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大学综合化学实验教材概览与课程改革简介
 
更新日期:2024-11-24   来源:   浏览次数:944   在线投稿
 
 

核心提示:摘要:本文结合南京大学综合化学实验课程的教材编著与教学实践,介绍了近年来国内不同院校该课程的教材编写与教改经验。针对新的教学内容与教学方式,

 
摘要:本文结合南京大学综合化学实验课程的教材编著与教学实践,介绍了近年来国内不同院校该课程的教材编写与教改经验。针对新的教学内容与教学方式,简要讨论了该课程的改革与创新。
关键词:综合化学;实验教学;教学内容;教材编著;课程改革

A brief introduction to textbook compiling and reform of comprehensive chemical experiments

ZHANG Hui* ZHANG Wen-Wei KONG Xuan-feng
(School of Chemistry and Chemical Engineering, Nanjing University, Nanjing 210023, P. R. China)

Abstract: In terms of the teaching practice and textbook compiling in comprehensive chemical experiments in Nanjing University, we briefly introduced the progresses and achievements in course setting-up, textbook compiling, and teaching reform in some other Chinese universities. Exploration in developing new teaching contents/methods for this course is interpreted, and a brief discussion on course reform and innovation is provided.
Key words: comprehensive; chemical experiment; teaching content; text-book compiling; course reform

1 引言
实验教学是化学教育不可或缺的环节。“综合化学实验”是在学生具有一定化学基础理论知识、掌握基本化学实验技能的基础上,在融合二级学科界限、更多于一级学科层面上针对高年级本科生开设的一门综合性实验课程。 综合化学实验课程紧扣科学发展前沿和社会实际需求,既保持经典的知识结构,又体现当代学科发展的前沿动态。本课程要求学生能够了解并掌握现代化学研究的方法与技术,综合应用所学理论知识与实验技能,独立并协作进行较为系统综合的研究,掌握科学研究的一般方法,初步具备科研工作者应有的科学思维、创新意识、科研能力和团队精神。综合化学实验训练在本科教学、研究生教学以及学生的就业创业之间起着纽带与桥梁作用。

2 综合化学实验内容设置
综合化学实验的内容设置着眼于反映学科的某些前沿领域以及发展趋势,并能巩固和加深对基础理论的理解及基本技能的融会贯通,拓展学生的视野。
需要指出的是,虽然教材最能直观地反映出综合化学实验内容设置,但是各院校在具体选择实验内容时,会针对具体情况,因地制宜地做出不同的选择,有些实验内容可能并未在教材中体现出来(因收集材料所限,暂不在本文中加以介绍和讨论)。无论如何,不同院校、不同编著者的教材反映出对综合化学实验内容设置的各自理念、着眼点与侧重。因此在本节内容中,依时间顺序,对若干综合化学实验教材进行一些梳理分析。它们都尽可能体现出各自的特色以及适应的对象。

2.1 2000-2003年出版的教材举例
较早的教材中将综合化学实验分为基础性、综合性、研究式[1] 或综合性、研究性[2]或基础性、综合性实验[3]。粗略地又可分为二个层面,相对基础型和拓展研究型,但二者之间没有严格的壁垒。比如,在王伯康主编的综合化学实验教材中[1], “二茂铁的合成”放在基础性实验中(用红外光谱进行产物鉴定);在四院校合编的综合化学实验教材中[2],拓展了实验内容,不仅包括二茂铁,还包括其衍生物(乙酰二茂铁、钨硅酸二茂铁),不仅包括合成,也包括分离(薄层色谱/柱色谱)与鉴定(熔点测定/红外光谱/核磁共振),因此“二茂铁及其衍生物的合成、分离和鉴定”放在综合性实验中。
王伯康主编的综合化学实验教材中[1],有20个基础性实验,30个综合性实验,10个研究式实验。在四院校合编的综合化学实验教材中[2],有综合性实验39个,研究性实验12个。王尊本主编的综合化学实验教材中[3],有基础性实验40个,综合性实验14个。可以看出,研究性或综合性实验的比例持续增加。这些教材在每个实验的编排上,一般均包括实验目的、实验原理、仪器和试剂、实验步骤、结果与处理(讨论)、思考题、参考文献。有些实验在最后还有相关实验技术介绍或知识点补充,如高压釜简介、真空技术、FT Raman光谱仪简介、求解动力学方程的计算机程序等[1]。有些实验还包括前景展望[2]。有的对涉及重要技术和知识点的实验原理介绍得非常系统[3]。三本教材都尽可能详细地给出图例与图示、结构与过程的演变、公式的演绎与推导等。不仅使学生能够比较容易地理解相关原理,也能使学生知其然,也知其所以然,达到对知识点的融会贯通。针对学生乐于上网搜索的特点,有的教材专门提供了与化学有关的Internet网址,为学生提供了一个扩充知识的平台。

2.2 2005-2009年出版的教材举例
由杜志强主编的《综合化学实验》教材[4],设置了21个基础性实验,14个设计性实验(如食品添加剂—甘氨酸钠碳酸盐的合成及表征;植物水解蛋白的提取与表征)和13个探索性实验(如超分子主体化合物——杯[4]芳烃的合成、表征及应用;分子开关的合成与性能表征)。其中设计性/探索性实验的比例相当高。对于设计性与探索性实验,需要学生在查阅相应文献的基础上,进行方案设计和小组讨论,提出改进与实施意见,最后开展实验环节。
张寒琦、徐家宁主编的《综合与设计化学实验》[5],分综合实验(61个)与设计研究实验(29个)二部分。其中设计实验为指定实验内容、仪器和试剂,由学生设计操作方法的实验。实验内容着眼于无机/有机/高分子合成,将合成、分析、表征有机联系,使二级学科的实验操作能更加融合,并尽可能引入新的实验技术与手段(如微波辐射法快速合成NaA沸石;微分脉冲伏安法测定维生素C;高效液相色谱-质谱联用法测定中药刺五加中的有效成分等)。
由王尊本主编的《综合化学实验》第2版中[6],对第一版的实验内容进行了较多置换更新(新增了15个实验),增添了涉及材料化学和生物化学方面的内容(如纳米量级层状材料M2S2P6的低温固相合成及其表征;多酚氧化酶的制备、特性测定及其抑制剂的应用;金属酞菁的合成及表征;双亲分子自组装性质的综合实验等)。实验设置的基本框架保持不变(基础性实验/综合性实验/附录)。在每个综合性实验中,涵盖了更多二级学科的交叉内容。
章文伟主编的综合化学实验教材中[7],基础型综合实验31个,研究型综合实验14个。有些实验还列有注意事项和拓展实验。在该教材中,进一步重视结构表征与物性测试。比如上述提到的二茂铁实验,不仅包括二茂铁及其衍生物(如乙酰二茂铁、2-甲酰-1-氯乙烯基二茂铁、乙炔二茂铁)的合成,以及使用红外光谱、紫外光谱、核碳共振氢谱表征产物,还进行电化学性质(循环伏安曲线)测定,以建立深层次的构效关系。
作者:张 晖* 章文伟 孔璇凤
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