顾大明 张立珠 强亮生

(哈尔滨工业大学化学系 黑龙江哈尔滨 150001)

大学化学是我校面向非化学类专业开设的一门公共基础课,是非化学类专业学生系统学习化学知识的平台。当前，大学化学理论体系[1]和实验内容[2]的改革不断深入，收到了好的效果。大学本科教育已经不再是单纯的知识传输，而是对知识、素质和能力的综合培养[3]，注重给学生更大的个性发展空间，强调培养他们的创新能力。在这种教育理念下，哈尔滨工业大学大学化学课程组围绕精品课程的建设，开展教学改革，探索新的教学模式，在教学中开展了“精解一个概念”、“精做一个实验”的活动，设立了“小论文”及“科技创新研究”等项目，这项活动大大提高了学生的学习兴趣。本文介绍在大学化学课堂教学过程中培养学生撰写科技小论文、培养科技创新意识和创新能力的体会与效果。

1 在大学化学教学中培养学生能力的实践

哈尔滨工业大学的大学化学课程执行学时是50学时(理论课32学时，实验课18学时)。课程的考核采取课后习题、大作业、小论文、课堂讨论、实验和考试等累加式考核方法。小论文是其中的一项重要内容。该项目的设置，重在培养学生的科学素养和团队合作精神。小论文选题自由，可以选择教师所给题目，教师将课程中的重要知识点和大学化学实验内容作为课题，给出“精做一个实验”和“精解一个概念”的模式，学生结合“精做”和“精解”撰写相关论文；也可以自拟课题。小论文撰写的具体要求是：格式规范(按哈尔滨工业大学学报的排版格式)、观点明确(要有自己的观点)、语言科学、表述严谨、题目具体等。教师可以给学生提供一些优秀小论文样本作为参考和引导。项目进行的模式可以是个人撰写，也可以团队合作撰写。主讲教师和助教参与课题进行的过程，加以指导，并对所有小论文进行评价，将结果记入学生大学化学课程的总成绩。课程结束后，吸收部分积极性高且具有创新意识的学生参加科技创新活动或教师的科研课题，完成从调研、实验方案设计、原材料购买、实验实施、项目总结、撰写科研论文的全过程，进一步提高其科研能力。

1.1 精做一个实验

开展精做一个实验活动可以引导学生有目的、有准备、有秩序地完成实验，使学生养成认真预习、勤于思考的习惯，以提高学生分析问题、解释实验现象的能力。更重要的是使学生能够深入、细致、完整地了解并且完成一个实验的全过程。准备精做实验时，不仅要参考实验教材，而且要像完成一个课题一样，从期刊、教材、网络、参考书中获得相关信息，进行较为广泛的调研；然后进行方案设计、实验操作、归纳总结等。学生可从一个简单的实验中理解、领悟如何运做一个项目的方法。

大学化学实验内容包括钛酸钡纳米粉的制备、氢氧化镍纳米粉的制备、金属表面渗稀土、茶叶中咖啡因的提取、阿司匹林的合成、铝及铝合金表面防护膜的形成、塑料表面镀金属、水的硬度测定、钢中锰含量的测定、维生素C片中抗坏血酸的测定、新型铜-石墨复合材料的制备、食品中微量元素的鉴定等16个实验。有多个实验是由教师的科研成果转化而来。其中“金属表面渗稀土”项目曾获国家科技进步二等奖。学生在精做这些实验的过程中可以了解此类项目的历史和成果的实用价值；同样，通过精做一些常规实验，学生也会有很多收获。例如茶叶中咖啡因的提取实验可以按如下步骤“精做”完成。

① 选定课题之后对实验进行构思和设计。可以通过教材、参考书及计算机网络等渠道获得与课题相关的背景资料，如茶叶的种类、主要成分及其作用、咖啡因的分子式、提取原理和方法、所用仪器的使用方法、各实验步骤和操作方法等。同时通过网络还可以了解与茶叶相关的课题和研究的前沿内容。

② 在实验之前，围绕教材中的预习思考题提出问题并请学生思考：哪些溶剂可以从茶叶中溶解出咖啡因？如何确定溶剂的用量？提取过程中连通管内液位不同会有何影响，是否需要采取相应的措施？为什么会自动发生抽提现象？何时结束蒸馏? 为何升华时漏斗中需要加棉球? 实验中加入生石灰(CaO)的作用是什么？影响咖啡因提取率的主要因素有哪些？等等。实验过程中要求同组的两名学生相互配合，以保证实验按计划、有序地完成。

③ 实验后选定一些与该实验相关的议题进行集体讨论、总结。通过“精做”，一些学生对茶叶中提取咖啡因的方法和实验装置提出了改进意见，有的提出了采用微波提取茶叶中咖啡因的工艺，还有的提出了把该实验微型化的设想。

大学化学实验虽仅设18学时(6个实验)，但实验室是开放的，学生可以结合专业和个人兴趣，从16个实验中选作6个，完成大纲要求的基本实验学时；也可多做，数量不限，择优记录成绩，以鼓励学生利用学校的现有实验条件提高实验技能。

1.2 精解一个概念

大学化学是综合性化学课程，包括了四大化学(无机化学、有机化学、分析化学、物理化学)的基础内容，同时也体现化学与其他学科内容的交叉，可谓量大面广，知识点多。受教学大纲要求和学时限制，教师在课堂上对许多概念只能作简要讲解，对于概念的形成过程以及与其他概念的联系等更多内容常无法详细阐述。例如：吉布斯函数变与热力学第二定律的关系；由薛定谔方程求解4个量子数的过程；各热力学函数之间的深层次联系，配合物的晶体场理论等。这些内容虽然超出了本课程教学大纲的要求，但了解这些科学概念的发展过程，对于学生理解概念的内涵、培养科学的思维方法很有意义。为此我们通过“精解一个概念”引导学生主动探索。“精解”活动调动了学生的学习热情，大家选择不同的问题，了解一个概念的意义、历史形成过程、与其他概念的关联以及这些概念的内在含义。大学化学教材中的概念、化学史和一些新成果都可以成为小论文的课题。在“精解”过程中，学生不仅可以同样体验到完成一个“项目”的乐趣，还培养了自学能力，通过交流和讨论培养了协作精神。

1.3 自拟论文课题

许多自然现象(例如：两河流交汇处三角洲的形成，小汞滴总是圆形的，肥皂泡可以变得很大，洗涤剂可以去除油渍、毛细现象等)或社会热点(例如：三聚氰胺、苏丹红、瘦肉精、融雪剂、温室效应、放射性污染、燃油添加剂节能与环保等)都可以成为化学小论文的课题。学生撰写小论文的题目可以涉及化学领域的各个方面。例如：纯化学理论知识的拓展(如超分子、高能燃料B2H6与化学热力学、从化学热力学角度分析比较BN的合成方法等)；生活中的衣、食、住、行与化学(如酒化学、美容与化学、烹饪与化学、牙膏中的化学、染发剂与健康、化妆品与化学、头发护理与化学、服装干洗剂与化学等)；化学与材料(如陶瓷、碳纤维、烧蚀材料(航天隔热材料等))；化学与生命(如生物体中的渗透现象、体液的酸碱性与身体健康、食物的酸碱性与健康、生命中的化学)；化学与工程(如工业锅炉的清洗、金属的腐蚀及防护、缓蚀剂)等。

1.4 科技创新活动

哈尔滨工业大学鼓励学生申报科技创新课题(可以是指导教师的课题，也可以学生自拟课题)，学校设有专门的“大学生创新性实验计划项目”，分为国家级和校级两类，并给予不同的经费支持。教师在讲授大学化学课程时介绍化学类相关课题及往届学生科技创新活动的成果，并结合课程内容适时介绍学科前沿发展及化学系教师的科研情况，激发学生思考问题、参与科技活动的积极性。大学化学课程组每年推荐20余名不同专业的学生申报学校的科技创新课题，并在指导教师的实验室开展科学研究工作。这项活动可以有效地培养学生的创新意识、动手能力以及在科研活动中分析问题、解决问题的能力。

2 多方式培养学生能力的效果

(1) 虽然大学化学的课时(包括实验学时)有限，但通过教师的精心设计和学生的积极参与，可以使学生了解并实践撰写一篇论文的全过程。该项活动拓宽了学生的知识面，加深了学生对一些概念的理解，也使其实验技能和论文写作能力得到提升。

(2) 撰写小论文增加了教师与学生的互动环节，增进了教师、助教及学生的交流。

(3) 教学相长，学生在“精做”或“精解”的过程中，会遇到许多新问题，这些问题常常会超出教师的知识范围。因此，师生共同讨论，寻找解决问题的途径和方法，可以共同进步。

(4) 在大学化学教学过程中开展小论文撰写活动，让学生用合理的时间完成一个课题，提高“做中学”的能力，增加在团队合作下完成课题的经验。

(5) 课程组从每年的小论文中选出10%左右的优秀论文，附以评语，编写了哈尔滨工业大学大学化学课程优秀论文集，共3集(每2年一集)，放在大学化学课程网站(http://hitjpkc.hit.edu.cn/dxhx/dxhx.htm)的相应目录下，供学生参考。另外，还将论文集发到学生所在院系，作为院系的评估材料和了解学生学习情况的依据，这种方式既能激发学生的学习积极性，同时也得到了各院系的支持。

通过撰写化学小论文和科技创新活动，学生的自学能力、科研能力和撰写科研论文的能力都有所提高。在参加科技创新活动的学生中，近半数学生发表了科研论文，还有人申请了专利，一些有创意的工作获得了学校的创新奖。这些活动为学生了解科学研究，更好地完成本科毕业论文打下了良好的基础。

总之，撰写小论文和科技创新活动是培养学生从事研究工作的能力的一种有效方法。在大学化学教学中，通过这些活动，可以引导学生学会思考，应用所学知识主动探索、致力创新、积极参与科学实践活动。

参 考 文 献

[1] 姚天明,石硕,吴庆生.化工高等教育,2008(5):4

[2] 张树永,张剑荣,陈六平.大学化学,2009,24(4):24

[3] 柳若芍,魏珺,张金忠.山东教育学院学报,2009(3):39