摘要:為培養應用化學專業本科生良好的應用和實踐能力，具備運用所學知識進行應用研究、科學研究和技術開發的基本技能，海洋大學的應用化學專業設計實驗經過近十年的摸索，從內容、形式到授課方式等方面進行了創新、改革。實驗以四大化學實驗為基礎，結合海洋特色專業，充分體現我校化學應用領域的研究優勢，如海水副產物的利用和海洋精細化學品的提取等，著力體現化學的應用性和實用性。形成了既具有本校特色又能培養具有實踐經驗人才的專業設計實驗。

　　關鍵詞:應用化學;設計實驗;教學改革

　　對于高校應用化學專業的學生來說，如果僅僅掌握了基本的理論知識，就好比紙上談兵，很難勝任未來的技術開發、應用研究等方面的工作［1－5］。化學化工學院的應用化學實驗室借助學校喬遷新區的契機，對應用化學專業實驗進行了改革。改革后的實驗結合自己的特色學科海洋化學，采用教授進實驗室率領中青年教師為本科生授課，并將科研成果帶進實驗室與學生分享、探討并共同研究，將實驗課的內容和層次提高了一個新的臺階，激發了學生的學習興趣，為應用化學專業學生綜合實踐能力的培養提供了強有力的平臺。

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　　1構建實驗課程新體系

　　實驗教學作為實踐教學環節，一直受到高等院校的加強和重視。學生在低年級學習完無機化學、有機化學、分析化學、物理化學等的實驗課程后，由于各學科之間相互聯系甚少，所學的知識和技能難以融會貫通，并且主要是驗證性實驗，教材對每個實驗的原理、步驟和實驗現象都寫的很清楚，學生只需照方抓藥就可完成實驗，而學生在踏上了工作崗位之后，其所面對的化學問題往往是極其復雜的，沒有現成的步驟，綜合性很強［5］，這就需要學生具備利用已有的知識、技能去設計切實可行的實驗方案來解決復雜的化學問題的能力，應用化學專業是一門研究范圍很廣，并與多門學科相互交叉的學科，應著力培養學生解決復雜化學問題的能力。基于此我們為三年級和四年級的本科生開設了應用化學專業設計實驗。改革離不開學校的大力支持，學校為應用化學實驗室制定了一期、二期、三期的建設方案，購置了大量先進的儀器設備，為開設高水平的應用化學專業設計實驗奠定了基礎。

　　1.1實驗講義的編寫

　　作為一所以海洋學科為特色并走在國內國際前沿的高校，我們的應用化學實驗講義具有顯著的海洋特色和優勢。《利用活性炭吸附提取鹵水中的碘》和《昆布氨酸的仿生合成》等實驗均是海洋化學在應用化學方向的延伸和應用，講義經過長達五年的積累和討論，才最終定稿。在準備過程中，采用每年運行十多個實驗，累計實驗項目六十多個，經過比較、篩選、學課負責人帶領教師一起審核討論等模式，最終確定七個大實驗項目。實驗項目由負責實驗的教師自行申報，尤其鼓勵教師將自己的科研成果轉化為實驗項目，提煉出前沿性強，綜合性強，能理論聯系實際的題目讓學生來做，實驗源于課題，但是不能太大，太大學生無法完成，并且又要有連貫性、系統性，能充分訓練學生的動手能力、創新能力。比如《工業硫酸亞鐵的提純及制備鐵系材料》這個實驗項目就來源于本院畢教授的課題，工業上鋼鐵酸洗廢液會產生大量的硫酸亞鐵，這些硫酸亞鐵由于含有超細的鈦氧化物和礦粉而難以利用，實驗要求學生利用重結晶、過濾、離心沉淀等方式進行提純，獲得純凈的硫酸亞鐵晶體，并利用空氣氧化法制備打印機墨粉Fe3O4，使之變廢為寶。實驗不僅讓學生了解到工業廢液的處理思路，也讓學生對身邊打印機所用墨粉Fe3O4的用途、性質產生了濃厚的興趣，學生通過制備Fe3O4獲得了直觀體驗，而不僅僅是課堂教學中的一個概念。

　　1.2創新優化實驗講義

　　創新優化后的實驗講義沒有詳細、具體的實驗操步驟作，只寫實驗要求和提示以及簡單的實驗流程。講義提前一周發給學生，對實驗中可能用到的數據，知識點，學生必須自己查閱資料，然后設計實驗方案。例如《利用活性炭吸附提取鹵水中的碘》實驗中用到的淀粉指示劑、40%的氫氧化鈉等試劑要學生自己配置，看似簡單的一個溶液配置，對已習慣試劑都是實驗員提前備好，伸手拿來就用的學生來說也是有難度的。剛開始經常會有學生跑來問沒有淀粉指示劑怎么辦，老師會告知需要自己配置，然后協助學生找到配置淀粉指示劑的方法，并對配置淀粉指示劑的注意事項、安全等問題給學生講解明白，不再手把手一步步教學生。學生用自己所配置的淀粉指示劑來檢驗碘離子，當看到溶液變藍，既驗證了實驗又驗證了自己所配的試劑，大大提高了對實驗的興趣和自己的動手能力，同時培養了學生的獨立性，減少了依賴心理。

　　2改革實驗教學方法

　　2.1開設涵蓋多科知識的綜合性實驗項目

　　鑒于所開設的應用化學實驗項目涵蓋了多學科的知識，幾乎每個實驗項目都是無機化學、分析化學、有機化學、物理化學等知識的糅合，綜合性很強，并且要用到紅外光譜儀、紫外分光光度計、熒光分光光度計等大型儀器，實驗時間較長。所以32學時的《應用化學專業設計實驗I》安排在夏季學期為三年級的學生開設，48學時的《應用化學專業設計實驗II》安排在秋季學期為四年級的學生開設，既確保了實驗的順利進行又不會和其他學科造成時間上的沖突。每個實驗10個學時，從早上8點學生進實驗室到晚上5點，中間實驗不停，由于某些試劑需要學生自己動手，所以完成一個實驗的實際時間經常長達12個小時。比如從《辣椒中提取分離辣椒紅色素》［9－10］這個實驗項目，第一步是色素的萃取和濃縮，用二氯甲烷做溶劑把辣椒紅色素萃取出來，學生要搭建蒸餾的裝置，第二步層析柱分離，層析柱的填充需要學生自己動手完成，要做到吸附劑裝填致密，層析柱中的固定相始終保持濕潤狀態，這一步非常關鍵，柱子填充不好，色素就分離不成功，影響后續的實驗，學生剛剛填充好的柱子，實驗過程中常常一會就有大量氣泡從底部升到硅膠吸附劑里，導致實驗失敗，這時老師就會協同學生分析原因，嘗試著把溶劑先超聲去除氣泡，發現效果不明顯，又考慮是否實驗室溫度偏高，導致溶劑揮發，夾帶氣泡進入的原因，采用降溫、更換溶劑等方法來嘗試解決問題。層析柱填充好后第三步進行色素的分離和色帶的薄層檢測并評估柱層的分離是否達到了預期效果，第四步確定辣椒紅色素的紫外最大吸收波長，第五步掃描色素的紅外光譜圖，通過紅外光譜圖對色素的結構做進一步的分析，到此實驗結束。此實驗項目學生不僅要掌握有機化學的蒸餾、萃取、梯度洗脫等知識，還要掌握紅外光譜儀、紫外分光光度計兩個大型儀器的原理和操作，不僅優化了知識結構，學生的動手能力也得到了有效的訓練［10］。

　　2.2全面系統化的實驗報告

　　實驗完畢，要求學生寫出實驗報告，這個實驗報告不同于傳統的實驗報告，七大實驗項目都是按照設計實驗步驟→配置試劑→完成實驗→測定和分析數據這四大部分組成，每個實驗項目各有側重，又相輔相成，幾乎涵蓋了四大化學的基本知識。不再是實驗原理、儀器、藥品、步驟、現象、結果的羅列，而是由中文摘要、英文摘要、文獻綜述、實驗報告正文、參考文獻等組成的實驗報告，堪稱一篇小型論文，這種報告格式既鍛煉了學生的實驗現象表述、實驗結果分析等能力，也為今后從事科研等工作打下良好的基礎。例如文獻綜述部分不僅讓學生了解了自己的實驗項目與國際領先水平相比差距在哪，當前研究的熱點和難點是什么，還激發了學生的進取精神，開闊了學生的視野［11－13］

　　3開設設計性實驗的成效

　　學院自2007年開設應用化學專業設計實驗后，大學生參加化學競賽、科技交流活動等獲得的獎項年年創出新高。2018年參加全國大學生化學實驗邀請賽獲得全國二等獎1項，三等獎1項，參加第十屆山東省大學生化學實驗技能競賽獲得山東省一等獎2項，二等獎2項，參加第一屆青島市大學生化學實驗技能競賽獲得青島市一等獎1項，二等獎2項，實驗競賽取得的成績與應用化學專業設計實驗注重培養學生的創新意識和創新能力，提高學生自主設計實驗的能力和動手能力，以及加強學生對大中型儀器的使用和譜圖數據分析處理的能力是密不可分的。學生通過應用化學專業設計實驗課程的學習，對化學各研究領域的前沿方向和研究水平有了深刻的認識，為學生后期的畢業論文設計積累了寶貴的經驗。同時，應用化學設計實驗的開設，也培養了有志于科研的學生們的科學素養和科學研究方法［14－16］，為社會各行業輸送高水平的畢業生打下堅實的基礎。

　　參考文獻

　　［1］劉光印，王琳，程新峰，等.應用化學專業綜合化學實驗教學改革淺談［J］．山東化工，2019，48(7):168－168，170.

　　［2］肖文理，黎艷.應用型高校應用化學專業儀器分析課程教學改革探究［J］．科技新導報，2019(11):194－195.

　　［3］侯艷君，初文毅，孫志忠，等.立足專業特色改革應用化學專業實驗課程體系［J］．教育教學論壇，2019(24):255－256.

　　［4］李群，呂洲.應用化學專業特色方向的確立與教學體系的構建［J］．大學教學，2015(10):43－48.

　　［5］徐家寧，侯文海，王英華，等.深化實驗教學改革和課程建設創建級實驗教學示范中心［J］．實驗室研究與探索，2007，26(11):71－73，116.

　　張棟梅，馮麗娟，張霞