創(chuàng)新發(fā)展下的無機(jī)化學(xué)實驗教學(xué)改革

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摘要:無機(jī)化學(xué)實驗是高等學(xué)校化學(xué)類專業(yè)的第一門必修基礎(chǔ)實踐課，是真正開始培養(yǎng)學(xué)生基本操作技能和運(yùn)用理論知識解決問題的一門課程，在提升學(xué)生的實踐創(chuàng)新能力方面具有獨(dú)特的地位和作用。為適應(yīng)新時期人才培養(yǎng)的目標(biāo)需求，本文針對我校無機(jī)化學(xué)實驗教學(xué)在實驗教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式、實驗成績考核評價方式等方面的改革措施進(jìn)行了探討，特別是引入微視頻、微量實驗和仿真實驗教學(xué)。以學(xué)生成長為核心，以學(xué)生為主體，逐步建立符合時展要求的教學(xué)策略。

關(guān)鍵詞:無機(jī)化學(xué)實驗;創(chuàng)新發(fā)展理念;教學(xué)改革;教學(xué)模式;實踐能力

高等院校是新時代下培養(yǎng)創(chuàng)造型人才的主要基地，本科生是高素質(zhì)創(chuàng)造型人才培養(yǎng)的最大群體，其中實驗教學(xué)則是造就創(chuàng)造型人才的搖籃。無機(jī)化學(xué)實驗是我?；瘜W(xué)、材料、生命科學(xué)、食品科學(xué)與工程、食品質(zhì)量與安全等相關(guān)專業(yè)學(xué)生進(jìn)入大學(xué)后開設(shè)的第一門專業(yè)基礎(chǔ)實踐性課程，在本科生培養(yǎng)方案中占據(jù)基礎(chǔ)地位?！秶抑虚L期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱(2010－2020年)》著重強(qiáng)調(diào):“深化教學(xué)改革，支持學(xué)生參與科學(xué)研究，強(qiáng)化實踐教學(xué)環(huán)節(jié)。”無機(jī)化學(xué)實驗是一門實踐課程，在學(xué)生鞏固提升專業(yè)理論知識和培養(yǎng)獨(dú)立分析、發(fā)現(xiàn)并解決問題的能力等方面具有獨(dú)特的地位和作用。該課程的學(xué)習(xí)為培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神、創(chuàng)新意識、創(chuàng)新思維、創(chuàng)新能力提供重要途徑和突破口。而且在培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)的科學(xué)態(tài)度、主動求知能力和融入思政教育等方面都起著非常重要的作用。目前，本校的無機(jī)化學(xué)實驗在培養(yǎng)學(xué)生綜合實踐能力方面取得了一定的成績，但與國家、地方對人才的需求仍存在一定的差距。因此，深入對我校的無機(jī)化學(xué)實驗教學(xué)進(jìn)行改革是非常必要的。為達(dá)到更好的教學(xué)效果，不僅需要激發(fā)學(xué)生的興趣，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，更需要規(guī)范學(xué)生實驗操作技能和實驗設(shè)計反思能力的提高，在當(dāng)前無機(jī)化學(xué)教學(xué)改革中，先進(jìn)的教學(xué)模式、合理的教學(xué)內(nèi)容和實驗考核模式的規(guī)范等方面顯得尤為重要。

1當(dāng)前無機(jī)化學(xué)實驗教學(xué)中存在的問題

1.1學(xué)生學(xué)習(xí)現(xiàn)狀和需求分析

無機(jī)化學(xué)實驗是化學(xué)專業(yè)和相關(guān)專業(yè)學(xué)生剛進(jìn)入大學(xué)最先學(xué)習(xí)的實驗課程，由于學(xué)生在中學(xué)很少進(jìn)行實驗操作，甚至未做過實驗，大多數(shù)學(xué)生對實驗課程的學(xué)習(xí)興趣雖濃厚，但實驗?zāi)康膮s略顯初淺，對實驗內(nèi)容也差理解，大多是將理論課堂上學(xué)到的理論知識進(jìn)行驗證，對實驗欠缺主動思考、理解和發(fā)散，對實踐環(huán)節(jié)不夠重視。在思想認(rèn)知上并沒有將實驗課與理論考試課地位等同，在實驗報告中出現(xiàn)與實驗記錄不同的實驗數(shù)據(jù)、復(fù)制別人的實驗結(jié)果等情況。

1.2實驗教學(xué)模式單一

我校仍采用傳統(tǒng)的實驗教學(xué)模式，即課前預(yù)習(xí)、“先講后做”、實驗操作和實驗報告，學(xué)生多數(shù)是按照教材中描述的實驗步驟逐步完成實驗，對于實驗的設(shè)計缺少思考，為了實驗而實驗。雖然能夠完成培養(yǎng)計劃中大綱設(shè)置的教學(xué)任務(wù)，但教學(xué)效果并不理想。教學(xué)實踐中特別注重對學(xué)生主觀能動性和創(chuàng)造性思維和能力的培養(yǎng)，在調(diào)研學(xué)生的后期學(xué)習(xí)和發(fā)展中雖然看到了一定的成效，比如一些就讀于其他高校的碩士研究生受到導(dǎo)師的好評，但仍存在教學(xué)模式較為單一的問題，在一定程度上不能適應(yīng)學(xué)生的個性發(fā)展。因此，我們需要從教學(xué)方法上進(jìn)行革新。

1.3實驗課考核制度不合理

現(xiàn)行的考核制度基本是實驗報告和其他(實驗操作、記錄等)分別占70%和30%。實驗報告質(zhì)量不高，存在“抄襲”現(xiàn)象。因此，為了更加全面、公平合理的評估每個學(xué)生的綜合實驗?zāi)芰?，建立合理的考核制度也是尤為重要的。綜上所述，需對我校的無機(jī)化學(xué)實驗教學(xué)進(jìn)行深入改革，使其邁入創(chuàng)新無機(jī)化學(xué)實驗新教學(xué)階段，進(jìn)一步提升我校本科教學(xué)質(zhì)量和人才培養(yǎng)質(zhì)量。如何提高新時代學(xué)生學(xué)習(xí)的投入性和創(chuàng)造性，以及如何使實驗教學(xué)適應(yīng)新時期人才培養(yǎng)的要求，實現(xiàn)知識傳授、能力培養(yǎng)和素質(zhì)提高的緊密結(jié)合，是我校實驗教學(xué)改革的核心問題。我們在教學(xué)改革中秉持以“學(xué)生的學(xué)習(xí)和發(fā)展為中心”的教育理念［1－2］，優(yōu)化教學(xué)過程。在實驗教學(xué)模式改革過程中，充分引導(dǎo)學(xué)生主動思考，提高學(xué)生實驗學(xué)習(xí)能力，加強(qiáng)學(xué)生參與實驗和反思實驗?zāi)芰Φ挠?xùn)練，這些對于學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)、創(chuàng)新思維的培養(yǎng)都十分關(guān)鍵。因此，本論文針對原實驗教學(xué)過程中出現(xiàn)的問題和不足，根據(jù)本課程的特點，反思改革思路，以學(xué)生成長為核心，嘗試改進(jìn)教學(xué)模式和教學(xué)手段，以提高教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生的實踐創(chuàng)新能力，并在無機(jī)化學(xué)實驗教學(xué)實踐中探索出一套新方法和新對策。

2無機(jī)化學(xué)實驗教學(xué)的具體改革內(nèi)容

2.1精選整合實驗內(nèi)容，合理安排實驗進(jìn)度

我校無機(jī)化學(xué)實驗教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了整改，引入綜合性和設(shè)計性實驗，但在基礎(chǔ)無機(jī)化學(xué)實驗中合成和制備實驗還相對較少，不利于培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立能力和創(chuàng)新能力。在現(xiàn)有實驗教學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)上，更新和整合驗證性實驗。加強(qiáng)教學(xué)與科研的結(jié)合，增加一些相對成熟的本校最新的無機(jī)化學(xué)領(lǐng)域?qū)嶒灣晒?/p>

2.2改革實驗教學(xué)模式

學(xué)生雖然能夠按照老師教授的實驗步驟完成整個實驗，但對于實驗?zāi)康暮湍芰ε囵B(yǎng)欠缺思考，把無機(jī)化學(xué)實驗課程當(dāng)成一門實驗操作訓(xùn)練課。究其原因與教學(xué)目標(biāo)不明確、教學(xué)模式都有一定的關(guān)系，因此改進(jìn)教學(xué)模式才能適應(yīng)當(dāng)前形勢下人才培養(yǎng)的總體目標(biāo)。更新實驗教學(xué)方法和手段，采用混合式教學(xué)模式，即線下和線上相結(jié)合教學(xué)模式，引入多媒體輔助實驗教學(xué)，網(wǎng)絡(luò)資源共享課教學(xué)。教師收集一些演示實驗視頻和實驗現(xiàn)象視頻，采用PBL方法引導(dǎo)學(xué)生思考，培養(yǎng)學(xué)生自主探究能力，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率［3］。

2.2.1重視學(xué)生預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)，注重提升學(xué)生自主設(shè)計能力，細(xì)化實驗預(yù)習(xí)報告考核機(jī)制實驗課前預(yù)習(xí)是學(xué)生做好實驗的前提和保障。在多年教學(xué)經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，梳理了實驗教學(xué)內(nèi)容，將實驗中涉及的基本操作以微視頻講解的形式提供給學(xué)生，例如，量取液體、溶液的配制、固體的溶解、減壓過濾等基本操作，通過學(xué)校網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺提供學(xué)生課前理解和掌握，為實驗課上學(xué)生的規(guī)范操作提供保障。學(xué)生可以根據(jù)自己實際情況自行控制進(jìn)度，實現(xiàn)自主學(xué)習(xí)。教師將實驗知識完整地制作為多媒體課件，突出重點和難點，將實驗的注意事項以圖片或視頻形式進(jìn)行總結(jié)。學(xué)生在預(yù)習(xí)時，結(jié)合教師提出的問題進(jìn)行思考，同學(xué)們可提前通過互聯(lián)網(wǎng)查找相關(guān)資料，初步獲得理論上的指導(dǎo)［4］。不懂的部分和疑點可以課堂重點攻克。通過規(guī)范實驗預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)，學(xué)生在實驗過程中就可以做到心中有數(shù)，實驗效果也會明顯提高。學(xué)生是實驗課的主體，教師在課上只需輔助學(xué)生解決實驗難點，學(xué)生通過動手操作各個實驗，觀察、記錄和分析實驗現(xiàn)象，特別是實驗中遇到不理解的問題，及時通過互聯(lián)網(wǎng)，或課堂師生討論得出結(jié)果。

2.2.2把優(yōu)質(zhì)視頻資源引入無機(jī)化學(xué)實驗課教學(xué)由于中學(xué)時學(xué)生做實驗的機(jī)會較少，學(xué)生對實驗課充滿期待，卻又有幾分擔(dān)心。期待自己親自操作并看到化學(xué)實驗的神秘性，擔(dān)心做不好實驗和實驗的危險性。對于初做實驗的大學(xué)低年級學(xué)生來說，基本操作技能訓(xùn)練和良好規(guī)范的實驗習(xí)慣養(yǎng)成，是實驗教學(xué)的基本指導(dǎo)思想和重點內(nèi)容。因為規(guī)范的操作和良好的實驗室習(xí)慣是實驗室安全最重要的保障。實驗指導(dǎo)老師無法一對一、面對面指導(dǎo)完成每個實驗。近年來以微視頻手段進(jìn)行“翻轉(zhuǎn)課堂”，利用微視頻來完成教學(xué)過程，教學(xué)效果顯著［5－7］。我們引入慕課資源。組織學(xué)生觀看實驗室安全教育視頻，實驗室事故處理方法視頻等。同時我們也制作了部分實驗的實驗原理及基本操作微課視頻。原因是微視頻具有以下幾個特征:①內(nèi)容明確。每一個微視頻針對性強(qiáng)，集中解決特定問題;②篇幅短小。用于課堂教學(xué)的微視頻長度控制10分鐘左右，克服了部分學(xué)生看不到老師演示操作的問題，效率更高;③進(jìn)度可控［8］。微視頻引入實驗教學(xué)后，學(xué)生參與實驗的積極性與操作的規(guī)范性有了明顯提高。學(xué)生可以根據(jù)自己的掌握情況，充分發(fā)揮主觀能動性，對不清楚的環(huán)節(jié)反復(fù)觀摩，胸有成竹地完成實踐操作。教師在實驗課堂中主要承擔(dān)協(xié)作者的角色，讓學(xué)生真正成為課堂主體。這種方式切實解決了原實驗課堂上學(xué)生不明白、不愿問、胡亂做的難題，大大提高了實驗效率。教師課堂教學(xué)的針對性更加明確，只需講解示教少數(shù)共性問題。這種以問題為導(dǎo)向的學(xué)習(xí)方式極大地促進(jìn)了學(xué)生創(chuàng)新思維的開拓和實踐動手能力的提高。另外，微視頻將教學(xué)內(nèi)容永久存檔于學(xué)校網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺，學(xué)生如需要復(fù)習(xí)、補(bǔ)漏等，只需點擊網(wǎng)絡(luò)課程即可。

2.2.3微量實驗探索，創(chuàng)建環(huán)保實驗新理念無機(jī)化學(xué)實驗中“三廢”的污染與利用問題，一直備受關(guān)注［9］。對“三廢”進(jìn)行綠色無害化處理和減少有毒產(chǎn)物的產(chǎn)生是實驗改進(jìn)的關(guān)鍵，也是對大學(xué)生進(jìn)行綠色環(huán)保教育、創(chuàng)新教育和思政教育的有效途徑。具體解決方法為:①進(jìn)行微量實驗的探索;②針對有毒有害氣體的實驗，盡可能放在密閉的容器中進(jìn)行，設(shè)計出合理的氣體收集和處理方案，主要采用三種方法:轉(zhuǎn)化、吸收和吸附。例如對于元素部分實驗會有Cl2、H2S、NO2等氣體，可以將氣體產(chǎn)物直接通入NaOH溶液或用浸有NaOH溶液的棉花球吸收。對于有重金屬離子及其化合物的液體和固體化合物產(chǎn)生的實驗，一是要控制反應(yīng)量減少，二是對其必須科學(xué)處理，盡可能環(huán)保綠色處理，才能使我們的生活環(huán)境得到有效保護(hù)。這樣的做法不僅創(chuàng)新了教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)模式，而且提升了師生的綜合實驗?zāi)芰Α?chuàng)新能力和自覺環(huán)保意識。

2.2.4引入仿真實驗教學(xué)手段對一些產(chǎn)生污染嚴(yán)重、毒害大，實驗現(xiàn)象不明顯，反應(yīng)時間太長的實驗，利用仿真實驗呈現(xiàn)出來，如氯氣的制備，鎘、汞的相關(guān)實驗。仿真實驗具有零污染、零排放的特點［10］，利用我校仿真實驗室，開展部分仿真實驗教學(xué)。

2.2.5建設(shè)實驗試題題庫通過網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，建立無機(jī)化學(xué)網(wǎng)上課程，建立并逐步完善實驗試題題庫。通過題庫，加強(qiáng)學(xué)生對基礎(chǔ)操作理論性知識的掌握，可以從中抽調(diào)試題對學(xué)生進(jìn)行期末筆試。

2.3改革無機(jī)化學(xué)實驗考核評價方式

我校無機(jī)化學(xué)實驗的考核方式是以實驗報告和實驗操作、課堂表現(xiàn)、預(yù)習(xí)報告、出勤等來確定學(xué)生的最終成績。實驗成績百分制為:實驗報告成績(70分)、實驗操作成績(20分)和其他成績(10分)。這種考核方式雖然看似公平合理，但有部分同學(xué)存在抄襲數(shù)據(jù)現(xiàn)象，造成用心做實驗的同學(xué)未必能得到高分，而敷衍做實驗的同學(xué)可能會有較高的分值。不能真實反映每位同學(xué)的實驗綜合能力和實驗態(tài)度。因此，改革實驗課期末成績的百分制組成，探索精細(xì)合理的考核內(nèi)容，具體包含五部分:預(yù)習(xí)成績(20%)、實驗成績(50%)、學(xué)期實驗總結(jié)(10%)、筆試成績(10%)、其他(10%)。每個實驗結(jié)束后，立刻上交本次實驗結(jié)果，老師詳細(xì)記錄或存檔保存，避免相互抄襲。增加學(xué)期實驗總結(jié)的目的是促進(jìn)學(xué)生對所做實驗進(jìn)行整體梳理，對基本操作加深印象，提高綜合應(yīng)用的能力。選用多元化考核方法，加強(qiáng)過程性考核已被廣泛推廣［11－12］。此外，我們在教學(xué)改革中，為普遍提高學(xué)生學(xué)習(xí)效果和多元化選拔培養(yǎng)優(yōu)秀學(xué)生，探索建立了互動答疑和課程競賽等環(huán)節(jié)。

3結(jié)語

無機(jī)化學(xué)實驗教學(xué)改革是一項復(fù)雜而細(xì)致的長期工作，未來的教育必將融入更多的“信息技術(shù)”元素。筆者結(jié)合自身教育教學(xué)理論與實踐的經(jīng)驗，對教學(xué)模式進(jìn)行了改革，實驗教學(xué)中引入微視頻和慕課等優(yōu)質(zhì)資源，強(qiáng)化學(xué)生預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)，提高了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力和熱情，注重對實驗內(nèi)容的優(yōu)化，提升了學(xué)生的綠色環(huán)保意識，改革了考核評價機(jī)制。經(jīng)過此次改革后，無機(jī)化學(xué)實驗教學(xué)雖取得了初步的效果，今后還需要繼續(xù)優(yōu)化各個環(huán)節(jié)，同時加強(qiáng)新時代無機(jī)化學(xué)實驗教師的信息素養(yǎng)，摸索出一條切實可行的網(wǎng)絡(luò)與實踐結(jié)合的混合教學(xué)模式。總之，本校無機(jī)化學(xué)實驗教學(xué)應(yīng)緊跟國家需求，不斷探索、創(chuàng)新和完善教學(xué)模式，培養(yǎng)出適應(yīng)社會需求的合格人才。

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作者：郭彩紅 單位：磁性分子與磁信息材料教育部重點實驗室