化學(xué)實驗教學(xué)改革與學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)

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摘要：無機化學(xué)實驗作為制藥工程、藥學(xué)、食品科學(xué)本科專業(yè)學(xué)生進入高校后學(xué)習(xí)的第一門專業(yè)基礎(chǔ)實驗課，本課程的教學(xué)質(zhì)量好壞直接影響其他后續(xù)課程的教學(xué)，其重要性顯而易見。從我院無機化學(xué)實驗開設(shè)的實際情況出發(fā)，以完善無機化學(xué)實驗教學(xué)體系為目標，從教學(xué)內(nèi)容調(diào)整、教學(xué)方法、教學(xué)資源共享、教學(xué)手段及考核模式等方面進行了詳細探討，為提高無機化學(xué)實驗教學(xué)質(zhì)量以及學(xué)生自主創(chuàng)新能力和實踐動手能力提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞：無機化學(xué)實驗；教學(xué)改革；創(chuàng)新能力培養(yǎng)

一、無機化學(xué)實驗原教學(xué)過程中存在的問題

1.課程教學(xué)目標單一、規(guī)程化、實驗項目缺乏專業(yè)特色。目前，我校無機化學(xué)實驗教學(xué)目標還只停留在要求學(xué)生掌握“三基”即基本原理、基本知識和基本操作，規(guī)范操作驗證實驗教材中正確的數(shù)據(jù)和結(jié)論[2]。這一目標導(dǎo)致驗證式實驗過多，實驗時間短、內(nèi)容少，規(guī)程化問題較突出，無論是制藥工程專業(yè)、還是食品科學(xué)工程專業(yè)開設(shè)的無機化學(xué)實驗項目基本都一致，缺乏專業(yè)特色，不利于學(xué)生對自己所學(xué)專業(yè)的認知。2.實驗教學(xué)管理模式較單一，不利于激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識。傳統(tǒng)的實驗教學(xué)管理模式都是以教師為中心，學(xué)生做什么實驗、什么時間做實驗、實驗步驟是什么、要用到哪些實驗藥品儀器，一旦確定就很少改變，這種單一的教學(xué)模式無法滿足學(xué)生自主設(shè)計學(xué)習(xí)過程，學(xué)生往往是被動接受知識，缺乏主觀能動性，很容導(dǎo)致學(xué)生上實驗課時不主動思考，甚至在課上出現(xiàn)手足無措的現(xiàn)象，這樣很不利于激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新能力和主觀能動性。3.四大化學(xué)實驗室單獨設(shè)置，現(xiàn)有實驗資源浪費。我校四大化學(xué)（無機化學(xué)、有機化學(xué)、分析化學(xué)、物理化學(xué)）實驗室都是獨立設(shè)置并開設(shè)課程，實驗資源沒有互通。由于每門課程開設(shè)的時間不同，導(dǎo)致出現(xiàn)某一特定時段集中在某個實驗室開展教學(xué)，實驗室極度擁擠、實驗試劑及儀器短缺，而有的實驗室閑置無用的現(xiàn)象。4.現(xiàn)有實驗教學(xué)隊伍師資嚴重匱乏，教學(xué)經(jīng)驗不足，不利于保障實驗教學(xué)質(zhì)量。我校實驗教學(xué)隊伍師資隊伍嚴重匱乏，師生比遠遠超過1∶8，不得不大量使用年輕教師或助教授課，但年輕教師往往由于教學(xué)經(jīng)驗不足，使得其對實驗理解不夠全面、操作不規(guī)范、指導(dǎo)學(xué)生不到位、批改實驗報告不嚴謹，難以保證實驗教學(xué)質(zhì)量[3]。5.學(xué)生實驗成績評定的隨意性大、缺少科學(xué)的評定標準。無機化學(xué)實驗課程考核成績評定一般是由平時成績和實驗報告兩部分組成。學(xué)生即使沒有認真做實驗也可以通過抄襲別人或者教材中的實驗步驟等完成考核。而且一般由于沒有科學(xué)詳盡的評定標準[4]，教師只能根據(jù)主觀判斷給出一個較為籠統(tǒng)的分數(shù)，成績評定存在隨意性大、不合理的問題，十分不利于全面衡量學(xué)生對實驗知識的掌握能力[5]。

二、大學(xué)無機化學(xué)實驗教學(xué)改革與學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)

1.豐富課程教學(xué)目標，優(yōu)化調(diào)整實驗教學(xué)內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。將無機化學(xué)實驗分為三種類型：基礎(chǔ)實驗、綜合性實驗、創(chuàng)新設(shè)計性實驗。①基礎(chǔ)實驗：通過無機化學(xué)的基礎(chǔ)實驗，使學(xué)生規(guī)范化、熟練化和標準化地掌握化學(xué)基本操作技能，是綜合性實驗和創(chuàng)新設(shè)計型實驗?zāi)茼樌M行的保證。針對很多大一同學(xué)在高中化學(xué)課中只有理論知識而沒有實驗經(jīng)驗的現(xiàn)象，在最新修改的無機化學(xué)教學(xué)大綱中，第一次實驗課的內(nèi)容就是詳細系統(tǒng)地講解化學(xué)基本儀器操作規(guī)范，包括：各種儀器放置規(guī)則、如何清洗玻璃儀器及洗凈的判定標準、使用托盤天平的注意事項、溶液的配制、加熱、過濾、冷卻結(jié)晶的操作以及離心機、吸量管和容量瓶的使用等。首先由教師示范操作，然后讓學(xué)生進行練習(xí)，最后隨機抽查學(xué)生演示操作，讓其他同學(xué)和老師進行點評，達到學(xué)生熟練掌握的目的。②綜合性實驗：通過綜合性實驗內(nèi)容，如測定化學(xué)反應(yīng)速率和活化能的實驗，在使學(xué)生具備熟練的化學(xué)實驗?zāi)芰Φ耐瑫r，對化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的理論知識進行實踐驗證。在實驗后要求學(xué)生計算反應(yīng)速率和速率常數(shù)。這樣不僅可以改變以往學(xué)生在實驗中只是照搬照抄教材上的實驗步驟、被動地學(xué)習(xí)不動腦等問題，進一步提高學(xué)生做實驗的積極性和綜合運用知識的能力。③創(chuàng)新設(shè)計性實驗：創(chuàng)新設(shè)計性實驗是提高學(xué)生創(chuàng)新精神和實踐能力的有效途徑。例如，將從廢白鐵中制備硫酸亞鐵和硫酸亞鐵銨由驗證性實驗改為設(shè)計性實驗，要求學(xué)生設(shè)計與教材不同的制備方法。在教學(xué)實踐中，大多數(shù)同學(xué)根據(jù)設(shè)計的實驗方法制備了兩種產(chǎn)物，少數(shù)同學(xué)雖然沒有制備成功，但通過與同學(xué)之間的充分溝通，對失敗的原因進行了探討，較好地培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新精神，提高了其獨立設(shè)計、分析問題、解決問題的能力。2.更新實驗教學(xué)方法，構(gòu)建新型實驗教學(xué)體系。無機化學(xué)實驗不應(yīng)僅僅局限在鞏固學(xué)生對無機化學(xué)的理論知識，或者讓學(xué)生掌握化學(xué)實驗的基本操作，更重要的是培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識并將理論知識運用到實際操作的能力，但是傳統(tǒng)的教學(xué)方式無法激起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，更會使學(xué)生喪失創(chuàng)新意識。①在傳統(tǒng)實驗課堂講授中，一般先由教師通過板書講解實驗基本原理、實驗操作步驟和注意事項等，并進行儀器操作示范，學(xué)生復(fù)制完成實驗。在教學(xué)改革后，教師事先安排學(xué)生對實驗內(nèi)容進行預(yù)習(xí)，課堂上要求學(xué)生對本次實驗當(dāng)眾講解和示范，這使學(xué)生由過去的教學(xué)受體變?yōu)榻虒W(xué)主體，有利于提高學(xué)生的主動性。當(dāng)然，學(xué)生對實驗內(nèi)容的理解不可能完全正確，在講解和示范過程中難免會出現(xiàn)錯誤，這時需要老師及時給予糾正和指導(dǎo)，加深學(xué)生的印象，更好地達到教學(xué)目的。②創(chuàng)新安排實驗項目，同學(xué)可以根據(jù)自己感興趣的無機化學(xué)理論知識，設(shè)計相關(guān)實驗，創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境，采用啟發(fā)引導(dǎo)式的實驗教學(xué)方法。在部分實驗中，由教師講解該實驗可能會出現(xiàn)的現(xiàn)象或問題，引導(dǎo)學(xué)生思考解決問題的方法或產(chǎn)生實驗現(xiàn)象的原因，從而構(gòu)建出新型實驗教學(xué)體系。③更新實驗教學(xué)手段，加強師資隊伍的建設(shè)。引入多媒體輔助實驗教學(xué)，對于一些較為先進的實驗技術(shù)，制藥及食品專業(yè)學(xué)生需要了解，對于學(xué)生日后工作中具有指導(dǎo)意義，而受到實驗條件的限制，又不能親自實踐的實驗內(nèi)容，教師在互聯(lián)網(wǎng)上下載一些多媒體資源來引導(dǎo)學(xué)生探索，也可由學(xué)生組成興趣小組，教師指導(dǎo)學(xué)生通過查閱參考資料、互聯(lián)網(wǎng)資源，豐富學(xué)生的視野，避免以后工作中接觸到此類技術(shù)時茫然無知。開設(shè)開放實驗與課外研究，以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新性思維和研究性學(xué)習(xí)的能力。在本教改項目實施中，每年3—6月派遣相關(guān)教師赴中南大學(xué)進行實驗教學(xué)技能培訓(xùn)。同時，將經(jīng)驗豐富、具有中級以上職稱的實驗人員納入實驗課程教學(xué)團隊中，負責(zé)指導(dǎo)學(xué)生的基本實驗和儀器操作訓(xùn)練，這樣既減輕了實驗教師的工作量，又發(fā)揮了實驗人員的優(yōu)勢，提高實驗教學(xué)效果[6]。3.實現(xiàn)實驗室資源共享，充分利用開放實驗室資源。改變傳統(tǒng)的四大化學(xué)實驗室單獨設(shè)置出現(xiàn)的資源浪費現(xiàn)象，建立基礎(chǔ)化學(xué)實驗教學(xué)平臺，實現(xiàn)實驗室開放和資源共享，做到一舉兩得，減少人為因素導(dǎo)致的資源匱乏問題。為了更好地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神，可以通過開放實驗吸引學(xué)生利用課余時間進入實驗室，鼓勵學(xué)生申請國家、學(xué)校和院系多級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)基金，讓學(xué)生在這些基金的支持下，利用學(xué)校開放的化學(xué)實驗教學(xué)平臺，將科研與本科教學(xué)相結(jié)合，如已開展的2017年貴州省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目：貴州余甘子干果與鮮果中有效成分的分析和提取工藝的研究。學(xué)生在科研過程中自主學(xué)習(xí)，從項目選題、設(shè)計實驗工藝條件、實驗操作、記錄和處理實驗結(jié)果所有過程學(xué)生都親自參與，啟發(fā)了學(xué)生創(chuàng)新思維，培養(yǎng)了創(chuàng)新精神。4.利用實驗技能和創(chuàng)新競賽促進實驗教學(xué)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。我院連續(xù)兩年舉辦了全校“大學(xué)生化學(xué)實驗技能大賽”，對推進、深化無機化學(xué)實驗教學(xué)改革，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)基礎(chǔ)課的興趣，培養(yǎng)學(xué)生實驗操作技能和綜合應(yīng)用能力發(fā)揮了重要作用。5.改進實驗考核方法，有理有據(jù)地評價學(xué)生成績。無機化學(xué)實驗課實行獨立的考核、考試和成績評定，為了全面達到無機化學(xué)實驗課的培養(yǎng)目標，發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，促進學(xué)生創(chuàng)新能力的形成，需要改進、完善現(xiàn)有的實驗考核方法。我們對無機化學(xué)實驗考核內(nèi)容和方式進行了重新設(shè)計，采取平時考核和期末考試相結(jié)合，平時成績占70%，期末考核成績占30%，平時考核包括：預(yù)習(xí)、出勤率、實驗紀律、實驗操作、實驗結(jié)果、實驗報告、實驗衛(wèi)生等，逐項打分。期末考試中采用設(shè)計性實驗，由教師在課堂教學(xué)結(jié)束前兩周給出實驗?zāi)康?，學(xué)生利用課外時間進行資料查閱、設(shè)計實驗方案等，然后在規(guī)定時間內(nèi)根據(jù)自己設(shè)計的方案來完成實驗，教師對每位學(xué)生的操作進行評分，這將真正培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計實驗的創(chuàng)新能力，大大激發(fā)學(xué)生對無機化學(xué)課的興趣。

三、結(jié)語

本文分析我校無機化學(xué)實驗教學(xué)中存在的問題，從教學(xué)內(nèi)容調(diào)整、教學(xué)方法、教學(xué)資源共享、教學(xué)手段及考核模式等方面提出了一些思路和方法，并在2017級制藥工程、藥學(xué)、食品科學(xué)與工程3個班建立無機化學(xué)實驗教學(xué)改革試點，進行了教學(xué)改革實踐，明顯激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高了學(xué)生自主創(chuàng)新能力，達到了預(yù)期的效果。但無機化學(xué)實驗教學(xué)涉及教學(xué)過程的各個方面，不可能一蹴而就，還需要不斷提高一線實驗教師的教學(xué)能力和綜合素質(zhì)，把注重學(xué)生的創(chuàng)新能力培養(yǎng)作為實驗教學(xué)的重要任務(wù)，這樣才能滿足新時期社會對人才素質(zhì)培養(yǎng)的要求。

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[3]張樹永,張劍榮,陳六平.大學(xué)化學(xué)實驗教學(xué)改革的基本問題和措施初探[J].大學(xué)化學(xué),2009,4(24):24-28.

作者：劉瑩 劉曉燕 周笑犁 楊秀群 婁杰 單位：貴陽學(xué)院 食品與制藥工程學(xué)院