大一基礎化學實驗教學實踐與總結

黎紅梅 劉靜 王險峰

(中國藥科大學基礎部 江蘇南京 210009)

本科教育不僅要使學生掌握相關專業(yè)的基礎知識，還應該使學生掌握該專業(yè)的思維方式和研究方法，這對深受應試教育影響的中國學生尤為重要。然而，科學思維、科學方法的訓練和獲得不能獨立于知識體系之外，而應蘊含在對科學知識的獲取過程之中。實驗作為化學學科的重要組成部分，是進行化學研究的重要手段和方法，化學實驗教學正是這一過程的模擬和重現(xiàn)。通過化學實驗教學，不僅要訓練學生掌握實驗技能技巧，加深對化學原理的理解，更重要的是要使學生學會如何開展實驗，學習化學方法和思維，養(yǎng)成實事求是的科學態(tài)度。1997年，我校建立了國家理科基礎科學研究和教學人才培養(yǎng)基地藥學專業(yè)點，(簡稱“藥學理科基地”)，旨在培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力的藥學高級人才。為適應新形勢下人才培養(yǎng)的需要，我校對傳統(tǒng)的四大化學課程進行了整合，對化學實驗課程體系也進行了較大的改革,將基礎化學實驗劃分為：基礎化學實驗(一)(無機化學實驗及化學分析)，基礎化學實驗(二)(有機化學實驗)，基礎化學實驗(三)(儀器分析)和基礎化學實驗(四)(物理化學實驗)。其中基礎化學實驗(一)開設在大學一年級，是化學教育的基礎，對學生掌握實驗基本知識和技能、形成正確的觀念、養(yǎng)成良好習慣有著非常重要的作用。

1 大學一年級基礎化學實驗教學在培養(yǎng)創(chuàng)新型人才中的重要地位

在高中升大學的應試教育中，很多中學選擇犧牲實驗課，將多出來的時間用于做練習題，以提高考試成績，致使學生動手做實驗的機會較少，這使得大學一年級新生對化學實驗的認知很模糊，主要表現(xiàn)在以下幾方面：

(1) 不清楚什么是化學實驗，以為化學實驗就是“加點試劑，攪拌一下，觀察個現(xiàn)象，洗洗涮涮”；也不知道實驗是提出問題、解決問題的過程，應該包括實驗設計和準備、實施實驗、實驗結果分析和討論3個基本過程，以為只要完成實驗操作就算完成了實驗。

(2) 缺乏操作基本實驗儀器的實踐，甚至連玻璃儀器都沒有洗滌過。

(3) 機械記憶實驗操作，做實驗時按方抓藥，以為實驗步驟與操作規(guī)范理所應當，沒有動腦子思考的習慣。良好的實驗技能、良好的實驗習慣更無從談起。

開設在大學一年級的基礎化學實驗(一)作為理科基地班學生進入大學的第一門實驗課程，具有啟蒙作用，對學生形成正確的科學方法與科學態(tài)度有重要意義?；A化學實驗(一)當以訓練學生熟練的基本實驗技能技巧、養(yǎng)成學生良好的實驗習慣為重點，將科學方法、科學態(tài)度教育融入整個教學活動之中，按照化學知識再發(fā)現(xiàn)的過程組織教學，引導學生進行發(fā)現(xiàn)式和研究式學習。

2 注重學生的基本實驗技能培養(yǎng)

大學一年級基礎化學實驗訓練的基本實驗技能應包括：基本儀器的操作技能、保證實驗室安全的技能、基本數(shù)據(jù)分析與表達的技能、做規(guī)范實驗記錄的技能等。實踐證明，良好實驗技能的形成非一日之功，需要連續(xù)的強化訓練。對于在中學很少做化學實驗的學生而言，嚴格的基本操作訓練很可能使人厭煩。為提高學生自主訓練的積極性，我們在實驗內(nèi)容安排上遵循“先簡單后復雜”，“模塊化訓練”，“層層遞進、不斷強化”的原則。

(1) 基本儀器操作技能訓練。在第一個實驗中，我們了安排常見基本儀器的清點與清洗，要求學生整理和清洗實驗柜中的所有實驗儀器，并記錄實驗儀器規(guī)格、精度、數(shù)量，了解儀器的一般用途。無機化合物的制備實驗所涉及的操作相對簡單，所以將其安排在第一學期，陸續(xù)展開稱量、量筒使用、加熱、蒸發(fā)、過濾、結晶、比色等基本操作的訓練，實驗內(nèi)容從簡到繁。新實驗既要學習新操作，也要復習舊操作。第二學期開始容量分析，展開對容量瓶、滴定管、移液管、定量轉(zhuǎn)移、滴定操作以及pH計使用的訓練。集中安排滴定實驗是為了強化訓練，使學生能熟練掌握規(guī)范的滴定操作。在四大滴定完成之后，安排綜合性強的化學常數(shù)測定實驗。

(2) 實驗記錄、基本數(shù)據(jù)分析與表達技能培養(yǎng)。在緒論課中對規(guī)范進行實驗記錄提出總的要求，在每一個實驗教學中檢查落實，并作為對學生平時考核的項目之一。提出實驗報告格式的要求，提供不同類型實驗報告的模板和規(guī)范實驗數(shù)據(jù)表達的格式。實驗內(nèi)容不同，數(shù)據(jù)分析與表達的復雜程度也各不相同，按照由簡到繁的順序，依次安排合成實驗、含量測定實驗、定量關系測定(化學常數(shù)測定)實驗結果的分析與表達訓練，可使學生學會使用規(guī)范的圖表清晰表達實驗結果，學會使用常用計算機軟件(如Excel，Origin)處理實驗數(shù)據(jù)，分析和評價實驗結果。

(3) 加強實驗室安全教育。在緒論課中強調(diào)安全意識，要求學生掌握實驗室基本安全規(guī)則；在具體的實驗教學過程中，要求學生能指出安全注意事項，防范于未然，使他們養(yǎng)成小心謹慎做實驗的好習慣。

3 注重培養(yǎng)學生的良好實驗習慣

良好實驗習慣表現(xiàn)為：實驗前認真準備，做到目的明確、心中有數(shù)；實驗過程能保持整潔、工作細致，操作合乎規(guī)范；實驗過程中能勤于觀察，勤于做標記，實驗記錄翔實、規(guī)范；及時整理和分析實驗數(shù)據(jù)，完成實驗報告。良好的實驗習慣能使人終身受益，但好習慣的養(yǎng)成卻不是一朝一夕的事。因此，教師在教學管理上要做到“明、細、勤”，即對學生提出的學習目標和要求要非常明確，對學生的指導要細致、親切，對學生的督促要殷勤、寬嚴適度。

(1) 在分發(fā)給學生的教學計劃和實驗講義上，明確指出每個實驗應該訓練的項目以及必須閱讀的材料，明確實驗預習的內(nèi)容和要求，使學生對教學要求做到清清楚楚、明明白白。

(2) 在教學中時時督促檢查，不斷表揚和激勵有突出表現(xiàn)的學生。學生進入實驗室時，教師要檢查學生預習情況，學生要檢查自己的儀器并準備實驗所需用品。在實驗過程中，教師隨時督促檢查學生實驗臺是否整齊、儀器擺放位置是否合理，指導學生合理安排實驗時間；督促檢查學生是否及時做實驗記錄、記錄是否規(guī)范；檢查學生實驗操作是否合乎規(guī)范，使用過的儀器是否及時清洗。實驗完畢，教師還需檢查學生實驗臺是否打掃干凈，儀器是否分類整齊擺放在實驗柜中，并督促學生及時上交實驗報告，檢查報告的書寫是否整潔、條理清晰，對實驗報告進行講評。

(3) 嚴格實驗室管理制度以及值日生制度。例如，要求學生實驗前后檢查儀器；實驗后打掃實驗臺，清洗儀器，并將儀器整齊擺放在實驗柜中，填寫儀器使用記錄等。

4 有意識地訓練學生的科學方法和科學態(tài)度

科學方法和科學態(tài)度是創(chuàng)新型人才知識能力結構的核心，大學一年級基礎化學實驗教學應有意識地對學生進行科學方法和科學態(tài)度訓練，將其貫穿于教學全部過程，體現(xiàn)在實驗過程的點點滴滴中。首先，要強調(diào)實驗在化學學科中的重要意義，使學生建立“理論源于實踐”、“實踐是檢驗真理的唯一標準”的觀念，不“唯書”，不“唯權威”；訓練學生清晰的邏輯分析能力以及敏銳的觀察能力，養(yǎng)成做實驗記錄的好習慣；鼓勵學生發(fā)現(xiàn)并提出問題，積極開展討論；激勵學生自主學習的熱情，鼓勵他們自己去解決問題；強調(diào)科學誠信，培養(yǎng)學生實事求是的科學態(tài)度。

(1) 重視實驗緒論課教學。在實驗緒論中，要強調(diào)實驗課的重要意義，要求學生將教學實驗與今后的科研工作等同起來，說明實驗過程包括實驗前預習、實驗室操作過程、實驗后數(shù)據(jù)處理與實驗報告書寫3個階段，缺一不可。強調(diào)科學誠信原則，不可抄襲，不可修改實驗的原始數(shù)據(jù)；實驗記錄必須規(guī)范、翔實，對非誠信行為絕不姑息。

(2) 精心安排實驗內(nèi)容，使“量”的觀念盡早“深入人心”。例如：我們在第2個實驗(稱量練習與溶液配制)中，特意安排配制兩個不同濃度精度(0.10、0.1000mol·L-1)的溶液，使學生通過實驗對比，認識到任何一種測量都受儀器精度的限制，任何一種測量結果都存在不同程度的誤差，并能根據(jù)實驗的要求正確選擇實驗儀器，學會正確使用有效數(shù)字。

(3) 按照化學知識發(fā)現(xiàn)過程組織教學。按照科研流程的要求完成實驗教學的3個環(huán)節(jié)：實驗前的預習—實驗室操作—實驗后的數(shù)據(jù)處理與實驗報告。嚴格要求學生預習，并能在預習中提出問題。這些問題不是簡單地僅由教師一個人回答，而是教師與學生一起討論。同樣，當學生在實驗操作中遇到實際問題，教師則要引導他們自己尋找答案。鼓勵學生按照科學論文的格式書寫實驗報告。實驗報告討論部分能體現(xiàn)學生對實驗理解的程度，有助于訓練學生理論聯(lián)系實際，發(fā)現(xiàn)問題，分析問題，解決問題。所以我們特別重視實驗討論，要求學生寫出自己的發(fā)現(xiàn)和理解，不管其結論是否正確，重要的是要寫出自己的見解。剛開始時，很多學生不知道什么是討論，通過范例以及實驗報告的講評，幾次實驗之后討論就像模像樣了。這樣的學習方式，即使最簡單的實驗，對于學生而言也是嶄新的，也能使學生感受到化學的魅力。

(4) 允許學生出現(xiàn)失誤，不過分強調(diào)實驗結果的好壞，而是強調(diào)對失誤原因的分析。這樣不僅能使學生體會實驗的嚴謹所在,加深對實驗原理的理解,更重要的是能培養(yǎng)學生分析問題、解決問題的能力。不把實驗結果看得過重,學生心理上的緊張與壓力就會減輕,就能放開手腳、放開思路，懂得如何以事實為依據(jù)，以邏輯推理為工具，具體問題具體分析，從而獲得自信，學會在書本與自己之間，不過分相信書本；在理論知識與實驗現(xiàn)象之間，不過分相信理論。

5 培養(yǎng)學生的口頭和書面表達能力

有些學生很怕當眾陳述或書面表達自己對實驗的認識，他們不能清楚表達的根本原因往往是思路不夠清晰。所以，鍛煉學生對實驗口頭和書面表達能力不僅有助于他們以后的學術交流，也有助于提高他們邏輯思維能力。根據(jù)實驗內(nèi)容的不同，可以在實驗前或?qū)嶒灪箝_展師生討論，鼓勵學生踴躍發(fā)言。此后，學生結合自己的理解將討論結果形成文字并寫進實驗報告。教師要向?qū)W生說明寫實驗報告的意義，使他們明白實驗報告相當于科研工作中的研究報告或科學論文。好的實驗報告不僅要報告實驗數(shù)據(jù)，而且要報告這些實驗數(shù)據(jù)背后隱藏的規(guī)律，以及作者對這些規(guī)律的理解。通過范例以及實驗報告的講評，使學生掌握寫實驗報告的一般格式和原則，訓練他們有條理地表達自己的觀點。

6 合理開展多種形式的實驗

最初，我們嘗試了減少驗證性實驗，多開設綜合性和設計性實驗，在實驗內(nèi)容安排上有些拔高，但發(fā)現(xiàn)實際效果并不佳，其原因是大學一年級學生實驗基礎差。于是我們重新調(diào)整思路，以訓練基本技能和培養(yǎng)實驗習慣為重點，遵循先簡單后復雜，模塊化訓練，層層遞進、不斷強化的原則，將實驗劃分為4個模塊(實驗室基本知識，無機化合物制備，容量分析，定量關系測定)。在單項基本訓練完成之后再安排綜合實驗，并將大型綜合性實驗拆分成若干子實驗，分別安排在不同的訓練模塊之中，從而使綜合實驗貫穿于整個教學過程。例如：第一學期以無機化合物制備模塊為主，在葡萄糖酸鋅的制備和硫酸亞鐵銨的制備兩個實驗之后，我們安排了綜合性實驗藥用氯化鈉的制備及雜質(zhì)限度檢查；在第二學期的容量分析模塊中安排葡萄糖酸鋅、硫酸亞鐵銨、藥用氯化鈉的含量測定，這樣就將大型綜合性實驗貫穿于整個實驗教學過程，使學生在基本技能得到強化訓練的同時又培養(yǎng)了綜合實驗能力。最后，將設計性實驗作為實驗考查，安排在第二學期期末課程即將結束時，一方面是為了考查學生學習效果，另一方面也是培養(yǎng)他們運用已有知識解決實際問題的能力。

由于課時有限，常規(guī)教學實驗往往不能給學生足夠的時間去探索，學生的主觀能動性也難以得到發(fā)揮，不能滿足學生的求知欲。只有加大開放實驗的力度，讓學生做一些設計性、研究性強的實驗，才能使教學得到必要的補充和提高。例如，學生可以在得到教師同意的前提下選做一些感興趣的實驗，或教師將自己的科研課題的部分研究內(nèi)容改造為開放實驗提供給學生。

7 建立合理全面的考核體系

客觀、合理的實驗考核體系不僅能正確評價教學情況，有助于分析教學環(huán)節(jié)中存在的問題，而且能夠督促學生自我檢查、自我訓練，加強實驗課的教學效果。同時，由于理科基地班以培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力的藥學人才為目標，采取滾動淘汰制，為了體現(xiàn)公平、公正，合理評價和考核教學情況，我們將平時成績和考試成績相結合，平時成績與考試成績各占50%。平時成績是學生平時單次實驗成績的平均，而單次實驗成績則根據(jù)學生在實驗預習、實驗操作、實驗習慣以及實驗報告等方面的表現(xiàn)進行評定。在課程即將結束時，對學生進行全方位的實驗考核。提早一個月公布實驗考試的內(nèi)容和要求，以便學生復習總結，以考促學。實驗考試內(nèi)容包括：

(1) 綜合設計實驗考查：選定一個實驗題目，要求學生通過查閱有關資料，根據(jù)所學過的相關知識，設計多套實驗方案，考查其方法、條件、儀器和試劑的選擇是否合理。然后，對其中一套方案進行實驗。

(2) 基本操作考試：選定一個實驗作為基本操作考查，考察學生基本操作的規(guī)范和熟練程度，實驗行為習慣是否良好，實驗報告是否完整清楚、內(nèi)容正確、具有邏輯性。

(3) 卷面考試：實驗基本知識考試，考查學生對實驗室基本規(guī)則、實驗室基礎知識、單個實驗涉及的實驗原理與操作的理解與掌握程度。

8 小結

自1997年以來，我校在基地班開設基礎化學實驗(一)已10多年，如何培養(yǎng)學生實事求是的科學態(tài)度、良好的專業(yè)素質(zhì)、發(fā)現(xiàn)問題與解決問題的能力，一直是我們進行教學改革的重點。經(jīng)過反復研究和實踐，我們認為在大學一年級化學實驗教學中應以“掌握實驗室基本知識、訓練實驗基本技能、養(yǎng)成良好實驗習慣”為重點，將科學方法教育融入整個教學活動之中，按照化學知識再發(fā)現(xiàn)的過程組織教學，引導學生進行發(fā)現(xiàn)式和研究式學習。在實驗內(nèi)容設計上，要按照先簡單后復雜，技能訓練模塊化，層層遞進、不斷強化的原則，合理開展綜合性、設計性實驗，理清基本訓練與綜合訓練的關系，并以開放實驗作為教學的補充和提升。在實施教學過程中，要注意利用學生的好奇心和對實驗的新鮮感，調(diào)動他們自主學習的積極性，使其在訓練基本實驗技能和養(yǎng)成良好實驗習慣的過程中不至于感到厭煩和懈怠。最后，僅有好的教學理念遠遠不夠，要實現(xiàn)以上教學目標，還需要踏實、細致的教學工作，需要大學一年級化學實驗課教師的耐心和智慧。