無機(jī)化學(xué)實驗教學(xué)的改革探索*

閆循智，李紅英

(菏澤學(xué)院化學(xué)化工系，山東 菏澤 274015)

無機(jī)化學(xué)實驗是高等教育理、工科化學(xué)專業(yè)及相關(guān)專業(yè)開設(shè)的第一門獨立的基礎(chǔ)實驗課程.其主要目的是:通過實驗驗證、理解和鞏固所學(xué)的無機(jī)化學(xué)的基本理論和基本知識;通過實驗訓(xùn)練學(xué)生正確地掌握化學(xué)實驗的基本操作方法和技能技巧，培養(yǎng)學(xué)生獨立工作和獨立思考的能力，養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和良好的科學(xué)思維習(xí)慣.為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)以及以后的科學(xué)研究打下扎實的基礎(chǔ).

菏澤學(xué)院2004年升為本科院校，原來的教學(xué)方法忽略了學(xué)生動手能力、創(chuàng)新思維及科學(xué)探究精神的培養(yǎng)，已不適應(yīng)高等教育發(fā)展的需要;實驗儀器和設(shè)備與老牌本科院校相比差距較大;錄取的學(xué)生底子薄、基礎(chǔ)差.針對這些情況，為了適應(yīng)素質(zhì)教育的需要，近年來我們對無機(jī)化學(xué)實驗教學(xué)進(jìn)行了改革探索.

1 改革內(nèi)容

1.1 實驗課程教學(xué)過程改革

以往上課是學(xué)生帶著教材走進(jìn)實驗室，老師把實驗原理、實驗?zāi)康?、實驗儀器和試劑、實驗步驟、注意事項以及最后實驗數(shù)據(jù)的處理過程講的清清楚楚、明明白白，學(xué)生只要按部就班的做就可以了.這樣就養(yǎng)成了學(xué)生課前不預(yù)習(xí)，實驗時不動腦思考，不能聯(lián)系實際，不能用已學(xué)的知識去解決問題，什么都依靠老師.同時還養(yǎng)成了部分學(xué)生實驗報告互相抄襲的壞習(xí)慣.如此教學(xué)過程使學(xué)生失去了學(xué)習(xí)的主動性，不能培養(yǎng)出學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、思考問題、解決問題的能力.為了改變這種狀況，無機(jī)化學(xué)實驗教研組要求學(xué)生課前必須預(yù)習(xí)，并書寫預(yù)習(xí)報告，上實驗課時提交預(yù)習(xí)報告且順利回答教師隨機(jī)提出的一到兩個關(guān)于實驗內(nèi)容的問題，才能進(jìn)行實驗.如果沒有預(yù)習(xí)報告，就不準(zhǔn)做實驗;如果預(yù)習(xí)報告交了，但不能順利回答問題的，要求立刻再預(yù)習(xí)，直到回答出問題，才允許做實驗.

提交預(yù)習(xí)報告既可對上課學(xué)生進(jìn)行考勤又可督促學(xué)生預(yù)習(xí)實驗;提問問題的目的是防止學(xué)生寫預(yù)習(xí)報告時只是機(jī)械地抄襲教材內(nèi)容而沒有經(jīng)過自己的深入思考.

實驗講解過程中，老師要做好演示和示范，不適合當(dāng)場演示的實驗，可以做成多媒體材料，放映給學(xué)生看.這樣可以讓學(xué)生做實驗前就明白實驗的整個過程，且對有可能出現(xiàn)的非正常狀況有所預(yù)見.

實驗過程中，老師要密切關(guān)注學(xué)生的實驗操作是否合理.如不合理，應(yīng)提醒學(xué)生思考自己的操作是否不妥，原因是什么，應(yīng)該怎樣.這樣可以使學(xué)生養(yǎng)成良好的實驗習(xí)慣，形成規(guī)范性實驗操作，培養(yǎng)出扎實的實驗基本功.

實驗完畢，每個學(xué)生的實驗記錄或?qū)嶒灁?shù)據(jù)需要老師簽字才能離開，這樣既可以培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)真觀察、準(zhǔn)確描述和及時記錄實驗現(xiàn)象及實驗結(jié)果的習(xí)慣，又可以避免實驗報告相互抄襲的現(xiàn)象.

1.2 實驗課程教學(xué)內(nèi)容改革

以往的實驗內(nèi)容多為服務(wù)于理論教學(xué)而設(shè)計，以驗證性實驗為主.這樣不利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力.為了多角度、多層次、多途徑地訓(xùn)練學(xué)生，我們對實驗課程的內(nèi)容進(jìn)行了改革［1－3］.

首先，我們保留了一些經(jīng)典的基礎(chǔ)性的實驗(占總實驗量的70%)，例如玻璃儀器的洗滌、干燥，玻璃管加工以及溶液的配制等，以加強(qiáng)學(xué)生基本操作的訓(xùn)練.因為學(xué)生基礎(chǔ)差，所以這部分實驗必不可少且非常重要.

其次在學(xué)生練習(xí)好基本操作的基礎(chǔ)上，我們增加了一些綜合性和設(shè)計性的實驗(占總實驗量的30%).其中一部分設(shè)計性實驗是由原來的驗證性實驗改編的:如“s區(qū)元素的性質(zhì)”驗證實驗改成“現(xiàn)有一未知溶液，可能含有 K+，Mg2+，NH4+，Ca2+，Ba2+離子，試分析確定未知液的組成”.另外我們選取的綜合性實驗是一些接近現(xiàn)實生活應(yīng)用型的實驗:如“從海帶中提取碘”.做實驗前一個星期告訴學(xué)生實驗題目及目的，然后每3人一個小組，自主設(shè)計實驗過程，共同查資料，協(xié)商尋找解決方案，老師幫助確定實驗方案，學(xué)生共同選擇組合儀器進(jìn)行實驗.這樣可以激發(fā)學(xué)生求知探索的熱情，可以加深學(xué)生對相關(guān)理論知識的印象，又可以培養(yǎng)學(xué)生思考問題、分析問題、解決問題的能力，從而提高了學(xué)生的綜合素質(zhì).

1.3 實行開放式實驗教學(xué)

在實驗教學(xué)中如何因材施教，兼顧實驗基礎(chǔ)好的與差的兩頭學(xué)生，鼓勵學(xué)生個性化發(fā)展，一直是實驗教學(xué)中的一個難題，開放實驗室是破解這一難題的有效方法.無機(jī)化學(xué)實驗室對低年級學(xué)生的基礎(chǔ)性實驗，實行課余時間隨機(jī)預(yù)約開放與雙休日集中開放兩種方式.開放內(nèi)容包括學(xué)生對失敗實驗的再實驗、課程未統(tǒng)一安排的性質(zhì)驗證性實驗和向?qū)W有余力的學(xué)生提供旨在提高實驗技能的選做實驗.開放式實驗的教學(xué)方法，充分地發(fā)揮了學(xué)生的個性及其在實驗中的主體地位，大大地激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性，例如:2011級化學(xué)工程與工藝專業(yè)的徐超越多次星期天練習(xí)玻璃管加工實驗，最終做出了質(zhì)量較高的玻璃彎管;2012年6月1～10日，謝良才、劉龍飛利用兩個周六和周日時間準(zhǔn)備“化學(xué)魔術(shù)實驗”，接著給公選課“化學(xué)與生活”的學(xué)生上了化學(xué)魔術(shù)課，產(chǎn)生了非常好的課堂效果，對此我校校報6月13日進(jìn)行了報道.如此實行一年來，經(jīng)常參加開放性實驗的學(xué)生動手能力和獨立工作能力都有明顯提高:2008級化學(xué)專業(yè)白莎莎同學(xué)參加2011年全省高校實驗技能大賽獲得了一等獎;2010級化工“3+2”班王飛等5人，在2011年10月中國化工學(xué)會化學(xué)工程專業(yè)委員會舉辦的“三井化學(xué)”杯第5屆全國化工設(shè)計大賽中，獲得了山東賽區(qū)二等獎.開放式實驗教學(xué)還提高了畢業(yè)論文的質(zhì)量，我系有10多篇優(yōu)秀畢業(yè)論文公開發(fā)表:如2008級王傳海同學(xué)的論文“天然植物抗氧化活性成分的提取及檢測方法”，發(fā)表在中國石油和化工行業(yè)優(yōu)秀期刊《化學(xué)分析計量》2012年第1期上.

開放式實驗教學(xué)有利于全面提高實驗教學(xué)質(zhì)量.一方面教師在指導(dǎo)開放性實驗過程中，能發(fā)現(xiàn)平時實驗教學(xué)的不足之處，及時地對課堂實驗內(nèi)容進(jìn)行補(bǔ)充和修訂，改進(jìn)教學(xué)方法，從而提高課堂教學(xué)質(zhì)量.另一方面，開放性實驗不受計劃學(xué)時的限制.許多實驗時間較長，課堂實驗無法開設(shè)，可以安排在開放性實驗中進(jìn)行.使學(xué)生獲得更多的綜合性訓(xùn)練，彌補(bǔ)了計劃學(xué)時的不足.再者，有的同學(xué)因病、因事請假，無法正常上實驗課，給這些同學(xué)安排在星期天補(bǔ)做缺勤的實驗，使其不至于掉隊.自2011年9月～2012年7月，僅無機(jī)化學(xué)實驗室利用星期天就安排了23人補(bǔ)做了實驗，取得了良好的教學(xué)效果.今年，考研成績公布后，學(xué)生利用開放實驗室有針對性地模擬面試實驗，共有80多人，結(jié)果全部通過考研面試.

1.4 實驗課程教學(xué)理念改革

隨著社會的進(jìn)步和發(fā)展，綠色環(huán)保已成為全球關(guān)注的重點話題.把“綠色化學(xué)”的思想貫穿在化學(xué)教學(xué)的全過程中，一方面是培養(yǎng)學(xué)生具有強(qiáng)烈的環(huán)保意識;另一方面綠色化學(xué)實驗本身就是化學(xué)教育中實施創(chuàng)新教育的重要內(nèi)容［4］.無機(jī)化學(xué)實驗是大學(xué)生入學(xué)以來接觸的第一門基礎(chǔ)實驗課，對環(huán)境會產(chǎn)生“廢氣、廢液、廢渣”的污染，將“綠色化學(xué)”的概念滲入到無機(jī)化學(xué)實驗教學(xué)當(dāng)中，對培養(yǎng)學(xué)生綠色環(huán)保意識有重要作用.

首先將實驗試劑品種綠色化.許多無機(jī)化學(xué)實驗原來用的藥品是有毒的，在保證實驗效果的前提下，我們用其它無毒或低毒的試劑代替.如:“電離平衡和沉淀平衡”實驗，其實驗?zāi)康氖羌由顚﹄婋x平衡、沉淀平衡和同離子效應(yīng)等理論的理解及掌握沉淀的生成、溶解和轉(zhuǎn)化的條件，以往做實驗用到的沉淀離子及沉淀劑是Pb(NO3)2和K2CrO4，但是Pb、Cr是有毒重金屬，實驗廢棄物排放到水中，會對水資源造成嚴(yán)重污染.因此我們改成用毒性較小的Cu2+與NaOH來做此實驗，同樣達(dá)到了實驗?zāi)康暮鸵?，同時降低了環(huán)境污染.

其次實驗試劑用量少量化.為了將污染降到最小，我們將一部分實驗改作微型實驗.它不僅可以縮短實驗時間，而且使藥品得到更充分的利用.如元素性質(zhì)實驗里，將試管改成用點滴板，原來用3mL的試劑量，現(xiàn)在用2～3滴就可完成實驗，且效果良好.

最后嚴(yán)格要求學(xué)生實驗操作的規(guī)范性，避免不必要的浪費和環(huán)境污染.如廢液、廢渣不能隨處亂倒，保持實驗臺面整潔，用后的水、電、火及時斷掉，藥品要正確取用，儀器要正確使用，實驗產(chǎn)品可回收和再利用等.如實驗“硫酸亞鐵銨的制備”中的實驗產(chǎn)品硫酸亞鐵銨告訴學(xué)生不要扔掉，可以用作農(nóng)作物肥料.由此學(xué)生會在行動中對實驗化學(xué)綠色環(huán)保的概念加深理解.

1.5 實驗課程考核方法改革

以往的無機(jī)化學(xué)實驗成績由平時成績(占30%)和期末筆試成績(占70%)兩部分組成.而平時成績則只由考勤情況和實驗報告來決定，期末筆試成績也是考書本上的內(nèi)容.這樣不僅會造成學(xué)生平時做實驗遲到、早退，實驗不認(rèn)真，抄襲實驗報告，考試前背實驗教材的情況，而且也不利于學(xué)生動手能力的培養(yǎng).為了改善這種狀況，我們把無機(jī)化學(xué)實驗考核方法作了改動:實驗課平時成績占70% ，實驗操作成績占30%.其中實驗課平時成績由實驗老師根據(jù)學(xué)生平時的考勤、預(yù)習(xí)報告、實驗操作、實驗報告、課堂表現(xiàn)等方面的情況作出評定;實驗操作成績通過考試評定.考試時每5名學(xué)生一組，每個學(xué)生隨時抽簽選定實驗題目，這些題目老師提前備好，在學(xué)生操作過程中，老師根據(jù)學(xué)生的實驗情況依據(jù)嚴(yán)格的評分標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)場評定成績.

考核的新方法實施后，學(xué)生比較容易養(yǎng)成良好的實驗習(xí)慣和素養(yǎng)，訓(xùn)練出基本實驗操作技術(shù)和技能，并初步培養(yǎng)出學(xué)生的動手操作能力和實驗研究能力.

2 結(jié)論

通過上述無機(jī)化學(xué)實驗課程的改革實踐，收到了良好的教學(xué)效果.經(jīng)過調(diào)查，大約90%的學(xué)生對化學(xué)實驗有濃厚的興趣，認(rèn)為做實驗是件愉快的事，并從中加深了對理論知識的理解，鍛煉了扎實的實驗基本功.另有30%的學(xué)生在大一之后就參與到我系教師的科研工作當(dāng)中，發(fā)揮了重要的作用，有些還在正式刊物上發(fā)表了論文.

無機(jī)化學(xué)實驗課程的改革探索雖然取得了一定的成績，但也存在一定的問題.比如設(shè)計性和綜合性實驗對指導(dǎo)教師的知識廣度和深度都有了更高的要求，指導(dǎo)教師必須有較全面的理論基礎(chǔ)，同時又必須有扎實的動手操作能力和研究能力.另一方面，這些設(shè)計性或綜合性實驗一般比較費時，規(guī)定的課時不夠用，這也是一個矛盾，因此應(yīng)適當(dāng)增加實驗課時量.

［1］侯玉霞，李永芳，李蕓玲.無機(jī)化學(xué)實驗課程教學(xué)改革探索［J］.周口師范學(xué)院學(xué)報，2012，29(2):77 －78.

［2］李向清，康詩釗，穆勁.大學(xué)無機(jī)化學(xué)實驗教學(xué)改革探討［J］.化工高等教育，2011，28(5):24 －26.

［3］蘇碧云，李磊，劉祥，等.大學(xué)無機(jī)化學(xué)實驗課程內(nèi)容的優(yōu)化［J］.大學(xué)化學(xué)，2012，27(2):34 －37.

［4］巴哈提古麗，陳慧英，李轉(zhuǎn)秀.綠色化無機(jī)化學(xué)實驗教學(xué)探索［J］.中央民族大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版，2010，19(3):86－89.