對于提升高等師范院校無機化學(xué)實驗課程教學(xué)質(zhì)量的嘗試與探索

張中，梁宇寧

摘要：在高等師范院校無機化學(xué)實驗課程的教學(xué)過程中，通過增加綜合設(shè)計性實驗的比重，優(yōu)化課程教學(xué)內(nèi)容；將形象直觀的多媒體教學(xué)手段與教師的課堂演示有機結(jié)合；以學(xué)生在實驗課堂上的實際表現(xiàn)為依據(jù)，改革課程考核的評價體系以及強調(diào)實驗產(chǎn)物與廢棄物的循環(huán)利用，實現(xiàn)化學(xué)實驗過程的“綠色化”等一系列措施，有效地提升了該課程的教學(xué)質(zhì)量，實現(xiàn)了培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新實踐能力的目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：無機化學(xué)實驗；教學(xué)質(zhì)量；改革；嘗試與探索

中圖分類號：G642.0 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）08-0218-03

無機化學(xué)實驗是針對高等師范院?；瘜W(xué)教育專業(yè)的學(xué)生開設(shè)的一門專業(yè)必修課程。通過該課程的學(xué)習(xí)不僅能夠鞏固和深化無機化學(xué)課程所學(xué)的基礎(chǔ)理論知識，更重要的是讓剛進入大學(xué)學(xué)習(xí)的一年級新生摒棄中學(xué)時期形成的不良實驗習(xí)慣，熟練掌握基本實驗操作技能，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和正確的科學(xué)研究方法，提升學(xué)生的實踐動手能力與創(chuàng)新精神，為后續(xù)實驗課程的學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)[1]。因此，無機化學(xué)實驗課程的教學(xué)質(zhì)量直接影響著高師院校所培養(yǎng)的中學(xué)化學(xué)師資的綜合素質(zhì)與能力。傳統(tǒng)的無機化學(xué)實驗教學(xué)模式已經(jīng)與學(xué)科的快速發(fā)展、專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)嚴(yán)重脫節(jié)，極大地制約了創(chuàng)新人才培養(yǎng)的需求。如何優(yōu)化整合課程教學(xué)內(nèi)容、采用創(chuàng)新的教學(xué)方法與教學(xué)手段、改革課程考核的評價方式以有效地提升本課程的教學(xué)質(zhì)量成為了培養(yǎng)高師院校學(xué)生的創(chuàng)新實踐能力的關(guān)鍵。為提升無機化學(xué)實驗課程的教學(xué)質(zhì)量，本文作者在多年的無機化學(xué)實驗課程的教學(xué)實踐中進行了一些有益的嘗試與探索。

一、優(yōu)化課程教學(xué)內(nèi)容，著力培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力

傳統(tǒng)無機化學(xué)實驗課程的教學(xué)中，基本操作、基本化學(xué)原理和元素性質(zhì)實驗等驗證性實驗在教學(xué)內(nèi)容中所占的比重很大，如北京師范大學(xué)無機化學(xué)教研室編寫的《無機化學(xué)實驗》（第三版）[2]教材中，驗證性實驗的占比竟然接近60%。開展驗證性實驗雖然能夠鞏固學(xué)生的基本操作技能，加強學(xué)生對基礎(chǔ)理論知識的理解，培養(yǎng)學(xué)生對實驗現(xiàn)象的細致觀察能力。但在教學(xué)中過多地選用驗證性實驗內(nèi)容則難以適應(yīng)學(xué)科發(fā)展的需要，不利于實現(xiàn)課程的主要教學(xué)目標(biāo)——培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力。我們在近年的教學(xué)過程中逐步采用我校自編的《無機化學(xué)實驗》[3]教材，將一些內(nèi)容簡單、與中學(xué)知識重復(fù)的驗證性實驗進行合并、簡化，使驗證性實驗所占的比重下降為45%，同時大幅增加綜合性、設(shè)計性實驗的數(shù)目，新開設(shè)的實驗項目如“微波固相合成——AlPO4的合成及組成測定”、“一維鏈狀?；撬徕捙湮痪酆衔锏娜軇岷铣伞币约啊凹{米二氧化鈦的制備及其光催化活性”等可以讓學(xué)生通過課程的學(xué)習(xí)掌握多種無機合成新技術(shù)，熟悉化合物的鑒定及組成分析方法，增強學(xué)生的實驗設(shè)計能力、動手能力，對于拓展學(xué)生的知識視野、了解學(xué)科的發(fā)展前沿、增強學(xué)生的專業(yè)綜合素養(yǎng)以及培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)研究與創(chuàng)新能力起到積極的作用。而趣味化學(xué)實驗內(nèi)容如“化學(xué)冰袋的制作”、“暖手袋的制作”、“彩色火焰蠟燭的制作”等的引入則將專業(yè)課程的學(xué)習(xí)與日常生活緊密聯(lián)系起來，寓教于樂，讓學(xué)生體會到化學(xué)實驗的“魔力”，對實驗課程的實踐性有更清醒的認(rèn)識。

二、利用多媒體教學(xué)手段結(jié)合教師現(xiàn)場演示，有效提升課堂教學(xué)效果

伴隨無機化學(xué)學(xué)科的發(fā)展，專業(yè)的新知識、新技術(shù)呈幾何級數(shù)增長，如何在有限的教學(xué)時間內(nèi)向?qū)W生傳輸更多的知識內(nèi)容變成了一個令任課教師棘手的問題。多媒體教學(xué)手段具有知識信息量大、形象直觀的特點，將其引入無機化學(xué)實驗的課程教學(xué)能夠有效地提升課堂教學(xué)的效果[4]。如在“溶液的配制和滴定操作練習(xí)”實驗中，可先行拍攝滴定操作的正規(guī)示范視頻并制作成多媒體課件，在課堂上由教師演示滴定操作后，再將正規(guī)示范視頻采用慢速方式重復(fù)播放數(shù)次，必要時進行定格展示，讓學(xué)生更清楚地了解滴定操作的具體步驟和要求；在“醋酸解離常數(shù)的測定”實驗中，可在多媒體課件中將酸度計的組件和操作面板以圖片的形式進行直觀的介紹，同時將其使用步驟在課件中呈現(xiàn)出來，方便學(xué)生在使用儀器的過程中隨時檢視自己的操作是否符合規(guī)范。此外，在復(fù)雜實驗裝置的組裝、化學(xué)反應(yīng)過程的模擬等方面多媒體教學(xué)手段與傳統(tǒng)教學(xué)方式相比也具有明顯的優(yōu)勢，可引起學(xué)生濃厚的興趣，因此有必要在無機化學(xué)實驗教學(xué)中廣泛采用多媒體教學(xué)手段，實現(xiàn)更佳的教學(xué)效果。不過多媒體教學(xué)這一現(xiàn)代化教學(xué)手段現(xiàn)階段仍然是實驗課常規(guī)教學(xué)手段的一種輔助，與理論課的教學(xué)不同，我們更強調(diào)教師在實驗教學(xué)中的引導(dǎo)作用。在講解實驗操作規(guī)范和儀器的操作步驟時必須結(jié)合現(xiàn)場演示，在學(xué)生面前將重要的實驗操作技術(shù)逐一分解，通過自己的一舉一動讓學(xué)生感受到規(guī)范操作的重要性，感受到化學(xué)實驗的嚴(yán)謹(jǐn)性，感受到化學(xué)科學(xué)的神奇性。現(xiàn)場演示也有助于在師生之間產(chǎn)生更多的言語、動作交流，充分加強教學(xué)效果，有助于學(xué)生對教師產(chǎn)生敬佩、尊重之情。

三、改革課程考核的評價體系，重視學(xué)生實踐動手能力的培養(yǎng)

鑒于實驗課程的特殊性，僅以期中和期末的筆試或操作考試來評價學(xué)生的課程學(xué)習(xí)情況顯然有違科學(xué)性，教師更應(yīng)該注重學(xué)生在課程學(xué)習(xí)過程中的實際表現(xiàn)，使課程成績的評定更趨合理化。在教學(xué)中，我們按照平時成績占70%，筆試和操作考試成績占30%的標(biāo)準(zhǔn)來評定學(xué)生的實驗課成績。加大平時成績所占的比重，能有效地促使學(xué)生在整個學(xué)習(xí)過程中保持積極性、主動性。在平時成績的評定中，我們擯棄過去根據(jù)某學(xué)生一個學(xué)期的整體表現(xiàn)打分的粗略方式，而是將成績的評定細化到每一次實驗。對每一次實驗的評價則由過去的教學(xué)中只依據(jù)預(yù)習(xí)報告、實驗報告的書寫質(zhì)量對學(xué)生的學(xué)習(xí)成績進行評價的片面手段，轉(zhuǎn)而重視學(xué)生在整個實驗中的具體表現(xiàn)，綜合考慮實驗的預(yù)習(xí)情況、學(xué)習(xí)態(tài)度與實驗內(nèi)容的完成情況、基本操作掌握情況及臺面清潔、現(xiàn)象記錄及實驗結(jié)果、實驗報告的書寫質(zhì)量等指標(biāo)對學(xué)生的實驗成績進行評價，每一部分的分值均為20%，使最終的評分能更真實地反映學(xué)生的課堂學(xué)習(xí)情況，防止出現(xiàn)學(xué)生不認(rèn)真完成實驗內(nèi)容而通過后期“加工雕琢”實驗報告獲得好成績的現(xiàn)象。評價方式的變化可以讓學(xué)生在實驗過程中全神貫注、手腦并用，對于提高實驗技能和實踐動手能力具有重要的意義，同時也有利于指導(dǎo)教師增強責(zé)任心，加強課堂巡視，充分了解學(xué)生的基本技能是否規(guī)范、實驗現(xiàn)象的記錄是否完整、實驗結(jié)果是否正確、實驗態(tài)度是否端正，并可及時發(fā)現(xiàn)教學(xué)中存在的疏漏和不足并當(dāng)場在課堂中予以糾正，避免此次教學(xué)中出現(xiàn)的問題影響到后續(xù)的教學(xué)。endprint

四、逐步實現(xiàn)化學(xué)實驗內(nèi)容的“綠色化”，培養(yǎng)學(xué)生良好的環(huán)境保護意識

環(huán)境污染問題是21世紀(jì)世界各國尤其是發(fā)展中國家所面臨的迫切問題，而化學(xué)工業(yè)作為主要的環(huán)境污染源已日漸成為“人民公敵”。實現(xiàn)化學(xué)過程的“綠色化”是改變化學(xué)及化學(xué)工業(yè)所面臨的窘境的唯一有效辦法。在高師院校的實驗教學(xué)課堂上面向未來的中學(xué)化學(xué)教育工作者傳授環(huán)境保護的知識，樹立“綠色化學(xué)”的良好意識對于建設(shè)大眾期望的環(huán)保性社會，消除化學(xué)對公眾的負(fù)面影響，培養(yǎng)青少年的環(huán)境意識具有極為重要的意義。無機化學(xué)實驗課程的教學(xué)過程中需要使用大量的有毒有害化學(xué)試劑，鑒于目前絕大多數(shù)高等院校的實驗室還不具備處理實驗廢棄物的儀器設(shè)備，因此這些試劑本身或者實驗過程中產(chǎn)生的廢水、廢渣極有可能對環(huán)境造成難以修復(fù)的污染。如何在教學(xué)過程中體現(xiàn)綠色環(huán)保理念，實現(xiàn)實驗過程的“綠色化”是當(dāng)前的無機化學(xué)實驗教學(xué)中碰到的一個大問題。本著預(yù)防大于治理的原則，應(yīng)從實驗源頭上對污染進行防控。為此我們首先在實驗內(nèi)容的選取上遵循“5R”原則（減少用量Reduce，重復(fù)使用Reuse，循環(huán)利用Recycle，再生Regeneration，拒用Rejection）[5]，盡量摒棄對環(huán)境污染大的如汞、重鉻酸鉀、苯等試劑藥品，優(yōu)化實驗方案與實驗裝置，加強實驗廢棄物的處理，盡量減少化學(xué)實驗的污染排放；其次強調(diào)實驗產(chǎn)物與廢棄物的循環(huán)利用，通過開設(shè)“由含銀廢液制備硝酸銀”、“由廢干電池制備硫酸錳銨”、“由易拉罐合成明礬”、“由貝殼制備乳酸鈣”等實驗項目，使對環(huán)境有毒有害的物質(zhì)在實驗室內(nèi)進行流轉(zhuǎn)，防止廢棄物對土壤、大氣造成污染，不但可以節(jié)約大量的實驗藥品與經(jīng)費，而且可以向?qū)W生灌輸原子經(jīng)濟的概念；此外，我們還在“醋酸亞鉻的制備”、“水的電解”等實驗中采用微型儀器裝置，在保證實驗現(xiàn)象、結(jié)果清晰準(zhǔn)確的前提下大幅度減少了藥品用量，不但實現(xiàn)了實驗“綠色化”的述求，而且能夠促使學(xué)生更仔細地觀察實驗現(xiàn)象，注重實驗操作的準(zhǔn)確性。今后我們還將對某些嚴(yán)重污染環(huán)境、對學(xué)生身體健康損傷大的實驗項目進行計算機仿真化，更大限度地消除無機化學(xué)實驗對環(huán)境所造成的污染。

五、結(jié)語

近年來，我們在無機化學(xué)實驗課程的教學(xué)過程中進行的一些有益的嘗試與探索對于提升化學(xué)教育專業(yè)學(xué)生的創(chuàng)新實踐能力已經(jīng)起到了積極的作用，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)打下了堅實的基礎(chǔ)。培養(yǎng)出的一些學(xué)生先后在全國師范生化學(xué)實驗技能大賽以及廣西高校大學(xué)生化學(xué)實驗技能競賽中取得優(yōu)異的成績；部分學(xué)生在進入老師的研究室開展研究工作時也表現(xiàn)出了良好的科研素養(yǎng)，在科學(xué)研究過程中取得了一些令人矚目的成果。這些收獲促使我們在今后的教學(xué)過程中進一步加強實驗課的教學(xué)改革，追尋學(xué)科發(fā)展的腳步，利用更有效的手段與措施來發(fā)展學(xué)生的創(chuàng)新實踐能力。

參考文獻：

[1]朱妙琴，王祖浩.高師無機化學(xué)實驗教學(xué)的改革與學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)J].化學(xué)教育，2002，（11）：21-25.

[2]北京師范大學(xué)無機化學(xué)教研室，等.無機化學(xué)實驗（第三版）[M].北京：高等教育出版社，2001.

[3]蔣毅民.無機化學(xué)實驗[M].桂林：廣西師范大學(xué)出版社，2013.

[4]寶金榮，朱曉偉，李文先.無機化學(xué)實驗教學(xué)改革初探[J].實驗室科學(xué)，2013，（2）：49-51.

[5]鄒少蘭.綠色化學(xué)與綠色化學(xué)實驗[J].萍鄉(xiāng)高等專科學(xué)校學(xué)報，2004，（4）：25-28.

基金項目：國家自然科學(xué)基金（NO.21361004）。

作者簡介：張中（1976-），男，廣西桂林人，博士，副教授，現(xiàn)主要從事大環(huán)配位化學(xué)的研究。endprint