無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與創(chuàng)新

劉　媛，鄒　清，房川琳，楊宗懿，劉艷紅

(四川大學(xué)　a.化學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心；b.化學(xué)學(xué)院，成都　610064)

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無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與創(chuàng)新

劉媛a，鄒清a，房川琳a，楊宗懿a，劉艷紅b

(四川大學(xué)a.化學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心；b.化學(xué)學(xué)院，成都610064)

傳統(tǒng)的無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)對學(xué)生基本操作和基本素質(zhì)的培養(yǎng)起到了良好的作用，但也出現(xiàn)了一些弊端，不能很好地適應(yīng)高校培養(yǎng)應(yīng)用型人才目標(biāo)的需求，迫切需要進(jìn)行改革。該文從教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)模式、綠色化學(xué)教學(xué)和開放實(shí)驗(yàn)室等方面進(jìn)行教學(xué)改革和探索。突出學(xué)生在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的主體地位，激發(fā)學(xué)生的興趣，充分調(diào)動教師和學(xué)生的積極性，鍛煉和培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐動手和創(chuàng)新能力。

無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)；實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革；教材建設(shè)；安全環(huán)保

化學(xué)是一門實(shí)驗(yàn)科學(xué)。戴安邦教授認(rèn)為:“化學(xué)實(shí)驗(yàn)室是培養(yǎng)全面化學(xué)人才的最有效的場所?！敝挥姓嬲匾晫?shí)驗(yàn)，才有利于逐步樹立實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度[1]。無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)是化學(xué)、化工、醫(yī)學(xué)、生物、材料等各專業(yè)本科生的第一門必修的、獨(dú)立的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程，是學(xué)生步入大學(xué)后第一次比較全面系統(tǒng)、嚴(yán)格地接受實(shí)驗(yàn)技能方面的訓(xùn)練，它不僅為學(xué)生學(xué)習(xí)無機(jī)化學(xué)的理論知識提供了依據(jù)，而且也是繼續(xù)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的基礎(chǔ)，同時(shí)也為以后獨(dú)立地進(jìn)行科學(xué)研究和科學(xué)實(shí)驗(yàn)起了開路鋪石的作用[2]。鑒于此，為了提高無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)質(zhì)量，對傳統(tǒng)的無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行了改革。對調(diào)動學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)軇有?，提高學(xué)生對無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)興趣和獨(dú)立獲取知識的能力，培養(yǎng)學(xué)生良好的科學(xué)素質(zhì)和創(chuàng)新能力具有重要意義。

1　目前無機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的問題

1.1學(xué)生對實(shí)驗(yàn)重視程度不夠

目前，無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)基本是依附于理論課程的，這就決定了實(shí)驗(yàn)課的從屬地位。學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)的主要目的是驗(yàn)證理論課學(xué)過的知識，使得學(xué)生們重理論、輕實(shí)踐，從思想上沒有把實(shí)驗(yàn)課提升到一定的高度，認(rèn)真去對待。在實(shí)驗(yàn)過程中有“偷工減料”、亂改數(shù)據(jù)、抄襲結(jié)果等現(xiàn)象，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)課不能達(dá)到應(yīng)有的教學(xué)要求和教學(xué)目的。

1.2學(xué)生安全環(huán)保意識差

無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課一般是針對大一的學(xué)生開設(shè)，學(xué)生安全環(huán)保意識比較差，無機(jī)實(shí)驗(yàn)中不可避免地產(chǎn)生“三廢”，雖數(shù)量不多，卻成分復(fù)雜，有大量有毒有害的物質(zhì)，不僅威脅到自身安全，還會造成環(huán)境污染。

1.3無機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容陳舊，實(shí)驗(yàn)課程進(jìn)度安排也不合理

傳統(tǒng)的無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容絕大部分實(shí)驗(yàn)屬于驗(yàn)證理論的實(shí)驗(yàn)，內(nèi)容較陳舊，創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn)及應(yīng)用性實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容較少，反映現(xiàn)代新技術(shù)發(fā)展和學(xué)科交叉的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容也不多。而且無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程進(jìn)度安排也不合理，即實(shí)驗(yàn)課的進(jìn)度快于理論課，造成理論內(nèi)容還沒上，相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)就已經(jīng)先開了，學(xué)生在做實(shí)驗(yàn)時(shí)因缺乏理論上的指導(dǎo)，只能盲目、機(jī)械地完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。顯然，按這種實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行教學(xué)，不但學(xué)生的基本操作和創(chuàng)新思維得不到很好的訓(xùn)練，而且很大程度上降低了學(xué)生的興趣和對無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教育的新鮮感。

1.4無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式和教學(xué)方法單一

傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)采用 “先講后做”和“手把手教”的方法，實(shí)驗(yàn)前學(xué)生雖然按教師的要求寫預(yù)習(xí)報(bào)告，但大部分學(xué)生也只是把實(shí)驗(yàn)內(nèi)容照抄一遍，對實(shí)驗(yàn)中的重點(diǎn)、難點(diǎn)和注意事項(xiàng)并沒有認(rèn)真思考，也不能用所學(xué)的知識對實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的異常現(xiàn)象加以解釋，缺乏應(yīng)有的科學(xué)態(tài)度。實(shí)驗(yàn)時(shí)，學(xué)生過于依賴?yán)蠋熁蚪滩模x開老師或書本便不會做實(shí)驗(yàn)[3-5]。例如很多學(xué)生在使用循環(huán)水式真空泵時(shí)，發(fā)現(xiàn)真空度不夠，他們就只能請老師來解決，缺乏自主分析問題的能力，不能充分調(diào)動學(xué)生實(shí)驗(yàn)的積極性和自主性。

2　無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的探索

2.1實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的改革

2.1.1重視實(shí)驗(yàn)室安全環(huán)保教育，加強(qiáng)綠色化學(xué)理念

實(shí)驗(yàn)室要把安全環(huán)保知識、安全制度、操作規(guī)程等列為實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容之一，這在無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)開設(shè)時(shí)顯得尤為重要。在基礎(chǔ)無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，不斷探索和實(shí)踐，開展綠色化、連貫性實(shí)驗(yàn)，充分利用相關(guān)反應(yīng)，將前一個(gè)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)物作為下一個(gè)實(shí)驗(yàn)的反應(yīng)物；強(qiáng)化“三廢”的處理，做到回收再利用；引入現(xiàn)代信息技術(shù)，以多媒體形式完成一些有毒、危害性大、污染嚴(yán)重的實(shí)驗(yàn)。

把安全制度、操作規(guī)程等列為實(shí)驗(yàn)教學(xué)的內(nèi)容之一，四川大學(xué)化學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心網(wǎng)站新建立了關(guān)于實(shí)驗(yàn)室安全環(huán)保知識的培訓(xùn)平臺，新生在進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室前，可以在該平臺上先學(xué)習(xí)強(qiáng)化其安全環(huán)保知識與意識，主動積極地參與到安全環(huán)保的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，為無機(jī)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容改革與創(chuàng)新提供依據(jù)，更為學(xué)生今后從事綜合性探究實(shí)驗(yàn)奠定基礎(chǔ)。

2.1.2優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，實(shí)施“應(yīng)專業(yè)施教”的模式，培養(yǎng)學(xué)生的興趣和創(chuàng)新能力

無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)在整個(gè)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中占有重要地位，學(xué)生的興趣和學(xué)習(xí)態(tài)度會直接影響今后整體化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果。整合無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容，構(gòu)筑新的實(shí)驗(yàn)體系。為了讓學(xué)生真正地體會到其中的樂趣，精簡驗(yàn)證性化學(xué)實(shí)驗(yàn)，尋找與其專業(yè)相關(guān)又有趣的實(shí)驗(yàn)，無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程體系中建立一個(gè)更加符合多學(xué)科背景的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容體系。對于藥學(xué)院的新生，開設(shè)了硫酸亞鐵銨的制備，硫酸亞鐵銨[(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O]是治療缺鐵性貧血藥物的重要成分，融合無機(jī)化學(xué)理論知識和藥學(xué)專業(yè)知識，為高素質(zhì)藥學(xué)人才的培養(yǎng)打下了結(jié)實(shí)的基礎(chǔ)。同時(shí)，硫酸亞鐵銨的制備是利用廢鐵屑為原料，變廢為寶的環(huán)保型實(shí)驗(yàn)。然而常用的裝置為敞開式，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)并不環(huán)保。我們可以引導(dǎo)學(xué)生用制備硫化氫氣體的方法來改進(jìn)裝置，達(dá)到環(huán)保的目的，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)無機(jī)化學(xué)和做實(shí)驗(yàn)的興趣，培養(yǎng)了學(xué)生的獨(dú)立實(shí)驗(yàn)?zāi)芰蛣?chuàng)新意識。

2.1.3開設(shè)綜合設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)，發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性

無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容應(yīng)加強(qiáng)與現(xiàn)代技術(shù)的融合，增加實(shí)驗(yàn)的趣味性，提高實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用性，并且要以學(xué)生為主體，培養(yǎng)發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力，發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性。在幾次基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程后，開設(shè)綜合設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)。教師提前1～2周將設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的任務(wù)交給學(xué)生，只提示要達(dá)到的目的，要求學(xué)生通過查閱文獻(xiàn)資料后設(shè)計(jì)出實(shí)驗(yàn)方案，實(shí)驗(yàn)方案包括:實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹⒃?、方法步驟、需用到的儀器和試液，實(shí)驗(yàn)預(yù)期結(jié)果及操作注意事項(xiàng)，經(jīng)教師審閱合格后獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)。例如，在完成無機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)后，選擇教材中沒有實(shí)驗(yàn)步驟的“氯化鈉的提純與精制”進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。這樣不僅激發(fā)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)興趣，還可以提高了他們分析問題和解決問題的能力。

2.2實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的改革

2.2.1以學(xué)生為主體，運(yùn)用“啟發(fā)式”教學(xué)方式，激發(fā)學(xué)生的興趣

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法改革中，堅(jiān)持“啟發(fā)式”教學(xué)方法，實(shí)驗(yàn)課上教師首先以提問的方式展開教學(xué)，啟發(fā)學(xué)生對實(shí)驗(yàn)原理及預(yù)習(xí)報(bào)告所出現(xiàn)問題展開思考，針對實(shí)驗(yàn)中易出現(xiàn)問題加以“啟發(fā)式”說明，鼓勵(lì)和促使學(xué)生獨(dú)立思考問題、觀察和分析問題，遇到困難自行尋找解決問題的辦法，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性[6]。以綜合性實(shí)驗(yàn)硝酸鉀的制備為例，該制備實(shí)驗(yàn)在實(shí)際操作中以硝酸鈉和氯化鉀作為反應(yīng)原料，反應(yīng)的條件一般較難控制，混合溶液中有4種鹽，分別是硝酸鉀、氯化鉀、硝酸鈉和氯化鈉，在溶液中構(gòu)成一個(gè)復(fù)雜的四元交互體系。在具體的實(shí)驗(yàn)課堂教學(xué)中，先把學(xué)生進(jìn)行分組，講授實(shí)驗(yàn)內(nèi)容并進(jìn)行討論，然后各組同學(xué)按照不同的實(shí)驗(yàn)條件進(jìn)行，通過比較各組同學(xué)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，向?qū)W生提出問題。從教學(xué)效果分析，實(shí)驗(yàn)課堂教學(xué)中潛移默化的培養(yǎng)學(xué)生思維能力是有促進(jìn)作用的[7]。這一做法極大地調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，激發(fā)了自主探索的積極性，學(xué)生們以極大的興趣展開討論，這種“啟發(fā)式”教學(xué)方法較之傳統(tǒng)教學(xué)方法在提高學(xué)生創(chuàng)新能力方面的優(yōu)勢就更加明顯了。

2.2.2引入現(xiàn)代信息技術(shù)，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果

現(xiàn)行無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中計(jì)算機(jī)多媒體課件使用較少，網(wǎng)上資源得不到充分利用，學(xué)生的視野受到限制。實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中應(yīng)充分利用多媒體技術(shù)，增大課堂教學(xué)的容量，增強(qiáng)教學(xué)的直觀性，使學(xué)生充分認(rèn)識了解化學(xué)現(xiàn)象、反應(yīng)規(guī)律和操作步驟。如酸度計(jì)、電導(dǎo)率儀等常用實(shí)驗(yàn)儀器的使用方法，利用多媒體輔助教學(xué)，學(xué)生可以清楚看到實(shí)驗(yàn)的具體過程，弄懂實(shí)驗(yàn)的基本原理和具體步驟，自己動手完成實(shí)驗(yàn)更加順利。我們也可以利用網(wǎng)絡(luò)交流工具，如班級QQ群，采用在線或留言方式集體討論在實(shí)驗(yàn)中遇到的問題。打破實(shí)驗(yàn)教學(xué)的地域性和時(shí)間性的約束，豐富學(xué)生的學(xué)習(xí)內(nèi)容，拓展學(xué)生的視野。

2.2.3開放實(shí)驗(yàn)室，引導(dǎo)學(xué)生及早介入科研

在平時(shí)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，學(xué)生缺乏自由發(fā)揮的機(jī)會。開放實(shí)驗(yàn)室可以為這些同學(xué)提供很好的機(jī)會，不僅彌補(bǔ)了普通實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)間緊、學(xué)生動手時(shí)間有限等缺點(diǎn)，而且還可提高無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室的利用率。學(xué)生可在課余時(shí)間到實(shí)驗(yàn)室做自己感興趣的實(shí)驗(yàn)，也可參與教師的課題研究。學(xué)生可在教師所提供的根據(jù)科研項(xiàng)目引出的開放實(shí)驗(yàn)題目中選擇自己感興趣的題目，在教師指導(dǎo)下通過查閱國內(nèi)外文獻(xiàn)資料，自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。這為他們熟悉科研工作的基本過程，拓寬眼界，提高科研創(chuàng)新能力，今后從事科研工作奠定了一定的基礎(chǔ)[8]。

2.2.4做到理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)同步進(jìn)行

傳統(tǒng)無機(jī)化學(xué)課程出現(xiàn)理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)脫節(jié)，“先講后做”或“先做后講”的現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生。針對這一現(xiàn)象，我們精心安排課程進(jìn)度，做到實(shí)驗(yàn)內(nèi)容同步于理論課程，如學(xué)完“配合物”這一章后，緊接著安排“磺基水楊酸與三價(jià)鐵離子配合物的組成及穩(wěn)定常數(shù)的測定”實(shí)驗(yàn)，便于學(xué)生理解和記憶理論知識。

2.2.5定期舉行實(shí)驗(yàn)技能大賽

在本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，為了積極落實(shí)素質(zhì)教育，規(guī)范實(shí)驗(yàn)操作，提高學(xué)生的動手能力，增加學(xué)生學(xué)習(xí)無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的興趣，應(yīng)定期舉行化學(xué)實(shí)驗(yàn)技能大賽。在參賽的整個(gè)過程都以規(guī)范操作為主線，讓學(xué)生多加練習(xí)，在練習(xí)中教師要加強(qiáng)巡視指導(dǎo)，使學(xué)生不正確不規(guī)范的操作及時(shí)得到糾正，并養(yǎng)成良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和熱情，提高學(xué)生解決實(shí)際問題的能力。

2.2.6報(bào)廢儀器的合理使用

報(bào)廢的儀器設(shè)備可以將其擺到實(shí)驗(yàn)室，學(xué)生可通過以拆裝這些報(bào)廢器材，了解儀器的主要構(gòu)造、各部件的組成部分及其工作原理，熟悉儀器構(gòu)造性能和操作要領(lǐng)。此外老師還可將這些廢舊的儀器設(shè)備作為教具，在課堂上對學(xué)生進(jìn)行講解，使學(xué)生的學(xué)習(xí)更具直觀性，使課堂授課的效果更佳。這樣不僅可以變廢為寶，發(fā)揮報(bào)廢儀器的使用價(jià)值，而且還可以提高學(xué)生們創(chuàng)作的積極性。同時(shí)還可作為培訓(xùn)青年教師和實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員的基地，在經(jīng)驗(yàn)豐富教師的指導(dǎo)下，新的工作人員可在短期內(nèi)迅速掌握儀器的構(gòu)造，了解儀器易出故障和日常維護(hù)、維修，有力推動了實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員的素質(zhì)提高[9-11]。

3　結(jié)束語

聯(lián)合國教科文組織提出關(guān)于“沒有實(shí)驗(yàn)就不算是科學(xué)研究”，把實(shí)驗(yàn)真正看成是實(shí)現(xiàn)專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)重要的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)是化學(xué)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)，通過對實(shí)驗(yàn)課教學(xué)模式和教學(xué)內(nèi)容等方面對無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行了改革與實(shí)踐，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性和積極性，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力，為進(jìn)一步的學(xué)習(xí)和工作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

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[10]米晨，湯秀芬.高校報(bào)廢儀器設(shè)備二次利用的思考[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2013，32(4)：227-229.

[11]劉岳啟.閑置、報(bào)廢儀器的合理利用[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2002，21(4):123-124.

Reform and Innovation of Experiment Teaching of Inorganic Chemistry

LIU Yuana，ZOU Qinga，F(xiàn)ANG Chuanlina，YANG Zongyia，LIU Yanhongb

(a.Experiment Teaching Center of Basic Chemistry; b.College of Chemistry，Sichuan University，Chengdu 610064，China)

Traditional inorganic chemistry experiment teaching for cultivating the students’ basic operation and basic quality played a good role，but also had some disadvantages.It not well adapted to cultivate applied talents in colleges and universities.It is urgent to reform.In the process of experiment，the teaching of inorganic chemistry ，teaching contents，teaching mode，green chemistry and opening laboratory were reformed and explored.In these fields，the dominant position of students in the experimental teaching was highlighted，and the interests of students were stimulated.Meanwhile，students’ manipulative ability and creative thinking have been cultivated.

inorganic chemistry experiment;experimental teaching reform; construction of teaching materials;safety and environmental protection

2015-04-30；修改日期: 2015-06-10

四川大學(xué)實(shí)驗(yàn)室及設(shè)備處立項(xiàng)項(xiàng)目(2015-41)。

劉媛(1987-)，女，碩士，實(shí)驗(yàn)師，主要從事無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)與管理工作。

G642.423；O6-3

A

10.3969/j.issn.1672-4550.2016.01.040