夏季學期化學科普類實驗課程的建設與探索

黃　微　高明麗　李維維　鄭　媛　李　婉（中國科學技術大學化學實驗教學中心，合肥230026）

夏季學期化學科普類實驗課程的建設與探索

黃微*高明麗李維維鄭媛李婉
（中國科學技術大學化學實驗教學中心，合肥230026）

結合中國科學技術大學的三學期改制，在夏季學期面向全校非化學專業(yè)的低年級本科生開設生活中的化學科普實驗公選課程。本文將從課程目標、課程內(nèi)容、課程特色三方面進行介紹。該課程的開設為非化學專業(yè)學生提供了一個通過化學實驗學習化學的機會，有利于開拓學生知識面，實現(xiàn)學科交融、文理滲透。

夏季學期；化學科普；實驗課程；公選課；建設與探索

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“化學源于生活，寓于現(xiàn)實，用于現(xiàn)實！”［1］?；瘜W這一既古老又現(xiàn)代的學科，正隨著科學技術的不斷發(fā)展逐步滲透到人類社會生活的各個層面［2］?；瘜W的每一次突破都對人類社會產(chǎn)生重要影響，給人類生活帶來巨大變化［3，4］。

“以實驗為基礎”是化學學科的基本特征。實驗是化學的靈魂，是化學教學的基礎。眾所周知，化學實驗是一門啟發(fā)性強、主動性高、知識覆蓋面廣的課程，更是實施全面化學教育最有效的教學形式之一［5，6］。因此，化學實驗課程不僅是化學學院、生命科學學院、地球科學學院等院系學生的必修課，同時也應是人文、社會、數(shù)學、信息等非化學相關院系學生的重要素質(zhì)教育課程。

目前，北京師范大學、安徽師范大學等高校已率先在國內(nèi)面向非化學專業(yè)學生開設了生活化學實驗、化學實驗賞析等課程［7］。筆者所在的中國科學技術大學化學實驗教學中心也于2014年夏季學期，首次面向非化學相關專業(yè)學生開設了生活中的化學科普實驗校公共選修課。課程時長3周，分6次課完成，計40學時，1學分?？紤]到授課對象為非化學相關專業(yè)學生，化學基礎較為薄弱，為了更好地保證教學質(zhì)量，將選課人數(shù)控制在15人。課程內(nèi)容是以化學在社會生活中的應用為主線，以人類生活、環(huán)境、安全、健康等密切相關的化學現(xiàn)象為切入點，設計一系列科普實驗，引導學生應用所學化學知識對生活和社會中的化學問題做出正確的判斷和解釋，培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實際的能力。本文將介紹在該課程建設過程中所做的探索和嘗試，以期與同仁探討。

1　課程目標

以中國科學技術大學新一輪教學改革為契機，充分發(fā)揮國家級化學實驗教學示范中心的優(yōu)勢，建設生活中的化學科普實驗課程（夏季學期校公共選修課程），為非化學相關專業(yè)學生提供一個通過化學實驗學習化學的機會。在課程學習中，學生可以在“做化學”中學習化學知識、學習實驗技能和方法；在“玩化學”中擴展視野，提升化學素養(yǎng)，感悟化學的魅力；在“變化學”中體會從生活走進化學，從化學走向社會的樂趣［8］。

2　課程內(nèi)容

生活中的化學科普實驗課程的授課對象為非化學專業(yè)的低年級本科生，化學基礎較為薄弱，很多學生甚至沒有接觸過化學實驗，因此如何開設一些既涵蓋化學知識又通俗易懂，既易于操作又不失簡單的與生活相關的化學科普實驗，是課程建設過程中需重點解決的問題。在課程內(nèi)容的設計與編排上，授課教師不可過分強調(diào)從基礎訓練開始，更不可一味強調(diào)“三基”訓練和化學知識的涵蓋面，而應側(cè)重以下3點：

①趣味性：避免耗時過長、操作過于繁瑣的實驗，而是選擇與生活有關的科普類實驗，提升學生興趣；

②可操作性：使每位學生都能獨立地完成實驗，避免操作難度較大的實驗；

③前沿性：在適合操作的前提下，盡可能多地向?qū)W生介紹前沿知識，并引導學生用化學的角度來觀察、分析和思考問題［9］。

基于上述考慮，授課教師按照“趣味化學實驗”、“生活化學實驗”、“綜合化學實驗”3大主題進行授課，每周2次課程，完成一個主題的實驗項目。每個主題的實驗項目內(nèi)容見表1。

表1中的實驗項目都是圍繞社會生活中的熱點問題展開的。如針對亂象不斷、真假難辨的白酒塑化劑風波，我們?yōu)閷W生開設了“白酒中塑化劑的檢驗”實驗；又如針對席卷全國的蘇丹紅風波，我們?yōu)閷W生開設了“食品中蘇丹紅的快速檢測”實驗等。上述與生活貼近的科普實驗的開設，使得授課內(nèi)容更加具體化、形象化、社會化，有利于激發(fā)學生的學習興趣，提高教與學的效率，做到教學相長。

3　課程特色

（1）以社會生活為本，深入淺出。

生活中的化學科普實驗所開設的實驗項目都能在生活中找到落腳點，貼近生活，是學生關心和感興趣的內(nèi)容。有利于學生從化學的角度去看待社會生活中的現(xiàn)象，運用所學的知識來分析解決與化學相關的社會熱點問題，體驗化學在人類生活、科技等方面的重要作用，領悟化學的魅力。同時該課程的開設也有助于學生更加深刻地認識社會，關注社會。

表1　生活中的化學科普實驗項目列表

（2）以多元化教學方式為輔，豐富多彩。

隨著現(xiàn)代多媒體技術在課堂中的廣泛應用，教與學變得更加豐富多彩［10，11］。在生活中的化學科普實驗教學中，我們通過多媒體技術將相關影像資料展示給學生。無論是視頻、科學資料、還是多媒體課件（圖1）等，都能夠使學生更加直觀地認識化學，了解化學。如在開設“美麗的水底世界”實驗時，授課教師為學生播放“美麗化學”視頻的“化學花園”部分（注：該門課程的負責人為“美麗化學”項目主要成員之一），直觀展示了不同金屬鹽在硅酸鈉溶液中的動態(tài)生長過程（圖2）。又如在開設“花兒的五彩世界”實驗時，授課教師向?qū)W生展示“美麗化學”視頻的“顏色變化”部分，直觀展示夏瑾花在不同pH條件下所呈現(xiàn)的繽紛色彩，給學生帶來充分的視覺享受（圖3）。

圖1　授課教師的多媒體實驗課件展示電子版為彩圖

圖2　不同金屬鹽在硅酸鈉溶液中的動態(tài)生長過程（a）氯化鈷晶體；（b）氯化鐵晶體電子版為彩圖

此外，在授課過程中，教師還積極組織學生自由討論，從不同角度、采取不同方法進行合理的分工合作，進一步豐富化學實驗課堂教學。如在開設“牙膏中氟離子含量的測定”綜合實驗時，課前我們鼓勵學生采取橫向合作的方式，分組查閱文獻，課上集體展示氟含量測定的不同方法，并組織學生討論各種測定方法的優(yōu)劣。又如，在開設“茶葉中茶多酚及微量元素的測定”綜合實驗時，我們鼓勵學生采取縱向合作的方式，將學生分為2組，分工合作。其中一組學生負責茶多酚提取相關文獻的檢索，另一組學生負責茶多酚含量測定的相關文獻檢索，最終的實驗方案綜合考慮實驗條件的可行性以及操作的難易程度來決定。

圖3　夏瑾花在鹽酸溶液（a）和氫氧化鈉溶液（b）中所呈現(xiàn)的不同顏色電子版為彩圖

4　總結

生活中的化學科普實驗是一門面向非化學專業(yè)本科生開設的新課程，是一門反映化學實驗與人類社會生活密切關系的課程。課程受到了學生的歡迎。學生評價一：這門課的特點是淺、新、近、樂四個字，即做到以淺顯為本，以新穎為主，貼近生活、貼近社會，寓教于樂、豐富多彩！學生評價二：生活中的化學科普實驗課程是對非化學相關專業(yè)學生開放的公選課，所講內(nèi)容不求深，卻使我感受到化學實驗的魅力與活力。雖然它只是一門選修課，但這門課給我思想上的啟迪將使我受益終生。

該課程目前還處于逐步探索與實踐中，課程限選人數(shù)為15人。我們將在積累經(jīng)驗的基礎上，不斷改進，逐步擴大課程規(guī)模，讓更多學生受益，感受化學魅力。我們期待，學生通過化學科普實驗這個窗口，能夠更好地了解化學與其他學科的交叉滲透，了解化學實驗在科技發(fā)展和社會進步中的作用和地位，從而拓展學生視野，提高學生化學素養(yǎng)。該課程的開設也有利于進一步推進理工交融、文理結合，使學生形成合理的知識結構和能力結構，對培養(yǎng)其科學素養(yǎng)、掌握日常生活中必不可少的化學知識都具有重要的實際意義。

［1］李聞霞.中學化學教學參考，2011，No.10，28.

［2］邢亮.大學化學，2012，27（3），22.

［3］路麗英，臧麗坤，李新學.大學化學，2007，22（1），30.

［4］寇元.魅力化學.北京:北京大學出版社，2010.

［5］勒建華，劉玉榮，夏志情.大學化學，2008，23（2），30.

［6］ 王春玲，孫爾康.實驗技術與管理，2011，28（10），27.

［7］ 翟慕衡，魏先文，王正華.化學實驗賞析.合肥:中國科學技術大學出版社，2012.

［8］賈玉江.化學與社會簡明實驗.北京:化學工業(yè)出版社，2012.

［9］徐培珍，趙斌，孫爾康.化學實驗與社會生活.南京:南京大學出版社，2008.

［10］薛斌，熊振海，周冬香.化學教育，2014，35（12），52.

［11］殷馨，王海文.化工高等教育，2011，28（6），48.

Construction and Exploration of the Popular Science Experiments of Chemistry in Life

HUANG Wei*GAO Ming-LiLI Wei-WeiZHENG YuanLI Wan
（Chemistry Experiment Teaching Center，University of Science and Technology of China，Hefei 230026，P.R.China）

Based on the reform of trimester in University of Science and Technology of China（USTC），the course of"The Popular Science Experiments of Chemistry in Life"was first opened during summer semester in 2014.This course was a public elective course，offered for the junior undergraduates who did not major in chemistry.The objective，contents，and characteristic of the course were introduced in this paper.The opening of the course would provide a chance for students to study chemistry via chemical experiments，which could further broaden their knowledge，achieve interdisciplinary integration，and combination of science and arts.

Summer semester；Chemical science；Experimental course；Public elective course；Construction and exploration

O6；G64

10.3866/PKU.DXHX201510002

，Email:hwnk@ustc.edu.cn

國家級實驗教學示范中心建設項目；2013年安徽省重大教學改革項目（2013zytz003）；2015年安徽省教學研究項目（2015jyxm017）