無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程啟發(fā)式教學(xué)探析

高明麗　黃　微　劉　衛(wèi)　李　婉　劉濟(jì)紅　田紅軍

（中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心，合肥230026）

·教學(xué)研究與改革·

無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程啟發(fā)式教學(xué)探析

高明麗*黃微劉衛(wèi)李婉劉濟(jì)紅田紅軍

（中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心，合肥230026）

無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)是高校一門重要的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程。本文介紹在無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程中運(yùn)用啟發(fā)式教學(xué)法，并將其貫穿于整個(gè)教學(xué)過程。采用多種途徑鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行實(shí)踐創(chuàng)新，引導(dǎo)學(xué)生深入思考，在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)、探究和解決問題，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。

無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)；啟發(fā)式教學(xué)；綜合素質(zhì)

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無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)和分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)、有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)、物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)并列為高等學(xué)校化學(xué)專業(yè)本科生的四大基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程，并且無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)通常也是高校學(xué)生最早接觸到的一門基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課，因此無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)質(zhì)量尤為重要。教學(xué)的重點(diǎn)在于傳授基本知識的同時(shí)，提高低年級本科生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，激發(fā)學(xué)生的求知欲與創(chuàng)新意識，培養(yǎng)學(xué)生的動手能力與觀察分析的能力，因此這也給任課教師的教學(xué)方法和手段提出了更高的要求。

1969年，美國的神經(jīng)病學(xué)教授Barrows［1］在加拿大麥克馬斯特大學(xué)首創(chuàng)的以問題為導(dǎo)向的教學(xué)方法（Problem-Based Learning，PBL）是基于以學(xué)生為中心的教育方式，目前已成為國際上較為流行的一種教學(xué)方法。其特點(diǎn)是由教師引導(dǎo)，以問題為基礎(chǔ)，通過學(xué)生自主探究來解決問題，它強(qiáng)調(diào)以學(xué)生的主動學(xué)習(xí)為主。我們嘗試在無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)中運(yùn)用類似的啟發(fā)式教學(xué)手段，引導(dǎo)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)、實(shí)驗(yàn)操作以及課后總結(jié)的過程中善于思考，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、歸納總結(jié)以及科學(xué)探究的能力，以期提高學(xué)生的綜合素質(zhì)，為學(xué)生今后進(jìn)一步深造和從事科學(xué)工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。下面介紹我們在啟發(fā)式教學(xué)方面所做的工作以及體會，希望與大家共同探討。

1　啟發(fā)式教學(xué)在整個(gè)教學(xué)活動中的應(yīng)用

1.1課前準(zhǔn)備過程

上好一節(jié)有質(zhì)量的實(shí)驗(yàn)課，缺少不了教師認(rèn)真而有效的備課，而課前的啟發(fā)式默講是一種很好的備課方式。默講是指在上課之前默思將要進(jìn)行的課堂教學(xué)活動，包括默默演繹課堂授課的內(nèi)容以及模擬現(xiàn)場講課等［2］。啟發(fā)式默講則是以提問的方式進(jìn)行默思，它不是死記硬背教材內(nèi)容，而是通過將所講授的知識用自己的語言來表述，以提高備課效率，更深刻地理解教學(xué)內(nèi)容。如，針對一個(gè)具體的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容可以理清以下一系列問題：（1）本節(jié)實(shí)驗(yàn)課教師要教什么？學(xué)生要學(xué)什么？所學(xué)知識或技能在研究和實(shí)際中有什么用？重點(diǎn)和難點(diǎn)在哪里？（2）本節(jié)課需要掌握哪些新的實(shí)驗(yàn)技能，如何指導(dǎo)學(xué)生又快又好地掌握？又涉及了哪些以前學(xué)過的實(shí)驗(yàn)技術(shù)，各有什么特點(diǎn)？（3）本實(shí)驗(yàn)涉及了哪些實(shí)驗(yàn)原理，如何用反應(yīng)方程式或計(jì)算公式表達(dá)？（4）如何用精煉的語言表述實(shí)驗(yàn)過程？（5）如何引導(dǎo)學(xué)生深入思考，對實(shí)驗(yàn)內(nèi)容作進(jìn)一步的拓展？通過提問－聯(lián)想－回答的過程，教師逐步完善備課內(nèi)容，從而為實(shí)驗(yàn)課堂的順利開展做好充分的準(zhǔn)備。

另一方面，我們對學(xué)生的實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)也提出了一定要求，要求學(xué)生預(yù)習(xí)時(shí)不是不假思索或膚淺地抄書或摘錄，而是要認(rèn)真思考，在預(yù)習(xí)報(bào)告本上結(jié)合自己的話語，盡量用流程圖或表格的形式來表述實(shí)驗(yàn)過程，并且需要先回答實(shí)驗(yàn)書上的預(yù)習(xí)思考題。這樣將促進(jìn)學(xué)生主動思考，熟悉和了解即將開展的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，從而在實(shí)驗(yàn)課上做到有的放矢，提高課堂效率。

1.2課堂啟發(fā)式教學(xué)的探索

1.2.1授課方式多元化

無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課涉及到各種基本理論知識和實(shí)驗(yàn)操作技能，如果單純照本宣科地講解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，學(xué)生難免會覺得實(shí)驗(yàn)枯燥乏味，并且也容易導(dǎo)致學(xué)生對實(shí)驗(yàn)印象不深刻、理解不夠全面等問題。為了提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，發(fā)揮他們的主觀能動性，我們采取了多種方式相結(jié)合的授課方式。如有效利用現(xiàn)代化的多媒體手段，將實(shí)驗(yàn)內(nèi)容以板書和ppt形式相結(jié)合，充分發(fā)揮ppt在圖片展示、內(nèi)容豐富性等方面的優(yōu)勢，向?qū)W生生動地介紹實(shí)驗(yàn)的背景知識、實(shí)驗(yàn)原理以及實(shí)驗(yàn)裝置圖等。例如，在“工業(yè)硫酸銅的提純”實(shí)驗(yàn)中介紹硫酸銅的物理性質(zhì)時(shí)，會講到無水硫酸銅易吸濕生成五水合硫酸銅，兩者的外觀有著顯著差別，我們在ppt中將它們的實(shí)物圖片呈現(xiàn)給學(xué)生，學(xué)生很容易記住兩者的外形差異。又如在“硝酸鉀的制備及提純”實(shí)驗(yàn)中介紹實(shí)驗(yàn)原理時(shí)，將KNO3、KCl、NaNO3和NaCl隨溫度變化的溶解度曲線在ppt中向?qū)W生展示，使學(xué)生對這4種化合物的溶解度變化趨勢一目了然，有利于學(xué)生對實(shí)驗(yàn)原理的掌握。另外，最近我們課題組還制作了無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)視頻課件［3］，即將無機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)拍攝成實(shí)驗(yàn)教學(xué)錄像，應(yīng)用于教學(xué)活動的各個(gè)環(huán)節(jié)中?！皩?shí)驗(yàn)視頻課件”可以將靜態(tài)文字無法表述清楚的實(shí)驗(yàn)過程向?qū)W生進(jìn)行動態(tài)直觀的展示，具有較強(qiáng)的可視性和可模仿性。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)前通過觀看實(shí)驗(yàn)視頻，可以更加直觀地了解和熟悉本次實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容和所涉及的實(shí)驗(yàn)技能，從而在自己動手操作時(shí)做到心中有數(shù)，能夠從容應(yīng)對，遇到問題時(shí)也有充分的思考空間，而避免出現(xiàn)由于不清楚實(shí)驗(yàn)步驟而疲于應(yīng)付操作的情況。例如，在講解“檸檬酸法制備固體燃料電池SDC粉體”實(shí)驗(yàn)步驟時(shí)，會涉及到加熱反應(yīng)體系達(dá)到板結(jié)狀態(tài)，如果僅是教師口頭表述，很難描繪出板結(jié)的具體情況，但如果以視頻形式展示，學(xué)生則很容易明白這一概念，掌握加熱的火候。通過各種形式多媒體軟件的應(yīng)用，在一定程度上可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生更快更好地進(jìn)入課堂學(xué)習(xí)狀態(tài)，從而提升了教學(xué)效果。

另一方面，針對本節(jié)課新出現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)操作，教師在學(xué)生實(shí)驗(yàn)之前輔以現(xiàn)場演示，學(xué)生通過直接觀察和分析思考，對實(shí)驗(yàn)操作的掌握可達(dá)到事半功倍的效果。如，在“硫代硫酸鈉的制備”實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生第一次接觸常壓過濾操作，其中難度較大的步驟是做水柱，教師一邊演示一邊可以與學(xué)生互動，引發(fā)學(xué)生思考：濾紙邊緣為什么要略低于漏斗的上邊緣？折濾紙時(shí)靠近漏斗的一邊撕去一角的目的何在？為何要將濾紙與漏斗之間的氣泡排出？形成水柱的作用又是什么？學(xué)生邊觀察邊思考，在回答這些問題的同時(shí)也明白了如何操作，并將知其所以然。教師演示結(jié)束后，還可以請一位學(xué)生上來操作一遍，其他學(xué)生在旁邊觀察和補(bǔ)充。其他如減壓過濾，滴定分析中的定容、移液和滴定的基本操作，以及pH計(jì)等儀器的使用等也可以采取類似的方法。

1.2.2運(yùn)用引申比較法掌握相關(guān)實(shí)驗(yàn)技能

無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中很多知識點(diǎn)之間相互關(guān)聯(lián)，找出知識點(diǎn)之間的關(guān)聯(lián)性，進(jìn)行歸納總結(jié)，運(yùn)用比較分析的方法能使學(xué)生更容易記住和掌握相關(guān)的實(shí)驗(yàn)知識和技能。比如“工業(yè)硫酸銅的提純”實(shí)驗(yàn)中涉及到常壓過濾和減壓過濾兩種過濾方法，啟發(fā)學(xué)生由此可以聯(lián)想到哪些固液分離的手段？分別適用于哪種固體物質(zhì)？各有哪些特點(diǎn)？又如很多實(shí)驗(yàn)中使用了重結(jié)晶的操作，啟發(fā)學(xué)生還可以想到哪些常用的物質(zhì)提純方法？分別有何特點(diǎn)？再試著舉些有代表性的例子。這樣將有利于鍛煉學(xué)生的思維能力，學(xué)習(xí)歸納分析，做到舉一反三，靈活掌握所學(xué)知識。

1.2.3善于提問并鼓勵(lì)學(xué)生自己尋找問題的答案

學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體，教師是引導(dǎo)者。優(yōu)質(zhì)的課堂教學(xué)要能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極主動性，并且要引導(dǎo)學(xué)生去探討和解決問題。實(shí)驗(yàn)課上恰當(dāng)?shù)剡M(jìn)行啟發(fā)式提問，可以收到很好的教學(xué)效果。如在做“順、反式-二甘氨酸合銅的制備及成分分析”實(shí)驗(yàn)時(shí)，第一步需先制備氫氧化銅，制備過程中用到了1:1的氨水，教師引導(dǎo)學(xué)生思考：“氨水加入過量對實(shí)驗(yàn)是否有影響？”，并且鼓勵(lì)學(xué)生自己動手試驗(yàn)，有位學(xué)生往氫氧化銅固體中滴加1:1的氨水，發(fā)現(xiàn)氫氧化銅可以溶解在氨水中，由此他推斷氨水加入過量將會影響氫氧化銅的產(chǎn)率。又如在“工業(yè)硫酸銅的提純”實(shí)驗(yàn)中需要加熱分解除去過量的雙氧水，教師向?qū)W生提問：“為什么要除去過量的雙氧水？”，提問后并不急于回答，而是鼓勵(lì)學(xué)生自己去尋找答案，下節(jié)實(shí)驗(yàn)課時(shí)再一起討論。有的學(xué)生在完成課堂要求的實(shí)驗(yàn)之后，自己動手探索答案，發(fā)現(xiàn)硫酸銅在堿性條件下與雙氧水反應(yīng)生成棕色不溶物，而加酸又可溶解，并且課后查閱相關(guān)資料，在實(shí)驗(yàn)報(bào)告本上對這一現(xiàn)象作了詳細(xì)的分析和解釋。學(xué)生對這樣的拓展性小實(shí)驗(yàn)往往表現(xiàn)得很有興趣，對自己實(shí)驗(yàn)得出的結(jié)論和查閱資料獲得的知識更是印象深刻，并且為解決問題而感到興奮。

另外，我們也鼓勵(lì)學(xué)生自己發(fā)現(xiàn)問題，勇于提出與教師或教材不同的見解，進(jìn)而積極主動地探求結(jié)論的正確性。比如在“化學(xué)反應(yīng)速率與活化能”實(shí)驗(yàn)中涉及如下反應(yīng)：

反應(yīng)①的平均速率為：

若溶液中存在的是反應(yīng)④，則根據(jù)式③求算速率常數(shù)k及級數(shù)m、n就站不住腳了。這是個(gè)很好的問題，教師鼓勵(lì)學(xué)生對這一疑問展開進(jìn)一步的探索，并且?guī)椭鷮W(xué)生一起查閱相關(guān)文獻(xiàn)和資料，最后學(xué)生自己得出結(jié)論：由于電極電勢的差異，從熱力學(xué)角度考慮反應(yīng)④完全可以進(jìn)行，但是從動力學(xué)角度考慮，反應(yīng)①是慢反應(yīng)，發(fā)生的是以I－為催化劑的先①后②的催化反應(yīng)，從而不能與直接發(fā)生反應(yīng)。通過這一學(xué)生自己質(zhì)疑－探究－解答的過程，使學(xué)生變被動接受知識為主動探索知識，充分調(diào)動了學(xué)生在學(xué)習(xí)中的主觀能動性，進(jìn)而獲得知識，提高綜合創(chuàng)新能力。

1.3課后總結(jié)與建議

課后善于總結(jié)，有利于及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，改進(jìn)教學(xué)方法，提高教學(xué)質(zhì)量。在教師方面，課后要根據(jù)課堂上學(xué)生對實(shí)驗(yàn)操作技能的掌握以及授課時(shí)是否能引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入良好的學(xué)習(xí)狀態(tài)并且積極思考等情況，反思哪些教學(xué)環(huán)節(jié)還有改進(jìn)的空間。在學(xué)生方面，我們鼓勵(lì)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)報(bào)告中對實(shí)驗(yàn)的重點(diǎn)和關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行總結(jié)，多思考問題，并歡迎提出有建設(shè)性的意見。如有的學(xué)生實(shí)驗(yàn)產(chǎn)率較低，可在實(shí)驗(yàn)報(bào)告中分析原因，尋找改進(jìn)的空間；有的學(xué)生減壓過濾時(shí)出現(xiàn)穿濾，探討應(yīng)該如何避免等。也有一些學(xué)生對某個(gè)實(shí)驗(yàn)很感興趣，課后通過查閱資料對實(shí)驗(yàn)原理、應(yīng)用等方面在報(bào)告中作了很詳細(xì)的拓展。我們希望通過這種形式促進(jìn)學(xué)生積極主動地學(xué)習(xí)，善于思考與總結(jié)，使教學(xué)互長。

2　鼓勵(lì)學(xué)生開展科研小課題的研究

無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)數(shù)量畢竟有限，而且主要以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主。為了提高學(xué)生對科研的興趣，給學(xué)生提供更廣闊的自主學(xué)習(xí)空間和開展科研實(shí)踐的機(jī)會，我們鼓勵(lì)學(xué)生拓展視野，大膽嘗試科研小課題的實(shí)驗(yàn)研究。如我們在無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)（下）學(xué)期末開展了“科研小論文”的工作。學(xué)生以2－6人的小組形式，自主選擇課題內(nèi)容，通過查閱文獻(xiàn)，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟，由教師在課題的可行性上把關(guān)后，彈性利用課堂內(nèi)外的時(shí)間，以學(xué)生獨(dú)立開展實(shí)驗(yàn)為主，教師適當(dāng)指導(dǎo)，完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，然后撰寫word版科研論文，最后再以ppt形式進(jìn)行論文答辯。學(xué)生的課題豐富多樣，有“用廢牙膏皮為原料制備氫氧化鋁”、“科大東區(qū)部分水體的化學(xué)耗氧量（COD）測定”、“檢驗(yàn)土壤中的元素”等。除此以外，為了給對科研有濃厚興趣的低年級本科生更多的接觸科學(xué)前沿的機(jī)會和提供一個(gè)創(chuàng)新實(shí)踐的舞臺，我們還在夏季學(xué)期開設(shè)了“化學(xué)科研基礎(chǔ)訓(xùn)練”選修課程［4］，授課方式與“科研小論文”類似，但實(shí)驗(yàn)時(shí)間更長、研究內(nèi)容更為深入和細(xì)致。開設(shè)的課題有“殼聚糖的制備與表征”［5］、“食品添加劑甘氨酸鈉碳酸鹽的合成及性質(zhì)初探”［6］等。我們發(fā)現(xiàn)，這類課程充分發(fā)揮了學(xué)生在學(xué)習(xí)上的主觀能動性，學(xué)生參與的積極性很高，樂于在實(shí)踐中去發(fā)現(xiàn)、分析和解決問題，使學(xué)生的綜合素質(zhì)得到了很大程度的提高。

3　提高教師的綜合素質(zhì)

啟發(fā)式教學(xué)不是簡單地將書本知識介紹給學(xué)生，而是希望啟發(fā)學(xué)生思考，通過自己的理解去探求和掌握知識。因此，它對任課教師的教學(xué)水平提出了更高的要求。俗話說“要給學(xué)生一杯水，老師要有一桶水”，在信息技術(shù)更新?lián)Q代異常迅速的當(dāng)今時(shí)代，教師首先要不斷充實(shí)自己，增加自身的知識儲備，包括熟悉教材的體系結(jié)構(gòu)，深入鉆研教學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)等，這樣才能做到授課時(shí)熟能生巧、觸類旁通。同時(shí)，還須了解相關(guān)領(lǐng)域最先進(jìn)的科技成果和發(fā)展趨勢［7］，以讓自己站得更高、看得更遠(yuǎn)，有能力啟發(fā)學(xué)生的探索欲望和創(chuàng)新精神。另外，要深入鉆研課堂教學(xué)藝術(shù)，借鑒他人成功的經(jīng)驗(yàn)，并且全面了解學(xué)生的情況，在教學(xué)中做到有“的”放矢［8］，努力使無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課的啟發(fā)式教學(xué)行之有效。

“授之以魚不如授之以漁”，我們相信單純地教給學(xué)生知識不如教會學(xué)生求知的方法。我們將繼續(xù)學(xué)習(xí)和探索，通過無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的啟發(fā)式教學(xué)，激起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)學(xué)生去發(fā)現(xiàn)問題、探索和解決問題，努力培養(yǎng)綜合素質(zhì)較強(qiáng)的創(chuàng)新型人才。

［1］Barrows，H.S.Med.Educ.1986，20，481.

［2］李暉.高等理科教育，2004，No.6，82.

［3］高明麗，黃微，李婉，劉濟(jì)紅，魏偉.無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)視頻課件的制作及其在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用//第十三屆全國大學(xué)化學(xué)教學(xué)研討會論文集.武漢:武漢理工大學(xué)出版社，2015:416－418.

［4］黃微，陳鍇，李維維，鄭媛，馮紅艷，劉光明，朱平平，侯中懷.實(shí)驗(yàn)室技術(shù)與管理，2012，29（1），14.

［5］黃微，李維維，鄭媛.大學(xué)化學(xué)，2015，30（6），57.

［6］高明麗，黃微，鄭媛，李維維.化學(xué)教育，2015，36（20），17.

［7］王曉東，李立娟.遼寧教育研究，2000，No.3，69.

［8］姜同.長江職工大學(xué)學(xué)報(bào)，2001，18（2），22.

Exploration of Heuristic Teaching Method for Inorganic Chemistry Laboratory Course

GAO Ming-Li*HUANG WeiLIU WeiLI WanLIU Ji-HongTIAN Hong-Jun
（Chemistry Experiment Teaching Center，University of Science and Technology of China，Hefei 230026，P.R.China）

Inorganic chemistry laboratory is an important and fundamental course in universities.This paper introduced a heuristic teaching method which was used through the inorganic chemistry laboratory teaching.We encouraged students to practice innovation in a variety of means，and guided students to be good at thinking and to find and solve problems in the experiments.It was helpful to improve the comprehensive quality of the students.

Inorganic chemistry laboratory；Heuristic teaching method；Comprehensive quality

G64；O6-3

10.3866/PKU.DXHX201601031

，Email:gaoml@ustc.edu.cn

2015年安徽省教學(xué)研究項(xiàng)目（2015jyxm005）；2015年安徽省教學(xué)研究項(xiàng)目（2015jyxm017）