教學(xué)改革探索在無機(jī)化學(xué)實驗中的應(yīng)用與實踐

羅發(fā)寶

(合肥師范學(xué)院 化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院,安徽 合肥 230601)

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教學(xué)改革探索在無機(jī)化學(xué)實驗中的應(yīng)用與實踐

羅發(fā)寶

(合肥師范學(xué)院 化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院,安徽 合肥 230601)

分析了傳統(tǒng)無機(jī)化學(xué)實驗教學(xué)的現(xiàn)狀和不足，結(jié)合應(yīng)用型本科院校制藥工程專業(yè)人才培養(yǎng)的要求，從實驗教學(xué)項目內(nèi)容、教學(xué)模式和考核方式等方面提出無機(jī)化學(xué)實驗教學(xué)改革的幾點措施，旨在為高等院校尤其是應(yīng)用型本科院校制藥工程專業(yè)《無機(jī)化學(xué)實驗》教學(xué)提供參考。

制藥工程;無機(jī)化學(xué)實驗;教學(xué)改革;實踐

制藥工程專業(yè)是一門以化學(xué)、藥學(xué)和工程學(xué)學(xué)科交叉的研究應(yīng)用型工科專業(yè)，以培養(yǎng)從事藥品生產(chǎn)研發(fā)、應(yīng)用研究、經(jīng)營管理等高素質(zhì)專門人才為目標(biāo)。其人才培養(yǎng)過程中實踐教學(xué)是一重要環(huán)節(jié)，對于夯實理論知識、培養(yǎng)實踐能力和綜合素養(yǎng)非常關(guān)鍵。無機(jī)化學(xué)實驗是制藥工程專業(yè)的第一門基礎(chǔ)實驗課程，是大學(xué)生接受系統(tǒng)實驗方法和實驗技能訓(xùn)練的起點，有利于學(xué)生獲得更直觀的化學(xué)知識和更好的理解化學(xué)現(xiàn)象，促進(jìn)學(xué)生在觀察、發(fā)現(xiàn)、分析和解決問題等方面能力的提高，它對學(xué)生創(chuàng)新思維和素質(zhì)教育的培養(yǎng)起到至關(guān)重要的作用。如何在無機(jī)化學(xué)實驗教學(xué)中激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)他們獨立的實驗工作能力和創(chuàng)新能力，是無機(jī)化學(xué)實驗教學(xué)中的一個關(guān)鍵問題[1]。筆者在合肥師范學(xué)院新建制藥工程專業(yè)近四年無機(jī)化學(xué)實驗教學(xué)中進(jìn)行了探索，分析傳統(tǒng)無機(jī)化學(xué)實驗課程教學(xué)的現(xiàn)狀和不足，結(jié)合制藥工程專業(yè)人才培養(yǎng)的要求，提出無機(jī)化學(xué)實驗課程教學(xué)改革的幾點措施。主要從精選實驗教學(xué)項目內(nèi)容、輔以多媒體信息技術(shù)預(yù)習(xí)、應(yīng)用翻轉(zhuǎn)課堂模式、依托開放性實驗和建立多元化考核方式等五個方面對無機(jī)實驗教學(xué)進(jìn)行了改進(jìn)。

1 實驗教學(xué)現(xiàn)狀及不足

1.1 預(yù)習(xí)效果不佳

預(yù)習(xí)是完成好實驗的重要因素和保證實驗安全順利進(jìn)行的前提條件。但傳統(tǒng)的實驗預(yù)習(xí)存在嚴(yán)重的流于形式現(xiàn)象，主要表現(xiàn)在兩個方面：一是少部分學(xué)生的預(yù)習(xí)態(tài)度不端正，在思想上沒有認(rèn)識到預(yù)習(xí)的重要性，懶于查閱參考資料和思考，對實驗中可能出現(xiàn)問題的預(yù)測性很差，把實驗課的學(xué)習(xí)任務(wù)留在課堂認(rèn)真聽講和實驗操作上。因而，他們按照教材或講義簡單抄寫一份預(yù)習(xí)報告，或只粗略地瀏覽一遍實驗內(nèi)容，有的學(xué)生甚至沒看就來上課。二是大部分學(xué)生預(yù)習(xí)不全面，在認(rèn)真預(yù)習(xí)的情況下仍感效果不佳。究其原因，是他們預(yù)習(xí)實驗僅僅依賴于教材，停留在基本概念、知識和實驗步驟上，缺乏對實驗設(shè)計原理、訓(xùn)練技能和實驗要點的考慮和理解。這種實驗預(yù)習(xí)方式往往使學(xué)生對所涉及的實驗操作步驟和實驗現(xiàn)象印象不清楚，影響對實驗過程的預(yù)測和判斷，容易造成在課堂上手忙腳亂，難以保證化學(xué)實驗的課堂教學(xué)質(zhì)量。

1.2 教學(xué)模式陳舊

傳統(tǒng)無機(jī)化學(xué)實驗課程的教學(xué)模式基本上是以“課前預(yù)習(xí)-教師講解-演示實驗-學(xué)生模仿-完成報告”為主的“填鴨式”教學(xué)[2]，難以激發(fā)學(xué)生的探究欲望。它忽視了學(xué)生在學(xué)習(xí)中的主體地位，不利于激發(fā)學(xué)生自主性和積極性，不利于學(xué)生科學(xué)思維和創(chuàng)新意識的培養(yǎng)，不利于獨立思考習(xí)慣和能力的培養(yǎng)。實驗過程中學(xué)生依照教材或講義的步驟“照方抓藥”，邊看邊做，缺乏對實驗原理和現(xiàn)象的思考；有問題就立即請教教師，缺乏對問題的積極主動思考分析；重視理論知識和實驗報告，缺乏對實驗過程的認(rèn)真對待。繁雜的實驗內(nèi)容和過多的重復(fù)操作降低學(xué)生對實驗的積極性，嚴(yán)重影響對學(xué)生的動手操作能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。在教學(xué)內(nèi)容方面，項目多為圍繞課程知識點的驗證性實驗，以單一實驗的教學(xué)為主，往年開設(shè)的驗證性實驗偏多，綜合設(shè)計性實驗偏少，未能融入科學(xué)發(fā)展前沿和專業(yè)相關(guān)實際應(yīng)用案例，創(chuàng)新空間較少。如何在有效的課時內(nèi)開設(shè)具有較高質(zhì)量的實驗，是必需要仔細(xì)思考的問題。

1.3 知識技能掌握不牢固

無機(jī)化學(xué)實驗是中學(xué)化學(xué)實驗和大學(xué)化學(xué)實驗銜接的橋梁和紐帶，但學(xué)生們的實驗基礎(chǔ)和動手能力參差不齊，大部分學(xué)生在中學(xué)階段沒有打下堅實的實驗基礎(chǔ)，導(dǎo)致在無機(jī)化學(xué)實驗課堂上表現(xiàn)基礎(chǔ)知識不牢、基本操作不會等現(xiàn)象，存在嚴(yán)重的常規(guī)儀器不會用、操作不規(guī)范、操作隨意性、照方抓藥式操作等問題[3]。被動學(xué)習(xí)的課堂，讓學(xué)生草草結(jié)束自己的實驗，對實驗中出現(xiàn)的現(xiàn)象不能主動思考、討論以及進(jìn)行準(zhǔn)確描述，在語言組織和表達(dá)能力方面的鍛煉也受到限制，所學(xué)的實驗知識和技能掌握不牢固，導(dǎo)致在后續(xù)實驗和畢業(yè)論文過程中經(jīng)常出現(xiàn)基本操作錯誤。

1.4 考核方式單一

通常無機(jī)化學(xué)實驗的項目內(nèi)容以驗證性實驗為主，考核方式相對簡單，主要以實驗結(jié)果和報告為考核評分依據(jù)，導(dǎo)致學(xué)生對實驗過程不夠重視，實驗數(shù)據(jù)處理和報告抄襲現(xiàn)象嚴(yán)重，不利于培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)務(wù)實的科學(xué)態(tài)度，缺乏對學(xué)生的課前準(zhǔn)備工作、實驗操作、與師交流和課后總結(jié)方面的成績評定因素。

綜上所述，無機(jī)化學(xué)實驗的課程教學(xué)存在很多嚴(yán)重的問題，這些問題對學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、動手能力、創(chuàng)新能力等各方面的培養(yǎng)都造成了較嚴(yán)重的影響。因此，無機(jī)化學(xué)實驗教學(xué)改革勢在必行。

2 實驗教學(xué)改革措施

合肥師范學(xué)院以培養(yǎng)“創(chuàng)新型應(yīng)用型人才”為目標(biāo)，借鑒其它院校無機(jī)化學(xué)實驗改革經(jīng)驗，并結(jié)合自身情況從以下幾個方面來探索嘗試。

2.1 精選實驗教學(xué)內(nèi)容，高效培養(yǎng)學(xué)生能力

專業(yè)培養(yǎng)方案中雖然實踐課時在增加，但基礎(chǔ)實驗的課時均在減少，無機(jī)化學(xué)實驗也不例外。如何在較少的學(xué)時下全面高效地培養(yǎng)學(xué)生相應(yīng)能力成為改革的關(guān)鍵問題。實驗教學(xué)項目內(nèi)容的重新選擇、精心設(shè)計成為首要改革內(nèi)容，以實現(xiàn)在有效的學(xué)時內(nèi)樹立學(xué)生的安全實驗意識，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、基本操作技能、創(chuàng)新意識，培養(yǎng)學(xué)生獨立發(fā)現(xiàn)-分析-解決問題的能力。根據(jù)應(yīng)用型人才培養(yǎng)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、學(xué)校定位及制藥工程專業(yè)的實際情況和特點[4]，科學(xué)設(shè)置教學(xué)項目內(nèi)容，加大課程中綜合設(shè)計性實驗的比例，使課程內(nèi)容的系統(tǒng)完整性和現(xiàn)代實用性并存。對教學(xué)內(nèi)容的調(diào)整，主要體現(xiàn)“先基礎(chǔ)，后綜合，再設(shè)計”?；A(chǔ)實驗包含溶解、加熱(包括酒精燈、電爐直接加熱、水浴間接加熱)、過濾(包括常壓過濾、減壓過濾、熱過濾)、蒸發(fā)、濃縮、冷卻結(jié)晶、分離純化、測定等化學(xué)實驗基本技術(shù)，如《轉(zhuǎn)化法制備硝酸鉀》、《硫代硫酸鈉的制備》、《ds區(qū)金屬元素性質(zhì)》等實驗，既能鞏固學(xué)生基本操作技能和理論知識，又能訓(xùn)練思維和開闊視野；綜合性實驗包括無機(jī)物和配合物的合成、分離、分析與表征，如《明礬的制備及性質(zhì)》、《三草酸合鐵(III)酸鉀的制備及性質(zhì)》；設(shè)計性實驗主要是學(xué)生利用所學(xué)知識和技能在給定主題下自主設(shè)計實驗，如《一種三價鈷配合物的制備》、《利用雞蛋殼制備葡萄糖酸鈣》、《硫酸亞鐵銨的制備》。綜合設(shè)計性實驗?zāi)茌^好地培養(yǎng)學(xué)生綜合運用知識的靈活性，培養(yǎng)學(xué)生獨立發(fā)現(xiàn)、分析、解決問題的能力，初步培養(yǎng)學(xué)生的科研素養(yǎng)以及創(chuàng)新意識。將上述實驗分段安排開設(shè)，循序漸進(jìn)地培養(yǎng)學(xué)生的實驗技能和習(xí)慣,層層提高學(xué)生的綜合素養(yǎng)，促使學(xué)生科學(xué)思維方法和創(chuàng)新意識的形成。

2.2 輔以多媒體信息技術(shù)，提高學(xué)生預(yù)習(xí)質(zhì)量

教育家陶行知曾說:“預(yù)習(xí)是自求了解的重要步驟?！?對于大學(xué)期間第一門實驗課，學(xué)生的預(yù)習(xí)習(xí)慣培養(yǎng)和預(yù)習(xí)方法形成顯得格外重要，其預(yù)習(xí)效果直接影響教師講解的效率和實驗訓(xùn)練的質(zhì)量。我們在教學(xué)過程中讓學(xué)生自主查閱實驗內(nèi)容相關(guān)資料，了解實驗?zāi)康暮驮?，理清實驗思路，思考每個操作步驟及要點的理由，預(yù)測實驗現(xiàn)象和結(jié)果，以及記錄預(yù)習(xí)中遇到的不能理解或未能解決的問題，利用多媒體輔助技術(shù)，通過語音、動畫、視頻、圖片等多元化形式把知識信息在課前傳遞給學(xué)生，特別是對一些化學(xué)反應(yīng)機(jī)理較復(fù)雜或操作步驟較為繁雜的實驗項目，學(xué)生僅通過實驗教材上的文字描述難以了解其實驗操作過程。這樣既兼顧了實驗課的進(jìn)度和講解的針對性，又增強(qiáng)了閱讀性和趣味性，教師也能夠把精力主要用于觀察和指導(dǎo)學(xué)生掌握實驗技能，合理利用實驗課時，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

2.3 應(yīng)用翻轉(zhuǎn)課堂模式，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

在實驗教學(xué)課堂上，采用翻轉(zhuǎn)課堂模式[5]，充分挖掘?qū)W生的潛力，展現(xiàn)學(xué)生在課堂上的活力，發(fā)揮學(xué)生主體作用，注重師生現(xiàn)場互動交流，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。主要表現(xiàn)在以下幾個方面：1)鼓勵學(xué)生勤于獨立思考。采用啟發(fā)式、討論式、探究式、參與式等多種教學(xué)模式相結(jié)合，鼓勵學(xué)生表達(dá)自己的想法，提高學(xué)生的課堂參與性，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。當(dāng)學(xué)生在實驗過程中遇到困難時，教師先不直接告訴他問題在哪，也不幫他排除，而是給以適當(dāng)?shù)奶崾?，引?dǎo)他逐步發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題。當(dāng)學(xué)生實驗出現(xiàn)失誤時，教師不要讓其直接重做實驗，而要引導(dǎo)他回顧整個操作過程，分析找出導(dǎo)致實驗失敗的原因，這樣既能加深學(xué)生的印象和培養(yǎng)學(xué)生的思考習(xí)慣，提升其發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力，學(xué)生也能因自己思考總結(jié)出實驗失敗的因素而有成就感，同時還為教學(xué)積累下了豐富的實踐經(jīng)驗。教師在實驗結(jié)束后組織學(xué)生對實驗中遇到的問題及解決策略進(jìn)行討論和分享，以此快速提高全體學(xué)生的科學(xué)思維能力和分析總結(jié)能力。學(xué)生在反復(fù)訓(xùn)練中操作熟能生巧，教師再引導(dǎo)學(xué)生思考怎樣操作才能提高產(chǎn)品產(chǎn)量、質(zhì)量和實驗效率。經(jīng)過基礎(chǔ)實驗和綜合實驗的訓(xùn)練，學(xué)生基本掌握了無機(jī)實驗的基本技術(shù)、靈活運用綜合知識以及良好實驗習(xí)慣。然后教師采用項目教學(xué)法開設(shè)設(shè)計性實驗時，僅提出項目主題背景和適當(dāng)?shù)膮⒖嘉墨I(xiàn)，給學(xué)生留下充足的準(zhǔn)備時間和思考空間，鼓勵學(xué)生結(jié)合理論知識和實驗條件大膽設(shè)計實驗，并在實驗前剖析學(xué)生實驗方案，以助學(xué)生順利完成實驗。2)結(jié)合科學(xué)前沿和產(chǎn)學(xué)研。教師將實驗內(nèi)容延伸至科研和實際應(yīng)用，讓學(xué)生體會實驗教學(xué)與科研、實際應(yīng)用之間的緊密性和連貫性。引導(dǎo)學(xué)生思維發(fā)散，激發(fā)學(xué)生渴求實驗的欲望和探索的動機(jī)。培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)研究興趣、科學(xué)思維方法以及嚴(yán)謹(jǐn)求實的科學(xué)態(tài)度和勇于創(chuàng)新的科學(xué)精神。如在教學(xué)中引入最新科學(xué)前沿知識、教師科研成果、產(chǎn)學(xué)研成果，以案例的方式激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和自主學(xué)習(xí)的動力。同時該教學(xué)過程也是科研、產(chǎn)學(xué)研等研究促進(jìn)教學(xué)的一種有效形式。3)培養(yǎng)良好實驗素養(yǎng)。良好實驗素養(yǎng)能夠激發(fā)學(xué)生熱愛動手實驗[6]。實驗多采用綠色化學(xué)實驗方式，強(qiáng)調(diào)“三廢”處理，樹立實驗人員健康和環(huán)境保護(hù)意識。教學(xué)中合理安排實驗項目和次序，盡可能地使前一個實驗產(chǎn)物轉(zhuǎn)為下個實驗原料，以連續(xù)性實驗替代單一實驗，以微型化學(xué)實驗替代常規(guī)實驗，保留主要操作規(guī)范，并保證便于操作、結(jié)果可靠、實驗現(xiàn)象明顯。教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生具備“C3H3”(Clean Habit，Clear Head，Clever Hands，即整潔的習(xí)慣，清晰的頭腦，靈巧的雙手)的實驗素質(zhì)[7]，為學(xué)生自主實驗、參與實驗競賽、參與教師科研、完成畢業(yè)論文奠定了良好的基礎(chǔ)。

2.4 依托開放性實驗，提高學(xué)生應(yīng)用和創(chuàng)新能力

在課余時間，創(chuàng)建多種實驗訓(xùn)練機(jī)會，以提高學(xué)生應(yīng)用和創(chuàng)新能力。如讓學(xué)生輪流協(xié)助教師準(zhǔn)備實驗，既能使學(xué)生全面了解所做實驗的完整操作過程，又能強(qiáng)化學(xué)生對基本操作技能的訓(xùn)練，擴(kuò)大了學(xué)生的知識面；讓部分學(xué)有余力的學(xué)生參加教師的科研項目，提升學(xué)生的實踐和科研能力，還增加了師生之間的交流和感情；讓學(xué)生在開放實驗室完成開放性實驗、興趣性實驗和各類競賽，也可再次鞏固課堂實驗；讓學(xué)生還可選修《開放化學(xué)實驗與大學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)》課程進(jìn)行系統(tǒng)學(xué)習(xí)。

2.5 建立多元化考核方式，體現(xiàn)學(xué)生真水平

在成績評定方面，注重體現(xiàn)學(xué)生的動手能力及實驗素養(yǎng)，建立了一套多元化的無機(jī)化學(xué)實驗考核方法。該考核方法具體通過以下幾個方面進(jìn)行綜合評定：預(yù)習(xí)效果，包括資料查閱、實驗方案思考和實驗設(shè)計合理性；課堂參與，包括回答問題、互動討論和實驗態(tài)度；實驗操作，包括操作準(zhǔn)確性、規(guī)范性和實驗記錄；實驗結(jié)果，包括產(chǎn)品產(chǎn)量、產(chǎn)品質(zhì)量和實驗效率；實驗報告的撰寫情況包括書寫、條理、數(shù)據(jù)處理和結(jié)果分析；實驗室衛(wèi)生及維護(hù)等。該考核方法可激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)自主性；促進(jìn)學(xué)生養(yǎng)成節(jié)能減排的綠色化學(xué)實驗品德；使學(xué)生能夠正確使用儀器和表達(dá)實驗結(jié)果；培養(yǎng)學(xué)生正確設(shè)計實驗和查閱工具書、手冊及其他信息源獲得信息的能力；培養(yǎng)學(xué)生分析判斷、邏輯推理、歸納總結(jié)的能力；培養(yǎng)學(xué)生的動手能力、科學(xué)思維和創(chuàng)新意識。該考核方法既合理體現(xiàn)了學(xué)生的真水平，也為學(xué)生后續(xù)的其他基礎(chǔ)化學(xué)實驗課程和專業(yè)實驗課程的學(xué)習(xí)以及將來從事藥學(xué)行業(yè)的生產(chǎn)設(shè)計、研究工作奠定良好的基礎(chǔ)。

3 教學(xué)效果

經(jīng)過不斷的探索和嘗試，構(gòu)建了適合應(yīng)用型本科院校制藥工程專業(yè)無機(jī)化學(xué)實驗教學(xué)模式，通過實驗課程中的觀察、實驗課程考核和學(xué)生座談的方式調(diào)查了教學(xué)情況，結(jié)果顯示這種教學(xué)模式取得了初步的成效。表現(xiàn)為以下幾個方面：實驗課程內(nèi)容設(shè)置科學(xué)合理，高效培養(yǎng)了學(xué)生實踐能力和素養(yǎng)，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性；學(xué)生實驗操作基礎(chǔ)扎實，觀察能力及獨立思考能力明顯提高；學(xué)生實驗嚴(yán)謹(jǐn)、創(chuàng)新意識強(qiáng)；參與教師科研和產(chǎn)學(xué)研項目研究的學(xué)生數(shù)逐年增多，申報各級大學(xué)生科技創(chuàng)新項目的學(xué)生數(shù)逐年增多，競賽獲獎級別和數(shù)量逐年提高。在學(xué)院統(tǒng)籌安排下，充分利用教學(xué)科研實驗平臺資源，為學(xué)生的創(chuàng)新能力培養(yǎng)提供實驗與實踐機(jī)會。百余名學(xué)生參與了安徽省中藥炮制品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)修訂的實驗工作。本院制藥工程專業(yè)學(xué)生通過努力獲得了多項競賽獎，如全國“國藥工程杯”制藥工程設(shè)計競賽二等、三等獎，安徽省“創(chuàng)青春”創(chuàng)業(yè)競賽銀獎、銅獎，安徽省化學(xué)知識競賽二等獎、三等獎，安徽省“昆山花橋杯”創(chuàng)業(yè)就業(yè)金獎、銅獎；安徽省“歐倍爾”化學(xué)競賽一等獎等。

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Exploration and Practice of Teaching Reform of Inorganic Chemistry Experiment

LUO Fabao

(SchoolofChemistryandChemicalEngineering,HefeiNormalUniversity,Hefei230601,China)

This paper analyzes the current situation and shortcomings of the traditional Inorganic Chemistry Experiment teaching, puts forward the countermeasures of the reform of Inorganic Chemistry Experiment teaching from the aspects of experimental teaching project contents, teaching mode and assessment methods, etc. Combined with the requirements of talents cultivation program of pharmaceutical engineering specialty in application-oriented universities, this study is to provide reference for the teaching of Inorganic Chemistry Experiment in pharmaceutical engineering specialty of colleges and universities, especially in application-oriented universities.

pharmaceutical engineering; Inorganic Chemistry Experiment; teaching reform; practice

2017-03-10

安徽省高校優(yōu)秀青年人才支持計劃(gxyq2017051)；安徽省大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項目(201614098035);合肥師范學(xué)院本科教學(xué)質(zhì)量提升計劃基金項目資助(2013tsk05)

羅發(fā)寶(1983-)，男，博士，講師，主要從事膜分離和化學(xué)實驗教學(xué)工作。

G642

B

1674-2273(2017)03-0091-04