設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)在無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用

孫向麗 王春杰 王海峰

(周口師范學(xué)院 化學(xué)化工學(xué)院，河南 周口 466000)

化學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué)，化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)主要是培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和實(shí)踐能力。無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)是化學(xué)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)，也是所有化學(xué)專業(yè)的新生進(jìn)入大學(xué)開設(shè)的第一門實(shí)驗(yàn)課程。無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)也為今后學(xué)生學(xué)習(xí)分析、有機(jī)、物化以及化工實(shí)驗(yàn)奠定良好的基礎(chǔ)[1]。

高校現(xiàn)有無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程多數(shù)是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，目的是幫助學(xué)生理解和鞏固書本中的化學(xué)理論知識，掌握基本儀器的使用方法和原理。然而，完成了這一教學(xué)目的的同時卻抑制了學(xué)生的自我探究學(xué)習(xí)能力，不利于學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，背離了應(yīng)用型高校人才培養(yǎng)和發(fā)展的目標(biāo)。因此，基于設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的綜合性和研究性的優(yōu)點(diǎn)，引入設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，既能鍛煉學(xué)生的基本實(shí)驗(yàn)技能，還能培養(yǎng)學(xué)生的綜合設(shè)計(jì)能力和獨(dú)立解決問題的能力。

1 開設(shè)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的必要性

由于本校是地方普通本科院校，需要因地制宜，考慮一些實(shí)際情況。比如學(xué)生的化學(xué)基礎(chǔ)較差，實(shí)驗(yàn)動手能力不強(qiáng)，甚至有的學(xué)生高中從沒動手做過實(shí)驗(yàn)?，F(xiàn)在老師要求每次實(shí)驗(yàn)前認(rèn)真填寫預(yù)習(xí)報告，學(xué)生都是按照課本把實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮蛢?nèi)容等抄寫到預(yù)習(xí)報告上，學(xué)習(xí)沒有主動性也沒有對實(shí)驗(yàn)原理深入思考。在實(shí)驗(yàn)中甚至有的學(xué)生實(shí)驗(yàn)失敗直接就抄襲同學(xué)的實(shí)驗(yàn)報告[2]。

設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)則可以避免此現(xiàn)象，可以促使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)前主動地查閱資料，培養(yǎng)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中自學(xué)能力和創(chuàng)新能力，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)造潛能。相比傳統(tǒng)的教師講解、演示實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)可以讓學(xué)生帶著問題去深入思考，從而分析和解決問題。

開設(shè)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，有助于加深學(xué)生對驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)以及課本理論知識的理解，而且對于本科學(xué)習(xí)最后階段的設(shè)計(jì)畢業(yè)論文以及后續(xù)進(jìn)行一些科研實(shí)驗(yàn)的幫助也非常大。

2 開設(shè)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的過程

(1)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的選擇

開設(shè)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的時間，最好放在大一下學(xué)期，此時學(xué)生已經(jīng)具備了一定的理論知識和實(shí)驗(yàn)技能。教師對實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的選擇，應(yīng)該遵循由易到難的順序。

要先讓學(xué)生進(jìn)行一般難度的無機(jī)化學(xué)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，這樣便于讓學(xué)生了解設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的方法和步驟。同時簡單的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)也能調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，為后面的學(xué)習(xí)打下良好地基礎(chǔ)。

目前，我們學(xué)院按照由易到難的順序開設(shè)的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)有《堿式碳酸銅的制備》[3]、《硫酸亞鐵銨的制備》[3]、《離子鑒定和未知物的鑒別》[3]。這些實(shí)驗(yàn)的開設(shè)，的確提高了學(xué)生邏輯思維能力，改變了學(xué)生按部就班的學(xué)習(xí)方式。

(2)教師的引導(dǎo)

在實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)過程中，教師通過設(shè)置問題，讓學(xué)生帶著問題去思考，能提高他們分析問題和解決問題的能力，這是開設(shè)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的最終目的。

教師引導(dǎo)學(xué)生去查閱資料，對同一個實(shí)驗(yàn)題目，不同學(xué)生會設(shè)計(jì)出不同的實(shí)驗(yàn)方案[4]。但由于學(xué)生思考能力和理論水平的限制，設(shè)計(jì)的方案不一定正確，教師要及時指導(dǎo)，對設(shè)計(jì)過程中學(xué)生遇到的困難應(yīng)該給與及時解決。

設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)就是要讓學(xué)生占據(jù)主導(dǎo)地位，在教師的指導(dǎo)下，設(shè)計(jì)出切實(shí)可行的實(shí)驗(yàn)方案。

(3)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)?zāi)芊癯晒Φ年P(guān)鍵在于實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)的是否合理。根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模Y(jié)合各物質(zhì)的性質(zhì)和用途，在一定的理論知識之上理解實(shí)驗(yàn)原理。

學(xué)生可獨(dú)立或者分組設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)路線，結(jié)合理論知識分析設(shè)計(jì)方案是否科學(xué)、合理，然后結(jié)合教師的建議制定出合理的實(shí)驗(yàn)方案。教師也可以把不同學(xué)生設(shè)計(jì)的方案進(jìn)行對比，取長補(bǔ)短，讓學(xué)生分組討論后確定合適的的實(shí)驗(yàn)方案。

讓學(xué)生真正參與，他們才能找出實(shí)驗(yàn)過程中的重點(diǎn)所在。比如，在《堿式碳酸銅的制備》的實(shí)驗(yàn)中，反應(yīng)物的合理配料比和最佳反應(yīng)溫度是實(shí)驗(yàn)?zāi)芊癯晒Φ年P(guān)鍵。

實(shí)驗(yàn)過程中，有同學(xué)是把硫酸銅溶液倒入碳酸鈉溶液中，也有同學(xué)設(shè)計(jì)的是相反的結(jié)果。那么針對這種情況可以讓學(xué)生結(jié)合自己的理論知識討論這兩種做法的結(jié)果。雖然只是設(shè)計(jì)過程中的一個細(xì)節(jié)，但是讓他們自己動腦思考的話，就能找到解決問題的方法。

對于本校開設(shè)的兩個物質(zhì)制備的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，是在第一學(xué)期《粗鹽的提純及產(chǎn)品純度檢驗(yàn)》的基礎(chǔ)之上，讓學(xué)生進(jìn)一步設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，練習(xí)學(xué)生的操作能力，實(shí)驗(yàn)室的基本試劑和儀器都能滿足同學(xué)們實(shí)驗(yàn)的需要。所以，學(xué)生實(shí)驗(yàn)的最終結(jié)果只要設(shè)計(jì)合理，步驟操作正確，一般都能達(dá)到預(yù)測的結(jié)果。

3 開設(shè)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的教學(xué)效果

設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)開設(shè)的過程中學(xué)生熱情很高，能靈活運(yùn)用教材內(nèi)容，充分發(fā)揮自己的特長，提高了學(xué)生合作學(xué)習(xí)能力以及創(chuàng)新思維能力。同時也能讓教師受益匪淺，達(dá)到了教學(xué)相長的目的。為了使探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果更顯著，就要求老師在今后的教學(xué)實(shí)踐中繼續(xù)探索[5]。

4 總結(jié)

開設(shè)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)為培養(yǎng)動手能力強(qiáng)，思維靈活并且具有創(chuàng)新能力的專業(yè)人才打下了良好地基礎(chǔ)。設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)比單純的老師講解，學(xué)生按部就班重復(fù)操作更能受到學(xué)生的歡迎，其他學(xué)科也是在逐漸的運(yùn)用設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)于教學(xué)中去。所以，設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的開設(shè)，能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情，更好的發(fā)揮了他們的主觀能動性，也滿足現(xiàn)在社會培養(yǎng)全面發(fā)展的創(chuàng)新型人才的需要。