大學(xué)無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)

劉瑩 劉曉燕 周笑犁 楊秀群 婁杰

摘要：無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)作為制藥工程、藥學(xué)、食品科學(xué)本科專業(yè)學(xué)生進(jìn)入高校后學(xué)習(xí)的第一門專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課，本課程的教學(xué)質(zhì)量好壞直接影響其他后續(xù)課程的教學(xué)，其重要性顯而易見。從我院無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)開設(shè)的實(shí)際情況出發(fā)，以完善無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系為目標(biāo)，從教學(xué)內(nèi)容調(diào)整、教學(xué)方法、教學(xué)資源共享、教學(xué)手段及考核模式等方面進(jìn)行了詳細(xì)探討，為提高無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量以及學(xué)生自主創(chuàng)新能力和實(shí)踐動手能力提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞：無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn);教學(xué)改革;創(chuàng)新能力培養(yǎng)

中圖分類號：G642.0? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ?文章編號：1674-9324（2019）11-0105-03

《無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)》是高校制藥工程、藥學(xué)、食品科學(xué)與工程、食品質(zhì)量與安全等相關(guān)專業(yè)學(xué)生進(jìn)入大學(xué)后接觸的第一門專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課，也是后續(xù)專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程的基礎(chǔ)，它的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)效果直接影響到其他專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課的學(xué)習(xí)。而實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為高等院校教學(xué)活動的重要組成部分，是提高學(xué)生創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的重要環(huán)節(jié)和途徑之一[1]。然而，實(shí)驗(yàn)教學(xué)長期以來未受到教師、學(xué)生的充分重視，認(rèn)為其只是輔助理論教學(xué)的環(huán)節(jié)。并且近年來隨著教學(xué)總學(xué)時的壓縮，無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的學(xué)時也不斷減少，我院四個專業(yè)學(xué)生的無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)總學(xué)時數(shù)只有18學(xué)時，在如此少的學(xué)時中，如何通過無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)使學(xué)生認(rèn)識和理解無機(jī)化學(xué)的基本概念、理論，加強(qiáng)對學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的培養(yǎng)，促進(jìn)學(xué)生在理論知識、實(shí)踐能力、綜合素質(zhì)方面發(fā)展顯得尤為困難。

從我校的無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)情況來看，其和國家培養(yǎng)應(yīng)用創(chuàng)新型人才的目標(biāo)存在一定的差距。因此，對我校的無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程進(jìn)行改革十分必要。本文首先分析在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問題，然后從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)資源以及實(shí)驗(yàn)考核模式等方面進(jìn)行較為詳細(xì)的探討，提出相應(yīng)教學(xué)改革方法，以提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量，達(dá)到促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的目的。

一、無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)原教學(xué)過程中存在的問題

1.課程教學(xué)目標(biāo)單一、規(guī)程化、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目缺乏專業(yè)特色。目前，我校無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)還只停留在要求學(xué)生掌握“三基”即基本原理、基本知識和基本操作，規(guī)范操作驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)教材中正確的數(shù)據(jù)和結(jié)論[2]。這一目標(biāo)導(dǎo)致驗(yàn)證式實(shí)驗(yàn)過多，實(shí)驗(yàn)時間短、內(nèi)容少，規(guī)程化問題較突出，無論是制藥工程專業(yè)、還是食品科學(xué)工程專業(yè)開設(shè)的無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目基本都一致，缺乏專業(yè)特色，不利于學(xué)生對自己所學(xué)專業(yè)的認(rèn)知。

2.實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理模式較單一，不利于激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理模式都是以教師為中心，學(xué)生做什么實(shí)驗(yàn)、什么時間做實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)步驟是什么、要用到哪些實(shí)驗(yàn)藥品儀器，一旦確定就很少改變，這種單一的教學(xué)模式無法滿足學(xué)生自主設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)過程，學(xué)生往往是被動接受知識，缺乏主觀能動性，很容導(dǎo)致學(xué)生上實(shí)驗(yàn)課時不主動思考，甚至在課上出現(xiàn)手足無措的現(xiàn)象，這樣很不利于激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新能力和主觀能動性。

3.四大化學(xué)實(shí)驗(yàn)室單獨(dú)設(shè)置，現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)資源浪費(fèi)。我校四大化學(xué)（無機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、分析化學(xué)、物理化學(xué)）實(shí)驗(yàn)室都是獨(dú)立設(shè)置并開設(shè)課程，實(shí)驗(yàn)資源沒有互通。由于每門課程開設(shè)的時間不同，導(dǎo)致出現(xiàn)某一特定時段集中在某個實(shí)驗(yàn)室開展教學(xué)，實(shí)驗(yàn)室極度擁擠、實(shí)驗(yàn)試劑及儀器短缺，而有的實(shí)驗(yàn)室閑置無用的現(xiàn)象。

4.現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)教學(xué)隊(duì)伍師資嚴(yán)重匱乏，教學(xué)經(jīng)驗(yàn)不足，不利于保障實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量。我校實(shí)驗(yàn)教學(xué)隊(duì)伍師資隊(duì)伍嚴(yán)重匱乏，師生比遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過1∶8，不得不大量使用年輕教師或助教授課，但年輕教師往往由于教學(xué)經(jīng)驗(yàn)不足，使得其對實(shí)驗(yàn)理解不夠全面、操作不規(guī)范、指導(dǎo)學(xué)生不到位、批改實(shí)驗(yàn)報(bào)告不嚴(yán)謹(jǐn)，難以保證實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量[3]。

5.學(xué)生實(shí)驗(yàn)成績評定的隨意性大、缺少科學(xué)的評定標(biāo)準(zhǔn)。無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程考核成績評定一般是由平時成績和實(shí)驗(yàn)報(bào)告兩部分組成。學(xué)生即使沒有認(rèn)真做實(shí)驗(yàn)也可以通過抄襲別人或者教材中的實(shí)驗(yàn)步驟等完成考核。而且一般由于沒有科學(xué)詳盡的評定標(biāo)準(zhǔn)[4]，教師只能根據(jù)主觀判斷給出一個較為籠統(tǒng)的分?jǐn)?shù)，成績評定存在隨意性大、不合理的問題，十分不利于全面衡量學(xué)生對實(shí)驗(yàn)知識的掌握能力[5]。

二、大學(xué)無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)

1.豐富課程教學(xué)目標(biāo)，優(yōu)化調(diào)整實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。將無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)分為三種類型：基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn)、創(chuàng)新設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。①基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)：通過無機(jī)化學(xué)的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生規(guī)范化、熟練化和標(biāo)準(zhǔn)化地掌握化學(xué)基本操作技能，是綜合性實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)?zāi)茼樌M(jìn)行的保證。針對很多大一同學(xué)在高中化學(xué)課中只有理論知識而沒有實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)的現(xiàn)象，在最新修改的無機(jī)化學(xué)教學(xué)大綱中，第一次實(shí)驗(yàn)課的內(nèi)容就是詳細(xì)系統(tǒng)地講解化學(xué)基本儀器操作規(guī)范，包括：各種儀器放置規(guī)則、如何清洗玻璃儀器及洗凈的判定標(biāo)準(zhǔn)、使用托盤天平的注意事項(xiàng)、溶液的配制、加熱、過濾、冷卻結(jié)晶的操作以及離心機(jī)、吸量管和容量瓶的使用等。首先由教師示范操作，然后讓學(xué)生進(jìn)行練習(xí)，最后隨機(jī)抽查學(xué)生演示操作，讓其他同學(xué)和老師進(jìn)行點(diǎn)評，達(dá)到學(xué)生熟練掌握的目的。②綜合性實(shí)驗(yàn)：通過綜合性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，如測定化學(xué)反應(yīng)速率和活化能的實(shí)驗(yàn)，在使學(xué)生具備熟練的化學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ耐瑫r，對化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的理論知識進(jìn)行實(shí)踐驗(yàn)證。在實(shí)驗(yàn)后要求學(xué)生計(jì)算反應(yīng)速率和速率常數(shù)。這樣不僅可以改變以往學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中只是照搬照抄教材上的實(shí)驗(yàn)步驟、被動地學(xué)習(xí)不動腦等問題，進(jìn)一步提高學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的積極性和綜合運(yùn)用知識的能力。③創(chuàng)新設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)：創(chuàng)新設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)是提高學(xué)生創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的有效途徑。例如，將從廢白鐵中制備硫酸亞鐵和硫酸亞鐵銨由驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)改為設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，要求學(xué)生設(shè)計(jì)與教材不同的制備方法。在教學(xué)實(shí)踐中，大多數(shù)同學(xué)根據(jù)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方法制備了兩種產(chǎn)物，少數(shù)同學(xué)雖然沒有制備成功，但通過與同學(xué)之間的充分溝通，對失敗的原因進(jìn)行了探討，較好地培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新精神，提高了其獨(dú)立設(shè)計(jì)、分析問題、解決問題的能力。

2.更新實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，構(gòu)建新型實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)不應(yīng)僅僅局限在鞏固學(xué)生對無機(jī)化學(xué)的理論知識，或者讓學(xué)生掌握化學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本操作，更重要的是培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識并將理論知識運(yùn)用到實(shí)際操作的能力，但是傳統(tǒng)的教學(xué)方式無法激起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，更會使學(xué)生喪失創(chuàng)新意識。①在傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)課堂講授中，一般先由教師通過板書講解實(shí)驗(yàn)基本原理、實(shí)驗(yàn)操作步驟和注意事項(xiàng)等，并進(jìn)行儀器操作示范，學(xué)生復(fù)制完成實(shí)驗(yàn)。在教學(xué)改革后，教師事先安排學(xué)生對實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行預(yù)習(xí)，課堂上要求學(xué)生對本次實(shí)驗(yàn)當(dāng)眾講解和示范，這使學(xué)生由過去的教學(xué)受體變?yōu)榻虒W(xué)主體，有利于提高學(xué)生的主動性。當(dāng)然，學(xué)生對實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的理解不可能完全正確，在講解和示范過程中難免會出現(xiàn)錯誤，這時需要老師及時給予糾正和指導(dǎo)，加深學(xué)生的印象，更好地達(dá)到教學(xué)目的。②創(chuàng)新安排實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，同學(xué)可以根據(jù)自己感興趣的無機(jī)化學(xué)理論知識，設(shè)計(jì)相關(guān)實(shí)驗(yàn)，創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境，采用啟發(fā)引導(dǎo)式的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法。在部分實(shí)驗(yàn)中，由教師講解該實(shí)驗(yàn)可能會出現(xiàn)的現(xiàn)象或問題，引導(dǎo)學(xué)生思考解決問題的方法或產(chǎn)生實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的原因，從而構(gòu)建出新型實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。③更新實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段，加強(qiáng)師資隊(duì)伍的建設(shè)。引入多媒體輔助實(shí)驗(yàn)教學(xué)，對于一些較為先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)技術(shù)，制藥及食品專業(yè)學(xué)生需要了解，對于學(xué)生日后工作中具有指導(dǎo)意義，而受到實(shí)驗(yàn)條件的限制，又不能親自實(shí)踐的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，教師在互聯(lián)網(wǎng)上下載一些多媒體資源來引導(dǎo)學(xué)生探索，也可由學(xué)生組成興趣小組，教師指導(dǎo)學(xué)生通過查閱參考資料、互聯(lián)網(wǎng)資源，豐富學(xué)生的視野，避免以后工作中接觸到此類技術(shù)時茫然無知。開設(shè)開放實(shí)驗(yàn)與課外研究，以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新性思維和研究性學(xué)習(xí)的能力。在本教改項(xiàng)目實(shí)施中，每年3—6月派遣相關(guān)教師赴中南大學(xué)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)技能培訓(xùn)。同時，將經(jīng)驗(yàn)豐富、具有中級以上職稱的實(shí)驗(yàn)人員納入實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)中，負(fù)責(zé)指導(dǎo)學(xué)生的基本實(shí)驗(yàn)和儀器操作訓(xùn)練，這樣既減輕了實(shí)驗(yàn)教師的工作量，又發(fā)揮了實(shí)驗(yàn)人員的優(yōu)勢，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果[6]。

3.實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室資源共享，充分利用開放實(shí)驗(yàn)室資源。改變傳統(tǒng)的四大化學(xué)實(shí)驗(yàn)室單獨(dú)設(shè)置出現(xiàn)的資源浪費(fèi)現(xiàn)象，建立基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室開放和資源共享，做到一舉兩得，減少人為因素導(dǎo)致的資源匱乏問題。為了更好地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神，可以通過開放實(shí)驗(yàn)吸引學(xué)生利用課余時間進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室，鼓勵學(xué)生申請國家、學(xué)校和院系多級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)基金，讓學(xué)生在這些基金的支持下，利用學(xué)校開放的化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺，將科研與本科教學(xué)相結(jié)合，如已開展的2017年貴州省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目：貴州余甘子干果與鮮果中有效成分的分析和提取工藝的研究。學(xué)生在科研過程中自主學(xué)習(xí)，從項(xiàng)目選題、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)工藝條件、實(shí)驗(yàn)操作、記錄和處理實(shí)驗(yàn)結(jié)果所有過程學(xué)生都親自參與，啟發(fā)了學(xué)生創(chuàng)新思維，培養(yǎng)了創(chuàng)新精神。

4.利用實(shí)驗(yàn)技能和創(chuàng)新競賽促進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。我院連續(xù)兩年舉辦了全?！按髮W(xué)生化學(xué)實(shí)驗(yàn)技能大賽”，對推進(jìn)、深化無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)基礎(chǔ)課的興趣，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作技能和綜合應(yīng)用能力發(fā)揮了重要作用。

5.改進(jìn)實(shí)驗(yàn)考核方法，有理有據(jù)地評價學(xué)生成績。無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課實(shí)行獨(dú)立的考核、考試和成績評定，為了全面達(dá)到無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課的培養(yǎng)目標(biāo)，發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新能力的形成，需要改進(jìn)、完善現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)考核方法。我們對無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)考核內(nèi)容和方式進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)，采取平時考核和期末考試相結(jié)合，平時成績占70%，期末考核成績占30%，平時考核包括：預(yù)習(xí)、出勤率、實(shí)驗(yàn)紀(jì)律、實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)結(jié)果、實(shí)驗(yàn)報(bào)告、實(shí)驗(yàn)衛(wèi)生等，逐項(xiàng)打分。

期末考試中采用設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，由教師在課堂教學(xué)結(jié)束前兩周給出實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，學(xué)生利用課外時間進(jìn)行資料查閱、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案等，然后在規(guī)定時間內(nèi)根據(jù)自己設(shè)計(jì)的方案來完成實(shí)驗(yàn)，教師對每位學(xué)生的操作進(jìn)行評分，這將真正培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新能力，大大激發(fā)學(xué)生對無機(jī)化學(xué)課的興趣。

三、結(jié)語

本文分析我校無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問題，從教學(xué)內(nèi)容調(diào)整、教學(xué)方法、教學(xué)資源共享、教學(xué)手段及考核模式等方面提出了一些思路和方法，并在2017級制藥工程、藥學(xué)、食品科學(xué)與工程3個班建立無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革試點(diǎn)，進(jìn)行了教學(xué)改革實(shí)踐，明顯激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高了學(xué)生自主創(chuàng)新能力，達(dá)到了預(yù)期的效果。但無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)涉及教學(xué)過程的各個方面，不可能一蹴而就，還需要不斷提高一線實(shí)驗(yàn)教師的教學(xué)能力和綜合素質(zhì)，把注重學(xué)生的創(chuàng)新能力培養(yǎng)作為實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要任務(wù)，這樣才能滿足新時期社會對人才素質(zhì)培養(yǎng)的要求。

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The Reform of Inorganic Chemistry Experimental Teaching and Cultivation of the Students' Creative Ability

LIU Ying，LIU Xiao-yan，ZHOU Xiao-li，YANG Xiu-qun，LOU Jie

（School of Food and Pharmaceutical Engineering，Guiyang College，Guiyang，Guizhou 550003，China）

Abstract：Inorganic chemistry experiment as the first major basic experiment course for undergraduates majoring in pharmaceutical engineering，pharmacy and food science after entering college.The teaching quality of this course directly affects the teaching of other follow-up course，and its importance is obvious.

Based on the actual situation of inorganic chemistry experiment in our school，aiming at perfecting the teaching system of Inorganic Chemistry Experiment，this paper discusses in detail the adjustment of teaching content，teaching methods，sharing of teaching resources and assessment modes，it provides the basis for improving the teaching quality of Inorganic Chemistry Experiment and students' independent innovation ability and practical ability.

Key words：inorganic chemistry experiment;transformation of education;the cultivation of innovative ability