基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)的改革與應(yīng)用

黃 玉

(邵陽(yáng)學(xué)院 食品與化學(xué)工程學(xué)院，湖南 邵陽(yáng) 422000)

基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程為我們學(xué)院各個(gè)專(zhuān)業(yè)開(kāi)設(shè)的一門(mén)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)課，在整個(gè)課程教學(xué)過(guò)程中占有非常重要的地位，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐技能、思維方法，創(chuàng)新能力等有十分重要的意義，也是全面提高學(xué)生素質(zhì)教育的需要[1]?；A(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的主要任務(wù)不僅是通過(guò)形象鮮明的感性認(rèn)識(shí)使學(xué)生加深對(duì)化學(xué)基本概念、基本理論的理解；更重要的是培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力；訓(xùn)練學(xué)生基本的實(shí)驗(yàn)操作技能及培養(yǎng)良好的科學(xué)工作方法，對(duì)學(xué)生以后的專(zhuān)業(yè)發(fā)展也具有至關(guān)重要的作用[2]。

我院將實(shí)驗(yàn)教學(xué)分為三個(gè)層次：(1)基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)，是針對(duì)所有專(zhuān)業(yè)進(jìn)行的平臺(tái)課程；(2)學(xué)科基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，根據(jù)不同的專(zhuān)業(yè)進(jìn)行區(qū)分，開(kāi)設(shè)屬于專(zhuān)業(yè)內(nèi)的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程；(3)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生在高年級(jí)的時(shí)候，已經(jīng)具備了熟練的實(shí)驗(yàn)操作技能和一定的理論知識(shí)，再進(jìn)行大型的綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步提升學(xué)生的科學(xué)研究能力。針對(duì)不同的層次有必要制定不同的實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和實(shí)驗(yàn)方法。

在學(xué)院的支持下，針對(duì)原有實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系存在的不足，筆者提出了基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的新思路，在改革的過(guò)程中，堅(jiān)持”利用信息化技術(shù)，培養(yǎng)應(yīng)用型技術(shù)型人才”的教學(xué)理念，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式和方法幾個(gè)方面進(jìn)行了一些創(chuàng)新，并取得了良好的的教學(xué)效果。

1 教學(xué)改革之前存在的問(wèn)題

我院的基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)模式是，實(shí)驗(yàn)員在開(kāi)設(shè)實(shí)驗(yàn)之前先準(zhǔn)備好實(shí)驗(yàn)所需的實(shí)驗(yàn)儀器，實(shí)驗(yàn)藥品；學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)做好預(yù)習(xí)，絕大部分的同學(xué)都是照本宣科，將指導(dǎo)書(shū)上的內(nèi)容“完整地”抄到預(yù)習(xí)報(bào)告本上，并無(wú)自己的理解和想法；上實(shí)驗(yàn)課時(shí)教師把實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)原理，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟，實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法寫(xiě)在黑板上；再按照黑板上所寫(xiě)的內(nèi)容從頭到尾非常詳細(xì)的講解并演示一次，然后學(xué)生機(jī)械地按照老師所講授的內(nèi)容開(kāi)始動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)[3]。加上實(shí)驗(yàn)課時(shí)有限，在短短的三到四個(gè)課時(shí)內(nèi)完成大量的實(shí)驗(yàn)操作，對(duì)剛進(jìn)實(shí)驗(yàn)室的學(xué)生來(lái)說(shuō)，有點(diǎn)不適應(yīng)并且不知所措。久而久之，這種教學(xué)方式還會(huì)使學(xué)生逐漸地對(duì)做實(shí)驗(yàn)失去興趣和熱情。筆者在教學(xué)的期間也不斷聽(tīng)到學(xué)生相互之間議論：老師怎么說(shuō)你就怎么做就行了。最終造成學(xué)生不愿意思考問(wèn)題，形成不好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣，對(duì)后續(xù)的實(shí)驗(yàn)課程也產(chǎn)生惡劣的影響[4]。

由以上情況分析可知，傳統(tǒng)的“灌輸式”教學(xué)方法已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)跟不上現(xiàn)在的現(xiàn)代化教學(xué)模式，我院基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的課時(shí)不斷縮減，要使學(xué)生在有限的時(shí)間內(nèi)完成“認(rèn)識(shí)、了解、掌握、熟練”幾個(gè)層次的提升，僅僅利用課堂的時(shí)間是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。近年來(lái)信息化技術(shù)不斷引入高校中，由中國(guó)大學(xué)MOOC 提供的由國(guó)內(nèi)名校名師制作的化學(xué)教學(xué)慕課，慕課作為一種新型共享資源和一種新型教學(xué)模式，

引入基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，可以成為教學(xué)改革的一個(gè)突破口，為翻轉(zhuǎn)課堂提供有利的平臺(tái)[1]。(“慕課”背景下基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究)，我校引進(jìn)超星爾雅學(xué)習(xí)平臺(tái)，目前為止這個(gè)平臺(tái)已經(jīng)有370多門(mén)通識(shí)課課程，超星爾雅課程具備慕課、微課以及直播等多種教學(xué)模式，是一個(gè)綜合性的信息化平臺(tái)。我們擬將超星爾雅學(xué)習(xí)平臺(tái)與傳統(tǒng)的教學(xué)模式相結(jié)合，更高效的利用網(wǎng)絡(luò)資源，達(dá)到更好的教學(xué)效果。

2 具體改革內(nèi)容和改革方法

2.1 精簡(jiǎn)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，加強(qiáng)學(xué)生預(yù)習(xí)強(qiáng)度

在現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)課時(shí)(64課時(shí))條件下，我們將實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目調(diào)整如下：

表1 第二學(xué)期開(kāi)設(shè)的基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目

表1(續(xù))

表2 第三學(xué)期開(kāi)設(shè)的基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目

注：括號(hào)內(nèi)的數(shù)字為實(shí)驗(yàn)課時(shí)。

從實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目來(lái)看，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容涵蓋了無(wú)機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、分析化學(xué)和物理化學(xué)的大部分經(jīng)典實(shí)驗(yàn)，增加了實(shí)驗(yàn)室安全教育，綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。通過(guò)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生牢固地掌握實(shí)驗(yàn)基本技能操作技能。

例如“由海鹽制備試劑級(jí)NaCl”[5]這一實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)流程圖如圖1。

從實(shí)驗(yàn)過(guò)程中看出，本實(shí)驗(yàn)涵蓋了無(wú)機(jī)制備實(shí)驗(yàn)的大部分的操作：固體的溶解，雜質(zhì)的處理，常壓過(guò)濾、減壓過(guò)濾、pH值的調(diào)節(jié)(pH試紙的使用)，蒸發(fā)、結(jié)晶、水浴烘干等。筆者從事多年無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)，按照以前的教學(xué)方法，逐步的講解實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)過(guò)程、實(shí)驗(yàn)操作，注意事項(xiàng)，至少需要一個(gè)小時(shí)的時(shí)間?，F(xiàn)在將實(shí)驗(yàn)涉及到的操作制作成短視頻上傳至學(xué)習(xí)通平臺(tái)上，設(shè)計(jì)題目，學(xué)生在預(yù)習(xí)的時(shí)候完成相應(yīng)的觀看要求和作業(yè)題目，在課堂上隨機(jī)提問(wèn)部分學(xué)生的預(yù)習(xí)情況。由于學(xué)生進(jìn)行了深度的預(yù)習(xí)，老師再進(jìn)行操作講解的時(shí)候，相當(dāng)于二次學(xué)習(xí)，效果自然會(huì)更好。經(jīng)過(guò)兩年的實(shí)踐，收到了良好的效果。

圖1 由海鹽制備試劑級(jí)NaCl實(shí)驗(yàn)流程圖

2.2 示范操作的規(guī)范性，多鼓勵(lì)學(xué)生上臺(tái)演示，講解

在進(jìn)行基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，特別要注重實(shí)驗(yàn)操作的規(guī)范性。老師的一舉一動(dòng)都會(huì)成為學(xué)生的模仿對(duì)象，因此無(wú)論是在講解實(shí)驗(yàn)的基本操作，還是儀器的使用，都要嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?、?yán)格地按照操作要求進(jìn)行。第一次上實(shí)驗(yàn)課時(shí)，調(diào)查了解到80%以上的學(xué)生在高中時(shí)沒(méi)有動(dòng)手操作實(shí)驗(yàn)。因此可以說(shuō)上基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程就如同學(xué)生第一次學(xué)走路，第一次學(xué)用筷子吃飯一樣，只有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的、規(guī)范的動(dòng)作，才會(huì)讓更多的學(xué)生更快、更好地掌握操作方法。筆者在上課的時(shí)候示范操作之后，會(huì)叫學(xué)生上講臺(tái)進(jìn)行演示，這樣也可以實(shí)時(shí)檢驗(yàn)學(xué)生的聽(tīng)課效果。例如“試劑的取用和溶液的配制”實(shí)驗(yàn)中，重點(diǎn)是要熟練掌握移液管和吸量管的操作，圖2和圖3分別是不同的學(xué)生的操作演示。

兩位學(xué)生都是自告奮勇地上臺(tái)來(lái)進(jìn)行演示，說(shuō)明他們認(rèn)為自己的操作比較是到位的，但是從表現(xiàn)來(lái)看并非如此。圖2的男生蹲著進(jìn)行操作，容易造成身體不穩(wěn)；圖3的男生右手手指太過(guò)筆直，久而久之手會(huì)感覺(jué)疲累。學(xué)生的這種錯(cuò)誤的操作作為一種“反面教材”，教師通過(guò)錯(cuò)誤的操作來(lái)說(shuō)明為什么不合適，往往能達(dá)到更好的效果，學(xué)生在操作時(shí)也會(huì)立馬規(guī)避此錯(cuò)誤操作。當(dāng)然我們也會(huì)對(duì)自愿上臺(tái)的學(xué)生進(jìn)行鼓勵(lì)和加分。筆者經(jīng)常對(duì)學(xué)生說(shuō)實(shí)驗(yàn)操作時(shí)一定要“優(yōu)雅”，站立的姿勢(shì)比趴著、蹲著要好，手臂放松比全身緊張更舒服，以這種標(biāo)準(zhǔn)來(lái)激勵(lì)學(xué)生時(shí)刻注意自己的動(dòng)作的規(guī)范性。

圖2 學(xué)生演示吸量管的操作

圖3 學(xué)生演示吸量管操作

2.3 加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)巡視，進(jìn)行一對(duì)一指導(dǎo)

由于我們學(xué)院的學(xué)生入校成績(jī)參差不齊，動(dòng)手能力也有差別，要在有限的時(shí)間里完成多種技能操作，僅僅是通過(guò)觀看視頻，教師的講解是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，還需要自己動(dòng)手操作加以熟練。我們學(xué)院的實(shí)驗(yàn)課是2位老師指導(dǎo)40位學(xué)生，很難顧及到每位同學(xué)，根據(jù)此種狀況，我們進(jìn)行了三種處理方法：1)兩位老師分工合作，固定集中指導(dǎo)20位學(xué)生，某位學(xué)生的錯(cuò)誤操作也在一定程度上說(shuō)明有部分同學(xué)是沒(méi)有很好的掌握的，老師小范圍內(nèi)再進(jìn)行演示一次；2)充分利用學(xué)習(xí)通的視頻，將每個(gè)操作分成多個(gè)視頻，如果學(xué)生的動(dòng)作不對(duì)，則要求學(xué)生再次觀看視頻，再進(jìn)行操作；3)筆者通過(guò)觀察發(fā)現(xiàn)，很多學(xué)生“懼怕”老師指出錯(cuò)誤，急著進(jìn)行自以為正確的改正，一急躁動(dòng)作反而更加錯(cuò)誤，這時(shí)候如果將“教師指導(dǎo)”改為“同學(xué)互助指導(dǎo)”效果更好，我們學(xué)院開(kāi)設(shè)實(shí)驗(yàn)的方式是：化學(xué)、化工、制藥、食品質(zhì)量與安全、食品科學(xué)與工程、生物工程六個(gè)專(zhuān)業(yè)同時(shí)開(kāi)設(shè)基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程，每40人一個(gè)批次，為了統(tǒng)一實(shí)驗(yàn)室的安排，一個(gè)實(shí)驗(yàn)會(huì)在一個(gè)星期內(nèi)全部完成，因此有些班級(jí)的學(xué)生會(huì)先進(jìn)行，有些班級(jí)后開(kāi)設(shè)，這也為“同學(xué)互助指導(dǎo)”提供了有利的條件，教師可以第一次實(shí)驗(yàn)課時(shí)確定部分操作規(guī)范，實(shí)驗(yàn)認(rèn)真的學(xué)生，做為下一批次實(shí)驗(yàn)課的“小老師”，如此以來(lái)，學(xué)生在面對(duì)“小老師”時(shí)更放松更自在，效果出奇地好。實(shí)驗(yàn)完畢，筆者也收到很多“小老師”的實(shí)驗(yàn)反饋，他們認(rèn)為自身學(xué)到了很多的知識(shí)，某些一知半解的問(wèn)題也迎刃而解。

2.4 實(shí)驗(yàn)后加強(qiáng)操作的回顧，理論知識(shí)的鞏固

整個(gè)實(shí)驗(yàn)的完整過(guò)程為：實(shí)驗(yàn)前預(yù)習(xí)-認(rèn)真進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作-進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告和思考題三個(gè)部分。通過(guò)學(xué)習(xí)通平臺(tái)，老師上傳和本次實(shí)驗(yàn)相關(guān)的問(wèn)題，學(xué)生通過(guò)平臺(tái)進(jìn)行反饋，平臺(tái)針對(duì)答案給出正確率，可以更方便、高效地了解學(xué)生的掌握情況，也在一定程度上減輕了老師的教學(xué)壓力。

3 改革取得的成果

通過(guò)利用信息化的平臺(tái)，加強(qiáng)學(xué)生的預(yù)習(xí)程度，制作實(shí)驗(yàn)操作視頻進(jìn)行實(shí)時(shí)指導(dǎo)，鼓勵(lì)學(xué)生上臺(tái)操作演示、成為“小老師”，課后實(shí)時(shí)反饋實(shí)驗(yàn)效果，取得了良好的效果。我們學(xué)院化學(xué)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生參加“湖南省大學(xué)生化學(xué)實(shí)驗(yàn)技能競(jìng)賽”，作為一個(gè)二本院校，每年均獲得不錯(cuò)的成績(jī)，無(wú)機(jī)和分析、有機(jī)方向在2016、2017年均獲得一等獎(jiǎng)，物化方向?yàn)槎泉?jiǎng)。

4 結(jié)語(yǔ)

將信息化教學(xué)引入到基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中是今后教學(xué)的一個(gè)重要研究方向，當(dāng)然僅僅利用教學(xué)視頻，實(shí)時(shí)考核的方式是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，我們還可以借鑒重點(diǎn)本科院校的教學(xué)方式，比如建設(shè)仿真實(shí)驗(yàn)室、虛擬實(shí)驗(yàn)室，華東理工大學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心開(kāi)發(fā)了適用于多類(lèi)別教學(xué)任務(wù)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)信息化教學(xué)平臺(tái)[6]，引入更多的信息化教學(xué)方式，整合優(yōu)質(zhì)資源，多與其他高校教師進(jìn)行教學(xué)交流，集思廣益，打造高效的教學(xué)課堂。