科技創(chuàng)新視野下的高職院校普通化學(xué)實(shí)驗教學(xué)改革初探

（河南地礦職業(yè)學(xué)院，河南 鄭州 450018）

一、高職院校普通化學(xué)實(shí)驗教學(xué)中存在的問題

當(dāng)今世界，國與國之間的競爭，實(shí)質(zhì)是以經(jīng)濟(jì)和科技實(shí)力為基礎(chǔ)的綜合國力的較量。針對復(fù)雜的國際環(huán)境和我國經(jīng)濟(jì)進(jìn)入新常態(tài)的狀況，國家大力提倡科技創(chuàng)新。高職院校作為培養(yǎng)應(yīng)用型創(chuàng)新人才的重要陣地，必須適應(yīng)新形勢下的發(fā)展需求，積極探索科技創(chuàng)新的有效途徑，大力培育創(chuàng)新文化，建設(shè)創(chuàng)新型高校。這不僅事關(guān)高職院校的自身發(fā)展，而且也是時代發(fā)展的迫切需求。

化學(xué)是一門以實(shí)驗為基礎(chǔ)的學(xué)科。只有通過科學(xué)的實(shí)驗，化學(xué)工作者才能夠有效地認(rèn)識化學(xué)世界，才會有所發(fā)現(xiàn)與創(chuàng)造。目前，很多高職院校的化學(xué)課教學(xué)中存在輕視實(shí)驗教學(xué)的現(xiàn)象，并且實(shí)驗教學(xué)相對比較落后，不能夠適應(yīng)21世紀(jì)創(chuàng)新人才培養(yǎng)的目標(biāo)。主要表現(xiàn)在以下幾個方面[1]:

（一）實(shí)驗內(nèi)容相對陳舊，經(jīng)典實(shí)驗多，與高職學(xué)生所學(xué)專業(yè)相結(jié)合或有關(guān)系的實(shí)驗少。以筆者所在院校為例，我院是以地質(zhì)類為主的高職院校，開設(shè)普通化學(xué)專業(yè)的有地質(zhì)調(diào)查與找礦、水文地質(zhì)與工程地質(zhì)、寶玉石鑒定與加工等專業(yè)，這些專業(yè)的化學(xué)實(shí)驗課都以無機(jī)化學(xué)的經(jīng)典實(shí)驗為主，雖側(cè)重點(diǎn)有所不同，但和專業(yè)結(jié)合的實(shí)驗幾乎沒有。

（二）驗證性實(shí)驗多，創(chuàng)新性實(shí)驗少。一般的實(shí)驗教學(xué)過程大都是老師將原理和過程講解很清楚，藥品器材準(zhǔn)備很充分，學(xué)生按部就班來做實(shí)驗，自己發(fā)揮的空間很有限。學(xué)生在實(shí)驗的過程中因過分追求實(shí)驗結(jié)果與課本理論的契合度，而忽視了對實(shí)驗現(xiàn)象的觀察與思考。

（三）綠色化學(xué)理念意識淡薄[2]。綠色化學(xué)即用化學(xué)的技術(shù)和方法去消滅或減少對人類健康、社區(qū)安全、生態(tài)環(huán)境有害的原料、催化劑、溶劑和試劑在生產(chǎn)過程中的使用，同時也要在生產(chǎn)過程中不產(chǎn)生有毒有害的副產(chǎn)物、廢物和產(chǎn)品[3]。普通化學(xué)實(shí)驗中很多實(shí)驗會生成具有揮發(fā)性、腐蝕性的產(chǎn)物，如果沒有科學(xué)合理的處理方法會對環(huán)境造成危害。

因此，在新時代科技創(chuàng)新的大背景下，普通化學(xué)實(shí)驗教學(xué)必須主動適應(yīng)時代的發(fā)展，加快自身的改進(jìn)和完善，才能夠滿足化學(xué)創(chuàng)新人才的培養(yǎng)。

二、科技創(chuàng)新視野下的普通化學(xué)實(shí)驗教學(xué)改革措施

培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)是科學(xué)教育的宗旨。但是，我們在“大處著眼”的同時還需要“小處著手”，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)過程技能就是實(shí)現(xiàn)科學(xué)教育宏大目標(biāo)的基礎(chǔ)工作之一。科學(xué)過程技能是一項復(fù)雜、多元的認(rèn)知行為，這些過程技能學(xué)生必須經(jīng)過嘗試、設(shè)計、操作、改進(jìn)才能獲得，而動手實(shí)驗是一種行之有效的方法[4]。

關(guān)于科學(xué)過程技能向上向下的層次關(guān)系，華東師范大學(xué)龔正元在其博士論文[5]中闡述：將最高層次的科學(xué)方法視為科學(xué)思想，將中間層次的科學(xué)方法仍叫科學(xué)方法（狹義的科學(xué)方法），第三層次就是科學(xué)過程技能，第四層次是指比科學(xué)過程技能更加微觀的技能（圖1）。從圖中可以看出，科學(xué)方法是一個體系，科學(xué)過程技能不等同于科學(xué)方法?？茖W(xué)過程技能是科學(xué)方法體系中比較基礎(chǔ)的一個層次，也可以說它是科學(xué)方法的基石。

結(jié)合高職學(xué)校的科研條件和生源質(zhì)量以及具體教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)過程技能主要通過具體的實(shí)驗操作來完成。因此，科技創(chuàng)新視野下的實(shí)驗教學(xué)改革勢在必行。

（一）優(yōu)化實(shí)驗內(nèi)容，提升創(chuàng)新能力

實(shí)驗在整個教學(xué)過程中占據(jù)著重要地位，將直接影響到學(xué)生的興趣和學(xué)習(xí)態(tài)度以及今后整體化學(xué)課程的學(xué)習(xí)和專業(yè)的發(fā)展。但是，目前存在著重視理論輕實(shí)驗的現(xiàn)象。因此，應(yīng)從化學(xué)整體學(xué)科發(fā)展和專業(yè)發(fā)展的大局，優(yōu)化實(shí)驗教學(xué)內(nèi)容，構(gòu)筑新的實(shí)驗體系，實(shí)施“應(yīng)專業(yè)施教”的模式，尋找與其專業(yè)相關(guān)又有趣的實(shí)驗，建立更加符合多學(xué)科背景的實(shí)驗內(nèi)容體系，讓學(xué)生真正地體會到其中的樂趣。

針對我院的專業(yè)設(shè)置，綜合化學(xué)和地質(zhì)類專業(yè)的特點(diǎn)，鼓勵學(xué)生在搜索大量文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，對普通化學(xué)課本上的實(shí)驗進(jìn)行大膽的創(chuàng)新。以“碳酸型礦水中低價鐵氧化過程的水化學(xué)”實(shí)驗[6]為例進(jìn)行實(shí)驗教學(xué)，既融合了普通化學(xué)的氧化還原電位、膠體等基本理論知識，又結(jié)合了普通地質(zhì)學(xué)中碳酸型礦物在不同的地質(zhì)條件下Fe2+和Fe3+可以相互轉(zhuǎn)換等內(nèi)容，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)和做實(shí)驗的興趣，培養(yǎng)了學(xué)生的獨(dú)立實(shí)驗?zāi)芰蛣?chuàng)新意識，并且為高素質(zhì)地質(zhì)類人才的培養(yǎng)打下了結(jié)實(shí)的基礎(chǔ)。

（二）組建化學(xué)科技創(chuàng)新社團(tuán)，開展科技創(chuàng)新小實(shí)驗

當(dāng)今科技進(jìn)步日新月異，知識更新速度飛快。對于研究生和本科生而言，學(xué)校和科研院所為他們提供了良好的科研環(huán)境和便利的實(shí)驗條件。再加之研究生和本科生自身科研積極性和主動性也比較高，經(jīng)常會關(guān)注前沿科研信息，對最新的科研動態(tài)把握也比較準(zhǔn)確。而對于高職生而言，高職院校的科研氛圍不夠濃厚，學(xué)生對前沿科技關(guān)注較少。在此種情況下，可以邀請系里教師進(jìn)行科技講座，旨在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維，提高科學(xué)文化素養(yǎng)，內(nèi)容包括前沿的新型電池的應(yīng)用和前景、地球化學(xué)的發(fā)展、納米新型材料催化應(yīng)用以及和專業(yè)結(jié)合的綜合性講座等。

除此之外，還可以在教師的指導(dǎo)下組建化學(xué)科技創(chuàng)新社團(tuán)。借助于職業(yè)類院校的技能大賽平臺，以賽促教，促進(jìn)教師和學(xué)生創(chuàng)新技能的提高。如在水工專業(yè)班級進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗教學(xué)時，鼓勵學(xué)生在課下組建的科技創(chuàng)新社團(tuán)中，對和生活及專業(yè)息息相關(guān)的小實(shí)驗進(jìn)行創(chuàng)新。在實(shí)驗室進(jìn)行“水中溶解二氧化碳的測定”實(shí)驗時，學(xué)生主動向教師要求在科技創(chuàng)新社團(tuán)中將此實(shí)驗進(jìn)行延伸，分小組增加了選作內(nèi)容“碳酸飲料中二氧化碳的測定”。通過這種方式不僅培養(yǎng)了學(xué)生的基本職業(yè)技能，而且可以讓學(xué)生認(rèn)識到，將來在工作中可能遇到很多新問題，根據(jù)所學(xué)的基本理論解決出現(xiàn)的新問題，從而培養(yǎng)創(chuàng)新精神。

（三）運(yùn)用信息化教學(xué)手段，踐行綠色化學(xué)理念

互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以前所未有的方式影響著各個行業(yè)，信息化教學(xué)是教育行業(yè)順應(yīng)時代潮流進(jìn)行教學(xué)改革的必要手段，尤其是加之今年疫情的影響以及疫情常態(tài)化后，線上和線下相互結(jié)合的教學(xué)模式更是保障正常教學(xué)工作的必要選擇。眾所周知，有些化學(xué)實(shí)驗反應(yīng)比較劇烈，操作時具有危險性；還有一些實(shí)驗，所用到的試劑或者產(chǎn)生的廢棄物具有較大毒性，危害人體健康且污染環(huán)境，若不對這些實(shí)驗進(jìn)行改進(jìn)，是不適合在實(shí)驗室中進(jìn)行的。此時，在化學(xué)實(shí)驗教學(xué)中充分利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)成為化學(xué)實(shí)驗教學(xué)的不二選擇。教師可以利用多媒體以及先進(jìn)的技術(shù)手段創(chuàng)新實(shí)驗教學(xué)方式，將與實(shí)驗相關(guān)的理論知識點(diǎn)和相關(guān)的實(shí)驗操作制成微課，學(xué)生可以通過手機(jī)和電腦反復(fù)觀看加以討論。再在此基礎(chǔ)上，借助虛擬仿真平臺，在平臺上來模擬實(shí)驗操作。運(yùn)用信息化的實(shí)驗教學(xué)手段，可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)實(shí)驗教學(xué)中的缺點(diǎn)，老師通過制作微課將化學(xué)實(shí)驗的重點(diǎn)表達(dá)出來，學(xué)生組織具體實(shí)驗過程。通過這一系列過程，學(xué)生的思維得到了訓(xùn)練，并且從實(shí)驗儀器的選擇、實(shí)驗物質(zhì)的確定、實(shí)驗步驟的安排、實(shí)驗方案的確立、實(shí)驗?zāi)康牡目偨Y(jié)等全方位進(jìn)行了思考，思維能力得到提升。