大類招生背景下工科無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)改革探索與實(shí)踐

桑曉光　王錦霞　韓義德　張霞

摘 要 無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)是化學(xué)教育的重要組成部分，是本科生進(jìn)入大學(xué)后的第一門實(shí)驗(yàn)課，在培養(yǎng)理工科學(xué)生的化學(xué)能力和化學(xué)思維過程中發(fā)揮重要作用。為適應(yīng)大類招生模式，根據(jù)我校實(shí)際情況，對無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行了改革。調(diào)整與優(yōu)化了無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，刪除知識陳舊或結(jié)構(gòu)不合理的實(shí)驗(yàn);提升無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)安全教育的重要性，增強(qiáng)學(xué)生的安全意識;強(qiáng)化了“基本操作實(shí)驗(yàn)”，通過實(shí)驗(yàn)操作考核促進(jìn)學(xué)生重視實(shí)驗(yàn)基本操作的規(guī)范性;對成績評價(jià)方式進(jìn)行了改革，通過增加期末考核，督促學(xué)生在平時(shí)學(xué)習(xí)中多思考，加深對實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的理解;通過制定標(biāo)準(zhǔn)化的評分細(xì)則，使得成績評定更加公正。這些探索與實(shí)踐對提高無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)質(zhì)量起到了積極的作用。

關(guān)鍵詞 無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn) 大類招生 教學(xué)改革

中圖分類號：G642? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? DOI：10.16400/j.cnki.kjdkz.2020.09.021

Exploration and Practice of Teaching Reform of Inorganic Chemistry Experiment Course for Engineering Students under the Background of Large Class Enrollment

SANG Xiaoguang，[1][2] WANG Jinxia，[1][2] HAN Yide，[1][2] ZHANG Xia[1][2]

（[1] College of Science， Northeastern University， Shenyang， Liaoning 110819;

[2] PBL Teaching Innovation Research Center， Northeastern University， Shenyang， Liaoning 110819）

Abstract Inorganic chemistry experiment is an important part of chemistry education. The first experimental course for undergraduates after entering university plays an important role in cultivating the chemical ability and thinking process of science and engineering students. In order to adapt to the enrollment mode of large categories， the inorganic chemistry experiment teaching was reformed according to the actual situation of our university. The experiment items of inorganic chemistry were adjusted and optimized， and the experiments with obsolete knowledge or unreasonable structure were deleted; the importance of safety education of inorganic chemistry experiment was enhanced， and the safety awareness of students was enhanced; the "basic operation experiment" was strengthened， and the standardization of basic operation was promoted through the experimental operation assessment; the performance evaluation method was reformed， and the final examination was added To urge students to think more in their daily study， deepen their understanding of experimental principles and phenomena， and make the performance evaluation more fair by formulating standardized scoring rules. These explorations and practices have played a positive role in improving the teaching quality of inorganic chemistry experiments.

Keywords inorganic chemistry experiment; large class enrollment; teaching reform

大類招生和培養(yǎng)是一種新型的教育模式，有利于改進(jìn)學(xué)科和專業(yè)結(jié)構(gòu)，培養(yǎng)厚基礎(chǔ)、寬知識、強(qiáng)能力的高素質(zhì)人才。[1]大類招生模式下，學(xué)生進(jìn)入高校后需先進(jìn)行1～2年的公共基礎(chǔ)課學(xué)習(xí)，充分了解學(xué)科和專業(yè)，之后再根據(jù)自己的興趣特長選取專業(yè)。[2]東北大學(xué)自2016年啟動大類招生培養(yǎng)模式。在培養(yǎng)人才的知識結(jié)構(gòu)上，以“堅(jiān)、寬、深、交”為目標(biāo)，重視通識文化教育，加強(qiáng)基礎(chǔ)學(xué)科、基礎(chǔ)理論課程和學(xué)科交叉的課程模塊的建構(gòu)，實(shí)現(xiàn)學(xué)生的知識體系精深、廣博與學(xué)科交叉的協(xié)調(diào)統(tǒng)一;改變專業(yè)學(xué)科學(xué)習(xí)過早、基礎(chǔ)理論薄弱的弊病，培養(yǎng)理論基礎(chǔ)厚、綜合能力強(qiáng)、人文修養(yǎng)底蘊(yùn)深厚的復(fù)合型人才。各個(gè)專業(yè)開始重新審視專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)和培養(yǎng)計(jì)劃。

無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程是東北大學(xué)的公共基礎(chǔ)課，是本科生進(jìn)入大學(xué)后的第一門實(shí)驗(yàn)課，是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能的開始，在東北大學(xué)理工科學(xué)生的化學(xué)能力培養(yǎng)和化學(xué)思維訓(xùn)練過程中發(fā)揮重要作用。[3]近年來，東北大學(xué)無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)團(tuán)隊(duì)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目的優(yōu)化、多元化的實(shí)驗(yàn)考核方式以及實(shí)驗(yàn)室安全教育等課程建設(shè)方面進(jìn)行了一些探索，取得了一定的成效。

1 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目內(nèi)容的調(diào)整與優(yōu)化

無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)作為基礎(chǔ)課需要體現(xiàn)“厚基礎(chǔ)、寬口徑”，在實(shí)驗(yàn)過程中要培養(yǎng)學(xué)生的動手能力、思維能力和科學(xué)精神，以達(dá)到大類招生的培養(yǎng)目標(biāo)。[4]實(shí)驗(yàn)課程應(yīng)緊跟社會科技發(fā)展，及時(shí)調(diào)整、優(yōu)化或刪除知識陳舊或結(jié)構(gòu)不合理的實(shí)驗(yàn)。[5]

我們首先對于學(xué)生的“實(shí)驗(yàn)課獲得感”進(jìn)行了廣泛的調(diào)查，在收集調(diào)查結(jié)果基礎(chǔ)上，我們刪除了一些學(xué)生“實(shí)驗(yàn)獲得”較為靠后的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。排名靠后的多為基本原理類實(shí)驗(yàn)，這類實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原理通常在理論課上講解比較充分，而實(shí)驗(yàn)操作相對簡單，例如“離子交換法測定硫酸鈣的溶度積常數(shù)”，學(xué)生認(rèn)為“等待時(shí)間多，原理很簡單，太沒有挑戰(zhàn)性了”。因此刪減了部分基本原理實(shí)驗(yàn)。

根據(jù)學(xué)生的專業(yè)需求，我們還增加了部分實(shí)驗(yàn)，一類為無機(jī)合成類實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，如“三草酸合鐵酸鉀的制備及光化學(xué)性質(zhì)”，這類實(shí)驗(yàn)中合成步驟較多、操作內(nèi)容豐富，能夠體現(xiàn)無機(jī)化學(xué)的特點(diǎn)。另外一種為與生產(chǎn)生活聯(lián)系緊密的實(shí)驗(yàn)，如“鋁的陽極氧化”，既體現(xiàn)了工科專業(yè)的特點(diǎn)又滿足了教學(xué)要求，此實(shí)驗(yàn)學(xué)生興趣度較高。

同時(shí)，我們對于原有的元素性質(zhì)類實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目內(nèi)容進(jìn)行了完善，將以元素為主線的實(shí)驗(yàn)（“主族元素性質(zhì)”“副族元素性質(zhì)”等），改為以基本原理為主線加入元素性質(zhì)（如“化學(xué)平衡及移動”）。將化學(xué)四大平衡與元素性質(zhì)結(jié)合起來，這樣不但有利于學(xué)生理解基本原理，同時(shí)知道這些原理可以在物質(zhì)性質(zhì)中有哪些應(yīng)用。

2 實(shí)驗(yàn)安全教育項(xiàng)目建設(shè)

在無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)以及各類化學(xué)實(shí)驗(yàn)中都會用到很多化學(xué)藥品、電氣設(shè)備，實(shí)驗(yàn)過程中也會產(chǎn)生化學(xué)廢棄物，安全的實(shí)驗(yàn)環(huán)境對于實(shí)驗(yàn)教學(xué)的順利開展具有重要的意義，在實(shí)驗(yàn)過程中培養(yǎng)學(xué)生的安全環(huán)保意識也是無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)要求之一。無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的授課對象為大學(xué)一年級學(xué)生，他們在中學(xué)階段的化學(xué)實(shí)驗(yàn)多為演示實(shí)驗(yàn)，實(shí)際動手操作較少甚至沒有，實(shí)驗(yàn)安全意識薄弱，因此提升他們的安全意識是十分迫切和必要的。[6]

為了強(qiáng)化學(xué)生的安全意識，在學(xué)生初次進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室上實(shí)驗(yàn)課之前，以課堂講授的方式安排一次化學(xué)實(shí)驗(yàn)安全教育課。授課內(nèi)容以近年來實(shí)驗(yàn)室安全事故案例為切入點(diǎn)，講解了化學(xué)實(shí)驗(yàn)室存在的火災(zāi)、觸電、割燙傷等潛在危害，還講述了著火、燙傷和酸堿灼傷等化學(xué)實(shí)驗(yàn)室事故應(yīng)急處理方法等。教學(xué)中設(shè)置互動環(huán)節(jié)，讓學(xué)生尋找給定場景中的不安全因素，使學(xué)生充分認(rèn)識到每種錯(cuò)誤操作的危害性。在課后設(shè)置了安全教育考試以檢驗(yàn)教學(xué)效果。

3 強(qiáng)化基本實(shí)驗(yàn)操作能力訓(xùn)練

實(shí)驗(yàn)的操作是無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的核心。實(shí)驗(yàn)操作是否規(guī)范、準(zhǔn)確與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確度關(guān)系很大。由于學(xué)生中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)知識相對薄弱，對于一部分學(xué)生而言，只是機(jī)械地完成了實(shí)驗(yàn)，但是對實(shí)驗(yàn)操作缺乏思考，不注重細(xì)節(jié)，教學(xué)效果不甚理想。[7]

“基本操作實(shí)驗(yàn)”是無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課的傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，通常在學(xué)期初開設(shè)，在課堂上講解無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中常見設(shè)備和儀器的使用方法和注意事項(xiàng)。為了使學(xué)生更好、更直觀的了解到這些知識，在開設(shè)“基本操作實(shí)驗(yàn)”時(shí)不固定實(shí)驗(yàn)室，開放所有實(shí)驗(yàn)室，學(xué)生可以在集中講解后實(shí)地了解本學(xué)期所用所有設(shè)備和儀器，避免由于場地空間的限制使得演示設(shè)備有限的問題。同時(shí)，為了考查學(xué)生基本操作技能的掌握情況，對每個(gè)同學(xué)進(jìn)行了約3分鐘的一對一現(xiàn)場測驗(yàn)，任課老師現(xiàn)場隨機(jī)出題。通過這些方法使學(xué)生充分了解基本操作知識，與“厚基礎(chǔ)”的教學(xué)目標(biāo)相適應(yīng)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果得到顯著提升。

4 實(shí)驗(yàn)課程考核評價(jià)體系改革

考核是教學(xué)的重要環(huán)節(jié)，應(yīng)該全面、客觀和公正地反映學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。[8]無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課傳統(tǒng)考核方法中以單個(gè)實(shí)驗(yàn)成績的總和作為最后的總成績，在實(shí)際教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)學(xué)生常常是“學(xué)一個(gè)，忘一個(gè)”，不注意思考實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目之間的聯(lián)系。為了改善這種情況，在近兩年的實(shí)驗(yàn)課教學(xué)中，增加了期末考核環(huán)節(jié)。期末考核包括理論和操作兩部分，單獨(dú)完成。理論題目覆蓋實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)操作和相應(yīng)理論課知識。操作題目為設(shè)計(jì)題，根據(jù)給定題目，自行設(shè)計(jì)小實(shí)驗(yàn)，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成實(shí)驗(yàn)操作和實(shí)驗(yàn)報(bào)告，監(jiān)考教師根據(jù)評分標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)場打分。通過增加期末考核，可以督促學(xué)生在平時(shí)學(xué)習(xí)中多加思考，加深對實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的理解。

在大類招生背景下，課程成績與學(xué)生專業(yè)選擇權(quán)掛鉤，公正尤為重要。無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課任課教師眾多，在批改實(shí)驗(yàn)報(bào)告時(shí)具有一定的主觀性，無法做到完全客觀公正。為了解決這一問題，教學(xué)團(tuán)隊(duì)參照閱卷模式，制定了標(biāo)準(zhǔn)化的評分細(xì)則，對實(shí)驗(yàn)報(bào)告中的每一部分如何給分進(jìn)行了詳細(xì)的說明，要求指導(dǎo)同一個(gè)實(shí)驗(yàn)的教師必須參照評分細(xì)則進(jìn)行批改。這一方法的實(shí)施使得任課教師有據(jù)可依，既盡可能使評分公平公正，又節(jié)省了教師的時(shí)間。

5 結(jié)語

無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)是工科專業(yè)的公共基礎(chǔ)實(shí)踐課和應(yīng)用化學(xué)專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)踐課，是后續(xù)課程學(xué)習(xí)的重要基礎(chǔ)。自大類招生以來，無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)團(tuán)隊(duì)在教學(xué)方式和考核模式等方面進(jìn)行了改進(jìn)，對實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行了調(diào)整與優(yōu)化，提升了安全教育的重要性，強(qiáng)化了“基本操作實(shí)驗(yàn)”，并對成績評價(jià)方式進(jìn)行了改革。這些探索與實(shí)踐意在提高無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)質(zhì)量，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，在訓(xùn)練學(xué)生思維和操作方面起到了積極的作用。今后團(tuán)隊(duì)將繼續(xù)加強(qiáng)對課程的教學(xué)研究和探索，不斷更新課程內(nèi)容，同時(shí)加強(qiáng)教師隊(duì)伍的建設(shè)。無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程改革是一項(xiàng)長期的任務(wù)，改革不但要體現(xiàn)在形式上，更要體現(xiàn)在過程中，需要我們在長期實(shí)踐中不斷改進(jìn)完善。

*通訊作者：張霞

基金項(xiàng)目：2018年，遼寧省教育廳，2018年度遼寧省普通高等教育本科教學(xué)改革研究項(xiàng)目立項(xiàng)：大類招生背景下無機(jī)化學(xué)公共基礎(chǔ)課程新教與學(xué)模式探索與實(shí)踐;2020年，東北大學(xué)理學(xué)院，“慕課+翻轉(zhuǎn)課堂”應(yīng)用于無機(jī)化學(xué)教學(xué);2020年，東北大學(xué)，東北大學(xué)PBL教學(xué)法研究與應(yīng)用項(xiàng)目

參考文獻(xiàn)

[1] 姜憲凱.化學(xué)學(xué)科大類人才培養(yǎng)研究[J].教育教學(xué)論壇，2017（05）：98-99.

[2] 黎朝，洪煒，楊朝勇，等.基于大類招生培養(yǎng)模式的化學(xué)人才培養(yǎng)方案和課程體系設(shè)計(jì)[J].大學(xué)化學(xué)，2018.33（09）：1-7.

[3] 黃微，李婉，劉衛(wèi)，等.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程建設(shè)的探索與實(shí)踐[J].大學(xué)化學(xué)，2014.29（03）：21-24.

[4] 鄧鵬飛，羅由萍，吳水星.大類培養(yǎng)下普通化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革初探[J].廣東化工，2017.44（05）：193-194.

[5] 蘇碧云，李磊，劉祥，等.大學(xué)無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容的優(yōu)化[J].大學(xué)化學(xué)，2012.27（02）：34-37.

[6] 莫梅，張宏萌，張萌，等.實(shí)驗(yàn)室安全教育課程體系建設(shè)與實(shí)踐[J].教育教學(xué)論壇，2019（45）：275-276.

[7] 李躍華，趙霞，嚴(yán)亞，等.提高化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本操作規(guī)范性和熟練性的思考[J].大理大學(xué)學(xué)報(bào)，2019.4（06）：42-44.

[8] 侴曉玉，郭秀芝，孔令艷.無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)成績評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)與考核方式初探[J].大學(xué)化學(xué)，2017.32（03）：30-33.