無機與分析化學實驗中研究性學習的探索實踐*

程美令，賴梨芳，戎紅仁

(常州大學石油化工學院，江蘇 常州 213164)

無機與分析化學是眾多工科以及醫(yī)學專業(yè)，如化工、材料、環(huán)境、醫(yī)學等專業(yè)的一門重要基礎(chǔ)課。而無機與分析化學實驗課程作為無機與分析化學的重要組成部分，不僅傳授理論知識、更理論聯(lián)系實際、注重能力培養(yǎng)，是一門與素質(zhì)教育融于一體的的綜合性課程[1-2]。因此在無機與分析化學教學中，實驗教學是開展“研究性學習”的良好載體。我校是理工類本科院校，化工、應化、能化、生工、制藥、材料、材化、高分子等專業(yè)的學生都要學習這門課程，因此學校對無機與分析化學這門課程的實驗教學不斷增加投入，具體為更新和補充儀器設(shè)備，改進師資力量，對無機與分析化學實驗考核方式以及考核標準進行了改革，構(gòu)建了相應的成績評價體系。為了進一步提高課程教學質(zhì)量，在給學生傳授化學實驗的基本原理、方法與技能的同時，培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)和創(chuàng)新能力和實踐能力。我校提出在無機與分析化學實驗的教學過程中加強研究性內(nèi)容教學。本文分析了我校無機與分析化學實驗教學中加強研究性內(nèi)容教學的必要性，總結(jié)了我們從教學內(nèi)容和授課方式進行改革，在研究性學習理念的引導下構(gòu)建的無機與分析化學實驗教學新體系。

1 在無機與分析化學實驗教學中開展研究性學習的必要性

研究性學習，指學生主動探究問題的學習活動，具體是指，在教學過程中提出問題，創(chuàng)建與科學研究類似的情境，指導學生收集、分析和處理信息最終解決問題得出結(jié)論，對學生分析問題、解決問題的能力進行，同時培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神和科學實踐能力。由此可見，研究性學習作為一種現(xiàn)代型的教學方法更注重學生主體能動性的培養(yǎng)，同時發(fā)展他們的探索能力、實踐能力、創(chuàng)新能力[3-4]。通過無機與分析化學實驗課程中研究性學習的開展可以進一步培養(yǎng)學生的思考能力、收集與歸納資料的能力、觀察能力與綜合運用各科知識解決問題的能力；更能培養(yǎng)學生實驗過程中科學嚴謹?shù)膽B(tài)度，激發(fā)學生積極探索以及求實創(chuàng)新的精神；亦可培養(yǎng)學生團結(jié)協(xié)作的精神，從而提高其人際交往的能力。無機與分析化學實驗課是工科學生進入高校后首次接觸的化學實驗課，是學生接受實驗技能的啟蒙教育，在培養(yǎng)綜合能力、科學素養(yǎng)、創(chuàng)新精神等方面具有舉足輕重的作用，因此極有必要在無機與分析化學實驗課程中開展研究性內(nèi)容教學。

2 無機與分析化學實驗教學中研究性學習的開展

2.1 教師發(fā)布研究課題

課前教師根據(jù)無機與分析化學實驗教學目標，篩選與實驗教學內(nèi)容密切相關(guān)且來源于生產(chǎn)生活，或者是與化工、材料、環(huán)境、醫(yī)學相關(guān)的，具有普遍意義又能激發(fā)學生學習興趣的研究項目。首先認真的分析和歸類陳若遇和朱建飛主編出版的《無機與分析化學實驗》[5]中原有的十五個實驗項目，保留了大多數(shù)項目，增加了必要的新項目，然后將所有項目有機地拆分組合成四個個大的研究項目：水質(zhì)的檢測和凈化，酸堿滴定的應用、工業(yè)原料的制備、提純與分析，磷酸氫二鈉(Na2HPO4·12H2O)的制備和產(chǎn)品質(zhì)量分析。下面以最具代表性的研究項目“水質(zhì)的檢測和凈化”(表1)為例詳細介紹，項目中的小實驗“去離子水的制備”原先屬于無機制備實驗、“水體化學需氧量的測定”屬于分析化學中氧化還原滴定實驗、“自來水總硬度的測定”屬于分析化學中配位滴定實驗、“氧化還原反應”和“配位化合物”屬于無機化學中的驗證性實驗。這幾個實驗可以有機地編成一個研究性學習的項目:

(1)子項目①和③通過驗證性實驗學習鞏固氧化還原平衡和配位平衡的知識；

(2)子項目②和④利用氧化還原滴定和配位滴定分別檢測水體化學需氧量和水總硬度，應用所學的基礎(chǔ)知識解決生活生產(chǎn)中的實際問題，進一步鞏固這兩個基礎(chǔ)知識點，同時實踐運用了氧化還原滴定和配位滴定的實驗操作；

(3)最后通過自己親自動手制備去離子水，并用電導率檢測去離子水的質(zhì)量。

綜上可以看出通過這個研究項目中學生可以應用課堂上所學的知識解決生產(chǎn)生活中息息相關(guān)的問題，這樣的編排可以引導學生學習到實驗大綱要求的知識的同時，增強他們的學習興趣，提升他們綜合應用專業(yè)知識解決實際問題的能力，最終培養(yǎng)他們的科學素養(yǎng)。課題提前發(fā)布給學生的同時，為學生創(chuàng)設(shè)特定的情境引導他們發(fā)現(xiàn)問題，并且找到需要的問題所在的領(lǐng)域。

表1 實驗項目一 水質(zhì)的檢測和凈化

2.2 引導學生進行實驗前準備

引導學生以小組合作的方式類對研究項目進行分析討論，然后查閱相關(guān)文獻資料，收集處理所獲得的信息，設(shè)計實驗方案，寫出預習報告，內(nèi)容包括：實驗原理、實驗儀器藥品、試驗方法及相對詳細的實驗步驟等。這個過程中教師要適時給予輔導幫助，首先是系統(tǒng)地教給學生文獻檢索和收集的方法；其次是對每一個實驗項目的實驗原理可所涉及到多個知識點，教師可以分知識點進行深層次地集中講解輔導，這個過程著眼于科研所需基礎(chǔ)知識和專業(yè)知識的傳授，以及與交叉學科知識的拓展與滲透，從而教會引導學生通過主動探索，將這些基礎(chǔ)知識轉(zhuǎn)化為其具有個性化特征的內(nèi)隱知識；此外實驗步驟中涉及到的具體的實驗操作要點，則引導學生利用大學生MOOC中我校黃薇老師的《無機與分析化學》在線課程中的基本實驗操作單元進行自學預習。

2.3 進入實驗室進行探索研究

實驗前教師檢查預習情況，以提問的形式指出實驗的關(guān)鍵，加深對實驗內(nèi)容的理解。然后學生根據(jù)預習報告開展研究過程，根據(jù)項目中具體的子項目的內(nèi)容靈活安排是以個人的形式還是以小組合作的形式開展；實驗過程中提醒學生及時做好實驗現(xiàn)象的觀察和記錄，同時也要關(guān)注其基本實驗操作技能，如操作的規(guī)范性、儀器設(shè)備使用的熟練度等，教師應給予相應的糾錯及示范指導。學生實事求是地記錄實驗結(jié)果，并且根據(jù)實驗結(jié)果中的現(xiàn)象、數(shù)據(jù)進行分析、推理，進而總結(jié)出初步結(jié)論，每個子項目以實驗報告的形式提交實驗結(jié)果，最終以論文的形式對整個研究項目進行分析總結(jié)給出研究報告。

2.4 進行多種形式的考核評價

每個研究項目最后環(huán)節(jié)為開展項目討論會，及時交流項目執(zhí)行中的體會，尤其是對實驗結(jié)果以及結(jié)論展開討論?？梢孕〗M內(nèi)部討論的形式，也可以是更大范圍的組與組之間，或者整個班級的交流，做到思維的碰撞，達到切磋的效果，進一步鞏固對實驗過程的理解，加強對概念規(guī)律等知識點的掌握。對于實驗項目完成度的評價，采取教師評價與學生評價相結(jié)合、過程評價與終結(jié)評價相結(jié)合的形式進行，根據(jù)實驗課程的特點以過程評價為主，做到不單一地以實驗結(jié)果的準確度判定實驗成績，評價時兼顧實驗設(shè)計與預習報告、實驗實踐過程與實驗記錄、實驗報告與論文這幾個方面綜合給分，做到充分重視實驗方法及過程，兼顧分析和處理問題的思維方法，從而予以學生更多自由發(fā)揮的空間，鼓勵他們探索、求異和創(chuàng)新。

3 結(jié) 語

本文首先分析了在無機與分析化學實驗這門課程中開展研究性教學的可行性和必要性；然后通過改革與具體實踐，提出了具體的實施步驟和方案，尤其是對原先實驗內(nèi)容的有機拆分組合，擬定了四個研究項目，形成了新的教學內(nèi)容體系，更加突出實驗內(nèi)容安排的研究性和綜合性。我們的研究性教學的實踐正處于起步階段，我們還將繼續(xù)深化研究性教學的理論研究，豐富和完善本課程的教學內(nèi)容、方法，促進無機與分析化學實驗教學水平的提高，培養(yǎng)出更多具有較高科學素養(yǎng)的應用型化工專業(yè)等工科專業(yè)的人才。