新時代背景下《無機化學實驗》課程教學改革探索

侯人瑋，馮效遷，朱博

（遼寧工業(yè)大學 化學與環(huán)境工程學院，遼寧 錦州 121002）

2012 年，教育部、中宣部、財政部等七部門聯(lián)合發(fā)布《教育部等部門關于進一步加強高校實踐育人工作的若干意見》，強調進一步加強高校實踐育人工作，對于不斷增強學生服務國家服務人民的社會責任感、勇于探索的創(chuàng)新精神、善于解決問題的實踐能力，具有不可替代的重要作用[1]，這就對當前高校實驗教學提出了更高的要求。在新時代人才培養(yǎng)要求下，高校教師要堅持立德樹人的根本任務，注重品德發(fā)展和專業(yè)興趣對于人才培養(yǎng)的重要性。作為高校專業(yè)課程的一部分，實驗課程起著提高學生動手能力、實踐能力、科研能力，開闊學生視野，培養(yǎng)學生解決實際問題的重要作用。因此，如何避免實驗課程形式化、流程化，讓學生更加積極地投入其中，有效提升專業(yè)能力和綜合素質，是當前實驗課程改革的重要方向。本文以遼寧工業(yè)大學《無機化學實驗》課程為例，結合新時代實驗課程教學的具體要求，對《無機化學實驗》課程的教學改革進行探索。

《無機化學實驗》課程面向化工、環(huán)境、給排水等工科專業(yè)，是大一新生進入大學校園后的第一門基礎實驗課程，具有很強的實踐性和應用性。該課程目前使用的教材為化學工業(yè)出版社出版，由周迎春、張啟儉主編的《基礎化學實驗》，課程主要內容包括化學實驗基礎知識、化學實驗基本操作、常數(shù)測定實驗、元素及其化合物性質實驗和無機物的制備與表征等?！稛o機化學實驗》課程授課的主要目標是使學生通過本課程的學習和實踐，加深對無機化學基本理論和基礎知識的理解，學習并掌握無機化學實驗的基本方法和操作技能，培養(yǎng)學生獨立思考、科學分析和解決問題的能力，為后續(xù)的專業(yè)學習打下基礎。目前，該實驗課程具有相對完整的實驗教學體系，充足的師資力量和較為成熟的實驗教學安排，但教學方法比較單一，以實驗教師講授為主，缺乏對學生思想政治教育和擴展思維的培養(yǎng)，難以達到新時代人才培養(yǎng)要求。因此，《無機化學實驗》課程教學團隊開展了教學改革探索，嘗試將專業(yè)知識的傳授、對學生專業(yè)興趣的引導和思想政治教育巧妙地融入《無機化學實驗》課程教學中，以實現(xiàn)立德樹人和知識傳授的相互促進。

一、優(yōu)化《無機化學實驗》課程教學模式

傳統(tǒng)教學模式對學生綜合素質的培養(yǎng)較少，學生大多是機械性操作，缺少主動思考。新時代背景下，《無機化學實驗》課程的改革需要合理使用多種教學模式，在專業(yè)基礎知識教學的同時，提升學生對實驗課程的興趣，培養(yǎng)學生動手能力，注重思想政治教育，提高學生的綜合素質。

1.科學使用教學方法。本著課堂上以教師為主導，學生為主體的教學原則，采用以團隊為基礎學習（Team-Based Learning，TBL）的教學方式[2]，學生通過課前預習和小組討論的方式展開實驗課程的學習，以此增加學生在線下實驗操作方面的參與度，培養(yǎng)學生在科學實驗方面的創(chuàng)新思維。同時，在線下教學中采用以問題為導向的教學方法（Problem-Based Learning，PBL），提高學生對無機化學實驗課程的興趣，增加學生對實驗操作練習的積極性和主動性。PBL 教學方法鼓勵學生進行跨學科交叉學習，因此，PBL 教學法對于專業(yè)知識與思想政治教育相結合的融合式教學有較好的促進作用[3]。教師除了對學生的專業(yè)知識與實驗技能進行指導外，還應著重培養(yǎng)學生團隊協(xié)作意識、數(shù)據(jù)分析的能力，注重學生的思想政治教育，以達到提高學生的綜合素養(yǎng)，培養(yǎng)符合新時代要求的全面型人才。

2.巧妙融入思政元素。習近平總書記在全國高校思想政治工作會議上指出：“要堅持把立德樹人作為中心環(huán)節(jié)，把思想政治工作貫穿教育教學全過程，實現(xiàn)全程育人、全方位育人，努力開創(chuàng)我國高等教育事業(yè)發(fā)展新局面”[4]?？梢?，思想政治教育不應簡單依托于思想政治類課程，而是應該融入到基礎課程、專業(yè)課程、實驗實踐課程等一切形式的課程中，潤物細無聲地實現(xiàn)立德樹人的最終目標[5]。在教學中靈活運用相關行業(yè)的模范事跡，融入更多的人文情節(jié)和思考，巧妙地融入思政元素，從而擺脫單維度的理論知識和專業(yè)技能的傳授體系，使知識成為有溫度、有厚度的知識。例如，在“無機物的制備與表征”內容講授伊始，教師可講授國家最高科學技術獎獲得者、中國科學院院士徐光憲的事跡作為課程內容的引入。我國是世界上最大的稀土所有國，由于缺乏鐠釹分離的關鍵技術，早期只能出口稀土精礦等初級產(chǎn)品，再以幾十倍甚至幾百倍的價格購進深加工的稀土產(chǎn)品。1972 年，徐光憲所在的北京大學化學系接到了分離鐠釹的軍工任務，年過半百的徐光憲人生中第三次改變研究方向，換專業(yè)，帶領團隊潛心研究高效、成本低的鐠釹分離方法。團隊人員查遍了國內外的相關資料，終于在美國人放棄的推拉體系中找到靈感，自主創(chuàng)新出一套串級萃取理論，把鐠釹分離純度提高至創(chuàng)世界紀錄的99.99%。后來，徐光憲又通過扎實的理論歸納能力，利用當時還沒有普及的計算機模擬技術，設計出最優(yōu)化的工藝流程，并將相關科研成果無償推廣至國營工廠，使我國從最大的稀土所有國成功轉變?yōu)槭澜缟献畲蟮南⊥辽a(chǎn)國。在實驗課程教學中巧妙融入思政元素，既能夠以較快的速度將學生引入到本堂課程內容當中，又潤物細無聲地將愛國主義教育與愛國情懷融入專業(yè)知識，使學生充分感受并學習我國初代科研工作者在苛刻的研究環(huán)境下奮斗自強、鍥而不舍的科學研究精神。

3.合理利用線上平臺。近年來，在線教學平臺飛速發(fā)展，提供了良好的教學手段。在實驗課教學中合理地利用線上教學平臺，符合新時代背景下對實驗課教學的要求，也可以在實驗課時不增加的情況下，有效增加思想政治教育的隱性教學時間[6]。調整后的無機化學實驗課程教學可以利用慕課、微課等線上教學資源擴展學生的科研思維，并將結合思想政治教育的內容與實驗課程背景的知識提前上傳至學習通APP 平臺，為學生課前預習提供多方面的資源。這些課前準備都將輔助學生在線下實驗課程前形成較為完整的實驗思路，為課上的動手操作訓練提供幫助。例如：在“未知化合物、陽離子鑒定和分離”課程前，教師先在學習通APP 平臺上傳電影《橫空出世》的片段，并線上發(fā)起關于“為什么不能用鹽堿水澆筑混凝土”的話題討論，引導學生認識到水體中未知化合物檢驗、鑒定的重要性，課上通過知識講解和實踐練習讓學生進一步理解未知化合物、陽離子鑒定和分離的原理及方法，課后要求學生結合本堂課學習的知識完成學習通平臺的話題討論。同時，在線教學的互動平臺為教師及時給學生答疑解惑提供了窗口，也起到了增進師生間互動和交流的作用。綜上可見，合理利用混合式教學方式，可以達到最佳的實驗教學效果。

二、增加《無機化學實驗》課程的考核項目

隨著無機化學實驗課程的不斷改革，僅以課堂出勤率和實驗報告的撰寫情況為標準評價學生實驗課程的學習情況不夠嚴謹。新時代背景下的無機化學實驗課程不應只是流于表面，增加無機化學實驗課程的考核項目，注重過程考核，既可以增加學生對實驗安全意識的理解和對科學研究態(tài)度的重視，又可以切實提高學生的動手能力，對推進“實驗前期線上學習—實驗過程學習—實驗后期總結—總結后再學習”的形成性評價[7]具有重要意義。

1.加強安全意識培養(yǎng)。傳統(tǒng)的實驗課程教學以學生掌握實驗技能操作為主要課程目的，任課教師對學生安全意識的培養(yǎng)重視程度存在不足，導致學生的實驗安全意識較為薄弱。近年來，高校及科研院所實驗室安全事故頻發(fā)，大部分是由于學生安全意識不到位、基礎實驗操作錯誤造成的?？梢?，加強對學生的實驗室安全意識教育，并對學生進行相關考核是十分必要的。課前，任課教師應將實驗室安全衛(wèi)生制度及實驗室事故的基本處理方法等相關內容上傳至學習通APP 平臺供學生學習，并利用APP 設置準入式安全知識考核，學生通過后方可正式進入實驗課的學習。課上，任課教師就預習內容對學生進行提問，了解學生掌握情況，并對重點的制度條約進行再次講解，必要部分可通過演示方式進行，便于學生理解，強化學生記憶。在整體實驗課程教學中，當使用到常見的高?；瘜W試劑及設備儀器時，任課教師應多次強調其使用規(guī)范和注意事項，并觀察學生們的操作規(guī)范性，遇到問題及時提醒、糾正。同時，任課教師也應就安全事故應急處理和自救辦法進行講解，增強學生應對突發(fā)事件的信心，遇事不慌，掌握正確的事故處理辦法。

2.增加實驗原始記錄表考核項目。在實際生產(chǎn)和科學研究中，屢屢發(fā)生因小數(shù)點點錯位置、基礎實驗操作不當?shù)炔粐乐數(shù)脑蛟斐芍卮髮嶒灠踩珕栴}和經(jīng)濟損失的案例。例如，合成氨工業(yè)開辟了人工固氮的途徑，很大程度上促進了糧食的增收，且該工藝對化學工業(yè)技術的發(fā)展具有重大影響，但其探索的道路是十分曲折且漫長的。合成氨研究屢次失敗，一部分是因為該工藝的反應條件較為苛刻，難以探究，另外一部分是因為德國化學家能斯特錯誤的理論計算，得出該工藝是不可能進行的結論。后來發(fā)現(xiàn)，能斯特僅因為一個數(shù)據(jù)的誤用造成了整體理論計算的失誤，導致人工合成氨的研究一度停頓。學生應當充分認識到嚴謹?shù)膶嶒瀾B(tài)度和準確的實驗數(shù)據(jù)記錄對科學研究及今后從事本專業(yè)工作的重要性，而培養(yǎng)學生在實驗過程中認真記錄原始數(shù)據(jù)則是這一方面非常重要的體現(xiàn)。因此，將學生實驗數(shù)據(jù)原始記錄表的完成情況納入無機化學實驗課程的考核，可以起到讓學生重視實驗原始數(shù)據(jù)記錄，培養(yǎng)其良好的實驗習慣。

3.加大動手能力考核比重。高校實驗教學是提升學生基礎科研實踐水平的重要部分，而無機化學實驗作為學生進入高校后的第一門基礎實驗學科，承擔著夯實學生基本操作、規(guī)范實驗技能的作用。任課教師應在實驗教學中強調過程指導，圍繞“學做實驗”“會做實驗”“能做實驗”“做好實驗”的教學思路實施實驗教學過程[8]。對于重要的基本操作步驟設置考核環(huán)節(jié)，納入最終成績評價。例如，正確地配制溶液是無機化學實驗中非常重要的操作基本功，任課教師應在此設置任務考核點，對學生的操作規(guī)范性進行考查，任課教師對學生的完成情況記錄、打分，并對學生操作過程中存在的問題及時糾正。在整體實驗體系過程中，任課教師設置多個類似的任務考核點，實際考查學生掌握實驗基本操作、熟練使用常見儀器的情況，以達到扎實學生基礎實驗能力的目的。

三、加強《無機化學實驗》課程教師的團隊建設

實驗教師在實驗課程教學中起著不可或缺的主導作用，因此，如何加強實驗課程教師的隊伍建設對新時代無機化學實驗課程的教學改革至關重要。

1.加強青年教師培養(yǎng)。一般來說，對于部分剛走上工作崗位的高校教師，尤其是理工科教師而言，他們的專業(yè)基礎往往是深厚的，但由于教學經(jīng)驗不足，不能較好地將專業(yè)知識深入淺出地轉化為易于學生理解的內容，容易出現(xiàn)照本宣科的情況。實驗教學環(huán)節(jié)中這一現(xiàn)象尤為突出，實驗課堂很容易被限制在“實驗目的—實驗原理—實驗步驟—實驗結論”這一固定的思維框架中，學生容易厭倦，在實驗操作中疲于應對、敷衍了事，難以實現(xiàn)預期的教學效果。為了盡快提高青年教師的教學能力，《無機化學實驗》課程團隊建立了青年教師助教制度，制度要求新入職的青年教師（高校教學經(jīng)歷不足五年者）要從事一年以上全職助教工作，在經(jīng)過助教環(huán)節(jié)并通過課程團隊教師資格認定后，方可獨立承擔實驗教學工作。青年教師助課制度幫助青年實驗教師盡快成長，更好地完成從研究生到實驗教師身份的轉變，在較短時間內提升教學能力，從而使課程團隊整體教學實力和教學質量得到了有效的提升。

2.積極開展課程團隊教研活動。新時代下課程改革的不斷探索對實驗教師的專業(yè)能力、教學水平和理念都提出了更深層次的要求，盡管實驗教師可以在開展教學活動的過程中不斷學習、不斷進步，但單個教師在教學實踐中的體會難免是有局限的。因此，無機化學實驗課程教師團隊定期開展實驗教學交流活動，任課教師就實驗課上講授的內容、教學方法和教學思路進行交流，一起商討教學中存在的困難和需要解決的問題，深入鉆研課程涉及的重點、難點，并根據(jù)課程改革的相關要求，探討課程改革的方向和創(chuàng)新點。交流活動中，青年教師積極地向資深教師請教問題，不斷改良教學方式和內容，鞏固了自身的專業(yè)知識，有效提升了個人實驗教學能力。資深教師也在指導青年教師的過程中，開拓了新的教學改革思路，不斷改良教學方法，進一步鞏固和提高了自身教學水平。任課教師通過課程團隊教研活動，交流各自教學中的心得，相互學習優(yōu)秀的教學思路和經(jīng)驗，完善了各自專業(yè)知識結構；團隊整體互相促進，教研氛圍良好，實驗課程教學質量得到了有效提升。

3.拓展校際、校企合作。實驗課程教學是應用型人才培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)，為了更好地達到新時代人才培養(yǎng)要求，除實驗教師自身提高與課程團隊內部交流外，實驗課程教學團隊還應加強與兄弟院校、科研院所的交流，尤其應該多到相關企業(yè)參觀學習，了解新時代的行業(yè)發(fā)展，根據(jù)最新的行業(yè)需要進行教學內容改革?！稛o機化學實驗》課程團隊利用寒暑假時間與遼寧衛(wèi)衡檢測科技有限公司的技術人員進行交流學習，了解企業(yè)的運營機制和工作崗位要求，探討無機化學實驗最新的教學研究進展。任課教師在參觀交流中了解到，很多無機化學實驗基礎操作在實際生產(chǎn)實踐中有十分重要的應用，例如，進行電感耦合等離子體光譜儀（ICP）測試前，需要對待測物品進行消解，這一過程對溶液配制的精確性要求很高。在實際教學中，任課教師在涉及溶液配制的實驗時，可以通過這個案例強調正確的溶液配制操作對實際生產(chǎn)實踐的重要性?！稛o機化學實驗》課程團隊通過此次交流活動，結合企業(yè)專業(yè)崗位要求和學科前沿發(fā)展方向，及時優(yōu)化了授課方式和內容，提高了課程內容和實際生產(chǎn)實踐的契合程度，全面提升了團隊整體教學水平。實驗課程的優(yōu)化和調整也進一步提升了學生學習化學基礎實踐操作的興趣，增強了學生的動手能力，有效提高了教學效果。

新時代人才培養(yǎng)要求對當前《無機化學實驗》課程教學提供了明確的改革方向，實驗教師團隊通過優(yōu)化教學模式、增加考核項目和加強教師課程團隊建設等措施，對《無機化學實驗》課程進行了教學改革探索，有效提高了學生對實驗課程的積極性，注重培養(yǎng)學生的實驗動手操作能力，并在教學中注重思想政治教育，全面提升了學生的專業(yè)知識和綜合素質水平，達到了“育人”“育才”相結合的人才培養(yǎng)效果?！?/p>