無機(jī)及分析化學(xué)實驗課程教學(xué)改革初探*

劉俊渤，梁大棟，唐珊珊，常海波，呂曉麗

(1 吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，吉林 長春 130118；2 吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院,吉林 長春 130118)

教育的核心是人才的生成和發(fā)展，其目的在于實現(xiàn)對受教育者知識技能的培養(yǎng)和人格的塑造。高等院校教育的基本途徑是通過課程的實施得以實現(xiàn)，而課程教學(xué)又是課程實施的主要手段和途徑。雖然教學(xué)不是教育的全部，但課程教學(xué)承載著教育相當(dāng)多的功能。因此，教學(xué)的改革既關(guān)乎課程建設(shè)，又影響著人才的培養(yǎng)質(zhì)量。在信息教育技術(shù)不斷發(fā)展的大環(huán)境下，如何改變傳統(tǒng)的教學(xué)過程，切實發(fā)揮教師在教學(xué)中的主導(dǎo)作用，使學(xué)生由被動的接受型學(xué)習(xí)變?yōu)橹鲃拥淖灾餍蛯W(xué)習(xí)，這不僅是學(xué)校所要求的和期望的，也是教師本身所追求的和思考的。尤其隨著近幾年高等教育教學(xué)理念與教學(xué)目標(biāo)等方面的變革和發(fā)展，使得農(nóng)業(yè)院校無機(jī)及分析化學(xué)化學(xué)實驗課程教學(xué)內(nèi)容信息量不斷增大，而課程的授課學(xué)時卻不斷減少，從而使授課的矛盾更為凸顯。因此，只有堅持以人為本的現(xiàn)代教育理念[1]，真正地改變無機(jī)及分析化學(xué)實驗課程傳統(tǒng)的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法及教學(xué)模式，才能提高學(xué)生的素質(zhì)和素養(yǎng)，培養(yǎng)具有創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力適應(yīng)社會發(fā)展的卓越人才。

1 無機(jī)及分析化學(xué)實驗課程教學(xué)改革的思路

依據(jù)《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要(2010-2020)》的要求，按照人才培養(yǎng)的頂層設(shè)計，基于新時期高等教育人才培養(yǎng)的架構(gòu)模式，以注重學(xué)生全面發(fā)展的素質(zhì)教育理念為統(tǒng)領(lǐng)，以區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展對人才培養(yǎng)的客觀需求為導(dǎo)向，以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和實踐能力為重點(diǎn)，以學(xué)生學(xué)會無機(jī)及分析化學(xué)實驗基本知識與基本操作技能為目標(biāo)，實現(xiàn)無機(jī)及分析化學(xué)實驗課程的教學(xué)改革，解決人才培養(yǎng)中嚴(yán)重偏離社會發(fā)展需求的現(xiàn)實問題。毫無疑問，這也是無機(jī)及分析化學(xué)實驗課程改革與發(fā)展進(jìn)程中需要突出解決的問題。

2 無機(jī)及分析化學(xué)實驗課程教學(xué)改革的措施

2.1 注重指導(dǎo)和引領(lǐng)，增強(qiáng)實驗課程改革的針對性

根據(jù)課程動態(tài)的人才培養(yǎng)方案，每年調(diào)整并完善無機(jī)及分析化學(xué)實驗課程執(zhí)行教學(xué)大綱，以指導(dǎo)無機(jī)及分析化學(xué)實驗教學(xué)及教學(xué)內(nèi)容的整合。課程執(zhí)行教學(xué)大綱修訂過程中不僅強(qiáng)調(diào)實驗內(nèi)容的科學(xué)性、基礎(chǔ)性、前沿性和可操作性，還強(qiáng)調(diào)無機(jī)及分析化學(xué)實驗的專業(yè)思想、創(chuàng)新思維和動手能力教育，尤其是科學(xué)研究素質(zhì)和能力教育[2]。

課程執(zhí)行教學(xué)大綱包括實驗的預(yù)期教學(xué)目標(biāo)，不僅有對學(xué)生提出的具體要求，教材、參考書、網(wǎng)上學(xué)習(xí)資源、使用指南、詳細(xì)考核方式及評分標(biāo)準(zhǔn)等，還有教師結(jié)合所授專業(yè)給予學(xué)生學(xué)好實驗課程的誠懇建議等。同時，針對每一個教學(xué)單元，還根據(jù)不同專業(yè)的授課群體，從基本內(nèi)容、專業(yè)側(cè)重、能力培養(yǎng)、針對性練習(xí)等四個方面分別給予詳盡說明，并將其上傳學(xué)習(xí)通、微信等網(wǎng)上資源，使教與學(xué)更具有方向性、針對性和可操作性。此外，課程執(zhí)行教學(xué)大綱還為各個教師在課程結(jié)構(gòu)改革時留有充分余地，教學(xué)內(nèi)容整合時既有基本統(tǒng)一要求而又不過多約束，因材施教，以適應(yīng)不同學(xué)院、不同專業(yè)學(xué)生的個性發(fā)展。

2.2 完善實驗課程的教材建設(shè)

根據(jù)無機(jī)及分析化學(xué)實驗教改發(fā)展和我校的專業(yè)與課程特點(diǎn)，多年來始終堅持自主編寫無機(jī)及分析化學(xué)實驗教材。教材編寫時，堅持理論聯(lián)系實際、精選、彈性、適用的原則，體現(xiàn)了“創(chuàng)新性、實用性、綜合性與先進(jìn)性”，同時將先進(jìn)的教學(xué)理念，學(xué)科的新進(jìn)展和優(yōu)秀的科學(xué)成就固化其中。內(nèi)容安排上加強(qiáng)與農(nóng)林相關(guān)應(yīng)用領(lǐng)域的銜接，注意避免和其它學(xué)科的重復(fù)或脫節(jié)，同時教材還注重合作學(xué)習(xí)，及知識與社會、生產(chǎn)實際的聯(lián)系。我們自編的由中國農(nóng)業(yè)出版社出版的無機(jī)及分析化學(xué)實驗規(guī)劃教材其特色主要體現(xiàn)在以下幾方面：

(1)注重實驗技能的訓(xùn)練與培養(yǎng)。無機(jī)與分析化學(xué)實驗基本操作的規(guī)范性和熟練性是本課程教學(xué)的基礎(chǔ)，教材除詳細(xì)介紹分析化學(xué)實驗基礎(chǔ)知識和基本操作外，還設(shè)置了定量分析基本操作訓(xùn)練與圖解，內(nèi)容不僅闡釋準(zhǔn)確，清晰、簡明、深入淺出，且富有吸引力。

(2)突出綠色化學(xué)理念。不僅開設(shè)綜合性設(shè)計性實驗，減少污染倡導(dǎo)綠色化學(xué)，同時緊密聯(lián)系生產(chǎn)與生活實際，把當(dāng)代化學(xué)、化工、材料、物理、生物、環(huán)境及食品等領(lǐng)域中涉及的最新理論成果和技術(shù)融合到實驗教材中，打造教材新亮點(diǎn)，使教材的導(dǎo)向和引領(lǐng)作用得到充分體現(xiàn)，發(fā)揮其育人的輔助功能。

(3)增加了計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用。在教材中編寫了利用Excel數(shù)據(jù)處理軟件處理分析實驗數(shù)據(jù)的方法，從而在很大程度上減少了數(shù)據(jù)處理過程中產(chǎn)生的誤差。此外，針對一些具體實驗還采用信息技術(shù)，設(shè)計多種教學(xué)手段。無機(jī)及分析化學(xué)實驗中計算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，不僅突破了傳統(tǒng)化學(xué)實驗的局限性[3]，而且使實驗教學(xué)的科學(xué)性、操作性及規(guī)范性得到體現(xiàn)。

(4)無機(jī)實驗與分析實驗交融化。通過對原有的無機(jī)實驗與分析實驗去舊更新，通過融匯整合，吸收各領(lǐng)域最新研究成果與最新研究動態(tài)，實現(xiàn)無機(jī)實驗與分析實驗學(xué)科之間的相互交叉與相互滲透。這不僅使學(xué)生掌握了新的方法，也解決了課程授課學(xué)時少與授課內(nèi)容多之間的矛盾，而且也使實驗教學(xué)更貼近科學(xué)研究與生產(chǎn)生活實際。

(5)知識拓展。為拓寬學(xué)生的視野，每個實驗后根據(jù)實驗內(nèi)容增加一些相關(guān)知識簡介，科學(xué)發(fā)展前沿介紹或人物故事等內(nèi)容的相關(guān)鏈接，不僅使教材更具有可讀性、新穎性、應(yīng)用性和趣味性，同時也潛移默化激發(fā)了學(xué)生報效祖國的責(zé)任感與使命感。

2.3 改革實驗課程的教學(xué)方法

眾所周知，教學(xué)改革是一個永恒的話題，也是質(zhì)量建設(shè)工程中的重要環(huán)節(jié)，在課程教學(xué)中只有進(jìn)行時，沒有完成時。無機(jī)及分析化學(xué)實驗任務(wù)是鞏固和擴(kuò)大理論獲取知識，學(xué)會實驗操作各種技能和重要儀器的使用方法，為學(xué)好后續(xù)實驗課和獲得科學(xué)研究打下基礎(chǔ)[4]?；谶@種認(rèn)識，近幾年努力嘗試優(yōu)化與整合適應(yīng)潮流的新型實驗課教學(xué)方法，具體如下：

(1)挖掘?qū)嶒灲虒W(xué)內(nèi)容的思政元素，將思想政治融入實驗課堂。例如，在三草酸根合鐵(Ⅲ)酸鉀的制備課堂上，除了介紹無機(jī)合成的方法、操作與意義等專業(yè)內(nèi)容之外，還深入廣泛挖掘國內(nèi)著名無機(jī)合成化學(xué)學(xué)科奠基人徐如人先生的經(jīng)典故事[5]。通過介紹徐如人先生與夫人把一生500多萬的積蓄全部捐贈給學(xué)校，設(shè)立教育基金感人至深的事跡，進(jìn)而引導(dǎo)學(xué)生愛國情懷與創(chuàng)新理念。此外，在鐵的比色分析翻轉(zhuǎn)課堂上，還通過不同時期我國高等院校使用的新、舊分光光度計儀器展示與對比，讓學(xué)生見證我國科學(xué)技術(shù)的蓬勃發(fā)展等。這不僅提高了教學(xué)質(zhì)量，也使學(xué)生在學(xué)到知識，開闊視野的同時有所感悟，更使學(xué)生的國家情懷，感恩之心油然而生，教學(xué)也真正實現(xiàn)了教書育人的作用。

(2)優(yōu)化整合實驗教學(xué)內(nèi)容，向傳統(tǒng)的教學(xué)體系挑戰(zhàn)。本著重基礎(chǔ)，突出技能，適量適當(dāng)?shù)膶嶒灲虒W(xué)原則，在保證科學(xué)性的前提下，不刻意追求無機(jī)化學(xué)與分析化學(xué)學(xué)科的完整性。去掉一些經(jīng)典、陳舊內(nèi)容與重復(fù)性實驗，淡化性質(zhì)實驗，有機(jī)整合無機(jī)實驗及分析實驗教學(xué)內(nèi)容，以求得在有限的學(xué)時框架內(nèi)爭取教學(xué)效益與教學(xué)質(zhì)量的最大化。例如，將傳統(tǒng)酸堿標(biāo)準(zhǔn)溶液的比較滴定、白醋中乙酸濃度的測定及純堿總堿度的測定三個實驗的教學(xué)內(nèi)容加以整合，由原來三個實驗，授課12學(xué)時整合為一個實驗，節(jié)省了8學(xué)時授課時間。無機(jī)分析實驗的優(yōu)化整合，也使其教學(xué)從基本技能強(qiáng)化與驗證性實驗的掌握，過渡到以綜合型實驗為主導(dǎo)，及設(shè)計型和探究式實驗為手段的新型教學(xué)體系。

(3)改革實驗課程教學(xué)模式和考核方法。倡導(dǎo)教師編輯實驗基本操作，自己拍攝無機(jī)及分析化學(xué)實驗課堂演示實驗等實驗教學(xué)錄像片，及引進(jìn)其他高校公開出版的微課、慕課等多媒體課件。這些直觀、生動、形象的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)，極大提高了實驗預(yù)習(xí)階段學(xué)生對無機(jī)及分析化學(xué)實驗儀器的感性和理性認(rèn)識。同時教學(xué)中，對難度不大而學(xué)生又感興趣的實驗，嘗試進(jìn)行師生翻轉(zhuǎn)的實驗教學(xué)模式，發(fā)揮學(xué)生在實驗課堂上能動性。有限的課堂反轉(zhuǎn)，極大地激發(fā)了學(xué)生自覺探索和自主學(xué)習(xí)的熱情，給實驗課教學(xué)帶來勃勃生機(jī)。此外，為突出對學(xué)生技能的培養(yǎng)，實驗課還采取抽簽考試方式進(jìn)行考核，考試內(nèi)容有操作，有口答，有綜述。且對操作性強(qiáng)的實驗，實行隨堂跟蹤學(xué)生在實驗過程中的表現(xiàn)，并結(jié)合操作對學(xué)生實施考核打分，即突出了對學(xué)生的技能培養(yǎng)，同時也有效避免了少數(shù)學(xué)生不注重過程參與，抄襲報告現(xiàn)象的出現(xiàn)?？傊?，通過給學(xué)生創(chuàng)造自主學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)、探究學(xué)習(xí)的空間，極大地激發(fā)了學(xué)生積極探究、獨(dú)立研究、自我感悟、自我體驗、自我內(nèi)化的積極性，實現(xiàn)其自我塑造和自我發(fā)展。

(4)采取線上線下協(xié)同授課、答疑及評價。為了激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，達(dá)到知識、能力和素質(zhì)的綜合教育的目的[6]，不僅在實驗室的樓道構(gòu)建前沿性的多學(xué)科、多專業(yè)、多方向的化學(xué)櫥窗，還在實驗室展示先進(jìn)的實驗儀器設(shè)備和儀器使用指南等資料，用以豐富學(xué)生的知識面與開闊學(xué)生的視野。同時，還在課前將實驗項目與內(nèi)容、教師錄制的課程實驗操作與儀器使用方法短視頻、使用儀器的發(fā)展史、無機(jī)及分析化學(xué)實驗學(xué)科的最新研究成果、涉及實驗的相關(guān)科學(xué)家的先進(jìn)事跡及化學(xué)小常識等內(nèi)容上傳到學(xué)習(xí)通，建立內(nèi)涵豐富和實用效果優(yōu)良的無機(jī)及分析化學(xué)實驗系列課程網(wǎng)站，以指導(dǎo)學(xué)生利用網(wǎng)絡(luò)環(huán)境進(jìn)行自主學(xué)習(xí)、探究學(xué)習(xí)與發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)。此外，還實現(xiàn)了網(wǎng)上答疑、網(wǎng)上考試、網(wǎng)上評價和網(wǎng)上實驗選修等，讓答疑和考試走出了課堂，這些措施有力的促進(jìn)了學(xué)生良好學(xué)習(xí)風(fēng)氣的形成，影響并改變了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、創(chuàng)新性以及學(xué)習(xí)效果。

2.4 實行主線與輔線混合教學(xué)模式

基于對學(xué)生能力的培養(yǎng)和社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的現(xiàn)實需要，以提高學(xué)生獨(dú)立實驗與綜合運(yùn)用能力為前提，把創(chuàng)新思維與創(chuàng)新技術(shù)的培養(yǎng)融入無機(jī)及分析化學(xué)實驗新教學(xué)體系，創(chuàng)建適應(yīng)新時代需求的無機(jī)及分析化學(xué)實驗新教學(xué)過程，確立了主線式與輔線式實驗教學(xué)兩種模式。

主線教學(xué)模式是指實驗課堂的教學(xué)，其內(nèi)容分為兩個層次：第一層次注重實驗基礎(chǔ)知識與基礎(chǔ)操作的掌握與運(yùn)用能力，刪除驗證性質(zhì)實驗，增加基本操作與基本技能訓(xùn)練綜合實驗，提高了實驗課程教學(xué)的起點(diǎn)；第二層次增加設(shè)計性、綜合性及研究性實驗項目。綜合性實驗注重對學(xué)生傳授分析問題和解決問題的思路和方法，培養(yǎng)創(chuàng)新意識；計性實驗則體現(xiàn)出較強(qiáng)的探索性與研究性，要求學(xué)生四人一組探討與完善實驗步驟，設(shè)計實驗路線，寫出實驗方案。同時在主線實驗教學(xué)中，也把化學(xué)在農(nóng)業(yè)、食品及生物學(xué)方面的相關(guān)應(yīng)用元素有機(jī)融入課堂，并保證學(xué)生一定寬度的實驗技術(shù)操作訓(xùn)練。

輔線教學(xué)模式是由開放實驗室、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)科技活動、校外實習(xí)及社會實踐等環(huán)節(jié)組成。首先，將常規(guī)實驗教學(xué)中一些疑難問題作為開放式實驗的研究內(nèi)容。在開放式實驗中要求學(xué)生在查閱文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上調(diào)整實驗條件，對存在問題加以解決。其次結(jié)合農(nóng)業(yè)行業(yè)特點(diǎn)和日常生產(chǎn)及生活的需要，研制和開發(fā)一些新型化學(xué)品，其中主要以學(xué)生參加由教師指導(dǎo)的科技創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動為主，內(nèi)容多與指導(dǎo)教師的科研及學(xué)生所學(xué)的專業(yè)相關(guān)，目的是培養(yǎng)學(xué)生對專業(yè)的興趣和加深對實驗研究規(guī)律的掌握。如開展“鹿油冷制手工皂的制備及性能評價”創(chuàng)新活動，學(xué)生們不僅嘗到了做皂的快樂，學(xué)習(xí)的快樂，也養(yǎng)成勇于創(chuàng)新與積極實踐的科學(xué)態(tài)度，同時也使學(xué)生在反反復(fù)復(fù)的實驗中體驗到科研工作的艱辛和取得成功的喜悅。對于校外實習(xí)，不僅能積累實踐經(jīng)驗，還能明確學(xué)生畢業(yè)的發(fā)展方向。此外，還建議學(xué)生利用假期，深入自己所在城市鄉(xiāng)村，根據(jù)所學(xué)習(xí)和掌握的基本理論，針對涉及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、食品安全和環(huán)境保護(hù)等實際問題提出自己的認(rèn)識以及解決問題的辦法。所有輔助模式教學(xué)，學(xué)生完成后都獎勵適當(dāng)學(xué)分。輔助教學(xué)模式的實施，一方面可加深學(xué)生對社會的了解，教師也可通過活動考察和選拔優(yōu)秀學(xué)生，使其直接參加教師的科研課題工作，進(jìn)一步提升學(xué)生的知識與能力；另一方面，新增課外教學(xué)活動，也有效緩解學(xué)時少和教學(xué)內(nèi)容多的矛盾。

實驗課程教學(xué)改革是保證實驗課程健康、平穩(wěn)、可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。我們深知，實驗課程教學(xué)改革需要做的工作還有很多，是一個長期而艱巨的系統(tǒng)工程，不僅需要與兄弟院校多交流、觀摩與學(xué)習(xí)，還需要我們持續(xù)注重教材的基礎(chǔ)建設(shè)，不斷擴(kuò)充師資隊伍，充實實驗教學(xué)內(nèi)容，改革與創(chuàng)新教學(xué)方法，尤其更要重視為學(xué)生自主學(xué)習(xí)提供平臺的信息資源庫的建設(shè)。因此，只有堅持知識傳授、能力提高與素質(zhì)培養(yǎng)相融合的育人原則，把以人為本，以文化人，以理服人，以德樹人的育人理念融入教學(xué)全過程，才能使培養(yǎng)的學(xué)生成為國家之棟梁。