“以學生為中心”的無機化學實驗教學改革與探究
——以河南大學為例*

孫 琳，程宇婕，李 紅，李明雪

(1 河南大學化學化工學院，河南 開封 475004;2 河南大學藥學院，河南 開封 475004)

現(xiàn)階段，在新時代“雙一流高校”重構科研與教學關系的大趨勢下，在中國“制造”轉變?yōu)椤皠?chuàng)造”的背景中，對創(chuàng)新型人才的需求越來越高，在培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的過程中，其主陣地為高校，因此對高校教育工作人員提出了嚴格的要求，同時他們也需要承擔起培養(yǎng)創(chuàng)新型人才工作的重任?？紤]到無機化學實驗課程屬性的特殊性，在教學內容專業(yè)特色化、教學模式多樣化、教學考核去單一化、教學管理積極化的體系前提下，優(yōu)化教學資源、提升教學水平、促進學生的基本實驗能力以及創(chuàng)新能力的大幅度提升，同時也可促進任課教師自身能力的提升，所以對于無機化學實驗課程教學模式及評價方式的改革來說是非常有必要的。

1 教學問題分析

隨著學科知識的發(fā)展，無機化學實驗課程的教學內容也越來越豐富，可選擇的實驗也越來越多。我校開設的無機化學實驗課程由我院承擔，我院所有大一學生和民生學院與生命科學學院部分學生均需修這門課程?，F(xiàn)用的教材為周朵、王敬平著，化學工業(yè)出版社2010年出版的《無機化學實驗》，所學內容為書中的部分實驗。我院的無機化學實驗課程主要存在以下幾點不足：

1.1 課堂方面

1.1.1 課本實驗內容相對滯后

目前，我院開設的無機化學實驗課程更偏向于物質性質驗證實驗，綜合性、探究性實驗比重較小，不利于培養(yǎng)學生的實踐能力和創(chuàng)新能力。化學專業(yè)學生在大一第一學期需完成十二個實驗，分別是“儀器的認領、洗滌和干燥”、“天平使用及溶液配制”、“試劑級氯化鈉制備”、“醋酸電離度和電離常數(shù)測定”、“沉淀的生成與溶解平衡”、“氧化還原反應”、“配合物的生成和性質”、“轉化法制備硝酸鉀”、“醋酸鉻(II)水合物的制備”、“化學反應速率與活化能的測定”、“Fe3+、Al3+離子的分離”與“一種鈷(III)配合物的制備”。應用化學與化學工程專業(yè)的學生及環(huán)境規(guī)劃學院、醫(yī)學院、藥學院部分學生需完成十個實驗和一次實踐考核。在十個實驗中，七個實驗與化學專業(yè)學生需做實驗相同，剩下三個實驗分別為“常見陽離子的分離與鑒定(一)”、“p區(qū)非金屬元素(氮、磷、硅、硼)”與“d區(qū)金屬元素(鐵、鈷、鎳)”。實踐考核為鑒別9種固體與四種溶液，幾乎每年都不變。

1.1.2 教學方法相對傳統(tǒng)

教師會提前呈現(xiàn)本次實驗的名稱、實驗目的、原理、步驟、實驗內容、注意事項，通過“灌輸式”的教學方法形成了實驗課堂“重方法輕原理”的模式，因而造成很多學生只會照本宣科，按照板書或教材的要求來做實驗，對于實驗每一步的操作原理、方法等都不動腦思考，使得良好的思維能力和獨立思考能力的培養(yǎng)目標難以達到[1]。

1.1.3 考核方式相對單一

無機化學實驗課程學業(yè)成績的評價與理論性的科目不同，我院的無機化學實驗課為實踐考查課，不進行紙筆考試。針對不同的專業(yè)開設兩系列實驗課程，化學專業(yè)學生必修兩學期的實驗，第一學期不進行實踐考試?；瘜W專業(yè)的學生成績構成為10%的考勤分、20%的預習報告成績與70%的實驗報告成績。應化、化工專業(yè)學生需修一學期的實驗，總成績主要包含10%實驗預習報告、10%考勤、50%實驗報告和30%的學期末考核。

(1)考勤和實驗操作打分

目前，實驗課每個班的學生人數(shù)均在二十人左右，只配備一名教師，很難看到所有學生的整個操作，所以對于實驗操作分數(shù)，教師一般會根據(jù)實驗報告給出分數(shù)，而大部分學生的實驗報告都是照著書抄，沒有問題分析和自己的實驗體會總結，故難以有區(qū)分度。

(2)實驗預習報告和實驗報告打分

教師根據(jù)實驗報告要求完成程度采用五分制進行賦分，例如實驗報告除包含基本的實驗目的、實驗原理、實驗用品、實驗過程和結果外，還能根據(jù)得到的結果有自己的思考與小結則賦分5分(即為滿分)；其余實驗報告則根據(jù)缺少項進行扣分，每0.5分為一個梯隊。而每個學生的遺漏點并不相同，但以0.5分劃分梯隊后再統(tǒng)計分數(shù)，使得教師很難分出差異(以表1為例)，無法在實驗中進行因材施教，很可能會導致一些認真做實驗的學生的分數(shù)反而不高。

(3)學期末考核打分

甚至學生直接按照上課的板書照片“背實驗”以取得高分。這種考核存在的問題很多，主要問題是無法全面的衡量全班每個學生的實驗能力，與實驗課程的培養(yǎng)目標相違背，同時這種片面的考核方式也打擊學生對化學實驗的興趣[2]。

1.2 學生方面

(1)學生安全意識薄弱、操作能力差。目前我院是對大一新生開設無機化學實驗課，而我校招收的學生大多來自農村和鄉(xiāng)鎮(zhèn)，那里的基礎教育條件相對落后，學生在中學時期鮮有進過實驗室，對于具體的實驗操作也只是紙上談兵，缺乏實驗室安全意識[2]。無機化學實驗作為高校第一門專業(yè)基礎實驗課程，通過基本實驗操作的訓練，為后續(xù)的實驗課程學習奠定基礎。但由于學生多老師少，在實驗課上教師無法對每一個學生都進行考查，再加上學生受應試教育“重理論輕實驗”的影響，會造成學生基本操作不規(guī)范這一現(xiàn)象[3]。

(2)綠色化學觀念欠缺。進行無機化學實驗時尤其是在元素性質鑒定方面，使用的藥品種類繁多，消耗量較大，很多學生在做實驗時不按量取用藥品造成了試劑的不必要浪費。還有很多學生在取用藥品后沒有立即蓋上試劑瓶蓋，造成一些藥品潮解變質或者氧化變質而造成浪費[4]。

而在新時代“雙一流高?！苯ㄔO背景下，高等院校應當重構科研與教學的關系，從學生的發(fā)展出發(fā)，以學生為中心，在評價過程中培養(yǎng)學生的科學探究能力與創(chuàng)新意識、科學態(tài)度與社會責任。

2 研究現(xiàn)狀分析

近幾年，很多高校實驗教師在教學過程中發(fā)現(xiàn)學生對實驗課程的積極性越來越差。我院也在積極整改實驗課程，并成立了以院長為首的實驗改革小組。針對這個問題，許多研究者進行了探索與思考。

例如，呂寶華等[5]對無機化學實驗課程“多元化考核”體系進行了構建和探索，建立了以“教師評價和學生互評”為主，“網(wǎng)絡問卷調查評價”和“綜合實驗技能考核評價”為輔的無機化學實驗考核體系。王瑞英等[6]對新疆大學化學學院開設的無機化學實驗課程進行改革，積極探索線上和線下相結合的教學模式運用于《無機化學實驗》實踐教學。張萍花[1]等對宿州學院化學化工學院開設的無機化學實驗教學改革進行探索，提出通過讓學生評價老師的方式改進實驗教學方法，提高教學質量。黎卓熹等[2]對獨立學院藥學院開設的化學實驗課程進行研究探索，鼓勵學生通過參加科研競賽項目培養(yǎng)實踐能力和創(chuàng)新精神。

對于無機化學實驗課的現(xiàn)狀和存在的問題，需要以學生為中心，根據(jù)學生的特點，有效利用教學資源，應用現(xiàn)代信息技術，優(yōu)化課程內容，改革教學模式和評價方式，形成新的課程體系，既提高教師的教學水平，又激發(fā)學生的學習興趣，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識，并使學生在有限的教學時間內，盡可能多地掌握無機化學實驗的知識，提高專業(yè)技能，為以后其他科目的理論知識、實驗學習以及科研探索奠定堅實基礎。

3 無機化學實驗改革的具體措施

對無機化學實驗課程進行改革，形成“理論教學—實驗教學—理論與實踐結合”的新課程體系和“理論教學環(huán)節(jié)重視知識質量—實驗教學環(huán)節(jié)重視技能培養(yǎng)—將理論在實踐中應用”的教學模式[7]?？砂l(fā)展為化學專業(yè)及其他相近專業(yè)的全方位的培養(yǎng)模式。

3.1 教學內容專業(yè)特色化

第一，以學生發(fā)展和就業(yè)的實用性為出發(fā)點選擇教學內容，選擇知識點重要、代表性強、操作簡單、趣味性強、有創(chuàng)新思維的實驗，降低驗證性實驗的比例，在課堂中多講解設計與綜合性實驗、開放性實驗、研究性實驗。

第二，以學生中心有效整合教學資源，融入思政元素和環(huán)保理念，推進實驗課程綠色教育，充分整合與環(huán)境保護相關的理論知識和實驗課程。課堂上所講授的實驗，是學院和任課教師考慮到學生的“最近發(fā)展區(qū)”所選擇的，具有一定的代表性和基礎性。但如此反復學生感覺課程枯燥，難以與生活相聯(lián)系，所以在實際教學中教師可以結合地方特色增加實用性產(chǎn)品制備實驗，設計校本課程；應用現(xiàn)代教育信息技術，將視頻、圖片、動畫等元素融入課堂教學，建立微型化實驗體系實現(xiàn)無機化學實驗的綠色化，選擇環(huán)保、綠色的實驗藥品和實驗方法，從源頭上減少對環(huán)境的污染，使學生樹立綠色化學觀念，提高做實驗的興趣和保護環(huán)境的責任感[8]。對于由于多種原因造成的無法開展的實驗，可以讓學生觀看微課視頻或者在虛擬仿真平臺上進行，讓學生課下查閱相關文獻、搜集資料，擴大知識面的同時培養(yǎng)其發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力，提高學生的專業(yè)素養(yǎng)。

3.2 教學模式多樣化

對傳統(tǒng)無機化學實驗教學模式進行改革并融入新的教學理念和新的教學方法是對學生開展高效教學以及整個教學質量得到提高的關鍵。

第一，改變傳統(tǒng)的教學模式，實現(xiàn)由傳統(tǒng)課堂的“以教師為中心”教學模式到符合時代發(fā)展的“以學生為中心”的教學模式的轉向。采用分層實驗教學模式、PBL教學模式、OBE教學模式等教學方法，將理論知識的學習提前到實驗課程之前，并有效利用現(xiàn)代信息技術，在實際課堂中播放實驗教學視頻，仔細剖析實驗的操作過程和注意事項，讓學生及時找到錯誤，鞏固知識并規(guī)范實驗操作，從而提升教學質量，優(yōu)化教學效果。

第二，教師在理論與實踐課堂教學中可以采取多種教學方法幫助學生理解知識、掌握原理，例如增設趣味性實驗、探究性實驗、綠色微型化實驗的學習，激發(fā)學生的學習興趣，發(fā)揮學生的主體性和創(chuàng)造性，實現(xiàn)學生多種能力的全面綜合發(fā)展，使得學生由以前“不想做試驗”轉變?yōu)椤跋矚g做實驗、會做實驗、能夠創(chuàng)新實驗”。這對于培養(yǎng)學生的動手操作能力、獨立思考能力和創(chuàng)新能力等意義非凡，有益于挖掘學生的無限潛能，為學生日后從事化學工作以及深造打下堅實基礎，為國家社會培養(yǎng)出需要的創(chuàng)新型高素質人才。

第三，充分利用現(xiàn)代化教學手段來制作微課。上課前：把每次實驗的目的、原理、所用的試劑儀器、實驗的關鍵操作、注意事項等內容錄制成微課，每一節(jié)視頻不超過5分鐘，然后上傳到MOOC、學習通等網(wǎng)絡教學平臺提供給學生完成預習。實驗課堂中：學生可能對某個實驗環(huán)節(jié)存在迷思概念，無法完全掌握實驗要點，實驗操作也不規(guī)范時，那么除了教師及時給予指導，學生也可以查看微課視頻進行比對糾正。課程結束后：學生可以把實驗過程中的疑惑點、實驗現(xiàn)象的特殊點等進行拍照上傳到網(wǎng)課平臺中，與老師、同學們進行討論交流，讓每一個學生都能參與其中，調動積極性。

3.3 評價方式去單一化

(1)細化考核標準：學生成績由兩部分組成，包含平時成績和期末成績。針對過去實驗報告分數(shù)梯度較密集，難以真正評價學生的實驗能力的問題，針對應用化學與化學工程專業(yè)，教師可以將平時成績比例為70%，期末成績比例為30%。平時成績分為三個部分：出勤情況和預習報告(占10分)；實驗報告與操作(占40分)；創(chuàng)新實驗方案或者創(chuàng)新論文(占20分)。創(chuàng)新實驗方案可以不僅局限于所學過的實驗，也可以對感興趣的、保證安全操作、對環(huán)境無污染的實驗進行探索。例如本班同學看到某化學博主拍攝的“黃金雨”現(xiàn)象后，在課余時間探究“黃金雨”實驗現(xiàn)象及其基本原理，了解到“黃金雨”的主要成分為乙酸鉛和碘化鉀反應后生成微溶的碘化鉛和可溶的乙酸鉀。期末考試對學習過的實驗隨機抽題，自己選擇或設計方案、準備并進行實驗。以實驗設計與操作為載體，以能力測試為主導，考查學生對所學基礎知識、基本技能的掌握程度和綜合運用所學知識分析、解決實際問題的能力，檢驗學生的動手能力、創(chuàng)新能力、實踐能力成果，以實現(xiàn)通過考試來檢驗教學效果和學生掌握情況的真正目的，并給出最公正客觀的評價結果[8]。

(2)雙邊評價模式：除了教師對學生的學進行評價，學生也可以對教師的教進行評價。教師在期中和期末分別讓學生對自身的學習成果、教師的課堂教學質量和教學態(tài)度等多個方面進行評價。教師可以根據(jù)學生在期中的過程性評價適時改進課堂的教學流程，以提高教學效率；而課程上完后，教師可以總結學生對本實驗課程的建議，進一步的改進教學方法和教學模式，更有效的促進無機化學實驗的改革。

3.4 教學管理積極化

首先，為了實現(xiàn)理論知識傳授與實踐操作教學的完美結合，要按照“先理論后實踐”的授課順序，針對任課教師的安排，建議每一位理論課教師至少要承擔一個班的實驗課教學任務，使得理論課與實驗課的教學進度基本保持一致，教師在具體的教學活動中也能夠靈活變化。

其次，實驗室的硬件設備等會影響到實驗教學的效果、高新人才的培養(yǎng)和科研成果的創(chuàng)新。學校根據(jù)實際教學需要采購先進的教學儀器設備等滿足無機化學實驗教學需求。在培養(yǎng)學生基本的實驗技能外，鼓勵學生積極去參加科研競賽，既鍛煉了科研能力，也培養(yǎng)了敢于探索的精神。從而為學院、學校乃至國家的科研發(fā)展輸出人才。

4 結 語

隨著我國新課標的改革，先進的教學模式逐漸取代傳統(tǒng)的教學模式，愈發(fā)強調學生在課堂中的主體性。無機化學實驗課程教學改革是化學類課程改革的基礎也是重點，而我們只有在實踐過程中探索改進如此反復，才能找到合適的教學模式。無機化學實驗的教改之路任重而道遠。