新農(nóng)科背景下無(wú)機(jī)與分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新與改革

夏 茂，彭 露，董 鵬，孔子惠，周 智

(湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410128)

《無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)》與《分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)》是高校化學(xué)實(shí)驗(yàn)的兩門重要基礎(chǔ)學(xué)科，也是化學(xué)類本科學(xué)生最早接觸的兩門化學(xué)實(shí)驗(yàn)課，它在完成化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)的同時(shí)，也承擔(dān)著為后續(xù)課程做好必要準(zhǔn)備的重要責(zé)任[1]。其最突出的特點(diǎn)就是實(shí)驗(yàn)內(nèi)容涉及廣泛，主要由化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本知識(shí)、化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本操作技能等板塊構(gòu)成。旨在學(xué)生熟練掌握實(shí)驗(yàn)的基本操作技能，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力。也正是因?yàn)檫@些優(yōu)勢(shì)，選修《無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)》和《分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)》的人數(shù)居高不下。然而，隨著社會(huì)的進(jìn)步，傳統(tǒng)無(wú)機(jī)及分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)存在一些嚴(yán)重的弊端。本文通過對(duì)《無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)》和《分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)》的弊端分析，提出自己的一些創(chuàng)新與改革的建議。

1 無(wú)機(jī)與分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)缺點(diǎn)

(1)課堂缺乏思政，無(wú)法正確引導(dǎo)學(xué)生價(jià)值觀

對(duì)于學(xué)生而言，當(dāng)代大學(xué)生沉迷網(wǎng)絡(luò)，逃避社交，沒有業(yè)余愛好的不良現(xiàn)象普遍存在，十分不利于大學(xué)生們良好科學(xué)人生觀的確立。在課堂中加入“思政元素”，有助于每一位大學(xué)生找準(zhǔn)自己的定位，形成正確的人生觀，在追尋夢(mèng)想的道路上不卑不亢，砥礪前行。對(duì)于教師而言，教書育人是教師的基本職責(zé)，也是教師的基本使命和主要工作。育人就是教育和引導(dǎo)人的思想，思政課題的引入可以促進(jìn)老師真正地盡到“育人”之責(zé)。

(2)課程創(chuàng)新程度不高，學(xué)科交叉程度不夠

課程內(nèi)容創(chuàng)新度不高主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面。一方面是現(xiàn)有的無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)與分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容大都老生常談，對(duì)于一些經(jīng)典的實(shí)驗(yàn)比如氧化還原法滴定法(高錳酸鉀滴定草酸鈉)，我們可以進(jìn)行保留，但其他實(shí)驗(yàn)內(nèi)容我認(rèn)為有必要進(jìn)行創(chuàng)新，使實(shí)驗(yàn)課程更加新穎有趣。另一方面，無(wú)機(jī)與分析化學(xué)是研究和分析物質(zhì)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的學(xué)科，同時(shí)也是理工科中重要的學(xué)科，它與農(nóng)學(xué)，生物學(xué)等都存在著聯(lián)系。但在課堂上卻并沒有體現(xiàn)出來(lái)。作為涉農(nóng)高校，在課程結(jié)構(gòu)優(yōu)化的過程中，涉農(nóng)高校應(yīng)將農(nóng)業(yè)學(xué)科與其他多學(xué)科交叉融合，在農(nóng)業(yè)學(xué)科基礎(chǔ)上打造更具綜合性的交叉學(xué)科，以融合創(chuàng)新的方式構(gòu)建多層次、全局性、前瞻性的學(xué)科體系，將傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)大學(xué)轉(zhuǎn)變成特色鮮明的綜合性大學(xué)。

(3)藥劑用量大，實(shí)驗(yàn)器材損害嚴(yán)重

由于教師未對(duì)實(shí)驗(yàn)藥品的用量進(jìn)行強(qiáng)調(diào)并且上課的學(xué)生數(shù)量多以及其他實(shí)驗(yàn)不穩(wěn)定因素，例如學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中看錯(cuò)教室黑板所注明用量，需配置5%的硫酸鈉溶液，混淆5%作為摩爾濃度的概念。上述情況容易在實(shí)驗(yàn)的過程中造成大量藥劑的浪費(fèi)，這與當(dāng)今社會(huì)提倡的“綠色與節(jié)約”主題相違背。與此同時(shí)，在實(shí)驗(yàn)課中，實(shí)驗(yàn)器材損害也非常嚴(yán)重，打碎試管，戳穿燒杯的事常有發(fā)生，特別是一些貴重儀器的損壞，這不僅損害了學(xué)院的利益，我們做實(shí)驗(yàn)的權(quán)力也受到了制約。

(4)課程考核方式不合理

《無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)》和《分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)》是兩門基礎(chǔ)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程，它幾乎涵蓋了我們本科所有實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)儀器操作步驟。對(duì)以后的有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)，物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)等都有著鋪墊作用[2]。因此，無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)和分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)起到承上啟下的作用。一般而言，實(shí)驗(yàn)課的考核方式是考察而不是考試，因此，我認(rèn)為實(shí)驗(yàn)課程的考核方式不能過于簡(jiǎn)單。目前的考核方式主要是寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告，并且實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)?zāi)康亩荚从跁?，容易造成學(xué)生不愿意主動(dòng)思考，只會(huì)照搬原文，缺乏創(chuàng)新性，缺乏動(dòng)手能力。久而久之，學(xué)生無(wú)法在實(shí)驗(yàn)課中學(xué)到知識(shí)，喪失對(duì)實(shí)驗(yàn)課程的興趣，老師也不會(huì)重視這門課程。從此形成惡性循環(huán)。這違背了實(shí)驗(yàn)課創(chuàng)立的初衷。

(5)教材內(nèi)容繁瑣

以我校的無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教材為例。我校的無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教材是《無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)》(化學(xué)工業(yè)出版社)，該教材的內(nèi)容過于繁瑣，例如在氧化還原滴定這一章節(jié)中，它包括了實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)儀器和樣品、實(shí)驗(yàn)步驟、注意事項(xiàng)以及思考與討論。每一個(gè)部分它都有詳細(xì)的講解和板書，并且在實(shí)驗(yàn)原理部分它將實(shí)驗(yàn)的化學(xué)方程式和實(shí)驗(yàn)裝置圖都一一列舉了出來(lái)。盡管這樣的排版極大地方便了學(xué)生與老師，但同時(shí)也助長(zhǎng)了學(xué)生的惰性思維，學(xué)生的思考能力與自主動(dòng)手能力得不到提升，實(shí)驗(yàn)課的意義便得不到體現(xiàn)。

2 無(wú)機(jī)與分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)改革措施

(1)思政融入實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)科學(xué)價(jià)值觀

國(guó)家主席習(xí)近平對(duì)于青年大學(xué)生寄予厚望，在國(guó)內(nèi)考察時(shí)多次到高校與師生交流，給優(yōu)秀的學(xué)生個(gè)人及群體回信，為廣大學(xué)生指引人生道路、明確前進(jìn)方向，勉勵(lì)他們?yōu)橹腥A民族偉大復(fù)興貢獻(xiàn)自己的智慧和力量。大學(xué)的意義在于不僅增長(zhǎng)學(xué)生的知識(shí)，更重要的是大學(xué)可以豐富學(xué)生的人生視野，視野決定我們行動(dòng)的方向，行動(dòng)的方向?qū)Q定我們以后的人生。因此，課堂思政的加入可以培養(yǎng)我們明辨是非的能力，避免誤入歧途。我認(rèn)為首先是需要提高學(xué)生的設(shè)計(jì)實(shí)踐動(dòng)手參與能力，如實(shí)記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，反饋結(jié)果，不篡改數(shù)據(jù)，弄虛作假。教師要在實(shí)驗(yàn)過程中滲透這一思想，對(duì)學(xué)生進(jìn)行引導(dǎo)，讓在實(shí)驗(yàn)過程中培養(yǎng)實(shí)事求是的態(tài)度并意識(shí)到實(shí)驗(yàn)作假的嚴(yán)重后果。養(yǎng)成好的學(xué)術(shù)道德和科學(xué)價(jià)值觀[3]。另一方面要引入化學(xué)發(fā)展史，培養(yǎng)學(xué)生愛國(guó)主義情懷?；瘜W(xué)學(xué)科的教育內(nèi)容豐富，既有化學(xué)的相關(guān)概念及其基本理論，也有在這個(gè)過程中涌現(xiàn)出的很多胸懷愛國(guó)情懷和民族大義的科學(xué)家。例如：徐光憲為祖國(guó)的稀土事業(yè)奉獻(xiàn)一生的光輝事跡；侯德榜突破氨堿法制堿技術(shù)。人文知識(shí)處處滲透著愛國(guó)主義和民族精神教育。教師在日常教學(xué)中既要在課堂知識(shí)中穿插相關(guān)老一輩科學(xué)家的光榮事跡，也要積極樹立化學(xué)學(xué)科的德育意識(shí)，理解化學(xué)課程的人文內(nèi)涵，主動(dòng)開發(fā)化學(xué)學(xué)科的德育素材，發(fā)揮化學(xué)課程在愛國(guó)主義教育和民族精神教育中的重要作用。

(2)課程內(nèi)容創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)學(xué)科交叉

古語(yǔ)有云：“務(wù)農(nóng)重本，國(guó)之大綱?！弊鳛樯孓r(nóng)高校，應(yīng)將無(wú)機(jī)與分析化學(xué)學(xué)科與農(nóng)學(xué)交叉融合，打造出更具綜合性的交叉學(xué)科，以融合創(chuàng)新的方式構(gòu)建多層次、全局性、前瞻性的學(xué)科體系。目前，農(nóng)業(yè)方面有許多是與無(wú)機(jī)化學(xué)掛鉤的。例如：農(nóng)業(yè)污水中重金屬的檢測(cè)，土壤有機(jī)質(zhì)的檢測(cè)以及去除土壤酸堿度的檢測(cè)等。這些都可通過無(wú)機(jī)及分析化學(xué)的簡(jiǎn)單檢測(cè)手段去實(shí)現(xiàn)(酸堿滴定，氧化還原滴定，紫外分光檢測(cè)等)。將所學(xué)知識(shí)用于真實(shí)的生活對(duì)未來(lái)學(xué)生的發(fā)展具有指導(dǎo)意義，能夠讓學(xué)生更加理解自己所學(xué)學(xué)科的意義乃至自己所學(xué)專業(yè)的意義。這樣的結(jié)合方式更容易引起學(xué)生的熱情，教師可以設(shè)計(jì)一些有創(chuàng)意的實(shí)驗(yàn)，讓我們的學(xué)生到學(xué)校的試驗(yàn)田中取樣進(jìn)行檢測(cè)，增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐能力。實(shí)驗(yàn)課程的內(nèi)容應(yīng)該與現(xiàn)在的熱點(diǎn)接軌。學(xué)科知識(shí)相互交叉滲透是提高科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新能力不可或缺的因素[4]，因此我認(rèn)為學(xué)科交叉才是無(wú)機(jī)及分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)在未來(lái)的發(fā)展的一個(gè)方向。

(3)增加實(shí)驗(yàn)分組，規(guī)范實(shí)驗(yàn)操作

可以實(shí)驗(yàn)分組增加至原來(lái)實(shí)驗(yàn)分組的兩倍，基本保證每組1～3人，任課教師在課堂上加強(qiáng)指導(dǎo)，嚴(yán)格認(rèn)真地指導(dǎo)學(xué)生規(guī)范完成實(shí)驗(yàn)。這樣的方式既達(dá)到了讓學(xué)生有互相交流、討論的空間，又能夠使每一位學(xué)生都參與實(shí)驗(yàn)，一起發(fā)現(xiàn)并解決問題。在這個(gè)過程中，教師可以關(guān)注到所有學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作是否規(guī)范，并及時(shí)指導(dǎo)，對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)綜合能力的培養(yǎng)和鍛煉起到重要的作用，更有利于學(xué)生可以養(yǎng)成規(guī)范操作的良好習(xí)慣，為后續(xù)其他實(shí)驗(yàn)課程的學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)[4]。

(4)提高實(shí)驗(yàn)室安全、環(huán)保意識(shí)

近幾年，新聞中不時(shí)會(huì)出現(xiàn)某某高校實(shí)驗(yàn)室發(fā)生爆炸的消息，作為一個(gè)化學(xué)行業(yè)的研究者，看到這類新聞時(shí)，心里是悲痛的。對(duì)于這類事情我們感到惋惜，但痛苦的背后我們也要思考，為什么會(huì)發(fā)生？發(fā)生了應(yīng)該怎么自救？如何避免此類事件？唯一的答案是重視實(shí)驗(yàn)室安全意識(shí)，杜絕此類事件再次發(fā)生。實(shí)驗(yàn)室安全教育是一項(xiàng)極其重要且不能夠忽視但又最不被重視的工作，對(duì)每一次實(shí)驗(yàn)操作中涉及的安全問題要著重強(qiáng)調(diào)，讓每一位學(xué)生認(rèn)識(shí)到實(shí)驗(yàn)室安全的重要性。確保每一位同學(xué)對(duì)于安全知識(shí)不僅僅是熟記，更要嚴(yán)格遵守并執(zhí)行。做到內(nèi)化于心、外化于行。學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室都需要登記，規(guī)范實(shí)驗(yàn)室操作，定時(shí)地開展實(shí)驗(yàn)室安全教育講座和實(shí)驗(yàn)室安全應(yīng)急演練，同時(shí)還可以在實(shí)驗(yàn)室樓道設(shè)置應(yīng)急處理裝置、快捷報(bào)警器、急救藥品箱來(lái)降低事故帶來(lái)的危害。此外，我認(rèn)為可將實(shí)驗(yàn)室安全理論知識(shí)相關(guān)方面的內(nèi)容寫入課程大綱中，設(shè)置實(shí)驗(yàn)室安全課程，以此來(lái)進(jìn)一步提升學(xué)生的安全意識(shí)和防控能力。

此外，學(xué)生在做實(shí)驗(yàn)的時(shí)候往往沒有廢液處理的意識(shí)，例如在一些有機(jī)實(shí)驗(yàn)或者高分子合成實(shí)驗(yàn)中，通常要求將相關(guān)的廢液倒入對(duì)應(yīng)的廢液桶中，但我們很多同學(xué)沒有這方面的意識(shí)，將廢液隨意倒入水池中，這不僅會(huì)造成下水道管道腐蝕、堵塞，還會(huì)造成環(huán)境污染，更嚴(yán)重的是，有一些液體與水反應(yīng)會(huì)生成有毒物質(zhì)，存在著極大的安全隱患。因此，我們必須時(shí)刻強(qiáng)調(diào)廢液分類處理流程，增強(qiáng)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感，提高學(xué)生的環(huán)保意識(shí)。這不僅是保障每個(gè)人的安全，也是保護(hù)環(huán)境的一種體現(xiàn)。另外，學(xué)生在做實(shí)驗(yàn)的時(shí)候?qū)τ谠噭┑挠昧繘]有合理掌握。學(xué)生習(xí)慣性地認(rèn)為只要反應(yīng)試劑加的越多，反應(yīng)現(xiàn)象就越明顯。但在實(shí)際操作過程中，由于濃度猝滅的原因，加入一兩滴或者幾滴的實(shí)驗(yàn)效果往往會(huì)更好。因此需要在實(shí)驗(yàn)過程中，任課老師需要強(qiáng)調(diào)學(xué)生的用量意識(shí)，樹立綠色化學(xué)理念。避免因用量過多而造成不必要的浪費(fèi)，減少對(duì)環(huán)境造成的污染。

(5)建立全面的實(shí)驗(yàn)考核體系

以我院《無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)》課程考核方式為例。我院目前的實(shí)驗(yàn)課程考核方式為：完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告(60%)、出勤(40%)。我認(rèn)為這是不合理的。我們應(yīng)該根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)該門課程的情況和課程特點(diǎn)，制定獨(dú)特的考核方式，可以將課程考核標(biāo)準(zhǔn)細(xì)化：實(shí)驗(yàn)課出勤(20%)、實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)(10%)、實(shí)驗(yàn)儀器操作(30%)、實(shí)驗(yàn)臺(tái)面整理(10%)、完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告(30%)五部分。合理的考核體系能夠增強(qiáng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，激發(fā)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)課的熱情，注重實(shí)驗(yàn)技能的提升和實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，能夠反映學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)操作及實(shí)驗(yàn)結(jié)果處理的真實(shí)情況，使整個(gè)評(píng)價(jià)體系更加合理和公正，幫助教師更加精準(zhǔn)地把握學(xué)生對(duì)《無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)》的學(xué)習(xí)反饋，能夠及時(shí)作出調(diào)整和應(yīng)對(duì)，形成教學(xué)相長(zhǎng)的良好態(tài)勢(shì)[5]。

(6)課外創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)

無(wú)機(jī)和分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的結(jié)束并不意味著無(wú)機(jī)和分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)課的結(jié)束，為了進(jìn)一步鞏固課程效果，教師應(yīng)該大力提倡學(xué)生加入科研團(tuán)隊(duì)開展創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目，延伸課程內(nèi)容，拓展課程果實(shí)。在上實(shí)驗(yàn)課的過程中，應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生的創(chuàng)新能力，培養(yǎng)學(xué)生的科研興趣。我院在這一方面表現(xiàn)優(yōu)異，超過70%的學(xué)生都加入了課題組進(jìn)行科研訓(xùn)練，并且取得了顯著的成果，有優(yōu)秀畢業(yè)生在本科期間發(fā)表了4篇SCI(中科院一區(qū))論文，作為化學(xué)專業(yè)本科學(xué)升取得這樣的成績(jī)是非常出類拔萃的。這也是我們無(wú)機(jī)及分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)課課外延伸的結(jié)果。因此，教師應(yīng)該重視無(wú)機(jī)及分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的課外創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)，以達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生科研素養(yǎng)和創(chuàng)新能力的目的。

3 結(jié) 語(yǔ)

無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程作為實(shí)驗(yàn)課第一課，是培養(yǎng)學(xué)生科研素養(yǎng)的基礎(chǔ)，是指導(dǎo)學(xué)生未來(lái)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的關(guān)鍵，它至關(guān)重要。結(jié)合我院《無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)》與《分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)》課程的教學(xué)及反思，對(duì)實(shí)驗(yàn)課程中存在的四點(diǎn)問題進(jìn)行分析并從注重課程思政、學(xué)科交叉、實(shí)驗(yàn)室安全問題，樹立安全意識(shí)、優(yōu)化實(shí)驗(yàn)課程考核機(jī)制等方面提出對(duì)應(yīng)改革措施，希望能通過教學(xué)改革增加學(xué)生對(duì)《無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)》和《分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)》的興趣，養(yǎng)成自主學(xué)習(xí)和規(guī)范操作的良好習(xí)慣，增強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手操作能力，提升實(shí)驗(yàn)基本技能、分析解決問題的能力，最終實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果[6]。通過融入思政教育和學(xué)科交叉對(duì)無(wú)機(jī)及分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行創(chuàng)新，提升學(xué)生的興趣，并指導(dǎo)學(xué)生未來(lái)發(fā)展。在新時(shí)代的教育理念下，不斷探索和改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，更新教學(xué)模式和教學(xué)內(nèi)容，進(jìn)一步提高和完善實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平，為實(shí)施全面素質(zhì)教育和培養(yǎng)符合時(shí)代要求的應(yīng)用型創(chuàng)新人才奠定基石[7]。