化學實驗教學改革與學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)

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摘要：無機化學實驗作為制藥工程、藥學、食品科學本科專業(yè)學生進入高校后學習的第一門專業(yè)基礎實驗課，本課程的教學質(zhì)量好壞直接影響其他后續(xù)課程的教學，其重要性顯而易見。從我院無機化學實驗開設的實際情況出發(fā)，以完善無機化學實驗教學體系為目標，從教學內(nèi)容調(diào)整、教學方法、教學資源共享、教學手段及考核模式等方面進行了詳細探討，為提高無機化學實驗教學質(zhì)量以及學生自主創(chuàng)新能力和實踐動手能力提供依據(jù)。

關鍵詞：無機化學實驗；教學改革；創(chuàng)新能力培養(yǎng)

一、無機化學實驗原教學過程中存在的問題

1.課程教學目標單一、規(guī)程化、實驗項目缺乏專業(yè)特色。目前，我校無機化學實驗教學目標還只停留在要求學生掌握“三基”即基本原理、基本知識和基本操作，規(guī)范操作驗證實驗教材中正確的數(shù)據(jù)和結論[2]。這一目標導致驗證式實驗過多，實驗時間短、內(nèi)容少，規(guī)程化問題較突出，無論是制藥工程專業(yè)、還是食品科學工程專業(yè)開設的無機化學實驗項目基本都一致，缺乏專業(yè)特色，不利于學生對自己所學專業(yè)的認知。2.實驗教學管理模式較單一，不利于激發(fā)學生的創(chuàng)新意識。傳統(tǒng)的實驗教學管理模式都是以教師為中心，學生做什么實驗、什么時間做實驗、實驗步驟是什么、要用到哪些實驗藥品儀器，一旦確定就很少改變，這種單一的教學模式無法滿足學生自主設計學習過程，學生往往是被動接受知識，缺乏主觀能動性，很容導致學生上實驗課時不主動思考，甚至在課上出現(xiàn)手足無措的現(xiàn)象，這樣很不利于激發(fā)學生的創(chuàng)新能力和主觀能動性。3.四大化學實驗室單獨設置，現(xiàn)有實驗資源浪費。我校四大化學（無機化學、有機化學、分析化學、物理化學）實驗室都是獨立設置并開設課程，實驗資源沒有互通。由于每門課程開設的時間不同，導致出現(xiàn)某一特定時段集中在某個實驗室開展教學，實驗室極度擁擠、實驗試劑及儀器短缺，而有的實驗室閑置無用的現(xiàn)象。4.現(xiàn)有實驗教學隊伍師資嚴重匱乏，教學經(jīng)驗不足，不利于保障實驗教學質(zhì)量。我校實驗教學隊伍師資隊伍嚴重匱乏，師生比遠遠超過1∶8，不得不大量使用年輕教師或助教授課，但年輕教師往往由于教學經(jīng)驗不足，使得其對實驗理解不夠全面、操作不規(guī)范、指導學生不到位、批改實驗報告不嚴謹，難以保證實驗教學質(zhì)量[3]。5.學生實驗成績評定的隨意性大、缺少科學的評定標準。無機化學實驗課程考核成績評定一般是由平時成績和實驗報告兩部分組成。學生即使沒有認真做實驗也可以通過抄襲別人或者教材中的實驗步驟等完成考核。而且一般由于沒有科學詳盡的評定標準[4]，教師只能根據(jù)主觀判斷給出一個較為籠統(tǒng)的分數(shù)，成績評定存在隨意性大、不合理的問題，十分不利于全面衡量學生對實驗知識的掌握能力[5]。

二、大學無機化學實驗教學改革與學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)

1.豐富課程教學目標，優(yōu)化調(diào)整實驗教學內(nèi)容，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。將無機化學實驗分為三種類型：基礎實驗、綜合性實驗、創(chuàng)新設計性實驗。①基礎實驗：通過無機化學的基礎實驗，使學生規(guī)范化、熟練化和標準化地掌握化學基本操作技能，是綜合性實驗和創(chuàng)新設計型實驗能順利進行的保證。針對很多大一同學在高中化學課中只有理論知識而沒有實驗經(jīng)驗的現(xiàn)象，在最新修改的無機化學教學大綱中，第一次實驗課的內(nèi)容就是詳細系統(tǒng)地講解化學基本儀器操作規(guī)范，包括：各種儀器放置規(guī)則、如何清洗玻璃儀器及洗凈的判定標準、使用托盤天平的注意事項、溶液的配制、加熱、過濾、冷卻結晶的操作以及離心機、吸量管和容量瓶的使用等。首先由教師示范操作，然后讓學生進行練習，最后隨機抽查學生演示操作，讓其他同學和老師進行點評，達到學生熟練掌握的目的。②綜合性實驗：通過綜合性實驗內(nèi)容，如測定化學反應速率和活化能的實驗，在使學生具備熟練的化學實驗能力的同時，對化學反應速率和化學平衡的理論知識進行實踐驗證。在實驗后要求學生計算反應速率和速率常數(shù)。這樣不僅可以改變以往學生在實驗中只是照搬照抄教材上的實驗步驟、被動地學習不動腦等問題，進一步提高學生做實驗的積極性和綜合運用知識的能力。③創(chuàng)新設計性實驗：創(chuàng)新設計性實驗是提高學生創(chuàng)新精神和實踐能力的有效途徑。例如，將從廢白鐵中制備硫酸亞鐵和硫酸亞鐵銨由驗證性實驗改為設計性實驗，要求學生設計與教材不同的制備方法。在教學實踐中，大多數(shù)同學根據(jù)設計的實驗方法制備了兩種產(chǎn)物，少數(shù)同學雖然沒有制備成功，但通過與同學之間的充分溝通，對失敗的原因進行了探討，較好地培養(yǎng)了學生的創(chuàng)新精神，提高了其獨立設計、分析問題、解決問題的能力。2.更新實驗教學方法，構建新型實驗教學體系。無機化學實驗不應僅僅局限在鞏固學生對無機化學的理論知識，或者讓學生掌握化學實驗的基本操作，更重要的是培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識并將理論知識運用到實際操作的能力，但是傳統(tǒng)的教學方式無法激起學生的學習興趣，更會使學生喪失創(chuàng)新意識。①在傳統(tǒng)實驗課堂講授中，一般先由教師通過板書講解實驗基本原理、實驗操作步驟和注意事項等，并進行儀器操作示范，學生復制完成實驗。在教學改革后，教師事先安排學生對實驗內(nèi)容進行預習，課堂上要求學生對本次實驗當眾講解和示范，這使學生由過去的教學受體變?yōu)榻虒W主體，有利于提高學生的主動性。當然，學生對實驗內(nèi)容的理解不可能完全正確，在講解和示范過程中難免會出現(xiàn)錯誤，這時需要老師及時給予糾正和指導，加深學生的印象，更好地達到教學目的。②創(chuàng)新安排實驗項目，同學可以根據(jù)自己感興趣的無機化學理論知識，設計相關實驗，創(chuàng)設教學情境，采用啟發(fā)引導式的實驗教學方法。在部分實驗中，由教師講解該實驗可能會出現(xiàn)的現(xiàn)象或問題，引導學生思考解決問題的方法或產(chǎn)生實驗現(xiàn)象的原因，從而構建出新型實驗教學體系。③更新實驗教學手段，加強師資隊伍的建設。引入多媒體輔助實驗教學，對于一些較為先進的實驗技術，制藥及食品專業(yè)學生需要了解，對于學生日后工作中具有指導意義，而受到實驗條件的限制，又不能親自實踐的實驗內(nèi)容，教師在互聯(lián)網(wǎng)上下載一些多媒體資源來引導學生探索，也可由學生組成興趣小組，教師指導學生通過查閱參考資料、互聯(lián)網(wǎng)資源，豐富學生的視野，避免以后工作中接觸到此類技術時茫然無知。開設開放實驗與課外研究，以培養(yǎng)學生創(chuàng)新性思維和研究性學習的能力。在本教改項目實施中，每年3—6月派遣相關教師赴中南大學進行實驗教學技能培訓。同時，將經(jīng)驗豐富、具有中級以上職稱的實驗人員納入實驗課程教學團隊中，負責指導學生的基本實驗和儀器操作訓練，這樣既減輕了實驗教師的工作量，又發(fā)揮了實驗人員的優(yōu)勢，提高實驗教學效果[6]。3.實現(xiàn)實驗室資源共享，充分利用開放實驗室資源。改變傳統(tǒng)的四大化學實驗室單獨設置出現(xiàn)的資源浪費現(xiàn)象，建立基礎化學實驗教學平臺，實現(xiàn)實驗室開放和資源共享，做到一舉兩得，減少人為因素導致的資源匱乏問題。為了更好地培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神，可以通過開放實驗吸引學生利用課余時間進入實驗室，鼓勵學生申請國家、學校和院系多級大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)基金，讓學生在這些基金的支持下，利用學校開放的化學實驗教學平臺，將科研與本科教學相結合，如已開展的2017年貴州省大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目：貴州余甘子干果與鮮果中有效成分的分析和提取工藝的研究。學生在科研過程中自主學習，從項目選題、設計實驗工藝條件、實驗操作、記錄和處理實驗結果所有過程學生都親自參與，啟發(fā)了學生創(chuàng)新思維，培養(yǎng)了創(chuàng)新精神。4.利用實驗技能和創(chuàng)新競賽促進實驗教學，提高學生的學習興趣。我院連續(xù)兩年舉辦了全校“大學生化學實驗技能大賽”，對推進、深化無機化學實驗教學改革，激發(fā)學生學習化學基礎課的興趣，培養(yǎng)學生實驗操作技能和綜合應用能力發(fā)揮了重要作用。5.改進實驗考核方法，有理有據(jù)地評價學生成績。無機化學實驗課實行獨立的考核、考試和成績評定，為了全面達到無機化學實驗課的培養(yǎng)目標，發(fā)揮學生的主觀能動性，促進學生創(chuàng)新能力的形成，需要改進、完善現(xiàn)有的實驗考核方法。我們對無機化學實驗考核內(nèi)容和方式進行了重新設計，采取平時考核和期末考試相結合，平時成績占70%，期末考核成績占30%，平時考核包括：預習、出勤率、實驗紀律、實驗操作、實驗結果、實驗報告、實驗衛(wèi)生等，逐項打分。期末考試中采用設計性實驗，由教師在課堂教學結束前兩周給出實驗目的，學生利用課外時間進行資料查閱、設計實驗方案等，然后在規(guī)定時間內(nèi)根據(jù)自己設計的方案來完成實驗，教師對每位學生的操作進行評分，這將真正培養(yǎng)學生設計實驗的創(chuàng)新能力，大大激發(fā)學生對無機化學課的興趣。

三、結語

本文分析我校無機化學實驗教學中存在的問題，從教學內(nèi)容調(diào)整、教學方法、教學資源共享、教學手段及考核模式等方面提出了一些思路和方法，并在2017級制藥工程、藥學、食品科學與工程3個班建立無機化學實驗教學改革試點，進行了教學改革實踐，明顯激發(fā)了學生的學習興趣，提高了學生自主創(chuàng)新能力，達到了預期的效果。但無機化學實驗教學涉及教學過程的各個方面，不可能一蹴而就，還需要不斷提高一線實驗教師的教學能力和綜合素質(zhì)，把注重學生的創(chuàng)新能力培養(yǎng)作為實驗教學的重要任務，這樣才能滿足新時期社會對人才素質(zhì)培養(yǎng)的要求。

參考文獻：

[1]?；?寧滿俠.有機化學實驗教學改革研究與高素質(zhì)人才培育[J].實驗室科學,2007,(2):48-50.

[2]江文輝,羅一鳴,唐瑞仁,等.有機化學實驗教學改革的探索與實踐[J].實驗室研究與探索,2009,12(28):115-118.

[3]張樹永,張劍榮,陳六平.大學化學實驗教學改革的基本問題和措施初探[J].大學化學,2009,4(24):24-28.

作者：劉瑩 劉曉燕 周笑犁 楊秀群 婁杰 單位：貴陽學院 食品與制藥工程學院