大一基础化学实验教学实践与总结

黎红梅 刘静 王险峰

(中国药科大学基础部 江苏南京 210009)

本科教育不仅要使学生掌握相关专业的基础知识，还应该使学生掌握该专业的思维方式和研究方法，这对深受应试教育影响的中国学生尤为重要。然而，科学思维、科学方法的训练和获得不能独立于知识体系之外，而应蕴含在对科学知识的获取过程之中。实验作为化学学科的重要组成部分，是进行化学研究的重要手段和方法，化学实验教学正是这一过程的模拟和重现。通过化学实验教学，不仅要训练学生掌握实验技能技巧，加深对化学原理的理解，更重要的是要使学生学会如何开展实验，学习化学方法和思维，养成实事求是的科学态度。1997年，我校建立了国家理科基础科学研究和教学人才培养基地药学专业点，(简称“药学理科基地”)，旨在培养具有创新能力的药学高级人才。为适应新形势下人才培养的需要，我校对传统的四大化学课程进行了整合，对化学实验课程体系也进行了较大的改革,将基础化学实验划分为：基础化学实验(一)(无机化学实验及化学分析)，基础化学实验(二)(有机化学实验)，基础化学实验(三)(仪器分析)和基础化学实验(四)(物理化学实验)。其中基础化学实验(一)开设在大学一年级，是化学教育的基础，对学生掌握实验基本知识和技能、形成正确的观念、养成良好习惯有着非常重要的作用。

1 大学一年级基础化学实验教学在培养创新型人才中的重要地位

在高中升大学的应试教育中，很多中学选择牺牲实验课，将多出来的时间用于做练习题，以提高考试成绩，致使学生动手做实验的机会较少，这使得大学一年级新生对化学实验的认知很模糊，主要表现在以下几方面：

(1) 不清楚什么是化学实验，以为化学实验就是“加点试剂，搅拌一下，观察个现象，洗洗涮涮”；也不知道实验是提出问题、解决问题的过程，应该包括实验设计和准备、实施实验、实验结果分析和讨论3个基本过程，以为只要完成实验操作就算完成了实验。

(2) 缺乏操作基本实验仪器的实践，甚至连玻璃仪器都没有洗涤过。

(3) 机械记忆实验操作，做实验时按方抓药，以为实验步骤与操作规范理所应当，没有动脑子思考的习惯。良好的实验技能、良好的实验习惯更无从谈起。

开设在大学一年级的基础化学实验(一)作为理科基地班学生进入大学的第一门实验课程，具有启蒙作用，对学生形成正确的科学方法与科学态度有重要意义。基础化学实验(一)当以训练学生熟练的基本实验技能技巧、养成学生良好的实验习惯为重点，将科学方法、科学态度教育融入整个教学活动之中，按照化学知识再发现的过程组织教学，引导学生进行发现式和研究式学习。

2 注重学生的基本实验技能培养

大学一年级基础化学实验训练的基本实验技能应包括：基本仪器的操作技能、保证实验室安全的技能、基本数据分析与表达的技能、做规范实验记录的技能等。实践证明，良好实验技能的形成非一日之功，需要连续的强化训练。对于在中学很少做化学实验的学生而言，严格的基本操作训练很可能使人厌烦。为提高学生自主训练的积极性，我们在实验内容安排上遵循“先简单后复杂”，“模块化训练”，“层层递进、不断强化”的原则。

(1) 基本仪器操作技能训练。在第一个实验中，我们了安排常见基本仪器的清点与清洗，要求学生整理和清洗实验柜中的所有实验仪器，并记录实验仪器规格、精度、数量，了解仪器的一般用途。无机化合物的制备实验所涉及的操作相对简单，所以将其安排在第一学期，陆续展开称量、量筒使用、加热、蒸发、过滤、结晶、比色等基本操作的训练，实验内容从简到繁。新实验既要学习新操作，也要复习旧操作。第二学期开始容量分析，展开对容量瓶、滴定管、移液管、定量转移、滴定操作以及pH计使用的训练。集中安排滴定实验是为了强化训练，使学生能熟练掌握规范的滴定操作。在四大滴定完成之后，安排综合性强的化学常数测定实验。

(2) 实验记录、基本数据分析与表达技能培养。在绪论课中对规范进行实验记录提出总的要求，在每一个实验教学中检查落实，并作为对学生平时考核的项目之一。提出实验报告格式的要求，提供不同类型实验报告的模板和规范实验数据表达的格式。实验内容不同，数据分析与表达的复杂程度也各不相同，按照由简到繁的顺序，依次安排合成实验、含量测定实验、定量关系测定(化学常数测定)实验结果的分析与表达训练，可使学生学会使用规范的图表清晰表达实验结果，学会使用常用计算机软件(如Excel，Origin)处理实验数据，分析和评价实验结果。

(3) 加强实验室安全教育。在绪论课中强调安全意识，要求学生掌握实验室基本安全规则；在具体的实验教学过程中，要求学生能指出安全注意事项，防范于未然，使他们养成小心谨慎做实验的好习惯。

3 注重培养学生的良好实验习惯

良好实验习惯表现为：实验前认真准备，做到目的明确、心中有数；实验过程能保持整洁、工作细致，操作合乎规范；实验过程中能勤于观察，勤于做标记，实验记录翔实、规范；及时整理和分析实验数据，完成实验报告。良好的实验习惯能使人终身受益，但好习惯的养成却不是一朝一夕的事。因此，教师在教学管理上要做到“明、细、勤”，即对学生提出的学习目标和要求要非常明确，对学生的指导要细致、亲切，对学生的督促要殷勤、宽严适度。

(1) 在分发给学生的教学计划和实验讲义上，明确指出每个实验应该训练的项目以及必须阅读的材料，明确实验预习的内容和要求，使学生对教学要求做到清清楚楚、明明白白。

(2) 在教学中时时督促检查，不断表扬和激励有突出表现的学生。学生进入实验室时，教师要检查学生预习情况，学生要检查自己的仪器并准备实验所需用品。在实验过程中，教师随时督促检查学生实验台是否整齐、仪器摆放位置是否合理，指导学生合理安排实验时间；督促检查学生是否及时做实验记录、记录是否规范；检查学生实验操作是否合乎规范，使用过的仪器是否及时清洗。实验完毕，教师还需检查学生实验台是否打扫干净，仪器是否分类整齐摆放在实验柜中，并督促学生及时上交实验报告，检查报告的书写是否整洁、条理清晰，对实验报告进行讲评。

(3) 严格实验室管理制度以及值日生制度。例如，要求学生实验前后检查仪器；实验后打扫实验台，清洗仪器，并将仪器整齐摆放在实验柜中，填写仪器使用记录等。

4 有意识地训练学生的科学方法和科学态度

科学方法和科学态度是创新型人才知识能力结构的核心，大学一年级基础化学实验教学应有意识地对学生进行科学方法和科学态度训练，将其贯穿于教学全部过程，体现在实验过程的点点滴滴中。首先，要强调实验在化学学科中的重要意义，使学生建立“理论源于实践”、“实践是检验真理的唯一标准”的观念，不“唯书”，不“唯权威”；训练学生清晰的逻辑分析能力以及敏锐的观察能力，养成做实验记录的好习惯；鼓励学生发现并提出问题，积极开展讨论；激励学生自主学习的热情，鼓励他们自己去解决问题；强调科学诚信，培养学生实事求是的科学态度。

(1) 重视实验绪论课教学。在实验绪论中，要强调实验课的重要意义，要求学生将教学实验与今后的科研工作等同起来，说明实验过程包括实验前预习、实验室操作过程、实验后数据处理与实验报告书写3个阶段，缺一不可。强调科学诚信原则，不可抄袭，不可修改实验的原始数据；实验记录必须规范、翔实，对非诚信行为绝不姑息。

(2) 精心安排实验内容，使“量”的观念尽早“深入人心”。例如：我们在第2个实验(称量练习与溶液配制)中，特意安排配制两个不同浓度精度(0.10、0.1000mol·L-1)的溶液，使学生通过实验对比，认识到任何一种测量都受仪器精度的限制，任何一种测量结果都存在不同程度的误差，并能根据实验的要求正确选择实验仪器，学会正确使用有效数字。

(3) 按照化学知识发现过程组织教学。按照科研流程的要求完成实验教学的3个环节：实验前的预习—实验室操作—实验后的数据处理与实验报告。严格要求学生预习，并能在预习中提出问题。这些问题不是简单地仅由教师一个人回答，而是教师与学生一起讨论。同样，当学生在实验操作中遇到实际问题，教师则要引导他们自己寻找答案。鼓励学生按照科学论文的格式书写实验报告。实验报告讨论部分能体现学生对实验理解的程度，有助于训练学生理论联系实际，发现问题，分析问题，解决问题。所以我们特别重视实验讨论，要求学生写出自己的发现和理解，不管其结论是否正确，重要的是要写出自己的见解。刚开始时，很多学生不知道什么是讨论，通过范例以及实验报告的讲评，几次实验之后讨论就像模像样了。这样的学习方式，即使最简单的实验，对于学生而言也是崭新的，也能使学生感受到化学的魅力。

(4) 允许学生出现失误，不过分强调实验结果的好坏，而是强调对失误原因的分析。这样不仅能使学生体会实验的严谨所在,加深对实验原理的理解,更重要的是能培养学生分析问题、解决问题的能力。不把实验结果看得过重,学生心理上的紧张与压力就会减轻,就能放开手脚、放开思路，懂得如何以事实为依据，以逻辑推理为工具，具体问题具体分析，从而获得自信，学会在书本与自己之间，不过分相信书本；在理论知识与实验现象之间，不过分相信理论。

5 培养学生的口头和书面表达能力

有些学生很怕当众陈述或书面表达自己对实验的认识，他们不能清楚表达的根本原因往往是思路不够清晰。所以，锻炼学生对实验口头和书面表达能力不仅有助于他们以后的学术交流，也有助于提高他们逻辑思维能力。根据实验内容的不同，可以在实验前或实验后开展师生讨论，鼓励学生踊跃发言。此后，学生结合自己的理解将讨论结果形成文字并写进实验报告。教师要向学生说明写实验报告的意义，使他们明白实验报告相当于科研工作中的研究报告或科学论文。好的实验报告不仅要报告实验数据，而且要报告这些实验数据背后隐藏的规律，以及作者对这些规律的理解。通过范例以及实验报告的讲评，使学生掌握写实验报告的一般格式和原则，训练他们有条理地表达自己的观点。

6 合理开展多种形式的实验

最初，我们尝试了减少验证性实验，多开设综合性和设计性实验，在实验内容安排上有些拔高，但发现实际效果并不佳，其原因是大学一年级学生实验基础差。于是我们重新调整思路，以训练基本技能和培养实验习惯为重点，遵循先简单后复杂，模块化训练，层层递进、不断强化的原则，将实验划分为4个模块(实验室基本知识，无机化合物制备，容量分析，定量关系测定)。在单项基本训练完成之后再安排综合实验，并将大型综合性实验拆分成若干子实验，分别安排在不同的训练模块之中，从而使综合实验贯穿于整个教学过程。例如：第一学期以无机化合物制备模块为主，在葡萄糖酸锌的制备和硫酸亚铁铵的制备两个实验之后，我们安排了综合性实验药用氯化钠的制备及杂质限度检查；在第二学期的容量分析模块中安排葡萄糖酸锌、硫酸亚铁铵、药用氯化钠的含量测定，这样就将大型综合性实验贯穿于整个实验教学过程，使学生在基本技能得到强化训练的同时又培养了综合实验能力。最后，将设计性实验作为实验考查，安排在第二学期期末课程即将结束时，一方面是为了考查学生学习效果，另一方面也是培养他们运用已有知识解决实际问题的能力。

由于课时有限，常规教学实验往往不能给学生足够的时间去探索，学生的主观能动性也难以得到发挥，不能满足学生的求知欲。只有加大开放实验的力度，让学生做一些设计性、研究性强的实验，才能使教学得到必要的补充和提高。例如，学生可以在得到教师同意的前提下选做一些感兴趣的实验，或教师将自己的科研课题的部分研究内容改造为开放实验提供给学生。

7 建立合理全面的考核体系

客观、合理的实验考核体系不仅能正确评价教学情况，有助于分析教学环节中存在的问题，而且能够督促学生自我检查、自我训练，加强实验课的教学效果。同时，由于理科基地班以培养具有创新能力的药学人才为目标，采取滚动淘汰制，为了体现公平、公正，合理评价和考核教学情况，我们将平时成绩和考试成绩相结合，平时成绩与考试成绩各占50%。平时成绩是学生平时单次实验成绩的平均，而单次实验成绩则根据学生在实验预习、实验操作、实验习惯以及实验报告等方面的表现进行评定。在课程即将结束时，对学生进行全方位的实验考核。提早一个月公布实验考试的内容和要求，以便学生复习总结，以考促学。实验考试内容包括：

(1) 综合设计实验考查：选定一个实验题目，要求学生通过查阅有关资料，根据所学过的相关知识，设计多套实验方案，考查其方法、条件、仪器和试剂的选择是否合理。然后，对其中一套方案进行实验。

(2) 基本操作考试：选定一个实验作为基本操作考查，考察学生基本操作的规范和熟练程度，实验行为习惯是否良好，实验报告是否完整清楚、内容正确、具有逻辑性。

(3) 卷面考试：实验基本知识考试，考查学生对实验室基本规则、实验室基础知识、单个实验涉及的实验原理与操作的理解与掌握程度。

8 小结

自1997年以来，我校在基地班开设基础化学实验(一)已10多年，如何培养学生实事求是的科学态度、良好的专业素质、发现问题与解决问题的能力，一直是我们进行教学改革的重点。经过反复研究和实践，我们认为在大学一年级化学实验教学中应以“掌握实验室基本知识、训练实验基本技能、养成良好实验习惯”为重点，将科学方法教育融入整个教学活动之中，按照化学知识再发现的过程组织教学，引导学生进行发现式和研究式学习。在实验内容设计上，要按照先简单后复杂，技能训练模块化，层层递进、不断强化的原则，合理开展综合性、设计性实验，理清基本训练与综合训练的关系，并以开放实验作为教学的补充和提升。在实施教学过程中，要注意利用学生的好奇心和对实验的新鲜感，调动他们自主学习的积极性，使其在训练基本实验技能和养成良好实验习惯的过程中不至于感到厌烦和懈怠。最后，仅有好的教学理念远远不够，要实现以上教学目标，还需要踏实、细致的教学工作，需要大学一年级化学实验课教师的耐心和智慧。