基础化学实验(综合)教学改革与实践

肖小华 邹小勇 张杰鹏 闫素君 邵光 林志强 陈六平

(中山大学化学与化学工程学院 广东广州 510275)

20世纪90年代后期，国内很多高校对素质教育和创新性教育等教学改革和教育理念进行了大讨论，随后化学专业逐步实行宽口径的大专业教育，加强基础、淡化专业；取消了二级学科专业课程和实验，代之以基础化学实验-综合化学实验多层次一体化的化学实验新体系[1]。近年来，部分高校又进一步改革化学实验体系，并将其与学生科研创新活动结合，构成了综合化学实验课程与科研训练紧密结合的教学实践系统[2]。

自2000年起，中山大学化学与化学工程学院按照由浅入深、循序渐进的认知规律，对化学实验教学体系进行顶层设计，为化学类专业设置了基础化学实验、现代化学实验与技术、综合化学实验3门课程，创建了“一体化、多层次、开放式”的创新化学实验教学体系。其中，基础化学实验(综合)课程是基础化学实验和现代化学实验与技术两门课程之间的有效衔接，它既是无机化学、分析化学、有机化学等基础化学实验的巩固与提高，也是现代化学实验与技术课程的基础训练，是实验教学由基础向专业过渡中承前启后的一个重要学习阶段。

但在基础化学实验(综合)课程教学中，我们发现学生对化学实验的投入不足、兴趣不够，实验教学的效果不尽如人意。与基础综合实验课程相比，基础化学实验课程教学主要是为了规范和掌握基本实验知识和实验技能，实验内容较为简单，只需“照方抓药”即可顺利完成整个实验，这导致学生对实验缺乏足够理解；另一方面，多数学生做实验时完成任务的心理较重，以敷衍的心态对待基础化学实验，这必然导致实验过后即忘、知识点断裂等情况[3]。为此，我们对基础化学实验课程进行了改革，在大二的第二学期开设了2学分(72学时)的基础化学实验(综合)课程，体现了基础—提高—综合的实验教学特点。在保证基本知识、基本操作和基本技能巩固的基础上，有针对性地开设设计实验，从文献查阅、方案设计、实验过程、实验结果分析等方面对学生进行引导，加强学生自主学习和综合运用化学知识的能力。

1 实验教学改革的主要内容

1.1 实验内容更新

基础化学实验(综合)课程的实验内容巩固了学生实验基本操作和基本技能，且更侧重对学生分析问题和解决问题能力的培养，并与教师的科研工作及实际问题相关，特色鲜明，从而可激发学生学习化学的兴趣。我们将无机化学、分析化学、有机化学等各个学科内容横向整合，每年为学生开设5～6个综合性实验，每个实验14.5学时，其中实验时间为12～14学时，剩余学时由师生一起讨论实验中出现的问题以及如何解决等。在开设的综合性实验中，针对环境污染、食品安全等问题，结合气体、固体样品的前处理技术及滴定分析、光度法等分析技术，开设了室内空气中甲醛、肉制品中亚硝酸盐含量测定等应用性实验；也有与教师科研方向结合紧密的实验，如三氯化六氨合钴(Ⅲ)配合物的制备及组成测定；以及结合微量合成、分离和分析表征技术开设的苯佐卡因微量合成实验等。另外，我们还根据分析技术的发展、分析条件的改善、研究对象的变化以及教师科研的进展，每年更新1～2个实验内容，这样就能在3～5年实现对所有实验内容的循环更新，以保证实验内容具有基础性、综合性、实用性和新颖性。

1.2 转变实验教学方法

为了使学生更好地掌握实验技能，培养学生发现问题和解决问题的能力，养成良好的实验习惯，我们进行了以下几方面的尝试：

(1) 强化实验预习。我们在实验设计初始阶段，只提供实验题目和简单的实验思路和讲义，详细的实验过程需要学生通过预习、查阅文献资料，充分思考才能完成。强化实验预习的要求是：了解实验的原理、背景和研究方法进展等资料，知道实验“做什么”、“为什么做”以及该“怎么做”，同时要把握“一详一略”(即详细列出实验所需试剂和器材，用简略的框图或流程图描述实验内容要点)，以督促学生条理清晰地预习实验，养成良好的实验习惯。

(2) 引导实验过程。实验过程既是对实验预习效果的检验，也是对学生实验思路、实验操作技能的锻炼，需要学生在实验的全过程手脑并用、精力集中。化学是一门实验性很强的学科，实验课程与理论课程联系紧密。化学实验从实验设计、实验仪器选择、实验操作到实验结果报告，几乎每个环节都可以通过“安全”、“量”等关键词从理论上找到相对合理的解释。因此，我们在实验教学过程中，注意淡化学生对实验结果及实验报告成绩的关注，引导学生尽量做到知其然并知其所以然。如在做间接碘量法滴定时，为何硫代硫酸钠的标定只能一份一份做，而不能将3份平行样品先行准备好；在做微量合成实验时，如何通过薄层色谱法(TLC)监控反应进程；以及如何选择合适的方法和仪器测定氯化钴配合物的组成。

(3) 剖析实验问题。基础综合化学实验一般涵盖样品采集制备、合成、分离和分析表征等较长的实验过程，如果学生预习不到位、实验时思路混乱或实验不认真，就容易出现各种各样的问题。可以通过实验中出现的这些问题引导学生明了实验思路、实验过程和实验要点，逐步分析问题出现的可能原因，并通过适当的重复实验证实并加以解决，从而培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力。例如学生在做甲醛测定的标准曲线时，其线性拟合方程为A=0.04353c+0.0283，R=0.9989。学生对这个结果比较满意，但实际上该曲线所有样品的吸光度均偏低比较严重，线性方程的斜率明显偏低。针对这种情况，我们将一份正常标准曲线数据与其对照，引导学生从甲醛储备液浓度确定、甲醛标准溶液配制、标准色列配制到标准曲线绘制的每一环节，分析问题产生的原因。然后通过重复实验，从比色皿污染以及甲醛标准溶液配制有误两方面加以核实验证，最终确定是甲醛标准溶液浓度有误所致。

1.3 改革考核方式

考核的目的主要是检验教与学的效果，同时引导学生改进学习方法。我们在考核过程中力图关注实验前期、实验过程和实验结果的各个方面，引导学生由被动的“学习、考试”型学习向“学习、思考、提高”型学习转变，实现自身综合素质的提高。

(1) 根据学生实验预习、实验过程(包括实验设计、动手能力、现象观察、提出问题、分析问题和解决问题等表现)、实验报告以及实验建议和感想等方面对实验成绩进行综合评价，各部分所占分值分别为20%、20%、50%和10%。

(2) 实验报告采用论文格式进行撰写，引导学生由简单的实验记录向采用化学科研思维讲述一个完整的科研故事方面转变。

(3) 允许同组合作实验的同学经过充分讨论后共同完成一篇实验论文，实验论文部分成绩相等；但每位学生需另外提交一份实验建议和感想。对建议的撰写形式和内容不做限定，鼓励学生畅所欲言，共同为完善实验课程献计献策。

2 实验教学改革的实施效果

自2008年开始，经过课程组教师的努力和连续几届学生的教学实践，基础化学实验(综合)课程的教学改革措施得到不断完善，并逐渐为学生所接受和喜爱。在中山大学教务处组织的学生评价中，本课题组教师的教学评分逐年提高。同时，基础化学实验(综合)课程整合了多学科内容，扩展了基础化学实验的深度和广度，重视实验教学内容与理论课程的相关性，将综合能力和创新意识的培养贯穿于整个实验教学过程中，激发了学生对化学的兴趣，使学生体会到化学实验的严谨性，提高了学生动手能力和发现问题、分析问题、解决问题的能力，培养了学生实事求是的科学态度以及良好的化学思维。

3 结语

近几年的基础化学实验(综合)教学改革已取得一定成效，但也面临一定的压力和挑战。首先，学校对实验教学重视不够，无视或无法正视实验教学中仪器、经费的正常需求以及教师在实验教学尤其是实验教学改革中投入的时间及精力；其次，在基础化学实验(综合)课程教学中已凸显出学生的基本实验技能较低，如何从基础化学实验开始就培养学生的化学兴趣、夯实化学实验基础，并在后续的实验课程中进一步提高学生的综合素质，这些需要学院通盘考虑，妥善安排并调动各个层次教师共同参与；此外，应加强实验教师之间的教学交流与经验共享，组织包括实验竞赛在内的各种活动，以加强学生的参与度，使学生真正理解化学与化学实验的作用。

参 考 文 献

[1] 张逢星,李珺,郭慧林.大学化学,2009,24(3):18

[2] 吕占霞,贺维军,高珍,等.大学化学,2011,26(1):14

[3] 张树永,张剑荣,陈六平.大学化学,2009,24(4):24