改革实验教学，培养大学生创新能力——以无机化学实验教学为例

张一兵1，祝 路

(1.上饶师范学院，江西 上饶 334001;2.江西医学高等专科学校，江西 上饶 334000)

由于传统的实验教学存在诸多不足，影响创新性人才的培养，故改革化学实验教学，培养大学生创新能力是人们一直关注的课题。目前国内外相关研究主要有：(1)有关实验设置和教学内容改革研究，主要针对不同地区及不同学校因地制宜的改革[1-4]；(2)有关教学方法和手段的改革[5-9]；(3)有关实验考核办法的改革[10-13]。纵观上述研究可知，它们均为某一单项研究，有关通过以化学实验教学改革，促进大学生创新能力培养的综合研究很少。本工作拟以上饶师院化学化工学院的无机化学实验教学为例，尝试综合改革无机化学实验的教学内容、教学方式(方法与手段)、实验考核办法等，使大学生的创新能力得到培养与提高。

1 目前我国传统实验教学存在的不足及成因

目前，我国传统的无机化学实验教学在教学内容、教学方式(方法与手段)、实验考核办法等方面均存在或多或少的不足。具体表现在：

1.1教学内容比较陈旧，造成三多三少现象。即，验证性的化学实验较多,研究性的化学实验较少；单一性的实验较多,综合性的实验较少；基础性的实验较多,涉新(新技术、新方法等)性的实验较少。造成上述问题的原因可能是：传统的习惯(包括老师的惰性)和实验条件所致。

1.2教学方法和手段陈旧，造成枯燥呆板现象。实验教师习惯性地沿用传统的教学方法和手段，即主讲老师利用黑板加粉笔，先在讲台上将做的实验内容对学生进行讲解(时间视老师及实验内容有差异),然后学生按实验教材进行照本宣科式的呆板实验，期间老师进行及时指导。这种传统教学模式久而久之导致学生对教材产生习惯性依赖，一旦离开书本后便无所适从，遇到实际问题茫然不知所措，抑制了学生实验的主观能动性，束缚学生的想象力，势必影响学生创新能力的培养。

1.3考核办法不甚科学，造成成绩评价偏差。普通采用的考核办法是：让学生在规定的时间进行现场实验操作(有时也用实验理论考试替代)，考核学生实验完成的质量、有无操作误差，再结合现场完成的实验报告的优劣、实验技能的高低好坏、实验的卫生等方面进行综合考量，由此给出学生实验最终成绩。上述考核方法总体上是可取的，但由于缺失对学生创新能力的考虑，造成成绩评价产生偏差,对发现和培养创新性人才不利。

2 改革传统化学实验教学的现实意义

无机化学实验是为化学、应用化学、生命科学、环境科学和材料科学、制药等专业开设的基础实验,它既是一门独立课程，也与相应的理论课相辅相成，缺一不可，为后续化学专业课奠定基础。由于无机化学实验是大一新生所面临的第一门实验课,必须保证中学知识与大学知识的零对接，教学任务重、难度大，所以，保质保量地完成教学任务，意义重大。笔者根据几十年的实验教学经验,持续多年对无机化学实验教学进行改革探索，寄希望面对初入大学校门的教学对象, 在保证其扎实掌握“双基”前提下，提高探索问题的兴趣,培养探究问题的能力,为培养具备良好科学素质的创新性人才打下坚实的基础。

3 改革实验教学，培养大学生创新能力

3.1改革教学内容,培养大学生创新能力

以化学化工学院化学、应用化学专业课《无机化学实验》为例，我们所选用的教材是由北师大无机化学教研室等编写的《无机化学实验》(第3版，高等教育出版社，2001.5)。我们以此为蓝本，再参考其它相关教材，结合实验需求，通过教研室集体讨论对教学内容进行科学处理，确定教学所需的内容。所选内容由两部分组成：理论知识介绍、实验操作内容。

理论知识介绍：由绪言、教学计划、教学内容、科研道德要求、科研素质要求、实验数据表达与处理、实验设计方法、实验报告撰写规范等部分组成,让学生对将要进行的无机化学实验课有一个初步的、较全面的认识。让学生明白大学教学与中学教学的相同与差异，使其做好充分的思想准备，以便在行动上能从容迎接新的学习任务。

实验操作内容：本着重基础、宽口径、强能力、注创新的指导思想，将实际操作过程分为两个阶段。第一阶段(如第一学期的无机化学实验内容列于表1):培养基本的实践能力。适用于一年级，教学方式是主体与主导相结合即学生的自主学习和实验指导教师指导相结合。实验内容分为三个层次:(1)基础实验：主要是验证性和测定性实验；(2)初级综合性实验：主要有制备、表征、测试和应用实验；(3)设计性实验。第二阶段:培养探究能力。对象是三、四年级学生，在常规的化学实验教学课时外，以合作研讨与探究相结合方式，开放式独立完成设计性实验。

表1 精选后的第一学期无机化学实验教学内容

从表1可以知道，基本操作与基本技能的实验约占实验总课时的15%，验证性实验和初级综合实验各占31%，设计性实验占23%。与以往相比，双基实验和验证性实验比例下降了，初级综合实验和设计性实验比重加大了。前者削减的原因是考虑到往后所有的实验均有相应的基本操作与技能的训练机会，况且有的学生在中学阶段也打下了一定的基础，后两项比重加大是希望提高学生的学习主动性和实验独立性，为培养他们的创新能力打基础。

3.2改革教学方式,培养大学生创新能力

3.2.1 根据教学内容和教学对象的变化改革教学方式,培养大学生创新能力。传统的无机化学实验教学方式是，实验操作前教师单向讲述，学生被动听讲后按照教师所讲的再按照实验教材进行照本宣科式的实验。这样的教学方式没有注重对学生学习能动性和创新性(如自主设计实验能力)的培养，因而必须对其进行改革。为此，针对教学内容和教学对象的不同阶段，采用多种教学方法和手段并用、轮用的方式。具体是：(1)对刚进实验室的新生进行基本操作和基本技能的训练(包括：加热、搅拌、溶解、沉淀、分离、过滤、蒸发、干燥、结晶、滴定等)阶段，考虑到他们对实验环境比较陌生，中学的实验动手能力的水平也参差不齐，我们沿用传统的老师先讲解学生后操作的传统教学方式，保证实验教学质量和实验安全；(2)当学生经过了基本实验操作和技能训练后，此阶段的学生不但有一定的化学理论知识，也具备了基本的实验操作能力，此时老师可改变教学方式，让学生提前参与到整个实验教学环节中，变被动学习为主动学习。如，教师可预先一周告知实验任务(如测试实验)，并提出相应的问题让学生进行课前准备，上课时对学生进行提问，有时甚至让学生上讲台讲解。此阶段的教学过程中，老师通过启发式教育，对学生采用 “抛砖引玉”、“授之以渔”，并根据学生的实际表现及时组织学生做好实验结果的讨论、评价和总结。上述做法能充分调动学生的学习积极性，利于提高学生自学能力和独立思考的能力，促进学生的创新性思维；(3)到了综合设计实验阶段或高年级学生阶段。可采用探究式教学方式，依照“问题提出—理论探究—实验设计—实验操作结果分析、归纳、总结—获取知识或结论”的模式进行研究型教学[9]，这种以学生为主老师为辅的教学方式，能有效地提高学生的探究问题的能力，有利于培养学生的创造性思维，培育创新性人才。

3.2.2 增加开放实验,培养大学生的创新能力。对学生增加课时外的开放实验，以满足不同层次、不同需求的学生的学习需求，弥补正常实验“一锅煮”的不足，体现因材施教的理念，让学生个性得到发展,创新能力得到培养。通常的开放实验有补做或巩固开设的实验、实验公选题和实验自选题[14]。开放实验本着学生自主和自愿原则,在不影响常规教学的前提下，利用课余时间开展自己感兴趣的实验，提高自身的实验能力，培养自己的创新精神。

(1)补做或重做已做的教学实验。这是为了让部分学生完成或加强已经做过的计划课时内的实验，让他们充分自主的思考实验的成败原因,促进个性发展；(2)实验公选题。公选题实验是老师根据因材施教原则所出的实验试题。分为两类:第一类是实验方法训练题,目的是通过特定的实验方法，让学生(大多数)自主进行实验操作,使强化实验技能训练与实验兴趣培养均得到提高；第二类是问题探索研究题，这类实验题目一般是综合性、设计性的实验课题。选择这类实验课题的学生(少部分)一般成绩较好，有较强的动手能力，有强烈的实验探究问题的求知欲。在实验过程中，老师可及时予以指导，引导学生综合运用多学科的知识解决课题中出现的问题,通过实验研究，锻炼他们分析问题和解决问题的综合能力，使创新意识和创新精神的人才脱颖而出；(3)实验自选题。学生可根据自己的知识和兴趣，联系身边的问题(如化工企业的技术小难题、环境污染、绿色工艺等)做实验自选题。这类实验能让学生有充分自我发展空间,完全凭借探索兴趣进入实验室。他们一般具备扎实的理论基础、较丰富的想象力和强烈的探究兴趣, 与此同时要求老师本着因材施教的高度责任感和使命感，付出大量的额外时间与精力，尽心尽力地配合和帮助学生完成任务。

3.2.3 辅以其它形式, 培养大学生的创新能力。(1)教学网站。通过在网站上建立无机化学实验试题库和实验操作演示教学录像等，向学生介绍有关无机化学实验技能知识,通过在线提问与互动交流等,隔空培养大学生的创新能力；(2)化学竞赛。课程组老师可组织大学生进行无机化学实验技能竞赛, 通过比赛，培养学生的团队精神，使其观察、发现和解决问题的能力得到提高；(3)化学晚会。组织学生开办化学晚会，通过公开场合的才能展示，既能在全校扩大化学专业的影响，又能促使学生学以致用能力的提高。

3.3改革考核办法，培养大学生创新能力

考核是教学的重要环节，对教学有着强制性的督促与鞭策作用。从过去的经验分析，由于无机化学实验的对象是大一学生，由高中考入大学的他们普遍存在只重视理论不重视实验课的现象。加上传统的实验考核方法是考核学生的课堂表现、实验报告、实验操作(或理论考试)，随意性较大，相对于化学理论课学生更容易通过。为了提高学生对实验课的重视，理解化学实验的重要性和必要性，充分调动学习积极性，我们对传统的实验考核办法进行改革与完善，以利于培养大学生的创新能力。

考核目标是：端正学生对实验课的态度，提高认识；培养学生的无机化学实验技能；培养学生对观察、表述、逻辑的思维能力；初步培养学生独立探究、解决问题的能力。

考核内容包括：必备实验的基本道德(如实验数据真伪等)与素质、基本理论知识，基本操作技能，实验设计、思考、分析及创新能力。

具体考核办法为：考核实行多元化、多层次。

(1)平时考核与期末集中考核相结合。在考虑学生期末考试成绩同时，更主要的是结合学生平时成绩加以综合考核评定成绩。这样不但能真实反映学生的实际水平，而且避免了有的学生虽然平时不认真但期末考试能凭运气突击侥幸过关的行为。

(2)实验过程考核与实验结果考核相结合。不能只注重学生实验考试结果的对错与高低，更要结合学生实验过程中的具体表现，如，操作规范、科学、严谨、独立、协作、安全、真实、整洁等诸多因素。这样做有利于培养学生严谨的实验态度和技能，不光只是求得一个好的实验结果。

(3)实验操作技能(实践)考核与文字解释表述(理论)考核相结合。既要对学生的实际操作能力考核，也要注重学生对实验现象的表述(口头表述尤其是文字表述)能力。如果一个拥有较强实验操作能力的学生，不具备真实、流畅、到位表述能力，他将不能成为一个合格的实验科学人才。

(4)基本操作能力考核与独立探究能力考核相结合。既要考核学生在老师的指导下照本宣科、照单抓药的实验成绩，更要结合考察学生完成独立设计、探究性实验的能力，后者对培养创新性人才更有成效。

(5)实验操作技能考核与实验道德素养相结合。如果学生的化学实验操作技能很好，但不具备良好的职业道德和素质(包括：实验结果的真实性、实验纪律、有无团队协作精神、实验场所整洁卫生责任、实验安全意识等)，尤其对实验结果弄虚作假的学生，对其成绩可实行一票否决。

4 结论

无机化学实验教学是培养大一学生的基本实验技能和素养、观察分析问题、研究创新能力等综合能力重要的实践性教学环节。在面临高校不断扩招，社会竞争加剧的新形势下，传统的教学模式已经不能完全适应时代要求。为此，高校必须改革传统的教学模式，以期培养高素质的创新人才。多年的实践尝试的结果证明，通过对无机化学实验的教学内容、教学方式(教学方法和教学手段)及考核办法等诸方面进行综合改革，提高了学生的双基水平、学习主动性和积极性，培养了学生的创新意识和创新能力。因材施教的结果促进了具有创新精神和创新能力的人才苗子脱颖而出，为培养全面发展的创新型人才奠定了扎实的基础。实验教学改革是一项长期而艰巨的任务，只有通过人们的不懈努力，将实验教学改革不断引向深入，无机化学实验教学这门课程才会在提高大学生科学素质、培养创新人才方面发挥更大的作用。

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