创新性无机化学实验对学生素质的培养*

周万里，张 超，侯丹丹，李博琦

(通化师范学院化学学院，吉林通化134002)

创新性无机化学实验对学生素质的培养*

周万里，张 超，侯丹丹，李博琦

(通化师范学院化学学院，吉林通化134002)

在无机化学实验教学改革方案中提出了合理增设创新性无机化学实验项目.创新性无机化学实验不仅使学生形成规范化的实验操作，养成良好的实验习惯，还可以培养学生的创新能力和树立绿色化学思想.有利于增强学生的科学素养、环保意识、团队意识.

创新性;无机化学实验;素质培养

实验教学中不仅要注重学生基础知识和基本技能的提高，更要注重学生综合素质的培养［1］.开设大学无机化学实验课程的目的是使学生掌握基本实验操作技能，培养学生实验兴趣并养成良好的实验习惯，为后续的实验课程打下坚实的基础.传统的无机化学实验是通过教师的讲解和学生按部就班的执行来验证所学的理论知识的正确性.而创新性实验是以学生为主体的新型无机化学实验教学模式，是根据学生掌握的基本理论知识和实验技能以及实验室的实验条件，提出合理的创新性实验项目.创新性实验有利于培养学生的创新能力、科研素养、环保意识和解决问题能力.所以在无机化学实验课程中增设创新性无机化学实验课程是必要的.

1 创新性实验应遵循实验原则

设计创新性实验应该遵循四个原则:(1)安全性原则.学生设计创新性实验项目时应该尽量避免使用易挥发药品或有毒试剂.要考虑到在实验操作过程中可能的危险性，创新实验中一定要有注意事项.比如实验中涉及到利用酒精灯加热的创新性实验，务必提醒学生实验前准备好湿毛巾防备酒精不慎燃烧灭火时使用，酒精灯要远离易燃液体，尽量放在实验台中间位置，远离实验者.(2)科学性原则.设计创新性实验必须以正确的理论知识为基础，保证科学性的创新.对于创新性实验中有错误的理论知识必须及时纠正，保证创新性实验的科学性.(3)可行性原则.设计创新性实验项目要符合现有的实验条件，尽量选择常见的实验药品、实验装置、实验仪器和合理的实验方法等.如在生物体中几种元素的鉴定实验项目中，同样学生对鉴定磷元素进行了创新设计，利用元素分析仪测定生物体中磷元素的含量，实验中把磷元素转换成为磷钨酸，由于磷原子在磷钨酸中作为杂原子，含量很低，此创新设计测定的磷元素的含量误差较大，故该创新设计不可行.(4)前沿性原则.在创新性实验的设计中，学生应掌握本学科的前沿知识，学生在创新性实验设计中优先选用先进的测试手段.比如在硫酸亚铁铵的制备实验中，学生增设了创新性实验项目，利用傅立叶变换红外光谱仪在400～4000cm－1范围内测定了产品的红外光谱，利用TG/DTA7300综合热分析仪将制备的样品置于特定气氛之中改变其温度环境或维持在固定温度，由高灵敏天平观察样品重量变化及温度差电偶测量相变化状况，进而推测材料特性与组成比例.

2 创新性无机化学实验教学有利于培养学生创新能力

实施素质教育的关键是培养学生的创新能力，创新能力包括创新思维能力和创新实践能力.在无机化学实验课程改革中，合理增设创新性实验项目，目的是改变以教师为主导的传统教学方式，替代以往“填鸭式”的教学方法，积极引导学生主动学习，树立终身学习的新观念，也可以培养学生独立发现问题、分析问题、解决问题的创新能力［2］.例如，在生物体中几种元素的鉴定实验项目中，学生通过查阅文献，对鉴定磷元素增添了创新设计项目，通过瓦里安400M核磁共振波谱仪来鉴定磷元素，教师要对学生进行及时的指导，使学生掌握关于磷元素核磁的测试相关知识，协助学生完成创新设计，培养了学生的创新思维能力.创新性实验使学生独立思考问题，发挥学生主动性，使学生的个性、能力、特长有了发挥的空间.通过增设创新性实验项目，从多角度、多方位培养了学生分析和解决问题能力，有效地训练了学生的发散思维［2］.我们可以从创设教学情境、增设创新内容、开展创新课外活动、建设创新考核机制等方面在无机化学实验中实施创新教育，从而提高学生的创新能力.

3 利用创新性无机化学实验培养学生的科研素养

学生应在掌握本学科的科研知识前提下进行创新性实验设计，确保学生在创新性实验的设计中可以选用先进的实验技术手段.例如，在配合物的合成与性质实验中，学生进行了创新性实验设计，以晶体结构理论知识为基础，查阅文献后利用水热的合成技术成功制备了硫酸亚铁铵配合物晶体，利用X－射线单晶衍射仪收集晶体数据，使用SHELXL－2014/7软件包进行了结构解析［3］.并用红外光谱、热重分析对硫酸亚铁铵进行了性质表征，利用X－射线粉末衍射仪对配合物的纯度进行了检验.通过创新性实验的设计，学生将制备实验与性质实验有机地结合在一起开展创新性实验项目.打破了传统利用水浴加热、溶解、过滤、蒸发、结晶的基本操作制备目标产物传统方法的束缚，具有创新性.通过增设创新性无机化学实验项目，使学生养成了定期查阅文献的好习惯，利用先进的技术手段设计创新性实验，培养了学生的科研素养.在无机化学实验教学中增强了学生的科研意识，为学生的本科毕业论文和以后从事科研工作打下坚实的基础.

4 利用创新性实验渗透绿色化学思想，增强学生环保意识

新的课程标准已经明确规定:“在化学教学中，通过帮助学生了解化学制品对人类健康的影响，懂得运用化学知识和方法去治理环境，合理地开展和利用化学资源，逐步学会从化学的角度认识自然与环境的关系，分析有关的社会现象”.环境保护作为一项基本国策，环境教育已成为刻不容缓的研究课题.绿色化学是实现防治化学污染的基本方法，又称为环境无害化学、环境友好化学、清洁化学.创新性实验要以绿色为前提，创新性实验项目的原则是对环境没有负作用，在技术和经济上可行的化学品和化学过程.目的是在化学反应中充分利用化学原料和化学试剂，在实验开始采取实现污染预防的科学手段，实验过程和终端应做到零排放和零污染.要预防化学药品的污染，关键是培养具有环保意识的人，我们培养的是未来的化学教师，作为化学教师，有责任和义务担当起提高学生环保素质的教育任务，而传统的无机实验项目并未将绿色化学思想贯穿于实验的始终，创新性实验可以将绿色化学融合于无机实验教学改革中，使绿色化学成为无机化学实验的一个重要的组成部分，绿色化学将成为未来化学的崭新课题［4］.创新性实验设计必须渗透绿色化学思想，以绿色意识为指导，从而杜绝化学污染源，实现绿色化学为最终目标.通过创新性实验设计大力普及环境科学知识，增强学生的环境保护意识.同样是在制备硫酸亚铁铵创新实验设计中，学生选用了水热合成方法作为合成手段，避免了有机溶剂(作为溶剂)对环境带来的危害，以绿色化学为前提进行创新性设计.增设的创新性实验项目力求利用最少的实验药品，最大限度地减少废弃物，获得最佳的实验效果.

5 利用创新性实验培养学生分析、解决问题能力

学生完成创新性实验设计后，教师要培养和组织学生讨论创新性实验中出现的问题，分析原因，解决问题，修正创新性实验方案.例如，在粗盐提纯实验中，虽然有的同学得到了精盐，但是产量较低或精盐中还含有杂质.分析其原因:(1)除去杂质过程中pH值未控制好;(2)有的同学加入除杂试剂没有过量.学生利用所学知识进行了创新性实验设计，根据实验结果，设计提高精盐产率的创新性实验，通过“创新设计—实践—完善创新设计—实践”的循环过程，在创新性实验中培养了学生的分析、解决问题能力.实验报告是实验教师检查创新性实验课效果的手段之一，也是反馈学生实验的直接依据，创新性实验报告一定要清楚记录实验过程和结果，并具有详实的实验数据，教师应在实验报告的批改中指出不足，根据学生出现的普遍问题及时加以汇总，并根据实验中出现的问题加以总结和纠正.不同于普通的无机实验报告，创新性实验报告要具有对本次创新性实验的质疑和总结，学生可以把一些有创新性的想法写在总结里，教师在批改实验报告时及时回答或者鼓励学生的创新想法和建议.通过教师与学生的双向交流途径培养学生分析、解决问题能力，提高创新能力.

6 利用创新性实验培养学生团队意识

创新性无机化学实验是以增设创新性无机化学实验项目为契机，培养学生的团队意识.可以通过以下四个方式进行:(1)举办化学实验竞赛.举办“实验基本操作技能大赛”和“趣味创新实验比赛”以及实验教师指导“大学生创新项目”等活动来调动学生的创新积极性，培养学生团队意识和创新能力.(2)建立创新性无机化学实验网站.用来宣传创新性无机化学实验项目和实验竞赛，包含创新性实验项目的实验目的、内容、注意事项等;竞赛内容与要求、创新实验技能知识介绍、在线提问与交流、竞赛成果以及创新性实验操作演示视频等，向学生介绍有关创新性无机化学实验.并定期更新创新性实验的内容，来提高创新性无机化学实验在学生中知名度，使学生积极参与到创新性实验中来.(3)组建创新小组，每个创新小组中有一个指导教师，进行创新小组间竞赛，培养学生的团队精神，使其观察、发现和解决问题能力得到提高.并通过竞赛活动加强学生间的交流，加强学生和老师的交流，提高学生的沟通能力，充分展示学生的个性及增强自主学习、自我管理的意识，加强学生团队协作意识［5］.(4)建立创新型实验团队.结合有机化学、物理化学、分析化学等实验创新小组构建创新实验团队，各创新小组之间互相交流，取长补短.创新型实验团队也可共同完成创新性实验任务.既能增进学科之间的交流，又能提高学生的学以致用能力.

7 结语

实验教学改革是一项长期而艰巨的任务，只有我们不懈努力，不断深入实验教学改革，无机化学实验才能在培养创新人才上发挥更大的作用.在社会竞争的新形势下，传统的实验教学模式已经无法完全适应社会的需求.创新性无机化学实验是培养学生的科学素养、环保意识、团队意识等综合能力重要的实践性教学环节.为此，我们必须改革传统的实验教学模式来培养高素质的创新人才.创新性实验是高层次的实验教学改革，它是以绿色化学为理念，是学生为主体的教与学的创新，是一种真正培养出综合素质全方面发展的合格型人才的有效途径［6］.创新性实验能够真正培养教师的指导能力，学生的分析、解决问题能力，有利于提高学生的综合素质.

［1］张彦青，杜秀果.浅谈如何在无机化学实验教学中培养学生的综合素质［J］.教育实践，2014(11):148－149.

［2］娄正松.大学生科学素质和创新能力与无机化学实验教学［J］.江苏技术师范学院学报，2011(10):81－84.

［3］Sheldrick G M.SHELXTL version 5.10，Bruker AXS Inc［M］.USA:Wisconsion，1997.

［4］吴性良，牛国兴，陆端.化学实验教学的绿色化建设［J］.武汉大学学报，2001(47):231.

［5］曹雪波.以实验教学改革促进大学生创新能力的培养［J］.嘉兴学院学报，2010(2):70－73.

［6］刘淑琴.在无机化学实验中培养学生动手与创新能力［J］.管理创新，2015(8):19－21.

(责任编辑:王海波)

O61－4

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1008－7974(2016)06－0082－03

10.13877/j.cnki.cn22－1284.2016.12.026

2016－05－27

通化师范学院校级教研项目“创新性无机化学实验对学生素质的培养”(JY2015078)

周万里，吉林德惠人，博士，副教授.