化学实验课教学模式的改革与创新*

万义玲

(广东海洋大学 理学院, 广东　湛江　524088)



化学实验课教学模式的改革与创新*

万义玲

(广东海洋大学 理学院, 广东湛江524088)

基础化学实验是高等院校的必修课程之一，化学实验对学生培养综合素质和提高创新能力起重要作用。针对目前化学实验教学中严重存在教师照本宣科，学生厌学、对化学实验技术应用能力差等问题，根据化学实验课的特点，提出教师以导学、演析方法提高学生发现问题、分析问题、解决问题的能力；通过完整性实验提高学生对化学实验技术的应用能力；通过互联网+，提高教学和学习效率等教学模式的改革措施。

化学实验；模式；创新能力；教学改革

随着中国的高等教育已由精英教育发展到大众化普及阶段，各所学校确立了不同的人才培养目标，广东海洋大学确定了教学与研究的办学定位，以培养服务于企业生产一线的工程师为主要目标。这就要求学生除了掌握广博扎实的基础知识和专业知识以外，还要见识丰富，具有良好的工程素质和实践能力。但是目前的人才培养主要沿用过去精英培养模式，重视理论教学，实验实践能力的培养相对薄弱，况且学校实验室条件不佳，企业不愿提供实习、实践机会，致使毕业生缺乏解决实际问题的能力，直接导致人才培养无法满足市场需求[1]。

基础化学实验是化学课程的重要组成部分，其运用化学、物理方法和技术，训练学生科学设计实验，熟练掌握各种仪器设备的基本操作技能，培养学生分析及解决问题的能力，并建立科学思维方法[2]。当今社会发展对高校的人才培养提出了新的要求，以往在实验教学中以传授知识为主的被动型人才培养方法已不能满足社会发展的需求，取而代之的是以培养综合能力为主的创新型人才培养[3-4]。为使学生知识、能力、素质协调发展，依据“厚基础，宽专业，强能力，高素质”的实验教学原则，笔者根据广东海洋大学化学实验教学实际情况和近几年的教学实践，就基础化学实验课教学内容和教学方法改革提出如下措施。

1　教师以导学、演析方法，提高学生发现问题、解决问题的能力

目前普遍存在学生厌学的原因较多，主要是：教师一般采用传统的照本宣科教学模式，导致课堂乏味，降低学生学习兴趣另一方面，高校扩招导致生源素质较差，自学能力低，学生一知半解增多，上课易开小差，敷衍了事，教师亦因此而教学热情锐减，甚至得过且过，造成恶性循环。目前，学生在电视、网络、手机等媒体中成长，受到的是大量的、直观的、形象的教育，喜欢生动、有趣、直观场面。因此，亟须改革传统教学模式，使之与现代高等教育相适应。

1.1导学

教之目的是为了不教，学是让学生去获取知识，去灵活运用所学知识分析和解决问题，进而提高能力。导学是化学实验课教学中一种卓有成效的方法[5]。其第一步是认真备课。备课对教师来说是基本功，教师不仅要把自己融入课堂，还要把学生融入课堂，为此，教师须博览群书，把这门课的历史、现实、未来趋势弄清楚，把概念、原理讲准确，讲透。为此，好的案例是关键，举例需恰到好处，正如《高校课程类型与教学技艺》培训课赵伶俐老师所说，一幅画，近距离看，很粗糙；远距离看，很模糊；站在恰当的距离观看很美。举例，既不能让学生觉得案例较为肤浅、低俗、粗糙，又不让学生觉得案例高不可攀，应让学生产生美感、现实感(看得到、摸得着的东西)、欲望感(迫切需要了解此东西，对今后工作、学习方法产生影响)。现代著名物理学家爱因斯坦向大众解释相对论时，就有一个美的案例，他说：当你坐在火炉边烤的时候，你的感觉时间很长，当你和你的恋人坐在一起的时候，你的感觉时间很短，这让大众一下就明白了深奥的相对论原来是阐述时间与空间的关系。

让学生获在得认知前，带着问题去做实验，以使学生思维展开积极主动的运作，这样才能使学生充分理解教材，了解仪器，使学生真正成为学习的主体，从而使学生在获得一定知识的同时，能够获得探索知识的方法，使问题成为学生思维的起点。这就要求老师必须巧下功夫，精心设计实验课堂中的提问和设问。例如，在讲解恒温水浴仪器设备构造时，通常对着恒温水浴仪器设备，以“恒温水浴一般由槽体、加热器(冷却器)、温度调节器、温度控制器、搅拌器五部分组成”方式讲解，学生只知其然，不知所以然，极易遗忘。水是热的良导体，为什么装水的槽体可很好地保持恒温？这需要从保温的三要素(热辐射、热容、导热)说起。由于水与环境温度相差不大，可以忽略热辐射这个因素；常用液体中，水的热容较大，且无污染，为了减少水的导热，槽体通常为玻璃材质，若为金属材质，一般为中空型，便于保温，或者在外层套一恒温水浴，这就是超级恒温水浴原理。在夏天，湛江地理位置偏南，而武汉、南京、南昌、广州地理位置偏北，但湛江比武汉、南京、南昌、广州更凉爽，为什么？原因就是湛江的水多，这是大家可以感受的。为了进一步达到良好的恒温效果，对加热器也采用分段分功率加热方法，在温度上升时，采用大功率加热器度热，在温度恒定时，采用小功率加热器加热。为什么呢？这样可以减少温度的波动，达到良好的恒温效果。当然可以通过误差分析，得到温度调节器，温度控制器的精度，与之配套。这样普通恒温水浴恒温精度达到0.1 ℃，超级恒温水浴恒温精度达到0.01 ℃。在讲解最大气泡法测定溶液的界面张力时，首先提出是我们日常生活中见到的太阳、月亮、地球、液滴、气泡等为什么都是圆的？学生会自然地回答是界面张力的结果，但根椐力学原理，三角形是最稳定的图形，而非圆形，为什么。学生根据物理化学三大定律，决定稳定性是能量，而力也是能量的一种表现。再根椐表面能由界面张力和表面积组成，对于一定的液体，界面张力是一定的，要能量最低，必须表面积最小，因此得出在同等质量下，圆的表面积是最小的。通过这样的导学，使学生对所学知识融会贯通，勤于思考解决日常生活、工作中问题。

充分利用互联网+，提高教学和学习效率。随着计算机网络的发展，信息的获取变得越来越便捷，充分利用好互联网+，可以大大提高教学效率。首先，录制每个实验视频，挂在网上，学生可通过实验视频得到对实验感观认识。教师开通个人网页，增加与学生联系。通过CAI软件来模拟实验操作，更好地达到辅助教学的目的。引入实验数据在线和离线处理，增强学生应用计算机能力。

通过这样的教学安排，可用问题激凝来启发学生的思维，让学生合理利用学过的知识进行推理、分析，充分调动其积极性，从而非常轻松而愉快地掌握所学的新知识，大大提高其学习效率．取得良好的教学效果。

1.2演析

根据要求恒温的准确度和精度，让学生自己根据误差分析，重组仪器设备，测量，得到普通恒温水浴及改装的和购买的超级恒温水浴恒温的准确度和精度，以及在温度恒定时，采用大功率加热器得到的普通恒温水浴及改装的和购买的超级恒温水浴恒温的准确度和精度，然后一一对比、分析，得到亲自动手后想要答案，让学生感觉事物的本来面目。

2　以完整性实验提高学生掌握和应用化学实验技术的能力

改变传统的实验过程，即改变实验员准备仪器和药品，学生预备预习报告，教师讲解、提问后，学生做实验，数据合格后，教师签字，写出实验报告这一程序。这样的程序中，学生缺乏实验技术系统性训练，动手能力极差，缺乏创新能力，也就是说，仅从形式上进行千遍一律地重复训练，并未接触化学实验的灵魂和精髓。课程改革后，学生在完成基础化学实验课时，必须做一到两个完整实验，作为考核依据和知识完整性的体现。完整实验包括：(1)学生自己准备仪器，首先根据实验，确定需准备哪些仪器，然后根据误差分析，选择配套仪器，组装，调试，得到系统误差合乎要求；(2)学生自己准备药品，首先选择药品级别(工业纯、化学纯、分析纯(食品纯)、光谱纯)，让学生知道药品纯度和用途，其次将药品进行预处理(烘干去水、研磨、过滤除杂等)，然后根据实验要求配成溶液等；(3)学生预备预习报告，包括实验目的、原理，实验可行性分析和详细步骤，与教师讨论，确定几套实验预案；(4)学生根据预案独自实验，认真观察实验现象和结果，随时根据实验现象和结果方案，至得到与文献报道相近的结果为止；(5)写出完整实据报告，在预习报告基础上，对实验数据进行处理(包括表格用三线表，作图需正确)，对实验结果分析，讨论，最后谈谈自己做实验的体会和改进意见；(6)教师综合上述，给出考核成绩。

通过完整性实验训练，学生训练了自己合理选择仪器药品、合理查阅手册、合理选取实验方案、综合分析仪器药品和实验方案合理性的能力。学生充分认识到完整性实验是灵活的，可以发挥自己的创造力。这样完整性实验就变成对所学知识的综合运用，而不是单一实验的练习。这种完整性实验既调动了学生的学习兴趣，又提高了化学实验课程的质量，同时培养了学生的化学实验技术的应用创新能力。

3　“钉子精神”+ 现代教学方法是按时保质保量安全地完成教学任务的前提

上述教学改革导致教学时间可能不够，需增加学时数，大大增加学生负担。采取“钉子精神”+现代教学方法可按时保质保量地完成教学任务，现代教学方法包括改革化学实验体系，利用计算机网络、视频，开放实验室系统和计算机辅助系统等。

(1)教师精心备课，以精辟的语言把重点、难点讲透，且每次课不重复，并精炼并录像后将视频挂网上。

(2)学生通过书本和网上视频预习，如有问题，可由专职教师解答，并累积形成问答册，供学生查询。

(3)以往教师对学生每次实验的现场操作仅凭印象打分，这样既不公平，也不合理。现在在每个实验台上安装摄像头，将整个学生实验过程全程录下，教师根据视频打分，并指出错误后，一并反馈到班级邮箱供学生查阅，改进。

(4)逐渐取消了二级学科专业课程实验，代之以基础化学实验、综合化学实验等多层次一体化的化学实验体系[6]。其中基础化学实验课程的设立以以往的无机与分析化学实验为主体，整合了部分有机化学实验和物理化学实验的部分内容[7-10]。籍此可精心安排实验，对相近的实验，根椐专业需要，通常合并、精简实验，学生如需要，还可通过网上视频和开放实验室进一步了解学习。在整个化学实验期间(一年半)，通过这种方式至少可节省2～3个实验学时供完整性实验用。

(5)开设一个完整性实验一般需要3～4实验学时，仪器和药品准备1个实验学时，若时间过少，可通过开放实验室弥补；预习报告和实验预案确定1个实验学时；师生主要通过网上沟通交流；学生自己独自实验1～2个实验学时，亦可通过开放实验室弥补学时欠缺。原有普通实验1个实验学时，加上节省的2～3个实验学时，可满足开设一个完整性实验的学时要求。

(6)学生不需交纸质实验报告，只需交电子版实验报告。引入实验数据在线和离线处理，作图软件，减轻学生负担。

(7)通过开设完整性实验选修课16学时解决实验学时问题。

(8)对安全隐患较大的实验，教师第一次实验时必须强调注意事项，并陪同实验。对第二次和一般实验，若有问题，可自行解决，或通过手机视频与实验教师共同解决，或与开放实验室的值班教师共同解决。

4　教改的效果

4.1促进了实验教学质量的提高

由于教师采用导学、演析方法教学，学生提出的问题比以前更深奥，促使教师增加知识储备，更加精心备课，否则难以胜任；反之又促进学生思考，形成良性循环。

(1)大大提高了学生学习基础化学实验的积极性。由要我学习，变为我要学习，认为做实验是一件寓教寓乐的事，而不像以前那样做实验囵吞枣，应付教师。

(2)提高学生的自信心。以前做酸碱中和滴定实验时，很多学生会问是滴定过了还是没过终点。教师只要把颜色的稳定性和半滴液体的操作讲清楚了，就没有学生问这类问题。再如，在测量物性常数实验时，实验前学生会查好相关的文献数据，实验数据即刻用计算机处理，与文献数据对比后，则会知道是否需要重做实验。

4.2提高了学生的创新能力和综合素质

通过完整性实验，学生在实验过程中需综合运用所学的理论知识，通过收集、阅读相关文献资料完成实验方案的设计、仪器使用和故障排除、实验数据分析和处理等各项工作，这些实践使得学生的创新能力和综合素质得以提高。

4.3促进了实验室的改革与创新以及现代化建设

通过改革化学实验体系、评分系统，使课程安排、评分规则更公平、合理；促进了实验室的开放，提高了仪器设备利用率。通过增加计算机网络、视频、计箅机辅助系统等软硬件，提高了教学和学习效率，促进了现代教学方法和实验室建设。

5　结　语

实验教学改革是一项长期的、艰巨的任务，只要不懈努力，不断探索，以学为本，因学论教，活学活用，就一定会培养出更多的具有较高能力的高质量人才，为科教兴国作出应有的贡献。

[1]李强, 于景媛, 王冰, 等. 相变原理与工艺课程设计教学改革与实践[J]. 实验科学与技术,2015, 13(6): 192-195.

[2]北京大学.物理化学实验.4版 [M].北京:北京大学出版社,2001:3-4.

[3]武克忠,马子川,王庆飞,等. 物理化学实验教改的探讨[J]. 绍兴文理学院学报 (自然科学),2010, 30(8): 67-69.

[4]刘景艳, 张伟, 李玉东. 基于开放实验室的大学生创新能力培养[J]. 实验科学与技术,2015, 13(6): 166-168.

[5]崔文辉.化学教改“三部曲”[J]. 读与写杂志,2011,8(9): 184-184.

[6]许淼清, 李国清, 胡东. 基础化学实验教学改革走向[J]. 化学教育,2001(1): 14-15.

[7]林金华. 综合性大学基础化学实验(一)：教学改革[J]. 大学化学, 2010, 25(5): 20-23.

[8]李秀玲, 蒋吉清, 曾秀琼, 等. 坚持以人为本搞好基础化学实验教育[J]. 大学化学, 2011, 26(2): 32-37.

[9]朱莎娜. 基础化学实验教学改革与探索[J]. 实验科学与技术,2011, 9(3): 99-187．

[10]万坚, 宋丹丹, 涂海洋, 等. 在基础化学实验教学实践中培养学生综合素质[J]. 实验技术与管理, 2012, 29(5): 166-171.

Reform and Innovation on Teaching Mode of Chemistry Experiment*

WANYi-ling

(College of Sciences, Guangdong Ocean University, Guangdong Zhanjiang 524088, China)

Basic chemistry experiment is one of the required courses in a university, and chemistry experiment plays an important role in cultivating comprehensive quality and raising innovation ability of student. In chemistry experimental teaching for now, there are serious problem of repeat what the book says in teacher, tired of learning, poor application capacity for chemistry experimental technology, etc. According to characteristics of chemistry experimental course, some reform measures were proposed, such as teachers guiding students learning by taking using method of guidance learning and class analysis to raising experiment interest, developing subjective initiative, raising application capacity of discovery problem and analysis problem and solve problem of student, passing integrity experiment are raised student application capacity of chemistry experimental technology, passing Internet +, raising efficiency of teaching and study, etc.

chemistry experiment; teaching mode; innovative ability; teaching reform

广东海洋大学教研教改专项(XJG201233)。

万义玲(1962-)，男，硕士，副教授，主要从事化学与实验方面的教学与科研工作。

G642.0

A

1001-9677(2016)015-0199-03