教学改革探索在无机化学实验中的应用与实践

罗发宝

(合肥师范学院 化学与化学工程学院,安徽 合肥 230601)



教学改革探索在无机化学实验中的应用与实践

罗发宝

(合肥师范学院 化学与化学工程学院,安徽 合肥 230601)

分析了传统无机化学实验教学的现状和不足，结合应用型本科院校制药工程专业人才培养的要求，从实验教学项目内容、教学模式和考核方式等方面提出无机化学实验教学改革的几点措施，旨在为高等院校尤其是应用型本科院校制药工程专业《无机化学实验》教学提供参考。

制药工程;无机化学实验;教学改革;实践

制药工程专业是一门以化学、药学和工程学学科交叉的研究应用型工科专业，以培养从事药品生产研发、应用研究、经营管理等高素质专门人才为目标。其人才培养过程中实践教学是一重要环节，对于夯实理论知识、培养实践能力和综合素养非常关键。无机化学实验是制药工程专业的第一门基础实验课程，是大学生接受系统实验方法和实验技能训练的起点，有利于学生获得更直观的化学知识和更好的理解化学现象，促进学生在观察、发现、分析和解决问题等方面能力的提高，它对学生创新思维和素质教育的培养起到至关重要的作用。如何在无机化学实验教学中激发学生的学习兴趣，培养他们独立的实验工作能力和创新能力，是无机化学实验教学中的一个关键问题[1]。笔者在合肥师范学院新建制药工程专业近四年无机化学实验教学中进行了探索，分析传统无机化学实验课程教学的现状和不足，结合制药工程专业人才培养的要求，提出无机化学实验课程教学改革的几点措施。主要从精选实验教学项目内容、辅以多媒体信息技术预习、应用翻转课堂模式、依托开放性实验和建立多元化考核方式等五个方面对无机实验教学进行了改进。

1 实验教学现状及不足

1.1 预习效果不佳

预习是完成好实验的重要因素和保证实验安全顺利进行的前提条件。但传统的实验预习存在严重的流于形式现象，主要表现在两个方面：一是少部分学生的预习态度不端正，在思想上没有认识到预习的重要性，懒于查阅参考资料和思考，对实验中可能出现问题的预测性很差，把实验课的学习任务留在课堂认真听讲和实验操作上。因而，他们按照教材或讲义简单抄写一份预习报告，或只粗略地浏览一遍实验内容，有的学生甚至没看就来上课。二是大部分学生预习不全面，在认真预习的情况下仍感效果不佳。究其原因，是他们预习实验仅仅依赖于教材，停留在基本概念、知识和实验步骤上，缺乏对实验设计原理、训练技能和实验要点的考虑和理解。这种实验预习方式往往使学生对所涉及的实验操作步骤和实验现象印象不清楚，影响对实验过程的预测和判断，容易造成在课堂上手忙脚乱，难以保证化学实验的课堂教学质量。

1.2 教学模式陈旧

传统无机化学实验课程的教学模式基本上是以“课前预习-教师讲解-演示实验-学生模仿-完成报告”为主的“填鸭式”教学[2]，难以激发学生的探究欲望。它忽视了学生在学习中的主体地位，不利于激发学生自主性和积极性，不利于学生科学思维和创新意识的培养，不利于独立思考习惯和能力的培养。实验过程中学生依照教材或讲义的步骤“照方抓药”，边看边做，缺乏对实验原理和现象的思考；有问题就立即请教教师，缺乏对问题的积极主动思考分析；重视理论知识和实验报告，缺乏对实验过程的认真对待。繁杂的实验内容和过多的重复操作降低学生对实验的积极性，严重影响对学生的动手操作能力和创新能力的培养。在教学内容方面，项目多为围绕课程知识点的验证性实验，以单一实验的教学为主，往年开设的验证性实验偏多，综合设计性实验偏少，未能融入科学发展前沿和专业相关实际应用案例，创新空间较少。如何在有效的课时内开设具有较高质量的实验，是必需要仔细思考的问题。

1.3 知识技能掌握不牢固

无机化学实验是中学化学实验和大学化学实验衔接的桥梁和纽带，但学生们的实验基础和动手能力参差不齐，大部分学生在中学阶段没有打下坚实的实验基础，导致在无机化学实验课堂上表现基础知识不牢、基本操作不会等现象，存在严重的常规仪器不会用、操作不规范、操作随意性、照方抓药式操作等问题[3]。被动学习的课堂，让学生草草结束自己的实验，对实验中出现的现象不能主动思考、讨论以及进行准确描述，在语言组织和表达能力方面的锻炼也受到限制，所学的实验知识和技能掌握不牢固，导致在后续实验和毕业论文过程中经常出现基本操作错误。

1.4 考核方式单一

通常无机化学实验的项目内容以验证性实验为主，考核方式相对简单，主要以实验结果和报告为考核评分依据，导致学生对实验过程不够重视，实验数据处理和报告抄袭现象严重，不利于培养学生严谨务实的科学态度，缺乏对学生的课前准备工作、实验操作、与师交流和课后总结方面的成绩评定因素。

综上所述，无机化学实验的课程教学存在很多严重的问题，这些问题对学生的学习兴趣、动手能力、创新能力等各方面的培养都造成了较严重的影响。因此，无机化学实验教学改革势在必行。

2 实验教学改革措施

合肥师范学院以培养“创新型应用型人才”为目标，借鉴其它院校无机化学实验改革经验，并结合自身情况从以下几个方面来探索尝试。

2.1 精选实验教学内容，高效培养学生能力

专业培养方案中虽然实践课时在增加，但基础实验的课时均在减少，无机化学实验也不例外。如何在较少的学时下全面高效地培养学生相应能力成为改革的关键问题。实验教学项目内容的重新选择、精心设计成为首要改革内容，以实现在有效的学时内树立学生的安全实验意识，培养学生的学习兴趣、基本操作技能、创新意识，培养学生独立发现-分析-解决问题的能力。根据应用型人才培养质量标准、学校定位及制药工程专业的实际情况和特点[4]，科学设置教学项目内容，加大课程中综合设计性实验的比例，使课程内容的系统完整性和现代实用性并存。对教学内容的调整，主要体现“先基础，后综合，再设计”。基础实验包含溶解、加热(包括酒精灯、电炉直接加热、水浴间接加热)、过滤(包括常压过滤、减压过滤、热过滤)、蒸发、浓缩、冷却结晶、分离纯化、测定等化学实验基本技术，如《转化法制备硝酸钾》、《硫代硫酸钠的制备》、《ds区金属元素性质》等实验，既能巩固学生基本操作技能和理论知识，又能训练思维和开阔视野；综合性实验包括无机物和配合物的合成、分离、分析与表征，如《明矾的制备及性质》、《三草酸合铁(III)酸钾的制备及性质》；设计性实验主要是学生利用所学知识和技能在给定主题下自主设计实验，如《一种三价钴配合物的制备》、《利用鸡蛋壳制备葡萄糖酸钙》、《硫酸亚铁铵的制备》。综合设计性实验能较好地培养学生综合运用知识的灵活性，培养学生独立发现、分析、解决问题的能力，初步培养学生的科研素养以及创新意识。将上述实验分段安排开设，循序渐进地培养学生的实验技能和习惯,层层提高学生的综合素养，促使学生科学思维方法和创新意识的形成。

2.2 辅以多媒体信息技术，提高学生预习质量

教育家陶行知曾说:“预习是自求了解的重要步骤。” 对于大学期间第一门实验课，学生的预习习惯培养和预习方法形成显得格外重要，其预习效果直接影响教师讲解的效率和实验训练的质量。我们在教学过程中让学生自主查阅实验内容相关资料，了解实验目的和原理，理清实验思路，思考每个操作步骤及要点的理由，预测实验现象和结果，以及记录预习中遇到的不能理解或未能解决的问题，利用多媒体辅助技术，通过语音、动画、视频、图片等多元化形式把知识信息在课前传递给学生，特别是对一些化学反应机理较复杂或操作步骤较为繁杂的实验项目，学生仅通过实验教材上的文字描述难以了解其实验操作过程。这样既兼顾了实验课的进度和讲解的针对性，又增强了阅读性和趣味性，教师也能够把精力主要用于观察和指导学生掌握实验技能，合理利用实验课时，提高了学生的学习效果。

2.3 应用翻转课堂模式，激发学生学习兴趣

在实验教学课堂上，采用翻转课堂模式[5]，充分挖掘学生的潜力，展现学生在课堂上的活力，发挥学生主体作用，注重师生现场互动交流，激发学生学习兴趣。主要表现在以下几个方面：1)鼓励学生勤于独立思考。采用启发式、讨论式、探究式、参与式等多种教学模式相结合，鼓励学生表达自己的想法，提高学生的课堂参与性，激发学生学习兴趣。当学生在实验过程中遇到困难时，教师先不直接告诉他问题在哪，也不帮他排除，而是给以适当的提示，引导他逐步发现问题、分析问题、解决问题。当学生实验出现失误时，教师不要让其直接重做实验，而要引导他回顾整个操作过程，分析找出导致实验失败的原因，这样既能加深学生的印象和培养学生的思考习惯，提升其发现问题、解决问题的能力，学生也能因自己思考总结出实验失败的因素而有成就感，同时还为教学积累下了丰富的实践经验。教师在实验结束后组织学生对实验中遇到的问题及解决策略进行讨论和分享，以此快速提高全体学生的科学思维能力和分析总结能力。学生在反复训练中操作熟能生巧，教师再引导学生思考怎样操作才能提高产品产量、质量和实验效率。经过基础实验和综合实验的训练，学生基本掌握了无机实验的基本技术、灵活运用综合知识以及良好实验习惯。然后教师采用项目教学法开设设计性实验时，仅提出项目主题背景和适当的参考文献，给学生留下充足的准备时间和思考空间，鼓励学生结合理论知识和实验条件大胆设计实验，并在实验前剖析学生实验方案，以助学生顺利完成实验。2)结合科学前沿和产学研。教师将实验内容延伸至科研和实际应用，让学生体会实验教学与科研、实际应用之间的紧密性和连贯性。引导学生思维发散，激发学生渴求实验的欲望和探索的动机。培养学生的学习研究兴趣、科学思维方法以及严谨求实的科学态度和勇于创新的科学精神。如在教学中引入最新科学前沿知识、教师科研成果、产学研成果，以案例的方式激发学生的学习兴趣和自主学习的动力。同时该教学过程也是科研、产学研等研究促进教学的一种有效形式。3)培养良好实验素养。良好实验素养能够激发学生热爱动手实验[6]。实验多采用绿色化学实验方式，强调“三废”处理，树立实验人员健康和环境保护意识。教学中合理安排实验项目和次序，尽可能地使前一个实验产物转为下个实验原料，以连续性实验替代单一实验，以微型化学实验替代常规实验，保留主要操作规范，并保证便于操作、结果可靠、实验现象明显。教学中培养学生具备“C3H3”(Clean Habit，Clear Head，Clever Hands，即整洁的习惯，清晰的头脑，灵巧的双手)的实验素质[7]，为学生自主实验、参与实验竞赛、参与教师科研、完成毕业论文奠定了良好的基础。

2.4 依托开放性实验，提高学生应用和创新能力

在课余时间，创建多种实验训练机会，以提高学生应用和创新能力。如让学生轮流协助教师准备实验，既能使学生全面了解所做实验的完整操作过程，又能强化学生对基本操作技能的训练，扩大了学生的知识面；让部分学有余力的学生参加教师的科研项目，提升学生的实践和科研能力，还增加了师生之间的交流和感情；让学生在开放实验室完成开放性实验、兴趣性实验和各类竞赛，也可再次巩固课堂实验；让学生还可选修《开放化学实验与大学生创新能力培养》课程进行系统学习。

2.5 建立多元化考核方式，体现学生真水平

在成绩评定方面，注重体现学生的动手能力及实验素养，建立了一套多元化的无机化学实验考核方法。该考核方法具体通过以下几个方面进行综合评定：预习效果，包括资料查阅、实验方案思考和实验设计合理性；课堂参与，包括回答问题、互动讨论和实验态度；实验操作，包括操作准确性、规范性和实验记录；实验结果，包括产品产量、产品质量和实验效率；实验报告的撰写情况包括书写、条理、数据处理和结果分析；实验室卫生及维护等。该考核方法可激发学生的学习自主性；促进学生养成节能减排的绿色化学实验品德；使学生能够正确使用仪器和表达实验结果；培养学生正确设计实验和查阅工具书、手册及其他信息源获得信息的能力；培养学生分析判断、逻辑推理、归纳总结的能力；培养学生的动手能力、科学思维和创新意识。该考核方法既合理体现了学生的真水平，也为学生后续的其他基础化学实验课程和专业实验课程的学习以及将来从事药学行业的生产设计、研究工作奠定良好的基础。

3 教学效果

经过不断的探索和尝试，构建了适合应用型本科院校制药工程专业无机化学实验教学模式，通过实验课程中的观察、实验课程考核和学生座谈的方式调查了教学情况，结果显示这种教学模式取得了初步的成效。表现为以下几个方面：实验课程内容设置科学合理，高效培养了学生实践能力和素养，激发了学生学习的积极性和主动性；学生实验操作基础扎实，观察能力及独立思考能力明显提高；学生实验严谨、创新意识强；参与教师科研和产学研项目研究的学生数逐年增多，申报各级大学生科技创新项目的学生数逐年增多，竞赛获奖级别和数量逐年提高。在学院统筹安排下，充分利用教学科研实验平台资源，为学生的创新能力培养提供实验与实践机会。百余名学生参与了安徽省中药炮制品质量标准修订的实验工作。本院制药工程专业学生通过努力获得了多项竞赛奖，如全国“国药工程杯”制药工程设计竞赛二等、三等奖，安徽省“创青春”创业竞赛银奖、铜奖，安徽省化学知识竞赛二等奖、三等奖，安徽省“昆山花桥杯”创业就业金奖、铜奖；安徽省“欧倍尔”化学竞赛一等奖等。

[1] 陈志敏, 杨颖群, 毛芳芳等. 基于创新能力培养的地方高校无机化学实验教学体系构建与实践[J]. 湖南科技学院学报, 2016, 37(3): 114-115.

[2] 魏小兰, 邹智毅. 激发学生主动思考的无机化学实验教学方法[J]. 实验技术与管理, 2014, 31(5): 214-218.

[3] 肖小华, 邹小勇, 张杰鹏等. 基础化学实验 (综合) 教学改革与实践[J]. 大学化学, 2013, 28(4): 36-38.

[4] 李晓玲, 瞿伟, 史洪伟等. 应用型本科院校无机化学实验教学改革研究[J]. 广东化工, 2016, 43(19): 223-223.

[5] 杨爱红, 齐学洁, 寇晓娣等. 基于翻转课堂教学模式的无机化学实验教学[J]. 药学教育, 2016, 32(4): 74-76.

[6] 马艺, 刘志宏, 焦桓. 浅谈从无机化学实验教学中培养大学生良好的学习习惯与兴趣[J]. 教育教学论坛, 2017 (4): 46-47.

[7] 宋娟娟, 翁慧. 浅谈无机化学实验教学中学生实验能力的培养[J]. 化学工程与装备, 2013 (3): 210-211.

Exploration and Practice of Teaching Reform of Inorganic Chemistry Experiment

LUO Fabao

(SchoolofChemistryandChemicalEngineering,HefeiNormalUniversity,Hefei230601,China)

This paper analyzes the current situation and shortcomings of the traditional Inorganic Chemistry Experiment teaching, puts forward the countermeasures of the reform of Inorganic Chemistry Experiment teaching from the aspects of experimental teaching project contents, teaching mode and assessment methods, etc. Combined with the requirements of talents cultivation program of pharmaceutical engineering specialty in application-oriented universities, this study is to provide reference for the teaching of Inorganic Chemistry Experiment in pharmaceutical engineering specialty of colleges and universities, especially in application-oriented universities.

pharmaceutical engineering; Inorganic Chemistry Experiment; teaching reform; practice

2017-03-10

安徽省高校优秀青年人才支持计划(gxyq2017051)；安徽省大学生创新训练项目(201614098035);合肥师范学院本科教学质量提升计划基金项目资助(2013tsk05)

罗发宝(1983-)，男，博士，讲师，主要从事膜分离和化学实验教学工作。

G642

B

1674-2273(2017)03-0091-04