工科无机化学实验课程教学探索

田成波（华侨大学材料科学与工程学院，福建 厦门 361021）

无机化学实验是大一新生进入大学阶段初次接触的实验内容，具有承上启下的重要作用。其不仅能帮助学生巩固在课堂上学习的理论知识，锻炼基本实验技能，培养学生观察、分析和解决问题的基本科学实验能力，也是为提高学习化学的兴趣、学习后续课程和未来的科学研究及实际工作打下良好的基础[1]。

很多大学新生在刚进入大学时，很难适应大学的教学模式。大学课程与高中课程的差异较大，不论是在学习方法上还是在学习的知识点的深度上，都有明显差异[2，3]。主要体现在下面几个方面。①地区差异：在高中阶段，不同地区的学生的课程设置不同。相对而言，沿海城市的教育资源比较丰富，沿海地区的学生在学习化学基础知识的同时，能够有机会在学校实验室接触到教材中提到的实验过程或实验现象，甚至有可能有自己亲自动手做实验的机会。在这样的过程中，学生不仅能学到一些基本的实验操作方法，而且能很好地帮助学生理解书本中的内容。而不少中西部地区的学生，在高中阶段仅仅只能学习课本上的知识，基本没有动手操作实验的机会。因而导致不同地区的学生的基础差异很大，使大学老师的实验课程教学实施起来困难重重且教学效果不好。②学习目的和学习方法不同：在现行的应试教育背景下，高中生的学习往往是被动的，家长和老师起主导作用。为了在高考中取得好的成绩，去一所理想的学校，在家长和老师的共同监督下，大部分的高中学生可以埋头学习考试大纲规定的考试内容。而大学需要学生们的自我学习和自我提升能力，大学老师往往只起到引导的作用，学生的学习是自主学习。高中的教学方法以提高解题能力为主而进行的大量解题技巧的练习。高中生课前预习的习惯并未得到挖掘，在课堂上更是很少记课堂笔记，课后也不会翻看课本回顾知识要点，仅仅是完成老师布置的习题任务，学生学习主动性较差，对教师有很强的依赖性。同时，由于高中升学压力的影响，学生很少有空余时间去阅读一些相关的课外资料，不能很好地拓展自己的知识体系。而在大学中，课时相对较少，但教学信息量多，知识点较深入，因此就要求学生进行课前预习，课上记笔记，课后进行大量相关书籍或资料的阅读，这样学生才能领会到知识的精髓，才有可能将其运用到以后的学习和实践中；另外，高中的教学活动都是以教材为依据的，高中化学与大学化学体系基本相同，但其深度相差较大，高中的教材编写是以基本概念与理论知识为主要内容，基本只涉及基本原理，重点关注思维能力的训练，常将复杂的问题进行简化处理，而化学发展的客观规律和事实讲述较少，不能联系实际。但大学化学不仅关注最基本的原理、思想、研究方法，更注重学生创新精神的培养。在大学化学课程中，学生除了要对化学的基本概念，化学反应的基本规律以及能量关系、不同结构的物质的异同点等有全面的认识了解外，对涉及的化学实验基本技能等能够熟练掌握，并能在实践中加以利用。③学生成绩评价不够全面：目前的实验课程教学成绩主要由实验预习报告、实验操作和实验数据分析组成。实验预习仅通过预习报告评价预习的效果，教师很难了解学生的真实预习情况。实验操作往往是在实验过程中的表现及产物的外观等。这种评价方法难以全面地评价学生的学习效果。因此，很难做到公平公正地评价学生的学习情况。

因此，让学生在无机化学实验课程中理解和吸收我们教给他们的知识和实验技巧是每一个高校教师的职责。同时，作为高等教育工作的参与者，我们必须要正确认识高等教育和基础教育的差异，尤其是教学目的的差异。高等教育是以基础教育为基础的专业化教育，主要目的就是培养具有独立思想和较高创新能力的高级专业型人才。基于此我们可以从如下三个方面着手探索符合现代教学要求的教学方法。

1 利用现代的通讯技术，做好高中和大学的衔接并努力减少地区学生在实验课程方面的差异

首先，我们要对当前无机化学实验教材在衔接高中知识结构中存在的问题有明确认知，熟悉各个地区高中化学教育的内容和要求，结合现有教材的实际情况，探索出适合不同地区、不同基础的学生的普适性教学方法。基于现代通讯技术的大学化学实验课前的预备知识学习[4]。在熟悉不同地区高中化学教学情况的基础上，通过优化整合教学资源，建立大学化学实验课程教学资源库（包含与大学化学实验相关的基础性知识，相关的实验操作示范视频和拓展材料）。与大学化学实验相关的基础性知识包括与课程相关的预备知识（可能是不少地区高中课程的学习内容）及无机化学课程内容资源；实验操作示范视频包括接下来实验中涉及的操作规范及高中阶段应该了解的实验操作等；拓展材料包括与实验相关的现阶段的重要科学进展、趣味化学知识和国家级精品课程学习网站等。这些资源将通过班级微信或QQ 群分享给学生，使学生在课前了解足够多的信息。同时，教学资源库中的素材在深度和广度上都有不同层次的区分，可以满足不同基础学生的需求。相对基础薄弱的学生可以完善基础理论的学习，而有一定基础的同学可以阅读稍有难度和拓展性的知识，为以后的科学创新打下基础。

同时，为了进一步了解学生的学习及预习情况，我们将建设在线平台。可以实时了解每个学生的学习动态，包括学习时长，学内容等；同时学生也可以通过留言或在线交流等方式与教师交流讨论。这样教师就能及时解决了学生在预习中所碰到的问题，为后续进入实验室试验的顺利进行打下基础。同时，我们会根据学生在平台上的课前预习情况给学生打分，并作为学生最终成绩的一部分而计入最终成绩。通过这样的过程可以优化教学体系，也能让学生了解更多的前沿科学知识，丰富学生的知识体系，有助于培养学生知识运用能力和创造能力。

2 完善实验内容并注重实验方案的优化创新

化学是一门以实验为核心的自然学科，通过基本的实验锻炼，让学生建立严谨的科学态度，提高学生在科学实验方面的基本能力和技巧。首先我们通过现代传媒技术让学习基础相对差的学生得到提高，达到或基本达到教学的要求。同时，无机化学实验作为大一新生首次接触到的比较系统的实验锻炼机会，也是学生思维能力形成的关键时期，是培养创新意识的重要阶段[5，6]。我们在实验过程中需要利用多种方法和模式引导学生创新意识的形成。

在实验前我们首先要向学生介绍相关的实验安全知识，实验室的一些规章制度。对于基础化学实验，我们应介绍实验中涉及的基本概念，基本规律和理论。在实验过程，要求学生掌握基本的操作规范，实验原始数据记录的规范化；对于在实验中不按要求（乱加试剂或改变添加试剂的顺序）的学生，要求他们认真观察实验现象，记录并分析实验结果，加强对实验现象背后科学本质的了解和学习；同时，创新是民族进步的力量源泉，也是民族发展的动力和潜在希望，是发展之基。高等教育是培养创新人才的摇篮。因此，对于实验中积极思考，改进实验方案的同学，我们应积极鼓励，哪怕实验结果没有达到预期，只要实验方案可行，且对实验现象和结果进行了深入的分析，我们都应该给予高分。同时我们也应该结合无机化学课程的基本知识结构，增加设计型或研究型实验的次数，以提升学生的科学素养（包括个人和团队）。例如在学习原电池之后，可以让学生到实验室参观一下燃料电池的制备过程，然后自己做一个苹果电池等。这样开放式的试题，会让学生从多角度思考问题，跳出固定思维的模式，从而提高学生创新思维。另外，也可以让学生可以根据实验结果的要求自己设计实验，鼓励学生对观察到的实验现象进行积极讨论，让学生独立挖掘实验现象背后的根本原因，同时也会促使学生回顾和归纳总结所学的知识要点。

通过以上这些措施不仅可以锻炼学生主动学习无机化学的基本理论，培养学生的创新思维，更能培养学生的科学素质，特别是科学方法和科学的思维方式。

3 完善实验教学评价体系

为了完善实验教学评价体系，分模块考核将得使实验教学考核更客观[7，8]。因此，我们设计了分模块的考核方式，其具体的评价体系如表1。

表1.工科无机化学实验评价体系

4 结语

高中化学知识其深度和广度与大学化学差异较大，尤其是化学实验方面。文章基于不同地区学生的差异及大学课程与高中的衔接问题，论述了结合现代传媒技术从重视和解决不同地区学生的基础差异、注重实验方案的优化创新和完善实验教学评价体系三个方面解决当下无机化学实验课程存在的问题。这可以有效增加学生学习知识的深度和广度，也有助于培养学生知识运用能力和创新能力，适应应用性人才的培养要求。通过建立完善的课程评价体系进而为合理评价学生的学习效果、提升教学质量和为后续化学教学奠定良好基础。