提升无机及分析化学实验课程教学效果的措施

汪佩，汪圣尧，杨懿(华中农业大学理学院，湖北 武汉 430070)

0 引言

化学是一门需要脑力与动手能力一体的综合性学科，实验与理论是化学研究中相互依赖、彼此促进的两个重要方面。实验教学在化学及相关学科人才培养中具有重要作用[1]。无机及分析化学实验是包括华中农业大学在内的高等农林水院校一门重要的基础课程。其是涉及农学、环工、工学、园艺林学、动物科学、水产、食品、生物类等专业学生进入大学后学习的第一门基础实验课[2-3]，旨在巩固学生无机及分析化学的理论知识、培养并提高学生动手能力和思维能力[4]。良好的开端是成功的一半，在有限的课时中，取得良好的教学效果，既对授课老师具有重要意义，也对学生后期学习化学类课程具有正面积极的影响[3,5-6]。针对此课程中存在的问题，如：理论知识结合实验实践的能力不强、基本实验操作能力较差、分析和解决实验中遇到的问题的能力不强等，笔者尝试进行教学优化，以期达到更好培养学生的目的。

1 无机及分析化学实验教学中存在的问题及其原因

1.1 学生对实验课程重视不够，预习草率，缺乏实验能力

大学生来自全国不同地方，学生水平参差不齐。部分学生高中动手做化学实验的能力不强，更有部分学生因学习效果不佳，使得大部分学生实验基础差[4,7]。此外，学生在预习时，没有进行充分学习，大多只是为了交差(即撰写预习报告)，以及按部就班抄袭教材写实验报告，没有积极主动对实验内容涉及的理论基础知识和实验操作进行思考和预想[7-8],从而在课堂上不能跟上教学进度，在实际实验过程中出现反常现象时，手忙脚乱，束手无策，不能主动思考和解决问题。同时，部分学生实验报告前半部分写的满满当当，但是实验数据分析与处理部分却不令教师满意。因此，也可以看出学生对实验涉及到的理论知识理解程度不够，对实验操作熟悉程度不够。另外，无机及分析化学实验为全校性的基础课程，对所有授课专业均采用统一教材，使得实验内容缺乏针对性，加之高中的“看实验”的实验课上课方式，导致部分学生对课程必要性和重要性的认识不够，对实验课程缺乏兴趣，从而影响实验效果。

1.2 理论课与实验课联系不够紧密

实验课是将理论课所讲授知识“下凡”的一个过程，学生通过实验过程能更好地理解所学知识点。而目前的教学中理论课与实验课仍是相互独立的，存在教学进度不一致的情况，使学生在实验过程中看到的现象和遇到的问题，不能将其与理论知识串联起来，并解决问题。因此在实验过程中，学生缺乏对实验的深入思考，不是“指挥家”，而是依葫芦画瓢的“搬砖人”。比如在HAc电离度和电离常数的测定实验中，理论上电离度随浓度的增加而变小，但部分学生给出的是电离度随浓度的增加而增加趋势的结果，却没有发现自己的理论错误和实验操作错误。鉴于此，充分掌握实验相关的理论知识能更好地指导实验，培养学生自主思考能力以及分析和解决问题的能力。

1.3 评价体系考核方式单一，造成学生课程成绩不客观

本校实验课成绩是60%平时成绩和40%实验操作考试组成。平时成绩主要源于平时的预习报告和实验报告撰写以及实验过程的情况。预习报告和实验报告是反映学生对实验原理和实验操作过程掌握的情况以及实验操作的结果。然而操作成绩缺乏过程管理，教师多会借鉴实验报告撰写的情况判分，会导致有些学生实验操作不规范，只要实验报告填写完整就会得高分。为了得到高分，部分学生存在抄袭上一届学生预习报告的答案以及篡改实验数据的情况，造成教师误判，使得这种弄虚作假的学生会得到高分，助长了这种不良风气。同时也打击了其他学生的实验积极性，不利于学生操作技能的规范练习与实事求是科学态度的培养[9]。

2 无机及分析化学实验教学效果提升的改进措施

为改善学生对实验课程重视不够，预习工作草率，对实验内容缺乏清晰认知的情况，提出如下改进措施。

2.1 提高学生对预习工作的重视程度

每次学期上课之前，教务处会统一分发预习报告，实验报告以及实验教材给学生。由于预习报告与实验报告的改动较小，与上一届一样，使得部分学生耍小聪明抄袭上一届同学的结果，快速高效得高分。为避免这种抄袭的发生，可以在第一堂课后，将学生进行分组，如4人一组，共7～8组并排序，让学生在上课之前集中做预习报告和讨论实验，同一小组预习报告得分相同。并在实验课上，按照当次排列顺序的小组同学进行回答并解释。在课程结束之前，让同一小组同学对本次实验进行分析和总结理论知识点，培养学生自主意识。这样可以使得学生间相互督促，调动学生积极性，降低抄袭的发生。并且加深学生对实验的理解，增加学生上实验的兴趣，提高学生分析问题的能力，使教学效果得以提升。

2.2 更新现有实验报告，利于学生掌握规范操作和认识实验装置，从而调动学生积极性

目前我们一个实验安排是4学时，其中课程讲解花费约1学时，实验持续2～3学时。以华中农业大学为例，当前的实验报告内容繁多，包括如下7部分内容：(1)目的及要求；(2)原理；(3)主要仪器及试剂；(4)内容及步骤；(5)数据记录及处理；(6)思考题；(7)实验心得。加上数据处理与分析，实验报告的撰写需要耗时至少0.5学时。因此4学时的实验课程，学生需要花费额外时间来撰写实验报告。课后花时间写实验报告，使得实验报告的质量很差，更多的情况是学生容易相互抄袭，敷衍了事。学生不愿意投入更多精力，容易厌恶学习实验课，从而使得教学效果不好。另外，当前实验报告的要求写的不清楚，使得一些学生写的太详细而耗时更久，而部分学生则写的太过简单。其次，当前实验报告内容不包括对实验总结部分，使得学生对撰写实验报告作用的理解，仅限用于老师了解学生做实验的情况，对于学生学习该实验课程的总结提升不够。基于此我们提出更新当前实验报告的意见，具体内容如下：

(1)在第三部分主要仪器与试剂中，增加一个安全评估的内容，利于培养学生的安全意识。

(2)在第四部分内容与步骤中，让学生画出装置图。通过画装置图，一方面增加学生对仪器的了解，另一方面有助于学生掌握规范的操作以及注意事项。如通过画常压过滤装置图，能够理解和掌握“一贴、二低、三靠”的含义。

(3)在第五部分数据记录与处理中，对需要作图的实验，提前在实验报告中给出示意图以及待画图的空白图样格式，如图1所示(邻菲咯啉分光光度法测定Fe实验中所需画标准曲线图，请写出合适的横纵坐标数值，横坐标物种和单位，并作图)。通常我们的做法是给学生下发坐标纸让学生作图，但这样做导致经常学生做好的图容易掉。而且由于审美不一，使得画出来的图经常太小，部分学生在一张大坐标纸的角落画一个很小的图。虽然教师一直强调，但收效微弱。通过这样的改进措施，一方面利于提高学生画图能力，培养科学作图的习惯。另一方面通过示意图的情况利于加深学生对数据的理解和数据分析，进一步加深学生对理论知识的理解。

图1 标准与空白图

(4)在第七部分实验心得后增加第八部分内容，即实验注意事项，用表格总结好，便于学生阅读，利于学生撰写实验报告后能够对规范实验操作有更深的理解。

2.3 优化教学方式，加深学生理论联系实际的能力和规范操作的能力

2.3.1 引入教师引导、学生主导的教学方式，利于学生理解理论知识点

目前报道的教学改革表明，增加学生的参与度，让学生成为实验课堂的主人对提高教学效果具有非常好的效果。因此，将课程由教师主导，改变成教师引导，学生主导的方式是一种不错的改进措施。与上一部分相同将学生分成7～8组，每次实验课上课前安排一组同学负责当次实验，学生在上课前进行集中讨论，参考我们提供给学生的教学ppt以及基本操作的动画或微视频等数字化资源一起，将实验过程涉及的知识要点、操作流程进行整理成ppt，在上课时由该小组同学进行讲解和实验操作演示。教师主要负责讲解遗漏或错误的地方，提问并引导学生进行深入思考。这样的教学方式，一方面锻炼学生的口头表达能力，克服学生畏难情绪，增强其讲台感染力；另一方面弱化学生高中“填鸭式”的教育方式，提升学生自主学习的能力以及遇到问题、分析问题和解决问题能力。此外，学生也更容易听进同龄人的讲解，从而能更好地掌握实验涉及的理论知识和操作要点，提升了教学效果，对学生综合素质的提高也具有重要意义。

2.3.2 增加现代化教学手段的应用，规范学生实验操作

目前学校上课多采用多媒体技术。以华中农业大学为例，该无机及分析化学课程组实验教材提供了基本操作动画或微视频，学生在课前可以观看视频进行预习，并指导学生进行规范操作[2,9]。即便这样，学生在上课时仍旧会出现很多异想天开的操作方式。这说明一味给学生告知正确的捕鱼操作，学生并不一定会补到鱼。因此教师可以在上课过程中，就学生出现的错误操作进行拍照，指出并解释。然后在课程结束之前，借用多媒体技术将上课中出现的错误操作给学生放映。并在放映的过程中与学生互动，让学生了解正确规范的操作以及错误操作的原因，让学生了解自己思维“漏洞”，从而培养学生动手能力，分析问题、解决问题的能力，掌握规范操作技能，进而提升教学效果。

2.4 注重学习过程考核，优化评价体系，增强学生的科学意识、环保意识和安全意识

目前的教学对实验操作过程的考核欠缺，平时成绩过分依赖于预习报告和实验报告的填写，为降低成绩不客观的情况，提出如下改进措施。

2.4.1 加强巡视，对实验结果不理想的学生要引导学生思考，分析和解决，培养学生科学意识

教师在学时实验过程中应加强师兄互动，积极巡查，及时指出并规范学生的实验操作，引导学生规范做好实验记录和实验数据。对实验结果不理想，但篡改数据的学生，要严加批评，降低这种不良风气，培养学生严谨的科学态度和实事求是的科学精神。

2.4.2 考评增加实验安全、卫生及环保内容，培养学生安全意识和环保意识

鉴于当前的考核方式出现的成绩不客观现象，通过可以改变平时成绩的组成来减少这种现象的发生。当前平时成绩由预习报告、实验过程和实验报告组成，应该适当增加实验安全、卫生及环保这些内容，使得平时成绩组成更全面，考察学生的综合素质。目前实验室固废液废以及玻璃仪器废品是分开储存的，但很多同学再处理实验垃圾的时候，随手一丢，环保意识欠缺。此外，玻璃仪器废品经常和其他固废包埋一起扔掉，使得做卫生的同学容易被割伤，造成安全隐患。虽然教师一直强调，但效果微弱，因此建议将这方面一起加入到平时成绩的考核中，引起学生重视。另外，通过实验课程的学习，学生也掌握了一些急救办法，从而提高学生的自我保护意识。这些举措有利于增强学生安全意识和环保意识。

3 结语

无机及分析化学实验是一门重要的基础化学实验课程，对培养学生掌握规范的基础化学基本操作技能和加深对理论知识的理解有重要作用。为培养学生动手和动脑能力，通过提高学生对预习工作的重视程度和更新现有实验报告，来调动学生学习的积极性；优化教学方式，加强教师引导、学生主导的上课方式，增加现代化教学手段的应用；优化评价体系，增强学生的科学意识、环保意识和安全意识等改进方法来提升教学效果，最终培养出具有扎实无机及分析化学理论知识、规范实验操作的动手能力以及分析和解决问题能力的综合型大学人才。