面向科学教育专业的《大学化学实验》课程改革探索与实践*

周硕林，李家其

(长沙师范学院初等教育学院，湖南 长沙 410100)

大学化学实验是面向理、工、医等学科开设的基础课程，在人才培养中发挥重要作用。近年来，围绕大学化学实验课程进行改革，取得了一些积极进展[1-3]。但科学教育专业不同于化学、制药、材料等理、工科专业，其主要培养能够在小学或其他教育机构从事小学科学或综合实践活动等课程的教学与研究工作，能够开展青少年科技活动指导与科学普及教育和管理工作的高素质专业化科学教育人才。科学教育专业人才培养体系中涵盖物理、化学、生物、地理、教育学等多个学科，根据科学教育专业特点，适应理科综合化，强化实践动手能力，开设独立的大学化学实验课程很有必要。因此，大学化学实验作为科学教育专业非常重要的先期课程，是培养学生实践能力和创新思维能力的重要途径，其教学目的是训练学生化学实验的基本技能，其教学目标是进一步培养学生的科学思维能力、实验操作及实验设计能力。然而，面向非化学专业的理工科而开设的大学化学实验室国内也有一些探索和实践[4-5]，但面向科学教育专业的大学化学实验课程改革案例还相对缺乏。

学校重视实验教学，持续推进实验教学改革力度，注重实验教学对学生实践能力和创新能力的培养。开设大学化学实验这一课程，既要符合科学教育专业人才培养目标，又要在有限的课时条件下取得较好的预期效果，特别是在师范生专业认证背景下，强调成果产出导向，因此对大学化学实验课程进行深入改革很有必要。近年来，我校科学教育专业依托中央支持地方高校共建的科学教育综合实验室为实验教学平台，持续推进大学化学实验课程教学内容、教学模式和教学方法等方面改革，不断融于绿色化学、可持续发展、课程思政及相关领域科研成果，大学化学实验课程初步形成了教学理念不落后，教学内容不重旧，教学方法有创新的特点，为培养应用型科学教育人才创造了良好条件。

1 精选教学内容，融合专业特点

紧扣科学教育专业特点，对实验项目进行精心筛选和设置，除基本操作和技能外，打破原有专业实验条块分割的教学格局，将分析化学和无机化学实验项目进行整合，同时增强本课程内实验项目之间的联系，使实验项目的设置更加科学合理。为加强科学教育专业与化学学科发展的融合、理论化学与大学化学实验的联系，近年来，新建有机化学实验室、无机化学实验室、分析检测实验室，新增气相色谱仪、高效液相色谱仪、紫外可见分光光度计、傅里叶红外光谱仪、高速离心机、阿贝折射仪等仪器设备，使本课程具有了良好硬件基础。在此基础上更新了实验项目，延伸了实验内容，保证了教学内容的先进性。

为进一步契合专业特点，在保持化学学科实验的基础上，又能联系科学教育专业实际。在实验内容或实验设置上进行了调整，如表1所示，这些调整为后续科学教育专业课程的学习打下基础，同时将化学实验项目与其他学科知识、日常生活事物或现象等有机结合，将不同学科进行融合，不断丰富实验项目内容，赋予实验项目新内涵。因此在课程保持了化学的学科性，同时又能体现出鲜明的专业特色。

表1 课程改革前后部分实验项目对比Table 1 Comparison of experimental projects before and after the curriculum reform

依托教师科研项目等资源，注重科研成果向实验项目的转化，把反映化学学科与科学教育专业多学科交叉领域前沿的学科知识和科研成果(物理、生物等)充实到实验教学中。如传统的实验项目“乙酸乙酯的制备”更新为以生物质为来源的乙酰丙酸与正丁醇的酯化反应，得到生物质平台分子乙酰丙酸正丁酯。通过对实验项目的优化和整合，让课程更紧扣专业特点，同时也注重了多学科交叉融合对人才思维方式综合化、多样化的培养。

2 建设线上资源，构建全程导学

科学教育专业开设大学化学实验，课时有限，为进一步发挥课程意义，让学生“忙起来”，达到课程预期目标。大学化学实验在多年开设的经验基础上，结合科学教育专业特点，进一步修改并完善了教学大纲、进度、考核内容和标准，形成了较为完善的多媒体课件，建立了安全教育线上考核试题库，制作了多个实验基本操作视频等课程资源。在以学习通线上平台上建设线上资源，并增加线上预习任务、交流互动等模块，一方面有效地解决了课程课时不足的问题，另一方面，充分调动学生参与实验教学的积极性和主动性。

大学化学实验突出学生为主体，以教学大纲为蓝本，精心编制全程导学方案，让学生明白实验做什么？为什么做？如何做？。在大学化学实验课程导学部分中，每个实验项目设置了3-5个有代表性和针对性的问题或知识点，作为背景介绍或思考题，以激发学习积极性和能动性，发挥学生在实验教学中的主体地位。这种形式有效地避免了因开设课时不足、学生预习不到位所导致的实验预习效果差等问题，能够起到督促和促进学生主动对实验项目进行了解的目的，同时让实验指导教师对学生在导学过程中的情况有所了解，在实验教学过程中给予更为清晰和侧重的指导。

3 双重任务驱动，独立完成实验

为更好地发挥大学化学实验课程功能，锻炼学生基本的操作能力和创新能力，为此设置了“双重”任务。一是在实验预习阶段，根据实验项目的目的及内容，要求学生在课前要弄清实验的原理、实验的方法，学习实验项目中所涉及的关键知识点、操作要点和注意事项。通过自学实验前的检测题，检验自学成效，完成实验预习任务。二是在实验过程中，采取分小班授课的模式，并增加了仪器台套数，改变原有两人一组的实验教学模式，让学生独立完成实验操作、数据处理分析、实验报告和实验思考题。这种个人独立完成整个实验项目的任务为驱动，较大程度地激发了学生的潜能，调动了学生学习的自主性和积极性。在实际教学过程中，有效地避免了部分同学依赖的心理，减少了“只看不做”或“做多做少一个样”的现象，调动了整个课堂气氛，提高了实验教学效果。

4 项目进阶设计，教学形式多样

根据大学化学实验教学的特点，在实验预习环节，通过问题引发式、任务驱动模式等方式，鼓励学生通过查找文献资源，对实验目的、内容进行思考与讨论，有效地引导了学生积极思考；在讲解示范中以讨论形式推动学生质疑；实验过程中设置实验思考题，对实验项目的关键知识点进行探讨，让学生通过所掌握的理论知识指导实验，并对实验过程和结果进行深入反思，并在实验指导过程中加强学生个性化指导，启发学生思考问题。在实验项目设计上着力改进了基础验证实验，通过改变实验条件如反应物的量、催化剂用量、种类等，开展分组实验，对比分析并讨论实验结果。如“碳酸钠制备及含量”实验项目中，通过预设混合碱不同配比，指示剂种类等变量设计实验，个人再独立完成实验，最后集体讨论出对混合碱分析结果的影响，从而有效实现“个体-集体”的双重整合，形成了个体与集体的合力。通过对实验项目条件的探究，引导了学生主动学习，加深了学生对理论知识的理解和应用。通过线上自学、自评，线下面对面地讲解、示范，集体研讨，多媒体辅助等多样化教学手段，达到了激发学习积极性、培养学生基本技能的目的，大大提高了实验教学质量。

5 强化基础技能，重视创新训练

课程强化基础技能培养，对现有基础化学实验教学资源和体系进行整合和调整，借助中央和地方共建的科学教育综合实验室，改善了实验教学条件，学生个人独立完成实验项目，强化了学生基本操作训练，培养了学生的实验动手能力和严谨的科学态度，减少了依赖心理。以培养学生实践能力与创新能力为主线，通过增设综合及设计性实验项目，让学生通过整合所学的知识和实验技能，独立完成实验任务内容，锻炼了学生对知识和实验技能的综合运用能力。同时设置创新性实验，将实验教学项目与日常生活实际、教师科学研究课题等紧密联系起来，使学生切实感受到所学知识和实验技能应用于实际中的具体体现，有利于培养学生的创新精神。在课外积极开放实验室，引导学生参加学科、专业竞赛，以赛促学，结合本课程的学习和训练，学生对于处理复杂事物的能力有了显著提升。近年来，学生获全国科学教育专业师范生技能创新展示活动特等奖1项、一等奖2项，获省大学生课外化学化工创新作品竞赛一等奖2项，二等奖2项，主持国家级大学生创新创业训练项目1项，省级大学生创新创业训练项目1项，立项校级大学生创新创业团队1个，实践能力和创新能力有了明显提升。

6 结 语

目前，大学化学实验课程主讲教师团队，均具有博士学位，主讲教师和实验技术人员都主持或参与了国家级、省部级科研项和教学改革项目，积极推进教学与科研深度融合，促进了实验教学内容的更新，保证了实验教学内容的前沿性和创新性。课程教师团队坚持同时讲授大学化学理论和大学化学实验两门课程，将“理-实”有机结合，更有利于教师依据学情指导实验，保障了课程改革的稳定性和持续性。