无机及分析化学实验课程教学改革探索

刘耀谦，段美娜，张才学，孙省利*

（1. 广东海洋大学 化学与环境学院，广东 湛江；2. 广东海洋大学 海洋资源与环境监测中心，广东 湛江）

一 引言

近年来，实验教学以实践性、直接性和综合性的特点[1]，在高等教育及其应用型人才培养方面的作用日渐凸显[2]，实验教学在培养学生的实践操作能力、分析并解决问题能力、创新能力、团队协作能力等综合素养方面非常重要[3]。分析及无机化学实验课程是理工农类专业开设的必修基础课，是大多数理工农类学生进入大学后接触的第一门化学类实验课，不仅承担着基本实验技能学习和加深理论知识理解的职责，同时也肩负着培养大学生基本科学素养的职责。通过让学生掌握基本仪器设备使用和基本操作技能，并能熟练进行数据处理分析，为后续一系列专业理论和实验课程的学习打下坚实基础。目前实验教学存在的主要问题包括以“注入式”传统教学模式为主，学生自主学习意识较差[4]，实验课程考核方式不合理等。因此，为了培养学生良好实验习惯，改善科学素质[5]，不断探索和改革无机及分析化学实验课程教学模式、提高课程教学质量具有重要意义[6]。

本文对实验教学的现状及存在的问题进行分析，探索通过增加现代化教学手段、运用翻转课堂形式及优化考核评价体系，进行实验教学改革，从而培养学生具有良好的实验操作能力及严谨的科学态度。良好的实验教学效果可以为后续实验课程的学习夯实基础，同时为学生参加学科竞赛、创新创业训练项目等奠定实验基础。

二 分析及无机化学实验教学现状

（一） 实验课程教学现状

无机及分析化学实验预习不仅是实验顺利进行的前提，而且有利于培养学生自主学习能力和创新能力[7]。但是传统形式的实验预习方式使得大部分学生只是为了完成任务，将教材上的实验内容抄到实验预习报告上，并没有认真思考实验目的、实验原理、操作步骤以及注意事项。实验课程教授过程中，教师虽然填鸭式详细地讲解实验目的、原理、步骤以及实验结果处理等实验内容，但学生处于被动学习的状态[8]，难以主动思考问题，课堂缺乏生机和活力。并且实验室缺少多媒体设备，教学方式以板书为主，实验操作演示有限。如果学生没有观看仔细，便没有途径进行复习，对实验操作的掌握难以透彻[9]。

讲课结束后，学生就按部就班地依照板书逐步进行实验操作[10]，不能有效地锻炼学生思考能力、分析问题和解决问题的能力，同时也不能激发学生的学习积极性。实验过程中即使遇见问题也鲜有学生与老师进行讨论，任课教师课上需同时指导大量学生，无法保证所有实验完成质量[11]。如此会导致一系列问题的出现，如实验中酸碱性改变，因为教材和老师没有讲过解决办法，多数学生不会对实验现象进行深层次地探究，会选择全部倒掉该溶液重新实验，既浪费实验试剂，又耽误时间。可见，传统的实验教学模式已经不能满足现代教学的需要，不利于学生学习及创新能力的培养。

（二） 实验课程考核方式现状

目前在实际教学过程中，无机及分析化学实验课程学分低，对实验考核并不重视。实验课程考核一般包括考勤和实验报告，考勤主要是指不无故缺课，实验报告包括实验预习、实验数据处理和内容撰写规范性等。主要采用实验报告的方式进行考核[12-13]，缺乏对实验操作能力的考核，实验报告大部分是课后完成的，存在相互抄袭等问题。这就导致各学生的成绩差异不大，对获得奖学金影响小，降低了学生的积极性，对待实验课程的态度不够严谨。该传统考核方式未能有效设计过程考核方案，激发学生积极参与实验教学过程。

三 分析及无机化学实验教学优化策略改革措施

（一） 现代化教学手段与翻转课堂的结合应用

翻转课堂是将学习的决定权转移给学生，以学生自主学习为中心，通过在课前观看视频、材料等来完成教师布置学习任务。这就需要授课教师增加现代化教学手段，借助线上虚拟课堂、网络辅助教学视频等，或制作无机及分析化学实验教学授课视频，便于学生课前自主在线学习[14-15]。学生可以根据自己对实验内容的掌握情况合理安排学习次数，更好地理解和掌握相关实验的基本原理和实验过程。

将4~5 位同学分为一组，要求每组同学根据下一节实验课内容制作PPT 对实验进行讲解，同时整理好实验过程中应注意的事项及问题，进一步提高学生的综合能力。在课堂上教师抽取一组同学进行讲解，未被抽取的小组必须总结出实验操作要点、实验关键点、所测数据的变化趋势推测等关键内容，加强学生以理论知识指导实验操作的意识，让课堂成为知识实践及内化的场所[16]。在教师进行课堂实验演示时，这种教学方式也能使学生更快掌握实验操作及数据处理方法。

在学生进行实验过程中，教师需要观察学生操作情况进一步与学生交流探讨，根据实验中出现的新的问题进行个别辅导或集体讲解。在无机及分析化学实验的教学过程中，任课教师应该要求学生用手机拍下实验前的试验台工作环境，如玻璃仪器摆放规范等；用手机拍视频的方式记录实验过程，尤其是滴定观察颜色变化的反应，可以有助于学生判断加入试剂量的准确性。教师可以通过学生实验的视频文件，准确地发现学生实验过程中存在的问题，如加入试剂的顺序是否正确、滴定终点的判断是否准确等，从而能够精准指导学生提高实验操作质量。

（二） 优化考核体系

增加无机及分析化学实验课程过程性评价的分数占比，降低实验报告成绩在考核中的比例，可有效减少因实验报告抄袭而造成的成绩评价不合理的现象。之前已有研究提出，学生的总成绩中过程性评价占70%，实验报告评价占30%[17]，可有效激励学生的学习积极性。教师应根据翻转课堂的教学过程，综合考评学生预习效果、PPT 讲解内容以及课堂讨论情况；在学生独立实验过程中，观察并记录每个学生的实际操作规范情况，处理问题的能力和方法，获得的实验数据以及数据处理方法的准确性，进行综合点评。每一个部分都应该占据一定的分数比例，这样才能增加学生参与实验教学每一个过程的积极性。这一考核过程，虽然给实验教师增加了相当大的工作量，但是能够对学生进行准确的分数评判，能够将努力学习和不认真的学生在分数上拉开差距，从而改善学生对实验课程的学习态度，取得实验课程良好教学效果。

（三） 实验技能和科学态度培养

无机及分析化学实验课程是大一理工农类学生的基础课，实验教师要注重培养学生实事求是的科学态度及良好的学习作风。在课程中，要求学生重视实验过程的细节和实验现象，严格按照实验操作规程及步骤操作，以培养学生良好的实验素养，为后续专业实验课打下坚实的基础。另外，课后教师应该引导学生从数据中分析并发现新的问题，促使学生通过比较、归纳、分析及综合等方法，分析出影响实验结果的主要因素，从而使得学生对实验结果的分析能力得到提高。

最后一次课程可以增加创新式开放实验，教师依托无机及分析化学课程内容，给出实验课题。将学生分成三大组，要求每组学生通过查阅文献和资料，组内同学相互讨论，设计实验过程，分析实验步骤，再把最佳的实验方案交给老师审核。实验教师在重点对每组同学设计的方案进行分析讲解后，指出合理性、创新性和和可能存在的问题，再根据综合情况选出最佳的实验方案指导学生开展实验。此措施可以提高学生自主学习积极性、动手能力以及创新能力。但这一教学模式对教师提出了更高的要求，高校实验课教师要不断完善和提高自己的业务水平。

新形势下，应鼓励学生积极参与竞赛、创新创业项目及教师科研项目等，使实验教学与实际应用相结合，综合培养学生的专业知识迁移能力、创新能力和综合应用能力。大一新生对大学学习生活积极性较高，教师将课程与竞赛获奖、考研、项目成果（论文、专利等）等对学生有实际意义的内容相结合，学生会更加重视实验课程的学习。同时也能拓展学生的思维空间，提高学生的创新能力，实现优势互补。

（四） 实验教师队伍建设

实验教学教师队伍是高校实验教学的主要力量，承担无机及分析化学实验课程等大学生基础实验课的实验教师尤为重要。在大学生刚入学阶段，培养学生的良好实验素养及严谨科学态度可以为学生未来专业实验学习及开展科研工作打下坚实基础。打铁还需自身硬，要加强教师队伍建设，提高教师的综合实验能力。高校教师要不断完善和提高自己的业务水平，合理制定教学目标。尤其是新入职的教师，一定要主动积极去听优秀教师的课程，并且主动去交流课程内容及细节。实验教师一定要认真负责，在学生做实验前，完整准确地演示实验内容，并且强调实验过程中的细节及注意事项。课堂中要全程在场，及时记录学生的实验过程，加强对学生正确规范操作的引导与督促，及时纠正错误操作，和学生增强沟通交流，启发其发现、分析并解决问题的意识。

实验教师还应注重培养学生的安全环保意识，加强实验室卫生安全方面的考查。要求学生进入实验室必须穿实验服、长袖长裤等，不能披散头发、穿拖鞋、吃东西等；实验完毕检查实验台面清理状况，以培养学生良好实验卫生习惯；应重点加强实验药品和废液的分类指导，强调其危害性及对人和环境产生的影响等。通过实验室安全管理制度培训，提高学生的安全意识非常重要。

四 结语

高等学校的实验课程教学一定要重视基础教育，以培养人才综合能力为核心，加快实验教学理念创新，不断加强实验教师队伍建设，从而提高学生的实验素养和实验教学综合质量。无机及分析化学实验课是高等院校理工农类专业开设的必修基础课，也是本科学生接触的第一门化学类实验课，是培养学生基本专业和科学素养的重要课堂。结合无机及分析化学实验这一课程的特点，为提高我校理工农类学生自主学习的积极性以及培养学生的动手能力、实践能力以及创新能力，对无机及分析化学实验课程教学进行教学模式的探索。利用线上教学资源及实验教学授课视频等现代化教学手段，和以学生为主体、教师为主导的翻转课堂教学模式，通过课前自主预习和课上师生间以及学生间的交流与探讨，使学生更好地掌握实验的操作技能，更有利于培养学生的自主思考能力以及创新思维。改进实验课程考核方式，重视过程考核评价，将科学素养的提升贯穿在实验课教学的各个环节，激发学生学习的主动性和热情，显著提升学生科学素养和实验教学效果。高校应积极开展实验课程的教学改革，不断完善人才培养方式，持续探索和改进教学内容、教学方法和考核体系，为社会培养出具有扎实理论知识、规范实验技能以及分析和解决问题能力的综合型人才。