无机化学实验教学改革的具体措施

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摘要：无机化学实验作为高校化学学科本科生的第一门必修实验课，不仅培养学生规范化技能训练，还在一定程度上巩固理论课程知识，指导学生将理论与实践相结合，为后续其他实验课程打下夯实的基础。针对目前教学中存在的课堂方面和学生方面问题，分别从教学内容、教学模式、评价方式及教学管理四个方面进行研究和探索，以促进该课程的改革建设，提高教学效果。

关键词：教学改革；“双一流”高校建设；无机化学实验；实验教学

现阶段，在新时代“双一流高校”重构科研与教学关系的大趋势下，在中国“制造”转变为“创造”的背景中，对创新型人才的需求越来越高，在培养创新型人才的过程中，其主阵地为高校，因此对高校教育工作人员提出了严格的要求，同时他们也需要承担起培养创新型人才工作的重任。考虑到无机化学实验课程属性的特殊性，在教学内容专业特色化、教学模式多样化、教学考核去单一化、教学管理积极化的体系前提下，优化教学资源、提升教学水平、促进学生的基本实验能力以及创新能力的大幅度提升，同时也可促进任课教师自身能力的提升，所以对于无机化学实验课程教学模式及评价方式的改革来说是非常有必要的。

１教学问题分析

随着学科知识的发展，无机化学实验课程的教学内容也越来越丰富，可选择的实验也越来越多。我校开设的无机化学实验课程由我院承担，我院所有大一学生和民生学院与生命科学学院部分学生均需修这门课程。现用的教材为周朵、王敬平著，化学工业出版社２０１０年出版的《无机化学实验》，所学内容为书中的部分实验。我院的无机化学实验课程主要存在以下几点不足：

１.１课堂方面

１.１.１课本实验内容相对滞后目前，我院开设的无机化学实验课程更偏向于物质性质验证实验，综合性、探究性实验比重较小，不利于培养学生的实践能力和创新能力。化学专业学生在大一第一学期需完成十二个实验，分别是“仪器的认领、洗涤和干燥”、“天平使用及溶液配制”、“试剂级氯化钠制备”、“醋酸电离度和电离常数测定”、“沉淀的生成与溶解平衡”、“氧化还原反应”、“配合物的生成和性质”、“转化法制备硝酸钾”、“醋酸铬（ＩＩ）水合物的制备”、“化学反应速率与活化能的测定”、“Ｆｅ３＋、Ａｌ３＋离子的分离”与“一种钴（ＩＩＩ）配合物的制备”。应用化学与化学工程专业的学生及环境规划学院、医学院、药学院部分学生需完成十个实验和一次实践考核。在十个实验中，七个实验与化学专业学生需做实验相同，剩下三个实验分别为“常见阳离子的分离与鉴定（一）”、“ｐ区非金属元素（氮、磷、硅、硼）”与“ｄ区金属元素（铁、钴、镍）”。实践考核为鉴别９种固体与四种溶液，几乎每年都不变。１.１.２教学方法相对传统教师会提前呈现本次实验的名称、实验目的、原理、步骤、实验内容、注意事项，通过“灌输式”的教学方法形成了实验课堂“重方法轻原理”的模式，因而造成很多学生只会照本宣科，按照板书或教材的要求来做实验，对于实验每一步的操作原理、方法等都不动脑思考，使得良好的思维能力和独立思考能力的培养目标难以达到［１］。１.１.３考核方式相对单一无机化学实验课程学业成绩的评价与理论性的科目不同，我院的无机化学实验课为实践考查课，不进行纸笔考试。针对不同的专业开设两系列实验课程，化学专业学生必修两学期的实验，第一学期不进行实践考试。化学专业的学生成绩构成为１０％的考勤分、２０％的预习报告成绩与７０％的实验报告成绩。应化、化工专业学生需修一学期的实验，总成绩主要包含１０％实验预习报告、１０％考勤、５０％实验报告和３０％的学期末考核。（１）考勤和实验操作打分目前，实验课每个班的学生人数均在二十人左右，只配备一名教师，很难看到所有学生的整个操作，所以对于实验操作分数，教师一般会根据实验报告给出分数，而大部分学生的实验报告都是照着书抄，没有问题分析和自己的实验体会总结，故难以有区分度。（２）实验预习报告和实验报告打分教师根据实验报告要求完成程度采用五分制进行赋分，例如实验报告除包含基本的实验目的、实验原理、实验用品、实验过程和结果外，还能根据得到的结果有自己的思考与小结则赋分５分（即为满分）；其余实验报告则根据缺少项进行扣分，每０.５分为一个梯队。而每个学生的遗漏点并不相同，但以０.５分划分梯队后再统计分数，使得教师很难分出差异（以表１为例），无法在实验中进行因材施教，很可能会导致一些认真做实验的学生的分数反而不高。（３）学期末考核打分甚至学生直接按照上课的板书照片“背实验”以取得高分。这种考核存在的问题很多，主要问题是无法全面的衡量全班每个学生的实验能力，与实验课程的培养目标相违背，同时这种片面的考核方式也打击学生对化学实验的兴趣［２］。

１.２学生方面

（１）学生安全意识薄弱、操作能力差。目前我院是对大一新生开设无机化学实验课，而我校招收的学生大多来自农村和乡镇，那里的基础教育条件相对落后，学生在中学时期鲜有进过实验室，对于具体的实验操作也只是纸上谈兵，缺乏实验室安全意识［２］。无机化学实验作为高校第一门专业基础实验课程，通过基本实验操作的训练，为后续的实验课程学习奠定基础。但由于学生多老师少，在实验课上教师无法对每一个学生都进行考查，再加上学生受应试教育“重理论轻实验”的影响，会造成学生基本操作不规范这一现象［３］。（２）绿色化学观念欠缺。进行无机化学实验时尤其是在元素性质鉴定方面，使用的药品种类繁多，消耗量较大，很多学生在做实验时不按量取用药品造成了试剂的不必要浪费。还有很多学生在取用药品后没有立即盖上试剂瓶盖，造成一些药品潮解变质或者氧化变质而造成浪费［４］。而在新时代“双一流高校”建设背景下，高等院校应当重构科研与教学的关系，从学生的发展出发，以学生为中心，在评价过程中培养学生的科学探究能力与创新意识、科学态度与社会责任。

２研究现状分析

近几年，很多高校实验教师在教学过程中发现学生对实验课程的积极性越来越差。我院也在积极整改实验课程，并成立了以院长为首的实验改革小组。针对这个问题，许多研究者进行了探索与思考。例如，吕宝华等［５］对无机化学实验课程“多元化考核”体系进行了构建和探索，建立了以“教师评价和学生互评”为主，“网络问卷调查评价”和“综合实验技能考核评价”为辅的无机化学实验考核体系。王瑞英等［６］对新疆大学化学学院开设的无机化学实验课程进行改革，积极探索线上和线下相结合的教学模式运用于《无机化学实验》实践教学。张萍花［１］等对宿州学院化学化工学院开设的无机化学实验教学改革进行探索，提出通过让学生评价老师的方式改进实验教学方法，提高教学质量。黎卓熹等［２］对独立学院药学院开设的化学实验课程进行研究探索，鼓励学生通过参加科研竞赛项目培养实践能力和创新精神。对于无机化学实验课的现状和存在的问题，需要以学生为中心，根据学生的特点，有效利用教学资源，应用现代信息技术，优化课程内容，改革教学模式和评价方式，形成新的课程体系，既提高教师的教学水平，又激发学生的学习兴趣，培养学生的创新意识，并使学生在有限的教学时间内，尽可能多地掌握无机化学实验的知识，提高专业技能，为以后其他科目的理论知识、实验学习以及科研探索奠定坚实基础。

３无机化学实验改革的具体措施

对无机化学实验课程进行改革，形成“理论教学—实验教学—理论与实践结合”的新课程体系和“理论教学环节重视知识质量—实验教学环节重视技能培养—将理论在实践中应用”的教学模式［７］。可发展为化学专业及其他相近专业的全方位的培养模式。

３.１教学内容专业特色化

第一，以学生发展和就业的实用性为出发点选择教学内容，选择知识点重要、代表性强、操作简单、趣味性强、有创新思维的实验，降低验证性实验的比例，在课堂中多讲解设计与综合性实验、开放性实验、研究性实验。第二，以学生中心有效整合教学资源，融入思政元素和环保理念，推进实验课程绿色教育，充分整合与环境保护相关的理论知识和实验课程。课堂上所讲授的实验，是学院和任课教师考虑到学生的“最近发展区”所选择的，具有一定的代表性和基础性。但如此反复学生感觉课程枯燥，难以与生活相联系，所以在实际教学中教师可以结合地方特色增加实用性产品制备实验，设计校本课程；应用现代教育信息技术，将视频、图片、动画等元素融入课堂教学，建立微型化实验体系实现无机化学实验的绿色化，选择环保、绿色的实验药品和实验方法，从源头上减少对环境的污染，使学生树立绿色化学观念，提高做实验的兴趣和保护环境的责任感［８］。对于由于多种原因造成的无法开展的实验，可以让学生观看微课视频或者在虚拟仿真平台上进行，让学生课下查阅相关文献、搜集资料，扩大知识面的同时培养其发现问题、分析问题、解决问题的能力，提高学生的专业素养。

３.２教学模式多样化

对传统无机化学实验教学模式进行改革并融入新的教学理念和新的教学方法是对学生开展高效教学以及整个教学质量得到提高的关键。第一，改变传统的教学模式，实现由传统课堂的“以教师为中心”教学模式到符合时代发展的“以学生为中心”的教学模式的转向。采用分层实验教学模式、ＰＢＬ教学模式、ＯＢＥ教学模式等教学方法，将理论知识的学习提前到实验课程之前，并有效利用现代信息技术，在实际课堂中播放实验教学视频，仔细剖析实验的操作过程和注意事项，让学生及时找到错误，巩固知识并规范实验操作，从而提升教学质量，优化教学效果。第二，教师在理论与实践课堂教学中可以采取多种教学方法帮助学生理解知识、掌握原理，例如增设趣味性实验、探究性实验、绿色微型化实验的学习，激发学生的学习兴趣，发挥学生的主体性和创造性，实现学生多种能力的全面综合发展，使得学生由以前“不想做试验”转变为“喜欢做实验、会做实验、能够创新实验”。这对于培养学生的动手操作能力、独立思考能力和创新能力等意义非凡，有益于挖掘学生的无限潜能，为学生日后从事化学工作以及深造打下坚实基础，为国家社会培养出需要的创新型高素质人才。第三，充分利用现代化教学手段来制作微课。上课前：把每次实验的目的、原理、所用的试剂仪器、实验的关键操作、注意事项等内容录制成微课，每一节视频不超过５分钟，然后上传到ＭＯＯＣ、学习通等网络教学平台提供给学生完成预习。实验课堂中：学生可能对某个实验环节存在迷思概念，无法完全掌握实验要点，实验操作也不规范时，那么除了教师及时给予指导，学生也可以查看微课视频进行比对纠正。课程结束后：学生可以把实验过程中的疑惑点、实验现象的特殊点等进行拍照上传到网课平台中，与老师、同学们进行讨论交流，让每一个学生都能参与其中，调动积极性。

３.３评价方式去单一化

（１）细化考核标准：学生成绩由两部分组成，包含平时成绩和期末成绩。针对过去实验报告分数梯度较密集，难以真正评价学生的实验能力的问题，针对应用化学与化学工程专业，教师可以将平时成绩比例为７０％，期末成绩比例为３０％。平时成绩分为三个部分：出勤情况和预习报告（占１０分）；实验报告与操作（占４０分）；创新实验方案或者创新论文（占２０分）。创新实验方案可以不仅局限于所学过的实验，也可以对感兴趣的、保证安全操作、对环境无污染的实验进行探索。例如本班同学看到某化学博主拍摄的“黄金雨”现象后，在课余时间探究“黄金雨”实验现象及其基本原理，了解到“黄金雨”的主要成分为乙酸铅和碘化钾反应后生成微溶的碘化铅和可溶的乙酸钾。期末考试对学习过的实验随机抽题，自己选择或设计方案、准备并进行实验。以实验设计与操作为载体，以能力测试为主导，考查学生对所学基础知识、基本技能的掌握程度和综合运用所学知识分析、解决实际问题的能力，检验学生的动手能力、创新能力、实践能力成果，以实现通过考试来检验教学效果和学生掌握情况的真正目的，并给出最公正客观的评价结果［８］。（２）双边评价模式：除了教师对学生的学进行评价，学生也可以对教师的教进行评价。教师在期中和期末分别让学生对自身的学习成果、教师的课堂教学质量和教学态度等多个方面进行评价。教师可以根据学生在期中的过程性评价适时改进课堂的教学流程，以提高教学效率；而课程上完后，教师可以总结学生对本实验课程的建议，进一步的改进教学方法和教学模式，更有效的促进无机化学实验的改革。

３.４教学管理积极化

首先，为了实现理论知识传授与实践操作教学的完美结合，要按照“先理论后实践”的授课顺序，针对任课教师的安排，建议每一位理论课教师至少要承担一个班的实验课教学任务，使得理论课与实验课的教学进度基本保持一致，教师在具体的教学活动中也能够灵活变化。其次，实验室的硬件设备等会影响到实验教学的效果、高新人才的培养和科研成果的创新。学校根据实际教学需要采购先进的教学仪器设备等满足无机化学实验教学需求。在培养学生基本的实验技能外，鼓励学生积极去参加科研竞赛，既锻炼了科研能力，也培养了敢于探索的精神。从而为学院、学校乃至国家的科研发展输出人才。

４结语

随着我国新课标的改革，先进的教学模式逐渐取代传统的教学模式，愈发强调学生在课堂中的主体性。无机化学实验课程教学改革是化学类课程改革的基础也是重点，而我们只有在实践过程中探索改进如此反复，才能找到合适的教学模式。无机化学实验的教改之路任重而道远。

作者：孙琳 程宇婕 李红 李明雪 单位：河南大学化学化工学院 河南大学药学院