羅發(fā)寶

(合肥師范學院 化學與化學工程學院,安徽 合肥 230601)

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教學改革探索在無機化學實驗中的應用與實踐

羅發(fā)寶

(合肥師范學院 化學與化學工程學院,安徽 合肥 230601)

分析了傳統無機化學實驗教學的現狀和不足，結合應用型本科院校制藥工程專業(yè)人才培養(yǎng)的要求，從實驗教學項目內容、教學模式和考核方式等方面提出無機化學實驗教學改革的幾點措施，旨在為高等院校尤其是應用型本科院校制藥工程專業(yè)《無機化學實驗》教學提供參考。

制藥工程;無機化學實驗;教學改革;實踐

制藥工程專業(yè)是一門以化學、藥學和工程學學科交叉的研究應用型工科專業(yè)，以培養(yǎng)從事藥品生產研發(fā)、應用研究、經營管理等高素質專門人才為目標。其人才培養(yǎng)過程中實踐教學是一重要環(huán)節(jié)，對于夯實理論知識、培養(yǎng)實踐能力和綜合素養(yǎng)非常關鍵。無機化學實驗是制藥工程專業(yè)的第一門基礎實驗課程，是大學生接受系統實驗方法和實驗技能訓練的起點，有利于學生獲得更直觀的化學知識和更好的理解化學現象，促進學生在觀察、發(fā)現、分析和解決問題等方面能力的提高，它對學生創(chuàng)新思維和素質教育的培養(yǎng)起到至關重要的作用。如何在無機化學實驗教學中激發(fā)學生的學習興趣，培養(yǎng)他們獨立的實驗工作能力和創(chuàng)新能力，是無機化學實驗教學中的一個關鍵問題[1]。筆者在合肥師范學院新建制藥工程專業(yè)近四年無機化學實驗教學中進行了探索，分析傳統無機化學實驗課程教學的現狀和不足，結合制藥工程專業(yè)人才培養(yǎng)的要求，提出無機化學實驗課程教學改革的幾點措施。主要從精選實驗教學項目內容、輔以多媒體信息技術預習、應用翻轉課堂模式、依托開放性實驗和建立多元化考核方式等五個方面對無機實驗教學進行了改進。

1 實驗教學現狀及不足

1.1 預習效果不佳

預習是完成好實驗的重要因素和保證實驗安全順利進行的前提條件。但傳統的實驗預習存在嚴重的流于形式現象，主要表現在兩個方面：一是少部分學生的預習態(tài)度不端正，在思想上沒有認識到預習的重要性，懶于查閱參考資料和思考，對實驗中可能出現問題的預測性很差，把實驗課的學習任務留在課堂認真聽講和實驗操作上。因而，他們按照教材或講義簡單抄寫一份預習報告，或只粗略地瀏覽一遍實驗內容，有的學生甚至沒看就來上課。二是大部分學生預習不全面，在認真預習的情況下仍感效果不佳。究其原因，是他們預習實驗僅僅依賴于教材，停留在基本概念、知識和實驗步驟上，缺乏對實驗設計原理、訓練技能和實驗要點的考慮和理解。這種實驗預習方式往往使學生對所涉及的實驗操作步驟和實驗現象印象不清楚，影響對實驗過程的預測和判斷，容易造成在課堂上手忙腳亂，難以保證化學實驗的課堂教學質量。

1.2 教學模式陳舊

傳統無機化學實驗課程的教學模式基本上是以“課前預習-教師講解-演示實驗-學生模仿-完成報告”為主的“填鴨式”教學[2]，難以激發(fā)學生的探究欲望。它忽視了學生在學習中的主體地位，不利于激發(fā)學生自主性和積極性，不利于學生科學思維和創(chuàng)新意識的培養(yǎng)，不利于獨立思考習慣和能力的培養(yǎng)。實驗過程中學生依照教材或講義的步驟“照方抓藥”，邊看邊做，缺乏對實驗原理和現象的思考；有問題就立即請教教師，缺乏對問題的積極主動思考分析；重視理論知識和實驗報告，缺乏對實驗過程的認真對待。繁雜的實驗內容和過多的重復操作降低學生對實驗的積極性，嚴重影響對學生的動手操作能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。在教學內容方面，項目多為圍繞課程知識點的驗證性實驗，以單一實驗的教學為主，往年開設的驗證性實驗偏多，綜合設計性實驗偏少，未能融入科學發(fā)展前沿和專業(yè)相關實際應用案例，創(chuàng)新空間較少。如何在有效的課時內開設具有較高質量的實驗，是必需要仔細思考的問題。

1.3 知識技能掌握不牢固

無機化學實驗是中學化學實驗和大學化學實驗銜接的橋梁和紐帶，但學生們的實驗基礎和動手能力參差不齊，大部分學生在中學階段沒有打下堅實的實驗基礎，導致在無機化學實驗課堂上表現基礎知識不牢、基本操作不會等現象，存在嚴重的常規(guī)儀器不會用、操作不規(guī)范、操作隨意性、照方抓藥式操作等問題[3]。被動學習的課堂，讓學生草草結束自己的實驗，對實驗中出現的現象不能主動思考、討論以及進行準確描述，在語言組織和表達能力方面的鍛煉也受到限制，所學的實驗知識和技能掌握不牢固，導致在后續(xù)實驗和畢業(yè)論文過程中經常出現基本操作錯誤。

1.4 考核方式單一

通常無機化學實驗的項目內容以驗證性實驗為主，考核方式相對簡單，主要以實驗結果和報告為考核評分依據，導致學生對實驗過程不夠重視，實驗數據處理和報告抄襲現象嚴重，不利于培養(yǎng)學生嚴謹務實的科學態(tài)度，缺乏對學生的課前準備工作、實驗操作、與師交流和課后總結方面的成績評定因素。

綜上所述，無機化學實驗的課程教學存在很多嚴重的問題，這些問題對學生的學習興趣、動手能力、創(chuàng)新能力等各方面的培養(yǎng)都造成了較嚴重的影響。因此，無機化學實驗教學改革勢在必行。

2 實驗教學改革措施

合肥師范學院以培養(yǎng)“創(chuàng)新型應用型人才”為目標，借鑒其它院校無機化學實驗改革經驗，并結合自身情況從以下幾個方面來探索嘗試。

2.1 精選實驗教學內容，高效培養(yǎng)學生能力

專業(yè)培養(yǎng)方案中雖然實踐課時在增加，但基礎實驗的課時均在減少，無機化學實驗也不例外。如何在較少的學時下全面高效地培養(yǎng)學生相應能力成為改革的關鍵問題。實驗教學項目內容的重新選擇、精心設計成為首要改革內容，以實現在有效的學時內樹立學生的安全實驗意識，培養(yǎng)學生的學習興趣、基本操作技能、創(chuàng)新意識，培養(yǎng)學生獨立發(fā)現-分析-解決問題的能力。根據應用型人才培養(yǎng)質量標準、學校定位及制藥工程專業(yè)的實際情況和特點[4]，科學設置教學項目內容，加大課程中綜合設計性實驗的比例，使課程內容的系統完整性和現代實用性并存。對教學內容的調整，主要體現“先基礎，后綜合，再設計”。基礎實驗包含溶解、加熱(包括酒精燈、電爐直接加熱、水浴間接加熱)、過濾(包括常壓過濾、減壓過濾、熱過濾)、蒸發(fā)、濃縮、冷卻結晶、分離純化、測定等化學實驗基本技術，如《轉化法制備硝酸鉀》、《硫代硫酸鈉的制備》、《ds區(qū)金屬元素性質》等實驗，既能鞏固學生基本操作技能和理論知識，又能訓練思維和開闊視野；綜合性實驗包括無機物和配合物的合成、分離、分析與表征，如《明礬的制備及性質》、《三草酸合鐵(III)酸鉀的制備及性質》；設計性實驗主要是學生利用所學知識和技能在給定主題下自主設計實驗，如《一種三價鈷配合物的制備》、《利用雞蛋殼制備葡萄糖酸鈣》、《硫酸亞鐵銨的制備》。綜合設計性實驗能較好地培養(yǎng)學生綜合運用知識的靈活性，培養(yǎng)學生獨立發(fā)現、分析、解決問題的能力，初步培養(yǎng)學生的科研素養(yǎng)以及創(chuàng)新意識。將上述實驗分段安排開設，循序漸進地培養(yǎng)學生的實驗技能和習慣,層層提高學生的綜合素養(yǎng)，促使學生科學思維方法和創(chuàng)新意識的形成。

2.2 輔以多媒體信息技術，提高學生預習質量

教育家陶行知曾說:“預習是自求了解的重要步驟?！?對于大學期間第一門實驗課，學生的預習習慣培養(yǎng)和預習方法形成顯得格外重要，其預習效果直接影響教師講解的效率和實驗訓練的質量。我們在教學過程中讓學生自主查閱實驗內容相關資料，了解實驗目的和原理，理清實驗思路，思考每個操作步驟及要點的理由，預測實驗現象和結果，以及記錄預習中遇到的不能理解或未能解決的問題，利用多媒體輔助技術，通過語音、動畫、視頻、圖片等多元化形式把知識信息在課前傳遞給學生，特別是對一些化學反應機理較復雜或操作步驟較為繁雜的實驗項目，學生僅通過實驗教材上的文字描述難以了解其實驗操作過程。這樣既兼顧了實驗課的進度和講解的針對性，又增強了閱讀性和趣味性，教師也能夠把精力主要用于觀察和指導學生掌握實驗技能，合理利用實驗課時，提高了學生的學習效果。

2.3 應用翻轉課堂模式，激發(fā)學生學習興趣

在實驗教學課堂上，采用翻轉課堂模式[5]，充分挖掘學生的潛力，展現學生在課堂上的活力，發(fā)揮學生主體作用，注重師生現場互動交流，激發(fā)學生學習興趣。主要表現在以下幾個方面：1)鼓勵學生勤于獨立思考。采用啟發(fā)式、討論式、探究式、參與式等多種教學模式相結合，鼓勵學生表達自己的想法，提高學生的課堂參與性，激發(fā)學生學習興趣。當學生在實驗過程中遇到困難時，教師先不直接告訴他問題在哪，也不幫他排除，而是給以適當的提示，引導他逐步發(fā)現問題、分析問題、解決問題。當學生實驗出現失誤時，教師不要讓其直接重做實驗，而要引導他回顧整個操作過程，分析找出導致實驗失敗的原因，這樣既能加深學生的印象和培養(yǎng)學生的思考習慣，提升其發(fā)現問題、解決問題的能力，學生也能因自己思考總結出實驗失敗的因素而有成就感，同時還為教學積累下了豐富的實踐經驗。教師在實驗結束后組織學生對實驗中遇到的問題及解決策略進行討論和分享，以此快速提高全體學生的科學思維能力和分析總結能力。學生在反復訓練中操作熟能生巧，教師再引導學生思考怎樣操作才能提高產品產量、質量和實驗效率。經過基礎實驗和綜合實驗的訓練，學生基本掌握了無機實驗的基本技術、靈活運用綜合知識以及良好實驗習慣。然后教師采用項目教學法開設設計性實驗時，僅提出項目主題背景和適當的參考文獻，給學生留下充足的準備時間和思考空間，鼓勵學生結合理論知識和實驗條件大膽設計實驗，并在實驗前剖析學生實驗方案，以助學生順利完成實驗。2)結合科學前沿和產學研。教師將實驗內容延伸至科研和實際應用，讓學生體會實驗教學與科研、實際應用之間的緊密性和連貫性。引導學生思維發(fā)散，激發(fā)學生渴求實驗的欲望和探索的動機。培養(yǎng)學生的學習研究興趣、科學思維方法以及嚴謹求實的科學態(tài)度和勇于創(chuàng)新的科學精神。如在教學中引入最新科學前沿知識、教師科研成果、產學研成果，以案例的方式激發(fā)學生的學習興趣和自主學習的動力。同時該教學過程也是科研、產學研等研究促進教學的一種有效形式。3)培養(yǎng)良好實驗素養(yǎng)。良好實驗素養(yǎng)能夠激發(fā)學生熱愛動手實驗[6]。實驗多采用綠色化學實驗方式，強調“三廢”處理，樹立實驗人員健康和環(huán)境保護意識。教學中合理安排實驗項目和次序，盡可能地使前一個實驗產物轉為下個實驗原料，以連續(xù)性實驗替代單一實驗，以微型化學實驗替代常規(guī)實驗，保留主要操作規(guī)范，并保證便于操作、結果可靠、實驗現象明顯。教學中培養(yǎng)學生具備“C3H3”(Clean Habit，Clear Head，Clever Hands，即整潔的習慣，清晰的頭腦，靈巧的雙手)的實驗素質[7]，為學生自主實驗、參與實驗競賽、參與教師科研、完成畢業(yè)論文奠定了良好的基礎。

2.4 依托開放性實驗，提高學生應用和創(chuàng)新能力

在課余時間，創(chuàng)建多種實驗訓練機會，以提高學生應用和創(chuàng)新能力。如讓學生輪流協助教師準備實驗，既能使學生全面了解所做實驗的完整操作過程，又能強化學生對基本操作技能的訓練，擴大了學生的知識面；讓部分學有余力的學生參加教師的科研項目，提升學生的實踐和科研能力，還增加了師生之間的交流和感情；讓學生在開放實驗室完成開放性實驗、興趣性實驗和各類競賽，也可再次鞏固課堂實驗；讓學生還可選修《開放化學實驗與大學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)》課程進行系統學習。

2.5 建立多元化考核方式，體現學生真水平

在成績評定方面，注重體現學生的動手能力及實驗素養(yǎng)，建立了一套多元化的無機化學實驗考核方法。該考核方法具體通過以下幾個方面進行綜合評定：預習效果，包括資料查閱、實驗方案思考和實驗設計合理性；課堂參與，包括回答問題、互動討論和實驗態(tài)度；實驗操作，包括操作準確性、規(guī)范性和實驗記錄；實驗結果，包括產品產量、產品質量和實驗效率；實驗報告的撰寫情況包括書寫、條理、數據處理和結果分析；實驗室衛(wèi)生及維護等。該考核方法可激發(fā)學生的學習自主性；促進學生養(yǎng)成節(jié)能減排的綠色化學實驗品德；使學生能夠正確使用儀器和表達實驗結果；培養(yǎng)學生正確設計實驗和查閱工具書、手冊及其他信息源獲得信息的能力；培養(yǎng)學生分析判斷、邏輯推理、歸納總結的能力；培養(yǎng)學生的動手能力、科學思維和創(chuàng)新意識。該考核方法既合理體現了學生的真水平，也為學生后續(xù)的其他基礎化學實驗課程和專業(yè)實驗課程的學習以及將來從事藥學行業(yè)的生產設計、研究工作奠定良好的基礎。

3 教學效果

經過不斷的探索和嘗試，構建了適合應用型本科院校制藥工程專業(yè)無機化學實驗教學模式，通過實驗課程中的觀察、實驗課程考核和學生座談的方式調查了教學情況，結果顯示這種教學模式取得了初步的成效。表現為以下幾個方面：實驗課程內容設置科學合理，高效培養(yǎng)了學生實踐能力和素養(yǎng)，激發(fā)了學生學習的積極性和主動性；學生實驗操作基礎扎實，觀察能力及獨立思考能力明顯提高；學生實驗嚴謹、創(chuàng)新意識強；參與教師科研和產學研項目研究的學生數逐年增多，申報各級大學生科技創(chuàng)新項目的學生數逐年增多，競賽獲獎級別和數量逐年提高。在學院統籌安排下，充分利用教學科研實驗平臺資源，為學生的創(chuàng)新能力培養(yǎng)提供實驗與實踐機會。百余名學生參與了安徽省中藥炮制品質量標準修訂的實驗工作。本院制藥工程專業(yè)學生通過努力獲得了多項競賽獎，如全國“國藥工程杯”制藥工程設計競賽二等、三等獎，安徽省“創(chuàng)青春”創(chuàng)業(yè)競賽銀獎、銅獎，安徽省化學知識競賽二等獎、三等獎，安徽省“昆山花橋杯”創(chuàng)業(yè)就業(yè)金獎、銅獎；安徽省“歐倍爾”化學競賽一等獎等。

[1] 陳志敏, 楊穎群, 毛芳芳等. 基于創(chuàng)新能力培養(yǎng)的地方高校無機化學實驗教學體系構建與實踐[J]. 湖南科技學院學報, 2016, 37(3): 114-115.

[2] 魏小蘭, 鄒智毅. 激發(fā)學生主動思考的無機化學實驗教學方法[J]. 實驗技術與管理, 2014, 31(5): 214-218.

[3] 肖小華, 鄒小勇, 張杰鵬等. 基礎化學實驗 (綜合) 教學改革與實踐[J]. 大學化學, 2013, 28(4): 36-38.

[4] 李曉玲, 瞿偉, 史洪偉等. 應用型本科院校無機化學實驗教學改革研究[J]. 廣東化工, 2016, 43(19): 223-223.

[5] 楊愛紅, 齊學潔, 寇曉娣等. 基于翻轉課堂教學模式的無機化學實驗教學[J]. 藥學教育, 2016, 32(4): 74-76.

[6] 馬藝, 劉志宏, 焦桓. 淺談從無機化學實驗教學中培養(yǎng)大學生良好的學習習慣與興趣[J]. 教育教學論壇, 2017 (4): 46-47.

[7] 宋娟娟, 翁慧. 淺談無機化學實驗教學中學生實驗能力的培養(yǎng)[J]. 化學工程與裝備, 2013 (3): 210-211.

Exploration and Practice of Teaching Reform of Inorganic Chemistry Experiment

LUO Fabao

(SchoolofChemistryandChemicalEngineering,HefeiNormalUniversity,Hefei230601,China)

This paper analyzes the current situation and shortcomings of the traditional Inorganic Chemistry Experiment teaching, puts forward the countermeasures of the reform of Inorganic Chemistry Experiment teaching from the aspects of experimental teaching project contents, teaching mode and assessment methods, etc. Combined with the requirements of talents cultivation program of pharmaceutical engineering specialty in application-oriented universities, this study is to provide reference for the teaching of Inorganic Chemistry Experiment in pharmaceutical engineering specialty of colleges and universities, especially in application-oriented universities.

pharmaceutical engineering; Inorganic Chemistry Experiment; teaching reform; practice

2017-03-10

安徽省高校優(yōu)秀青年人才支持計劃(gxyq2017051)；安徽省大學生創(chuàng)新訓練項目(201614098035);合肥師范學院本科教學質量提升計劃基金項目資助(2013tsk05)

羅發(fā)寶(1983-)，男，博士，講師，主要從事膜分離和化學實驗教學工作。

G642

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1674-2273(2017)03-0091-04