沈鳳翠
(安徽工程大學生物與化學工程學院,安徽蕪湖241000)
無機化學實驗作為化學實驗重要的組成部分,是大一新生首次學習的專業(yè)基礎實驗,學好無機化學實驗不僅加深和鞏固學生對理論知識的理解,提升學生基本實驗技能,培養(yǎng)學生嚴謹的科學精神以及獨立思考、分析和解決問題的重要能力,也為后期課程學習和未來的科學素養(yǎng)奠定良好基礎[1]。近年來,隨著高等教育改革不斷推進,傳統(tǒng)的無機化學實驗在教學中往往只注重于基礎知識的把握和對基本實驗操作技能的訓練,缺乏對學生創(chuàng)新思維能力的培養(yǎng),而且存在教學內容和形式單一,實驗藥品污染環(huán)境等問題。因此,在無機化學實驗的教學過程中轉變教學認識,改變教學模式對未來創(chuàng)新人才的教育培養(yǎng)具有重要的意義[2]。
對于當前的實驗教學體系,需要獨立并實踐理論教學,著力構筑以培養(yǎng)學生動手實踐能力、創(chuàng)新能力為宗旨的實驗教學新體系。該體系根據實驗課程特點劃分為基礎型實驗(元素各類性質等驗證實驗)、綜合型實驗(無機合成等類型實驗)和研究創(chuàng)新型實驗(自主設計等應用型實驗)三個層次?;A型實驗做到規(guī)范化和制度化,讓學生明白怎么做和為什么,以及可不可以的辯證思維和基礎實驗操作能力;綜合和創(chuàng)新研究型實驗讓學生用掌握的知識舉一反三,學會創(chuàng)新和創(chuàng)造,從而搭建層次間的一體化、交叉和循序漸進的新實驗教學體系[3]。
(1)性質實驗常常涉及有毒藥品,有環(huán)境污染風險,宜調整實驗內容,推薦微型實驗,大大降低藥品使用量;同時建議學生發(fā)揮主觀能動性,思考如何設計將有毒化學品轉化為無毒藥品或者某些反應的原料,便于學生環(huán)保意識和創(chuàng)新意識的培養(yǎng)[4]。
(2)較多實驗內容相對陳舊,實驗課程完全參考課本,學生容易造成預習實驗和實際操作機械地抄和做,不思考、沒興趣的不良后果[5]。這就需要在前期開設基礎實驗以規(guī)范學生實驗操作,在良好掌握性質類實驗的基礎上,以學生自主創(chuàng)新能力培養(yǎng)為主旨,增加開展綜合性、設計性實驗以及學科前沿類的專題內容,對基礎驗證性實驗進行多元重組、學科交叉,激發(fā)學生學習興趣,促使學生充分調研思考,培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維[6]。
現有的教學模式以教師講授為主,實驗教學課時有限,學生學習效果差,實驗過程中可能會對實驗內容理解不透徹進而忽視注意事項,學生安全無法全部保障。隨著高等學校教育素質改革,對實驗教學課時進行一定的壓縮,無機化學實驗課堂和實驗教學課時數之間存在矛盾,這就要求對目前現有的教學方式進行改革。
構建翻轉課堂為實驗教學改革提供一定的可行性。實驗前教師對班級進行分組,將實驗中需要掌握的相關知識點和注意事項通過一定的方式如雨課堂、QQ 群等發(fā)給學生,使學生對實驗內容有一定的了解,利用自己的業(yè)余時間再觀看網絡資源,明確具體的實驗過程,進行課前預習吸收,遇到問題及時與教師或同學進行線下或線上討論,著力解決學習中遇到的難點后,分組討論,制作ppt,再給大家講解實驗過程,重視課堂討論,尤其是實驗過程中的注意事項和重難點,加深學生對知識的吸收、理解和應用[7]。通過讓學生自行調研和主動學習,提高學習效率,加深實驗安全意識。同時將翻轉課堂用于設計性實驗,可以大大增強學生學習的主觀能動性和創(chuàng)新意識,激發(fā)學習的熱情和動力,為后期本科生進入科研項目學習夯實基礎。
無機化學中經典實驗常涉及劇毒、強腐蝕以及爆炸等危險性過程,本著以人為本的理念可以加大實驗投資力度,構建虛擬仿真實驗平臺[8]。虛擬仿真實驗平臺利用相關的計算機軟件模擬對應的實驗,讓學生根據實驗條件選擇適合的實驗儀器和藥品,通過計算機對反應過程進行數據采集、現象分析進行判斷得出相應結論。通過模擬特定的實驗環(huán)境,不僅可以使學生通過動畫深刻了解實驗現象和實驗原理,避免學生接觸有毒有害的化學品,而且通過精準控制反應條件,保證了實驗結果。這種綠色安全實驗平臺的立體化教學有助于提高學生的學習興趣,它和動手操作實驗相輔相成,將實際操作能力的鍛煉和理論知識融會貫通,幫助學生理解相關的理論知識,從而實現最終的學習目標,為創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)提供新的渠道。
考核是反映學生對所學知識和實驗技能掌握程度的一種手段,是實驗教學的重要組成部分,但往往沒有具體的考核方法。常見的考核方式是將平時實驗成果和最終的實驗操作成績相結合。但在平時成績評定時教師容易根據實驗報告的結果來考量成績,而忽視學生操作過程的表現以及平時綜合創(chuàng)新型實驗學生的付出,這種只注重結果、忽視過程的考核方式存在很大的弊端,對學生后續(xù)實驗課程的學習沒有方向性,進而影響學生學習的積極性和創(chuàng)造性[9]。
為了讓實驗成績充分反映學生的專業(yè)素養(yǎng)和實踐操作能力,以及為教師后期實驗教學提供參考性的指導,需要不斷完善考核方式,重視學生實踐操作能力、平時自主學習能力以及專業(yè)素質的考核,評價模式轉變?yōu)檫^程評價與結果評價并重,可以采用實驗理論與實驗操作考試、平時課堂表現與期末成績“四六分”或“五五分”的全方位考核評價模式,具體表現為平時成績(實驗預習+實驗過程表現+實驗報告)40%,課堂討論成績10%,期末成績(實驗操作+筆試成績)占50%。該評價體系鼓勵學生深入思考,激發(fā)學生創(chuàng)造力和創(chuàng)新思維,敦促學生積極預習、主動參與課堂討論、認真實驗,提升了學生善于發(fā)現問題和解決問題的綜合能力。
以學生為中心的“無機化學實驗”教學改革優(yōu)化了實驗內容,增加了多種師生互動交流的教育模式,使學生由被動學習轉變?yōu)橹鲃觿?chuàng)新,大大激發(fā)了學生的學習興趣,提高了學生實踐能力,培養(yǎng)學生嚴謹治學的創(chuàng)新意識能力,為以后的學習奠定扎實的基礎,為創(chuàng)新人才的教育添磚加瓦。