王炎英，李襄宏，趙燕熹，張炳廣，莊 媛，李春涯**

(1.中南民族大學(xué) 實驗教學(xué)與工程訓(xùn)練中心，湖北 武漢 430074；2.中南民族大學(xué) 化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院，湖北 武漢 430074)

2017年，教育部發(fā)布《關(guān)于開展新工科研究與實踐的通知》，首次提出新工科建設(shè)并積極推進(jìn)，希望形成具有中國特色的工程教育模式。新工科的主要內(nèi)涵是：以需求為導(dǎo)向，開放辦學(xué)，培養(yǎng)應(yīng)用型復(fù)合人才，即面向服務(wù)，突出特色，培養(yǎng)出滿足未來新產(chǎn)業(yè)需要的、有創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力、動態(tài)適應(yīng)能力、高素質(zhì)的各類交叉復(fù)合型“卓越工程”科技人才[1-3]。傳統(tǒng)工科教學(xué)，強(qiáng)調(diào)“基礎(chǔ)性、知識性、理論性”，培養(yǎng)的工科學(xué)生常常與工業(yè)企業(yè)及科學(xué)研究實際需求脫鉤。新工科建設(shè)強(qiáng)調(diào)更注重“實用性、交叉性和創(chuàng)新性”，重視相關(guān)的職業(yè)能力和素質(zhì)培養(yǎng)，重視理論與實際相結(jié)合，重視各學(xué)科交叉融合，重視創(chuàng)新理念，強(qiáng)化科研素養(yǎng)，使學(xué)生綜合素質(zhì)全面提升，與企事業(yè)單位實際需求及科研能力更相匹配。

無機(jī)化學(xué)實驗，作為部分工科類專業(yè)(如化學(xué)化工、環(huán)境工程、生物工程、藥物制劑等)基礎(chǔ)課程體系中的重要組成部分，它的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)效果直接影響到后續(xù)專業(yè)基礎(chǔ)實驗課的學(xué)習(xí)。無機(jī)化學(xué)實驗除了培養(yǎng)學(xué)生的實驗技能，奠定后續(xù)化學(xué)實驗課程基礎(chǔ)外，還是培養(yǎng)大學(xué)生動手能力、增強(qiáng)科學(xué)素養(yǎng)、培養(yǎng)科技創(chuàng)新能力的重要手段。其在夯實理論基礎(chǔ)，培養(yǎng)學(xué)生基本實驗技能、工程實踐、創(chuàng)新思維、科研素養(yǎng)、組織協(xié)調(diào)能力等綜合素質(zhì)方面具有不可替代的作用。以新工科建設(shè)為改革發(fā)展契機(jī)，加強(qiáng)無機(jī)化學(xué)實驗教學(xué)的創(chuàng)新和升級，強(qiáng)化學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力的提升，可推進(jìn)新工科背景下人才培養(yǎng)模式探索。目前，國內(nèi)各高校已啟動無機(jī)化學(xué)實驗教學(xué)改革，但尚處于探索初期，未形成最優(yōu)化范式，仍存在以下問題[4-6]：

1)沿用經(jīng)典無機(jī)化學(xué)實驗教材，部分實驗內(nèi)容老舊，實驗項目單調(diào)，多屬驗證性實驗，缺乏綜合性、探索性實驗，更難覓專業(yè)特色型實驗；學(xué)生照方抓藥，遵循實驗原理、實驗步驟機(jī)械操作，缺乏自主思考的主觀能動性。

2)實驗教學(xué)模式多以教師講解實驗?zāi)康摹嶒炘?、實驗步驟、實驗操作，學(xué)生再照單抓藥完成實驗，按部就班，缺乏深層次思考，缺少探究過程，同時也會導(dǎo)致學(xué)生實驗操作基本功不扎實。

3)理論知識與實驗內(nèi)容缺乏關(guān)聯(lián)性，二者學(xué)習(xí)時段不能有效協(xié)同，易致學(xué)生難以用理論知識駕馭實驗原理，盲目實驗，不求甚解，事倍功半，達(dá)不到學(xué)以致用之目的。

4)考核形式單一。課程考核多側(cè)重于實驗報告，而報告中的實驗?zāi)康?、原理和步驟僅照搬課本，不求甚解，實驗數(shù)據(jù)及結(jié)果解析也不甚明確，教師僅能依據(jù)報告及操作粗略評估，難以切實體現(xiàn)學(xué)生的實驗水平。

5)經(jīng)典無機(jī)化學(xué)實驗常與科學(xué)研究前沿、行業(yè)特色需求脫鉤，與專業(yè)背景分離，難以適應(yīng)新工科建設(shè)目標(biāo)需求。

針對無機(jī)化學(xué)實驗現(xiàn)存的問題，需在保存經(jīng)典知識體系完整的先決條件下，結(jié)合行業(yè)及專業(yè)特色對無機(jī)化學(xué)實驗體系中的部分內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整重構(gòu)，去蕪存菁，將無機(jī)化學(xué)領(lǐng)域最新的科研成果、熱點問題引入無機(jī)化學(xué)實驗教學(xué)；以學(xué)生專業(yè)為背景，構(gòu)建具有專業(yè)特色的、模塊化無機(jī)化學(xué)實驗課程新體系，同時轉(zhuǎn)換教學(xué)模式、考核評價機(jī)制，切實增強(qiáng)學(xué)生的專業(yè)歸屬感，提升實踐動手能力，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)意識。在新工科視域指導(dǎo)下的無機(jī)化學(xué)實驗體系，需完成實驗內(nèi)容重構(gòu)，避免傳統(tǒng)課程實驗內(nèi)容陳舊、學(xué)用分離、教學(xué)模式及考核形式單一等缺陷；探討以行業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域為目標(biāo)、專業(yè)特色為引導(dǎo)、學(xué)科創(chuàng)新為先導(dǎo)、產(chǎn)學(xué)研協(xié)同的無機(jī)化學(xué)實驗教學(xué)方案；改進(jìn)教學(xué)模式及評價機(jī)制，提高教學(xué)質(zhì)量，獲取可滿足行業(yè)需求、專業(yè)特色明顯、且與新工科建設(shè)吻合的模塊化無機(jī)化學(xué)實驗課程新體系。

1 構(gòu)建模塊化實驗內(nèi)容體系

無機(jī)化學(xué)實驗課程歷史悠久，大多是以驗證性實驗為主導(dǎo)的經(jīng)典實驗，與當(dāng)前的生產(chǎn)實踐及科學(xué)研究脫離，難以激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新思維。面對這種現(xiàn)狀，可以圍繞無機(jī)化學(xué)實驗課程目標(biāo)，革新實驗內(nèi)容，構(gòu)建模塊化實驗內(nèi)容體系，弱化驗證性實驗占比，增加創(chuàng)新性、綜合性、科研引導(dǎo)性實驗，有助于激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、勤于思考、敢于創(chuàng)新、樂于實踐的熱情。針對實驗體系內(nèi)容，擬構(gòu)建以下五個實驗?zāi)K：

模塊一，基本操作訓(xùn)練

基本操作訓(xùn)練模塊主要以訓(xùn)練學(xué)生的無機(jī)化學(xué)實驗基本技能為目標(biāo)。比如，溶液的配制，氯化鈉的提純，訓(xùn)練內(nèi)容包括藥品的稱量、反應(yīng)的加熱、濃縮結(jié)晶，固液分離等基本操作。

模塊二，經(jīng)典驗證性實驗

主要是元素化合物性質(zhì)的實驗，用于驗證元素及其化合物的相關(guān)知識。如p區(qū)元素一、p區(qū)元素二、ds區(qū)元素的性質(zhì)。結(jié)合理論課程的知識驗證各類元素的鑒定方法、特征反應(yīng)等。

模塊三，綜合性實驗

以無機(jī)化合物的制備及性質(zhì)測試為教學(xué)內(nèi)容，學(xué)生在掌握了無機(jī)實驗的基本操作技能后可以根據(jù)所學(xué)的理論知識綜合分析實驗中出現(xiàn)的各種問題，提高學(xué)生在實驗過程中獨立分析問題和解決問題的能力。比如，硫代硫酸鈉的制備和性質(zhì)、二草酸根合銅酸鉀的制備等。

模塊四，開放創(chuàng)新性實驗

創(chuàng)新性實驗是提高學(xué)生創(chuàng)新精神和實踐能力的有效途徑。比如，化合物的鑒定，給出幾組化學(xué)性質(zhì)相似的化合物，讓學(xué)生利用不同的試劑設(shè)計出幾種合理的鑒別方法。也可以讓學(xué)生根據(jù)自己感興趣的無機(jī)化學(xué)知識點，通過師生之間的討論，自行設(shè)計實驗方案，既激發(fā)了學(xué)生自主創(chuàng)新的熱情，也有效增強(qiáng)了他們獨立設(shè)計、綜合應(yīng)用所學(xué)知識的能力。

模塊五，科研引導(dǎo)性實驗

該類實驗以老師近年來的科研成果為導(dǎo)向，將學(xué)術(shù)研究成果引入實驗課程，緊跟科技前沿，由學(xué)生在老師擬定的實驗項目中自主選擇，經(jīng)文獻(xiàn)調(diào)研后設(shè)計實驗方案，再由教師協(xié)助完善，進(jìn)入實驗室完成實驗。這類實驗可以充分調(diào)動學(xué)生主動性、積極性，也培養(yǎng)了學(xué)生科研的思維以及關(guān)注科研動態(tài)的好習(xí)慣。

調(diào)整后的實驗教學(xué)內(nèi)容，增加了創(chuàng)新性、綜合性、設(shè)計性及科研引導(dǎo)型實驗比重，在夯實理論基礎(chǔ)及基本實驗技能的同時強(qiáng)化學(xué)生主體地位，激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新思維，養(yǎng)成獨立思考、自主設(shè)計、探究完成的科研范式，培養(yǎng)學(xué)生解決實際問題的能力，滿足了新工科建設(shè)對學(xué)生能力培養(yǎng)的要求。

2 創(chuàng)新實驗教學(xué)模式

傳統(tǒng)的實驗課堂教學(xué)，一般由老師講解實驗基本原理、實驗方案、實驗操作步驟等，然后進(jìn)行儀器操作示范。學(xué)生按照老師的要求完成實驗，整個教學(xué)過程以教師為中心，學(xué)生缺乏獨立自主性，缺乏主動探究性，不利于提高學(xué)生的積極性。創(chuàng)新實驗教學(xué)模式包括：

1)更新實驗教學(xué)手段。在現(xiàn)代多媒體技術(shù)發(fā)展的今天，各種網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺也是線上獲取知識的有效途徑，基于超星學(xué)習(xí)通網(wǎng)絡(luò)平臺，為每個實驗提供了課前和課后多個學(xué)習(xí)模塊。課前模塊主要包含實驗室安全、實驗操作視頻、常用儀器的使用方法、小測驗等，測試通過后再進(jìn)入實驗室；課后模塊有實驗報告的提交，問題討論，實驗過程測試等，這些平臺的視頻學(xué)習(xí)模塊更加直觀全面，可極大地提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率和學(xué)習(xí)積極性。對于一些毒性較大、安全系數(shù)較低的實驗，還可以引進(jìn)虛擬仿真教學(xué)實驗，通過這種多渠道的線上教學(xué)手段與線下教學(xué)的有機(jī)結(jié)合，更加有利于學(xué)生全面掌握無機(jī)化學(xué)實驗的理論知識和實驗技能。

2)采用互動式線下教學(xué)。課堂上采用課堂提問的方式考察學(xué)生對實驗基礎(chǔ)知識，基本原理的掌握情況，對儀器操作部分采用對分課堂的模式，提前讓學(xué)生通過線上圖片、視頻部分自行學(xué)習(xí)；課堂上讓學(xué)生獨立講解和示范，這使學(xué)生由過去的教學(xué)受體變?yōu)榻虒W(xué)主體，有利于提高學(xué)生的主動性。當(dāng)然，學(xué)生在講解和示范過程中難免會出現(xiàn)錯誤，這時可以鼓勵其他同學(xué)進(jìn)行檢驗和補充，必要時老師及時給予糾正和指導(dǎo)，這樣可以加深學(xué)生的印象，更好地達(dá)到教學(xué)目的。

3 革新考核模式

傳統(tǒng)的實驗課程考核模式單一，缺乏綜合評價效能，成績評定中實驗報告占比太大，重結(jié)果輕過程，忽視了對實驗技能、協(xié)作精神，以及分析問題、解決問題等綜合素質(zhì)的考核。為了加強(qiáng)對實驗過程的全面考核，革新實驗課程評價機(jī)制，結(jié)合在線學(xué)習(xí)、實驗操作、數(shù)據(jù)記錄及處理、結(jié)果分析、生間協(xié)作、創(chuàng)新思考、實驗設(shè)計，以及實驗報告撰寫等進(jìn)行綜合評價，實現(xiàn)由“學(xué)習(xí)-考試”型向“學(xué)習(xí)、研究、思考、創(chuàng)新”型課程評價機(jī)制轉(zhuǎn)變。實驗課前，學(xué)生在超星學(xué)習(xí)通平臺預(yù)習(xí)實驗?zāi)康?、原理、方法和步驟，完成預(yù)習(xí)報告，并通過平臺提交；老師根據(jù)平臺記錄的學(xué)習(xí)時長，預(yù)習(xí)報告的書寫的情況給出成績。實驗過程中，老師全程考察學(xué)生的實驗操作過程，生間協(xié)作給出實驗操作過程成績。實驗報告提交后，老師會根據(jù)實驗數(shù)據(jù)的記錄和結(jié)果給出報告的成績。為了更好地考查學(xué)生對基礎(chǔ)知識、基本理論的掌握程度，可針對每個實驗設(shè)計小測驗，該測驗成績也納入到最后的總成績中。從實驗前到實驗后，全程跟蹤實驗的整個過程，全面且合理衡量學(xué)生對基礎(chǔ)知識，實驗技能的掌握情況。

4 結(jié)束語

無機(jī)化學(xué)實驗課程是相關(guān)專業(yè)學(xué)生培養(yǎng)的基石，無機(jī)化學(xué)實驗課程改革需持續(xù)推進(jìn)，不斷完善，推陳出新，與新工科建設(shè)目標(biāo)協(xié)同，與行業(yè)需求匹配，與科學(xué)研究發(fā)展同步，從提升學(xué)生科研素養(yǎng)、綜合實踐技能、自主學(xué)習(xí)能力等方面著手，完善并創(chuàng)新無機(jī)化學(xué)實驗課程體系及教學(xué)模式。