化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)

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摘要：無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)作為制藥工程、藥學(xué)、食品科學(xué)本科專業(yè)學(xué)生進(jìn)入高校后學(xué)習(xí)的第一門專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課，本課程的教學(xué)質(zhì)量好壞直接影響其他后續(xù)課程的教學(xué)，其重要性顯而易見。從我院無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)開設(shè)的實(shí)際情況出發(fā)，以完善無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系為目標(biāo)，從教學(xué)內(nèi)容調(diào)整、教學(xué)方法、教學(xué)資源共享、教學(xué)手段及考核模式等方面進(jìn)行了詳細(xì)探討，為提高無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量以及學(xué)生自主創(chuàng)新能力和實(shí)踐動(dòng)手能力提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞：無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)；教學(xué)改革；創(chuàng)新能力培養(yǎng)

一、無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)原教學(xué)過程中存在的問題

1.課程教學(xué)目標(biāo)單一、規(guī)程化、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目缺乏專業(yè)特色。目前，我校無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)還只停留在要求學(xué)生掌握“三基”即基本原理、基本知識(shí)和基本操作，規(guī)范操作驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)教材中正確的數(shù)據(jù)和結(jié)論[2]。這一目標(biāo)導(dǎo)致驗(yàn)證式實(shí)驗(yàn)過多，實(shí)驗(yàn)時(shí)間短、內(nèi)容少，規(guī)程化問題較突出，無論是制藥工程專業(yè)、還是食品科學(xué)工程專業(yè)開設(shè)的無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目基本都一致，缺乏專業(yè)特色，不利于學(xué)生對(duì)自己所學(xué)專業(yè)的認(rèn)知。2.實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理模式較單一，不利于激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理模式都是以教師為中心，學(xué)生做什么實(shí)驗(yàn)、什么時(shí)間做實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)步驟是什么、要用到哪些實(shí)驗(yàn)藥品儀器，一旦確定就很少改變，這種單一的教學(xué)模式無法滿足學(xué)生自主設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)過程，學(xué)生往往是被動(dòng)接受知識(shí)，缺乏主觀能動(dòng)性，很容導(dǎo)致學(xué)生上實(shí)驗(yàn)課時(shí)不主動(dòng)思考，甚至在課上出現(xiàn)手足無措的現(xiàn)象，這樣很不利于激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新能力和主觀能動(dòng)性。3.四大化學(xué)實(shí)驗(yàn)室單獨(dú)設(shè)置，現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)資源浪費(fèi)。我校四大化學(xué)（無機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、分析化學(xué)、物理化學(xué)）實(shí)驗(yàn)室都是獨(dú)立設(shè)置并開設(shè)課程，實(shí)驗(yàn)資源沒有互通。由于每門課程開設(shè)的時(shí)間不同，導(dǎo)致出現(xiàn)某一特定時(shí)段集中在某個(gè)實(shí)驗(yàn)室開展教學(xué)，實(shí)驗(yàn)室極度擁擠、實(shí)驗(yàn)試劑及儀器短缺，而有的實(shí)驗(yàn)室閑置無用的現(xiàn)象。4.現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)教學(xué)隊(duì)伍師資嚴(yán)重匱乏，教學(xué)經(jīng)驗(yàn)不足，不利于保障實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量。我校實(shí)驗(yàn)教學(xué)隊(duì)伍師資隊(duì)伍嚴(yán)重匱乏，師生比遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過1∶8，不得不大量使用年輕教師或助教授課，但年輕教師往往由于教學(xué)經(jīng)驗(yàn)不足，使得其對(duì)實(shí)驗(yàn)理解不夠全面、操作不規(guī)范、指導(dǎo)學(xué)生不到位、批改實(shí)驗(yàn)報(bào)告不嚴(yán)謹(jǐn)，難以保證實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量[3]。5.學(xué)生實(shí)驗(yàn)成績?cè)u(píng)定的隨意性大、缺少科學(xué)的評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)。無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程考核成績?cè)u(píng)定一般是由平時(shí)成績和實(shí)驗(yàn)報(bào)告兩部分組成。學(xué)生即使沒有認(rèn)真做實(shí)驗(yàn)也可以通過抄襲別人或者教材中的實(shí)驗(yàn)步驟等完成考核。而且一般由于沒有科學(xué)詳盡的評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)[4]，教師只能根據(jù)主觀判斷給出一個(gè)較為籠統(tǒng)的分?jǐn)?shù)，成績?cè)u(píng)定存在隨意性大、不合理的問題，十分不利于全面衡量學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)知識(shí)的掌握能力[5]。

二、大學(xué)無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)

1.豐富課程教學(xué)目標(biāo)，優(yōu)化調(diào)整實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。將無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)分為三種類型：基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn)、創(chuàng)新設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。①基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)：通過無機(jī)化學(xué)的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生規(guī)范化、熟練化和標(biāo)準(zhǔn)化地掌握化學(xué)基本操作技能，是綜合性實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)?zāi)茼樌M(jìn)行的保證。針對(duì)很多大一同學(xué)在高中化學(xué)課中只有理論知識(shí)而沒有實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)的現(xiàn)象，在最新修改的無機(jī)化學(xué)教學(xué)大綱中，第一次實(shí)驗(yàn)課的內(nèi)容就是詳細(xì)系統(tǒng)地講解化學(xué)基本儀器操作規(guī)范，包括：各種儀器放置規(guī)則、如何清洗玻璃儀器及洗凈的判定標(biāo)準(zhǔn)、使用托盤天平的注意事項(xiàng)、溶液的配制、加熱、過濾、冷卻結(jié)晶的操作以及離心機(jī)、吸量管和容量瓶的使用等。首先由教師示范操作，然后讓學(xué)生進(jìn)行練習(xí)，最后隨機(jī)抽查學(xué)生演示操作，讓其他同學(xué)和老師進(jìn)行點(diǎn)評(píng)，達(dá)到學(xué)生熟練掌握的目的。②綜合性實(shí)驗(yàn)：通過綜合性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，如測(cè)定化學(xué)反應(yīng)速率和活化能的實(shí)驗(yàn)，在使學(xué)生具備熟練的化學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ耐瑫r(shí)，對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的理論知識(shí)進(jìn)行實(shí)踐驗(yàn)證。在實(shí)驗(yàn)后要求學(xué)生計(jì)算反應(yīng)速率和速率常數(shù)。這樣不僅可以改變以往學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中只是照搬照抄教材上的實(shí)驗(yàn)步驟、被動(dòng)地學(xué)習(xí)不動(dòng)腦等問題，進(jìn)一步提高學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的積極性和綜合運(yùn)用知識(shí)的能力。③創(chuàng)新設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)：創(chuàng)新設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)是提高學(xué)生創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的有效途徑。例如，將從廢白鐵中制備硫酸亞鐵和硫酸亞鐵銨由驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)改為設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，要求學(xué)生設(shè)計(jì)與教材不同的制備方法。在教學(xué)實(shí)踐中，大多數(shù)同學(xué)根據(jù)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方法制備了兩種產(chǎn)物，少數(shù)同學(xué)雖然沒有制備成功，但通過與同學(xué)之間的充分溝通，對(duì)失敗的原因進(jìn)行了探討，較好地培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新精神，提高了其獨(dú)立設(shè)計(jì)、分析問題、解決問題的能力。2.更新實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，構(gòu)建新型實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)不應(yīng)僅僅局限在鞏固學(xué)生對(duì)無機(jī)化學(xué)的理論知識(shí)，或者讓學(xué)生掌握化學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本操作，更重要的是培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)并將理論知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際操作的能力，但是傳統(tǒng)的教學(xué)方式無法激起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，更會(huì)使學(xué)生喪失創(chuàng)新意識(shí)。①在傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)課堂講授中，一般先由教師通過板書講解實(shí)驗(yàn)基本原理、實(shí)驗(yàn)操作步驟和注意事項(xiàng)等，并進(jìn)行儀器操作示范，學(xué)生復(fù)制完成實(shí)驗(yàn)。在教學(xué)改革后，教師事先安排學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行預(yù)習(xí)，課堂上要求學(xué)生對(duì)本次實(shí)驗(yàn)當(dāng)眾講解和示范，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(dòng)性。當(dāng)然，學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的理解不可能完全正確，在講解和示范過程中難免會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤，這時(shí)需要老師及時(shí)給予糾正和指導(dǎo)，加深學(xué)生的印象，更好地達(dá)到教學(xué)目的。②創(chuàng)新安排實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，同學(xué)可以根據(jù)自己感興趣的無機(jī)化學(xué)理論知識(shí)，設(shè)計(jì)相關(guān)實(shí)驗(yàn)，創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境，采用啟發(fā)引導(dǎo)式的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法。在部分實(shí)驗(yàn)中，由教師講解該實(shí)驗(yàn)可能會(huì)出現(xiàn)的現(xiàn)象或問題，引導(dǎo)學(xué)生思考解決問題的方法或產(chǎn)生實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的原因，從而構(gòu)建出新型實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。③更新實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段，加強(qiáng)師資隊(duì)伍的建設(shè)。引入多媒體輔助實(shí)驗(yàn)教學(xué)，對(duì)于一些較為先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)技術(shù)，制藥及食品專業(yè)學(xué)生需要了解，對(duì)于學(xué)生日后工作中具有指導(dǎo)意義，而受到實(shí)驗(yàn)條件的限制，又不能親自實(shí)踐的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，教師在互聯(lián)網(wǎng)上下載一些多媒體資源來引導(dǎo)學(xué)生探索，也可由學(xué)生組成興趣小組，教師指導(dǎo)學(xué)生通過查閱參考資料、互聯(lián)網(wǎng)資源，豐富學(xué)生的視野，避免以后工作中接觸到此類技術(shù)時(shí)茫然無知。開設(shè)開放實(shí)驗(yàn)與課外研究，以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新性思維和研究性學(xué)習(xí)的能力。在本教改項(xiàng)目實(shí)施中，每年3—6月派遣相關(guān)教師赴中南大學(xué)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)技能培訓(xùn)。同時(shí)，將經(jīng)驗(yàn)豐富、具有中級(jí)以上職稱的實(shí)驗(yàn)人員納入實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)中，負(fù)責(zé)指導(dǎo)學(xué)生的基本實(shí)驗(yàn)和儀器操作訓(xùn)練，這樣既減輕了實(shí)驗(yàn)教師的工作量，又發(fā)揮了實(shí)驗(yàn)人員的優(yōu)勢(shì)，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果[6]。3.實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室資源共享，充分利用開放實(shí)驗(yàn)室資源。改變傳統(tǒng)的四大化學(xué)實(shí)驗(yàn)室單獨(dú)設(shè)置出現(xiàn)的資源浪費(fèi)現(xiàn)象，建立基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室開放和資源共享，做到一舉兩得，減少人為因素導(dǎo)致的資源匱乏問題。為了更好地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神，可以通過開放實(shí)驗(yàn)吸引學(xué)生利用課余時(shí)間進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室，鼓勵(lì)學(xué)生申請(qǐng)國家、學(xué)校和院系多級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)基金，讓學(xué)生在這些基金的支持下，利用學(xué)校開放的化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)，將科研與本科教學(xué)相結(jié)合，如已開展的2017年貴州省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目：貴州余甘子干果與鮮果中有效成分的分析和提取工藝的研究。學(xué)生在科研過程中自主學(xué)習(xí)，從項(xiàng)目選題、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)工藝條件、實(shí)驗(yàn)操作、記錄和處理實(shí)驗(yàn)結(jié)果所有過程學(xué)生都親自參與，啟發(fā)了學(xué)生創(chuàng)新思維，培養(yǎng)了創(chuàng)新精神。4.利用實(shí)驗(yàn)技能和創(chuàng)新競賽促進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。我院連續(xù)兩年舉辦了全?！按髮W(xué)生化學(xué)實(shí)驗(yàn)技能大賽”，對(duì)推進(jìn)、深化無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)基礎(chǔ)課的興趣，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作技能和綜合應(yīng)用能力發(fā)揮了重要作用。5.改進(jìn)實(shí)驗(yàn)考核方法，有理有據(jù)地評(píng)價(jià)學(xué)生成績。無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課實(shí)行獨(dú)立的考核、考試和成績?cè)u(píng)定，為了全面達(dá)到無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課的培養(yǎng)目標(biāo)，發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新能力的形成，需要改進(jìn)、完善現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)考核方法。我們對(duì)無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)考核內(nèi)容和方式進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)，采取平時(shí)考核和期末考試相結(jié)合，平時(shí)成績占70%，期末考核成績占30%，平時(shí)考核包括：預(yù)習(xí)、出勤率、實(shí)驗(yàn)紀(jì)律、實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)結(jié)果、實(shí)驗(yàn)報(bào)告、實(shí)驗(yàn)衛(wèi)生等，逐項(xiàng)打分。期末考試中采用設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，由教師在課堂教學(xué)結(jié)束前兩周給出實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，學(xué)生利用課外時(shí)間進(jìn)行資料查閱、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案等，然后在規(guī)定時(shí)間內(nèi)根據(jù)自己設(shè)計(jì)的方案來完成實(shí)驗(yàn)，教師對(duì)每位學(xué)生的操作進(jìn)行評(píng)分，這將真正培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新能力，大大激發(fā)學(xué)生對(duì)無機(jī)化學(xué)課的興趣。

三、結(jié)語

本文分析我校無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問題，從教學(xué)內(nèi)容調(diào)整、教學(xué)方法、教學(xué)資源共享、教學(xué)手段及考核模式等方面提出了一些思路和方法，并在2017級(jí)制藥工程、藥學(xué)、食品科學(xué)與工程3個(gè)班建立無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革試點(diǎn)，進(jìn)行了教學(xué)改革實(shí)踐，明顯激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高了學(xué)生自主創(chuàng)新能力，達(dá)到了預(yù)期的效果。但無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)涉及教學(xué)過程的各個(gè)方面，不可能一蹴而就，還需要不斷提高一線實(shí)驗(yàn)教師的教學(xué)能力和綜合素質(zhì)，把注重學(xué)生的創(chuàng)新能力培養(yǎng)作為實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要任務(wù)，這樣才能滿足新時(shí)期社會(huì)對(duì)人才素質(zhì)培養(yǎng)的要求。

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作者：劉瑩 劉曉燕 周笑犁 楊秀群 婁杰 單位：貴陽學(xué)院 食品與制藥工程學(xué)院