三段漸進式無機化學實驗教學模式的探索與實踐

李榮清

（淮陰師范學院 化學化工學院，江蘇 淮安 223300）

化學是一門以實驗為基礎的科學，實驗教學在化學教學中占有十分重要的地位。已故著名化學家、中科院院士戴安邦教授曾指出：“全面的化學教育要求化學教學既傳授化學知識和技術，更訓練科學方法和思維，還培養科學精神和品德。化學實驗課是實施全面的化學教育的一種最有效的教學方式[1]。”無機化學實驗是高等院校化學、化工、應用化學以及其它與化學相關的專業所開設的第一門必修的化學實驗課程，是培養大學一年級新生的學習方法、學習興趣和學習思維的關鍵一步，對培養學生良好的實驗習慣起著極其重要的作用，也為后續實驗課的開展及新的實驗技術的引進打下基礎[2]。通過無機化學實驗的教與學，不僅要使學生掌握基本知識、基本操作、基本技能、實驗技術和動手能力，還要培養學生的實踐能力、創新意識和精神、分析和解決問題的能力以及良好的科學素養。然而，長期以來實驗教學一直被認為只是用來驗證理論教學的輔助部分，實驗內容和教學形式比較陳舊，實驗課大多是照方抓藥，依葫蘆畫瓢，不能發揮學生自己的創新意識和探索求知精神，也不能培養和提高他們發現問題、分析問題和解決問題的能力[3]。并且，近年來隨著教學總課時的壓縮，無機化學實驗的課時也在不斷減少。就我校而言，除了化學教育專業還保留了較多的無機化學實驗課時外，應用化學、化學工程與工藝、環境科學專業的無機化學實驗教學總課時都在50課時左右，而生物類各專業的無機化學實驗只有20-30課時。在這么少的課時內，如何既要完成無機化學實驗的教學任務，又要完成基本操作技能、實踐動手能力、創新意識和精神的培養，是對無機化學實驗教學的挑戰。幾年來，我們對無機化學實驗的教學模式進行了改革與探索，實施了“‘補課’性質的基本技能訓練-基本操作和驗證性實驗-綜合型設計型實驗”三段漸進式教學模式，提高了教學質量，取得了較好的效果。

一、進行“補課”性質的化學基本實驗技能訓練，做好中學與大學化學實驗的銜接

目前，各地的化學實驗教學條件相差很大，學生的實驗基礎差別也很大。條件好的地區的學生在中學階段做了一部分化學實驗，對化學實驗常用的一些簡單儀器、器皿、試劑等有了一些了解，對化學實驗有一些初步的認識，這部分同學實驗基礎好，動手能力比較強。而辦學條件差的地區的學生在中學里幾乎沒有做過實驗，而且這部分同學的比例往往超過半數。另外，由于江蘇省近十年來實行“3+2”、“3+X”或”3+兩門課等級考試”等高考模式，因此，每年的新生中都有約10%的學生高考未選考化學，5-10%的學生是文科考生（環境科學專業的學生每年約有三分之一的學生都是文考考生）。這部分同學的中學化學理論和實驗基礎都很差。我院2006級新生剛入學時，我們曾對學生在中學階段做實驗的狀況進行過問卷調查，統計結果表明，在301名參與調查的新生中，中學階段從未做過實驗的占2.7%，做過但很少的占56.8%；高考未選考化學的占9.0%，考文科的占6.6%。這一調查表明我院多數大一新生中學階段實驗做得少、實驗基本功較差。近幾年我院大一新生中學做化學實驗的情況總體都差不多，2009級新生由于實行文理兼招，情況更嚴重一些。為了彌補學生的實驗基本功較差以及與無機化學實驗課程相銜接，我們從2007級開始，在教學計劃中安排了一定課時的化學實驗基本操作技能訓練課，對全院各專業新生進行訓練，并且是在新生進校開始上課后立即進行。我們把化學實驗的一些基本操作安排在四個實驗中進行訓練，即：儀器的洗滌與干燥，試劑的取用和試管操作，溶液的配制，固液分離。在訓練的過程中，實驗老師對基本操作反復進行示范，詳細交待操作的規范和注意點，手把手地教授基本操作要領和技術，對常用實驗儀器的使用方法進行仔細的講解、演示和交待，發現基本操作不規范的及時指出并加以糾正。這種帶有“補課”性質的實驗基本技能的訓練課，實驗老師要付出很大的精力和耐心，但對于提高學生的基本實驗技能和實驗興趣，使他們能盡快達到無機化學實驗的基本要求很有幫助，為后面的無機化學實驗以及后續的其它各門實驗課程打下良好的基礎。

二、改革無機化學實驗內容，以適應培養應用型、創新型人才的需要

為了適應新的時代對應用型、創新型人才的需要，培養學生的創造思維、創新精神，提高學生的動手實踐能力，同時也為了適應實驗課時顯著減少的形勢，近年來我們對無機化學實驗的內容體系進行了改革和優化，即加強基本操作訓練實驗，減少驗證性實驗，刪除一些與后續課程重復的實驗或內容，增加綜合型設計型實驗。

（一）加強基本操作，減少驗證性實驗

傳統的無機化學實驗教學內容多為驗證型，每個實驗項目的各部分包括實驗目的、實驗原理、儀器藥品試劑、實驗方法和步驟等都寫得清清楚楚，實驗課上學生只需按照教材的內容照方抓藥，依葫蘆畫瓢，就能完成實驗、驗證理論，難以激發學生的實驗興趣、創新意識和探索求知精神，也不利于培養他們的發現問題、分析問題和解決問題的能力。為此在調整實驗內容時，我們減少了驗證性實驗，具體做法是保留了有代表性、教學效果好、學生感興趣的驗證性實驗，對元素及其化合物性質的實驗進行了精簡和合并，刪除了一些與后續課程重復的實驗或內容。

在減少和壓縮驗證性實驗的同時，我們對基本操作和基本技能的實驗項目予以加強。這是由于無機化學實驗是化學化工及其相關專業的第一門實驗必修課，對培養學生練就扎實的實驗基本操作和技能以及良好的實驗習慣起著重要的作用，也為后續實驗課的順利開展以及將來從事化學化工行業的工作打下基礎。另外，正如前文所述，我們的學生在中學時實驗做得很少或者幾乎就沒有做過實驗，在中學化學課上常常就是看老師做一些演示實驗，聽老師講實驗，學生的實驗基礎差，這一實際情況也要求我們必須加強基本操作和基本技能的訓練。

（二）增加綜合型設計型實驗

綜合型實驗主要是訓練學生綜合應用所學知識和技能來分析和解決一些實際問題的能力，與基本操作實驗和單純的驗證型實驗相比有一定的難度。綜合型實驗主要是安排一些常見無機化合物的制備及分析鑒定以及一些實際樣品的處理，但以前者為主。在實際安排實驗項目時，根據不同的專業要求，我們一般選擇3-5個無機物制備綜合實驗，如一種鈷（III）配合物的制備、轉化法制備硝酸鉀、堿式碳酸銅的制備、由廢鐵屑制備硫酸亞鐵銨及含量分析、三草酸合鐵酸鉀的制備等。此外，為了強化綜合型設計型實驗，提高學生的綜合能力，在一年級第二學期（從2007級開始）或高年級（2007級之前）時，我們專門安排了無機化學綜合和設計實驗，實驗項目包括高錳酸鉀的制備、過二硫酸鉀的合成及性質、由硝酸鉛制備涂料黃、廢棄干電池的綜合回收利用、雙甘氨合銅（II）水合物順反異構體的制備及鑒別、水楊醛基希夫堿銅（II）配合物的制備和表征等。這些實驗項目綜合性強，有的還與生產和現實生活密切相關。完成這些實驗時，有的要綜合應用無機化學實驗和分析化學實驗的方法，有的要綜合運用無機合成、有機合成的方法和技術以及現代分析測試技術。

設計型實驗主要是全面訓練學生的綜合素質。學生經過基本操作技能、驗證性試驗以及綜合實驗三個層次的訓練之后，繼續進行設計型實驗就有了較好的基礎。在無機化學實驗中增加一定的設計型實驗，可以提高學生的學習興趣，培養學生多方面的能力，如查閱文獻的能力、獨立思考的能力、觀察實驗過程及現象的能力以及分析和解決問題的能力，有利于培養學生的獨立人格以及創新意識和創新精神。我們嘗試選擇了兩個有關銅（II）配合物的制備和表征作為設計型實驗，要求學生自己查閱文獻資料并設計完整的實驗方案，經老師同意后動手完成配體和配合物的合成，對配體和配合物進行紅外光譜、質譜的表征，對配體還進行了核磁共振譜的表征，實驗報告以小論文的方式完成。為了使學生能較好地完成實驗，老師事先給出了一個較為詳細的要求，對相關的事項作了說明和解釋。從實驗的效果來看，大學一年級的學生，由于其掌握的基本實驗技能和和化學理論知識不多，獨立完成設計性實驗有一定的難度，而四年級的學生則好了很多。根據這幾年的實踐，我們認為大學一年級無機化學實驗中的設計型實驗不宜太難，而且老師和學生都要做好充分的準備，對老師的要求更高。老師不僅要全面了解相關文獻,而且對實驗的結果以及實驗中可能出現的問題都應做到心中有數。

近年來，在無機化學實驗的教學中，我們一直實施“‘補課’性質的基本技能訓練-基本操作和驗證性實驗-綜合型設計型實驗”三段漸進式教學模式，其目的是在使學生掌握實驗的基本知識、基本操作技能、養成良好的實驗習慣的同時，培養學生的動手實踐能力、創新意識和精神，以滿足現代社會對應用型、創新型人才的要求。幾年的探索和實踐表明，這一模式可行有效，提高了實驗教學的質量。

［1］戴安邦.全面的化學教育和實驗室教學［J］.大學化學，1989，4（1）：1-7.

［2］吳文源.對于大學無機化學實驗教學的再認識［J］.化學教育，2007（6）：34-35.

［3］宋心琦.化學學科的現狀及基礎化學教育改革問題［J］.大學化學，2001，16（1）：40-47.