無機化學實驗教學模式的改革與實踐

陳滿生，鄧奕芳，陳志敏，鄒建陵，楊穎群，易正戟，羅炳初

（1.功能金屬有機材料湖南省普通高等學校重點實驗室，湖南 衡陽 421008；2.衡陽師范學院 化學與材料科學系，湖南 衡陽 421008）

無機化學實驗教學模式的改革與實踐

陳滿生1，2，鄧奕芳2，陳志敏1，2，鄒建陵2，楊穎群1，2，易正戟1，2，羅炳初2

（1.功能金屬有機材料湖南省普通高等學校重點實驗室，湖南 衡陽 421008；2.衡陽師范學院 化學與材料科學系，湖南 衡陽 421008）

以培養 “厚基礎、寬口徑、強能力、高素質、重應用”人才為目的，從教學內容、教學方法和考核方式等方面對無機化學實驗教學進行改革，建立了 “基礎型＋設計型＋創新研究型”實驗教學新模式。實踐證明，這種教學模式能充分調動學生的實驗能動性，有利于培養學生良好的科學素質和創新能力。

無機化學實驗；教學模式；實踐

無機化學實驗是化學專業的學生進入大學后接觸到的第一門專業基礎實驗課，也是化學專業中最基礎的實驗。而且，無機化學實驗的對象是大學一年級的學生，有其自身的特點和要求；同時，它又要為后繼實驗課程打基礎。因此，激發學生實驗能動性，培養學生的基本實驗技能和創新思維能力顯得尤其重要。傳統的無機化學實驗設計性和綜合性的問題解決實驗教學內容明顯不足，化學實驗的教學內容和教學模式受到極大挑戰，教學改革勢在必行［1－3］。文獻［4－5］提出了“驗證型、應用型、綜合設計型”教學模式。為適應社會對“創新型”人才的需要，我們對無機化學實驗教學進行改革，建立了“基礎型＋設計型＋創新研究型”教學新模式，通過教學實踐已收到良好的教學效果。

1 改革實驗教學模式

傳統的無機化學實驗教學多以驗證型實驗為主，其基本模式為“基本操作和基本技能訓練”＋“概念和原理及元素性質的驗證”。前者是由教師先演示，學生再練習的方式，主要培養學生的動手能力，該模塊單獨開設學時幾乎占總學時的30%；后者也主要是在教師的精心指導下進行，沒有體現學生的自主性。實踐證明，這種教學模式不能激發學生發現問題的能動性，很難達到預期的教學效果和目標。通過調查研究其它院校無機化學實驗內容，我們針對我院的實際情況，變革傳統的教學內容，整合并優化了實驗教學內容。淘汰或改進某些簡單驗證實驗，增加設計型、創新型實驗，建立了“基礎型＋設計型＋創新研究型”教學模式。

1.1 重視基礎性實驗

基礎實驗包括基本操作和基本技能的典型實驗，旨在培養學生操作技能和嚴謹的科學態度，使學生加深對理論知識的理解，掌握基本實驗方法。這類實驗是基礎，必須高度重視。為加強學生操作基本功的訓練，我們做到了以下兩點：其一，教師標準示范性操作。其二，學生實驗時，教師通過現場巡回指導回答學生的疑問，指正學生的實驗操作。這樣，學生的基本操作就會逐漸規范、熟練。在大一上學期，考慮到學生的實驗基礎較薄弱，我們首先安排一些基本操作實驗，如：儀器的洗滌與干燥、加熱、玻璃管的加工、試劑的取用、攪拌、過濾、結晶、移液管、滴定管、天平、容量瓶的使用等。并且把單獨的基本操作實驗揉合在綜合性實驗中，比如“氯化鈉的提純”實驗中就包含了天平的使用、溶解、攪拌、結晶、過濾等基本操作。在教學過程中，對于學生沒有使用過或操作不熟練的儀器先讓他們反復練習，直到熟練掌握后才允許其進行整個實驗。基礎實驗要盡量選擇與工農業生產、日常生活密切相關的實際樣品讓學生分析測定，以增強實驗的實用性。

1.2 增開設計性實驗

設計實驗旨在培養和考核學生運用理論知識、實驗方法自行設計和獨立操作的能力，具體題目由學生根據老師指定的范圍而定。實驗前，只給定被測試樣、測試目標和測試要求，學生通過查閱文獻和有關參考書設計合理可行的實驗方案，獨立完成實驗，當場寫出實驗報告。設計實驗分為簡單設計和綜合設計，分別安排在期中、期末進行。簡單設計實驗要求學生初步掌握設計的基本方法，重點考核學生基本操作。為此，在完成“氯化鈉的提純”基礎實驗教學后，選擇教材中沒有的題目進行實驗設計。例如，“衡陽地下鹵水的精制”為題目，對溶液的配置，試液pH值的控制和指示劑的正確選擇，設計分析方案。實驗中，每個教師跟蹤4～6個學生的操作，當場評定學生的操作成績。

綜合設計實驗以培養和考核學生運用基本知識分析、解決問題的綜合能力為目的。選題原則：（1）選擇教材中沒有出現過的題目；（2）盡量包括幾種基本實驗分析方法；（3）選擇難易適中、能為學生留有自行設計創新空間的題目。教師提前2～3周將多個實驗題目告訴學生，讓學生查閱文獻自行設計，具體題目由學生當場抽簽而定。學生雖然只做了一個實驗，但對老師提出的諸多題目都要經過仔細思考和設計，這樣既拓寬了學生的知識面，又增強了學生學習的主動性，更有利于培養學生的綜合能力。

1.3 不斷加強創新性實驗

隨著學生們知識的不斷積累和實驗技能的提高，有些學生很想嘗試自己感興趣的實驗，對這部分學生我們應給予鼓勵并給機會讓他們大膽創新。為此，我們在2009級、2010級這部分學生中開始嘗試創新性實驗的教學。盡管這部分學生可能只占總人數的三分之一甚至不到三分之一，但這一舉措激發了學生的創新意識，他們紛紛要求加入到創新行列。從2010級學生起，我們在重視基礎實驗、增開設計實驗的基礎上，在所有學生中嘗試了創新實驗的教學。

創新實驗教學目的是激發學生創新意識，培養學生綜合運用基本知識解決實際問題的能力，為畢業論文和以后科研工作打下一定的基礎。通過設計創新實驗與準備實驗材料、撰寫詳盡的實驗記錄提高了學生實驗動手能力和儀器操作能力，培養了學生的總結概括和書面表達能力；培養了學生良好的科研素質和團隊精神，養成了認真、實事求是的科研態度，以及提高了學生分析與解決問題的能力；培養了學生嚴謹的科學思維，使學生能盡快地進入畢業論文與設計、畢業實習等后續研究性學習階段；也為學生從事研究生學習和走上社會工作打下堅實的基礎。

創新實驗內容和形式有：

（1）學生自選課題：學生根據自己感興趣的問題設計課題。如：一學生為開發家鄉鉛鋅礦資源而進行礦渣中磁性鐵的測定與純化。

（2）老師指定課題：老師根據教學實際和學生學習情況指定課題。如：我們以《家居裝潢材料中甲醛的測定》為課題，并將之分成三個子課題：①《氧化還原滴定法測定木地板中甲醛的含量》，②《采用合理的化學方法減少甲醛的含量》，③《大氣取樣綜合法測定甲醛的含量》。

（3）教學中引入科技創新課題：老師根據自己的科研課題，讓學生能積極參加部分課題研究。如：衡陽市的豐富地下資源－鹵水，欲做成精品增值賣出或進行深加工。我們承擔了這項任務，并以《鹵水的精制和應用》為課題在學生中進行專題講座，然后把該課題分成若干子課題（①《鹵水中硅、鋁、鐵、鈦的成分分析》，②《鹵水精制方法及其加碘應用》，③《鹵水脫硅方法及其效果》，④《從鹵水中提取高純氯化鈉的研究》，……），由學生自愿選做。

教學方法：在課堂上教師應該告訴學生創新實驗是教學的一部分，并作為實驗考核的一個重要方面，要求每個學生或幾個學生攻關一個課題。學生選題后，教師要及時指導學生查閱相關文獻資料，并對學生實驗方案進行仔細審核，提出合理的修改意見，并讓學生進行大膽地嘗試和試驗。學生的實驗方案經得教師同意后，就可以利用周末或節假日在開放實驗室中實施。創新實驗追求成功，也允許失敗，但要求學生在課程結束前提交實驗小論文或實驗報告，以檢查總的實驗效果。

2 改革學生實驗考核制度

以往的實驗考核制度主要考核上課表現、實驗報告以及實驗操作考試和理論考試。改革后的考核制度實行多樣化，主要考核實驗方案的擬訂、上課表現、實驗報告以及實驗操作考試和理論考試。上課表現以前主要是看學生的實驗操作規范性，現在還要看他們提出問題及解決問題的表現，激發他們探究的興趣。實驗報告不再是以前按部就班的填寫實驗原理、實驗步驟、實驗結果就了事了，還要求學生對實驗過程中的現象和實驗結果做出正確分析，使學生真正地理解和掌握本次實驗的內容與方法，達到鎮長實驗的效果和目的。也可以讓學生對實驗提出1～2個思考題，可以是對實驗步驟的改進意見，也可以是此次實驗引發的后續實驗，鼓勵學生思考。期末的實驗操作考試不再只是側重基本操作和基本技能的測試，這些無法真正全面的評價學生綜合能力，因此，期末操作考試題是一個設計性實驗，由學生抽簽決定具體的題目。操作考試不再是程序化、機械化，這樣將考試考活，從而達到全面衡量和評價無機化學實驗教學質量的作用（表1）。

表1 無機化學實驗成績評分標準

3 結 語

幾年的實踐證明，新模式的教學，不僅有力促進了教師教學與科研工作，同時也有力地調動了學生學習的主動性，激發了學生的創新意識和創新精神，培養了學生的創新能力。“基礎型＋設計型＋創新研究型”的無機化學實驗教學模式，體現了從簡單到復雜，從基礎—驗證—探索的轉變過程。“啟發—質疑—探究”式的教學方式強調了學生在指導教師的啟發下，發現問題，進一步分析問題和解決問題，完成從知識、技能到探究的能力提升過程，從而掌握比較扎實的化學實驗研究方法，培養良好的科學素質和創新能力。完善的考試制度從真正意義上衡量和評價無機化學實驗教學質量。改革以來，學生的課程論文、畢業論文80%以上均來自教師的科研子項目。通過參與專業教師的科研課題，學生很輕松地完成了無機實驗教學任務，也很順利地達到了畢業論文的要求，并有部分學生在國內外相應期刊雜志、會議上發表了學術論文，這為他們在同學中樹立榜樣作用和進一步深造做好了鋪墊。多次實踐證明，近兩年來該研究型教學模式在無機化學實驗中的實施取得了良好的教學效果。在2011年湖南省大學生化學實驗技能大賽中，其中一位同學獲得了二等獎，一位同學獲得了三等獎。

［1］譚正德，鐘雯，趙紅.化學綜合創新型實驗的研究與實踐［J］.實驗室研究與探索，2006，25（6）：696－698.

［2］譚正德，周原，易兵.化學全開放實驗教學的淺析［J］.廣東化工，2009，36（10）：194－195.

［3］劉志偉，張 晨.以科研引領實驗教學改革［J］.實驗室研究與探索，2009，28（6）：247－253.

［4］邱曉航，張守民，顧文.無機化學實驗課程的新嘗試［J］.實驗室科學，2007（3）：19－20.

［5］朱紅，周競學，張紅光.構建適合創新人才培養的實踐教學環境［J］.實驗技術與管理，2006，23（9）：19－22.

Investigation and Practice of the Teaching Pattern in Inorganic Chemistry Experiment

CHEN Man－sheng1，2，DENG Yi－fang2，CHEN Zhi－min1，2，ZOU Jian－ling2，YANG Ying－qun1，2，YI Zheng－ji1，2，LUO Bing－chu2
（1.Key Laboratory of Functional Organometallic Materials of Hengyang Normal University，College of Hunan Province，Hengyang Hunan 421008，China；2.Department of Chemistry and Materials Science，Hengyang Normal University，Hengyang Hunan 421008，China）

To cultivate the talent of“thick foundation，wide caliber，high capacity，high－quality and heavy application”，we reformed the teaching of inorganic chemistry experiment from the aspects of the teaching content，teaching and examination style，built new experiment teaching model of“basic，design and innovation”.It is proved that the investigation－based experimental teaching model could fully mobilize the students'investigating activities，and was helpful to train their scientific qualities and innovating abilities.

inorganic chemistry experiment；teaching pattern；practice

G642.423

A

1673－0313（2011）06－0143－03

2011－09－27

衡陽師范學院教學研究項目（JY201103）；衡陽師范學院精品課程資助項目（2008）

陳滿生（1973－），男，湖南郴州人，副教授，博士，研究方向：主要從事無機化學和功能配合物研究.