基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革探索與實(shí)踐

朱 鑫 李合平 武香香 武雪芬

（河南中醫(yī)學(xué)院，河南 鄭州 450008）

基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革探索與實(shí)踐

朱 鑫 李合平 武香香 武雪芬

（河南中醫(yī)學(xué)院，河南 鄭州 450008）

基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)提高學(xué)生的素質(zhì)、培養(yǎng)學(xué)生的能力起著至關(guān)重要的作用，本文就實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問題、對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的優(yōu)化整合及實(shí)施結(jié)果等方面進(jìn)行了探索。

基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)；教學(xué)改革

化學(xué)課程是中藥學(xué)及藥學(xué)專業(yè)的主干課程，是重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，良好的教學(xué)效果能夠幫助學(xué)生建立完整的專業(yè)知識(shí)框架，對(duì)提高學(xué)生的素質(zhì)、培養(yǎng)學(xué)生的能力都起著至關(guān)重要的作用。其中實(shí)驗(yàn)課程的作用更是不可替代，實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量的優(yōu)劣，直接影響到該專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)[1]。學(xué)生在化學(xué)實(shí)驗(yàn)過程中可受到規(guī)范、系統(tǒng)的訓(xùn)練，可以獲得大量的感性知識(shí)，對(duì)培養(yǎng)其理論聯(lián)系實(shí)際的能力；分析解決問題的能力；嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真、實(shí)事求是、一絲不茍的科學(xué)態(tài)度和求真、探索、協(xié)作的精神；以及創(chuàng)新思維和創(chuàng)新實(shí)踐的能力等等都起到重要的作用。

我校的基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是圍繞著傳統(tǒng)的四大化學(xué)（無機(jī)化學(xué)、分析化學(xué)、有機(jī)化學(xué)和物理化學(xué)）的理論教學(xué)展開的。這種以化學(xué)二級(jí)學(xué)科為基礎(chǔ)、四大化學(xué)實(shí)驗(yàn)為支柱發(fā)展起來的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，在系統(tǒng)的嚴(yán)謹(jǐn)性、內(nèi)容的成熟度以及與化學(xué)原理的課堂教學(xué)聯(lián)系緊密上有其突出的優(yōu)點(diǎn)[2]。但是其中也還存在諸多問題。首先，實(shí)驗(yàn)課沒有完善的考核體系，只依據(jù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告給出成績(jī)。這就不能充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，學(xué)生普遍存在課前不認(rèn)真預(yù)習(xí)，做實(shí)驗(yàn)時(shí)“照方抓藥”的情況。另外，實(shí)驗(yàn)課程體系中驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)較多，綜合及設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容偏少，不利于培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新能力。各門實(shí)驗(yàn)課之間缺乏聯(lián)系和配合，不能形成有機(jī)的整體，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容有同等水平的重復(fù)現(xiàn)象。以上諸多問題極大地影響了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果，改革勢(shì)在必行。

1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的整合

1.1 精簡(jiǎn)重復(fù)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

各門實(shí)驗(yàn)課程之間存在有重復(fù)的現(xiàn)象，如果重復(fù)的內(nèi)容由淺入深，可以讓學(xué)生把知識(shí)掌握得更加牢固，但也有同等水平的重復(fù)，這就不可避免地占用過多的學(xué)時(shí)，影響其他教學(xué)內(nèi)容的深度和廣度。所以首先要打破各門課程自成體系的狀態(tài)，把相關(guān)課程教學(xué)內(nèi)容融合在一起，進(jìn)行優(yōu)化組合。

如一些基本實(shí)驗(yàn)操作技能幾門實(shí)驗(yàn)課程都要用到，這些實(shí)驗(yàn)課程中都要重復(fù)進(jìn)行訓(xùn)練。如分析天平的使用；容量?jī)x器如容量瓶、滴定管、移液管的使用等。無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)和分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)中都要用到，因?yàn)闊o機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)是在第一學(xué)期開設(shè)，所以無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中首先要進(jìn)行訓(xùn)練，但是由于學(xué)時(shí)的限制，又不可能進(jìn)行充分的訓(xùn)練，所以學(xué)生的這些基本實(shí)驗(yàn)操作技能就不扎實(shí)。到了第三學(xué)期開設(shè)分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)，這些基本操作因?yàn)閷W(xué)生掌握得并不扎實(shí)，還要重新進(jìn)行訓(xùn)練。這樣就浪費(fèi)了過多地學(xué)時(shí)，影響了綜合性及設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的開設(shè)。所以就將這些基本實(shí)驗(yàn)技能操作放在第一學(xué)期，進(jìn)行強(qiáng)化訓(xùn)練。要求學(xué)生對(duì)每一個(gè)基本操作都要進(jìn)行一絲不茍的練習(xí)，操作的規(guī)范、正確是實(shí)驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確、可靠的最基本的保證。同時(shí)，加強(qiáng)對(duì)學(xué)生良好的工作習(xí)慣與工作作風(fēng)的培養(yǎng)，如要求學(xué)生保持實(shí)驗(yàn)臺(tái)面的整潔、儀器存放有序、污物不亂丟棄等等。學(xué)生的基本功扎實(shí)了，就為后續(xù)的實(shí)驗(yàn)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

1.2 保留經(jīng)典的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)

經(jīng)典的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，一則是具有實(shí)用性，緊密結(jié)合實(shí)際，二則它們是歷經(jīng)千錘百煉有效訓(xùn)練學(xué)生實(shí)驗(yàn)基本技能的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)，是促進(jìn)學(xué)生形成化學(xué)概念、理解和鞏固化學(xué)知識(shí)的必經(jīng)階段[3]。學(xué)生在驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)中可獲得大量的感性知識(shí)，通過歸納、總結(jié)由感性認(rèn)識(shí)上升到理性認(rèn)識(shí)，對(duì)課堂講授的基本理論和基礎(chǔ)知識(shí)的理解和掌握會(huì)更加深刻。通過實(shí)驗(yàn)，使理論與實(shí)踐相結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力，以及分析問題解決問題的能力。如性質(zhì)實(shí)驗(yàn)中“電解質(zhì)溶液”，通過實(shí)驗(yàn)可加深學(xué)生對(duì)酸堿電離平衡及沉淀溶解平衡的理解。

同時(shí)，在實(shí)驗(yàn)中滲透綠色化學(xué)的理念，在能夠達(dá)到同樣教學(xué)效果的前提條件下，尋找替代品，盡量用低毒或無毒化學(xué)試劑替代有毒化學(xué)試劑。如溶度積規(guī)則的應(yīng)用實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖歉鶕?jù)溶度積規(guī)則及平衡移動(dòng)原理驗(yàn)證沉淀的生成、溶解、分步沉淀及沉淀的轉(zhuǎn)化。傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)中，大部分使用的是Pb（NO3）2和K2CrO4。采用這些沉淀離子及沉淀劑，現(xiàn)象比較明顯，但是Pb、Cr是有毒重金屬，實(shí)驗(yàn)廢棄物排放到水中，會(huì)對(duì)水資源造成嚴(yán)重污染。為了既保留傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的精華，又減少實(shí)驗(yàn)廢棄物對(duì)環(huán)境的污染，我們根據(jù)綠色化學(xué)的理念重新選擇沉淀離子及沉淀劑，如沉淀的生成實(shí)驗(yàn)一般用Pb2+離子和I－離子，我們改用Cu2+離子和OH－離子；分步沉淀一般用Ag+離子與CrO42－離子和Cl－離子，我們改用Cu2+離子與OH－離子和S2－離子[4]。

1.3 增加探索性、綜合性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

探索性的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容可以極大地激發(fā)學(xué)生的興趣。對(duì)于探索性的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容我們分了兩個(gè)階段來進(jìn)行安排，第一階段是在現(xiàn)有的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上逐漸融入探索性的內(nèi)容，遵循由簡(jiǎn)至繁，循序漸進(jìn)的原則。如“配合物的生成、性質(zhì)和應(yīng)用”實(shí)驗(yàn)中，配合物[Cu（NH3）4]SO4的晶體制得之后，要用NH3?H2O溶液溶解，以增加配合物的穩(wěn)定性，如果用含Cu2+的溶液溶解，是不是也能增加配合物的穩(wěn)定性呢？學(xué)生馬上就可以在現(xiàn)有的條件下進(jìn)行探索，簡(jiǎn)單易行。再如KMnO4與NaSO3分別在酸性、中性和堿性條件下的反應(yīng)現(xiàn)象應(yīng)該是紫色褪去變成淺粉色、有褐色沉淀生成和溶液變成墨綠色，但實(shí)際情況反應(yīng)現(xiàn)象卻是多種多樣的，出現(xiàn)反常現(xiàn)象之后引導(dǎo)學(xué)生要思考“為什么”，可以通過重復(fù)實(shí)驗(yàn)、作對(duì)比實(shí)驗(yàn)等方法找到原因。第二階段則是直接給出題目，由學(xué)生自行查閱文獻(xiàn)，設(shè)計(jì)出簡(jiǎn)便、廉價(jià)、可行的方案，由教師審查后方可獨(dú)立進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新精神、創(chuàng)新能力具有很好的促進(jìn)作用。

綜合性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容涉及某一學(xué)科的多個(gè)知識(shí)點(diǎn)或多個(gè)學(xué)科的知識(shí)點(diǎn)，涉及多種實(shí)驗(yàn)方法與手段，學(xué)生在做實(shí)驗(yàn)的過程中要綜合運(yùn)用所學(xué)過的知識(shí)、多種實(shí)驗(yàn)原理及方法去分析問題和解決問題，各項(xiàng)智力因素都能得到發(fā)展。例如“三草酸合鐵（Ⅲ）酸鉀的制備及表征”實(shí)驗(yàn)[5]，使學(xué)生能將無機(jī)物制備、重量分析測(cè)定結(jié)晶水、滴定分析測(cè)定草酸根和鐵的含量與紅外光譜表征等結(jié)合在一起，跨越了無機(jī)化學(xué)、分析化學(xué)和有機(jī)化學(xué)等3個(gè)二級(jí)學(xué)科。再如“阿司匹林的制備與質(zhì)量檢測(cè)”實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生在理論上能綜合運(yùn)用有機(jī)化學(xué)的理論和知識(shí)，掌握阿司匹林藥物合成、分離、純化的基本技能，并用分析化學(xué)的方法對(duì)其進(jìn)行含量測(cè)定。

2 實(shí)施結(jié)果

通過對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的整合及優(yōu)化調(diào)整，將四大基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)（無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)、分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)、有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)和物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)）整合為基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)一和基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)二，分別在一、二年級(jí)開設(shè)，并編寫了配套的教材。基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)一主要訓(xùn)練學(xué)生在大學(xué)本科階段必須掌握的包括分析天平、容量?jī)x器的使用等化學(xué)基本實(shí)驗(yàn)技能以及無機(jī)物的分析、分離與提純等方法，基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)二主要訓(xùn)練學(xué)生掌握有機(jī)物的分析、分離與提純的方法，了解常用儀器的性能、基本原理，掌握其操作方法，熟悉常規(guī)物理量和參數(shù)的測(cè)量等。

對(duì)學(xué)生的能力訓(xùn)練分為了3個(gè)階段，第一階段是基本操作技能訓(xùn)練和驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，主要訓(xùn)練學(xué)生掌握化學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本操作技能、基本儀器的操作方法以及基本理論等；并在此基礎(chǔ)上逐漸融入探索性實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容。第二階段為綜合性實(shí)驗(yàn)，是在第一階段學(xué)生掌握了扎實(shí)的基本實(shí)驗(yàn)技能之后進(jìn)行的，主要是關(guān)于無機(jī)物和有機(jī)物的制備，并且包括各種分離、分析與測(cè)定要求，這樣學(xué)生就可以將所學(xué)到的多學(xué)科的理論知識(shí)與多種研究方法、手段聯(lián)系起來，可學(xué)到新的合成技術(shù)，在對(duì)合成的產(chǎn)品進(jìn)行分離、提純、分析的過程中，進(jìn)一步強(qiáng)化了實(shí)驗(yàn)基本操作技能和技巧，同時(shí)也提高了綜合運(yùn)用各種知識(shí)解決實(shí)際問題的能力。第三階段為設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，教材中只給出實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊笈c設(shè)計(jì)提示，學(xué)生必須自主查閱參考文獻(xiàn)，撰寫實(shí)驗(yàn)方案，經(jīng)指導(dǎo)教師審查通過后獨(dú)立開展實(shí)驗(yàn)，對(duì)于實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)的問題盡可能自行解決。該類實(shí)驗(yàn)對(duì)于提高學(xué)生獨(dú)立自主地解決實(shí)際問題的能力以及創(chuàng)新能力有極大的促進(jìn)作用。

我校中藥學(xué)及藥學(xué)等本科專業(yè)從09年開始實(shí)施以上實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式。通過以上改革，增強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果，學(xué)生的實(shí)驗(yàn)基本操作技能基本功比原來扎實(shí)了，對(duì)實(shí)驗(yàn)課的興趣更加濃厚，對(duì)提高學(xué)生的綜合素質(zhì)起到了積極作用。改革是一項(xiàng)長(zhǎng)期系統(tǒng)的工程，是常態(tài)化的工作，我們將在以后的教學(xué)工作中不斷進(jìn)行探索和反思，不斷提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量。

[1] 張黎明,王敏,戴玉杰,等.基于實(shí)驗(yàn)室開放基金項(xiàng)目綜合性實(shí)驗(yàn)的實(shí)施[J].藥學(xué)教育,2011,27(1):52-55.

[2] 毛獻(xiàn)萍,李金芳,黃志強(qiáng).大學(xué)基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)K化改革初探[J].高校教育工程,2010(2):75-76.

[3] 王仁國(guó),趙茂俊,張?jiān)扑?等.基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)改革的反思[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理,2010,27(8):132-134.

[4] 白廣梅,李英.無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的綠色化[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理,2006,23(2):104-105.

[5] 楊水彬,黃春保,王虹,等.地方高等師范院校化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程體系的構(gòu)建與實(shí)踐[J].大學(xué)化學(xué),2010,25(3):13-15.

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A

1671-8194（2011）13-0169-02