高校化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的創(chuàng)新研究

陳立妙

(中南大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院，長(zhǎng)沙 410083)

一、我國(guó)高校化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)狀

化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式一直是我國(guó)高校化學(xué)教學(xué)的最常用的教學(xué)方式之一。在以往的高校化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中起到了重要的輔助教學(xué)作用，特別是對(duì)一些無(wú)法講述的化學(xué)反應(yīng)的現(xiàn)象變化問(wèn)題的講解具有不可替代的作用，因此高校化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)一直是化學(xué)教學(xué)中不斷探索、追求完善的過(guò)程［1］。但在以往的化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，尚存在許多的問(wèn)題，給學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐的機(jī)會(huì)偏少，學(xué)生很難認(rèn)識(shí)到實(shí)驗(yàn)教學(xué)的創(chuàng)新作用。究其原因，一是教育目的陳舊狹窄;二是實(shí)驗(yàn)過(guò)程交代得過(guò)細(xì);三是實(shí)驗(yàn)中包辦太多［2］。忽視了學(xué)生創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。因此應(yīng)該重視化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，重視培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

(一)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的內(nèi)容缺乏新意

在以往的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，通常把驗(yàn)證化學(xué)反應(yīng)的過(guò)程和結(jié)果作為教學(xué)的主要內(nèi)容，這是由化學(xué)教學(xué)中的特殊性所決定的。這種教學(xué)方式在以往的化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中取得了很好的效果。但是，這種實(shí)驗(yàn)室教學(xué)方法由于受化學(xué)反應(yīng)的過(guò)程和結(jié)果的確定，也就是對(duì)課題化學(xué)教學(xué)過(guò)程中教學(xué)內(nèi)容的驗(yàn)證，很難開(kāi)創(chuàng)學(xué)生的創(chuàng)新精神［3］。因此化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)在一定程度上抑制了學(xué)生的創(chuàng)新精神。

但隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，很多的化學(xué)實(shí)驗(yàn)可以通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)演示出來(lái)，特別是隨著VR等模擬技術(shù)的廣泛應(yīng)用，化學(xué)實(shí)驗(yàn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用越來(lái)越廣泛，化學(xué)反應(yīng)的過(guò)程和結(jié)果可以在計(jì)算機(jī)的演示中隨心所欲，因此也比以往的教學(xué)效果更加明顯。

(二)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的資源浪費(fèi)較嚴(yán)重

由于實(shí)驗(yàn)教學(xué)中一些學(xué)生的操作不當(dāng)，或是對(duì)操作的時(shí)間點(diǎn)把握不好，導(dǎo)致很多實(shí)驗(yàn)需要多次反復(fù)的操作，這對(duì)于一些較為昂貴的實(shí)驗(yàn)材料和化學(xué)試劑，造成了較多的浪費(fèi)。尤其是一些大型儀器設(shè)備，在購(gòu)置時(shí)，需要支付很高的成本。除了承擔(dān)每學(xué)期一次或是幾次的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容外基本處于閑置狀態(tài)，造成了實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備的浪費(fèi)。實(shí)驗(yàn)室的儀器和設(shè)備還需要安排固定的管理人員進(jìn)行日常維護(hù)，特別是在寒假和暑假期間的維護(hù)費(fèi)用更高。有的實(shí)驗(yàn)室儀器和設(shè)備是為教師的科研創(chuàng)新活動(dòng)服務(wù)的，基本不針對(duì)學(xué)生開(kāi)放，造成極大的資源閑置和浪費(fèi)，也限制了對(duì)化學(xué)科學(xué)有興趣的學(xué)生利用課余時(shí)間開(kāi)展化學(xué)實(shí)驗(yàn)操作，因此不利于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)效果。

(三)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的模式固定

化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的模式通常采用教師為主，學(xué)生觀察和模擬的教學(xué)模式。這種模式往往就已經(jīng)把教學(xué)中的實(shí)驗(yàn)效果和實(shí)驗(yàn)過(guò)程在教師的指導(dǎo)下，重新演示并加以驗(yàn)證。并且實(shí)驗(yàn)教學(xué)的課程僵化，很多實(shí)驗(yàn)教學(xué)僅僅是為課程教學(xué)服務(wù)的。這些固定的課程設(shè)置和教學(xué)方式忽視了學(xué)生的主體地位，使學(xué)生的教學(xué)地位還是處于以往的“被動(dòng)式”教學(xué)活動(dòng)中，這種教學(xué)模式其實(shí)就是應(yīng)試教學(xué)。

(四)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的考核方式單一

化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的考核往往是對(duì)教學(xué)過(guò)程中的教學(xué)內(nèi)容和現(xiàn)象進(jìn)行驗(yàn)證和比較，是教師操作過(guò)程的“反復(fù)”。被考核的學(xué)生只要掌握了教師在實(shí)驗(yàn)教學(xué)的操作程序，就很容易通過(guò)課程考核。單一的考核模式往往忽略了學(xué)生的創(chuàng)新技能，這種考核方式在一定程度上抑制了學(xué)生的綜合素質(zhì)培養(yǎng)。

二、實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在問(wèn)題的原因分析

化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在這些問(wèn)題的原因是多方面的。首先，化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中固定的教學(xué)模式是因?yàn)榛瘜W(xué)教學(xué)的特殊性所決定的［4］。化學(xué)教學(xué)講解的一部分內(nèi)容和現(xiàn)實(shí)生活聯(lián)系不大，一些現(xiàn)象和化學(xué)反應(yīng)只能在實(shí)驗(yàn)室才能解釋清楚。如，一些化學(xué)元素的放射性產(chǎn)生新的元素和物質(zhì)。其次，以往的化學(xué)課程設(shè)置已不能滿足當(dāng)前社會(huì)發(fā)展的需要，特別是隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，一些常用能源材料的逐漸枯竭，將不斷地開(kāi)發(fā)新的能源替代品。這些新知識(shí)在傳統(tǒng)的課程設(shè)置和專業(yè)知識(shí)體系中沒(méi)有體現(xiàn)，或是沒(méi)有完全體現(xiàn)出。這些新課程的開(kāi)設(shè)將是今后化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重點(diǎn)內(nèi)容，也是化學(xué)專業(yè)培養(yǎng)高素質(zhì)、良好操作技能人才的必備知識(shí)。第三，以往的實(shí)驗(yàn)室設(shè)備、儀器管理和實(shí)驗(yàn)室設(shè)施配備，以及使用狀況的不合理，特別是學(xué)生進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)缺乏自主性和創(chuàng)新性，不適合培養(yǎng)具有創(chuàng)造性的專業(yè)人才［5］。

三、化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的創(chuàng)新研究

培養(yǎng)符合我國(guó)當(dāng)前社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展新形勢(shì)的化學(xué)專業(yè)技術(shù)人才，始終離不開(kāi)實(shí)驗(yàn)教學(xué)。特別是在大力提倡素質(zhì)教育，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力的今天，高校的化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)必須順應(yīng)社會(huì)發(fā)展的需要，以人才市場(chǎng)的需求為培養(yǎng)目標(biāo)。因此實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)該從以下三個(gè)方面努力，為培養(yǎng)高素質(zhì)的學(xué)生打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

(一)提高實(shí)驗(yàn)室的設(shè)施設(shè)備配備，完善實(shí)驗(yàn)室的使用和管理制度

目前一部分高校由于受自身?xiàng)l件的影響，在實(shí)驗(yàn)室的設(shè)施設(shè)備和實(shí)驗(yàn)材料上的配備達(dá)不到相應(yīng)的要求。一些新建的高校和西部的一些高校因?yàn)樨?cái)政問(wèn)題，往往只能先滿足基礎(chǔ)課程教學(xué)的硬件設(shè)施的投入，造成了一部分高校化學(xué)實(shí)驗(yàn)室形同虛設(shè)。如西部的某個(gè)地方新建高校在本科評(píng)估時(shí)，專家們看到的化學(xué)實(shí)驗(yàn)室和該校的物理實(shí)驗(yàn)室混在一起。另一部分高校對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室的儀器設(shè)備和其他化學(xué)試劑材料的配備，投入了大量的物力和財(cái)力，對(duì)于這些現(xiàn)有的教學(xué)資源和實(shí)驗(yàn)室，應(yīng)“盡其所值”。

雖然許多高校購(gòu)置了幾百萬(wàn)元甚至上千萬(wàn)元的儀器設(shè)備和實(shí)驗(yàn)材料，建立化學(xué)示范教學(xué)中心，使得化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的硬件條件得到了很大的改觀，但是實(shí)驗(yàn)室的利用率不高，一些設(shè)施因?yàn)楸容^昂貴，甚至很少允許學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室操作。只有在學(xué)生集中上實(shí)驗(yàn)課時(shí)才允許進(jìn)入，一些實(shí)驗(yàn)室和儀器由于相關(guān)實(shí)驗(yàn)的材料和試劑價(jià)值高，學(xué)校無(wú)法長(zhǎng)期采購(gòu)相應(yīng)的材料和試劑，導(dǎo)致這些設(shè)施和設(shè)備是“買得起，用不起”的尷尬局面。這些問(wèn)題往往給學(xué)校和學(xué)生都造成極大的浪費(fèi)，更不利于高素質(zhì)化學(xué)人才的培養(yǎng)。

完善實(shí)驗(yàn)室的管理，對(duì)實(shí)驗(yàn)室發(fā)揮自身的效益和培養(yǎng)高素質(zhì)的化學(xué)專業(yè)人才尤為重要。高校應(yīng)長(zhǎng)時(shí)間地開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室，吸引學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室，提高學(xué)生對(duì)化學(xué)課程的學(xué)習(xí)興趣。實(shí)驗(yàn)室應(yīng)該配備專業(yè)的管理人員，了解專業(yè)的特殊性。實(shí)驗(yàn)室的管理制度規(guī)范化，更能發(fā)揮實(shí)驗(yàn)室的功能。

(二)提高教師實(shí)驗(yàn)教學(xué)的水平，提升自身教學(xué)能力

1.夯實(shí)自身的教學(xué)功底

高校教師的教學(xué)功底和教學(xué)能力主要表現(xiàn)在如何提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作能力。教師要通過(guò)扎實(shí)的教學(xué)功底，引導(dǎo)學(xué)生自己進(jìn)行探討性試驗(yàn)，加強(qiáng)學(xué)生的專業(yè)試驗(yàn)操作能力。通過(guò)專業(yè)的訓(xùn)練方法，讓學(xué)生掌握基本實(shí)驗(yàn)操作方法和技能，幫助學(xué)生提高操作能力。提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量的前提是要提高實(shí)驗(yàn)教師的素質(zhì)。在試驗(yàn)教學(xué)的過(guò)程中，教師往往起到主導(dǎo)的作用。作為主導(dǎo)教師，個(gè)人素質(zhì)直接影響著教學(xué)質(zhì)量和人才的培養(yǎng)。在高校學(xué)生的人數(shù)不斷增加，而試驗(yàn)教師相對(duì)緊缺的情況下，教師應(yīng)把握好學(xué)生的興趣、愛(ài)好，同時(shí)對(duì)不同學(xué)生采取有差異化的實(shí)驗(yàn)教學(xué)引導(dǎo)。

2.更新舊的教學(xué)理念

高校試驗(yàn)教師應(yīng)該與時(shí)俱進(jìn)，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中不斷更新舊的教學(xué)理念［5］。在培養(yǎng)學(xué)生對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的濃厚興趣上多做努力。目前化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)一般是教師講解實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容，并親自進(jìn)行試驗(yàn)操作和講解。在這個(gè)過(guò)程中，教師始終處于主導(dǎo)地位，這種教學(xué)理念往往為學(xué)生在實(shí)際操作中設(shè)定模板和程序，從而無(wú)形中影響到學(xué)生的創(chuàng)新能力。改變舊的教學(xué)觀念，應(yīng)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中改變過(guò)于注重知識(shí)的驗(yàn)證、傳授，而把試驗(yàn)過(guò)程和試驗(yàn)方法融入試驗(yàn)?zāi)芰εc科學(xué)素養(yǎng)培養(yǎng)中，運(yùn)用現(xiàn)代教學(xué)方法和手段，積極培養(yǎng)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的興趣。特別是運(yùn)用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)，把試驗(yàn)過(guò)程和結(jié)果生動(dòng)化和形象化，并在試驗(yàn)中隨心所欲地掌握試驗(yàn)的步驟，使一些瞬間現(xiàn)象能通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)清晰地表現(xiàn)出來(lái)。

3.創(chuàng)新化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)方法

實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的創(chuàng)新離不開(kāi)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)化學(xué)專業(yè)人才的要求［6］。因此，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容必須符合人才市場(chǎng)需求。實(shí)驗(yàn)教師在科研活動(dòng)中，結(jié)合當(dāng)前社會(huì)的實(shí)際需求，在樹(shù)立人才質(zhì)量意識(shí)上，認(rèn)真創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法。把傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法中具有實(shí)際價(jià)值的內(nèi)容和方法與現(xiàn)實(shí)很好地結(jié)合，并進(jìn)行科學(xué)研究。特別是新的應(yīng)用性材料的實(shí)驗(yàn)，如乙醇替代汽油作為新興燃料的效果進(jìn)行比較研究，可以為學(xué)生在以后的實(shí)際工作中加深對(duì)新事物的認(rèn)識(shí)、對(duì)新原料的開(kāi)發(fā)研究，為以后培養(yǎng)解決實(shí)際問(wèn)題能力，并在實(shí)驗(yàn)中不斷驗(yàn)證做充分準(zhǔn)備。

(三)規(guī)范學(xué)生的試驗(yàn)操作過(guò)程，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力

1.規(guī)范學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作的基本要求，創(chuàng)新試驗(yàn)設(shè)計(jì)

化學(xué)實(shí)驗(yàn)是一種要求嚴(yán)格、操作規(guī)范的行為。在試驗(yàn)過(guò)程中，學(xué)生如不能按實(shí)際步驟進(jìn)行操作，可能就會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤的結(jié)果，甚至是重大的安全問(wèn)題。提高化學(xué)實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性可以培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度。學(xué)生在實(shí)際操作中一般是按實(shí)驗(yàn)教材上的步驟作預(yù)習(xí)，按部就班地完成試驗(yàn)的過(guò)程，再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理。

化學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué)，化學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)苤庇^、形象地為學(xué)生提供豐富的感性材料，化學(xué)的學(xué)習(xí)過(guò)程充滿趣味性、思維性、挑戰(zhàn)性、探索性和創(chuàng)造性［7］。因此，教師可以充分利用化學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)置問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行觀察、研究和分析，并通過(guò)這個(gè)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪^(guò)程認(rèn)知新事物。教師可以給學(xué)生布置試驗(yàn)設(shè)計(jì)任務(wù)，讓學(xué)生進(jìn)行新的探索和嘗試。通過(guò)對(duì)不同試驗(yàn)步驟和內(nèi)容所產(chǎn)生不同結(jié)果的試驗(yàn)設(shè)計(jì)，可以提高學(xué)生的創(chuàng)新思維能力，還能提高學(xué)生的學(xué)生興趣和學(xué)習(xí)效果，這對(duì)于高校化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)有著重要意義。

2.加強(qiáng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)的指導(dǎo)和總結(jié)

學(xué)生對(duì)化學(xué)試驗(yàn)具有濃厚的興趣，特別是無(wú)法在現(xiàn)實(shí)生活中認(rèn)知的一些新事物和新現(xiàn)象。但是，學(xué)生往往只是對(duì)化學(xué)試驗(yàn)的過(guò)程感興趣，忽略了試驗(yàn)的目的，從而導(dǎo)致學(xué)生在試驗(yàn)之前和試驗(yàn)之后缺乏必要的步驟。因此教師對(duì)學(xué)生要在使用前指導(dǎo)其認(rèn)真學(xué)習(xí)試驗(yàn)的步驟和方法，在實(shí)驗(yàn)后對(duì)結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)的整理和分析。只有通過(guò)這樣重要的環(huán)節(jié)才能使化學(xué)實(shí)驗(yàn)的效果得以體現(xiàn)。

首先要做好學(xué)生在實(shí)驗(yàn)前的指導(dǎo)，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中做到實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)原理清楚;實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)步驟明確［8］。其次，在實(shí)驗(yàn)中對(duì)學(xué)生的操作要實(shí)施監(jiān)控，對(duì)于一些新的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，可以讓學(xué)生自己動(dòng)手，對(duì)出現(xiàn)的新結(jié)果和新現(xiàn)象進(jìn)行很好的認(rèn)知。及時(shí)糾正學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中的不規(guī)范、不科學(xué)，甚至危險(xiǎn)的操作。最后對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)，在實(shí)驗(yàn)之后的總結(jié)尤為重要，一些結(jié)果和現(xiàn)象可以通過(guò)自己學(xué)習(xí)的知識(shí)、原理和法則解釋清楚，從而加深對(duì)專業(yè)知識(shí)的印象。在此基礎(chǔ)上構(gòu)建“分層次、多形式、一體化”教學(xué)體系［9］。

四、結(jié)束語(yǔ)

化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目的就是培養(yǎng)高素質(zhì)的化學(xué)專業(yè)人才，為了人才培養(yǎng)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，可以對(duì)實(shí)驗(yàn)室的教學(xué)設(shè)備、教學(xué)儀器和管理進(jìn)行完善，使實(shí)驗(yàn)室的使用科學(xué)合理。實(shí)驗(yàn)教師也應(yīng)該從自身能力提升出發(fā)，不斷提高自己的教學(xué)水平，運(yùn)用先進(jìn)的、多樣的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法和手段，使實(shí)驗(yàn)教學(xué)的結(jié)果更加明顯。并且引導(dǎo)學(xué)生不斷創(chuàng)新，使學(xué)生真正成為實(shí)驗(yàn)的主體，更好地培養(yǎng)學(xué)生的自主創(chuàng)新能力。

［1］周麗坤.對(duì)本科化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的一些想法與建議［J］.云南大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版，2008(S1):336.

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［3］馬曉園.對(duì)大學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的思考［J］.佳木斯教育學(xué)院學(xué)報(bào)，2009(3):62.

［4］張會(huì)軍.加強(qiáng)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，培養(yǎng)技能型人才［J］.遼寧教育行政學(xué)院學(xué)報(bào)，2006(8):92.

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