材料物理與化學專業基礎化學實驗教學方法的探索

張海燕　　張雷

摘要：以大學本科材料物理與化學專業的基礎化學實驗教學為研究對象，結合近幾年的教學經驗，簡要分析目前學生在實驗課程中存在的普遍問題。重點研究非化學專業學生化學實驗教學中采用的教學方式，簡要探討提高教學質量，增加學習效率的方法，旨在通過學習興趣與實驗技能的改進與完善，進一步提高基礎化學實驗的教學質量。

關鍵詞：大學；基礎化學實驗；教學方法

中圖分類號：G642.4 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）04-0257-02

基礎化學實驗教學是化學課程的重要環節，是材料物理與化學專業學生的一門必修實驗課。在本學院的課程安排中，基礎化學實驗是本科二年級學生在系統學習基礎化學知識后開設的首門化學實驗課。通過此課程的學習，使學生加強對化學基礎理論知識的理解與運用，訓練學生的操作技能、培養學生的學習興趣和嚴謹的科研作風。然而，通過僅有的一門實驗課來全面掌握化學實驗的各方面知識具有很大的難度。普遍存在的問題是：在不能保證學生學習興趣的前提下無法達到預期的教學效果。因此，借助對教學策略以及教學方式的合理優化，提高基礎化學實驗的時效性具有重要的研究意義。本文作者結合近幾年來在基礎化學實驗教學中的經驗，分析實驗課程教學過程中存在的問題及學科現狀，探索提高基礎化學實驗教學效率的新方法與新策略。

一、材料物理與化學專業基礎化學實驗課現狀分析

1.學生學習興趣不濃，投入精力不足。化學是一門實驗科學，化學基礎理論與規律都源于化學實驗的總結，離開了實驗也就談不上化學。然而，化學相關課程在材料物理與化學專業中所有必修課程中占有的學時比例較低。對大部分學生而言，在有限的學時里很難對化學實驗課產生濃厚的學習興趣。即使部分學生在高中階段對化學學科產生了濃厚的學習興趣，目前開設的幾門化學實驗課無法滿足他們對化學相關知識的學習，久而久之學習興趣也逐漸降低。與其他專業課程一樣，學習興趣是掌握相關基礎知識和理論的前提，是提高學習效率的重要方法之一。因此，提高基礎化學實驗時效性首先要解決的問題是提高學生的學習興趣。

2.具體實驗內容與基礎理論知識聯系性較差，無法運用基礎理論解決實驗中遇到的問題。基礎化學實驗是化學理論的實際應用與具體體現，每一個化學實驗都有完整的化學理論或者化學反應機理相匹配。基礎化學實驗的設計思路就是通過一系列實驗操作和實驗結果的整理與分析，驗證基礎化學理論中的某一知識點。一般來說，學生應該熟練掌握化學理論基礎知識，并能用學到的化學基礎知識去解釋實驗現象和對實驗結果做出預判。然而，在實驗過程中發現很多學生沒有很好地掌握理論知識，對實驗中每一個步驟操作的目的性半知半解，只能按照實驗講義機械地完成實驗。基礎化學實驗的目的之一是讓學生通過觀察實驗現象，直接獲取大量的化學事實，加深對基本理論和概念的理解，并進一步用于指導實驗。如果能夠將學習到的化學基礎知識運用到具體的化學實驗操作中，對提高基礎化學實驗的時效性具有重要的意義。

3.實驗操作規范性差，導致實驗結果與理論數據偏差較大。實驗操作的規范性是基礎化學實驗順利完成的前提，不規范的操作會造成實驗結果的偏差，甚至可能無法保證實驗順利進行。在具體的實驗過程中，有些學生因為對實驗儀器的使用不熟練，使得他們在具體的實驗過程中，操作不規范，實驗結果偏差很大。以“溶液的配制與酸堿滴定”為例，由于移取液體的體積偏差較大，導致最后多次滴定數據均不能在誤差允許范圍內，實驗結果誤差很大。基礎化學實驗的目的之一是讓學生通過嚴格的實驗操作訓練，較規范地掌握基本操作技術，正確使用各類儀器，培養獨立操作能力。而在實際的實驗教學過程中發現，目前學生在實驗規范性操作方面還有待進一步提高。

二、探索教學新方法，提高基礎化學實驗時效性

為了能夠實現基礎化學實驗的學習目的，需要針對上述問題，調整教學方法。本文作者結合近幾年在基礎化學實驗教學中積累的經驗，探索幾種提高教學時效性的方法。

1.探索應用實例式教學方法，提高學生對基礎化學實驗的學習興趣。應用實例式教學方法是指在實驗課中，添加一些與日常生活相關的實例，提高學生的學習興趣。學生興趣低，一方面是其對實驗課程熟悉程度不夠，只能機械地按照實驗步驟完成實驗；另一方面是對實驗的具體內容不感興趣，無法調動學習熱情。針對這一問題，可以在具體的實驗教學中，添加一些能夠引起學生興趣的內容，或者適當地將具體的實驗內容與日常生活中的某些現象聯系，提高學生對實驗的關注度，進而提高實驗課程的時效性。例如，汽車雨刷器使用的玻璃水采用添加醇類分子降低凝固點的方法，使得玻璃水在冬天-40℃以上都可以使用。通過日常生活中的應用實例，再加上從理論方面進一步的介紹相關內容，會在很大程度上提高基礎化學實驗教學的時效性。

2.探索討論式教學方法，加強對基礎化學實驗與基礎化學知識的聯系。討論式教學是指在基礎化學實驗課程中，針對某一具體的實驗操作、實驗現象或者相關基礎理論知識，教師與學生共同開展深入的研究與討論。學生在這一過程中可對已學過的化學基礎知識進行梳理，同時又可以提升對化學實驗的理解。盡管討論式教學方法在基礎化學實驗中得到了教師的普遍采用，但是目前仍舊以教師講授為主，只有少數學生參與，而大部分學生沒有參與到討論過程中。在實際教學過程中，教師可以就某一實驗現象設問，引導學生多發言、多討論，盡可能讓所有學生都參與到討論中。讓學生主動地回顧學過的相關知識點，分析目前實驗課程中涉及到的理論知識來得到相應的結論。

3.探索拓展式教學方法，進一步提升學生的綜合實驗能力水平。拓展式教學方法是指在現有的基礎化學實驗基礎上，通過引導、協助學生拓展知識水平，設計綜合性更強的實驗，展示與提升學生的綜合實驗能力。拓展式教學方法，對于基礎較差的學生來說，提供了一次補充、復習和鞏固基礎化學知識的機會；為基礎好、能力強的學生提供一次展示能力、提升實驗水平的機會。通過設計性實驗，使學生能自行查找資料、設計方案，動手實驗、觀察現象、獲取數據，分析問題、解決問題，提高學生的綜合素質和獨立工作的能力。在拓展式教學方法中，學生設計的實驗，可以是基礎化學實驗中某個實驗的延伸，也可以是基于化學基礎知識中的某個理論、公式，設計相關實驗驗證或者證實該理論。

4.監督學生規范實驗操作，養成嚴謹的操作習慣。基礎化學實驗涉及許多操作技能，每一步操作的嚴格性、準確性直接影響最后的實驗結果。在復雜、多步驟的實驗過程中也可以培養學生認真對待實驗以及未來科學研究的學術態度，因此，培養學生的實驗操作習慣與傳授相關化學基礎知識同樣重要，甚至比理論知識學習更重要。以“常壓過濾和減壓過濾”為例，要求學生必須按照規定操作完成實驗。否則，會出現透濾等不正確的實驗現象。基礎化學實驗的教學目的就是要培養學生實事求是的科學態度、勤奮好學的思想品質、一絲不茍的工作作風、條理整潔的實驗習慣、相互協作的團隊精神、勇于開拓的創新意識，為今后的科研工作奠定堅實的基礎。

從教育教學體系的發展角度上說，基礎化學實驗課程是化學理論課的延續。要求學生既要掌握一定的基礎化學知識，又要能夠采用規范的實驗操作完成實驗。合適的教學方法對于實現教學大綱的目的，具有重要的意義。本文通過總結分析近年來基礎化學實驗教學中普遍存在的問題，從多個角度探討教學方法的改進與優化，旨在提升基礎化學實驗教學的時效性。總而言之，本文對基礎化學教學的分析與總結，希望能夠為今后化學相關專業實驗教學提供一定的參考與幫助。

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