高校化學實驗教學實踐與思考

袁望章

摘要：基于高校化學實驗教學的基本目標和普遍現狀，分析了目前教學模式下尚可進一步改善的問題。結合個人實驗教學實踐及相關學科研究進展，并依據指導大學生創新實踐項目的探索，就如何獲得更好的實驗教學效果提出了一些思考。

關鍵詞：化學實驗教學；創新實踐；個性化教學

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2019）30-0257-02

化學作為中心學科，經過長期發展，產生了眾多分支及交叉性學科，但實踐仍是其本質及創新源泉，因此實驗課對提升學生化學素養、造就創新性人才而言尤為重要。化學實驗教學是高校化學教育的重要組成部分，其與理論教學相輔相成[1]。

一、化學實驗教學的目的

化學實驗教學舉足輕重，其不僅是學生驗證、鞏固理論知識，提高動手能力的重要環節，更是培養學生分析與解決問題能力以及創新意識的關鍵步驟，是學生未來從事化學相關工作的實踐基礎。總體而言，其主要目的如下：

1.培養和加強安全意識。安全是一切實踐活動的最基本要求，化學實驗課上安全意識的樹立對學生掌握正確的實驗操作以及未來從事相關工作具有重要意義。

2.掌握基本實驗技能，培養理論聯系實際的知識運用能力。學生通過化學實驗課程的系統學習，可加深對課本基礎理論知識的認識與理解，思考實驗現象背后的基本原理，同時掌握相關的實驗操作技能。如通過有機化學實驗課程的學習，除了使學生深化對有機反應機理的理解，掌握無水、無氧、微型化反應等基本操作，還應使其學會如何正確選擇合成方法，如何判定反應進行程度，如何合理選擇純化技術等。

3.培養嚴謹求實的科學態度，樹立科研誠信。如何完整且準確地描述實驗現象、如實整理及科學分析實驗數據是實驗課的重要內容。無論實驗成敗、產率高低，學生都應忠實于基本實驗事實，在實驗數據的基礎上實事求是地撰寫實驗報告，進行合理的思考與討論，而決不可為了所謂的“實驗成功”去歪曲或編造實驗數據。

4.培養創新意識與創新能力。創新能力培養是大學教育極其重要的一項任務，實驗教學對學生創新能力的培養與提高具有舉足輕重的作用。好的實驗教學應使學生學會思考，對新鮮事物充滿好奇，引導學生發現及提出問題，從而培養其獨立思考精神與創新能力。

二、集中實驗教學現狀

當前，我國高校化學實驗教學仍以實驗室集中教學為主，其能在相對較短的時間內訓練和提高大量學生的基本實驗操作技能。同時，契合可持續發展的社會理念，各高校也開展了綠色化學、微量化學實驗等[2]。但目前科學發展日新月異，化學學科前沿也不斷出現新的研究熱點，而我們的化學實驗長期處于“穩態”，未能較好地結合并反映學科的最新進展。

1.對實驗教學的重視程度不夠。注重理論教學，對實驗課的重視程度不夠是高校教學的普遍現狀。近年來，迫于競爭壓力，教師重科研輕教學特別是輕實驗教學的現象尤為嚴重。此外，由于各種原因，教師從事實驗教學的積極性并不高，部分面向全校相關專業學生開設的公共實驗課程在召集任課老師時尚存在困難。

2.實驗內容相對陳舊，實驗現象變化不明顯，學生缺乏相應興趣。例如有機化學實驗課程，我國各高校在課程內容安排上大同小異，且長期保持不變，未能反映出最新的研究成果。實驗注重培養學生的操作技能，卻鮮有因地制宜、因材施教地開展新的契合學科前沿和學生個人興趣的創新實驗。

3.學生重視程度不夠，預習不夠認真。部分學生在實驗前一天才開始匆忙預習，甚至連第二天的實驗內容都不明確。這一情況反映了學生對實驗課程的不重視，從而使預習效果缺失，對實驗重要環節理解不充分，也無法完全跟上實驗前的課堂講解，最終造成總體實驗效果欠佳。

4.學生實驗過程中理論聯系實際的能力有待提高。談起反應，學生通常知道如何適當控制反應動力學，但在實驗過程中卻不能對其加以具體分析。遇到不符合教材描述的實驗現象時，無法分析原因。又如在蒸餾過程中，有的同學甚至不明白溶劑餾出后，產物尚未餾出時，溫度計顯示溫度為何下降。

5.學生動手能力有差異，集中教學無法因材施教。實驗過程中學生往往被動參與，實驗積極性并不高，教學效果欠佳，也不利于對學生創新能力的培養。

三、對未來化學實驗教學的一點兒思考

基于對實驗教學的重視程度不夠、實驗內容較為傳統而無法反映學科最新發展、學生參與積極性不高等現狀，結合作者本人在上海交通大學的實驗教學及指導大學生創新實踐計劃、 政項目、畢業設計等經歷，對進一步改善實驗教學，服務于激發學生興趣、培養創新性人才的目標，提出對未來實驗教學的一些個人看法與思考。

1.從思想與行動上真正重視實驗教學。目前，無論是教師還是學生，重理論課輕實驗教學的現象普遍存在，將實驗課看作是服務于理論課的補充和附庸。部分高校在考核上將理論教學與實驗教學區別對待是這一現象的最直接反映。其后果便是實驗課未能有效發揮其應有作用。

2.與時俱進地改進教學內容，優化教學方式與方法，進一步激發學生的探索興趣。結合學科的最新研究進展，調整和更新現有教學內容，引入創新性實驗。如我國學者唐本忠教授于2001年提出聚集誘導發光（AIE）概念[3]，如今，AIE研究已成為化學與材料領域的研究熱點與前沿。典型AIE化合物，包括噻咯（silole）和四苯基乙烯（tetraphenylene）衍生物的合成及其光物理性質研究的實驗已在我國及北美的部分高校開展，學生對此類新穎的實驗饒有興趣。

另外，任課教師也可將自己的科研經歷及學科的最新研究進展在課堂上與學生分享，將學科前沿及基本原理融合到實驗教學中去，啟發學生思考，激發學生的探索興趣。同時，可利用現代技術的發展，如采用多媒體教學手段，發揮智能手機交互式教學優勢，借鑒《美麗化學》帶給我們的啟示等[4]，改革教學內容與方式，增加現象明顯的實驗，充分調動學生的學習興趣與探索熱情。

3.鼓勵學生參加研究小組組會，接觸學科前沿，提高分析與解決問題能力。當前，我國各高校科研實力快速增強，在化學及相關學科前沿不斷獲得突破，鼓勵學生參加學校研究小組日常組會不僅有利于學生接觸最新科學知識，開闊視野，啟迪思考，更有利于學生學習如何分析數據、提出問題。

4.開展綜合實驗，鼓勵個性化實驗。與一般單元實驗相比，綜合實驗耗時較長，但對培養學生綜合運用知識、提高分析與解決問題能力有更好的訓練。我國高校，特別是一些研究型大學均具有良好的公共實驗平臺，具備開展綜合實驗的條件。同時，還可利用高校各科研小組的條件，將集中教學轉變為小組教學，開展個性化實驗教學。這樣，由一位教師集中指導的實驗教學轉變為眾多教師參與的個性化教學，從而充分利用各種資源。

可喜的是，我國許多高校早已開始鼓勵學生利用課余時間到老師課題組從事創新性實驗研究，并設置了從申請立項、中期檢查到結題答辯等一系列的評審與監管措施。如筆者所在的上海交通大學通過設立校內及上海市創新實踐計劃項目、 政項目等，通過一定的經費支持，鼓勵學生自主選題或與指導教師協商選題，從事科學研究。這樣不僅能使學生得到長期的科研實踐機會，更能使其受到課題組成員潛移默化的影響，學會獨立思考，并初步掌握科學思考與解決問題的方法，從而提高創新能力。

總之，在看到我國高校化學實驗教學進步的同時，我們也應注意到一些普遍存在的、尚需改進的問題。從思想上增強對實驗教學重要性的認識，改善實驗教學內容與手段，開展創新性綜合實驗及個性化實驗教學改革，將進一步提高實驗教學效果，從而培養有創新意識和創新能力的人才。

參考文獻：

[1]柏銘，馬慶林，孟凡君.有機化學實驗教學的探索與改進[J].化學教育，2015，36（14）：42.-44.

[2]鄭小琦，查正根，汪志勇.《工科化學概論》系列教材建設的研究與實踐[J].大學化學，2010，25（6）：12-16.

[3]Luo，J.；Xie，Z.；Lam，J.K.Y.；Cheng，L.；Chen，H.；Qiu，C.；Kwok，H.S.；Zhan，X.；Liu，Y.；Zhu，D.；Tang，B.Z.Chem.Commun.2001，（18），1740-1741.

[4]https：//www.envisioningchemistry.com.