科技創新視野下的高職院校普通化學實驗教學改革初探

（河南地礦職業學院，河南 鄭州 450018）

一、高職院校普通化學實驗教學中存在的問題

當今世界，國與國之間的競爭，實質是以經濟和科技實力為基礎的綜合國力的較量。針對復雜的國際環境和我國經濟進入新常態的狀況，國家大力提倡科技創新。高職院校作為培養應用型創新人才的重要陣地，必須適應新形勢下的發展需求，積極探索科技創新的有效途徑，大力培育創新文化，建設創新型高校。這不僅事關高職院校的自身發展，而且也是時代發展的迫切需求。

化學是一門以實驗為基礎的學科。只有通過科學的實驗，化學工作者才能夠有效地認識化學世界，才會有所發現與創造。目前，很多高職院校的化學課教學中存在輕視實驗教學的現象，并且實驗教學相對比較落后，不能夠適應21世紀創新人才培養的目標。主要表現在以下幾個方面[1]:

（一）實驗內容相對陳舊，經典實驗多，與高職學生所學專業相結合或有關系的實驗少。以筆者所在院校為例，我院是以地質類為主的高職院校，開設普通化學專業的有地質調查與找礦、水文地質與工程地質、寶玉石鑒定與加工等專業，這些專業的化學實驗課都以無機化學的經典實驗為主，雖側重點有所不同，但和專業結合的實驗幾乎沒有。

（二）驗證性實驗多，創新性實驗少。一般的實驗教學過程大都是老師將原理和過程講解很清楚，藥品器材準備很充分，學生按部就班來做實驗，自己發揮的空間很有限。學生在實驗的過程中因過分追求實驗結果與課本理論的契合度，而忽視了對實驗現象的觀察與思考。

（三）綠色化學理念意識淡薄[2]。綠色化學即用化學的技術和方法去消滅或減少對人類健康、社區安全、生態環境有害的原料、催化劑、溶劑和試劑在生產過程中的使用，同時也要在生產過程中不產生有毒有害的副產物、廢物和產品[3]。普通化學實驗中很多實驗會生成具有揮發性、腐蝕性的產物，如果沒有科學合理的處理方法會對環境造成危害。

因此，在新時代科技創新的大背景下，普通化學實驗教學必須主動適應時代的發展，加快自身的改進和完善，才能夠滿足化學創新人才的培養。

二、科技創新視野下的普通化學實驗教學改革措施

培養學生的創新能力、提高學生的科學素養是科學教育的宗旨。但是，我們在“大處著眼”的同時還需要“小處著手”，培養學生的科學過程技能就是實現科學教育宏大目標的基礎工作之一。科學過程技能是一項復雜、多元的認知行為，這些過程技能學生必須經過嘗試、設計、操作、改進才能獲得，而動手實驗是一種行之有效的方法[4]。

關于科學過程技能向上向下的層次關系，華東師范大學龔正元在其博士論文[5]中闡述：將最高層次的科學方法視為科學思想，將中間層次的科學方法仍叫科學方法（狹義的科學方法），第三層次就是科學過程技能，第四層次是指比科學過程技能更加微觀的技能（圖1）。從圖中可以看出，科學方法是一個體系，科學過程技能不等同于科學方法。科學過程技能是科學方法體系中比較基礎的一個層次，也可以說它是科學方法的基石。

結合高職學校的科研條件和生源質量以及具體教學，培養學生的科學過程技能主要通過具體的實驗操作來完成。因此，科技創新視野下的實驗教學改革勢在必行。

（一）優化實驗內容，提升創新能力

實驗在整個教學過程中占據著重要地位，將直接影響到學生的興趣和學習態度以及今后整體化學課程的學習和專業的發展。但是，目前存在著重視理論輕實驗的現象。因此，應從化學整體學科發展和專業發展的大局，優化實驗教學內容，構筑新的實驗體系，實施“應專業施教”的模式，尋找與其專業相關又有趣的實驗，建立更加符合多學科背景的實驗內容體系，讓學生真正地體會到其中的樂趣。

針對我院的專業設置，綜合化學和地質類專業的特點，鼓勵學生在搜索大量文獻的基礎上，對普通化學課本上的實驗進行大膽的創新。以“碳酸型礦水中低價鐵氧化過程的水化學”實驗[6]為例進行實驗教學，既融合了普通化學的氧化還原電位、膠體等基本理論知識，又結合了普通地質學中碳酸型礦物在不同的地質條件下Fe2+和Fe3+可以相互轉換等內容，激發了學生學習化學和做實驗的興趣，培養了學生的獨立實驗能力和創新意識，并且為高素質地質類人才的培養打下了結實的基礎。

（二）組建化學科技創新社團，開展科技創新小實驗

當今科技進步日新月異，知識更新速度飛快。對于研究生和本科生而言，學校和科研院所為他們提供了良好的科研環境和便利的實驗條件。再加之研究生和本科生自身科研積極性和主動性也比較高，經常會關注前沿科研信息，對最新的科研動態把握也比較準確。而對于高職生而言，高職院校的科研氛圍不夠濃厚，學生對前沿科技關注較少。在此種情況下，可以邀請系里教師進行科技講座，旨在培養學生創新思維，提高科學文化素養，內容包括前沿的新型電池的應用和前景、地球化學的發展、納米新型材料催化應用以及和專業結合的綜合性講座等。

除此之外，還可以在教師的指導下組建化學科技創新社團。借助于職業類院校的技能大賽平臺，以賽促教，促進教師和學生創新技能的提高。如在水工專業班級進行化學實驗教學時，鼓勵學生在課下組建的科技創新社團中，對和生活及專業息息相關的小實驗進行創新。在實驗室進行“水中溶解二氧化碳的測定”實驗時，學生主動向教師要求在科技創新社團中將此實驗進行延伸，分小組增加了選作內容“碳酸飲料中二氧化碳的測定”。通過這種方式不僅培養了學生的基本職業技能，而且可以讓學生認識到，將來在工作中可能遇到很多新問題，根據所學的基本理論解決出現的新問題，從而培養創新精神。

（三）運用信息化教學手段，踐行綠色化學理念

互聯網技術以前所未有的方式影響著各個行業，信息化教學是教育行業順應時代潮流進行教學改革的必要手段，尤其是加之今年疫情的影響以及疫情常態化后，線上和線下相互結合的教學模式更是保障正常教學工作的必要選擇。眾所周知，有些化學實驗反應比較劇烈，操作時具有危險性；還有一些實驗，所用到的試劑或者產生的廢棄物具有較大毒性，危害人體健康且污染環境，若不對這些實驗進行改進，是不適合在實驗室中進行的。此時，在化學實驗教學中充分利用互聯網技術成為化學實驗教學的不二選擇。教師可以利用多媒體以及先進的技術手段創新實驗教學方式，將與實驗相關的理論知識點和相關的實驗操作制成微課，學生可以通過手機和電腦反復觀看加以討論。再在此基礎上，借助虛擬仿真平臺，在平臺上來模擬實驗操作。運用信息化的實驗教學手段，可以彌補傳統實驗教學中的缺點，老師通過制作微課將化學實驗的重點表達出來，學生組織具體實驗過程。通過這一系列過程，學生的思維得到了訓練，并且從實驗儀器的選擇、實驗物質的確定、實驗步驟的安排、實驗方案的確立、實驗目的的總結等全方位進行了思考，思維能力得到提升。