大類招生背景下工科無機化學實驗課程教學改革探索與實踐

桑曉光　王錦霞　韓義德　張霞

摘 要 無機化學實驗是化學教育的重要組成部分，是本科生進入大學后的第一門實驗課，在培養理工科學生的化學能力和化學思維過程中發揮重要作用。為適應大類招生模式，根據我校實際情況，對無機化學實驗教學進行了改革。調整與優化了無機化學實驗項目，刪除知識陳舊或結構不合理的實驗;提升無機化學實驗安全教育的重要性，增強學生的安全意識;強化了“基本操作實驗”，通過實驗操作考核促進學生重視實驗基本操作的規范性;對成績評價方式進行了改革，通過增加期末考核，督促學生在平時學習中多思考，加深對實驗原理和實驗現象的理解;通過制定標準化的評分細則，使得成績評定更加公正。這些探索與實踐對提高無機化學實驗的教學質量起到了積極的作用。

關鍵詞 無機化學實驗 大類招生 教學改革

中圖分類號：G642? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? DOI：10.16400/j.cnki.kjdkz.2020.09.021

Exploration and Practice of Teaching Reform of Inorganic Chemistry Experiment Course for Engineering Students under the Background of Large Class Enrollment

SANG Xiaoguang，[1][2] WANG Jinxia，[1][2] HAN Yide，[1][2] ZHANG Xia[1][2]

（[1] College of Science， Northeastern University， Shenyang， Liaoning 110819;

[2] PBL Teaching Innovation Research Center， Northeastern University， Shenyang， Liaoning 110819）

Abstract Inorganic chemistry experiment is an important part of chemistry education. The first experimental course for undergraduates after entering university plays an important role in cultivating the chemical ability and thinking process of science and engineering students. In order to adapt to the enrollment mode of large categories， the inorganic chemistry experiment teaching was reformed according to the actual situation of our university. The experiment items of inorganic chemistry were adjusted and optimized， and the experiments with obsolete knowledge or unreasonable structure were deleted; the importance of safety education of inorganic chemistry experiment was enhanced， and the safety awareness of students was enhanced; the "basic operation experiment" was strengthened， and the standardization of basic operation was promoted through the experimental operation assessment; the performance evaluation method was reformed， and the final examination was added To urge students to think more in their daily study， deepen their understanding of experimental principles and phenomena， and make the performance evaluation more fair by formulating standardized scoring rules. These explorations and practices have played a positive role in improving the teaching quality of inorganic chemistry experiments.

Keywords inorganic chemistry experiment; large class enrollment; teaching reform

大類招生和培養是一種新型的教育模式，有利于改進學科和專業結構，培養厚基礎、寬知識、強能力的高素質人才。[1]大類招生模式下，學生進入高校后需先進行1～2年的公共基礎課學習，充分了解學科和專業，之后再根據自己的興趣特長選取專業。[2]東北大學自2016年啟動大類招生培養模式。在培養人才的知識結構上，以“堅、寬、深、交”為目標，重視通識文化教育，加強基礎學科、基礎理論課程和學科交叉的課程模塊的建構，實現學生的知識體系精深、廣博與學科交叉的協調統一;改變專業學科學習過早、基礎理論薄弱的弊病，培養理論基礎厚、綜合能力強、人文修養底蘊深厚的復合型人才。各個專業開始重新審視專業培養目標和培養計劃。

無機化學實驗課程是東北大學的公共基礎課，是本科生進入大學后的第一門實驗課，是培養學生實驗技能的開始，在東北大學理工科學生的化學能力培養和化學思維訓練過程中發揮重要作用。[3]近年來，東北大學無機化學實驗教學團隊在實驗教學項目的優化、多元化的實驗考核方式以及實驗室安全教育等課程建設方面進行了一些探索，取得了一定的成效。

1 實驗項目內容的調整與優化

無機化學實驗作為基礎課需要體現“厚基礎、寬口徑”，在實驗過程中要培養學生的動手能力、思維能力和科學精神，以達到大類招生的培養目標。[4]實驗課程應緊跟社會科技發展，及時調整、優化或刪除知識陳舊或結構不合理的實驗。[5]

我們首先對于學生的“實驗課獲得感”進行了廣泛的調查，在收集調查結果基礎上，我們刪除了一些學生“實驗獲得”較為靠后的實驗項目。排名靠后的多為基本原理類實驗，這類實驗的實驗原理通常在理論課上講解比較充分，而實驗操作相對簡單，例如“離子交換法測定硫酸鈣的溶度積常數”，學生認為“等待時間多，原理很簡單，太沒有挑戰性了”。因此刪減了部分基本原理實驗。

根據學生的專業需求，我們還增加了部分實驗，一類為無機合成類實驗項目，如“三草酸合鐵酸鉀的制備及光化學性質”，這類實驗中合成步驟較多、操作內容豐富，能夠體現無機化學的特點。另外一種為與生產生活聯系緊密的實驗，如“鋁的陽極氧化”，既體現了工科專業的特點又滿足了教學要求，此實驗學生興趣度較高。

同時，我們對于原有的元素性質類實驗項目內容進行了完善，將以元素為主線的實驗（“主族元素性質”“副族元素性質”等），改為以基本原理為主線加入元素性質（如“化學平衡及移動”）。將化學四大平衡與元素性質結合起來，這樣不但有利于學生理解基本原理，同時知道這些原理可以在物質性質中有哪些應用。

2 實驗安全教育項目建設

在無機化學實驗以及各類化學實驗中都會用到很多化學藥品、電氣設備，實驗過程中也會產生化學廢棄物，安全的實驗環境對于實驗教學的順利開展具有重要的意義，在實驗過程中培養學生的安全環保意識也是無機化學實驗的教學要求之一。無機化學實驗課程的授課對象為大學一年級學生，他們在中學階段的化學實驗多為演示實驗，實際動手操作較少甚至沒有，實驗安全意識薄弱，因此提升他們的安全意識是十分迫切和必要的。[6]

為了強化學生的安全意識，在學生初次進入實驗室上實驗課之前，以課堂講授的方式安排一次化學實驗安全教育課。授課內容以近年來實驗室安全事故案例為切入點，講解了化學實驗室存在的火災、觸電、割燙傷等潛在危害，還講述了著火、燙傷和酸堿灼傷等化學實驗室事故應急處理方法等。教學中設置互動環節，讓學生尋找給定場景中的不安全因素，使學生充分認識到每種錯誤操作的危害性。在課后設置了安全教育考試以檢驗教學效果。

3 強化基本實驗操作能力訓練

實驗的操作是無機化學實驗的核心。實驗操作是否規范、準確與實驗結果的準確度關系很大。由于學生中學化學實驗知識相對薄弱，對于一部分學生而言，只是機械地完成了實驗，但是對實驗操作缺乏思考，不注重細節，教學效果不甚理想。[7]

“基本操作實驗”是無機化學實驗課的傳統實驗項目，通常在學期初開設，在課堂上講解無機化學實驗中常見設備和儀器的使用方法和注意事項。為了使學生更好、更直觀的了解到這些知識，在開設“基本操作實驗”時不固定實驗室，開放所有實驗室，學生可以在集中講解后實地了解本學期所用所有設備和儀器，避免由于場地空間的限制使得演示設備有限的問題。同時，為了考查學生基本操作技能的掌握情況，對每個同學進行了約3分鐘的一對一現場測驗，任課老師現場隨機出題。通過這些方法使學生充分了解基本操作知識，與“厚基礎”的教學目標相適應，實驗教學效果得到顯著提升。

4 實驗課程考核評價體系改革

考核是教學的重要環節，應該全面、客觀和公正地反映學生的學習情況。[8]無機化學實驗課傳統考核方法中以單個實驗成績的總和作為最后的總成績，在實際教學過程中發現學生常常是“學一個，忘一個”，不注意思考實驗項目之間的聯系。為了改善這種情況，在近兩年的實驗課教學中，增加了期末考核環節。期末考核包括理論和操作兩部分，單獨完成。理論題目覆蓋實驗原理、實驗操作和相應理論課知識。操作題目為設計題，根據給定題目，自行設計小實驗，在規定時間內完成實驗操作和實驗報告，監考教師根據評分標準現場打分。通過增加期末考核，可以督促學生在平時學習中多加思考，加深對實驗原理和實驗現象的理解。

在大類招生背景下，課程成績與學生專業選擇權掛鉤，公正尤為重要。無機化學實驗課任課教師眾多，在批改實驗報告時具有一定的主觀性，無法做到完全客觀公正。為了解決這一問題，教學團隊參照閱卷模式，制定了標準化的評分細則，對實驗報告中的每一部分如何給分進行了詳細的說明，要求指導同一個實驗的教師必須參照評分細則進行批改。這一方法的實施使得任課教師有據可依，既盡可能使評分公平公正，又節省了教師的時間。

5 結語

無機化學實驗是工科專業的公共基礎實踐課和應用化學專業的專業基礎實踐課，是后續課程學習的重要基礎。自大類招生以來，無機化學實驗教學團隊在教學方式和考核模式等方面進行了改進，對實驗項目進行了調整與優化，提升了安全教育的重要性，強化了“基本操作實驗”，并對成績評價方式進行了改革。這些探索與實踐意在提高無機化學實驗的教學質量，提高學生學習的主動性，在訓練學生思維和操作方面起到了積極的作用。今后團隊將繼續加強對課程的教學研究和探索，不斷更新課程內容，同時加強教師隊伍的建設。無機化學實驗課程改革是一項長期的任務，改革不但要體現在形式上，更要體現在過程中，需要我們在長期實踐中不斷改進完善。

*通訊作者：張霞

基金項目：2018年，遼寧省教育廳，2018年度遼寧省普通高等教育本科教學改革研究項目立項：大類招生背景下無機化學公共基礎課程新教與學模式探索與實踐;2020年，東北大學理學院，“慕課+翻轉課堂”應用于無機化學教學;2020年，東北大學，東北大學PBL教學法研究與應用項目

參考文獻

[1] 姜憲凱.化學學科大類人才培養研究[J].教育教學論壇，2017（05）：98-99.

[2] 黎朝，洪煒，楊朝勇，等.基于大類招生培養模式的化學人才培養方案和課程體系設計[J].大學化學，2018.33（09）：1-7.

[3] 黃微，李婉，劉衛，等.中國科學技術大學無機化學實驗課程建設的探索與實踐[J].大學化學，2014.29（03）：21-24.

[4] 鄧鵬飛，羅由萍，吳水星.大類培養下普通化學實驗教學改革初探[J].廣東化工，2017.44（05）：193-194.

[5] 蘇碧云，李磊，劉祥，等.大學無機化學實驗課程內容的優化[J].大學化學，2012.27（02）：34-37.

[6] 莫梅，張宏萌，張萌，等.實驗室安全教育課程體系建設與實踐[J].教育教學論壇，2019（45）：275-276.

[7] 李躍華，趙霞，嚴亞，等.提高化學實驗基本操作規范性和熟練性的思考[J].大理大學學報，2019.4（06）：42-44.

[8] 侴曉玉，郭秀芝，孔令艷.無機化學實驗成績評價標準與考核方式初探[J].大學化學，2017.32（03）：30-33.