“雙一流大學”建設中《無機及分析化學實驗》教學改革與實踐

盧丹青 王文磊 謝練武 張 寧

基于《無機及分析化學》理論課程開設的《無機及分析化學實驗》旨在加深學生對無機及分析化學基本理論的理解，更系統地學習、理解無機化學與分析化學實驗的基本知識、基本操作和基本技能，養成嚴謹的、實事求是的科學態度，初步掌握實驗研究的方法，為學習后續課程和將來從事實際工作打下良好的基礎[1-2]。然而，目前有的高校教師過于注重理論知識教學，反而忽視了化學實驗教學的意義，使得基礎實驗課程流于表面[3-5]，比如：在某些化學實驗課程的考核中，除了學生的課堂表現外，指導教師僅以實驗報告的優劣評判學生的學習效果，并給予分數，這種評價方式過于簡單和片面，難以真實反映學生的學習情況。且對于學生來說，其課堂實驗過程中不需要思考，僅需按部就班完成實驗流程，使得學生淪為了實驗的“操作工”；其次，這樣的學習方式很難或者基本不能發現和發展學生的個性特征，更談不上“因材施教”；此外，學生不需要思考的結果就是思維的固化，知識面僅限于指導教師傳授和書本閱讀，相對來源較少，知識面狹窄；最后，實驗的目的在于活躍學生的思維，激發其學習熱情并引發理論知識學習之后的深入思考，而這種方式培養下的學生很少能夠與指導教師產生思維上的碰撞，阻礙了學生視野的擴展。此種情況下，以建設“雙一流大學”“雙一流學科”為目標，激發學生對《無機及分析化學實驗》課程的興趣和思考，改變目前學生思維固化，知識面狹窄的境況，提出針對當前問題的教學改革和實踐勢在必行[6]。具體方案如下。

1 線上預習，激發興趣

一般的實驗課程要求學生按照書本填寫實驗報告，按照實驗目的、實驗原理、實驗步驟、實驗數據記錄與處理和心得體會等步驟填寫在預習報告本上就算完成了預習工作，上課之前指導老師檢查簽字即可。這種預習方式中，學生的知識來源主要來自書本的傳授，并不能直觀清晰地了解本次實驗的具體實驗流程，因此，我們提出線上- 線下學習模式相結合，除了書本之外，指導老師將學堂在線、愛課程、學銀在線、中國大學MOOC(慕課)、雨課堂、超星爾雅學習通或者智慧樹等網絡教學平臺相同課程的慕課資源引入到課程體系中，并根據每個實驗的特色推薦1- 2 個課程相關小視頻作為補充資料，以豐富學生的學習資料，激發學生的學習興趣。學生可以通過指導老師介紹進入課程，觀看視頻，了解本次實驗的具體流程，真正做到課前就“心中有數”。比如《鄰二氮菲測定鐵》這一實驗中，需要用到紫外可見分光光度計，并通過分光光度法測定試樣中鐵離子的含量。在課程之前，學生普遍沒有見過紫外可見分光光度計，也很難理解儀器的操作，更不用說使用光度計進行準確的測量。根據這種情況，指導老師推薦了中國大學MOOC 的相關課程，引入了網絡上儀器操作視頻資料，學生在觀看視頻后對紫外可見分光光度計的工作原理、使用注意事項以及樣品的制備有了初步的認識后，再進入課程聽指導老師更深入的講解以及答疑，對儀器的使用以及測量的原理會有進一步的了解。

2 增加開放實驗，探索未知實驗現象

只讀書而不思考，就容易被誤導；只思考而不動手，就難以有成效。作為一門實驗教學課程，《無機及分析化學實驗》不僅要培養學生獨立操作相關儀器并聯系理論知識獲得結論的能力，更要注重學生學習能力、思考能力和創新能力的培養。在這種培養目標下，指導老師在固有的實驗安排以外，也增加了具有設計性、綜合性、實用性的開放實驗。開放實驗是融合綜合實驗、設計實驗和探索實驗優點于一體的一種較為全面的實驗方式。例如，《食醋中醋酸含量的測定》實驗中，指導老師不再推薦相關學習課程或者視頻，教材中也沒有針對本實驗的具體設計，這就要求學生自己主導實驗的前、中、后整個過程，并始終充當“探索者”的角色，從查閱資料、設計方案及步驟到獨立操作、撰寫實驗報告等都獨立完成。在實驗試劑方面，指導老師提前提供一份試劑請單給學生，請學生盡量在已有試劑中進行選擇。若實在需要，也可單獨為其購買，為學生的獨立實驗能夠順利進行提供保障。除此之外，學生也可以根據指導教師提供的某些研究方向，選擇自己感興趣的一個操作或一個特定問題進行深入研究，針對當前實際存在的問題，與指導教師一起探討、設計確實可行的實驗方案并付諸實踐。這也屬于開放實驗的范疇，是科學研究和探索創新性質的開放性實驗，與設計性實驗相比具有突出實驗內容的自主性、實驗結果的未知性、實驗方法和手段的探索性等特點。

3 聯系理論，深入探究

在以往的課程中，學生書寫實驗報告也是在完成預習報告和整個實驗過程的基礎上，添加實驗數據與處理以及心得感想填寫于實驗報告本中。這其中就存在學生預習報告與實驗報告數據不符合、抄襲他人的數據、或編造數據等不良現象。有了這樣的教訓后，指導老師不再將實驗原理、步驟、數據記錄的空白表格以及數據處理方式公布于板書中，而只是將個別重點內容以及實驗注意事項在醒目處板書提醒學生。在課程上，由指導老師提出問題，隨堂點名由學生口頭回答來檢查預習情況后，指導教師隨機抽取幾名學生演示部分或全部實驗相關儀器的操作與使用過程。演示后，另外抽取幾名學生對剛才的演示進行回顧和評價，說出演示中的亮點和不正確的地方，以備其他學生改進。在完成學生總結后，指導教師聯系理論知識，與實驗結合進行最后的總結和糾錯，以及給予每位參與的學生單獨點評。最后，根據學生的預習情況、實驗操作情況、數據處理情況和課后思考總結等綜合評定學生的實驗成績，并當場給出分數或實驗評級（如 A+，A，A-，B+，B 等）。

總之，在“雙一流大學”建設背景下，通過上述幾種方式對《無機及分析化學實驗》教學改革與實踐，摸索出真正適用于林業院校化學基礎實驗的教學模式，為培養高水平人才添磚加瓦。