無機化學實驗課程教學改革初探

陳靜 孫旭鐲 苑立博 李波 趙東欣 謝文磊

摘?要：化學實驗類課程在理工科院校中占有重要的地位，它的實踐性和社會應用性很強，對于培養具有創新型思維人才有重要意義。老師和同學們體驗了實驗課程的虛擬仿真線上教學的可操作性和直觀性，但是也有因為缺少動手實操而產生的遺憾。因此當下的實驗課將擯棄“以教師為中心”，采用線上線下混合式教學模式，從教學方式的改革、考核方式的改革、課程思政與實驗課程的深度融合等方面對無機化學實驗課程改革進行了初步探索，希望以此為契機，推動實驗類課程教學活動中教師的主導性與學生的主體性相統一、知識的灌輸性和啟發性相統一、顯性教育和隱性教育相統一。

關鍵詞：混合教學;課程思政;無機化學實驗;課程教學改革

1?緒論

在前期網絡教學的日子里，老師們通過各種“互聯網+”工具開始了線上課程教學[13]。化學是一門以實驗為基礎的學科，化學中的理論和定律都源于實驗，同時又為實驗所檢驗。化學實驗是需要學生通過動手實驗、記錄、分析實驗結果等體驗式學習完成對知識的反芻和創新。線上教學對實驗課的沖擊很大，學生不能親自動手操作，為此，部分高校充分利用仿真教學平臺對學生進行仿真教學。

無機化學是河南工業大學化學、化工、應化、環境、生物、食品、材料等涉化學類專業的大一新生開展的第一門化學類專業基礎課，每學年大約有1700名學生學習該課程。無機化學實驗課程與無機化學互相依托，為了更好地實現理論課與實驗課相結合的系列教學改革，我們安排無機化學課堂教學的教師同步擔任無機化學實驗課程的指導教師，同時安排無機化學實驗開課時間略滯后于無機化學。

隨著大一新生入學，新一輪的無機化學及無機化學實驗即將展開。我校無機及分析化學教學團隊的老師們經歷了線上教學的洗禮后，對傳統教學模式進行了反思，同時也對線上教學進行復盤，觸發了教學團隊對眼下無機化學實驗課程教學改革的探索。

傳統的無機化學實驗主要是教師利用展板講解實驗原理和實驗步驟，演示基本實驗操作，學生對照書本逐步完成實驗操作。隨著信息技術的發展，教師利用網絡資源進行教學改革進行得如火如荼，特別是引入微視頻、微量實驗和仿真實驗教學[45]。

從2020年2月初學校就借助各種“互聯網+”工具，對教師進行培訓，指導課程線上教學的準備工作，而對于分析化學實驗課，老師們采用了微瑞虛擬仿真實驗平臺來協助完成實驗。經過一個學期的線上教學，教師和學生已經熟練掌握各種軟件的使用，熟悉獲取各種優質教學資源的平臺。盡管實驗課程通過虛擬仿真實驗完成了教學任務，但是基本的實驗操作技能還是需要學生多動手操作才能達到好的訓練效果。下表是傳統實驗教學、線上實驗教學、混合實驗教學三種教學方法的比較。新學期的實驗課將擯棄“以教師為中心”，采用線上線下混合式教學模式，在實驗教學的各個環節中教師將采用多種教學方式和不同的教學手段，幫助學生自主學習，掌握實驗技巧，培養動手能力和獨立思考的能力，將學生培養成高素質、創新型人才。

2?教學方式的改革

無機化學實驗的授課對象是剛入大學的學生，學習方法和思維方式還停留在“高中生”階段，學習上對教師過分依賴，實驗基礎知識和操作技能薄弱，但是學生對動手實驗又充滿好奇和興趣。因此“培養學生自主學習能力”的教學目標需要融入整個基礎無機化學實驗教學過程中[6]。

2.1?創新課程導入模式

開課前指導教師在“學習通”上建立完整的課程體系，涵蓋本學期的實驗安排，實驗安全教育視頻，實驗室注意事項，魅力化學展示，實驗基本操作視頻、課堂演示實驗的視頻和講義、測試題庫。學生在課程開始前先自主學習實驗室安全常識和實驗室注意事項，并觀看魅力化學展示的精彩實驗瞬間。該過程的引入有利于學生提前介入對課程的了解，極大激發學生對化學實驗的興趣和進入實驗室學習的期待。而傳統教學中，學生是在第一堂課才學習實驗安全常識、實驗室注意事項和玻璃儀器的認領等教學內容，學生是被動地進入課堂，對要學習的知識不了解。開課前通過網上學習的模式對學生進行課程導入的訓練，能夠幫助學生了解課程特點，培養自我學習的能力，激發學習興趣，有利于搭建完整的課程體系。該課程通過課程導入為起始點，引導學生完成如圖所示閉環式學習流程，最終經過多輪循環，達成教學目標。

2.2?培養獨立預習的好習慣

課前預習環節是培養學生自主學習能力的一個重要環節。在每次課前，教師會在“學習通”發布學習任務和節點，要求學生通過看書、觀看實驗視頻和講義掌握實驗原理，了解實驗內容，完成預習報告，并在線上完成相應習題。老師可以通過分析學生在“學習通”的學習數據掌握學生的預習情況，在課堂教學中引導學生對共性問題進行探討。指導教師在實驗課中隱去“教”的角色，把更多的課堂時間讓渡給學生，教師“輔助”學生共同完成實驗。例如，在“氯化鈉的提純”實驗中要求學生掌握加熱、溶解、常壓過濾、減壓過濾、沉淀、蒸發濃縮、結晶、干燥等基本操作。學生通過課前演示實驗視頻的學習，對整個實驗流程有直觀的了解。教師將實驗的重難點通過提要求、設問題引出，讓學生通過討論，自主解決。比如引導學生思考：“如果在蒸發濃縮的過程中將溶液蒸干了怎么辦？”“含有沉淀的溶液在加熱時如何防止溶液濺出？”

在無機化學實驗中，教師加強對學生在課前預習中的引導，既能培養學生的自主學習能力使學生快速適應實驗課程，又能激發學生動手做實驗的興趣，培養了學生的動手能力和創新能力。

2.3?加強對實驗的深度探索

無機化學實驗具有很強的趣味性，比如硫酸銅的制備實驗，學生通過灼燒、蒸發濃縮后能夠直接觀察到藍色晶體的形成過程，并對含有晶體的溶液進行減壓過濾得到藍色的硫酸銅晶體。學生完成試驗后，讓學生將各自的實驗結果拍照上傳到“學習通”的討論區，大家觀察并比較不同的實驗小組制備得到的硫酸銅晶體的晶型及晶體顏色的差異，請學生結合自己的實驗心得以及查找資料，共同探討影響晶體差異的實驗因素有哪些。鼓勵學生繼續將硫酸銅溶解后再重結晶。學生通過該實驗，既能掌握蒸發濃縮和重結晶的基本操作，又增加了對實驗的自主探索和思考。