無機及分析化學實驗課程教學改革探索

劉耀謙，段美娜，張才學，孫省利*

（1. 廣東海洋大學 化學與環境學院，廣東 湛江；2. 廣東海洋大學 海洋資源與環境監測中心，廣東 湛江）

一 引言

近年來，實驗教學以實踐性、直接性和綜合性的特點[1]，在高等教育及其應用型人才培養方面的作用日漸凸顯[2]，實驗教學在培養學生的實踐操作能力、分析并解決問題能力、創新能力、團隊協作能力等綜合素養方面非常重要[3]。分析及無機化學實驗課程是理工農類專業開設的必修基礎課，是大多數理工農類學生進入大學后接觸的第一門化學類實驗課，不僅承擔著基本實驗技能學習和加深理論知識理解的職責，同時也肩負著培養大學生基本科學素養的職責。通過讓學生掌握基本儀器設備使用和基本操作技能，并能熟練進行數據處理分析，為后續一系列專業理論和實驗課程的學習打下堅實基礎。目前實驗教學存在的主要問題包括以“注入式”傳統教學模式為主，學生自主學習意識較差[4]，實驗課程考核方式不合理等。因此，為了培養學生良好實驗習慣，改善科學素質[5]，不斷探索和改革無機及分析化學實驗課程教學模式、提高課程教學質量具有重要意義[6]。

本文對實驗教學的現狀及存在的問題進行分析，探索通過增加現代化教學手段、運用翻轉課堂形式及優化考核評價體系，進行實驗教學改革，從而培養學生具有良好的實驗操作能力及嚴謹的科學態度。良好的實驗教學效果可以為后續實驗課程的學習夯實基礎，同時為學生參加學科競賽、創新創業訓練項目等奠定實驗基礎。

二 分析及無機化學實驗教學現狀

（一） 實驗課程教學現狀

無機及分析化學實驗預習不僅是實驗順利進行的前提，而且有利于培養學生自主學習能力和創新能力[7]。但是傳統形式的實驗預習方式使得大部分學生只是為了完成任務，將教材上的實驗內容抄到實驗預習報告上，并沒有認真思考實驗目的、實驗原理、操作步驟以及注意事項。實驗課程教授過程中，教師雖然填鴨式詳細地講解實驗目的、原理、步驟以及實驗結果處理等實驗內容，但學生處于被動學習的狀態[8]，難以主動思考問題，課堂缺乏生機和活力。并且實驗室缺少多媒體設備，教學方式以板書為主，實驗操作演示有限。如果學生沒有觀看仔細，便沒有途徑進行復習，對實驗操作的掌握難以透徹[9]。

講課結束后，學生就按部就班地依照板書逐步進行實驗操作[10]，不能有效地鍛煉學生思考能力、分析問題和解決問題的能力，同時也不能激發學生的學習積極性。實驗過程中即使遇見問題也鮮有學生與老師進行討論，任課教師課上需同時指導大量學生，無法保證所有實驗完成質量[11]。如此會導致一系列問題的出現，如實驗中酸堿性改變，因為教材和老師沒有講過解決辦法，多數學生不會對實驗現象進行深層次地探究，會選擇全部倒掉該溶液重新實驗，既浪費實驗試劑，又耽誤時間。可見，傳統的實驗教學模式已經不能滿足現代教學的需要，不利于學生學習及創新能力的培養。

（二） 實驗課程考核方式現狀

目前在實際教學過程中，無機及分析化學實驗課程學分低，對實驗考核并不重視。實驗課程考核一般包括考勤和實驗報告，考勤主要是指不無故缺課，實驗報告包括實驗預習、實驗數據處理和內容撰寫規范性等。主要采用實驗報告的方式進行考核[12-13]，缺乏對實驗操作能力的考核，實驗報告大部分是課后完成的，存在相互抄襲等問題。這就導致各學生的成績差異不大，對獲得獎學金影響小，降低了學生的積極性，對待實驗課程的態度不夠嚴謹。該傳統考核方式未能有效設計過程考核方案，激發學生積極參與實驗教學過程。

三 分析及無機化學實驗教學優化策略改革措施

（一） 現代化教學手段與翻轉課堂的結合應用

翻轉課堂是將學習的決定權轉移給學生，以學生自主學習為中心，通過在課前觀看視頻、材料等來完成教師布置學習任務。這就需要授課教師增加現代化教學手段，借助線上虛擬課堂、網絡輔助教學視頻等，或制作無機及分析化學實驗教學授課視頻，便于學生課前自主在線學習[14-15]。學生可以根據自己對實驗內容的掌握情況合理安排學習次數，更好地理解和掌握相關實驗的基本原理和實驗過程。

將4~5 位同學分為一組，要求每組同學根據下一節實驗課內容制作PPT 對實驗進行講解，同時整理好實驗過程中應注意的事項及問題，進一步提高學生的綜合能力。在課堂上教師抽取一組同學進行講解，未被抽取的小組必須總結出實驗操作要點、實驗關鍵點、所測數據的變化趨勢推測等關鍵內容，加強學生以理論知識指導實驗操作的意識，讓課堂成為知識實踐及內化的場所[16]。在教師進行課堂實驗演示時，這種教學方式也能使學生更快掌握實驗操作及數據處理方法。

在學生進行實驗過程中，教師需要觀察學生操作情況進一步與學生交流探討，根據實驗中出現的新的問題進行個別輔導或集體講解。在無機及分析化學實驗的教學過程中，任課教師應該要求學生用手機拍下實驗前的試驗臺工作環境，如玻璃儀器擺放規范等；用手機拍視頻的方式記錄實驗過程，尤其是滴定觀察顏色變化的反應，可以有助于學生判斷加入試劑量的準確性。教師可以通過學生實驗的視頻文件，準確地發現學生實驗過程中存在的問題，如加入試劑的順序是否正確、滴定終點的判斷是否準確等，從而能夠精準指導學生提高實驗操作質量。

（二） 優化考核體系

增加無機及分析化學實驗課程過程性評價的分數占比，降低實驗報告成績在考核中的比例，可有效減少因實驗報告抄襲而造成的成績評價不合理的現象。之前已有研究提出，學生的總成績中過程性評價占70%，實驗報告評價占30%[17]，可有效激勵學生的學習積極性。教師應根據翻轉課堂的教學過程，綜合考評學生預習效果、PPT 講解內容以及課堂討論情況；在學生獨立實驗過程中，觀察并記錄每個學生的實際操作規范情況，處理問題的能力和方法，獲得的實驗數據以及數據處理方法的準確性，進行綜合點評。每一個部分都應該占據一定的分數比例，這樣才能增加學生參與實驗教學每一個過程的積極性。這一考核過程，雖然給實驗教師增加了相當大的工作量，但是能夠對學生進行準確的分數評判，能夠將努力學習和不認真的學生在分數上拉開差距，從而改善學生對實驗課程的學習態度，取得實驗課程良好教學效果。

（三） 實驗技能和科學態度培養

無機及分析化學實驗課程是大一理工農類學生的基礎課，實驗教師要注重培養學生實事求是的科學態度及良好的學習作風。在課程中，要求學生重視實驗過程的細節和實驗現象，嚴格按照實驗操作規程及步驟操作，以培養學生良好的實驗素養，為后續專業實驗課打下堅實的基礎。另外，課后教師應該引導學生從數據中分析并發現新的問題，促使學生通過比較、歸納、分析及綜合等方法，分析出影響實驗結果的主要因素，從而使得學生對實驗結果的分析能力得到提高。

最后一次課程可以增加創新式開放實驗，教師依托無機及分析化學課程內容，給出實驗課題。將學生分成三大組，要求每組學生通過查閱文獻和資料，組內同學相互討論，設計實驗過程，分析實驗步驟，再把最佳的實驗方案交給老師審核。實驗教師在重點對每組同學設計的方案進行分析講解后，指出合理性、創新性和和可能存在的問題，再根據綜合情況選出最佳的實驗方案指導學生開展實驗。此措施可以提高學生自主學習積極性、動手能力以及創新能力。但這一教學模式對教師提出了更高的要求，高校實驗課教師要不斷完善和提高自己的業務水平。

新形勢下，應鼓勵學生積極參與競賽、創新創業項目及教師科研項目等，使實驗教學與實際應用相結合，綜合培養學生的專業知識遷移能力、創新能力和綜合應用能力。大一新生對大學學習生活積極性較高，教師將課程與競賽獲獎、考研、項目成果（論文、專利等）等對學生有實際意義的內容相結合，學生會更加重視實驗課程的學習。同時也能拓展學生的思維空間，提高學生的創新能力，實現優勢互補。

（四） 實驗教師隊伍建設

實驗教學教師隊伍是高校實驗教學的主要力量，承擔無機及分析化學實驗課程等大學生基礎實驗課的實驗教師尤為重要。在大學生剛入學階段，培養學生的良好實驗素養及嚴謹科學態度可以為學生未來專業實驗學習及開展科研工作打下堅實基礎。打鐵還需自身硬，要加強教師隊伍建設，提高教師的綜合實驗能力。高校教師要不斷完善和提高自己的業務水平，合理制定教學目標。尤其是新入職的教師，一定要主動積極去聽優秀教師的課程，并且主動去交流課程內容及細節。實驗教師一定要認真負責，在學生做實驗前，完整準確地演示實驗內容，并且強調實驗過程中的細節及注意事項。課堂中要全程在場，及時記錄學生的實驗過程，加強對學生正確規范操作的引導與督促，及時糾正錯誤操作，和學生增強溝通交流，啟發其發現、分析并解決問題的意識。

實驗教師還應注重培養學生的安全環保意識，加強實驗室衛生安全方面的考查。要求學生進入實驗室必須穿實驗服、長袖長褲等，不能披散頭發、穿拖鞋、吃東西等；實驗完畢檢查實驗臺面清理狀況，以培養學生良好實驗衛生習慣；應重點加強實驗藥品和廢液的分類指導，強調其危害性及對人和環境產生的影響等。通過實驗室安全管理制度培訓，提高學生的安全意識非常重要。

四 結語

高等學校的實驗課程教學一定要重視基礎教育，以培養人才綜合能力為核心，加快實驗教學理念創新，不斷加強實驗教師隊伍建設，從而提高學生的實驗素養和實驗教學綜合質量。無機及分析化學實驗課是高等院校理工農類專業開設的必修基礎課，也是本科學生接觸的第一門化學類實驗課，是培養學生基本專業和科學素養的重要課堂。結合無機及分析化學實驗這一課程的特點，為提高我校理工農類學生自主學習的積極性以及培養學生的動手能力、實踐能力以及創新能力，對無機及分析化學實驗課程教學進行教學模式的探索。利用線上教學資源及實驗教學授課視頻等現代化教學手段，和以學生為主體、教師為主導的翻轉課堂教學模式，通過課前自主預習和課上師生間以及學生間的交流與探討，使學生更好地掌握實驗的操作技能，更有利于培養學生的自主思考能力以及創新思維。改進實驗課程考核方式，重視過程考核評價，將科學素養的提升貫穿在實驗課教學的各個環節，激發學生學習的主動性和熱情，顯著提升學生科學素養和實驗教學效果。高校應積極開展實驗課程的教學改革，不斷完善人才培養方式，持續探索和改進教學內容、教學方法和考核體系，為社會培養出具有扎實理論知識、規范實驗技能以及分析和解決問題能力的綜合型人才。