基礎化學實驗的教學改革探討

石 斌 江 泓

東北石油大學化學化工學院 黑龍江大慶 163318

基礎化學實驗是生物、農學、水產、園林和環保等非化學專業學生的一門必修基礎課。通過這門課的學習，能夠增強學生的實驗操作技能，培養獨立思考、分析問題、解決問題的能力。通過多次的實驗操作和嚴格訓練，使學生逐步養成實事求是、認真嚴謹的作風，培養創新思維和綜合能力，為將來的工作做準備。但目前在基礎化學實驗教學過程中存在著很多不足之處，難以打破學生的固有思維，無法調動他們的積極性。因此，亟須對此門課程進行教學改革，形成完善的教學體系，從而提高教學水平，培養滿足當今社會需要的綜合型和創新型人才。

1 目前基礎化學實驗教學的現狀

1.1 實驗課的開設與所學專業知識和當今科技發展趨勢脫節

由于基礎化學實驗是依托于基礎化學理論教學的，因此實驗教材也是以理論教材內容為主。當前部分高校基礎化學實驗課的實驗內容略有些陳舊，主要是傳授知識及理論的驗證，以及實驗基本技能的掌握，缺乏新技術和手段，無法跟上當前科技發展的趨勢。且目前基礎化學理論教學和實驗教學沒有很好地融合到一起，有的實驗內容與學生所學的專業知識脫節，導致很多學生在上完實驗課之后，無法用所學知識解決實際中遇到的問題。這是由于教學體系的不完整造成的。因為基礎化學實驗是面向不同學院不同專業的，不同學科實驗內容一樣，這就導致所開設的實驗內容與某些專業學科結合的不緊密，與其專業課程的橫向聯系較少。并且有些班級的基礎化學實驗無法與理論課同步進行，只能是零敲碎打。這樣就無法調動學生的學習積極性，因而流于形式。

1.2 大一新生對實驗課的學習自主性不強

很多學生高中的教學模式是灌輸式教學，而一進大學就面臨主動式學習，這就涉及一個適應的過程。學生對教師提出的課前預習要求，沒能引起足夠的重視，這是一個普遍的現象。很多學生只是簡單地抄錄一下實驗內容，應付一下教師的課前檢查，而把主要精力放在課堂上，等教師講解演示，然后“照方抓藥”式地完成實驗。個別的學生還在實驗課上懈怠，自己不動手做實驗，而是借鑒鄰桌的實驗數據和結論，草草完成實驗報告，錯過了培養實踐能力的機會。也有一些學生，由于中學時所在學校教學硬件的缺失，只能靠老師在黑板上進行圖解實驗，沒有進行過實際動手操作，導致對實驗沒有感性認識，因此，產生重理論、輕實踐的想法。但從大學一年級開始，學校就開設各種各樣的實驗課，因此部分學生常感到手足無措，出現各種各樣本不應出現的錯誤操作。例如，打開試劑瓶，取出試劑后，瓶蓋沒能立即蓋上，與其他試劑瓶蓋混淆，造成“張冠李戴”；或是某一次實驗滴瓶個數較多，每個滴瓶裝的試劑又不同時，常常因滴管用完后放錯對應的滴瓶，造成該試劑被污染，從而影響實驗結果的正確性。對于得出的實驗結果，不認真分析思考，得出的數據和現象與理論不符，不去主動積極尋找原因，仔細地對實驗過程的每一步進行分析，而是直接問老師，讓老師幫忙找原因。這樣就使得一些學生沒有深入思考，學習主動性沒能充分地發揮出來。

2 基礎化學實驗的改革措施

2.1 改革教學內容

將四大化學實驗，包括無機化學、分析化學、有機化學和物理化學的內容進行重組，彼此聯系，形成三種不同類型的基礎化學實驗課。

第一類是以傳統性和驗證性實驗為主的化學實驗，此類實驗也就是每學期由教務處統一安排的，每周固定時間開設的實驗課。課堂上通過教師指導，學生獨立地進行實驗操作。此類實驗可以使大一新生能夠進一步地鞏固由課堂教學所獲得的基本理論知識，并通過實踐從而得到對理論知識的驗證。此類實驗也能夠加強學生的基本實驗能力，如操作、觀察、原始數據處理能力以及分析討論的能力。授課教師應對此類型實驗進行刪減和重新編排，刪除四大化學實驗中重復或相似的實驗，對實驗內容進行更新。根據不同專業設計不同實驗內容，但總體框架要繼續保持。

第二類是以綜合設計型實驗為主的化學實驗。之所以要開設這一類實驗，就是想對學生以往所學到的化學基本理論知識和所掌握的實驗基本技能、方法進行進一步的考查，并通過讓學生對此類實驗進行自行設計和獨立操作來培養學生的綜合能力。教師應從學生所掌握的基礎實驗為出發點，盡可能地選擇與學生所學專業有密切關系的實驗項目，放手讓學生個人去查閱相關的文獻或者與之相關的書籍等，然后讓學生獨立地設計出實驗方案，獨立地完成相應的實驗并寫出實驗報告。

對于已經掌握以上兩類實驗的學生，可以進行第三類實驗，即創新型化學實驗。開展創新實驗是為了培養學生的創新思維，進一步培養和提高學生的綜合能力，為以后的工作打基礎。因此，對教師而言，應該精心地選擇比較有代表性的研究課題。可以要求學生一個人或幾個人組合做一個研究課題，或是選擇某些大課題中的子課題里的某一側面。方法是由教師去指導學生如何查閱相關的文獻資料，讓學生通過反復討論去寫出相應的實驗方案，然后交由教師督查修改。督查修改包括方案是否安全，是否可行，所需的材料、試劑、儀器等是否具備，并以實驗室已有的條件為準進行相應的修改，如果涉及大型儀器，還需與相關部門進行協商。盡可能地要求學生在對所學理論知識的運用方面，對所設計的實驗用到的分析方法和分析手段方面，對該實驗所涉及的實驗技術方面，以及該項實驗在日常的生產和生活實際中的應用等方面要有自己的新見解、新思路，也可以在有條件的情況下，讓學生參加到教師的科研團隊中，承擔力所能及的工作。通過開設創新型實驗，讓學生在一步一步地探索中，能夠把課堂上所學到的基本理論知識與實踐中出現的問題聯系起來，從而使學生對理論知識的掌握更加牢固，印象更加深刻。在這樣一個過程中，即發現問題—分析問題—解決問題—再發現問題—再解決問題這一辯證思維方法過程中，學生們培養了獨立自主的思維能力，隨著潛移默化的影響，使學生逐漸成為社會需要的兼具綜合型和創新型人才。

2.2 培養學生的學習積極性

應該摒棄以往單調的“填鴨式”教學，即以教師為主，學生被動接受的模式，而是采用啟發式教學，提問的方式讓學生參與進去。教師每節課在學生做實驗之前，需要針對本次實驗基本原理和操作過程的注意事項進行簡單地講述，在這個過程中可以適當地提出一個或幾個與本次實驗內容相關的問題，示意學生們舉手回答，如果某幾位同學回答正確，可以在預習環節給這幾位同學適當加分。教師講述時還可以聯系到日常生活中可能碰到的類似內容，使學生增加對相關實驗的關注和興趣，達到舉一反三的效果。也可以在課后讓學生們自己設計另一套實驗方法來完成此次實驗，這可能需要學生查閱一些資料，獨立思考，適當地改變一些實驗條件，以此調動學生學習的主動性和積極性，培養發散思維，開闊視野，拓寬知識面。

2.3 完善實驗教學體系

現階段，大多數基礎化學實驗教學模式要求學生在開展實驗活動前必須書寫預習報告，實驗課上教師講解后再由學生開展實驗操作，最終在師生的共同努力下完成實驗報告。這種傳統的教學模式無法避免地存在著一些問題。有很多學生在實驗課前臨時抱佛腳，抄寫預習報告時千篇一律，根本就無法達到預習的目的，在實驗操作環節也僅僅只是被動進行操作。這樣的教學狀態無法培養學生對基礎化學實驗的興趣，導致他們學習的積極性不高。因此，在實際教學過程中，教師應積極改進教學方法，才能真正提升學生學習質量，使學生更快更牢固地掌握相應的實驗技能。

首先，教師要對課前預習環節予以足夠的重視，引導學生正確認識課前預習的重要性，從而使學生充分了解實驗原理，并熟悉實驗操作的各個步驟，而不僅僅只是抄寫教材。并且讓學生在預習過程中對自己的知識盲區或無法理解的內容做好筆記。在實驗課堂上，要求學生帶著問題仔細聽講，從而使學生對知識點融會貫通，能知其然更知其所以然。

其次，要鼓勵學生參與每次實驗前的準備工作。傳統的教學模式中，準備實驗都是上本門課的實驗教師來完成。實驗教師在課前就準備好實驗用到的試劑和儀器，當學生進入實驗室后便根據實驗流程按部就班地進行操作。雖然這種方式能夠極大縮短開展實驗的教學時間，但是卻無法讓學生對實驗教學內容留下深刻的印象，即使最終得出了較好的實驗結果，但也僅僅是用知識驗證實驗的原本效果，不能顯著提升學生對知識的實際應用能力。因此，應該讓學生參與到實驗的準備工作中，這樣不僅能夠減輕實驗教師的工作量，同時也能夠進一步強化學生的動手操作能力。學生全程參與實驗器材的準備、實驗試劑的配置、裝液以及分組，在這個過程中能夠加深學生對教學內容的認知和理解，起到二次預習的效果。這種教學方式還能在培養學生實驗興趣的同時，使他們養成發現問題、分析問題和解決問題的良好習慣。

最后，教師在講授實驗內容的過程中，也要適當地以問題為導向，在合適的時機切入主題，循序漸進地引導學生參與到實驗項目中來。例如，教師以生活中常見的緩沖溶液為教學切入點，并在此基礎上對學生進行提問。比如“人的血液pH值為什么能在7.35～7.45穩定存在？”帶著問題逐步引入緩沖液性質、緩沖體系的組成以及緩沖液的作用等實驗原理，并分析人的血液pH值能穩定的原因是血液中存在多對緩沖體系。以問題為導向，提出專業相關問題，并在實驗中找出解決問題的關鍵方法，從而激發學生對基礎化學實驗的學習興趣。

2.4 注重實驗關鍵環節，提高學生專業素養

2.4.1 注重實驗前的預習環節

上實驗課之前應要求學生預習并書寫預習報告。對于學生的預習報告，要求學生用專門的預習報告本書寫。實驗目的、實驗原理、實驗中用到的器材和實驗數據的記錄表格，這幾項要通過查閱相關的教材進行書寫，每一項都要求寫完整。而實驗過程，要用自己的語言來概括表達，自己沒有歸納，完全照抄實驗教材者，在平時成績中給予減分。

2.4.2 注重實驗操作技能的培養

學生規范的實驗操作技能是通過多次的、長期的訓練而逐步形成的。除了教師的課上演示和相應的教學視頻資料以外，著重在于每個學生的操作。因此，教師針對每一次實驗課中的每一個基本操作都應制定出相應的操作要點和注意事項。教師要在課堂上不斷地巡回檢查，以便及時地糾正學生實驗過程中出現的錯誤操作。如果一個錯誤操作在學生中普遍出現，應由教師集中進行示范操作和講解。

2.4.3 注重數據記錄

化學實驗中實驗數據的記錄這一項是特別重要的，它要求學生忠實地記錄實驗中產生的原始數據。對于這些原始數據，必須記在規定的實驗記錄本上，并由教師檢查合格后簽字為準。在學生遞交的實驗報告中，應把教師簽字的原始數據紙貼在實驗報告最后一頁。若無教師簽字，則視為無效數據。還有個別學生原始數據丟失，或隨意涂改數據，甚至偽造數據，這些情況都應在該學生實驗報告成績中給予相應扣分。

2.4.4 注重數據處理和分析討論

做完實驗的數據處理部分是實驗報告中的關鍵環節。很多學生的實驗報告數據處理部分存在錯誤，有的是計算錯誤，有的是將數代入公式時有錯誤，有的是有效數字的保留有錯誤。教師應在課前演示講解時向學生強調以往實驗報告數據處理中存在共性錯誤的地方，尤其是有效數字位數保留的法則，這樣學生上交的實驗報告錯誤率就會大大減小。

實驗報告的分析討論部分也應予以重視。學生做完實驗后，應對計算所得的數據進行適當的分析討論。每一次實驗報告都要求結論數據相對誤差不大于2%，或相對平均偏差不大于0.5%。學生根據誤差或偏差值的大小來討論自己的實驗成功在哪里，失敗在哪里。此外，還要每個學生寫出通過實驗得出的心得體會。

2.5 運用“互聯網+”進行教學

除了傳統教學方式，還可以利用網絡資源進行授課。針對需要開設基礎化學實驗的不同學院和不同專業的學生，教師建立不同的班級微信群和QQ群，利用雨課堂和微信群上傳電子版教材和其他學習資料，并告知學生每節課需要掌握的知識點。學生根據教師發布的內容提前預習，并熟悉微信平臺、雨課堂和移動仿真實驗室的使用流程，通過虛擬實驗來了解實驗過程。開課前，教師利用微信群和QQ群提醒學生上課時間，確保全體學生準時聽課。上課時，教師通過騰訊會議和雨課堂進行線上教學，講解實驗目的、原理、器材和注意事項，并針對每個實驗拓展相互關聯的知識，注重對學生進行啟發，跟學生產生互動。可以把理論教學的內容化整為零，即每講解完一個知識點，適時與學生互動一下，這樣也解決了因學生長時間盯著屏幕看而產生的疲勞感，同時還可以使學生因教學互動而增添了參與感，提高了授課的效果。講解完各知識點后，教師播放利用中國大學MOOC(慕課)平臺上找到的相關實驗操作視頻，讓學生不僅能看到整個實驗過程中裝置的搭建，更能觀察到實驗特有的現象和結果，打破了以往只靠板書和教師講解的局限性。

結語

綜上所述，基礎化學實驗的改革和探索，一直是我們努力的方向，也是廣大教師教學的動力。隨著科技的迅速發展，對培養高素質人才的要求越來越迫切。這就需要我們在教學中不斷反思并加以改進，以教師為主導，以學生為主體，啟發引導學生獨立自主學習，為國家培養出更多的兼具綜合性和創新性的人才。