無機及分析化學實驗課程教學改革初探*

劉俊渤，梁大棟，唐珊珊，常海波，呂曉麗

(1 吉林農業大學資源與環境學院，吉林 長春 130118；2 吉林農業大學生命科學學院,吉林 長春 130118)

教育的核心是人才的生成和發展，其目的在于實現對受教育者知識技能的培養和人格的塑造。高等院校教育的基本途徑是通過課程的實施得以實現，而課程教學又是課程實施的主要手段和途徑。雖然教學不是教育的全部，但課程教學承載著教育相當多的功能。因此，教學的改革既關乎課程建設，又影響著人才的培養質量。在信息教育技術不斷發展的大環境下，如何改變傳統的教學過程，切實發揮教師在教學中的主導作用，使學生由被動的接受型學習變為主動的自主型學習，這不僅是學校所要求的和期望的，也是教師本身所追求的和思考的。尤其隨著近幾年高等教育教學理念與教學目標等方面的變革和發展，使得農業院校無機及分析化學化學實驗課程教學內容信息量不斷增大，而課程的授課學時卻不斷減少，從而使授課的矛盾更為凸顯。因此，只有堅持以人為本的現代教育理念[1]，真正地改變無機及分析化學實驗課程傳統的教學內容、教學方法及教學模式，才能提高學生的素質和素養，培養具有創新意識和創新能力適應社會發展的卓越人才。

1 無機及分析化學實驗課程教學改革的思路

依據《國家中長期教育改革和發展規劃綱要(2010-2020)》的要求，按照人才培養的頂層設計，基于新時期高等教育人才培養的架構模式，以注重學生全面發展的素質教育理念為統領，以區域經濟社會發展對人才培養的客觀需求為導向，以培養學生創新精神和實踐能力為重點，以學生學會無機及分析化學實驗基本知識與基本操作技能為目標，實現無機及分析化學實驗課程的教學改革，解決人才培養中嚴重偏離社會發展需求的現實問題。毫無疑問，這也是無機及分析化學實驗課程改革與發展進程中需要突出解決的問題。

2 無機及分析化學實驗課程教學改革的措施

2.1 注重指導和引領，增強實驗課程改革的針對性

根據課程動態的人才培養方案，每年調整并完善無機及分析化學實驗課程執行教學大綱，以指導無機及分析化學實驗教學及教學內容的整合。課程執行教學大綱修訂過程中不僅強調實驗內容的科學性、基礎性、前沿性和可操作性，還強調無機及分析化學實驗的專業思想、創新思維和動手能力教育，尤其是科學研究素質和能力教育[2]。

課程執行教學大綱包括實驗的預期教學目標，不僅有對學生提出的具體要求，教材、參考書、網上學習資源、使用指南、詳細考核方式及評分標準等，還有教師結合所授專業給予學生學好實驗課程的誠懇建議等。同時，針對每一個教學單元，還根據不同專業的授課群體，從基本內容、專業側重、能力培養、針對性練習等四個方面分別給予詳盡說明，并將其上傳學習通、微信等網上資源，使教與學更具有方向性、針對性和可操作性。此外，課程執行教學大綱還為各個教師在課程結構改革時留有充分余地，教學內容整合時既有基本統一要求而又不過多約束，因材施教，以適應不同學院、不同專業學生的個性發展。

2.2 完善實驗課程的教材建設

根據無機及分析化學實驗教改發展和我校的專業與課程特點，多年來始終堅持自主編寫無機及分析化學實驗教材。教材編寫時，堅持理論聯系實際、精選、彈性、適用的原則，體現了“創新性、實用性、綜合性與先進性”，同時將先進的教學理念，學科的新進展和優秀的科學成就固化其中。內容安排上加強與農林相關應用領域的銜接，注意避免和其它學科的重復或脫節，同時教材還注重合作學習，及知識與社會、生產實際的聯系。我們自編的由中國農業出版社出版的無機及分析化學實驗規劃教材其特色主要體現在以下幾方面：

(1)注重實驗技能的訓練與培養。無機與分析化學實驗基本操作的規范性和熟練性是本課程教學的基礎，教材除詳細介紹分析化學實驗基礎知識和基本操作外，還設置了定量分析基本操作訓練與圖解，內容不僅闡釋準確，清晰、簡明、深入淺出，且富有吸引力。

(2)突出綠色化學理念。不僅開設綜合性設計性實驗，減少污染倡導綠色化學，同時緊密聯系生產與生活實際，把當代化學、化工、材料、物理、生物、環境及食品等領域中涉及的最新理論成果和技術融合到實驗教材中，打造教材新亮點，使教材的導向和引領作用得到充分體現，發揮其育人的輔助功能。

(3)增加了計算機網絡技術的應用。在教材中編寫了利用Excel數據處理軟件處理分析實驗數據的方法，從而在很大程度上減少了數據處理過程中產生的誤差。此外，針對一些具體實驗還采用信息技術，設計多種教學手段。無機及分析化學實驗中計算機技術的應用，不僅突破了傳統化學實驗的局限性[3]，而且使實驗教學的科學性、操作性及規范性得到體現。

(4)無機實驗與分析實驗交融化。通過對原有的無機實驗與分析實驗去舊更新，通過融匯整合，吸收各領域最新研究成果與最新研究動態，實現無機實驗與分析實驗學科之間的相互交叉與相互滲透。這不僅使學生掌握了新的方法，也解決了課程授課學時少與授課內容多之間的矛盾，而且也使實驗教學更貼近科學研究與生產生活實際。

(5)知識拓展。為拓寬學生的視野，每個實驗后根據實驗內容增加一些相關知識簡介，科學發展前沿介紹或人物故事等內容的相關鏈接，不僅使教材更具有可讀性、新穎性、應用性和趣味性，同時也潛移默化激發了學生報效祖國的責任感與使命感。

2.3 改革實驗課程的教學方法

眾所周知，教學改革是一個永恒的話題，也是質量建設工程中的重要環節，在課程教學中只有進行時，沒有完成時。無機及分析化學實驗任務是鞏固和擴大理論獲取知識，學會實驗操作各種技能和重要儀器的使用方法，為學好后續實驗課和獲得科學研究打下基礎[4]?；谶@種認識，近幾年努力嘗試優化與整合適應潮流的新型實驗課教學方法，具體如下：

(1)挖掘實驗教學內容的思政元素，將思想政治融入實驗課堂。例如，在三草酸根合鐵(Ⅲ)酸鉀的制備課堂上，除了介紹無機合成的方法、操作與意義等專業內容之外，還深入廣泛挖掘國內著名無機合成化學學科奠基人徐如人先生的經典故事[5]。通過介紹徐如人先生與夫人把一生500多萬的積蓄全部捐贈給學校，設立教育基金感人至深的事跡，進而引導學生愛國情懷與創新理念。此外，在鐵的比色分析翻轉課堂上，還通過不同時期我國高等院校使用的新、舊分光光度計儀器展示與對比，讓學生見證我國科學技術的蓬勃發展等。這不僅提高了教學質量，也使學生在學到知識，開闊視野的同時有所感悟，更使學生的國家情懷，感恩之心油然而生，教學也真正實現了教書育人的作用。

(2)優化整合實驗教學內容，向傳統的教學體系挑戰。本著重基礎，突出技能，適量適當的實驗教學原則，在保證科學性的前提下，不刻意追求無機化學與分析化學學科的完整性。去掉一些經典、陳舊內容與重復性實驗，淡化性質實驗，有機整合無機實驗及分析實驗教學內容，以求得在有限的學時框架內爭取教學效益與教學質量的最大化。例如，將傳統酸堿標準溶液的比較滴定、白醋中乙酸濃度的測定及純堿總堿度的測定三個實驗的教學內容加以整合，由原來三個實驗，授課12學時整合為一個實驗，節省了8學時授課時間。無機分析實驗的優化整合，也使其教學從基本技能強化與驗證性實驗的掌握，過渡到以綜合型實驗為主導，及設計型和探究式實驗為手段的新型教學體系。

(3)改革實驗課程教學模式和考核方法。倡導教師編輯實驗基本操作，自己拍攝無機及分析化學實驗課堂演示實驗等實驗教學錄像片，及引進其他高校公開出版的微課、慕課等多媒體課件。這些直觀、生動、形象的網絡教學，極大提高了實驗預習階段學生對無機及分析化學實驗儀器的感性和理性認識。同時教學中，對難度不大而學生又感興趣的實驗，嘗試進行師生翻轉的實驗教學模式，發揮學生在實驗課堂上能動性。有限的課堂反轉，極大地激發了學生自覺探索和自主學習的熱情，給實驗課教學帶來勃勃生機。此外，為突出對學生技能的培養，實驗課還采取抽簽考試方式進行考核，考試內容有操作，有口答，有綜述。且對操作性強的實驗，實行隨堂跟蹤學生在實驗過程中的表現，并結合操作對學生實施考核打分，即突出了對學生的技能培養，同時也有效避免了少數學生不注重過程參與，抄襲報告現象的出現?？傊?，通過給學生創造自主學習、合作學習、探究學習的空間，極大地激發了學生積極探究、獨立研究、自我感悟、自我體驗、自我內化的積極性，實現其自我塑造和自我發展。

(4)采取線上線下協同授課、答疑及評價。為了激發學生的學習熱情，達到知識、能力和素質的綜合教育的目的[6]，不僅在實驗室的樓道構建前沿性的多學科、多專業、多方向的化學櫥窗，還在實驗室展示先進的實驗儀器設備和儀器使用指南等資料，用以豐富學生的知識面與開闊學生的視野。同時，還在課前將實驗項目與內容、教師錄制的課程實驗操作與儀器使用方法短視頻、使用儀器的發展史、無機及分析化學實驗學科的最新研究成果、涉及實驗的相關科學家的先進事跡及化學小常識等內容上傳到學習通，建立內涵豐富和實用效果優良的無機及分析化學實驗系列課程網站，以指導學生利用網絡環境進行自主學習、探究學習與發現學習。此外，還實現了網上答疑、網上考試、網上評價和網上實驗選修等，讓答疑和考試走出了課堂，這些措施有力的促進了學生良好學習風氣的形成，影響并改變了學生學習的積極性、創新性以及學習效果。

2.4 實行主線與輔線混合教學模式

基于對學生能力的培養和社會經濟發展的現實需要，以提高學生獨立實驗與綜合運用能力為前提，把創新思維與創新技術的培養融入無機及分析化學實驗新教學體系，創建適應新時代需求的無機及分析化學實驗新教學過程，確立了主線式與輔線式實驗教學兩種模式。

主線教學模式是指實驗課堂的教學，其內容分為兩個層次：第一層次注重實驗基礎知識與基礎操作的掌握與運用能力，刪除驗證性質實驗，增加基本操作與基本技能訓練綜合實驗，提高了實驗課程教學的起點；第二層次增加設計性、綜合性及研究性實驗項目。綜合性實驗注重對學生傳授分析問題和解決問題的思路和方法，培養創新意識；計性實驗則體現出較強的探索性與研究性，要求學生四人一組探討與完善實驗步驟，設計實驗路線，寫出實驗方案。同時在主線實驗教學中，也把化學在農業、食品及生物學方面的相關應用元素有機融入課堂，并保證學生一定寬度的實驗技術操作訓練。

輔線教學模式是由開放實驗室、創新創業科技活動、校外實習及社會實踐等環節組成。首先，將常規實驗教學中一些疑難問題作為開放式實驗的研究內容。在開放式實驗中要求學生在查閱文獻的基礎上調整實驗條件，對存在問題加以解決。其次結合農業行業特點和日常生產及生活的需要，研制和開發一些新型化學品，其中主要以學生參加由教師指導的科技創新創業活動為主，內容多與指導教師的科研及學生所學的專業相關，目的是培養學生對專業的興趣和加深對實驗研究規律的掌握。如開展“鹿油冷制手工皂的制備及性能評價”創新活動，學生們不僅嘗到了做皂的快樂，學習的快樂，也養成勇于創新與積極實踐的科學態度，同時也使學生在反反復復的實驗中體驗到科研工作的艱辛和取得成功的喜悅。對于校外實習，不僅能積累實踐經驗，還能明確學生畢業的發展方向。此外，還建議學生利用假期，深入自己所在城市鄉村，根據所學習和掌握的基本理論，針對涉及農業生產、食品安全和環境保護等實際問題提出自己的認識以及解決問題的辦法。所有輔助模式教學，學生完成后都獎勵適當學分。輔助教學模式的實施，一方面可加深學生對社會的了解，教師也可通過活動考察和選拔優秀學生，使其直接參加教師的科研課題工作，進一步提升學生的知識與能力；另一方面，新增課外教學活動，也有效緩解學時少和教學內容多的矛盾。

實驗課程教學改革是保證實驗課程健康、平穩、可持續發展的關鍵。我們深知，實驗課程教學改革需要做的工作還有很多，是一個長期而艱巨的系統工程，不僅需要與兄弟院校多交流、觀摩與學習，還需要我們持續注重教材的基礎建設，不斷擴充師資隊伍，充實實驗教學內容，改革與創新教學方法，尤其更要重視為學生自主學習提供平臺的信息資源庫的建設。因此，只有堅持知識傳授、能力提高與素質培養相融合的育人原則，把以人為本，以文化人，以理服人，以德樹人的育人理念融入教學全過程，才能使培養的學生成為國家之棟梁。