基于“C3H3”教育理念的“無機化學實驗”教學探索

摘要：無機化學是藥學、藥劑等本科專業學生的第一門關于化學的專業基礎課，具有“承上啟下”的作用。傳統無機化學實驗教學中，學生常常“照單抓藥”，教學成效低，實驗素養較差。基于此，在無機化學實驗教學全過程貫穿“C3H3”教育理念，通過線上線下混合教學方法，夯實學生實驗基礎、多方位培養學生科學思維，科學素養和科學能力，增強學生的安全意識和創新意識。

關鍵詞：“C3H3”教育理念；無機化學實驗；線上線下混合教學；

《無機化學實驗》課程是面向藥學類專業大一學生開設的一門專業基礎實驗課，起著“承上啟下”的關鍵作用。無機化學實驗旨在讓學生對理論知識進行驗證，提高學生的實驗操作能力、培養學生的科學思維、科學能力和科研素養，培養學生的安全意識、環保意識和團隊協作意識［14］。著名化學家盧嘉錫院士曾提出“C3H3”的教學模式，即 ClearHead（清楚的頭腦）、CleverHands（靈巧的雙手）、CleanHabit（潔凈的習慣）［5］。清楚的頭腦要求學生弄懂實驗原理和依據；靈巧的雙手是對實驗操作者的基本功的要求，只有熟練、規范地掌握了基本操作，才能做到動作敏捷、沉著冷靜，這也是實驗成功和安全實驗的前提；潔凈的習慣，是操作者基本實驗素養的外在表現。好的習慣不僅能營造一個干凈、輕松的環境，而且有序的儀器擺放也反映了操作者清晰的思路，能有效減少實驗操作過程中的失誤。

1《無機化學實驗》傳統教學模式

藥學類專業學生雖然有一定的化學基礎，但由于高中實驗條件不同、學時有區別，導致學生的動手能力、實驗技能參差不齊，且遵義醫科大學醫學與科技學院（以下簡稱我校）學生化學基礎普遍較差，所以我校的無機化學實驗一直采用傳統的實驗教學模式。傳統無機化學實驗的授課以教師為主導。按照教學計劃，提前通知學生預習實驗；學生依據實驗教材，撰寫實驗名稱、實驗目的、實驗原理和實驗步驟幾個部分的內容；課前老師檢查學生實驗預習報告，再詳細講解實驗原理和實驗步驟，演示儀器的規范操作，強調注意事項；講解完成后，學生按照實驗步驟“照單抓藥”，教師觀察并指導學生實驗；實驗完成后，教師一一檢查實驗結果并簽字確認；最后學生根據實際實驗過程書寫實驗報告，帶教老師批改后反饋給學生。

2傳統無機化學實驗教學存在的問題

實驗預習趨于形式化，大部分學生只是為了完成學習任務，照抄內容，并不注重實驗設計思路和實驗細節，很難達到預習目標；教師對實驗原理和步驟進行詳細地講解，學生缺少對實驗內容的獨立思考，難免淪落為“操作工”；每個實驗室有6～8個組，教師不能及時糾正每位同學不規范甚至是錯誤的操作；由于不主動思考、自主學習能力較差，部分學生稀里糊涂地進行實驗，教學效果差，也嚴重影響學生上課的積極性、主動性和效率；教學模式單一，不能很好地實現授之以“漁”。

針對以上問題，本文結合無機化學實驗的特點及新時代的育人理念，就如何在無機化學實驗教學中基于“C3H3”教育理念培養學生的科學思維、科學能力和科學素養做一些探討和嘗試。無機化學實驗課程將“C3H3”教育理念貫穿到無機化學實驗全過程（課前、課中、課后），如圖1所示。

3基于“C3H3”教育理念的《無機化學實驗》教學探索3.1清醒的頭腦

無機化學實驗課程旨在提高學生的實驗操作能力、培養學生的科學思維、科學能力和科研素養，清醒的頭腦是實現這一目標的先決條件。因此，在整個實驗教學過程中必須注重學生科學思維的培養，幫助學生做到思路清晰，有條不紊。而實驗原理是實驗的核心要素，是指導實驗的理論基礎［6］，實驗設計、儀器選擇、操作步驟等都是以實驗原理為依據。

3.1.1課前設計

老師先安排實驗教學內容，并將能引導學生思考的相關問題、資料、視頻上傳到線上平臺（微信、學習通等），學生根據導向問題和資料完成實驗設計和測試題。例如常用容量分析儀器的操作和溶液的配制實驗，導向問題有：常用容量分析儀器的規范操作？什么是標準溶液？如何進行配制？為什么要求配制4種溶液？配制過程和儀器選擇有哪些區別？上傳的資料有：《八大公害事件》視頻、最新的實驗室安全事例、“亦正亦邪”的砒霜、電子分析天平使用微視頻，通過視頻和資料培養學生的安全意識、環保意識、辯證思維。

3.1.2課中設計—翻轉課堂

課堂中，教師根據學生線上課前任務的完成情況、測試情況和預習實驗報告總結學生預習情況，老師和同學一起進行課堂翻轉，將老師的“獨角戲”課堂變成“多言堂”［7］。課堂中老師隨機抽查學生講解實驗設計思路，針對重難點內容組織學生討論。最后，老師對學生講解和討論結果進行補充、解答、拓展和總結。這樣不僅鍛煉學生思維，幫助學生進一步梳理和理解實驗內容及操作步驟，而且重難點更突出，學生聽課也更具有針對性，大大節約了實驗內容的講解時間，有效增加學生探索思考的空間和實操時間。

3.1.3課后總結

科學素養的形成與提高并非一蹴而就，而是一個循序漸進的過程，除了在教學中要重視科學素養的提高，還應該在考核時重視科學素養的評價。實驗課結束后，學生根據實驗現象、數據記錄、數據處理等內容進行反思并認真書寫實驗報告，老師在批改實驗時重點考察實驗過程描述、針對實驗過程中存在的問題進行思考和分析，以及提出改進方法。最后老師在線上展示優秀的實驗報告，并針對實驗報告中的問題和相應知識的運用推送總結，這不但能激發學生對實驗的再次反思，也有利于創新思維的培養，讓學生學會舉一反三，以點帶面，建立知識網絡結構。

3.2靈巧的雙手

實驗是否成功與操作的準確度和嫻熟程度密不可分，即需要另一個“CH”——靈巧的雙手。好的實驗素養和扎實的基本功是進一步學習和掌握新的實驗技術的必備基礎，也是實驗成功和實驗安全的保障，只有熟練地、規范地掌握了化學實驗基本操作，才能做到動作敏捷、嫻熟規范、冷靜沉著。因此，在無機化學實驗教學中，要使學生充分認識到掌握實驗基本操作的重要性。要求學生從最簡單的基本操作練起，務必戒驕戒躁，從而確保實驗操作準確、熟練、規范。課前，教師將錄制好的微視頻上傳線上平臺，讓學生先觀看視頻，掌握規范使用的要點；課中，老師重點講清楚操作難點及關鍵因素，并現場演示。比如介紹分析天平減量稱量時要強調不要用手直接拿稱量瓶；減壓抽濾完成后先斷開抽氣管與抽濾瓶的連接再關抽氣泵等。實驗過程中教師在實驗室檢查指導、及時提出問題、糾正不規范的操作，并要求學生錄制視頻上傳線上教學平臺。課后老師整理學生的實驗操作視頻，將不規范的操作視頻放到討論區，讓學生“找茬”，指出視頻中有哪些不規范或者錯誤的操作，一方面可以調動學習興趣，讓學生鞏固實驗內容和基本操作，有利于培養學生嚴謹認真的學習態度和反思的習慣；另一方面，老師也能及時發現學生易出現問題的地方，繼而可以及時調整教學內容和改進教學方法。

3.3潔凈的習慣

潔凈的實驗習慣，是化學實驗素養的“健美”過程，是個體或群體實驗素養內在美的外在表現，也是保障實驗安全的必備條件。實驗課之前，老師讓學生拍照記錄課前儀器、藥品、設備的擺放位置，實驗結束后擺回原樣；實驗教學過程中，特別是第一次課，老師必須嚴格要求學生，讓學生意識到好的實驗素養的重要性。整個實驗過程保持臺面干凈整潔，儀器藥品擺放有序；公用移液管不交叉使用；實驗操作嚴格按規范操作進行；認真觀察實驗現象、誠實記錄；實驗中的廢紙、碎玻璃等放入指定垃圾桶；廢液倒入指定回收缸，養成節約、環保的習慣。

3.4“C3H3”教育理念的延伸

科學思維、科學能力和科學素養的培養不光是在課堂中進行，課后同樣需要引導學生養成好的實驗素養，真正實現授之以“漁”，授之以“欲”和授之以“宇”。按照綠色化學“5R”原則，即減量 （reduce）、拒用 （rejection）、重復使用（reuse）、回收 （recycling）、再生 （regeneration） 開展實驗和處理三“廢”［8］。比如第一次實驗課學生配制的醫用酒精，引導學生思考如何變“廢”為寶，增強學生的環保意識和創新意識。部分學生組隊將配制的醫用酒精研制成免洗洗手液并將其用于疫情期間師生的日常消毒；部分學生將醫用酒精變成了固體酒精；部分學生將配制的生理鹽水放入冰箱中冷凍用于物理化學實驗的冰鹽浴（凝固點降低法測定葡萄糖的摩爾質量）；課后老師邀請學生一起進行溶液回收，積極引導學生思考和參與科學研究。其中藥學藥劑學生共申請并獲批大創項目7項，省級大創項目6項。

4無機化學實驗改革效果與評價

筆者授課學生40人，使用“問卷星”進行了問卷調查，據此獲得了無機化學實驗教學的反饋信息。反饋如圖2所示。學生普遍認為在無機化學實驗方面得到了較大的提升。

5結語

基于“C3H3”教育理念，立足無機化學實驗的特點和傳統無機化學實驗的缺點，通過線上線下混合教學，夯實基礎實驗教學，利用多種方法激發學生的好奇心與創新力。調查顯示基于“C3H3”教育理念的線上線下混合教學模式讓學生實驗操作的規范性、實驗積極性和學習興趣得到了提高，且能夠利用所學知識解釋生活中的現象，理論聯系實際做一些基礎研究，為以后成為藥學藥劑專業的高素質應用型人才做了鋪墊。但是，目前教學模式也還存在一些不足，比如實驗項目比較老舊，沒有結合最新研究變更實驗內容和方法；線上教學資源利用不夠充分；教學設計尚需加強優化和論證，在今后的教學工作中還需結合數字化教學不斷探索與改革教學模式，提高教學 效果和育人效果，使無機化學實驗課程教學能夠更加靈活、更具特色，更適應新時代新工科人才培養的需求。

參考文獻：

［1］秦玉梅，沈星燦.混合式教學在無機化學實驗教學中的初步探索與實踐［J］.廣東化工，2020，47（15）：188189.

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［3］邢肖肖，邱麗娟，安穎，等.無機化學實驗室綠色化探索［J］.實驗學，2022，25（4）：196199.

［4］劉艷玲.《無機化學實驗》課程教學改革的思考［J］.教育理論與實踐，2022，42（30）：6264.

［5］林彩霞，鄢劍鋒，袁耀鋒，等.基于“C3H3”教育理念的有機化學實驗教學改革實踐［J］.高等理科教育，2022（5）：3240.

［6］曹小華，張康華，徐常龍，等.強化C3H3元素培養提升學生綜合素質［J］.化學教育，2008，29（12）：5860.

［7］李玲，張馳，王娟，等.后疫情時代微信融入無機化學實驗教學的初探［J］.大學化學，2022，37（1）：5359.

［8］鄭會勤，韓春亮，林鈺.基于“5R”原則的綠色無機化學實驗設計與實踐［J］.廣州化工，2013，41（24）：162163，167.

基金項目：遵義醫科大學醫學與科技學院教育教學改革計劃項目（XJJG2021—010）;貴州省高等學校教學內容和課程體系改革項目（2021382）

作者簡介：游姣，女，講師，碩士，研究方向：無機化學。

通信作者：江波，女，教授，學士，研究方向：有機化學。