基礎無機化學實驗教學的新策略研究的論文

　　引言：實驗教學在現(xiàn)代化高等學校教育體系中有著重要的地位和作用，實驗教學環(huán)節(jié)是學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的重要載體，是培養(yǎng)學生動手能力的有效途徑。我校作為廣東省的重點工科院校，肩負著為泛珠江三角地區(qū)輸送各類高級技術人才的重任。結合地方經(jīng)濟建設的需要和我�！芭c廣東崛起共成長為廣東發(fā)展做貢獻”的辦學目標，各專業(yè)的培養(yǎng)方向都在新的形勢下不斷調整。無機化學實驗則是以上各專業(yè)學生最先接觸的第一門化學實驗，它在整個大學化學學習期間起著承上啟下的作用。其實驗方法和基本操作技能的培訓為后續(xù)其他實驗課奠定基礎，并對學生后續(xù)專業(yè)課程及研究論文工作起到舉足輕重的作用。

　　近年來，隨著每年招生規(guī)模的不斷擴大，每年無機化學實驗室要承擔各個專業(yè)近千人的繁重教學任務。如何能充分利用現(xiàn)有的資源，在有限的教學時間里順利完成教學任務，同時保證教學質量。承擔無機化學實驗課程的相關教師經(jīng)過多年的不斷努力和實踐，多方位、多角度探索新的教學策略。針對工科專業(yè)的學生，以技術要素為主線，重組了實驗教學體系，編寫了《微型無機化學實驗》教材; 通過科學安排實驗教學內(nèi)容，同時運用現(xiàn)代化教學手段和開放實驗室，全方位提升實驗教學質量和水平，達到提高學生綜合素質和創(chuàng)新能力培養(yǎng)的目的。

　　1 整合教學資源，改善實驗教學條件和設施

　　為了應對和解決擴招后面臨教學資源不足的狀況，國內(nèi)眾多的高校都采取了一些積極措施。我校輕工化工學院的基礎實驗室從2004 年以來針對這種情況進行了全面改革，從全院整體實驗教學和教學資源的充分利用出發(fā)，對各個實驗室進行了合理分布。特別是抓住本科教學水平評估的契機，將無機化學實驗分室、有機化學實驗分室、基礎分析實驗分室、物理化學實驗分室等共同使用的基礎儀器，例如電子天平、分光光度計、酸度計、電導率儀等整合后，設立了天平室、分光光度計室、酸度計室等專門的基礎實驗分室。每個分室可以容納50 多名學生同時實驗。通過科學合理安排實驗時間，基本能實現(xiàn)每位學生都能動手獨立操作，解決了實驗儀器設備數(shù)量少的問題。

　　幾年的實踐表明，基本教學儀器設備統(tǒng)一管理，教學資源的利用率大大提高。在此基礎上，根據(jù)基礎實驗的特點制定了各項規(guī)章制度，例如實驗室守則、實驗室安全制度、儀器設備使用與管理辦法、藥品放置與使用規(guī)定等。制定了教學輔助人員職責、實驗指導教師崗位職責、學生的實驗守則等等。做到每個實驗室有開放記錄本，每臺儀器有使用登記本，每位實驗管理人員有實驗工作日志記錄。各項工作有章可循，真正做到實驗室和實驗設備的有效科學管理，為實驗改革有條不紊地進行提供保障，為人才培養(yǎng)奠定了良好的硬件設施和條件。

　　2 編寫新教材、形成微型化實驗教學體系

　　多年來，無機化學教研室的教師長期探索無機化學實驗的微型化，編寫出版了《微型無機化學實驗》教材，逐步建立起了獨具特色而教學應用效果顯著的微型無機化學實驗體系。至今的教學應用實踐充分表明，該微型無機化學實驗體系在減少實驗試劑消耗、降低實驗費用、減輕實驗污染、提高實驗安排的靈活性和實驗室的利用率以及強化學生動手能力和培養(yǎng)認真細致科學作風等方面均具有非常顯著的效果。

　　( 1) 確定試劑的可能最小用量。

　　從節(jié)省試劑、減少廢物和污染考慮，試劑用量愈少愈好。但實際上從實驗中可以看到，無機化學實驗試劑用量所能減少的程度是有限的，大多數(shù)無機化學實驗的試劑用量可減少到常規(guī)量的1 /5 ～1 /10，仍可使實驗現(xiàn)象明顯、實驗結果具有合理的精確性。實驗微型化最顯著的效果是大大降低實驗費用，特別是應對擴招后的實驗教學，這種效果非常顯著。

　　( 2) 顯著減輕實驗污染。

　　微型實驗的試劑用量減少，產(chǎn)生的實驗廢物相應減少，環(huán)境污染減輕。實踐表明，在有適當?shù)耐�風條件下，原來在常規(guī)實驗中有毒有害氣體H2S、C12以及NO2等空氣污染問題，在微型實驗中排放很少�？梢哉f通過微型化改進，無機化學實驗室基本實現(xiàn)了“無味化”。

　　( 3) 有利于強化培養(yǎng)學生動手能力和認真細致的科學作風。

　　由于微型實驗儀器規(guī)格小，學生在進行實驗時務必更加小心、認真細致操作。例如在Cu2 + 和氨水反應生成配離子的實驗，常規(guī)實驗一般取0. 5mL 0. 1 mol /L CuSO4溶液于試管中，需要加入0. 5 ～ 1. 0 mL 2. 0 mol /L氨水溶液，才能觀察沉淀的生成和溶解。在微型實驗中，CuSO4溶液的用量為2 滴，加入2 滴氨水時可觀察到淺藍色沉淀生成，再加2 滴氨水沉淀溶解。這就是說，與常規(guī)實驗相比，微型實驗要求更精確控制試劑加量才能觀察到正確的實驗現(xiàn)象。在粗鹽的提純、硫酸亞鐵銨的制備等無機合成實驗中，由于沾附過多、蒸發(fā)不足或過分等原因可能導致產(chǎn)率偏低或雜質含量偏高，因此，學生在實驗過程中比常規(guī)實驗更加用心、更加仔細，微型實驗明顯有利于強化培養(yǎng)學生動手能力和認真細致的科學作風。

　　( 4) 大大減輕實驗準備工作量。

　　無機化學實驗的一個主要特點是試劑品種多，有的實驗需用試劑多達60 多種，全部實驗需用試劑超過100 多種，實驗準備工作量非常大。在常規(guī)實驗中，大多數(shù)試劑需用125mL 試劑瓶盛裝，平時存放于試劑柜中，每一實驗前將所用試劑搬出擺放到試劑架上，實驗后須及時將其搬回試劑柜中以便安排下一個實驗。微型實驗試劑用量大大減少，所用試劑可以用30 mL 或更小的試劑瓶盛裝，通過配用一種兩人共用的階梯式試劑架，無機化學實驗用到的主要試劑可一次性上架，大大減輕了實驗準備工作量。根據(jù)我們的實踐，原來采用常規(guī)實驗體系時， 10 個班的無機化學實驗需2 位實驗員才能完成任務，而現(xiàn)在采用微型實驗體系，40 個班的實驗只需一位實驗員即能完成任務。

　　( 5) 明顯提高了實驗安排的靈活性。

　　進行常規(guī)實驗時，由于試劑必須在實驗前搬出，實驗后搬回，因此每一個實驗必須統(tǒng)一集中安排，這就限制了實驗安排的靈活性和實驗室的利用，并且導致實際上無法安排補做或插做實驗。采用微型實驗，試劑一次性上架，學生可隨時到實驗室做不同內(nèi)容的實驗，大大提高了實驗安排的靈活性和實驗室的利用率，有效地解決了補、插做實驗的問題，并為實行開放式實驗、深化實驗教學改革創(chuàng)造了條件。

　　3 加強鞏固基本技能訓練

　　無機化學實驗是大學生進入大學學習的第一門獨立開設的實驗課，很多學生是初次接觸這些實驗設備和儀器，為了減少學生操作失誤引起設備故障或損壞，實驗前指導教師都需要講解清楚儀器設備的工作原理，并進行示范操作，然后學生才能開始動手實驗。這樣一來實驗指導教師要重復講解、示范多次，花費時間多，教學效率低，而且由于人數(shù)較多，仍有部分學生抱怨看不到、聽不清老師的講解，指導教師工作量大，教學效率低。

　　對于基本技能訓練實驗，我們采取了講、做、演示多種教學手段相結合的教學方法�；�本操作實驗的內(nèi)容的確很“基礎”，因為這一層次的實驗教學內(nèi)容就是對學生進行嚴格的化學基本操作訓練，如果實驗操作不“基礎”，基礎訓練不扎實，這就違背了我們實驗教學改革的初衷。為了讓學生正確掌握最基本的化學基本操作，達到操作規(guī)范，我們配備了無機化學實驗基本操作的錄像資料。

　　學生動手實驗前必須先預習相關知識，然后組織學生集中觀看錄像資料，放映期間，教師一邊實際操作，一邊講解操作要點。在粗鹽的提純、硫酸亞鐵銨的制備等無機合成實驗課堂教學中，首先將學生分為若干學習小組，每組不超過5 人，由一位同學負責，組內(nèi)學生在前面觀看錄像資料的基礎上，自己動手練習基本的操作，大家互相監(jiān)督、互相評價，規(guī)范基本的操作，加強基本操作訓練。在實驗過程中，實驗指導老師隨時抽查學生的掌握情況，遇到個別動手能力差的學生，進行個別指導，在實驗過程中不斷講解、演示、操作、糾正、總結、再操作等環(huán)節(jié)逐步提高實驗技能。

　　在基本實驗技能訓練結束后，為了提高學生學習的興趣，我院從2007 年開始承辦每年一屆的本科生基礎化學化工實驗技能大賽，從當初的校內(nèi)競賽擴展到現(xiàn)在的大學城際的大型基礎化學化工實驗技能大賽，實踐結果表明，這種多種手段相結合、分組學習、分組強化基本操作的模式，使學生整體的基本實驗技能得到普遍提高。

　　4 充分發(fā)揮學生在實驗中的主觀能動性

　　實驗課程改革的目標是注重創(chuàng)新精神，加強能力培養(yǎng)。實驗能力的培養(yǎng)和訓練包括實驗室作風的培養(yǎng)與訓練、動手能力的培養(yǎng)與訓練、分析問題和解決問題能力的培養(yǎng)與訓練、創(chuàng)新意識和能力的培養(yǎng)與訓練。

　　學生作為實驗教學的主體，在實驗過程中不是消極、被動的參與者，而是應該表現(xiàn)出主動、積極、創(chuàng)造性�；瘜W實驗現(xiàn)象常常會因試劑用量、介質酸堿性、加入試劑的先后順序、反應溫度等條件的不同而變得非常復雜，有時甚至與理論預測的現(xiàn)象不符合，出現(xiàn)“異�！钡膶嶒灛F(xiàn)象。例如Cl -、CrO42 - 混合溶液與AgNO3溶液反應，學生記錄的實驗現(xiàn)象有3 種情況: ①生成黃色沉淀; ②生成紅色沉淀; ③生成紅色沉淀和黃色沉淀的混合物。對于大部分剛進實驗室的同學來說，往往將實驗的重點放在結果，而忽略中間過程現(xiàn)象的仔細觀察。面對這種情況，指導教師組織引導學生就此實驗進行討論，讓學生各抒己見，充分發(fā)揮學生主觀能動性，培養(yǎng)學生獨立解決問題的能力。

　　學生完成實驗后，處理實驗結果，要對記錄的實驗現(xiàn)象進行分析，寫出有結論、有分析、有體會的實驗報告，培養(yǎng)學生綜合運用知識分析和解決問題的能力。這樣也可杜絕當前實驗教學中存在的學生實驗課前預習只是照抄實驗講義，實驗中完全依靠實驗老師示范和指導，實驗報告只簡單羅列實驗結果，使學生能真正作為實驗教學的主體，充分發(fā)揮學生在實驗中的主觀能動性。

　　5 結語

　　總之，實驗教學是培養(yǎng)工科大學生動手能力、創(chuàng)新能力和綜合素質的一個重要的實踐性教學環(huán)節(jié)，實驗改革是一項長期艱苦的工作，應常抓不懈，才能保證其長期健康發(fā)展。21 世紀我國高校招生規(guī)模不斷擴大，社會競爭更加激烈，對每一個大學生都提出了更高的要求。在高等教育改革不斷深入的今天，如何保證擴招形勢下的實驗課教學質量，解決實驗教學面臨的困難，使實驗教學適應時代發(fā)展的需要，適應我國高等教育對人才培養(yǎng)的需要，是我們當前在教學實踐中探索和努力的方向。

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