化学实验教学改革与学生创新能力培养

摘要：无机化学实验作为制药工程、药学、食品科学本科专业学生进入高校后学习的第一门专业基础实验课，本课程的教学质量好坏直接影响其他后续课程的教学，其重要性显而易见。从我院无机化学实验开设的实际情况出发，以完善无机化学实验教学体系为目标，从教学内容调整、教学方法、教学资源共享、教学手段及考核模式等方面进行了详细探讨，为提高无机化学实验教学质量以及学生自主创新能力和实践动手能力提供依据。

关键词：无机化学实验；教学改革；创新能力培养

一、无机化学实验原教学过程中存在的问题

1.课程教学目标单一、规程化、实验项目缺乏专业特色。目前，我校无机化学实验教学目标还只停留在要求学生掌握“三基”即基本原理、基本知识和基本操作，规范操作验证实验教材中正确的数据和结论[2]。这一目标导致验证式实验过多，实验时间短、内容少，规程化问题较突出，无论是制药工程专业、还是食品科学工程专业开设的无机化学实验项目基本都一致，缺乏专业特色，不利于学生对自己所学专业的认知。2.实验教学管理模式较单一，不利于激发学生的创新意识。传统的实验教学管理模式都是以教师为中心，学生做什么实验、什么时间做实验、实验步骤是什么、要用到哪些实验药品仪器，一旦确定就很少改变，这种单一的教学模式无法满足学生自主设计学习过程，学生往往是被动接受知识，缺乏主观能动性，很容导致学生上实验课时不主动思考，甚至在课上出现手足无措的现象，这样很不利于激发学生的创新能力和主观能动性。3.四大化学实验室单独设置，现有实验资源浪费。我校四大化学（无机化学、有机化学、分析化学、物理化学）实验室都是独立设置并开设课程，实验资源没有互通。由于每门课程开设的时间不同，导致出现某一特定时段集中在某个实验室开展教学，实验室极度拥挤、实验试剂及仪器短缺，而有的实验室闲置无用的现象。4.现有实验教学队伍师资严重匮乏，教学经验不足，不利于保障实验教学质量。我校实验教学队伍师资队伍严重匮乏，师生比远远超过1∶8，不得不大量使用年轻教师或助教授课，但年轻教师往往由于教学经验不足，使得其对实验理解不够全面、操作不规范、指导学生不到位、批改实验报告不严谨，难以保证实验教学质量[3]。5.学生实验成绩评定的随意性大、缺少科学的评定标准。无机化学实验课程考核成绩评定一般是由平时成绩和实验报告两部分组成。学生即使没有认真做实验也可以通过抄袭别人或者教材中的实验步骤等完成考核。而且一般由于没有科学详尽的评定标准[4]，教师只能根据主观判断给出一个较为笼统的分数，成绩评定存在随意性大、不合理的问题，十分不利于全面衡量学生对实验知识的掌握能力[5]。

二、大学无机化学实验教学改革与学生创新能力培养

1.丰富课程教学目标，优化调整实验教学内容，培养学生的创新能力。将无机化学实验分为三种类型：基础实验、综合性实验、创新设计性实验。①基础实验：通过无机化学的基础实验，使学生规范化、熟练化和标准化地掌握化学基本操作技能，是综合性实验和创新设计型实验能顺利进行的保证。针对很多大一同学在高中化学课中只有理论知识而没有实验经验的现象，在最新修改的无机化学教学大纲中，第一次实验课的内容就是详细系统地讲解化学基本仪器操作规范，包括：各种仪器放置规则、如何清洗玻璃仪器及洗净的判定标准、使用托盘天平的注意事项、溶液的配制、加热、过滤、冷却结晶的操作以及离心机、吸量管和容量瓶的使用等。首先由教师示范操作，然后让学生进行练习，最后随机抽查学生演示操作，让其他同学和老师进行点评，达到学生熟练掌握的目的。②综合性实验：通过综合性实验内容，如测定化学反应速率和活化能的实验，在使学生具备熟练的化学实验能力的同时，对化学反应速率和化学平衡的理论知识进行实践验证。在实验后要求学生计算反应速率和速率常数。这样不仅可以改变以往学生在实验中只是照搬照抄教材上的实验步骤、被动地学习不动脑等问题，进一步提高学生做实验的积极性和综合运用知识的能力。③创新设计性实验：创新设计性实验是提高学生创新精神和实践能力的有效途径。例如，将从废白铁中制备硫酸亚铁和硫酸亚铁铵由验证性实验改为设计性实验，要求学生设计与教材不同的制备方法。在教学实践中，大多数同学根据设计的实验方法制备了两种产物，少数同学虽然没有制备成功，但通过与同学之间的充分沟通，对失败的原因进行了探讨，较好地培养了学生的创新精神，提高了其独立设计、分析问题、解决问题的能力。2.更新实验教学方法，构建新型实验教学体系。无机化学实验不应仅仅局限在巩固学生对无机化学的理论知识，或者让学生掌握化学实验的基本操作，更重要的是培养学生的创新意识并将理论知识运用到实际操作的能力，但是传统的教学方式无法激起学生的学习兴趣，更会使学生丧失创新意识。①在传统实验课堂讲授中，一般先由教师通过板书讲解实验基本原理、实验操作步骤和注意事项等，并进行仪器操作示范，学生复制完成实验。在教学改革后，教师事先安排学生对实验内容进行预习，课堂上要求学生对本次实验当众讲解和示范，这使学生由过去的教学受体变为教学主体，有利于提高学生的主动性。当然，学生对实验内容的理解不可能完全正确，在讲解和示范过程中难免会出现错误，这时需要老师及时给予纠正和指导，加深学生的印象，更好地达到教学目的。②创新安排实验项目，同学可以根据自己感兴趣的无机化学理论知识，设计相关实验，创设教学情境，采用启发引导式的实验教学方法。在部分实验中，由教师讲解该实验可能会出现的现象或问题，引导学生思考解决问题的方法或产生实验现象的原因，从而构建出新型实验教学体系。③更新实验教学手段，加强师资队伍的建设。引入多媒体辅助实验教学，对于一些较为先进的实验技术，制药及食品专业学生需要了解，对于学生日后工作中具有指导意义，而受到实验条件的限制，又不能亲自实践的实验内容，教师在互联网上下载一些多媒体资源来引导学生探索，也可由学生组成兴趣小组，教师指导学生通过查阅参考资料、互联网资源，丰富学生的视野，避免以后工作中接触到此类技术时茫然无知。开设开放实验与课外研究，以培养学生创新性思维和研究性学习的能力。在本教改项目实施中，每年3—6月派遣相关教师赴中南大学进行实验教学技能培训。同时，将经验丰富、具有中级以上职称的实验人员纳入实验课程教学团队中，负责指导学生的基本实验和仪器操作训练，这样既减轻了实验教师的工作量，又发挥了实验人员的优势，提高实验教学效果[6]。3.实现实验室资源共享，充分利用开放实验室资源。改变传统的四大化学实验室单独设置出现的资源浪费现象，建立基础化学实验教学平台，实现实验室开放和资源共享，做到一举两得，减少人为因素导致的资源匮乏问题。为了更好地培养学生的创新精神，可以通过开放实验吸引学生利用课余时间进入实验室，鼓励学生申请国家、学校和院系多级大学生创新创业基金，让学生在这些基金的支持下，利用学校开放的化学实验教学平台，将科研与本科教学相结合，如已开展的2017年贵州省大学生创新创业项目：贵州余甘子干果与鲜果中有效成分的分析和提取工艺的研究。学生在科研过程中自主学习，从项目选题、设计实验工艺条件、实验操作、记录和处理实验结果所有过程学生都亲自参与，启发了学生创新思维，培养了创新精神。4.利用实验技能和创新竞赛促进实验教学，提高学生的学习兴趣。我院连续两年举办了全校“大学生化学实验技能大赛”，对推进、深化无机化学实验教学改革，激发学生学习化学基础课的兴趣，培养学生实验操作技能和综合应用能力发挥了重要作用。5.改进实验考核方法，有理有据地评价学生成绩。无机化学实验课实行独立的考核、考试和成绩评定，为了全面达到无机化学实验课的培养目标，发挥学生的主观能动性，促进学生创新能力的形成，需要改进、完善现有的实验考核方法。我们对无机化学实验考核内容和方式进行了重新设计，采取平时考核和期末考试相结合，平时成绩占70%，期末考核成绩占30%，平时考核包括：预习、出勤率、实验纪律、实验操作、实验结果、实验报告、实验卫生等，逐项打分。期末考试中采用设计性实验，由教师在课堂教学结束前两周给出实验目的，学生利用课外时间进行资料查阅、设计实验方案等，然后在规定时间内根据自己设计的方案来完成实验，教师对每位学生的操作进行评分，这将真正培养学生设计实验的创新能力，大大激发学生对无机化学课的兴趣。

三、结语

本文分析我校无机化学实验教学中存在的问题，从教学内容调整、教学方法、教学资源共享、教学手段及考核模式等方面提出了一些思路和方法，并在2017级制药工程、药学、食品科学与工程3个班建立无机化学实验教学改革试点，进行了教学改革实践，明显激发了学生的学习兴趣，提高了学生自主创新能力，达到了预期的效果。但无机化学实验教学涉及教学过程的各个方面，不可能一蹴而就，还需要不断提高一线实验教师的教学能力和综合素质，把注重学生的创新能力培养作为实验教学的重要任务，这样才能满足新时期社会对人才素质培养的要求。

参考文献：

[1]常慧,宁满侠.有机化学实验教学改革研究与高素质人才培育[J].实验室科学,2007,(2):48-50.

[2]江文辉,罗一鸣,唐瑞仁,等.有机化学实验教学改革的探索与实践[J].实验室研究与探索,2009,12(28):115-118.

[3]张树永,张剑荣,陈六平.大学化学实验教学改革的基本问题和措施初探[J].大学化学,2009,4(24):24-28.

作者：刘莹 刘晓燕 周笑犁 杨秀群 娄杰 单位：贵阳学院 食品与制药工程学院