三段漸進(jìn)式無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的探索與實(shí)踐

李榮清

（淮陰師范學(xué)院 化學(xué)化工學(xué)院，江蘇 淮安 223300）

化學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)在化學(xué)教學(xué)中占有十分重要的地位。已故著名化學(xué)家、中科院院士戴安邦教授曾指出：“全面的化學(xué)教育要求化學(xué)教學(xué)既傳授化學(xué)知識(shí)和技術(shù)，更訓(xùn)練科學(xué)方法和思維，還培養(yǎng)科學(xué)精神和品德。化學(xué)實(shí)驗(yàn)課是實(shí)施全面的化學(xué)教育的一種最有效的教學(xué)方式[1]。”無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)是高等院校化學(xué)、化工、應(yīng)用化學(xué)以及其它與化學(xué)相關(guān)的專業(yè)所開(kāi)設(shè)的第一門必修的化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程，是培養(yǎng)大學(xué)一年級(jí)新生的學(xué)習(xí)方法、學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)思維的關(guān)鍵一步，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣起著極其重要的作用，也為后續(xù)實(shí)驗(yàn)課的開(kāi)展及新的實(shí)驗(yàn)技術(shù)的引進(jìn)打下基礎(chǔ)[2]。通過(guò)無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教與學(xué)，不僅要使學(xué)生掌握基本知識(shí)、基本操作、基本技能、實(shí)驗(yàn)技術(shù)和動(dòng)手能力，還要培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力、創(chuàng)新意識(shí)和精神、分析和解決問(wèn)題的能力以及良好的科學(xué)素養(yǎng)。然而，長(zhǎng)期以來(lái)實(shí)驗(yàn)教學(xué)一直被認(rèn)為只是用來(lái)驗(yàn)證理論教學(xué)的輔助部分，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和教學(xué)形式比較陳舊，實(shí)驗(yàn)課大多是照方抓藥，依葫蘆畫瓢，不能發(fā)揮學(xué)生自己的創(chuàng)新意識(shí)和探索求知精神，也不能培養(yǎng)和提高他們發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力[3]。并且，近年來(lái)隨著教學(xué)總課時(shí)的壓縮，無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的課時(shí)也在不斷減少。就我校而言，除了化學(xué)教育專業(yè)還保留了較多的無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課時(shí)外，應(yīng)用化學(xué)、化學(xué)工程與工藝、環(huán)境科學(xué)專業(yè)的無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)總課時(shí)都在50課時(shí)左右，而生物類各專業(yè)的無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)只有20-30課時(shí)。在這么少的課時(shí)內(nèi)，如何既要完成無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)任務(wù)，又要完成基本操作技能、實(shí)踐動(dòng)手能力、創(chuàng)新意識(shí)和精神的培養(yǎng)，是對(duì)無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的挑戰(zhàn)。幾年來(lái)，我們對(duì)無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)模式進(jìn)行了改革與探索，實(shí)施了“‘補(bǔ)課’性質(zhì)的基本技能訓(xùn)練-基本操作和驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)-綜合型設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)”三段漸進(jìn)式教學(xué)模式，提高了教學(xué)質(zhì)量，取得了較好的效果。

一、進(jìn)行“補(bǔ)課”性質(zhì)的化學(xué)基本實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練，做好中學(xué)與大學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的銜接

目前，各地的化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)條件相差很大，學(xué)生的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)差別也很大。條件好的地區(qū)的學(xué)生在中學(xué)階段做了一部分化學(xué)實(shí)驗(yàn)，對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)常用的一些簡(jiǎn)單儀器、器皿、試劑等有了一些了解，對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)有一些初步的認(rèn)識(shí)，這部分同學(xué)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)好，動(dòng)手能力比較強(qiáng)。而辦學(xué)條件差的地區(qū)的學(xué)生在中學(xué)里幾乎沒(méi)有做過(guò)實(shí)驗(yàn)，而且這部分同學(xué)的比例往往超過(guò)半數(shù)。另外，由于江蘇省近十年來(lái)實(shí)行“3+2”、“3+X”或”3+兩門課等級(jí)考試”等高考模式，因此，每年的新生中都有約10%的學(xué)生高考未選考化學(xué)，5-10%的學(xué)生是文科考生（環(huán)境科學(xué)專業(yè)的學(xué)生每年約有三分之一的學(xué)生都是文考考生）。這部分同學(xué)的中學(xué)化學(xué)理論和實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)都很差。我院2006級(jí)新生剛?cè)雽W(xué)時(shí)，我們?cè)鴮?duì)學(xué)生在中學(xué)階段做實(shí)驗(yàn)的狀況進(jìn)行過(guò)問(wèn)卷調(diào)查，統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，在301名參與調(diào)查的新生中，中學(xué)階段從未做過(guò)實(shí)驗(yàn)的占2.7%，做過(guò)但很少的占56.8%；高考未選考化學(xué)的占9.0%，考文科的占6.6%。這一調(diào)查表明我院多數(shù)大一新生中學(xué)階段實(shí)驗(yàn)做得少、實(shí)驗(yàn)基本功較差。近幾年我院大一新生中學(xué)做化學(xué)實(shí)驗(yàn)的情況總體都差不多，2009級(jí)新生由于實(shí)行文理兼招，情況更嚴(yán)重一些。為了彌補(bǔ)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)基本功較差以及與無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程相銜接，我們從2007級(jí)開(kāi)始，在教學(xué)計(jì)劃中安排了一定課時(shí)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本操作技能訓(xùn)練課，對(duì)全院各專業(yè)新生進(jìn)行訓(xùn)練，并且是在新生進(jìn)校開(kāi)始上課后立即進(jìn)行。我們把化學(xué)實(shí)驗(yàn)的一些基本操作安排在四個(gè)實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行訓(xùn)練，即：儀器的洗滌與干燥，試劑的取用和試管操作，溶液的配制，固液分離。在訓(xùn)練的過(guò)程中，實(shí)驗(yàn)老師對(duì)基本操作反復(fù)進(jìn)行示范，詳細(xì)交待操作的規(guī)范和注意點(diǎn)，手把手地教授基本操作要領(lǐng)和技術(shù)，對(duì)常用實(shí)驗(yàn)儀器的使用方法進(jìn)行仔細(xì)的講解、演示和交待，發(fā)現(xiàn)基本操作不規(guī)范的及時(shí)指出并加以糾正。這種帶有“補(bǔ)課”性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)基本技能的訓(xùn)練課，實(shí)驗(yàn)老師要付出很大的精力和耐心，但對(duì)于提高學(xué)生的基本實(shí)驗(yàn)技能和實(shí)驗(yàn)興趣，使他們能盡快達(dá)到無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本要求很有幫助，為后面的無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)以及后續(xù)的其它各門實(shí)驗(yàn)課程打下良好的基礎(chǔ)。

二、改革無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，以適應(yīng)培養(yǎng)應(yīng)用型、創(chuàng)新型人才的需要

為了適應(yīng)新的時(shí)代對(duì)應(yīng)用型、創(chuàng)新型人才的需要，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造思維、創(chuàng)新精神，提高學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力，同時(shí)也為了適應(yīng)實(shí)驗(yàn)課時(shí)顯著減少的形勢(shì)，近年來(lái)我們對(duì)無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容體系進(jìn)行了改革和優(yōu)化，即加強(qiáng)基本操作訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)，減少驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，刪除一些與后續(xù)課程重復(fù)的實(shí)驗(yàn)或內(nèi)容，增加綜合型設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)。

（一）加強(qiáng)基本操作，減少驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)

傳統(tǒng)的無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容多為驗(yàn)證型，每個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的各部分包括實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)原理、儀器藥品試劑、實(shí)驗(yàn)方法和步驟等都寫得清清楚楚，實(shí)驗(yàn)課上學(xué)生只需按照教材的內(nèi)容照方抓藥，依葫蘆畫瓢，就能完成實(shí)驗(yàn)、驗(yàn)證理論，難以激發(fā)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣、創(chuàng)新意識(shí)和探索求知精神，也不利于培養(yǎng)他們的發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。為此在調(diào)整實(shí)驗(yàn)內(nèi)容時(shí)，我們減少了驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，具體做法是保留了有代表性、教學(xué)效果好、學(xué)生感興趣的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，對(duì)元素及其化合物性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了精簡(jiǎn)和合并，刪除了一些與后續(xù)課程重復(fù)的實(shí)驗(yàn)或內(nèi)容。

在減少和壓縮驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的同時(shí)，我們對(duì)基本操作和基本技能的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目予以加強(qiáng)。這是由于無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)是化學(xué)化工及其相關(guān)專業(yè)的第一門實(shí)驗(yàn)必修課，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生練就扎實(shí)的實(shí)驗(yàn)基本操作和技能以及良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣起著重要的作用，也為后續(xù)實(shí)驗(yàn)課的順利開(kāi)展以及將來(lái)從事化學(xué)化工行業(yè)的工作打下基礎(chǔ)。另外，正如前文所述，我們的學(xué)生在中學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)做得很少或者幾乎就沒(méi)有做過(guò)實(shí)驗(yàn)，在中學(xué)化學(xué)課上常常就是看老師做一些演示實(shí)驗(yàn)，聽(tīng)老師講實(shí)驗(yàn)，學(xué)生的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)差，這一實(shí)際情況也要求我們必須加強(qiáng)基本操作和基本技能的訓(xùn)練。

（二）增加綜合型設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)

綜合型實(shí)驗(yàn)主要是訓(xùn)練學(xué)生綜合應(yīng)用所學(xué)知識(shí)和技能來(lái)分析和解決一些實(shí)際問(wèn)題的能力，與基本操作實(shí)驗(yàn)和單純的驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)相比有一定的難度。綜合型實(shí)驗(yàn)主要是安排一些常見(jiàn)無(wú)機(jī)化合物的制備及分析鑒定以及一些實(shí)際樣品的處理，但以前者為主。在實(shí)際安排實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目時(shí)，根據(jù)不同的專業(yè)要求，我們一般選擇3-5個(gè)無(wú)機(jī)物制備綜合實(shí)驗(yàn)，如一種鈷（III）配合物的制備、轉(zhuǎn)化法制備硝酸鉀、堿式碳酸銅的制備、由廢鐵屑制備硫酸亞鐵銨及含量分析、三草酸合鐵酸鉀的制備等。此外，為了強(qiáng)化綜合型設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)，提高學(xué)生的綜合能力，在一年級(jí)第二學(xué)期（從2007級(jí)開(kāi)始）或高年級(jí)（2007級(jí)之前）時(shí)，我們專門安排了無(wú)機(jī)化學(xué)綜合和設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目包括高錳酸鉀的制備、過(guò)二硫酸鉀的合成及性質(zhì)、由硝酸鉛制備涂料黃、廢棄干電池的綜合回收利用、雙甘氨合銅（II）水合物順?lè)串悩?gòu)體的制備及鑒別、水楊醛基希夫堿銅（II）配合物的制備和表征等。這些實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目綜合性強(qiáng)，有的還與生產(chǎn)和現(xiàn)實(shí)生活密切相關(guān)。完成這些實(shí)驗(yàn)時(shí)，有的要綜合應(yīng)用無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)和分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)的方法，有的要綜合運(yùn)用無(wú)機(jī)合成、有機(jī)合成的方法和技術(shù)以及現(xiàn)代分析測(cè)試技術(shù)。

設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)主要是全面訓(xùn)練學(xué)生的綜合素質(zhì)。學(xué)生經(jīng)過(guò)基本操作技能、驗(yàn)證性試驗(yàn)以及綜合實(shí)驗(yàn)三個(gè)層次的訓(xùn)練之后，繼續(xù)進(jìn)行設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)就有了較好的基礎(chǔ)。在無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中增加一定的設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)，可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生多方面的能力，如查閱文獻(xiàn)的能力、獨(dú)立思考的能力、觀察實(shí)驗(yàn)過(guò)程及現(xiàn)象的能力以及分析和解決問(wèn)題的能力，有利于培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立人格以及創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新精神。我們嘗試選擇了兩個(gè)有關(guān)銅（II）配合物的制備和表征作為設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)，要求學(xué)生自己查閱文獻(xiàn)資料并設(shè)計(jì)完整的實(shí)驗(yàn)方案，經(jīng)老師同意后動(dòng)手完成配體和配合物的合成，對(duì)配體和配合物進(jìn)行紅外光譜、質(zhì)譜的表征，對(duì)配體還進(jìn)行了核磁共振譜的表征，實(shí)驗(yàn)報(bào)告以小論文的方式完成。為了使學(xué)生能較好地完成實(shí)驗(yàn)，老師事先給出了一個(gè)較為詳細(xì)的要求，對(duì)相關(guān)的事項(xiàng)作了說(shuō)明和解釋。從實(shí)驗(yàn)的效果來(lái)看，大學(xué)一年級(jí)的學(xué)生，由于其掌握的基本實(shí)驗(yàn)技能和和化學(xué)理論知識(shí)不多，獨(dú)立完成設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)有一定的難度，而四年級(jí)的學(xué)生則好了很多。根據(jù)這幾年的實(shí)踐，我們認(rèn)為大學(xué)一年級(jí)無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)不宜太難，而且老師和學(xué)生都要做好充分的準(zhǔn)備，對(duì)老師的要求更高。老師不僅要全面了解相關(guān)文獻(xiàn),而且對(duì)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果以及實(shí)驗(yàn)中可能出現(xiàn)的問(wèn)題都應(yīng)做到心中有數(shù)。

近年來(lái)，在無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)中，我們一直實(shí)施“‘補(bǔ)課’性質(zhì)的基本技能訓(xùn)練-基本操作和驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)-綜合型設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)”三段漸進(jìn)式教學(xué)模式，其目的是在使學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)的基本知識(shí)、基本操作技能、養(yǎng)成良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣的同時(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力、創(chuàng)新意識(shí)和精神，以滿足現(xiàn)代社會(huì)對(duì)應(yīng)用型、創(chuàng)新型人才的要求。幾年的探索和實(shí)踐表明，這一模式可行有效，提高了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量。

［1］戴安邦.全面的化學(xué)教育和實(shí)驗(yàn)室教學(xué)［J］.大學(xué)化學(xué)，1989，4（1）：1-7.

［2］吳文源.對(duì)于大學(xué)無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的再認(rèn)識(shí)［J］.化學(xué)教育，2007（6）：34-35.

［3］宋心琦.化學(xué)學(xué)科的現(xiàn)狀及基礎(chǔ)化學(xué)教育改革問(wèn)題［J］.大學(xué)化學(xué)，2001，16（1）：40-47.