基礎化學實驗(綜合)教學改革與實踐

肖小華 鄒小勇 張杰鵬 閆素君 邵光 林志強 陳六平

(中山大學化學與化學工程學院 廣東廣州 510275)

20世紀90年代后期，國內很多高校對素質教育和創新性教育等教學改革和教育理念進行了大討論，隨后化學專業逐步實行寬口徑的大專業教育，加強基礎、淡化專業；取消了二級學科專業課程和實驗，代之以基礎化學實驗-綜合化學實驗多層次一體化的化學實驗新體系[1]。近年來，部分高校又進一步改革化學實驗體系，并將其與學生科研創新活動結合，構成了綜合化學實驗課程與科研訓練緊密結合的教學實踐系統[2]。

自2000年起，中山大學化學與化學工程學院按照由淺入深、循序漸進的認知規律，對化學實驗教學體系進行頂層設計，為化學類專業設置了基礎化學實驗、現代化學實驗與技術、綜合化學實驗3門課程，創建了“一體化、多層次、開放式”的創新化學實驗教學體系。其中，基礎化學實驗(綜合)課程是基礎化學實驗和現代化學實驗與技術兩門課程之間的有效銜接，它既是無機化學、分析化學、有機化學等基礎化學實驗的鞏固與提高，也是現代化學實驗與技術課程的基礎訓練，是實驗教學由基礎向專業過渡中承前啟后的一個重要學習階段。

但在基礎化學實驗(綜合)課程教學中，我們發現學生對化學實驗的投入不足、興趣不夠，實驗教學的效果不盡如人意。與基礎綜合實驗課程相比，基礎化學實驗課程教學主要是為了規范和掌握基本實驗知識和實驗技能，實驗內容較為簡單，只需“照方抓藥”即可順利完成整個實驗，這導致學生對實驗缺乏足夠理解；另一方面，多數學生做實驗時完成任務的心理較重，以敷衍的心態對待基礎化學實驗，這必然導致實驗過后即忘、知識點斷裂等情況[3]。為此，我們對基礎化學實驗課程進行了改革，在大二的第二學期開設了2學分(72學時)的基礎化學實驗(綜合)課程，體現了基礎—提高—綜合的實驗教學特點。在保證基本知識、基本操作和基本技能鞏固的基礎上，有針對性地開設設計實驗，從文獻查閱、方案設計、實驗過程、實驗結果分析等方面對學生進行引導，加強學生自主學習和綜合運用化學知識的能力。

1 實驗教學改革的主要內容

1.1 實驗內容更新

基礎化學實驗(綜合)課程的實驗內容鞏固了學生實驗基本操作和基本技能，且更側重對學生分析問題和解決問題能力的培養，并與教師的科研工作及實際問題相關，特色鮮明，從而可激發學生學習化學的興趣。我們將無機化學、分析化學、有機化學等各個學科內容橫向整合，每年為學生開設5～6個綜合性實驗，每個實驗14.5學時，其中實驗時間為12～14學時，剩余學時由師生一起討論實驗中出現的問題以及如何解決等。在開設的綜合性實驗中，針對環境污染、食品安全等問題，結合氣體、固體樣品的前處理技術及滴定分析、光度法等分析技術，開設了室內空氣中甲醛、肉制品中亞硝酸鹽含量測定等應用性實驗；也有與教師科研方向結合緊密的實驗，如三氯化六氨合鈷(Ⅲ)配合物的制備及組成測定；以及結合微量合成、分離和分析表征技術開設的苯佐卡因微量合成實驗等。另外，我們還根據分析技術的發展、分析條件的改善、研究對象的變化以及教師科研的進展，每年更新1～2個實驗內容，這樣就能在3～5年實現對所有實驗內容的循環更新，以保證實驗內容具有基礎性、綜合性、實用性和新穎性。

1.2 轉變實驗教學方法

為了使學生更好地掌握實驗技能，培養學生發現問題和解決問題的能力，養成良好的實驗習慣，我們進行了以下幾方面的嘗試：

(1) 強化實驗預習。我們在實驗設計初始階段，只提供實驗題目和簡單的實驗思路和講義，詳細的實驗過程需要學生通過預習、查閱文獻資料，充分思考才能完成。強化實驗預習的要求是：了解實驗的原理、背景和研究方法進展等資料，知道實驗“做什么”、“為什么做”以及該“怎么做”，同時要把握“一詳一略”(即詳細列出實驗所需試劑和器材，用簡略的框圖或流程圖描述實驗內容要點)，以督促學生條理清晰地預習實驗，養成良好的實驗習慣。

(2) 引導實驗過程。實驗過程既是對實驗預習效果的檢驗，也是對學生實驗思路、實驗操作技能的鍛煉，需要學生在實驗的全過程手腦并用、精力集中。化學是一門實驗性很強的學科，實驗課程與理論課程聯系緊密?；瘜W實驗從實驗設計、實驗儀器選擇、實驗操作到實驗結果報告，幾乎每個環節都可以通過“安全”、“量”等關鍵詞從理論上找到相對合理的解釋。因此，我們在實驗教學過程中，注意淡化學生對實驗結果及實驗報告成績的關注，引導學生盡量做到知其然并知其所以然。如在做間接碘量法滴定時，為何硫代硫酸鈉的標定只能一份一份做，而不能將3份平行樣品先行準備好；在做微量合成實驗時，如何通過薄層色譜法(TLC)監控反應進程；以及如何選擇合適的方法和儀器測定氯化鈷配合物的組成。

(3) 剖析實驗問題?；A綜合化學實驗一般涵蓋樣品采集制備、合成、分離和分析表征等較長的實驗過程，如果學生預習不到位、實驗時思路混亂或實驗不認真，就容易出現各種各樣的問題?？梢酝ㄟ^實驗中出現的這些問題引導學生明了實驗思路、實驗過程和實驗要點，逐步分析問題出現的可能原因，并通過適當的重復實驗證實并加以解決，從而培養學生發現問題、分析問題和解決問題的能力。例如學生在做甲醛測定的標準曲線時，其線性擬合方程為A=0.04353c+0.0283，R=0.9989。學生對這個結果比較滿意，但實際上該曲線所有樣品的吸光度均偏低比較嚴重，線性方程的斜率明顯偏低。針對這種情況，我們將一份正常標準曲線數據與其對照，引導學生從甲醛儲備液濃度確定、甲醛標準溶液配制、標準色列配制到標準曲線繪制的每一環節，分析問題產生的原因。然后通過重復實驗，從比色皿污染以及甲醛標準溶液配制有誤兩方面加以核實驗證，最終確定是甲醛標準溶液濃度有誤所致。

1.3 改革考核方式

考核的目的主要是檢驗教與學的效果，同時引導學生改進學習方法。我們在考核過程中力圖關注實驗前期、實驗過程和實驗結果的各個方面，引導學生由被動的“學習、考試”型學習向“學習、思考、提高”型學習轉變，實現自身綜合素質的提高。

(1) 根據學生實驗預習、實驗過程(包括實驗設計、動手能力、現象觀察、提出問題、分析問題和解決問題等表現)、實驗報告以及實驗建議和感想等方面對實驗成績進行綜合評價，各部分所占分值分別為20%、20%、50%和10%。

(2) 實驗報告采用論文格式進行撰寫，引導學生由簡單的實驗記錄向采用化學科研思維講述一個完整的科研故事方面轉變。

(3) 允許同組合作實驗的同學經過充分討論后共同完成一篇實驗論文，實驗論文部分成績相等；但每位學生需另外提交一份實驗建議和感想。對建議的撰寫形式和內容不做限定，鼓勵學生暢所欲言，共同為完善實驗課程獻計獻策。

2 實驗教學改革的實施效果

自2008年開始，經過課程組教師的努力和連續幾屆學生的教學實踐，基礎化學實驗(綜合)課程的教學改革措施得到不斷完善，并逐漸為學生所接受和喜愛。在中山大學教務處組織的學生評價中，本課題組教師的教學評分逐年提高。同時，基礎化學實驗(綜合)課程整合了多學科內容，擴展了基礎化學實驗的深度和廣度，重視實驗教學內容與理論課程的相關性，將綜合能力和創新意識的培養貫穿于整個實驗教學過程中，激發了學生對化學的興趣，使學生體會到化學實驗的嚴謹性，提高了學生動手能力和發現問題、分析問題、解決問題的能力，培養了學生實事求是的科學態度以及良好的化學思維。

3 結語

近幾年的基礎化學實驗(綜合)教學改革已取得一定成效，但也面臨一定的壓力和挑戰。首先，學校對實驗教學重視不夠，無視或無法正視實驗教學中儀器、經費的正常需求以及教師在實驗教學尤其是實驗教學改革中投入的時間及精力；其次，在基礎化學實驗(綜合)課程教學中已凸顯出學生的基本實驗技能較低，如何從基礎化學實驗開始就培養學生的化學興趣、夯實化學實驗基礎，并在后續的實驗課程中進一步提高學生的綜合素質，這些需要學院通盤考慮，妥善安排并調動各個層次教師共同參與；此外，應加強實驗教師之間的教學交流與經驗共享，組織包括實驗競賽在內的各種活動，以加強學生的參與度，使學生真正理解化學與化學實驗的作用。

參 考 文 獻

[1] 張逢星,李珺,郭慧林.大學化學,2009,24(3):18

[2] 呂占霞,賀維軍,高珍,等.大學化學,2011,26(1):14

[3] 張樹永,張劍榮,陳六平.大學化學,2009,24(4):24