化學實驗教學改革模式的探討與實踐

摘要：本文歸納了化學實驗教學在化學學科人才培養中的地位和作用，指出了過去化學實驗教學存在的問題及實驗教學改革的必要性，闡述了實驗教學內容改革的基本模式以及師資隊伍在實驗教學中的作用。

關鍵詞：化學實驗教學；教學實踐；教學改革

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A？搖 文章編號：1674-9324（2013）26-0234-02

根據化學學科的研究方法和學科的成熟程度來看，化學是一門以實驗為主的科學，目前關于化學體系的化學性質、結構及變化規律等知識的獲取，仍然主要依靠系統的實驗研究。化學實驗教學在整個化學學科教學中具有重要的地位和作用，在教學中，怎樣體現化學是一門實驗為主的科學，在教學方法、教學內容、教學手段等方面有許多問題值得認真進行研究。為了培養具有創新精神和實際能力的高素質人才，適應人才市場需求的變化，化學實驗教學模式應不斷改革和更新。

一、化學實驗教學的重要作用

化學實驗教學的主要作用體現在5個方面。首先，有利于培養學生對化學學科的學習熱情和提高學生的學習能力。由于化學實驗手腦并用，感知與思維相結合，理論和實踐相結合，化學實驗教學對學生的全面發展，創新意識的萌發和實踐能力的培養具有重要作用，化學實驗教學是培養創新型人才的重要方法和手段。其次，能夠培養學生正確地觀察現象，記錄數據，歸納、綜合、正確處理數據、分析實驗結果、作出實驗結論的能力。第三，有利于培養學生獨立工作和獨立思考的能力，用語言表達實驗結果的能力。第四，能夠提高學生對化學知識靈活運用的能力。第五，有利于培養學生事實求實的科學態度，準確、細致、整潔等良好的科學習慣及科學的思維方法，培養學生敬業、嚴肅認真、一絲不茍的工作精神，勤儉節約的優良作風，相互協作的團隊精神，養成良好的實驗室工作習慣，勇于實踐。

二、化學實驗教學改革的必要性

目前，化學實驗教學在教學體制、內容、方法、管理等諸多方面均存在著與高素質人才培養模式不相適應的弊端，主要體現在以下幾個方面。首先，體現在化學實驗教學體制方面。我國大學的大多數化學實驗室過去是按理論課進行設置，每門理論課都隸屬于某個教研室，每個教研室都有自己相應的教學實驗室，這樣就造成了各門化學實驗課的教學內容各自獨立，互不相讓，均強調該實驗課的系統性、完整性和獨立性，因此不同的實驗課程往往會存在實驗教學內容、教學方法等方面的重復，沒有一個統一的實驗教學課程框架體系，相互割裂缺乏有機的聯系。這樣造成了實驗教學在人、財、物（房屋、設備等）方面的浪費，導致實驗室技術人員管理分散，同類人員不便統一管理，統一考核，教學設備經費、材料費不集中，存在2次分配，各個實驗室設備重復購置。其次，體現在化學實驗教學內容方面。化學實驗教學內容的取舍，許多學校都過分強調驗證理論知識。驗證性實驗雖然有利于認知化學現象，能加深理解和記憶理論知識的作用，但是，由于學生觀察到的化學實驗現象以及影響化學過程的因素與書本一致，實驗教學所起到的作用與教師課堂演示或多媒體演示的效果差不多。因此，驗證性的化學實驗教學，達不到教學大綱所規定的培養目標，還會引起學生對化學實驗興趣的下降，基本達不到培養學生的創新能力。不僅如此，有些化學實驗課的教學內容陳舊，部分實驗內容基本上反映不出現代科學技術發展的現狀，實驗內容與現代化學教育視為重點的結構化學理論和熱力學理論之間脫節。“三性”實驗綜合性、設計性、研究探索性實驗相對較少，不利于創新人才的培養。最后，體現在化學實驗教學方法方面。目前實驗指導書極為詳細，學生“照方抓藥”，這種教學方法往往使學生處于被動狀態，不利于調動學生學習的積極性和主動性，不利于培養學生的創造性思維。第四，體現在化學實驗教學模式方面。在過去的教學模式中，低年級學生做各種基礎性實驗，高年級學生做專業實驗和畢業論文。各門基礎實驗課具有自身的基礎理論、基本實驗操作技能，學生在這些基礎化學實驗課中采取分別學習的方法，各門課的知識和技能也是分別學習和掌握，學生缺乏相關知識和技能的融會貫通，缺乏各種實驗方法和技術的綜合運用能力。高年級的專業實驗因為專業劃分相對過細，知識分割相對過窄，學生掌握的實驗方法和技能較單一，所以，學生在畢業論文階段相對缺乏綜合運用實驗技能的能力，實驗方法單一，當面臨研究中的問題時，就不知所措。因此我們必須改革實驗教學模式。

三、化學實驗教學內容的改革

根據化學實驗教學存在的問題，可以從三個方面進行化學實驗教學內容、教學方法和教學模式的改革。第一，化學實驗教學內容的改革以整合實驗教學體系、優化實驗課程結構為重點。將4門基礎化學實驗課程的有關原理和方法經過整合、整理和充實，統一合并為基礎化學實驗，5個學期完成，內容基本包括大綱所規定的數據處理和誤差分析、基本物理量的測定原理和技術、物質分離原理和操作、化學合成的一般方法、物質組分分析的主要手段以及實驗方法概述等。這樣可以避免教學內容的重復。第二，化學實驗教學內容的改革以減少驗證性實驗，增加綜合性、設計性、研究探索性，加強基本操作技能的訓練，突出創新能力的培養為指導思想。按基本實驗、設計實驗、研究實驗3個層次組織實驗教學，努力構建立體式、遞進式實驗教學體系，建立多元化的化學創新型人才培養體系。按照“三個層次、四個模塊”的教學體系實施實驗教學。將實驗項目按照難易程度和教學方法分為基礎驗證性、綜合性、設計與創新性三個層次，根據實驗教學內容分為基礎性實驗、專業性實驗、創新性實驗、拓展性實驗四個模塊。在基礎化學實驗教學中，不但要精選基礎實驗內容，加強現代儀器操作的使用訓練，而且要加大綜合性、設計性實驗的力度，并逐年增加，形成由淺入深、循序漸進的化學實驗教學體系。根據各學期化學實驗課程的特點和條件，安排不同的設計性實驗，采取不同的教學方法來完成實驗教學。此外，也可適當安排部分研究探索性實驗。研究探索性實驗可以采取教師指定實驗訓練題目，學生獨立設計實驗方案，在教師指導下完成實驗；也可以采取讓學生自己查閱文獻資料，選定實驗題目，設計實驗方案，組成研究小組進行實驗。開設設計性和研究探索性實驗，學生學習積極性得到提高，參與意識得到增強，創新能力的培養得到強化。第三，第5～6學期開設綜合化學實驗課程。綜合化學實驗取消驗證性實驗，全部改為綜合性、設計性和研究探索性實驗，培養學生知識綜合運用能力和提高學生實驗基本技能及實驗技巧，著力培養學生的創新意識和創新能力。因此，在實驗內容的選擇上，主要考慮培養學生綜合運用知識的能力。綜合化學實驗應該將反映當代化學學科前沿的最新科研成果和實踐應用成果轉化為“三性”實驗項目，使學生真正了解學科前沿，領會化學的作用，激勵學生學習化學的興趣，拓寬學生的知識面。綜合化學實驗應包括無機、分析、有機、物化、高分子等方面的實驗項目，主要包括無機、有機、高分子材料的實驗合成及結構、組成表征，各種物理化學性能的測定，天然樣品的處理及其中痕量物質的測定，使綜合化學實驗真正做到合成—表征—應用的有機結合，這樣可以克服“照方抓藥”的弊端，以及傳統實驗中實驗方法與實驗技能互不相干的脫節現象。在綜合化學實驗中，我們開設了一定量的研究探索性實驗，學生查閱文獻資料，在一定范圍內自主設計實驗方案，實施自己的設計思想，獨立地完成化合物的制備合成及性質測試。這樣，使學生了解和掌握了研究化合物的一般程序和步驟，提高了學生分析問題和解決問題的能力，培養了學生的創新意識和能力。

四、利用學科專業實驗室平臺，提高人才培養的質量

鼓勵學生積極申報省級、校級的研究性學習與創新性實驗項目，提高學生的實踐能力和創業熱情；鼓勵學生提前進入教師科研實驗室開展研究，學生獨立設計、實施實驗方案、撰寫論文、完成課題；鼓勵教師與企業合作，指導本科生參與新產品開發和技術改造，并完成畢業論文培訓，與服務社會相結合。在完成這些過程的實踐中，直接培養學生的創新意識、創新思維、創新精神和創新能力。將本科生畢業論文納入教師科研課題的研究之中，讓學生親自參加科學研究工作，培養學生的創造能力和獲取新知識的能力。目前我們化學實驗教學改革與實踐主要依托的學科平臺包括：環境友好化學與應用教育部重點實驗室，高分子材料應用技術湖南省重點實驗室，新型能源存儲與轉換湖南省國防科技重點實驗室，先進功能高分子材料湖南省普通高等學校重點實驗室，鋰離子動力電池湖南省高校產學研示范基地，化學省級重點學科，功能高分子湖南省高校科技創新團隊，化學博士后科研流動站，有機化學、高分子化學與物理博士點，化學一級碩士點及應用化學碩士點，中央與地方共建基礎實驗室/化學實驗中心，中央與地方共建特色優勢學科實驗室/高分子科學與工程實驗室，化學綜合實驗室，國家特色專業/化學，湖南省高校基礎課教學示范實驗室/化學實驗中心，湖南省重點專業/化學，湖南省優秀實習基地/長沙國家生物產業基地瀏陽生物醫藥工業園，中石化催化劑長嶺分公司等。

五、重視實驗教學的師資隊伍培養

為了造就一大批滿足現代社會需要的高素質大學畢業生，將化學實驗教學改革落到實處，應該重視實驗教學的師資隊伍的建設。首先要更新人才觀念。科研有學術帶頭人，教學有學科帶頭人，實驗室也要有技術帶頭人，應該對從事實驗教學和實驗教學研究的教師的技術工作及教學研究成果進行積極全面合理的評價，保護他們從事實驗教學改革及開發新實驗的積極性。其次要注意引進和培養年輕的高學歷高素質人才充實實驗技術隊伍。再次要培養一支對高檔、精密、大型儀器設備能夠使用、會修理、善于功能開發的專門人才隊伍。最后要重視高級維修工人的培養，建立一支能工巧匠隊伍。

基金項目：湖南省普通高等學校教學改革研究項目（湘教通[2011]315號）

作者簡介：王學業（1963-），男，湖南人，博士，教授，主要研究方向：理論與計算化學。