基于創(chuàng)新能力培養(yǎng)的地方高校無機化學實驗教學體系構(gòu)建與實踐

陳志敏楊穎群毛芳芳陳滿生馮泳蘭張復興王劍秋曾榮英（1.功能金屬有機材料湖南省普通高等學校重點建設(shè)實驗室，湖南 衡陽 41008；.衡陽師范學院 化學與材料科學學院，湖南 衡陽 41008）

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基于創(chuàng)新能力培養(yǎng)的地方高校無機化學實驗教學體系構(gòu)建與實踐

陳志敏1,2楊穎群1,2毛芳芳2陳滿生1,2馮泳蘭1,2張復興1,2王劍秋1,2曾榮英2
（1.功能金屬有機材料湖南省普通高等學校重點建設(shè)實驗室，湖南 衡陽 421008；
2.衡陽師范學院 化學與材料科學學院，湖南 衡陽 421008）

摘 要：衡陽師范學院化學與材料科學學院經(jīng)多年探索，構(gòu)建了“三層次三平臺”無機化學實驗教學體系，實踐效果良好，有效地培養(yǎng)了學生的良好科學素養(yǎng)、綜合素質(zhì)、綜合能力、創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力。

關(guān)鍵詞：實驗教學體系；構(gòu)建；實踐

一　無機化學實驗課程現(xiàn)存問題

幾十年來，無機化學實驗課程幾經(jīng)改革，仍存在一些亟待解決的問題：

1.教學內(nèi)容有待優(yōu)化。傳統(tǒng)實驗教學內(nèi)容的痕跡尚存， 基礎(chǔ)性驗證性實驗比例仍較大。此類“照單抓藥”實驗雖為夯實學生基礎(chǔ)的必要環(huán)節(jié)，但其比例必須合理，否則將不利于調(diào)動學生的學習積極性，不利于科學思維的訓練，不利于創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。因此，實驗課程體系有待調(diào)整，本課程教學內(nèi)容有待精選、整合，綜合型、設(shè)計型、研究型實驗有待增加。

2.教學模式有待改革，教學方法有待改進。課程實施中，常見“填鴨式”模式，而啟發(fā)式，特別是探究式、討論式、參與式等教學方法則應(yīng)用不足，此均不利于激發(fā)學生自主性、積極性，不利于科學思維和創(chuàng)新意識的培養(yǎng)，不利于分析問題和解決問題能力的培養(yǎng)。

3.教學資源不足。由于政府和學校的共同努力，各校的實驗教學資源明顯改善，但仍存在教學資源不足的問題，如酸度計、電導儀、分析天平等儀器臺件數(shù)不足，此將制約學生能力的培養(yǎng)。

二　解決問題的對策

1.科學構(gòu)建無機化學實驗教學體系。我校化學與材料科學學院根據(jù)學校“質(zhì)量立校、人才興校、特色強校、依法治校”的辦學校理念，以培養(yǎng)“創(chuàng)新型應(yīng)用型人才”為目標，借鑒其它高校無機化學實驗改革經(jīng)驗并自身探索嘗試，構(gòu)建了“三層次三平臺”無機化學實驗教學體系。“三層次”指無機化學實驗的“基礎(chǔ)性、綜合性、探究性”。基礎(chǔ)化學實驗包含加熱、冷卻、溶解、蒸發(fā)、結(jié)晶、分離、提純、測定等化學實驗基本技術(shù)，其中的制備實驗涉及的操作有溶液、固相、無水、無氧等，這類實驗既能夯實學生的實驗基本操作技能，又能開闊學生的視野；綜合化學實驗包括無機物、配合物的合成、分離、分析與表征；探究性實驗主要是設(shè)計性實驗。綜合性、設(shè)計性能較好地培養(yǎng)學生綜合運用知識的能力，分析問題、解決問題的能力，初步培養(yǎng)學生的科研能力以及創(chuàng)新能力。將上述實驗分為三階段安排，可循序漸進地培養(yǎng)學生的實驗技能,提高綜合素質(zhì)，培養(yǎng)科學思維方法和創(chuàng)新意識。“三平臺”指“開放實驗、科技創(chuàng)新和科研”，主要為學生通過上述第二課堂提升其創(chuàng)新能力和科研能力。

2.優(yōu)化教學內(nèi)容。較多高校在實驗教學內(nèi)容上進行了調(diào)整優(yōu)化。本校化學與材料科學學院開設(shè)了化學教育、應(yīng)用化學、高分子、化學生物學四個化學本科專業(yè)，根據(jù)應(yīng)用技術(shù)型人才培養(yǎng)質(zhì)量標準，以及各專業(yè)的實際情況和特點，及時更新調(diào)整、科學設(shè)置教學內(nèi)容，進一步優(yōu)化了課程結(jié)構(gòu)，從而使課程內(nèi)容既體現(xiàn)系統(tǒng)性、完整性，又體現(xiàn)現(xiàn)代性、實用性，同時加大了課程中綜合性、設(shè)計性實驗的比例，凸顯課程的綜合性和探究性。如化學教育專業(yè)和應(yīng)用化學專業(yè)，目前綜合、設(shè)計實驗分別占實驗總數(shù)的75%，而高分子材料與工程、化學生物學專業(yè)分別為60%。對教學內(nèi)容的調(diào)整，主要體現(xiàn)在綜合性、探究性實驗的選擇，如選擇一種鈷(Ⅲ)配合物的制備、硫代硫酸鈉的制備、重鉻酸鉀的制備、四氧化三鉛組成的測定，以及醋酸鉻(Ⅱ)水合物的制備等綜合性實驗，選擇堿式碳酸銅的制備、硫酸亞鐵銨的制備、離子的鑒定和未知物的鑒別、環(huán)境化學實驗-水中溶解氧及大氣中二氧化硫的測定等具探究性的設(shè)計性實驗。實踐表明，綜合性實驗，特別是探究性實驗?zāi)茌^好地提高學生的學習自主性、積極性，提升知識的綜合運用能力，培養(yǎng)獨立思考、獨立工作的能力。

我們對許多實驗進行了改革[9-10]，為了減少試劑用量、降低環(huán)境污染，培養(yǎng)學生環(huán)保意識的目的，對試劑用量進行了調(diào)整減量，同時對實驗廢液進行了后處理，逐步使實踐環(huán)節(jié)綠色化、微型化。如醋酸鉻(Ⅱ)水合物的制備實驗，在保證實驗仍能取得較佳效果的基礎(chǔ)上，將反應(yīng)物CrCl3.6H2O的用量降為原用量的25%等。

3.改革教學模式、教學方法。我院與很多高校一樣，為改革傳統(tǒng)無機化學實驗課程教學過程中的“填鴨式”模式，作了很多探索[2-4]，同時不斷改革教學方法和手段[1,6-8]。根據(jù)實踐教學的特點，我們在教學環(huán)節(jié)中，運用講授、演示、實驗、討論、探究等教學方法，注重教學方法的綜合、靈活運用，因材施教，因人施教。例如醋酸鉻(Ⅱ)水合物的制備、硫酸亞鐵銨的制備等內(nèi)容的教學，主要運用的是講授、演示、討論、實驗等方法，堿式碳酸銅制備等內(nèi)容的教學，則主要采取講授、討論、實驗，特別是探究等方法，等等。實踐表明，教學方法的綜合運用，較好地激發(fā)了學生的學習興趣、參與意識和求知欲，較好地培養(yǎng)了學生的科學思維能力、科學素養(yǎng)和工作能力。

4.構(gòu)建開放實驗教學平臺。我院合理規(guī)劃、統(tǒng)籌管理，有效利用湖南省產(chǎn)學研示范基地“鉛鋅冶化與新材料產(chǎn)學研基地”、湖南省“十二五”重點建設(shè)學科“材料物理與化學”、湖南省大學生創(chuàng)新訓練中心“化學化工大學生創(chuàng)新訓練中心”、湖南省高校科技創(chuàng)新團隊“功能金屬有機化合物”創(chuàng)新團隊等省級教學科研平臺等資源，為學生提供了開放性實驗、科技創(chuàng)新、科研等實踐平臺。學生可參與開放實驗，參加科技創(chuàng)新活動，也可參與教師的科研項目。在上述活動中，學生們在老師的指導下，查閱文獻資料，了解課題的研究意義目的、現(xiàn)狀，理解實驗原理，然后設(shè)計實驗方案。研究方案經(jīng)由指導教師審閱通過后，由學生完成研究任務(wù)。在開放實驗室，學生可在教師指導下做自己感興趣的實驗。參加科技創(chuàng)新的同學，在查閱文獻資料的基礎(chǔ)上，參與科技創(chuàng)新研究項目的申報工作。學生還參與論文、研究報告等的撰寫工作。實踐表明，上述舉措成為提高學生觀察問題、分析問題、解決問題的能力，獨立思考、獨立工作的能力、創(chuàng)新能力和科研能力，以及團隊精神的極佳途徑。

5.完善實驗教學考核機制。我們在教學過程中不斷完善課程的考核機制，強化學習過程、實踐能力和專業(yè)素質(zhì)的考核。目前，學生對本門課程學習掌握情況的評價，是通過平時考核和期末考試兩部分綜合完成的。平時學習情況的考核以學生的課前預習(10%)、實驗態(tài)度(15%)、基本操作(30%)、實驗結(jié)果(20%)、工作能力(15%)、實驗報告(10%)為依據(jù)，評定出平時成績，然后，根據(jù)平時成績（60%）和期末考試（40%）定出期平分。這種機制較好地促使學生對實踐過程的各環(huán)節(jié)予以重視，獲得較好的學習效果，如課前預習，很多學生課前預習做的仔細認真，還查找相關(guān)的參考資料；又如實驗過程，學生態(tài)度認真，重視，并逐步習慣從實驗過程總結(jié)歸納影響實驗的因素，以及實驗成敗的關(guān)鍵。當實驗結(jié)果不佳時，學生往往主動重做實驗，注意實驗條件的探索，直至獲得較好的結(jié)果等等。

6．加大實驗教學投入力度。為解決教學資源不足的問題，我校重視實驗室建設(shè)，加大了教學經(jīng)費的投入,增加了教學相關(guān)儀器的臺件數(shù)，逐步完善實驗條件，改善實驗教學環(huán)境,同時優(yōu)化教學資源配置,為學生綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)提供了根本保障。

三　結(jié) 語

我院通過多年探索嘗試，構(gòu)建了“三層次三平臺”無機化學實驗體系，且實踐效果良好，如近年來，本院學生獲大學生“挑戰(zhàn)杯”全國科技競賽一等獎1項，三等獎1項。近三年，獲湖南省大學生化學實驗技能大賽一等獎2項，二等獎4項、三等獎3項等。事實充分表明，上述體系的實施激發(fā)了學生的學習積極性、實踐活動的主動參與性，有效地培養(yǎng)了學生的良好綜合素質(zhì)、科學素養(yǎng)、創(chuàng)新意識，以及科學思維能力、分析問題、解決問題的能力、獨立工作、獨立思考的能力、創(chuàng)新能力和科研等能力。

參考文獻：

[1]朱妙琴,王祖浩.高師無機化學實驗教學的改革與學生綜合能力的培養(yǎng)[J].化學教育,2002,(11):21-25.

[2]蔣曉慧,胡海斌,鮑正榮,等.構(gòu)建化學實驗教學新模式,提高大學生創(chuàng)新能力[J].西華師范大學學報(自然科學版),2008,(1):105-108.

[3]陳滿生,陳志敏,楊穎群,等.基于開放型創(chuàng)新式的無機化學實驗教學的探索[J].大學化學,2012,(6):21-23.

[4]陳滿生,鄧奕芳,陳志敏,等.無機化學實驗教學模式的改革與實踐[J].衡陽師范學院學報,2011,(6):143-145.

[5]王劍秋,許志鋒,鄺代治,等.高師化學類專業(yè)“三平臺四層次”實踐教學新體系的構(gòu)建[J].衡陽師范學院學報,2010,(6):135-137.

[6]陳志敏,鄺代治,馮泳蘭.無機化學實驗課程內(nèi)容體系改革與實踐的嘗試[J].衡陽師范學院學報(自然科學版),2002,(6):113-115.

[7]陸全芳,俞潔.高師化學實驗課程體系改革的研究[J].化學教育,2005,(8):42-44.

[8]李夏,田洋,金瓊花.無機化學實驗在探究式無機化學教學中的重要作用[J].首都師范大學學報(自然科學版),2011,(4):1-2.

[9]楊穎群,陳志敏,李薇,等.高錳酸鉀制備實驗的綠色化改進[J].湖北第二師范學院學報,2010,(8):130-132.

[10]楊穎群,陳志敏,李薇,等.醋酸鉻(Ⅱ)水合物制備實驗的改進[J].衡陽師范學院學報,2010,(6):57-59.

（責任編校：張京華）

作者簡介：陳志敏（1956－），女，湖南衡陽人，衡陽師范學院教授，研究方向為配位化學和無機化學教學。

基金項目：湖南省教育廳教學改革研究項目（項目編號[湘教通][2013]223號341）；湖南省教育廳教學改革研究項目（項目編號[湘教通][2012]401號341）；衡陽師范學院教學改革研究項目(項目編號JYKT201425)；“材料物理與化學”湖南省十二五重點建設(shè)學科資助；“功能金屬有機化合物”湖南省高校科技創(chuàng)新團隊資助；功能金屬有機材料湖南省普通高等學校重點建設(shè)實驗室資助。

收稿日期：2016－02－20

中圖分類號：G521

文獻標識碼：A

文章編號：1673-2219（2016）03-0114-02