基礎化學實驗課程教學的改革與應用

黃 玉

(邵陽學院 食品與化學工程學院，湖南 邵陽 422000)

基礎化學實驗課程為我們學院各個專業開設的一門基礎實驗平臺課，在整個課程教學過程中占有非常重要的地位，對培養學生實踐技能、思維方法，創新能力等有十分重要的意義，也是全面提高學生素質教育的需要[1]。基礎化學實驗的主要任務不僅是通過形象鮮明的感性認識使學生加深對化學基本概念、基本理論的理解；更重要的是培養學生分析問題和解決問題的能力；訓練學生基本的實驗操作技能及培養良好的科學工作方法，對學生以后的專業發展也具有至關重要的作用[2]。

我院將實驗教學分為三個層次：(1)基礎化學實驗，是針對所有專業進行的平臺課程；(2)學科基礎實驗，根據不同的專業進行區分，開設屬于專業內的基礎實驗課程；(3)專業實驗，學生在高年級的時候，已經具備了熟練的實驗操作技能和一定的理論知識，再進行大型的綜合設計性實驗，進一步提升學生的科學研究能力。針對不同的層次有必要制定不同的實驗實驗項目和實驗方法。

在學院的支持下，針對原有實驗教學體系存在的不足，筆者提出了基礎化學實驗教學改革的新思路，在改革的過程中，堅持”利用信息化技術，培養應用型技術型人才”的教學理念，在實驗教學內容、教學模式和方法幾個方面進行了一些創新，并取得了良好的的教學效果。

1 教學改革之前存在的問題

我院的基礎化學實驗的教學模式是，實驗員在開設實驗之前先準備好實驗所需的實驗儀器，實驗藥品；學生根據實驗指導書做好預習，絕大部分的同學都是照本宣科，將指導書上的內容“完整地”抄到預習報告本上，并無自己的理解和想法；上實驗課時教師把實驗目的、實驗原理，實驗內容和步驟，實驗注意事項、實驗數據處理方法寫在黑板上；再按照黑板上所寫的內容從頭到尾非常詳細的講解并演示一次，然后學生機械地按照老師所講授的內容開始動手做實驗[3]。加上實驗課時有限，在短短的三到四個課時內完成大量的實驗操作，對剛進實驗室的學生來說，有點不適應并且不知所措。久而久之，這種教學方式還會使學生逐漸地對做實驗失去興趣和熱情。筆者在教學的期間也不斷聽到學生相互之間議論：老師怎么說你就怎么做就行了。最終造成學生不愿意思考問題，形成不好的實驗習慣，對后續的實驗課程也產生惡劣的影響[4]。

由以上情況分析可知，傳統的“灌輸式”教學方法已經遠遠跟不上現在的現代化教學模式，我院基礎化學實驗的課時不斷縮減，要使學生在有限的時間內完成“認識、了解、掌握、熟練”幾個層次的提升，僅僅利用課堂的時間是遠遠不夠的。近年來信息化技術不斷引入高校中，由中國大學MOOC 提供的由國內名校名師制作的化學教學慕課，慕課作為一種新型共享資源和一種新型教學模式，

引入基礎化學實驗教學中，可以成為教學改革的一個突破口，為翻轉課堂提供有利的平臺[1]。(“慕課”背景下基礎化學實驗教學研究)，我校引進超星爾雅學習平臺，目前為止這個平臺已經有370多門通識課課程，超星爾雅課程具備慕課、微課以及直播等多種教學模式，是一個綜合性的信息化平臺。我們擬將超星爾雅學習平臺與傳統的教學模式相結合，更高效的利用網絡資源，達到更好的教學效果。

2 具體改革內容和改革方法

2.1 精簡實驗項目，加強學生預習強度

在現有的實驗課時(64課時)條件下，我們將實驗項目調整如下：

表1 第二學期開設的基礎化學實驗項目

表1(續)

表2 第三學期開設的基礎化學實驗項目

注：括號內的數字為實驗課時。

從實驗項目來看，實驗內容涵蓋了無機化學、有機化學、分析化學和物理化學的大部分經典實驗，增加了實驗室安全教育，綜合設計性實驗。通過簡單的實驗，培養學生牢固地掌握實驗基本技能操作技能。

例如“由海鹽制備試劑級NaCl”[5]這一實驗，實驗流程圖如圖1。

從實驗過程中看出，本實驗涵蓋了無機制備實驗的大部分的操作：固體的溶解，雜質的處理，常壓過濾、減壓過濾、pH值的調節(pH試紙的使用)，蒸發、結晶、水浴烘干等。筆者從事多年無機化學實驗的教學，按照以前的教學方法，逐步的講解實驗原理、實驗過程、實驗操作，注意事項，至少需要一個小時的時間。現在將實驗涉及到的操作制作成短視頻上傳至學習通平臺上，設計題目，學生在預習的時候完成相應的觀看要求和作業題目，在課堂上隨機提問部分學生的預習情況。由于學生進行了深度的預習，老師再進行操作講解的時候，相當于二次學習，效果自然會更好。經過兩年的實踐，收到了良好的效果。

圖1 由海鹽制備試劑級NaCl實驗流程圖

2.2 示范操作的規范性，多鼓勵學生上臺演示，講解

在進行基礎化學實驗教學中，特別要注重實驗操作的規范性。老師的一舉一動都會成為學生的模仿對象，因此無論是在講解實驗的基本操作，還是儀器的使用，都要嚴謹地、嚴格地按照操作要求進行。第一次上實驗課時，調查了解到80%以上的學生在高中時沒有動手操作實驗。因此可以說上基礎化學實驗課程就如同學生第一次學走路，第一次學用筷子吃飯一樣，只有一個標準的、規范的動作，才會讓更多的學生更快、更好地掌握操作方法。筆者在上課的時候示范操作之后，會叫學生上講臺進行演示，這樣也可以實時檢驗學生的聽課效果。例如“試劑的取用和溶液的配制”實驗中，重點是要熟練掌握移液管和吸量管的操作，圖2和圖3分別是不同的學生的操作演示。

兩位學生都是自告奮勇地上臺來進行演示，說明他們認為自己的操作比較是到位的，但是從表現來看并非如此。圖2的男生蹲著進行操作，容易造成身體不穩；圖3的男生右手手指太過筆直，久而久之手會感覺疲累。學生的這種錯誤的操作作為一種“反面教材”，教師通過錯誤的操作來說明為什么不合適，往往能達到更好的效果，學生在操作時也會立馬規避此錯誤操作。當然我們也會對自愿上臺的學生進行鼓勵和加分。筆者經常對學生說實驗操作時一定要“優雅”，站立的姿勢比趴著、蹲著要好，手臂放松比全身緊張更舒服，以這種標準來激勵學生時刻注意自己的動作的規范性。

圖2 學生演示吸量管的操作

圖3 學生演示吸量管操作

2.3 加強實驗巡視，進行一對一指導

由于我們學院的學生入校成績參差不齊，動手能力也有差別，要在有限的時間里完成多種技能操作，僅僅是通過觀看視頻，教師的講解是遠遠不夠的，還需要自己動手操作加以熟練。我們學院的實驗課是2位老師指導40位學生，很難顧及到每位同學，根據此種狀況，我們進行了三種處理方法：1)兩位老師分工合作，固定集中指導20位學生，某位學生的錯誤操作也在一定程度上說明有部分同學是沒有很好的掌握的，老師小范圍內再進行演示一次；2)充分利用學習通的視頻，將每個操作分成多個視頻，如果學生的動作不對，則要求學生再次觀看視頻，再進行操作；3)筆者通過觀察發現，很多學生“懼怕”老師指出錯誤，急著進行自以為正確的改正，一急躁動作反而更加錯誤，這時候如果將“教師指導”改為“同學互助指導”效果更好，我們學院開設實驗的方式是：化學、化工、制藥、食品質量與安全、食品科學與工程、生物工程六個專業同時開設基礎化學實驗課程，每40人一個批次，為了統一實驗室的安排，一個實驗會在一個星期內全部完成，因此有些班級的學生會先進行，有些班級后開設，這也為“同學互助指導”提供了有利的條件，教師可以第一次實驗課時確定部分操作規范，實驗認真的學生，做為下一批次實驗課的“小老師”，如此以來，學生在面對“小老師”時更放松更自在，效果出奇地好。實驗完畢，筆者也收到很多“小老師”的實驗反饋，他們認為自身學到了很多的知識，某些一知半解的問題也迎刃而解。

2.4 實驗后加強操作的回顧，理論知識的鞏固

整個實驗的完整過程為：實驗前預習-認真進行實驗操作-進行數據分析，完成實驗報告和思考題三個部分。通過學習通平臺，老師上傳和本次實驗相關的問題，學生通過平臺進行反饋，平臺針對答案給出正確率，可以更方便、高效地了解學生的掌握情況，也在一定程度上減輕了老師的教學壓力。

3 改革取得的成果

通過利用信息化的平臺，加強學生的預習程度，制作實驗操作視頻進行實時指導，鼓勵學生上臺操作演示、成為“小老師”，課后實時反饋實驗效果，取得了良好的效果。我們學院化學專業的學生參加“湖南省大學生化學實驗技能競賽”，作為一個二本院校，每年均獲得不錯的成績，無機和分析、有機方向在2016、2017年均獲得一等獎，物化方向為二等獎。

4 結語

將信息化教學引入到基礎化學實驗教學中是今后教學的一個重要研究方向，當然僅僅利用教學視頻，實時考核的方式是遠遠不夠的，我們還可以借鑒重點本科院校的教學方式，比如建設仿真實驗室、虛擬實驗室，華東理工大學化學實驗教學中心開發了適用于多類別教學任務的化學實驗信息化教學平臺[6]，引入更多的信息化教學方式，整合優質資源，多與其他高校教師進行教學交流，集思廣益，打造高效的教學課堂。