綜合化學實驗的教學思考與討論*

蔣德敏，陳書鴻

(重慶三峽學院環境與化學工程學院，重慶 404100)

“綜合化學實驗”課程是我校化學化工類專業的必修課程，其開設目的是提升學生綜合運用理論知識和實踐操作技能，在實踐過程中培養學生分析問題、解決問題的綜合能力[1]。同時，通過開設綜合化學實驗，可有效提升學生的科學素養和創新性思維，為學生能夠順利完成畢業論文及后期從事研究性工作打下堅實的基礎[2]。綜合化學實驗在教學實踐過程中，學生要完成文獻的調研、實驗方案的設計、實驗過程的實施、實驗數據的分析以及實驗報告小論文的寫作等一系列工作，對于培養學生的創新性思維、綜合能力，實驗教學的每一個環節都不可或缺。然而在綜合化學實驗的實踐教學過程中，存在實驗教學內容與方法老化，大多數綜合化學實驗仍然是驗證性實驗，在教學過程中未能有效激發學生的學習興趣[3]。同時，實踐教學過程中的考核形式單一，重結果、輕過程的考核方法導致學生按方抓藥式完成實驗[4]。因此，本文在現有綜合化學實驗教學現狀的基礎上，提出了綜合化學實驗設計原則和考核方式，期望通過這些改進能夠有效提升綜合化學實驗的教學質量與效果，以達成綜合化學實驗課程的教學目標。

1 綜合化學實驗教學現狀分析

1.1 實驗教學內容與方法老化

由于綜合化學實驗的教學過程繁瑣，導致實驗教學過程大量內容被簡化，其綜合性未能有效的體現。例如“電解精鹽水組分分析”綜合化學實驗，對電解精鹽水組分分析的實驗方法仍然主要是傳統的滴定法，由于學生在前期的分析化學實驗過程已學習實踐過，再用類似的方法測定精鹽水中鈣、鎂、氯等離子的含量時，未能有效激發學生的學習興趣。另外，大部分綜合實驗仍然是以驗證性的實驗為主，在實驗教學過程中以教師講解為主導，學生按照實驗步驟照方抓藥式完成實驗過程。當前的綜合化學實驗教學過程由于實驗題材綜合性較差，缺乏對學生創新性思維的培養，未能有效鍛煉學生運用所學知識解決實際問題的能力。因此，設計新的綜合性實驗迫在眉睫。

1.2 考核形式單一

當前綜合化學實驗教學的考核過程延續了基礎化學實驗教學的考核模式，主要以平時成績和期末考試成績為主，盡管這種考核方法被廣泛采用，但是對于綜合化學實驗的教學過程缺乏對學生全流程的考核。平時成績依然以學生的實驗結果為主要參照對象，忽略了學生操作過程的考核。只看實驗結果的考核形式，進一步加劇了學生重結果、輕過程的學生態度，甚至引導了部分學生課前不預習、課中按照實驗步驟走的學習心態。期末考試大多以試卷化進行，試卷考試不能體現學生對實驗操作實踐技能，未能實現對操作過程的有效考核。另外，以當前的考核模式，課前認真預習的同學和不預習的同學之間的成績差距較小，從而降低了學生學習的積極性。因此，對綜合化學實驗教學實踐環節采用多元化、全流程的考核具有重要意義。

2 綜合化學實驗項目的設計原則

2.1 環保安全原則

近年來，環保安全問題成為社會關注的焦點，在企業生產過程中安全問題不斷涌現的同時，高校化學實驗室的安全問題也在不斷發生，讓部分學生及家長談化色變，導致學生對化學化工類專業的興趣有所下降。因此在設計綜合化學實驗時應關注環保安全的原則，盡量不使用具有刺激性氣味、強腐蝕性、易燃易爆、強氧化性的試劑，從而減少學生對化學化工類專業的恐懼心里，設計綠色環保安全的實驗題目可提升學生學習化學化工類專業的興趣。

2.2 綜合設計原則

綜合化學實驗是基于無機化學、有機化學、分析化學、物理化學等四大基礎化學的理論和實驗課程后開設的一門綜合性極強的實驗課程，在綜合化學實驗教學過程中不僅要將學生所學的理論知識、實驗方法和操作技能相結合，還要體現實驗題目的綜合性和創新性，在教學實踐過程中能夠促進學生運用所學的理論知識和方法解決實際問題。因此，綜合化學實驗題目在選擇時要兼顧基礎理論知識與創新型設計，例如選擇“天然產物揮發油提取、組分分析及抗氧化性測試”的教學實驗具有很好的綜合性，其提取工藝參數探究涉及物理化學的知識點，組分分析和抗氧化性測試涉及無機化學、有機化學、分析化學(含儀器分析)等課程的知識點。

2.3 易于實踐原則

在實驗教學過程中由于各種原因，導致部分大型實驗教學流于形式，學生未能有效參與實踐環節。因此在綜合化學實驗教學過程中應選擇易于學生實踐操作的項目，讓學生全流程參與教學實踐過程。例如選擇“天然產物揮發油提取、組分分析及抗氧化性測試”的教學實驗，學生通過查閱文獻可了解哪些植物還有揮發油，其揮發油的組成及理化功效等，學生可自主收集實驗原材料。揮發油提取、組分分析和抗氧化性測試的操作過程簡單易于設計和實踐，學生通過學習基礎化學實驗后，基本能夠設計出揮發油提取的實驗方案，在老師的指導與協助下，學生能夠有效完成實踐操作過程。

3 綜合化學實驗教學設計與安排

以“天然產物揮發油提取、組分分析及抗氧化性測試”的教學實驗為例，闡述綜合化學實驗教學設計與過程安排。因實驗室容納量的限制，需對學生分組教學，每組不超過20人。

3.1 實驗方案設計

根據分組情況，各小組內的同學協調合作查閱文獻資料、設計實驗方案，按照所設計的實驗方案，重點標出所需要的試劑、儀器設備、實驗探究的因素、考察的實驗參數范圍、測試指標、預期實驗結果以及實驗過程中的注意事項等。小組完成實驗方案設計后上交電子版作為實驗預習報告；以小組為單位進行PPT課堂匯報，教師點評分析其優缺點；根據點評修改后打印上交紙質版作為實驗方案。通過學生自主查閱文獻資料、設計實驗方案，教師點評、反復修改后形成具有可操作性的實驗方案。

3.2 實驗實施

在實驗方案設計完成后，由實驗中心開放實驗室讓學生進一步了解所需要實驗儀器與設備的使用方法與規程。在實驗教學實施的階段分三次完成實驗，第一次是提取揮發油、第二次是組分分析、第三次是抗氧化性測試。第一次實驗時小組隨機抽取所需完成的考察因素來提取植物揮發油，第二次和第三次實驗教學實施時，每組同學采用該組所提取的揮發油制樣，進行其組分分析和抗氧化性測試實驗。

3.3 撰寫實驗報告

實驗完成后，小組內學生共享實驗原始數據，在指導老師的輔助下每位學生獨立完成數據處理、計算分析和繪制作圖等。學生將數據處理結果電子版發到指導老師郵箱，指導老師點評數據處理的合理性與準確性，實驗結果的正確性。指導學生完成數據分析處理過程后，輔助學生分析數據變化趨勢的內在原因。同時，指導老師下發論文寫作要求與格式，學生進一步查閱文獻，完成撰寫實驗報告小論文。

4 綜合化學實驗課程考核與評價

以“天然產物揮發油提取、組分分析及抗氧化性測試”的教學實驗為例，闡述綜合化學實驗課程考核與評價。該實驗的教學過程分三個階段完成，因此，主要對課前預習、實驗實施、實驗結果與報告等進行考核與評價，其各階段的考核比重分別為20%、50%、30%。

4.1 課前預習考核

根據教學內容與計劃，布置預習要求和下發思考題，以小組為單位指導查閱文獻和實驗方案的設計等。由于以小組為單位進行提交實驗方案和匯報，為了防止部分同學不參與，需對課前預習考核分為實驗報告、課堂匯報和回答問題等三類，有效促進每位同學積極參與課前預習過程。對小組上交的預習報告進行評分；在以小組為單位進行PPT課堂匯報時，教師對匯報內容進行點評打分；在匯報完畢后，該組隨機抽取一位同學回答思考題，教師點評打分。小組在課前預習階段考核的參照標準如表1所示，小組的得分為組內每位同學的實際得分。

表1 課前預習考核參照標準

4.2 實驗實施過程考核

實驗實施是綜合化學實驗教學的關鍵，實施過程能有效鍛煉學生的操作實踐能力，該過程是訓練學生運用理論知識解決實際問題的橋梁。為了全程能夠對每組進行有效監管與考核，在實驗實施過程中需要全程現場指導，指導教師根據每組學生的裝置搭建操作過程、操作性問題回答等情況進行評分，實驗實施過程考核參照標準如表2所示。全面加強實驗過程中過程性評價與考核，可有效防止學生重結果、輕過程的學習態度。

4.3 實驗結果與報告考核

在實驗實施過程完成后，學生根據實驗結果進行數據分析處理，并撰寫實驗報告小論文。在數據分析過程中訓練學生分析問題、解決問題的綜合能力，同時鍛煉學生的科技論文寫作，進一步培養學生的科學素養和科研思維，實驗結果與報告的考核參照標準如表3所示。

表3 實驗結果與報告的考核參照指標

5 總結

綜上所述，綜合化學實驗課程的內容與形式是提升教學效果的核心所在，針對當前綜合化學實驗在實踐教學過程中存在教學內容與方法老化的問題提出了以環保安全、綜合設計和易于實踐等原則設計綜合化學實驗，為了激發學生學習的積極性和主觀能動性，在教學過程中實施全過程的監管與考核，可有效改變學生重結果、輕過程的學習態度，從而有效提升綜合化學實驗的教學質量與效果。