綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)思考與討論*

蔣德敏，陳書鴻

(重慶三峽學(xué)院環(huán)境與化學(xué)工程學(xué)院，重慶 404100)

“綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn)”課程是我校化學(xué)化工類專業(yè)的必修課程，其開設(shè)目的是提升學(xué)生綜合運(yùn)用理論知識和實(shí)踐操作技能，在實(shí)踐過程中培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的綜合能力[1]。同時，通過開設(shè)綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn)，可有效提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和創(chuàng)新性思維，為學(xué)生能夠順利完成畢業(yè)論文及后期從事研究性工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)[2]。綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn)在教學(xué)實(shí)踐過程中，學(xué)生要完成文獻(xiàn)的調(diào)研、實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)過程的實(shí)施、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析以及實(shí)驗(yàn)報(bào)告小論文的寫作等一系列工作，對于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新性思維、綜合能力，實(shí)驗(yàn)教學(xué)的每一個環(huán)節(jié)都不可或缺。然而在綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn)的實(shí)踐教學(xué)過程中，存在實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容與方法老化，大多數(shù)綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn)仍然是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，在教學(xué)過程中未能有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣[3]。同時，實(shí)踐教學(xué)過程中的考核形式單一，重結(jié)果、輕過程的考核方法導(dǎo)致學(xué)生按方抓藥式完成實(shí)驗(yàn)[4]。因此，本文在現(xiàn)有綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，提出了綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)原則和考核方式，期望通過這些改進(jìn)能夠有效提升綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)質(zhì)量與效果，以達(dá)成綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)目標(biāo)。

1 綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀分析

1.1 實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容與方法老化

由于綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)過程繁瑣，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程大量內(nèi)容被簡化，其綜合性未能有效的體現(xiàn)。例如“電解精鹽水組分分析”綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn)，對電解精鹽水組分分析的實(shí)驗(yàn)方法仍然主要是傳統(tǒng)的滴定法，由于學(xué)生在前期的分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)過程已學(xué)習(xí)實(shí)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(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。另外，大部分綜合實(shí)驗(yàn)仍然是以驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)為主，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中以教師講解為主導(dǎo)，學(xué)生按照實(shí)驗(yàn)步驟照方抓藥式完成實(shí)驗(yàn)過程。當(dāng)前的綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程由于實(shí)驗(yàn)題材綜合性較差，缺乏對學(xué)生創(chuàng)新性思維的培養(yǎng)，未能有效鍛煉學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識解決實(shí)際問題的能力。因此，設(shè)計(jì)新的綜合性實(shí)驗(yàn)迫在眉睫。

1.2 考核形式單一

當(dāng)前綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的考核過程延續(xù)了基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的考核模式，主要以平時成績和期末考試成績?yōu)橹鳎M管這種考核方法被廣泛采用，但是對于綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)過程缺乏對學(xué)生全流程的考核。平時成績依然以學(xué)生的實(shí)驗(yàn)結(jié)果為主要參照對象，忽略了學(xué)生操作過程的考核。只看實(shí)驗(yàn)結(jié)果的考核形式，進(jìn)一步加劇了學(xué)生重結(jié)果、輕過程的學(xué)生態(tài)度，甚至引導(dǎo)了部分學(xué)生課前不預(yù)習(xí)、課中按照實(shí)驗(yàn)步驟走的學(xué)習(xí)心態(tài)。期末考試大多以試卷化進(jìn)行，試卷考試不能體現(xiàn)學(xué)生對實(shí)驗(yàn)操作實(shí)踐技能，未能實(shí)現(xiàn)對操作過程的有效考核。另外，以當(dāng)前的考核模式，課前認(rèn)真預(yù)習(xí)的同學(xué)和不預(yù)習(xí)的同學(xué)之間的成績差距較小，從而降低了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。因此，對綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)采用多元化、全流程的考核具有重要意義。

2 綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)原則

2.1 環(huán)保安全原則

近年來，環(huán)保安全問題成為社會關(guān)注的焦點(diǎn)，在企業(yè)生產(chǎn)過程中安全問題不斷涌現(xiàn)的同時，高校化學(xué)實(shí)驗(yàn)室的安全問題也在不斷發(fā)生，讓部分學(xué)生及家長談化色變，導(dǎo)致學(xué)生對化學(xué)化工類專業(yè)的興趣有所下降。因此在設(shè)計(jì)綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn)時應(yīng)關(guān)注環(huán)保安全的原則，盡量不使用具有刺激性氣味、強(qiáng)腐蝕性、易燃易爆、強(qiáng)氧化性的試劑，從而減少學(xué)生對化學(xué)化工類專業(yè)的恐懼心里，設(shè)計(jì)綠色環(huán)保安全的實(shí)驗(yàn)題目可提升學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)化工類專業(yè)的興趣。

2.2 綜合設(shè)計(jì)原則

綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn)是基于無機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、分析化學(xué)、物理化學(xué)等四大基礎(chǔ)化學(xué)的理論和實(shí)驗(yàn)課程后開設(shè)的一門綜合性極強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)課程，在綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中不僅要將學(xué)生所學(xué)的理論知識、實(shí)驗(yàn)方法和操作技能相結(jié)合，還要體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)題目的綜合性和創(chuàng)新性，在教學(xué)實(shí)踐過程中能夠促進(jìn)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)的理論知識和方法解決實(shí)際問題。因此，綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn)題目在選擇時要兼顧基礎(chǔ)理論知識與創(chuàng)新型設(shè)計(jì)，例如選擇“天然產(chǎn)物揮發(fā)油提取、組分分析及抗氧化性測試”的教學(xué)實(shí)驗(yàn)具有很好的綜合性，其提取工藝參數(shù)探究涉及物理化學(xué)的知識點(diǎn)，組分分析和抗氧化性測試涉及無機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、分析化學(xué)(含儀器分析)等課程的知識點(diǎn)。

2.3 易于實(shí)踐原則

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中由于各種原因，導(dǎo)致部分大型實(shí)驗(yàn)教學(xué)流于形式，學(xué)生未能有效參與實(shí)踐環(huán)節(jié)。因此在綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中應(yīng)選擇易于學(xué)生實(shí)踐操作的項(xiàng)目，讓學(xué)生全流程參與教學(xué)實(shí)踐過程。例如選擇“天然產(chǎn)物揮發(fā)油提取、組分分析及抗氧化性測試”的教學(xué)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生通過查閱文獻(xiàn)可了解哪些植物還有揮發(fā)油，其揮發(fā)油的組成及理化功效等，學(xué)生可自主收集實(shí)驗(yàn)原材料。揮發(fā)油提取、組分分析和抗氧化性測試的操作過程簡單易于設(shè)計(jì)和實(shí)踐，學(xué)生通過學(xué)習(xí)基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)后，基本能夠設(shè)計(jì)出揮發(fā)油提取的實(shí)驗(yàn)方案，在老師的指導(dǎo)與協(xié)助下，學(xué)生能夠有效完成實(shí)踐操作過程。

3 綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)與安排

以“天然產(chǎn)物揮發(fā)油提取、組分分析及抗氧化性測試”的教學(xué)實(shí)驗(yàn)為例，闡述綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)與過程安排。因?qū)嶒?yàn)室容納量的限制，需對學(xué)生分組教學(xué)，每組不超過20人。

3.1 實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)

根據(jù)分組情況，各小組內(nèi)的同學(xué)協(xié)調(diào)合作查閱文獻(xiàn)資料、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，按照所設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案，重點(diǎn)標(biāo)出所需要的試劑、儀器設(shè)備、實(shí)驗(yàn)探究的因素、考察的實(shí)驗(yàn)參數(shù)范圍、測試指標(biāo)、預(yù)期實(shí)驗(yàn)結(jié)果以及實(shí)驗(yàn)過程中的注意事項(xiàng)等。小組完成實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)后上交電子版作為實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)報(bào)告；以小組為單位進(jìn)行PPT課堂匯報(bào)，教師點(diǎn)評分析其優(yōu)缺點(diǎn)；根據(jù)點(diǎn)評修改后打印上交紙質(zhì)版作為實(shí)驗(yàn)方案。通過學(xué)生自主查閱文獻(xiàn)資料、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，教師點(diǎn)評、反復(fù)修改后形成具有可操作性的實(shí)驗(yàn)方案。

3.2 實(shí)驗(yàn)實(shí)施

在實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)完成后，由實(shí)驗(yàn)中心開放實(shí)驗(yàn)室讓學(xué)生進(jìn)一步了解所需要實(shí)驗(yàn)儀器與設(shè)備的使用方法與規(guī)程。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)施的階段分三次完成實(shí)驗(yàn)，第一次是提取揮發(fā)油、第二次是組分分析、第三次是抗氧化性測試。第一次實(shí)驗(yàn)時小組隨機(jī)抽取所需完成的考察因素來提取植物揮發(fā)油，第二次和第三次實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)施時，每組同學(xué)采用該組所提取的揮發(fā)油制樣，進(jìn)行其組分分析和抗氧化性測試實(shí)驗(yàn)。

3.3 撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告

實(shí)驗(yàn)完成后，小組內(nèi)學(xué)生共享實(shí)驗(yàn)原始數(shù)據(jù)，在指導(dǎo)老師的輔助下每位學(xué)生獨(dú)立完成數(shù)據(jù)處理、計(jì)算分析和繪制作圖等。學(xué)生將數(shù)據(jù)處理結(jié)果電子版發(fā)到指導(dǎo)老師郵箱，指導(dǎo)老師點(diǎn)評數(shù)據(jù)處理的合理性與準(zhǔn)確性，實(shí)驗(yàn)結(jié)果的正確性。指導(dǎo)學(xué)生完成數(shù)據(jù)分析處理過程后，輔助學(xué)生分析數(shù)據(jù)變化趨勢的內(nèi)在原因。同時，指導(dǎo)老師下發(fā)論文寫作要求與格式，學(xué)生進(jìn)一步查閱文獻(xiàn)，完成撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告小論文。

4 綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程考核與評價

以“天然產(chǎn)物揮發(fā)油提取、組分分析及抗氧化性測試”的教學(xué)實(shí)驗(yàn)為例，闡述綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程考核與評價。該實(shí)驗(yàn)的教學(xué)過程分三個階段完成，因此，主要對課前預(yù)習(xí)、實(shí)驗(yàn)實(shí)施、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與報(bào)告等進(jìn)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(yù)習(xí)考核

根據(jù)教學(xué)內(nèi)容與計(jì)劃，布置預(yù)習(xí)要求和下發(fā)思考題，以小組為單位指導(dǎo)查閱文獻(xiàn)和實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)等。由于以小組為單位進(jìn)行提交實(shí)驗(yàn)方案和匯報(bào)，為了防止部分同學(xué)不參與，需對課前預(yù)習(xí)考核分為實(shí)驗(yàn)報(bào)告、課堂匯報(bào)和回答問題等三類，有效促進(jìn)每位同學(xué)積極參與課前預(yù)習(xí)過程。對小組上交的預(yù)習(xí)報(bào)告進(jìn)行評分；在以小組為單位進(jìn)行PPT課堂匯報(bào)時，教師對匯報(bào)內(nèi)容進(jìn)行點(diǎn)評打分；在匯報(bào)完畢后，該組隨機(jī)抽取一位同學(xué)回答思考題，教師點(diǎn)評打分。小組在課前預(yù)習(xí)階段考核的參照標(biāo)準(zhǔn)如表1所示，小組的得分為組內(nèi)每位同學(xué)的實(shí)際得分。

表1 課前預(yù)習(xí)考核參照標(biāo)準(zhǔn)

4.2 實(shí)驗(yàn)實(shí)施過程考核

實(shí)驗(yàn)實(shí)施是綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的關(guān)鍵，實(shí)施過程能有效鍛煉學(xué)生的操作實(shí)踐能力，該過程是訓(xùn)練學(xué)生運(yùn)用理論知識解決實(shí)際問題的橋梁。為了全程能夠?qū)γ拷M進(jìn)行有效監(jiān)管與考核，在實(shí)驗(yàn)實(shí)施過程中需要全程現(xiàn)場指導(dǎo)，指導(dǎo)教師根據(jù)每組學(xué)生的裝置搭建操作過程、操作性問題回答等情況進(jìn)行評分，實(shí)驗(yàn)實(shí)施過程考核參照標(biāo)準(zhǔn)如表2所示。全面加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)過程中過程性評價與考核，可有效防止學(xué)生重結(jié)果、輕過程的學(xué)習(xí)態(tài)度。

4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與報(bào)告考核

在實(shí)驗(yàn)實(shí)施過程完成后，學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理，并撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告小論文。在數(shù)據(jù)分析過程中訓(xùn)練學(xué)生分析問題、解決問題的綜合能力，同時鍛煉學(xué)生的科技論文寫作，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和科研思維，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與報(bào)告的考核參照標(biāo)準(zhǔn)如表3所示。

表3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與報(bào)告的考核參照指標(biāo)

5 總結(jié)

綜上所述，綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的內(nèi)容與形式是提升教學(xué)效果的核心所在，針對當(dāng)前綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn)在實(shí)踐教學(xué)過程中存在教學(xué)內(nèi)容與方法老化的問題提出了以環(huán)保安全、綜合設(shè)計(jì)和易于實(shí)踐等原則設(shè)計(jì)綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn)，為了激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主觀能動性，在教學(xué)過程中實(shí)施全過程的監(jiān)管與考核，可有效改變學(xué)生重結(jié)果、輕過程的學(xué)習(xí)態(tài)度，從而有效提升綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)質(zhì)量與效果。