无机化学实验教学模式的改革与实践

陈满生，邓奕芳，陈志敏，邹建陵，杨颖群，易正戟，罗炳初

（1.功能金属有机材料湖南省普通高等学校重点实验室，湖南 衡阳 421008；2.衡阳师范学院 化学与材料科学系，湖南 衡阳 421008）

无机化学实验教学模式的改革与实践

陈满生1，2，邓奕芳2，陈志敏1，2，邹建陵2，杨颖群1，2，易正戟1，2，罗炳初2

（1.功能金属有机材料湖南省普通高等学校重点实验室，湖南 衡阳 421008；2.衡阳师范学院 化学与材料科学系，湖南 衡阳 421008）

以培养 “厚基础、宽口径、强能力、高素质、重应用”人才为目的，从教学内容、教学方法和考核方式等方面对无机化学实验教学进行改革，建立了 “基础型＋设计型＋创新研究型”实验教学新模式。实践证明，这种教学模式能充分调动学生的实验能动性，有利于培养学生良好的科学素质和创新能力。

无机化学实验；教学模式；实践

无机化学实验是化学专业的学生进入大学后接触到的第一门专业基础实验课，也是化学专业中最基础的实验。而且，无机化学实验的对象是大学一年级的学生，有其自身的特点和要求；同时，它又要为后继实验课程打基础。因此，激发学生实验能动性，培养学生的基本实验技能和创新思维能力显得尤其重要。传统的无机化学实验设计性和综合性的问题解决实验教学内容明显不足，化学实验的教学内容和教学模式受到极大挑战，教学改革势在必行［1－3］。文献［4－5］提出了“验证型、应用型、综合设计型”教学模式。为适应社会对“创新型”人才的需要，我们对无机化学实验教学进行改革，建立了“基础型＋设计型＋创新研究型”教学新模式，通过教学实践已收到良好的教学效果。

1 改革实验教学模式

传统的无机化学实验教学多以验证型实验为主，其基本模式为“基本操作和基本技能训练”＋“概念和原理及元素性质的验证”。前者是由教师先演示，学生再练习的方式，主要培养学生的动手能力，该模块单独开设学时几乎占总学时的30%；后者也主要是在教师的精心指导下进行，没有体现学生的自主性。实践证明，这种教学模式不能激发学生发现问题的能动性，很难达到预期的教学效果和目标。通过调查研究其它院校无机化学实验内容，我们针对我院的实际情况，变革传统的教学内容，整合并优化了实验教学内容。淘汰或改进某些简单验证实验，增加设计型、创新型实验，建立了“基础型＋设计型＋创新研究型”教学模式。

1.1 重视基础性实验

基础实验包括基本操作和基本技能的典型实验，旨在培养学生操作技能和严谨的科学态度，使学生加深对理论知识的理解，掌握基本实验方法。这类实验是基础，必须高度重视。为加强学生操作基本功的训练，我们做到了以下两点：其一，教师标准示范性操作。其二，学生实验时，教师通过现场巡回指导回答学生的疑问，指正学生的实验操作。这样，学生的基本操作就会逐渐规范、熟练。在大一上学期，考虑到学生的实验基础较薄弱，我们首先安排一些基本操作实验，如：仪器的洗涤与干燥、加热、玻璃管的加工、试剂的取用、搅拌、过滤、结晶、移液管、滴定管、天平、容量瓶的使用等。并且把单独的基本操作实验揉合在综合性实验中，比如“氯化钠的提纯”实验中就包含了天平的使用、溶解、搅拌、结晶、过滤等基本操作。在教学过程中，对于学生没有使用过或操作不熟练的仪器先让他们反复练习，直到熟练掌握后才允许其进行整个实验。基础实验要尽量选择与工农业生产、日常生活密切相关的实际样品让学生分析测定，以增强实验的实用性。

1.2 增开设计性实验

设计实验旨在培养和考核学生运用理论知识、实验方法自行设计和独立操作的能力，具体题目由学生根据老师指定的范围而定。实验前，只给定被测试样、测试目标和测试要求，学生通过查阅文献和有关参考书设计合理可行的实验方案，独立完成实验，当场写出实验报告。设计实验分为简单设计和综合设计，分别安排在期中、期末进行。简单设计实验要求学生初步掌握设计的基本方法，重点考核学生基本操作。为此，在完成“氯化钠的提纯”基础实验教学后，选择教材中没有的题目进行实验设计。例如，“衡阳地下卤水的精制”为题目，对溶液的配置，试液pH值的控制和指示剂的正确选择，设计分析方案。实验中，每个教师跟踪4～6个学生的操作，当场评定学生的操作成绩。

综合设计实验以培养和考核学生运用基本知识分析、解决问题的综合能力为目的。选题原则：（1）选择教材中没有出现过的题目；（2）尽量包括几种基本实验分析方法；（3）选择难易适中、能为学生留有自行设计创新空间的题目。教师提前2～3周将多个实验题目告诉学生，让学生查阅文献自行设计，具体题目由学生当场抽签而定。学生虽然只做了一个实验，但对老师提出的诸多题目都要经过仔细思考和设计，这样既拓宽了学生的知识面，又增强了学生学习的主动性，更有利于培养学生的综合能力。

1.3 不断加强创新性实验

随着学生们知识的不断积累和实验技能的提高，有些学生很想尝试自己感兴趣的实验，对这部分学生我们应给予鼓励并给机会让他们大胆创新。为此，我们在2009级、2010级这部分学生中开始尝试创新性实验的教学。尽管这部分学生可能只占总人数的三分之一甚至不到三分之一，但这一举措激发了学生的创新意识，他们纷纷要求加入到创新行列。从2010级学生起，我们在重视基础实验、增开设计实验的基础上，在所有学生中尝试了创新实验的教学。

创新实验教学目的是激发学生创新意识，培养学生综合运用基本知识解决实际问题的能力，为毕业论文和以后科研工作打下一定的基础。通过设计创新实验与准备实验材料、撰写详尽的实验记录提高了学生实验动手能力和仪器操作能力，培养了学生的总结概括和书面表达能力；培养了学生良好的科研素质和团队精神，养成了认真、实事求是的科研态度，以及提高了学生分析与解决问题的能力；培养了学生严谨的科学思维，使学生能尽快地进入毕业论文与设计、毕业实习等后续研究性学习阶段；也为学生从事研究生学习和走上社会工作打下坚实的基础。

创新实验内容和形式有：

（1）学生自选课题：学生根据自己感兴趣的问题设计课题。如：一学生为开发家乡铅锌矿资源而进行矿渣中磁性铁的测定与纯化。

（2）老师指定课题：老师根据教学实际和学生学习情况指定课题。如：我们以《家居装潢材料中甲醛的测定》为课题，并将之分成三个子课题：①《氧化还原滴定法测定木地板中甲醛的含量》，②《采用合理的化学方法减少甲醛的含量》，③《大气取样综合法测定甲醛的含量》。

（3）教学中引入科技创新课题：老师根据自己的科研课题，让学生能积极参加部分课题研究。如：衡阳市的丰富地下资源－卤水，欲做成精品增值卖出或进行深加工。我们承担了这项任务，并以《卤水的精制和应用》为课题在学生中进行专题讲座，然后把该课题分成若干子课题（①《卤水中硅、铝、铁、钛的成分分析》，②《卤水精制方法及其加碘应用》，③《卤水脱硅方法及其效果》，④《从卤水中提取高纯氯化钠的研究》，……），由学生自愿选做。

教学方法：在课堂上教师应该告诉学生创新实验是教学的一部分，并作为实验考核的一个重要方面，要求每个学生或几个学生攻关一个课题。学生选题后，教师要及时指导学生查阅相关文献资料，并对学生实验方案进行仔细审核，提出合理的修改意见，并让学生进行大胆地尝试和试验。学生的实验方案经得教师同意后，就可以利用周末或节假日在开放实验室中实施。创新实验追求成功，也允许失败，但要求学生在课程结束前提交实验小论文或实验报告，以检查总的实验效果。

2 改革学生实验考核制度

以往的实验考核制度主要考核上课表现、实验报告以及实验操作考试和理论考试。改革后的考核制度实行多样化，主要考核实验方案的拟订、上课表现、实验报告以及实验操作考试和理论考试。上课表现以前主要是看学生的实验操作规范性，现在还要看他们提出问题及解决问题的表现，激发他们探究的兴趣。实验报告不再是以前按部就班的填写实验原理、实验步骤、实验结果就了事了，还要求学生对实验过程中的现象和实验结果做出正确分析，使学生真正地理解和掌握本次实验的内容与方法，达到镇长实验的效果和目的。也可以让学生对实验提出1～2个思考题，可以是对实验步骤的改进意见，也可以是此次实验引发的后续实验，鼓励学生思考。期末的实验操作考试不再只是侧重基本操作和基本技能的测试，这些无法真正全面的评价学生综合能力，因此，期末操作考试题是一个设计性实验，由学生抽签决定具体的题目。操作考试不再是程序化、机械化，这样将考试考活，从而达到全面衡量和评价无机化学实验教学质量的作用（表1）。

表1 无机化学实验成绩评分标准

3 结 语

几年的实践证明，新模式的教学，不仅有力促进了教师教学与科研工作，同时也有力地调动了学生学习的主动性，激发了学生的创新意识和创新精神，培养了学生的创新能力。“基础型＋设计型＋创新研究型”的无机化学实验教学模式，体现了从简单到复杂，从基础—验证—探索的转变过程。“启发—质疑—探究”式的教学方式强调了学生在指导教师的启发下，发现问题，进一步分析问题和解决问题，完成从知识、技能到探究的能力提升过程，从而掌握比较扎实的化学实验研究方法，培养良好的科学素质和创新能力。完善的考试制度从真正意义上衡量和评价无机化学实验教学质量。改革以来，学生的课程论文、毕业论文80%以上均来自教师的科研子项目。通过参与专业教师的科研课题，学生很轻松地完成了无机实验教学任务，也很顺利地达到了毕业论文的要求，并有部分学生在国内外相应期刊杂志、会议上发表了学术论文，这为他们在同学中树立榜样作用和进一步深造做好了铺垫。多次实践证明，近两年来该研究型教学模式在无机化学实验中的实施取得了良好的教学效果。在2011年湖南省大学生化学实验技能大赛中，其中一位同学获得了二等奖，一位同学获得了三等奖。

［1］谭正德，钟雯，赵红.化学综合创新型实验的研究与实践［J］.实验室研究与探索，2006，25（6）：696－698.

［2］谭正德，周原，易兵.化学全开放实验教学的浅析［J］.广东化工，2009，36（10）：194－195.

［3］刘志伟，张 晨.以科研引领实验教学改革［J］.实验室研究与探索，2009，28（6）：247－253.

［4］邱晓航，张守民，顾文.无机化学实验课程的新尝试［J］.实验室科学，2007（3）：19－20.

［5］朱红，周竞学，张红光.构建适合创新人才培养的实践教学环境［J］.实验技术与管理，2006，23（9）：19－22.

Investigation and Practice of the Teaching Pattern in Inorganic Chemistry Experiment

CHEN Man－sheng1，2，DENG Yi－fang2，CHEN Zhi－min1，2，ZOU Jian－ling2，YANG Ying－qun1，2，YI Zheng－ji1，2，LUO Bing－chu2
（1.Key Laboratory of Functional Organometallic Materials of Hengyang Normal University，College of Hunan Province，Hengyang Hunan 421008，China；2.Department of Chemistry and Materials Science，Hengyang Normal University，Hengyang Hunan 421008，China）

To cultivate the talent of“thick foundation，wide caliber，high capacity，high－quality and heavy application”，we reformed the teaching of inorganic chemistry experiment from the aspects of the teaching content，teaching and examination style，built new experiment teaching model of“basic，design and innovation”.It is proved that the investigation－based experimental teaching model could fully mobilize the students'investigating activities，and was helpful to train their scientific qualities and innovating abilities.

inorganic chemistry experiment；teaching pattern；practice

G642.423

A

1673－0313（2011）06－0143－03

2011－09－27

衡阳师范学院教学研究项目（JY201103）；衡阳师范学院精品课程资助项目（2008）

陈满生（1973－），男，湖南郴州人，副教授，博士，研究方向：主要从事无机化学和功能配合物研究.