无机与分析化学实验中研究性学习的探索实践*

程美令，赖梨芳，戎红仁

(常州大学石油化工学院，江苏 常州 213164)

无机与分析化学是众多工科以及医学专业，如化工、材料、环境、医学等专业的一门重要基础课。而无机与分析化学实验课程作为无机与分析化学的重要组成部分，不仅传授理论知识、更理论联系实际、注重能力培养，是一门与素质教育融于一体的的综合性课程[1-2]。因此在无机与分析化学教学中，实验教学是开展“研究性学习”的良好载体。我校是理工类本科院校，化工、应化、能化、生工、制药、材料、材化、高分子等专业的学生都要学习这门课程，因此学校对无机与分析化学这门课程的实验教学不断增加投入，具体为更新和补充仪器设备，改进师资力量，对无机与分析化学实验考核方式以及考核标准进行了改革，构建了相应的成绩评价体系。为了进一步提高课程教学质量，在给学生传授化学实验的基本原理、方法与技能的同时，培养学生的科学素养和创新能力和实践能力。我校提出在无机与分析化学实验的教学过程中加强研究性内容教学。本文分析了我校无机与分析化学实验教学中加强研究性内容教学的必要性，总结了我们从教学内容和授课方式进行改革，在研究性学习理念的引导下构建的无机与分析化学实验教学新体系。

1 在无机与分析化学实验教学中开展研究性学习的必要性

研究性学习，指学生主动探究问题的学习活动，具体是指，在教学过程中提出问题，创建与科学研究类似的情境，指导学生收集、分析和处理信息最终解决问题得出结论，对学生分析问题、解决问题的能力进行，同时培养学生的创新精神和科学实践能力。由此可见，研究性学习作为一种现代型的教学方法更注重学生主体能动性的培养，同时发展他们的探索能力、实践能力、创新能力[3-4]。通过无机与分析化学实验课程中研究性学习的开展可以进一步培养学生的思考能力、收集与归纳资料的能力、观察能力与综合运用各科知识解决问题的能力；更能培养学生实验过程中科学严谨的态度，激发学生积极探索以及求实创新的精神；亦可培养学生团结协作的精神，从而提高其人际交往的能力。无机与分析化学实验课是工科学生进入高校后首次接触的化学实验课，是学生接受实验技能的启蒙教育，在培养综合能力、科学素养、创新精神等方面具有举足轻重的作用，因此极有必要在无机与分析化学实验课程中开展研究性内容教学。

2 无机与分析化学实验教学中研究性学习的开展

2.1 教师发布研究课题

课前教师根据无机与分析化学实验教学目标，筛选与实验教学内容密切相关且来源于生产生活，或者是与化工、材料、环境、医学相关的，具有普遍意义又能激发学生学习兴趣的研究项目。首先认真的分析和归类陈若遇和朱建飞主编出版的《无机与分析化学实验》[5]中原有的十五个实验项目，保留了大多数项目，增加了必要的新项目，然后将所有项目有机地拆分组合成四个个大的研究项目：水质的检测和净化，酸碱滴定的应用、工业原料的制备、提纯与分析，磷酸氢二钠(Na2HPO4·12H2O)的制备和产品质量分析。下面以最具代表性的研究项目“水质的检测和净化”(表1)为例详细介绍，项目中的小实验“去离子水的制备”原先属于无机制备实验、“水体化学需氧量的测定”属于分析化学中氧化还原滴定实验、“自来水总硬度的测定”属于分析化学中配位滴定实验、“氧化还原反应”和“配位化合物”属于无机化学中的验证性实验。这几个实验可以有机地编成一个研究性学习的项目:

(1)子项目①和③通过验证性实验学习巩固氧化还原平衡和配位平衡的知识；

(2)子项目②和④利用氧化还原滴定和配位滴定分别检测水体化学需氧量和水总硬度，应用所学的基础知识解决生活生产中的实际问题，进一步巩固这两个基础知识点，同时实践运用了氧化还原滴定和配位滴定的实验操作；

(3)最后通过自己亲自动手制备去离子水，并用电导率检测去离子水的质量。

综上可以看出通过这个研究项目中学生可以应用课堂上所学的知识解决生产生活中息息相关的问题，这样的编排可以引导学生学习到实验大纲要求的知识的同时，增强他们的学习兴趣，提升他们综合应用专业知识解决实际问题的能力，最终培养他们的科学素养。课题提前发布给学生的同时，为学生创设特定的情境引导他们发现问题，并且找到需要的问题所在的领域。

表1 实验项目一 水质的检测和净化

2.2 引导学生进行实验前准备

引导学生以小组合作的方式类对研究项目进行分析讨论，然后查阅相关文献资料，收集处理所获得的信息，设计实验方案，写出预习报告，内容包括：实验原理、实验仪器药品、试验方法及相对详细的实验步骤等。这个过程中教师要适时给予辅导帮助，首先是系统地教给学生文献检索和收集的方法；其次是对每一个实验项目的实验原理可所涉及到多个知识点，教师可以分知识点进行深层次地集中讲解辅导，这个过程着眼于科研所需基础知识和专业知识的传授，以及与交叉学科知识的拓展与渗透，从而教会引导学生通过主动探索，将这些基础知识转化为其具有个性化特征的内隐知识；此外实验步骤中涉及到的具体的实验操作要点，则引导学生利用大学生MOOC中我校黄薇老师的《无机与分析化学》在线课程中的基本实验操作单元进行自学预习。

2.3 进入实验室进行探索研究

实验前教师检查预习情况，以提问的形式指出实验的关键，加深对实验内容的理解。然后学生根据预习报告开展研究过程，根据项目中具体的子项目的内容灵活安排是以个人的形式还是以小组合作的形式开展；实验过程中提醒学生及时做好实验现象的观察和记录，同时也要关注其基本实验操作技能，如操作的规范性、仪器设备使用的熟练度等，教师应给予相应的纠错及示范指导。学生实事求是地记录实验结果，并且根据实验结果中的现象、数据进行分析、推理，进而总结出初步结论，每个子项目以实验报告的形式提交实验结果，最终以论文的形式对整个研究项目进行分析总结给出研究报告。

2.4 进行多种形式的考核评价

每个研究项目最后环节为开展项目讨论会，及时交流项目执行中的体会，尤其是对实验结果以及结论展开讨论。可以小组内部讨论的形式，也可以是更大范围的组与组之间，或者整个班级的交流，做到思维的碰撞，达到切磋的效果，进一步巩固对实验过程的理解，加强对概念规律等知识点的掌握。对于实验项目完成度的评价，采取教师评价与学生评价相结合、过程评价与终结评价相结合的形式进行，根据实验课程的特点以过程评价为主，做到不单一地以实验结果的准确度判定实验成绩，评价时兼顾实验设计与预习报告、实验实践过程与实验记录、实验报告与论文这几个方面综合给分，做到充分重视实验方法及过程，兼顾分析和处理问题的思维方法，从而予以学生更多自由发挥的空间，鼓励他们探索、求异和创新。

3 结 语

本文首先分析了在无机与分析化学实验这门课程中开展研究性教学的可行性和必要性；然后通过改革与具体实践，提出了具体的实施步骤和方案，尤其是对原先实验内容的有机拆分组合，拟定了四个研究项目，形成了新的教学内容体系，更加突出实验内容安排的研究性和综合性。我们的研究性教学的实践正处于起步阶段，我们还将继续深化研究性教学的理论研究，丰富和完善本课程的教学内容、方法，促进无机与分析化学实验教学水平的提高，培养出更多具有较高科学素养的应用型化工专业等工科专业的人才。