提高医药类专业无机化学实验教学成效的探索

郭贝贝，张欣荣，张运昌，王柄凯，马志强，佘 岚，杨 峰

(海军军医大学药学系无机化学教研室，上海 200433； △通讯作者)

自然科学的理论及发展始终是以实验为基础。著名无机化学家戴安邦先生指出：“化学实验教学是实施全面化学教育的一种最有效的形式[1]。”医药类专业无机化学实验课程的设立旨在帮助学生了解基本的医用化学实验设计、操作方法与实验技术。该课程的高质量学习和掌握将为医药类专业学生的后续理论及实验课程的深入探究打下良好的基础[2]。经过无机化学实验课程的学习，医药类专业学生应能够初步养成认真钻研的科学态度和勇于创新的科学精神，对于实验设计能够主动分析问题，并灵活运用基础理论知识来解决问题。此外，除了化学实验技能的学习，安全工作在实验课堂教学中始终是重中之重。高校实验室作为教学及科研不可或缺的场所，是培育科学人才的重要基地。然而近年来，实验室安全事故屡见不鲜，严重威胁到广大师生的人身安全。如何深化医药类专业学生的实验室安全意识并建立良好的实验室行为规范，保证化学实验的安全性，也是实验教学中一直探讨的问题。无机化学实验作为医药类专业大一新生的第一门化学实验课程，不管是对其科学素养的提高、还是安全意识的养成，都承担着极为重要的“打地基”的角色[3]。因此，积极进行课程改革，提高无机化学实验教学成效，是极为必要的[4,5]。

1 目前医药类专业无机化学实验教学中存在的问题

1.1 课程学习中学生的积极主动性偏低

从实验内容来说，目前海军军医大学无机化学实验的课程安排多是为了加深教学理论内容的理解，以验证性实验为主，例如实验弱酸离解度与离解常数的测定以及稀溶液的依数性等实验。学生只需要按照既定步骤进行操作，最后即可得出验证性结论，这一过程缺乏学生本身的思考和创新。从实验流程来说，无机化学实验安排一般是要求学生自主课前预习，任课教师在课上讲解实验原理与内容，然后学生进行实验操作，并于课后书写实验报告，上交至任课教师进行批改。这一僵化的教学过程导致多数学生对于课程的主动参与度较低。例如，部分学生的预习报告只是按照书本实验内容抄写一遍，并未进行独立的思考分析和设计，致使在实验过程中对于实验方案、基本原理以及可能遇到的问题逻辑模糊，只是参照其他同学的操作，敷衍了事完成实验。这使得无机化学实验课程变成填鸭式教学，违背了学生创新科学精神和分析思考能力的培养初衷。此外，学生对于实验原理及过程的潦草了解，很容易导致实验室安全事故的发生，危害师生的校园安全。

1.2 课堂时间利用效率较低

无机化学实验涉及的基础知识零碎，若在课堂上进行全面仔细的讲解将会耗费过多时间。为了保留应有的实验操作时长，只能被迫牺牲师生的互动时间，不能充分激发学生思维。而无机化学实验对于大多数医药类专业的学生来说是第一次接触化学实验操作。为了让学生能够更规范地学习各自实验仪器的使用，海军军医大学实验教学中心完成录制了多个实验仪器操作的教学视频。然而目前，这部分的视频学习在课上集体进行，占用了较多课堂时间，且学生积极主动性不高。并且在实验实施过程中，我们发现仍有很多同学不能很好地掌握操作技巧，出现不规范操作导致实验结果误差较大，未达到课程的预期效果。

1.3 学生课程成绩考核机制不完善

课程成绩考核是检测学生学习成效的重要手段，因此考核机制的健全、公平、公正，对于学生后续针对性的查漏补缺、自我提升是极其重要的[6]。目前海军军医大学无机化学实验的考核分数占比为：实验预习10%，实验记录10%，实验操作30%，实验报告40%(实验内容、实验结果)，实验态度10%。该评分占比基本合理，然而在具体实施过程中存在一些困难和误差。例如，任课教师很难全面且客观地关注到每位学生的预习及实验进行情况，因此实验考核分数大多还是取决于预习报告及实验报告的完成情况，致使最终成绩评判具有一定的片面性。例如，少数同学参与课程并不积极，但擅长应付差事，报告表面看起来非常精美，最终得到不错的成绩，进而在错误的学习方式上愈加自负。而有些同学认真完成实验，却没有得到相匹配的成绩，使得积极性降低。这两种情况均会导致学生在课程学习中的积极主动性越来越低，致使课程教学成效不能达到预期效果。因此，无机化学实验课程的改革迫在眉睫。

2 医药类专业无机化学实验的教学改革探索

2.1 采用“互联网+”实验教学模式

近年来，随着互联网技术的飞速发展，“互联网+”教学模式成为课程改革研究中的重点[7]。尽管实验课程具有现场操作的特殊性，但“互联网+”实验教学模式在实验课程的教学中依旧有着较多可利用的优势[8,9]。例如，海军军医大学实验教学中心录制的多个关于仪器规范操作的教学视频，即是“互联网+”教学模式的体现。但“互联网+”教学应更多体现在课下，为学生的课上学习任务减负，如果只是单单占用课上师生交流互动时间，并不能达到理想的效果。经过调研和讨论，我校“互联网+”实验教学模式的具体实施应如下。任课教师应于课前一周将制作的多媒体课件上传至信息化教学平台，将实验的基础理论知识以及实验设计系统地呈现给学生，并抛出问题引发学生思考[10]。任课教师还应上传仪器操作教学视频，视频中着重强调仪器操作的重点及难点，方便学生的学习和掌握，为课堂任务减负。学生则可以通过线上平台进行多次观看，掌握基本知识点及操作要点，消化思考后将实验设计或操作中不理解的地方，或者认为更好的改良实验办法记录下来，以便课上与任课教师交流讨论。因此，任课教师在上课时只需要对实验内容简单概括，并通过提问互动的方式加深学生对于重点难点的理解，留出更多的时间与学生积极讨论并进行答疑解惑。因此，“互联网+”实验教学模式的采用能够较大程度地提高课堂教学效率。

2.2 分组进行翻转课堂式教学

近年来，多项研究表明翻转课堂教学能够有效提高学生的课堂专注性及积极主动性，使其对教学内容获得更深层次的理解[11,12]。“互联网+”实验教学模式能够很好地帮助学生课前全面、系统地理解实验设计、原理及操作步骤。因此，任课教师可在课程刚开始时便将学生进行分组管理，每组两人。每次实验前一组学生担任任课教师的角色。其中一人进行15 min的课程讲解，包括对实验内容的概括提炼，实验中需要特别注意的重点难点，并对其他组学生提出的问题尝试进行解答。若遇到困难，任课教师在旁及时进行引导解答。另一人则负责仪器操作的演示，对于容易造成失误的操作进行着重强调。任课教师在学生讲解后应及时进行归纳总结。分组学习模式除了能够促进学生之间共同学习提高之外，在协同完成课程任务的过程中，也培养了他们的表达能力以及合作交流能力等。对于学生在翻转课堂中的教学尝试，任课教师应采用鼓励引导式态度，促进学生对实验设计进行积极思考，培养学生的科学素养。

3 学生课程成绩考核制度改革

经过改革，无机化学实验的考核应增加学生在翻转课堂上的表现分数，考核改革后最终成绩分数占比为：实验预习10%，翻转课堂10%，实验记录10%，实验操作30%，实验报告30%(实验内容、实验结果)，实验态度10%。我们将对考核中需要着重注意的预习及实验操作部分打分进行如下说明。对于实验预习打分，在学生课前通过线上平台进行预习后，教师设计线上打卡环节，并要求其在预习报告上画出树状图对知识点以及实验流程进行归纳总结。该部分内容应具备自己的独立性，杜绝出现抄袭情况。该部分成绩占比为10%，任课教师可通过打卡及预习报告的完成情况进行打分。翻转课堂环节为每位学生提供了展示的机会，与此同时任课教师也能充分考查学生的综合能力，更客观、全面地掌握学生的预习情况，该部分成绩占比10%。为避免学生书写实验报告时对于实验结果互相抄袭，任课教师应要求学生跟随实验细节及时进行记录，该部分成绩占比10%。对于操作打分，在班级学生较多的情况下，任课教师对于各组实验的细节情况难以面面俱到，因此每位任课教师同时负责的实验班级人数不应超于十二人。任课教师应与助教做好分工、认真巡视，确保每位同学遇到问题都能得到及时解决。此外，每次实验课上任课教师可对几个小组进行重点考核打分，与平时实验操作进行综合评价，以便给出更客观的成绩，该部分成绩占比30%。

4 学生实验安全规范培训

实验室安全事故近年来时有发生，危害性极大。不管在何时何地，实验安全都是重中之重[13]。教师对近年来实验室安全事故原因进行总结，大多是由于学生安全防范意识淡薄，对实验化学品的性质不了解以及实验操作规程不规范等导致。海军军医大学无机化学实验为了确保实验室安全，在课程的第一节为学生安排了实验室安全规范培训，之后才进行正式的实验操作课程。但是仅经过一节课的培训，任课教师并不能完全清楚每位学生对于安全守则的掌握情况。因此，在经过安全培训后，且于正式实验之前，任课教师应为学生安排实验室安全规范测试。学生可通过线上信息平台自主多次进行考核，直至通过。考核内容包括但不限于实验室安全守则、实验室学生守则、三废处理原则，防火设备的使用以及意外受伤的急救方法等，帮助学生掌握和巩固实验室安全意识及环保意识。

无机化学实验的学习对于医药类专业学生基础知识的巩固、实验安全意识的养成、操作技能的掌握以及科学素养的提高，都是至关重要的环节。为了让学生最大程度地从课程中汲取营养，任课教师应在无机化学实验教学中不断分析现状，发现问题，并及时进行针对性的改革。这一过程是繁琐的，改革之后也势必会遇到各种各样的难题，我们要时刻做好攻坚克难的准备，共同努力去完善教学机制，以提高教学成效。