基础化学实验的教学改革探讨

2022-08-12石斌江泓

科技风 2022年19期

石斌江泓

东北石油大学化学化工学院黑龙江大庆 163318

基础化学实验是生物、农学、水产、园林和环保等非化学专业学生的一门必修基础课。通过这门课的学习，能够增强学生的实验操作技能，培养独立思考、分析问题、解决问题的能力。通过多次的实验操作和严格训练，使学生逐步养成实事求是、认真严谨的作风，培养创新思维和综合能力，为将来的工作做准备。但目前在基础化学实验教学过程中存在着很多不足之处，难以打破学生的固有思维，无法调动他们的积极性。因此，亟须对此门课程进行教学改革，形成完善的教学体系，从而提高教学水平，培养满足当今社会需要的综合型和创新型人才。

1 目前基础化学实验教学的现状

1.1 实验课的开设与所学专业知识和当今科技发展趋势脱节

由于基础化学实验是依托于基础化学理论教学的，因此实验教材也是以理论教材内容为主。当前部分高校基础化学实验课的实验内容略有些陈旧，主要是传授知识及理论的验证，以及实验基本技能的掌握，缺乏新技术和手段，无法跟上当前科技发展的趋势。且目前基础化学理论教学和实验教学没有很好地融合到一起，有的实验内容与学生所学的专业知识脱节，导致很多学生在上完实验课之后，无法用所学知识解决实际中遇到的问题。这是由于教学体系的不完整造成的。因为基础化学实验是面向不同学院不同专业的，不同学科实验内容一样，这就导致所开设的实验内容与某些专业学科结合的不紧密，与其专业课程的横向联系较少。并且有些班级的基础化学实验无法与理论课同步进行，只能是零敲碎打。这样就无法调动学生的学习积极性，因而流于形式。

1.2 大一新生对实验课的学习自主性不强

很多学生高中的教学模式是灌输式教学，而一进大学就面临主动式学习，这就涉及一个适应的过程。学生对教师提出的课前预习要求，没能引起足够的重视，这是一个普遍的现象。很多学生只是简单地抄录一下实验内容，应付一下教师的课前检查，而把主要精力放在课堂上，等教师讲解演示，然后“照方抓药”式地完成实验。个别的学生还在实验课上懈怠，自己不动手做实验，而是借鉴邻桌的实验数据和结论，草草完成实验报告，错过了培养实践能力的机会。也有一些学生，由于中学时所在学校教学硬件的缺失，只能靠老师在黑板上进行图解实验，没有进行过实际动手操作，导致对实验没有感性认识，因此，产生重理论、轻实践的想法。但从大学一年级开始，学校就开设各种各样的实验课，因此部分学生常感到手足无措，出现各种各样本不应出现的错误操作。例如，打开试剂瓶，取出试剂后，瓶盖没能立即盖上，与其他试剂瓶盖混淆，造成“张冠李戴”；或是某一次实验滴瓶个数较多，每个滴瓶装的试剂又不同时，常常因滴管用完后放错对应的滴瓶，造成该试剂被污染，从而影响实验结果的正确性。对于得出的实验结果，不认真分析思考，得出的数据和现象与理论不符，不去主动积极寻找原因，仔细地对实验过程的每一步进行分析，而是直接问老师，让老师帮忙找原因。这样就使得一些学生没有深入思考，学习主动性没能充分地发挥出来。

2 基础化学实验的改革措施

2.1 改革教学内容

将四大化学实验，包括无机化学、分析化学、有机化学和物理化学的内容进行重组，彼此联系，形成三种不同类型的基础化学实验课。

第一类是以传统性和验证性实验为主的化学实验，此类实验也就是每学期由教务处统一安排的，每周固定时间开设的实验课。课堂上通过教师指导，学生独立地进行实验操作。此类实验可以使大一新生能够进一步地巩固由课堂教学所获得的基本理论知识，并通过实践从而得到对理论知识的验证。此类实验也能够加强学生的基本实验能力，如操作、观察、原始数据处理能力以及分析讨论的能力。授课教师应对此类型实验进行删减和重新编排，删除四大化学实验中重复或相似的实验，对实验内容进行更新。根据不同专业设计不同实验内容，但总体框架要继续保持。

第二类是以综合设计型实验为主的化学实验。之所以要开设这一类实验，就是想对学生以往所学到的化学基本理论知识和所掌握的实验基本技能、方法进行进一步的考查，并通过让学生对此类实验进行自行设计和独立操作来培养学生的综合能力。教师应从学生所掌握的基础实验为出发点，尽可能地选择与学生所学专业有密切关系的实验项目，放手让学生个人去查阅相关的文献或者与之相关的书籍等，然后让学生独立地设计出实验方案，独立地完成相应的实验并写出实验报告。

对于已经掌握以上两类实验的学生，可以进行第三类实验，即创新型化学实验。开展创新实验是为了培养学生的创新思维，进一步培养和提高学生的综合能力，为以后的工作打基础。因此，对教师而言，应该精心地选择比较有代表性的研究课题。可以要求学生一个人或几个人组合做一个研究课题，或是选择某些大课题中的子课题里的某一侧面。方法是由教师去指导学生如何查阅相关的文献资料，让学生通过反复讨论去写出相应的实验方案，然后交由教师督查修改。督查修改包括方案是否安全，是否可行，所需的材料、试剂、仪器等是否具备，并以实验室已有的条件为准进行相应的修改，如果涉及大型仪器，还需与相关部门进行协商。尽可能地要求学生在对所学理论知识的运用方面，对所设计的实验用到的分析方法和分析手段方面，对该实验所涉及的实验技术方面，以及该项实验在日常的生产和生活实际中的应用等方面要有自己的新见解、新思路，也可以在有条件的情况下，让学生参加到教师的科研团队中，承担力所能及的工作。通过开设创新型实验，让学生在一步一步地探索中，能够把课堂上所学到的基本理论知识与实践中出现的问题联系起来，从而使学生对理论知识的掌握更加牢固，印象更加深刻。在这样一个过程中，即发现问题—分析问题—解决问题—再发现问题—再解决问题这一辩证思维方法过程中，学生们培养了独立自主的思维能力，随着潜移默化的影响，使学生逐渐成为社会需要的兼具综合型和创新型人才。

2.2 培养学生的学习积极性

应该摒弃以往单调的“填鸭式”教学，即以教师为主，学生被动接受的模式，而是采用启发式教学，提问的方式让学生参与进去。教师每节课在学生做实验之前，需要针对本次实验基本原理和操作过程的注意事项进行简单地讲述，在这个过程中可以适当地提出一个或几个与本次实验内容相关的问题，示意学生们举手回答，如果某几位同学回答正确，可以在预习环节给这几位同学适当加分。教师讲述时还可以联系到日常生活中可能碰到的类似内容，使学生增加对相关实验的关注和兴趣，达到举一反三的效果。也可以在课后让学生们自己设计另一套实验方法来完成此次实验，这可能需要学生查阅一些资料，独立思考，适当地改变一些实验条件，以此调动学生学习的主动性和积极性，培养发散思维，开阔视野，拓宽知识面。

2.3 完善实验教学体系

现阶段，大多数基础化学实验教学模式要求学生在开展实验活动前必须书写预习报告，实验课上教师讲解后再由学生开展实验操作，最终在师生的共同努力下完成实验报告。这种传统的教学模式无法避免地存在着一些问题。有很多学生在实验课前临时抱佛脚，抄写预习报告时千篇一律，根本就无法达到预习的目的，在实验操作环节也仅仅只是被动进行操作。这样的教学状态无法培养学生对基础化学实验的兴趣，导致他们学习的积极性不高。因此，在实际教学过程中，教师应积极改进教学方法，才能真正提升学生学习质量，使学生更快更牢固地掌握相应的实验技能。

首先，教师要对课前预习环节予以足够的重视，引导学生正确认识课前预习的重要性，从而使学生充分了解实验原理，并熟悉实验操作的各个步骤，而不仅仅只是抄写教材。并且让学生在预习过程中对自己的知识盲区或无法理解的内容做好笔记。在实验课堂上，要求学生带着问题仔细听讲，从而使学生对知识点融会贯通，能知其然更知其所以然。

其次，要鼓励学生参与每次实验前的准备工作。传统的教学模式中，准备实验都是上本门课的实验教师来完成。实验教师在课前就准备好实验用到的试剂和仪器，当学生进入实验室后便根据实验流程按部就班地进行操作。虽然这种方式能够极大缩短开展实验的教学时间，但是却无法让学生对实验教学内容留下深刻的印象，即使最终得出了较好的实验结果，但也仅仅是用知识验证实验的原本效果，不能显著提升学生对知识的实际应用能力。因此，应该让学生参与到实验的准备工作中，这样不仅能够减轻实验教师的工作量，同时也能够进一步强化学生的动手操作能力。学生全程参与实验器材的准备、实验试剂的配置、装液以及分组，在这个过程中能够加深学生对教学内容的认知和理解，起到二次预习的效果。这种教学方式还能在培养学生实验兴趣的同时，使他们养成发现问题、分析问题和解决问题的良好习惯。

最后，教师在讲授实验内容的过程中，也要适当地以问题为导向，在合适的时机切入主题，循序渐进地引导学生参与到实验项目中来。例如，教师以生活中常见的缓冲溶液为教学切入点，并在此基础上对学生进行提问。比如“人的血液pH值为什么能在7.35～7.45稳定存在？”带着问题逐步引入缓冲液性质、缓冲体系的组成以及缓冲液的作用等实验原理，并分析人的血液pH值能稳定的原因是血液中存在多对缓冲体系。以问题为导向，提出专业相关问题，并在实验中找出解决问题的关键方法，从而激发学生对基础化学实验的学习兴趣。

2.4 注重实验关键环节，提高学生专业素养

2.4.1 注重实验前的预习环节

上实验课之前应要求学生预习并书写预习报告。对于学生的预习报告，要求学生用专门的预习报告本书写。实验目的、实验原理、实验中用到的器材和实验数据的记录表格，这几项要通过查阅相关的教材进行书写，每一项都要求写完整。而实验过程，要用自己的语言来概括表达，自己没有归纳，完全照抄实验教材者，在平时成绩中给予减分。

2.4.2 注重实验操作技能的培养

学生规范的实验操作技能是通过多次的、长期的训练而逐步形成的。除了教师的课上演示和相应的教学视频资料以外，着重在于每个学生的操作。因此，教师针对每一次实验课中的每一个基本操作都应制定出相应的操作要点和注意事项。教师要在课堂上不断地巡回检查，以便及时地纠正学生实验过程中出现的错误操作。如果一个错误操作在学生中普遍出现，应由教师集中进行示范操作和讲解。

2.4.3 注重数据记录

化学实验中实验数据的记录这一项是特别重要的，它要求学生忠实地记录实验中产生的原始数据。对于这些原始数据，必须记在规定的实验记录本上，并由教师检查合格后签字为准。在学生递交的实验报告中，应把教师签字的原始数据纸贴在实验报告最后一页。若无教师签字，则视为无效数据。还有个别学生原始数据丢失，或随意涂改数据，甚至伪造数据，这些情况都应在该学生实验报告成绩中给予相应扣分。

2.4.4 注重数据处理和分析讨论

做完实验的数据处理部分是实验报告中的关键环节。很多学生的实验报告数据处理部分存在错误，有的是计算错误，有的是将数代入公式时有错误，有的是有效数字的保留有错误。教师应在课前演示讲解时向学生强调以往实验报告数据处理中存在共性错误的地方，尤其是有效数字位数保留的法则，这样学生上交的实验报告错误率就会大大减小。

实验报告的分析讨论部分也应予以重视。学生做完实验后，应对计算所得的数据进行适当的分析讨论。每一次实验报告都要求结论数据相对误差不大于2%，或相对平均偏差不大于0.5%。学生根据误差或偏差值的大小来讨论自己的实验成功在哪里，失败在哪里。此外，还要每个学生写出通过实验得出的心得体会。

2.5 运用“互联网+”进行教学

除了传统教学方式，还可以利用网络资源进行授课。针对需要开设基础化学实验的不同学院和不同专业的学生，教师建立不同的班级微信群和QQ群，利用雨课堂和微信群上传电子版教材和其他学习资料，并告知学生每节课需要掌握的知识点。学生根据教师发布的内容提前预习，并熟悉微信平台、雨课堂和移动仿真实验室的使用流程，通过虚拟实验来了解实验过程。开课前，教师利用微信群和QQ群提醒学生上课时间，确保全体学生准时听课。上课时，教师通过腾讯会议和雨课堂进行线上教学，讲解实验目的、原理、器材和注意事项，并针对每个实验拓展相互关联的知识，注重对学生进行启发，跟学生产生互动。可以把理论教学的内容化整为零，即每讲解完一个知识点，适时与学生互动一下，这样也解决了因学生长时间盯着屏幕看而产生的疲劳感，同时还可以使学生因教学互动而增添了参与感，提高了授课的效果。讲解完各知识点后，教师播放利用中国大学MOOC(慕课)平台上找到的相关实验操作视频，让学生不仅能看到整个实验过程中装置的搭建，更能观察到实验特有的现象和结果，打破了以往只靠板书和教师讲解的局限性。