新农科背景下无机与分析化学实验的创新与改革

夏 茂，彭 露，董 鹏，孔子惠，周 智

(湖南农业大学化学与材料科学学院，湖南 长沙 410128)

《无机化学实验》与《分析化学实验》是高校化学实验的两门重要基础学科，也是化学类本科学生最早接触的两门化学实验课，它在完成化学实验教学任务的同时，也承担着为后续课程做好必要准备的重要责任[1]。其最突出的特点就是实验内容涉及广泛，主要由化学实验基本知识、化学实验基本操作技能等板块构成。旨在学生熟练掌握实验的基本操作技能，培养学生发现问题、分析问题、解决问题的能力。也正是因为这些优势，选修《无机化学实验》和《分析化学实验》的人数居高不下。然而，随着社会的进步，传统无机及分析化学实验存在一些严重的弊端。本文通过对《无机化学实验》和《分析化学实验》的弊端分析，提出自己的一些创新与改革的建议。

1 无机与分析化学实验缺点

(1)课堂缺乏思政，无法正确引导学生价值观

对于学生而言，当代大学生沉迷网络，逃避社交，没有业余爱好的不良现象普遍存在，十分不利于大学生们良好科学人生观的确立。在课堂中加入“思政元素”，有助于每一位大学生找准自己的定位，形成正确的人生观，在追寻梦想的道路上不卑不亢，砥砺前行。对于教师而言，教书育人是教师的基本职责，也是教师的基本使命和主要工作。育人就是教育和引导人的思想，思政课题的引入可以促进老师真正地尽到“育人”之责。

(2)课程创新程度不高，学科交叉程度不够

课程内容创新度不高主要体现在两个方面。一方面是现有的无机化学实验与分析化学实验中的实验内容大都老生常谈，对于一些经典的实验比如氧化还原法滴定法(高锰酸钾滴定草酸钠)，我们可以进行保留，但其他实验内容我认为有必要进行创新，使实验课程更加新颖有趣。另一方面，无机与分析化学是研究和分析物质结构和性质的学科，同时也是理工科中重要的学科，它与农学，生物学等都存在着联系。但在课堂上却并没有体现出来。作为涉农高校，在课程结构优化的过程中，涉农高校应将农业学科与其他多学科交叉融合，在农业学科基础上打造更具综合性的交叉学科，以融合创新的方式构建多层次、全局性、前瞻性的学科体系，将传统农业大学转变成特色鲜明的综合性大学。

(3)药剂用量大，实验器材损害严重

由于教师未对实验药品的用量进行强调并且上课的学生数量多以及其他实验不稳定因素，例如学生在实验过程中看错教室黑板所注明用量，需配置5%的硫酸钠溶液，混淆5%作为摩尔浓度的概念。上述情况容易在实验的过程中造成大量药剂的浪费，这与当今社会提倡的“绿色与节约”主题相违背。与此同时，在实验课中，实验器材损害也非常严重，打碎试管，戳穿烧杯的事常有发生，特别是一些贵重仪器的损坏，这不仅损害了学院的利益，我们做实验的权力也受到了制约。

(4)课程考核方式不合理

《无机化学实验》和《分析化学实验》是两门基础的化学实验课程，它几乎涵盖了我们本科所有实验的基础仪器操作步骤。对以后的有机化学实验，物理化学实验等都有着铺垫作用[2]。因此，无机化学实验和分析化学实验起到承上启下的作用。一般而言，实验课的考核方式是考察而不是考试，因此，我认为实验课程的考核方式不能过于简单。目前的考核方式主要是写实验报告，并且实验原理和实验目的都源于书本，容易造成学生不愿意主动思考，只会照搬原文，缺乏创新性，缺乏动手能力。久而久之，学生无法在实验课中学到知识，丧失对实验课程的兴趣，老师也不会重视这门课程。从此形成恶性循环。这违背了实验课创立的初衷。

(5)教材内容繁琐

以我校的无机化学实验教材为例。我校的无机化学实验教材是《无机化学实验》(化学工业出版社)，该教材的内容过于繁琐，例如在氧化还原滴定这一章节中，它包括了实验目的、实验原理、实验仪器和样品、实验步骤、注意事项以及思考与讨论。每一个部分它都有详细的讲解和板书，并且在实验原理部分它将实验的化学方程式和实验装置图都一一列举了出来。尽管这样的排版极大地方便了学生与老师，但同时也助长了学生的惰性思维，学生的思考能力与自主动手能力得不到提升，实验课的意义便得不到体现。

2 无机与分析化学实验改革措施

(1)思政融入实验，引导科学价值观

国家主席习近平对于青年大学生寄予厚望，在国内考察时多次到高校与师生交流，给优秀的学生个人及群体回信，为广大学生指引人生道路、明确前进方向，勉励他们为中华民族伟大复兴贡献自己的智慧和力量。大学的意义在于不仅增长学生的知识，更重要的是大学可以丰富学生的人生视野，视野决定我们行动的方向，行动的方向将决定我们以后的人生。因此，课堂思政的加入可以培养我们明辨是非的能力，避免误入歧途。我认为首先是需要提高学生的设计实践动手参与能力，如实记录实验数据，反馈结果，不篡改数据，弄虚作假。教师要在实验过程中渗透这一思想，对学生进行引导，让在实验过程中培养实事求是的态度并意识到实验作假的严重后果。养成好的学术道德和科学价值观[3]。另一方面要引入化学发展史，培养学生爱国主义情怀。化学学科的教育内容丰富，既有化学的相关概念及其基本理论，也有在这个过程中涌现出的很多胸怀爱国情怀和民族大义的科学家。例如：徐光宪为祖国的稀土事业奉献一生的光辉事迹；侯德榜突破氨碱法制碱技术。人文知识处处渗透着爱国主义和民族精神教育。教师在日常教学中既要在课堂知识中穿插相关老一辈科学家的光荣事迹，也要积极树立化学学科的德育意识，理解化学课程的人文内涵，主动开发化学学科的德育素材，发挥化学课程在爱国主义教育和民族精神教育中的重要作用。

(2)课程内容创新，实现学科交叉

古语有云：“务农重本，国之大纲。”作为涉农高校，应将无机与分析化学学科与农学交叉融合，打造出更具综合性的交叉学科，以融合创新的方式构建多层次、全局性、前瞻性的学科体系。目前，农业方面有许多是与无机化学挂钩的。例如：农业污水中重金属的检测，土壤有机质的检测以及去除土壤酸碱度的检测等。这些都可通过无机及分析化学的简单检测手段去实现(酸碱滴定，氧化还原滴定，紫外分光检测等)。将所学知识用于真实的生活对未来学生的发展具有指导意义，能够让学生更加理解自己所学学科的意义乃至自己所学专业的意义。这样的结合方式更容易引起学生的热情，教师可以设计一些有创意的实验，让我们的学生到学校的试验田中取样进行检测，增强学生的实践能力。实验课程的内容应该与现在的热点接轨。学科知识相互交叉渗透是提高科学技术创新能力不可或缺的因素[4]，因此我认为学科交叉才是无机及分析化学实验在未来的发展的一个方向。

(3)增加实验分组，规范实验操作

可以实验分组增加至原来实验分组的两倍，基本保证每组1～3人，任课教师在课堂上加强指导，严格认真地指导学生规范完成实验。这样的方式既达到了让学生有互相交流、讨论的空间，又能够使每一位学生都参与实验，一起发现并解决问题。在这个过程中，教师可以关注到所有学生的实验操作是否规范，并及时指导，对学生实验综合能力的培养和锻炼起到重要的作用，更有利于学生可以养成规范操作的良好习惯，为后续其他实验课程的学习打下良好的基础[4]。

(4)提高实验室安全、环保意识

近几年，新闻中不时会出现某某高校实验室发生爆炸的消息，作为一个化学行业的研究者，看到这类新闻时，心里是悲痛的。对于这类事情我们感到惋惜，但痛苦的背后我们也要思考，为什么会发生？发生了应该怎么自救？如何避免此类事件？唯一的答案是重视实验室安全意识，杜绝此类事件再次发生。实验室安全教育是一项极其重要且不能够忽视但又最不被重视的工作，对每一次实验操作中涉及的安全问题要着重强调，让每一位学生认识到实验室安全的重要性。确保每一位同学对于安全知识不仅仅是熟记，更要严格遵守并执行。做到内化于心、外化于行。学生进入实验室都需要登记，规范实验室操作，定时地开展实验室安全教育讲座和实验室安全应急演练，同时还可以在实验室楼道设置应急处理装置、快捷报警器、急救药品箱来降低事故带来的危害。此外，我认为可将实验室安全理论知识相关方面的内容写入课程大纲中，设置实验室安全课程，以此来进一步提升学生的安全意识和防控能力。

此外，学生在做实验的时候往往没有废液处理的意识，例如在一些有机实验或者高分子合成实验中，通常要求将相关的废液倒入对应的废液桶中，但我们很多同学没有这方面的意识，将废液随意倒入水池中，这不仅会造成下水道管道腐蚀、堵塞，还会造成环境污染，更严重的是，有一些液体与水反应会生成有毒物质，存在着极大的安全隐患。因此，我们必须时刻强调废液分类处理流程，增强学生的社会责任感，提高学生的环保意识。这不仅是保障每个人的安全，也是保护环境的一种体现。另外，学生在做实验的时候对于试剂的用量没有合理掌握。学生习惯性地认为只要反应试剂加的越多，反应现象就越明显。但在实际操作过程中，由于浓度猝灭的原因，加入一两滴或者几滴的实验效果往往会更好。因此需要在实验过程中，任课老师需要强调学生的用量意识，树立绿色化学理念。避免因用量过多而造成不必要的浪费，减少对环境造成的污染。

(5)建立全面的实验考核体系

以我院《无机化学实验》课程考核方式为例。我院目前的实验课程考核方式为：完成实验报告(60%)、出勤(40%)。我认为这是不合理的。我们应该根据学生学习该门课程的情况和课程特点，制定独特的考核方式，可以将课程考核标准细化：实验课出勤(20%)、实验预习(10%)、实验仪器操作(30%)、实验台面整理(10%)、完成实验报告(30%)五部分。合理的考核体系能够增强学生的自主学习能力，激发学生对实验课的热情，注重实验技能的提升和实验创新能力的培养，能够反映学生对实验原理、实验操作及实验结果处理的真实情况，使整个评价体系更加合理和公正，帮助教师更加精准地把握学生对《无机化学实验》的学习反馈，能够及时作出调整和应对，形成教学相长的良好态势[5]。

(6)课外创新创业

无机和分析化学实验课程的结束并不意味着无机和分析化学实验课的结束，为了进一步巩固课程效果，教师应该大力提倡学生加入科研团队开展创新创业项目，延伸课程内容，拓展课程果实。在上实验课的过程中，应该引导学生的创新能力，培养学生的科研兴趣。我院在这一方面表现优异，超过70%的学生都加入了课题组进行科研训练，并且取得了显著的成果，有优秀毕业生在本科期间发表了4篇SCI(中科院一区)论文，作为化学专业本科学升取得这样的成绩是非常出类拔萃的。这也是我们无机及分析化学实验课课外延伸的结果。因此，教师应该重视无机及分析化学实验课程的课外创新创业，以达到培养学生科研素养和创新能力的目的。

3 结 语

无机化学实验课程作为实验课第一课，是培养学生科研素养的基础，是指导学生未来创新创业的关键，它至关重要。结合我院《无机化学实验》与《分析化学实验》课程的教学及反思，对实验课程中存在的四点问题进行分析并从注重课程思政、学科交叉、实验室安全问题，树立安全意识、优化实验课程考核机制等方面提出对应改革措施，希望能通过教学改革增加学生对《无机化学实验》和《分析化学实验》的兴趣，养成自主学习和规范操作的良好习惯，增强学生的动手操作能力，提升实验基本技能、分析解决问题的能力，最终实现高质量的实验教学效果[6]。通过融入思政教育和学科交叉对无机及分析化学实验进行创新，提升学生的兴趣，并指导学生未来发展。在新时代的教育理念下，不断探索和改进实验教学方法，更新教学模式和教学内容，进一步提高和完善实验教学水平，为实施全面素质教育和培养符合时代要求的应用型创新人才奠定基石[7]。