2021-4-9 | 理學(xué)
無機化學(xué)實驗是高校理、工、農(nóng)、林、材料、資源、環(huán)境等相關(guān)學(xué)科專業(yè)學(xué)生入學(xué)后接觸到的第一門專業(yè)基礎(chǔ)實驗課程,其與大學(xué)化學(xué)(無機)理論教學(xué)相輔相成,構(gòu)成專業(yè)知識體系的重要基石。但長期以來,無機化學(xué)實驗教學(xué)的重要性一直被低估,其被定位為理論教學(xué)的輔助部分,無機化學(xué)實驗內(nèi)容和教學(xué)形式陳舊,實驗教學(xué)課時不斷減少,已成為制約教育教學(xué)與人才培養(yǎng)質(zhì)量提高的瓶頸。為此,我們必須從無機化學(xué)實驗的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法及評價手段等方面進行革新。
一、優(yōu)化實驗教學(xué)課程內(nèi)容
當(dāng)前,無機化學(xué)實驗課程的教學(xué)內(nèi)容以驗證性實驗為主。實驗?zāi)康摹⒃砗蛢?nèi)容均被詳細(xì)的羅列于書本上,學(xué)生在教師的指導(dǎo)下按部就班地開展實驗、被動地接受知識,無法對于學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)無法起到促進作用。人才培養(yǎng)的要點之一在于將傳授知識與培養(yǎng)能力相融合,根據(jù)高職高專教學(xué)的特點,對現(xiàn)行的無機化學(xué)實驗教學(xué)內(nèi)容進行革新。
1、技能實驗:作為整個化學(xué)實驗的基礎(chǔ),技能實驗意在訓(xùn)練學(xué)生熟練掌握基本實驗操作技能,如:稱量、定容、加熱、結(jié)晶、滴定等;以及常用實驗儀器的使用方法,如:分析天平、pH計、離心機、分光光度計等。在教學(xué)實踐中,通常將第一節(jié)實驗課作為基本實驗操作的教學(xué)演示課,介紹規(guī)范化的基本實驗操作,如:移液管、容量瓶等常見儀器的使用、清洗、干燥與擺放等。教師演示后讓學(xué)生進行相關(guān)操作訓(xùn)練,教師要注意發(fā)現(xiàn)學(xué)生操作中的問題,并加以點評,促進學(xué)生快速掌握實驗操作技能。此外,鑒于驗證性實驗很難激發(fā)學(xué)生的想象力與創(chuàng)造力,應(yīng)精選實驗內(nèi)容、減少此類實驗數(shù)量,選擇一些典型元素化合物的性質(zhì)實驗即可。
2、綜合實驗:此類實驗通過理論知識的融會貫通,意在培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、鉆研問題、解決問題的能力,如三草酸合鐵(Ⅲ)酸鉀的制備等。通過實驗在促進學(xué)生掌握熟練的化學(xué)實驗操作能力的同時,對無機化學(xué)課程中的一些理論知識加以驗證,深化對知識的理解。同時,適當(dāng)安排了一些小型的設(shè)計性實驗。例如:從海帶中提取碘;利用CoCl2•6H2O制備配合物[Co(NH3)5Cl]Cl2,并確定其結(jié)構(gòu)式。如此,變被動的執(zhí)行操作為主動的分析與思考,在實驗教學(xué)中激發(fā)學(xué)生的求知欲,培養(yǎng)學(xué)習(xí)興趣,促進學(xué)生綜合運用知識的能力的養(yǎng)成。
3、研究性實驗:此類實驗著眼于培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維和創(chuàng)新意識,選擇與專業(yè)密切相關(guān)的熱點問題作為研究對象,綜合了相關(guān)專業(yè)知識,通過團體協(xié)作完成實驗過程。在實驗內(nèi)容的選擇上,提倡開設(shè)綜合性設(shè)計實驗,即整合無機、分析等相關(guān)實驗,以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、提高教學(xué)資源的使用效益。如:結(jié)合水體中化學(xué)耗氧量(COD)的測定實驗中利用KMnO4滴定H2C2O4,設(shè)計H2SO4-H2C2O4混合液濃度測定的實驗,原理是:(1)利用酸堿滴定法,以標(biāo)準(zhǔn)NaOH溶液滴定待測液得到溶液的總酸度;(2)在混合溶液中,利用酸性KMnO4的強氧化性滴定草酸,得到草酸的濃度;(3)從總酸中減去對應(yīng)的草酸酸度,即可計算出H2SO4的濃度。整個研究性實驗過程中,指導(dǎo)教師應(yīng)積極參與,促進創(chuàng)新能力與協(xié)作精神的培養(yǎng)。
二、改進實驗教學(xué)方法
在一定意義上,教學(xué)方法取決于教學(xué)內(nèi)容,并服務(wù)于教學(xué)目標(biāo)。無機化學(xué)實驗教學(xué)內(nèi)容包含兩個部分:(1)基礎(chǔ)實驗,教材中詳細(xì)給出了其實驗步驟。對于此類實驗,教師首先要重視做實驗預(yù)習(xí),嚴(yán)格執(zhí)行先預(yù)習(xí)后實驗的流程,實驗教學(xué)中應(yīng)對預(yù)習(xí)情況加以提問檢查,以幫助學(xué)生理解實驗的原理,避免盲目操作;其次,要通過示范操作來規(guī)范學(xué)生的基本操作,還可借助演示錄像、仿真實驗軟件等現(xiàn)代手段來輔助實驗教學(xué),為學(xué)生理解、記憶知識創(chuàng)設(shè)條件。如:將稱量、過濾、滴定等基本操作;常用儀器設(shè)備的使用;化學(xué)試劑的存放與取用等制作成教學(xué)視頻。使用仿真實驗軟件模擬合成氨生產(chǎn)工序等。再次,教師要提前把實驗做一遍,抓住實驗中的關(guān)鍵步驟,有針對性地設(shè)計問題,啟發(fā)學(xué)生利用所學(xué)知識找尋答案。最后,培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的研究態(tài)度,做得認(rèn)真觀察、如實記錄、實事求是。(2)設(shè)計實驗,明確實驗?zāi)康囊螅瑢W(xué)生自己設(shè)計實驗步驟。此類實驗要求學(xué)生運用所學(xué)的理論知識與實驗技能,通過查閱相關(guān)資料,獨立設(shè)計并完成實驗。在實驗過程中,教師要在關(guān)鍵環(huán)節(jié)給予指導(dǎo),總體思路是在把握實驗的可行性與操作性的基礎(chǔ)上不過多干涉實驗設(shè)計與實施。
三、優(yōu)化實驗考核體系
實踐性與連續(xù)性是化學(xué)實驗區(qū)別于普通理論課程的顯著特征,傳統(tǒng)的實驗考核方式重結(jié)果輕過程,無法如實反映學(xué)生的實驗技能水平。為此,必須構(gòu)建一套契合實驗課程特點、有助于培養(yǎng)學(xué)生基本實驗技能與創(chuàng)新能力的考評體系,客觀地評價學(xué)生的實驗成績。考核主要內(nèi)容由:無機化學(xué)實驗的基礎(chǔ)理論知識、實驗操作技能和創(chuàng)新實踐能力三部分組成。在筆者的教學(xué)實踐中,實驗課程的總成績由平時成績(50%)和期終考核成績(50%)組成。無機化學(xué)實驗課平時成績主要由預(yù)習(xí)、實驗操作、實驗報告、器材整理與保管以及考勤等內(nèi)容組成。課程期終考核包括:筆試(50%)和操作(50%)兩部分。筆試的內(nèi)容為無機化學(xué)實驗的基本原理與知識,實驗操作考核分兩部分:一是在做過的實驗中隨機選擇,讓學(xué)生參考教材在規(guī)定的時間內(nèi)完成,教師根據(jù)實驗操作情況與實驗結(jié)果現(xiàn)場打分。二是由老師給出多個應(yīng)用學(xué)生現(xiàn)有的知識可以完成的研究性小實驗,讓學(xué)生自主選題,并在規(guī)定的時間設(shè)計實驗方案、完成實驗并提交實驗報告。教師則根據(jù)實驗設(shè)計方案的可行性與創(chuàng)新性、完成實驗的規(guī)范性與時間性等因素來確定實驗成績。
四、結(jié)語
無機化學(xué)實驗課程是相關(guān)學(xué)科專業(yè)體系的重要基石,其對于培養(yǎng)學(xué)生的基本實驗技能、動手能力、科學(xué)態(tài)度及創(chuàng)新能力具有重要的促進意義。我們需要從實驗教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段以及考評方式等方面加以革新與改進,提高無機化學(xué)實驗教學(xué)的質(zhì)量,適應(yīng)人才培養(yǎng)的現(xiàn)實需求。