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無機化學實驗教學改革與創(chuàng)新論文
化學是一門實驗科學。戴安邦教授認為：“化學實驗室是培養(yǎng)全面化學人才的最有效的場所�！敝挥姓嬲匾晫嶒�，才有利于逐步樹立實事求是的科學態(tài)度。無機化學實驗是化學、化工、醫(yī)學、生物、材料等各專業(yè)本科生的第一門必修的、獨立的基礎(chǔ)實驗課程，是學生步入大學后第一次比較全面系統(tǒng)、嚴格地接受實驗技能方面的訓練，它不僅為學生學習無機化學的理論知識提供了依據(jù)，而且也是繼續(xù)化學實驗課程的基礎(chǔ)，同時也為以后獨立地進行科學研究和科學實驗起了開路鋪石的作用。鑒于此，為了提高無機化學實驗的教學質(zhì)量，對傳統(tǒng)的無機化學實驗教學進行了改革。對調(diào)動學生的實驗?zāi)軇有�，提高學生對無機化學實驗的學習興趣和獨立獲取知識的能力，培養(yǎng)學生良好的科學素質(zhì)和創(chuàng)新能力具有重要意義。
1.目前無機實驗教學存在的問題
1.1學生對實驗重視程度不夠
目前，無機化學實驗教學基本是依附于理論課程的，這就決定了實驗課的從屬地位。學生完成實驗的主要目的是驗證理論課學過的知識，使得學生們重理論、輕實踐，從思想上沒有把實驗課提升到一定的高度，認真去對待。在實驗過程中有“偷工減料”、亂改數(shù)據(jù)、抄襲結(jié)果等現(xiàn)象，導致實驗課不能達到應(yīng)有的教學要求和教學目的。
1.2學生安全環(huán)保意識差
無機化學實驗課一般是針對大一的學生開設(shè)，學生安全環(huán)保意識比較差，無機實驗中不可避免地產(chǎn)生“三廢”，雖數(shù)量不多，卻成分復雜，有大量有毒有害的物質(zhì)，不僅威脅到自身安全，還會造成環(huán)境污染。
1.3無機實驗教學內(nèi)容陳舊，實驗諜程進度安排也不合理
傳統(tǒng)的無機化學實驗內(nèi)容絕大部分實驗屬于驗證理論的實驗，內(nèi)容較陳舊，創(chuàng)新性實驗、設(shè)計性實驗、綜合性實驗及應(yīng)用性實驗的內(nèi)容較少，反映現(xiàn)代新技術(shù)發(fā)展和學科交叉的實驗內(nèi)容也不多。而且無機化學實驗課程進度安排也不合理，即實驗課的進度快于理論課，造成理論內(nèi)容還沒上，相應(yīng)的實驗就巳經(jīng)先開了，學生在做實驗時因缺乏理論上的指導，只能盲目、機械地完成實驗內(nèi)容。顯然，按這種實驗內(nèi)容進行教學，不但學生的基本操作和創(chuàng)新思維得不到很好的訓練，而且很大程度上降低了學生的興趣和對無機化學實驗教育的新鮮感。
1.4無機化學實驗教學模式和教學方法單一傳統(tǒng)實驗教學采用“先講后做”和“手把手教”的方法，實驗前學生雖然按教師的要求寫預習報告，但大部分學生也只是把實驗內(nèi)容照抄一遍，對實驗中的重點、難點和注意事項并沒有認真思考，也不能用所學的知識對實驗中出現(xiàn)的異�，F(xiàn)象加以解釋，缺乏應(yīng)有的科學態(tài)度。實驗時，學生過于依賴老師或教材，離開老師或書本便不會做實驗[3<。例如很多學生在使用循環(huán)水式真空泵時，發(fā)現(xiàn)真空度不夠，他們就只能請老師來解決，缺乏自主分析問題的能力，不能充分調(diào)動學生實驗的積極性和自主性。
2.無機化學實驗教學改革的探索
2.1實驗教學內(nèi)容的改革
2.1.1重視實驗室安全環(huán)保教育，加強綠色化學理念
實驗室要把安全環(huán)保知識、安全制度、操作規(guī)程等列為實驗教學內(nèi)容之一，這在無機化學實驗開設(shè)時顯得尤為重要。在基礎(chǔ)無機化學實驗教學過程中，不斷探索和實踐，開展綠色化、連貫性實驗，充分利用相關(guān)反應(yīng)，將前一個實驗產(chǎn)物作為下一個實驗的反應(yīng)物；強化“三廢”的處理，做到回收再利用；引入現(xiàn)代信息技術(shù)，以多媒體形式完成一些有毒、危害性大、污染嚴重的實驗。
把安全制度、操作規(guī)程等列為實驗教學的內(nèi)容之一，四川大學化學基礎(chǔ)實驗教學中心網(wǎng)站新建立了關(guān)于實驗室安全環(huán)保知識的培訓平臺，新生在進入實驗室前，可以在該平臺上先學習強化其安全環(huán)保知識與意識，主動積極地參與到安全環(huán)保的實驗教學中，為無機實驗內(nèi)容改革與創(chuàng)新提供依據(jù)，更為學生今后從事綜合性探究實驗奠定基礎(chǔ)。
2.1.2優(yōu)化實驗教學內(nèi)容，實施“應(yīng)專業(yè)施教”的模式，培養(yǎng)學生的興趣和創(chuàng)新能力
無機化學實驗在整個化學實驗教學中占有重要地位，學生的興趣和學習態(tài)度會直接影響今后整體化學實驗教學的效果。整合無機化學實驗的內(nèi)容，構(gòu)筑新的實驗體系。為了讓學生真正地體會到其中的樂趣，精簡驗證性化學實驗，尋找與其專業(yè)相關(guān)又有趣的實驗，無機化學實驗課程體系中建立一個更加符合多學科背景的實驗內(nèi)容體系。對于藥學院的新生，開設(shè)了硫酸亞鐵銨的制備，硫酸亞鐵銨[(NH4)2S04?FeS04.6H20]是治療缺鐵性貧血藥物的重要成分，融合無機化學理論知識和藥學專業(yè)知識，為高素質(zhì)藥學人才的培養(yǎng)打下了結(jié)實的基礎(chǔ)。同時，硫酸亞鐵銨的制備是利用廢鐵屑為原料，變廢為寶的環(huán)保型實驗。然而常用的裝置為敞開式，導致實驗并不環(huán)保。我們可以引導學生用制備硫化氫氣體的方法來改進裝置，達到環(huán)保的目的，激發(fā)了學生學習無機化學和做實驗的興趣，培養(yǎng)了學生的獨立實驗?zāi)芰蛣?chuàng)新意識。
2.1.3開設(shè)綜合設(shè)計型實驗，發(fā)揮學生的主觀能動性
無機化學實驗內(nèi)容應(yīng)加強與現(xiàn)代技術(shù)的融合，增加實驗的趣味性，提高實驗的應(yīng)用性，并且要以學生為主體，培養(yǎng)發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力，發(fā)揮學生的主觀能動性。在幾次基礎(chǔ)實驗課程后，開設(shè)綜合設(shè)計型實驗。教師提前1~2周將設(shè)計實驗的任務(wù)交給學生，只提示要達到的目的，要求學生通過査閱文獻資料后設(shè)計出實驗方案，實驗方案包括：實驗?zāi)康�、原理、方法步驟、需用到的儀器和試液，實驗預期結(jié)果及操作注意事項，經(jīng)教師審閱合格后獨立完成實驗。例如，在完成無機化學基礎(chǔ)實驗后，選擇教材中沒有實驗步驟的“氯化鈉的提純與精制”進行實驗設(shè)計。這樣不僅激發(fā)學生的自主學習興趣，還可以提高了他們分析問題和解決問題的能力。
2.2實驗教學模式的改革
2.2.1以學生為主體，運用“啟發(fā)式”教學方式，激發(fā)學生的興趣
在實驗教學方法改革中，堅持“啟發(fā)式”教學方法，實驗課上教師首先以提問的方式展開教學，啟發(fā)學生對實驗原理及預習報告所出現(xiàn)問題展開思考，針對實驗中易出現(xiàn)問題加以“啟發(fā)式”說明，鼓勵和促使學生獨立思考問題、觀察和分析問題,遇到困難自行尋找解決問題的辦法，激發(fā)學生的學習主動性。以綜合性實驗硝酸鉀的制備為例，該制備實驗在實際操作中以硝酸鈉和氯化鉀作為反應(yīng)原料，反應(yīng)的條件一般較難控制，混合溶液中有4種鹽，分別是硝酸鉀、氯化鉀、硝酸鈉和氯化鈉,在溶液中構(gòu)成一個復雜的四元交互體系。在具體的實驗課堂教學中，先把學生進行分組，講授實驗內(nèi)容并進行討論，然后各組同學按照不同的實'驗條件進行，通過比較各組同學的實驗結(jié)果，向?qū)W生提出問題。從教學效果分析，實驗課堂教學中潛移默化的培養(yǎng)學生思維能力是有促進作用的[7]。這一做法極大地調(diào)動了學生學習的主動性，激發(fā)了自主探索的積極性，學生們以極大的興趣展開討論，這種“啟發(fā)式”教學方法較之傳統(tǒng)教學方法在提高學生創(chuàng)新能力方面的優(yōu)勢就更加明顯了。
2.2.2引入現(xiàn)代信息技術(shù)，優(yōu)化實驗教學效果現(xiàn)行無機化學實驗教學中計算機多媒體課件使用較少，網(wǎng)上資源得不到充分利用，學生的視野受到限制。實驗教學過程中應(yīng)充分利用多媒體技術(shù)，增大課堂教學的容量，增強教學的直觀性，使學生充分認識了解化學現(xiàn)象、反應(yīng)規(guī)律和操作步驟。如酸度計、電導率儀等常用實驗儀器的使用方法，利用多媒體輔助教學，學生可以清楚看到實驗的具體過程，弄懂實驗的基本原理和具體步驟，自己動手完成實驗更加順利。我們也可以利用網(wǎng)絡(luò)交流工具’如班級QQ群，采用在線或留言方式集體討論在實驗中遇到的問題。打破實驗教學的地域性和時間性的約束，豐富學生的學習內(nèi)容，拓展學生的視野。
2.2.3開放實驗室，引導學生及早介入科研
在平時的實驗教學過程中，學生缺乏自由發(fā)揮的機會。開放實驗室可以為這些同學提供很好的機會，不僅彌補了普通實驗教學時間緊、學生動手時間有限等缺點，而且還可提高無機化學實驗室的利用率。學生可在課余時間到實驗室做自己感興趣的實驗，也可參與教師的課題研究。學生可在教師所提供的根據(jù)科研項目引出的開放實驗題目中選擇自己感興趣的題目，在教師指導下通過查閱國內(nèi)外文獻資料，自行設(shè)計實驗方案。這為他們熟悉科研工作的基本過程，拓寬眼界，提高科研創(chuàng)新能力，今后從事科研工作奠定了一定的基礎(chǔ)。
2.2.4做到理論教學和實驗教學同步進行
傳統(tǒng)無機化學課程出現(xiàn)理論教學和實驗教學脫節(jié)，“先講后做”或“先做后講”的現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生。針對這一現(xiàn)象，我們精心安排課程進度，做到實驗內(nèi)容同步于理論課程，如學完“配合物”這一章后，緊接著安排“磺基水楊酸與三價鐵離子配合物的組成及穩(wěn)定常數(shù)的測定”實驗，便于學生理解和記憶理論知識。
2.2.5定期舉行實驗技能大賽
在本科實驗教學中，為了積極落實素質(zhì)教育，規(guī)范實驗操作，提高學生的動手能力，增加學生學習無機化學實驗的興趣，應(yīng)定期舉行化學實驗技能大賽。在參賽的整個過程都以規(guī)范操作為主線，讓學生多加練習，在練習中教師要加強巡視指導，使學生不正確不規(guī)范的操作及時得到糾正，并養(yǎng)成良好的實驗習慣，激發(fā)學生的學習興趣和熱情，提高學生解決實際問題的能力。
2.2.6報廢儀器的合理使用
報廢的儀器設(shè)備可以將其擺到實驗室，學生可通過以拆裝這些報廢器材，了解儀器的主要構(gòu)造、各部件的組成部分及其工作原理，熟悉儀器構(gòu)造性能和操作要領(lǐng)。此外老師還可將這些廢舊的儀器設(shè)備作為教具，在課堂上對學生進行講解，使學生的學習更具直觀性，使課堂授課的效果更佳。這樣不僅可以變廢為寶，發(fā)揮報廢儀器的使用價值，而且還可以提高學生們創(chuàng)作的積極性。同時還可作為培訓青年教師和實驗技術(shù)人員的基地，在經(jīng)驗豐富教師的指導下，新的工作人員可在短期內(nèi)迅速掌握儀器的構(gòu)造，了解儀器易出故障和日常維護、維修，有力推動了實驗技術(shù)人員的素質(zhì)提高。
3.結(jié)束語
聯(lián)合國教科文組織提出關(guān)于“沒有實驗就不算是科學研究”，把實驗真正看成是實現(xiàn)專業(yè)培養(yǎng)目標重要的實踐性教學環(huán)節(jié)。無機化學實驗是化學實驗的基礎(chǔ)，通過對實驗課教學模式和教學內(nèi)容等方面對無機化學實驗教學進行了改革與實踐，提高了學生的學習主動性和積極性，培養(yǎng)了學生的創(chuàng)新意和創(chuàng)新能力，為進一步的學習和工作打下了堅實的基礎(chǔ)。
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