無機(jī)化學(xué)實驗教學(xué)改革的具體措施

時間:2022-07-15 10:56:45

導(dǎo)語:無機(jī)化學(xué)實驗教學(xué)改革的具體措施一文來源于網(wǎng)友上傳,不代表本站觀點,若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師,歡迎參考。

無機(jī)化學(xué)實驗教學(xué)改革的具體措施

摘要:無機(jī)化學(xué)實驗作為高?;瘜W(xué)學(xué)科本科生的第一門必修實驗課,不僅培養(yǎng)學(xué)生規(guī)范化技能訓(xùn)練,還在一定程度上鞏固理論課程知識,指導(dǎo)學(xué)生將理論與實踐相結(jié)合,為后續(xù)其他實驗課程打下夯實的基礎(chǔ)。針對目前教學(xué)中存在的課堂方面和學(xué)生方面問題,分別從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式、評價方式及教學(xué)管理四個方面進(jìn)行研究和探索,以促進(jìn)該課程的改革建設(shè),提高教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞:教學(xué)改革;“雙一流”高校建設(shè);無機(jī)化學(xué)實驗;實驗教學(xué)

現(xiàn)階段,在新時代“雙一流高校”重構(gòu)科研與教學(xué)關(guān)系的大趨勢下,在中國“制造”轉(zhuǎn)變?yōu)椤皠?chuàng)造”的背景中,對創(chuàng)新型人才的需求越來越高,在培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的過程中,其主陣地為高校,因此對高校教育工作人員提出了嚴(yán)格的要求,同時他們也需要承擔(dān)起培養(yǎng)創(chuàng)新型人才工作的重任??紤]到無機(jī)化學(xué)實驗課程屬性的特殊性,在教學(xué)內(nèi)容專業(yè)特色化、教學(xué)模式多樣化、教學(xué)考核去單一化、教學(xué)管理積極化的體系前提下,優(yōu)化教學(xué)資源、提升教學(xué)水平、促進(jìn)學(xué)生的基本實驗?zāi)芰σ约皠?chuàng)新能力的大幅度提升,同時也可促進(jìn)任課教師自身能力的提升,所以對于無機(jī)化學(xué)實驗課程教學(xué)模式及評價方式的改革來說是非常有必要的。

1教學(xué)問題分析

隨著學(xué)科知識的發(fā)展,無機(jī)化學(xué)實驗課程的教學(xué)內(nèi)容也越來越豐富,可選擇的實驗也越來越多。我校開設(shè)的無機(jī)化學(xué)實驗課程由我院承擔(dān),我院所有大一學(xué)生和民生學(xué)院與生命科學(xué)學(xué)院部分學(xué)生均需修這門課程。現(xiàn)用的教材為周朵、王敬平著,化學(xué)工業(yè)出版社2010年出版的《無機(jī)化學(xué)實驗》,所學(xué)內(nèi)容為書中的部分實驗。我院的無機(jī)化學(xué)實驗課程主要存在以下幾點不足:

1.1課堂方面

1.1.1課本實驗內(nèi)容相對滯后目前,我院開設(shè)的無機(jī)化學(xué)實驗課程更偏向于物質(zhì)性質(zhì)驗證實驗,綜合性、探究性實驗比重較小,不利于培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新能力。化學(xué)專業(yè)學(xué)生在大一第一學(xué)期需完成十二個實驗,分別是“儀器的認(rèn)領(lǐng)、洗滌和干燥”、“天平使用及溶液配制”、“試劑級氯化鈉制備”、“醋酸電離度和電離常數(shù)測定”、“沉淀的生成與溶解平衡”、“氧化還原反應(yīng)”、“配合物的生成和性質(zhì)”、“轉(zhuǎn)化法制備硝酸鉀”、“醋酸鉻(II)水合物的制備”、“化學(xué)反應(yīng)速率與活化能的測定”、“Fe3+、Al3+離子的分離”與“一種鈷(III)配合物的制備”。應(yīng)用化學(xué)與化學(xué)工程專業(yè)的學(xué)生及環(huán)境規(guī)劃學(xué)院、醫(yī)學(xué)院、藥學(xué)院部分學(xué)生需完成十個實驗和一次實踐考核。在十個實驗中,七個實驗與化學(xué)專業(yè)學(xué)生需做實驗相同,剩下三個實驗分別為“常見陽離子的分離與鑒定(一)”、“p區(qū)非金屬元素(氮、磷、硅、硼)”與“d區(qū)金屬元素(鐵、鈷、鎳)”。實踐考核為鑒別9種固體與四種溶液,幾乎每年都不變。1.1.2教學(xué)方法相對傳統(tǒng)教師會提前呈現(xiàn)本次實驗的名稱、實驗?zāi)康?、原理、步驟、實驗內(nèi)容、注意事項,通過“灌輸式”的教學(xué)方法形成了實驗課堂“重方法輕原理”的模式,因而造成很多學(xué)生只會照本宣科,按照板書或教材的要求來做實驗,對于實驗每一步的操作原理、方法等都不動腦思考,使得良好的思維能力和獨立思考能力的培養(yǎng)目標(biāo)難以達(dá)到[1]。1.1.3考核方式相對單一無機(jī)化學(xué)實驗課程學(xué)業(yè)成績的評價與理論性的科目不同,我院的無機(jī)化學(xué)實驗課為實踐考查課,不進(jìn)行紙筆考試。針對不同的專業(yè)開設(shè)兩系列實驗課程,化學(xué)專業(yè)學(xué)生必修兩學(xué)期的實驗,第一學(xué)期不進(jìn)行實踐考試?;瘜W(xué)專業(yè)的學(xué)生成績構(gòu)成為10%的考勤分、20%的預(yù)習(xí)報告成績與70%的實驗報告成績。應(yīng)化、化工專業(yè)學(xué)生需修一學(xué)期的實驗,總成績主要包含10%實驗預(yù)習(xí)報告、10%考勤、50%實驗報告和30%的學(xué)期末考核。(1)考勤和實驗操作打分目前,實驗課每個班的學(xué)生人數(shù)均在二十人左右,只配備一名教師,很難看到所有學(xué)生的整個操作,所以對于實驗操作分?jǐn)?shù),教師一般會根據(jù)實驗報告給出分?jǐn)?shù),而大部分學(xué)生的實驗報告都是照著書抄,沒有問題分析和自己的實驗體會總結(jié),故難以有區(qū)分度。(2)實驗預(yù)習(xí)報告和實驗報告打分教師根據(jù)實驗報告要求完成程度采用五分制進(jìn)行賦分,例如實驗報告除包含基本的實驗?zāi)康?、實驗原理、實驗用品、實驗過程和結(jié)果外,還能根據(jù)得到的結(jié)果有自己的思考與小結(jié)則賦分5分(即為滿分);其余實驗報告則根據(jù)缺少項進(jìn)行扣分,每0.5分為一個梯隊。而每個學(xué)生的遺漏點并不相同,但以0.5分劃分梯隊后再統(tǒng)計分?jǐn)?shù),使得教師很難分出差異(以表1為例),無法在實驗中進(jìn)行因材施教,很可能會導(dǎo)致一些認(rèn)真做實驗的學(xué)生的分?jǐn)?shù)反而不高。(3)學(xué)期末考核打分甚至學(xué)生直接按照上課的板書照片“背實驗”以取得高分。這種考核存在的問題很多,主要問題是無法全面的衡量全班每個學(xué)生的實驗?zāi)芰?,與實驗課程的培養(yǎng)目標(biāo)相違背,同時這種片面的考核方式也打擊學(xué)生對化學(xué)實驗的興趣[2]。

1.2學(xué)生方面

(1)學(xué)生安全意識薄弱、操作能力差。目前我院是對大一新生開設(shè)無機(jī)化學(xué)實驗課,而我校招收的學(xué)生大多來自農(nóng)村和鄉(xiāng)鎮(zhèn),那里的基礎(chǔ)教育條件相對落后,學(xué)生在中學(xué)時期鮮有進(jìn)過實驗室,對于具體的實驗操作也只是紙上談兵,缺乏實驗室安全意識[2]。無機(jī)化學(xué)實驗作為高校第一門專業(yè)基礎(chǔ)實驗課程,通過基本實驗操作的訓(xùn)練,為后續(xù)的實驗課程學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。但由于學(xué)生多老師少,在實驗課上教師無法對每一個學(xué)生都進(jìn)行考查,再加上學(xué)生受應(yīng)試教育“重理論輕實驗”的影響,會造成學(xué)生基本操作不規(guī)范這一現(xiàn)象[3]。(2)綠色化學(xué)觀念欠缺。進(jìn)行無機(jī)化學(xué)實驗時尤其是在元素性質(zhì)鑒定方面,使用的藥品種類繁多,消耗量較大,很多學(xué)生在做實驗時不按量取用藥品造成了試劑的不必要浪費。還有很多學(xué)生在取用藥品后沒有立即蓋上試劑瓶蓋,造成一些藥品潮解變質(zhì)或者氧化變質(zhì)而造成浪費[4]。而在新時代“雙一流高校”建設(shè)背景下,高等院校應(yīng)當(dāng)重構(gòu)科研與教學(xué)的關(guān)系,從學(xué)生的發(fā)展出發(fā),以學(xué)生為中心,在評價過程中培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力與創(chuàng)新意識、科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任。

2研究現(xiàn)狀分析

近幾年,很多高校實驗教師在教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)學(xué)生對實驗課程的積極性越來越差。我院也在積極整改實驗課程,并成立了以院長為首的實驗改革小組。針對這個問題,許多研究者進(jìn)行了探索與思考。例如,呂寶華等[5]對無機(jī)化學(xué)實驗課程“多元化考核”體系進(jìn)行了構(gòu)建和探索,建立了以“教師評價和學(xué)生互評”為主,“網(wǎng)絡(luò)問卷調(diào)查評價”和“綜合實驗技能考核評價”為輔的無機(jī)化學(xué)實驗考核體系。王瑞英等[6]對新疆大學(xué)化學(xué)學(xué)院開設(shè)的無機(jī)化學(xué)實驗課程進(jìn)行改革,積極探索線上和線下相結(jié)合的教學(xué)模式運用于《無機(jī)化學(xué)實驗》實踐教學(xué)。張萍花[1]等對宿州學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院開設(shè)的無機(jī)化學(xué)實驗教學(xué)改革進(jìn)行探索,提出通過讓學(xué)生評價老師的方式改進(jìn)實驗教學(xué)方法,提高教學(xué)質(zhì)量。黎卓熹等[2]對獨立學(xué)院藥學(xué)院開設(shè)的化學(xué)實驗課程進(jìn)行研究探索,鼓勵學(xué)生通過參加科研競賽項目培養(yǎng)實踐能力和創(chuàng)新精神。對于無機(jī)化學(xué)實驗課的現(xiàn)狀和存在的問題,需要以學(xué)生為中心,根據(jù)學(xué)生的特點,有效利用教學(xué)資源,應(yīng)用現(xiàn)代信息技術(shù),優(yōu)化課程內(nèi)容,改革教學(xué)模式和評價方式,形成新的課程體系,既提高教師的教學(xué)水平,又激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識,并使學(xué)生在有限的教學(xué)時間內(nèi),盡可能多地掌握無機(jī)化學(xué)實驗的知識,提高專業(yè)技能,為以后其他科目的理論知識、實驗學(xué)習(xí)以及科研探索奠定堅實基礎(chǔ)。

3無機(jī)化學(xué)實驗改革的具體措施

對無機(jī)化學(xué)實驗課程進(jìn)行改革,形成“理論教學(xué)—實驗教學(xué)—理論與實踐結(jié)合”的新課程體系和“理論教學(xué)環(huán)節(jié)重視知識質(zhì)量—實驗教學(xué)環(huán)節(jié)重視技能培養(yǎng)—將理論在實踐中應(yīng)用”的教學(xué)模式[7]??砂l(fā)展為化學(xué)專業(yè)及其他相近專業(yè)的全方位的培養(yǎng)模式。

3.1教學(xué)內(nèi)容專業(yè)特色化

第一,以學(xué)生發(fā)展和就業(yè)的實用性為出發(fā)點選擇教學(xué)內(nèi)容,選擇知識點重要、代表性強(qiáng)、操作簡單、趣味性強(qiáng)、有創(chuàng)新思維的實驗,降低驗證性實驗的比例,在課堂中多講解設(shè)計與綜合性實驗、開放性實驗、研究性實驗。第二,以學(xué)生中心有效整合教學(xué)資源,融入思政元素和環(huán)保理念,推進(jìn)實驗課程綠色教育,充分整合與環(huán)境保護(hù)相關(guān)的理論知識和實驗課程。課堂上所講授的實驗,是學(xué)院和任課教師考慮到學(xué)生的“最近發(fā)展區(qū)”所選擇的,具有一定的代表性和基礎(chǔ)性。但如此反復(fù)學(xué)生感覺課程枯燥,難以與生活相聯(lián)系,所以在實際教學(xué)中教師可以結(jié)合地方特色增加實用性產(chǎn)品制備實驗,設(shè)計校本課程;應(yīng)用現(xiàn)代教育信息技術(shù),將視頻、圖片、動畫等元素融入課堂教學(xué),建立微型化實驗體系實現(xiàn)無機(jī)化學(xué)實驗的綠色化,選擇環(huán)保、綠色的實驗藥品和實驗方法,從源頭上減少對環(huán)境的污染,使學(xué)生樹立綠色化學(xué)觀念,提高做實驗的興趣和保護(hù)環(huán)境的責(zé)任感[8]。對于由于多種原因造成的無法開展的實驗,可以讓學(xué)生觀看微課視頻或者在虛擬仿真平臺上進(jìn)行,讓學(xué)生課下查閱相關(guān)文獻(xiàn)、搜集資料,擴(kuò)大知識面的同時培養(yǎng)其發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力,提高學(xué)生的專業(yè)素養(yǎng)。

3.2教學(xué)模式多樣化

對傳統(tǒng)無機(jī)化學(xué)實驗教學(xué)模式進(jìn)行改革并融入新的教學(xué)理念和新的教學(xué)方法是對學(xué)生開展高效教學(xué)以及整個教學(xué)質(zhì)量得到提高的關(guān)鍵。第一,改變傳統(tǒng)的教學(xué)模式,實現(xiàn)由傳統(tǒng)課堂的“以教師為中心”教學(xué)模式到符合時代發(fā)展的“以學(xué)生為中心”的教學(xué)模式的轉(zhuǎn)向。采用分層實驗教學(xué)模式、PBL教學(xué)模式、OBE教學(xué)模式等教學(xué)方法,將理論知識的學(xué)習(xí)提前到實驗課程之前,并有效利用現(xiàn)代信息技術(shù),在實際課堂中播放實驗教學(xué)視頻,仔細(xì)剖析實驗的操作過程和注意事項,讓學(xué)生及時找到錯誤,鞏固知識并規(guī)范實驗操作,從而提升教學(xué)質(zhì)量,優(yōu)化教學(xué)效果。第二,教師在理論與實踐課堂教學(xué)中可以采取多種教學(xué)方法幫助學(xué)生理解知識、掌握原理,例如增設(shè)趣味性實驗、探究性實驗、綠色微型化實驗的學(xué)習(xí),激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,發(fā)揮學(xué)生的主體性和創(chuàng)造性,實現(xiàn)學(xué)生多種能力的全面綜合發(fā)展,使得學(xué)生由以前“不想做試驗”轉(zhuǎn)變?yōu)椤跋矚g做實驗、會做實驗、能夠創(chuàng)新實驗”。這對于培養(yǎng)學(xué)生的動手操作能力、獨立思考能力和創(chuàng)新能力等意義非凡,有益于挖掘?qū)W生的無限潛能,為學(xué)生日后從事化學(xué)工作以及深造打下堅實基礎(chǔ),為國家社會培養(yǎng)出需要的創(chuàng)新型高素質(zhì)人才。第三,充分利用現(xiàn)代化教學(xué)手段來制作微課。上課前:把每次實驗的目的、原理、所用的試劑儀器、實驗的關(guān)鍵操作、注意事項等內(nèi)容錄制成微課,每一節(jié)視頻不超過5分鐘,然后上傳到MOOC、學(xué)習(xí)通等網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺提供給學(xué)生完成預(yù)習(xí)。實驗課堂中:學(xué)生可能對某個實驗環(huán)節(jié)存在迷思概念,無法完全掌握實驗要點,實驗操作也不規(guī)范時,那么除了教師及時給予指導(dǎo),學(xué)生也可以查看微課視頻進(jìn)行比對糾正。課程結(jié)束后:學(xué)生可以把實驗過程中的疑惑點、實驗現(xiàn)象的特殊點等進(jìn)行拍照上傳到網(wǎng)課平臺中,與老師、同學(xué)們進(jìn)行討論交流,讓每一個學(xué)生都能參與其中,調(diào)動積極性。

3.3評價方式去單一化

(1)細(xì)化考核標(biāo)準(zhǔn):學(xué)生成績由兩部分組成,包含平時成績和期末成績。針對過去實驗報告分?jǐn)?shù)梯度較密集,難以真正評價學(xué)生的實驗?zāi)芰Φ膯栴},針對應(yīng)用化學(xué)與化學(xué)工程專業(yè),教師可以將平時成績比例為70%,期末成績比例為30%。平時成績分為三個部分:出勤情況和預(yù)習(xí)報告(占10分);實驗報告與操作(占40分);創(chuàng)新實驗方案或者創(chuàng)新論文(占20分)。創(chuàng)新實驗方案可以不僅局限于所學(xué)過的實驗,也可以對感興趣的、保證安全操作、對環(huán)境無污染的實驗進(jìn)行探索。例如本班同學(xué)看到某化學(xué)博主拍攝的“黃金雨”現(xiàn)象后,在課余時間探究“黃金雨”實驗現(xiàn)象及其基本原理,了解到“黃金雨”的主要成分為乙酸鉛和碘化鉀反應(yīng)后生成微溶的碘化鉛和可溶的乙酸鉀。期末考試對學(xué)習(xí)過的實驗隨機(jī)抽題,自己選擇或設(shè)計方案、準(zhǔn)備并進(jìn)行實驗。以實驗設(shè)計與操作為載體,以能力測試為主導(dǎo),考查學(xué)生對所學(xué)基礎(chǔ)知識、基本技能的掌握程度和綜合運用所學(xué)知識分析、解決實際問題的能力,檢驗學(xué)生的動手能力、創(chuàng)新能力、實踐能力成果,以實現(xiàn)通過考試來檢驗教學(xué)效果和學(xué)生掌握情況的真正目的,并給出最公正客觀的評價結(jié)果[8]。(2)雙邊評價模式:除了教師對學(xué)生的學(xué)進(jìn)行評價,學(xué)生也可以對教師的教進(jìn)行評價。教師在期中和期末分別讓學(xué)生對自身的學(xué)習(xí)成果、教師的課堂教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)態(tài)度等多個方面進(jìn)行評價。教師可以根據(jù)學(xué)生在期中的過程性評價適時改進(jìn)課堂的教學(xué)流程,以提高教學(xué)效率;而課程上完后,教師可以總結(jié)學(xué)生對本實驗課程的建議,進(jìn)一步的改進(jìn)教學(xué)方法和教學(xué)模式,更有效的促進(jìn)無機(jī)化學(xué)實驗的改革。

3.4教學(xué)管理積極化

首先,為了實現(xiàn)理論知識傳授與實踐操作教學(xué)的完美結(jié)合,要按照“先理論后實踐”的授課順序,針對任課教師的安排,建議每一位理論課教師至少要承擔(dān)一個班的實驗課教學(xué)任務(wù),使得理論課與實驗課的教學(xué)進(jìn)度基本保持一致,教師在具體的教學(xué)活動中也能夠靈活變化。其次,實驗室的硬件設(shè)備等會影響到實驗教學(xué)的效果、高新人才的培養(yǎng)和科研成果的創(chuàng)新。學(xué)校根據(jù)實際教學(xué)需要采購先進(jìn)的教學(xué)儀器設(shè)備等滿足無機(jī)化學(xué)實驗教學(xué)需求。在培養(yǎng)學(xué)生基本的實驗技能外,鼓勵學(xué)生積極去參加科研競賽,既鍛煉了科研能力,也培養(yǎng)了敢于探索的精神。從而為學(xué)院、學(xué)校乃至國家的科研發(fā)展輸出人才。

4結(jié)語

隨著我國新課標(biāo)的改革,先進(jìn)的教學(xué)模式逐漸取代傳統(tǒng)的教學(xué)模式,愈發(fā)強(qiáng)調(diào)學(xué)生在課堂中的主體性。無機(jī)化學(xué)實驗課程教學(xué)改革是化學(xué)類課程改革的基礎(chǔ)也是重點,而我們只有在實踐過程中探索改進(jìn)如此反復(fù),才能找到合適的教學(xué)模式。無機(jī)化學(xué)實驗的教改之路任重而道遠(yuǎn)。

作者:孫琳 程宇婕 李紅 李明雪 單位:河南大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院 河南大學(xué)藥學(xué)院