包新華 程知萱 安保禮 徐甲強(qiáng)

上海大學(xué)理學(xué)院 上海 200444

少學(xué)時(shí)教學(xué)體系下材料類專業(yè)基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)探索

包新華 程知萱 安保禮 徐甲強(qiáng)

上海大學(xué)理學(xué)院 上海 200444

針對(duì)我校材料專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)課時(shí)大幅縮減的教學(xué)現(xiàn)狀，從重整實(shí)驗(yàn)化學(xué)教材、精選實(shí)驗(yàn)內(nèi)容入手，保障實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)。注重學(xué)生動(dòng)手能力、觀察能力、以及科學(xué)潛質(zhì)的培養(yǎng)，借助網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容互動(dòng)答疑，縮短實(shí)驗(yàn)考評(píng)時(shí)間，保證短學(xué)期、少學(xué)時(shí)教學(xué)體系下基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課堂教學(xué)的質(zhì)量。

教學(xué)體系；實(shí)驗(yàn)內(nèi)容；實(shí)驗(yàn)教學(xué)

近年來，隨著教學(xué)改革的推進(jìn)，教學(xué)總學(xué)時(shí)有所減少。我校實(shí)行大類招生改革后，總學(xué)時(shí)再次被壓縮，基礎(chǔ)學(xué)科的學(xué)時(shí)也被減少。我校材料學(xué)院各專業(yè)的無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)總課時(shí)由60課時(shí)縮減到20課時(shí)，因此無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)為選修工程化學(xué)實(shí)驗(yàn)。顯然，原有的化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)形式難以滿足材料類專業(yè)學(xué)生的基本技能訓(xùn)練和對(duì)創(chuàng)新意識(shí)及探索求知精神的培養(yǎng)。為了扭轉(zhuǎn)學(xué)時(shí)壓縮帶來的不利影響，培養(yǎng)既有系統(tǒng)的理論知識(shí)基礎(chǔ)又要有較強(qiáng)動(dòng)手能力的高素質(zhì)人才，就必須從提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量入手，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容、強(qiáng)化學(xué)生創(chuàng)新能力和科研潛質(zhì)培養(yǎng)，改革考核方法，從而提高基礎(chǔ)化學(xué)課程教學(xué)的質(zhì)量。

1 優(yōu)化工程化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力和科研潛質(zhì)

工程化學(xué)實(shí)驗(yàn)是普通高等院校工程類專業(yè)和非化學(xué)專業(yè)的理工科學(xué)生開設(shè)的必修實(shí)驗(yàn)課程之一。通常情況下，開設(shè)工程化學(xué)實(shí)驗(yàn)的學(xué)時(shí)數(shù)較少，約20學(xué)時(shí)，專業(yè)特色較強(qiáng)。材料類專業(yè)基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的目標(biāo)是：

(1)加深對(duì)基礎(chǔ)理論教學(xué)內(nèi)容的深入理解。如對(duì)酸堿化學(xué)平衡的深入理解，酸堿解離平衡常數(shù)如何測定，酸堿解離平衡常數(shù)與哪些因素有關(guān)？如何利用酸堿平衡常數(shù)確定一些物質(zhì)的含量。

(2)要培養(yǎng)學(xué)生的基本化學(xué)實(shí)驗(yàn)操作能力。如化學(xué)藥品的取用方法，化學(xué)反應(yīng)的溫度如何控制？在定量實(shí)驗(yàn)中藥品的稱量方法，標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制方法，標(biāo)準(zhǔn)溶液的標(biāo)定方法，實(shí)驗(yàn)常用量筒、燒杯、移液管、吸管、滴定管、錐形瓶的洗滌和使用方法。在制備實(shí)驗(yàn)中，如何從原料出發(fā)設(shè)計(jì)出科學(xué)合理的實(shí)驗(yàn)流程，如何控制制備實(shí)驗(yàn)的反應(yīng)條件、反應(yīng)過程，如何除去雜質(zhì)、如何提高制備實(shí)驗(yàn)的產(chǎn)率，分離過程和分離方法的實(shí)驗(yàn)技術(shù)和實(shí)驗(yàn)原理，以及目標(biāo)產(chǎn)物的提純方法。

(3)培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)真觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的態(tài)度和方法、科學(xué)記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的方法，科學(xué)處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得出科學(xué)合理的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，如何撰寫預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)報(bào)告和實(shí)驗(yàn)報(bào)告，養(yǎng)成基本的實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)和實(shí)驗(yàn)習(xí)慣。

(4)激發(fā)學(xué)生對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生從實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)問題，分析問題、解決問題的能力。培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維、善于思考問題的能力以及豐富的科學(xué)想象力等科研潛質(zhì)。

基于此特點(diǎn)，為了用好這有限的學(xué)時(shí)，在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容上，對(duì)原有《工程化學(xué)實(shí)驗(yàn)》的5個(gè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行梳理，補(bǔ)充內(nèi)容，重新整合。一方面保留其基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)相對(duì)獨(dú)立的成分；另一方面新增補(bǔ)充10學(xué)時(shí)針對(duì)材料類專業(yè)學(xué)生培養(yǎng)的教學(xué)內(nèi)容。通過整合內(nèi)容，使學(xué)生在短學(xué)時(shí)教學(xué)體系下盡可能掌握較全面的化學(xué)技能和多種實(shí)驗(yàn)方法。

實(shí)驗(yàn)緒論課，在要求學(xué)生了解實(shí)驗(yàn)的進(jìn)程，明確實(shí)驗(yàn)要求，實(shí)驗(yàn)報(bào)告的書寫，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法和實(shí)驗(yàn)室的安全知識(shí)的前提下，新增了玻璃器皿的清洗和稱量練習(xí)，補(bǔ)充了用電導(dǎo)率儀來測定比較去離子水對(duì)玻璃器皿潤洗的實(shí)驗(yàn)效果。作為化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)第一堂課的緒論，這節(jié)課并不需要學(xué)生掌握多么熟練的實(shí)驗(yàn)技巧，而是建立起實(shí)事求是、嚴(yán)肅認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度，培養(yǎng)學(xué)生掌握科學(xué)的表達(dá)能力。

強(qiáng)化對(duì)四大化學(xué)平衡概念的認(rèn)知。在這個(gè)環(huán)節(jié)中，我們選擇了水的硬度測定、氧化還原反應(yīng)與電化學(xué)和醋酸電離常數(shù)的測定及食醋中醋酸含量的測定這三個(gè)實(shí)驗(yàn)。將配位平衡、沉淀平衡、氧化還原平衡、弱電解質(zhì)的解離平衡在這三個(gè)實(shí)驗(yàn)得到了全覆蓋，通過帶教教師的指導(dǎo)和啟發(fā)，加深對(duì)平衡的理解，了解配離子的相對(duì)穩(wěn)定性和在實(shí)際操作中的應(yīng)用的意義，了解濃度、酸度對(duì)平衡的影響，強(qiáng)化理論知識(shí)與實(shí)踐的結(jié)合。

綜合實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練。我們選擇七水合硫酸亞鐵這個(gè)合成實(shí)驗(yàn)作為代表，來了解制備實(shí)驗(yàn)的方法，訓(xùn)練獲得晶體的操作技術(shù)。經(jīng)過幾年的教學(xué)實(shí)踐，取得了較好的教學(xué)效果，受到選課學(xué)生好評(píng)。

2 改進(jìn)實(shí)驗(yàn)課堂教學(xué)方式提高學(xué)生綜合能力

理工類專業(yè)都具有實(shí)踐性和應(yīng)用性強(qiáng)的共同特點(diǎn)，因此在短學(xué)時(shí)下的實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)盡可能地朝注重基礎(chǔ)、淡化專業(yè)、強(qiáng)化能力的方向努力，依據(jù)原有《工程化學(xué)實(shí)驗(yàn)》課程注重基礎(chǔ)的教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)置，兼顧材料類專業(yè)的后續(xù)課程，更好地符合對(duì)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、思考問題、解決問題能力等綜合能力的培養(yǎng)的要求。

2.1 強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)規(guī)范，注重教學(xué)過程指導(dǎo)

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是一種來源于理論教學(xué)又高于理論教學(xué)的實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)，規(guī)范、熟練的實(shí)驗(yàn)操作是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作技能技巧的基礎(chǔ)。針對(duì)短學(xué)期少課時(shí)教學(xué)，我們采取一名教師負(fù)責(zé)帶教16人的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)班，要求教師加強(qiáng)課堂巡視，仔細(xì)觀察學(xué)生的操作，對(duì)不正確的操作做到及時(shí)糾正。在實(shí)驗(yàn)過程中，不能認(rèn)為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)比較簡單，容易操作，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象在課本上又很容易找到而放任學(xué)生自己操作，自己則在一旁獨(dú)自處理實(shí)驗(yàn)報(bào)告等非課堂教學(xué)活動(dòng)。同時(shí)配套編寫了《實(shí)驗(yàn)帶教參考》，從實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)技能和培養(yǎng)目標(biāo)等多方面來明確、規(guī)范每個(gè)實(shí)驗(yàn)的帶教要求，設(shè)計(jì)具體的問題來引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)用化學(xué)思維來分析問題、解決問題的能力，方便不同帶教教師學(xué)習(xí)、了解實(shí)驗(yàn)要點(diǎn)和注意事項(xiàng)，避免因不同教師的個(gè)人喜好導(dǎo)致帶教實(shí)驗(yàn)要求上的缺失。

2.2 以點(diǎn)帶面，全面培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手操作能力、分析問題、判斷問題的能力

課時(shí)數(shù)大幅減少，但實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練要求不能降低。合成制備實(shí)驗(yàn)是最訓(xùn)練學(xué)生綜合能力的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，以前的實(shí)驗(yàn)課程至少會(huì)安排3～4個(gè)合成實(shí)驗(yàn)來培養(yǎng)、訓(xùn)練學(xué)生，現(xiàn)在只有一次，這就要求教師能盡可能地做到以點(diǎn)帶面，全面培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手操作能力、分析問題、判斷問題的能力。如實(shí)驗(yàn)“合成七水合硫酸亞鐵”，既包含了水浴加熱、溶解、蒸發(fā)、結(jié)晶、抽濾和樣品洗滌等合成實(shí)驗(yàn)的基本操作訓(xùn)練，也涉及化學(xué)合成反應(yīng)和對(duì)產(chǎn)物產(chǎn)率影響的因素。我們?cè)趲Ы虝r(shí)主要抓好三個(gè)階段。

第一是預(yù)習(xí)階段。明確預(yù)習(xí)內(nèi)容，將《工程化學(xué)實(shí)驗(yàn)帶教參考》的實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練目標(biāo)掛在網(wǎng)上，要求學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)涉及的步驟和基本操作通過預(yù)習(xí)做到知其然、知其所以然。

第二是實(shí)驗(yàn)階段。實(shí)驗(yàn)課開始時(shí)教師圍繞實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行課堂講解和提問，加深對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的理解。實(shí)驗(yàn)過程中要求學(xué)生規(guī)范操作，培養(yǎng)良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣。教師加強(qiáng)巡視，對(duì)不規(guī)范操作、可能有危險(xiǎn)的錯(cuò)誤操作等，通過與學(xué)生交流、分析，引導(dǎo)學(xué)生思考進(jìn)行糾正，一般的實(shí)驗(yàn)操作由學(xué)生自己完成，允許學(xué)生犯錯(cuò)糾錯(cuò)，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力。實(shí)驗(yàn)中提醒學(xué)生認(rèn)真做好觀察和記錄工作，培養(yǎng)科學(xué)的實(shí)驗(yàn)態(tài)度。同時(shí)讓學(xué)生體會(huì)到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)果是由反應(yīng)條件所決定的。

第三是總結(jié)階段。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，弱化實(shí)驗(yàn)結(jié)果，強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析。對(duì)于每個(gè)參與實(shí)驗(yàn)的學(xué)生一般都非常在意自己合成產(chǎn)量，認(rèn)為量越多越好。這時(shí)我們的教師就運(yùn)用溶解度、重結(jié)晶的原理，引導(dǎo)和幫助學(xué)生分析產(chǎn)量和純度的關(guān)系。如指導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)如何利用硫酸亞鐵的溶解度曲線來確定最佳溶解溫度來提高硫酸亞鐵的結(jié)晶量，又如何根據(jù)最佳溶解溫度下的溶液體積來分析預(yù)測溫度降至室溫時(shí)產(chǎn)物的結(jié)晶量，預(yù)測推算實(shí)際可能得到的產(chǎn)物的最高產(chǎn)量等等技巧，幫助學(xué)生運(yùn)用課堂上的理論知識(shí)和方法來解決實(shí)際問題，真正學(xué)會(huì)分析問題和判斷問題的能力。

3 借助網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)效率

利用學(xué)校的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)，可以拓展學(xué)生的學(xué)習(xí)時(shí)間和空間，使教與學(xué)都得到有效的延伸。教師可把實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容、儀器的使用和注意事項(xiàng)、示范視頻等教學(xué)資源放到網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)上，供學(xué)生預(yù)習(xí)用。

傳統(tǒng)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，一般分預(yù)習(xí)、實(shí)驗(yàn)、撰寫報(bào)告3步進(jìn)行。實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容是實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)的主要內(nèi)容。預(yù)習(xí)時(shí)，學(xué)生只能看書，預(yù)習(xí)效果不好。由于每個(gè)學(xué)生的知識(shí)基礎(chǔ)和動(dòng)手能力不同，他們?cè)陬A(yù)習(xí)過程中會(huì)遇到各種問題，而傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教材限于篇幅，無法面面俱到。采用網(wǎng)絡(luò)教案能突破篇幅和形式的限制，可以把動(dòng)畫、視頻、圖片、圖表等有機(jī)結(jié)合起來，從而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率和學(xué)習(xí)興趣。各種玻璃儀器的操作和規(guī)范性，實(shí)驗(yàn)儀器的原理和使用方法以及注意事項(xiàng)是實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)的重要內(nèi)容。只通過教材的介紹學(xué)生沒有感性的認(rèn)識(shí)，往往很難掌握。將教師的示范視頻放在網(wǎng)上，就大大增強(qiáng)了學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的掌握，減少了教師在實(shí)驗(yàn)過程中的指導(dǎo)時(shí)間，提高了實(shí)驗(yàn)課程的效率。

網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)將處在不同空間、不同時(shí)間的教師與學(xué)生密切聯(lián)系在一起，實(shí)驗(yàn)教學(xué)課堂大大拓展。學(xué)生可以隨時(shí)將化學(xué)實(shí)驗(yàn)中遇到的疑難問題在網(wǎng)上發(fā)布出來；教師可以及時(shí)獲得學(xué)生的反饋信息，隨時(shí)掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)態(tài)，必要時(shí)給予指導(dǎo)[3]。

通過網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)，可以鍛煉學(xué)生利用網(wǎng)絡(luò)信息的各項(xiàng)能力。另外，通過實(shí)驗(yàn)報(bào)告電子化，改變了傳統(tǒng)的手寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告的方式，可以提高學(xué)生的文字處理、數(shù)據(jù)處理、圖形制作能力。

4 改革實(shí)驗(yàn)成績考核方法，激勵(lì)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)

化學(xué)實(shí)驗(yàn)不同于一般的理論課，必須建立一套符合該課程特點(diǎn)，有利于培養(yǎng)學(xué)生基本實(shí)驗(yàn)技能和創(chuàng)新能力的考核方法，以公正、客觀地評(píng)價(jià)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)成績。我校采取平時(shí)成績與實(shí)驗(yàn)考試成績相結(jié)合的考核辦法。平時(shí)成績主要依據(jù)學(xué)生的考勤、每次實(shí)驗(yàn)的預(yù)習(xí)情況、操作熟練程度、實(shí)驗(yàn)條理性、實(shí)驗(yàn)結(jié)果和實(shí)驗(yàn)報(bào)告的書寫情況等多個(gè)方面給予綜合打分。由于實(shí)驗(yàn)課時(shí)少，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目只有5個(gè)，為避免學(xué)生因?yàn)楦鞣N原因的缺課，規(guī)定學(xué)生只要缺課超過1次，該課程將不予通過。每次實(shí)驗(yàn)之前要先檢查學(xué)生的預(yù)習(xí)報(bào)告完成情況，實(shí)驗(yàn)完成后，指導(dǎo)教師要對(duì)學(xué)生記錄的實(shí)驗(yàn)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行確認(rèn)并簽名。這樣不僅可以檢查學(xué)生所得實(shí)驗(yàn)結(jié)果的正確性，還可以防止學(xué)生在寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告時(shí)可能發(fā)生的涂改原始數(shù)據(jù)的行為，確保實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的嚴(yán)肅性。實(shí)驗(yàn)報(bào)告書寫增加了對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的討論部分，要求學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果或?qū)嶒?yàn)過程中出現(xiàn)的異?，F(xiàn)象進(jìn)行討論，并做出合理的解釋。期末考核包括筆試和操作兩部分，由于課程學(xué)時(shí)的限制，采用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)完成有關(guān)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本知識(shí)、基本原理的測試。實(shí)驗(yàn)操作考核對(duì)部分學(xué)生采用在平時(shí)做過的實(shí)驗(yàn)中隨機(jī)抽題，要求學(xué)生在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成抽中的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，教師根據(jù)學(xué)生的完成情況給予評(píng)分。實(shí)踐證明，采用目前的實(shí)驗(yàn)考核辦法，可以更好地調(diào)動(dòng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)主動(dòng)性和積極性，更有利于對(duì)每個(gè)學(xué)生既公平又公正地評(píng)價(jià)[4]。

5 結(jié)束語

在全面實(shí)施素質(zhì)教育和培養(yǎng)創(chuàng)新人才的今天，尤其是本科培養(yǎng)計(jì)劃的總學(xué)時(shí)數(shù)趨于減少，基礎(chǔ)學(xué)科的學(xué)時(shí)往往受到較大波及的情況下，實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)。相信隨著化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的深入，工程化學(xué)實(shí)驗(yàn)在確保基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)質(zhì)量，提高學(xué)生素質(zhì)和培養(yǎng)全面發(fā)展的創(chuàng)造性人才方面將會(huì)發(fā)揮更大的作用。

[1] 宋心琦.化學(xué)學(xué)科的現(xiàn)狀及基礎(chǔ)化學(xué)改革教育[J].大學(xué)化學(xué)，2001，16(1)：40-47.

[2] 郭保章. 沉痛悼念戴安邦先生[J].化學(xué)教育，1999，20(6)：7-9

[3] 黃紫洋.吳華婷，林深.現(xiàn)代教育技術(shù)在大學(xué)化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用[J].大學(xué)化學(xué)，2011，26(2)：8-12.

[4] 周立亞.無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革探討[J].高教論壇，2008(1)：113-115.

[5] 韓志達(dá).網(wǎng)絡(luò)教學(xué)在大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用[J].中國電力教，2009(19)：157-158.

Exploration on Basic Chemical Experimental Teaching for Materials Majored Students under Education System with Limited Hours

Bao Xinhua， Cheng Zhixuan， An Baoli， Xu Jiaqiang
Shanghai University， Shanghai， 200444， China

In order to meet the circumstances of experimental courses with limited hours for the students majored in materials， the teaching materials and the contents for the experimental classes have been regulated seriously to guarantee the teaching objectives. The students have been trained to improve their manipulative and observational abilities as well as their scientific potential. Network teaching platform has been used for answering questions interactively， and it also saves much time to evaluate the students’ experimental abilities. The classroom quality for basic chemical experimental teaching has been successfully guaranteed under education system with limited hours.

teaching system； experiment content； experiment teaching

2014-08-04

包新華，副教授。徐甲強(qiáng)，教授，博士生導(dǎo)師。