医学类专业无机化学开放性实验教学模式改革与实践

郝芳芳，蓝 海，刘 熙，胡 侃

（大理大学药学院，云南 大理 671000）

无机化学实验是以实验操作为主的技能课程，是药学、药物制剂、临床药学、医学检验、卫生检验、食品质量与安全等医学类专业学生的第一门基础实验课，对学生后续实验课程的学习极其重要〔1〕。该课程分3个层次：基础性实验、综合性实验和设计性实验〔2〕。近年来由于学校课程数量不断增加，各门课程教学总学时不断压缩，导致无机化学实验教学学时大幅度缩减〔3〕。2011年大理大学教师编著的《无机化学实验指导》教材中涉及13个实验项目，但目前只开设其中7 个项目，而且大部分属于验证性实验〔4〕。过多的验证性实验容易让学生养成接受式的学习模式，不利于激发学生的创新思维和培养学生的创新能力。

面对有限的实验教学课时和创新型人才培养之间的矛盾，开放性实验教学模式的出现成为必然趋势〔5-6〕。开放性实验教学的意义主要有提高学生独立实验操作技能，提升实验教师的素质，提高实验仪器设备的利用率，培养学生创新思维和科研兴趣，提高学生查阅文献和撰写科研论文的能力等等〔7-8〕。无机化学开放性实验是传统无机化学实验的改进和延伸，也是激发学生创新思维和培养学生创新能力的有效手段。

开放性实验教学对创新型人才培养具有明显优势，被教育部纳入本科教学评估的测评内容，目前很多高校已将开放性实验作为本科教学改革的重点内容〔9-12〕。由于不同学校、不同专业的教学目标要求和教学环境不同，开放性实验的教学模式也存在差异。本研究从大理大学医学类专业无机化学实验课程设置和开设条件实际出发，论述了现阶段该校医学类专业无机化学开放性实验教学模式改革与实践情况，吐故纳新，制定出适合该校医学类专业无机化学开放性实验教学的考核评价体系，以适应创新型人才培养的需求。

1 常见的开放性实验开放形式

1.1 实验内容的开放开放性实验教学的内容可分为验证性实验、综合性实验和设计性实验。开放性实验教学内容应符合学生的认知规律和实际水平，同时考虑到不同学生的专业基础，设定符合学生专业特点的实验项目，培养学生的基本实验操作技能和分析、解决问题的能力〔13〕。

1.2 实验时间的开放开放性实验教学目的之一就是作为有限的课堂教学的补充手段。一般周一至周五时段学生的必修教学课程较多，可以充分利用周末时段进行开放实验教学。另外，不同专业或选修不同课程学生的课余时间段也不同，学生可以根据个人时间来安排实验时间。对于可进行线上实验的项目，实验时间的选择性更大〔14〕。

1.3 实验专业的开放开放性实验教学可满足学生对实验的浓厚兴趣，因而可根据实验难易程度面向各专业学生开放。演示性和验证性实验难度较低，可开放专业多；设计性实验难度适中，需要学生具备专业基础知识和较好的实验操作技能。当然，实验专业的开放还应考虑到实验室自身的容纳率，而且必须建立在符合实验室安全管理办法和熟悉实验操作流程的基础上〔14〕。

1.4 教学方式的开放开放性实验教学最大的特点就是培养学生独立设计和完成实验的能力。区别于课堂教学实验，开放性实验要求学生自主查阅文献资料，设计实验方案，独立完成实验，必要时再请专业教师进行指导与讨论。该实验不是为了获得较好的实验结果，最重要的是实验过程中学生学会发现、记录、讨论和解决问题，为今后的科学研究打下坚实基础〔7〕。

2 传统医学类专业无机化学开放性实验的局限

该校前期也进行过医学类专业无机化学开放性实验的开设与探索，但教学模式陈旧单一，考核评价体系不完善。存在的问题主要有：开放性实验教学内容单一，实验项目基本固定，学生缺乏自主选择性；开放专业较少，只针对药学和药物制剂专业开放，其他如卫生检验等专业学生没有机会参加；实验指导教师固定，一般是由此门课的课程负责人和实验室管理人承担指导工作；学生不是自主完成所有开放性实验试剂的配制，大部分试剂由实验准备教师提前配制；考核评价体系不完善，学生以小组为单位，每组4~5人，考核方式以学生的实验方案和实验论文为依据，由指导教师进行评价，但没有客观的评价标准，成绩也是以小组为单位给出，必然有个别学生滥竽充数，对学生实验操作是否规范、每位学生的动手能力以及整个实验过程的参与情况不能做出准确客观的评价，考核方式无法体现差异性。

3 医学类专业无机化学开放性实验改革内容

3.1 确立医学类专业无机化学开放性实验教学模式充分考虑该校无机化学实验条件，从开放实验项目、开放实验时间、开放实验专业、开放人数、开放实验指导教师等方面确定医学类专业无机化学开放性实验的具体形式，真正意义上发挥开放性实验教学的优势。

3.2 完善医学类专业无机化学开放性实验考核评价体系开放性实验作为无机化学实验课的补充和延伸，学生的开放性实验成绩将作为加分项计入实验总成绩。为了更客观科学地评价每位学生的开放性实验全过程，将从开放性实验方案设计、操作过程、总结汇报等方面进行评价，每个方面的评分点还将具体到很多细节。

3.3 建设医学类专业无机化学开放性实验多媒体资源库根据学生的开放性实验情况，筛选出比较优秀的素材，包括实验方案、实验视频、实验图片、实验论文、实验PPT 等，制作成内容充实、能充分展现无机化学开放性实验全过程的微视频，并刻录成光盘保存，为今后开展医学类专业无机化学课程的网络教学提供保障。

4 医学类专业无机化学开放性实验改革实践情况

4.1 医学类专业无机化学开放性实验教学模式构建从实际出发，初步构建了医学类专业无机化学开放性实验的教学模式。见图1。

图1 医学类专业无机化学开放性实验教学模式图

4.2 医学类专业无机化学设计性实验实践设计性实验是科研思维与教学效果的结合，充分体现了学生自主学习和实验操作的能力〔15〕。由于是初步进行开放性实验改革，同时需要学生具备相应的专业基础知识，因此该模块未设定过多的实验项目，且只针对药学专业学生开放，实验时间由学生与实验室管理教师进行预约。根据考核评价方式，要求学生实验前完成实验方案设计，并请相关专业教师进行指导、讨论和修改，同时学习和巩固相关实验操作技术；实验开始准备好实验仪器和试剂，认真记录实验结果，同时拍摄好课件制作和视频剪辑需要的素材，顺利完成实验；实验后认真归纳总结，利用好收集的素材，认真完成论文撰写、课件制作和视频剪辑等。以“茶叶中微量元素的分离和提取”实验为例，图2~3 分别展示了学生完成该实验的部分论文内容和视频剪辑截图。设计性实验的考核成绩采用百分制，实验方案占30%，实验操作占30%，实验视频占20%，实验论文占20%。设计性实验成绩在无机化学实验总成绩的权重视当年教学大纲要求进行调整。

图2 设计性实验示例论文部分内容

图3 设计性实验示例视频截图

4.3 医学类专业无机化学虚拟仿真实验实践虚拟仿真实验是传统实验的发展，能够弥补传统实验资源和课时有限等短板，实现实验的绿色化和微型化，采用开放化、个性化的学习方式，搭建线上和线下混合式的虚拟仿真实验教学平台，建立虚实结合的课程教学体系〔16〕。传统的医学类专业无机化学实验主要以线下教学为主，由于疫情防控期间无法开展线下教学，逐步开始了线上教学。在学校相关教学建设经费的支持下，引入无机化学虚拟仿真实验，弥补了线下教学实验的不足。由科技公司授权，学生用手机下载虚拟仿真实验APP，教师通过虚拟仿真教学管理平台开通学生实验权限，学生可利用课余时间登录APP 完成相关实验，教师可通过管理平台查看学生实验完成进度和成绩等。虚拟仿真实验不受时间、空间限制，可操作性强，已对2021、2022 级药学、医学检验等专业学生进行了开放教学，学生实验兴趣浓厚，达到课前预习和课后拓展的目的。以“氯化钠的提纯”实验为例，图4~5分别展示了学生端实验操作界面和教师端管理界面。虚拟仿真实验的考核成绩采用百分制，由系统直接评定，教师端管理系统可导出学生成绩。虚拟仿真实验成绩在无机化学实验总成绩的权重视当年教学大纲要求进行调整。

图4 虚拟仿真实验示例学生端操作界面

图5 虚拟仿真实验示例教师端管理界面

4.4 医学类专业无机化学验证性实验实践这里所述的验证性实验主要指该校医学类专业无机化学实验教材中所列的实验项目，由于课时压缩等原因，目前还未开设的实验项目。这些实验项目可作为教学实验的补充，通过开放性实验的方式，学生可自由选择，以达到巩固知识、锻炼实验操作技能的目的。这些实验项目需要学生提前向实验室管理教师申请，由实验室教师提供相关的仪器和试剂，学生做好实验预习，按预约时间进行实验操作。与设计性实验相比，验证性实验操作难度不大，大部分学生可独立操作完成实验。对于开放的验证性实验，要求学生记录实验现象，拍摄实验素材，完成实验报告，并将实验内容做成多媒体课件，教师筛选出优质的多媒体课件，用于演示性教学或今后无机化学网络教学平台。以“常见无机离子的一般鉴别试验”为例，图6~7 分别展示了试管法铜离子鉴别实验和纸上点滴法钡离子鉴别实验结果。验证性实验的考核成绩采用百分制，实验预习占20%，实验操作占30%，实验报告占20%，课件制作占30%。验证性实验成绩在无机化学实验总成绩的权重视当年教学大纲要求进行调整。

图6 试管法铜离子鉴别实验结果

图7 纸上点滴法钡离子鉴别实验结果

4.5 医学类专业无机化学开放性实验教学模式改革实践成效对比该校传统医学类专业无机化学开放性实验，改革后的开放性实验教学模式优势明显。开放内容由单一类型变得更加多样和丰富，设计性实验、虚拟仿真实验、验证性实验可选项目更多；开放专业由一个专业变为多个专业，如虚拟仿真实验和验证性实验可面向所有开设无机化学课程的医学专业学生开放；开放时间由固定时段变为多个时段，学生实验学时数明显增加；课后实验项目增多，实验学生人数增加，实验室和仪器设备利用率明显提高；指导教师由2 人增加到多人，所有承担过无机化学课程的教师均可参与指导和评价，学生与教师之间、教师与教师之间的交流增加，有利于课程教学质量的提升；开放实验的考核方式更加多元化，能够体现学生的综合能力；学生的实验操作技能明显提高，如“茶叶中微量元素的分离和提取”实验中，学生不仅巩固了课堂教学要求掌握的常用玻璃仪器的使用技术，同时还掌握了从茶叶中提取微量元素以及从混合溶液中分离和鉴定钙、镁、铁、铝等离子的方法；学生分析和解决问题能力、查阅文献能力、素材收集整理能力等都有所提高，为今后参与科学研究奠定基础。见表1。

表1 医学类专业无机化学开放性实验教学模式改革项目实施前后对比

目前该校医学类专业无机化学开放性实验只作为教学实验的补充，主要目的是锻炼学生的实验技能和培养实验兴趣，学生自主选择性较大，开放性实验考核成绩只计入实验平时成绩，对无机化学实验总成绩的影响不大。同行教师认为改革后的无机化学开放性实验教学模式对无机化学实验教学质量提升有所帮助，不仅带动学生积极“动手动脑”，同时教师也参与其中，有助于进行教学反思，部分教师还建议可以将本校教师的一些简单的科研实验融入开放性实验中，给予学生更多的专业性指导和锻炼。参与无机化学开放性实验的学生反馈，目前提供的开放性实验内容丰富，他们可以根据个人专业基础、兴趣爱好、课余时间来选择实验项目，自由度很大，不仅能巩固无机化学实验技能，还能初步学会文献查阅、实验设计、视频剪辑、课件制作等；同时学生建议能够开展一些与实际生活相关，又能与所学理论知识相联系的实验项目，这样能更好地提高学习兴趣。今后在医学类专业无机化学开放性实验的开展中会继续探索和完善。

5 讨论

该校医学类专业无机化学开放性实验教学模式进行了初步改革实践，相对于传统开放性实验教学具有明显优势，提高了学生对无机化学实验的学习兴趣，同时也锻炼了学生的实验操作技能，培养了学生的科研思维。此外，将无机化学开放性实验纳入学生的“第二课堂成绩单”，顺利完成开放性实验的学生可获得相应的积分，明显提升了学生进行开放性实验的积极性，更保证了开放性实验的教学效果。

通过医学类专业无机化学开放性实验教学模式改革实践，也发现了很多问题和不足。制定开放性实验项目时，在保证学生有自主选择性的前提下，首先要考虑安全性和环境污染问题，必须全面评估学校现有实验条件，综合考虑学生实验前后可能遇到的问题，实验试剂对环境是否造成污染以及废液处理措施等；开放性实验教学加大了实验室管理难度，仪器设备保养、维护费用增加，虽然这类问题在开放性实验教学中无法避免，但可以采取措施降低发生率，如教师应参照实验室管理制度对学生进行细致的培训，实验前严格考查学生基本操作技能，实验过程中加强指导，及时发现问题、解决问题等；无机化学开放性实验考核评价体系中要求学生制作视频、设计PPT、撰写实验论文，但实施过程也有一定难度，虽然如今的大学生对这些信息化手段已经不再陌生，但真正掌握这些技术的学生很少，为了保证实验考核的顺利进行，教师在实验前必须对学生进行视频制作、PPT设计以及论文撰写等方面的培训，将一些常用的软件介绍给学生，教会学生检索文献，虽然一定程度上增加了教师的工作量，但能够有效提升开放性实验的教学质量。