程序性分析化学开放实验课的研究与实践

杨连荣，尹 蕊，齐乐辉，孟 鑫，范卓文

(黑龙江中医药大学，黑龙江哈尔滨 150040)

分析化学是一门实践性很强的学科，已经成为化学学科的两大核心任务之一。由于内容抽象，单纯理论性教学内容学生难以掌握。目前国内多数高校逐渐加强分析化学实验教学改革的力度。

分析化学实验的教学内容为基本满足学生对于基础操作的要求，使其能初步熟悉实验方法及仪器使用。[1－3]但由于长期以来分析化学实验教学内容陈旧、教学方法不科学。传统实验教学是预先设计好实验方案和操作步骤，学生只需按讲义“照方抓药”的形式即可完成实验，更无需考虑实验方法的科学性和合理性，从而导致学生缺乏热情，无法充分发挥学生的主动性、积极性、创造性，达不到理想的实验效果。

开放性实验是指由学生确定课题并设计实验方案。学生通过查阅文献、设计实验方案、并与指导教师讨论实验方案的合理性和可行性，最终确定实验方案，并由其独立完成实验，在此过程中教师给予一定的实验指导，最后对实验结果予以评价。[4]

一、开放性实验的必要性

传统的教学模式，是以教师为主导，学生处于被动学习状态。学生按照教师给出的实验步骤完成实验。实验教学模式单一，灵活性差，学生缺乏自主性与独立思考的能力，有些学生仍然沿用传统实验思维方式和学习方法，体现不出分析化学实验的价值。如何提高高校实验教学质量，已经成为当今一大难题，国内各大高校分别在实验体系、实验内容、实验教学方式等方面进行了一系列的改革与探索。[5]其中，实行开放性实验是实验教学方式的一个重大改革，它打破了实验内容和实验时间的限制，激发了学生学习的兴趣，提高了学生的自主学习能力、动手能力和创新思维，注重了学生的自主性，学生在开拓思路、展现创意、实践想法等方面有了自主权，使学生的实验技能得到了训练，大大地提高学生的实践能力。[6]

二、分析化学开放实验的定位

1.实验内容的开放

要建立开放性实验必须先打破分析化学实验传统的做法，改变学生一贯按部就班的实验模式，将实验内容多元化，分别按基本技能型、综合型、研究设计型、自主创新型进行改革。减少单纯的验证性实验和基本技能型实验，增加综合与设计实验。

2.时间和空间的开放

开放性分析化学实验，首先，在时间上实行开放，使学生有足够的时间理解实验并且完成实验。其次，实验室更要对学生开放，对学生开放实验室既是落实学生的主体地位，也为学生提供课外学习和研究的场所，为学生提供继续练习的机会，巩固学习的知识和技能，培养学生的研究精神。

3.指导教师的开放

每位教师指导实验固定，对所有学生开放。学生在进行循环的实验中，可以接受不同风格教师的指导，并根据学生自己的喜好来选择教师。

4.实验教学形式的开放

实验在满足教学要求的同时还要改变教学形式，强调实验教学的绿色化、微型化、人性化。分析化学实验中不可避免的要用到许多试剂，而有些是有毒有害物质，这就要求我们把实验形式向微型化和绿色化转变，减少实验对人和环境带来的危害，培养学生绿色化学的思想。

三、开放性实验的组织与实施

结合课堂所学的理论知识及传统实验基本技能的培训，使学生对拟开展的课题做好准备工作。打破传统实验中被动的思维模式，熟悉课题中将用到的分析仪器，理解所用实验方法的基本原理。

在传统的验证性实验中，学生只需按“照方抓药”式进行操作即可。开放性实验需要学生自己查阅大量文献后制定实验方案，学生需要了解相关研究方向的国内外新思路、新方法，在查阅中文文献的同时，还需要查阅大量英文文献。

开放性实验的实施应参照研究生科研工作流程。确定题目后，先准备实验所需仪器、试剂、药品等耗材，制定一个周期目标，并向教师定期汇报实验进展，就所遇到的问题进行讨论，以确定下一个阶段的实验方案。开放性实验由于周期较长，所需实验费用较多，这就需要学校和指导教师为学生提供必要的帮助。开放性实验需要在管理上不断探索、不断创新，以期取得良好教学效果。[7－8]

开放性实验没有固定的实验操作标准和评价结果，在实验过程中允许出现失误甚至失败，这也是开放性实验的一个特点。开放性实验的目的就是让学生在实验中总结成功经验，找到失败原因，学会分析归纳总结，提高独立思考能力和动手能力。因此，开放性实验的考评结果除了可以参考传统实验考核方式外，还可以参考科研项目结题方法，以结题报告或者结题答辩的形式进行考评，使学生更好地理解实验并且总结实验结果，同时也有利于指导教师更全面地了解学生参与开放性实验的收获。

四、教学效果

自从分阶段、多层次地实施开放式教学以来，一方面，学生的创造性潜力得以充分发挥。俗话说“学以致用”，只有这样所学的知识才能够更好地被消化吸收。开放性实验需要学生自己设计方案，要求学生将课堂所学的理论知识与实验相结合，学生要考虑方法的合理性和有效性，在潜移默化中将理论课所学知识应用到实践中，使得理论知识掌握更为扎实。另一方面，“置疑”理念逐渐形成，对实验方案敢于提出疑问，敢于提出自己的实验想法，体现了应试教育理念向创新意识形成的发展过程。还有，对基本理论知识的理解更为深刻，真正体验了理论应用于实践的原理。另外，分析问题、学术观点的表达能力也普遍提高，从开始面对大量的实验分析数据无从下手，逐渐发展到能够从现象中分析、在数据中归纳的科研能力。

五、需要注意的问题

1.实验的选题需注重合理性

实验选题要根据学生对知识的掌握情况和自身的能力来确定，既注重选题与所学专业知识的相关性，又注重课题的创新性，过高的目标和不切实际的选题会挫伤学生积极性。

2.相互合作，及时沟通

开放性实验应注重基础理论与技术创新相结合，个性发挥与团队协作相结合。 开放性实验通常是由一个团队相互合作完成，这就要求参与课题的所有学生有合作意识，通过相互合作，发挥每一个人的特长，达到事半功倍的效果。同时，当在实验中遇到无法解决的问题，不仅要查阅大量文献，还要与教师及时沟通，通过教师的指导，改正实验方案中不合理的地方，确保实验顺利完成。

3.提供更多机会让学生参与

目前，参与开放性实验的学生比例较低，更多的学生还无法参与开放性实验中来。学校应该考虑给予开放性实验更多的支持，让更多教师开展开放性实验，给学生更多参与的机会。

六、结语

教学实践证明，分析化学开放性实验在培养创新意识、提高学生动手能力、灵活掌握所学理论知识等方面，有着传统实验教学所无法比拟的优势。通过开放性实验的开展，学生学习的积极性和思维的活跃度都得到了普遍的提高，教学效果也明显提高。同时，教师通过开放性实验，增加与学生交流的机会，对提高自身教学水平和教学效果也有很大帮助。

[1]崔凤灵，崔延瑞，靳建华.浅谈分析化学实验教学改革与探索[J].实验室科学，2007，(2).

[2]李秀华.优化分析化学实验教学的探索[J].福建师范大学学报(自然科学版)，2011，(3).

[3]詹雪艳，袁瑞娟，段天璇，等.分析化学实验教学中培养学生实践能力和创新能力的探讨[J].药学教育，2012，(1).

[4]孔祥平，王娟，吕海涛.开放式分析化学实验教学模式研究[J].实验技术与管理，2011，(7).

[5]张守魁.综合性开放实验——学生素质教育与能力培养的好课堂[J].实验技术与管理，2002，(4).

[6]乐清华，黄婕，谢佑国，等.开放实验基地引导创新思维鼓励自主实践[J].实验室研究与探索，2003，(3).

[7]王永刚.开放式实验教学的几个误区[J].药学教育，2006，(6).

[8]丁爱侠，郑春龙.大学生创新性开放实验项目管理的探索和实践[J].实验技术与管理，2009，(4).

[9]张峻松，张文叶，王建民，等.利用仪器分析开放实验提高学生创新能力的研究[J].安徽农学通报，2009，(18).