无机化学实验课程教学改革初探

陈静 孙旭镯 苑立博 李波 赵东欣 谢文磊

摘 要：化学实验类课程在理工科院校中占有重要的地位，它的实践性和社会应用性很强，对于培养具有创新型思维人才有重要意义。老师和同学们体验了实验课程的虚拟仿真线上教学的可操作性和直观性，但是也有因为缺少动手实操而产生的遗憾。因此当下的实验课将摈弃“以教师为中心”，采用线上线下混合式教学模式，从教学方式的改革、考核方式的改革、课程思政与实验课程的深度融合等方面对无机化学实验课程改革进行了初步探索，希望以此为契机，推动实验类课程教学活动中教师的主导性与学生的主体性相统一、知识的灌输性和启发性相统一、显性教育和隐性教育相统一。

关键词：混合教学;课程思政;无机化学实验;课程教学改革

1 绪论

在前期网络教学的日子里，老师们通过各种“互联网+”工具开始了线上课程教学[13]。化学是一门以实验为基础的学科，化学中的理论和定律都源于实验，同时又为实验所检验。化学实验是需要学生通过动手实验、记录、分析实验结果等体验式学习完成对知识的反刍和创新。线上教学对实验课的冲击很大，学生不能亲自动手操作，为此，部分高校充分利用仿真教学平台对学生进行仿真教学。

无机化学是河南工业大学化学、化工、应化、环境、生物、食品、材料等涉化学类专业的大一新生开展的第一门化学类专业基础课，每学年大约有1700名学生学习该课程。无机化学实验课程与无机化学互相依托，为了更好地实现理论课与实验课相结合的系列教学改革，我们安排无机化学课堂教学的教师同步担任无机化学实验课程的指导教师，同时安排无机化学实验开课时间略滞后于无机化学。

随着大一新生入学，新一轮的无机化学及无机化学实验即将展开。我校无机及分析化学教学团队的老师们经历了线上教学的洗礼后，对传统教学模式进行了反思，同时也对线上教学进行复盘，触发了教学团队对眼下无机化学实验课程教学改革的探索。

传统的无机化学实验主要是教师利用展板讲解实验原理和实验步骤，演示基本实验操作，学生对照书本逐步完成实验操作。随着信息技术的发展，教师利用网络资源进行教学改革进行得如火如荼，特别是引入微视频、微量实验和仿真实验教学[45]。

从2020年2月初学校就借助各种“互联网+”工具，对教师进行培训，指导课程线上教学的准备工作，而对于分析化学实验课，老师们采用了微瑞虚拟仿真实验平台来协助完成实验。经过一个学期的线上教学，教师和学生已经熟练掌握各种软件的使用，熟悉获取各种优质教学资源的平台。尽管实验课程通过虚拟仿真实验完成了教学任务，但是基本的实验操作技能还是需要学生多动手操作才能达到好的训练效果。下表是传统实验教学、线上实验教学、混合實验教学三种教学方法的比较。新学期的实验课将摈弃“以教师为中心”，采用线上线下混合式教学模式，在实验教学的各个环节中教师将采用多种教学方式和不同的教学手段，帮助学生自主学习，掌握实验技巧，培养动手能力和独立思考的能力，将学生培养成高素质、创新型人才。

2 教学方式的改革

无机化学实验的授课对象是刚入大学的学生，学习方法和思维方式还停留在“高中生”阶段，学习上对教师过分依赖，实验基础知识和操作技能薄弱，但是学生对动手实验又充满好奇和兴趣。因此“培养学生自主学习能力”的教学目标需要融入整个基础无机化学实验教学过程中[6]。

2.1 创新课程导入模式

开课前指导教师在“学习通”上建立完整的课程体系，涵盖本学期的实验安排，实验安全教育视频，实验室注意事项，魅力化学展示，实验基本操作视频、课堂演示实验的视频和讲义、测试题库。学生在课程开始前先自主学习实验室安全常识和实验室注意事项，并观看魅力化学展示的精彩实验瞬间。该过程的引入有利于学生提前介入对课程的了解，极大激发学生对化学实验的兴趣和进入实验室学习的期待。而传统教学中，学生是在第一堂课才学习实验安全常识、实验室注意事项和玻璃仪器的认领等教学内容，学生是被动地进入课堂，对要学习的知识不了解。开课前通过网上学习的模式对学生进行课程导入的训练，能够帮助学生了解课程特点，培养自我学习的能力，激发学习兴趣，有利于搭建完整的课程体系。该课程通过课程导入为起始点，引导学生完成如图所示闭环式学习流程，最终经过多轮循环，达成教学目标。

2.2 培养独立预习的好习惯

课前预习环节是培养学生自主学习能力的一个重要环节。在每次课前，教师会在“学习通”发布学习任务和节点，要求学生通过看书、观看实验视频和讲义掌握实验原理，了解实验内容，完成预习报告，并在线上完成相应习题。老师可以通过分析学生在“学习通”的学习数据掌握学生的预习情况，在课堂教学中引导学生对共性问题进行探讨。指导教师在实验课中隐去“教”的角色，把更多的课堂时间让渡给学生，教师“辅助”学生共同完成实验。例如，在“氯化钠的提纯”实验中要求学生掌握加热、溶解、常压过滤、减压过滤、沉淀、蒸发浓缩、结晶、干燥等基本操作。学生通过课前演示实验视频的学习，对整个实验流程有直观的了解。教师将实验的重难点通过提要求、设问题引出，让学生通过讨论，自主解决。比如引导学生思考：“如果在蒸发浓缩的过程中将溶液蒸干了怎么办？”“含有沉淀的溶液在加热时如何防止溶液溅出？”

在无机化学实验中，教师加强对学生在课前预习中的引导，既能培养学生的自主学习能力使学生快速适应实验课程，又能激发学生动手做实验的兴趣，培养了学生的动手能力和创新能力。

2.3 加强对实验的深度探索

无机化学实验具有很强的趣味性，比如硫酸铜的制备实验，学生通过灼烧、蒸发浓缩后能够直接观察到蓝色晶体的形成过程，并对含有晶体的溶液进行减压过滤得到蓝色的硫酸铜晶体。学生完成试验后，让学生将各自的实验结果拍照上传到“学习通”的讨论区，大家观察并比较不同的实验小组制备得到的硫酸铜晶体的晶型及晶体颜色的差异，请学生结合自己的实验心得以及查找资料，共同探讨影响晶体差异的实验因素有哪些。鼓励学生继续将硫酸铜溶解后再重结晶。学生通过该实验，既能掌握蒸发浓缩和重结晶的基本操作，又增加了对实验的自主探索和思考。