新时代背景下《无机化学实验》课程教学改革探索

侯人玮，冯效迁，朱博

（辽宁工业大学 化学与环境工程学院，辽宁 锦州 121002）

2012 年，教育部、中宣部、财政部等七部门联合发布《教育部等部门关于进一步加强高校实践育人工作的若干意见》，强调进一步加强高校实践育人工作，对于不断增强学生服务国家服务人民的社会责任感、勇于探索的创新精神、善于解决问题的实践能力，具有不可替代的重要作用[1]，这就对当前高校实验教学提出了更高的要求。在新时代人才培养要求下，高校教师要坚持立德树人的根本任务，注重品德发展和专业兴趣对于人才培养的重要性。作为高校专业课程的一部分，实验课程起着提高学生动手能力、实践能力、科研能力，开阔学生视野，培养学生解决实际问题的重要作用。因此，如何避免实验课程形式化、流程化，让学生更加积极地投入其中，有效提升专业能力和综合素质，是当前实验课程改革的重要方向。本文以辽宁工业大学《无机化学实验》课程为例，结合新时代实验课程教学的具体要求，对《无机化学实验》课程的教学改革进行探索。

《无机化学实验》课程面向化工、环境、给排水等工科专业，是大一新生进入大学校园后的第一门基础实验课程，具有很强的实践性和应用性。该课程目前使用的教材为化学工业出版社出版，由周迎春、张启俭主编的《基础化学实验》，课程主要内容包括化学实验基础知识、化学实验基本操作、常数测定实验、元素及其化合物性质实验和无机物的制备与表征等。《无机化学实验》课程授课的主要目标是使学生通过本课程的学习和实践，加深对无机化学基本理论和基础知识的理解，学习并掌握无机化学实验的基本方法和操作技能，培养学生独立思考、科学分析和解决问题的能力，为后续的专业学习打下基础。目前，该实验课程具有相对完整的实验教学体系，充足的师资力量和较为成熟的实验教学安排，但教学方法比较单一，以实验教师讲授为主，缺乏对学生思想政治教育和扩展思维的培养，难以达到新时代人才培养要求。因此，《无机化学实验》课程教学团队开展了教学改革探索，尝试将专业知识的传授、对学生专业兴趣的引导和思想政治教育巧妙地融入《无机化学实验》课程教学中，以实现立德树人和知识传授的相互促进。

一、优化《无机化学实验》课程教学模式

传统教学模式对学生综合素质的培养较少，学生大多是机械性操作，缺少主动思考。新时代背景下，《无机化学实验》课程的改革需要合理使用多种教学模式，在专业基础知识教学的同时，提升学生对实验课程的兴趣，培养学生动手能力，注重思想政治教育，提高学生的综合素质。

1.科学使用教学方法。本着课堂上以教师为主导，学生为主体的教学原则，采用以团队为基础学习（Team-Based Learning，TBL）的教学方式[2]，学生通过课前预习和小组讨论的方式展开实验课程的学习，以此增加学生在线下实验操作方面的参与度，培养学生在科学实验方面的创新思维。同时，在线下教学中采用以问题为导向的教学方法（Problem-Based Learning，PBL），提高学生对无机化学实验课程的兴趣，增加学生对实验操作练习的积极性和主动性。PBL 教学方法鼓励学生进行跨学科交叉学习，因此，PBL 教学法对于专业知识与思想政治教育相结合的融合式教学有较好的促进作用[3]。教师除了对学生的专业知识与实验技能进行指导外，还应着重培养学生团队协作意识、数据分析的能力，注重学生的思想政治教育，以达到提高学生的综合素养，培养符合新时代要求的全面型人才。

2.巧妙融入思政元素。习近平总书记在全国高校思想政治工作会议上指出：“要坚持把立德树人作为中心环节，把思想政治工作贯穿教育教学全过程，实现全程育人、全方位育人，努力开创我国高等教育事业发展新局面”[4]。可见，思想政治教育不应简单依托于思想政治类课程，而是应该融入到基础课程、专业课程、实验实践课程等一切形式的课程中，润物细无声地实现立德树人的最终目标[5]。在教学中灵活运用相关行业的模范事迹，融入更多的人文情节和思考，巧妙地融入思政元素，从而摆脱单维度的理论知识和专业技能的传授体系，使知识成为有温度、有厚度的知识。例如，在“无机物的制备与表征”内容讲授伊始，教师可讲授国家最高科学技术奖获得者、中国科学院院士徐光宪的事迹作为课程内容的引入。我国是世界上最大的稀土所有国，由于缺乏镨钕分离的关键技术，早期只能出口稀土精矿等初级产品，再以几十倍甚至几百倍的价格购进深加工的稀土产品。1972 年，徐光宪所在的北京大学化学系接到了分离镨钕的军工任务，年过半百的徐光宪人生中第三次改变研究方向，换专业，带领团队潜心研究高效、成本低的镨钕分离方法。团队人员查遍了国内外的相关资料，终于在美国人放弃的推拉体系中找到灵感，自主创新出一套串级萃取理论，把镨钕分离纯度提高至创世界纪录的99.99%。后来，徐光宪又通过扎实的理论归纳能力，利用当时还没有普及的计算机模拟技术，设计出最优化的工艺流程，并将相关科研成果无偿推广至国营工厂，使我国从最大的稀土所有国成功转变为世界上最大的稀土生产国。在实验课程教学中巧妙融入思政元素，既能够以较快的速度将学生引入到本堂课程内容当中，又润物细无声地将爱国主义教育与爱国情怀融入专业知识，使学生充分感受并学习我国初代科研工作者在苛刻的研究环境下奋斗自强、锲而不舍的科学研究精神。

3.合理利用线上平台。近年来，在线教学平台飞速发展，提供了良好的教学手段。在实验课教学中合理地利用线上教学平台，符合新时代背景下对实验课教学的要求，也可以在实验课时不增加的情况下，有效增加思想政治教育的隐性教学时间[6]。调整后的无机化学实验课程教学可以利用慕课、微课等线上教学资源扩展学生的科研思维，并将结合思想政治教育的内容与实验课程背景的知识提前上传至学习通APP 平台，为学生课前预习提供多方面的资源。这些课前准备都将辅助学生在线下实验课程前形成较为完整的实验思路，为课上的动手操作训练提供帮助。例如：在“未知化合物、阳离子鉴定和分离”课程前，教师先在学习通APP 平台上传电影《横空出世》的片段，并线上发起关于“为什么不能用盐碱水浇筑混凝土”的话题讨论，引导学生认识到水体中未知化合物检验、鉴定的重要性，课上通过知识讲解和实践练习让学生进一步理解未知化合物、阳离子鉴定和分离的原理及方法，课后要求学生结合本堂课学习的知识完成学习通平台的话题讨论。同时，在线教学的互动平台为教师及时给学生答疑解惑提供了窗口，也起到了增进师生间互动和交流的作用。综上可见，合理利用混合式教学方式，可以达到最佳的实验教学效果。

二、增加《无机化学实验》课程的考核项目

随着无机化学实验课程的不断改革，仅以课堂出勤率和实验报告的撰写情况为标准评价学生实验课程的学习情况不够严谨。新时代背景下的无机化学实验课程不应只是流于表面，增加无机化学实验课程的考核项目，注重过程考核，既可以增加学生对实验安全意识的理解和对科学研究态度的重视，又可以切实提高学生的动手能力，对推进“实验前期线上学习—实验过程学习—实验后期总结—总结后再学习”的形成性评价[7]具有重要意义。

1.加强安全意识培养。传统的实验课程教学以学生掌握实验技能操作为主要课程目的，任课教师对学生安全意识的培养重视程度存在不足，导致学生的实验安全意识较为薄弱。近年来，高校及科研院所实验室安全事故频发，大部分是由于学生安全意识不到位、基础实验操作错误造成的。可见，加强对学生的实验室安全意识教育，并对学生进行相关考核是十分必要的。课前，任课教师应将实验室安全卫生制度及实验室事故的基本处理方法等相关内容上传至学习通APP 平台供学生学习，并利用APP 设置准入式安全知识考核，学生通过后方可正式进入实验课的学习。课上，任课教师就预习内容对学生进行提问，了解学生掌握情况，并对重点的制度条约进行再次讲解，必要部分可通过演示方式进行，便于学生理解，强化学生记忆。在整体实验课程教学中，当使用到常见的高危化学试剂及设备仪器时，任课教师应多次强调其使用规范和注意事项，并观察学生们的操作规范性，遇到问题及时提醒、纠正。同时，任课教师也应就安全事故应急处理和自救办法进行讲解，增强学生应对突发事件的信心，遇事不慌，掌握正确的事故处理办法。

2.增加实验原始记录表考核项目。在实际生产和科学研究中，屡屡发生因小数点点错位置、基础实验操作不当等不严谨的原因造成重大实验安全问题和经济损失的案例。例如，合成氨工业开辟了人工固氮的途径，很大程度上促进了粮食的增收，且该工艺对化学工业技术的发展具有重大影响，但其探索的道路是十分曲折且漫长的。合成氨研究屡次失败，一部分是因为该工艺的反应条件较为苛刻，难以探究，另外一部分是因为德国化学家能斯特错误的理论计算，得出该工艺是不可能进行的结论。后来发现，能斯特仅因为一个数据的误用造成了整体理论计算的失误，导致人工合成氨的研究一度停顿。学生应当充分认识到严谨的实验态度和准确的实验数据记录对科学研究及今后从事本专业工作的重要性，而培养学生在实验过程中认真记录原始数据则是这一方面非常重要的体现。因此，将学生实验数据原始记录表的完成情况纳入无机化学实验课程的考核，可以起到让学生重视实验原始数据记录，培养其良好的实验习惯。

3.加大动手能力考核比重。高校实验教学是提升学生基础科研实践水平的重要部分，而无机化学实验作为学生进入高校后的第一门基础实验学科，承担着夯实学生基本操作、规范实验技能的作用。任课教师应在实验教学中强调过程指导，围绕“学做实验”“会做实验”“能做实验”“做好实验”的教学思路实施实验教学过程[8]。对于重要的基本操作步骤设置考核环节，纳入最终成绩评价。例如，正确地配制溶液是无机化学实验中非常重要的操作基本功，任课教师应在此设置任务考核点，对学生的操作规范性进行考查，任课教师对学生的完成情况记录、打分，并对学生操作过程中存在的问题及时纠正。在整体实验体系过程中，任课教师设置多个类似的任务考核点，实际考查学生掌握实验基本操作、熟练使用常见仪器的情况，以达到扎实学生基础实验能力的目的。

三、加强《无机化学实验》课程教师的团队建设

实验教师在实验课程教学中起着不可或缺的主导作用，因此，如何加强实验课程教师的队伍建设对新时代无机化学实验课程的教学改革至关重要。

1.加强青年教师培养。一般来说，对于部分刚走上工作岗位的高校教师，尤其是理工科教师而言，他们的专业基础往往是深厚的，但由于教学经验不足，不能较好地将专业知识深入浅出地转化为易于学生理解的内容，容易出现照本宣科的情况。实验教学环节中这一现象尤为突出，实验课堂很容易被限制在“实验目的—实验原理—实验步骤—实验结论”这一固定的思维框架中，学生容易厌倦，在实验操作中疲于应对、敷衍了事，难以实现预期的教学效果。为了尽快提高青年教师的教学能力，《无机化学实验》课程团队建立了青年教师助教制度，制度要求新入职的青年教师（高校教学经历不足五年者）要从事一年以上全职助教工作，在经过助教环节并通过课程团队教师资格认定后，方可独立承担实验教学工作。青年教师助课制度帮助青年实验教师尽快成长，更好地完成从研究生到实验教师身份的转变，在较短时间内提升教学能力，从而使课程团队整体教学实力和教学质量得到了有效的提升。

2.积极开展课程团队教研活动。新时代下课程改革的不断探索对实验教师的专业能力、教学水平和理念都提出了更深层次的要求，尽管实验教师可以在开展教学活动的过程中不断学习、不断进步，但单个教师在教学实践中的体会难免是有局限的。因此，无机化学实验课程教师团队定期开展实验教学交流活动，任课教师就实验课上讲授的内容、教学方法和教学思路进行交流，一起商讨教学中存在的困难和需要解决的问题，深入钻研课程涉及的重点、难点，并根据课程改革的相关要求，探讨课程改革的方向和创新点。交流活动中，青年教师积极地向资深教师请教问题，不断改良教学方式和内容，巩固了自身的专业知识，有效提升了个人实验教学能力。资深教师也在指导青年教师的过程中，开拓了新的教学改革思路，不断改良教学方法，进一步巩固和提高了自身教学水平。任课教师通过课程团队教研活动，交流各自教学中的心得，相互学习优秀的教学思路和经验，完善了各自专业知识结构；团队整体互相促进，教研氛围良好，实验课程教学质量得到了有效提升。

3.拓展校际、校企合作。实验课程教学是应用型人才培养的重要环节，为了更好地达到新时代人才培养要求，除实验教师自身提高与课程团队内部交流外，实验课程教学团队还应加强与兄弟院校、科研院所的交流，尤其应该多到相关企业参观学习，了解新时代的行业发展，根据最新的行业需要进行教学内容改革。《无机化学实验》课程团队利用寒暑假时间与辽宁卫衡检测科技有限公司的技术人员进行交流学习，了解企业的运营机制和工作岗位要求，探讨无机化学实验最新的教学研究进展。任课教师在参观交流中了解到，很多无机化学实验基础操作在实际生产实践中有十分重要的应用，例如，进行电感耦合等离子体光谱仪（ICP）测试前，需要对待测物品进行消解，这一过程对溶液配制的精确性要求很高。在实际教学中，任课教师在涉及溶液配制的实验时，可以通过这个案例强调正确的溶液配制操作对实际生产实践的重要性。《无机化学实验》课程团队通过此次交流活动，结合企业专业岗位要求和学科前沿发展方向，及时优化了授课方式和内容，提高了课程内容和实际生产实践的契合程度，全面提升了团队整体教学水平。实验课程的优化和调整也进一步提升了学生学习化学基础实践操作的兴趣，增强了学生的动手能力，有效提高了教学效果。

新时代人才培养要求对当前《无机化学实验》课程教学提供了明确的改革方向，实验教师团队通过优化教学模式、增加考核项目和加强教师课程团队建设等措施，对《无机化学实验》课程进行了教学改革探索，有效提高了学生对实验课程的积极性，注重培养学生的实验动手操作能力，并在教学中注重思想政治教育，全面提升了学生的专业知识和综合素质水平，达到了“育人”“育才”相结合的人才培养效果。◆