无机及分析化学实验课程教学改革初探*

刘俊渤，梁大栋，唐珊珊，常海波，吕晓丽

(1 吉林农业大学资源与环境学院，吉林 长春 130118；2 吉林农业大学生命科学学院,吉林 长春 130118)

教育的核心是人才的生成和发展，其目的在于实现对受教育者知识技能的培养和人格的塑造。高等院校教育的基本途径是通过课程的实施得以实现，而课程教学又是课程实施的主要手段和途径。虽然教学不是教育的全部，但课程教学承载着教育相当多的功能。因此，教学的改革既关乎课程建设，又影响着人才的培养质量。在信息教育技术不断发展的大环境下，如何改变传统的教学过程，切实发挥教师在教学中的主导作用，使学生由被动的接受型学习变为主动的自主型学习，这不仅是学校所要求的和期望的，也是教师本身所追求的和思考的。尤其随着近几年高等教育教学理念与教学目标等方面的变革和发展，使得农业院校无机及分析化学化学实验课程教学内容信息量不断增大，而课程的授课学时却不断减少，从而使授课的矛盾更为凸显。因此，只有坚持以人为本的现代教育理念[1]，真正地改变无机及分析化学实验课程传统的教学内容、教学方法及教学模式，才能提高学生的素质和素养，培养具有创新意识和创新能力适应社会发展的卓越人才。

1 无机及分析化学实验课程教学改革的思路

依据《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020)》的要求，按照人才培养的顶层设计，基于新时期高等教育人才培养的架构模式，以注重学生全面发展的素质教育理念为统领，以区域经济社会发展对人才培养的客观需求为导向，以培养学生创新精神和实践能力为重点，以学生学会无机及分析化学实验基本知识与基本操作技能为目标，实现无机及分析化学实验课程的教学改革，解决人才培养中严重偏离社会发展需求的现实问题。毫无疑问，这也是无机及分析化学实验课程改革与发展进程中需要突出解决的问题。

2 无机及分析化学实验课程教学改革的措施

2.1 注重指导和引领，增强实验课程改革的针对性

根据课程动态的人才培养方案，每年调整并完善无机及分析化学实验课程执行教学大纲，以指导无机及分析化学实验教学及教学内容的整合。课程执行教学大纲修订过程中不仅强调实验内容的科学性、基础性、前沿性和可操作性，还强调无机及分析化学实验的专业思想、创新思维和动手能力教育，尤其是科学研究素质和能力教育[2]。

课程执行教学大纲包括实验的预期教学目标，不仅有对学生提出的具体要求，教材、参考书、网上学习资源、使用指南、详细考核方式及评分标准等，还有教师结合所授专业给予学生学好实验课程的诚恳建议等。同时，针对每一个教学单元，还根据不同专业的授课群体，从基本内容、专业侧重、能力培养、针对性练习等四个方面分别给予详尽说明，并将其上传学习通、微信等网上资源，使教与学更具有方向性、针对性和可操作性。此外，课程执行教学大纲还为各个教师在课程结构改革时留有充分余地，教学内容整合时既有基本统一要求而又不过多约束，因材施教，以适应不同学院、不同专业学生的个性发展。

2.2 完善实验课程的教材建设

根据无机及分析化学实验教改发展和我校的专业与课程特点，多年来始终坚持自主编写无机及分析化学实验教材。教材编写时，坚持理论联系实际、精选、弹性、适用的原则，体现了“创新性、实用性、综合性与先进性”，同时将先进的教学理念，学科的新进展和优秀的科学成就固化其中。内容安排上加强与农林相关应用领域的衔接，注意避免和其它学科的重复或脱节，同时教材还注重合作学习，及知识与社会、生产实际的联系。我们自编的由中国农业出版社出版的无机及分析化学实验规划教材其特色主要体现在以下几方面：

(1)注重实验技能的训练与培养。无机与分析化学实验基本操作的规范性和熟练性是本课程教学的基础，教材除详细介绍分析化学实验基础知识和基本操作外，还设置了定量分析基本操作训练与图解，内容不仅阐释准确，清晰、简明、深入浅出，且富有吸引力。

(2)突出绿色化学理念。不仅开设综合性设计性实验，减少污染倡导绿色化学，同时紧密联系生产与生活实际，把当代化学、化工、材料、物理、生物、环境及食品等领域中涉及的最新理论成果和技术融合到实验教材中，打造教材新亮点，使教材的导向和引领作用得到充分体现，发挥其育人的辅助功能。

(3)增加了计算机网络技术的应用。在教材中编写了利用Excel数据处理软件处理分析实验数据的方法，从而在很大程度上减少了数据处理过程中产生的误差。此外，针对一些具体实验还采用信息技术，设计多种教学手段。无机及分析化学实验中计算机技术的应用，不仅突破了传统化学实验的局限性[3]，而且使实验教学的科学性、操作性及规范性得到体现。

(4)无机实验与分析实验交融化。通过对原有的无机实验与分析实验去旧更新，通过融汇整合，吸收各领域最新研究成果与最新研究动态，实现无机实验与分析实验学科之间的相互交叉与相互渗透。这不仅使学生掌握了新的方法，也解决了课程授课学时少与授课内容多之间的矛盾，而且也使实验教学更贴近科学研究与生产生活实际。

(5)知识拓展。为拓宽学生的视野，每个实验后根据实验内容增加一些相关知识简介，科学发展前沿介绍或人物故事等内容的相关链接，不仅使教材更具有可读性、新颖性、应用性和趣味性，同时也潜移默化激发了学生报效祖国的责任感与使命感。

2.3 改革实验课程的教学方法

众所周知，教学改革是一个永恒的话题，也是质量建设工程中的重要环节，在课程教学中只有进行时，没有完成时。无机及分析化学实验任务是巩固和扩大理论获取知识，学会实验操作各种技能和重要仪器的使用方法，为学好后续实验课和获得科学研究打下基础[4]。基于这种认识，近几年努力尝试优化与整合适应潮流的新型实验课教学方法，具体如下：

(1)挖掘实验教学内容的思政元素，将思想政治融入实验课堂。例如，在三草酸根合铁(Ⅲ)酸钾的制备课堂上，除了介绍无机合成的方法、操作与意义等专业内容之外，还深入广泛挖掘国内著名无机合成化学学科奠基人徐如人先生的经典故事[5]。通过介绍徐如人先生与夫人把一生500多万的积蓄全部捐赠给学校，设立教育基金感人至深的事迹，进而引导学生爱国情怀与创新理念。此外，在铁的比色分析翻转课堂上，还通过不同时期我国高等院校使用的新、旧分光光度计仪器展示与对比，让学生见证我国科学技术的蓬勃发展等。这不仅提高了教学质量，也使学生在学到知识，开阔视野的同时有所感悟，更使学生的国家情怀，感恩之心油然而生，教学也真正实现了教书育人的作用。

(2)优化整合实验教学内容，向传统的教学体系挑战。本着重基础，突出技能，适量适当的实验教学原则，在保证科学性的前提下，不刻意追求无机化学与分析化学学科的完整性。去掉一些经典、陈旧内容与重复性实验，淡化性质实验，有机整合无机实验及分析实验教学内容，以求得在有限的学时框架内争取教学效益与教学质量的最大化。例如，将传统酸碱标准溶液的比较滴定、白醋中乙酸浓度的测定及纯碱总碱度的测定三个实验的教学内容加以整合，由原来三个实验，授课12学时整合为一个实验，节省了8学时授课时间。无机分析实验的优化整合，也使其教学从基本技能强化与验证性实验的掌握，过渡到以综合型实验为主导，及设计型和探究式实验为手段的新型教学体系。

(3)改革实验课程教学模式和考核方法。倡导教师编辑实验基本操作，自己拍摄无机及分析化学实验课堂演示实验等实验教学录像片，及引进其他高校公开出版的微课、慕课等多媒体课件。这些直观、生动、形象的网络教学，极大提高了实验预习阶段学生对无机及分析化学实验仪器的感性和理性认识。同时教学中，对难度不大而学生又感兴趣的实验，尝试进行师生翻转的实验教学模式，发挥学生在实验课堂上能动性。有限的课堂反转，极大地激发了学生自觉探索和自主学习的热情，给实验课教学带来勃勃生机。此外，为突出对学生技能的培养，实验课还采取抽签考试方式进行考核，考试内容有操作，有口答，有综述。且对操作性强的实验，实行随堂跟踪学生在实验过程中的表现，并结合操作对学生实施考核打分，即突出了对学生的技能培养，同时也有效避免了少数学生不注重过程参与，抄袭报告现象的出现。总之，通过给学生创造自主学习、合作学习、探究学习的空间，极大地激发了学生积极探究、独立研究、自我感悟、自我体验、自我内化的积极性，实现其自我塑造和自我发展。

(4)采取线上线下协同授课、答疑及评价。为了激发学生的学习热情，达到知识、能力和素质的综合教育的目的[6]，不仅在实验室的楼道构建前沿性的多学科、多专业、多方向的化学橱窗，还在实验室展示先进的实验仪器设备和仪器使用指南等资料，用以丰富学生的知识面与开阔学生的视野。同时，还在课前将实验项目与内容、教师录制的课程实验操作与仪器使用方法短视频、使用仪器的发展史、无机及分析化学实验学科的最新研究成果、涉及实验的相关科学家的先进事迹及化学小常识等内容上传到学习通，建立内涵丰富和实用效果优良的无机及分析化学实验系列课程网站，以指导学生利用网络环境进行自主学习、探究学习与发现学习。此外，还实现了网上答疑、网上考试、网上评价和网上实验选修等，让答疑和考试走出了课堂，这些措施有力的促进了学生良好学习风气的形成，影响并改变了学生学习的积极性、创新性以及学习效果。

2.4 实行主线与辅线混合教学模式

基于对学生能力的培养和社会经济发展的现实需要，以提高学生独立实验与综合运用能力为前提，把创新思维与创新技术的培养融入无机及分析化学实验新教学体系，创建适应新时代需求的无机及分析化学实验新教学过程，确立了主线式与辅线式实验教学两种模式。

主线教学模式是指实验课堂的教学，其内容分为两个层次：第一层次注重实验基础知识与基础操作的掌握与运用能力，删除验证性质实验，增加基本操作与基本技能训练综合实验，提高了实验课程教学的起点；第二层次增加设计性、综合性及研究性实验项目。综合性实验注重对学生传授分析问题和解决问题的思路和方法，培养创新意识；计性实验则体现出较强的探索性与研究性，要求学生四人一组探讨与完善实验步骤，设计实验路线，写出实验方案。同时在主线实验教学中，也把化学在农业、食品及生物学方面的相关应用元素有机融入课堂，并保证学生一定宽度的实验技术操作训练。

辅线教学模式是由开放实验室、创新创业科技活动、校外实习及社会实践等环节组成。首先，将常规实验教学中一些疑难问题作为开放式实验的研究内容。在开放式实验中要求学生在查阅文献的基础上调整实验条件，对存在问题加以解决。其次结合农业行业特点和日常生产及生活的需要，研制和开发一些新型化学品，其中主要以学生参加由教师指导的科技创新创业活动为主，内容多与指导教师的科研及学生所学的专业相关，目的是培养学生对专业的兴趣和加深对实验研究规律的掌握。如开展“鹿油冷制手工皂的制备及性能评价”创新活动，学生们不仅尝到了做皂的快乐，学习的快乐，也养成勇于创新与积极实践的科学态度，同时也使学生在反反复复的实验中体验到科研工作的艰辛和取得成功的喜悦。对于校外实习，不仅能积累实践经验，还能明确学生毕业的发展方向。此外，还建议学生利用假期，深入自己所在城市乡村，根据所学习和掌握的基本理论，针对涉及农业生产、食品安全和环境保护等实际问题提出自己的认识以及解决问题的办法。所有辅助模式教学，学生完成后都奖励适当学分。辅助教学模式的实施，一方面可加深学生对社会的了解，教师也可通过活动考察和选拔优秀学生，使其直接参加教师的科研课题工作，进一步提升学生的知识与能力；另一方面，新增课外教学活动，也有效缓解学时少和教学内容多的矛盾。

实验课程教学改革是保证实验课程健康、平稳、可持续发展的关键。我们深知，实验课程教学改革需要做的工作还有很多，是一个长期而艰巨的系统工程，不仅需要与兄弟院校多交流、观摩与学习，还需要我们持续注重教材的基础建设，不断扩充师资队伍，充实实验教学内容，改革与创新教学方法，尤其更要重视为学生自主学习提供平台的信息资源库的建设。因此，只有坚持知识传授、能力提高与素质培养相融合的育人原则，把以人为本，以文化人，以理服人，以德树人的育人理念融入教学全过程，才能使培养的学生成为国家之栋梁。