无机及分析化学实验教学探讨

无机及分析化学实验教学探讨

蒋琪英　钟国清　白进伟　胡亚敏　杨定明

(西南科技大学材料学院基础化学实验中心　四川绵阳　621002)

摘　要　基础化学实验教学是人才培养的重要环节，也是高等院校培养学生创新能力的重要手段。从实验教学方式，实验内容的选取，实验成绩的评判以及教师在实验课程中的作用着手，寻求对学生的动手能力、解决实际问题能力、综合分析问题能力以及创新能力的培养。

关键词　无机及分析化学实验；实验教学；课程改革

近年来，教育部明确提出高等学校要重视本科的实践性教学环节，而大学基础化学实验教学是现代化学教育的重要内容，是传授学生知识和技能、训练科学方法和思维、培养科学品德和创新精神、全面实施素质教育的有效形式。随着学科、专业的调整，我校原环境、材料、生物等相关学科专业的基础化学课程相应进行了调整，1997年在省教委工科非化学类专业化学课程改革项目的资助下，将《无机化学》和《分析化学》整合为《无机及分析化学》。实验学时压缩到仅为32或24甚至16学时，而化学本身是一门在实验基础上发展起来的学科，需要实验来推动其发展，并且该课程对这些专业学生后续学习和科研有极大的影响。因此，如何让学生在有限的学时里，能顺利从中学化学过渡到大学化学，适应大学教育方式，将理论和实际应用相结合，将这两门课的知识有机结合起来，同时改革以往化学实践教学的弊端，在实验教学中渗透新的教育思想和方法，体现素质教育和创新教育，这些给我们提出了新的要求。为此，我们课题组根据现有实验条件，结合专业不断探索适合我校实际的基础化学实验教学方法。

一、以学生为本，采取合理的教学方式

实验改革的目标是通过系统的实验教学，加强基本训练，着重能力培养，强化创新意识。创造性教育要求对学生既有宽的基础知识和新的专业知识的传授，又要有自学能力、独立思考能力、动手能力的培养，尤其是现代意识、竞争意识的培养。为此，我们做了一些新的尝试，主要以学生为主体，主要体现在：

(1)针对生源及学生的实际水平，采取分层次教学。

(2)针对专业及学时，实验内容分必做和选做，对学时太少的专业重在基本技能训练，要求获得过硬的操作能力。设置选做实验内容，学生可根据自己的情况以及能力选择，充分发挥学生的主动性和创造性。

(3)课堂以学生为主，教师引导的方式。教师充分肯定学生的能力，让学生成为整个过程的主体，放手让学生自行处理实验中的问题，引导和鼓励学生在了解仪器原理的基础上大胆使用仪器设备，增加动手训练的机会，鼓励学生之间合作交流，通过交流达到相互启发和激励，辨别真伪，判断是非；引导学生养成仔细观察，认真分析实验现象，探索实验方法和条件改善的习惯。充分注意学生的反馈信息，认真对待学生提出的各种意见与建议，从而更好地完成教学。另外，鼓励学生充分利用课外时间参与实验的准备，增加锻炼自己的机会。

最大的矛盾是实验课程的学时数太少而又要确保和提高实验教学质量，为此，我们正逐渐采用现代化实验教学手段弥补实验课时的不足，利用省部共建资金的投入改善实验教学条件，实现多媒体实验教学、开设计算机模拟实验等。同时积极创造条件开放实验室、开辟第二课堂，以全新的实验教学模式来解决教学改革中出现的新问题。

二、从培养学生的素质出发，编写适合的实验教材

以往我校选用的实验教材为通用教材，有的内容我们没有条件做，有的对一些专业不适合，为此，我们在总结以往的教材和现有教材的基础上，结合我们多年的教学经验，结合学生专业和学校实际情况，从培养学生掌握基本的知识，扩展学生的思维和充分发挥学生的能力出发，将整个实验教材内容分四部分，而涉及有机和仪器分析的内容，由于有相应的课程，因此在该课程中不再体现，这样避免了内容的重复，突出了该课程的重点。具体为：

(1)基本仪器及操作知识介绍。这部分涉及的内容许多已在中学化学中学习过，选用目的主要是让学生“温故而知新”，学生可结合自己实际情况利用课余时间自行选做。

(2)基本技能实验。这部分内容的编选主要从实用性、实效性及可行性三方面考虑。实用性，即安排的内容可用于解决生活中的实际问题，如化学分析中对学生“量”的单元训练中，设置了运用酸碱滴定法原理测定食醋中的总酸量；运用配位滴定原理分析不同环境水的硬度以及市售各种钙制剂的钙含量等；运用氧化还原滴定原理测定各种食物蔬菜及药品中的维生素C，或各种水体中的COD，了解水质的污染程度；运用分光光度法测定生活水中微量铁等。通过这样的实验，让学生既学会了基本原理，掌握了基本技能，又能与生活实际相联系。实效性，即安排的内容能够完成教学目的，如将传统实验中元素及物质性质鉴定融入到合成实验中，设置了发光材料的合成，感光材料的制备以及特殊用途配合物的合成等，通过这些实验让学生了解合成的基本方法，物料配比计算，掌握合成中涉及的各种仪器的使用和相应元素及物质的相关性质，同时了解前沿科学。可行性，即根据现有的实验条件以及学生已有的知识水平，能够完成所安排的实验内容。总之，这部分内容着重体现在对无机化学基础知识、基本操作技能以及化学分析中准确的“量”的训练，内容相对简单，主要为后续实验打好基础。设置的每一个实验，其实验方法、实验技能方面往往有其独立之处，希望学生通过训练力求在每一个实验中重点学习一种实验方法，学会一种数据处理方法，了解一种减少系统误差的方法，掌握一种仪器和装置的调整与操作方法，学会一类实验报告的书写。

(3)综合应用实验。这部分内容意在培养学生的综合能力，涉及各种方法和知识的综合，难度相对比较大，且运用的原理和知识点较多，如三草酸合铁(Ⅲ)酸钾合成及组成测定，水泥熟料全分析，含铬废水的测定及处理，土壤中腐殖质含量的测定等。

(4)设计实验。意在培养学生知识的迁移和运用能力以及书面表达能力，根据理论知识，选编了植物中某些元素的分离和鉴定，利用废料设计合成明矾的合理工艺路线，活性氧化锌的制备与分析(对比不同方法的结果)等。同时这部分内容学生也可自行选择感兴趣的课题。

三、从通用性、专业性、环保性安排实验

为利于学生对知识的掌握，安排实验内容遵循先易后难、循序渐进的原则，先加强基本操作技能训练，后综合性、设计性实验。安排顺序上充分考虑环保性，体现在药品的节约、实验试剂的连续利用以及实验内容上。如在基本技能训练的实验中要求学生将自己配制的标准溶液用于下个实验待测物的测定，这样既节约药品又可让学生自己检查前一实验的准确性；又如将自己合成的硫酸亚铁铵用于综合实验三草酸合铁(Ⅲ)酸钾的合成中做原料等。另外内容安排上结合专业，如为环境专业学生选编了水质中COD的测定，含铬废水的测定与处理，让学生通过这些实验，了解污染状况以及这些污染物对人体健康的影响等。对材料专业学生选编实验——水泥熟料全分析，对生命科学院的学生则选择了一些与生命有关的实验，如维生素C及水中钙的测定等内容。

四、从调动学生积极性，建立客观可行的实验成绩判定标准

成绩是检验学生学习效果的重要依据，科学评定实验成绩能客观地反映学生的实验能力和态度，促进学生对实验课的学习兴趣，否则就会引起不良效果。为了让教师和学生重视实验课，对传统的实验成绩评定方法进行了改革，主要包括平时成绩和最后综合成绩两部分。平时成绩包括：预习成绩、课堂成绩、课后实验报告成绩。由于学时少，要顺利完成教学，将有限的时间用于实验，课前预习是实验成功的关键，因此考查时对预习要求要严，每次实验前由任课教师逐一检查预习报告。内容包括简易的实验流程，简单的原理，实验的操作要点、难点、重点及注意事项，用到的有关常数，实验所用仪器的注意事项等必须记录在专门的预习本上，这样学生对自己所做内容才会有清晰的了解，明确的实验目的，需要完成的任务。课堂实验成绩：包括操作的规范性，数据记录，课堂纪律等方面。实验报告成绩：包括实验结果，原始数据处理，反常现象产生的原因分析，实验失败的理由，实验方法及条件的改善等。综合考试则一般在综合实验时进行，主要考查学生对各种方法掌握、各种仪器的熟练使用情况，以及具体问题解决情况。

当然，不同阶段，不同实验，考核的重点会有所不同：

(1)基本技能训练阶段。该阶段属于基本功训练，为后面实验的快速准确完成铺路，要求学生必须了解仪器的操作原理，正确规范使用各种仪器，特别是在化学分析单元操作训练上，要求动作必须规范。因此在这阶段不仅要求学生初步掌握物质合成制备等方面的知识，以及基本技能如标准溶液的配置与标定、各种常规量器的正确使用，而且牢固树立“量”的观念，会对实验数据进行正确处理。

(2)综合实验阶段。这阶段既是训练综合判断与分析能力，也是测试学生对基本技能部分的掌握以及无机与分析知识的结合情况。在这个环节要求学生操作规范，熟练使用各种仪器，学会综合前面所学知识解决实际问题，学会分析与判断结果等。例如，在含铬废水的测定及处理实验中，要求学生不仅会运用氧化还原滴定的知识，掌握分光光度计的使用，还要考虑铁和铬等元素的性质，了解铬在生活和工业中的作用，待测样的取样方法以及工业和生活中铬的排放标准等；在三草酸合铁(Ⅲ)酸钾的合成与测定中，学生除了要了解铁、钾等元素及其物质的性质、应用与合成，而且要学会运用重量法、氧化还原滴定法等对物质组成的测定；在对水泥熟料全分析实验中，则要求学生了解生产水泥的原料、各种标准以及各种测定方法的使用等等。

(3)设计实验阶段。这是开拓学生创新思维的关键，能充分发挥学生的主动性，因此在这个阶段要求学生学会知识的迁移与思维的自组织，学会把通过各种途径吸纳的各种信息进行加工处理，使各个信息单元有机地联系起来形成完整的知识链，纳入大脑的知识结构之中，形成新的知识结构。考查学生通过查阅资料和对问题的了解程度，包括原料的性质、实验所根据的原理、实验所涉及的仪器、实验可能产生副产物的原因以及实验的关键步骤等，最后以小论文的形式完成报告。

在综合性、设计性实验中，逐步培养学生进行科学探索的方法、途径和能力，以及吃苦精神和团队精神。实验报告的书写，用模拟科技论文的格式，从而提高了学生的写作能力。通过这样的标准和方法评价学习效果，一方面可让学生重视实验，另一方面肯定学生的付出，给每个学生一个公平的机会，激发学生的主动性和创造性。

参考文献

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