無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)改革初探

陳靜 孫旭鐲 苑立博 李波 趙東欣 謝文磊

摘?要：化學(xué)實(shí)驗(yàn)類課程在理工科院校中占有重要的地位，它的實(shí)踐性和社會(huì)應(yīng)用性很強(qiáng)，對(duì)于培養(yǎng)具有創(chuàng)新型思維人才有重要意義。老師和同學(xué)們體驗(yàn)了實(shí)驗(yàn)課程的虛擬仿真線上教學(xué)的可操作性和直觀性，但是也有因?yàn)槿鄙賱?dòng)手實(shí)操而產(chǎn)生的遺憾。因此當(dāng)下的實(shí)驗(yàn)課將擯棄“以教師為中心”，采用線上線下混合式教學(xué)模式，從教學(xué)方式的改革、考核方式的改革、課程思政與實(shí)驗(yàn)課程的深度融合等方面對(duì)無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程改革進(jìn)行了初步探索，希望以此為契機(jī)，推動(dòng)實(shí)驗(yàn)類課程教學(xué)活動(dòng)中教師的主導(dǎo)性與學(xué)生的主體性相統(tǒng)一、知識(shí)的灌輸性和啟發(fā)性相統(tǒng)一、顯性教育和隱性教育相統(tǒng)一。

關(guān)鍵詞：混合教學(xué);課程思政;無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn);課程教學(xué)改革

1?緒論

在前期網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的日子里，老師們通過各種“互聯(lián)網(wǎng)+”工具開始了線上課程教學(xué)[13]。化學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，化學(xué)中的理論和定律都源于實(shí)驗(yàn)，同時(shí)又為實(shí)驗(yàn)所檢驗(yàn)?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)是需要學(xué)生通過動(dòng)手實(shí)驗(yàn)、記錄、分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果等體驗(yàn)式學(xué)習(xí)完成對(duì)知識(shí)的反芻和創(chuàng)新。線上教學(xué)對(duì)實(shí)驗(yàn)課的沖擊很大，學(xué)生不能親自動(dòng)手操作，為此，部分高校充分利用仿真教學(xué)平臺(tái)對(duì)學(xué)生進(jìn)行仿真教學(xué)。

無機(jī)化學(xué)是河南工業(yè)大學(xué)化學(xué)、化工、應(yīng)化、環(huán)境、生物、食品、材料等涉化學(xué)類專業(yè)的大一新生開展的第一門化學(xué)類專業(yè)基礎(chǔ)課，每學(xué)年大約有1700名學(xué)生學(xué)習(xí)該課程。無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程與無機(jī)化學(xué)互相依托，為了更好地實(shí)現(xiàn)理論課與實(shí)驗(yàn)課相結(jié)合的系列教學(xué)改革，我們安排無機(jī)化學(xué)課堂教學(xué)的教師同步擔(dān)任無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的指導(dǎo)教師，同時(shí)安排無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)開課時(shí)間略滯后于無機(jī)化學(xué)。

隨著大一新生入學(xué)，新一輪的無機(jī)化學(xué)及無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)即將展開。我校無機(jī)及分析化學(xué)教學(xué)團(tuán)隊(duì)的老師們經(jīng)歷了線上教學(xué)的洗禮后，對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)模式進(jìn)行了反思，同時(shí)也對(duì)線上教學(xué)進(jìn)行復(fù)盤，觸發(fā)了教學(xué)團(tuán)隊(duì)對(duì)眼下無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)改革的探索。

傳統(tǒng)的無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)主要是教師利用展板講解實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)步驟，演示基本實(shí)驗(yàn)操作，學(xué)生對(duì)照書本逐步完成實(shí)驗(yàn)操作。隨著信息技術(shù)的發(fā)展，教師利用網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行教學(xué)改革進(jìn)行得如火如荼，特別是引入微視頻、微量實(shí)驗(yàn)和仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)[45]。

從2020年2月初學(xué)校就借助各種“互聯(lián)網(wǎng)+”工具，對(duì)教師進(jìn)行培訓(xùn)，指導(dǎo)課程線上教學(xué)的準(zhǔn)備工作，而對(duì)于分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)課，老師們采用了微瑞虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)來協(xié)助完成實(shí)驗(yàn)。經(jīng)過一個(gè)學(xué)期的線上教學(xué)，教師和學(xué)生已經(jīng)熟練掌握各種軟件的使用，熟悉獲取各種優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源的平臺(tái)。盡管實(shí)驗(yàn)課程通過虛擬仿真實(shí)驗(yàn)完成了教學(xué)任務(wù)，但是基本的實(shí)驗(yàn)操作技能還是需要學(xué)生多動(dòng)手操作才能達(dá)到好的訓(xùn)練效果。下表是傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)、線上實(shí)驗(yàn)教學(xué)、混合實(shí)驗(yàn)教學(xué)三種教學(xué)方法的比較。新學(xué)期的實(shí)驗(yàn)課將擯棄“以教師為中心”，采用線上線下混合式教學(xué)模式，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)中教師將采用多種教學(xué)方式和不同的教學(xué)手段，幫助學(xué)生自主學(xué)習(xí)，掌握實(shí)驗(yàn)技巧，培養(yǎng)動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力，將學(xué)生培養(yǎng)成高素質(zhì)、創(chuàng)新型人才。

2?教學(xué)方式的改革

無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的授課對(duì)象是剛?cè)氪髮W(xué)的學(xué)生，學(xué)習(xí)方法和思維方式還停留在“高中生”階段，學(xué)習(xí)上對(duì)教師過分依賴，實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)知識(shí)和操作技能薄弱，但是學(xué)生對(duì)動(dòng)手實(shí)驗(yàn)又充滿好奇和興趣。因此“培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力”的教學(xué)目標(biāo)需要融入整個(gè)基礎(chǔ)無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中[6]。

2.1?創(chuàng)新課程導(dǎo)入模式

開課前指導(dǎo)教師在“學(xué)習(xí)通”上建立完整的課程體系，涵蓋本學(xué)期的實(shí)驗(yàn)安排，實(shí)驗(yàn)安全教育視頻，實(shí)驗(yàn)室注意事項(xiàng)，魅力化學(xué)展示，實(shí)驗(yàn)基本操作視頻、課堂演示實(shí)驗(yàn)的視頻和講義、測(cè)試題庫(kù)。學(xué)生在課程開始前先自主學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)室安全常識(shí)和實(shí)驗(yàn)室注意事項(xiàng)，并觀看魅力化學(xué)展示的精彩實(shí)驗(yàn)瞬間。該過程的引入有利于學(xué)生提前介入對(duì)課程的了解，極大激發(fā)學(xué)生對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的興趣和進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室學(xué)習(xí)的期待。而傳統(tǒng)教學(xué)中，學(xué)生是在第一堂課才學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)安全常識(shí)、實(shí)驗(yàn)室注意事項(xiàng)和玻璃儀器的認(rèn)領(lǐng)等教學(xué)內(nèi)容，學(xué)生是被動(dòng)地進(jìn)入課堂，對(duì)要學(xué)習(xí)的知識(shí)不了解。開課前通過網(wǎng)上學(xué)習(xí)的模式對(duì)學(xué)生進(jìn)行課程導(dǎo)入的訓(xùn)練，能夠幫助學(xué)生了解課程特點(diǎn)，培養(yǎng)自我學(xué)習(xí)的能力，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，有利于搭建完整的課程體系。該課程通過課程導(dǎo)入為起始點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生完成如圖所示閉環(huán)式學(xué)習(xí)流程，最終經(jīng)過多輪循環(huán)，達(dá)成教學(xué)目標(biāo)。

2.2?培養(yǎng)獨(dú)立預(yù)習(xí)的好習(xí)慣

課前預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)是培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。在每次課前，教師會(huì)在“學(xué)習(xí)通”發(fā)布學(xué)習(xí)任務(wù)和節(jié)點(diǎn)，要求學(xué)生通過看書、觀看實(shí)驗(yàn)視頻和講義掌握實(shí)驗(yàn)原理，了解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，完成預(yù)習(xí)報(bào)告，并在線上完成相應(yīng)習(xí)題。老師可以通過分析學(xué)生在“學(xué)習(xí)通”的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)掌握學(xué)生的預(yù)習(xí)情況，在課堂教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生對(duì)共性問題進(jìn)行探討。指導(dǎo)教師在實(shí)驗(yàn)課中隱去“教”的角色，把更多的課堂時(shí)間讓渡給學(xué)生，教師“輔助”學(xué)生共同完成實(shí)驗(yàn)。例如，在“氯化鈉的提純”實(shí)驗(yàn)中要求學(xué)生掌握加熱、溶解、常壓過濾、減壓過濾、沉淀、蒸發(fā)濃縮、結(jié)晶、干燥等基本操作。學(xué)生通過課前演示實(shí)驗(yàn)視頻的學(xué)習(xí)，對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)流程有直觀的了解。教師將實(shí)驗(yàn)的重難點(diǎn)通過提要求、設(shè)問題引出，讓學(xué)生通過討論，自主解決。比如引導(dǎo)學(xué)生思考：“如果在蒸發(fā)濃縮的過程中將溶液蒸干了怎么辦？”“含有沉淀的溶液在加熱時(shí)如何防止溶液濺出？”

在無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中，教師加強(qiáng)對(duì)學(xué)生在課前預(yù)習(xí)中的引導(dǎo)，既能培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力使學(xué)生快速適應(yīng)實(shí)驗(yàn)課程，又能激發(fā)學(xué)生動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)的興趣，培養(yǎng)了學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力。

2.3?加強(qiáng)對(duì)實(shí)驗(yàn)的深度探索

無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)具有很強(qiáng)的趣味性，比如硫酸銅的制備實(shí)驗(yàn)，學(xué)生通過灼燒、蒸發(fā)濃縮后能夠直接觀察到藍(lán)色晶體的形成過程，并對(duì)含有晶體的溶液進(jìn)行減壓過濾得到藍(lán)色的硫酸銅晶體。學(xué)生完成試驗(yàn)后，讓學(xué)生將各自的實(shí)驗(yàn)結(jié)果拍照上傳到“學(xué)習(xí)通”的討論區(qū)，大家觀察并比較不同的實(shí)驗(yàn)小組制備得到的硫酸銅晶體的晶型及晶體顏色的差異，請(qǐng)學(xué)生結(jié)合自己的實(shí)驗(yàn)心得以及查找資料，共同探討影響晶體差異的實(shí)驗(yàn)因素有哪些。鼓勵(lì)學(xué)生繼續(xù)將硫酸銅溶解后再重結(jié)晶。學(xué)生通過該實(shí)驗(yàn)，既能掌握蒸發(fā)濃縮和重結(jié)晶的基本操作，又增加了對(duì)實(shí)驗(yàn)的自主探索和思考。