工科類基礎化學實驗教學改革與實踐

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摘要：基礎化學實驗是眾多工科類專業的專業基礎課程之一，是培養本科生應用能力與創新能力的重要實踐教學活動，而傳統的教學模式已無法滿足現代社會對”新工科”人才的需求。針對基礎化學實驗課程結構獨立、課程內容過時、實驗手段落后、評價方式不合理、生師比過大等問題，通過調整課程設置、優化提升實驗內容、完善考核等，大幅提升學生的實踐能力與職業素養。

關鍵詞：新工科；化學實驗；教學改革

近幾年，在“新工科”背景推動下，許多重點大學對基礎化學實驗課程的內容和模式上都在進行改革探索，并已經取得了不少成功經驗。但各校的性質和專業結構特點不同，對于地方高校基礎化學實驗課程教學體系的改革還未有成熟經驗可供借鑒。地方綜合性大學起點低，資源有限，因此如何能更好地融入“需求為導向，開放辦學，培養應用型復合人才”的新工科建設是值得深入探討的問題。地方高校依托區域資源與社會發展，與地方的切實需求結合十分緊密，發揮該優勢，對接地方經濟社會發展需要和企業技術創新要求，深化產教融合、校企合作、協同育人，推動傳統工科專業改造升級。許多工科專業是以實驗為基礎的學科，實驗是培養科學思維的有效形式，培養學生創新創業能力的重要環節。基礎化學實驗（包含無機化學實驗、分析化學實驗、有機化學實驗與物理化學實驗）是很多工科專業的重要專業基礎課，其任務是讓學生掌握基礎化學實驗的基本操作技能，加深對化學基礎理論的理解和提高運用專業知識解決實際問題的能力。為了適應我國工程教育改革發展，提出打破現有傳統基礎實驗課程教學體系，根據地方高校性質和專業結構特點，以我院環境工程專業為例，研究符合地方高校工科專業新的實驗課程教學模式并更新實驗內容，使之能夠勝任行業發展需求的應用型和技術技能型人才的培養。

1目前基礎化學實驗教學中亟須解決的關鍵問題

為了適應“新工科”對于地方高校培養應用型、技能型、創新型人才的要求，開展工科類四大基礎化學實驗改革亟須解決以下四個方面的問題。

1.1實驗課程設置過于獨立的問題

四大基礎化學的理論知識本就交錯往復，而現有實驗課程內容相對單一，兩個實驗所需驗證的理論知識點本是相承接的，或者相互印證的，但在實驗內容上沒有任何聯系，表達分散。實驗課程設置過于獨立，實驗之間沒有承前啟后，缺乏對學生所學知識進行融會貫通能力的培養，同時，缺乏對學生綜合職業素質的培養，如綜合實驗能力、實驗設計能力和研究能力的培養。每節實驗課結束時，學生僅僅是做完了某門課程的實驗，而對實驗課程的總體缺乏認識。這樣，實驗課程不僅沒有充分發揮加強理論知識理解的作用，更沒有提高學生邏輯思維與發散思維的能力。

1.2實驗內容缺乏新意，實驗手段落后的問題

現有的實驗課程過于經典，與時代嚴重脫節，且與其他專業實驗的橫向聯系較少，沒有充分發揮服務后續專業課程的作用。并且，實驗手段比較單一落后，整個實驗課程中沒有新的實驗儀器的介紹與使用，實驗過程又缺乏實驗方法設計和個性化實驗教學的環節。因此，一些傳統的單一驗證性實驗教學，內容陳舊，手段落后，難以提起學生主動參與實驗教學的興趣，更難以達到激發學生創新能力的實驗教學目標。

1.3實驗課程過于注重實驗目的和結果

傳統的實驗課程考核主要以實驗報告為依據，未考察學生實際操作的情況，這種實驗課成績評價方式忽略了學生的實踐能力。這樣會導致學生對實際動手操作積極性不高，對儀器設備的規范性操作重視度不夠，在一定程度上抑制了學生學習的主動性，不利于學生實踐能力提高，在一定程度上阻礙了應用型和技術技能型人才的培養[5]。

1.4實驗課程中生師比高的問題

地方本科高校一般生師比較高，而高的生師比意味著較差的教學質量，制約著我們培養更多的人才，特別是創新人才。生師比過高將會導致實驗過程中，教師對學生實操指導程度降低，同時對于實驗室安全監管力度也有所減弱，不利于提高學生操作的規范性，也不利于加強學生的實驗室安全意識。

2新工科背景下地方高校基礎化學實驗教學改革的主要措施

2.1調整課程設置

原有的基礎化學實驗分為無機化學實驗、分析化學實驗、有機化學實驗、物理化學實驗，實驗內容上多有重復雷同，特別是無機與分析化學實驗。所以，根據四大化學理論課程開設情況，不再獨立設置課程實驗，而將其合為基礎化學實驗1、2、3，分別在第一、二和三學期開設。適當減少驗證性實驗課時，增加創新性實驗課時。實驗結構上盡量要做到相互聯系，環環相扣。

2.2優化提升實驗內容

在“新工科”背景推動下，根據學科特點改革實驗教學內容，注重設計性及研究性實驗教學環節，科學選擇實驗項目，合理設計實驗內容，建立符合專業基礎課教學特點、加強素質提高和能力培養、因材施教，以及以學生為主體的、開放式的基礎化學實驗教學新體系。2.2.1加強基礎實驗操作演示與訓練“新工科”背景下，注重學生應用能力的培養，所以，在實驗教學過程中，更應該重視學生實驗規范性操作，注重學生實踐技能的訓練和提高。在基礎化學實驗1中，設置單獨的課時，增加專門針對儀器設備的操作視頻，學生可以通過網絡學習空間先進行預習，在課堂上再次播放視頻，學生和老師一起討論各種量出與量入式儀器使用方法、洗滌方法和注意事項，讓學生明白規范操作的重要性，對化學實驗過程有直觀認識，減少實操的失誤。除了集中學習儀器操作外，對于同一種實驗儀器，在不同的實驗中應在操作的精密度和準確度上對學生提出不同的要求，這樣不僅能達到“熟能生巧”的效果，還能實現“不斷進步”的要求。2.2.2合理設計實驗內容課程設置將以前的四大化學實驗整合成基礎化學實驗1、2、3，相應的實驗內容不再按照理論課程的內容安排。基礎化學實驗1、2的任務是使學生熟練掌握基本操作技術、熟悉實驗儀器、學會實驗方法，所以，這兩階段主要以驗證實驗為主，后期可以開設創新實驗作為學生的興趣選做實驗。實驗內容上既要保留最經典的化學分析實驗，還要增加一些現階段比較熱點的實驗內容，增加學生的學習興趣，并且，科研反哺教學，引入一些教師們的科研成果編寫到實驗教材中。例如，在吸附實驗中，傳統以活性炭為吸附材料，但還引入本學院青年教師科研所制備的高效環保的秸稈吸附劑作為實驗材料，與傳統活性炭材料進行對比，不僅加深學生對理論知識的理解，而且大幅提高學生的科學研究興趣。在創新實驗教學中，調整教師定位，以學生為主體，增加應用性強與本專業聯系緊密的綜合設計性的實驗內容。任課教師擬定多個開放性的實驗課題，讓學生自主選擇。學生通過查閱文獻，自主設計實驗流程，完成實驗過程。教師從旁協助，最終只對實驗點評，實現了全面開放式實驗教學模式，增加了學生接觸新儀器、掌握新技術、學習新方法的機會，進一步培養了學生實踐與創新能力。

2.3完善考核方式

實驗成績應由實驗報告、操作技能、實踐能力三方面組成，在基礎實驗1、2中應該更加重視學生的操作技能，所以，平時實驗過程中就給每位同學的操作水平進行評分，這樣可以督促學生不斷改進技能，并且在實驗課程結束再集中考評學生的儀器操作技能，且主要是針對玻璃儀器的操作使用。考核方式以隨機抽取考試內容的方式進行。在實驗3，加大對學生實踐能力的評價，包括其觀察、分析問題、解決問題的能力。

2.4軟化高生師比

讓高年級的同學自愿報名，并通過相應的標準考核后，參與低年級學生的基礎化學實驗教學工作，輔助教師教學，幫助低年級同學規范操作，并且將其作為學生勤工儉學的一項活動之一。這樣，不僅緩解師資不足問題，而且可以提高學生參與實驗的積極性，以及提升學生應用技能與學習能力。

3結束語

在“新工科”背景推動下，地方高校以“需求為導向，開放辦學，培養應用型復合人才”的新工科建設為目標，積極地對基礎化學實驗課程進行改革，不斷提升學生應用能力、實踐能力與創新能力等。針對傳統基礎化學實驗課程存在的課程結構獨立、課程內容過時、實驗手段落后、評價方式不合理、生師比過大等問題，通過整合課程資源，調整課程結構，改進優化實驗內容，完善考核方式，學生參與教學的方式，調動了學生學習的積極性，提高了學生的科研興趣，培養了學生實踐與創新能力，為“新工科”背景下地方高校的實驗實踐教學提供了參考。

參考文獻

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作者：蔣曉 馬朝旭 單位：西華師范大學