王峰+黃薇+朱洪龍+劉雪靜

＼[作者簡介＼]

王峰（1971），女，江蘇沛縣人。教授，碩士。主要研究方向為無機化學(xué)教學(xué)與研究。

＼[摘要＼]

無機化學(xué)實驗是化學(xué)化工類專業(yè)的第一門實驗課，承載著培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度、正確規(guī)范的操作技能和良好的實驗習(xí)慣的教學(xué)任務(wù)，是學(xué)生從事專業(yè)研究必備的基本素質(zhì)。傳統(tǒng)的無機化學(xué)實驗大多是驗證性實驗，繁瑣無新意，學(xué)生缺乏主動性，而設(shè)計性實驗是激發(fā)學(xué)生探究意識和培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的有效途徑。實踐證明，利用設(shè)計性實驗以學(xué)生為主、教師為輔的教學(xué)模式實施開放式實驗教學(xué)，充分發(fā)揮經(jīng)典無機化學(xué)實驗的魅力，由學(xué)生自行設(shè)計實驗方案、獨立完成實驗的全過程，調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性，培養(yǎng)了嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和良好的職業(yè)素養(yǎng)，發(fā)掘了學(xué)生的創(chuàng)造性思維，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)和今后的工作奠定堅實的基礎(chǔ)。

＼[關(guān)鍵詞＼]

無機化學(xué)實驗;設(shè)計性實驗;教學(xué)方法;模式

＼[中圖分類號＼]G642.0

＼[文獻標(biāo)識碼＼]A＼[文章編號＼]10054634（2015）03009404

無機化學(xué)實驗是化學(xué)化工類專業(yè)開設(shè)的第一門實驗課程，是溝通中學(xué)化學(xué)和大學(xué)化學(xué)知識和學(xué)習(xí)模式的橋梁，在無機化學(xué)實驗內(nèi)容本身的基礎(chǔ)上承載著培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度、正確規(guī)范的操作技能和良好的實驗習(xí)慣的教學(xué)任務(wù)，在整個教學(xué)計劃中起著承上啟下的關(guān)鍵作用＼[1，2＼]。因此，無機化學(xué)實驗教學(xué)的好壞將直接影響到學(xué)生對本專業(yè)的興趣、實驗習(xí)慣及實驗技能的培養(yǎng)，也關(guān)系著后續(xù)專業(yè)實驗課的開設(shè)效果＼[3＼]。

1無機化學(xué)實驗的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)模式

無機化學(xué)實驗的教學(xué)內(nèi)容難度不大，但是知識范圍很廣，包含基礎(chǔ)知識和基本操作技能、基本化學(xué)原理、元素化學(xué)和無機化合物的制備等等。無機化學(xué)實驗所開設(shè)的實驗項目大部分是經(jīng)典實驗和驗證性實驗，甚至有很多都是在中學(xué)老師講過學(xué)生背過的，例如“氫氣的制備和銅相對原子質(zhì)量的測定”、“阿伏伽德羅常數(shù)的測定”、“硫酸銅結(jié)晶水含量的測定”、各族元素單質(zhì)及其化合物的性質(zhì)等等，實驗結(jié)果都是已知的，每個實驗項目的教學(xué)時間是3～4個學(xué)時，在這樣一個很短時間內(nèi)要求學(xué)生掌握實驗原理、儀器原理、熟悉儀器的操作使用、實驗注意事項并完成實驗難度很大，沒有辦法只好在實驗教學(xué)過程中教師對實驗原理、實驗步驟、儀器操作方法等盡量交待清楚，很多學(xué)生“照方抓藥”完成實驗，走個過場，隨便寫個數(shù)據(jù)，或者抄抄實驗報告，自己思考的很少，其學(xué)習(xí)主動性無從發(fā)揮， 更談不上想象力和創(chuàng)新思維的實踐了，久而久之，還形成了一種不動腦思考，應(yīng)付差事的壞習(xí)慣。

近年來，伴隨著中學(xué)化學(xué)教學(xué)改革的逐步開展，大部分高校都已經(jīng)意識到傳統(tǒng)實驗教學(xué)中存在的諸多問題， 并與中學(xué)化學(xué)教學(xué)一起都在進行著各式改革＼[47＼]，在整個實驗教學(xué)體系的改革中為了避免實驗操作的重復(fù)往往把更多的基本操作和基本技能實驗調(diào)整到了大一，或者刪減了一些驗證性實驗而增加了一些綜合性和應(yīng)用性試驗，無機化學(xué)實驗也隨之更名為“普通化學(xué)實驗”或“基礎(chǔ)化學(xué)實驗”，其結(jié)果雖然強化了基礎(chǔ)、訓(xùn)練了綜合實驗?zāi)芰?，但同時過多且集中的實驗基礎(chǔ)訓(xùn)練容易導(dǎo)致枯燥乏味厭學(xué);驗證性實驗的減少使學(xué)生缺少了第一手第一眼的實驗感性認(rèn)識，從而在跨越到綜合應(yīng)用性實驗時缺乏過渡相當(dāng)于“拔苗助長”，增加了教和學(xué)的難度。

因此，學(xué)院無機化學(xué)實驗教學(xué)中引入了設(shè)計性實驗的教學(xué)模式。

2設(shè)計性實驗內(nèi)容的選擇

2.1經(jīng)典的無機化學(xué)實驗

經(jīng)典的無機化學(xué)實驗包括化學(xué)常數(shù)測定和簡單無機化合物制備，較復(fù)雜化合物的制備一般在綜合化學(xué)實驗中開設(shè)。雖然大多數(shù)學(xué)生對經(jīng)典的無機化學(xué)實驗內(nèi)容和結(jié)果都比較熟悉，但真正操作卻是第一次。因此，筆者選擇這一部分實驗以設(shè)計性實驗的形式開設(shè)。

2.2元素化學(xué)中的驗證性實驗

元素及其化合物性質(zhì)實驗因為繁瑣、枯燥，歷史地位屢遭質(zhì)疑。目前，大多數(shù)高校已經(jīng)對其進行了大幅度壓縮甚至摒棄。但是它是無機化學(xué)實驗的重要組成部分，通過元素化學(xué)實驗可以獲得大量物質(zhì)變化的第一手的感性知識，加深對課堂上講授的基本原理和基礎(chǔ)知識的理解和掌握，進一步熟悉元素及其化合物的重要性質(zhì)和反應(yīng)，這也是無機化學(xué)實驗的主要學(xué)習(xí)任務(wù)。因此，棗莊學(xué)院選擇將元素化學(xué)實驗內(nèi)容優(yōu)化整合而不是簡單地刪減，以小型的設(shè)計性試驗開設(shè)。

整合后的元素化學(xué)實驗內(nèi)容不拘泥于課堂教學(xué)內(nèi)容的系統(tǒng)性，而做為三種類型的設(shè)計性試驗開設(shè)。第一種類型做為典型的性質(zhì)實驗，例如ds區(qū)元素，是理論和實驗中很重要很典型的元素化合物;第二種類型做為無機化合物的制備和性質(zhì)檢測，例如鹵族元素碘的實驗“海帶（紫菜）中提取碘及碘的性質(zhì)”;第三種類型做為化學(xué)原理實驗，例如氧化還原反應(yīng)、沉淀溶解平衡、配合物的性質(zhì)等，把常見單質(zhì)及化合物的性質(zhì)歸類實驗。三種類型的實驗盡可能囊括元素化學(xué)要求掌握的實驗內(nèi)容而不重復(fù)，同時這三種類型的實驗內(nèi)容并不是固定不變的，例如“KMnO4氧化劑在不同的酸堿性介質(zhì)中被還原產(chǎn)物不同”既可以做為錳化合物的性質(zhì)，也可以做為氧化還原反應(yīng)原理實驗，又可以高錳酸鉀的制備實驗開出。

3設(shè)計性實驗的教學(xué)方法

3.1經(jīng)典的無機化學(xué)實驗

1） 實驗項目的提出。學(xué)期初實驗教師制定一學(xué)期的實驗計劃表，其中標(biāo)出設(shè)計性實驗;在實驗開出的前兩周布置實驗題目，提出設(shè)計要求，根據(jù)實驗的性質(zhì)和難度要求學(xué)生由2～3人一組經(jīng)查閱文獻資料、小組討論后確定實驗設(shè)計方案。實驗設(shè)計方案包括實驗原理，所用儀器和藥品的種類、規(guī)格、濃度、用量、實驗步驟、操作方法和注意事項，實驗結(jié)果的文獻參考值，實驗中可能會出現(xiàn)的問題及處理方法等。

2） 查閱資料。大一新生還沒有學(xué)習(xí)過文獻檢索課程，很多學(xué)生不懂得怎樣查找資料，因此需要實驗教師提前指導(dǎo)學(xué)生查閱文獻，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)圖書館的專業(yè)資料和電子資源的使用方法，學(xué)會資料的篩選。

3） 教師批改實驗方案。提前一周，學(xué)生上交實驗方案給教師批閱。同一個實驗不同的學(xué)生會選擇不同的方法。例如，在設(shè)計“阿伏伽德羅常數(shù)的測定”實驗方案時學(xué)生分別選擇了電解法、單分子膜法、量氣法等。教師批改的時候針對每種方法應(yīng)該注意的問題提問學(xué)生，學(xué)生根據(jù)教師意見修改、充實和完善實驗方案。第一次的實驗設(shè)計方案多數(shù)是學(xué)生在文獻資料中摘抄的，沒有自己的見解，比如單分子膜法中，學(xué)生習(xí)慣了實驗中直接用已經(jīng)配好的溶液，并沒有想到自己需要配制硬脂酸鎂的苯溶液，更沒有想到它的濃度是多少，在老師提問后才想到文獻中查找這個濃度，繼而想到這個濃度意味著什么、大或小對實驗結(jié)果的影響。

隨著設(shè)計性試驗的逐漸開出，學(xué)生不再只是簡單的查和抄，慢慢地學(xué)會分析判斷不同文獻資料不同實驗方法的優(yōu)缺點，融進自己的實驗經(jīng)驗，提出合理的實驗方案。

4） 實驗。學(xué)生在實驗方案經(jīng)教師許可后，方可進入實驗室實驗。實驗時，教師不再需要過多的講解，學(xué)生自己完成實驗過程，包括實驗儀器的組裝、溶液的配制及標(biāo)定等，在實驗過程中要求學(xué)生仔細(xì)觀察現(xiàn)象，記錄數(shù)據(jù)，教師來回巡視、檢查學(xué)生的實驗操作，學(xué)生遇到問題無法解決時教師及時與學(xué)生討論并加以引導(dǎo);實驗進行中期組織同學(xué)討論：實驗原理設(shè)計成實驗步驟的思路、實驗儀器的使用方法、同一種方法應(yīng)該注意的問題、不同方法之間的比較等等。每當(dāng)此時，學(xué)生就會有種恍然大悟的感覺。例如，在第一次設(shè)計實驗“阿伏伽德羅常數(shù)的測定”中，有的同學(xué)因為熟悉選了電解法，有的同學(xué)因為簡單選了單分子膜法，還有的同學(xué)看到文獻中說速度快而選擇了量氣法。實驗后，大家分別就自己的方法，自己實驗中走過的經(jīng)驗和教訓(xùn)一步一步總結(jié)過來，收效頗豐。有個同學(xué)甚至不好意思地說：“老師，這個實驗步驟不應(yīng)該是這樣的，這是我在網(wǎng)上抄的，應(yīng)該這樣修改?！?/p>

5） 實驗報告。在實驗完成后，經(jīng)老師審查實驗記錄和簽字后方可離開實驗室，在實驗課后進行實驗數(shù)據(jù)的處理和實驗過程分析并完成實驗報告，最后由實驗指導(dǎo)教師判定此次實驗的成績。

3.2元素化學(xué)中的驗證性實驗

一個元素化學(xué)實驗項目一般由多個具體的小實驗組成，涉及的化學(xué)反應(yīng)類型、藥品種類和產(chǎn)生的實驗現(xiàn)象豐富多彩，但是實驗步驟簡單，需要精密儀器少，反應(yīng)的發(fā)生完全依靠實驗人對實驗現(xiàn)象的觀察和判斷。例如，產(chǎn)物是溶解于溶液還是以沉淀形式存在，沉淀的形態(tài)是絮狀、膠狀或是顆粒狀的;產(chǎn)物的顏色比如碘溶解在水中、乙醇中和四氯化碳中的顏色辨別僅靠教材中的文字描述是無法判斷的，只有細(xì)細(xì)觀察和比較才能逐步積累經(jīng)驗。因此，元素化學(xué)實驗是培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)觀察能力和感性認(rèn)識的精髓。

元素化學(xué)實驗課程的開設(shè)時間基本上是在化學(xué)原理理論授課之后。在具體的教學(xué)過程中，要求學(xué)生預(yù)習(xí)實驗時要推測實驗現(xiàn)象和實驗結(jié)果，實驗中全面地觀察現(xiàn)象（顏色、形態(tài)、氣體或沉淀的生成等），如實記錄實驗現(xiàn)象并做出自己的判斷。元素化學(xué)實驗初期，教師根據(jù)已知的實驗步驟引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合理論知識分析實驗要求、實驗條件的控制，得出實驗結(jié)論;逐漸過渡到要求學(xué)生設(shè)計出合理的實驗步驟驗證化合物的性質(zhì)，例如分析NaNO2的氧化性還原性強弱;利用分步沉淀的方法分離Cl-、I-;鑒定Fe2+是否已被氧化等等。

元素化學(xué)實驗既加深了理論課知識，又解決了以往只動手不動腦的機械性操作的問題，培養(yǎng)學(xué)生仔細(xì)觀察和尊重科學(xué)事實的良好習(xí)慣，特別是當(dāng)實驗結(jié)果出現(xiàn)異常時更激發(fā)了學(xué)生討論探索的激情，從而進一步提高學(xué)生思考問題、分析問題和解決問題的綜合能力。

4設(shè)計性試驗的開設(shè)方式

4.1合理安排實驗項目，形成循序漸進的梯度

無機化學(xué)實驗是大學(xué)第一門實驗課，學(xué)生實驗?zāi)芰τ邢?，因此整個實驗項目的設(shè)置順序是按照由簡單到復(fù)雜、由基礎(chǔ)到綜合、由已知到未知的“梯度”循序漸進，讓學(xué)生逐步養(yǎng)成科學(xué)的實驗思維方法。在第一學(xué)期開出儀器的認(rèn)領(lǐng)與洗滌、玻璃工、分析天平的使用、溶液的配制、粗鹽的提純和轉(zhuǎn)化法制備硝酸鉀等基礎(chǔ)操作實驗后，在每個實驗項目中安排一些小型的設(shè)計性試驗，例如，結(jié)合理論課的習(xí)題配制某種緩沖溶液并檢驗其緩沖能力、設(shè)計某種特定的原電池、檢驗氧化還原反應(yīng)的介質(zhì)對于氧化還原反應(yīng)的影響等，然后選擇性地開設(shè)硝酸鉀溶解度的測定、阿伏伽德羅常數(shù)的測定、二氧化碳相對分子質(zhì)量的測定、硫酸銅結(jié)晶水含量的測定等簡單的設(shè)計性實驗，主要訓(xùn)練學(xué)生的查閱文獻、實驗設(shè)計能力，培養(yǎng)其科學(xué)的思維習(xí)慣;在第二學(xué)期安排了一部分綜合設(shè)計性實驗，如設(shè)計實驗驗證某種物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)、未知物的鑒別、混合離子的分離與鑒定、常見無機物的制備及組成的定性、定量分析等。

4.2適當(dāng)開放實驗室，實施開放式實驗教學(xué)

實驗課是一個訓(xùn)練的過程，不同的學(xué)生動手能力不同，完成實驗的時間也不相同。在有限的學(xué)時內(nèi)，基礎(chǔ)差的學(xué)生可能做不完實驗，有些學(xué)生急于實驗任務(wù)無暇仔細(xì)觀察實驗現(xiàn)象，有些學(xué)生可能會得到不理想的實驗結(jié)果。因此，為使學(xué)生得到充分的基本技能訓(xùn)練和科研素質(zhì)培養(yǎng)，棗莊學(xué)院化學(xué)化工與材料科學(xué)學(xué)院實行開放式實驗教學(xué)。根據(jù)學(xué)生實驗課時和實驗室的具體情況，制定實驗室的放時間，安排實驗教師進行指導(dǎo)。一方面，對在課堂內(nèi)做得不夠的或考查不合格的進行著重訓(xùn)練，做到人人過關(guān); 另一方面，對一部分好的學(xué)生進行一些實驗的選做或?qū)φn堂實驗進行進一步的探討，對實驗裝置和實驗方法的探索和創(chuàng)新，鍛煉他們的實驗操作技能，初步培養(yǎng)他們的科研能力。

4.3考查

在每學(xué)期的無機化學(xué)實驗考核中安排一次設(shè)計實驗考查，設(shè)計實驗的評價結(jié)果占總評成績的30%。第一學(xué)期為化學(xué)常數(shù)測定實驗，考察學(xué)生在查閱資料、方案設(shè)計、實驗操作、實驗結(jié)果、協(xié)作精神、安全環(huán)保和研究報告等方面的表現(xiàn)。第二學(xué)期為元素化學(xué)實驗，當(dāng)堂抽簽完成，考察學(xué)生在方案設(shè)計、實驗操作、現(xiàn)象觀察與實驗結(jié)論總結(jié)等方面的表現(xiàn)。

5總結(jié)

無機化學(xué)實驗教學(xué)中的設(shè)計性實驗并不必須是綜合性實驗，而是做為探究式教學(xué)方法的一種形式，把簡單實驗看作是一項科學(xué)研究，尤其是讓經(jīng)典實驗再現(xiàn)經(jīng)典而不是簡單地重復(fù)驗證前人的結(jié)果，引導(dǎo)學(xué)生收集相關(guān)實驗資料、制定實驗方案、自己動手實驗，指導(dǎo)學(xué)生分析實驗現(xiàn)象并自行概括得出結(jié)論，在實驗結(jié)果的驗證過程中提高實驗?zāi)芰ΑＲ虼耍跓o機化學(xué)實驗中開設(shè)設(shè)計性實驗，從大學(xué)實驗的起步階段重視培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力，不僅激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣、積極性和主動性，更重要的是培養(yǎng)了學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和良好的職業(yè)素養(yǎng)，發(fā)掘了學(xué)生的創(chuàng)造性思維，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)和今后的工作奠定了堅實的基礎(chǔ)。

參考文獻

＼[1＼] 北京師范大學(xué)主編.無機化學(xué)實驗（第三版）＼[M＼].北京：高等教育出版社，2001.

＼[2＼] 劉書銀，等.實驗化學(xué)（第二版）＼[M＼].濟南：山東大學(xué)出版社，2010.

＼[3＼] 馮潔.高師化學(xué)實驗教學(xué)應(yīng)以學(xué)生可持續(xù)發(fā)展為本＼[J＼].實驗室研究與探索，2004，（8）：47.

＼[4＼] 崔斌，趙建社，張逢星，等.大一化學(xué)實驗的改革與實踐＼[J＼].大學(xué)化學(xué)，2006，（2）：1921.

＼[5＼] 王佩華.改革“無機化學(xué)實驗”課教學(xué)加強學(xué)生實驗?zāi)芰途C合素質(zhì)培養(yǎng)＼[J＼].陜西師范大學(xué)學(xué)報（哲學(xué)社會科學(xué)版），2003，（專輯）：231233.

＼[6＼] 徐占林，王麗明，趙麗娜，等.高師化學(xué)實驗教學(xué)內(nèi)容、方法和手段的改革與實踐＼[J＼].吉林師范大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2004，（1）：4547.

＼[7＼] 曹慶林，楊善中，王華林，等.基礎(chǔ)化學(xué)實驗教學(xué)改革的探索與實踐＼[J＼].實驗室研究與探索，2004，（4）：79.

Exploration of designing experiments establishing mode in

Inorganic Chemistry experiments teaching

WANG Feng，HUANG Wei，ZHU Honglong，LIU Xuejing

（College of Chemistry，Chemical Engineering and Materials Science，Zaozhuang University，

Zaozhuang， Shandong277160，China）

Abstract

Inorganic chemistry experiment is the first experiment course in chemistry or chemical engineering speciality.It is teaching tasks of inorganic chemistry experiment to cultivate the rigorous scientific attitude，correct standard operation skills and good experimental habits，and which is also the students′ essential basic qualities in the professional field.The classical inorganic chemistry experiment items are mostly verification experiments， tedious，no new meaning，and so maybe lead to student′s lack of initiative. While，designing experiments is the effective ways to inspire students′ explore consciousness and train students′ innovative ability.To carry out open experimental teaching using design experiments in a studentcentered and teachersupplemented teaching mode，the charm of classic inorganic chemistry experiment will be given full play.Experimental programs designed by the students themselves and independently complete the whole process of the experiment，which will stimulate study interest of students，develop a rigorous scientific attitude and good professionalism，explore the students′ creative thinking，and establish found for subsequent courses of study and future work.

Key words

inorganic chemistry experiment;designing experiments;teaching method;mode