楊旦旦 王 妍 張新利 王冬梅 范 勇 胡登衛(wèi)

(1.寶雞文理學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院，陜西 寶雞 721013；2.吉林大學(xué)化學(xué)學(xué)院，吉林 長(zhǎng)春 130012)

隨著科技的高速發(fā)展和高等教育規(guī)模的擴(kuò)大，高效率的培養(yǎng)高質(zhì)量、高水準(zhǔn)的應(yīng)用創(chuàng)新型人才功在當(dāng)代、利在千秋?！稛o機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)》課程是化學(xué)類專業(yè)學(xué)生的首門專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課，是提高學(xué)生實(shí)踐能力的重要途徑，學(xué)生可通過實(shí)驗(yàn)充分理解、鞏固復(fù)雜的化學(xué)現(xiàn)象和知識(shí)[1]?！稛o機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)》的課程改革不僅是培養(yǎng)應(yīng)用創(chuàng)新型人才的客觀要求和必要途徑，而且有助于形成“崇尚一技之長(zhǎng)，不唯學(xué)歷憑能力”的社會(huì)氛圍。由圖1可知，從1995—2018年中國知網(wǎng)發(fā)表有關(guān)無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程改革的研究論文數(shù)量處于穩(wěn)定增長(zhǎng)的趨勢(shì)，可見《無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)》課程的改革問題一直是備受高校關(guān)注的熱點(diǎn)課題之一。

圖1 1995—2018年中國知網(wǎng)《無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)》課程改革研究的論文數(shù)量

通過對(duì)不同版本的《無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)》教材進(jìn)行簡(jiǎn)單的對(duì)比分析，針對(duì)《無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)》課程內(nèi)容設(shè)置方面存在的問題，我們對(duì)《無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)》課程改革提出以下幾點(diǎn)建議：調(diào)整實(shí)驗(yàn)內(nèi)容配比、推進(jìn)實(shí)驗(yàn)改進(jìn)創(chuàng)新、增設(shè)趣味研究實(shí)驗(yàn)，并以“金字塔”圖呈現(xiàn)了規(guī)劃設(shè)想，以期為《無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)》課程改革拋磚引玉。

1 教材分析

根據(jù)近幾年無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的實(shí)踐和教材的使用情況，本文選取了六種版本的《無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)》教材，具體如表1所示。為了清楚的展示和有效的對(duì)比不同版本的編排結(jié)構(gòu)和框架設(shè)置，本文同時(shí)列出了六種版本教材的內(nèi)容框架，具體見表2。

表1 《無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)》教材版本

表2 《無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)》教材版本內(nèi)容框架對(duì)比

范勇等編寫的《基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)》(無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)分冊(cè))在近年來化學(xué)研究和實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的基礎(chǔ)上進(jìn)行了兩次改版，分開編寫各門化學(xué)實(shí)驗(yàn)以期更利于與化學(xué)基礎(chǔ)理論課程銜接；增設(shè)的新型開放性、綜合性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目有利于培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力，本教材編寫全面，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)部分突出了一定的創(chuàng)新性。

寧光輝等編寫的《無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)》除精選了無機(jī)化學(xué)中的常規(guī)實(shí)驗(yàn)外，加入部分綜合性和趣昧性實(shí)驗(yàn)，一方面能體現(xiàn)出無機(jī)化學(xué)學(xué)科的生活性和綜合性；另一方面將無機(jī)實(shí)驗(yàn)與生活相聯(lián)系，用于解決生活中的現(xiàn)象和問題，有助于提高學(xué)生的動(dòng)手能力，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)無機(jī)化學(xué)知識(shí)及相關(guān)學(xué)科的熱情。此外新增有關(guān)化學(xué)學(xué)科發(fā)展的實(shí)驗(yàn)，有益于學(xué)生養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)、批判創(chuàng)新的科研態(tài)度。內(nèi)容呈現(xiàn)方式由文字性變?yōu)楸砀裥?，而且給出了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)流程圖，更加明確地展示了實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和操作過程，使學(xué)生能夠高效地掌握和進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

中山大學(xué)等校編寫的《無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)》經(jīng)過三次改版，根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的特點(diǎn)要求和教學(xué)規(guī)律，將全書分為既相對(duì)獨(dú)立又互相聯(lián)系的五部分，各部分實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的編排符合學(xué)生的學(xué)習(xí)規(guī)律和教學(xué)原則，一方面使得學(xué)生掌握基本理論和基本操作，另一方面在潛移默化中培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和科研能力。此外在原有基礎(chǔ)上新編入立德粉生產(chǎn)、氯堿工業(yè)、廢水處理等與生產(chǎn)實(shí)際相關(guān)的實(shí)驗(yàn)，以及增加化學(xué)實(shí)驗(yàn)課中出彩的系列實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，不僅密切了實(shí)驗(yàn)教學(xué)和生產(chǎn)實(shí)際的聯(lián)系，而且極大地調(diào)動(dòng)了學(xué)生對(duì)科研的積極性和主動(dòng)性。

牟文生主編的《無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)》(第三版)在第二版的基礎(chǔ)上精選實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，削減驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的比例調(diào)配上，增加綜合性、設(shè)計(jì)性、研究性實(shí)驗(yàn)和微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的比重；改變傳統(tǒng)“照方抓藥”的教學(xué)模式，注重培養(yǎng)學(xué)生分析解決問題的能力和創(chuàng)新能力；刪繁就簡(jiǎn)，使實(shí)驗(yàn)原理簡(jiǎn)明扼要，使實(shí)驗(yàn)流程清晰明確，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目蒲衅焚|(zhì)和工匠精神。

趙新華主編的《無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)》(第四版)采用了板塊結(jié)構(gòu)進(jìn)行編寫，在原有基礎(chǔ)上結(jié)合近幾年來高等學(xué)校無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的新進(jìn)展和改革成果，增減和整合了原教材的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，在結(jié)構(gòu)上按照“基礎(chǔ)—綜合—研究”三層次進(jìn)行建設(shè)，體現(xiàn)出夯實(shí)基礎(chǔ)、加強(qiáng)綜合、引入研究和經(jīng)典實(shí)驗(yàn)、與學(xué)科前沿實(shí)驗(yàn)內(nèi)容相結(jié)合的特點(diǎn)，讓學(xué)生可以充分發(fā)揮其潛力和興趣，最終強(qiáng)化學(xué)生的綜合實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α?/p>

華東理工大學(xué)編寫的《無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)》(第四版)，在各部分實(shí)驗(yàn)選擇中突出應(yīng)用性、先進(jìn)性，并滿足多層次教學(xué)的需要；合理地精簡(jiǎn)和調(diào)整實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，使學(xué)生高效掌握必備實(shí)驗(yàn)技能和方法；綜合性與設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的比重增加，使教材內(nèi)容更加豐富厚實(shí)，使用范圍更加廣泛。

通過對(duì)比分析不同版本的無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教材，我們可以看出，盡管各個(gè)版本教材章節(jié)部分的編排結(jié)構(gòu)有所不同，但主體框架都是由基礎(chǔ)理論、基本操作和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容這三個(gè)基本要素組成的，三者之間的聯(lián)系概括起來如圖2所示：基礎(chǔ)理論是基本操作的前提，基礎(chǔ)理論知識(shí)指導(dǎo)基本操作，基本操作又可以反饋基礎(chǔ)理論；基于基本操作能使實(shí)驗(yàn)內(nèi)容得以有效開展實(shí)施，而實(shí)驗(yàn)內(nèi)容又是對(duì)基本操作的提高總結(jié)。

圖2 《無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)》教材主體框架間關(guān)系

“大同之中有小異”，各個(gè)版本的無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教材除了主體框架一致外，都相對(duì)不同程度地增加了綜合性實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)和開放性實(shí)驗(yàn)的比重，而這部分實(shí)驗(yàn)內(nèi)容在全書中所占的比重卻因書而異，到底這部分實(shí)驗(yàn)內(nèi)容在全書中的比例分配應(yīng)占據(jù)多少才是最為飽和的狀態(tài)，這是一個(gè)值得思考的問題。還需要引起注意的是這六本教材都未涉及改進(jìn)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)和研究性實(shí)驗(yàn)等內(nèi)容。此外趣味實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的編排比重參差不齊，新課改的學(xué)生觀提出要“以人為本”，即一切為了每一位學(xué)生的發(fā)展，而趣味實(shí)驗(yàn)就是化學(xué)實(shí)驗(yàn)釋放魔法與光芒的最佳舞臺(tái)，我相信每一個(gè)學(xué)生都不會(huì)抗拒趣味實(shí)驗(yàn)帶給他們的美妙絕倫的視聽感受，據(jù)此在每一個(gè)學(xué)生的身上所引發(fā)的后續(xù)反應(yīng)更是值得期待的。

2 無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教材改革的設(shè)想

2.1 調(diào)整實(shí)驗(yàn)內(nèi)容配比

傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的最大弊病，就是開設(shè)大量為理論教學(xué)服務(wù)的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，缺乏培養(yǎng)工程應(yīng)用能力的實(shí)驗(yàn)。驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)有利于鞏固學(xué)生的基本操作技能，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的理解，可以為接受性學(xué)習(xí)保駕護(hù)航，但過多的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容易導(dǎo)致學(xué)生的認(rèn)知僵化和片面，導(dǎo)致學(xué)生實(shí)驗(yàn)興趣和認(rèn)知興趣的疲勞，這樣的實(shí)驗(yàn)往往只是一個(gè)“裝配”實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)的也只是裝配工，不能培養(yǎng)和鍛煉學(xué)生解決問題的能力。實(shí)驗(yàn)與理論教學(xué)相輔相成，與純理論教學(xué)相比，實(shí)驗(yàn)教學(xué)在吸引力上有著自己獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，多接觸綜合實(shí)驗(yàn)，有助于學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng)。

在傳承經(jīng)典實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，增加綜合性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，不局限于驗(yàn)證理論知識(shí)的實(shí)驗(yàn)，合理選擇并調(diào)整實(shí)驗(yàn)內(nèi)容比例分布,增加綜合實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的比重，合并簡(jiǎn)化簡(jiǎn)單的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，使無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容更為系統(tǒng)化和科學(xué)化。如在硫酸亞鐵銨的制備實(shí)驗(yàn)中[8]，除了產(chǎn)物的制備之外，可以用現(xiàn)代表征手段繼續(xù)對(duì)硫酸亞鐵銨的性質(zhì)及結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征：如運(yùn)用X 射線衍射儀(XRD)測(cè)定晶體的晶格常數(shù)、組成以及定量計(jì)算和模擬等；使用掃描電鏡能譜儀(EDS)定性定量分析樣品中的元素。教師根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容安排課時(shí)，通過綜合實(shí)驗(yàn)的訓(xùn)練，學(xué)生對(duì)現(xiàn)代表征手段和現(xiàn)代儀器有了初步的認(rèn)識(shí)，從而為以后的綜合實(shí)驗(yàn)打好基礎(chǔ)，這樣的綜合實(shí)踐操作很好的契合了新視野。

2.2 推進(jìn)實(shí)驗(yàn)改進(jìn)創(chuàng)新

無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的開展實(shí)施以基本理論為前提，基本理論和實(shí)驗(yàn)原理相對(duì)固定，隨著科技的高速發(fā)展，化學(xué)實(shí)驗(yàn)方法和儀器更新相對(duì)更快，要善于挖掘新方法技術(shù)替代無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)普通器皿和實(shí)驗(yàn)裝置，巧妙利用實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)的突發(fā)狀況開展實(shí)驗(yàn)改進(jìn)活動(dòng)。目前我們的教材中仍有天平的使用這節(jié)內(nèi)容，但課本中所介紹的天平仍是老式天平，而現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)室使用的是電子天平。此外，在純水的制備中使用的方法還是原來的離子交換法，沒有采用具有時(shí)代性的超濾和膜過濾等方法。新視野下學(xué)生求知欲和科技感都很強(qiáng)，這就需要我們的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容要緊隨時(shí)代的發(fā)展節(jié)奏。

具體來說，我們可以使用連續(xù)去離子技術(shù)(EDI)、超濾和膜過濾等新的方法，制備純水乃至超純水。此外，我們也可以結(jié)合當(dāng)前研究熱點(diǎn)和教師的科研項(xiàng)目開設(shè)創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)。創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)是一個(gè)很好的平臺(tái)，可以利用這個(gè)平臺(tái)，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)研究性實(shí)驗(yàn)的認(rèn)知，根據(jù)學(xué)校的實(shí)際情況抽取不同課題組的科研項(xiàng)目將其納入實(shí)驗(yàn)內(nèi)容中，凸顯實(shí)驗(yàn)課的時(shí)代特色，將無機(jī)實(shí)驗(yàn)從傳統(tǒng)模式向創(chuàng)新模式轉(zhuǎn)變，調(diào)動(dòng)學(xué)生對(duì)化學(xué)科研的熱情和主動(dòng)性，形成崇尚科研的精神。

2.3 增設(shè)趣味研究實(shí)驗(yàn)

針對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容通俗化，可以增加實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的趣味性。興趣是最好的老師，趣味化學(xué)實(shí)驗(yàn)的設(shè)置可以激發(fā)學(xué)生的求知欲，能更好的實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)的“魔力”在于與生活密切相關(guān)，可增設(shè)“彩色溫度計(jì)的制作”、“自制鏡子”和“小木炭跳舞”“水面鞭炮”等趣味化學(xué)實(shí)驗(yàn)。當(dāng)然，這些實(shí)驗(yàn)主要是微型化實(shí)驗(yàn)、聯(lián)合實(shí)驗(yàn)和綠色實(shí)驗(yàn)。微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)不是常規(guī)實(shí)驗(yàn)的簡(jiǎn)單比例縮小，而是采用微型化的儀器裝置進(jìn)行的化學(xué)實(shí)驗(yàn)[9]。

研究性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容對(duì)教師和學(xué)生的要求相對(duì)最高，難度也最大，增加研究性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，一方面可以將前沿科研成果融入實(shí)驗(yàn)課程，進(jìn)而更新實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容；另一方面，研究性實(shí)驗(yàn)的開展可以增強(qiáng)學(xué)生對(duì)先進(jìn)儀器的操作能力。例如，在研究性實(shí)驗(yàn)中可以用X 射線衍射、熱重、紅外等對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)、性質(zhì)等方面進(jìn)行表征。此外，教師在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)，要充分考慮實(shí)驗(yàn)前后的關(guān)聯(lián)性，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的選取不僅要符合教學(xué)大綱的要求，還需重視實(shí)驗(yàn)過程的環(huán)境友好性，盡可能地選擇綠色實(shí)驗(yàn)。在實(shí)際操作過程中，怎么留存學(xué)生的樣品，如何應(yīng)對(duì)實(shí)驗(yàn)過程中的突發(fā)狀況，這些都是實(shí)驗(yàn)老師在實(shí)際教學(xué)環(huán)節(jié)中所要考慮的問題，這也是對(duì)老師統(tǒng)籌規(guī)劃和應(yīng)變組織能力的一次實(shí)戰(zhàn)考核。

3 課程改革設(shè)置展望

我們用一個(gè)金字塔結(jié)構(gòu)圖簡(jiǎn)單概括對(duì)未來無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的設(shè)置，如圖3所示，基本操作實(shí)驗(yàn)是基礎(chǔ)，所占比重最大，有利于培養(yǎng)和鞏固學(xué)生扎實(shí)的基本操作技能，是后繼高階段實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)。在此基礎(chǔ)上增加綜合實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步提高學(xué)生的基本操作技能。綜上，各實(shí)驗(yàn)所占比重分別設(shè)為：基本操作實(shí)驗(yàn)40%、綜合實(shí)驗(yàn)30%、改進(jìn)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)15%、趣味性實(shí)驗(yàn)10%和研究性實(shí)驗(yàn)5%。前兩部分各高校基本上已實(shí)現(xiàn)，改進(jìn)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)這部分難度較大，有待增設(shè)，用以充分考查學(xué)生的科研思維能力和應(yīng)變能力。少量的研究性實(shí)驗(yàn)可將前沿科研成果融入課程，使課程與時(shí)俱進(jìn)。

圖3 《無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)》課程改革設(shè)置構(gòu)想

4 結(jié)術(shù)語

為了使《無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)》教材更好的服務(wù)于學(xué)生，使學(xué)生在層次分明、豐富多彩的實(shí)驗(yàn)中感受到學(xué)習(xí)的樂趣并提高個(gè)人的科學(xué)素養(yǎng)，取得理想的教學(xué)影響和效果，我們需對(duì)無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程進(jìn)行深層次的研究，不斷適應(yīng)時(shí)代發(fā)展的潮流。