導(dǎo)語：無機及分析化學(xué)實驗課程探索一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要:無機及分析化學(xué)實驗課程是化學(xué)本科生的必修實驗課，在本科生科研能力和創(chuàng)新能力培養(yǎng)中有著極其重要的作用。通過對課程內(nèi)容、教學(xué)形式和開放模式進行改革探索，除加強基本操作和基本技能訓(xùn)練外，通過綜合性基礎(chǔ)實驗和開放實驗?zāi)Ｊ?，啟迪學(xué)生的創(chuàng)新思維，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新激情，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和探索精神。

關(guān)鍵詞:無機及分析化學(xué)實驗;創(chuàng)新能力培養(yǎng);基礎(chǔ)化學(xué)實驗

錢偉長曾經(jīng)說過：教學(xué)沒有科研作為底蘊，就是一種沒有觀點的教育，沒有靈魂的教育?？梢娊虒W(xué)與科研之間的重要相互作用。目前，在國外很多高校，對于剛進入大學(xué)校門的學(xué)生就配備導(dǎo)師指導(dǎo)他們進行一些簡單的科研活動，并有針對性地進行科研訓(xùn)練，從而使得他們盡快熟悉科學(xué)研究方法，并從中培養(yǎng)他們的科研能力。新世紀(jì)以來，國內(nèi)多數(shù)高校特別是研究型大學(xué)也逐漸意識到本科生科研能力培養(yǎng)的重要性，通過各種途徑鼓勵教師進行實驗教學(xué)研究與改革，創(chuàng)建各種平臺以培養(yǎng)本科生的科研素養(yǎng)。化學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科，隨著學(xué)科的發(fā)展和對人才要求的提升，基礎(chǔ)化學(xué)實驗不僅僅培養(yǎng)學(xué)生的基本實驗技能，更是從大學(xué)初期，就要培養(yǎng)學(xué)生的基本科研技能和創(chuàng)新科研素養(yǎng)［1－4］?！盁o機及分析化學(xué)實驗”課程屬于基礎(chǔ)化學(xué)實驗，國內(nèi)外高校一般都在大學(xué)一年級開設(shè)，開設(shè)時間為一學(xué)年。它以無機化學(xué)、分析化學(xué)為理論基礎(chǔ)。傳統(tǒng)的課程內(nèi)容通常以基本操作、無機合成提純、定量檢測為主，目的在于培養(yǎng)學(xué)生基本實驗操作技能，并進行系統(tǒng)的理論與實踐相結(jié)合的訓(xùn)練。無機及分析化學(xué)實驗對高校理工科很多專業(yè)的學(xué)生來說都是一門重要的基礎(chǔ)實驗課，是后續(xù)的基礎(chǔ)實驗課程的必備基礎(chǔ)，為后續(xù)科研的開展提供了基礎(chǔ)。傳統(tǒng)的實驗教學(xué)通常為“教師講解，學(xué)生模仿”的模式進行，在這種傳統(tǒng)教學(xué)模式下，實驗教學(xué)變?yōu)檎辗阶ニ?，忽視了學(xué)生獨立思考和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，缺乏趣味性和探究性，對學(xué)生自主學(xué)習(xí)和動手能力的提升難以起到較好的作用［5－8］。尤其是拔尖學(xué)生培養(yǎng)方面，雖然相比較其他學(xué)生在教學(xué)內(nèi)容方面進行了一些改革和探索，但依然沒有達(dá)到理想的效果。根據(jù)《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010—2020）》相關(guān)要求，為了更好地完善“創(chuàng)新人才培養(yǎng)體制”“提升科學(xué)研究水平”以提升學(xué)生科研素養(yǎng)，國內(nèi)高校在基礎(chǔ)化學(xué)實驗課程體系方面進行了探索和實踐，主要改革方向包括：（1）通過建立新的教學(xué)理念，滲透綠色化學(xué)概念，課堂主體由教師向?qū)W生轉(zhuǎn)移［9－10］。（2）實驗內(nèi)容更新優(yōu)化，減少單一性實驗內(nèi)容，增加連續(xù)性綜合性的實驗項目，并根據(jù)目前國內(nèi)外科研熱點，增加相關(guān)實驗內(nèi)容［11］。（3）課程形式多樣化，增加課前課后討論環(huán)節(jié)，經(jīng)驗分享，資源共享［12］。通過國內(nèi)高校眾多教育工作者多年的探索和實踐，基礎(chǔ)化學(xué)實驗在提升學(xué)生動手能力、創(chuàng)新能力、科研素養(yǎng)方面起到了一定的積極效果。但是目前國內(nèi)高校在基礎(chǔ)化學(xué)實驗階段，主要還是采取定點定時開設(shè)方式，比較少見采取學(xué)生自由選擇時間和課題、項目開放的實驗形式和實驗項目。借鑒國內(nèi)外高校經(jīng)驗，結(jié)合我們自身特點，近年來，對無機及分析化學(xué)實驗課程內(nèi)容、開設(shè)形式等進行了改革和探索，以期對基礎(chǔ)實驗課程中學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)提供參考和經(jīng)驗。下面以無機及分析實驗過程中常開設(shè)課程“五水硫酸銅的制備及分析為例”加以說明。

1實驗課程內(nèi)容調(diào)整

近幾年我們在教學(xué)內(nèi)容、教材建設(shè)等方面進行了深入、系統(tǒng)的研究與改革，力求使課程達(dá)到“夯實基礎(chǔ)、注重綜合、強化設(shè)計、旨在創(chuàng)新”的要求。課程內(nèi)容設(shè)置按照基本操作、綜合實驗、自行設(shè)計實驗3個層次進行調(diào)整。其中基本操作實驗項目主要是夯實基礎(chǔ)、規(guī)范操作，即加強基本知識、基本技術(shù)和基本技能的訓(xùn)練，占總學(xué)時的40％左右；綜合實驗項目使學(xué)生通過無機化合物的合成、提純、分析鑒定和性能研究得到較系統(tǒng)的科學(xué)研究訓(xùn)練，此部分占總學(xué)時的45％左右。在五水硫酸銅的制備與分析實驗中，我們將五水硫酸銅的制備和分析實驗整合為一個綜合實驗，實驗課本給了常見制備及分析方法，要求學(xué)生通過分析自己制備的樣品，以探討實驗條件對實驗純度及產(chǎn)量的影響。除此之外，我們增加了自行設(shè)計部分———五水硫酸銅的單晶培養(yǎng)，學(xué)生通過查閱資料運用已有的知識、技術(shù)和技能，設(shè)計切實可行的實驗方案并進行單晶培養(yǎng)。通過綜合實驗和自行設(shè)計實驗項目的相關(guān)訓(xùn)練，培養(yǎng)了對學(xué)生查閱資料、分析、解決問題等實際工作能力，又注重了因材施教，發(fā)展和張揚不同層次學(xué)生的個性，把實驗課作為學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的重要場所。不僅要使學(xué)生“會做”而且更要使學(xué)生“會想”。為后續(xù)的綜合化學(xué)實驗和開放創(chuàng)新實驗打下扎實的基礎(chǔ)。

2教學(xué)形式改革

通過操作錄像觀摩、虛擬仿真實驗室建設(shè)等探索，在教學(xué)方法、教學(xué)形式上進行了較大的研究與改進，取得了良好的效果。2．1教學(xué)共享資源建設(shè)充分利用無機及分析化學(xué)資源共享課的公共資源，首先要求學(xué)生課前先預(yù)習(xí)實驗內(nèi)容，之后通過資源共享課進行在線學(xué)習(xí)，瀏覽本次實驗課課程要求和難點，并仔細(xì)觀看基本操作錄像和授課錄像。然后將理解后的實驗步驟總結(jié)歸納于預(yù)習(xí)本上。上課時授課教師會針對相應(yīng)問題詳細(xì)解答，并演示相應(yīng)操作。之后學(xué)生可反復(fù)觀看基本操作錄像和授課錄像加深印象。在五水硫酸銅制備中，學(xué)生通過課前預(yù)習(xí)及在線學(xué)習(xí)，了解基本操作“趁熱抽濾”，因而減少了因操作不熟練導(dǎo)致產(chǎn)量過少的現(xiàn)象。2．2虛擬仿真實驗室建設(shè)結(jié)合分子模擬相關(guān)軟件對部分實驗進行延伸。分子模擬實驗與傳統(tǒng)的宏觀實驗相比是微觀上的實驗，能幫助學(xué)生在分子層次上理解化學(xué)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)性能關(guān)系、動力學(xué)機制和反應(yīng)特性。學(xué)生結(jié)合常用分子模擬軟件MaterialsStudio軟件，通過查閱相關(guān)手冊，獲得五水硫酸銅晶胞的相關(guān)信息后，將五水硫酸銅單晶結(jié)構(gòu)進行構(gòu)建（圖1），并通過該軟件相關(guān)功能對五水硫酸銅單晶進行解析。通過這個學(xué)習(xí)過程，學(xué)生可以從分子水平上了解五水硫酸銅的單晶結(jié)構(gòu)，從而加深了對配位鍵和氫鍵的理解。

3開放模式探索

學(xué)生利用五水硫酸銅制備的產(chǎn)品，進行“五水硫酸銅單晶的培養(yǎng)和生長及分析研究”實驗，學(xué)生自由組合成2～3人的探究小組，通過查閱文獻，制訂切實可行的實驗方案。實驗室在此期間全天對學(xué)生們開放，學(xué)生們利用課余時間摸索條件進行單晶培養(yǎng)。在此過程中，學(xué)生不定期開設(shè)小組專題研討會，交流探討實驗中遇到的問題與解決方案等，交流成功經(jīng)驗，總結(jié)失敗教訓(xùn)，共同分享得失，最后以實驗小組為單位提交科技論文形式的報告。在此過程中，教師會組織學(xué)生選擇單晶培養(yǎng)較好的樣品進行熱重分析，通過熱重分析圖譜，并對照分子動力學(xué)模擬結(jié)果，了解五水硫酸銅失水情況，并分析原因。綜上所述，在五水硫酸銅制備和分析實驗中，我們不僅包括了傳統(tǒng)的制備及分析實驗，還根據(jù)五水硫酸銅的特點，開設(shè)了開放實驗———五水硫酸銅單晶的培養(yǎng)和生長及分析研究。整個實驗內(nèi)容既包含物質(zhì)的合成、提純，也包含物質(zhì)組成、單晶培養(yǎng)、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)的研究與測定。這種方式不僅系統(tǒng)地鍛煉了學(xué)生的實驗技能，也拓寬了學(xué)生的研究思路，增強了學(xué)生的團隊合作精神，大大提高了學(xué)生運用實驗知識分析問題和解決問題的能力；還可以因材施教，學(xué)科交叉，發(fā)展不同層次學(xué)生的個性，使學(xué)生“會做”更要“會想”，做到了自我教育、自我學(xué)習(xí)、共同努力、共同進步；同時也強烈地激發(fā)了他們的學(xué)習(xí)興趣與熱情，效果良好，受到了學(xué)生極大的好評與歡迎。這類基礎(chǔ)實驗無論在內(nèi)容還是形式上都不多見。其中，中大型儀器的使用和實驗室定期對學(xué)生開放，在大一化學(xué)實驗課中屬首次嘗試。

4小結(jié)

經(jīng)過近幾年的探索，無機及分析化學(xué)實驗課程堅持“夯實基礎(chǔ)、注重綜合、強化設(shè)計、旨在創(chuàng)新”的教學(xué)指導(dǎo)思想，加強了教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)形式的研究與改革，除加強基本操作和基本技能訓(xùn)練外，通過綜合基礎(chǔ)實驗和開放實驗，為學(xué)生營造寬松和諧的創(chuàng)新氛圍，培養(yǎng)和激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和熱情，尊重學(xué)生的主體性和主動精神，注重開發(fā)學(xué)生的智慧潛能以形成健全的個性，啟迪學(xué)生的創(chuàng)新思維，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新激情，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和探索精神。最終使學(xué)生具備嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度、扎實的基本技能和敏捷的創(chuàng)新思維，為后續(xù)其他基礎(chǔ)實驗、綜合化學(xué)實驗和開放創(chuàng)新研究以及畢業(yè)論文研究打下堅實的基礎(chǔ)。該課程目前得到了國內(nèi)許多高?；瘜W(xué)實驗教學(xué)單位和專家的認(rèn)可，受到各專業(yè)不同層次學(xué)生的歡迎和好評。通過整個基礎(chǔ)實驗教學(xué)改革的不斷深入與發(fā)展，使我們的基礎(chǔ)實驗課教學(xué)水平有了較大提高。

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作者:馬瑩 張恒 劉剛 宋其圣 胡清萍 單位:山東大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院