導(dǎo)語：大學(xué)無機化學(xué)實驗多層次教學(xué)體系研究一文來源于網(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:培養(yǎng)創(chuàng)新型人才是研究型大學(xué)重要任務(wù)之一。結(jié)合學(xué)科發(fā)展的特點和現(xiàn)狀，構(gòu)建無機化學(xué)實驗一體化、多層次教學(xué)體系(化學(xué)原理實驗→無機化學(xué)實驗→高等無機化學(xué)實驗)，保持教學(xué)內(nèi)容動態(tài)更新，設(shè)置多元化教學(xué)方法與考核模式，如翻轉(zhuǎn)教學(xué)等，提高學(xué)生參與實驗的積極性，縮短學(xué)生進入研究課題組的過渡期。

關(guān)鍵詞:無機化學(xué)實驗;翻轉(zhuǎn)教學(xué);教學(xué)體系;教學(xué)改革

國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要(2010～2020年)中將提高高等教學(xué)質(zhì)量和強化實踐教學(xué)環(huán)節(jié)作為一項重要內(nèi)容［1］。我校是國家高等教育綜合改革試驗校、廣東省高水平大學(xué)重點建設(shè)高校，目標是迅速建成國際化高水平研究型大學(xué)，要實現(xiàn)這個目標，培養(yǎng)具備科研創(chuàng)新能力的學(xué)生是重要基礎(chǔ)?；瘜W(xué)是一門實踐性和應(yīng)用性較強的學(xué)科，而無機化學(xué)實驗是化學(xué)化工及相關(guān)專業(yè)的一門重要基礎(chǔ)課程，國內(nèi)多個高校結(jié)合自身的情況對無機化學(xué)實驗課程建設(shè)［2］、實驗內(nèi)容的設(shè)計［3］、教學(xué)方法和教學(xué)模式［4-10］等方面進行了積極的探索和改革，形成了各自的教學(xué)特色和優(yōu)勢，在傳授無機化學(xué)實驗的基礎(chǔ)理論和訓(xùn)練基礎(chǔ)操作技能的同時，注重培養(yǎng)學(xué)生分析問題解決問題的能力，注重培養(yǎng)學(xué)生的探究能力、創(chuàng)新能力和跨學(xué)科交叉合作能力。

1無機化學(xué)實驗教學(xué)體系現(xiàn)狀

我?；瘜W(xué)系是建校第一批建立的院系之一，成立于2011年，而無機化學(xué)實驗課程也在短時間內(nèi)經(jīng)歷了從無到有，再到逐步完善的過程，目前根據(jù)學(xué)科發(fā)展的現(xiàn)狀和需求設(shè)置了無機化學(xué)實驗和高等無機化學(xué)實驗兩門課程，設(shè)計了一系列既能訓(xùn)練學(xué)生實驗技能，拓寬學(xué)生視野又貼近科研前沿有實際應(yīng)用價值的實驗，以提高學(xué)生專業(yè)綜合素質(zhì)和培養(yǎng)拔尖創(chuàng)新人才。兩門無機化學(xué)實驗課程遵循一體化多層次的教學(xué)設(shè)計理念，無機化學(xué)實驗課程是化學(xué)系大二學(xué)生的必修課，所以實驗內(nèi)容偏基礎(chǔ)，側(cè)重基本技能和實驗習(xí)慣的培養(yǎng);高等無機化學(xué)實驗是化學(xué)系大三學(xué)生的選修課，內(nèi)容側(cè)重于學(xué)生自身主觀能動性及科研能力的培養(yǎng)，主要選課群體為化學(xué)系大三部分選擇了無機化學(xué)研究方向或者對無機化學(xué)具有濃厚興趣的學(xué)生。

2無機化學(xué)實驗教學(xué)體系的設(shè)置

2．1無機化學(xué)實驗的內(nèi)容。在一些傳統(tǒng)高校，無機化學(xué)實驗是本?；瘜W(xué)、化工、環(huán)境、農(nóng)業(yè)、生物、醫(yī)學(xué)和食品等專業(yè)大一新生的一門基礎(chǔ)必修課，是學(xué)生進入大學(xué)后第一門化學(xué)實驗課程，所以大部分出版的無機化學(xué)實驗講義中基礎(chǔ)操作的培訓(xùn)占有較大比例，例如，常用玻璃儀器的洗滌和干燥，溶液的配制、天平的使用、蒸發(fā)和濃縮等。而我校的無機化學(xué)實驗課程是化學(xué)系大二學(xué)生的必修課，其先修課為化學(xué)原理、化學(xué)原理實驗A和無機化學(xué)導(dǎo)論，即在上無機化學(xué)實驗課程之前學(xué)生已經(jīng)具備了基本的操作技能和相關(guān)化學(xué)理論知識，并且我校大一下學(xué)期或大二上學(xué)期就有學(xué)生進入課題組進行簡單科研工作，所以我校無機化學(xué)實驗教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)目標的設(shè)置必須結(jié)合本校的定位、培養(yǎng)方案和課程計劃，需要在傳統(tǒng)課程上進行較大改革，使其滿足本校學(xué)科發(fā)展的需要，并具有其自身的特點和優(yōu)勢。課程共2學(xué)分，64個學(xué)時。通常根據(jù)學(xué)期教學(xué)周的長短安排11～13個驗證實驗和綜合性實驗。無機化學(xué)實驗(2019年)具體實驗內(nèi)容如表1所示。無機化學(xué)實驗課程內(nèi)容是根據(jù)實際需要和情況自行選擇設(shè)計的，具有典型性和代表性，涉及無機化學(xué)實驗中常見的反應(yīng)類型、操作技能及其應(yīng)用，包括無水無氧操作、微量實驗操作、配合物的合成及應(yīng)用等，既包含一些基礎(chǔ)實驗，也有根據(jù)科研論文自行設(shè)計的應(yīng)用型和綜合型實驗，同時在課程設(shè)置過程中，充分考慮學(xué)生的興趣和喜好，例如，在硅氧化合物及硅烷聚合物的合成中，學(xué)生最后的產(chǎn)物是他們童年游戲里的“彈彈球”，學(xué)生興致高漲，且實驗操作難度適宜，提升了學(xué)生對課程的興趣和熱情，另外對于有些缺陷和弊端的實驗，例如時間過長、結(jié)果模糊或者藥品味道大等的實驗，通過實驗方案優(yōu)化改進，或者更換無法優(yōu)化的實驗。所有學(xué)生單人操作，獨立完成，學(xué)生通過此課程可掌握無機化學(xué)實驗中常用的操作和反應(yīng)類型，加深對相關(guān)基礎(chǔ)理論知識的理解和掌握，培養(yǎng)學(xué)生規(guī)范嚴謹?shù)膶嶒灹?xí)慣和實事求是的科學(xué)態(tài)度等。2．2高等無機化學(xué)實驗的內(nèi)容。高等無機化學(xué)實驗課程是在無機化學(xué)實驗課程基礎(chǔ)上開設(shè)的，作為無機化學(xué)實驗課程的高級階段，是化學(xué)系大三學(xué)生的選修課。高等無機化學(xué)實驗具體實驗內(nèi)容(2018)如表2所示。課程為2學(xué)分，64學(xué)時。通常安排16次實驗，1～3次實驗完成一個課題。兩門實驗課程一體化多層次設(shè)計，循序漸進，無機化學(xué)實驗課程的培養(yǎng)目標側(cè)重學(xué)生實驗基本技能和實驗習(xí)慣的培養(yǎng);高等無機化學(xué)實驗課程的培養(yǎng)目標側(cè)重于學(xué)生自身主觀能動性及科研創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。但兩門課程的教學(xué)內(nèi)容都基本兼顧了專業(yè)基礎(chǔ)知識、實驗基本技能以及先進的儀器分析技術(shù)和學(xué)科發(fā)展前沿熱點。通過無機化學(xué)實驗課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)掌握了基本的實驗方法、操作技能、注意事項、安全知識等，而高等無機化學(xué)實驗課程內(nèi)容傾向于單個實驗課題化，將每一個實驗當成課題來做，多數(shù)課題是從當前已發(fā)表的科研論文中選擇的，傾向于更深層次地探索反應(yīng)的現(xiàn)象、結(jié)果和機理，科研論文的完成是個體化事件，而教學(xué)實驗需要幾十個學(xué)生平行進行，所以科研論文轉(zhuǎn)變?yōu)榻虒W(xué)實驗會經(jīng)過多個地方的改動，例如反應(yīng)時長，反應(yīng)過程和檢測儀器等都會進行相應(yīng)的協(xié)調(diào)和改動，更能夠發(fā)揮學(xué)生和教師的主觀能動性。另外，為保持實驗內(nèi)容與時俱進，目前兩門實驗課的內(nèi)容每年以10%～20%的比例進行更新。

3無機化學(xué)和高等無機化學(xué)實驗的實施方案和特點

除了根據(jù)無機化學(xué)和高等無機化學(xué)實驗的培養(yǎng)對象和教學(xué)目標的不同設(shè)置了不同的實驗內(nèi)容以外，根據(jù)其定位和要求不同設(shè)計了不同的教學(xué)方法、實施方案和考核方式。3．1無機化學(xué)實驗的實施方案和考核模式雖然學(xué)生在無機化學(xué)實驗之前已經(jīng)完成了通識課程化學(xué)原理實驗的學(xué)習(xí)，已經(jīng)具備了化學(xué)基礎(chǔ)理論知識和基礎(chǔ)操作技能，但是化學(xué)原理實驗基本是一些比較簡單的基礎(chǔ)操作實驗，所涉及的反應(yīng)類型和操作不能滿足學(xué)科發(fā)展的需要，基于此，無機化學(xué)實驗在化學(xué)原理實驗的基礎(chǔ)上側(cè)重于學(xué)生更高難度的基礎(chǔ)技能的訓(xùn)練，如無水無氧實驗操作基礎(chǔ)技能的訓(xùn)練，同時也包括化學(xué)實驗室安全意識的進一步培養(yǎng)、實驗廢棄物的分類和實驗報告的書寫等，此外實驗中還引入了先進的現(xiàn)代化分析儀器，例如紅外光譜儀、紫外可見分光光度計、熒光光譜儀、高效液相色譜儀和凝膠滲透色譜儀等，還有核磁、質(zhì)譜和單晶等數(shù)據(jù)的解析。除了傳統(tǒng)實驗教學(xué)的課前預(yù)習(xí)和教師講授外，還加入一些新穎有效的教學(xué)環(huán)節(jié)以提高教學(xué)質(zhì)量:①對于難以理解或者難度較大的實驗操作錄制操作視頻，學(xué)生提前預(yù)習(xí)，并且在課堂講授中進一步詳細講解，加深學(xué)生對實驗內(nèi)容的理解和掌握，有助于實驗的順利進行，取得更好的效果。②除了檢查學(xué)生的實驗預(yù)習(xí)報告，在實驗前對學(xué)生進行小測試(Quiz)，有效地預(yù)防了一部分學(xué)生簡單抄寫實驗講義，懶于課前查閱資料和思考，上課時接受能力差導(dǎo)致實驗操作問題多的狀況，同時有效地監(jiān)督和檢測了學(xué)生的預(yù)習(xí)情況。③加強學(xué)生實驗安全方面的知識，安全問題是化學(xué)實驗中的頭等大事，根據(jù)具體實驗內(nèi)容，加入和擴展相關(guān)安全知識，包括國內(nèi)外安全標志的認識、緊急情況的處理、日常防護的要求和未知化學(xué)品的處理等。④學(xué)期末嚴格安排(一對二，即一個教師監(jiān)考二個學(xué)生)實驗操作和化學(xué)安全標識的考試。無機化學(xué)實驗課程實施方案如圖1所示。為了客觀公正地評價學(xué)生的課程學(xué)習(xí)情況，制定了多元化的切實可行的考核模式，如圖2所示，包括預(yù)習(xí)報告(5%)、小測試quiz(10%)、實驗操作(50%)、實驗報告(15%)、期末操作考試以及針對性的安全標識考試(20%)。所有的環(huán)節(jié)都設(shè)置了統(tǒng)一的評分標準，杜絕了以往由于考核手段單一而造成考核結(jié)果片面和有失公平的弊病。3．2高等無機化學(xué)實驗的實施方案和特點。作為研究型大學(xué)，我系約有50%的畢業(yè)生選擇進一步深造，從事科研工作。而大多數(shù)學(xué)生在大學(xué)二年級就會確定研究導(dǎo)師和方向，進入課題組進行科學(xué)研究工作，所以高等無機化學(xué)實驗課程的目的之一就是加強學(xué)生和科學(xué)研究工作的鏈接，促進學(xué)生對科研實驗室工作的適應(yīng)性，縮短學(xué)生到科研實驗室的過渡期。除此之外學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體，要想達到好的教學(xué)效果就必須提高學(xué)生的參與度，調(diào)動學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性?，F(xiàn)在信息化資源豐富，教師制作和提供了詳細的課程講義、視頻和相關(guān)資料，學(xué)校能夠提供完善的數(shù)據(jù)庫平臺，學(xué)生可以根據(jù)自身情況更好地安排學(xué)習(xí)時間和選擇學(xué)習(xí)內(nèi)容。而且進入高等無機化學(xué)實驗課程學(xué)習(xí)的學(xué)生都經(jīng)過了無機化學(xué)實驗的學(xué)習(xí)和短期科研工作的前期訓(xùn)練，具備了一定設(shè)計實驗方案和實施具體實驗的能力?；趯W(xué)科和我校的特點，對高等無機化學(xué)實驗的教學(xué)模式進行了各種探索，本著提高學(xué)生科研創(chuàng)新能力的目的，結(jié)合“翻轉(zhuǎn)課堂”的特點和模式［12-16］，探索出了以“學(xué)生為主體，學(xué)生授課，教師主導(dǎo)，教師輔助”的新型教學(xué)模式，如圖3所示，調(diào)動學(xué)生的積極性，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力。在正式上課之前，教師會根據(jù)教學(xué)目的、教學(xué)條件、學(xué)科發(fā)展的特點、熱點和以往本課程教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化方案認真選擇本學(xué)期實驗課題，在緒論課上發(fā)給學(xué)生相關(guān)資料或者為學(xué)生提供獲得相關(guān)資料的鏈接，對所有學(xué)生進行分組，隨機分配相應(yīng)的實驗課題，學(xué)生可根據(jù)教師提供的資料和資源，也可自行搜索相關(guān)資料設(shè)計實驗方案，制作教學(xué)課件，所有相關(guān)實驗問題可提前和教師交流討論，教師對課件和實驗方案進行修改，學(xué)生英文授課，整個課堂學(xué)生之間和師生之間均使用英文提問，英文回答，對于學(xué)生的表現(xiàn)教師制定了詳細的評分標準并進行現(xiàn)場打分。學(xué)生由于自行設(shè)計方案，在課前對實驗內(nèi)容和方案進行了充分的了解和消化，實驗操作部分會更加從容和順暢，實驗論文中加入大量的討論和結(jié)果分析，充分培養(yǎng)了學(xué)生自主創(chuàng)新和主動探索的能力，與此同時，教師由教學(xué)主體轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲗?dǎo)和輔助，角色的轉(zhuǎn)變對教師提出了更高的要求，不僅加大了教師的工作量，而且要求教師具有扎實的專業(yè)基礎(chǔ)知識，一定的相關(guān)專業(yè)的知識儲備，并且具備應(yīng)對突發(fā)狀況的相應(yīng)能力。但在整個教學(xué)過程中，教師和學(xué)生進行頻繁的交流溝通，不斷地解答學(xué)生提出的問題，在問題中發(fā)現(xiàn)自身的短板和實驗中暴露的問題，教師根據(jù)這些問題不斷優(yōu)化實驗內(nèi)容、實驗方案和教學(xué)方法，進一步促進課程建設(shè)，在不斷培養(yǎng)學(xué)生的同時提升自己，達到良性循環(huán)。對于傳統(tǒng)的預(yù)習(xí)實驗報告，大多照搬照抄實驗講義，流于形式，故在高等無機化學(xué)實驗課中不對預(yù)習(xí)實驗報告做硬性要求，但要求學(xué)生實驗結(jié)束后以科研論文的形式寫實驗報告，因為本科生進入課題組時間長，會有越來越多的成果需要發(fā)表，所以在提高學(xué)生科研能力的同時，培養(yǎng)學(xué)生文章寫作的能力也顯得非常重要，將科研論文寫作的學(xué)習(xí)訓(xùn)練有機地結(jié)合到實驗報告中不僅增強了學(xué)生的寫作能力和閱讀能力，也相應(yīng)地提高了學(xué)生的科研綜合水平，論文中側(cè)重于實驗現(xiàn)象和結(jié)果的討論，并且對論文寫作中的常規(guī)細節(jié)有較嚴格的要求。在高等無機化學(xué)實驗課程的整個實施過程中，學(xué)生獨立完成課題，包括課題前自主學(xué)習(xí)，自行設(shè)計實驗方案，團隊分工合作，極大地提高了學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題、團隊合作、英語口頭表達及科研創(chuàng)新的能力。根據(jù)教學(xué)目的和教學(xué)內(nèi)容，制定了較為合理的考核模式，包括實驗講解成績(30%)、實驗操作成績(40%)和實驗論文成績(30%)，每部分成績又根據(jù)課程考核要求和側(cè)重點將其細化成多處不同比重的考核點，最后綜合核算后成為學(xué)生本門課程的成績，如圖4所示。除了實驗講解部分，實驗操作和實驗論文部分也均制定了詳細的評分標準，此教學(xué)方式和考核模式極大地調(diào)動了學(xué)生的積極性。

4無機化學(xué)實驗教學(xué)體系的特點

無機化學(xué)實驗和高等無機化學(xué)實驗均在2015年獨立開課，在此之前無機化學(xué)實驗和分析化學(xué)實驗作為一門實驗課，而高等無機化學(xué)實驗是在2015年正式開課，到目前為止，課程已經(jīng)正式運行了4～5年，課程設(shè)計得到了學(xué)校院系學(xué)生及部分校外專家的好評。概括起來有如下一些特點:(1)課程教學(xué)體系一體化多層次設(shè)計。設(shè)計和建立“化學(xué)原理實驗-無機化學(xué)實驗-高等無機化學(xué)實驗”體系和模式，大體上遵循由淺入深、由簡單到復(fù)雜、由點到面、由基礎(chǔ)到創(chuàng)新的課程思路，對無機化學(xué)實驗和高等無機化學(xué)實驗的內(nèi)容進行了認真的考慮和選擇，既具有典型性和代表性，又具有系統(tǒng)性和先進性。(2)教學(xué)方法和考核模式新穎有效。兩門課程根據(jù)不同的教學(xué)目的和培養(yǎng)對象設(shè)置了完全不同的教學(xué)方法和多元化的考核模式。例如無機化學(xué)實驗中加入了大量的視頻資料，有利于學(xué)生有效自由的學(xué)習(xí)實驗內(nèi)容，高等無機化學(xué)實驗采用翻轉(zhuǎn)教學(xué)模式，大大提高了學(xué)生的參與度，發(fā)揮了學(xué)生的主觀能動性，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新能力等。(3)單個內(nèi)容課題化設(shè)計。無機化學(xué)實驗和高等無機化學(xué)實驗都包含了一些系統(tǒng)的課題，注重了實驗的完整性，例如無機化學(xué)實驗中的鎳催化劑的合成及其在烯烴異構(gòu)化反應(yīng)中的應(yīng)用，并使用高效液相色譜儀進行檢測實驗的結(jié)果。(4)實驗內(nèi)容不斷更新，課程建設(shè)動態(tài)化。根據(jù)課程發(fā)展需要保證每年兩門實驗課的內(nèi)容有一定比例的更新，保持實驗內(nèi)容始終處于動態(tài)建設(shè)中。(5)注重雙語教學(xué)。所有課程均為雙語課程，鍛煉了學(xué)生對英語聽說讀寫的能力，增強國際競爭力。

5結(jié)語

開設(shè)無機化學(xué)實驗課程已有幾年的時間，隨著教學(xué)的軟硬件條件不斷改善，在教師不斷努力探索和學(xué)生高度配合下已經(jīng)取得了一些初步的成績，兩門課程從無機化學(xué)實驗中的基礎(chǔ)知識、基本原理的驗證性實驗到綜合性應(yīng)用實驗，再到高等無機化學(xué)課程中的自行設(shè)計實驗、擔當教師的角色進行授課、制作課件、撰寫完整的課題論文，建立了一體化多層次的教學(xué)體系，有效地培養(yǎng)了學(xué)生的開放性思維和科研創(chuàng)新能力，提高了學(xué)生的綜合素質(zhì)。為培養(yǎng)具備創(chuàng)新能力和初步科研能力的復(fù)合型人才奠定了基礎(chǔ)。但與此同時還存在不少問題，例如，高等無機化學(xué)實驗中小組在完成課題時，個別學(xué)生依賴性強，參與度不高，集體意識和團隊意識薄弱，沒有調(diào)動每個學(xué)生的積極性。路漫漫其修遠兮，要想提高教學(xué)質(zhì)量和課程吸引力，提高學(xué)生的積極性和建設(shè)成精品課程，還需要付出很多努力，包括課程內(nèi)容的選擇、課程教學(xué)方法和考核模式的完善。

作者:王春燕 劉華偉 單位:南方科技大學(xué)