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改善无机化学实验培育学生创新能力

1无机及分析化学实验整合及改革的手段

1.1实验结构的改革

无机化学实验与化学分析实验内容有较大程度的重复,如果将定性分析实验融入到无机实验中,将滴定分析实验与无机实验综合,实验结构重叠问题就能得到较好的解决。还可根据无机、分析化学教学内容的特点,保留一些经典的实验内容。如“反应速率与活化能的测定”、“无机盐的制备”、“酸碱溶液浓度的标定”和容量分析中具代表性的测定等。强化各个实验的基本原理和操作,在原有基础上,深化教学内容,增设一些具有先进性、典型化的实验,例如酸碱反应实验。原无机化学实验设有“醋酸电离常数的测定”,而在分析化学实验中有“混合碱的测定”和“铵盐中含氮量的测定”,根据学生反映,酸碱滴定操作重复过多,感到枯燥,为此我们可以将“混合碱的测定”和“铵盐中含氮量的测定”这两个实验删除,而在“醋酸电离常数的测定”实验中增加了醋酸溶液浓度的标定,这样不仅充实了实验内容,而且实验内容选择上具有典型性,酸碱滴定既有强酸、强碱之间的滴定,也有强碱滴定弱酸,以拓宽学生的眼界,同时根据醋酸电离常数测定值的准确度直接检验学生标定酸碱浓度的准确性。实验课程的整合给实验课的教学提出了新的要求,原有的教材已不能满足实验的要求,特别需要与之相配套的符合学生实际情况的实验教材。为此首先在保持无机化学实验与分析化学实验教材自身的独立性和系统性的基础上,尽可能覆盖无机及分析化学实验基本操作技能,把那些对学生基本技能训练有重大作用的典型实验作为必做实验。精简两门实验中重复的部分,使其简而不漏。

1.2综合性实验的设立

无机及分析化学实验结构的改革使得综合性实验的设立成为必然。综合设计性实验的开设可有效提高学生综合设计能力和分析测试能力,培养学生解决实际问题的能力和综合实践能力。综合设计性实验需要综合各门学科的基础知识,必须具备各门实验课程的基础操作能力。如果整合两个实验课程,则可以设立无机与分析综合实验,提高学生的综合素质和能力。例如:在开设的综合实验中,可以同时包含有无机化合物制备、原料与产品定量分析等多项内容。教师可提出项目,指导学生查阅相关资料,由学生自己设计实验方案并完成实验,最后要求学生以小论文形式写出实验报告。这类实验不仅能提高学生的逻辑思维能力,自学能力和综合能力,而且也增强了学生的学习主动性。如可将无机化学实验中“由铜为原料制备硫酸铜”与分析化学实验中采用碘量法测定铜盐中的铜含量有机地结合成为设计性综合实验,由铜和工业硫酸为原料制备硫酸铜,再将粗产品重结晶制得纯品硫酸铜CuSO4•5H2O,然后进行铜含量测定。本实验要求学生独立设计合理的实验方案,选择实验仪器并计算主原料用量及确定最佳的实验条件,通过该过程不仅消除了学生以往为追求产品数量而忽视产品质量问题,而且使学生巩固了基本操作,学会解决实际问题的方法。

1.3教学方法的调整

无机与分析实验操作及其教材整合后,其教学方法也应作相应调整。根据综合性大学教学对象的差异性和教学组织的灵活多样性等特点,针对不同教学阶段、不同教学对象采用不同教学方法。如:第一周,在进行基本技能训练时,为保证学生操作的规范性,采用教师示范———学生实践———教师指导的教学方法;第二周进行定量分析实验时,为了培养学生思考问题、解决问题的能力,采用学生预习———教师讲解———学生实践———教师指导的教学方法,为下一步综合实验打下基础;第三、四周综合实验、设计实验时,采用教师命题———学生设计———师生讨论———学生实践———教师讲评的教学方法,以更好的培养学生的综合能力和创新能力。在教学方式上,采用多媒体教学为补充。根据综合性大学教育必须够用性原则,实验课时不能一味增加,无机元素性质、重量分析法等实验可以考虑在理论教学时一并完成。具体实施办法是:有任课教师在实验室录制相关实验教学录像,授课时采用多媒体教学。这样可以节省实验室资源,为学生自主实验提供条件。

1.4开放式实验室的设立

无机及分析化学实验的实验结构和教材的整合有助于我们设立综合性实验,从而培养学生勤动手勤动脑的习惯,培养学生学习兴趣,激发学生创新思维。对学生进行化学实验设计培养及实验技术和知识的综合应用能力训练,已成为学生创新能力培养过程中必不可少的重要环节,因此必须对化学实验、实训教学模式进行改革,挖掘实验教学与工作过程的结合点。所以建立开放式实验室无疑是解决这一问题的较好方法。开放式实验室的设立将以学生为中学,注重从验证式教学模式向研究式教学模式过渡,由灌输式教学法向诱导式再到自主式教学法转变,从学生被动的被灌输到诱导学生学习,再到学生能自主学习相关知识和技能。通过各种形式和层次的实验教学,以及实验室的开放,极大地调动广大学生对实验课的学习积极性,体现因材施教的教学理念。在开放式实验室里,学生可以一改过去“照方抓药”的实验工作方式,在教师及时、正确的引导下根据自己的实际情况选择实验内容,将实验主体从教师转变为学生,使学生的主动性和创造性得到充分发挥,并逐步培养学生完成既定工作的能力和毅力。开放式实验室是培养综合性大学学生工作能力和素质的有效手段。但值得注意的是,由于教学对象存在较大差异性,实验的难度和要求应遵循梯度原则,学生可以根据自己的实际情况选择教学题目。

2无机及分析化学改革与整合的特点

2.1增进学科间的融合,提高学习的时效性

随着化学学科在现代化工农业生产中应用的不断提高,化学各科之间的融合与渗透不断增强,工业分析中往往要综合运用无机化学、分析化学等领域的知识。将无机与分析化学实验内容整合,恰能避免学校知识与实践需要脱节的弊端。另外,大学的实验操作课程一般在新生入学第二学期开始,而此时大学的理论课程繁重,学生可能不能投入百分之百的精力与时间于实验中,所以课程的优化可以较好的解决这一问题。改革原有教学内容划分过细、各门课程过分强调各自的系统性完整性的状况,推进教学改革,为学生节省因重复操作而浪费的宝贵时间,提高学生学习的效率,从而达到增强学生获取和综合知识的能力,培养运用化学知识进行科学研究和解决工程问题的创新能力的目的。具体做法如:在实验内容的安排中,把化学常数测定的实验与仪器分析实验相结合,如,用pH法测定醋酸电离度、电离常数,由已知醋酸浓度改为学生自己配置标准醋酸溶液,从而激发学生的学习热情,同时又学习了pH计的运用,提高了实验效果;在水中铁含量的测定实验中,运用分光光度法,既可以使学生学会分光光度计的使用,又复习了分光光度计的原理及计算知识。这样做可使基本操作更加规范化,建立正确的概念,实验效果更好。

2.2减少重复性,突出整体性

传统的无机化学实验和分析化学实验是彼此独立的,两门实验课程各自安排实验,在一定程度上会造成内容上的重复。如,传统的实验安排中,在分析化学试验中会做酸碱滴定分析实验,在无机化学实验中同样会做这项实验;又如,在无机化学实验中称量微量试剂时要用到分析天平,而在分析化学实验中分析天平的使用率更高,两门实验课程中都要讲解分析天平的使用方法未免太过重复。当实验中出现重复时,回使学生对实验的兴趣降低,影响教学效果,而且用两次实验课的时间做同一个实验,在一定程度上也浪费了学生的学习时间。当把两门实验课程整合成一门课程后,这类实验内容重复的问题就会避免。将两门课程联系在一起,可以发展学生的思维,拓宽学生的眼界,促进学科间的融合,使学生自主学会联系各学科之间的关系,学会多方面对待生活中的化学问题。因此,避免实验内容的重复在安排实验项目工作中非常重要。

2.3符合够用性原则

现在的教育体制,不善于培养学生独立思考的意识。在当今的高考体制下,学生很难有时间去积极的投入到自身的兴趣爱好当中。在学校里只是一味的去接受知识,不是通过自己的思考来获得。这样的一些死知识使得学生没有了学习的热情,同时也失去了自己探索知识的兴趣。进入大学以后高校的教育体制又过度放任,这样的一上一下使学生的思维转变过大,学生很难适应,独立思考与创新意识更难以激发出来。并且重复的实验使得实验仪器使用率增大,学校很难安排出空余的仪器供学生自主学习与创新。学生自制力不强,加之实验室资源的短缺,学生很难全面而精准的学习课业内容。将两门实验课程整合起来,可以空余出实验室资源,供学生操作兴趣实验。解决了当今高校实验室资源短缺的难题,让学生在有限的时间内学到更多的实验技能。针对教学对象的差异性,让领悟稍慢的学生有更多的机会操作实验内容,让兴趣浓厚的学生在教师的帮助下完成各项探索及创新实验,做到因材施教。

3结语

无机化学实验和分析化学实验是化学学院和化工学院的基础课程,无机化学实验和分析化学实验课程的有机结合不仅减少了不必要的重复实验,缩短了学时,节省了经费,更重要的是,两门课程综合实验的开设为学生提供了充分的知识技能的施展空间,必将大幅度提高学生的实验技能、自学能力、工作素养和创新能力。

作者:蔡昌群 龚行 费俊杰 李春艳 陈效兰 陈小明 单位:湘潭大学化学学院


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