实验课教学内容的对接
无机化学实验和分析化学实验内容上也有较大程度的重复,最突出的是元素性质实验和分析化学中的定性分析实验;滴定实验也是无机化学实验和定量分析实验中的低水平重复内容。较多实验内容的重复,带来各方面很多不利的影响,比如仪器、药品、人工上的浪费;学生对重复实验没兴趣,势必影响到实验教学效果的取得[4]。
自2004年以来,我校在工科化类专业中全面实施了无机化学实验和分析化学实验的合并设课的教学改革。以前的无机化学实验主要以定性、验证和制备实验为主,与中学的很多实验有重复,使学生错误的认为中学学过,没有新意。将两门实验课合并整合以后,在实验项目设置中,一是巧妙的将无机化学实验内容与分析化学实验内容结合起来,二是增加一些启发式、研究式实验,从化学实验一开始,让学生对化学实验建立起来一种多方位的思维模式,什么实验注重性质和想象,什么实验注重“量”和准确度。在多年来的实验教学中,实验课程得到了不断的改进与充实,现已成为我校一门具有完善的教学大纲、详尽的教学要求、出版了与之完全配套的实验教材,并被广大师生认可的完整的课程体系。
1.实验项目的调整
全面规范地将无机化学实验和分析化学实验内容进行合理衔接。合并后的“无机及分析化学实验”项目分为7个模块:①基本技能、基本操作模块;②常数测定模块;③物质制备模块;④元素性质验证及混合离子分离模块;⑤定量分析模块(四大滴定);⑥综合性实验模块;⑦设计性实验模块。
在实验内容的选择上,我们充分考虑到“无机及分析化学”理论课的教学内容,尽可能选择让学生能够将课堂理论知识灵活、合理地应用到实验课操作中去。例如:单纯的物质制备实验——粗硫酸铜的提纯,氧化还原滴定实验——铜含量测定,将这两个独立实验整合成一个综合实验——粗硫酸铜提纯及纯度测定,该项实验改革以来,每届学生从提纯实验开始,每人都憋着一股劲,一定要把实验做好,争取在纯度测定时取得好的成绩。两个实验完成后,学生很有成就感,无论是成绩好的还是不理想的,都在找原因,总结实验过程中每个细节的完成情况,都能提出自己进一步改进与完善的方案。而不像以往实验中,基本上是“照方抓药”、走个过场、混个出勤,离开实验室后大脑一片空白,跟没做一样。再有,每个班最后都开设了一项设计实验——蛋壳中钙镁含量的测定,进实验室之前要求学生通过做过的、学到的实验方法以及查阅资料,设计出实验过程,进实验室后经过实际操作,测出结果,无论成功与失败,每人总结经验,写出改进方向。还有,将常数测定实验内容与仪器分析实验技术相结合,例如醋酸解离度及解离平衡常数测定实验,实验中既有理论课上学到的醋酸解离平衡、解离度计算,又有酸度计、复合玻璃电极的使用,激发了学生对大二或大三仪器分析课的学习欲望。
合并设课后,实现了将原来两门实验课中的重复内容,如分析天平的使用、物质制备及纯度测定等进行了有机的融合,精简了实验课时,节省了大量的试剂、仪器的重复消耗浪费。同时,从大一实验课堂开始,除了培养学生规范的操作技能以外,还能激发学生创新意识的潜能发挥,对后续课程学习,特别是大四毕业设计或毕业论文的完成奠定良好的基础。
2.实验顺序的调整
通过十几年课程改革与探索,教学中仍然发现一些有待完善的问题。最突出的就是,很多学生一直认为,“无机及分析化学实验”,既然是一门课,那么所有要求都是统一的。比如,实验中我们都会用到量筒与移液管、台秤与分析天平、试剂瓶与容量瓶。实验操作中经常会出现不知道选择什么天平称量,粗称还是精称;不知道是用量筒取液还是用移液管;不知道是将溶液配制在试剂瓶中还是容量瓶中。还有就是在实验报告处理结果时,有效数字如何保留?其实中心问题就是一点,“精确与近似”。由于基础课实验班级较多,每个实验室每天上午或下午只能进入一个班实验。为了实验室的周转,过去安排实验,没有考虑每个班的具体实验项目顺序问题,一切都是围绕着方便实验室的周转利用。这样一来,发现学生实验一直处于一种模糊状态,不知道哪个实验属于无机化学部分,哪个实验属于分析化学部分,这样就出现了“精确与近似”的纠结。针对这种情况,从2015年开始,对每个班的实验项目的顺序进行了调整,先做无机化学实验内容,再做分析化学实验内容,最后进行综合实验和设计实验。通过这两年的观察,调整后学生在操作环节,思路清晰,独立性得到了很大程度上的提高。
3.学生成绩考评的改革
“无机及分析化学实验”是一门实践性很强的学科。针对我国的高考特点,很多大一新生,进入实验室后发现,中学根本没有亲自做过实验,有的只是看到过教师演示,有的演示都没看过,只是在书本上背过实验过程。我们知道,工科化类专业的学生,如果没有规范的基本操作,科研能力和创新能力就无从谈起。在基础模块实验教学中,技能训练是基础,规范操作是关键。无机及分析化学实验是第一门基础化学实验课程,教师必须重视对学生基本实验技能的训练,并指导学生注重细节,养成良好习惯,培养学生严谨的科学态度。
过去实验课程考核分为平时成绩和期末笔试成绩两部分,平时成绩占70%,期末一小时笔试成绩占30%。平时成绩包括实验预习、实验过程和实验报告三部分内容。经过多年的总结,不管是哪个学院,普遍存在最后总成绩偏高的学生实际操作能力并不是最好的,他只是在最后期末考试试卷上的成绩很好,这部分学生只会做题,动手能力较差,通过每年的“天津市高等院校挑战杯化学实验技能大赛”筛选过程得到进一步印证。针对这种情况,从2014年开始,我们将30%的卷面笔试改为操作考试,每个班3小时实验考试时间,两个老师监考,扣分点包括了实验中的每个细微环节,尽管老师们很辛苦,但经过3年的实践,取得了良好的效果。学生从第一个实验开始,注重每个环节的规范操作,较难掌握的操作反复练习,及时跟实验课老师沟通,大大地提高了学生的动手能力。