創(chuàng)新性無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)對學(xué)生素質(zhì)的培養(yǎng)*

周萬里，張 超，侯丹丹，李博琦

(通化師范學(xué)院化學(xué)學(xué)院，吉林通化134002)

創(chuàng)新性無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)對學(xué)生素質(zhì)的培養(yǎng)*

周萬里，張 超，侯丹丹，李博琦

(通化師范學(xué)院化學(xué)學(xué)院，吉林通化134002)

在無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革方案中提出了合理增設(shè)創(chuàng)新性無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目.創(chuàng)新性無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)不僅使學(xué)生形成規(guī)范化的實(shí)驗(yàn)操作，養(yǎng)成良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣，還可以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和樹立綠色化學(xué)思想.有利于增強(qiáng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)、環(huán)保意識、團(tuán)隊(duì)意識.

創(chuàng)新性;無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn);素質(zhì)培養(yǎng)

實(shí)驗(yàn)教學(xué)中不僅要注重學(xué)生基礎(chǔ)知識和基本技能的提高，更要注重學(xué)生綜合素質(zhì)的培養(yǎng)［1］.開設(shè)大學(xué)無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的目的是使學(xué)生掌握基本實(shí)驗(yàn)操作技能，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)興趣并養(yǎng)成良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣，為后續(xù)的實(shí)驗(yàn)課程打下堅實(shí)的基礎(chǔ).傳統(tǒng)的無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)是通過教師的講解和學(xué)生按部就班的執(zhí)行來驗(yàn)證所學(xué)的理論知識的正確性.而創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)是以學(xué)生為主體的新型無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，是根據(jù)學(xué)生掌握的基本理論知識和實(shí)驗(yàn)技能以及實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)條件，提出合理的創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目.創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、科研素養(yǎng)、環(huán)保意識和解決問題能力.所以在無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程中增設(shè)創(chuàng)新性無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程是必要的.

1 創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)應(yīng)遵循實(shí)驗(yàn)原則

設(shè)計創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)應(yīng)該遵循四個原則:(1)安全性原則.學(xué)生設(shè)計創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目時應(yīng)該盡量避免使用易揮發(fā)藥品或有毒試劑.要考慮到在實(shí)驗(yàn)操作過程中可能的危險性，創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)中一定要有注意事項(xiàng).比如實(shí)驗(yàn)中涉及到利用酒精燈加熱的創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)，務(wù)必提醒學(xué)生實(shí)驗(yàn)前準(zhǔn)備好濕毛巾防備酒精不慎燃燒滅火時使用，酒精燈要遠(yuǎn)離易燃液體，盡量放在實(shí)驗(yàn)臺中間位置，遠(yuǎn)離實(shí)驗(yàn)者.(2)科學(xué)性原則.設(shè)計創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)必須以正確的理論知識為基礎(chǔ)，保證科學(xué)性的創(chuàng)新.對于創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)中有錯誤的理論知識必須及時糾正，保證創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)的科學(xué)性.(3)可行性原則.設(shè)計創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目要符合現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)條件，盡量選擇常見的實(shí)驗(yàn)藥品、實(shí)驗(yàn)裝置、實(shí)驗(yàn)儀器和合理的實(shí)驗(yàn)方法等.如在生物體中幾種元素的鑒定實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中，同樣學(xué)生對鑒定磷元素進(jìn)行了創(chuàng)新設(shè)計，利用元素分析儀測定生物體中磷元素的含量，實(shí)驗(yàn)中把磷元素轉(zhuǎn)換成為磷鎢酸，由于磷原子在磷鎢酸中作為雜原子，含量很低，此創(chuàng)新設(shè)計測定的磷元素的含量誤差較大，故該創(chuàng)新設(shè)計不可行.(4)前沿性原則.在創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)的設(shè)計中，學(xué)生應(yīng)掌握本學(xué)科的前沿知識，學(xué)生在創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)設(shè)計中優(yōu)先選用先進(jìn)的測試手段.比如在硫酸亞鐵銨的制備實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生增設(shè)了創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，利用傅立葉變換紅外光譜儀在400～4000cm－1范圍內(nèi)測定了產(chǎn)品的紅外光譜，利用TG/DTA7300綜合熱分析儀將制備的樣品置于特定氣氛之中改變其溫度環(huán)境或維持在固定溫度，由高靈敏天平觀察樣品重量變化及溫度差電偶測量相變化狀況，進(jìn)而推測材料特性與組成比例.

2 創(chuàng)新性無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)有利于培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力

實(shí)施素質(zhì)教育的關(guān)鍵是培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，創(chuàng)新能力包括創(chuàng)新思維能力和創(chuàng)新實(shí)踐能力.在無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程改革中，合理增設(shè)創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，目的是改變以教師為主導(dǎo)的傳統(tǒng)教學(xué)方式，替代以往“填鴨式”的教學(xué)方法，積極引導(dǎo)學(xué)生主動學(xué)習(xí)，樹立終身學(xué)習(xí)的新觀念，也可以培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的創(chuàng)新能力［2］.例如，在生物體中幾種元素的鑒定實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中，學(xué)生通過查閱文獻(xiàn)，對鑒定磷元素增添了創(chuàng)新設(shè)計項(xiàng)目，通過瓦里安400M核磁共振波譜儀來鑒定磷元素，教師要對學(xué)生進(jìn)行及時的指導(dǎo)，使學(xué)生掌握關(guān)于磷元素核磁的測試相關(guān)知識，協(xié)助學(xué)生完成創(chuàng)新設(shè)計，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新思維能力.創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)使學(xué)生獨(dú)立思考問題，發(fā)揮學(xué)生主動性，使學(xué)生的個性、能力、特長有了發(fā)揮的空間.通過增設(shè)創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，從多角度、多方位培養(yǎng)了學(xué)生分析和解決問題能力，有效地訓(xùn)練了學(xué)生的發(fā)散思維［2］.我們可以從創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境、增設(shè)創(chuàng)新內(nèi)容、開展創(chuàng)新課外活動、建設(shè)創(chuàng)新考核機(jī)制等方面在無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中實(shí)施創(chuàng)新教育，從而提高學(xué)生的創(chuàng)新能力.

3 利用創(chuàng)新性無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生的科研素養(yǎng)

學(xué)生應(yīng)在掌握本學(xué)科的科研知識前提下進(jìn)行創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)設(shè)計，確保學(xué)生在創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)的設(shè)計中可以選用先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)技術(shù)手段.例如，在配合物的合成與性質(zhì)實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生進(jìn)行了創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)設(shè)計，以晶體結(jié)構(gòu)理論知識為基礎(chǔ)，查閱文獻(xiàn)后利用水熱的合成技術(shù)成功制備了硫酸亞鐵銨配合物晶體，利用X－射線單晶衍射儀收集晶體數(shù)據(jù)，使用SHELXL－2014/7軟件包進(jìn)行了結(jié)構(gòu)解析［3］.并用紅外光譜、熱重分析對硫酸亞鐵銨進(jìn)行了性質(zhì)表征，利用X－射線粉末衍射儀對配合物的純度進(jìn)行了檢驗(yàn).通過創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)的設(shè)計，學(xué)生將制備實(shí)驗(yàn)與性質(zhì)實(shí)驗(yàn)有機(jī)地結(jié)合在一起開展創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目.打破了傳統(tǒng)利用水浴加熱、溶解、過濾、蒸發(fā)、結(jié)晶的基本操作制備目標(biāo)產(chǎn)物傳統(tǒng)方法的束縛，具有創(chuàng)新性.通過增設(shè)創(chuàng)新性無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，使學(xué)生養(yǎng)成了定期查閱文獻(xiàn)的好習(xí)慣，利用先進(jìn)的技術(shù)手段設(shè)計創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)了學(xué)生的科研素養(yǎng).在無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中增強(qiáng)了學(xué)生的科研意識，為學(xué)生的本科畢業(yè)論文和以后從事科研工作打下堅實(shí)的基礎(chǔ).

4 利用創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)滲透綠色化學(xué)思想，增強(qiáng)學(xué)生環(huán)保意識

新的課程標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)明確規(guī)定:“在化學(xué)教學(xué)中，通過幫助學(xué)生了解化學(xué)制品對人類健康的影響，懂得運(yùn)用化學(xué)知識和方法去治理環(huán)境，合理地開展和利用化學(xué)資源，逐步學(xué)會從化學(xué)的角度認(rèn)識自然與環(huán)境的關(guān)系，分析有關(guān)的社會現(xiàn)象”.環(huán)境保護(hù)作為一項(xiàng)基本國策，環(huán)境教育已成為刻不容緩的研究課題.綠色化學(xué)是實(shí)現(xiàn)防治化學(xué)污染的基本方法，又稱為環(huán)境無害化學(xué)、環(huán)境友好化學(xué)、清潔化學(xué).創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)要以綠色為前提，創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的原則是對環(huán)境沒有負(fù)作用，在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上可行的化學(xué)品和化學(xué)過程.目的是在化學(xué)反應(yīng)中充分利用化學(xué)原料和化學(xué)試劑，在實(shí)驗(yàn)開始采取實(shí)現(xiàn)污染預(yù)防的科學(xué)手段，實(shí)驗(yàn)過程和終端應(yīng)做到零排放和零污染.要預(yù)防化學(xué)藥品的污染，關(guān)鍵是培養(yǎng)具有環(huán)保意識的人，我們培養(yǎng)的是未來的化學(xué)教師，作為化學(xué)教師，有責(zé)任和義務(wù)擔(dān)當(dāng)起提高學(xué)生環(huán)保素質(zhì)的教育任務(wù)，而傳統(tǒng)的無機(jī)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目并未將綠色化學(xué)思想貫穿于實(shí)驗(yàn)的始終，創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)可以將綠色化學(xué)融合于無機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革中，使綠色化學(xué)成為無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的一個重要的組成部分，綠色化學(xué)將成為未來化學(xué)的嶄新課題［4］.創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)設(shè)計必須滲透綠色化學(xué)思想，以綠色意識為指導(dǎo)，從而杜絕化學(xué)污染源，實(shí)現(xiàn)綠色化學(xué)為最終目標(biāo).通過創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)設(shè)計大力普及環(huán)境科學(xué)知識，增強(qiáng)學(xué)生的環(huán)境保護(hù)意識.同樣是在制備硫酸亞鐵銨創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)計中，學(xué)生選用了水熱合成方法作為合成手段，避免了有機(jī)溶劑(作為溶劑)對環(huán)境帶來的危害，以綠色化學(xué)為前提進(jìn)行創(chuàng)新性設(shè)計.增設(shè)的創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目力求利用最少的實(shí)驗(yàn)藥品，最大限度地減少廢棄物，獲得最佳的實(shí)驗(yàn)效果.

5 利用創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生分析、解決問題能力

學(xué)生完成創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)設(shè)計后，教師要培養(yǎng)和組織學(xué)生討論創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問題，分析原因，解決問題，修正創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)方案.例如，在粗鹽提純實(shí)驗(yàn)中，雖然有的同學(xué)得到了精鹽，但是產(chǎn)量較低或精鹽中還含有雜質(zhì).分析其原因:(1)除去雜質(zhì)過程中pH值未控制好;(2)有的同學(xué)加入除雜試劑沒有過量.學(xué)生利用所學(xué)知識進(jìn)行了創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)設(shè)計，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，設(shè)計提高精鹽產(chǎn)率的創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)，通過“創(chuàng)新設(shè)計—實(shí)踐—完善創(chuàng)新設(shè)計—實(shí)踐”的循環(huán)過程，在創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)中培養(yǎng)了學(xué)生的分析、解決問題能力.實(shí)驗(yàn)報告是實(shí)驗(yàn)教師檢查創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)課效果的手段之一，也是反饋學(xué)生實(shí)驗(yàn)的直接依據(jù)，創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)報告一定要清楚記錄實(shí)驗(yàn)過程和結(jié)果，并具有詳實(shí)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，教師應(yīng)在實(shí)驗(yàn)報告的批改中指出不足，根據(jù)學(xué)生出現(xiàn)的普遍問題及時加以匯總，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問題加以總結(jié)和糾正.不同于普通的無機(jī)實(shí)驗(yàn)報告，創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)報告要具有對本次創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)的質(zhì)疑和總結(jié)，學(xué)生可以把一些有創(chuàng)新性的想法寫在總結(jié)里，教師在批改實(shí)驗(yàn)報告時及時回答或者鼓勵學(xué)生的創(chuàng)新想法和建議.通過教師與學(xué)生的雙向交流途徑培養(yǎng)學(xué)生分析、解決問題能力，提高創(chuàng)新能力.

6 利用創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)意識

創(chuàng)新性無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)是以增設(shè)創(chuàng)新性無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目為契機(jī)，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)意識.可以通過以下四個方式進(jìn)行:(1)舉辦化學(xué)實(shí)驗(yàn)競賽.舉辦“實(shí)驗(yàn)基本操作技能大賽”和“趣味創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)比賽”以及實(shí)驗(yàn)教師指導(dǎo)“大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目”等活動來調(diào)動學(xué)生的創(chuàng)新積極性，培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)意識和創(chuàng)新能力.(2)建立創(chuàng)新性無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)網(wǎng)站.用來宣傳創(chuàng)新性無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和實(shí)驗(yàn)競賽，包含創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?nèi)容、注意事項(xiàng)等;競賽內(nèi)容與要求、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)技能知識介紹、在線提問與交流、競賽成果以及創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)操作演示視頻等，向?qū)W生介紹有關(guān)創(chuàng)新性無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn).并定期更新創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容，來提高創(chuàng)新性無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)在學(xué)生中知名度，使學(xué)生積極參與到創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)中來.(3)組建創(chuàng)新小組，每個創(chuàng)新小組中有一個指導(dǎo)教師，進(jìn)行創(chuàng)新小組間競賽，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)精神，使其觀察、發(fā)現(xiàn)和解決問題能力得到提高.并通過競賽活動加強(qiáng)學(xué)生間的交流，加強(qiáng)學(xué)生和老師的交流，提高學(xué)生的溝通能力，充分展示學(xué)生的個性及增強(qiáng)自主學(xué)習(xí)、自我管理的意識，加強(qiáng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識［5］.(4)建立創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì).結(jié)合有機(jī)化學(xué)、物理化學(xué)、分析化學(xué)等實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新小組構(gòu)建創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)，各創(chuàng)新小組之間互相交流，取長補(bǔ)短.創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)也可共同完成創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)任務(wù).既能增進(jìn)學(xué)科之間的交流，又能提高學(xué)生的學(xué)以致用能力.

7 結(jié)語

實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革是一項(xiàng)長期而艱巨的任務(wù)，只有我們不懈努力，不斷深入實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)才能在培養(yǎng)創(chuàng)新人才上發(fā)揮更大的作用.在社會競爭的新形勢下，傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式已經(jīng)無法完全適應(yīng)社會的需求.創(chuàng)新性無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)是培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)、環(huán)保意識、團(tuán)隊(duì)意識等綜合能力重要的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié).為此，我們必須改革傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式來培養(yǎng)高素質(zhì)的創(chuàng)新人才.創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)是高層次的實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，它是以綠色化學(xué)為理念，是學(xué)生為主體的教與學(xué)的創(chuàng)新，是一種真正培養(yǎng)出綜合素質(zhì)全方面發(fā)展的合格型人才的有效途徑［6］.創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蛘嬲囵B(yǎng)教師的指導(dǎo)能力，學(xué)生的分析、解決問題能力，有利于提高學(xué)生的綜合素質(zhì).

［1］張彥青，杜秀果.淺談如何在無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)［J］.教育實(shí)踐，2014(11):148－149.

［2］婁正松.大學(xué)生科學(xué)素質(zhì)和創(chuàng)新能力與無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)［J］.江蘇技術(shù)師范學(xué)院學(xué)報，2011(10):81－84.

［3］Sheldrick G M.SHELXTL version 5.10，Bruker AXS Inc［M］.USA:Wisconsion，1997.

［4］吳性良，牛國興，陸端.化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的綠色化建設(shè)［J］.武漢大學(xué)學(xué)報，2001(47):231.

［5］曹雪波.以實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革促進(jìn)大學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)［J］.嘉興學(xué)院學(xué)報，2010(2):70－73.

［6］劉淑琴.在無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中培養(yǎng)學(xué)生動手與創(chuàng)新能力［J］.管理創(chuàng)新，2015(8):19－21.

(責(zé)任編輯:王海波)

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A

1008－7974(2016)06－0082－03

10.13877/j.cnki.cn22－1284.2016.12.026

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通化師范學(xué)院校級教研項(xiàng)目“創(chuàng)新性無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)對學(xué)生素質(zhì)的培養(yǎng)”(JY2015078)

周萬里，吉林德惠人，博士，副教授.