普通化學(xué)實驗（英文）課程改革探究

王璐 曾琴 李靜 余治昊

摘 要：文章介紹了上海理工大學(xué)普通化學(xué)實驗中心面向全校開設(shè)的普通化學(xué)實驗（英文）進行改革的情況，包括更新實驗教學(xué)內(nèi)容，采用混合式教學(xué)方法，融入課程思政元素和全過程的考核模式等，加強對學(xué)生的安全意識、環(huán)保意識、節(jié)約意識及實事求是、嚴謹?shù)目茖W(xué)態(tài)度的培養(yǎng)及取得的效果。

關(guān)鍵詞：普通化學(xué)實驗（英文）; 課程思政; 全過程考核模式; 混合式教學(xué)方法

中圖分類號：G642.3? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? 文章編號：1006-3315（2021）10-140-002

2016年，習(xí)近平總書記在全國高校思想政治工作會議上強調(diào)：“高等院校的立身之本在于立德樹人，要把思想政治工作貫穿教育教學(xué)全過程，實現(xiàn)全程育人、全方位育人[1]?！逼胀ɑ瘜W(xué)實驗（英文）作為基礎(chǔ)實驗課程，是針對全校理工科新生開設(shè)的一門“入門級”實驗課程，是化學(xué)素質(zhì)教育和創(chuàng)新教育的良好載體和重要途徑，對于培養(yǎng)學(xué)生的動手能力、創(chuàng)新精神、探究能力和灌輸思政元素有著非常重要的作用。

本文以上海理工大學(xué)普通化學(xué)實驗中心對《普通化學(xué)實驗（英文）》課程的改革為例，通過將安全意識、環(huán)保意識、節(jié)約意識等思政元素有機地融入在實踐教學(xué)中，并積極開展混合式的教學(xué)方法探索，同時將考核評價指標貫穿在實踐教學(xué)的全過程中，有利于發(fā)揮實踐課程全方位、全過程育人的功能。

1.課程思政融入實驗教學(xué)，育才和育人兩手抓

化學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，一般情況下，實驗課探索以小班化開展教學(xué)，即每位教師指導(dǎo)28名學(xué)生，相比于傳統(tǒng)大班的理論課授課，實驗課上教師和學(xué)生之間接觸的更加緊密，互動更多，這也為“課程思政”的實施提供更多方便。在實驗教學(xué)過程中，教師有責任有義務(wù)仔細推敲每個實驗項目內(nèi)容所折射出的思想政治教育元素和馬克思主義哲學(xué)觀點，并將其貫穿于整個課程教學(xué)中，在充分保障《普通化學(xué)實驗（英文）》課堂教學(xué)效果、教學(xué)質(zhì)量、教學(xué)完整性以及提升學(xué)生實驗理論知識和實驗操作技能的同時，更多地培養(yǎng)學(xué)生的安全意識，樹立安全觀念，培養(yǎng)學(xué)生實事求是、嚴謹?shù)目茖W(xué)態(tài)度及環(huán)保節(jié)約意識[2]，真正實現(xiàn)教書與育人相統(tǒng)一。

1.1以安全教育為切入點，培養(yǎng)學(xué)生安全意識[3]

普通化學(xué)實驗是學(xué)生進入大學(xué)后的第一門實驗課，大多數(shù)學(xué)生是人生中第一次進入實驗室，因此實驗室安全教育必不可少[4]。在實驗開始前，我們會專門進行安全教育和考核，主要從二方面進行培訓(xùn)：（1）安全意識的灌輸。在實驗教學(xué)過程中，教師要通過不同方式反復(fù)向?qū)W生強調(diào)安全的重要性，將“以人為本，安全第一”的理念貫穿實驗課的始終。教師可以在安全教育中列舉幾個近年來發(fā)生的實驗安全事故，比如2018年北京交通大學(xué)東校區(qū)2號樓某實驗室發(fā)生爆炸，事故造成實驗學(xué)生當場死亡，其原因是實驗室堆放了大量的易燃易爆化學(xué)品;還有2015年清華大學(xué)化學(xué)系的一間實驗室發(fā)生火災(zāi)爆炸事故，也造成了嚴重的后果，其原因是相關(guān)人員因為缺乏安全意識，沒有意識到氫氣的泄露，從而進行高溫實驗時引發(fā)了氫氣的爆炸。這類事故觸目驚心，實驗課中教師要通過實驗安全的教育使學(xué)生增強安全意識，樹立安全觀念，敬畏生命。（2）自我防護意識的培養(yǎng)。將實驗中潛在的安全隱患歸納、總結(jié)、提煉，把以往的經(jīng)驗、教訓(xùn)告知學(xué)生，并將滅火器、洗眼器、緊急噴淋等消防器材的使用方法教會學(xué)生，向?qū)W生展示各種突發(fā)狀況及其應(yīng)對措施。在書寫預(yù)習(xí)報告時，必須包含實驗課中涉及的所有化學(xué)試劑的理化特性、注意事項、防護措施及應(yīng)急預(yù)案等內(nèi)容，確保每一個學(xué)生對實驗中使用的化學(xué)品熟記于心。實驗開始前，再通過老師課堂上的強化，學(xué)生會深刻認識到實驗中可能存在的潛在危險，提前做好防護措施。良好的安全防護習(xí)慣的養(yǎng)成，會使人受益終身。

1.2“綠色化學(xué)”理念

習(xí)總書記反復(fù)強調(diào)“青山綠水就是金山銀山”，實驗教學(xué)中亦需要不斷滲透環(huán)保意識，堅持愛護環(huán)境從“我”做起。破損玻璃、廢液、空試劑瓶及乳膠手套等做到分類投放，讓學(xué)生從進入實驗室的第一刻起，就養(yǎng)成化學(xué)品垃圾分類的好習(xí)慣。同時對于酸堿廢液，含鋇、銀等重金屬的廢液單獨回收，正規(guī)地處理“三廢”應(yīng)該成為每一個理工科學(xué)生學(xué)習(xí)生涯中的重要一課。

此外，將變廢為寶的理念穿插到實驗教學(xué)環(huán)節(jié)，旨在培養(yǎng)學(xué)生廢物利用的意識。設(shè)計了廢干電池的綜合利用實驗，從廢電池中回收氯化銨、二氧化錳，并用鋅皮制備硫酸鋅，讓學(xué)生充分感受到知識是變廢為寶的堅強后盾。

1.3節(jié)約資源[5]

在清洗玻璃器皿的時候，給學(xué)生灌輸“少量多次”的原則，既保證器皿洗滌干凈，又能節(jié)約水資源。

在“水質(zhì)檢驗”實驗中，可以用視頻或圖片的形式介紹水資源的短缺和污染現(xiàn)狀，讓學(xué)生們充分體會到水資源的寶貴。通過課上老師的灌輸和滲透，再讓同學(xué)們課下上網(wǎng)搜索查閱有關(guān)水資源短缺的資料，了解水資源的現(xiàn)狀。

同學(xué)們認識到在實驗課上要時刻注意節(jié)約用水。順勢結(jié)合實驗課用到的各種化學(xué)試劑，提醒學(xué)生要節(jié)約試劑，一方面培養(yǎng)節(jié)約美德，另一方面減少環(huán)境污染，環(huán)境污染也是影響水資源的重要因素。就這樣，潤物細無聲，慢慢滲透到學(xué)生的腦海里，開始認知和認同，建立起節(jié)約與環(huán)保的概念。從自己做起，從身邊事做起，從被動到主動地保護環(huán)境，保護水資源，并把這些好習(xí)慣帶到生活和以后的工作中，影響家人和身邊人。

1.4實事求是、嚴謹?shù)目茖W(xué)態(tài)度

在培養(yǎng)學(xué)生實事求是、嚴謹?shù)闹螌W(xué)態(tài)度上，教師可以結(jié)合學(xué)科特點，在教學(xué)過程中逐漸滲透實事求是是科研工作的基本準則。課上明確要求嚴禁涂抹、篡改實驗數(shù)據(jù)，但在“乙酸電離常數(shù)的測定”實驗中，我們發(fā)現(xiàn)有些學(xué)生在滴定時消耗的NaOH體積數(shù)據(jù)明顯被涂改過，經(jīng)過詢問，學(xué)生承認自己由于發(fā)現(xiàn)和別人數(shù)據(jù)不同進行了數(shù)據(jù)改動，我們對其任意篡改數(shù)據(jù)的行為給予了批評，并鼓勵學(xué)生真實地記錄結(jié)果，有問題時先分析問題可能產(chǎn)生的原因，再去解決問題，而不是回避問題，該學(xué)生也表示以后絕不再犯。

2.采用混合式教學(xué)方法

充分分析課程內(nèi)容的特點及學(xué)生的接受情況，力求課程教學(xué)效果的有效性及先進性，在教學(xué)環(huán)節(jié)引入混合式教學(xué)方法。

2.1沉浸式雙語教學(xué)[6]

在實驗開始前，教師用英語教授實驗要求、演示實驗步驟，提示安全操作規(guī)程。把編寫好的實驗報告模板發(fā)給學(xué)生，將實驗涉及到的專業(yè)名詞、符號用英語解釋其定義，動詞配合動作加以演示，形容詞用相近詞匯提示等方式幫助學(xué)生理解英語詞匯，明晰實驗內(nèi)容。

實驗過程中師生之間經(jīng)常使用國際化語言進行交流溝通，使學(xué)生在接受實驗課程內(nèi)容的同時，逐漸熟練對國際化的信息進行接受、加工和處理。教師指導(dǎo)學(xué)生如何書寫實驗記錄（Laboratory notebook），以國際化標準記錄觀測現(xiàn)象和實驗數(shù)據(jù)，為將來在科研院所或跨國公司出具實驗報告、撰寫論文或?qū)＠龊脺蕚洹?/p>

2.2翻轉(zhuǎn)課堂

以往，大部分實驗都采用教師提前講述，學(xué)生后續(xù)操作的流程，學(xué)生完全沒有機會去思考實驗為什么這么做，結(jié)果為什么會是這樣，實驗過程中出現(xiàn)問題我會怎么解決等，于是我們改變傳統(tǒng)實驗教學(xué)模式，在講授環(huán)節(jié)中，我們只講解原理、安全注意事項及儀器的操作，讓學(xué)生通過課前預(yù)習(xí)直接進入實驗操作的環(huán)節(jié)，可以自己設(shè)計實驗過程。實驗結(jié)束后由小組分別對自己負責的實驗部分進行講解，從實驗現(xiàn)象到反應(yīng)機理，甚至對實驗中遇到的問題一一進行說明，最后整個討論會變成了成果分享會。學(xué)生們都表示這種方式對知識的理解有很大的加深作用。

2.3“實驗心得體會”促進師生共同成長

在實驗課開始之前，我們要求學(xué)生在實驗結(jié)束后撰寫實驗心得體會。心得體會可以是成功經(jīng)驗的總結(jié)也可以是失敗原因的探索，可以是對實驗本身提出質(zhì)疑也可以對實驗過程提出新的想法和見解。老師通過批閱實驗報告，及時了解學(xué)生的思想動態(tài)并適時做出反饋，在師生之間建立起溝通的橋梁。比如“分光光度法測定鐵含量”實驗中，一位學(xué)生在心得體會里書寫了詳細的Excel 計算及作圖的方法，改變傳統(tǒng)學(xué)生用方格紙畫圖的不便。還有一位同學(xué)提到，嘗試在振蕩反應(yīng)結(jié)束后加入反應(yīng)物，理論上振蕩反應(yīng)應(yīng)該繼續(xù)，但實際情況并沒有發(fā)生，我們一起分析了原因，可能是因為沒有排除產(chǎn)物。學(xué)生在實驗結(jié)束后的心得體會相當于對實驗的復(fù)盤，這是一個回憶、總結(jié)、反思、提高的過程。這個習(xí)慣一旦養(yǎng)成，對學(xué)生未來不管是科研還是工作都有很大的幫助，同時也督促老師全面了解自己的授課環(huán)節(jié)，取長補短，共同進步。

2.4信息化手段助力實驗教學(xué)

課程開課前以班級為單位建立微信群，并讓學(xué)生關(guān)注“上海理工大學(xué)化學(xué)實驗中心”微信公眾號，同時在“學(xué)習(xí)通”平臺建設(shè)線上課程，教師會發(fā)布實驗課中用到儀器的使用微視頻及實驗內(nèi)容操作的視頻資料，學(xué)生可以通過碎片化的時間提前完成對相關(guān)知識的預(yù)習(xí)，也可以在群里分享實驗成果、討論實驗中出現(xiàn)的問題，實際課堂再由教師指點一下就能非常熟練地操作儀器。

振蕩實驗由于老師來不及觀察每組學(xué)生的實驗現(xiàn)象，并且學(xué)生在記錄實驗現(xiàn)象時數(shù)錯振蕩周期的頻率，如果讓學(xué)生借助手機把實驗的視頻記錄下來，可以重放實驗現(xiàn)象，便于實驗結(jié)果的統(tǒng)計。

3.完善考核評價體系，探索全過程考核模式

普化實驗考核由安全考核（10%）和實驗考核成績（90%）組成，其中實驗考核成績包含三部分：預(yù)習(xí)報告（20%）、實驗操作（40%）、實驗報告（30%）和心得體會（10%）。

3.1實驗安全與操作規(guī)范考核[7]

在學(xué)生進入實驗室之前，教師應(yīng)該對學(xué)生進行實驗安全教育，完善準入實驗室機制考核試，只有考試合格才能正式進入實驗室操作，并安排1學(xué)時來練習(xí)普通化學(xué)實驗大綱中要求掌握的基本儀器操作。嚴格實驗課的考勤紀律，加強完善實驗室遲到和早退機制，例如設(shè)定四次缺勤將此門課程歸為零分處理。

3.2實驗成績的全過程考核

3.2.1實驗預(yù)習(xí)考核階段

提前一周告知學(xué)生實驗內(nèi)容。要求學(xué)生在實驗課前完成預(yù)習(xí)報告，讓學(xué)生能夠預(yù)先了解實驗的目的、基本原理、實驗內(nèi)容以及注意事項等。預(yù)習(xí)報告通過教師隨機點名學(xué)生回答問題來檢驗學(xué)生預(yù)習(xí)情況。

3.2.2實驗環(huán)節(jié)

實驗環(huán)節(jié)評價不僅考察學(xué)生實驗結(jié)果的正確與否，也包括了學(xué)生的動手能力以及遇到問題后如何處理進行的評價。根據(jù)教學(xué)大綱，擬定必須掌握的綜合操作項目，采用分組合作操作形式，對每項操作單元的標準操作流程和完成時間進行量化考核設(shè)置，對每個學(xué)生的實際操作情況做出客觀公正的評估。實驗操作環(huán)節(jié)針對每一個實驗必須掌握的技能模塊進行評分，多次出現(xiàn)錯誤或者屢教不改者扣分。

3.2.3實驗報告考核

實驗報告的評價是學(xué)生對實驗數(shù)據(jù)的處理和對實驗進行全面的分析總結(jié)。實驗報告從版面的設(shè)計、數(shù)據(jù)的表達到制圖，每一項都有嚴格的打分標準，確保給出的分值公平公正。同時要向?qū)W生傳遞一種思想：每一次的實驗報告都是一次向別人展示自己成果的機會，排版美觀、條理清晰、數(shù)據(jù)分析有理有據(jù)是非常重要的，是一門必修課。

4.結(jié)語

為了適應(yīng)新形勢下對人才培養(yǎng)的要求，普化實驗整個教學(xué)環(huán)節(jié)始終以培養(yǎng)學(xué)生良好的科研習(xí)慣、嚴謹?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、創(chuàng)新的科研思維為前提，進行了系列改革，取得了顯著成效。今后，我們會隨著課程的發(fā)展，不斷引入新的前沿課題，只有緊跟科研發(fā)展，不斷更新實驗內(nèi)容和教學(xué)模式，才能培養(yǎng)出適應(yīng)時代發(fā)展需要的學(xué)生。

基金項目：上海理工大學(xué)創(chuàng)新訓(xùn)練項目（基于物聯(lián)網(wǎng)智能化試劑管控平臺SH2021274），上海理工大學(xué)外國留學(xué)生政府獎學(xué)金服務(wù)支持體系（高效國際學(xué)生課題與專業(yè)建設(shè)）

參考文獻：

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[7]曾琴，王璐，余治昊，李靜.普通化學(xué)實驗考核評價體系的多元化研究[J].科教導(dǎo)刊，2019，34（12）：54-55