無機化學實驗教學模式及實驗室管理

夏茂 周南 鐘美娥 周澤云 黃旭

摘? 要：為響應(yīng)國家課堂教學改革的號召，幫助無機化學實驗的任教老師調(diào)整自己的教學模式與無機化學實驗室的管理方法，本文歸納了幾種教學模式和管理方法供任教老師參考，文中所提到的方法能夠通過不同途徑、不同模式讓學生更加便捷、高效、主動地學習無機化學實驗這門課程，培養(yǎng)學生在實驗中的獨立性、創(chuàng)新性、規(guī)范性，使學生的綜合素質(zhì)得到全方面提高，教學目的得以更好達成。

關(guān)鍵詞：無機化學實驗? 教學模式? 管理方法? 綜合素質(zhì)

中圖分類號：O6-4;G642.423 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2021）07（a）-0167-04

Inorganic Chemistry Experiment Teaching Mode and Laboratory Administration

XIA Mao? ZHOU Nan*? ZHONG Meie? ZHOU Zeyun? HUANG Xu

（Hunan Agricultural University， Changsha， Hunan Province， 410218? China）

Abstract： In order to respond to the call of national classroom teaching reform and help teachers of inorganic chemistry experiment adjust their teaching mode and management methods of inorganic chemistry laboratory， this paper summarizes several teaching modes and management methods for teachers' reference. The methods mentioned in this paper can make students learn inorganic chemistry experiment more conveniently， efficiently and actively through different ways and modes， cultivate students' independence， innovation and standardization in the experiment， improve students' comprehensive quality in all aspects， and better achieve the teaching purpose.

Key Words： Inorganic chemistry experiment; Teaching mode; Managerial approach; Comprehensive quality

1? 無機化學實驗的重要意義

無機化學作為四大基礎(chǔ)化學之一，是化學類專業(yè)學生必學的一門基礎(chǔ)課程，其涵蓋了很多基本的化學理論知識，而無機化學實驗則是無機化學最直觀的表示形式。無機化學實驗同樣作為一門實踐類學科，化學基本操作技能掌握的扎實程度和熟練程度直接關(guān)乎實驗操作的質(zhì)量和效率，要求學生具有嚴謹、認真、一絲不茍的科學態(tài)度及端正的實驗作風[1]。但在實際的無機化學實驗過程中，或多或少存在著這樣一些問題：初高中時大多數(shù)的學校秉持著應(yīng)試教育的教學理念，缺乏對化學實驗課的重視，使得學生在大學無機化學實驗上的操作頗為生疏;抑或是在化學基本操作部分的實驗內(nèi)容與性質(zhì)實驗、制備實驗等不同、重復(fù)的操作技能訓(xùn)練讓學生感覺實驗過于繁瑣枯燥，難以調(diào)動興趣等。

為幫助教師能更好地向?qū)W生傳授無機化學實驗方面的知識，本文總結(jié)了3個適用于現(xiàn)代無機化學實驗教學的教學模式，用以調(diào)動學生的實驗積極性，培養(yǎng)學生主動學習、獨立實驗、規(guī)范實驗等能力，同時還介紹了兩種實驗室的管理方法，保障學生能有一個好的實驗環(huán)境。

2? 無機化學實驗教學模式

2.1 “四驅(qū)動”教學模式

“四驅(qū)動”教學模式[2]是指通過教學目標驅(qū)動、學生自我驅(qū)動、教師教學驅(qū)動和教學評價驅(qū)動4個方面來增強學生自主完成無機化學實驗的能力，同時還能提高學生的實驗素養(yǎng)，培養(yǎng)學生的自主學習能力。

2.1.1 教學目標驅(qū)動

主要體現(xiàn)在培養(yǎng)學生在進行無機化學實驗時應(yīng)該有正確的知識目標、技能目標和情感目標，讓學生在實驗過程中運用并掌握一定的實驗方法、操作及原理等，培養(yǎng)學生嚴謹求實、一絲不茍的科學態(tài)度和作風。

2.1.2 學生自我驅(qū)動

主要體現(xiàn)在在正式開始實驗之前完成實驗的預(yù)習報告，能先對實驗的步驟、操作、注意事項等有一定的了解，減少實驗操作的盲目性，合理安排實驗的進度，保證實驗順利進行的同時避免實驗中可能出現(xiàn)的安全問題。

2.1.3 教師教學驅(qū)動

主要體現(xiàn)在開展實驗之前由任教老師再次對實驗步驟進行簡單的梳理、講解并演示部分重要內(nèi)容的操作及相關(guān)注意事項。建議教師在課堂教學之前，深入研究無機化學問題，形成個性化的見解，除了可以融會貫通教學內(nèi)容，還可以利用典型案例探討方式，引導(dǎo)學生形成正確的無機化學認知[3]。同時實驗過程中教師也要不停地巡回指導(dǎo)，及時糾正學生錯誤或不規(guī)范的操作，并在實驗結(jié)束后讓學生對臺面進行清理和對實驗進行總結(jié)。

2.1.4 教學評價驅(qū)動

主要體現(xiàn)在由兩個及以上的學生共同完成一項實驗，并在實驗結(jié)束之后對彼此的操作進行點評，指出對方的不足，同時也可以在實驗之前由一位學生單獨進行演示實驗，再由教師和其他學生共同評價，確保學生能夠及時發(fā)現(xiàn)不足并能加以改正。

2.2 “互聯(lián)網(wǎng)+實驗”混合教學模式

隨著中國互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，逐漸衍生出了“互聯(lián)網(wǎng)+”產(chǎn)業(yè)，通過互聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)勢同傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)相結(jié)合，使得傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)迎來了“新的春天”。“互聯(lián)網(wǎng)+”同樣也能很好地應(yīng)用于無機化學實驗的教學[4]。

2.2.1 實驗室教學

有些無機化學實驗具有危險性，廢液的處理問題及通風設(shè)備的不完善，導(dǎo)致許多有毒實驗不能讓學生進行實踐操作[5]。而線上實驗課能夠在實驗教學實施受實驗室條件、經(jīng)濟因素等限制的情況下，讓學生能夠觀看那些因存在危險性、操作繁瑣、耗能耗時等在一般實驗室很難完整呈現(xiàn)出來的實驗。同時，線上實驗課也一定程度上減少了無機實驗室藥品的浪費、儀器的磨損等，也一定程度上方便了對實驗室的管理。

2.2.2 任教老師

線上實驗取代了手動簽到、課前小考、手動評閱、反復(fù)講解演示等環(huán)節(jié)，讓教師能夠從傳統(tǒng)的教學模式中解放出來，能將更多的精力投入到實驗教學研究中。教師只需要通過互聯(lián)網(wǎng)將所要講授的知識以動畫的形式在線上實驗課時展示給學生看，在觀看過程中適當提出實驗相關(guān)的問題，并及時解決學生的疑惑。

2.2.3 學生

線上無機化學實驗課在向?qū)W生展示實驗時不會存在任何的危險性，利用互聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)勢，通過類似“游戲闖關(guān)式”虛擬仿真練習的形式，生動、新穎地傳遞無機化學實驗知識，提高學生的實驗積極性[6]。線上實驗最大的優(yōu)勢莫過于解決了傳統(tǒng)實驗課程形式枯燥、內(nèi)容老套，受時間、地域限制等問題;還能通過視頻資料告知學生實驗結(jié)果的合理范圍，通過網(wǎng)上測試評價方式，檢驗學生的掌握情況，保證學生落實掌握實驗知識，并能對所學知識融會貫通，提升學生的自主和創(chuàng)新能力。

2.3 基于PBL的翻轉(zhuǎn)課堂

翻轉(zhuǎn)課堂[7]作為一種新型的教學形式，已成為國內(nèi)外教育界的熱門話題。它打破傳統(tǒng)的教學模式，為教學改革的開展注入了新的活力。翻轉(zhuǎn)課堂（flipped classroom）最早起源于美國林地公園高中的化學教師Jonathan Bergmann和Aaron Sams[8]，它通過將老師和學生的身份“翻轉(zhuǎn)”，大大增強了學生學習的主動性、自主性，增強了師生之間以及學生之間的互動和交流，激發(fā)了學生的好奇心和實驗積極性。

將“翻轉(zhuǎn)課堂”用于無機化學實驗主要通過以下途徑：課前準備（教師在上課之前根據(jù)教學內(nèi)容制作PPT并收集相關(guān)補充資料，最后通過網(wǎng)絡(luò)平臺反饋到學生）、合作探究（教師在實驗過程中提出問題讓學生討論交流并進行搶答）、分組匯報（每個學習小組根據(jù)問題指定一位學生進行匯報，教師則根據(jù)不同的回答加以指導(dǎo)與講解）、總結(jié)點撥（教師引導(dǎo)學生進行自主反思，總結(jié)自己在實驗和講解中的不足之處，使學生鞏固和加深所學知識）、反饋評價（教師在實驗結(jié)束后對實驗課進行評價，收集學生的反饋意見）、課后鞏固（教師通過互聯(lián)網(wǎng)平臺解答學生的疑惑，學生則可以通過課外查詢資料完善和提高自己的無機化學實驗?zāi)芰Γ?/p>

綜上所述，基于PBL的翻轉(zhuǎn)課堂教學模式是傳統(tǒng)教學模式的拓展和創(chuàng)新。該教學方法可以充分調(diào)動學生的積極性，提高學生課程參與度，對提高學生的綜合素質(zhì)有極大的幫助。

3? 無機實驗室管理

無機化學實驗的安全管理是實驗室管理工作的重要組成部分，關(guān)系到參與實驗課程的師生的財產(chǎn)安全和人身安全[9]。如何高效、安全地管理無機化學實驗室以及如何構(gòu)建“綠色實驗室”就成為了無機化學實驗室所面臨的難題，本文介紹了以下兩種管理模式方便實驗室人員更好地管理和建設(shè)無機化學實驗室。

3.1 構(gòu)建綠色無機化學實驗室

“綠色化學”，即環(huán)境友好型化學，旨在通過一系列的原理、方法和操作來降低或除去化學實驗當中可能出現(xiàn)的危險物。管理實驗室最重要的就是保證實驗室的安全，而構(gòu)建一個綠色無機化學實驗室則還有著更進一步的要求。

第一，要樹立綠色化學的思想，這是實現(xiàn)綠色化學實驗室的第一步。第二，倡導(dǎo)綠色環(huán)保設(shè)計，實驗室要配備節(jié)能環(huán)保產(chǎn)品，如保持室內(nèi)通風、藥品的分類存放等。第三，在無機化學實驗中根據(jù)實驗的人數(shù)和實驗所需的藥品量合理安排藥品，防止藥品的浪費，降低了實驗成本;對于那些不經(jīng)常使用的對人體、環(huán)境有危害的藥品則需不定期的反復(fù)檢查，避免出現(xiàn)有毒物質(zhì)泄露的情況。

對教師而言，應(yīng)在實驗教學的過程中體現(xiàn)綠色化學的原則，如適當改進某些實驗（存在有毒有害的物質(zhì)的實驗）所需要用到的藥品，在保證教學內(nèi)容一致的前提下減少實驗的危險性;抑或是開展回收再利用綜合實驗，變廢為寶;同時線上實驗課也是綠色化學的一重要表現(xiàn)形式，開展線上實驗課既有利于環(huán)境保護，又可為實驗室節(jié)省開支[8]。實驗結(jié)束時不僅要對使用過的玻璃儀器進行清洗，同時也要對實驗產(chǎn)生的廢物進行無害化處理，避免出現(xiàn)有害藥品未經(jīng)處理直接倒往生活垃圾處。

3.2 以“6S管理模式”管理無機化學實驗室

“5S管理模式”最先起源于日本豐田汽車公司，而“6S管理模式”[9]則是在其實際應(yīng)用中不斷進行完善和提高，最終形成的一套規(guī)范的、科學的管理模式。將該理論運用于無機化學實驗的管理中，能一定程度上提高實驗室的管理水平，解決在管理中存在的問題，健全實驗室的規(guī)章制度，提高實驗室的形象與實驗人員的實驗素質(zhì)，同時也能保證實驗室的安全，其具體內(nèi)容如下。

3.2.1 整理（Seiri）

將實驗室中的所有藥品及儀器等區(qū)分為需要的和不需要的，保持需要的，清除不需要的物品。目的：騰出實驗空間，能快速尋找到所需藥品或儀器。

3.2.2 整頓（Seiton）

對所需要的藥品及儀器進行有條理地定置擺放，始終處于實驗人員能方便取放的位置。目的：騰出時間，減少尋找時間，確保無機實驗有條不紊地進行。

3.2.3 清掃（Seiso）

實驗室操作臺面始終處于清潔干凈的狀態(tài)，保持清潔的環(huán)境。目的：提升無機實驗室的形象，保持實驗室操作臺面干凈明亮。

3.2.4 清潔（Seiketsu）

經(jīng)常進行整理、整頓、清掃，始終使實驗室保持整潔狀態(tài)，包括實驗人員自己的清潔。目的：形成制度和慣例，維持前3個S的成果。

3.2.5 素養(yǎng)（Shitsuke）

自覺執(zhí)行規(guī)則，養(yǎng)成良好習慣，從根本上提升實驗人員的素養(yǎng)。目的：提升實驗員修養(yǎng)，培養(yǎng)良好素質(zhì)，提升團隊精神，實現(xiàn)實驗員的自我規(guī)范。

3.2.6 安全（Safety）

不導(dǎo)致操作人員傷亡、不危害人體健康和環(huán)境，不給設(shè)備或財產(chǎn)造成破壞或損失，使人人有安全意識，人人按安全操作規(guī)程進行實驗。目的：凸顯安全隱患，減少人身傷害、經(jīng)濟損失以及環(huán)境污染[9]。

4? 結(jié)語

選取一種正確、合適的無機化學實驗教學模式，能很大程度上幫助任教老師更加便捷、高效、清晰地向?qū)W生傳授無機化學實驗相關(guān)的知識，本文所歸納的3種教學模式都以一種較為新穎的方式幫助帶動學生學習的積極性和主動性，培養(yǎng)學生自主實驗的能力。而無機化學實驗室的管理則是給學生和實驗人員營造一個更加安全、更加環(huán)保、更加有條理的無機化學實驗室，同時通過實驗室的管理來提高學生的實驗素養(yǎng)，讓無機化學實驗室能朝著更加綠色、有秩序等方面發(fā)展。由于無機化學實驗的教學模式和管理方法是與時俱進的，也希望任教教師能時刻調(diào)整自己的教學模式，讓學生能更高效、更輕松地學習無機化學實驗的知識。

參考文獻

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