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1、大学化学基础操作实验教学改革探索 摘 要： 为促使学生掌握实验的基础知识，规范实验基础操作，徐州工程学院化工学院进行了实验教学改革：将基础操作部分作为一个独立设置的课程，对实验教学内容进行整改优化，使其符合学生的认知水平，并在培养基础操作技能的内容上加入安全环保教育，培养学生实验能力和科学的实验习惯，为后继化学实验的顺利学习，以及科研能力的提高打好基础。 1.引言 化学是一门实验科学，化学知识的学习和化学素质的培养都离不开化学实验的辅助作用。在本科教学中，实验教学是重要的组成部分，是实施素质教育、培养富有工程实践能力和创新精神的高素质人才的关键环节1-2。学生的基础操作能力是实验教学顺利有效地
2、进行的关键因素，学生对于实验技能的掌握是一个由简单到复杂的循序渐进的过程。基础操作技能的训练就是从根基抓起，培养学生掌握实验的基础知识，逐步规范、强化学生的实验操作，为学生进一步学习后继化学课程和实验，培养初步的科研能力打下基础。 基于这种思路，徐州工程学院基础化学实验中心对实验教学进行大胆改革创新，于2011年将实验操作技能培训部分从其他化学实验中分支，设置独立的大学化学实验基础操作实验课程，打破以往的操作技能训练与基础化学实验同步进行的传统，以操作训练为主，实验原理为辅，专门安排学时，设立特色实验，编制教材，由教师讲授，让学生操作练习，旨在使学生了解基本的操作原理方法，并有足够的时间实践强
3、化。 2.教材内容注重基础操作知识理论，衔接后继课程 实践教学需要理论知识做基础。例如在无机化学实验“沉淀的分离与平衡”中，涉及沉淀的分离和洗涤。如果学生没有进行过这方面的学习，就会形成知识断点，不知道该如何正确使用离心机进行沉淀分离，也不知道该选择何种试剂进行沉淀洗涤。在编写教材时，我们根据后继实验所涉及的基础操作进行归纳整理，在“实验基础操作技术”部分详细介绍了常规玻璃仪器的使用、试剂的取用、加热与冷却、分离与提纯等基本操作；在“实验常用设备及操作”部分，介绍目前实验室常用的小型设备的名称、型号、操作原理及方法，在“实验数据的处理与结果评价”部分，介绍常用的处理数据的软件及基本使用方法，使
4、学生掌握一些数据处理的基本知识。对于化学基础比较薄弱的学生，可以作为比较详细的知识补充，对于有一定基础的学生来说，可以达到巩固强化的效果。 在实验项目的设置上，安排了一些基础操作实验，如仪器的洗涤、干燥；试剂的取用；台秤和电子天平的操作；常压蒸馏；减压蒸馏；水蒸气蒸馏等。通过这些实验，学生的基础操作技能得到专门的训练，并标准化、规范化。 3.整合实验内容，优化教学方案，符合学生的认知水平 在进行教学改革的时候，充分考虑学生的理解接受能力，按照认知规律，将一些涉及过多仪器设备和较复杂操作步骤的实验进行合理分解。刚进入大学的学生的实验操作技能是非常薄弱的。有些操作要想熟练地掌握，需要一定的时间，所
5、以课程内容的安排不可以过多，否则容易造成学得多，却都学不会的现象。例如在标准溶液的配制实验中，需要学生掌握电子天平的使用，并学会递减称量和直接称量两种称量方法。此外，还要求学生会用直接法和标定法配制标准溶液。这样一个实验，对于初进入大学的学生，在三个学时内是很难掌握的。仅仅对操作原理的理解就需要一个过程，教师更要花费较多时间讲授操作步骤。学生首先要熟悉所使用的仪器设备，才可能进入正确操作阶段，在达到正确操作后才能熟练规范化地操作，所以三个学时很少，往往是囫囵吞枣，无法达到教学目的。我们现在将该实验分成两部分：第一个课时掌握直接法配制标准溶液，熟练电子天平和相关玻璃仪器的操作；第二个课时再来学习
6、标定法配制标准溶液。这样，学生真正领会这两种操作方法的原理和要领，掌握该实验所包括的容量瓶的使用、电子天平的使用等基本操作方法。 4.重视学生的安全素质培养，将安全教育融入每个基本实验中 安全，是实验教学顺利开展的首要条件，是对每一个实验者的基本要求。大学一年级，正是学生刚进入本科学习之时，是可塑性最强的阶段，有利于他们养成良好的实验习惯，树立科学的实验精神。学生在教学活动中需要接触到各种试剂、药品、机械和仪器设备，其中不乏易燃、易爆、有毒和有腐蚀性的试剂药品2。只有正确标准地执行操作步骤才能有效避免实验事故的发生，才有可能获得准确的实验结论。但是由于化学实验过程的不可预测性，因此，有些危险是
7、无法预知的。这时，对于学生安全意识和安全保护的培训就显得尤为重要。必须把安全教育的内容列入基础操作技能培训中。为加强对学生的实验安全教育，北京大学已编写出版了大学实验室安全基础和化学实验室安全知识教程，并规定本科生不通过安全考试不能进入选课环节4，将安全教育作为高等教育的重要内容之一。 把安全教育纳入基础技能训练的内容，融入基础操作训练课程中，有较强的针对性和实践性，给学生留下深刻印象，重要的是使他们在进行本科学习的开始阶段就形成安全意识，有利于安全习惯的养成。这样的安全习惯可以使学生实验过程中自觉规范实验操作，形成自然而然的行为，而不是老师的强制性约束行为。例如，很多学生都知道酒精灯里的酒精
8、不能超过其容积的2/3，也不能少于其容积的1/3，但是，很少有学生在使用前检查酒精灯内的酒精有多少，更不知道在使用过程中观察酒精的使用情况。虽然他们了解如何正确使用，却缺乏督促自己正确使用的意识。一些学生学习了几年之后，依然不知道实验室的电闸和消防栓在什么地方，更不知道在发生事故时，如何在第一时间作出正确的自救措施，这些都是缺乏安全意识的表现。教师在每次讲课时，都针对本次的实验操作特点，讲授安全教育，让学生明白规范操作和安全操作之间的关系，明白安全操作的重要性，让学生不仅有安全实验的意识，更学会在实验过程中如何避免伤害和一旦遇到伤害如何进行紧急处理。只有具备安全意识的学生才有资格进入实验室，才
9、是合格的学生。 5.渗透绿色化学理念教学，构建绿色化学概念 绿色化学又称“环境无害化学”、“环境友好化学”、“清洁化学”，是上世纪九十年代产生和发展起来的5，世界上很多国家把“化学的绿色化”作为新世纪化学进展的主要方向之一。化学实验教学过程中将产生大量危害人体健康和环境安全的“三废”，为此，我们对教学理念进行改革与创新，将实验绿色化理念融入“以学生为本”理念中，在培养学生基础技能的同时，将绿色化学融合到教学过程中，贯穿每个实验教学，构建绿色化观念，使学生树立绿色化学思想。 首先，在实验项目内容的选定上立足本地资源，实验原材料都是无毒或低毒的，尽量避免使用苯胺、硝基苯、苯等有毒致癌试剂，并让实验
10、内容尽可能贴近生活，增强实验的趣味性。例如在水蒸气蒸馏实验中，实际改成冬青树叶提取冬青油或用橙子皮提取橙子精油等。这样既训练了基本操作，提高了学生的实验能力，而且潜移默化地培养了学生的环境保护意识，培养了学生的创新能力。 另外，大力推行微型化实验，着重进行半微量或减量化实验改革，即在保证实验教学效果的前提下，用常量仪器减少试剂用量进行实验。例如学生做滴定操作练习实验中，将一直沿用的50mL滴定管、25mL移液管、250mL锥形瓶等玻璃器皿在实验原理、方法、操作与常量滴定分析相同的情况下，采用常规的小容量仪器，如10mL移液管、100mL锥形瓶、25mL滴定管。由于小量化实验所用仪器比传统仪器小，可减轻实验强度、缩短实验时间、大幅度减少废物排放量。 6.结语 通过以上教学内容的改革，充分以学生为主体，注重培养学生基础实验能力和科学实验态度的中心思想，对于学生奠定扎实的实验基本功和后继化学实验的顺利进行及科研能力的提高意义重大。