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無機化學實驗教學范式改革探索論文
摘要：針對化學專業(yè)的特點和無機化學實驗教學中存在的問題，在CDIO教育理念下以學生為主導地位，讓學生參與實驗準備，使學生由被動學習轉(zhuǎn)為主動學習,增強學生學習興趣,加強學生的創(chuàng)新能力,從而提高學生綜合素質(zhì)和實際操作能力。
關(guān)鍵詞：CDIO；無機化學實驗；教學范式改革
DOI:10.3969/j.issn.1671-6396.2016.01.029
無機化學實驗是我校化學、化工、環(huán)科、材料等專業(yè)進校后接觸的第一門專業(yè)基礎(chǔ)實驗課，是老師與學生在教學、學習及科研相結(jié)合的第一個階段，在無機化學實驗中學習的一些基本操作也是后續(xù)實驗課程的基礎(chǔ)。[1]通過無機化學實驗的教學不僅可使學生正確和熟練地掌握無機化學實驗的基本操作，增強對所學理論知識的感性認識，還可以培養(yǎng)學生分析問題和解決問題的能力，提高學生的綜合素質(zhì)，為后續(xù)課程的學習和將來從事化學教學工作打下堅實的基礎(chǔ)。[2]無機化學實驗課程在繼續(xù)加強基本操作訓練的同時，更應(yīng)注重綜合能力、全面素質(zhì)的培養(yǎng)。社會越來越需要大量綜合能力強、具有創(chuàng)新精神的化學人才。大學生就業(yè)難幾乎是世界上所有實現(xiàn)高等教育大眾化及普及化的國家和地區(qū)所面臨的共同課題，我國高等教育進入大眾化之后，大學生就業(yè)難已成為一個十分突出的社會問題。因此，為適應(yīng)社會發(fā)展的需要，實驗教育在教學目標、教學內(nèi)容和教學方法等方面都必須進行深入的改革。
2004年，麻省理工學院和瑞典皇家工學院等四所大學探索研究，提出了一種新教學模式——CDIO工程教育理念。[3,4]CDIO代表構(gòu)思(Conceive)、設(shè)計(Design)、實現(xiàn)（Implement）、運作（Operate），它以產(chǎn)品從研發(fā)到運行的生命周期為載體，為學生提供真實的工程情景，讓其以主動的、實踐的、課程之間有機聯(lián)系的方式學習工程，是“做中學”和“基于項目的教育和學習”的集中體現(xiàn)。
根據(jù)此教育理念和目前社會發(fā)展的需要，在實驗教學中引入CDIO模式，是提高化學化工類專業(yè)畢業(yè)生工程素質(zhì)，增強其就業(yè)競爭所應(yīng)采取的非常重要的措施。CDIO這一新的教學理念是對我國高校傳統(tǒng)的實驗教學理念的繼承和發(fā)展，它明確提出了以人為本，即在實驗教學中要以學生為主體，教師為主導，從實際或已有知識中發(fā)現(xiàn)和提出問題，引導學生思考，應(yīng)用所學知識探究規(guī)律和致力創(chuàng)新，教學中安排豐富的設(shè)計性和綜合性實驗，要求學生親自動手和全身心投入，引導學生主動學習，提供更多的動手實踐機會。這種教學理念有利于學生個性和潛力的發(fā)揚，有利于學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。實驗教師積極營造學生發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、解決問題、充分展示自己的創(chuàng)新環(huán)境，鼓勵學生勇于思考，勇于發(fā)現(xiàn)，勇于創(chuàng)新。為此，本課程組運用CDIO教育理念，通過對本�；瘜W專業(yè)的2012級，2013級,2014級的無機化學實驗教學模式進行改革，現(xiàn)將體會報道如下。
1提高學生的主體地位，體現(xiàn)教學的互動性
在教學過程中，把學生置于教學活動的主體和中心地位，充分發(fā)揮學生的主體作用，采用互動式教學，可以拓展學生的創(chuàng)造性思維，提高教學效果。讓學生積極參與實驗準備正是以學生為主體和采用互動式教學方法的體現(xiàn)。
以往在實驗教學中，實驗準備工作只是由實驗員和實驗老師完成，學生在一切準備就緒的基礎(chǔ)上進入實驗室完成規(guī)定的實驗操作，操作結(jié)束后即離開實驗室，無論是老師還是學生都把課堂實驗前和后的實驗室工作看成和學生毫無關(guān)系，課堂上，由于課時有限，學生只是機械地忙于過多的實驗操作，很少把精力和注意力放在師生之間的交流和互動上，由于學生缺乏對實驗的準備和了解，很多同學甚至設(shè)法回避老師的主動交流和提問。對于大多數(shù)學生來說，化學實驗完全是一種被動式的機械操作，學生學習的積極性差，馬虎了事、不求甚解、操作不規(guī)范、不善于思考問題，教學效果很不理想。讓學生參與到實驗的準備工作中，可以提高師生的互動性和學生的主體地位，把“教”與“學”及“師”和“生”融于了一體，師生通過共同準備實驗，拉近了師生間的距離，增加了師生間的情感溝通，提供了師生間及學生間交流的機會，在準備實驗的過程中，雙方能在彼此平等、彼此坦誠和彼此傾聽的基礎(chǔ)上進行交流、溝通和探討，共同思考、解決和應(yīng)對整個實驗過程中出現(xiàn)或可能出現(xiàn)的問題，共同探索新思路和改進實驗新方法，極大地激發(fā)教與學的互動性，調(diào)動學生參與實驗教學的積極性，實驗教學效果能得到很大的提高。
2激發(fā)學生的實驗興趣，發(fā)揮學習的主動性
孔子曰：“知之者不如好之者，好之者不如樂之者”，體現(xiàn)了興趣對學習效果的重要。興趣能有效地激發(fā)學生學習的積極性，使其主動地、全神貫注地去學習，自覺地集中注意力，主動地去思考和探究問題、創(chuàng)造性地運用知識。培養(yǎng)學生的興趣對于實驗教學來說尤為重要，興趣能使學生自主學習，啟發(fā)創(chuàng)新思維、培養(yǎng)創(chuàng)新精神。讓學生積極參與實驗準備是培養(yǎng)學生對化學實驗興趣的重要教學策略之一，對培養(yǎng)學生的興趣，使學生積極主動地做好化學實驗起到了重要作用。
�。�1）讓學生自己準備實驗儀器、試劑、材料甚至設(shè)計新的實驗方案本身就體現(xiàn)了老師對學生的信任和認可，對于學生來說，老師的認可本身就是一種鼓勵，這種鼓勵能無可限量地提高學生學習的動力，培養(yǎng)其自信心，激發(fā)其內(nèi)在的潛力和對該學科的持久興趣。
�。�2）學生自己準備實驗可以自我設(shè)置教學懸念，誘發(fā)學習興趣，調(diào)動學習積極性，提高教學效果。為了達到預期的實驗?zāi)康模瑢υS多實驗準備工作都有特殊的要求，比如，配制試劑的濃度和精確度、試劑的純度、試劑的用量、試劑的配制方法等，以及實驗方法都會對實驗的結(jié)果產(chǎn)生很大的影響，甚至導致實驗的失敗，到底影響如何?會產(chǎn)生什么樣的結(jié)果?為什么會有這樣的影響?自己在實驗中會出現(xiàn)什么樣的現(xiàn)象和結(jié)果?如何運用學過的理論對現(xiàn)象進行解釋?在自己準備實驗的過程中，學生的腦海中就會產(chǎn)生一系列的懸念，進而就會對接下來的實驗產(chǎn)生興趣，激發(fā)他們的探究欲，提高實驗的主動性，引導他們積極地思考，進而提高他們的觀察能力和分析問題、解決問題的能力，還能培養(yǎng)他們理論聯(lián)系實際的學風和實事求是、嚴肅認真的科學態(tài)度，達到提高實驗教學效果的目的。
3提高實驗預習效果，避免了實驗的盲目性
做好實驗預習是做好化學實驗的前提和基礎(chǔ)。在預習中做到明確實驗?zāi)康�，弄清實驗�?nèi)容，理解基本原理、操作步驟、實驗裝置和注意事項。只有做了充分的預習，學生才能自覺地、有目的地、獨立地進行實驗和自如地應(yīng)對實驗中出現(xiàn)的各種問題，實驗動手的能力才能得到充分的鍛煉，避免了實驗的盲目性和實驗操作“照方抓藥”。然而，學生對化學實驗預習缺乏充分的認識、了解和端正的態(tài)度，使得實驗預習不充分，甚至不做預習，寫預習報告只是抄抄書本，應(yīng)付了事。實驗時手忙腳亂或者束手無策，造成實驗紊亂、拖延時間、誤差大等，化學實驗課的教學效果與預期目標相差較遠。
讓學生參與實驗準備后，他們會認為做化學實驗完全變成了他們自己的事情，必須靠自己來完成所有的實驗內(nèi)容，解決實驗中的問題，減少了對老師的依賴心理，要想順利完成實驗，或者為自己準備好實驗都必須要做到心中有數(shù)，因此，他們會從最初的“被動預習”變?yōu)楝F(xiàn)在的“主動預習”，端正實驗的態(tài)度，提高預習的主動性。此外，學生準備實驗的過程同時又是再次預習的過程。由于預習充分，學生實驗時“心中有數(shù)”，實驗的教學效果得到了明顯的提高。
4培養(yǎng)學生嚴謹?shù)膶嶒炞黠L，提高綜合素質(zhì)
嚴謹?shù)膶嶒炞黠L包括:正確使用儀器、操作規(guī)范、細心觀察并記錄和分析實驗現(xiàn)象、尊重實驗事實、實事求是地完成實驗報告、遵守實驗室規(guī)則、節(jié)約藥品和注意安全、保持環(huán)境清潔等。嚴謹?shù)膶嶒炞黠L有助于培養(yǎng)學生獨立實驗、獨立分析問題和創(chuàng)新能力，使學生在實驗操作中能更自覺地嚴格要求自己，可確保實驗的可靠性和準確性。在實驗教學中要重視對學生實驗作風的培養(yǎng)。讓學生參與實驗準備工作是培養(yǎng)其嚴謹實驗作風、提高其綜合素質(zhì)的最有效的方法，這是由實驗準備工作的特點決定的。化學實驗準備工作主要包括試劑的配制與分裝、儀器的準備與調(diào)試、藥品的上架與下架、安全問題等，對實驗所需的儀器、藥品的名稱、規(guī)格、用量、濃度及配制方法等均要有詳細了解，做到心中有數(shù)，才能準備充分，從而確保實驗的順利進行。特別是無機元素性質(zhì)實驗，試劑種類多，用量大，有的實驗多達幾十種試劑，并且需分裝，實驗完畢，三廢要安全處理，所有滴瓶下架后還要及時清洗并歸類整齊存放，還要保持實驗室的良好衛(wèi)生環(huán)境。
因此，工作量大而繁雜，要完成實驗準備工作，準備者就必須具有很嚴謹?shù)膶嶒炞黠L、很熟練的實驗技能和很強的責任心，通過參與實驗準備，學生的實驗作風得到了培養(yǎng)，綜合素質(zhì)得到了很大的提高。無機化學實驗是化學專業(yè)本科生第一門很重要的必修基礎(chǔ)課程，它除了具有各門化學實驗課的普遍重要性外，還在學生了解并重視大學化學實驗、啟迪學生的學習方法、訓練學生的基本操作、培養(yǎng)學生的學習興趣和良好作風、為后續(xù)實驗課的學習打下扎實的基礎(chǔ)方面具有獨特的意義。通過對本�；瘜W專業(yè)的2012級，2013級,2014級的無機化學實驗教學模式改革，提高了學生在教學中的主體地位和教學的互動性，也激發(fā)了學生學習的興趣、調(diào)動學生實驗的積極性和主動性、提高了實驗預習效果，同時培養(yǎng)了學生優(yōu)良的實驗作風，提高了學生的綜合素質(zhì)。學生參與實驗準備這一過程，培養(yǎng)了學生獨立思考的能力，提高了學生自主學習和自主解決問題的能力，有利于學生的個性發(fā)展，為以后的畢業(yè)設(shè)計和將來從事科研工作打下了良好的基礎(chǔ)。
參考文獻
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[4]吳寶華,張艷,車成彬,楊秀香,顏婉茹.基于CDIO工程教育模式的高�；瘜W實驗教學改革的探索[J].黑龍江科技信息,2010(35)
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