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设计性实验在无机化学实验的应用

摘要:传统的无机化学实验大多是一些验证性实验,缺少创新性,不利于学生创新能力的培养。无机化学设计性实验的开设可以弥补这方面的不足,促使学生实验前主动地查阅资料,设计实验方案,实验后及时总结,强化动手能力,培养学生实验过程中独立思考和创新能力,激发学生的学习兴趣和创新潜能,进而实现高校培养创新型人才的目标。

关键词:无机化学实验;设计性实验;创新

化学是一门以实验为基础的科学,化学实验教学主要是培养学生的动手能力和实践能力。无机化学实验是化学实验的基础,也是所有化学专业的新生进入大学开设的第一门实验课程。无机化学实验的学习也为今后学生学习分析、有机、物化以及化工实验奠定良好的基础[1]。高校现有无机化学实验教学课程多数是验证性实验,目的是帮助学生理解和巩固书本中的化学理论知识,掌握基本仪器的使用方法和原理。然而,完成了这一教学目的的同时却抑制了学生的自我探究学习能力,不利于学生创新能力的培养,背离了应用型高校人才培养和发展的目标。因此,基于设计性实验的综合性和研究性的优点,引入设计性实验环节,既能锻炼学生的基本实验技能,还能培养学生的综合设计能力和独立解决问题的能力。

1开设设计性实验的必要性

由于本校是地方普通本科院校,需要因地制宜,考虑一些实际情况。比如学生的化学基础较差,实验动手能力不强,甚至有的学生高中从没动手做过实验。现在老师要求每次实验前认真填写预习报告,学生都是按照课本把实验目的和内容等抄写到预习报告上,学习没有主动性也没有对实验原理深入思考。在实验中甚至有的学生实验失败直接就抄袭同学的实验报告[2]。设计性实验则可以避免此现象,可以促使学生在实验前主动地查阅资料,培养学生在实验过程中自学能力和创新能力,激发学生的学习兴趣和创造潜能。相比传统的教师讲解、演示实验,设计性实验可以让学生带着问题去深入思考,从而分析和解决问题。开设设计性实验,有助于加深学生对验证性实验以及课本理论知识的理解,而且对于本科学习最后阶段的设计毕业论文以及后续进行一些科研实验的帮助也非常大。

2开设设计性实验的过程

(1)实验内容的选择开设设计性实验的时间,最好放在大一下学期,此时学生已经具备了一定的理论知识和实验技能。教师对实验内容的选择,应该遵循由易到难的顺序。要先让学生进行一般难度的无机化学设计性实验,这样便于让学生了解设计性实验的方法和步骤。同时简单的设计性实验也能调动学生学习的积极性,为后面的学习打下良好地基础。目前,我们学院按照由易到难的顺序开设的设计性实验有《碱式碳酸铜的制备》[3]、《硫酸亚铁铵的制备》[3]、《离子鉴定和未知物的鉴别》[3]。这些实验的开设,的确提高了学生逻辑思维能力,改变了学生按部就班的学习方式。(2)教师的引导在实验方案的设计过程中,教师通过设置问题,让学生带着问题去思考,能提高他们分析问题和解决问题的能力,这是开设设计性实验的最终目的。教师引导学生去查阅资料,对同一个实验题目,不同学生会设计出不同的实验方案[4]。但由于学生思考能力和理论水平的限制,设计的方案不一定正确,教师要及时指导,对设计过程中学生遇到的困难应该给与及时解决。设计性实验就是要让学生占据主导地位,在教师的指导下,设计出切实可行的实验方案。(3)实验方案的设计设计性实验能否成功的关键在于实验方案设计的是否合理。根据实验目的,结合各物质的性质和用途,在一定的理论知识之上理解实验原理。学生可独立或者分组设计实验路线,结合理论知识分析设计方案是否科学、合理,然后结合教师的建议制定出合理的实验方案。教师也可以把不同学生设计的方案进行对比,取长补短,让学生分组讨论后确定合适的的实验方案。让学生真正参与,他们才能找出实验过程中的重点所在。比如,在《碱式碳酸铜的制备》的实验中,反应物的合理配料比和最佳反应温度是实验能否成功的关键。实验过程中,有同学是把硫酸铜溶液倒入碳酸钠溶液中,也有同学设计的是相反的结果。那么针对这种情况可以让学生结合自己的理论知识讨论这两种做法的结果。虽然只是设计过程中的一个细节,但是让他们自己动脑思考的话,就能找到解决问题的方法。对于本校开设的两个物质制备的设计性实验,是在第一学期《粗盐的提纯及产品纯度检验》的基础之上,让学生进一步设计实验方案,练习学生的操作能力,实验室的基本试剂和仪器都能满足同学们实验的需要。所以,学生实验的最终结果只要设计合理,步骤操作正确,一般都能达到预测的结果。

3开设设计性实验的教学效果

设计性实验开设的过程中学生热情很高,能灵活运用教材内容,充分发挥自己的特长,提高了学生合作学习能力以及创新思维能力。同时也能让教师受益匪浅,达到了教学相长的目的。为了使探究性实验教学的效果更显著,就要求老师在今后的教学实践中继续探索[5]。

4总结

开设设计性实验为培养动手能力强,思维灵活并且具有创新能力的专业人才打下了良好地基础。设计性实验比单纯的老师讲解,学生按部就班重复操作更能受到学生的欢迎,其他学科也是在逐渐的运用设计性实验于教学中去。所以,设计性实验的开设,能激发学生学习的热情,更好的发挥了他们的主观能动性,也满足现在社会培养全面发展的创新型人才的需要。

参考文献

[1]高艳.设计性实验在无机化学中的组织与实施.齐鲁师范学院学报[J].2012,27(2):118-121.

[2]郎小玲,郑瑞娟,黄田富.黑河学院学报[J].2016,5:143-144.

[3]北京师范大学等.无机化学实验第四版[M].北京:高等教育出版社,2014:251-256.

[4]植中强,杨海贵,吴燕妮,胡鹏.无机化学设计性实验的研究.广州化工[J].2017,45(22):150-151.

[5]卢一卉,黄梅,宇杰.《化学实验教学研究》课程中开设设计性实验的教学探索.西南师范大学学报[J].2012,37(1):108-113.

作者:孙向丽 王春杰 王海峰 单位:周口师范学院

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