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电力院校《无机化学实验》教材的探索与改革

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  摘  要:该文分析了电力院校无机化学实验的教学现状,针对电力院校的特点进行无机化学实验教材的改革。新教材在介绍无机化学实验的基本知识和操作练习的基础上,根据自身学科的发展特点加入能源和科学前沿实验。旨在使学生掌握无机化学实验的基本知识和理论,了解无机化学实验的特点,培养学生的实验操作能力,为其他学科和实验打下必要的坚实基础,激发学生的学习热情,提升学生的动手能力,培养学生自主学习的习惯。
  关键词:无机化学实验  创新  教材
  中图分类号:O61-4;G642                        文献标识码:A                         文章编号:1672-3791(2019)03(b)-0229-02
  Abstract: This paper analyzes the teaching status of inorganic chemistry experiment in electric power colleges. Innovative teaching materials for inorganic chemistry are carried out according to the characteristics of electric power colleges. On the basis of introducing the basic knowledge and operation exercises of inorganic chemistry experiments, the new textbooks incorporate energy and science frontier experiments according to the development characteristics of own disciplines. The aim is to enable students to master the basic knowledge and theory of inorganic chemistry experiments, to understand the characteristics of inorganic chemistry experiments, to cultivate students' experimental operation ability, to lay the necessary solid foundation for other disciplines and experiments, to stimulate students' enthusiasm for learning, to improve students' practical ability and to cultivate students' habit of self-learning.
  Key Words: Inorganic chemistry experiment; Innovation; Teaching material
  化學是一门实验学科,无机化学实验是大一学生开设的第一门主干实验课,在学生的学习中起着至关重要的作用,也是后续实验课的基础。实验教材作为实验教学系统的三大要素之一,是教师教学和学生学习的重要载体,对教学有重要影响,加强教材建设自然成为高校实验教学改革的重要内容[1-3]。目前,该院学生所用无机化学实验教材仍为10多年前的自编教材,而理论教材不断更新,实验教材却老旧落后,实验内容的选择不能紧贴课本,实验项目设置不够合理,存在有毒有害实验。因此,无机化学实验教材的改革势在必行。
  新的教材应紧贴课本,强化基础知识,结合目前研究热点渗透先进的研究理念,使实验由枯燥单调变得生动有趣,拓宽学生的知识视野,扩充知识面,为学生打下扎实的实验基础,培养学生动手能力和分析,解决问题的能力[4-5]。
  1  教材改革的目标、特色和创新点
  编写一部适用于电力院校培养特点的《无机化学实验》教材,解决目前实验教材落后等问题。新的实验教材以基础知识为支撑,着重培养学生的基础操作,同时结合目前研究热点开设创新型实验,拓宽学生视野,扩充知识面。针对不同专业、不同学时的问题,开设实验项目合理﹑内容充实的实验授课计划。使学生牢固地掌握基础操作,同时能自主思考,遇到实验难题学会主动解决,培养其分析、动手的能力,为后续课程打好实验基础。
  2  主要内容和方案
  《无机化学实验》教材针对电力院校的特点进行编排,电力院校的无机化学实验不同于理科大学,学时较少,同时属于课内实验,不单独考核。在工程认证的要求下对实验内容要求比较严格,各类实验和知识都要求涉及到。这就要求在较少的学时内尽可能安排较多的实验内容。新教材实验学时20学时,基本操作实验1个(4学时),原理与制备实验1个(4学时),元素性质实验1个(4学时),无机前沿实验1个(4学时)和综合自选实验1个(4学时)。在以往的改革中我们将基本操作实验取消,将其实验内容打散到各个实验中,但效果不够理想,单独将其作为一个实验并放在课程的最开始,有利于强化基本知、巩固基础,打好实验基础。基本操作包括玻璃仪器的洗涤、常用的加热方法、基本度量仪器的使用、化学试剂的使用、电子天平的使用等内容。原理与制备实验包括粗食盐的提纯、三草酸合铁酸钾的制备、三价钴的配合物的制备3个实验,根据学生兴趣自行选择感性的实验题目。元素性质实验以主族为单位,分别为碳族、氮族、卤族、硼族和镧族元素的性质。无机前沿实验根据目前的研究热点和世界前沿课题,选取有代表性的课题为实验项目,包括金属有机骨架(MOFs)-气体吸附、纳米颗粒的制备与应用、分子磁体和石墨烯等。综合实验项目根据当年的实时热点进行设定,题目不确定。这样设置实验项目和分配学时,在有限的学时内尽量安排全面的知识点,做到各类型实验学时分配合理,整体兼顾等原则。   具體方案如下:
  (1)通过调研及汇总资料文献,项目负责人及项目组成员认真研究该项目,结合该学院培养方案及实验室条件确定教材内容。在确定实验教材内容时,要以每个专业学生本科阶段的总体培养目标为指导,围绕学生综合实践能力培养的系统性和整体性特征编排实验课程体系。通过基础知识的学习让学生从整体上认识化学实验,培养学生所必需的基本实验素养。
  (2)在具体安排实验教材时要考虑到结构的合理性。结合无机化学课程,无机化学实验安排为基础知识﹑仪器使用和实验项目。在充分掌握了基础操作之后开展物质的组成﹑结构﹑测定和性质实验。在实验性质的安排上,兼顾验证性﹑设计型和综合性实验,同时结合目前热点探究开设创新型实验。拓宽学生视野、激发调动学生兴趣,为后续课程输出基础牢固﹑动手能力强的学生。
  (3)项目负责人查阅相关文献、教材等资料,归纳总结,确定教材目录框架及基本安排,确定教材编写大纲。实验内容的安排由项目负责人和于海辉﹑林松竹﹑王冬共同完成,最后由孙宇修正校订,定稿印刷出版。
  3  特色
  该教材将无机化学实验基础和当今的研究热点密切联系,在强化基础实验知识的同时,适当提升课程的难度。引入当今热点研究问题,打开学生视野。具有结构合理、安排恰当、联系实际、突出重点的特点。既强化了化学实验的理论性、系统性,又突出科学的前沿性。实验不仅是教师为教学而使用的“教材”, 在当今信息化时代, 更应当成为学生使用的“学材”。为方便学生查阅和掌握某种类型的操作, 我们将仪器的使用方法以阅读材料的形式编入到首次使用的实验中。在电子天平的实验中,将电子天平的操作过程录制成视频,可关注微信公众号进行观看,便于学生的预习和复习,避免不经常练习带来的生疏和忘记。在醋酸电离度和电离常数的测定实验中,录制了酸度计的标定操作视频,同样可以关注微信观看。
  4  重视设计性实验
  根据工程认证的要求,在新版的教材中加大了设计性实验的比例,重视设计性实验的“设计”部分。以往的实验教材中也有设计性实验,例如“粗食盐的提纯”“从含铝材料中提取并制备硫酸铝”等,但进行这类实验时学生没有充分的“设计”,大部分的实验步骤不够详细,预习报告即使不够合格也没有二次修改,导致实验结果不够理想,产率过高或者过低。新版教材加入了新的设计性实验,将设计性实验的比例提高到30%。同时,加入预习报告修改流程,反复修改到合理才能进行实验操作部分。
  5  结语
  教材改革应突出联系电力行业中化学理论应用与化学问题的解决,包括新材料、能源、环境保护等领域的实际应用研究,化学前沿领域的精粹概述。针对实验班学生培养特点,完善基础化学理论学习体系,有助于引导学生在较高层面学习化学理论,为学好、学活工程化学奠定基础。
  参考文献
  [1] 刘冰,陈厚,徐强.《无机及分析化学实验》教材建设的探索与实践[J].化学教育,2015(4):6-9.
  [2] 王静霞.大一无机化学教材建设的一些思考[J].化学教育,2014(16):10-12.
  [3] 任世斌.地方高校生命学院无机化学教学改革的思考[J].广州化工,2014,42(3):150-151.
  [4] 李向清,康诗钊,穆劲.对无机化学教材建设的思考[J].化工高等教育,2010(4):101-103.
  [5] 陈志宁.化学实验教材改革与学生科学素质的培养[J].江西教育学院学报,2006,27(3):74-75.
  ①基金项目:东北电力大学教学研究项目(No.JX201646);吉林省教育厅项目(项目编号:JJKH20170096KJ)。
  通讯作者:张凌云(1978—),女,汉族,吉林吉林人,博士,高级实验师,主要从事锂离子电池和太阳能电池等新型能源        材料的研究,E-mail:zhanglingyun@vip.sina.com。
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