无机化学实验改革应微型化与常规化相结合

2022-09-10

无机化学实验作为化学类专业的学生进入大学学习的第一门专业实验课不仅起着巩固强化无机化学理论知识的作用, 在培养学生的专业和综合实验能力方面的作用也是不容忽视的。此阶段培养学生正确的实验态度, 掌握正确的基本实验技术和技能, 能为以后进一步学习分析、有机、物化等化学实验打下良好的基础。无机化学实验课在培养学生如何做好一个化学实验工作者上也是一个重要的开始, 做好了这个开始, 对学生和老师来说都是双赢。

1 常规化无机化学实验教学需要改革

传统的无机化学实验主要由基本常识 (基本实验知识、基本操作原理、基本实验技术) 、无机物性质实验和无机合成实验等部分组成, 一般这几部分是分开进行训练的, 重复内容多, 试剂消耗大, 时间占用多, 老师和学生都习惯于“照方抓药”, 没有充分发掘和调动学生学习的积极性, 使学生在进行实验时不会动手, 不爱动手。特别是大学扩招后, 招生人数增多, 相应的教学经费和资源不能同步增长, 常规教学模式就显得力不从心了, 只能从缩减实验内容, 减少实验课时, 合作安排学生实验的方式完成教学。久而久之, 学生便形成了应付实验, 重理论轻实验的态度, 使得无机化学实验课仅仅成为学生为完成学分的一门课程, 而未达到无机化学实验课程本身所要达到的教学目的。由于基础没打好, 在后续的专业实验课学习时, 学生更显得手足无措, 积极性被打消。如何让学生迈出第一步, 敢动手、爱动手、会动手, 打好实验基础, 提高新生的综合实验能力是目前无机化学实验教学的一个关键, 也是无机化学实验教学改革的最终目的。

2 无机化学实验微型化的意义

微型化学实验 (microscalechemicalexpereriment或microscalelabroatory, 简称ML) 是20世纪80年代经济发达国家的高校为解决化学专业耗资巨大的三费处理问题、实验安全问题及一些试剂价格过于昂贵而发展兴起的用最少的试剂量去获取化学信息的一种实验技术和方法, 在经济发达国家得到极大的推广。而在中国, 大学扩招、教学资源相对紧张的情况下, 化学实验微型化成为化学专业实验教学发展的一个必然趋势。无机化学实验作为大学新生接触的第一门专业实验课程, 更应加快微型化实验的建立, 这对培养学生动手能力, 顺利进行其它专业实验, 提高实验教学质量, 培养合格的化学人是十分有利的:

(1) 试剂用量少, 节省教学经费的同时也可增加学生动手机会, 使学生爱动手。一般的微型实验较常量甚至半微量实验能节约90%以上的药品和原材料, 在相同经费支持下, 即使是价格昂贵的药品, 仍然可以让有可能让学生亲手去做, 增加了学生动手实验的机会, 激发学生动手实验的兴趣, 有了学习兴趣, 学生就能全神贯注、思维处于积极状态, 就可以提高思维的敏捷性与灵活性, 就可以积极去认识、实践和创造, 从而提高教学质量

(2) 无机化学实验绿色化, 安全可靠, 使学生敢动手。由于无机化学实验多用到有毒气体、有毒金属, 微型实验所用的药品量微少, 大大减少实验时引起燃烧、爆炸、中毒的危险, 它所产生的废气、废液或废弃固体物的量也大大减少, 从而能大幅度减少无机化学实验对实验室以及周围环境的污染。对一些因为毒性大而放弃实验教学的常规实验仍然有机会摆到学生的实验桌上, 更新了实验内容。同时也利于培养那些对化学有恐惧心理的学生的实验兴趣, 学生在实验操作上敢于动手, 心情轻松愉快, 信心倍增, 从而激发出学生的潜力, 大大提高了实验的效果

(3) 有利于培养和提高学生严谨的学习态度, 实验技巧以及节约的习惯, 使学生会动手。由于实验仪器小巧, 实验药品用量微小, 因而要求学生在进行实验时要特别集中注意力, 认真操作, 仔细观察才能得到正确的实验结果

(4) 节省时间, 利于增加实验内容, 使学生得到充分锻炼。由于试剂用量少, 反应时间短, 仪器虽然特制但较简单, 称量、操作、装拆、清洗都较常规方法省时安全, 这就可以充分利用计划学时, 浓缩验证实验、多开设计实验和制备实验, 使学生的动手能力进一步得到强化

(5) 微型化学实验并不是常规实验的简单缩微或减量, 而是要在微型化条件下对实验进行重新设计与探索, 达到以尽可能少的试剂来获取尽可能多的化学信息的目的, 利于培养学生的动手能力与创新能力, 达到激发学生学习兴趣、启迪创新思维、创新教育目的。

3 促进无机化学实验微型化与常规化相结合, 提高新生综合实验能力

由此可见, 进行微型无机化学实验, 不仅能大幅度地降低原料试剂的用量, 减少化学反应对环境的污染, 又能培养和锻炼学生的综合实验能力和创新能力, 能获得良好的实验教学和科学研究的效果。当然, 用于教学的微型实验需要有现象明显、便于操作、效果优良、成本低、易推广的特点, 这对无机化学性质实验是十分适用的。笔者在一年的无机化学实验教学实践中采用微型化实验已经取得了很好的教学效果, 大大节约了水、电、试剂等教学资源, 实验安全性也大大提高。但是对一些不具备这些特点的无机化学实验仍应该采用常规教学模式, 片面单一采用微型化实验也是不可取的。比如一些产率很低的制备实验和提取实验, 以及一些基本的化学实验技能如过滤、蒸发、浓缩等等仍需要采取常规实验进行训练。对这些常规实验若采取微量实验则可能使学生在操作中因基本操作不规范, 得不到产品而丧失积极性。因此在推广无机化学实验微型化的同时, 应加强微型化与常规化相结合, 在学生掌握基本的实验操作之后再谈微型化实验, 这样才能综合发展学生的能力, 使学生爱动手、敢动手、会动手, 并取得更好的教学效果, 达到无机化学实验的教学目的。

摘要：无机化学实验发展的一个必然趋势是微型化, 但必须与常规化实验相结合, 才能提高新生的综合实验能力, 使学生爱动手、敢动手、会动手。

关键词：无机化学,实验微型化,实验能力