前言：尋找寫作靈感？中文期刊網用心挑選的無機化學實驗教學探索3篇，希望能為您的閱讀和創(chuàng)作帶來靈感，歡迎大家閱讀并分享。
1前言
隨著時代的進步，科技的發(fā)展，行業(yè)發(fā)展定位也發(fā)生著巨大的變化，社會對人才的素養(yǎng)要求也隨之有所改變。而傳統(tǒng)的教學模式多重理論輕實踐，導致培養(yǎng)出的學生實踐能力差，創(chuàng)新能力與創(chuàng)造性不足，不能很好地適應時代的需求。為了應對新一輪科技革命和產業(yè)變革所面臨的新機遇、新挑戰(zhàn)，2017年新工科研討會提出“新工科理念”，志在培養(yǎng)具有創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)意識、數字化思維和跨界整合能力的“新工科”人才[1-2]，這促使著高校教育需要做出相應的改革。新時代人才的培養(yǎng)，扎實的實驗技能是基礎。無機化學實驗作為高校實驗教學的入門，在學生科研素養(yǎng)的培養(yǎng)中具有重要意義[3]。除此之外，無機化學還是一門與其他學科聯(lián)系緊密的學科，如生物無機化學、醫(yī)藥化學、材料化學、食品化學等。因此，無機化學實驗課程的重要性不言而喻，而如何保障無機化學實驗教學質量是實現(xiàn)新工科人才培養(yǎng)的關鍵。目前，無機化學實驗作為眾多基礎化學實驗的入門，已逐漸被重視，但受限于實驗內容設計、實驗條件、教學方式等原因，其人才素質與社會要求仍存在一定差距。在此背景下，針對無機化學實驗教學中存在的問題進行分析，提出相應的改革措施，以期為本科無機化學實驗教學改革和人才培養(yǎng)提供參考。
1無機化學實驗教學現(xiàn)狀與改革措施
1.1增強安全教育
安全穩(wěn)定的校園秩序，是高校開展正常教學和研究，實現(xiàn)辦學目標的基本保障。化學實驗涉及電器設備、加熱操作、高壓設備、玻璃儀器等，化學實驗過程中又難免會用到易燃易爆、有毒有害試劑，并有可能在實驗過程中產生有毒有害氣體及廢液等，如果沒有得到有效處理會產生很大安全隱患。2021年3月31日，在中科院化學所，1名研究生因不當操作反應釜造成爆炸，當場身亡。2021年10月24日本該是一個快樂的周末。然而，南京航空航天大學將軍路校區(qū)一實驗室卻發(fā)生了爆炸，2人死亡，9人受傷。2021年7月27日，中山大學藥學院發(fā)生一起實驗安全事故。一博士生在清理此前畢業(yè)生遺留在燒瓶內的未知白色固體，用水沖洗時發(fā)生炸裂。炸裂產生的玻璃碎片刺穿該生手臂動脈血管。屢屢發(fā)生的由于實驗室安全問題而導致人員傷亡事件給我們敲醒警鐘，實驗教學中必須堅持以人為本，安全第一。無機化學實驗涉及多種安全隱患，如加熱電器設備、玻璃儀器、易燃易爆、有毒有害試劑以及相關三廢等，都存在很大的安全隱患。目前，學生獲取實驗安全相關知識的途徑多局限在實驗室安全手冊，內容繁多死板且與實際實驗需求脫節(jié)，使得學生真正掌握的內容相對較少，這導致在實際實驗操作過程中，學生仍缺乏安全意識、操作知識和危險應急能力。因此，實驗室安全教育仍需要進一步加強。在教育方式上，除了簡單的文字描述，還可加入新媒體和信息化結合進行的視頻教學，更加形象生動地為學生展示，幫助學生深刻認知，并且可以結合虛擬仿真平臺進行事故及應急預案的操作演練，幫助學生提高危險應急能力，保護學生生命安全。除此之外，還應建立合理的安全知識考核體系，保證每位學生在正式進入實驗室前通過相關安全知識考核。
1.2提高綠色化學意識
金山銀山不如綠水青山，環(huán)境問題刻不容緩。無機化學實驗涉及的藥品種類繁多，用量較大，部分試劑具有一定的毒性，同時實驗中還會產生對人體和環(huán)境造成危害的有毒有害物質。這與綠色化學思想中所描述的“減少化學反應中原材料、催化劑、溶劑和試劑等的使用對人體和環(huán)境造成的損害，同時盡可能減少有毒有害物質的產生”是相悖的。例如目前開設的無機化學實驗中d區(qū)金屬元素化合物性質，ds區(qū)金屬元素化合物性質實驗中，會用到大量金屬鹽甚至重金屬鹽，同時在反應中也會產生有害物質.除此之外，由于缺少綠色化學意識，導致很多學生在實驗過程中將有毒有害物質直接倒入下水道或扔進垃圾桶，對人體健康以及環(huán)境帶來嚴重的危害。因此，在無機化學實驗教學時要注重環(huán)保意識的培養(yǎng)，幫助學生樹立綠色化學意識[4]。首先，在實驗設計上從源頭控制實驗試劑藥品的選用，選擇低毒或無毒的化學試劑代替或減少有毒害物質的使用；在實驗過程中，通過合理的實驗步驟提高試劑藥品的利用率，減少浪費；在實驗結束時，要關注實驗中“三廢”的處理，如盡量保證易產生有毒有害物質的反應盡可能在密閉容器中開展，并引導學生參與設計出合理的廢液廢氣廢水的收集和處理方案，致力打造無污染的綠色無機化學實驗。
1.3優(yōu)化實驗內容體系
長期以來，無機化學教學過于注重理論知識教學，壓縮實驗學時，忽視實驗教學的意義，使得無機化學實驗課程設計多流于表面。同時，實驗教學多依附于理論教學，著重于驗證理論教學的內容，這就造成了實驗教學不能按照實驗技術本身的系統(tǒng)性和科學性進行，學生也得不到系統(tǒng)有效的實驗訓練，從而嚴重限制了實驗教學開展；更重要的是，有些實驗設計煩瑣且多有雷同，內容單一，綜合性和設計性實驗比重相對較低，例如大部分的實驗內容設計中，整個無機化學學科實驗里，設計性實驗的比重僅僅是十分之一甚至更少，這在一定程度上扼殺了學生的自主性和創(chuàng)造力，導致很多學生僅僅是簡單地按照課本內容操作，很少能真正主動去理解和領會實驗的關鍵思想[5]。為充分發(fā)揮化學實驗的研究功能，培養(yǎng)學生主動探索和創(chuàng)造能力，應適當增加趣味性、設計性實驗和應用型的綜合實驗，除此之外，內容設計也應與時俱進，不斷深化，與當前發(fā)展實際發(fā)展需求相結合。最重要的是，在整個探索過程中，應以學生為主體，教師為輔，利用學生已有知識進行創(chuàng)新性研究或對未知物質進行探索，獨立或者合作設計實驗方案，并通過實際操作進行驗證，培養(yǎng)其觀察問題、分析問題、解決問題、創(chuàng)新等方面的能力，保證無機化學實驗教學順利進行。
1.4豐富實驗教學方式
實驗教學局限在實驗室這個特定的情境中，這在很大程度上限制了實驗教學的順利進行，這個弊端在新冠疫情下的教學顯得尤為突出。2019年12月開始的新冠疫情導致很多學生無法按時返校，理論教學尚可通過網絡教學實現(xiàn)，實驗教學一度無法正常開展，這就將大量的實驗教學開展推遲到學生正常返校后。而短時間完成實驗教學任務勢必極大降低實驗教學效果。因此，發(fā)展新型的教學方式，使實驗教學不僅僅局限在實驗室中至關重要。針對無機實驗教學中的驗證性實驗較多的特點，可開發(fā)符合無機化學實驗教學特點的虛擬仿真程序，建立一套系統(tǒng)的關于實驗原理、實驗流程與實驗操作的講解視頻，實現(xiàn)學生在程序上進行現(xiàn)象性實驗驗證操作的目的。以虛補實、虛實結合，為學生搭建能力培養(yǎng)平臺，從而實現(xiàn)信息技術與課程教學的深度融合，提升高校本科教學的實用性、有效性和高階性。課前，通過程序熟悉并認知即將要進行實驗的相關儀器與藥品特性，有利于學生在后續(xù)的實驗過程中發(fā)揮更大的主動性；課中，對一些無法線下操作的高難度、高危險性實驗進行模擬教學，彌補線下教學的不足；目前所用的實驗教學方式，在走出實驗室后無法對整個操作過程進行有效分析即難以實現(xiàn)“復盤”環(huán)節(jié)，導致很多學生的基本操作不過關而不自知，以至于后續(xù)的實驗僅僅是錯誤的簡單重復，因此可以在實驗結束后在該程序上增加重復實驗，利用虛擬仿真小程序，重溫實驗，通過系統(tǒng)給出的結果分析及時進行課后“復盤”，實現(xiàn)“課前-課中-課后”連貫性的虛擬仿真實驗教學。進而達到復習糾錯、鞏固提高的目的。真正實現(xiàn)“人人皆學、處處能學、時時可學”的學習型社會。除此之外，虛擬仿真實驗平臺的引入可作為傳統(tǒng)實體實驗課程的補充，打破常規(guī)實驗室對實驗操作的限制，拓展實驗項目，幫助學生更直觀地了解理論知識和提高知識運用能力，進一步還可真實再現(xiàn)工廠環(huán)境，讓學生直觀體驗實際工業(yè)現(xiàn)場操作，增強學習興趣，培養(yǎng)學生的思維能力和動手能力。與此同時，還將減輕對大型、昂貴儀器設備的損壞，避免危險操作，節(jié)省大量人力、物力，降低實驗成本，實現(xiàn)真正意義上的實驗教學形式改革[6]。同時，科學的實驗方式和實驗平臺的建立，也可以減少實驗中有毒有害實際的使用，減少對環(huán)境和人體的危害，幫助學生模擬參與特殊環(huán)境條件下的實驗，可能遇到的危險以及處理方式，真正實現(xiàn)教學中以人為本的教學指導思想。
1.5加強實驗室?guī)熧Y隊伍建設
在實驗教學中，實驗技術人員是必不可少的，然而，高校實驗技術人員的地位相對較低，所受到的重視和尊敬往往不如理論教師，這也是導致實驗開展難有突破的重要原因。也是由于以上原因，實驗技術人員隊伍組成知識水平相對薄弱，同時很多時候被動地與各項學術教學活動脫離，嚴重影響到實驗室隊伍的積極性和穩(wěn)定性，以及自身知識水平的提高和實踐能力的增強。實驗室的工作內容包括教學、管理兩部分，教師只負責上課，實驗員只負責管理，這樣一刀切的分工看似合理實則存在很大的弊端。首先，多數實驗教學內容編制人員并沒有完整地操作實驗，無法給出實驗操作的最優(yōu)條件，導致很多現(xiàn)象性實驗無法呈現(xiàn)，給實驗的順利開展帶來不便。其次，理論教師只注重內容講授，很少有時間精力關注于實驗課程，對實驗室的實驗設備不熟悉，對當今實驗儀器發(fā)展趨勢不了解，對實驗具體操作不熟悉，這樣既會使實驗室的功能發(fā)揮受限，又會導致實驗課程落伍。同樣，實驗員只管理實驗室，只是機械的準備實驗，缺乏對實驗原理以及涉及的相關專業(yè)知識和專業(yè)發(fā)展的理解，這也會造成實驗室設備陳舊，跟不上形勢。所以，實驗教學人員和實驗管理人員間應有分工，更應該有合作，將兩者充分結合在一起，共同研究無機化學理論和應用特點，把握實驗內容設計，掌握實驗儀器操作，定制儀器設備購置計劃，共同指導學生實驗。
1.6注重學生學習思想轉變的培養(yǎng)
無機化學實驗是學生進入實驗室接觸到的第一門實踐性課程，是學生實驗課程學習習慣與學習思想形成的重要階段，該課程開設的好壞直接影響到學生后續(xù)的理論與實驗學習開展。大部分學生進入大學后仍然帶著被動接受知識的心態(tài)，在實驗開展之前不能很好地完成報告預習，僅僅只是對實驗內容進行簡單的摘抄，從而導致很多學生在真正的實驗過程中實驗目的不明確，在實驗過程中常過度依賴教師，很難在簡短的時間內完全掌握實驗操作，實驗結束后一問三不知。因此，應培養(yǎng)學生自主學習的意識，提高其學習的積極性和主動性。針對以上問題，首先應從實驗內容的設計出發(fā)，適當增加設計性實驗和綜合性試驗的比例，不設定實驗的具體步驟，鼓勵學生尋找多種途徑實現(xiàn)實驗目的，盡量減少甚至杜絕盲目實驗的現(xiàn)象。另一方面，引入多種學習方式，如虛擬仿真以及掌上實驗小程序，幫助學生提前在云平臺上完成相應的虛擬仿真實驗，掌握相關安全知識，更形象直觀地了解實驗過程，對即將進行的實驗做到心中有數。實驗過程中，自主記錄實驗數據，系統(tǒng)根據程序設定給出實驗結果并輸出個性化報告，便于學生進行實驗分析。實驗教學中另一個重要的步驟是教學考核，由于實驗課時的壓縮，實驗的考核少之又少，實驗過程依然更多的是教師講解學生機械的操作，缺少交流溝通，因此，應將考核貫穿于整個實驗教學過程中，例如增加隨堂提問幫助學生加深對實驗如何操作、注意事項、實現(xiàn)原理以及實驗現(xiàn)象解釋的理解，將單向交流轉變?yōu)榻處熀蛯W生的雙向交流。在實驗結束后，不再僅僅關注學生的實驗結果，而是同時增加對實驗操作技能的隨堂抽查，并將其列入期末打分，幫助學生訓練實驗操作技能，真正做到在實踐中提高和完善學生的動手能力。
2結語
無機化學實驗作為本科實驗教學的第一站，對提高學生學習、思考、創(chuàng)新等科研素質具有重要意義，其開展的好壞直接關系著新時代人才素質的培養(yǎng)的優(yōu)劣。近年來，針對社會發(fā)展對人才需求的變化，我校無機化學實驗也在進行著相應的改革，改變傳統(tǒng)觀念，增加年輕的博士隊伍，進行探索和改革，在實驗教學理念、實驗教學方式、實驗教學內容等方面均取得了一定的進展，在一定程度上提高了教學質量，激發(fā)了學生的探索性和主動性，提高了其動手能力，但離新工科背景下人才培養(yǎng)目標還有一定的距離。總而言之，無機化學實驗教學改革是一項任重而道遠的工作，未來需要各方面共同努力摸索出一條切實可行的教學模式，以達到新時代人才培養(yǎng)的最終目標。
作者:孫娜 闞二姐 魏學嶺 單位:安徽工程大學化學與環(huán)境工程學院
無機化學實驗教學篇2
科技創(chuàng)新是強國富民的關鍵，創(chuàng)新是國家和民族發(fā)展的重要力量，也是推動人類社會發(fā)展的關鍵力量。21世紀以來，由于科學技術的大力發(fā)展，產生一輪新興的學科如大數據、人工智能和新能源等，給人類和世界的發(fā)展帶來蓬勃發(fā)展。同時為我國的高等教育帶來新的挑戰(zhàn)，及時調整專業(yè)設置和培養(yǎng)方案才能應對為我國經濟生活發(fā)展提供智力支持和人才保障。新一輪科技改革與產業(yè)革命，為國家培養(yǎng)造就一大批掌握高科技技術與產業(yè)發(fā)展的優(yōu)秀科技人才，支撐科技服務創(chuàng)新創(chuàng)造驅動發(fā)展、提出“中國制造2025”等一系列國家戰(zhàn)略[1]。教育部在復旦大學和天津大學分別召開了綜合性高校和具有工科優(yōu)勢高校的新工科研討會，形成了新工科建設的“復旦共識”和“天大行動”。并發(fā)布了《關于開展新工科研究與實踐的通知》《關于推進新工科研究與實踐項目的通知》，全力探索形成引領全球工程教育的中國模式和經驗，助力于建設高等教育強國發(fā)展。新工科教育是在傳統(tǒng)工科的基礎上發(fā)展起卓越教育的升級版，為了進一步促使我國從工程教育大國走向強國，在新一輪工程教育改革世界發(fā)揮重要影響力[2-3]。發(fā)展和構健的新工科建設的“三部曲”，引導人才培養(yǎng)主方向，開拓了工程教育改革新旋律。系統(tǒng)深入地開展新工科發(fā)展和研究，從創(chuàng)新理論、完善政策、研究探索實踐中推進和落實，把我國建設成工程教育強國，建立中國模式和標準工程教育強國品牌，形成世界工程教育創(chuàng)新中心和人才基地，為實現(xiàn)“兩個一百年”奮斗目標，實現(xiàn)中華民族偉大復興的中國夢作出新貢獻!
能源化工專業(yè)是我校2016年新開設的工科專業(yè)，屬于教育部提出的新工科的相關專業(yè)。能源化工是材料、化學、能源等學科交叉融合發(fā)展起來的工程學科，具有新工科的創(chuàng)新性、融合性、交叉性等特征。無機化學實驗是能源化工專業(yè)一門必修的基礎實驗課，該課程開設與第一學年，總課時81學時，旨在培養(yǎng)該專業(yè)本科生具備化學化工領域的基礎知識和實驗操作技能奠定基礎。無機化學實驗的課程內容覆蓋面廣、知識點分散和理論性強的特點。為了掌握和增強實驗操作技能，以前大都是傳統(tǒng)的經典實驗，和科技前沿脫節(jié)嚴重，導致學生信息化融入新工科建設不足。根據新工科提出的新要求，提出了“一個核心、兩個提高、三個融合”的新思路，新思路的核心是培養(yǎng)學生的綜合能力，著力提高學生對工科的工程意識和設計研發(fā)能力，使通專融合、專創(chuàng)融合、多學科跨界交叉融合相互結合和發(fā)展，制定適合使學科向產業(yè)需求轉變的專業(yè)建設和人才培養(yǎng)模式，從單一的專業(yè)模式向交叉多學科融合轉變，從適用服務向科技前沿和引領科技轉變。配合著新的專業(yè)建設和人才培養(yǎng)模式的課程體系調整[6]，本工科專業(yè)的教學內容提出了“兩貫通、三結合”的優(yōu)化思路，即在優(yōu)化教學內容的過程中，將思想政治教育和工程倫理教育相結合貫通。既要保證教學內容與培養(yǎng)目標的緊密結合，又要保證教學內容與實際生產生活應用的緊密結合和與科技前沿緊密結合[7-8]。科教融合是促進高校專業(yè)改革的方法之一，但在一些大學是有“名頭”無“應用”，在長期的理論教學和科技前言發(fā)展相分離的教育理念下，高校優(yōu)質豐富的科學研究資源始終無法應用人才培養(yǎng)中，“錢學森之問”基本無解，很難培養(yǎng)出引領科學技術的發(fā)明創(chuàng)造創(chuàng)新人才。科教融合的理論實踐應用必須正確認識人才培養(yǎng)與科學研究的本質關系和特性。現(xiàn)在我國已經高度重視科教融合的理念，許多大學按照科教融合的理念進行了人才培養(yǎng)的創(chuàng)新，取得了顯著的成效。中國科學院大學更是將科教融合作為一個核心命題來發(fā)展。在新工科背景下，既要鍛煉學生的實驗操作技能，又要改變傳統(tǒng)的授課思路和掌握科學研究的前沿熱點問題，為以后其他相關學科的學習打下堅實的基礎，對教和學提出更高的要求。本課程根據教師的科研方向成果引入到工科專業(yè)的本科教學中，對工科專業(yè)的無機化學實驗進行教學改革和探索。這既能激發(fā)學生的學習興趣，又能掌握科技前沿，使學生更容易掌握和理解。用焙燒法制備g-C3N4用于光催化分解水制氫為例，通過合成和表征及應用，使學生掌握大型儀器的使用，通過實驗前的準備階段、實驗中的摸索探究階段和實驗后的總結反思，培養(yǎng)學生科學思維和創(chuàng)新思維，為學生后續(xù)的科研學習奠基良好的基礎，更有助于提升當代大學生的責任感和使命感。
1實驗設計
1.1實驗目的
(1)了解焙燒浸漬法制備g-C3N4的方法；(2)學習大型儀器的基本原理和使用方法；(3)學習理解光催化分解水制氫的反應機理；(4)掌握g-C3N4光催化分解水制氫的測試方法；(5)掌握數據分析處理。
1.2實驗原理
石墨氮化碳(g-C3N4)是一種新型聚合物半導體，由于其合成簡單，能帶適合，物理化學性質穩(wěn)定等優(yōu)點，使其成為目前的研究熱點。2009年，《NatureMaterials》首次報道WangXinchen等用g-C3N4光催化劑用于光催化制H2。與TiO2相比，g-C3N4的能帶間隙適中，大約為2.7～2.8eV，可見光吸收范圍約450～460nm。g-C3N4由于特殊的結構在空氣中的熱穩(wěn)定性高。g-C3N4還具有優(yōu)良的穩(wěn)定性，不易被酸、堿或有機溶劑溶解等一些特點，因此它被認為是一種很有潛力的無金屬半導體催化劑，有望在光催化應用領域取得巨大發(fā)展[9]。
2儀器與設備
2.1實驗藥品
三聚氰胺(C3N3(NH2)3)，三乙醇胺(C6H15NO3(TEOA))，氯鉑酸(H4PtCl4)。
2.2實驗儀器
傅里葉變換紅外光譜(FT-IR)；粉末多晶X射線衍射(PXRD)；熱失重分析儀(TGA)。
2.3實驗步驟
2.3.1g-C3N4的制備
將適量5g三聚氰胺放到坩堝中加熱到500℃，保溫2h，將塊狀固體研磨成粉末，再加熱到550℃，保溫4h。冷卻至室溫，得到黃色粉末純g-C3N4[9]。
2.3.2催化劑的表征
2.3.3催化劑性能評價
將100mgg-C3N4光催化劑、80mL水、20mL三乙醇胺、5%1.5mLH2PtCl4溶液置于120mL反應燒瓶中超聲，使樣品良好分散在溶劑中。反應懸浮液經脫氣排出反應系統(tǒng)里的空氣后，用300W氙燈(北京泊菲萊有限責任公司)攪拌輻照反應懸浮液。在光催化過程中，用循環(huán)冷卻水對反應溶液進行降溫，利用配備熱電偶檢測器的氣相色譜儀(GC7900,Techcomp)對產生的氫氣量進行了測定，可見光輻照采用長程截止濾波器(北京泊菲萊公司)。
2.4結果與討論
g-C3N4的晶體結構采用粉末X射線衍射(PXRD)測試。如圖1(a)g-C3N4出現(xiàn)了兩個衍射峰在13.5°和27.4°處，表明了g-C3N4的六方體石墨結構[9]。另外通過FT-IR觀察到化學結構(圖1(b))，g-C3N4的圖譜中顯示出振動峰，N-H2鍵的伸縮振動大約在3000～3500cm-1，苯環(huán)的伸縮振動大約在1620cm-1處，s-三嗪環(huán)上的C-N鍵的伸縮振動大約在800～1500cm-1[9]。通過熱重測得g-C3N4的熱穩(wěn)定性，從圖2(a)可以看出20～600℃，g-C3N4質量減少大約10%左右，這可能失去的是g-C3N4表面吸附的水分子，600～800℃g-C3N4的質量減少70%多，這可能是聚合物分解。復合材料的光催化活性用光催化制H2速率來評價(圖2(b))，在80mL(80%)水中加入100mg光催化劑負載1.5mL質量分數為3%的Pt助催化劑和20mLTEOA(20%)，純g-C3N4的HER是5.79μmol/h，在可見光照射下不加Pt和加入Pt的純g-C3N4HER分別是1.48μmol/h和3.09μmol/h，由于助催化劑Pt的加入，加快了光催化反應速率。
3新工科背景下
3.1實驗前實驗方案的制定
在落實“雙碳”目標中，一方面要加強生態(tài)環(huán)境區(qū)管控和規(guī)劃，嚴格控制“高耗能和高污染”項目審批，逐步控制消費化石能源的總量，解決清潔能源的問題；另一方面要提升生產過程的清潔和污染水平的防治，促進兩碳技術的應用和創(chuàng)新，盡早達到“雙碳”目標。化石燃料的過度消耗，使人類在能源需求和環(huán)境問題方面所面臨的挑戰(zhàn)日益加重，這些問題激發(fā)了人們對能源和環(huán)境方面的重新認知。隨著工業(yè)化和人口的增長，預計到2050年，全球將需要能源供應是目前的兩倍。目前，石油、煤炭和天然氣等化石燃料是世界能源消耗需求的主要依賴，并且化石燃料的燃燒將不可避免地導致對環(huán)境的危害。因此，人們一直在尋求化學、物理、材料科學和工程領域的前沿技術來克服這些困難，能使能源有效的轉化和環(huán)境得到保護。在各種可再生能源項目中，光催化技術是清潔的太陽能轉化的可行性技術，在未來新能源開發(fā)中占重要位置[6-7]。因此，合理高效地利用太陽能可以解決未來的環(huán)境污染和能源匱乏等問題。在“雙碳”目標背景下和發(fā)展清潔能源的思路下，結合申請雙一流高校提出的科教融合的思路，既要夯實學生實驗操作基礎，又要緊跟科技前沿研究。通過閱讀大量的文獻，掌握目前解決能源危機的新方法。因此，幫助學生選擇g-C3N4光催化分解水制氫的方法及反應機理的課題，歸納總結各類文獻中g-C3N4光催化分解水制氫的研究進展，提出實驗的方案和流程。在調研階段，學生通過查找中英文文獻，了解化學材料的前言方向，增強掌握科研發(fā)展方向的能力。通過組會交流討論，掌握學習獲取關鍵信息的能力。并通過設計實驗方案，有效提高學生信息整合的能力和知識遷移的能力，為以后基礎實驗和綜合實驗打下良好的實踐能力，同時也提高學生理論與實踐相結合、相轉化的能力。
3.2實驗中的實踐階段
在實驗過程中，學習g-C3N4的各種制備方法，掌握光催化分解水制氫的方法。觀察記錄實驗中發(fā)生的現(xiàn)象，了解思考各種制備方法的區(qū)別和優(yōu)缺點。實現(xiàn)純g-C3N4光催化分解水制氫的實驗，從光催化體系的調試、光源的操作、實驗中混合溶液的比例、氣相色譜的使用等，同時，使學生掌握和了解大型儀器的使用和操作。在實驗中的實踐階段，通過實驗過程的操作和知識體系的實踐，使學生掌握提出問題和解決問題的新方法、新思路，同時提升學生動手操作能力和合作團隊精神，培養(yǎng)學生科研思想和創(chuàng)新思維，為以后生涯奠基良好的基礎。
3.3實驗后的總結
在實驗結束，學會使用化學軟件處理數據和說明問題，掌握科技論文的寫作方法和技巧。用化學軟件繪制相應的圖表，并對圖表進行相應的分析和討論，得出與實驗相結合有意義的結論，根據實驗結論，科學規(guī)范地書寫科研論文以及科研項目書。在實驗后的總結階段可以鍛煉學生的文字寫作能力和歸納總結能力，使學生放開視野掌握了解世界前沿發(fā)展和各國的科技綜合實力，使學生有使命感和擔當責任感。
4結語
新工科背景下工科專業(yè)的發(fā)展和改革是各高校發(fā)展重要目標，同時國家提出“雙碳”目標，結合世界各個國家的能源危機和環(huán)境污染問題。科教融合也是雙一流高校建設的途徑之一，把豐富的科研優(yōu)質資源轉化成工業(yè)也是人才培養(yǎng)的選擇之一。本實驗將g-C3N4的制備及光催化分解水制氫的研究成果引入到能源化工專業(yè)的本科教學中，體現(xiàn)了科研和教學相互支撐，同時使學生學到的理論知識和應用實踐相結合。在實驗不同的階段，使學生掌握分析問題、解決問題的能力和方法，培養(yǎng)學生的科研思維和創(chuàng)新思維，了解不同國家的科研綜合能力，使當代大學生具有責任感和使命感。
作者:毛娜 段曉麗 單位:渭南師范學院化學與材料學院 寶雞市蔡家坡中學
無機化學實驗教學篇3
站在客觀角度來說，化學實驗操作性、實踐性較強，是知識傳遞、技能培訓、專業(yè)思維培養(yǎng)的最佳路徑。作為理科專業(yè)的重要課程，無機化學實驗根據專業(yè)內容的不同，實驗教學內容與方式也有所側重。因此，如何在課程教學中完成實驗教學目標，讓學生更好地掌握知識已成為各高校當前實驗教學的重要內容。傳統(tǒng)教學方式根深蒂固，也對實驗教學起到了一定的作用，但是伴隨科學技術的發(fā)展與高校人才培養(yǎng)目標的深化，其對教學內容與教學方法都提出了新的要求與標準。對此，本文結合文獻綜述法與實踐調查法，探討了當前高校無機化學實驗教學存在的問題，并在此基礎之上提出了一系列的優(yōu)化措施。
1高校無機化學實驗教學存在的問題
1.1理論驗證為主，忽視能力培養(yǎng)
實驗教學也多遵從實驗理論，在實驗過程中主要以驗證為主，對之前講過的化學理論、化學現(xiàn)象與化學概念為依據，這在潛意識里讓學生感覺到實驗教學是依附于課堂理論教學的，異化了實驗教學的本質目標。很多時候，實驗教學以理論驗證為主，忽視了對學生能力的培養(yǎng)。由于教材上的知識已經經過了較長時間，然而由于學生并不知道知識的來龍去脈，僅是為了驗證而驗證，為了實驗而實驗[2]，他們的思維受到了一定的限制。這也為他們后續(xù)的學習與專業(yè)深化造成了一定的消極影響。
1.2重理論，輕實驗
站在客觀角度來說，教材中的任何一個知識點往往都可以通過實驗進行檢驗，更可以通過實驗讓學生獲得對知識綜合、多方面的了解。而這也是實驗教學的優(yōu)勢所在：針對性強、綜合性強。而當前的專業(yè)教學中，絕大部分教師注重理論知識的教學，不管是在課程教學、作業(yè)布置中，理論教學占比較高。這啟示教師要在后續(xù)的教學中，要重視理論與實驗的結合，更好地培養(yǎng)學生的專業(yè)思維。
1.3忽視實際操作，成績評定缺乏很大客觀性
從教學目標來看，實驗教學往往是為了讓學生更好地掌握知識與原理，這樣才能在專業(yè)學習中積淀更多的理論知識，為后續(xù)的學習做鋪墊。然而，教師過于關注理論教學，忽視了培養(yǎng)學生的實踐能力這一環(huán)節(jié)，自然而然教師們對實驗教學重視程度較低。此外，教師在成績評定上也缺乏較大的客觀性。例如，一些優(yōu)等生往往在理論學習中分值較高，部分學生在實驗過程中能表現(xiàn)得很好。然而在成績評定上的差異導致了教師的主觀臆斷，成績評定缺乏客觀性。
1.4實驗模式單一，學生興趣不高
當前在實驗教學中，實驗教學模式較為單一。很多時候都是由教師示范之后，讓學生進行訓練，或者是教師將實驗以視頻的形式呈現(xiàn)給學生，讓他們在了解的基礎上進行實驗。這樣一來，由于學生們已經知道了實驗結果，很難培養(yǎng)他們的思維能力與創(chuàng)新能力。而實驗教學也停僅停留在了實驗驗證這一淺層目標上，學生的興趣越來越低。
1.5內容重復，操作簡單
實驗重復現(xiàn)象較為嚴重，很大程度上限制了學生能力的發(fā)展，又浪費了教學資源。還有一些實驗操作較為簡單，這在培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力、操作能力上起到的作用微乎其微。
1.6實驗類型單一，不利于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力
從當前現(xiàn)行高校無機化學實驗現(xiàn)行教材來看，其中的課程教學內容多以基礎的理論為主。教學內容更新不及時，也無法反映當前專業(yè)的最新成果、整體發(fā)展態(tài)勢，由此導致實驗教學缺乏綜合性、設計性、創(chuàng)新性與前沿性，這種“照葫蘆畫瓢”似的實驗教學模式，也由于學生較多地依賴教材，一旦脫離教材，遇到實際問題，他們往往無所適從，限制了他們的思維能力。
2高校無機化學實驗教學優(yōu)化方法
2.1重視實驗預習，減少實驗差錯
在實驗教學過程中，也要重視預習的重要性，強調并鼓勵學生進行實驗預習，這也是實驗獲得成功的有效前提與基礎。學生們在正式進入實驗室前，對實驗一無所知，而這時教師又要占用較多的課堂時間去講解實驗步驟、原理、注意事項等，即便這樣，在實驗過程中，學生們還會遇到各種各樣的問題，導致實驗秩序紊亂、實驗教學時間過長、學生實驗出現(xiàn)誤差等。而出現(xiàn)以上情況的原因就在于，學生們對實驗內容不熟悉。從這一角度來看，在實驗教學前，要求學生進行預習，熟悉實驗流程與實驗注意事項，這樣在實驗過程中，很多學生便能獨立進行實驗，還能在最大程度上減少實驗誤差，激發(fā)學生們的成就感，這對提升實驗教學效率、教學質量有很大促進作用。
2.2立足實驗教學目標，推進實驗教學改革
站在實驗教學角度來看，無機化學實驗的教學目標旨在讓學生加深專業(yè)理論知識的認知，掌握一般的實驗操作技能，學會使用相關儀器。而國外無機化學實驗教學旨在，培養(yǎng)學生的科學研究能力，讓學生掌握實驗操作的基本技能，加深專業(yè)理論，最終掌握科學研究的方法與技巧。而我們也可以取其精華，將其優(yōu)勢應用在我國高校無機化學實驗教學中，不僅要求學生掌握相關的專業(yè)知識與實驗流程、內容等，更為關鍵的是要讓學生具備一定的科學研究能力，這也是人才培養(yǎng)的最終價值訴求所在，對整個無機化學實驗以及相關專業(yè)教學的改革都有很強的借鑒意義[3]。
2.3優(yōu)化實驗內容，探索實驗教學新體系
無機化學實驗在整個專業(yè)教學過程中占比較高，也影響著學生今后的專業(yè)學習效果。然而，傳統(tǒng)的無機化學實驗教學中簡單的實驗內容較多，而且操作重復，很大程度上降低了學生對實驗的學習興趣。從這個角度來看，優(yōu)化實驗教學內容，選取更具代表性、更典型性的實驗，以此構建實驗教學的新體系，能有效培養(yǎng)學生的實驗學習興趣，讓學生掌握扎實的專業(yè)理論基礎。在探索無機化學實驗教學體系過程中，必須要注意以下幾個方面的內容：（1）元素性化學實驗急需改革。特別是在新時期，高校在人才培養(yǎng)過程中，更注重培養(yǎng)學生的綜合素質。由此對無機化學實驗教學也提出了新的標準。在基礎性化學實驗中，化學實驗的基本操作與技能成為主線，其實驗教學地位也受到了一定質疑。有些高校對此進行了一定的縮減，而有一些學校將之摒除，可以說在元素性化學實驗的改革中，成為化學實驗體系的重要改革內容。但必須考慮到元素性化學實驗在幫助學生在專業(yè)學習過程中的重要性，因此對該類實驗的壓縮、摒棄等并不是實驗改革的最終目的，而應該在其固有實驗教學內容基礎上進行一定的優(yōu)化。（2）增加實驗量。由于無機化學實驗的教學重點在于，培養(yǎng)學生的實驗操作技能與核心素養(yǎng)。以往在無機化學實驗教學中，有關一些合成類實驗缺少了量的成分，由此導致學生對產品不能進行組成或者檢測，影響了實驗的嚴謹性，同時也失去了培養(yǎng)學生的科學態(tài)度、嚴謹思維的最好時機。因此，適當增加化學實驗量，對于一些化合物的制備、合成等，也要將其與其他相關學科進行結合，構建化學實驗的新體系。（3）增加研究型、創(chuàng)新型、設計型實驗，更好地反映最新的教學成果，拓展無機化學實驗教學的深度與廣度。這樣一來，更有利于調動學生對實驗的主觀能動性。由此一來，學生在進行實驗前，可以先進行實驗設計，然后由老師進行審閱，批準后學生們可以獨立實驗，驗證自己的觀點。這對培養(yǎng)學生的實踐操作能力、獨立思考能力，深化專業(yè)學習等都大有裨益。
2.4改進實驗教學方法，提升實驗教學效果
（1）伴隨科學技術的發(fā)展，現(xiàn)代教育信息技術也在高校人才培養(yǎng)中發(fā)揮著重要作用。對此，在無機化學實驗教學中，也可以利用信息技術豐富實驗教學內容，為實驗教學創(chuàng)造更多的可能性，延伸學生的知識視野。特別是在一些難度較大的實驗中，可以為學生呈現(xiàn)實驗視頻，讓學生了解整個實驗流程，加深對實驗結論的認知。一來節(jié)省了教學資源，二來提升了實驗教學效果。（2）在實驗教學中可以采用問題驅動式實驗教學，由于以往的實驗教學都是由教師先對內容進行講解或者示范，然后讓學生進行實驗，以此得出結論。這樣機械化的實驗教學模式看似沒有瑕疵，然而在實踐過程中，學生缺乏學習的主動性，全程都是跟著教師的思路與框架進行實驗，缺乏獨立思考的意識與能力，不利于高校創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)。而采取問題驅動式教學，先由教師提出一系列有關實驗的問題，讓學生根據問題設計實驗，進行實驗，必要時教師加以一定的輔導。這不僅可以加深量學生對理論知識的認知與對實驗流程的印象，更有利于培養(yǎng)他們的綜合實踐能力。（3）還要考慮到更多元化的考核與評價方式，讓成績的評定更客觀、更全面。將實驗預習評價、對實驗原理基本流程的認知、對實驗操作、實驗結果、實驗報告完整性、實驗結束后的行為、實驗紀律等囊括其中，作為學生成績評定的標準。
2.5探索開放型實驗，培養(yǎng)學生的實驗興趣
根據實驗教學的固有特點，探索開放型實驗，培養(yǎng)學生對實驗的興趣，也是無機化學實驗教學改革的有益探索。例如，將仿真技術、多媒體技術等應用于無機化學實驗教學中，以人機交互將簡單復雜的化學實驗變得更生動更有趣，學生也可以根據操作動手演示，培養(yǎng)其動手能力和創(chuàng)新能力，提升整體的實驗教學質量與效果。
2.6更新實驗內容，加強綜合性實驗
考慮到高校人才培養(yǎng)目標，在無機化學實驗教學中，必須要培養(yǎng)學生學以致用的能力。教材上部分實驗能夠讓學生達到其他各種能力，特別是要強化對學生綜合能力的培養(yǎng)，在實驗操作、實驗報告形成、科學研究等能力上，學生能力不足。對此，要進行不同程度地強化，促進學生的綜合發(fā)展。
3結束語
高校無機化學實驗教學對學生的專業(yè)學習有很大幫助。面對實驗教學中存在的問題，必須要積極探索有效路徑，尋求相應的解決辦法，更好地解決實驗教學問題，加快實驗教學改革，更好地讓學生習得知識、掌握能力。今后，我們也要在長期的實驗教學中總結、反思，并立足人才培養(yǎng)目標、專業(yè)教學動態(tài)，引入更多、更新的前沿成果，助力無機化學實驗教學改革，探索更科學、更完善、更合理的實驗教學體系，讓學生受益，提升高校人才培養(yǎng)質量。
參考文獻
[1]侯芹芹，韓彤.淺析高校無機化學實驗教學存在的問題及改革方法[J].山東化工，2019，48（5）：181，184.
[2]史銳，陳冰.淺談無機化學實驗教學改革與實踐[J].遼寧中醫(yī)藥大學學報，2007，9（4）：206.
[3]李紅喜，郎建平.無機化學實驗教學改革的探索與實踐[J].蘇州大學學報：自然科學版，2011，27（4）：92-94.
作者:陳愛敏 單位:新鄉(xiāng)學院
