提高醫藥類專業無機化學實驗教學成效的探索

郭貝貝，張欣榮，張運昌，王柄凱，馬志強，佘 嵐，楊 峰

(海軍軍醫大學藥學系無機化學教研室，上海 200433； △通訊作者)

自然科學的理論及發展始終是以實驗為基礎。著名無機化學家戴安邦先生指出：“化學實驗教學是實施全面化學教育的一種最有效的形式[1]?！贬t藥類專業無機化學實驗課程的設立旨在幫助學生了解基本的醫用化學實驗設計、操作方法與實驗技術。該課程的高質量學習和掌握將為醫藥類專業學生的后續理論及實驗課程的深入探究打下良好的基礎[2]。經過無機化學實驗課程的學習，醫藥類專業學生應能夠初步養成認真鉆研的科學態度和勇于創新的科學精神，對于實驗設計能夠主動分析問題，并靈活運用基礎理論知識來解決問題。此外，除了化學實驗技能的學習，安全工作在實驗課堂教學中始終是重中之重。高校實驗室作為教學及科研不可或缺的場所，是培育科學人才的重要基地。然而近年來，實驗室安全事故屢見不鮮，嚴重威脅到廣大師生的人身安全。如何深化醫藥類專業學生的實驗室安全意識并建立良好的實驗室行為規范，保證化學實驗的安全性，也是實驗教學中一直探討的問題。無機化學實驗作為醫藥類專業大一新生的第一門化學實驗課程，不管是對其科學素養的提高、還是安全意識的養成，都承擔著極為重要的“打地基”的角色[3]。因此，積極進行課程改革，提高無機化學實驗教學成效，是極為必要的[4,5]。

1 目前醫藥類專業無機化學實驗教學中存在的問題

1.1 課程學習中學生的積極主動性偏低

從實驗內容來說，目前海軍軍醫大學無機化學實驗的課程安排多是為了加深教學理論內容的理解，以驗證性實驗為主，例如實驗弱酸離解度與離解常數的測定以及稀溶液的依數性等實驗。學生只需要按照既定步驟進行操作，最后即可得出驗證性結論，這一過程缺乏學生本身的思考和創新。從實驗流程來說，無機化學實驗安排一般是要求學生自主課前預習，任課教師在課上講解實驗原理與內容，然后學生進行實驗操作，并于課后書寫實驗報告，上交至任課教師進行批改。這一僵化的教學過程導致多數學生對于課程的主動參與度較低。例如，部分學生的預習報告只是按照書本實驗內容抄寫一遍，并未進行獨立的思考分析和設計，致使在實驗過程中對于實驗方案、基本原理以及可能遇到的問題邏輯模糊，只是參照其他同學的操作，敷衍了事完成實驗。這使得無機化學實驗課程變成填鴨式教學，違背了學生創新科學精神和分析思考能力的培養初衷。此外，學生對于實驗原理及過程的潦草了解，很容易導致實驗室安全事故的發生，危害師生的校園安全。

1.2 課堂時間利用效率較低

無機化學實驗涉及的基礎知識零碎，若在課堂上進行全面仔細的講解將會耗費過多時間。為了保留應有的實驗操作時長，只能被迫犧牲師生的互動時間，不能充分激發學生思維。而無機化學實驗對于大多數醫藥類專業的學生來說是第一次接觸化學實驗操作。為了讓學生能夠更規范地學習各自實驗儀器的使用，海軍軍醫大學實驗教學中心完成錄制了多個實驗儀器操作的教學視頻。然而目前，這部分的視頻學習在課上集體進行，占用了較多課堂時間，且學生積極主動性不高。并且在實驗實施過程中，我們發現仍有很多同學不能很好地掌握操作技巧，出現不規范操作導致實驗結果誤差較大，未達到課程的預期效果。

1.3 學生課程成績考核機制不完善

課程成績考核是檢測學生學習成效的重要手段，因此考核機制的健全、公平、公正，對于學生后續針對性的查漏補缺、自我提升是極其重要的[6]。目前海軍軍醫大學無機化學實驗的考核分數占比為：實驗預習10%，實驗記錄10%，實驗操作30%，實驗報告40%(實驗內容、實驗結果)，實驗態度10%。該評分占比基本合理，然而在具體實施過程中存在一些困難和誤差。例如，任課教師很難全面且客觀地關注到每位學生的預習及實驗進行情況，因此實驗考核分數大多還是取決于預習報告及實驗報告的完成情況，致使最終成績評判具有一定的片面性。例如，少數同學參與課程并不積極，但擅長應付差事，報告表面看起來非常精美，最終得到不錯的成績，進而在錯誤的學習方式上愈加自負。而有些同學認真完成實驗，卻沒有得到相匹配的成績，使得積極性降低。這兩種情況均會導致學生在課程學習中的積極主動性越來越低，致使課程教學成效不能達到預期效果。因此，無機化學實驗課程的改革迫在眉睫。

2 醫藥類專業無機化學實驗的教學改革探索

2.1 采用“互聯網+”實驗教學模式

近年來，隨著互聯網技術的飛速發展，“互聯網+”教學模式成為課程改革研究中的重點[7]。盡管實驗課程具有現場操作的特殊性，但“互聯網+”實驗教學模式在實驗課程的教學中依舊有著較多可利用的優勢[8,9]。例如，海軍軍醫大學實驗教學中心錄制的多個關于儀器規范操作的教學視頻，即是“互聯網+”教學模式的體現。但“互聯網+”教學應更多體現在課下，為學生的課上學習任務減負，如果只是單單占用課上師生交流互動時間，并不能達到理想的效果。經過調研和討論，我?！盎ヂ摼W+”實驗教學模式的具體實施應如下。任課教師應于課前一周將制作的多媒體課件上傳至信息化教學平臺，將實驗的基礎理論知識以及實驗設計系統地呈現給學生，并拋出問題引發學生思考[10]。任課教師還應上傳儀器操作教學視頻，視頻中著重強調儀器操作的重點及難點，方便學生的學習和掌握，為課堂任務減負。學生則可以通過線上平臺進行多次觀看，掌握基本知識點及操作要點，消化思考后將實驗設計或操作中不理解的地方，或者認為更好的改良實驗辦法記錄下來，以便課上與任課教師交流討論。因此，任課教師在上課時只需要對實驗內容簡單概括，并通過提問互動的方式加深學生對于重點難點的理解，留出更多的時間與學生積極討論并進行答疑解惑。因此，“互聯網+”實驗教學模式的采用能夠較大程度地提高課堂教學效率。

2.2 分組進行翻轉課堂式教學

近年來，多項研究表明翻轉課堂教學能夠有效提高學生的課堂專注性及積極主動性，使其對教學內容獲得更深層次的理解[11,12]?！盎ヂ摼W+”實驗教學模式能夠很好地幫助學生課前全面、系統地理解實驗設計、原理及操作步驟。因此，任課教師可在課程剛開始時便將學生進行分組管理，每組兩人。每次實驗前一組學生擔任任課教師的角色。其中一人進行15 min的課程講解，包括對實驗內容的概括提煉，實驗中需要特別注意的重點難點，并對其他組學生提出的問題嘗試進行解答。若遇到困難，任課教師在旁及時進行引導解答。另一人則負責儀器操作的演示，對于容易造成失誤的操作進行著重強調。任課教師在學生講解后應及時進行歸納總結。分組學習模式除了能夠促進學生之間共同學習提高之外，在協同完成課程任務的過程中，也培養了他們的表達能力以及合作交流能力等。對于學生在翻轉課堂中的教學嘗試，任課教師應采用鼓勵引導式態度，促進學生對實驗設計進行積極思考，培養學生的科學素養。

3 學生課程成績考核制度改革

經過改革，無機化學實驗的考核應增加學生在翻轉課堂上的表現分數，考核改革后最終成績分數占比為：實驗預習10%，翻轉課堂10%，實驗記錄10%，實驗操作30%，實驗報告30%(實驗內容、實驗結果)，實驗態度10%。我們將對考核中需要著重注意的預習及實驗操作部分打分進行如下說明。對于實驗預習打分，在學生課前通過線上平臺進行預習后，教師設計線上打卡環節，并要求其在預習報告上畫出樹狀圖對知識點以及實驗流程進行歸納總結。該部分內容應具備自己的獨立性，杜絕出現抄襲情況。該部分成績占比為10%，任課教師可通過打卡及預習報告的完成情況進行打分。翻轉課堂環節為每位學生提供了展示的機會，與此同時任課教師也能充分考查學生的綜合能力，更客觀、全面地掌握學生的預習情況，該部分成績占比10%。為避免學生書寫實驗報告時對于實驗結果互相抄襲，任課教師應要求學生跟隨實驗細節及時進行記錄，該部分成績占比10%。對于操作打分，在班級學生較多的情況下，任課教師對于各組實驗的細節情況難以面面俱到，因此每位任課教師同時負責的實驗班級人數不應超于十二人。任課教師應與助教做好分工、認真巡視，確保每位同學遇到問題都能得到及時解決。此外，每次實驗課上任課教師可對幾個小組進行重點考核打分，與平時實驗操作進行綜合評價，以便給出更客觀的成績，該部分成績占比30%。

4 學生實驗安全規范培訓

實驗室安全事故近年來時有發生，危害性極大。不管在何時何地，實驗安全都是重中之重[13]。教師對近年來實驗室安全事故原因進行總結，大多是由于學生安全防范意識淡薄，對實驗化學品的性質不了解以及實驗操作規程不規范等導致。海軍軍醫大學無機化學實驗為了確保實驗室安全，在課程的第一節為學生安排了實驗室安全規范培訓，之后才進行正式的實驗操作課程。但是僅經過一節課的培訓，任課教師并不能完全清楚每位學生對于安全守則的掌握情況。因此，在經過安全培訓后，且于正式實驗之前，任課教師應為學生安排實驗室安全規范測試。學生可通過線上信息平臺自主多次進行考核，直至通過?？己藘热莅ǖ幌抻趯嶒炇野踩貏t、實驗室學生守則、三廢處理原則，防火設備的使用以及意外受傷的急救方法等，幫助學生掌握和鞏固實驗室安全意識及環保意識。

無機化學實驗的學習對于醫藥類專業學生基礎知識的鞏固、實驗安全意識的養成、操作技能的掌握以及科學素養的提高，都是至關重要的環節。為了讓學生最大程度地從課程中汲取營養，任課教師應在無機化學實驗教學中不斷分析現狀，發現問題，并及時進行針對性的改革。這一過程是繁瑣的，改革之后也勢必會遇到各種各樣的難題，我們要時刻做好攻堅克難的準備，共同努力去完善教學機制，以提高教學成效。