＼[作者简介＼]
王峰（1971），女，江苏沛县人。教授，硕士。主要研究方向为无机化学教学与研究。
＼[摘要＼]
无机化学实验是化学化工类专业的第一门实验课，承载着培养学生严谨的科学态度、正确规范的操作技能和良好的实验习惯的教学任务，是学生从事专业研究必备的基本素质。传统的无机化学实验大多是验证性实验，繁琐无新意，学生缺乏主动性，而设计性实验是激发学生探究意识和培养学生创新能力的有效途径。实践证明，利用设计性实验以学生为主、教师为辅的教学模式实施开放式实验教学，充分发挥经典无机化学实验的魅力，由学生自行设计实验方案、独立完成实验的全过程，调动了学生的学习兴趣和积极性，培养了严谨的科学态度和良好的职业素养，发掘了学生的创造性思维，为后续课程的学习和今后的工作奠定坚实的基础。
＼[关键词＼]
无机化学实验;设计性实验;教学方法;模式
＼[中图分类号＼]G642.0
＼[文献标识码＼]A＼[文章编号＼]10054634（2015）03009404
无机化学实验是化学化工类专业开设的第一门实验课程，是沟通中学化学和大学化学知识和学习模式的桥梁，在无机化学实验内容本身的基础上承载着培养学生严谨的科学态度、正确规范的操作技能和良好的实验习惯的教学任务，在整个教学计划中起着承上启下的关键作用＼[1，2＼]。因此，无机化学实验教学的好坏将直接影响到学生对本专业的兴趣、实验习惯及实验技能的培养，也关系着后续专业实验课的开设效果＼[3＼]。
1无机化学实验的教学内容和教学模式
无机化学实验的教学内容难度不大，但是知识范围很广，包含基础知识和基本操作技能、基本化学原理、元素化学和无机化合物的制备等等。无机化学实验所开设的实验项目大部分是经典实验和验证性实验，甚至有很多都是在中学老师讲过学生背过的，例如“氢气的制备和铜相对原子质量的测定”、“阿伏伽德罗常数的测定”、“硫酸铜结晶水含量的测定”、各族元素单质及其化合物的性质等等，实验结果都是已知的，每个实验项目的教学时间是3～4个学时，在这样一个很短时间内要求学生掌握实验原理、仪器原理、熟悉仪器的操作使用、实验注意事项并完成实验难度很大，没有办法只好在实验教学过程中教师对实验原理、实验步骤、仪器操作方法等尽量交待清楚，很多学生“照方抓药”完成实验，走个过场，随便写个数据，或者抄抄实验报告，自己思考的很少，其学习主动性无从发挥， 更谈不上想象力和创新思维的实践了，久而久之，还形成了一种不动脑思考，应付差事的坏习惯。
近年来，伴随着中学化学教学改革的逐步开展，大部分高校都已经意识到传统实验教学中存在的诸多问题， 并与中学化学教学一起都在进行着各式改革＼[47＼]，在整个实验教学体系的改革中为了避免实验操作的重复往往把更多的基本操作和基本技能实验调整到了大一，或者删减了一些验证性实验而增加了一些综合性和应用性试验，无机化学实验也随之更名为“普通化学实验”或“基础化学实验”，其结果虽然强化了基础、训练了综合实验能力，但同时过多且集中的实验基础训练容易导致枯燥乏味厌学;验证性实验的减少使学生缺少了第一手第一眼的实验感性认识，从而在跨越到综合应用性实验时缺乏过渡相当于“拔苗助长”，增加了教和学的难度。
因此，学院无机化学实验教学中引入了设计性实验的教学模式。
2设计性实验内容的选择
2.1经典的无机化学实验
经典的无机化学实验包括化学常数测定和简单无机化合物制备，较复杂化合物的制备一般在综合化学实验中开设。虽然大多数学生对经典的无机化学实验内容和结果都比较熟悉，但真正操作却是第一次。因此，笔者选择这一部分实验以设计性实验的形式开设。
2.2元素化学中的验证性实验
元素及其化合物性质实验因为繁琐、枯燥，历史地位屡遭质疑。目前，大多数高校已经对其进行了大幅度压缩甚至摒弃。但是它是无机化学实验的重要组成部分，通过元素化学实验可以获得大量物质变化的第一手的感性知识，加深对课堂上讲授的基本原理和基础知识的理解和掌握，进一步熟悉元素及其化合物的重要性质和反应，这也是无机化学实验的主要学习任务。因此，枣庄学院选择将元素化学实验内容优化整合而不是简单地删减，以小型的设计性试验开设。
整合后的元素化学实验内容不拘泥于课堂教学内容的系统性，而做为三种类型的设计性试验开设。第一种类型做为典型的性质实验，例如ds区元素，是理论和实验中很重要很典型的元素化合物;第二种类型做为无机化合物的制备和性质检测，例如卤族元素碘的实验“海带（紫菜）中提取碘及碘的性质”;第三种类型做为化学原理实验，例如氧化还原反应、沉淀溶解平衡、配合物的性质等，把常见单质及化合物的性质归类实验。三种类型的实验尽可能囊括元素化学要求掌握的实验内容而不重复，同时这三种类型的实验内容并不是固定不变的，例如“KMnO4氧化剂在不同的酸碱性介质中被还原产物不同”既可以做为锰化合物的性质，也可以做为氧化还原反应原理实验，又可以高锰酸钾的制备实验开出。
3设计性实验的教学方法
3.1经典的无机化学实验
1） 实验项目的提出。学期初实验教师制定一学期的实验计划表，其中标出设计性实验;在实验开出的前两周布置实验题目，提出设计要求，根据实验的性质和难度要求学生由2～3人一组经查阅文献资料、小组讨论后确定实验设计方案。实验设计方案包括实验原理，所用仪器和药品的种类、规格、浓度、用量、实验步骤、操作方法和注意事项，实验结果的文献参考值，实验中可能会出现的问题及处理方法等。
2） 查阅资料。大一新生还没有学习过文献检索课程，很多学生不懂得怎样查找资料，因此需要实验教师提前指导学生查阅文献，引导学生学习图书馆的专业资料和电子资源的使用方法，学会资料的筛选。
3） 教师批改实验方案。提前一周，学生上交实验方案给教师批阅。同一个实验不同的学生会选择不同的方法。例如，在设计“阿伏伽德罗常数的测定”实验方案时学生分别选择了电解法、单分子膜法、量气法等。教师批改的时候针对每种方法应该注意的问题提问学生，学生根据教师意见修改、充实和完善实验方案。第一次的实验设计方案多数是学生在文献资料中摘抄的，没有自己的见解，比如单分子膜法中，学生习惯了实验中直接用已经配好的溶液，并没有想到自己需要配制硬脂酸镁的苯溶液，更没有想到它的浓度是多少，在老师提问后才想到文献中查找这个浓度，继而想到这个浓度意味着什么、大或小对实验结果的影响。
随着设计性试验的逐渐开出，学生不再只是简单的查和抄，慢慢地学会分析判断不同文献资料不同实验方法的优缺点，融进自己的实验经验，提出合理的实验方案。
4） 实验。学生在实验方案经教师许可后，方可进入实验室实验。实验时，教师不再需要过多的讲解，学生自己完成实验过程，包括实验仪器的组装、溶液的配制及标定等，在实验过程中要求学生仔细观察现象，记录数据，教师来回巡视、检查学生的实验操作，学生遇到问题无法解决时教师及时与学生讨论并加以引导;实验进行中期组织同学讨论：实验原理设计成实验步骤的思路、实验仪器的使用方法、同一种方法应该注意的问题、不同方法之间的比较等等。每当此时，学生就会有种恍然大悟的感觉。例如，在第一次设计实验“阿伏伽德罗常数的测定”中，有的同学因为熟悉选了电解法，有的同学因为简单选了单分子膜法，还有的同学看到文献中说速度快而选择了量气法。实验后，大家分别就自己的方法，自己实验中走过的经验和教训一步一步总结过来，收效颇丰。有个同学甚至不好意思地说：“老师，这个实验步骤不应该是这样的，这是我在网上抄的，应该这样修改。”
5） 实验报告。在实验完成后，经老师审查实验记录和签字后方可离开实验室，在实验课后进行实验数据的处理和实验过程分析并完成实验报告，最后由实验指导教师判定此次实验的成绩。
3.2元素化学中的验证性实验
一个元素化学实验项目一般由多个具体的小实验组成，涉及的化学反应类型、药品种类和产生的实验现象丰富多彩，但是实验步骤简单，需要精密仪器少，反应的发生完全依靠实验人对实验现象的观察和判断。例如，产物是溶解于溶液还是以沉淀形式存在，沉淀的形态是絮状、胶状或是颗粒状的;产物的颜色比如碘溶解在水中、乙醇中和四氯化碳中的颜色辨别仅靠教材中的文字描述是无法判断的，只有细细观察和比较才能逐步积累经验。因此，元素化学实验是培养学生化学观察能力和感性认识的精髓。
元素化学实验课程的开设时间基本上是在化学原理理论授课之后。在具体的教学过程中，要求学生预习实验时要推测实验现象和实验结果，实验中全面地观察现象（颜色、形态、气体或沉淀的生成等），如实记录实验现象并做出自己的判断。元素化学实验初期，教师根据已知的实验步骤引导学生结合理论知识分析实验要求、实验条件的控制，得出实验结论;逐渐过渡到要求学生设计出合理的实验步骤验证化合物的性质，例如分析NaNO2的氧化性还原性强弱;利用分步沉淀的方法分离Cl-、I-;鉴定Fe2+是否已被氧化等等。
元素化学实验既加深了理论课知识，又解决了以往只动手不动脑的机械性操作的问题，培养学生仔细观察和尊重科学事实的良好习惯，特别是当实验结果出现异常时更激发了学生讨论探索的激情，从而进一步提高学生思考问题、分析问题和解决问题的综合能力。
4设计性试验的开设方式
4.1合理安排实验项目，形成循序渐进的梯度
无机化学实验是大学第一门实验课，学生实验能力有限，因此整个实验项目的设置顺序是按照由简单到复杂、由基础到综合、由已知到未知的“梯度”循序渐进，让学生逐步养成科学的实验思维方法。在第一学期开出仪器的认领与洗涤、玻璃工、分析天平的使用、溶液的配制、粗盐的提纯和转化法制备硝酸钾等基础操作实验后，在每个实验项目中安排一些小型的设计性试验，例如，结合理论课的习题配制某种缓冲溶液并检验其缓冲能力、设计某种特定的原电池、检验氧化还原反应的介质对于氧化还原反应的影响等，然后选择性地开设硝酸钾溶解度的测定、阿伏伽德罗常数的测定、二氧化碳相对分子质量的测定、硫酸铜结晶水含量的测定等简单的设计性实验，主要训练学生的查阅文献、实验设计能力，培养其科学的思维习惯;在第二学期安排了一部分综合设计性实验，如设计实验验证某种物质化学性质、未知物的鉴别、混合离子的分离与鉴定、常见无机物的制备及组成的定性、定量分析等。
4.2适当开放实验室，实施开放式实验教学
实验课是一个训练的过程，不同的学生动手能力不同，完成实验的时间也不相同。在有限的学时内，基础差的学生可能做不完实验，有些学生急于实验任务无暇仔细观察实验现象，有些学生可能会得到不理想的实验结果。因此，为使学生得到充分的基本技能训练和科研素质培养，枣庄学院化学化工与材料科学学院实行开放式实验教学。根据学生实验课时和实验室的具体情况，制定实验室的放时间，安排实验教师进行指导。一方面，对在课堂内做得不够的或考查不合格的进行着重训练，做到人人过关; 另一方面，对一部分好的学生进行一些实验的选做或对课堂实验进行进一步的探讨，对实验装置和实验方法的探索和创新，锻炼他们的实验操作技能，初步培养他们的科研能力。
4.3考查
在每学期的无机化学实验考核中安排一次设计实验考查，设计实验的评价结果占总评成绩的30%。第一学期为化学常数测定实验，考察学生在查阅资料、方案设计、实验操作、实验结果、协作精神、安全环保和研究报告等方面的表现。第二学期为元素化学实验，当堂抽签完成，考察学生在方案设计、实验操作、现象观察与实验结论总结等方面的表现。
5总结
无机化学实验教学中的设计性实验并不必须是综合性实验，而是做为探究式教学方法的一种形式，把简单实验看作是一项科学研究，尤其是让经典实验再现经典而不是简单地重复验证前人的结果，引导学生收集相关实验资料、制定实验方案、自己动手实验，指导学生分析实验现象并自行概括得出结论，在实验结果的验证过程中提高实验能力。因此，在无机化学实验中开设设计性实验，从大学实验的起步阶段重视培养学生的科学思维能力，不仅激发了学生学习化学的兴趣、积极性和主动性，更重要的是培养了学生严谨的科学态度和良好的职业素养，发掘了学生的创造性思维，为后续课程的学习和今后的工作奠定了坚实的基础。
参考文献
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＼[2＼] 刘书银，等.实验化学（第二版）＼[M＼].济南：山东大学出版社，2010.
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＼[4＼] 崔斌，赵建社，张逢星，等.大一化学实验的改革与实践＼[J＼].大学化学，2006，（2）：1921.
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Exploration of designing experiments establishing mode in
Inorganic Chemistry experiments teaching
WANG Feng，HUANG Wei，ZHU Honglong，LIU Xuejing
（College of Chemistry，Chemical Engineering and Materials Science，Zaozhuang University，
Zaozhuang， Shandong277160，China）
Abstract
Inorganic chemistry experiment is the first experiment course in chemistry or chemical engineering speciality.It is teaching tasks of inorganic chemistry experiment to cultivate the rigorous scientific attitude，correct standard operation skills and good experimental habits，and which is also the students′ essential basic qualities in the professional field.The classical inorganic chemistry experiment items are mostly verification experiments， tedious，no new meaning，and so maybe lead to student′s lack of initiative. While，designing experiments is the effective ways to inspire students′ explore consciousness and train students′ innovative ability.To carry out open experimental teaching using design experiments in a studentcentered and teachersupplemented teaching mode，the charm of classic inorganic chemistry experiment will be given full play.Experimental programs designed by the students themselves and independently complete the whole process of the experiment，which will stimulate study interest of students，develop a rigorous scientific attitude and good professionalism，explore the students′ creative thinking，and establish found for subsequent courses of study and future work.
Key words
inorganic chemistry experiment;designing experiments;teaching method;mode