科技创新视野下的高职院校普通化学实验教学改革初探

（河南地矿职业学院，河南 郑州 450018）

一、高职院校普通化学实验教学中存在的问题

当今世界，国与国之间的竞争，实质是以经济和科技实力为基础的综合国力的较量。针对复杂的国际环境和我国经济进入新常态的状况，国家大力提倡科技创新。高职院校作为培养应用型创新人才的重要阵地，必须适应新形势下的发展需求，积极探索科技创新的有效途径，大力培育创新文化，建设创新型高校。这不仅事关高职院校的自身发展，而且也是时代发展的迫切需求。

化学是一门以实验为基础的学科。只有通过科学的实验，化学工作者才能够有效地认识化学世界，才会有所发现与创造。目前，很多高职院校的化学课教学中存在轻视实验教学的现象，并且实验教学相对比较落后，不能够适应21世纪创新人才培养的目标。主要表现在以下几个方面[1]:

（一）实验内容相对陈旧，经典实验多，与高职学生所学专业相结合或有关系的实验少。以笔者所在院校为例，我院是以地质类为主的高职院校，开设普通化学专业的有地质调查与找矿、水文地质与工程地质、宝玉石鉴定与加工等专业，这些专业的化学实验课都以无机化学的经典实验为主，虽侧重点有所不同，但和专业结合的实验几乎没有。

（二）验证性实验多，创新性实验少。一般的实验教学过程大都是老师将原理和过程讲解很清楚，药品器材准备很充分，学生按部就班来做实验，自己发挥的空间很有限。学生在实验的过程中因过分追求实验结果与课本理论的契合度，而忽视了对实验现象的观察与思考。

（三）绿色化学理念意识淡薄[2]。绿色化学即用化学的技术和方法去消灭或减少对人类健康、社区安全、生态环境有害的原料、催化剂、溶剂和试剂在生产过程中的使用，同时也要在生产过程中不产生有毒有害的副产物、废物和产品[3]。普通化学实验中很多实验会生成具有挥发性、腐蚀性的产物，如果没有科学合理的处理方法会对环境造成危害。

因此，在新时代科技创新的大背景下，普通化学实验教学必须主动适应时代的发展，加快自身的改进和完善，才能够满足化学创新人才的培养。

二、科技创新视野下的普通化学实验教学改革措施

培养学生的创新能力、提高学生的科学素养是科学教育的宗旨。但是，我们在“大处着眼”的同时还需要“小处着手”，培养学生的科学过程技能就是实现科学教育宏大目标的基础工作之一。科学过程技能是一项复杂、多元的认知行为，这些过程技能学生必须经过尝试、设计、操作、改进才能获得，而动手实验是一种行之有效的方法[4]。

关于科学过程技能向上向下的层次关系，华东师范大学龚正元在其博士论文[5]中阐述：将最高层次的科学方法视为科学思想，将中间层次的科学方法仍叫科学方法（狭义的科学方法），第三层次就是科学过程技能，第四层次是指比科学过程技能更加微观的技能（图1）。从图中可以看出，科学方法是一个体系，科学过程技能不等同于科学方法。科学过程技能是科学方法体系中比较基础的一个层次，也可以说它是科学方法的基石。

结合高职学校的科研条件和生源质量以及具体教学，培养学生的科学过程技能主要通过具体的实验操作来完成。因此，科技创新视野下的实验教学改革势在必行。

（一）优化实验内容，提升创新能力

实验在整个教学过程中占据着重要地位，将直接影响到学生的兴趣和学习态度以及今后整体化学课程的学习和专业的发展。但是，目前存在着重视理论轻实验的现象。因此，应从化学整体学科发展和专业发展的大局，优化实验教学内容，构筑新的实验体系，实施“应专业施教”的模式，寻找与其专业相关又有趣的实验，建立更加符合多学科背景的实验内容体系，让学生真正地体会到其中的乐趣。

针对我院的专业设置，综合化学和地质类专业的特点，鼓励学生在搜索大量文献的基础上，对普通化学课本上的实验进行大胆的创新。以“碳酸型矿水中低价铁氧化过程的水化学”实验[6]为例进行实验教学，既融合了普通化学的氧化还原电位、胶体等基本理论知识，又结合了普通地质学中碳酸型矿物在不同的地质条件下Fe2+和Fe3+可以相互转换等内容，激发了学生学习化学和做实验的兴趣，培养了学生的独立实验能力和创新意识，并且为高素质地质类人才的培养打下了结实的基础。

（二）组建化学科技创新社团，开展科技创新小实验

当今科技进步日新月异，知识更新速度飞快。对于研究生和本科生而言，学校和科研院所为他们提供了良好的科研环境和便利的实验条件。再加之研究生和本科生自身科研积极性和主动性也比较高，经常会关注前沿科研信息，对最新的科研动态把握也比较准确。而对于高职生而言，高职院校的科研氛围不够浓厚，学生对前沿科技关注较少。在此种情况下，可以邀请系里教师进行科技讲座，旨在培养学生创新思维，提高科学文化素养，内容包括前沿的新型电池的应用和前景、地球化学的发展、纳米新型材料催化应用以及和专业结合的综合性讲座等。

除此之外，还可以在教师的指导下组建化学科技创新社团。借助于职业类院校的技能大赛平台，以赛促教，促进教师和学生创新技能的提高。如在水工专业班级进行化学实验教学时，鼓励学生在课下组建的科技创新社团中，对和生活及专业息息相关的小实验进行创新。在实验室进行“水中溶解二氧化碳的测定”实验时，学生主动向教师要求在科技创新社团中将此实验进行延伸，分小组增加了选作内容“碳酸饮料中二氧化碳的测定”。通过这种方式不仅培养了学生的基本职业技能，而且可以让学生认识到，将来在工作中可能遇到很多新问题，根据所学的基本理论解决出现的新问题，从而培养创新精神。

（三）运用信息化教学手段，践行绿色化学理念

互联网技术以前所未有的方式影响着各个行业，信息化教学是教育行业顺应时代潮流进行教学改革的必要手段，尤其是加之今年疫情的影响以及疫情常态化后，线上和线下相互结合的教学模式更是保障正常教学工作的必要选择。众所周知，有些化学实验反应比较剧烈，操作时具有危险性；还有一些实验，所用到的试剂或者产生的废弃物具有较大毒性，危害人体健康且污染环境，若不对这些实验进行改进，是不适合在实验室中进行的。此时，在化学实验教学中充分利用互联网技术成为化学实验教学的不二选择。教师可以利用多媒体以及先进的技术手段创新实验教学方式，将与实验相关的理论知识点和相关的实验操作制成微课，学生可以通过手机和电脑反复观看加以讨论。再在此基础上，借助虚拟仿真平台，在平台上来模拟实验操作。运用信息化的实验教学手段，可以弥补传统实验教学中的缺点，老师通过制作微课将化学实验的重点表达出来，学生组织具体实验过程。通过这一系列过程，学生的思维得到了训练，并且从实验仪器的选择、实验物质的确定、实验步骤的安排、实验方案的确立、实验目的的总结等全方位进行了思考，思维能力得到提升。