大学化学, 2016, 31(12): 17-20 doi: 10.3866/PKU.DXHX201605007

教学研究与改革

药学专业无机化学实验教学的改革与实践

刘迎春,, 段丽颖

Teaching Reform and Practice on Inorganic Chemistry Laboratory in Pharmaceutical Specialty

LIU Ying-Chun,, DUAN Li-Ying

通讯作者: 刘迎春, Email:ydlyc6@126.com

摘要

为提高无机化学实验教学质量,从教材建设、教学手段及教学方法等方面进行了无机化学实验的教学改革与实践。上述改革和实践已经初见成效。

关键词: 无机化学实验 ; 教学改革 ; 教材建设 ; 教学方法

Abstract

In order to improve the teaching quality of inorganic chemistry laboratory, we carried out the reform and practice on textbooks construction, teaching means and teaching methods. The reform and practice mentioned above have achieved preliminary results.

Keywords: Inorganic chemistry laboratory ; Teaching reform ; Textbooks construction ; Teaching method

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刘迎春, 段丽颖. 药学专业无机化学实验教学的改革与实践. 大学化学[J], 2016, 31(12): 17-20 doi:10.3866/PKU.DXHX201605007

LIU Ying-Chun, DUAN Li-Ying. Teaching Reform and Practice on Inorganic Chemistry Laboratory in Pharmaceutical Specialty. University Chemistry[J], 2016, 31(12): 17-20 doi:10.3866/PKU.DXHX201605007

化学是研究“应天地之万变,集物质之精华”的科学,药学是揭示药物与人体或药物与病原生物体间相互作用规律的科学。用于维护人类生命和健康的西药和中药都是化学物质,所以,药物对抗疾病的过程本质上就是化学反应的过程。因此,化学不仅是蓬勃发展不断变革的科学,更是我国高等药学教育的重要基础课程。

无机化学和无机化学实验分别是药学院校新生升入大学之后的第一门化学理论和化学实验课程。沈阳药科大学的无机化学实验是面向全校本科新生开设的课程,其授课对象覆盖6个学院(药学院、制药工程学院、中药学院、生命科学与生物制药学院、工商管理学院以及医疗器械学院),授课人数达1900人,授课时长48学时。作为首门化学实验课程,无机化学实验的教学质量对后续化学基础、药学专业以及相应实验课程的学习效果将产生深远的影响。

因此,如何提升该课程的教学水平,以培养学生规范的实验技能和良好实验习惯、提高分析与解决问题的能力、激发主观的求知热情以及增强学生自主创新意识,是本课程在教学改革中亟待解决的问题[1, 2]。近年来,笔者所在的无机化学教研室联合化学实验中心,从实验教材建设、教学手段和教学方法等方面进行探索和实践,已经取得一定成效。

1 教材建设

教材作为知识承载的工具,是教师进行教学的依据,是学生进行学习的参考。教材对于保证教学质量是至关重要的,好的教材能使师生如虎添翼,差的教材会令师生思维受限,甚至误导。所以,我校在无机化学实验改革中首先从教材建设入手。

为突出无机化学实验的药学专业特色,在新版教材内容的选择上,我们注意与国内药学发展现状相结合,吸纳可以展现无机化学在药学领域中实际应用的素材作为实验内容。为此,在保留原有“药用氯化钠的制备及杂质限度检查”实验的基础上,新版教材中增加了经典的无机药物合成实验--药用氢氧化铝的制备、鉴别、制酸力检查及含量测定,以及药用碱式碳酸铋的制备、鉴别、制酸力检查及含量测定,这些无机药物合成实验不仅可以激发学生对药学专业的浓厚兴趣,还为后续药物合成以及药物分析课程学习奠定了良好基础,从而巧妙地完成了借助于基础化学实验课程将新生领进药学专业之门的目标。

在全球一体化的大趋势下,为逐步实现与发达国家的高校教材同步接轨,以适应21世纪我国教育、科技和社会发展的需要,我们在新版教材中采用了双语编写体系。双语实验教材不仅可以帮助外国留学生快速地掌握课程内容,还可以促进国内学生在本科阶段积累化学实验专业英语,为将来去国外深造以及进行国际学术交流打下重要基础。

近年来,无机纳米材料发展十分活跃,推动许多领域取得突破性进展,特别是在生物、医药、催化、传感、吸附和分离等领域,新技术材料展现出多种多样的应用潜能。为能及时了解无机化学领域近年来的科研成果,在新版教材中,我们增加了无机纳米材料的合成实验--二氧化钛纳米粒子的制备及其催化活性测定、纳米四氧化三铁的化学沉淀法制备及表征,增设这种前沿性实验旨在引导学生综合运用已学过的知识分析和解决复杂问题,通过了解纳米材料的特殊性质和实际应用拓宽学生的知识视野、培养学生的科研思维与创新意识、激发学生的学习动力和热情。

无机化学实验不但可以强化学生基本化学实验的技能和技巧、培养科学思维,还可以促进无机化学的理论教学,帮助学生加深理解并掌握基本原理和元素化学性质。为实现这一目的,在新版教材中,我们对原教材中的化学原理实验和元素化学实验两部分内容进行了重新选择和优化,使实验内容覆盖了无机化学理论教学的各主要方面,包括化学热力学、化学动力学、四大化学平衡、原子结构和分子结构理论以及元素化学,实现理论教学和实验教学有机结合,相得益彰。

2 教学手段

以前我校无机化学实验的授课一直采取主讲教师黑板板书讲解实验原理联合现场演示来强调基本操作技能、技巧以及注意事项的方式。这种授课方式,存在一些弊端,比如,不同班级由于主讲教师不同,导致对学生基本实验操作规范的要求不统一;对于化学实验基础参差不齐的新生来讲,没有特别措施的讲课方式无法满足所有学生的听课需求;处于不利听课位置的学生无法看清教师实验演示细节;黑板板书的教学手段形式单一、信息有限、教学效率低下等。

在信息技术迅猛发展的今天,现代化教学手段--多媒体课件成为可颠覆传统课堂教学,使其内容更丰富、教学更高效、可重复学习、备受青睐的新形式。为此,在无机化学实验改革中,经过教研室全体教师集体备课研究后,统一制作出所有备选实验的ppt课件,并将课程中涉及的标准基本实验操作制作成24个规范的基本操作视频。课堂上,教师采用讲解实验ppt课件联合播放基本操作视频的方式为新的教学手段(如图1所示)。为提升教学效果,主讲教师课前半小时开始循环播放基本操作视频,对于普通学生,这可作为课前操作预习,而对实验基础薄弱的学生来讲,这是一个弥补基础知识的有效方式,另外,它还可在学生实验过程中提供研究操作细节之用。采用这种手段授课,解决了不同主讲教师对学生操作要求无法一致、学生的实验基础不齐、无法保证全部学生掌握实验操作的细节以及黑板板书的教学手段单调、信息受限等系列问题。

图1

图1   学生对无机化学实验的认知提升过程


我们总结制作的24个标准基本操作视频包括:玻璃仪器洗涤、超声波洗涤、加热方法、加热套使用、恒温干燥箱使用、冷却方法、试剂取用、托盘天平构造与使用、电子天平使用、纯化水取用、滴定管使用、pH计使用、pH试纸使用、比色管使用、恒温磁力搅拌器使用、点滴板使用、离心机使用、电动势测定、常压过滤、减压抽滤、甘汞电极-锌电极原电池组装、硝酸钾溶解度测定、药用氯化钠制备及硫酸亚铁铵的制备。

这种以标准基本操作视频取代以往教师操作演示的教学模式,可以保证全班学生高效轻松地掌握全部操作要点,降低了学习难度,提高了教学效率。例如,基本操作“减压抽滤”,在视频中,我们按照实验流程录制了滤纸的剪裁、抽滤瓶的安装、布氏漏斗斜口的方向、滤液的转移、晶体的转移、先拔橡皮管后关泵、以及滤饼的转移等所有操作要领。再如,“药用氯化钠的制备”实验,目的是练习和巩固称重、调节pH、减压抽滤、常压过滤、蒸发、浓缩等基本操作,而对于新生而言,这是第一次接触到步骤繁琐的综合实验,难免手忙脚乱或对部分步骤的注意要点记忆模糊;标准基本操作视频播放的教学模式,不但能使学生更系统地了解实验流程,还能使学生对实验的每一步都有更具体明晰的掌握。

3 教学方法

传统的教学方法以教师为主体,以传授知识为导向(Lecture-Based Learning,LBL),在该法中学生处于被动地位,所以导致学生学习兴趣不高,参与性不强。当今国际上推崇的是以学生为主体,以问题为导向(Problem-Based Learning,PBL)的教学方法[3, 4]。PBL方法以注重学生能力培养的方式取代以教师知识传授为主的方式,强调学生在解决教师提出问题的过程中获取对事物的认识,以现实问题作为驱动力来培养学生自主获取和应用新知识的能力,从而帮助学生发展自主学习能力、创新能力和与人合作的能力[5, 6]

在无机化学实验教学改革实践中,我们将PBL方法引入本课程的综合设计性实验教学中。比如,硫酸亚铁铵的制备实验,几乎涉及到全部的基本实验操作,学生如果能够自行设计并完成的话,既可以对本课程的主要实验技能和技巧进行复习和运用,又可以充分提升学生自主分析和解决问题的能力。为此,提前两周,教师将相关的实验问题布置给学生(比如,反应物溶液的液性是怎样的?反应温度是多少?采用怎样的固液分离方式?怎样检验产品质量等级?如何进行产品检验操作?),让学生自行设计解决方案并完成实验。为探寻“反应温度是多少?”、“怎样检验产品质量等级?”等问题,学生需要查阅大量文献,无形中培养了主动查阅文献、梳理文献和思考问题的能力。为探寻“采用怎样的固液分离方式?”、“如何进行产品检验操作?”等问题,学生需要对常压过滤、减压抽滤、比色管使用等基本操作进行复习,使学生积极主动地参与到学习活动中。为获得精确的实验结果,学生能够充分运用所学理论知识和实验技能,使知识得以综合运用、融会贯通。

4 结语

从无机化学实验教学改革以来,无机教研室和化学实验中心全体同仁围绕着教材建设、教学手段及教学方法等方面,做出了大量工作和努力,并取得一定成效。今后,我们还将对该课程的教学改革在如下方面进行更深入的研究和实践:及时将最新科研成果引入实验教材中、不断探索符合教学规律的教学新思路、多渠道争取实验室建设经费以改善本科实验条件、加强教师自身素质的完善和提高,为国家培养出当今社会发展需要的、具有竞争实力和创新能力的高端药学人才。

参考文献

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黎红梅; 刘静; 王险峰. 大学化学, 2011, 26 (5), 39.

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