摘 要：“对分课堂”与“设计性实验”相应地融合到“无 机化学实验”课程教学中，形成一种新的教学模式。该教学模 式在教师“设计”下使学生主动进入实验项目，实验课堂各个 环节有序可控活跃，学生从中提升综合创新能力，学习效果显著。
关键词：对分课堂 + 设计性实验;无机化学实验;教学 改革
无机化学实验既是一门独立开设的实验课程，又与无机化 学理论课程相辅相成。[1] 它的知识点细碎且杂、教学方式对教 师考验较大且教学效果直接影响到学生对其他学科基础课的学 习。本次教学改革将“对分课堂”与“设计性实验”相应的融 合到“无机化学实验”课程教学中，形成一种新的教学模式“对 分 + 设计性”。该教学模式，意在激发学生主动学习，更能有 分析问题的思路和解决问题的办法，在培养学生创新能力和创 新思维的同时提高其综合素质，并使学习效果显著。
一、“对分+设计性”融合进无机化学实验教学
化学实验课程考虑到时间安排、教师安排和实验安全等， 多以实验教师准备实验，课中实验过程步骤边演示学生边验证 为主。高效的实验课堂应该让学生真正参与到整个实验教学中， 学生积极主动探索实验，认真创新设计方案，踊跃交流分析实验， 学有方法学有所得。 在教师“教”与学生“学”之间产生共鸣， 通过改变学习模式来提高课堂教学效果势在必行。
(一)“对分课堂”在无机化学实验课堂的必要性
“对分课堂”是一种学生和教师在教学上主动学习热情很高 的新教学模式，在教师讲授和学生讨论之间引入一个心理学的 内化环节，让学生走进教师安排的知识环节中。对分课堂区别 于过去的提问和讨论教学法，它的创新之处在从教到学、课堂 任务、管理和效果评价，与过去的教学方法相比有根本性变革。[2] 在化学实验课堂中引入“对分”教学，是很好改变实验课堂机 械验证和沉闷完成任务的有效途径，实验课堂的变革使得学生 参与度高，讨论热烈，主动求知欲望强烈。
(二)“对分 + 设计性”融合激活实验教学
无机化学实验内容多且杂，知识点间连续性不强，对于传 统实验教学而言，设计性实验对学生的综合知识运用要求高， 是一个全新的项目学习任务;而教师在其中的环节设计也面临 较大的挑战。通过设计性和创新性的实验改革研究实施，对整 体实验知识点进行实验内容重构，完成设计实验项目，引导学 生积极主动设计实验方案，此过程对互动学习和个性培养的教 学效果甚佳，形成一个融洽、欢快、创新的教育局面。 “对分课堂”与“设计性实验”的结合，使“无机化学实验” 课程教学形成一种新的教学模式“对分 + 设计性”，实验课程 的改革在学生思维方式多样化、对实验操作创新和实验设计方 案探讨以及协作解决问题等方面有显著效果。 “对分 + 设计性”无机化学实验课程思维导图如图 1 所示。
二、“对分+设计性”课堂教学实施
“对分 + 设计性”教学模式包括课堂教师给定实验课题，讲 解实验课题背景和基本原理，学生课程对课题内容涉及的知识 背景查阅相关的资料，整个实验涉及知识点整合设计实验方案， 由师生共同讨论定案，经过研讨、答疑、修改、完善方案到最 终实施实验过程，得出并分析实验结果后展示及讨论。[3]
( 一 ) 教师在“设计”实验环节中的关键做法
教师必须熟练掌握无机化学所涉及的所有理论和实验方法， 并要经常大量阅读相关资料，关注本领域新方法、新技术、新 设备的发展，再者课堂教学的掌控能力也十分重要。在组织“对 分 + 设计性”教学模式中，有效地组织课堂和合理分配课堂时 间以及营造良好的课堂氛围并预测在实验项目实施过程中可能 遇到的问题，对教师的教学能力帮助很大。“对分 + 设计性” 教学模式能促进无机化学实验教学相长，学生在实验项目中获 得成就感，教师在实验课堂中不断反思改进设计实验项目，体 现出教与学的双赢。 教师在进行实验课程设计时，应考虑到专业特点与实验知 识点相结合，激起学生探索的兴趣。我校“无机化学”课程及 其实验面向食品质量与安全专业，食品营养与检测专业学生开 设，以知识点“缓冲溶液”为例，该实验设计时应考虑到实验 过程会用到的知识点：缓冲溶液的配制及其性质验证。该实验 过程涉及“量”液体或者固体的方法(根据选择的试剂而定)、 溶液的配制方法(固体配液体、液体配液体)、酸碱度的测定 方法(各类试纸、指示剂、酸度计)等，教师在“实验设计” 环节中的作用十分关键。 该实验知识点的设计可引入与“食品”和“生活”相近得 的话题：“人体血液的 pH 值在 7.35~7.45，pH 值小于 7.35 或 大于 7.45 均可能危害生命个体安全。但在实际生活中，人食入 1L 苹果醋或 1L 苏打水并未造成中毒现象。”实验话题给出后， 要求各实验小组通过讨论分析原因，将讨论结果设计成实验方 案并提交给教师。 学生经过查阅资料和讨论得知人体血液是大型缓冲溶剂， 而缓冲溶剂在缓冲容量范围内能抵抗少量外来酸和碱，使其 pH 值基本不变。
( 二 ) 学生实验课前准备
学生对贴近生活及专业特点的案例兴趣高，在讨论过程中 设计实验方案，在遇到实验难题(如： 不能用人体血液进行实 验)时积极查阅资料，学生走进教师“设计”的整个实验项目， 多方寻求解决问题的方案。查阅结果得出人体血液中含有大量 缓冲对，实验小组在讨论中学习缓冲溶液知识; 但也难以选择 哪种缓冲对来设计实验方案，更不确定除血液中的缓冲对外， 选择其他的缓冲对是否影响实验结果。讨论是很好的解决问题 的方法，也是发现问题的关键所在，且此过程能让不同层次学 生在其中取长补短、相互启发，以达到相互帮助共同解决问题 的目的，最终顺利完成实验方案设计。在实验课前准备阶段学 生要经历“查阅资料和讨论—知识点学习—实验方案设计—实 验过程难题解决方案—实验试剂确定—实验仪器设备和实验装 置研究—实验操作步骤设计—小组成员分工”等步骤，才可顺 利进入实验课前准备环节。 以往的实验课前准备均由实验课程教师和实验员完成，学 生进入实验室即可进行实验操作，对实验的准备环节参与太少。 本次教学改革中包含要求学生根据自己的设计方案参与到实验 准备中来，该过程可提高师生在“教”与“学”中的互动频率， 实验的准备过程师生能在交流和探讨中共同确定实验的新设计 思路和改进实验操作的方法，学生主动参与实验，实验操作效 果提高显著。
( 三 )“对分 + 设计性”实验课堂 实验过程采用
“对分课堂”进行，先由教师重点提出实验 注意事项和实验安全要求，对实验步骤的关键控制点作分析; 再由学生进行小组自由讨论和实验操作、实验过程要求认真规 范、观察和记录实验现象细致严谨、分析实验结果实事求是等 环节。 值得提出的是，实验的严谨性和科学性是任何实验成功的 前提，也是今后理工科学生必须时刻警惕的底线，故实验过程 中必须注意培养其严谨的实验作风。其中包括操作规范、正确 使用仪器设备、细心观察并记录实验、分析实验现象、尊重实 验事实、 认真求实地完成实验报告、遵守各项实验室规则、 节约实验试剂和注意安全、保持环境清洁等。严谨的实验作风 有助于培养学生独立完成实验、科学分析问题和创新实验的能 力;实验项目中的实验操作的规范可确保实验结果的可靠性和 准确性。[4] 实验过程不只是实验的操作验证，还是进一步理解和分析 实验试剂间的相互作用和变化的原因，是扎实掌握无机化学知 识的重要环节。在整个实验项目过程中进一步加深对理论知识 的综合理解，更能在实验操作中验证和分析理论的现实性，提 高学生观察现象和综合运用化学知识分析问题和解决问题的能 力。实验过程中各实验小组对实验的理解和实验现象的分析十 分重要，不同学生对实验的观察和理解存在差异，故而设计“实 验结果总结”的对分课堂环节。 在教师引导中，让学生交流实 验中的理论知识和实验现象是否一致，分析产生差异的原因; 各小组在实验交流环节中找出本次实验项目的最佳方案，并对 自己小组的实验方案提出改进和完善的方向; 在对比中互相交 流、提高、创新，从而真正学之懂之能用之。 优秀的无机化学实验案例可对下一届学生做设计性实验项 目时起到指导的作用，也可为同类基础化学实验的教学改革提 供参考，还可以作为无机化学理论教学的知识点验证。在本次 课程改革中，对每个实验项目下的优秀实验案例做分享，部分 案例录制成微课在相近专业间和同年级及上下年级中分享，达 到资源有效利用，成果相互分享、共同提高的目的。
( 四 ) 优化实验考核方案，增强学生学习成就感
学生在教师给出议题后，全身心投入整个实验中，从最初 的“讨论、查阅资料”到最后的“优秀实验案例分享”—完成 实验报告提交， 每个环节的参与度高，过程学习效果明显，本 次实验教学改革提出采用过程性考核方式占比 70%。过程性评 价考核对学生整体参与实验项目起到激励作用，学生不盲目追 求实验结果，而是认真对待每一个实验环节，对学习无机化学 实验的学习效果具有更重要的意义， 本次改革对各个阶段进行相应的评价和评分。 整个实验项目期间教师进行过程性考核主要涉及学生设计 方案、实验准备程度、实验操作正确、实验结果分析、创新性 实验以及实验报告进行评价。
三、课程改革效果分析
经调查，食品质量与安全专业三个年级本科生共 213 人， 其中文科生占 13.41%;认为化学非常难学的学生占 18.29%; 喜欢化学实验的学生占 100%。“无机化学”“无机化学实验” 是食品类专业学生最先接触的学科基础课程，学生在入学后对 学科基础知识的期待和对实验的兴趣浓厚，学习热情高，但也 因无先导课程可以掌握一些基本化学实验操作技能，对无机化 学实验课程又爱又怕。故在设计实验中必须有掌握一定简单基 础实验的环节，对学生要求必需的基本操作技能熟练和设计知 识点实验正确，实验关键控制点出色。“对分 + 设计性”实验 在有限的课堂上，对教师和学生要求都比较高，需要用力用情 相互配合完成，在本次教学改革中 2017 级、2018 级、2019 级 三个年级的改革效果对比明显。
( 一 ) 课堂效率效果明显
学生在“对分 + 设计性”化学实验教学模式过程中，更会 利用自己的时间进行学习，对实验项目任务进行熟悉，在讨论 中综合小组想法融入实验方案中，在实验设计和实验操作中能 论证实验方案的可行性和科学性以及可创新之处，对实验结果 的分析和总结满意，达到了真正掌握和运用知识的目的。[5] 另 外实验的过程因工作量较大，学生单靠个人很难完成整个实验， 小组成员之间团结协作至关重要，实验的过程也有可能因为小 组中某一成员环节出现问题延缓整个小组的实验进程，故各小 组成员应重视责任意识和协作创新精神。整个过程的实施体现 出“学”的多样化，学生受益良多。
( 二 ) 课程成绩提高明
经对我校食品类专业学生问卷摸底其对无机化学知识的掌 握情况，在无机化学实验课中逐步引入“对分 + 设计性”课堂 教学改革。笔者于 2017 年 5 月着手准备“对分 + 设计性”实验 教学方案，并对无机化学细碎多杂的实验教学内容进行重构， 以“知识点模块化”方式设计教学案例，并于 2018 年 5 月对食 品质量与安全专业无机化学实验课程尝试部分项目使用“对分 + 设计性”教学模式，2019 年 5 月对该专业的无机化学实验课 全部实施“对分 + 设计性”教学模式。 2018 级、2019 级食品 质量与安全专业学生使用“对分 + 设计”实验课堂模式，较未 使用该教学模式的 2017 级， 前两者对实验知识点的掌握和实 验任务的完成较出色，且实验课堂活跃度明显提高。在无机化 学期末考试中，三个年级闭卷笔试成绩也随着教学改革的深入 呈现递增趋势，三个年级部分班级期末闭卷成绩如图 2、图 3、 图 4 所示。
三、课程改革的困难和改进的方向
我校食品质量与安全专业、食品营养与检测专业学生均文 理兼招，而无机化学相关知识对理科基础的要求高，在“对分 + 设计性”无机化学实验中，设计实验环节必须考虑到不同层 次的学生对实验理解和进行实验的顺利程度，教师的设计环节 需要不断总结经验和学习新方法;由于课时有限，知识点多又 杂，在课堂有限时间内展示完众多知识点，部分实验内容可考 虑用微课代替;再者，化学实验过程会遇到农酸、弄碱、刺激 性易挥发试剂等危化类药品，对部分重复操作性高且涉及危化 类药品实验，考虑到安全隐患问题，该部分步骤可用虚拟仿真 教学方法供学生课前预习或课后复习以达到减少接触危化药品 次数的目的。
我校着力培养应用型人才，对于理工科专业来说，除了掌 握专业技术要求的基本技能之外，良好的实验素养应包含对实 验知识面的广泛了解、实验方案的创新设计、实验新的研究发 现和个性化的设计流程，故笔者认为食品类专业化学实验课程 教学引入“对分 + 设计性”十分必要，这有利于学生在本科阶 段学得科学研究和与发明创造思维。
参考文献：
[1] 侯海霞 , 汪婷 , 王胜碧 . 无机化学实验教学改革研究 [J]. 中小企业管理与科技 ,2015(22):214-214
[2] 闫昱 . 对分课堂教学模式学理分析与高校音乐专业教学 实践 [J]. 青海师范大学学报 ( 哲学社会科学版 ),2019(5):148-152.
[3] 王晶妍 , 赵秀娟 , 巩东辉 , 等 . 生物技术综合实验教学 改革的初步探索 [J]. 科技视界 ,2013(35):57
[4] 刘玉芬 . 浅谈如何上好化学实验课 [J]. 文理导航·教育研 究与实践 ,2017(9):1.
[5] 吴涛 , 许杰 .“对分 + 设计性”教学模式在“生态学 实验”课程教学中的应用 [J]. 当代教育实践与教学研究 ( 电子 刊 ),2017(6):219-220.
作者：黄春兰
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