王亞玲 劉伯渠 盧新生 丁志忠 丁耀光 茍如虎

(甘肅民族師范學(xué)院化學(xué)與生命科學(xué)系 甘肅合作 747000)

隨著社會(huì)對(duì)人才質(zhì)量要求的提高，對(duì)大學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和能力的培養(yǎng)已成為目前各個(gè)高等院校教學(xué)改革的重要內(nèi)容和衡量教學(xué)質(zhì)量的重要參考。實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為培養(yǎng)學(xué)生的重要手段，有著理論課不可替代的重要作用。因此，對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革研究已成為目前各高等院校和教育研究機(jī)構(gòu)研究的重要內(nèi)容[1-4]。

童金強(qiáng)等人[5]對(duì)基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系進(jìn)行了探索與實(shí)踐，構(gòu)建了以培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力和創(chuàng)新意識(shí)為主線的3個(gè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)，提出了以學(xué)科建設(shè)為依托，以油田化學(xué)行業(yè)為背景的創(chuàng)新教育理念，形成了教學(xué)和科研相互促進(jìn)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)特色。另外，黃馳[6-7]，段連運(yùn)[8]，曹瑰華[9]等人對(duì)大學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系改革提出了建設(shè)思路與實(shí)踐。筆者在基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的建設(shè)中，借鑒兄弟院校的經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合本院的實(shí)際情況，構(gòu)建了“5+2+1”化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。

1 構(gòu)建“5+2+1”化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的原則

實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的設(shè)置是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，應(yīng)充分考慮學(xué)生培養(yǎng)的系統(tǒng)性，既要注意避免重復(fù)前期實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，更應(yīng)該注重學(xué)生實(shí)驗(yàn)知識(shí)的積累和動(dòng)手能力、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。為此，在構(gòu)建“5+2+1”化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系時(shí)，考慮了以下5個(gè)方面的因素。

1.1 民族師范生的特殊性

甘肅民族地區(qū)中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室目前還不夠健全；實(shí)驗(yàn)儀器不全，通風(fēng)設(shè)施不夠標(biāo)準(zhǔn)。有的學(xué)校即使有實(shí)驗(yàn)室，但由于專業(yè)師資短缺，化學(xué)實(shí)驗(yàn)室基本上閑置未用，使學(xué)生實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)薄弱，安全意識(shí)淡薄，動(dòng)手能力較差。民族師范生的特殊性是肩負(fù)民族地區(qū)的穩(wěn)定與發(fā)展，擔(dān)負(fù)民族地區(qū)的基礎(chǔ)教育，因此，民族師范生培養(yǎng)要考慮民族地區(qū)學(xué)生的特殊性，要從基礎(chǔ)抓起，從規(guī)范抓起，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目及其內(nèi)容的選擇要有“層次化”，問(wèn)題的展開應(yīng)具有邏輯性。

1.2 民族師范生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)

“照方抓藥”式的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容安排，束縛了學(xué)生的思維，不利于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力和創(chuàng)新意識(shí)，為此，我們?cè)谠O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容時(shí)，給學(xué)生留有充分的探索空間，學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容自己設(shè)計(jì)方案；有些實(shí)驗(yàn)建議采用微型化、綠色化的實(shí)驗(yàn)儀器，要求學(xué)生改進(jìn)原有實(shí)驗(yàn)方案。

1.3 避免實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的前后重復(fù)

安全知識(shí)在所有化學(xué)實(shí)驗(yàn)中都有安排，但較分散，強(qiáng)調(diào)不夠。鑒于安全基礎(chǔ)內(nèi)容基本相同，我們只安排一次綜合性的安全知識(shí)講解，但突出了重點(diǎn)和要點(diǎn)，要求學(xué)生充分重視。在此基礎(chǔ)上，要求實(shí)驗(yàn)主講教師根據(jù)每次實(shí)驗(yàn)的具體情況，每節(jié)課前簡(jiǎn)要說(shuō)明本節(jié)課的安全注意事項(xiàng)并寫在黑板上提醒學(xué)生。分析天平的使用、溶液的配制和酸堿滴定都是基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，一般中學(xué)實(shí)驗(yàn)已有安排，為此，我們將這些內(nèi)容安排在基本技能實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目當(dāng)中。醋酸電離常數(shù)的測(cè)定在無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)和物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)都有安排，但方法不同，無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的測(cè)定方法為pH法，而在物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)中采用電導(dǎo)法，因此，將其安排在數(shù)據(jù)測(cè)定實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中，要求學(xué)生比較兩種測(cè)定方法的特點(diǎn)。

1.4 實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法的實(shí)用性

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)中，通常教師用20多分鐘講解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，其余時(shí)間指導(dǎo)學(xué)生做實(shí)驗(yàn)，為此，實(shí)驗(yàn)教學(xué)采用了“層次化”的教學(xué)方法。

1.5 考慮實(shí)驗(yàn)考核的科學(xué)性與可行性

現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)考核基本由平時(shí)成績(jī)與實(shí)驗(yàn)報(bào)告兩部分組成，不夠全面。為進(jìn)一步調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，我們細(xì)化了考核方式，制定出一系列實(shí)驗(yàn)考核的規(guī)章制度，包括實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)與預(yù)習(xí)報(bào)告要求、化學(xué)實(shí)驗(yàn)習(xí)慣規(guī)定及成績(jī)?cè)u(píng)定辦法、化學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告撰寫要求、實(shí)驗(yàn)報(bào)告批閱與成績(jī)?cè)u(píng)定辦法與化學(xué)實(shí)驗(yàn)總評(píng)成績(jī)?cè)u(píng)定辦法。形成了抓規(guī)范、養(yǎng)習(xí)慣、重過(guò)程理念的實(shí)驗(yàn)考核體系。

2 “5+2+1”實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的框架

為全面提高民族師范生的綜合素質(zhì)和實(shí)踐動(dòng)手能力，培養(yǎng)其創(chuàng)新意識(shí)，本著“循序漸進(jìn)、因材施教、重視基礎(chǔ)、強(qiáng)調(diào)綜合、培養(yǎng)創(chuàng)新”的原則，我們以傳統(tǒng)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系為基礎(chǔ)，構(gòu)建了表1所示的“5+2+1”化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。

3 “5+2+1”實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的特點(diǎn)

3.1 實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目及能力培養(yǎng)設(shè)計(jì)的層次化

(1) 項(xiàng)目設(shè)計(jì)層次化。以基礎(chǔ)-職業(yè)-拓展為三大模塊，基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目以技能-驗(yàn)證-測(cè)定-分析-合成為主線，職業(yè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目以需求-創(chuàng)新為主線，拓展實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目以環(huán)境-化工為拓展方向。

(2) 能力培養(yǎng)設(shè)計(jì)層次化?；A(chǔ)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目以“技能-驗(yàn)證-測(cè)定-分析-合成”為主線，“技能”側(cè)重于培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力，注重動(dòng)作的規(guī)范;“驗(yàn)證”側(cè)重于現(xiàn)象的分析，加深對(duì)理論知識(shí)的感悟和理解;“測(cè)定”側(cè)重于方法設(shè)立、數(shù)據(jù)分析，培養(yǎng)學(xué)生分析解決問(wèn)題的能力;“分析”側(cè)重于分析手段在化學(xué)中的應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生分析解決問(wèn)題的能力和良好的邏輯推理能力;“合成”側(cè)重于綜合能力的提升。

職業(yè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目以需求-創(chuàng)新為主線，“需求”側(cè)重于對(duì)中學(xué)實(shí)驗(yàn)的掌握，以便今后學(xué)生走上講臺(tái)時(shí)心中有數(shù)；“創(chuàng)新”側(cè)重于中學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革，為民族地區(qū)的教學(xué)研究做好準(zhǔn)備。

拓展實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目以環(huán)境-化工為方向，采用虛擬或?qū)嵨锓抡鎸?shí)驗(yàn)技術(shù)輔助實(shí)驗(yàn)教學(xué)，拓寬學(xué)生的知識(shí)面，激發(fā)學(xué)生研究化學(xué)的興趣。

3.2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法的層次化與模擬化

整體而言，實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革采用層次化教學(xué)，在講授(引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí))、指導(dǎo)(為學(xué)生做出示范)、總結(jié)(促使學(xué)生進(jìn)一步提高)等環(huán)節(jié)上注重言傳身教。

另外，針對(duì)一些特殊的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，選擇一些其他教學(xué)方法進(jìn)行輔助教學(xué)，具體如下：

(1) 對(duì)基礎(chǔ)技能實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，采用多媒體課件和視頻輔助實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

(2) 對(duì)表征分析實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，采用虛擬仿真實(shí)驗(yàn)技術(shù)輔助實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

(3) 對(duì)工藝流程復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，采用實(shí)物仿真實(shí)驗(yàn)技術(shù)輔助實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

(4) 對(duì)職業(yè)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，采用數(shù)字圖書館等網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源輔助實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

表1 “5+2+1”化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的框架

3.3 理論與實(shí)踐關(guān)系的處理

民族師范生基礎(chǔ)相對(duì)較薄弱，在教學(xué)時(shí)最好是理論與實(shí)踐同步，兩者相互促進(jìn)。若理論在前，實(shí)驗(yàn)主講教師需要帶學(xué)生復(fù)習(xí)相關(guān)的理論知識(shí)，教學(xué)效果一般。若實(shí)踐在前，實(shí)驗(yàn)主講教師需要講解與實(shí)驗(yàn)有關(guān)的專業(yè)知識(shí)，教學(xué)效果也不佳，為此，實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系應(yīng)設(shè)計(jì)為理論與實(shí)踐同步的方式。

3.4 在職業(yè)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目運(yùn)用師生的研究成果

職業(yè)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的開設(shè)可使學(xué)生了解綠色化學(xué)的現(xiàn)狀，進(jìn)一步樹立環(huán)保意識(shí)。師生自行開發(fā)和研制了一系列微型環(huán)保的實(shí)驗(yàn)儀器，培養(yǎng)了民族師范生的創(chuàng)新探究能力，解決了教學(xué)的實(shí)際問(wèn)題，既提高了教學(xué)質(zhì)量，也提升了師生自主研發(fā)實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備的積極性。職業(yè)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目包括16個(gè)專利產(chǎn)品的應(yīng)用與1個(gè)綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，全部是師生的科研成果，花錢少效果好，同時(shí)也為學(xué)生的發(fā)展打下了基礎(chǔ)。

2007年以來(lái)，已經(jīng)成功研制出了多項(xiàng)專利，教師授權(quán)的專利5項(xiàng)，指導(dǎo)學(xué)生授權(quán)的實(shí)用新型專利1項(xiàng)，尚未申報(bào)專利的成果10項(xiàng)，已全部應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)教學(xué)中。如并排式水及飽和食鹽水電解器[10]、多功能氣體發(fā)生器[11]、密閉式多功能氣體性質(zhì)驗(yàn)證裝置[12]等。另外，改進(jìn)設(shè)計(jì)了一個(gè)綜合實(shí)驗(yàn)(硫酸銅晶體的制備、單晶培養(yǎng)及其結(jié)晶水?dāng)?shù)目的測(cè)定)，該實(shí)驗(yàn)具有藥品用量少、環(huán)保、培養(yǎng)單晶大且結(jié)構(gòu)清晰可見、結(jié)晶水?dāng)?shù)目的測(cè)定準(zhǔn)確等特點(diǎn)。

3.5 實(shí)驗(yàn)報(bào)告的書寫

為了更好地提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量，我們重新設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)報(bào)告格式。根據(jù)不同的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，規(guī)范了實(shí)驗(yàn)報(bào)告中問(wèn)題討論部分的書寫要求。如基礎(chǔ)技能實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中的操作得失與注意事項(xiàng)；性質(zhì)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中的異?，F(xiàn)象與注意事項(xiàng)；數(shù)據(jù)測(cè)定與表征分析、基礎(chǔ)合成、物質(zhì)制備、理論驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中的誤差分析和注意事項(xiàng)；職業(yè)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中的創(chuàng)新點(diǎn)和應(yīng)用前景。

3.6 實(shí)驗(yàn)考核

實(shí)驗(yàn)考核體現(xiàn)抓規(guī)范、養(yǎng)習(xí)慣、重過(guò)程的考核理念，實(shí)驗(yàn)總成績(jī)?yōu)?0%的平時(shí)實(shí)驗(yàn)成績(jī)(20%的實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)成績(jī)+40%的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣成績(jī)+40%的實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績(jī))+40%的實(shí)驗(yàn)考試成績(jī)。實(shí)驗(yàn)考試是教師根據(jù)本學(xué)期所做實(shí)驗(yàn)出題，在考試前一周公布，學(xué)生任意抽取，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)答題。

3.7 開放實(shí)驗(yàn)和開放實(shí)驗(yàn)室

為培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐和創(chuàng)新能力，把實(shí)驗(yàn)室建成實(shí)驗(yàn)、培訓(xùn)、科技活動(dòng)、畢業(yè)論文和課程設(shè)計(jì)的重要基地，我們規(guī)范有序地做了實(shí)驗(yàn)室的開放工作。實(shí)驗(yàn)室開放工作貫徹面向全體、因材施教、形式多樣、講究實(shí)效的原則，結(jié)合教學(xué)條件和學(xué)生特點(diǎn)確定開放內(nèi)容，對(duì)于低年級(jí)學(xué)生，主要訓(xùn)練其基本技能和實(shí)踐能力；對(duì)于高年級(jí)學(xué)生，重在培養(yǎng)其創(chuàng)新意識(shí)和科研能力。開放形式主要采取學(xué)生自選題目和部分優(yōu)秀學(xué)生參加科研課題等(表2)。

表2 開放實(shí)驗(yàn)的安排

4 結(jié)束語(yǔ)

基于民族師范生的特殊需求，結(jié)合本院的實(shí)際情況，構(gòu)建了“5+2+1”化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，以基礎(chǔ)-職業(yè)-拓展為三大模塊，基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目以技能-驗(yàn)證-測(cè)定-分析-合成為主線，職業(yè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目以需求-創(chuàng)新為主線，拓展實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目以環(huán)境-化工為方向。在教學(xué)改革中，教師主編教材1部，編寫《化學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)》講義1部，立項(xiàng)各類課題25項(xiàng)；在SCI期刊源發(fā)表論文4篇，撰寫專著1部，獲得授權(quán)實(shí)用新型專利5項(xiàng)，指導(dǎo)學(xué)生授權(quán)實(shí)用新型專利1項(xiàng)，取得教學(xué)改革研究成果院級(jí)一等獎(jiǎng)1項(xiàng)。

總之，化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的構(gòu)建，培養(yǎng)了學(xué)生的實(shí)踐能力，開拓了學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，有利于實(shí)驗(yàn)室的規(guī)范管理與開放，合理分配了教學(xué)內(nèi)容，規(guī)范了考核的科學(xué)性與可操作性，提高了師生自主研發(fā)實(shí)驗(yàn)儀器的積極性，教學(xué)質(zhì)量也得到了穩(wěn)步提升。

[1] 施開良,姚天揚(yáng),俞慶森.實(shí)驗(yàn)室研究與探索,2004,23(3):1

[2] 劉詠梅.實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理,2005,22(12):101

[3] 王偉祖,鄭旭明.實(shí)驗(yàn)室研究與探索,2007,26(2):70

[4] 王其軍,呂棟梁.實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù),2009,7(3):88

[5] 童金強(qiáng),梅平.實(shí)驗(yàn)室研究與探索,2009,28(10):82

[6] 黃馳,席美云,程功臻.大學(xué)化學(xué),2006,21(6):20

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[8] 段連運(yùn),常文保.大學(xué)化學(xué),2000,15(4):19

[9] 曹瑰華,席美云.高等理科教育,2006(6):27

[10] 茍如虎.并排式水及飽和食鹽水電解器.中國(guó)專利:200820136867.x,2009-06-10

[11] 茍如虎.多功能氣體發(fā)生器.中國(guó)專利:200820136866.5,2009-07-08

[12] 王亞玲.密閉式多功能氣體性質(zhì)驗(yàn)證裝置.中國(guó)專利:201020239735.7,2010-01-19