李蓮花 王正平 吳莉

(1蘭州大學化學化工學院 化學實驗教學中心 甘肅蘭州 730000；2甘肅中醫(yī)學院 甘肅蘭州 730000)

基礎(chǔ)實驗教學是實驗活動的基礎(chǔ)。學生可以通過基礎(chǔ)實驗培養(yǎng)實驗基本功，加深對理論知識的理解，把理論知識和實驗現(xiàn)象相融合，培養(yǎng)獨立思考和科研的基本能力，為更進一步的提升做準備。而在基礎(chǔ)實驗教學中，儀器分析實驗教學具有一定的特殊性；它是其他實驗的補助手段，通過儀器分析數(shù)據(jù)為實驗提供指導。由于資源限制，大型儀器無法實現(xiàn)一人一臺的教學模式。隨著科技的不斷進步，儀器自動化程度越來越高，實驗過程中的手動操作越來越少，難以提高學生的實驗?zāi)芰?。因此，需要有一種新的儀器分析實驗教學模式，以激發(fā)學生興趣，培養(yǎng)學生的綜合素質(zhì)[1]。

通過學習和借鑒其他實驗教學模式[2]，并結(jié)合教學實際，我們提出了協(xié)作式實驗教學模式，并在實際教學中發(fā)現(xiàn)此教學模式對儀器分析實驗教學有著比較明顯的促進作用。

下面介紹蘭州大學化學化工學院在儀器分析實驗教學中對協(xié)作式實驗教學模式進行的探索。

1 實驗組人數(shù)

傳統(tǒng)的儀器分析實驗每組都由8～9個學生組成，在實驗過程中，教師難以兼顧到每個學生，這樣不利于調(diào)動學生的積極性，經(jīng)常有學生認為實驗過程枯燥乏味，缺乏對學生創(chuàng)造性的鍛煉。

協(xié)作式實驗教學模式是在每次實驗中將原來8～9人的大組分成2～3個小組，每組3～4人。組間要在整個教學實施過程中進行競爭，組內(nèi)分工協(xié)作。在具體的實施過程中，每組選一名學生為組長，主要負責組員之間的聯(lián)系，安排實驗討論時間，給組員安排實驗任務(wù)，整理組內(nèi)討論結(jié)果等；其他組員共同參與實驗預習、討論、實驗操作和報告撰寫等工作。以使學生能充分參與實驗并在實驗過程中發(fā)揮主觀能動性。

2 實驗講授

與其他基礎(chǔ)實驗一樣，儀器分析實驗課程也包括學生的預習階段、教師的授課階段和師生之間的互動階段。傳統(tǒng)的實驗講授因?qū)嶒灂r間相對不夠充分，實驗相關(guān)內(nèi)容多而且雜等原因，教師往往選擇全盤講授。這樣易導致學生不認真預習，對教師過分依賴，教師和學生的步調(diào)不一致。

而在協(xié)作式實驗教學模式下，學生與教師之間可以進行角色轉(zhuǎn)換。每組學生課前充分預習，各組代表輪流講解實驗原理和內(nèi)容，組員可進行補充式講解，其他組的組員進行提問并討論，整個過程為交叉進行。在此過程中，教師需要對學生進行合理引導、協(xié)調(diào)，最后還要點評并補充總結(jié)，將每組學生的表現(xiàn)納入實驗成績。此舉措可充分調(diào)動學生的主觀能動性。協(xié)作式分組講解和提問對于學生的預習效果有明顯的促進作用，課前的預習變成了團隊式學習，既激發(fā)了學生的參與熱情，又提高了相互協(xié)作的能力。每組學生不僅要進行實驗內(nèi)容的學習討論，而且由于組與組之間存在橫向和縱向競爭，學生會利用預習時間主動查閱更多實驗資料準備回答問題，并補充完善對于實驗內(nèi)容的理解。由于相互間的問答環(huán)節(jié)由學生自己完成，不僅鍛煉了學生的獨立思考能力和解決問題能力，還能加深學生對于知識點的掌握。

以氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用實驗為例，每組學生在預習過程中不僅需要預習實驗內(nèi)容，還要回憶查閱相關(guān)氣相色譜知識點和質(zhì)譜基礎(chǔ)知識。按照蘭州大學化學化工學院的課程安排，這些基礎(chǔ)知識的講授在大學二年級下學期基本結(jié)束，而儀器分析實驗是在大學三年級上學期開設(shè)。這種課程安排與協(xié)作式實驗教學模式的緊密結(jié)合能加強學生對于已學習知識的理解和回顧。

3 實驗過程

在傳統(tǒng)的實驗過程中，教師為了避免儀器使用過程中出現(xiàn)意外，會給出經(jīng)典的實驗條件，并對容易產(chǎn)生問題的環(huán)節(jié)和步驟給學生打“預防針”。這樣的方式有可能會抑制學生的創(chuàng)造性思維，降低學生對實驗內(nèi)容的好奇和探索欲望。

協(xié)作式教學的宗旨在于激發(fā)學生的積極性。在整個實驗過程中，學生作為主導參與實驗，教師從旁協(xié)助、引導。對小錯可以暫時容忍，如對實驗原理還有一些不明，藥品配置或取樣操作不夠標準等，可在事后讓學生改正；而對可能出現(xiàn)的大錯則預防避免，如實驗條件設(shè)置超出儀器技術(shù)指標等。

以氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用實驗為例，每組學生可以先根據(jù)自己的理解給出實驗設(shè)計條件，如氣相色譜流動相流速、進樣口溫度、分流比、色譜柱溫、質(zhì)譜離子源的選擇、電離能的設(shè)定、質(zhì)量分析器掃描范圍的設(shè)置等。對于每組的設(shè)計，教師必須過目，以避免發(fā)生因不當實驗條件設(shè)置引起的儀器損壞；而對一些細節(jié)處的錯誤可以先不指出，讓學生在實驗過程中自己發(fā)現(xiàn)。每組的表現(xiàn)可納入實驗成績。在實驗操作過程中，學生的操作是否規(guī)范也被納入實驗成績；除非是大錯，在整個過程中教師不會刻意去提醒學生的錯處，而是在實驗完畢后讓每組學生進行總結(jié)和改正。這種方式可激發(fā)學生的競爭意識。為了避免個人因素導致的不好的實驗結(jié)果，每組組員之間會加強交流與合作，這有助于增強實驗中的互動性。這種學生主導參與式的實驗方式可充分調(diào)動學生的學習積極性，使學生對實驗項目的原理與內(nèi)容有更充分的認識與理解，實驗技能也得到很大的提升。此外，在整個實驗過程中，小組長起重要的作用；他需要領(lǐng)導組員相互協(xié)作，預期在最短的時間之內(nèi)得到最好的實驗結(jié)果；組員之間的討論、分工等也都需要組長安排、協(xié)調(diào)，這在無形中給一部分學生創(chuàng)造了鍛煉的機會，為今后步入社會奠定了一定基礎(chǔ)。

4 實驗總結(jié)

與傳統(tǒng)的教學方式相較，協(xié)作式實驗教學增加了一次實驗結(jié)果討論會。以氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用實驗為例，每組學生在討論會中把本組使用的實驗條件和實驗結(jié)果詳細介紹給其他組成員。每組之間可以相互提問、相互比較，分析各組之間的不同點和共同點；對于異常結(jié)果可以合力找出原因，給予合理的解釋。這種方式不過度依賴實驗報告，減少了實驗報告在實驗成績中占有過大比例而引起的不合理后果。

協(xié)作式實驗教學并不要求每一個學生都獨立寫一份實驗報告，它更注重的是團隊的合作以及團隊之間的競爭機制。因此，每一組即使只有一份實驗報告也是允許的，但該實驗報告必須是每個組員參與并總結(jié)了每個組員的體會和建議之后的結(jié)果。如果有個別組員希望根據(jù)自己的個人見解獨立完成一份實驗報告，該行為會得到鼓勵。以氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用實驗為例，團隊協(xié)作式實驗報告明顯比傳統(tǒng)的獨立報告增加了更多的實驗討論內(nèi)容，有時多達十幾條。除了討論聯(lián)用儀器之外，學生也會試圖討論一些更為有效的實驗方法，甚至有的組會提出一些聯(lián)用儀器可以應(yīng)用到的新領(lǐng)域(如現(xiàn)今非常受到人們關(guān)注的藥品有效性的測試等)。雖然學生可能會因為其本身在該領(lǐng)域的認識不夠全面而有部分想法不正確和不可實施，但這種討論確實有助于提高學生的發(fā)散性思維能力。表1是實驗報告書寫中傳統(tǒng)教學模式和協(xié)作式教學模式的一些比較。

表1 儀器分析實驗傳統(tǒng)教學模式和協(xié)作式教學模式實驗報告對比*

*實驗報告對比結(jié)果來源于蘭州大學化學化工學院2010級學生；**觀察了氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用實驗24份(傳統(tǒng)式3組，一組8人)實驗報告;***觀察了氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用實驗8份(協(xié)作式8小組，一小組3人)實驗報告。

表2給出了以氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用實驗為例的兩種教學模式的實驗時間安排。由表2可以看出，協(xié)作式教學比傳統(tǒng)教學在時間安排上更為緊湊，學生的參與度更高。

表2 傳統(tǒng)教學模式和協(xié)作式教學模式實驗時間安排*

*以氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用實驗為例，列出一組傳統(tǒng)8人組實驗時間或3小組協(xié)作式3人組實驗時間；**直接采用經(jīng)典實驗條件；***根據(jù)課時給學生留出充分的實驗時間，學生自行安排整個過程并得到數(shù)據(jù)。

表3列出了兩種教學模式的實驗考核標準細則。依協(xié)作式教學模式的特點，其考核標準顯得細節(jié)化、人性化并注重學生的自主能力。

表3 實驗考核標準細則

*目前儀器分析實驗考核的傳統(tǒng)細則；**將來可推廣到所有儀器分析實驗考核中的新細則。

5 體會與思考

傳統(tǒng)的實驗教學有其存在的必然性，但是隨著實驗技術(shù)和設(shè)備的不斷更新，在很多方面已體現(xiàn)出諸多不足之處。協(xié)作式實驗教學模式雖然也有不完善之處，但它來源于傳統(tǒng)教學模式，是傳統(tǒng)教學模式的更新和發(fā)展，不僅可以增強學生的團隊協(xié)作能力，還可以激發(fā)學生之間的競爭意識和團隊協(xié)作意識。對于實驗指導教師來講，為了可以最大程度幫助學生交叉應(yīng)用各類基礎(chǔ)知識于實驗并進行最前沿的實驗討論，不僅要對所帶實驗領(lǐng)域有較深的造詣，還應(yīng)對其他化學課程領(lǐng)域有一定的了解，這對于教師也是一種挑戰(zhàn)[3]。總之，協(xié)作式實驗教學模式值得進一步完善和推廣。

參 考 文 獻

[1] 胡萬群,張漢昌.大學化學,2011,26(5):30

[2] 胡彭,涂海洋,楊光富.大學化學,2012,27(1):13

[3] 雷杰,高翔,馬林,等.大學化學,2012,27(1):16