郭玉鵬+徐家寧

摘 要：以“基礎學科拔尖學生培養(yǎng)試驗計劃”為背景，對吉林大學化學學院本科多層次培養(yǎng)體系、實驗教學模式、實驗項目設計、實驗教材建設、資源共享、示范輻射等方面的改革和建設情況進行介紹。

關鍵詞：化學基礎實驗；教學體系；人才培養(yǎng)；示范輻射

一、多層次的本科學生創(chuàng)新培養(yǎng)體系

“基礎學科拔尖學生培養(yǎng)試驗計劃”是教育部為回應“錢學森之問”而出臺的一項人才培養(yǎng)計劃，由教育部聯(lián)合中組部、財政部于2009年啟動，目的就是培養(yǎng)拔尖創(chuàng)新人才。吉林大學作為首批入選的學校進行了試點改革?；瘜W學院作為培養(yǎng)方向之一，制訂了完整獨立的培養(yǎng)方案。至此，化學學院原有的理科基地班和“基礎學科拔尖學生培養(yǎng)試驗計劃”唐敖慶班，以及材料化學專業(yè)、高分子材料與工程專業(yè)、化學工程與工藝專業(yè)、應用化學專業(yè)共同構成了吉林大學化學學院多層次的本科學生創(chuàng)新培養(yǎng)體系，相關培養(yǎng)方案也在實踐中不斷完善。因此，構建一個完整的具有基礎性、交叉性、綜合性、創(chuàng)新性的實驗教學體系是整個實驗教學團隊當前乃至未來的工作重點。

1998年，吉林大學化學系正式成立了吉林大學化學實驗教學中心，歷經(jīng)2000年的合校，2003年化學實驗室的整合，以及近年來的“質(zhì)量工程”項目建設，正式成為國家級化學實驗教學示范中心。中心總面積1.14萬平方米，負責全校63個專業(yè)共1.1萬學生的化學實驗，年教學工作量55萬人學時數(shù)。多年來，化學實驗教學示范中心在實驗教學模式改革、實驗課程建設、實驗條件建設等方面積極拓展工作思路，使教學與實驗條件得到極大改觀。中心通過提高實驗開出率、增加實驗項目、豐富實驗類型等方式，為學生提供一流的實驗教學平臺。

2009年，中心的“創(chuàng)新型化學實驗教學平臺的建設”項目獲省級教學成果一等獎。該項目通過整合實驗教學資源，建設創(chuàng)新實驗教學平臺，建立新型實驗課成績考核機制，鼓勵科研精英參與指導本科實驗和科技實踐活動等，有效提升了實驗教學的整體水平。2010年化學實驗教學團隊被評為國家級教學團隊。依托吉林大學化學學科優(yōu)勢，教學團隊吸引了科研精英承擔學生基礎實驗課的教學，有效提升教學質(zhì)量，并帶動了青年教師的成長。2011年開始實施吉林大學教育教學改革重大項目“構建化學專業(yè)本科生科研訓練體系和模式”。該項目的實施，促進了本科生科研訓練體系建設，實現(xiàn)了教學與科研互動，建立了適合本科生科研能力培養(yǎng)的創(chuàng)新教育模式。此外，在創(chuàng)新人才培養(yǎng)方面，2009年中心開始實施“基礎學科拔尖學生培養(yǎng)試驗計劃”項目，2011年實施“化學拔尖學生專業(yè)課程體系設計與教學內(nèi)容整合”項目，4年間完成了在原有化學專業(yè)本科生科研訓練體系和模式下，對拔尖學生專業(yè)實驗課程體系進行重新設計和整合。2013年中心又有多個項目獲批吉林大學教育教學改革項目，為今后中心的教學體系建設提供了有力支持。

二、深化實驗教學內(nèi)容改革，構建具有特色的實驗教學體系

實驗教學示范中心的建設緊緊圍繞學生實踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，根據(jù)化學學科的特點，結合人才培養(yǎng)目標，統(tǒng)籌規(guī)劃實驗課程，在內(nèi)容設計方面建立模塊化、分層次、各具特色的實驗教學體系。主要體現(xiàn)在以下三個方面。

1.實驗教學模式

目前，在實驗項目設置、內(nèi)容安排上，仍需不斷完善以達到強化基本技能、培養(yǎng)創(chuàng)新思維、提升綜合運用及創(chuàng)新能力的要求。實驗教學中心已建立“兩階段、三層次”的實驗教學模式，即按基礎化學實驗和綜合化學實驗兩個階段開展實驗教學，實驗項目按基礎實驗、綜合實驗和創(chuàng)新研究實驗三個層次設計。

2.實驗項目設計

實驗中心根據(jù)學科前沿、科研成果、企業(yè)難題設計創(chuàng)新實驗項目，依托理論課程設計基礎性和綜合性的實驗內(nèi)容。此外，化學實驗教學團隊在實驗項目類型設計方面實行高于學校實驗教學大綱的標準，綜合實驗和創(chuàng)新研究實驗的比例更高、調(diào)整速度更快。例如，吉林大學要求從2013年開始綜合性、設計性、研究性實驗項目比例應達到30%，化學為30%～35%；新增和改造實驗項目不少于5%/兩年，化學為15%～20%/兩年。在實驗內(nèi)容的編排上注意深入淺出，循序漸進。增加系列合成實驗和設計實驗，設計更多貼近生活、聯(lián)系生產(chǎn)實際的實驗項目，利于激發(fā)學生的實驗興趣。例如2013年中心新開設的部分設計性和研究性實驗如下：

無機實驗開設了“廢舊鋅錳干電池的綜合處理與利用”和“二氧化鈦納米顆粒/微球的制備與光催化分解性能實驗”兩個實驗。兩個實驗以社會所關注的污染物治理為切入點，讓學生掌握相關化學知識與技能，提高社會責任意識。學生將所學技能綜合利用，完成相對復雜的實驗。這些實驗涉及學生沒有接觸過的多個無機化學實驗內(nèi)容，有助于學生綜合練習各個化學實驗基本操作，提高實驗技能，掌握相關無機基礎知識，初步了解科研的基本步驟。分析實驗開設了“腌制食品中的亞硝酸鹽含量測定和數(shù)據(jù)處理”實驗。實驗內(nèi)容貼近食品安全的熱點問題，有助于學生能正確地掌握更多的分析化學實驗的操作、知識和分析方法。有機實驗課程開設了“外消旋α-苯乙胺的制備與拆分”實驗。該實驗有助于學生能正確地掌握更多的有機化學實驗的原理、目的、操作和分析方法。綜合實驗中，開設了“乳液聚合制備單分散的聚苯乙烯納米微球及其膠體晶體的組裝”實驗。實驗內(nèi)容貼近納米材料制備與構筑的熱點問題，涉及學生沒有接觸過的多個高分子化學實驗內(nèi)容，有助于學生正確掌握高分子化學實驗的基本操作、基本原理和表征方法。在物理化學綜合實驗方面，以當前能源領域的電容器、鋰離子電池為出發(fā)點，構建系列電極材料的制備、電容器組裝、充放電性質(zhì)測試等實驗內(nèi)容。

此外，努力做到因材施教，利用少而精的實驗解決部分實驗壓縮課時帶來的影響，并且利用實驗知識的交叉和融合，努力將灌輸式的教學模式向主動式和探究式發(fā)展。通過這些實驗內(nèi)容的逐步開展與深化，有利于進一步完善學院實驗課程體系的建設。實驗新內(nèi)容設計以“拔尖人才培養(yǎng)試驗班—化學學院普通班—全校其他專業(yè)學生”的模式漸進推廣。通過全方位細化工作，進一步完善化學實驗教學示范中心實驗教學體系的建設。

在實驗內(nèi)容上，堅持以“學生能力培養(yǎng)為宗旨”的原則，注重培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力，要求學生自行查閱相關文獻、設計具體實驗步驟、優(yōu)化方法、操作儀器、處理數(shù)據(jù)并撰寫報告，教師僅負責原理介紹、技術答疑、方案審核和操作監(jiān)督。通過實驗課程的學習，有利于提高學生發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力，培養(yǎng)良好的科學作風、創(chuàng)新意識和團隊合作精神，為學生日后的科研與工作打下良好的基礎。

3.實驗教材建設

目前中心有完整的教材體系。其中《基礎化學實驗》（上、中、下）于2006年由高等教育出版社作為“十五”國家級規(guī)劃教材出版，現(xiàn)已評為國家“十二五”規(guī)劃教材，目前中心正組織精干的教材編寫隊伍進行編寫，將綜合型、創(chuàng)新型實驗項目編入新教材，計劃于2014年出版。同時，“十五”國家級規(guī)劃教材《綜合和設計化學實驗》的修訂工作與《基礎化學實驗》修訂工作正同時進行?！痘A化學實驗》、《綜合和設計化學實驗》和《新大學化學實驗》自出版以來，發(fā)行總數(shù)近6萬余冊，為國內(nèi)許多院校采用。教材應用范圍廣，教材建設影響大。中心將借助“十二五”規(guī)劃教材建設的契機，進一步豐富、錘煉實驗內(nèi)容。

三、發(fā)揮示范輻射作用，引領實驗教學改革

中心在精品課程建設、實驗室開放、社會化服務以及會議、培訓與經(jīng)驗交流等方面不斷強化，取得了系列成果，充分發(fā)揮了實驗教學中心的示范輻射作用。

1.網(wǎng)絡資源建設

中心網(wǎng)絡環(huán)境下學習模式的研究始于2011年吉林大學教育教學改革重大項目“網(wǎng)絡環(huán)境下儀器分析實驗學生自主學習模式的設計研究”。首先以化學實驗教學中心網(wǎng)站和學生網(wǎng)上選課系統(tǒng)為基礎，利用豐富的網(wǎng)上輔導資源、完善的選課系統(tǒng)，探索學生心理特征及自主學習能力的發(fā)展規(guī)律，并根據(jù)具體情況調(diào)整和完善學生自主學習的模式和過程?，F(xiàn)已經(jīng)逐步推廣到其他基礎實驗教學過程中。

依托信息技術的發(fā)展，可以有效提高實驗教學質(zhì)量，其方法是通過網(wǎng)絡預習—示范觀摩—具體操作?！盎瘜W基礎和綜合實驗”已經(jīng)成為第三批國家級精品資源共享課立項項目，在2014年繼續(xù)建設。持續(xù)更新和完善課程教學資源，充分運用現(xiàn)代信息技術進行課程資源建設和教學方法及教學手段改革。課程資源系統(tǒng)做到內(nèi)容完整、豐富多樣、特色鮮明、實用性強、適合網(wǎng)絡公開傳播共享。學生完全可以通過網(wǎng)絡學習，對實驗原理和操作方法進行初步的預習，進而在具體實驗操作過程中，強化基本操作技能，加深實驗原理的學習以及創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。

2.實驗室開放制度

為提高實驗室和儀器設備的利用率，充分挖掘實驗室資源，更好地為教學、科研和社會服務，中心在保證正常教學工作的前提下，部分實驗室對外開放。以多種方式吸引學生利用課余時間進行實驗研究，培養(yǎng)學生的動手能力和創(chuàng)新能力，充分發(fā)揮實驗室在實施素質(zhì)教育以及高新技術開發(fā)和科技成果轉化中的重要作用，推動學生素質(zhì)教育的深入開展。例如：以化學基地為依托，一方面教師提出實驗項目，另一方面是學生提出實驗項目，經(jīng)審批通過后可以在開放實驗室進行獨立實驗工作。此外，學院也鼓勵學生利用校內(nèi)的國家重點實驗室、省級重點實驗室和各科研課題組的實驗資源，完成實驗項目。通過各種實踐平臺，為學生的個性發(fā)展創(chuàng)造條件，讓學生充分發(fā)揮聰明才智。

目前，中心不斷加大實驗室校內(nèi)外開放力度，向非化學類學生開放。同時將實驗室向高中學生開放，普及化學知識，并且積極參與中國化學會組織的活動。

總之，實驗教學是高等教育教學的重要環(huán)節(jié)。從基本操作技能的練習開始，讓學生初步具備從事科研的基本能力；再通過綜合實驗和專業(yè)實驗讓學生逐步參與科學研究，分層次培養(yǎng)學生的能力。在課程安排上，依據(jù)前導課程與后續(xù)實驗先后銜接的邏輯關系，合理調(diào)整理論課和實驗課的橫向關系和縱向次序。實驗教學體系的建設作為實驗教學改革的重要環(huán)節(jié)，要充分利用學科的優(yōu)勢，鞏固現(xiàn)有實驗教學體系建設成果，進一步提高師資隊伍規(guī)模和水平，提高實驗教學質(zhì)量和管理水平，更好地為基礎學科人才培養(yǎng)服務。

[吉林大學化學學院宋志光副教授、魏士剛高級工程師為本文的撰寫做了大量工作，在此向他們致謝]

[責任編輯：余大品]