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        實驗技能競賽對化學(xué)實驗教學(xué)的影響與建議

        2015-03-30 19:21:59周再春劉秋華申少華周虎李國斌
        當(dāng)代教育理論與實踐 2015年8期
        關(guān)鍵詞:競賽化學(xué)實驗教學(xué)

        周再春,劉秋華,申少華,周虎,李國斌

        (湖南科技大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院,湖南 湘潭 411201)

        1 背景

        在知識經(jīng)濟時代來臨和“科教興國”戰(zhàn)略大背景下,高校教育越來越走向大眾化。為了推進(jìn)大學(xué)生創(chuàng)新精神和工程實踐能力的培養(yǎng),進(jìn)一步推動高等教育人才培養(yǎng)模式和實踐教學(xué)改革,全面調(diào)動大學(xué)生積極參與綜合性、設(shè)計性、創(chuàng)新性實驗研究的積極性和興趣,給大學(xué)生營造一個充分發(fā)揮實驗動手能力的平臺,為優(yōu)秀人才脫穎而出創(chuàng)造條件。促進(jìn)化學(xué)實驗教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)手段的創(chuàng)新,強化大學(xué)生實踐能力和創(chuàng)新精神的培養(yǎng),提高大學(xué)生積極參與科學(xué)探索和研究的興趣。2009年,誕生了由湖南省教育廳舉辦、省內(nèi)高校承辦的湖南省普通高校大學(xué)生化學(xué)實驗技能競賽,屬于全省8 大類似賽事之一。該項競賽每2年舉辦一屆,自第一屆在湖南大學(xué)舉行以來,已有來自全省的30所高校(包括部分高校的二級學(xué)院),累計310 多名選手參加了本項競賽。值此湖南省第五屆大學(xué)生化學(xué)實驗技能競賽的籌備和舉辦之際,筆者憑借在前幾屆競賽中培訓(xùn)和指導(dǎo)學(xué)生的經(jīng)驗,結(jié)合我校近5年在化學(xué)實驗教學(xué)中的成績和存在的不足作簡單的梳理。希望在未來的教學(xué)、培訓(xùn)和比賽中參考,達(dá)到以賽導(dǎo)學(xué)、以賽促教的目的,以圖發(fā)揮該項賽事更大的綜合效益。

        2 大學(xué)生化學(xué)實驗技能競賽的成績

        實驗教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生動手能力的最主要途徑,具有不可替代的作用[3]。湖南省大學(xué)生化學(xué)實驗技能競賽的創(chuàng)辦為我省普通高?;瘜W(xué)實驗教學(xué)改革提供了一個新的契機,經(jīng)過幾年的共同努力,取得了一系列的成績,達(dá)到了不錯的效果。具體體現(xiàn)在以下幾個方面:一是增強了實驗意識。開辦大學(xué)生實驗技能競賽的6年來,在學(xué)生中逐步形成了一種愛好和參與化學(xué)實驗的氛圍,引起了學(xué)校層面重視,增加了實驗教學(xué)的投入?;瘜W(xué)本是一門以實驗為基礎(chǔ)的科學(xué)[4],但大學(xué)生對化學(xué)實驗的認(rèn)識卻比較淡薄,出現(xiàn)這個局面一方面要歸因于應(yīng)試教育,另一方面也與各高校對實驗教學(xué)模糊的評價標(biāo)準(zhǔn)和方式有關(guān)。二是擴大了實驗教師隊伍。形成了以省大學(xué)生實驗技能競賽為導(dǎo)向,院、校兩級參與的實驗技能培訓(xùn)與指導(dǎo)教師梯隊,維持了實驗教師隊伍的穩(wěn)定。三是開闊了視野。各單位輪流承辦,互相取長補短,老師和學(xué)生都長了見識,使學(xué)生在適應(yīng)未來的生產(chǎn)和科研上有了更大的信心。另外,因為競賽的原因,促使實驗教學(xué)更具規(guī)范。但是隨著競賽的進(jìn)行,留下的思考仍比較多。

        3 關(guān)于大學(xué)生化學(xué)實驗技能競賽的幾點思考

        競賽已舉辦4屆,在取得有目共睹的成績的同時,賽事產(chǎn)生的影響還有待系統(tǒng)的評估,賽事本身也還有改進(jìn)的空間。作者從以下幾個方面著手,提請相關(guān)方深入思考,期待該項賽事產(chǎn)生更大的影響和發(fā)揮更大的作用。

        3.1 競賽本身導(dǎo)向作用的明確與深化

        化學(xué)、化工、生物、制藥等領(lǐng)域?qū)C合性、實用型化學(xué)人才的需求在增大,化學(xué)人才的全面發(fā)展已顯得越來越迫切,這樣,要求大學(xué)生所掌握的“基礎(chǔ)知識和基本技能”本身在發(fā)生變化。大學(xué)生化學(xué)實驗技能競賽以強化大學(xué)生實踐能力和創(chuàng)新精神為己任,理應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生和老師在這些方面有更多的關(guān)注和投入。以有機化學(xué)實驗為例,綠色化、小量化、綜合性和開發(fā)化是有機化學(xué)實驗教學(xué)改革的必經(jīng)之路和出路[5];又如物理化學(xué)實驗,傳統(tǒng)的驗證和模仿已不能滿足大學(xué)生未來科研和工作的需求[6]。為解決這個問題,可以在競賽內(nèi)容的設(shè)置上加強這個導(dǎo)向,即提高實驗設(shè)計技能的份量。綜合前4屆的試題,還有較大的提升空間。以第二屆和第三屆的無機及分析考題為例,兩次考試都是草酸金屬配合物的制備及測定,考察的主要是操作技能,基本沒有考察到實驗設(shè)計方面的技能。又如有些有機化學(xué)實驗,在比賽中,考生花費大量的時間在攪拌、升溫和降溫這些機械的步驟上,難以體現(xiàn)考生的綜合實驗技能。我們認(rèn)為,通過對競賽內(nèi)容的規(guī)范完全可以達(dá)到這個目的,既考慮比賽內(nèi)容的基礎(chǔ)性,又考察在操作技能和設(shè)計技能之間尋求一個平衡。

        3.2 實驗教學(xué)內(nèi)容的規(guī)范與完善

        化學(xué)是一門中心科學(xué),其實驗方法和內(nèi)容不盡用在化學(xué)和化工領(lǐng)域,在生物、醫(yī)藥、冶金、材料等領(lǐng)域也有很強的輻射作用。對于某些具體的操作,必須考慮它們的普適性和專用性。如實驗室的常規(guī)操作——滴管取樣,在無機化學(xué)實驗中要求滴管豎直(適用于水溶液體系),而在有機化學(xué)實驗中,滴管的豎直不適合取用低沸點溶劑,實際操作需保持滴管有一定的傾斜才不至于滴漏。當(dāng)下,這兩個學(xué)科的界限越來越模糊,一個最基本的操作卻在教學(xué)中產(chǎn)生了矛盾。再譬如重結(jié)晶操作,只需改變?nèi)軇┓N類、溫度或擴散方式的任意一個條件,重結(jié)晶的操作、耗時、效果及晶體類型和成分都會不同,而這個內(nèi)容在無機和有機兩個教學(xué)環(huán)境中是各說各話,缺乏通用性。類似的基本操作還有過濾、色譜分析等,不一而足,亟需進(jìn)行系統(tǒng)的梳理。不同學(xué)科中,實驗教學(xué)內(nèi)容如何取舍與優(yōu)化、教學(xué)活動如何連貫;在不同方向中,同樣一個內(nèi)容如何側(cè)重教學(xué),如重結(jié)晶、過濾、離子檢驗、速率常數(shù)測定等都在不同學(xué)科的教材中出現(xiàn),側(cè)重點卻不清晰。這些都是實驗教學(xué)中一直存在的問題。

        這些問題是作者在作指導(dǎo)老師的經(jīng)歷中發(fā)現(xiàn)的一部分,也就是說,這些問題的暴露得益于大學(xué)生實驗技能競賽這個平臺。所以競賽這個平臺也可能是解決“教學(xué)內(nèi)容在不同學(xué)科的不通用、在不同領(lǐng)域的不兼容”這個問題的最佳場所。借助這個平臺,進(jìn)行教學(xué)研討,鼓勵不同學(xué)科的老師與學(xué)生在教學(xué)過程中多發(fā)現(xiàn),多總結(jié),普查現(xiàn)行實驗教材和教學(xué)中的不足、過時甚至錯誤,初步實現(xiàn)四大基礎(chǔ)課實驗教材的內(nèi)容全面、思路統(tǒng)一、表述規(guī)范。

        3.3 實驗教學(xué)設(shè)施的淘汰與換代

        與實驗教學(xué)內(nèi)容類似,實驗教學(xué)設(shè)施的優(yōu)化和更新也不容怠慢[7]。在普通高校,現(xiàn)代化的科研設(shè)備與落后的教學(xué)設(shè)施形成了很大的反差。大學(xué)生參與到老師的科研活動中后,需要一個較長的適應(yīng)過程。這種反差并不是經(jīng)費投入的反差造成的,而是在大學(xué)生實驗教學(xué)中專業(yè)管理的缺位。以天平為例,光電天平和托盤天平基本退出科研的舞臺,電子天平因其快速、準(zhǔn)確、經(jīng)濟和輕巧等優(yōu)勢全面替代了前述兩種天平,而現(xiàn)實情況是,實驗室還會依慣例購置部分托盤天平。再如攪拌操作,電磁攪拌有操作簡便、結(jié)構(gòu)簡單、安全衛(wèi)生等諸多優(yōu)點,雖不能全面替代機械攪拌,但對于實驗教學(xué)中的微量和半微量反應(yīng),電磁攪拌的優(yōu)勢明顯,而在實際的教學(xué)中,電磁攪拌器的普及率并不高。一個典型的案例是,在2013年的第四屆大學(xué)生實驗技能競賽中,主辦單位就沒有為溴丁烷的制備提供攪拌器,比賽中由選手自行手動攪拌。實驗設(shè)施過時的類似情況還很多,如過濾與抽濾的運用、電爐與電熱套加熱等等。

        實驗教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化與方法的改進(jìn)都是以實驗設(shè)施作為載體來實現(xiàn)的。上述問題的解決并不需要產(chǎn)生額外的經(jīng)濟負(fù)擔(dān),有些換代甚至可以節(jié)省開支,而教學(xué)效果卻能事半功倍。大學(xué)生實驗技能競賽活動的開展給新一輪實驗設(shè)施的更新和換代提供了一個機遇?;瘜W(xué)實驗的“基礎(chǔ)知識和基本技能”在變化,基本儀器也需相應(yīng)的變化。

        3.4 加強實驗教師隊伍建設(shè)

        化學(xué)實驗教學(xué)因為教學(xué)時間較長、教學(xué)秩序難維護(hù)和教學(xué)效果見效慢,加之安全因素等原因,一直不受大學(xué)老師青睞,所以圍繞實驗教學(xué)的課程改進(jìn)、實驗理論的創(chuàng)新和實驗效果的評估與考核等問題的解決也進(jìn)展緩慢。問題核心無非是教師的積極性、學(xué)生的興趣和合理的評價,三者互相關(guān)聯(lián),核心在于教師。以筆者所在學(xué)院為例,通過近幾年的努力,我院以湖南省大學(xué)生實驗技能競賽為導(dǎo)向,以學(xué)工辦和教務(wù)辦為龍頭,以一、二年級學(xué)生為主體,結(jié)合興趣小組、知識競猜、大學(xué)生創(chuàng)新研究等形式在學(xué)院內(nèi)層層培訓(xùn)和鍛煉,產(chǎn)生了一批優(yōu)秀的后備學(xué)生軍。一批年輕老師在其中扮演了主角,他們的指導(dǎo)對象具體了、培訓(xùn)內(nèi)容明確了,培養(yǎng)的學(xué)生在比賽時可參賽、要深造時信心更足,期間還可加入各老師的團(tuán)隊進(jìn)行全方位的科研訓(xùn)練。這種情況下,教師的積極性得到了保護(hù),但是這個模式的具體操作環(huán)節(jié)還有許多不確定因素,綜合效應(yīng)還需進(jìn)一步評估,尤其是對教師勞動的合理評價方面。大學(xué)生實驗技能競賽在鼓勵、引導(dǎo)和鞏固一批優(yōu)秀的實驗教師方面應(yīng)當(dāng)大有作為,可參照全國大學(xué)生化學(xué)實驗競賽和“挑戰(zhàn)杯”等活動的操作模式[8],加強實驗教師隊伍建設(shè)。

        4 結(jié)語

        化學(xué)實驗技能競賽自創(chuàng)辦以來就在不斷地進(jìn)行改革,從根本上促進(jìn)了化學(xué)實驗方面的素質(zhì)教育、能力培養(yǎng)、設(shè)備更新和隊伍穩(wěn)定。本文根據(jù)前4屆省大學(xué)生實驗技能競賽對我校實驗教學(xué)的影響和作者在指導(dǎo)比賽過程中的經(jīng)驗體會,結(jié)合本校實驗教學(xué)現(xiàn)狀,在湖南省第五屆大學(xué)生實驗技能競賽籌訓(xùn)前夕,對比賽過程中產(chǎn)生的問題和提供的機遇作一初步梳理,同時給出了筆者的一些看法和建議。化學(xué)實驗教學(xué)是個系統(tǒng)工程,本文的梳理希望能為今后的技能競賽和實驗教學(xué)改革提供有益的參考。

        [1]周再春,劉秋華.雜化電子的離域和軌道雜化的起因[J].大學(xué)化學(xué),2012(6):77-79.

        [2]劉秋華,周再春.同位素效應(yīng)對物質(zhì)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的影響[J].大學(xué)化學(xué),2011(3):58-59.

        [3]李國斌,易平貴,劉勝利,等.加強實驗室團(tuán)隊建設(shè)培養(yǎng)高素質(zhì)創(chuàng)新人才[J].當(dāng)代教育理論與實踐,2011(8):36-37.

        [4]申少華,田俐,肖秋國,等.產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合,加強材料化學(xué)專業(yè)實踐教學(xué)[J].實驗科學(xué)與技術(shù),2012(3):87-89.

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        [6]李國斌,陳勇.《物理化學(xué)實驗》教學(xué)探索與實踐[J].實驗科學(xué)與技術(shù),2013(4):72-74.

        [7]李國斌.加強高校大型精密儀器設(shè)備管理的探索與實踐[J].當(dāng)代教育理論與實踐,2012(8):43-44.

        [8]趙云岺,歐陽津,劉正平,等.化學(xué)實驗競賽在實驗教學(xué)和人才培養(yǎng)中的作用[J].化學(xué)教育,2012(4):64.

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