白靖文， 徐雅琴， 鄒月利， 付 穎， 許 晶

(東北農(nóng)業(yè)大學(xué) 理學(xué)院， 黑龍江 哈爾濱 150030)

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·實驗教學(xué)示范中心建設(shè)·

化學(xué)實驗教學(xué)示范中心的建設(shè)與實踐

白靖文， 徐雅琴， 鄒月利， 付 穎， 許 晶

(東北農(nóng)業(yè)大學(xué) 理學(xué)院， 黑龍江 哈爾濱 150030)

針對化學(xué)實驗教學(xué)中心改革與發(fā)展過程中諸多影響因素，提出了高等農(nóng)業(yè)院?；瘜W(xué)實驗教學(xué)示范中心改革方案，從中心工作數(shù)字化管理，多模塊開放性實驗教學(xué)體系構(gòu)建，多元化實驗考核體系構(gòu)建，網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗教學(xué)及綠色實驗教學(xué)等方面進行了卓有成效的改革與實踐。在提高教學(xué)質(zhì)量，增強實驗、實踐創(chuàng)新能力，基本科研素質(zhì)訓(xùn)練等方面取得積極成效。

化學(xué)； 實驗教學(xué)； 示范中心； 實驗室建設(shè)

0 引 言

高校作為人才培養(yǎng)和知識創(chuàng)新的重要基地，在國家戰(zhàn)略的實施中發(fā)揮著不可替代的重要作用，而實驗中心作為培養(yǎng)學(xué)生綜合創(chuàng)新能力和素質(zhì)的重要平臺，歷來是學(xué)校建設(shè)的重中之重。東北農(nóng)業(yè)大學(xué)化學(xué)實驗室，1999年將普化、分析、有機化學(xué)實驗室合并成立了化學(xué)實驗中心，2008年被評為校級教學(xué)示范中心，承擔(dān)全校農(nóng)學(xué)、食品、生命、園藝等20余個學(xué)科專業(yè)學(xué)生的基礎(chǔ)化學(xué)實驗教學(xué)任務(wù)，同時還承擔(dān)應(yīng)化專業(yè)本科化學(xué)實驗全部教學(xué)任務(wù)及100余名的研究生實驗培養(yǎng)任務(wù)，年均20萬人時數(shù)以上。對高等農(nóng)業(yè)院校來說，儀器藥品相對較多、開設(shè)化學(xué)實驗課程門類復(fù)雜、學(xué)時任務(wù)量大的化學(xué)實驗中心建設(shè)及其運轉(zhuǎn)直接關(guān)系到農(nóng)業(yè)院校學(xué)生實驗動手能力的培養(yǎng)，實踐創(chuàng)新能力的提高，基本科研素質(zhì)的訓(xùn)練，直接影響本科及研究生教學(xué)質(zhì)量。這就要求化學(xué)實驗教學(xué)示范中心的管理運行及時高效，才能保證順利完成教學(xué)計劃。這就促使我們必須對化學(xué)實驗中心各項建設(shè)進行改革與創(chuàng)新，探索出一條適應(yīng)高等農(nóng)業(yè)院校教學(xué)改革發(fā)展要求，規(guī)范高效的化學(xué)實驗教學(xué)示范中心建設(shè)與發(fā)展新路來。

1 國內(nèi)外化學(xué)實驗中心研究現(xiàn)狀及啟示

1.1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

國內(nèi)高校特別是本科院校，它們在實驗室建設(shè)規(guī)劃、運行管理、人才培養(yǎng)和環(huán)境條件方面都存在很多不健全的地方，大部分高校實驗室的建設(shè)和管理還缺乏有效的質(zhì)量監(jiān)控和保障體系。對此，很多高校為了提高實驗室建設(shè)和管理水平，進行了一系列有益的探索和實踐，我們通過查閱文獻、走訪調(diào)研了解到國內(nèi)一些高校實驗室建設(shè)的情況，很多都值得我們借鑒[1-2]。清華大學(xué)設(shè)立了實驗技術(shù)關(guān)鍵崗，實驗技術(shù)系列設(shè)立正高級職稱，設(shè)立優(yōu)秀實驗技術(shù)人員獎和實驗技術(shù)成果獎。南京大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院將學(xué)科優(yōu)勢轉(zhuǎn)化為教學(xué)優(yōu)勢，一批杰出青年基金獲得者等高水平教師積極參與實驗教學(xué)，尤其注重發(fā)揮回國引進人才的作用，建設(shè)創(chuàng)新性實驗項目。哈爾濱工業(yè)大學(xué)每年都要拿出150萬元左右的經(jīng)費支持自制設(shè)備研制。國外大學(xué)十分重視化學(xué)實驗教學(xué)在大學(xué)生培養(yǎng)中所發(fā)揮的作用，很多大學(xué)都強調(diào)學(xué)生要盡早進入實驗室(加州大學(xué)圣地亞哥分校、弗吉尼亞理工大學(xué)等)，而且注重將科研成果轉(zhuǎn)化為實驗教學(xué)內(nèi)容。在化學(xué)實驗教材方面，他們雖然沒有全國統(tǒng)一的實驗教材，但各個學(xué)校每年都要改編本校的實驗教材，這說明他們每年都要對原有的實驗項目進行改革。國外學(xué)校對較為貴重的儀器設(shè)備均有完整的使用記錄，教師、學(xué)生用完儀器實施登記制度已習(xí)以為常，儀器設(shè)備常年開放，相互收費使用。美國密歇根大學(xué)的化學(xué)生命科學(xué)學(xué)院的儀器設(shè)備還與互聯(lián)網(wǎng)連接，世界各地科研工作者都可通過電子郵件等網(wǎng)絡(luò)方式進行預(yù)約，提高儀器設(shè)備開放共用的程度。美國麻省理工學(xué)院很注意調(diào)動實驗室人員的積極性，承認(rèn)他們在研究工作中的貢獻。Dresselhaus教授說：“當(dāng)研究組要用實驗中心的大型電子顯微鏡時，中心除了提供儀器外，還提供具有專長的技術(shù)人員和專家。在這種服務(wù)里，常常是雙方進行課題合作，發(fā)表論文時合作雙方都署名，因為這里不是簡單的用電鏡，更重要的是用實驗人員的技術(shù)，如果不讓合作的人以合作者的身份署名，以后就不好再去找他們了”。

1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀啟示

綜合國內(nèi)外各高校化學(xué)實驗室建設(shè)和發(fā)展的現(xiàn)狀，對影響因素進行分析，發(fā)現(xiàn)每個成功的范例都有共同的特點：①重視化學(xué)實驗教學(xué)與師資隊伍建設(shè)，從學(xué)校到院、系及每一名教師、實驗技術(shù)人員都重視實驗室建設(shè)，管理制度健全。②重視化學(xué)實驗教學(xué)水平提高，提倡名師、優(yōu)秀教師、教授參與實驗教學(xué)，同時將教學(xué)與科研有效銜接，實行教學(xué)科研良性互哺。③鼓勵實驗室開放與設(shè)備共享[3]，實施數(shù)字化管理，最大效率發(fā)揮實驗室和儀器設(shè)備教學(xué)及科研的功用。④積極開展教學(xué)改革研究，開設(shè)創(chuàng)新性實驗[4-5]，建立科學(xué)、規(guī)范實驗考核體系。⑤重視實驗室安全及環(huán)保[6]，實驗廢棄物排放及實驗室安全管理規(guī)范。

2 化學(xué)實驗教學(xué)示范中心改革與實踐

2.1 化學(xué)實驗中心改革方案設(shè)計

高等農(nóng)業(yè)院校化學(xué)實驗中心建設(shè)與發(fā)展，首先要確立以人為本的理念，從學(xué)生、教師、實驗準(zhǔn)備員等多方位考慮化學(xué)實驗中心應(yīng)該怎樣建設(shè)，建成什么樣的中心才能實現(xiàn)提高學(xué)生培養(yǎng)質(zhì)量和能力，為教師及實驗準(zhǔn)備人員提供晉職及科研條件，為職工創(chuàng)建更加舒適的學(xué)習(xí)和工作環(huán)境等。組建職稱與學(xué)歷結(jié)構(gòu)合理的教師及實驗人員隊伍，建立健全獎懲制度，鼓勵引導(dǎo)大家從事化學(xué)實驗教學(xué)及建設(shè)的改革嘗試[7]。為了保證實驗中心高效運行，對實驗中心的藥品、儀器、辦公自動化等，實行數(shù)字化管理，節(jié)約成本，提高效率，開放本科實驗室實施開放式實驗教學(xué)[8]。在此基礎(chǔ)上著力進行實驗教學(xué)改革[9]，更新實驗教學(xué)內(nèi)容，改革實驗教學(xué)手段與方法[10]，綜合整治實驗室三廢及環(huán)境污染等問題[11-12]，做到統(tǒng)籌規(guī)劃協(xié)調(diào)發(fā)展(見圖1)。最后要注重教學(xué)與科研相互促進的關(guān)系，實行良性循環(huán)，實現(xiàn)大學(xué)為社會服務(wù)功能。

圖1 化學(xué)實驗中心改革方案及解決主要問題

2.2 建設(shè)一體化管理體系

根據(jù)化學(xué)實驗中心現(xiàn)狀，堅持以人為本，服務(wù)教學(xué)的理念，在實驗教師隊伍、實驗員隊伍、實驗室及儀器設(shè)備管理中制定科學(xué)規(guī)范的管理辦法及獎懲措施，在頂層設(shè)計中規(guī)劃化學(xué)實驗中心建設(shè)未來發(fā)展，對影響大家鉆研業(yè)務(wù)，探索創(chuàng)新的政策因素進行研究，形成有效激勵制約機制，兼顧師資隊伍培養(yǎng)。自主開發(fā)“化學(xué)實驗藥品管理系統(tǒng)”和“大型儀器預(yù)約管理系統(tǒng)”對儀器、藥品、易耗品、開放實驗室及大型儀器使用預(yù)約實行數(shù)字化管理[13]，從采購、倉儲、調(diào)出、查詢等各環(huán)節(jié)實施有效監(jiān)控，建立化學(xué)實驗中心制度數(shù)字一體化管理體系。

2.3 構(gòu)建多模塊、開放性“4321”化學(xué)實驗教學(xué)體系

在不同學(xué)科授課班級中選取實驗班作為研究對象，實施“四個模塊、三種開放形式、二個層次、一個結(jié)合”的多模塊、開放性“4321”實驗教學(xué)體系實踐，并與正常統(tǒng)一授課班級對比試驗，總結(jié)經(jīng)驗，查找不足。對基礎(chǔ)班強化基本操作動手能力培養(yǎng)，對提高班則在訓(xùn)練其基本操作能力基礎(chǔ)上訓(xùn)練其綜合分析問題解決問題能力[14]。教學(xué)中結(jié)合不同學(xué)科專業(yè)特點開設(shè)設(shè)計性創(chuàng)新課程，如在農(nóng)學(xué)類班級中開設(shè)“土壤污染物苯酚測定”，在生命類班級中開設(shè)“獼猴桃總酸度測定”，工程類班級中開設(shè)“粗食鹽純化工藝”等實驗課程，為后續(xù)學(xué)生專業(yè)培養(yǎng)提供連貫系統(tǒng)的培養(yǎng)模式。同時結(jié)合教師科研開設(shè)開放實驗和創(chuàng)新課題，將學(xué)生引入教師科研課題組，鍛煉學(xué)生科研素質(zhì)，將人才培養(yǎng)與農(nóng)業(yè)院校優(yōu)勢特色學(xué)科群人才培養(yǎng)相結(jié)合。最后通過組織化學(xué)實驗競賽的辦法，激勵學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，檢驗學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)效果。

2.4 完善多元化實驗考核體系

目前，一般高?；瘜W(xué)實驗成績評定方法一直沿用平時表現(xiàn)+報告+實驗操作的方式進行，這三方面成績的給出較難做到客觀、公正。因為在實驗操作過程中，老師很難注意全部同學(xué)的操作是否正確規(guī)范，而且，實驗過程中，學(xué)生的流動性比較大，老師也不容易確認(rèn)學(xué)生的姓名與學(xué)號，無法正確確定每個同學(xué)的成績，因此化學(xué)實驗成績?nèi)狈侠砹炕笜?biāo)。為此，自主研發(fā)“化學(xué)實驗考試系統(tǒng)”[15]，構(gòu)建了“基本操作動手能力考核—基礎(chǔ)綜合能力考核—提高創(chuàng)新能力考核—實驗知識網(wǎng)絡(luò)考核”分層次、漸進式、多元化實驗考核體系，目的是全面了解和檢驗學(xué)生各方面化學(xué)實驗知識與能力水平。同時也引導(dǎo)學(xué)生在實驗中自覺加強動手能力鍛煉，培養(yǎng)獨立思考解決問題的創(chuàng)新能力。

2.5 運用化學(xué)實驗虛擬網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)

網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺采用“喬納森建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論(Constructivist Learning Environments)”進行設(shè)計，強調(diào)學(xué)生是認(rèn)知主體，注重學(xué)習(xí)環(huán)境建設(shè)，注意建構(gòu)主義的要素實施，以教學(xué)內(nèi)容為核心，輔以課程介紹、科普讀物、常用工具、考試系統(tǒng)、答疑系統(tǒng)、虛擬實驗室等豐富的內(nèi)容，完成助學(xué)、助教、在線考試、在線答疑、實驗?zāi)M、報告上傳等。教學(xué)使用過程中，針對網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺利用率不高和傳統(tǒng)教學(xué)過程集中講授效果差、個別輔導(dǎo)工作量大和“教、學(xué)、練”過程不連貫等諸多問題。堅持學(xué)生為主體的教學(xué)理念，通過教師引導(dǎo)、督促學(xué)生利用該平臺進行自主學(xué)習(xí)，運用任務(wù)驅(qū)動式+自主探究式+多向交往式的“三維立體”教學(xué)方法對虛擬網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)平臺進行教學(xué)實踐。

2.6 教學(xué)全過程綠色化探索

首先教學(xué)設(shè)計時嚴(yán)格把關(guān)，污染較大的化學(xué)實驗課程堅決不允許開課。其次在教學(xué)過程中鼓勵教師及實驗室人員開展實驗綠色化研究，將研究成果直接應(yīng)用于教學(xué)中，對化學(xué)實驗室廢氣、廢物、廢液實施專人管理，專人負責(zé)，制定“化學(xué)實驗室廢棄物管理辦法”，強化廢棄物污染責(zé)任認(rèn)定。鼓勵實驗室人員和教師自制實驗儀器和改良儀器設(shè)備，環(huán)境建設(shè)采取學(xué)校立項，建立實驗室頂排式實驗通風(fēng)系統(tǒng)，集中精力解決實驗室有毒廢氣排放問題，在教學(xué)全過程實施綠色化。

3 結(jié) 語

通過化學(xué)實驗教學(xué)示范中心建設(shè)與實踐，堅持以人為本的理念，構(gòu)建了多模塊、開放性實驗教學(xué)新體系,實現(xiàn)化學(xué)實驗中心數(shù)字化管理,高效運行,實驗教學(xué)改革穩(wěn)步推進，化學(xué)實驗中心實現(xiàn)統(tǒng)籌規(guī)劃協(xié)調(diào)發(fā)展。依托化學(xué)實驗教學(xué)示范中心，“實驗化學(xué)”等3門化學(xué)課程建設(shè)成省級精品課程，近10門課程建設(shè)成為了校級精品課程。通過改革實現(xiàn)了化學(xué)教學(xué)實驗教學(xué)示范中心發(fā)展的與時俱進：①構(gòu)建數(shù)字化管理體系，率先在農(nóng)業(yè)院?；瘜W(xué)實驗中心中實施教學(xué)文件、檔案歸檔、儀器登記、藥品出入庫、易耗品消耗、大型儀器使用預(yù)約等數(shù)字化管理，解決了實驗中心管理拖沓，運行緩慢，藥品消耗品采購不規(guī)范，儀器設(shè)備使用率低等問題。②實施虛擬實驗室+網(wǎng)絡(luò)課程+實驗網(wǎng)絡(luò)化考試立體化教學(xué)及評價模式，改變以往單一的教考方式，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性。③率先在農(nóng)業(yè)院校舉辦化學(xué)競賽及建設(shè)全開放化學(xué)實驗室，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力及科研素質(zhì)。④率先在農(nóng)業(yè)院校本科化學(xué)實驗室建設(shè)通風(fēng)系統(tǒng)及通風(fēng)柜，解決了實驗室有毒氣體排放問題。

[1] 周錦蘭, 王 宏, 聶 進.加強實驗中心建設(shè),創(chuàng)建優(yōu)質(zhì)育人環(huán)境[J].實驗技術(shù)與管理，2012,29(2):113-116.

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辦好期刊，用好期刊，提升理念，推進實驗室的創(chuàng)新與發(fā)展。

Construction and Practice of Chemistry Experimental Teaching Demonstration Center

BAIJing-wen，XUYa-qin，ZOUYue-li，F(xiàn)UYing，XUJing

(College of Science, Northeast Agriculture University, Harbin 150030, China)

According to the factors in the reform and development process of chemistry experiment teaching center, reform program of chemistry experimental teaching demonstration center of agricultural colleges is proposed, and effective reform and practices are conducted on the digital management of center working, multi-module open experiment teaching system construction, diversified experimental evaluation system construction, network virtual experiment teaching and green experimental teaching. Positive results are achieved on improving the quality of teaching, strengthening the innovation capacity of experiment and practice, and training the basic research quality.

chemical; experiment teaching; demonstration center; laboratory construction

2015-06-10

黑龍江省高等教育教學(xué)改革項目(JG2013010128)；黑龍江省教育廳規(guī)劃課題(GBC1213065)；黑龍江省高等教育綜合改革試點項目: (GTZ201301076)

白靖文(1978-)，男，黑龍江青岡人，博士，副教授，化學(xué)實驗中心主任，研究方向：化學(xué)教學(xué)。E-mail：vovo_2000@163.com

G 642.0

A

1006-7167(2016)04-0155-03