趙華絨， 秦敏銳， 蔡黃菊， 邵東貝， 余利明， 吳百樂

(浙江大學 化學實驗教學中心,杭州 310058)

·實驗教學示范中心建設·

如何發(fā)揮實驗技術人員在探究型實驗教學中的作用

趙華絨， 秦敏銳， 蔡黃菊， 邵東貝， 余利明， 吳百樂

(浙江大學 化學實驗教學中心,杭州 310058)

隨著探究型實驗教學改革在浙江大學化學實驗教學中心的逐步推進，實驗教輔工作呈現(xiàn)出多樣性和復雜性。實驗技術人員通過不斷學習應對改革帶來的新局面，做到對實驗教學內容和現(xiàn)狀了如指掌，對實驗儀器設備管理得當，對教學改進的研究具有獨特的見解。經(jīng)過3年之余的改革實踐表明，探究型實驗覆蓋面的擴大不僅提高了學生的實驗綜合技能，更使得實驗技術人員對教學、科研、實驗室管理工作兼顧的綜合能力得以提高，從而在探索和完善探究型實驗教學模式中發(fā)揮積極作用。

實驗技術人員； 探究型實驗教學； 綜合能力； 積極作用

0 引 言

創(chuàng)新型人才培養(yǎng)是研究型大學工作的有機組成部分，也是研究型大學發(fā)展的重要環(huán)節(jié)[1]。一切創(chuàng)新均來源于實踐，實驗教學作為研究型大學教學的關鍵部分，擔負了創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的重任。在創(chuàng)新型實驗教學改革的過程中，高校實驗教學面臨從依附性到相對獨立性、從被動性到相對主動性、從單一性到相對多樣性的轉變，為了應對實驗教學的根本性轉變，學校提出了探究型實驗新模式，探究型實驗=創(chuàng)新性實驗+開放性實驗，重點培養(yǎng)學生的獨立探索能力、實驗操作能力和科學研究能力[2]。

化學實驗教學中心緊跟學校教學改革的步伐，在基礎有機化學實驗課程中引入探究型教學模式，在訓練有機化學實驗基本操作、培養(yǎng)學生的觀察能力和良好的實驗習慣的同時注重激發(fā)學生的實驗興趣、提高學生的創(chuàng)新思維能力、培養(yǎng)學生的獨立探索能力。探究型實驗教學模式的開展，不僅對指導教師和學生提高了要求，對實驗技術人員的工作也提出了考驗。作為基礎化學實驗室的實驗技術人員，通過參與3年探究型實驗教學工作，從實驗選題、預做、實驗準備、實驗過程中突發(fā)情況的應對、大型儀器的使用、樣品譜圖的分析等各環(huán)節(jié)中都受益匪淺，從而意識到實驗技術人員只有不斷地提高自身的綜合能力，才能在探究型實驗教學中高效配合指導教師的工作，提高教學質量。

1 基礎有機化學探究型實驗內容比重

化學實驗教學中心基礎有機化學實驗室根據(jù)學生群體不同，共開設4門課程：面向非化學系學生開設大類課程即大學化學實驗(O)，面向化學系學生開設基礎化學實驗Ⅱ課程，面向化學求是班和生物求是班學生分別開設基礎化學實驗Ⅱ(化學求是)課程和有機化學實驗(生物求是)課程。從2013學年開始，為化學普通班開設的基礎化學實驗Ⅱ和化學求是班開設的基礎化學實驗Ⅱ課程各引入2個探究型實驗，收到了良好的教學效果，隨后在大學化學實驗(O)和有機化學實驗(生物求是)課程也增加了探究型實驗教學內容。到2015年學年，探究型實驗在基礎化學實驗Ⅱ、基礎化學實驗Ⅱ(化學求是)、有機化學實驗(生物求是)課程和大學化學實驗(O)這4門課程中開設的數(shù)量分別為2個(占16.7%)、2個(占16.7%)、2個(占18.2%)、和1個(占11.1%)，覆蓋面也由專業(yè)學生擴大到了全校修學有機化學類實驗的學生。

2 實驗技術人員在探究型實驗教學中的作用

探究型實驗相對于課程內容中原有的基礎實驗和設計型實驗，包含“探究”的性質，導致教學活動的復雜性增加[3]，對實驗教學隊伍的能力提出了新的挑戰(zhàn)。對實驗技術人員而言，改革帶來其在教學中作用的日益凸顯和工作內容的變化：由單一的實驗準備變成教學、科研、實驗室管理兼顧的復雜局面。

每一個探究型實驗，從實驗內容的選擇、實驗預做、實驗內容的調整、樣品的分析測試、譜圖的解析以及實驗藥品和儀器的準備、學生在探究型實驗中突發(fā)性問題的解決等，各環(huán)節(jié)的工作都需要實驗技術人員協(xié)助指導教師共同進行。實驗技術人員只有不斷學習，做到對實驗教學內容、現(xiàn)狀、技術及儀器設備了如指掌，對教學改進、更新的研究具有獨特的見解[4]，才能在探究型實驗教學實施過程中給出合理的意見和建議，并發(fā)揮自己在實驗教學隊伍中的作用，為提高實驗教學質量提供保障[5-7]。

3 充分發(fā)揮實驗技術人員在探究型實驗教學中的作用

3.1 參與實驗選題

與傳統(tǒng)的實驗教學模式相比，探究型實驗是一種基于問題導向、師生共同合作的教學模式，主要有：①新，與當下的前沿技術相結合；②實，注重選題的實用性；③宜，盡管選題要新穎，但要注重實驗的可行性[1]。實驗技術人員若要在實驗選題中發(fā)揮自己的作用，要做到以下幾點：

(1) 實現(xiàn)知識體系的更新，提高自身定位，養(yǎng)成閱讀國內外優(yōu)秀教學、科研期刊的習慣，如：實驗技術與管理、實驗室研究與探索、Journal of Chemical Education、 Chemistry Education Research and Practice等，平時多為新實驗的選題積累素材[8]。以為化學普通班開設的基礎化學實驗Ⅱ和為化學求是班開設的基礎化學實驗Ⅱ課程的探究型實驗為例，“基于天然產物中有效成分高效分離的正、反相薄層色譜探究”和“不同產地貓薄荷精油中荊芥內酯的分離、分析、比較”兩個實驗均是由Journal of Chemical Education期刊中的新實驗衍變而來，實驗技術人員同樣需要關注和學習該期刊所發(fā)表的新內容。

(2) 多關注當年本科生的科研訓練項目(SRTP)、各種學科競賽等內容，讓探究型實驗內容與具體的科研實踐項目相結合，使得探究型實驗內容的選題更適用于培養(yǎng)學生的實踐能力，如“不同產地貓薄荷精油中荊芥內酯的分離、分析、比較”探究型實驗就是在“科研訓練”項目的基礎上改編而成，實驗技術人員需要熟悉近2年的科研項目內容。

(3) 精通具體實驗教學內容，了解每門課程的實驗對象，在此基礎上進行探究型實驗選題，實驗的可行性才會更高。如大學化學實驗(O)探究型實驗“酯類的合成”，如果對目標產物酯的范圍不做限定，學生可以選擇任意酯類合成，個別學生對自己選擇的實驗題目難度把握不準確，使得研究難度遠高于學生現(xiàn)有能力，可能會造成學生信心的受挫，失去了探究型實驗開展的初衷[9]。因此，具有扎實的理論基礎、充分了解實驗對象、關注科研實踐項目的最新進展和最新的實驗教學方法，才能更好地配合指導教師做好探究型實驗選題工作。

3.2 進行實驗預做

實驗技術人員通過參與新實驗的預作加深對實驗的理解，為實驗準備工作和實驗指導工作奠定基礎[10]。探究型實驗的預做不是基礎型實驗的重復試做，而應以做科研的態(tài)度發(fā)現(xiàn)、解決問題。①理論知識要扎實：明確實驗原理，熟悉實驗過程中所涉及的理論知識點；②實驗技術過關：操作規(guī)范，思路清晰，對實驗條件和可能遇到的問題考慮周全，實驗結果有可重復性；最后，善于總結：結合課程情況，明確該實驗值得探究的方向。

以“基于天然產物中有效成分高效分離的正、反相薄層色譜探究”探究型實驗為例，該實驗是由兩個同類實驗——植物中天然產物提取合并而成，利用柳樹、蒲公英(或其他綠色植物)等探究正相和反相薄層色譜。實驗涉及到的知識點為紙色譜原理及技術、正反相色譜的區(qū)別。對于非有機專業(yè)出身的實驗技術人員來說，這些知識點可能并不熟悉，在做實驗之前要學習相關理論知識，只有在理論知識掌握清楚的條件下才能更好地解釋實驗中出現(xiàn)的問題。對蒲公英葉進行正反相色譜分析時，考慮到該實驗的季節(jié)性問題，就以多種綠色植物為原材料進行分析，發(fā)現(xiàn)菠菜等綠色植物中天然色素的提取與蒲公英效果一致，因此可以用其他植物代替，實驗課中允許學生對多種植物進行探究，由此激發(fā)學生的實驗興趣。

3.3 協(xié)助完成樣品分析工作

目前，實驗教學中心分析平臺的工作人員承擔基礎驗證性實驗的樣品分析工作，而探究型實驗樣品的分析工作沒有設置專職人員管理[11]。隨著探究型實驗在實驗教學中的比重增加，覆蓋面擴大，引出樣品分析環(huán)節(jié)的問題——待分析樣品數(shù)量增加、樣品表征手段多樣復雜、樣品分析的時效性差。如果實驗技術人員掌握大型儀器的使用便可以幫助解決這些問題。

(1)保證樣品分析的時效性。以往實驗教學中心分析平臺的工作人員承擔基礎驗證型實驗的樣品分析工作，樣品數(shù)量不多，能在規(guī)定的時間內完成樣品分析。但是探究型實驗的樣品數(shù)目是無法預期的，如“酯類的合成”實驗中，按照傳統(tǒng)的基礎實驗課程，要求每個學生對1個產品進行氣相色譜分析即可，但在變?yōu)樘骄啃蛯嶒炓院?，產品分析可以多樣化，同時學生也希望對自己實驗過程中不同階段的產品進行跟蹤表征，這就需要氣相色譜(GC)和核磁共振(NMR)同時進行檢測，導致樣品量增加了5倍之多。樣品數(shù)量的激增導致儀器平臺的工作人員無法在有效時間內完成分析工作，失去了實時跟蹤反應的意義。在實驗技術人員熟練掌握儀器使用的情況下，多臺儀器同時分析，就能保證樣品分析的時效性。

(2)協(xié)助教師篩選待分析樣品。以“植物貓薄荷和精油中荊芥內酯的提取、分離及分析”實驗為例，實驗中有一部分是對精油中的有效成分進行柱色譜分離，分離結果進行GC檢測跟蹤，純度較高的樣品可以進行核磁共振氫譜(1H NMR)、二維相關譜(COSY)等多種后續(xù)表征。如果不對樣品純度進行把關而進行GC后續(xù)的表征就造成了資源的浪費。實驗技術人員可以在GC檢測時幫助指導教師對樣品進行篩選，對于純度不夠而有意向進行多種手段分析表征的同學可以建議其再次進行柱色譜分離而達到所需標準，從而減少了指導教師篩選樣品的時間，并引導學生將實驗做到更精細化。

因此，實驗技術人員根據(jù)課程的需要熟練掌握一到兩種常用大型儀器的使用方法是必要的也是可行的，在此基礎上可以更好地為探究型實驗教學服務。

3.4 完善探究型實驗準備工作

2015年春夏學期開始，探究型實驗教學內容在中心開展的課程中實現(xiàn)全面覆蓋，對于面向低年級理工科學生開展的大學化學實驗(O)課程也加入了“酯類的合成”探究型實驗教學內容。目的是為了打破傳統(tǒng)模式，使低年級學生在基礎的實驗教學過程中就融入科學研究思想，吸收創(chuàng)新教育的理念，接受實驗技能的訓練，融研究于基礎教學之中、置創(chuàng)新于實驗之中[12]。

自探究型實驗教學在大學化學實驗(O)課程中的全面開展后，實驗準備的工作量大幅增加。該課程面向全校學生，每學期600～800人不等，3～4人一組實驗，共200多種實驗方案，需要準備200多套不同的實驗藥品和設備。實驗技術人員要先對學生的實驗方案進行瀏覽，統(tǒng)計所需藥品和儀器設備，再進行采購或在實驗教學中心內調劑，盡量滿足學生實驗方案提出的要求。遇到實驗室不能滿足的實驗條件，或有可替換的實驗條件，盡快告知學生指導教師，并協(xié)助他們進行實驗方案的調整，使探究型實驗在規(guī)定的學時內順利完成。因此，實驗技術人員對探究型實驗的內容和實驗室的情況應該有很深入的了解，才能提高工作效率，在最快的時間內反饋信息，給學生調整實驗方案留出充足的時間。

3.5 參與探究型實驗的指導工作

探究型實驗教學模式有別于傳統(tǒng)的實驗教學模式的一個重要特點，就是采用分組制、團隊合作的方式進行[1]。將3～4名學生組成一組進行探究，教師和研究生助教的配合擔任實驗教學指導教師。但是在實驗過程中，探究型實驗比傳統(tǒng)驗證性實驗出現(xiàn)異常實驗現(xiàn)象的隨機性大[13]，研究生助教對實驗室的整體情況熟悉程度有限，不能完全應對探究型實驗問題的多發(fā)性狀況。因此實驗技術人員加入到實驗教學指導中可以有效幫助指導教師解決學生實驗中遇到的問題，彌補了教學人手的不足，為探究型實驗教學的順利進行提供了保障。

探究型實驗指導工作對教學人員的綜合素質要求很高，除了寬廣的專業(yè)知識、扎實的實驗技能。還應該有良好的應變能力，對待學生又足夠的耐心和責任心。①積極參與探究型實驗教學的備課、實驗方案討論和答辯各環(huán)節(jié)，與指導教師和學生多交流，以便更好地了解學生在實驗設計和實驗過程中出現(xiàn)的問題。②實驗技術人員應該耐心指導學生完成實驗。學生在探究型實驗過程中出現(xiàn)的問題較多，有些問題是不可預知的，要根據(jù)于學生互動的方式、并通過觀察學生的實驗情況，再憑借自己的經(jīng)驗判斷問題發(fā)生的原因，然后引導學生將復雜的大問題分解成若干簡單的小問題，逐個解決。因此，參與探究型實驗指導工作是對實驗技術人員綜合素質的最大考驗。

4 探究型實驗教學成效

探究型實驗教學模式的開展對指導教師提高了要求，教師在對探究型實驗內容的選擇上應該有與時俱進的理念，并且能夠提出難度適宜的可探究的問題，能預見學生實驗過程中的困難，善于點撥、化解。

探究型實驗教學模式將有機合成與儀器分析、結構化學相滲透，鞏固了學生的專業(yè)知識；探究型實驗教學鍛煉學生自主設計實驗，發(fā)現(xiàn)和解決問題的能力，并提高了學生學習的積極性和主動性。

探究型實驗教學模式的開展對實驗技術人員綜合素質的提高具有積極促進作用，實驗技術人員從以往單純的實驗準備工作者，變成了實驗教學、科研和實驗室管理多方面兼顧的綜合型工作者，使得學校實驗教學隊伍的整體水平有了很大提升。

5 結 語

探究型實驗教學改革還在不斷深化當中，未來的化學實驗教學改革將會更注重學生綜合與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[1]，因此對實驗技術人員的要求也會更高。為了緊跟教學改革的步伐，實驗技術人員要保持積極向上的心態(tài)，在完成實驗室安全管理和實驗準備工作之余，積極參與科研項目的申請、新實驗開發(fā)、教材編寫和熟悉大型儀器的使用工作，提高自身業(yè)務能力。還要加強與指導教師的配合，學習新的教學方法，在探究型實驗教學中實現(xiàn)自我價值。

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How Can Experimental Technicians Work in Explorative Experimental Teaching

ZHAOHuarong,QINMinrui,CAIHuangju,SHAODongbei,YULiming,WUBaile

(Experimental Chemistry Center, Zhejiang University, Hangzhou 310058, China)

As the explorative experimental teaching reform forward in Experimental Chemistry Center of Zhejiang University, the work of supporting staff on experimental teaching becomes variety and complexity. Through constant learning, the experimental technicians are able to reply the new situation, try to be well acquainted with experimental teaching content and current situation, manage the instrument and equipment properly, and have unique view about the research of teaching improvement. The practice shows that with the growth of explorative experiments students’ experiment operation skill is improved notably, and the experimental technicians’ general ability such as account of teaching, scientific research and laboratory management, play active roles in exploring and improving the explorative experimental teaching model.

experimental technicians; explorative experimental teaching; integrated ability; active effect

2016-05-23

國家自然科學基金資助項目(J1210042,J1103301)

趙華絨(1969-)，女，浙江余姚人，博士，副教授，化學實驗教學中心副主任，研究方向：有機化學方面的教學與科研。

Tel.：0571-88206290；E-mail: zhr0103@zju.edu.cn

秦敏銳(1984-)，女，安徽阜陽人，碩士，實驗師，研究方向：有機化學實驗室管理。

Tel.：0571-88206290;E-mail: qmr0906@163.com

O 6-33；G 642.0

A

1006-7167(2017)02-0153-04