利用實驗準備環節開放實驗室的新模式＊

何海成張光霞 盧艷紅

(廊坊師范學院化學與材料科學學院 河北廊坊 065000)

利用實驗準備環節開放實驗室的新模式＊

何海成＊＊張光霞 盧艷紅

(廊坊師范學院化學與材料科學學院 河北廊坊 065000)

探討了一種在基礎實驗室利用實驗準備環節開放實驗的新模式,引導學生在參與實驗準備過程中,從基本操作技能練習開始,到應用操作技能完成化學實驗準備工作,使學生先具備從事科研的基本能力,再到教師研究室進行學年論文或者畢業論文等相關科研工作,分層次培養學生的實驗綜合能力和科研創新能力。

化學基礎實驗室作為高等院校教學和科研的重要基地,在素質教育、創新教育中具有其他教學環境和教學方式不可替代的重要作用[1],同時也存在著很大開發利用的潛力。

傳統的實驗教學模式使學生只能在有限的時間和空間內做內容有限的實驗,由于動手操作和接觸高新儀器的機會有限,限制了學生實踐能力和創新精神的發展[2],因此,新形勢下高等院校的基礎實驗室開放就顯得更加重要。

有關各高校在實踐中所采用開放模式的報道很多[3],但不同學校學生能力差別很大;而且不同的開放模式對實驗時間、實驗內容、實驗地點、實驗對象、實驗考核的開放側重點也不同。

針對普通本科院校的低年級學生和基礎實驗室,本課題組探討了一套利用實驗準備環節開放實驗的新模式,從基本操作技能練習開始,到應用操作技能完成化學實驗準備工作,使學生先初步具備從事科研的基本能力,再到教師研究室進行學年論文或者畢業論文等相關科研工作,分層次培養學生的實驗綜合能力和科研創新能力。這樣的培養模式無論對學生后續實驗課程的學習,還是對學生將來的就業或考研深造都有意義。本文僅對 06、07級學生培養的部分工作進行初步總結。

1 新開放實驗模式的優點

1.1 實驗技能培訓的靈活性

傳統的實驗教學和其他開放模式都要遵循統一的教學內容和管理,實驗時間、空間是受限制的,實驗主體是被動的、非自主的;而在教師指導下,學生自己安排時間選擇相應實驗室,自行分析、設計、調整作業程序,最終完成實驗準備任務的開放模式,對于實驗準備過程中一些具體工作,如藥品稱量,常規、特殊試劑的配制,標準溶液的配制與標定,材料準備,儀器調試及簡單維護等實踐內容,在傳統的實驗教學中是無法教給學生,學生也無法親自參與的。學生隨同實驗員參與實驗準備,一方面可以加強和提高相關的實驗操作技能,將實驗內容拓展到課堂之外,另一方面學生在應用操作技能技巧處理實驗準備過程中出現的實驗現象異常時,需要充分發揮主動性和創造性,從而培養學生綜合運用知識、分析和解決問題的能力,實現了實驗主體對實驗開放的自主性,使實驗時間、地點及訓練內容更具有靈活性和拓展性。

1.2 實驗教育思想的社會性

實驗準備中所涉及的實驗室日常管理,可使學生對實驗室安全防護、實驗守則、化學藥品安全管理等都有正確、規范的認識。而面對實驗準備這個綜合了各專業知識的社會協作性很強的工作,集體的力量,學生之間的相互交流和協作精神就顯得很重要[4],對于后續實驗訓練是一個難得的“熱身”機會;同時,在實驗準備工作中對實驗室環境的要求有助于加強學生的環保意識。另外,參加實驗準備環節開放實驗的學生,是從全體學生中遴選出來的,最初對學生實驗技能的訓練都按統一的要求進行,后續的培訓是根據技能層次分工的,從而營造了訓練的競爭氛圍。學生會為此更努力認真地做實驗,有助于提高實驗技能;實驗員及指導教師也會更嚴格要求自己的規范操作,耐心輔導學生,達到教學相長。

2 新開放模式先從基礎實驗室開始的必要性

2.1 普通本科院校基礎實驗教學的背景

受經濟發展水平和資源條件的限制,目前我國的許多中學化學實驗室資源還比較匱乏,加之應試教育的影響,使實驗教學成為我國中學化學教育中比較薄弱的環節。本教改組曾對廊坊師院招收的新生進行問卷調查,結果表明,對中學教學大綱要求的部分常用儀器,80%的學生見過用過,但在大綱要求應開的 21個實驗中,課堂演示實驗占 37%,沒做也沒看過演示實驗的占 33%,儀器使用率很低[5];另有調查顯示,地方師范院校招收的新生,78%沒進過實驗室,實驗基本技能和基本操作嚴重短缺[6]。

為使新生盡快進入化學實驗教學軌道,適應系統實驗學習模式,基礎實驗室既要擔負起中學實驗教學所造成的學生實驗能力“先天不足”的補課任務,又要成為后續實驗教學的一個啟蒙平臺,肩負著大學實驗教學的“啟蒙”和“傳承”的雙重使命。基于這樣的實驗教學背景,學生參與實驗準備的開放模式首先從基礎實驗室開始是非常必要的。

2.2 創新人才的早期發現和快速成長的需要

利用實驗準備環節開放基礎實驗室,從學生學習的角度講,通過動手準備基礎實驗,除了能培養學生的基本操作及綜合實驗能力外,在化學實驗儀器的裝置、設備、工具等的選擇和準備過程中,還需要用到諸如分析和綜合、歸納和演繹、抽象、比較和類比等邏輯思維方法,因此準備實驗有利于學生動手能力、創新意識和創新精神的早期培養。在與實驗員和指導教師互動解決實驗準備及科研問題時,創新意識和綜合實驗素質較高的學生能被及時發現。另外為了有效地整合實驗室資源,發揮學生的自我管理意識,我們在后續的實驗過程中采用學生負責、學生管理的方法,組織部分責任心強、綜合實驗素質好的學生,由他們負責開放實驗的平時管理,同時也借此培養了學生的管理能力。

3 新開放模式初期的操作程序

3.1 實驗小組成員的確定

教師從學生初次進入實驗室,就對全體新生發布有關學生參與準備實驗的信息,隨后經過最少一到兩個學期的培養和觀察,由學生根據自己的實際情況報名,指導教師結合平時學生的實驗基本素質及專業學習成績,遵循雙向選擇、自愿自主的原則,優化組合,組成實驗準備小組,這樣既能保證準備實驗工作的質量,又可利用有限的教育資源“優生優培”。

3.2 準備實驗小組成員的崗前安全培訓

化學實驗室有嚴格的規章制度,在實驗教師帶領下,小組成員必須首先熟悉實驗環境,明確各種規章制度、安全守則和實驗室廢物處理條例以及常見事故的緊急處理措施等,以確保后期訓練的安全性、規范化、專業化。這個階段操作培訓耗時兩個星期,由于涉及實驗室及個人安全問題,學生重視程度很高,培訓效果很好。

3.3 小組成員崗前基礎訓練

小組成員經過崗前安全培訓后,從整理實驗用品開始進行基礎訓練。初步的實踐模式是按照固體藥品—液體藥品—儲備液—滴瓶溶液—普通玻璃用品—雜品—小型儀器—大型精密儀器等,依此將實驗室實驗用品清理一遍。這樣,學生可以直觀掌握課堂之外的多種專業基礎知識和技能;如基本實驗用品的規格、用途、歸類及存放措施,固體、液體藥品的分類、存放、安全保管,儲備液的濃度、儲量、保質期,滴瓶歸類、排序等基本專業知識,特別是通過調試普通小型儀器和大型精密儀器,降低因缺乏儀器使用基本常識而造成的儀器損壞率。

3.4 輔助性實驗準備階段

經過崗前安全和基礎訓練培訓后的小組成員,就可以在教師指導下從事簡單、輔助性的實驗準備工作了。如實驗用品的擺放,簡單溶液配制,藥品回收和廢液的處理,簡單儀器的調試等;在經過幾個星期的助理準備工作后,可在教師指導和幫助下,慢慢增加工作的技術含量和工作能力的自主性。這是學生在準備實驗中發揮主體地位的核心訓練階段,耗時較長,約需要一學年實施該訓練內容。

4 后續的分層次培養

通過前期培訓和基礎實驗準備工作,小組成員已具備應有的實驗準備工作的基本技能。此時可就自己的學科愛好、技能特長與指導教師進行溝通,在教師引導下進入分流培訓階段。此階段主要在大三學年開始實施。

通過基礎實驗室的基礎培訓后,指導教師可根據學生的專業愛好,推薦給不同的學科實驗室,在不同實驗室進一步培養學生的實踐能力。如擅長儀器操作的學生可推薦到物化實驗室進行再培訓,對有機化學感興趣的學生可進入有機實驗室培訓等。

對操作技能有優勢的小組成員,可吸納進入學科實驗室和研究室,在教師指導下做一些專業性較強的專業技能培訓和科研探討,也可提前進入畢業論文的實驗階段。而基本功不夠扎實的學生依然可留在基礎實驗室重復培訓,進一步加強他們的基本功訓練。

5 結論

3年來,課題組利用實驗準備環節開放實驗室已經取得了初步成效:06級培訓小組已提前進入課題負責人的研究室,從儀器分析實驗的準備環節到學年論文的研究,以及協助教師參與畢業生的畢業論文工作,都已達到較高水平,部分學生提前進入畢業論文,部分研究成果已可以公開發表;07級培訓小組也在基礎實驗室完成了化學實驗準備的前期培訓任務,即將進入科研能力的初步培訓階段,為進入學年論文研究工作做準備;08級培訓小組正在組建中,將接替07級小組在基礎實驗室進行初級培訓。課題組還將繼續完善培訓計劃,提高培訓質量,力爭小組成員在后續實習、考研深造和就業崗位上有突出的表現。

以上工作表明,利用有限的實驗室資源讓學生參與實驗準備,能激發和培養學生的創新意識、創新思維、創新素質,提高學生的科研和實踐動手能力,有利于創新人才的早期發現和快速成長,有利于學生自主學習和人才的個性化發展;進一步加強實驗室開放的靈活性和實驗主體的自主性,對于實現全方位開放實驗,充分發揮實驗室效益具有重要的意義,是實現創新教育教學的良好途徑。另外,在學生得到實踐鍛煉的同時,也提高了實驗員教師的實驗室管理及專業技術水平,最大限度地發揮了實驗室使用功能。

[1]鄧祖軍,周玉珍,王卓婭.中國醫藥導報,2007,4(23):134

[2]殷煥順,王日為,錢萍,等.實驗室研究與探索,2007,26(10):76

[3]潘慧文.廣州體育學院學報,2005(3):125

[4]徐建東,王海燕.實驗技術與管理,2007,24(9):106

[5]何海成,范云霞,劉勝軍,等.中華當代教育,2004(5):48

[6]范志鵬.化學教育,2004(8):40

廊坊師范學院教改項目(K2008-22)

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