構建實驗教學體系的研究

于兵川吳洪特

(1.長江大學化學實驗教學示范中心 湖北 荊州 434023;2.長江大學化學與環境工程學院,湖北 荊州 434023)

構建實驗教學體系的研究

于兵川1,2吳洪特2

(1.長江大學化學實驗教學示范中心 湖北 荊州 434023;2.長江大學化學與環境工程學院,湖北 荊州 434023)

結合學校化學實驗教學示范中心建設情況,闡述了科學構建實驗教學體系,提高化學實驗教學質量的方法和應注意的問題,探討了化學基礎實驗層、綜合提高實驗層、研究創新實驗層的實驗教學及對學生創新意識和能力的培養。

實驗教學體系;化學實驗教學質量;創新意識和能力

隨著高等學校教學質量工程的實施,國家和各省市相繼啟動了實驗教學示范中心的建設工作,使高等學校實驗室建設和實驗教學改革進入了一個新的發展階段。化學是一門以實驗為基礎的學科,大學化學實驗在培養大學生認識、掌握、研究和應用化學現象及變化規律中起到十分重要的作用,對培養大學生實踐動手能力、創新意識和能力有著理論教學不可替代的重要作用[1～4]。

在化學實驗教學示范中心的建設中,實驗教學體系的建設是其中核心內容之一。國內許多高校對此進行了深入的研究與探索,積累了豐富的經驗,取得了良好的效果[5～8]。結合長江大學化學實驗教學示范中心的建設,就如何根據實際情況,科學構建實驗教學體系,提高化學實驗教學質量,培養學生實踐動手能力及創新意識進行探討。

一、新模式的應用

在實驗教學改革中,很多學校都已摒棄了實驗教學依附于理論教學、實驗教學只是對理論教學的補充和驗證、學生在實驗過程中只是“照方抓藥”、使學生處于被動接受地位的實驗教學理念和模式,變對學生“授之以魚”為“授之以漁”,確立了“以學生為本,以能力培養為核心,知識、能力、素質協調發展”的實驗教學新理念,建立了分層次實驗教學體系,使學生在實驗教學中處于主導地位,充分發揮其主觀能動性,培養其實踐動手能力和創新能力[1,9～11],在模式的轉變過程中,要注意如下問題。

第一,“使學生處于主導地位”是指不能讓學生在實驗過程中機械地照搬實驗講義,動手不動腦而是要引導學生學會思考,老師不要設置一些不必要的條條框框,使學生在實驗過程中受到過多的禁錮,而是要提出問題,引導學生產生新的“想法”,讓學生帶著“問題”和“想法”去做實驗,從而做到“手腦并用”,充分發揮學生的主觀能動性。要允許學生“實驗失敗”,并引導學生分析失敗的原因,找出解決問題的方法,而這往往比一次順利成功的實驗更能激發學生的學習興趣,鍛煉學生克服困難的勇氣。

第二,“以學生為主體”不是對學生“放任自流”更不是老師的責任和工作減輕了。相反,對老師的責任和工作要求更高了。老師要在指導學生實驗之前,認真備課,精心設計“問題”和“想法”,這些“問題”和“想法”會導致什么結果等,而且這些“問題”和“想法”應該是在該層次學生的知識掌握范圍之內或稍高,使學生通過努力和1～2次失敗就可達到其目的,這樣即保護了學生的“成就感”,又使學生體驗到了“挫折教育”。此外還應注意,發揮學生的主觀能動性并不是指在實驗過程中學生可以隨心所欲,而是要對學生的基本操作、數據的取得和處理等進行嚴格規范和要求,這樣才能使實驗結果真實有效,要在培養學生科學嚴謹的工作態度上引導其充分發揮創新能力。

第三,要達到以上目的,要求老師必須具有豐富的教學經驗和很強的業務能力。筆者認為,集體備課和集體預備實驗是一種較好的方法,在這個過程中,可起到集思廣益、相互補充的效果,使設計的“問題”和“想法”更科學、更切合實際,同時,對年輕老師的培養也起到了作用。能夠做到以老帶新,工作理念以新補老的效果,促使實驗教學隊伍的整體水平得到全面提高。

二、加強基礎,科學構建實驗教學體系

對大學生實踐動手和創新能力的培養是一個循序漸進的過程,不能因為要培養學生創新能力而忽視基礎知識和技能的教學,相反還必須要加強學生這些方面的學習和訓練,并把對學生創新意識和能力的培養貫穿于實驗教學的全過程[12],科學構建實驗教學體系。

(一)化學基礎實驗層

該層次屬第一層次實驗教學范疇,對象主要是處于初級階段實驗課程學習的低年級學生,其主要教學任務和目的是讓學生扎實地掌握和熟悉常見儀器設備及實驗手段的基本操作技能,培養其科學嚴謹的工作作風,并引導創新意識的培養。在此階段實驗教學中,主要開設那些對驗證學生所學基礎理論知識,掌握基本操作技能具有顯著作用的經典實驗項目,教學模式仍然主要按照教材講義的內容進行,但在教學過程中,可以演示實驗、仿真實驗和做思考題的方式對所做實驗的發展、前沿動態等對學生進行介紹,從而培養學生思考問題的意識和方法,啟發其創新意識。

(二)綜合提高實驗層

對于已經掌握基本操作技能的學生,應及時讓其進入第二層次,即綜合提高實驗層的學習。該層次可分為兩個部分,第一部分主要開設具有一定二級學科交叉的綜合性實驗項目,主要任務和目的是讓學生綜合應用所學理論知識。學生在第一平臺學習和掌握的基本實驗技能開展實驗活動,鍛煉學生對知識和技能的綜合應用能力,并進一步熟練掌握基本實驗技能。在該部分實驗教學中,對部分實驗項目可由老師設計幾種不同的實驗原理及基本實驗技能綜合應用的實驗過程,讓學生分組分別按不同的方案進行實驗,然后在老師指導下對不同實驗方案的理念、過程、工藝及結果等進行對比和討論,確定相對來說最合理、最先進的實驗方案,該方案是什么思路、創新點在什么地方、出現的問題如何解決等,引導學生以創新思維的方式思考問題,培養學生的創新意識。

第二部分為綜合設計性實驗,在該部分實驗教學過程中,主要由老師提出實驗項目,在老師指導下由學生通過查閱資料,綜合應用所學知識和實驗技能,設計出切實可行的實驗方案,在實驗過程中,要引導學生善于發現問題并進行分析與解決,實驗結束后要組織學生進行分析討論和對比,評出較為科學合理,并具有一定先進性的實驗方案,鍛煉學生獨立操作能力,知識和技能的綜合應用能力及學生的創新能力。

在該層次實驗項目的設置中,應注重設置一些具有專業特色以及由科研成果轉化而來的實驗項目,并引導使用自主開發研制的實驗儀器設備,使學生感受到實驗活動和科研的緊密聯系,兩者的相互作用對科技創新有無窮魅力。

(三)研究創新實驗層

該層次的實驗活動是鍛煉培養學生創新能力的主要體現。在該層次的實驗教學中,可以讓學生加入到老師主持的科研活動中去,在老師指導下進行相對獨立的科研實踐活動,了解科研全過程;也可以讓學生根據自身特點,自帶課題,在老師指導下以業余科研小組的方式進行科研實踐活動,并注意在這些實踐活動中引導和指導學生參與自主開發研制實驗儀器設備。這些方式都能讓學生最大限度地發揮其內在潛力,培養學生的團隊意識和協作精神,并使所學知識在科研實踐活動中得到充分運用,鍛煉和提高學生的創新能力[12]。

在這三個層次的實驗教學體系中,第一層次是基礎,要加強,應占整個實驗項目和學時的50%左右。要以啟發創新意識—培養鍛煉創新意識和能力—鍛煉提高創新能力,這一過程使對學生創新意識和能力的培養鍛煉貫穿于整個實驗教學體系,全面提高實驗教學質量。

三、依托優勢,突出特色

每一所高校對學生的培養定位、自身優勢和特點等都不盡相同,因此,必須充分發揮自身優勢,體現出鮮明的特色。

學校化學實驗教學中心所依托的化學與環境工程學院擁有眾多的科研項目和充足的科研經費,它們為開展研究創新性實驗提供了豐富的潛在資源“中心”充分利用這一優勢,將研究創新性實驗與科研緊密結合起來,讓學生加入到老師的科研團隊中去,進行合作式研究創新性實驗,在老師的指導下開展業余科研等科研實踐活動。同時,通過學生的研究創新性實驗,為科研提供了豐富的人力和硬件保證資源,實現了實驗教學和科研的良性互動;對已經取得階段性成果的科研項目,“中心”對其進行仔細篩選和科學的論證,促使其向實驗教學內容的轉化,自主研制儀器設備。通過此類創新性實驗,讓學生體驗理論知識和基本實驗技能在科研中的實際應用,鍛煉和提高學生的實踐動手能力和創新能力。

“中心”承擔11個院(系)、27個專業的本科生基礎化學實驗教學任務,涉及理、工、農、醫等學科,涉及面大、服務面廣的特點,在實驗教學體系建設中,有針對性地將化學與石油、地礦、農學、生物、醫藥、環境科學等學科的結合和應用納入實驗教學內容,引導學生在掌握基本實驗技能和手段的基礎上,根據自己所學專業、興趣和發展方向,選擇合適的實驗項目和課題,讓學生在實驗過程中,充分體會化學與其所學專業的結合和應用,并思考如何加大應用范圍和深度,從而提高學生的學習興趣和實踐動手能力,培養鍛煉學生的創新能力,使“中心”成為非化學化工類專業人才實踐動手能力和創新意識的培養和訓練基地,同時,也促進了化學化工類實驗教學水平和質量的提高。

[1]張樹永,張劍榮,陳六平.大學化學實驗教學改革的基本問題和措施初探[J].大學化學,2009(4).

[2]于兵川,吳洪特,童金強.科研成果轉化為實驗項目初探[J].實驗室研究與探索,2009(1).

[3]黃馳,席美云,程功臻.大學化學實驗教學體系改革[J].大學化學,2006(6).

[4]劉洪來,王燕,汪建軍,等.化學實驗教學質量體系的建設與實踐[J].化工高等教育,2008(3).

[5]陳國輝,李元高,羅一鳴,等.通過示范中心建設深化實驗教學體系改革[J].實驗室研究與探索,2008(4).

[6]王志偉,張田梅.構建多層次、模塊化、開放式的實驗教學體系[J].黑龍江高教研究,2008(5).

[7]歐陽玉祝,李佑稷,石愛華.深化實驗教學改革,構建多層次實驗教學體系[J].實驗室研究與探索,2009(10).

[8]阮源萍.提升高?；瘜W實驗教學中心的軟實力[J].實驗室研究與探索,2009(1).

[9]于翔濤,吳洪特.大學生實驗與大學生綜合素質培養[J].長江大學學報(社會科學版),2009(2).

[10]岳松,蔣珍菊,芮光偉,等.基礎化學實驗教學改革探索與實踐[J].實驗科學與技術,2006(3).

[11]孫海翔.大學化學實驗教學改革的幾點建議[J].長春理工大學學報(高教版),2009(10).

[12]于兵川,吳洪特.實驗教學與科研有機結合,培養學生創新意識和能力[J].實驗室研究與探索,2010(2).

責任編輯 胡號寰 E-mail:huhaohuan2@126.com

Construction of Scientific Experimental Teaching System and Improvement Experimental Teaching Quality of Chemistry

YU Bing-chuan
Demonstration Center of Chemistry Experiment Teaching,Yangtze University,Jingzhou Hubei434023;
School of Chemistry and Environmental Engineering,Yangtze University,Jingzhou Hubei434023

WU Hong-te
(School of Chemistry and Environmental Engineering,Yangtze University,Jingzhou Hubei434023)

Combing with the constructional condition of chemistry experiment teaching center,some questions are brought up in this paper,such as constructing scientific experimental teaching system and improving method of chemistry experiment teaching quality.And this paper also discusses experimental teaching methods,including chemistry basic experiment level,comprehensive improvement experiment level and research and innovation experiment level,explores the methods of those which based on cultivating students’creativeness and ability,and introduces the advantages and constructional characteristics of the chemistry experiment teaching demonstration center of Yangtze University.

experimental teaching system;experimental teaching quality of chemistry;creativeness and ability

book=5,ebook=121

G642.0

A

1673-1395(2010)05-0054-03

2010-00-00

湖北省教學研究項目(20060246);鄂教科“十一五”規劃項目(2007B124);長江大學教學研究項目(J Y07018)

于兵川(1964—),男,湖北江陵人,教授,主要從事化學化工實驗教學和應用化學研究。