化學類專業“一體化，三層次”實驗教學

陳利強　朱明霞　陳麗華　孫麗娜　孫晶

摘 要：介紹了化學類專業實驗教學現狀，針對現狀問題構建“一體化，三層次”實驗教學新模式。這種模式有助于學生基礎實驗能力提升，有助于學生提出問題﹑分析問題和解決問等綜合能力培養。

關鍵詞：一體化;三層次; 實驗教學;綜合能力

化學及應用化學是以實驗為基礎的學科，因此，培養學生實驗能力是這兩專業的基本要求。實驗教學一方面促進學生理解所學知識，另一方面，不斷提高學生動手能力，且對學生思維拓展及綜合素質培養具有重要作用。基于以上原因，實驗教學在整個化學類專業人才培養過程中具有不可動搖的地位。按照教育部對大學生培養要求為基準，著力提高大學生的思辨能力﹑創新創造能力和可持續競爭能力。我們提出構建化學類專業“一體化﹑三層次”實驗教學新模式。“一體化”是指依據教育部以培養適應當前社會要求的創新和應用型人才為宗旨的要求，服從人才培養方案，盡可能構建完整知識體系;“三層次”是指實驗內容設置遵循學生認知規律分三個層次進行設置，第一層次是為培養學生基本實驗技能和方法的“基礎化學實驗”;第二層次是為學生理解學科間交叉知識而設置的“綜合實驗”;第三層次是為培養應用性及創新性人才而開設“專業設計型實驗”。

一、化學類專業實驗教學現狀

目前我校化學類專業實驗教學存在問題普遍表現為：學生操作能力差，學生應用基礎知識解決實驗中問題及解釋實驗現象的能力比較薄弱，學校的儀器設備更新換代速度跟不上社會發展需求，這導致學生掌握的實驗技能與用人單位的實際需求存在差距。部分老師及學生的思維意識還停留在重理論輕實驗的階段，這導致實驗教學在整個教學環節中更處于弱勢地位。還有部分同學對偏重于基礎驗證型的實驗不感興趣，這導致該部分學生的積極性難易調動起來，實驗教學效果更無從談起。分析發現：當前實驗教學弊端如下。

（一）實驗教學內容系統性、層次性存在局限性

無機實驗側重于對學生單項技能的考察和單一知識點的驗證，且注重觀察實驗現象。分析實驗側重結果，不關心樣品的來源和處理過程等。有機實驗側重是否有產品和產率，不考慮過程及產品的純度等問題。物理化學實驗則注重實驗報告分析，而缺乏對其他方面的關注。各門實驗課設置實驗內容時，更多局限于本課程的知識點及側重方面。缺乏將各化學二級學科知識點有機銜接的綜合性設計實驗，缺乏讓學生系統性﹑層次性和綜合性應用所學知識的實驗平臺。

（二）教學方法和教學模式固化

當前化學類實驗教學流程主要是：課前學生寫好預習報告，課時老師檢查實習報告，同時講解實驗原理﹑實驗步驟及實驗操作注意事項等，順便針對學生預習情況進行提問等。上述工作完成后，學生開始按照實驗流程進行相關實驗操作，不需要獨立思考為什么這樣操作？實驗現象或者結果為什么是這樣？即“照方抓藥”式培養。這種培養模式也具有一定優勢，如：在培養學生掌握基本實驗操作技能的同時，培養學生嚴謹、認真和實事求是的科學態度。但是缺點也比較突出，如：對培養和提高學生思維和創新能力存在一定局限性，提升學生應用所學知識分析問題和解決問題的能力也存在一定障礙。

（三）教學設備短缺，教學實驗質量難以得到保證

地方本科高校的辦學經費有限，實驗教學設備短缺是普遍問題。如：開設儀器分析實驗時，液相色譜﹑氣相色譜﹑質譜﹑原子吸收﹑X射線衍射和拉曼等大型儀器存在臺數少，甚至只有1臺。在理論課和實驗課進度方面要求銜接良好的情況下，就會導致大量學生的實驗課集中在短時間內完成，這就導致實驗設備短缺，學生只能通過分大組完成實驗，且大多數大型儀器實驗只能是演示實驗。在這類實驗過程中，學生大多數扮演旁聽者角色，很少有上手實踐的機會，因此，學生參與程度不夠，這會導致實驗教學質量難以得到保證。

按照“一體化﹑三層次”的要求組織實驗教學，整合實驗室有限資源，著力提高師資水平和改革現有教學模式目的是破解當前化學類實驗教學存在的問題。

“一體化﹑三層次”的實驗教學模式是當前化學類專業實驗教學改革的重點，也是需要突破的核心問題。

二、化學類專業實驗教學改革構想

針對化學類專業實驗教學現狀及存在問題，提出構建“一體化，三層次”實驗教學新模式。

（一）“一體化、三層次”教學體系構建

在構建“一體化、三層次”實驗教學新模式過程中，必須堅守的原則是強化基礎知識及基本操作﹑創新實驗課程結構及實驗內容。以強化基本實驗技能﹑提高學生創新創業意識﹑實驗內容按照培養目標層層推進，并不斷更新實驗內容。大一大二階段注重基礎實驗，主要通過知識點驗證型實驗的開展來側重培養學生基本技能與方法，在設計實驗時，盡可能考慮知識點交叉應用，這樣有助于精簡基礎實驗。在大三時開設兩學期綜合實驗，實驗內容從簡單的兩個二級學科知識交叉到三個二級學科知識交叉，最后能設計涉及多個二級學科知識的綜合實驗。綜合實驗開設是以提高學生綜合運用所學知識，同時強化學生理解學科間聯系為目的。綜合實驗開設可以為后續大四開設專業設計實驗打下堅實的基礎，依托專業設計實驗培養學生提出問題﹑分析問題和解決問題的能力，在該過程中潛移默化式培養學生創新創業意識和科研思維等。實驗內容設計方面可以結合科任老師的科研項目，也可以追蹤最新的學科熱點問題，這樣有助于激發學生的興趣。

（二）教學方法和教學模式更新

很多老師采用填鴨式教學方式對學生對進行知識灌輸。因此，整個教學方式比較單一，且學生在該教學模式中處于被動的接受知識。這會導致學生興趣不大，且缺乏積極主動探索的精神。我們采取學習小組模式，鼓勵學生自由或者指定組建學習小組。通過問題引導問題，激發學生團隊與教師共同討論及探索的興趣。同時有效地利用國家精品課平臺及各種慕課資源，輔助實驗教學，將原來填鴨式講出的實驗原理﹑操作過程及注意事項通過視頻或者動漫演示展現出來。對于實驗操作準確，快速完成實驗的同學和能提出有意義問題的同學可以在本次實驗報告中評分中增加5分，以激發學生的主動性。

（三）高效利用現有設備進行實驗教學

為破解實驗設備短缺的問題，對于大型儀器設備可以采取實驗室開放模式，在每周三下午7-8節課開放1-2臺大型儀器。學生可以參觀儀器，了解儀器的工作原理，結構等。老師最后布置作業，讓學生回去基于這臺儀器的功能及現有的知識設計一個實驗。對于參加完所有大型儀器實驗室開放并提交實驗設計方案的同學可以給其實踐學分。有些綜合實驗在現有設備不夠的情況下，鼓勵教師借助計算機開展虛擬實驗，或者采用現有設備及虛擬設備相結合的實驗模式。這些措施有助于現有實驗設備在實驗教學過程中高效利用。

三、化學類專業實驗教學改革意義

通過實踐探索得到一套合理的，具有可操作性且適合培養化學類“應用及創新型”人才的實驗教學培養體系。這也是本次化學類專業實驗教學改革的意義所在。教學大綱是整個教學的綱領性文件，因此，制定出與人才培養目標相匹配的各類實驗教學大綱尤為關鍵。實驗教學大綱必須符合“一體化、三層次”的總體要求，且突出基礎實驗﹑綜合化學實驗和專業設計實驗的層次性及整體性。實驗教學大綱還得遵循學生的認知規律，接地氣，充分體現出實驗教學促進學生對理論知識的吸收及消化。構建 “一體化、三層次”的實驗教學體系，不僅有利于打破原有二級學科間的界限，有效整合課程內容，還有利于在總課時不變的情況下，精簡部分基礎實驗課程內容，增加專業設計實驗課時。

四、結語

通過構建“一體化、三層次”實驗教學新體系，一方面可以通過基礎實驗加強學生的動手能力，綜合實驗鍛煉學生應用多個知識點的能力，另一方面借助專業設計實驗來培養學生提出問題﹑分析問題和解決問題的能力。隨著后續改革措施的進一步細化，新時期 “一體化、三層次”的實驗教學人才培養模式的優越性必將越來越突出。

參考文獻

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基金項目：文章為2018黑河學院高等教育教學改革校級重點項目的研究成果，項目編號：xjg1807;文章為黑龍江省教育科學“十三五”規劃2019年度重點課題的研究成果，項目編號：GJB1319092。

作者簡介：陳利強（1983.12- ），男，漢族，江西樟樹人，黑河學院副教授，博士，研究方向：環境友好催化。