學生參與實驗準備對提高實驗教學質量的研究

賴增哲 何旭君 謝騰飛 吳 剛 趙 靜

(廣東生態工程職業學院 生態工程系，廣東 廣州 510520)

在高等教育自然科學課程中，實驗教學是課程內容的重要環節，也是驗證理論知識的基本手段，如何開展好實驗教學工作、提高實驗教學質量是一項值得深思的問題。傳統的實驗教學，實驗準備通常由授課教師和實驗員共同完成，學生提前預習實驗內容，進入實驗室后，依照授課教師的講解和要求，完成實驗步驟，得出實驗結果，最后撰寫實驗報告，由教師根據數據情況和實驗結果評價打分。這種傳統的教學模式，往往忽視了實驗準備工作的重要性。雖然，不同專業因自身學科發展規律的不同，各自相應課程的實驗要求會有所差異，但一項科學的實驗，能否順利并成功地完成，達到實驗目的，準備階段的工作起到了非常重要的作用。

1 當前實驗教學環節存在的問題

1.1 課堂教學模式單一，未突顯學生主體地位

目前，有的實驗課堂仍以教師為主導，學生被動記憶和執行。一本實驗手冊、一套實驗課件，然后教師滿堂地講實驗原理、實驗步驟，學生不加思考、拼命記錄，生怕遺漏任何一項“標準”。接著教師當堂示范，學生“照方抓藥”、“依葫蘆畫瓢”走一遍實驗流程，知其然而不知其所以然。個別學生甚至開小差，不動手操作，實驗報告照抄小組成員的，嚴重影響了實驗教學效果。

1.2 不重視實驗考核，有崗位倦怠感

有的專業核心課程開設有實訓周，故有實驗實訓考核環節。但絕大多數理科課程皆因考核時間有限，加之學生人數較多，通常沒有實驗考核環節。實驗模塊的成績評定一般依照學生出勤及實驗報告來綜合打分。然而，單憑實驗報告的內容并不能客觀反映學生的實驗操作水平。但有的教師明知不合理，卻不愿改進，授課老師的職業倦怠感及責任心缺失，嚴重影響了實驗教學的質量。

1.3 實驗資源緊缺，學生操作不規范

近年來，高等教育招生規模持續擴大，一些高職院校擴大了生源，學生人數暴增，但教學資源卻沒有能配套跟上，實驗資源緊缺，導致一個實驗臺面安排7～8名學生，共同完成單個實驗，資源分配不公，學生缺乏實操訓練，操作手法不規范、不熟練，實驗教學效果大打折扣。

2 學生參與實驗準備的必要性

2.1 培養學生的實驗興趣及嚴謹的專業素質

偉大的科學家愛因斯坦曾說過：“興趣是最好的老師，興趣是學習自覺性的起點，是智慧靈感的源泉。”[1]大學生初入實驗室，對儀器設備充滿好奇，積極性較高。此時，若鼓勵學生參與實驗準備，一方面可以激發學生的學習熱情，促進他們的求知欲望和自主學習；另一方面可以傳承實驗工作者應具備的嚴謹的科學態度、理性的探索精神和團結互助的協作精神。比如，通過實驗準備工作，學生對于實驗室的各項規章制度了解更透徹，同時掌握了實驗室廢棄物的處理方法及實驗室常見事故的緊急處理措施等。傳統實驗教學，許多學生對實驗預習缺乏全面認識，并不會主動利用課余時間提前“消化”實驗原理和提出實驗疑問，實驗課上被動操作，應付了事。而讓學生參與實驗準備可化被動為主動，實驗準備過程中遇到的問題，促使學生去查找資料，或者主動詢問教師，大大地提高了預習效果，也激發了學生的學習興趣，實驗教學質量自然也能得到保證。

2.2 減輕實驗員壓力，提高實驗準備效率

實驗準備工作通常較繁瑣，僅僅靠實驗員單獨準備數個班級的材料，客觀來講工作量較大[2]。尤其是針對生化實驗所需的實驗試劑，配制時間一般較長，個別“現配現用”的化學試劑更是增加了實驗員的工作量。譬如短時間準備Na2S溶液或淀粉溶液。此外還有實驗課程所需的儀器設備調試、器皿耗材的分組準備等工作。實驗員既要準備實驗，又要輔助授課教師指導學生操作，工作任務繁重。如果讓學生成立實驗準備小組，積極協助實驗教師準備實驗，不僅能加強學生實踐操作能力，也能減輕實驗教師的工作負擔，提高準備工作的效率[2]。

3 學生參與實驗準備的具體做法

3.1 組建實驗準備小組，培養成員實驗安全常識

從學生理論課程開課初期，授課教師就可發布有關組建學生參與實驗準備小組的通知。隨后經過一段時間的理論學習，物色和觀察適宜的對象。最后根據學生的主觀意愿及專業基礎情況，雙向選擇，組建各課程對應的實驗準備小組。針對學生對各門課程的興趣狀況，且利用有限的實驗資源“優生優培”，同時提升各課程的實驗工作效率。

高校實驗室不管是工程技術類，還是生化反應類，皆有一套嚴格的實驗室規章制度。要開展各類實驗，崗前安全培訓是十分必要的。以化學實驗室為例，小組成員開展化學實驗前，務必在實驗教師的帶領下，熟悉《實驗室安全管理制度》、《危險化學品安全操作總規程》和《實驗室廢物處理條例》等，以確保后續工作的安全性、規范性和專業性。

3.2 強化學生基本操作技能技巧

通常實驗所需的儀器設備、試劑藥品及其它耗材種類繁多，準備工作需考慮的問題紛繁復雜，要想學生能短期內開展好工作，集中強化訓練是必不可少的。從熟悉實驗用品開始，常見的實驗原材料規格、用途及存放要求；溶液的配制方法、儲存器皿及有效期限；常規小型儀器的使用方法及擺放位置；貴重精密儀器的調試、操作和維護保養等，都是課堂以外實驗準備工作額外應掌握的專業基礎知識與技能。具體做法是，實驗教師可采取親自操作演示和網絡視頻教程相結合的方式，有條件的實驗室，還可將教師準備實驗的工作過程錄制成視頻供學生觀看[3]。讓學生學以致用，時刻解剖實驗準備的各項細節。

3.3 引導學生運用知識解決問題

經過前期的強化培訓，學生基本掌握實驗準備的協助能力，下一步就是安排各實驗準備小組協助實驗教師完成各門課程的實驗工作。此階段仍以教師為主，學生為輔。小組成員在教師指導下完成部分簡單的工作，例如配制一定濃度的生化試劑、實驗器材的分組準備、試劑藥品的添加補充、廢棄物的分類待處理、常規儀器的調試和校準等。其中，在試劑配制和廢棄物處理方面可引導學生運用所學知識獨立完成，包括濃度計算、廢棄物的性質判斷等。反復訓練，學生的實驗準備能力能獲得進一步加強。

3.4 培養學生的綜合實驗操作素質

有了操作能力和運用知識的水平，學生基本具備了獨立準備實驗的能力。此時，教師可實行實驗室和準備室定期向實驗小組開放的制度。該階段以學生為主體，教師的任務是從旁監督、指導。小組成員應在組長的安排下，合理分工、團結協作，在班級實驗開始前完成實驗準備的各項工作。不同的學科實驗，準備工作的難易程度和繁瑣程度各不相同。縱然是同一門課程的不同章節實驗，準備工作的具體細節也會有所差異。所以安排學生獨立準備實驗時，務必循序漸進、由易到難、逐步推進。這樣才能避免學生出現畏難情緒，進而持續保持積極向上的學習動力。如此下來，學生不僅掌握了過硬的理論基礎知識和扎實的操作技能，還養成了嚴謹求實的科學態度和工作作風。

4 學生參與準備對提高實驗教學效果的體現

4.1 確立學生的主體地位，加強了教與學的互動性

以往的實驗教學，準備工作由實驗員和授課教師完成，學生是在一切準備就緒的情況下進入實驗室完成“制定動作”的，實驗結束后即馬上離開。既不關心實驗前后的實驗室工作，也不思考當堂實驗所要掌握的操作技能和聯系的理論知識。被動地機械操作，馬虎了事、不求甚解，實驗效果不理想。如果讓學生主動參與實驗準備工作，則可利用師生共同準備實驗，拉進師生間的距離，把“教”與“學”及“師”與“生”融為一體。在準備實驗過程中，雙方能在彼此平等、坦誠的基礎上進行交流、溝通和探討[4]。教師多從學生的角度出發，去考慮他們的思維模式，盡可能把實驗知識講得通俗易懂。而學生亦從中學習到老師嚴謹的治學態度。兩者共同思考、解決和應對實驗準備中出現的問題，不斷探索新思路和改進實驗新方法。在某種程度上挖掘出了學生的自我潛能，加強了教與學的互動性，使得實驗教學質量得到很大提升。

4.2 提高學生的預習效果，避免了實驗的盲目性

眾所周知，技術課程實驗，課前預習是十分重要的。在預習中明確實驗目的，熟悉實驗內容，理解實驗原理，清楚實驗裝置及注意事項等，是上好實驗課程的重要前提[5]。然而，現在很多學生對實驗預習缺乏充分認識，態度也不端正，很大程度都是應付了事，甚至不做預習，故實驗過程出現手足無措或手忙腳亂，實驗時間延長，實驗誤差較大等問題。讓學生參與實驗準備，學生的學習觀念發生轉變，實驗操作變成了自身掌握技能的方式，順利完成實驗就是檢驗自身是否學會技能操作的判斷標準。他們從最初的“任務預習”變成了現在的“需求預習”，端正了實驗態度，提高了預習效果，也做到了“心中有數”，實驗成功率大大提升，教學效果也明顯的獲得提高。

4.3 激發學生的實驗興趣，調動學生的學習熱情

子曰：“知之者不如好之者，好之者不如樂之者”(《論語·雍也》)，萬世師表孔子向我們闡述了學習的三個層次，以‘知之者’突出‘好之者’，再緊承‘好之者’突出‘樂之者’。要想取得好的學習效果，秘密是要熱愛學習。不同的人在同樣的學習環境下學習效果不一，自身的素質固然是一個方面，更重要的還在于學習者對于學習內容的態度或感覺[6]。正所謂“興趣是最好的老師”，當學生對一門課程產生了興趣，還有什么理由學不好[6]。所以讓學生參與實驗準備，讓學生自己準備實驗器材、試劑藥品及設計實驗方案等，體現了老師對學生的信任和認可。對學生而言，這是一種鼓勵和支持，能無限量地提高學生的學習熱情，培養其自信心，激發其內在潛力和對學科的持久興趣。以化學實驗為例，計算的準確度、稱取藥品的精密度、試劑配制的方法選擇和使用試劑的純度等因素，都會對后續的實驗結果產生影響。而產生的影響是導致結果偏高還是偏低？如何運用所學的理論進行分析？經過一系列的準備實驗，學生的腦海里就會充滿各種懸念，進而對實驗課上的實驗過程產生興趣，激發他們的求知欲，引發他們積極去思考，間接鍛煉了學生的觀察力、分析力和獨立解決問題的能力。

4.4 培養嚴謹的實驗作風，提高學生的綜合素質

嚴謹的實驗作風有助于學生養成實事求是的科學態度。它包括：正確使用儀器設備、規范的實驗操作、認真觀察并記錄數據與分析實驗現象、如實完成實驗報告、遵守實驗室規則、節約藥品和注意實驗室財產安全、環境衛生等方面[7]。而讓學生參與實驗準備，是培養其嚴謹實驗作風和提高其綜合素質最行之有效的方法。因為各門課程的實驗準備工作涉及的內容錯綜復雜。以微生物學實驗為例，準備工作就包含生化試劑的配制與分裝、培養器皿的殺菌消毒、高溫滅菌鍋和超凈工作臺的準備及調試、試劑盒的選取和擺放、藥品的上架與下架、實驗后的廢棄物處理等，每一個環節都需要慎小謹微，用心準備，才能確保實驗的順利進行。經過長期的反復操作、習慣養成，準備者就會具備純熟的實驗技能、較強的責任心和一絲不茍的工作態度，其綜合素質也遠遠高于“趕鴨式”實驗教學所培養出來的學生。

5 結語

總的來說，利用有限的實驗資源讓學生自主參與各門課程實驗準備，可激發學生的學習興趣，調動學生學習的主觀能動性，促進師生交流，更提高了實驗教學質量。雖然成立各課程實驗準備小組目前只能受益部分積極好學的學生，但要普及到全體學生也并非不可能，最根本的問題是要形成良好的學風和教風。在教學過程中教師要不斷更新教學理念，以學生為本，樹立以提高教學質量為目標的理想。傳統的實驗教學模式已不能滿足當前社會對職業技能人才的培養要求，如何實現實驗教學中的創新與改革，是我們教育工作者要繼續思考的問題，未來咱們仍要不斷探尋出更加有效的實驗教學模式[8]。