一種新的教學管理方式在實驗教學中的運用

趙霞，賈生海，張芮，張金霞，朱燕琴，薛媛

（甘肅農(nóng)業(yè)大學 水利水電工程學院,甘肅 蘭州）

一 引言

專業(yè)綜合實驗Ⅱ課程是甘肅農(nóng)業(yè)大學農(nóng)業(yè)水利工程專業(yè)推薦選修中的一門實踐課程，是將《地下水利用》《灌溉排水工程學》《節(jié)水灌溉理論與技術(shù)》三門課程實驗進行優(yōu)化整合，單獨設(shè)置、獨立考試的綜合實驗課程[1,2]。這門課程共計16 學時，由專職實驗教師負責，在大學第六學期開課，主要以設(shè)計性實驗為主，通過學習讓學生能夠掌握實驗基本原理和測定方法，重點借助大型基礎(chǔ)實驗儀器和精密儀器設(shè)備，讓學生能夠自主設(shè)計多種實驗方案，在應用中利用所學知識儲備解決實際碰到的各種復雜問題，從而鍛煉學生的動手能力、分析能力、創(chuàng)新能力以及科研意識和團隊合作精神[3]。

目前，專業(yè)綜合實驗Ⅱ課程在學院水資源與灌溉排水學實驗室完成，教學中主要存在的突出問題一是大型實驗儀器和精密實驗儀器臺套數(shù)量均不足，學校很難同時配備足夠設(shè)備來滿足實驗需求[4]；二是在實驗操作過程中，部分學生存在“等、靠、混”思想嚴重，未真正參與實驗，導致這部分學生實踐不足。立足現(xiàn)有本科實驗教學條件，如何嚴格落實教學計劃的同時又能保證實驗教學質(zhì)量。筆者從教學管理方式入手進行改革，注重學生之間的差異性，注重對學生科研能力的培養(yǎng)。以2016 級該專業(yè)學生為研究對象，以小組學習為主要組織形式，在學生分組做實驗實行組長負責制的基礎(chǔ)上，引進組長跟進制度，是一個不錯的教學管理方式，取得了一定的成效。

二 組長跟進制度內(nèi)涵

組長跟進制度指為了加強實驗項目的計劃管理，保證實驗項目在規(guī)定的教學學時內(nèi)完成，將班級學生分成n 個小組，每個組5～6 人，在每個小組內(nèi)安排一個具有較強組織能力和學習能力的學生擔任組長，跟進實驗過程，稱為組長跟進制。該制度在實驗課堂中主要是針對設(shè)計性實驗運用。即當?shù)谝唤M的學生做實驗時，第二組的組長跟進第一組學習。同理，當?shù)诙M做實驗時，第三組組長跟進第二組學習，直至最后一組完成實驗。

三 教學實驗安排

以最長實驗學時為上下時間段，筆者將不同學時、難易不同的4 個設(shè)計性實驗項目進行合理配置，難易實驗項目錯時進行。以第一次實驗為例，具體安排如表1 所示。其中溝灌條件下，土壤水分運動規(guī)律實驗和氨氮實驗難度較大，電導率和濁度實驗難度相對較小。實驗教學安排溝灌條件下土壤水分運動規(guī)律由實驗第一組學生做，第2 組的組長跟進學習，因該實驗裝沙過程會產(chǎn)生大量灰塵，故要求學生課前30分鐘裝好沙。待正式上課時（15:00）第3 組學生進入實驗室開始做氨氮實驗，第4 組的組長跟進學習。30 分鐘后，第5 組學生進入實驗室進行濁度測定，第6 組的組長跟進學習。以上課時間為起點，待60分鐘后，第7 組學生進入實驗室進行電導率測定，第8 組的組長跟進學習。同一時段，4 個不同實驗項目均能在規(guī)定學時內(nèi)完成。實驗前每個項目均有30 分鐘時間教師通過檢查提問的方式，協(xié)助學生進一步調(diào)整完善實驗設(shè)計方案，理順實驗總體思路。

表1 教學實驗安排

四 組長跟進制在實驗教學中的應用實踐

1.突出課前充分預習

實施組長跟進制度后，跟進組長及時給自己所在小組反饋被跟進小組的實驗情況，包括實驗教師提出的問題、被跟進小組組員分工安排、實驗過程中遇到的疑難問題、實驗方案設(shè)計等。目的在于組長更好地發(fā)揮其組織職責，通過建立小組QQ 群、微信群等交流工具，使自己小組組員實驗前有一個明確的預習方向，重點了解被跟進小組的方案、重難點、遇到的疑難問題等。組員在預習時能夠分析被跟進小組的方案優(yōu)缺點，產(chǎn)生更新的想法積極思考新的方案設(shè)計。能夠?qū)嶒炛仉y點進行相關(guān)書籍和文獻的查找。能夠?qū)Ρ桓M小組實驗過程中遇到的疑難點展開充分交流討論，得出一套做實驗的總體實施思路和解決方案等。通過實驗前這些問題的解決，學生充分預習，做到心中有數(shù)。

2.重視實驗細節(jié)

實驗細節(jié)是實驗成敗的關(guān)鍵[5]。學生在實驗過程中，往往忽視指導書中的注意事項，或未對其中的幾點進行深刻思考，造成實驗失敗。實驗教學中教師必須要引導學生重視實驗細節(jié)。例如，溝灌條件下土壤水分運動規(guī)律實驗其目的是通過室內(nèi)長方體土槽觀察土壤濕潤鋒的擴展過程，了解入滲水量隨時間的變化關(guān)系和濕潤體水分分布情況。該實驗注意事項第一條為細沙的裝入方式會影響實驗效果，這是一個關(guān)鍵的實驗細節(jié)，如果學生操作不得當，一次性裝入細沙，或者在裝入的過程中將細沙壓實，造成的后果是實驗效果不理想，則必須要將長、寬、高分別為0.8m、0.2m、0.7m 長方體體積的濕沙倒出，晾于實驗室地面上，等濕沙經(jīng)過1～2 天的晾干才能再做實驗。經(jīng)過多次實踐，該實驗合理的細沙裝入方式是先裝大約10cm 一層的厚度，再將細沙平鋪，循環(huán)此過程直至裝到所設(shè)置的V 型壟溝底與進水口齊平的位置高度。

3.準確把握，規(guī)范實驗操作

規(guī)范性使用儀器是對學生基本行為素質(zhì)的訓練，也是提高儀器使用壽命的基本要求。組長在跟進學習時，必須要準確把握規(guī)范性實驗操作方法，及時記錄并反饋組員。例如，溝灌條件下土壤水分運動規(guī)律實驗規(guī)范性的操作做法為兩位同學必須同步進行實驗。一位學生在長方體土槽的玻璃面上用畫筆畫濕潤輪廓線的同時，另一位同學掐秒表記錄時間，此外，實驗成功的濕潤體圖形是呈橢圓狀的[6]；又如濁度實驗，規(guī)范性操作包括三項：第一，拿取樣瓶時只能拿取瓶體十字刻度線上半部分，以避免指紋進入光路；第二，將試樣瓶放入儀器中，測定前必須采用吸水性較好的不落毛的紙巾或軟布擦拭干凈試樣瓶上的水跡和指紋；第三，將零濁度水倒入試樣瓶對應刻度線，懸上瓶蓋，試樣瓶十字刻度線對準機殼基準線，蓋上遮光蓋。

五 組長跟進制度對提高實驗教學質(zhì)量的作用

1.優(yōu)化教學模式

應用組長跟進制度后，充分依托學院實驗室平臺，成功打破大型精密實驗設(shè)備被列為演示性實驗項目的局限性。將本科教學與科研有機融合、互相促進，實現(xiàn)了以教師為中心的教學模式向以學生為中心的合作探究式教學模式轉(zhuǎn)化，充分體現(xiàn)學生的主體地位。學生改變傳統(tǒng)的學習方式，不再按照實驗指導書及教師的講授機械式地做實驗，而是小組合作共同探討，使用實驗指導書又不拘泥于指導書，鉆研方案、操作、數(shù)據(jù)處理、得出實驗結(jié)論等。教師從教學主講轉(zhuǎn)變?yōu)榻虒W輔助，引導學生去思考實驗中用到的理論知識和技能，完善實驗方案等。

2.優(yōu)化教學過程管理質(zhì)量

引進組長跟進制度后，組長提前按教師發(fā)布的實驗要求和跟進上一組的學習后，在上課前分解課堂實驗任務，有效的保證了學生在實驗課堂中有序、高質(zhì)量的開展實驗。具體的做法是：實驗數(shù)據(jù)記錄表格設(shè)計（1 人）、實驗操作數(shù)據(jù)記錄（1 人）、實驗數(shù)據(jù)整理與歸納（1 人）、主要實驗儀器操作（1 人）、輔助實驗儀器操作（1～2 人）。小組成員全部參與實驗，在課堂中有效杜絕了“等、靠、混”學生搭便車的現(xiàn)象。教師在實驗課堂中隨機提問，巡回隨機指導不同分工的學生，記錄學生在數(shù)據(jù)記錄表格設(shè)計、數(shù)據(jù)記錄、數(shù)據(jù)整理、儀器操作中存在的問題，以便教師更好的了解到每位學生的學習狀況，有針對性的指導學生，糾正學生不規(guī)范性表格設(shè)計及違規(guī)操作，整體推進實驗課堂質(zhì)量的提升。

3.提升本科生科研能力

利用大型實驗儀器和精密實驗儀器，是培養(yǎng)學生研究性學習能力的一個重要手段。實施組長跟進制度后，每個組在組長的帶領(lǐng)下不僅減少了學生對昂貴儀器存在的畏懼動手心理，而且養(yǎng)成了良好的習慣，主動查閱儀器說明書根據(jù)其操作步驟進行儀器操作。在課堂中，教師鼓勵學生大膽做各種實驗方案。例如電導率測定，該實驗影響其結(jié)果之一的因素是土壤樣品水土比例[7]。一般標準水土比例配置為5:1，其具體操作步驟是稱取標準已風干土樣4g（精確到0.01g）于25mm×200mm 的試管中加水20ml 蓋緊皮塞，振蕩3 分鐘，靜置澄清后利用電導率儀測定[8]。為比較該因素對電導率的影響，可設(shè)置多種實驗方案與標準方案做對比。如設(shè)置不同水土比例配置對電導率的影響。同理，還可考慮時間對電導率的影響，設(shè)置同一水土比例配置電導率隨時間的變化趨勢實驗，不同水土比例配置電導率隨時間的變化趨勢實驗。通過設(shè)計多種方案促使學生擴展思維，提升本科生科研能力。

4.強化學生實踐技能

實施組長跟進制度后，組長反饋被跟進組實驗情況，跟進組組員抱有競爭心理，在實驗預習、實驗操作、交流討論等每個教學環(huán)節(jié)的積極性較高，強化不同學習程度的學生實踐技能的提高。實驗預習中可運用文獻檢索工具查詢所需信息，實驗操作中組員合作完成實驗。實驗過程交流討論時充分運用多門專業(yè)課程，如水工制圖CAD 基礎(chǔ)課程、水力學、灌溉排水工程學等理論知識解決實驗實施過程中遇到的各種問題。此外，撰寫實驗報告冊時能借助軟件應用技術(shù)分析所測定的實驗數(shù)據(jù)，能對實驗結(jié)果進行分析和解釋，并通過綜合信息得到合理有效的結(jié)論。強化了對學生從事水利、國土、農(nóng)業(yè)等部門有關(guān)的設(shè)計、管理、科研等工作實踐能力的培養(yǎng)。學生的認知、動手操作、創(chuàng)新等綜合實踐能力得到進一步提升。

六 實施組長跟進制度建議

首先，必須要抽調(diào)班級學年綜合成績表，結(jié)合班干部的推薦，選擇責任心、學習能力雙方面較強的學生來擔當組長。其次，實驗教師必須要提前安排部署實驗，做好較為詳細的實驗課堂教學設(shè)計。最后，實驗教師必須提前下發(fā)實驗指導書，給學生提供充分預習時間。

七 結(jié)語

針對甘肅農(nóng)業(yè)大學農(nóng)業(yè)水利工程專業(yè)綜合實驗Ⅱ課程在實驗教學中存在的問題，提出一種針對設(shè)計性實驗展開的新的教學管理方式——組長跟進制度。該制度的應用一方面有效解決因高校大型精密實驗設(shè)備不足，本科生對大型儀器接觸較少，基本科研素養(yǎng)較低的現(xiàn)實問題；一方面又嚴格落實了實驗教學計劃。

組長跟進制度在實驗教學實踐應用中突出課前充分預習，重視實驗細節(jié)，準確把握，規(guī)范實驗操作，提高了實驗教學質(zhì)量。第一，優(yōu)化教學模式，成功打破大型精密實驗設(shè)備被列為演示性實驗項目的局限性，轉(zhuǎn)變?yōu)樵O(shè)計性實驗，實現(xiàn)以教師為中心的教學模式向以學生為中心的合作探究式教學模式轉(zhuǎn)化。第二，組長在上課前分解課堂實驗任務，有效保證學生在實驗課堂中實驗有序、高質(zhì)量的開展，優(yōu)化教學過程管理質(zhì)量。第三，在組長帶領(lǐng)下學生養(yǎng)成良好習慣，主動查閱儀器說明書，大膽做出各種實驗方案，思維得到擴展，提升本科生科研能力。第四，被跟進小組與跟進小組之間形成學習競爭關(guān)系，促進不同程度的學生共同進步，強化學生實踐技能，保障實踐教學質(zhì)量。