利用实验准备环节开放实验室的新模式＊

何海成张光霞 卢艳红

(廊坊师范学院化学与材料科学学院 河北廊坊 065000)

利用实验准备环节开放实验室的新模式＊

何海成＊＊张光霞 卢艳红

(廊坊师范学院化学与材料科学学院 河北廊坊 065000)

探讨了一种在基础实验室利用实验准备环节开放实验的新模式,引导学生在参与实验准备过程中,从基本操作技能练习开始,到应用操作技能完成化学实验准备工作,使学生先具备从事科研的基本能力,再到教师研究室进行学年论文或者毕业论文等相关科研工作,分层次培养学生的实验综合能力和科研创新能力。

化学基础实验室作为高等院校教学和科研的重要基地,在素质教育、创新教育中具有其他教学环境和教学方式不可替代的重要作用[1],同时也存在着很大开发利用的潜力。

传统的实验教学模式使学生只能在有限的时间和空间内做内容有限的实验,由于动手操作和接触高新仪器的机会有限,限制了学生实践能力和创新精神的发展[2],因此,新形势下高等院校的基础实验室开放就显得更加重要。

有关各高校在实践中所采用开放模式的报道很多[3],但不同学校学生能力差别很大;而且不同的开放模式对实验时间、实验内容、实验地点、实验对象、实验考核的开放侧重点也不同。

针对普通本科院校的低年级学生和基础实验室,本课题组探讨了一套利用实验准备环节开放实验的新模式,从基本操作技能练习开始,到应用操作技能完成化学实验准备工作,使学生先初步具备从事科研的基本能力,再到教师研究室进行学年论文或者毕业论文等相关科研工作,分层次培养学生的实验综合能力和科研创新能力。这样的培养模式无论对学生后续实验课程的学习,还是对学生将来的就业或考研深造都有意义。本文仅对 06、07级学生培养的部分工作进行初步总结。

1 新开放实验模式的优点

1.1 实验技能培训的灵活性

传统的实验教学和其他开放模式都要遵循统一的教学内容和管理,实验时间、空间是受限制的,实验主体是被动的、非自主的;而在教师指导下,学生自己安排时间选择相应实验室,自行分析、设计、调整作业程序,最终完成实验准备任务的开放模式,对于实验准备过程中一些具体工作,如药品称量,常规、特殊试剂的配制,标准溶液的配制与标定,材料准备,仪器调试及简单维护等实践内容,在传统的实验教学中是无法教给学生,学生也无法亲自参与的。学生随同实验员参与实验准备,一方面可以加强和提高相关的实验操作技能,将实验内容拓展到课堂之外,另一方面学生在应用操作技能技巧处理实验准备过程中出现的实验现象异常时,需要充分发挥主动性和创造性,从而培养学生综合运用知识、分析和解决问题的能力,实现了实验主体对实验开放的自主性,使实验时间、地点及训练内容更具有灵活性和拓展性。

1.2 实验教育思想的社会性

实验准备中所涉及的实验室日常管理,可使学生对实验室安全防护、实验守则、化学药品安全管理等都有正确、规范的认识。而面对实验准备这个综合了各专业知识的社会协作性很强的工作,集体的力量,学生之间的相互交流和协作精神就显得很重要[4],对于后续实验训练是一个难得的“热身”机会;同时,在实验准备工作中对实验室环境的要求有助于加强学生的环保意识。另外,参加实验准备环节开放实验的学生,是从全体学生中遴选出来的,最初对学生实验技能的训练都按统一的要求进行,后续的培训是根据技能层次分工的,从而营造了训练的竞争氛围。学生会为此更努力认真地做实验,有助于提高实验技能;实验员及指导教师也会更严格要求自己的规范操作,耐心辅导学生,达到教学相长。

2 新开放模式先从基础实验室开始的必要性

2.1 普通本科院校基础实验教学的背景

受经济发展水平和资源条件的限制,目前我国的许多中学化学实验室资源还比较匮乏,加之应试教育的影响,使实验教学成为我国中学化学教育中比较薄弱的环节。本教改组曾对廊坊师院招收的新生进行问卷调查,结果表明,对中学教学大纲要求的部分常用仪器,80%的学生见过用过,但在大纲要求应开的 21个实验中,课堂演示实验占 37%,没做也没看过演示实验的占 33%,仪器使用率很低[5];另有调查显示,地方师范院校招收的新生,78%没进过实验室,实验基本技能和基本操作严重短缺[6]。

为使新生尽快进入化学实验教学轨道,适应系统实验学习模式,基础实验室既要担负起中学实验教学所造成的学生实验能力“先天不足”的补课任务,又要成为后续实验教学的一个启蒙平台,肩负着大学实验教学的“启蒙”和“传承”的双重使命。基于这样的实验教学背景,学生参与实验准备的开放模式首先从基础实验室开始是非常必要的。

2.2 创新人才的早期发现和快速成长的需要

利用实验准备环节开放基础实验室,从学生学习的角度讲,通过动手准备基础实验,除了能培养学生的基本操作及综合实验能力外,在化学实验仪器的装置、设备、工具等的选择和准备过程中,还需要用到诸如分析和综合、归纳和演绎、抽象、比较和类比等逻辑思维方法,因此准备实验有利于学生动手能力、创新意识和创新精神的早期培养。在与实验员和指导教师互动解决实验准备及科研问题时,创新意识和综合实验素质较高的学生能被及时发现。另外为了有效地整合实验室资源,发挥学生的自我管理意识,我们在后续的实验过程中采用学生负责、学生管理的方法,组织部分责任心强、综合实验素质好的学生,由他们负责开放实验的平时管理,同时也借此培养了学生的管理能力。

3 新开放模式初期的操作程序

3.1 实验小组成员的确定

教师从学生初次进入实验室,就对全体新生发布有关学生参与准备实验的信息,随后经过最少一到两个学期的培养和观察,由学生根据自己的实际情况报名,指导教师结合平时学生的实验基本素质及专业学习成绩,遵循双向选择、自愿自主的原则,优化组合,组成实验准备小组,这样既能保证准备实验工作的质量,又可利用有限的教育资源“优生优培”。

3.2 准备实验小组成员的岗前安全培训

化学实验室有严格的规章制度,在实验教师带领下,小组成员必须首先熟悉实验环境,明确各种规章制度、安全守则和实验室废物处理条例以及常见事故的紧急处理措施等,以确保后期训练的安全性、规范化、专业化。这个阶段操作培训耗时两个星期,由于涉及实验室及个人安全问题,学生重视程度很高,培训效果很好。

3.3 小组成员岗前基础训练

小组成员经过岗前安全培训后,从整理实验用品开始进行基础训练。初步的实践模式是按照固体药品—液体药品—储备液—滴瓶溶液—普通玻璃用品—杂品—小型仪器—大型精密仪器等,依此将实验室实验用品清理一遍。这样,学生可以直观掌握课堂之外的多种专业基础知识和技能;如基本实验用品的规格、用途、归类及存放措施,固体、液体药品的分类、存放、安全保管,储备液的浓度、储量、保质期,滴瓶归类、排序等基本专业知识,特别是通过调试普通小型仪器和大型精密仪器,降低因缺乏仪器使用基本常识而造成的仪器损坏率。

3.4 辅助性实验准备阶段

经过岗前安全和基础训练培训后的小组成员,就可以在教师指导下从事简单、辅助性的实验准备工作了。如实验用品的摆放,简单溶液配制,药品回收和废液的处理,简单仪器的调试等;在经过几个星期的助理准备工作后,可在教师指导和帮助下,慢慢增加工作的技术含量和工作能力的自主性。这是学生在准备实验中发挥主体地位的核心训练阶段,耗时较长,约需要一学年实施该训练内容。

4 后续的分层次培养

通过前期培训和基础实验准备工作,小组成员已具备应有的实验准备工作的基本技能。此时可就自己的学科爱好、技能特长与指导教师进行沟通,在教师引导下进入分流培训阶段。此阶段主要在大三学年开始实施。

通过基础实验室的基础培训后,指导教师可根据学生的专业爱好,推荐给不同的学科实验室,在不同实验室进一步培养学生的实践能力。如擅长仪器操作的学生可推荐到物化实验室进行再培训,对有机化学感兴趣的学生可进入有机实验室培训等。

对操作技能有优势的小组成员,可吸纳进入学科实验室和研究室,在教师指导下做一些专业性较强的专业技能培训和科研探讨,也可提前进入毕业论文的实验阶段。而基本功不够扎实的学生依然可留在基础实验室重复培训,进一步加强他们的基本功训练。

5 结论

3年来,课题组利用实验准备环节开放实验室已经取得了初步成效:06级培训小组已提前进入课题负责人的研究室,从仪器分析实验的准备环节到学年论文的研究,以及协助教师参与毕业生的毕业论文工作,都已达到较高水平,部分学生提前进入毕业论文,部分研究成果已可以公开发表;07级培训小组也在基础实验室完成了化学实验准备的前期培训任务,即将进入科研能力的初步培训阶段,为进入学年论文研究工作做准备;08级培训小组正在组建中,将接替07级小组在基础实验室进行初级培训。课题组还将继续完善培训计划,提高培训质量,力争小组成员在后续实习、考研深造和就业岗位上有突出的表现。

以上工作表明,利用有限的实验室资源让学生参与实验准备,能激发和培养学生的创新意识、创新思维、创新素质,提高学生的科研和实践动手能力,有利于创新人才的早期发现和快速成长,有利于学生自主学习和人才的个性化发展;进一步加强实验室开放的灵活性和实验主体的自主性,对于实现全方位开放实验,充分发挥实验室效益具有重要的意义,是实现创新教育教学的良好途径。另外,在学生得到实践锻炼的同时,也提高了实验员教师的实验室管理及专业技术水平,最大限度地发挥了实验室使用功能。

[1]邓祖军,周玉珍,王卓娅.中国医药导报,2007,4(23):134

[2]殷焕顺,王日为,钱萍,等.实验室研究与探索,2007,26(10):76

[3]潘慧文.广州体育学院学报,2005(3):125

[4]徐建东,王海燕.实验技术与管理,2007,24(9):106

[5]何海成,范云霞,刘胜军,等.中华当代教育,2004(5):48

[6]范志鹏.化学教育,2004(8):40

廊坊师范学院教改项目(K2008-22)

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