构建实验教学体系的研究

于兵川吴洪特

(1.长江大学化学实验教学示范中心 湖北 荆州 434023;2.长江大学化学与环境工程学院,湖北 荆州 434023)

构建实验教学体系的研究

于兵川1,2吴洪特2

(1.长江大学化学实验教学示范中心 湖北 荆州 434023;2.长江大学化学与环境工程学院,湖北 荆州 434023)

结合学校化学实验教学示范中心建设情况,阐述了科学构建实验教学体系,提高化学实验教学质量的方法和应注意的问题,探讨了化学基础实验层、综合提高实验层、研究创新实验层的实验教学及对学生创新意识和能力的培养。

实验教学体系;化学实验教学质量;创新意识和能力

随着高等学校教学质量工程的实施,国家和各省市相继启动了实验教学示范中心的建设工作,使高等学校实验室建设和实验教学改革进入了一个新的发展阶段。化学是一门以实验为基础的学科,大学化学实验在培养大学生认识、掌握、研究和应用化学现象及变化规律中起到十分重要的作用,对培养大学生实践动手能力、创新意识和能力有着理论教学不可替代的重要作用[1～4]。

在化学实验教学示范中心的建设中,实验教学体系的建设是其中核心内容之一。国内许多高校对此进行了深入的研究与探索,积累了丰富的经验,取得了良好的效果[5～8]。结合长江大学化学实验教学示范中心的建设,就如何根据实际情况,科学构建实验教学体系,提高化学实验教学质量,培养学生实践动手能力及创新意识进行探讨。

一、新模式的应用

在实验教学改革中,很多学校都已摒弃了实验教学依附于理论教学、实验教学只是对理论教学的补充和验证、学生在实验过程中只是“照方抓药”、使学生处于被动接受地位的实验教学理念和模式,变对学生“授之以鱼”为“授之以渔”,确立了“以学生为本,以能力培养为核心,知识、能力、素质协调发展”的实验教学新理念,建立了分层次实验教学体系,使学生在实验教学中处于主导地位,充分发挥其主观能动性,培养其实践动手能力和创新能力[1,9～11],在模式的转变过程中,要注意如下问题。

第一,“使学生处于主导地位”是指不能让学生在实验过程中机械地照搬实验讲义,动手不动脑而是要引导学生学会思考,老师不要设置一些不必要的条条框框,使学生在实验过程中受到过多的禁锢,而是要提出问题,引导学生产生新的“想法”,让学生带着“问题”和“想法”去做实验,从而做到“手脑并用”,充分发挥学生的主观能动性。要允许学生“实验失败”,并引导学生分析失败的原因,找出解决问题的方法,而这往往比一次顺利成功的实验更能激发学生的学习兴趣,锻炼学生克服困难的勇气。

第二,“以学生为主体”不是对学生“放任自流”更不是老师的责任和工作减轻了。相反,对老师的责任和工作要求更高了。老师要在指导学生实验之前,认真备课,精心设计“问题”和“想法”,这些“问题”和“想法”会导致什么结果等,而且这些“问题”和“想法”应该是在该层次学生的知识掌握范围之内或稍高,使学生通过努力和1～2次失败就可达到其目的,这样即保护了学生的“成就感”,又使学生体验到了“挫折教育”。此外还应注意,发挥学生的主观能动性并不是指在实验过程中学生可以随心所欲,而是要对学生的基本操作、数据的取得和处理等进行严格规范和要求,这样才能使实验结果真实有效,要在培养学生科学严谨的工作态度上引导其充分发挥创新能力。

第三,要达到以上目的,要求老师必须具有丰富的教学经验和很强的业务能力。笔者认为,集体备课和集体预备实验是一种较好的方法,在这个过程中,可起到集思广益、相互补充的效果,使设计的“问题”和“想法”更科学、更切合实际,同时,对年轻老师的培养也起到了作用。能够做到以老带新,工作理念以新补老的效果,促使实验教学队伍的整体水平得到全面提高。

二、加强基础,科学构建实验教学体系

对大学生实践动手和创新能力的培养是一个循序渐进的过程,不能因为要培养学生创新能力而忽视基础知识和技能的教学,相反还必须要加强学生这些方面的学习和训练,并把对学生创新意识和能力的培养贯穿于实验教学的全过程[12],科学构建实验教学体系。

(一)化学基础实验层

该层次属第一层次实验教学范畴,对象主要是处于初级阶段实验课程学习的低年级学生,其主要教学任务和目的是让学生扎实地掌握和熟悉常见仪器设备及实验手段的基本操作技能,培养其科学严谨的工作作风,并引导创新意识的培养。在此阶段实验教学中,主要开设那些对验证学生所学基础理论知识,掌握基本操作技能具有显著作用的经典实验项目,教学模式仍然主要按照教材讲义的内容进行,但在教学过程中,可以演示实验、仿真实验和做思考题的方式对所做实验的发展、前沿动态等对学生进行介绍,从而培养学生思考问题的意识和方法,启发其创新意识。

(二)综合提高实验层

对于已经掌握基本操作技能的学生,应及时让其进入第二层次,即综合提高实验层的学习。该层次可分为两个部分,第一部分主要开设具有一定二级学科交叉的综合性实验项目,主要任务和目的是让学生综合应用所学理论知识。学生在第一平台学习和掌握的基本实验技能开展实验活动,锻炼学生对知识和技能的综合应用能力,并进一步熟练掌握基本实验技能。在该部分实验教学中,对部分实验项目可由老师设计几种不同的实验原理及基本实验技能综合应用的实验过程,让学生分组分别按不同的方案进行实验,然后在老师指导下对不同实验方案的理念、过程、工艺及结果等进行对比和讨论,确定相对来说最合理、最先进的实验方案,该方案是什么思路、创新点在什么地方、出现的问题如何解决等,引导学生以创新思维的方式思考问题,培养学生的创新意识。

第二部分为综合设计性实验,在该部分实验教学过程中,主要由老师提出实验项目,在老师指导下由学生通过查阅资料,综合应用所学知识和实验技能,设计出切实可行的实验方案,在实验过程中,要引导学生善于发现问题并进行分析与解决,实验结束后要组织学生进行分析讨论和对比,评出较为科学合理,并具有一定先进性的实验方案,锻炼学生独立操作能力,知识和技能的综合应用能力及学生的创新能力。

在该层次实验项目的设置中,应注重设置一些具有专业特色以及由科研成果转化而来的实验项目,并引导使用自主开发研制的实验仪器设备,使学生感受到实验活动和科研的紧密联系,两者的相互作用对科技创新有无穷魅力。

(三)研究创新实验层

该层次的实验活动是锻炼培养学生创新能力的主要体现。在该层次的实验教学中,可以让学生加入到老师主持的科研活动中去,在老师指导下进行相对独立的科研实践活动,了解科研全过程;也可以让学生根据自身特点,自带课题,在老师指导下以业余科研小组的方式进行科研实践活动,并注意在这些实践活动中引导和指导学生参与自主开发研制实验仪器设备。这些方式都能让学生最大限度地发挥其内在潜力,培养学生的团队意识和协作精神,并使所学知识在科研实践活动中得到充分运用,锻炼和提高学生的创新能力[12]。

在这三个层次的实验教学体系中,第一层次是基础,要加强,应占整个实验项目和学时的50%左右。要以启发创新意识—培养锻炼创新意识和能力—锻炼提高创新能力,这一过程使对学生创新意识和能力的培养锻炼贯穿于整个实验教学体系,全面提高实验教学质量。

三、依托优势,突出特色

每一所高校对学生的培养定位、自身优势和特点等都不尽相同,因此,必须充分发挥自身优势,体现出鲜明的特色。

学校化学实验教学中心所依托的化学与环境工程学院拥有众多的科研项目和充足的科研经费,它们为开展研究创新性实验提供了丰富的潜在资源“中心”充分利用这一优势,将研究创新性实验与科研紧密结合起来,让学生加入到老师的科研团队中去,进行合作式研究创新性实验,在老师的指导下开展业余科研等科研实践活动。同时,通过学生的研究创新性实验,为科研提供了丰富的人力和硬件保证资源,实现了实验教学和科研的良性互动;对已经取得阶段性成果的科研项目,“中心”对其进行仔细筛选和科学的论证,促使其向实验教学内容的转化,自主研制仪器设备。通过此类创新性实验,让学生体验理论知识和基本实验技能在科研中的实际应用,锻炼和提高学生的实践动手能力和创新能力。

“中心”承担11个院(系)、27个专业的本科生基础化学实验教学任务,涉及理、工、农、医等学科,涉及面大、服务面广的特点,在实验教学体系建设中,有针对性地将化学与石油、地矿、农学、生物、医药、环境科学等学科的结合和应用纳入实验教学内容,引导学生在掌握基本实验技能和手段的基础上,根据自己所学专业、兴趣和发展方向,选择合适的实验项目和课题,让学生在实验过程中,充分体会化学与其所学专业的结合和应用,并思考如何加大应用范围和深度,从而提高学生的学习兴趣和实践动手能力,培养锻炼学生的创新能力,使“中心”成为非化学化工类专业人才实践动手能力和创新意识的培养和训练基地,同时,也促进了化学化工类实验教学水平和质量的提高。

[1]张树永,张剑荣,陈六平.大学化学实验教学改革的基本问题和措施初探[J].大学化学,2009(4).

[2]于兵川,吴洪特,童金强.科研成果转化为实验项目初探[J].实验室研究与探索,2009(1).

[3]黄驰,席美云,程功臻.大学化学实验教学体系改革[J].大学化学,2006(6).

[4]刘洪来,王燕,汪建军,等.化学实验教学质量体系的建设与实践[J].化工高等教育,2008(3).

[5]陈国辉,李元高,罗一鸣,等.通过示范中心建设深化实验教学体系改革[J].实验室研究与探索,2008(4).

[6]王志伟,张田梅.构建多层次、模块化、开放式的实验教学体系[J].黑龙江高教研究,2008(5).

[7]欧阳玉祝,李佑稷,石爱华.深化实验教学改革,构建多层次实验教学体系[J].实验室研究与探索,2009(10).

[8]阮源萍.提升高校化学实验教学中心的软实力[J].实验室研究与探索,2009(1).

[9]于翔涛,吴洪特.大学生实验与大学生综合素质培养[J].长江大学学报(社会科学版),2009(2).

[10]岳松,蒋珍菊,芮光伟,等.基础化学实验教学改革探索与实践[J].实验科学与技术,2006(3).

[11]孙海翔.大学化学实验教学改革的几点建议[J].长春理工大学学报(高教版),2009(10).

[12]于兵川,吴洪特.实验教学与科研有机结合,培养学生创新意识和能力[J].实验室研究与探索,2010(2).

责任编辑 胡号寰 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

湖北省教学研究项目(20060246);鄂教科“十一五”规划项目(2007B124);长江大学教学研究项目(J Y07018)

于兵川(1964—),男,湖北江陵人,教授,主要从事化学化工实验教学和应用化学研究。