农业院校基础化学实验改革的探索与实践

徐翠莲，苏同福，党玉丽，苏 惠，万郑凯，李 鑫，潘振良，崔淑敏

(河南农业大学理学院，河南郑州 450002)

农业院校基础化学实验改革的探索与实践

徐翠莲，苏同福，党玉丽，苏 惠，万郑凯，李 鑫，潘振良，崔淑敏

(河南农业大学理学院，河南郑州 450002)

按照农业院校对学生实验能力与素质培养的要求，基础化学实验课程在课程体系、教学手段和方法、教学管理模式、教学考核等方面进行了一系列的改革.通过编写新体系基础化学实验改革教材，最大限度地提高化学实验教学质量，培养学生的创新意识与创新能力.

基础化学实验;教学改革;农业院校

0 引言

化学课程是高等农业院校里一门最重要的基础课，化学实验课已越来越成为化学教学中不可缺少的涵盖化学理论、操作技能、实践能力以及创新思维的一门独立课程.基础化学实验作为学校的重要基础课程，经过多年的发展，形成了具有自己特色的教学，具有一定规模和体系.在原有学时下，实验室已处于满负荷运转状态，虽然勉强支撑了我校110个班级3 300多人的化学实验教学任务，但学生只能在规定的时间内、处于“被安排”状态下实施实验操作，而得不到主观能动性的发挥，无法开展自主设计实验，学生的创新意识受到抑制.另外，长期以来化学实验课的授课形式比较单一，通常是以教师为主体讲授，没有把网络教学功能与实验教学结合起来，很多优秀的教学资源没有被引入到化学实验教学中，一些好的仿真软件得不到利用，教学手段过于滞后，学生的创新思维得不到充分训练.

因此，原有的化学实验教学模式已不能满足当今社会对农业人才的需要，迫切需要基础化学实验课程设置、教学模式、教学手段、教学管理及考核方式等进行全面改革和探索，探索一条切实可行的提高基础化学课程教学质量的教学模式和实验教学体系，最大限度地培养学生提出问题、分析问题、解决问题的能力，培养创新意识、创新精神与创新能力［1－4］.

1 基础化学实验改革的几点做法

1.1 修订教学计划和教学大纲

化学实验教学计划是化学实验教学设置的整体规划，因此，该课程的改革，必须从教学计划的改革入手，从根本上推动化学实验实践教学改革，同时也对教学大纲做了必要的修订.我校的教学大纲从2002年以来经历了3次修订，第一次是将无机化学实验、分析化学实验和有机化学实验三门课从理论教学中剥离出来，简单地合并成一门独立开设课，单独实施考核，但实验内容上没有太大的变化.第二次是2007年在总学时不变的情况下，打破实验内容与理论课内容一一对应的“分别附属”局面，系统地安排实验内容及先后顺序，使之符合培养学生动手能力和综合分析能力的客观实际.第三次是2010年制订新的人才培养方案下，要求压缩计划内学时，增加多环节教学，培养学生主动获取知识的能力和创新意识，增强综合实践能力.基础化学实验课内学时从90学时到64学时.在总学时有所减少的情况下，具体措施:压缩一些重复性的实验学时，精选实验内容，利用网络资源进行实验预习、操作模拟和复习，增加设计性实验和课外创新性实验训练部分，突出学生为主体的实验教学，使得学生的综合实验能力得到提高.因此，在学校统一部署要求下，经过近一年的酝酿、讨论，制定出了新的教学计划和教学大纲，并在学校教务处的指导下编写改革实验教材.

1.2 构建适应现代化学发展的基础化学实验教学体系

根据农业院校本科专业培养目标中对学生实验素质方面的要求，将原来由普通化学实验、有机化学实验和分析化学实验三门实验课简单地综合起来的基础化学实验进行了精心整合，进行合并、精选、补充、分化，打破实验内容与理论课内容一一对应的“分别附属”局面，系统地安排实验内容及先后顺序，构建了具有“基础、提高、综合、创新”特点的基础化学实验课程新体系.在新的实验课程体系中，把实验教学内容分成如下几部分:基本知识与基本操作训练，物理量测定，物质的提取、分离、提纯、化学合成以及设计性实验，使教学内容的安排更加符合学生的认知结构特点，便于学生由浅入深，系统地掌握化学实验的基本技能.特别是由于增加了设计实验部分，内容结合不同的专业特点，学生根据自己的知识结构和认知能力及对知识的探求兴趣做出适当选择，心情愉悦地从事科学探究，领略未知世界的神秘和奇妙，增强了深入探索未知领域的信心.同时，建立相应的网络教学平台，使实验教学与现代信息技术、多媒体技术融为一体，形成立体化实验教学的新体系.

1.3 利用网络实验平台实行立体化实验教学

图1 基础化学实验教学体系Fig.1 Experiment teaching system of basic chemistry experiment

教学是一个多层次、多渠道、多方位传播知识的过程.传统教学过程师生之间的互动性较强，同时也有较强的情感因素，但速度慢，规模小，受时间和空间的影响较大;网络教学传递速度快，不受时间、空间的限制.将这两种教学手段有机地结合起来，可以大大提高实验教学效果.网络平台建设是实验教学改革的重要组成部分.通过化学实验网络平台，把有关实验内容的操作视频、知识背景、电子教案等搬到网络上，使学生随时可以上网预习、观看、模拟，减少了操作的盲目性，更有利于学生发现问题，思考多种实验方案的可能性.针对不同的化学实验的特殊要求，将丰富的素材融入课件，可以使实验课件模拟实验过程，让同学们反复熟悉和操作化学实验的难点和重点，使其有一种身临其境的感觉，能够激发学生做科学实验的兴趣.值得一提的是，由于基础化学实验是独立设立的课程实验内容，不一定是和理论课程平行的.对于那些实验内容超前于理论课程的实验，如果学生实验前的预习不充分，教师在实验课前短暂的讲解并不能使每个学生都能够很好地理解.在这样的情况下使用多媒体时，学生可有选择地对实验中的重点和难点操作部分反复观看和模拟，形成更深刻的印象.因此网络实验教学平台的使用，真正克服了传统实验教学的弊端，形成立体化、多层次、多渠道的实验教学模式，满足了学生的需求，弥补了学时压缩的压力，也缓解了教学资源短缺与学生人数增加之间的矛盾.

1.4 引入开放管理模式的创新训练型实验内容

营造一个宽松的实验教学环境，让学生能自由地参与自己喜欢的实验活动，是培养学生创新能力和科研能力的重要方面.近年来，实验室开放已成为学校教学、科研水平的重要标志.开放实验室不仅是指仪器设备与时间概念上的开放，更是指实验课程、实验项目、研究课题的开放.在新教学计划实施后，根据实验室的实际情况，加入两个设计性实验.实验室精心挑选了10个具有农科不同专业特点的实验项目供学生参考，学生结合自己的专业特点可以选择，也允许学生自己做感兴趣的题目.学生在查阅资料，提交实验方案的前提下，经指导教师审核批准进行实施.学生在准备好的情况下，预约使用实验室的使用时间.

实践表明，开放实验达到了以下几种效果.

(1)弥补了基础实验教学学时和教学内容的不足 传统实验教学内容往往滞后于新知识和新技术，并且单一.而开放实验项目往往是反映现代科技成就，与教师的科研项目、应用接轨的综合性、设计性和研究性课题.化学系教师教授、副教授26人，其中博士近20人.每个人都在教学和科研的第一线，因此实验项目可以做到常做常新，与时俱进，如一些开放实验题目:阿斯匹林的绿色合成、香豆素类物质的合成、食品中农药残留分析、纳米氧化硅对杀虫剂康宽的缓释、新型荧光物质的合成与分析应用、纳米金胶体的微波制备、双子表面活性剂的制备与性能研究等.这些课题不仅覆盖面比较广，而且综合性比较强，大多数需要使用大型仪器分析，使学生从研究中可以获得多方面的知识和技能;同时加深对现代科学发展过程中多学科相互渗透特点的认识，使学生尽早接触到新信息、新技术，毕业后能在多种领域迅速进入角色，展示自己的才能.

(2)开放实验教学有利于贯彻因材施教 从2002年以来，我校就对农科学生开设了大型仪器实验，对学生理解现代分析仪器在化学中的应用及综合理解化学问题有很大提升.2007年，化学实验室利用中地共建经费购买了液相色谱仪、荧光分析仪等大型仪器.但受仪器台数的限制，主要作为演示实验开设，每个实验只有3学时，每个学生个人动手的机会不多，即便有机会操作也最多十几分钟，这对一些怀抱极大热情学习化学的同学而言无疑是个遗憾.通过开放实验，学生结合自己的专业需要和兴趣，自己选择题目，自己查阅资料，自己设计实验路线和步骤，自己配合指导教师准备实验材料，一方面学生为了获得满意的结果做得非常认真，另一方面，学生可以按照现有条件做综合性强的题目，即使超过了设置的学时，大多数学生也认为非常有意义.由于学生多了自己思考的空间，真正确立了学生在教学活动中的主体地位，充分发挥了学生的主观能动性，锻炼了学生观察、分析和解决问题的能力.

(3)开放实验教学有利于农科学生化学素质的提高 提高了学生对化学和化学实验的学习兴趣，为后续的生物化学、植物化学、动物化学、环境化学等专业基础课的学习夯实了基础.同时通过这些综合性、设计性实验的开设，学生巩固了化学基本知识和基本理论，积极性和认真程度有了明显提高.开放实验的开设，为广大学生提供了一个相对自由进行实验研究的机会，有利于培养学生的创新能力和科研能力.

2 编写配套创新实验教材

实验课教材在以往的教材建设中，承袭了理论课教材的编写方法，采用了单一的纸质载体，这种传统的实验课教材样式在“十五”教材建设期间被进一步地强化.在实验教材的编写中追求大而全、面面俱到，从而导致了教材越编越厚，价格越来越高，内容繁琐拉杂，真正对实验有用的东西越来越少，学生不满意不愿买，教师用着也不顺手.

实验课教材的现状已无法满足培养动手能力强、综合素质高的创新人才的要求，成为制约提高教育教学质量的一个重要因素.根据《河南农业大学“十一五”教材建设规划》(校政［2006］25号)文件精神，我校“十一五”期间教材建设的一项重点工作是进行实验课教材创新，经学校研究决定，在理学院进行基础课实验教材创新的试点，取得成熟经验后，在全校推广.

经过几轮资深教师及教务处的领导集思广益、反复论证，最终确定了编写创新实验教材的指导思想:实验课教材创新要在传统实验教材的基础上进行扬弃，取其精华弃其繁琐，突出重点实验.解放思想，结合实际.据此指导思想，笔者编写了新体系实验教材基础化学实验(中国农业大学出版社出版)，并力争做到以下几点突破.

(1)内容创新

实验课教材的内容要和实验教学的过程紧密结合，实验教材和实验本身同步同程、一体化，在实验中应用教材，用教材指导实验.实验教材的内容以独立的实验为模块，不同的专业，可以灵活地叠加、整合.其内容包括实验原理、操作步骤、实验记录、实验报告、实验考核等，并附以与本实验有关的仪器设备、试剂辅材等相关方面内容的索引.本书编写的基本出发点，是把基础化学实验看成一个有机的整体，强调化学操作体系的系统性;在内容取材上，突出农业院校的特点，适当兼顾其他专业的需要，尽量做到“典型、实用、先进”.在强调基础的同时，适当融入较新的实验方法和技术.

(2)形式创新

纸质教材采用活页形式，教材编写方法上注重学生在兴趣驱动下的自主实验，紧贴实验过程.该教材采用了完全不同于传统实验教材的编写结构:教材按照每个独立的实验项目进行编排，无章无节.在编排顺序上按照相应的知识模块，在操作上由简单到复杂，内容上从浅入深.每个实验单元采取由实验目的、实验原理、实验用品、实验内容、实验步骤与记录、结果与讨论、思考题到每次实验的得分依据形如实验报告的完整体系.此外以实施各实验项目的必备知识要素作为背景知识放在项目之后供学生进行实验前的准备时自学、参阅，更详细的相关知识可在网上查阅.

(3)教材功能创新

新编教材充分体现了以人为本，实现了预习材料、教材、实验记录、实验报告、作业等的“一体化”，学生在实验中能看、能查、能记、能写、能画.学生用教材，却感觉不到教材，教材完全融入实验.学生既是读者又是“作者”，有利于师生互动，教学相长，教与学一体化.本书充分体现了河南农业大学理学院化学系全体老师多年来的实验教学改革成果，在所有实验项目中，结合具体操作部分，精心设计实验记录部分，包括实验现象、操作要点、解释原因、实验数据、注意事项等，力求抓住基本点，掌握关键点，避免避重就轻，同时要求学生分析实验成败的原因，训练学生综合考虑问题，通过实验现象找出本质的能力.对设计实验，只给出大致思路，让同学根据给出的参考文献，自己设计、拟定具体步骤，并将实验方案提交教师讨论后，进行实验准备和实验，使学生得到初步的科研能力的培养.

3 实行实验成绩的量化考核

基础化学实验考核是对教师的教学质量和学生的学习质量两方面进行的检查评定，也是提高实验教学质量的有效措施.为了确保学生对每一次实验的认真态度，基础化学实验特别重视平时成绩.实验总评成绩由平时成绩(70%)和期末考试(30%)两部分组成.平时成绩的计算方法:每次实验按百分制计算，然后统计一学期的平均分.平时成绩包括实验态度(10%)、实验记录(30%)、实验操作(30%)、结论与思考题(30%)等，其中各特定项都有具体的量化标准，便于指导教师客观评判学生成绩.经过多年来的不断完善和改进，已经初步形成一套较为科学、公正的实验课程考核机制.

实验课程是实施素质教育最有力、最深刻、最为活跃和最能施展的课程之一.在化学一级学科基础上构建的实验教学新体系应该是一种有理性依据的教学模式.实践证明，对高等农业院校化学系列实验课的改革与实践是切实可行的.随着教改的深入发展，实验化学课的教学质量和教学水平必将进一步提高.

总之，通过多年的教学实践证明，通过基础化学实验教学改革的探索和实践，即建设立体化实验教材体系，编写新体系实验教材，开发网络实验教学平台，实施开发式创新实验教学和科学的实验考核方法，使学生从传统教学过程中被动式学习转变为主动探索式学习，真正体现了以学生为主体，以教师为主导的现代教学理念，这也是农业院校实验教学培养创新人才的必然选择.

［1］ 徐雅琴，叶非，李冬梅.农业院校化学实验改革模式的研究［J］.实验室科学，2008，4:22－24.

［2］ 叶非.农业院校实验化学教学新模式的构建与实践［J］.高等农业教育，2006，3(3):61－62.

［3］ 党玉丽，宛新生，徐翠莲，等.基础化学实验教学改革的探索与思考［J］.河南教育学院学报:自然科学版，2006，15(1):84－85.

［4］ 缪谦.试析高校开放式化学实验教学的问题与对策［J］.中国现代教育装备，2009(4):156－157.

Innovation and Practice of Basic Chemistry Experiment Reform in Agricultural University

XU Cui-lian，SU Tong-fu，DANG Yu-li，SU Hui，WAN Zheng-kai，LI Xin，PAN Zhen-liang，CUI Shu-min

(College of Science，Henan Agricultural University，Zhengzhou450002，China)

According to the requirements to experiment skills and cultivation in agricultural university，a series of reform including course system，means and method of teaching，model of administration and evaluation method were made in basic chemical experiment.By writing an innovative chemical experiment book based on new system，improved teaching quality of chemistry experiment and cultivated innovative ability of students.

basic chemical experiment;teaching reform;agricultural university

G642.0

A

1007－0834(2011)04－0059－03

2011－09－10

河南省教育厅教育规划课题(2005－JKGHAZ－078)

徐翠莲(1965—)，女，河南西平人，河南农业大学理学院教授，主要研究方向:化学教学.

10.3969/j.issn.1007－0834.2011.04.019