坚持实践观点 创新实验教学

客慧明 訾学红 王小逸 林兴桃

北京工业大学环境与能源工程学院 北京 100124

实践的观点是辩证唯物主义认识论首要的基本观点。认识源于实践，实践是认识的基础，实践决定认识。实践是认识发展的动力，是认识的最终目的，是检验真理的唯一标准。认识对实践具有反作用。正确的认识对实践具有巨大的指导作用，指导人们正确认识和改造世界。人类社会不断发展进步的历史就是实践和认识不断发展的历史[1-3]。

实验教学在高等教育中发挥着无可替代的作用。但传统的教学模式已经无法适应社会对创新人才的需求，主要表现在三个方面：第一，学生的实验课时被大量压缩，学生的实验技能得不到足够的训练。实验学习的不足不仅严重影响学生的实践能力和创新能力，同时也严重影响学生对理论知识的理解和掌握[4,5]。第二，教学模式过于单一。固定的理论知识、固定的实验项目、固定的操作模式[6-8]，导致实验课对大多数学生来说成了流于形式的实验操作，而学生关注的却是能否交一份合格的实验报告，从而拿到实验学分。第三，传统的实验教学模式缺乏激发学生兴趣的机制，缺乏学生独立实践的机会和条件。所以实践环节的缺失是传统实验教学的弊端。为此，我校基础化学实验中心从2006年开始对实验教学模式进行了新的探索，为培养学生的创新能力开辟了新的课堂。

1 改进实验室管理，充分利用实验室资源

1.1 充分利用实验室资源，为学生提供充足的实验学习条件

我校基础化学实验中心于2006年便开始为感兴趣的学生开设创新实验项目。这些项目是利用实验室闲置的空间、时间及仪器、材料开设的。这样的改革，充分而有效地利用了实验室的资源，为学生提供了充足的实验条件，为基础化学实验中心进一步开放实验室奠定了基础。在此基础上，创新实验项目于2008年正式设课，为创新实验教学模式的进一步发展打下良好的基础。

1.2 开发创新实验项目

依托基础化学实验中心的资源优势，开发适合高年级学生的实验项目。我校室内环境检测中心是基础化学实验中心利用自身平台建立起来的为北京市提供服务的检测机构。基础化学实验中心充分利用该机构，对室内空气检测的各个环节进行挖掘，设计出适合学生独立研究的课题21项(见表1)。这些课题涵盖了样品的采集、前处理、测定、国家标准的深入探索以及室内空气污染的防治。依托实验教学课程开发的课题共10项(见表2)。这些课题是对四大化学实验的延伸，旨在进一步加强学生对基本理论的理解，拓宽学生的思路。依托基础化学实验中心科研项目开发的课题共25项(见表3)。这些课题能综合提高学生的科研能力和创新能力。依托创新实验平台大型仪器开发的实验项目共11项(见表4)。这些项目集中体现了大型仪器在科学研究中的具体应用，而且更具趣味性，能够培养学生的科研兴趣和动手能力。这些课题贴近生活、贴近社会关注的热点，将学生所学知识与生活中常见的问题结合起来，与社会普遍关注的热点结合起来，因此，更能激发学生探索的欲望和兴趣。例如：当人们渐渐意识到室内空气污染对健康的危害时，我们开发了关于室内空气污染检测及治理的一系列课题共21项(见表1)。学生通过现场采样、测定、分析及污染物的防控等将所学的知识直接运用到实践中，体会如何利用所学知识为社会提供力所能及的服务，进一步激发学生的学习兴趣。当塑化剂风波成为人们议论的焦点时，我们开发了人体胚胎组织中邻苯二甲酸酯类测定的方法研究等4个相关课题(见表3)。这些课题将大学生的健康状况与环境污染相结合，激发了学生的研究兴趣，增强了学生的环境意识，对提高学生的综合素质大有裨益。我们还推出贴近生活的课题5个，如：果汁饮料中维生素C和葡萄糖含量的测定等(见表2)。这些课题贴近生活，紧扣学生兴趣和热点。总之，创新实验课题能极大地激发学生的兴趣，同时在完成课题的过程中又培养了学生的动手能力和创新能力。

表1 依托室内环境检测中心开发的课题

表2 依托实验教学课程开发的课题

表3 依托基础化学实验中心科研项目开发的课题

表4 依托创新实验平台大型仪器开发的课题

2 改进教学模式，培养创新能力

创新实验采取以学生自主实践为基础的开放式实验教学模式，学生的实验时间灵活，实验过程自主，充分调动了学生的积极性，给学生提供了独立思考、自主实践、自由发挥的空间[9,10]。

在传统的教学模式中，由于存在教师指定的讲义、教师配置好的药品、教师调试好的仪器等一系列无须学生参与的实验条件，学生只需依葫芦画瓢即可，所以学生关注的重点不是实践而是结果。这造成实验报告抄袭，编造数据等现象。而在创新实验教学模式中，由学生自己选择课题，依据所选择的课题对学生分组。分组后自行查阅文献资料对课题进行全面的了解、分析。然后提交自己的实验设计思路和实施方案，并与教师探讨。教师对学生提出的实验设计提出意见，如该实验设计是否可行，是否合理，哪些方面可以改进或优化。学生再根据这些意见去完善自己的设计。实验设计完成后，学生自行完成课题。完成课题的过程也是学生进一步理解和消化基础知识的过程。学生在基础知识方面的欠缺或者对大型仪器使用的不足都是一个很好的学习机会。例如在传统的有关气(液)相色谱仪的实验教学过程中，往往是学生课前预习相关的实验讲义，教师课上集中讲解，然后学生按要求进样，打出谱图，教学过程即告完成。而这样的教学学生根本无法掌握气(液)相色谱仪到底该如何使用，学生的实践过程只是“进一下样”而已。而在创新实验过程中，学生必须首先认真掌握色谱的相关知识，然后根据课题的具体情况判断应该使用哪一种色谱仪，选用哪种类型的色谱柱，并自行摸索最佳实验条件。在创新实验过程中学生不仅基本掌握了科学研究的基本过程而且锻炼了自学能力和实践能力。在创新实验过程中，教师鼓励学生自行研究课题，发现问题、分析问题并解决问题。学生自己解决不了的问题可以和教师共同探讨，由教师加以引导解决。课题完成后学生要对整个实验过程认真总结，并按照规范的论文格式撰写实验论文。最后通过答辩来对学生的创新实验完成情况进行考核。对于每一个学生而言，我们都鼓励实践，允许失败。对于没有完成的课题，要求学生认真总结，查找原因。

3 结束语

创新实验模式为学生提供了自主学习和探索的平台，摒弃了传统教学中学生严重依赖教师的被动学习方法，充分调动学生的主动性和积极性。在2006～2013年的8年间我校基础化学实验中心的创新实验课程共完成课题69项，参加创新实验的教师也由起初的4人增加到了9人，建立并完善了为本科生提供服务的创新实验平台，创新实验教学收到了良好的效果。实践证明实验教学只有全面立足实践，在实践中学习，在学习中实践，才是培养学生创新能力的根本保证。

[1] 杨叔子.创新源于实践[J].实验室研究与探索,2004,23(7)∶1-3.

[2] 杨叔子,张福润.创新之根在实践[J].高等工程教育,2001(2)∶9-11.

[3] 杨叔子,吴昌林,张福润.三论创新之根在实践[J].高等工程教育,2003(2)∶1-5.

[4] 刘鸣,毕玉玲,赵美蓉.实行开放实验教学模式 培养学生创新探索精神[J].实验技术与管理,2005,22(4)∶91-94.

[5] 许敖敖.处理好理论教学与实验教学关系提高学生素质,培养学生创新能力[J].实验技术与管理,2001,18(6)∶1-3.

[6] 陈睿.实验室建设与创新人才的培养[J].实验室研究与探索,2004,23(9)∶86-88.

[7] 李广伟,胡留现.实验教学改革与创新人才培养的探索与实践[J].实验室研究与探索,2008,27(9)∶110-112.

[8] 张瑞东,郭胜利.构建有机实践教学体系 立体化培养创新能力[J].实验室科学,2007(6)∶28-29.

[9] 白广梅,王小逸.创新性实验教学的思考[J].实验技术与管理,2008,25(2)∶128-156.

[10] 易昆南,于菲菲.在综合性、设计性实验中培养学生的创新能力[J].实验技术与管理,2007,24(8)∶8-10.