探索研究性实验项目在《仪器分析》实验课程教学中的应用实践

贺建武　(吉首大学实验室与设备管理中心,湖南 吉首 416000)

彭清　(吉首大学临床医学院,湖南 吉首 416000)

刘祝祥　(吉首大学生物资源与环境科学学院,湖南 吉首 416000)

严溶　(长江大学地球科学学院,湖北 武汉 430100)



探索研究性实验项目在《仪器分析》实验课程教学中的应用实践

贺建武(吉首大学实验室与设备管理中心,湖南 吉首 416000)

彭清(吉首大学临床医学院,湖南 吉首 416000)

刘祝祥(吉首大学生物资源与环境科学学院,湖南 吉首 416000)

严溶(长江大学地球科学学院,湖北 武汉 430100)

[摘要]传统的实验教学内容主要为一些验证理论知识的验证性实验项目，虽然强化了学生对理论知识的认识，但实验项目几乎多年一成不变，实验结果可预期易重现，学生对此类实验项目的兴趣普遍不大，且部分实验项目出现了重复开设的现象，直接降低了学生对实验教学的预期。为提高实验教学质量，在《仪器分析》实验课程教学过程中设计了探索研究性实验项目，主要从项目论证、项目实施和教学效果等方面介绍了探索研究性实验项目在实验教学中的实践情况。通过项目实施，将学生实践创新能力培养贯穿教学活动的始终，在学生培养方面取得了较好的效果，同时也提高了实验室的共享程度和仪器使用率，使教学资源能更好地为教学服务。

[关键词]探索研究性实验项目；《仪器分析》课程；实践研究

实验教学是创新型人才培养的重要环节，目前社会对高校创新型人才培养提出了更高的要求，实验教学改革的呼声日盛，教育部在《关于加强高等学校本科教学工作提高教学质量》(教高[2004]4号)中首次提出了“开出一批新的综合性、设计性”实验的要求[1]，随后，在《教育部关于开展高等学校实验教学示范中心建设和评审工作的通知》中提出“加强综合性、设计性、研究创新性实验”的意见[2]，引导高校进行了实验教学改革，主要体现在对教学理念的更新[3]、管理体制改革[4]、实验教学体系的优化[5]、实验教学内容和方法以及手段的不断改进[6]、师资队伍建设[7]等诸多方面。下面，笔者以《仪器分析》实验课程为研究对象，通过对教学内容的优化，设计了部分探索研究性实验项目，并将其应用到实验教学过程中。

1探索研究性实验项目设计的原则

传统的实验教学内容主要为一些验证理论知识的验证性实验项目[8～10]，虽然强化了学生对理论知识的认识，但实验项目几乎多年一成不变，实验过程和步骤虽然详实，但实验结果可预期易重现，在教学过程中发现学生对此类实验项目的兴趣普遍不大[11，12]。同时由于不少理论课程的基础知识有着很强集成性和交融性，部分实验项目出现了重复开设的现象，也直接降低了学生对实验教学的预期。面对这些客观存在的问题，对传统的实验项目进行整合、改造，减少演示和验证性实验，增加综合性、设计性实验，开出部分研究创新性实验就显得尤为重要。

1.1项目优化组合要符合人才培养的客观规律

实验项目的优化组合过程中，要特别注意符合大学生培养的客观规律，总体把握“加强基础、拓宽专业、注重实践、培养能力”的指导思想[13]，注意项目设计应由浅到深、先基础后探索，注意层次性等特点。教学内容设计应在人才培养普遍性规律的基础上，呈现出适应性、多样化、灵活性和发展性的特性，具体操作而言，在制定实验大纲与目标的规范基础上，将实验项目设计成基础型、综合设计型和探索研究型3个不同层次的实验项目，同时要控制好不同层次实验项目所占的比例，满足不同层次的学生的需求。

1.2项目设计要体现学生实践创新能力的培养

探索研究性实验项目是实验教学内容中最能体现对学术实践创新能力培养的部分[14]，因此在设计上要与基础型和综合设计型有所区别。对学生来说，对项目进行过程的实验方法、实验过程和实验结果3个方面都有更高的要求。探索研究性实验项目的实验方法应该有多种选择的可能性，体现出探索性的特点；实验过程应给学生足够的自由度，加强项目可研究性的特点；实验结果应要求学生进行分析，培养学生科学思考问题，提高用科学揭示自然现象的能力。

1.3项目设置要保证实验教学的正常有序开展

探索研究性实验项目属于正常实验教学内容，在课程安排上应该要结合教学的实际情况，科学安排项目实施的时间和场地。要特别注意项目所涉及的交叉知识和现有的教学资源，承担教学任务的实验教师应与教务部门和实验室管理人员多方协调，确保探索研究性实验项目能在正常实验教学的范围内组织实施，避免在项目实施过程中出现时间、场地、仪器等因素冲突的情况。因探索研究性实验项目在实施过程中，学生们有一定的自主权，授课教师应该提供实验室安全的教育，避免在课程开展过程中出现意外。

2《仪器分析》探索研究性实验项目的实施

探索研究性实验项目在实验教学工作中要注重循序渐进，授课时间要安排在基础的演示和验证性实验、综合性实验之后，确保在掌握前期基础知识、基本实验技能科学态度的基础之上，才能开展探索研究性实验。在《仪器分析》实验课程教学中，探索研究性实验项目与设计性实验项目同时进行，面对不同能力层次的学生进行自由选择，实行分层一体化教学。

2.1项目在课程内容中的构成

表1　《仪器分析》实验课程实验项目

注：带*的项目为探索研究性项目，在教学中与设计性项目同时进行，供不同能力层次的学生选修。

《仪器分析》课程实验项目包括2项基础性项目、3项验证性项目、3项综合性项目、2项设计性项目和2项探索研究性实验项目。从构成中来看，“三性”实验(验证性、综合性、设计性)比重占本门课程实验项目的83.3%。基础性实验项目只占项目总数的16.7%，如表1所示。基础性实验项目所占的比重很小，课程的核心部分是锻炼学生实践创新能力的“三性”实验项目。

2.2探索研究性实验项目教学组织

在项目教学组织过程中，首先是对《仪器分析》入门的介绍，介绍了常见的实验方法概论和样品准备与数据处理概括，这是学好《仪器分析》的基础性知识，也作为基本教学单元纳入了教学大纲。

紫外光谱分析、气相色谱分析和高效液相色谱分析作为验证性实验项目，该类型项目在教学过程中坚持以学生为主体，教师为主导的方针，培养学生根据理论知识分析仪器分析过程和结果的能力，逐步引导学生发现问题的能力。

综合性实验项目包括了气相-质谱色谱分析实验、红外光谱分析实验和原子吸收光谱分析实验3个实验项目，在教学过程中体现了内容的综合性，分析学生对象的专业课程知识点的内在联系，设计符合授课对象专业的项目，培养学生综合运用学科知识的能力和创新意识。设计性实验完全由学生为主体，通过对所学实验项目的把握，分析授课老师提供的样品，独立完成实验过程。该类型项目注重增强学生的实践动手能力、沟通协作能力以及创新意识，通过项目的完成，可提高学生的学习成就感。

与设计性实验项目教学同步的是探索研究性实验项目，该类型的项目在样品选择、实验仪器选择、实验设计、时间安排上完全由学生自主，授课教师只提供论证项目的可行性和过程监管而不直接参与实验，充分挖掘学生的自主能动性，培养学生的科学素养，探索研究性实验项目是《仪器分析》实验课程难度最高的实验项目，只能满足部分能力层次较高的学生选修。

2.3项目过程监控与成绩评定

图1　《仪器分析》实验课程分层次考核体系

实验过程监控是保证实验教学质量的关键，成绩评定是检查和评价教学效果的重要手段[15]。从考核内容来看，该课程主要围绕学生在授课期间的实践能力、创新能力和综合能力为监测指标，分值占总成绩的60%，期末的课程考试考核占总成绩的30%，出勤表现和平时项目参与以及操作方面给予权重为10%的比例，构建分层次的评价体系见图1。这种重培养过程的考核体系不简单以课程考试成绩来评价学习效果，核心在推动提高学生实践动手能力培养过程，注重激发学生参与实验项目的兴趣，提高学生科学思维和敢于创新的积极性。提高部分探索研究性项目让有需求的学生自主选修，旨在学生创新和科学素养的培养。从考核表现形式来看，有出勤考核、实验设计、实验过程监测、实验报告等多种形式，灵活多样的考核方法，让不同能力层次的学生都有机会参与到适应的实验项目中来，体现因材施教的教育理念。

3教学效果

探索研究性实验项目教学是为了满足较高能力层次的学生而开设的实验项目，在设计的过程中充分考虑教学循序渐进的基本规律，科学合理安排时间，内容上充分考虑学生所学知识的连贯性和知识的综合性，既要求对基本知识的掌握，又要求选修的学生具备较好的实验设计能力、实验操作技能和对实验结果的分析能力。通过该类教学项目的实施，充分调动了学生的实验积极性，培养了实践创新能力、提高了科学素养。近年来对选修此类项目的学生进行了跟踪，不少参与本课程探索性研究实验项目的学生通过系统的锻炼，为参加各类型的学生科研项目打下了较为坚实的基础。2015年参与了湖南省大学生创新训练项目6项、国家大学生创新项目2项；在毕业设计中也得到指导教师的充分肯定，部分考研复试回来的同学都积极反馈自己在实践操作方面得到录取单位的认可；用人单位对学生的动手能力和解决问题的能力做出了较高的评价。

4结语

实验教学要取得满意的效果，从实施探索性研究实验项目的经验来看，项目设计以学生为主体，充分调动学生参与项目的积极性是重点；对实验过程监控和科学合理的评价是保证实验教学质量的关键。实验教学活动中只有解决了科学设计实验项目和教学过程监控，才能真正把学生实践创新能力培养贯穿教学活动的始终，同时也能很好的利用学校的教学资源，提高实验室的共享程度和仪器使用率，让教学资源更好地服务教学，提高实验室的投资效益。

[参考文献]

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[编辑]辛长静

[引著格式]贺建武，彭清，刘祝祥，等.探索研究性实验项目在《仪器分析》实验课程教学中的应用实践[J].长江大学学报(自科版)，2015,12(31)：79~82.

[中图分类号]N4

[文献标志码]A

[文章编号]1673-1409(2015)34-0079-04

[作者简介]贺建武(1985-)，男，硕士,助理实验师，现主要从事实验室与实验教学管理方面的研究工作；

通信作者：严溶，yr0270@163.com。

[基金项目]湖南省普通高校教学改革研究项目(湘教通[2012]401号)；吉首大学实验教学改革研究项目(2014JSUJGB30，教通[2014]49号)。

[收稿日期]2015-06-24