如何发挥实验技术人员在探究型实验教学中的作用

赵华绒， 秦敏锐， 蔡黄菊， 邵东贝， 余利明， 吴百乐

(浙江大学 化学实验教学中心,杭州 310058)

·实验教学示范中心建设·

如何发挥实验技术人员在探究型实验教学中的作用

赵华绒， 秦敏锐， 蔡黄菊， 邵东贝， 余利明， 吴百乐

(浙江大学 化学实验教学中心,杭州 310058)

随着探究型实验教学改革在浙江大学化学实验教学中心的逐步推进，实验教辅工作呈现出多样性和复杂性。实验技术人员通过不断学习应对改革带来的新局面，做到对实验教学内容和现状了如指掌，对实验仪器设备管理得当，对教学改进的研究具有独特的见解。经过3年之余的改革实践表明，探究型实验覆盖面的扩大不仅提高了学生的实验综合技能，更使得实验技术人员对教学、科研、实验室管理工作兼顾的综合能力得以提高，从而在探索和完善探究型实验教学模式中发挥积极作用。

实验技术人员； 探究型实验教学； 综合能力； 积极作用

0 引 言

创新型人才培养是研究型大学工作的有机组成部分，也是研究型大学发展的重要环节[1]。一切创新均来源于实践，实验教学作为研究型大学教学的关键部分，担负了创新型人才培养的重任。在创新型实验教学改革的过程中，高校实验教学面临从依附性到相对独立性、从被动性到相对主动性、从单一性到相对多样性的转变，为了应对实验教学的根本性转变，学校提出了探究型实验新模式，探究型实验=创新性实验+开放性实验，重点培养学生的独立探索能力、实验操作能力和科学研究能力[2]。

化学实验教学中心紧跟学校教学改革的步伐，在基础有机化学实验课程中引入探究型教学模式，在训练有机化学实验基本操作、培养学生的观察能力和良好的实验习惯的同时注重激发学生的实验兴趣、提高学生的创新思维能力、培养学生的独立探索能力。探究型实验教学模式的开展，不仅对指导教师和学生提高了要求，对实验技术人员的工作也提出了考验。作为基础化学实验室的实验技术人员，通过参与3年探究型实验教学工作，从实验选题、预做、实验准备、实验过程中突发情况的应对、大型仪器的使用、样品谱图的分析等各环节中都受益匪浅，从而意识到实验技术人员只有不断地提高自身的综合能力，才能在探究型实验教学中高效配合指导教师的工作，提高教学质量。

1 基础有机化学探究型实验内容比重

化学实验教学中心基础有机化学实验室根据学生群体不同，共开设4门课程：面向非化学系学生开设大类课程即大学化学实验(O)，面向化学系学生开设基础化学实验Ⅱ课程，面向化学求是班和生物求是班学生分别开设基础化学实验Ⅱ(化学求是)课程和有机化学实验(生物求是)课程。从2013学年开始，为化学普通班开设的基础化学实验Ⅱ和化学求是班开设的基础化学实验Ⅱ课程各引入2个探究型实验，收到了良好的教学效果，随后在大学化学实验(O)和有机化学实验(生物求是)课程也增加了探究型实验教学内容。到2015年学年，探究型实验在基础化学实验Ⅱ、基础化学实验Ⅱ(化学求是)、有机化学实验(生物求是)课程和大学化学实验(O)这4门课程中开设的数量分别为2个(占16.7%)、2个(占16.7%)、2个(占18.2%)、和1个(占11.1%)，覆盖面也由专业学生扩大到了全校修学有机化学类实验的学生。

2 实验技术人员在探究型实验教学中的作用

探究型实验相对于课程内容中原有的基础实验和设计型实验，包含“探究”的性质，导致教学活动的复杂性增加[3]，对实验教学队伍的能力提出了新的挑战。对实验技术人员而言，改革带来其在教学中作用的日益凸显和工作内容的变化：由单一的实验准备变成教学、科研、实验室管理兼顾的复杂局面。

每一个探究型实验，从实验内容的选择、实验预做、实验内容的调整、样品的分析测试、谱图的解析以及实验药品和仪器的准备、学生在探究型实验中突发性问题的解决等，各环节的工作都需要实验技术人员协助指导教师共同进行。实验技术人员只有不断学习，做到对实验教学内容、现状、技术及仪器设备了如指掌，对教学改进、更新的研究具有独特的见解[4]，才能在探究型实验教学实施过程中给出合理的意见和建议，并发挥自己在实验教学队伍中的作用，为提高实验教学质量提供保障[5-7]。

3 充分发挥实验技术人员在探究型实验教学中的作用

3.1 参与实验选题

与传统的实验教学模式相比，探究型实验是一种基于问题导向、师生共同合作的教学模式，主要有：①新，与当下的前沿技术相结合；②实，注重选题的实用性；③宜，尽管选题要新颖，但要注重实验的可行性[1]。实验技术人员若要在实验选题中发挥自己的作用，要做到以下几点：

(1) 实现知识体系的更新，提高自身定位，养成阅读国内外优秀教学、科研期刊的习惯，如：实验技术与管理、实验室研究与探索、Journal of Chemical Education、 Chemistry Education Research and Practice等，平时多为新实验的选题积累素材[8]。以为化学普通班开设的基础化学实验Ⅱ和为化学求是班开设的基础化学实验Ⅱ课程的探究型实验为例，“基于天然产物中有效成分高效分离的正、反相薄层色谱探究”和“不同产地猫薄荷精油中荆芥内酯的分离、分析、比较”两个实验均是由Journal of Chemical Education期刊中的新实验衍变而来，实验技术人员同样需要关注和学习该期刊所发表的新内容。

(2) 多关注当年本科生的科研训练项目(SRTP)、各种学科竞赛等内容，让探究型实验内容与具体的科研实践项目相结合，使得探究型实验内容的选题更适用于培养学生的实践能力，如“不同产地猫薄荷精油中荆芥内酯的分离、分析、比较”探究型实验就是在“科研训练”项目的基础上改编而成，实验技术人员需要熟悉近2年的科研项目内容。

(3) 精通具体实验教学内容，了解每门课程的实验对象，在此基础上进行探究型实验选题，实验的可行性才会更高。如大学化学实验(O)探究型实验“酯类的合成”，如果对目标产物酯的范围不做限定，学生可以选择任意酯类合成，个别学生对自己选择的实验题目难度把握不准确，使得研究难度远高于学生现有能力，可能会造成学生信心的受挫，失去了探究型实验开展的初衷[9]。因此，具有扎实的理论基础、充分了解实验对象、关注科研实践项目的最新进展和最新的实验教学方法，才能更好地配合指导教师做好探究型实验选题工作。

3.2 进行实验预做

实验技术人员通过参与新实验的预作加深对实验的理解，为实验准备工作和实验指导工作奠定基础[10]。探究型实验的预做不是基础型实验的重复试做，而应以做科研的态度发现、解决问题。①理论知识要扎实：明确实验原理，熟悉实验过程中所涉及的理论知识点；②实验技术过关：操作规范，思路清晰，对实验条件和可能遇到的问题考虑周全，实验结果有可重复性；最后，善于总结：结合课程情况，明确该实验值得探究的方向。

以“基于天然产物中有效成分高效分离的正、反相薄层色谱探究”探究型实验为例，该实验是由两个同类实验——植物中天然产物提取合并而成，利用柳树、蒲公英(或其他绿色植物)等探究正相和反相薄层色谱。实验涉及到的知识点为纸色谱原理及技术、正反相色谱的区别。对于非有机专业出身的实验技术人员来说，这些知识点可能并不熟悉，在做实验之前要学习相关理论知识，只有在理论知识掌握清楚的条件下才能更好地解释实验中出现的问题。对蒲公英叶进行正反相色谱分析时，考虑到该实验的季节性问题，就以多种绿色植物为原材料进行分析，发现菠菜等绿色植物中天然色素的提取与蒲公英效果一致，因此可以用其他植物代替，实验课中允许学生对多种植物进行探究，由此激发学生的实验兴趣。

3.3 协助完成样品分析工作

目前，实验教学中心分析平台的工作人员承担基础验证性实验的样品分析工作，而探究型实验样品的分析工作没有设置专职人员管理[11]。随着探究型实验在实验教学中的比重增加，覆盖面扩大，引出样品分析环节的问题——待分析样品数量增加、样品表征手段多样复杂、样品分析的时效性差。如果实验技术人员掌握大型仪器的使用便可以帮助解决这些问题。

(1)保证样品分析的时效性。以往实验教学中心分析平台的工作人员承担基础验证型实验的样品分析工作，样品数量不多，能在规定的时间内完成样品分析。但是探究型实验的样品数目是无法预期的，如“酯类的合成”实验中，按照传统的基础实验课程，要求每个学生对1个产品进行气相色谱分析即可，但在变为探究型实验以后，产品分析可以多样化，同时学生也希望对自己实验过程中不同阶段的产品进行跟踪表征，这就需要气相色谱(GC)和核磁共振(NMR)同时进行检测，导致样品量增加了5倍之多。样品数量的激增导致仪器平台的工作人员无法在有效时间内完成分析工作，失去了实时跟踪反应的意义。在实验技术人员熟练掌握仪器使用的情况下，多台仪器同时分析，就能保证样品分析的时效性。

(2)协助教师筛选待分析样品。以“植物猫薄荷和精油中荆芥内酯的提取、分离及分析”实验为例，实验中有一部分是对精油中的有效成分进行柱色谱分离，分离结果进行GC检测跟踪，纯度较高的样品可以进行核磁共振氢谱(1H NMR)、二维相关谱(COSY)等多种后续表征。如果不对样品纯度进行把关而进行GC后续的表征就造成了资源的浪费。实验技术人员可以在GC检测时帮助指导教师对样品进行筛选，对于纯度不够而有意向进行多种手段分析表征的同学可以建议其再次进行柱色谱分离而达到所需标准，从而减少了指导教师筛选样品的时间，并引导学生将实验做到更精细化。

因此，实验技术人员根据课程的需要熟练掌握一到两种常用大型仪器的使用方法是必要的也是可行的，在此基础上可以更好地为探究型实验教学服务。

3.4 完善探究型实验准备工作

2015年春夏学期开始，探究型实验教学内容在中心开展的课程中实现全面覆盖，对于面向低年级理工科学生开展的大学化学实验(O)课程也加入了“酯类的合成”探究型实验教学内容。目的是为了打破传统模式，使低年级学生在基础的实验教学过程中就融入科学研究思想，吸收创新教育的理念，接受实验技能的训练，融研究于基础教学之中、置创新于实验之中[12]。

自探究型实验教学在大学化学实验(O)课程中的全面开展后，实验准备的工作量大幅增加。该课程面向全校学生，每学期600～800人不等，3～4人一组实验，共200多种实验方案，需要准备200多套不同的实验药品和设备。实验技术人员要先对学生的实验方案进行浏览，统计所需药品和仪器设备，再进行采购或在实验教学中心内调剂，尽量满足学生实验方案提出的要求。遇到实验室不能满足的实验条件，或有可替换的实验条件，尽快告知学生指导教师，并协助他们进行实验方案的调整，使探究型实验在规定的学时内顺利完成。因此，实验技术人员对探究型实验的内容和实验室的情况应该有很深入的了解，才能提高工作效率，在最快的时间内反馈信息，给学生调整实验方案留出充足的时间。

3.5 参与探究型实验的指导工作

探究型实验教学模式有别于传统的实验教学模式的一个重要特点，就是采用分组制、团队合作的方式进行[1]。将3～4名学生组成一组进行探究，教师和研究生助教的配合担任实验教学指导教师。但是在实验过程中，探究型实验比传统验证性实验出现异常实验现象的随机性大[13]，研究生助教对实验室的整体情况熟悉程度有限，不能完全应对探究型实验问题的多发性状况。因此实验技术人员加入到实验教学指导中可以有效帮助指导教师解决学生实验中遇到的问题，弥补了教学人手的不足，为探究型实验教学的顺利进行提供了保障。

探究型实验指导工作对教学人员的综合素质要求很高，除了宽广的专业知识、扎实的实验技能。还应该有良好的应变能力，对待学生又足够的耐心和责任心。①积极参与探究型实验教学的备课、实验方案讨论和答辩各环节，与指导教师和学生多交流，以便更好地了解学生在实验设计和实验过程中出现的问题。②实验技术人员应该耐心指导学生完成实验。学生在探究型实验过程中出现的问题较多，有些问题是不可预知的，要根据于学生互动的方式、并通过观察学生的实验情况，再凭借自己的经验判断问题发生的原因，然后引导学生将复杂的大问题分解成若干简单的小问题，逐个解决。因此，参与探究型实验指导工作是对实验技术人员综合素质的最大考验。

4 探究型实验教学成效

探究型实验教学模式的开展对指导教师提高了要求，教师在对探究型实验内容的选择上应该有与时俱进的理念，并且能够提出难度适宜的可探究的问题，能预见学生实验过程中的困难，善于点拨、化解。

探究型实验教学模式将有机合成与仪器分析、结构化学相渗透，巩固了学生的专业知识；探究型实验教学锻炼学生自主设计实验，发现和解决问题的能力，并提高了学生学习的积极性和主动性。

探究型实验教学模式的开展对实验技术人员综合素质的提高具有积极促进作用，实验技术人员从以往单纯的实验准备工作者，变成了实验教学、科研和实验室管理多方面兼顾的综合型工作者，使得学校实验教学队伍的整体水平有了很大提升。

5 结 语

探究型实验教学改革还在不断深化当中，未来的化学实验教学改革将会更注重学生综合与创新能力的培养[1]，因此对实验技术人员的要求也会更高。为了紧跟教学改革的步伐，实验技术人员要保持积极向上的心态，在完成实验室安全管理和实验准备工作之余，积极参与科研项目的申请、新实验开发、教材编写和熟悉大型仪器的使用工作，提高自身业务能力。还要加强与指导教师的配合，学习新的教学方法，在探究型实验教学中实现自我价值。

[1] 展 涛.我国研究型大学创新型人才培养的思考[J].高等工程教育研究，2011(1)：7-13.

[2] 陆国栋，李 飞，赵津婷，等.探究型实验的思路、模式与路径——基于浙江大学的探索与实践[J].高等工程教育研究，2015(3)：86-93.

[3] 郝志军.探究性教学的实质：一种复杂性思维视角[J].教育研究，2015，26(11)：66-70.

[4] 孙 健，陆国栋.高校实验教学队伍建设的思考与探索[J].实验室研究与探索，2008，27(10)：92-95.

[5] 王国强，傅 承.新研究型大学创新实验教学体系的构建[J].高等工程教育研究，2006(1)：125-128.

[6] 曾秀琼，赵华绒，王国平，等.化学实验教学课程体系的新发展及其实践[J].实验技术与管理，2012，29(8)：4-7.

[7] 高素云，夏扎丹木，原 慧.浅谈新时期高校发展对实验技术人员的要求[J].实验室研究与探索，2014， 33(2)：243-246.

[8] 李 田，徐金荣，杨 玲，等.实验技术人员如何在实验教学中发挥作用[J].实验技术与管理，2015，32(6)：143-145.

[9] 马大中，崔 瑾，梁军胜等.基于创新型人才培养的创新实验项目探索与实践[J].实验技术与管理，2014，31(9)：33-36.

[10] 张恩平，刘林丽.新时期高校教学实验室仪器设备使用管理的思考[J].实验室科学，2013，16(6)：198-200.

[11] 倪哲明，王力耕.融研究于基础教学 置创新于实验环节[J].高等工程教育研究，2007(7)：124-126.

[12] 金 悦，陈晓南，杨培林.综合创新性实验中的学习引导[J].高等工程育研究，2012(2)：152-155.

[13] 潘 娅.探究型实验教学在药剂学中的实践与成效[J].广州化工，2015(14)：213-214.

How Can Experimental Technicians Work in Explorative Experimental Teaching

ZHAOHuarong,QINMinrui,CAIHuangju,SHAODongbei,YULiming,WUBaile

(Experimental Chemistry Center, Zhejiang University, Hangzhou 310058, China)

As the explorative experimental teaching reform forward in Experimental Chemistry Center of Zhejiang University, the work of supporting staff on experimental teaching becomes variety and complexity. Through constant learning, the experimental technicians are able to reply the new situation, try to be well acquainted with experimental teaching content and current situation, manage the instrument and equipment properly, and have unique view about the research of teaching improvement. The practice shows that with the growth of explorative experiments students’ experiment operation skill is improved notably, and the experimental technicians’ general ability such as account of teaching, scientific research and laboratory management, play active roles in exploring and improving the explorative experimental teaching model.

experimental technicians; explorative experimental teaching; integrated ability; active effect

2016-05-23

国家自然科学基金资助项目(J1210042,J1103301)

赵华绒(1969-)，女，浙江余姚人，博士，副教授，化学实验教学中心副主任，研究方向：有机化学方面的教学与科研。

Tel.：0571-88206290；E-mail: zhr0103@zju.edu.cn

秦敏锐(1984-)，女，安徽阜阳人，硕士，实验师，研究方向：有机化学实验室管理。

Tel.：0571-88206290;E-mail: qmr0906@163.com

O 6-33；G 642.0

A

1006-7167(2017)02-0153-04