依托实验教学中心进行实验教学改革

李倩倩, 苏 新, 刘 豪, 魏士平, 杨 娟, 刘宝林

(中国地质大学(北京) 海洋学院, 北京 100083)

依托实验教学中心进行实验教学改革

李倩倩, 苏 新, 刘 豪, 魏士平, 杨 娟, 刘宝林

(中国地质大学(北京) 海洋学院, 北京 100083)

依托中国地质大学海洋学院的“海洋地质与资源实验教学中心”进行海洋科学专业实验教学改革,拓展学生思维、培养学生创新精神、提高实践技能,更好地培养应用型、创新型人才。以“海洋地质与资源实验教学中心”项目作为开放实验教学改革的切入点进行实验教学改革,以开放促创新,培养学生的实践创新能力,并在开放实验室教学改革方面取得了一定成效。

实验教学中心； 教学改革； 开放实验室

为了改善海洋学院实验教学条件、合理配置实验教学资源、提升实验室建设和管理水平,依托“海洋地质与资源实验教学中心”进行实验教学改革。“海洋地质与资源实验教学中心”为实验教学改革提供了基础,实验室集中了学校有关的技术设备和教学资源,对教学、科研和技术开发等形成了强大的支撑[1-3]。实验室是高校教育实践的重要场所,是培养人才技能的主要基地。实验教学是高等教育的重要环节,它是理论教学的继续和延伸,在培养具有综合素质人才过程中占有不可替代的地位和具有至关重要的作用。管理实验室不仅是管理其中的仪器设备,还需要有新型的管理理念和模式对实验室进行实验教学改革，以此来适应社会人才技能培育的新要求[4]。

1 实验教学中心的建立

1.1 “海洋地质与资源实验教学中心”的建立

2015年“海洋地质与资源实验教学中心”(下称中心)获得学校实验室与资产管理处和学校批准建立。中心在建设过程中逐步确立了以培养学生科学思维和实验动手能力、创新能力为核心目标,以创业精神和创新能力人才培养为目标,以海洋地质学、海洋矿产资源、海洋环境与生物、海洋地球物理技术等学科交叉为特点,以组建学生科研团队、申报和实施大学生创新研究项目为训练平台。鼓励学生参加科技创新项目、海洋科技周、海洋知识竞赛,构建大学生创新培养体系,致力于将中心建设成为海洋地质与资源创新人才的孵化中心、相关学科学生自主实践中心、科技创新活动中心、国内重大学科竞赛的培训中心,以及创新实践教学改革示范中心,为海洋学院及其相关院系在海洋地质、资源与环境以及地质地球物理结合等方面创新教育的实施建立良好的教学平台。中心的发展以学院各教学实验室为基础,在现有创新实践基地建设的基础上,以教育部“海洋地质资源”学科建设为契机,将海洋地质和海洋地质资源的实践教学作为一个整体,为实现学院及学校其他院系在海洋地质及资源学科的高层次人才培养目标提供更加有利的教学平台。

1.2 “海洋地质与资源实验教学中心”的规划

充分利用全校相关实验资源,在学院现有资源优化和整合的基础上,大力挖掘和发挥中心海洋地质、边缘海沉积盆地分析、海洋地球物理、海域盆地现代油藏技术方法等实验教学优势,开展基于新技术、新方法的实验科学教学改革研究。在综合各个层次实验内容的基础上,建立相关内容融合、贯通、交叉、渗透和相互联系的实验教学课程新体系，促进学生知识、能力、素质协调发展,理论、实践、创新能力全面提高,培养学生在海洋地质、海洋资源、海洋化学、海洋生物与地质过程、海洋地球物理探测等相关领域从事应用研究等工作的能力,并建成实验装备精良、实验设施齐备、实验队伍整齐、实验教材先进、运作规范的实验教学中心。

立足学院学科建设和社会需求,以海洋地质为核心,向海洋其他学科辐射,形成海洋地质、海洋资源、海洋化学、海洋地球物理与海洋生物—生态交叉、互补的学科方向,加快建成国内知名的重点实验室平台,努力实现实验室平台的开放与共享,为国家培养和输送大量海洋生物地质专业创新实用的科技人才。

2 实验教学改革

2.1 以学生为主体的实验教学过程

开设海洋地质与环境实验技术选修课,课程内容包括小型仪器的基本操作(球磨仪,冷冻干燥机等)、大型仪器的原理和操作步骤(ICP-OES,X-射线衍射,阴极发光能谱仪,总有机碳测定仪,近红外光谱仪,粒度分析)。与此同时规范实验教学管理,将实验室的仪器调动起来,让每个学生独立操作。实验教学突出学生主体地位,更加注重学生自主学习能力、分析解决问题能力、表达能力的培养。能够让学生尽早地、较多地接触精密仪器,从而使现有的仪器能够更好地为教学服务。实验教学不仅仅是一门理论海洋化学课程的附属部分,而是一门以学生为主体的实验课程。同时加强学生的设计能力和科研素养的培养和训练,培养综合型、设计型、复合型人才。

2.2 开放实验室

良好的科学素质只有在有科学研究的氛围和环境中才能得到培养和熏陶[5],实验室开放可以提高实验设备的利用率,提高投资效益,而且可调动学生学习的积极性和主动性[6]。实验室开放是实验室资源优化利用的最佳形式。把实验室开放作为实验教学的课外延伸,不但能够增加学生接受实验训练的机会,同时也为学生独立思考问题、参与科研活动提供了训练平台,还可以提高仪器的使用效率[7]。

中心开放式管理,主要面向海洋学院海洋科学专业和学校相关专业，如地质学的学生开放。每年在实验室参加创新实践活动的学生约100人。参加“大学生创新实践”项目的学生根据自己的喜好与教师的科研内容相结合,培养和熏陶学生对科学研究的素养和热爱。学生参与过的大创项目有“潮水峪寒武纪鲕粒灰岩的成因及沉积意义”用显微镜观察鲕粒灰岩、“多金属结核构造特征及其环境意义分析”用阴极发光分析多金属结核、“NIR光谱测水样TOC性能研究”用近红外光谱测定水中TOC的含量、“地衣对岩石的风化作用”研究了对岩石作用的真菌、“渤海湾潮间带真菌的分离与纯化” 研究了渤海湾真菌的作用、“华北地台拉伸纪古海洋氧化环境研究——以北京下苇甸村为例” 研究拉伸纪古海洋沉积的氧化还原环境。

实验室开放以后,学生进入实验室做科研,不仅培养了学生严谨的科学态度,还通过教师的指导让学生熟悉了科研工作的过程,使学生对科研工作产生兴趣,并为学生以后的科研工作提供基础。同时学生还会发表一些期刊文章,不仅有利于学院学科建设的发展,对学生自身也很有帮助。

2.3 实验教材和内容的改革

围绕“培养学生实践能力和创新意识”,认真设计和构筑化学实验教学新内容。全面学习相关的实验教材，并根据实验教学实际经验,采取相关书籍或教材中的部分实验项目,并结合实验室的仪器和学院特色设计方案加入教材中,增加一些复杂的实验以及需要学生动手设计的实验。例如测定海水水质的质量分析包括测定海水中的总有机碳(TOC)实验、测定海水中的化学耗氧量(COD)、生物需氧量(BOD)、测定海水中的总氮(TN)、测定海水中的总磷(TP)和叶绿素、测定海水中的金属离子(Mg2+,Ca2+)、测定海水中的无机离子(NO3-,PO43-)、海水中总铬的测定、海水中无机磷的测定、海水中有机质的测定、海水中溶解氧的测定、海水沉积物粒度分析实验,从而完善整个教材内容,并将丰富后的教材作为实验指导教材。

高质量的实验教学,既可以传授知识,培养能力和素质,又可以达到理论和实践的统一[8-9]。

2.4 改变实验授课与考核方式

改变以往的由教师包揽实验,让学生自己动手做实验。由于教师担心学生操作不了等离子发射仪、总有机碳测定仪、紫外光谱仪、近红外光谱仪、X-射线衍射等一些贵重的仪器,从而手把手地指导他们操作,学生的思路受到了限制,亲自动手的机会减少,并且还产生了依赖思想,这样难以培养学生的实验能力和素质。因此,改变以往的教学方式,进行验证性实验教学。验证性实验是以基本知识和基本技能的掌握为主要目的,通过实验教学,使学生加深对专业基本理论的理解,增强对专业的兴趣。

改革以后,首先要求学生审查实验方案,弄清实验目的和实验方法,了解和掌握仪器设备的操作与使用方法,经指导教师同意后由学生自己独立完成实验,教师只是检查结果,并提出问题,同时组织学生讨论、分析。当实验出现较大误差时,指导学生查找原因。这样既培养了学生的动手能力,又培养了他们严肃认真、实事求是的科学态度。

对实验课程的考核方式也进行了一些改进,不但考核学生平时出勤率、课堂表现、操作规范、实验报告质量等关键环节,还在期末设置专门的书面考试或面试来考察学生的实验基本技能和对实验内容的掌握程度；另外,学生从实验的准备阶段就进入实验室,让学生从头到尾了解玻璃器皿的洗涤、标准溶液的配置和标定、仪器的维护和使用以及实验结束后废物的处理和实验室的整理等内容,以培养学生珍惜实验药品、爱护实验仪器的良好作风。主要目的是把实验课教学提高到与理论课同样的高度,培养出一批具有实验操作技能的海洋科学专业人才。

3 结语

依托“海洋地质与资源实验教学中心”进行实验教学改革项目的实施改变了实验教学的模式,丰富了实验教学的内容,调动了学生参与科研的积极性和创造性,提高了学生的综合素质和解决问题的能力。从教学内容、教学方法及手段、考核等方面进行改革与实践,通过提出问题、分析问题、实验操作、总结、再提出问题的循环模式进行教学,鼓励学生打破思维定势,发散性地思考、联系性地思考,使实验教学更好地在科研教学、人才培养和社会服务中发挥应有的作用。

致谢:感谢北京市高等学校教学改革中国地质大学教改项目“基于海洋特色的海洋科学实验课教学改革研究与实践”对本论文的资助和支持。另外还要感谢 “2014年校级优秀教学团队建设项目”和“边缘海盆地与地质资源”这2个教学改革项目对本论文以及整个实验室教学改革的支持和帮助。

References)

[1] 戴克林.高校实验室建设与创新人才培养研究[J].实验技术与管理,2014,31(7):32-35.

[2] 王娟.高校开放性实验室的构建与管理[J].高等教育研究,2015(33):15.

[3] 邹永与，郑易之.开发重点实验室,培养学生实践能力和创新能力[J].实验技术与管理,2006,23(3):109-111.

[4] 舒乐新,赵启铎,苗戎,等.教改背景下实验室管理的探讨[J].实验室科学,2015,18(3):182-184.

[5] 时连君,万殿茂,王芳,等.实验室开放与创新型人才培养[J].实验室研究与探索,2009,28(6):11-13

[6] 孙萍,崔怡.开放实验室的探索与实践[J].实验室研究与探索,2006,23(7):869-871.

[7] 蔡英,余建潮,陈小菊.以资源共享为抓手提升实验室管理质量[J].实验室研究与探索,2011,30(6):363-365.

[8] 王春玲,孙尔康.大学化学实验培养学生创新能力的探索[J].实验技术与管理,2011,28(10):27-30

[9] 田曙坚,廖一平,焦书明.化学实验课教学规律探析[J].大学化学,2005,20(1):25-29.

Experimental teaching reform by relying on experimental teaching center

Li Qianqian, Su Xin, Liu Hao, Wei Shiping,Yang Juan, Liu Baolin

(School of Marine Sciences, China University of Geosciences, Beijing 100083, China)

Relying on Marine Geology and Resources Experimental Teaching Center in School of Marine Science of China University of Geosciences (Beijing), the marine science experimental teaching reform is carried out to expand and cultivate students’ innovative spirit and practical skills and their application and innovation abilities. Taking the “Marine Geology and Resources Experimental Teaching Center” project as an entry point, the experimental teaching reform can promote innovation by opening and cultivate students’ innovative ability, which has obtained some achievements.

experimental teaching center; teaching reform；open laboratory

10.16791/j.cnki.sjg.2017.05.054

2016-11-27 修改日期：2017-01-15

北京市高等学校教学改革研究项目(JGYB201525)

李倩倩(1984—),女,河北石家庄,博士,实验师,主要从事实验室技术管理研究.

E-mail：nancylgq@cugb.edu.cn

G642.0

B

1002-4956(2017)5-0215-03