本科生與研究生互動實驗模式的探索與實踐*

汪豐云 魏先文 張洪濤 商永嘉 張武

(安徽師范大學化學實驗教學中心 安徽蕪湖241000)

本科生與研究生互動實驗模式的探索與實踐*

汪豐云 魏先文 張洪濤 商永嘉 張武

(安徽師范大學化學實驗教學中心 安徽蕪湖241000)

提出了本科實驗教學中本科生與研究生互動的實驗教學“一二三模式”，旨在發(fā)揮科研與研究生的優(yōu)勢，為本科實驗教學服務，提高本科實驗教學質(zhì)量，培養(yǎng)創(chuàng)新型人才。

教學研究型大學一般以本科教育為主，同時積極發(fā)展研究生教育。因此，在化學實驗教學中嘗試本科生和研究生互動，對于更好地銜接本科教育和研究生教育，利用研究生教育資源提升本科教育水平，培養(yǎng)創(chuàng)新型人才有著現(xiàn)實意義。本科教育是基礎教育階段，主要是積累知識，培養(yǎng)和訓練各方面技能;故在此階段應注重培養(yǎng)學生的綜合能力和素質(zhì)，為研究生教育和可持續(xù)發(fā)展奠定基礎;研究生教育是專業(yè)教育階段，是更高深層次的專業(yè)教育培養(yǎng)，其基礎是學科建設。研究生通過某一問題的解決，學到解決問題的方法，以便今后可以獨立解決問題。研究生培養(yǎng)質(zhì)量的高低是學科建設水平的重要體現(xiàn)，同時又對學科建設起著重要的促進作用。研究生教育要上水平必須有優(yōu)秀的本科人才作為后備人才儲備。

本科生與研究生互動反映了教學研究型大學的要求。一方面，研究生是學校科學研究和技術(shù)研發(fā)的重要生力軍;另一方面，研究生教育能帶動積極向上的校園文化和學術(shù)氛圍，能夠通過一批原創(chuàng)性科技研究成果的轉(zhuǎn)化直接為經(jīng)濟與社會發(fā)展服務，能夠?qū)^(qū)域的政治和文化產(chǎn)生影響，有助于形成良好的校風和學風，帶動本科生的教育教學。為此，許多教學研究型大學提出本科教育是立校之本，研究生教育是強校之路［1］。

如何處理好本科教育與研究生教育的關系，實現(xiàn)學科建設與本科教育目標的融合與互動發(fā)展，是我們面臨的一個重要問題。我院在本科化學實驗教學中，充分利用科研和研究生的優(yōu)勢，發(fā)揮研究生在本科生實驗教學中的作用，在本科生和研究生互動方面做了一些嘗試，取得了一定的成效。

1 實驗教學的基本體系

化學實驗教學著力于突出以創(chuàng)新能力和實踐能力為重點的素質(zhì)教育等現(xiàn)代教育思想與理念的貫徹落實;著眼于體現(xiàn)現(xiàn)代化學學科發(fā)展要求和現(xiàn)代化學教學改革發(fā)展趨勢;著眼于對國內(nèi)外教育教學改革經(jīng)驗和教訓的分析吸納。按照“寬口徑、厚基礎、強能力、高素質(zhì)”的要求，我校制定了“整體設計、分步實施、發(fā)揮優(yōu)勢、突出特色”的教改方針，對化學學科實驗教學內(nèi)容和體系進行了整體設計和改革，打破了實驗教學中“簡單重復”和“依附性”;將化學實驗獨立開課，按照基礎、綜合、創(chuàng)新三級教學，將化學實驗整合為基礎化學實驗、綜合化學實驗、專業(yè)化學實驗、創(chuàng)新化學實驗;構(gòu)建了化學學科實驗課的新體系，以適應通識培養(yǎng)、專業(yè)分流的培養(yǎng)需要;實現(xiàn)資源共享，有利于培養(yǎng)學生綜合能力和創(chuàng)新能力。

我們根據(jù)現(xiàn)代化學實驗的目標和特點，重新編排實驗內(nèi)容，以基本操作、基本技能和科學研究方法的訓練為基本教學內(nèi)容，以突出能力培養(yǎng)為主線，強化科學素質(zhì)與環(huán)境意識教育;進一步規(guī)范基本方法、基本原理、基本操作，選用大量常規(guī)經(jīng)典儀器，以利于學生基本技能訓練，為今后專業(yè)實驗、畢業(yè)論文實驗、研究生實驗奠定基礎;注重綜合，拓寬口徑，使化學與生命科學、環(huán)境科學、材料科學、能源科學等交叉滲透，將化學合成、成分分析及表征、常數(shù)測量、化工基礎緊密結(jié)合起來，加強對學生綜合能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。具體做法是，按照“基礎—綜合—創(chuàng)新”三層次建立了實驗教學體系和相應的實驗室體系，如將無機化學實驗、有機化學實驗、分析化學實驗合并為基礎化學實驗;合并無機合成實驗、有機合成實驗、儀器分析實驗、物理化學實驗和化工基礎實驗，在化學一級學科層面上組建綜合化學實驗室，開設綜合化學實驗課程，強調(diào)將科研成果及時轉(zhuǎn)化為教學實驗;化學教育、應用化學、材料化學各專業(yè)成立專業(yè)實驗室，培養(yǎng)學生專業(yè)實驗技能和創(chuàng)新能力;以綜合化學實驗室和專業(yè)實驗室為基礎，依托安徽省功能性分子固體重點實驗室、安徽省化學生物傳感重點實驗室和有機化學博士點、化學一級學科碩士點各實驗室等，建立學生開放實驗室和創(chuàng)新實驗室，以達到強化科研創(chuàng)新能力培養(yǎng)的目的。

2 本科生和研究生互動的實驗教學創(chuàng)新模式——“一二三模式”

本科生與研究生互動的實驗教學“一二三模式”，主要是突出一條主線、兩個方面和三個層次。一條主線是指培養(yǎng)目標，就是以能力培養(yǎng)為主線，主要是指培養(yǎng)學生的自學能力、實踐能力和科學研究能力，注重創(chuàng)新意識的培養(yǎng)，既要培養(yǎng)創(chuàng)新精神(敢于創(chuàng)新)，又要培養(yǎng)創(chuàng)新思維(善于創(chuàng)新)。兩個方面是指培養(yǎng)對象，也就是指本科生培養(yǎng)和研究生培養(yǎng)，通過這種模式使本科生和研究生的教育模式達到互補，實現(xiàn)本科生和研究生教育雙贏。三個層次是指具體措施，也就是研究生參與本科生實驗指導，研究生的實驗成果轉(zhuǎn)化為本科實驗教學內(nèi)容和本科生到研究生實驗室做畢業(yè)論文3個互動方式。也指基礎實驗、綜合實驗和創(chuàng)新實驗3個逐漸提高的層次。在實驗過程中，注重對學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

2.1 研究生參與本科生實驗指導

研究生是相對于本科生具有較高科研能力的學生，同時又與本科生年齡相仿，思維相近。因此，我們在基礎化學實驗、綜合化學實驗和專業(yè)實驗中，根據(jù)不同實驗特點，分別安排不同年級的研究生參與本科實驗教學，每部分實驗都由一位教學經(jīng)驗豐富的教師和一位研究生共同負責指導實驗。目前這種做法已被很多高校普遍采用。這里要強調(diào)的是我們要求研究生全程參與實驗，從實驗的準備、預備實驗、實驗過程、實驗報告的批改到實驗結(jié)束的小型研討會，研究生必須全程參與，并據(jù)此對研究生進行考評，計算研究生的科研工作量。所以，雖然每個研究生帶的實驗個數(shù)不是很多，卻要求他們?nèi)硇耐度搿?/p>

基礎化學實驗主要是強調(diào)基礎性，一般安排一年級無機化學、有機化學、分析化學、化學工程專業(yè)的研究生負責指導。一方面這些研究生還沒有真正進入科研，且本科剛畢業(yè)，對本科實驗較為熟悉;另一方面通過自己的再一次實驗，可把自己的實驗體會傳授給本科生，同時也能強化自身的實驗技能，為以后的科研做準備。

綜合化學實驗主要強調(diào)綜合性和主動性，是應用多種實驗方法和技術(shù)來合成化合物，研究化合物的有關性質(zhì)和組成結(jié)構(gòu)的過程;著重于培養(yǎng)和訓練學生綜合應用多種實驗技術(shù)和方法的能力。因此，綜合化學實驗主要安排二年級分析、物化和有機專業(yè)的研究生指導實驗，他們已經(jīng)過一段時間的科研訓練，有了一定的儀器測試經(jīng)驗和一些綜合能力，安排他們來指導綜合化學實驗，可以起到相輔相成，共同提高的目的。

專業(yè)化學實驗主要強調(diào)專業(yè)性和獨立性。我院的專業(yè)化學實驗，主要是指化學教育、應用化學和材料化學3個專業(yè)方向的實驗，一般在三年級開設?；瘜W教育專業(yè)實驗安排課程論和教育碩士研究生指導實驗，教育碩士一般是已有一定教學經(jīng)驗的一線中學教師，他們可以把理論和實踐很好地結(jié)合起來，并且更注重實際。應用化學和材料化學的專業(yè)實驗分別由相關研究方向的研究生參與指導，將有實際工作經(jīng)歷的研究生吸納到指導本科生專業(yè)實驗教學中，有助于克服理論與實際的脫節(jié)以及實驗室與工廠的脫節(jié)。

2.2 研究生的科研成果轉(zhuǎn)化成本科教學實驗

創(chuàng)新實驗主要是強調(diào)設計性、研究性、綜合性和先進性。在學院政策鼓勵和化學實驗教學中心積極支持下，一批教授學者和他們的研究生在參加實驗教學過程中，將其科研成果轉(zhuǎn)化為綜合化學和創(chuàng)新實驗教學內(nèi)容［2－3］。其中有些綜合實驗還以十五規(guī)劃教材［4］的形式得以出版。另外，有許多化學教學論的研究生教研成果也相繼轉(zhuǎn)化為化學教育專業(yè)的學生實驗。創(chuàng)新實驗反映了學院的科研水平和特色，可根據(jù)學生的興趣，采用導師制方式，雙向選擇參與。例如2005年提供81個選題供本科生進行創(chuàng)新實驗選擇，參選學生共275人;2006年提供58個選題，參選學生共501人。學生從指導教師處了解實驗課題后，從查閱資料、研讀文獻、鉆研有關理論開始，先提出自己的實驗研究方案，再與指導教師進行討論，然后開始實驗研究。整個過程都由對導師的研究方向和成果有一定了解的研究生參與指導。對于實驗研究過程中出現(xiàn)的各種問題，鼓勵學生自己分析，大膽探索。創(chuàng)新實驗完畢后，要求學生認真分析、處理實驗數(shù)據(jù)，并與指導教師及研究生共同討論實驗結(jié)果，最后以科技論文的格式寫出綜合研究報告，并舉行創(chuàng)新實驗報告會，進行結(jié)題。通過創(chuàng)新實驗，學生(本科生和研究生)受到了較全面、嚴格、系統(tǒng)的科研實踐訓練。這樣不僅能提高了學生的學習興趣和實驗技能，而且可以使學生學習從事科學研究活動的基本方法，感受教師的科研風格、治學態(tài)度等，親身體驗科學研究的艱苦性和長期性，培養(yǎng)他們熱愛科學的情感。

學院利用各碩士學位點的實驗室和現(xiàn)有科研工作的研究條件，開辟了開放實驗室，并為學生提供了進行研究性實驗的創(chuàng)新實驗室，積極推動研究生培養(yǎng)與本科生培養(yǎng)的互動。每年都將最新的科研成果增加到開放的研究性實驗中，以實現(xiàn)實驗教學與科研攻關、教學與科研的相互促進。為了實現(xiàn)因材施教、優(yōu)生優(yōu)培，學院鼓勵學有余力的學生提前介入科研，為將來考研作準備。

2.3 本科生到研究生實驗室做畢業(yè)論文

在20世紀90年代，美國提出了全校豐富教學模式［5］(整合教育)培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的新思路。為順應時代潮流，我國許多大學也提出了要把建立研究型和創(chuàng)新型大學作為奮斗目標。吸取國內(nèi)外經(jīng)驗教訓，我們把研究性的創(chuàng)新實驗定位為畢業(yè)論文的前期工作或畢業(yè)論文工作，使好的創(chuàng)新性實驗可繼續(xù)通過畢業(yè)論文來完成。這樣就將科研的優(yōu)勢轉(zhuǎn)化為實驗教學的優(yōu)勢，使創(chuàng)新性實驗與研究有充足的題目、寬廣的研究范圍和視野;既保證了創(chuàng)新實驗的創(chuàng)新性和研究性，也解決了一般實驗教學日常經(jīng)費投入不足等問題。我們安排在大四最后一學期學生進入實驗室進行畢業(yè)論文的實驗，但實際上絕大部分學生在二、三年級時就已進入實驗室進行創(chuàng)新實驗的研究。這樣就解決了400多名畢業(yè)生同時進入實驗室做畢業(yè)論文的困難。如果學生選擇的指導教師是碩士生或博士生導師，就到他的研究生實驗室去做，以增強研究生的指導性;如果學生選擇的指導教師不是碩士生或博士生導師，就到創(chuàng)新實驗室去做。由幾位學生組成一個課題組，選擇一個大課題，既能使學生感受到化學工作者從事創(chuàng)新的氛圍，同時也能開闊視野并培養(yǎng)綜合分析問題的能力，有利于良好的心理素質(zhì)或個性的形成。延長畢業(yè)論文完成的時間，能更多地給予本科生表達個性的時間和空間，培養(yǎng)本科生之間、本科生與研究生之間的合作交流精神。

3 啟示

本科生與研究生互動的實驗教學模式的探索，依托徹底打破傳統(tǒng)四大基礎化學實驗教學的界限，建立以實驗教學中心為主體的實驗教學體制，為培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的需要，對本科生進行循序漸進、多層次、分階段的化學實驗科學訓練。突出了基礎性、示范性、實踐性和創(chuàng)新性，有利于本科生和研究生個性的共同發(fā)展，有利于人才培養(yǎng)。

新實驗教學模式改變了按規(guī)定的實驗步驟和路線完成驗證性實驗的教學方式，采取引導、指導、討論、嘗試、探索、交流等開放性方式，突出以學生為中心，形成了以自主式、合作式、研究式為主的本科生和研究生互動的實驗模式。

新實驗教學模式減少了實驗教師人數(shù)，節(jié)約了經(jīng)費，培養(yǎng)了研究生的工作能力，還能使本科生的科研能力得以提高，形成本科生與研究生之間的一種良性循環(huán)。有利于本科生個性的發(fā)展，因材施教，優(yōu)生優(yōu)培。

新實驗模式有利于增加學生做畢業(yè)論文的時間，解決以往實驗室不足的問題。

近年來，我校實施的新實驗教學模式取得了一定的成效:

(1)本科生畢業(yè)論文中實驗性論文的比率大幅度提高:2006屆60.1%，2007屆73.8%，2008屆81.8%。

(2)本科生參與發(fā)表的畢業(yè)論文以外的實驗性論文數(shù)量也大幅度提高:2001年發(fā)表7篇，2002年發(fā)表5篇，2003年發(fā)表12篇，2004年發(fā)表23篇，2005年發(fā)表41篇，2006年發(fā)表61篇，2007年發(fā)表58篇。

(3)學生嘗到了由創(chuàng)新實驗延伸到畢業(yè)論文的甜頭，選題的學生大幅度增加。由原來的只有三年級學生選題增加到部分學有余力的二年級學生也參與選題。

盡管這些數(shù)據(jù)是多種因素綜合作用的結(jié)果，但也可以從側(cè)面反映出在本科實驗教學中實施本科生和研究生互動帶來的成效。

但新的實驗教學模式在實施過程中也應該注意一些問題: (1)對研究生參與指導的學生實驗，要注意跟蹤，要有考評制度，否則就收不到預期效果; (2)在本科生創(chuàng)新實驗的實施中，要有完整的實驗記錄，并且最終要以論文報告會的形式固化成實驗論文，否則就容易流于形式。

總之，本科生與研究生互動的實驗教學模式不但可以提高本科生的學習興趣，變被動學習為主動學習，提高學習效率，還可以使學生學會怎樣做科研，培養(yǎng)科研思維，并建立將科研與生產(chǎn)實踐密切結(jié)合的觀念，做到學以致用。

［1］ 郭廣生.中國高教研究，2006(6):7

［2］ 陶貴德，樊陳莉，張玉忠，等.實驗室研究與探索，2007(1):31

［3］ 闞顯文，鄧湘輝，張文芝，等.分析試驗室，2005(11):38

［4］ 方賓，王倫.化學實驗.北京:高等教育出版社，2003

［5］ 胡道全，成孝義.高等建筑教育，2005，14(1):27

安徽省教學研究課題(2007jyxm219);安徽師范大學教學研究課題(xjjyxm200826)