農(nóng)業(yè)院?；A(chǔ)化學(xué)實驗改革的探索與實踐

徐翠蓮，蘇同福，黨玉麗，蘇 惠，萬鄭凱，李 鑫，潘振良，崔淑敏

(河南農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院，河南鄭州 450002)

農(nóng)業(yè)院校基礎(chǔ)化學(xué)實驗改革的探索與實踐

徐翠蓮，蘇同福，黨玉麗，蘇 惠，萬鄭凱，李 鑫，潘振良，崔淑敏

(河南農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院，河南鄭州 450002)

按照農(nóng)業(yè)院校對學(xué)生實驗?zāi)芰εc素質(zhì)培養(yǎng)的要求，基礎(chǔ)化學(xué)實驗課程在課程體系、教學(xué)手段和方法、教學(xué)管理模式、教學(xué)考核等方面進行了一系列的改革.通過編寫新體系基礎(chǔ)化學(xué)實驗改革教材，最大限度地提高化學(xué)實驗教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識與創(chuàng)新能力.

基礎(chǔ)化學(xué)實驗;教學(xué)改革;農(nóng)業(yè)院校

0 引言

化學(xué)課程是高等農(nóng)業(yè)院校里一門最重要的基礎(chǔ)課，化學(xué)實驗課已越來越成為化學(xué)教學(xué)中不可缺少的涵蓋化學(xué)理論、操作技能、實踐能力以及創(chuàng)新思維的一門獨立課程.基礎(chǔ)化學(xué)實驗作為學(xué)校的重要基礎(chǔ)課程，經(jīng)過多年的發(fā)展，形成了具有自己特色的教學(xué)，具有一定規(guī)模和體系.在原有學(xué)時下，實驗室已處于滿負荷運轉(zhuǎn)狀態(tài)，雖然勉強支撐了我校110個班級3 300多人的化學(xué)實驗教學(xué)任務(wù)，但學(xué)生只能在規(guī)定的時間內(nèi)、處于“被安排”狀態(tài)下實施實驗操作，而得不到主觀能動性的發(fā)揮，無法開展自主設(shè)計實驗，學(xué)生的創(chuàng)新意識受到抑制.另外，長期以來化學(xué)實驗課的授課形式比較單一，通常是以教師為主體講授，沒有把網(wǎng)絡(luò)教學(xué)功能與實驗教學(xué)結(jié)合起來，很多優(yōu)秀的教學(xué)資源沒有被引入到化學(xué)實驗教學(xué)中，一些好的仿真軟件得不到利用，教學(xué)手段過于滯后，學(xué)生的創(chuàng)新思維得不到充分訓(xùn)練.

因此，原有的化學(xué)實驗教學(xué)模式已不能滿足當今社會對農(nóng)業(yè)人才的需要，迫切需要基礎(chǔ)化學(xué)實驗課程設(shè)置、教學(xué)模式、教學(xué)手段、教學(xué)管理及考核方式等進行全面改革和探索，探索一條切實可行的提高基礎(chǔ)化學(xué)課程教學(xué)質(zhì)量的教學(xué)模式和實驗教學(xué)體系，最大限度地培養(yǎng)學(xué)生提出問題、分析問題、解決問題的能力，培養(yǎng)創(chuàng)新意識、創(chuàng)新精神與創(chuàng)新能力［1－4］.

1 基礎(chǔ)化學(xué)實驗改革的幾點做法

1.1 修訂教學(xué)計劃和教學(xué)大綱

化學(xué)實驗教學(xué)計劃是化學(xué)實驗教學(xué)設(shè)置的整體規(guī)劃，因此，該課程的改革，必須從教學(xué)計劃的改革入手，從根本上推動化學(xué)實驗實踐教學(xué)改革，同時也對教學(xué)大綱做了必要的修訂.我校的教學(xué)大綱從2002年以來經(jīng)歷了3次修訂，第一次是將無機化學(xué)實驗、分析化學(xué)實驗和有機化學(xué)實驗三門課從理論教學(xué)中剝離出來，簡單地合并成一門獨立開設(shè)課，單獨實施考核，但實驗內(nèi)容上沒有太大的變化.第二次是2007年在總學(xué)時不變的情況下，打破實驗內(nèi)容與理論課內(nèi)容一一對應(yīng)的“分別附屬”局面，系統(tǒng)地安排實驗內(nèi)容及先后順序，使之符合培養(yǎng)學(xué)生動手能力和綜合分析能力的客觀實際.第三次是2010年制訂新的人才培養(yǎng)方案下，要求壓縮計劃內(nèi)學(xué)時，增加多環(huán)節(jié)教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生主動獲取知識的能力和創(chuàng)新意識，增強綜合實踐能力.基礎(chǔ)化學(xué)實驗課內(nèi)學(xué)時從90學(xué)時到64學(xué)時.在總學(xué)時有所減少的情況下，具體措施:壓縮一些重復(fù)性的實驗學(xué)時，精選實驗內(nèi)容，利用網(wǎng)絡(luò)資源進行實驗預(yù)習(xí)、操作模擬和復(fù)習(xí)，增加設(shè)計性實驗和課外創(chuàng)新性實驗訓(xùn)練部分，突出學(xué)生為主體的實驗教學(xué)，使得學(xué)生的綜合實驗?zāi)芰Φ玫教岣?因此，在學(xué)校統(tǒng)一部署要求下，經(jīng)過近一年的醞釀、討論，制定出了新的教學(xué)計劃和教學(xué)大綱，并在學(xué)校教務(wù)處的指導(dǎo)下編寫改革實驗教材.

1.2 構(gòu)建適應(yīng)現(xiàn)代化學(xué)發(fā)展的基礎(chǔ)化學(xué)實驗教學(xué)體系

根據(jù)農(nóng)業(yè)院校本科專業(yè)培養(yǎng)目標中對學(xué)生實驗素質(zhì)方面的要求，將原來由普通化學(xué)實驗、有機化學(xué)實驗和分析化學(xué)實驗三門實驗課簡單地綜合起來的基礎(chǔ)化學(xué)實驗進行了精心整合，進行合并、精選、補充、分化，打破實驗內(nèi)容與理論課內(nèi)容一一對應(yīng)的“分別附屬”局面，系統(tǒng)地安排實驗內(nèi)容及先后順序，構(gòu)建了具有“基礎(chǔ)、提高、綜合、創(chuàng)新”特點的基礎(chǔ)化學(xué)實驗課程新體系.在新的實驗課程體系中，把實驗教學(xué)內(nèi)容分成如下幾部分:基本知識與基本操作訓(xùn)練，物理量測定，物質(zhì)的提取、分離、提純、化學(xué)合成以及設(shè)計性實驗，使教學(xué)內(nèi)容的安排更加符合學(xué)生的認知結(jié)構(gòu)特點，便于學(xué)生由淺入深，系統(tǒng)地掌握化學(xué)實驗的基本技能.特別是由于增加了設(shè)計實驗部分，內(nèi)容結(jié)合不同的專業(yè)特點，學(xué)生根據(jù)自己的知識結(jié)構(gòu)和認知能力及對知識的探求興趣做出適當選擇，心情愉悅地從事科學(xué)探究，領(lǐng)略未知世界的神秘和奇妙，增強了深入探索未知領(lǐng)域的信心.同時，建立相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，使實驗教學(xué)與現(xiàn)代信息技術(shù)、多媒體技術(shù)融為一體，形成立體化實驗教學(xué)的新體系.

1.3 利用網(wǎng)絡(luò)實驗平臺實行立體化實驗教學(xué)

圖1 基礎(chǔ)化學(xué)實驗教學(xué)體系Fig.1 Experiment teaching system of basic chemistry experiment

教學(xué)是一個多層次、多渠道、多方位傳播知識的過程.傳統(tǒng)教學(xué)過程師生之間的互動性較強，同時也有較強的情感因素，但速度慢，規(guī)模小，受時間和空間的影響較大;網(wǎng)絡(luò)教學(xué)傳遞速度快，不受時間、空間的限制.將這兩種教學(xué)手段有機地結(jié)合起來，可以大大提高實驗教學(xué)效果.網(wǎng)絡(luò)平臺建設(shè)是實驗教學(xué)改革的重要組成部分.通過化學(xué)實驗網(wǎng)絡(luò)平臺，把有關(guān)實驗內(nèi)容的操作視頻、知識背景、電子教案等搬到網(wǎng)絡(luò)上，使學(xué)生隨時可以上網(wǎng)預(yù)習(xí)、觀看、模擬，減少了操作的盲目性，更有利于學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題，思考多種實驗方案的可能性.針對不同的化學(xué)實驗的特殊要求，將豐富的素材融入課件，可以使實驗課件模擬實驗過程，讓同學(xué)們反復(fù)熟悉和操作化學(xué)實驗的難點和重點，使其有一種身臨其境的感覺，能夠激發(fā)學(xué)生做科學(xué)實驗的興趣.值得一提的是，由于基礎(chǔ)化學(xué)實驗是獨立設(shè)立的課程實驗內(nèi)容，不一定是和理論課程平行的.對于那些實驗內(nèi)容超前于理論課程的實驗，如果學(xué)生實驗前的預(yù)習(xí)不充分，教師在實驗課前短暫的講解并不能使每個學(xué)生都能夠很好地理解.在這樣的情況下使用多媒體時，學(xué)生可有選擇地對實驗中的重點和難點操作部分反復(fù)觀看和模擬，形成更深刻的印象.因此網(wǎng)絡(luò)實驗教學(xué)平臺的使用，真正克服了傳統(tǒng)實驗教學(xué)的弊端，形成立體化、多層次、多渠道的實驗教學(xué)模式，滿足了學(xué)生的需求，彌補了學(xué)時壓縮的壓力，也緩解了教學(xué)資源短缺與學(xué)生人數(shù)增加之間的矛盾.

1.4 引入開放管理模式的創(chuàng)新訓(xùn)練型實驗內(nèi)容

營造一個寬松的實驗教學(xué)環(huán)境，讓學(xué)生能自由地參與自己喜歡的實驗活動，是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力和科研能力的重要方面.近年來，實驗室開放已成為學(xué)校教學(xué)、科研水平的重要標志.開放實驗室不僅是指儀器設(shè)備與時間概念上的開放，更是指實驗課程、實驗項目、研究課題的開放.在新教學(xué)計劃實施后，根據(jù)實驗室的實際情況，加入兩個設(shè)計性實驗.實驗室精心挑選了10個具有農(nóng)科不同專業(yè)特點的實驗項目供學(xué)生參考，學(xué)生結(jié)合自己的專業(yè)特點可以選擇，也允許學(xué)生自己做感興趣的題目.學(xué)生在查閱資料，提交實驗方案的前提下，經(jīng)指導(dǎo)教師審核批準進行實施.學(xué)生在準備好的情況下，預(yù)約使用實驗室的使用時間.

實踐表明，開放實驗達到了以下幾種效果.

(1)彌補了基礎(chǔ)實驗教學(xué)學(xué)時和教學(xué)內(nèi)容的不足 傳統(tǒng)實驗教學(xué)內(nèi)容往往滯后于新知識和新技術(shù)，并且單一.而開放實驗項目往往是反映現(xiàn)代科技成就，與教師的科研項目、應(yīng)用接軌的綜合性、設(shè)計性和研究性課題.化學(xué)系教師教授、副教授26人，其中博士近20人.每個人都在教學(xué)和科研的第一線，因此實驗項目可以做到常做常新，與時俱進，如一些開放實驗題目:阿斯匹林的綠色合成、香豆素類物質(zhì)的合成、食品中農(nóng)藥殘留分析、納米氧化硅對殺蟲劑康寬的緩釋、新型熒光物質(zhì)的合成與分析應(yīng)用、納米金膠體的微波制備、雙子表面活性劑的制備與性能研究等.這些課題不僅覆蓋面比較廣，而且綜合性比較強，大多數(shù)需要使用大型儀器分析，使學(xué)生從研究中可以獲得多方面的知識和技能;同時加深對現(xiàn)代科學(xué)發(fā)展過程中多學(xué)科相互滲透特點的認識，使學(xué)生盡早接觸到新信息、新技術(shù)，畢業(yè)后能在多種領(lǐng)域迅速進入角色，展示自己的才能.

(2)開放實驗教學(xué)有利于貫徹因材施教 從2002年以來，我校就對農(nóng)科學(xué)生開設(shè)了大型儀器實驗，對學(xué)生理解現(xiàn)代分析儀器在化學(xué)中的應(yīng)用及綜合理解化學(xué)問題有很大提升.2007年，化學(xué)實驗室利用中地共建經(jīng)費購買了液相色譜儀、熒光分析儀等大型儀器.但受儀器臺數(shù)的限制，主要作為演示實驗開設(shè)，每個實驗只有3學(xué)時，每個學(xué)生個人動手的機會不多，即便有機會操作也最多十幾分鐘，這對一些懷抱極大熱情學(xué)習(xí)化學(xué)的同學(xué)而言無疑是個遺憾.通過開放實驗，學(xué)生結(jié)合自己的專業(yè)需要和興趣，自己選擇題目，自己查閱資料，自己設(shè)計實驗路線和步驟，自己配合指導(dǎo)教師準備實驗材料，一方面學(xué)生為了獲得滿意的結(jié)果做得非常認真，另一方面，學(xué)生可以按照現(xiàn)有條件做綜合性強的題目，即使超過了設(shè)置的學(xué)時，大多數(shù)學(xué)生也認為非常有意義.由于學(xué)生多了自己思考的空間，真正確立了學(xué)生在教學(xué)活動中的主體地位，充分發(fā)揮了學(xué)生的主觀能動性，鍛煉了學(xué)生觀察、分析和解決問題的能力.

(3)開放實驗教學(xué)有利于農(nóng)科學(xué)生化學(xué)素質(zhì)的提高 提高了學(xué)生對化學(xué)和化學(xué)實驗的學(xué)習(xí)興趣，為后續(xù)的生物化學(xué)、植物化學(xué)、動物化學(xué)、環(huán)境化學(xué)等專業(yè)基礎(chǔ)課的學(xué)習(xí)夯實了基礎(chǔ).同時通過這些綜合性、設(shè)計性實驗的開設(shè)，學(xué)生鞏固了化學(xué)基本知識和基本理論，積極性和認真程度有了明顯提高.開放實驗的開設(shè)，為廣大學(xué)生提供了一個相對自由進行實驗研究的機會，有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和科研能力.

2 編寫配套創(chuàng)新實驗教材

實驗課教材在以往的教材建設(shè)中，承襲了理論課教材的編寫方法，采用了單一的紙質(zhì)載體，這種傳統(tǒng)的實驗課教材樣式在“十五”教材建設(shè)期間被進一步地強化.在實驗教材的編寫中追求大而全、面面俱到，從而導(dǎo)致了教材越編越厚，價格越來越高，內(nèi)容繁瑣拉雜，真正對實驗有用的東西越來越少，學(xué)生不滿意不愿買，教師用著也不順手.

實驗課教材的現(xiàn)狀已無法滿足培養(yǎng)動手能力強、綜合素質(zhì)高的創(chuàng)新人才的要求，成為制約提高教育教學(xué)質(zhì)量的一個重要因素.根據(jù)《河南農(nóng)業(yè)大學(xué)“十一五”教材建設(shè)規(guī)劃》(校政［2006］25號)文件精神，我?！笆晃濉逼陂g教材建設(shè)的一項重點工作是進行實驗課教材創(chuàng)新，經(jīng)學(xué)校研究決定，在理學(xué)院進行基礎(chǔ)課實驗教材創(chuàng)新的試點，取得成熟經(jīng)驗后，在全校推廣.

經(jīng)過幾輪資深教師及教務(wù)處的領(lǐng)導(dǎo)集思廣益、反復(fù)論證，最終確定了編寫創(chuàng)新實驗教材的指導(dǎo)思想:實驗課教材創(chuàng)新要在傳統(tǒng)實驗教材的基礎(chǔ)上進行揚棄，取其精華棄其繁瑣，突出重點實驗.解放思想，結(jié)合實際.據(jù)此指導(dǎo)思想，筆者編寫了新體系實驗教材基礎(chǔ)化學(xué)實驗(中國農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社出版)，并力爭做到以下幾點突破.

(1)內(nèi)容創(chuàng)新

實驗課教材的內(nèi)容要和實驗教學(xué)的過程緊密結(jié)合，實驗教材和實驗本身同步同程、一體化，在實驗中應(yīng)用教材，用教材指導(dǎo)實驗.實驗教材的內(nèi)容以獨立的實驗為模塊，不同的專業(yè)，可以靈活地疊加、整合.其內(nèi)容包括實驗原理、操作步驟、實驗記錄、實驗報告、實驗考核等，并附以與本實驗有關(guān)的儀器設(shè)備、試劑輔材等相關(guān)方面內(nèi)容的索引.本書編寫的基本出發(fā)點，是把基礎(chǔ)化學(xué)實驗看成一個有機的整體，強調(diào)化學(xué)操作體系的系統(tǒng)性;在內(nèi)容取材上，突出農(nóng)業(yè)院校的特點，適當兼顧其他專業(yè)的需要，盡量做到“典型、實用、先進”.在強調(diào)基礎(chǔ)的同時，適當融入較新的實驗方法和技術(shù).

(2)形式創(chuàng)新

紙質(zhì)教材采用活頁形式，教材編寫方法上注重學(xué)生在興趣驅(qū)動下的自主實驗，緊貼實驗過程.該教材采用了完全不同于傳統(tǒng)實驗教材的編寫結(jié)構(gòu):教材按照每個獨立的實驗項目進行編排，無章無節(jié).在編排順序上按照相應(yīng)的知識模塊，在操作上由簡單到復(fù)雜，內(nèi)容上從淺入深.每個實驗單元采取由實驗?zāi)康?、實驗原理、實驗用品、實驗?nèi)容、實驗步驟與記錄、結(jié)果與討論、思考題到每次實驗的得分依據(jù)形如實驗報告的完整體系.此外以實施各實驗項目的必備知識要素作為背景知識放在項目之后供學(xué)生進行實驗前的準備時自學(xué)、參閱，更詳細的相關(guān)知識可在網(wǎng)上查閱.

(3)教材功能創(chuàng)新

新編教材充分體現(xiàn)了以人為本，實現(xiàn)了預(yù)習(xí)材料、教材、實驗記錄、實驗報告、作業(yè)等的“一體化”，學(xué)生在實驗中能看、能查、能記、能寫、能畫.學(xué)生用教材，卻感覺不到教材，教材完全融入實驗.學(xué)生既是讀者又是“作者”，有利于師生互動，教學(xué)相長，教與學(xué)一體化.本書充分體現(xiàn)了河南農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院化學(xué)系全體老師多年來的實驗教學(xué)改革成果，在所有實驗項目中，結(jié)合具體操作部分，精心設(shè)計實驗記錄部分，包括實驗現(xiàn)象、操作要點、解釋原因、實驗數(shù)據(jù)、注意事項等，力求抓住基本點，掌握關(guān)鍵點，避免避重就輕，同時要求學(xué)生分析實驗成敗的原因，訓(xùn)練學(xué)生綜合考慮問題，通過實驗現(xiàn)象找出本質(zhì)的能力.對設(shè)計實驗，只給出大致思路，讓同學(xué)根據(jù)給出的參考文獻，自己設(shè)計、擬定具體步驟，并將實驗方案提交教師討論后，進行實驗準備和實驗，使學(xué)生得到初步的科研能力的培養(yǎng).

3 實行實驗成績的量化考核

基礎(chǔ)化學(xué)實驗考核是對教師的教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生的學(xué)習(xí)質(zhì)量兩方面進行的檢查評定，也是提高實驗教學(xué)質(zhì)量的有效措施.為了確保學(xué)生對每一次實驗的認真態(tài)度，基礎(chǔ)化學(xué)實驗特別重視平時成績.實驗總評成績由平時成績(70%)和期末考試(30%)兩部分組成.平時成績的計算方法:每次實驗按百分制計算，然后統(tǒng)計一學(xué)期的平均分.平時成績包括實驗態(tài)度(10%)、實驗記錄(30%)、實驗操作(30%)、結(jié)論與思考題(30%)等，其中各特定項都有具體的量化標準，便于指導(dǎo)教師客觀評判學(xué)生成績.經(jīng)過多年來的不斷完善和改進，已經(jīng)初步形成一套較為科學(xué)、公正的實驗課程考核機制.

實驗課程是實施素質(zhì)教育最有力、最深刻、最為活躍和最能施展的課程之一.在化學(xué)一級學(xué)科基礎(chǔ)上構(gòu)建的實驗教學(xué)新體系應(yīng)該是一種有理性依據(jù)的教學(xué)模式.實踐證明，對高等農(nóng)業(yè)院?；瘜W(xué)系列實驗課的改革與實踐是切實可行的.隨著教改的深入發(fā)展，實驗化學(xué)課的教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)水平必將進一步提高.

總之，通過多年的教學(xué)實踐證明，通過基礎(chǔ)化學(xué)實驗教學(xué)改革的探索和實踐，即建設(shè)立體化實驗教材體系，編寫新體系實驗教材，開發(fā)網(wǎng)絡(luò)實驗教學(xué)平臺，實施開發(fā)式創(chuàng)新實驗教學(xué)和科學(xué)的實驗考核方法，使學(xué)生從傳統(tǒng)教學(xué)過程中被動式學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃犹剿魇綄W(xué)習(xí)，真正體現(xiàn)了以學(xué)生為主體，以教師為主導(dǎo)的現(xiàn)代教學(xué)理念，這也是農(nóng)業(yè)院校實驗教學(xué)培養(yǎng)創(chuàng)新人才的必然選擇.

［1］ 徐雅琴，葉非，李冬梅.農(nóng)業(yè)院?；瘜W(xué)實驗改革模式的研究［J］.實驗室科學(xué)，2008，4:22－24.

［2］ 葉非.農(nóng)業(yè)院校實驗化學(xué)教學(xué)新模式的構(gòu)建與實踐［J］.高等農(nóng)業(yè)教育，2006，3(3):61－62.

［3］ 黨玉麗，宛新生，徐翠蓮，等.基礎(chǔ)化學(xué)實驗教學(xué)改革的探索與思考［J］.河南教育學(xué)院學(xué)報:自然科學(xué)版，2006，15(1):84－85.

［4］ 繆謙.試析高校開放式化學(xué)實驗教學(xué)的問題與對策［J］.中國現(xiàn)代教育裝備，2009(4):156－157.

Innovation and Practice of Basic Chemistry Experiment Reform in Agricultural University

XU Cui-lian，SU Tong-fu，DANG Yu-li，SU Hui，WAN Zheng-kai，LI Xin，PAN Zhen-liang，CUI Shu-min

(College of Science，Henan Agricultural University，Zhengzhou450002，China)

According to the requirements to experiment skills and cultivation in agricultural university，a series of reform including course system，means and method of teaching，model of administration and evaluation method were made in basic chemical experiment.By writing an innovative chemical experiment book based on new system，improved teaching quality of chemistry experiment and cultivated innovative ability of students.

basic chemical experiment;teaching reform;agricultural university

G642.0

A

1007－0834(2011)04－0059－03

2011－09－10

河南省教育廳教育規(guī)劃課題(2005－JKGHAZ－078)

徐翠蓮(1965—)，女，河南西平人，河南農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院教授，主要研究方向:化學(xué)教學(xué).

10.3969/j.issn.1007－0834.2011.04.019