四模塊化學實驗教學體系的探索與實踐

王亞玲，茍如虎

(甘肅民族師范學院 化學與生命科學系，甘肅 合作 747000)

隨著社會對人才質量要求的提高，對大學生創(chuàng)新意識和能力的培養(yǎng)已成為目前各個高等院校教學改革的重要內容，是衡量其教學質量高低的重要參考。實驗教學作為培養(yǎng)學生的重要手段，有著理論課不可替代的重要作用。學分制下為了強化創(chuàng)新人才培養(yǎng)，丁守成，王吉會，彭志廣，劉詠梅等人設計了層次化的實驗教學體系[1-4]，徐雅琴，籍亞玲等人對大學化學實驗教學體系改革提出了建設思路與實踐[5-12]。我校經(jīng)過幾年的教學改革和實踐，建立并實施了四模塊實驗教學體系，培養(yǎng)了學生的實踐能力，開拓了學生的創(chuàng)新意識，有利于實驗室的規(guī)范管理與開放，合理分配了教學內容，提高了師生自主研發(fā)實驗儀器的積極性，教學質量也得到了穩(wěn)步提升。

1 四模塊化學實驗教學體系的框架

實驗教學體系的設置是一項系統(tǒng)工程，應充分考慮學生培養(yǎng)的系統(tǒng)性，注意避免重復前期實驗內容，更應該注重學生實驗知識的積累和動手能力、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。為全面提高民族師范生的綜合素質和實踐動手能力，培養(yǎng)其創(chuàng)新意識，本著“循序漸進、因材施教、重視基礎、強調綜合、培養(yǎng)創(chuàng)新”的原則，我們以傳統(tǒng)的化學實驗教學體系為基礎，整合無機化學實驗、有機化學實驗、物理化學實驗、分析化學實驗和儀器分析實驗項目，合并重復，壓縮時數(shù)，做到課內與課外相結合，必選與自選相結合，實踐與模擬相結合，構建了四模塊化學實驗教學體系。

1.1 基礎訓練模塊——專業(yè)課程的基本要求

基礎訓練模塊為學生必修模塊，完全打破了無機化學實驗、有機化學實驗、物理化學實驗、分析化學實驗和儀器分析實驗的界限，保證教學內容不變，利用師生的科研成果，充實和優(yōu)化基礎訓練模塊的實驗項目，選擇三層次“言傳身教”的教學方法(講解時邊講邊模擬，實驗時邊做邊指導，結束時邊總結邊糾正)，由5位專業(yè)教師指導完成，具體安排見表1—表5。

表1 訓練1：基本技能訓練項目(第1學期，1學期，必選)

表2 訓練2：性質驗證訓練項目(第2、3學期，2學期，必選)

表3 訓練3：性能測定訓練項目(第4學期，1學期，必選)

表4 訓練4：表征分析訓練項目(第5學期，1學期，必選)

表5 訓練5：基礎合成訓練項目(第6學期，1學期，必選)

1.2 職業(yè)訓練模塊——教師教育課程的基本要求

職業(yè)訓練模塊在教育實習前完成，學生必須完成專業(yè)訓練項目，同時可根據(jù)自己的興趣和今后的發(fā)展，選擇一定的創(chuàng)新訓練項目。專業(yè)訓練項目既有初中的最基本物質制備、性質驗證、理論驗證，又有高中的基本物質制備、性質驗證、理論驗證，既要達到操作規(guī)范、現(xiàn)象明顯、結果科學，又要具備邊做邊講的能力。創(chuàng)新訓練項目既有教師的科研成果，又有學生的科研成果，主要有論文、專利、年論文、畢業(yè)論文和學術科研結項報告，具體安排見表6、表7。

表6 訓練6：專業(yè)訓練項目(第6學期，1學期，必選)

表7 訓練7：創(chuàng)新訓練項目(第6學期，1學期，自選)

1.3 拓展訓練模塊——學生發(fā)展的基本要求

拓展訓練模塊在教育實習后完成，學生必須完成化工訓練項目，同時可根據(jù)自己的興趣和今后的發(fā)展，選擇一定的環(huán)境訓練項目?；び柧氻椖坎捎脤嶒炃斑M行仿真模擬，與實驗后再次進行仿真模擬的教學方法。環(huán)境訓練項目采用在地方環(huán)保局的專家指導下完成。學院把地方環(huán)保局建立為教學實習基地，外聘部分該局技術人員為學院的專家，具體安排見表8、表9。

表8 訓練8：環(huán)境訓練項目(第8學期，1學期，自選)

表9 訓練9：化工訓練項目(第8學期，1學期，必選)

1.4 活動訓練模塊——綜合能力提升的要求

活動訓練模塊貫穿在校4年期間，在有經(jīng)驗的教師的指導下，通過校內外的開放實驗室完成年論文、學術科研、專業(yè)競賽，假期時間完成教育調查和社會實踐。學生必須在一年級完成教育調查，在二年級完成年論文，教育調查和年論文必須一人一題。另外，學生可根據(jù)自己的興趣和今后的發(fā)展，選擇一定的學術科研或專業(yè)競賽或社會實踐科研活動，要求以團隊的形式參與，但團隊成員最多不得超過8個人，總學分必須達到7個學分，具體安排見表10。

表10 訓練10：活動訓練模塊(第1—6學期，第8學期，自選)

2 四模塊化學實驗教學體系的特點

四模塊化學實驗教學體系如圖1所示。

圖1 四模塊化學實驗教學體系

2.1 實驗項目設計及能力培養(yǎng)設計“層次化”

基礎訓練模塊以“技能-驗證-測定-分析-合成”為主線：“技能”側重于培養(yǎng)學生的動手能力，注重動作的規(guī)范；“驗證”側重于現(xiàn)象的分析，加深對理論知識的感悟和理解；“測定”側重于方法設立、數(shù)據(jù)分析，培養(yǎng)學生分析解決問題的能力；“分析”側重于分析手段在化學中的應用，培養(yǎng)學生分析解決問題的能力和良好的邏輯推理能力；“合成”側重于綜合能力的提升。

職業(yè)訓練模塊以“專業(yè)-創(chuàng)新”為主線：“需求”側重于對中學實驗的掌握，以便今后學生走上講臺時心中有數(shù)；“創(chuàng)新”側重于中學實驗教學的改革，為民族地區(qū)的教學研究做好準備。

拓展訓練模塊以“環(huán)境-化工”為方向，采用虛擬或實物仿真實驗技術輔助實驗教學，拓寬學生的知識面，激發(fā)學生研究化學的興趣。

活動訓練模塊以“校內-校外”為主線，設計了5個學習內容：教育調查、年論文、學術科研、社會實踐和專業(yè)競賽。通過活動培養(yǎng)學生理論應用于實踐的能力、綜合解決問題的能力、團隊精神及創(chuàng)新能力。

2.2 必選與自選結合，實踐與模擬結合，課內與課外結合，校內與校外結合

必選內容有基礎訓練模塊、專業(yè)訓練、化工訓練、教育調查和年論文，自選內容有創(chuàng)新訓練、環(huán)境訓練、學術科研、社會實踐和專業(yè)競賽。

化工訓練先進行仿真模擬，再進行實踐內容，最后再進行一次仿真模擬。

課內實驗內容有基礎訓練模塊、專業(yè)訓練、化工訓練、創(chuàng)新訓練，課外實驗內容有環(huán)境訓練、教育調查、年論文、學術科研、社會實踐和專業(yè)競賽。

校內實驗內容有基礎訓練模塊、專業(yè)訓練、化工訓練、創(chuàng)新訓練、教育調查、年論文、學術科研、社會實踐和專業(yè)競賽，課外實驗內容有環(huán)境訓練。

2.3 充分運用師生的研究成果

40個實驗項目改進了實驗內容或儀器，其中37個儀器改進的實驗項目，3個方法改進的實驗項目，另外，5個實驗項目為學生研究成果，35個為教師的研究成果，具體見表11。

表11 實驗項目改進列表

3 四模塊化學實驗教學改革的效果

3.1 解決了民族師范生的一些特殊問題

甘肅民族地區(qū)中學化學實驗室目前還不夠健全，實驗儀器不全，通風設施不夠標準，使學生實驗基礎薄弱、安全意識淡薄、動手能力較差。民族師范生的特殊性就是肩負民族地區(qū)的穩(wěn)定與發(fā)展，擔負民族地區(qū)的基礎教育，因此，民族師范生培養(yǎng)要考慮民族地區(qū)學生的特殊性，要從基礎抓起，從規(guī)范抓起，訓練項目及其內容的選擇要有“層次化”，問題的展開應具有邏輯性。

3.2 解決了實驗內容前后重復的問題

過去“安全知識”在所有化學實驗中都有安排，但較分散，強調不夠，現(xiàn)在我們只安排一次綜合性的“安全知識”講解，但突出重點、要點，要求學生充分重視。分析天平的使用、溶液的配制和酸堿滴定都是基礎實驗，一般中學實驗已有安排，為此，我們將這些內容安排在基本技能訓練項目當中。醋酸電離常數(shù)的測定在無機化學實驗和物理化學實驗都有安排，但方法不同，無機化學實驗的測定方法為pH法，而在物理化學實驗中采用電導法，因此，將其安排在數(shù)據(jù)測定訓練項目中，要求學生比較2種測定方法的特點。

3.3 解決了實驗教學時數(shù)和實驗室管理的突出問題

2007年以前實驗教學時數(shù)一刀切，一律3學時/項目，而實驗室管理人員管理實驗室的工作量也是一刀切，一律也是180學時/學期。教學改革以來，教師和實驗室管理人員意見沒有了，工作積極性提高了，實驗室開放效果好了，大大推進了實驗教學質量的提高。

3.4 培養(yǎng)了民族師范生的創(chuàng)新能力

“照方抓藥”式的實驗教學內容安排，束縛了學生的思維，不利于培養(yǎng)學生的實踐動手能力和創(chuàng)新意識，為此，我們在設計實驗內容時，給學生留有充分的探索空間，有些地方給出描述，但不“定”量，學生根據(jù)實驗情況自己設計方案，有些實驗建議采用微型化、綠色化的實驗儀器，要求學生改進原有實驗方案。

4 結束語

基于民族師范生的特殊需求，結合本院的實際情況，構建和實施了四模塊化學實驗教學體系改革，取得了豐碩的成果，教師編寫教材《化學創(chuàng)新實驗I》1部、《化學創(chuàng)新實驗II》1部，立項各類課題25項，在SCI期刊源發(fā)表論文4篇，撰寫專著1部，獲得授權實用新型專利21項，指導學生授權實用新型專利5項，取得教學改革研究成果院級一二等獎6項。

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