應(yīng)用化學(xué)開放性實驗教學(xué)模式淺析

何麗雯，孫東亞

(1.華僑大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院；2.廈門理工學(xué)院 材料科學(xué)與工程學(xué)院，福建 廈門 361021)

應(yīng)用化學(xué)開放性實驗教學(xué)模式淺析

何麗雯1，孫東亞2

(1.華僑大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院；2.廈門理工學(xué)院 材料科學(xué)與工程學(xué)院，福建 廈門 361021)

應(yīng)用化學(xué)開放性實驗需要轉(zhuǎn)變學(xué)生被動接受知識的教學(xué)習(xí)慣，因材施教，重視學(xué)生的教學(xué)主動性地位。努力加大開放性實驗的開放力度，探索更加科學(xué)合理的開放化學(xué)實驗教學(xué)模式，提高學(xué)生的綜合能力，培養(yǎng)適應(yīng)21世紀(jì)社會發(fā)展的高素質(zhì)化學(xué)專業(yè)人才。

開放性實驗；因材施教；教學(xué)模式；綜合素質(zhì)

當(dāng)今化學(xué)技術(shù)發(fā)展迅速，化學(xué)專業(yè)與生物科學(xué)、能源等學(xué)科交叉日趨緊密，而當(dāng)代大學(xué)生對化學(xué)學(xué)科的興趣和熱情在逐漸下降，部分學(xué)生認(rèn)為化學(xué)已成為陳舊過時的老學(xué)科而有意轉(zhuǎn)向其他領(lǐng)域，高校傳統(tǒng)的化學(xué)實驗教學(xué)難以實現(xiàn)以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神與實踐能力的培養(yǎng)目標(biāo)，很難適應(yīng)現(xiàn)代社會發(fā)展和創(chuàng)新人才培養(yǎng)的需要[1]。因此，如何通過化學(xué)實驗教學(xué)，在傳授知識的同時提高學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識，進而培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)、直覺和洞察力，是化學(xué)實驗教學(xué)改革需要解決的重要問題。開放性實驗可以為學(xué)生提供發(fā)揮潛能的平臺，是提高實驗教學(xué)質(zhì)量、培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的重要手段之一；同時也是對實驗內(nèi)容的重要補充，更能實現(xiàn)針對性實驗教學(xué)，有利于高層次人才的培養(yǎng)[2]。本文就應(yīng)用化學(xué)專業(yè)對開放性實驗開設(shè)必要性和開放實驗項目設(shè)置進行了一些思考，以期為相關(guān)學(xué)科開放性實驗內(nèi)容的設(shè)計及可行性模式的建立提供參考。

1 開設(shè)化學(xué)開放性實驗的必要性

1.1 開放性實驗在培養(yǎng)創(chuàng)新人才中發(fā)揮重要作用

加強大學(xué)生社會實踐能力培養(yǎng)是目前高校實施質(zhì)量工程的目標(biāo)之一?；瘜W(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科，化學(xué)實驗是化學(xué)教學(xué)的有機組成部分，是學(xué)生獲取知識和形成能力的重要內(nèi)容和手段[3]。然而，很多實驗尤其是與分析測試儀器相關(guān)的實驗是屬于演示型的，且由于儀器貴重精密，學(xué)生往往只能看不能動，沒有操作練習(xí)的機會。學(xué)生在這種實驗教學(xué)中處于被動地位，不利于充分調(diào)動學(xué)生的創(chuàng)新積極性、激發(fā)學(xué)生的開創(chuàng)興趣。

開放性實驗可以發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)新積極性。教師根據(jù)自身課題，找出有吸引力，符合學(xué)生能力范圍，且實用性較強的實驗項目可以在校園網(wǎng)上公布，實驗題目和具體內(nèi)容、實驗時間由學(xué)生和實驗指導(dǎo)老師共同商定。學(xué)生在開拓自己的思路、展示自己的創(chuàng)意、實踐自己的想法等方面有了一定的自主權(quán)，提供了展示他們才華的場所和發(fā)揮特長的園地。學(xué)生可根據(jù)自己的興趣愛好和特長，利用課余時間在實驗室內(nèi)進行有益的研究與探索，開展豐富多彩的各種科技創(chuàng)新項目研究，如小驗證、小實驗、小改進等科研活動。使學(xué)生不僅獲取新知識，更重要的是發(fā)展智力、智能，學(xué)到獲取知識的能力和研究方法；培養(yǎng)學(xué)生大膽創(chuàng)新、積極思維、不怕失敗、勇于奪魁的精神；鍛煉學(xué)生的觀察問題、分析問題、解決問題的能力；提高學(xué)生創(chuàng)造思維能力、數(shù)據(jù)處理能力、獨立思考能力、動手能力和勞動技能[4]。

1.2 開放性實驗促進了學(xué)生綜合能力的提高

開放實驗項目是通過一定的程序按規(guī)范產(chǎn)生的，在實驗選題和實驗教學(xué)方面，充分考慮了目前化學(xué)教學(xué)法實驗教學(xué)改革的成果，改變了過去實驗教學(xué)是“驗證理論，培養(yǎng)學(xué)生的動手能力”的目標(biāo)，重視對學(xué)生思維能力和初步的科研能力，創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。因此，開放實驗更有助于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，更有助于培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力。

1.3 開放性實驗教學(xué)利于素質(zhì)教育和因材施教

伴隨著科學(xué)技術(shù)的前進和發(fā)展，人們掌握的知識和所具有的能力也應(yīng)不斷更新。要培養(yǎng)大學(xué)生不斷學(xué)習(xí)和更新知識的能力，獨立思考、創(chuàng)新能力的提高是非常重要的。高等學(xué)校的教育結(jié)構(gòu)、教育體系和教育方式同樣也必須不斷改革、更新，以適應(yīng)高等教育的發(fā)展需要。特別是當(dāng)前提倡素質(zhì)教育，就是以開展基礎(chǔ)教育和社會綜合能力教育為核心的。諾貝爾獎獲得者丁肇中說過：“希望大家重視實驗教學(xué)，不應(yīng)把實驗教學(xué)視為理論教學(xué)的附屬，理論是由實驗產(chǎn)生的?！痹诮虒W(xué)改革的不斷發(fā)展過程中，我們認(rèn)識到理論教學(xué)和實驗教學(xué)在教學(xué)體系中是兩個具有內(nèi)在聯(lián)系的獨立環(huán)節(jié)，任何把實驗教學(xué)不加區(qū)分地置于從屬地位的做法都是片面的、不科學(xué)的。實踐是檢驗真理的標(biāo)準(zhǔn)這一不爭的現(xiàn)實要求學(xué)生把所學(xué)的知識轉(zhuǎn)化到實踐能力上，這就要求我們在給他們傳授知識的同時，必須重視培養(yǎng)他們的創(chuàng)新精神和實踐能力。這是社會發(fā)展的要求，同時也是學(xué)生自我發(fā)展的需要[6]。

針對參差不齊的學(xué)生層次，努力開展基于學(xué)生個性差異的素質(zhì)教育。學(xué)習(xí)成績優(yōu)異的學(xué)生可以選做一些難度較大的設(shè)計性實驗或申報大學(xué)生創(chuàng)新課題，使他們的思維和動手能力能夠得到充分發(fā)揮；能力差的學(xué)生可以針對實際情況，選擇一些適合自己的開放實驗，這樣可使不同程度的學(xué)生得到不同的鍛煉與提高，有利于學(xué)生個性的發(fā)展和創(chuàng)新人才的培養(yǎng)。開放實驗為廣大學(xué)生創(chuàng)造能夠自主學(xué)習(xí)、自主實踐的方便條件。實驗內(nèi)容的開放，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，著重培養(yǎng)了學(xué)生的想象力、創(chuàng)造力，以及他們的實踐能力。

1.4 開放性實驗有利于提高實驗師資隊伍的素質(zhì)

做好開放性實驗，對實驗隊伍提出了更高的要求，對實驗教師、實驗人員工作水平的提高是一個很大的推動作用。設(shè)計性、研究性實驗會涉及大量新理論、新知識，如設(shè)計實驗方案、儀器設(shè)備調(diào)試、實驗數(shù)據(jù)的多種處理方案等，這些都要求實驗師資隊伍(教師、實驗技術(shù)人員)必須有扎實的基礎(chǔ)知識和實踐技能，并在指導(dǎo)學(xué)生實驗過程中不斷充實提高自己，增強應(yīng)變能力和解決問題的能力。因此，需要建立一支結(jié)構(gòu)合理的實驗隊伍，不斷提高實驗隊伍學(xué)歷水平。對實驗人員有計劃分批次進行培訓(xùn)學(xué)習(xí)。在做好教學(xué)的同時，承接一定科研項目。在教學(xué)中促進科研在科研中指導(dǎo)教學(xué)，科研和開放實驗結(jié)合。

1.5 開放性實驗有利于提高實驗儀器設(shè)備的利用率

學(xué)校加大投入，購置教學(xué)、科研設(shè)備，使實驗教學(xué)環(huán)境有了較大的改善，如何提高這些儀器設(shè)備的利用率，進行開放實驗教學(xué)對教師和實驗室提出更高的要求，同時也會進一步地使實驗儀器和器材的利用率得到提高。演示實驗和學(xué)生實驗隨著開放實驗教學(xué)已沒有了界限，根據(jù)教師教育培養(yǎng)目標(biāo)和教學(xué)法實驗的具體要求和教學(xué)進度，學(xué)生可以選擇開放實驗，教師也能將開放實驗有機地滲透到專業(yè)教學(xué)的各個領(lǐng)域。開放實驗教學(xué)，不僅能夠調(diào)動教師和實驗技術(shù)人員的積極性，還可以調(diào)動學(xué)生的積極性。實驗室的工作也由被動轉(zhuǎn)變成主動地為教學(xué)工作和大學(xué)生素質(zhì)拓展活動服務(wù)，提高了各種實驗儀器和器材的使用率。

另外，也可以對淘汰的化學(xué)類相關(guān)設(shè)備進行合理利用，發(fā)揮其價值。目前，國內(nèi)眾多普通高校中，在被淘汰下來的化學(xué)檢測儀器中，大多數(shù)不是當(dāng)廢銅爛鐵去賣，就是被庫存起來，放著占地方，造成了資源的浪費。學(xué)生實際能使用的儀器數(shù)量不足，不敢放手讓學(xué)生操作，學(xué)生實際使用儀器的時間很少，對儀器結(jié)構(gòu)和性能的不甚了解，影響了實驗的進程，對實驗的真正目的理解不透，掌握不了操作技巧，更談不上綜合技能的訓(xùn)練和創(chuàng)新能力的提高。開放性實驗中，淘汰儀器可放心、放手讓學(xué)生拆卸、組裝，幫助學(xué)生理解儀器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理以及測量過程，滿足學(xué)生的好奇心，激發(fā)學(xué)生的探索欲；同時，大量的淘汰儀器又可分門別類形成系列，可讓學(xué)生系統(tǒng)使用，加深對化學(xué)是一門實驗學(xué)科的理解。

2 開放性實驗的運行模式

在現(xiàn)代工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，化學(xué)各學(xué)科之間的融合與滲透不斷增強，藥物分析、工業(yè)分析中往往要綜合運用無機化學(xué)、分析化學(xué)等領(lǐng)域的知識。“開放性實驗教學(xué)”是實驗時間和內(nèi)容在一定范圍內(nèi)可以由學(xué)生自由選擇的一種教學(xué)方法，在高校各學(xué)科教學(xué)實踐改革中應(yīng)運而生。

2.1 開放性實驗教學(xué)的實驗時間

開放性實驗教學(xué)在實驗時間上極為靈活。在不影響正常教學(xué)秩序的前提下盡可能開放實驗室，星期一至星期六全天開放，部分實驗室晚上也可以開放。這會造成指導(dǎo)教師教學(xué)時間的不確定性，光靠增加教師的工作量是不能解決問題的，需要借助多種輔助教學(xué)手段。如用演示性多媒體教學(xué)軟件讓學(xué)生掌握實驗操作，安排值班老師在線指導(dǎo)和釋疑等。

2.2 開放性實驗的內(nèi)容選擇

開放性實驗教學(xué)的內(nèi)容要新穎，學(xué)生開放的實驗以設(shè)計性與創(chuàng)新性內(nèi)容為主，尤其以綠色化學(xué)為主線，完全以學(xué)生為主體，其內(nèi)容的知識跳躍性較大，學(xué)科知識的跨度可以很大。課題項目根據(jù)來源不同主導(dǎo)實施方式也有不同，可以分三類：(1)教師科研課題中安排出適合作為開放性實驗項目進行研究探索的子課題，供學(xué)生選擇，學(xué)生通過自己的調(diào)研、實驗找到解決辦法；(2)學(xué)生可以結(jié)合“挑戰(zhàn)杯”課題中相關(guān)課題，根據(jù)自己的興趣與愛好，有針對性地參與或者另發(fā)起實驗項目，通過評審組對可行性進行把關(guān)確認(rèn)可行，對其中有價值，有社會效益的學(xué)校出實驗經(jīng)費支持，實施過程全部由學(xué)生獨立完成，老師只是引導(dǎo)；(3)通過校企合作的企業(yè)拿出小課題，出實驗經(jīng)費，學(xué)校進行組織和統(tǒng)一管理，學(xué)生進行實驗，解決企業(yè)急需的問題。

2.3 開放性實驗的教學(xué)模式

2.3.1 基礎(chǔ)普及、能力培養(yǎng)性開放實驗室

針對不同知識背景的學(xué)生個體，必須有一個具有針對性接納的開放實驗室來因材施教。應(yīng)用化學(xué)低年級學(xué)生應(yīng)以提前接觸專業(yè)知識，培養(yǎng)興趣點，通過基礎(chǔ)型、普及類實驗，讓其提前了解基本操作、基本原理類的知識，感受化學(xué)現(xiàn)象的奇妙和感知化學(xué)的無窮魅力；高年級專業(yè)學(xué)生可以進行能力拓展、有難度的設(shè)計類的實驗項目，掌握化學(xué)儀器操作，復(fù)習(xí)已學(xué)知識，激發(fā)創(chuàng)新思維；非專業(yè)學(xué)生以普及和了解跨專業(yè)知識，學(xué)習(xí)化學(xué)軟件，解釋化學(xué)現(xiàn)象為主去設(shè)計項目，使其有收獲和成就感。

2.3.2 綜合性、設(shè)計性實驗項目開放實驗室

綜合性實驗的特征應(yīng)體現(xiàn)在: 實驗內(nèi)容的復(fù)合性、實驗方法的多元性、實驗手段的多樣性、人才培養(yǎng)的綜合性[7]。設(shè)計性實驗是指教師給出實驗?zāi)康暮蛯嶒灄l件, 讓學(xué)生自行設(shè)計并自行完成的實驗, 旨在培養(yǎng)學(xué)生的質(zhì)疑能力、探索精神和創(chuàng)新的能力?？梢园凑栈瘜W(xué)研究的一般規(guī)律，即從某一種物質(zhì)的合成、分離提純，到分析、表征及其化學(xué)過程研究，能綜合反映基礎(chǔ)化學(xué)各學(xué)科中的重要實驗方法、技術(shù)和手段，使應(yīng)用化學(xué)實驗成為應(yīng)用化學(xué)專業(yè)的多門學(xué)科、各種技能的綜合訓(xùn)練，進一步鞏固和加深對專業(yè)基礎(chǔ)理論知識的聯(lián)系和理解。

2.3.3 創(chuàng)新性科技競賽類開放實驗室

近年來，科技創(chuàng)新大賽從全國性的“挑戰(zhàn)杯”到各省的專業(yè)科技大賽活動在高校大力開展，且取得了很大的成績，每年的科技成果轉(zhuǎn)化資金節(jié)節(jié)高升?？萍几傎愐笤谙薅ǖ臅r間內(nèi)完成賽題的設(shè)計, 由于賽題涵蓋的知識面廣、技術(shù)含量高，學(xué)科交叉程度高, 既要求學(xué)生理論聯(lián)系實際, 具有較強的實驗動手能力, 又要求學(xué)生具有較好的分析與解決問題的能力, 還要求學(xué)生具備高度的團隊協(xié)作精神, 才能較好地完成。這些科技競賽既可以鍛煉他們良好的意志品質(zhì), 又可以培養(yǎng)其精益求精、吃苦耐勞的心理素質(zhì), 以及百折不撓、堅忍不拔、勇往直前的探索精神, 這無疑有助于學(xué)生非智力因素的培養(yǎng), 有助于綜合素質(zhì)的提高。

2.3.4 畢業(yè)設(shè)計及教師科研項目類開放實驗室

畢業(yè)設(shè)計是以往大學(xué)生最接近社會實踐的專業(yè)課題設(shè)計實驗，現(xiàn)在開放實驗室徹底改變了學(xué)生過去“被動式”方式為“主動探索式”實驗，需要學(xué)生去思考、去觀察、去選擇自己感興趣的專業(yè)興趣點，教師僅起指導(dǎo)和監(jiān)控的作用,使學(xué)生有獨立思考、自由發(fā)揮、自主學(xué)習(xí)的時間和空間。許多高校積極鼓勵本科學(xué)生提早進入實驗室,參與教師的科研活動,增加學(xué)生接觸儀器設(shè)備的機會,提高實驗室儀器設(shè)備利用率，學(xué)生的創(chuàng)新和動手能力得到了極大的提高。學(xué)生從實踐中增長才干,學(xué)會應(yīng)用所學(xué)知識解決科研及生產(chǎn)中的實際問題,又從中獲得成功感和成就感,掌握創(chuàng)新的思想與方法。

3 結(jié)束語

總之，全面實施素質(zhì)教育，深化教育領(lǐng)域綜合改革，著力提高教育質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神，把能力培養(yǎng)放在首位是十八大黨對教育事業(yè)提出的新要求?；瘜W(xué)實驗教學(xué)人員必須重視開放性實驗在創(chuàng)新人才培養(yǎng)過程中的重要作用，努力營造條件，環(huán)境，改造和充分利用現(xiàn)有條件，借助各種先進信息化及網(wǎng)絡(luò)教學(xué)輔助形式，進一步加大開發(fā)實驗的力度，構(gòu)建更加科學(xué)合理的開放化學(xué)實驗教學(xué)模式。改變傳統(tǒng)的實驗教學(xué)方式，使實踐性教學(xué)向分層次、分目標(biāo)、多元化教學(xué)發(fā)展，向培養(yǎng)學(xué)生的思維和創(chuàng)新能力、提高學(xué)生的綜合素質(zhì)方向轉(zhuǎn)變。

[1]黎成勇，禹逸君，劉琳琪，等.高校基礎(chǔ)化學(xué)實驗的現(xiàn)狀分析[J].長沙大學(xué)學(xué)報，2010，24(2)：82-83.

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Study on Open Applied Chemical Eexperiment of Teaching

HE Liwen1，SUN Dongya2

(1. College of Materials Science and Engineering, Huaqiao University, Xiamen 361021, China; 2. College of Materials Science and Engineering, Xiamen University of Technology, Xiamen 361021, China)

Open applied chemical experiment of teaching needs to transfer the teaching habits of the students passively accept knowledge. To train high-quality chemical professional talents of social development in the 21st century，we must pay more attention to the initiative teaching status of the students，increasing the openness of open experiment, to exploring more scientific and reasonable open chemical experiment teaching mode，improving the students’ comprehensive ability.

open experiment；individualized teaching；teaching mode；comprehensive quality

2013-11-12

華僑大學(xué)科研基金資助項目(09HZR07)。

何麗雯(1982-)，女，碩士，實驗師，從事應(yīng)用化學(xué)實驗室及大型儀器管理。

G420;O69

A

10.3969/j.issn.1672-4550.2015.01.034