探索研究性實驗項目在《儀器分析》實驗課程教學(xué)中的應(yīng)用實踐

賀建武　(吉首大學(xué)實驗室與設(shè)備管理中心,湖南 吉首 416000)

彭清　(吉首大學(xué)臨床醫(yī)學(xué)院,湖南 吉首 416000)

劉祝祥　(吉首大學(xué)生物資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院,湖南 吉首 416000)

嚴溶　(長江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院,湖北 武漢 430100)

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探索研究性實驗項目在《儀器分析》實驗課程教學(xué)中的應(yīng)用實踐

賀建武(吉首大學(xué)實驗室與設(shè)備管理中心,湖南 吉首 416000)

彭清(吉首大學(xué)臨床醫(yī)學(xué)院,湖南 吉首 416000)

劉祝祥(吉首大學(xué)生物資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院,湖南 吉首 416000)

嚴溶(長江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院,湖北 武漢 430100)

[摘要]傳統(tǒng)的實驗教學(xué)內(nèi)容主要為一些驗證理論知識的驗證性實驗項目，雖然強化了學(xué)生對理論知識的認識，但實驗項目幾乎多年一成不變，實驗結(jié)果可預(yù)期易重現(xiàn)，學(xué)生對此類實驗項目的興趣普遍不大，且部分實驗項目出現(xiàn)了重復(fù)開設(shè)的現(xiàn)象，直接降低了學(xué)生對實驗教學(xué)的預(yù)期。為提高實驗教學(xué)質(zhì)量，在《儀器分析》實驗課程教學(xué)過程中設(shè)計了探索研究性實驗項目，主要從項目論證、項目實施和教學(xué)效果等方面介紹了探索研究性實驗項目在實驗教學(xué)中的實踐情況。通過項目實施，將學(xué)生實踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)貫穿教學(xué)活動的始終，在學(xué)生培養(yǎng)方面取得了較好的效果，同時也提高了實驗室的共享程度和儀器使用率，使教學(xué)資源能更好地為教學(xué)服務(wù)。

[關(guān)鍵詞]探索研究性實驗項目；《儀器分析》課程；實踐研究

實驗教學(xué)是創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)，目前社會對高校創(chuàng)新型人才培養(yǎng)提出了更高的要求，實驗教學(xué)改革的呼聲日盛，教育部在《關(guān)于加強高等學(xué)校本科教學(xué)工作提高教學(xué)質(zhì)量》(教高[2004]4號)中首次提出了“開出一批新的綜合性、設(shè)計性”實驗的要求[1]，隨后，在《教育部關(guān)于開展高等學(xué)校實驗教學(xué)示范中心建設(shè)和評審工作的通知》中提出“加強綜合性、設(shè)計性、研究創(chuàng)新性實驗”的意見[2]，引導(dǎo)高校進行了實驗教學(xué)改革，主要體現(xiàn)在對教學(xué)理念的更新[3]、管理體制改革[4]、實驗教學(xué)體系的優(yōu)化[5]、實驗教學(xué)內(nèi)容和方法以及手段的不斷改進[6]、師資隊伍建設(shè)[7]等諸多方面。下面，筆者以《儀器分析》實驗課程為研究對象，通過對教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化，設(shè)計了部分探索研究性實驗項目，并將其應(yīng)用到實驗教學(xué)過程中。

1探索研究性實驗項目設(shè)計的原則

傳統(tǒng)的實驗教學(xué)內(nèi)容主要為一些驗證理論知識的驗證性實驗項目[8～10]，雖然強化了學(xué)生對理論知識的認識，但實驗項目幾乎多年一成不變，實驗過程和步驟雖然詳實，但實驗結(jié)果可預(yù)期易重現(xiàn)，在教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)學(xué)生對此類實驗項目的興趣普遍不大[11，12]。同時由于不少理論課程的基礎(chǔ)知識有著很強集成性和交融性，部分實驗項目出現(xiàn)了重復(fù)開設(shè)的現(xiàn)象，也直接降低了學(xué)生對實驗教學(xué)的預(yù)期。面對這些客觀存在的問題，對傳統(tǒng)的實驗項目進行整合、改造，減少演示和驗證性實驗，增加綜合性、設(shè)計性實驗，開出部分研究創(chuàng)新性實驗就顯得尤為重要。

1.1項目優(yōu)化組合要符合人才培養(yǎng)的客觀規(guī)律

實驗項目的優(yōu)化組合過程中，要特別注意符合大學(xué)生培養(yǎng)的客觀規(guī)律，總體把握“加強基礎(chǔ)、拓寬專業(yè)、注重實踐、培養(yǎng)能力”的指導(dǎo)思想[13]，注意項目設(shè)計應(yīng)由淺到深、先基礎(chǔ)后探索，注意層次性等特點。教學(xué)內(nèi)容設(shè)計應(yīng)在人才培養(yǎng)普遍性規(guī)律的基礎(chǔ)上，呈現(xiàn)出適應(yīng)性、多樣化、靈活性和發(fā)展性的特性，具體操作而言，在制定實驗大綱與目標的規(guī)范基礎(chǔ)上，將實驗項目設(shè)計成基礎(chǔ)型、綜合設(shè)計型和探索研究型3個不同層次的實驗項目，同時要控制好不同層次實驗項目所占的比例，滿足不同層次的學(xué)生的需求。

1.2項目設(shè)計要體現(xiàn)學(xué)生實踐創(chuàng)新能力的培養(yǎng)

探索研究性實驗項目是實驗教學(xué)內(nèi)容中最能體現(xiàn)對學(xué)術(shù)實踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)的部分[14]，因此在設(shè)計上要與基礎(chǔ)型和綜合設(shè)計型有所區(qū)別。對學(xué)生來說，對項目進行過程的實驗方法、實驗過程和實驗結(jié)果3個方面都有更高的要求。探索研究性實驗項目的實驗方法應(yīng)該有多種選擇的可能性，體現(xiàn)出探索性的特點；實驗過程應(yīng)給學(xué)生足夠的自由度，加強項目可研究性的特點；實驗結(jié)果應(yīng)要求學(xué)生進行分析，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思考問題，提高用科學(xué)揭示自然現(xiàn)象的能力。

1.3項目設(shè)置要保證實驗教學(xué)的正常有序開展

探索研究性實驗項目屬于正常實驗教學(xué)內(nèi)容，在課程安排上應(yīng)該要結(jié)合教學(xué)的實際情況，科學(xué)安排項目實施的時間和場地。要特別注意項目所涉及的交叉知識和現(xiàn)有的教學(xué)資源，承擔教學(xué)任務(wù)的實驗教師應(yīng)與教務(wù)部門和實驗室管理人員多方協(xié)調(diào)，確保探索研究性實驗項目能在正常實驗教學(xué)的范圍內(nèi)組織實施，避免在項目實施過程中出現(xiàn)時間、場地、儀器等因素沖突的情況。因探索研究性實驗項目在實施過程中，學(xué)生們有一定的自主權(quán)，授課教師應(yīng)該提供實驗室安全的教育，避免在課程開展過程中出現(xiàn)意外。

2《儀器分析》探索研究性實驗項目的實施

探索研究性實驗項目在實驗教學(xué)工作中要注重循序漸進，授課時間要安排在基礎(chǔ)的演示和驗證性實驗、綜合性實驗之后，確保在掌握前期基礎(chǔ)知識、基本實驗技能科學(xué)態(tài)度的基礎(chǔ)之上，才能開展探索研究性實驗。在《儀器分析》實驗課程教學(xué)中，探索研究性實驗項目與設(shè)計性實驗項目同時進行，面對不同能力層次的學(xué)生進行自由選擇，實行分層一體化教學(xué)。

2.1項目在課程內(nèi)容中的構(gòu)成

表1　《儀器分析》實驗課程實驗項目

注：帶*的項目為探索研究性項目，在教學(xué)中與設(shè)計性項目同時進行，供不同能力層次的學(xué)生選修。

《儀器分析》課程實驗項目包括2項基礎(chǔ)性項目、3項驗證性項目、3項綜合性項目、2項設(shè)計性項目和2項探索研究性實驗項目。從構(gòu)成中來看，“三性”實驗(驗證性、綜合性、設(shè)計性)比重占本門課程實驗項目的83.3%。基礎(chǔ)性實驗項目只占項目總數(shù)的16.7%，如表1所示?；A(chǔ)性實驗項目所占的比重很小，課程的核心部分是鍛煉學(xué)生實踐創(chuàng)新能力的“三性”實驗項目。

2.2探索研究性實驗項目教學(xué)組織

在項目教學(xué)組織過程中，首先是對《儀器分析》入門的介紹，介紹了常見的實驗方法概論和樣品準備與數(shù)據(jù)處理概括，這是學(xué)好《儀器分析》的基礎(chǔ)性知識，也作為基本教學(xué)單元納入了教學(xué)大綱。

紫外光譜分析、氣相色譜分析和高效液相色譜分析作為驗證性實驗項目，該類型項目在教學(xué)過程中堅持以學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)的方針，培養(yǎng)學(xué)生根據(jù)理論知識分析儀器分析過程和結(jié)果的能力，逐步引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題的能力。

綜合性實驗項目包括了氣相-質(zhì)譜色譜分析實驗、紅外光譜分析實驗和原子吸收光譜分析實驗3個實驗項目，在教學(xué)過程中體現(xiàn)了內(nèi)容的綜合性，分析學(xué)生對象的專業(yè)課程知識點的內(nèi)在聯(lián)系，設(shè)計符合授課對象專業(yè)的項目，培養(yǎng)學(xué)生綜合運用學(xué)科知識的能力和創(chuàng)新意識。設(shè)計性實驗完全由學(xué)生為主體，通過對所學(xué)實驗項目的把握，分析授課老師提供的樣品，獨立完成實驗過程。該類型項目注重增強學(xué)生的實踐動手能力、溝通協(xié)作能力以及創(chuàng)新意識，通過項目的完成，可提高學(xué)生的學(xué)習(xí)成就感。

與設(shè)計性實驗項目教學(xué)同步的是探索研究性實驗項目，該類型的項目在樣品選擇、實驗儀器選擇、實驗設(shè)計、時間安排上完全由學(xué)生自主，授課教師只提供論證項目的可行性和過程監(jiān)管而不直接參與實驗，充分挖掘?qū)W生的自主能動性，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，探索研究性實驗項目是《儀器分析》實驗課程難度最高的實驗項目，只能滿足部分能力層次較高的學(xué)生選修。

2.3項目過程監(jiān)控與成績評定

圖1　《儀器分析》實驗課程分層次考核體系

實驗過程監(jiān)控是保證實驗教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵，成績評定是檢查和評價教學(xué)效果的重要手段[15]。從考核內(nèi)容來看，該課程主要圍繞學(xué)生在授課期間的實踐能力、創(chuàng)新能力和綜合能力為監(jiān)測指標，分值占總成績的60%，期末的課程考試考核占總成績的30%，出勤表現(xiàn)和平時項目參與以及操作方面給予權(quán)重為10%的比例，構(gòu)建分層次的評價體系見圖1。這種重培養(yǎng)過程的考核體系不簡單以課程考試成績來評價學(xué)習(xí)效果，核心在推動提高學(xué)生實踐動手能力培養(yǎng)過程，注重激發(fā)學(xué)生參與實驗項目的興趣，提高學(xué)生科學(xué)思維和敢于創(chuàng)新的積極性。提高部分探索研究性項目讓有需求的學(xué)生自主選修，旨在學(xué)生創(chuàng)新和科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)。從考核表現(xiàn)形式來看，有出勤考核、實驗設(shè)計、實驗過程監(jiān)測、實驗報告等多種形式，靈活多樣的考核方法，讓不同能力層次的學(xué)生都有機會參與到適應(yīng)的實驗項目中來，體現(xiàn)因材施教的教育理念。

3教學(xué)效果

探索研究性實驗項目教學(xué)是為了滿足較高能力層次的學(xué)生而開設(shè)的實驗項目，在設(shè)計的過程中充分考慮教學(xué)循序漸進的基本規(guī)律，科學(xué)合理安排時間，內(nèi)容上充分考慮學(xué)生所學(xué)知識的連貫性和知識的綜合性，既要求對基本知識的掌握，又要求選修的學(xué)生具備較好的實驗設(shè)計能力、實驗操作技能和對實驗結(jié)果的分析能力。通過該類教學(xué)項目的實施，充分調(diào)動了學(xué)生的實驗積極性，培養(yǎng)了實踐創(chuàng)新能力、提高了科學(xué)素養(yǎng)。近年來對選修此類項目的學(xué)生進行了跟蹤，不少參與本課程探索性研究實驗項目的學(xué)生通過系統(tǒng)的鍛煉，為參加各類型的學(xué)生科研項目打下了較為堅實的基礎(chǔ)。2015年參與了湖南省大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項目6項、國家大學(xué)生創(chuàng)新項目2項；在畢業(yè)設(shè)計中也得到指導(dǎo)教師的充分肯定，部分考研復(fù)試回來的同學(xué)都積極反饋自己在實踐操作方面得到錄取單位的認可；用人單位對學(xué)生的動手能力和解決問題的能力做出了較高的評價。

4結(jié)語

實驗教學(xué)要取得滿意的效果，從實施探索性研究實驗項目的經(jīng)驗來看，項目設(shè)計以學(xué)生為主體，充分調(diào)動學(xué)生參與項目的積極性是重點；對實驗過程監(jiān)控和科學(xué)合理的評價是保證實驗教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵。實驗教學(xué)活動中只有解決了科學(xué)設(shè)計實驗項目和教學(xué)過程監(jiān)控，才能真正把學(xué)生實踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)貫穿教學(xué)活動的始終，同時也能很好的利用學(xué)校的教學(xué)資源，提高實驗室的共享程度和儀器使用率，讓教學(xué)資源更好地服務(wù)教學(xué)，提高實驗室的投資效益。

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[編輯]辛長靜

[引著格式]賀建武，彭清，劉祝祥，等.探索研究性實驗項目在《儀器分析》實驗課程教學(xué)中的應(yīng)用實踐[J].長江大學(xué)學(xué)報(自科版)，2015,12(31)：79~82.

[中圖分類號]N4

[文獻標志碼]A

[文章編號]1673-1409(2015)34-0079-04

[作者簡介]賀建武(1985-)，男，碩士,助理實驗師，現(xiàn)主要從事實驗室與實驗教學(xué)管理方面的研究工作；

通信作者：嚴溶，yr0270@163.com。

[基金項目]湖南省普通高校教學(xué)改革研究項目(湘教通[2012]401號)；吉首大學(xué)實驗教學(xué)改革研究項目(2014JSUJGB30，教通[2014]49號)。

[收稿日期]2015-06-24