化學(xué)類專業(yè)“一體化，三層次”實(shí)驗(yàn)教學(xué)

陳利強(qiáng)　朱明霞　陳麗華　孫麗娜　孫晶

摘 要：介紹了化學(xué)類專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀，針對(duì)現(xiàn)狀問(wèn)題構(gòu)建“一體化，三層次”實(shí)驗(yàn)教學(xué)新模式。這種模式有助于學(xué)生基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰μ嵘?，有助于學(xué)生提出問(wèn)題﹑分析問(wèn)題和解決問(wèn)等綜合能力培養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：一體化;三層次; 實(shí)驗(yàn)教學(xué);綜合能力

化學(xué)及應(yīng)用化學(xué)是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，因此，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰κ沁@兩專業(yè)的基本要求。實(shí)驗(yàn)教學(xué)一方面促進(jìn)學(xué)生理解所學(xué)知識(shí)，另一方面，不斷提高學(xué)生動(dòng)手能力，且對(duì)學(xué)生思維拓展及綜合素質(zhì)培養(yǎng)具有重要作用?；谝陨显?，實(shí)驗(yàn)教學(xué)在整個(gè)化學(xué)類專業(yè)人才培養(yǎng)過(guò)程中具有不可動(dòng)搖的地位。按照教育部對(duì)大學(xué)生培養(yǎng)要求為基準(zhǔn)，著力提高大學(xué)生的思辨能力﹑創(chuàng)新創(chuàng)造能力和可持續(xù)競(jìng)爭(zhēng)能力。我們提出構(gòu)建化學(xué)類專業(yè)“一體化﹑三層次”實(shí)驗(yàn)教學(xué)新模式。“一體化”是指依據(jù)教育部以培養(yǎng)適應(yīng)當(dāng)前社會(huì)要求的創(chuàng)新和應(yīng)用型人才為宗旨的要求，服從人才培養(yǎng)方案，盡可能構(gòu)建完整知識(shí)體系;“三層次”是指實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)置遵循學(xué)生認(rèn)知規(guī)律分三個(gè)層次進(jìn)行設(shè)置，第一層次是為培養(yǎng)學(xué)生基本實(shí)驗(yàn)技能和方法的“基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)”;第二層次是為學(xué)生理解學(xué)科間交叉知識(shí)而設(shè)置的“綜合實(shí)驗(yàn)”;第三層次是為培養(yǎng)應(yīng)用性及創(chuàng)新性人才而開(kāi)設(shè)“專業(yè)設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)”。

一、化學(xué)類專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀

目前我?；瘜W(xué)類專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在問(wèn)題普遍表現(xiàn)為：學(xué)生操作能力差，學(xué)生應(yīng)用基礎(chǔ)知識(shí)解決實(shí)驗(yàn)中問(wèn)題及解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的能力比較薄弱，學(xué)校的儀器設(shè)備更新?lián)Q代速度跟不上社會(huì)發(fā)展需求，這導(dǎo)致學(xué)生掌握的實(shí)驗(yàn)技能與用人單位的實(shí)際需求存在差距。部分老師及學(xué)生的思維意識(shí)還停留在重理論輕實(shí)驗(yàn)的階段，這導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)教學(xué)在整個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)中更處于弱勢(shì)地位。還有部分同學(xué)對(duì)偏重于基礎(chǔ)驗(yàn)證型的實(shí)驗(yàn)不感興趣，這導(dǎo)致該部分學(xué)生的積極性難易調(diào)動(dòng)起來(lái)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果更無(wú)從談起。分析發(fā)現(xiàn)：當(dāng)前實(shí)驗(yàn)教學(xué)弊端如下。

（一）實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容系統(tǒng)性、層次性存在局限性

無(wú)機(jī)實(shí)驗(yàn)側(cè)重于對(duì)學(xué)生單項(xiàng)技能的考察和單一知識(shí)點(diǎn)的驗(yàn)證，且注重觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。分析實(shí)驗(yàn)側(cè)重結(jié)果，不關(guān)心樣品的來(lái)源和處理過(guò)程等。有機(jī)實(shí)驗(yàn)側(cè)重是否有產(chǎn)品和產(chǎn)率，不考慮過(guò)程及產(chǎn)品的純度等問(wèn)題。物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)則注重實(shí)驗(yàn)報(bào)告分析，而缺乏對(duì)其他方面的關(guān)注。各門(mén)實(shí)驗(yàn)課設(shè)置實(shí)驗(yàn)內(nèi)容時(shí)，更多局限于本課程的知識(shí)點(diǎn)及側(cè)重方面。缺乏將各化學(xué)二級(jí)學(xué)科知識(shí)點(diǎn)有機(jī)銜接的綜合性設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，缺乏讓學(xué)生系統(tǒng)性﹑層次性和綜合性應(yīng)用所學(xué)知識(shí)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。

（二）教學(xué)方法和教學(xué)模式固化

當(dāng)前化學(xué)類實(shí)驗(yàn)教學(xué)流程主要是：課前學(xué)生寫(xiě)好預(yù)習(xí)報(bào)告，課時(shí)老師檢查實(shí)習(xí)報(bào)告，同時(shí)講解實(shí)驗(yàn)原理﹑實(shí)驗(yàn)步驟及實(shí)驗(yàn)操作注意事項(xiàng)等，順便針對(duì)學(xué)生預(yù)習(xí)情況進(jìn)行提問(wèn)等。上述工作完成后，學(xué)生開(kāi)始按照實(shí)驗(yàn)流程進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)操作，不需要獨(dú)立思考為什么這樣操作？實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象或者結(jié)果為什么是這樣？即“照方抓藥”式培養(yǎng)。這種培養(yǎng)模式也具有一定優(yōu)勢(shì)，如：在培養(yǎng)學(xué)生掌握基本實(shí)驗(yàn)操作技能的同時(shí)，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)、認(rèn)真和實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。但是缺點(diǎn)也比較突出，如：對(duì)培養(yǎng)和提高學(xué)生思維和創(chuàng)新能力存在一定局限性，提升學(xué)生應(yīng)用所學(xué)知識(shí)分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力也存在一定障礙。

（三）教學(xué)設(shè)備短缺，教學(xué)實(shí)驗(yàn)質(zhì)量難以得到保證

地方本科高校的辦學(xué)經(jīng)費(fèi)有限，實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)備短缺是普遍問(wèn)題。如：開(kāi)設(shè)儀器分析實(shí)驗(yàn)時(shí)，液相色譜﹑氣相色譜﹑質(zhì)譜﹑原子吸收﹑X射線衍射和拉曼等大型儀器存在臺(tái)數(shù)少，甚至只有1臺(tái)。在理論課和實(shí)驗(yàn)課進(jìn)度方面要求銜接良好的情況下，就會(huì)導(dǎo)致大量學(xué)生的實(shí)驗(yàn)課集中在短時(shí)間內(nèi)完成，這就導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)設(shè)備短缺，學(xué)生只能通過(guò)分大組完成實(shí)驗(yàn)，且大多數(shù)大型儀器實(shí)驗(yàn)只能是演示實(shí)驗(yàn)。在這類實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，學(xué)生大多數(shù)扮演旁聽(tīng)者角色，很少有上手實(shí)踐的機(jī)會(huì)，因此，學(xué)生參與程度不夠，這會(huì)導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量難以得到保證。

按照“一體化﹑三層次”的要求組織實(shí)驗(yàn)教學(xué)，整合實(shí)驗(yàn)室有限資源，著力提高師資水平和改革現(xiàn)有教學(xué)模式目的是破解當(dāng)前化學(xué)類實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的問(wèn)題。

“一體化﹑三層次”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式是當(dāng)前化學(xué)類專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的重點(diǎn)，也是需要突破的核心問(wèn)題。

二、化學(xué)類專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革構(gòu)想

針對(duì)化學(xué)類專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀及存在問(wèn)題，提出構(gòu)建“一體化，三層次”實(shí)驗(yàn)教學(xué)新模式。

（一）“一體化、三層次”教學(xué)體系構(gòu)建

在構(gòu)建“一體化、三層次”實(shí)驗(yàn)教學(xué)新模式過(guò)程中，必須堅(jiān)守的原則是強(qiáng)化基礎(chǔ)知識(shí)及基本操作﹑創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)課程結(jié)構(gòu)及實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。以強(qiáng)化基本實(shí)驗(yàn)技能﹑提高學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)意識(shí)﹑實(shí)驗(yàn)內(nèi)容按照培養(yǎng)目標(biāo)層層推進(jìn)，并不斷更新實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。大一大二階段注重基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，主要通過(guò)知識(shí)點(diǎn)驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)的開(kāi)展來(lái)側(cè)重培養(yǎng)學(xué)生基本技能與方法，在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)，盡可能考慮知識(shí)點(diǎn)交叉應(yīng)用，這樣有助于精簡(jiǎn)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)。在大三時(shí)開(kāi)設(shè)兩學(xué)期綜合實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容從簡(jiǎn)單的兩個(gè)二級(jí)學(xué)科知識(shí)交叉到三個(gè)二級(jí)學(xué)科知識(shí)交叉，最后能設(shè)計(jì)涉及多個(gè)二級(jí)學(xué)科知識(shí)的綜合實(shí)驗(yàn)。綜合實(shí)驗(yàn)開(kāi)設(shè)是以提高學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，同時(shí)強(qiáng)化學(xué)生理解學(xué)科間聯(lián)系為目的。綜合實(shí)驗(yàn)開(kāi)設(shè)可以為后續(xù)大四開(kāi)設(shè)專業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，依托專業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生提出問(wèn)題﹑分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，在該過(guò)程中潛移默化式培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)意識(shí)和科研思維等。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)計(jì)方面可以結(jié)合科任老師的科研項(xiàng)目，也可以追蹤最新的學(xué)科熱點(diǎn)問(wèn)題，這樣有助于激發(fā)學(xué)生的興趣。

（二）教學(xué)方法和教學(xué)模式更新

很多老師采用填鴨式教學(xué)方式對(duì)學(xué)生對(duì)進(jìn)行知識(shí)灌輸。因此，整個(gè)教學(xué)方式比較單一，且學(xué)生在該教學(xué)模式中處于被動(dòng)的接受知識(shí)。這會(huì)導(dǎo)致學(xué)生興趣不大，且缺乏積極主動(dòng)探索的精神。我們采取學(xué)習(xí)小組模式，鼓勵(lì)學(xué)生自由或者指定組建學(xué)習(xí)小組。通過(guò)問(wèn)題引導(dǎo)問(wèn)題，激發(fā)學(xué)生團(tuán)隊(duì)與教師共同討論及探索的興趣。同時(shí)有效地利用國(guó)家精品課平臺(tái)及各種慕課資源，輔助實(shí)驗(yàn)教學(xué)，將原來(lái)填鴨式講出的實(shí)驗(yàn)原理﹑操作過(guò)程及注意事項(xiàng)通過(guò)視頻或者動(dòng)漫演示展現(xiàn)出來(lái)。對(duì)于實(shí)驗(yàn)操作準(zhǔn)確，快速完成實(shí)驗(yàn)的同學(xué)和能提出有意義問(wèn)題的同學(xué)可以在本次實(shí)驗(yàn)報(bào)告中評(píng)分中增加5分，以激發(fā)學(xué)生的主動(dòng)性。

（三）高效利用現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)

為破解實(shí)驗(yàn)設(shè)備短缺的問(wèn)題，對(duì)于大型儀器設(shè)備可以采取實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放模式，在每周三下午7-8節(jié)課開(kāi)放1-2臺(tái)大型儀器。學(xué)生可以參觀儀器，了解儀器的工作原理，結(jié)構(gòu)等。老師最后布置作業(yè)，讓學(xué)生回去基于這臺(tái)儀器的功能及現(xiàn)有的知識(shí)設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)。對(duì)于參加完所有大型儀器實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放并提交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案的同學(xué)可以給其實(shí)踐學(xué)分。有些綜合實(shí)驗(yàn)在現(xiàn)有設(shè)備不夠的情況下，鼓勵(lì)教師借助計(jì)算機(jī)開(kāi)展虛擬實(shí)驗(yàn)，或者采用現(xiàn)有設(shè)備及虛擬設(shè)備相結(jié)合的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ?。這些措施有助于現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)設(shè)備在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中高效利用。

三、化學(xué)類專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革意義

通過(guò)實(shí)踐探索得到一套合理的，具有可操作性且適合培養(yǎng)化學(xué)類“應(yīng)用及創(chuàng)新型”人才的實(shí)驗(yàn)教學(xué)培養(yǎng)體系。這也是本次化學(xué)類專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的意義所在。教學(xué)大綱是整個(gè)教學(xué)的綱領(lǐng)性文件，因此，制定出與人才培養(yǎng)目標(biāo)相匹配的各類實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱尤為關(guān)鍵。實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱必須符合“一體化、三層次”的總體要求，且突出基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)﹑綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn)和專業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的層次性及整體性。實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱還得遵循學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，接地氣，充分體現(xiàn)出實(shí)驗(yàn)教學(xué)促進(jìn)學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的吸收及消化。構(gòu)建 “一體化、三層次”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，不僅有利于打破原有二級(jí)學(xué)科間的界限，有效整合課程內(nèi)容，還有利于在總課時(shí)不變的情況下，精簡(jiǎn)部分基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容，增加專業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)課時(shí)。

四、結(jié)語(yǔ)

通過(guò)構(gòu)建“一體化、三層次”實(shí)驗(yàn)教學(xué)新體系，一方面可以通過(guò)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)加強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手能力，綜合實(shí)驗(yàn)鍛煉學(xué)生應(yīng)用多個(gè)知識(shí)點(diǎn)的能力，另一方面借助專業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來(lái)培養(yǎng)學(xué)生提出問(wèn)題﹑分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。隨著后續(xù)改革措施的進(jìn)一步細(xì)化，新時(shí)期 “一體化、三層次”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)人才培養(yǎng)模式的優(yōu)越性必將越來(lái)越突出。

參考文獻(xiàn)

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基金項(xiàng)目：文章為2018黑河學(xué)院高等教育教學(xué)改革校級(jí)重點(diǎn)項(xiàng)目的研究成果，項(xiàng)目編號(hào)：xjg1807;文章為黑龍江省教育科學(xué)“十三五”規(guī)劃2019年度重點(diǎn)課題的研究成果，項(xiàng)目編號(hào)：GJB1319092。

作者簡(jiǎn)介：陳利強(qiáng)（1983.12- ），男，漢族，江西樟樹(shù)人，黑河學(xué)院副教授，博士，研究方向：環(huán)境友好催化。