地方院?；A(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的探索

郭慶君, 王明峰, 張海峰

(濟(jì)寧學(xué)院化學(xué)化工與材料學(xué)院, 山東 曲阜 273155)

學(xué)校的根本任務(wù)就是培養(yǎng)人才, 作為地方高校, 應(yīng)培養(yǎng)適應(yīng)基礎(chǔ)教育和地方經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展需要的、 專業(yè)基礎(chǔ)扎實(shí)、 知識面寬、 綜合素質(zhì)高、 具有創(chuàng)新精神的高級專門人才[1]。 化學(xué)院系是實(shí)施化學(xué)教育的主體, 作為學(xué)校教學(xué)部門, 基本任務(wù)就是化學(xué)教學(xué), 它分為理論、 實(shí)驗(yàn)二部分。 化學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然學(xué)科, 化學(xué)中的定律和學(xué)說都源于實(shí)驗(yàn), 同時又為實(shí)驗(yàn)所檢驗(yàn)。 早期的化學(xué)也被稱為實(shí)驗(yàn)化學(xué)[2], 化學(xué)教育家戴安邦曾專門撰文 “化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是實(shí)施全面化學(xué)教育的有效形式”[3], 可見化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)在化學(xué)教學(xué)中的重要地位, 所以化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)就應(yīng)該是教學(xué)研究的重要課題。

1 基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目標(biāo)任務(wù)

基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)在學(xué)?；瘜W(xué)教育中承擔(dān)培育化學(xué)專才的目標(biāo)任務(wù), 可具體分解落實(shí)在以下四個部分: ①所謂的 “專業(yè)基礎(chǔ)扎實(shí)”, 是指掌握實(shí)驗(yàn)基本原理、 基本知識和基本操作,對實(shí)驗(yàn)?zāi)芤?guī)范操作并得出正確的數(shù)據(jù)和結(jié)論, 現(xiàn)行的專業(yè)基礎(chǔ)課對應(yīng)的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)都擔(dān)負(fù)著這樣一個任務(wù); ② “知識面寬、 綜合素質(zhì)高”, 則指通過較為復(fù)雜的綜合實(shí)驗(yàn), 熟練掌握上述“三基”, 并在實(shí)驗(yàn)過程中加進(jìn)一些綜合性、 開拓性知識經(jīng)驗(yàn),以鍛煉學(xué)生綜合技能及拓展思維; ③通過某些綜合實(shí)驗(yàn)及其模仿實(shí)驗(yàn)逐步為設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn), 創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)鋪路引導(dǎo), 以培養(yǎng)學(xué)生 “解決問題的能力和創(chuàng)新能力”; ④在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、 創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)里精選出好的題目, 作為畢業(yè)論文題目, 從而構(gòu)建出一個 “完整的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式”, 也為化學(xué)系有 “50%以上的畢業(yè)論文在實(shí)驗(yàn)室中完成” 的目標(biāo)貢獻(xiàn)份額。 總而言之, 化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目標(biāo)和任務(wù)就是通過基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、 綜合實(shí)驗(yàn)、 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、 創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)、 畢業(yè)論文(優(yōu)選的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn))一套化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)運(yùn)行模式來完成培養(yǎng)化學(xué)專才的任務(wù)。

2 基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的問題

地方院校傳統(tǒng)的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式, 重視化學(xué)理論教學(xué),一般是教授理論主課的老師制定實(shí)驗(yàn)教學(xué)計(jì)劃, 下意識地把實(shí)驗(yàn)教學(xué)變成了理論教學(xué)的一部分, 使得實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系變得不夠完善, 忽視了綜合性、 設(shè)計(jì)性、 創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)的開設(shè), 嚴(yán)重地制約了學(xué)生關(guān)鍵素質(zhì)—能力的培養(yǎng), 加之實(shí)驗(yàn)教學(xué)人員非專技所長, 致使實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量難以得到保障。 如果學(xué)校實(shí)驗(yàn)管理頂層設(shè)計(jì)不理順, 那么實(shí)驗(yàn)教學(xué)四個基本要素 “內(nèi)容”、 “人”、“財(cái)”、 “物” 就無法協(xié)調(diào)安排; 如果實(shí)驗(yàn)教學(xué)的內(nèi)容、 考核、激勵不合理, 書面考試完全代替, 那么真正需要考察的 “能力” 和 “素質(zhì)” 就容易出現(xiàn)得不到訓(xùn)練、 體現(xiàn)和考核等表象問題[4]。

3 基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的實(shí)施

3.1 以基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)目的為導(dǎo)向, 確立 “能力” 是關(guān)鍵

在教育部為本科教學(xué)質(zhì)量評估和保證實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量而設(shè)計(jì)的一套體系中, 明確要求應(yīng)以培養(yǎng)學(xué)生關(guān)鍵素質(zhì)— “能力” 為目的, 采取增加綜合性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)比例, 加強(qiáng)創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目建設(shè), 最大可能性改善實(shí)驗(yàn)條件, 加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教師隊(duì)伍的建設(shè)等措施。 這是基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)該堅(jiān)決實(shí)施的措施, 具體是使學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)基本原理、 基本知識, 加深對化學(xué)理論的理解, 熟練地進(jìn)行規(guī)范操作, 進(jìn)而得出正確的結(jié)論。 為培育學(xué)生的知識和經(jīng)驗(yàn)獲得的能力、 查閱資料能力、 實(shí)驗(yàn)動手能力、完成實(shí)驗(yàn)的觀察能力、 協(xié)調(diào)合作能力、 運(yùn)用多學(xué)科知識解決問題的能力、 預(yù)見和判斷能力、 數(shù)據(jù)處理能力、 總結(jié)和評價能力、 文字報(bào)告能力等設(shè)計(jì)好路線, 這是人才培養(yǎng)更深層次必然要求, 是人才培育精髓實(shí)質(zhì)[2]。 為了這個根本目標(biāo), 我們必須積極推進(jìn)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革。

3.2 推進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的改革

化學(xué)教育培養(yǎng)的人才目標(biāo)是: 基礎(chǔ)知識扎實(shí)、 基本技能出色、 創(chuàng)新能力強(qiáng), 能獨(dú)立解決實(shí)際問題化學(xué)專門人才。 落實(shí)到基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中, 可分解成4 個單項(xiàng): ①理論驗(yàn)證、 基本操作的實(shí)驗(yàn), 我們可以優(yōu)選一些現(xiàn)行實(shí)驗(yàn), 驗(yàn)證性的諸如 《羧酸及其衍生物的性質(zhì)》、 《氧化還與電化學(xué)》、 《環(huán)己酮、 糠醛與氨基脲的競爭反應(yīng)》 實(shí)驗(yàn)等等, 基本操作的諸如 《常用玻璃儀器使用及玻璃管的簡單加工》、 《五水硫酸銅結(jié)晶水的測定》、《物質(zhì)熔點(diǎn)沸點(diǎn)測定》 實(shí)驗(yàn)等等; ②培養(yǎng)一般研究方法的開拓知識面的實(shí)驗(yàn), 我們設(shè)計(jì)成綜合實(shí)驗(yàn), 包括運(yùn)用多種實(shí)驗(yàn)技術(shù), 需要理論寬泛的 《4-苯基-2-丁酮的制備》, 《配合物鍵合異構(gòu)體的紅外光譜測定》 綜合性實(shí)驗(yàn)等, 旨在培養(yǎng)學(xué)生的規(guī)范操作及分析、 推理、 歸納、 總結(jié)并形成報(bào)告的能力, 它能培養(yǎng)學(xué)生解決問題的能力, 比例應(yīng)當(dāng)加大; ③培養(yǎng)創(chuàng)新能力的實(shí)驗(yàn), 如: 《蘋果中鈣的提取及測定》、 《四苯基異二醇光化學(xué)合成及表征》 的實(shí)驗(yàn)……設(shè)置成設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn), 在教師的引導(dǎo)下, 相對獨(dú)立地提出問題、 查閱資料、 設(shè)計(jì)方案、 完成實(shí)驗(yàn)、 分析數(shù)據(jù)、 得出結(jié)論和成果, 充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性, 綜合運(yùn)用所學(xué)的理論知識和實(shí)驗(yàn)技能, 來完成設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn), 進(jìn)而培養(yǎng)興趣、 探索未知、 發(fā)展個性、 解決問題, 從而真正提高素質(zhì), 這種真正培養(yǎng)學(xué)生核心素質(zhì)—能力設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)應(yīng)該增加; ④培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力, 寫出邏輯嚴(yán)謹(jǐn)、 情理并茂而又科學(xué)的畢業(yè)論文, 通過2 ~3 年實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練和增多的專業(yè)理論知識, 學(xué)生掌握了基本操作、 基礎(chǔ)知識及實(shí)驗(yàn)報(bào)告和小論文等科研性文章的寫作技巧, 懂得了文獻(xiàn)調(diào)研、 確定實(shí)驗(yàn)方案工藝、 實(shí)施物質(zhì)合成、 分離純化、 物質(zhì)表征, 進(jìn)而弄清組成、 結(jié)構(gòu)、 性質(zhì)及相互關(guān)系等科學(xué)研究的基本流程, 這樣基本化學(xué)科研范式, 結(jié)合具體課題(學(xué)生自選, 導(dǎo)師命題), 就自然而然地寫出好的畢業(yè)論文(因?yàn)樯鲜霏h(huán)節(jié)涵蓋了論文所有過程), 再加上學(xué)生按自己的個性意向, 選擇導(dǎo)師, 導(dǎo)師又以自己的優(yōu)勢方向指導(dǎo)學(xué)生, 導(dǎo)師優(yōu)勢學(xué)術(shù)與學(xué)生志趣雙向耦合, 既調(diào)動了指導(dǎo)教師發(fā)揮優(yōu)勢才干的積極性, 又利用了他們掌握的研究項(xiàng)目、 實(shí)驗(yàn)室、 資金、 物質(zhì)設(shè)備、 數(shù)據(jù)信息等方面的優(yōu)勢。 學(xué)生按興趣選擇, 他們學(xué)習(xí)研究的積極性高、 思維活躍、 動力強(qiáng)勁, 那么師生的優(yōu)勢疊加自然會產(chǎn)生施教者希冀的效果, 高質(zhì)量的畢業(yè)論文或成果便會不斷涌出。 事實(shí)上, 2018-2020 年學(xué)生的論文質(zhì)量比起往年有大幅度提升(教育部專家對教學(xué)質(zhì)量評估的結(jié)論)。 所以, 應(yīng)推廣 “化學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)—綜合實(shí)驗(yàn)—設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)—畢業(yè)論文實(shí)驗(yàn)(導(dǎo)師的科研項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)、 自選或命題實(shí)驗(yàn))” 一條龍式的獨(dú)立實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式。 這樣便可將 “學(xué)習(xí)知識和技能”、 培養(yǎng) “能力” 貫穿于整個實(shí)驗(yàn)教學(xué)之中。

3.3 加強(qiáng)創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)和項(xiàng)目建設(shè)

創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)?zāi)芘囵B(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和能力, 可獨(dú)立地設(shè)置成實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié), 也可列入選修課或課外科學(xué)技術(shù)活動的實(shí)踐環(huán)節(jié)。 創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目從查閱文獻(xiàn)、 收集資料, 到提出課題、 設(shè)計(jì)方案、 確立方法、 選用儀器, 完成實(shí)驗(yàn), 到分析結(jié)果等, 都完全由學(xué)生自行確定。 這種由想法到結(jié)果的實(shí)驗(yàn), 是一種設(shè)計(jì)性創(chuàng)新實(shí)驗(yàn), 難度較大, 為增加成功概率, 我們一定要選擇適當(dāng)?shù)臅r機(jī)進(jìn)行, 在做好基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、 練習(xí)綜合實(shí)驗(yàn)、 實(shí)踐設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上, 具備了深厚的實(shí)驗(yàn)功底后, 經(jīng)學(xué)生、 老師、 項(xiàng)目及經(jīng)費(fèi)四項(xiàng)匹配后實(shí)施, 萬萬不可流于形式。 課題的內(nèi)容和形式不限, 可使學(xué)生感受科研工作的全部內(nèi)涵和樂趣, 掌握科學(xué)研究的基本規(guī)律和科學(xué)的思維方法, 培養(yǎng)學(xué)生鉆研、 探索、 創(chuàng)新精神, 以達(dá)到學(xué)生自我發(fā)展能力的目的[5]。 經(jīng)過多方努力,成果也較為顯著: 各科研課題組(每個組2-7 名)中都有同學(xué)積極參加, 不同課題組除了完成本項(xiàng)目外, 自己又開創(chuàng)了一些實(shí)驗(yàn), 三年累計(jì)16 項(xiàng) “大學(xué)生研究性學(xué)習(xí)與創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃項(xiàng)目” 均結(jié)題或完成, 參加 “山東省大學(xué)生化學(xué)實(shí)驗(yàn)大賽” (省科協(xié)、 省教育廳、 省共青團(tuán)、 省發(fā)改委及省人社廳共同主辦),近三年都獲得了好成績, 袁兆朔 《有機(jī)模板劑導(dǎo)向的金屬鹵化物低維鈣鈦礦材料的發(fā)光性能研究》、 李正進(jìn) 《有機(jī)鹵代小分子給體材料的設(shè)計(jì)、 合成及光伏性能研究》 等7 個項(xiàng)目在 “學(xué)生科創(chuàng)大賽” 中分別獲得省級一、 二或三等獎, 曹曉雨 《酯交換法制異丙醇》、 吳玉芳 《低維鈣鈦礦新型白光LED 發(fā)光材料的研究與應(yīng)用》 等3 個項(xiàng)目被推薦為 “省青創(chuàng)” 項(xiàng)目, 并獲得獲中國化工學(xué)會、 中國化工教育學(xué)會表彰獎勵。

3.4 革新實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理模式

緊扣學(xué)校培養(yǎng)人才的中心任務(wù), 化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)以學(xué)生為中心, 不能以教師為中心。 教師是主導(dǎo), 是服務(wù)于學(xué)生學(xué)習(xí)的, 不能為教師而設(shè)置實(shí)驗(yàn), 如滿足工作量, 滿足哪個實(shí)驗(yàn)室容量, 這是本末倒置的現(xiàn)象, 學(xué)生是教學(xué)活動的主體, 應(yīng)以學(xué)生為本, 緊緊圍繞中心任務(wù)設(shè)置實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系及管理模式。 完成學(xué)校培養(yǎng)人才的中心任務(wù), 首先采取獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系,兼顧理論知識體系。 可以根據(jù)不同的實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)目的, 設(shè)計(jì)不同的模塊, 和相關(guān)課程保持協(xié)調(diào)一致, 基本原理、 基本知識及基本操作的實(shí)驗(yàn), 規(guī)定時間、 地點(diǎn)、 指定教師; 對綜合性實(shí)驗(yàn)實(shí)行預(yù)約制, 一天設(shè)置多個時段, 使學(xué)生根據(jù)自己的情況自主選擇實(shí)驗(yàn)的時間和內(nèi)容, 增加實(shí)驗(yàn)課的靈活性、 選擇性等, 盡量向按需教學(xué)的方向靠攏, 這是教育大趨勢; 對于設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)、畢業(yè)論文項(xiàng)目的實(shí)驗(yàn), 要開放實(shí)驗(yàn)室, 師生互選, 使實(shí)驗(yàn)研究及能力興趣優(yōu)勢疊合, 易出成果及高質(zhì)論文; 其它實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、競賽要在開放實(shí)驗(yàn)室的情況下進(jìn)行。 其次是實(shí)驗(yàn)人員專職化,我們要固定實(shí)驗(yàn)教師, 實(shí)驗(yàn)人員不一定是全才, 但必須是專才, 因此我們要固定人員, 用其所長, 輔以一定政策及激勵措施, 使其在專職領(lǐng)域 “鉆研實(shí)驗(yàn)教學(xué), 專心實(shí)驗(yàn)教學(xué), 服務(wù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)”, 培養(yǎng)他們成長為高效完成實(shí)驗(yàn)教學(xué)的群體[6]。 第三要推行實(shí)驗(yàn)中心下的實(shí)驗(yàn)課程規(guī)劃(如若課程附屬于教研室,則一定破壞實(shí)驗(yàn)技術(shù)完整體系, 必不能達(dá)到培養(yǎng)人才的目的)、教職、 經(jīng)費(fèi)、 實(shí)驗(yàn)室、 物質(zhì)統(tǒng)籌安排, 恰到好處地使其物盡其用, 人盡其才, 協(xié)調(diào)一致, 化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)效率更高。 一個好的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式, 可高效率的完成教學(xué)目標(biāo)。

3.5 重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)隊(duì)伍建設(shè)

培養(yǎng)人才是學(xué)校中心任務(wù), 主導(dǎo) “教” 的關(guān)鍵是教師, 實(shí)驗(yàn)教師又是培養(yǎng)學(xué)生 “能力” 的強(qiáng)有力的依托, 因此建設(shè)好實(shí)驗(yàn)教師隊(duì)伍是關(guān)鍵點(diǎn)。 化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的高質(zhì)量主要取決于實(shí)驗(yàn)教師的能力、 經(jīng)驗(yàn)、 積極性和責(zé)任心, 還取決于對實(shí)驗(yàn)教學(xué)目的和意義的認(rèn)識程度, 所以, 建設(shè)好一支實(shí)驗(yàn)教師隊(duì)伍至關(guān)重要。 措施如下, 第一、 要建設(shè)一支穩(wěn)定的 “教” 有專攻的實(shí)驗(yàn)教師隊(duì)伍, 只有人員專職固定, 才有人專注于研究實(shí)驗(yàn)教學(xué)問題, 這是提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)基礎(chǔ), 還有實(shí)驗(yàn)教師在學(xué)校環(huán)境、 實(shí)驗(yàn)運(yùn)作、 實(shí)驗(yàn)器材上的經(jīng)驗(yàn), 能幫助學(xué)校提高教學(xué)效率。 第二、要培訓(xùn)提高實(shí)驗(yàn)教師能力, 實(shí)驗(yàn)教師成長需要學(xué)校培養(yǎng)扶植,實(shí)驗(yàn)教學(xué)技能、 實(shí)驗(yàn)技術(shù)知識、 實(shí)驗(yàn)管理等, 可到相關(guān)高校考察學(xué)習(xí)進(jìn)修或?qū)W術(shù)交流, 增長本行業(yè)知識技能。 大型儀器到有同類儀器設(shè)備的學(xué)?；蚩蒲袉挝换驈S家進(jìn)行培訓(xùn)。 支持鼓勵青年實(shí)驗(yàn)教師學(xué)業(yè)進(jìn)修, 更新拓展知識結(jié)構(gòu), 提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平和實(shí)驗(yàn)技能。 第三、 設(shè)計(jì)一些項(xiàng)目促進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的深入, 如設(shè)立實(shí)驗(yàn)技術(shù)的研究、 大型儀器設(shè)備功能再開發(fā), 增加實(shí)驗(yàn)教師技能, 提高教學(xué)技藝。 第四、 要采取激勵措施, 總結(jié)實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作, 開展評比活動, 設(shè)立實(shí)驗(yàn)技術(shù)成果獎等。 專職實(shí)驗(yàn)教師與理論課教師要有相同待遇, 實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員的職稱評定要著重突出實(shí)驗(yàn)技能和實(shí)際工作業(yè)績, 讓實(shí)驗(yàn)教師有期望, 這樣才能穩(wěn)定隊(duì)伍, 提高積極性。 第五、 用一些特殊人才政策吸引具有博士學(xué)位或具有教授職稱、 理論知識扎實(shí)、 動手能力強(qiáng)的優(yōu)秀教師或科研能人進(jìn)入實(shí)驗(yàn)教學(xué)一線, 這是實(shí)現(xiàn)高素質(zhì)實(shí)驗(yàn)教師隊(duì)伍最簡單便捷方式。 總之采取一系列措施, 努力建設(shè)一個鉆研實(shí)驗(yàn)教學(xué), 潛心實(shí)驗(yàn)教學(xué), 用心實(shí)驗(yàn)教學(xué)的教師群體, 這是搞好實(shí)驗(yàn)教學(xué)前提和保障[7]。

綜上分析, 指出實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的偏見和不足, 要凝聚認(rèn)識, 轉(zhuǎn)變思想, 找準(zhǔn)關(guān)鍵, 改善實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系、 管理模式, 在不弱化基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的情況下, 通過提高設(shè)計(jì)性和綜合性實(shí)驗(yàn)的比例, 強(qiáng)化創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)的建設(shè), 在專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)隊(duì)伍教導(dǎo)下, 通過基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn), 綜合實(shí)驗(yàn), 設(shè)計(jì)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn), 畢業(yè)論文實(shí)驗(yàn)(優(yōu)選的設(shè)計(jì)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn))教學(xué)等, 完成培育高素質(zhì)人才的終極目的。