大學(xué)化學(xué)實(shí)驗教學(xué)體系研究論文
摘要：在充分了解我國大學(xué)化學(xué)實(shí)驗教學(xué)改革的背景下，構建綜合性與創(chuàng )新性并重的新型大學(xué)化學(xué)實(shí)驗課程教學(xué)體系。根據揚州大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院的專(zhuān)業(yè)性質(zhì)和學(xué)生特點(diǎn)，自主探索出版大學(xué)化學(xué)實(shí)驗綜合性教材，倡導綠色化學(xué)環(huán)保主義理念，同時(shí)引入“導師制”，通過(guò)學(xué)生自主探究性學(xué)習，培養學(xué)生解決問(wèn)題的能力和激發(fā)學(xué)生自主創(chuàng )新意識，使學(xué)生真正成為實(shí)驗教學(xué)的中心者和受益者。
關(guān)鍵詞：大學(xué)化學(xué)實(shí)驗;教學(xué)改革;綜合性;導師制
大學(xué)實(shí)驗教學(xué)是大學(xué)化學(xué)教學(xué)理論與實(shí)踐結合，培養學(xué)生探究能力、創(chuàng )新能力、實(shí)踐能力的重要環(huán)節［1－4］�；仡櫸覈叩冉逃龤v史，在啟動(dòng)本輪教學(xué)改革前，我國高等院校的實(shí)驗教學(xué)多為學(xué)生提供傳統的填鴨式“菜譜”實(shí)驗手冊，教師依據實(shí)驗手冊對實(shí)驗步驟進(jìn)行詳細演示，學(xué)生依據“菜譜”按部就班地實(shí)驗操作，這些“菜譜”實(shí)驗大多為驗證式實(shí)驗，不利于培養學(xué)生的創(chuàng )新能力。進(jìn)入上世紀末，隨著(zhù)教學(xué)質(zhì)量工程的啟動(dòng)，掀起了一輪教學(xué)改革熱潮，大學(xué)化學(xué)實(shí)驗教學(xué)也隨之展開(kāi)了徹底的改革工作，其基本思路是依據化學(xué)實(shí)驗的認知規律，自成體系，單獨設課，并將實(shí)驗分成三個(gè)層次:基礎實(shí)驗、綜合實(shí)驗和探究實(shí)驗，也取得了許多有建設性的成功經(jīng)驗。
1我國大學(xué)實(shí)驗改革背景
20世紀90年代起，尤其是1999年教育部在第三次教育工作會(huì )議上發(fā)出“推進(jìn)素質(zhì)教育，培養創(chuàng )新人才”號召以來(lái)，國內諸多高校掀起實(shí)驗改革熱潮，改革的基本思路為:一是實(shí)驗課單獨設課;二是將實(shí)驗課程劃分為:基礎實(shí)驗、綜合試驗、探究性實(shí)驗，以適應新形勢下社會(huì )對化學(xué)人才的需求［5］。
2揚州大學(xué)化學(xué)實(shí)驗教學(xué)體系介紹
以揚州大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院為例，從1999年以來(lái)嘗試實(shí)驗教學(xué)改革，于2011年在探索和實(shí)踐中建立一套獨特的實(shí)驗教學(xué)體系，并編寫(xiě)出《大學(xué)實(shí)驗講義》，經(jīng)過(guò)多年實(shí)踐教學(xué)驗證，《大學(xué)化學(xué)實(shí)驗》和《新編大學(xué)化學(xué)實(shí)驗》兩套教材先后出版。改革初期，學(xué)院通過(guò)走訪(fǎng)調研，尤其是到全國兄弟院校參觀(guān)、學(xué)習，結合自身實(shí)際，對原實(shí)驗教學(xué)體系進(jìn)行了全方位的改革，形成了一套新型的、行之有效的實(shí)驗教學(xué)方案，具體做法如下:
2.1實(shí)驗中心簡(jiǎn)介
我院實(shí)驗中心依托揚州大學(xué)測試中心和省級化學(xué)實(shí)驗中心平臺，對大型儀器進(jìn)行集中管理，促進(jìn)教學(xué)和科研資源的互補共享，提高資源利用率。中心主要承擔化學(xué)化工學(xué)院五個(gè)專(zhuān)業(yè)即化學(xué)、應用化學(xué)、高分子材料與工程、化學(xué)工程與工藝、制藥工程的基礎化學(xué)實(shí)驗和專(zhuān)業(yè)化學(xué)實(shí)驗的教學(xué)任務(wù)，同時(shí)還承擔全校工、農、醫科等各類(lèi)專(zhuān)業(yè)的公共化學(xué)實(shí)驗教學(xué)工作。
2.2實(shí)驗室管理
我院實(shí)驗中心實(shí)行校院兩級管理:學(xué)校實(shí)驗室與設備管理處在實(shí)驗室建設、管理和實(shí)驗隊伍建設上起指導作用�；瘜W(xué)化工學(xué)院對實(shí)驗中心直接領(lǐng)導與管理，職責明確。中心資源實(shí)行“一體化”管理，對實(shí)驗課教師、技術(shù)人員、實(shí)驗室、實(shí)驗儀器、設備及實(shí)驗經(jīng)費在中心范圍內統一管理、統一調配，實(shí)現資源共享。在日常管理中，我們發(fā)現以下問(wèn)題有待整改，例如:實(shí)驗室管理人員與實(shí)驗教師溝通不到位;實(shí)驗員與實(shí)驗教師對接不緊密，實(shí)驗員只著(zhù)手準備實(shí)驗儀器，不參與整個(gè)實(shí)驗過(guò)程，造成有些實(shí)驗儀器使用較頻繁，出現了儀器損壞后未及時(shí)維修現象，可能影響到實(shí)驗教學(xué)正常進(jìn)度等。針對以上問(wèn)題，我院切實(shí)加強實(shí)驗室管理，要求院領(lǐng)導和督導聽(tīng)課查課時(shí)，不少于20%的課程為實(shí)驗課;基礎化學(xué)實(shí)驗室主任和副主任不定期抽查實(shí)驗教學(xué)和裝置情況，對教學(xué)執行不到位、儀器維護不合理現象及時(shí)督促整改維修，安全隱患第一時(shí)間進(jìn)行處理，對不整改、不落實(shí)的實(shí)驗室進(jìn)行院內通報批評;為鼓勵教師從事實(shí)驗教學(xué)工作，學(xué)院從職稱(chēng)評聘、工作量計算等方面對從事實(shí)驗教學(xué)的教師傾斜;給予實(shí)驗專(zhuān)任教師充分的科學(xué)研究空間，請其根據個(gè)人方向，有機篩選部分研究?jì)热�，請學(xué)生自主選擇并進(jìn)行自主實(shí)驗，將該類(lèi)創(chuàng )新實(shí)驗作為基礎化學(xué)實(shí)驗的拓展內容，同時(shí)將學(xué)生成績(jì)納入基礎化學(xué)實(shí)驗最終考核成績(jì)［6］。
2.3師資隊伍
我院從事實(shí)驗教學(xué)的教師近80%具有副高及以上職稱(chēng)。為進(jìn)一步加強實(shí)驗技術(shù)隊伍建設，在實(shí)驗中心13名實(shí)驗人員的配備基礎上，2017年我院又引起了3名專(zhuān)職實(shí)驗員，其中1名為博士學(xué)歷，2名為碩士學(xué)歷;為提升實(shí)驗技術(shù)隊伍綜合素質(zhì)，我院加大實(shí)驗中心人員專(zhuān)業(yè)培訓力度，提升其業(yè)務(wù)能力水平，鼓勵在職攻讀碩士、博士學(xué)位，采用“走出去、請進(jìn)來(lái)”的原則，即定期聘請國內實(shí)驗管理領(lǐng)域專(zhuān)家教授來(lái)院開(kāi)設實(shí)驗技能與管理培訓講座，還組織實(shí)驗中心人員赴兄弟院校參觀(guān)交流，學(xué)習實(shí)驗教學(xué)管理模式與先進(jìn)經(jīng)驗。
2.4實(shí)驗室安全
在提升綠色化學(xué)環(huán)保主義的同時(shí)，實(shí)驗室安全管理也是實(shí)驗教學(xué)工作中的關(guān)鍵［7］，我院每學(xué)期都組織學(xué)生統一進(jìn)行實(shí)驗室安全培訓，詳細介紹各種實(shí)驗儀器的使用方法，特別針對實(shí)驗時(shí)易發(fā)生的安全隱患，進(jìn)行細致分析，提出合理應對措施，增強學(xué)生對突發(fā)性事件的預防與抵御能力，例如:進(jìn)實(shí)驗室必須穿實(shí)驗服、戴護目鏡，并在實(shí)際教學(xué)中落實(shí);請消防員對學(xué)生進(jìn)行滅火器使用培訓，并進(jìn)行模擬練習，確保學(xué)生能正確使用滅火器;學(xué)院定期舉行安全逃生演練，合理規劃逃生路線(xiàn)，增強學(xué)生對突發(fā)事件的自救能力;儀器使用落實(shí)責任到人，使用前后需簽名并寫(xiě)明用途及注意事項。我院還選聘了一批責任感強烈、工作嚴謹的研究生任實(shí)驗室安全員，配合做好實(shí)驗室安全管理，建立安全員QQ和微信群，確保溝通暢通無(wú)阻。安全員的聘任對學(xué)生來(lái)說(shuō)既是榮譽(yù)，又是責任，有利于學(xué)生自我加強安全意識，讓學(xué)生充分參與到實(shí)驗室安全管理工作中［8］。
2.5實(shí)驗教材
我院以“厚基礎、寬口徑、求創(chuàng )新”的理念為學(xué)科中心，開(kāi)放多學(xué)科交匯式化學(xué)實(shí)驗平臺，構建多層次化學(xué)實(shí)驗教學(xué)課程體系，依據以上理念，由揚州大學(xué)牽頭，八校合編的《新編大學(xué)化學(xué)實(shí)驗》教材應運而生，本教材共4冊，分為基礎知識與儀器、基本操作、儀器與參數測量、綜合與探究。此教材體現“齊全、細致、創(chuàng )新”。全書(shū)囊括了214個(gè)教學(xué)實(shí)驗，涵蓋基礎類(lèi)綜合類(lèi)探究類(lèi)各項實(shí)驗內容，為反映實(shí)驗教學(xué)的發(fā)展歷史，適當增加基礎實(shí)驗量，安排了部分自動(dòng)化程度相對較低的儀器進(jìn)行測量實(shí)驗，既確保各校根據自身實(shí)驗裝置和人才培養情況自主選擇教學(xué)內容，又有利于加深學(xué)生對實(shí)驗測量基本原理的認識程度;考慮到現代分析技術(shù)發(fā)展迅速，特別在儀器介紹部分增設了目前科學(xué)研究中經(jīng)常使用的先進(jìn)儀器介紹，以適應不同教學(xué)需要，也可供相關(guān)專(zhuān)業(yè)人員參考。教材利用我院教師自身的科研優(yōu)勢，將其可轉化的最新科研成果演變成實(shí)驗案例，使實(shí)驗訓練即接近科學(xué)前沿，又接近生產(chǎn)實(shí)際;一切從實(shí)驗教學(xué)出發(fā)，本著(zhù)“化繁為簡(jiǎn)、精益求精”的原則，將基本實(shí)驗技能盡量全面體現在不同實(shí)驗中，將原本單一的化學(xué)實(shí)驗進(jìn)行整合，強調實(shí)驗之間的相互關(guān)聯(lián)性，由淺入深、循序漸進(jìn)，并注重加強綜合性，部分實(shí)驗提供了多個(gè)實(shí)驗方案，一方面供各校結合自身情況自行選擇，另一方面拓寬了學(xué)生的知識視野［9］。2.6TA制站在安全、環(huán)保、綠色的化學(xué)實(shí)驗教學(xué)改革舞臺上，我們力求讓學(xué)生真正成為主角。于是，我院設立TA(TeachingAssistant)制，即選聘一批優(yōu)秀的研究生擔任實(shí)驗助教，協(xié)助教師進(jìn)行實(shí)驗教學(xué)，確保在安全第一的前提下，學(xué)生能獲得即時(shí)的指導和幫助，TA的設立既減輕了實(shí)驗教師的工作壓力，又提供給研究生一個(gè)良好的鍛煉平臺。TA在每次實(shí)驗前進(jìn)行預實(shí)驗，熟練掌握操作流程，做好備課工作，以保證實(shí)驗的順利開(kāi)展。對實(shí)驗中可能出現的問(wèn)題進(jìn)行預設，查找相關(guān)文獻，提前準備好解決方案。在指導本科生進(jìn)行實(shí)驗時(shí)，針對出現問(wèn)題，進(jìn)行適當引導點(diǎn)撥，并鼓勵其自主探究，尋找問(wèn)題癥結。在我院綜合性化學(xué)實(shí)驗中，主要以案例和情境教學(xué)為主:教師根據實(shí)驗教材內容，放手讓學(xué)生自主設計實(shí)驗，將學(xué)生分為幾個(gè)小組，請每個(gè)小組實(shí)驗前通過(guò)各種方式進(jìn)行資料搜集和實(shí)驗預習，自主設計預習報告和實(shí)驗方案，經(jīng)指導教師或TA檢查合格后，學(xué)生開(kāi)始自主進(jìn)行探究性實(shí)驗，鼓勵學(xué)生對實(shí)驗中產(chǎn)生的問(wèn)題存疑存異，即使實(shí)驗沒(méi)有呈現預設結果，也請學(xué)生進(jìn)行書(shū)面性的總結，鼓勵學(xué)生在教師和TA的點(diǎn)撥下抽絲剝繭、自主找出實(shí)驗中存在的疑難雜癥［10］。例如:在“納米多孔材料ZIF－8合成與表征”的探究性實(shí)驗中，通過(guò)介紹當今世界前沿研究熱點(diǎn)金屬有機框架(Metal－organicframeworks，MOFs)的研究背景、發(fā)展歷史及應用領(lǐng)域，將同學(xué)們帶入了多彩斑斕的MOFs世界，以設問(wèn)形式進(jìn)行情境導入，比如:MOFs中類(lèi)沸石骨架結構材料的ZIF－8的形貌和尺寸可控制備。首先，請學(xué)生搜集查找相關(guān)文獻，自主了解ZIF－8的結構特征、制備條件、以及使用掃描電子顯微鏡(Scanningelectronmicroscope，SEM)、透射電子顯微鏡(Transmissionelectronmicroscope，TEM)、粉末X射線(xiàn)衍射(PowderX－raydiffraction，PXRD)等分析表征手段，最后自行設計實(shí)驗方案。引導學(xué)生自主探究，小組合作完成實(shí)驗。在實(shí)驗報告的寫(xiě)作上，改變千篇一律的填寫(xiě)報告紙，引導學(xué)生多自主查閱文獻，了解并閱讀中外專(zhuān)業(yè)雜志，嘗試以發(fā)表論文的格式來(lái)撰寫(xiě)實(shí)驗報告，既開(kāi)拓了學(xué)生視野，又為學(xué)生今后自主撰寫(xiě)論文打下了堅實(shí)的基礎。TA制的設立從課上延伸到課外，研究生充分發(fā)揮科研經(jīng)驗方面的優(yōu)勢，幫助本科生樹(shù)立學(xué)術(shù)科技創(chuàng )新觀(guān)念，打造學(xué)習共同體，指導他們進(jìn)入實(shí)驗室開(kāi)展科技創(chuàng )新活動(dòng)，建立了大學(xué)生創(chuàng )新實(shí)驗平臺。2016年，我院本科生參與江蘇省大學(xué)生創(chuàng )新訓練計劃收獲頗豐，有178名本科生參與其中，有6個(gè)項目被評為國省項目、18個(gè)項目被評為校重點(diǎn)項目，多名本科生以第一作者身份在CoordinationChemistryReviews、AdvancedScience、Small、Nanoscale等國際高水平雜志上發(fā)表論文。
3結語(yǔ)
以上介紹了揚州大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院及部分高校聯(lián)合開(kāi)展化學(xué)實(shí)驗教學(xué)改革的現狀，雖然不能以偏概全，代表全國教學(xué)改革之現狀，但也反應了我國整體化學(xué)實(shí)驗教學(xué)改革之方向。還有許多需要進(jìn)一步學(xué)習和推進(jìn)的地方，例如在實(shí)驗教材方面，我們習慣于使用正規出版的教材，而不是講義，前者的優(yōu)點(diǎn)是保證了教材的科學(xué)性、嚴謹性，但不利于及時(shí)引入創(chuàng )新的研究成果，難以跟上學(xué)科發(fā)展的步伐;同時(shí)在如何提升學(xué)生的學(xué)習積極性與主動(dòng)性方面也是我們今后需要進(jìn)一步探討的課題，總之，盡管我們在過(guò)去的一個(gè)階段，在化學(xué)實(shí)驗教學(xué)中已經(jīng)采取了一系列改革措施，也取得了不錯的教學(xué)效果。但化學(xué)實(shí)驗教學(xué)改革任重道遠，需要不斷引進(jìn)新的教學(xué)理念和教學(xué)方法與技術(shù)，不斷提升化學(xué)實(shí)驗教學(xué)質(zhì)量，才能真正成為高水平、創(chuàng )新型人才培養中不可或缺的重要一環(huán)。
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