張國(guó)林 韓瑩 薛懷國(guó)刁國(guó)旺

(揚(yáng)州大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院 江蘇揚(yáng)州225002)

大學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程體系的改革與實(shí)踐

張國(guó)林 韓瑩 薛懷國(guó)*刁國(guó)旺

(揚(yáng)州大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院 江蘇揚(yáng)州225002)

結(jié)合揚(yáng)州大學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的現(xiàn)狀，闡述了“三層次、多模塊”的大學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程體系構(gòu)建的思路和框架，以及該課程體系的運(yùn)行模式。

教育質(zhì)量的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，是看培養(yǎng)的人才質(zhì)量的高低。有資料顯示，盡管我國(guó)每年在雜志上公開發(fā)表的論文數(shù)量在世界上處于領(lǐng)先水平，但反映創(chuàng)新能力的發(fā)明專利的數(shù)量卻非常低，從一個(gè)側(cè)面反映我國(guó)教育方法與教育理念上的不足。如何從單純的應(yīng)試教育模式，轉(zhuǎn)化到在注重理論教學(xué)的同時(shí)，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐教學(xué)，將培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力、創(chuàng)新能力以及解決實(shí)際問題的能力作為教學(xué)工作的重要環(huán)節(jié)，這對(duì)于化學(xué)教學(xué)尤為重要［1－3］。因?yàn)榛瘜W(xué)是一門實(shí)驗(yàn)性很強(qiáng)的學(xué)科，教育部化學(xué)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)以及國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)示范中心建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)均要求化學(xué)學(xué)科的實(shí)驗(yàn)課與理論課教學(xué)時(shí)數(shù)之比應(yīng)達(dá)到1.2:1，并要求增加綜合性與探索性實(shí)驗(yàn)的比例。揚(yáng)州大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院化學(xué)教學(xué)實(shí)驗(yàn)中心作為江蘇省級(jí)化學(xué)教學(xué)實(shí)驗(yàn)中心，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系改革方面也做了一些工作，取得了一些成果。

1 構(gòu)建“三層次、多模塊”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系

從實(shí)驗(yàn)教學(xué)的基本規(guī)律入手，對(duì)原注重驗(yàn)證性的四大基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)(無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)、分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)、有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)、物理化學(xué)實(shí)驗(yàn))和儀器分析實(shí)驗(yàn)進(jìn)行整合，在化學(xué)一級(jí)學(xué)科層面上將實(shí)驗(yàn)內(nèi)容重新分類，建立了獨(dú)立于理論課程的新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，即按照“基礎(chǔ)性—綜合性—探究性”三層次和根據(jù)各專業(yè)特點(diǎn)而設(shè)置的“多模塊”實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系(圖1)。

第一層次為基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)，主要訓(xùn)練學(xué)生掌握化學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本操作、基本儀器的操作方法以及基本理論等?；A(chǔ)性實(shí)驗(yàn)包含化學(xué)化工類專業(yè)、理農(nóng)專業(yè)、醫(yī)學(xué)專業(yè)、工學(xué)專業(yè)、文科選修5個(gè)模塊，供不同專業(yè)、不同興趣的學(xué)生選擇。以化學(xué)化工學(xué)院的各專業(yè)為例，化學(xué)化工專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)?zāi)K開設(shè)基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)一和基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)二兩門課程(共10.5學(xué)分，336學(xué)時(shí))，分別在大學(xué)一、二年級(jí)開設(shè);基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)一主要訓(xùn)練學(xué)生在大學(xué)本科階段必須掌握的化學(xué)基本實(shí)驗(yàn)技能以及物質(zhì)的分析、分離與提純等方法，基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)二主要訓(xùn)練學(xué)生了解常用儀器的性能、基本原理，掌握其操作方法，熟悉常規(guī)物理量和參數(shù)的測(cè)量，并進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理等。理農(nóng)專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)?zāi)K(3.5學(xué)分)主要面向理學(xué)、農(nóng)學(xué)以及化學(xué)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)要求較高的各專業(yè)學(xué)生。醫(yī)學(xué)專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)?zāi)K(2.5學(xué)分)主要面向醫(yī)學(xué)、動(dòng)物科學(xué)以及對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)有一定要求的各專業(yè)學(xué)生。工學(xué)專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)?zāi)K(1.5～2學(xué)分)主要面向工學(xué)和對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)要求不高的各專業(yè)學(xué)生。文科選修基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)?zāi)K(1學(xué)分以下)主要面向?qū)瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)有興趣的文科學(xué)生。理農(nóng)專業(yè)、醫(yī)學(xué)專業(yè)、工學(xué)專業(yè)、文科選修4個(gè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)?zāi)K所對(duì)應(yīng)的課程統(tǒng)稱為公共化學(xué)實(shí)驗(yàn)。

圖1 實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系框架

第二層次為綜合性實(shí)驗(yàn)，主要訓(xùn)練學(xué)生綜合解決實(shí)際問題的能力。綜合性實(shí)驗(yàn)面向化學(xué)、化工類專業(yè)。該層次實(shí)驗(yàn)是在第一層次的基礎(chǔ)上開設(shè)的，主要以有機(jī)合成、無(wú)機(jī)合成為主線，輔之以各種分析與測(cè)量手段，學(xué)生一方面可學(xué)到新的合成技術(shù)，同時(shí)又可以利用在一、二年級(jí)掌握的基本實(shí)驗(yàn)技能和儀器操作方法，對(duì)合成的產(chǎn)品進(jìn)行分離提純、分析表征，并測(cè)量相關(guān)反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)參數(shù)等。這樣一方面可幫助學(xué)生復(fù)習(xí)、強(qiáng)化前面已學(xué)過的知識(shí)，進(jìn)一步規(guī)范實(shí)驗(yàn)操作技能和技巧;另一方面也可培養(yǎng)提高學(xué)生綜合應(yīng)用基礎(chǔ)知識(shí)和解決實(shí)際問題的能力。這一層次的實(shí)驗(yàn)分為兩個(gè)模塊，模塊1為綜合必選模塊，含理工科各專業(yè)的必選實(shí)驗(yàn);模塊2為專業(yè)選修模塊，含有專業(yè)特色明顯的各種實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，學(xué)生可根據(jù)自己的專業(yè)和學(xué)習(xí)興趣選修，使學(xué)生在得到系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練的同時(shí)，又使專業(yè)特色得到加強(qiáng)。經(jīng)過以上系統(tǒng)培訓(xùn)后，學(xué)生已經(jīng)有能力開展化學(xué)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)與開發(fā)工作。

第三層次為探究性實(shí)驗(yàn)，主要培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力。探究性實(shí)驗(yàn)面向化學(xué)化工學(xué)院各專業(yè)學(xué)生，對(duì)應(yīng)于探究性實(shí)驗(yàn)課程，在大學(xué)四年級(jí)開設(shè)。該層次的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容主要來自教師的科研成果，學(xué)生根據(jù)自己的專業(yè)和興趣自由選擇實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，教材中只給出實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c要求，學(xué)生必須通過查閱參考文獻(xiàn)，撰寫實(shí)驗(yàn)方案，經(jīng)指導(dǎo)教師審查通過后獨(dú)立開展實(shí)驗(yàn)，對(duì)于實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)的問題盡可能自行解決。該類實(shí)驗(yàn)應(yīng)放手讓學(xué)生去設(shè)計(jì)、思考，獨(dú)立自主地解決實(shí)際問題，使學(xué)生的創(chuàng)新能力得到提高。

通過以上改革，提高了實(shí)驗(yàn)教學(xué)效率;強(qiáng)化了基礎(chǔ)，保持了專業(yè)特色;綜合性與設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)、研究性實(shí)驗(yàn)的比例大幅度增加(所占比例達(dá)55%);實(shí)驗(yàn)課時(shí)數(shù)與理論課時(shí)數(shù)之比為1.2:1。

2 實(shí)施開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)運(yùn)行模式

在“三層次、多模塊”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系中，由于開設(shè)的綜合性、設(shè)計(jì)性和研究性實(shí)驗(yàn)數(shù)量大幅度提高，客觀上要求實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)行開放式管理。以綜合性實(shí)驗(yàn)為例，學(xué)生在綜合性實(shí)驗(yàn)室可完成合成等實(shí)驗(yàn)步驟，對(duì)合成產(chǎn)品的進(jìn)一步表征和參數(shù)測(cè)量通常會(huì)用到在基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)中使用的儀器，有些還需在大型儀器室完成，如果實(shí)驗(yàn)室不開放，學(xué)生很難完成全部實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。

實(shí)驗(yàn)室開放實(shí)行兩種形式，一是自由式開放，主要是大型儀器實(shí)驗(yàn)室，學(xué)生憑儀器操作證到值班室領(lǐng)取鑰匙上機(jī)實(shí)驗(yàn)。大型儀器室除負(fù)責(zé)管理大型儀器專門人員外，對(duì)學(xué)生和教師一律實(shí)行操作證制度，凡第一次使用某儀器的教師或?qū)W生，均必須接受專業(yè)培訓(xùn)，并獲得儀器操作證，憑操作證在值班室登記領(lǐng)取鑰匙上機(jī)操作。儀器設(shè)有專門程序，開機(jī)時(shí)必須輸入個(gè)人密碼，儀器在使用期間將自動(dòng)記錄運(yùn)行時(shí)間，并記入個(gè)人帳戶。通過查閱保存在每臺(tái)儀器中計(jì)算機(jī)內(nèi)的個(gè)人帳戶，即可跟蹤儀器的運(yùn)行情況。如發(fā)現(xiàn)儀器工作不正?；驌p壞，可以比較容易查訪到當(dāng)時(shí)的實(shí)驗(yàn)者，從而為排查原因提供方便。同時(shí)，這也是對(duì)儀器運(yùn)行歷史的最好記錄。二是預(yù)約式開放(主要針對(duì)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室和專業(yè)實(shí)驗(yàn)室)，學(xué)生可根據(jù)需要，到實(shí)驗(yàn)中心預(yù)約登記處登記預(yù)約，實(shí)驗(yàn)中心將根據(jù)實(shí)驗(yàn)室使用情況合理安排，同時(shí)安排值班人員值班。

為保證實(shí)驗(yàn)室開放工作的有序進(jìn)行，制定了《化學(xué)教學(xué)實(shí)驗(yàn)室開放實(shí)施辦法及相關(guān)規(guī)定》，要求實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備向?qū)W生開放，允許學(xué)生根據(jù)教學(xué)基本要求和個(gè)人興趣在一定范圍內(nèi)選擇實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)設(shè)備，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，在教師的指導(dǎo)下完成實(shí)驗(yàn)，達(dá)到預(yù)期的實(shí)驗(yàn)教學(xué)目的;教學(xué)實(shí)驗(yàn)室開放要結(jié)合教學(xué)條件和學(xué)生特點(diǎn)，加強(qiáng)新技術(shù)、新方法的引進(jìn)，實(shí)行必修與選修相結(jié)合，固定實(shí)驗(yàn)時(shí)間與浮動(dòng)實(shí)驗(yàn)時(shí)間相結(jié)合，即在學(xué)生完成基本技能訓(xùn)練以及大部分綜合性實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，讓學(xué)生根據(jù)專業(yè)要求和學(xué)習(xí)興趣選做部分綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn);開放項(xiàng)目可以是教學(xué)計(jì)劃要求的課內(nèi)實(shí)驗(yàn)，也可以是課外實(shí)驗(yàn)，如學(xué)生的創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)等，以滿足不同層次學(xué)生的學(xué)習(xí)要求。幾年來的實(shí)踐表明，現(xiàn)行的實(shí)驗(yàn)室管理模式極大地方便了師生教學(xué)與科研工作，同時(shí)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力得到了充分的發(fā)揮。

3 實(shí)行多模式的實(shí)驗(yàn)考核

學(xué)院十分重視對(duì)學(xué)生素質(zhì)的培養(yǎng)和考核，對(duì)于實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的3個(gè)不同層次采取了不同模式的考核方法:

基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)采用操作考試與平時(shí)成績(jī)綜合評(píng)估的評(píng)分方式。過去的實(shí)驗(yàn)課成績(jī)?cè)u(píng)定只憑實(shí)驗(yàn)報(bào)告或筆試成績(jī)，這樣無(wú)法客觀地反映學(xué)生基本操作和基本技能的掌握情況。中心根據(jù)幾年的實(shí)踐，形成了基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)課程的成績(jī)考核標(biāo)準(zhǔn)，即操作考試占30%，平時(shí)實(shí)驗(yàn)成績(jī)占70%。平時(shí)實(shí)驗(yàn)成績(jī)根據(jù)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)、操作技能、實(shí)驗(yàn)結(jié)果、實(shí)驗(yàn)報(bào)告等綜合評(píng)分。操作考試在方式上也做了改革，改革前的操作考試只是讓學(xué)生進(jìn)行某個(gè)實(shí)驗(yàn)的操作片斷，偶然性很大，難以反映學(xué)生的真實(shí)水平。為克服這一不足，要求學(xué)生從所做的實(shí)驗(yàn)中通過抽簽方式抽出1個(gè)實(shí)驗(yàn)，在1小時(shí)內(nèi)完成該實(shí)驗(yàn)的所有操作或主要操作步驟，并給出一組或多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，同時(shí)回答監(jiān)考教師提出的相關(guān)問題。在考試過程中，監(jiān)考教師根據(jù)學(xué)生的操作能力和實(shí)驗(yàn)結(jié)果綜合評(píng)分。

綜合性實(shí)驗(yàn)采用理論考試、操作考試、平時(shí)成績(jī)綜合評(píng)估的評(píng)分方式。綜合性實(shí)驗(yàn)主要目的是強(qiáng)化學(xué)生能力的培養(yǎng)，因此對(duì)理論知識(shí)的要求較基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)要高。通過實(shí)驗(yàn)理論考試可考察學(xué)生基本知識(shí)和基本理論的掌握情況，再結(jié)合學(xué)生平時(shí)實(shí)驗(yàn)過程中綜合素質(zhì)和能力的情況，從而得到考核成績(jī)。通常情況下，以理論考試20%、操作考試15%，平時(shí)成績(jī)65%的比例綜合評(píng)分。

探究性實(shí)驗(yàn)采用評(píng)語(yǔ)式評(píng)分方式。對(duì)于探究性實(shí)驗(yàn)，要求學(xué)生通過文獻(xiàn)資料的閱讀、分析提出實(shí)驗(yàn)方案并組織實(shí)施，實(shí)驗(yàn)報(bào)告以科學(xué)論文的形式提交。在實(shí)驗(yàn)過程中，創(chuàng)新性的觀點(diǎn)和思維是最重要的，同時(shí)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果能反映學(xué)生的實(shí)踐能力;因此教師的評(píng)語(yǔ)和評(píng)分主要體現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新性思維和實(shí)驗(yàn)結(jié)果上。

通過大學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程體系和運(yùn)行模式的改革，學(xué)生不但能掌握基本的實(shí)驗(yàn)操作方法，正確使用儀器設(shè)備，準(zhǔn)確獲取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，正確記錄、處理數(shù)據(jù)和表達(dá)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，而且能獨(dú)立設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，準(zhǔn)確觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，進(jìn)行分析判斷和邏輯推理;同時(shí)學(xué)生的實(shí)踐技能和創(chuàng)新能力也得到了有效的提高。截至目前，我院獲全國(guó)大學(xué)生實(shí)驗(yàn)邀請(qǐng)賽二等獎(jiǎng)1項(xiàng)，三等獎(jiǎng)5項(xiàng);全國(guó)“挑戰(zhàn)杯”大學(xué)生課外科技作品大賽二等獎(jiǎng)1項(xiàng)，三等獎(jiǎng)2項(xiàng);全國(guó)創(chuàng)業(yè)計(jì)劃大賽銅獎(jiǎng)1次;江蘇省大學(xué)生創(chuàng)業(yè)計(jì)劃大賽金獎(jiǎng)1次;江蘇省“挑戰(zhàn)杯”大學(xué)生課外科技作品大賽二等獎(jiǎng)3項(xiàng)，三等獎(jiǎng)1項(xiàng);學(xué)生發(fā)表學(xué)術(shù)論文150多篇。師生對(duì)該課程體系給予了一致好評(píng)，學(xué)生對(duì)綜合和探究性實(shí)驗(yàn)表現(xiàn)了濃厚的興趣，有學(xué)生在實(shí)驗(yàn)報(bào)告中這樣寫道:這樣的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ郊ぐl(fā)了我們的興趣，讓我們有了“化學(xué)人”的感覺。

［1］ 岳松，馬力，芮光偉，等.高等教育研究，2004，20(4):69

［2］ 黃馳，席美云，程功臻.大學(xué)化學(xué)，2006，21(6):20

［3］ 蔣榮立，高慶宇.大學(xué)化學(xué)，2008，23(1):17