王亞玲 劉伯渠 盧新生 丁志忠 丁耀光 茍如虎

(甘肅民族師范學院化學與生命科學系 甘肅合作 747000)

隨著社會對人才質(zhì)量要求的提高，對大學生創(chuàng)新意識和能力的培養(yǎng)已成為目前各個高等院校教學改革的重要內(nèi)容和衡量教學質(zhì)量的重要參考。實驗教學作為培養(yǎng)學生的重要手段，有著理論課不可替代的重要作用。因此，對實驗教學的改革研究已成為目前各高等院校和教育研究機構(gòu)研究的重要內(nèi)容[1-4]。

童金強等人[5]對基礎(chǔ)化學實驗教學體系進行了探索與實踐，構(gòu)建了以培養(yǎng)學生實踐動手能力和創(chuàng)新意識為主線的3個實驗教學平臺，提出了以學科建設(shè)為依托，以油田化學行業(yè)為背景的創(chuàng)新教育理念，形成了教學和科研相互促進的實驗教學特色。另外，黃馳[6-7]，段連運[8]，曹瑰華[9]等人對大學化學實驗教學體系改革提出了建設(shè)思路與實踐。筆者在基礎(chǔ)化學實驗教學的建設(shè)中，借鑒兄弟院校的經(jīng)驗，結(jié)合本院的實際情況，構(gòu)建了“5+2+1”化學實驗教學體系。

1 構(gòu)建“5+2+1”化學實驗教學體系的原則

實驗教學體系的設(shè)置是一項系統(tǒng)工程，應(yīng)充分考慮學生培養(yǎng)的系統(tǒng)性，既要注意避免重復(fù)前期實驗內(nèi)容，更應(yīng)該注重學生實驗知識的積累和動手能力、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。為此，在構(gòu)建“5+2+1”化學實驗教學體系時，考慮了以下5個方面的因素。

1.1 民族師范生的特殊性

甘肅民族地區(qū)中學化學實驗室目前還不夠健全；實驗儀器不全，通風設(shè)施不夠標準。有的學校即使有實驗室，但由于專業(yè)師資短缺，化學實驗室基本上閑置未用，使學生實驗基礎(chǔ)薄弱，安全意識淡薄，動手能力較差。民族師范生的特殊性是肩負民族地區(qū)的穩(wěn)定與發(fā)展，擔負民族地區(qū)的基礎(chǔ)教育，因此，民族師范生培養(yǎng)要考慮民族地區(qū)學生的特殊性，要從基礎(chǔ)抓起，從規(guī)范抓起，實驗項目及其內(nèi)容的選擇要有“層次化”，問題的展開應(yīng)具有邏輯性。

1.2 民族師范生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)

“照方抓藥”式的實驗教學內(nèi)容安排，束縛了學生的思維，不利于培養(yǎng)學生的實踐動手能力和創(chuàng)新意識，為此，我們在設(shè)計實驗內(nèi)容時，給學生留有充分的探索空間，學生根據(jù)實驗內(nèi)容自己設(shè)計方案；有些實驗建議采用微型化、綠色化的實驗儀器，要求學生改進原有實驗方案。

1.3 避免實驗內(nèi)容的前后重復(fù)

安全知識在所有化學實驗中都有安排，但較分散，強調(diào)不夠。鑒于安全基礎(chǔ)內(nèi)容基本相同，我們只安排一次綜合性的安全知識講解，但突出了重點和要點，要求學生充分重視。在此基礎(chǔ)上，要求實驗主講教師根據(jù)每次實驗的具體情況，每節(jié)課前簡要說明本節(jié)課的安全注意事項并寫在黑板上提醒學生。分析天平的使用、溶液的配制和酸堿滴定都是基礎(chǔ)實驗，一般中學實驗已有安排，為此，我們將這些內(nèi)容安排在基本技能實驗項目當中。醋酸電離常數(shù)的測定在無機化學實驗和物理化學實驗都有安排，但方法不同，無機化學實驗的測定方法為pH法，而在物理化學實驗中采用電導(dǎo)法，因此，將其安排在數(shù)據(jù)測定實驗項目中，要求學生比較兩種測定方法的特點。

1.4 實驗教學方法的實用性

在實驗教學環(huán)節(jié)中，通常教師用20多分鐘講解實驗內(nèi)容，其余時間指導(dǎo)學生做實驗，為此，實驗教學采用了“層次化”的教學方法。

1.5 考慮實驗考核的科學性與可行性

現(xiàn)有的實驗考核基本由平時成績與實驗報告兩部分組成，不夠全面。為進一步調(diào)動學生的積極性，我們細化了考核方式，制定出一系列實驗考核的規(guī)章制度，包括實驗預(yù)習與預(yù)習報告要求、化學實驗習慣規(guī)定及成績評定辦法、化學實驗報告撰寫要求、實驗報告批閱與成績評定辦法與化學實驗總評成績評定辦法。形成了抓規(guī)范、養(yǎng)習慣、重過程理念的實驗考核體系。

2 “5+2+1”實驗教學體系的框架

為全面提高民族師范生的綜合素質(zhì)和實踐動手能力，培養(yǎng)其創(chuàng)新意識，本著“循序漸進、因材施教、重視基礎(chǔ)、強調(diào)綜合、培養(yǎng)創(chuàng)新”的原則，我們以傳統(tǒng)的化學實驗教學體系為基礎(chǔ)，構(gòu)建了表1所示的“5+2+1”化學實驗教學體系。

3 “5+2+1”實驗教學體系的特點

3.1 實驗教學項目及能力培養(yǎng)設(shè)計的層次化

(1) 項目設(shè)計層次化。以基礎(chǔ)-職業(yè)-拓展為三大模塊，基礎(chǔ)實驗項目以技能-驗證-測定-分析-合成為主線，職業(yè)實驗項目以需求-創(chuàng)新為主線，拓展實驗項目以環(huán)境-化工為拓展方向。

(2) 能力培養(yǎng)設(shè)計層次化?；A(chǔ)實驗項目以“技能-驗證-測定-分析-合成”為主線，“技能”側(cè)重于培養(yǎng)學生的動手能力，注重動作的規(guī)范;“驗證”側(cè)重于現(xiàn)象的分析，加深對理論知識的感悟和理解;“測定”側(cè)重于方法設(shè)立、數(shù)據(jù)分析，培養(yǎng)學生分析解決問題的能力;“分析”側(cè)重于分析手段在化學中的應(yīng)用，培養(yǎng)學生分析解決問題的能力和良好的邏輯推理能力;“合成”側(cè)重于綜合能力的提升。

職業(yè)實驗項目以需求-創(chuàng)新為主線，“需求”側(cè)重于對中學實驗的掌握，以便今后學生走上講臺時心中有數(shù)；“創(chuàng)新”側(cè)重于中學實驗教學的改革，為民族地區(qū)的教學研究做好準備。

拓展實驗項目以環(huán)境-化工為方向，采用虛擬或?qū)嵨锓抡鎸嶒灱夹g(shù)輔助實驗教學，拓寬學生的知識面，激發(fā)學生研究化學的興趣。

3.2 實驗教學方法的層次化與模擬化

整體而言，實驗教學改革采用層次化教學，在講授(引導(dǎo)學生學習)、指導(dǎo)(為學生做出示范)、總結(jié)(促使學生進一步提高)等環(huán)節(jié)上注重言傳身教。

另外，針對一些特殊的實驗項目，選擇一些其他教學方法進行輔助教學，具體如下：

(1) 對基礎(chǔ)技能實驗項目，采用多媒體課件和視頻輔助實驗教學。

(2) 對表征分析實驗項目，采用虛擬仿真實驗技術(shù)輔助實驗教學。

(3) 對工藝流程復(fù)雜的實驗項目，采用實物仿真實驗技術(shù)輔助實驗教學。

(4) 對職業(yè)創(chuàng)新實驗項目，采用數(shù)字圖書館等網(wǎng)絡(luò)教學資源輔助實驗教學。

表1 “5+2+1”化學實驗教學體系的框架

3.3 理論與實踐關(guān)系的處理

民族師范生基礎(chǔ)相對較薄弱，在教學時最好是理論與實踐同步，兩者相互促進。若理論在前，實驗主講教師需要帶學生復(fù)習相關(guān)的理論知識，教學效果一般。若實踐在前，實驗主講教師需要講解與實驗有關(guān)的專業(yè)知識，教學效果也不佳，為此，實驗教學體系應(yīng)設(shè)計為理論與實踐同步的方式。

3.4 在職業(yè)創(chuàng)新實驗項目運用師生的研究成果

職業(yè)創(chuàng)新實驗項目的開設(shè)可使學生了解綠色化學的現(xiàn)狀，進一步樹立環(huán)保意識。師生自行開發(fā)和研制了一系列微型環(huán)保的實驗儀器，培養(yǎng)了民族師范生的創(chuàng)新探究能力，解決了教學的實際問題，既提高了教學質(zhì)量，也提升了師生自主研發(fā)實驗儀器設(shè)備的積極性。職業(yè)創(chuàng)新實驗項目包括16個專利產(chǎn)品的應(yīng)用與1個綜合設(shè)計實驗，全部是師生的科研成果，花錢少效果好，同時也為學生的發(fā)展打下了基礎(chǔ)。

2007年以來，已經(jīng)成功研制出了多項專利，教師授權(quán)的專利5項，指導(dǎo)學生授權(quán)的實用新型專利1項，尚未申報專利的成果10項，已全部應(yīng)用于實驗教學中。如并排式水及飽和食鹽水電解器[10]、多功能氣體發(fā)生器[11]、密閉式多功能氣體性質(zhì)驗證裝置[12]等。另外，改進設(shè)計了一個綜合實驗(硫酸銅晶體的制備、單晶培養(yǎng)及其結(jié)晶水數(shù)目的測定)，該實驗具有藥品用量少、環(huán)保、培養(yǎng)單晶大且結(jié)構(gòu)清晰可見、結(jié)晶水數(shù)目的測定準確等特點。

3.5 實驗報告的書寫

為了更好地提升實驗教學質(zhì)量，我們重新設(shè)計了實驗報告格式。根據(jù)不同的實驗項目，規(guī)范了實驗報告中問題討論部分的書寫要求。如基礎(chǔ)技能實驗項目中的操作得失與注意事項；性質(zhì)驗證實驗項目中的異?，F(xiàn)象與注意事項；數(shù)據(jù)測定與表征分析、基礎(chǔ)合成、物質(zhì)制備、理論驗證實驗項目中的誤差分析和注意事項；職業(yè)創(chuàng)新實驗項目中的創(chuàng)新點和應(yīng)用前景。

3.6 實驗考核

實驗考核體現(xiàn)抓規(guī)范、養(yǎng)習慣、重過程的考核理念，實驗總成績?yōu)?0%的平時實驗成績(20%的實驗預(yù)習成績+40%的實驗習慣成績+40%的實驗報告成績)+40%的實驗考試成績。實驗考試是教師根據(jù)本學期所做實驗出題，在考試前一周公布，學生任意抽取，進行現(xiàn)場答題。

3.7 開放實驗和開放實驗室

為培養(yǎng)學生的實踐和創(chuàng)新能力，把實驗室建成實驗、培訓、科技活動、畢業(yè)論文和課程設(shè)計的重要基地，我們規(guī)范有序地做了實驗室的開放工作。實驗室開放工作貫徹面向全體、因材施教、形式多樣、講究實效的原則，結(jié)合教學條件和學生特點確定開放內(nèi)容，對于低年級學生，主要訓練其基本技能和實踐能力；對于高年級學生，重在培養(yǎng)其創(chuàng)新意識和科研能力。開放形式主要采取學生自選題目和部分優(yōu)秀學生參加科研課題等(表2)。

表2 開放實驗的安排

4 結(jié)束語

基于民族師范生的特殊需求，結(jié)合本院的實際情況，構(gòu)建了“5+2+1”化學實驗教學體系，以基礎(chǔ)-職業(yè)-拓展為三大模塊，基礎(chǔ)實驗項目以技能-驗證-測定-分析-合成為主線，職業(yè)實驗項目以需求-創(chuàng)新為主線，拓展實驗項目以環(huán)境-化工為方向。在教學改革中，教師主編教材1部，編寫《化學創(chuàng)新實驗》講義1部，立項各類課題25項；在SCI期刊源發(fā)表論文4篇，撰寫專著1部，獲得授權(quán)實用新型專利5項，指導(dǎo)學生授權(quán)實用新型專利1項，取得教學改革研究成果院級一等獎1項。

總之，化學實驗教學體系的構(gòu)建，培養(yǎng)了學生的實踐能力，開拓了學生的創(chuàng)新意識，有利于實驗室的規(guī)范管理與開放，合理分配了教學內(nèi)容，規(guī)范了考核的科學性與可操作性，提高了師生自主研發(fā)實驗儀器的積極性，教學質(zhì)量也得到了穩(wěn)步提升。

[1] 施開良,姚天揚,俞慶森.實驗室研究與探索,2004,23(3):1

[2] 劉詠梅.實驗技術(shù)與管理,2005,22(12):101

[3] 王偉祖,鄭旭明.實驗室研究與探索,2007,26(2):70

[4] 王其軍,呂棟梁.實驗科學與技術(shù),2009,7(3):88

[5] 童金強,梅平.實驗室研究與探索,2009,28(10):82

[6] 黃馳,席美云,程功臻.大學化學,2006,21(6):20

[7] 黃馳,侯安新,王連之,等.實驗室研究與探索,2007,26(8):72

[8] 段連運,常文保.大學化學,2000,15(4):19

[9] 曹瑰華,席美云.高等理科教育,2006(6):27

[10] 茍如虎.并排式水及飽和食鹽水電解器.中國專利:200820136867.x,2009-06-10

[11] 茍如虎.多功能氣體發(fā)生器.中國專利:200820136866.5,2009-07-08

[12] 王亞玲.密閉式多功能氣體性質(zhì)驗證裝置.中國專利:201020239735.7,2010-01-19