谷苗苗，姚開安，周愛東

(1.南京大學(xué)金陵學(xué)院 化學(xué)與生命科學(xué)學(xué)院，江蘇 南京 210089；2.南京大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院，江蘇 南京 210093)

隨著教學(xué)體制和科技體制改革的深入，培養(yǎng)大學(xué)生創(chuàng)新能力和實踐動手能力已成為我國高等教育教學(xué)改革的重要旋律[1-2]。我院以“產(chǎn)-學(xué)-研”結(jié)合為主線、能力培養(yǎng)為核心，培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神的高素質(zhì)應(yīng)用化學(xué)人才。實驗教學(xué)是獨立學(xué)院應(yīng)用型人才培養(yǎng)的主要環(huán)節(jié)，“儀器分析實驗”的教學(xué)目的是使學(xué)生了解和熟悉一些現(xiàn)代化大型儀器的使用，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)作風(fēng)和良好的實驗素養(yǎng)，并且通過改革實驗?zāi)Ｊ竭M(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和初步的科學(xué)研究能力，為學(xué)生后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)及今后實踐應(yīng)用、科學(xué)研究打下牢固的理論和實踐基礎(chǔ)。為了適應(yīng)社會對高素質(zhì)創(chuàng)新型人才的需求，我們在創(chuàng)新能力培養(yǎng)方面做了一些有益的嘗試。

1 目前儀器分析實驗教學(xué)中存在的問題

1.1 傳統(tǒng)實驗教學(xué)是班級授課制，不利于發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性

傳統(tǒng)實驗教學(xué)是以教師、教材為中心的教學(xué)。傳統(tǒng)實驗課程嚴(yán)格按照教學(xué)大綱去安排實驗，教學(xué)內(nèi)容主要是設(shè)置演示性、驗證型的實驗，以能讓學(xué)生了解儀器基本構(gòu)造及初步掌握儀器的操作規(guī)程等為主要目標(biāo)，即以理論講授為主、實驗技能為輔，學(xué)生根據(jù)實驗講義上給出的具體實驗步驟完成實驗。在整個實驗過程中，學(xué)生缺少獨立思考和實施的空間，他們只能依據(jù)給出的實驗方案進(jìn)行實驗，這不利于激發(fā)學(xué)生的想象力和創(chuàng)造力，阻礙了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性。

1.2 單一的實驗考核制度，不利于提高學(xué)生綜合素質(zhì)

儀器分析實驗教學(xué)不僅僅是對簡單定理的驗證，而更應(yīng)啟發(fā)和鼓勵學(xué)生自己動手，創(chuàng)設(shè)自主操作環(huán)境，從學(xué)生實際出發(fā)，充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、主動性和創(chuàng)造性，培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力。傳統(tǒng)的實驗考核方式主要根據(jù)實驗報告提供的信息評定成績，學(xué)生容易養(yǎng)成學(xué)習(xí)惰性，只需機械地抄寫實驗預(yù)習(xí)報告，簡單記錄實驗數(shù)據(jù)，按公式給出實驗結(jié)果。這種單一的實驗考核方式忽略了實驗過程中對學(xué)生綜合能力的考查，這種教條的評定制度缺乏全面性和科學(xué)性，不利于學(xué)生綜合素質(zhì)的提高。

2 儀器分析實驗教學(xué)過程中的改革與探索

2.1 引入開放式實驗教學(xué)理念

開放式實驗教學(xué)是以學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)，通過設(shè)定問題情境，由學(xué)生自主選擇實驗項目和實驗時間，并自行設(shè)計實驗方案，與指導(dǎo)教師討論通過后預(yù)約實驗中需要的儀器設(shè)備，獨立進(jìn)行實驗操作，實驗結(jié)束對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行處理及分析討論[3-4]。

2.1.1 開放設(shè)計性實驗的選題

學(xué)生在經(jīng)過基礎(chǔ)實驗的綜合教學(xué)后，進(jìn)入開放設(shè)計性實驗的學(xué)習(xí)階段。教師根據(jù)最新科技發(fā)展情況和實驗室現(xiàn)有的儀器擬定實驗題目供學(xué)生參考，或?qū)W生自帶課題。教師在選題時一般選取貼近生活實際及社會熱點的問題，例如牛奶中三聚氰胺的檢測[5-6]、灰塵中重金屬鉛的檢測[7-8]、可樂中咖啡因含量的測定[9]及飲料中塑化劑的檢測[10]等，這些設(shè)計研究型實驗項目一定程度上激發(fā)了學(xué)生的求知欲，調(diào)動了學(xué)生的積極性和探索性。

2.1.2 開放設(shè)計實驗的教學(xué)方法

在開放設(shè)計實驗中，學(xué)生根據(jù)各自興趣和自身情況，自由組合成實驗小組。首先由各組組員推薦組長提交實驗題目申請，在選定實驗項目后，通過查閱資料設(shè)計實驗方案。其次由有豐富教學(xué)經(jīng)驗及科研經(jīng)驗的指導(dǎo)教師與實驗小組討論，根據(jù)實驗室條件最終確定實驗方案。在開放實驗教學(xué)的過程中，指導(dǎo)教師穿插與學(xué)生討論實驗中出現(xiàn)的問題，引導(dǎo)學(xué)生通過現(xiàn)有的資源自行解決問題。例如在“檢測可樂中咖啡因含量”的實驗中，學(xué)生使用三氯甲烷對咖啡因萃取之后用紫外分光光度計測定其吸光度時，實驗數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常測定的吸光度，數(shù)值溢出檢測范圍，學(xué)生討論分析后，發(fā)現(xiàn)萃取后靜止時間對實驗結(jié)果有很大影響，通過不斷嘗試最終得出合理的實驗結(jié)果。在教師指導(dǎo)下，學(xué)生的開放實驗成果——“淺談紫外分光光度法測定可樂中咖啡因含量樣品前處理中離心分離(或靜置)的必要性”擬在核心期刊發(fā)表。開放實驗的實施提高了學(xué)生的科技寫作能力、科研能力及創(chuàng)新能力，為進(jìn)入碩士、博士階段的學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)。

2.1.3 開放設(shè)計實驗的目標(biāo)及實現(xiàn)程度

以學(xué)生為主體的探究式實驗教學(xué)方法，激發(fā)了學(xué)生的求知欲，由被動地接受實驗轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃拥赝瓿蓪嶒?，在實驗中發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題。因?qū)嶒炦x題與日常生活息息相關(guān)，學(xué)生更加重視實驗結(jié)果的可靠性和真實性，培養(yǎng)了學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，為畢業(yè)論文的順利實施提前做好鋪墊，同時提高了學(xué)生的社會責(zé)任感。

2.2 實驗考核制度

實驗成績考核注重實驗方案的設(shè)計能力、實驗過程的操作能力。成績評定中，基礎(chǔ)實驗占40%，設(shè)計實驗占60%(具體評分標(biāo)準(zhǔn)為：實驗方案設(shè)計及實驗過程占70%，實驗論文占30%)?；A(chǔ)實驗中，學(xué)生不拘泥于只簡單完成實驗報告，教師引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)真地完成實驗的每一步，同時根據(jù)學(xué)生的反饋繼續(xù)改進(jìn)實驗內(nèi)容和上課方式，達(dá)到了“教學(xué)相長”的效果。在設(shè)計實驗中要求學(xué)生按科研小論文的形式提交實驗報告。實驗報告從格式、內(nèi)容、實驗結(jié)果、歸納分析等方面去審核，要求真實反映實驗結(jié)果。如果實驗中發(fā)現(xiàn)實驗數(shù)據(jù)異常可以重新進(jìn)行實驗，對于多次異常的實驗數(shù)據(jù)，可在教師幫助下分析實驗失敗的原因而不是隨意更改實驗數(shù)據(jù)。這樣學(xué)生不僅能掌握論文書寫格式，而且能切身體會到科學(xué)研究必須以科學(xué)實驗為依據(jù)，要有嚴(yán)謹(jǐn)、求實的態(tài)度。

2.3 引入實驗獎勵機制

2.3.1 開展實驗競賽

學(xué)科競賽不僅可以激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)新意識，而且還有利于提高學(xué)生的團(tuán)隊協(xié)作精神。

我院在學(xué)生中開展了圖譜解析競賽，將60名學(xué)生分6組，每小組選2名學(xué)生作為參賽選手，內(nèi)容為通過四譜聯(lián)用解析某化合物結(jié)構(gòu)。競賽前準(zhǔn)備好樣品，將其化學(xué)式及物理性質(zhì)告知選手，并且提供其質(zhì)譜圖和核磁共振圖譜。競賽主要包括實驗操作和圖譜解析2個部分，總分100分，實驗操作占30分，圖譜解析占70分。選手在實驗操作部分中要提供該化合物準(zhǔn)確的紫外和紅外圖譜，各占15分。對于圖譜解析部分要求四譜同時使用，相互印證，在規(guī)定的時間內(nèi)進(jìn)行分析，各小組同時進(jìn)行。競賽時間結(jié)束要求每組學(xué)生用PPT的方式來講述圖譜解析過程。為了保證比賽公正性，由4位教師進(jìn)行流水式評判。通過比賽，學(xué)生動手能力提高的同時分析問題的能力也得到提升，為培養(yǎng)學(xué)生實驗創(chuàng)新能力奠定了基礎(chǔ)。

我院組織應(yīng)用化學(xué)專業(yè)學(xué)生參加每2年舉辦一次的江蘇省大學(xué)生化學(xué)化工實驗競賽，與南京大學(xué)、東南大學(xué)等國內(nèi)知名高校的學(xué)生同臺競技，我院參賽者獲得優(yōu)異成績，每次競賽中都有學(xué)生榮獲一等獎。

通過參加學(xué)科競賽有利于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生實驗操作技能和綜合應(yīng)用能力，培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)新精神和實踐能力，同時推動教學(xué)改革與創(chuàng)新。

2.3.2 學(xué)院設(shè)立“實驗獎學(xué)金”

要求學(xué)生在實驗過程中對實驗現(xiàn)象進(jìn)行深入、細(xì)致的分析并撰寫文章，對平時實驗中善于發(fā)現(xiàn)問題、思考問題的學(xué)生給予獎勵；獎勵優(yōu)秀的開放設(shè)計實驗團(tuán)隊，從實驗方案設(shè)計、實驗過程的實施、實驗論文及方案答辯4個方面綜合打分評定優(yōu)秀團(tuán)隊。

通過獎勵機制更好地調(diào)動學(xué)生的積極性和創(chuàng)造性，有助于達(dá)到預(yù)期的實驗?zāi)康摹?/p>

2.4 實驗指導(dǎo)教師隊伍的建設(shè)

實驗教學(xué)隊伍建設(shè)是搞好實驗教學(xué)、提高實驗教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵[11-12]。第一，采取“走出去”的方式，不斷豐富教師的實踐經(jīng)驗，鼓勵教師去企業(yè)參觀學(xué)習(xí)、與企業(yè)進(jìn)行項目合作，例如去相應(yīng)的檢測機構(gòu)學(xué)習(xí)實際樣品的處理檢測過程及目前檢測方法的新進(jìn)展；第二，“科研促進(jìn)教學(xué)”，逐步將教師的科研課題及成果轉(zhuǎn)化成實驗項目，例如設(shè)計實驗中引入教師科研項目“牛奶中抗生素的可視化檢測”，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新訓(xùn)練，對學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新意識的培養(yǎng)，科研與實驗教學(xué)相輔相成順應(yīng)了實驗內(nèi)容現(xiàn)代化的需要，也符合培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的要求[13]；第三，建立激勵機制，學(xué)院對于公開發(fā)表學(xué)術(shù)論文的教師，根據(jù)發(fā)表文章檔次給予獎金獎勵。

為培養(yǎng)出具有創(chuàng)新意識、創(chuàng)新能力的學(xué)生，我們應(yīng)不斷加強實驗技術(shù)隊伍建設(shè)，保證實驗室開放穩(wěn)定、可持續(xù)發(fā)展。

3 改革措施取得的成效

針對獨立院?！皟x器分析實驗”教學(xué)中實驗內(nèi)容、教學(xué)方法、評價手段、加強教師隊伍建設(shè)等方面采取行之有效的改革措施，改傳統(tǒng)被動的、封閉的、受約束的實驗教學(xué)為主動的、開放的、創(chuàng)造性的實驗教學(xué)，有力地推進(jìn)了我校實驗室在培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識及創(chuàng)新能力方面的進(jìn)程。參與實驗的學(xué)生有了切身體會，他們認(rèn)為：開放實驗增添了實驗的樂趣，了解到學(xué)習(xí)方式的多樣性；在查閱資料時不但可以擴大知識面，而且可以提高歸納總結(jié)文獻(xiàn)的水平；計算機應(yīng)用能力有所提高，除了常規(guī)的文字處理，學(xué)習(xí)了化學(xué)軟件，使課程論文更符合專業(yè)規(guī)范；將書本理論知識與實際聯(lián)系起來提高了分析問題、解決問題的能力；通過小組合作，培養(yǎng)了團(tuán)隊協(xié)作精神等。

通過實驗方式改革，有利于產(chǎn)-學(xué)-研平臺的發(fā)展，將理論學(xué)習(xí)和實踐活動較好地統(tǒng)一起來。用人單位更多地看重畢業(yè)生對新知識的學(xué)習(xí)掌握能力，我們給學(xué)生創(chuàng)造了開放設(shè)計實驗的環(huán)節(jié)，讓學(xué)生在參與探索的過程中, 學(xué)習(xí)創(chuàng)新的能力得到了提高，因此我院畢業(yè)生得到了用人企業(yè)和科研單位的一致好評。

4 結(jié)束語

適應(yīng)建設(shè)創(chuàng)新型國家的需要，“儀器分析實驗”課程建設(shè)需要與時俱進(jìn)，不斷地提高教學(xué)質(zhì)量，全面提高學(xué)生的綜合素質(zhì)，為建設(shè)創(chuàng)新型國家培養(yǎng)創(chuàng)新型專業(yè)人才。

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