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大學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系研究論文
摘要：在充分了解我國(guó)大學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的背景下，構(gòu)建綜合性與創(chuàng)新性并重的新型大學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)體系。根據(jù)揚(yáng)州大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院的專業(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(yàn)綜合性教材，倡導(dǎo)綠色化學(xué)環(huán)保主義理念，同時(shí)引入“導(dǎo)師制”，通過學(xué)生自主探究性學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生解決問題的能力和激發(fā)學(xué)生自主創(chuàng)新意識(shí)，使學(xué)生真正成為實(shí)驗(yàn)教學(xué)的中心者和受益者。
關(guān)鍵詞：大學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn);教學(xué)改革;綜合性;導(dǎo)師制
大學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是大學(xué)化學(xué)教學(xué)理論與實(shí)踐結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生探究能力、創(chuàng)新能力、實(shí)踐能力的重要環(huán)節(jié)［1－4］。回顧我國(guó)高等教育歷史，在啟動(dòng)本輪教學(xué)改革前，我國(guó)高等院校的實(shí)驗(yàn)教學(xué)多為學(xué)生提供傳統(tǒng)的填鴨式“菜譜”實(shí)驗(yàn)手冊(cè)，教師依據(jù)實(shí)驗(yàn)手冊(cè)對(duì)實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行詳細(xì)演示，學(xué)生依據(jù)“菜譜”按部就班地實(shí)驗(yàn)操作，這些“菜譜”實(shí)驗(yàn)大多為驗(yàn)證式實(shí)驗(yàn)，不利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。進(jìn)入上世紀(jì)末，隨著教學(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(yàn)教學(xué)也隨之展開了徹底的改革工作，其基本思路是依據(jù)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的認(rèn)知規(guī)律，自成體系，單獨(dú)設(shè)課，并將實(shí)驗(yàn)分成三個(gè)層次:基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、綜合實(shí)驗(yàn)和探究實(shí)驗(yàn)，也取得了許多有建設(shè)性的成功經(jīng)驗(yàn)。
1我國(guó)大學(xué)實(shí)驗(yàn)改革背景
20世紀(jì)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(yǎng)創(chuàng)新人才”號(hào)召以來，國(guó)內(nèi)諸多高校掀起實(shí)驗(yàn)改革熱潮，改革的基本思路為:一是實(shí)驗(yàn)課單獨(dú)設(shè)課;二是將實(shí)驗(yàn)課程劃分為:基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、綜合試驗(yàn)、探究性實(shí)驗(yàn)，以適應(yīng)新形勢(shì)下社會(huì)對(duì)化學(xué)人才的需求［5］。
2揚(yáng)州大學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系介紹
以揚(yáng)州大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院為例，從1999年以來嘗試實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，于2011年在探索和實(shí)踐中建立一套獨(dú)特的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，并編寫出《大學(xué)實(shí)驗(yàn)講義》，經(jīng)過多年實(shí)踐教學(xué)驗(yàn)證，《大學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)》和《新編大學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)》兩套教材先后出版。改革初期，學(xué)院通過走訪調(diào)研，尤其是到全國(guó)兄弟院校參觀、學(xué)習(xí)，結(jié)合自身實(shí)際，對(duì)原實(shí)驗(yàn)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(yàn)教學(xué)方案，具體做法如下:
2.1實(shí)驗(yàn)中心簡(jiǎn)介
我院實(shí)驗(yàn)中心依托揚(yáng)州大學(xué)測(cè)試中心和省級(jí)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中心平臺(tái)，對(duì)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(bǔ)共享，提高資源利用率。中心主要承擔(dān)化學(xué)化工學(xué)院五個(gè)專業(yè)即化學(xué)、應(yīng)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(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)和專業(yè)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)任務(wù)，同時(shí)還承擔(dān)全校工、農(nóng)、醫(yī)科等各類專業(yè)的公共化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作。
2.2實(shí)驗(yàn)室管理
我院實(shí)驗(yàn)中心實(shí)行校院兩級(jí)管理:學(xué)校實(shí)驗(yàn)室與設(shè)備管理處在實(shí)驗(yàn)室建設(shè)、管理和實(shí)驗(yàn)隊(duì)伍建設(shè)上起指導(dǎo)作用�；瘜W(xué)化工學(xué)院對(duì)實(shí)驗(yàn)中心直接領(lǐng)導(dǎo)與管理，職責(zé)明確。中心資源實(shí)行“一體化”管理，對(duì)實(shí)驗(yàn)課教師、技術(shù)人員、實(shí)驗(yàn)室、實(shí)驗(yàn)儀器、設(shè)備及實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)在中心范圍內(nèi)統(tǒng)一管理、統(tǒng)一調(diào)配，實(shí)現(xiàn)資源共享。在日常管理中，我們發(fā)現(xiàn)以下問題有待整改，例如:實(shí)驗(yàn)室管理人員與實(shí)驗(yàn)教師溝通不到位;實(shí)驗(yàn)員與實(shí)驗(yàn)教師對(duì)接不緊密，實(shí)驗(yàn)員只著手準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)儀器，不參與整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程，造成有些實(shí)驗(yàn)儀器使用較頻繁，出現(xiàn)了儀器損壞后未及時(shí)維修現(xiàn)象，可能影響到實(shí)驗(yàn)教學(xué)正常進(jìn)度等。針對(duì)以上問題，我院切實(shí)加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室管理，要求院領(lǐng)導(dǎo)和督導(dǎo)聽課查課時(shí)，不少于20%的課程為實(shí)驗(yàn)課;基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室主任和副主任不定期抽查實(shí)驗(yàn)教學(xué)和裝置情況，對(duì)教學(xué)執(zhí)行不到位、儀器維護(hù)不合理現(xiàn)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(duì)不整改、不落實(shí)的實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行院內(nèi)通報(bào)批評(píng);為鼓勵(lì)教師從事實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作，學(xué)院從職稱評(píng)聘、工作量計(jì)算等方面對(duì)從事實(shí)驗(yàn)教學(xué)的教師傾斜;給予實(shí)驗(yàn)專任教師充分的科學(xué)研究空間，請(qǐng)其根據(jù)個(gè)人方向，有機(jī)篩選部分研究?jī)?nèi)容，請(qǐng)學(xué)生自主選擇并進(jìn)行自主實(shí)驗(yàn)，將該類創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)作為基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的拓展內(nèi)容，同時(shí)將學(xué)生成績(jī)納入基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)最終考核成績(jī)［6］。
2.3師資隊(duì)伍
我院從事實(shí)驗(yàn)教學(xué)的教師近80%具有副高及以上職稱。為進(jìn)一步加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)技術(shù)隊(duì)伍建設(shè)，在實(shí)驗(yàn)中心13名實(shí)驗(yàn)人員的配備基礎(chǔ)上，2017年我院又引起了3名專職實(shí)驗(yàn)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(yàn)技術(shù)隊(duì)伍綜合素質(zhì)，我院加大實(shí)驗(yàn)中心人員專業(yè)培訓(xùn)力度，提升其業(yè)務(wù)能力水平，鼓勵(lì)在職攻讀碩士、博士學(xué)位，采用“走出去、請(qǐng)進(jìn)來”的原則，即定期聘請(qǐng)國(guó)內(nèi)實(shí)驗(yàn)管理領(lǐng)域?qū)＜医淌趤碓洪_設(shè)實(shí)驗(yàn)技能與管理培訓(xùn)講座，還組織實(shí)驗(yàn)中心人員赴兄弟院校參觀交流，學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理模式與先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)。
2.4實(shí)驗(yàn)室安全
在提升綠色化學(xué)環(huán)保主義的同時(shí)，實(shí)驗(yàn)室安全管理也是實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作中的關(guān)鍵［7］，我院每學(xué)期都組織學(xué)生統(tǒng)一進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室安全培訓(xùn)，詳細(xì)介紹各種實(shí)驗(yàn)儀器的使用方法，特別針對(duì)實(shí)驗(yàn)時(shí)易發(fā)生的安全隱患，進(jìn)行細(xì)致分析，提出合理應(yīng)對(duì)措施，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)突發(fā)性事件的預(yù)防與抵御能力，例如:進(jìn)實(shí)驗(yàn)室必須穿實(shí)驗(yàn)服、戴護(hù)目鏡，并在實(shí)際教學(xué)中落實(shí);請(qǐng)消防員對(duì)學(xué)生進(jìn)行滅火器使用培訓(xùn)，并進(jìn)行模擬練習(xí)，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(guī)劃逃生路線，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)突發(fā)事件的自救能力;儀器使用落實(shí)責(zé)任到人，使用前后需簽名并寫明用途及注意事項(xiàng)。我院還選聘了一批責(zé)任感強(qiáng)烈、工作嚴(yán)謹(jǐn)?shù)难芯可螌?shí)驗(yàn)室安全員，配合做好實(shí)驗(yàn)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(duì)學(xué)生來說既是榮譽(yù)，又是責(zé)任，有利于學(xué)生自我加強(qiáng)安全意識(shí)，讓學(xué)生充分參與到實(shí)驗(yàn)室安全管理工作中［8］。
2.5實(shí)驗(yàn)教材
我院以“厚基礎(chǔ)、寬口徑、求創(chuàng)新”的理念為學(xué)科中心，開放多學(xué)科交匯式化學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，構(gòu)建多層次化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程體系，依據(jù)以上理念，由揚(yáng)州大學(xué)牽頭，八校合編的《新編大學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)》教材應(yīng)運(yùn)而生，本教材共4冊(cè)，分為基礎(chǔ)知識(shí)與儀器、基本操作、儀器與參數(shù)測(cè)量、綜合與探究。此教材體現(xiàn)“齊全、細(xì)致、創(chuàng)新”。全書囊括了214個(gè)教學(xué)實(shí)驗(yàn)，涵蓋基礎(chǔ)類綜合類探究類各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，為反映實(shí)驗(yàn)教學(xué)的發(fā)展歷史，適當(dāng)增加基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)量，安排了部分自動(dòng)化程度相對(duì)較低的儀器進(jìn)行測(cè)量實(shí)驗(yàn)，既確保各校根據(jù)自身實(shí)驗(yàn)裝置和人才培養(yǎng)情況自主選擇教學(xué)內(nèi)容，又有利于加深學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)測(cè)量基本原理的認(rèn)識(shí)程度;考慮到現(xiàn)代分析技術(shù)發(fā)展迅速，特別在儀器介紹部分增設(shè)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(yīng)不同教學(xué)需要，也可供相關(guān)專業(yè)人員參考。教材利用我院教師自身的科研優(yōu)勢(shì)，將其可轉(zhuǎn)化的最新科研成果演變成實(shí)驗(yàn)案例，使實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練即接近科學(xué)前沿，又接近生產(chǎn)實(shí)際;一切從實(shí)驗(yàn)教學(xué)出發(fā)，本著“化繁為簡(jiǎn)、精益求精”的原則，將基本實(shí)驗(yàn)技能盡量全面體現(xiàn)在不同實(shí)驗(yàn)中，將原本單一的化學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行整合，強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)之間的相互關(guān)聯(lián)性，由淺入深、循序漸進(jìn)，并注重加強(qiáng)綜合性，部分實(shí)驗(yàn)提供了多個(gè)實(shí)驗(yàn)方案，一方面供各校結(jié)合自身情況自行選擇，另一方面拓寬了學(xué)生的知識(shí)視野［9］。2.6TA制站在安全、環(huán)保、綠色的化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革舞臺(tái)上，我們力求讓學(xué)生真正成為主角。于是，我院設(shè)立TA(TeachingAssistant)制，即選聘一批優(yōu)秀的研究生擔(dān)任實(shí)驗(yàn)助教，協(xié)助教師進(jìn)行實(shí)驗(yàn)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(dǎo)和幫助，TA的設(shè)立既減輕了實(shí)驗(yàn)教師的工作壓力，又提供給研究生一個(gè)良好的鍛煉平臺(tái)。TA在每次實(shí)驗(yàn)前進(jìn)行預(yù)實(shí)驗(yàn)，熟練掌握操作流程，做好備課工作，以保證實(shí)驗(yàn)的順利開展。對(duì)實(shí)驗(yàn)中可能出現(xiàn)的問題進(jìn)行預(yù)設(shè)，查找相關(guān)文獻(xiàn)，提前準(zhǔn)備好解決方案。在指導(dǎo)本科生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，針對(duì)出現(xiàn)問題，進(jìn)行適當(dāng)引導(dǎo)點(diǎn)撥，并鼓勵(lì)其自主探究，尋找問題癥結(jié)。在我院綜合性化學(xué)實(shí)驗(yàn)中，主要以案例和情境教學(xué)為主:教師根據(jù)實(shí)驗(yàn)教材內(nèi)容，放手讓學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，將學(xué)生分為幾個(gè)小組，請(qǐng)每個(gè)小組實(shí)驗(yàn)前通過各種方式進(jìn)行資料搜集和實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)，自主設(shè)計(jì)預(yù)習(xí)報(bào)告和實(shí)驗(yàn)方案，經(jīng)指導(dǎo)教師或TA檢查合格后，學(xué)生開始自主進(jìn)行探究性實(shí)驗(yàn)，鼓勵(lì)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生的問題存疑存異，即使實(shí)驗(yàn)沒有呈現(xiàn)預(yù)設(shè)結(jié)果，也請(qǐng)學(xué)生進(jìn)行書面性的總結(jié)，鼓勵(lì)學(xué)生在教師和TA的點(diǎn)撥下抽絲剝繭、自主找出實(shí)驗(yàn)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(yàn)中，通過介紹當(dāng)今世界前沿研究熱點(diǎn)金屬有機(jī)框架(Metal－organicframeworks，MOFs)的研究背景、發(fā)展歷史及應(yīng)用領(lǐng)域，將同學(xué)們帶入了多彩斑斕的MOFs世界，以設(shè)問形式進(jìn)行情境導(dǎo)入，比如:MOFs中類沸石骨架結(jié)構(gòu)材料的ZIF－8的形貌和尺寸可控制備。首先，請(qǐng)學(xué)生搜集查找相關(guān)文獻(xiàn)，自主了解ZIF－8的結(jié)構(gòu)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射線衍射(PowderX－raydiffraction，PXRD)等分析表征手段，最后自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。引導(dǎo)學(xué)生自主探究，小組合作完成實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)報(bào)告的寫作上，改變千篇一律的填寫報(bào)告紙，引導(dǎo)學(xué)生多自主查閱文獻(xiàn)，了解并閱讀中外專業(yè)雜志，嘗試以發(fā)表論文的格式來撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告，既開拓了學(xué)生視野，又為學(xué)生今后自主撰寫論文打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。TA制的設(shè)立從課上延伸到課外，研究生充分發(fā)揮科研經(jīng)驗(yàn)方面的優(yōu)勢(shì)，幫助本科生樹立學(xué)術(shù)科技創(chuàng)新觀念，打造學(xué)習(xí)共同體，指導(dǎo)他們進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室開展科技創(chuàng)新活動(dòng)，建立了大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。2016年，我院本科生參與江蘇省大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃收獲頗豐，有178名本科生參與其中，有6個(gè)項(xiàng)目被評(píng)為國(guó)省項(xiàng)目、18個(gè)項(xiàng)目被評(píng)為校重點(diǎn)項(xiàng)目，多名本科生以第一作者身份在CoordinationChemistryReviews、AdvancedScience、Small、Nanoscale等國(guó)際高水平雜志上發(fā)表論文。
3結(jié)語(yǔ)
以上介紹了揚(yáng)州大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院及部分高校聯(lián)合開展化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的現(xiàn)狀，雖然不能以偏概全，代表全國(guó)教學(xué)改革之現(xiàn)狀，但也反應(yīng)了我國(guó)整體化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革之方向。還有許多需要進(jìn)一步學(xué)習(xí)和推進(jìn)的地方，例如在實(shí)驗(yàn)教材方面，我們習(xí)慣于使用正規(guī)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(yán)謹(jǐn)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(xí)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?cè)谶^去的一個(gè)階段，在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中已經(jīng)采取了一系列改革措施，也取得了不錯(cuò)的教學(xué)效果。但化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革任重道遠(yuǎn)，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(yàn)教學(xué)質(zhì)量，才能真正成為高水平、創(chuàng)新型人才培養(yǎng)中不可或缺的重要一環(huán)。
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