構建培養民族師范生的“5+2+1”化學實驗教學體系*

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)

隨著社會對人才質量要求的提高，對大學生創新意識和能力的培養已成為目前各個高等院校教學改革的重要內容和衡量教學質量的重要參考。實驗教學作為培養學生的重要手段，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研究的重要內容[1-4]。

童金強等人[5]對基礎化學實驗教學體系進行了探索與實踐，構建了以培養學生實踐動手能力和創新意識為主線的3個實驗教學平臺，提出了以學科建設為依托，以油田化學行業為背景的創新教育理念，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思路與實踐。筆者在基礎化學實驗教學的建設中，借鑒兄弟院校的經驗，結合本院的實際情況，構建了“5+2+1”化學實驗教學體系。

1 構建“5+2+1”化學實驗教學體系的原則

實驗教學體系的設置是一項系統工程，應充分考慮學生培養的系統性，既要注意避免重復前期實驗內容，更應該注重學生實驗知識的積累和動手能力、創新能力的培養。為此，在構建“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

甘肅民族地區中學化學實驗室目前還不夠健全；實驗儀器不全，通風設施不夠標準。有的學校即使有實驗室，但由于專業師資短缺，化學實驗室基本上閑置未用，使學生實驗基礎薄弱，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的穩定與發展，擔負民族地區的基礎教育，因此，民族師范生培養要考慮民族地區學生的特殊性，要從基礎抓起，從規范抓起，實驗項目及其內容的選擇要有“層次化”，問題的展開應具有邏輯性。

1.2 民族師范生創新能力的培養

“照方抓藥”式的實驗教學內容安排，束縛了學生的思維，不利于培養學生的實踐動手能力和創新意識，為此，我們在設計實驗內容時，給學生留有充分的探索空間，學生根據實驗內容自己設計方案；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 避免實驗內容的前后重復

安全知識在所有化學實驗中都有安排，但較分散，強調不夠。鑒于安全基礎內容基本相同，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。在此基礎上，要求實驗主講教師根據每次實驗的具體情況，每節課前簡要說明本節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實驗，一般中學實驗已有安排，為此，我們將這些內容安排在基本技能實驗項目當中。醋酸電離常數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法，因此，將其安排在數據測定實驗項目中，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

在實驗教學環節中，通常教師用20多分鐘講解實驗內容，其余時間指導學生做實驗，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章制度，包括實驗預習與預習報告要求、化學實驗習慣規定及成績評定辦法、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。形成了抓規范、養習慣、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和實踐動手能力，培養其創新意識，本著“循序漸進、因材施教、重視基礎、強調綜合、培養創新”的原則，我們以傳統的化學實驗教學體系為基礎，構建了表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設計的層次化

(1) 項目設計層次化。以基礎-職業-拓展為三大模塊，基礎實驗項目以技能-驗證-測定-分析-合成為主線，職業實驗項目以需求-創新為主線，拓展實驗項目以環境-化工為拓展方向。

(2) 能力培養設計層次化。基礎實驗項目以“技能-驗證-測定-分析-合成”為主線，“技能”側重于培養學生的動手能力，注重動作的規范;“驗證”側重于現象的分析，加深對理論知識的感悟和理解;“測定”側重于方法設立、數據分析，培養學生分析解決問題的能力;“分析”側重于分析手段在化學中的應用，培養學生分析解決問題的能力和良好的邏輯推理能力;“合成”側重于綜合能力的提升。

職業實驗項目以需求-創新為主線，“需求”側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；“創新”側重于中學實驗教學的改革，為民族地區的教學研究做好準備。

拓展實驗項目以環境-化工為方向，采用虛擬或實物仿真實驗技術輔助實驗教學，拓寬學生的知識面，激發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(引導學生學習)、指導(為學生做出示范)、總結(促使學生進一步提高)等環節上注重言傳身教。

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輔助實驗教學。

(3) 對工藝流程復雜的實驗項目，采用實物仿真實驗技術輔助實驗教學。

(4) 對職業創新實驗項目，采用數字圖書館等網絡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 理論與實踐關系的處理

民族師范生基礎相對較薄弱，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習相關的理論知識，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的專業知識，教學效果也不佳，為此，實驗教學體系應設計為理論與實踐同步的方式。

3.4 在職業創新實驗項目運用師生的研究成果

職業創新實驗項目的開設可使學生了解綠色化學的現狀，進一步樹立環保意識。師生自行開發和研制了一系列微型環保的實驗儀器，培養了民族師范生的創新探究能力，解決了教學的實際問題，既提高了教學質量，也提升了師生自主研發實驗儀器設備的積極性。職業創新實驗項目包括16個專利產品的應用與1個綜合設計實驗，全部是師生的科研成果，花錢少效果好，同時也為學生的發展打下了基礎。

2007年以來，已經成功研制出了多項專利，教師授權的專利5項，指導學生授權的實用新型專利1項，尚未申報專利的成果10項，已全部應用于實驗教學中。如并排式水及飽和食鹽水電解器[10]、多功能氣體發生器[11]、密閉式多功能氣體性質驗證裝置[12]等。另外，改進設計了一個綜合實驗(硫酸銅晶體的制備、單晶培養及其結晶水數目的測定)，該實驗具有藥品用量少、環保、培養單晶大且結構清晰可見、結晶水數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量，我們重新設計了實驗報告格式。根據不同的實驗項目，規范了實驗報告中問題討論部分的書寫要求。如基礎技能實驗項目中的操作得失與注意事項；性質驗證實驗項目中的異常現象與注意事項；數據測定與表征分析、基礎合成、物質制備、理論驗證實驗項目中的誤差分析和注意事項；職業創新實驗項目中的創新點和應用前景。

3.6 實驗考核

實驗考核體現抓規范、養習慣、重過程的考核理念，實驗總成績為60%的平時實驗成績(20%的實驗預習成績+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，進行現場答題。

3.7 開放實驗和開放實驗室

為培養學生的實踐和創新能力，把實驗室建成實驗、培訓、科技活動、畢業論文和課程設計的重要基地，我們規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，結合教學條件和學生特點確定開放內容，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，重在培養其創新意識和科研能力。開放形式主要采取學生自選題目和部分優秀學生參加科研課題等(表2)。

表2 開放實驗的安排

4 結束語

基于民族師范生的特殊需求，結合本院的實際情況，構建了“5+2+1”化學實驗教學體系，以基礎-職業-拓展為三大模塊，基礎實驗項目以技能-驗證-測定-分析-合成為主線，職業實驗項目以需求-創新為主線，拓展實驗項目以環境-化工為方向。在教學改革中，教師主編教材1部，編寫《化學創新實驗》講義1部，立項各類課題25項；在SCI期刊源發表論文4篇，撰寫專著1部，獲得授權實用新型專利5項，指導學生授權實用新型專利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建，培養了學生的實踐能力，開拓了學生的創新意識，有利于實驗室的規范管理與開放，合理分配了教學內容，規范了考核的科學性與可操作性，提高了師生自主研發實驗儀器的積極性，教學質量也得到了穩步提升。

[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,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驗證裝置.中國專利:201020239735.7,2010-01-19