四模塊化學實驗教學體系的探索與實踐

王亞玲，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，是衡量其教學質量高低的重要參考。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。學分制下為了強化創新人才培養，丁守成，王吉會，彭志廣，劉詠梅等人設計了層次化的實驗教學體系[1-4]，徐雅琴，籍亞玲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[5-12]。我校經過幾年的教學改革和實踐，建立并實施了四模塊實驗教學體系，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，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 四模塊化學實驗教學體系的框架

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，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，整合無機化學實驗、有機化學實驗、物理化學實驗、分析化學實驗和儀器分析實驗項目，合并重復，壓縮時數，做到課內與課外相結合，必選與自選相結合，實踐與模擬相結合，構建了四模塊化學實驗教學體系。

1.1 基礎訓練模塊——專業課程的基本要求

基礎訓練模塊為學生必修模塊，完全打破了無機化學實驗、有機化學實驗、物理化學實驗、分析化學實驗和儀器分析實驗的界限，保證教學內容不變，利用師生的科研成果，充實和優化基礎訓練模塊的實驗項目，選擇三層次“言傳身教”的教學方法(講解時邊講邊模擬，實驗時邊做邊指導，結束時邊總結邊糾正)，由5位專業教師指導完成，具體安排見表1—表5。

表1 訓練1：基本技能訓練項目(第1學期，1學期，必選)

表2 訓練2：性質驗證訓練項目(第2、3學期，2學期，必選)

表3 訓練3：性能測定訓練項目(第4學期，1學期，必選)

表4 訓練4：表征分析訓練項目(第5學期，1學期，必選)

表5 訓練5：基礎合成訓練項目(第6學期，1學期，必選)

1.2 職業訓練模塊——教師教育課程的基本要求

職業訓練模塊在教育實習前完成，學生必須完成專業訓練項目，同時可根據自己的興趣和今后的發展，選擇一定的創新訓練項目。專業訓練項目既有初中的最基本物質制備、性質驗證、理論驗證，又有高中的基本物質制備、性質驗證、理論驗證，既要達到操作規范、現象明顯、結果科學，又要具備邊做邊講的能力。創新訓練項目既有教師的科研成果，又有學生的科研成果，主要有論文、專利、年論文、畢業論文和學術科研結項報告，具體安排見表6、表7。

表6 訓練6：專業訓練項目(第6學期，1學期，必選)

表7 訓練7：創新訓練項目(第6學期，1學期，自選)

1.3 拓展訓練模塊——學生發展的基本要求

拓展訓練模塊在教育實習后完成，學生必須完成化工訓練項目，同時可根據自己的興趣和今后的發展，選擇一定的環境訓練項目。化工訓練項目采用實驗前進行仿真模擬，與實驗后再次進行仿真模擬的教學方法。環境訓練項目采用在地方環保局的專家指導下完成。學院把地方環保局建立為教學實習基地，外聘部分該局技術人員為學院的專家，具體安排見表8、表9。

表8 訓練8：環境訓練項目(第8學期，1學期，自選)

表9 訓練9：化工訓練項目(第8學期，1學期，必選)

1.4 活動訓練模塊——綜合能力提升的要求

活動訓練模塊貫穿在校4年期間，在有經驗的教師的指導下，通過校內外的開放實驗室完成年論文、學術科研、專業競賽，假期時間完成教育調查和社會實踐。學生必須在一年級完成教育調查，在二年級完成年論文，教育調查和年論文必須一人一題。另外，學生可根據自己的興趣和今后的發展，選擇一定的學術科研或專業競賽或社會實踐科研活動，要求以團隊的形式參與，但團隊成員最多不得超過8個人，總學分必須達到7個學分，具體安排見表10。

表10 訓練10：活動訓練模塊(第1—6學期，第8學期，自選)

2 四模塊化學實驗教學體系的特點

四模塊化學實驗教學體系如圖1所示。

圖1 四模塊化學實驗教學體系

2.1 實驗項目設計及能力培養設計“層次化”

基礎訓練模塊以“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。

職業訓練模塊以“專業-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。

拓展訓練模塊以“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。

活動訓練模塊以“校內-校外”為主線，設計了5個學習內容：教育調查、年論文、學術科研、社會實踐和專業競賽。通過活動培養學生理論應用于實踐的能力、綜合解決問題的能力、團隊精神及創新能力。

2.2 必選與自選結合，實踐與模擬結合，課內與課外結合，校內與校外結合

必選內容有基礎訓練模塊、專業訓練、化工訓練、教育調查和年論文，自選內容有創新訓練、環境訓練、學術科研、社會實踐和專業競賽。

化工訓練先進行仿真模擬，再進行實踐內容，最后再進行一次仿真模擬。

課內實驗內容有基礎訓練模塊、專業訓練、化工訓練、創新訓練，課外實驗內容有環境訓練、教育調查、年論文、學術科研、社會實踐和專業競賽。

校內實驗內容有基礎訓練模塊、專業訓練、化工訓練、創新訓練、教育調查、年論文、學術科研、社會實踐和專業競賽，課外實驗內容有環境訓練。

2.3 充分運用師生的研究成果

40個實驗項目改進了實驗內容或儀器，其中37個儀器改進的實驗項目，3個方法改進的實驗項目，另外，5個實驗項目為學生研究成果，35個為教師的研究成果，具體見表11。

表11 實驗項目改進列表

3 四模塊化學實驗教學改革的效果

3.1 解決了民族師范生的一些特殊問題

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，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就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，訓練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。

3.2 解決了實驗內容前后重復的問題

過去“安全知識”在所有化學實驗中都有安排，但較分散，強調不夠，現在我們只安排一次綜合性的“安全知識”講解，但突出重點、要點，要求學生充分重視。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訓練項目當中。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訓練項目中，要求學生比較2種測定方法的特點。

3.3 解決了實驗教學時數和實驗室管理的突出問題

2007年以前實驗教學時數一刀切，一律3學時/項目，而實驗室管理人員管理實驗室的工作量也是一刀切，一律也是180學時/學期。教學改革以來，教師和實驗室管理人員意見沒有了，工作積極性提高了，實驗室開放效果好了，大大推進了實驗教學質量的提高。

3.4 培養了民族師范生的創新能力

“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，有些地方給出描述，但不“定”量，學生根據實驗情況自己設計方案，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。

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，構建和實施了四模塊化學實驗教學體系改革，取得了豐碩的成果，教師編寫教材《化學創新實驗I》1部、《化學創新實驗II》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21項，指導學生授權實用新型專利5項，取得教學改革研究成果院級一二等獎6項。

[1] 丁守成.學分制下的層次化實驗教學體系[J].實驗室研究與探索,2006,25(11):1418-1420.

[2] 王吉會,趙乃勤,李寶銀.分層次實驗教學體系的建立與實踐[J].實驗室科學,2005,3(4):1-3.

[3] 彭志廣,楊大鵬.實踐教學體系創新與實踐[J].實驗技術與管理,2006,23(8):16-18.

[4] 劉詠梅.實驗教學改革與創新人才培養[J].實驗技術與管理,2005,22(12):101-102.

[5] 徐雅琴,付穎.開放式化學實驗的研究和探索[J].實驗技術與管理,2007,24(2):14-15.

[6] 籍亞玲,吳成東,張偉宏，等.四層次實驗教學體系的探索與實踐[J].實驗技術與管理,2009,26(4):141-143.

[7] 童金強,梅平，于兵川，等.三層一線實驗教學新體系的探索與實踐[J].實驗室研究與探索,2009,28(10):82-84.

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[11] 黃馳,席美云,程功臻.大學化學實驗教學體系改革[J].大學化學,2006,21(6):20-24.

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