省級化學實驗教學示范中心建設研究與探索

鄭阿群， 張軍杰, 高培紅， 李建軍， 向 丹， 郗英欣, 白艷紅， 慕 慧

(西安交通大學 理學院，陜西 西安 710049)

?

省級化學實驗教學示范中心建設研究與探索

鄭阿群， 張軍杰, 高培紅， 李建軍， 向 丹， 郗英欣, 白艷紅， 慕 慧

(西安交通大學 理學院，陜西 西安 710049)

通過省級化學實驗教學示范中心的建設,在深化實驗教學改革,創新實驗教學體系,培養創新型人才等方面進行了全方位的探討。采用改革實驗內容、網絡信息化管理、開放實驗室、創新隊伍建設等措施,建立了一套科學化、規范化、信息化、全面開放、高度共享、不斷創新的實驗教學管理模式，形成以學生為主體,教師為主導,注重培養學生實驗技能、科學研究能力和創新能力的實驗教學體系，有利于激發學生的學習興趣，提高學生的綜合實踐能力，全面提高實驗教學質量，培養高素質的創新人才。

化學實驗； 實驗教學； 示范中心； 創新人才

0 引 言

高校實驗室是高校教學、科研的主要場所，是培養學生實踐能力的重要基地,在高校實踐教學中發揮著十分重要的作用[1-2]。許多高校的實驗室都是以國家級或省級示范實驗室的標準進行創建,以此來提高實驗室的整體水平[1-2]。化學實驗教學中心承擔全校理工科學生大面積基礎課程的實驗教學任務，面向化學、近化學和非化學類41個專業開設22門化學實驗課程。2011年被評為陜西省省級化學實驗教學示范中心,中心以服務于教學和科研需要,以創造良好的教學科研環境和研究測試平臺為目標,不斷加強軟硬件建設,形成了一套以人為本、科學、高效的管理體制，實現實驗教學資源，包括實驗場地、實驗儀器設備和實驗技術人員的全面開放共享，促進實驗室工作朝著信息化、標準化、規范化的目標出發，在實驗教學過程中形成以學生為主體,教師為主導,注重培養學生實驗技能、科學研究能力和創新能力的實驗教學體系，為提高教學質量、培養高素質國際化的創新人才和提高學科的科研成果水平提供了保障。

1 建立不斷創新的實驗教學模式

1.1 實驗課程教授負責制，集中備課，提前預試

實驗教學是培養學生實踐能力的基礎，是培養創新型人才的搖籃[3]。中心十分重視實驗課程教學,制定了實驗課程教授負責制，對每一門實驗課程都設定一位責任教授組成教學團隊，指導課程設計和建設,制定教學大綱和教學計劃,帶領同類實驗課的主講教師共同組織教學和研究。在上實驗課之前,所有上實驗課的教師先集中預試、再集體備課,由幾位任課教師分別負責部分實驗，輪流主持備課會，討論每一次實驗課的教學問題和細節。使得教學目的和要求、評分細則等教學規范得到大家充分討論并取得基本一致，將基本操作示范動作統一化、規范化，標準化，制定標準的實驗報告模板，保障教學要求一致。教學團隊通過不斷加強交流,加強實驗教學法研究,提高了教學質量。

1.2 鼓勵理論課教師參與實驗教學

理論課教師具備堅實的理論基礎,熟悉學科發展方向, 熟悉相關實驗技術和科學研究方法，具備豐富的科研經驗和實踐經驗,理論課教師指導實驗可以豐富課堂教學內容,加深學生在實驗過程中對理論知識的理解,使理論教學和實驗教學結合的更加緊密。一批高水平教師加入到實驗教學隊伍中，教育部新世紀優秀人才培養計劃入選者、騰飛人才等教師積極參與基礎實驗教學,為高水平研究型實驗教學的實施提供了有力保障。

1.3 堅持以老帶新的培訓制度

在實驗教學的過程中，教師往往起到主導的作用，作為主導教師，個人素質直接影響著教學質量和人才的培養[4]。對新進青年教師進行崗前培訓,邀請教學經驗豐富的教學名師舉行講座，從上課著裝、語速等基本行為規范到課件制作、板書書寫、課堂講解和如何學生互動等教學技術和方法，把先進的實驗教學理念推廣落實到每個教學團隊成員中，使他們熟悉和掌握教學實驗的方法和技能。對第一次參加實驗教學的教師或新上崗研究生助教，不論年資高低，都要求試做、聽講，由實驗課程教授負責，考核合格后方可講課，實驗室主任有權根據情況撤換教師。近年來有50多位青年教師和研究生助教得到指導。鼓勵教師參與學校教師教學發展中心定期聘請專家舉辦的教學研討會，針對教學中存在的問題，通過加強學習交流、促進青年教師教學水平和能力的提升。

1.4 建立科學的教學質量評估制度

建立切實可行的實驗監督機制，保證實驗教學質量。中心建立學期中期評估制度，實驗中心組織實驗教學教授定期抽查教學情況，對實驗教學內容，教學質量和效果等進行指導、監督、評估；建立學生評議制度，每學期，向學生發放教學效果調查表和召開學生座談會評議實驗課程教學質量，向學生了解教師的教學效果，進行分析評估。將評估結果反饋給每位教師，促其揚長補缺，對問題嚴重者及時撤換，形成有效的實驗課質量監督機制，保證實驗教學效果。

2 建立創新人才培養的實驗教學體系

2.1 改革實驗教學內容

培養具有創新意識和創新能力的高素質人才是高等教育改革的主題[5-7]，由于化學教學的特殊性，在以往的實驗教學中，通常把驗證化學反應的過程和結果作為教學的主要內容，實驗教學僅僅是為課程教學服務的，很難開創學生的創新精神[8-10]。中心重視實驗教學內容改革,不斷探索實驗教學改革新思路,在實驗教學內容中，對傳統的實驗項目進行改進, 更新實驗教學的內容和方法,減少單純驗證性實驗，增加綜合性、設計性實驗。開發適應引導學生科學思維、培養創新意識的實驗內容，形成“三層次”實驗教學體系：以基本訓練技能為基礎,綜合素質培養為核心,創新能力教育為主線,轉變實驗教學觀念,更新實驗教學內容,提高學生綜合能力和科研素養。如蛋殼中鈣鎂含量的測定實驗，從文獻查詢，實驗方案選擇，到具體實驗中所選儀器、試劑、濃度、溶液的配比都由學生提出，教師和學生反復討論形成最終的3個實驗方案：酸堿滴定法、配位滴定法和氧化還原法，學生完成實驗后，通過對三種不同方案的結果進行討論、對比和分析，提高學生的科學邏輯思維能力，培養學生分析問題、解決問題的能力，加強了學生的創新意識和實踐能力。

2.2 實驗與科研緊密結合

鼓勵支持教師將實驗教學與科研有機結合,注重實驗教學內容與科學技術發展相結合,將教師科研成果轉化成學生的實驗教學內容，培養學生實踐能力和創新能力。如：2-苯基吡啶Pt配合物磷光發光分子的合成與光物理表征、氧化-還原法制備石墨烯就是教師從自己的整體科研計劃中抽出小課題,整理成實驗,形成理論與實踐相結合的的綜合性設計實驗，學生通過這些實驗，掌握科學前沿相關理論知識和實驗技能。微波輻射合成與分解乙酰水楊酸實驗，將實驗教學內容與科學技術發展相結合，反映了當今化學實驗學科最新成就和發展趨勢,將科學發展中的新技術、新方法應用到實驗過程，使學生能及時發現并體會到化學科學的發展。金屬酞菁的合成及表征實驗將基本實驗內容與現代大型儀器技術結合,使學生掌握現代科學分析技術，通過對多種實驗技能的相互關聯和綜合應用,培養學生系統、完整的科學研究能力以及在科學研究工作中良好的思維方式和動手能力。

3 建立信息化、網絡化實驗教學管理平臺

3.1 建立實驗教學網絡平臺

網絡教學不但是傳統實驗教學方式改革的要求，更是高校信息化，網絡化的必然[11-12]。利用網絡資源實行實驗教學網絡化的管理,將實驗室開放的時間、地點、范圍、課程簡介、實驗內容、實驗資料、安全注意事項等信息發布到網上,應用網上預約、虛擬實驗、基本操作視頻點播等方式輔助實驗教學，拓展了教學的時空，為教師和學生提供了自由的環境和更加豐富的資源。學生在實驗課之前，可通過網絡教學平臺對實驗相關知識資料，實驗基本操作、實驗儀器和設備、實驗室的安全注意事項等有了一定的了解和熟悉，減少了實驗教師的實驗教學時間對實驗操作和儀器設備使用進行講解，為學生爭取了更多的動手實驗時間，拓展了實驗時空，保障每位學生能夠順利完成實驗，提高學生的動手能力和教學效率。為激勵學生的學習興趣，開辟精華展示區，將部分實驗好的同學的實驗結果和實驗報告在網上展示，調動學生的學習積極性，引導學生自主學習，提高學生的學習質量。

3.2 建立化學實驗教學網絡預習和答疑平臺

通過網絡在線交流討論，為教師和學生提供了更加豐富的資源，更加自由的環境。學生可以通過網絡了解化學實驗課程內容，并可進行實驗預習，查閱實驗文檔、觀看實驗視頻等相關的資料；教師可以隨時了解學生在實驗預習、實驗操作和撰寫實驗報告的過程中出現的問題，并根據學生的反饋來調整教學內容進度和方法。通過網絡學習平臺增加了學生對化學實驗的認識和學習興趣，了解化學學科和前沿領域的研究方法，拓展了學生的時間和空間，實現了學生學習答疑的即時性，提高了實驗教學的效果。實驗教學網絡平臺使學生之間、學生和老師之間可以進行相互交流，討論問題，從而培養學生的探究精神和創新能力。

3.3 建立大型儀器開放共享預約平臺

中心的建設充分重視學科發展的前沿,力爭把中心建成國內領先的化學實驗示范中心。經過“211三期”和“985三期”建設，購置了AVANCE 400 MHz核磁共振波譜儀、凝膠色譜、穩態瞬態熒光光譜儀、微晶天平、旋轉流變儀、等離子光譜儀等先進的大型設備,已經形成了由14個主要實驗室、46臺(套)價值1 500萬元儀器組成的可用于物質結構分析、元素分析， 組成分析、粒度特性、電化學性能、材料熱學、 光學、電學等物性分析的測試平臺。為了使儀器更好地為教學和科研提供支撐和服務，建立了大型儀器開放共享預約平臺，面向全校師生的教學和科研。利用校園網，將儀器的相關信息，包括儀器型號、儀器簡介、主要技術指標、當前運行狀況、已有預約使用情況、可用于申請的時間、管理人員的聯系方式、對外服務收費標準等發布到網上，用戶可直接從網上申請和預約實驗，包括預約時間、預約機時等，使儀器設備的使用協調有序，機時得到充分利用，顯著提高了儀器的共享率和利用率。

4 建立全面開放高度共享的實驗室

4.1 實驗室面向全校開放

實驗室對學生開放，能夠最大限度地發揮實驗資源效益，促進實驗教學改革，創造良好的育人環境，為學生提供自主發展和實踐鍛煉的空間[13]。中心實驗室在每年暑期小學期面向全校學生開放，學生即可申請參加中心的開放實驗項目，也可由學生或學生組成團隊根據自己興趣或競賽要求提出實驗項目向實驗室提出申請，如指導材料和機械學院學生對特定容器表面活性劑殘留的綠色清理工藝及容器殘留的表面活性劑測定方法的研究，建立了簡單可行的清理方法和測定方法，獲得寶潔精英挑戰賽西部賽區一等獎。在第一屆暑期小學期 “化學實驗開放周”活動中，開放實驗內容有20多項，參加活動的有中學生、本科生、研究生近200人次參加實驗開放周活動。在化學實驗開放周期間，學生通過查閱資料，設計實驗方案，實驗探究，觀察實驗現象，收集實驗數據，得出實驗結論，激發了學生的實驗興趣，提高了主動學習意識，增加學生的動手能力，強化對知識應用能力的培養，增強創新意識。

為了保證開放性實驗教學質量，制定了開放性實驗細則，細則明確開放性實驗中教師的責任和對學生要求。要求教師對學生的每次實驗內容、實驗時間以及實驗過程的有指導意見；要求學生能夠獨立進行資料查詢整理，實驗記錄分析、最終提供實驗報告；實驗結束學生填寫開放性實驗考核表，教師根據學生的實驗表現和實驗結果給予優、良、中、差評價。整個實驗過程以學生為主，學生全程參與，教師加強指導，培養學生分析問題和解決問題的能力，提高學生創新能力和綜合素質。

4.2 構建全天候全覆蓋的儀器開放共享平臺

中心將所有的大型儀器設備集中起來,由專人負責管理，建立了大型儀器開放測試平臺，全校學生和教師都可以通過培訓考核取得獨立操作資格,自行預約機時, 獨立使用儀器。管理人員隨時檢查用戶的操作情況，對于不按儀器安全規程進行操作人員提出批評，暫停其儀器使用資格，重新培訓考核合格后，方可再次上機獨立操作儀器。為保證課余時間自主測樣者也可以進入儀器室，對每一臺儀器，在經常使用儀器的研究生中挑選優秀的高年級研究生進行重點培養，要求熟悉儀器設備安全和專業知識，熟知儀器突發狀況的緊急處理，半年后經過考核合格，在周末、假期或晚上協助管理儀器，實現儀器的全天候開放，教師和學生可不受時間的限制,隨時進入實驗室進行實驗。在大型儀器設備管理中，實現了“專人管理，開放共享，自主操作，有償使用”的全天候、全覆蓋開放型設備管理運行模式，既提高儀器設備的利用率，又鍛煉了學生的實際動手能力，提高學生實踐能力和科技創新能力。

5 建立學習創新型實驗技術隊伍

5.1 堅持以人為本，建設學習型實驗技術隊伍

實驗室的管理堅持以人為本，結合實驗室服務于人才培養和學科發展的目標，建設學習型實驗技術隊伍。將崗位職責和實驗技術人員個人職業發展目標有機結合，為每個人的發展設計創新型工作任務，明確每個實驗人員工作職責,增強責任感。改變過去單人單崗現狀，實行一人多崗，一崗多能，培養全能型人才，調動實驗技術人員的工作熱情和創新激情。

5.2 加強實驗技術人員的培訓，提高業務素質

實驗教學中心本著發展、提高的原則,重視對實驗人員的再培訓,采取多種形式為實驗技術人員創造機會進行實驗技能方面的培訓,提高業務素質。鼓勵他們在職攻讀博士學位,提高實驗教師及實驗技術人員的專業能力；積極參加校內外各種進修和培訓,通過參加學術會議和學術交流,提高創新能力和自身綜合素質；鼓勵實驗教師進行實驗教學研究,積極申報或參加省級和校級教改項目。通過多種形式,提高實驗技術隊伍的業務素質和水平，使他們熟悉和掌握相關學科的基本理論,實驗教學的方法和技術。打造一支教育理念先進、隊伍穩定、研究能力強、實驗管理經驗豐富的實驗教學與管理隊伍。

5.3 改革實驗技術人員的考核方法

制定實驗室人員評估考核制度和激勵機制，改革傳統評估考核方法。每學期末，由每個實驗教師向實驗中心全體人員進行8-10 min PPT述職，主要從本年度主要工作、實驗室建設、取得成績、服務性工作、下一年度工作計劃幾個方面進行工作總結，全員參與評分，對總分排序排在前面評為優秀，做為職稱晉級和培訓優先考量的依據，避免干多干少一個樣,干好干壞一個樣的局面,形成一種積極進取、愛崗敬業、團結協作的工作氛圍。

6 建設成效

經過幾年的建設和發展,化學實驗示范中心已構建了三層次、多形式以學生能力培養為主線的實驗教學新體系。配置一流實驗設備,深化實驗教學改革，將教學內容與科研相結合，逐步將教師的高水平科研成果轉化為實驗教學內容，體現了前沿與技術、經典與現代的有機結合，激發了學生從事科學研究的興趣,提高了學生對前沿科學問題的認識，提高了學生的綜合能力和科研素養。實驗室全面向學生開放,改革實驗教學內容、方法、手段以及考核方式,讓學生充分利用實驗教學中心的設備和技術優勢,為學生營造了自主的學習環境,強化了學生探索精神和創新能力的培養，取得顯著的實驗教學效果。本科生已在Catalysis Communications、Materials Letters等SCI期刊上發表了多篇論文，提高了本科生的培養質量。實驗教學中心為全校本科生共開出綜合性和創新性化學實驗42個，公開出版實驗教材6本，自編實驗講義5本，承擔教學改革立項課題6項，發表論文200多篇。

7 結 語

實驗教學示范中心建設是一項系統工程,在注重硬件建設的同時,更要注重軟件建設[14-15]。不斷完善管理體系和管理制度，深化高校實驗教學改革,調整實驗教學內容，優化人才培養環境,加強實驗教學技術人員隊伍建設，加大開放共享力度，力爭早日將西安交通大學大學化學實驗教學中心建設成為國家級實驗教學示范中心。

[1] 彭雪梅,周 雪.努力創建國家級基礎醫學實驗教學示范中心[J].實驗室研究與探索,2007,26(12):89-91.

[2] 吳 鑫.信息技術與傳播省級示范中心建設[J].實驗室研究與探索,2012,31(12):108-112.

[3] 陳洪淵.實驗教學是造就創造型人才的搖籃[J].實驗室研究與探索,2005,24(8):1-3.

[4] 劉洪來,王 燕.化學實驗教學質量體系的建設與實踐[J].化工高等教育，2008(3)：46-48.

[5] 莊 京，彭 卿.談基礎化學實驗教學改革觀念[J].大學化學,2010,25(1)：13-15.

[6] 董 巖.構建課程教學新體系推進基礎化學實驗課程改革[J].中國教育技術裝備,2013(24):113-114.

[7] 葉賦桂，羅 燕.拔尖創新人才培養的新思維[J].復旦教育論壇,2014,9(4)：19-23.

[8] 彭 娜，李紅山.應用型人才培養的地方本科院校化學實驗教學改革實[J].實驗室研究與探索,2011,30(8):312-314.

[9] 陳綺虹,周錦蘭.化學實驗教學的創新與學生能力的培養[J].實驗室研究與探索,2006,25(11)：1429-1432.

[10] 舒和慶. 化學實驗教學與學生素質教育的探討與思考[J].江蘇大學學報(高教研究版), 2003,25(4): 84-87.

[11] 梁文家，李 誠.網絡教學平臺在電工電子省級示范中心建設中的實踐與成果[J].高校實驗室工作研究,2012(1):58-60.

[12] 黃炳輝.基于實驗教學示范中心建設的高校實驗室管理研究[J].實驗技術與管理,2009,26(9):94-97.

[13] 江錦花.大學生科技創新與開放實驗室管理模式[J].實驗室研究與探索,2009,28(12):12-15.

[14] 潘 蕾.實驗教學示范中心建設的探索與實踐[J].實驗室研究與探索,2005,24(2):89-91.

[15] 阮源萍.提升高校化學實驗教學中心的軟實力[J].實驗室研究與探索,2009,28(1):8-10.

On Construction of the Provincil Demonstration Centre of Chemical Experimental Teaching

ZHENGA-qun,ZHANGJun-jie,GAOPei-hong,LIJian-jun,XIANGDan,XIYing-xin,BAIYan-hong,MUHui

(School of Science，Xi’an Jiaotong University, Xi’an 710049, China)

Based on the establishment of the provincial experimental teaching demonstration center, some researches on the experimental teaching reform, innovation of experimental teaching system and training the innovative ability have been done. We reform the experimental courses, establish the network management and opening laboratory, develop the teaching team, establish scientific standardization, and carry out informationization and open-sharing. These innovate experimental teaching management mode, make students initiative and activie involvement, enhance the quality of experimental teaching, and cultivate innovative talents of high quality.

chemical experiments; experimental teaching; demonstration center; innovative talents

2014-12-20

陜西高等教育教學改革研究項目(13BY02)

鄭阿群(1973-)，女，陜西咸陽人，在職博士生，高級工程師，主要從事實驗教學與儀器管理工作。

Tel.：029-82663944；E-mail：aqunzheng@mail.xjtu.edu.cn

O 311

A

1006-7167(2015)10-0135-04