師范院校理工科化學實驗教學的思考

羊海棠　王園朝　彭采宇　宋艷江

摘要：本文對理工科化學實驗教學進行了思考，提出了增加實驗教學的互動性，提高學生獲取專業知識的興趣和能力的方法：從“化”處著眼，吸引學生的注意力；以興趣+收獲模式，提升學生主動參與的驅動力；強調學以致用，向上攀登，充分挖掘學生的潛力。通過培養方案和實驗教學大綱的修訂、實驗講義和項目的更新、網絡課堂的應用等措施提升對學生的吸引力；通過多種實踐實習結合、興趣實驗設置、教學相長互動等措施增加主動參與驅動力；通過開放實驗設置、科研助理制度、各類競賽、畢業論文等方面的措施挖掘潛力，提升對學生實驗實踐能力的培養。

關鍵詞：理工科；實驗教學；師生互動；知識獲取；化學

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）41-0262-03

一、前言

教育部在2012年發布的《關于加強高校實踐育人工作的若干意見》中明確指出，高校要切實改變重理論輕實踐、重知識傳授輕能力培養的觀念，注重學思結合，注重知行統一，注重因材施教，強化實踐教學。提出各高校要結合專業特點和人才培養要求，分類制訂實踐教學標準，增加實踐教學比重，確保理工農醫類本科專業不少于25%。強調各高校要深化實踐教學方法改革。指出：實踐教學方法改革是推動實踐教學改革和人才培養模式改革的關鍵。各高校要把加強實踐教學方法改革作為專業建設的重要內容，重點推行基于問題、基于項目、基于案例的教學方法和學習方法，加強綜合性實踐科目設計和應用。要加強大學生創新創業教育，支持學生開展研究性學習、創新性實驗、創業計劃和創業模擬活動。在20世紀末至本世紀初，由于國家教育政策的調整和高等教育大眾化發展的需要，為了加快學校的發展速度和提高學校參與市場競爭的能力，地方性師范院校在專業結構上進行了重大調整，由過去的學科門類單一、專業范圍較窄逐步向多學科門類和多專業的方向快速推進。在此發展大潮中，杭州師范大學在杭州市委市政府的高度關注與支持下也已發展成為“教師教育與藝術教育具有特色、人文社會科學學科具有一定優勢、理學學科部分見長、各類新興學科協調發展的綜合性師范大學”。然而在理工科專業的發展過程中，地方性師范院校在學生的專業實驗、實習及工程實踐訓練等專業技能的培養上存在著較大的差距。為此，對地方性師范院校如何有效地快速發展理工科專業，培養理工科學生的專業實踐技能的研究和探討，也就成了亟需探索的一個新的重要課題。本文以我校化學實驗教學為例，在分析現狀的基礎上探索理工科化學實驗教學的有效路線，著重介紹我校化學實驗教學改革過程中采取的各種舉措，用以提高實驗教學的互動性，提高理工科專業學生獲取專業知識的興趣和能力。

二、理工科化學實驗教學的現狀

化學作為一個古老的學科，獲得了長足的發展，化學實驗教學也一直是化學教學的重要組成部分。然而隨著學科內容的不斷豐富和發展，一方面，化學實驗的內容越來越多，越來越充實；另一方面，化學實驗更多地形成了套路化的發展，成了諸多驗證性的內容，尤其是越先進的實驗方法，越使學生感受到實驗過程的快捷與無聊，甚至于會出現實驗教師疲憊地教、學生卻懶散地學的現象。如何提高實驗教學的互動性，如何提高理工科專業學生獲取專業知識的興趣和能力？這是需要采取相應的措施方能有效解決的。

三、理工科化學實驗教學改革措施

筆者認為，提高理工科專業學生獲取專業知識的興趣和能力是提升學生專業素養的主要落腳點，而提高實驗教學的互動性，使實驗以學生為中心，實現“三力”——高度吸引學生的注意力、增加主動參與的驅動力、充分挖掘學生的潛力，是提高興趣和能力的體現和方法。因此，可以從多方面著手，使學生的眼、腦、手三方位同時充分投入，從措施上保證實驗教學的有效實施，從而提升實驗教學效果。

1.學生注意力的吸引——從“化”處著“眼”。如果說實驗教學的改革，筆者認為學生注意力的吸引強化是首當其沖的，因為當前實驗教學的主要狀況就是實驗教學成為了理論教學的一種附屬，學生的關注點在于理論課上學習了什么知識點，然后在某個實驗項目中如何去證實知識點的正確性，更多強調的是實驗的結果，而逐漸忽視了實驗的過程。正如當前諸多的實驗教學項目的改革，最核心的都是將最新的科研成果引入到實驗教學中，認為只要讓學生實驗過程中應用了最新的科學前沿，實驗的層次就瞬間“高大上”了。其實筆者認為實驗教學最為核心的是實驗的過程本身，要讓學生的關注點、注意力，讓學生們的“眼”盯著實驗的變化過程，從過程中感覺實踐的魅力，掌握過程的技能和從過程中得出結論的能力，如此可以將經典的實驗項目，通過過程的強化發展成綜合性乃至設計性的實驗項目。對于化學實驗教學而言，如何吸引學生的注意力呢？可以從“化”處著眼，通過化學實驗的變化來吸引學生。我校在實施實驗教學改革過程中主要采取的措施包括以下“變化”，強化實驗教學的相對獨立性，提升學生對實驗過程的關注度。①實驗教學大綱的確定與修訂。結合我校2013本科培養方案修訂工作的開展，經充分討論對新的實驗教學大綱進行確定及對原有大綱進行修訂。重點在于本次修訂從一級學科的層面，對實驗課程進行系統的規劃和設計，注重實驗課程之間的銜接和互補，強化實驗課程對學生在基礎操作方面的培養（比如專門開設《化學實驗基本操作技能》課程），將實驗課相對從理論課剝離，強調實驗課程的相對獨立性。②實驗講義的編寫與實驗項目更新。實驗課和理論課的主要區別在于需要學生全身心參與并動手實踐，因此而十分依賴實驗的設施，從而針對不同院校的實際情況，實驗開展的情況就會大不一樣。各類出版的實驗教材雖具有比較廣泛的借鑒意義，但實驗條件的建設往往不能完全等同，具體開展的實驗項目會根據學校的實際情況進行相應調整，尤其是當前對實驗項目強化綜合性和設計性，更難實現對實驗教材的直接采用。所以我校十分注重實驗講義的編寫，每年根據實際的情況更新相應的實驗項目，對項目進行優化設計，編寫完全適用于我校并能發揮我校特色項目的實驗講義。如前所述要“通過化學實驗的變化來吸引學生”，除了形式的變化之外，實驗項目內容的更新是“變化”的重中之重！這種變化主要基于兩個方面：一是通過科研促教學，從科研中引入實驗教學項目，實現實驗項目的特色化和新穎化，讓學生感受科學前沿、實踐實驗操作在科學研究中的作用，比如我校將“魔芋精粉中葡甘露聚糖含量的測定——開放性化學實驗探索”項目引入到物理化學實驗中。二是通過對現有項目內容進行重新設計與整合，通過實驗教學方法的改革，拓展現有實驗項目知識點，引導學生整合現有知識，擴展知識體驗，將經典實驗項目發展為綜合性項目，實現“脫胎換骨”式的更新，比如我校將“偏光顯微鏡觀察聚合物球晶”項目進行改革拓展實驗項目。③網絡課堂的應用。對于實驗課程，也要強化信息化數字化建設，應用網絡課堂對實驗教學進行有益的補充。雖然實驗課程是實踐性的，主要通過動手才能獲得相應的知識，但網絡技術的發展，已可以為實驗教學帶來許多拓展。我校當前主要通過網絡課堂實現實驗預約管理、強制預習、安全測試、模擬實驗、實驗報告提交與評閱等應用。實驗預約管理通過網絡實現實驗教學的管理與安排，尤其是結合當前智能終端的發展，可進一步實現手機客戶端等多終端的實驗預約；強制預習功能是在網絡課堂上實現學生對實驗涉及的現有知識點進行復習和對實驗所需基礎知識點的預習工作，所謂強制預習是指在某個實驗項目相應的預習報告提交之前通過網絡設置不允許學生實現該實驗的預約，從而保證每位參與實驗的學生掌握相應應當具備的基礎知識。安全測試是通過網絡實現對化學實驗安全的強調，促使學生強化安全意識，并對每個實驗項目特殊的安全特性進行了解，掌握對實驗涉及的“三廢”的科學處理方法，強化環保意識。模擬實驗部分最突出的特征是可以將實驗中有些難實現或涉及有劇毒物質的實驗通過Flash等形式在網絡上實現虛擬操作，實現網絡化的實驗。當然模擬實驗部分還可以包括計算實驗室的建設與發展，實現相關理論計算實驗的網絡化實施，提升效率。實驗報告提交與評閱功能則是實現網絡化的提交和評閱，實現實驗報告的長期存檔和方便調閱。總而言之，通過網絡課堂在實驗教學中的實施，實現實驗教學時間與空間的全面開放、實驗素材的無限擴大化以及實驗資料檔案的電子化，有效提升實驗教學效果和效率。

2.主動參與的驅動力提升——興趣+收獲。除了通過培養方案和實驗教學大綱來確定學生“學什么”和老師“教什么”的變化吸引學生的注意力之外，還要讓學生具有主動參與的積極性，要增加學生主動參與的驅動力！愛因斯坦說“興趣是最好的老師”，所以驅動力的提升可以從激發學生的興趣出發，主要可以從以下方面采取措施。①應用型人才培養模式：多種類型實踐實習的結合。當前的普通高等院校，期冀培訓更多的應用型的人才，而應用型人才的培養目標就應該是具有較強的實踐能力，掌握各方面的實踐技能。因此，在高校實驗教學中要充分開展多種類型的實踐實習課程。比如我校化學（教育）專業的學生既有四大基礎化學的實驗教學實踐，還有針對中學化學教學的微型化學實驗、課程設計、化學教育師范實習（教育實踐）、專業見習等多種形式。同時，在各項實踐過程的實施中，讓學生明確可以獲得的收獲，強化成果考核，從收獲促進提高學生學習的參與主動性。②興趣實驗的設置與發展：提升興趣。通過學生組建“貴之烯”專業社團，在實驗教師的指導下設計興趣化學實驗，并在學生中通過藝術的形式傳播，展示化學的神奇魅力，提升學生對化學實驗的興趣。③結合師范院校特點：培養的學生能干，也能教；結合師范院校的專屬特點，發揮優勢，通過化學實驗教學的實施，使培養的學生能干，也能教。在實驗教學的過程中注重使學生學會對實驗教學本身的思考，讓學生體會到實驗教學的設計方法和理念，甚至在實驗教學過程中分小組進行，感受實驗教學中“教”的過程，讓學生有機會教學生，實現教學相長、深化學生對相應實驗知識點的理解。

3.學生潛力的充分挖掘——學以致用，向上攀登。在有吸引力、有驅動力的基礎上，必須通過合理設置，充分挖掘學生的潛力，從而保證實驗教學效果的展現。我校通過開放實驗的設置，結合科研助理制度、學科競賽參與、畢業論文設計等全方位的融合，使學生的實驗能力“學有用武之地”，實現在專業學科方面的攀登，檢驗實驗教學的效果。①開放實驗的設置：網絡配套、團隊督促。針對學生長期設置開放實驗，可以由學生主動提出開放實驗申請，結合網絡實驗教學平臺，提交開放實驗方案書、預約開放實驗室，使學生有機會自己組建實驗團隊，開展自主設計的實驗，無限擴展實驗教學內容范圍。同時，通過對學生開放思維下的實驗進行指導，擴展實驗指導教師的思路，甚至也可以將某些可行的開放實驗項目轉化為實驗教學項目。另一方面，學生在實施開放實驗的過程中可以通過團隊中的相互討論和相互督促，深化實驗知識的理解、養成良好實驗習慣，強化實驗互動。②科研助理制度：科研走到身邊。為了使學生接觸到專業教師的科研，讓科研更直接地促進實驗教學，可以開展科研助理制度，通過該制度，學生真正參與到科研團隊，在指導教師的幫助下，了解科研課題的相關知識，在科研實驗中掌握實驗知識點與實驗操作技能，培養學生的科研實驗能力，讓學生在學校中就掌握運用實驗知識解決科研問題或實際問題的能力。③積極參與各類學科競賽：在大平臺檢驗。鼓勵學生參與挑戰杯、希望杯、化工設計、化學師范技能、化學學科競賽等各類各層次的競賽，將學生放到全校、全省乃至全國的大平臺上去檢驗所學的理論知識和所掌握的實驗技能。尤其是注重競賽的受益面，比如采取預賽制度，盡量讓更多的學生參與到競賽中。通過競賽，引導學生學好專業實驗知識，并用于解決實際的問題。④強化畢業論文設計管理：鑄造化學人才。作為化學學科人才培養的最后關鍵步驟，畢業論文的管理是高校產品“出廠”之后的質量檢驗關口。而在畢業論文的實施過程中，實驗教學的進一步實施非常重要，作為實驗性的學科，對于所有化學的理工科學生，在畢業論文的階段必須要開展一定工作量的實驗，獲取翔實的實驗數據，方準許畢業。因此，通過畢業論文的管理強化，也是保證化學實驗教學的一道重要關卡。

四、結束語

面對普通高等院校21世紀培養更多應用型人才的訴求，提高理工科專業學生獲取專業知識的興趣和能力是提升學生專業素養的主要落腳點。提高實驗教學的互動性，使實驗教學以學生為中心，從多方面著手，使學生的眼、腦、手三方位同時充分投入，從措施上保證實驗教學的有效實施，從而提升實驗教學效果。

參考文獻：

[1]教育部等部門關于加強高校實踐育人工作的若干意見[EB/OL].教思政[2012]1號文件.

http：//www.moe.gov.cn/publicfiles/business/htmlfiles/moe/s6870/201209/xxgk_142870.html.

[2]張婷.淺談高師化學實驗教學改革——從一個學生的視角[J].大學化學，2012，27（6）：12-14.

[3]羊海棠，王園朝，宋艷江.以“偏光顯微鏡觀察聚合物的球晶”為例的高分子物理實驗項目改革[J].化學通報，2014，77（8）：813-813.

[4]徐瑜，徐偉明，周晶.魔芋精粉中葡甘露聚糖含量的測定——開放性化學實驗探索[J].大學化學，2011，26（3）：58-61.