探索研究性實驗項目在《儀器分析》實驗課程教學中的應用實踐

賀建武　(吉首大學實驗室與設備管理中心,湖南 吉首 416000)

彭清　(吉首大學臨床醫學院,湖南 吉首 416000)

劉祝祥　(吉首大學生物資源與環境科學學院,湖南 吉首 416000)

嚴溶　(長江大學地球科學學院,湖北 武漢 430100)

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探索研究性實驗項目在《儀器分析》實驗課程教學中的應用實踐

賀建武(吉首大學實驗室與設備管理中心,湖南 吉首 416000)

彭清(吉首大學臨床醫學院,湖南 吉首 416000)

劉祝祥(吉首大學生物資源與環境科學學院,湖南 吉首 416000)

嚴溶(長江大學地球科學學院,湖北 武漢 430100)

[摘要]傳統的實驗教學內容主要為一些驗證理論知識的驗證性實驗項目，雖然強化了學生對理論知識的認識，但實驗項目幾乎多年一成不變，實驗結果可預期易重現，學生對此類實驗項目的興趣普遍不大，且部分實驗項目出現了重復開設的現象，直接降低了學生對實驗教學的預期。為提高實驗教學質量，在《儀器分析》實驗課程教學過程中設計了探索研究性實驗項目，主要從項目論證、項目實施和教學效果等方面介紹了探索研究性實驗項目在實驗教學中的實踐情況。通過項目實施，將學生實踐創新能力培養貫穿教學活動的始終，在學生培養方面取得了較好的效果，同時也提高了實驗室的共享程度和儀器使用率，使教學資源能更好地為教學服務。

[關鍵詞]探索研究性實驗項目；《儀器分析》課程；實踐研究

實驗教學是創新型人才培養的重要環節，目前社會對高校創新型人才培養提出了更高的要求，實驗教學改革的呼聲日盛，教育部在《關于加強高等學校本科教學工作提高教學質量》(教高[2004]4號)中首次提出了“開出一批新的綜合性、設計性”實驗的要求[1]，隨后，在《教育部關于開展高等學校實驗教學示范中心建設和評審工作的通知》中提出“加強綜合性、設計性、研究創新性實驗”的意見[2]，引導高校進行了實驗教學改革，主要體現在對教學理念的更新[3]、管理體制改革[4]、實驗教學體系的優化[5]、實驗教學內容和方法以及手段的不斷改進[6]、師資隊伍建設[7]等諸多方面。下面，筆者以《儀器分析》實驗課程為研究對象，通過對教學內容的優化，設計了部分探索研究性實驗項目，并將其應用到實驗教學過程中。

1探索研究性實驗項目設計的原則

傳統的實驗教學內容主要為一些驗證理論知識的驗證性實驗項目[8～10]，雖然強化了學生對理論知識的認識，但實驗項目幾乎多年一成不變，實驗過程和步驟雖然詳實，但實驗結果可預期易重現，在教學過程中發現學生對此類實驗項目的興趣普遍不大[11，12]。同時由于不少理論課程的基礎知識有著很強集成性和交融性，部分實驗項目出現了重復開設的現象，也直接降低了學生對實驗教學的預期。面對這些客觀存在的問題，對傳統的實驗項目進行整合、改造，減少演示和驗證性實驗，增加綜合性、設計性實驗，開出部分研究創新性實驗就顯得尤為重要。

1.1項目優化組合要符合人才培養的客觀規律

實驗項目的優化組合過程中，要特別注意符合大學生培養的客觀規律，總體把握“加強基礎、拓寬專業、注重實踐、培養能力”的指導思想[13]，注意項目設計應由淺到深、先基礎后探索，注意層次性等特點。教學內容設計應在人才培養普遍性規律的基礎上，呈現出適應性、多樣化、靈活性和發展性的特性，具體操作而言，在制定實驗大綱與目標的規范基礎上，將實驗項目設計成基礎型、綜合設計型和探索研究型3個不同層次的實驗項目，同時要控制好不同層次實驗項目所占的比例，滿足不同層次的學生的需求。

1.2項目設計要體現學生實踐創新能力的培養

探索研究性實驗項目是實驗教學內容中最能體現對學術實踐創新能力培養的部分[14]，因此在設計上要與基礎型和綜合設計型有所區別。對學生來說，對項目進行過程的實驗方法、實驗過程和實驗結果3個方面都有更高的要求。探索研究性實驗項目的實驗方法應該有多種選擇的可能性，體現出探索性的特點；實驗過程應給學生足夠的自由度，加強項目可研究性的特點；實驗結果應要求學生進行分析，培養學生科學思考問題，提高用科學揭示自然現象的能力。

1.3項目設置要保證實驗教學的正常有序開展

探索研究性實驗項目屬于正常實驗教學內容，在課程安排上應該要結合教學的實際情況，科學安排項目實施的時間和場地。要特別注意項目所涉及的交叉知識和現有的教學資源，承擔教學任務的實驗教師應與教務部門和實驗室管理人員多方協調，確保探索研究性實驗項目能在正常實驗教學的范圍內組織實施，避免在項目實施過程中出現時間、場地、儀器等因素沖突的情況。因探索研究性實驗項目在實施過程中，學生們有一定的自主權，授課教師應該提供實驗室安全的教育，避免在課程開展過程中出現意外。

2《儀器分析》探索研究性實驗項目的實施

探索研究性實驗項目在實驗教學工作中要注重循序漸進，授課時間要安排在基礎的演示和驗證性實驗、綜合性實驗之后，確保在掌握前期基礎知識、基本實驗技能科學態度的基礎之上，才能開展探索研究性實驗。在《儀器分析》實驗課程教學中，探索研究性實驗項目與設計性實驗項目同時進行，面對不同能力層次的學生進行自由選擇，實行分層一體化教學。

2.1項目在課程內容中的構成

表1　《儀器分析》實驗課程實驗項目

注：帶*的項目為探索研究性項目，在教學中與設計性項目同時進行，供不同能力層次的學生選修。

《儀器分析》課程實驗項目包括2項基礎性項目、3項驗證性項目、3項綜合性項目、2項設計性項目和2項探索研究性實驗項目。從構成中來看，“三性”實驗(驗證性、綜合性、設計性)比重占本門課程實驗項目的83.3%?；A性實驗項目只占項目總數的16.7%，如表1所示。基礎性實驗項目所占的比重很小，課程的核心部分是鍛煉學生實踐創新能力的“三性”實驗項目。

2.2探索研究性實驗項目教學組織

在項目教學組織過程中，首先是對《儀器分析》入門的介紹，介紹了常見的實驗方法概論和樣品準備與數據處理概括，這是學好《儀器分析》的基礎性知識，也作為基本教學單元納入了教學大綱。

紫外光譜分析、氣相色譜分析和高效液相色譜分析作為驗證性實驗項目，該類型項目在教學過程中堅持以學生為主體，教師為主導的方針，培養學生根據理論知識分析儀器分析過程和結果的能力，逐步引導學生發現問題的能力。

綜合性實驗項目包括了氣相-質譜色譜分析實驗、紅外光譜分析實驗和原子吸收光譜分析實驗3個實驗項目，在教學過程中體現了內容的綜合性，分析學生對象的專業課程知識點的內在聯系，設計符合授課對象專業的項目，培養學生綜合運用學科知識的能力和創新意識。設計性實驗完全由學生為主體，通過對所學實驗項目的把握，分析授課老師提供的樣品，獨立完成實驗過程。該類型項目注重增強學生的實踐動手能力、溝通協作能力以及創新意識，通過項目的完成，可提高學生的學習成就感。

與設計性實驗項目教學同步的是探索研究性實驗項目，該類型的項目在樣品選擇、實驗儀器選擇、實驗設計、時間安排上完全由學生自主，授課教師只提供論證項目的可行性和過程監管而不直接參與實驗，充分挖掘學生的自主能動性，培養學生的科學素養，探索研究性實驗項目是《儀器分析》實驗課程難度最高的實驗項目，只能滿足部分能力層次較高的學生選修。

2.3項目過程監控與成績評定

圖1　《儀器分析》實驗課程分層次考核體系

實驗過程監控是保證實驗教學質量的關鍵，成績評定是檢查和評價教學效果的重要手段[15]。從考核內容來看，該課程主要圍繞學生在授課期間的實踐能力、創新能力和綜合能力為監測指標，分值占總成績的60%，期末的課程考試考核占總成績的30%，出勤表現和平時項目參與以及操作方面給予權重為10%的比例，構建分層次的評價體系見圖1。這種重培養過程的考核體系不簡單以課程考試成績來評價學習效果，核心在推動提高學生實踐動手能力培養過程，注重激發學生參與實驗項目的興趣，提高學生科學思維和敢于創新的積極性。提高部分探索研究性項目讓有需求的學生自主選修，旨在學生創新和科學素養的培養。從考核表現形式來看，有出勤考核、實驗設計、實驗過程監測、實驗報告等多種形式，靈活多樣的考核方法，讓不同能力層次的學生都有機會參與到適應的實驗項目中來，體現因材施教的教育理念。

3教學效果

探索研究性實驗項目教學是為了滿足較高能力層次的學生而開設的實驗項目，在設計的過程中充分考慮教學循序漸進的基本規律，科學合理安排時間，內容上充分考慮學生所學知識的連貫性和知識的綜合性，既要求對基本知識的掌握，又要求選修的學生具備較好的實驗設計能力、實驗操作技能和對實驗結果的分析能力。通過該類教學項目的實施，充分調動了學生的實驗積極性，培養了實踐創新能力、提高了科學素養。近年來對選修此類項目的學生進行了跟蹤，不少參與本課程探索性研究實驗項目的學生通過系統的鍛煉，為參加各類型的學生科研項目打下了較為堅實的基礎。2015年參與了湖南省大學生創新訓練項目6項、國家大學生創新項目2項；在畢業設計中也得到指導教師的充分肯定，部分考研復試回來的同學都積極反饋自己在實踐操作方面得到錄取單位的認可；用人單位對學生的動手能力和解決問題的能力做出了較高的評價。

4結語

實驗教學要取得滿意的效果，從實施探索性研究實驗項目的經驗來看，項目設計以學生為主體，充分調動學生參與項目的積極性是重點；對實驗過程監控和科學合理的評價是保證實驗教學質量的關鍵。實驗教學活動中只有解決了科學設計實驗項目和教學過程監控，才能真正把學生實踐創新能力培養貫穿教學活動的始終，同時也能很好的利用學校的教學資源，提高實驗室的共享程度和儀器使用率，讓教學資源更好地服務教學，提高實驗室的投資效益。

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[編輯]辛長靜

[引著格式]賀建武，彭清，劉祝祥，等.探索研究性實驗項目在《儀器分析》實驗課程教學中的應用實踐[J].長江大學學報(自科版)，2015,12(31)：79~82.

[中圖分類號]N4

[文獻標志碼]A

[文章編號]1673-1409(2015)34-0079-04

[作者簡介]賀建武(1985-)，男，碩士,助理實驗師，現主要從事實驗室與實驗教學管理方面的研究工作；

通信作者：嚴溶，yr0270@163.com。

[基金項目]湖南省普通高校教學改革研究項目(湘教通[2012]401號)；吉首大學實驗教學改革研究項目(2014JSUJGB30，教通[2014]49號)。

[收稿日期]2015-06-24