面向科學教育專業的自然科學實驗平臺建設

齊海燕 楊光敏 賀小光

長春師范大學物理學院 吉林長春 130032

面向科學教育專業的自然科學實驗平臺建設

齊海燕 楊光敏 賀小光

長春師范大學物理學院 吉林長春 130032

以科學教育專業的人才培養目標為出發點，建立了自然科學實驗平臺；通過優化整合資源，加強內涵建設，提高整體隊伍素質，實現了資源利用的最大化，平臺的可持續發展。

科學教育專業；實驗平臺；建設；實踐

1 調配資源 整體優化 奠定堅實的平臺硬件基礎

根據教學實際，自然科學實驗平臺主要依托物理實驗教學中心，整合物理、化學、生命科學、城市與環境科學4個學科的實驗資源，在原有先進設備(掃描電鏡、激光拉曼光譜儀、真空鍍膜機、熱重分析儀、紫外—可見吸收光譜儀等)的基礎上，追加投入各級各類建設經費800萬，購置更新儀器、擴大儀器套數。硬件條件改善為師生提供了良好的實驗環境，既滿足了綜合設計性實驗、創新性實驗等現代化實驗教學的需求，又能使學生了解前沿科技動態，培養學生良好的科學素養。

由物理學院牽頭并統一管理，化學、生命科學、城市與環境科學3個學院協助共同建設自然科學實驗平臺。根據科學教育專業的特點，將其他3個學

院部分實驗室資源優化共享，既提高了儀器設備的利用率，又與該專業培養復合應用型人才的培養目標相一致。

2 精選內容 變革方法 注重平臺的內涵建設

自然科學實驗平臺建設之初，投入了大量資金用于實驗室條件的改善，但平臺的運行并不能單純依靠硬件條件，必須輔以完善的軟環境。以內涵建設為手段，加大對教學理念、教學內容、教學方法、管理機制的改革力度，使軟環境得到提升，從而做到“以軟帶硬、軟硬結合”[3]。

2.1 更新理念 精選內容

自然科學實驗平臺以科學教育專業的人才培養目標為出發點，本著強化實驗基本技能、注重過程方法、提高科學素養為原則[4]，以培養實踐和自主創新為提升，根據教學實際，精選物理、化學、生命科學、城市與環境科學4個學科的實驗內容，構成4個梯度、5個模塊、6個階段的實驗平臺。4個梯度指預備實驗、基礎實驗、綜合實驗、自主設計實驗，由簡單到復雜、單一到綜合、循序漸進。5個模塊指物理學模塊、化學模塊、生命科學模塊、環境科學模塊、地球和空間模塊，覆蓋了培養方案中要求掌握的基本技能、綜合技能、現代實驗技術。6個階段指大學1～3年級所經歷的6個自然學期，大學一年級上學期對應預備實驗梯度，大學二年級對應基礎實驗梯度，大學三年級上學期對應綜合實驗梯度，下學期對應自主設計實驗梯度。

在精選實驗內容上，堅持保留經典，如長度、液體密度的測量等實驗。注重交叉學科有機融合，如普通光學顯微鏡的結構及臨時裝片的制作結合了物理和生物2門學科的相關技能。引入新技術、新方法開闊視野，如流體導熱系數的高精度測試引入了目前最先進的熱線法。充分激發積極性，鼓勵學生自主選題，如學生自主完成的基于IVO透明導電薄膜的有機電致發光器件。

1.2.2 免疫組化檢測 切片常規脫蠟，水化，將切片浸于0.01 mol/L枸櫞酸緩沖液(pH6.0)中95 ℃高壓熱修復，3%H2O2孵育10 min；滴加正常山羊血清封閉，室溫孵育；滴加兔單克隆抗PLAGL2抗體(一抗，購自英國abcam公司，濃度1∶800)，4 ℃冰箱中過夜孵育；滴加DAKO ChemMate EnVision試劑(二抗，購自美國DAKO公司，濃度1∶800)，37 ℃恒溫箱中孵育30 min；DAB顯色，蘇木精復染，梯度乙醇脫水，二甲苯透明，中性樹膠封片，鏡檢。

2.2 變革方法 多元考核

2.2.1 增加實驗室開放時段

傳統的實驗課教學，課前學生依靠講義或教材預習、課上教師講解指導、學生操作，模式單一，且效果不理想，有限學時內為完成實驗，很多學生盲目測試數據。延長實驗室開放時間和增加開放時段后，學生可自主選取時間實地預習，結合原理熟悉實驗設備；也可以實驗后，反復操作查找失敗原因[5,6]。

2.2.2 突破實驗室有限空間

在自主設計實驗這個梯度，學生可以參與教師的助研項目、自己承擔大學生創新創業項目以及各類學生競賽項目，在教師指導下自主完成創新實驗[7]。充分利用實驗室的現有資源，打破課內課外空間局限，提高了學生的積極性，也增進了師生之間的交流互動。

2.2.3 多種考核評價方式相結合

在預備實驗、基礎實驗梯度，采用平時成績、實驗操作、期末成績各占一定比例的傳統評價方式；在綜合實驗、自主設計實驗梯度，采用提交實驗論文、設計作品或實驗改進方案等靈活的評價方式[8]。

2.3 強化管理 善抓落實

物理學院負責統籌安排自然科學實驗平臺的管理和運行，先后制訂了《實驗室安全管理制度》《儀器使用管理制度》《藥品使用管理制度》《實驗技術人員崗位職責》等制度守則。由物理實驗教學中心主任兼任平臺總負責人，聯合其他實驗室主任，對各實驗室及專職人員考核監督，定期檢查實驗室安全、設備使用、教師出勤、學生反饋、環境衛生等環節。制度健全、嚴格執行、善抓落實，使自然科學實驗平臺的日常工作事半功倍、井然有序，獲得了廣大師生的一致認可。

3 提高素質 定期研討 推動平臺隊伍的良性發展

平臺整體人員素質的高低直接決定著實驗教學質量的好壞。一支結構合理、高素質、高水平、相對穩定的實驗教學隊伍是自然科學實驗平臺賴以發展的關鍵[9]。

3.1 專業化的教師隊伍

目前，自然科學實驗平臺現有專職人員33人，平均年齡40歲，是一支精力充沛、勇于創新的隊伍。

其中教授4人、副教授7人、講師11人，高級實驗師3人；實驗教師中具有博士學位的9人、碩士學位的11人(其中5名教師獲得科學教育專業相關的學位)，在讀博士5人。另外為了配合科學教育專業的人才培養方案，還聘請了校外專家5人。

3.2 嚴格的定時研討例會

為了實現自然科學實驗平臺的有效管理，促進平臺上下的溝通與合作，始終堅持每月兩次的例會研討[10]。匯總每月實驗教學中存在的問題，追蹤問題解決進度、交流實驗教學的經驗，并定期聘請科學教育專家及一線科學課程教師進行合作研討。通過集思廣益、互動互助，不斷提出改進性的工作方案，提高平臺工作效率。

3.3 靈活的教師進修與培訓

配合平臺的管理制度，充分調動專職人員的積極性，促進人員的良性流動，要求副高級職稱及博士學位的平臺工作人員具有半年以上的外地進修或訪學經歷。鼓勵在職青年教師攻讀博士學位，并給予額定工作量減半的寬松政策。分期分批組織平臺工作人員參加各類設備交流培訓，提高實驗人員的專業素質。爭取出國進修名額，每兩年派遣1名專職人員赴歐美發達國家的研究機構或高校學習，提高實驗人員的科研能力。

4 勇于探索 師生共創 確保平臺的工作實效

自然科學實驗平臺運行至今，為中小學輸送了大批科學教育本科師資，學生的實驗技能得到大幅提升，更激發了學生參與創新實踐的熱情。近五年，由本專業學生獨立申報的大學生創新創業項目達到了11項，其中國家級3項，省級5項；并獨立發表了學術論文十余篇；獲得吉林省“挑戰杯”大學生課外學術科技作品二等獎1項，三等獎3項。

同時，平臺的專職人員在教研、科研方面也取得了驕人的成績。由平臺專職人員主持的吉林省教育科學規劃項目6項、各類省級教改項目10余項、國家青年基金3項、吉林省科技廳青年基金3項、吉林省教育廳社科項目1項、吉林省教育廳自然科學項目13項。通過教學與科研的相互促進，帶動了整個平臺的學術氛圍，使日常實驗教學貫穿了科研創新的理念，加速了人才科學素養的提高[11]。

5 結束語

科學教育專業雖已發展15年，但依然是一個新興專業，關于這個專業的定位和課程設置仍有大量問題需要探索[12]。自然科學實驗平臺的建設正隨著專業的發展逐步完善化、規范化；下一階段，應建立網絡化、信息化的實驗管理系統，實現平臺的智能化運行。

[1] 中華人民共和國教育部.基礎教育課程改革綱要(試行)[EB/ OL].[2001-06-08].http://www.gov.cn/gongbao/content/2002/ content_61386.htm.

[2] 于繼東.科學教育專業實驗體系的構建[D].長春:長春師范大學,2010.

[3] 刁鳴,王松武.實驗教學示范中心建設的體會:八個相結合[J].實驗技術與管理,2006,23(9):4-6.

[4] 黃媛.科學教育專業“普通化學實驗”設計[J].實驗室研究與探索,2009,28(11):149-152.

[5] 饒震紅,杜鳳沛.從提高科技競爭力視角思考本科生實驗教學內涵建設[J].實驗技術與管理,2015,32(12):13-15.

[6] 盛力,劉濤,沈洪.挖掘內涵 提升形式 建設“混凝實驗”精品項目[J].實驗技術與管理,2015,32(5):28-30.

[7] 梁麗.構建分層次實驗教學體系培養創新型人才[J].實驗室研究與探索,2014,33(1):217-219.

[8] 高潭華,鄭福昌,蘇春燕.地方性應用型工科院校大學物理實驗平臺建設[J].實驗技術與管理,2016,33(1):166-168.

[9] 錢大益,劉云,弓愛軍.對自然科學基礎實驗中心建設的思考[J].實驗技術與管理,2006,23(9):11-14.

[10] 肖利,張頔,劉茂軍.地方高校國家級實驗教學示范中心建設實踐[J].實驗技術與管理,2014,31(10):153-155.

[11] 齊海燕,陳敬艷,史俊杰.以科研促教學的拔尖人才培養模式探索[J].才智,2015(5):70.

[12] 王海燕.貴州省高師院校科學教育專業課程設置中的一些問題與探討[D].貴陽:貴州師范大學,2007.

Construction of the Natural Science Experimental Platform for Science Education Major

Qi Haiyan, Yang Guangmin, He Xiaoguang
School of Physics, Changchun Normal University, Changchun, 130032, China

Based on the personnel training goal of science education major, Changchun Normal University has built the natural science experimental platform; through integrating resources, enhancing connotation construction, and improving the overall quality of the faculty, the university maximizes the resource utilization and ensures a sustainable development of the platform.

science education major; experimental platform; construction; practice

2016-05-10

齊海燕，碩士，講師。楊光敏，博士，副教授。賀小光，碩士，教授，物理學院院長。

2015年度全國科學教育研究規劃課題(編號：B2015-011-006)；2015年度吉林省高等教育學會高教科研課題(編號：JGJX2015D156)；2015年度長春師范大學教育教學研究課題《高校青年教師教學能力提升方式與途徑研究》(編號：201512)；2016年度吉林省教育科學規劃課題《科學教育師范生整合技術的學科教學知識(TPACK)發展研究》(編號：GH16451)；2016年度長春師范大學高等教育教學研究課題《TPACK視閾下科學教育師范生的發展現狀與策略研究》。