依托實驗教學中心進行實驗教學改革

李倩倩, 蘇 新, 劉 豪, 魏士平, 楊 娟, 劉寶林

(中國地質大學(北京) 海洋學院, 北京 100083)

依托實驗教學中心進行實驗教學改革

李倩倩, 蘇 新, 劉 豪, 魏士平, 楊 娟, 劉寶林

(中國地質大學(北京) 海洋學院, 北京 100083)

依托中國地質大學海洋學院的“海洋地質與資源實驗教學中心”進行海洋科學專業實驗教學改革,拓展學生思維、培養學生創新精神、提高實踐技能,更好地培養應用型、創新型人才。以“海洋地質與資源實驗教學中心”項目作為開放實驗教學改革的切入點進行實驗教學改革,以開放促創新,培養學生的實踐創新能力,并在開放實驗室教學改革方面取得了一定成效。

實驗教學中心； 教學改革； 開放實驗室

為了改善海洋學院實驗教學條件、合理配置實驗教學資源、提升實驗室建設和管理水平,依托“海洋地質與資源實驗教學中心”進行實驗教學改革。“海洋地質與資源實驗教學中心”為實驗教學改革提供了基礎,實驗室集中了學校有關的技術設備和教學資源,對教學、科研和技術開發等形成了強大的支撐[1-3]。實驗室是高校教育實踐的重要場所,是培養人才技能的主要基地。實驗教學是高等教育的重要環節,它是理論教學的繼續和延伸,在培養具有綜合素質人才過程中占有不可替代的地位和具有至關重要的作用。管理實驗室不僅是管理其中的儀器設備,還需要有新型的管理理念和模式對實驗室進行實驗教學改革，以此來適應社會人才技能培育的新要求[4]。

1 實驗教學中心的建立

1.1 “海洋地質與資源實驗教學中心”的建立

2015年“海洋地質與資源實驗教學中心”(下稱中心)獲得學校實驗室與資產管理處和學校批準建立。中心在建設過程中逐步確立了以培養學生科學思維和實驗動手能力、創新能力為核心目標,以創業精神和創新能力人才培養為目標,以海洋地質學、海洋礦產資源、海洋環境與生物、海洋地球物理技術等學科交叉為特點,以組建學生科研團隊、申報和實施大學生創新研究項目為訓練平臺。鼓勵學生參加科技創新項目、海洋科技周、海洋知識競賽,構建大學生創新培養體系,致力于將中心建設成為海洋地質與資源創新人才的孵化中心、相關學科學生自主實踐中心、科技創新活動中心、國內重大學科競賽的培訓中心,以及創新實踐教學改革示范中心,為海洋學院及其相關院系在海洋地質、資源與環境以及地質地球物理結合等方面創新教育的實施建立良好的教學平臺。中心的發展以學院各教學實驗室為基礎,在現有創新實踐基地建設的基礎上,以教育部“海洋地質資源”學科建設為契機,將海洋地質和海洋地質資源的實踐教學作為一個整體,為實現學院及學校其他院系在海洋地質及資源學科的高層次人才培養目標提供更加有利的教學平臺。

1.2 “海洋地質與資源實驗教學中心”的規劃

充分利用全校相關實驗資源,在學院現有資源優化和整合的基礎上,大力挖掘和發揮中心海洋地質、邊緣海沉積盆地分析、海洋地球物理、海域盆地現代油藏技術方法等實驗教學優勢,開展基于新技術、新方法的實驗科學教學改革研究。在綜合各個層次實驗內容的基礎上,建立相關內容融合、貫通、交叉、滲透和相互聯系的實驗教學課程新體系，促進學生知識、能力、素質協調發展,理論、實踐、創新能力全面提高,培養學生在海洋地質、海洋資源、海洋化學、海洋生物與地質過程、海洋地球物理探測等相關領域從事應用研究等工作的能力,并建成實驗裝備精良、實驗設施齊備、實驗隊伍整齊、實驗教材先進、運作規范的實驗教學中心。

立足學院學科建設和社會需求,以海洋地質為核心,向海洋其他學科輻射,形成海洋地質、海洋資源、海洋化學、海洋地球物理與海洋生物—生態交叉、互補的學科方向,加快建成國內知名的重點實驗室平臺,努力實現實驗室平臺的開放與共享,為國家培養和輸送大量海洋生物地質專業創新實用的科技人才。

2 實驗教學改革

2.1 以學生為主體的實驗教學過程

開設海洋地質與環境實驗技術選修課,課程內容包括小型儀器的基本操作(球磨儀,冷凍干燥機等)、大型儀器的原理和操作步驟(ICP-OES,X-射線衍射,陰極發光能譜儀,總有機碳測定儀,近紅外光譜儀,粒度分析)。與此同時規范實驗教學管理,將實驗室的儀器調動起來,讓每個學生獨立操作。實驗教學突出學生主體地位,更加注重學生自主學習能力、分析解決問題能力、表達能力的培養。能夠讓學生盡早地、較多地接觸精密儀器,從而使現有的儀器能夠更好地為教學服務。實驗教學不僅僅是一門理論海洋化學課程的附屬部分,而是一門以學生為主體的實驗課程。同時加強學生的設計能力和科研素養的培養和訓練,培養綜合型、設計型、復合型人才。

2.2 開放實驗室

良好的科學素質只有在有科學研究的氛圍和環境中才能得到培養和熏陶[5],實驗室開放可以提高實驗設備的利用率,提高投資效益,而且可調動學生學習的積極性和主動性[6]。實驗室開放是實驗室資源優化利用的最佳形式。把實驗室開放作為實驗教學的課外延伸,不但能夠增加學生接受實驗訓練的機會,同時也為學生獨立思考問題、參與科研活動提供了訓練平臺,還可以提高儀器的使用效率[7]。

中心開放式管理,主要面向海洋學院海洋科學專業和學校相關專業，如地質學的學生開放。每年在實驗室參加創新實踐活動的學生約100人。參加“大學生創新實踐”項目的學生根據自己的喜好與教師的科研內容相結合,培養和熏陶學生對科學研究的素養和熱愛。學生參與過的大創項目有“潮水峪寒武紀鮞粒灰巖的成因及沉積意義”用顯微鏡觀察鮞粒灰巖、“多金屬結核構造特征及其環境意義分析”用陰極發光分析多金屬結核、“NIR光譜測水樣TOC性能研究”用近紅外光譜測定水中TOC的含量、“地衣對巖石的風化作用”研究了對巖石作用的真菌、“渤海灣潮間帶真菌的分離與純化” 研究了渤海灣真菌的作用、“華北地臺拉伸紀古海洋氧化環境研究——以北京下葦甸村為例” 研究拉伸紀古海洋沉積的氧化還原環境。

實驗室開放以后,學生進入實驗室做科研,不僅培養了學生嚴謹的科學態度,還通過教師的指導讓學生熟悉了科研工作的過程,使學生對科研工作產生興趣,并為學生以后的科研工作提供基礎。同時學生還會發表一些期刊文章,不僅有利于學院學科建設的發展,對學生自身也很有幫助。

2.3 實驗教材和內容的改革

圍繞“培養學生實踐能力和創新意識”,認真設計和構筑化學實驗教學新內容。全面學習相關的實驗教材，并根據實驗教學實際經驗,采取相關書籍或教材中的部分實驗項目,并結合實驗室的儀器和學院特色設計方案加入教材中,增加一些復雜的實驗以及需要學生動手設計的實驗。例如測定海水水質的質量分析包括測定海水中的總有機碳(TOC)實驗、測定海水中的化學耗氧量(COD)、生物需氧量(BOD)、測定海水中的總氮(TN)、測定海水中的總磷(TP)和葉綠素、測定海水中的金屬離子(Mg2+,Ca2+)、測定海水中的無機離子(NO3-,PO43-)、海水中總鉻的測定、海水中無機磷的測定、海水中有機質的測定、海水中溶解氧的測定、海水沉積物粒度分析實驗,從而完善整個教材內容,并將豐富后的教材作為實驗指導教材。

高質量的實驗教學,既可以傳授知識,培養能力和素質,又可以達到理論和實踐的統一[8-9]。

2.4 改變實驗授課與考核方式

改變以往的由教師包攬實驗,讓學生自己動手做實驗。由于教師擔心學生操作不了等離子發射儀、總有機碳測定儀、紫外光譜儀、近紅外光譜儀、X-射線衍射等一些貴重的儀器,從而手把手地指導他們操作,學生的思路受到了限制,親自動手的機會減少,并且還產生了依賴思想,這樣難以培養學生的實驗能力和素質。因此,改變以往的教學方式,進行驗證性實驗教學。驗證性實驗是以基本知識和基本技能的掌握為主要目的,通過實驗教學,使學生加深對專業基本理論的理解,增強對專業的興趣。

改革以后,首先要求學生審查實驗方案,弄清實驗目的和實驗方法,了解和掌握儀器設備的操作與使用方法,經指導教師同意后由學生自己獨立完成實驗,教師只是檢查結果,并提出問題,同時組織學生討論、分析。當實驗出現較大誤差時,指導學生查找原因。這樣既培養了學生的動手能力,又培養了他們嚴肅認真、實事求是的科學態度。

對實驗課程的考核方式也進行了一些改進,不但考核學生平時出勤率、課堂表現、操作規范、實驗報告質量等關鍵環節,還在期末設置專門的書面考試或面試來考察學生的實驗基本技能和對實驗內容的掌握程度；另外,學生從實驗的準備階段就進入實驗室,讓學生從頭到尾了解玻璃器皿的洗滌、標準溶液的配置和標定、儀器的維護和使用以及實驗結束后廢物的處理和實驗室的整理等內容,以培養學生珍惜實驗藥品、愛護實驗儀器的良好作風。主要目的是把實驗課教學提高到與理論課同樣的高度,培養出一批具有實驗操作技能的海洋科學專業人才。

3 結語

依托“海洋地質與資源實驗教學中心”進行實驗教學改革項目的實施改變了實驗教學的模式,豐富了實驗教學的內容,調動了學生參與科研的積極性和創造性,提高了學生的綜合素質和解決問題的能力。從教學內容、教學方法及手段、考核等方面進行改革與實踐,通過提出問題、分析問題、實驗操作、總結、再提出問題的循環模式進行教學,鼓勵學生打破思維定勢,發散性地思考、聯系性地思考,使實驗教學更好地在科研教學、人才培養和社會服務中發揮應有的作用。

致謝:感謝北京市高等學校教學改革中國地質大學教改項目“基于海洋特色的海洋科學實驗課教學改革研究與實踐”對本論文的資助和支持。另外還要感謝 “2014年校級優秀教學團隊建設項目”和“邊緣海盆地與地質資源”這2個教學改革項目對本論文以及整個實驗室教學改革的支持和幫助。

References)

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[2] 王娟.高校開放性實驗室的構建與管理[J].高等教育研究,2015(33):15.

[3] 鄒永與，鄭易之.開發重點實驗室,培養學生實踐能力和創新能力[J].實驗技術與管理,2006,23(3):109-111.

[4] 舒樂新,趙啟鐸,苗戎,等.教改背景下實驗室管理的探討[J].實驗室科學,2015,18(3):182-184.

[5] 時連君,萬殿茂,王芳,等.實驗室開放與創新型人才培養[J].實驗室研究與探索,2009,28(6):11-13

[6] 孫萍,崔怡.開放實驗室的探索與實踐[J].實驗室研究與探索,2006,23(7):869-871.

[7] 蔡英,余建潮,陳小菊.以資源共享為抓手提升實驗室管理質量[J].實驗室研究與探索,2011,30(6):363-365.

[8] 王春玲,孫爾康.大學化學實驗培養學生創新能力的探索[J].實驗技術與管理,2011,28(10):27-30

[9] 田曙堅,廖一平,焦書明.化學實驗課教學規律探析[J].大學化學,2005,20(1):25-29.

Experimental teaching reform by relying on experimental teaching center

Li Qianqian, Su Xin, Liu Hao, Wei Shiping,Yang Juan, Liu Baolin

(School of Marine Sciences, China University of Geosciences, Beijing 100083, China)

Relying on Marine Geology and Resources Experimental Teaching Center in School of Marine Science of China University of Geosciences (Beijing), the marine science experimental teaching reform is carried out to expand and cultivate students’ innovative spirit and practical skills and their application and innovation abilities. Taking the “Marine Geology and Resources Experimental Teaching Center” project as an entry point, the experimental teaching reform can promote innovation by opening and cultivate students’ innovative ability, which has obtained some achievements.

experimental teaching center; teaching reform；open laboratory

10.16791/j.cnki.sjg.2017.05.054

2016-11-27 修改日期：2017-01-15

北京市高等學校教學改革研究項目(JGYB201525)

李倩倩(1984—),女,河北石家莊,博士,實驗師,主要從事實驗室技術管理研究.

E-mail：nancylgq@cugb.edu.cn

G642.0

B

1002-4956(2017)5-0215-03