新工科背景下的學分制化學實驗教學改革初探

寇瑩瑩 張君枝 孫金棟

摘? 要：新工科理念和學分制教學管理制度相結合，有利于新工科應用創新型人才的培養。我校為適應新的管理模式和理念，對大類基礎實驗課化學實驗課進行了教學改革的初步探索。從網絡化選課系統的建設運行、課程內容改革、教學手段和方法改革、成績管理模式改革等多方面進行了探討，取得了一定的進展。

關鍵詞：新工科;學分制;化學實驗教學改革

中圖分類號：G642? ? ? ? ?文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2096-000X（2020）06-0135-03

Abstract： The combination of new subject concept and credit system teaching management system is conducive to the cultivation of innovative talents in new subject application. In order to adapt to the new management model and concept， a preliminary exploration on the teaching reform of chemical experiment course in basic experimental courses is carried out in our university. This paper probes into the construction and operation of network course selection system， the reform of course content， the reform of teaching means and methods， and the reform of achievement management mode， and makes some progress.

Keywords： new subjects; credit system; chemical experiment teaching reform

學分制是以選課為核心，教師指導為輔助，通過績點和學分來衡量學生學習質量的先進的教學管理制度，是高校為適應社會人才類型多樣化需求所采取的一種教學管理模式[1，2]。它的本質是給高等院校的學生提供更多的自主學習的機會，針對學生的不同的學習愛好和興趣有效提高學生學習的效率，為社會培養更多的應用創新型人才。學分制在國外眾多高等院校非常普遍，近年來國內各大高等院校也陸續實行起來。

我校自2016年開始實行學分制教學管理后給我們的大類基礎課普通化學實驗、無機化學實驗等化學實驗課的排課帶來了很大的困難。學分制雖然在化學實驗課中的實施有利于增強學生的學習興趣;但是在我們的實際教學過程中，受教師、實驗場地等方面的限制，如果還要沿襲以往的傳統授課模式，對學生的長遠發展不利。因此，進一步完善實驗教學體系的網絡化建設，才能更好的培養學生的實踐創新能力。

2017年，國家教育部提出了“新工科”理念，在全國各大高校均掀起了新工科建設的熱潮。新工科理念的內涵在于以立德樹人為引領，以應對變化、塑造未來為建設理念，以繼承與創新、交叉與融合、協調與共享為主要途徑，培養未來多元化、創新型卓越工程人才[3，4]。新工科理念與學分制的教學管理制度相結合，將新的實驗教學方法和理念引入本科實驗課堂，能夠更好更有效的將學生培養成為新工科應用創新型人才。

我校的大類基礎化學實驗課涉及環境與能源工程學院、土木與交通工程學院、電氣與信息工程學院等二十多個行政班八百余名學生。實行學分制后，我們實驗課的排課，上課，成績管理等都面臨極大的困難需要解決。因此，我們從網絡化選課系統的建設、課程內容改革、教學手段和方法改革、成績管理模式改革等多方面進行了探討，取得了一定的進展。2017年新工科概念提出后，我們又結合新工科的內涵做了進一步的探索和調整，使我們的改革更加的完善，能夠更有利于新工科應用創新型人才的培養。

一、網絡化選課系統的建設運行

在未實行完全學分制前，學校的排課都是按照行政班，我們的化學實驗課一般是在理論課開課4周后由實驗老師與上課班級的班長溝通協調時間安排實驗課程，班次一般在20個左右，因此按每個項目兩周內上完來計劃安排。學生們的空閑時間較少，班次又多，所以安排起來還是有一定的困難。但是學生們的班級課表是統一的，也給我們安排課程帶來了很多便利。

學校2016年在兩個學院試點實行學分制后，不再有班級課表，無法通過與班長溝通協調時間安排實驗課程，因此，我們開始實行實驗課選課制。由于時間緊，任務重，我們先是自己開發了一個小的選課程序供學生選課用，但是只能一個班、一個班選，時間上也是隨機設定的，存在很大的局限性，導致有部分同學選不上課程，老師們也要一直與學生們溝通協調，持續時間長，選課效果也不太好。由于實驗課是訓練學生的實踐動手能力，儀器臺套數有限，實驗室空間有限，因此上課人數不宜過多。開始上課后，有部分同學不能按選課時間按時上課導致個別課堂出現人多秩序混亂的現象。

2017年國家教育部提出了“新工科”理念后，網絡信息化辦公發展迅速，學校和學院實驗課網上選課系統建設完成。學生們運用新系統選課，雖然出現了不少的問題，但是經過工程師和老師們的積極配合基本解決。網絡化選課比去年縮短了時間，有了一定的改進。但是由于學生們對實驗課的了解太少，選課過程需要一直全程指導，后面的上課也出現了去年的情況。通過調研我們了解到是部分同學對實驗課的認知太少，認為跟理論課一樣，老師們講的時候也沒有認真去聽。

2018年我們總結前一年的經驗教訓，采用項目制選課，限制每堂課的選課人數，最少開課人數。選課前每個班級至少2名班干部參加系統培訓，我們從實驗課的課程性質，上課要求，實驗報告的要求，項目制選課如何進行等對學生進行了一系列的培訓，并強調選課完畢一律按照選課時間上課，不得隨意調換，而且每個項目必須做實驗才會有成績，只寫報告不做實驗本項目一律0分。要求培訓的班干部回去要跟班里每個同學都傳達到并幫助其完成選課。通過培訓和項目制選課，大大提高了選課效率，老師們也不用再時時刻刻解答學生的選課問題了。而且在后面的上課過程中明顯看到學生們不按選課時間上課的少了，課堂極少出現人數過多或過少的現象，教學效果明顯提高。

我們的化學實驗課針對的是大學一年級新生，學生們剛進入大學，還沒有完全適應大學的學習方式和生活。因此，我們要更有耐心的引導大一新生適應我校的學分制選課和教學管理制度。

二、課程內容改革

化學實驗主要是大一新生的基礎課，旨在鍛煉學生的動手能力和培訓基本的實驗技能。在新工科理念的影響下，化學實驗課除培訓基本的實驗技能外更應該注重鍛煉學生的團結協作能力和獨立思考問題解決問題的能力以適應當今社會的發展。作為一門公共基礎實驗課程，教學內容不能夠偏深偏難，有些陳舊過時，實際應用少的內容可以進行適當調整。化學理論課上學生們大多認為這門課用處不大，學習興趣少。尤其是土木學院，電信學院等外學院的學生他們僅大一上學期學習普通化學理論課，實驗課僅有8學時，課時比較少。因此，我們應當根據不同的專業特點，首先在理論課上降低理論難度，加強與實際專業問題的結合，使理論課的教學內容能夠引起學生們的學習興趣并且通俗易懂[5]。這就需要理論課老師和實驗老師相互配合，及時在課堂上補充反映學科發展狀況的新內容，如電化學中加入綠色環保電池等，同時配合實驗內容的改革，這樣使得教學內容緊跟學科前沿，能夠很好的激發學生的求知欲，不像原來的普通化學教學內容各專業都一樣，缺乏專業的針對性和實用性。

化學實驗的課程宗旨是在于基本技能的培養和團結協作、獨立思考問題解決問題能力的鍛煉。基本技能是指為順利完成實驗任務，由一連串動作（包括操作動作和心智動作）組成的，經過練習而達到自動化的心智和操作活動方式[6]。實驗技能的培養為學生們以后的專業學習和大學生科技創新活動打下了良好的基礎。為此，我們對不同專業的實驗內容也進行了相應的調整，如：環境與能源工程學院給排水和環境專業在以后的課程中還有很多與化學相關的內容，因此，我們就注重培養學生的基本操作技能和常見的儀器使用方法。采取詳細講解并示范，對一些常用的基本操作和常見的儀器使用方法要不厭其煩的詳細講解并示范，還要把常見的錯誤使用方法逐一點評，以加深其印象[7]。在實驗內容方面，要涉及的面更廣一些，要學生們上完課后學會配制一定濃度的酸、堿標準溶液，并學會如何進行標定和滴定，學會使用移液管，量筒等計量設備，加強同學們相應的實驗技能訓練。

實行項目制教學，盡量壓縮演示性、驗證性實驗，引導學生多選擇新的綜合性設計性實驗。“學起于思，思起于疑”，我們以綜合性設計性實驗項目為導向，引導學生整合和應用自身所學的理論知識，勤于思考，勇于實踐，多多動手自己解決項目中所遇到的問題。比如酸堿中和實驗，只講述需要粗略配制氫氧化鈉溶液作為標準溶液，至于如何標定氫氧化鈉溶液，選擇哪種基準物質，選擇哪種指示劑指示終點均由學生自行解決。通過這些訓練，能夠很好的增強學生自主分析問題，解決問題的能力。可以使同學們學會將知識應用到實際學習和生活中，初步學會如何利用現有的條件和實驗方法，設計合理可行的實驗方案來進行科學探索和研究。從“要我學”逐漸培養學生“我要學”的自主學習意識，從而構建起學生自己的學習方法和知識體系，融會貫通，提高學生分析問題和解決問題的能力。針對學生的不同的學習愛好和興趣，設計不同的實驗內容，不僅能夠有效提高學生的學習效率，也能夠為學生提供更多的自主學習的機會，有利于將學生培養成為適應社會需要的應用創新型人才。

三、教學手段和方法改革

環境與能源工程學院實驗教學中心的建設是以培養學生實踐創新能力和適應社會需求為宗旨的。完全學分制和新工科背景下實驗教學中心的建設和發展必須要進行教學方法與手段的改革，系統全面地優化教學內容，充分發揮實驗教學中心的示范和引領作用以全面提高學生的創新思維和實踐能力。完全學分制使得學生的培養不再是“一個模子刻出來”而是“個性化培養”這也是新工科人才培養的亮點之一。“個性化培養”是指在尊重學生個性的基礎上分層分類培養，積極開發學生的創新思維和實踐能力[8]。我校為培養學生創新能力有各種的大學生創新訓練、專門的創新實驗室以及 “挑戰杯”全國大學生課外學術科技作品競賽節能減排大賽、創新創業大賽等各種比賽并設有創新學分。鼓勵學生跨學科跨專業探索創新。為適應注重需求，我們的實驗課也需要進行教學手段和方法的改革，在教學過程中多融入課外專業相關知識，減少一些常規知識和理論課上講過的內容，注重培養學生的創新思維和獨立思考的能力。這是對學生理論知識和技能的綜合考量與檢驗，是培養應用型人才不可或缺的環節。課上采用PPT和微視頻相結合的方式授課，將一些常見的操作錯誤給大家重點講解，儀器操作的重點和難點要詳細介紹，如實記錄數據，計算課下做只在課上做簡單講解。錄制實驗微課供學生課前預習和參考。微課是記錄教師圍繞著知識點或教學環節而進行的簡短、完整的教學活動過程[9]。實驗教學課程庫的建立，不僅強化了學校信息化教學平臺的建設，還能促進實踐實驗教學課程的利用，彌補當前高校實踐課程不受學生重視的不足。目前“高校信息化”越來越普遍的教育背景下，如何構建 “微課”教學資源并利用其引起學生的學習興趣從而主動去進行個性化的學習甚至是終身學習是培養應用創新型人才非常重要的環節。網絡課程資源可以讓學生的選擇性學習更強，時間的可支配性更好，有利于學生的全方位發展[10]。充分利用多媒體和微信群，多方搜集視頻資料，讓學生隨時隨地利用碎片化的時間來掌握相關知識，并及時解決同學們的疑問。還要將一些容易出現錯誤從而對人體造成傷害的項目及操作錄制起來給學生們觀看增強其安全意識和認知。

四、成績管理模式改革

完全學分制教學模式下，實驗教學也發生了變化，不再是傳統的課堂教授，而是引入了現代化的教學管理系統，從選課到預習等都可以在網上實現，以后還有可能會實現實驗報告信息化。這樣使得不同層次的學生的學習都有一定的學習目標和資源，相應的我們的教學考核標準也要細化明確。教學內容和教學方法改革后，網絡學習資源變得豐富了，可以設置預習階段評分模塊，課上實驗操作和同學間的相互協作模塊，實驗數據記錄和處理、報告撰寫模塊，這幾個合在一起綜合評價學生的實驗成績。尤其是2018年培養方案改革后，許多實驗課都設成了獨立成課，不再與理論課合在一起給成績更是能夠引起學生們對實驗課的重視。

合理的考核方式不僅能真實地反映出課堂教學效果，了解學生對實驗技能的掌握狀況，還能激發和調動學生的學習積極性，從而達到我們的人才培養目標。因此，為了督促學生認真對待每一個實驗環節，達到培養學生綜合實驗技能的目的，我們采用平時考核成績（實驗課出勤、實驗預習、實驗操作和實驗報告）與期末考核相結合的方式。讓學生把精力放在“學”而不是“考”上，最終達到為解決問題而“學”的自主學習的方式。

新的學分制實驗教學管理方式目前已經取得一定的效果。然而，學分制教學與學年制教學模式區別較大，仍需要我們進一步深入研究。緊密結合化學實驗教學的目標和任務，始終貫徹“以培養應用創新型人才為根本”的工作核心，將教師的科研前沿內容融入到實驗教學中加強教學內容的改革和創新，促進科教融合。與學科競賽和大學生創新創業大賽等相結合不斷加強實驗教學中心的內涵建設，逐步滿足現階段培養應用創新型人才的實驗教學目標和要求。通過網絡化選課系統的建設運行、課程內容改革、教學手段和方法改革、成績管理模式改革等多方面的改革能夠引導學生從原來的“學習、考試”型向“學習、研究、思考、創新”型轉變。更好的培養學生的綜合能力和素質。鼓勵學生跨專業選擇實驗項目，突破本科生只注重理論學習的壁壘，有助于培養具有創新思維和自主學習能力的人才。

參考文獻：

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