师范院校理工科化学实验教学的思考

羊海棠　王园朝　彭采宇　宋艳江

摘要：本文对理工科化学实验教学进行了思考，提出了增加实验教学的互动性，提高学生获取专业知识的兴趣和能力的方法：从“化”处着眼，吸引学生的注意力；以兴趣+收获模式，提升学生主动参与的驱动力；强调学以致用，向上攀登，充分挖掘学生的潜力。通过培养方案和实验教学大纲的修订、实验讲义和项目的更新、网络课堂的应用等措施提升对学生的吸引力；通过多种实践实习结合、兴趣实验设置、教学相长互动等措施增加主动参与驱动力；通过开放实验设置、科研助理制度、各类竞赛、毕业论文等方面的措施挖掘潜力，提升对学生实验实践能力的培养。

关键词：理工科；实验教学；师生互动；知识获取；化学

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）41-0262-03

一、前言

教育部在2012年发布的《关于加强高校实践育人工作的若干意见》中明确指出，高校要切实改变重理论轻实践、重知识传授轻能力培养的观念，注重学思结合，注重知行统一，注重因材施教，强化实践教学。提出各高校要结合专业特点和人才培养要求，分类制订实践教学标准，增加实践教学比重，确保理工农医类本科专业不少于25%。强调各高校要深化实践教学方法改革。指出：实践教学方法改革是推动实践教学改革和人才培养模式改革的关键。各高校要把加强实践教学方法改革作为专业建设的重要内容，重点推行基于问题、基于项目、基于案例的教学方法和学习方法，加强综合性实践科目设计和应用。要加强大学生创新创业教育，支持学生开展研究性学习、创新性实验、创业计划和创业模拟活动。在20世纪末至本世纪初，由于国家教育政策的调整和高等教育大众化发展的需要，为了加快学校的发展速度和提高学校参与市场竞争的能力，地方性师范院校在专业结构上进行了重大调整，由过去的学科门类单一、专业范围较窄逐步向多学科门类和多专业的方向快速推进。在此发展大潮中，杭州师范大学在杭州市委市政府的高度关注与支持下也已发展成为“教师教育与艺术教育具有特色、人文社会科学学科具有一定优势、理学学科部分见长、各类新兴学科协调发展的综合性师范大学”。然而在理工科专业的发展过程中，地方性师范院校在学生的专业实验、实习及工程实践训练等专业技能的培养上存在着较大的差距。为此，对地方性师范院校如何有效地快速发展理工科专业，培养理工科学生的专业实践技能的研究和探讨，也就成了亟需探索的一个新的重要课题。本文以我校化学实验教学为例，在分析现状的基础上探索理工科化学实验教学的有效路线，着重介绍我校化学实验教学改革过程中采取的各种举措，用以提高实验教学的互动性，提高理工科专业学生获取专业知识的兴趣和能力。

二、理工科化学实验教学的现状

化学作为一个古老的学科，获得了长足的发展，化学实验教学也一直是化学教学的重要组成部分。然而随着学科内容的不断丰富和发展，一方面，化学实验的内容越来越多，越来越充实；另一方面，化学实验更多地形成了套路化的发展，成了诸多验证性的内容，尤其是越先进的实验方法，越使学生感受到实验过程的快捷与无聊，甚至于会出现实验教师疲惫地教、学生却懒散地学的现象。如何提高实验教学的互动性，如何提高理工科专业学生获取专业知识的兴趣和能力？这是需要采取相应的措施方能有效解决的。

三、理工科化学实验教学改革措施

笔者认为，提高理工科专业学生获取专业知识的兴趣和能力是提升学生专业素养的主要落脚点，而提高实验教学的互动性，使实验以学生为中心，实现“三力”——高度吸引学生的注意力、增加主动参与的驱动力、充分挖掘学生的潜力，是提高兴趣和能力的体现和方法。因此，可以从多方面着手，使学生的眼、脑、手三方位同时充分投入，从措施上保证实验教学的有效实施，从而提升实验教学效果。

1.学生注意力的吸引——从“化”处着“眼”。如果说实验教学的改革，笔者认为学生注意力的吸引强化是首当其冲的，因为当前实验教学的主要状况就是实验教学成为了理论教学的一种附属，学生的关注点在于理论课上学习了什么知识点，然后在某个实验项目中如何去证实知识点的正确性，更多强调的是实验的结果，而逐渐忽视了实验的过程。正如当前诸多的实验教学项目的改革，最核心的都是将最新的科研成果引入到实验教学中，认为只要让学生实验过程中应用了最新的科学前沿，实验的层次就瞬间“高大上”了。其实笔者认为实验教学最为核心的是实验的过程本身，要让学生的关注点、注意力，让学生们的“眼”盯着实验的变化过程，从过程中感觉实践的魅力，掌握过程的技能和从过程中得出结论的能力，如此可以将经典的实验项目，通过过程的强化发展成综合性乃至设计性的实验项目。对于化学实验教学而言，如何吸引学生的注意力呢？可以从“化”处着眼，通过化学实验的变化来吸引学生。我校在实施实验教学改革过程中主要采取的措施包括以下“变化”，强化实验教学的相对独立性，提升学生对实验过程的关注度。①实验教学大纲的确定与修订。结合我校2013本科培养方案修订工作的开展，经充分讨论对新的实验教学大纲进行确定及对原有大纲进行修订。重点在于本次修订从一级学科的层面，对实验课程进行系统的规划和设计，注重实验课程之间的衔接和互补，强化实验课程对学生在基础操作方面的培养（比如专门开设《化学实验基本操作技能》课程），将实验课相对从理论课剥离，强调实验课程的相对独立性。②实验讲义的编写与实验项目更新。实验课和理论课的主要区别在于需要学生全身心参与并动手实践，因此而十分依赖实验的设施，从而针对不同院校的实际情况，实验开展的情况就会大不一样。各类出版的实验教材虽具有比较广泛的借鉴意义，但实验条件的建设往往不能完全等同，具体开展的实验项目会根据学校的实际情况进行相应调整，尤其是当前对实验项目强化综合性和设计性，更难实现对实验教材的直接采用。所以我校十分注重实验讲义的编写，每年根据实际的情况更新相应的实验项目，对项目进行优化设计，编写完全适用于我校并能发挥我校特色项目的实验讲义。如前所述要“通过化学实验的变化来吸引学生”，除了形式的变化之外，实验项目内容的更新是“变化”的重中之重！这种变化主要基于两个方面：一是通过科研促教学，从科研中引入实验教学项目，实现实验项目的特色化和新颖化，让学生感受科学前沿、实践实验操作在科学研究中的作用，比如我校将“魔芋精粉中葡甘露聚糖含量的测定——开放性化学实验探索”项目引入到物理化学实验中。二是通过对现有项目内容进行重新设计与整合，通过实验教学方法的改革，拓展现有实验项目知识点，引导学生整合现有知识，扩展知识体验，将经典实验项目发展为综合性项目，实现“脱胎换骨”式的更新，比如我校将“偏光显微镜观察聚合物球晶”项目进行改革拓展实验项目。③网络课堂的应用。对于实验课程，也要强化信息化数字化建设，应用网络课堂对实验教学进行有益的补充。虽然实验课程是实践性的，主要通过动手才能获得相应的知识，但网络技术的发展，已可以为实验教学带来许多拓展。我校当前主要通过网络课堂实现实验预约管理、强制预习、安全测试、模拟实验、实验报告提交与评阅等应用。实验预约管理通过网络实现实验教学的管理与安排，尤其是结合当前智能终端的发展，可进一步实现手机客户端等多终端的实验预约；强制预习功能是在网络课堂上实现学生对实验涉及的现有知识点进行复习和对实验所需基础知识点的预习工作，所谓强制预习是指在某个实验项目相应的预习报告提交之前通过网络设置不允许学生实现该实验的预约，从而保证每位参与实验的学生掌握相应应当具备的基础知识。安全测试是通过网络实现对化学实验安全的强调，促使学生强化安全意识，并对每个实验项目特殊的安全特性进行了解，掌握对实验涉及的“三废”的科学处理方法，强化环保意识。模拟实验部分最突出的特征是可以将实验中有些难实现或涉及有剧毒物质的实验通过Flash等形式在网络上实现虚拟操作，实现网络化的实验。当然模拟实验部分还可以包括计算实验室的建设与发展，实现相关理论计算实验的网络化实施，提升效率。实验报告提交与评阅功能则是实现网络化的提交和评阅，实现实验报告的长期存档和方便调阅。总而言之，通过网络课堂在实验教学中的实施，实现实验教学时间与空间的全面开放、实验素材的无限扩大化以及实验资料档案的电子化，有效提升实验教学效果和效率。

2.主动参与的驱动力提升——兴趣+收获。除了通过培养方案和实验教学大纲来确定学生“学什么”和老师“教什么”的变化吸引学生的注意力之外，还要让学生具有主动参与的积极性，要增加学生主动参与的驱动力！爱因斯坦说“兴趣是最好的老师”，所以驱动力的提升可以从激发学生的兴趣出发，主要可以从以下方面采取措施。①应用型人才培养模式：多种类型实践实习的结合。当前的普通高等院校，期冀培训更多的应用型的人才，而应用型人才的培养目标就应该是具有较强的实践能力，掌握各方面的实践技能。因此，在高校实验教学中要充分开展多种类型的实践实习课程。比如我校化学（教育）专业的学生既有四大基础化学的实验教学实践，还有针对中学化学教学的微型化学实验、课程设计、化学教育师范实习（教育实践）、专业见习等多种形式。同时，在各项实践过程的实施中，让学生明确可以获得的收获，强化成果考核，从收获促进提高学生学习的参与主动性。②兴趣实验的设置与发展：提升兴趣。通过学生组建“贵之烯”专业社团，在实验教师的指导下设计兴趣化学实验，并在学生中通过艺术的形式传播，展示化学的神奇魅力，提升学生对化学实验的兴趣。③结合师范院校特点：培养的学生能干，也能教；结合师范院校的专属特点，发挥优势，通过化学实验教学的实施，使培养的学生能干，也能教。在实验教学的过程中注重使学生学会对实验教学本身的思考，让学生体会到实验教学的设计方法和理念，甚至在实验教学过程中分小组进行，感受实验教学中“教”的过程，让学生有机会教学生，实现教学相长、深化学生对相应实验知识点的理解。

3.学生潜力的充分挖掘——学以致用，向上攀登。在有吸引力、有驱动力的基础上，必须通过合理设置，充分挖掘学生的潜力，从而保证实验教学效果的展现。我校通过开放实验的设置，结合科研助理制度、学科竞赛参与、毕业论文设计等全方位的融合，使学生的实验能力“学有用武之地”，实现在专业学科方面的攀登，检验实验教学的效果。①开放实验的设置：网络配套、团队督促。针对学生长期设置开放实验，可以由学生主动提出开放实验申请，结合网络实验教学平台，提交开放实验方案书、预约开放实验室，使学生有机会自己组建实验团队，开展自主设计的实验，无限扩展实验教学内容范围。同时，通过对学生开放思维下的实验进行指导，扩展实验指导教师的思路，甚至也可以将某些可行的开放实验项目转化为实验教学项目。另一方面，学生在实施开放实验的过程中可以通过团队中的相互讨论和相互督促，深化实验知识的理解、养成良好实验习惯，强化实验互动。②科研助理制度：科研走到身边。为了使学生接触到专业教师的科研，让科研更直接地促进实验教学，可以开展科研助理制度，通过该制度，学生真正参与到科研团队，在指导教师的帮助下，了解科研课题的相关知识，在科研实验中掌握实验知识点与实验操作技能，培养学生的科研实验能力，让学生在学校中就掌握运用实验知识解决科研问题或实际问题的能力。③积极参与各类学科竞赛：在大平台检验。鼓励学生参与挑战杯、希望杯、化工设计、化学师范技能、化学学科竞赛等各类各层次的竞赛，将学生放到全校、全省乃至全国的大平台上去检验所学的理论知识和所掌握的实验技能。尤其是注重竞赛的受益面，比如采取预赛制度，尽量让更多的学生参与到竞赛中。通过竞赛，引导学生学好专业实验知识，并用于解决实际的问题。④强化毕业论文设计管理：铸造化学人才。作为化学学科人才培养的最后关键步骤，毕业论文的管理是高校产品“出厂”之后的质量检验关口。而在毕业论文的实施过程中，实验教学的进一步实施非常重要，作为实验性的学科，对于所有化学的理工科学生，在毕业论文的阶段必须要开展一定工作量的实验，获取翔实的实验数据，方准许毕业。因此，通过毕业论文的管理强化，也是保证化学实验教学的一道重要关卡。

四、结束语

面对普通高等院校21世纪培养更多应用型人才的诉求，提高理工科专业学生获取专业知识的兴趣和能力是提升学生专业素养的主要落脚点。提高实验教学的互动性，使实验教学以学生为中心，从多方面着手，使学生的眼、脑、手三方位同时充分投入，从措施上保证实验教学的有效实施，从而提升实验教学效果。

参考文献：

[1]教育部等部门关于加强高校实践育人工作的若干意见[EB/OL].教思政[2012]1号文件.

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

[2]张婷.浅谈高师化学实验教学改革——从一个学生的视角[J].大学化学，2012，27（6）：12-14.

[3]羊海棠，王园朝，宋艳江.以“偏光显微镜观察聚合物的球晶”为例的高分子物理实验项目改革[J].化学通报，2014，77（8）：813-813.

[4]徐瑜，徐伟明，周晶.魔芋精粉中葡甘露聚糖含量的测定——开放性化学实验探索[J].大学化学，2011，26（3）：58-61.