大学化学实验教学改革的基本问题和措施初探(2009大学化学)

大学化学实验教学改革的基本问题和措施初探(2009大学化学)

第24卷
第4期大学化学2009年8月大学化学实验教学改革的基本问题和措施初探123张树永
张剑荣
陈六平12(山东大学化学与化工学院
山东济南250100;
南京大学化学化工学院
江苏南京210093;3
中山大学化学与化学工程学院
广东广州510275)

摘要
对过去10多年我国高等学校化学及相关专业的化学实验教学改革的主要工作和重要成果进行了总结,对当前依然存在的一些主要困难和问题及其原因进行了分析,并就我国今后大学化学实验教学改革和实验教学建设的重点和措施达成的一些共识进行了介绍。

我国高等学校化学实验教学改革始于20世纪80年代。1998年以来,随着实验室建设资金投入的大幅度增加,我国高校化学实验室建设和实验教学改革进入了一个高速发展的时期。目前,我国主要高校化学实验教学条件已经达到或接近国际先进水平,在实验室管理体制、实验教学指导思想、教学体系、教学内容、教学模式改革,以及实验教材、实验精品课程建设等方面均取得较大成绩。随着高等学校教学质量工程的启动,我国高等学校化学实验室建设和实验教学改革将进入一个新的发展阶段。总结过去10多年实验教学改革的成功经验和存在的问题,探讨未来实验教学改革的发展方向是十分必要的。1
提高对实验教学重要性的认识全面推动实验教学的投入和管理

虽然在过去的10多年中,我国高校对实验教学重要性的认识不断加强,但不少高校重理论、轻实践的问题依然比较严重,具体表现为实验室建设和管理体制没有理顺、工作无法落实;仪器购置费和实验维持费投入不足,实验教学仪器设备数量少、更新不足,无法满足实验教学的基本需求,而新办专业和大规模扩招,又进一步加重了仪器台套数和实验师资短缺的局面;[1]科研挤占教学仪器和实验室的问题长期得不到解决。这些问题直接导致实验教学被边缘化、淡化和弱化。但是,提高自主创新能力,建设创新型国家是国家发展战略的核心,是提高综合国力的关键,而增强学生的实践能力、创造能力和就业能力、创业能力是高校人才培养的核[2]心任务。著名化学教育家戴安邦院士指出:
实验室是实施全面化学教育的最有效的场所
,在学生综合素质和科学素养的形成过程中发挥着不可替代的作用。高校领导层对实验[3
4]教学重要性的认识是保证实验室建设和实验教学改革顺利进行的基础和前提。这一问题不解决,其他问题都无从谈起。因此,进一步加深对实验教学地位和作用的认识,具有重要的现实意义。1.1
进一步转变实验教学指导思想

目前,我国实验教学的目标多数仍停留在
三基
层面,即要求学生掌握实验基本原理、基24\n本知识和基本操作,规范操作得出正确的数据和结论。这一目标导致
照方抓药
式的实验过[5]多,实验时间短、内容少,简单化、规程化的问题突出,缺乏专业特色,对学生没有吸引力。而先进的实验教学目的则要求在巩固
三基
的基础上,进一步强调对学生的信息获取和加工能力、实验设计能力、整体安排和有序操作能力、观察能力、分析和综合能力、预见和判断能力、归纳和提高能力、总结和评价能力、协调合作能力等综合能力的培养。因此,只有从根本上转变实验教学思想,提高实验教学的目的和要求,才能指导教师不断丰富和发展实验教学内涵,寓能力和兴趣培养于实验教学的整个过程中,培育学生系统、严谨、扎实、科学的工作作风,并[6]形成多元化的思维模式,思想开放、思维活跃、创新意识强。1.2
进一步完善实验教学质量评估体系和激励机制

在教育部本科教学质量评估的推动下,不少高校都建立了教学质量监控和评估体系。但目前的实验教学评估指标往往偏重硬件建设而忽视软件建设,对实验教学的内容、方法、效果等的考核比较空泛。正确的实验教学质量监控体系应包括实验教学运行机制、教学质量评价指标体系和基本要素、质量控制点、质量监控与反馈机制;应建立学生评教、同行评议、学生技[7]能考评和毕业生回访等制度,努力实现指标体系的科学化、规范化、制度化、有效化,使之有利于推动实验教师队伍建设、实验教学的资金投入和实验教学改革和实验教学建设。1.3
重视实验教学队伍建设

目前我国的化学实验教学队伍还存在诸多问题:如人员不稳定,学历、职称偏低,知识结构不合理;大规模扩招使一些高校实验师资严重匮乏,实验教师学生比远远超过18,不得不大量使用年轻教师或研究生助教,但有些年轻教师往往由于教学经验不足,对实验理解不全面、操[8]作不规范、要求不严、指导不到位、批改实验报告不仔细,难以保证实验教学质量。而好的实验指导教师不仅要教会学生规范操作,还要教会学生善于观察和发现问题,启迪学生的思[9]维,激发学生的创新潜能,培养学生勇于探索、善于创新的优良品质。实验教学质量的高低主要取决于教师对实验教学目的和意义的认识,取决于教师的能力、经验、积极性和责任心,因此,加强对实验教师的培训是非常重要的。要建设高水平的实验教师队伍,必须改变现行的考核办法,做到对教学和科研一视同仁。学校和院系的政策、措施必须到位。要通过定岗定编、竞聘上岗等措施凝聚和稳定实验教学的中坚力量,吸引更多的教授进入实验教学一线,结合自己的科研体会和实践经验,生动讲授实验的内容和意义,提高学生的实验兴趣,在潜移默化中传授给学生创新的思路和方法。要引导教师认识自己的责任、义务和工作特点,牢固树立为学生全面发展服务的理念,营造
钻研教学,潜心教学,用心教学
的良好氛围,保证教师的时间[10
11]和精力投入。1.4
改革实验教学管理模式

传统的实验教学管理模式以教师为中心,学生做什么实验,什么时间做实验,在哪个实验室跟哪个老师做实验,一旦确定就很少改变。这种套餐式的统得过严过死的实验教学管理模式无法满足学生自主设计学习过程,发展个性、素质和能力的要求;而实施个性化教育才是培养创新人才的必由之路。可借鉴国外先进经验,按实验计算学分,在同一个实验项目下设计不同实验;实验安排实行预约制,一天设置多个时段,使学生根据自己的情况自主选择实验的时[12]间和内容;增加实验课的灵活性、选择性等,这些是未来实验教学管理改革的方向。25\n

当然,大学生综合素质和创新能力的培养是一个长期、系统的工程,贯穿于大学教育的各个方面,不能片面强调或者忽视实验教学的作用。2
加强实验教学改革和教学建设全面提高实验教学质量

实验教学改革和实验教学建设是提高实验教学质量、增强人才培养效果的基础。需要努力做好以下几方面的工作。2.1
进一步推进实验教学体系改革

经过10多年的建设,我国重点高校普遍建立了
基础实验
中级实验
综合实验
创新实验
毕业论文
一条龙的实验教学体系。该体系具有中国特色,适应我国现阶段化学人才培养的需要。但是,由于认识水平、仪器和师资条件的限制,不少高校在仪器分析、综合实验和创新实验的开设上还存在诸多困难,存在着基础实验的学科特色过于清晰;综合实验综合度不足,受实验时间和空间的限制难以真正发挥其特色和优势;对创新实验过于关心结果而忽视过程的重要性等问题。这些问题导致实验课程逐层递进的关系不明显,学生难以形成连贯的实[13]验思维。在公共课实验教学方面,各综合性大学都在探索建立既有文理工医专业特点,又能体现学科基础性的平台型实验教学体系。但由于缺乏必要的沟通和交流,基础化学实验与专业实验教学之间严重脱节,难以建立一体化的实验教学体系。化学实验课程体系改革的基本要求是
横向整合、纵向打通
,重视课程的层次性和教学内容的相关性。应进一步推广
一条龙
式的实验教学体系,弱化基础实验、综合实验的界限,将综合能力和创新意识的培养贯穿于整个实验教学过程中。2.2
进一步提高设计性和综合性实验的比例

过去我国高校的实验都依附于理论课,其目的主要是验证、理解、巩固所学的理论知识,因此验证性实验较多,而对学生实验技能的形成和兴趣、能力的培养却重视不足。我们认为,只有在设计性实验中,学生才能作为主体,在教师的引导下相对独立地提出问题、查阅资料、设计方案、完成实验、分析数据、得出结论,充分发挥其主观能动性,综合运用其所学的理论知识和实验技能,研究问题、探索未知、培养兴趣、发展个性、提高素质。因此,压缩验证性实验,大[14]幅度增加设计性、综合性和创新性实验是十分必要的。教育部在本科教学评估中对设计性、综合性实验的比例提出了明确的要求,极大地推动了设计性和综合性实验教学的开展。虽然对于综合实验的定义目前尚有争论,也存在将综合实验简单化,忽视其层次性、新颖性、设计性、创新性的问题,但自2000年以来,综合化学实验的发展仍然十分迅速,已出版了多本有影响的教材。由于综合化学实验更多体现各学校的科研优势与特色,导致教材的通用性较差。对于很多学校来说,无论自编教材还是采用其他学校的教材都面临着一系列困难。而多个高[15]校联合编写、共同出版、各取所需可能是解决这方面问题的有效途径。需要强调的是,在增加设计性、综合性、创新性实验的同时,应该坚持
守正创新
,而不能以弱化基础实验教学为[6]代价。2.3
大力推进创新型实验教学和项目建设

目前,我国的教学实验还存在经典实验偏多,新实验、新原理、新方法偏少;实验原理讲解过细,步骤规定过死,对实验背景知识和相关应用讲解偏少,不注重激发学生的兴趣和创造欲26\n等问题,与创新人才的培养不相适应。目前,教育部创新型实验教学项目建设工作已经启动。在创新型实验教学项目建设过程中,必须注意继承与发展、传统与创新、前沿与基础、载体与内容、基础能力与综合素质、创新性实验教学与创新型实验项目的关系。一方面要不断引入新原理、新技术、新方法、新应用,更新实验内容,将最新科研成果中共性的和基础的东西通过精选和改造转化为实验项目;另一方面还要避免实验内容过专过窄的问题。应将经典实验的研究型改造纳入创新型实验教学项目建设,不断发掘、改革和提升经典实验的教学效果。2.4
大力推进实验室开放

压缩课堂教学学时,使学生拥有更多的可自主支配时间是个性化发展的前提。压缩课时对高等教育提出了更高的要求:必须开设更多的选修课,提供更加丰富多彩的课外培训。对实验教学而言,就是要通过开放实验吸引学生利用课余时间进入实验室,以培养兴趣、学习技能、[16]发展才干。实验室开放通常分为巩固型、提高型和创新型3个层次。在创新型开放实验过程中,学生在国家、学校和院系多级开放创新基金的支持下,利用学校的学科和科研条件,将科研与本科教学相结合,发挥科研对本科教学的促进作用,使学生在科研过程中自主学习,启发[17
18]创新思维、培养创新精神。大学生从事开放创新实验的时间多是在晚上、周末、节假日、寒暑假,这就要求教师牢固树立以学生为本的观念,尽可能地延长实验室开放时间,保证实验室开放的长期性和规范性。在开放创新实验过程中还应该避免片面追求成果的情况,防止揠苗助长和急功近利的倾向。2.5
利用实验技能与创新竞赛促进实验教学

每两年举办一次的全国大学生化学实验邀请赛,在推进、深化实验教学改革,激发学生学习化学的兴趣,培养学生实验操作技能和综合应用能力,促进各层次院校之间的教学交流,推动本科化学教育教学创新和人才培养等方面都发挥了重要作用,达到了
检验化学实验教学改革成果,加强交流,总结经验,探索培养和提高本科生创新能力的思路、途径和方法
的预期目的,对于推动我国化学实验教学改革和实验教学水平的整体提高大有裨益。今后应更多地举办各种层次的化学实验竞赛,吸引更多的学生(包括非化学类专业的学生)参加化学实验设[8,19]计和技能竞赛。3
强化实验室安全建设和安全教育

加强实验室安全建设与安全教育对保障学生的人身安全,保证高校教育科研事业的顺利[20]发展具有重要意义。目前我国高校的化学实验室安全建设和安全教育还存在不少问题,如缺乏实验室安全法规,安全教育不够规范和严格;实验室防护和救治措施(紧急淋浴器、洗眼器、急救药箱、灭火器、防毒面具、护目镜、实验服等)建设不足;缺乏应急预案,或宣传教育力度不够,无法保证效果;同时,传统的实验室应急处理主要基于自我救治和简单处理,与当前医疗救护条件的改善和要求的提高不相适应。

借鉴国外开设实验室安全教育课程的经验,在学生进入化学实验室前开设化学实验室安全必修课,重点介绍化学实验室的安全防护常识、化学品的安全使用、紧急情况的应急处理、化学废弃物的回收管理等常识是十分必要的。目前,高等教育出版社正在组织编写
化学实验室与安全管理
作为该课程的基础读本。这些对于推动实验室安全和防护,并将实验室安全27\n建设与安全教育纳入化学专业教学规范是有益的。4
充分发挥各级实验教学示范中心的作用

作为高等教育质量工程的重要组成部分,教育部于2005年启动了国家级实验教学示范中心的评审工作,截止到2008年,已经评出37个国家级化学实验教学示范中心,各省市还相应建立了一批省级和校级示范中心。关于示范中心如何定位,如何发挥示范和带动作用是今后中心建设所面临的重大课题。

实验教学示范中心作为实验教学改革的试验点,必须首先抓好自身建设,要努力承担国家级和省部级实验教学改革项目,坚持
起点高、水平高、层次高、多样化、国际化
的原则,进行教学理念与指导思想创新,教学队伍组织和管理方法创新,实验内容、教学模式和实验技术方法创新,做到
出成果、出人才、出经验、出实效
;其次,应通过国家和省级实验教学中心主任联席会等方式,建立中心建设经验推广和辐射的网络和快速通道,坚持每年定期进行会议和交流,从而带动区域内的实验教学改革和建设;另外,中心可以利用自己优良的实验教学条件服务于区域内的化学实验教学,包括组织实验教学师资的培训和交流,举办校内、省内高校的化学实验技能竞赛,形成区域内优秀实验教学资源共享的有效机制,使中心建设成果能够惠及更多的教师和学生。参
考
文
献[1]
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