基础化学实验开放式教学的探讨与研究

基础化学实验开放式教学的探讨与研究

杨定明　霍冀川　胡文远　童　云

(西南科技大学化学实验教学中心　四川绵阳　621010)

摘　要　介绍了实验室开放式教学的模式，强调了实施开放式实验教学对提高学生创新能力和综合素质的重要性，并对开放式实验教学模式进行了深入的研究和讨论。

关键词　化学实验教学；多层次；模块化；开放式教学

基础课程实验教学的质量是一个高校教学质量的一个重要组成部分。化学实验是全面实施化学教育的最有效的教学形式，实验教学在化学教学中占有十分重要的地位。对基础化学类实验教学而言，涉及的课程门数多(普化、无机、有机、分析、物化、无机及分析等)，学生人数多，在实行学分制的情况下，将学生以整体班级及固定的时间进行实验教学，在实际教学中实现起来，有诸多弊端，其教学模式基本上是沿用老方法，并不是真正意义上的全开放实验教学。实验室的全面开放，已成为高校教学、科研上现代化水平的重要标志。在为高校实验室建设创造了一个再发展的平台和机遇和为培养创新人才的提供了新途径的同时，也可发展为培养学生的工程素质和锻炼学生的实践能力的基地，从而为学生开展课外科技活动奠定了条件和基础。

一、我校基础化学实验教学的现状

我校每年要进行5000多名学生的基础化学实验教学，涉及《普通化学实验》《无机化学实验》《物理化学实验》《有机化学实验》《无机及分析化学实验》《分析化学实验》等六门课程，涉及教学大纲所规定的实验有100多个，涉及一、二、三年级的学生，而学生进行实验的实验室面积只有1080m²，每一个实验在学生实验室只能开设3～4周。在实行学分制并开展全面选课(理论课程)的前提下，以教学班级的形式进行实验教学，教师和学生没有时间和实验内容选择的自由，学生的思维能力和创造能力也不可能得到应有的发挥。为了按时完成验证理论正确性的实验教学任务，教师不得不详细讲解实验，以其代替学生的预习，这就养成了学生对教师的依赖性，极不利于学生创新能力的培养和综合素质的提高。在实际教学过程中还出现了学生其他课程与实验课程冲突、学生的时间与实验教师(实验室无专门的实验教师)的时间的冲突、实验教学内容与理论教学内容脱节等现象。这些现象不利于教学质量的提高，也与现代教学理念不相适应。因此，利用并开发现有资源(基础化学实验室的多媒体室已建设完成)，改变现有的基础化学实验教学模式，在解决老式教学模式弊端的同时，以适应现代实验教学的发展趋势。

教育部立项的“面向21世纪教学内容和课程体系改革计划”中，无论是工科还是理科，都把化学实验教学改革放在极其重要的地位上，相应的国家建立的理科和工科“教学基地”也都把实验课程的教学内容和方式的改革作为重要的建设内容。在教学内容改革上，增加了综合性、设计性实验；在教学方法和模式上，尝试用现代化教学手段进行开放式的教学；在实验室的运行和管理上，进行开放式运行和管理。这些探索性的工作，为进一步深化化学实验教学改革奠定了坚实的基础。

在我校，基础化学实验课程基本上已经独立设课(目前还有少数几个专业未独立设课)，这为建立起独立的实验教学体系提供了条件。经过四年多对基础化学实验课程体系和教学模式的探索工作，基本上建立了平台式的多层次的实验教学体系，并在其基础上对实验教学内容进行了更新。进行了由“验证型”向“综合型”和“设计型”的拓展，增加了实验选择的柔性，在此基础上更新了各实验课程的教学大纲；2006年基本完成了“中央－地方共建高校基础实验室——基础化学中心实验室”项目的建设，新购置了300多万元的设备；采用了学生网上预约的方式进行教学。这些工作为基础化学实验进行开放式教学和对实验室进行开放运行和管理提供了实施前提。

二、基础化学实验开放式教学的模式

实验室开放教学包括时间和空间的开放以及实验内容的开放，时间和空间的开放给学生提供了更多的实验机会，是实验室开放教学的基本条件；实验内容的开放有利于培养学生实践能力和创新精神，是实验室开放教学的本质要求。

1.实验内容的开放

目前对实验室的开放式教学，主要表现在突破单纯按验证性实验选择内容的原则，多开设反映学科前沿的新技术、新方法，与其他学科交叉，并能展示其中心学科的地位的综合性、设计性实验内容。但现有基础化学实验课程教学大纲制定的基本实验，应该通过正常实验教学实施，即常规实验教学计划不能打乱，学生要在教学计划内完成规定实验。这些基础实验对学生的基本教学要求十分重要，不能因为实验室的开放而降低基础实验的要求。因此，在增加综合性、设计性实验的同时，必须保留一部分优秀的传统实验项目，以完成对理论必要的验证。在确保达到实验教学基本要求的前提下，其开放的程度随着年级的升高而不断加大。只有这样，才能达到学生积累知识，引导学生去“发现”和“创新”的循序渐进过程。

2.实验过程开放

实验过程的开放就是避免实验教学的功能单一化，让学生从“照方抓药”的模式中解脱出来，使学生对实验兴味索然的被动接受过程，变成生动活泼的实验过程。因此，在基本实验原理和基本实验技能训练基本完成的基础上，应开设一些综合性、设计性甚至研究性实验，让学生自己拟定实验方案，制定实验具体实施过程(如果条件允许的情况下，学生可以自己配制实验所需要的各种试剂，选配实验所需要的各种仪器和设备)，独立自主地完成实验，教师只作必要的指导。这样可使学生个人的经历和体验在实验过程中的重要作用得到充分展现，为学生个性的发展创造良好的条件。

3.实验时间的开放

实验时间的开放，可以改变学生被动接受预先的安排，使学生真正成为时间的主人。作为基础实验课程，对基本实验原理和基本实验技能训练，实验室统一协调，在规定的一段时间内，将开设实验的项目和地点进行公布，学生在此间进行基础训练。学生在完成该训练的基础上，其余实验可以根据自己的实际情况，不必按教材的顺序，自己确定进行实验的顺序，以期尽可能多做一些实验，而实验室则进行全面开放。

4.实验考核开放

在化学实验独立设课，进行全开放式教学后，必须建立一套与实验相适应的考核方式，这是保证实验教学质量的必要措施。在考核上，既要重视平时考核，包括实验的预习、实验的整个过程的操作、实验报告、纪律、清洁卫生等，又要重视设计性实验和期末的考核，设计性实验要考查学生的理论知识、实验技术、实验设计综合能力；而期末则需要对其书面考核，主要考查化学实验的基本知识、注意事项、实验原理等，检查学生对化学实验基本知识和实验内容的掌握情况。

三、基础化学实验开放式教学的解决方案

开放式实验教学必须是一种全方位的开放，才能使学生在一定的范围内对实验项目、实验时间、实验地点、实验的自主性及教师都可以自由进行选择。因此，面对成百上千的学生的实验预约、实验基本条件的准备、学生成绩的评定和查询等诸多需要解决的问题，必须建立适宜我校基本情况的现代化的、完善的、系统的管理平台，应包括以下几个方面：

1.实验教学内容的系统化、模块化

对基础化学实验课程进行重新组合和优化，使实验教学体系能满足不同专业培养目标的整体要求和学生自身发展的个性需求；实验内容注重与专业结合，必做与选做相结合，对我校而言主要有材料、生物环境、化学等三大类，并依此为基础搭建相应的教学平台，使所进行的实验教学项目模块化，如基本原理和基本技能训练模块、综合性实验模块、设计性实验模块等。

2.教学资源网络化

在学生进行实验的过程中，一年级的新生需要对实验室安全、纪律、卫生、实验要求、实验仪器的熟悉和基本操作等进行了解，这些工作可制作成音像资料，借助计算机网络系统来实现，形成网络教室、虚拟教师。学生可以随时在网络虚拟实验室中，了解实验基本原理、实验过程、注意事项等，当然也可以模拟仪器操作，模拟完成实验全过程，学生能有效地完成实验预习，使预习变被动为主动，为进入实验室进行实验做好准备。同时，要编写各课程的各实验的有关内容的预习思考题，对学生预习情况进行考察。

3.预习效果指标化

按照不同的模块编写有关内容的预习思考题，对学生预习情况进行考察。学生预习后，通过对预习思考题的练习，对将要进行的实验进一步加深理解。同时，学生在练习完思考题后，系统应根据思考题的标准答案生成一个成绩，只有在合格的情况下，才能进入实验室进行实验。这样，在学生预习效果得到评价的同时，也可以起到强化预习的效果。

4.进入实验室规范化

对学生进入实验室进行刷卡制度，该卡应与预习系统相连接，如预习不合格或未进行预习，均不能进入实验室进行实验。同时规定各实验应进行的时间限制(进出实验室各刷卡一次)，以确保学生能完整地完成教学大纲规定的内容。

5.实验教学管理网络化

实现开放式教学后，教师虽不再面对具体的班级，但可以知道每天所面对的实验学生，学生则可以随时查询实验室的基本情况并进行相应的预约。要达到这样的要求，其管理平台应有系统管理员、实验教师、学生的多级结构与管理系统，才能实现实验室实验教学的管理与维护、实验内容的设置、实验室的开放时间、容纳人数、实验与预习思考题的连接、评分和维护、实验的预约、学生系统中的项目选择、预习、模拟实验、预约实验等功能。

6.实验室管理制度化

为了确保开放式实验教学的顺利进行，实验室必须有健全的规章制度，实行严格管理。在开放式实验教学中，必须明确教师、学生以及实验管理人员的职责。通过开放式实验教学，可以提高实验教师以及实验室管理人员的责任心，促进实验教师以及实验室管理人员自身的学习与提高，保证开放式实验教学的顺利进行。

四、成效与问题

经过多年的努力，基础化学实验课教学改革取得了一定成效，已基本形成了多层次的实验教学体系、多模块的实验教学内容、预约开放式教学模式，尤其是综合设计性化学实验课程、全校性选修课程的开设与探索，科学研究融入创新教育和人才培养，综合素质、创新能力的考核评价体系等方面的改革，在培养学生的科学兴趣，促进学生化学研究与创新能力的提高，全面提升教学和人才培养质量及教学管理水平等已经有了良好的开端。但要实现基础化学类实验课程全开放式的教学，还有较长的路要走，这需要有现代化、系统化而又完善的管理平台。这一目标的实现，不仅有助于提高教学质量，可以起到拓展学生知识面、培养学生分析问题和解决问题的能力、联想和创新能力、提升学生综合素质，同时也将进一步推动实验教学方式和教学内容改革的深化，以适应现代实验教学的发展趋势。

参考文献

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