化学类专业“一体化，三层次”实验教学
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摘 要：介绍了化学类专业实验教学现状，针对现状问题构建“一体化，三层次”实验教学新模式。这种模式有助于学生基础实验能力提升，有助于学生提出问题﹑分析问题和解决问等综合能力培养。
关键词：一体化;三层次; 实验教学;综合能力
化学及应用化学是以实验为基础的学科，因此，培养学生实验能力是这两专业的基本要求。实验教学一方面促进学生理解所学知识，另一方面，不断提高学生动手能力，且对学生思维拓展及综合素质培养具有重要作用。基于以上原因，实验教学在整个化学类专业人才培养过程中具有不可动摇的地位。按照教育部对大学生培养要求为基准，着力提高大学生的思辨能力﹑创新创造能力和可持续竞争能力。我们提出构建化学类专业“一体化﹑三层次”实验教学新模式。“一体化”是指依据教育部以培养适应当前社会要求的创新和应用型人才为宗旨的要求，服从人才培养方案，尽可能构建完整知识体系;“三层次”是指实验内容设置遵循学生认知规律分三个层次进行设置，第一层次是为培养学生基本实验技能和方法的“基础化学实验”;第二层次是为学生理解学科间交叉知识而设置的“综合实验”;第三层次是为培养应用性及创新性人才而开设“专业设计型实验”。
一、化学类专业实验教学现状
目前我校化学类专业实验教学存在问题普遍表现为：学生操作能力差，学生应用基础知识解决实验中问题及解释实验现象的能力比较薄弱，学校的仪器设备更新换代速度跟不上社会发展需求，这导致学生掌握的实验技能与用人单位的实际需求存在差距。部分老师及学生的思维意识还停留在重理论轻实验的阶段，这导致实验教学在整个教学环节中更处于弱势地位。还有部分同学对偏重于基础验证型的实验不感兴趣，这导致该部分学生的积极性难易调动起来，实验教学效果更无从谈起。分析发现：当前实验教学弊端如下。
（一）实验教学内容系统性、层次性存在局限性
无机实验侧重于对学生单项技能的考察和单一知识点的验证，且注重观察实验现象。分析实验侧重结果，不关心样品的来源和处理过程等。有机实验侧重是否有产品和产率，不考虑过程及产品的纯度等问题。物理化学实验则注重实验报告分析，而缺乏对其他方面的关注。各门实验课设置实验内容时，更多局限于本课程的知识点及侧重方面。缺乏将各化学二级学科知识点有机衔接的综合性设计实验，缺乏让学生系统性﹑层次性和综合性应用所学知识的实验平台。
（二）教学方法和教学模式固化
当前化学类实验教学流程主要是：课前学生写好预习报告，课时老师检查实习报告，同时讲解实验原理﹑实验步骤及实验操作注意事项等，顺便针对学生预习情况进行提问等。上述工作完成后，学生开始按照实验流程进行相关实验操作，不需要独立思考为什么这样操作？实验现象或者结果为什么是这样？即“照方抓药”式培养。这种培养模式也具有一定优势，如：在培养学生掌握基本实验操作技能的同时，培养学生严谨、认真和实事求是的科学态度。但是缺点也比较突出，如：对培养和提高学生思维和创新能力存在一定局限性，提升学生应用所学知识分析问题和解决问题的能力也存在一定障碍。
（三）教学设备短缺，教学实验质量难以得到保证
地方本科高校的办学经费有限，实验教学设备短缺是普遍问题。如：开设仪器分析实验时，液相色谱﹑气相色谱﹑质谱﹑原子吸收﹑X射线衍射和拉曼等大型仪器存在台数少，甚至只有1台。在理论课和实验课进度方面要求衔接良好的情况下，就会导致大量学生的实验课集中在短时间内完成，这就导致实验设备短缺，学生只能通过分大组完成实验，且大多数大型儀器实验只能是演示实验。在这类实验过程中，学生大多数扮演旁听者角色，很少有上手实践的机会，因此，学生参与程度不够，这会导致实验教学质量难以得到保证。
按照“一体化﹑三层次”的要求组织实验教学，整合实验室有限资源，着力提高师资水平和改革现有教学模式目的是破解当前化学类实验教学存在的问题。
“一体化﹑三层次”的实验教学模式是当前化学类专业实验教学改革的重点，也是需要突破的核心问题。
二、化学类专业实验教学改革构想
针对化学类专业实验教学现状及存在问题，提出构建“一体化，三层次”实验教学新模式。
（一）“一体化、三层次”教学体系构建
在构建“一体化、三层次”实验教学新模式过程中，必须坚守的原则是强化基础知识及基本操作﹑创新实验课程结构及实验内容。以强化基本实验技能﹑提高学生创新创业意识﹑实验内容按照培养目标层层推进，并不断更新实验内容。大一大二阶段注重基础实验，主要通过知识点验证型实验的开展来侧重培养学生基本技能与方法，在设计实验时，尽可能考虑知识点交叉应用，这样有助于精简基础实验。在大三时开设两学期综合实验，实验内容从简单的两个二级学科知识交叉到三个二级学科知识交叉，最后能设计涉及多个二级学科知识的综合实验。综合实验开设是以提高学生综合运用所学知识，同时强化学生理解学科间联系为目的。综合实验开设可以为后续大四开设专业设计实验打下坚实的基础，依托专业设计实验培养学生提出问题﹑分析问题和解决问题的能力，在该过程中潜移默化式培养学生创新创业意识和科研思维等。实验内容设计方面可以结合科任老师的科研项目，也可以追踪最新的学科热点问题，这样有助于激发学生的兴趣。
（二）教学方法和教学模式更新
很多老师采用填鸭式教学方式对学生对进行知识灌输。因此，整个教学方式比较单一，且学生在该教学模式中处于被动的接受知识。这会导致学生兴趣不大，且缺乏积极主动探索的精神。我们采取学习小组模式，鼓励学生自由或者指定组建学习小组。通过问题引导问题，激发学生团队与教师共同讨论及探索的兴趣。同时有效地利用国家精品课平台及各种慕课资源，辅助实验教学，将原来填鸭式讲出的实验原理﹑操作过程及注意事项通过视频或者动漫演示展现出来。对于实验操作准确，快速完成实验的同学和能提出有意义问题的同学可以在本次实验报告中评分中增加5分，以激发学生的主动性。 （三）高效利用现有设备进行实验教学
为破解实验设备短缺的问题，对于大型仪器设备可以采取实验室开放模式，在每周三下午7-8节课开放1-2台大型仪器。学生可以参观仪器，了解仪器的工作原理，结构等。老师最后布置作业，让学生回去基于这台仪器的功能及现有的知识设计一个实验。对于参加完所有大型仪器实验室开放并提交实验设计方案的同学可以给其实践学分。有些综合实验在现有设备不够的情况下，鼓励教师借助计算机开展虚拟实验，或者采用现有设备及虚拟设备相结合的实验模式。这些措施有助于现有实验设备在实验教学过程中高效利用。
三、化学类专业实验教学改革意义
通过实践探索得到一套合理的，具有可操作性且适合培养化学类“应用及创新型”人才的实验教学培养体系。这也是本次化学类专业实验教学改革的意义所在。教学大纲是整个教学的纲领性文件，因此，制定出与人才培养目标相匹配的各类实验教学大纲尤为关键。实验教学大纲必须符合“一体化、三层次”的总体要求，且突出基础实验﹑综合化学实验和专业设计实验的层次性及整体性。实验教学大纲还得遵循学生的认知规律，接地气，充分体现出实验教学促进学生对理论知识的吸收及消化。构建 “一体化、三层次”的实验教学体系，不仅有利于打破原有二级学科间的界限，有效整合课程内容，还有利于在总课时不变的情况下，精简部分基础实验课程内容，增加专业设计实验课时。
四、结语
通过构建“一体化、三层次”实验教学新体系，一方面可以通过基础实验加强学生的动手能力，综合实验锻炼学生应用多个知识点的能力，另一方面借助专业设计实验来培养学生提出问题﹑分析问题和解决问题的能力。随着后续改革措施的进一步细化，新时期 “一体化、三层次”的实驗教学人才培养模式的优越性必将越来越突出。
参考文献
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基金项目：文章为2018黑河学院高等教育教学改革校级重点项目的研究成果，项目编号：xjg1807;文章为黑龙江省教育科学“十三五”规划2019年度重点课题的研究成果，项目编号：GJB1319092。
作者简介：陈利强（1983.12- ），男，汉族，江西樟树人，黑河学院副教授，博士，研究方向：环境友好催化。
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