論高校學生實驗基礎能力的培養(yǎng)

蔡 鷹

(廣東海洋大學 理學院, 廣東 湛江 524088)

論高校學生實驗基礎能力的培養(yǎng)

蔡 鷹

(廣東海洋大學 理學院, 廣東 湛江 524088)

高校學生的實驗基礎能力表現(xiàn)是衡量高校教學質(zhì)量的一項重要指標,反映了學生運用所學知識解決問題的綜合能力。通過對學生科學素養(yǎng)、安全意識和技能、規(guī)則意識、閱讀和分析、文獻查閱和應用、預習及實驗報告撰寫、實驗的組織和操作等培養(yǎng)內(nèi)容的論述,提出了在實驗教學中培養(yǎng)學生實驗基礎能力的措施和建議。

高校學生； 實驗教學； 基礎能力

高校學生實驗基礎能力的培養(yǎng)是一項關系到培育學生科學素養(yǎng)、形成科學思維、提升解決問題能力的基礎性工作,涵蓋了學生的科研素養(yǎng)、實驗安全意識和技能、規(guī)則意識、實驗教材閱讀和分析、文獻查閱和應用、報告撰寫、組織以及操作能力等。高校高年級學生、畢業(yè)生綜合所學知識去解決實際問題的能力不強、分析問題能力欠缺、發(fā)現(xiàn)問題能力不足[1]等癥結(jié)所在,追根溯源還是基礎出了問題,基本都可以從學生實驗基礎能力薄弱上找到直接或間接的原因。

實驗教學的首要任務是培養(yǎng)學生的實踐能力[2],而實驗基礎能力培養(yǎng)是實踐能力培養(yǎng)的重要基礎。在高校里,不重視學生實驗基礎能力培養(yǎng)的情況有一定的普遍性,直接影響到學生綜合能力表現(xiàn)。在實驗教學中應通過一系列實驗項目對學生進行基礎能力訓練,以重點培養(yǎng)學生運用所學知識去完成項目的科學思維、組織、操作和分析總結(jié)等基本能力為目的,而不應是簡單地去完成實驗內(nèi)容,或者急于開展創(chuàng)新實驗、參與項目研究上。如果忽視實驗基礎能力的培養(yǎng),必然會導致學生難以學以致用,在實踐上表現(xiàn)得不專業(yè)、不到位、不規(guī)范、不安全,面對具體事項時束手無策。高校的教育,既要仰望星空,更要腳踏實地,學生實驗基礎能力的培養(yǎng),無疑是大學人才培養(yǎng)的重要基礎。

1 學生實驗基礎能力不足的主要表現(xiàn)

由于“重理論,輕實驗”傳統(tǒng)觀念的影響,不少高校實驗課的課前、課中、課后,教師和學生往往都以按照實驗教材的內(nèi)容、步驟完成實驗為目的,并不注重學生實驗能力的培養(yǎng)[3-4]。這些問題的存在,導致了學生實驗基礎能力薄弱,具體表現(xiàn)為:

(1) 科學素養(yǎng)不盡如人意?，F(xiàn)在很少能聽到教師和學生在實驗教學里提起科學素養(yǎng)這個詞,對學生缺乏系統(tǒng)和長期的科學素養(yǎng)培養(yǎng),使不少學生在實驗中出現(xiàn)了科學意識、基本知識和實踐能力不理想的問題,專業(yè)精神不足、拓展性的科學思維不強,唯實驗而實驗,在實驗中缺乏探索精神。對實驗全過程的分析能力和思考不足,即使是一些學習成績較好的學生,也常常無法使用所學到的知識去解釋實驗中的現(xiàn)象和解決出現(xiàn)的問題。

(2) 安全意識和技能令人擔憂。學生在實驗前和實驗過程中,對實驗設備、材料和操作等涉及到的安全問題了解和應對準備不足,有些學生甚至覺得強調(diào)安全問題是小題大做,安全意識不強；不重視實驗安全技能的學習,在教師講解和演示時將自己放在圍觀者的位置而不是學習者,對安全技能一知半解,對實驗存在的安全隱患缺乏警惕性,發(fā)生安全事故時不知所措,近年來高校多起實驗安全事故就證明了這一點。

(3) 規(guī)則意識不強。主要反映在2個方面：一是學習；二是遵守實驗室規(guī)則的自律觀念淡薄。自覺學習實驗規(guī)則的動力不足,雖學了但不自覺去遵守的情況也比較常見。例如,不清楚實驗時需遵守什么規(guī)則,不按照規(guī)則要求操作實驗設備、裝置和使用實驗材料、處理廢棄物,不遵守實驗紀律。還有在實驗室里吃東西,大聲說話,實驗環(huán)境雜亂無章,不講衛(wèi)生等。

(4) 閱讀和分析實驗教材能力薄弱。一些學生對實驗教材往往是快速瀏覽,停留在簡單知道的層面上,沒有將閱讀和思考很好地結(jié)合起來。不知道哪些內(nèi)容簡單閱讀即可,哪些內(nèi)容必須細讀、精讀,在閱讀中缺乏對實驗原理、目的、過程和關鍵點的準確理解,導致對實驗教材內(nèi)容理解不到位,影響了對實驗的理解和完成的質(zhì)量。

(5) 查閱和應用文獻能力較弱。研究表明:本科生信息檢索能力堪憂,其網(wǎng)絡檢索能力并沒有隨著年齡學識的自然增長而明顯提高,50%的本科生對信息源的識別、檢索詞的選擇、檢索工具的取舍、高級檢索策略的構建以及檢索結(jié)果的評價都存在困難[5]。學生針對實驗查閱文獻的能力較弱，甚至沒有查閱文獻的習慣,一些學生更習慣于使用“百度”去查閱資料,而較少通過文獻庫去查閱；同時,將查閱到的文獻知識應用于實驗或者結(jié)合實驗提出新的應用等能力明顯不足。

(6)寫作能力達不到要求。部分學生在實驗上的寫作能力令人擔心,常能見到預習和實驗報告大量抄錄實驗教材內(nèi)容,報告格式和圖表不規(guī)范、不準確,邏輯和層次不清晰,標題不完整,詞句不合語法、不精煉,錯字、漏字多,文字潦草,專業(yè)符號書寫和使用不規(guī)范等情況,不能準確、清晰地將實驗內(nèi)容、結(jié)果和觀點用文字表達出來。

(7) 組織和操作能力較差。實驗的組織和操作是互為相關的,要保證實驗的質(zhì)量,既要組織得好,還要操作得當。學生缺乏對實驗的組織意識和能力,對如何組織好實驗重視不夠,很少考慮實驗前、中、后各個過程之間的關系協(xié)調(diào)以及實驗資源的合理配置,基本是教師要求怎么進行就被動去完成。在實驗操作上不夠嚴謹、規(guī)范,甚至應付了事,例如,在設備的操作、裝置的裝配使用和實驗材料使用上不夠?qū)I(yè),對實驗現(xiàn)象的觀察不敏銳、記錄不及時,實驗數(shù)據(jù)記錄和處理不符合專業(yè)要求,實驗結(jié)束后沒有將設備、裝置、材料等歸置到位等等。

2 學生實驗基礎能力的培養(yǎng)

2.1 科學素養(yǎng)的培養(yǎng)

我國多數(shù)學者認為:科學素養(yǎng)是以正規(guī)教育為基礎、通過日常學習和媒體等多種渠道所提供的信息而逐步積累形成的對科學技術的理解能力。它在一定程度上決定了人與現(xiàn)代社會的適應程度。其基本要素包括科學知識與技能、科學方法與能力、科學精神、態(tài)度與價值觀、科學行為習慣等，從不同的角度構成了人的科學素養(yǎng)[6]。對學生科學素養(yǎng)的培養(yǎng),是增強學生綜合能力的根本舉措[6]。

一般認為實驗能力由理論思維、科學觀察和操作3個要素綜合形成。因此,在實驗教學上,學生的科學素養(yǎng)可以理解為學生實驗基礎能力的綜合體現(xiàn),反映了學生實驗基礎能力的高低,反映了高校在學生實驗基礎能力培養(yǎng)上的水平和質(zhì)量。教育和實踐是提高學生科學素養(yǎng)的主要途徑,所以,對學生科學素養(yǎng)的培養(yǎng)應貫穿于整個學習周期里。在實驗教學上,教師應將科學素養(yǎng)這一教學理念滲透到學生各種實驗基礎能力培養(yǎng)上,從多個方面培養(yǎng)學生在實驗中養(yǎng)成科學的精神、嚴謹?shù)淖黠L、認真的態(tài)度、細致的習慣,而不是只著眼于某種實驗基礎能力上或者僅停留在照本宣科的講解和操作指導上,持之以恒,使學生通過系統(tǒng)的實驗訓練不斷提高各種實驗基礎能力,從而逐步養(yǎng)成良好的科學素養(yǎng)。

2.2 實驗安全意識和技能的培養(yǎng)

學生的實驗安全意識和技能是一種重要的實驗基礎能力,重視和加強這一能力的培養(yǎng),不僅是實驗教學的必要內(nèi)容,更是一項良心工作,事關師生生命財產(chǎn)安全。雖然高校已經(jīng)將實驗安全教育放在比較重要的位置,但客觀地說,基本都是比較表面的、個別甚至是應付的,對提高學生的實驗安全意識和技能效果不大,學生在預防、發(fā)現(xiàn)和消除安全隱患、事故苗頭上的能力很弱。

實驗教學中,學生的實驗安全意識和技能培養(yǎng)可以分為2個部分進行：一是在某一門實驗課開課的第一節(jié),根據(jù)該門實驗課涉及到的帶有共性的安全問題進行教育和培訓,分不同類別情況模擬進行消除實驗時水、電、氣、危險品、致病微生物、特種設備等安全隱患、事故以及逃生的技能訓練,按照教師的示范和要求,每個學生都應參與演練,由教師現(xiàn)場考核合格后才能參加該門實驗課的實驗；二是在開始具體的實驗項目前,根據(jù)該實驗項目的實驗過程以及設備、裝置、材料等的特點、性質(zhì),師生可以在課堂上共同討論可能存在的安全問題和應對措施,一般安全隱患由教師講解和演示處理即可,危險性較大的問題盡量要求全體學生進行相關演練,學生對實驗中的安全隱患和防范措施清楚掌握后,才能開始實驗；在實驗進行時,如果發(fā)現(xiàn)存在安全隱患或出現(xiàn)事故苗頭,由教師指導或帶領學生動手消除,存在明顯的危險時,由教師或?qū)I(yè)人員處理。通過這2個部分的教育培訓,由于現(xiàn)場感較強,學生能感受到事故對自身安全的威脅,很容易建立起深刻的實驗安全意識,樂于參與實驗安全技能的訓練,對學生的影響較大、印象較深、效果較好,所獲得的實驗安全意識和技能將使學生終身受益。

2.3 規(guī)則意識的培養(yǎng)

規(guī)則意識就是對規(guī)則的認知、認同、尊重和信仰,并自覺遵守規(guī)則的觀念,也即是遵守規(guī)范和準則的良好態(tài)度和習慣[7]。在實驗環(huán)境中,學生良好的規(guī)則意識是保證實驗順利、安全進行的基礎。因此,培養(yǎng)學生的實驗規(guī)則意識是一項必須認真對待、但又知易行難的工作。學生對實驗規(guī)則的認知、認同是基本沒問題的,但在遵守規(guī)則上還是處于他律強于自律的階段?？傮w上規(guī)則意識薄弱,例如,不按照操作規(guī)則使用儀器設備,導致儀器設備損壞；使用危險品或者致病微生物進行實驗時,忽視規(guī)則,沒有嚴格做好防護措施,對師生身體造成傷害等。所以,教師應針對這些情況并結(jié)合具體實驗項目的要求對學生進行實驗規(guī)則意識的培養(yǎng),指導學生學習和掌握實驗安全規(guī)則、儀器設備操作規(guī)則、工具和耗材使用規(guī)則、廢棄物處理規(guī)則、實驗環(huán)境衛(wèi)生規(guī)則和實驗紀律等,在實驗中及時提醒、督促學生遵守規(guī)則,使學生逐步養(yǎng)成按規(guī)則進行實驗的良好習慣,從而建立起安全、有序、專業(yè)、專注、整潔、利于實驗進行的良好實驗環(huán)境,將學生培養(yǎng)成為具有良好的規(guī)則意識、能與教師和同學和諧相處的人才。

2.4 實驗教材的閱讀和分析能力

這是一種很少被關注的能力培養(yǎng)內(nèi)容,不少師生都認為經(jīng)過高考進入大學的學生不會存在這方面的問題,而現(xiàn)實是學生對實驗教材的閱讀和分析并不重視,相應能力薄弱,直接影響了學生實驗的效果。對實驗教材進行專業(yè)的閱讀和分析,是做好實驗的第一步,包括對實驗題目、原理、目的、材料、儀器設備、方法以及對結(jié)果的要求和思考等的認真閱讀和分析。通過認真的閱讀和分析,學生可以在思想上將貫穿于實驗原理、實驗目的和實驗過程中的理論與準備進行的實驗較好地聯(lián)系起來,明白理論和實驗之間的關系,在實驗中就不會陷于知其然不知其所以然,就可能減少學生缺乏探索意愿、應付了事的情況。因此,教師應當指導學生通過閱讀和分析實驗教材,尋找、把握和理解實驗項目中涉及到的理論、知識點、關鍵點及注意事項,并進行適當?shù)臉俗ⅰ⒔庾x,將理論、操作等內(nèi)容融合起來,使學生較好地了解、理解將要進行的實驗內(nèi)容和要求,并提出疑問和充滿探討的好奇,為實驗的進行奠定良好的開端。

2.5 參考文獻的查閱和應用能力

在實驗的準備階段或者撰寫實驗報告階段,查閱和應用參考文獻可以有效地幫助學生從不同的角度去審視所做的實驗,將檢索到的信息與實驗教材進行互相比較和延伸、甚至跨專業(yè)進行關聯(lián),引導學生進入生動多彩的專業(yè)環(huán)境,拓寬思維和視野,獲得更好的學習效果。雖然高?；径奸_設有“科技寫作和文獻檢索”、“文獻檢索與利用”等課程,但在實驗教學中很少有教師要求學生去查閱與實驗相關的文獻,學生也極少主動去查閱,對文獻的應用就更難得了,這種情況在低、高年級學生中都比較普遍。因為缺少專業(yè)學習和應用的需求,學生圍繞實驗查閱和應用參考文獻的能力明顯偏弱。

教師在實驗前、后應對學生提出具體的文獻查閱要求,作為任務安排下去,結(jié)合實驗內(nèi)容和環(huán)節(jié),有針對性地指導學生進行文獻查閱,既可以查閱該實驗的歷史和發(fā)展、實驗的不同方法,材料、危險品的性質(zhì)、用途和安全防范知識和措施等,也可以查閱相關應用；同時,將查閱到的文獻結(jié)合實驗內(nèi)容提出一些應用的設想,或者將查閱到的信息應用于實驗上。通過訓練,使學生逐漸形成專業(yè)習慣,并由此產(chǎn)生相應的主動性和動力,獲得一定程度的查閱和應用實驗參考文獻能力,更好地適應學生未來的生活、學習和工作需要。

2.6 預習報告及實驗報告的撰寫能力

撰寫合格的預習報告及實驗報告是一種十分重要的實驗基礎能力[8]，但學生在這2個報告上的撰寫能力已經(jīng)到了令人擔憂的程度。究其原因,既有學生寫作能力不強,也有教師要求不嚴、指導不到位,學生不重視等原因。在預習報告和實驗報告的撰寫上有一些不同的理解和提法[9]。有些人認為這兩者之間是類似的,讓學生分別撰寫預習報告和實驗報告是簡單的重復,也有認為可以將兩者合為一體[10]。從預習報告和實驗報告的作用來看,它們是明顯不同的:預習報告是在對實驗教材認真閱讀、理解,以及查閱了相應的參考文獻的基礎上撰寫而成的實驗準備方案,或者說是實驗計劃,具有明顯的計劃性質(zhì)；實驗報告則是對實驗過程和結(jié)果的記錄、總結(jié)和分析等內(nèi)容進行撰寫而成的,更傾向于突出實驗總結(jié)的性質(zhì)。

預習報告的撰寫可以將規(guī)范與個性化相結(jié)合,規(guī)范的重點是格式、裝置圖、記錄表格等；個性化上鼓勵學生多思考、自由發(fā)揮,例如,學生可以使用簡潔的文字和符號來描寫實驗目的、原理、步驟,將相關的參考文獻內(nèi)容靈活標注或插入,使用個人喜歡的表達方式突出實驗的注意點、興趣點、困惑點和思考,以及安全事故易發(fā)環(huán)節(jié)及防范措施等；用文字、符號結(jié)合流程圖等方式去表達不同的實驗方法。通過這些努力撰寫完成預習報告,學生對將要進行的實驗就會有一個比較全面的了解,對儀器設備、工具、藥物等的使用規(guī)程和要點有了基本的概念,對實驗中可能出現(xiàn)的不同情況有了一定的計劃準備,從而使學生在實驗中能做到目的明確、過程清晰、操作到位,盡可能得到較好的實驗效果。

而實驗報告的撰寫應突出規(guī)范、科學、準確、清晰和整潔的要求,撰寫者要有基本的文字、繪圖能力,對實驗涉及的專業(yè)理論、術語、符號、單位掌握較好,對實驗數(shù)據(jù)的處理和使用表述準確,對實驗得到的數(shù)據(jù)、現(xiàn)象、結(jié)果的分析科學,能提出新的實驗觀點或建議。在撰寫時,實驗目的、原理、儀器設備、材料、步驟和結(jié)果不能簡單照抄教材[11],而應按照實驗的真實情況如實、準確地進行描述和繪圖。撰寫的著重點應放在分析、討論和建議上,可進一步加深學生對實驗相關理論、內(nèi)容、操作和文獻的理解?？隙ㄒ?guī)范和充滿見識的實驗報告將令學生產(chǎn)生自豪感,激發(fā)出學生參與實驗的愿望及動力。實驗報告撰寫能力的培養(yǎng)一定要從低年級學生抓起,教師的嚴格要求、專業(yè)指導必須與學生的反復練習相配合,使學生養(yǎng)成嚴謹?shù)膶I(yè)態(tài)度,推動學生的撰寫能力隨著學習年限而上升,獲得撰寫科研報告、項目報告等的基礎能力。

2.7 實驗的組織能力

學生的實驗組織能力可以理解為學生通過科學地組織和有效地協(xié)調(diào)利用與實驗密切相關的信息、儀器設備、材料和人力資源等去完成實驗的能力，也可以說是一種解決問題的能力[12]。高校很少針對學生的實驗組織能力進行專門的培養(yǎng),學生在意識上行為上基本沒有建立起對實驗全過程進行組織的概念。實驗組織能力的培養(yǎng),對學生全方位地把握實驗、處理好每一個實驗步驟、協(xié)調(diào)設備和材料以及人力的配置、科學合理地安排實驗時間、更好地與教師和同學互動、提高實驗的完成質(zhì)量等具有重要的作用,持之以恒。學生將會具有比較有效率、科學、務實、合作和善于配置資源的組織能力,使他們無論在專業(yè)上還是社會上將擁有更好的表現(xiàn)。

高校的實驗課程,是理論和實踐相融合、多領域知識交匯的綜合平臺,十分有利于培養(yǎng)學生的實驗組織能力。學生實驗組織能力的形成,需要教師的用心指導和學生主動地參與。教師可以在實驗開始前讓學生結(jié)合預習報告對實驗的內(nèi)容、做法、注意點進行介紹,提出完成實驗的計劃和綜合構思,盡量做到實驗時胸有成竹,組織得當；實驗結(jié)束后,教師應對學生的實驗組織能力表現(xiàn)進行點評,引導學生客觀評判自身的實驗組織能力,提出改進的設想和措施,使學生通過實驗逐步培養(yǎng)出基本的實驗組織能力。

2.8 實驗的操作能力

學生實驗基礎操作能力包括:按照操作規(guī)程規(guī)范地使用儀器設備,了解實驗材料的物理和化學性質(zhì)并安全、規(guī)范使用,能專業(yè)準確地對實驗現(xiàn)象進行描述、對數(shù)據(jù)進行記錄和處理等。高校擴大學生規(guī)模后,由于教師面對的學生數(shù)和課時數(shù)大幅增加,工作量大[13],對學生實驗操作能力的培養(yǎng)重視程度有所下降,同時,學生的主觀愿望也不強,導致學生實驗操作能力下降。因此,在實驗教學中培養(yǎng)學生形成科學、嚴謹、準確、細致、清晰和注重細節(jié)等的科學態(tài)度和操作習慣,增強學生實驗基礎操作能力就十分的緊迫和重要。這些培養(yǎng)要求,必須在學生進入實驗室的第一天就規(guī)范要求,實踐證明,教師規(guī)范嚴謹?shù)氖痉丁⒅v解及糾錯十分重要、有效。在實驗前,教師應進行專業(yè)的操作示范,并重點演示容易出錯的操作動作,引起學生注意,減少操作錯誤；在實驗時,要求學生認真按照教師的示范、儀器設備操作規(guī)程進行,把握好每一個實驗操作細節(jié),用心觀察實驗現(xiàn)象并準確描述記錄,認真準確地讀取實驗數(shù)據(jù)并規(guī)范記錄和處理,及時發(fā)現(xiàn)與實驗預期一致或者不一致的現(xiàn)象和結(jié)果,同時,教師對學生的操作及時給予指導和糾正,使學生通過一系列實驗的專業(yè)訓練培養(yǎng)出敏銳科學的動手、觀察、感覺和記錄能力。

3 結(jié)束語

學生實驗基礎能力的培養(yǎng)是一項將理論學習融入實踐、提高學生使用知識具體解決問題能力的教學任務,事關學生學習、工作能力和社會競爭力,難度很大,實現(xiàn)不易。學生良好的實驗基礎能力的形成,需要學校、教師和學生的共同重視及努力,需要高校教師結(jié)合目前高校的實驗教學條件、課程要求和學生特點進行教學[14],需要學生從實踐中認識到實驗基礎能力對其今后發(fā)展的重要性和緊迫性而主動參與、學習,培養(yǎng)出既有豐富理論知識也有良好動手能力的人才。

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Cultivation of college students’ basic ability of experiment

Cai Ying

(College of Science,Guangdong Ocean University, Zhanjiang 524088, China)

College students’ basic ability of experiments is one of the most important indexes for measuring college education quality and indicates the college students’ comprehensive problem-solving ability with learning knowledge. This article puts forward the strategies and suggestions about how to develop the students’ basic ability of experiments in experimental teaching on the basis of the discussion of the training contents such as students’ scientific literacy,safety awareness and skills,rule consciousness,reading and analysis,literature review and application,the writing of experimental reports,the organization and operation of experiments, etc.

college students; experimental teaching; basic ability

2015- 03- 25

蔡鷹( 1964—)，男，廣西防城港，教授，處長，主要從事實驗室建設與管理研究.

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