探索實(shí)驗(yàn)教學(xué)新模式

客慧明 林興桃 趙靖強(qiáng) 任海榮北京工業(yè)大學(xué)環(huán)境與能源工程學(xué)院 北京 100124

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探索實(shí)驗(yàn)教學(xué)新模式

客慧明 林興桃 趙靖強(qiáng) 任海榮
北京工業(yè)大學(xué)環(huán)境與能源工程學(xué)院 北京 100124

摘 要：實(shí)驗(yàn)教學(xué)是高校教學(xué)工作的關(guān)鍵環(huán)節(jié),也是提高人才培養(yǎng)質(zhì)量以及培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維和能力的重要途徑。本文結(jié)合北京工業(yè)大學(xué)基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中心在創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，詳細(xì)闡述了實(shí)驗(yàn)開(kāi)展過(guò)程中的重要環(huán)節(jié)和最終產(chǎn)生的良好效果，并對(duì)關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行了討論。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，為提高大學(xué)生的實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力提供了較好的實(shí)驗(yàn)教改經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：實(shí)踐能力；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；教學(xué)模式；創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)

實(shí)踐的觀點(diǎn)是辯證唯物主義認(rèn)識(shí)論首要的基本觀點(diǎn)。一切自然科學(xué)都來(lái)源于實(shí)踐。實(shí)驗(yàn)教學(xué)在高等教育中發(fā)揮著舉足輕重的作用。然而現(xiàn)實(shí)情況是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要性被嚴(yán)重低估。許多高?；A(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程被大幅度壓縮。在這種情況下傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式已無(wú)法適應(yīng)社會(huì)對(duì)高等人才的需求。要想從根本上提高大學(xué)生的綜合素質(zhì)，需要高度重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)，特別是基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)。同時(shí)，高校要根據(jù)自身情況，探索適合自身特點(diǎn)的新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式[1-5]。為此，北京工業(yè)大學(xué)基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中心以創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)課題為基本內(nèi)容，以學(xué)生自主完成實(shí)驗(yàn)課題為基本形式，開(kāi)展了創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的探索。為培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力提供了新的思路。

1 創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)的設(shè)計(jì)

1.1 創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)的初衷

工科類高等院?；瘜W(xué)相關(guān)專業(yè)的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程被大幅壓縮，學(xué)生缺乏基本的實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練。這導(dǎo)致許多學(xué)生畢業(yè)時(shí)都沒(méi)有掌握基本的實(shí)驗(yàn)操作。為了讓學(xué)生在課時(shí)嚴(yán)重不足的情況下熟練掌握基本實(shí)驗(yàn)技能，我們建立了開(kāi)放實(shí)驗(yàn)平臺(tái)為學(xué)生提供充足的訓(xùn)練條件。

1.2 創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)的內(nèi)容

以培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能為目標(biāo)，以完成實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目為手段，將學(xué)生的興趣與課題結(jié)合起來(lái)，培養(yǎng)學(xué)生查閱文獻(xiàn)、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題及團(tuán)隊(duì)協(xié)作的能力。通過(guò)對(duì)課題的深入了解、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)完成、實(shí)驗(yàn)總結(jié)、課題答辯等環(huán)節(jié)， 培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、實(shí)踐、探究、總結(jié)、表達(dá)等能力，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣， 讓學(xué)生在自主實(shí)踐過(guò)程中掌握實(shí)驗(yàn)的基本技能和科學(xué)研究的基本方法。

1.3 教學(xué)方式

以學(xué)生自主實(shí)踐為主教師引導(dǎo)為輔，完成相關(guān)實(shí)驗(yàn)課題。學(xué)生查閱文獻(xiàn)并提出實(shí)驗(yàn)方案。教師判斷方案的可行性并與學(xué)生探討進(jìn)一步優(yōu)化實(shí)驗(yàn)方案。在這一過(guò)程中教師會(huì)引導(dǎo)學(xué)生補(bǔ)充必要的理論知識(shí)和規(guī)范基本實(shí)驗(yàn)操作。實(shí)驗(yàn)方案確定后，學(xué)生獨(dú)立執(zhí)行。課題完成后學(xué)生要處理數(shù)據(jù)、總結(jié)實(shí)驗(yàn)、撰寫(xiě)論文及答辯。教師會(huì)根據(jù)學(xué)生所處的不同階段進(jìn)行恰當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)、規(guī)范和糾正。創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)對(duì)本科生來(lái)說(shuō)是新鮮事物，完成課題具有一定的挑戰(zhàn)性，這樣更能激發(fā)學(xué)生的興趣[6]。

1.4 組織形式

由于受實(shí)驗(yàn)室資源的限制，創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)每期限20名對(duì)科研感興趣的同學(xué)參加。由每位教師向?qū)W生介紹自己設(shè)計(jì)的課題，學(xué)生自行選擇課題并組成兩人實(shí)驗(yàn)小組。每個(gè)小組均由專門(mén)的教師負(fù)責(zé)，引導(dǎo)學(xué)生理論知識(shí)的學(xué)習(xí)和操作技能的訓(xùn)練，對(duì)學(xué)生的論文進(jìn)行審閱和提出修改意見(jiàn)。而學(xué)生則根據(jù)自己的時(shí)間安排實(shí)驗(yàn)[7-10]。

1.5 考核方式

創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)本著鼓勵(lì)成功允許失敗的原則對(duì)每位同學(xué)進(jìn)行考核?？己酥饕槍?duì)課題進(jìn)行的過(guò)程，以論文和答辯的方式進(jìn)行。該過(guò)程主要培養(yǎng)學(xué)生的總結(jié)及表達(dá)能力。創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)并不要求每位學(xué)生都能圓滿完成自己的課題。

2 創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)的過(guò)程

創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)過(guò)程包括選題、討論、實(shí)驗(yàn)、數(shù)據(jù)處理及論文撰寫(xiě)、考核等五個(gè)階段。

2.1 選題階段

目的是讓學(xué)生了解課題內(nèi)容，并選擇自己感興趣的課題。教師將創(chuàng)新課題公布在網(wǎng)上，供學(xué)生了解。兩周后，學(xué)生們集合起來(lái)聽(tīng)每位教師對(duì)自己課題的詳細(xì)介紹，并根據(jù)自己的興趣做出選擇。

2.2 討論階段

目的是了解學(xué)生理論知識(shí)及實(shí)驗(yàn)技能方面的不足，引導(dǎo)學(xué)生制定自學(xué)和實(shí)驗(yàn)技能培訓(xùn)計(jì)劃。學(xué)生選擇課題后，將與指導(dǎo)教師進(jìn)行單獨(dú)討論。討論過(guò)程中學(xué)生將了解更加詳細(xì)的課題背景，以及需要具備的理論知識(shí)和基本技能。教師將了解學(xué)生的時(shí)間安排，以便更好地輔導(dǎo)學(xué)生。討論完畢后，教師培訓(xùn)學(xué)生查閱文獻(xiàn)。學(xué)生在進(jìn)入實(shí)驗(yàn)階段前閱讀文獻(xiàn)并提出自己的設(shè)計(jì)方案。第一次討論如果不能達(dá)到目的，教師會(huì)安排第二次討論。討論階段能進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生對(duì)課題的興趣。

2.3 實(shí)驗(yàn)階段

目的是培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力。學(xué)生經(jīng)過(guò)前期的理論學(xué)習(xí)和技能訓(xùn)練后，根據(jù)實(shí)驗(yàn)方案獨(dú)立完成課題。這個(gè)過(guò)程是復(fù)雜的實(shí)踐與認(rèn)識(shí)的過(guò)程。學(xué)生在實(shí)踐中不斷發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并解決問(wèn)題，教師只對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)過(guò)程中遇到的難點(diǎn)給予引導(dǎo)和啟發(fā)[11]。

2.4 數(shù)據(jù)處理及論文撰寫(xiě)階段

目的是培養(yǎng)學(xué)生的分析總結(jié)能力和論文撰寫(xiě)能力。學(xué)生通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的梳理和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，既能發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的不足，分析實(shí)驗(yàn)成敗的原因，還能進(jìn)一步提出改進(jìn)意見(jiàn)，是學(xué)習(xí)過(guò)程的升華。論文撰寫(xiě)過(guò)程是總結(jié)的過(guò)程也是再實(shí)踐再認(rèn)識(shí)的過(guò)程。通過(guò)論文撰寫(xiě)能夠提升學(xué)生的成就感和從事科研活動(dòng)的信心。

2.5 考核階段

目的是讓學(xué)生展示創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的收獲，培養(yǎng)學(xué)生的表達(dá)能力，增強(qiáng)學(xué)生的成就感。同時(shí)，教師通過(guò)觀摩和交流進(jìn)一步提高自己指導(dǎo)學(xué)生的能力。考核的重點(diǎn)是學(xué)生參與創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的過(guò)程以及學(xué)生在實(shí)驗(yàn)技能、查閱文獻(xiàn)、解決問(wèn)題方面是否有所收獲。即使實(shí)驗(yàn)失敗了我們也要求學(xué)生認(rèn)真分析失敗的原因和改進(jìn)的方向。

3 創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果

經(jīng)過(guò)十年的不斷摸索和完善，北京工業(yè)大學(xué)基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中心的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)課程共完成課題78項(xiàng)，參加實(shí)驗(yàn)的教師也由起初的四人增加到了九人，學(xué)生共計(jì)170余人。建立并完善了為本科生提供服務(wù)的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，并發(fā)表多篇實(shí)驗(yàn)教學(xué)論文。

創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)激發(fā)了學(xué)生對(duì)化學(xué)相關(guān)學(xué)科的興趣使學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性得到充分調(diào)動(dòng)；在實(shí)驗(yàn)操作、數(shù)據(jù)處理、分析問(wèn)題及解決問(wèn)題、論文撰寫(xiě)等能力方面都得到有效提高；在端正學(xué)習(xí)態(tài)度、培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)精神方面得到了培養(yǎng)和鍛煉。同時(shí)也加深了學(xué)生對(duì)科學(xué)研究的正確認(rèn)識(shí)，提高了學(xué)生處理問(wèn)題的綜合能力，為本科生順利完成畢業(yè)設(shè)計(jì)以及繼續(xù)進(jìn)行學(xué)業(yè)深造奠定了良好的基礎(chǔ)。

4 創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的體會(huì)

4.1 興趣是最好的老師

教師在教學(xué)時(shí)積極引導(dǎo)，培養(yǎng)學(xué)生在化學(xué)實(shí)驗(yàn)方面的興趣是十分重要的。我們開(kāi)發(fā)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目盡量貼近學(xué)生的生活，盡量貼近學(xué)生關(guān)注的熱點(diǎn)，同時(shí)課題的難度適中。這樣設(shè)計(jì)出來(lái)的課題既能吸引學(xué)生，又不會(huì)因?yàn)樘y而令學(xué)生止步。這樣的課題會(huì)讓學(xué)生覺(jué)得自己學(xué)習(xí)的理論知識(shí)和實(shí)驗(yàn)技能是有實(shí)際用處的[12]。

4.2 綜合能力的培養(yǎng)是創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的靈魂

(1)培養(yǎng)學(xué)生查閱文獻(xiàn)的能力。創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)不是傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的復(fù)制和延續(xù)，而是以自主實(shí)踐能力為核心的綜合能力的培養(yǎng)過(guò)程。學(xué)生要分析并解決實(shí)驗(yàn)中遇到的問(wèn)題，需要培養(yǎng)查閱文獻(xiàn)的能力。教會(huì)學(xué)生如何有效地利用圖書(shū)館及網(wǎng)絡(luò)資源是創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)?zāi)芊耥樌M(jìn)行的關(guān)鍵。

(2)培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題的能力?；瘜W(xué)是一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，每一個(gè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及結(jié)果都需要認(rèn)真觀察和分析。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象或?qū)嶒?yàn)數(shù)據(jù)分析的不夠透徹往往得出錯(cuò)誤的結(jié)論。這些都是實(shí)驗(yàn)過(guò)程中必須經(jīng)歷的過(guò)程，也是學(xué)生積累經(jīng)驗(yàn)、磨煉意志的過(guò)程。這時(shí)候教師適當(dāng)?shù)膯l(fā)與引導(dǎo)會(huì)培養(yǎng)起學(xué)生細(xì)致觀察和分析問(wèn)題的能力。

(3)培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中每?jī)扇私M成一個(gè)小組，在小組內(nèi)部?jī)扇藚f(xié)商尋找解決問(wèn)題的思路。同時(shí)，小組之間也可以互相討論，互相幫助。這樣不僅有助于學(xué)生之間取長(zhǎng)補(bǔ)短，而且還有助于培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)精神，為日后走上工作崗位培養(yǎng)良好的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。

(4)培養(yǎng)分析總結(jié)能力。創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生撰寫(xiě)科研論文。在撰寫(xiě)論文時(shí)，既要使用正確的資料統(tǒng)計(jì)分析方法，又要科學(xué)準(zhǔn)確描述和解釋實(shí)驗(yàn)結(jié)果。所以，創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)過(guò)程也是不斷總結(jié)和分析的過(guò)程。在這個(gè)過(guò)程中學(xué)生不僅要對(duì)實(shí)驗(yàn)背景材料進(jìn)行深入分析，還要對(duì)每一組數(shù)據(jù)和現(xiàn)象進(jìn)行深入的剖析。所以，在完成創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)后學(xué)生的分析總結(jié)能力都得到了一定程度的提高。

(5)培養(yǎng)表達(dá)能力。答辯是創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)考核的重要環(huán)節(jié)，學(xué)生通過(guò)PPT把自己的實(shí)驗(yàn)過(guò)程及結(jié)論講解給大家，并回答教師所提出的問(wèn)題。這對(duì)學(xué)生表達(dá)能力的提高有極大的促進(jìn)作用。

4.3 創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)促進(jìn)了實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放

創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)是開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)，這要求實(shí)驗(yàn)室有足夠的開(kāi)放時(shí)間保證學(xué)生能夠按照自己的意愿來(lái)安排實(shí)驗(yàn)。同時(shí)學(xué)校也應(yīng)提供必要的支持來(lái)滿足學(xué)生的需求。

4.4 創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)對(duì)教師提出了更高的要求

第一，要求教師不斷學(xué)習(xí)、積累經(jīng)驗(yàn)與學(xué)生共同成長(zhǎng)。創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)要求教師能夠開(kāi)發(fā)出貼近生活，貼近社會(huì)熱點(diǎn)，貼近學(xué)生的實(shí)驗(yàn)課題。這些課題不僅要專業(yè)而且要能夠吸引學(xué)生的參與。否則枯燥的課題只會(huì)將學(xué)生拒之門(mén)外。這不僅要求教師要具備極高的專業(yè)素養(yǎng)，還要廣泛涉獵，同時(shí)要求教師能走進(jìn)學(xué)生，了解學(xué)生的生活、興趣以及關(guān)注的焦點(diǎn)，在不斷學(xué)習(xí)中積累經(jīng)驗(yàn)與學(xué)生共同成長(zhǎng)。

第二，要求教師走下講壇聆聽(tīng)學(xué)生。創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)是以學(xué)生為主的實(shí)踐活動(dòng)。教師的教學(xué)理念必須適應(yīng)這一要求，教師要從講授者、指揮者轉(zhuǎn)變成聆聽(tīng)者、啟發(fā)者。

第三，教師要關(guān)注學(xué)生的心理變化。創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)是一個(gè)復(fù)雜的學(xué)習(xí)過(guò)程，在遇到困難時(shí)有些學(xué)生會(huì)出現(xiàn)較大的心理波動(dòng)。這要求教師能及早發(fā)現(xiàn)，適時(shí)激勵(lì)學(xué)生克服困難樹(shù)立面對(duì)困難的決心和勇氣。

第四，要求教師甘于奉獻(xiàn)。創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)是利用學(xué)生課余時(shí)間來(lái)完成的，這要求教師要樂(lè)于為學(xué)生付出更多的時(shí)間和精力。

5 創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)遇到的問(wèn)題

5.1 有些學(xué)生看中的是學(xué)分而不是興趣

創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)之初，同學(xué)們是憑著興趣來(lái)參加的，而現(xiàn)在有些同學(xué)是為了學(xué)分來(lái)參加實(shí)驗(yàn)。這與創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的初衷不相適應(yīng)，同時(shí)也浪費(fèi)了大量寶貴的實(shí)驗(yàn)室資源。

5.2 創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)需要新的評(píng)價(jià)體系

創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)是一個(gè)長(zhǎng)期的建設(shè)過(guò)程，而傳統(tǒng)的評(píng)價(jià)體系卻只關(guān)注論文、專利等評(píng)價(jià)指標(biāo)。這樣的評(píng)價(jià)體系不符合實(shí)驗(yàn)教學(xué)的內(nèi)在規(guī)律，也無(wú)助于創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)的健康發(fā)展。

6 結(jié)束語(yǔ)

化學(xué)是一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)。實(shí)踐本身就是化學(xué)教學(xué)中不可或缺的重要環(huán)節(jié)。創(chuàng)新能力的培養(yǎng)離不開(kāi)學(xué)生對(duì)基本實(shí)驗(yàn)技能的熟練掌握。脫離了化學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教育來(lái)培養(yǎng)高素質(zhì)人才是舍本逐末。在當(dāng)前形勢(shì)下，高校更應(yīng)該重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)，加強(qiáng)對(duì)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的投入，重視學(xué)生基本實(shí)驗(yàn)技能的培養(yǎng)和訓(xùn)練，為我國(guó)高素質(zhì)創(chuàng)新人才的培養(yǎng)奠定基礎(chǔ)。

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項(xiàng)目教學(xué)法課程應(yīng)用專題

Exploration of Innovative Experiment Teaching

Ke Huiming, Lin Xingtao, Zhao Jingqiang, Ren Hairong
College of Environmental and Energy Engineering, Beijing University of Technology, Beijing, 100124, China

Abstract:Experiment teaching is a major component of the instructional work in higher education, and it is the important way to improve the quality of talents training. It is also the way to cultivate students’ creative thought and creative ability. Teaching experiences of innovative experiment in laboratory center of basic chemistry in Beijing University of Technology is summarized in this paper to describe the whole process of the question for study in details, including the important steps and the excellent effects of the innovative experiments, and making some discussion to the key questions. This paper gives the experience on how to enhance students' ability of practice and creativity in laboratory teaching.

Key words:practice ability; experiment teaching; teaching formats; creative experiment

收稿日期：2015-10-14

作者簡(jiǎn)介：客慧明，碩士，助理研究員。

基金項(xiàng)目：北京高等學(xué)校青年英才計(jì)劃入選人員項(xiàng)目“基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)交互性教學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的建設(shè)”(編號(hào)：YETP1609)。