如何發(fā)揮實驗技術(shù)人員在探究型實驗教學(xué)中的作用

趙華絨， 秦敏銳， 蔡黃菊， 邵東貝， 余利明， 吳百樂

(浙江大學(xué) 化學(xué)實驗教學(xué)中心,杭州 310058)

·實驗教學(xué)示范中心建設(shè)·

如何發(fā)揮實驗技術(shù)人員在探究型實驗教學(xué)中的作用

趙華絨， 秦敏銳， 蔡黃菊， 邵東貝， 余利明， 吳百樂

(浙江大學(xué) 化學(xué)實驗教學(xué)中心,杭州 310058)

隨著探究型實驗教學(xué)改革在浙江大學(xué)化學(xué)實驗教學(xué)中心的逐步推進(jìn)，實驗教輔工作呈現(xiàn)出多樣性和復(fù)雜性。實驗技術(shù)人員通過不斷學(xué)習(xí)應(yīng)對改革帶來的新局面，做到對實驗教學(xué)內(nèi)容和現(xiàn)狀了如指掌，對實驗儀器設(shè)備管理得當(dāng)，對教學(xué)改進(jìn)的研究具有獨(dú)特的見解。經(jīng)過3年之余的改革實踐表明，探究型實驗覆蓋面的擴(kuò)大不僅提高了學(xué)生的實驗綜合技能，更使得實驗技術(shù)人員對教學(xué)、科研、實驗室管理工作兼顧的綜合能力得以提高，從而在探索和完善探究型實驗教學(xué)模式中發(fā)揮積極作用。

實驗技術(shù)人員； 探究型實驗教學(xué)； 綜合能力； 積極作用

0 引 言

創(chuàng)新型人才培養(yǎng)是研究型大學(xué)工作的有機(jī)組成部分，也是研究型大學(xué)發(fā)展的重要環(huán)節(jié)[1]。一切創(chuàng)新均來源于實踐，實驗教學(xué)作為研究型大學(xué)教學(xué)的關(guān)鍵部分，擔(dān)負(fù)了創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的重任。在創(chuàng)新型實驗教學(xué)改革的過程中，高校實驗教學(xué)面臨從依附性到相對獨(dú)立性、從被動性到相對主動性、從單一性到相對多樣性的轉(zhuǎn)變，為了應(yīng)對實驗教學(xué)的根本性轉(zhuǎn)變，學(xué)校提出了探究型實驗新模式，探究型實驗=創(chuàng)新性實驗+開放性實驗，重點培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立探索能力、實驗操作能力和科學(xué)研究能力[2]。

化學(xué)實驗教學(xué)中心緊跟學(xué)校教學(xué)改革的步伐，在基礎(chǔ)有機(jī)化學(xué)實驗課程中引入探究型教學(xué)模式，在訓(xùn)練有機(jī)化學(xué)實驗基本操作、培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力和良好的實驗習(xí)慣的同時注重激發(fā)學(xué)生的實驗興趣、提高學(xué)生的創(chuàng)新思維能力、培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立探索能力。探究型實驗教學(xué)模式的開展，不僅對指導(dǎo)教師和學(xué)生提高了要求，對實驗技術(shù)人員的工作也提出了考驗。作為基礎(chǔ)化學(xué)實驗室的實驗技術(shù)人員，通過參與3年探究型實驗教學(xué)工作，從實驗選題、預(yù)做、實驗準(zhǔn)備、實驗過程中突發(fā)情況的應(yīng)對、大型儀器的使用、樣品譜圖的分析等各環(huán)節(jié)中都受益匪淺，從而意識到實驗技術(shù)人員只有不斷地提高自身的綜合能力，才能在探究型實驗教學(xué)中高效配合指導(dǎo)教師的工作，提高教學(xué)質(zhì)量。

1 基礎(chǔ)有機(jī)化學(xué)探究型實驗內(nèi)容比重

化學(xué)實驗教學(xué)中心基礎(chǔ)有機(jī)化學(xué)實驗室根據(jù)學(xué)生群體不同，共開設(shè)4門課程：面向非化學(xué)系學(xué)生開設(shè)大類課程即大學(xué)化學(xué)實驗(O)，面向化學(xué)系學(xué)生開設(shè)基礎(chǔ)化學(xué)實驗Ⅱ課程，面向化學(xué)求是班和生物求是班學(xué)生分別開設(shè)基礎(chǔ)化學(xué)實驗Ⅱ(化學(xué)求是)課程和有機(jī)化學(xué)實驗(生物求是)課程。從2013學(xué)年開始，為化學(xué)普通班開設(shè)的基礎(chǔ)化學(xué)實驗Ⅱ和化學(xué)求是班開設(shè)的基礎(chǔ)化學(xué)實驗Ⅱ課程各引入2個探究型實驗，收到了良好的教學(xué)效果，隨后在大學(xué)化學(xué)實驗(O)和有機(jī)化學(xué)實驗(生物求是)課程也增加了探究型實驗教學(xué)內(nèi)容。到2015年學(xué)年，探究型實驗在基礎(chǔ)化學(xué)實驗Ⅱ、基礎(chǔ)化學(xué)實驗Ⅱ(化學(xué)求是)、有機(jī)化學(xué)實驗(生物求是)課程和大學(xué)化學(xué)實驗(O)這4門課程中開設(shè)的數(shù)量分別為2個(占16.7%)、2個(占16.7%)、2個(占18.2%)、和1個(占11.1%)，覆蓋面也由專業(yè)學(xué)生擴(kuò)大到了全校修學(xué)有機(jī)化學(xué)類實驗的學(xué)生。

2 實驗技術(shù)人員在探究型實驗教學(xué)中的作用

探究型實驗相對于課程內(nèi)容中原有的基礎(chǔ)實驗和設(shè)計型實驗，包含“探究”的性質(zhì)，導(dǎo)致教學(xué)活動的復(fù)雜性增加[3]，對實驗教學(xué)隊伍的能力提出了新的挑戰(zhàn)。對實驗技術(shù)人員而言，改革帶來其在教學(xué)中作用的日益凸顯和工作內(nèi)容的變化：由單一的實驗準(zhǔn)備變成教學(xué)、科研、實驗室管理兼顧的復(fù)雜局面。

每一個探究型實驗，從實驗內(nèi)容的選擇、實驗預(yù)做、實驗內(nèi)容的調(diào)整、樣品的分析測試、譜圖的解析以及實驗藥品和儀器的準(zhǔn)備、學(xué)生在探究型實驗中突發(fā)性問題的解決等，各環(huán)節(jié)的工作都需要實驗技術(shù)人員協(xié)助指導(dǎo)教師共同進(jìn)行。實驗技術(shù)人員只有不斷學(xué)習(xí)，做到對實驗教學(xué)內(nèi)容、現(xiàn)狀、技術(shù)及儀器設(shè)備了如指掌，對教學(xué)改進(jìn)、更新的研究具有獨(dú)特的見解[4]，才能在探究型實驗教學(xué)實施過程中給出合理的意見和建議，并發(fā)揮自己在實驗教學(xué)隊伍中的作用，為提高實驗教學(xué)質(zhì)量提供保障[5-7]。

3 充分發(fā)揮實驗技術(shù)人員在探究型實驗教學(xué)中的作用

3.1 參與實驗選題

與傳統(tǒng)的實驗教學(xué)模式相比，探究型實驗是一種基于問題導(dǎo)向、師生共同合作的教學(xué)模式，主要有：①新，與當(dāng)下的前沿技術(shù)相結(jié)合；②實，注重選題的實用性；③宜，盡管選題要新穎，但要注重實驗的可行性[1]。實驗技術(shù)人員若要在實驗選題中發(fā)揮自己的作用，要做到以下幾點：

(1) 實現(xiàn)知識體系的更新，提高自身定位，養(yǎng)成閱讀國內(nèi)外優(yōu)秀教學(xué)、科研期刊的習(xí)慣，如：實驗技術(shù)與管理、實驗室研究與探索、Journal of Chemical Education、 Chemistry Education Research and Practice等，平時多為新實驗的選題積累素材[8]。以為化學(xué)普通班開設(shè)的基礎(chǔ)化學(xué)實驗Ⅱ和為化學(xué)求是班開設(shè)的基礎(chǔ)化學(xué)實驗Ⅱ課程的探究型實驗為例，“基于天然產(chǎn)物中有效成分高效分離的正、反相薄層色譜探究”和“不同產(chǎn)地貓薄荷精油中荊芥內(nèi)酯的分離、分析、比較”兩個實驗均是由Journal of Chemical Education期刊中的新實驗衍變而來，實驗技術(shù)人員同樣需要關(guān)注和學(xué)習(xí)該期刊所發(fā)表的新內(nèi)容。

(2) 多關(guān)注當(dāng)年本科生的科研訓(xùn)練項目(SRTP)、各種學(xué)科競賽等內(nèi)容，讓探究型實驗內(nèi)容與具體的科研實踐項目相結(jié)合，使得探究型實驗內(nèi)容的選題更適用于培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力，如“不同產(chǎn)地貓薄荷精油中荊芥內(nèi)酯的分離、分析、比較”探究型實驗就是在“科研訓(xùn)練”項目的基礎(chǔ)上改編而成，實驗技術(shù)人員需要熟悉近2年的科研項目內(nèi)容。

(3) 精通具體實驗教學(xué)內(nèi)容，了解每門課程的實驗對象，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行探究型實驗選題，實驗的可行性才會更高。如大學(xué)化學(xué)實驗(O)探究型實驗“酯類的合成”，如果對目標(biāo)產(chǎn)物酯的范圍不做限定，學(xué)生可以選擇任意酯類合成，個別學(xué)生對自己選擇的實驗題目難度把握不準(zhǔn)確，使得研究難度遠(yuǎn)高于學(xué)生現(xiàn)有能力，可能會造成學(xué)生信心的受挫，失去了探究型實驗開展的初衷[9]。因此，具有扎實的理論基礎(chǔ)、充分了解實驗對象、關(guān)注科研實踐項目的最新進(jìn)展和最新的實驗教學(xué)方法，才能更好地配合指導(dǎo)教師做好探究型實驗選題工作。

3.2 進(jìn)行實驗預(yù)做

實驗技術(shù)人員通過參與新實驗的預(yù)作加深對實驗的理解，為實驗準(zhǔn)備工作和實驗指導(dǎo)工作奠定基礎(chǔ)[10]。探究型實驗的預(yù)做不是基礎(chǔ)型實驗的重復(fù)試做，而應(yīng)以做科研的態(tài)度發(fā)現(xiàn)、解決問題。①理論知識要扎實：明確實驗原理，熟悉實驗過程中所涉及的理論知識點；②實驗技術(shù)過關(guān)：操作規(guī)范，思路清晰，對實驗條件和可能遇到的問題考慮周全，實驗結(jié)果有可重復(fù)性；最后，善于總結(jié)：結(jié)合課程情況，明確該實驗值得探究的方向。

以“基于天然產(chǎn)物中有效成分高效分離的正、反相薄層色譜探究”探究型實驗為例，該實驗是由兩個同類實驗——植物中天然產(chǎn)物提取合并而成，利用柳樹、蒲公英(或其他綠色植物)等探究正相和反相薄層色譜。實驗涉及到的知識點為紙色譜原理及技術(shù)、正反相色譜的區(qū)別。對于非有機(jī)專業(yè)出身的實驗技術(shù)人員來說，這些知識點可能并不熟悉，在做實驗之前要學(xué)習(xí)相關(guān)理論知識，只有在理論知識掌握清楚的條件下才能更好地解釋實驗中出現(xiàn)的問題。對蒲公英葉進(jìn)行正反相色譜分析時，考慮到該實驗的季節(jié)性問題，就以多種綠色植物為原材料進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)菠菜等綠色植物中天然色素的提取與蒲公英效果一致，因此可以用其他植物代替，實驗課中允許學(xué)生對多種植物進(jìn)行探究，由此激發(fā)學(xué)生的實驗興趣。

3.3 協(xié)助完成樣品分析工作

目前，實驗教學(xué)中心分析平臺的工作人員承擔(dān)基礎(chǔ)驗證性實驗的樣品分析工作，而探究型實驗樣品的分析工作沒有設(shè)置專職人員管理[11]。隨著探究型實驗在實驗教學(xué)中的比重增加，覆蓋面擴(kuò)大，引出樣品分析環(huán)節(jié)的問題——待分析樣品數(shù)量增加、樣品表征手段多樣復(fù)雜、樣品分析的時效性差。如果實驗技術(shù)人員掌握大型儀器的使用便可以幫助解決這些問題。

(1)保證樣品分析的時效性。以往實驗教學(xué)中心分析平臺的工作人員承擔(dān)基礎(chǔ)驗證型實驗的樣品分析工作，樣品數(shù)量不多，能在規(guī)定的時間內(nèi)完成樣品分析。但是探究型實驗的樣品數(shù)目是無法預(yù)期的，如“酯類的合成”實驗中，按照傳統(tǒng)的基礎(chǔ)實驗課程，要求每個學(xué)生對1個產(chǎn)品進(jìn)行氣相色譜分析即可，但在變?yōu)樘骄啃蛯嶒炓院?，產(chǎn)品分析可以多樣化，同時學(xué)生也希望對自己實驗過程中不同階段的產(chǎn)品進(jìn)行跟蹤表征，這就需要?dú)庀嗌V(GC)和核磁共振(NMR)同時進(jìn)行檢測，導(dǎo)致樣品量增加了5倍之多。樣品數(shù)量的激增導(dǎo)致儀器平臺的工作人員無法在有效時間內(nèi)完成分析工作，失去了實時跟蹤反應(yīng)的意義。在實驗技術(shù)人員熟練掌握儀器使用的情況下，多臺儀器同時分析，就能保證樣品分析的時效性。

(2)協(xié)助教師篩選待分析樣品。以“植物貓薄荷和精油中荊芥內(nèi)酯的提取、分離及分析”實驗為例，實驗中有一部分是對精油中的有效成分進(jìn)行柱色譜分離，分離結(jié)果進(jìn)行GC檢測跟蹤，純度較高的樣品可以進(jìn)行核磁共振氫譜(1H NMR)、二維相關(guān)譜(COSY)等多種后續(xù)表征。如果不對樣品純度進(jìn)行把關(guān)而進(jìn)行GC后續(xù)的表征就造成了資源的浪費(fèi)。實驗技術(shù)人員可以在GC檢測時幫助指導(dǎo)教師對樣品進(jìn)行篩選，對于純度不夠而有意向進(jìn)行多種手段分析表征的同學(xué)可以建議其再次進(jìn)行柱色譜分離而達(dá)到所需標(biāo)準(zhǔn)，從而減少了指導(dǎo)教師篩選樣品的時間，并引導(dǎo)學(xué)生將實驗做到更精細(xì)化。

因此，實驗技術(shù)人員根據(jù)課程的需要熟練掌握一到兩種常用大型儀器的使用方法是必要的也是可行的，在此基礎(chǔ)上可以更好地為探究型實驗教學(xué)服務(wù)。

3.4 完善探究型實驗準(zhǔn)備工作

2015年春夏學(xué)期開始，探究型實驗教學(xué)內(nèi)容在中心開展的課程中實現(xiàn)全面覆蓋，對于面向低年級理工科學(xué)生開展的大學(xué)化學(xué)實驗(O)課程也加入了“酯類的合成”探究型實驗教學(xué)內(nèi)容。目的是為了打破傳統(tǒng)模式，使低年級學(xué)生在基礎(chǔ)的實驗教學(xué)過程中就融入科學(xué)研究思想，吸收創(chuàng)新教育的理念，接受實驗技能的訓(xùn)練，融研究于基礎(chǔ)教學(xué)之中、置創(chuàng)新于實驗之中[12]。

自探究型實驗教學(xué)在大學(xué)化學(xué)實驗(O)課程中的全面開展后，實驗準(zhǔn)備的工作量大幅增加。該課程面向全校學(xué)生，每學(xué)期600～800人不等，3～4人一組實驗，共200多種實驗方案，需要準(zhǔn)備200多套不同的實驗藥品和設(shè)備。實驗技術(shù)人員要先對學(xué)生的實驗方案進(jìn)行瀏覽，統(tǒng)計所需藥品和儀器設(shè)備，再進(jìn)行采購或在實驗教學(xué)中心內(nèi)調(diào)劑，盡量滿足學(xué)生實驗方案提出的要求。遇到實驗室不能滿足的實驗條件，或有可替換的實驗條件，盡快告知學(xué)生指導(dǎo)教師，并協(xié)助他們進(jìn)行實驗方案的調(diào)整，使探究型實驗在規(guī)定的學(xué)時內(nèi)順利完成。因此，實驗技術(shù)人員對探究型實驗的內(nèi)容和實驗室的情況應(yīng)該有很深入的了解，才能提高工作效率，在最快的時間內(nèi)反饋信息，給學(xué)生調(diào)整實驗方案留出充足的時間。

3.5 參與探究型實驗的指導(dǎo)工作

探究型實驗教學(xué)模式有別于傳統(tǒng)的實驗教學(xué)模式的一個重要特點，就是采用分組制、團(tuán)隊合作的方式進(jìn)行[1]。將3～4名學(xué)生組成一組進(jìn)行探究，教師和研究生助教的配合擔(dān)任實驗教學(xué)指導(dǎo)教師。但是在實驗過程中，探究型實驗比傳統(tǒng)驗證性實驗出現(xiàn)異常實驗現(xiàn)象的隨機(jī)性大[13]，研究生助教對實驗室的整體情況熟悉程度有限，不能完全應(yīng)對探究型實驗問題的多發(fā)性狀況。因此實驗技術(shù)人員加入到實驗教學(xué)指導(dǎo)中可以有效幫助指導(dǎo)教師解決學(xué)生實驗中遇到的問題，彌補(bǔ)了教學(xué)人手的不足，為探究型實驗教學(xué)的順利進(jìn)行提供了保障。

探究型實驗指導(dǎo)工作對教學(xué)人員的綜合素質(zhì)要求很高，除了寬廣的專業(yè)知識、扎實的實驗技能。還應(yīng)該有良好的應(yīng)變能力，對待學(xué)生又足夠的耐心和責(zé)任心。①積極參與探究型實驗教學(xué)的備課、實驗方案討論和答辯各環(huán)節(jié)，與指導(dǎo)教師和學(xué)生多交流，以便更好地了解學(xué)生在實驗設(shè)計和實驗過程中出現(xiàn)的問題。②實驗技術(shù)人員應(yīng)該耐心指導(dǎo)學(xué)生完成實驗。學(xué)生在探究型實驗過程中出現(xiàn)的問題較多，有些問題是不可預(yù)知的，要根據(jù)于學(xué)生互動的方式、并通過觀察學(xué)生的實驗情況，再憑借自己的經(jīng)驗判斷問題發(fā)生的原因，然后引導(dǎo)學(xué)生將復(fù)雜的大問題分解成若干簡單的小問題，逐個解決。因此，參與探究型實驗指導(dǎo)工作是對實驗技術(shù)人員綜合素質(zhì)的最大考驗。

4 探究型實驗教學(xué)成效

探究型實驗教學(xué)模式的開展對指導(dǎo)教師提高了要求，教師在對探究型實驗內(nèi)容的選擇上應(yīng)該有與時俱進(jìn)的理念，并且能夠提出難度適宜的可探究的問題，能預(yù)見學(xué)生實驗過程中的困難，善于點撥、化解。

探究型實驗教學(xué)模式將有機(jī)合成與儀器分析、結(jié)構(gòu)化學(xué)相滲透，鞏固了學(xué)生的專業(yè)知識；探究型實驗教學(xué)鍛煉學(xué)生自主設(shè)計實驗，發(fā)現(xiàn)和解決問題的能力，并提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性。

探究型實驗教學(xué)模式的開展對實驗技術(shù)人員綜合素質(zhì)的提高具有積極促進(jìn)作用，實驗技術(shù)人員從以往單純的實驗準(zhǔn)備工作者，變成了實驗教學(xué)、科研和實驗室管理多方面兼顧的綜合型工作者，使得學(xué)校實驗教學(xué)隊伍的整體水平有了很大提升。

5 結(jié) 語

探究型實驗教學(xué)改革還在不斷深化當(dāng)中，未來的化學(xué)實驗教學(xué)改革將會更注重學(xué)生綜合與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[1]，因此對實驗技術(shù)人員的要求也會更高。為了緊跟教學(xué)改革的步伐，實驗技術(shù)人員要保持積極向上的心態(tài)，在完成實驗室安全管理和實驗準(zhǔn)備工作之余，積極參與科研項目的申請、新實驗開發(fā)、教材編寫和熟悉大型儀器的使用工作，提高自身業(yè)務(wù)能力。還要加強(qiáng)與指導(dǎo)教師的配合，學(xué)習(xí)新的教學(xué)方法，在探究型實驗教學(xué)中實現(xiàn)自我價值。

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How Can Experimental Technicians Work in Explorative Experimental Teaching

ZHAOHuarong,QINMinrui,CAIHuangju,SHAODongbei,YULiming,WUBaile

(Experimental Chemistry Center, Zhejiang University, Hangzhou 310058, China)

As the explorative experimental teaching reform forward in Experimental Chemistry Center of Zhejiang University, the work of supporting staff on experimental teaching becomes variety and complexity. Through constant learning, the experimental technicians are able to reply the new situation, try to be well acquainted with experimental teaching content and current situation, manage the instrument and equipment properly, and have unique view about the research of teaching improvement. The practice shows that with the growth of explorative experiments students’ experiment operation skill is improved notably, and the experimental technicians’ general ability such as account of teaching, scientific research and laboratory management, play active roles in exploring and improving the explorative experimental teaching model.

experimental technicians; explorative experimental teaching; integrated ability; active effect

2016-05-23

國家自然科學(xué)基金資助項目(J1210042,J1103301)

趙華絨(1969-)，女，浙江余姚人，博士，副教授，化學(xué)實驗教學(xué)中心副主任，研究方向：有機(jī)化學(xué)方面的教學(xué)與科研。

Tel.：0571-88206290；E-mail: zhr0103@zju.edu.cn

秦敏銳(1984-)，女，安徽阜陽人，碩士，實驗師，研究方向：有機(jī)化學(xué)實驗室管理。

Tel.：0571-88206290;E-mail: qmr0906@163.com

O 6-33；G 642.0

A

1006-7167(2017)02-0153-04