构建培养民族师范生的“5+2+1”化学实验教学体系*

王亚玲 刘伯渠 卢新生 丁志忠 丁耀光 苟如虎

(甘肃民族师范学院化学与生命科学系 甘肃合作 747000)

随着社会对人才质量要求的提高，对大学生创新意识和能力的培养已成为目前各个高等院校教学改革的重要内容和衡量教学质量的重要参考。实验教学作为培养学生的重要手段，有着理论课不可替代的重要作用。因此，对实验教学的改革研究已成为目前各高等院校和教育研究机构研究的重要内容[1-4]。

童金强等人[5]对基础化学实验教学体系进行了探索与实践，构建了以培养学生实践动手能力和创新意识为主线的3个实验教学平台，提出了以学科建设为依托，以油田化学行业为背景的创新教育理念，形成了教学和科研相互促进的实验教学特色。另外，黄驰[6-7]，段连运[8]，曹瑰华[9]等人对大学化学实验教学体系改革提出了建设思路与实践。笔者在基础化学实验教学的建设中，借鉴兄弟院校的经验，结合本院的实际情况，构建了“5+2+1”化学实验教学体系。

1 构建“5+2+1”化学实验教学体系的原则

实验教学体系的设置是一项系统工程，应充分考虑学生培养的系统性，既要注意避免重复前期实验内容，更应该注重学生实验知识的积累和动手能力、创新能力的培养。为此，在构建“5+2+1”化学实验教学体系时，考虑了以下5个方面的因素。

1.1 民族师范生的特殊性

甘肃民族地区中学化学实验室目前还不够健全；实验仪器不全，通风设施不够标准。有的学校即使有实验室，但由于专业师资短缺，化学实验室基本上闲置未用，使学生实验基础薄弱，安全意识淡薄，动手能力较差。民族师范生的特殊性是肩负民族地区的稳定与发展，担负民族地区的基础教育，因此，民族师范生培养要考虑民族地区学生的特殊性，要从基础抓起，从规范抓起，实验项目及其内容的选择要有“层次化”，问题的展开应具有逻辑性。

1.2 民族师范生创新能力的培养

“照方抓药”式的实验教学内容安排，束缚了学生的思维，不利于培养学生的实践动手能力和创新意识，为此，我们在设计实验内容时，给学生留有充分的探索空间，学生根据实验内容自己设计方案；有些实验建议采用微型化、绿色化的实验仪器，要求学生改进原有实验方案。

1.3 避免实验内容的前后重复

安全知识在所有化学实验中都有安排，但较分散，强调不够。鉴于安全基础内容基本相同，我们只安排一次综合性的安全知识讲解，但突出了重点和要点，要求学生充分重视。在此基础上，要求实验主讲教师根据每次实验的具体情况，每节课前简要说明本节课的安全注意事项并写在黑板上提醒学生。分析天平的使用、溶液的配制和酸碱滴定都是基础实验，一般中学实验已有安排，为此，我们将这些内容安排在基本技能实验项目当中。醋酸电离常数的测定在无机化学实验和物理化学实验都有安排，但方法不同，无机化学实验的测定方法为pH法，而在物理化学实验中采用电导法，因此，将其安排在数据测定实验项目中，要求学生比较两种测定方法的特点。

1.4 实验教学方法的实用性

在实验教学环节中，通常教师用20多分钟讲解实验内容，其余时间指导学生做实验，为此，实验教学采用了“层次化”的教学方法。

1.5 考虑实验考核的科学性与可行性

现有的实验考核基本由平时成绩与实验报告两部分组成，不够全面。为进一步调动学生的积极性，我们细化了考核方式，制定出一系列实验考核的规章制度，包括实验预习与预习报告要求、化学实验习惯规定及成绩评定办法、化学实验报告撰写要求、实验报告批阅与成绩评定办法与化学实验总评成绩评定办法。形成了抓规范、养习惯、重过程理念的实验考核体系。

2 “5+2+1”实验教学体系的框架

为全面提高民族师范生的综合素质和实践动手能力，培养其创新意识，本着“循序渐进、因材施教、重视基础、强调综合、培养创新”的原则，我们以传统的化学实验教学体系为基础，构建了表1所示的“5+2+1”化学实验教学体系。

3 “5+2+1”实验教学体系的特点

3.1 实验教学项目及能力培养设计的层次化

(1) 项目设计层次化。以基础-职业-拓展为三大模块，基础实验项目以技能-验证-测定-分析-合成为主线，职业实验项目以需求-创新为主线，拓展实验项目以环境-化工为拓展方向。

(2) 能力培养设计层次化。基础实验项目以“技能-验证-测定-分析-合成”为主线，“技能”侧重于培养学生的动手能力，注重动作的规范;“验证”侧重于现象的分析，加深对理论知识的感悟和理解;“测定”侧重于方法设立、数据分析，培养学生分析解决问题的能力;“分析”侧重于分析手段在化学中的应用，培养学生分析解决问题的能力和良好的逻辑推理能力;“合成”侧重于综合能力的提升。

职业实验项目以需求-创新为主线，“需求”侧重于对中学实验的掌握，以便今后学生走上讲台时心中有数；“创新”侧重于中学实验教学的改革，为民族地区的教学研究做好准备。

拓展实验项目以环境-化工为方向，采用虚拟或实物仿真实验技术辅助实验教学，拓宽学生的知识面，激发学生研究化学的兴趣。

3.2 实验教学方法的层次化与模拟化

整体而言，实验教学改革采用层次化教学，在讲授(引导学生学习)、指导(为学生做出示范)、总结(促使学生进一步提高)等环节上注重言传身教。

另外，针对一些特殊的实验项目，选择一些其他教学方法进行辅助教学，具体如下：

(1) 对基础技能实验项目，采用多媒体课件和视频辅助实验教学。

(2) 对表征分析实验项目，采用虚拟仿真实验技术辅助实验教学。

(3) 对工艺流程复杂的实验项目，采用实物仿真实验技术辅助实验教学。

(4) 对职业创新实验项目，采用数字图书馆等网络教学资源辅助实验教学。

表1 “5+2+1”化学实验教学体系的框架

3.3 理论与实践关系的处理

民族师范生基础相对较薄弱，在教学时最好是理论与实践同步，两者相互促进。若理论在前，实验主讲教师需要带学生复习相关的理论知识，教学效果一般。若实践在前，实验主讲教师需要讲解与实验有关的专业知识，教学效果也不佳，为此，实验教学体系应设计为理论与实践同步的方式。

3.4 在职业创新实验项目运用师生的研究成果

职业创新实验项目的开设可使学生了解绿色化学的现状，进一步树立环保意识。师生自行开发和研制了一系列微型环保的实验仪器，培养了民族师范生的创新探究能力，解决了教学的实际问题，既提高了教学质量，也提升了师生自主研发实验仪器设备的积极性。职业创新实验项目包括16个专利产品的应用与1个综合设计实验，全部是师生的科研成果，花钱少效果好，同时也为学生的发展打下了基础。

2007年以来，已经成功研制出了多项专利，教师授权的专利5项，指导学生授权的实用新型专利1项，尚未申报专利的成果10项，已全部应用于实验教学中。如并排式水及饱和食盐水电解器[10]、多功能气体发生器[11]、密闭式多功能气体性质验证装置[12]等。另外，改进设计了一个综合实验(硫酸铜晶体的制备、单晶培养及其结晶水数目的测定)，该实验具有药品用量少、环保、培养单晶大且结构清晰可见、结晶水数目的测定准确等特点。

3.5 实验报告的书写

为了更好地提升实验教学质量，我们重新设计了实验报告格式。根据不同的实验项目，规范了实验报告中问题讨论部分的书写要求。如基础技能实验项目中的操作得失与注意事项；性质验证实验项目中的异常现象与注意事项；数据测定与表征分析、基础合成、物质制备、理论验证实验项目中的误差分析和注意事项；职业创新实验项目中的创新点和应用前景。

3.6 实验考核

实验考核体现抓规范、养习惯、重过程的考核理念，实验总成绩为60%的平时实验成绩(20%的实验预习成绩+40%的实验习惯成绩+40%的实验报告成绩)+40%的实验考试成绩。实验考试是教师根据本学期所做实验出题，在考试前一周公布，学生任意抽取，进行现场答题。

3.7 开放实验和开放实验室

为培养学生的实践和创新能力，把实验室建成实验、培训、科技活动、毕业论文和课程设计的重要基地，我们规范有序地做了实验室的开放工作。实验室开放工作贯彻面向全体、因材施教、形式多样、讲究实效的原则，结合教学条件和学生特点确定开放内容，对于低年级学生，主要训练其基本技能和实践能力；对于高年级学生，重在培养其创新意识和科研能力。开放形式主要采取学生自选题目和部分优秀学生参加科研课题等(表2)。

表2 开放实验的安排

4 结束语

基于民族师范生的特殊需求，结合本院的实际情况，构建了“5+2+1”化学实验教学体系，以基础-职业-拓展为三大模块，基础实验项目以技能-验证-测定-分析-合成为主线，职业实验项目以需求-创新为主线，拓展实验项目以环境-化工为方向。在教学改革中，教师主编教材1部，编写《化学创新实验》讲义1部，立项各类课题25项；在SCI期刊源发表论文4篇，撰写专著1部，获得授权实用新型专利5项，指导学生授权实用新型专利1项，取得教学改革研究成果院级一等奖1项。

总之，化学实验教学体系的构建，培养了学生的实践能力，开拓了学生的创新意识，有利于实验室的规范管理与开放，合理分配了教学内容，规范了考核的科学性与可操作性，提高了师生自主研发实验仪器的积极性，教学质量也得到了稳步提升。

[1] 施开良,姚天扬,俞庆森.实验室研究与探索,2004,23(3):1

[2] 刘咏梅.实验技术与管理,2005,22(12):101

[3] 王伟祖,郑旭明.实验室研究与探索,2007,26(2):70

[4] 王其军,吕栋梁.实验科学与技术,2009,7(3):88

[5] 童金强,梅平.实验室研究与探索,2009,28(10):82

[6] 黄驰,席美云,程功臻.大学化学,2006,21(6):20

[7] 黄驰,侯安新,王连之,等.实验室研究与探索,2007,26(8):72

[8] 段连运,常文保.大学化学,2000,15(4):19

[9] 曹瑰华,席美云.高等理科教育,2006(6):27

[10] 苟如虎.并排式水及饱和食盐水电解器.中国专利:200820136867.x,2009-06-10

[11] 苟如虎.多功能气体发生器.中国专利:200820136866.5,2009-07-08

[12] 王亚玲.密闭式多功能气体性质验证装置.中国专利:201020239735.7,2010-01-19