农林院校基础化学实验立体化教学模式

2013-08-31董先明倪春林罗志刚杨乐敏

实验室研究与探索 2013年6期

董先明，倪春林，罗志刚，杨乐敏，黄鹤

(华南农业大学理学院应用化学系，广东广州510642)

0 引言

实验教学是培养学生实践能力、创新能力和科学素质的重要途径［1］。基础化学实验是农林院校最重要的基础课程之一，随着社会对创新性人才要求的提高，不同学科和专业对基础化学实验要求的不同，目前的实验教学体系和教学模式存在一些问题，主要表现在:实验教学体系中基本操作实验、验证性实验的比例偏大，学生按部就班或“照方抓药”进行操作的实验项目较多，学生学习的主动性不够;实验教学体系中尽管增加了部分设计性和综合性实验内容，但缺乏研究性实验内容，不利于培养学生的创新意识和创新能力［2］;实验教学模式相对单一，主要开展课堂教学，时间和场所相对固定，缺乏一种开放式、立体化教学模式，不利于培养学生的科研能力和科学素质。目前，针对这些存在的问题，大部分研究侧重在实验课程体系的改革、实验教学内容和方法的更新、教学方法和教学手段的改进、评价体系和考核方式的优化等方面［3-8］。对于基础化学实验教学模式的研究，主要集中在综合性、探究性等教学模式方面［9-11］。

基础化学实验是华南农业大学最重要的公共基础课之一，2005年立项为校级精品课程，2011年被评选为广东省精品课程。目前每年有农学、林学、资源环境、园艺、生命科学、兽医学、动物科学、食品科学等10个学院共30多个专业(方向)4000名以上学生修读此课程。基础化学实验教学团队通过多年的共同努力，在实验教学平台、特色实验教材、实验教学新体系、立体化实验教学模式、多元化考试模式、课程网络平台等方面取得了明显的成效，培养了学生的实践能力、创新能力和科学素质，为农林类专业学生后续课程的学习奠定了坚实的基础［12-14］。本文以华南农业大学基础化学实验教学模式的改革与实践为例，重点探讨农林院校基础化学实验立体化教学模式的构建，总结实践中的应用效果和取得的成绩，为建立有农林特色的、开放式基础化学实验教学模式打下基础。

图1 基础化学实验立体化教学模式示意图

1 立体化教学模式的构建

华南农业大学基础化学实验教学团队提出的教学理念是:体现以学生为主体，教师为主导，以素质教育和能力培养为出发点，突出实践性，促进学生知识、能力、思维和素质的全面协调发展，切实解决好人才培养的科学发展问题。基础化学实验教学模式的构建需要考虑农林院校不同学科、不同专业、不同层次学生的特点，并结合学生的实践能力、创新能力的培养目标，因此，对基础化学实验教学模式的要求是:利于全面培养学生是化学实验技能，使其扎实地掌握实验的基本操作、基本技能和基本知识，具有综合分析和解决问题的能力，同时努力培养学生的创新意识与创新能力。为此，华南农业大学基础化学实验教学团队提出了“三模块、三层次、五结合”的立体化教学模式(见图1)。

2007年，根据近年华南农业大学招生规模扩大的现实需要，考虑到不同学科和专业对基础化学实验的不同需求，基础化学实验开展了分模块教学［15］，即分成了基础化学实验A(理科和食品科学、环境科学、生命科学类)、基础化学实验B(农科类)和基础化学实验C(工科和艺术类)三个模块。基础化学实验A学时数为90学时，共开设21个实验项目，教学对象为生物科学、生物技术、生物工程、动物科学、动物医学、水产养殖、食品工程、食品安全、食品营养、环境工程、植物保护、制药工程等20多个本科专业;基础化学实验B学时数为70学时，共开设16个实验项目，教学对象为农学、农学贸易、农学生物、生态学、林学、城市林业、园艺、园艺花卉、茶学、茶学加工等10多个本科专业;基础化学实验C学时数为18学时，共开设6个实验项目，教学对象为工程、艺术等学院的本科专业。

华南农业大学基础化学实验教学团队根据化学学科的发展以及各相关学科和专业对化学实验教学的要求，优化和重组了原四大化学(无机、有机、分析和物理化学)实验教学的内容与结构，确立了“三层次”的实验教学模式［2］:①基础实验知识和基本实验技能的训练，巩固基本知识和锻炼动手能力，主要包括称量、加热、干燥、滴定、分离、纯化、提取等基本操作和无机化学、有机化学验证性实验;②综合性实验，掌握化学实验的思维方法、研究手段和综合应用能力，主要应用多种实验技术和方法来研究化学物质的组成、结构与性质的关系或化学物质的制备、分离、测定，或者化学物质的提取、纯化、检验的全过程;③设计性和创新性实验，锻炼学生发现问题和独立解决问题的能力，主要是根据所设立的实验项目提出实验目的和原理，让学生通过查阅资料设计出实验方案，并经过反复实验来完成实验。

为了全方位、深层次地培养学生的创新意识和创新能力、科研能力和科学素质，充分激发学生的学习兴趣和探索热情，适应学生个性发展和潜能发挥，华南农业大学基础化学实验教学团队在教学过程中实施了“五结合”的实验教学模式:①注重化学实验与农业科学、生命科学、食品科学等结合，根据农业院校各学科、各专业的要求，设计了“从果皮中提取果胶”等多个具有农科特色的化学实验。②注重化学实验与实际生产和现代生活结合，开设了“牛奶中含氮量和蛋白质含量的测定”等具有趣味性和生活气息的化学实验。③注重化学实验与教师科研课题结合，将教师的科技创新和实验教学改革成果转化为实验项目，如“蚕沙中叶绿素的提取分离和含量测定”等，使化学实验不仅在量上有增加，而且在质上有更新。④注重化学实验教学与学生科技创新、“挑战杯”等活动结合，学生利用自己掌握的化学知识和实验技能，结合自己所学专业申报校级或省级科技创新项目，如食品学院的“地沟油的鉴别与检测方法研究”，资源环境学院的“除虫菊素与印楝素混配对螺旋粉虱的增效作用及其微胶囊的研制”，林学院的“关于木纤维与甲基丙烯酸甲酯接枝共聚改性的研究”等。⑤注重化学实验课堂教学与课外科技训练结合，通过建立化学开放实验室，设立化学开放实验项目，开展化学实验技能大赛、生物化学实验技能大赛等方式。

2 实践应用与效果

在基础化学实验教学中贯穿“基础、综合、创新”三层次特点。在“基础”层次阶段，着重进行基本知识、基本操作、基本技能的训练，强调基础性;在“综合”层次阶段，强调化学实验的综合性和先进性，突出教学对象的主动性和独立性;在“创新”层次阶段，强调化学实验的设计性和研究性，组织学生参加各种技能大赛。通过这样的课程体系，使实验教学内容能够相互联系、相互渗透，淡化二级学科的界限，使各学科的内容更加融合，更高效率地利用了课堂教学时间，扩大了知识面，进一步增强了学生对于化学物质的结构—性质—制备—提纯—分析—应用的整体认识和全面训练，提高动手能力和思维能力。这项改革获得2000年华南农业大学教学成果一等奖和2001年广东省教学成果二等奖。

在基础化学实验教学中注重化学学科与农业科学结合、课内教学与课外训练结合、技能训练与科技创新结合。在实验内容上，有10多个实验项目与农业科学、生命科学、食品科学、环境科学等相关，学生可以根据自己所学专业进行选取。在实验技能训练方面，华南农业大学每年举办“广东省大学生生物化学实验技能大赛”和“华南农业大学化学实验技能大赛”，其中前者由共青团广东省委员会、广东省教育厅、广东省科学技术厅、广东省学生联合会联合主办，华南农业大学公共基础实验教学中心承办。通过这些竞赛，提高了参赛学生的创新能力和实验操作能力，对广东省高校实验教学改革起了良好的示范和辐射作用。而且，团队教师开展了多项教学改革与研究项目，如广东省教改项目“农业院校基础化学实验课程培养学生创新能力的研究与实践”、华南农业大学教学改革与研究重点项目“在基础化学实验教学中培养学生创新能力”等。“开展生物学化学实验技能大赛，促进高素质人才培养”获得2008年华南农业大学教学成果二等奖。为方便学生进行课外学习和实验技能训练，开通了基础化学实验学习网站，对实验进行详细讲解和答疑。建立并实施了以新编实验教材为主，以视频、多媒体以及网络模拟等教学手段为辅的实验教学模式。基础化学实验教学团队电视片《基础化学实验基本操作》，获得2007年中国教育技术协会第六届全国高等农业院校电视教材二等奖。

在基础化学实验教学中坚持科学性、先进性、开放性三原则。在理论研究方面，团队教师开展了广东省高等教育本科教学改革立项项目“农科化学教学中研究性实验的探索与设计”、华南农业大学教学改革与研究重点项目“开放式农科化学实验中心的建设与实践”等研究工作。通过将教师的科研成果转化为教学实验，形成适应学科特点及自身系统性和科学性的、完整的课程体系。化学实验中心建立了化学开放实验室，并开通网上预约系统，设立了30多个化学开放实验项目，学生可以通过网上预约申请，对感兴趣的化学实验或者科技创新项目进行实验室操作，通过这种方式，不仅调动了学生学习化学的热情和兴趣，而且促进了学生的个性发展，培养了学生的创新精神［12］。这项实践教学改革的成果“开放式农科化学实验教学中心的建设与实践”和“构建以培养学生创新能力为取向的基础化学实验课程新体系的研究与实践”分别获得2008年华南农业大学教学成果一等奖和二等奖。

3 结语

华南农业大学基础化学实验教学团队通过十多年来对“三模块、三层次、五结合”立体化实验教学模式的不断改革和完善，形成了以教师为主导、学生为中心、实现以学生自我训练为主的教学理念，由浅到深、由简单到综合的教学体系，充分调动了学生学习的主动性和积极性，培养了学生的实验操作能力和创新能力，促进了学生的个性发展和潜能发挥，取得了良好效果。

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