四模块化学实验教学体系的探索与实践

王亚玲，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，是衡量其教学质量高低的重要参考。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。学分制下为了强化创新人才培养，丁守成，王吉会，彭志广，刘咏梅等人设计了层次化的实验教学体系[1-4]，徐雅琴，籍亚玲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[5-12]。我校经过几年的教学改革和实践，建立并实施了四模块实验教学体系，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，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 四模块化学实验教学体系的框架

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，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，整合无机化学实验、有机化学实验、物理化学实验、分析化学实验和仪器分析实验项目，合并重复，压缩时数，做到课内与课外相结合，必选与自选相结合，实践与模拟相结合，构建了四模块化学实验教学体系。

1.1 基础训练模块——专业课程的基本要求

基础训练模块为学生必修模块，完全打破了无机化学实验、有机化学实验、物理化学实验、分析化学实验和仪器分析实验的界限，保证教学内容不变，利用师生的科研成果，充实和优化基础训练模块的实验项目，选择三层次“言传身教”的教学方法(讲解时边讲边模拟，实验时边做边指导，结束时边总结边纠正)，由5位专业教师指导完成，具体安排见表1—表5。

表1 训练1：基本技能训练项目(第1学期，1学期，必选)

表2 训练2：性质验证训练项目(第2、3学期，2学期，必选)

表3 训练3：性能测定训练项目(第4学期，1学期，必选)

表4 训练4：表征分析训练项目(第5学期，1学期，必选)

表5 训练5：基础合成训练项目(第6学期，1学期，必选)

1.2 职业训练模块——教师教育课程的基本要求

职业训练模块在教育实习前完成，学生必须完成专业训练项目，同时可根据自己的兴趣和今后的发展，选择一定的创新训练项目。专业训练项目既有初中的最基本物质制备、性质验证、理论验证，又有高中的基本物质制备、性质验证、理论验证，既要达到操作规范、现象明显、结果科学，又要具备边做边讲的能力。创新训练项目既有教师的科研成果，又有学生的科研成果，主要有论文、专利、年论文、毕业论文和学术科研结项报告，具体安排见表6、表7。

表6 训练6：专业训练项目(第6学期，1学期，必选)

表7 训练7：创新训练项目(第6学期，1学期，自选)

1.3 拓展训练模块——学生发展的基本要求

拓展训练模块在教育实习后完成，学生必须完成化工训练项目，同时可根据自己的兴趣和今后的发展，选择一定的环境训练项目。化工训练项目采用实验前进行仿真模拟，与实验后再次进行仿真模拟的教学方法。环境训练项目采用在地方环保局的专家指导下完成。学院把地方环保局建立为教学实习基地，外聘部分该局技术人员为学院的专家，具体安排见表8、表9。

表8 训练8：环境训练项目(第8学期，1学期，自选)

表9 训练9：化工训练项目(第8学期，1学期，必选)

1.4 活动训练模块——综合能力提升的要求

活动训练模块贯穿在校4年期间，在有经验的教师的指导下，通过校内外的开放实验室完成年论文、学术科研、专业竞赛，假期时间完成教育调查和社会实践。学生必须在一年级完成教育调查，在二年级完成年论文，教育调查和年论文必须一人一题。另外，学生可根据自己的兴趣和今后的发展，选择一定的学术科研或专业竞赛或社会实践科研活动，要求以团队的形式参与，但团队成员最多不得超过8个人，总学分必须达到7个学分，具体安排见表10。

表10 训练10：活动训练模块(第1—6学期，第8学期，自选)

2 四模块化学实验教学体系的特点

四模块化学实验教学体系如图1所示。

图1 四模块化学实验教学体系

2.1 实验项目设计及能力培养设计“层次化”

基础训练模块以“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。

职业训练模块以“专业-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。

拓展训练模块以“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。

活动训练模块以“校内-校外”为主线，设计了5个学习内容：教育调查、年论文、学术科研、社会实践和专业竞赛。通过活动培养学生理论应用于实践的能力、综合解决问题的能力、团队精神及创新能力。

2.2 必选与自选结合，实践与模拟结合，课内与课外结合，校内与校外结合

必选内容有基础训练模块、专业训练、化工训练、教育调查和年论文，自选内容有创新训练、环境训练、学术科研、社会实践和专业竞赛。

化工训练先进行仿真模拟，再进行实践内容，最后再进行一次仿真模拟。

课内实验内容有基础训练模块、专业训练、化工训练、创新训练，课外实验内容有环境训练、教育调查、年论文、学术科研、社会实践和专业竞赛。

校内实验内容有基础训练模块、专业训练、化工训练、创新训练、教育调查、年论文、学术科研、社会实践和专业竞赛，课外实验内容有环境训练。

2.3 充分运用师生的研究成果

40个实验项目改进了实验内容或仪器，其中37个仪器改进的实验项目，3个方法改进的实验项目，另外，5个实验项目为学生研究成果，35个为教师的研究成果，具体见表11。

表11 实验项目改进列表

3 四模块化学实验教学改革的效果

3.1 解决了民族师范生的一些特殊问题

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，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就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，训练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。

3.2 解决了实验内容前后重复的问题

过去“安全知识”在所有化学实验中都有安排，但较分散，强调不够，现在我们只安排一次综合性的“安全知识”讲解，但突出重点、要点，要求学生充分重视。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训练项目当中。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训练项目中，要求学生比较2种测定方法的特点。

3.3 解决了实验教学时数和实验室管理的突出问题

2007年以前实验教学时数一刀切，一律3学时/项目，而实验室管理人员管理实验室的工作量也是一刀切，一律也是180学时/学期。教学改革以来，教师和实验室管理人员意见没有了，工作积极性提高了，实验室开放效果好了，大大推进了实验教学质量的提高。

3.4 培养了民族师范生的创新能力

“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，有些地方给出描述，但不“定”量，学生根据实验情况自己设计方案，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。

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，构建和实施了四模块化学实验教学体系改革，取得了丰硕的成果，教师编写教材《化学创新实验I》1部、《化学创新实验II》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21项，指导学生授权实用新型专利5项，取得教学改革研究成果院级一二等奖6项。

[1] 丁守成.学分制下的层次化实验教学体系[J].实验室研究与探索,2006,25(11):1418-1420.

[2] 王吉会,赵乃勤,李宝银.分层次实验教学体系的建立与实践[J].实验室科学,2005,3(4):1-3.

[3] 彭志广,杨大鹏.实践教学体系创新与实践[J].实验技术与管理,2006,23(8):16-18.

[4] 刘咏梅.实验教学改革与创新人才培养[J].实验技术与管理,2005,22(12):101-102.

[5] 徐雅琴,付颖.开放式化学实验的研究和探索[J].实验技术与管理,2007,24(2):14-15.

[6] 籍亚玲,吴成东,张伟宏，等.四层次实验教学体系的探索与实践[J].实验技术与管理,2009,26(4):141-143.

[7] 童金强,梅平，于兵川，等.三层一线实验教学新体系的探索与实践[J].实验室研究与探索,2009,28(10):82-84.

[8] 张荣国,杨静,郭丽萍,等.大学绿色化学实验体系设想[J].高等工程教育研究,2002(6):40-42.

[9] 白广梅,李英.无机化学实验的绿色化[J].实验技术与管理,2006,23(2):104-105.

[10] 汪朝阳,李景宁.大学化学教学中绿色化学教育的渗透[J].大学化学,2001,16(2):19-24.

[11] 黄驰,席美云,程功臻.大学化学实验教学体系改革[J].大学化学,2006,21(6):20-24.

[12] 段连运,常文保.北京大学化学基地建设的实践与体会[J].大学化学,2000,15(4):19-22.