探索实验教学新模式

客慧明 林兴桃 赵靖强 任海荣北京工业大学环境与能源工程学院 北京 100124



探索实验教学新模式

客慧明 林兴桃 赵靖强 任海荣
北京工业大学环境与能源工程学院 北京 100124

摘 要：实验教学是高校教学工作的关键环节,也是提高人才培养质量以及培养学生创新思维和能力的重要途径。本文结合北京工业大学基础化学实验中心在创新实验教学中的实践经验，详细阐述了实验开展过程中的重要环节和最终产生的良好效果，并对关键问题进行了讨论。在实验教学中，为提高大学生的实践能力、创新能力提供了较好的实验教改经验。

关键词：实践能力；实验教学；教学模式；创新实验

实践的观点是辩证唯物主义认识论首要的基本观点。一切自然科学都来源于实践。实验教学在高等教育中发挥着举足轻重的作用。然而现实情况是实验教学的重要性被严重低估。许多高校基础实验课程被大幅度压缩。在这种情况下传统的实验教学模式已无法适应社会对高等人才的需求。要想从根本上提高大学生的综合素质，需要高度重视实验教学，特别是基础实验教学。同时，高校要根据自身情况，探索适合自身特点的新的实验教学模式[1-5]。为此，北京工业大学基础化学实验中心以创新实验课题为基本内容，以学生自主完成实验课题为基本形式，开展了创新实验的探索。为培养学生的实践能力提供了新的思路。

1 创新实验教学的设计

1.1 创新实验教学的初衷

工科类高等院校化学相关专业的基础实验课程被大幅压缩，学生缺乏基本的实验技能训练。这导致许多学生毕业时都没有掌握基本的实验操作。为了让学生在课时严重不足的情况下熟练掌握基本实验技能，我们建立了开放实验平台为学生提供充足的训练条件。

1.2 创新实验教学的内容

以培养学生实验技能为目标，以完成实验项目为手段，将学生的兴趣与课题结合起来，培养学生查阅文献、分析问题、解决问题及团队协作的能力。通过对课题的深入了解、实验设计、实验完成、实验总结、课题答辩等环节， 培养学生自主学习、实践、探究、总结、表达等能力，激发学生的学习兴趣， 让学生在自主实践过程中掌握实验的基本技能和科学研究的基本方法。

1.3 教学方式

以学生自主实践为主教师引导为辅，完成相关实验课题。学生查阅文献并提出实验方案。教师判断方案的可行性并与学生探讨进一步优化实验方案。在这一过程中教师会引导学生补充必要的理论知识和规范基本实验操作。实验方案确定后，学生独立执行。课题完成后学生要处理数据、总结实验、撰写论文及答辩。教师会根据学生所处的不同阶段进行恰当的引导、规范和纠正。创新实验对本科生来说是新鲜事物，完成课题具有一定的挑战性，这样更能激发学生的兴趣[6]。

1.4 组织形式

由于受实验室资源的限制，创新实验每期限20名对科研感兴趣的同学参加。由每位教师向学生介绍自己设计的课题，学生自行选择课题并组成两人实验小组。每个小组均由专门的教师负责，引导学生理论知识的学习和操作技能的训练，对学生的论文进行审阅和提出修改意见。而学生则根据自己的时间安排实验[7-10]。

1.5 考核方式

创新实验本着鼓励成功允许失败的原则对每位同学进行考核。考核主要针对课题进行的过程，以论文和答辩的方式进行。该过程主要培养学生的总结及表达能力。创新实验并不要求每位学生都能圆满完成自己的课题。

2 创新实验教学的过程

创新实验过程包括选题、讨论、实验、数据处理及论文撰写、考核等五个阶段。

2.1 选题阶段

目的是让学生了解课题内容，并选择自己感兴趣的课题。教师将创新课题公布在网上，供学生了解。两周后，学生们集合起来听每位教师对自己课题的详细介绍，并根据自己的兴趣做出选择。

2.2 讨论阶段

目的是了解学生理论知识及实验技能方面的不足，引导学生制定自学和实验技能培训计划。学生选择课题后，将与指导教师进行单独讨论。讨论过程中学生将了解更加详细的课题背景，以及需要具备的理论知识和基本技能。教师将了解学生的时间安排，以便更好地辅导学生。讨论完毕后，教师培训学生查阅文献。学生在进入实验阶段前阅读文献并提出自己的设计方案。第一次讨论如果不能达到目的，教师会安排第二次讨论。讨论阶段能进一步激发学生对课题的兴趣。

2.3 实验阶段

目的是培养学生的实践能力。学生经过前期的理论学习和技能训练后，根据实验方案独立完成课题。这个过程是复杂的实践与认识的过程。学生在实践中不断发现问题并解决问题，教师只对学生实验过程中遇到的难点给予引导和启发[11]。

2.4 数据处理及论文撰写阶段

目的是培养学生的分析总结能力和论文撰写能力。学生通过对实验过程的梳理和实验数据的分析，既能发现实验过程中的不足，分析实验成败的原因，还能进一步提出改进意见，是学习过程的升华。论文撰写过程是总结的过程也是再实践再认识的过程。通过论文撰写能够提升学生的成就感和从事科研活动的信心。

2.5 考核阶段

目的是让学生展示创新实验的收获，培养学生的表达能力，增强学生的成就感。同时，教师通过观摩和交流进一步提高自己指导学生的能力。考核的重点是学生参与创新实验的过程以及学生在实验技能、查阅文献、解决问题方面是否有所收获。即使实验失败了我们也要求学生认真分析失败的原因和改进的方向。

3 创新实验教学的效果

经过十年的不断摸索和完善，北京工业大学基础化学实验中心的创新实验课程共完成课题78项，参加实验的教师也由起初的四人增加到了九人，学生共计170余人。建立并完善了为本科生提供服务的创新实验平台，并发表多篇实验教学论文。

创新实验激发了学生对化学相关学科的兴趣使学生自主学习的积极性得到充分调动；在实验操作、数据处理、分析问题及解决问题、论文撰写等能力方面都得到有效提高；在端正学习态度、培养团队精神方面得到了培养和锻炼。同时也加深了学生对科学研究的正确认识，提高了学生处理问题的综合能力，为本科生顺利完成毕业设计以及继续进行学业深造奠定了良好的基础。

4 创新实验的体会

4.1 兴趣是最好的老师

教师在教学时积极引导，培养学生在化学实验方面的兴趣是十分重要的。我们开发的实验项目尽量贴近学生的生活，尽量贴近学生关注的热点，同时课题的难度适中。这样设计出来的课题既能吸引学生，又不会因为太难而令学生止步。这样的课题会让学生觉得自己学习的理论知识和实验技能是有实际用处的[12]。

4.2 综合能力的培养是创新实验的灵魂

(1)培养学生查阅文献的能力。创新实验不是传统实验教学的复制和延续，而是以自主实践能力为核心的综合能力的培养过程。学生要分析并解决实验中遇到的问题，需要培养查阅文献的能力。教会学生如何有效地利用图书馆及网络资源是创新实验能否顺利进行的关键。

(2)培养学生分析问题的能力。化学是一门以实验为基础的自然科学，每一个实验现象及结果都需要认真观察和分析。在实验过程中，学生对实验现象或实验数据分析的不够透彻往往得出错误的结论。这些都是实验过程中必须经历的过程，也是学生积累经验、磨炼意志的过程。这时候教师适当的启发与引导会培养起学生细致观察和分析问题的能力。

(3)培养团队协作精神。在实验过程中每两人组成一个小组，在小组内部两人协商寻找解决问题的思路。同时，小组之间也可以互相讨论，互相帮助。这样不仅有助于学生之间取长补短，而且还有助于培养学生的团队精神，为日后走上工作岗位培养良好的团队协作能力。

(4)培养分析总结能力。创新实验要求学生撰写科研论文。在撰写论文时，既要使用正确的资料统计分析方法，又要科学准确描述和解释实验结果。所以，创新实验过程也是不断总结和分析的过程。在这个过程中学生不仅要对实验背景材料进行深入分析，还要对每一组数据和现象进行深入的剖析。所以，在完成创新实验后学生的分析总结能力都得到了一定程度的提高。

(5)培养表达能力。答辩是创新实验考核的重要环节，学生通过PPT把自己的实验过程及结论讲解给大家，并回答教师所提出的问题。这对学生表达能力的提高有极大的促进作用。

4.3 创新实验促进了实验室开放

创新实验是开放式实验教学，这要求实验室有足够的开放时间保证学生能够按照自己的意愿来安排实验。同时学校也应提供必要的支持来满足学生的需求。

4.4 创新实验对教师提出了更高的要求

第一，要求教师不断学习、积累经验与学生共同成长。创新实验要求教师能够开发出贴近生活，贴近社会热点，贴近学生的实验课题。这些课题不仅要专业而且要能够吸引学生的参与。否则枯燥的课题只会将学生拒之门外。这不仅要求教师要具备极高的专业素养，还要广泛涉猎，同时要求教师能走进学生，了解学生的生活、兴趣以及关注的焦点，在不断学习中积累经验与学生共同成长。

第二，要求教师走下讲坛聆听学生。创新实验是以学生为主的实践活动。教师的教学理念必须适应这一要求，教师要从讲授者、指挥者转变成聆听者、启发者。

第三，教师要关注学生的心理变化。创新实验是一个复杂的学习过程，在遇到困难时有些学生会出现较大的心理波动。这要求教师能及早发现，适时激励学生克服困难树立面对困难的决心和勇气。

第四，要求教师甘于奉献。创新实验是利用学生课余时间来完成的，这要求教师要乐于为学生付出更多的时间和精力。

5 创新实验遇到的问题

5.1 有些学生看中的是学分而不是兴趣

创新实验之初，同学们是凭着兴趣来参加的，而现在有些同学是为了学分来参加实验。这与创新实验的初衷不相适应，同时也浪费了大量宝贵的实验室资源。

5.2 创新实验需要新的评价体系

创新实验是一个长期的建设过程，而传统的评价体系却只关注论文、专利等评价指标。这样的评价体系不符合实验教学的内在规律，也无助于创新实验教学的健康发展。

6 结束语

化学是一门以实验为基础的自然科学。实践本身就是化学教学中不可或缺的重要环节。创新能力的培养离不开学生对基本实验技能的熟练掌握。脱离了化学基础实验教育来培养高素质人才是舍本逐末。在当前形势下，高校更应该重视实验教学，加强对基础实验教学的投入，重视学生基本实验技能的培养和训练，为我国高素质创新人才的培养奠定基础。

参考文献

[1] 童占荣．高等院校实施素质教育应考虑的几个问题[J].实验技术与管理,2007,24(3):111-112,129.

[2] 许敖敖.处理好理论教学与实验教学关系提高学生素质,培养学生创新能力[J].实验技术与管理,2001,18(6):1-3.

[3] 刘鸣,毕玉玲,赵美蓉.实行开放实验教学模式培养学生创新探索精神[J].实验技术与管理,2005,22(4):91-94.

[4] 陈玉霞,林峰,陈文.激发学生主体性，提高实验教学质量[J]．实验技术与管理,2011,28,(7):147-150.

[5] 章军军,崔秀红.创新实验的设计性和自主性[J].实验技术与管理,2008,25(7):23-24,37.

[6] 屈霞,刘自强.提高高校本科毕业设计质量的对策[J].实验室研究与探索,2013,32(7):202-205.

[7] 柏春岚,刘豪.高校实验教学改革的探索[J].高校实验室工作研究,2011(109):43-44.

[8] 朱雄飞,洪源,毛根海.全方位开放实验室促进提高实验教学质量[J].实验技术与管理,2001,10(S1):5l-53．

[9] 肖靓,吴元喜,刘幸福.打造开放性实验， 培养综合型人才[J].实验科学与技术,2009,7(2):80-81,127.

[10] 曹剑辉,陈启买.构建创新体系,提高创新能力,培养创新人才[J].科技管理研究,2011(16):155-157．

[11] 毛根海,章军军,陈少庆.自助式实验 教学模式[J].高等工程教育研究,2002(6):87-88．

[12] 涂阳军.激发与培养学生学习兴趣的误区[J].教学与管理,2012(10):10-12.

项目教学法课程应用专题

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

作者简介：客慧明，硕士，助理研究员。

基金项目：北京高等学校青年英才计划入选人员项目“基础化学实验交互性教学数据库系统的建设”(编号：YETP1609)。