于泓 馬亞杰

摘 要：實驗課是本科化學教育的重要組成部分。作為化學專業(yè)教育的呈現(xiàn)形態(tài)之一，面對特定人群的人才培養(yǎng)目標，為實現(xiàn)教學相長，在教學設計上應注意把理論與實驗結(jié)合起來，通過實驗課加深大學生對專業(yè)知識的再認識，同時鍛煉并提升其實驗動手能力。文章基于本科化學實驗教學設計的層次化指導思想，從定位、架構、支撐等三個基本元素切入，提出了三位一體本科化學實驗教學體系的基本框架。

關鍵詞：化學；實驗教學；本科

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1002-4107（2018）03-0032-04

化學是一門以實驗為基礎的科學，實驗能力是化學工作者的必備素質(zhì)。實驗教學環(huán)節(jié)在整個本科化學教育教學過程中占有重要的地位，對于學生的知識和能力的協(xié)調(diào)發(fā)展起著至關重要的作用，是培養(yǎng)化學專業(yè)創(chuàng)新型人才的重要內(nèi)容[1]。本科階段是奠定專業(yè)基礎的重要階段，包括理論基礎和實驗基礎。隨著社會經(jīng)濟的進一步發(fā)展，相關行業(yè)對化學畢業(yè)生實驗動手能力的要求日漸提高，為本科化學實踐教學改革提出了新的任務和要求，因此如何做好實驗課教學成為本科化學教學改革的重要命題。各級各類高等學校在本科化學實驗教學改革路上的探索也是浩如煙海，各抒己見。

近年來，開放式實驗在國外很多高校得到不同程度的倡導與實施，取得了顯著的效果，為實驗教學的改革指明了方向。筆者認為，做好本科化學實驗教學需要在設計上體現(xiàn)層次化，立足于培養(yǎng)學生能力和創(chuàng)新型人才為根本目的，努力探索高等院?；瘜W實驗教育教學規(guī)律，形成專業(yè)特色突出、層次清晰、體系完整、學生主體地位突出的化學實驗教學體系。而構建系統(tǒng)的實驗教學體系，有三個不能回避的基本要素，那就是以人才培養(yǎng)目標為定位，以課程體系為根本，以教師教學為支撐，三者構成不可分割的矢量三角形，三位一體，互相支撐，不可或缺。

一、定位：實驗課要與人才培養(yǎng)目標一致，做到學有所需

實驗課是本科化學教育的重要組成部分，絕不是為了實驗課而實驗課，而是為了有效實現(xiàn)教學目標而設計的，是為了面對特定人群的人才培養(yǎng)目標，實現(xiàn)教有所學。同時，實驗課作為化學專業(yè)教育的呈現(xiàn)形態(tài)之一，必須是為了滿足人才培養(yǎng)的需要而存在的，學生想要學習的知識學到了，此為學有所需。主要從兩個方面來認識。

（一）學生學習需求的差異化

本科階段的教育，有一點是肯定的，那就是因材施教、培養(yǎng)人才?；瘜W專業(yè)的人才，則須具有化學專業(yè)相應的素質(zhì)和能力，包括實驗能力。在現(xiàn)實的教學工作中，“因材施教”多年來一直只是一個口號，實驗教學內(nèi)容保守、教學模式單一，教師缺少熱情、學生缺少吸引力，使實驗課教學難以提升到和理論課教學旗鼓相當?shù)牡匚?，因此，按多層次的化學實驗教學體系組織實驗教學是當前高等學?；瘜W實驗教學改革須要突破的問題，也是高等院?；瘜W專業(yè)教育教學改革的重點[2]。

解決這些問題要做到三個提升：一是提升教師對化學實驗課教學的思想認識，突出實驗教學以能力為本的多元化屬性，把理論教學和實驗教學協(xié)調(diào)起來，激發(fā)學生的學習興趣。二是提升實驗教學在教育教學改革中的地位和作用，深化教學改革，改革教學模式，使基礎化學實驗、綜合化學實驗和研究性化學實驗三者互相融通，建成開放、互聯(lián)、共享的一體化實驗教學平臺[3]。三是提升本科化學實驗教學的教師指導水平，提高化學實驗教師的素質(zhì)和能力。要做到這三個提升，我們首先要知道學生需要什么？本科教育怎樣做到因材施教？我們常說，教學要以學生為主體。而學生為主體的特征則包括能動性、獨立性、創(chuàng)造性和基礎性，核心是要讓學生學會獨立思考。而獨立思考需要扎實的知識基礎，重要的前提就是需求。這個需求包括學生的個體興趣和專業(yè)知識結(jié)構的需求，與教師、課程、教材、實驗室等共同構成實驗課的教學結(jié)構。

學生對實驗課的喜愛程度，取決于內(nèi)因和外因兩個因素。內(nèi)因是學生的需求取向，包括主觀需求和客觀需求兩個方面。主觀的需求很容易理解，就是個人喜好，學生自身有從小的志向或內(nèi)在情感的偏重傾向，能將化學實驗課作為一種興趣愛好來選擇學習，當然這種情況并不多見?？陀^的需求就是課程本身的趣味性。一定數(shù)量的學生在入學前對于所選擇的化學專業(yè)的學習是茫然的，沒有為了什么明確的職業(yè)追求而做此選擇，只是因為高考分數(shù)達到一定的層級，可以納入某所大學這類專業(yè)的志愿申報范圍，為了確保上大學而成了化學專業(yè)的學生。這些學生是否會對實驗課產(chǎn)生興趣，課程內(nèi)容的生動性、教學方式的靈活性等多種因素，都可能對其產(chǎn)生重要的影響。不管學生是基于什么因素來學習這個專業(yè)，學校通常的教學流程基本是類似的：理論課面授——實驗課預習并寫好預習報告——實驗前老師檢查預習報告——實驗課教師講解實驗原理、實驗步驟、注意事項——實驗課學生完成單項技能訓練或知識點驗證性實驗操作——提交實驗報告。學生根本不用獨立思考，只要記住實驗步驟和方法即可[4]。往往越是基礎的課程，實驗教材越詳盡具體；越是專業(yè)的、應用性強的課程，實驗教材往往是粗線條的。

調(diào)研發(fā)現(xiàn)，學生認為目前化學實驗教學過于偏重基礎驗證性實驗，課程設計偏重于理論講授，缺少設計，照貓畫虎，類似于照單抓藥。同一門課程的不同實驗課知識點之間、不同課程的實驗課知識點之間，缺少系統(tǒng)的、綜合的串聯(lián)主線，致使實驗教學內(nèi)容系統(tǒng)性不強，層次性更是無從體現(xiàn)。學生的主觀能動性得不到發(fā)揮，難以調(diào)動學生的興趣和積極性以及探索求新的愿望。外因則是社會對人才的需求。學生上了這門課是否有用，是不是能成為他走出校門的生存本領之一，是社會對學校教育的重要評價。用人單位給出的評價，是最有說服力的。根據(jù)對近幾年來的高校畢業(yè)生跟蹤調(diào)查，不同的用人單位對人才的要求有所不同，如果學生的實驗技能與用人單位的要求有明顯差距，達不到用人單位要求，學生就業(yè)就出現(xiàn)困難。因此，采用一成不變的理論教學，很難滿足學生自身的需求和社會對畢業(yè)生的需求。

（二）實驗課教材的實用化

學校能給學生提供什么？從物質(zhì)層面上看，就是教師和教學載體。教學載體包括校園、教室、實驗室等場所空間等，還有一個就是教材，包括文本的、音頻視頻的、紙介的、電子的等各種形態(tài)。通過這些大量人力物力財力積累而成的教材是否有用，是對教學的又一考量。實際教學工作中，對實驗課教材的實用化呼喚，非常迫切。

一方面，教材呈現(xiàn)形式的實用化。在高等學校教學過程中往往存在一個現(xiàn)象，那就是教師們都很負責，課程之間，專業(yè)之間，不知不覺中都在強調(diào)自己那一部分的重要性，但在教材上體現(xiàn)得卻不突出。目前，實驗課教材還是以紙介文本的為主，多是基礎課程的實驗指導書。雖然音頻視頻和多媒體教材的優(yōu)勢開始展現(xiàn)，但是由于成本的、技術的各種原因，還不能全面覆蓋所有課程?，F(xiàn)代信息技術和化學實驗課教學的深度融合使未來發(fā)展空間很大，但目前還處于發(fā)展過程中。從實驗課教學的課程資源提供者和教學組織者角度看，要提升教學內(nèi)容的趣味性和優(yōu)化教學組織的呈現(xiàn)形態(tài)，可以把教材作為重要的切入點。試想，如果我們的實驗課教學資源也能設計得像電子游戲一樣，那么學生學習起來或許也能廢寢忘食？現(xiàn)實中，我們正在嘗試向這個方向努力，比如多媒體虛擬實驗室等等。

另一方面，實驗教材教學內(nèi)容的實用化。社會經(jīng)濟迅猛發(fā)展，社會對人才的要求質(zhì)量日益增長，都是到崗就是成手，基本沒有了師傅的傳幫帶過程。我們?nèi)瞬排囵B(yǎng)的模式，涉及教學模式、教學手段和教學方法等，都呈現(xiàn)出明顯的不適應性，最具體的比如教材，就存在著很大的需要變革空間?，F(xiàn)實中的化學實驗課教材仍然是以文字教材為主，教學內(nèi)容陳舊，趣味性不夠，而且內(nèi)容沒有隨著實驗技術手段的進步而進行改進，學生對于實驗課壓力不大。雖然化學實驗教材，尤其是基礎化學實驗教材可供選擇的很多，但是其內(nèi)容大同小異，幾乎無創(chuàng)新和改革。同時實驗內(nèi)容設置上貼近生活的程度不夠，缺少趣味性。如果教材中所呈現(xiàn)的教學內(nèi)容都能與現(xiàn)實生活貼近，不同的實驗課程選擇不同的教材內(nèi)容，就意味著課程自身的吸引力提升了，能夠解決生活中的實際問題或有效提高教學質(zhì)量，也就體現(xiàn)了實驗教材的實用化。

二、架構：把實驗課教學納入專業(yè)教育，形成三位一體架構

化學實驗課教學不是孤立存在的，而是對基礎理論知識的驗證與延伸，通過實驗課加深對專業(yè)知識的再認識，同時鍛煉和提升實驗動手能力。實驗課教學過程中，學生為主體的核心特征是獨立性。獨立性的核心是思維的獨立性，即獨立思考，所以我們在教學設計上注意把理論與實驗結(jié)合起來，引導學生形成學習的獨立性和能動性，主要從兩個方面切入。

（一）理論實驗一體化

首先，是對理論與實驗關系的理解。一是從專業(yè)知識角度，學習一個專業(yè)，一門課程，都是對每一個知識點認知和理解的積累，從理論到實踐再提升理論。提起實驗教學，一些同行往往將其作為一個獨立的內(nèi)容自成體系來討論。而實際上，理論與實驗根本就是一體的，分不開的。二是從學生學習習慣和認知軌跡角度，從背誦名詞概念開始，到運用原理來解決問題，最后驗證原理，就是從理論到實踐再到認識理論的過程?？忌洗髮W之前，學生們習慣了高中坐在教室面對講臺黑板認真聽講的上課方式，那是一種幾乎是純理論教學的過程，對理論涉及的實驗問題，通常是以推理的方式完成黑板上的化工合成、化學反應的學習任務，讓學生通過完美的想象，在老師給定的思路下完成認識過程。而到了本科階段，實驗課變成了實物課，學生要迅速完成向?qū)嵨镎J知的跨度，產(chǎn)生的是學習能力的蛻變，與之相適應的是實驗課的真實性，而不是黑板實驗課的簡單搬家。

其次，實驗課教學往往是以理論的方式來呈現(xiàn)。理論與實驗一體化這個提法，我們大家都熟悉，但是這么多年來，在教學工作中，這句話又總是讓人感到落實得不到位。大學的教學重理論輕實驗的現(xiàn)象非常普遍，教學方式是以面授為主，呈現(xiàn)的是單向傳輸，交互不足。本科生以班為單位劃分群體、開展活動，上課以參加面授講課為主，考試以記憶、測算、認知為基點。學校在教師管理上，要求教師有輔導答疑，但是很少對于教學答疑在數(shù)量質(zhì)量上量化考評，一般都是以課時的方式來計量。各方面都在強調(diào)要提高學生動手能力、獨立研究、獨立創(chuàng)新的能力，但相應的思路和措施還需要從課程設置和教學設計等方面深入研究，從而引導學生提高對實驗教學環(huán)節(jié)重要性的認識。

（二）課程設置系統(tǒng)化

本著培養(yǎng)學生能力和創(chuàng)新型人才的目的，我們提出“構建三位一體化學實驗教學體系”的基本架構（見圖1）這一體系包括基礎化學實驗、綜合化學實驗和研究性化學實驗。三位一體實驗教學體系的基本含義包括三個方面。

一是實現(xiàn)基礎實驗、綜合實驗、研究性實驗三位一體?；A化學實驗通常以驗證性實驗為主，小型綜合實驗為輔[5]，包括《無機化學實驗》《有機化學實驗》《分析化學實驗》《物理化學實驗》等，既加深理論知識的理解，又培養(yǎng)實驗基本技能，使學生具有扎實的基礎和良好的化學實驗能力。綜合化學實驗一般是至少兩個二級學科之間的交叉，既鞏固實驗技能與應用，又加強學科之間的橫向聯(lián)系，使學生構建完整的化學知識體系，提高分析問題和解決問題的能力。研究性化學實驗，以培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力和科研素質(zhì)為目的。在內(nèi)容選擇上力求融知識性、自主性、應用性、開放性、創(chuàng)新性為一體。

二是改革課程考核方式，做到理論考核、實驗考核、應用考核三位一體。考試是教學的指揮棒，實驗課教學方式的變化一定要有與之相適應的考試機制的變革，包括實驗課相對于理論課的權重、實驗課考試的組織形式、實驗課評分規(guī)則等，同時建立有效的評價體系，在認真做好理論課考試的前提下，增加實驗課操作考試和研究成果認定成績，從而調(diào)動學生的學習積極性，樹立學生的學習信心[6]。

三是學科交叉創(chuàng)新研究思路，規(guī)劃導師制、學生創(chuàng)新研究、畢業(yè)論文三位一體。將導師制、學生創(chuàng)新研究、畢業(yè)論文結(jié)合，以達到培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力和科研素質(zhì)。這是要在制定專業(yè)人才培養(yǎng)模式上有所體現(xiàn)的一種教育思想，在教學模式的規(guī)劃上充分滲透，在課程教學設計的推進中得以落實，貫穿教學工作始終，不是孤立存在的。從夯實理論基礎到培養(yǎng)實驗技能，從畢業(yè)論文設計的論證到畢業(yè)就業(yè)的方向選擇，都要有計劃、分層次幫助學生做好規(guī)劃設計。

三、支撐：教學過程中充分發(fā)揮教師的引導作用，實現(xiàn)教學相長

教學組織主要是教師的角色在發(fā)揮作用，教師為引導的特征是：情感性、啟發(fā)性、促進性、反饋性其中引導的核心特征是啟發(fā)性。學生是學習的主體，理當成為學習的主人，教師應該意識到這一點。

（一）實驗教學導師化

一是對教師的雙師要求。在實驗課教學強調(diào)教師的作用，顯然是有一點雙師的意味了。高等職業(yè)教育特別強調(diào)雙師型教學團隊的建設，有其固有的積極意義。高等教育，縱然是精英教育，也不可能是紙上談兵。作為研究型大學，必須是立足于現(xiàn)實社會經(jīng)濟發(fā)展中化學工業(yè)的理論與實踐的精細化研究。作為教學型大學，更是要教會學生就化學理論的客觀鏡象和化學工業(yè)的運轉(zhuǎn)流程達到認識理解和舉一反三。普遍的情況，高校對教師的要求是學歷是不是博士，職稱是不是教授，發(fā)表了多少文章，承擔了多少國家的課題、省級的課題，得了什么科研獎，至少是講了多少堂課，然而實驗課是打折的，還沒有一項評價指標是針對任課教師指導實驗能力的。目前在許多大學里，實驗室里必不可少的是實驗員，準備實驗的過程，教師們往往是不參加的，教師隊伍建設中，也沒有體現(xiàn)雙師資質(zhì)的硬性要求。這也在不經(jīng)意之間，讓學生們認為實驗課看上去不那么重要，而理論課才是重要的。對于如何實現(xiàn)“實驗課導師化”這個關鍵詞，涉及教學基本思想的變革、教學組織形式的改革、教師工作量管理機制的變化等來建立新的師生關系。實際上，教師的考評重理論、重名聲，實驗考評卻無從體現(xiàn)。如果在年輕教師培養(yǎng)和教學團隊雙師人員資質(zhì)的要求上有明確的界定，那么會對實驗課教學的實施起到良好作用。

二是教師與學生間的情感交流有助于引導學生對課程的喜愛。正所謂“親其師，才能信其道”，通過制度建設鼓勵教師在實驗課教學活動中成為學生的朋友和導師，加深學生與教師之間的情感，提高學生對教師的信任度，通過教師的感情傳遞，激發(fā)學生對實驗課的興趣。對教師考評要求，加大實驗指導能力的考評，將課程理論教學、實驗課指導、畢業(yè)論文指導聯(lián)系起來，評選最佳師生組合。

三是教師的啟發(fā)性。本科學生的實驗課，特別是研究性實驗，從一開始，就出臺制度規(guī)劃，由學生選擇導師，直到撰寫畢業(yè)論文之前，每名學生選擇一名指導老師，由這名老師對學生的研究性實驗給予指導，指導其實驗設計方案、實驗準備及實施，問題分析及解決方案，特別是在實驗課過程中的新發(fā)現(xiàn)。身為教師要注重自身實驗課教學能力的提高，通過有創(chuàng)意的教學思路和方法啟發(fā)學生，引導學生創(chuàng)造性思維的形成。從而發(fā)揮教師的潛質(zhì)，實現(xiàn)教學相長。教師要充分發(fā)揮自己的誘導作用，實施啟發(fā)教學，使學生能夠獨立思考，獨立地完成學習任務。教師要通過自己引導作用的發(fā)揮促進學生在原有基礎上有所長進，有所創(chuàng)新，體驗到創(chuàng)新的樂趣。教師通過教與學、學與學，以及學生自我反思的多向反饋回路來實現(xiàn)學生學習的目標，為學生的終身發(fā)展打下堅實的基礎。

（二）教學組織多元化

傳統(tǒng)的單向傳輸式的教學方式，顯然不適應立體化、多層次的實驗教學體系的實施，因此，必須以培養(yǎng)學生能力和創(chuàng)新型人才為目標，推行開放的教學模式。在教學上，抓好以下三點。

第一，探索本科化學實驗教育教學規(guī)律，提升實驗課的教學地位。為達到提高學生能力和培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的目的，在“三位一體”化學實驗教學體系指導性方案的框架下，一方面，在教學評價上把實驗課教學放在與理論課教學同等重要的地位，在課程性質(zhì)上，設置一定數(shù)量的實驗課列入核心實驗課，或者選擇實驗課分量較重的課程列入核心課程。另一方面，在教師教學業(yè)績考評中，結(jié)合化學專業(yè)實驗教學基礎化學實驗教學平臺、綜合化學實驗教學平臺和研究性化學實驗教學平臺的構建，加大實驗課教學評價的內(nèi)容，提升化學實驗教學在培養(yǎng)學生實驗技能和創(chuàng)新能力中的地位與作用。

第二，向?qū)W生開放實驗室，實行開放性實驗教學。形成專業(yè)特色突出、體系完整、學生主體地位突出的化學實驗室管理制度。實驗室的開放分兩種情況，一是實驗室實施開放，但是實驗課是不開放的，主要指的是基礎實驗階段；二是不僅實驗室實施開放，實驗課也是開放的，主要指的是綜合化學實驗和研究性化學實驗階段。

第三，小班授課制，原則上每個教學班人數(shù)不超過20人。小班授課有很多長處，一是在教學設計上讓學生自己動手設計實驗，提高學生獨立完成實驗的能力；二是為每個學生提供動手操作實驗材料和設施的機會，有利于實驗教學資源的充分發(fā)揮；三是方便教師的一對一指導，讓每一名學生都能得到教師的指導，從而使學生有信心和能力自行完成實驗設計。

從上述三個基本要素不難看出，構建以能力為本的多元化本科化學實驗教學體系觸動了教學管理諸多環(huán)節(jié)，從小處看是一個教學方式方法的調(diào)整，從大處看是人才培養(yǎng)模式的改革，看似是實驗教學一個“點”的行為，實際上牽一發(fā)而動全身，是一個綜合性的教育思想變革的過程。長期穩(wěn)步地推進這一變革的進程，有利于轉(zhuǎn)變教育觀念，探索培養(yǎng)高素質(zhì)化學創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式；有利于把化學理論教學和實驗教學協(xié)調(diào)起來，整合教學資源，建設開放、互聯(lián)、共享的基礎化學實驗、綜合化學實驗和研究性化學實驗教學平臺；有利于提高化學實驗教師隊伍的整體素質(zhì)和教學能力。為此，還須要建立與新的教學方式相適應的，相對完善的教學管理制度體系，可謂任重而道遠。

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