(1)实验教学方法与模式
① 实验教学方法
针对化学实验的特点,结合考虑学生的认识规律和实际水平,采用的实验教学方法是:
1)教师以讲座形式向学生讲授实验基本理论和基本知识、实验技术原理、误差理论和数据处理方法、科学研究方法、文献查阅、科学论文和技术报告的撰写方法等;
2)学生自我训练为主是化学实验教学的核心。对于技能训练和基础性实验,学生在预习实验讲义的基础上,须完成网上模拟实验,然后每个学生在实验室独立完成实际操作训练和数据测量,课后再撰写实验报告;
3)对于综合性、设计型和创新研究性实验,为2~3人一组,在教师的指导下,从了解实验背景、学习相关理论知识开始,学生须自行完成查阅文献、设计实验方案、配置溶液、组装和调试仪器、测量数据、数据分析、结果讨论等,最后撰写一篇科技论文格式的研究报告;
4)学生科技创新活动,以3~5人为研究小组,配备1名指导教师,学生自行选题,书写项目立项申请报告,向学校学生科研基金、福特基金或“中心”学生科技创新资助项目基金以及相关企业申请经费资助,学生自主完成项目的研究工作,最后撰写研究论文、项目结题报告等;
5)通过上述多种教学形式的实践训练,使学生不仅熟练掌握实验技能和实验技术,而且学会提出问题、分析问题和解决问题的科学方法,开拓思路,熟悉和体验研究过程,使学生形成科学的思维,拥有科学的精神,提高其综合素质,部分优秀学生具备独立开展科学研究的初步能力。
② 实验教学模式——实施开放式实验教学,实现实验教学与学生科技创新能力培养、地方经济发展和科研成果转化相结合
强化学生实验能力及综合素质的培养与提高,所有常规实验均1人1组、1套实验仪器;设计性、综合性和研究性实验为2~3人一组,既培养学生的独立工作能力,又注意到群体协作精神的培养。对于原子吸收光谱、原子发射光谱、化工实验等,每组为4~6人,但每个学生都有独立操作训练。
“中心”推行“实验教学与科研成果转化相结合、与地方经济发展相结合、与学生科技创新能力培养相结合”的创新人才培养机制,全面实施开放式实验教学。
“开放式实验教学”这一新的教学模式重在吸引学生主动参与实践活动,培养学生对“提出问题、研究问题、解决问题”的兴趣,培养学生的思索能力、辨析能力和探索求知精神,发展学生的个性和潜质,激发学生的创造力,达到提高学生实践能力和综合素质的目的。为此,从2003学年度开始,我们对化学化工学院等四个学院的各专业学生进行了大面积的开放式实验教学,均开设开放性实验。目前,各实验室均已做到实验时间和空间的开放、实验内容的开放、实验人员的开放和实验教学管理的开放。
“中心”在学校“福特科研基金”、“吉首大学学生科研计划项目”、“林产化学工程重点实验室开放基金”等的资助下,每学年均大量开设开放性实验和课题研究,每个实验室全面对学生开放,同时“中心”鼓励学生自带课题进行自主式探索研究和开展科研立项课题的研究。
(2)实验教学手段现代化
如何把“实验教材、实验仪器和实验过程、教学课件”有机地结合起来,使之“三位一体”,将极大地影响学生的学习热情和效率。基于此认识,“中心”重视现代教育技术在化学实验教学中的推广应用。在 “中山大学化学与化学工程学院”的扶持下,“中心”拥有化工设备动画库、虚拟化工实验多媒体教学课件,以及基础化学实验课程虚拟实验。
建立了全新的网络实验教学平台。为学生提供丰富的学习素材,帮助学生掌握化学研究
方法与实验技术,认识各类分析仪器的构造与工作原理,为学生进行课程复习、自我测试提供全新的学习平台。为教师与学生提供无时空限制的交流通道,可在网上完成辅导、答疑等工作。
“中心”将继续充分应用现代教育技术,利用网络资源,解决学时减少与实验教学的矛盾,开展“网上实验预习”、“网上实验”等教学,全面深化化学实验课教学改革,探索化学实验课的教学规律,促进化学类和近化学类专业高素质人才的培养,推进化学及相关学科本科教育创新。
(3)实验课程的考试与考核
课程考试或考核的目的主要是检验教与学的效果,促进教学内容的完善、教学方法的改进,促进素质教育和人才培养。同时,考核制度也是引导学生改进学习方法的有效途径。为此,我们在总结国内外化学实验课考试方式方法的基础上,逐步建立、完善了一套科学的、公正的化学实验课考核机制,以引导学生在平时的实验和学习过程中就十分注意自身素质、创新思维和创新能力的培养,引导他们由过去的“学习、考试”型学生向“学习、思考、研究、创新”型学生转变。
化学实验课有其自身的特点,为此我们在近几年教学实践的基础上,构建了以下考核制度:
实验考核内容包括基本理论、操作水平、实验结果的正确性和创造能力等。为了进一步规范实验课考核,“中心”结合自身实际,制订了详尽、系统的实验课程考核方法。在基础实验教学中采取预习占15%,实验过程占50%,实验报告占30%,纪律与卫生占5%的考核方法,全面反应学生的实验过程和效果。另外,“中心”还制定了阶段性成绩评定办法,分口试、笔试和操作三部分。口试题在试题库中随机任意抽取,占30%,实验原理等笔试占30%,操作考试(或设计实验)占40%。
对于开放性实验,实施开放式实验教学,要求学生在一学年内利用课余时间完成一项实验课题的研究,同学们需经历从文献查阅、实验方案设计,到实验准备、仪器组装及其调试、实验测量,以及实验数据处理、论文撰写和交流答辩等一系列过程。本考试方案规定,学生须独立撰写研究性实验报告,其格式与科技论文的基本相同,包括以下几部分:⑴ 实验课题的背景、研究意义和目的;⑵ 实验部分(实验原理与方法、实验装置、化学试剂、实验过程或步骤、实验数据处理);⑶ 实验结果与讨论;⑷ 结论;⑸ 参考文献;⑹中英文摘要。
在研究性实验成绩的评定中,学生研读文献的情况、对实验课题的理解深度、实验内容及结果、对实验结果的分析与讨论和答辩情况等是评定成绩的重点。对于在“开放性实验”中表现特别优秀的学生和完成科研立项课题研究的学生,除可获得基本分外,还可以另外获得最高为5~10分的奖励分,但总成绩应控制在100分以内。
奖励分的设置是与“开放式实验教学”的要求相一致的,它能全面考察学生的实验动手能力,有效地对学生的学习成绩进行科学评价,其中包含了学生的科研素质和严谨求实的科学态度,因此使学生成绩有了合理的区分度。