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1、第2 8 卷 V O L2 8 宁夏大学学报( 自然科学版) J o u r m lo fN i n g x i aU n i v e r s i t y ( N a t u r a lS c i e n c eE d i t i o n ) 2 0 0 7 年5 月 M a v2 0 0 7 探索新型实验教学模式，培养一流创新人才 李兆陇，阴金香，麻英，尉京志，张四纯 ( 清华大学基础化学实验教学中心，北京1 0 0 0 8 4 ) 化学是一门实验科学为适应建设创新型国家和高水 平、高素质、高质量人才培养的需要，清华大学基础化学教学 实验中心在实验教学工作中坚持改革创新，在完成传统的、 经典
2、的基本实验内容和操作的前提下，根据不同层次、不同 类别本科生对化学实验知识的需要，在全校理学、工学、医 学、人文和经济学本科生基础化学实验教学中进行设计型、 研究型、开放式和研讨式的新型模式的尝试，同时也在实验 模式、实验内容、实验方法和手段方面进一步向着科学化、现 代化、网络化的实验教学发展 1 基础化学的通识教育 普通化学实验的教学要从知识教育到认知教育的转变， 从教学型到研究型转变，从专业对口教育到通识教育基础上 的宽口径培养的转变，来构建研究型大学人才培养体系因 此，建立全校本科生的公共基础平台，实施通识的基础教育 该实验课程将突破原有“普通化学实验”课的课程框架，引入 新的化学实验教
3、学理念，向大学一年级的学生较全面地介绍 化学学科的基本概貌、化学学科的各个分支、化学学科整体 对人类社会的作用和贡献实施开放实验和涉及多个化学的 二级学科的实验，开阔学生的眼界，提高学生的能力，培养了 学生对化学的基本认知水平所开设的实验内容力求新颖、 丰富，其中很多实验来源于最新工业应用的成果和科研成果 或是取材于国外的教材，在实验内容上充分体现化学作为一 门中心学科，并引入化学在环境、生命化学、材料等方面的实 例 通过这些实验的训练，学生可学习到化学学科各个分支 的基本概貌，在实验内容上还增加了合成产物的表征，如在 实验中学生可以通过红外光谱观察反应过程中化合物官能 团的转化，用紫外光谱测
4、定反应情况此外还加强计算机在 实验中的应用，在实验中设计了计算机软件处理实验数据， 根据实验的过程和结果打出了学生该次实验的成绩，使实验 内容更加合理、充实和完整多数同学感到，通过该门实验课 程的学习，“加深了对化学规律的理解，培养了专注为学的习 惯，激发了求知探索的精神，训练了严谨治学的态度” 为了在有限的学时和现有的教学资源情况下，满足大学 年级学生学习化学知识的热情，培养创新型人才，增强学 生对化学的认识和兴趣，学校于2 0 0 2 年起就尝试普通化学 开放实验教学，以后逐步扩大开放实验规模：开放时间从第 8 周至第1 3 周的每周星期六全天和星期日上午从参加开 放实验的学生反馈信息看，
5、开放实验收到了很好的教学效 果，深受学生欢迎和赞许，正如学生在实验总结中写道：“来 到清华学习已经一个学期了我印象最深刻的还是化学实验 课，尤其是每周星期天的选做实验课在课堂上我们可以亲 自动手做一些研究型的实验，感觉收获非常大”笔者利用开 放式实验和小范围的实验讨论，以培养新生的学习兴趣和对 化学研究规律的认识 2 探索研究型、设计型、开放式和讨论式的实验教 学方式 学习国内外一流大学的先进经验，针对每门实验课程的 特点和学生的需求进行分类、分层次的指导和培养加强开 设研究型、设计型、讨论式和开放式的实验课程教学，如对于 高年级的学生在有机化学、物理化学和仪器分析实验课程中 尝试开设了学生自
6、行设计和研究型的实验，提供一句话的实 验参考书和未知结果的探究实验为此就需要加强实验课前 的自主学习，加强方案确定中的学生与教师讨论，从而激发 学生学习化学实验研究的兴趣和提高创新能力通过这些过 程学生得到了真正的训练，如在物理化学设计实验中注意观 察实验室中的具体条件以确定实验方案，并在实验后仔细分 析实验结果及造成误差的原因，会对实验本身了解的更透 彻，而且对很多物理化学原理的认识得到了加强和深化有 机化学设计和研究实验则侧重于探索由不同的起始原料出 发，通过改变不同合成步骤和反应条件来制备和表征得到的 目标化合物学生被分成若干小组分别采取自行设计的合成 步骤进行实验反应过程中用T C L
7、 ，I R 和N M R 追踪反应过 程，确定产物的纯度和收率，鉴定反应产物的结构实验结束 后学生在课程主讲教师的指导下进行广泛而深入的演讲和 讨论，这是学生们最热衷参与的教学活动因为它可以体现 自己的能力和成果，体现了团队的合作精神，体现创新研究 性的特点，这样的实验对于结果来说已经是不重要了，重要 的是在整个过程中的研究思想为了保障这些方法的实施， 切实做到实验课与科研结合，使实验课教学不断创新，内容、 水平和质量不断提高学校聘请了包括国家杰出青年基金和 百人计划获得者在内的高水平教授担任每门实验课程的负 责人，大大促进和提高了化学实验教学中心实验课程的教学 活力和水平 3 建设现代化学仪
8、器实验，开放实验教学平台 要培养能够为祖国、为人民服务的一流的高素质创新人 才，为适应学校建设和发展的特点，建立与学校培养目标相 适应的实验教学体系、内容和方法，就需要进一步加强对学 生知识、技术、水平、综合研究能力和素质的培养，就需要更 深入地了解和学习化学实验的研究方法与现代实验技术在 目前科学研究中的应用，给学生更多的化学实验基础知识和 现代化学分析测试鉴定技术随着现代科学技术的发展，新 的仪器设备和新的测试方法层出不穷，课堂教学对现代科学 仪器的描述远远不能与学生直接操作仪器相比为了使学生 能及时掌握和应用新的仪器和新的测试方法，适应今后科学 发展和科学研究的需要在“9 8 5 项目”
9、的支持下，建设了“现 代仪器化学教学开放实验室”平台统一全系现有的教学仪 器设备，增加和更新必要的教学仪器和设备套数，更重要的 是利用学校分析中心的资源优势，将一些大型仪器设备划入 了该平台的管理，初步形成一个集本科生仪器分析教学实 验、综合化学实验、探究式开放实验、种子基金项目、S I 玎项 目、研究生科学研究测试和对外服务于一体的现代化学仪器 ( 下转第2 2 5 页) 一2 2 3 验仪器大多在开设学生实验前才进行准备，使用的时间不 长，然后就长期搁置这使得相当一部分化学仪器得不到良 好的保养，仪器的使用寿命缩短，有些实验仪器不是用坏的， 而是放置坏的而且仪器的保管方法不科学，没有经常性
10、的 维护制度，致使实验仪器的完好率下降，仪器使用的效益 很差 鉴于这种情况，“大学实验室”应该引入现代质量管理体 系，学习一些先进的工业企业的仪器管理办法，通过国家有 关认证机关的认证，建立规范的现代实验室的管理制度，细 化实验室管理的每个细节，从制度、人员、措施等方面加以落 实，提高对外服务的水平，保证大学实验室的高效率运行，这 是提高“大学化学实验”课程质量的重要因素 4 着力于学校间、学校内部的资源共享 强化化学实验教学，加强“大学化学实验”的改革力度， 一个重要的方面是着力于学校间、学校内部的资源共享，这 是开设高质量的实验课程的重要途径“大学化学实验”特别 是“仪器分析实验”，常常会
11、涉及到一些先进的大型分析仪 器，其造价昂贵，使用维护成本高，管理工作复杂，需要专人 管理，例如，大型核磁共振波谱仪、质谱仪、色一质谱联用分析 仪、电子显微镜、元素分析仪等，这些大型分析仪器的管理更 需要强化管理2 0 世纪8 0 年代国内各高等学校普遍成立的 分析测试中心是一个科学管理大型仪器的机构，其设立的初 衷是解决学校内部和学校之间资源共享，这是提高仪器使用 效率的好方法笔者认为，当时的测试中心之所以失败，主要 的原因是没有引入市场机制、竞争机制，没有对人员专业化 提出必要的限制，许多学校的测试中心的管理人员的素质不 高，没有仪器管理的经验，造成了这种模式运作的失败要强 化实验室的管理工
12、作，有必要引入竞争机制，进行人员的竞 聘真正从企业将一些有实践经验有管理水平的业务人员引 进高等学校，建立专业的实验室来承担实验教学任务，应该 可以产生积极的效果 目前，国内外一些重要的仪器厂家纷纷和一些大学联手 建立仪器示范实验室，并对该区域的实验管理人员进行相关 的指导，这应该是一种成功的做法笔者建议在一些中心城 市的大学，采用该方式，引入社会资金、竞争机制，进行校际 间的合作，实现真正意义的资源共享，相信这样的做法是有 利于提高大学实验室的工作效率，降低办学成本，提高实验 教学的质量 5 注意污染控制，强化环境保护意识 大学化学实验室由于没有严格的排污标准，没有规范的 废物回收制度，故除
13、了受国家严格控制的放射性物品等毒害 物质的管理外，普通的实验废水、废弃物均未进行专门的无 害化处理，大部分的废弃物进入生活垃圾系统，大量的废水 排人生活污水系统这样大学化学实验室游离于国家环境保 护监控之外，导致实验中产生的废气、废渣、废水没有经过合 理的环境保护处理而被排放扩招以后大学化学实验室的药 品使用量剧增。废弃化学品的排放量已经严重超标以化学、 生物实验室为例，每年仅购进的重铬酸钾有数十公斤，使用 后均直接排放进入水体，由此引起的污染已经严重，因此各 高等学校与环境保护部门合作制定规范化的实验室污染物 管理办法已经刻不容缓，这是保证“大学化学实验”长期有序 运行的必要措施 高等学校在
14、进行化学实验内容改革、化学实验项目创新 的过程中，在安排综合、设计性实验时，一定要慎重考虑到污 染排放的问题，尽量不使用毒害作用强的化学品，尽量减少 药品的使用量，提倡化学实验的微型化，开发微型实验项目， 这是高校实验室建设必须给予足够重视的问题大学化学实 验室是一个重要的教育场所，在此接受科学教育的大学生如 果没有受到良好的训练，没有培养他们的环境保护意识，这 显然是教育的失误，所以各级各类学校实验室对此都应该有 清醒的认识 ( 责任编辑、校对高继红) ( 上接第2 2 3 页) 实验教学平台学校的本科生就有机会亲自操作3 0 0M H z 的核磁共振仪，接触x - 衍射仪、气一质和液一质联
15、用仪，电子显 微镜、I C P 等现代大型仪器 为了使学生在该平台上真正得到锻炼和训练，施展自己 的才华，开展自主学习、开放学习、探究学习，在兴趣和实践 的过程中培养学生的创新意识和创新能力学校2 4h 开放该 实验室并建立了一系列有利于学生使用的规章制度和管理 模式，如实验仪器的培训制度、实验仪器的预约系统、现代仪 器实验室的门禁系统和计算机管理的视频监控系统经过培 训合格的学生可以获得进门卡自行操作实验仪器该平台的 建立，使学生获得更多的时间和空间，为学生提供了一个良 好的环境和舞台。得到了学生的充分肯定一些直接攻读研 究生的同学表示：“通过开放性的现代仪器实验室的实践，对 研究生阶段的论
16、文工作打下了良好的基础，思路开阔、能力 加强、分析和解决问题的办法更多” 4 实施网络化实验课程学生选课系统 基础化学实验教学中心的所有实验课全部纳入清华大 学的二级选课系统，给学生创造时间、空间上的自主选择，实 现由学生自主选择实验课的时间、地点及实验项目，为学生 提供充分的选择空间和方便的选择手段另外，从实验室方 面看，提供更多的实验窗口供同学选择，为学生提供2 0 以 上的实验空余位置，保证有较大程度的选择余地根据学生 选课情况，实验室管理人员可以及时调整实验窗口，如取消 那些选课人数太少的窗口，也可以根据需要增加实验窗口 实验室在实验内容安排也作了一些调整，比如安排了必做的 实验和选做的实验，增加了一些完成课内学时后的开放实 验通过学生在选课、选进度、选时间和选实验等更为广泛的 选择，使学生的个性化需求得到一定程度的满足，使实验教 学开放程度得到提高选课系统的信息发布，为实验室与学 生进行联系，介绍相关实验内容和实验课件提供了条件，如 将每次实验
