基于創(chuàng)新人才培養(yǎng)的基礎(chǔ)化學(xué)實驗論文

時間:2022-09-07 11:21:04

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基于創(chuàng)新人才培養(yǎng)的基礎(chǔ)化學(xué)實驗論文

一、農(nóng)業(yè)院?;A(chǔ)化學(xué)實驗教學(xué)中存在的一些問題

拔尖創(chuàng)新人才的重要標(biāo)志是“寬厚扎實的知識基礎(chǔ)、開拓進取的創(chuàng)新能力、求真求實的實踐精神、開闊前瞻的國際視野和穩(wěn)健卓越的領(lǐng)袖素質(zhì)”。如何培養(yǎng)拔尖創(chuàng)新人才已成為高等學(xué)校教學(xué)改革的熱點。化學(xué)實驗教學(xué)是化學(xué)及相關(guān)基礎(chǔ)學(xué)科培養(yǎng)人才的重要環(huán)節(jié),不僅要使學(xué)生掌握寬厚扎實的化學(xué)實驗基礎(chǔ)知識和基本技能,而且對于拔尖創(chuàng)新人才必備的好奇心、思維水平和實踐能力的培養(yǎng)具有關(guān)鍵性作用。但是,目前農(nóng)業(yè)院?;A(chǔ)化學(xué)實驗教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式及考核制度等的改革還不能完全適應(yīng)培養(yǎng)拔尖創(chuàng)新人才的要求,主要存在以下問題:

1.實驗內(nèi)容比較陳舊,綜合和設(shè)計型實驗較少,反映現(xiàn)代化學(xué)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上應(yīng)用技術(shù)的實驗更是寥寥無幾,學(xué)生的科研素養(yǎng)和綜合能力有待提高;

2.過多強調(diào)基本理論和基本技能的練習(xí),學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新思維受到抑制;

3.過多強調(diào)老師的主導(dǎo)性,忽視學(xué)生的主體性,學(xué)生的科學(xué)思維訓(xùn)練不足;

4.過分強調(diào)教學(xué)計劃、培養(yǎng)目標(biāo)的統(tǒng)一性,學(xué)生的個性和特長被忽視;

5.考試形式單一,難以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性,不利于學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)和個性的發(fā)展。

二、改革基礎(chǔ)化學(xué)實驗教學(xué),培養(yǎng)拔尖創(chuàng)新人才

(一)凝練典型實驗,設(shè)計科研實驗

隨著現(xiàn)代農(nóng)業(yè)對拔尖創(chuàng)新人才需求量的不斷增多,高等農(nóng)業(yè)院?;A(chǔ)化學(xué)實驗教學(xué)必須把“重基礎(chǔ)、突個性、強實踐、跟發(fā)展”作為課程教學(xué)內(nèi)容改革的指導(dǎo)思想。扎實的知識基礎(chǔ)是拔尖創(chuàng)新人才必備的條件,是創(chuàng)新的基石和保障,因此,基礎(chǔ)化學(xué)實驗教學(xué)第一學(xué)期,在通盤考慮“知識點”的前提下,對“普化、分析、有機”三大塊基礎(chǔ)課化學(xué)實驗教學(xué)內(nèi)容進行重組和凝練,設(shè)計系列典型實驗。例如“乙酸丁酯的制備”是我們精選保留的典型實驗,其實驗原理涉及化學(xué)平衡、平衡移動、液-液萃取、酯化反應(yīng)等眾多基礎(chǔ)理論,實驗步驟包含回流分水、萃取、干燥、蒸餾等有機化學(xué)基本操作,在此基礎(chǔ)上,我們對實驗的設(shè)計采用常量與半微量實驗對比的方法,有針對性地培養(yǎng)學(xué)生“綠色化學(xué)”理念。通過一系列典型基礎(chǔ)實驗的訓(xùn)練,使學(xué)生具備寬厚扎實的知識基礎(chǔ)。我校拔尖人才培養(yǎng)班包括食品工程、動物生產(chǎn)、植物生產(chǎn)、動醫(yī)醫(yī)碩和生物科學(xué)專業(yè)。針對各專業(yè)特色,我們將實驗內(nèi)容與相關(guān)專業(yè)發(fā)展相結(jié)合,與生產(chǎn)實際相結(jié)合,與教師科研成果相結(jié)合,不斷調(diào)整相應(yīng)的教學(xué)內(nèi)容,加快知識更新的步伐,實現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容現(xiàn)代化。基礎(chǔ)化學(xué)實驗課程第二學(xué)期,開設(shè)一些具有專業(yè)特色的創(chuàng)新、開放的科研實驗。例如,從植物、動物機體中提取活性多糖的研究,并采用大孔樹脂、SephadexLH-20凝膠樹脂對這些活性成分進行初步純化,以及大豆分離蛋白的提取及功能研究、生物農(nóng)藥的制備、除草劑和安全劑制備及初步表征等等。設(shè)計科研實驗使學(xué)生能夠涉獵更多更廣的研究領(lǐng)域,以激發(fā)起“好奇心”,提高思維水平和實踐能力。

(二)應(yīng)用靈活多變的教學(xué)模式

1.構(gòu)建混合式化學(xué)實驗教學(xué)模式

混合式教學(xué)(BlendingLearning),是將傳統(tǒng)學(xué)習(xí)優(yōu)勢和以網(wǎng)絡(luò)為主的電子學(xué)習(xí)的優(yōu)勢結(jié)合起來的一種教學(xué)模式,既能發(fā)揮教師引導(dǎo)、啟發(fā)、監(jiān)控教學(xué)過程的主導(dǎo)作用,又能充分體現(xiàn)學(xué)生作為學(xué)習(xí)主體的主動性、積極性與創(chuàng)造性。基于這一思想,我們構(gòu)建并實踐了混合式基礎(chǔ)化學(xué)實驗教學(xué)模式。在詳細分析農(nóng)業(yè)院校學(xué)生的學(xué)習(xí)特征和學(xué)習(xí)需求基礎(chǔ)上,我們構(gòu)建和完善了基礎(chǔ)化學(xué)實驗網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺,包括便于學(xué)生預(yù)習(xí)的教學(xué)大綱、教案、常用軟件及視頻錄像;利于師生課下進行適時互動的在線答疑、報告上傳系統(tǒng);有助于學(xué)生基礎(chǔ)實驗技能提高的基本操作和虛擬實驗系統(tǒng);拓寬學(xué)生認知水平的課外閱讀和國內(nèi)外相關(guān)網(wǎng)站鏈接。在實驗教學(xué)過程中,教師以網(wǎng)絡(luò)平臺為支撐,以學(xué)生為主體,根據(jù)學(xué)生個體的差異和實驗內(nèi)容的不同,引導(dǎo)學(xué)生進行主動學(xué)習(xí)、網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)、探究學(xué)習(xí)和團隊學(xué)習(xí)?!爸鲃訉W(xué)習(xí)”和“網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)”是學(xué)生課下利用基礎(chǔ)化學(xué)實驗網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺進行自主、交互的學(xué)習(xí)方式,教師通過課上提問、學(xué)生講解及學(xué)生演示的方式對學(xué)習(xí)效果進行檢驗?!疤骄繉W(xué)習(xí)”是在實驗過程中,當(dāng)學(xué)生遇到某些事先未預(yù)料到的狀況時,教師通過師生共同探討,啟發(fā)學(xué)生如何思考并合理地解決問題,鼓勵學(xué)生勇于嘗試創(chuàng)新,引導(dǎo)學(xué)生主動地去學(xué)習(xí)一些新知識來解決實驗中無法解釋的一些實驗現(xiàn)象和結(jié)果,而不是直接給出解決問題的方案。探究式學(xué)習(xí)模式可以加深學(xué)生對實驗內(nèi)容的理解,保護學(xué)生的好奇心,提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力。“團隊學(xué)習(xí)”是指在完成一些綜合設(shè)計性實驗時,學(xué)生在教師的協(xié)助下完成分組、選題、資料收集和分析,通過組內(nèi)成員的協(xié)作,共同完成任務(wù)設(shè)計和實施,最終形成報告。團隊活動有利于發(fā)展學(xué)生的思維和實踐能力,增強學(xué)生的溝通和包容能力,有助于培養(yǎng)小組負責(zé)人的領(lǐng)袖素質(zhì)?;旌鲜綄嶒灲虒W(xué)模式,不僅能夠更好地實現(xiàn)拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)目標(biāo),而且能夠科學(xué)地整合教學(xué)資源,使基礎(chǔ)化學(xué)實驗課程教學(xué)效果達到最優(yōu)。

2.構(gòu)建拔尖生優(yōu)秀教師制的化學(xué)實驗教學(xué)模式

實驗教師的素質(zhì)已成為培養(yǎng)高校學(xué)生實驗?zāi)芰Φ摹捌款i”,在一定意義上,高校實驗教師的素質(zhì)對提高實驗教學(xué)質(zhì)量和科學(xué)研究水平起著決定作用。因此,為將農(nóng)業(yè)院校的實際情況與所培養(yǎng)的拔尖人才數(shù)量少的優(yōu)勢相結(jié)合,我們在大一基礎(chǔ)化學(xué)實驗教學(xué)中引入拔尖生優(yōu)秀教師制。一方面,充分利用基礎(chǔ)課授課學(xué)院最好的資源,安排省教學(xué)名師、省教學(xué)新秀、教授、博導(dǎo)等為拔尖生上課,使這些學(xué)生能夠得到優(yōu)秀教師的教育和培養(yǎng);另一方面,拔尖學(xué)生可以根據(jù)各自的專業(yè)特點及個人愛好從這些優(yōu)秀教師中選擇導(dǎo)師,并成為導(dǎo)師科研團隊中的一員,進行初步的科研訓(xùn)練和實踐。拔尖生優(yōu)秀教師制培養(yǎng)模式不但可以使學(xué)生盡早進入科研團隊,盡快掌握基本實驗技能,而且學(xué)生可以從優(yōu)秀老師那里學(xué)到發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的基本科研素養(yǎng),這些都是拔尖創(chuàng)新人才必備的基本素質(zhì)。實踐表明,以優(yōu)秀教師為紐帶的實驗教學(xué)模式對學(xué)生而言是一個全新的磨合過程。在開始階段,因受傳統(tǒng)學(xué)習(xí)模式的影響,學(xué)生中肯定會出現(xiàn)不適應(yīng)的情況,特別是一些自主學(xué)習(xí)能力不強的學(xué)生,此時必須發(fā)揮指導(dǎo)教師的作用,積極扶持,保證拔尖生盡快適應(yīng)課程學(xué)習(xí)和科研訓(xùn)練的節(jié)奏。當(dāng)然,此種模式對指導(dǎo)教師也是一個全新的挑戰(zhàn),若要保證拔尖生學(xué)習(xí)效果,教師必須提高自身綜合能力和素養(yǎng)。總之,以優(yōu)秀教師為紐帶的實驗教學(xué)模式在對學(xué)生精英意識的培養(yǎng)、個性化培養(yǎng)及主動實踐能力的強化等諸方面都取得了相應(yīng)的成效。

3.構(gòu)建三維度化學(xué)實驗競賽體系

化學(xué)實驗競賽是全面考核學(xué)生化學(xué)實驗技能和創(chuàng)新能力、檢驗化學(xué)實驗教學(xué)效果的有效手段。為提高拔尖創(chuàng)新人才思維水平和實踐能力,我們構(gòu)建了三維度化學(xué)實驗競賽體系,包括基礎(chǔ)實驗競賽、綜合實驗競賽和學(xué)科競賽三個模塊,參賽學(xué)生為我校食品工程、動物生產(chǎn)、植物生產(chǎn)、動醫(yī)醫(yī)碩和生物科學(xué)專業(yè)拔尖班學(xué)生。競賽參照國家化學(xué)實驗競賽模式,略作調(diào)整,各參賽專業(yè)在賽前一周向組委會提供一份5人的參賽學(xué)生名單。競賽安排在每年的七月份舉行,為期3天,內(nèi)容包括實驗基礎(chǔ)理論考核(筆試)及實驗操作考核。競賽中的操作考核一般進行2天時間,每天從上午8點半開始,至下午3點結(jié)束。我們將操作考核分兩個階段,第一個階段是綜合實驗競賽階段,考核方向分別是普化、有機和分析,每個專業(yè)的5名同學(xué)在進考場前抽簽確定自己的操作方向。第一階段競賽結(jié)束后,各專業(yè)成績最高的2名同學(xué)進入第二階段競賽。第二階段競賽是能夠體現(xiàn)各專業(yè)學(xué)科特征的學(xué)科競賽,實驗題目體現(xiàn)各專業(yè)的前沿內(nèi)容,每個專業(yè)進入該階段的2名學(xué)生自動組成一組,協(xié)力完成實驗。競賽的層層推進,能較為全面地考查這些拔尖學(xué)生的基礎(chǔ)、綜合、創(chuàng)新實驗?zāi)芰?。此外,實驗競賽操作考核能夠提高學(xué)生的自信心,夯實學(xué)生的實驗基本技能,培養(yǎng)學(xué)生實事求是的科學(xué)態(tài)度、相互協(xié)作的團隊精神和勇于開拓的創(chuàng)新意識,使拔尖人才脫穎而出。由于我校三維度化學(xué)實驗競賽體系的構(gòu)建尚處于起步階段,還存在一些不足,今后我們將在實驗題目的選擇、參賽選手的培養(yǎng)模式及提高師資隊伍水平等方面進行更加深入的探索和實踐。

(三)建立教考一體化實驗考核模式

為實現(xiàn)培養(yǎng)農(nóng)業(yè)拔尖創(chuàng)新人才的目標(biāo),我們探索和構(gòu)建了一種既能評價學(xué)生對實驗技能的掌握程度和應(yīng)用水平,又能調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性和主動性的教考一體化模式。

1.將期末考試分散到整個實驗課程中。第一階段是基本操作考核,檢查學(xué)生對容量瓶、滴定管等使用的掌握情況,考核結(jié)果將對學(xué)生基本實驗技能的掌握起到促進作用,同時幫助教師及時發(fā)現(xiàn)問題并予以糾正;第二階段是綜合設(shè)計實驗考核,學(xué)生隨機抽簽,查閱資料,設(shè)計方案,獨立完成實驗,以訓(xùn)練獨立分析問題與解決問題的能力和將理論與實際結(jié)合的能力;第三階段是創(chuàng)新實驗考核,以小組為單位進行,實驗題目與各拔尖班專業(yè)方向一致。通過三階段實驗考核,一方面學(xué)生在實踐能力、綜合能力和創(chuàng)新能力等方面都得到了培養(yǎng)和提高;另一方面適時的實驗考核能及時把學(xué)生在每一階段的學(xué)習(xí)現(xiàn)狀反饋給授課教師,教師及時調(diào)整教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法,改進教與學(xué)的關(guān)系,提高教學(xué)效果。

2.為了讓學(xué)生在實驗中主動運用學(xué)過的理論知識積極展開邏輯思維,我們將“探究學(xué)習(xí)”模式與平時成績掛鉤,就是在實驗過程中或結(jié)束時,針對實驗現(xiàn)象、步驟中某些事先未預(yù)料到的狀況,通過老師引導(dǎo),讓學(xué)生回答并予以評價。這種個別化質(zhì)疑考核使得在實驗中提問題的人數(shù)和討論實驗的人數(shù)明顯增多,感到實驗有收獲的人數(shù)也增加了。此外,在師生探討實驗中出現(xiàn)異?,F(xiàn)象時,教師會獲得某些改進實驗的啟迪,促進實驗教學(xué)內(nèi)容的改革。這種“教—考,考—教”模式有利于保護拔尖創(chuàng)新人才的好奇心和思考力。

3.實驗報告既是對實驗課教學(xué)過程的總結(jié),也是對學(xué)生綜合分析和表達能力的有效鍛煉,一般占平時成績10%~20%左右。傳統(tǒng)的實驗報告為“五步走”格式:實驗?zāi)康?、實驗原理、實驗步驟、數(shù)據(jù)處理和思考題,這種固定模式在一定程度上限制了學(xué)生的思維,不利于拔尖創(chuàng)新人才的培養(yǎng)。鑒于拔尖班實驗內(nèi)容的經(jīng)典性、專業(yè)性和創(chuàng)新性,我們要求學(xué)生以每次實驗的基本目的為依據(jù),自己總結(jié)實驗的收獲,分析產(chǎn)生問題的原因及解決方法,寫出自己的心得體會;針對某些科研實驗如“除草劑和安全劑制備及初步表征”。我們還要求學(xué)生廣開思路,寫出形式多樣、分析性的論文,并將實驗報告成績提高到占平時成績的30%~40%。靈活多樣的實驗報告形式有效地培養(yǎng)了學(xué)生的邏輯思維能力,強化了學(xué)生的分析、歸納、總結(jié)和解決實際問題的能力。

三、結(jié)語

基礎(chǔ)化學(xué)實驗是農(nóng)業(yè)院校最重要的基礎(chǔ)課程之一,是培養(yǎng)學(xué)生實踐能力、創(chuàng)新能力和科學(xué)素質(zhì)的重要途徑。為了實現(xiàn)農(nóng)業(yè)拔尖創(chuàng)新人才的培養(yǎng)目標(biāo),實驗內(nèi)容上將典型實驗與科研實驗相結(jié)合;教學(xué)上采用以網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺為支撐的混合式教學(xué)方式,以及拔尖生優(yōu)秀教師制、三維度實驗競賽等多種靈活的培養(yǎng)模式;并將考核分散到整個實驗過程中,構(gòu)建了教考一體化的實驗考核模式。通過幾年的摸索與實踐,教改在保護拔尖生好奇心、提高學(xué)生思維水平和實踐能力方面取得了一些成效。

作者:楊昱徐雅琴楊玉玲白靖文單位:東北農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院