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通过教师讲解,让学生认识到大学实验与高中实验的不同,认识到进行主动学习对其能力和综合素质提高的重要性,然后再根据学生自愿报名,将带教班级的学生分为两组,其中实验改革组按照以下方案进行,对照组按照普通教学法进行。
1.1课前预习与小组讨论:
布置学生进行课前预习,预习时以教材为主,以网络资料和图书馆课外书为补充。撰写实验预习报告,报告内容分实验原理、步骤、注意事项、问题、可改进操作,引导学生尤其注意实验注意事项和实验问题的收集。在课前两天,自由组合的几个小组一起进行探讨,尤其是实验注意事项、实验问题和可改进操作的讨论。对照组学生只需参考实验教材写出普通实验预习报告。
1.2课堂学生讲解和教师补充相结合,教师演示和学生体验相结合:
为了督促学生养成主动预习习惯,使学生由“要我学”转变为“我要学”,每次课堂开始时叫1名学生上台讲解实验,讲解完后,先由学生自愿主动补充。然后再由教师补充讲解学生未讲到位的部分。同时教师进行关键操作的演示,可以叫学生上台配合体验实验操作过程。特别强调让学生提出对实验部分操作过程的改进,对可行的部分将允许学生按照新操作过程进行实验。对照组学生不需上台进行实验讲解。
1.3学生实验:
生按照讲解和演示的过程完成实验内容。对于部分小组提出设计的可行的部分操作的改进方案,鼓励引导学生按照新方案进行实验。如果实验课堂不能够满足新方案的要求,将给学生提供教师药物化学科研实验室和相应实验条件,在课后时间完成。对照组完全按照教材内容方案进行实验。第四,讨论总结分析、撰写实验报告和实验改进方案:实验完成后,在课堂组织学生分组讨论总结,课后撰写实验报告,对于部分实验,鼓励引导学生提出并上交实验改进方案。在下次实验课堂前,教师将针对实验报告和实验改进方案进行评述。对照组学生只需递交普通实验报告,而实验组的实验报告形式和内容形式自由。上教学方法的实施,与未参与改革组相比,实验改革组学生的学习效果明显要好,学习积极性也要高,实验动手能力、分析问题和解决问题的能力均明显要强,同时也让部分学生体验到了自行设计实验的成就感,激发了其对科研的兴趣爱好。
从以上参与有机化学实验教学改革的学生中,组建本科学生课外科研兴趣小组,长期指导学生进行课外科研实验、资料查阅、实验设计、学生课题申请、论文撰写、课外学术作品竞赛和考研辅导等一系列的提高学生科研素质为目的的活动。在教师的合理引导下,在笔者所进行教改的2个实验班中,实验组有多达18名同学主动强烈要求进入教师的科研实验室参与课外科研活动。由于学生的课余科研活性以不影响学习为前提,因此笔者随后挑选了14名成绩中等及以上的同学,分成了2组,在一年二期的时候分别进入了两个不同实验室。与笔者以往通过其它途径所带的课外兴趣小组的学生相比,这些学生思想动机总体相对较端正,除了5个学生由于急功近利、功利思想较强等原因而中途流失外,其它学生一直踏踏实实,完成了多个环节的课外科研活性内容,坚持到大四完成毕业论文。在进入实验室初期,这些学生跟着老师或不同研究生学习一些最基本的实验技能,同时也参与研究生的文献检索、实验设计、汇报等工作。经过一个学期的锻炼后,尽管有专业知识的限制,但是由于学生的主动积极进取学习,大部分同学已经掌握了所在实验室的基本实验技能,熟悉了所在实验室专业中文期刊的检索,也初步懂得了简单实验的研究方案、技术路线的设计。经过一年的培养后,在教师的指导下,学生设计并进行了独立的科研实验。在二年二期的时候,利用前期实验结果,指导学生撰写并积极申报省、校级大学生创新科技计划项目。课题完成时指导学生撰写科研学术论文,利用取得的科研成果指导学生参与大学生课外学术作品等竞赛。以上完成的学生科研课题同时可以作为学生的本科毕业论文。由于科研课题在大三基本完成,因此,在大四时学生可以全身心的投入考研或者其它与就业相关的个性化活动中。通过三年多的课外科研活动及组队参与挑战杯作品竞赛,学生的潜力得到了充分的发挥,不仅培养增强了学生进行实验设计、动手操作和论文撰写等方面的科研能力,也锻炼提高了学生的自制力、毅力、团队协作等方面的能力,整体综合素质较高。例如,首先组队的两组学生中先后申请并完成了三项省大学生科技创新活动计划项目(2010R413019,2011R413025,12R413020)和多项校学生科研项目;同时也发表了学生第一作者的论文或会议论文3篇;其中一组学生的作品获得了第十二届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛一等奖;由于毕业论文是几年积累的结晶,这些学生的本科毕业论文整体水平较高,避免了目前普遍存在的本科毕业论文来自于教师科研成果的“拿来主义”。其次由于小团队有自己的目标和信念,大部分同学都能够至始至终坚持利用课外时间进行充电,其中有3个同学从大学一年二期到三年二期暑假,每个寒暑假都能留在实验室做实验,每个寒暑假只休息两周时间。再次,在所带教的学生中,学生的学习成绩总体不是特别好,只有一人次拿过一等奖学金,但由于综合素质强,在研究生考试中脱颖而出,有5人考取了硕士研究生,其中有北京大学和浙江大学各一名(整个学院当年考取985学校研究生仅仅3名)。
3小结
有机化学实验像普通蒸馏、减压蒸馏、水蒸气蒸馏和索氏提取等,需要成套的仪器设备,这些仪器都是标准磨口仪器,价格昂贵,如果不加强管理,将造成巨大的资源浪费。所以像这类实验就是把每个实验室的仪器都放到一个盆子或框里,每次实验由每个实验室的负责人统一分发和回收。为了配合实验技术人员的工作,采取选择实验室负责人的办法:要求每次实验每个实验室选定两名负责人,协助实验技术人员负责收发仪器。并对实验进行分组:实验分组采用自由结合,两人一组,负责人把分组号和对应名单报给教师,并标明负责人姓名、相应职责及联系电话。
实验台内(抽屉和柜子)和试剂架物品摆放规则实验操作台结构是下面设计有抽屉、柜子,上面有试剂架,每一部分有不同的使用功能。学生实验柜、抽屉及试剂架通常放置的物品包括玻璃仪器和器皿、药品和一些零星的低值耐用品。抽屉是放置常用的器皿和一些零星的低值耐用品,柜子是放置体积较大玻璃仪器和陶瓷制品,这些物品应分类合理摆放在抽屉、柜中。试剂架是放置供一个中央实验台的学生使用的药品,药品必须整齐有序地放置在实验台的试剂架上。日常实验中学生常常不加区分,东西任意在这三部分之间摆放。因为不合理放置导致玻璃仪器撞碎。比如:万用夹、铁环和十字夹(双顶丝)及研钵、布氏漏斗、蒸发皿等铁制和瓷制仪器不应该放在抽屉里,容易撞碎玻璃仪器;研钵这类较重仪器要求放在柜子最底下;万用夹、铁环和十字夹(双顶丝)等铁质类仪器,接冷凝水的乳胶管或理化管等管线类器材,要求统一放在公用实验台贴有标签的指定容器内;而铁架台要求整齐放在实验室周边某一区域。总之,物品要干净有序分类摆放在清洁卫生的柜子里。仪器分发每次实验开始前,仪器负责人要到教师办公室询问是否需要领取实验仪器,领取仪器时要清点套数,检查仪器是否完好及签名,领取后分发到每组。各组学生也要检查所发仪器完好能用,万一发现有问题还可以调换。
仪器回收每次实验所发仪器使用完毕后(实验结束后)洗刷干净,仪器负责人清点套数,检查仪器是否完好及是否干净(若不干净,要求使用者洗净),按要求交回教师处,签名后方可离开。从实验柜内拿出的仪器,实验结束后放回原处。仪器赔偿如果由于不规范操作导致仪器损坏,损坏仪器后及时与老师联系,填写仪器赔偿单,然后到物资供应科找负责教师进行相应赔偿,并把领取仪器报告单交给老师。以前在没有选择仪器负责人时,实验中打破仪器无人告知,学生间还互相推托责任或包庇,不易查出责任人进行赔偿。为保证下个专业学生顺利实验,只好给予补充,结果学生因为这件事失去诚信,还额外增加学校经济支出。
仪器设备管理有机实验常用到一些仪器设备,如恒温水浴锅、电加热套、熔点仪、旋光仪、电子天平等。教师讲完后,总是有些学生不能完全领会。如果不正确使用,会导致仪器损坏,影响实验的进行。为此,首先对仪器进行分类,像恒温水浴锅和循环水式真空泵这类使用频率较高的设备,把说明书贴在每个教室的门后边,特别要注意的地方写在每个实验室黑板上的某个区域,长期留住不要擦掉(如水浴锅要添加蒸馏水而不是自来水);像熔点仪和旋光仪等只有某个实验使用的仪器,说明书随辅助配件放在工具箱中,注意事项贴在仪器醒目位置上。这样一方面方便教师上课时讲解,同时学生在使用仪器过程中若出现有不明白的地方可以随时参照,规范、科学地使用仪器。
2卫生管理(实验室内卫生与值日生签名)
有机化学实验室是培养学生掌握基本操作实验、合成实验、综合设计性实验等的场所。为营造规范、整洁、有序的实验环境,保证学生能安全有效地实验,要求实验结束后,卫生负责人选定并安排值日生打扫卫生。每次实验后由学生轮流值日,负责打扫和整理实验室。为保证任务落实到位,每次实验每个实验室选定两名卫生负责人,安排并监督该实验室卫生,务必做到:桌面、试剂架、地面、窗台、水槽(水槽内不得有纸屑、沸石、中药渣等杂物)等都要打扫干净,关闭水、电及窗户;每个实验台配有抹布,使用完毕后应洗净,按规定要求放好;实验室的扫帚、簸箕、拖把等清洁用品使用后应整齐放在指定位置;所用电器一律拔掉电源插头、擦拭干净、摆放整齐,卫生负责人检查是否合格,检查合格后,值日生、卫生负责人、班长到实验室管理教师的办公室在“实验室使用登记簿”上签名,待教师检查卫生合格后方可离开。
3公用物品使用规则
公用仪器、试剂等一般放在边台、试剂架上或者通风柜(取用时易挥发的试剂)内,公用实验台一般放置公用的实验用品及辅助的实验用品,这些用品要求就在原地使用或取用,或拿走用后立即放回原处,不准长时间放在自己实验台上影响其他学生使用。对于天平,要求使用中保持天平的整洁,不能随意挪动。
4实验室安全
实验室水电安全,特别是电炉,在使用时一定要垫上隔热板,以防烧坏桌面,使用时,电炉线应远离电炉,以免烧坏电线,引起火灾;精密仪器如熔点仪、旋光仪等,实验结束后及时盖上防水罩,以防实验室漏水使仪器损坏。
5实验中废弃物管理
实验过程中,每个实验台边都放一个贴有“回收固体废弃物”的小桶或小烧杯,如实验中用过的沸石、火柴梗、点样毛细管等杂物可以放进去,不可扔在地上、实验台上或水槽中,实验结束后倒进公用垃圾篓内。有毒的药品分类倒进专门的废液桶中,不可倒在水槽里,由专业人员统一进行处理,以免污染环境。空的试剂瓶放到指定的箱子里,每学期结束,科研处统一由专人进行回收处理。对于配制的没有用完的溶液,倒入专门的回收桶内,实验结束后进行统筹回收处理,这样不仅节约了资源,也保护了环境,同时提高了学生的环保意识。
6总结
1.1学期制度改革的意义
(1)适应人才培养的时代特征与现实需要,是学习能力培养的需要。
伴随着信息与知识数量累积的爆炸式增长、更新周期的日益缩短、知识细分的迅速演进,对于新知识的快节奏、大容量、自适应的学习,已经成为当代学习的显著特征,也是当前社会对人才诸多能力需求中的关键要素。大学毕业生是否具有良好的社会适应能力与职业发展前景,取决于自身的学习能力。当前每学期19~21周的长学期制度,在一定程度上导致“平时不刻苦、考前靠突击”现象的大量存在,教师讲得多而学生自主学习少,教学周期长而教学效率低,不能适应新时期学习能力培养的需要。
(2)是教学内容优化的需要。
目前,在培养方案的设置上仍然存在知识单元顺序颠倒、内容重复、环节疏漏等问题,在培养方案的执行上也有重点偏移、难点回避、亮点不足、特点不强等客观问题存在,使得人才培养不能达到满意的效果。在学生总体学习时间约束条件下,在学生考研、就业等迫切要求下,如何能够制定更加科学、合理、紧凑的培养方案,已经成为人才培养的首要问题。
(3)是实践教学改革的需要。
实践环节是大学教学越来越重要的组成部分,是学校以“三实一创”为核心的“两型两化”人才培养模式改革的关键环节。而目前实习、实训和创新环节的时间安排零散,学院难于组织、学生难于深入、教师难于指导、企业难于接受,往往流于形式,对学业、就业的促进作用被弱化、淡化。因此,实践环节需要进一步的突出和优化,其“时间较为分散、基地过于集中”的模式要逐步向“时间相对集中、基地有机分散”的模式转变,保障有独立、连续、较长的时间段来进行实习实训和创新活动。
(4)是学业预警援助的需要。
大学生在学习过程中可能出现学业波动、学习效果偏差的现象。在目前的学期制度下,学业预警周期为半年,学业援助周期为半年、一年乃至更长,已直接影响了其他后续课程的学习或实践训练,甚至对学生毕业、获取学位等产生严重影响。均衡课业负担、加快学习节奏、及时进行预警援助,有助于形成团结紧张、严肃活泼的良好氛围,更有利于育人目标的达成。
1.2目前我校安排的学季制
学校每学年按40周安排校历,仍然分为两个学期(semester),即第一学期(20周)、第二学期(20周)。第一学期分为秋季(10周)、文体活动周(1周,含运动会)、冬季(9周);第二学期分为春季(9周)、学术活动周(1周)、夏季(10周)。从而每个学年分为4个学季(quarter),四年学制共16个学季,五年学制共20个学季。原则上每个学季最后1周为考试周,集中安排全校性和跨学院课程考试,院内课程考试时间由学院根据规定自主安排。理解了我校学季制改革的目的和意义以及安排后,作为一门大多数院系设置的基础技能培养的公共实验课———有机化学双语实验课,笔者将对此提出相应的改革探索,以体现学季制改革后课程的改进。
2新形势下有机化学实验的改革
2.1传统学期制下有机化学实验的模式与不足
我校的有机化学实验课程虽然于2009年评为“国家双语教学示范课程”,在教学上全部采用双语教学,但由于班级多(每学期48个班级)、每班人数多(平均35人/班)以及有机化学实验本身的一些诸如反应时间长、副反应多、产品处理花费大量时间等客观原因,为了能完整的安排每一个班级的实验时间,实验课程都安排在周六周日两天,在目前的教学计划中第一学期32学时,需要三个周六或周日,第二学期24学时需要二个周六或周日。学生上午下午分别要完成两项单元操作,实验任务重,时间紧。由于是双语教学,学生同担负着学习语言和学习专业知识的双重任务,在传统学期制度下,无法给教师足够的时间去阐述问题,也无法给学生足够的时间去理解消化问题,与正常教学进度对比,双语教学需要的教学时数势必要更长,因此,无法保证学习效果。除了上课时间,无法给学生安排更多的课余时间让他们熟悉各类仪器设备并完成从实践到理论的升华,只是机械的完成了一份实验报告,无法得到更多的锻炼,更是限制了学生创新能力的培养。这种学期制度下,规定内容与时间表的传统实验教学模式不利于培养学生的兴趣与爱好、创新思维与能力。此外,也是由于计划学时数以及课堂时间的限制,造成教师无法开展一些综合设计性的实验,只能交给学生一些步骤详尽,基础性、验证性和重复性的实验,掌握一些基本的操作和单元合成。虽然完成了教学任务,却无法充分调动学生的积极性和创造性,实验教学效果较差。
2.2新学季制下有机化学实验的改革探索
针对我校进行的新学期制度的改革方案,以有机化学课程为例,本学年度2014-2015第二学期,有机化学理论课程计划学时数为32学时,一周安排为四个学时,第八周可以结束理论课程的学习,相应的其他基础课程也会在春季完成。这样,对于实验或者实践课程来说有了新的教学模式的探索改革。以有机化学双语实验为例,第一,教学时间的安排,由于接受了完整的有机化学的基本理论,那么在对于实验课程关键的预习问题就有了充足的时间。通过对实验项目的预习,调动了学生学习的主动性,提高了学生的自学能力,更能提高学生在实验中的安全防范意识。另外,在实验时间安排上可以不占用学生的周末时间,用一周灵活的时间集中进行实验,让学生有个连贯性的系统性的时间进行有机化学实验。教师更加认真地备课,更注重实验教学讲解的规范性,在实验过程中对学生要求更加严格,实验操作指导也更加耐心细致。学生实验结束后有更多的时间总结所做过的每一个实验,完成实验报告不再照着书本抄而是有了自己的理解和认识,加深已经学习过的有机化学理论课程的印象,最终能够达到实践和理论的有效结合,提高了学生分析问题和解决问题的能力;第二,教学内容和教学模式的调整,传统的有机化学实验多为验证性实验,内容单调,形式呆板,与实际生活及时代的发展有很大距离;药品用量大,易挥发、有毒、有害、有腐蚀性等危险药品多;实验设备仪器陈旧、过时,实际科研中已经淘汰;学生没有了兴趣,实验只是“照方抓药”,不利于学生素质的全面培养。在新的学季制度下,我们拟对实验内容进行调整,重新优化重组,从“基础、综合、设计”三个层次上全面培养学生的动手能力和创新意识。基础实验主要训练学生的基本操作技能,使得学生规范操作,养成良好的实验习惯,为以后的科研打下坚实的基础。基础实验内容包括实验室的安全和注意事项、工具书的使用、常规仪器的熟悉和使用、化学药品的性质、规格和使用等;还包括基本操作如蒸馏分馏、萃取和洗涤、重结晶及熔点的测定等,采用讲解和演示再由学生亲手操作,让学生尽快掌握;综合实验以单元制备实验为主,在各种制备实验中反复训练基本操作技能。例如在Perkking反应制备苯甲酸和苯甲醛的实验中,分别训练了液体有机化合物的提纯操作和固体有机化合物的提纯操作如萃取洗涤蒸馏以及重结晶等,强化了有机化学实验的基本操作。适当设计一些开放性的题目,考查学生吸纳外文文献的能力、创造性思维和独立解决问题的能力。在接下来的新学期改革下,新的有机化学实验的教学模式是(3+1)型,即“基本操作实验”,“基本单元实验”,引领提高的“基本设计实验”,最后外加一项培养学生创新能力的“开放实验”,与其配套的教学程序,教学方法,测评方法等也都将做全新的改革。教学模式的改变。第三,双语课程的加强。帮助学生提高专业英语听说和写作能力,将双语教学渗透到整个学科专业中。作为双语教学的授课对象,国内高校学生英语的听说能力普遍较差,学生的外语水平参差不齐,考虑到学生对双语教学的接受能力,我们也将重点解决采取什么样的教学手段,不但可以让学生听的轻松,学的轻松,讲的轻松,而且在学生掌握学科知识的同时,提高他们的外语水平。在新学期改革下,如何有效改革双语教学模式,加强学科双语课程建设对真正实施有机化学实验双语教学具有十分重要的意义。
3结语
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