二、硬件建设 - 西北大学

第28卷V ol.28宁夏大学学报（自然科学版）Journal of University（Natural Science Edition）2007年5月May2007浅谈本科化学实验教学中的创新性教育和创新性的实验课程体系构架张逢星 李珺 刘华强 申烨华（西北大学 化学实验教学中心, 陕西西安710069）化学是一门实验性很强的基础学科，化学本科教学中，化学实验课程占有非常大的比例。

因此，化学实验室和实验教学管理在学校人才培养中具有重要的地位。

西北大学长期重视化学实验教学和实验室管理体制改革，早在1997年就建立了学校和化学系二级管理的西北大学化学实验教学中心。

化学系是国家理科基础科学研究和教学人才培养基地，化学专业是陕西省名牌专业。

化学基地建设以来，以实验室管理体制改革为前提，以教育部基础课程实验示范中心为目标，以超常规的速度来建设基础化学实验室。

化学实验教学中心2006年评为国家教学实验示范中心。

特别是积极进行实验教学体系改革的探讨和实践，建立了基础化学实验和近代化学实验二层体一条龙的课程体系，有力的促进了本科创新人才的培养。

20世纪90年代后期，教育部开展了教育思想和理念改革的大讨论，创新性的人才观进入了高等教育，理所当然引起了实验教学在创新性人才培养过程中的改革和实践探索。

最近，教育部财政部关于实施高等学校本科教学质量与教学改革工程的意见（教高〔2007〕1号）中，再次强调，要“大力加强实验、实践教学改革，重点建设500个左右实验教学示范中心，推进高校实验教学内容、方法、手段、队伍、管理及实验教学模式的改革与创新”。

“实施大学生创新性实验计划，支持15000个由优秀学生进行的创新性试验，促进学生自主创新兴趣和能力的培养。

择优选择500个左右人才培养模式创新实验区，推进高等学校在教学内容、课程体系、实践环节等方面进行人才培养模式的综合改革，以倡导启发式教学和研究性学习为核心，探索教学理念、培养模式和管理机制的全方位创新”。

本文就化学学科实验教学中的创新性教育和创新性实验教学体系的改革与建立，作一些理论探讨和教学实践总结。

1．化学实验教学中的创新性教育和创新性实验课程体系的改革历程在过去几年的教学理念讨论和实践中，大家已对创新性人才观和教学过程中的创新性教育，有了共识。

这就是由传统的强调知识传授转变到知识、能力、素质并重。

我们化学系立足国家理科基地基础人才培养，同时又地处西部经济社会欠发达，因而将人才培养定位为三条：厚基础、宽知识、重技能、高素质；知识、能力和素质协调发展；通识教育和专业教育有机结合。

显然，实现上述人才培养的模式和教育理念，化学实验教学担负着极其重要的作用。

就化学实验的传统功能，以往非常强调所谓基本理论、基础知识和基本技能的“三基”教育，因而实验的功能多为化学实验基本技能的训练，基本理论及其模型的验证以及化学实验的实际应用示例教育。

这样，在实验内容上造成“两多一少”，即技能训练多、验证实验多，而科学思维培养少；在实验体系上，实验课程依附于理论课程，实验层次多为平行、封闭，二级学科外交叉少，缺乏综合；在实验教学组织上，照本实验多，创新设计性实验少，甚或没有。

进入20世纪90年代后期，实验体系发生了根本性的改变，就是大多采用多层次一条龙的模式，一般将实验划分为基础化学实验和综合化学实验等层次。

如此做法，极大增加了跨二级学科综合实验的比例，使学生的创新能力和科研素养培养得到加强。

我们化学学科本科教学，也同国内最早进行的实验体系改革同步，于1999年开始实行二层次一条龙的课程体系。

目前实施的实验教学体系如表1所示。

表1 实验教学体系基础化学实验近代化学实验1．大一化学实验1．仪器分析实验2．有机化学实验2．综合化学实验3．物理化学实验3．现代测试技术注：基础化学实验412学时，近代化学实验254学时；总计666学时新的实验体系有以下几个特点：①实验课程在必修课程中具有显著地位，学时超过1：1以上。

②遵循教学规律，实验独立设课，但与理论课程仍然保持有机的联系，划分为基础化学实验和近代化学实验两个层次，完全能够适应教学过程的要求，同时为实验内容改革提供较大的空间。

③新的体系以实验基本操作和技能训练作为主线，大幅度压缩验证性试验，每门实验课程均将实验内容划分为“基础型实验―综合型实验―设计开放型实验”三段，发挥学生的实验能动性，后两类实验均占到总学时的1/3。

大力度改革大一化学实验，将普通化学实验和分析化学实验两门课重组为新的大一化学实验课程，并具有两大特点：引入定量实验内容后，新组建“合成＋组成分析”的综合性实验，通过量的概念使学生树立科学意识，提升合成操作的训练质量；改革元素化学实验方式，采取自主性开架实验，自选内容并设计实验的方式，得到学时减少而元素化学实际效果得到加强的双倍功效。

④建立近代化学实验，集化学合成制备、结构和成键表征以及性能测试与应用为一体培养学生科研素养与创新思维。

1999年开始设置的综合化学实验课程，2001年列为学校21世纪教改工程基金资助建设课程，2002年列为学校重点课程建设，2004年在三次自编讲义的基础上，修订教材，作为学校面向21世纪课程教材由西北大学出版社出版。

该课程努力体现化学技能训练的综合性、化学的应用性和实用性。

通过选择综合研究性以及文献性实验，重点培养学生独立实验和分析问题的能力，寓科学精神和科研素质培养于实验教学过程中。

2．创新性实验体系建立中若干问题的探讨创新性实验教学体系的建立和实践中，也有几个问题需要探讨，借以不断推动新体系的形成，促进人才创新素质培养。

我们作为基础人才培养基地和服务于地方经济社会发展的双重使命，正如国家基地评审专家对我们人才培养方案的评价那样，既具有一般基础性人才特点，又具有鲜明的地域特色。

再次审度我们的实验教学体系，我们再实践过程中总结出如下几个教学理念或者实践问题，需要进一步总结、提升，改进实验体系：⑴实验技能训练不可弱化，技能训练也应当多层次化。

实验技能是化学人才的看家本事，是今后从业的基本功。

因此，在实验体系中，技能训练应当占有很大的比重。

其次，技能训练的成效，还在于灵活多变地应用各种技能，尤其是技能的综合性和创新性使用。

因而，首先，化学实验技能训练应当是基础化学实验层次的核心能容；其次，化学实验技能训练并不是一个层次就能完成的，综合实验和创新性实验层次，同样也是技能训练的重要场所，也应当担负起此项责任。

或许对于技能的灵活性和创新性训练，后一实验层次更为重要。

⑵综合性和设计性实验的概念是广义的，应当成为整个化学实验中的一种重要形式。

提起综合化学实验项目，一般均认为至少从实验内容上看，是属于两个二级化学学科的综合，例如无机＋有机、有机＋分析、无机＋物化、无机＋分析等等，不再枚举。

其实，这就是综合化学实验层次的多数作法。

无疑，这一实验层次在基础化学实验之上开出，既是它的延伸，又是进入科研型、创新型实验的预演，成为近年来实验体系改革的最丰硕成果之一。

另一方面，在基础化学实验层次，也应当包含有综合性和设计性实验。

只是在这一层次上的综合性，其意义更为广泛，定义更加模糊。

但也应当有所定义，否则就会出现有的基础化学实验项目，划分80％以上属于综合性和设计性的，显然这是不科学的。

我们认为，基础化学实验的综合性可以体现在这样几个方面：多种技能交叉运用。

单项技能操作训练可以称之为基础性实验，多项技能综合应用则可属于综合性实验，譬如无机化合物制备＋组分分析、无机化合物合成＋物性或成键表征等；多种方法综合运用。

在化学分析中，单一分析方法视为基础性实验，多种分析方法综合运用则可属于综合性实验；多步合成及反应综合运用。

有机化学实验项目中，设计反应原理差异较大、实验技术较为复杂的多步合成目标物，这类实验可以称之为综合性实验。

至于设计性实验，则侧重于学生根据实验目标，运用基础训练，自主设计实验方案，确定实验步骤，进而完成实验；研究性实验项目，则带有一定程度的探索性。

根据这样的思路，我们在基础化学实验课程中，普遍推行“基础型—综合型—设计研究型”三类实验项目，后两类实验项目占到总学时的30％左右。

这样，既保证了学生基本实验技能的训练和掌握，又开拓了学生科学思维和技能运用能力。

⑶专业课程实验层次是进行专业教育的必要实验层次，应当得到加强。

我们化学系本科人才培养方案实行一级学科课程框架，专业教育作为指定选修课程来实施。

因此在综合化学实验层次之上，设立分专业的专业综合性实验是非常必要的，并且仍然坚持实验课程独立设置，实验课程与课堂理论课程相脱离。

这样可以保证学生受到较为专业的实验技能和科研素养训练，使毕业生能够适应西部经济、技术发展的需求。

化学系本科依照专业，分别设置化学专业综合实验，应用化学专业综合实验，材料化学专业综合实验以及化学生物学专业综合实验。

⑷依靠科研群体设置科研型综合实验，并结合创新基金实施，使学生早期介入科学研究。

培养创新化学人才的实践教学环节中，必须补上重点实验室和重点学科培养学生的途径。

可以通过承担国家级和省部级科研任务的教师组成不同的实验项目团队，利用他们实验室取得的科研成果，直接转化为实验项目，让学生根据兴趣自主选择某些实验项目来完成，对学生进行真实科学研究的全面训练。

在此基础上，每个研究型实验项目均设置延伸科研内容，通过双向选择，让一部分学生直接开展科学研究。

这就可以使我们实施多年的本科生创新基金项目系统化和制度化，也可以保证创新基金项目指导教师是科研工作最强的、学生从事的项目也都是国家和省上科研任务，确实提升学生的科研思维和综合素质。

3．创新性实验课程体系的构建框架根据这样的理念，我们设计新的创新性化学人才培养实验教学体系如图1所示。

可以看出：⑴新的课程体系总学时达到720，总学分达到20，确保实验教学学时与理论课程学时之比达到1.3:1以上。

实验体系划分为基础化学实验和近代化学实验两个层次，两者学分和课时比为2.3:1。

⑵基础化学实验分为4个模块，继续加强基本化学技能训练，并普遍实施“基础型－综合型－研究设计性”三段式实验项目，后两者比重达到30％以上。

⑶近代化学实验也划分为4个模块，并且循序渐进对学生进行实验综合技能与素质、专业实验综合技能与素质、科学研究方法与思维训练以及创新科研项目完成等一条龙训练，直至参加正式科学研究任务。

学期八（实验课程总学分20 总学时720实践教学总学分34）七专业综合实验54/1.5创新研究项目36/1学位论文12六近代化学实验216学时/6学分基础综合实验90/2.5研究综合实验36/1五新分析化学实验 72/2学年论文1四物理化学实验108/3三学年论文1 二有机化学实验144/4一基础化学实验504学时/14学分大学普通化学实验180/5学年论文1图1 化学学科本科实验教学“244”课程体系框架图62。