蔡 鹰

(广东海洋大学 理学院, 广东 湛江 524088)

论高校学生实验基础能力的培养

蔡 鹰

(广东海洋大学 理学院, 广东 湛江 524088)

高校学生的实验基础能力表现是衡量高校教学质量的一项重要指标,反映了学生运用所学知识解决问题的综合能力。通过对学生科学素养、安全意识和技能、规则意识、阅读和分析、文献查阅和应用、预习及实验报告撰写、实验的组织和操作等培养内容的论述,提出了在实验教学中培养学生实验基础能力的措施和建议。

高校学生； 实验教学； 基础能力

高校学生实验基础能力的培养是一项关系到培育学生科学素养、形成科学思维、提升解决问题能力的基础性工作,涵盖了学生的科研素养、实验安全意识和技能、规则意识、实验教材阅读和分析、文献查阅和应用、报告撰写、组织以及操作能力等。高校高年级学生、毕业生综合所学知识去解决实际问题的能力不强、分析问题能力欠缺、发现问题能力不足[1]等症结所在,追根溯源还是基础出了问题,基本都可以从学生实验基础能力薄弱上找到直接或间接的原因。

实验教学的首要任务是培养学生的实践能力[2],而实验基础能力培养是实践能力培养的重要基础。在高校里,不重视学生实验基础能力培养的情况有一定的普遍性,直接影响到学生综合能力表现。在实验教学中应通过一系列实验项目对学生进行基础能力训练,以重点培养学生运用所学知识去完成项目的科学思维、组织、操作和分析总结等基本能力为目的,而不应是简单地去完成实验内容,或者急于开展创新实验、参与项目研究上。如果忽视实验基础能力的培养,必然会导致学生难以学以致用,在实践上表现得不专业、不到位、不规范、不安全,面对具体事项时束手无策。高校的教育,既要仰望星空,更要脚踏实地,学生实验基础能力的培养,无疑是大学人才培养的重要基础。

1 学生实验基础能力不足的主要表现

由于“重理论,轻实验”传统观念的影响,不少高校实验课的课前、课中、课后,教师和学生往往都以按照实验教材的内容、步骤完成实验为目的,并不注重学生实验能力的培养[3-4]。这些问题的存在,导致了学生实验基础能力薄弱,具体表现为:

(1) 科学素养不尽如人意。现在很少能听到教师和学生在实验教学里提起科学素养这个词,对学生缺乏系统和长期的科学素养培养,使不少学生在实验中出现了科学意识、基本知识和实践能力不理想的问题,专业精神不足、拓展性的科学思维不强,唯实验而实验,在实验中缺乏探索精神。对实验全过程的分析能力和思考不足,即使是一些学习成绩较好的学生,也常常无法使用所学到的知识去解释实验中的现象和解决出现的问题。

(2) 安全意识和技能令人担忧。学生在实验前和实验过程中,对实验设备、材料和操作等涉及到的安全问题了解和应对准备不足,有些学生甚至觉得强调安全问题是小题大做,安全意识不强；不重视实验安全技能的学习,在教师讲解和演示时将自己放在围观者的位置而不是学习者,对安全技能一知半解,对实验存在的安全隐患缺乏警惕性,发生安全事故时不知所措,近年来高校多起实验安全事故就证明了这一点。

(3) 规则意识不强。主要反映在2个方面：一是学习；二是遵守实验室规则的自律观念淡薄。自觉学习实验规则的动力不足,虽学了但不自觉去遵守的情况也比较常见。例如,不清楚实验时需遵守什么规则,不按照规则要求操作实验设备、装置和使用实验材料、处理废弃物,不遵守实验纪律。还有在实验室里吃东西,大声说话,实验环境杂乱无章,不讲卫生等。

(4) 阅读和分析实验教材能力薄弱。一些学生对实验教材往往是快速浏览,停留在简单知道的层面上,没有将阅读和思考很好地结合起来。不知道哪些内容简单阅读即可,哪些内容必须细读、精读,在阅读中缺乏对实验原理、目的、过程和关键点的准确理解,导致对实验教材内容理解不到位,影响了对实验的理解和完成的质量。

(5) 查阅和应用文献能力较弱。研究表明:本科生信息检索能力堪忧,其网络检索能力并没有随着年龄学识的自然增长而明显提高,50%的本科生对信息源的识别、检索词的选择、检索工具的取舍、高级检索策略的构建以及检索结果的评价都存在困难[5]。学生针对实验查阅文献的能力较弱，甚至没有查阅文献的习惯,一些学生更习惯于使用“百度”去查阅资料,而较少通过文献库去查阅；同时,将查阅到的文献知识应用于实验或者结合实验提出新的应用等能力明显不足。

(6)写作能力达不到要求。部分学生在实验上的写作能力令人担心,常能见到预习和实验报告大量抄录实验教材内容,报告格式和图表不规范、不准确,逻辑和层次不清晰,标题不完整,词句不合语法、不精炼,错字、漏字多,文字潦草,专业符号书写和使用不规范等情况,不能准确、清晰地将实验内容、结果和观点用文字表达出来。

(7) 组织和操作能力较差。实验的组织和操作是互为相关的,要保证实验的质量,既要组织得好,还要操作得当。学生缺乏对实验的组织意识和能力,对如何组织好实验重视不够,很少考虑实验前、中、后各个过程之间的关系协调以及实验资源的合理配置,基本是教师要求怎么进行就被动去完成。在实验操作上不够严谨、规范,甚至应付了事,例如,在设备的操作、装置的装配使用和实验材料使用上不够专业,对实验现象的观察不敏锐、记录不及时,实验数据记录和处理不符合专业要求,实验结束后没有将设备、装置、材料等归置到位等等。

2 学生实验基础能力的培养

2.1 科学素养的培养

我国多数学者认为:科学素养是以正规教育为基础、通过日常学习和媒体等多种渠道所提供的信息而逐步积累形成的对科学技术的理解能力。它在一定程度上决定了人与现代社会的适应程度。其基本要素包括科学知识与技能、科学方法与能力、科学精神、态度与价值观、科学行为习惯等，从不同的角度构成了人的科学素养[6]。对学生科学素养的培养,是增强学生综合能力的根本举措[6]。

一般认为实验能力由理论思维、科学观察和操作3个要素综合形成。因此,在实验教学上,学生的科学素养可以理解为学生实验基础能力的综合体现,反映了学生实验基础能力的高低,反映了高校在学生实验基础能力培养上的水平和质量。教育和实践是提高学生科学素养的主要途径,所以,对学生科学素养的培养应贯穿于整个学习周期里。在实验教学上,教师应将科学素养这一教学理念渗透到学生各种实验基础能力培养上,从多个方面培养学生在实验中养成科学的精神、严谨的作风、认真的态度、细致的习惯,而不是只着眼于某种实验基础能力上或者仅停留在照本宣科的讲解和操作指导上,持之以恒,使学生通过系统的实验训练不断提高各种实验基础能力,从而逐步养成良好的科学素养。

2.2 实验安全意识和技能的培养

学生的实验安全意识和技能是一种重要的实验基础能力,重视和加强这一能力的培养,不仅是实验教学的必要内容,更是一项良心工作,事关师生生命财产安全。虽然高校已经将实验安全教育放在比较重要的位置,但客观地说,基本都是比较表面的、个别甚至是应付的,对提高学生的实验安全意识和技能效果不大,学生在预防、发现和消除安全隐患、事故苗头上的能力很弱。

实验教学中,学生的实验安全意识和技能培养可以分为2个部分进行：一是在某一门实验课开课的第一节,根据该门实验课涉及到的带有共性的安全问题进行教育和培训,分不同类别情况模拟进行消除实验时水、电、气、危险品、致病微生物、特种设备等安全隐患、事故以及逃生的技能训练,按照教师的示范和要求,每个学生都应参与演练,由教师现场考核合格后才能参加该门实验课的实验；二是在开始具体的实验项目前,根据该实验项目的实验过程以及设备、装置、材料等的特点、性质,师生可以在课堂上共同讨论可能存在的安全问题和应对措施,一般安全隐患由教师讲解和演示处理即可,危险性较大的问题尽量要求全体学生进行相关演练,学生对实验中的安全隐患和防范措施清楚掌握后,才能开始实验；在实验进行时,如果发现存在安全隐患或出现事故苗头,由教师指导或带领学生动手消除,存在明显的危险时,由教师或专业人员处理。通过这2个部分的教育培训,由于现场感较强,学生能感受到事故对自身安全的威胁,很容易建立起深刻的实验安全意识,乐于参与实验安全技能的训练,对学生的影响较大、印象较深、效果较好,所获得的实验安全意识和技能将使学生终身受益。

2.3 规则意识的培养

规则意识就是对规则的认知、认同、尊重和信仰,并自觉遵守规则的观念,也即是遵守规范和准则的良好态度和习惯[7]。在实验环境中,学生良好的规则意识是保证实验顺利、安全进行的基础。因此,培养学生的实验规则意识是一项必须认真对待、但又知易行难的工作。学生对实验规则的认知、认同是基本没问题的,但在遵守规则上还是处于他律强于自律的阶段。总体上规则意识薄弱,例如,不按照操作规则使用仪器设备,导致仪器设备损坏；使用危险品或者致病微生物进行实验时,忽视规则,没有严格做好防护措施,对师生身体造成伤害等。所以,教师应针对这些情况并结合具体实验项目的要求对学生进行实验规则意识的培养,指导学生学习和掌握实验安全规则、仪器设备操作规则、工具和耗材使用规则、废弃物处理规则、实验环境卫生规则和实验纪律等,在实验中及时提醒、督促学生遵守规则,使学生逐步养成按规则进行实验的良好习惯,从而建立起安全、有序、专业、专注、整洁、利于实验进行的良好实验环境,将学生培养成为具有良好的规则意识、能与教师和同学和谐相处的人才。

2.4 实验教材的阅读和分析能力

这是一种很少被关注的能力培养内容,不少师生都认为经过高考进入大学的学生不会存在这方面的问题,而现实是学生对实验教材的阅读和分析并不重视,相应能力薄弱,直接影响了学生实验的效果。对实验教材进行专业的阅读和分析,是做好实验的第一步,包括对实验题目、原理、目的、材料、仪器设备、方法以及对结果的要求和思考等的认真阅读和分析。通过认真的阅读和分析,学生可以在思想上将贯穿于实验原理、实验目的和实验过程中的理论与准备进行的实验较好地联系起来,明白理论和实验之间的关系,在实验中就不会陷于知其然不知其所以然,就可能减少学生缺乏探索意愿、应付了事的情况。因此,教师应当指导学生通过阅读和分析实验教材,寻找、把握和理解实验项目中涉及到的理论、知识点、关键点及注意事项,并进行适当的标注、解读,将理论、操作等内容融合起来,使学生较好地了解、理解将要进行的实验内容和要求,并提出疑问和充满探讨的好奇,为实验的进行奠定良好的开端。

2.5 参考文献的查阅和应用能力

在实验的准备阶段或者撰写实验报告阶段,查阅和应用参考文献可以有效地帮助学生从不同的角度去审视所做的实验,将检索到的信息与实验教材进行互相比较和延伸、甚至跨专业进行关联,引导学生进入生动多彩的专业环境,拓宽思维和视野,获得更好的学习效果。虽然高校基本都开设有“科技写作和文献检索”、“文献检索与利用”等课程,但在实验教学中很少有教师要求学生去查阅与实验相关的文献,学生也极少主动去查阅,对文献的应用就更难得了,这种情况在低、高年级学生中都比较普遍。因为缺少专业学习和应用的需求,学生围绕实验查阅和应用参考文献的能力明显偏弱。

教师在实验前、后应对学生提出具体的文献查阅要求,作为任务安排下去,结合实验内容和环节,有针对性地指导学生进行文献查阅,既可以查阅该实验的历史和发展、实验的不同方法,材料、危险品的性质、用途和安全防范知识和措施等,也可以查阅相关应用；同时,将查阅到的文献结合实验内容提出一些应用的设想,或者将查阅到的信息应用于实验上。通过训练,使学生逐渐形成专业习惯,并由此产生相应的主动性和动力,获得一定程度的查阅和应用实验参考文献能力,更好地适应学生未来的生活、学习和工作需要。

2.6 预习报告及实验报告的撰写能力

撰写合格的预习报告及实验报告是一种十分重要的实验基础能力[8]，但学生在这2个报告上的撰写能力已经到了令人担忧的程度。究其原因,既有学生写作能力不强,也有教师要求不严、指导不到位,学生不重视等原因。在预习报告和实验报告的撰写上有一些不同的理解和提法[9]。有些人认为这两者之间是类似的,让学生分别撰写预习报告和实验报告是简单的重复,也有认为可以将两者合为一体[10]。从预习报告和实验报告的作用来看,它们是明显不同的:预习报告是在对实验教材认真阅读、理解,以及查阅了相应的参考文献的基础上撰写而成的实验准备方案,或者说是实验计划,具有明显的计划性质；实验报告则是对实验过程和结果的记录、总结和分析等内容进行撰写而成的,更倾向于突出实验总结的性质。

预习报告的撰写可以将规范与个性化相结合,规范的重点是格式、装置图、记录表格等；个性化上鼓励学生多思考、自由发挥,例如,学生可以使用简洁的文字和符号来描写实验目的、原理、步骤,将相关的参考文献内容灵活标注或插入,使用个人喜欢的表达方式突出实验的注意点、兴趣点、困惑点和思考,以及安全事故易发环节及防范措施等；用文字、符号结合流程图等方式去表达不同的实验方法。通过这些努力撰写完成预习报告,学生对将要进行的实验就会有一个比较全面的了解,对仪器设备、工具、药物等的使用规程和要点有了基本的概念,对实验中可能出现的不同情况有了一定的计划准备,从而使学生在实验中能做到目的明确、过程清晰、操作到位,尽可能得到较好的实验效果。

而实验报告的撰写应突出规范、科学、准确、清晰和整洁的要求,撰写者要有基本的文字、绘图能力,对实验涉及的专业理论、术语、符号、单位掌握较好,对实验数据的处理和使用表述准确,对实验得到的数据、现象、结果的分析科学,能提出新的实验观点或建议。在撰写时,实验目的、原理、仪器设备、材料、步骤和结果不能简单照抄教材[11],而应按照实验的真实情况如实、准确地进行描述和绘图。撰写的着重点应放在分析、讨论和建议上,可进一步加深学生对实验相关理论、内容、操作和文献的理解。肯定规范和充满见识的实验报告将令学生产生自豪感,激发出学生参与实验的愿望及动力。实验报告撰写能力的培养一定要从低年级学生抓起,教师的严格要求、专业指导必须与学生的反复练习相配合,使学生养成严谨的专业态度,推动学生的撰写能力随着学习年限而上升,获得撰写科研报告、项目报告等的基础能力。

2.7 实验的组织能力

学生的实验组织能力可以理解为学生通过科学地组织和有效地协调利用与实验密切相关的信息、仪器设备、材料和人力资源等去完成实验的能力，也可以说是一种解决问题的能力[12]。高校很少针对学生的实验组织能力进行专门的培养,学生在意识上行为上基本没有建立起对实验全过程进行组织的概念。实验组织能力的培养,对学生全方位地把握实验、处理好每一个实验步骤、协调设备和材料以及人力的配置、科学合理地安排实验时间、更好地与教师和同学互动、提高实验的完成质量等具有重要的作用,持之以恒。学生将会具有比较有效率、科学、务实、合作和善于配置资源的组织能力,使他们无论在专业上还是社会上将拥有更好的表现。

高校的实验课程,是理论和实践相融合、多领域知识交汇的综合平台,十分有利于培养学生的实验组织能力。学生实验组织能力的形成,需要教师的用心指导和学生主动地参与。教师可以在实验开始前让学生结合预习报告对实验的内容、做法、注意点进行介绍,提出完成实验的计划和综合构思,尽量做到实验时胸有成竹,组织得当；实验结束后,教师应对学生的实验组织能力表现进行点评,引导学生客观评判自身的实验组织能力,提出改进的设想和措施,使学生通过实验逐步培养出基本的实验组织能力。

2.8 实验的操作能力

学生实验基础操作能力包括:按照操作规程规范地使用仪器设备,了解实验材料的物理和化学性质并安全、规范使用,能专业准确地对实验现象进行描述、对数据进行记录和处理等。高校扩大学生规模后,由于教师面对的学生数和课时数大幅增加,工作量大[13],对学生实验操作能力的培养重视程度有所下降,同时,学生的主观愿望也不强,导致学生实验操作能力下降。因此,在实验教学中培养学生形成科学、严谨、准确、细致、清晰和注重细节等的科学态度和操作习惯,增强学生实验基础操作能力就十分的紧迫和重要。这些培养要求,必须在学生进入实验室的第一天就规范要求,实践证明,教师规范严谨的示范、讲解及纠错十分重要、有效。在实验前,教师应进行专业的操作示范,并重点演示容易出错的操作动作,引起学生注意,减少操作错误；在实验时,要求学生认真按照教师的示范、仪器设备操作规程进行,把握好每一个实验操作细节,用心观察实验现象并准确描述记录,认真准确地读取实验数据并规范记录和处理,及时发现与实验预期一致或者不一致的现象和结果,同时,教师对学生的操作及时给予指导和纠正,使学生通过一系列实验的专业训练培养出敏锐科学的动手、观察、感觉和记录能力。

3 结束语

学生实验基础能力的培养是一项将理论学习融入实践、提高学生使用知识具体解决问题能力的教学任务,事关学生学习、工作能力和社会竞争力,难度很大,实现不易。学生良好的实验基础能力的形成,需要学校、教师和学生的共同重视及努力,需要高校教师结合目前高校的实验教学条件、课程要求和学生特点进行教学[14],需要学生从实践中认识到实验基础能力对其今后发展的重要性和紧迫性而主动参与、学习,培养出既有丰富理论知识也有良好动手能力的人才。

References)

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Cultivation of college students’ basic ability of experiment

Cai Ying

(College of Science,Guangdong Ocean University, Zhanjiang 524088, China)

College students’ basic ability of experiments is one of the most important indexes for measuring college education quality and indicates the college students’ comprehensive problem-solving ability with learning knowledge. This article puts forward the strategies and suggestions about how to develop the students’ basic ability of experiments in experimental teaching on the basis of the discussion of the training contents such as students’ scientific literacy,safety awareness and skills,rule consciousness,reading and analysis,literature review and application,the writing of experimental reports,the organization and operation of experiments, etc.

college students; experimental teaching; basic ability

2015- 03- 25

蔡鹰( 1964—)，男，广西防城港，教授，处长，主要从事实验室建设与管理研究.

G642.0

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1002-4956(2015)10- 0010- 04