实验教学方法与手段

(四)实验教学方法与手段

1.实验技术、实验方法

在课程研究性教学改革过程中，我们注重改变以往以验证为目的的课程教学内容，培养学生全新的地学观及综合分析问题、创新性能力，加强新思维、新技术和新方法在课程教学中的应用，建立特色鲜明、科学合理、循序渐进的课程教学新体系，全面体现研究性教学课程的设计性、综合性及创新性。由于不同课程内容的差异，我们以课程的性质为依据，建立了具有特色的研究性课程教学模式。

(1)基础平台课程

地质学类的课程多是实践性、经验性都很强的学科，以往的地质类课程的教学多是以观察标本为主，以达到理解课堂中理论的阐述和验证课程中形态的描述，即以验证为教学的主要内容。根据地质学的特点，我们因课制宜，努力寻求有效的方法让学生在课程学习中获得良好的感性认识，消化理论知识，并体现课程教学的设计性、综合性及研究性。

比如，在“古生物学”课程研究性教学改革过程中，我们普遍采用结合课程内容进行综合教学，通过资料阅读，由教师引导，学生自行提出问题，自行设计解决问题的技术途径，达到提高学生分析问题、解决问题能力之目的，完成自我设计、自我解决的综合性、设计性、研究性教学过程。

在课程教学过程中安排科研性质教学实践，为学生提供基本地质素材(包括未定名化石标本及化石产地地质剖面图)，学生综合运用所学知识，采用多种方法对所提供的未定名化石标本进行鉴定，在标本鉴定的基础上，对所提供的地质剖面进行分析，最终提供化石鉴定报告和地质分析报告。

提出古生物学新近研究的热点问题进行讨论，要求内容基本正确，有新意，参考资料丰富，最终以课程论文的形式完成研究性教学的考核。

(2)特色选修课程

重视实验技术研究，实验项目选择、实验方案设计有利于启迪学生科学思维和创新意识，改进实验教学方法，建立以学生为中心的实验教学模式，形成以自主式、合作式、研究式为主的学习方式。对于本科高年级学生的选修课程，由于学生已有较好的地质学基础知识，因此具备很好的实施研究性教学改革的条件。比如，在“环境地球化学”课程教学过程中，我们就充分利用我系优良的教学科研平台，大力度地推行研究性教学改革。“环境地球化学”是20世纪60年代兴起的一个新的研究领域，近年来随着人类居住环境问题日显突出，人们环境意识的增强以及该学科研究内容不断更新和扩充，各种新成果不断涌现，显示这一学科有着广泛的应用前景和巨大的发展潜力。显然旧有的教学方法不仅不能适应于这一学科发展的需求，也有悖于当前高校创新型人才培养方针。根据本课程特点以及考虑到它是一门完成了地质学主要基础课程之后为高年级学生开设的自选课，我们将教学方向重点放在研讨、综合分析和实际动手的互动交流能力的培养上。如鉴于近年来出现的大量新成果以及信息技术的广泛应用，课程制定激发学生主观能动地利用各种资源的阶段式考核，将教师命题和学生根据学科发展自己提出问题相结合的方法设立专题，给学生更多的空间在课外利用各种渠道(图书馆、资料室和网络查询)收集与专题相关的资料，并严格按科技论文的形式撰写各种形式读书报告(学科发展综述、存在科学问题以及自己的看法与认识等等)，不仅可以培养学生独立收集阅读文献和综合分析资料的能力，而且还能锻炼科学研究的方法和技能。另外改革传统教学考核方式，改进教学方法，采取课堂讲解与讨论的互动教学方法，给学生创造上讲台的机会并充分利用多媒体技术以小组为单位对大家关心的问题和当前本学科的研究热点进行讲解答辩，锻炼学生的表达和辩解能力。此外本课程还注重开发学生实际科学研究的动手和应用能力，并在两个方面做了一些有益的尝试:一是进行模拟式科研训练，这主要通过收集前人对特定地区研究所得实际资料的收集，去除其论证和观点，给出地质背景和分析数据等，让学生根据自己的知识撰写科研论文;二是野外观察和采样以及实验室实际操作的研究过程培养。具体做法是结合本课程设计的课间野外现场教学，让学生取得第一手实际资料，并在室内研究的基础上进入我校大陆动力学国家重点实验室开展各种样品处理和测试工作，这一工作的开展基本以小组为单位并与大四年级毕业论文工作相结合，成果突出者，鼓励在正式刊物发表。

通过这种多种技能训练的研究性授课方式，使学生在有限授课学时内最大限度地掌握“环境地球化学”这门课程的学科体系、新知识、新内容和发展趋势，同时培养学生独立思考和综合分析解决问题的能力，学会解决实际问题的科研方法和基本技能，满足创新型人才培养的目的。

(3)课程实习教学

以往的课程教学实习是以认识实习为目的，教师讲解，学生被动学习。近年来，我们在10余门课程中实施课程间穿插野外实习的方法，将科研小课题、课程大作业等明显具有研究性质的教学内容溶入课程中，取得了良好效果。

比如，矿床学课程课间野外教学实习，就很好地纳入了科学研究的教学思想。矿床学课程实习教学不仅强化了课间野外实习教学，并作为该课程体系的一个重要环节，进行了新的改革与思考，主要从实践的目的性、实习内容、教学方式方法、训练学生实践能力方面进一步强化。为此，充分考虑了以下几点:

①充分利用地域优势，优选世界著名超大型金堆城斑岩钼矿床为基地，继承秦岭大剖面区域地质综合野外实习，使用矿床地质实践性教学举一反三，重温秦岭地质，加强矿床学专业化实践的训练。

②改变描述型、填鸭灌输式和传统的被动教学模式，采用现场考察研讨式、设计式教学的模式，模拟工作访问式科研活动进行教学，训练学生综合的专业素质和专业科研能力。

③进一步加强学生专业知识语言及形体表述能力的训练，以问题讨论方式调动学生之间、学生与教师间的互动性交流，引导学生独立思考，提高观察分析解决问题能力，培养过硬的科学研究作风。

矿床学是一门应用基础专业课，通过矿床野外实践，使学生学会认识和掌握矿床的野外考察、研究的程序、研究内容与工作方法、矿床学工作与研究的规范，提高综合分析的能力，为今后生产、科研工作进行方法、思路、综合能力和科研报告编写的训练，提高学生的科研能力，为本科毕业实践打下基础。

2.教学手段提高

中心重视教学手段的改进，除了在学校支持下，改善了实验室外部环境，并对实验室内部的教学条件进行改造，提高了实验室现代化水平，在实验中可通过教学录像、多媒体技术等现代教学辅助手段，引导学生独立完成实验设计，提高实验技能。

实验教学中，建立以学生为中心的实验教学模式，实验教师在学生进行实验之前，讲解实验指导书上的内容及操作的疑难点，其目的是使学生能顺利完成实验，同时调动学生独立思考和发挥学生的主动性;实验学时及仪器设备有充分的保证，有充裕的时间和仪器来完成实验，有利于培养学生动手能力;实验后，对于不合理数据需重作，培养学生严谨的科学态度，合理的、有效的试验教学方法保证了教学质量不断提高。除此还开展课堂讨论、实验竞赛、开放实验室、开展第二课堂教学活动、开展学生课外科技活动等，活跃实验教学，提高学生的学习兴趣。

实验考评方法由平时测评、小组讨论总结、实验操作、试题测验等多种方法进行，最后综合得出成绩。在考核中，严格实验成绩评定，加强实验教学过程的管理，包括实验准备、学生预习情况检查、实验过程、实验成绩评定等环节，提高实验成绩占课程总成绩的比例。对于一部分设计性实验(包括一般设计性实验与综合性设计实验)和研究性实验，可单独进行实验成绩考核与评定。尤其是进行综合性设计实验的实验课程设计，一般应安排2—3周时间，以保证实验课程设计的目的，更应进行实验成绩的单独评定。多元化实验考核方法，统筹考核实验过程与实验结果，可以激发学生实验兴趣，提高实验能力。

3.本科生创新基金的实施

中心负责地质学系大学生创新研究计划的立项和实施管理，这是中心自2003年以来对自主、创新实验教学改革的成功尝试。这项改革为大学生自主开展实验奠定了基础，也实现了大学生的创新性实验教学目标。我们设立创新基金的宗旨是:强化学生的开拓精神和创新意识，培养他们的创新思维、创业精神和实验能力，使其尽早地参与科学研究、技术开发和社会实践等课外学术科技活动，并得到基本的科研训练。创新基金的资助原则为“理实结合、突出重点、鼓励创新、注重实效”。资助办法为“自主申请、公平立项、择优资助、规范管理”。为此，我们成立了“学生创新基金管理领导小组”，对基金重要事项和基金项目资助经费进行管理。领导小组由中心领导、专家学者和教学秘书组成。领导小组的具体职责是:审定创新基金评审专家组人员组成;批准各类项目的资助金额;研究决定基金实施中的重要问题。教学秘书负责基金项目的组织、实施和日常管理工作。创新基金项目资助经费是指基金直接用于资助本科学生科学研究项目的经费。创新基金重点资助学术思想新颖、目标明确、具有创新性和探索性、研究方案可行的项目，资助范围为:

①专业性研究及创新项目;

②实验教学中的综合性、设计性、创新性实验项目;

③其他有研究与实验价值的项目。

符合下列条件的在校二、三年级本科学生均可向基金管理领导小组提出项目资助申请，按规定如实填写《学生创新基金申请书》:

①诚实、守信，具有强烈的事业心和团结协作精神;

②品学兼优，学有余力，有较强的独立思考和创新意识，对科学研究、科技活动或社会实验有浓厚的兴趣和坚强的毅力;

③成绩优秀或学有专长。

申请者可以是个人，也可以是项目小组。申请者个人不得一次同时在不同项目之间交叉申报。

申请资助的项目必须有指导教师，指导教师的职责是:

①指导申请人选择课题和组成项目研究小组;

②指导申请人形成项目研究思路，包括立项依据、已有基础和条件、研究目标、主要内容、研究的主要方法、拟解决的关键问题及研究进度和成果形式等;

③指导课题组如何开展项目研究工作，包括资料查阅、分析整理、实验调研、论文撰写等，使学生体会科学研究的真正含义，得到从事科学研究的初步训练;

④指导学生形成良好的科学研究作风和学术道德品质。

项目资助申请经中心基金专家组初评并签署意见后，报基金管理领导小组。

基金管理领导小组对专家组初评并建议立项的申请项目进行评审，确定并下达项目的资助额度。每项获准资助项目的资助额度一般在0.5万—2.0万元之间。

项目资助经费分两次拨付，首次拨付50%。项目执行过半时，项目主持人向基金管理领导小组提交项目研究进展报告，接受中期检查。中期检查合格者，拨付剩余经费;中期检查不合格者，终止项目资助。

在学生本科毕业前两月(每年5月中旬)，实施创新基金项目结题验收工作，各项目提交项目结题报告，由5—7位教授组成的专家组听取各项目15分钟的多媒体汇报，并对项目完成情况给出评价意见。2003年度，我系批准创新基金立项21项，总资助金额达10.25万元，研究领域涉及岩石学、矿物学、矿床学、地球化学、古生物学、古生态学、石油地质学、环境地质与灾害地质学、工程地质学等10余个学科领域。2004年度立项17项，投入总经费9.8万元。2005年度，批准创新基金立项18项，总资助金额达10.50万元。2006年批准创新基金立项16项，总资助金额达11.50万元。

目前，2003年度创新基金项目已全部结题，提交学术论文42篇，其中28篇已分别发表于《岩石学报(SCI源期刊)》《地质通报》《地球科学与环境学报》《西北大学学报》等学术期刊。另有3项成果分获西北大学“挑战杯”特等奖和二等奖。充分表明，创新基金计划的实施，成效十分显著，对提高本科高年级学生的创新能力，以及实现本科—硕士研究生的贯通培养有极大的推动作用。

2004年度创新基金共提交学术论文23篇，目前已有3篇论文分别发表在《科学通报(SCI源期刊)》《地质通报》和《西北大学学报》等学术期刊上，更多的论文尚在整理发表中。其中蔡耀平同学的学术论文《高家山生物群中的黄铁矿化作用》，通过近两个月的野外化石采集，对各种化石的保存状态和保存方式进行了详细的观察，并结合室内近万块化石标本的整理研究，同时辅以扫描电子显微镜测试结果，对高家山生物群的黄铁矿化作用作了探索性的研究，该研究成果发表在《Chinese Science Bulletin》和《科学通报》上，该成果已得到有关专家的广泛好评，认为对特异埋藏化石库的研究具有很好的启发作用。

2005年度的创新基金也在有条不紊的执行中，中期评估显示多数课题基本素材也收集完备，初步的测试也已完成，有些正在整理成文，准备发表。其中由本科生作为主要成员参与的论文有些已投给《科学通报》《古生物学报》等。

2006年度创新基金虽立项仅半年，但课题成员都已进行了相关的野外资料收集、样品采集，有些已有了详细分析结果。

实验教学的考试与考核鼓励创新，采取平时成绩同期末考试成绩相结合的做法。平时成绩以实验操作、实验能力、实验结果及实验报告是否准确、规范化为主要依据。实验成绩要登记、建档。

实验考核方法:“中心”制定了“平时成绩+期末成绩”和“实验操作+考试成绩”相结合的实验考核原则，各实验课可根据各自课程特点制订相应的具体考核办法。

根据学生到课情况、预习报告情况、平时实验操作情况、实验报告完成情况等进行核定，占实验总成绩30%。实验课结束后，采用口试、实验技能操作两者相结合，各占实验总成绩30%和40%。学生实验兴趣和实验能力得到显著增强。