齊海燕 楊光敏 賀小光

長春師范大學物理學院 吉林長春 130032

面向科學教育專業(yè)的自然科學實驗平臺建設(shè)

齊海燕 楊光敏 賀小光

長春師范大學物理學院 吉林長春 130032

以科學教育專業(yè)的人才培養(yǎng)目標為出發(fā)點，建立了自然科學實驗平臺；通過優(yōu)化整合資源，加強內(nèi)涵建設(shè)，提高整體隊伍素質(zhì)，實現(xiàn)了資源利用的最大化，平臺的可持續(xù)發(fā)展。

科學教育專業(yè)；實驗平臺；建設(shè)；實踐

1 調(diào)配資源 整體優(yōu)化 奠定堅實的平臺硬件基礎(chǔ)

根據(jù)教學實際，自然科學實驗平臺主要依托物理實驗教學中心，整合物理、化學、生命科學、城市與環(huán)境科學4個學科的實驗資源，在原有先進設(shè)備(掃描電鏡、激光拉曼光譜儀、真空鍍膜機、熱重分析儀、紫外—可見吸收光譜儀等)的基礎(chǔ)上，追加投入各級各類建設(shè)經(jīng)費800萬，購置更新儀器、擴大儀器套數(shù)。硬件條件改善為師生提供了良好的實驗環(huán)境，既滿足了綜合設(shè)計性實驗、創(chuàng)新性實驗等現(xiàn)代化實驗教學的需求，又能使學生了解前沿科技動態(tài)，培養(yǎng)學生良好的科學素養(yǎng)。

由物理學院牽頭并統(tǒng)一管理，化學、生命科學、城市與環(huán)境科學3個學院協(xié)助共同建設(shè)自然科學實驗平臺。根據(jù)科學教育專業(yè)的特點，將其他3個學

院部分實驗室資源優(yōu)化共享，既提高了儀器設(shè)備的利用率，又與該專業(yè)培養(yǎng)復(fù)合應(yīng)用型人才的培養(yǎng)目標相一致。

2 精選內(nèi)容 變革方法 注重平臺的內(nèi)涵建設(shè)

自然科學實驗平臺建設(shè)之初，投入了大量資金用于實驗室條件的改善，但平臺的運行并不能單純依靠硬件條件，必須輔以完善的軟環(huán)境。以內(nèi)涵建設(shè)為手段，加大對教學理念、教學內(nèi)容、教學方法、管理機制的改革力度，使軟環(huán)境得到提升，從而做到“以軟帶硬、軟硬結(jié)合”[3]。

2.1 更新理念 精選內(nèi)容

自然科學實驗平臺以科學教育專業(yè)的人才培養(yǎng)目標為出發(fā)點，本著強化實驗基本技能、注重過程方法、提高科學素養(yǎng)為原則[4]，以培養(yǎng)實踐和自主創(chuàng)新為提升，根據(jù)教學實際，精選物理、化學、生命科學、城市與環(huán)境科學4個學科的實驗內(nèi)容，構(gòu)成4個梯度、5個模塊、6個階段的實驗平臺。4個梯度指預(yù)備實驗、基礎(chǔ)實驗、綜合實驗、自主設(shè)計實驗，由簡單到復(fù)雜、單一到綜合、循序漸進。5個模塊指物理學模塊、化學模塊、生命科學模塊、環(huán)境科學模塊、地球和空間模塊，覆蓋了培養(yǎng)方案中要求掌握的基本技能、綜合技能、現(xiàn)代實驗技術(shù)。6個階段指大學1～3年級所經(jīng)歷的6個自然學期，大學一年級上學期對應(yīng)預(yù)備實驗梯度，大學二年級對應(yīng)基礎(chǔ)實驗梯度，大學三年級上學期對應(yīng)綜合實驗梯度，下學期對應(yīng)自主設(shè)計實驗梯度。

在精選實驗內(nèi)容上，堅持保留經(jīng)典，如長度、液體密度的測量等實驗。注重交叉學科有機融合，如普通光學顯微鏡的結(jié)構(gòu)及臨時裝片的制作結(jié)合了物理和生物2門學科的相關(guān)技能。引入新技術(shù)、新方法開闊視野，如流體導(dǎo)熱系數(shù)的高精度測試引入了目前最先進的熱線法。充分激發(fā)積極性，鼓勵學生自主選題，如學生自主完成的基于IVO透明導(dǎo)電薄膜的有機電致發(fā)光器件。

1.2.2 免疫組化檢測 切片常規(guī)脫蠟，水化，將切片浸于0.01 mol/L枸櫞酸緩沖液(pH6.0)中95 ℃高壓熱修復(fù)，3%H2O2孵育10 min；滴加正常山羊血清封閉，室溫孵育；滴加兔單克隆抗PLAGL2抗體(一抗，購自英國abcam公司，濃度1∶800)，4 ℃冰箱中過夜孵育；滴加DAKO ChemMate EnVision試劑(二抗，購自美國DAKO公司，濃度1∶800)，37 ℃恒溫箱中孵育30 min；DAB顯色，蘇木精復(fù)染，梯度乙醇脫水，二甲苯透明，中性樹膠封片，鏡檢。

2.2 變革方法 多元考核

2.2.1 增加實驗室開放時段

傳統(tǒng)的實驗課教學，課前學生依靠講義或教材預(yù)習、課上教師講解指導(dǎo)、學生操作，模式單一，且效果不理想，有限學時內(nèi)為完成實驗，很多學生盲目測試數(shù)據(jù)。延長實驗室開放時間和增加開放時段后，學生可自主選取時間實地預(yù)習，結(jié)合原理熟悉實驗設(shè)備；也可以實驗后，反復(fù)操作查找失敗原因[5,6]。

2.2.2 突破實驗室有限空間

在自主設(shè)計實驗這個梯度，學生可以參與教師的助研項目、自己承擔大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目以及各類學生競賽項目，在教師指導(dǎo)下自主完成創(chuàng)新實驗[7]。充分利用實驗室的現(xiàn)有資源，打破課內(nèi)課外空間局限，提高了學生的積極性，也增進了師生之間的交流互動。

2.2.3 多種考核評價方式相結(jié)合

在預(yù)備實驗、基礎(chǔ)實驗梯度，采用平時成績、實驗操作、期末成績各占一定比例的傳統(tǒng)評價方式；在綜合實驗、自主設(shè)計實驗梯度，采用提交實驗論文、設(shè)計作品或?qū)嶒灨倪M方案等靈活的評價方式[8]。

2.3 強化管理 善抓落實

物理學院負責統(tǒng)籌安排自然科學實驗平臺的管理和運行，先后制訂了《實驗室安全管理制度》《儀器使用管理制度》《藥品使用管理制度》《實驗技術(shù)人員崗位職責》等制度守則。由物理實驗教學中心主任兼任平臺總負責人，聯(lián)合其他實驗室主任，對各實驗室及專職人員考核監(jiān)督，定期檢查實驗室安全、設(shè)備使用、教師出勤、學生反饋、環(huán)境衛(wèi)生等環(huán)節(jié)。制度健全、嚴格執(zhí)行、善抓落實，使自然科學實驗平臺的日常工作事半功倍、井然有序，獲得了廣大師生的一致認可。

3 提高素質(zhì) 定期研討 推動平臺隊伍的良性發(fā)展

平臺整體人員素質(zhì)的高低直接決定著實驗教學質(zhì)量的好壞。一支結(jié)構(gòu)合理、高素質(zhì)、高水平、相對穩(wěn)定的實驗教學隊伍是自然科學實驗平臺賴以發(fā)展的關(guān)鍵[9]。

3.1 專業(yè)化的教師隊伍

目前，自然科學實驗平臺現(xiàn)有專職人員33人，平均年齡40歲，是一支精力充沛、勇于創(chuàng)新的隊伍。

其中教授4人、副教授7人、講師11人，高級實驗師3人；實驗教師中具有博士學位的9人、碩士學位的11人(其中5名教師獲得科學教育專業(yè)相關(guān)的學位)，在讀博士5人。另外為了配合科學教育專業(yè)的人才培養(yǎng)方案，還聘請了校外專家5人。

3.2 嚴格的定時研討例會

為了實現(xiàn)自然科學實驗平臺的有效管理，促進平臺上下的溝通與合作，始終堅持每月兩次的例會研討[10]。匯總每月實驗教學中存在的問題，追蹤問題解決進度、交流實驗教學的經(jīng)驗，并定期聘請科學教育專家及一線科學課程教師進行合作研討。通過集思廣益、互動互助，不斷提出改進性的工作方案，提高平臺工作效率。

3.3 靈活的教師進修與培訓(xùn)

配合平臺的管理制度，充分調(diào)動專職人員的積極性，促進人員的良性流動，要求副高級職稱及博士學位的平臺工作人員具有半年以上的外地進修或訪學經(jīng)歷。鼓勵在職青年教師攻讀博士學位，并給予額定工作量減半的寬松政策。分期分批組織平臺工作人員參加各類設(shè)備交流培訓(xùn)，提高實驗人員的專業(yè)素質(zhì)。爭取出國進修名額，每兩年派遣1名專職人員赴歐美發(fā)達國家的研究機構(gòu)或高校學習，提高實驗人員的科研能力。

4 勇于探索 師生共創(chuàng) 確保平臺的工作實效

自然科學實驗平臺運行至今，為中小學輸送了大批科學教育本科師資，學生的實驗技能得到大幅提升，更激發(fā)了學生參與創(chuàng)新實踐的熱情。近五年，由本專業(yè)學生獨立申報的大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目達到了11項，其中國家級3項，省級5項；并獨立發(fā)表了學術(shù)論文十余篇；獲得吉林省“挑戰(zhàn)杯”大學生課外學術(shù)科技作品二等獎1項，三等獎3項。

同時，平臺的專職人員在教研、科研方面也取得了驕人的成績。由平臺專職人員主持的吉林省教育科學規(guī)劃項目6項、各類省級教改項目10余項、國家青年基金3項、吉林省科技廳青年基金3項、吉林省教育廳社科項目1項、吉林省教育廳自然科學項目13項。通過教學與科研的相互促進，帶動了整個平臺的學術(shù)氛圍，使日常實驗教學貫穿了科研創(chuàng)新的理念，加速了人才科學素養(yǎng)的提高[11]。

5 結(jié)束語

科學教育專業(yè)雖已發(fā)展15年，但依然是一個新興專業(yè)，關(guān)于這個專業(yè)的定位和課程設(shè)置仍有大量問題需要探索[12]。自然科學實驗平臺的建設(shè)正隨著專業(yè)的發(fā)展逐步完善化、規(guī)范化；下一階段，應(yīng)建立網(wǎng)絡(luò)化、信息化的實驗管理系統(tǒng)，實現(xiàn)平臺的智能化運行。

[1] 中華人民共和國教育部.基礎(chǔ)教育課程改革綱要(試行)[EB/ OL].[2001-06-08].http://www.gov.cn/gongbao/content/2002/ content_61386.htm.

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[11] 齊海燕,陳敬艷,史俊杰.以科研促教學的拔尖人才培養(yǎng)模式探索[J].才智,2015(5):70.

[12] 王海燕.貴州省高師院校科學教育專業(yè)課程設(shè)置中的一些問題與探討[D].貴陽:貴州師范大學,2007.

Construction of the Natural Science Experimental Platform for Science Education Major

Qi Haiyan, Yang Guangmin, He Xiaoguang
School of Physics, Changchun Normal University, Changchun, 130032, China

Based on the personnel training goal of science education major, Changchun Normal University has built the natural science experimental platform; through integrating resources, enhancing connotation construction, and improving the overall quality of the faculty, the university maximizes the resource utilization and ensures a sustainable development of the platform.

science education major; experimental platform; construction; practice

2016-05-10

齊海燕，碩士，講師。楊光敏，博士，副教授。賀小光，碩士，教授，物理學院院長。

2015年度全國科學教育研究規(guī)劃課題(編號：B2015-011-006)；2015年度吉林省高等教育學會高教科研課題(編號：JGJX2015D156)；2015年度長春師范大學教育教學研究課題《高校青年教師教學能力提升方式與途徑研究》(編號：201512)；2016年度吉林省教育科學規(guī)劃課題《科學教育師范生整合技術(shù)的學科教學知識(TPACK)發(fā)展研究》(編號：GH16451)；2016年度長春師范大學高等教育教學研究課題《TPACK視閾下科學教育師范生的發(fā)展現(xiàn)狀與策略研究》。