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[!--downpath--]近年來，數(shù)學教學部深入研究應用型人才內(nèi)涵，不斷踐行以中學生為中心、以能力培養(yǎng)為目標的教育理念，將改革實踐貫穿于實驗課程的全過程，建立了“基礎-綜合-開放”分支層次的實驗教學體系。 在教學中，實踐“問題啟發(fā)式”和“結(jié)對課堂”的教學技巧； 自主研發(fā)“3D虛擬仿真系統(tǒng)”，創(chuàng)新教學方法； 建設豐富的教學資源庫； 與課程同步成立課外興趣小組，組織參加各種競賽，加強中學生創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)； 建立基于能力的評估模型； 研究思想政治課與實驗課的有機結(jié)合。 通過上述改革，將傳統(tǒng)的灌輸式課堂轉(zhuǎn)變?yōu)閷υ捠秸n堂，將封閉式課堂轉(zhuǎn)變?yōu)殚_放式課堂，將知行合一轉(zhuǎn)變?yōu)橹泻弦唬M而實現(xiàn)知識課堂的轉(zhuǎn)變。變身能力課堂，讓中學生獲得“知識、能力、素質(zhì)”三合一綜合訓練大學物理實驗(第一冊)，重點發(fā)揮化學實驗班的作用。
圖1 “基礎-綜合-開放”分層實驗教學體系
01
在基礎化學實驗中
“知識、能力、素質(zhì)”培訓
在化學實驗教學體系中，基礎化學實驗是培養(yǎng)綜合能力和創(chuàng)新能力的前提。 在設計課程時，分析每個實驗的知識、能力、素質(zhì)培養(yǎng)要點，并將其與實驗教學的各個環(huán)節(jié)融為一體，做到日常培養(yǎng)與“知識、能力、素質(zhì)”培養(yǎng)的統(tǒng)一。
知識修養(yǎng)水平
設計制作3D虛擬仿真軟件，可以觀察儀器的外部和內(nèi)部結(jié)構(gòu)，解決實驗預覽時只有文字介紹，看不到實際物體的問題，也可以用來練習實驗操作流程。 構(gòu)建多元實驗視頻資源庫，針對每個實驗重點、難點深挖課程思政要素，制作適合中學生課外學習的微視頻。
圖2 3D虛擬仿真軟件
能力發(fā)展水平
建立以能力為導向的問題激發(fā)教學模式，瞄準應用型人才培養(yǎng)需求，建立以中學生為中心的實驗課程教學，課程思政一體化，“知識、能力、素養(yǎng)”融為一體滲透到教學的各個方面。
圖3 能力發(fā)展關系圖
識字水平培養(yǎng)
實驗質(zhì)量、動手能力和創(chuàng)新意識將對中學生今后的學習、工作乃至生活產(chǎn)生深遠的影響。 基礎化學實驗課程要求每個中學生獨立完成預習、操作和數(shù)據(jù)處理三個環(huán)節(jié)，可以充分發(fā)揮和培養(yǎng)中學生的獨立思考能力和意識。 特別是很多化學實驗儀器調(diào)節(jié)起來比較困難，需要花費大量的時間來操作。 通過這種訓練，可以培養(yǎng)中學生面對困難、堅持不懈的實驗精神，從而提高實驗質(zhì)量。 此外大學物理實驗(第一冊)，實驗室氛圍建設也為人才培養(yǎng)提供環(huán)境支撐。
圖4 識字培養(yǎng)
經(jīng)過多年的實踐檢驗，以“問題啟發(fā)”為核心的基礎化學實驗教學體系逐漸形成。 本課程將于2021年獲批山東省一流課程，為應用型人才培養(yǎng)目標奠定堅實基礎。
圖5 山東省批準的一流課程文獻
02
高級技能培訓—綜合設計化學實驗
以培養(yǎng)中學生綜合運用所學知識分析和解決實際問題的能力、開放的思維和創(chuàng)新意識。 實驗室根據(jù)中學生的專業(yè)特點，根據(jù)中學生的興趣設置熱學、熱學、光學、熱學模塊。 每個模塊都由一系列實驗組成。 中學生可以根據(jù)自己的興趣選擇相應的模塊。 學習基于研究的學習技能。
圖6 綜合設計實驗框架圖
03
項目培訓-開放化學實驗
中學生具備基本的實踐能力，經(jīng)過系統(tǒng)的技能訓練，可以通過項目訓練進一步提高創(chuàng)新能力，根據(jù)中學生專業(yè)設置項目：（1）以示范實驗裝置制作為主的開放項目針對經(jīng)濟類、管理類、工程類中學生，致力于培養(yǎng)中學生的動手能力，提高科學素質(zhì)； （2）為文科學生提供設備改進、實用小制作和科研項目，致力于培養(yǎng)中學生的創(chuàng)新能力和科學精神。
在選題時，根據(jù)基本的實驗技能和技能來擴展現(xiàn)有的內(nèi)容：如改進現(xiàn)有的實驗儀器、采用新的方法檢測某個數(shù)學量等。該項目需要中學生查閱大量的資料，自己設計實驗方案，最后采購零部件完成儀器的組裝和調(diào)試，是有一定挑戰(zhàn)的。 通過完整項目的制作，中學生可以掌握研究性學習的方法。 為保持選題的創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)性，除少數(shù)選題不斷拓展外，其余均為新選題。
圖7 查看信息
圖8 電路分析與討論
圖9 模型加工制作
04
創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)——學科競賽
中學生通過“基礎—綜合—開放”分級實驗教學體系的訓練后，已初步具備了創(chuàng)新工作的條件。 在此基礎上，教師和中學生利用課外時間構(gòu)建和拓展項目功能，培養(yǎng)中學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)意識。
2021年是研究性學習培養(yǎng)模式實施的元年。 數(shù)學教學部從開放實驗中評選出3個項目參加省高校生物化學實驗競賽，最終獲得國家級二等獎1項、三等獎2項。 良好的結(jié)果。
圖8 師生暑假備戰(zhàn)
圖9 2021年全省大學生生物化學實驗競賽獲獎名單
圖10 2021年省高校生物化學實驗競賽獲獎證書
2022年是研究性學習培養(yǎng)模式實施的第二年，在總結(jié)經(jīng)驗的基礎上完成了培養(yǎng)方案的進一步優(yōu)化和建設。 數(shù)學教學部選派23位朋友參加全省大學生生物化學實驗競賽，參賽作品全部來自公開實驗。 朱有章、劉慧玲、趙云芳、雷玉明、李玉新、趙麗華、劉兆梅等多名班主任自愿放棄假期，組成輔導小組為中學生提供輔導。
圖11 暑假周末教師工作情況
備戰(zhàn)期間，中學生的表現(xiàn)也讓人驚喜。 很多玩家還是大一、中學生。 他們犧牲假期時間，全身心投入到課題的研究中。 有的根據(jù)課題要求設計自己的實驗方案，并在團隊中發(fā)揮帶頭作用； 自學了一些仿真軟件和算法，并進行了實驗數(shù)值模擬； 材料準備問題……同學們整體營造了一種奮發(fā)向上的學習氛圍。 我院管理系2021級中學生孫云佳通過化學實驗課程的學習，對化學產(chǎn)生了濃厚的興趣。 她說：“作為一名工科中學生，化學實驗比賽讓我進一步提高了獨立思考能力和動手操作能力，極大地提高了我對未來大學學習的信心，也激勵了我。”以獨特的力量前進。”
在朋友們和老師們的努力下，2022年省大學生生物化學實驗大賽榮獲國家級二等獎2項、三等獎2項、優(yōu)秀獎1項，創(chuàng)歷史最好成績。
圖12 2022年全省大學生生物化學實驗競賽獲獎名單
圖13 2022年全省大學生生物化學實驗競賽獲獎證書
取得這樣的成績后，教學團隊開始思考如何在提高中學生實踐能力的前提下提高應用型人才培養(yǎng)質(zhì)量，提出了基于開放實驗和研究性學習的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)培養(yǎng)模式方法。 。 從實際問題中發(fā)現(xiàn)項目，用科學研究的方法來解決。 在這一思路指導下，“挑戰(zhàn)杯”的籌劃工作于2022年底啟動，經(jīng)過多輪論證，推薦參賽作品3件，其中2件進入省賽答辯階段。 最終，“基于穩(wěn)態(tài)模型的穩(wěn)態(tài)分析：半導體加熱在人體器官保存中的應用研究”榮獲省賽銀獎，“基于數(shù)學模型的實驗系統(tǒng)開發(fā)與設計”獲得省賽銀獎。 《模擬》獲省賽二等獎。 八年來最好成績。
圖14 參加2023年廣東省大學生課外學術科技作品大賽
圖15 2023年四川省大學生課外學術科技作品大賽獲獎證書
五年來，數(shù)學系在中學生創(chuàng)新活動中取得的成績并非偶然，而是各方共同努力的結(jié)果：學校對開放實驗方向的指導和支持，中學生的無私奮斗。 數(shù)學系堅持“以中學生為中心”的教學理念和9年的經(jīng)驗積累。面對現(xiàn)在的新形勢，數(shù)學教學部將繼續(xù)推進教學改革，加強班主任建設提高中學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力，為提高應用型人才培養(yǎng)質(zhì)量不斷探索。