基于“兩大振興”建設(shè)的分析化學實驗教學方法探索

凌平華

（安徽師范大學化學與材料科學學院，安徽蕪湖 241002）

“兩大振興”即學科振興和基礎(chǔ)教育振興是由本校李亞棟校長提出的，其重要的任務(wù)就是培養(yǎng)創(chuàng)新人才。對化學類專業(yè)而言，對學生創(chuàng)造力的培養(yǎng)是教學改革的方向。

分析化學實驗作為分析化學教學中的重要組成部分，是化學類相關(guān)專業(yè)的一門重要的基礎(chǔ)課程[1-2]，是強化學生對知識的掌握和理解、培養(yǎng)學生科學嚴謹?shù)膽B(tài)度、提高學生分析問題和解決問題能力的最佳途徑與方法。分析化學實驗對于學生實現(xiàn)知識和能力的轉(zhuǎn)化起著舉足輕重的作用，是分析化學理論教學與培養(yǎng)實用創(chuàng)新型人才的橋梁[3]。然而，現(xiàn)階段的教學模式已不能滿足當前社會的發(fā)展形勢和本校學科建設(shè)的需要。特別是受新冠疫情的影響，深化分析化學實驗教學改革勢在必行[4]。本文結(jié)合本校的學科發(fā)展方向及目前分析化學實驗教學存在的問題，提出了以激發(fā)和培養(yǎng)學生自主學習和創(chuàng)新能力，提高學生實際創(chuàng)新能力和綜合應用能力為目標的改革措施。

1 分析化學實驗教學的現(xiàn)狀和存在的問題

1.1 目前的教學模式忽略了學生的主體作用

當前的教學模式主要采用課堂教學模式，即教師講解實驗內(nèi)容和實驗步驟，演示儀器使用方法，然后學生做實驗并完成實驗報告，最后由老師檢查數(shù)據(jù)和對實驗報告進行評價。這種教學方式有很多弊端。

（1）模式形式單一枯燥無新意，教師與學生之間基本是“零”交流，學生懶得問，老師沒有時間問，忽略了學生的主體作用，導致學生在有限的時間內(nèi)不能深入理解知識點[5]。

（2）學生在實驗的過程中，完全按照老師的講解“照方抓藥”，即使在不清楚實驗內(nèi)容和原理的情況下，也可以順利地完成實驗。

（3）學生在實驗過程中不思考，對教師的依賴很強，導致實驗效果不佳。

（4）由于每次實驗課一位教師帶多名學生，教師不能對每個學生進行詳細的指導。在這種教學模式下，學生處于被動學習的狀態(tài)，不利于培養(yǎng)學生的積極性和創(chuàng)造性，達不到培養(yǎng)學生獨立思考和解決問題能力的目的。

1.2 目前的教學安排導致理論課和實驗課不同步

本校對實驗的安排是按照專業(yè)不同來進行的，存在嚴重的理論課和實驗課不同步的問題。有的專業(yè)是實驗課和理論課安排在同一個學期，有的專業(yè)是理論課是在上半年，實驗課在下半年。即使實驗課與理論課安排在同一個學期，實驗課往往結(jié)束了，理論課才過半。這導致學生不能及時鞏固理論知識或完全不清楚實驗課的內(nèi)容和知識點。另外，學生對實驗課不重視，部分學生覺得上實驗課就是“休息”或“放松”，不肯在預習實驗和實驗操作中認真投入。盡管教師一再強調(diào)要認真準確操作，并完成實驗報告，但學生在做實驗的過程中仍然是“怎么舒服就怎么來”。這導致在實驗過程中，學生一直在被動學習，達不到實驗教學的目的[6]。

1.3 目前的實驗教學內(nèi)容不能與學科前沿接軌

目前本校安排的基礎(chǔ)分析化學實驗中大部分為滴定實驗，設(shè)計性實驗較少，這對學生來說內(nèi)容過于枯燥，使得學生對新的儀器和知識了解甚微，不利于提高學生的積極性和主動性。另外，實驗內(nèi)容設(shè)計安排沒有“與時俱進”，學生不能及時利用所學知識來解決最新的問題，使得學生認為做實驗沒有用處，從而不利于實現(xiàn)更高層次的教學目標。對于儀器分析實驗，一個實驗只有一臺儀器，實驗儀器比較昂貴且內(nèi)部結(jié)構(gòu)復雜，大部分學生不能進行操作，學生在較短的時間內(nèi)很難解決實驗過程中遇到的問題，不利于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維和提高其創(chuàng)新能力。設(shè)計性實驗內(nèi)容有待改革，目前學校安排的兩個設(shè)計性實驗在網(wǎng)絡(luò)上有很多信息資源，這使得學生很少自己動腦去思考和設(shè)計，不利于培養(yǎng)學生的綜合能力。

1.4 實驗課程考核不規(guī)范

目前分析化學實驗的考核成績主要是根據(jù)實驗報告來進行評定，學生的操作往往被忽略。有的學生因操作不當，記錄數(shù)據(jù)不準確，但仍有一份“完美”的實驗報告。這種只根據(jù)實驗報告來考核方式，忽略了實驗課真正的意義，不利于提高學生的學習興趣和培養(yǎng)學生嚴謹?shù)目茖W態(tài)度，更不利于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力[7-8]。

2 分析化學實驗教學改革的探索思路

2.1 加強化學類專業(yè)教師“創(chuàng)新”意識，提升教師隊伍的知識、能力和素養(yǎng)

教師是實施教育的主體，學生的知識面及創(chuàng)新能力的提高與發(fā)展，在很大程度上依賴于優(yōu)秀的教師，只有教師自身擁有較強的科研能力及較高的教學素質(zhì)，才會有利于學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)?？梢酝ㄟ^國培計劃、繼續(xù)進修、自主選學、線上線下混合研修、入職培訓、教學研討、相互聽課來引導教師反思實踐，在教學實踐和反思中不斷成長，提高高校教師各方面能力，為培養(yǎng)出具有社會責任感、創(chuàng)新精神、實踐能力的時代新人做好準備。

2.2 優(yōu)化課程教學環(huán)境與內(nèi)容，提高學生實踐創(chuàng)新能力

“兩大振興”的目的是以培養(yǎng)學生素質(zhì)為主，著重培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力，將拔尖創(chuàng)新應用型人才培養(yǎng)作為未來發(fā)展的重點攻堅任務(wù)。在教學環(huán)境上，依托國家教育新基建，提供全流程、全過程、全場景的技術(shù)支撐，將線上與線下相結(jié)合，這樣每個學生都能看到操作步驟，同時結(jié)合視頻，教師對操作要點、注意事項以及實驗現(xiàn)象進行講解。通過這種方式可以改變學生被動接受的局面，同時解決了現(xiàn)場教學中、場地小、儀器少的限制。

改變課前預習實驗的方法?，F(xiàn)在的預習方法有很大的弊端，學生的預習報告寫得很好，但做實驗時對實驗內(nèi)容仍不清楚。針對這一情況，實驗前可以采用微課、微視頻等方式讓學生觀看，同時讓學生在線討論，教師對學生進行提問，以便于了解和檢查學生的預習情況。

精選實驗教學內(nèi)容，強化創(chuàng)新能力培養(yǎng)。結(jié)合最新研究成果和學科發(fā)展方向設(shè)計探索性實驗（如食品中農(nóng)藥殘留的檢測，奶類產(chǎn)品中金色葡萄球菌的檢測），讓學生提前查閱資料，探討實驗內(nèi)容，加深學生對科學研究的理解，通過在實際中解決問題來激發(fā)和培養(yǎng)學生自主學習和創(chuàng)新能力，增強學生對科技創(chuàng)新發(fā)展的反應能力和創(chuàng)造潛力。教師在講授實驗時，可以結(jié)合實際生活中的示例來豐富實驗內(nèi)容，從而激發(fā)學生的學習興趣，讓學生主動發(fā)現(xiàn)分析化學實驗與日常生活之間的關(guān)系，從而促進學生學以致用。

此外，充分利用學校良好的實驗平臺，如“功能分子固體教育部重點實驗室”“化學生物傳感安徽省高校重點實驗室”和“化學國家級實驗教學示范中心”，結(jié)合分析化學科研前沿，對綜合實驗進行改革，讓學生了解科研前沿，并鼓勵學生到科研實驗室進行課外活動，從而培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力。

2.3 采用“科教融合”+討論的模式進行教學

在教學的過程中，精選教學內(nèi)容，結(jié)合國內(nèi)外分析化學領(lǐng)域的前沿科研成果，以此為背景對實驗內(nèi)容進行講解。例如在講授“環(huán)境水質(zhì)綜合分析-電化學測水中酚”這一實驗時，可以通過講解目前商品化的葡萄糖傳感器（糖尿病用）、DNA 測序儀、煙道報警器和無人機來講授傳感器的定義和原理，使得知識點不再那么抽象，讓學生深刻地記住知識點。同時，讓學生了解傳感器在生物、醫(yī)學、環(huán)境監(jiān)測、食品、醫(yī)藥及國家安全利用等方面有著重要的應用價值。通過這些案例，將科研的宗旨、方法和成果融入實驗教學中，不僅可更好地培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識和能力，增強學生對專業(yè)知識的掌握，而且可以培養(yǎng)學生的社會責任感和使命擔當。另一方面，采用討論的模式對教學內(nèi)容進行傳授，學生自由分組，采用匯報或小論文的方式對實驗內(nèi)容進行交流和討論。這樣可以激發(fā)學生學習的積極性，提升學生的綜合能力，也有助于實驗課程的考核。

2.4 利用人工智能和大數(shù)據(jù)，構(gòu)建技術(shù)支撐下實驗考核評價新樣態(tài)和新形式

在“以實踐能力為導向”的本科人才培養(yǎng)目標引領(lǐng)下，確定考核標準，從而對學生的實踐創(chuàng)新能力形成評價，把握學生實踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)的效果。分析化學實驗教學質(zhì)量的評價體系應堅持從實際出發(fā)，注重以人為本，可以采用學生自評、互評等方法。在實驗過程中加入“回答問題分”“課堂提問分”等鼓勵學生思考問題能力，提高學生的思維能力。也可以利用人工智能和大數(shù)據(jù)，改進結(jié)果評價、強化過程評價、探索增值評價、健全綜合評價[9-10]；另一方面，大數(shù)據(jù)能夠提供更為全面、系統(tǒng)的教育評價，促進學生成長成才。

2.5 探索構(gòu)建產(chǎn)學研用多要素融合，著力培育創(chuàng)新素養(yǎng)

分析化學實驗要大力發(fā)展素質(zhì)教育，不斷提高學生綜合素質(zhì)。通過搭建“校內(nèi)+校外”“課內(nèi)+課外”兩個平臺，在傳授學生專業(yè)知識的同時，加強學生實踐能力和崗位技能的培養(yǎng)，全面提升學生的競爭力。從實際問題出發(fā)，加強科學教育，抓好實驗教學和科普活動，開展人工智能教育，提高學生信息素養(yǎng)，激發(fā)科學興趣，培養(yǎng)創(chuàng)新精神，增強實踐能力。

3 結(jié)束語

在新時代以及“兩大振興”的背景下，分析化學實驗應注重專業(yè)改革，解決化學教育中理論與實踐脫節(jié)的問題，著眼于努力全面提高人才自主培養(yǎng)質(zhì)量，著力造就拔尖創(chuàng)新應用型人才模式的探索和實踐。在培養(yǎng)學生扎實掌握化學專業(yè)基礎(chǔ)知識的基礎(chǔ)上，注重多學科融合，高水平科教融匯和產(chǎn)教融合，鍛造學生扎實的能力和素質(zhì)。實行數(shù)字化教學，強化數(shù)字素養(yǎng)和創(chuàng)新能力培養(yǎng)，激發(fā)和培養(yǎng)學生自主學習和創(chuàng)新能力。