基于“两大振兴”建设的分析化学实验教学方法探索

凌平华

（安徽师范大学化学与材料科学学院，安徽芜湖 241002）

“两大振兴”即学科振兴和基础教育振兴是由本校李亚栋校长提出的，其重要的任务就是培养创新人才。对化学类专业而言，对学生创造力的培养是教学改革的方向。

分析化学实验作为分析化学教学中的重要组成部分，是化学类相关专业的一门重要的基础课程[1-2]，是强化学生对知识的掌握和理解、培养学生科学严谨的态度、提高学生分析问题和解决问题能力的最佳途径与方法。分析化学实验对于学生实现知识和能力的转化起着举足轻重的作用，是分析化学理论教学与培养实用创新型人才的桥梁[3]。然而，现阶段的教学模式已不能满足当前社会的发展形势和本校学科建设的需要。特别是受新冠疫情的影响，深化分析化学实验教学改革势在必行[4]。本文结合本校的学科发展方向及目前分析化学实验教学存在的问题，提出了以激发和培养学生自主学习和创新能力，提高学生实际创新能力和综合应用能力为目标的改革措施。

1 分析化学实验教学的现状和存在的问题

1.1 目前的教学模式忽略了学生的主体作用

当前的教学模式主要采用课堂教学模式，即教师讲解实验内容和实验步骤，演示仪器使用方法，然后学生做实验并完成实验报告，最后由老师检查数据和对实验报告进行评价。这种教学方式有很多弊端。

（1）模式形式单一枯燥无新意，教师与学生之间基本是“零”交流，学生懒得问，老师没有时间问，忽略了学生的主体作用，导致学生在有限的时间内不能深入理解知识点[5]。

（2）学生在实验的过程中，完全按照老师的讲解“照方抓药”，即使在不清楚实验内容和原理的情况下，也可以顺利地完成实验。

（3）学生在实验过程中不思考，对教师的依赖很强，导致实验效果不佳。

（4）由于每次实验课一位教师带多名学生，教师不能对每个学生进行详细的指导。在这种教学模式下，学生处于被动学习的状态，不利于培养学生的积极性和创造性，达不到培养学生独立思考和解决问题能力的目的。

1.2 目前的教学安排导致理论课和实验课不同步

本校对实验的安排是按照专业不同来进行的，存在严重的理论课和实验课不同步的问题。有的专业是实验课和理论课安排在同一个学期，有的专业是理论课是在上半年，实验课在下半年。即使实验课与理论课安排在同一个学期，实验课往往结束了，理论课才过半。这导致学生不能及时巩固理论知识或完全不清楚实验课的内容和知识点。另外，学生对实验课不重视，部分学生觉得上实验课就是“休息”或“放松”，不肯在预习实验和实验操作中认真投入。尽管教师一再强调要认真准确操作，并完成实验报告，但学生在做实验的过程中仍然是“怎么舒服就怎么来”。这导致在实验过程中，学生一直在被动学习，达不到实验教学的目的[6]。

1.3 目前的实验教学内容不能与学科前沿接轨

目前本校安排的基础分析化学实验中大部分为滴定实验，设计性实验较少，这对学生来说内容过于枯燥，使得学生对新的仪器和知识了解甚微，不利于提高学生的积极性和主动性。另外，实验内容设计安排没有“与时俱进”，学生不能及时利用所学知识来解决最新的问题，使得学生认为做实验没有用处，从而不利于实现更高层次的教学目标。对于仪器分析实验，一个实验只有一台仪器，实验仪器比较昂贵且内部结构复杂，大部分学生不能进行操作，学生在较短的时间内很难解决实验过程中遇到的问题，不利于培养学生的创新思维和提高其创新能力。设计性实验内容有待改革，目前学校安排的两个设计性实验在网络上有很多信息资源，这使得学生很少自己动脑去思考和设计，不利于培养学生的综合能力。

1.4 实验课程考核不规范

目前分析化学实验的考核成绩主要是根据实验报告来进行评定，学生的操作往往被忽略。有的学生因操作不当，记录数据不准确，但仍有一份“完美”的实验报告。这种只根据实验报告来考核方式，忽略了实验课真正的意义，不利于提高学生的学习兴趣和培养学生严谨的科学态度，更不利于培养学生的创新能力[7-8]。

2 分析化学实验教学改革的探索思路

2.1 加强化学类专业教师“创新”意识，提升教师队伍的知识、能力和素养

教师是实施教育的主体，学生的知识面及创新能力的提高与发展，在很大程度上依赖于优秀的教师，只有教师自身拥有较强的科研能力及较高的教学素质，才会有利于学生创新能力的培养。可以通过国培计划、继续进修、自主选学、线上线下混合研修、入职培训、教学研讨、相互听课来引导教师反思实践，在教学实践和反思中不断成长，提高高校教师各方面能力，为培养出具有社会责任感、创新精神、实践能力的时代新人做好准备。

2.2 优化课程教学环境与内容，提高学生实践创新能力

“两大振兴”的目的是以培养学生素质为主，着重培养学生的创新精神和创新能力，将拔尖创新应用型人才培养作为未来发展的重点攻坚任务。在教学环境上，依托国家教育新基建，提供全流程、全过程、全场景的技术支撑，将线上与线下相结合，这样每个学生都能看到操作步骤，同时结合视频，教师对操作要点、注意事项以及实验现象进行讲解。通过这种方式可以改变学生被动接受的局面，同时解决了现场教学中、场地小、仪器少的限制。

改变课前预习实验的方法。现在的预习方法有很大的弊端，学生的预习报告写得很好，但做实验时对实验内容仍不清楚。针对这一情况，实验前可以采用微课、微视频等方式让学生观看，同时让学生在线讨论，教师对学生进行提问，以便于了解和检查学生的预习情况。

精选实验教学内容，强化创新能力培养。结合最新研究成果和学科发展方向设计探索性实验（如食品中农药残留的检测，奶类产品中金色葡萄球菌的检测），让学生提前查阅资料，探讨实验内容，加深学生对科学研究的理解，通过在实际中解决问题来激发和培养学生自主学习和创新能力，增强学生对科技创新发展的反应能力和创造潜力。教师在讲授实验时，可以结合实际生活中的示例来丰富实验内容，从而激发学生的学习兴趣，让学生主动发现分析化学实验与日常生活之间的关系，从而促进学生学以致用。

此外，充分利用学校良好的实验平台，如“功能分子固体教育部重点实验室”“化学生物传感安徽省高校重点实验室”和“化学国家级实验教学示范中心”，结合分析化学科研前沿，对综合实验进行改革，让学生了解科研前沿，并鼓励学生到科研实验室进行课外活动，从而培养学生的创新思维和创新能力。

2.3 采用“科教融合”+讨论的模式进行教学

在教学的过程中，精选教学内容，结合国内外分析化学领域的前沿科研成果，以此为背景对实验内容进行讲解。例如在讲授“环境水质综合分析-电化学测水中酚”这一实验时，可以通过讲解目前商品化的葡萄糖传感器（糖尿病用）、DNA 测序仪、烟道报警器和无人机来讲授传感器的定义和原理，使得知识点不再那么抽象，让学生深刻地记住知识点。同时，让学生了解传感器在生物、医学、环境监测、食品、医药及国家安全利用等方面有着重要的应用价值。通过这些案例，将科研的宗旨、方法和成果融入实验教学中，不仅可更好地培养学生的创新意识和能力，增强学生对专业知识的掌握，而且可以培养学生的社会责任感和使命担当。另一方面，采用讨论的模式对教学内容进行传授，学生自由分组，采用汇报或小论文的方式对实验内容进行交流和讨论。这样可以激发学生学习的积极性，提升学生的综合能力，也有助于实验课程的考核。

2.4 利用人工智能和大数据，构建技术支撑下实验考核评价新样态和新形式

在“以实践能力为导向”的本科人才培养目标引领下，确定考核标准，从而对学生的实践创新能力形成评价，把握学生实践创新能力培养的效果。分析化学实验教学质量的评价体系应坚持从实际出发，注重以人为本，可以采用学生自评、互评等方法。在实验过程中加入“回答问题分”“课堂提问分”等鼓励学生思考问题能力，提高学生的思维能力。也可以利用人工智能和大数据，改进结果评价、强化过程评价、探索增值评价、健全综合评价[9-10]；另一方面，大数据能够提供更为全面、系统的教育评价，促进学生成长成才。

2.5 探索构建产学研用多要素融合，着力培育创新素养

分析化学实验要大力发展素质教育，不断提高学生综合素质。通过搭建“校内+校外”“课内+课外”两个平台，在传授学生专业知识的同时，加强学生实践能力和岗位技能的培养，全面提升学生的竞争力。从实际问题出发，加强科学教育，抓好实验教学和科普活动，开展人工智能教育，提高学生信息素养，激发科学兴趣，培养创新精神，增强实践能力。

3 结束语

在新时代以及“两大振兴”的背景下，分析化学实验应注重专业改革，解决化学教育中理论与实践脱节的问题，着眼于努力全面提高人才自主培养质量，着力造就拔尖创新应用型人才模式的探索和实践。在培养学生扎实掌握化学专业基础知识的基础上，注重多学科融合，高水平科教融汇和产教融合，锻造学生扎实的能力和素质。实行数字化教学，强化数字素养和创新能力培养，激发和培养学生自主学习和创新能力。