基于“兩大振興”建設(shè)的分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法探索

凌平華

（安徽師范大學(xué)化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院，安徽蕪湖 241002）

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

分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)作為分析化學(xué)教學(xué)中的重要組成部分，是化學(xué)類相關(guān)專業(yè)的一門重要的基礎(chǔ)課程[1-2]，是強(qiáng)化學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握和理解、培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度、提高學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題能力的最佳途徑與方法。分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)對(duì)于學(xué)生實(shí)現(xiàn)知識(shí)和能力的轉(zhuǎn)化起著舉足輕重的作用，是分析化學(xué)理論教學(xué)與培養(yǎng)實(shí)用創(chuàng)新型人才的橋梁[3]。然而，現(xiàn)階段的教學(xué)模式已不能滿足當(dāng)前社會(huì)的發(fā)展形勢(shì)和本校學(xué)科建設(shè)的需要。特別是受新冠疫情的影響，深化分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革勢(shì)在必行[4]。本文結(jié)合本校的學(xué)科發(fā)展方向及目前分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的問(wèn)題，提出了以激發(fā)和培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和創(chuàng)新能力，提高學(xué)生實(shí)際創(chuàng)新能力和綜合應(yīng)用能力為目標(biāo)的改革措施。

1 分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)狀和存在的問(wèn)題

1.1 目前的教學(xué)模式忽略了學(xué)生的主體作用

當(dāng)前的教學(xué)模式主要采用課堂教學(xué)模式，即教師講解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)步驟，演示儀器使用方法，然后學(xué)生做實(shí)驗(yàn)并完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告，最后由老師檢查數(shù)據(jù)和對(duì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告進(jìn)行評(píng)價(jià)。這種教學(xué)方式有很多弊端。

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

（2）學(xué)生在實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，完全按照老師的講解“照方抓藥”，即使在不清楚實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和原理的情況下，也可以順利地完成實(shí)驗(yàn)。

（3）學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中不思考，對(duì)教師的依賴很強(qiáng)，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)效果不佳。

（4）由于每次實(shí)驗(yàn)課一位教師帶多名學(xué)生，教師不能對(duì)每個(gè)學(xué)生進(jìn)行詳細(xì)的指導(dǎo)。在這種教學(xué)模式下，學(xué)生處于被動(dòng)學(xué)習(xí)的狀態(tài)，不利于培養(yǎng)學(xué)生的積極性和創(chuàng)造性，達(dá)不到培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考和解決問(wèn)題能力的目的。

1.2 目前的教學(xué)安排導(dǎo)致理論課和實(shí)驗(yàn)課不同步

本校對(duì)實(shí)驗(yàn)的安排是按照專業(yè)不同來(lái)進(jìn)行的，存在嚴(yán)重的理論課和實(shí)驗(yàn)課不同步的問(wèn)題。有的專業(yè)是實(shí)驗(yàn)課和理論課安排在同一個(gè)學(xué)期，有的專業(yè)是理論課是在上半年，實(shí)驗(yàn)課在下半年。即使實(shí)驗(yàn)課與理論課安排在同一個(gè)學(xué)期，實(shí)驗(yàn)課往往結(jié)束了，理論課才過(guò)半。這導(dǎo)致學(xué)生不能及時(shí)鞏固理論知識(shí)或完全不清楚實(shí)驗(yàn)課的內(nèi)容和知識(shí)點(diǎn)。另外，學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)課不重視，部分學(xué)生覺得上實(shí)驗(yàn)課就是“休息”或“放松”，不肯在預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)操作中認(rèn)真投入。盡管教師一再?gòu)?qiáng)調(diào)要認(rèn)真準(zhǔn)確操作，并完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告，但學(xué)生在做實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中仍然是“怎么舒服就怎么來(lái)”。這導(dǎo)致在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，學(xué)生一直在被動(dòng)學(xué)習(xí)，達(dá)不到實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目的[6]。

1.3 目前的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容不能與學(xué)科前沿接軌

目前本校安排的基礎(chǔ)分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)中大部分為滴定實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)較少，這對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)內(nèi)容過(guò)于枯燥，使得學(xué)生對(duì)新的儀器和知識(shí)了解甚微，不利于提高學(xué)生的積極性和主動(dòng)性。另外，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)計(jì)安排沒有“與時(shí)俱進(jìn)”，學(xué)生不能及時(shí)利用所學(xué)知識(shí)來(lái)解決最新的問(wèn)題，使得學(xué)生認(rèn)為做實(shí)驗(yàn)沒有用處，從而不利于實(shí)現(xiàn)更高層次的教學(xué)目標(biāo)。對(duì)于儀器分析實(shí)驗(yàn)，一個(gè)實(shí)驗(yàn)只有一臺(tái)儀器，實(shí)驗(yàn)儀器比較昂貴且內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，大部分學(xué)生不能進(jìn)行操作，學(xué)生在較短的時(shí)間內(nèi)很難解決實(shí)驗(yàn)過(guò)程中遇到的問(wèn)題，不利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和提高其創(chuàng)新能力。設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容有待改革，目前學(xué)校安排的兩個(gè)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)在網(wǎng)絡(luò)上有很多信息資源，這使得學(xué)生很少自己動(dòng)腦去思考和設(shè)計(jì)，不利于培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力。

1.4 實(shí)驗(yàn)課程考核不規(guī)范

目前分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)的考核成績(jī)主要是根據(jù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告來(lái)進(jìn)行評(píng)定，學(xué)生的操作往往被忽略。有的學(xué)生因操作不當(dāng)，記錄數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，但仍有一份“完美”的實(shí)驗(yàn)報(bào)告。這種只根據(jù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告來(lái)考核方式，忽略了實(shí)驗(yàn)課真正的意義，不利于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，更不利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力[7-8]。

2 分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的探索思路

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

教師是實(shí)施教育的主體，學(xué)生的知識(shí)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?yè)碛休^強(qiáng)的科研能力及較高的教學(xué)素質(zhì)，才會(huì)有利于學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。可以通過(guò)國(guó)培計(jì)劃、繼續(xù)進(jìn)修、自主選學(xué)、線上線下混合研修、入職培訓(xùn)、教學(xué)研討、相互聽課來(lái)引導(dǎo)教師反思實(shí)踐，在教學(xué)實(shí)踐和反思中不斷成長(zhǎng)，提高高校教師各方面能力，為培養(yǎng)出具有社會(huì)責(zé)任感、創(chuàng)新精神、實(shí)踐能力的時(shí)代新人做好準(zhǔn)備。

2.2 優(yōu)化課程教學(xué)環(huán)境與內(nèi)容，提高學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力

“兩大振興”的目的是以培養(yǎng)學(xué)生素質(zhì)為主，著重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力，將拔尖創(chuàng)新應(yīng)用型人才培養(yǎng)作為未來(lái)發(fā)展的重點(diǎn)攻堅(jiān)任務(wù)。在教學(xué)環(huán)境上，依托國(guó)家教育新基建，提供全流程、全過(guò)程、全場(chǎng)景的技術(shù)支撐，將線上與線下相結(jié)合，這樣每個(gè)學(xué)生都能看到操作步驟，同時(shí)結(jié)合視頻，教師對(duì)操作要點(diǎn)、注意事項(xiàng)以及實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行講解。通過(guò)這種方式可以改變學(xué)生被動(dòng)接受的局面，同時(shí)解決了現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)中、場(chǎng)地小、儀器少的限制。

改變課前預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)的方法?，F(xiàn)在的預(yù)習(xí)方法有很大的弊端，學(xué)生的預(yù)習(xí)報(bào)告寫得很好，但做實(shí)驗(yàn)時(shí)對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容仍不清楚。針對(duì)這一情況，實(shí)驗(yàn)前可以采用微課、微視頻等方式讓學(xué)生觀看，同時(shí)讓學(xué)生在線討論，教師對(duì)學(xué)生進(jìn)行提問(wèn)，以便于了解和檢查學(xué)生的預(yù)習(xí)情況。

精選實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，強(qiáng)化創(chuàng)新能力培養(yǎng)。結(jié)合最新研究成果和學(xué)科發(fā)展方向設(shè)計(jì)探索性實(shí)驗(yàn)（如食品中農(nóng)藥殘留的檢測(cè)，奶類產(chǎn)品中金色葡萄球菌的檢測(cè)），讓學(xué)生提前查閱資料，探討實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，加深學(xué)生對(duì)科學(xué)研究的理解，通過(guò)在實(shí)際中解決問(wèn)題來(lái)激發(fā)和培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和創(chuàng)新能力，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)科技創(chuàng)新發(fā)展的反應(yīng)能力和創(chuàng)造潛力。教師在講授實(shí)驗(yàn)時(shí)，可以結(jié)合實(shí)際生活中的示例來(lái)豐富實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生主動(dòng)發(fā)現(xiàn)分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)與日常生活之間的關(guān)系，從而促進(jìn)學(xué)生學(xué)以致用。

此外，充分利用學(xué)校良好的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，如“功能分子固體教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”“化學(xué)生物傳感安徽省高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”和“化學(xué)國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心”，結(jié)合分析化學(xué)科研前沿，對(duì)綜合實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改革，讓學(xué)生了解科研前沿，并鼓勵(lì)學(xué)生到科研實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行課外活動(dòng)，從而培養(yǎng)學(xué)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(jìn)行教學(xué)

在教學(xué)的過(guò)程中，精選教學(xué)內(nèi)容，結(jié)合國(guó)內(nèi)外分析化學(xué)領(lǐng)域的前沿科研成果，以此為背景對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行講解。例如在講授“環(huán)境水質(zhì)綜合分析-電化學(xué)測(cè)水中酚”這一實(shí)驗(yàn)時(shí)，可以通過(guò)講解目前商品化的葡萄糖傳感器（糖尿病用）、DNA 測(cè)序儀、煙道報(bào)警器和無(wú)人機(jī)來(lái)講授傳感器的定義和原理，使得知識(shí)點(diǎn)不再那么抽象，讓學(xué)生深刻地記住知識(shí)點(diǎn)。同時(shí)，讓學(xué)生了解傳感器在生物、醫(yī)學(xué)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、食品、醫(yī)藥及國(guó)家安全利用等方面有著重要的應(yīng)用價(jià)值。通過(guò)這些案例，將科研的宗旨、方法和成果融入實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，不僅可更好地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和能力，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)專業(yè)知識(shí)的掌握，而且可以培養(yǎng)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感和使命擔(dān)當(dāng)。另一方面，采用討論的模式對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行傳授，學(xué)生自由分組，采用匯報(bào)或小論文的方式對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行交流和討論。這樣可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，提升學(xué)生的綜合能力，也有助于實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)考核評(píng)價(jià)新樣態(tài)和新形式

在“以實(shí)踐能力為導(dǎo)向”的本科人才培養(yǎng)目標(biāo)引領(lǐng)下，確定考核標(biāo)準(zhǔn)，從而對(duì)學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力形成評(píng)價(jià)，把握學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)的效果。分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量的評(píng)價(jià)體系應(yīng)堅(jiān)持從實(shí)際出發(fā)，注重以人為本，可以采用學(xué)生自評(píng)、互評(píng)等方法。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中加入“回答問(wèn)題分”“課堂提問(wèn)分”等鼓勵(lì)學(xué)生思考問(wèn)題能力，提高學(xué)生的思維能力。也可以利用人工智能和大數(shù)據(jù)，改進(jìn)結(jié)果評(píng)價(jià)、強(qiáng)化過(guò)程評(píng)價(jià)、探索增值評(píng)價(jià)、健全綜合評(píng)價(jià)[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(píng)價(jià)，促進(jìn)學(xué)生成長(zhǎng)成才。

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

分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)要大力發(fā)展素質(zhì)教育，不斷提高學(xué)生綜合素質(zhì)。通過(guò)搭建“校內(nèi)+校外”“課內(nèi)+課外”兩個(gè)平臺(tái)，在傳授學(xué)生專業(yè)知識(shí)的同時(shí)，加強(qiáng)學(xué)生實(shí)踐能力和崗位技能的培養(yǎng)，全面提升學(xué)生的競(jìng)爭(zhēng)力。從實(shí)際問(wèn)題出發(fā)，加強(qiáng)科學(xué)教育，抓好實(shí)驗(yàn)教學(xué)和科普活動(dòng)，開展人工智能教育，提高學(xué)生信息素養(yǎng)，激發(fā)科學(xué)興趣，培養(yǎng)創(chuàng)新精神，增強(qiáng)實(shí)踐能力。

3 結(jié)束語(yǔ)

在新時(shí)代以及“兩大振興”的背景下，分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)應(yīng)注重專業(yè)改革，解決化學(xué)教育中理論與實(shí)踐脫節(jié)的問(wèn)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(yīng)用型人才模式的探索和實(shí)踐。在培養(yǎng)學(xué)生扎實(shí)掌握化學(xué)專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)的基礎(chǔ)上，注重多學(xué)科融合，高水平科教融匯和產(chǎn)教融合，鍛造學(xué)生扎實(shí)的能力和素質(zhì)。實(shí)行數(shù)字化教學(xué)，強(qiáng)化數(shù)字素養(yǎng)和創(chuàng)新能力培養(yǎng)，激發(fā)和培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和創(chuàng)新能力。