“一流本科教育”建設(shè)背景下《分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)》課程改革探索

譚冬芹 于 穎 郭明星 李彥瑩

大連海事大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，遼寧 大連 116026

建設(shè)一流本科教育、培養(yǎng)一流人才是高?！半p一流”建設(shè)的重要基礎(chǔ)。近年來，大連海事大學(xué)牢牢把握“一流本科課程建設(shè)”抓手，打造海事特色品牌“金課”，大力推動(dòng)“互聯(lián)網(wǎng)+教育”的深度融合，不斷擴(kuò)大本科教育教學(xué)改革成效，提高課程建設(shè)水平和課堂教學(xué)質(zhì)量，為建設(shè)世界一流海事大學(xué)奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。在此背景下，環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院結(jié)合學(xué)校發(fā)展特色，以海洋和交通環(huán)境監(jiān)測(cè)與檢測(cè)、海洋和交通運(yùn)輸污染治理為主要研究領(lǐng)域，具有鮮明的海洋和航運(yùn)特色。在海上溢油污染應(yīng)急監(jiān)測(cè)與預(yù)警評(píng)價(jià)、船舶污染控制技術(shù)等研究領(lǐng)域總體達(dá)到國際先進(jìn)、國內(nèi)領(lǐng)先水平。大連海事大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院環(huán)境工程、海洋科學(xué)與海洋資源與環(huán)境專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)總體為要培養(yǎng)在環(huán)境工程、海洋科學(xué)及海洋監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)領(lǐng)域的高級(jí)技術(shù)人才。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是眾多高校教學(xué)活動(dòng)中的重要組成部分，在培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力及嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度方面具有其他環(huán)節(jié)無法替代的作用［1-3］。大連海事大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院開設(shè)的《分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)》是一門獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)課程，與分析化學(xué)理論課程緊密結(jié)合、相輔相成。分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目的是使學(xué)生掌握定量分析的基本理論、分析方法和規(guī)范化的基本操作，提高學(xué)生善于發(fā)現(xiàn)、分析和解決問題的能力，培養(yǎng)其嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的工作作風(fēng)和實(shí)事求是的科學(xué)素養(yǎng)，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)和未來從事相關(guān)科學(xué)研究工作奠定基礎(chǔ)。

一、目前分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的不足

目前，在分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)過程中存在著一些問題，急需對(duì)分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行改革，以提高教學(xué)與學(xué)習(xí)效果，更好地為學(xué)校和社會(huì)培養(yǎng)創(chuàng)新型人才。需要完善之處主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（一）教學(xué)方法和內(nèi)容需要豐富。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師講課時(shí)間通常較短。通常會(huì)以板書或PPT的形式向?qū)W生簡(jiǎn)要講解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，并重點(diǎn)演示一些操作規(guī)范，然后由學(xué)生獨(dú)立開展實(shí)驗(yàn)。如果學(xué)生課前對(duì)教材預(yù)習(xí)不充分，則很難在短短的兩節(jié)課中充分掌握實(shí)驗(yàn)要點(diǎn)和操作規(guī)范。

（二）課程內(nèi)容需要進(jìn)一步結(jié)合海事院校特色。根據(jù)往年分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)經(jīng)歷，發(fā)現(xiàn)部分學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中輕視操作細(xì)節(jié)、過度關(guān)注實(shí)驗(yàn)結(jié)果，對(duì)基礎(chǔ)分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容缺乏興趣和自主學(xué)習(xí)動(dòng)力。因此，在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)計(jì)或綜合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)，應(yīng)充分結(jié)合海事類專業(yè)特色，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和創(chuàng)造性。

（三）教學(xué)中需進(jìn)一步推進(jìn)課程思政建設(shè)。在課程中需要進(jìn)一步推進(jìn)“三全育人”的先進(jìn)教育理念和實(shí)踐模式，可以深挖每個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中的科學(xué)素養(yǎng)、安全理念和綠色化學(xué)等方面的思政元素，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)作風(fēng)、扎實(shí)的安全和責(zé)任意識(shí)、環(huán)保意識(shí)和思辨能力。

（四）課程考核機(jī)制需要進(jìn)一步完善。宜采用多元評(píng)價(jià)方式，從學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)報(bào)告、團(tuán)隊(duì)協(xié)作、綜合性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、交流互動(dòng)等多個(gè)方面對(duì)課程學(xué)習(xí)效果進(jìn)行評(píng)價(jià)，尊重并重視學(xué)生的個(gè)性發(fā)展。

基于此，本文結(jié)合以往教學(xué)中存在的問題，以大連海事大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院《分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)》課程教學(xué)為例，從豐富教學(xué)方法、優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容、推進(jìn)課程思政教育及優(yōu)化課程考核機(jī)制等方面探索教學(xué)改革思路，逐步提高學(xué)生的積極性、創(chuàng)造力，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新熱情，增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作技能。

二、“一流本科教育”建設(shè)背景下《分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)》課程改革探索

（一）構(gòu)建線上線下教學(xué)模式，豐富教學(xué)和學(xué)習(xí)方式

在實(shí)驗(yàn)課前，實(shí)驗(yàn)教師充分了解和查閱實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，將網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)上的相關(guān)課程資源（如中國大學(xué)MOOC、超星爾雅學(xué)習(xí)通或智慧樹等）或關(guān)鍵步驟的實(shí)驗(yàn)操作視頻引入到課程中。通過網(wǎng)絡(luò)交流平臺(tái)（如微信群、公眾號(hào)等）提供給學(xué)生，使學(xué)生充分預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)，了解關(guān)鍵的實(shí)驗(yàn)步驟，并思考實(shí)驗(yàn)步驟設(shè)計(jì)的科學(xué)性。實(shí)驗(yàn)課開始后，實(shí)驗(yàn)教師進(jìn)行深入講解以及答疑，并以問答加分的方式鼓勵(lì)學(xué)生思考并積極回答問題。實(shí)驗(yàn)課中，教師及時(shí)記錄學(xué)生表現(xiàn)，提醒學(xué)生注重操作過程，鼓勵(lì)學(xué)生主動(dòng)發(fā)現(xiàn)問題及解決問題。實(shí)驗(yàn)課后，學(xué)生對(duì)本實(shí)驗(yàn)進(jìn)行相應(yīng)的總結(jié)與思考，可以在已建立的網(wǎng)絡(luò)交流平臺(tái)上與老師和同學(xué)進(jìn)行深入交流、探索，在討論中提升創(chuàng)新思維。

以實(shí)驗(yàn)“碘量法測(cè)定葡萄糖含量”為例，即，使用間接碘量法測(cè)定未知試樣中的葡萄糖含量。在實(shí)驗(yàn)開始前，教師將碘量法的有關(guān)資料，如碘的性質(zhì)、碘量法的分類、淀粉指示劑變色視頻、返滴定法操作等資料通過微信群、學(xué)校blackboard系統(tǒng)或公眾號(hào)推送給學(xué)生，使學(xué)生對(duì)碘量法有初步了解。實(shí)驗(yàn)課開始，教師向?qū)W生簡(jiǎn)要介紹間接碘量法的原理以及測(cè)定葡萄糖含量的現(xiàn)實(shí)意義。學(xué)生按照教材中設(shè)定的實(shí)驗(yàn)方案開展實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步熟悉分析天平和酸式滴定管的操作，掌握返滴定法操作技能。實(shí)驗(yàn)結(jié)束，學(xué)生記錄并分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。最后，布置實(shí)驗(yàn)思考題，設(shè)置發(fā)散性題目，如：“請(qǐng)同學(xué)們查閱資料，說明目前測(cè)定葡萄糖含量的方法有哪些？這些方法各有什么特點(diǎn)？”

以實(shí)驗(yàn)“水的硬度測(cè)定”為例。在上一個(gè)課堂實(shí)驗(yàn)“EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制與標(biāo)定”的基礎(chǔ)上，本次實(shí)驗(yàn)使用EDTA法測(cè)定水中鈣、鎂含量。在原有實(shí)驗(yàn)方案的基礎(chǔ)上，本次實(shí)驗(yàn)增加采樣環(huán)節(jié)，增加學(xué)生的實(shí)驗(yàn)參與感，提高學(xué)生的成就感。實(shí)驗(yàn)課前，教師將水的硬度相關(guān)資料發(fā)布給學(xué)生，使學(xué)生對(duì)水的硬度有初步認(rèn)識(shí)，然后，通過微信群、騰訊會(huì)議等線上途徑，結(jié)合文獻(xiàn)資料，和同學(xué)們充分討論后，制定不同水樣（海水、湖水、自來水及飲用礦泉水）的采樣方案和樣品前處理方案。利用課余時(shí)間，教師帶領(lǐng)學(xué)生采集學(xué)校附近安全區(qū)域的海水、校園湖水、實(shí)驗(yàn)室自來水等水樣。水樣采集后標(biāo)注樣品名稱、采集時(shí)間和地點(diǎn)等信息。實(shí)驗(yàn)課開始，學(xué)生自由分組，完成不同水樣（海水、湖水、自來水及飲用礦泉水）中鈣、鎂含量的測(cè)定，按照事先設(shè)計(jì)好的表格記錄數(shù)據(jù)，并計(jì)算總硬度、鈣硬度、鎂硬度。實(shí)驗(yàn)結(jié)束，學(xué)生將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄于表格中，計(jì)算三組測(cè)定值的平均值、相對(duì)偏差和平均相對(duì)偏差。教師認(rèn)真批改，鼓勵(lì)學(xué)生尋找實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)誤差的來源，認(rèn)真反思其實(shí)驗(yàn)操作中存在的不足。教師布置思考題，“使用EDTA法測(cè)定不同水樣的硬度時(shí)，分別存在哪些干擾？應(yīng)如何有效去除？”以此加深和鞏固學(xué)生所學(xué)知識(shí)，有利于培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新思維。

（二）優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，增設(shè)開放性或綜合性設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)

目前，大連海事大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院環(huán)境科學(xué)與工程專業(yè)分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)中，基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)占主體。該類實(shí)驗(yàn)主要涉及實(shí)驗(yàn)原理解析、實(shí)驗(yàn)操作及實(shí)驗(yàn)儀器使用，旨在鍛煉學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作的規(guī)范性和準(zhǔn)確性。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容相對(duì)簡(jiǎn)單，學(xué)生容易缺乏學(xué)習(xí)的自主性，并產(chǎn)生懈怠心理。因此，在基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，可以結(jié)合學(xué)?；?qū)W院特色，增設(shè)具有綜合性、實(shí)用性和設(shè)計(jì)性的開放性實(shí)驗(yàn)。教師可以提前發(fā)布備選題目，學(xué)生5～6人自由組隊(duì)，通過團(tuán)隊(duì)協(xié)作自主完成資料查閱、實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)、獨(dú)立操作及實(shí)驗(yàn)報(bào)告撰寫等工作。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)課教師鼓勵(lì)學(xué)生參加學(xué)院或?qū)W校組織的化學(xué)實(shí)驗(yàn)競(jìng)賽、大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)競(jìng)賽項(xiàng)目以及學(xué)院教師的科研項(xiàng)目，激發(fā)學(xué)生進(jìn)取心，培養(yǎng)競(jìng)爭(zhēng)意識(shí)和團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。

例如，根據(jù)“實(shí)驗(yàn)七 氯化物中氯含量的測(cè)定”，可以增設(shè)“海水中氯化物氯含量的測(cè)定”“海產(chǎn)品中氯含量測(cè)定”“城市污水中氯化物含量測(cè)定”“工業(yè)循環(huán)水中氯化物的測(cè)定”等開放性實(shí)驗(yàn)。根據(jù)“實(shí)驗(yàn)九 碘量法測(cè)定葡萄糖含量”可以延伸出“果蔬中維生素C含量的測(cè)定”“碘量法測(cè)定海水中的溶解氧含量”等課題。再如，根據(jù)“實(shí)驗(yàn)十程序升溫氣相色譜法”，可以增設(shè)“船舶尾氣中揮發(fā)性有機(jī)物的測(cè)定”“船舶洗艙水中芳烴化合物的測(cè)定”“船舶壓載水中消毒副產(chǎn)物的分析及形成機(jī)制探究”“氣相色譜/質(zhì)譜法在船舶溢油源鑒定中的應(yīng)用”和“飲用水和地表水中揮發(fā)性消毒副產(chǎn)物的檢測(cè)”等綜合性實(shí)驗(yàn)。綜合性實(shí)驗(yàn)以學(xué)生為主、教師指導(dǎo)為輔，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，可以有效激發(fā)學(xué)生的個(gè)性化潛能。在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)階段，教師對(duì)學(xué)生進(jìn)行及時(shí)指導(dǎo)，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行團(tuán)隊(duì)協(xié)作、開展討論確定并優(yōu)化實(shí)驗(yàn)方案，教師進(jìn)一步對(duì)實(shí)驗(yàn)方案的可行性進(jìn)行評(píng)估。在實(shí)驗(yàn)開展和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析階段，教師引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用已學(xué)專業(yè)知識(shí)開展數(shù)據(jù)處理和分析，完成實(shí)驗(yàn)總結(jié)并撰寫總結(jié)報(bào)告。在整個(gè)過程中，學(xué)生具有很高的參與度，這將提高學(xué)生的成就感。同時(shí)，開放性實(shí)驗(yàn)有助于培養(yǎng)學(xué)生在文獻(xiàn)調(diào)研、歸納分析、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、方案評(píng)價(jià)等方面的能力，進(jìn)而提高其分析問題和解決問題的能力。

（三）推進(jìn)課程思政教育，在分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中堅(jiān)持“三全育人”理念

在分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，深挖每個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中的安全風(fēng)險(xiǎn)、綠色化學(xué)、環(huán)境保護(hù)等思政元素。例如，在大連海事大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院《實(shí)驗(yàn)室安全管理制度》的基礎(chǔ)上，教師廣泛學(xué)習(xí)其他實(shí)驗(yàn)安全相關(guān)資料，并將其融入安全教育內(nèi)容。通過典型實(shí)驗(yàn)室安全事故案例分析，向?qū)W生傳播安全生產(chǎn)理念；在定量分析實(shí)驗(yàn)中，特別強(qiáng)調(diào)“量”的概念，鼓勵(lì)并要求學(xué)生要學(xué)會(huì)科學(xué)地處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并能夠判斷分析方法的合理性；通過綜合性實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生培養(yǎng)知識(shí)遷移和實(shí)際應(yīng)用能力，有助于提高學(xué)生的綜合素質(zhì)，樹立遠(yuǎn)大的職業(yè)理想。

以“高錳酸鉀法測(cè)定污染水樣中的化學(xué)需氧量”為例，通過向?qū)W生列舉海洋、淡水等水體的污染現(xiàn)狀及危害，向?qū)W生滲透綠色可持續(xù)的發(fā)展理念；作為環(huán)境科學(xué)與工程方向的學(xué)生，未來很有可能從事環(huán)境監(jiān)測(cè)與環(huán)境治理等方面的工作。因此，在此實(shí)驗(yàn)中可以開展職業(yè)理想教育，向?qū)W生介紹開展環(huán)境監(jiān)測(cè)與污染治理工作的重要性與必要性，進(jìn)而提高學(xué)生的專業(yè)認(rèn)同感和自豪感。另外，水體污染不僅加劇了我國水資源的緊缺，更是影響到飲水安全和食品安全。因而，可以從食品安全的角度倡導(dǎo)學(xué)生要學(xué)以致用，運(yùn)用自身專業(yè)知識(shí)和技能為社會(huì)貢獻(xiàn)一份力量。

（四）優(yōu)化考核評(píng)價(jià)方式

“一流本科教育”注重學(xué)生的綜合素質(zhì)、創(chuàng)新能力和個(gè)性化培養(yǎng)。在分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)充分發(fā)揮學(xué)校的辦學(xué)優(yōu)勢(shì)和特色，培養(yǎng)具有海事和海洋知識(shí)背景的、獨(dú)具競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)和特色的環(huán)境科學(xué)與工程專業(yè)本科人才。教學(xué)實(shí)踐證明，在《分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)》課程中構(gòu)建“以學(xué)生為中心”的教育教學(xué)理念，有助于建立師生學(xué)習(xí)共同體，提高學(xué)生的課程學(xué)習(xí)效果。

因此，在課程中應(yīng)充分考慮學(xué)生的個(gè)性發(fā)展，采用多元化課程評(píng)價(jià)體系。課程成績(jī)?cè)u(píng)定標(biāo)準(zhǔn)包括三個(gè)方面，即1.基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)部分；2.開放綜合性實(shí)驗(yàn)部分；3.互動(dòng)交流積極性?；A(chǔ)實(shí)驗(yàn)部分包含實(shí)驗(yàn)操作的規(guī)范性、實(shí)驗(yàn)完成度、結(jié)果準(zhǔn)確性及實(shí)驗(yàn)報(bào)告，該部分內(nèi)容反映學(xué)生對(duì)課程內(nèi)容的掌握程度，是評(píng)價(jià)學(xué)生學(xué)習(xí)效果的主體部分。開放性實(shí)驗(yàn)部分包含文獻(xiàn)檢索與調(diào)研、實(shí)驗(yàn)方案制定與可行性分析、實(shí)驗(yàn)進(jìn)展及總結(jié)報(bào)告的撰寫等內(nèi)容。該部分主要考查學(xué)生獨(dú)立思考和創(chuàng)新能力，考查學(xué)生分析和解決問題的能力、語言表達(dá)能力及團(tuán)隊(duì)合作能力等。互動(dòng)交流是進(jìn)行團(tuán)隊(duì)協(xié)作的基礎(chǔ)，是啟發(fā)學(xué)生潛能的重要途徑。因此，在實(shí)驗(yàn)課教學(xué)中，教師有必要做好互動(dòng)交流考核，充分以學(xué)生為主體，大力調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，并將學(xué)生在課程中的互動(dòng)交流表現(xiàn)計(jì)入學(xué)生的平時(shí)成績(jī)。

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，“線上+線下”混合式教學(xué)模式體現(xiàn)出了獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)提前接收與實(shí)驗(yàn)相關(guān)的學(xué)習(xí)內(nèi)容、操作視頻等資料，有效提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。線下課堂實(shí)驗(yàn)仍是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的主體部分。學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)操作，掌握分析化學(xué)基本理論、基本方法及實(shí)驗(yàn)操作技能。在實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)、實(shí)驗(yàn)操作、數(shù)據(jù)記錄及數(shù)據(jù)處理等環(huán)節(jié)，有助于培養(yǎng)其實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度、嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的工作作風(fēng)及團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。在開放性或綜合性設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生充分參與到文獻(xiàn)查閱、整理、分析等環(huán)節(jié)，利用學(xué)院實(shí)驗(yàn)室資源自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案并實(shí)施。在實(shí)驗(yàn)過程中學(xué)生更好地了解到課題背景、研究意義等，有效提高了其專業(yè)學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)其更高的求知欲和創(chuàng)造力。實(shí)驗(yàn)教學(xué)肩負(fù)著育人的責(zé)任，課程中挖掘出安全生產(chǎn)與環(huán)保意識(shí)、科學(xué)態(tài)度、辯證唯物主義等思政元素，有助于學(xué)生科學(xué)精神和良好品德的培養(yǎng)。此外，在課程中積極推進(jìn)多元化課程評(píng)價(jià)體系，有利于調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。

三、結(jié)語

總之，在“一流本科教育”建設(shè)背景下，《分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)》課程改革已取得初步進(jìn)展，然而仍有所不足。未來將繼續(xù)在實(shí)踐中不斷完善，探索出適用于海事類院校環(huán)境科學(xué)與工程方向基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)模式，為培養(yǎng)創(chuàng)新型人才而努力。