以培養創新型人才為目標的高校化學實驗教學改革

張世忠

（淮陰工學院 化工學院，江蘇淮安 223003）

化學學科是高校化學專業、生命科學專業、環境科學專業、醫學專業、藥學專業等的重要基礎性課程之一。化學實驗課程則是化學教學中的重要內容之一，學生可以通過相關的化學實驗知識學習、實踐操作來提升自身化學基礎知識，同時，還可以培養學生嚴謹化學思維、科學態度以及科學研究能力，且對培養學生化學核心素養以及創新能力具有積極的促進作用。但在調查中發現。個別高校在化學實驗教學中仍存在著教學模式過于單一化，且缺乏科學的化學專業的創新型人才培養機制，直接影響高校創新型人才培養的質量。因此，高校必須要針對培養創新型人才的目標進行教學改革，以此來滿足國家、社會對化學學科創新型人才的需求。

1 創新型人才培養的意義

創新是一個民族進步與發展的基礎，也是新時代的迫切要求，更是國家振興的不竭動力。因此，創新型人才既是創新型國家建設的基礎，更是國家民族發展的重要力量與源泉。近年來，國家一直關注高校人才的培養，并提出一系列的創新型人才培養重要思想。習近平總書記指出：我們在實現中華民族偉大復興的宏偉目標中，比歷史上任何時期都更加渴求人才，更加重視科學精神、創新能力的人才培養。

習近平總書記還提出：要完善創新人才培養模式，強化科學精神、創造性思維的培養。由此可見，創新型人才的培養，既是民族復興的迫切需求，也是國家發展、民族進步的迫切需求。因此，高校必須要不斷完善自身創新人才培養的機制與模式，通過自身人才培養資源與優勢，為國家培養出具有可貴的創新品質、堅韌的創新意志、敏銳的創新觀察力、超前的創新思維、豐富的創新知識與能力的專業型創新型人才，進而才能為促進國家發展、民族振興做出貢獻。

2 高校化學實驗教學存在的問題

2.1 化學實驗教學的內容單一化

目前，個別高校化學實驗教學多以教材為基礎，且教材中的化學實驗也多是結合各類化學理論知識進行設計、設置的，且將教學的重點放在了理論驗證方面，這也直接造成了高校化學實驗內容的單一化，且重復性高的問題；同時，很多化學實驗還存在著缺乏綜合實踐知識的交叉應用問題，這無疑也降低了創新型人才培養的質量與效率。

2.2 化學實驗教學的方式單一化

調查發現，一些高校在化學實驗教學時，受自身實驗條件、教學條件所限，造成一些重要的實驗內容均以多媒體教學手段來呈現，使學生處于一個被動的實驗學習狀態，既不能激發學生對化學實驗學習與實踐的情感，也降低了學生主動思考化學實驗的原理、步驟，更無法培養、調動學生創新意識與情感。

一些高校受化學實驗課時所限，導致學生只能在有限的課時或是實驗時間內完成相應的實驗學習或實踐內容，這也很難滿足那些創新意識較強學生的創新實踐活動的開展，久之，無疑會極大地抵制學生創新意識與積極性。

3 以培養創新型人才為目標的高校化學實驗教學改革措施

3.1 豐富計劃學習內的化學實驗教學的內容與教學方式

高校必須要以培養創新型人才為目標進行系統的化學實驗教學改革，在實現創新型人才培養的基礎上還可以切實提高化學實驗質量，為改善學生專業素養提供更多的保障。

（1）基礎化學實驗教學內容的優化與改革。基礎化學實驗教學內容主要涵蓋了化學實驗的基礎性操作訓練、理論知識驗證以及自主科學研究的方法與訓練內容。其目的就是在增強學生化學實驗基礎理論知識、實驗操作技能的基礎上培養學生逐步具備良好的、嚴謹的科學思維、科學精神以及熟練的化學實驗技能。

①教師要強化學生基本操作訓練。化學實驗具有較嚴格的操作規范與要求，也是保障其分析結果準確性必要條件。因此，教師要通過相應的訓練活動來提高學生對化學常用儀器的操作能力，如分析天平、移液管等的基本操作技能，同時，還可以基于化學實驗的基本技能提高學生標準溶液配制水平等，使之能夠在實踐操作過程中高質量地完成相應的化學實驗要求。

②教師要強化學生化學實驗的驗證能力。教師在基于基礎理論教學來培養學生實驗現象的觀察能力、實驗結果的分析能力、疑難問題的解決能力，為培養學生創新意識與能力提供保障。教師可以為學生設計一些簡單的化學實驗活動，如水的總硬度測定、硫酸銨含氮量的測量等，由淺入深地培養學生化學實驗驗證能力、理論知識的應用與辨析能力。

教師在具體的教學時還要盡可能地為學生創設更多的疑問或是思辨類問題，以此來培養學生科學研究能力與創新意識。教師還訓練學生一般的科學研究方法（主要針對低年級學生）。如教師可以安排學生進行金屬指示劑的研究實驗，使學生能夠熟練掌握相關指示劑溶液的配制方法與技巧，以此來提高學生測定金屬離子含量的能力。學生在相應的訓練過程中既會提高化學實驗技能，還可以培養嚴謹的科學態度與思維。

（2）化學實驗設計能力的培養。雖然化學實驗設計能力是化學課程的重要內容，但很多教師忽視了該教學環節，導致學生只會“按圖索驥”，缺乏個性化的化學實驗設計思維與能力。因此，教師必須要強化學生化學實驗設計能力的培養，以此來考核學生基礎化學知識、基礎化學實驗操作能力；同時，還可以促進學生創新意識與創新思維的改善與形成。另外，教師在培養學生化學實驗設計能力的過程中，還要鼓勵學生能夠自主地、獨立地運用既有知識、實驗技術去解決相應的實驗方案設計、實踐活動；同時，教師還要鼓勵學生通過文獻查閱、實驗方案獨立進行實驗設計可行性、科學性的驗證，這對進一步改善、提升解決化學實驗設計與操作中的釋疑能力具有良好的促進作用。

（3）豐富綜合實驗內容。目前，化學業已發展成多學科交叉學科。教師可以通過為學生設計更豐富的綜合性化學實驗內容或是實驗課題來增強學生跨學科應用意識與能力。如教師可以為學生設計一些無機化學與化學的融合式實驗課題，使學生能夠在綜合性化學實驗中不斷提升自身綜合知識、跨學科知識的應用能力，在全面拓寬學生知識面的基礎上還可以達到培養學生科學思維、探究精神以及創新意識的目的。另外，教師還要鼓勵學生在獨立完成綜合性化學實驗課題的過程中，應利用相關學科理論、既有知識進行實驗方案的設計，并通過實驗操作、實驗現象等去發現自身在實驗中存在的問題，并通過實驗方案、操作流程的優化與改進來不斷完善自身實驗方案的設計，這對豐富學生多學科知識、激發其實驗設計能力、創新能力均具有重要的現實意義。

3.2 拓展計劃學習外的化學實驗教學的內容與實踐形式

高校在以培養創新型人才為目標的化學實驗教學改革時，既要進行計劃學時內的教學創新與改革，還要進行計劃學時外的教學創新，為學生增加開放實驗時間，以此為學生提供、創造更為寬松的、自由的化學學習環境、自主實驗操作或是理論驗證的空間與平臺，進而才能促進學生個性化的化學學習與發展，且為培養學生的創新意識與能力提供了良好的環境。

（1）為學生提供自主化學實驗時間。調查發現，一些學生在計劃課時內無法完成教材或是教師安排的實驗內容，因此，學校應為這些學生安排一定時間的自主實驗操作的時間，使他們有更多的時間、精力去思考自身在計劃課內未完成的化學實驗原因或是實驗失敗的原因，這對調動、激發其化學實驗的學習、操作以及個性化的學習、創新性實驗設計等均具有重要的現實意義。

（2）為學生設計一些自選類的化學實驗課題。教師應為學生設計一些自選類的化學實驗課題，以供學生結合自身學習需求、既有能力進行個性化的選擇。教師在設計自選類化學實驗課題時，應以“最適合發展區”“個性化發展”為原則，并將自選化學實驗課題進行合理分類，以滿足不同層次學生化學實驗學習需求。一類是基礎類的實驗課題，其目的就是吸引更多的學生能夠主動走進實驗室，自主進行化學實驗學習與訓練。如教師可以為學生設計“利用原還法制備石墨烯”實驗等，具體的制備方法可由學生自主進行設計，并通過相應的實驗操作進行自主驗證。

此類實驗課題，既可以調動學生化學實驗學習與實踐的參與情感，還可以提高學生化學基礎知識。另一類是“問題驗證類實驗課題”或是“面向課題實驗”，此類實驗課題屬研究性課題，且更有利于培養學生創新思維與意識。如“牛奶中鈣含量測定方法的優化與創新”課題、“水樣中重金屬元素的檢測方法的優化”課題等。此類自選類化學實驗課題，既可以促使學生能夠基于現有方法的基礎上不斷進行新方法、新理論的探究，還可以有效激發學生接受挑戰的熱情。學生在參與此類自選類化學實驗課題時，往往可以令其自主地完成相關文獻的查閱，相關實驗成果、方法、理論的再學習與再驗證。

學生還可以在樣本采集、樣本處理、分析方法、儀器選擇等方面逐步開展實驗創新的思考；學生還會在具體的實驗過程中經歷“實驗理論→實驗構想→實驗設計→實驗流程→嘗試實驗→實驗失敗→實驗總結與思考→再實驗→再難證→再失敗→再思考→再實踐……”的良性循環。該良性循環恰恰也是科學研究、科學論證的全過程。學生在該過程中不僅可以鞏固既有化學的知識，還可以學習、吸收更多的文獻成果及相關新知識、新方法，學生還會在具體的實驗、總結、再實驗的過程中逐步進行化學知識體系、實驗方法及理論的自我豐富與自我完善，最終為培養、改善學生創新思維、創新意識形成良好的推動作用。

3.3 完善學校化學實驗教學資源建設

高校在開展以培養創新型人才為目標的化學實驗教學改革過程中，還要積極進行化學實驗教學資源的建設工作，為保障化學實驗教學改革奠定基礎。

（1）校內化學實驗教學資源的建設。高校應結合化學專業的實驗教學需求，不斷完善相應的實驗環境、實驗儀器、實驗設備等，以此來提高學校化學實驗教學的基礎條件，在提高實驗教學效果的基礎上還可以為培養創新型化學人才提供教學資源的保障。

（2）加強校外化學實驗、實踐資源的建設。高校在自身資金受限、化學實驗實踐需求等情況下，可以積極與當地的環境監測站、制藥企業、化工企業、檢驗檢疫局等單位進行合作或是簽署學生實習協議等，使之能夠成為高校化學實驗的合作單位，以此來為學生提供更多的化學實驗學習與實踐資源。同時，學生在相關單位開展化學實驗學習與實踐過程中，還可以有效豐富學生相關知識體系、實驗操作技巧，學生還可以在實習合作單位中與前輩們學習到更多的化學知識與實踐技能，使之化學知識體系更具備學科的先進性、應用性，在增強學生專業知識與實驗技能的基礎上還可以為促進學生創新意識、創新能力的形成提供更多的保障。

3.4 完善化學實驗教學的評價機制

教學的評價機制是教師教學實踐工作中的核心環節，也是改善、提升教學質量的重要保障。因此，高校化學教師還要積極進行教學評價機制的改革，通過不斷完善教學評價機制來改善學生化學實驗學習與實踐的情感，且有助于培養學生在化學實驗學習與實踐過程中的質疑意識、釋疑能力以及創新能力，為促進學生學科素養的形成與發展提供保障。同時，學生還可以結合教師的教學評價發現、了解自身在化學實驗學習或是實踐中存在的不足或是進步情況，且會對既有問題加以針對性的修正，這對改善、提升學生化學學習能力、實驗能力均具有良好的促進作用。

在具體的教學評價改革中，教師要結合創新型人才培養目標分別從“知識與技能”“過程與方法”“情感態度與價值觀”三個維度為化學實驗教學評價的基本目標。教師可以基于上述三大教學評價目標分別對其進行細化，使之教學評價內容更具針對性、科學性以及可行性，并為指導教學評價的落實提供保障。教師在細化化學實驗教學評價目標時，上述三大教學評價目標加以細分，以提升教學評價的針對性與有效性。如將“知識與技能”的教學評價目標加以展開、細化，將“知識與技能”細分為化學基礎知識掌握情況、化學實驗基礎操作能力、基礎類知識的運用能力等。教師可以將“過程與方法”的教學評價目標加以細分，如化學知識在實踐中的應用能力、化學實驗設計能力、多學科知識的應用意識與應用能力等。教師還可以將“情感態度與價值觀”的教學評價目標加以細分，如化學學習情感及實驗實踐情況等。教師只有在更新教學評價理念、明確教學評價目標以及合理地進行教學評價目標的細分之后，才能夠切實發揮出教學評價的功能，才能為培養創新型化學人才提供保障。

4 結束語

高校在開展以培養創新型人才為目標的化學實驗教學改革時，既要積極開展創新型專業人才培養的教學改革，還要為學生提供良好的實驗學習與實踐的環境；同時，教師還要通過教學模式、教學內容、教學評價的優化與改革來加強了學生化學理論知識體系、實驗設計能力，在彰顯學生個性化學習與實驗主體性的同時，促進學生個性化發展，培養學生創新意識和創新能力，為國家培養出更多、更具創新能力的化學專業人才。