以拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)為導向的分析化學實驗教學改革探索

摘" 要：分析化學實驗是高?；瘜W類相關專業(yè)重要的學科基礎課程，對培養(yǎng)學生的學習能力和創(chuàng)新思維具有基礎地位和重要作用。為主動適應創(chuàng)新驅動背景對人才培養(yǎng)的要求，課程團隊總結目前分析化學實驗課堂存在的問題，貫徹落實“知識、能力、價值塑造”三位一體的教學理念，提出通過教學資源的擴充、教學模式和教學活動設計的創(chuàng)新，引導學生主動開展學習，提升其科學思維、專業(yè)素養(yǎng)和實踐能力。課程改革的有效實施可以為化學類相關實驗課程提供參考和借鑒。

關鍵詞：分析化學實驗；課程改革；拔尖創(chuàng)新人才；教學設計；教學實踐

中圖分類號：G642" " " 文獻標志碼：A" " " " " 文章編號：2096-000X（2025）09-0064-04

Abstract： Analytical Chemistry Experiment is an important basic course for chemistry related majors， which plays an important role in cultivating students' learning ability and innovative thinking. In order to actively adapt to the requirements of innovation-driven background for talent training， we summarized the existing problems in Analytical Chemistry Experiment course. Implemented the teaching concept of \"knowledge， ability and value shaping\"， we proposed to guide students to actively carry out learning， improve their scientific thinking， professional quality and practical ability through the expansion of teaching resources， innovation of teaching mode and teaching activity design. The effective implementation of curriculum reform can provide reference for chemistry related experiment courses.

Keywords： Analytical Chemistry Experiment; curriculum reform; top-notch innovative talents; teaching design; teaching practice

基礎學科拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)是提升國家核心競爭力的關鍵，也是高校教育的使命。黨的二十大報告強調指出“實施科教興國戰(zhàn)略，強化現(xiàn)代化建設人才支撐”的戰(zhàn)略決策，并對“著力造就拔尖創(chuàng)新人才”提出要求[1-3]。課程作為培養(yǎng)人才的主渠道和關鍵環(huán)節(jié)，是教育的微觀問題，解決的卻是戰(zhàn)略大問題。立足現(xiàn)代化建設需求，在“互聯(lián)網(wǎng)+教育”背景下，打破邊界，實現(xiàn)科學資源、教育資源、研究資源的縱橫協(xié)同，落實“立德樹人”的根本要求，推進教育、科技、人才的深度銜接，培養(yǎng)拔尖創(chuàng)新型人才，是打造高效課堂的必經(jīng)之路[4-5]。

分析化學實驗課程以定量分析化學實驗為重點，是高?；瘜W類相關專業(yè)的重要學科基礎課程，對學生學習能力和創(chuàng)新思維的培養(yǎng)起到重要作用，是自然科學、工程技術應用中不可缺少的基礎和工具[6-8]。目前，大部分高等院校重視理論課程的研究，對實驗課程的改革決心不足。雖有較為固定的實驗課程教學模式，但隨著科技的進步和實際生產(chǎn)要求的提升，目前的分析化學實驗課程難以滿足拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)的目的，有必要進行進一步的改革和探索。

本文總結了近年來筆者分析化學教學團隊以拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)為導向的分析化學實驗課程教學改革和實踐經(jīng)驗，以加強學生創(chuàng)新和實踐能力為目標，對接專業(yè)需求，融入前沿科技成果和案例，以提升課程的“兩性一度”，夯實專業(yè)知識的同時，深化知識體系的縱橫聯(lián)系和遷移運用，培養(yǎng)學生科學思維、專業(yè)素養(yǎng)和責任擔當，做到“學思共振，學用并行”。

一" 分析化學實驗課程存在的問題

分析化學實驗課程作為化學類專業(yè)重要的學科基礎課程，在培養(yǎng)學生操作能力、觀察能力、邏輯思維能力、分析解決問題能力和科研探索能力方面具有重要作用[9-10]。課程主要面向一年級本科生，學生樂于接受新鮮知識，但自學能力不強，“重理論、輕實驗”，操作中容易放水、不愛思考、缺乏興趣。在教學組織中，實驗課程常以知識的體系化、系統(tǒng)性和完整性為目標，忽略學生的發(fā)展、個性需求和社會時代要求，導致實驗項目較為陳舊，與科學前沿和實踐創(chuàng)新脫節(jié)，反映在教學實踐中則體現(xiàn)為課程體系精煉度低、教學模式落后、學生獨立研學能力弱、缺乏創(chuàng)新思維和科研興趣，專業(yè)應用性不強等問題。具體體現(xiàn)在以下三個方面。

（一）" 與科研創(chuàng)新和實際需求相割裂

獨立開設的分析化學實驗課程造成學生認識上的誤區(qū)，把本該結合統(tǒng)一的理論知識和實驗技能分割成互不相干的兩部分。教師在授課時往往僅是針對實驗內容進行講解和示范，沒有引導學生研究并思考復雜問題的前后關系，造成與理論知識的脫節(jié)，難以遷移到實際問題的解決中。同時，常規(guī)的實驗內容和操作技術都是使用標準試劑和樣品進行測定，在面對實際復雜樣品分析時，學生往往沒有頭緒，與社會實際需求脫節(jié)。

（二）" 難以激發(fā)學生學習內在驅動力

傳統(tǒng)分析化學實驗課程的實驗項目相對固定，學生因背景、基礎、能力的差異，對課程學習的需求和期望也有所不同，導致不同學生對課程產(chǎn)生不同的評價。脫離學生特點和期望的實驗項目很難實現(xiàn)最佳的實踐效果，難以激發(fā)學生學習的內驅力。

（三）" 教學活動無法支持能力培養(yǎng)

傳統(tǒng)分析化學實驗課堂主要采用“教師先講，學生后做”的模式進行，學生被動接受任務、機械操作實驗，缺乏自我歸納和反思總結。同時，考核手段的單一造成不少學生只重視知識維度，忽視了能力和素質維度的提升，不能全面體現(xiàn)課程目標的達成。

二" 分析化學實驗課程創(chuàng)新改革策略

在拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)的背景下，應以學生為主體，教師為主導，通過教學資源的擴充、教學模式的革新和教學活動的設計，引導學生主動開展學習，鼓勵其個性發(fā)展，培養(yǎng)解決問題的能力。因此，教師必須充分領會創(chuàng)新人才培養(yǎng)的重要意義，把培養(yǎng)學生科學思維、專業(yè)素養(yǎng)和責任擔當貫穿于實驗課程中。

（一）" 教學資源的擴充

課程從“導師引領、項目驅動、資源支持、價值激勵”四個方面齊頭并進，落腳于激發(fā)學生學習興趣和主動參與意識，培養(yǎng)其創(chuàng)新思維。

1" 導師引領

除主講教師外，配有答疑教師、責任導師和科研導師，全方位多通道實行教學服務支持。課程組教師均具有博士學歷，隊伍穩(wěn)定，從事與分析化學相關方向的科學研究工作。在指導學生熟悉教學內容的同時，針對學生個體差異，引導其積極參與科研訓練項目，有意識地提升和培養(yǎng)自身的創(chuàng)新意識、實踐能力和綜合素質。

2" 項目驅動

將基礎操作訓練和實驗內容轉至線上完成，提供多階、多元、多向實驗項目，融入生活案例、科學研究和前沿應用，夯實基礎的同時注重能力的培養(yǎng)和科學思維的形成。如表1所示，對應理論體系，將實驗項目模塊化，針對不同模塊開設分層課題，學生依據(jù)自身基礎，選擇合適的項目，通過理論延伸、文獻查閱，形成實驗方案，并操作驗證。在設計性實驗項目中，分為單組分、雙組分、多組分和研究型課題，例如福爾馬林中甲醛含量的測定、混凝土調節(jié)劑中各組分分析、銅件酸洗液的分析等。以貼合生活實際的案例激發(fā)學生學習興趣，形成實際分析問題的一般研究思路。

3" 資源支撐

為縮短學生從“低階理解”到“高階運用”的過程，應加強實驗課程的配套資源支撐。如搭建在線學習平臺，豐富課程案例庫，結合虛擬仿真技術，創(chuàng)新網(wǎng)絡學習模式，服務課堂，與時俱進；提供除教材、參考書之外更多的輔助材料，鼓勵學生運用中國知網(wǎng)、萬方、Web of Science等查詢文獻資料，促進理論、實踐、應用的有效結合，實現(xiàn)科研反哺教學，培養(yǎng)學生解決復雜化問題的高級思維。

4" 價值激勵

為實現(xiàn)課程育人目標，形成動力引擎，授課中以社會熱點、綠色化學、科研前沿等作為案例驅動，提高價值激勵作用。如講解在KMnO4法測定COD實驗時，呼吁學生關注環(huán)保，樹立“綠水青山就是金山銀山”的理念；在滴定實驗中，觀察滴定終點的顏色突變，體會量變到質變的辯證思維；在實際樣品采集和分析時，強調科學合理的采樣方式，避免浪費和環(huán)境危害，提升學生的職業(yè)素養(yǎng)和家國情懷。

（二）" 教學活動的設計

課程構建“線上—線下—線上”循環(huán)教學模式，線上平臺提供知識載體和交互虛擬空間，使在線協(xié)作群體學習常態(tài)化；線下構建“問題反饋—師生對話—實驗探究—反思比較”循環(huán)體系，夯實學生能力培養(yǎng)（圖1）。

下面將基于“混合堿組成鑒定及含量分析”實驗作為教學案例進行探討。

1" 前置預學，診斷評價

給出分析案例，侯德榜先生是侯氏制堿法的創(chuàng)始人和近代化學工業(yè)的奠基人，通過視頻和文獻資料讓學生了解侯氏聯(lián)合制堿法的基本流程，引出實驗項目。本節(jié)課的學習任務為利用前面所學的理論知識，應用酸堿滴定法分析混合堿的組成和含量，掌握解決實際問題的能力。通過課前小測，回顧理論知識，以滴定劑→判據(jù)→pH計算→指示劑→滴定結果，為學生搭建知識框架圖。開展核心問題的針對性學習：如滴定反應如何進行？產(chǎn)生幾個滴定突躍？滴定過程中指示劑變色點是化學計量點嗎？滴定誤差產(chǎn)生的原因是什么？

理論知識和實驗內容的連貫性是分析化學學習的重點，通過搭建理論邏輯鏈，引入分析課題，可以促進學生理論和實驗相結合，踐行知行合一；通過案例以及名人傳記，激發(fā)學生的愛國熱情和對科研工作的思考。此部分內容旨在使學生主動參與，培養(yǎng)其探究能力，以保障課堂實操的效果，同時課前診斷的結果將反饋至課中開展針對性的學習和研討。

2" 合作探究，解決問題

線下教學以“問題反饋—師生對話—實驗探究—反思比較”構建理論知識和實驗技能的循環(huán)體系，促進知識內化和能力培養(yǎng)。通過線上診斷和學生匯報，針對重難點問題進行針對性講解。隨后將情境理論、案例分析、探究式學習和研討辯論等教學方法有機融合，以案促學。以Na2CO3和NaHCO3組分分析為先導案例，提問學生：分析對象是酸還是堿？選擇何種滴定劑？產(chǎn)生幾個化學計量點？終點的組分和pH計算方法？選擇何種指示劑？計算結果如何表示？依據(jù)學生回答，總結實驗步驟和注意事項，引出“雙指示劑”分析法，引導學生掌握酸堿滴定分析的基本步驟。隨后遂層設計討論內容，如NaOH和Na2CO3，NaOH和NaHCO3，未知堿試樣分析的方法。通過案例類比，引導學生靈活運用歸納法、演繹法構建研究方法之間的聯(lián)系，促進團隊合作與問題解決能力的培養(yǎng)。

學生分為5組，取不同的混合堿試樣開展實驗探究，在實操中培養(yǎng)動手能力、實驗習慣和解決實際問題的能力。教師從旁指導和規(guī)范，在共性問題處開展討論，幫助學生將理論知識融會貫通。如混合堿試樣應該采用取大樣還是小樣？滴定速度對結果有何影響？采取何種指示劑指示終點？指示劑的變色情況如何？結果如何計算和表示？

實驗結束后，通過小組匯報，共享數(shù)據(jù)并討論，實現(xiàn)知識內化。如某位同學的實驗結果和同組其他同學的結果存在顯著性差異，全班開展討論，明確實驗問題和誤差來源，進而討論如何提高方法的準確性；小組成員自主分配，選擇不同的指示劑指示滴定終點，比較各組數(shù)據(jù)之間是否有顯著性差異，明確指示劑選擇的原則和依據(jù)。

3" 反思分享，拓展提升

參與課堂后測和報告撰寫，報告中應體現(xiàn)研究的具體思路以及誤差產(chǎn)生的來源，并進行反思分析。同時布置延伸任務，如Na3PO4，Na2HPO4，NaH2PO4，NaOH組分分析，鉆井液濾液堿度的測定。學生通過文獻查閱、小組討論、形成研究方案，并進行方案的自評和互評，總結實際問題的分析思路，做到創(chuàng)新思考，提升學生在實際科研問題中舉一反三的能力。

（三）" 教學實施與效果

實驗項目立足理論知識，融合專業(yè)特色和實際案例，強調理論、實驗和科研實踐的相互融合和促進，有效幫助學生實現(xiàn)知識輸出。課程改革實施以來，通過學生的課內外信息反饋，發(fā)現(xiàn)其學習熱情和自主性顯著提高，能夠掌握實際樣品分析的一般策略，對不同分析方法的優(yōu)缺點和適用范圍有較清晰的認知。在延伸任務和設計性實驗案例中，學生能針對復雜實際問題提出合理的試驗方案和結果評價方法，文獻查閱能力、動手操作能力、創(chuàng)新意識和科研素質得到了提升。此外，學生進入實驗室以及參與分析化學方向的創(chuàng)新訓練項目比例也明顯提高，并參與發(fā)表學術論文。這些對培養(yǎng)拔尖創(chuàng)新人才具有重要意義。

三" 結束語

分析化學實驗課程改革響應時代發(fā)展需求，對培養(yǎng)拔尖創(chuàng)新人才、推動教學改革具有重要意義。課程落腳于激發(fā)學生學習興趣和主動參與意識，從“導師引領、項目驅動、資源支持、價值激勵”四個方面齊頭并進，突出理論—實驗—實踐的銜接和重構，加強挖掘課程內涵和外延。構建“線上—線下—線上”循環(huán)學習模式，實現(xiàn)學生、教師、知識的多元協(xié)作會話，夯實基礎的同時，充分發(fā)揮學生的主動性和創(chuàng)造性。改革成果顯著，學生的創(chuàng)新思維與實踐能力大幅提升。未來，我們將繼續(xù)推進智慧教學手段，與時俱進，融入更多前沿案例，進一步適應現(xiàn)代教育教學改革的需求。

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