李海玲，孙万虹，曹忻，肖朝虎，徐静，张璐

(西北民族大学实验教学部，甘肃 兰州 730124)

0 引言

党的二十大提出了“实施科教兴国战略，强化现代化建设人才支撑”的全新要求，这为新时代教育和科技创新工作指明了前进方向[1]。高等院校肩负着为国家培养人才的重要职能，有着培养具有创新精神和实践能力的高级专门人才的任务。培养当代大学生的创新思维，不仅是高等教育深化教育教学改革的重要目标，也是国家创新型人才培养的重要组成部分[2-3]。如何构建适应发展创新教育、培养创新人才的教育体系已成为高等院校的重要使命。而实践教学是培养学生动手能力、科研能力、创新能力和职业能力等综合素质的重要组成部分，不仅能使知识活化、知行合一，具有激发学生创新意识的功能，还是培养复合型应用人才不可分割的重要环节[4-5]。

基础化学实验教学主要以化学实验基础理论知识、基本原理的讲授及基本操作技能的训练为主，同时让学生养成良好的实验习惯和严谨的科学态度，培养发现、分析、解决问题的能力和团队协作的能力，勇于探索的创新精神，在理工科涉及基础化学类相关专业人才培养中发挥着基础性、关键性作用。我校基础化学实验课程包括无机化学实验、分析化学实验和有机化学实验三部分，是化工学院为化工、应用化学、制药工程、环境工程、生物科学、动物医学、食品科学与工程等相关专业的本科生开设的基础和必修课之一，也是理工科本科生入校后接触的第一门公共基础实验课程，是学生接受系统实验方法和实验技能的开始。我校基础化学实验教学一般采用讲授、演示和实操的教学方法，即每个实验项目全程由授课教师指导和评价，总体实验成绩表现在每个实验项目中，最后的实验成绩是各实验成绩的平均成绩。随着社会的发展进步及各区域经济发展对人才的不同需求，学生培养的质量指标已不能用单一化的用专业知识水平和学业成绩去衡量，而需要根据学生的能力素质由社会来评价。为弥补和强化学生的实践能力，实现我校人才培养的目标，必须构建科学合理的实践教学平台，才能够培养出适应社会和引领现代产业发展的具有创新能力的应用型专业人才。现结合我校实际情况以及多年的实验实践教学经验，以培养学生的科学思维、探索精神、实践能力和创新能力为目标，在教学内容和形式上进行了尝试和改革。

1 优化教学内容，构建科学实验教学体系

基础化学实验教学课程一般都是以让学生掌握基本操作技能为目标，多以验证性实验项目为主，综合性实验项目设置数量较少，设计性与探索性实验项目在本课程中几乎不列入教学大纲[6]。授课教师在教学中的照本宣科和按部就班，致使学生思维固化，严重缺乏想象力和创造力空间，更没有探索的求知欲。因此，在优化实验课程的教学结构时，在现有基础上减少了验证性实验，增加了综合性、设计性和探索研究性的实验项目，以2∶6∶2的比例设置验证、综合和探索性实验项目数。实验项目难易程度设置上先易后难、循序渐进，先设置一到两个验证性的实验，让学生进一步巩固基础理论知识，熟悉实验环境，了解并掌握仪器设备的基本操作[7-9]；在此基础上，可设置与理论知识联系密切的综合性实验项目，包括无机物、配合物的合成、分离、分析与表征等，如硫酸亚铁铵的制备、离子的鉴定和未知物的鉴别等实验，使学生开阔视野，更好地掌握实验原理、步骤和操作方法，提高学生的实际操作能力、数据处理能力和查阅资料的能力，达到培养学生严谨求实的科学态度，勇于开拓的创新意识的目的；在设计与探索性实验中，学生可选择教师拟定的实验项目，也可以在指导教师的指导下自拟项目，这样不仅能做到因材施教，也能满足不同专业学生的学科需求，如应用化学专业和化工专业，增加了三草酸根合铁(Ⅲ)酸钾的制备及组成的测定，乙酰水杨酸的制备和分析等项目，让学生了解到了化学的发展史和科学家奋斗历程，锻炼和提高了学生独立思考、分析和解决问题的能力，充分发挥学生自主学习的积极性，培养学生百折不挠的工作作风和相互协作的团队精神，为以后开展相关工作打下坚实基础。

在我国实现 “碳达峰”目标的指导下，在化学实验中必须倡导绿色低碳的理念，对一些实验项目进行了调整和更改。为了降低试剂对环境的污染，对可循环使用的试剂进行回收再利用，如茶叶中咖啡因的提取实验中回收乙醇用做乙酸乙酯的制备实验中的试剂。在不改变实验现象和结果的前提下，将分析化学实验中的常量滴定改为微量滴定，试剂用量节省了80%以上等举措。同时，对实验中产生的废液进行集中处理，不仅培养了学生的环保意识，也让实验课程绿色化。

2 开放实验教学，搭建创新教学新平台

我校学生专业知识素养参差不齐，部分学生实验操作技能薄弱，学习目标不明晰，对实验课的重视度不够。要改变这种局面可以用共享创新教学平台的模式，即利用现有实验室资源，进行实验室的开放，以满足不同学生对基础化学实验课程学习的需求。实验室的开放，不仅是教学实验内容的开放，还是整个实验教学体系的开放，也是时间的开放。

实施中，在实验内容上设计了不同知识层次的实验内容，有验证性实验、综合性实验和研究性实验等类型，开放实验过程中依据专业和学生能力分层次因材施教开设，其中验证性实验为必选项。对基础薄弱的学生以验证性和综合性实验为主，使学生牢固掌握理论基础知识，练习实验技能的同时提升操作能力，提高学生的学习兴趣；对实验技能强有基础的学生以验证加综合性实验为主，在提升实验技能的同时，可穿插了解本学科学术发展的动态和前沿问题，以达到解决问题的目的，培养学生独立思考的能力；对学有余力，实操和学科能力强的学生，在实验内容上可发挥我部教师多学科的优势，形成交叉学科的实验内容，进行研究性实验。在选题上，可自选题目(由指导教师提供)，也可自命题，题目确定后学生自主进行实验设计，经指导教师审核后完成实验，此过程锻炼了学生查阅资料、团队协作能力和初步的科研能力，极大地提升了实践创新能力。

在开放方式上，采取全天候开放模式，学生自主申请，通过考核后在教师的指导下方可进入开放实验室，以问题和兴趣为导向进行相关实验。为保障进入开放实验室师生的安全，我校制定并完善了开放实验室相关管理制度，不断提高实验室人员的安全管理水平和风险管控能力，注重学生安全意识的培养，将风险降到最低。参与开放实验的学生，在课程考核时额外增加10%的权重占比，并计入总成绩中。学生还可在教师指导下参与或完成校级、国家级创新创业项目，在项目选择、项目实施和实验结果呈现等方面能培养学生的综合能力，达到以教育教学改革促人才培养模式改革和强化学生创新创业实践的目的。开放实验创新教学平台的提供，使学生成为学习的主体，不再为了学习而学习，有了更多的自主权，提升了学生实践创新能力。同时，在此过程中教师也需要充足的知识储备，需要不断探索和创新以提升自身的科研水平，已达到教学相长的作用。

3 引入科研实验，提升学生创新能力

传统的基础化学实验教学大多包含教师讲授、演示和学生操作三个环节，教师填鸭式的灌输多，学生主动接受性不高，该模式的教学方式使学生的独立思考能力受限，知识的接受方式被动，无法提升实践创新能力[10-12]。因此，教师应将科学的知识结构、扩散的思维方式和创新思想融入到授课过程中，将实践创新能力贯穿于教学中，关注相关专业国内外的热点和前沿动态及与专业的联系和契合点，将科研项目与理论知识相结合。科研融合实验教学就是以教师承担的各类科研项目为载体，以学生为主体，教师指导，学生参与完成的过程。高校有着得天独厚的优势，承担着较多的基础性和应用性科研项目，授课教师或课程教师以教材理论知识为基础，以教学中发现的问题为线索，以提升学生创新能力为目标，可将自己的科研项目按实验设计分解成基础性和综合性的实验项目。在课堂教学中，在传授理论知识的同时，将科学研究的方法与创新的思维及与基础化学相关的科学发展知识传授给学生，启发学生的思维，实现实验教学与科研的融合和互作。如在学期开始以自己的亲身经历讲述科研的过程，学科的热点问题，让学生加深专业认知，产生学习兴趣。在实践教学环节，训练实验技能，调整验证性、综合性和探究设计性实验项目的占比，将教师科研融入教学中。

项目实施过程中，针对不同层次、不同专业的学生因材施教，挖掘每个个体的优势，优势互补，懂得团队协作的重要性。对科研素养欠缺的学生重点从基本技能操作开始，到查阅文献，总结经验，逐渐学会运用理论知识和基本技能完成项目基础性的部分；科研素养高、基础好的学生可进行综合性试验，学生通过查阅资料，课题组研讨等环节，在教师指导下完成试验方案的拟定，然后自主进行试验、数据整理等工作，整个过程让学生了解到学科的热点问题、发展前沿和科学研究的基本过程，对所学知识进行融会贯通，学会运用所学知识去发现问题、分析问题和解决问题，提升了学生的科研素养和科研能力，同时对综合素养的锻炼和竞争力的提升都有举足轻重的作用。如学生在申报校级或国家级项目时，从项目申报材料整理、团队组建到项目的实施和经费的支出等都需要有清晰的思路，很大程度上培养了学生细致、严谨的学习能力。将科研项目融入实践教学环节，以科研项目促进实践教学改革，以实践教学支撑科研项目，达到了双赢的效果。既给看似独立的科研项目注入了新生力量，又增强了学生的实践、创新和探索能力，为培养复合型人才奠定了良好的基础。

4 对接产业，提升实验教学质量

党的十九大报告提出，“完善职业教育和培训体系，加深校企合作、产教融合”，国务院办公厅也印发了《关于深化产教融合的若干意见》，将产教融合上升为国家教育改革和人才资源开发的基本制度安排[13-14]。产教融合必将是高等教育和职业教育的导向，是培养应用和技能型人才的重要依据，是教育改革的一项重要内容[15-16]。

我校基础化学实验课程涉及专业和学生人数较多，在实现以专业为导向的培养模式中存在诸多困难，如实验项目只能选一些通用性和共性强的经典实验项目，较少对接社会和企业需求；教学班级为小班授课，每学年要完成近百个小班的授课任务；现有人员、场地、仪器设备无法满足不同专业的需求等。为了打破目前传统、孤立，联系不紧密以及验证性实验内容较多的实验教学现状，让各专业的学生真正掌握实验的操作技能，了解和熟悉今后将要从事的相关专业的技术要求和应用实际，牢固掌握基础的同时提升创新能力，使学生的综合实践能力在基础化学实验总得到训练、巩固和提高，有必要进行“产教融合”的实验教学体系改革。在原有教学内容上将基础化学实验内容划分为基础实验操作、实地参观、生产实际结合、创新能力提高四个部分。在基础实验操作阶段，实验内容主要为仪器设备的使用，实验操作练习、基本原理的学习，如溶液的配置和滴定练习，简单物质合成实验，提纯实验等；在实地参观阶段，带学生到相关企业参观学习，让学生了解什么是企业以及企业各生产环节中涉及到的理论和实操技术；在生产实际结合阶段，对接相关企业的生产实际操作环节，目的是学以致用来发现并提出企业在生产过程中可能会遇到的问题，以增强学生的社会就业核心竞争力；在创新能力提升阶段，在前三个阶段的基础上，学生可进行分组实验，对生产环节涉及的基础化学知识点进行验证，对观察到的存在的问题通过搜集资料、查阅文献，设计一整套最佳的实验方案，经指导教师检查后进行方案的试验。产教研的融合，不仅能让学生巩固基础知识，熟练基本技能，还能提升学生对基础化学知识和专业的认知和兴趣，提高学生的创新能力和应用技术。

5 依托省级实验教学示范中心，构筑实践创新平台

实验教学示范中心是高校组织高水平实验教学，促进优质实践教学资源开放共享，组织高水平实验教学，提高大学生实践创新能力的重要基地[17]。我教学部是较早获批省级实验教学示范中心的单位之一，依托该平台，充分利用现有优势资源，以学生牢固掌握专业基础知识为目标，培养服务地方人才为出发点，不断优化实验内容，丰富实验项目，不仅增加了实验的互动性，激发了学生的学习兴趣和自主学习能力，也加深了学生对专业认知，使学生的知识结构得到了更新和充实，更加具有创新精神和创新意识。

在实践教学中，多方位融入思政元素，培养学生工匠精神，依据学生的知识体系和学科基础对课程进行有针对性的调整。在教学方式上采用现代化的教学手段促进教学的改革，建立多样化的多媒体教学体系，最大限度地激发学生学习的主动性和积极性。在学生的创新思维和创新能力培养方面，积极开展综合创新实验和实习实践活动，为进一步鼓励学生参与实践活动，调动学习的积极性，在创新实验中增设了创新学分。支持并鼓励学生参加各类竞赛，组织实践经验丰富的教师指导竞赛，如指导学生参加大学生挑战杯竞赛、化学竞赛等，取得了较好的成绩，也促进了教学示范中心的发展。不定期邀请知名专家为学生开展创新创业培训和讲座，拓展了学生的知识面，打开了师生的视野，给予师生将理论成果转化为实践的动力。与企事业单位建立了多处校外实践教学基地，实践教学基地对于强化实践教学环节，提高学生工程实践能力，确保人才培养质量有着重要的作用，下一步将继续以示范中心建设促发展，积极探索实践教学改革的新模式。

6 结语

创新能力的培养源于实验，实验实践教学是创新能力实现的重要途径。在基础化学实验教学与改革中，通过不断优化实验内容、搭建开放创新实验平台、引入科研创新平台、利用现有实验教学平台、资源和产教融合等一系列措施，极大地提高了实验实践教学质量，激发了学生的学习兴趣和主动性，培养了学生科学的科研精神和严谨的科研作风以及对专业的认知，提高了实践创新能力和创新意识。在今后的教学中将一如既往地以立德树人为根本，不断改革创新，为社会培养更多复合型人才。