【摘""要】化學實驗教學在化學類專業創新人才培養中發揮著極其重要的作用。文章從如何提高學生的創新精神和科研能力出發，以培養學生的創新意識、創新能力和創新精神為目標，以創新競賽為引導，通過基礎化學實驗課程教學體系設置和課程內容改革，探索研究化學專業實驗課“課賽一體化”的教學模式。【關鍵詞】化學實驗課程；實驗競賽；“課賽一體化”；教學模式改革一、引言加強創新人才，特別是拔尖創新人才培養是國家提出的明確要求[1]。高校學生科研創新能力和創新精神培養對提高高等教育教學質量具有重要的意義。盡管各高校致力于加強學生創新能力的培養力度，但目前我國高校學生整體的創新精神和科研能力仍相對較弱，而傳統教學模式卻很難提高學生的創新能力和創新精神。如何提高學生的科研能力、培養創新型人才是我國各類高校面臨的一個重要難點和問題。化學是一門實驗科學，實驗課教學在化學類專業人才培養中占據極其重要的地位。化學專業實驗課是鍛煉學生操作能力，培養學生科研素養及創新創業能力的基礎。開展化學專業實驗課程體系教學改革，以專業實驗課為載體，在教學中融入創新精神、科研能力和創業素質培養元素；以各種創新、創業和實踐競賽為引導，結合各種競賽內容和要求，探索集化學專業知識傳授、創新精神塑造、創新能力培養于一體的化學實驗課程體系和教學方法的改革方式，對提高學生的創新精神、科研和創業能力具有重要的實踐意義[2-5]。二、化學專業實驗課“課賽一體化”教學模式改革目標經過近些年的改革，我國化學專業實驗課教學取得了明顯的進展，但與國際先進水平相比，教學質量和效果還遠不如理論課教學[6-7]。黑龍江大學一直以來十分重視對學生基礎理論知識、專業實驗技能和綜合素質的培養，把提高學生的科研創新能力和綜合素質作為人才培養的重要目標。因此，教學團隊在總結過去教學經驗的基礎上，以創新競賽為引導，圍繞培養學生的創新意識、創新能力和創新精神為目標，通過基礎化學實驗課程教學體系設置和課程內容改革，依托學校化學一級學科博士點、教育部重點實驗室等省部級科研平臺，發揮科研優勢，促進科研轉化教學，探索了化學專業實驗課“課賽一體化”培養模式。通過“課賽一體化”鍛煉學生的實驗技能和儀器操作能力，拓展學生的科學思維，激發學生的科研興趣，培養學生的創新意識、創新能力和創新精神，從而提升學生的創新創業實踐能力。三、化學專業實驗課“課賽一體化”教學模式改革措施在多年的教學改革和實踐中，教學團隊在化學專業實驗課“課賽一體化”教學模式方面采取了如下教學改革措施，并取得了一些成效。（一）修訂培養方案，改革實驗實踐課程體系通過修訂培養方案，增加創新創業內容和實驗競賽內容。以創新實驗競賽為導向，理順與創新能力培養密切相關的實驗課程設置體系，形成“基礎化學實驗課程→化學學科前沿課程→學年科研課題課程→專業綜合實驗課程→創新實驗競賽”的有機鏈條。結合理論課堂的研究創新課程，形成了從實驗課程入門（1學分）、基礎實驗課程（17學分）、綜合實驗（4學分）、創新基礎（17學分）到創新實踐（10～14學分）的實驗和創新能力培養課程體系，占（二）重構基礎化學實驗課程內容體系根據創新創業競賽要求，重構基礎化學實驗課程內容體系。特別是針對化學實驗競賽考查標準，調整實驗課程內容，以夯實學生化學實驗基礎知識、基本理論和基本操作技能。重點統籌、系統設置一年級“無機化學實驗”課程教學內容，根據該實驗課程的特點和學生的實驗基礎，總學分的三分之一左右（表1）。其中，學年科研課題課程貫穿一年級到三年級的整個創新能力培養。黑龍江大學依托學校教育部重點實驗室科研平臺的優勢，開設了“大型儀器實踐”課程。該課程采取既講授基本原理，又上機實操的授課模式，為學生后續參加創新實驗競賽和創新實驗實踐活動打下良好基礎。另外，利用專業課教師的科研優勢，鼓勵學生積極參加校內外學術交流活動，開闊視野，了解前沿研究領域。同時，特別設置了“專題學術交流講座”課程，該課程不限開課學期，貫穿整個大學學習階段，要求學生四年中至少參加或參與校內外學術報告等學術活動10次，并提交學習體會。在創新實踐環節，除畢業論文外，學生參加各類創新實踐可獲得2～6學分，參加中國國際大學生創新大賽、專業化學競賽等可按獲獎等級獲得相應學分獎勵，即使參賽未獲獎也可獲得1學分，以此鼓勵學生積極參與創新實踐活動。從圖1可以看出，創新基礎和創新實踐課程的學分占實驗實踐類課程總學分的50%以上，從課程體系上為學生創新創業能力培養奠定基礎。建立“基本操作實驗→測定性實驗→驗證性實驗→綜合性實驗→創新設計性實驗”的遞進式模式，構筑實驗課程內容體系。以黑龍江大學化學專業“無機化學實驗”課程為例，該課程在大一學年開設，共2個學期，總計116學時。其中，緒論入門占4學時，主要對化學實驗課程的重要意義、實驗安全和課程要求等內容進行講解；基礎操作實驗占24學時，內容包含無機化學實驗的各種基本操作，實驗項目基本操作設置由淺入深，強化基本理論、基本實驗操作訓練；測定性實驗占20學時，其是在掌握基本實驗操作基礎上對一些無機化學基本原理進行測定，主要訓練基本理論與基本實驗操作的結合能力；驗證性實驗占24學時，主要通過實驗操作訓練，加深學生對主要基本理論和主要元素化合物性質的理解和認識，提高學生分析問題和解決問題的能力；在以上訓練基礎上，還設置了20學時的綜合性實驗，實驗內容先從簡單原料合成復雜無機配合物，再利用化學分析和儀器分析的方法進行組成分析，訓練學生的綜合實驗技能；學年結束時設置了3個創新設計性綜合實驗，占24學時，該類實驗要求學生在教師指導下自主完成實驗內容、步驟等實驗項目的設計，綜合訓練學生的創新能力及綜合運用理論和實驗操作的能力。這些課程項目注重強化規范實驗基本操作和實驗安全意識內容，并有機地融入思政元素，培養學生養成誠實守信、一絲不茍、實事求是的科學精神。在學生理解化學基本原理與掌握基本實驗操作技能的基礎上，進一步開展綜合性和創新設計性實驗，不僅能夠使學生將基礎化學理論知識和各種實驗操作技能相融合，還能培養學生提出問題、分析問題、解決問題的綜合創新能力，從而實現從規范基本操作、基本技能到熟悉學科前沿，再到提高創新能力的人才培養目標[8-9]，克服多數學生化學實驗基礎薄弱，甚至在高中階段從未接觸過化學實驗的弱勢，盡快提高學生的實驗操作能力。從圖2可以看出，在注重基本實驗訓練的基礎上，“無機化學實驗”課程設置的綜合實驗學時占比為17.2%，而創新設計性實驗內容的占比為20.7%。因此，通過“無機化學實驗”課程的訓練，可為后續實驗課程和下階段學生創新能力課程學習及參加實驗競賽奠定良好的基礎。（三）改進實驗課程教學方法，引入多元化教學方式傳統化學專業實驗課的實驗理論和過程的教學方式單一乏味，多以教師講解為主，學生主動參與性較差[10]。在實驗課程教學中，有效結合各種網絡信息，把相應的虛擬仿真實驗和慕課課程引入教學中，并充分利用任課教師在科研上的優勢，將科研課題實踐融入到實驗課程教學中，這樣學生能夠在實驗過程中更好地觀察現象、準確快捷地測量數據、有的放矢地分析實驗結果。針對學生特點和“無機化學實驗”課程內容，教學團隊在學校的支持下建設了無機化學實驗慕課視頻。在實驗預習和規范基本操作方面，通過利用慕課視頻提前學習，學生可以更準確地觀察實驗產生的現象，更容易理解實驗的原理，從而縮短理解理論和實驗相關知識的時間，同時也能學習到更多的相關知識。另外，相比傳統的實驗教學方法，應用虛擬仿真實驗和慕課視頻的教學方法不僅可以使學生不受空間和時間的制約，根據自己的時間自由安排學習實驗內容，而且有效提高了學生學習實驗課程的選擇性、自主靈活性和學習效率。多元化實驗教學方式的引入滿足了培養學生創新創業能力的要求。為了調動學生的積極性、主動性和創造性，教學團隊探索并建立了以提出實驗問題和解決實驗問題為核心的實驗教學方式，改革以教師為主的授課模式，強化以學生參與為主體，激發學生創新意識和思維，全面提升學生在化學學習過程中的創新能力[11]。例如，改進無機化學實驗教學方法，除了要引導學生正確掌握無機化學實驗的基本操作方法和技能外，還應注重提高學生分析問題和解決問題的能力，并把思政元素“潤物細無聲”地融入到教學中。課程初始階段主要采用講授、演示、提問等教學方法；隨著課程內容的深入，則通過啟發式教育，對學生采用“拋磚引玉”“授之以漁”的方式方法，并根據學生在實驗課堂上的表現及時組織學生做好實驗結果的討論、評價和總結。如課前提出相應的問題讓學生做準備，課上對學生進行提問及采用翻轉課堂教學模式讓學生上臺講解、舉實例等。對于綜合性和創新設計性實驗，在方案設計和實驗過程中，引導學生綜合運用多學科的知識解決實驗設計中出現的問題。如在2個8學時的創新設計性實驗中，首先采用翻轉課堂的教學模式，利用課堂或課外時間，組織學生分組、分內容講解自己設計的實驗方案，其他學生則針對設計方案提問、質疑和討論；其次由學生實名客觀打分評價每組的實驗設計方案，占預習成績的50%；最后由指導教師進行點評和總結。在此基礎上，學生在課后完善設計方案，并以此進行實驗；實驗結束后，總結自己實驗方案的優缺點、實用性、綠色環保性，并完成實驗報告。經過多輪實踐，這種模式對學生綜合創新能力的培養效果明顯。（四）實行育人聯動機制，實施學年科研課題導師制，促進科研轉化教學實行本科生科研學業導師制度，鼓勵學生參與導師的課題研究，強化學生參與創新創業競賽的意識。學生在導師的指導下開展一定的興趣實驗訓練，并結合導師科研課題提升自身的創新創業能力。如在部分創新設計性實驗教學中，鼓勵學生依托導師的科研實驗室進行學習。一方面，利用導師的前沿性科研課題，學生充分了解化學學科領域的發展現狀和研究熱點，培養學生對實驗的興趣。另一方面，依托導師的科研實驗條件，學生把導師部分科研項目內容設置為實驗課程內容，通過參與完成科研項目的方式培養發現問題和解決問題的能力，進一步提升創新素養。在此基礎上，引導學生將導師的科研內容創新設計成為本科教學實驗項目，并在導師的指導下參加全國大學生化學實驗創新設計競賽等賽事。在指導環節中，導師強調實驗過程的注意事項、規范操作細節、思考與反思實驗現象、實驗報告撰寫的規范性和準確性等問題，指導學生查找、閱讀和理解文獻，向課外知識拓展，提高學生的互聯網信息檢索等能力。引導學生參加大學生創新創業訓練項目和導師的科研項目，使學生盡早主動地參與到科學研究工作中，提升學生利用所學化學理論及實驗的基礎知識、基本理論和基本實驗操作技能提出問題、分析問題并解決問題的能力，培養學生創新創業意識，從而提高學生未來從事科學研究的能力。近年來，教學團隊和專業課教師已指導幾十名學生參加各種化學專業競賽及國家級、省級和校級大學生創新創業訓練項目，并發表多篇學術論文和申請多項專利。例如，化學專業的多名學生從教師的科研項目成果中提煉設計了多項創新實驗，分別獲得了第一屆、第二屆和第三屆全國大學生化學實驗創新設計競賽一等獎、特等獎和二等獎的佳績。這些新創實驗內容將化學相關前沿研究領域的成果引入本科實驗