朱倩倩，王穩(wěn)

1鄭州大學(xué)化學(xué)學(xué)院，化學(xué)國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心，鄭州 450001

2河南警察學(xué)院刑事科學(xué)技術(shù)系，鄭州 450046

化學(xué)是一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)、理論與實(shí)驗(yàn)并重的學(xué)科，化學(xué)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生在培養(yǎng)過(guò)程中不僅需要掌握基礎(chǔ)理論知識(shí)，還需要進(jìn)行大量的實(shí)驗(yàn)和科研訓(xùn)練，實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)于化學(xué)專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)十分重要。目前，國(guó)內(nèi)外一流高校的化學(xué)專(zhuān)業(yè)根據(jù)學(xué)生年級(jí)不同開(kāi)設(shè)了相關(guān)的配套實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程，美國(guó)化學(xué)會(huì)(ACS)發(fā)布的最新版《本科化學(xué)專(zhuān)業(yè)教育：學(xué)士學(xué)位的指導(dǎo)和評(píng)估規(guī)范》強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)課程與專(zhuān)業(yè)課程的結(jié)合，規(guī)定了與專(zhuān)業(yè)課程體系相匹配的3個(gè)層次的實(shí)驗(yàn)課程，分別是引導(dǎo)性化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程、基礎(chǔ)性化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程和深度化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程。其中深度化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程類(lèi)似于本文所述的綜合實(shí)驗(yàn)課程，該課程要求學(xué)生綜合運(yùn)用各種技能，每周在實(shí)驗(yàn)室工作的時(shí)間至少要達(dá)到6 h，需要獨(dú)立設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、實(shí)施實(shí)驗(yàn)方案、分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并能利用化學(xué)文獻(xiàn)指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)工作[1]。以美國(guó)加州大學(xué)洛杉磯分校和約翰霍普金斯大學(xué)為代表的眾多化學(xué)專(zhuān)業(yè)排名靠前的高校均采取了類(lèi)似的化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方案[2,3]。國(guó)內(nèi)很多著名高校的化學(xué)專(zhuān)業(yè)均建立有完善的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，并進(jìn)行了眾多實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革和探索，例如北京大學(xué)、南京大學(xué)、南開(kāi)大學(xué)、蘭州大學(xué)、四川大學(xué)等知名高校及很多地方高校的化學(xué)專(zhuān)業(yè)，面向高年級(jí)的本科生均開(kāi)設(shè)了綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程，涉及到的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)施的具體方式雖不盡相同，但均是提升學(xué)生獨(dú)立分析解決化學(xué)相關(guān)科學(xué)問(wèn)題的能力，培養(yǎng)獨(dú)立思考、開(kāi)放創(chuàng)新的科學(xué)精神的重要環(huán)節(jié)。鄭州大學(xué)化學(xué)學(xué)科創(chuàng)建于1956年，在長(zhǎng)期的人才培養(yǎng)過(guò)程中，以“強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)、突出重點(diǎn)、提高創(chuàng)新能力”為核心，按照基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)-綜合實(shí)驗(yàn)-開(kāi)放實(shí)驗(yàn)-研究型實(shí)驗(yàn)四個(gè)層次推進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，形成了提高-培優(yōu)-早期介入科研的完整實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。根據(jù)學(xué)生的理論課程開(kāi)設(shè)情況，先后設(shè)置無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)(I)、無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)(II)、有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)(I)、有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)(II)、分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)、物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)、綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn)(I)、儀器分析實(shí)驗(yàn)、綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn)(II)、化工基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)等必修基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程和探究型開(kāi)放實(shí)驗(yàn)課程。在此基礎(chǔ)上，學(xué)生將進(jìn)入科研學(xué)術(shù)課題組開(kāi)展兩個(gè)學(xué)期的研究型的綜合實(shí)驗(yàn)，將綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)活動(dòng)進(jìn)一步延伸，形成了一體化、多層次、重基礎(chǔ)、求創(chuàng)新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。

鄭州大學(xué)綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn)(I)課程開(kāi)設(shè)于2017年，是一門(mén)面向化學(xué)、應(yīng)用化學(xué)專(zhuān)業(yè)高年級(jí)本科生的重要專(zhuān)業(yè)必修基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程。本課程旨在讓學(xué)生了解目前先進(jìn)的分析手段和先進(jìn)的大型精密儀器，掌握儀器的工作原理和功能以及操作方法，能夠獨(dú)立操作儀器，對(duì)分析結(jié)果進(jìn)行處理，并了解儀器日常維護(hù)的常識(shí)，為培養(yǎng)具有較高科研素養(yǎng)和實(shí)踐能力的拔尖人才打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)[4]。綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn)(I)為學(xué)生進(jìn)一步進(jìn)行綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn)(II)及進(jìn)入學(xué)術(shù)科研課題組開(kāi)展研究提供了非常重要的支撐。高年級(jí)本科生在完成綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn)(I)的基礎(chǔ)上，需要延伸到開(kāi)放型綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn)(II)的實(shí)踐學(xué)習(xí)。綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn)(II)是在前期實(shí)驗(yàn)課程的基礎(chǔ)上，開(kāi)設(shè)的開(kāi)放創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)課程，跨越多個(gè)二級(jí)學(xué)科內(nèi)容，涉及多個(gè)研究方向，以此提升學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力，建立科學(xué)的研究思維方法。綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn)(II)的訓(xùn)練過(guò)程中，學(xué)生要根據(jù)具體的研究需求借助大型儀器設(shè)備對(duì)材料結(jié)構(gòu)、性能等進(jìn)行研究，是對(duì)學(xué)生能否運(yùn)用綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn)(I)中所學(xué)儀器分析方法及大型精密儀器操作技能靈活地用于實(shí)際研究的進(jìn)一步檢驗(yàn)。

1 綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn)(I)課程介紹

本課程依托于化學(xué)學(xué)院現(xiàn)有的大型精密儀器，結(jié)合化學(xué)專(zhuān)業(yè)拔尖學(xué)生培養(yǎng)要求，開(kāi)設(shè)了粉末X射線(xiàn)衍射、等離子體原子發(fā)射光譜法測(cè)定礦泉水中的微量元素、穩(wěn)態(tài)瞬態(tài)熒光光譜、高密度聚乙烯的拉曼光譜、離子色譜法測(cè)定水中陰離子、氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用測(cè)定水晶板中的鄰苯二甲酸酯、有機(jī)化合物中元素含量分析、紫外可見(jiàn)漫反射光譜分析等實(shí)驗(yàn)，涉及X射線(xiàn)衍射分析、原子光譜分析、分子光譜分析、色譜分析、熱分析、元素分析、質(zhì)譜分析、電子顯微分析等多種分析方法，涵蓋了材料結(jié)構(gòu)、形貌、含量、光譜性質(zhì)、熱穩(wěn)定性等多方面、常用的表征技術(shù)。

為確保本課程教學(xué)活動(dòng)高效、高質(zhì)地開(kāi)展，本課程采用小班獨(dú)立授課方式，將學(xué)生分成若干小組，每組人數(shù)控制在4人以?xún)?nèi)，每個(gè)實(shí)驗(yàn)課程結(jié)束后，學(xué)生以小組為單位進(jìn)行輪換。小班授課模式，確保在儀器室有限的空間內(nèi)，所有學(xué)生均能高質(zhì)量地參與課程。授課主要以大型儀器現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)為主，為學(xué)生講授相關(guān)的儀器分析方法、儀器構(gòu)造、工作原理，演示實(shí)際樣品測(cè)試的操作方法，講解測(cè)試注意事項(xiàng)、相關(guān)分析方法的適用范圍以及在實(shí)際的科研過(guò)程中的具體應(yīng)用等內(nèi)容。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生了解和掌握目前先進(jìn)的分析手段和先進(jìn)的大型儀器，使學(xué)生能夠獨(dú)立操作常用的分析儀器，進(jìn)一步鞏固所學(xué)的理論知識(shí)和化學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本知識(shí)和基本技能，并能夠運(yùn)用理論指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)作風(fēng)和良好的實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)，為綜合實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2 綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn)(I)教學(xué)現(xiàn)狀

與普通化學(xué)實(shí)驗(yàn)、分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)、有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)等傳統(tǒng)化學(xué)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)課程不同，綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn)(I)主要以相關(guān)儀器分析方法、儀器結(jié)構(gòu)和工作原理講解及實(shí)際樣品分析測(cè)試為主。課堂上，以教師講授為主、演示和實(shí)際上機(jī)操作為輔；由于儀器數(shù)量的限制，學(xué)生采取循環(huán)操作的方式進(jìn)行實(shí)際上機(jī)操作。實(shí)驗(yàn)原理較抽象難懂，加上大型精密儀器多采用封閉式設(shè)計(jì)無(wú)法直觀看到儀器的內(nèi)部構(gòu)造和工作狀態(tài)，導(dǎo)致學(xué)生在課堂上的參與積極性不高、對(duì)授課的內(nèi)容不容易理解掌握。與此同時(shí)，大型儀器的操作較復(fù)雜，需要注意的事項(xiàng)較多，學(xué)生很難在較短的時(shí)間內(nèi)熟練掌握儀器操作要領(lǐng)。因此，十分有必要引入一種更加直觀、有效的教學(xué)手段和方法，提升綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)效果，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

3 混合式實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)

互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展和智能手機(jī)的普及，為傳統(tǒng)授課模式帶來(lái)了新的機(jī)遇和改革思路，將現(xiàn)代信息技術(shù)引入傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)課堂，開(kāi)展線(xiàn)上與線(xiàn)下相結(jié)合的混合式教學(xué)模式，取長(zhǎng)補(bǔ)短，將會(huì)對(duì)提高學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課堂上的抬頭率和參與積極性、加強(qiáng)師生之間的互動(dòng)、保障每個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)高效的開(kāi)展起到重要作用[5-7]。

“長(zhǎng)江雨課堂”是學(xué)堂在線(xiàn)與清華大學(xué)共同研發(fā)的一款智能教學(xué)工具，簡(jiǎn)便易操作，只需要借助微信和Powerpoint軟件就可以完成，教師可以按照原有的習(xí)慣利用PPT設(shè)計(jì)課程，將授課內(nèi)容幻燈片、課堂互動(dòng)、習(xí)題測(cè)評(píng)和作業(yè)融入到PPT中，通過(guò)微信公眾號(hào)通知學(xué)生進(jìn)行課前預(yù)習(xí)，課堂上可以開(kāi)啟直播授課功能，上課的同時(shí)也積累了線(xiàn)上課程資源，同時(shí)方便學(xué)生課下進(jìn)行回看、復(fù)習(xí)[8]。借助“長(zhǎng)江雨課堂”，可以獲得課前-課中-課后的教學(xué)大數(shù)據(jù)，所有教學(xué)過(guò)程全部留痕，自動(dòng)對(duì)數(shù)據(jù)開(kāi)展挖掘和算法訓(xùn)練，幫助師生之間進(jìn)一步了解，促進(jìn)課堂教學(xué)定量化研究。

我們對(duì)綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn)(I)進(jìn)行混合式教學(xué)改革的思路、設(shè)計(jì)方案以及線(xiàn)上線(xiàn)下混合式教學(xué)方式之間的關(guān)系采用框圖方式進(jìn)行了說(shuō)明，如圖1所示。在課前，可以采用線(xiàn)上方式向?qū)W生推送預(yù)習(xí)內(nèi)容和相關(guān)線(xiàn)上學(xué)習(xí)資源，線(xiàn)上方式也為師生課前進(jìn)行討論交流提供了便捷的途徑。課堂上，采用線(xiàn)上方式進(jìn)行授課，一方面有利于借助多媒體資源講解封閉儀器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、工作原理等難以在線(xiàn)下課堂直觀講解的內(nèi)容，打破空間壁壘；另一方面線(xiàn)上授課時(shí)多樣的互動(dòng)環(huán)節(jié)有利于調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，授課內(nèi)容方便學(xué)生反復(fù)查看，穿插的答題環(huán)節(jié)也可以實(shí)時(shí)檢驗(yàn)學(xué)生的掌握情況，為綜合成績(jī)的評(píng)定提供量化數(shù)據(jù)。線(xiàn)下課堂可以實(shí)現(xiàn)學(xué)生對(duì)大型精密儀器的近距離接觸、儀器操作和實(shí)際樣品的分析測(cè)試工作，讓學(xué)生親身體驗(yàn)儀器操作，解決實(shí)際樣品分析測(cè)試中遇到的問(wèn)題。與此同時(shí)，注重在混合式實(shí)驗(yàn)教學(xué)中融入課程思政，將專(zhuān)業(yè)教育與思想政治教育有機(jī)結(jié)合起來(lái)，發(fā)揮實(shí)驗(yàn)教學(xué)的立德樹(shù)人作用?；旌鲜綄?shí)驗(yàn)教學(xué)方式可以充分發(fā)揮線(xiàn)上方式與線(xiàn)下方式的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，不斷提升實(shí)驗(yàn)課堂的教學(xué)效果，最大程度地發(fā)揮實(shí)驗(yàn)教學(xué)在化學(xué)拔尖人才培養(yǎng)中的重要作用。與理論課程的線(xiàn)上線(xiàn)下教學(xué)不同，實(shí)驗(yàn)課程的線(xiàn)上線(xiàn)下混合教學(xué)在線(xiàn)上和線(xiàn)下環(huán)節(jié)各有側(cè)重，缺一不可，線(xiàn)上環(huán)節(jié)主要以復(fù)雜抽象的原理、難以直接觀測(cè)的儀器內(nèi)部構(gòu)造等內(nèi)容為主；線(xiàn)下課堂則是以學(xué)生要親自動(dòng)手操作的實(shí)驗(yàn)演示和具體實(shí)際樣品分析測(cè)試為主，線(xiàn)上和線(xiàn)下環(huán)節(jié)的內(nèi)容及授課順序都有固定的教學(xué)設(shè)計(jì)，很難隨意調(diào)整。

圖1 混合式教學(xué)改革的思路、設(shè)計(jì)方案以及線(xiàn)上線(xiàn)下混合式教學(xué)方式之間的關(guān)系

接下來(lái)，結(jié)合“穩(wěn)態(tài)瞬態(tài)熒光光譜”實(shí)驗(yàn)，具體介紹混合式綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)思路。

3.1 課前——推送優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源，督促學(xué)生預(yù)習(xí)

課前，利用“長(zhǎng)江雨課堂”插件為學(xué)生制作5-7頁(yè)的預(yù)習(xí)內(nèi)容，涵蓋課程涉及的基態(tài)、激發(fā)單重態(tài)、激發(fā)三重態(tài)、發(fā)光現(xiàn)象的分類(lèi)、非輻射躍遷和輻射躍遷途徑等基礎(chǔ)知識(shí)，讓學(xué)生在課前預(yù)習(xí)階段有針對(duì)性地掌握相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)；將我校優(yōu)秀的慕課資源——儀器分析課程中與本實(shí)驗(yàn)課程緊密相關(guān)的部分，內(nèi)嵌在課前推送的線(xiàn)上資料中，學(xué)生可根據(jù)自身情況開(kāi)展自主學(xué)習(xí)。同時(shí)，課前推送的線(xiàn)上資料中，可以設(shè)置一兩道考核題目督促學(xué)生用心預(yù)習(xí)、避免課前預(yù)習(xí)形式化，也便于教師考查學(xué)生預(yù)習(xí)效果。

3.2 課中——在線(xiàn)直播授課和線(xiàn)下課堂相結(jié)合，增加互動(dòng)，儲(chǔ)備線(xiàn)上資源

課堂上，教師采用長(zhǎng)江雨課堂直播方式進(jìn)行授課，學(xué)生通過(guò)手機(jī)微信小程序進(jìn)入班級(jí)學(xué)習(xí)，同時(shí)完成簽到環(huán)節(jié)。

首先利用線(xiàn)上直播形式以圖片的方式引出生活中常見(jiàn)的發(fā)光現(xiàn)象，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，通過(guò)限時(shí)答題的方式考查學(xué)生對(duì)于不同發(fā)光現(xiàn)象的分類(lèi)了解情況，判斷學(xué)生預(yù)習(xí)情況。對(duì)于分子熒光光譜的原理講授，涉及到基態(tài)、激發(fā)單重態(tài)及激發(fā)三重態(tài)的概念，傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)課堂上，為了調(diào)動(dòng)學(xué)生的參與性，考查學(xué)生對(duì)于普通化學(xué)原理及結(jié)構(gòu)化學(xué)中相關(guān)內(nèi)容的掌握情況，教師會(huì)提問(wèn)學(xué)生這三個(gè)基本概念，但極少有學(xué)生主動(dòng)回答問(wèn)題。針對(duì)這種情況，教師可以借助長(zhǎng)江雨課堂的彈幕功能，讓學(xué)生通過(guò)匿名彈幕的方式回答問(wèn)題，教師在智慧插件后臺(tái)可以掌握每個(gè)學(xué)生回答問(wèn)題情況，基于此有助于客觀地評(píng)價(jià)學(xué)生預(yù)習(xí)的情況及在課堂上的表現(xiàn)。而在分子體系的熒光和磷光發(fā)射原理，二者之間的區(qū)別和聯(lián)系，熒光發(fā)射的影響因素，結(jié)構(gòu)與熒光性質(zhì)之間的構(gòu)效關(guān)系等內(nèi)容的講授過(guò)程中，可結(jié)合長(zhǎng)江雨課堂的隨機(jī)點(diǎn)名功能進(jìn)行提問(wèn)，一方面活躍課堂氣氛，另一方面增強(qiáng)學(xué)生的參與性和專(zhuān)注力、調(diào)動(dòng)他們學(xué)習(xí)的積極性。

儀器分析方法繁多，知識(shí)點(diǎn)細(xì)碎，學(xué)生掌握起來(lái)很吃力，再加上實(shí)驗(yàn)教學(xué)學(xué)生上機(jī)時(shí)間少、積極性不高的情況，導(dǎo)致學(xué)生無(wú)法把每種儀器分析方法系統(tǒng)地串聯(lián)起來(lái)，根據(jù)實(shí)際需要選擇合適的儀器分析方法更是無(wú)從談起[9,10]。在綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn)的課堂上，可以對(duì)相關(guān)知識(shí)及延伸內(nèi)容進(jìn)行展開(kāi)，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)不同儀器分析方法進(jìn)行分門(mén)別類(lèi)梳理、掌握。針對(duì)大型儀器構(gòu)造復(fù)雜、封閉式設(shè)計(jì)以及工作原理抽象難懂的特點(diǎn)，將相關(guān)內(nèi)容以多媒體動(dòng)畫(huà)或視頻方式嵌入課件中，通過(guò)視聽(tīng)方式呈現(xiàn)給學(xué)生，通過(guò)加深學(xué)生的感觀認(rèn)識(shí)強(qiáng)化學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解。

在使用長(zhǎng)江雨課堂線(xiàn)上直播授課的基礎(chǔ)上，結(jié)合線(xiàn)下課堂演示儀器操作和實(shí)際樣品測(cè)試分析，這不僅可以增加課堂的多樣性，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和參與度，而且可以向?qū)W生集中展示儀器分析方法原理、儀器功能及相關(guān)應(yīng)用。正如開(kāi)篇所言，本課程的目的在于強(qiáng)化化學(xué)專(zhuān)業(yè)學(xué)生對(duì)儀器分析理論課程的學(xué)習(xí)，以培養(yǎng)化學(xué)拔尖人才為導(dǎo)向拓寬高年級(jí)本科生的學(xué)術(shù)視野，為后續(xù)的學(xué)術(shù)深造打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。因此，演示實(shí)驗(yàn)部分要求教師在進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)綜合考慮，不要為了演示而演示，應(yīng)該將相關(guān)前沿科學(xué)研究引入其中，比如由我國(guó)唐本忠院士首先提出并一直在國(guó)際上處于領(lǐng)先研究地位的聚集誘導(dǎo)發(fā)光概念(AIE)、在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用十分廣泛的熒光成像技術(shù)、2008年獲得過(guò)諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)的綠色熒光蛋白研究工作等，從而真正實(shí)現(xiàn)設(shè)立課程的初心，讓學(xué)生了解科學(xué)前沿，提升學(xué)術(shù)素養(yǎng)。

紙上得來(lái)終覺(jué)淺，絕知此事要躬行。學(xué)生要真正達(dá)到獨(dú)立操作儀器測(cè)試的目的，必須不斷地進(jìn)行實(shí)踐。因此，針對(duì)每種儀器分析方法準(zhǔn)備不同類(lèi)別的實(shí)際樣品，讓學(xué)生輪流、獨(dú)立操作儀器進(jìn)行測(cè)試。一方面，可以鍛煉他們根據(jù)實(shí)際樣品獨(dú)立分析選擇合適測(cè)試方法，真正掌握儀器操作；另一方面，也有利于鞏固學(xué)過(guò)的理論知識(shí)和實(shí)驗(yàn)操作。

3.3 將課程思政融入實(shí)驗(yàn)教學(xué)，發(fā)揮其立德樹(shù)人作用

立德樹(shù)人是教育的根本任務(wù)，在本課程的授課過(guò)程中，不僅要重視傳授專(zhuān)業(yè)知識(shí)和學(xué)生專(zhuān)業(yè)能力的培養(yǎng)，而且要引導(dǎo)學(xué)生形成正確的人生觀、世界觀和價(jià)值觀。因此，需要將課程思政融入到實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，將思想政治教育與專(zhuān)業(yè)教育結(jié)合起來(lái)，充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)教學(xué)在立德樹(shù)人為根本任務(wù)、三全育人為導(dǎo)向的人才培養(yǎng)中的作用。比如，在“穩(wěn)態(tài)瞬態(tài)熒光光譜”實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，向?qū)W生介紹首次由我國(guó)科學(xué)家唐本忠院士提出并在國(guó)際上獲得同行認(rèn)可的聚集誘導(dǎo)發(fā)光概念，為學(xué)生講述唐本忠院士如何發(fā)現(xiàn)聚集誘導(dǎo)發(fā)光現(xiàn)象并提出這一概念，以及在整個(gè)過(guò)程中唐院士面對(duì)難以解釋的、反常的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象所呈現(xiàn)的科研態(tài)度等。通過(guò)引入類(lèi)似的課程思政實(shí)例，一方面激發(fā)學(xué)生強(qiáng)烈的愛(ài)國(guó)情懷和自豪感，另一方面鼓勵(lì)學(xué)生向前輩科學(xué)家學(xué)習(xí)，無(wú)論是在日常的學(xué)習(xí)生活中還是在科學(xué)研究遭遇研究瓶頸時(shí)，都要保持積極樂(lè)觀的態(tài)度，堅(jiān)持實(shí)事求是、踏實(shí)勤奮、勇于創(chuàng)新的科研作風(fēng)。

3.4 課后——調(diào)整考核方式，鼓勵(lì)學(xué)生夯實(shí)基礎(chǔ)、緊跟專(zhuān)業(yè)前沿

傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)課程中，不重實(shí)驗(yàn)過(guò)程、注重實(shí)驗(yàn)結(jié)果，對(duì)學(xué)生的上課過(guò)程缺乏客觀的量化數(shù)據(jù)，課程結(jié)束后學(xué)生機(jī)械地搬抄實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、操作步驟等形成實(shí)驗(yàn)報(bào)告，極大地限制了學(xué)生的主觀能動(dòng)性[11]。通過(guò)長(zhǎng)江雨課堂的大數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和分析功能[12]，可以獲得客觀數(shù)據(jù)定量反映學(xué)生的預(yù)習(xí)情況和在課堂上的表現(xiàn)；此外，結(jié)合本課程的特點(diǎn)，教師要求學(xué)生查閱與講授的儀器分析方法相關(guān)的前沿工作，通過(guò)文獻(xiàn)搜索、閱讀，結(jié)合文獻(xiàn)和課程內(nèi)容撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告。這樣一方面，可以改變傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)課堂唯結(jié)果的現(xiàn)狀；另一方面，督促學(xué)生掌握文獻(xiàn)檢索的技能，驅(qū)動(dòng)學(xué)生更好地了解學(xué)術(shù)前沿、掌握所學(xué)儀器分析方法。目前，因?yàn)檎n時(shí)的限制，無(wú)法對(duì)這一環(huán)節(jié)進(jìn)行展開(kāi)，如果后續(xù)課時(shí)適當(dāng)延長(zhǎng)，可增加報(bào)告展示環(huán)節(jié)，讓學(xué)生以PPT方式匯報(bào)，全面提高學(xué)生的綜合實(shí)力。

4 混合式綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)施情況和展望

4.1 混合式綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)施情況

我們通過(guò)對(duì)綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的問(wèn)卷調(diào)查，了解了學(xué)生對(duì)于混合式綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)的反饋。圖2是2019級(jí)學(xué)生對(duì)于綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程學(xué)習(xí)目標(biāo)的反饋，有94.59%的學(xué)生期望能通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，鞏固相關(guān)理論知識(shí)；有83.78%的學(xué)生期望借助此課程科研素質(zhì)能夠得到提升；此外有67.57%的學(xué)生期望動(dòng)手能力和師生交流情況可以得到改善。說(shuō)明學(xué)生對(duì)于本課程的需求已不僅僅是單一理論知識(shí)和實(shí)驗(yàn)技能的輸入，而是綜合科研素養(yǎng)的提升，這與信息化背景下化學(xué)拔尖人才的培養(yǎng)目標(biāo)相契合。通過(guò)圖3對(duì)于課前預(yù)習(xí)的調(diào)查結(jié)果發(fā)現(xiàn)，有89.19%的學(xué)生表示實(shí)驗(yàn)課前會(huì)認(rèn)真查閱資料利用線(xiàn)上資源預(yù)習(xí)，另有10.81%的學(xué)生很少預(yù)習(xí)，表明大部分學(xué)生對(duì)本實(shí)驗(yàn)課程的學(xué)習(xí)態(tài)度是十分自覺(jué)、積極、主動(dòng)的，只有極少部分的學(xué)生需要督促。

圖2 關(guān)于綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的預(yù)期學(xué)習(xí)目標(biāo)調(diào)查

圖3 關(guān)于實(shí)驗(yàn)前利用線(xiàn)上平臺(tái)資源預(yù)習(xí)情況的調(diào)查

在混合式綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn)課堂上，引入手機(jī)和教學(xué)智慧軟件進(jìn)行實(shí)時(shí)互動(dòng)，學(xué)生的接受和認(rèn)可程度令人滿(mǎn)意，有89.19%的學(xué)生認(rèn)為手機(jī)實(shí)時(shí)互動(dòng)對(duì)于監(jiān)督學(xué)生課堂學(xué)習(xí)情況和提升課堂教學(xué)效果有幫助(圖4)，91.89%的學(xué)生反映通過(guò)混合式實(shí)驗(yàn)教學(xué)達(dá)到了預(yù)期的學(xué)習(xí)目標(biāo)(圖5)。該調(diào)查結(jié)果表明，相對(duì)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)課堂，學(xué)生更傾向于引入混合式實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式，并且手機(jī)實(shí)時(shí)互動(dòng)的引入對(duì)于提升課堂教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)更有幫助。針對(duì)混合式實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式的教學(xué)效果調(diào)查中(圖6)，分別有72.97%和13.51%的學(xué)生認(rèn)為利用教學(xué)智慧軟件將線(xiàn)上教學(xué)與線(xiàn)下實(shí)驗(yàn)課堂相結(jié)合的混合式教學(xué)方式，對(duì)于掌握儀器結(jié)構(gòu)、測(cè)試操作以及增加實(shí)驗(yàn)課堂的趣味性有較大幫助或必不可少；有70.27%和13.51%的學(xué)生認(rèn)為該教學(xué)方式對(duì)學(xué)生掌握專(zhuān)業(yè)理論知識(shí)、提高分析和解決問(wèn)題的能力有較大幫助或必不可少；75.68%和10.81%的學(xué)生認(rèn)為混合式實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式對(duì)于學(xué)生繼續(xù)深造、從事科學(xué)研究具有較大幫助或必不可少。綜合以上調(diào)查結(jié)果，有59.46%的學(xué)生認(rèn)為線(xiàn)上、線(xiàn)下相結(jié)合的混合式實(shí)驗(yàn)教學(xué)相比于傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)課堂更有優(yōu)勢(shì)、對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)幫助更大；有32.43%的學(xué)生認(rèn)為兩者各有優(yōu)勢(shì)、都有幫助；只有8.11%的學(xué)生認(rèn)為傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)課堂更占優(yōu)勢(shì)。關(guān)于混合式實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式的進(jìn)一步調(diào)查中(圖7)，94.59%的學(xué)生認(rèn)為課堂上師生雙向交流情況很好、學(xué)習(xí)氛圍活躍、學(xué)習(xí)興趣濃厚。這說(shuō)明，大部分的學(xué)生對(duì)于線(xiàn)上、線(xiàn)下相結(jié)合的混合式實(shí)驗(yàn)教學(xué)還是十分認(rèn)可的。

圖4 關(guān)于應(yīng)用手機(jī)實(shí)時(shí)互動(dòng)對(duì)于監(jiān)督學(xué)生課堂學(xué)習(xí)和提高課堂教學(xué)的效果是否有幫助的調(diào)查

圖5 關(guān)于混合式綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是否達(dá)到預(yù)期學(xué)習(xí)目標(biāo)的調(diào)查

圖6 關(guān)于混合式實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式教學(xué)效果方面的調(diào)查

圖7 關(guān)于混合式實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式的調(diào)查

在成績(jī)考核方面，我們依據(jù)平臺(tái)數(shù)據(jù)較為客觀地評(píng)價(jià)學(xué)生的課堂表現(xiàn)和學(xué)習(xí)效果。長(zhǎng)江雨課堂智慧軟件可以全面評(píng)價(jià)學(xué)生的課堂表現(xiàn)，如表1所示，長(zhǎng)江雨課堂可以輸出所有課堂數(shù)據(jù)，比如學(xué)生在課堂上的簽到情況、答題情況和活躍程度等，從而學(xué)生的預(yù)習(xí)情況和課堂上的表現(xiàn)都可以得到量化，降低教師考核學(xué)生成績(jī)時(shí)的主觀性。

表1 部分學(xué)生課堂表現(xiàn)情況明細(xì)表

4.2 對(duì)混合式綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的展望

關(guān)于教學(xué)，《禮記·學(xué)記》這樣闡述：“是故學(xué)然后知不足，教然后知困。知不足然后能自反也，知困然后能自強(qiáng)也。故曰教學(xué)相長(zhǎng)也。”教與學(xué)是一個(gè)相互影響、互相促進(jìn)的過(guò)程，通過(guò)學(xué)生的課后反饋，可以有針對(duì)性地對(duì)教學(xué)過(guò)程中的某些環(huán)節(jié)進(jìn)行微調(diào)或改進(jìn)，不斷提高本課程的質(zhì)量。本課程采用問(wèn)卷調(diào)查的方式，掌握了學(xué)生對(duì)本課程的需求，結(jié)合學(xué)生的反饋意見(jiàn)，我們?cè)趯⒒旌鲜浇虒W(xué)方式引入綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的同時(shí)，要與時(shí)俱進(jìn)，在保留本課程特色的基礎(chǔ)上，確保教學(xué)內(nèi)容緊跟學(xué)生培養(yǎng)要求和前沿科研動(dòng)向，將新鮮的養(yǎng)料源源不斷地輸送給學(xué)生。

5 結(jié)語(yǔ)

基于培養(yǎng)化學(xué)學(xué)科拔尖人才、提升學(xué)生綜合學(xué)術(shù)素養(yǎng)的教學(xué)要求，通過(guò)改革綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)模式，引入線(xiàn)上、線(xiàn)下相結(jié)合的混合式教學(xué)模式，以大型儀器為載體，以學(xué)生發(fā)展為核心，積極融入多種教學(xué)元素，增加不同專(zhuān)業(yè)知識(shí)的交叉融合，提升學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和參與度，最大限度地發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性。新的教學(xué)模式不僅可以深挖課程內(nèi)涵、改變傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)課程學(xué)生機(jī)械照搬操作的情況，而且有利于學(xué)生對(duì)所學(xué)專(zhuān)業(yè)知識(shí)的交叉融合，了解學(xué)術(shù)前沿動(dòng)態(tài)，為拔尖人才培養(yǎng)提供有效的支持。