譚冬芹 于 穎 郭明星 李彥瑩

大連海事大學環(huán)境科學與工程學院，遼寧 大連 116026

建設一流本科教育、培養(yǎng)一流人才是高?！半p一流”建設的重要基礎。近年來，大連海事大學牢牢把握“一流本科課程建設”抓手，打造海事特色品牌“金課”，大力推動“互聯(lián)網(wǎng)+教育”的深度融合，不斷擴大本科教育教學改革成效，提高課程建設水平和課堂教學質(zhì)量，為建設世界一流海事大學奠定堅實基礎。在此背景下，環(huán)境科學與工程學院結(jié)合學校發(fā)展特色，以海洋和交通環(huán)境監(jiān)測與檢測、海洋和交通運輸污染治理為主要研究領(lǐng)域，具有鮮明的海洋和航運特色。在海上溢油污染應急監(jiān)測與預警評價、船舶污染控制技術(shù)等研究領(lǐng)域總體達到國際先進、國內(nèi)領(lǐng)先水平。大連海事大學環(huán)境科學與工程學院環(huán)境工程、海洋科學與海洋資源與環(huán)境專業(yè)的培養(yǎng)目標總體為要培養(yǎng)在環(huán)境工程、海洋科學及海洋監(jiān)測與評價領(lǐng)域的高級技術(shù)人才。

實驗教學是眾多高校教學活動中的重要組成部分，在培養(yǎng)學生的實踐能力及嚴謹?shù)目茖W態(tài)度方面具有其他環(huán)節(jié)無法替代的作用［1-3］。大連海事大學環(huán)境科學與工程學院開設的《分析化學實驗》是一門獨立的實驗課程，與分析化學理論課程緊密結(jié)合、相輔相成。分析化學實驗教學的目的是使學生掌握定量分析的基本理論、分析方法和規(guī)范化的基本操作，提高學生善于發(fā)現(xiàn)、分析和解決問題的能力，培養(yǎng)其嚴謹細致的工作作風和實事求是的科學素養(yǎng)，為后續(xù)課程的學習和未來從事相關(guān)科學研究工作奠定基礎。

一、目前分析化學實驗教學存在的不足

目前，在分析化學實驗的教學過程中存在著一些問題，急需對分析化學實驗教學進行改革，以提高教學與學習效果，更好地為學校和社會培養(yǎng)創(chuàng)新型人才。需要完善之處主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

（一）教學方法和內(nèi)容需要豐富。在實驗教學中，教師講課時間通常較短。通常會以板書或PPT的形式向?qū)W生簡要講解實驗內(nèi)容，并重點演示一些操作規(guī)范，然后由學生獨立開展實驗。如果學生課前對教材預習不充分，則很難在短短的兩節(jié)課中充分掌握實驗要點和操作規(guī)范。

（二）課程內(nèi)容需要進一步結(jié)合海事院校特色。根據(jù)往年分析化學實驗教學經(jīng)歷，發(fā)現(xiàn)部分學生在實驗中輕視操作細節(jié)、過度關(guān)注實驗結(jié)果，對基礎分析化學實驗內(nèi)容缺乏興趣和自主學習動力。因此，在實驗內(nèi)容設計或綜合實驗設計等環(huán)節(jié)，應充分結(jié)合海事類專業(yè)特色，提升學生的學習積極性和創(chuàng)造性。

（三）教學中需進一步推進課程思政建設。在課程中需要進一步推進“三全育人”的先進教育理念和實踐模式，可以深挖每個實驗項目中的科學素養(yǎng)、安全理念和綠色化學等方面的思政元素，進一步培養(yǎng)學生的嚴謹求實的科學作風、扎實的安全和責任意識、環(huán)保意識和思辨能力。

（四）課程考核機制需要進一步完善。宜采用多元評價方式，從學生實驗操作、實驗報告、團隊協(xié)作、綜合性實驗設計、交流互動等多個方面對課程學習效果進行評價，尊重并重視學生的個性發(fā)展。

基于此，本文結(jié)合以往教學中存在的問題，以大連海事大學環(huán)境科學與工程學院《分析化學實驗》課程教學為例，從豐富教學方法、優(yōu)化教學內(nèi)容、推進課程思政教育及優(yōu)化課程考核機制等方面探索教學改革思路，逐步提高學生的積極性、創(chuàng)造力，激發(fā)學生的創(chuàng)新熱情，增強學生的實驗操作技能。

二、“一流本科教育”建設背景下《分析化學實驗》課程改革探索

（一）構(gòu)建線上線下教學模式，豐富教學和學習方式

在實驗課前，實驗教師充分了解和查閱實驗內(nèi)容，將網(wǎng)絡教學平臺上的相關(guān)課程資源（如中國大學MOOC、超星爾雅學習通或智慧樹等）或關(guān)鍵步驟的實驗操作視頻引入到課程中。通過網(wǎng)絡交流平臺（如微信群、公眾號等）提供給學生，使學生充分預習實驗，了解關(guān)鍵的實驗步驟，并思考實驗步驟設計的科學性。實驗課開始后，實驗教師進行深入講解以及答疑，并以問答加分的方式鼓勵學生思考并積極回答問題。實驗課中，教師及時記錄學生表現(xiàn)，提醒學生注重操作過程，鼓勵學生主動發(fā)現(xiàn)問題及解決問題。實驗課后，學生對本實驗進行相應的總結(jié)與思考，可以在已建立的網(wǎng)絡交流平臺上與老師和同學進行深入交流、探索，在討論中提升創(chuàng)新思維。

以實驗“碘量法測定葡萄糖含量”為例，即，使用間接碘量法測定未知試樣中的葡萄糖含量。在實驗開始前，教師將碘量法的有關(guān)資料，如碘的性質(zhì)、碘量法的分類、淀粉指示劑變色視頻、返滴定法操作等資料通過微信群、學校blackboard系統(tǒng)或公眾號推送給學生，使學生對碘量法有初步了解。實驗課開始，教師向?qū)W生簡要介紹間接碘量法的原理以及測定葡萄糖含量的現(xiàn)實意義。學生按照教材中設定的實驗方案開展實驗，進一步熟悉分析天平和酸式滴定管的操作，掌握返滴定法操作技能。實驗結(jié)束，學生記錄并分析實驗數(shù)據(jù)。最后，布置實驗思考題，設置發(fā)散性題目，如：“請同學們查閱資料，說明目前測定葡萄糖含量的方法有哪些？這些方法各有什么特點？”

以實驗“水的硬度測定”為例。在上一個課堂實驗“EDTA標準溶液的配制與標定”的基礎上，本次實驗使用EDTA法測定水中鈣、鎂含量。在原有實驗方案的基礎上，本次實驗增加采樣環(huán)節(jié)，增加學生的實驗參與感，提高學生的成就感。實驗課前，教師將水的硬度相關(guān)資料發(fā)布給學生，使學生對水的硬度有初步認識，然后，通過微信群、騰訊會議等線上途徑，結(jié)合文獻資料，和同學們充分討論后，制定不同水樣（海水、湖水、自來水及飲用礦泉水）的采樣方案和樣品前處理方案。利用課余時間，教師帶領(lǐng)學生采集學校附近安全區(qū)域的海水、校園湖水、實驗室自來水等水樣。水樣采集后標注樣品名稱、采集時間和地點等信息。實驗課開始，學生自由分組，完成不同水樣（海水、湖水、自來水及飲用礦泉水）中鈣、鎂含量的測定，按照事先設計好的表格記錄數(shù)據(jù)，并計算總硬度、鈣硬度、鎂硬度。實驗結(jié)束，學生將實驗數(shù)據(jù)記錄于表格中，計算三組測定值的平均值、相對偏差和平均相對偏差。教師認真批改，鼓勵學生尋找實驗數(shù)據(jù)誤差的來源，認真反思其實驗操作中存在的不足。教師布置思考題，“使用EDTA法測定不同水樣的硬度時，分別存在哪些干擾？應如何有效去除？”以此加深和鞏固學生所學知識，有利于培養(yǎng)學生的學習興趣和創(chuàng)新思維。

（二）優(yōu)化實驗教學內(nèi)容，增設開放性或綜合性設計實驗

目前，大連海事大學環(huán)境科學與工程學院環(huán)境科學與工程專業(yè)分析化學實驗中，基礎性實驗占主體。該類實驗主要涉及實驗原理解析、實驗操作及實驗儀器使用，旨在鍛煉學生實驗操作的規(guī)范性和準確性。實驗內(nèi)容相對簡單，學生容易缺乏學習的自主性，并產(chǎn)生懈怠心理。因此，在基礎性實驗的基礎上，可以結(jié)合學?；?qū)W院特色，增設具有綜合性、實用性和設計性的開放性實驗。教師可以提前發(fā)布備選題目，學生5～6人自由組隊，通過團隊協(xié)作自主完成資料查閱、實驗方案設計、獨立操作及實驗報告撰寫等工作。同時，實驗課教師鼓勵學生參加學院或?qū)W校組織的化學實驗競賽、大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)競賽項目以及學院教師的科研項目，激發(fā)學生進取心，培養(yǎng)競爭意識和團隊協(xié)作精神。

例如，根據(jù)“實驗七 氯化物中氯含量的測定”，可以增設“海水中氯化物氯含量的測定”“海產(chǎn)品中氯含量測定”“城市污水中氯化物含量測定”“工業(yè)循環(huán)水中氯化物的測定”等開放性實驗。根據(jù)“實驗九 碘量法測定葡萄糖含量”可以延伸出“果蔬中維生素C含量的測定”“碘量法測定海水中的溶解氧含量”等課題。再如，根據(jù)“實驗十程序升溫氣相色譜法”，可以增設“船舶尾氣中揮發(fā)性有機物的測定”“船舶洗艙水中芳烴化合物的測定”“船舶壓載水中消毒副產(chǎn)物的分析及形成機制探究”“氣相色譜/質(zhì)譜法在船舶溢油源鑒定中的應用”和“飲用水和地表水中揮發(fā)性消毒副產(chǎn)物的檢測”等綜合性實驗。綜合性實驗以學生為主、教師指導為輔，充分發(fā)揮學生的主觀能動性，可以有效激發(fā)學生的個性化潛能。在實驗設計階段，教師對學生進行及時指導，引導學生進行團隊協(xié)作、開展討論確定并優(yōu)化實驗方案，教師進一步對實驗方案的可行性進行評估。在實驗開展和實驗數(shù)據(jù)分析階段，教師引導學生運用已學專業(yè)知識開展數(shù)據(jù)處理和分析，完成實驗總結(jié)并撰寫總結(jié)報告。在整個過程中，學生具有很高的參與度，這將提高學生的成就感。同時，開放性實驗有助于培養(yǎng)學生在文獻調(diào)研、歸納分析、實驗設計、方案評價等方面的能力，進而提高其分析問題和解決問題的能力。

（三）推進課程思政教育，在分析化學實驗教學中堅持“三全育人”理念

在分析化學實驗教學過程中，深挖每個實驗項目中的安全風險、綠色化學、環(huán)境保護等思政元素。例如，在大連海事大學環(huán)境科學與工程學院《實驗室安全管理制度》的基礎上，教師廣泛學習其他實驗安全相關(guān)資料，并將其融入安全教育內(nèi)容。通過典型實驗室安全事故案例分析，向?qū)W生傳播安全生產(chǎn)理念；在定量分析實驗中，特別強調(diào)“量”的概念，鼓勵并要求學生要學會科學地處理實驗數(shù)據(jù)并能夠判斷分析方法的合理性；通過綜合性實驗，使學生培養(yǎng)知識遷移和實際應用能力，有助于提高學生的綜合素質(zhì)，樹立遠大的職業(yè)理想。

以“高錳酸鉀法測定污染水樣中的化學需氧量”為例，通過向?qū)W生列舉海洋、淡水等水體的污染現(xiàn)狀及危害，向?qū)W生滲透綠色可持續(xù)的發(fā)展理念；作為環(huán)境科學與工程方向的學生，未來很有可能從事環(huán)境監(jiān)測與環(huán)境治理等方面的工作。因此，在此實驗中可以開展職業(yè)理想教育，向?qū)W生介紹開展環(huán)境監(jiān)測與污染治理工作的重要性與必要性，進而提高學生的專業(yè)認同感和自豪感。另外，水體污染不僅加劇了我國水資源的緊缺，更是影響到飲水安全和食品安全。因而，可以從食品安全的角度倡導學生要學以致用，運用自身專業(yè)知識和技能為社會貢獻一份力量。

（四）優(yōu)化考核評價方式

“一流本科教育”注重學生的綜合素質(zhì)、創(chuàng)新能力和個性化培養(yǎng)。在分析化學實驗教學中應充分發(fā)揮學校的辦學優(yōu)勢和特色，培養(yǎng)具有海事和海洋知識背景的、獨具競爭優(yōu)勢和特色的環(huán)境科學與工程專業(yè)本科人才。教學實踐證明，在《分析化學實驗》課程中構(gòu)建“以學生為中心”的教育教學理念，有助于建立師生學習共同體，提高學生的課程學習效果。

因此，在課程中應充分考慮學生的個性發(fā)展，采用多元化課程評價體系。課程成績評定標準包括三個方面，即1.基礎實驗部分；2.開放綜合性實驗部分；3.互動交流積極性。基礎實驗部分包含實驗操作的規(guī)范性、實驗完成度、結(jié)果準確性及實驗報告，該部分內(nèi)容反映學生對課程內(nèi)容的掌握程度，是評價學生學習效果的主體部分。開放性實驗部分包含文獻檢索與調(diào)研、實驗方案制定與可行性分析、實驗進展及總結(jié)報告的撰寫等內(nèi)容。該部分主要考查學生獨立思考和創(chuàng)新能力，考查學生分析和解決問題的能力、語言表達能力及團隊合作能力等?；咏涣魇沁M行團隊協(xié)作的基礎，是啟發(fā)學生潛能的重要途徑。因此，在實驗課教學中，教師有必要做好互動交流考核，充分以學生為主體，大力調(diào)動學生的積極性，并將學生在課程中的互動交流表現(xiàn)計入學生的平時成績。

在實驗教學中，“線上+線下”混合式教學模式體現(xiàn)出了獨特的優(yōu)勢。學生通過網(wǎng)絡平臺提前接收與實驗相關(guān)的學習內(nèi)容、操作視頻等資料，有效提高了學生的學習興趣。線下課堂實驗仍是實驗教學的主體部分。學生通過實驗操作，掌握分析化學基本理論、基本方法及實驗操作技能。在實驗預習、實驗操作、數(shù)據(jù)記錄及數(shù)據(jù)處理等環(huán)節(jié)，有助于培養(yǎng)其實事求是的科學態(tài)度、嚴謹求實的工作作風及團隊協(xié)作能力。在開放性或綜合性設計實驗中，學生充分參與到文獻查閱、整理、分析等環(huán)節(jié)，利用學院實驗室資源自主設計實驗方案并實施。在實驗過程中學生更好地了解到課題背景、研究意義等，有效提高了其專業(yè)學習興趣，激發(fā)其更高的求知欲和創(chuàng)造力。實驗教學肩負著育人的責任，課程中挖掘出安全生產(chǎn)與環(huán)保意識、科學態(tài)度、辯證唯物主義等思政元素，有助于學生科學精神和良好品德的培養(yǎng)。此外，在課程中積極推進多元化課程評價體系，有利于調(diào)動學生的積極性，提高學生的綜合素質(zhì)。

三、結(jié)語

總之，在“一流本科教育”建設背景下，《分析化學實驗》課程改革已取得初步進展，然而仍有所不足。未來將繼續(xù)在實踐中不斷完善，探索出適用于海事類院校環(huán)境科學與工程方向基礎實驗的教學模式，為培養(yǎng)創(chuàng)新型人才而努力。