构建研究型实验教学平台实施研究性实验教学
构建研究型实验教学平台实施研究性实验教学
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摘要：本文介绍了南京大学化学实验教学中心实验课程体系和课程内容的改革方法和思路。化学实验教学中心抓住培养学生能力这个核心，构筑研究型实验教学平台，实施研究性实验教学，形成了“基础—综合—研究”三层次实验教学的特，在全国实验教学改革中得到了全面推广。
关键词：实验教学；研究型教学；课程体系；实验改革
南京大学化学实验教学中心（以下简称“中心”）于2006年被授予国家级实验教学示范中心，其前身可追溯至20世纪20年代初在南京高等师范创建的普通化学实验室。“中心”由大学化学、仪器分析、有机化学、物理化学、综合化学、化工原理、中级应用化学和化学信息学八个实验室组建。它依托化学学科，由校、院两级管理。
“中心”的教学一贯以戴安邦教授所倡导的“化学教育既传授知识和技术，更训练科学方法和思维，还培养科学精神和品德”的全面化学教育准则为指导思想。自20世纪80年代起，“中心”在全
国高校中首先对原实验课程体系、教学内容和方法进行改革，经过20多年努力，在实践中逐步构建了研究型实验教学平台，形成了“基础—综合—研究”三层次推进教学进程和“提高—扬优—早期介入科研”三层次开放式实验教学模式，在全国得到推广和应用，形成了教学特。
一、改革实验教学体系和课程内容，构筑研究型实验教学平台
在实施全面化学教育的指导思想下，“中心”改革了以教研室为单位组织实验教学的框架，在化学一级学科层面上组织基础实验教学，提出按“基础—综合—研究”三层次构建实验教学体系和实验室（如下图）。新实验体系突出了以能力培养为核心，并将知识、能力和素质三要素有机结合起来。
1.骨干实验课程建设
“中心”在实验课程内容改革上，突出重视基础，加强综合、设计和科研训练，着重在“激发学生兴趣、启迪学生探索、训练学生科学思维和方法、引导学生创新”等四个方面建设骨干实验课程，培养学生创新意识与初步创新能力。
（1）国家精品课程“大学化学实验”。“大学化学实验”2004年被评为国家精品课程，2022年获
第二轮国家精品课程建设资助。2022年3月，《大学化学实验》（第二版）出版。第二版教材更新了大约30%实验内容，增加了实验趣味性、新颖性和综合性；更新增加十余个实验视频录像。
（2）反映兴趣性、设计性的国家精品课程“仪器分析实验”。2022年3月，由科学出版社出版了《仪器分析实验》（第二版）。在新一版教材中增加了一批如“大棚生长的蔬菜、瓜果和自然环境生长的蔬菜、瓜果营养成分是否存在差别”等贴近生活、贴近实际的设计研究型实验项目以激发学生求知欲和兴趣。
（3）突出用新技术改造经典课程“有机化学实验”。多年来，该课程教学小组在注重基础的同时，着重对学生综合能力和科研能力的培养进行了不断地探索和改革，提出了“将经典实验教学内容进行升级改造，引入现代分析技术，使有机合成、分离纯化、结构表征及质量分析有机结合，加强综合性和研究性训练，促进教与学”的教改思路。具体实施办法是：在保证基本合成操作训练外，将谱-质谱联用仪、核磁共振谱仪、谱仪等现代分析技术引入教学内容，让学生对所合成的产品进一步进行定量和结构分析，并将分析结果反过来用于引导学生对反应机理的理解和反应条件的选择。而在传统的教学方法中，学生在完成产品合成后，仅
仅通过测定沸点、熔点、折光率等简单技术定性地判断产品纯度。在实际生产中，仅仅定性地给出产品的纯度是远远不够的，更重要的是需要知道产品中有哪些杂质，杂质的结构是什么，确切的含量是多少。通过对经典实验的现代化改造，不仅使我们的教学与当今社会的实际需求更加贴近，而且通过对产品中杂质结构的分析，使学生对反应机理的理解更加深刻，丰富和深化了书本知识，拓宽了学生的知识面，激发了学生学习化学的兴趣。
（4）不断推出新的“物理化学实验”课程。2022年，“中心”在高等教育出版社出版了新版《物理化学实验》教材。我们设计的催化剂活性评价新实验装置，可对多种固体催化剂进行活性评价，可满足正常教学实验和开放性研究型实验的需要。另外，“中心”利用此套装置还开设了“气相谱法测定无限稀释溶液的活度系数”实验，不仅可测量一系列物质的活度系数，还可进一步获得混合热、汽化热、超额焓变化和超额熵变化等实验数据。近两年来，“中心”开出的物理化学研究型新实验项目达到6项。
（5）注重学生个性发展的国家精品课程“综合化学实验”。该课程按照“必修+选修+开放”教学模式，实施适合学生个性发展的能力和全面素质培养。必修实验为精心设计的典型教学实验，通过对化合物和材料的制备、分离和提纯，并使用IR、UV、NMR、HPLC、CE、TG-M
S、BET、某RD、GPC、光散射等大型仪器表征，训练学生学会化学二级学科知识的融会贯通和交叉；选修实验为研究式大综合实验，学生可利用网上选课系统选择自己感兴趣的实验内容；开放实验为科研型课题实验，允许学生利用一定的教学实验时间在科研实验室中研究。
2.以学生能力培养为核心的开放式研究性教学内容和方法
除了实验课程改革外，“中心”利用课余时间，将教学实验室全面对学生开放，对学有余力或需要个性化发展的学生进行因材施教。实验室提供开放实验课题或让学生自带他们所感兴趣的研究课题，在老师指导下进行科学研究训练。近年来，开放实验课题达40余项。另外，结合南京大学理科化学人才培养基地建设，“中心”通过国家自然科学基金人才培养基金创新能力培养项目资助了20个子项目。每个子项目分别由科研经验丰富和教学经验丰富的教师组成指导小组，共同指导学生。
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3.教学方法和手段
“中心”除了采用开放式、研究式教学方法外，在基础实验教学中强调启发式、互动式教学方
法。例如，在“大学化学实验”教学中，由指定预习内容、思考题代替原理部分，实验步骤由全到简，引导学生通过“查、看、思考”式的预习，理解实验原理，剖析实验过程，把握实验重点。同时，建立多元考核机制，关注学生思考、动手、协调和解决问题等综合能力，统筹考核实验过程和结果，调动学生潜能。
“中心”重视网络、多媒体等现代教学手段的应用，投资120万元重新设计和建设了分辨率达到高清的“双向互动音视频辅助实验教学系统”。该系统可实现教师的实验教学实时传送到各实验室，演播室教师和实验室学生通过音、视频实时互动，实现教师优质资源共享，并能使教学质量得到监督和保证。

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