化学专业实验课与创新实验竞赛“课赛一体化”教学模式研究

【摘    要】化学实验教学在化学类专业创新人才培养中发挥着极其重要的作用。文章从如何提高学生的创新精神和科研能力出发，以培养学生的创新意识、创新能力和创新精神为目标，以创新竞赛为引导，通过基础化学实验课程教学体系设置和课程内容改革，探索研究化学专业实验课“课赛一体化”的教学模式。

【关键词】化学实验课程；实验竞赛；“课赛一体化”；教学模式改革

【引用格式】朱宇君，牛晓宇，李志斌.化学专业实验课与创新实验竞赛“课赛一体化”教学模式研究[J].黑龙江教育（理论与实践），2025，79（3）：72-75.

【中图分类号】G642.0                【文献标识码】A                 【文章编号】1002-4107（2025）03-0072-04

一、引言

加强创新人才，特别是拔尖创新人才培养是国家提出的明确要求[1]。高校学生科研创新能力和创新精神培养对提高高等教育教学质量具有重要的意义。尽管各高校致力于加强学生创新能力的培养力度，但目前我国高校学生整体的创新精神和科研能力仍相对较弱，而传统教学模式却很难提高学生的创新能力和创新精神。如何提高学生的科研能力、培养创新型人才是我国各类高校面临的一个重要难点和问题。

化学是一门实验科学，实验课教学在化学类专业人才培养中占据极其重要的地位。化学专业实验课是锻炼学生操作能力，培养学生科研素养及创新创业能力的基础。开展化学专业实验课程体系教学改革，以专业实验课为载体，在教学中融入创新精神、科研能力和创业素质培养元素；以各种创新、创业和实践竞赛为引导，结合各种竞赛内容和要求，探索集化学专业知识传授、创新精神塑造、创新能力培养于一体的化学实验课程体系和教学方法的改革方式，对提高学生的创新精神、科研和创业能力具有重要的实践意义[2-5]。

二、化学专业实验课“课赛一体化”教学模式改革目标

经过近些年的改革，我国化学专业实验课教学取得了明显的进展，但与国际先进水平相比，教学质量和效果还远不如理论课教学[6-7]。黑龙江大学一直以来十分重视对学生基础理论知识、专业实验技能和综合素质的培养，把提高学生的科研创新能力和综合素质作为人才培养的重要目标。因此，教学团队在总结过去教学经验的基础上，以创新竞赛为引导，围绕培养学生的创新意识、创新能力和创新精神为目标，通过基础化学实验课程教学体系设置和课程内容改革，依托学校化学一级学科博士点、教育部重点实验室等省部级科研平台，发挥科研优势，促进科研转化教学，探索了化学专业实验课“课赛一体化”培养模式。通过“课赛一体化”锻炼学生的实验技能和仪器操作能力，拓展学生的科学思维，激发学生的科研兴趣，培养学生的创新意识、创新能力和创新精神，从而提升学生的创新创业实践能力。

三、化学专业实验课“课赛一体化”教学模式改革措施

在多年的教学改革和实践中，教学团队在化学专业实验课“课赛一体化”教学模式方面采取了如下教学改革措施，并取得了一些成效。

（一）修订培养方案，改革实验实践课程体系

通过修订培养方案，增加创新创业内容和实验竞赛内容。以创新实验竞赛为导向，理顺与创新能力培养密切相关的实验课程设置体系，形成“基础化学实验课程→化学学科前沿课程→学年科研课题课程→专业综合实验课程→创新实验竞赛”的有机链条。结合理论课堂的研究创新课程，形成了从实验课程入门（1学分）、基础实验课程（17学分）、综合实验（4学分）、创新基础（17学分）到创新实践（10～14学分）的实验和创新能力培养课程体系，占

（二）重构基础化学实验课程内容体系

根据创新创业竞赛要求，重构基础化学实验课程内容体系。特别是针对化学实验竞赛考查标准，调整实验课程内容，以夯实学生化学实验基础知识、基本理论和基本操作技能。重点统筹、系统设置一年级“无机化学实验”课程教学内容，根据该实验课程的特点和学生的实验基础，

总学分的三分之一左右（表1）。其中，学年科研课题课程贯穿一年级到三年级的整个创新能力培养。黑龙江大学依托学校教育部重点实验室科研平台的优势，开设了“大型仪器实践”课程。该课程采取既讲授基本原理，又上机实操的授课模式，为学生后续参加创新实验竞赛和创新实验实践活动打下良好基础。另外，利用专业课教师的科研优势，鼓励学生积极参加校内外学术交流活动，开阔视野，了解前沿研究领域。同时，特别设置了“专题学术交流讲座”课程，该课程不限开课学期，贯穿整个大学学习阶段，要求学生四年中至少参加或参与校内外学术报告等学术活动10次，并提交学习体会。在创新实践环节，除毕业论文外，学生参加各类创新实践可获得2～6学分，参加中国国际大学生创新大赛、专业化学竞赛等可按获奖等级获得相应学分奖励，即使参赛未获奖也可获得1学分，以此鼓励学生积极参与创新实践活动。从图1可以看出，创新基础和创新实践课程的学分占实验实践类课程总学分的50%以上，从课程体系上为学生创新创业能力培养奠定基础。

建立“基本操作实验→测定性实验→验证性实验→综合

性实验→创新设计性实验”的递进式模式，构筑实验课程内容体系。以黑龙江大学化学专业“无机化学实验”课程为例，该课程在大一学年开设，共2个学期，总计116学时。其中，绪论入门占4学时，主要对化学实验课程的重要意义、实验安全和课程要求等内容进行讲解；基础操作实验占24学时，内容包含无机化学实验的各种基本操作，实验项目基本操作设置由浅入深，强化基本理论、基本实验操作训练；测定性实验占20学时，其是在掌握基本实验操作基础上对一些无机化学基本原理进行测定，主要训练基本理论与基本实验操作的结合能力；验证性实验占24学时，主要通过实验操作训练，加深学生对主要基本理论和主要元素化合物性质的理解和认识，提高学生分析问题和解决问题的能力；在以上训练基础上，还设置了20学时的综合性实验，实验内容先从简单原料合成复杂无机配合物，再利用化学分析和仪器分析的方法进行组成分析，训练学生的综合实验技能；学年结束时设置了3个创新设计性综合实验，占24学时，该类实验要求学生在教师指导下自主完成实验内容、步骤等实验项目的设计，综合训练学生的创新能力及综合运用理论和实验操作的能力。

这些课程项目注重强化规范实验基本操作和实验安全意识内容，并有机地融入思政元素，培养学生养成诚实守信、一丝不苟、实事求是的科学精神。在学生理解化学基本原理与掌握基本实验操作技能的基础上，进一步开展综合性和创新设计性实验，不仅能够使学生将基础化学理论知识和各种实验操作技能相融合，还能培养学生提出问题、分析问题、解决问题的综合创新能力，从而实现从规范基本操作、基本技能到熟悉学科前沿，再到提高创新能力的人才培养目标[8-9]，克服多数学生化学实验基础薄弱，甚至在高中阶段从未接触过化学实验的弱势，尽快提高学生的实验操作能力。从图2可以看出，在注重基本实验训练的基础上，“无机化学实验”课程设置的综合

实验学时占比为17.2%，而创新设计性实验内容的占比为20.7%。因此，通过“无机化学实验”课程的训练，可为后续实验课程和下阶段学生创新能力课程学习及参加实验竞赛奠定良好的基础。

（三）改进实验课程教学方法，引入多元化教学方式

传统化学专业实验课的实验理论和过程的教学方式单一乏味，多以教师讲解为主，学生主动参与性较差[10]。在实验课程教学中，有效结合各种网络信息，把相应的虚拟仿真实验和慕课课程引入教学中，并充分利用任课教师在科研上的优势，将科研课题实践融入到实验课程教学中，这样学生能够在实验过程中更好地观察现象、准确快捷地测量数据、有的放矢地分析实验结果。针对学生特点和“无机化学实验”课程内容，教学团队在学校的支持下建设了无机化学实验慕课视频。在实验预习和规范基本操作方面，通过利用慕课视频提前学习，学生可以更准确地观察实验产生的现象，更容易理解实验的原理，从而缩短理解理论和实验相关知识的时间，同时也能学习到更多的相关知识。另外，相比传统的实验教学方法，应用虚拟仿真实验和慕课视频的教学方法不仅可以使学生不受空间和时间的制约，根据自己的时间自由安排学习实验内容，而且有效提高了学生学习实验课程的选择性、自主灵活性和学习效率。多元化实验教学方式的引入满足了培养学生创新创业能力的要求。

为了调动学生的积极性、主动性和创造性，教学团队探索并建立了以提出实验问题和解决实验问题为核心的实验教学方式，改革以教师为主的授课模式，强化以学生参与为主体，激发学生创新意识和思维，全面提升学生在化学学习过程中的创新能力[11]。例如，改进无机化学实验教学方法，除了要引导学生正确掌握无机化学实验的基本操作方法和技能外，还应注重提高学生分析问题和解决问题的能力，并把思政元素“润物细无声”地融入到教学中。课程初始阶段主要采用讲授、演示、提问等教学方法；随着课程内容的深入，则通过启发式教育，对学生采用“抛砖引玉”“授之以渔”的方式方法，并根据学生在实验课堂上的表现及时组织学生做好实验结果的讨论、评价和总结。如课前提出相应的问题让学生做准备，课上对学生进行提问及采用翻转课堂教学模式让学生上台讲解、举实例等。对于综合性和创新设计性实验，在方案设计和实验过程中，引导学生综合运用多学科的知识解决实验设计中出现的问题。如在2个8学时的创新设计性实验中，首先采用翻转课堂的教学模式，利用课堂或课外时间，组织学生分组、分内容讲解自己设计的实验方案，其他学生则针对设计方案提问、质疑和讨论；其次由学生实名客观打分评价每组的实验设计方案，占预习成绩的50%；最后由指导教师进行点评和总结。在此基础上，学生在课后完善设计方案，并以此进行实验；实验结束后，总结自己实验方案的优缺点、实用性、绿色环保性，并完成实验报告。经过多轮实践，这种模式对学生综合创新能力的培养效果明显。

（四）实行育人联动机制，实施学年科研课题导师制，促进科研转化教学

实行本科生科研学业导师制度，鼓励学生参与导师的课题研究，强化学生参与创新创业竞赛的意识。学生在导师的指导下开展一定的兴趣实验训练，并结合导师科研课题提升自身的创新创业能力。如在部分创新设计性实验教学中，鼓励学生依托导师的科研实验室进行学习。一方面，利用导师的前沿性科研课题，学生充分了解化学学科领域的发展现状和研究热点，培养学生对实验的兴趣。另一方面，依托导师的科研实验条件，学生把导师部分科研项目内容设置为实验课程内容，通过参与完成科研项目的方式培养发现问题和解决问题的能力，进一步提升创新素养。在此基础上，引导学生将导师的科研内容创新设计成为本科教学实验项目，并在导师的指导下参加全国大学生化学实验创新设计竞赛等赛事。在指导环节中，导师强调实验过程的注意事项、规范操作细节、思考与反思实验现象、实验报告撰写的规范性和准确性等问题，指导学生查找、阅读和理解文献，向课外知识拓展，提高学生的互联网信息检索等能力。

引导学生参加大学生创新创业训练项目和导师的科研项目，使学生尽早主动地参与到科学研究工作中，提升学生利用所学化学理论及实验的基础知识、基本理论和基本实验操作技能提出问题、分析问题并解决问题的能力，培养学生创新创业意识，从而提高学生未来从事科学研究的能力。近年来，教学团队和专业课教师已指导几十名学生参加各种化学专业竞赛及国家级、省级和校级大

学生创新创业训练项目，并发表多篇学术论文和申请多项专利。例如，化学专业的多名学生从教师的科研项目成果中提炼设计了多项创新实验，分别获得了第一届、第二届和第三届全国大学生化学实验创新设计竞赛一等奖、特等奖和二等奖的佳绩。这些新创实验内容将化学相关前沿研究领域的成果引入本科实验教学，锻炼了学生的实验技能和仪器操作能力，拓展了学生的科学思维，激发了学生的科研兴趣，培养了学生发现问题、分析问题和解决问题的综合实践能力，以及创新意识、创新能力和创新精神。

四、结束语

文章以竞赛为引导，以学生创新能力培养为目标，通过把创新实验竞赛与专业实验课程教学一体化有机结合，形成了“基础化学实验课程→化学学科前沿课程→学年科研课题课程→专业综合实验课程→创新实验竞赛”有机递进的创新型人才培养模式，对促进实验课程体系、内容和教学改革起到示范作用，提高了化学专业人才培养质量。