大學(xué)生化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是大學(xué)化學(xué)教育的核心環(huán)節(jié)，肩負(fù)著培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力、科研思維與創(chuàng)新素養(yǎng)的重要使命。相較于中學(xué)階段以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主的教學(xué)模式，大學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)更強(qiáng)調(diào)知識(shí)的整合性、方法的探究性與應(yīng)用的實(shí)踐性。然而，當(dāng)前部分高?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)仍存在內(nèi)容陳舊、方法單一、評(píng)價(jià)片面等問(wèn)題，制約了學(xué)生綜合能力的發(fā)展。本文從教學(xué)設(shè)計(jì)的原則、內(nèi)容優(yōu)化、方法創(chuàng)新及評(píng)價(jià)體系構(gòu)建等維度，探討提升大學(xué)生化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量的實(shí)踐路徑。一、化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)的核心原則（一）科學(xué)性與創(chuàng)新性并重實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)需以化學(xué)學(xué)科的基本原理和操作規(guī)范為根基，確保實(shí)驗(yàn)方案的邏輯嚴(yán)謹(jǐn)性與可重復(fù)性。例如，有機(jī)合成實(shí)驗(yàn)中反應(yīng)條件的控制、分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)中儀器參數(shù)的設(shè)置，均需遵循科學(xué)規(guī)律。同時(shí)，應(yīng)突破“照方抓藥”的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)局限，融入探究性元素。如在“水中化學(xué)需氧量（COD）測(cè)定”實(shí)驗(yàn)中，可引導(dǎo)學(xué)生自主探究不同消解方法（微波消解、傳統(tǒng)回流）對(duì)結(jié)果的影響，或?qū)Ρ炔煌呋瘎?duì)氧化效率的作用，培養(yǎng)科研思維。（二）理論與實(shí)踐深度耦合實(shí)驗(yàn)內(nèi)容應(yīng)緊密關(guān)聯(lián)化學(xué)理論知識(shí)與實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景，避免“為實(shí)驗(yàn)而實(shí)驗(yàn)”。例如，在物理化學(xué)“表面張力測(cè)定”實(shí)驗(yàn)中，可結(jié)合工業(yè)生產(chǎn)中的乳化劑研發(fā)、環(huán)境科學(xué)中的水體表面污染物擴(kuò)散等實(shí)際問(wèn)題，讓學(xué)生理解表面化學(xué)原理的應(yīng)用價(jià)值。此外，可引入校企合作項(xiàng)目，如與藥企合作開(kāi)展“藥物中間體的合成與純化”實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生接觸真實(shí)生產(chǎn)流程，增強(qiáng)職業(yè)認(rèn)知。（三）學(xué)生主體與教師主導(dǎo)協(xié)同教學(xué)設(shè)計(jì)需突出學(xué)生的主體地位，賦予其實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、操作與反思的自主權(quán)。教師則作為引導(dǎo)者，在實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)階段通過(guò)問(wèn)題串（如“該反應(yīng)的副產(chǎn)物如何控制？”“儀器故障時(shí)的應(yīng)急方案有哪些？”）啟發(fā)學(xué)生思考；實(shí)驗(yàn)過(guò)程中針對(duì)關(guān)鍵操作（如惰性氣體保護(hù)、柱色譜分離）進(jìn)行示范與糾錯(cuò)；實(shí)驗(yàn)后組織學(xué)生開(kāi)展“問(wèn)題樹(shù)”分析（如實(shí)驗(yàn)誤差來(lái)源、方案改進(jìn)方向）。例如，在“金屬配合物的合成與表征”實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生可自主選擇配體、設(shè)計(jì)合成路線，教師僅提供安全規(guī)范與關(guān)鍵技術(shù)指導(dǎo)。（四）安全與環(huán)保理念貫穿始終化學(xué)實(shí)驗(yàn)涉及易燃易爆、有毒有害試劑，教學(xué)設(shè)計(jì)需將安全規(guī)范嵌入每個(gè)環(huán)節(jié)。實(shí)驗(yàn)前通過(guò)“安全準(zhǔn)入測(cè)試”（如試劑泄漏的應(yīng)急處理、防護(hù)裝備的正確使用）確保學(xué)生掌握基本技能；實(shí)驗(yàn)中設(shè)置“安全觀察員”角色，監(jiān)督小組操作；實(shí)驗(yàn)后引導(dǎo)學(xué)生開(kāi)展“綠色化改造”，如采用微型實(shí)驗(yàn)減少試劑用量、設(shè)計(jì)循環(huán)裝置回收溶劑。例如，在“苯乙酮的合成”實(shí)驗(yàn)中，將傳統(tǒng)的濃硝酸氧化法改為過(guò)氧化氫催化氧化，降低污染與安全風(fēng)險(xiǎn)。二、實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化設(shè)計(jì)策略（一）基礎(chǔ)型實(shí)驗(yàn)：從“技能訓(xùn)練”到“問(wèn)題解決”基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)是學(xué)生掌握化學(xué)操作的基石，但需避免機(jī)械重復(fù)?？蓪Ⅱ?yàn)證性實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)化為“任務(wù)驅(qū)動(dòng)型”設(shè)計(jì)，例如“酸堿滴定實(shí)驗(yàn)”可設(shè)計(jì)為“飲料中總酸度的測(cè)定”，學(xué)生需自主選擇指示劑、優(yōu)化滴定方案，并分析不同飲料酸度差異的成因（如碳酸飲料的CO?干擾）。通過(guò)真實(shí)問(wèn)題的解決，學(xué)生不僅掌握滴定操作，更理解化學(xué)分析在食品檢測(cè)中的應(yīng)用。（二）綜合型實(shí)驗(yàn)：從“知識(shí)點(diǎn)拼接”到“系統(tǒng)整合”綜合實(shí)驗(yàn)應(yīng)整合多學(xué)科知識(shí)與技術(shù)，形成完整的科研鏈條。例如，“天然產(chǎn)物的提取、分離與表征”實(shí)驗(yàn)，需融合有機(jī)化學(xué)的萃取技術(shù)、分析化學(xué)的色譜分離、波譜分析的結(jié)構(gòu)鑒定，學(xué)生需從植物材料中提取目標(biāo)產(chǎn)物，經(jīng)純化后通過(guò)IR、NMR確定結(jié)構(gòu)，并評(píng)估其抗氧化活性。此類(lèi)實(shí)驗(yàn)使學(xué)生體驗(yàn)“從樣品到數(shù)據(jù)”的科研全流程，培養(yǎng)系統(tǒng)思維。（三）探究型實(shí)驗(yàn)：從“既定方案”到“自主創(chuàng)新”探究實(shí)驗(yàn)應(yīng)聚焦學(xué)科前沿或社會(huì)需求，鼓勵(lì)學(xué)生提出假設(shè)、設(shè)計(jì)方案。例如，結(jié)合“雙碳”目標(biāo)，設(shè)計(jì)“CO?催化還原制甲醇的催化劑篩選”實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可自主選擇催化劑（如金屬負(fù)載、MOFs材料）、優(yōu)化反應(yīng)條件（溫度、壓力、助劑），并通過(guò)氣相色譜分析產(chǎn)物。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，教師提供文獻(xiàn)檢索、儀器操作的支持，學(xué)生需記錄數(shù)據(jù)、繪制曲線、撰寫(xiě)研究報(bào)告，模擬科研工作者的研究過(guò)程。三、教學(xué)方法的創(chuàng)新與實(shí)踐（一）項(xiàng)目式學(xué)習(xí)（PBL）：以“問(wèn)題”驅(qū)動(dòng)探究選取真實(shí)科研或工程問(wèn)題作為項(xiàng)目主題，如“廢水中重金屬離子的去除與回收”。學(xué)生分組后，需完成文獻(xiàn)調(diào)研（確定重金屬種類(lèi)、現(xiàn)有處理技術(shù)）、方案設(shè)計(jì)（選擇沉淀法/吸附法/膜分離法）、實(shí)驗(yàn)實(shí)施（優(yōu)化pH、藥劑用量）、結(jié)果評(píng)估（去除率、成本分析），并形成項(xiàng)目報(bào)告。教師在項(xiàng)目周期內(nèi)組織“里程碑會(huì)議”，針對(duì)方案可行性、數(shù)據(jù)合理性等問(wèn)題進(jìn)行研討，培養(yǎng)學(xué)生的工程思維與協(xié)作能力。（二）虛實(shí)結(jié)合教學(xué)：以“虛擬”輔助“真實(shí)”利用虛擬仿真實(shí)驗(yàn)解決高風(fēng)險(xiǎn)、高成本或高耗時(shí)的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)。例如，“高溫高壓合成金剛石”實(shí)驗(yàn)可通過(guò)虛擬仿真模擬反應(yīng)釜的壓力控制、溫度曲線設(shè)置，學(xué)生在虛擬環(huán)境中嘗試不同參數(shù)組合，觀察產(chǎn)物結(jié)構(gòu)變化；虛擬實(shí)驗(yàn)后，再進(jìn)行小型高壓反應(yīng)（如合成納米材料）的實(shí)際操作，既降低安全風(fēng)險(xiǎn)，又提高實(shí)驗(yàn)效率。此外，虛擬仿真可用于大型儀器（如X射線衍射儀、質(zhì)譜儀）的操作訓(xùn)練，學(xué)生在虛擬平臺(tái)掌握儀器原理與操作流程后，再進(jìn)行實(shí)際樣品測(cè)試。（三）小組協(xié)作學(xué)習(xí)：以“分工”促進(jìn)“共享”將學(xué)生分為3-5人小組，明確“操作員”“記錄員”“分析員”“匯報(bào)員”等角色，定期輪換。例如，在“高分子材料的合成與性能測(cè)試”實(shí)驗(yàn)中，操作員負(fù)責(zé)聚合反應(yīng)的溫度控制與攪拌，記錄員實(shí)時(shí)記錄粘度、轉(zhuǎn)化率數(shù)據(jù)，分析員繪制動(dòng)力學(xué)曲線，匯報(bào)員整理實(shí)驗(yàn)結(jié)論。實(shí)驗(yàn)后，小組需共同完成“實(shí)驗(yàn)反思表”，分析操作失誤（如攪拌不均導(dǎo)致的產(chǎn)物不均一）、討論方案改進(jìn)（如引入超聲輔助聚合），培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作與反思能力。四、多元評(píng)價(jià)體系的構(gòu)建（一）過(guò)程性評(píng)價(jià)：關(guān)注“全程表現(xiàn)”預(yù)習(xí)評(píng)價(jià)：通過(guò)“概念圖”（如繪制實(shí)驗(yàn)原理的知識(shí)框架）、“預(yù)實(shí)驗(yàn)方案”（含試劑用量計(jì)算、安全預(yù)案）考察學(xué)生的知識(shí)儲(chǔ)備與規(guī)劃能力。操作評(píng)價(jià)：教師通過(guò)“操作觀察表”記錄學(xué)生的規(guī)范操作（如移液管的潤(rùn)洗、惰性氣體的通入）、問(wèn)題解決能力（如儀器故障的排查）。協(xié)作評(píng)價(jià)：采用“組內(nèi)互評(píng)+自評(píng)”，從“任務(wù)完成度”“溝通有效性”“責(zé)任擔(dān)當(dāng)”等維度評(píng)分，促進(jìn)學(xué)生反思團(tuán)隊(duì)協(xié)作中的不足。（二）終結(jié)性評(píng)價(jià)：重視“綜合能力”實(shí)驗(yàn)報(bào)告：除傳統(tǒng)的“目的-原理-步驟-結(jié)果”外，增加“創(chuàng)新點(diǎn)分析”（如實(shí)驗(yàn)方案的改進(jìn)建議）、“應(yīng)用拓展”（如該實(shí)驗(yàn)在工業(yè)中的應(yīng)用案例），考察學(xué)生的知識(shí)遷移能力。答辯評(píng)價(jià)：學(xué)生以PPT形式匯報(bào)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路、關(guān)鍵數(shù)據(jù)、結(jié)論與展望，教師與同學(xué)提問(wèn)（如“為何選擇該催化劑？”“誤差來(lái)源如何排除？”），考察學(xué)生的邏輯表達(dá)與科研素養(yǎng)。（三）創(chuàng)新激勵(lì)評(píng)價(jià)：鼓勵(lì)“突破常規(guī)”對(duì)實(shí)驗(yàn)方案有創(chuàng)新（如采用綠色溶劑、改進(jìn)反應(yīng)裝置）、結(jié)果有新意（如發(fā)現(xiàn)新的反應(yīng)現(xiàn)象、優(yōu)化出更優(yōu)條件）的學(xué)生，設(shè)置“創(chuàng)新加分項(xiàng)”。例如，在“阿司匹林的合成”實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生若嘗試微波輔助合成并對(duì)比傳統(tǒng)加熱法的效率，可獲得額外加分，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新熱情。五、教學(xué)案例：乙酸乙酯的綠色合成與純化（一）實(shí)驗(yàn)背景與目標(biāo)傳統(tǒng)乙酸乙酯合成采用濃硫酸催化，存在腐蝕設(shè)備、污染環(huán)境、副反應(yīng)多等問(wèn)題。本實(shí)驗(yàn)以“綠色化學(xué)”為導(dǎo)向，引導(dǎo)學(xué)生探究不同催化劑（如固體酸、離子液體）對(duì)反應(yīng)的影響，掌握有機(jī)合成、產(chǎn)物純化與表征的綜合技能。（二）教學(xué)設(shè)計(jì)1.前期準(zhǔn)備：學(xué)生分組查閱文獻(xiàn)，選擇1-2種綠色催化劑（如對(duì)甲苯磺酸、[BMIM]HSO?離子液體），設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案（含反應(yīng)溫度、時(shí)間、催化劑用量、原料配比），提交“預(yù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告”。2.實(shí)驗(yàn)實(shí)施：小組按方案進(jìn)行合成實(shí)驗(yàn)，通過(guò)分水器控制反應(yīng)進(jìn)程；產(chǎn)物經(jīng)蒸餾、洗滌、干燥后，采用氣相色譜分析純度，紅外光譜表征結(jié)構(gòu)。3.數(shù)據(jù)分析與討論：小組對(duì)比不同催化劑的產(chǎn)率、選擇性，繪制“催化劑用量-產(chǎn)率”曲線，分析反應(yīng)機(jī)理；討論綠色催化劑的工業(yè)化應(yīng)用前景，形成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。4.評(píng)價(jià)方式：過(guò)程性評(píng)價(jià)（預(yù)習(xí)方案的創(chuàng)新性、操作規(guī)范性）占40%，終結(jié)性評(píng)價(jià)（報(bào)告質(zhì)量、答辯表現(xiàn)）占50%，創(chuàng)新加分（如發(fā)現(xiàn)催化劑的協(xié)同效應(yīng)）占10%。（三）教學(xué)效果學(xué)生不僅掌握了乙酸乙酯的合成技術(shù)，更深入理解綠色化學(xué)的內(nèi)涵；通過(guò)自主設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)分析，科研思維與創(chuàng)新能力得到顯著提升。部分小組提出的“離子液體-固體酸復(fù)合催化”