我国高校经过近40年的改革和发展，硬件设施基本完善，如今已步入以提高教学质量为核心、以培养拔尖人才为目标的内涵式发展阶段。2009年教育部等联合启动的“基础学科拔尖学生培养试验计划”的实施就是这一目标的体现^[1-3]。

化学实验教学在本科化学教育和化学人才培养中起着基础性的关键作用，实验教学过程对学生的创新思想、创新意识的形成至关重要。现国内各高校为化学类本科生开设的基础化学实验课有“无机及化学分析实验”、“有机化学实验”、“物理化学实验”、“仪器分析实验”或类似课程以及“综合化学实验”等。基础实验课主要是培养学生基本操作技能以及基础理论知识的应用等。但由于学时及教学方式等的限制，同时各高校的实验课与理论课基本是同行不同步，实验课大多超前理论课，使理论教学与实验教学的相互融合度不够。且实验教材在实验原理部分常常忽略对实验项目理论背景的介绍，造成不少学生不会利用所学的理论知识来解释实验现象和分析实验结果，有些理论知识在实验过程中不能得到正确的理解和应用。在实验教学过程中也经常发现，尽管很多学生可以顺利地完成实验，但并不清楚所测物理量与化学性质之间的内在关系，缺乏独立思考，没有自己的理解和思辨，这也是各高校学生普遍存在的问题。而这些正是一个人是否有创新能力的最重要基础。

多年来，我们在实验教学过程中发现不少学生的“动手能力”相对比较差，深层次究其原因，“动手能力”差，不单是不会做，而是不知如何做，缺乏理论指导，同时还缺乏科学精神与批判性思维，这些已成为培养创新性人才的桎梏^{[2, 4, 5]}。

厦门大学“化学学科拔尖学生培养试验计划”(后简称“化学拔尖计划”)自2010年启动之时就针对“化学拔尖计划”学生个性化培养的理念，首次提出建立“强化实验”课程平台(包括“基础化学实验一强化实验”、“基础化学实验二强化实验”、“物理化学探索性实验”以及“仪器分析拓展性实验”)，并于2014年正式列入厦门大学“化学拔尖计划”学生培养教学计划。“强化实验”课程平台是在“化学拔尖计划”学生完整修完各门基础理论课及相应基础实验课基础上所建立的新的实验课程体系，是系统地让学生更深入理解基础理论知识以及加强基本实验操作技能巩固、拓展、感悟、发展的“研究型”实验教学课程，这犹如在基础实验课与基础理论课之间架起的一座高架桥；“强化”不是简单、机械地重复，也不是无限、任意地拔高，而是理论与实验的深度融合和感性认识到理性认识的高度升华过程；让学生能够充分地发挥主观能动性，把所学的理论知识加以综合运用解决实际问题，培养学生由“印证理论型”向“创新能力和素质提高型”转变。在更高层次上培养学生会“想”、会“做”、会“表达”的能力，承载了能力、素质的全方位培养。

厦门大学经过三年的研究、探索、实践，形成了较为完善的“强化实验”课程体系。下面就“基础化学实验一强化实验”(简称“强化实验”)课程设计与实践方面谈一点我们的做法和体会，希望起到抛砖引玉的作用。

“基础化学实验一强化实验”是“化学拔尖计划”学生在大一(1、2学期)完整修完“基础化学实验一”(无机及化学分析实验)、“无机化学”、“分析化学”的基础上独立新开设的一门实验课。

一门新课的开设，需要从课程内容、教学方式(模式)、教学手段等方面来考虑。教学内容的设计、研究和开发是第一位的，教学内容是教学的核心要素，教学内容的设计是教学的灵魂。因此，我们依据一体化、多层次、开放式的实验教学体系，以及化学一级学科的整体性对“基础化学实验一”的教学内容进行了梳理，通过广泛调研和对比中外著名高校有关化学实验项目和实验内容的基础上，针对“化学拔尖计划”学生个性化培养理念，拟定了“基础化学实验一强化实验”的教学大纲和实验项目，设计了与“基础化学实验一”既有衔接与联系而又独立、并蕴涵着很多可引导学生深层次思考的问题的实验内容(并编写了“基础化学实验一强化实验”讲义)，如“基础化学实验一”中有两个实验(分光光度法测定磺基水杨酸合铜(II)配合物稳定常数、分光光度法测定碘酸铜溶度积常数^[6])是关于分光光度法在测定热力学常数方面的应用，而在“基础化学实验一强化实验”中设计了分光光度法在动力学方面的应用，即“反式-氯化二氯二乙二胺合钴(III)配合物的制备及其酸水解反应动力学常数测定”，目的是通过实验让学生对照分析该实验与相关实验所包涵的不同思想与方法，在对比中学习与提高。在设计“强化实验”内容时，也尽可能以经典有趣的实验项目来负载艰涩难懂的概念或原理，如学生在无机化学理论课中对配合物中中心离子d轨道的分裂及分裂能的概念有所认识，但总体感觉还是非常抽象、模糊的，所以，我们专门在“强化实验”中设计了“系列Cr(III)配合物的合成及其光化学序列测定”实验。先从合成系列Cr(III)配合物入手，学生看到自己所合成的不同颜色的Cr(III)配合物以及与Cr(III)同一配体但不同颜色的Co(III)配合物(图1)，不禁会问，中心离子相同，尽管配体不同，但配体均为无色，为什么形成的配合物有颜色，且颜色不同？这是我们亲眼所看到的实验事实，需要解释，或者说给个“说法”。达尔文说：“科学就是整理事实，以便从中得出普遍的规律或结论。”这规律或结论也许就是“理论”或理论的前身，这也就是“科研”中常讲的“基础研究”的创新所在。

配合物中中心离子d轨道的分裂及分裂能是人们基于对同一中心离子的不同配体配合物颜色不同这样一个实验事实的“说法”，而颜色与光的吸收有关，使学生进一步清楚了分裂能与λ的关系。实验事实也告诉学生配合物分裂能大小与金属离子以及配体都有关。引导学生从实验现象入手去考虑、分析和研究问题，使学生不仅能够切身体会和了解以往抽象的化学概念在实验中如何具体化、形象化，也进一步体会到理论与实验的关系以及认识理论与实验关系的科学思想和方法。

在遵循教学规律的前提下，以经典有趣的实验项目或学科发展的新成果为载体来负载艰涩难懂的概念或原理，使“强化实验”内容“有血有肉”。通过“强化实验”的问、教、学、思、感、悟，即通过实验现象和实验过程感悟和体会化学理论的同时，也让学生切身体会到化学是有用的、化学是活的，进一步激发学生的实验兴趣。

“基础化学实验一强化实验”是为“化学拔尖计划”班学生在大一第3学期开设的，约60学时，1.0学分。

“基础化学实验一强化实验”教学的组织方式为小班独立开课，以强化实验项目为案例，学生先进行课前“预习”(先导原始文献阅读或文献检索、调研、实验方案设计等)，给学生提“问题”的机会，带着问题进实验室。实验教学过程就是一个发现问题、提出问题、分析问题和解决问题的过程，要具备“问题意识”。“问题意识”就是创新意识的前提和基础。以具体的实验项目为案例的“问题式教学”和“案例式教学”使学生在这种真实具体的、典型案例化的实验教学过程中看到、感觉到和摸到问题的存在。爱因斯坦曾经说过：“提出一个问题往往比解决一个问题更重要”。除涉及安全问题和基本实验技能规范必须由教师在课前向学生讲解外，教师不作课前实验原理、具体实验步骤的讲解，而将重点放在实验中实验技能规范的指导和整个实验过程中的引导性分析讨论环节上，由学生自主研究设计实验方案，并自主进行实验操作。整个实验教学过程在指导教师的精心参与下，应用问题式、启发式和讨论式等灵活多样的互动式教学形式就实验内容、实验实施过程等进行纵横对比分析、讨论，使学生领会每个实验的设计思想和目的，对所学理论与实验的内在联系融汇贯通^{[7, 8]}。

比如学生在无机化学理论课中已经对顺、反异构体配合物的结构、性质等具有一定程度的认识，而通过“基础化学实验一强化实验”中的“反式-氯化二氯二乙二胺合钴(III)配合物的制备及其酸水解反应动力学常数测定”实验及其课后讨论，并与本课程另一实验中的不同配体Cr(III)的顺、反异构体配合物的合成方法进行横向比较分析，学生进一步了解了顺、反异构体配合物的一般合成、分离纯化及其鉴定方法。并与相关实验((NH4)2S2O8氧化I-的反应级数、速率及活化能的测定)进行纵向关联对比，使学生搞清了分光光度法测定一级反应速率常数的原理及其数据处理灵活性的科学依据，明确了基础化学实验中有关动力学研究的基本思路和方法，即要测定某一反应的反应速率或反应速率常数，实质都是要测定反应在某一时刻某一反应物或生成物的浓度，而我们知道基础实验中测定浓度的方法可以用滴定法或分光光度法，或加入某一种或两种试剂作为“桥联”指示法，如“(NH4)2S2O8氧化I-的反应级数、速率及活化能的测定”实验中用到的方法。进一步纵向延伸，自然给学生引出也可以用物理方法测定与浓度相关的物理量，如电导、粘度、旋光度、磁化率等，如高年级物理化学实验“蔗糖水解反应速率常数的测定(旋光法)”、“乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定(电导率法)”、以及化工专业实验“膨胀计法测定聚合反应速率(膨胀计法的原理是利用聚合过程中体积收缩与转化率的线性关系)”中用到的方法等。通过实验与讨论，学生们认识到，要有巧妙、简单、可行的直接或间接的方法跟踪反应体系中某一物种的浓度，才能使动力学的研究变得可能。借机要特别给学生指出的是，上面谈到的是基本的经典实验研究方法，随着科学技术的发展和人们认识水平的提高，可能会有更巧妙、更简单的方法代替以前的方法，或发明一种尽管成本高、使用起来可能也不太方便、但能解决以前所有方法都不能解决的现有问题的方法。在科研实验室里还有其他特殊仪器或用其他方法研究反应过程的动力学问题。正是因为要有合适的手段跟踪反应过程及实验技术的限制，使得动力学研究变得困难，这也就是理论课上所讲的为什么目前很多反应的反应机理还没有搞清楚的原因，从而做到实验教学与理论教学相得益彰。这些讨论和纵横对比总结的目的就是有意识地培养学生的发散性思维能力。

整个“强化实验”教学过程中，鼓励学生之间、师生之间进行深入研讨和交流，在思维的碰撞中可能产生创新的灵感。组织学生对某一个问题进行开放式的讨论，让学生思维的火花互相触发，交流各自对问题的不同看法，最后由指导教师升华到理论高度总结，即透过实验挖掘隐藏在实验现象、实验过程、实验结果背后的思想并展现给学生，如画龙点睛一样，以引起学生更深入地钻研某些问题的更高兴趣^[8]。

这种就实验内容、实验实施过程等进行纵横对比分析的问题式、启发式和讨论式等灵活多样的互动式教学过程激励学生去思考、去实践。只有用心去思考，才能深刻理解隐含在问题背后的原理；只有对实验原理、实验过程有更深刻的理解，才能融会贯通，才能做到举一反三，也才能活学活用和学以致用，也才能进一步提出引人深思和可能有价值的问题与观点，这些问题与观点可能就蕴含着创新，这是尽人皆知的事实。

众所周知，要取得高质量的实验教学效果主要取决于学生的参与程度。在整个“强化实验”教学过程中，学生们都表现出积极主动参与、乐于合作、善于探究和勇于提出问题以及强烈的责任心和进取心。实验过程中很多学生不仅能够发现和提出问题，也能给出解决问题的方法并去具体实施，能积极灵活应用所学化学理论知识解决和解释实验中遇到的问题。在实验课后讨论环节，学生们都能够提前认真做好PPT，讨论过程中踊跃发言，大胆提出自己的观点，并能关注别人、倾听别人的发言……，俨然将实验室也变成了讨论和实践的“战场”，把我们这门课的“主题”表现得淋漓尽致。与学生交流的过程，也激发了指导教师对实验教学更深入的思考；只有身临其境，你才能真正感受到什么叫教学相长。学生所获得的不仅有自己的体会和感悟，还有指导教师对实验教学研究感悟的体现，更丰满和充实了整个“强化实验”教学。

经过3轮的教学实践，“基础化学实验一强化实验”这门课从教学内容、教学理念到教学过程等都得到了各届“化学拔尖计划”班学生的肯定和认可。

通过“强化实验”，很多学生切身认识到实验前预习的重要性，如陈良艺同学：“……最重要的是理解操作，理解这一步操作究竟会对体系带来怎样的影响，也就是老师常说的‘想好了再动手去做’。‘工欲善其事，必先利其器’，足够的前期准备和思考会给实验带来更快更好的进展。”

“强化实验”教学对学生的学习观也产生了积极影响。如石崛立同学：“在‘强化实验’课程之前，我的实验课基本停留在练习基本操作的基础上。而‘强化实验’课将理论和实验串了起来，让我认识到，可能就像仅靠做好一笔一画仅能成为画工而不是画家一样，要想成为科学家，‘想’比‘做’更重要。”

通过“强化实验”教学及其交流和讨论，也使不少学生认识到自己的不足，如左少轩同学：“实验时往往只针对实验自身的内容，缺少发散性思维，实验过程中难以发现实验中的问题”；又如时盺同学：“通过强化实验的锻炼，具备了能够独立设计综合性实验的能力。但现仍旧处于“照猫画虎”甚至“照猫画猫”的阶段，对实验的综合掌控能力有待提高。”

就像杨金萍同学所说：“转眼为期五周的小学期就过去了，强化实验课程也随即结束。回想这五周实验课，很多细节都还历历在目，比起基础实验，强化实验更锻炼了我们的思维，每一个实验都让我收获很多。”

是的，强化实验课程结束了，但有关“量气法”应用的实验讨论还在继续，就在我们“强化实验”课结束近一个月后还收到庄永斌同学用手机发来的图片——有关“量气法”在动力学测定方面的应用……。这也是学生对这门课肯定的一种方式。事实证明，实验教学过程及课后组织学生进行有关讨论是开拓学生思维能力、升华兴趣的一个好办法。

通过“强化实验”教学，学生更深刻认识到实验不仅是“动手”，更重要的是“动脑”，是手、脑并动的过程；实验过程不仅是观察实验现象和记录实验数据，更要注重实验现象和实验数据背后的科学思想、科学方法和科学规律，甚至还有所蕴涵的科学精神。

科学精神是“化学及相关基础学科科学研究领域的领军人物”所必备的基本素质。“强化实验”教学过程是对学生全方位的“熏陶”和综合素质的培养，使学生的科学素养在长期的实验教学过程中得到潜移默化的训练与培养。做科研不仅要细心，而且还要有耐心，就是要坐得住冷板凳，但心里始终燃烧着探求未知的热情，要有打破砂锅问到底的精神。正如杨铭栋和费家维同学所说“每次强化实验的时间都比较长，如某一实验，不仅要合成，还要测性质、含量等……，让我们慢慢习惯长时间的实验。”

在“强化实验”教学过程中，我们特别重视实验指导教师的“身体力行”和“言传身教”作用，将教书育人的理念融于教学过程。通过实验过程中有意识地分工与合作，提醒学生不论是在未来家庭生活或社会工作中都不能相互埋怨，要学会合作与倾听，要相互欣赏与分享，要有吃苦和团队协作精神。

对于以具体的实验项目为案例的“问题式”、“案例式”教学，学生在这种真实的、具体的、典型案例化的实验教学过程中能看到、感觉到、摸到问题的存在(如实验条件的控制、不正常的实验现象等)，所以，适时教育学生在实验(科研)过程中，即使没有“行至水穷处”，也应常常“坐看云起时”，多思考、多总结，以免多走弯路。

任何事物的发展变化都取决于内因和外因。内因是事物发展变化的主要因素，外因是推动事物发展变化的“催化剂”，一个根本不能发生的化学反应(Δ_rG > 0)，使用任何催化剂都是徒劳的。所以，培养学生的兴趣，发挥学生的主观能动性，让学生积极主动地去“想”、去“做”，实验教学才会有效果。

尽管“强化实验”课程平台是厦门大学专门为“化学拔尖计划”学生培养“量身定制”的个性化培养方案的内容之一，但还处于探索阶段。在今后的教学实践过程中，还需要不断地充实和改进“基础化学实验一强化实验”内容，在教学方法上还要不断探索，优化教学过程，为高校化学实验教学改革提供适应面广、操作性强的可借鉴经验。