1 问题分析：仪器分析实验专业教育与思政教育融合难点
如何提高学生实事求是的科学素养和勇于探究的创新能力，根据培养对象的职业规划，为医药、生命、环境、材料等领域培养高质量的分析检测技术人才，仍存在两大核心问题。
1.1 专业教师队伍和思政教师队伍存在脱节现象
1.2 实验教学中“全程育人、全方位育人”的育人理念和目标不够系统
2 构建思路：仪器分析实验思政教育“三维九点”构建思路
从人文理念、科学思维、实践意志、社会责任等关键点，系统构建全方位、立体化的思政教育新体系。主要从以下“三个维度”和“九个结合点”进行探究(图 1)。
图1
2.1 三个目标：提升教学目标，引领职业观、人生观和价值观
总体目标：根据社会需求，引导学生脚踏实地，熟练操作各种大型仪器，立志成为对社会发展有贡献的高科技人才。共分为以下三个层次。
职业观：鼓励学生拓展职业发展方向，尤其是大型仪器研发、生产、销售、维护等领域，形成健全的职业发展观。
人生观：食品安全、环境安全等领域不仅要求技术人员正确使用各种分析仪器，还要具备良好的个人品德、社会公德、职业道德及法律意识。
价值观：结合课程思政改革，引入三聚氰胺、瘦肉精等具体案例进行深入讨论，渗透“爱国、敬业、诚信、友善”等价值观教育，增强学生的社会责任感。
2.2 三块内容：把价值引领贯穿到实验课教学全过程，深化专业内涵
历史：将仪器发展史、科技发展历程融入到实验教学中，挖掘其中的因果关系、辩证关系、科技人文精神等思政要素，探讨科技发展规律。
科学素养：通过透射电子显微镜技术、生物质谱等手段认识生命本质，辩证分析生命起源与发展，提高科学素养和科研精神，为科技强国贡献自己的力量。
2.3 三种方法：教学方法推陈出新，灵活运用多种方式
案例：通过案例教学法与思政教育相互融合，充分利用科技发展中关键人物的有趣示例来进行授课，挖掘案例中敢于创新、锲而不舍、甘于奉献的科研精神。
互联网+：结合“互联网+”教学模式，充分融入网络上的各种素材，采用线上线下两条线同步融合思政元素激励学生[13]。
创新实践：结合创新实验加强各类仪器的综合运用，通过实际操作仪器来解决实际问题，调动学生的积极性和创新潜力。
3 探索与改进：仪器分析实验思政教育探索与改进
针对仪器分析实验课程存在的问题，将学理、价值、精神、素养等思政元素融入实验教学中，使学生树立良好的价值观及创新意识。主要从以下四个方面开展探索与改进工作。
3.1 兴趣驱动、行业需求，实验课程和课程思政同步实施分层次教学
传统的仪器分析实验教学模式以验证性实验为主，无法适应应用型大学人才培养的要求。对仪器分析实验课程进行“多层次、模块化”设计，根据专业特色设计贴近日常生活、激发兴趣的项目(表 1)。双碳大背景下，我校应用化学专业将仪器分析类课程(主要是仪器分析和仪器分析实验)和能源材料类课程(主要是能源材料化学、锂离子电池、太阳能电池等)两部分打通，两个课程组定期联合开展教研活动。将锂离子电池等能源器件领域可能遇到的分析检测问题在仪器分析和仪器分析实验等课程中提出，相关的分析检测实验在仪器分析实验课程中开展，但后续萃取液回收利用过程涉及到的材料制备及性能表征等内容在锂离子电池和综合实验课程中开展。最大程度地将仪器分析方法和能源材料应用打通，让学生掌握仪器的结构、工作原理及定性定量分析方法后，能够解决较实际的产业问题。
表1 兴趣驱动的实验项目设计
| 序号 | 兴趣驱动点 | 仪器分析方法 | 思政元素与育人结合点 |
| 1 | 纸巾为什么这么白、亮？水中分解后会产生污染吗？ | 荧光光谱法测定纸巾中荧光素的含量 | 质疑精神、绿色化学、社会责任感 |
| 2 | 常见水果果皮是否有农药残留？农药会进入果肉内吗？ | 色谱法对水果中农药残留的测定 | 科学探讨、诚实守信 |
| 3 | 食用油中的添加剂有哪些？高温下会分解吗？影响健康吗？ | 茶油中有害物质的液相色谱分析检测 | 社会责任感、诚信教育、科学探究 |
| 4 | 建党百年红船旁的南湖水的水质如何？ | 金属元素的原子吸收检测 | 建党精神、环保理念、团队合作 |
| 5 | 大量的锂电池如何回收处理？是否会污染环境？ | 电感耦合等离子体发射光谱法测试多种金属元素 | 社会责任感、循环经济、可持续发展 |
下面以退役锂电池回收作为一个兴趣驱动的仪器分析综合设计性实验项目，展开讨论其蕴含的思政元素：
(1) 设问(师生共同提出问题)：锂电池是否要回收再利用？如何回收？中间环节是否会污染环境？
(2) 实验设计(学生自行查阅资料，提出解决方案)：对现有退役锂电池中有价值金属的回收方法进行文献调研、对比分析(表 2)，从安全、经济、环保、循环使用的角度出发，开发一种利用低共熔溶剂(DES)萃取有价金属的新方法。拟通过改变氢键受体、氢键供体类型及两者的摩尔比，设计并筛选出锂电池中有价金属萃取时间短、萃取率高、纯度高的环保型DES。针对退役锂离子电池中萃取金属元素的再利用过程，建立系统的评价方法，精准指导回收全流程，以获得高纯度的回收产品，满足锂离子电池行业的应用需求。
表2 锂离子电池回收方法对比
| 工艺方法 | 优势 | 劣势 |
| 火法冶金 | 工作原理简单、操作简便 | 能耗高、电解液和黏结剂在高温下会产生大量有毒废气，造成环境二次污染 |
| 湿法冶金 | 金属回收率高、产品纯度高、能耗低 | 湿法生产过程添加了强酸、强碱、大量氨水等，会对空气、水、土壤造成污染 |
| 生物冶金 | 成本低、回收效率高、污染少、对环境的影响也较小、微生物可重复利用 | 高效微生物菌类培养难、处理周期长、萃取条件难控制 |
(3) 实验过程(实验过程验证及比对分析)：设计并筛选出锂电池中有价金属萃取时间短、萃取率高、纯度高的环保型DES溶剂。建立退役锂离子电池正极材料的预处理、有价金属萃取及萃取液再利用过程的分析检测及性能评价方法。并对退役正极材料中有价金属萃取和再利用过程中产生的废液进行分析检测及回收处理，实现提高金属萃取效率及减少污染排放的目标(图 2)。主要从可持续发展、绿色化学、环境保护、创新发展等角度融入思政理念。
图2
(4) 实验拓展：利用萃取液再制备三元正极材料(图 3)，对所制得正极材料的表面形貌、晶体结构和化合价进行对比分析，并分析净化过程杂质元素的去除效果。确定滤液中锂的最佳回收条件，获得纯度高的锂回收产品，并测试废液中的金属元素含量，确定废液是排放还是萃取回收。
图3
这类兴趣实验教学内容涵盖了样品前处理技术、大型仪器设备的使用及数据分析处理等过程，注重学生环境保护意识和社会责任感等思政元素与实践教学的有机融合，有望提升学生解决复杂问题和适应岗位的能力[14]。同时，充分利用红外光谱仪、扫描电镜、X射线衍射仪(XRD)、液相色谱仪、电感耦合等离子体发射光谱仪等仪器设备，通过加强实验室资源共享，优化实验平台，开展探究型综合实验，增加创新性和综合性实训机会，培养学生解决复杂问题的能力，为应用型人才培养奠定良好基础。
3.2 课程目标优化提升：优选思政教育案例，优化一流课程目标和内容
根据地方经济建设需求，对接分析检测行业，密切结合最新产业发展动态，明确课程的思政元素及融入点，设计教学方法。将社会热点、行业关注点、生活中的痛点等现实问题整理成有趣的小故事讲给学生听，融入思政元素(表 3)，提高学习积极性。结合最新产业发展对教学内容进行删减、重组，通过精选教学内容、科学安排实验项目，凝练特色项目，如测定校园附近河流或南湖水中金属含量、测定西塘老酒或西湖龙井中芳香化合物含量等，提高学生的学习兴趣，培养思考和创新能力。此外，与企事业单位共同制定实验方案，将校内外兼职导师不同的知识背景和科技发展认知充分融入到实验教学中，协同培养高素质应用型人才。
表3 部分实验教学过程的思政安排
| 序号 | 教学内容 | 融入的思政内容 | 教师引入 |
| 1 | 氟离子含量测定 | “绿水青山就是金山银山”(习总书记讲话精神)的家国情怀 | 含氟废水浓度检测、引导学生爱护环境、保护我们的美丽大家园 |
| 2 | 紫外光谱分析法测定维生素有效成分含量 | 知识就是力量，擦亮眼睛，去伪存真 | 维生素与人体健康、日常生活中的科学养生小知识与伪科学 |
| 3 | 苯甲酸等有机物的红外光谱测定 | 培养学生坚忍不拔、一丝不苟的研发精神 | 药物合成与人类健康、药物合成领域目前存在的问题 |
| 4 | 原子吸收光谱法测定Cd离子的含量 | 强化学生环保意识和培养学生保护环境的社会责任感 | Cd污染种植区水稻中Cd元素超标问题 |
| 5 | X射线衍射 | 学习科学家们勇于为科学奉献，为解决问题不懈探索的科研精神 | 德国物理学家伦琴，因发现X射线，并说服他的夫人充当实验对象，以她夫人的手作为第一个X光拍摄对象 |
| 6 | 扫描电镜 | 推动克服高端仪器依赖国外进口的国家战略 | 我国的仪器科技和工业水平存在很多“卡脖子”问题[15]，引导学生主动投身仪器研发、生产及营销行业中，打造国产优秀品牌 |
3.3 教学方法多样：“科研反哺教学”，全面提高学生创新实践能力和科研素养
舍弃灌输式的教学方法，以兴趣和爱好为出发点，尝试解决身边及生活中的实际问题，以问题为中心点，设计实验方法，形成思维导图，最终出具实验结果和报告，培养学生自主解决问题的能力，提升自信心，增强驱动力。同时借助网络资源，提升教学容量和质量，复杂问题形象化、直观化，将传统教学方式与现代化教学手段相结合，调动学生学习积极性[16]。
建立多层次“科研反哺教学”创新实践机制，增强学生创新实践和综合能力。依托高水平的师资队伍和科研成果，教师科研团队与学生个性化培养、创新计划、学科竞赛、开放实验项目、毕业论文等环节协同一体发展，在开设的仪器分析项目化实验课程中，把最新科研思路、方法和精神融入到教学过程中，逐步将科研优势有效地转化为教学优势[17]。
3.4 评价体系丰富：摒弃以分数论英雄的传统观念，丰富考核手段
为了更合理地评价学习效果、检验教学成效，除了实验操作和实验报告成绩外，将口试、团队日常合作、分组讨论、实验室卫生、实验拓展等平时环节纳入考核体系(表 4)。全方位评估学生的学习态度，观测学习过程，并随时提出改进的意见和建议，增进师生互动和反馈，实现课上和课下全方位育人，培养学生严谨踏实、实事求是的学习态度。
表4 全过程考核评价表
| 序号 | 考核构成 | 考核内容 | 思政元素 | 分值 |
| 1 | 出勤及纪律 | 是否迟到早退、玩手机、实验课堂打闹等？ | 韶华易逝、莫负春光、敬岗爱业等 | 5 |
| 2 | 课前预习 | 基本原理、现象是否清楚？实验的目的是否明白？ | 质疑精神、实事求是 | 10 |
| 3 | 课堂交流与口试 | 实验课堂上是否集中注意力？是否在思考整个实验项目？是否能提出合理化的实验改进建议？口头阐述某一种仪器分析方法和相关产业或行业的联系 | 独立思考精神、科学精神、敢于怀疑精神 | 5 |
| 4 | 实验操作规范 | 是否爱护仪器？实验过程是否清晰？原理是否吃透？ | 爱岗敬业、科学探究、职业规范、安全教育 | 20 |
| 5 | 现象和数据记录 | 现象和数据是否如实准确记录？是否清晰？是否真实反映整个实验过程？小组讨论实验现象和数据的关联度，实验的成功或不足之处，及如何改进 | 职业规范、法律意识、科学精神、严谨踏实 | 20 |
| 6 | 分组讨论 | 是否积极主动讨论实验过程和数据分析？分组选题并案例讨论汇报(仪器分析与自然科学、工程科学或社会科学案例都可以) | 热爱职业、学科视野、勇于探索、思维方式 | 10 |
| 7 | 实验报告 | 实验报告是否如实反映实验过程？结论是否合理？数据是否真实有效？ | 独立客观、法律意识、职业操守 | 20 |
| 8 | 卫生习惯 | 是否积极主动参与实验全过程的安全卫生工作？ | 社会公德、职业责任感、节能环保、安全 | 5 |
| 9 | 实验拓展 | 实验结束后是否有积极主动的拓展？如到实验室继续跟进学习、补充相关的调研报告等 | 敬业精神、科学探索精神 | 5 |
4 教学反思
4.1 教师自我学习与提升
教师成长是一个终身学习的过程。在教学过程中需要不断提高自己的教育教学水平和思想意识，跟上时代发展，才能传授学生更先进、更丰富的知识，才能更懂学生，更懂社会需求。培养学生的发现能力、思考能力和探究能力，引导学生去思考创新。
4.2 专业教师与思政教师、辅导员合作交流
思政教师和辅导员在学生的思想教育、学生培养、心理管理方面有很多宝贵的经验，专业课教师需要向他们积极请教，全方位地读懂学生和培养学生，以构建统一的育人大课堂。
5 结语
通过加强课程思政建设，强化课程育人导向，激励教师不断深入开展教学改革。构建“三全育人”的思政教育新格局，运用新的教学方法和教学模式在实践锻炼中培养学生解决实际问题的能力，把思政教育融入人才培养各环节，贯穿人才培养全过程。经过项目化和案例化实践环节的训练，使化学化工类专业的学生具备较好的仪器使用综合能力和科学探索精神。通过探索与实施，希望能对相关理工科专业在课程思政建设方面，尤其是涉及大型仪器设备方面的教学改革起到引领与示范作用。
