论文部分内容阅读
摘 要：地球化学在现代地质学研究和教学过程中扮演了重要的角色，其中实验更是获得地球化学数据的主要途径和重要手段。由于传统教学模式及实验资源的限制，学生往往重理论轻实践，对地球化学实验在专业体系中的重要性缺乏足够的认识和重视，因此在实验过程中存在很多问题，包括安全问题和实验操作规范等等。文章探讨了在地球化学实验教学过程中如何加强学生安全意识，增强学生实验操作能力，发扬集体合作精神等几个方面，以确保学生通过本次实验课程真正地了解并掌握地球化学相关实验操作，为今后的科学研究打下坚实的基础。
关键词：地球化学;实验安全;科研态度;创新意识;考核制度;集体合作
中图分类号：G642 文献标志码：A 文章编号：2096-000X（2021）23-0146-04
Abstract： Geochemistry is an important major in the teaching and research of geosciences. Geochemical experiments are the main means for geochemists to obtain data. At present， most of the students pay attention to theory studies but not practice， resulting in the lack of sufficient understanding of geochemical experiments in the professional system， because of the traditional teaching mode and the limitation of experimental resources. There are many problems in the experimental process， including safety issues and experimental operation specifications and so on. This article discusses how to use teaching methods to strengthen safety awareness， enhance experimental operation ability， promote the spirit of collective cooperation， and ensure the accuracy of experimental data.
Keywords： Geochemistry; experimental safety; scientific attitude; innovation consciousness; assessment system; collective cooperation
地球化學是地质学与化学、物理学相结合而产生和发展起来的交叉学科，它和地质学、地球物理学成为固体地球科学的三大支柱[1]。地球化学是以实验数据为基础的学科，而实验数据的获取离不开地球化学实验。然而，在很多高等学校的教学体系中，往往只开展理论教学，忽视实验教学，对学生缺少实际动手能力的培养[2-4]。例如，我校地质学及相关专业研究生几乎没有接触过地球化学实验相关教学，只学习了简单的大学化学实验课，而且该课程主要是大班教学，老师演示、学生模仿为主，学生亲自动手实验、设计实验的机会很少。加之学生重理论轻实践的现象普遍存在，导致学生动手能力差，缺乏创新性，对地球化学实验在专业体系中的重要性缺乏足够的认识和重视。此外，在教学过程中实验内容涉及的知识面非常有限，如微量元素、同位素的分离提纯等精细化学实验鲜有涉及。很多研究生不了解数据是如何获得的，对实验过程及实验环节中可能造成数据不准确的因素更是知之甚少。
随着地球化学基础理论的成熟和完善，地球化学研究方法由定性转入定量化、参数化，相关分析测试朝着更精确、更快速的方向发展。此外，随着学科发展的需要和院校的重视，对实验室平台的建设加大了力度，高标准与国际相比肩的实验室相应而生，这对实验室工作人员和学生的科研水平和实验技能要求更高。针对目前地球化学实验教学的客观要求及存在问题，改变实验教学方式，直接关系到教学质量及学生的科研能力。
本文以中国地质大学（北京）地质过程与矿产资源国家重点实验室同位素地球化学实验室为依托，在开设地球化学样品测试方法理论课的基础上，开设了同位素地球化学分析实验课，该课程采用小班教学（限10人）的方式，先有教师示范实验操作，学生再针对实际样品性质亲自动手完善，改进实验流程，在确保数据准确性的同时，能更好地针对样品本身掌握测试方法技术，把理论知识演变为科研、生产的实践过程，使学生得到解决实际问题能力的训练。经过几年的教学实践，学生对该课程评价颇高，现将相关教学方法和经验与各位同仁分享。
一、增强实验安全意识
目前，地球化学研究中微量和痕量元素测试及同位素分离纯化等精细化学实验都需要在超净实验室中进行。超净实验室也称为无尘室或清净室，是通过过滤系统将一定空间范围内空气中的微粒、有害空气、细菌等污染物排除，人为地将室内温度、压力、洁净度、气流速度与分布、噪音振动及照明、静电等控制在某一需求范围内，而特别设计的房间[5]。与普通化学实验室不同，具有密闭、恒温、恒压和恒湿等特性，是地球化学实验的重要场所，常存有种类繁多的危险化学品甚至是剧毒药品。根据超净实验室固有特点，对学生进行严格的安全培训是进入实验室前的首等大事，让学生明白安全的重要性，严格遵守安全管理条例，不疏忽大意，时时紧绷“安全第一”这根弦，保证师生的人身和财产安全，才能确保教学和科研的顺利进行。 （一）加强安全培训
实验室安全是确保各项科研和教学工作顺利进行的前提，学生进入超净实验室之前必须进行专门的培训和考核。但是目前我校绝大多数学生没有进过超净实验室，对超净实验室几乎没有了解，虽然一再强调进入实验室要注意安全，但是很多学生不明白为什么要有这么多规章制度，总会出现这样那样的问题。例如，学生知道不能将食物和水带入实验室内，但认为纯水机纯化后的水要比饮用水更干净，会偷偷饮用。另外，还会用刚刚拿过危险化学品的手套去摸脸、鼻子等，造成皮肤损伤;会在实验过程中嬉闹，碰损实验室器皿等等，这些都是学生实验安全意识缺乏的表现。针对这种情况我们结合具体安全事例给同学们讲解，让学生们真正了解危险性，而不只是停留在书本上简单的危险性描述上，让同学们真正理解实验安全是整个实验顺利进行的前提保证。
（二）做好安全事故预防及应急措施
实验室安全应以预防为主，不出现任何实验安全问题才是我们的最终目标。在教学过程中要求进入实验室的每名学生都要佩戴个人防护器材，如护目镜、防酸面具等等;要求每名学生熟知各个安全标识的意义，进行相应安全器械的培训和实践;要求每名学生掌握实验室常用危险化学品的属性（易制爆，易制毒，强腐蚀性等）等等。虽然已对学生进行安全培训并对实验室安全事故采取一定的预防措施，但是真正遇到安全事故时，学生在处理过程中还是存在这样那样的问题。例如，浓酸不小心弄到身上后，学生不是用弱的碳酸氢钠溶液来冲洗而是直接用浓的氢氧化钠来中和，导致身上落下腐蚀疤痕。学生在理论课上都知道这是错误操作，但在实际遇到问题时由于紧张、害怕等原因，导致处理不当。因此，教学过程中对学生进行理论教育的同时，模拟实验事故，让学生来亲自处理，确保学生在遇到突发事件时，能够做到处事不惊，准确使用必要的施救药品、设备和对外紧急通讯工具进行自救、他救和救灾，在保证人员安全的前提下，最大程度地减少财产损失。
二、树立严谨的科研态度
严谨的科研态度要求每一位学者具有科学、严谨的作风，相信科学，崇尚科学，以科学精神治学，不弄虚作假。在实验教学中着重培养学生遵守科研规范、树立良好的科研习惯，养成严谨的科研态度，从而获得可靠实验结果，防止学术造假、科研不端行为的发生。
（一）规范实验记录
实验记录是研究者进行实验时对所获原始资料的直接记录，是防止学术造假、科学不端行为发生的有效方法，更是研究生培养的重要步骤[6]。以往的教学中忽略对实验记录的培训，造成研究生对实验记录的重要性认识不足。在教学过程中发现很多同学实验时不重视实验记录，随手记录一下，甚至有些步骤直接省略。问同学们为什么记录这么随意时，大家的回答基本上是“就这么几步不用记录，我脑袋都记住了，不用费事”。从这些学生的回答中可以看出，学生并没有认识到实验记录的重要性，没有意识到它是实验的必须环节，是保证实验成功的关键。因此，教学过程中将实验记录贯穿于整个教学过程中，让学生有条理、事无巨细地记錄（包括整个实验流程，实验操作细节，所用器材信息等等）。使研究生养成详细、真实、规范进行实验记录的良好习惯，树立良好的学术作风和科研习惯。
（二）规范实验操作
地球化学实验操作有其特定要求和专业规范，不严格按照操作规范进行实验不仅会造成实验数据不可信，还有可能引发实验事故[7]。例如，在消解样品时颠倒加酸顺序或改变加酸量，或是错误使用高温高压反应釜，从而引起样品飞溅甚至爆炸等等。学生虽然在理论课中已经进行了相关知识的学习，但是真正进入实验室进行实验和科研的过程中，依然会有遗忘或疏忽的地方，因此，在实验教学中教师要规范演示每一个实验步骤，要反复强调每个实验步骤的规范性，强化学生的安全意识，培养学生良好的实验操作习惯，减少或避免由于实验中的疏忽或错误造成实验数据不准确或安全事故。
（三）正视实验结果
科学研究需要的实验数据，是通过反复实验测出来的真实数据。而实际过程中实验现象或结果往往与我们的预期大相径庭。在授课过程中，由于所选样品的差异，采用相同的实验步骤，可能会产生不同的实验现象及结果。此时，有些学生看到自己的结果与他人不同，不问缘由，不分析数据，就认为自己的实验结果错误而重新开始重复实验，更有些同学直接照搬其他同学的实验现象描述和实验数据结果。针对这一现象，我们会找出相应的文献或对应的理论知识点，给学生分析清楚实验结果差异的可能原因，并给学生重复实验的时间，让学生意识到科学研究来不得半点虚假，这样实证精神就会在学生心中生根。
三、培养创新性思维
实践能力是研究生培养质量的重要指标，也是培养研究生具备科研创新能力的重要基础。目前，我国高校大多数研究生实验教学仍然沿用以教师为主导的本科式教学模式，学生实验动手机会少，实验教学程序化，缺少创新性。我们本着巩固基础，突出创新的教学目标，根据地球化学实验的具体情况，将实验内容分为初级简单模仿实验和探索性创新实验两个阶段进行教学，以便真正实现知识和技能的传授，能力和素质的培养。
（一）初级简单模仿实验阶段
地球化学实验有严格的操作要求，在该阶段的重点是让学生了解并掌握基本实验操作技能。在教学过程中，教师讲解每个实验步骤的注意事项，并通过示范整个实验流程和个别指导的方式严格规范实验基本操作技术，让学生能正确和熟练地掌握地球化学常用仪器（超声机，纯水机，离心机，高温高压反应釜等）及实验操作流程（如样品溶解，酸碱滴定，化学纯化等），引导学生认真观察实验现象（样品溶解状况等），启发学生用地球化学理论知识解释实验中遇到的各种实验现象及问题，提高学生对关键实验步骤所涉及的理论知识的运用及辨析能力，并将培养学生严谨、实事求是的科学态度的教育思想贯穿于整个实验教学过程中。
（二）探索性创新实验阶段
探索性创新实验既是对学生基础实验操作的全面考核，又是对学生创新能力的培养。近年来，地球化学已发展为地质、环境、海洋等多领域相结合的学科，为了适应地球化学的发展要求，在实验教学中教师有意识地选择不同学科领域、不同类型的样品（如水样，富有机质土壤样品等）进行实验安排，让学生依据已学到的基础实验方法，通过查阅文献并结合相关理论知识，根据样品特征设计实验，优化、改进实验流程，并对结果进行分析和讨论，最后形成完整的成果报告，并以ppt的形式进行汇报，以巩固实验课程所学的基本理论和实验技能。由于采用小班教学（10人以下）的模式，实验中教师可以和学生充分交流，发现学生实验思路缺陷和不合理、不严谨的地方，引导学生进一步改进实验方案，最终完成整个实验过程。在ppt汇报阶段，各组同学对本小组实验过程、实验结果等进行展示和数据分析，其他小组同学对实验流程的合理性和数据结果分析情况进行讨论。该阶段以学生为主，改变了以往被动实验的教学方式，提高了学生实验的主动性和积极性，培养学生独立运用所学理论知识和实验技术分析问题和解决问题的能力，锻炼了学生自主实验能力，增强了学生的科研思维。 四、完善考核制度
实验课程不只是为了达到让学生了解实验流程，简单重复完成实验报告，获得成绩的目的，而是让学生在掌握理论知识的基础上，运用理论知识及基础操作来实现实验技术创新，最终能独立进行实验和科研。实验课程考核方式的改革是推動地球化学实验教学改革的一项非常重要的保障措施。为了全面考核学生对理论知识掌握、运用能力、实际动手能力及创新能力，该课程改变了传统实验课程以实验报告为主的考核方式，采取理论知识考核和实验能力考核的双重考核模式对学生课程学习成绩进行评定，具体考核方式如图1所示。在授课过程中，只有安全理论考核合格后才能进行相关实验操作，这样可以保证实验室的相关人员及财产安全，避免和减少实验事故的发生。在实验能力考核过程中，先是基础实验操作考核，保证学生能够很好地运用理论知识并掌握基本的实验操作技能，然后进行创新性实验考核，并对实验内容、操作过程、实验结果等方面进行讲解讨论，这样可以保证学生在掌握基础实验操作的基础上，更好地运用所学理论知识，来进行创新性实验操作，真正地达到实验教学的目的，而不是简单只会机械的重复实验操作。最终教师根据理论成绩、实验操作成绩等一系列相关过程给出综合成绩。
五、增进团队合作精神
在当今社会，一个人的力量是薄弱的，要想获得好的成果，必须大家同心协力。对于实验室工作，尤为如此。所以在教学过程中，我们采取分组实验模式，让每个小组成员明确自身职责，分工合作，共同搜集相关文献，相互讨论，制定合理的实验方案。在实验过程中各位同学取长补短，进行规范、详细的实验操作，共同分析、解决实验中遇到的各种问题。实验结束后，小组成员对实验结果进行详细的分析与讨论。以确保每位同学都能参与其中，能高效、准确地完成实验操作。采取分组实验的方式，可以从整体上培养学生自主探索意识，锻炼和提升学生的实验操作技能和团队协作能力。
此外，还采用分组值班的模式让学生参与到实验室管理当中。每个值班小组在实验结束后对原酸、耗材等及时补充，将产生的废酸、垃圾等及时处理，并对实验室进行安全检查及全面的卫生清理。每个小组通过互相监督、互相检查、互相打分的方式考核各小组完成情况，很好地维护了实验室正常运行，提高大家的工作效率。使学生充分参与到实验室工作中，使学生从旁观者、被检查、被教育的角色，转变成参与者、检查者、教育者，增强学生责任感和团队合作精神。
六、结束语
对于地质学相关专业学生，进入实验室的机会少，实验动手能力弱，但通过以上教学法的应用，使这些非化学专业研究生能同样具有规范的实验操作习惯，很强的实验动手能力及良好的科研素养。以上是在地质学相关专业实验课教学过程中采取的一些实验教学方法，与各位同仁分享，更多、更有效的教学方法还有待于在今后的教学中不断探索。
参考文献：
[1]杨忠芳，冯海艳，侯青叶，等.地球化学专业特色与建设实践[J].中国地质教育，2012（3）：99-103.
[2]张树永，张剑荣，陈六平.大学化学实验教学改革的基本问题和措施初探[J].大学化学，2009，24（4）：24-28.
[3]马志玲，黄滨，邹小勇，等.以培养创新型人才为目标的分析化学实验教学改革[J].大学化学，2003，18（5）：15-18.
[4]宗汉兴.在基础化学实验中对学生进行素质教育重要性的认识[J].大学化学，2000，15（6）：15-16.
[5]巫晓燕.浅谈高校超净实验室安全管理[J].高等教育，2016（17）：31-32.
[6]孙汭，魏海明，田志刚.研究生实验记录的培训和规范化管理[J].学位与研究生教育，2010（4）：26-29.
[7]李志红.100起实验室安全事故统计分析及对策研究[J].实验技术与管理，2014，31（4）：210-213.
关键词：地球化学;实验安全;科研态度;创新意识;考核制度;集体合作
中图分类号：G642 文献标志码：A 文章编号：2096-000X（2021）23-0146-04
Abstract： Geochemistry is an important major in the teaching and research of geosciences. Geochemical experiments are the main means for geochemists to obtain data. At present， most of the students pay attention to theory studies but not practice， resulting in the lack of sufficient understanding of geochemical experiments in the professional system， because of the traditional teaching mode and the limitation of experimental resources. There are many problems in the experimental process， including safety issues and experimental operation specifications and so on. This article discusses how to use teaching methods to strengthen safety awareness， enhance experimental operation ability， promote the spirit of collective cooperation， and ensure the accuracy of experimental data.
Keywords： Geochemistry; experimental safety; scientific attitude; innovation consciousness; assessment system; collective cooperation
地球化學是地质学与化学、物理学相结合而产生和发展起来的交叉学科，它和地质学、地球物理学成为固体地球科学的三大支柱[1]。地球化学是以实验数据为基础的学科，而实验数据的获取离不开地球化学实验。然而，在很多高等学校的教学体系中，往往只开展理论教学，忽视实验教学，对学生缺少实际动手能力的培养[2-4]。例如，我校地质学及相关专业研究生几乎没有接触过地球化学实验相关教学，只学习了简单的大学化学实验课，而且该课程主要是大班教学，老师演示、学生模仿为主，学生亲自动手实验、设计实验的机会很少。加之学生重理论轻实践的现象普遍存在，导致学生动手能力差，缺乏创新性，对地球化学实验在专业体系中的重要性缺乏足够的认识和重视。此外，在教学过程中实验内容涉及的知识面非常有限，如微量元素、同位素的分离提纯等精细化学实验鲜有涉及。很多研究生不了解数据是如何获得的，对实验过程及实验环节中可能造成数据不准确的因素更是知之甚少。
随着地球化学基础理论的成熟和完善，地球化学研究方法由定性转入定量化、参数化，相关分析测试朝着更精确、更快速的方向发展。此外，随着学科发展的需要和院校的重视，对实验室平台的建设加大了力度，高标准与国际相比肩的实验室相应而生，这对实验室工作人员和学生的科研水平和实验技能要求更高。针对目前地球化学实验教学的客观要求及存在问题，改变实验教学方式，直接关系到教学质量及学生的科研能力。
本文以中国地质大学（北京）地质过程与矿产资源国家重点实验室同位素地球化学实验室为依托，在开设地球化学样品测试方法理论课的基础上，开设了同位素地球化学分析实验课，该课程采用小班教学（限10人）的方式，先有教师示范实验操作，学生再针对实际样品性质亲自动手完善，改进实验流程，在确保数据准确性的同时，能更好地针对样品本身掌握测试方法技术，把理论知识演变为科研、生产的实践过程，使学生得到解决实际问题能力的训练。经过几年的教学实践，学生对该课程评价颇高，现将相关教学方法和经验与各位同仁分享。
一、增强实验安全意识
目前，地球化学研究中微量和痕量元素测试及同位素分离纯化等精细化学实验都需要在超净实验室中进行。超净实验室也称为无尘室或清净室，是通过过滤系统将一定空间范围内空气中的微粒、有害空气、细菌等污染物排除，人为地将室内温度、压力、洁净度、气流速度与分布、噪音振动及照明、静电等控制在某一需求范围内，而特别设计的房间[5]。与普通化学实验室不同，具有密闭、恒温、恒压和恒湿等特性，是地球化学实验的重要场所，常存有种类繁多的危险化学品甚至是剧毒药品。根据超净实验室固有特点，对学生进行严格的安全培训是进入实验室前的首等大事，让学生明白安全的重要性，严格遵守安全管理条例，不疏忽大意，时时紧绷“安全第一”这根弦，保证师生的人身和财产安全，才能确保教学和科研的顺利进行。 （一）加强安全培训
实验室安全是确保各项科研和教学工作顺利进行的前提，学生进入超净实验室之前必须进行专门的培训和考核。但是目前我校绝大多数学生没有进过超净实验室，对超净实验室几乎没有了解，虽然一再强调进入实验室要注意安全，但是很多学生不明白为什么要有这么多规章制度，总会出现这样那样的问题。例如，学生知道不能将食物和水带入实验室内，但认为纯水机纯化后的水要比饮用水更干净，会偷偷饮用。另外，还会用刚刚拿过危险化学品的手套去摸脸、鼻子等，造成皮肤损伤;会在实验过程中嬉闹，碰损实验室器皿等等，这些都是学生实验安全意识缺乏的表现。针对这种情况我们结合具体安全事例给同学们讲解，让学生们真正了解危险性，而不只是停留在书本上简单的危险性描述上，让同学们真正理解实验安全是整个实验顺利进行的前提保证。
（二）做好安全事故预防及应急措施
实验室安全应以预防为主，不出现任何实验安全问题才是我们的最终目标。在教学过程中要求进入实验室的每名学生都要佩戴个人防护器材，如护目镜、防酸面具等等;要求每名学生熟知各个安全标识的意义，进行相应安全器械的培训和实践;要求每名学生掌握实验室常用危险化学品的属性（易制爆，易制毒，强腐蚀性等）等等。虽然已对学生进行安全培训并对实验室安全事故采取一定的预防措施，但是真正遇到安全事故时，学生在处理过程中还是存在这样那样的问题。例如，浓酸不小心弄到身上后，学生不是用弱的碳酸氢钠溶液来冲洗而是直接用浓的氢氧化钠来中和，导致身上落下腐蚀疤痕。学生在理论课上都知道这是错误操作，但在实际遇到问题时由于紧张、害怕等原因，导致处理不当。因此，教学过程中对学生进行理论教育的同时，模拟实验事故，让学生来亲自处理，确保学生在遇到突发事件时，能够做到处事不惊，准确使用必要的施救药品、设备和对外紧急通讯工具进行自救、他救和救灾，在保证人员安全的前提下，最大程度地减少财产损失。
二、树立严谨的科研态度
严谨的科研态度要求每一位学者具有科学、严谨的作风，相信科学，崇尚科学，以科学精神治学，不弄虚作假。在实验教学中着重培养学生遵守科研规范、树立良好的科研习惯，养成严谨的科研态度，从而获得可靠实验结果，防止学术造假、科研不端行为的发生。
（一）规范实验记录
实验记录是研究者进行实验时对所获原始资料的直接记录，是防止学术造假、科学不端行为发生的有效方法，更是研究生培养的重要步骤[6]。以往的教学中忽略对实验记录的培训，造成研究生对实验记录的重要性认识不足。在教学过程中发现很多同学实验时不重视实验记录，随手记录一下，甚至有些步骤直接省略。问同学们为什么记录这么随意时，大家的回答基本上是“就这么几步不用记录，我脑袋都记住了，不用费事”。从这些学生的回答中可以看出，学生并没有认识到实验记录的重要性，没有意识到它是实验的必须环节，是保证实验成功的关键。因此，教学过程中将实验记录贯穿于整个教学过程中，让学生有条理、事无巨细地记錄（包括整个实验流程，实验操作细节，所用器材信息等等）。使研究生养成详细、真实、规范进行实验记录的良好习惯，树立良好的学术作风和科研习惯。
（二）规范实验操作
地球化学实验操作有其特定要求和专业规范，不严格按照操作规范进行实验不仅会造成实验数据不可信，还有可能引发实验事故[7]。例如，在消解样品时颠倒加酸顺序或改变加酸量，或是错误使用高温高压反应釜，从而引起样品飞溅甚至爆炸等等。学生虽然在理论课中已经进行了相关知识的学习，但是真正进入实验室进行实验和科研的过程中，依然会有遗忘或疏忽的地方，因此，在实验教学中教师要规范演示每一个实验步骤，要反复强调每个实验步骤的规范性，强化学生的安全意识，培养学生良好的实验操作习惯，减少或避免由于实验中的疏忽或错误造成实验数据不准确或安全事故。
（三）正视实验结果
科学研究需要的实验数据，是通过反复实验测出来的真实数据。而实际过程中实验现象或结果往往与我们的预期大相径庭。在授课过程中，由于所选样品的差异，采用相同的实验步骤，可能会产生不同的实验现象及结果。此时，有些学生看到自己的结果与他人不同，不问缘由，不分析数据，就认为自己的实验结果错误而重新开始重复实验，更有些同学直接照搬其他同学的实验现象描述和实验数据结果。针对这一现象，我们会找出相应的文献或对应的理论知识点，给学生分析清楚实验结果差异的可能原因，并给学生重复实验的时间，让学生意识到科学研究来不得半点虚假，这样实证精神就会在学生心中生根。
三、培养创新性思维
实践能力是研究生培养质量的重要指标，也是培养研究生具备科研创新能力的重要基础。目前，我国高校大多数研究生实验教学仍然沿用以教师为主导的本科式教学模式，学生实验动手机会少，实验教学程序化，缺少创新性。我们本着巩固基础，突出创新的教学目标，根据地球化学实验的具体情况，将实验内容分为初级简单模仿实验和探索性创新实验两个阶段进行教学，以便真正实现知识和技能的传授，能力和素质的培养。
（一）初级简单模仿实验阶段
地球化学实验有严格的操作要求，在该阶段的重点是让学生了解并掌握基本实验操作技能。在教学过程中，教师讲解每个实验步骤的注意事项，并通过示范整个实验流程和个别指导的方式严格规范实验基本操作技术，让学生能正确和熟练地掌握地球化学常用仪器（超声机，纯水机，离心机，高温高压反应釜等）及实验操作流程（如样品溶解，酸碱滴定，化学纯化等），引导学生认真观察实验现象（样品溶解状况等），启发学生用地球化学理论知识解释实验中遇到的各种实验现象及问题，提高学生对关键实验步骤所涉及的理论知识的运用及辨析能力，并将培养学生严谨、实事求是的科学态度的教育思想贯穿于整个实验教学过程中。
（二）探索性创新实验阶段
探索性创新实验既是对学生基础实验操作的全面考核，又是对学生创新能力的培养。近年来，地球化学已发展为地质、环境、海洋等多领域相结合的学科，为了适应地球化学的发展要求，在实验教学中教师有意识地选择不同学科领域、不同类型的样品（如水样，富有机质土壤样品等）进行实验安排，让学生依据已学到的基础实验方法，通过查阅文献并结合相关理论知识，根据样品特征设计实验，优化、改进实验流程，并对结果进行分析和讨论，最后形成完整的成果报告，并以ppt的形式进行汇报，以巩固实验课程所学的基本理论和实验技能。由于采用小班教学（10人以下）的模式，实验中教师可以和学生充分交流，发现学生实验思路缺陷和不合理、不严谨的地方，引导学生进一步改进实验方案，最终完成整个实验过程。在ppt汇报阶段，各组同学对本小组实验过程、实验结果等进行展示和数据分析，其他小组同学对实验流程的合理性和数据结果分析情况进行讨论。该阶段以学生为主，改变了以往被动实验的教学方式，提高了学生实验的主动性和积极性，培养学生独立运用所学理论知识和实验技术分析问题和解决问题的能力，锻炼了学生自主实验能力，增强了学生的科研思维。 四、完善考核制度
实验课程不只是为了达到让学生了解实验流程，简单重复完成实验报告，获得成绩的目的，而是让学生在掌握理论知识的基础上，运用理论知识及基础操作来实现实验技术创新，最终能独立进行实验和科研。实验课程考核方式的改革是推動地球化学实验教学改革的一项非常重要的保障措施。为了全面考核学生对理论知识掌握、运用能力、实际动手能力及创新能力，该课程改变了传统实验课程以实验报告为主的考核方式，采取理论知识考核和实验能力考核的双重考核模式对学生课程学习成绩进行评定，具体考核方式如图1所示。在授课过程中，只有安全理论考核合格后才能进行相关实验操作，这样可以保证实验室的相关人员及财产安全，避免和减少实验事故的发生。在实验能力考核过程中，先是基础实验操作考核，保证学生能够很好地运用理论知识并掌握基本的实验操作技能，然后进行创新性实验考核，并对实验内容、操作过程、实验结果等方面进行讲解讨论，这样可以保证学生在掌握基础实验操作的基础上，更好地运用所学理论知识，来进行创新性实验操作，真正地达到实验教学的目的，而不是简单只会机械的重复实验操作。最终教师根据理论成绩、实验操作成绩等一系列相关过程给出综合成绩。
五、增进团队合作精神
在当今社会，一个人的力量是薄弱的，要想获得好的成果，必须大家同心协力。对于实验室工作，尤为如此。所以在教学过程中，我们采取分组实验模式，让每个小组成员明确自身职责，分工合作，共同搜集相关文献，相互讨论，制定合理的实验方案。在实验过程中各位同学取长补短，进行规范、详细的实验操作，共同分析、解决实验中遇到的各种问题。实验结束后，小组成员对实验结果进行详细的分析与讨论。以确保每位同学都能参与其中，能高效、准确地完成实验操作。采取分组实验的方式，可以从整体上培养学生自主探索意识，锻炼和提升学生的实验操作技能和团队协作能力。
此外，还采用分组值班的模式让学生参与到实验室管理当中。每个值班小组在实验结束后对原酸、耗材等及时补充，将产生的废酸、垃圾等及时处理，并对实验室进行安全检查及全面的卫生清理。每个小组通过互相监督、互相检查、互相打分的方式考核各小组完成情况，很好地维护了实验室正常运行，提高大家的工作效率。使学生充分参与到实验室工作中，使学生从旁观者、被检查、被教育的角色，转变成参与者、检查者、教育者，增强学生责任感和团队合作精神。
六、结束语
对于地质学相关专业学生，进入实验室的机会少，实验动手能力弱，但通过以上教学法的应用，使这些非化学专业研究生能同样具有规范的实验操作习惯，很强的实验动手能力及良好的科研素养。以上是在地质学相关专业实验课教学过程中采取的一些实验教学方法，与各位同仁分享，更多、更有效的教学方法还有待于在今后的教学中不断探索。
参考文献：
[1]杨忠芳，冯海艳，侯青叶，等.地球化学专业特色与建设实践[J].中国地质教育，2012（3）：99-103.
[2]张树永，张剑荣，陈六平.大学化学实验教学改革的基本问题和措施初探[J].大学化学，2009，24（4）：24-28.
[3]马志玲，黄滨，邹小勇，等.以培养创新型人才为目标的分析化学实验教学改革[J].大学化学，2003，18（5）：15-18.
[4]宗汉兴.在基础化学实验中对学生进行素质教育重要性的认识[J].大学化学，2000，15（6）：15-16.
[5]巫晓燕.浅谈高校超净实验室安全管理[J].高等教育，2016（17）：31-32.
[6]孙汭，魏海明，田志刚.研究生实验记录的培训和规范化管理[J].学位与研究生教育，2010（4）：26-29.
[7]李志红.100起实验室安全事故统计分析及对策研究[J].实验技术与管理，2014，31（4）：210-213.