要讓同學們把大象裝冰箱實驗做好，化學與分子工程學院精心設計了一整套化學實驗實踐教學體系，讓化院同學們循序漸進地搬磚學習實驗。這套獲得了北京市高等教育教學成果獎的化學實驗教學體系是如何實現啟迪學生創新思維、培養具有國際視野、引領作用、創新精神和實踐能力的高素質人才，讓化學這一基於實驗的傳統學科更好適應時代發展呢？作為該實驗體系的主要負責人和普通化學實驗的負責老師，李維紅老師給出了詳細的介紹。
Q
實驗是化學學科必不可少的基石，那麼實驗課在本科教學中的位置是怎樣的？
李維紅：親手從試管倒出溶液、觀察產品結果……實驗課讓同學們對化學學科建立了最原始的感性認識。實驗教學區別於理論教學最顯著的特點就是同學們必須親自動手實做，通過實踐來加強對理論知識的理解，進而提高實驗技能。
因此，基礎實驗課程同時承擔了三項重要功能：一、傳授基本化學知識和技能；二、培養對化學的興趣；三、發現、提出問題並用嚴謹實驗驗證問題的科學思維。化學這個學科就是以實驗為基礎的，實驗課從化學學科建立伊始就有了。
Q
那麼經過這些年的沉澱，實驗課是如何發展變化的呢？
李維紅：北大化學院的實驗課程體系主要經歷了兩次大的變化。首先是1997年全國有一個實驗系統的實驗教學教育改革，注重發現、提出、解決問題的過程和各個二級學科的專門化訓練，從低年級到高年級包括基礎實驗課、中級實驗課和綜合化學實驗，實驗體系呈現「金字塔」形。而到了2016年，學校進行全校範圍內的本科教學改革，化學實驗教學體系出於「學過什麼課才叫學過化學了」這一考慮，凝練出普通化學、有機化學、物理化學實驗三門核心課程作為必修課，保留並增加剩下的實驗課全部作為選修課，實驗體系轉變為「基礎—提高—科研」的莖葉型。
這一改革的核心目標是「加強基礎、注重能力、引導創新」。
Q
新的實驗教學體系下加強了主幹核心課程，也讓同學們有了更多元化的選擇。所以影響這一實驗教學體系設計的因素是什麼？
李維紅：首先我們注意到一個客觀事實，那就是化學專業的同學畢業之後不一定繼續做化學，長期來看，大約只有一半會繼續留在化學行業。這意味著我們的實驗教學體系必須深入到更本質的東西——教會學生一些即使不學化學也用得著的東西，那就是嚴謹的科學思維，和獨立思考、解決問題的能力。
大學的實驗課程摒棄高中時看一步做一步、「照方抓藥」的實驗方法，而是讓同學們經歷「預習和進行思考——討論並提出問題——動手與解決問題——結論與完成報告」的流程。
Q
我們看到，實驗課對學生嚴謹科學思維的培養是有切實效果的：一位化院大一新生告訴我們，在實驗教學中他認識到，只有小心、細緻地按照規範地認真進行每一步驟的操作，實驗結果才可能令人滿意。不過，化學實驗體系的重點仍是要訓練學生的專業能力，在這方面是如何做的呢？
李維紅：課題組是化院學生的「歸宿」，但從課堂進入課題組，並不是一蹴而就的。層層遞進的實驗教學體系，搭建了從基礎實驗課堂到課題組、進行科研工作的橋梁。
這「橋梁」不是簡單的傳送功能，而是具有培訓作用。創新意識是做好科研的鑰匙，實驗課的設計就是要讓同學們學會拿起這把鑰匙打開科研的門。從高中到大學，化學實驗課首先告訴學生：「不是任何題目都有唯一的標準答案。」實驗科學中，不同的實驗條件下得到的結果都可能大相逕庭，結論受到測試手段的影響，也未必是真的正確答案，連老師可能都不知道明確的結果是怎樣的。因此在實驗中，比驗證書本上的結論更重要的是自己的探索。實驗課通過引導學生發現問題、思考問題，從點滴中培養他們的創新精神，進而促成他們將課堂中的理論靈活運用到實際的科研活動中，讓他們「有備而來」地進入課題組。
這一任務主要是由介於基礎和綜合科研間的中級提高課程完成的。在這部分自選課程中，同學們要自行設計方案、進行研究。例如中級有機實驗課，同學們要用一個學期的時間，自行查閱文獻資料、設計方案，完成一種產物的製備合成，這種產物可能是我們身邊常見的藥品，比如「褪黑素」的合成和布洛芬的合成。在這過程中遇到的許多問題和困難，大部分只能經過自己的思考加以解決。而到大四的「研究型綜合化學實驗」課，同學們可以選擇進入各特定科研組，經過開題、中期檢查、結題報告等嚴格規範，進行科研工作來取得課程的學分。
助教團隊保駕護航
Q
最基礎的實驗課普通化學實驗課上課時，要同時開放八間實驗室，任課老師忙得過來嗎？
李維紅：實驗體量大，助教來幫忙。實驗體系中助教制度的設立和助教團隊的搭建是化學實驗教學體系不可或缺的部分。在實驗課進行時，每間實驗室都需要一名研究生擔任助教。
實驗課上助教在指導同學
當助教是每個化學學院研究生的必經之路。由於助教需求量大，化學學院規定每個研究生都要完成120學時的教學實踐，也就是助教工作。
但成為一名合格的助教並不簡單。以普化實驗課為例，開學前老師會發助教招聘通知，想成為該課程助教的研究生進行報名，老師根據報名情況，通過面試或其他方式篩選。接下來就是大量的助教培訓。助教團隊會有三天的集中培訓，在這三天裡助教團隊會模擬課堂狀況，在助教和學生的角色中切換，對真實課堂狀況進行體會。開學後，每周周三上午是固定的助教培訓時間，以期達到最好的教學效果。學期中助教也會與主講老師一同備課、討論。授課過程中，主講老師會進行課上巡視，對助教的教學進行指導和補充。
經過培訓，助教要掌握完整的實驗過程和預估可能課堂上可能出現的各種問題，在課程結束後，不僅本科同學們會獲得分數，助教也要接受教師的評估與考核。
助教體系的設置，一方面是由於化學實驗課程涉及的學生數量多，助教可以更好地照顧每一位同學的需求。另一方面，聘用科研一線工作的研究生擔任課程助教，通過學長引領和同儕學習，能夠讓學生有更融洽的學習體驗，可以開拓學生對化學前沿的認識，激發他們的創新意識。助教作為「流水的兵」，為實驗課的順利進行提供了保障。
接軌國際，步履不停
Q
化學學院與國際知名學校建立了充分的交流，在實驗課上也有嗎？
李維紅：是的。培養視野廣、國際化、高水平、在國際化學及相關領域起引領作用的創新人才是化學實驗實踐教學體系建設的目標之一。因此，化學學院一直努力拓展國際交流渠道，選派優秀學生赴國際著名大學進行科研訓練和交流。在國家拔尖計劃的支持下，學院從2009年開始就鼓勵本科生利用暑假進行暑期科研項目。目前，學院已建立與密西根大學、芝加哥大學等國際著名大學的固定暑期交流項目。除此之外，實驗中心還密切關注國內外高校的實驗教學，進行比較研究，不斷更新課程理念，汲取優秀課程經驗。2017年，化學實驗教學示範中心開展《國內外高校的實驗教學比較研究》項目，於新加坡、香港、日本等地高校參訪，學習實驗教學經驗。
Q
現在看來，化學實驗教學體系已經非常完整和先進了，在之後還要繼續調整嗎？
李維紅：當然，沒有最好，只有更好。隨著社會的變遷，實驗教學體系也要不斷改變，適應時代發展和同學需求。
改變在各個課程中都是進行時。在中級物理化學實驗中，課程嘗試讓同學們自行搭建大型儀器拉曼光譜儀；在16年春季的有機化學實驗和分析化學實驗中，開始嘗試小班課教學；普化實驗也增加了全新的實驗內容，如簡易光伏電池的製作、用樂高積木搭簡易廣度計、實際樣品測量等。
同學自製的拉曼光譜儀與簡易光伏電池
同學用樂高搭成的光度計
學院還預計在明年開始籌備創新實驗平臺，將各類實驗課程進行統籌，將其中的核心思想糅合到一個縱向課程體系中，讓同學們的實驗訓練更具連續性和層次性。
作為化學學科的基石，實驗教學仍需要被注入更多目光、受到更多重視。伴隨著更多老師參與化學實驗教學體系的搭建與改進，越來越多的前沿的研究將被轉化為同學們可上手的實驗，既豐富了學習內容與趣味性，更進一步推動了實驗教學對同學們能力的培養和訓練。