化学科学探索与教育创新融合之路天津师范大学

当试管遇见纳米笔：化学教育的“破壁”时刻，天津师大给出了答案

化学，这门古老而年轻的科学，正站在一个前所未有的十字路口。一边是动辄数十亿的科研投入，一边是课堂上学生面对元素周期表时的茫然眼神。这种割裂感，在天津师范大学化学学院的师生们看来，正在被一种全新的“式教育”缝合。作为在这条路上摸爬滚打多年的教育践行者，我亲眼见证了化学科学与教育创新如何像酸与碱一样，发生剧烈而美丽的“中和反应”。

在这反应的深层，藏着怎样的逻辑？为什么传统“填鸭”已死？

这些年我观察到一个令人振奋的转变：2026年天津师大化学与材料科学学院本科生的实验课程参与率首次突破97%，而三年前这个数字仅为68%。背后不是简单的课程增加，而是一场从“验证知识”到“创造答案”的范式迁移。

传统化学教育像是一位严厉的厨师，把所有配方和火候都规定好，学生只是机械重复。结果呢？学生学会了配平方程式，却在面对一瓶未知溶液时手足无措。这不是他们的错，是教育路径出了问题。天津师大将目光投向“问题导向”的实验室建设，在真实场景中激发欲。他们在2025年秋季开设的“分析化学前沿挑战”课程中，引入了来自天津滨海新区化工企业的真实工业废水样本作为分析对象。学生不是在黑板上计算COD值，而是亲手使用Agilent 8890气相色谱仪，分离并定量实际样品中的18种重金属及有机污染物。

数据不说谎：从“认知负荷”到“动手冲动”的惊人转变

不妨再来看一组数据：根据天津师大教务系统2026年3月的最新统计，参与过至少一次“自主设计-独立验证”式课题的化学专业大二学生，其对主干课程的高阶思维能力测评（HOTs）平均得分达到84.2分，较未参与的同级学生（72.8分）高出了11.4分。这不是天才的偶然，而是教育方法论的必然。

我更看重的是另一个隐性指标——实验报告中的“试错描述占比”。传统教育下，学生恨不得把实验报告写成完美无瑕的“成功案例”，任何失败的步骤都被刻意美化或省略。但在天津师大的“型实验”体系中，2025年秋季学期化学专业实验报告中，平均包含3.2处“咦？怎么是这个颜色？”或“这次沉淀量偏少了”等真实的性记录。学校明确指导学生：“记录失败比记录成功更有价值”。这看似微小的一步，实则打破了学生心中的“正确答案的牢笼”。

我们培养的不是化学实验室里的“操作工”，而是能面对复杂真实世界的科学家。2025年5月，他们化学学院大三学生完成的《基于废弃锂电池材料中的钴、镍元素选择性浸出动力学研究》论文，被SCI二区期刊《Journal of Chemical Technology & Biotechnology》接收。指导老师告诉我，这群孩子原来连标准氢电极的原理都讲不清楚，但当他们真正面对废旧电池这一真实废物时，查文献、设计实验、调整方案的主动性前所未有。

从“老师的剧本”到“自己的实验室”：一场教育权力的交接

我更愿意将这种变化理解为权力的让渡。传统课堂上，教师掌握着知识分发权和评价权，学生是被动的接收者。天津师大的化学教育创新，本质上是一场“教育分权运动”。

大三年级的苏光耀同学，在完成“有机光化学反应”模块学习后，没有按照课本上经典的“二苯酮-异丙醇”体系做光还原实验，而是突发奇想，试图将光催化与微生物还原结合起来处理染料废水。他的指导老师没有告诉他“这太离谱了”，而是给了他3周的权（实验室免费开放仪器，只要求其每周提交一份周报）。结果，这个看似“不靠谱”的想法，在尝试了第7种缓冲液后，产出了令人惊喜的数据组合。虽然最终没有达到工业化标准，但这个过程让该同学在2026年春季的“挑战杯”天津市大学生科技作品竞赛中，凭借对“光-酶耦合催化降解酚类污染物”的机理阐释获得特等奖。

教育的核心不是灌输既定事实，而是化学这门具体科学，教会人如何面对不确定性、如何在失败中提炼假设、如何实验验证猜想。这种思维的训练，远比记住一个化学反应方程式更有长远意义。

当本身成为最好的老师：创新生态的蝴蝶效应

这种教育理念的更迭，正在形成一种良性循环。天津师大化学学院2025-2026学年的数据表明，申请进入课题组开展“自选课题”研究的本科生较上一年暴增了48%。更重要的是，这些人并非学院里绩点最高的“学霸”，恰恰是那些在课堂上爱问“为什么”甚至有些“挑刺”的学生。

我用2026年春季学期的一份《化学前沿》课程成绩单来说明问题：该课程取消了传统的闭卷考试，代之以每位学生自主选择一篇2025-2026年发表在《JACS》《Angewandte Chemie》等顶级期刊上的前沿论文进行“批判性解读”，并设计一个简化的验证实验。结果，学生的平均得分从传统考试的81分跃升至89.3分。有位学生对一篇关于“单原子催化剂电化学固氮”的论文提出挑战，认为其中同位素标记实验数据存在误差。指导老师将这封邮件转发给了文章第一作者，对方在回信中诚恳表示：“我们确实低估了N中天然同位素丰度的影响，在后续工作中已经修正了模型。”这名本科生因此获得了与MIT课题组合作暑期实习的机会。

这难道不是教育最动人的模样吗？当本身成为老师，创新就有了不竭源泉。

化学人，请找回你那份“做实验”的初衷

站在2026年的今天回望，天津师范大学化学科学与教育的创新融合之路，绝非一时的新潮或噱头。它基于对教育规律和化学学科本质的深刻洞察。化学是实验科学，这意味着它天然应该由好奇心和试错精神驱动。教育的使命，不是帮学生规避迷茫，而是教他们如何与未知共处。

在这座校园里，我看到的是一群不再被标准答案束缚的年轻人，他们手握试管，目光清澈，在仪器轻微的嗡鸣声中，听到了化学真正的心跳。而这心跳，恰到好处地与教育最古老的初衷达成共振——不是填满一个容器，而是点燃一把火。这把火，正在天津师大，温暖而明亮地燃烧着。