分析化學實驗教學新模式分析

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摘要：文章通過整合優化教學內容、改革傳統教學模式、科學處理實驗數據、加強師資隊伍建設、全方位開放實驗室及優化考核評價體系等措施，提高學生學習的主觀能動性，培養學生的創新能力、思維能力和理論與實踐相結合的能力，提高學生實驗技能和實驗素養，有效實現“產學研”結合的新途徑。

關鍵詞：分析化學實驗；應用型；創新人才；教學改革；教學模式

隨著我國社會經濟和科學技術的迅速發展，培養具有一流創新素質和實踐能力的應用型創新人才已成為當今高等教育改革的主題。實現這一目標必須對傳統的教學模式進行全面改革，以達到在教學中既注重創新型人才的培養，又兼顧其應用能力的塑造。“分析化學實驗”是化學化工類專業的核心課程之一，是分析化學學科教學體系中的重要環節。它不僅能幫助學生加深對理論知識的理解，訓練學生的實驗操作技能，更重要的是能培養學生的實踐能力、科學思維和創新意識，為學生以后參加相關領域的研究及應用奠定良好的基礎[1]。因此，對“分析化學實驗”課程進行教學改革，是高校開展素質教育、提高知識向能力轉化、培養合格應用型創新人才的必要途徑[2]。

一、“分析化學實驗”教學現狀

目前，不少高校對“分析化學實驗”課程教學進行了改革和探索，并通過更換實驗內容、創新教學模式、重視學生興趣培養等措施，使學生掌握的化學知識和技能與時展同步[3-4]。然而，“分析化學實驗”教學中仍存在一些問題，如教學內容單一，缺乏應用性和創新性；教學方法和教學手段落后；實驗課時不足，學生缺乏驗證錯誤的機會；開放實驗教學不完善以及考核體系不夠全面等。因此，積極探索適合農林院校化學類專業的“分析化學實驗”課程教學的新模式，勢在必行。

二、“分析化學實驗”教學改革

（一）整合優化教學內容，構建“分層次、漸進式”新型實驗課程體系

目前開設的實驗大多是經典的驗證性和綜合性實驗，創新性實驗較少，且實驗項目與生產、生活的實際相關性較小，缺乏與時俱進的教學內容。這就導致學生學習的主觀能動性不強，限制了學生的綜合運用能力和創新能力的培養。針對上述問題，我們對實驗教學內容進行了改革，構建了新型的“分層次、漸進式”“分析化學實驗”課程體系。首先將實驗內容整合優化為基礎性、綜合性和創新性三個層次。基礎性實驗如分析天平稱量練習、移液管和容量瓶的使用、滴定分析操作練習等，主要訓練強化學生的基本操作技能，為綜合性和創新性實驗打下堅實基礎。綜合性實驗涉及到樣品預處理、標準溶液的配制、滴定分析測定等內容。這類實驗需要學生根據所學的化學理論知識理解實驗內容，正確地選擇儀器和藥品，獨立完成實驗，并準確記錄和處理數據，有利于學生思維能力及綜合運用知識能力的培養。創新性實驗，則需要學生通過查閱文獻，自主選題、自主設計和完成實驗，同時在實驗過程中要善于發現問題并進行解決。選題時，可與教師的科研項目或企業急需解決的問題相結合，使實驗教學邁向學科前沿并適應現代化教學的要求，如針對造紙廠排放的造紙廢液中木質素的提取及成分分析等問題設計相應的實驗方案。這類實驗鼓勵學生參與生產實踐和社會服務，可有效實現“產學研”的結合。

（二）改革傳統教學模式，發揮學生主觀能動性

傳統的教學模式是教師講解實驗原理、步驟及注意事項，學生根據要求按部就班地完成實驗。這一教學方法導致學生被教師設定的模式所局限，失去自我探究、自我驗證的積極性。此外，由于實驗教學手段落后，教師演示實驗時，部分學生無法觀察到操作細節，影響了實驗的教學效果。考慮到傳統教學模式的弊端，我們依托在線課程平臺，建立了“分析化學實驗”課程慕課，制作了包括課程介紹在內的實驗講解視頻和實驗操作演示視頻。對于較為簡單的基本操作和實驗原理部分，學生可通過課前觀看視頻進行細致深入的了解。由于視頻展示具有可視、直觀及生動形象的特點，學生通過視頻學習，能夠快速有效地掌握操作要點，提高自主學習的效率。學生進入實驗室后，教師可簡明扼要地就教學重點和難點進行提問總結，一些重要的基本操作由學生當堂演示，其他同學進行評價，以使學生留下深刻印象。這種教學模式將學生由傳統課堂上的“觀眾”變成現代教學模式下的“主角”，強化了以學生為中心的教學活動，大大發揮了學生的主觀能動性。在課堂討論中，教師要注意引導學生明確實驗過程中的安全問題和綠色環保問題，使學生深刻體會到化學也可以是綠色的、可持續的。教師還可結合實驗內容，穿插本學科的前沿知識和我國著名化學家的感人事跡，激發學生的愛國熱情，培養學生克服困難、不斷探索和勇于創新的精神，實現“分析化學實驗”課程的育人目標。

（三）重視實驗數據的記錄及處理，培養學生嚴謹的科學態度

定量分析是“分析化學實驗”的主要內容，在實驗過程中，要使學生正確理解“量”的概念。如配制標準溶液時，要引導學生分清直接法和間接法的區別；量取體積時，使學生明確量器應選擇量筒還是移液管；稱量樣品時，確定是否需用分析天平等。對“量”的概念清晰后，學生進行實驗時，才會選擇合適的儀器，并對實驗結果進行正確的記錄和計算。實驗數據處理及評價也是“分析化學實驗”的重要組成部分，教師可引導學生在實驗中利用MicrosoftExcel和Origin等軟件進行數據處理。例如，在鄰二氮菲分光光度法測定鐵的條件實驗和樣品中微量鐵含量的測定實驗中，由于探討的實驗條件包括酸度、顯色劑用量、測量波長等多個參數，確定好測量條件后，還要配制一系列鐵標準溶液，繪制標準曲線，并對未知鐵樣品中的鐵含量進行測定。因此，得到的實驗數據比較多。如用傳統的方法手動描點作圖處理，費時費力，且誤差較大，而采用Origin軟件處理數據，完成作圖，既可提高數據處理的效率和準確性，又可培養學生科學化的思維，為今后從事科研和生產工作打下堅實的基礎。

（四）加強教師隊伍建設，建立高素質師資隊伍

高水平的師資隊伍是提升“分析化學實驗”教學水平的必要條件[5]。目前，“分析化學實驗”課程教學團隊共有教師5人，其中教授1人，副教授3人，講師1人。5位教師長期從事無機及分析化學理論教學，具有扎實的理論基礎，可將理論知識和實驗內容靈活自如地融會貫通，并結合自己的課題進行適當地延伸，極大地激發了學生的學習興趣。部分學生課下還參與了任課教師的科研課題，達到了實驗基本知識同科研創新及應用的有效結合。此外，課程組教師還通過實驗預試、教師交流、觀摩教學、課前預講等措施，不斷提升自身業務能力和教學水平，提高教學質量。

（五）全方位開放實驗室，充分利用實驗室資源

為彌補實驗課時的不足，并給學生提供獨立進行創新性實驗的機會，學院將一部分實驗室分時段開放給學生，以便學生根據自身的時間、需求和興趣，以創新小組為單位，申請使用實驗室。學生須通過廣泛查閱資料，設計好實驗方案，并由指導教師審核通過后，方能進入實驗室開展實驗。實驗室的開放本著“實驗資源最優利用，實驗儀器最大循環”的原則，將儀器試劑類似的實驗集中到同一實驗室，解決儀器試劑需求大，存儲空間有限等問題。通過對實驗室及其儀器設備資源的科學有效管理，達到“實驗室開放時間長，開放范圍及覆蓋面廣，實驗效果好”的實驗室建設目標。

（六）建立科學合理的考核體系，實現對學生的真實評價

實驗考核采用過程性評價體系，多角度、全方位考查學生的學習過程和學習結果。考核方法如下：將“分析化學實驗”成績分為平時成績（70%）和考試成績（30%）兩大模塊。平時成績包含兩部分，一部分為線上學習（20%），通過學生觀看視頻的時間、進度以及章節測驗的完成情況綜合得出；另一部分為線下實驗（50%），根據學生在課堂實驗中的表現，包括預習報告、實驗操作、實驗報告和創新性探究等情況考查評定。期末考試則改變了傳統的筆試方法，給出綜合性實驗的測試題目，由學生根據所學的理論知識和實驗方法，自主選擇合適的儀器進行測定，從而得到最終結果。整個過程既考查了學生對實驗原理的掌握，又考查了其實驗操作技能和分析處理數據的能力，可較為完整地反映出學生的總體水平。考核體系改革后，學生對實驗課程非常重視，課上認真練習，課后反復觀摩視頻進行鞏固，學習效果得到有效改善。

三、結語

針對農林院校化學專業目前開設的“分析化學實驗”情況，通過優化實驗教學內容、改革實驗教學方式、完善實驗考核體系以及產學研相結合等策略建立了“分層次、漸進式、一考核”的“分析化學實驗”教學新模式。同時將現代化教學手段引入實驗課堂，強化了以學生為中心的教學活動，實現了知識向能力轉化的提升，為應用型創新人才的培養打下堅實的基礎。

參考文獻：

[1]黃冬蘭,郭會時,彭翠紅,等.“課證賽”融合的分析化學實驗教學新體系的構建與實踐[J].大學化學,2017(4).

[2]孔祥平,曲寶涵,呂海濤,等.基于應用型創新人才培養的實驗教學模式研究[J].大學化學,2016(7).

[3]劉紅霞,張業明,吳風林,等.開放式分析化學實驗教學的探索與實踐[J].實驗科學與技術,2011(3).

[4]宿艷,張永策,楊金輝,等.現代教育技術在分析化學實驗教學中的應用及其模式推廣[J].實驗室科學,2019(4).

[5]陳峰,葉楠,羅五魁.新建本科院校分析化學精品課程的建設與實踐[J].廈門大學學報(自然科學版),2011(9).

作者：時偉杰 宋少芳 苗延虹 單位：山東農業大學