分析化學(xué)實驗課程教學(xué)改革措施

時間:2022-07-08 09:55:57

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分析化學(xué)實驗課程教學(xué)改革措施

摘要:分析化學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科。分析化學(xué)實驗是分析化學(xué)學(xué)科的重要組成,主要培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和實踐能力。分析化學(xué)實驗是化學(xué)化工專業(yè)的基礎(chǔ)必修實驗課程,然而目前的教學(xué)模式不利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。本文針對分析化學(xué)實驗教學(xué)中所存在的問題,提出了落實課程思政,改革教學(xué)方法,優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容,完善考核方式,從而提高教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生的綜合能力。

關(guān)鍵詞:分析化學(xué)實驗;實驗課程;教學(xué)改革

分析化學(xué)是一門實踐性很強的學(xué)科。分析化學(xué)實驗單獨設(shè)課,與分析化學(xué)理論課教學(xué)緊密結(jié)合,實踐性更為突出,是高等院?;瘜W(xué)、化工、材料、食品、生物、醫(yī)藥、環(huán)境及相關(guān)專業(yè)的必修基礎(chǔ)課程[1-2]。通過分析化學(xué)實驗課程的學(xué)習(xí),使學(xué)生加深對分析化學(xué)基本概念和基本理論的理解,使學(xué)生掌握基本實驗方法和基本實驗技能,樹立“量”的概念、“誤差”和“偏差”的概念及“有效數(shù)字”的概念,熟練掌握電子分析天平、滴定管、移液管、容量瓶、稱量瓶的正確使用方法和操作技能,掌握常規(guī)滴定分析基本實驗方法與基本操作技能,了解并能掌握影響分析結(jié)果的主要因素和關(guān)鍵環(huán)節(jié),合理地選擇實驗方法、實驗條件、實驗儀器,對實驗現(xiàn)象能夠細心觀察和認真記錄,運用所學(xué)的理論知識分析處理實驗數(shù)據(jù),以確保獲得可靠的定量分析結(jié)果[3-4]。通過這些實驗知識的學(xué)習(xí)和操作,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,培養(yǎng)學(xué)生嚴謹求實的科學(xué)態(tài)度、獨立思考問題和解決問題的能力,和培養(yǎng)創(chuàng)新思維。以期為學(xué)生后續(xù)課程和將來參加的工作、科研打下良好的基礎(chǔ)?!斗治龌瘜W(xué)實驗》是我?;瘜W(xué)和應(yīng)用化學(xué)專業(yè)本科生的一門專業(yè)必修課,我院分析化學(xué)教研室每年為200~300名本科生授課,開課學(xué)時為54學(xué)時,實驗室總面積360m2。

1我院分析化學(xué)實驗課教學(xué)的現(xiàn)狀

當前,我院分析化學(xué)實驗課的教學(xué)方法比較單一,以教師講解和演示為主,學(xué)生再根據(jù)教師的講授和教材上的實驗方案,“照方抓藥”式的開展實驗內(nèi)容,被動的接收知識。這樣的教學(xué)方法不利于培養(yǎng)學(xué)生的獨立思考和創(chuàng)新思維能力,不能充分發(fā)揮學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性。總的來說,我院分析化學(xué)實驗課的教學(xué)存在以下問題:(1)分析化學(xué)實驗課開設(shè)的驗證性實驗較多,綜合性和設(shè)計性的實驗較少。目前,我院分析化學(xué)實驗項目有17個,演示性實驗1個,驗證性實驗13個,綜合性和設(shè)計性實驗3個。驗證性實驗較多,使得學(xué)生認為進入實驗室就是按照老師和教材規(guī)定的內(nèi)容去開展實驗,并且一定能獲得“正確”的實驗結(jié)果。這種現(xiàn)象一方面造成學(xué)生預(yù)習(xí)不深入,敷衍了事,覺得進入實驗室后,按照教材上的詳細實驗步驟按部就班就可以順利完成實驗內(nèi)容,課堂效果較差;另一方面,實驗內(nèi)容相對枯燥,課程內(nèi)容與實際生產(chǎn)生活聯(lián)系不緊密,影響學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。(2)重理論,輕實驗。教師講解以實驗原理為重點內(nèi)容,側(cè)重通過實驗課的學(xué)習(xí)鞏固理論課相關(guān)的知識點,對學(xué)生的基本實驗操作技術(shù)要求不嚴格。存在少部分學(xué)生對實驗步驟,實驗現(xiàn)象理解不清晰,基本實驗操作不規(guī)范,比如滴定終點顏色判斷不準確,三種滴定速度方法未完全掌握,滴定管讀數(shù)不準確,錐形瓶振搖不充分等等,最終都會影響學(xué)生對該實驗傳遞的分析化學(xué)知識的深層次理解。此外,分析化學(xué)理論課是專業(yè)考試課,分析化學(xué)實驗課是專業(yè)考查課。學(xué)生對實驗課學(xué)習(xí)的重視程度不夠。(3)分析化學(xué)實驗課開課過早,使得學(xué)生在開展某些實驗項目時,與其相關(guān)的理論課尚未講授,學(xué)生預(yù)習(xí)實驗的工作量和難度增大,對相關(guān)實驗原理和知識體系比較生疏。(4)學(xué)生不重視實驗前的預(yù)習(xí)工作,往往預(yù)習(xí)不充分。學(xué)生預(yù)習(xí)實驗通常只看實驗教材,對將要開展的實驗原理和實驗方案一知半解,不能做到理論聯(lián)系實驗,并指導(dǎo)實驗工作。實驗前,學(xué)生較少去翻閱分析化學(xué)理論課本,也不會主動借助網(wǎng)絡(luò)信息平臺來獲取更多的學(xué)習(xí)資源,并加以整理和綜合分析。我們滴定分析開展的第一次實驗課是滴定分析的基本操作練習(xí)(一定濃度的HCl和NaOH互相滴定),實驗教材書上介紹的原理主要包括酸堿中和反應(yīng),滴定突躍和酸堿指示劑的變色范圍。學(xué)生如果不預(yù)習(xí)和鞏固滴定,化學(xué)計量點,滴定終點,終點誤差,滴定突躍,滴定突躍范圍,酸堿指示劑的變色原理,酸堿指示劑的選擇原則等概念,就不能建立滴定分析實驗相關(guān)的知識體系框架,不能將實驗現(xiàn)象和理論知識相結(jié)合,對擬將開展的實驗步驟以及基本實驗操作技能的細節(jié)要求無法準確把握,無法深入理解分析化學(xué)強調(diào)“量”的概念。此外,由于該實驗是分析化學(xué)實驗課首次介紹酸堿滴定管的使用方法,滴定管使用方法需要注意的細節(jié)很多,每一個操作細節(jié)都會對滴定分析結(jié)果的準確性有著重要影響。如果學(xué)生不提前預(yù)習(xí)熟悉滴定管的使用,僅通過課堂教師的演示,很難記全滴定管的操作細節(jié)并在實驗過程中規(guī)范基本操作。因此,要獲得較好的實驗課學(xué)習(xí)效果,學(xué)生在實驗前充分預(yù)習(xí)是十分必要的。(5)兩次實驗課間隔時間較長,實驗報告中存在的問題不能及時反饋給學(xué)生,過后學(xué)生容易遺忘相關(guān)實驗內(nèi)容,影響學(xué)習(xí)效果。(6)教師指導(dǎo)學(xué)生不到位,存在少部分學(xué)生基本操作不規(guī)范,某些實驗細節(jié)有誤,未能及時發(fā)現(xiàn)并一一糾正。(7)實驗課成績考核不科學(xué),需要進一步完善過程考核細則。目前,實驗報告的書寫(內(nèi)容是否完整,格式是否規(guī)范,實驗數(shù)據(jù)的記錄和處理是否正確)在實驗成績考核中占的比重偏大。當前的考核方式使得老師和學(xué)生將學(xué)習(xí)重心放在實驗報告的書寫上,忽視了基本操作技術(shù)的培養(yǎng)和訓(xùn)練上。規(guī)范書寫實驗報告是實驗課的一項重要培養(yǎng)內(nèi)容。實驗報告反映了學(xué)生對實驗原理的理解認識,對實驗現(xiàn)象的細心觀察,對實驗數(shù)據(jù)記錄與處理方法的掌握程度。但是,實驗課成績考核過多看重實驗報告,會使得部分學(xué)生為了獲得“好的”實驗結(jié)果和實驗成績,刻意篡改實驗數(shù)據(jù),助長了弄虛作假的不良風(fēng)氣,不利于培養(yǎng)學(xué)生規(guī)范實驗操作技術(shù)和嚴謹求實的科研態(tài)度。

2分析化學(xué)實驗課的改革措施

針對上述分析化學(xué)實驗教學(xué)中存在的問題,可采取以下一些改革措施,以期獲得較好的教學(xué)效果。

2.1落實課程思政

當下,伴隨互聯(lián)網(wǎng)的普及與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的廣泛應(yīng)用,網(wǎng)絡(luò)信息量十分巨大,但是良莠不齊。這要求任課老師應(yīng)具備堅定的理想信念和辨別信息真?zhèn)蔚哪芰?,能夠?qū)﹀e誤的言論信息進行有力抵制和批判,并積極弘揚社會正能量。大學(xué)階段,是學(xué)生世界觀、人生觀、價值觀形成的關(guān)鍵時期。在開展專業(yè)課程教學(xué)過程中,將專業(yè)知識教育和思想政治教育相融合,充分發(fā)揮所有課程的育人作用,幫助學(xué)生抵制錯誤思想,從而全面提高學(xué)生培養(yǎng)質(zhì)量,落實立德樹人根本任務(wù)[5]。榜樣的力量是無窮的,激勵著我們每一個人不斷前行。盧佩章院士是我國著名的分析化學(xué)家,也是我國色譜理論奠基人,可以向?qū)W生介紹盧佩章院士的光輝事跡。新中國成立初期,百廢待興,能源供應(yīng)嚴重匱乏,盧佩章院士參與了國家從煤里制取石油這一國民經(jīng)濟急需的科研任務(wù),承擔(dān)了其中水煤氣合成產(chǎn)品的分析任務(wù),完成了“熔鐵催化劑水煤氣合成液體燃料及化工產(chǎn)品”項目,1953年獲國家自然科學(xué)獎三等獎。為開創(chuàng)中國色譜學(xué)科,盧佩章院士開展了氣相色譜及液相色譜理論、新技術(shù)發(fā)展及其應(yīng)用方面的研究,他帶領(lǐng)研究小組設(shè)計出我國第一臺體積色譜儀,使分析石油樣品的速度由原來30多小時縮短到不到1小時,并且需要的樣品量是原來的千分之一,這項技術(shù)迅速在全國石油化工企業(yè)普及應(yīng)用。20世紀60年代,盧佩章院士的研究方向轉(zhuǎn)向為國防工業(yè)服務(wù),在第一顆原子彈爆炸前,他和團隊成員建立了真空熔融色譜法,測定了金屬鈾中痕量氬的含量,解決了國防工業(yè)的急需。盧佩章院士從事色譜研究工作60余年,將全部心血奉獻給了我國分析化學(xué)事業(yè),為國防科技事業(yè)的發(fā)展做出來重大的貢獻。通過介紹盧佩章院士的愛國情懷和奉獻精神,激勵學(xué)生們樹立崇高理想和遠大志向,并為之努力奮斗。

2.2改革教學(xué)模式

目前,學(xué)生的預(yù)習(xí)報告流于形式。通常是根據(jù)實驗教材,學(xué)生把實驗?zāi)康?、原理、試劑和步驟抄寫一遍,應(yīng)付老師的檢查,達不到預(yù)習(xí)實驗的目的。課前,教師會檢查學(xué)生的預(yù)習(xí)報告和提問學(xué)生相關(guān)實驗問題[6-7]。然而,由于實驗課時有限,教師不能把所有相關(guān)的理論知識和實驗操作全部講解和演示一遍。所以目前的預(yù)習(xí)方式不能起到很好的學(xué)習(xí)效果。為了使學(xué)生更好的預(yù)習(xí)實驗,達到掌握實驗原理和實驗步驟的要求,對實驗方案知其然和知其所以然。教師可以要求學(xué)生不按照固定的格式書寫預(yù)習(xí)報告,建議學(xué)生以流程圖的形式將實驗步驟和實驗裝置畫出,并將相關(guān)的實驗原理和理論知識,所需實驗試劑和儀器在流程圖上標記,能口述實驗思路和實驗方案。學(xué)生通過繪制實驗流程圖,可以更好的預(yù)習(xí)實驗,指導(dǎo)實驗,也培養(yǎng)了學(xué)生的獨立思考和解決問題的能力。利用網(wǎng)絡(luò)信息教學(xué)平臺“雨課堂教學(xué)軟件”,教師課前給學(xué)生布置與本實驗相關(guān)的幾個問題。學(xué)生通過查閱實驗教材,理論教材,網(wǎng)上資源,以及分組討論等途徑,自己總結(jié)回答問題,并在這一學(xué)習(xí)過程中進一步掌握實驗原理。對于學(xué)生在課堂上沒看清或記不住教師的實驗操作演示,教師可以利用“釘釘軟件”提前錄制相關(guān)實驗操作視頻,并建好群組,發(fā)送給學(xué)生,讓學(xué)生提前預(yù)習(xí)實驗操作技術(shù)。如果學(xué)生對基本操作技術(shù)細節(jié)不清楚,也可以利用釘釘群與老師互動討論。以此為基礎(chǔ),教師還可以將“互動式”教學(xué)模式引入到了實驗課,替代當前的“灌輸式”的教學(xué)模式,充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性[8-10]。

2.3優(yōu)化實驗內(nèi)容

我院現(xiàn)在開設(shè)的分析化學(xué)實驗項目以驗證性實驗為主,偏重于與基本操作和知識驗證,綜合性和設(shè)計性實驗偏少。應(yīng)當對當前的實驗項目進行了一些調(diào)整,刪除了一些簡單的、有環(huán)境污染的演示性和驗證性實驗項目。比如“分析天平的稱量練習(xí)”實驗是演示性實驗。通常,在分析工作中使用的是電子分析天平,這種天平稱量時間短并且操作簡單,不需要單獨設(shè)立課時,應(yīng)該刪掉本實驗項目,把課時留給綜合性實驗項目?!般G、鉛混合液中鉍、鉛含量的連續(xù)測定”實驗中,要分析測定的鉍、鉛屬于重金屬,對環(huán)境有很大污染,并且實驗產(chǎn)生的廢液不好處理,所以這個實驗項目應(yīng)該刪除。應(yīng)當增加與生產(chǎn)生活緊密相關(guān)的綜合性或設(shè)計性的實驗項目。例如,增加“維生素C片劑中Vc含量的測定”作為綜合性實驗項目。一個完整的樣品分析過程,包括樣品的采集、分析前的樣品處理、分析、數(shù)據(jù)處理及結(jié)果報告。整個分析過程中,樣品前處理是最繁瑣、最花時間的步驟,主要的分析誤差也是來自樣品前處理環(huán)節(jié)。這個實驗要求學(xué)生掌握維生素C藥片處理的操作技術(shù),以及掌握直接碘量法測定維生素C的原理及方法,從而考查學(xué)生的綜合能力。增加“混合堿分析”作為設(shè)計性實驗項目。學(xué)生在實驗開始前需要根據(jù)已學(xué)的理論知識,查閱相關(guān)材料,自己設(shè)計實驗方案,包括選擇基準物質(zhì)去配制標準溶液,選擇哪種指示劑,根據(jù)實驗數(shù)據(jù)分析混合堿組成。這種立足于生產(chǎn)生活的實驗可以充分調(diào)動學(xué)生的實驗熱情,能夠讓學(xué)生在實驗中深入理解分析化學(xué)的基礎(chǔ)知識和基本理論,有助于培養(yǎng)學(xué)生的獨立思考和解決問題的能力。

2.4完善課程考核方式

對考核方式進行優(yōu)化,具體方案為:本實驗課程的考核由4部分組成:實驗預(yù)習(xí)(占比10%),實驗操作(占比30%),實驗報告(占比20%,包括實驗結(jié)果及小結(jié))、期末考試(占比40%),各項成績和總成績均以百分制計算。期末考試以設(shè)計性實驗為主,讓學(xué)生獨立操作進行考核,考查學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和解決問題的能力,也考查學(xué)生對實驗技能的掌握情況。與我院舊版的考核方案對比,增加了實驗預(yù)習(xí)和實驗操作的分值比重,降低了實驗報告的分值比重。新版考核方案細化和量化了各項評分標準,考核方式更加科學(xué)??茖W(xué)的考核方式可以引導(dǎo)學(xué)生端正學(xué)習(xí)態(tài)度,培養(yǎng)學(xué)習(xí)興趣,規(guī)范基本實驗操作,養(yǎng)成良好的實驗習(xí)慣,提高分析問題和解決問題的能力。

3結(jié)語

近幾年,我院分析化學(xué)教研室一直致力于分析化學(xué)實驗課程的改革研究。通過以上幾點措施對我院的分析化學(xué)實驗課程進行改革,激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,培養(yǎng)了學(xué)生嚴謹求實的科學(xué)態(tài)度,提高了學(xué)生的基本實驗操作技能,學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和解決問題的能力明顯提升,課堂實驗效果顯著改善。我們將不斷探索教學(xué)新模式和新思路,提高分析化學(xué)實驗課程的質(zhì)量,提高學(xué)生的綜合素質(zhì),從而達到為社會培養(yǎng)優(yōu)秀化學(xué)化工類專業(yè)人才的目的。

參考文獻

[1]李娜.淺談師范本科生分析化學(xué)理論與實驗課程綜合一體化[J].廣州化工,2018,46(14):138-140.

[2]楊川寧,張鈞旸,王建華.化工專業(yè)留學(xué)生分析化學(xué)實驗課程教學(xué)實踐[J].云南化工,2020,47(1):189-190.

[3]周文峰,魯潤華,張三兵.定量分析化學(xué)實驗課程教學(xué)內(nèi)容改革及考核方法探索[J].大學(xué)化學(xué),2018,33(10):21-24.

[4]劉丹,唐江宏.分析化學(xué)課程教學(xué)改革探討[J].江蘇理工學(xué)院學(xué)報,2017,23(6):116-118.

[5]朱麗麗,孟令國.分析化學(xué)實驗中“課堂思政”教學(xué)改革的探索[J].遼寧科技學(xué)院學(xué)報,2020,22(3):49-51.

[6]楊桂珍,李志果,陳偉珍.強化課前預(yù)習(xí),提高分析化學(xué)實驗課程效果[J].廣東化工,2015,42(24):180-182.

[7]張葉臻,柳文敏,孫瑞雪,等.分析化學(xué)實驗教學(xué)的探索與改進[J].廣州化工,2016,44(4):146-147.

[8]何夢媛,朱倩茹,尚寧.基于興趣導(dǎo)向的分析化學(xué)課程改革方法初探[J].山東化工,2019,48(18):244-245.

[9]張雷,曾麗媛,李川江.“分析化學(xué)”混合式教學(xué)實踐[J].現(xiàn)代鹽化工,2018(4):74-75.

[10]王坤,廖爽,鄧前軍.《分析化學(xué)實驗》翻轉(zhuǎn)式課堂教學(xué)模式探索[J].廣州化工,2020,48(13):138-140.

作者:孫濤 李珂 單位:洛陽師范學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院 洛陽師范學(xué)院食品與藥品學(xué)院