分析化学实验教学新模式分析

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摘要：文章通过整合优化教学内容、改革传统教学模式、科学处理实验数据、加强师资队伍建设、全方位开放实验室及优化考核评价体系等措施，提高学生学习的主观能动性，培养学生的创新能力、思维能力和理论与实践相结合的能力，提高学生实验技能和实验素养，有效实现“产学研”结合的新途径。

关键词：分析化学实验；应用型；创新人才；教学改革；教学模式

随着我国社会经济和科学技术的迅速发展，培养具有一流创新素质和实践能力的应用型创新人才已成为当今高等教育改革的主题。实现这一目标必须对传统的教学模式进行全面改革，以达到在教学中既注重创新型人才的培养，又兼顾其应用能力的塑造。“分析化学实验”是化学化工类专业的核心课程之一，是分析化学学科教学体系中的重要环节。它不仅能帮助学生加深对理论知识的理解，训练学生的实验操作技能，更重要的是能培养学生的实践能力、科学思维和创新意识，为学生以后参加相关领域的研究及应用奠定良好的基础[1]。因此，对“分析化学实验”课程进行教学改革，是高校开展素质教育、提高知识向能力转化、培养合格应用型创新人才的必要途径[2]。

一、“分析化学实验”教学现状

目前，不少高校对“分析化学实验”课程教学进行了改革和探索，并通过更换实验内容、创新教学模式、重视学生兴趣培养等措施，使学生掌握的化学知识和技能与时展同步[3-4]。然而，“分析化学实验”教学中仍存在一些问题，如教学内容单一，缺乏应用性和创新性；教学方法和教学手段落后；实验课时不足，学生缺乏验证错误的机会；开放实验教学不完善以及考核体系不够全面等。因此，积极探索适合农林院校化学类专业的“分析化学实验”课程教学的新模式，势在必行。

二、“分析化学实验”教学改革

（一）整合优化教学内容，构建“分层次、渐进式”新型实验课程体系

目前开设的实验大多是经典的验证性和综合性实验，创新性实验较少，且实验项目与生产、生活的实际相关性较小，缺乏与时俱进的教学内容。这就导致学生学习的主观能动性不强，限制了学生的综合运用能力和创新能力的培养。针对上述问题，我们对实验教学内容进行了改革，构建了新型的“分层次、渐进式”“分析化学实验”课程体系。首先将实验内容整合优化为基础性、综合性和创新性三个层次。基础性实验如分析天平称量练习、移液管和容量瓶的使用、滴定分析操作练习等，主要训练强化学生的基本操作技能，为综合性和创新性实验打下坚实基础。综合性实验涉及到样品预处理、标准溶液的配制、滴定分析测定等内容。这类实验需要学生根据所学的化学理论知识理解实验内容，正确地选择仪器和药品，独立完成实验，并准确记录和处理数据，有利于学生思维能力及综合运用知识能力的培养。创新性实验，则需要学生通过查阅文献，自主选题、自主设计和完成实验，同时在实验过程中要善于发现问题并进行解决。选题时，可与教师的科研项目或企业急需解决的问题相结合，使实验教学迈向学科前沿并适应现代化教学的要求，如针对造纸厂排放的造纸废液中木质素的提取及成分分析等问题设计相应的实验方案。这类实验鼓励学生参与生产实践和社会服务，可有效实现“产学研”的结合。

（二）改革传统教学模式，发挥学生主观能动性

传统的教学模式是教师讲解实验原理、步骤及注意事项，学生根据要求按部就班地完成实验。这一教学方法导致学生被教师设定的模式所局限，失去自我探究、自我验证的积极性。此外，由于实验教学手段落后，教师演示实验时，部分学生无法观察到操作细节，影响了实验的教学效果。考虑到传统教学模式的弊端，我们依托在线课程平台，建立了“分析化学实验”课程慕课，制作了包括课程介绍在内的实验讲解视频和实验操作演示视频。对于较为简单的基本操作和实验原理部分，学生可通过课前观看视频进行细致深入的了解。由于视频展示具有可视、直观及生动形象的特点，学生通过视频学习，能够快速有效地掌握操作要点，提高自主学习的效率。学生进入实验室后，教师可简明扼要地就教学重点和难点进行提问总结，一些重要的基本操作由学生当堂演示，其他同学进行评价，以使学生留下深刻印象。这种教学模式将学生由传统课堂上的“观众”变成现代教学模式下的“主角”，强化了以学生为中心的教学活动，大大发挥了学生的主观能动性。在课堂讨论中，教师要注意引导学生明确实验过程中的安全问题和绿色环保问题，使学生深刻体会到化学也可以是绿色的、可持续的。教师还可结合实验内容，穿插本学科的前沿知识和我国著名化学家的感人事迹，激发学生的爱国热情，培养学生克服困难、不断探索和勇于创新的精神，实现“分析化学实验”课程的育人目标。

（三）重视实验数据的记录及处理，培养学生严谨的科学态度

定量分析是“分析化学实验”的主要内容，在实验过程中，要使学生正确理解“量”的概念。如配制标准溶液时，要引导学生分清直接法和间接法的区别；量取体积时，使学生明确量器应选择量筒还是移液管；称量样品时，确定是否需用分析天平等。对“量”的概念清晰后，学生进行实验时，才会选择合适的仪器，并对实验结果进行正确的记录和计算。实验数据处理及评价也是“分析化学实验”的重要组成部分，教师可引导学生在实验中利用MicrosoftExcel和Origin等软件进行数据处理。例如，在邻二氮菲分光光度法测定铁的条件实验和样品中微量铁含量的测定实验中，由于探讨的实验条件包括酸度、显色剂用量、测量波长等多个参数，确定好测量条件后，还要配制一系列铁标准溶液，绘制标准曲线，并对未知铁样品中的铁含量进行测定。因此，得到的实验数据比较多。如用传统的方法手动描点作图处理，费时费力，且误差较大，而采用Origin软件处理数据，完成作图，既可提高数据处理的效率和准确性，又可培养学生科学化的思维，为今后从事科研和生产工作打下坚实的基础。

（四）加强教师队伍建设，建立高素质师资队伍

高水平的师资队伍是提升“分析化学实验”教学水平的必要条件[5]。目前，“分析化学实验”课程教学团队共有教师5人，其中教授1人，副教授3人，讲师1人。5位教师长期从事无机及分析化学理论教学，具有扎实的理论基础，可将理论知识和实验内容灵活自如地融会贯通，并结合自己的课题进行适当地延伸，极大地激发了学生的学习兴趣。部分学生课下还参与了任课教师的科研课题，达到了实验基本知识同科研创新及应用的有效结合。此外，课程组教师还通过实验预试、教师交流、观摩教学、课前预讲等措施，不断提升自身业务能力和教学水平，提高教学质量。

（五）全方位开放实验室，充分利用实验室资源

为弥补实验课时的不足，并给学生提供独立进行创新性实验的机会，学院将一部分实验室分时段开放给学生，以便学生根据自身的时间、需求和兴趣，以创新小组为单位，申请使用实验室。学生须通过广泛查阅资料，设计好实验方案，并由指导教师审核通过后，方能进入实验室开展实验。实验室的开放本着“实验资源最优利用，实验仪器最大循环”的原则，将仪器试剂类似的实验集中到同一实验室，解决仪器试剂需求大，存储空间有限等问题。通过对实验室及其仪器设备资源的科学有效管理，达到“实验室开放时间长，开放范围及覆盖面广，实验效果好”的实验室建设目标。

（六）建立科学合理的考核体系，实现对学生的真实评价

实验考核采用过程性评价体系，多角度、全方位考查学生的学习过程和学习结果。考核方法如下：将“分析化学实验”成绩分为平时成绩（70%）和考试成绩（30%）两大模块。平时成绩包含两部分，一部分为线上学习（20%），通过学生观看视频的时间、进度以及章节测验的完成情况综合得出；另一部分为线下实验（50%），根据学生在课堂实验中的表现，包括预习报告、实验操作、实验报告和创新性探究等情况考查评定。期末考试则改变了传统的笔试方法，给出综合性实验的测试题目，由学生根据所学的理论知识和实验方法，自主选择合适的仪器进行测定，从而得到最终结果。整个过程既考查了学生对实验原理的掌握，又考查了其实验操作技能和分析处理数据的能力，可较为完整地反映出学生的总体水平。考核体系改革后，学生对实验课程非常重视，课上认真练习，课后反复观摩视频进行巩固，学习效果得到有效改善。

三、结语

针对农林院校化学专业目前开设的“分析化学实验”情况，通过优化实验教学内容、改革实验教学方式、完善实验考核体系以及产学研相结合等策略建立了“分层次、渐进式、一考核”的“分析化学实验”教学新模式。同时将现代化教学手段引入实验课堂，强化了以学生为中心的教学活动，实现了知识向能力转化的提升，为应用型创新人才的培养打下坚实的基础。

参考文献：

[1]黄冬兰,郭会时,彭翠红,等.“课证赛”融合的分析化学实验教学新体系的构建与实践[J].大学化学,2017(4).

[2]孔祥平,曲宝涵,吕海涛,等.基于应用型创新人才培养的实验教学模式研究[J].大学化学,2016(7).

[3]刘红霞,张业明,吴风林,等.开放式分析化学实验教学的探索与实践[J].实验科学与技术,2011(3).

[4]宿艳,张永策,杨金辉,等.现代教育技术在分析化学实验教学中的应用及其模式推广[J].实验室科学,2019(4).

[5]陈峰,叶楠,罗五魁.新建本科院校分析化学精品课程的建设与实践[J].厦门大学学报(自然科学版),2011(9).

作者：时伟杰 宋少芳 苗延虹 单位：山东农业大学