化学实验创新型教学研究

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摘要:分析化学实验是一门经典的化学基础课，是培养学生操作技能和理解、应用化学基础知识的重要课程，在化学、环境科学、生物科学、食品科学等专业本科生课程教学中占有重要地位．随着时代的发展和新技术新方法的应用，对分析化学实验教学提出了更高的要求．结合教学实践，阐述了分析化学实验教学中存在的问题，对实验课程体系建设、教学模式的建立等方面提出了几点看法．

关键词:分析化学实验;创新型教学;探讨

化学理论知识的应用和实践，又能提高学生观察、分析解决实际问题的能力，并严格树立“量”的概念，培养严谨的学术作风．当前，随着我国社会、经济及科学技术的迅速发展，对创新型人才的需求，对分析化学实验教学提出了更高的要求，尤其是化学、食品、生物科学等专业本科生教学．分析化学实验作为化学基础课程的重要组成部分，在教学中仍然存在不少问题，主要包括:1)课程设置有待于创新和科学化;2)教学方法需要推陈出新，开拓新思路;3)教学设施需要改进和完善;4)需要加大对师资投入，加强对教师培训等．对于化学课程教学“重理论、轻实践”的现状［1］，要适应我国新形势下国家对素质教育的要求，就需要充分重视化学实验教学，引入新的教学观念，改革教学模式，更新教学内容，以培养出理论扎实，综合实践能力、工程意识、就业竞争力强的优秀毕业生，以适应我国社会经济的快速发展对专业人才的需要．

1分析化学实验创新型教学体系构建

1．1改革分析化学实验课程体系．为了培养应用型、复合型、技能型的化学人才，必须加大化学实践的教学力度，分析化学实验课程内容应推陈出新，教学内容需在继承已有核心专业课程内容的基础上，对课程体系进行科学合理的改革与创新，引入新的教学内容，改革教学方法，真正实现专业教育与素质教育相结合，实践教学与理论教学相结合，应用型教学与基础课程教学相结合［2］．目前，分析化学实验主要包括分析天平的称量练习、酸碱滴定(或者络合滴定、氧化还原滴定及沉淀滴定)中标准溶液的配制和浓度的标定等基础性实验操作，以及铵盐中氮含量的测定、自来水中总硬度的测定、铁矿石中铁含量的测定等验证性实验，实验方案预先已经设计好，学生完全可以按照教材给定的步骤来进行，无需深入思考即可以完成实验，这就导致学生对实验原理了解得不透彻，理论课学习的内容在实验中得不到充分运用，实验方案及样品预处理及分析测试方法了解不深入，综合能力得不到真正锻炼和提升．因此，有必要创新完善分析化学实验课程体系，开展阶段性、渐进式实验教学．第一阶段，开展经典的基础性实验，如分析天平的的使用、酸碱滴定练习、铅铋混合液中铅铋含量的连续滴定等，经典的实验主要侧重于仪器的使用方法，基本操作技能的锻炼、原理的理解、分析的定量表达等，这些实验为同学们熟悉化学实验环境、建立实验室安全观念、掌握实验基本操作打下基础;第二阶段，开展验证性实验，在学习基本理论和基本操作的基础上，通过对一些经典的验证性实验原理及过程的学习与实践，提高理论知识的运用能力和解决实际问题的能力，学习解决问题的方法;第三阶段，开展设计性实验．设计性实验即依据一定的原理、原则、规律等制定出具体实现实验目的和要求的方法、步骤、手段、程序及注意事项等，并为此所做的实验［3］，重点要体现实验的设计性与创新性，实验要求学生自己查阅搜集资料，应用所学理论进行分析实验原理，设计实验过程、步骤，明确所用仪器、试剂及配制方法，并能按设计完成实验，对数据结果进行统计分析．这对学生综合能力要求较高，对教师的综合能力要求也高，是真正能够体现学生为主体，教师为指导的学习实践过程．这个层次的实验在实践中有一定的难度，可以与老师的科研实验相结合，如有的学校实行导师制，可结合导师制开展设计性实验，也可以与毕业论文实验相结合，或专门设置开放性实验项目．1．2建立“学生为主体，教师为主导”的新的教学模式．传统的分析化学实验教学过程一般是:预习，教师讲解，学生实验，学生完成实验报告．学生对实验内容的预习过程很大程度上会流于形式，甚至演变成学生抄袭报告．而理论讲授内容一般都比较详细，从试剂配制到药品称量、质量计算，甚至包括计算结果的公式均一一给出，数据处理方法也做明确要求，因此，对于每一种类型的实验，学生完成一个实验以后，对下一个实验基本都有了一种预见性，按着实验步骤一一完成就能获得想要的实验结果，或者实验结果与预期结果不一致，也不主动做深入探讨．更有甚者，学生们对不理想的实验数据擅自修改，以减小分析计算结果的误差，以提高分数．学生没有真正以“主体”的形式参与到实验中来，其科学逻辑思维能力、创新能力得不到锻炼和发挥，分析问题解决问题的方法没有掌握，不能真正体会到学习及解决问题的乐趣，体验不到实验科学的魅力所在，逐渐对实验失去兴趣，或者仅仅当作一项任务来完成．所以，分析化学实验，要真正以教师为“主导”，学生为“主体”，从教学课程设计，教学方法等方面入手，给学生创造性的发挥留有空间．如，实验课预习，不应该体现为简单的报告内容的抄写，而体现为关键知识点的提炼和条理化;理论讲授部分，学生可以参与讲解，即教师学生临时调换位置，学生来讲解实验的目的要求、原理、步骤、试剂配制方法等;实验过程中教师要严格要求操作准确性，发现实验中的问题与学生讨论解决，而不是直接告诉解决方案;实验报告的书写、数据的处理要规范，误差分析及数据取舍方法等方面的强化与锻炼等．同时，新的教学手段和方法也应该合理地应用到分析化学实验教学中来，计算机和网络的普及为理论课教学和实验课教学提供了更加形象、生动、直接的手段，这些新的教学方法应该引入到分析化学实验教学中来．目前分析化学实验还主要停留在传统授课手段上．分析化学实验操作、仪器使用方法，一些相关的实验现象等均可以制作成动态影像演示给同学们看，同时方便引入新的实验内容．一些知识点也可以以“微课”的形式给学生讲授［4］，条件具备时，也可以尝试在分析化学实验中植入慕课，提高学生自主学习能力，增强师生、生生互动．1．3严格实验操作规范，培养严谨的教、学态度．严格规范的实验过程、严谨求实的实验作风是学生养成良好学习习惯和提高科研素质的重要条件，分析化学实验恰恰是锻炼学生这方面综合素质的课程．这个方面，教师的态度决定学生的态度，教师要求严格严谨，学生就会比较认真，学到的知识和技能就会越多，毕业学生的反馈信息也证明了这一点．分析化学实验中，经常出现仪器操作不规范，甚至很随意的情况，如移液管移取溶液最后一滴留在移液管中，滴定管读数不准确;滴定终点时滴定速度过快，终点变色控制不准确，随意挪动天平或称量试剂不关闭天平侧门等，这与学生的学习态度和对分析实验操作的准确性要求认识不够有关系，对误差传递和“量”的认识不足，同时也与老师的专业素质和教学要求严格程度有关．分析化学实验教学的主要内容是定量分析，是严格要求“量”的过程，教师应该引导学生在实践操作中把“量”的观念体现出来，要严格确立“量”、“有效数字”、“误差”的概念，明确误差传递对分析结果的影响，这在分析化学实验中有重要意义，是获取准确分析测试结果的保证［5－6］．这就要对学生上课过程要严格要求，注意细节，对仪器的洗涤、溶液的配制、移取、滴定、数据分析等每个环节都要严格把关，纠正．1．4新观念及新的思想引入分析化学实验教学．化学实验是实践操作过程，涉及利用能源(水、电、气等)、材料(化学试剂、溶剂等)等各种资源，同时产生各种有毒有害的物质(废气、废液、固废)，在这个过程中倡导节约、环保的观念、提倡绿色化学是必要的．当前，绿色化学已经成为国内外研究的热点，化学实验“绿色化”也是未来发展的必然趋势，而各种实验过程即是绿色化学实践教育的良好契机．绿色，意味着节约、无害、有效利用，所以，从简单的仪器洗涤着手，从节约实验用水开始，对学生开展绿色观念教育，节约药品，减少实验所用试剂溶液消耗，减少环境污染．实验中可以引导学生开展一些有益尝试，如一些有毒试剂的替代，即用无毒的试剂替代有毒试剂开展实验;用毒性小的实验取代试剂毒性大的实验(如铁矿石中铁含量的测定，用SnCl2－TiCl3联合还原法替代Hg2Cl2还原法);如果条件允许，对实验过程做一些改进，如对NaS2O3溶液的标定实验，为了减少处理剩余K2Cr2O7的烦恼，可采用每个锥形瓶里称量一份K2Cr2O7的方法，并且测定时适当减少铁矿石样品的用量;硅酸盐水泥中SiO2、Fe、Al、Ca、Mg的测定，可以尝试将SiO2的测定与Fe、Al、Ca、Mg的测定相结合着进行，即适当称量一定量的水泥样品(如1．0000g)，溶样后过滤，洗涤，收集沉淀用于SiO2的测定，收集滤液用于Fe、Al、Ca、Mg的测定，这样就减少一次水泥溶样过程，也减少了HCl、HNO3和NH4Cl的用量．还可以倡导微量分析，推广微型化学实验［8］，分析化学实验废液的合理处理(如将Cr(VI)转化为Cr(III)，再沉淀除1．5改进考核方式，调动学生学习积极性严格考核方式对学生综合素质的提高和实验过程管理都有积极的促进作用．工作实践经验表明，过程性考核的方法有利于提高学生的积极性，并且比较科学．即将分析化学实验成绩分成两大部分:平时成绩和期末成绩，平时成绩包括实验预习(10分)、课堂表现(10分)、实验操作(50分)、数据记录及处理(15分)、实验报告(15分)，总分值100分［7］，考核比较详细;一些学校按预习报告、实验准备、实验纪律、实验报告等分项给分值对学生的实验过程进行评价，有的学校直接将实验过程考核分为实验操作和实验报告两部分．全过程的考核方式无疑对学生学习和实验的态度、积极性和综合能力的锻炼发挥着重要作用．结合学期末实验操作考试和试卷笔试，最终将真实地体现学生对实验课程的掌握情况，以及实践操作能力的锻炼情况．实际中应结合本校实际情况，制定科学合理的考核方式，既要提高教学效果，又要提高学生学习的积极性．

2结论

如果说分析化学是科学技术的眼睛，发现问题，并参与问题的解决，那么分析化学实验就是发现问题并解决问题的根本方法，这足以体现分析化学实验的重要性．在互联网+的新形势下，为满足化学及相关专业专业素质教育的要求，改革分析化学实验教学内容，完善教学体系，创新教学方法是分析化学实验教学获得长足发展的有效途径，这是一个长期的、综合的过程．

参考文献:

［1］刘超．基于就业的分析化学课程教学改革［J］．科技展望，2015(36):286．

［2］连琰，何春萍，张莉，等．浅谈分析化学实验教学的综合改革与创新人才的培养［J］．教育教学论坛，2018，17:270－272．

［3］汤琪．开设化学设计性实验的探索与实践［J］．重庆交通学院学报(社会科学版)，2004，4(2):126－128．

［4］何尚平，罗小青，胡晓娟．基于微课、慕课构建翻转课堂在精品资源共享实验教学中的探究［J］．高等继续教育学报，2018，31(1):71－76．

［5］朱霞萍，胡晓荣，孙永桦，等．分析化学课程教学的精髓—量、度、新［J］．大学教育，2016(5):104－105．

［6］张素斌，赵建芬．在分析化学实验教学中渗透“量”的概念［J］．大学化学，2013，28(4):28－30．

［7］吴红波，于泓，李萍，等．分析化学实验教学模式的研究［J］．教学研究，2016(3):96－97．

［8］赵桦萍，李莉，赵丽杰．无机及分析化学实验教学中进行绿色化学教育的尝试［J］．化工时刊，2010，24(2):76－77．

作者:程云环 滕井通 王岩玲 陈高礼 赫占军 单位:淮北师范大学