加強(qiáng)分析化學(xué)課程的教研結(jié)合*

陳貝貝 何蔓 胡斌

(武漢大學(xué)化學(xué)與分子科學(xué)學(xué)院 湖北武漢430072)

分析化學(xué)課程不僅理論性強(qiáng)，而且與科研結(jié)合緊密，綜合性和應(yīng)用性也強(qiáng)，是化學(xué)專業(yè)本科生必修的四大基礎(chǔ)課程之一。同時(shí)，現(xiàn)代分析化學(xué)融入了數(shù)學(xué)、物理、生物、環(huán)境和材料等多學(xué)科內(nèi)容，呈現(xiàn)出多學(xué)科交叉融合的特點(diǎn)。并且隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展和社會(huì)的不斷進(jìn)步，國(guó)家對(duì)分析化學(xué)專業(yè)人才的需求與日俱增。因此，一成不變的教學(xué)手段已經(jīng)不能完全適應(yīng)社會(huì)對(duì)分析化學(xué)人才培養(yǎng)的需求，必須與時(shí)俱進(jìn)地思考和探索新型的教學(xué)方法［1-2］。武漢大學(xué)分析化學(xué)作為國(guó)家重點(diǎn)學(xué)科，一直有重視本科教學(xué)研究的傳統(tǒng)，所編寫的《分析化學(xué)》教材已接連出版至第5版［3-4］，被國(guó)內(nèi)絕大多數(shù)高校所采用，有著較大的影響;在本科教學(xué)的不斷探索中所積累的豐富教學(xué)經(jīng)驗(yàn)已在我校分析化學(xué)學(xué)科教學(xué)梯隊(duì)中一代一代地得到傳承。

依循高等教育的發(fā)展趨勢(shì)，按照國(guó)家中長(zhǎng)期人才發(fā)展規(guī)劃綱要和國(guó)家中長(zhǎng)期教育和發(fā)展規(guī)劃綱要的要求，本文旨在探討如何強(qiáng)化分析化學(xué)課程教學(xué)與科研的結(jié)合，以培養(yǎng)具備科研能力的創(chuàng)新型人才。結(jié)合武漢大學(xué)分析化學(xué)在教學(xué)和科研上取得的經(jīng)驗(yàn)，在滿足教育部高等學(xué)校教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)《化學(xué)類專業(yè)規(guī)范》所規(guī)定的分析化學(xué)教學(xué)基本內(nèi)容的基礎(chǔ)上，考慮對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整，將分析化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)與科研前沿有機(jī)結(jié)合，在教學(xué)內(nèi)容上做到“少而精、精而新”，讓學(xué)生及時(shí)接觸學(xué)科前沿知識(shí)，在為學(xué)生打好基礎(chǔ)的同時(shí)開拓學(xué)生的眼界;考慮從教學(xué)方法上進(jìn)行改革，設(shè)計(jì)互動(dòng)式教學(xué)，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性;在教學(xué)內(nèi)容上融入分析學(xué)科科研的最新進(jìn)展，培養(yǎng)學(xué)生的科研思維和創(chuàng)新能力;不斷完善評(píng)價(jià)體制，全面評(píng)價(jià)學(xué)生綜合能力及教改效果。

1 調(diào)整教學(xué)內(nèi)容 注重知識(shí)點(diǎn)的融合

分析化學(xué)課程的內(nèi)容包括經(jīng)典化學(xué)分析的原理和方法，以及各種分析儀器的原理、結(jié)構(gòu)和應(yīng)用。隨著分析化學(xué)相關(guān)科學(xué)研究的快速發(fā)展，不斷涌現(xiàn)的新型分析方法與技術(shù)為分析化學(xué)教學(xué)提供了全新的知識(shí)和內(nèi)容，同時(shí)也使分析化學(xué)的教學(xué)內(nèi)容變得越來越繁雜。因此，在教學(xué)內(nèi)容的編排上，我們根據(jù)分析科學(xué)學(xué)科研究的發(fā)展趨勢(shì)，牢牢把握分析化學(xué)的重難點(diǎn)，融合知識(shí)點(diǎn)，做到“少而精、精而新”。知識(shí)點(diǎn)的融合主要遵循以下思路:1)采用“比較式教學(xué)”編排內(nèi)容相關(guān)的章節(jié)的重難點(diǎn)，例如比較不同色譜方法在原理、儀器結(jié)構(gòu)、分析性能和應(yīng)用等方面的異同點(diǎn);2)采用“聯(lián)想式教學(xué)”關(guān)聯(lián)不同章節(jié)的重難點(diǎn)，例如介紹色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)分析方法的特點(diǎn);3)采用“交叉式教學(xué)”介紹與分析化學(xué)交叉融合的其他學(xué)科相關(guān)內(nèi)容，開闊學(xué)生的眼界，引發(fā)學(xué)生的科研興趣;4)采用“科普式教學(xué)”穿插對(duì)于分析科學(xué)家的介紹，加強(qiáng)學(xué)生的德育培養(yǎng)。表1列舉了儀器分析具體教學(xué)內(nèi)容的調(diào)整及知識(shí)點(diǎn)的融合。

表1 儀器分析教學(xué)內(nèi)容的調(diào)整及知識(shí)點(diǎn)的融合

分析化學(xué)課程的內(nèi)容繁復(fù)，課時(shí)有限。如何在有限的時(shí)間內(nèi)充分傳授分析化學(xué)相關(guān)知識(shí)，需要抽提融合相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，設(shè)計(jì)“比較式”的教學(xué)內(nèi)容。比如說原子光譜儀器包括原子發(fā)射光譜、原子吸收光譜和原子熒光光譜等，它們的儀器原理都涉及氣態(tài)原子獲得能量后由基態(tài)躍遷至激發(fā)態(tài)的過程，儀器組成主要都包含光源、原子化器、分光系統(tǒng)和檢測(cè)系統(tǒng)等，分析對(duì)象都是無機(jī)元素。在課程內(nèi)容設(shè)置上，我們通過比較式教學(xué)的方法講授以上3種原子光譜儀的原理、構(gòu)造和性能特點(diǎn)，不僅精簡(jiǎn)了教學(xué)內(nèi)容及學(xué)時(shí)，同時(shí)也突出了重難點(diǎn)，讓學(xué)生對(duì)這3種儀器的異同點(diǎn)有更深刻的認(rèn)識(shí)。另外，在授課內(nèi)容上不僅僅是傳授知識(shí)點(diǎn)，更重要的是傳授觀察問題、提出問題、分析問題、解決問題的方法。只有讓學(xué)生掌握了學(xué)習(xí)方法，才能培養(yǎng)學(xué)生的科研素養(yǎng)，促進(jìn)學(xué)生發(fā)揮主動(dòng)能動(dòng)性，自主學(xué)習(xí)，舉一反三。

雖然分析化學(xué)教材中各知識(shí)點(diǎn)獨(dú)立成章，但是教學(xué)內(nèi)容上要注重知識(shí)點(diǎn)的關(guān)聯(lián)性，因此，需要設(shè)計(jì)“聯(lián)想式”的教學(xué)內(nèi)容。比如高效液相色譜分析和質(zhì)譜分析屬兩種分析技術(shù)，在教材中是分章介紹的，但是高效液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)是分析化學(xué)的熱點(diǎn)研究領(lǐng)域之一，是有機(jī)污染物檢測(cè)、藥物成分分析、蛋白質(zhì)組學(xué)分析等研究的重要分析手段，因此在教學(xué)內(nèi)容的編排上注意知識(shí)點(diǎn)的結(jié)合，也可以對(duì)學(xué)生的發(fā)散式科學(xué)思維模式進(jìn)行引導(dǎo)和培養(yǎng)。

隨著分析化學(xué)的快速發(fā)展，分析化學(xué)與生命科學(xué)、醫(yī)學(xué)、環(huán)境科學(xué)、材料科學(xué)等領(lǐng)域的聯(lián)系越來越緊密，分析化學(xué)與其他學(xué)科的交叉融合已成為現(xiàn)代分析化學(xué)發(fā)展的趨勢(shì)之一。因此，需要設(shè)計(jì)“交叉式教學(xué)”，注意分析化學(xué)與其他學(xué)科內(nèi)容的關(guān)聯(lián)性。這就要求教師在備課過程中查閱大量文獻(xiàn)和參考書，精心收集授課資料，保持頭腦清晰，確保授課內(nèi)容邏輯性強(qiáng);注意引導(dǎo)學(xué)生將其他課程上所學(xué)的知識(shí)與分析化學(xué)相關(guān)聯(lián)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，鍛煉學(xué)生的創(chuàng)新思維能力。比如，蛋白質(zhì)組學(xué)是生命科學(xué)的重要研究?jī)?nèi)容，除了蛋白質(zhì)印跡等常規(guī)生物學(xué)方法外，目前已涌現(xiàn)了多種高靈敏、高選擇性的蛋白質(zhì)定性/定量分析新方法。這就需要教師引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合生物學(xué)和分析化學(xué)相關(guān)知識(shí)，深入思考如何將分析化學(xué)方法應(yīng)用到生物分析中去。

在傳授分析化學(xué)知識(shí)和學(xué)習(xí)方法的同時(shí)，不能忘了道德品質(zhì)的熏陶。俗話說“先做人，后做事”，具備優(yōu)良的學(xué)風(fēng)和專業(yè)精神，是培養(yǎng)科研創(chuàng)新型人才的首要條件。因此，在教學(xué)過程中可以采用“科普式教學(xué)”，穿插對(duì)分析科學(xué)家的介紹，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)風(fēng)和品德。在授課過程中，穿插相關(guān)分析科學(xué)家的事跡介紹，不僅可以使學(xué)生了解分析化學(xué)的發(fā)展歷程和動(dòng)態(tài)，還可以突顯科學(xué)家堅(jiān)持不懈、探索真理的治學(xué)態(tài)度與人生追求，以此潛移默化地感染學(xué)生。

2 改善教學(xué)方法 強(qiáng)化互動(dòng)式教學(xué)

注重引發(fā)式課堂教學(xué)。抓住分析化學(xué)綜合性和應(yīng)用性強(qiáng)的特點(diǎn)，可以將分析化學(xué)與日常生活中的關(guān)注點(diǎn)(比如食品安全和環(huán)境污染問題等)關(guān)聯(lián)起來，充分利用多媒體教學(xué)的趣味性和啟發(fā)性;在新章節(jié)授課前，通過播放短視頻等方式拋出關(guān)注點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生思考其與分析化學(xué)的關(guān)聯(lián)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。例如，在講授原子光譜分析這一章節(jié)之前，播放小段關(guān)于血鉛中毒統(tǒng)計(jì)的視頻引起學(xué)生關(guān)注，然后引導(dǎo)學(xué)生思考如何檢測(cè)鉛中毒。此時(shí)可以復(fù)習(xí)回顧經(jīng)典化學(xué)分析中的EDTA絡(luò)合滴定分析方法，然后引出即將要學(xué)習(xí)的原子光譜分析。這樣不僅可以做到知識(shí)點(diǎn)的融合，還可以引發(fā)學(xué)生對(duì)即將要學(xué)習(xí)內(nèi)容的關(guān)注。

嘗試身份互換式課堂教學(xué)。對(duì)于學(xué)生可以自學(xué)的章節(jié)，提倡學(xué)生自學(xué)，在課堂上讓學(xué)生變?yōu)槔蠋煟浴靶±蠋煛钡纳矸萁o其他學(xué)生講授該章節(jié)的內(nèi)容，其他學(xué)生聽完后給出意見和評(píng)價(jià)。最后教師進(jìn)行總結(jié)，指出該章節(jié)內(nèi)容應(yīng)該把握的重難點(diǎn)，肯定學(xué)生講得好的地方，指出在自學(xué)中應(yīng)該改進(jìn)的地方。通過這種方式讓學(xué)生將內(nèi)容講出來，其他學(xué)生對(duì)所講內(nèi)容進(jìn)行評(píng)價(jià)。這就要求教的學(xué)生對(duì)所講內(nèi)容完全把握，了解越透徹，講出來的內(nèi)容才會(huì)言之有物;學(xué)的學(xué)生如果不下功夫，則提不出好的見解與看法。再加上老師的總結(jié)，形成雙重的教學(xué)相長(zhǎng)，大大提高學(xué)生的主觀能動(dòng)性。

增加文獻(xiàn)討論環(huán)節(jié)。在學(xué)生掌握一定的分析化學(xué)知識(shí)后，讓學(xué)生精讀有代表性的英文分析化學(xué)科研文獻(xiàn)，并做文獻(xiàn)匯報(bào)。具體方式為將學(xué)生分成幾個(gè)小組，每個(gè)小組閱讀一篇文獻(xiàn)，小組成員通過課下交流討論的方式熟讀文獻(xiàn)，分析思考“為什么要做這個(gè)研究”、“這個(gè)研究解決了什么問題”、“這個(gè)研究怎么解決的問題”、“這個(gè)研究還存在什么問題”等問題。然后每個(gè)小組派代表在課堂上進(jìn)行文獻(xiàn)匯報(bào)，并在全班開展討論。這種方式能有效提高學(xué)生的科研素養(yǎng)，了解“提出問題—分析問題—解決問題”這一經(jīng)典科研過程，并激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力，調(diào)動(dòng)其主動(dòng)思考的積極性。

增加實(shí)踐參觀環(huán)節(jié)。我院分析化學(xué)的科學(xué)研究工作覆蓋了現(xiàn)代分析化學(xué)中光分析、電分析和分離科學(xué)等領(lǐng)域;而且結(jié)合生命科學(xué)、環(huán)境科學(xué)、材料科學(xué)，不斷開拓新的研究領(lǐng)域，具有交叉學(xué)科研究特色。我們可以充分發(fā)揮我院分析化學(xué)學(xué)科優(yōu)勢(shì)，在課程的最后階段，帶領(lǐng)學(xué)生參觀分析化學(xué)相關(guān)各課題組，使其直觀了解分析化學(xué)學(xué)科的研究情況和研究者的研究狀態(tài)，為他們進(jìn)一步的科研學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。

3 完善評(píng)價(jià)體制 注重對(duì)學(xué)生綜合能力的考察

好的評(píng)價(jià)體系可以檢驗(yàn)出學(xué)生能力是否有所提高。單一的評(píng)價(jià)模式無法客觀地反映出學(xué)生綜合能力的提高，唯有合理采用多種考核模式才能夠評(píng)價(jià)學(xué)生的綜合能力和創(chuàng)新能力。一是注意對(duì)學(xué)生平時(shí)的考核。在課堂討論環(huán)節(jié)詳細(xì)記錄學(xué)生的表現(xiàn)，從基礎(chǔ)知識(shí)掌握情況和思維拓展能力兩個(gè)方面綜合評(píng)價(jià)學(xué)生的課堂表現(xiàn);課后作業(yè)除了教材習(xí)題外，可以布置一至兩次文獻(xiàn)閱讀匯報(bào)，從作業(yè)了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。二是注重期中考試和期末考試的考核方式，同樣要注意對(duì)學(xué)生綜合能力的考察。在出題時(shí)應(yīng)避免過多的客觀題，增加主觀性問題和開放性問題，強(qiáng)調(diào)將所學(xué)的分析化學(xué)知識(shí)點(diǎn)相互結(jié)合來解決實(shí)際分析問題，或者設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，有意識(shí)地鍛煉學(xué)生的科研頭腦和創(chuàng)新思維能力。

4 結(jié)束語

伴隨著分析化學(xué)學(xué)科的快速發(fā)展，分析化學(xué)的教學(xué)也需要與時(shí)俱進(jìn)，適時(shí)調(diào)整教學(xué)內(nèi)容、改善教學(xué)方法、豐富考核形式，讓學(xué)生清楚認(rèn)識(shí)到為什么要學(xué)分析化學(xué)，分析化學(xué)學(xué)什么，分析化學(xué)能解決什么問題，并且要充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性，培養(yǎng)學(xué)生的科研素養(yǎng)，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維。我們通過強(qiáng)化分析化學(xué)課程教與研的結(jié)合，以加強(qiáng)學(xué)生對(duì)分析化學(xué)的基礎(chǔ)理論及科學(xué)前沿的理解和認(rèn)識(shí)，最終的實(shí)施效果是令人滿意的。通過學(xué)生打分，本課程的教師評(píng)價(jià)和課程評(píng)價(jià)均在95分以上，且學(xué)生總體反映授課老師教學(xué)計(jì)劃和目標(biāo)明確，授課條理清晰，教學(xué)方式多樣，能充分與學(xué)生溝通解疑答惑。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，2006～2011年，我院81篇學(xué)士學(xué)位論文獲湖北省優(yōu)秀學(xué)士學(xué)位論文;我院2006～2011屆本科畢業(yè)生在讀期間發(fā)表科研論文63篇;2007～2013年，獲批國(guó)家大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目24項(xiàng)，校內(nèi)大學(xué)生科研項(xiàng)目立項(xiàng)88項(xiàng);2006～2013年，本院本科生在各類學(xué)習(xí)科研競(jìng)賽中，獲湖北省大學(xué)生化學(xué)學(xué)術(shù)創(chuàng)新成果報(bào)告會(huì)、湖北省普通高校大學(xué)生化學(xué)實(shí)驗(yàn)技能競(jìng)賽、湖北省大學(xué)生優(yōu)秀科研成果獎(jiǎng)，以及挑戰(zhàn)杯等各類獎(jiǎng)項(xiàng)78項(xiàng)。

綜上所述，本文介紹的教學(xué)改革不僅有利于提高學(xué)生的科研意識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的科研能力，有利于國(guó)家需求的創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)，還可以有效地促進(jìn)教學(xué)工作的推進(jìn)，切實(shí)提高教師的教學(xué)素養(yǎng)和教學(xué)質(zhì)量，為進(jìn)一步完善分析化學(xué)本科教學(xué)培養(yǎng)體系積累經(jīng)驗(yàn)。

［1］俞汝勤.大學(xué)化學(xué)，2008，23(5):1

［2］李克安，趙鳳林，焦書明，等.大學(xué)化學(xué)，2003，18(1):26

［3］武漢大學(xué).分析化學(xué)(上冊(cè)).第5版.北京:高等教育出版社，2005

［4］武漢大學(xué).分析化學(xué)(下冊(cè)).第5版.北京:高等教育出版社，2005