加強應用型人才培養的分析化學實驗教學綜合改革探討

何春萍

(懷化學院 化學與材料工程學院， 湖南 懷化 418008)

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加強應用型人才培養的分析化學實驗教學綜合改革探討

何春萍

(懷化學院 化學與材料工程學院， 湖南 懷化 418008)

摘要：地方本科高校化學化工類專業的分析化學實驗課程存在教學內容陳舊、教學方式方法落后、考核方法片面等問題，難以適應應用型人才培養的要求，需要對其教學內容、教學方式方法、考核方法等進行綜合改革。提出地方本科高校的分析化學實驗課程改革必須突出應用導向、強化學生的實踐能力和創新能力培養，具體來說，以增強綜合性、創新性和應用性為目標改革教學內容,以強化學生主體作用為目標改革教學方式方法,以加強學生能力考核為目標改革考核內容和方式。

關鍵詞：分析化學；實驗教學；教學改革；應用型人才

近年來，隨著我國經濟結構的深刻調整，產業轉型升級步伐加快，社會文化建設不斷推進，特別是創新驅動發展戰略的提出和實施，地方本科高校特別是新建地方本科高校逐步確立了建設地方性應用型大學的辦學定位，努力向應用型高校轉變，大力推進生產、服務一線緊缺的應用型人才培養[1]。要實現應用型人才培養目標，關鍵是要加強學生的實踐能力和創新能力的培養，這就需要對地方高校的人才培養體系進行深度改革創新，其中以突出應用導向、強化學生實踐能力和創新能力培養為目標的專業課程的教學內容、教學方法、考核方法的改革是十分重要的基礎性改革工作[2]。

分析化學是一門實踐性、應用性很強的學科，是化學化工類專業的專業基礎課程，也是非化學化工類專業的基礎化學課程的主要內容。分析化學實驗教學在整個分析化學課程教學中占有很重要的地位，它不僅能使學生加深對分析化學的基本知識、基本概念和基本理論的理解,培養學生的分析化學實驗技能,更重要的是能培養學生的科學思維方法、創新意識和創新能力[3]。在懷化學院的化學、材料化學等專業中，“分析化學實驗”單獨開課，共51學時、12個實驗項目。然而，多年來我們對分析化學實驗教學改革不夠重視，分析化學實驗教學跟不上高等教育改革及科技與社會飛速發展的步伐，難以適應應用型人才培養的要求，因此對我校分析化學實驗教學進行綜合改革勢在必行。本文從分析我校分析化學實驗教學存在的問題著手，根據加強應用型人才培養的要求，探討分析化學實驗的教學內容、教學方式、教學方法和考核方法的綜合改革。

一、分析化學實驗教學存在的主要問題

(一)教學內容陳舊，應用導向不明顯

一是經典的驗證性實驗多，綜合性、設計性實驗少，創新性實驗沒有開設。目前，在我校單獨開課的分析化學實驗課程中，驗證性實驗項目超過一半，而且驗證性實驗項目主要為滴定分析,基本實驗過程大致相同,即稱量→標定→測定→數據處理。這樣的實驗項目開設對學生的綜合運用能力和創新能力的培養明顯不足。二是實驗項目與生產、生活的實際相關性不強，應用導向不明顯，內容枯燥，難以激發學生的學習熱情和興趣，難以調動學生學習的積極性和主動性，導致學生理論聯系實際、分析和解決實際問題能力較差。

(二)教學方式方法落后，學生主體作用不突出

一是采用教師講解→示范→學生實驗的傳統實驗教學模式，學生實驗前,教師詳盡地把實驗原理、操作要點及實驗中可能出現的問題都告訴學生，然后學生按照教師和實驗指導書的要求“照方抓藥”進行實驗。這樣的教學方式,學生參與少、主動思考少，易造成學生的依賴心理，不利于學生的創新意識和創新能力培養。二是教學手段落后，沒有充分利用現代信息技術輔助教學，實驗教學還停留在“一個教師、一本教材、一塊黑板、一間教室”的封閉式教學模式，限制了學生的創新思維和創新能力培養，教學效率也不高。例如，教師的實驗示范還沿用傳統的“圍觀”式，教師邊演示邊講解，學生圍成一圈觀看，盡管教師耗費了大量精力，但因為只能讓前排部分學生詳細觀察到操作細節，演示效果差，嚴重影響了部分學生的學習興趣和實驗效果。三是由于人力、經費不足及機制不健全等原因，開放實驗教學不夠，多數情況下學生是被動實驗，難以培養學生獨立思考和創新工作的能力，實驗室的資源條件也沒有得到充分利用。

(三)考核方式片面，對實驗過程的考核薄弱

一是考核只注重看實驗結果，評價項目不全面，學生成績僅是根據平時實驗報告情況和期末實驗考核結果評定，缺乏對學生實驗過程和每項實驗技能掌握情況的考核，因而考核的結果不能完全反映學生的能力提高情況。因為缺乏對實驗過程的考核，難以對學生的實驗效果和實驗技能的掌握有全面、客觀、公正的評定，難以充分調動所有學生的學習積極性，不可避免地會出現少數學生實驗不認真、蒙混過關的現象。二是沒有建立起一套針對基礎實驗、綜合性實驗、設計實驗等不同實驗項目的考核方法，更缺乏對學生創新能力的考核。

二、分析化學實驗教學綜合改革的思路與措施

(一)以增強綜合性、創新性和應用性為目標改革教學內容

分析化學實驗教學內容的改革主要是要增加綜合性、設計性和創新性實驗項目，建立由基本操作實驗、驗證性實驗、綜合性實驗、設計性實驗、創新性實驗項目組成的多層次的實驗教學內容體系[4-6]，同時增加實驗項目的應用性、實用性，做到既加強分析化學基本技能訓練，促進對所學理論知識的鞏固，又強化綜合運用所學實驗方法和技能分析、解決實際問題能力及創新能力的培養。

基本操作實驗項目包括定量分析常用儀器操作練習、電子天平的稱量練習、酸堿滴定操作練習等3個，旨在使學生熟練地掌握分析化學的基本操作技能和基本分析方法，培養學生規范撰寫實驗報告的能力以及嚴謹的科學態度。扎實的分析化學實驗基本操作技能是后續分析測試實驗成功的保證，也是今后從業的基礎。

驗證性實驗項目包括食用白醋中醋酸含量的測定、自來水總硬度的測定、氯化物中氯含量的測定、鄰二氮菲分光光度法測定微量鐵的測定等4個，旨在驗證酸堿滴定理論、配位滴定理論、沉淀滴定理論和朗伯比爾定律等分析化學基礎理論，強化稱量、滴定等基本操作，熟悉紫外分光光度法這一儀器分析基本方法，著重培養學生觀察實驗現象,提高分析問題和解決問題的能力。對于驗證性實驗項目的選擇，注意刪除重復、陳舊的部分，以節約課時用于開設“三性”實驗。

綜合性實驗包括維生素C片劑中抗壞血酸含量的測定、鐵礦中全鐵含量的測定和硫酸四氨合銅的制備及組成分析等3個。這些實驗涉及到樣品預處理、分析測定、數據處理等過程，其中的分析測定過程涉及到滴定分析與重量分析的綜合、滴定分析與儀器分析的綜合以及多種滴定分析的綜合等分析方法的綜合運用(其中維生素C片劑中抗壞血酸含量的測定還是對氧化還原滴定原理的驗證)，可以有效提高學生的分析化學知識、方法、技能的綜合運用能力。

設計性實驗包括胃舒平藥片中Al2O3和MgO含量的測定和牛奶酸度和鈣含量的測定等2個。在前一實驗中要求運用配位滴定理論的基本原理設計測定Al3+和Mg2+的方法路線，后一實驗要求運用酸堿滴定理論和配位滴定理論的基本原理設計測定混合物的方法路線，在兩個實驗中都要求分析干擾因素，設計干擾的消除方法。設計性實驗可以激發學生的學習興趣，很好地培養學生的創新精神和獨立運用所學知識及技能分析和解決問題的能力。

創新性實驗項目因課時等因素的限制安排在課外進行，學生在經歷了前面幾個層次的實驗項目之后，根據自己的興趣和實驗室現有條件，通過查閱文獻，自主選擇一個課題，自主設計實驗方案，自主完成實驗，最后撰寫出研究小論文。通過創新性實驗，可以進一步激發學生的創新意識，充分調動學生學習的主動性和創造性，培養學生運用所學知識、方法、技能解決實際問題的能力和嚴謹的科學態度，為學生做畢業論文和以后做科研工作打下良好基礎。

在驗證性、綜合性、設計性和創新性實驗項目中，要做到大部分的測定樣品選擇與工農業生產和日常生活密切相關的實際試樣，立足于解決生產、生活的實際問題，以增加實驗內容的應用性、實用性，增強人才培養與社會需求的適應性，讓學生感受到學有所用、學以致用，激發出濃厚的學習興趣。創新性實驗的選題可與教師的科研課題研究相結合，還可與大學生研究性學習和創新性實驗項目的實施相結合。

(二)以強化學生主體作用為目標改革教學方式方法

在分析化學實驗教學中要強化教師是主導、學生是主體的教育理念，改變“照方抓藥”的教學方式，通過針對不同類的實驗項目采收不同的教學方式、讓學生參與到教師的實驗準備、強化預習要求、加強實驗前和實驗后的交互討論、實行實驗室全面開放等措施，充分調動學生學習的積極性和主動性，促進學生實踐動手能力和創新能力培養。同時，充分發揮計算機輔助教學和互聯網技術的作用，提高實驗教學的效能。

對不同的實驗項目應采取不同的教學方式[4]。對于基本操作實驗，學生先進行預習，然后由教師示范并詳細解說相關基本操作的要領，并對相應實驗的精密度、準確度提出具體要求。改變以往的稱量練習、溶液的配制和酸堿滴定練習只安排在有限的課時內訓練的狀況，設立分析化學實驗基本技能訓練周，期間將實驗室開放，安排教師和優秀學生進行指導，專門訓練學生稱量、滴定、溶液配制等基本操作的規范性、熟練性和準確性，確保每位學生都能正確、熟練地掌握分析測定的基本操作技能[5]。對于驗證性實驗，應要求學生提前預習，教師主要是引導學生認真觀察實驗現象,啟發學生用分析化學的理論解釋實驗中的問題,提高學生對關鍵實驗步驟所涉及的理論問題的辨析能力，以達到學生加深對所學理論知識的理解的目的。應盡可能采用實驗的方法解釋學生的疑問,將理論的思考留給學生。對于綜合性實驗，應要求學生提前預習實驗指導書及查閱相關參考資料，做到在實驗前對實驗所涉及的綜合知識和技能胸有成竹；讓學生按指導書的要求自主進行實驗操作，觀察實驗現象，解決實驗中出現的問題，分析和處理實驗數據得出實驗結果，在實驗過程中教師要做必要的啟發和指導。對于設計性實驗，教師根據教學目標提出實驗目的和實驗要求，并給出實驗室所能夠提供的儀器設備、藥品、試劑等實驗條件，然后讓學生通過查閱資料并結合已學理論知識設計實驗方案、擬定實驗步驟、選定試劑和儀器，教師對學生的設計方案進行審核，糾正實驗方案的不合理之處及排除實驗中可能存在的安全隱患，之后讓學生獨立完成樣品的預處理、樣品分析、數據記錄與處理、實驗報告等。對于創新性實驗，則更應發揮學生的主動性和創造性，讓學生獨立設計實驗、完成實驗、撰寫小論文，教師加強對學生選題的指導，并在學生開展實驗的過程中進行必要的檢查和指導，確保學生實驗順利進行、結果可靠。

在當今互聯網+教育的時代，要徹底改變“教師+黑板+粉筆”的講授方式，充分采用多媒體課件等現代教育技術進行實驗教學，特別是要運用“微課”方式加強實驗操作示范教學。微課作為具有完整的教學設計環節、突出課堂教學某個學科知識點、以視頻為主要內容、時長5-8分鐘、適合在線學習和移動學習的新型教學方式，特別適合用于分析化學基本操作實驗的示范教學。分析化學實驗需要制作和使用的微課程包括：滴定分析中用的“電子天平的使用”、“常用儀器(移液管、滴定管、容量瓶、錐形瓶)的使用”、“滴定操作”，分光光度法用的“系列標準液的配制”、“分光光度計的使用”，數據記錄和處理用的“數據記錄格式”、“有效數字的記錄及運算”、“誤差的計算”等。教師通過自導自演把這些基本操作和要求(特別突出各種細微的動作要領)拍成微視頻，制作成微課程，上傳至網上，在課前讓學生通過計算機或手機觀看以達到預習的目的，在課中通過投影機和學生的手機反復播放以達到對學生實驗操作的精確指導，在課后播放可達到幫助學生復習鞏固的目的。分析化學實驗的“微課程”化，讓教學更加直觀化，學生看得真切、感覺親切，極大地激發學生的學習的熱情，促進學生規范的實驗操作技能培養,同時，也會較大地減輕教師的負擔，提高教學效率，達到事半功倍的效果。

分析化學實驗教學還要加強實驗預習和實驗后的總結、討論[4,5]。加強預習環節能夠使學生做到心中有數、思路清晰，變被動學習為主動學習。對學生的預習要提出明確的要求，并且要求寫出預習報告；除要求學生認真閱讀實驗指導書外，對于基本操作實驗還要布置學生進行相應的微課學習，對于驗證性實驗還應要求學生認真復習相關理論課知識；對學生的預習要采取課前提問等方式進行檢查，以督促他們做好預習。每次實驗前輪流安排幾名學生參與實驗藥品的準備既是一種加強實驗預習的方式，也是促進學生主動實驗、培養學生動手能力的有效措施。加強對學生實驗的總結、討論，有助于及時發現學生實驗中存在的問題，促進學生鞏固所學知識和技能，提高學生分析問題和解決問題的能力。可在每次實驗結束后增加討論環節，讓學生對實驗中出現的問題進行討論，分析問題產生的原因，找出解決這些問題的辦法，討論后要求每個學生在課后寫出實驗體會，內容包括自己實驗中出現的問題、原因分析及改進辦法等，可附在實驗報告后面，作為實驗報告的重要部分。

開放實驗室是加強學生動手能力和創新能力培養的保障措施[7]。要努力實現分析化學實驗室在實驗時間、實驗內容和實驗設備上的全方位開放，為學生的基本操作技能的訓練、補做實驗以及設計性和創新性實驗的開展提供必要的條件。實驗室的開放需要建立有效的管理機制，不能放任自流；需要教師和實驗室工作人員付出更多的時間和精力用于開放期間的實驗室管理和對學生實驗的指導，因此需要解決好他們的工作報酬等的問題；還會增加儀器設備的損耗，因此需要增加相應經費的投入。通過設置勤工儉學、科研助手崗位等，組織高年級或同年級的成績優秀學生參與開放實驗的管理和實驗指導是一種有效的加強開放實驗室管理的辦法。

(三)以加強學生能力考核為目標改革考核內容和方式

分析化學實驗的考核改革，應該主要是通過加強對學生實驗過程的考核以及完善期末實驗考試，實現對學生實驗能力的全面、客觀評價，形成正確有力的導向，充分調動學生學習的積極性[4-6]。在成績評定中平時考核和期末考試可各占50%。

加強實驗過程的考核，關鍵是克服原來主要或僅僅依據實驗報告評定平時成績的做法，對每個學生平時的實驗情況進行全面綜合考核和評定。平時考核應該包括實驗預習、實驗操作、實驗報告等部分，可分別占平時成績的20%、30%和50%，其中實驗操作考核包括平時實驗的操作情況和基本操作技能過關考試。基本操作技能過關考試采取抽題的形式進行，學生抽取題目現場進行操作，教師觀察整個過程并進行現場打分。該考試宜在基本技能訓練周之后進行，這樣可以促使學生盡快熟悉和掌握基本分析化學實驗技能，為后續實驗提供可靠保證。對學生平時操作情況的考核比較難，工作量大，可以采取抽查的方式進行，每次實驗抽查一部分學生。對學生的實驗報告的考核，要特別注意采取措施防止學生抄襲他人的數據，確保每個學生的實驗數據的真實性。教師可在實驗的指導和巡視中，在每個學生數據記錄紙上及時用紅筆勾出關鍵的原始數據并簽字，要求學生將此記錄紙貼于正式報告之后，作為實驗報告中原始數據的依據，這樣做可以很大程度上保證學生實驗結果的真實可靠，可以促使學生養成嚴謹認真的科學態度。平時考核還要注意針對綜合性、設計性、創新性等不同類型的實驗采用相應的方法進行動手能力和創新能力的考核。

實驗的期末考試包括筆試和實驗操作考試。筆試是考查學生對做過實驗的原理、步驟、習題的掌握情況，可占期末考試的30%；實驗操作考試則是對未知試樣進行測定，可占期末考試的70%，學生通過抽簽確定要測試的樣品并完成測試，教師對學生的實驗操作情況(其中包括桌面擺放、衛生安全、實驗操作、實驗結束等環節)、數據記錄及處理、測定結果的準確度等進行評分，考查學生的操作能力和對實際樣品測定的能力。

三、結語

地方本科院校的應用型人才培養目標定位必然要求對分析化學實驗課程進行改革。我們以加強應用型人才培養作為課程改革目標，探討了地方本科高校分析化學實驗課程的教學內容、教學方式方法和考核方法的綜合改革。我們正在按照這些改革思路、措施對我校化學、材料化學專業的分析化學實驗課進行改革，并已取得初步的成效，表現在充分調動了學生的學習積極性和主動性，加強了學生動手能力和創新能力的培養，增強了教學的社會適應性和職業針對性。我們期待通過2至3輪教學改革實踐，不斷完善思路、措施，建立起適應應用型人才培養的完善的地方本科院校分析化學實驗課程教學體系。

參考文獻：

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[5]李松棟,周激,吳躍煥,張翠紅,張穎.分析化學實驗教學改革與探索[J].實驗科學與技術,2012(3):90-92.

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Comprehensive Teaching Reform of Analytical Chemistry Experiment for Strengthening the Cultivation of Applied Talents

HE Chun-ping

(CollegeofChemistryandMaterialEngineering,HuaihuaUniversity,Huaihua,Hunan418008)

Abstract：The analytical chemistry experiment,an undergraduate course of Chemistry majors in local universities,has shortcomings in teaching,including outdated teaching content,ineffective teaching methods,and one-sided evaluation method.It is difficult to meet the demand of the cultivation of applied talents and needs to be reformed comprehensively from the three aspects of teaching content,teaching methods and examination methods.The author of this paper proposes that the reform of analytical chemistry experiment of local universities should highlight the application guide and strengthen students’ training of practice ability and innovation ability,specifically,to reform the teaching content by enhancing the comprehensiveness,innovation and application and to reform the teaching methods by stressing the role of students as the main body,and to reform the examination methods by strengthening the evaluation of students’ ability.

Key words：analytical chemistry;experiment teaching;teaching reform;applied talents

中圖分類號：G642.0

文獻標識碼：A

文章編號：1671-9743(2016)02-0117-04

作者簡介：何春萍，1964年生，女，湖南醴陵人，副教授，研究方向：天然藥物化學。

基金項目：懷化學院教學改革重點項目(2015-09)。

收稿日期：2016-01-10