地方院校硅酸鹽分析化學(xué)實驗創(chuàng)新應(yīng)用型教學(xué)改革探索

瞿曉玲 趙旭光 趙三銀 張儲君

摘 要：針對地方院校硅酸鹽分析化學(xué)實驗教學(xué)中存在培養(yǎng)模式與實際生產(chǎn)脫節(jié)、實驗內(nèi)容單一、教學(xué)方法陳舊以及考核標準不合理等問題，在實驗教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式以及教學(xué)法等方面進行了改革和實踐。始終貫徹以學(xué)生為中心的思想，充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性和積極性以及培養(yǎng)創(chuàng)新能力和實踐的能力，為培養(yǎng)創(chuàng)新應(yīng)用型人才打下基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：硅酸鹽分析化學(xué)；教學(xué)改革；創(chuàng)新應(yīng)用型

中圖分類號：G642 文獻標志碼：A 文章編號：2096-000X（2018）18-0036-03

Abstract： In the light of the problems existing in the experimental teaching of silicate analytical chemistry in local colleges and universities， such as the disconnection between the training mode and the actual production， the single experimental content， the obsolete teaching methods， and the unreasonable examination standards， etc.， the experiment teaching content， teaching mode and teaching method were reformed and practiced， thus arguing that we should always carry out the student-centered thought， fully mobilize the students' learning initiative and enthusiasm， as well as cultivate innovative ability and practical ability， and lay the foundation for the cultivation of innovative and applied talents.

Keywords： silicate analytical chemistry； teaching reform； innovative application

一、概述

硅酸鹽分析化學(xué)實驗是我校無機非金屬材料工程專業(yè)的一門主干課程，是分析化學(xué)在硅酸鹽工業(yè)分析中的具體應(yīng)用[1，2]，與理論教學(xué)具有同等重要的地位。近年來，隨著我國工業(yè)化進程的加快，各種硅酸鹽工業(yè)制品如水泥、玻璃、陶瓷等產(chǎn)量增速明顯，行業(yè)對具有扎實的硅酸鹽基礎(chǔ)知識、熟練的硅酸鹽分析技能以及較強的解決實際問題能力的人才需求很大。根據(jù)韶關(guān)學(xué)院“特色鮮明，優(yōu)勢突出，面向基層，服務(wù)地方”的辦學(xué)宗旨，加快我校硅酸鹽分析化學(xué)實驗教學(xué)改革，對于提高教師自身教學(xué)實踐水平，增強學(xué)生的動手能力、專業(yè)技能以及綜合素質(zhì)，培養(yǎng)具有創(chuàng)新應(yīng)用能力的硅酸鹽化學(xué)分析人才具有積極的意義。為此，我們在本課程教學(xué)中進行了一系列富有成效的改革探索，建立了硅酸鹽分析化學(xué)實驗教學(xué)完整體系，為學(xué)生的個性發(fā)展與素質(zhì)和能力培養(yǎng)創(chuàng)造了良好的條件與環(huán)境，為學(xué)生創(chuàng)新應(yīng)用能力的培養(yǎng)搭建了廣闊的平臺。

二、教學(xué)現(xiàn)狀與存在的問題

由于硅酸鹽分析化學(xué)實驗一般涉及多學(xué)科知識，且與實際聯(lián)系緊密，因此對學(xué)生的知識儲備和實踐動手能力要求較高。雖然，之前借鑒分析化學(xué)實驗教學(xué)改革的一些經(jīng)驗也對硅酸鹽分析化學(xué)實驗也進行了相應(yīng)的改革，如對實驗內(nèi)容進行了調(diào)整，增加實驗課時等。但教學(xué)效果還不能令人滿意。主要存在以下幾個問題：

（一）培養(yǎng)模式與實際生產(chǎn)脫節(jié)

硅酸鹽分析化學(xué)實驗課程的設(shè)置根本宗旨是服務(wù)企業(yè)，但從學(xué)生生產(chǎn)實習(xí)效果以及畢業(yè)生信息跟蹤調(diào)查和企業(yè)對學(xué)生反饋信息中發(fā)現(xiàn)，大部分學(xué)生缺乏綜合分析解決問題的能力。主要原因是實驗項目偏重基本操作，學(xué)生做實驗只是簡單模仿和照本宣科。而硅酸鹽工業(yè)原料及制品本身成分和結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需要較強的綜合分析能力，因此學(xué)生實際工作遇到問題不知從何下手，感到無能為力。如硅酸鹽試樣的鐵鋁含量滴定中，硅對鐵、鋁元素的干擾，鐵對鋁元素測定的干擾在非實際樣品的基礎(chǔ)操作中是不需要考慮的。不僅如此，不同硅酸鹽試樣，考慮試樣本身特點和其干擾程度，處理干擾的方法選取也不同，需要測試人員對試樣組成非常熟悉，并對分析方法十分了解，再加上熟練的分析操作過程，才能完全一個實際硅酸鹽樣品的分析測定工作。

（二）實驗內(nèi)容單一、缺乏創(chuàng)新

目前該課程的理論和實驗教學(xué)基本上是化學(xué)專業(yè)分析化學(xué)課程的縮減版，實驗教學(xué)主要是以傳統(tǒng)分析實驗項目為主，教學(xué)組織的格式化培養(yǎng)特征明顯，系統(tǒng)性特征不足。欲提高本專業(yè)學(xué)生硅酸鹽分析化學(xué)的實際操作技能和水平，則需要進行大量重復(fù)而系統(tǒng)的實際硅酸鹽樣品的全分析實驗，耗時很長。現(xiàn)有的實驗教學(xué)的組織管理形式難以支撐課程培養(yǎng)目標的實現(xiàn)，因此，需要更加靈活彈性地組織實驗教學(xué)，并探索和實施工作量的計算新方法。

（三）教學(xué)方法陳舊

教師在上實驗課程時，通常是講解很多實驗原理，實驗方法等，而且實驗操作步驟解釋很清楚，甚至操作步驟演示一遍，這種以老師講解，演示操作為主的填鴨式教學(xué)方法，讓學(xué)生被動接受的學(xué)習(xí)感受不好，感覺實驗課程枯燥乏味，只是機械的重復(fù)實驗操作，得到實驗數(shù)據(jù)。而教學(xué)活動是一種師生互動式活動，教師感受到學(xué)生學(xué)習(xí)積極性低也會影響到教師上課情緒，長此以往，教師的主體地位和大學(xué)生的被動消極狀態(tài)，導(dǎo)致大學(xué)生沒有主動學(xué)習(xí)能力。改進教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計和實驗講授方法，使大學(xué)生在實驗過程中獲得良好的體驗，進而自主學(xué)習(xí)獲取知識對學(xué)生應(yīng)用能力的培養(yǎng)顯得十分重要。

（四）考核標準不合理

實驗考核是實驗教學(xué)評價的重要手段，通過實驗操作考核，可以了解教師的“教”和學(xué)生的“學(xué)”的具體情況，為今后的教學(xué)決策提供可靠的依據(jù)，考核也對學(xué)生的“學(xué)”起到刺激和促進作用。傳統(tǒng)實驗考試一般選擇操作考試，或操作考試與理論筆試相結(jié)合的方式。要求在規(guī)定時間內(nèi)，完成某一項實驗任務(wù)，著重考核學(xué)生的操作能力和動手能力。

三、創(chuàng)新應(yīng)用型教學(xué)改革

（一）課程教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化

以使本專業(yè)學(xué)生獲得國家頒發(fā)的硅酸鹽化學(xué)分析行業(yè)準入資格為現(xiàn)實目標，根據(jù)有所為、有所不為的工作思路，以分析化學(xué)為基礎(chǔ)、以現(xiàn)有的硅酸鹽專業(yè)分析國家標準為藍本，組織課題組老師對現(xiàn)有的硅酸鹽分析課程的理論和實驗教學(xué)內(nèi)容進行篩選凝練、優(yōu)化重組，制訂與課程建設(shè)目標相適應(yīng)的課程標準、編寫具有本專業(yè)特色的實驗教材。突出課程教學(xué)的應(yīng)用性和針對性。

該項工作的主要內(nèi)容，一是課程標準制訂，二是實驗教材（講義）編寫。

在制定課程標準時，一是要對課程所涉及到的實際工作進行調(diào)研，對課程準確定位，確立課程的具體能力目標，知識目標； 二是確定課程設(shè)計的理念和思路；三是精心安排課程內(nèi)容和實驗項目，注重理論和實驗教學(xué)的銜接，突出學(xué)生技能的培養(yǎng)，強調(diào)完成課程總目標的可行性和可操作性，使整個教學(xué)過程不再是單一的學(xué)科化教學(xué)，而是瞄準目標，圍繞項目開展的理實一體化教學(xué)。

目前，市面上未見與無機非金屬專業(yè)應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標相契合的硅酸鹽工業(yè)分析專門教材，因此，在教材編寫時，我們將本著廣譜和特色相結(jié)合的思路，結(jié)合我校無機非金屬科學(xué)研究團隊長期從事固體廢棄物高效利用的課題研究，對課程內(nèi)容進行整合凝練、優(yōu)選實驗教學(xué)內(nèi)容，根據(jù)每個項目的教學(xué)目標和教學(xué)任務(wù)確定課時分配、有重點地進行講解。同時根據(jù)畢業(yè)生就業(yè)調(diào)查的反饋結(jié)果，對講義不斷修訂，使得講義內(nèi)容與行業(yè)的當前需求和未來發(fā)展趨勢相一致。

（二）探索和試行實驗教學(xué)培養(yǎng)新模式

本課程實驗擬采用單項實驗——綜合分析實驗_自擬方案實驗三段式的教學(xué)模式[3-6]。第一階段的單項實驗，主要完成分析天平稱量、容量器皿的使用、酸堿滴定、配位滴定、氧化還原滴定操作等基本技能訓(xùn)練。該階段的教學(xué)要求是：掌握什么是正確操作，什么是錯誤操作，獨立完成整個實驗過程：自己配制標準滴定溶液，自行標定，自己用。根據(jù)樣品中某組分的含量判斷操作誤差的大小。如此反復(fù)，使學(xué)生的基本操作技能熟練化，使標準滴定溶液的配制、標定操作熟練化，并結(jié)合工廠分析控制項目實際選擇合適的單項測定練習(xí)。

第二階段的綜合實驗，主要指導(dǎo)學(xué)生將所學(xué)知識和技能進行系統(tǒng)的組合運用，完成硅酸鹽樣品（水泥熟料、生料、水泥、粘土、石灰石）中SiO2、Fe2O3、Al2O3、CaO、MgO含量的全分析，因為是綜合分析，學(xué)生需要全面考慮，先做什么后做什么，測定時各組分之間是否存在干擾，怎樣有效地去除干擾。使學(xué)生初步具備硅酸鹽工廠化驗室技術(shù)人員的基本技能，提高操作技巧。

第三階段自擬方案實驗，可將實驗教學(xué)與課外大學(xué)生創(chuàng)新實踐訓(xùn)練計劃、科學(xué)研究、社會服務(wù)等有機結(jié)合，使學(xué)生在類似實際工作的場景下，獨立地對已知/未知目標樣品進行資料查閱、實驗方案設(shè)計和分析檢驗，提高工作的熟練度和應(yīng)變性。

根據(jù)設(shè)想，在本課程建設(shè)的第一年，可實施單項實驗——綜合分析實驗二段式的教學(xué)模式。以后再逐步過渡到單項實驗——綜合分析實驗——自擬方案實驗三段式的教學(xué)模式。從而使學(xué)生掌握硅酸鹽分析化學(xué)的整體思路，圖1是學(xué)生擬定的硅酸鹽系統(tǒng)分析流程圖。

（三）改進教學(xué)方法

硅酸鹽分析化學(xué)，其教學(xué)對象是第四學(xué)期的學(xué)生，對于基礎(chǔ)型章節(jié)，理論性較強，采用傳統(tǒng)的講授法（LBL），要求學(xué)生理解四大滴定的基本原理，熟悉工業(yè)分析的基本程序和分析結(jié)果的審查方法，掌握試樣的采集、制備、分解以及數(shù)據(jù)處理與評價、標準方法、標準物質(zhì)、質(zhì)量控制的統(tǒng)計方法，同時學(xué)會不同試樣的處理方法。采用LBL法可以充分發(fā)揮教師對課堂的掌控，利于學(xué)生系統(tǒng)性的全面學(xué)習(xí)。

對于實踐綜合應(yīng)用型章節(jié)，如硅酸鹽分析、鋼鐵分析等，采用LBL和PBL相結(jié)合的授課方式[7，8]。PBL型教學(xué)，教師以提問題為引導(dǎo)，學(xué)生為主體以5-6人/組讓學(xué)生通過相互之間的交流討論、查資料等方式獲得知識，討論結(jié)果以組為單位制作成PPT，并至少推選一名學(xué)生在全班進行課堂講解，同時回答其他小組同學(xué)和教師針對其講述內(nèi)容進行的提問，不完善的地方由組內(nèi)其他同學(xué)進行補充。在各組學(xué)生討論結(jié)束后，教師根據(jù)討論情況對各選題相關(guān)知識點進行總結(jié)分析，幫助學(xué)生解決疑難點，使學(xué)生能夠進一步完善該章節(jié)的知識體系以培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力、實踐思維能力和創(chuàng)新能力。

（四）新型的考核評價體系的建立

作為本課程建設(shè)關(guān)鍵性環(huán)節(jié)，本課程將采取多元評價方式考核硅酸鹽化學(xué)分析和綜合實驗成績。對于理論學(xué)習(xí)，主要通過筆試考察學(xué)生對基本原理、基本知識的認知能力；對于實踐環(huán)節(jié)，從其工作的態(tài)度、檢測分析的質(zhì)量和水平進行全程性考核、以及是否獲得硅酸鹽行業(yè)分析資格證書作為考核的主要依據(jù)。配合上述考核方法和內(nèi)容，在考核的組織和時間安排方面，結(jié)合學(xué)分制的施行，可以更加靈活彈性[9，10]。

（五）師資建設(shè)

作為本課程建設(shè)水平的保障，有計劃的安排專業(yè)教師利用假期到企業(yè)生產(chǎn)一線進行實踐鍛煉，提高專業(yè)技能和專業(yè)視野，同時聘請2～4名企業(yè)工程技術(shù)人員和專家到校任教，保持課程內(nèi)容與實踐生產(chǎn)的緊密性。

四、結(jié)束語

硅酸鹽分析化學(xué)是一門實踐性很強的課程，直接關(guān)系到學(xué)生應(yīng)用創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。硅酸鹽工業(yè)分析對于實際生產(chǎn)具有指導(dǎo)和促進作用，是化工、冶金、建材等國民經(jīng)濟支柱產(chǎn)業(yè)部門不可缺少的生產(chǎn)檢驗手段。隨著國家基礎(chǔ)實施建設(shè)的快速發(fā)展，必須強化學(xué)生的實際應(yīng)用能力，以便更好適應(yīng)行業(yè)發(fā)展及崗位要求。針對目前硅酸鹽分析化學(xué)實驗教學(xué)與學(xué)生應(yīng)用能力培養(yǎng)以及社會發(fā)展嚴重脫節(jié)的現(xiàn)象，本文從課程教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化、教學(xué)培養(yǎng)新模式改革、教學(xué)方法改進、考核評價體系的構(gòu)建以及教師水平提升幾個角度對韶關(guān)學(xué)院的硅酸鹽分析化學(xué)實驗這門課程開展改革試點。通過問卷調(diào)查表明，該實驗課程改革取得了明顯的效果，主要表現(xiàn)在：1. 學(xué)生實驗設(shè)計和操作能力顯著提升；2. 學(xué)生學(xué)習(xí)和動手的積極性明顯提高；3. 學(xué)生對實際案例分析和解決的能力有所提高；4. 增加了畢業(yè)生的就業(yè)競爭力。此次教學(xué)改革充分體現(xiàn)了以學(xué)生為中心的思想，同時提高了教師的教學(xué)水平，真正實現(xiàn)了教學(xué)相長的目的。

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