海水化學實驗教學改革與實踐

崔 培，譚照君，孫金輝

（天津農學院 水產學院，天津 300384）

實驗教學作為高等教育要求的主要實踐環節，對于培養創新型人才尤為重要。《漁場環境綜合實驗》是天津農學院海洋漁業科學與技術專業開設的一門由海水化學實驗、環境監測與保護實驗以及養殖水域生態學實驗組成的綜合性實驗課程。該課程講授水質分析過程中的化學分析以及儀器分析方法等，具有很強的實踐性和應用性，其課程設計的主要任務是使學生掌握水環境化學研究中的樣品采集、預處理、貯存方法、分析檢測以及數據處理等，為后續專業課程的學習奠定基礎。本文針對《漁場環境綜合實驗》中海水化學課程在本科教學中存在的一些問題及改進建議進行探討。

1 水分析化學實驗教學存在的問題

1.1 課程內容時效性、系統性有待改善

目前，海水化學實驗課時為30學時，共計10個單項實驗，以四大滴定分析方法為主，課時分配為：滴定分析占比4/5，而儀器分析僅占1/5。鑒于當前水質組分日趨復雜，常規化學滴定分析已經無法滿足現今的水質分析需求。且這種課時占比導致學生對于滴定分析技術比較熟練，但對儀器分析技術掌握不足，對于今后從事水質檢測分析的相關工作十分不利[1]。此外，現有的實驗內容缺乏完整性，多以驗證實驗為主，與其他課程的橫向聯系較少，課程實驗結束時，學生僅僅是做完了某門課程的實驗，而對實驗課程的缺乏總體認識，無法對所學知識進行融會貫通。

1.2 實驗教學模式和手段多樣化有待加強

海水化學實驗現采取的教學模式為：課前預習（超星學習通學習理論知識、觀看操作視頻，撰寫預習報告）、課堂講授包括：

①實驗原理解析；②實驗步驟、操作要點及注意事項（教師示范、學生獨立操作，教師巡回指導，總結實驗要點）以及課后實驗報告。實驗相關內容仍以教師課堂講授為主，學生的積極性不高。每次課程所需試劑和儀器均由實驗教師在課前完成配制和調試工作，學生只需“照方抓藥”，缺乏獨立思考的環節，在實驗結果出現不準確數據后不知如何分析原因，起不到應有的綜合能力培養。此外，海洋漁業與技術專業水環境化學理論課是本專業的選修課程，部分未選學該課程的學生理論基礎薄弱，對實驗的理解浮于表面，無法與實踐相結合；且學生在實驗過程中的個體差異較大，沒有足夠的時間解決這些個體差異問題。

1.3 考核體系合理性有待優化

目前，實驗教學考核出勤率占10%，實際操作占10%，預習、實驗報告占10%，期末考試占70%，筆試考核占主要部分，平時成績主要依賴于預習報告和實驗報告，只要實驗結果準確、實驗報告撰寫規范，學生就容易獲得較高的成績，導致學生只重視實驗報告的撰寫，甚至為此“借鑒”他人的實驗結果。而學生的創造能力和探索精神恰恰主要體現在實驗過程中，這種考核方式忽略了在實際操作中對正確的實驗操作規程的嚴格要求，不利于學生良好實驗習慣的培養[2-3]。

2 海水化學實驗改革的探索

2.1 優化實驗內容，完善課程體系

海水化學實驗課程的目標是要求學生掌握水質分析方法以及相關儀器的操作技能，以達到提高學生的實驗操作技能，培養分析解決問題能力的目的[4]。因此，實驗內容設置上要建立逐級遞進、由理論到應用實踐的三大模塊實驗，引導學生自主學習、自主設計、自主實驗，培養學生學習的主動性[5-7]。

基本技能訓練模塊：包括對玻璃儀器洗滌、藥品稱量、試劑配制、移液與定容等最基本的操作規范的培訓，到滴定分析、分光光度分析以及電位分析等方法的掌握，通過強化這些基礎實驗操作技能的訓練，培養學生嚴謹規范的科學態度。

綜合性實驗模塊：將單項漸進式實驗教學改為平行式多項實驗教學，在現有實驗室資源有限的條件下，同一實驗室內除分小組進行實驗的傳統方法之外，同時開展多項水質分析實驗，合理安排好實驗項目和操作順序，交叉輪換，這樣學生在短時間內既能掌握各個單項實驗技能，又有助于了解各個實驗項目之間的聯系，提高實驗課的效率。

設計性實驗模塊：為充分調動學習積極性，在掌握了基本操作技能后，學生以組為單位查閱相關資料，分組討論，擬定實驗方案，實行組長負責制，經教師審核后開展實驗，在實驗研究對象選擇方面，充分考慮與實際生活和生產實踐相結合，如選擇各類養殖用海水、污染水以及校內硯池、荷花池等天然水來對比檢測。設計性實驗模塊的每個環節都需要學生認真思考，選取最適合的檢測方法，有利于培養學生的創新思維[8]。

2.2 改革教學方法，以學生為主體，引導學生自主學習、設計、實驗

2.2.1 自主學習——線上線下教學有機結合

將微視頻教學和翻轉課堂教學模式應用于海水化學實驗教學中，充分利用超星學習通、騰訊視頻會議、微信、QQ等平臺，使實驗課程更具活力，從而提高育人水平。針對該課程理論部分為選修課，部分學生為選擇該課程的情況，在課前要求全體學生在學習通中學習相關理論知識，而后預習實驗，觀摩實驗慕課，了解學習實驗方法原理、步驟及注意事項，完成預習習題和預習報告，成績合格者才能參加實驗，這樣有效地提高了實驗的成功率[9-11]。

2.2.2 自主設計——將“一講課二巡視”轉變成“一扶二送三放手”

基本技能訓練模塊中以教師講授為主，教師和助教采用示范操作、微視頻教學等，綜合性實驗模塊中，以學生為主，教師為輔，再送一程，設計性實驗模塊中放手讓學生自己走，教師主要針對學生在實驗過程的質疑進行引導。

2.2.3 自主實驗——改變“老師為中心”的授課模式，開展“學生助教”制

學生在老師指導下完成實驗準備工作，在實驗課上輔助老師做指導工作。

①實驗分組：按照自愿原則分組，每組3~4人，實行組長負責制，由組長負責與教師溝通海水化學實驗相關事宜。按照教學大綱要求，海水化學實驗共10個實驗，每個實驗由2組同學負責相關準備工作。

②實驗準備工作：實驗教師先對學生進行實驗室使用安全、儀器使用等方面的培訓，合格后方可進入實驗室。組長根據實驗具體要求進行分工，完成試劑配制和儀器調試等準備工作。而后在實驗教師指導下進行預實驗，所有過程均由學生來完成，這樣有助于學生及時發現實驗過程中存在的問題，對實驗的難點、疑點、注意事項有充分的了解[12]。

③“學生助教”制的實驗課：教師集中講授和示范后，由“學生助教”來講解實驗中試劑配制以及預實驗中存在的問題和解決方案，使其他同學對本次實驗課程中易出現的問題有初步了解，在教學過程中，遇操作不熟練或不規范的學生，“學生助教”可以指導示范，協助指導老師解決出現的問題。這樣極大調動了學生的參與性和創造性，提高了學生的責任感和成就感。

④實驗結束：實驗后由“學生助教”指導學生處理實驗過程中產生的廢液，檢查清理使用過的儀器，整理實驗室，排除水電隱患。實驗報告的規范化處理也是實驗課程的重要部分，每節課后，教師和學生助教指導學生規范化處理實驗數據，要求在撰寫實驗報告時必須以個人的實驗為依據，據實列出實驗中用到的實驗儀器和試劑，實驗報告必須體現出原始數據，詳細寫出計算方法，滴定分析法分析水質指標時必須先計算出標準溶液的濃度，儀器分析分析法分析水質指標時必須先建立標準曲線，這樣不斷強化學生處理數據的能力，培養學生嚴謹、求實的科研態度。

2.3 考核方式優化動手能力、分析與解決問題的能力

海水化學實驗課程注重實際操作技能，測定結果的科學性、準確性，根據該課程的特點。對課程的評分標準進行調整，對實驗過程實行動態考核，全方位評價學生在實驗過程中的參與情況。單次實驗評分標準中包含了3個部分：課前預習20%（完成學習通中理論知識視頻、PPT和實際操作視頻、在線習題及預習報告），課堂學習50%（包括出勤率5%；實驗技能35%；助教加分10%），課后學習30%（實驗報告：包括結果與討論分析是否全面、有無自己的心得體會及思考題的解答和歸納）。這一綜合評價標準獲得絕大部分學生的認可，學生的積極性較高，改考核方式對于提高學生的實驗技能、分析解決問題的能力效果顯著。

3 結束語

多年來，我院水環境化學教學團隊在實驗項目選擇、教學大綱制定和教材建設等方面堅持以學生為本，以能力培養為核心，對教學內容、教學方法、考核方式和開放實驗不斷探索和改革，對學生素質、知識和能力的培養貫穿于整個海水化學實驗教學中，取得了初步成效，學生學習的積極性和主動性明顯提高，這種教學模式對于培養學生獨立思考能力、動手能力、團隊合作能力以及綜合設計能力等具有良好效果。