分析化學課程理論與實驗課改進思考： 基于現存教學存在的問題

魏婕，劉欣欣

(1.江蘇大學化學化工學院，江蘇 鎮江 212013；2.廣東省石油和化學工業協會，廣東 廣州 510030)

0 引言

隨著國家對高校高質量發展的要求日趨嚴格，學生作為高校主體，學生良好發展是高校高質量發展的基石和保證。化學是自然科學中與物理、材料、生物、制藥、建筑等其他學科緊密聯系的基礎科學，分析化學是四大化學中最特殊的一門主修課程。它不同于無機化學、有機化學、物理化學這三門課程的理論深度，它的應用性更強，目前課程中穿插的課程思政還是較少。

本文通過近幾年的教學積累，嘗試提出一些方法、方案，促進這門課程的創新教育[1]。通過將創新教育加入分析化學授課中，將有助于化學專業相關學生能夠更加深入理解化學科學探索中的過程，了解化學科學發展的艱辛與困難，促進學生將化學科學理論與其日常學習、科研、生活進行融合，更加深入、學習掌握化學的基礎知識，應對不同場景下的化學基礎知識需求。

1 分析化學課程存在的問題

分析化學在大一的第二學期或大二第一學期開課，開課課時為理論課96課時，實驗課48課時。前置課程為無機化學。從應用化學專業培養體系來看，高中化學的基礎知識在大學化學教學中有著舉足輕重的作用。目前分析化學課程存在以下幾個主要問題：

(1)教學設計陳舊。許多應用化學專業學生在高中階段沒有學過化學，其化學知識仍停留在初中階段。在進行教學設計時，不考慮知識的銜接及由淺入深的過渡，直接進行難度較大的新知識講授，學生的接受程度較低[2]。另外國內外的分析化學學科發展與進步很快，分析方法和設備也在不斷升級，所使用的教材更新不及時，相關教學內容具有局限性，需要在教學過程中，對教授學生有效的方法進行補充和完善。

(2)教學理念不完善。在學習化學專業課時，由于課程難度及專業基礎等問題，學生在學習時，很容易產生畏難情緒。老師的教學理念中，沒有考慮授課的實際情況及學生的情緒問題，老師只是為了完成教學大綱中的教學內容而進行課程設計，不對同學進行鼓勵及思政教育。

這種情況在后續專業課會持續惡化，導致有機化學、物理化學等專業課的學習更加難以進行。這些問題可通過改進教學設計及教學理念，通過引入課程思政教育對課程授課質量進行改善。如老師可適當從初中及高中的化學基礎知識中導入現有的知識，使得知識結構框架具有延續性。在講授這些知識過程中，適當地引入課程思政內容，疏導學生的不良情緒，對學生的學習會有較大的幫助。同時，在此過程中，學生的學習能力會逐漸加強，對于其發展有著諸多好處。

2 開展分析化學創新教案的思考

課程思政的引入可從理論教學、實驗教學、創新教學三方面著手。

2.1 理論教學方面

分析化學課程共有96學時理論課加48學時實驗課，一般分2個學期進行[3]。上冊主要為分析基礎，包括分析樣品的采集與處理、誤差與數據處理、質量保證與質量控制、樣品前處理等，及幾種經典的分析方法，包括：酸堿滴定法、配位滴定法、氧化還原滴定法、沉淀滴定法、重量分析法、吸光光度法等。下冊主要為儀器分析，包括光譜分析法(原子發射光譜、原子吸收光譜、X射線光譜、原子質譜、電子能譜、離子能譜、熒光光譜、紫外-可見吸收光譜、紅外吸收光譜、激光Raman光譜法)、核磁共振波譜法、電分析方法(電位分析法、電解和庫侖法、伏安法、極譜法)、色譜法(氣相色譜、液相色譜)、熱分析法、流動注射分析及微流控分析法等。上冊內容主要為學生打好基礎，理論方法較多，并且需要的前置化學基礎較多。所以在課程中，特別是導論部分，講述分析化學的發展歷史，可以多引入課程思政的內容。如在介紹化學開端時，引入我國古代的冶煉技術、釀酒技術等，這些技術在當時都是領先于世界的，可增強學生的民族認同感和自豪感。在介紹現代分析技術中，可多花費時間介紹在分析化學領域為世界作出杰出貢獻的中國科學家。如在藥物分析領域的周同惠院士，解放前去美國深造，學成后，在1955年沖破重重阻力毅然回國，為我國藥物分析領域作出突出貢獻，特別是在色譜分析和電化學分析領域，建立了許多用于分析有機藥物與中草藥分析的分析方法。在介紹完院士成就后，可以再花費幾分鐘給學生進行這些分析方法的基礎介紹。這樣可提高學生的學習興趣。

在上冊的每章教學前，可設置一個介紹該領域中國科學家成就的小環節，時間控制在5～10 min。這部分內容可以以視頻和PPT的形式。如第二章分析試樣的采集與處理，可以以視頻的形式介紹最新的前處理工藝，如二維柱切換系統以及其應用于全血免疫抑制劑的快速檢測，而后引出這一章的樣品的采集及前處理。那么學生在接受基礎知識的時候，能夠聯想到它的應用，這樣學生在學習過程中，能明確知識的用途，提高其接受度。同時，在章節授課結束后，可邀請學生參與前沿科研調查。以這一章節的重點內容為導向，在網上搜集整理這個領域最新的應用，在下次上課時，給同學們分享。這樣學生可以從“填鴨式”的被動教學，轉為“互動式”的主動教學。同時，知識的連貫性從背景、發展、應用、前沿均會有體現，同學們在知識的廣度和深度上有所提升。那么在后續每一章的教學過程中，如果能堅持這種教學模式，學生對每一塊知識的掌握程度，比直接的理論教學效果提高明顯。另外在理論教學的同時，盡量能同步配合實驗教學，這樣學生在動手的過程中能很快消化理論知識，達到鞏固理論知識，提高實驗技能的雙重效果。

在下冊的儀器分析部分，如果學校有條件的情況下，對每章的儀器進行現場教學。在講述儀器原理時，學生可以上手操作，一邊根據儀器原理、儀器構造進行講解[4]。學生可以很好的吸納知識，再結合應用實驗，學生即可從原理、實驗、應用等多角度深入學習儀器。這種教學方法比完全的口述教學優勢明顯，學生在學習時，興趣十足。在學習完后，可給學生布置簡單的創新實驗。如進行液相色譜教學時，首先可以在黑板上進行基本原理的介紹，介紹完基本原理和基本構造后，即可到液相色譜儀器前進行現場教學。將儀器可拆解的部分進行拆解教學，學生們拿著構造圖現場對照學習儀器組成。同時把所需的理論知識融入其中，講授柱效時，可以強化同學們分離原理，色譜柱的分離特性等知識點，通過對比毛細管柱和填充柱，加深對色譜柱的認識。同時可以設置探索環境，讓同學們分組探索現在能源、醫藥、材料等領域液相色譜的應用，并做專題課進行分享。這樣反復的多途徑的知識強化手段，可以開發同學對于液相色譜相關知識的興趣，強化對相關知識點的理解與掌握，從而提高學生自主學習能力。學校可根據實際情況，進行相關教學的設定，盡量讓學生能在真實接觸儀器的同時，學習相關的知識，這種多角度知識反饋途徑會讓學生能更好地掌握相關知識，提高教學效率。

2.2 實驗教學方面

分析化學實驗課程的實驗部分是對理論知識的應用，可讓學生深入掌握分析化學理論中的典型方法以及這些方法在實際應用中的設計步驟和基本原則等。目前實驗課程教學中主要存在以下問題：

(1)實驗設計過程基本是按照課本上提供的具體參數按部就班完成，結果也是與實驗課本的結果對照，學生完全沒有鍛煉實驗設計的能力，導致同學對實驗的重視程度不夠[5]。

(2)實驗教學與理論教學脫節。實驗教學與理論教學的老師往往是不同老師，同時授課安排的時間往往沒有實驗與理論同步，導致很多知識沒有辦法及時吸納掌握。

(3)實驗考核不完善。很多實驗課程沒有期末考核，導致學生沒有強化實驗技能的意識，這樣對培養實驗動手能力基礎是非常不利的。

在實驗教學方面，實驗技能的基礎是學生后續進行專業實驗的前提，在實驗操作時，對學生嚴格要求以及反復練習是最基本的。同時，實驗的數據處理也要認真對待。另外，實驗教學和理論教學一定要同步進行，這對授課老師及同學都是有好處的，理論知識和實驗知識可以融會貫通，方便系統構建知識網絡。每個實驗的考核以及期末考核應該制定嚴格的考核方法，不是簡單的一張試卷就解決問題。在此基礎上，設計實驗也是非常重要的教學環節。在分析化學實驗課本中也是有設計實驗部分的，但是往往因為課時量、試劑、教學條件等問題，沒有精選其中的實驗為學生強化實驗技能。這一部分應該得到重視，如設計學校自來水、湖水、附近水庫等水質的綜合分析檢測，結合學校成熟的實驗條件，運用多種分析方法綜合分析水質，學生在這一過程中，能嘗試設計實驗，同時強化取樣、樣品處理、樣品分析的各個步驟的綜合能力，在樣品分析時，可以使用先進的分析儀器。這樣，學生可把基礎知識、實驗技能、儀器操作等緊密結合起來。

2.3 創新教學方面

盡管分析化學課程是一門化學類專業的基礎學科，但是課程對于后續課程的銜接作用明顯。學生在學習書本知識外，還應該多汲取更多的相關知識[6]。老師應在授課過程中，幫助學生逐步建立一定的自主學習能力和科研思維。老師首先要對學生進行前沿文獻調研能力的初步培養，可系統介紹文獻調研的方法和渠道，介紹目前常用的數據庫及使用方法，學生根據課題進行相關文獻調研及學習，并思考課題的解決方法，促進學生掌握文獻調研和思考問題的方法，培養學生的獨立思考能力。在學習好基本方法后，老師可具體設定一些實際問題讓學生思考，如分組調研思考并討論新冠病毒的快速檢測方法。拋出這一問題后，要求學生能夠對最新的前沿文獻進行調研、歸納和分享。這種教學形式的完成可較好地鍛煉學生調研前沿知識、歸納整理素材、形成知識網絡的能力，同時提高學生獨立思考及解決問題的能力。

3 結語

分析化學在培養化學類本科生過程中尤為重要。然而，當前階段分析化學課程的相關教學成果仍然難以滿足現代發展的需要。通過總結最近幾年對該課程創新教學建設模式的探索，本文從理論、實驗、創新教學等方面提出一系列改善教學內容的改革思路，對未來的教學設計和實踐提出自己的看法，期望通過這些改革思路，提高學生的知識吸納能力及自主學習能力，同時提高教學質量，取得教學成果。本文提出的課程改革思路有望對類似課程的改革提供一定的思路和參考。