融合專業特色的分析化學教學探索

＊王一平

（北京化工大學化學學院 北京 100029）

引言

分析化學作為化學的一個分支學科，是研究物質化學組成的分析方法及相關原理的科學[1]，其在各個理工科專業中都具有重要地位，是化學、材料、生物、環境、醫藥、農學、地學等專業的必修課程。以北京化工大學為例，分析化學是化學、化學工程、材料科學與工程、生命科學與技術四個學院的本科生公共基礎必修或專業必修課程，全校有近半本科生需要學習分析化學課程。分析化學課程在多個理工科專業的開設，充分說明其在不同專業中的重要性和必要性。通過分析化學的學習，可以使學生樹立準確的量的概念，培養嚴謹的科學態度，了解各種分析方法的基本原理和測定技術，正確掌握有關的科學實驗技能，提高分析和解決問題的能力[1]，為后續專業課程的學習、日后進一步深入專業實踐和科學研究打下堅實的基礎。

目前，大多數院校開展分析化學教學工作時，為了課程體系的系統性和完整性，沒有針對不同專業的培養目標、專業特色等進行差異化教學，很難滿足不同專業人才的培養需求，缺乏針對性和實際應用性，也容易導致非化學專業學生對分析化學的學習熱情和動力不足[2]。此外，在分析化學的學習過程中，需要熟練記憶大量的原理、公式等理論知識，這些內容相對枯燥、抽象，導致一些學生產生畏難和抵觸情緒，從而難以有效提高分析化學的教學效果[3]。針對上述問題，本文提出開展融合專業特色的分析化學教學，進行具有專業特色的教學內容補充和完善，以滿足不同專業人才的培養需求并激發學生的學習興趣。

1.融合專業特色的分析化學教學

分析化學是面向大一學生的公共基礎必修或專業必修課程，為了保持教學的廣泛性和完整性，不應過分放大不同學科專業背景下教學內容的差異[4]。在教學大綱和教學內容的安排上需要堅持“廣”的原則，主要內容包括誤差與分析數據的處理、酸堿滴定法、絡合滴定法、氧化還原滴定法、沉淀重量法、沉淀滴定法。因此，在保持主體教學大綱基本不變的前提下，開展融合專業特色的分析化學教學。具體實施策略如下：

(1)設計具有專業特色的案例分析

針對不同學科專業，將分析化學課程內容與其專業背景聯系起來，適當引入與專業相關的典型案例，并介紹應用分析化學理論或方法的最新研究成果。以案例為載體加強理論知識的傳授，使學生認識到所學知識的重要性和應用價值，幫助學生更好地理解和應用所學知識[5]。在設計案例時，需要注意是否與專業實踐貼近，要考慮學生的接受程度，選擇大一學生容易理解的案例作為切入點。

考慮到講授分析化學的教師大多為化學專業出身，缺乏對材料、生物、醫藥、環境等其他專業的深入了解。因此，有必要組織與所教專業的學科負責人/老師進行研討和交流，以更好地理解不同專業的培養方案及其對分析化學課程的教學需求和要求，明確分析化學在不同專業體系的地位和作用及學生學習分析化學的目標和需求。這樣可以幫助授課老師更好地把握不同學科專業的特點和教學需求，更準確地設計和調整分析化學課程的內容和教學方法。同時，通過研討形成一批針對不同專業的典型教學案例，加強授課內容與相關專業的銜接，為學生學習后續的專業課程奠定基礎。如表1所示，總結了材料、生物、醫藥、環境類專業與分析化學相關的后續課程，以及在授課過程中的潛在結合點。

表1 與分析化學相關的后續課程及潛在結合點

例如，針對醫藥專業的同學，在講授第二章誤差與分析數據處理中的顯著性檢驗相關內容時，可以以評價某種藥物對治療某疾病是否有效為例進行講解。通過這個案例，使學生掌握在進行實驗數據處理時，需要采用Q檢查舍棄可疑值，然后通過F檢驗確定兩組數據之間是否有系統誤差，最后進行t檢驗判斷兩組數據之間是否有顯著性差異，從而判斷藥物的有效性。通過與專業相關的實際案例講解，使學生更好地理解和運用分析化學中的數據統計處理方法，可以提高教學的實際效果和學生的學習動力。

例如，針對環境專業的同學，在講授絡合滴定時，可以通過舉例說明在治理含有某種重金屬的電鍍廢水之前，需要檢測重金屬的含量是多少，進一步講解幾種典型的重金屬如何通過絡合滴定法進行測定。此外，在講授沉淀重量法時，可以引入農田重金屬污染治理的實際案例，指導學生如何利用重金屬離子的化學特性，通過生成沉淀的方法降低重金屬向農作物的遷移[6]；同時，以此為例讓學生計算生成不同類型沉淀時相應重金屬離子的溶解度。將基礎理論知識與本專業的實際問題相結合，幫助學生更深刻地體會到分析化學的重要性和實際應用價值，有助于激發學生對本專業中分析化學應用的思考，提高他們的學習興趣。

(2)設置專業特色實驗

實驗教學是分析化學教學中非常重要的一環，有助于加強學生對理論知識的理解和掌握，培養實驗技能，激發學生的學習興趣。與理論課的教學內容設置類似，目前大多數高校的分析化學實驗課的教學內容也未根據不同專業的需求進行特色實驗的設置。為滿足不同專業人才的培養需求，可以采用“基礎實驗+專業特色實驗”的模式（圖1），讓學生切實體會到分析化學在所學專業領域的應用，增強學習的實際性和可操作性。

基礎實驗包含常用儀器如滴定管、容量瓶、移液管的使用方法，溶液配置與標定等基本實驗操作技術，四大滴定方法的基礎應用。通過這些基礎實驗，學生更好地掌握實驗技能和基本原理，為后續的專業學習打下基礎。在專業特色實驗方面，可以根據不同專業的特點和需求，設計與學生所學專業相關的實驗內容。例如，針對環境專業的學生，設計測定蘇打鹽堿地土壤中碳酸根和碳酸氫根離子濃度的專業特色實驗，加強學生對酸堿滴定中雙指示劑法測定混合堿濃度的掌握；設計城市生活污水中化學需氧量測定的實驗，加強學生對氧化還原滴定法在環境領域實踐應用的掌握[7]。

圖1 分析化學實驗教學模式

通過“基礎實驗+專業特色實驗”的模式，把分析化學知識與分析實際、專業實踐緊密聯系，可以更好地滿足不同專業學生的培養需求，既能使學生提高實驗技能和應用能力，又幫助他們將分析化學的理論知識與所學專業相結合，更好地理解分析化學在實際工作中的運用[8]。這樣的實驗教學模式不僅豐富了教學內容，還能激發學生的學習興趣，為將來的科研和專業發展奠定堅實的基礎。

2.教學資源的整合與拓展

為了提升教學質量和效果，除開展融合專業特色的教學模式外，還需要整合各類教學資源如教材、電子教學資源、講座等，為不同專業學生提供多樣化的學習資源。北京化工大學的分析化學課程采用的教材是《分析化學：定量化學分析簡明教程》第四版，這本教材章節安排合理、理論邏輯性強，突出了難點、重點內容，并對分析方法原理進行了清晰而透徹的講解。在電子教學資源方面，北京化工大學建設了北化在線教育綜合平臺，便于教師上傳教學課件、相關學習視頻等資料，有利于學生開展課前預習和課后復習鞏固；學校還引進了智慧教學系統，教師在授課過程中全稱錄播，無法進入教室的學生也可以“身臨”課堂，與同學們同步學習，課后還可以復習回看錄制的課程視頻。

在此基礎上，進一步利用電子教學資源進行混合式教學，將雨課堂嵌入教學課件中，課堂提問如分析化學與所學專業間有哪些聯系，學生通過雨課堂發彈幕方式給出自己的回答，進一步組織討論，學生在討論中分析和思考，自我認識到學習分析化學的重要性，形成學習的內驅力；同時利用雨課堂進行隨堂知識檢測，實時統計并及時反饋學生對知識點的掌握情況，有針對性地加強某些知識點的講解。此外，還可以邀請相關行業的專家學者開展專題講座或輔導，使學生了解不同專業領域中分析化學的最新進展和應用，拓寬學生的視野，激發學生的學習興趣和動力。

3.教學效果評價與改進

評價和改進教學效果是教學探索和實踐中非常重要的一環。為了評價融合專業特色的教學模式的效果并進行改進，可以采取以下措施：

(1)學生反饋調查與評估

通過調查問卷的形式收集學生的反饋，了解他們對教學模式的滿意度、學習成效及建議。問卷調查內容可以包括教學方法的可行性、專業特色實驗設計的有效性、與所學專業的銜接程度等。學生的反饋將為教師提供有關教學效果的重要信息，并指導改進教學模式。

(2)教師觀察與記錄

授課老師可以在教學過程中進行觀察和記錄，關注對相關概念的理解、實驗操作的掌握程度、學生的參與程度等方面，以發現問題和改進點。這樣可以得到有關教學效果的直接反饋，并相應地調整教學策略和方法。

(3)教師研討和專業交流

積極推進和強化分析化學教研組相互聽課、集體評課和備課，在此過程中交流和討論如何將理論知識與實際案例相結合等教學經驗，探討分析融合專業特色的教學模式是否切實提高了分析化學教學質量和效果；此外，定期與所教專業老師進行研討和交流，評估分析化學課程學習及其融合專業特色的教學模式是否切實有助于不同專業的學生學習后續課程；針對教學中存在的不足之處共同探討改進策略，進一步激發教師們對教學的思考。

4.結論

分析化學作為理工科的重要基礎課程，能夠為后續課程學習以及日后深入專業學習和科學研究奠定基礎。為進一步提高教學質量和效果，本文提出了一種融合專業特色的分析化學教學模式。在保持分析化學主干教學大綱基本不變的前提下，通過設計具有專業特色的案例分析和設置專業特色實驗等策略，并整合拓展教學資源，及時進行教學效果評價與改進。這種教學模式有利于激發學生的學習興趣和主觀能動性，培養學生的綜合素質和實踐能力，提升學生在未來學習和工作中將分析化學知識應用于解決實際問題的能力。