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[摘要]通过对几年来分析化学实验课教学改革的回顾,笔者总结了本科分析化学实验教学中普遍存在的问题,就教学模式、教学方法、实验室管理以及如何与社会需求接轨等方面进行了一些探索,初步形成了一套适合于时代需求的教学模式。
[关键词]分析化学 实验教学 教学改革
分析化学是研究物质化学组成的分析方法及相关理论的学科,是一门实践性很强的学科。在分析化学中,实验教学和理论教学具有同等重要的地位,是相辅相成的关系。分析化学实验教学的主要任务是培养学生的操作技能,使学生牢固树立量的概念,正确分析和认识影响分析测试质量的各种要素,并在实验的各个环节加以控制,提高分析结果的准确性和可靠性。本课程除训练分析基本操作外,分析结果质量也是衡量实验教学效果和实验准备质量的重要因素。但是,随着科技发展,传统的以化学分析为主的分析化学实验已不能满足现代分析技术的要求,分析化学实验教学改革已具有一定的迫切性,本文对近些年来我们探索改革分析化学实验教学进行了总结。
一、传统分析化学实验教学模式的内容
1)传统分析化学实验教学模式主要以验证性实验为主,学生在规定时间内,按照实验指导书(实验教材)所设计的实验步骤、实验方法,对理论教学知识进行验证,然后按照规定的格式,撰写实验报告。学生在实验过程中,需要掌握基本实验室操作技能,实验报告撰写规范;
2)传统分析化学实验教学手段以示范性教学为主,由实验老师进行实验讲解和示范;
3)传统分析化学实验课程内容设置主要以酸碱滴定、络合(配位)滴定、氧化还原滴定和重量分析为主;
传统教学模式在特定历史时期具有重要的意义,可在有限的经费、简陋的设备条件下,最大可能地起到锻炼学生的作用,学生可以从实验中获得感性认识,理解和应用理论课中的概念、理论;掌握实验的基本操作与基本技能;掌握基本的数据分析和处理方法,以及独立撰写实验报告。
二、传统分析化学实验教学存在的缺点
1)教学方式上以教师讲授为主,这种单向程式化的教学方式压抑了学生的想象力和积极主动学习的意识,同时,实验老师的语言能力、实际经验对整体实验教学质量有着很大的的影响;
2)学生创新意识弱,分析解决问题的能力不强,很难适应社会需求;
3)教学手段单一,没有充分运用多媒体技术、网络等现代教学技术,没有利用声音、影像等手段,与现代教学模式脱节;
4)与社会和企业需求脱节,几十年基本内容都没有变化,没有根据实际情况对实验内容进行更新。
针对以上问题,我们在保证教学大纲教学的基础上,对实验教学进行了改革,以培养和训练学生的科学实验能力和逻辑思维能力、分析问题和解决问题的能力和科研素质,以使分析化学实验教学能够满足社会需求为最终目标。
三、改革后的分析化学实验教学模式
1)教学方案的重新设计。在分析化学实验教学的建设中,我们突破局部教学改革和建设的观点,在研究分析化学实验教学与认知规律的基础上,提出“基础、综合、研究创新”多层次的分析化学实验教学体系。将整个分析化学实验教学过程分解成多个阶段,不再局限于分析化学实验课所在学期,而是通过各种方法,使分析化学实验技能在整个大学过程中都得到锻炼和提高。
首先作为基本要求的基础实验,是指那些最为基本的实验,或者说是入门的实验,如仪器的使用、安装和操作练习等,这是一项基础工程,要求指导教师牢牢把关,严格要求学生按照操作规范和实验规程做实验,着重学生的基本操作训练和基本知识的学习,着重实验内容的基础性,并且要反复练习,做到人人过关。同时培养学生撰写实验报告的能力和严谨的科学态度,只有熟练掌握了这些最基本的东西,才能为后续实验研究奠定坚实的基础,才能谈及加深和拓宽。此外,为激发学生的学习兴趣,把设计性实验纳入基础课实验教学。指导教师提出一些项目。学生根据要求查阅有关书籍和参考资料,设计出包括实验原理、仪器、试剂、实验步骤和结果处理、注意事项等内容完整的实验方案,学生自行进行实验,解决实验中遇到的各种问题。这种实验的开设,可大大提高学生综合运用基础知识的能力,自学和查找参考资料的能力,观察、分析和解决问题的能力以及独立工作的能力。经过实践,取得了很好的效果。由于是自己设计的实验方案,改变学生依赖实验讲义做实验的现象,给学生营造了一种科学研究和创新探索氛围,大大增加了低年级学生的“成就感”,对学生创新意识的萌发起着至关重要的作用。
其次建设综合化学实验课程,培养综合实践能力。现代化学已经发展到了各学科分支间纵横交叉、互相渗透和融合的程度,因此,我们在教学中有意识地把基础化学的理论知识和各种实验技能和实验方法加以归纳、综合,开设综合实验,探索新的实验内容和形式,着重于创新实践能力的培养。它具有以下特点:实验技能的综合性(应用多种实验技能才能完成实验的全部过程);实验操作的独立性(学生自己查资料、订方案,自行开展实验);实验过程的可思考性(实验进行有多种方法,学生可以选择自认为最合适的方法进行)。为了缩短教学与实际的距离,开设了与实际生活相关的实验,使学生认识到所学习的化学知识与自己实际学习和生活的环境有着十分密切的关系。如《植物中色素的提取、分离与含量测定》综合实验,色素的来源、提取、分离、测定方法有多种,学生可以选择不同的试样,然后参考文献进行分离与测定方法的选择,同时我们还给出了一些色素的提取和分离实验方法改进参考,包含设立对照实验,实验方法的探索,总结优点,以及分离和提取手段的改进措施等,通过这样的实验教学设计,使学生在完成实验的过程中不仅了解和掌握了多种色素提取、分离与含量测定的技术和化学研究方法,而且通过引导,加强对学生获取知识与信息的能力的培养,达到培养学生创新意识和创新能力的目的。
2)教学方法的改革。教学形式立体化,将传统教学形式和多媒体、网络教学形式进行综合使用,有效地运用多媒体技术,综合使用各种教学手段,达到最佳教学效果。特别在讲授仪器原理、构造等,利用影像、动画等手段,模拟工作流程,让学生从感官上有了直接的认识,一改传统教学模式中,学生只识其外,不知其内,理论和实际脱节的情况。
3)实验室管理模式的改革。传统分析化学实验教学过程中,采用一堂课一个实验的方法,在基础训练阶段,由于实验教师跟堂上课,可以随时答疑,纠正学生的不正确的操作等,具有显著的优点。但在开设综合实验时,问题就暴露出来,学生选择综合实验题目不同,所需设备、药品不同,实验时间不同,无法在一堂课中就完成,我们在实验教学的最后二周,实验室全天对学生开放,学生根据自己的实际情况,完成综合实验。从硬件上为提高学生独立自主的科研创新能力创造条件。
4)实验教学与学生未来相结合。开展把实验与分析测试中高级资格职业证书的考核结合起来,建立起分析测试理论学习的实验技能培训的方案、实验条件和考核标准,使学生通过学习能达到国家的分析测试高级职业技能证书的要求和取得国家的分析测试等高级职业技能证书。使学生在分析化学实验课程教学完成后,能够在分析化学技能上得到进一步的锻炼和提高,将学生学习与日后工作联系起来,提高学生学习的主观能动性,实现教学质量的进一步提高。
四、结语
经过五年多的实践表明,我们所采取的实验教学改革措施在提高学生学习的积极性和主动性,在培养学生的独立思考能力和创新能力方面取得了显著成效,大大提高了分析化学实验教学质量。然而实践过程中仍需进一步完善,如目前各用人单位对学生仪器操作技能有着越来越高的要求,但由于学校经费、教学场地、教学时间等的限制,如何通过多种手段,将仪器分析的部分内容引入分析化学实验教学中,使学生能够在综合素质方面得到进一步提高,尚需教学改革的进一步深化。
[关键词]分析化学 实验教学 教学改革
分析化学是研究物质化学组成的分析方法及相关理论的学科,是一门实践性很强的学科。在分析化学中,实验教学和理论教学具有同等重要的地位,是相辅相成的关系。分析化学实验教学的主要任务是培养学生的操作技能,使学生牢固树立量的概念,正确分析和认识影响分析测试质量的各种要素,并在实验的各个环节加以控制,提高分析结果的准确性和可靠性。本课程除训练分析基本操作外,分析结果质量也是衡量实验教学效果和实验准备质量的重要因素。但是,随着科技发展,传统的以化学分析为主的分析化学实验已不能满足现代分析技术的要求,分析化学实验教学改革已具有一定的迫切性,本文对近些年来我们探索改革分析化学实验教学进行了总结。
一、传统分析化学实验教学模式的内容
1)传统分析化学实验教学模式主要以验证性实验为主,学生在规定时间内,按照实验指导书(实验教材)所设计的实验步骤、实验方法,对理论教学知识进行验证,然后按照规定的格式,撰写实验报告。学生在实验过程中,需要掌握基本实验室操作技能,实验报告撰写规范;
2)传统分析化学实验教学手段以示范性教学为主,由实验老师进行实验讲解和示范;
3)传统分析化学实验课程内容设置主要以酸碱滴定、络合(配位)滴定、氧化还原滴定和重量分析为主;
传统教学模式在特定历史时期具有重要的意义,可在有限的经费、简陋的设备条件下,最大可能地起到锻炼学生的作用,学生可以从实验中获得感性认识,理解和应用理论课中的概念、理论;掌握实验的基本操作与基本技能;掌握基本的数据分析和处理方法,以及独立撰写实验报告。
二、传统分析化学实验教学存在的缺点
1)教学方式上以教师讲授为主,这种单向程式化的教学方式压抑了学生的想象力和积极主动学习的意识,同时,实验老师的语言能力、实际经验对整体实验教学质量有着很大的的影响;
2)学生创新意识弱,分析解决问题的能力不强,很难适应社会需求;
3)教学手段单一,没有充分运用多媒体技术、网络等现代教学技术,没有利用声音、影像等手段,与现代教学模式脱节;
4)与社会和企业需求脱节,几十年基本内容都没有变化,没有根据实际情况对实验内容进行更新。
针对以上问题,我们在保证教学大纲教学的基础上,对实验教学进行了改革,以培养和训练学生的科学实验能力和逻辑思维能力、分析问题和解决问题的能力和科研素质,以使分析化学实验教学能够满足社会需求为最终目标。
三、改革后的分析化学实验教学模式
1)教学方案的重新设计。在分析化学实验教学的建设中,我们突破局部教学改革和建设的观点,在研究分析化学实验教学与认知规律的基础上,提出“基础、综合、研究创新”多层次的分析化学实验教学体系。将整个分析化学实验教学过程分解成多个阶段,不再局限于分析化学实验课所在学期,而是通过各种方法,使分析化学实验技能在整个大学过程中都得到锻炼和提高。
首先作为基本要求的基础实验,是指那些最为基本的实验,或者说是入门的实验,如仪器的使用、安装和操作练习等,这是一项基础工程,要求指导教师牢牢把关,严格要求学生按照操作规范和实验规程做实验,着重学生的基本操作训练和基本知识的学习,着重实验内容的基础性,并且要反复练习,做到人人过关。同时培养学生撰写实验报告的能力和严谨的科学态度,只有熟练掌握了这些最基本的东西,才能为后续实验研究奠定坚实的基础,才能谈及加深和拓宽。此外,为激发学生的学习兴趣,把设计性实验纳入基础课实验教学。指导教师提出一些项目。学生根据要求查阅有关书籍和参考资料,设计出包括实验原理、仪器、试剂、实验步骤和结果处理、注意事项等内容完整的实验方案,学生自行进行实验,解决实验中遇到的各种问题。这种实验的开设,可大大提高学生综合运用基础知识的能力,自学和查找参考资料的能力,观察、分析和解决问题的能力以及独立工作的能力。经过实践,取得了很好的效果。由于是自己设计的实验方案,改变学生依赖实验讲义做实验的现象,给学生营造了一种科学研究和创新探索氛围,大大增加了低年级学生的“成就感”,对学生创新意识的萌发起着至关重要的作用。
其次建设综合化学实验课程,培养综合实践能力。现代化学已经发展到了各学科分支间纵横交叉、互相渗透和融合的程度,因此,我们在教学中有意识地把基础化学的理论知识和各种实验技能和实验方法加以归纳、综合,开设综合实验,探索新的实验内容和形式,着重于创新实践能力的培养。它具有以下特点:实验技能的综合性(应用多种实验技能才能完成实验的全部过程);实验操作的独立性(学生自己查资料、订方案,自行开展实验);实验过程的可思考性(实验进行有多种方法,学生可以选择自认为最合适的方法进行)。为了缩短教学与实际的距离,开设了与实际生活相关的实验,使学生认识到所学习的化学知识与自己实际学习和生活的环境有着十分密切的关系。如《植物中色素的提取、分离与含量测定》综合实验,色素的来源、提取、分离、测定方法有多种,学生可以选择不同的试样,然后参考文献进行分离与测定方法的选择,同时我们还给出了一些色素的提取和分离实验方法改进参考,包含设立对照实验,实验方法的探索,总结优点,以及分离和提取手段的改进措施等,通过这样的实验教学设计,使学生在完成实验的过程中不仅了解和掌握了多种色素提取、分离与含量测定的技术和化学研究方法,而且通过引导,加强对学生获取知识与信息的能力的培养,达到培养学生创新意识和创新能力的目的。
2)教学方法的改革。教学形式立体化,将传统教学形式和多媒体、网络教学形式进行综合使用,有效地运用多媒体技术,综合使用各种教学手段,达到最佳教学效果。特别在讲授仪器原理、构造等,利用影像、动画等手段,模拟工作流程,让学生从感官上有了直接的认识,一改传统教学模式中,学生只识其外,不知其内,理论和实际脱节的情况。
3)实验室管理模式的改革。传统分析化学实验教学过程中,采用一堂课一个实验的方法,在基础训练阶段,由于实验教师跟堂上课,可以随时答疑,纠正学生的不正确的操作等,具有显著的优点。但在开设综合实验时,问题就暴露出来,学生选择综合实验题目不同,所需设备、药品不同,实验时间不同,无法在一堂课中就完成,我们在实验教学的最后二周,实验室全天对学生开放,学生根据自己的实际情况,完成综合实验。从硬件上为提高学生独立自主的科研创新能力创造条件。
4)实验教学与学生未来相结合。开展把实验与分析测试中高级资格职业证书的考核结合起来,建立起分析测试理论学习的实验技能培训的方案、实验条件和考核标准,使学生通过学习能达到国家的分析测试高级职业技能证书的要求和取得国家的分析测试等高级职业技能证书。使学生在分析化学实验课程教学完成后,能够在分析化学技能上得到进一步的锻炼和提高,将学生学习与日后工作联系起来,提高学生学习的主观能动性,实现教学质量的进一步提高。
四、结语
经过五年多的实践表明,我们所采取的实验教学改革措施在提高学生学习的积极性和主动性,在培养学生的独立思考能力和创新能力方面取得了显著成效,大大提高了分析化学实验教学质量。然而实践过程中仍需进一步完善,如目前各用人单位对学生仪器操作技能有着越来越高的要求,但由于学校经费、教学场地、教学时间等的限制,如何通过多种手段,将仪器分析的部分内容引入分析化学实验教学中,使学生能够在综合素质方面得到进一步提高,尚需教学改革的进一步深化。