分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式研究

時(shí)間:2022-04-22 03:58:02

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分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式研究

分析化學(xué)是化學(xué)學(xué)科的重要分支之一,是化學(xué)專業(yè)學(xué)生的必修基礎(chǔ)課?;瘜W(xué)及相關(guān)專業(yè)課程的特點(diǎn)是實(shí)踐性、應(yīng)用性很強(qiáng)。在教學(xué)中必然決定著實(shí)驗(yàn)課時(shí)要大于理論課。通過分析實(shí)驗(yàn)課的教學(xué),對(duì)學(xué)生鞏固分析化學(xué)基礎(chǔ)理論知識(shí),訓(xùn)練學(xué)生的基本操作技能,培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和實(shí)事求是的作風(fēng),提高學(xué)生分析問題和解決問題的能力。[1]為學(xué)生在未來的工作和學(xué)習(xí)中培養(yǎng)良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣。伴隨著近些年高校分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)改革的發(fā)展,大家都在嘗試全新的教學(xué)模式,并在不同的方面取得了一定的成果。本文結(jié)合哈爾濱師范大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院在多年的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中總結(jié)的經(jīng)驗(yàn),對(duì)開放式分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式進(jìn)行了進(jìn)一步的探索,取得了一些成功的經(jīng)驗(yàn)。

一分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)存在的問題

目前,培養(yǎng)寬基礎(chǔ),大口徑的多功能的畢業(yè)生,提高本科生的就業(yè)實(shí)力作為一項(xiàng)重要的目標(biāo)來完成。要提高學(xué)生在各方面的競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力,就要增設(shè)一定數(shù)目的選修課程,來擴(kuò)大學(xué)生的視野。在總學(xué)時(shí)數(shù)不變的情況下,我們?cè)罕究平虒W(xué)中對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課課時(shí)進(jìn)行了適當(dāng)?shù)膲嚎s。[2]從而增加與化學(xué)相關(guān)學(xué)科的學(xué)習(xí)。在學(xué)時(shí)減少的情況下,學(xué)生對(duì)分析化學(xué)的基礎(chǔ)操作和練習(xí)就相對(duì)少很多,而且重視程度也有所下降。只是在課堂上聽老師講解實(shí)驗(yàn)的理論,將分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)變成了理論課來學(xué)習(xí)。整個(gè)學(xué)習(xí)過程,學(xué)生處于被動(dòng)的學(xué)習(xí)和機(jī)械的操作,缺乏主動(dòng)能動(dòng)性,不利于學(xué)生創(chuàng)新能力和發(fā)散思維的培養(yǎng)。發(fā)生這樣的問題,既有學(xué)生對(duì)于分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí),方式方法還不夠正確,也有教師在授課中過多的注意理論的講解,輕視了實(shí)驗(yàn)技能的培養(yǎng)。分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)包含兩大部分內(nèi)容,即化學(xué)分析實(shí)驗(yàn)和儀器分析實(shí)驗(yàn)。首先,近幾年的分析化學(xué)實(shí)驗(yàn),大型儀器的使用程度遠(yuǎn)高于十幾年前,在操作中儀器的自動(dòng)化程度高,實(shí)驗(yàn)步驟簡(jiǎn)單,處理過程由工作站完成。教師在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中,并沒有完全注意到學(xué)生對(duì)于新的實(shí)驗(yàn)儀器是否有充足的認(rèn)識(shí),只將基本的操作方法告訴學(xué)生,讓學(xué)生如何如何操作。教師沒有做到積極的引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí),學(xué)生也沒有做到主動(dòng)的學(xué)習(xí)。[3]其次,教材在設(shè)計(jì)上有相當(dāng)一部分實(shí)驗(yàn)內(nèi)容之間存在重復(fù),實(shí)驗(yàn)題目過于陳舊,導(dǎo)致了學(xué)生所做的實(shí)驗(yàn)不能讓其與未來的工作相結(jié)合。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容缺乏研究性、綜合性,使學(xué)生所學(xué)的知識(shí)無法與實(shí)際情況相統(tǒng)一。對(duì)于儀器分析實(shí)驗(yàn),科技都在日新月異,而學(xué)生使用的教材已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足新的實(shí)驗(yàn)儀器對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的要求了。最后,在實(shí)驗(yàn)的考核中,多數(shù)的學(xué)校的考核方法都大同小異,平時(shí)成績(jī)加期末試卷作為總成績(jī)。不能真實(shí)有效的反應(yīng)學(xué)生的實(shí)際情況,也不利于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情。學(xué)生把主要的精力都用在如何使實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)更符合實(shí)驗(yàn)的要求。同學(xué)之間實(shí)驗(yàn)后會(huì)相互核對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),更有人會(huì)更改實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。使實(shí)驗(yàn)課的真正目的失去了。

二分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式改革與實(shí)踐

1分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容改革

(1)分析化學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容調(diào)整隨著現(xiàn)代儀器分析方法的發(fā)展,儀器分析實(shí)驗(yàn)在分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)中逐漸占有更高的比例?;瘜W(xué)分析方法以化學(xué)反應(yīng)作為測(cè)定樣品質(zhì)量或濃度的方法?;瘜W(xué)分析實(shí)驗(yàn)應(yīng)是學(xué)習(xí)分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)方法?;瘜W(xué)分析實(shí)驗(yàn)與儀器分析實(shí)驗(yàn)內(nèi)容上要融會(huì)貫通,相輔相成,學(xué)生在學(xué)習(xí)分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)不應(yīng)有主次之分。分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)是一個(gè)系統(tǒng)性、研究性、綜合性相結(jié)合的實(shí)驗(yàn),在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容上不能簡(jiǎn)單按照教材依次進(jìn)行授課。對(duì)于化學(xué)分析實(shí)驗(yàn),根據(jù)近些年在科研和工作中,各種化學(xué)分析實(shí)驗(yàn)測(cè)試方法的使用頻率,我們將化學(xué)分析實(shí)驗(yàn)具體分為五大部分進(jìn)行設(shè)置。分別為酸堿滴定法、絡(luò)合滴定法、氧化還原滴定法、沉淀滴定法和光度分析法。以酸堿滴定法為例,我們選擇了2個(gè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn),分別為以鹽酸和氫氧化鈉作為標(biāo)準(zhǔn)溶液的實(shí)驗(yàn),將教材中的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行整合,調(diào)整。原教材中的鹽酸溶液的配制及標(biāo)定實(shí)驗(yàn)和混合堿成份的測(cè)定兩個(gè)實(shí)驗(yàn)合并為一個(gè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)。這樣,學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中能在一次實(shí)驗(yàn)中對(duì)鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液從配制、標(biāo)定到測(cè)定有清晰的認(rèn)識(shí)。幫助學(xué)生了解和掌握鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液的使用方法。也掌握了對(duì)于混合堿成份分析經(jīng)常用到的雙指示劑法的使用。同樣氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液的滴定實(shí)驗(yàn)中,將原教材中的氫氧化鈉標(biāo)液的配制及標(biāo)定和甲醛法測(cè)定銨鹽中氮含量的實(shí)驗(yàn)相結(jié)合。這樣的設(shè)置通過多年的教學(xué)實(shí)踐證明了,確實(shí)效果很好。學(xué)生反映通過基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)?zāi)芎芎玫恼莆諛?biāo)準(zhǔn)溶液的使用方法。在基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行后,又設(shè)計(jì)一個(gè)與酸堿滴定法有關(guān)的綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),作為酸堿滴定法實(shí)驗(yàn)的考核內(nèi)容,有機(jī)酸摩爾質(zhì)量的測(cè)定實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容以試卷的形式,學(xué)生要在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)對(duì)有機(jī)酸摩爾質(zhì)量進(jìn)行測(cè)定,并在試卷相應(yīng)的位置填寫實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù),得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。通過綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),可以有效的考查學(xué)生在酸堿滴定中的掌握情況和實(shí)驗(yàn)的基本操作。在儀器分析實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容上,我們更多的是在大綱的范圍內(nèi),根據(jù)本院的大型儀器的特點(diǎn)設(shè)計(jì)了一些與實(shí)際生活相關(guān)的測(cè)定實(shí)驗(yàn),比如測(cè)定白酒中酒精度數(shù)、味素的成份分析、果汁中維生素C的含量測(cè)定以及比較等。這些實(shí)驗(yàn)大多數(shù)是學(xué)生們生活中經(jīng)常遇到的,增加了實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的實(shí)用性,使學(xué)生能更好的掌握大型儀器的使用。(2)設(shè)計(jì)分析化學(xué)綜合性實(shí)驗(yàn)作為必修課程開設(shè)分析化學(xué)綜合實(shí)驗(yàn),主要實(shí)驗(yàn)內(nèi)容以多個(gè)實(shí)驗(yàn)和內(nèi)容綜合設(shè)計(jì),如室內(nèi)空氣污染物分析及濃度測(cè)定實(shí)驗(yàn),涉及甲醛檢測(cè)———酚試劑分光光度分析法;氨的檢測(cè)———靛酚藍(lán)分光光度法;室內(nèi)空氣中苯、二甲苯的測(cè)定———?dú)庀嗌V法;室內(nèi)空氣中總揮發(fā)性有機(jī)化合物(TVOC)測(cè)定———?dú)庀嗌V法。通過綜合實(shí)驗(yàn)的開設(shè),幫助學(xué)生進(jìn)一步掌握分析化學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)中的測(cè)試方法。(3)開設(shè)分析化學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)與其他教研室合作,指定數(shù)名研究生導(dǎo)師每人帶2~3名本科生共同參與科研工作,課程為選修課程,目標(biāo)學(xué)生為學(xué)有余力并對(duì)分析化學(xué)研究方向感興趣的本科生。選修課時(shí)長(zhǎng)1年。通過幾年的實(shí)踐,對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能,科研態(tài)度,綜合應(yīng)用能力都有很大提高,為學(xué)生考研及后續(xù)研究生學(xué)習(xí)做了很好的準(zhǔn)備。

2分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法改革

(1)實(shí)行小組責(zé)任制傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)課教學(xué)中,大多數(shù)都是一個(gè)老師在前面講,一群學(xué)生在下面聽,然后照著實(shí)驗(yàn)書看一眼,做一步,實(shí)驗(yàn)效果不好,學(xué)生實(shí)驗(yàn)后也根本就不理解,學(xué)習(xí)過于被動(dòng)。近些年,我們嘗試將學(xué)生分組進(jìn)行,每組4人,設(shè)有小組長(zhǎng)。小組長(zhǎng)采用循環(huán)式,每次實(shí)驗(yàn)由小組中一人擔(dān)任,組長(zhǎng)負(fù)責(zé)制。教師對(duì)每個(gè)實(shí)驗(yàn)有針對(duì)性的提出幾個(gè)思考題,引導(dǎo)學(xué)生思考實(shí)驗(yàn)中的關(guān)鍵問題和注意事項(xiàng)。小組長(zhǎng)帶領(lǐng)本組同學(xué)在實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)時(shí),對(duì)思考題進(jìn)行討論。并對(duì)實(shí)驗(yàn)中的疑問,通過討論相互學(xué)習(xí),使組員能掌握實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,抓住實(shí)驗(yàn)的要點(diǎn)。將原來被動(dòng)的學(xué)習(xí)變?yōu)橹鲃?dòng)的學(xué)習(xí)。培養(yǎng)了學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)要質(zhì)疑、多思考的習(xí)慣。在實(shí)驗(yàn)中,小組內(nèi)部能夠相互幫助,共同解決實(shí)驗(yàn)中遇到的問題。避免了學(xué)生遇到問題就問老師,使學(xué)生能在相互幫助的過程中相互學(xué)習(xí)。學(xué)習(xí)氣氛濃厚,培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考,相互協(xié)助的科研精神。(2)多種教學(xué)手段配合使用制作分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)多媒體課件,將課件上傳到分析化學(xué)公共郵箱,課件內(nèi)容包括實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)過程、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析以及與實(shí)驗(yàn)相關(guān)的思考題,注意事項(xiàng)等,讓學(xué)生能在課余時(shí)間下載。我們自己還在實(shí)驗(yàn)中錄制標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)操作的視頻,學(xué)生下載后可以在課前對(duì)實(shí)驗(yàn)過程有所了解,掌握實(shí)驗(yàn)操作的重點(diǎn)。充分利用現(xiàn)代的科技通信方式,開通QQ群、微信群建立與學(xué)生之間的聯(lián)系,及時(shí)一些實(shí)驗(yàn)前、實(shí)驗(yàn)后的問題。課堂上,不再使用單一的教學(xué)手段,我們統(tǒng)一印制了掛圖,保證不同實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)內(nèi)容一致。課堂使用多媒體投影教學(xué),利用flash動(dòng)畫顯示實(shí)驗(yàn)原理,播放錄制視頻演示實(shí)驗(yàn)過程,做到圖文并舉,讓學(xué)生能更好的掌握滴定實(shí)驗(yàn)終點(diǎn)顏色。Flash動(dòng)畫能很好的演示大型儀器的內(nèi)部構(gòu)造,使學(xué)生能真正了解紅外光譜儀、氣相色譜儀、液相色譜儀等儀器工作原理。

3分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)的考核機(jī)制

采用過程性評(píng)價(jià)體系,不單純依靠一次期末考試判斷學(xué)生的實(shí)際學(xué)習(xí)情況。將分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)成績(jī)分為平時(shí)成績(jī)和考試成績(jī)兩大部分。平時(shí)成績(jī),分值100分,包括:實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)(10分)、課堂表現(xiàn)(10分)、實(shí)驗(yàn)操作(50分)、數(shù)據(jù)記錄及處理(15分)、實(shí)驗(yàn)報(bào)告(15分)等幾個(gè)部分。實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí),在每個(gè)實(shí)驗(yàn)著重檢查5人左右的預(yù)習(xí)報(bào)告,對(duì)學(xué)生提出一些實(shí)驗(yàn)過程中可能會(huì)遇到的問題,從問題中檢查實(shí)際預(yù)習(xí)情況。課堂表現(xiàn),學(xué)生態(tài)度是否端正、實(shí)驗(yàn)臺(tái)面衛(wèi)生是否打掃、不高聲喧嘩、不遲到早退、注意安全。實(shí)驗(yàn)操作,著重考查學(xué)生實(shí)驗(yàn)過程中的滴定操作、天平稱量、移液管使用等過程是否存在錯(cuò)誤。實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析,是否與實(shí)際樣品真實(shí)質(zhì)量或濃度一致。實(shí)驗(yàn)報(bào)告,如實(shí)記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。討論實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)的問題等。將以上幾個(gè)部分做成表格,統(tǒng)一發(fā)放到每位教師手中,教師通過具體化了指標(biāo)給每一位學(xué)生的每一次實(shí)驗(yàn)進(jìn)行評(píng)分??荚嚦煽?jī),通過三次考試最后得出總的考試成績(jī)。三次考試都采用多題目,學(xué)生自選題目進(jìn)行。例如有機(jī)酸摩爾質(zhì)量測(cè)定考試,設(shè)計(jì)了多個(gè)不同的有機(jī)酸,學(xué)生抽簽后進(jìn)行實(shí)驗(yàn),充分保證實(shí)驗(yàn)考試的公證公平??傊?,近些年,改革后的分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)在化學(xué)教育、化學(xué)應(yīng)用、制藥工程、材料化學(xué)各專業(yè)的學(xué)生中開設(shè),將原本被動(dòng)式的學(xué)習(xí)主動(dòng)化,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情,將枯燥孤立的分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)趣味化、實(shí)用化、綜合化。通過全新的考核方式使實(shí)驗(yàn)成績(jī)的給定更具有公平性。在未來的工作中,我們也會(huì)更加深化分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的改革,培養(yǎng)更具有競(jìng)爭(zhēng)力的學(xué)生努力。

作者:吳紅波 于泓 李萍 馬亞杰 蘇志興 單位:哈爾濱師范大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院

參考文獻(xiàn):

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