姚思童 張進(jìn)

(沈陽工業(yè)大學(xué)理學(xué)院 遼寧沈陽110178)

分析化學(xué)實驗教學(xué)改革與實踐

姚思童 張進(jìn)

(沈陽工業(yè)大學(xué)理學(xué)院 遼寧沈陽110178)

在教學(xué)實踐中對分析化學(xué)實驗教學(xué)進(jìn)行了改革與探索。從提高學(xué)生基本素質(zhì)、基本技能、綜合實驗?zāi)芰Τ霭l(fā)，探索培養(yǎng)具有創(chuàng)新性的高素質(zhì)、高質(zhì)量社會需要人才的教學(xué)方式與方法。

分析化學(xué)實驗是我校應(yīng)用化學(xué)專業(yè)及環(huán)境工程專業(yè)的必修課之一，是一門理論性高、實踐性強(qiáng)、應(yīng)用性廣的重要的學(xué)科基礎(chǔ)課。通過分析化學(xué)實驗教學(xué)，可以使學(xué)生掌握各種相關(guān)知識和基本操作技能，更好地理解分析化學(xué)理論知識。分析化學(xué)實驗教學(xué)不僅能使學(xué)生學(xué)會科學(xué)方法和思維，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立分析問題和解決問題的綜合能力，而且還可以培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)、認(rèn)真、敬業(yè)、實事求是的科學(xué)精神［1］。

總結(jié)多年的分析化學(xué)實驗教學(xué)工作，我們發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)的教學(xué)方法存在著嚴(yán)重的弊端:重理論、輕能力;重知識、輕方法;重灌輸、輕主動。學(xué)生普遍存在如下問題:實驗態(tài)度不端正，不能嚴(yán)肅認(rèn)真、實事求是地進(jìn)行科學(xué)實驗;實驗基本操作不規(guī)范，得過且過，操作技能水平較低;理論與實踐相結(jié)合的能力較差，實驗中只會“照方抓藥”式的操作，缺乏科學(xué)的想象和創(chuàng)意，對實驗中出現(xiàn)的異?，F(xiàn)象和問題不能進(jìn)行深入的思考，應(yīng)用所學(xué)知識解決實際問題的綜合能力偏低。針對上述問題，我們從04級學(xué)生的分析化學(xué)實驗教學(xué)開始，對分析化學(xué)實驗的教學(xué)內(nèi)容和方法進(jìn)行了一些改革與探索。目的在于通過加強(qiáng)實驗教學(xué)管理，改革教學(xué)體系，強(qiáng)化學(xué)生的技能訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生的基本操作動手能力、綜合運(yùn)用知識解決問題的能力、發(fā)揮個性主動創(chuàng)新的能力，提高實驗教學(xué)質(zhì)量。

1 編寫與教學(xué)配套的實驗教材

根據(jù)教學(xué)改革和創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的需要，我們編寫了與教學(xué)配套、更符合教學(xué)要求的《現(xiàn)代分析化學(xué)實驗》［2］。該教材密切配合分析化學(xué)和儀器分析的課堂教學(xué)，既注重與課堂內(nèi)容的銜接，又具備實驗教材的完整性和獨(dú)立性。在新教材的實驗內(nèi)容編寫中，注重啟發(fā)式和研究式，每個實驗項目都將預(yù)習(xí)思考的內(nèi)容列為首位，作為重點(diǎn)提示給學(xué)生，啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)生實驗的預(yù)習(xí)方向，讓學(xué)生帶著問題預(yù)習(xí)，加強(qiáng)預(yù)習(xí)的目的性和針對性;使學(xué)生通過預(yù)習(xí)過程，明確實驗中的某些關(guān)鍵環(huán)節(jié)以及操作中的注意事項。學(xué)生通過預(yù)習(xí)思考的內(nèi)容，按照“查閱、看書、思考”的方式來完成預(yù)習(xí)過程，然后帶著問題進(jìn)入實驗室去尋找答案。在編寫本書的綜合性、設(shè)計性、研究性實驗內(nèi)容時，注重啟發(fā)式引導(dǎo)，對每個實驗都給予一定的實驗指導(dǎo)。通過這種方式培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考問題、解決問題的能力和意識，為今后的學(xué)習(xí)和工作打下良好基礎(chǔ)。

該教材的內(nèi)容包括“定量分析化學(xué)實驗”和“儀器分析實驗”，對于既開設(shè)分析化學(xué)實驗又開設(shè)儀器分析實驗的學(xué)生來說，《現(xiàn)代分析化學(xué)實驗》便于他們將定量分析與儀器分析建立聯(lián)系，比較全面地掌握有關(guān)分析的知識和技能。另外，在編寫過程中，通過一些實驗將經(jīng)典的化學(xué)分析內(nèi)容與現(xiàn)代儀器分析內(nèi)容相結(jié)合，更有利于學(xué)生掌握分析化學(xué)的方法和技術(shù)。例如在“空氣中甲醛的測定方法研究”實驗中，既包括溶液配制、濃度標(biāo)定等內(nèi)容，又有利用氣相色譜、分光光度法進(jìn)行分析的內(nèi)容。書中還精選收錄了10多種分析儀器的使用方法與注意事項，既能滿足學(xué)生學(xué)習(xí)需要，又可作為學(xué)生完成綜合設(shè)計性實驗及專業(yè)課程學(xué)習(xí)的指南，而且還可以作為他們今后從事化學(xué)分析方面技術(shù)工作的參考。該教材已在我校05級、06級、07級本科生的分析化學(xué)實驗及儀器分析實驗等課程中使用，受到使用者的普遍好評。

2 改革實驗教學(xué)內(nèi)容

2.1 基本操作訓(xùn)練

基本操作訓(xùn)練階段，側(cè)重于學(xué)生實驗基本操作技能的訓(xùn)練及掌握。作為社會需求的應(yīng)用型技術(shù)人才，準(zhǔn)確掌握基本操作技能尤為重要，因為分析測定基本操作是否熟練，決定著分析結(jié)果是否準(zhǔn)確可靠。因此，在分析化學(xué)實驗課程中必須首先對學(xué)生進(jìn)行嚴(yán)格正規(guī)的分析基本操作技能的訓(xùn)練，讓每位學(xué)生都能正確、熟練地掌握容量器皿的洗滌、試樣稱量、標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制與標(biāo)定、溶液的定量移取、滴定管的使用、容量瓶的使用、滴定及數(shù)據(jù)的記錄等基本操作，為今后的實驗及科學(xué)研究打下扎實的基礎(chǔ)。

分析化學(xué)實驗有著嚴(yán)格規(guī)范的操作要求，這是化學(xué)工作者獲得準(zhǔn)確分析結(jié)果的最基本保證。在基本操作訓(xùn)練階段，教師應(yīng)對學(xué)生嚴(yán)格要求，通過示范實驗操作和個別指導(dǎo)的方式嚴(yán)格規(guī)范學(xué)生的實驗基本操作技能。第一次實驗課時，教師應(yīng)將各種基本操作的正確方法演示給學(xué)生，要求學(xué)生正確掌握分析天平、酸堿滴定管、容量瓶、移液管、錐形瓶等的基本操作。待學(xué)生自行練習(xí)并較熟練后，教師應(yīng)對每一個學(xué)生的操作進(jìn)行逐一考核并指導(dǎo)糾正，最后以“酸堿標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制和濃度的標(biāo)定”實驗作為此階段的量化考核。在考核時，對學(xué)生操作中存在的錯誤，教師會進(jìn)行糾正，并當(dāng)場扣除學(xué)生的操作分?jǐn)?shù)。這種在教學(xué)中對學(xué)生操作嚴(yán)格要求、管理的方式，有利于提高學(xué)生對實驗教學(xué)的正確認(rèn)識和對基本操作的重視，有助于提高學(xué)生的基本素質(zhì)。

2.2 樹立正確的量的概念

分析化學(xué)特別重視量的概念。通過分析化學(xué)實驗教學(xué)可使學(xué)生養(yǎng)成一絲不茍、實事求是的科學(xué)態(tài)度，形成認(rèn)真、求實的工作作風(fēng)。因此，學(xué)生在分析化學(xué)實驗中樹立正確的量的概念是最基本、最重要的任務(wù)。例如要分清量筒與移液管的性質(zhì)和區(qū)別;在取藥時，在稱量瓶中放入多少劑量的藥較為適宜;在稱量時，應(yīng)選用臺秤還是分析天平。對于這些問題，都需要學(xué)生明確掌握。

在建立量的概念時，要讓學(xué)生掌握什么條件時應(yīng)準(zhǔn)確操作，什么條件時可近似操作。在實驗教學(xué)中經(jīng)常會出現(xiàn)這樣的問題，有些學(xué)生實驗前認(rèn)真預(yù)習(xí)了，整個實驗過程中也非常認(rèn)真，但卻難以在規(guī)定的時間內(nèi)完成實驗任務(wù)，其根本原因就是沒有樹立正確的量的概念，對于在何種條件下應(yīng)選用何種操作方式(是準(zhǔn)確操作還是近似操作)心中無數(shù)，因而造成實驗過程中費(fèi)時費(fèi)力，甚至結(jié)果誤差很大，不符合教學(xué)要求。

總結(jié)分析化學(xué)實驗教學(xué)過程，建立正確的量的概念應(yīng)遵循下面的原則:

(1)在稱量藥品時，應(yīng)根據(jù)準(zhǔn)確度的要求選擇稱量儀器，低準(zhǔn)確度時用臺秤，高準(zhǔn)確度時(0.0001g)用分析天平。

(2)在量取液體時，應(yīng)根據(jù)書中的語言敘述，對量取液體的量的準(zhǔn)確度進(jìn)行判斷，從而正確選擇量器。例如要求量取20mL溶液，可以直接用量筒量取;但如果要求準(zhǔn)確移取25.00mL溶液，則必須用移液管或滴定管。

(3)用直接法配制溶液時，需用分析天平準(zhǔn)確稱取一定質(zhì)量的物質(zhì)，溶于水中，再轉(zhuǎn)移到一定體積的容量瓶中。而用間接法配制溶液時，稱量和量取都不需要十分準(zhǔn)確，用臺秤和量筒即可［3］。

總之，在分析化學(xué)實驗中樹立準(zhǔn)確的量的概念，是正確完成稱量、量取、配制等過程的前提，是正常完成實驗任務(wù)、節(jié)約實驗時間、提高實驗效率的保障。

2.3 增加綜合性、設(shè)計性、研究性實驗

綜合性、設(shè)計性、研究性實驗是將學(xué)生已學(xué)的基礎(chǔ)化學(xué)學(xué)科的理論及實驗方法有針對性地融合后開設(shè)的實驗。這類實驗的目的不僅是為了提高學(xué)生綜合運(yùn)用各種實驗方法和實驗技能的能力，更重要的是引導(dǎo)學(xué)生在實驗過程中不斷思考問題，拓寬知識面，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力和創(chuàng)新意識。

這類實驗主要以學(xué)生為主，教師提前一周將相關(guān)題目及實驗要求通知學(xué)生，鼓勵學(xué)生通過查閱文獻(xiàn)資料和學(xué)習(xí)相關(guān)學(xué)科理論來設(shè)計方案;教師對學(xué)生設(shè)計的方案只進(jìn)行方向性的引導(dǎo)。在實驗過程中要求學(xué)生認(rèn)真觀察實驗現(xiàn)象，并引導(dǎo)學(xué)生通過實驗現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)問題，及時改進(jìn)實驗方案，最終完成整個實驗，并按要求完成實驗報告。

總結(jié)幾年來的實驗教學(xué)，我們深刻體會到，開設(shè)綜合性、設(shè)計性、研究性實驗有利于樹立學(xué)生的研究精神、發(fā)現(xiàn)精神和探索精神;有利于調(diào)動學(xué)生的實驗興趣和學(xué)習(xí)積極性、創(chuàng)造性;有利于學(xué)生發(fā)揮潛能、大膽動手、勇于創(chuàng)新;有利于培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)、實事求是的科學(xué)實驗態(tài)度;有利于提高學(xué)生的觀察能力、思維能力;有利于培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)及用所學(xué)知識分析問題和解決問題的綜合能力。我們將在今后的實驗教學(xué)中，逐漸增加綜合性、設(shè)計性、研究性實驗的教學(xué)時數(shù)比例，以滿足培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的需要。

3 改革實驗教學(xué)方法

以往實驗學(xué)生比較依賴教師，主動性較差，只求完成任務(wù)，不求學(xué)有所獲，為此，我們在實驗教學(xué)中進(jìn)行了改革。

3.1 加強(qiáng)預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)

有些學(xué)生認(rèn)為實驗預(yù)習(xí)可有可無。但事實上，如果不預(yù)習(xí)就去做實驗，往往不能達(dá)到預(yù)期的效果。所以我們要求學(xué)生在實驗前認(rèn)真預(yù)習(xí)，做到心中有數(shù)，思路清晰，以保證正確完成實驗。加強(qiáng)預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)可使學(xué)生轉(zhuǎn)變被動學(xué)習(xí)的傾向，在實驗教學(xué)中充分體現(xiàn)出學(xué)生的主體作用和教師的引導(dǎo)作用。

教育家葉圣陶說:“所謂教師的主導(dǎo)作用，蓋在于引導(dǎo)啟迪，使學(xué)生自奮其力，自致其知。非謂教師滔滔講說，學(xué)生默默聆受”［4］。即教師的“教”重在給學(xué)生構(gòu)建一個學(xué)習(xí)環(huán)境，提供必要的學(xué)習(xí)資源，充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，引導(dǎo)學(xué)生主動地學(xué)習(xí)。將學(xué)生視為教學(xué)活動的主體和中心，著重培養(yǎng)學(xué)生的思維能力和技能操作，使學(xué)生具有較大的獨(dú)立性、自由性和探索性。改變教師在傳統(tǒng)教學(xué)中的角色，由主體變?yōu)橹鲗?dǎo)，明確教師的作用在于引導(dǎo)、啟蒙和監(jiān)督，及時、有效地對學(xué)生的學(xué)習(xí)過程給予幫助。教師上課時，只需向?qū)W生簡單剖析實驗原理、提出關(guān)鍵步驟及注意事項。

為強(qiáng)化預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)，我們編寫的實驗教材中的每一個實驗題目下都有預(yù)習(xí)思考，使學(xué)生能帶著問題進(jìn)行預(yù)習(xí)、思考，做到實驗前心中有數(shù)。教師通過提問等方式檢查學(xué)生的預(yù)習(xí)情況并計入成績評定。這樣既能縮短實驗時間，又有助于培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和積極性。在教學(xué)中，我們還采用讓學(xué)生上講臺的互動式教學(xué)方式，鞭策學(xué)生在實驗前認(rèn)真預(yù)習(xí)，使學(xué)生由被動接受轉(zhuǎn)為主動參與。

3.2 傳授學(xué)習(xí)方法

實驗教學(xué)是學(xué)生親身體驗實踐的過程。在這一過程中，不僅要讓學(xué)生“學(xué)會”，更重要的是要讓學(xué)生“會學(xué)”，能夠自己去發(fā)現(xiàn)問題并解決問題，從而優(yōu)化實驗過程。學(xué)生在實驗教學(xué)過程中所需要的幫助不只是傳遞和獲得信息，而是把獲得的信息轉(zhuǎn)化為自己能夠運(yùn)用的知識和能力。而教師除了要研究如何傳輸自己掌握的知識，還要持續(xù)地更新和擴(kuò)展自己的知識，分析和研究學(xué)生在實驗進(jìn)程中可能發(fā)生的種種問題，及時向他們傳授有針對性的方法，從注重“教”轉(zhuǎn)變到注重“學(xué)”。鼓勵學(xué)生自主創(chuàng)新改進(jìn)實驗方案，激發(fā)學(xué)生的好奇心、求知欲，以培養(yǎng)學(xué)生的自主創(chuàng)新精神。

在教學(xué)中，教師的職責(zé)不僅在于傳授了多少知識，更多的是以一個激勵思考的引導(dǎo)者、一個交換意見的參加者、一個組織協(xié)調(diào)的服務(wù)者的角色出現(xiàn)在教學(xué)中。所以教師在教學(xué)過程中應(yīng)著重讓學(xué)生自學(xué)，以自學(xué)為核心，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)?；静僮鲗嶒灴捎勺詫W(xué)與指導(dǎo)相結(jié)合的方式來完成，給學(xué)生一個掌握科學(xué)學(xué)習(xí)方法的空間。實驗課教學(xué)必須重視課堂討論，學(xué)生與教師、學(xué)生與學(xué)生之間平等地討論問題，營造濃厚的學(xué)習(xí)氣氛，在討論中發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，提高學(xué)生對知識點(diǎn)的理解、分析及綜合應(yīng)用能力。

3.3 注重效果導(dǎo)向

發(fā)現(xiàn)問題是解決問題的開始，所以我們在實驗中首先引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)真觀察每一個實驗現(xiàn)象，啟發(fā)學(xué)生積極思維，學(xué)會把實驗事實與已知理論聯(lián)系起來，激發(fā)學(xué)生的求知欲望和做實驗的興趣。有些學(xué)生在實驗過程中遇到異?，F(xiàn)象或問題時，往往會急于問老師“為什么”，而不是自己動腦分析，對于這種情況，我們通常采用循循善誘的方法去解決。即教師一般不直接告訴學(xué)生問題所在，而是與學(xué)生進(jìn)行交流和分析，了解操作過程，共同討論。這樣可以啟發(fā)學(xué)生自己去思考，引導(dǎo)他們找到問題出現(xiàn)的原因，并思考為什么會出現(xiàn)問題，應(yīng)該怎樣解決。

在實驗教學(xué)過程中，我們針對一部分學(xué)生在實驗中怕臟、怕累、怕火、怕酸堿等問題，在實驗前對學(xué)生進(jìn)行相關(guān)教育。首先是讓學(xué)生清楚實驗是必須親自動手完成的學(xué)習(xí)過程，“臟”和“累”是過程中必須經(jīng)歷的環(huán)節(jié)，打消其不勞而獲、拿來主義的意識，使其明確實驗技能是通過實驗過程中的動手操作才能培養(yǎng)和提高的，只有親自操作才能發(fā)現(xiàn)問題，從而找到解決問題的方法;其次是加強(qiáng)對學(xué)生安全意識的培養(yǎng)，例如使用電爐時應(yīng)注意哪些問題、取用酸堿時又應(yīng)注意什么問題等，打消學(xué)生認(rèn)為實驗不安全的顧慮，告訴他們問題都是因為錯誤操作造成的，實驗中必須嚴(yán)格執(zhí)行正確的操作規(guī)程。

針對有些學(xué)生擔(dān)心實驗結(jié)果不準(zhǔn)確影響實驗成績等問題，在實驗教學(xué)中首先讓學(xué)生明確開設(shè)實驗的目的是讓他們既動手又動腦，是培養(yǎng)他們發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力，實驗結(jié)果不準(zhǔn)確或?qū)嶒灛F(xiàn)象不對的情況在學(xué)習(xí)過程中是在所難免的，糾正某些學(xué)生擔(dān)心實驗出現(xiàn)問題會影響實驗成績的片面認(rèn)識。對于出現(xiàn)的異?，F(xiàn)象，鼓勵學(xué)生主動發(fā)現(xiàn)問題，多提幾個為什么，分析探索問題產(chǎn)生的真正原因，提出解決方法并重新實驗［5］。其次，通過實驗讓學(xué)生樹立實事求是的意識，即不怕挫折，正確面對出現(xiàn)的問題，要究其產(chǎn)生的原因，吃一塹長一智，使學(xué)生明白實驗課程注重的是實驗過程和過程中所培養(yǎng)的能力，而不是最終的實驗成績，成績只能說明一些問題而不是能力的全部。

21世紀(jì)是科學(xué)技術(shù)高速發(fā)展的時代?，F(xiàn)代分析化學(xué)的快速發(fā)展，要求對分析化學(xué)實驗教學(xué)不斷進(jìn)行改革與創(chuàng)新，這樣才能滿足培養(yǎng)高素質(zhì)復(fù)合型創(chuàng)新人才的需要，才能實現(xiàn)培養(yǎng)創(chuàng)新性人才這個現(xiàn)代教育的重要目標(biāo)。面對新形式下的新任務(wù)，作為21世紀(jì)高等學(xué)校的教師，我們有責(zé)任完成歷史賦予的使命。高等教育教學(xué)改革任重道遠(yuǎn)，在教學(xué)實踐中，我們要努力探索，銳意進(jìn)取，不斷創(chuàng)新，進(jìn)一步深化教學(xué)改革，為實施素質(zhì)教育、科教興國、促進(jìn)我國的教育事業(yè)做出自己的貢獻(xiàn)。

［1］ 華東理工大學(xué)化學(xué)系，四川大學(xué)化工學(xué)院.分析化學(xué).第5版.北京:高等教育出版社，2003

［2］ 姚思童，張進(jìn).現(xiàn)代分析化學(xué)實驗.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2008

［3］ 張本杰.廣東化工，2007，34(2):88

［4］ 葉圣陶語文教育論集(下冊).北京:教育科學(xué)出版社，1980

［5］ 徐肖邢.常熟理工學(xué)院學(xué)報(教育科學(xué)版)，2007(6):110