化學(xué)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新型教學(xué)研究

時(shí)間:2022-11-14 03:06:58

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摘要:分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)是一門(mén)經(jīng)典的化學(xué)基礎(chǔ)課,是培養(yǎng)學(xué)生操作技能和理解、應(yīng)用化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)的重要課程,在化學(xué)、環(huán)境科學(xué)、生物科學(xué)、食品科學(xué)等專業(yè)本科生課程教學(xué)中占有重要地位.隨著時(shí)代的發(fā)展和新技術(shù)新方法的應(yīng)用,對(duì)分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)提出了更高的要求.結(jié)合教學(xué)實(shí)踐,闡述了分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問(wèn)題,對(duì)實(shí)驗(yàn)課程體系建設(shè)、教學(xué)模式的建立等方面提出了幾點(diǎn)看法.

關(guān)鍵詞:分析化學(xué)實(shí)驗(yàn);創(chuàng)新型教學(xué);探討

化學(xué)理論知識(shí)的應(yīng)用和實(shí)踐,又能提高學(xué)生觀察、分析解決實(shí)際問(wèn)題的能力,并嚴(yán)格樹(shù)立“量”的概念,培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)術(shù)作風(fēng).當(dāng)前,隨著我國(guó)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)及科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展,對(duì)創(chuàng)新型人才的需求,對(duì)分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)提出了更高的要求,尤其是化學(xué)、食品、生物科學(xué)等專業(yè)本科生教學(xué).分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)作為化學(xué)基礎(chǔ)課程的重要組成部分,在教學(xué)中仍然存在不少問(wèn)題,主要包括:1)課程設(shè)置有待于創(chuàng)新和科學(xué)化;2)教學(xué)方法需要推陳出新,開(kāi)拓新思路;3)教學(xué)設(shè)施需要改進(jìn)和完善;4)需要加大對(duì)師資投入,加強(qiáng)對(duì)教師培訓(xùn)等.對(duì)于化學(xué)課程教學(xué)“重理論、輕實(shí)踐”的現(xiàn)狀[1],要適應(yīng)我國(guó)新形勢(shì)下國(guó)家對(duì)素質(zhì)教育的要求,就需要充分重視化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué),引入新的教學(xué)觀念,改革教學(xué)模式,更新教學(xué)內(nèi)容,以培養(yǎng)出理論扎實(shí),綜合實(shí)踐能力、工程意識(shí)、就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力強(qiáng)的優(yōu)秀畢業(yè)生,以適應(yīng)我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展對(duì)專業(yè)人才的需要.

1分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新型教學(xué)體系構(gòu)建

1.1改革分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程體系.為了培養(yǎng)應(yīng)用型、復(fù)合型、技能型的化學(xué)人才,必須加大化學(xué)實(shí)踐的教學(xué)力度,分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容應(yīng)推陳出新,教學(xué)內(nèi)容需在繼承已有核心專業(yè)課程內(nèi)容的基礎(chǔ)上,對(duì)課程體系進(jìn)行科學(xué)合理的改革與創(chuàng)新,引入新的教學(xué)內(nèi)容,改革教學(xué)方法,真正實(shí)現(xiàn)專業(yè)教育與素質(zhì)教育相結(jié)合,實(shí)踐教學(xué)與理論教學(xué)相結(jié)合,應(yīng)用型教學(xué)與基礎(chǔ)課程教學(xué)相結(jié)合[2].目前,分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)主要包括分析天平的稱量練習(xí)、酸堿滴定(或者絡(luò)合滴定、氧化還原滴定及沉淀滴定)中標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制和濃度的標(biāo)定等基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)操作,以及銨鹽中氮含量的測(cè)定、自來(lái)水中總硬度的測(cè)定、鐵礦石中鐵含量的測(cè)定等驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)方案預(yù)先已經(jīng)設(shè)計(jì)好,學(xué)生完全可以按照教材給定的步驟來(lái)進(jìn)行,無(wú)需深入思考即可以完成實(shí)驗(yàn),這就導(dǎo)致學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)原理了解得不透徹,理論課學(xué)習(xí)的內(nèi)容在實(shí)驗(yàn)中得不到充分運(yùn)用,實(shí)驗(yàn)方案及樣品預(yù)處理及分析測(cè)試方法了解不深入,綜合能力得不到真正鍛煉和提升.因此,有必要?jiǎng)?chuàng)新完善分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程體系,開(kāi)展階段性、漸進(jìn)式實(shí)驗(yàn)教學(xué).第一階段,開(kāi)展經(jīng)典的基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn),如分析天平的的使用、酸堿滴定練習(xí)、鉛鉍混合液中鉛鉍含量的連續(xù)滴定等,經(jīng)典的實(shí)驗(yàn)主要側(cè)重于儀器的使用方法,基本操作技能的鍛煉、原理的理解、分析的定量表達(dá)等,這些實(shí)驗(yàn)為同學(xué)們熟悉化學(xué)實(shí)驗(yàn)環(huán)境、建立實(shí)驗(yàn)室安全觀念、掌握實(shí)驗(yàn)基本操作打下基礎(chǔ);第二階段,開(kāi)展驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),在學(xué)習(xí)基本理論和基本操作的基礎(chǔ)上,通過(guò)對(duì)一些經(jīng)典的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)原理及過(guò)程的學(xué)習(xí)與實(shí)踐,提高理論知識(shí)的運(yùn)用能力和解決實(shí)際問(wèn)題的能力,學(xué)習(xí)解決問(wèn)題的方法;第三階段,開(kāi)展設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn).設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)即依據(jù)一定的原理、原則、規(guī)律等制定出具體實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵蟮姆椒?、步驟、手段、程序及注意事項(xiàng)等,并為此所做的實(shí)驗(yàn)[3],重點(diǎn)要體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)性與創(chuàng)新性,實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生自己查閱搜集資料,應(yīng)用所學(xué)理論進(jìn)行分析實(shí)驗(yàn)原理,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程、步驟,明確所用儀器、試劑及配制方法,并能按設(shè)計(jì)完成實(shí)驗(yàn),對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析.這對(duì)學(xué)生綜合能力要求較高,對(duì)教師的綜合能力要求也高,是真正能夠體現(xiàn)學(xué)生為主體,教師為指導(dǎo)的學(xué)習(xí)實(shí)踐過(guò)程.這個(gè)層次的實(shí)驗(yàn)在實(shí)踐中有一定的難度,可以與老師的科研實(shí)驗(yàn)相結(jié)合,如有的學(xué)校實(shí)行導(dǎo)師制,可結(jié)合導(dǎo)師制開(kāi)展設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn),也可以與畢業(yè)論文實(shí)驗(yàn)相結(jié)合,或?qū)iT(mén)設(shè)置開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目.1.2建立“學(xué)生為主體,教師為主導(dǎo)”的新的教學(xué)模式.傳統(tǒng)的分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程一般是:預(yù)習(xí),教師講解,學(xué)生實(shí)驗(yàn),學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告.學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的預(yù)習(xí)過(guò)程很大程度上會(huì)流于形式,甚至演變成學(xué)生抄襲報(bào)告.而理論講授內(nèi)容一般都比較詳細(xì),從試劑配制到藥品稱量、質(zhì)量計(jì)算,甚至包括計(jì)算結(jié)果的公式均一一給出,數(shù)據(jù)處理方法也做明確要求,因此,對(duì)于每一種類型的實(shí)驗(yàn),學(xué)生完成一個(gè)實(shí)驗(yàn)以后,對(duì)下一個(gè)實(shí)驗(yàn)基本都有了一種預(yù)見(jiàn)性,按著實(shí)驗(yàn)步驟一一完成就能獲得想要的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,或者實(shí)驗(yàn)結(jié)果與預(yù)期結(jié)果不一致,也不主動(dòng)做深入探討.更有甚者,學(xué)生們對(duì)不理想的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)擅自修改,以減小分析計(jì)算結(jié)果的誤差,以提高分?jǐn)?shù).學(xué)生沒(méi)有真正以“主體”的形式參與到實(shí)驗(yàn)中來(lái),其科學(xué)邏輯思維能力、創(chuàng)新能力得不到鍛煉和發(fā)揮,分析問(wèn)題解決問(wèn)題的方法沒(méi)有掌握,不能真正體會(huì)到學(xué)習(xí)及解決問(wèn)題的樂(lè)趣,體驗(yàn)不到實(shí)驗(yàn)科學(xué)的魅力所在,逐漸對(duì)實(shí)驗(yàn)失去興趣,或者僅僅當(dāng)作一項(xiàng)任務(wù)來(lái)完成.所以,分析化學(xué)實(shí)驗(yàn),要真正以教師為“主導(dǎo)”,學(xué)生為“主體”,從教學(xué)課程設(shè)計(jì),教學(xué)方法等方面入手,給學(xué)生創(chuàng)造性的發(fā)揮留有空間.如,實(shí)驗(yàn)課預(yù)習(xí),不應(yīng)該體現(xiàn)為簡(jiǎn)單的報(bào)告內(nèi)容的抄寫(xiě),而體現(xiàn)為關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)的提煉和條理化;理論講授部分,學(xué)生可以參與講解,即教師學(xué)生臨時(shí)調(diào)換位置,學(xué)生來(lái)講解實(shí)驗(yàn)的目的要求、原理、步驟、試劑配制方法等;實(shí)驗(yàn)過(guò)程中教師要嚴(yán)格要求操作準(zhǔn)確性,發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)中的問(wèn)題與學(xué)生討論解決,而不是直接告訴解決方案;實(shí)驗(yàn)報(bào)告的書(shū)寫(xiě)、數(shù)據(jù)的處理要規(guī)范,誤差分析及數(shù)據(jù)取舍方法等方面的強(qiáng)化與鍛煉等.同時(shí),新的教學(xué)手段和方法也應(yīng)該合理地應(yīng)用到分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中來(lái),計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)的普及為理論課教學(xué)和實(shí)驗(yàn)課教學(xué)提供了更加形象、生動(dòng)、直接的手段,這些新的教學(xué)方法應(yīng)該引入到分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中來(lái).目前分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)還主要停留在傳統(tǒng)授課手段上.分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)操作、儀器使用方法,一些相關(guān)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象等均可以制作成動(dòng)態(tài)影像演示給同學(xué)們看,同時(shí)方便引入新的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容.一些知識(shí)點(diǎn)也可以以“微課”的形式給學(xué)生講授[4],條件具備時(shí),也可以嘗試在分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)中植入慕課,提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力,增強(qiáng)師生、生生互動(dòng).1.3嚴(yán)格實(shí)驗(yàn)操作規(guī)范,培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)慕?、學(xué)態(tài)度.嚴(yán)格規(guī)范的實(shí)驗(yàn)過(guò)程、嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的實(shí)驗(yàn)作風(fēng)是學(xué)生養(yǎng)成良好學(xué)習(xí)習(xí)慣和提高科研素質(zhì)的重要條件,分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)恰恰是鍛煉學(xué)生這方面綜合素質(zhì)的課程.這個(gè)方面,教師的態(tài)度決定學(xué)生的態(tài)度,教師要求嚴(yán)格嚴(yán)謹(jǐn),學(xué)生就會(huì)比較認(rèn)真,學(xué)到的知識(shí)和技能就會(huì)越多,畢業(yè)學(xué)生的反饋信息也證明了這一點(diǎn).分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)中,經(jīng)常出現(xiàn)儀器操作不規(guī)范,甚至很隨意的情況,如移液管移取溶液最后一滴留在移液管中,滴定管讀數(shù)不準(zhǔn)確;滴定終點(diǎn)時(shí)滴定速度過(guò)快,終點(diǎn)變色控制不準(zhǔn)確,隨意挪動(dòng)天平或稱量試劑不關(guān)閉天平側(cè)門(mén)等,這與學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度和對(duì)分析實(shí)驗(yàn)操作的準(zhǔn)確性要求認(rèn)識(shí)不夠有關(guān)系,對(duì)誤差傳遞和“量”的認(rèn)識(shí)不足,同時(shí)也與老師的專業(yè)素質(zhì)和教學(xué)要求嚴(yán)格程度有關(guān).分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的主要內(nèi)容是定量分析,是嚴(yán)格要求“量”的過(guò)程,教師應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生在實(shí)踐操作中把“量”的觀念體現(xiàn)出來(lái),要嚴(yán)格確立“量”、“有效數(shù)字”、“誤差”的概念,明確誤差傳遞對(duì)分析結(jié)果的影響,這在分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)中有重要意義,是獲取準(zhǔn)確分析測(cè)試結(jié)果的保證[5-6].這就要對(duì)學(xué)生上課過(guò)程要嚴(yán)格要求,注意細(xì)節(jié),對(duì)儀器的洗滌、溶液的配制、移取、滴定、數(shù)據(jù)分析等每個(gè)環(huán)節(jié)都要嚴(yán)格把關(guān),糾正.1.4新觀念及新的思想引入分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué).化學(xué)實(shí)驗(yàn)是實(shí)踐操作過(guò)程,涉及利用能源(水、電、氣等)、材料(化學(xué)試劑、溶劑等)等各種資源,同時(shí)產(chǎn)生各種有毒有害的物質(zhì)(廢氣、廢液、固廢),在這個(gè)過(guò)程中倡導(dǎo)節(jié)約、環(huán)保的觀念、提倡綠色化學(xué)是必要的.當(dāng)前,綠色化學(xué)已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn),化學(xué)實(shí)驗(yàn)“綠色化”也是未來(lái)發(fā)展的必然趨勢(shì),而各種實(shí)驗(yàn)過(guò)程即是綠色化學(xué)實(shí)踐教育的良好契機(jī).綠色,意味著節(jié)約、無(wú)害、有效利用,所以,從簡(jiǎn)單的儀器洗滌著手,從節(jié)約實(shí)驗(yàn)用水開(kāi)始,對(duì)學(xué)生開(kāi)展綠色觀念教育,節(jié)約藥品,減少實(shí)驗(yàn)所用試劑溶液消耗,減少環(huán)境污染.實(shí)驗(yàn)中可以引導(dǎo)學(xué)生開(kāi)展一些有益嘗試,如一些有毒試劑的替代,即用無(wú)毒的試劑替代有毒試劑開(kāi)展實(shí)驗(yàn);用毒性小的實(shí)驗(yàn)取代試劑毒性大的實(shí)驗(yàn)(如鐵礦石中鐵含量的測(cè)定,用SnCl2-TiCl3聯(lián)合還原法替代Hg2Cl2還原法);如果條件允許,對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程做一些改進(jìn),如對(duì)NaS2O3溶液的標(biāo)定實(shí)驗(yàn),為了減少處理剩余K2Cr2O7的煩惱,可采用每個(gè)錐形瓶里稱量一份K2Cr2O7的方法,并且測(cè)定時(shí)適當(dāng)減少鐵礦石樣品的用量;硅酸鹽水泥中SiO2、Fe、Al、Ca、Mg的測(cè)定,可以嘗試將SiO2的測(cè)定與Fe、Al、Ca、Mg的測(cè)定相結(jié)合著進(jìn)行,即適當(dāng)稱量一定量的水泥樣品(如1.0000g),溶樣后過(guò)濾,洗滌,收集沉淀用于SiO2的測(cè)定,收集濾液用于Fe、Al、Ca、Mg的測(cè)定,這樣就減少一次水泥溶樣過(guò)程,也減少了HCl、HNO3和NH4Cl的用量.還可以倡導(dǎo)微量分析,推廣微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)[8],分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)廢液的合理處理(如將Cr(VI)轉(zhuǎn)化為Cr(III),再沉淀除1.5改進(jìn)考核方式,調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性嚴(yán)格考核方式對(duì)學(xué)生綜合素質(zhì)的提高和實(shí)驗(yàn)過(guò)程管理都有積極的促進(jìn)作用.工作實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明,過(guò)程性考核的方法有利于提高學(xué)生的積極性,并且比較科學(xué).即將分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)成績(jī)分成兩大部分:平時(shí)成績(jī)和期末成績(jī),平時(shí)成績(jī)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),總分值100分[7],考核比較詳細(xì);一些學(xué)校按預(yù)習(xí)報(bào)告、實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備、實(shí)驗(yàn)紀(jì)律、實(shí)驗(yàn)報(bào)告等分項(xiàng)給分值對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)過(guò)程進(jìn)行評(píng)價(jià),有的學(xué)校直接將實(shí)驗(yàn)過(guò)程考核分為實(shí)驗(yàn)操作和實(shí)驗(yàn)報(bào)告兩部分.全過(guò)程的考核方式無(wú)疑對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)和實(shí)驗(yàn)的態(tài)度、積極性和綜合能力的鍛煉發(fā)揮著重要作用.結(jié)合學(xué)期末實(shí)驗(yàn)操作考試和試卷筆試,最終將真實(shí)地體現(xiàn)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)課程的掌握情況,以及實(shí)踐操作能力的鍛煉情況.實(shí)際中應(yīng)結(jié)合本校實(shí)際情況,制定科學(xué)合理的考核方式,既要提高教學(xué)效果,又要提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性.

2結(jié)論

如果說(shuō)分析化學(xué)是科學(xué)技術(shù)的眼睛,發(fā)現(xiàn)問(wèn)題,并參與問(wèn)題的解決,那么分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)就是發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并解決問(wèn)題的根本方法,這足以體現(xiàn)分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)的重要性.在互聯(lián)網(wǎng)+的新形勢(shì)下,為滿足化學(xué)及相關(guān)專業(yè)專業(yè)素質(zhì)教育的要求,改革分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容,完善教學(xué)體系,創(chuàng)新教學(xué)方法是分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)獲得長(zhǎng)足發(fā)展的有效途徑,這是一個(gè)長(zhǎng)期的、綜合的過(guò)程.

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作者:程云環(huán) 滕井通 王巖玲 陳高禮 赫占軍 單位:淮北師范大學(xué)