分析化学分阶段、多层次开放实验的研究

张 静 张犁黎 吴 昊

摘要:开放式实验的教学模式是分析化学实验课程改革的一条有效途径,被各高校普遍认可。但由于过分追求开放,忽视基础训练,普遍出现了学生基础不牢、操作不过关、创新能力培养达不到效果等问题。我们认为将验证实验与开放式实验两种教学模式相结合,分阶段、多层次的实施开放式教学,能使学生在具有良好的基础的同时,培养出解决实际问题和科研创新的能力。同时提出了分阶段、多层次开放实验的实施方案。

关键词:分析化学实验;开放式实验;阶段

中图分类号:G420文献标志码:A 文章编号:1002—2589(2009)26—0201—02

分析化学是化学、化工、生物、医药、食品、环保等众多专业的主干基础课,也是一门以实验为主的课程[1]。分析化学实验作为分析化学课程的有机组成部分,为各高校教学管理者所重视。近年来,社会的发展要求分析化学实验要以实践性和应用性为主要方向,因此课程的教学模式逐渐由以验证型实验为主向开放式实验转变。在这一过程中,很多高校拘泥于形式,过分追求开放,忽视基础训练,普遍出现了学生基础不牢、操作不过关、创新能力培养达不到效果等问题。我们在实践中总结教训,积极探索,尝试走一条分阶段、多层次开放实验教学的新路。

1.分析化学实验课程体系的现状

过去分析化学实验课程主要以验证型实验为主,只是作为理论课的延伸。但是随着社会的发展进步,社会对人才的需求逐渐发生改变,旧有教学模式的缺点显现出来。由于前期理论学习以课堂讲述、灌输式为主,技能训练和验证实验多以“照方抓药”的形式进行,导致学生缺乏热情,厌学心理普遍存在[2]。同时,旧的实验模式过分注重理论的验证和现象的重现,对学生的创新意识和研究解决问题的能力培养不足。这使得学生只会照本宣科,遇到实际问题或者综合性问题就无从下手。

近几年来,国内绝大多数高校注意到了这一问题,加强了教学改革的力度,分析化学实验开始向设计型实验和开放式实验的模式发展。甚至很多学校将分析化学实验课程全部设置为开放式的教学模式。但是,创新意识的培育是一项繁重艰巨的系统工程。必须依靠学生自身在实践中去发现自身的创新潜力,并在应对各种复杂的、有挑战性的问题解决中逐步提升和完善自己的创新意识和能力[3]。如果过分地放手让学生自己去摸着石头过河,会使学生基本操作技能不过关,同时分析化学实验教学的管理也会出现问题。学生实验进度参差不齐,部分对实验不感兴趣的学生趁机偷懒,而且,开放式实验的考核评价比较困难,很难客观正确地反映学生的真实能力,具体操作起来也比较麻烦。因此有部分院校更愿意走过去的老路而放弃改革。

实践的检验证明,以验证型实验为主的教学模式确实无法适应时代的发展和社会的需求,但并不是一无是处,在基本技能的训练和理论知识的加深理解方面还有其可取之处。而开放式实验的教学模式有利于激发学生积极性,培养创新精神和分析、解决问题的能力,能够培养出更适合社会需求的人才,但是完全的开放式实验模式也存在一定的弊端。我们的思路是将验证型实验与开放式实验两种教学模式相结合,分阶段、多层次的实施开放式教学。只有这样,才能使学生在具有良好的操作技能基础的同时,进一步培养出解决实际问题和科研创新的能力,更好地适应社会,在就业求职过程中大展拳脚。

2.分阶段、多层次开放实验的思路

针对以上所述的问题,我们把分析化学实验课程体系分成四个阶段,即技能型、验证型、综合设计型实验阶段以及实验考核阶段[4]。前两阶段的教育功能主要集中在基本技能的训练和经典实验的演练,具备开放特征的综合设计性实验阶段(第三、四阶段)着重综合素质的培养和创新意识的训练。

第一阶段:做好技能型实验,打下扎实的基础

分析化学实验中技能型实验主要包括分析天平的使用,移液管、容量瓶等的校准,滴定分析基本操作等。这一部分实验应严格按照操作步骤要求学生一步一步认真去做,实验老师仔细观察学生的具体操作,对不规范的操作及时予以纠正,使学生得到严格的实验技能训练。针对学生不认真观察教师演示的问题,我们在做每个新实验时,让1～2名同学参与演示一些实验危险性小但容易出错的实验。实验结束后让学生自己相互评价,必要时进行录像回放。这种变教师演示为学生演示的方式,使学生对自己所犯的低级错误印象极为深刻。大大提高学习效率的同时也降低试剂和仪器的损耗。

第二阶段:改革验证型实验,实际问题激发学生兴趣

我们在教学中发现,学生对一些贴近生活的实验表现出浓厚的兴趣。根据学生的这一特点,我们将原有的四大滴定方法和pH计、分光光度计等验证型实验,改成了一些与日常生活密切相关,同时又符合分析化学特点的实验。例如:“食醋中总酸含量的测定”;“水果中Vc含量的测定”;“自来水硬度测试——水中钙镁离子含量的测定”;“牙膏中微量氟的测定”等等。实践证明,学生对这些实验积极性很高,非常投入,取得了很好的效果。

第三阶段:加入设计型实验,分层次开放式实验教学

在技能型和验证型实验的基础上,我们提高实验开放的层次,开设一定量的设计型实验,这一阶段是培养学生创造性思维和手、眼、脑并用能力的关键。此阶段实验的设计思想是将单纯的实验技能训练变更为“技能训练+实际问题解决+小课题研究”三位一体综合设计型实验[3],将理论知识点与实验内容、研究内容结合。具体的做法是在分析对象、测定方法、测定目标三个方面只规定其中任意一个,另外两个留给学生进行设计。

在实际教学中,我们可以提出一些贴近现实生活的实验研究题目。例如:“虾米中钙元素的提取及含量测定”、“胃舒平有效成份测定及样品预处理过程组分损失研究”、“铁矿石中全铁含量的测定及磷酸作用研究”等等。设计研究部分的增加,也增多了实验技能的训练机会,使学生深切感受到技能水平是研究结论可靠与否的前提条件,从而促使其提高实验技能的内在需求自觉提升。同时,有理论课的铺垫,对于这样的局部开放研究,完全不超出学生的能力范围。

在学生能够适应部分开放式的实验之后,还可以选择一个或几个具有社会实践意义的较大型课题,适当开设一部分培养综合实践能力的拓展性实验。在样品选择、测定项目、测定方法等方面实现高层次的完全开放,并对分析结果的运算处理、准确度和精密度严格要求。最后将研究结果向全体同学公开。例如根据我们的地方特色,可以开设拓展性实验“辽阳地区地下矿泉水质量调查——水中微量元素含量的测定”。对学生综合能力的整体提升起到了较大的作用。

第四阶段:实验考核,检验学生的综合能力

开放式实验的考核具有多元化、动态化和个性化等特点。因此在制定考核办法时,应该综合考虑设计方案的可行性和创新性,实验操作的准确性,结果的准确度、精密度,报告完成情况等因素。我们对实验过程的考核主要有四个方面:(1)能否按方案准备实验材料并按步骤进行实验;(2)能否安全、规范地完成实验操作。(3)能否及时、完整记录数据和实验现象;(4)能否获得是否与设计方案的理论相一致的结果,是否存在较大的实验误差。

参考文献:

[1]俞汝勤,梁逸曾.分析化学教学的发展[J].大学化学.2000,15(1):1-4.

[2]四川大学化工学院,浙江大学化学系.分析化学实验[M].高等教育出版社.北京:2003.

[3]黄都,卢昕,于青.分析化学程序性开放实验的课程设计与实践[J].高教论坛.2009,(3):30~32.

[4]王英华,魏士刚,程新民等.分析化学实验课程的改革与实践[J].大学化学,2006,21(4):22-24.

Research on Open Experimental Teaching in Different Phases and Layers

in Analytical Chemistry

ZHANG JingZHANG LiliWU Hao

(School of PetroChemical, Shenyang University of TechnologyLiaoyang, Liaoning111003)

Abstract: Open experimental teaching is an effective method of innovation of analytical chemistry experiment which recognized by most university. But excessive opening and neglectful grounding made students grounding unstably, operation unskillfully and teaching effect unreached. We combine confirmatory experiment with open experiment. opening experimental teaching in different phases and layers. In this method, we could cultivate students' well-grounding and the capability of solving practical problems and scientific research. we brought forward the projects of open experimental teaching in different phases and layers.

Key words: analytical chemistry experiment; open experimental; phase

(责任编辑/王丽君)