姚 武
(黄山学院化学化工学院,安徽 黄山 245041)
分析化学是研究物质化学组成的表征和测量的科学,是地方高校化学化工、环境、医药、农林、生命、材料等相关专业的一门重要基础课程,对培养符合产业界和社会需要的各类专门人才,特别是职业化学分析人才,起着非常重要的作用。随着各相关学科技术的迅猛发展,分析化学的内容越来越丰富,应用领域也越来越广泛。目前,各地方高校都在积极进行分析化学教学内容改革的研究和探索,其总体发展方向是强化学生实际分析岗位应用能力和创新能力的培养。而这些教学改革也还没有对教学内容进行深层次的改革,还是太注重理论、学术研究需要,总是舍不得淡化分析化学学科理论的系统推导,没有充分考虑产业界的化学分析岗位要求,所以并不能完全满足国内外产业界对分析化学人才的要求。所以必须从分析化学学科的发展实际、产业界对分析化学人才的能力要求实际和地方高校的应用型办学定位实际等几个方面来重新审视和改革地方高校分析化学课程的教学内容。
分析化学课程教学内容主要包括化学分析、仪器分析和波谱分析3个部分以及相应的实验教学内容,分3个学期开课。前两个部分一般是必修课程,侧重于定量分析,波谱分析一般是选修课程,侧重于结构分析。化学分析部分主要包括误差与数据处理、酸碱滴定、配位滴定、氧化还原滴定、沉淀滴定、重量分析法和吸光光度法,另外有些教材和大纲还包括了少量的分析化学中常用的分离和富集方法、定量分析的一般步骤等内容。仪器分析部分主要包括光学分析(紫外可见光谱、分子发光光谱、原子发射和原子吸收光谱、原子荧光光谱等)、电化学分析(电位分析法、极谱分析法、电解与库伦分析法等)、色谱分析(气相色谱法、高效液相色谱法等)3个部分,有些还包括了红外光谱、核磁共振波谱和质谱等基础知识内容。波谱分析部分主要包括了紫外可见光谱、红外光谱、核磁共振波谱和质谱等。相应实验课程教学内容还主要是开设简单重复、验证性、只局限于分析技术本身的实验项目,较少开设综合性实验,基本没有设置与产业单位实际分析岗位要求相符合、从起始采样到最终结果报告等内容非常完整的实验项目。[1-9]
可以看出,现行的教学内容还是太注重学术和技术研究的需要,缺少对整个分析过程的全面介绍和评价,特别是没有充分考虑产业界和就业岗位对分析化学人才知识和能力的实际需求,对产业界分析应用中的重要概念和过程介绍得太少,包括政策法规、标准要求、样品采集、样品制备、方法选择和整个质量控制和质量保证过程 (包括项目说明、方法适用性、样品标记、档案记录和溯源查证等)。所以也就不能很好地满足产业界对分析化学人才的要求,绝大部分学生毕业进入就业单位后还要经过较长时间的岗位培训期,才能真正独立开展工作。
分析化学学科的发展已经经过化学分析、仪器分析发展到现在的现代分析化学时代。在相关学科发展的基础上,分析化学已发展形成了自动化分析技术、过程控制联用技术、传感器、专家系统、无损分析技术等。分析测试范围也已从常量微量到单分子分析、从组成到形态分析、从总体到微区表面分析及逐层分析、从宏观组成到微观结构分析、从静态分析到快速反应追踪分析、从破坏试样到无损分析、从离线到在线分析等。
由于各产业单位分析实验条件的改善,仪器分析方法已经非常普及,仪器分析技术已经不是仅仅局限于尖端领域,也已不属于非常昂贵的分析方法,而是已经成为产业界普遍使用的分析测试手段,在各行各业的生产和社会服务中起到了非常重要的作用。所以应该改变以往以化学分析方法为主要教学内容,转变为以仪器分析技术为主要教学内容,改变化学分析实验内容占较多,仪器分析和波谱分析实验较少,或基本不开设波谱分析实验的现状,在有限的教学时数内让学生充分了解和掌握现代分析化学的理论和方法,从而跟上科学技术发展和产业界生产实际对化学分析人才的要求。
没有适当的具有法律效力的分析检测证书,任何产品都无法在市场中进行销售,可见,化学分析人才对相关产业单位的重要性。产业界对化学分析人才的实际要求是什么呢?简单地说,就是能够独立、完整、准确地完成一个具体的分析任务,并对实际生产过程提出正确的判断和采取有效的措施。具体地说,应该包括这样几个方面:1.熟悉国际国内相关的政策法规和技术标准,要有国际化的眼光和法规标准意识,熟悉样品的整个分析过程和每个步骤当中有关的重点内容,包括从采样、样品制备、测量、数据处理到正确报告分析结果等全过程;2.能够确定分析过程中误差产生的不同类型和可能的来源,并为降低误差提出建设性的预防措施;3.为获得科学的分析结果,保证分析数据质量,能够掌握要采取的必要措施;4.为了保证分析质量,懂得如何有效使用某些专业术语;5.当某种分析方法确定后,知道如何准确记录重要的测量参数;6.掌握各种规章制度对工业分析测试的影响,熟悉对分析结果进行审计、鉴定和质量保证的操作程序;7.理解工业分析过程中质量管理规范的基本原理;8.有能力提高自己的自我学习和研究水平等等。这实际上也就要求,通过分析化学课程学习,学生能够直接或通过最短时间的过度,就能胜任产业界的化学分析工作,具有很好的就业能力和实际工作能力。
学生的就业能力、实际工作能力,要与产业界对分析化学人才的要求,与地方高校地方性应用型的办学定位完全统一。现阶段,国内高校的办学水平和办学方向不完全相同,也只有不完全相同,才能发挥各自优势,为社会培养不同层次、不同需要的人才。对于地方高校,主要的办学定位是地方性、应用型和教学型,这就需要学校的办学方向、办学内容和教学方式都要注重与产业界和社会的联系,与现阶段的实际需要相结合。所以,这也使得在分析化学课程的教学内容设置中要充分考虑产业界对分析化学人才的具体要求。
重新改革设置分析化学课程教学内容,总体上还是包括化学分析、仪器分析和波谱分析3大部分,但要改革具体的教学内容和侧重点;改革相应实验课程的教学内容,增加与产业单位实际分析岗位工作内容一致的实验项目;增加分析化学课程的顶岗实习实训教学环节;进行产业单位相关分析岗位职业资格的培训和鉴定。
改革设计分析化学课程的理论教学内容。现行化学分析部分的主要内容是基于4大平衡的滴定分析原理和方法,其中原理部分内容与先行无机化学课程相关部分内容有很大程度的重复,浪费了教学课时,也影响了学生学习的积极性。所以把该原理部分教学内容进行缩减,重点介绍滴定分析和重量分析的具体应用。同时增加样品定量分析的一般步骤、样品采集、分析样品制备、样品的分离和富集、分析数据的统计分析、分析结果的报告和质量保证,以及产业单位分析岗位的法规标准等方面的内容,而且增大这几部分内容在该部分所占的比例。
仪器分析部分主要介绍光学分析(紫外可见分光光度、分子发光分光光度、原子发射和原子吸收分光光度、原子荧光分光光度等)、电化学分析(电位分析法、极谱分析法等)和色谱分析(气相色谱法、高效液相色谱法等),其中,光学分析和色谱分析内容占较大的比例。对红外光谱分析、热分析和自动分析进行简单介绍。这样的教学内容基本符合国内产业界的生产条件和实际要求,使学生就业时就具备必需的知识和能力,从而提高他们的就业能力。
波谱分析部分仍作为选修内容,主要包括了红外光谱分析、核磁共振波谱分析和质谱分析等。虽然说波谱分析的主要目的是进行结构分析,而且主要以纯有机物作为分析对象,但它的基本原理和技术手段还是仪器分析,所以仍然属于分析化学范畴。该部分内容的教学对提高学生的工作和研究能力具有直接的作用。
改革设计分析化学相应实验课程的教学内容。重点是增加与产业单位实际分析岗位工作内容接近或一致的实验项目,从起始采样到最终报告结果,内容非常完整,根据任务内容确定实验课时。把原本零碎的实验时间整合成整段的实验时间,把原本要求个人独立完成改革成小组形式完成,把原本只进行分析技术训练改革成岗位综合分析能力训练,把分析技术训练融入岗位综合分析能力训练之中,增强工作中学生之间的既合作又竞争的意识和能力。
改革设计分析化学课程实习实训的教学内容。利用寒暑假的小学期,设置分析化学课程实习实训的教学内容。利用学校和社会相关企事业和产业单位建立的产学研合作基地、实习就业基地、人才培养创新基地等,建立分析化学课程的实训基地。建立实训基地的行政事业单位主要包括产品质量检验所、食品药品检验所、环境监测站、地质勘探所、出入境检验检疫局、卫生防疫站等,建立实训基地的企业单位主要包括相应的化学化工、制药、食品、环境、材料等相关行业。实训教学内容主要就是在实训单位进行顶岗实习,参与实训单位化学分析岗位的工作,根据岗位的实际工作内容,进行完整、准确、有效的训练。
在分析化学系列课程的教学中增加化学分析相关岗位的就业资格培训和资格鉴定内容。对那些准备以后从事化学分析相关岗位工作的学生,根据自愿原则,安排化学分析相关工种的职业资格培训和资格鉴定。通过这样的培训和鉴定,一方面进一步巩固和强化了学生有关化学分析知识和实际化学分析工作能力,一方面也为学生毕业时在化学分析岗位的就业提供了职业资格,满足产业单位对化学分析人才的需求。
近两年来,在黄山学院相关专业实施了分析化学课程教学内容改革与实践,教师教学理念、课程教学效果、人才培养质量等方面都有不同程度的提高,为校内外其它相关课程的改革提供了参考和借鉴。
1.担任分析化学课程教师的教学理念得到了改变和提升。黄山学院是典型的地方性、应用型高校,培养的学生主要是面向社会产业单位实际生产、管理岗位就业,所以需要培养学生的实际操作能力和相应的理论水平。通过这次改革和实践,担任分析化学课程的老师都充分认识到了产业单位相关化学分析岗位对我们培养学生的质量要求,认识到要以这样的实际要求来培养我们的学生,来选定和安排分析化学课程的教学内容,使得我们培养的学生毕业时就能真实就业、直接上岗、持续发展,在实际的教学过程中都能主动接受、安排、创新分析化学课程教学内容,教学理念和教学积极性得到了很大的提高。
2.分析化学课程的教学效果得到了显著提高。通过对学生进行产业单位相关化学分析岗位群人才能力要求和发展前景的介绍,提高了学生学习分析化学课程的积极性和主动性,通过分析化学课程教学内容体系的改革和实践提高了学生的学习效果,包括学习成绩、实践技能、就业能力等。
3.人才培养质量得到提高,促进了毕业生在相关岗位的就业。近两年黄山学院制药工程、化学工程、应用化学、环境工程、食品工程等专业两届毕业生的初次就业率都维持在较高的水平,其中有相当部分毕业生在相关产业单位的质量控制和化学分析岗位就业,成为职业化学分析人才,比如产品质量监督检验所、食品药品检验所、进出口检验检疫局等事业单位,专门从事对外化学分析和检验工作的服务公司,化工、制药、食品、环保等企业单位的质控部门等等。
当前社会上各行政事业和产业单位迫切需求各方面的化学分析人才,包括人才数量和人才质量两个方面的需要。而现阶段我国本科教育的专业设置中还没有专门的分析化学专业,所需的化学分析人才基本是在其它相关专业人才的培养中细分出来,所以把地方性、应用型作为办学定位的地方高校更要在满足这样的社会需求中做出努力,充分体现了各相关专业课程体系中分析化学系列课程在人才培养中的重要地位,也体现出了分析化学课程教学内容改革的重要性。黄山学院分析化学系列课程教学内容的改革为校内外其它相关课程的教学改革提供了参考和借鉴的价值。
[1]华东理工大学分析化学教研组,四川大学工科化学基础课程教学基地.分析化学(第六版)[M].北京:高等教育出版社,2009.
[2]武汉大学.分析化学(第五版)[M].北京:高等教育出版社,2006.
[3]华中师范大学,陕西师范大学,东北师范大学.分析化学(第三版)[M].北京:高等教育出版社,2001.
[4]武汉大学.分析化学实验(第四版)[M].北京:高等教育出版社,2001.
[5]刘志广.仪器分析[M].北京:高等教育出版社,2007.
[6]朱明华.仪器分析(第三版)[M].北京:高等教育出版社,2000.
[7]武汉大学.仪器分析[M].北京:高等教育出版社,2001.
[8]苏克曼,张济新.仪器分析实验(第二版)[M].北京:高等教育出版社,2005.
[9]孟令芝,龚淑玲,何永炳.有机波谱分析(第三版)[M].武汉:武汉大学出版社,2009.