在分析化学实验教学中开设设计性实验的探索与实践

杨 琴，黄荣增

（湖北中医药大学，湖北 武汉 430065）

分析化学的教学分为理论教学和实验教学两个部分，这两个部分相辅相成，缺一不可[1]。目前，分析化学实验教学还是以验证性实验为主[2]。验证性实验按照一种固定的模式进行，学生根据实验教材上的实验方法和步骤完成实验，从而对已有定理或规律加以验证。但这种实验模式会使学生对书本产生很强的依赖性，不利于培养学生独立思考和独立动手实践的能力，不符合目前高等教育培养创新型、科研型人才的要求[3]。因此，有必要下功夫进行实验教学改革，逐步开设设计性实验。

我校在分析化学实验教学改革方面进行了大量探索和实践，实践证明：分析化学设计性实验能有效提高学生的学习兴趣、分析和解决实际问题的能力等，并且能促进教学质量的提高。本文主要结合我校实际情况谈谈设计性实验的开设。

1 设计性实验的目的和意义

什么是设计性实验？有学者指出：设计性实验是一种介于基本教学实验和实际科学研究之间的、较高层次的、类似科研的实验训练[4]。它的核心是以学生为本，让学生独立完成实验前期设计、中期操作及后期总结的全过程，充分调动学生的主观能动性。学生独立选题，针对某一实验题目或实验要求，通过图书馆、数据库等多种方式查阅文献资料，并在查阅大量文献资料的基础之上写出实验综述。综述内容包括实验原理、实验方案、测量条件、实验方法和步骤，如何观察和记录实验现象和数据，如何解决实验过程中发现的种种问题，如何对实验结果进行分析和研究等，它使学生在实验过程中变被动为主动，从而达到培养创新型、科研型人才的要求。

2 我校设计性实验的内容与安排

2.1 选题

选题的首要原则是根据教学大纲、学科发展的现状与趋势、现有的实验条件以及学生掌握基本操作技能和基本理论知识的程度为基础选题，选题既要有一定的创新性又必须兼有教学的必要性和实验的可行性。我校药物分析教研室以此为指导思想，最初的选题是“分光光度法测定水样中铁含量的条件实验”，后来考虑到我院专业以中药学及药学为主，改为“分光光度法测定新血宝胶囊中铁含量的条件实验”，最后因增加了实验内容，将选题改为“分光光度法测定新血宝胶囊中铁的含量”。这一选题涵盖多个大纲要求掌握的基础理论知识，如药品的称量、溶液的配制、紫外可见分光光度法的原理、分光光度计的操作及性能检测、定量条件的选择及方法学考察等，具有教学的必要性、实验的可行性和一定的创新性。

2.2 实验的前期准备

实验前，教师在课堂上首先讲授实验的目的及要求，并举例讲述如何建立定量方法；接着要求每名学生根据选题到图书馆或通过数据库查阅相关文献资料，独立完成文献综述；然后进行实验分组，分组非常重要，要考虑学生水平的差异，尽量使组间水平差异较小。各实验小组集体讨论并参考相关文献，根据所学习的理论知识和实验基本操作技术方法，设计好小组实验方案，由各小组组长上交实验方案并汇报本组实验前期准备情况，实验方案经由带教教师批阅后方可执行。如果实验方案设计不合格，要求按照教师批示重新设计。

2.3 正式实验

学生在规定的时间段进入实验室，按照设计的实验方案分步完成实验。指导教师在整个实验期间一般不做任何提示，但需要重点关注以下几个方面：（1）实验操作的规范性；（2）注意实验中的安全性；（3）试剂和药品的配制、取用的正确方法；（4）紫外可见分光光度计等设备的正确使用；（5）实验废弃物的无害化处理；（6）实验结束后清理实验台面和打扫实验室卫生，做好实验仪器的检查和使用记录，关闭仪器及水电开关。

2.4 设计性实验的结果及考核评分

学生完成了设计性实验之后，指导教师会引导学生根据实验现象和结果整理实验数据，分析实验数据及结果，总结实验过程，讨论影响实验的因素，书写完整的实验报告。报告的内容分为3个部分：（1）文献综述；（2）实验方案；（3）正式实验（按照科研论文的格式和要求书写）。实验成绩的评分方法如下：（1）文献综述书写是否规范，能否反映该领域的研究现状，分值占10%；（2）设计方案是否合理，有无创新性，分值占30%；（3）实验操作是否熟练规范，观察与记录的实验结果是否准确可靠，分值占30%；（4）实验报告的论点是否突出，条理是否清楚，文字是否精练，分析讨论是否科学，逻辑推理是否准确，结论是否恰当、合理，参考文献格式是否规范等，分值占30%。

3 设计性实验教学的评价

设计性实验教学的评价侧重考查学生是否通过这一教学过程开发了智力和提升了能力，重点放在设计思路、实验操作能力、综合应用理论知识解释实验问题的能力等方面的考查上。我们对近3年开设设计性实验班级的学生进行了问卷调查，经统计分析，总结其作用和意义主要表现在以下几个方面。

（1）有利于培养学生综合应用知识和动手的能力。97%的学生赞同此观点，只有3%的学生持否定态度。

（2）有利于锻炼学生的科研能力，即提出问题、分析问题、解决问题的科研能力。96%的学生赞同此观点，他们认为在本科实习阶段，积极主动查阅相关文献资料、提出合理化的实验方案是进行毕业科研实习的前提，是保证科研实习的根本所在；1%的学生持否定态度；3%的学生认为“不好说”。

（3）有利于激发学生学习的兴趣和主动性。95%的学生赞同此观点，他们认为通过查阅国内外有影响力的期刊，可以开阔眼界，了解本专业、本学科最新的科研动态，激发对本学科科研的兴趣；2%的学生持否定态度；3%的学生认为“不好说”。

（4）通过设计性实验的开展，提高了我校分析化学的整体教学质量。96%的学生赞同此观点，他们认为开设设计性实验不仅对学生要求高，而且对教师要求更高，没有专业水平高、综合素质好、教学能力强的教师队伍，就无法很好地开展设计性实验教学，也就无法保证教学质量；2%的学生持否定态度；2%的学生认为“不好说”。

[1]范杰.化学实验论[M].太原：山西科学技术出版社, 2001.

[2]张静.设计性实验教学在基础化学中的作用[J].经营管理者，2010（20）：391.

[3]李剑敏, 张斌, 何志军，等. 设计性、综合性实验在医学大专院校药理学教学中的应用调查研究[J].卫生职业教育，2013，31（2）：135-136.

[4]杨慧.设计性实验的探析[J].科技信息，2009（23）：500.■