材料学专业分析化学教学改革探讨*

陈钦慧，郑 瑛

(福建师范大学材料科学与工程学院，福建 福州 350007)



材料学专业分析化学教学改革探讨*

陈钦慧，郑 瑛

(福建师范大学材料科学与工程学院，福建 福州 350007)

针对材料学专业分析化学教学现状及其存在的问题，就课程安排、教学内容、教学方法以及实验教学等方面进行一系列的改革，紧紧围绕侧重于高分子基的材料学专业特点，探索适合专业特点的分析化学课程教学。将“化学分析”和“仪器分析”分成两个时间段讲授，建立复杂环境下材料结构剖析的案例库，组织学生自学和讨论，增加样品预处理的相关内容。多年的实践证明，教学改革获得了较好的效果。

材料学；分析化学；教学改革

分析化学是研究物质的化学组成、结构及其测定方法的一门学科[1-2]，是高等院校化学、化工、材料、医药、食品、环境等专业的一门基础课程[3]，它主要解决物质“有什么”、“有多少”、“啥结构”三个问题。人们利用分析化学相关知识，制定分析方法，获得物质的化学组成和结构信息，为生产和科研提供支撑，也作为决策和解决问题的依据。因此，分析化学是化学研究中最基础、最根本的一门学科，它也是材料学专业的一门基础学科。近年来，我们在课程安排、教学内容、教学方法手段以及实验教学等进行一系列的改革，以适应材料学工科专业的应用需求。

1 分析化学教学现状与存在的问题

分析化学包括“化学分析”和“仪器分析”两部分。目前，这门课程主要安排在一年级，此时，学生主要接受的是通识教育和专业基础教育，不能将分析化学的有关知识尤其是仪器分析方面的知识与专业需求联系起来。其次，化学分析以四大滴定为主，酸碱、络合、氧化还原、沉淀四种滴定方式均要在溶剂中进行，而高分子基材料一般都难以溶解，因此，样品的采集和前处理比滴定分析更为复杂多变。第三，受学时数紧张的限制，传统教学以教师讲授为主，缺少师生的双向互动，学生不易融入教学活动中。第四，我校的分析化学实验安排在化工学院进行，无论是化学分析还是仪器分析方面的实验，大多是在溶剂中进行分析测定，而难溶的高分子基材料如果按传统方式进行教学，难以引导学生将现代分析手段应用到材料学专业中。

2 材料学分析化学教学改革举措

2.1 依照课程模块设置，合理安排开课时间

将“化学分析”和“仪器分析”两部分内容分别安排在一下和三上两个时间段进行教学。化学分析和无机化学两门基础课程有许多重复的教学内容，例如，溶液的平衡理论，这样安排可以缩减相同或相近的内容，减少课程间重复的知识。三上学生已经接受了《高分子化学》和《高分子物理》等专业课程的教育，能理解高分子材料由结构单元组成分子链、再交联成体型结构、并在空间进行排列和堆砌形成超分子结构的特点，及其难溶、不易导电的特征。此时，讲授仪器分析就可以针对各种仪器对于样品的要求，引导学生寻找合适的手段解决高分子物质的组成、含量和结构分析，针对现代分析仪器在高分子材料中的具体应用进行有针对性的讲解。例如，利用高分子材料可熔可燃的特点，选择热重-红外联用、热裂解-气相-质谱联用等方法测试其化学结构，就能做到扬长避短，减少样品繁琐的前处理。通过这样的教学学生掌握了探索从高分子宏观物质到微观世界的手段，从而增强学习的兴趣。

2.2 结合材料学专业特点，优化课程教学内容

结合材料学专业特点，调整分析化学有关内容，将四大滴定联系起来讲授，即突出它们的各自应用，又体现四大滴定平衡原理和滴定方法的共性；即有对比性，又能保证课程内容的系统性。这可以解决分析化学学时紧张的问题，还能抽出时间讲授样品的采集和预处理等方面的相关内容。教学中深入详细地讲解各种与高分子材料滴定测试相关的案例，如聚丙烯接枝马来酸酐中酸酐含量的测定，使学生不仅更深刻理解滴定分析的方法和理论，还能让学生掌握分析测试前样品的采集与预处理方面的理论和技术，将抽象的内容具体化，与专业衔接，与生活贴近，激发学生的学习兴趣。非化学专业分析化学学时数均较少，为此，在讲授过程中删除材料学专业很少应用的知识(如化学定性分析)、与其它学科重复的知识(如氧化还原反应基础知识)及过时的理论知识，增加与材料学紧密相关的知识(如热分析)，并做到与传统教学内容相融合，使学生能将理论与材料学专业相联系，不仅仅获取经典的理论知识，还可以从材料学的角度理解物质的组成、含量和结构分析的方法，领会其在日常工作生活和科学研究中的应用。

2.3 改革教学方法和手段，提高课堂教学效果

课堂教学效果的评价，不仅要考查学生对所学知识掌握的真实程度，更重要的是全面评价学生灵活运用知识的能力、实际分析问题和解决问题的能力、创新能力等综合素质[4]。为此，我们调整课堂教学安排和教学方法，采取教师讲授、学生自学、课堂讨论等相结合，将分析化学基础知识与材料学专业相结合，使学生领会理论知识在专业学习中的应用。以例题、习题的方式体现材料学专业对分析化学的相关要求，通过对分析化学传统理论进行拓展，将各种分析手段应用于材料学专业，在不增加学生学习时数的基础上，增强学生查阅资料，自主学习的能力。此外，我们还建立了复杂环境下材料结构剖析的案例库。学生分成小组，通过查阅资料，应用所学的分析化学的基础知识设计解决方案。组织小型讨论会引导学生进行材料分析探索，引导学生综合考虑酸度、配位反应、氧化还原反应、沉淀反应等对于材料结构剖析的影响。组织学生根据自己选择的材料进行结构剖析，撰写分析报告并进行讨论，培养学生综合运用分析化学基础知识和材料学专业知识的能力以及灵活应对分析环境的能力。将乏味枯燥的分析化学理论讲授与千变万化的材料结构剖析联系起来，建立一套适合工科专业基础教程的分析化学教案。建成利用分析化学进行材料结构剖析的

案例库，采用学生讲、教师听的“反转课堂”模式，激发学生的学习兴趣和自主学习的热情，使学生更好地学习与掌握分析化学基本知识和基本原理，并运用相关基础知识在本专业中进行“举一反三”的学习、工作和科研创新活动。培养学生在将来学习、工作和科研活动中的创新精神和探索能力，培养与时俱进、高综合素质的工科专业技术人才。

2.4 紧密联系学生专业，改革实验教学

高分子材料大多难以溶解、难以分散、难以提纯，传统实验教材中纯物质的分析测定方法在材料学专业中难以直接应用。在实验教学中，我们根据高分子材料的特性，重点让学生实践固态物质或复杂体系样品的分析测定方法。以红外分光光度分析(IR)实验为例，IR分析最常用的方法是溴化钾压片法，但是高分子材料基本上不能分散到溴化钾中，这种方法在学生将来的生产和科研实践中使用率很低。为此，我们将实验教学的重心转移到漫反射方法和薄膜法。其次，高分子材料各组分分离提纯十分困难，我们在实验教学过程中会教育学生灵活运用所学知识，虽然教科书上IR分析要求待测组分是纯物质，但现代计算机强大的计算功能为IR软件提供了差减法，那么就可以利用差减法从复杂的高分子材料样品中剥离出待测组分的红外谱图。这样的实验教学可以让学生领会现代分析仪器在材料生产和研究中的强大功能，从而调动学生学习分析化学课程的热情。

3 结 论

分析化学教学改革提高了材料学专业学生的学习效果。调整开课时间、优化课程教学内容、改革教学方法与手段、改革实验教学等能激发学生学习分析化学的兴趣和热情，也能调动他们学习的主动性和积极性。分析化学是随着科学技术的发展而发展的，其发展过程融合了不同专业的需求，因此，结合各专业的特点进行分析化学教学改革是一个不断探索的过程。在今后的教学过程中，我们将进一步丰富高分子材料剖析案例库，更新教育观念，改进教学方法，提高教学水平，为材料学专业分析化学教学提供新方法，甚或为工科专业分析化学教学提供借鉴。

[1] 武汉大学.分析化学.5版[M].北京:高等教育出版社,2006:1.

[2] 华东理工大学,四川大学.分析化学.6版[M].北京:高等教育出版社,2009:1.

[3] 曹丽伟.非化学专业《分析化学》课程教学改革探讨[J].广州化工,2014,42(12):243-244.

[4] 刘斌.轻化工程专业分析化学教学改革探讨[J].广州化工,2012,40(11):226-227,241.

Discussion on Reform of Analytical Chemistry Teaching for Materials Science Majors*

CHENQin-hui,ZHENGYing

(College of Material Science and Engineering, Fujian Normal University, Fujian Fuzhou 350007, China)

Against the current situation and the problems of Analytical Chemistry teaching for Materials Science majors, based on the properties of polymer materials, a series of reform measures about course arrangement, course contents, teaching methods and experiment teaching were proposed.A useful project fitting the feature of materials science majors was carried out, for example, the teaching of chemical analysis and instrumental analysis in different time, the establishment of case based on material structure analysis in complex environment, the interaction between teachers and students, the increase of the content of sample pretreatment.The practice showed that the teaching reform achieved good results.

materials; Analytical Chemistry; teaching reform

福建师范大学教学改革研究项目资助(No: I201502021)。

G642.0

A

1001-9677(2016)019-0186-02