提高分析化学实验课程教学效果的几点措施

张　坤，徐　静，宋少芳，汪建民，尹延斌

(山东农业大学　化学与材料科学学院，泰安　271018)



提高分析化学实验课程教学效果的几点措施

张坤，徐静，宋少芳，汪建民，尹延斌

(山东农业大学化学与材料科学学院，泰安271018)

摘要为提高分析化学实验课程教学效果，在教学过程中增设了“绪论课”，确立了实验预试制度，进行分阶段、分层次的教学，利用开放实验室让学生在课余时间独立开展实验探索，引入基本操作技能考核，改革措施贯穿了整个教学过程的始终。实践证明改革措施弥补了传统实验教学的不足，取得了较好的教学效果。

关键词分析化学实验；实验教学；教学效果

分析化学实验课是大学化学专业及有关专业本科生的重要基础课程之一。该课程的基本任务是通过学习加深对分析化学基础理论、基本知识的理解，掌握分析化学实验技能和基本操作，提高观察、分析和解决问题的能力，培养学生严谨的工作作风和实事求是的科学态度，树立严格的“量”的概念，为学习后继课程及未来的科学研究及实际工作打下良好的基础[1]。通过多年来的教学实践，我们发现传统按部就班式的实验教学模式存在着一些弊端，不利于学生实践动手能力、科学思维能力的培养和“量”的概念的树立。为了提高该实验课程教学效果，我们针对教学过程中存在的不足采取了相应改进措施，进行了探索性改革。从课前准备工作到教学内容的补充调整、从教学方式方法到考核制度，改革措施贯穿了整个教学过程的始终。实践证明，改革措施弥补了传统实验教学的不足，取得了较好的教学效果。

1提高教学效果的有效措施

1.1发挥实验“绪论课”作用，引导学生上好实验课程

分析化学理论课程前几个学时讲述内容是分析化学概论，没有涉及具体分析方法的教学，而且理论课程教学侧重于基础理论的讲解，没有突出分析测试过程中“量”的概念，大多数学生还搞不清楚哪些“量”必须是准确的，哪些“量”可以是粗略的，也搞不清楚如何来确保“量”的准确性。此阶段若组织安排学生进行具体分析测试实验，学生只能是“照方抓药”，无法抓住分析化学实验课程的特点，不能充分理解实验内容和要求。因此，在分析化学实验教学过程中，我们将第一次实验课改为组织学生上实验课程的“绪论课”，围绕实验课程要求、实验室基本常识、试剂的分类及取用方法、滴定方式的分类、常用分析仪器及基本操作、实验数据的记录计算与精密度评价、虚拟化学实验等几个方面进行讲述，其目的是让学生对于分析化学实验有一个总体的认识和了解，增加学生的实验基础知识。通过观摩定量分析实验中常用的仪器和滴定分析的基本操作，为实验基本技能训练做准备。教会学生如何正确记录、处理和评价实验数据，以保证实验结果准确可靠，树立起“量”的概念，为后续实验打下良好的基础。该课的设置虽然增加了任课教师的工作量，但对于保证后续实验教学的顺利进行，弥补理论课授课内容的知识欠缺，帮助学生树立“量”的概念起到了积极效果。

1.2教学方法“与时俱进”

传统的实验教学过程，教师习惯于通过详细讲解把实验的目的、原理、仪器试剂、实验步骤、甚至连操作细节和注意事项也一一交代，学生在整个教学过程中处于从属、被动的地位[2]。而学生往往按照已有的实验习惯将关注点放在实验现象和结果上，对实验的理论背景和实验设计的方法不加思索。例如，待测样品的称量范围、标准溶液的浓度大小、指示剂的变色原理等等。大多数学生并不了解这些环节背后的理论依据。这种重结果、轻过程，重接受、轻理解的做法不利于教学效果的提高，导致学生缺乏独立思考、不求甚解、分析和解决问题的能力也得不到很好的培养。针对该问题，课程组结合实验教学内容对教学模式进行了优化，不同实验教学阶段采用不同的教学方法，明确了各个阶段的培养目标，以促进学生实践动手能力和科学思维能力的提升。大致分为以下3个阶段。

1)实验技能培养阶段主要任务是进行基本操作技能的强化训练。分析化学实验基本操作有着一整套的规范化要求和步骤。例如，分析天平称量、移液管移液、容量瓶的使用、滴定管操作等。该阶段应充分发挥任课教师的主导作用，多讲、多巡视、多示范。教师将学生容易出现的各种错误操作方式演示给大家看，并一起分析错误操作导致的不利后果。学生按照各种基本操作的具体步骤和要求，进行规范化操作练习，严格要求细节，让良好、规范的习惯自然养成，熟练掌握实验操作技能。

2)验证理论阶段，学生已经具备了一定的理论基础和基本的实验操作技能，通过安排与生产生活实际相关的实验内容来调动学生的学习积极性，让学生觉得学有所用，着重培养学生理论与实践相结合来分析问题和解决问题的能力，加深对分析化学理论的理解。在该阶段教学过程中，要求学生课前认真预习，课上教师只做重点讲解，教师提出问题和学生讨论，实验过程中引导学生观察实验现象，启发学生用分析化学理论解释实验现象和疑问，促进学生对分析化学基础理论的理解。通过该阶段的训练，着重培养学生养成良好的实验习惯，要求学生能够根据准确度的要求，正确的选择合适精度的仪器，并能做到该精确就精确，该粗略就粗略，处理得当，实验现象和实验数据的记录要规范、准确、条理，能够独立正确表达分析结果和处理有关数据。经过前两个阶段的训练和积累，大多数学生已较好地掌握了实验操作技能和分析化学的思维方法，具有了较完整的理论基础。

3)探索创新阶段，在该阶段的教学过程中，教师开始有意识地引导学生认真观察实验现象、分析总结实验结果，把注意力从注重实验结果转移到实验方案的设计思路和方案的优缺点及改进方法等方面上来，鼓励他们大胆设想，通过创新学分和开放实验等模式为学生创造条件去探索、实施综合性实验和他们自己设计的实验内容，从而培养他们的观察能力、思维及创新能力。

1.3利用“任务驱动式”开放实验，实现循环实验，培养环保意识

在实验课程中，分析化学实验室有两种废液需要重点回收。1)实验“铁矿石含铁量测定”中所使用到的K2Cr2O7溶液。重铬酸钾(K2Cr2O7)是一种有毒且有致癌性的强氧化剂，它被国际癌症研究机构(IARC)划归为第一类致癌物质，对人体、土壤、农作物、水生生物均有危害。国家对各类水中的铬(Ⅵ)的含量有明确的规定[3]；2)实验“氯化物中氯含量测定—莫尔法”剩余的AgNO3溶液，以及实验滴定产物AgCl和Ag2CrO4沉淀。硝酸银等含银化学试剂是较为贵重的试剂之一，含银溶液和固体作为一般的废液和固废排放，不仅污染环境，而且会造成贵金属资源的浪费[4]。

我们将这两种废液处理列为开放实验室的实验项目，采用“任务驱动式”教学方法[5]，提出具体的要求。

1)对于含铬(Ⅵ)废液：①要求处理后能达到国家规定的地表水排放标准，并通过分析检测技术进行证明；②要求利用含Cr(Ⅲ) 残渣制备K2Cr2O7，并进行纯度检验。

2)对于含银废液：①要求处理得到单质银，实现重金属的回收；②将单质银进行处理得到AgNO3，并进行纯度检验。

我们将第二课堂与开放实验室相结合，让学生自己组织兴趣小组，通过查资料拟定实验方案，经过指导老师审阅，认为实验方案确实可行，即可进入实验室进行实验。整个实验过程是开放式、讨论式的，同学们之间可以讨论各方案的优缺点，教师也会给同学们的实验方案提出指导性的建议，在实验过程中与同学们讨论实验现象，解决出现的问题。这种“任务驱动式”开放实验，需要学生综合利用无机化学实验、分析化学实验以及物理化学实验的相关知识，有利于培养学生独立进行实验以及分析和解决实际问题的能力，有利于培养学生的环保意识，实现了循环实验模式[6]，降低了污染物回收处理成本，保护了环境。

1.4实验预试与课堂总结首尾呼应必不可少

实验教学教师的责任心和教学态度是保证一门实验课教学质量的必要条件。实验中要求学生做到的事情，指导教师必须首先做到，严于律己，才能严以律人，才能取得教学的主动权。课程组确立了实验预试制度。每次实验前，实验指导教师集体预做一次实验。大家根据预试实验的结果和现象，讨论、研究实验过程中出现各种异常的原因，明确实验的目的、要求和有关注意事项，并在所用实验教材的基础上对试剂浓度、用量进行适当调整。实验预试是一个实验内容教学过程的第一步。通过预试实验，教师能够了解哪些环节学生容易出错，哪些实验步骤是决定实验成败的关键，从而能够游刃有余地指导学生如何应对实验过程中可能出现的问题，同时能够因地制宜地提出有效的改进方案，检查实验仪器配备、试剂配置是否准备得当，从而达到理想教学效果，保证实验课程的顺利进行。

课堂总结，是一堂实验课的最后一步，通过总结才能及时将存在的问题查找出来并提出改进措施，让学生养成良好的实验习惯，提高以后的实验教学效果。教师要对全班学生的实验情况进行总结和点评，对表现好的给予表扬，不足的要指出并帮助其分析产生问题的原因，对普遍存在的问题应及时指出并提醒大家注意。《论语·学而》有曰：“有则改之，无则加勉”。实验课程的课堂总结既是对学生的肯定也是对学生的一种鞭策和提醒，有利于提高学生对实验课程的重视程度，提高学生做好实验的积极性和主动性，也有利于教师提高对教学规律的认识。

1.5改进考核方法，全面综合评定学生成绩

经课程组教师提议申请、教务处批准，将笔试考试改为专业技能测试(基本操作考核)，其目的是进一步增强学生对实验基本操作的重视程度，促使学生正确使用实验中涉及的各种(玻璃)仪器，培养学生正确记录及处理实验数据的习惯，为以后从事实验实践活动打下坚实的基础。

考核方式为，4～6人一组，根据操作考试所给出的具体实验内容各自独立完成。实验内容包含了分析天平称量，容量瓶、移液管、滴定管的使用，实验数据的记录，测定结果的重现性及准确性的考察。考核内容的设置涵盖了分析实验4个主要的基本操作，而考核标准则细化到每一个环节，特别是在平时实验过程中出现问题比较多的环节占有较多的分值。从整体的考核过程来看，监考教师在学生人数较少的情况下能够及时发现学生在实际操作过程出现的小问题，然后依据评分标准客观、公正的进行评判打分。该考核方式虽然增加了教师的工作量，但考核的效果是明显的。一方面，以往笔试内容由于较宽泛且有部分内容可能与分析化学理论课程重叠，导致学生对待实验课笔试并不重视，基本上不进行复习。改为实际操作考核后，学生担心自己无法顺利完成实验内容，会仔细回顾相关原理以及规范操作要求。另一方面，由于学生知道期末要进行操作考核，所以在平时实验课程过程中，会比较注意操作的规范性，重视就会引起注意，注意的次数多了就能养成习惯。在实际考核过程中，我们发现大多数同学的操作是规范合理的，只有小部分学生由于平时对自己的要求不够严格再加上紧张而出现慌乱的状况，致使实验进行的不够顺利，而且大多数学生的操作考核成绩与其平时表现是相吻合的。总而言之，将笔试改为操作考核的初衷就是要引起学生对于实验技能和规范操作的重视，以保证实验教学的教学质量。

2结束语

我们对分析化学实验课程教学过程采取了一些改革措施，从“绪论课”的增设，到实验预试制度的确立，到进行分阶段、分层次的教学，再到充

分利用开放实验室让学生在课余时间独立开展实验探索，以及最后的基本操作技能考核，改革措施贯穿了整个教学过程的始终，有效地弥补了过去实验教学过程中各个环节存在的不足，提高了教学质量，促进了学生实践能力和创新能力的培养。实践证明，改革措施实施以来，教学效果明显提高，学生对“量”的概念认识更为深刻，实验过程中态度更加认真，操作质量、实验结果精密度、准确度和报告质量都普遍提高。后续其他实验课程教师、毕业论文指导教师对于学生基本操作技能及独立进行实验能力的肯定以及学生在山东省大学生化学实验技能大赛中取得的优异成绩更是教学效果提升的有力佐证。随着高等学校实践教学要求的不断提高，分析化学实验的教学体系还需不断地完善，我们也将继续努力进行探索和实践。

参 考 文 献

[1]武汉大学.分析化学实验[M].4版.北京:高等教育出版社,2001.

[2] 包宏,胡笳.关于分析化学实验教学的改革[J].大学化学,1997,12(5):42-43.

[3] 汪建民.基础化学实验[M].北京:化学工业出版社,2013.

[4] 朱雯,周全法.实验室含银废液的再生利用[J].实验室研究与探索，2008,27(7):94-96.

[5] 刘国磊.任务驱动式教学法在教学中的应用[J].职业,2011,8(24):77-78.

[6] 刘葵,汪建民.循环实验模式的构建与教学实践[J].实验室研究与探索,2012,31(3):140-142.

收稿日期:2014-06-29；修改日期: 2014-08-19

基金项目：山东农业大学分析化学校级精品课程建设项目(2013年)。

作者简介：张坤(1978-)，男，博士生，实验师，主要从事环境分析化学方面的研究。

中图分类号G642.423

文献标志码A

doi:10.3969/j.issn.1672-4550.2016.03.045

Several Reforms on Improving Teaching Effect for Analytical Chemistry Experiment

ZHANG Kun, XU Jing, SONG Shaofang, WANG Jianmin, YIN Yanbin

(College of Chemistry and Material Science, Shandong Agriculture University, Tai’an 271018 , China)

AbstractTo improve the teaching effect of Analytical Chemistry Experiment, several efficient reforms were applied as follows: The prolegomena was introduced into the teaching process to help students make transform from theory to experiment as soon as possible.The system of teachers’ pre-experiment integrating with students’ experimental operation was established to achieve staged and stratified teaching.Opening laboratory was used to raise student’s independent innovation ability and environmental awareness.The operation examination was adopted as the main evaluation to check students’ learning effect.All the reforms were proved to make up the traditional experimental teaching limitations and obtain preferable effects.

Key wordsanalytical chemistry experiment;experimental teaching;teaching effect