基于工程教育认证背景下的分析化学课程的教学改革

邹本雪，刘 波，王 岩，姜宏武，孟 辉

(辽东学院化学工程学院，辽宁 丹东 118001)

工程教育专业认证是国际通行的工程教育质量保障，是实现工程教育国际互认和工程师资格国际互认的重要基础。教育部高等教育教学评估中心发布《中国工程教育质量报告(2013 年度)》，截至 2013 年，本科工科专业布点数总规模位居世界第一。工程教育认证在我国工业化进程中，对促进形成完整的工业体系发挥了重要作用[1-3]。工程教育专业认证的核心就是要确认工科专业毕业生达到国际认可的质量标准要求，是一种以培养目标和毕业出口要求为导向的合格性评价[4-6]。近年来我国多所高校普遍在教学改革的探索中注重工程教育专业认证的实践，强调学生的实践能力和创新能力，将人才培养的目标定在研究型和技术型应用人才之间，培养出能够适应社会经济发展需要的高级技术应用型人才。

化学工程与工艺专业作为辽东学院首批申报工程教育专业认证的专业，从2017年开始以工程教育认证理念为指导，积极贯彻“学生中心、产出导向、持续改进”三大理念，根据工程教育认证理念和标准要求，不断强化教学质量保障体系建设，深化教学改革，提升人才培养质量。分析化学作为化工专业的基础课，以工程教育专业认证理念为核心，以提升学生能力为目标，针对传统分析化学课程教育观念相对落后，教学内容、方法比较陈旧，学生专业竞争力不强等问题，重新对教学内容进行调整，对教学模式进行改革，取得一定的经验。

1 分析化学课程的目标和定位

分析化学是实践性强、应用范围广的应用基础学科。根据专业认证标准，化工专业的分析化学课程目标定位于支撑毕业要求：①掌握化学及相关自然科学知识，能够利用其对化工过程中的复杂工程问题进行分析，并在解决化工过程复杂工程问题中进行应用；②能利用数学、自然科学和工程科学的基本原理对化工过程复杂工程问题进行提炼、分析和评价，证实解决方案的合理性并获得有效结论；③能基于专业理论，根据对象特征，选择研究路线，设计可行的实验方案；④能正确采集、整理实验数据，对实验结果进行关联、分析和解释，获得合理有效的结论。

本课程以测定原理、方法为主线，阐述了化学分析方法原理和应用领域，常用分析仪器的简单结构和适用范围，并介绍了分析测试中数据统计处理、分离与富集方法、分析结果准确度的保证和评价。通过学习，学生应获得以下能力：①科学合理地对实验数据进行记录、统计处理及结果的判断，把握准确的“量”的概念，掌握测量误差的来源及减免方法；②能对分析化学中各种分析方法的测定原理、技术优势和适用范围有较明确的认识，并能运用分析化学知识，解决相关领域的定量测试问题，并提供合理的分析方案；③具备分析实验的基本操作技能，能独立或共同完成有关的测试任务。

2 课程设置和教学内容调整

以CDIO(代表构思(Conceive)、设计(Design)、实现(Implement)和运作(Operate))模式为实施思路，基于工程全周期人才培养模式，建立一体化的相互支撑和有机联系的课程体系，让学生以主动的方式学习和实践工程。目前我校析化学课程面临的问题是，知识覆盖面广，内容庞杂，理论知识抽象，公式和推导较多，理论与实践脱节等，不利于学生对知识的吸收和应用。因此，如何在有限的课时内，达到知识的系统化，完整化，实践化，是本门课程需要思考和解决的问题。

分析化学是一门测量科学，具有较强的应用性和广泛性。因此在教学过程中，①要强调准确“量”的概念，培养学生对实验数据的记录和表达的准确性。把实验过程中出现的数据记录和处理问题带到课堂中，让学生进行讨论，加强学生对准确的“量”的概念的把握；②加强学生对分析方法和原理的理解和掌握，各种分析方法的技术优势及适用范围。简化公式推导，根据实际生产要求，理论联系实际。经典的化学分析部分包括误差和数据处理，四大滴定和重量分析，以及样品采集和样品处理。其中误差和数据处理部分保留误差及误差来源，数据处理和有效数字，减少随机误差分布，误差传递及标准曲线的线性回归的推导内容。四大滴定中保留酸碱滴定、配位滴定、氧化还原滴定和沉淀滴定的基本内容，重点讲解酸碱滴定的指示剂的选择，多元酸碱的滴定，配位滴定中pH条件的控制，典型的氧化还原滴定(重点是高锰酸钾法、铬酸钾法和碘量法)，银量法及影响沉淀纯度的条件。化学分析方法主要基于定量反应，比如检测硫含量，有多少硫能定量反应或定量生成其它物质，通过其它物质的检测，达到对硫含量进行定量分析的目的。因此，找到定量关系，弄清楚分析方法或分析原理是化学分析的关键。仪器分析部分由于另设现代仪器分析课程，本门课程只讲分光光度法部分，为后续仪器分析课程做好铺垫。

教学内容上，以经典的化学分析和仪器分析方法为基础，来设计课程内容，理论联系实际，增加一些在实际生产中应用较多的分析检测方法的内容，培养学生分析问题和解决问题的能力。分析化学方法包括化学分析和仪器分析，化学分析作为分析化学的基础，主要用于常量组分分析，由于其分析方法简便，准确度比较高，在实际生产中应用比较广泛。化学分析方法(包括重量分析和四大滴定分析)很多是国标法或仲裁法，比如化妆品中氮含量检测(克氏定氮法)，重金属(主要是铅砷汞)检测，硼化工中硼含量测定等，在实际生产中都有重要的应用。将企业的分析手段作为课堂案例教学内容(如酸碱滴定检测硼含量，国标法克氏定氮法测定化妆品或丝绸中蛋白质含量，水的硬度测定，莫尔法测Cl-含量，硼化工中硼含量测定等)。从实际样品的采集、制备、消化、分解等预处理，到样品测定、数据分析和处理等全过程的分析步骤，突出理论知识与生产实际的结合，突出学生工程应用能力的培养，提高学生的学习热情，让学生能有的放矢，学以所用。

3 教学模式的改革

以学生为中心，所谓的教学，就是教与学，教师以学生为中心，以学生获取知识、提升分析问题和解决问题的能力为目的。理论教学加强课上提问，学生思考及课上讨论等环节，培养学生学习兴趣。课上讨论是激发学生积极学习的有效手段，通过教师提出问题-学生讨论-解决问题的模式，可以促进学生积极思考，并学会评价自己和他人的见解是否合理，加深学生对理论知识的理解，提高学习的积极性和主动性，教师可以及时获得学生学习情况的反馈。建立网络教学平台体系，提供学生现代仪器分析教学课件或微课教学视频，以及充足的参考资料，使学生充分利用课下时间进行学习和深入思考，让学生带着好奇和疑问走进课堂教学中，培养学生学习兴趣和学生主动思考能力和习惯，提高学生自主学习和自学能力。老师通过网络平台或雨课堂，进行课堂提问实时互动，了解学生的疑问。采用视频、动画等多媒体手段，使抽象的概念更具体化、形象化，提升学生的兴趣。开展翻转课堂教学模式，老师讲解一部分内容，让学生进行课下思考，归纳总结，举一反三，引申教学内容，给学生提供平台，让他们自己给同学讲解，充分发挥学生的主动性和能动性，提高学生的学习热情，促进学生主动思考问题和解决问题，提高学生的综合素质。

4 实践教学

工程教育认证特别强调对学生能力进行评价，而实践环节对于培养学生分析解决实际问题的能力是必不可少的。分析化学是一门以实验为基础的学科，在化学人才培养中，实验课与理论课具有同等重要的地位. 实验课对培养学生理论联系实际，启迪学生创新思维，提高学生动手能力、观察能力、分析问题和解决问题能力都起着十分重要的作用。实验学时不足是目前教学工作中常见的问题，我们所面对的就是如何能在有限的教学时间内完成教学内容。因此，精选分析化学实验内容就显得很重要。验证性实验是分析化学实验课的重点部分，宜将其比例保持在三分之二左右，综合性设计性实验比例在三分之一左右。综合性设计性实验是对学生基本技能训练的全面考核，也是对学生的创新能力的培养，是消化提升所学知识的重要环节。 在综合性设计性实验教学中教师只提出实验目的和要求，通过学生查阅资料让学生综合运用所学的知识，自行设计实验方案，选择最简单、最实用、最可靠的分析方法进行实验,全面培养他们的实验技能和创新能力，如工业废水中COD含量的测定等，尽可能增加与生产、生活实际应用相关的实验题目。企业希望高校培养的学生既要有扎实的基本功和一定的理论基础，更要有较强的创新意识和创新能力。

5 评估改进

根据分析化学课程的性质和内容特点，建立以能力评价为核心的考试模式，形成全过程综合性评价模式和科学的课程考核体系。课程考核以“学生主动学习评价+终结性考核”的形式进行，其中学生主动学习评价以课程过程性考核的形式进行，由平时成绩和能力评价组成；终结性考核以期末考试的形式进行。理论部分考核方式为闭卷考试，试卷中知识记忆与复写试题比例不高于40%，余下试题应当体现对知识的全面理解与灵活运用，主要考核利用分析化学的原理与方法，完成定量任务。实践发现，将以往的一次性期末考试改成平时阶段考试(能力评价考核)+期末考试的形式，可以防止学生考前突击的行为，使学生能及时对所学内容进行复习和总结，加深对知识的掌握，促进学生主动学习的能力，并且为后续的理论学习打下了良好的基础。课程考核结束后，教师对整个考核过程进行毕业要求达成度评价分析，及时了解学生学习状态、反馈信息，调整教学。

分析化学实验实践教学中，能力评价包括平时的实验报告成绩和期末考试两部分。期末考核在实验室完成，按实验室容量和教师数量，安排学生进行分组考试，以抽签形式进行，每个学生抽取一个实验题目，从实验的每个环节对学生进行考核，包括实验数据的记录，规范操作及数据处理等。新的评价体系基于考核学生对知识和技能的把握、理解和运用情况，并及时反馈结果，便于教师分析教学中存在的新问题，调整、改进教学方式，更好地指导学生学习，从而达到 “学生中心、产出导向、持续改进”的目的。

6 结 论

工程教育专业认证是对未来从业者所受专业教育的规范性和有效性的综合评价，是对从业者学习的课程进行规范和有效评价。辽东学院化工系分析化学课程组以学生为中心，以提升学生能力为目标，改变陈旧呆板的教学内容和考核方式，理论联系实际，实践指导理论学习，采用课中互动，问题讨论，翻转课堂，网络平台讨论等灵活的教学模式，对于提高学生的知识应用能力、创新意识和专业竞争力具有指导意义。