工程认证导向下的分析化学实验教学改革探索

陈 琳，刘海燕，陈 红，吴 晓，付晓伟

(营口理工学院 化学与环境工程学院，辽宁 营口 115014)

分析化学实验教学是分析化学教学过程中十分重要的环节，是分析化学理论课程的实践课。旨在培养学生正确地掌握化学分析法的基本操作，加深对分析化学基础理论、基本概念的理解，确立严格的“量”的概念，培养观察、分析和解决问题的能力，从而使学生养成严格、认真和实事求是的科学态度，激发学习实验的兴趣和探索精神，为后续专业课程的学习和从事相关科研工作打下良好的基础[1]。目前分析化学实验教学通常是以教师讲授为中心，学生按照老师讲授的方法步骤按部就班的完成实验，这个过程中往往忽视了对学生独立设计和操作能力的培养。为了改善实验现状，提高人才培养质量，使学生真正适应未来工作岗位需求，我院对分析化学实验课程进行了改革探索[2]。本课程以工程认证标准为指标，在以学生为中心，以培养目标和毕业要求为导向的前提下，通过完善的质量控制和改进来进行教学实施，从而保证人才的培养质量，满足相应职业的岗位需求[3]。

1 依据工程认证标准修订教学大纲

传统教学模式下的分析化学实验教学大纲所选取的实验都为验证性实验，以化学工程与工艺专业24学时实验为例，所涉及的实验内容包括：实验室安全知识及容量分析器皿的使用和校准、滴定分析法的基本操作练习、NaOH标准溶液的配置与标定和食醋中HAC含量的测定、HCl标准溶液的配制与标定及混合碱样品各组分含量测定、EDTA标准溶液的标定及水的硬度测定、硫代硫酸钠标准溶液的配制和标定。以上六个实验虽然能使同学们通过实验环节对相应的理论知识点进行巩固和验证，但学习过程往往都是以老师讲解为主，没有发挥学生的主导地位，因此学生独立思考、独立解决问题的能力没有得到很好提高。为此我们按照工程认证毕业标准对原教学大纲进行了修订，删减了部分验证性实验，增加了水中化学耗氧量(COD)的测定等综合性实验及混合酸碱体系试样分析等设计性实验，并进一步明确了课程目标。通过课程目标的完善和部分实验内容的修改，确立分析化学实验课程对毕业要求的支撑情况[4]。以本校化学工程与工艺专业为例，其课程教学目标及与毕业要求对应关系如表1和表2。

表1 课程教学目标

表2 课程教学目标与毕业要求的对应关系

2 自主设计实验

传统分析化学实验教学内容大多围绕实验教材开展，学生只需按照教材上实验步骤操作实验，对结果的分析和讨论缺少独立思考，实验课程与实际应用脱节，因此在未来工作中，面对需要分析的实验样品，学生可能难以独立找到解决的实验方案，这种上课方式培养出来的学生很难达到工程认证要求的毕业标准。因此我院对分析化学实验课程内容进行了调整，通过自主设计实验打造互动式的教学课堂。如EDTA标准溶液的标定及水的硬度测定实验，传统实验模式是在学生学会EDTA标定后，对实验员配置好的水样进行分析测定，而通常实验员是按照教材进行钙、镁离子配制，但实际生活中的水样成分复杂，除了钙离子和镁离子以外还含有多种干扰成分。因此根据新的教学大纲，我们将固定水样进行了调整，以实际水样为测试样品，让同学们通过自主设计去分析实验样品中的成分，从而计算水的硬度。这种方式不但锻炼同学们的独立思考及实验设计能力，也能把配位滴定中掩蔽的方法等知识点从理论教学变为实践运用，很好的将理论知识与实践教学相结合[5]。

虽然根据新教学大纲要求，对部分验证性实验进行了删减，但由于学生水平的参差不齐，设计性实验应在验证性实验的基础上进行添加，在保证学生基础实验熟练的前提下，合理安排设计性实验的比例，通过课堂讨论和互动，使学生真正成为学习的主导者，这样不仅增加了课堂上老师与学生之间的互动，也增加了学生与学生之间的互动联系，实现了生生互动和师生互动的教学模式。以HCl标准溶液的配制与标定及混合酸碱体系试样分析实验为例，同学们通过验证性实验熟练掌握HCl标准溶液的配置后，安排了与之相匹配的设计性实验——混合酸碱体系试样分析。通过对混合酸碱样品的试剂分析，培养学生查阅相关分析化学书刊和文献资料的能力，以及综合运动所学知识分析、解决问题的能力。本实验首先为学生提供4种不同的混合酸碱体系试样，分别为NaOH-Na2CO3体系、NaHCO3-NaCO3体系、NH3-NH4Cl体系和HCl-NH4Cl体系，每位学生可以选择其中一种，通过理论课程所学的知识以及相关文献资料查询，设计混合酸碱体系组成含量的分析方法，设计出包括实验原理(包括准确分步滴定的判别；滴定剂的选择、计量点pH计算；指示剂的选择及分析结果的计算公式)、仪器、试剂(所需试剂用量、浓度、配置方法)、实验步骤(包括标定和测定)、注意事项、结果处理等内容完整的实验方案。学生设计的实验方案交教师审阅后，将进行分组讨论。讨论过程中可以小组之间互相借鉴，也可以寻求老师的指导帮助。方案确定后，经老师审核通过开始进行实验实施，整个实验过程重在设计和交流，而并非依靠单一的实验结果进行评判。通过这种独立思考、自主设计及互动交流模式，使学生由原来的被动学习变为主动学习，改善了学生理论学习动力不足，实验操作能力差的状态[6]。

3 多元化考核方式评价

合理的考核机制不仅可以提高学生学习的积极性，还能检查和监督学生的学习效果，从而提高教学质量。通常分析化学实验课考核分为考勤、预习报告、实验操作、实验报告几部分。重点考核主要在实验报告的准确度上，对学生的独立思考、实验操作和解决问题的能力等方面考核往往重视不够。因此，我们通过建立多元化的考核评价方式以提高教学质量，使学生积极主动的参与到课堂教学中。多元化考核方式在原有实验考核的基础上增加了文献资料收集、实验方案设计、小组讨论、方案优化、效果总结等多个考评环节。使学生充分利用课堂时间以达到设定目标，这种考评方式不仅增加了学习的互动性，也增强了理论联系实际的能力。

总之，以工程认证为导向进行的分析化学实验教学改革，使老师从知识的灌输者变成了引导者和督促者，这种改革后的教学模式充分激发了学生的潜能。学生通过文献资料查阅、实验设计、合作讨论以及与老师的互动交流等环节，发挥了学习的主动性和创新性。通过一系列的动手、动脑操作，也激发了学生对实验课的学习兴趣，提高了自主探索及沟通交流的能力[7]。为学生毕业后走向工作岗位及从事科研工作打下扎实的基础。