基于课程思政的分析化学融合式教学研究

卢菲,钮松召,牧丹,白文明,赵国丁,苏日娜,陈建平

内蒙古医科大学药学院 (呼和浩特 010110)

自2014年上海市教委率先启动“课程思政”建设以来,随着人们对课程思政建设认识的不断深化[1],课程思政研究与建设不断推进。内蒙古医科大学药学院也开展了相关工作,比如举办课程思政教学比赛和课程思政讲座培训,为教师开展课程思政研究与建设提供了帮助和平台。分析化学是面向药学、中药学、药物制剂、中药资源与开发、临床药学和制药工程等专业开设的专业基础课,是硕士研究生招生考试初试科目之一,所以分析化学的教学在各专业的人才培养中有着举足轻重的作用。有关研究已阐述了课程思政在分析化学教学中的融入[2-13],笔者从分析化学教材内容出发,将课程思政系统性融入教学中,尽量做到润物无声,克服课程思政与分析化学教学“两张皮”的现象。

1 理论课课程思政的教学研究

1.1 多角度看问题,培养学生的发散思维

绪论从不同角度对分析方法做了分类,分类角度有分析方法的任务、分析对象、测定原理、试样取样量和试样中被测组分的含量,讲解这部分内容时教师告诉学生同一个分析方法从不同的分类角度看可以属于不同的方法类别。比如,无机分析是按照分析对象分类的,如果按照任务分可以有无机定性分析和无机定量分析,这样可以培养学生多角度看问题的思维方式。在光谱分析法概论中也有光学分析法的分类的内容,同一个光谱分析法可以从不同的分类角度去理解。比如分子荧光分析法属于分子光谱法,也属于发射光谱法;色谱分析法概论中讲到色谱法的分类,也展现出同一个色谱分析法可以有不同的类别所属,教师讲解时可以让学生举出相关例子,培养学生的发散思维,教育学生多角度看问题。

1.2 在教学中引入歌曲,陶冶学生情操

《女儿情》是电视剧《西游记》的插曲,旋律动听优美。《经典咏流传》的电视节目也颇受新时代大学生的欢迎,把二者结合起来运用到分析化学教学中,既可以传授知识,又可以陶冶情操,提升学生的审美情趣,达到寓教于乐的目的,还可以弘扬我国优秀的传统文化,激发学生学习兴趣。比如,在讲解有效数字中0是不是有效数字的判断方法以及有效数字修约中“五留双”的修约规则时,把相关内容编为口诀并配合《女儿情》的旋律唱给学生听,教师模仿《经典咏流传》的节目把下面的口诀表演给学生:“数前定位、数中有效、数后看整数或小数、整数不确定、小数是有效”“五后非零则进一,五后皆零看五前,奇数进一偶数舍去”[14]。这样处理教学内容可以让学生在相对轻松的氛围中学习知识、增强记忆力,提高学习效果。

1.3 可能性与现实性,教育学生兼顾理想与现实

可能与现实是唯物辩证法的基本范畴之一,准确度是测量值与真实值接近的程度,讲授准确度与误差时,教师可以把真实值比作理想(可能性),把测量值比作现实,告诉学生通常情况下,只能尽量让测量值接近于真实值却无法完全测到真实值。在现实生活和工作中,尽量努力达到期望的理想状态,有时虽然无法实现理想,也不应该停滞不前,要努力向前。滴定分析法概论中的化学计量点和滴定终点的关系也可以比喻成理想和现实的关系,从理论上讲,希望化学计量点和滴定终点吻合,实际上二者之间有差距,存在滴定误差;笔者在教学中边讲述知识边告诉学生理想与现实很多时候是有差距的,但是青年人要树立远大理想,着眼于现实,实现人生价值。在确定理想时,要结合自己、国家和社会的需要,不好高骛远,不脱离实际,确定恰当的人生目标,并为之持续奋斗。

1.4 其他哲学思想的融入

1.4.1 量变与质变

质量互变规律是唯物辩证法的基本规律之一,这一规律指出:量变是事物在原有性质基础上,在度的范围内发生的不显著的变化,质变是事物根本性质的变化,是一种质态向另一种质态的飞跃,表现为显著的突变[15]。滴定分析法概论和酸碱滴定法、配位滴定法、氧化还原滴定法以及沉淀滴定法都讲到滴定曲线和滴定突跃,这些内容体现了量变引起质变的规律,教师讲授时应该帮助学生分析:化学计量点前是量的积累,是不显著的变化,化学计量点前后±0.1%滴定剂的加入引起的相关参数的突变是质变,有的滴定曲线有一个以上的滴定突跃,这可以看作是新的量变引起了新的质变。讲到此处,笔者会引用“勿以善小而不为、勿以恶小而为之”的古语,教导学生小善积大善,小恶积大恶,要培养多做善事的行为习惯。色谱分析法概论中色谱分离过程也体现了量变引起质变的规律,流动相带着被分离组分经过固定相,开始一段时间内组分未完全分离开是量变过程,等到组分被分离开即是质变。笔者引用“骐骥一跃,不能十步。驽马十驾,功在不舍。锲而舍之,朽木不折。锲而不舍,金石可镂”的古语,告诉学生随着时间推移,组分被分离开,这是组分差速迁移的结果,达到了质变,教育学生找到了正确做事的方法和做正确的事情后,以此要善于坚持和坚守,不断进行量的积累,从而达到质的飞跃,以新的量变推动新的质变,从而达到预期目的。

1.4.2 共性与个性

分析化学教材中很多内容在编排上体现了共性和个性的关系。比如,滴定分析法概论、光谱分析法概论和色谱分析法概论讲述了相关知识点的共同的内容,酸碱滴定法、配位滴定法、氧化还原滴定法和沉淀滴定法讲述了滴定分析法的个性的内容;紫外-可见分光光度法、荧光分析法、红外吸收光谱法、原子吸收分光光度法、核磁共振波谱法讲述了各自特有的内容;平面色谱法、气相色谱法和高效液相色谱法阐明了色谱分析法中个性的内容。各种滴定分析法都讲到滴定曲线这个共同内容,要引导学生注意观察:滴定曲线的横坐标都是滴定剂加入的量或滴定百分数,但是纵坐标因滴定分析法的不同而不同,酸碱滴定法是pH、配位滴定法是pM、氧化还原滴定法是电位值、沉淀滴定法是pAg或pX。在仪器分析部分,光谱分析法和色谱分析法的定量分析方法都用到标准曲线法,而且标准曲线的横坐标都是浓度,但纵坐标不同:紫外-可见分光光度法、红外吸收光谱法和原子吸收分光光度法的是吸光度A,荧光分析法的是荧光强度F,各种色谱分析法的是峰面积A。这样类比式的讲解可以使知识点更加清晰地呈现在学生面前,使学生学习起来思路更加清楚,教学效果更好。

在讲授光谱分析法的原理时,教师可以顺着共性与个性的思路进行:各种光谱分析法都是建立在物质与电磁辐射相互作用的基础之上,但是吸收光谱和发射光谱中物质与电磁辐射发生作用的类型不同,前者是吸收后者是发射;分子光谱和原子光谱是从被测物对象上进行分类的;具体到每章的内容教师可以进一步阐明各种光谱分析法的原理的不同点和相似点。各种光谱分析法的仪器是教学中的另一块内容,教材编排时也体现了共性和个性的关系,光学分析法概论中讲到光谱分析仪包括辐射源、分光系统和辐射检测系统,然后用列表格和画框图的方式罗列了各种光谱分析法所用仪器的结构和组成部件,教师采用对比的教学方法引导学生学习这部分内容,学生学习起来思路清晰,教学效果良好。色谱分析法概论中讲述了各种色谱分析法的共性,在后续各种色谱分析法的学习中,教师应着重讲述各自的个性的内容,气相色谱仪和高效液相色谱仪都有进样系统、分离系统、检测系统,但是具体的仪器部件各不相同,教师讲授这部分内容时也可采用对比方法以收到较好的教学效果。同时引导学生用类比的思维方式分析相关问题,可以使问题更加清楚明了,解决起来更加顺畅。

1.4.3 原因与结果

化学计量点与滴定终点的关系可以用原因与结果的辩证关系去讲解和分析,由于滴定反应到达化学计量点,所以计量点后稍过量的滴定剂将引起指示剂颜色变化,指示滴定终点到达。内因和外因是哲学中的一对概念,在各种光谱分析法知识体系中,物质的结构可以看成内因,影响光谱图的因素可以看作是外因。例如,紫外可见分光光度法中,结构决定物质的吸收带,在“吸收带及其与分子结构的关系”和“影响吸收带的因素”内容中,体现了“外因是事物变化的条件、内因是事物变化的根据,外因通过内因起作用”这一哲学原理。在荧光分析法中,教材安排了“荧光与分子结构的关系”的内容,分析了产生荧光的内因,又安排了“影响荧光强度的外部因素”的相关内容,阐释了外因。红外吸收光谱法中“影响吸收峰位置的因素”也是从“分子内部结构因素”和“外部因素”两方面讲解的,教师在进行相关内容的教学时,可以从内因与外因的关系分析入手,让学生抓住内因这个决定性因素理解相关内容,同时注意各种外因的作用,提高学生的思维能力。核磁共振波谱中,物质结构决定了核磁共振峰的化学位移和峰形,以及影响化学位移的因素;质谱法中,物质结构决定了分子裂解后产生的碎片离子的结构,色谱法中分配系数或容量因子不相同是物质分离的前提,这些都体现了内因和外因或者原因和结果的关系。在教学中老师应注意引导学生抓住内因这个推动事物发展的因素,但也兼顾外因的影响和作用。

1.4.4 主要矛盾和次要矛盾

配位滴定法讲到EDTA与金属离子的配位反应有主反应和副反应,这部分内容较为抽象,学生较难理解,教师要告诉学生可以把主反应看作主要矛盾或矛盾的主要方面,把副反应看作次要矛盾或矛盾的次要方面,分析主反应和副反应的关系时,突出主反应这一主要矛盾或矛盾的主要方面,尽量克服副反应这些次要矛盾带来的不利影响。教育学生在做事或分析问题时抓住主要矛盾或矛盾的主要方面,努力克服其他矛盾体带来的不利影响,形成正确的方法论。重量分析法中讲到影响沉淀溶解度的因素,教材指出同离子效应可以降低沉淀溶解度,但是沉淀剂过量时会有配位效应、盐效应等副反应使溶解度增大的情况,这体现了矛盾的各方面相互制约、相互影响,在解决问题时应考虑主要矛盾,兼顾次要矛盾的影响。色谱分析法的速率理论中,经常用到H=A+B/u+Cu这一公式,教师在分析这个公式时,告诉学生,要提高分离效率,就要减小塔板高度H,就要减小A项或B/u或Cu项,这时流动相的线速度u的变化对于H的变化是相互制约的,就是说,增大u可以减小B/u却使Cu增大。教师因此不能完全增大u;但也不能一味地减小u,使Cu减小却使B/u增大,通过讲解公式告诉学生矛盾的各方面是相互制约的,解决问题时善于抓主要矛盾,克服次要矛盾的影响。

2 实验课课程思政的教学研究

分析化学是一门实践性很强的学科,分析化学实验课对于培养学生的能力和提高学生的素质起着重要作用,药学院校各专业在开设理论课的同时都安排有实验课,理论课为实验课的顺利开展提供了理论基础,实验课又为验证和完善相关理论提供了实践经验,二者相辅相成、密不可分。在开展理论课课程思政的同时,教学团队也尝试了实验课课程思政的教学实践。

2.1 理论联系实际

分析化学课的很多理论知识在指导实验课方面发挥着重要作用,教师在讲解实验课时不论是讲述实验操作还是实验原理都可以把理论联系实际的原则运用在教学中,一方面可培养学生科学的思维方法,加强方法论的指导,另一方面加强理论课和实验课的紧密联系,达到事半功倍的效果。例如,理论课上学到化学计量点和滴定终点以及滴定突跃,容量分析实验课讲解时教师应提醒学生注意观察终点时指示剂颜色改变的实验现象,并且与滴定突跃联系起来,让学生深入理解滴定终点的科学内涵。容量分析实验经常用到标准溶液,需要学生自己配制并且标定其准确浓度,这时教师联系理论课的相关知识让学生思考为什么要用实验内容中的方法配制标准溶液,进而掌握相关知识。比如,“配位滴定法测定自来水的硬度”这一实验就是测定自来水中钙镁离子的含量,配位滴定法学生已在理论课上学过,配位滴定要克服酸效应的不利影响,同时铬黑T指示剂的使用有pH的规定。因此在实验中要加入缓冲溶液调节和控制溶液的pH。“紫外可见分光光度法测定水中铁的含量”的实验中,为了防止二价铁离子被氧化要加入盐酸羟胺作为还原剂、为了防止二价铁离子水解或者反应速度慢要加醋酸盐缓冲溶液、为了使被测物对光有较强的吸收要加入邻二氮菲显色剂,教师讲到这些内容时要告诉学生每种试剂的添加都有其理论依据,让学生对实验内容不仅知其然而且知其所以然。

2.2 生态环保理念

不论是容量分析实验课还是仪器分析实验课,都要使用各种化学试剂,这些试剂在不同程度上对环境均会造成了污染。在进行容量分析实验时,让学生减量配制标准溶液可以减少试剂的使用,对于某些试剂,可采取实验后回收的方式减少试剂的排放,教师应告诉学生使用过的试剂不可随意丢弃,而应分类装入废液瓶中,集中统一处理。在讲解实验时,教师可以采用多媒体加讲授法的讲解方式,播放少量化学试剂污染环境的示例和美丽环境的图片或者视频,二者对比鲜明,告诉学生要注意保护环境,节约使用化学试剂,从点滴做起,争做“环保卫士”。

2.3 团队协作能力

“授人以鱼不如授人以渔”,在教学中教师不仅要讲授知识、更重要的是要培养学生各方面的能力,提升学生的综合素质,进而实现立德树人的教育目的。仪器分析实验课中,学生通常2～3人组成一个实验小组开展实验,这对于培养学生的团队协作能力发挥了重要作用。学生在课前预习、课中听讲和完成实验操作、课后撰写实验报告的各环节都能分工明确、配合默契、团结协作、形成合力、提高效率。教师在开展实验课教学时特别注意引导学生增强团结协作意识,发挥各自所长,增强集体感和凝聚力,不断提升综合素质,为毕业后就业和从事各种工作奠定坚实的基础。