研究性教学理念在分析化学课程教学中的应用

齐乔芳,常开文,倪天军,葛春坡,杨志军*

1新乡医学院继续教育学院;2新乡医学院法医学院 (新乡 450003)

分析化学是化学类专业的四大基础课程之一,是一门研究分析方法的学科,为化学学科的相关研究提供方法上的指导,在化学、医学、生物学等领域中扮演着非常重要的角色。分析化学是药学专业的一门必修基础课,与化学专业的其他相关基础课程有着紧密的联系,其基础理论是化学专业基础理论的重要组成部分,同时该课程研究方法与检测原理还有助于学生建立严格的“量”的概念,培养学生理论联系实际的能力和严谨的科学作风。传统教学模式存在以下的缺陷:①分析化学学科一直处于发展的状态,其教学内容需不断拓展、更新、充实,而传统教学的内容固化无法同步分析化学学科的发展;②学生的基础知识储备不尽相同,教师对学生情况不易准确掌握,传统教学无法满足学生的个体化学习需求;③传统教学模式以教师为主体,无法充分发挥学生的积极主动性;④在传统教学中,教师将大量精力专注于知识的传授,对学生实践能力培养方面的投入较少。所以,传统教学既不利于学生对知识的学习和运用,也不利于对学生自主能动性和创新性思维的培养。

1 研究性教学对分析化学课程的意义

研究性教学作为一种新的教学理念和方法,将学生作为教学主体,教师将课程的相关材料提供给学生,使学生明确要掌握的知识点,同时引导学生积极主动地学习,在这个过程中发现问题、解决问题并养成独立思考的习惯[1-2]。研究性教学被运用到分析化学的教学中,不仅能够丰富分析化学的教学内容,还将有助于学生更好地学习分析化学课程内容,最终提高学生的综合素养。

2 在研究性理念下分析化学课程教学的改革

2.1 分析化学教学内容的改革

对研究性教学而言,学生需要在已有知识储备和经验以及与教师互动沟通的基础上,对所需掌握的内容不断思考,进而发现问题、解决问题,将这一教学理念运用到分析化学教学中,有助于培养学生独立思考的能力和解决问题的能力。例如,对酸碱溶液pH计算,在学生已掌握了一元酸(碱)溶液pH计算的基础上,教师鼓励学生尝试着计算二元酸(碱)溶液的pH,进而让学生试着计算多元酸(碱)溶液的pH。再如,学习酸和碱滴定时,让学生判断HAc、Na2CO3、NaHCO3、(NH4)2SO4、氨水、乙酰水杨酸等溶液是否能够被直接滴定?如果不能,如何采用其他滴定方式进行测量?

分析化学学科一直处于不断发展的状态,故分析化学的内容也就具有开放性。在研究性教学理念下,分析化学的教学内容不再是一成不变的既定结论,而是处于不断变化更新的状态。与此同时,在教学过程中,学生产生的问题不再局限于课本上的知识,有一部分是学生自己衍生出课本之外的知识和问题,这会打乱教师教学计划的固有安排,促使教师根据学生的问题重新调整课堂,分析化学的教学过程变得富有弹性和张力。例如,笔者在荧光分析法部分加入荧光探针的相关研究进展,大部分科研人员都在追求更长波长的荧光材料,荧光发射波长已从可见光到近红外区,到目前为止甚至可达到远红外区;同时,讲解荧光发射波长的增加所带来的优势,以及长波长的荧光在生物成像中的应用前景和潜力。

2.2 分析化学教学方式改革

研究性教学是一种开放性的教学方式,有着时间和空间上的广延性,主要表现在课堂内外的重新整合。传统课堂以教师讲授、学生练习为主,课外以学生的作业为主。在研究性教学中,课前是学生发现问题的准备过程,课内是师生对课前所生成问题的共同探讨与总结的过程,课外也是学生在课内知识积累与问题再激发的过程,整个教学过程围绕学生问题意识的积累、扩展、延续与渗透来展开。在整个教学过程中,学生不仅能围绕教学内容产生与知识点有关的问题,还能够衍生出更多课本外的问题,这些都需要通过师生的共同探讨去解决。因此,用研究性教学的理念重构分析化学课堂,不仅能拓宽教学的空间,还能延长教学的时间,从而为师生创造出更广阔的思维空间。

随着社会的发展,新的信息技术不断涌现,教学过程中的教学方式得以不断革新。视频微课、MOOC、在线课堂、教学平台、虚拟实验平台等教学方式的使用与推广,使得线上签到、在线作业、虚拟仿真实验、在线考试、在线答疑及教学评估等教学任务得以线上实施,这些不仅突破了传统教学模式对时间和地点的限制,同时还能够满足学生自主学习、时时学习和个性化学习的需求。更重要的是,“微课”“虚拟仿真实验”等线上教学任务的实施,还能够充分调动学生学习的主观能动性。学生可以根据自己掌握知识的程度,利用自己的时间来选择学习的频次,直至完全掌握相应的知识和内容。因此,在研究性教学理念下积极开展分析化学课程的教学模式改革,通过优化整个教学过程,从而提高课堂效率,提升学生的学业水平和科研综合能力。

2.3 教学紧跟科研前沿与热点

为了进一步完善分析化学教学,紧跟科研前沿和热点是研究性教学理念在分析化学教学过程中一个重要的环节。在教学过程中,教师将分析化学教学内容与相应的科研前沿与热点有机结合,这样不仅有助于学生充分认识分析化学的重要性,还有助于进一步提高学生的学习热情和科研兴趣。例如,针对当前对糖尿病的研究,教师结合教材中的相关内容,通过讲解葡萄糖含量的测定与当前糖尿病的研究进展,进而和学生一起查阅大量的科研文献并分类总结其测定方法,从而展望分析化学未来的发展前景。此外,在荧光分析法讲解中,教师适当地加入荧光-PCR法,结合该法在当前核酸检测中的应用,进一步讲解它在分子生物学研究、医学研究中的应用,这样不仅拓展了该部分的知识,同时也开阔了学生的眼界。

2.4 引导大学生参加科技创新活动

在研究性教学理念中,学生为学习的主体。为了更进一步激发学生学习的主观能动性与科学实践能力,教师不仅要在课前、课中、课后引导学生主动学习,还应在课外继续发挥引导的作用。在研究性教学理念的指导下,教师要鼓励学生积极主动参加课外科技创新活动。比如学校组织的“天翼计划”、本科生进实验室、科技活动月等活动,让学生接触相关学科的研究。这些活动不仅能提高学生实践操作能力,还有助于学生对理论知识的运用。再如大学生创新实践活动,教师将科研项目与所教分析化学知识有机结合,这样就能够形成师生互动的交互学习环境,进一步培养学生科学的思维方式和良好的科研素养,逐步增强学生的科学创新思维能力,使得学生的科研写作、科学实验技能等能力得以提升。

2.5 教学中持续融入思政元素

在研究性教学理念下,分析化学课程建设得以持续改进,教师应将该课程包含的思政政治元素融入课程教学中,从而实现思想政治教育贯穿教育教学全过程,进而在正确价值观引领下实现学生知识、能力、素质培养的有机融合[3-6]。分析化学课程中蕴含着丰富的哲学思想,例如在酸碱滴定、配位滴定、氧化还原滴定、沉淀滴定的平衡关系中,教师可以用对立统一规律来进一步阐述;滴定过程均需添加指示剂,但指示剂的类型与显色原理并不相同,这体现了共性与个性的关系;质量互变规律在滴定过程中也体现得淋漓尽致;讲解完四大滴定后,教师引导学生总结四者的共同规律,以培养学生科学的学习方法。

分析化学的学习有助于培养学生的科学素养、环保理念和社会责任感。分析实验过程中教师要求学生仔细观察实验现象并如实记录实验结果,养成实事求是的科学素养;加强学生的环保意识教育,对实验过程中产生的废液要进行相应的回收,教师应引导学生认识保护生态环境的重要性,从而树立绿色生态可持续发展的理念,各尽所能地保护自己的家园。分析化学教学也应融入科学家的家国情怀,激发学生的爱国热情。例如,我国汪尔康院士拒绝了导师的再三挽留,放弃了国外优厚的待遇,回国后将国家需求作为奋斗目标,率领团队研制出第一台毛细管电泳、电化学发光检测仪,使我国电化学分析水平处于国际前列,借此鼓励学生向老一辈科学家学习。

2.6 改革课程考核方式

结合分析化学课程自身的特点,该课程宜实施能力与知识考核并重的课程形成性评价。考核内容要体现整个教学过程,这就要求考核不仅要包含期末考试成绩,还应包含课前小组讨论情况、线上学习状况、课堂互动情况,这样可以实现对学生整体学习结果的综合评价;根据学习活动的特点不同,课程考核宜采取灵活的评分标准,尽量做到合理的定量评价。最终在教学各环节制定详细的评价标准,通过合理的课程评价方式支撑课程学习目标的达成,实现全程全方位育人,提高学生专业素养和综合实力。

3 结语

运用研究性教学理念来指导分析化学教学的全过程,不仅增加了教学内容的延展度和教学方式的多样性,使学生能够更好、更充分地学习分析化学课程知识;同时,教学团队将科技前沿与热点引入分析化学教学,使学生充分认识分析化学这门课程的重要性和开放性。此外,教师鼓励学生积极参加课外实践活动,进一步加强学生对分析化学基本理论的掌握、学习和应用,养成实事求是的科学态度和严谨的科学作风,有助于学生学好其他相关课程,帮助学生解决今后工作、科研和学习生活中的一些问题。更重要的是,教师将思政元素有机融入分析化学教学的全过程,培养具有正确价值观的新时代青年。能力与知识考核并重的课程形成性评价,可实现全程全方位的育人,从而提高学生专业素养和综合实力。