姚思童 張進

(沈陽工業(yè)大學理學院 遼寧沈陽110178)

分析化學實驗教學改革與實踐

姚思童 張進

(沈陽工業(yè)大學理學院 遼寧沈陽110178)

在教學實踐中對分析化學實驗教學進行了改革與探索。從提高學生基本素質(zhì)、基本技能、綜合實驗?zāi)芰Τ霭l(fā)，探索培養(yǎng)具有創(chuàng)新性的高素質(zhì)、高質(zhì)量社會需要人才的教學方式與方法。

分析化學實驗是我校應(yīng)用化學專業(yè)及環(huán)境工程專業(yè)的必修課之一，是一門理論性高、實踐性強、應(yīng)用性廣的重要的學科基礎(chǔ)課。通過分析化學實驗教學，可以使學生掌握各種相關(guān)知識和基本操作技能，更好地理解分析化學理論知識。分析化學實驗教學不僅能使學生學會科學方法和思維，培養(yǎng)學生獨立分析問題和解決問題的綜合能力，而且還可以培養(yǎng)學生嚴謹、認真、敬業(yè)、實事求是的科學精神［1］。

總結(jié)多年的分析化學實驗教學工作，我們發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)的教學方法存在著嚴重的弊端:重理論、輕能力;重知識、輕方法;重灌輸、輕主動。學生普遍存在如下問題:實驗態(tài)度不端正，不能嚴肅認真、實事求是地進行科學實驗;實驗基本操作不規(guī)范，得過且過，操作技能水平較低;理論與實踐相結(jié)合的能力較差，實驗中只會“照方抓藥”式的操作，缺乏科學的想象和創(chuàng)意，對實驗中出現(xiàn)的異?，F(xiàn)象和問題不能進行深入的思考，應(yīng)用所學知識解決實際問題的綜合能力偏低。針對上述問題，我們從04級學生的分析化學實驗教學開始，對分析化學實驗的教學內(nèi)容和方法進行了一些改革與探索。目的在于通過加強實驗教學管理，改革教學體系，強化學生的技能訓練，培養(yǎng)學生的基本操作動手能力、綜合運用知識解決問題的能力、發(fā)揮個性主動創(chuàng)新的能力，提高實驗教學質(zhì)量。

1 編寫與教學配套的實驗教材

根據(jù)教學改革和創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的需要，我們編寫了與教學配套、更符合教學要求的《現(xiàn)代分析化學實驗》［2］。該教材密切配合分析化學和儀器分析的課堂教學，既注重與課堂內(nèi)容的銜接，又具備實驗教材的完整性和獨立性。在新教材的實驗內(nèi)容編寫中，注重啟發(fā)式和研究式，每個實驗項目都將預習思考的內(nèi)容列為首位，作為重點提示給學生，啟發(fā)引導學生實驗的預習方向，讓學生帶著問題預習，加強預習的目的性和針對性;使學生通過預習過程，明確實驗中的某些關(guān)鍵環(huán)節(jié)以及操作中的注意事項。學生通過預習思考的內(nèi)容，按照“查閱、看書、思考”的方式來完成預習過程，然后帶著問題進入實驗室去尋找答案。在編寫本書的綜合性、設(shè)計性、研究性實驗內(nèi)容時，注重啟發(fā)式引導，對每個實驗都給予一定的實驗指導。通過這種方式培養(yǎng)學生獨立思考問題、解決問題的能力和意識，為今后的學習和工作打下良好基礎(chǔ)。

該教材的內(nèi)容包括“定量分析化學實驗”和“儀器分析實驗”，對于既開設(shè)分析化學實驗又開設(shè)儀器分析實驗的學生來說，《現(xiàn)代分析化學實驗》便于他們將定量分析與儀器分析建立聯(lián)系，比較全面地掌握有關(guān)分析的知識和技能。另外，在編寫過程中，通過一些實驗將經(jīng)典的化學分析內(nèi)容與現(xiàn)代儀器分析內(nèi)容相結(jié)合，更有利于學生掌握分析化學的方法和技術(shù)。例如在“空氣中甲醛的測定方法研究”實驗中，既包括溶液配制、濃度標定等內(nèi)容，又有利用氣相色譜、分光光度法進行分析的內(nèi)容。書中還精選收錄了10多種分析儀器的使用方法與注意事項，既能滿足學生學習需要，又可作為學生完成綜合設(shè)計性實驗及專業(yè)課程學習的指南，而且還可以作為他們今后從事化學分析方面技術(shù)工作的參考。該教材已在我校05級、06級、07級本科生的分析化學實驗及儀器分析實驗等課程中使用，受到使用者的普遍好評。

2 改革實驗教學內(nèi)容

2.1 基本操作訓練

基本操作訓練階段，側(cè)重于學生實驗基本操作技能的訓練及掌握。作為社會需求的應(yīng)用型技術(shù)人才，準確掌握基本操作技能尤為重要，因為分析測定基本操作是否熟練，決定著分析結(jié)果是否準確可靠。因此，在分析化學實驗課程中必須首先對學生進行嚴格正規(guī)的分析基本操作技能的訓練，讓每位學生都能正確、熟練地掌握容量器皿的洗滌、試樣稱量、標準溶液的配制與標定、溶液的定量移取、滴定管的使用、容量瓶的使用、滴定及數(shù)據(jù)的記錄等基本操作，為今后的實驗及科學研究打下扎實的基礎(chǔ)。

分析化學實驗有著嚴格規(guī)范的操作要求，這是化學工作者獲得準確分析結(jié)果的最基本保證。在基本操作訓練階段，教師應(yīng)對學生嚴格要求，通過示范實驗操作和個別指導的方式嚴格規(guī)范學生的實驗基本操作技能。第一次實驗課時，教師應(yīng)將各種基本操作的正確方法演示給學生，要求學生正確掌握分析天平、酸堿滴定管、容量瓶、移液管、錐形瓶等的基本操作。待學生自行練習并較熟練后，教師應(yīng)對每一個學生的操作進行逐一考核并指導糾正，最后以“酸堿標準溶液的配制和濃度的標定”實驗作為此階段的量化考核。在考核時，對學生操作中存在的錯誤，教師會進行糾正，并當場扣除學生的操作分數(shù)。這種在教學中對學生操作嚴格要求、管理的方式，有利于提高學生對實驗教學的正確認識和對基本操作的重視，有助于提高學生的基本素質(zhì)。

2.2 樹立正確的量的概念

分析化學特別重視量的概念。通過分析化學實驗教學可使學生養(yǎng)成一絲不茍、實事求是的科學態(tài)度，形成認真、求實的工作作風。因此，學生在分析化學實驗中樹立正確的量的概念是最基本、最重要的任務(wù)。例如要分清量筒與移液管的性質(zhì)和區(qū)別;在取藥時，在稱量瓶中放入多少劑量的藥較為適宜;在稱量時，應(yīng)選用臺秤還是分析天平。對于這些問題，都需要學生明確掌握。

在建立量的概念時，要讓學生掌握什么條件時應(yīng)準確操作，什么條件時可近似操作。在實驗教學中經(jīng)常會出現(xiàn)這樣的問題，有些學生實驗前認真預習了，整個實驗過程中也非常認真，但卻難以在規(guī)定的時間內(nèi)完成實驗任務(wù)，其根本原因就是沒有樹立正確的量的概念，對于在何種條件下應(yīng)選用何種操作方式(是準確操作還是近似操作)心中無數(shù)，因而造成實驗過程中費時費力，甚至結(jié)果誤差很大，不符合教學要求。

總結(jié)分析化學實驗教學過程，建立正確的量的概念應(yīng)遵循下面的原則:

(1)在稱量藥品時，應(yīng)根據(jù)準確度的要求選擇稱量儀器，低準確度時用臺秤，高準確度時(0.0001g)用分析天平。

(2)在量取液體時，應(yīng)根據(jù)書中的語言敘述，對量取液體的量的準確度進行判斷，從而正確選擇量器。例如要求量取20mL溶液，可以直接用量筒量取;但如果要求準確移取25.00mL溶液，則必須用移液管或滴定管。

(3)用直接法配制溶液時，需用分析天平準確稱取一定質(zhì)量的物質(zhì)，溶于水中，再轉(zhuǎn)移到一定體積的容量瓶中。而用間接法配制溶液時，稱量和量取都不需要十分準確，用臺秤和量筒即可［3］。

總之，在分析化學實驗中樹立準確的量的概念，是正確完成稱量、量取、配制等過程的前提，是正常完成實驗任務(wù)、節(jié)約實驗時間、提高實驗效率的保障。

2.3 增加綜合性、設(shè)計性、研究性實驗

綜合性、設(shè)計性、研究性實驗是將學生已學的基礎(chǔ)化學學科的理論及實驗方法有針對性地融合后開設(shè)的實驗。這類實驗的目的不僅是為了提高學生綜合運用各種實驗方法和實驗技能的能力，更重要的是引導學生在實驗過程中不斷思考問題，拓寬知識面，培養(yǎng)學生的科學思維能力和創(chuàng)新意識。

這類實驗主要以學生為主，教師提前一周將相關(guān)題目及實驗要求通知學生，鼓勵學生通過查閱文獻資料和學習相關(guān)學科理論來設(shè)計方案;教師對學生設(shè)計的方案只進行方向性的引導。在實驗過程中要求學生認真觀察實驗現(xiàn)象，并引導學生通過實驗現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)問題，及時改進實驗方案，最終完成整個實驗，并按要求完成實驗報告。

總結(jié)幾年來的實驗教學，我們深刻體會到，開設(shè)綜合性、設(shè)計性、研究性實驗有利于樹立學生的研究精神、發(fā)現(xiàn)精神和探索精神;有利于調(diào)動學生的實驗興趣和學習積極性、創(chuàng)造性;有利于學生發(fā)揮潛能、大膽動手、勇于創(chuàng)新;有利于培養(yǎng)學生嚴謹、實事求是的科學實驗態(tài)度;有利于提高學生的觀察能力、思維能力;有利于培養(yǎng)學生的綜合素質(zhì)及用所學知識分析問題和解決問題的綜合能力。我們將在今后的實驗教學中，逐漸增加綜合性、設(shè)計性、研究性實驗的教學時數(shù)比例，以滿足培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的需要。

3 改革實驗教學方法

以往實驗學生比較依賴教師，主動性較差，只求完成任務(wù)，不求學有所獲，為此，我們在實驗教學中進行了改革。

3.1 加強預習環(huán)節(jié)

有些學生認為實驗預習可有可無。但事實上，如果不預習就去做實驗，往往不能達到預期的效果。所以我們要求學生在實驗前認真預習，做到心中有數(shù)，思路清晰，以保證正確完成實驗。加強預習環(huán)節(jié)可使學生轉(zhuǎn)變被動學習的傾向，在實驗教學中充分體現(xiàn)出學生的主體作用和教師的引導作用。

教育家葉圣陶說:“所謂教師的主導作用，蓋在于引導啟迪，使學生自奮其力，自致其知。非謂教師滔滔講說，學生默默聆受”［4］。即教師的“教”重在給學生構(gòu)建一個學習環(huán)境，提供必要的學習資源，充分調(diào)動學生的學習積極性，引導學生主動地學習。將學生視為教學活動的主體和中心，著重培養(yǎng)學生的思維能力和技能操作，使學生具有較大的獨立性、自由性和探索性。改變教師在傳統(tǒng)教學中的角色，由主體變?yōu)橹鲗?，明確教師的作用在于引導、啟蒙和監(jiān)督，及時、有效地對學生的學習過程給予幫助。教師上課時，只需向?qū)W生簡單剖析實驗原理、提出關(guān)鍵步驟及注意事項。

為強化預習環(huán)節(jié)，我們編寫的實驗教材中的每一個實驗題目下都有預習思考，使學生能帶著問題進行預習、思考，做到實驗前心中有數(shù)。教師通過提問等方式檢查學生的預習情況并計入成績評定。這樣既能縮短實驗時間，又有助于培養(yǎng)學生的自學能力，調(diào)動學生學習的主動性和積極性。在教學中，我們還采用讓學生上講臺的互動式教學方式，鞭策學生在實驗前認真預習，使學生由被動接受轉(zhuǎn)為主動參與。

3.2 傳授學習方法

實驗教學是學生親身體驗實踐的過程。在這一過程中，不僅要讓學生“學會”，更重要的是要讓學生“會學”，能夠自己去發(fā)現(xiàn)問題并解決問題，從而優(yōu)化實驗過程。學生在實驗教學過程中所需要的幫助不只是傳遞和獲得信息，而是把獲得的信息轉(zhuǎn)化為自己能夠運用的知識和能力。而教師除了要研究如何傳輸自己掌握的知識，還要持續(xù)地更新和擴展自己的知識，分析和研究學生在實驗進程中可能發(fā)生的種種問題，及時向他們傳授有針對性的方法，從注重“教”轉(zhuǎn)變到注重“學”。鼓勵學生自主創(chuàng)新改進實驗方案，激發(fā)學生的好奇心、求知欲，以培養(yǎng)學生的自主創(chuàng)新精神。

在教學中，教師的職責不僅在于傳授了多少知識，更多的是以一個激勵思考的引導者、一個交換意見的參加者、一個組織協(xié)調(diào)的服務(wù)者的角色出現(xiàn)在教學中。所以教師在教學過程中應(yīng)著重讓學生自學，以自學為核心，引導學生學習?；静僮鲗嶒灴捎勺詫W與指導相結(jié)合的方式來完成，給學生一個掌握科學學習方法的空間。實驗課教學必須重視課堂討論，學生與教師、學生與學生之間平等地討論問題，營造濃厚的學習氣氛，在討論中發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，提高學生對知識點的理解、分析及綜合應(yīng)用能力。

3.3 注重效果導向

發(fā)現(xiàn)問題是解決問題的開始，所以我們在實驗中首先引導學生認真觀察每一個實驗現(xiàn)象，啟發(fā)學生積極思維，學會把實驗事實與已知理論聯(lián)系起來，激發(fā)學生的求知欲望和做實驗的興趣。有些學生在實驗過程中遇到異?，F(xiàn)象或問題時，往往會急于問老師“為什么”，而不是自己動腦分析，對于這種情況，我們通常采用循循善誘的方法去解決。即教師一般不直接告訴學生問題所在，而是與學生進行交流和分析，了解操作過程，共同討論。這樣可以啟發(fā)學生自己去思考，引導他們找到問題出現(xiàn)的原因，并思考為什么會出現(xiàn)問題，應(yīng)該怎樣解決。

在實驗教學過程中，我們針對一部分學生在實驗中怕臟、怕累、怕火、怕酸堿等問題，在實驗前對學生進行相關(guān)教育。首先是讓學生清楚實驗是必須親自動手完成的學習過程，“臟”和“累”是過程中必須經(jīng)歷的環(huán)節(jié)，打消其不勞而獲、拿來主義的意識，使其明確實驗技能是通過實驗過程中的動手操作才能培養(yǎng)和提高的，只有親自操作才能發(fā)現(xiàn)問題，從而找到解決問題的方法;其次是加強對學生安全意識的培養(yǎng)，例如使用電爐時應(yīng)注意哪些問題、取用酸堿時又應(yīng)注意什么問題等，打消學生認為實驗不安全的顧慮，告訴他們問題都是因為錯誤操作造成的，實驗中必須嚴格執(zhí)行正確的操作規(guī)程。

針對有些學生擔心實驗結(jié)果不準確影響實驗成績等問題，在實驗教學中首先讓學生明確開設(shè)實驗的目的是讓他們既動手又動腦，是培養(yǎng)他們發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力，實驗結(jié)果不準確或?qū)嶒灛F(xiàn)象不對的情況在學習過程中是在所難免的，糾正某些學生擔心實驗出現(xiàn)問題會影響實驗成績的片面認識。對于出現(xiàn)的異?，F(xiàn)象，鼓勵學生主動發(fā)現(xiàn)問題，多提幾個為什么，分析探索問題產(chǎn)生的真正原因，提出解決方法并重新實驗［5］。其次，通過實驗讓學生樹立實事求是的意識，即不怕挫折，正確面對出現(xiàn)的問題，要究其產(chǎn)生的原因，吃一塹長一智，使學生明白實驗課程注重的是實驗過程和過程中所培養(yǎng)的能力，而不是最終的實驗成績，成績只能說明一些問題而不是能力的全部。

21世紀是科學技術(shù)高速發(fā)展的時代?，F(xiàn)代分析化學的快速發(fā)展，要求對分析化學實驗教學不斷進行改革與創(chuàng)新，這樣才能滿足培養(yǎng)高素質(zhì)復合型創(chuàng)新人才的需要，才能實現(xiàn)培養(yǎng)創(chuàng)新性人才這個現(xiàn)代教育的重要目標。面對新形式下的新任務(wù)，作為21世紀高等學校的教師，我們有責任完成歷史賦予的使命。高等教育教學改革任重道遠，在教學實踐中，我們要努力探索，銳意進取，不斷創(chuàng)新，進一步深化教學改革，為實施素質(zhì)教育、科教興國、促進我國的教育事業(yè)做出自己的貢獻。

［1］ 華東理工大學化學系，四川大學化工學院.分析化學.第5版.北京:高等教育出版社，2003

［2］ 姚思童，張進.現(xiàn)代分析化學實驗.北京:化學工業(yè)出版社，2008

［3］ 張本杰.廣東化工，2007，34(2):88

［4］ 葉圣陶語文教育論集(下冊).北京:教育科學出版社，1980

［5］ 徐肖邢.常熟理工學院學報(教育科學版)，2007(6):110