楊 珍,陸道明
(鎮(zhèn)江高等??茖W(xué)?;は担K鎮(zhèn)江 212003)
“分析化學(xué)”是研究物質(zhì)的化學(xué)組成和分析方法的科學(xué)?!胺治龌瘜W(xué)”的基本原理與方法不僅是分析科學(xué)的基礎(chǔ),也是生物、環(huán)境、醫(yī)藥、化學(xué)其他分支學(xué)科的基礎(chǔ)。它是一門技術(shù)性、實踐性非常強的課程,被稱為生產(chǎn)科研的眼睛。實驗是該課程的重要組成部分,通過實驗,可以讓學(xué)生樹立起嚴格的“量”的概念,能準確地對實驗數(shù)據(jù)進行分析和處理,熟練掌握分析化學(xué)實驗操作技能,具備解決實際問題的能力、嚴謹?shù)墓ぷ髯黠L和實事求是的科學(xué)態(tài)度?!胺治龌瘜W(xué)”實驗教學(xué)的好壞直接影響后續(xù)專業(yè)操作技能習(xí)慣的養(yǎng)成,對后繼課程如“儀器分析”“化工產(chǎn)品分析”“環(huán)保分析”“藥物分析”等的教學(xué)有重要影響,同時也影響學(xué)生頂崗實習(xí)或工作之后的業(yè)務(wù)水平。
近年來,關(guān)于“分析化學(xué)”實驗教學(xué)改革的方案并不少,包括采用計算機輔助教學(xué)、“教學(xué)做”一體化教學(xué)模式等[1-6]。在實施“教學(xué)做”一體化模式過程中,主要重視教學(xué)方法的改進,對于教師輔導(dǎo)的具體要求、考核方式等研究的較少。筆者根據(jù)教學(xué)實踐提出相應(yīng)的解決方法,旨在提高學(xué)生的動手能力,使實驗成為他們的真正技能。
在化學(xué)分析實驗中,一般有酸堿滴定、配位滴定、氧化還原滴定、沉淀滴定及重量分析法等5類實驗。同一類滴定實驗中所用的儀器相同,主要是滴定管、移液管、容量瓶的使用,其滴定步驟類似,因此,把某個典型實驗做好了,就能掌握同一類實驗的操作技能。只要掌握實驗中涉及儀器的標準用法和原理,即使換一個新實驗,對學(xué)生來說也是很容易接受的。筆者在教學(xué)過程中選擇了幾個最基本、最經(jīng)典的實驗,如NaOH濃度的標定及食醋中總酸度的測定、HCl濃度的標定及工業(yè)純堿總堿度的測定、EDTA濃度的標定及工業(yè)用水總硬度的測定、KM-nO4濃度的標定及雙氧水含量的測定等,考查學(xué)生的動手能力[7]。結(jié)果顯示,改進教學(xué)方法后,學(xué)生的動手能力有明顯的提高,在“化學(xué)分析中級工”考試中通過率也顯著提高。
學(xué)生在實驗過程中,由于疏忽或?qū)δ硟x器的使用不了解難免出錯,而錯誤的操作又會給實驗帶來很大的誤差,降低實驗的通過率。如果能及時糾正學(xué)生的錯誤操作,使其正確、合理地使用儀器,就可以提高學(xué)生實驗興趣和動手能力,實驗的通過率自然也會提高。另一方面,由于時刻督促學(xué)生做實驗,可以防止學(xué)生杜撰、篡改實驗數(shù)據(jù),保證實驗通過的真實性。在實踐過程中,針對某個實驗總是做不好的學(xué)生,采用全程跟蹤法,幫助學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題并及時改正,保證實驗準確完成。比如酸堿滴定,有些同學(xué)標定NaOH的精密度很差,通過全程跟蹤發(fā)現(xiàn),稱量上沒有問題,滴定過程也正確,唯獨在溶解鄰苯二甲基氫鉀時,溶解完畢,未用蒸餾水沖刷一下瓶壁,致使瓶壁上有細小顆粒未溶解,造成最后整體誤差。通過糾正,學(xué)生標定的精密度上升了,在溶解操作中更加細心,嚴防此類問題再次發(fā)生。
學(xué)生的“分析化學(xué)”實驗總評成績由平時態(tài)度成績(占20%,主要是實驗態(tài)度、問題回答、實驗報告情況)、平時實驗考核成績(占40%)和期末考核成績(占40%)組成。這種考核辦法能較全面、合理地評價學(xué)生實驗的綜合能力。
在完成2個最為基本的實驗(分析天平的使用、滴定基本操作練習(xí))后,開始對平時實驗計分。共計4個實驗,每個實驗記10分。學(xué)生通過,則繼續(xù)下一個實驗,如果沒有通過,繼續(xù)做該實驗,直到通過為止。該方案下,認真做實驗的學(xué)生可能1次就通過,不想做實驗的或不認真做實驗的學(xué)生則很難通過,1個實驗可能要重復(fù)好幾次。在無形的壓力下,學(xué)生就會認真起來,遇到不會做的地方就會向同學(xué)或教師咨詢,動手能力自然也隨之提高了。對好學(xué)生來說,成功會增加其自信心,刺激其對下一個實驗通過的欲望,會更加認真地去完成。
從表1可以看出,在做“實驗一”時,3個班的通過率都比較低,隨著時間的推移,學(xué)生的1次通過率明顯上升,在做“實驗四”時,學(xué)生的1次通過率,3個班都達到50%以上。可見,分段給分對提高學(xué)生實驗的主觀能動性是有效的。
表1 鎮(zhèn)江高等??茖W(xué)校化工系2010級學(xué)生實驗1次通過情況表 %
為了讓學(xué)生在公平的條件下通過某個實驗,排除教師的主觀因素,消除學(xué)生對評判的擔憂,利用Visual Basic編制分析化學(xué)實驗數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)[8]。學(xué)生自行將實驗數(shù)據(jù)輸入電腦,按下“評分”按鈕,電腦根據(jù)統(tǒng)一的標準對數(shù)據(jù)進行評判,直接反映實驗成功與否。在眾人面前輸入數(shù)據(jù),通過的學(xué)生覺得自豪,增加了做實驗的興趣,未通過的學(xué)生也會因此而產(chǎn)生不通過誓不罷休的念頭,間接地提高了做實驗的主動性。電腦評分的客觀性,讓學(xué)生通過數(shù)據(jù)分析,看出自己的錯誤和不足,及時更正或彌補,實驗?zāi)芰Υ蠓岣摺?/p>
教師指導(dǎo)“分析化學(xué)”實驗是非常辛苦的,因為學(xué)生的動手能力不同,實驗中出現(xiàn)的問題也不同。僅僅靠1名教師同時全程監(jiān)督20名學(xué)生是不現(xiàn)實的,因此,需要學(xué)生之間互幫互助,共同提高。在實際教學(xué)過程中,教師可以讓操作技能掌握較快且實驗完成較快的學(xué)生充當“監(jiān)督員”,或者先從一張實驗桌上的4位學(xué)生中選取1位重點培養(yǎng),當其掌握了操作技能后再充當“監(jiān)督員”,監(jiān)督其他3位學(xué)生,提醒他們操作上的錯誤。學(xué)生操作完畢,監(jiān)督員匯報其他學(xué)生的錯誤,教師加以收集、總結(jié)。通過這種方式,不但可以減輕教師的壓力,而且能讓學(xué)生體會到指導(dǎo)的樂趣,提高學(xué)習(xí)積極性。實驗中某些細節(jié)問題,有時是教師未注意到的,也有一些基本技能,教師在平時操作時強調(diào)了很多次,但有些學(xué)生就是不注意,應(yīng)用這種方法,學(xué)生掌握起來則會更快一些。
在網(wǎng)上開設(shè)實驗教學(xué)輔導(dǎo)站,一些基本的實驗操作,如稱量、移液、滴定等的每一動作可以在電腦上“實驗”,讓學(xué)生對每個動作的要領(lǐng)清晰掌握,達到規(guī)范基本操作的目的。同時,將每個實驗在網(wǎng)上通過動畫模擬重現(xiàn)。通過“實驗”,學(xué)生可以強化儀器操作方法、注意事項,了解每個實驗的詳細情況,以便快速進入良好的實驗狀態(tài)。
“熟能生巧”,要想提高實驗操作水平就必須不斷地進行練習(xí),但實驗課的時間是很有限的??梢栽谡n余時間將實驗室對學(xué)生免費開放,提供相應(yīng)的藥品和儀器,鼓勵學(xué)生利用課余時間來實驗室進行練習(xí)。利用網(wǎng)上在線服務(wù)功能,學(xué)生可以及時與教師進行溝通,實現(xiàn)課堂教學(xué)、課后輔導(dǎo)相輔相成。通過網(wǎng)絡(luò)及時公布學(xué)生通過人數(shù)、實驗室安排情況,下組實驗還可以容納多少未通過的學(xué)生,實驗室在哪些時間段有空,哪些時間段指導(dǎo)教師可以去指導(dǎo),學(xué)生通過網(wǎng)上預(yù)訂,便可以合理安排自己的課余時間,選擇練習(xí)的次數(shù),使得實驗室的資源得到最大利用,確保開放性實驗室的正常使用。學(xué)生有更多的機會去練習(xí)、去實驗,動手能力自然可以快速提高。
利用網(wǎng)絡(luò)教輔功能還可以對典型實驗之外的實驗進行輔導(dǎo),讓學(xué)生了解其他實驗的操作及原理,拓寬知識面。通過網(wǎng)上預(yù)訂方式,讓教師針對預(yù)訂人數(shù)開設(shè)典型實驗之外的實驗,讓學(xué)生掌握更多的實驗技能。通過這種方式,教師可以更好地掌握學(xué)生的情況,對各種技能大賽等活動挑選選手有很大的幫助,同時,對求知欲強的學(xué)生,也能通過課程以外的實驗,培養(yǎng)其綜合能力。
“名師出高徒”,學(xué)生動手能力的強弱很大程度上取決于教師的實驗?zāi)芰椭笇?dǎo)態(tài)度。實驗指導(dǎo)教師要嚴格要求自己,在實驗開始前,能預(yù)做一遍,事前了解實驗開展過程中可能會遇到的問題,如由于試劑配制的濃度不同,而對實驗結(jié)果產(chǎn)生一定的影響。課堂上,教師要重視自己的演示操作,嚴肅課堂紀律,每一個動作和示范嚴格按要求進行,講解過程中,手、眼、嘴并用,確保在學(xué)生腦海中留下深刻的印象。比如,在用移液管移取液體時,如何將用洗耳球吸取到刻度線以上的液體均勻地放到刻度線上是學(xué)生操作的難點。教師在演示時,除了要講解移液管的移取動作外,還要傳授給學(xué)生一些操作經(jīng)驗和操作技巧,如通過調(diào)節(jié)食指的干濕程度就可以很自如地控制液體流動。這些技巧需要教師日積月累才能形成。另外,實驗指導(dǎo)教師還要經(jīng)常向有經(jīng)驗的老教師學(xué)習(xí),積極參加校外相關(guān)培訓(xùn),參加考評員、高級分析工之類的資格證書考試,提高自身素質(zhì),以較高水平指導(dǎo)學(xué)生。
通過現(xiàn)代信息處理技術(shù)將復(fù)雜的實驗數(shù)據(jù)處理簡單化,完善分析實驗的評分方法,合理利用教學(xué)資源,有效地設(shè)計實驗教學(xué)的流程,將繁多的實驗精減為幾個典型實驗,配合認真的教學(xué)、監(jiān)督及課后網(wǎng)絡(luò)輔導(dǎo),開放實驗室,讓學(xué)生充分發(fā)揮主觀能動性,可以很好地提高學(xué)生的動手能力,開拓學(xué)生對實驗的認知能力和創(chuàng)新能力。經(jīng)過幾年的教學(xué)實踐,教學(xué)效果令人滿意。學(xué)生由原先對單人單做實驗畏懼,為了應(yīng)付考試、考證而實驗,轉(zhuǎn)變?yōu)橄矚g并愿意做好實驗。
參與文獻:
[1]胡坪,王燕,張文清,等.工科分析化學(xué)教學(xué)內(nèi)容的選擇[J].化工高等教育,2012(2):31 -34.
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[3]李紅.分析化學(xué)實驗教學(xué)模式改革與實踐[J].陜西教育:高教版,2012(1):138.
[4]占達東,柏文良,李攻科,等.計算機輔助配位滴定實驗教學(xué)的若干實例[J].大學(xué)化學(xué),2010,25(2):32 -35.
[5]楊艷杰.分析化學(xué)實驗綠色化的實踐探索[J].中國校外教育,2010(6):102.
[6]呂聰敏,豈愛妮.“教學(xué)做一體化”教學(xué)模式在《分析化學(xué)》課程中的應(yīng)用[J].中國科技創(chuàng)新導(dǎo)報,2008(36):169.
[7]蔡彭驥.分析化學(xué)實驗[M].上海:上海交通出版社,2000:79 -84,97 -101,109 -111.
[8]陸道明.定量分析實驗數(shù)據(jù)處理軟件的開發(fā)[J].鎮(zhèn)江高專學(xué)報,2003,16(4):61 -63.