張　坤，徐　靜，宋少芳，汪建民，尹延斌

(山東農(nóng)業(yè)大學　化學與材料科學學院，泰安　271018)

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提高分析化學實驗課程教學效果的幾點措施

張坤，徐靜，宋少芳，汪建民，尹延斌

(山東農(nóng)業(yè)大學化學與材料科學學院，泰安271018)

摘要為提高分析化學實驗課程教學效果，在教學過程中增設了“緒論課”，確立了實驗預試制度，進行分階段、分層次的教學，利用開放實驗室讓學生在課余時間獨立開展實驗探索，引入基本操作技能考核，改革措施貫穿了整個教學過程的始終。實踐證明改革措施彌補了傳統(tǒng)實驗教學的不足，取得了較好的教學效果。

關鍵詞分析化學實驗；實驗教學；教學效果

分析化學實驗課是大學化學專業(yè)及有關專業(yè)本科生的重要基礎課程之一。該課程的基本任務是通過學習加深對分析化學基礎理論、基本知識的理解，掌握分析化學實驗技能和基本操作，提高觀察、分析和解決問題的能力，培養(yǎng)學生嚴謹?shù)墓ぷ髯黠L和實事求是的科學態(tài)度，樹立嚴格的“量”的概念，為學習后繼課程及未來的科學研究及實際工作打下良好的基礎[1]。通過多年來的教學實踐，我們發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)按部就班式的實驗教學模式存在著一些弊端，不利于學生實踐動手能力、科學思維能力的培養(yǎng)和“量”的概念的樹立。為了提高該實驗課程教學效果，我們針對教學過程中存在的不足采取了相應改進措施，進行了探索性改革。從課前準備工作到教學內(nèi)容的補充調整、從教學方式方法到考核制度，改革措施貫穿了整個教學過程的始終。實踐證明，改革措施彌補了傳統(tǒng)實驗教學的不足，取得了較好的教學效果。

1提高教學效果的有效措施

1.1發(fā)揮實驗“緒論課”作用，引導學生上好實驗課程

分析化學理論課程前幾個學時講述內(nèi)容是分析化學概論，沒有涉及具體分析方法的教學，而且理論課程教學側重于基礎理論的講解，沒有突出分析測試過程中“量”的概念，大多數(shù)學生還搞不清楚哪些“量”必須是準確的，哪些“量”可以是粗略的，也搞不清楚如何來確?！傲俊钡臏蚀_性。此階段若組織安排學生進行具體分析測試實驗，學生只能是“照方抓藥”，無法抓住分析化學實驗課程的特點，不能充分理解實驗內(nèi)容和要求。因此，在分析化學實驗教學過程中，我們將第一次實驗課改為組織學生上實驗課程的“緒論課”，圍繞實驗課程要求、實驗室基本常識、試劑的分類及取用方法、滴定方式的分類、常用分析儀器及基本操作、實驗數(shù)據(jù)的記錄計算與精密度評價、虛擬化學實驗等幾個方面進行講述，其目的是讓學生對于分析化學實驗有一個總體的認識和了解，增加學生的實驗基礎知識。通過觀摩定量分析實驗中常用的儀器和滴定分析的基本操作，為實驗基本技能訓練做準備。教會學生如何正確記錄、處理和評價實驗數(shù)據(jù)，以保證實驗結果準確可靠，樹立起“量”的概念，為后續(xù)實驗打下良好的基礎。該課的設置雖然增加了任課教師的工作量，但對于保證后續(xù)實驗教學的順利進行，彌補理論課授課內(nèi)容的知識欠缺，幫助學生樹立“量”的概念起到了積極效果。

1.2教學方法“與時俱進”

傳統(tǒng)的實驗教學過程，教師習慣于通過詳細講解把實驗的目的、原理、儀器試劑、實驗步驟、甚至連操作細節(jié)和注意事項也一一交代，學生在整個教學過程中處于從屬、被動的地位[2]。而學生往往按照已有的實驗習慣將關注點放在實驗現(xiàn)象和結果上，對實驗的理論背景和實驗設計的方法不加思索。例如，待測樣品的稱量范圍、標準溶液的濃度大小、指示劑的變色原理等等。大多數(shù)學生并不了解這些環(huán)節(jié)背后的理論依據(jù)。這種重結果、輕過程，重接受、輕理解的做法不利于教學效果的提高，導致學生缺乏獨立思考、不求甚解、分析和解決問題的能力也得不到很好的培養(yǎng)。針對該問題，課程組結合實驗教學內(nèi)容對教學模式進行了優(yōu)化，不同實驗教學階段采用不同的教學方法，明確了各個階段的培養(yǎng)目標，以促進學生實踐動手能力和科學思維能力的提升。大致分為以下3個階段。

1)實驗技能培養(yǎng)階段主要任務是進行基本操作技能的強化訓練。分析化學實驗基本操作有著一整套的規(guī)范化要求和步驟。例如，分析天平稱量、移液管移液、容量瓶的使用、滴定管操作等。該階段應充分發(fā)揮任課教師的主導作用，多講、多巡視、多示范。教師將學生容易出現(xiàn)的各種錯誤操作方式演示給大家看，并一起分析錯誤操作導致的不利后果。學生按照各種基本操作的具體步驟和要求，進行規(guī)范化操作練習，嚴格要求細節(jié)，讓良好、規(guī)范的習慣自然養(yǎng)成，熟練掌握實驗操作技能。

2)驗證理論階段，學生已經(jīng)具備了一定的理論基礎和基本的實驗操作技能，通過安排與生產(chǎn)生活實際相關的實驗內(nèi)容來調動學生的學習積極性，讓學生覺得學有所用，著重培養(yǎng)學生理論與實踐相結合來分析問題和解決問題的能力，加深對分析化學理論的理解。在該階段教學過程中，要求學生課前認真預習，課上教師只做重點講解，教師提出問題和學生討論，實驗過程中引導學生觀察實驗現(xiàn)象，啟發(fā)學生用分析化學理論解釋實驗現(xiàn)象和疑問，促進學生對分析化學基礎理論的理解。通過該階段的訓練，著重培養(yǎng)學生養(yǎng)成良好的實驗習慣，要求學生能夠根據(jù)準確度的要求，正確的選擇合適精度的儀器，并能做到該精確就精確，該粗略就粗略，處理得當，實驗現(xiàn)象和實驗數(shù)據(jù)的記錄要規(guī)范、準確、條理，能夠獨立正確表達分析結果和處理有關數(shù)據(jù)。經(jīng)過前兩個階段的訓練和積累，大多數(shù)學生已較好地掌握了實驗操作技能和分析化學的思維方法，具有了較完整的理論基礎。

3)探索創(chuàng)新階段，在該階段的教學過程中，教師開始有意識地引導學生認真觀察實驗現(xiàn)象、分析總結實驗結果，把注意力從注重實驗結果轉移到實驗方案的設計思路和方案的優(yōu)缺點及改進方法等方面上來，鼓勵他們大膽設想，通過創(chuàng)新學分和開放實驗等模式為學生創(chuàng)造條件去探索、實施綜合性實驗和他們自己設計的實驗內(nèi)容，從而培養(yǎng)他們的觀察能力、思維及創(chuàng)新能力。

1.3利用“任務驅動式”開放實驗，實現(xiàn)循環(huán)實驗，培養(yǎng)環(huán)保意識

在實驗課程中，分析化學實驗室有兩種廢液需要重點回收。1)實驗“鐵礦石含鐵量測定”中所使用到的K2Cr2O7溶液。重鉻酸鉀(K2Cr2O7)是一種有毒且有致癌性的強氧化劑，它被國際癌癥研究機構(IARC)劃歸為第一類致癌物質，對人體、土壤、農(nóng)作物、水生生物均有危害。國家對各類水中的鉻(Ⅵ)的含量有明確的規(guī)定[3]；2)實驗“氯化物中氯含量測定—莫爾法”剩余的AgNO3溶液，以及實驗滴定產(chǎn)物AgCl和Ag2CrO4沉淀。硝酸銀等含銀化學試劑是較為貴重的試劑之一，含銀溶液和固體作為一般的廢液和固廢排放，不僅污染環(huán)境，而且會造成貴金屬資源的浪費[4]。

我們將這兩種廢液處理列為開放實驗室的實驗項目，采用“任務驅動式”教學方法[5]，提出具體的要求。

1)對于含鉻(Ⅵ)廢液：①要求處理后能達到國家規(guī)定的地表水排放標準，并通過分析檢測技術進行證明；②要求利用含Cr(Ⅲ) 殘渣制備K2Cr2O7，并進行純度檢驗。

2)對于含銀廢液：①要求處理得到單質銀，實現(xiàn)重金屬的回收；②將單質銀進行處理得到AgNO3，并進行純度檢驗。

我們將第二課堂與開放實驗室相結合，讓學生自己組織興趣小組，通過查資料擬定實驗方案，經(jīng)過指導老師審閱，認為實驗方案確實可行，即可進入實驗室進行實驗。整個實驗過程是開放式、討論式的，同學們之間可以討論各方案的優(yōu)缺點，教師也會給同學們的實驗方案提出指導性的建議，在實驗過程中與同學們討論實驗現(xiàn)象，解決出現(xiàn)的問題。這種“任務驅動式”開放實驗，需要學生綜合利用無機化學實驗、分析化學實驗以及物理化學實驗的相關知識，有利于培養(yǎng)學生獨立進行實驗以及分析和解決實際問題的能力，有利于培養(yǎng)學生的環(huán)保意識，實現(xiàn)了循環(huán)實驗模式[6]，降低了污染物回收處理成本，保護了環(huán)境。

1.4實驗預試與課堂總結首尾呼應必不可少

實驗教學教師的責任心和教學態(tài)度是保證一門實驗課教學質量的必要條件。實驗中要求學生做到的事情，指導教師必須首先做到，嚴于律己，才能嚴以律人，才能取得教學的主動權。課程組確立了實驗預試制度。每次實驗前，實驗指導教師集體預做一次實驗。大家根據(jù)預試實驗的結果和現(xiàn)象，討論、研究實驗過程中出現(xiàn)各種異常的原因，明確實驗的目的、要求和有關注意事項，并在所用實驗教材的基礎上對試劑濃度、用量進行適當調整。實驗預試是一個實驗內(nèi)容教學過程的第一步。通過預試實驗，教師能夠了解哪些環(huán)節(jié)學生容易出錯，哪些實驗步驟是決定實驗成敗的關鍵，從而能夠游刃有余地指導學生如何應對實驗過程中可能出現(xiàn)的問題，同時能夠因地制宜地提出有效的改進方案，檢查實驗儀器配備、試劑配置是否準備得當，從而達到理想教學效果，保證實驗課程的順利進行。

課堂總結，是一堂實驗課的最后一步，通過總結才能及時將存在的問題查找出來并提出改進措施，讓學生養(yǎng)成良好的實驗習慣，提高以后的實驗教學效果。教師要對全班學生的實驗情況進行總結和點評，對表現(xiàn)好的給予表揚，不足的要指出并幫助其分析產(chǎn)生問題的原因，對普遍存在的問題應及時指出并提醒大家注意?！墩撜Z·學而》有曰：“有則改之，無則加勉”。實驗課程的課堂總結既是對學生的肯定也是對學生的一種鞭策和提醒，有利于提高學生對實驗課程的重視程度，提高學生做好實驗的積極性和主動性，也有利于教師提高對教學規(guī)律的認識。

1.5改進考核方法，全面綜合評定學生成績

經(jīng)課程組教師提議申請、教務處批準，將筆試考試改為專業(yè)技能測試(基本操作考核)，其目的是進一步增強學生對實驗基本操作的重視程度，促使學生正確使用實驗中涉及的各種(玻璃)儀器，培養(yǎng)學生正確記錄及處理實驗數(shù)據(jù)的習慣，為以后從事實驗實踐活動打下堅實的基礎。

考核方式為，4～6人一組，根據(jù)操作考試所給出的具體實驗內(nèi)容各自獨立完成。實驗內(nèi)容包含了分析天平稱量，容量瓶、移液管、滴定管的使用，實驗數(shù)據(jù)的記錄，測定結果的重現(xiàn)性及準確性的考察?？己藘?nèi)容的設置涵蓋了分析實驗4個主要的基本操作，而考核標準則細化到每一個環(huán)節(jié)，特別是在平時實驗過程中出現(xiàn)問題比較多的環(huán)節(jié)占有較多的分值。從整體的考核過程來看，監(jiān)考教師在學生人數(shù)較少的情況下能夠及時發(fā)現(xiàn)學生在實際操作過程出現(xiàn)的小問題，然后依據(jù)評分標準客觀、公正的進行評判打分。該考核方式雖然增加了教師的工作量，但考核的效果是明顯的。一方面，以往筆試內(nèi)容由于較寬泛且有部分內(nèi)容可能與分析化學理論課程重疊，導致學生對待實驗課筆試并不重視，基本上不進行復習。改為實際操作考核后，學生擔心自己無法順利完成實驗內(nèi)容，會仔細回顧相關原理以及規(guī)范操作要求。另一方面，由于學生知道期末要進行操作考核，所以在平時實驗課程過程中，會比較注意操作的規(guī)范性，重視就會引起注意，注意的次數(shù)多了就能養(yǎng)成習慣。在實際考核過程中，我們發(fā)現(xiàn)大多數(shù)同學的操作是規(guī)范合理的，只有小部分學生由于平時對自己的要求不夠嚴格再加上緊張而出現(xiàn)慌亂的狀況，致使實驗進行的不夠順利，而且大多數(shù)學生的操作考核成績與其平時表現(xiàn)是相吻合的?？偠灾瑢⒐P試改為操作考核的初衷就是要引起學生對于實驗技能和規(guī)范操作的重視，以保證實驗教學的教學質量。

2結束語

我們對分析化學實驗課程教學過程采取了一些改革措施，從“緒論課”的增設，到實驗預試制度的確立，到進行分階段、分層次的教學，再到充

分利用開放實驗室讓學生在課余時間獨立開展實驗探索，以及最后的基本操作技能考核，改革措施貫穿了整個教學過程的始終，有效地彌補了過去實驗教學過程中各個環(huán)節(jié)存在的不足，提高了教學質量，促進了學生實踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。實踐證明，改革措施實施以來，教學效果明顯提高，學生對“量”的概念認識更為深刻，實驗過程中態(tài)度更加認真，操作質量、實驗結果精密度、準確度和報告質量都普遍提高。后續(xù)其他實驗課程教師、畢業(yè)論文指導教師對于學生基本操作技能及獨立進行實驗能力的肯定以及學生在山東省大學生化學實驗技能大賽中取得的優(yōu)異成績更是教學效果提升的有力佐證。隨著高等學校實踐教學要求的不斷提高，分析化學實驗的教學體系還需不斷地完善，我們也將繼續(xù)努力進行探索和實踐。

參 考 文 獻

[1]武漢大學.分析化學實驗[M].4版.北京:高等教育出版社,2001.

[2] 包宏,胡笳.關于分析化學實驗教學的改革[J].大學化學,1997,12(5):42-43.

[3] 汪建民.基礎化學實驗[M].北京:化學工業(yè)出版社,2013.

[4] 朱雯,周全法.實驗室含銀廢液的再生利用[J].實驗室研究與探索，2008,27(7):94-96.

[5] 劉國磊.任務驅動式教學法在教學中的應用[J].職業(yè),2011,8(24):77-78.

[6] 劉葵,汪建民.循環(huán)實驗模式的構建與教學實踐[J].實驗室研究與探索,2012,31(3):140-142.

收稿日期:2014-06-29；修改日期: 2014-08-19

基金項目：山東農(nóng)業(yè)大學分析化學校級精品課程建設項目(2013年)。

作者簡介：張坤(1978-)，男，博士生，實驗師，主要從事環(huán)境分析化學方面的研究。

中圖分類號G642.423

文獻標志碼A

doi:10.3969/j.issn.1672-4550.2016.03.045

Several Reforms on Improving Teaching Effect for Analytical Chemistry Experiment

ZHANG Kun, XU Jing, SONG Shaofang, WANG Jianmin, YIN Yanbin

(College of Chemistry and Material Science, Shandong Agriculture University, Tai’an 271018 , China)

AbstractTo improve the teaching effect of Analytical Chemistry Experiment, several efficient reforms were applied as follows: The prolegomena was introduced into the teaching process to help students make transform from theory to experiment as soon as possible.The system of teachers’ pre-experiment integrating with students’ experimental operation was established to achieve staged and stratified teaching.Opening laboratory was used to raise student’s independent innovation ability and environmental awareness.The operation examination was adopted as the main evaluation to check students’ learning effect.All the reforms were proved to make up the traditional experimental teaching limitations and obtain preferable effects.

Key wordsanalytical chemistry experiment;experimental teaching;teaching effect