魏永春 鐘俊文 蔡陽倫 李 沖 吳 靈

北京理工大學珠海學院材料與環(huán)境學院，廣東 珠海 519085

在大學理工科教育中，大多數(shù)應用型工科院校將分析化學實驗列為化工、材料、環(huán)境、生物、食品等專業(yè)的主要基礎實驗課?？茖W技術的發(fā)展和應用，使分析檢測手段越來越豐富，而基礎課程授課時數(shù)的不足、學生人數(shù)的增加以及實驗室空間的限制，嚴重影響實驗課的教學效果，導致學生在理論知識運用、實驗能力訓練、綜合素質培養(yǎng)等方面存在不足。而優(yōu)化實驗教學內容、改善實驗教學手段是很多高校選擇的解決途徑，也取得了良好的教學效果。我校以培養(yǎng)應用型人才為目標，通過調查社會需求，優(yōu)化教學體系，并充分利用信息技術升級實驗教學條件，在實驗教學改革方面做了一些有益的嘗試。

一、開展調查研究，調整教學內容

為了使教學內容能夠聯(lián)系生產(chǎn)實際，我們從實際應用需求入手，分別對校內相關專業(yè)建設需要和大灣區(qū)社會檢測機構需求兩個方面進行了問卷調查，并在此基礎上整合教學內容。在這次教學內容調整中，我們把實驗課學時和理論課學時的比例設置為1∶1，增加實驗課學時，以強化學生實驗操作能力，落實學校應用型人才的培養(yǎng)目標。調整后，實驗項目的選擇范圍相對更廣泛了。具體調整思路如下：一是整合化學分析實驗和儀器分析實驗建設分析化學實驗課程，使學生建立起對分析化學實驗的系統(tǒng)性和完整性的學科認知，避免內容重疊和割裂，比如把標準溶液的配制和標定與樣品上機測定實驗整合為一次實驗來完成。二是強化實驗操作技能的培養(yǎng)和對分析測定步驟的整體把握，尤其是在樣品的前處理以及標準物質的預處理方面，要讓學生知道該怎么做分析測定，強化其分析化學實驗操作基本技能。三是選擇與實際生產(chǎn)結合緊密、綜合性較強、貼近日常生活的實驗，比如泳池消毒劑硫酸銅的測定、自來水總硬度的測定、感冒藥中對乙酰氨基酚的測定、白酒中甲醇含量的測定等。進行這些實際樣品的測定，可激發(fā)學生的實驗熱情，鞏固學生所學知識和技能。四是分專業(yè)、分層次教學。不同專業(yè)有不同需求，要突出分析化學實驗在不同專業(yè)中的差別應用。如各相關專業(yè)學生從紫外光譜、紅外光譜，各種類型液相、氣相，原子吸收、原子發(fā)射等項目中，根據(jù)專業(yè)需要選擇四個分析化學實驗項目，以實驗小組的形式深入學習，體現(xiàn)了專業(yè)需求的差異性。各專業(yè)具體選做的分析化學實驗項目見表1。

二、改進教學方法，提高教學效果

（一）利用實驗微視頻，開展線上線下教學

互聯(lián)網(wǎng)在教學中的應用形式多種多樣，但隨著智能手機的普及，學生打開電腦的時間越來越少，使得最初的網(wǎng)絡教學手段得不到很好的利用。近年來基于微視頻的“翻轉課堂”教學效果明顯，究其原因，主要是微視頻相較于網(wǎng)絡教學有以下幾個突出的優(yōu)勢：一是微視頻篇幅短小。微視頻長度多控制在學生注意力集中的時間范圍內，通常只有幾分鐘，最長不超過10分鐘，效率更高。二是微視頻內容明確。每一個微視頻集中解決一個特定問題，針對性強。三是微視頻進度可控。學生可以根據(jù)自己的實際情況自行控制進度，實現(xiàn)自主學習。四是手機功能不斷增強，成為保障微視頻教學的有利工具。

分析化學實驗教學突出對學生儀器操作技能的培養(yǎng)，對學生的基本操作有較高的要求。如滴定分析法中測定結果的準確度要達到99%以上，這就要求學生要把操作誤差盡可能地降到最低。測定過程中對定量分析儀器，如分析天平、滴定管、移液管、吸量管、容量瓶等的使用，以及對儀器的檢漏、洗滌、裝液、滴定、讀數(shù)、半滴滴定等操作都有嚴格的要求。在課堂上，教師需要反復演示和指導糾錯，費時費力卻效果不佳。學生自己動手做實驗時，仍舊錯漏百出，甚至有的學生把四類滴定實驗做完后，還是沒能掌握移液管、容量瓶等儀器的規(guī)范操作。

針對這些情況，我們把每一個滴定分析儀器的操作要點獨立制作成一個微視頻，時長控制在5 分鐘以內，由此構建了一套短小精干、目標明確的微視頻。學生課前可以先觀看微視頻，這樣到了課堂上學生的積極性與操作的規(guī)范性就會有所提高，進而提高教學效果。

為了保證學生有良好的學習效果，要對其視頻學習情況進行實時監(jiān)控，包括觀看時長、觀看結果、做題情況等。對于沒有達到要求的學生，教師應及時通過QQ 等通信工具，提醒他們跟上進度，否則不允許進入實驗室，以使線上和線下教學緊密結合。

（二）建設現(xiàn)代化實驗教學平臺，實現(xiàn)在線實時指導

隨著數(shù)字化校園建設的逐步深化，無線網(wǎng)絡實現(xiàn)了校園的全覆蓋，智能手機也在師生中廣泛普及。智能手機不但可以播放常規(guī)的PPT、Word 和PDF 文件，還能夠輕便地完成多種電腦上的復雜操作，而且可以現(xiàn)場直播。無線投屏裝置的開發(fā)應用，為突破實驗室空間指導教學提供了可能。手機連接無線投屏器后，手機的屏幕就可以顯示在投影儀的屏幕上，電視機、投影儀基本都具備這樣的WiFi無線連接功能。

本校的實驗室配置了無線投屏裝置，可利用校園無線網(wǎng)絡，把教師的手機屏幕直接投影到大屏幕上，這樣教師在實驗室任何角落都能夠實現(xiàn)在線實時指導和示教。尤其是在大型儀器的操作演示中，教師的操作示范可以隨時投影到大屏幕上，讓離儀器較遠的學生也能身臨其境。同時，手機投屏還可以隨時直播學生的實驗操作錯誤，在教師的針對性指導下，讓犯有類似錯誤的學生也能得到及時糾正。這樣在不耽誤實驗進程的情況下，學生通過觀看大屏幕就可以解決問題。另外，也可以對操作規(guī)范的學生進行現(xiàn)場直播，讓其他學生進行觀摩；還可以現(xiàn)場錄像制成慕課的課件，為以后的實驗教學提供良好的視頻素材。

實驗教學平臺的現(xiàn)代化建設，可以體現(xiàn)一個學校的現(xiàn)代化和教學思路的與時俱進，這不但有助于學生養(yǎng)成良好的實驗習慣和學習習慣，學會選擇和使用先進的儀器設備，還可以大大降低教師的勞動強度，增加對學生實驗的指導效率。

（三）優(yōu)化教學過程，引入朋輩學術帶頭人

教學過程強調教學相長，是教與學交往互動，師生雙方相互交流、相互溝通、相互啟發(fā)、相互補充的過程。在這個過程中，教師與學生彼此間進行情感交流，從而達成共識、共享、共進，實現(xiàn)教學相長與共同發(fā)展。但是由于教師長時間講授同一門課，對教學內容和方法已經(jīng)非常熟悉，在教學過程中很容易產(chǎn)生熟悉性忽視（指當人們對一個事物太過于熟悉，就會大大降低對該事物的關注度，甚至忽視它的存在），這樣的教學不但無法實現(xiàn)教學相長，甚至會出現(xiàn)教學內容的遺漏。

“朋輩學術帶頭人”（Peer Academic Leaders，以下簡稱PAL）是指高年級的優(yōu)秀大學生，由于他們有著和新生相同的生活學習經(jīng)歷和體驗，所以由他們來指導自己的學弟學妹會更加具有針對性。對于新生來說，高年級的學長學姐有別于老師、專家，是和他們有著相似校園經(jīng)歷的同齡人，是可以傾訴的朋輩對象，雙方的交流方式會更加生動、無拘無束，可讓新生在輕松的氛圍中達成學習目標。

在我校教學實踐中，選拔了一些具有良好的學業(yè)成績和行為表現(xiàn)的高年級學生參與實驗教學過程，他們不但指導學生操作，糾正學生錯誤，解決學生在實驗中出現(xiàn)的問題，還批改實驗報告并做出總結。教學效果表明，PAL 工作細致認真，由于他們的加入，使得實驗課堂氣氛活躍而有序，學生參與實驗的熱情和學生的實驗技能都得到了很大的提高。

（四）加強校企合作，把實驗教學延伸到實際工作中

從目前的實驗教學內容來看，主要偏重于理論驗證和規(guī)范化操作訓練。學生在做實驗時，嚴格按照定量要求和規(guī)定的操作步驟進行，以達到一定的精密度和準確度，這對培養(yǎng)學生一絲不茍的學習作風和嚴謹?shù)目茖W態(tài)度起到了很好效果。但是在分析化學實驗教學中，由于受課堂時間的限制，部分實驗環(huán)節(jié)由教師提前做好準備，使得學生的實驗能力得不到充分的訓練，導致學生到了工作崗位后，遇到實際問題時不知從何下手。例如，樣品的制備環(huán)節(jié)對測定結果的準確性起著關鍵的作用，但在實驗教學中樣品的制備常常被忽略，這樣不利于學生實驗能力的鍛煉和提高。另外，多數(shù)實驗是已知實驗方案的驗證性實驗。在實驗過程中，學生缺乏科學的思維訓練和創(chuàng)造性的引導，缺少在失敗中學習的機會，這使得學生分析問題和解決問題的能力得不到應有的提高。

近年來，我校與多個企業(yè)共同組建實習實踐教學基地，這些企業(yè)中既有專門從事分析檢測的第三方檢測機構，也有研發(fā)實力雄厚的國家高新技術企業(yè)，它們均建立了專門的分析檢測中心。其中，珠海京工檢測技術有限公司是一家專業(yè)從事環(huán)境監(jiān)測的第三方權威檢測機構，也是以我校資源為主體建立的檢測中心。經(jīng)過5 年的發(fā)展，該中心擁有高效液相色譜儀、氣相色譜儀、電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀、原子吸收分光光度計、原子熒光光度計、氨基酸分析儀、全自動定氮儀等大型精密儀器，通過認證、認定和考核合格的實驗項目有300 多項，這些為我校學生的工作實習提供了很好的條件。依照本校對學生的學習規(guī)劃，學生可以進入珠海京工檢測技術有限公司進行專業(yè)和全真企業(yè)崗位實習，時間定在期末，歷時四周。實習期間，要求學生至少參與一個檢測項目的全程分析，包括從采樣到檢測、記錄，再到出具報告，最后由帶教老師給出鑒定意見并納入學生這門課程的總成績。通過校企合作，把實驗教學與實際工作相結合，可以使學生初步掌握綜合分析實驗的要領和技術，同時豐富知識，開闊視野，增強邏輯思維能力、解決實際問題能力和動手能力。同時，企業(yè)的需求反過來又能夠激發(fā)學生的學習熱情，培養(yǎng)他們科學嚴謹?shù)膶嶒炞黠L。

（五）開展學科競賽，促進實驗教學

學科競賽是在緊密結合課堂教學的基礎上，以競賽的方式，通過讓學生自主選題、親自動手和獨立研究，激發(fā)學生理論聯(lián)系實際和獨立工作的能力，培養(yǎng)學生的問題意識、綜合分析能力、實際操作能力、競爭與溝通能力，增強學生學習和工作自信心的系列化活動。目前我校學生可以參加的與化學相關的學科競賽主要有這樣幾類：一是廣東省教育廳主辦的廣東省大學生化學實驗競賽；二是廣東省化學化工協(xié)會主辦的廣東省高?；A化學實驗技能大賽；三是我校校內舉辦的化學實驗大賽。

學科競賽包括理論和實操兩個部分。理論部分涉及誤差理論、數(shù)據(jù)處理、化學實驗室安全知識、電和氣的使用、重要常規(guī)化學品的安全使用、常規(guī)化學實驗儀器的使用、基本實驗操作規(guī)范、化學實驗基本知識等。我校組織的校內實驗理論知識比賽，一改以往一張試卷決勝負的方式，采用了更為靈活的比賽形式，即抽簽分組比賽，設必答、搶答、實驗模擬操作等環(huán)節(jié)。實操部分要求完成給定的實驗項目，全面考查學生靈活運用所學化學理論與實驗知識解決化學實際問題的能力，同時考查學生實驗基本操作的規(guī)范與熟練程度，以及運用實驗技能和相關化學知識完成綜合實驗的能力、實驗總結與報告撰寫能力等。比如第一屆廣東省大學生化學實驗競賽內容之一“人造金剛石酸洗觸媒廢液回收”，要求選手從50.0 mL 人造金剛石酸洗觸媒廢液（含有Ni、Mn、Co、Fe、Cu、SO等）中提取錳與鎳，制備二氧化錳和硫酸鎳，并對這兩種產(chǎn)品進行定性和定量分析。實驗內容既涵蓋無機化學實驗的制備操作，又包含分析化學實驗的定量分析。從歷屆競賽內容來看，不管是考查無機化合物還是有機化合物的相關內容，都要求對產(chǎn)品進行質量控制，采取化學分析和儀器分析方法進行檢驗。同時還注重不同課程之間的綜合交叉，既考查產(chǎn)品制備操作的連續(xù)性，又考核質量的控制。我校學生參加了兩屆廣東省大學生化學實驗競賽，一屆廣東省高?；A化學實驗技能大賽，均取得了較好成績。學生參與競賽的積極性比較高，這些為我校開展以學科競賽為基礎的教學改革奠定了良好的基礎，搭建了檢驗教學效果的平臺。

三、結語

本校以培養(yǎng)應用型人才為目標，通過調查社會需求，優(yōu)化實驗教學內容，改善實驗教學手段；利用信息技術，升級實驗室教學條件；走出實驗室，理論聯(lián)系實際；利用學科競賽，檢驗教學成果，在實驗教學改革方面做了一些有益的嘗試，提高了學生的學習積極性，取得了較好的教學效果?！敖虒W有法，但無定法”，實驗教學改革內容豐富，需要與時俱進，在此總結交流，以期為提高分析化學實驗教學質量提供參考。