浅谈分析化学实验教学的综合改革与创新人才的培养

连琰 何春萍 张莉 杨兴华 梁春华

摘要：依据多年的分析化学实验教学实践，结合国务院颁布的《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006—2020）》，探讨了分析化学实验综合性改革的必要性，以实现化学专业创新人才的培养。并从教学模式、教学内容、教学方法等方面开展了教学改革与创新的实践，目的是激发学生学习兴趣，培养学生的创新意识，提高学生的创新能力。特别是将一些新的教学手段如MOOC、SPOC及微信群讨论等引入到教学实践中，课程考核结果表明这些教学改革与实践是行之有效的。

关键词：分析化学实验；教学改革；创新人才

中图分类号：O651 文献标志码：B 文章编号：1674-9324（2018）17-0270-03

分析化学实验是高校化学、化工、制药、环境、材料、生物等相关专业的重要基础课程之一，也是培养学生理论联系实际的纽带。通过分析化学实验课程不仅能强化学生对理论知识的理解，还能培养学生科学、严谨的态度，更能提高学生的分析和解决问题的能力。学生在分析化学实验中不但要动手操作，还要细心观察，更要深入思考，最后完成实验报告的撰写与实验结果的分析与讨论，所有这些都是培养学生探索精神和创新能力的最佳途径与方法。由此可见，分析化学实验是相关专业本科学生重要的基础学科与能力培养及能力拓展的基础课程，具有重要意义。

一、教学模式的改革

教学改革是教学发展中一个永恒的主题。教学改革的核心内容是教学模式的改革。高等学校分析化学的主要教学场所无外乎教室与实验室。传统的教学模式属于单纯的灌输式，这种模式已经极不适应时代的发展。在这种模式中，教师是教学活动的中心，既是教学活动的设计者同时也是教学活动的实施者，学生被动地接受教师单向灌输的知识。这种模式在过去由于学生学习积极性高，因此，能够向学生高密度地传输知识。曾经对分析化学知识快速传播起到了积极作用。但在知识大爆炸的今天，对于学生来说“好玩”的东西太多，而传统的灌输式教学，导致课堂教学极其单调乏味，难以激起学生的注意和兴趣，學生也无法接受到知识的灌输。因此改革传统的教学模式迫在眉睫。针对灌输式的教学模式过于重视知识的传授、课堂氛围单调乏味，且不能有效地向学生传授知识等问题，我们在课堂上引入了多元教学模式，这种模式既能有效地向学生传播知识，又能实现对学生创新能力的培养。多元教学模式结构图如图1。多元教学模式主要包括四种模式：师生互动式教学、案例式教学、团队互助式学习和自主学习模式。这种教学模式下，教师不再是教学的主体，学生在教学活动中处于主体地位。这种模式灵活多变，也能吸纳新的技术手段服务于教学工作。如师生互动模式既可以是课堂上的互动，也可以是课后应用现代信息工具与软件进行互动，这些工具与软件包括智能手机、平板电脑、微信群、QQ群等各种网络终端与即时通讯软件。同样，团队互助模式中也可以应用到以上信息工具与软件。多元教学模式不仅吸纳了多种教学模式，而且具备高度的灵活性，能够适应现代大学生专注力严重下降的特点，满足大学分析化学的教学要求，使学生充分掌握分析化学核心知识与分析化学方法，实现培养学生拓展能力、创新能力的目标。

二、教学内容的改革

除了改革教学模式这一核心之外，教学改革的重点是教学内容的改革。大学分析化学实验以往是以验证性实验为主，而且多采用有限的几种玻璃仪器，实验项目及内容过于陈旧，不能将学生所学的知识融会贯通，也不利于培养学生的自主学习能力和创新能力。然而，当前化学分析检测相关机构及企、事业单位的生产实践中传统化学分析方法使用比率低，而仪器分析方法被广泛的采用。因此，需要进行实验教学内容与项目的改革。如设计一些比较“高、大、上”的实验项目，特别是在综合性实验模块中设计几个使用中大型分析仪器的实验，改变分析化学实验中大面积局限于“瓶瓶罐罐”的局面，提高学生的学习兴趣，也提高学生综合应用能力。教学改革是教育工作永恒的主题。教学改革的重点是教学内容的改革，其次是教学方法与手段的改革。然而对于教学内容的改革，改革的空间总是有限的。而且大面积的内容改革也是不可取的，也会带来诸多负面问题，如教学工作的不连贯、教学投入加大及教师工作量的剧增。但是进行教学内容的微调与部分替换还是可行的，也是应该做的，否则过时的教学内容必然降低教学效果，达不到教学的预期目的。在本人十多年分析化学教学中，对于维生素C含量的测定，我们就进行过多次改革，从最初的维生素C药片的测定改为柑橘中Vc的测定，再到后来的菠菜中Vc的测定，这些内容的改革都是基于I2氧化还原滴定法。对于这样的实验，我们完全可以将氧化还原滴定改为紫外光光度分析法。把实验项目改为湘西椪柑中维生素C的紫外分析，这样，增加了紫外光谱分析仪器的操作与使用，既提高了学生的学习兴趣也使学生学到了更加贴近生产与生活实际的知识。此外，也可以增加果蔬中维生素B2的分子荧光分析。这样的微调与增加就能在基础化学分析实验中增加中档仪器的使用，促进了学生对中档仪器的操作应用，提高了他们的综合能力，实现了更高层次的教学目标，能够更好地满足未来的就业需求。

三、教学方法改革

除了教学模式与内容外，教学方法也是教学改革的重要方面。传统的分析化学实验教学方法主要是：前一个实验项目结束后，教师口头通知学生预习下一个实验项目内容，然后课堂上教师讲授实验步骤与演示实验操作，学生根据项目内容与教师的演示独立完成实验。应用这种方法开展分析化学实验教学，根据本人十多年的教学实践与观察，教学效果一年不如一年。究其原因，本人认为有三个主要原因：（1）随着社会进步，人们的生活水平也越来越高，学生越来越受到父母更多的宠爱甚至娇纵，从而学习自觉性也一届不如一届，因此能够按教师要求做到课前预习的几乎是凤毛麟角；（2）部分学生从智能手机出现前的沉迷于网吧电子游戏到现在沉迷于手游（手机游戏）；（3）落后的教学方法本身无法吸引学生的专注力。由于以上原因导致学生没有预习，课堂上也不认真听讲，尽管教师在实验课堂上孜孜不倦地值守与操作指导，但是收效总是不尽如人意。因此，教学方法改革也是迫在眉睫。近年，我们在实验教学方法上进行了如下改革。

（一）改变预习方法，促进实验要点的课前有效学习与了解

由于传统的预习方法是让学习预习实验教材中的实验项目内容，学生预习起来十分枯燥乏味，一次两次他们或许还能接受，但是想要他们能认真预习所有的实验项目，那是很难实现的事。因此，针对这一现实，我们将引入微课、微视频及MOOC等方式，特别是将我们制作的一些实验视频上传入班级微信群与QQ群中，让学生自行观看。同时教师也在空闲时段参与到相关即时通讯群里的讨论，对部分同学进行在线提问，以便检查他们的预习情况。通过这一改变，我们发现预习效果非常好，也深受学生欢迎。

（二）课堂教学方法的改革，提升教学质量

以往的课堂教学是“填鸭式”，特别是在分析化学实验课堂上，教师将实验的目的、原理、步骤、数据记录及操作要点与细节都详细地讲解一遍。学生则按照教材与教师的讲解“照葫芦画瓢”过一遍，至于最后实验结果如何毫不在意，严重缺乏实验热情。如果出现实验意外现象也不会产生学术性的思考与质疑。分析化学实验因课堂知识点多，操作烦琐，只是教师现场演示是远远不够的，加之学生主动性与积极性也大大降低，往往导致许多同学实验不成功，数据测量误差大。因此我们引入“微课”等教学手段，将特定的操作片段制作成视频材料，学生可以在任意时间观看，也可以在任意操作過程中观看相应的操作要点与细节。比如，滴定管的滴定操作、半滴滴定操作与四分之一滴操作、滴定终点的判断等小视频文件，这些微课视频材料能生动、形象地教授学生如何准确地进行实验操作。这既能保证学生实验成功，也能保证学生精准地掌握相关的操作重点与要领。此外，学生还可以自主进行课后学习，从而促进知识点在学生脑海中的固化。

四、分析化学实验改革在创新人才培养中的作用

《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010—2020）》强调创新人才培养模式，培养创新型、复合型、应用型和技术技能型人才。这无疑对人才培养要求提高到了一个崭新的高度。为了实现国家中长期教育规划的目标，我们分析化学实验的改革对培养化学相关行业的创新人才起到关键性作用。由于化学是直接影响到我们的衣、食、住、行的重要学科，在实现农业、工业、国防与科学技术现代化中具有极其重要作用。特别是化学创新人才对我国参与国际竞争做出了巨大贡献，如屠呦呦获得诺贝尔奖，不但提高了我国在世界科学技术领域的地位，更表明化学创新人才是国家的核心竞争力。

五、结语

为了实现国家“十三五”规划远景，为了实现教育部关于《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010—2020）》的目标，我们结合我校的办学条件、师资力量及生源特点，通过加强分析化学实验教学的综合改革，包括教学模式、教学内容及教学手段的改革与探索，加强化学专业创新人才的培养。从近两年的教学改革与教学效果来看，已取得了一定的成效，主要表现在学生的创新思维得到了培养、创新能力有了大幅提高，特别是学生毕业论文的广度与深度都有了很大的提高，论文选题也更新颖。但是化学专业的创新人才培养是一个综合、长期的过程，不能简单地依靠分析化学实验这一门课程就能实现。只有在大学阶段的整个教学过程中认真贯彻启发式教学，并把教师的科研也融合到教学中来，让学生参与教师的研究，使学生“研”与“学”并举且相辅相成，才能事半功倍。

参考文献：

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