地方院校硅酸盐分析化学实验创新应用型教学改革探索

瞿晓玲 赵旭光 赵三银 张储君

摘 要：针对地方院校硅酸盐分析化学实验教学中存在培养模式与实际生产脱节、实验内容单一、教学方法陈旧以及考核标准不合理等问题，在实验教学内容、教学模式以及教学法等方面进行了改革和实践。始终贯彻以学生为中心的思想，充分调动学生的学习主动性和积极性以及培养创新能力和实践的能力，为培养创新应用型人才打下基础。

关键词：硅酸盐分析化学；教学改革；创新应用型

中图分类号：G642 文献标志码：A 文章编号：2096-000X（2018）18-0036-03

Abstract： In the light of the problems existing in the experimental teaching of silicate analytical chemistry in local colleges and universities， such as the disconnection between the training mode and the actual production， the single experimental content， the obsolete teaching methods， and the unreasonable examination standards， etc.， the experiment teaching content， teaching mode and teaching method were reformed and practiced， thus arguing that we should always carry out the student-centered thought， fully mobilize the students' learning initiative and enthusiasm， as well as cultivate innovative ability and practical ability， and lay the foundation for the cultivation of innovative and applied talents.

Keywords： silicate analytical chemistry； teaching reform； innovative application

一、概述

硅酸盐分析化学实验是我校无机非金属材料工程专业的一门主干课程，是分析化学在硅酸盐工业分析中的具体应用[1，2]，与理论教学具有同等重要的地位。近年来，随着我国工业化进程的加快，各种硅酸盐工业制品如水泥、玻璃、陶瓷等产量增速明显，行业对具有扎实的硅酸盐基础知识、熟练的硅酸盐分析技能以及较强的解决实际问题能力的人才需求很大。根据韶关学院“特色鲜明，优势突出，面向基层，服务地方”的办学宗旨，加快我校硅酸盐分析化学实验教学改革，对于提高教师自身教学实践水平，增强学生的动手能力、专业技能以及综合素质，培养具有创新应用能力的硅酸盐化学分析人才具有积极的意义。为此，我们在本课程教学中进行了一系列富有成效的改革探索，建立了硅酸盐分析化学实验教学完整体系，为学生的个性发展与素质和能力培养创造了良好的条件与环境，为学生创新应用能力的培养搭建了广阔的平台。

二、教学现状与存在的问题

由于硅酸盐分析化学实验一般涉及多学科知识，且与实际联系紧密，因此对学生的知识储备和实践动手能力要求较高。虽然，之前借鉴分析化学实验教学改革的一些经验也对硅酸盐分析化学实验也进行了相应的改革，如對实验内容进行了调整，增加实验课时等。但教学效果还不能令人满意。主要存在以下几个问题：

（一）培养模式与实际生产脱节

硅酸盐分析化学实验课程的设置根本宗旨是服务企业，但从学生生产实习效果以及毕业生信息跟踪调查和企业对学生反馈信息中发现，大部分学生缺乏综合分析解决问题的能力。主要原因是实验项目偏重基本操作，学生做实验只是简单模仿和照本宣科。而硅酸盐工业原料及制品本身成分和结构复杂，需要较强的综合分析能力，因此学生实际工作遇到问题不知从何下手，感到无能为力。如硅酸盐试样的铁铝含量滴定中，硅对铁、铝元素的干扰，铁对铝元素测定的干扰在非实际样品的基础操作中是不需要考虑的。不仅如此，不同硅酸盐试样，考虑试样本身特点和其干扰程度，处理干扰的方法选取也不同，需要测试人员对试样组成非常熟悉，并对分析方法十分了解，再加上熟练的分析操作过程，才能完全一个实际硅酸盐样品的分析测定工作。

（二）实验内容单一、缺乏创新

目前该课程的理论和实验教学基本上是化学专业分析化学课程的缩减版，实验教学主要是以传统分析实验项目为主，教学组织的格式化培养特征明显，系统性特征不足。欲提高本专业学生硅酸盐分析化学的实际操作技能和水平，则需要进行大量重复而系统的实际硅酸盐样品的全分析实验，耗时很长。现有的实验教学的组织管理形式难以支撑课程培养目标的实现，因此，需要更加灵活弹性地组织实验教学，并探索和实施工作量的计算新方法。

（三）教学方法陈旧

教师在上实验课程时，通常是讲解很多实验原理，实验方法等，而且实验操作步骤解释很清楚，甚至操作步骤演示一遍，这种以老师讲解，演示操作为主的填鸭式教学方法，让学生被动接受的学习感受不好，感觉实验课程枯燥乏味，只是机械的重复实验操作，得到实验数据。而教学活动是一种师生互动式活动，教师感受到学生学习积极性低也会影响到教师上课情绪，长此以往，教师的主体地位和大学生的被动消极状态，导致大学生没有主动学习能力。改进教学环节设计和实验讲授方法，使大学生在实验过程中获得良好的体验，进而自主学习获取知识对学生应用能力的培养显得十分重要。

（四）考核标准不合理

实验考核是实验教学评价的重要手段，通过实验操作考核，可以了解教师的“教”和学生的“学”的具体情况，为今后的教学决策提供可靠的依据，考核也对学生的“学”起到刺激和促进作用。传统实验考试一般选择操作考试，或操作考试与理论笔试相结合的方式。要求在规定时间内，完成某一项实验任务，着重考核学生的操作能力和动手能力。

三、创新应用型教学改革

（一）课程教学内容优化

以使本专业学生获得国家颁发的硅酸盐化学分析行业准入资格为现实目标，根据有所为、有所不为的工作思路，以分析化学为基础、以现有的硅酸盐专业分析国家标准为蓝本，组织课题组老师对现有的硅酸盐分析课程的理论和实验教学内容进行筛选凝练、优化重组，制订与课程建设目标相适应的课程标准、编写具有本专业特色的实验教材。突出课程教学的应用性和针对性。

该项工作的主要内容，一是课程标准制订，二是实验教材（讲义）编写。

在制定课程标准时，一是要对课程所涉及到的实际工作进行调研，对课程准确定位，确立课程的具体能力目标，知识目标； 二是确定课程设计的理念和思路；三是精心安排课程内容和实验项目，注重理论和实验教学的衔接，突出学生技能的培养，强调完成课程总目标的可行性和可操作性，使整个教学过程不再是单一的学科化教学，而是瞄准目标，围绕项目开展的理实一体化教学。

目前，市面上未见与无机非金属专业应用型人才培养目标相契合的硅酸盐工业分析专门教材，因此，在教材编写时，我们将本着广谱和特色相结合的思路，结合我校无机非金属科学研究团队长期从事固体废弃物高效利用的课题研究，对课程内容进行整合凝练、优选实验教学内容，根据每个项目的教学目标和教学任务确定课时分配、有重点地进行讲解。同时根据毕业生就业调查的反馈结果，对讲义不断修订，使得讲义内容与行业的当前需求和未来发展趋势相一致。

（二）探索和试行实验教学培养新模式

本课程实验拟采用单项实验——综合分析实验_自拟方案实验三段式的教学模式[3-6]。第一阶段的单项实验，主要完成分析天平称量、容量器皿的使用、酸碱滴定、配位滴定、氧化还原滴定操作等基本技能训练。该阶段的教学要求是：掌握什么是正确操作，什么是错误操作，独立完成整个实验过程：自己配制标准滴定溶液，自行标定，自己用。根据样品中某组分的含量判断操作误差的大小。如此反复，使学生的基本操作技能熟练化，使标准滴定溶液的配制、标定操作熟练化，并结合工厂分析控制项目实际选择合适的单项测定练习。

第二阶段的综合实验，主要指导学生将所学知识和技能进行系统的组合运用，完成硅酸盐样品（水泥熟料、生料、水泥、粘土、石灰石）中SiO2、Fe2O3、Al2O3、CaO、MgO含量的全分析，因为是综合分析，学生需要全面考虑，先做什么后做什么，测定时各组分之间是否存在干扰，怎样有效地去除干扰。使学生初步具备硅酸盐工厂化验室技术人员的基本技能，提高操作技巧。

第三阶段自拟方案实验，可将实验教学与课外大学生创新实践训练计划、科学研究、社会服务等有机结合，使学生在类似实际工作的场景下，独立地对已知/未知目标样品进行资料查阅、实验方案设计和分析检验，提高工作的熟练度和应变性。

根据设想，在本课程建设的第一年，可实施单项实验——综合分析实验二段式的教学模式。以后再逐步过渡到单项实验——综合分析实验——自拟方案实验三段式的教学模式。从而使学生掌握硅酸盐分析化学的整体思路，图1是学生拟定的硅酸盐系统分析流程图。

（三）改进教学方法

硅酸盐分析化学，其教学对象是第四学期的学生，对于基础型章节，理论性较强，采用传统的讲授法（LBL），要求学生理解四大滴定的基本原理，熟悉工业分析的基本程序和分析结果的审查方法，掌握试样的采集、制备、分解以及数据处理与评价、标准方法、标准物质、质量控制的统计方法，同时学会不同试样的处理方法。采用LBL法可以充分发挥教师对课堂的掌控，利于学生系统性的全面学习。

对于实践综合应用型章节，如硅酸盐分析、钢铁分析等，采用LBL和PBL相结合的授课方式[7，8]。PBL型教学，教师以提问题为引导，学生为主体以5-6人/组让学生通过相互之间的交流讨论、查资料等方式获得知识，讨论结果以组为单位制作成PPT，并至少推选一名学生在全班进行课堂讲解，同时回答其他小组同学和教师针对其讲述内容进行的提问，不完善的地方由组内其他同学进行补充。在各组学生讨论结束后，教师根据讨论情况对各选题相关知识点进行总结分析，帮助学生解决疑难点，使学生能够进一步完善该章节的知识体系以培养学生的自学能力、实践思维能力和创新能力。

（四）新型的考核评价体系的建立

作为本课程建设关键性环节，本课程将采取多元评价方式考核硅酸盐化学分析和综合实验成绩。对于理论学习，主要通过笔试考察学生对基本原理、基本知识的认知能力；对于实践环节，从其工作的态度、检测分析的质量和水平进行全程性考核、以及是否获得硅酸盐行业分析资格证书作为考核的主要依据。配合上述考核方法和內容，在考核的组织和时间安排方面，结合学分制的施行，可以更加灵活弹性[9，10]。

（五）师资建设

作为本课程建设水平的保障，有计划的安排专业教师利用假期到企业生产一线进行实践锻炼，提高专业技能和专业视野，同时聘请2～4名企业工程技术人员和专家到校任教，保持课程内容与实践生产的紧密性。

四、结束语

硅酸盐分析化学是一门实践性很强的课程，直接关系到学生应用创新能力的培养。硅酸盐工业分析对于实际生产具有指导和促进作用，是化工、冶金、建材等国民经济支柱产业部门不可缺少的生产检验手段。随着国家基础实施建设的快速发展，必须强化学生的实际应用能力，以便更好适应行业发展及岗位要求。针对目前硅酸盐分析化学实验教学与学生应用能力培养以及社会发展严重脱节的现象，本文从课程教学内容优化、教学培养新模式改革、教学方法改进、考核评价体系的构建以及教师水平提升几个角度对韶关学院的硅酸盐分析化学实验这门课程开展改革试点。通过问卷调查表明，该实验课程改革取得了明显的效果，主要表现在：1. 学生实验设计和操作能力显著提升；2. 学生学习和动手的积极性明显提高；3. 学生对实际案例分析和解决的能力有所提高；4. 增加了毕业生的就业竞争力。此次教学改革充分体现了以学生为中心的思想，同时提高了教师的教学水平，真正实现了教学相长的目的。

参考文献：

[1]梁红.工业分析[M].北京：环境科学出版社，2009.

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[4]杨家添，陈渊，陈凤，等.材料化学专业硅酸盐工业检测特色课程建设的探索与实践[J].广州化工，2013，41（6）：192-193.

[5]徐伏秋，张秋芬，张新爱.创建硅酸盐工业分析实验三段式模式的实践[J].理工高教研究，2004，23（6）：93.

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[8]张红梅，王彦卿.“工业分析”课程中PBL与LBL相结合的教学探讨[J].化学教育（中英文），2014，35（4）：8-11.

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[10]陈渊，陈宪明，罗济文，等.工业分析课程教学改革探讨[J].广东化工，2011，38（4）：240-241.