应用型民族院校化学分析实验教学改革*

张翠忠，连 欢， 杨 薇， 曾振芳，诸葛文凤，黄 青，张继艳，蔡锦源

(1 广西民族师范学院，广西 崇左 532200；2 广西柳州工学院，广西 柳州 545005)

化学是一门理论和实验并蒂的综合性学科，而实验教学在化学及相关学科的人才培养中具有重要作用[1]。分析化学实验是化学类专业的基础课程之一，随着科学技术的发展，仪器分析的作用和地位不断崛起[2]，分析化学实验也被设立成两门独立的课程，分别是化学分析实验和仪器分析实验。其中，化学分析实验在大一或大二学年开设，它的主要任务是加深学生对分析化学理论知识的理解和运用，掌握分析实验的基本知识和基本操作技能，为大二或大三学年开设仪器分析实验打下扎实的定量分析基本功，以保证实验结果的可靠性。

广西民族师范学院是崇左地区唯一一所本科院校，学校定位为应用型民族院校，办学初衷是培养具有创新、实践等能力的应用型技术人才，为少数民族区域和地方产业发展提供持续服务。然而，民族院校由于地方财政匮乏对教育教学投入少、学校实验设备相对简陋、学校师资力量短缺、学生生源基础能力薄弱等原因，限制了教育教学改革紧跟时代互联网的步伐，与发达地区的高校存在一定差距，因此，创新教育教学改革，尤其对实验课程要进行思考、设计和改革，培养更多具有创新、实践等能力的应用型技术人才，才能与应用型学校发展目标相契合。

1 化学分析实验教学中存在的问题及其原因

1.1 学生对实验课程不够重视，投入精力不足

我校学生大多来自广西本地，民族生源居多，学生在初中或高中阶段参与实验练习的机会较少，一方面实验动手能力不强，另一方面潜意识地赋予实验并不重要的错觉。例如，课前，实验课程老师都会布置学生提前预习新内容，并写好预习实验报告。虽然90%的学生都会在课前交预习实验报告，但是几乎一个版本，机械式照抄课本，并没有体现出个性化学习特点。课中，学生按照课本提供的步骤和量逐步进行，但是若实验现象未出现或实验现象与课本描述有差别，学生就束手无策。学生不会从个人操作的方式或速度等方面找原因，也不会考虑实验过程中pH或温度是否引起色变等差异，更不会思考是否是哪种反应物引起了中间产物(络合物)的生成导致实验现象异常，故缺少分析并解决问题的意识和能力。此外对于平行实验，有一小撮学生易受第一组数据和现象干扰，对于第2、3组实验容易偷懒，在记录和判断过程逃不出思维定式，有时候计算出较好的重现性数据，但是准确度并不高，也耽误了实验操作能力的客观练习，故缺少实验兴趣和耐心。课后，95%学生能按时提交实验报告，但有些实验报告一模一样，存在照抄嫌疑，有些学生的计算过程、结果及单位等表达不规范，故理论知识薄弱。

1.2 实验教学和理论教学进度不统一，学习热情受到打击

近几年，我校人才培养方案和教学大纲沿用以前的修订版本，受知识模块和实践学时的限制，化学分析实验32学时，而每个实验项目占3学时，如果按照正常排课时间上课，前半学期就可以结课，而理论课共48学时，每周开展一次，一直到期末才可以结课。当实验老师和理论老师非同一人时，授课进度和授课任务就很难协调，很多时候实验进度超出理论进度。实验老师如果花大量时间讲实验的相关理论，导致实验不能在3学时内完成，实验老师只能化繁为简地讲相关知识点，但基础薄弱的学生对实验原理和理论不知所云，在课后做计算处理环节无从下手，学生很难保持学习热情，这也可能是造成部分实验报告高度相似的原因。

1.3 评价考核体系不科学，造成学生重成绩轻平时练习

我院基础实验课考核采用平时成绩(30%)和期末实践操作成绩(70%)的结构比例打分。从分值比例上体现出期末考试是关键，成绩分值占比误导学生在平时实验中漫不经心，不能严以律己；此外，期末考试内容仅考操作能力，题型简单、内容单一、操作时限较短，这种考核体系不客观，无法体现出学生对化学分析专业知识、实验内容、原理以及数据处理的全面性。

上述各种现象直接影响着教学质量和培养人才的合格情况，是我们亟待解决的问题。

2 化学分析实验教学效果提升的改进措施

2.1 修订培养方案和教学大纲，明确课程目标要求和毕业素养要求

培养方案要立足学校的定位，行业和社会的需求，通过调研和回访，修订培养目标和教学大纲，使课程培养目标与学生毕业所具备的能力明确化。针对我院化学分析实验每个项目 3学时，拟调整4学时。实际教育教学中，不管授课方式是翻转课堂还是传统教师讲授为主，对于理论或基础知识的讲解约1学时，而正式实验得2～3学时，实验结束，为了避免某些学生过渡依赖他人成果，要求当堂计算实验结果，并将计算过程写在预习报告册，老师检查后方可离开实验室。针对我院化学分析实验项目偏验证性实验较多的情况，将天平的称量、滴定的操作练习，标液的配制这些基础知识和基本功不单独设立为实验项目，使其穿插在其他实验项目中，由此空出的课时可以安排少量的国标检测实验，加强职业实践应用能力，力求毕业即可胜任检测方面的工作。如pH标准缓冲溶液的配制(GB国家标准)，EDTA滴定法测定钴的含量(GB国家标准)，乙酰丙酮分光光度法测定工业废水中的甲醛含量(GB国家标准)等。表1为修订后的课程目标要求和毕业素养要求。

表1 修订后的课程目标要求和毕业素养要求Table 1 Revised training objectives and graduation ability requirements

2.2 加强在线教学资源建设，设置课前准备和课后提高环节，改革课中教学模式

目前市面上发展有多款智慧教学平台，每个平台拥有大量的优质在线资源，如“学堂在线+雨课堂”和“超星+学习通”等，这种平台相互弥补，能实现优质资源共享化、校内课堂电子化、教学活动云端化、教学过程数据化等功能[3-4]。2020年春季学期，我校将这种智能化平台引入教学中，其中有少数教师应用于实验教学，不过当时受疫情影响，只能采用完全在线教学方式授课，毕竟实验教学贵在实践，仅靠虚拟实验和PPT课件等讲解，并不能锻炼学生的动手能力，教学效果没有完全体现出来。结合民族院校的本土情况，对于实验课，如化学分析实验，可能采用线下授课为主体，线上教学为补充或辅助手段比较适合。因此，加强在线实验教学资源建设，通过推送事先建好的实验课程，按实验项目推送相关资料和下放任务点，提倡课前任务式预习和课后实验报告的原创性；课中以翻转课堂为教学方法进行授课[5]，以老师为授课中心的模式逐渐过渡到以学生为主导，给予每个学生一定的学习压力，促进生生互动、锻炼语言表达能力，刺激学生有目的、有质量地完成任务，培养学生的实践应用能力和创新能力。如图1所示，为教学活动实施环节，根据实际情况，可以参考和灵活调整。

图1 教学活动实施环节Fig.1 Implementation link of teaching activities

2.3 增加设计性实验，选修综合性实验，培养学生创新能力和对学科交叉性知识的应用能力

完善教学大纲，增加设计性实验，如葡萄糖酸钙口服液含量的测定，学生掌握基本理论和方法后，可以灵活选择氧化还原滴定和络合滴定法，设计检测方案测定钙含量。此外，铁矿石中全铁含量的测定，维生素C制剂及果蔬中抗坏血酸含量的测定，植物或肥料中钾含量的测定，使用不同的实验原理和实验方法，培养学生的创新能力。设置综合性实验，供部分有兴趣的学生做探究性研究，不是必要的任务项目，通过无机、有机的前制备/前处理过程与后续分析任务衔接，主要锻炼学生的学科交叉理解能力和应用能力。如室内空气中甲醛含量的测定，蔬菜中天然色素的提取和薄层色谱分离，微波辅助萃取-分光光度法测定银杏叶中总黄酮等。

2.4 培养良好的实验室工作习惯和科学态度，加强学生的安全意识、环保意识和科学意识

分析测试要求工作人员具备扎实的分析化学实验基本知识与技能，如常用试剂的规格及试剂的使用和保存、分析天平及其称量方法、滴定管及其滴定分析基本操作、移液管/吸量管的正确使用、重量分析基本操作以及量具的校正等，树立正确的科学态度，提高严谨的科学意识。此外，专项学习和测试实验室安全知识，培养学生的安全意识；本着节能减排、厉行节约的原则，合理使用实验蒸馏水/自来水、药品/试剂用量，实验结束后回收未被污染的试剂，正确处理实验垃圾、固废-液废的排放，培养良好的环保意识。

2.5 优化评价体系，科学性打分激发学生学习动力

鉴于当前的考核方式和考核体系得出成绩的不客观和不全面现象，故建立全过程、多层次考核评价体系，注重学习过程的考核并加大平时学习环节的分值比(60%)，降低期末总成绩分值比(40%)。平时成绩包括视频观看(5%)、小结测试题(5%)、预习实验报告成绩(10%)、正式实验报告成绩(10%)、课堂表现+学生授课+成果展示+学生互动/互评(20%)、资料查阅(5%)、考勤(5%)。平时成绩通多分层次/多环节约束，使学生逐渐明白“冰冻三尺非一日之寒”的思政理念，激发学生学习的积极性。期末总成绩分值比(40%)包括理论试卷分值比(15%)和实践考试分值比(25%)，其中理论采用定时在线考核提交，实践设置考场，学生从3个备选实验试题中抽题，老师随机叫号进入对应的考场，考试结束现场计算实验结果并提交纸质版试卷，老师现场打分。期末考试增加基础知识考试，加强学生对基础知识、安全知识、环保知识、理论知识等方面的复习和巩固，实践考试考核了学生通过一学期的练习，是否掌握了相关仪器的操作要领、实验原理、实验现象、实验结果的计算等化学分析方面的能力。使得学习成绩的组成更全面，科学地考察学生的综合素质。

3 结 语

化学分析实验是一门重要的基础化学实践课程，目的是传授化学知识和基础化学实验操作技能，培养严谨的实验作风、科学观念和数据处理能力，锻炼满足业务需要的文字表达能力和语言表达能力，树立珍爱生命和财产的安全意识，节能减排的环保意识，实验试剂的节约使用意识。教学通过线上教学资源加强有效预习，通过课后提高环节拓展个性化能力，通过翻转课堂教学方法改革传统授课模式，加强学生主导的上课方式，以全过程、多层次培养学生的自主学习意识，调动学生学习的积极性，提升学生动手和动脑能力。