浅析化学分析实验教学中的被动性与主动性

2022-03-09李峥陈怀侠

大学教育 2022年1期

李峥陈怀侠

[摘要]化学分析实验课旨在训练学生的基本实验操作技能，培养学生严谨的分析化学思维和学科知识的综合应用能力。但是，在实验课的教学过程中，部分学生只是被动地重复实验步骤，缺乏主动的思考。文章从教师引导、教学内容、课程评价三个方面进行综合分析，建立促使学生从被动学习转变为主动探究的方法，以提高化学分析实验的教学效果。

[关键词]化学分析实验;被动性;主动性

[中图分类号] G642.423 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2022）01-0076-03

作为化学的二级学科，分析化学是化学及材料、生物、环境、医学、药学和农学等相关专业的重要基础课程，是对物质进行“考质求数”的学科。依据方法的原理不同，分析化学分为化学分析和仪器分析两大类，其中化学分析的主要内容包括酸碱滴定法、配位滴定法、氧化还原滴定法和沉淀滴定法的滴定分析法与重量分析法，主要针对常量组分分析，也是仪器分析法的基础，又被称为经典分析法[1]。与其配套的化学分析实验课则是通过训练学生的规范操作，培养基本的分析化学实验技能，将理论知识应用于实际样品分析中，深刻分析化学“量”的核心概念，从而培养学生严谨的实验态度和分析问题、解决问题的综合应用能力。但在化学分析实验的教学中，总有一些学生只是被动地重复课件及书本上的实验步骤，缺乏对基本概念及操作步骤逻辑关系的主动思考，严重影响教学效果。因此，需要进行化学分析实验教学改革，以提升学生的学习能力，调动学生学习的主动性，培养学生主动思考的学习习惯，避免学生“照方抓药”，使学生从“被动性”接受转变为“主动性”学习和探究。

一、化学分析实验教学中的被动性与主动性现象分析

（一）化学分析实验教学中的被动性

化学分析实验课程内容包括四大滴定分析法、重量分析法及分光光度法，主要以验证性实验为主，教师在课前讲授实验原理、示范规范操作，实验中再及时纠正学生的错误做法，以完成实验课程的教学。这种传统的教学方法直接将实验原理、实验步骤和实验要点等呈现给学生，简单明了，但是单向的，学生无法在讲授和演示的短暂时间里完全吸收并掌握实验要点和技能，于是照抄教材步骤，处于被动的学习状态，无法达到实验教学的根本目的。出现这种状况的主要原因首先是实验课时不足，教学过程需要抢进度，因为不少高校借鉴国外大学的教学方案，将专业基础课特别是实验课的课时不断压缩[2]，化学分析实验的课时少到无法与理论课教学同步，很多理论知识无法在实验课中呈现出来，导致学生被动机械地进行实验操作的问题越来越突出;其次是实验课程内容设置比较单一，以验证性实验为主，大多为滴定分析操作、观察颜色的变化，步骤较为简单，无法激发学生的学习兴趣;最后是实验课程的期末成绩主要以预习报告、实验报告和期末考试三部分按比例计算得到，这种评价方式无法规避学生照搬教材、互相抄袭以及死记硬背等被动学习“技巧”，不能起到反向激励学生主动学习的作用。如何激发学生的学习兴趣，使学生变“被动”为“主动”？提高教学效果是化学分析实验教学改革的关键。

（二）化学分析实验教学中的主动性

近年来，基于建构主义学习理论的教学模式改革在高校各学科的教学中得到了广泛的实践[3-8]。建构主义认为，学习是学生在一定的背景及情境下，利用必要的學习资源，借助教师和同学的帮助，自己建构知识并不断深化的过程。建构主义学习理论强调学习不是学生被动地接受，也不是教师对学生单向地进行“填鸭”，教师要正视学生已有的知识经验，并引导学生以此为起点，主动建构新的知识经验[9]。

简单来说，建构主义学习理论认为有效的教学要以学生为中心，教师角色从过去传递知识的权威者转变为学生学习的辅导者，最终使学生达到独立学习的目的。学生是知识学习的主动者，是意义建构的主体，不再是知识灌输的对象和被动接收者;教师则是知识建构的促进者，不再是简单的知识提供者和灌输者。建构主义学习理论是化学分析实验教学改革的指导思想。

基于建构主义学习理论，首先将问题导向学习法（Problem-Based Learning，PBL）引入实验教学中。PBL是一种以学生为授课中心、以问题为核心驱动力的教学方法，学生思考教师针对课程所设计的问题，通过学生间探讨、师生互动等多向学习方式，加深对实验课程知识点及难点的理解[10]。PBL自提出以来就受到各学科教学工作者的广泛关注，被应用于各学科课程的教学改革中[11-14]。该方法提高了教学过程中教与学的交互性，有效地将学生从被动接受转变为主动建构。此外，实验项目也呈现多样化，适量引入综合性及探究性实验内容，课程评价也做到了求新求变。

总之，高效的实验课程教学需要授课教师科学严谨地讲解实验步骤，展示实验内容的逻辑关系，以问答或讨论的形式，加强课堂互动，突出重点和难点内容，引导学生多加思考，以综合性实验培养学生的创新思维和应用能力。同时，借助学习通或微信群等督促学生进行课前预习和课后复习，以提高教学效率;适当增加期末成绩中的课堂发言、讨论等课堂互动的平时分数比例，以提高学生的课堂参与度和学习主动性。

二、全面调动学生的学习主动性

（一）操作粗细得当，深化“量”的概念

“量”是分析化学的核心。化学分析实验主要借助规范的实验操作帮助学生建立起严格的“量”概念。学生只有深刻理解分析化学中“量”的含义，才能客观分析误差产生的真正原因，从而尽量减少误差。实验过程中，教师经常会强调实验操作需要注意的细节，但学生往往没有主动思考，更没有深刻地认识到这些不规范操作带来的误差及其传递性，只是被动地记忆或应付，所以经常出现操作错误，如在分析天平、容量瓶、移液管、滴定管等化学分析实验中，在常用的基本仪器的使用上都有所体现：使用分析天平前不调水平、直接用手拿称量瓶、读数时不关天平侧门和称量过程中天平在桌面上移动等;容量瓶不检漏而直接使用;移液管、吸量管、滴定管使用前不润洗，读数时的目光和滴定管或移液管刻度不垂直等。这些“粗”操作都会使分析结果产生误差，导致实验结果的准确度和精确度下降。另外，教师在实验过程中经常强调细节操作，这使学生容易产生一个错误印象，认为化学分析实验所有操作都要“细”[15]，称量药品必用分析天平，配制溶液必用容量瓶和移液管，这显然是走向了另外一个极端，导致实验效率下降。这种粗细不分、详略不当的实验操作反映出的并非只是学生严谨科学态度的误解，更重要的是学生对“量”的概念模糊不清。

对于化学分析实验中的基本操作来说，“传帮带”十分重要。在基本操作养成阶段，授课教师要做好仪器规范操作的演示，在保证自身操作规范、正确的同时，还应当结合操作的具体细节提出问题，引导学生主动思考，这对学生改正不规范的习惯动作、把规范操作养成习惯操作起着决定性的作用[16]。在操作分析天平时，教师应直观对比演示调平前后读数的差异;在做定量转移操作时，应对引流过程中需要注意的玻棒和容量瓶操作细节进行提问，帮助学生思考和理解定量转移的“量”应该“定”在哪里;在使用移液管、吸量管和滴定管时，应边润洗边提问，提示学生如果不润洗对实验结果有什么影响，演示吸量管、移液管放液时管尖悬空和轻靠器壁的不同;配制待标定的标准溶液时，应要求学生用台秤称量，用量筒量取去离子水，并让学生思考不用分析天平称量以及移液管移取的原因，等等。在教学过程中，要处处引导、时刻提醒，通过问题导向不断促进学生积累、完善和深化“量”的概念，使得学生在做实验时心中有数，主动做到该细则细，该粗则粗，养成细致严谨的科学态度，培养分析化学的思维方式，为后续的课程学习打下扎实的基础。

（二）立足基础实验，拓展综合性与设计性实验

化学分析基础实验项目都是经典实验内容，主要是训练学生的规范操作，并巩固学生的理论知识。由此可知，基础实验的重要性以及基本操作的地基效应不言而喻[17]。通常情况下，基础实验都是以验证性实验为主，即由实验员在实验前按要求配制好所需的实验药品，准备好实验仪器，对实际样品做好前处理，学生只需被动地按照确定的实验步骤进行操作，无须更多地思考，致使学生只是为了完成实验任务、获得满意的平时实验成绩而验证实验结果，学习兴趣不浓。如何立足基础实验拓展综合性、设计性和探究性实验，使学生在实验课程中从被动接受转变为主动探索，这将是实验教学内容改革的重点。

首先，在完成每个阶段的基础实验之后，可以增加对应的综合性实验。例如，在酸碱滴定法的基础实验结束后，开设混合酸或混合碱的实验项目;在氧化还原滴定实验结束后，开设水果中或维C药片中维C含量的測定实验等。其次，在基础实验和综合性实验完成后，可以单独开设设计性、探究性的实验。例如设计不同水源中水的硬度测定、土壤中重金属的分析等一些与生活、环境相关且没有现成分析方案的实验项目，由教师提前给出选题及要求，学生分小组完成文献查阅、实验方案制订等任务，然后开展实验并撰写实验研究论文，鼓励学生大胆尝试。另外，在学生的学习效果评价中，应注重实验方案和实验数据的合理性而弱化最终的实验结果。设计性及探究性实验可以让学生切身体会到从样品采集与制备、分离与富集的前处理到实验研究、数据收集与处理到写出实验报告这一完整的研究过程，弥补了基础实验缺少实际样品处理和探究性内容的缺点，并且从方案设计到撰写报告，学生之间、学生与教师之间会进行问题的探讨与沟通。由基础到综合、由易到难，这种层层递进的教学方法，有效地调动了学生的学习积极性、主动性，培养了学生灵活应用知识、独立分析解决问题的能力，使学生实现从被动到主动、从验证结果到主动探索的蜕变。

（三）改进实验教学模式，优化实验课程评价方法

学生的主动性、积极性以及参与的程度是影响实验教学效果的关键因素。传统的实验教学是由学生预习、教师讲授、学生操作、实验报告撰写组成的“教师为主、学生为辅”的模式，实验课程的评价也是由预习报告和实验报告组成的平时成绩、期末实验理论考试成绩两部分按照比例计算获得。这样的教学模式及评价方式养成了学生的学习惰性，更无法激发学生的学习积极性。

实验预习环节是提升学生主动性的第一步。目前，化学分析实验的预习安排在课前进行，预习效果主要依靠当堂书写并提交的预习测试题进行评价，而学生做预习题时，往往是通过摘抄教材内容或者当堂查找网络资料完成，预习效果较差。所以，改变预习考查模式是提高教学效果的第一步。在实验课堂上，授课教师可以采取随机点名的方式围绕当次实验中的重点、难点对学生进行提问，教师适当补充纠正，利用“翻转课堂”的模式反查预习效果，这样可以有效促进学生重视课前的预习过程。除了当堂检查，在课下还可以利用学习通或微信群等现代化信息手段督促学生预习和复习。其次，授课教师在进行讲解和示范操作后，要不断检查学生的实验操作，及时纠正学生不当的操作，时刻提醒学生注意不规范操作或错误操作对分析结果的影响，逐步让学生养成规范操作的习惯。实验课程的评价除了考虑实验报告和期末实验理论考试成绩，还应当将预习效果及期末实验操作考试按比例纳入评价体系。我们应通过改进实验教学方法、优化课程成绩的评价方法，协同提高学生的学习积极性和主动性，让学生视自己为实验课的主体，从而提高教学效果。

三、结语

在化学分析实验教学中，规范学生的仪器操作，树立“量”的概念是教学的基本内容，而引入基于建构主义理论的问题导向学习法，并不断优化教学内容，融入设计性和研究性实验项目，是提升化学分析实验教学效果，培养学生学习兴趣和科研探究精神，变被动学习为主动学习的有效措施。同时，改进评价方法，科学、合理、客观地考查学习效果，也是提高学生学习积极性和主动性的重要途径。全方位改进的协同作用，可以让学生逐渐形成主动、积极参与的实验课程氛围，提升化学分析实验的教学效果。

[ 参考文献 ]

[1] 李轶，李传玺，谢嘉维，等. 区分化学分析法与仪器分析法适用性的实践教学探索[J].化学教育（中英文），2018（6）：74-77.

[2] 李学丽.中国大学模式移植研究[D]. 济南：山东师范大学，2014.

[3] 刘聪.建构主义视角下混合式学习在英语教学中的应用探究[J].教育现代化，2020（15）： 121-123.

[4] 曾广洪，桂国祥，阮小军.基于建构主义的大学数学基础课程三位一体教学范式[J]. 南昌教育学院学报，2019（3）：79-84.

[5] 余会成，谭学才，韦贻春，等.建构，探究及互动混合模式在教学中的实践：以大学仪器分析课堂为例[J].大学教育，2015（7）：134-135+146.

[6] 梁微，Stefano Tartarini.基于建構理论的“课题式”实践教学模式的探索：以“园艺植物生物技术”实验教学为例[J].教育现代化，2019（1）：156-158.

[7] 荣振宇，张莉，李洪蕾等.基于建构主义教学观的近代物理实验教学改革[J].高校实验室科学技术，2019（1）：10-12.

[8] 冷丽莲，刘智英.建构主义学习理论在金融类课程教学中的应用研究：基于哈尔滨金融学院金融系本科金融学教学方法的探讨[J].高教学刊，2015（2）：43-44.

[9] 胡乐乾，尹春玲.大学分析化学实验提问式教学改革探索[J].广州化工，2016，44（17）： 224-226.

[10] 张卓旻，黄路，李攻科.问题导向教学法在基础化学分析实验中的应用[J].大学化学， 2020（3）：32-36.

[11] 王滔，李臣鸿，杨晓翠.问题导向学习（PBL）教学法促进大学生学习效能的实证研究[J]. 大学教育，2019（2）：11-16.