分析化学实验教学模式改革探索

［摘 要］分析化学实验是高等学校化学、化工、环境、生物、医药等相关专业的基础课程。然而，当前部分高校的教学模式仍然沿用传统方式，教学内容相对陈旧，缺乏设计性、创新性、综合性实验，这不仅容易导致学生预习效果和学习效果不佳，学生的主动性难以被激发，也无法满足社会对分析化学人才培养的需求。针对当前分析化学实验教学存在的问题，文章深入剖析其根源，并提出初步改革方案：将传统的教学模式转变为线上线下混合式教学。通过利用慕课、学习通、智慧树、超星和钉钉等网络教学资源平台，以及微信群和QQ群的实时聊天与语音功能，可以有效拓展实验教学的知识面和内容，优化实验项目与内容设计，构建科学合理的考核评价体系，并加强教师与学生的互动交流，以调动学生的学习主动性，培养他们的创新思维和创新能力。

［关键词］分析化学；实验教学；教学改革；混合式教学模式；教学方法

［中图分类号］TQ016 ［文献标识码］A ［文章编号］2095-3437（2024）16-0052-05

分析化学实验是高等学校化学、化工、环境、生物、医药等相关专业的基础课程，它对于促进学生掌握分析化学的基础理论知识，培养学生规范的实验操作技能、严谨的科学态度、实事求是的科学素养至关重要。通过这门课程，学生不仅能够建立定性和定量的概念[1]，还能巩固和强化分析化学的基础理论和基本实验技能。此外，学生还能熟练掌握化学分析和仪器分析的基本操作技能，学会准确记录和处理实验数据，并撰写简明、整洁、清楚的实验报告[2]，对于掌握科学研究方法，提高综合素质和创新能力具有重要作用。因此，分析化学实验教学的发展与探索具有重要的实际意义，有助于全面提升学生分析问题和解决问题的能力，促进其全面发展。

然而，当前部分高校的分析化学实验教学内容相对陈旧，缺乏设计性、创新性、综合性实验，仍然以验证性实验为主，聚焦于分析天平、滴定分析仪器、重量分析仪器、酸度计和分光光度计等定量分析实验仪器和基本操作，以及一系列基础实验如食用醋中总酸度的测定、磷酸的电位滴定、自来水总硬度的测定、铋铅试样中全铁含量的测定、直接碘量法测定维生素C和邻二氮菲吸光光度法测定铁等[3]。实验教学方式仍以传统的以教师为本的课堂教学方式为主，教学方法的固化、教学内容的陈旧容易导致学生预习效果和学习效果不佳，学生的主动性难以被激发，同时无法满足社会对分析化学人才培养的需求[4-5]。中南民族大学的分析化学综合性实验只开设了硅酸盐水泥中SiO2、Fe2O3、Al2O3含量的测定，存在“照方抓药”的操作程序，不利于培养学生自我思考和独立解决问题的能力，以及创新思维和创新能力。2020 年，新冠疫情对分析化学实验教学带来了严重冲击。为顺应当代大学生的心理特点和新事物接受能力强等特征，急需对分析化学实验教学进行改革，构建完整的教学体系，提升教学效果，以满足培养具有创新思维和创新能力的优秀人才的需求[6]。针对当前分析化学实验教学存在的问题，本文深入剖析其根源，并提出初步改革方案：将传统的教学模式转变为线上线下混合式教学。通过优化实验项目与内容设计，构建科学合理的考核评价体系，并加强教师与学生的互动交流，以调动学生的学习主动性，培养他们的创新思维和创新能力。

一、存在的主要问题及原因剖析

当前，部分高校在分析化学实验教学中仍沿用传统教学模式，教学内容较为陈旧，缺乏设计性与创新性实验，且综合性实验较少[7-8]。总体来看，分析化学实验教学中存在的问题及其原因主要包括以下几个方面[9-12]：

（一）忽视学生的主体作用

在传统实验教学中，学生需预习实验内容，并根据实验原理、步骤、注意事项和数据处理方法完成预实验报告；教师在教学过程中讲授实验原理、演示仪器使用，随后学生按照教材步骤完成实验，并在实验结束后提交实验报告[13]。然而，部分教师过于关注实验操作环节，忽视了实验预习和实验结果反馈的重要性。同时，部分学生可能因对实验课程缺乏重视，只是机械地按照教材步骤操作，对实验数据和现象的处理和分析也仅停留在表面，导致实验结束后印象不深刻，甚至混淆实验现象，这使得教师难以全面了解学生的学习情况。此外，面对异常的实验现象和数据，部分学生往往无法独立分析原因，而是直接求助教师或置之不理，从而错失技能提升的机会，导致实验教学效果不佳。这种“重教轻学”的教学模式，容易使学生成为实验理论知识的被动接受者，而非实验操作技能的主动实践者，难以激发学生的学习兴趣和主动性，不利于培养他们的自主思考能力。

（二）缺少设计性的实验

首先，部分高校的分析化学实验项目和内容相对固定，与生活实际和科研实践的结合不够紧密，这极大地影响了学生的学习兴趣。其次，由于缺乏设计性实验，教学内容探索性不足，学生展示自我的机会相对有限，从而降低了他们参与实验的积极性和主动性。这不仅不利于学生的学习和思考，也难以有效培养他们发现问题、分析问题和解决问题的能力，更难以激发其创新思维和创新能力。最后，实验操作课程与理论课程相互独立，导致分析化学理论知识与实验操作脱节。此外，实验操作难度大，容易使学生失去对分析化学的兴趣和动力，从而影响实验教学效果。事实上，由于学生在学习目的、学习能力、动手能力和表现能力上存在显著差异，在实验教学过程中只有部分学生自主动手实践，而其他学生只能在旁观摩，这种局面阻碍了小组互助协作模式的形成，也限制了学生实践操作能力的提升。因此，教师需要在教学项目和内容上精心设计，以充分激发学生的参与热情与学习动力。

（三）教师与学生间缺乏必要的互动交流

首先，由于教师各自工作安排不同，部分教师缺乏必要的交流和学习机会。同时，部分经验丰富的老教师未能充分发挥“传帮带”的作用，从而影响了新教师教学能力的提升。特别是部分分析化学实验的青年教师，由于缺乏系统的实验教学培训，他们在教学经验和教学方法上有所不足，实验操作也不够标准规范，这直接影响了学生培养效果。

其次，在实验教学中，教师与学生之间的互动和交流不足。学生往往只是机械地学习教师讲授的实验原理和演示操作，部分学生因位置较远看不清或注意力不集中，忽略了教师的规范性实验操作示范，只学到了表面的“形”，而未领会到内在的“神”，导致学生在后续实验中操作不规范，甚至出现错误，使得实验教学的效果不尽如人意。此外，教师容易忽视学生的错误实验操作，未能及时纠正，导致学生未掌握正确的实验操作知识。有时，即便教师发现了学生的实验操作或实验报告存在问题，也未能及时反馈给学生，使得学生错失了纠正的机会。部分教师在后续的实验教学中也未指出往届学生常犯的错误，导致相似的问题和错误一再出现。

最后，学生之间也缺乏沟通。部分学生对实验现象的判断或操作手法不明确，看到他人操作不规范时也未及时指出，导致不规范甚至错误的实验操作未能得到及时纠正，从而影响了学生实践水平的提升。

二、分析化学实验改革举措

（一）改革传统的教学模式，调动学生学习主动性

传统的教学模式不能充分调动学生的主动性，因此，在改革教学模式时，需要着重考虑如何发挥学生的主体作用。在此过程中，教师可以充分利用新冠疫情期间发展起来的线上线下混合式教学模式[14-15]。在信息化时代背景下，教师可以借助分析化学实验课程建设中已较为完善的慕课[16]、学习通、智慧树、超星和钉钉等网络教学资源平台，以及微信群[17]和QQ群的实时聊天与语音功能，拓展实验教学的知识面和内容，将实验教学的重心从单一的课堂关注转向课前、课中和课后的全方位关注。这种转变将有效促进师生间的沟通和联系，进而提升学生的学习效果。

1.课前

教师可将分析仪器的使用原理、操作步骤和注意事项，以及基础分析实验的背景、目的、原理、试剂、步骤、现象、注意事项和思考问题等，预先通过多媒体技术制作成教学视频资料，并上传至网络教学资源平台。此外，教师还可以分享其他高校或本校其他教师的分析化学实验教学视频及相关资料，供学生自主学习。同时，要求学生完成预习实验教材、观看网络视频资料等任务。在实验预习阶段，教师可以鼓励学生根据实验步骤绘制思维导图，以深化对实验步骤的理解[8]。设定合理的预习考核分数比例，能有效激励学生主动并认真地完成预习任务，从而避免实验预习流于形式，确保学生在预习阶段对实验有充分的了解和准备，进一步提升后续的实验教学效果。

2.课中

教师在实验过程中针对可能出现的关键问题进行即时提问，要求学生回答，并将其纳入实验成绩考核，以检验预习成效。同时，教师可以采用翻转课堂教学法，将学生分成多个实验小组，并随机挑选1～2个小组进行汇报演示，解答学生在预习过程中产生的疑问。在实验过程中，教师会重点关注学生的操作规范性，强调数据的真实性，旨在培养学生的学术诚信意识。对于学生在实验中遇到的问题、操作规范性和注意事项，教师会及时予以解答和指导，旨在培养学生认真负责、精益求精的态度。此外，教师会引导学生对实验现象和异常数据进行分析讨论，以提升他们的自主思考能力，激发学习兴趣，并增强团队合作意识，从而加深学生对实验的理解和认识。

3.课后

实验数据的整理分析是实验课程的重要环节。教师可以通过网络教学资源平台、微信群和QQ群等渠道，及时反馈分析化学实验中的操作规范性问题、注意事项和实验报告中的错误，帮助学生及时纠正并进行反思，从而提高学生实验操作的规范性和数据分析的准确性，同时强化师生间的交流互动，进而提升实验教学的效果。

（二）优化实验教学项目和内容，培养学生创新思维

兴趣是最佳的学习动力。选择合适的实验项目和内容对于激发学生的学习兴趣至关重要，同时对于提升实验教学效果和促进学生未来发展也具有重要意义。因此，教师可以根据往届学生的教学反馈及时更新实验项目和内容，以激发学生的学习兴趣和培养他们的创新思维。具体可以采取以下两种方式：

1.开发创新性实验或设计性综合实验

中南民族大学现有的综合实验项目包括硅酸盐水泥中SiO2、Fe2O3、Al2O3含量的测定，涉及多种标准溶液的配制。为防止学生直接照搬教材操作，需要对综合实验进行优化和改进。例如，通过拓展硅酸盐水泥样本来源或改变其使用环境，增加分析检测项目，以丰富实验内容；直接将分析化学教师的科研成果转化为综合性实验教学项目，并将当前学科前沿热点引入实验教学，结合科研成果和学科发展前沿，开发探索性教学实验。在实验过程中，教师采用启发式教学法，引导学生独立思考、主动探索。教师鼓励学生自主查阅相关文献资料，与学生共同讨论实验内容和重点，并引导学生尝试独立设计实验方案以及进行实验操作。实验后，学生还需独立分析实验结果，并进行互评。这不仅充分发挥了学生的主动性，也促进了学生之间的团结协作，有效提高了他们发现问题、分析问题和解决问题的能力，有效培养了学生的创新能力。

2.优化教学内容

为了激发学生对实验的兴趣，教师可以引入贴近生活或富有趣味性的教学案例。例如，分析学校或周边区域的水样、土样，或鼓励学生利用廉价易得的材料自制实验素材。通过案例式教学，引导学生探索分析化学实验和日常生活的紧密联系。同时，允许学生根据个人兴趣选择实验内容，将进一步提高他们的实验兴趣和主动性。

（三）构建科学合理的考核评价体系，提升学生学习效果

科学合理的考核评价体系对于真实反映学生学习情况、强化学生参与实验的主动性、提升分析化学实验教学效果以及实现实验教学目的具有举足轻重的作用。目前，中南民族大学在分析化学实验成绩评定中，考试成绩仅占30%，而其余70%主要基于实验表现。然而，这一体系中实验报告占比较大，课程过程控制相对薄弱。特别地，对实验前预习、操作规范性和实验报告的考核较为笼统，缺乏具体的分类评价指标，因此难以全面、准确地反映学生的学习情况。为改善这一状况，建议调整考核体系中的各项占比，如将实验预习、实验操作、实验报告和卫生情况占比分别设为30%、40%、20%和10%，以更全面地评估学生的能力，真实反映他们在分析化学实验课程中的表现。具体而言，为强调实验预习的重要性，建议提高其在考核体系中的占比，分值可根据学生在网络教学资源平台完成实验预习任务的情况来评定。实验操作考核应考查学生对实验基础理论知识的掌握程度、分析处理问题的能力和实验操作的能力，并特别注重考查学生实验操作的正确性和规范性，这部分由教师进行现场评价打分。实验报告应重点考查学生实验数据的准确性和数据处理的科学性。卫生情况应重点考查学生实验后整理台面和仪器设备的习惯，培养良好的实验素养，同样由教师进行现场评价打分。在这样的考核体系下，学生将会更加重视每一次实验课，从而全面提升实验教学的效果。

（四）强化教师与学生间的互动交流，规范实验操作

实验教学离不开专业的、高素质的教师团队。为此，教师应定期参与实验教学研讨与职业培训，共同制定教学方案，并加强团队间的沟通协作。同时，经验丰富的老教师应积极发挥“传帮带”的引领作用，助力提升青年教师的执教能力和专业素养。

为了增进师生互动，教师在实验前后可充分利用网络教学资源平台、微信群和QQ群等渠道，及时反馈实验现象分析、实验操作以及实验报告中的错误，帮助学生纠正并引导他们进行反思，从而提升实验教学的效果。在实验过程中，教师应及时现场指出学生出现的问题，并引导他们分析讨论异常实验现象和数据出现的原因，以培养他们的自主思考能力。这种充分的互动交流不仅有助于建立和谐的师生关系，还能激发学生的学习动力，促进更为高效的教学模式形成。

教师除传授分析化学实验知识外，还应深入挖掘、梳理和提炼分析化学实验相关的励志故事、中华优秀传统文化、爱国情怀、环保意识和哲学思维等思政元素[18]，对学生进行价值引领，从思想上培养学生的社会责任感和爱国主义精神，使学生铸牢中华民族共同体意识，深化对科学研究的认识，树立正确的世界观、人生观、价值观，并激发其使命感与担当精神，从而落实立德树人的根本任务。

三、结语

改革传统的教学模式、优化实验项目和内容、构建科学合理的考核评价体系，以及建立良好的师生沟通机制，是分析化学实验课程教学改革的关键，对于化学相关专业人才的培养至关重要。本次教学改革针对当前分析化学实验课程存在的问题，将传统的教学模式转变为线上线下混合式教学，同时优化实验项目和内容，构建科学合理的考核评价体系，并加强师生间的互动交流，旨在拓宽学生视野，提高学生学习兴趣，激发学生学习主动性，从而提升分析化学实验教学的质量和效果。

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［责任编辑：梁金凤］