分析化學(xué)分階段、多層次開放實(shí)驗(yàn)的研究

張 靜 張犁黎 吳 昊

摘要:開放式實(shí)驗(yàn)的教學(xué)模式是分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程改革的一條有效途徑,被各高校普遍認(rèn)可。但由于過分追求開放,忽視基礎(chǔ)訓(xùn)練,普遍出現(xiàn)了學(xué)生基礎(chǔ)不牢、操作不過關(guān)、創(chuàng)新能力培養(yǎng)達(dá)不到效果等問題。我們認(rèn)為將驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)與開放式實(shí)驗(yàn)兩種教學(xué)模式相結(jié)合,分階段、多層次的實(shí)施開放式教學(xué),能使學(xué)生在具有良好的基礎(chǔ)的同時,培養(yǎng)出解決實(shí)際問題和科研創(chuàng)新的能力。同時提出了分階段、多層次開放實(shí)驗(yàn)的實(shí)施方案。

關(guān)鍵詞:分析化學(xué)實(shí)驗(yàn);開放式實(shí)驗(yàn);階段

中圖分類號:G420文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號:1002—2589(2009)26—0201—02

分析化學(xué)是化學(xué)、化工、生物、醫(yī)藥、食品、環(huán)保等眾多專業(yè)的主干基礎(chǔ)課,也是一門以實(shí)驗(yàn)為主的課程[1]。分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)作為分析化學(xué)課程的有機(jī)組成部分,為各高校教學(xué)管理者所重視。近年來,社會的發(fā)展要求分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)要以實(shí)踐性和應(yīng)用性為主要方向,因此課程的教學(xué)模式逐漸由以驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)為主向開放式實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)變。在這一過程中,很多高校拘泥于形式,過分追求開放,忽視基礎(chǔ)訓(xùn)練,普遍出現(xiàn)了學(xué)生基礎(chǔ)不牢、操作不過關(guān)、創(chuàng)新能力培養(yǎng)達(dá)不到效果等問題。我們在實(shí)踐中總結(jié)教訓(xùn),積極探索,嘗試走一條分階段、多層次開放實(shí)驗(yàn)教學(xué)的新路。

1.分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程體系的現(xiàn)狀

過去分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程主要以驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)為主,只是作為理論課的延伸。但是隨著社會的發(fā)展進(jìn)步,社會對人才的需求逐漸發(fā)生改變,舊有教學(xué)模式的缺點(diǎn)顯現(xiàn)出來。由于前期理論學(xué)習(xí)以課堂講述、灌輸式為主,技能訓(xùn)練和驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)多以“照方抓藥”的形式進(jìn)行,導(dǎo)致學(xué)生缺乏熱情,厭學(xué)心理普遍存在[2]。同時,舊的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ竭^分注重理論的驗(yàn)證和現(xiàn)象的重現(xiàn),對學(xué)生的創(chuàng)新意識和研究解決問題的能力培養(yǎng)不足。這使得學(xué)生只會照本宣科,遇到實(shí)際問題或者綜合性問題就無從下手。

近幾年來,國內(nèi)絕大多數(shù)高校注意到了這一問題,加強(qiáng)了教學(xué)改革的力度,分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)開始向設(shè)計型實(shí)驗(yàn)和開放式實(shí)驗(yàn)的模式發(fā)展。甚至很多學(xué)校將分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程全部設(shè)置為開放式的教學(xué)模式。但是,創(chuàng)新意識的培育是一項繁重艱巨的系統(tǒng)工程。必須依靠學(xué)生自身在實(shí)踐中去發(fā)現(xiàn)自身的創(chuàng)新潛力,并在應(yīng)對各種復(fù)雜的、有挑戰(zhàn)性的問題解決中逐步提升和完善自己的創(chuàng)新意識和能力[3]。如果過分地放手讓學(xué)生自己去摸著石頭過河,會使學(xué)生基本操作技能不過關(guān),同時分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的管理也會出現(xiàn)問題。學(xué)生實(shí)驗(yàn)進(jìn)度參差不齊,部分對實(shí)驗(yàn)不感興趣的學(xué)生趁機(jī)偷懶,而且,開放式實(shí)驗(yàn)的考核評價比較困難,很難客觀正確地反映學(xué)生的真實(shí)能力,具體操作起來也比較麻煩。因此有部分院校更愿意走過去的老路而放棄改革。

實(shí)踐的檢驗(yàn)證明,以驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)為主的教學(xué)模式確實(shí)無法適應(yīng)時代的發(fā)展和社會的需求,但并不是一無是處,在基本技能的訓(xùn)練和理論知識的加深理解方面還有其可取之處。而開放式實(shí)驗(yàn)的教學(xué)模式有利于激發(fā)學(xué)生積極性,培養(yǎng)創(chuàng)新精神和分析、解決問題的能力,能夠培養(yǎng)出更適合社會需求的人才,但是完全的開放式實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ揭泊嬖谝欢ǖ谋锥?。我們的思路是將?yàn)證型實(shí)驗(yàn)與開放式實(shí)驗(yàn)兩種教學(xué)模式相結(jié)合,分階段、多層次的實(shí)施開放式教學(xué)。只有這樣,才能使學(xué)生在具有良好的操作技能基礎(chǔ)的同時,進(jìn)一步培養(yǎng)出解決實(shí)際問題和科研創(chuàng)新的能力,更好地適應(yīng)社會,在就業(yè)求職過程中大展拳腳。

2.分階段、多層次開放實(shí)驗(yàn)的思路

針對以上所述的問題,我們把分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程體系分成四個階段,即技能型、驗(yàn)證型、綜合設(shè)計型實(shí)驗(yàn)階段以及實(shí)驗(yàn)考核階段[4]。前兩階段的教育功能主要集中在基本技能的訓(xùn)練和經(jīng)典實(shí)驗(yàn)的演練,具備開放特征的綜合設(shè)計性實(shí)驗(yàn)階段(第三、四階段)著重綜合素質(zhì)的培養(yǎng)和創(chuàng)新意識的訓(xùn)練。

第一階段:做好技能型實(shí)驗(yàn),打下扎實(shí)的基礎(chǔ)

分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)中技能型實(shí)驗(yàn)主要包括分析天平的使用,移液管、容量瓶等的校準(zhǔn),滴定分析基本操作等。這一部分實(shí)驗(yàn)應(yīng)嚴(yán)格按照操作步驟要求學(xué)生一步一步認(rèn)真去做,實(shí)驗(yàn)老師仔細(xì)觀察學(xué)生的具體操作,對不規(guī)范的操作及時予以糾正,使學(xué)生得到嚴(yán)格的實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練。針對學(xué)生不認(rèn)真觀察教師演示的問題,我們在做每個新實(shí)驗(yàn)時,讓1～2名同學(xué)參與演示一些實(shí)驗(yàn)危險性小但容易出錯的實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后讓學(xué)生自己相互評價,必要時進(jìn)行錄像回放。這種變教師演示為學(xué)生演示的方式,使學(xué)生對自己所犯的低級錯誤印象極為深刻。大大提高學(xué)習(xí)效率的同時也降低試劑和儀器的損耗。

第二階段:改革驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn),實(shí)際問題激發(fā)學(xué)生興趣

我們在教學(xué)中發(fā)現(xiàn),學(xué)生對一些貼近生活的實(shí)驗(yàn)表現(xiàn)出濃厚的興趣。根據(jù)學(xué)生的這一特點(diǎn),我們將原有的四大滴定方法和pH計、分光光度計等驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn),改成了一些與日常生活密切相關(guān),同時又符合分析化學(xué)特點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)。例如:“食醋中總酸含量的測定”;“水果中Vc含量的測定”;“自來水硬度測試——水中鈣鎂離子含量的測定”;“牙膏中微量氟的測定”等等。實(shí)踐證明,學(xué)生對這些實(shí)驗(yàn)積極性很高,非常投入,取得了很好的效果。

第三階段:加入設(shè)計型實(shí)驗(yàn),分層次開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)

在技能型和驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,我們提高實(shí)驗(yàn)開放的層次,開設(shè)一定量的設(shè)計型實(shí)驗(yàn),這一階段是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性思維和手、眼、腦并用能力的關(guān)鍵。此階段實(shí)驗(yàn)的設(shè)計思想是將單純的實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練變更為“技能訓(xùn)練+實(shí)際問題解決+小課題研究”三位一體綜合設(shè)計型實(shí)驗(yàn)[3],將理論知識點(diǎn)與實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、研究內(nèi)容結(jié)合。具體的做法是在分析對象、測定方法、測定目標(biāo)三個方面只規(guī)定其中任意一個,另外兩個留給學(xué)生進(jìn)行設(shè)計。

在實(shí)際教學(xué)中,我們可以提出一些貼近現(xiàn)實(shí)生活的實(shí)驗(yàn)研究題目。例如:“蝦米中鈣元素的提取及含量測定”、“胃舒平有效成份測定及樣品預(yù)處理過程組分損失研究”、“鐵礦石中全鐵含量的測定及磷酸作用研究”等等。設(shè)計研究部分的增加,也增多了實(shí)驗(yàn)技能的訓(xùn)練機(jī)會,使學(xué)生深切感受到技能水平是研究結(jié)論可靠與否的前提條件,從而促使其提高實(shí)驗(yàn)技能的內(nèi)在需求自覺提升。同時,有理論課的鋪墊,對于這樣的局部開放研究,完全不超出學(xué)生的能力范圍。

在學(xué)生能夠適應(yīng)部分開放式的實(shí)驗(yàn)之后,還可以選擇一個或幾個具有社會實(shí)踐意義的較大型課題,適當(dāng)開設(shè)一部分培養(yǎng)綜合實(shí)踐能力的拓展性實(shí)驗(yàn)。在樣品選擇、測定項目、測定方法等方面實(shí)現(xiàn)高層次的完全開放,并對分析結(jié)果的運(yùn)算處理、準(zhǔn)確度和精密度嚴(yán)格要求。最后將研究結(jié)果向全體同學(xué)公開。例如根據(jù)我們的地方特色,可以開設(shè)拓展性實(shí)驗(yàn)“遼陽地區(qū)地下礦泉水質(zhì)量調(diào)查——水中微量元素含量的測定”。對學(xué)生綜合能力的整體提升起到了較大的作用。

第四階段:實(shí)驗(yàn)考核,檢驗(yàn)學(xué)生的綜合能力

開放式實(shí)驗(yàn)的考核具有多元化、動態(tài)化和個性化等特點(diǎn)。因此在制定考核辦法時,應(yīng)該綜合考慮設(shè)計方案的可行性和創(chuàng)新性,實(shí)驗(yàn)操作的準(zhǔn)確性,結(jié)果的準(zhǔn)確度、精密度,報告完成情況等因素。我們對實(shí)驗(yàn)過程的考核主要有四個方面:(1)能否按方案準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)材料并按步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn);(2)能否安全、規(guī)范地完成實(shí)驗(yàn)操作。(3)能否及時、完整記錄數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象;(4)能否獲得是否與設(shè)計方案的理論相一致的結(jié)果,是否存在較大的實(shí)驗(yàn)誤差。

參考文獻(xiàn):

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Research on Open Experimental Teaching in Different Phases and Layers

in Analytical Chemistry

ZHANG JingZHANG LiliWU Hao

(School of PetroChemical, Shenyang University of TechnologyLiaoyang, Liaoning111003)

Abstract: Open experimental teaching is an effective method of innovation of analytical chemistry experiment which recognized by most university. But excessive opening and neglectful grounding made students grounding unstably, operation unskillfully and teaching effect unreached. We combine confirmatory experiment with open experiment. opening experimental teaching in different phases and layers. In this method, we could cultivate students' well-grounding and the capability of solving practical problems and scientific research. we brought forward the projects of open experimental teaching in different phases and layers.

Key words: analytical chemistry experiment; open experimental; phase

(責(zé)任編輯/王麗君)