基于培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力的分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法研究

(唐山學(xué)院 環(huán)境與化學(xué)工程系，河北 唐山 063000)

實(shí)踐能力即實(shí)際動(dòng)手能力，大學(xué)生的實(shí)踐能力是操作能力、數(shù)據(jù)處理能力、設(shè)計(jì)能力、科研能力等多種能力構(gòu)成的體系，它是大學(xué)生綜合素質(zhì)的重要組成部分。目前，地方本科院校工科專(zhuān)業(yè)畢業(yè)生在進(jìn)入工廠、企業(yè)，參與工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程，面對(duì)產(chǎn)業(yè)升級(jí)調(diào)整，供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革時(shí)，普遍表現(xiàn)出所學(xué)理論知識(shí)難以運(yùn)用到實(shí)際生產(chǎn)或工程中，實(shí)踐能力不能滿(mǎn)足社會(huì)發(fā)展的需要等問(wèn)題。分析其原因主要是多數(shù)地方本科院校對(duì)實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)課教學(xué)環(huán)節(jié)重視程度不足，教學(xué)方法傳統(tǒng)、單一，學(xué)生未能真正通過(guò)實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)提高動(dòng)手能力。應(yīng)認(rèn)真優(yōu)化上述課程的教學(xué)方法，突出其培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力的特點(diǎn)。

分析化學(xué)課程是化工、環(huán)境工程、生物工程等專(zhuān)業(yè)學(xué)生必修的基礎(chǔ)課，其中《分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)》是該課程的重要組成部分。與其它化學(xué)學(xué)科相比，分析化學(xué)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)所占比例較大[1]，是一門(mén)側(cè)重于動(dòng)手實(shí)踐的課程，對(duì)于學(xué)生將理論知識(shí)深化為實(shí)踐能力起著至關(guān)重要的作用。因此，應(yīng)將該實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)目標(biāo)確定為培養(yǎng)學(xué)生的基本操作能力、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案能力及實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析比較能力等綜合實(shí)踐能力，并按照上述培養(yǎng)目標(biāo)優(yōu)化教學(xué)方法。

1 分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)中存在的主要問(wèn)題

1.1 學(xué)時(shí)受限，學(xué)生基本操作訓(xùn)練不足

雖然分析化學(xué)課程是多數(shù)理工科專(zhuān)業(yè)學(xué)生的必修基礎(chǔ)課，但對(duì)于非化學(xué)專(zhuān)業(yè)學(xué)生而言，實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)普遍低于20學(xué)時(shí)，有些專(zhuān)科專(zhuān)業(yè)甚至僅有10學(xué)時(shí)，教師在講授完理論課內(nèi)容后僅能安排5～10個(gè)相關(guān)實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)安排不足勢(shì)必會(huì)導(dǎo)致教師對(duì)實(shí)驗(yàn)室的基本介紹不充分，學(xué)生的實(shí)驗(yàn)基本操作訓(xùn)練不足。有些學(xué)生對(duì)電子天平的使用方法、藥品的配置、滴定操作等均不熟練，甚至形成了錯(cuò)誤的操作習(xí)慣，為日后工作中順利進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作埋下隱患。

1.2 照搬教材，學(xué)生缺乏參與實(shí)驗(yàn)主動(dòng)性

傳統(tǒng)的分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法是教師從既定的實(shí)驗(yàn)教材中選取經(jīng)典實(shí)驗(yàn)，如“NaOH和HCl標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制與標(biāo)定”、“水硬度的測(cè)定”等，按照教材內(nèi)容講解實(shí)驗(yàn)原理、步驟、預(yù)期結(jié)果和實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)，而學(xué)生同樣也是按照教材內(nèi)容按部就班進(jìn)行被動(dòng)實(shí)驗(yàn)，對(duì)實(shí)驗(yàn)步驟的設(shè)計(jì)依據(jù)及設(shè)計(jì)思想沒(méi)有深刻認(rèn)識(shí)。這樣的教學(xué)方法僅僅是使理論知識(shí)得到進(jìn)一步驗(yàn)證，而未能充分發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性。以驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)為主的傳統(tǒng)分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)培養(yǎng)模式難以讓學(xué)生獲得系統(tǒng)和完整的實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練[2]，被動(dòng)地接受知識(shí)，難以將知識(shí)應(yīng)用到實(shí)踐中去，更缺乏創(chuàng)造知識(shí)的能力[3]，不利于學(xué)生實(shí)踐操作能力的培養(yǎng)。

1.3 只看過(guò)程，學(xué)生的數(shù)據(jù)處理和結(jié)果分析能力較差

學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)實(shí)驗(yàn)失敗、達(dá)不到預(yù)期效果或結(jié)果偏差較大的情況。當(dāng)前的教育理念是重視教學(xué)過(guò)程，不應(yīng)以實(shí)驗(yàn)的成敗來(lái)判定學(xué)生的學(xué)習(xí)效果和實(shí)踐能力的好與壞?！爸匾曔^(guò)程”的教育理念無(wú)可厚非，但有時(shí)會(huì)使教師因此忽視了指導(dǎo)學(xué)生對(duì)可疑數(shù)據(jù)進(jìn)行取舍和對(duì)實(shí)驗(yàn)誤差進(jìn)行檢測(cè)；學(xué)生也認(rèn)為只要認(rèn)真進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，最終的數(shù)據(jù)結(jié)果不太重要，甚至沒(méi)有理解有效數(shù)字的概念及修約規(guī)則。這樣的教學(xué)過(guò)程不能很好地培養(yǎng)學(xué)生數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)處理能力與分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。

2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)新方法的研究

針對(duì)分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中存在的上述問(wèn)題，筆者在實(shí)際的工作過(guò)程中不斷研究探索更適合、更有效的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，克服傳統(tǒng)教學(xué)方法中存在的弊端，以培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力為目標(biāo)，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的教學(xué)效果。

2.1 障礙性實(shí)踐教學(xué)法

障礙性實(shí)踐教學(xué)法目前常被用于理工科研究生的課程教學(xué)中，通過(guò)教師在授課時(shí)為學(xué)生設(shè)置與其研究方向相關(guān)的問(wèn)題障礙，學(xué)生在分析問(wèn)題、解決障礙的過(guò)程中，完成了對(duì)理論知識(shí)的掌握及應(yīng)用[4]。該法能有效促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，授課效果較好。

將障礙性實(shí)踐教學(xué)法引入本科、專(zhuān)科學(xué)生分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，并不是為學(xué)生設(shè)置他們無(wú)法解決的難題，而是在學(xué)生進(jìn)行基本操作訓(xùn)練時(shí)設(shè)置簡(jiǎn)單的障礙，如：電子天平未經(jīng)校正、限制減量法稱(chēng)量的時(shí)間、滴定管管口堵塞或有氣泡、錐形瓶等容器被影響滴定結(jié)果的試劑污染等。通過(guò)上述障礙的設(shè)置可以引起學(xué)生對(duì)基本功訓(xùn)練的重視，使學(xué)生樹(shù)立嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，若未能及時(shí)排除障礙將無(wú)法獲得準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。從校正電子天平、清洗玻璃器皿等操作開(kāi)始進(jìn)行訓(xùn)練，促使學(xué)生熟練掌握分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)最基本的操作技能。

2.2 任務(wù)型教學(xué)法

任務(wù)型教學(xué)法在產(chǎn)生初期多用于語(yǔ)言教學(xué)，是一種以學(xué)生為中心，主張“在做中學(xué)”的教學(xué)模式。該教學(xué)方法主要是通過(guò)教師在教學(xué)中為學(xué)生安排具體的任務(wù)，使學(xué)生在完成任務(wù)的同時(shí)也完成了對(duì)相關(guān)知識(shí)的學(xué)習(xí)。

近些年，任務(wù)型教學(xué)法逐漸在非語(yǔ)言類(lèi)專(zhuān)業(yè)學(xué)科教學(xué)中得到應(yīng)用。實(shí)踐表明，與傳統(tǒng)的教學(xué)方法相比，任務(wù)型教學(xué)法提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，是一種有利于學(xué)生全面發(fā)展的教學(xué)模式[5]。

將任務(wù)型教學(xué)法應(yīng)用于分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)中，最核心的問(wèn)題是為學(xué)生設(shè)計(jì)既符合其知識(shí)水平又能提高學(xué)生實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力的任務(wù)。例如“水的總硬度的測(cè)定”是分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程中常設(shè)置的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。以往學(xué)生被動(dòng)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)方式，實(shí)驗(yàn)效果并不理想，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后很多學(xué)生對(duì)鈣指示劑、鉻黑T的作用原理，甚至水硬度如何表示不甚理解。采用任務(wù)型教學(xué)法，為學(xué)生設(shè)置任務(wù)為：設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)比較分析市面不同品牌礦泉水、純凈水的硬度。這樣的任務(wù)與人們的日常生活和健康飲食聯(lián)系緊密，學(xué)生的研究興趣和主動(dòng)性被激發(fā)。學(xué)生通過(guò)自行查閱資料、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟，完成實(shí)驗(yàn)，教師僅需確定實(shí)驗(yàn)的可行性并針對(duì)該實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵操作進(jìn)行指導(dǎo)。把教師由知識(shí)的講述者轉(zhuǎn)變成學(xué)生攝取知識(shí)的指導(dǎo)者[6]。通過(guò)上述設(shè)計(jì)任務(wù)的教學(xué)方法，學(xué)生動(dòng)手操作的積極性提高了，同時(shí)還培養(yǎng)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力和解決問(wèn)題的能力。

2.3 分析比較教學(xué)法

分析比較教學(xué)法不是傳統(tǒng)意義上的比較教學(xué)法，而是注重培養(yǎng)學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的能力和比較實(shí)驗(yàn)條件、試劑、操作對(duì)結(jié)果產(chǎn)生影響的能力。常規(guī)的分析化學(xué)教學(xué)實(shí)驗(yàn)其結(jié)果相對(duì)固定，數(shù)據(jù)處理一般比較簡(jiǎn)單，這就導(dǎo)致教師忽視了對(duì)數(shù)據(jù)處理方法與結(jié)果分析的講解。多數(shù)分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)都忽視了學(xué)生實(shí)驗(yàn)后的結(jié)果分析與處理。

應(yīng)用分析比較教學(xué)法可將以往經(jīng)典實(shí)驗(yàn)進(jìn)行優(yōu)化或合并，設(shè)計(jì)成綜合型對(duì)比分析實(shí)驗(yàn)。例如測(cè)定溶液中鈣離子濃度的實(shí)驗(yàn)，一般選用EDTA標(biāo)液來(lái)進(jìn)行滴定。采用分析比較教學(xué)法，可將實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)為配位滴定法和間接氧化還原滴定法分別測(cè)定溶液中的鈣離子濃度，將學(xué)生分為兩組，一組用EDTA標(biāo)液進(jìn)行滴定，另一組用高錳酸鉀法進(jìn)行測(cè)定。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，學(xué)生需認(rèn)真處理好自己的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，此后還要與不同組的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，在教師的指導(dǎo)下分析不同方法產(chǎn)生的結(jié)果差異，這有利于培養(yǎng)學(xué)生數(shù)據(jù)處理與分析的能力。此外，由于綜合型對(duì)比分析實(shí)驗(yàn)將學(xué)生劃分了不同組，引導(dǎo)學(xué)生以更大的積極性動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，有利于鍛煉和提高學(xué)生的綜合實(shí)踐能力。

3 結(jié)語(yǔ)

供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革背景下，社會(huì)各方對(duì)大學(xué)生實(shí)踐能力提出了越來(lái)越高的要求，高等教育應(yīng)該創(chuàng)造新供給，來(lái)釋放或者滿(mǎn)足社會(huì)的多元化、多層次需求。企業(yè)用人情況也充分表明，具有綜合實(shí)踐能力的大學(xué)畢業(yè)生能夠迅速適應(yīng)工作崗位。因此，加強(qiáng)對(duì)工科專(zhuān)業(yè)學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)有利于其提高專(zhuān)業(yè)技能和工程素質(zhì)，使其具有較強(qiáng)的崗位競(jìng)爭(zhēng)力和從業(yè)能力。

本研究討論了分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)課傳統(tǒng)教學(xué)方法存在的弊端，提出了更有利于培養(yǎng)學(xué)生綜合實(shí)踐能力的新型教學(xué)方法，以期實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)高效課堂。研究表明，通過(guò)對(duì)障礙性實(shí)踐教學(xué)法、任務(wù)型教學(xué)法、分析比較教學(xué)法等多種新型實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法的探索與綜合運(yùn)用，激發(fā)了學(xué)生親自動(dòng)手實(shí)驗(yàn)的興趣，培養(yǎng)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的意識(shí)和嚴(yán)謹(jǐn)求真的科學(xué)態(tài)度。學(xué)生的實(shí)驗(yàn)基本操作能力、綜合實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)能力和數(shù)據(jù)分析處理能力均得到較大程度的提高，能夠更好的適應(yīng)社會(huì)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。