應(yīng)用轉(zhuǎn)型背景下分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革研究

王桂霞 楊卓 胡少強(qiáng)

【摘要】在地方本科高校應(yīng)用性轉(zhuǎn)型背景下，分析原有分析實(shí)驗(yàn)教學(xué)的問題及不足，并從“引入‘項(xiàng)目驅(qū)動教學(xué)模式;改革實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，突出地方產(chǎn)業(yè)特點(diǎn);利用微視頻和MOOC等教學(xué)資源豐富實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容;整合實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，完善實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系”四個(gè)方面探究分析了化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革途徑。

【關(guān)鍵詞】應(yīng)用轉(zhuǎn)型;分析化學(xué);教學(xué)改革;項(xiàng)目驅(qū)動;微視頻

【基金項(xiàng)目】本文章由洛陽師范學(xué)院教改項(xiàng)目（編號：2017XJGJ067）、河南省高校學(xué)校青年骨干教師培養(yǎng)計(jì)劃項(xiàng)目“基于二維過渡金屬碳化物納米復(fù)合材料的可控制備及其生物傳感行為研究”資助。

近年來，地方本科高校轉(zhuǎn)型發(fā)展問題成為全社會關(guān)注的重大改革問題。河南省先后啟動了包括我校在內(nèi)的15所大學(xué)作為本次高校轉(zhuǎn)型發(fā)展的試點(diǎn)，而化學(xué)化工學(xué)院是我校此次轉(zhuǎn)型發(fā)展中的一個(gè)重點(diǎn)院系。分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)是我院化學(xué)、應(yīng)用化學(xué)、化學(xué)工程與工藝等專業(yè)開設(shè)的核心基礎(chǔ)課程，與生產(chǎn)、生活聯(lián)系密切，涉及多學(xué)科知識的綜合運(yùn)用和復(fù)雜問題的綜合處理，是培養(yǎng)應(yīng)用型和創(chuàng)新型化學(xué)化工人才的重要途徑。

根據(jù)我國著名的心理學(xué)教授皮連生對知識技能的分類理論，廣義的知識一般可分為三類：陳述性、操作性和策略性知識。陳述性知識主要用于描述事實(shí)，陳述觀點(diǎn)，說明事物“是什么”“怎么樣”“為什么”等問題;操作性知識是一種實(shí)踐性知識，主要指“做什么”“怎么做”的知識;策略性知識是關(guān)于如何學(xué)習(xí)及如何思維的知識。作為實(shí)踐性比較強(qiáng)的分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，應(yīng)在傳授陳述性知識的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)培養(yǎng)操作性技能和策略性技能。而原有的分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)的部分實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與實(shí)際應(yīng)用脫節(jié)并缺乏針對性，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容多為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)比例偏低且實(shí)驗(yàn)內(nèi)容陳舊，實(shí)驗(yàn)設(shè)置與當(dāng)?shù)禺a(chǎn)業(yè)相結(jié)合較少。教學(xué)方法和手段不利于培養(yǎng)學(xué)生勤于思考的學(xué)習(xí)習(xí)慣，不利于培養(yǎng)創(chuàng)新能力和團(tuán)結(jié)協(xié)作精神，也不能適應(yīng)學(xué)校的轉(zhuǎn)型發(fā)展。因此，分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革勢在必行。

目前，國內(nèi)對分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革和研究主要集中在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的整合和更新，完善實(shí)驗(yàn)評價(jià)體系，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，完善實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法等方面。比如，宿艷等提出建立一個(gè)基于互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)化分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)信息平臺，可以有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)自主性，培養(yǎng)學(xué)生自我建構(gòu)知識的能力和創(chuàng)新思維能力[1]。王迎進(jìn)等提出在分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)中應(yīng)用翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式[2]。高校分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容相對獨(dú)立，可以將具體的某一實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)制作成5-10min 的微視頻。學(xué)生可以根據(jù)實(shí)際情況有選擇、有重點(diǎn)地觀看，并且授課時(shí)間靈活，能夠充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。黃科、許春萱等提出將MOOC引入分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，使學(xué)生在時(shí)間、空間有限的實(shí)驗(yàn)課以外靈活學(xué)習(xí)，提高教學(xué)效率，達(dá)到反復(fù)學(xué)習(xí)鞏固的目的，從而為培養(yǎng)學(xué)生具體實(shí)驗(yàn)技能奠定基礎(chǔ)。而利用“項(xiàng)目驅(qū)動”“角色扮演”等理論及方法優(yōu)化分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的研究較少。

在研究國內(nèi)兄弟院校分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的基礎(chǔ)上，結(jié)合我院實(shí)際情況，從實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、教學(xué)方法和手段以及課程體系等方面進(jìn)行了改革。首先，在對實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象等知識點(diǎn)講解的過程中，引入微視頻、動畫演示及MOOC等新興多媒體教學(xué)資源。其次，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中引入“項(xiàng)目驅(qū)動”的思想，利用“角色扮演”的理論和方法，讓學(xué)生在扮演不同實(shí)際角色中學(xué)習(xí)符合企業(yè)要求的應(yīng)用性知識。再次，整合實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，完善實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。通過采用以上改革措施，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，提高了實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量。

一、利用微視頻及MOOC等教學(xué)資源豐富實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容

首先，在分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，規(guī)范實(shí)驗(yàn)操作、準(zhǔn)確判斷實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是對學(xué)生的基本要求。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)主要靠教師的示范和講解，有些復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容需要多次示范甚至個(gè)別化指導(dǎo)，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，效果欠佳。為此，教師可以在實(shí)驗(yàn)室把規(guī)范的實(shí)驗(yàn)操作及實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象錄制成微視頻，除可以在實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行之前播放輔助實(shí)驗(yàn)教學(xué)之外，還可以上傳到課程網(wǎng)站上，供學(xué)生反復(fù)預(yù)習(xí)觀看;另外，教師還可以把相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)操作及實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象做成仿真模擬實(shí)驗(yàn)視頻，并加入交互元素，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室之外通過電腦就可以模擬操作實(shí)驗(yàn)，從而加深對實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的理解。通過這兩種視頻的展示，一方面可以模擬學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室做的實(shí)驗(yàn)，增強(qiáng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作的規(guī)范性，另一方面可以把實(shí)驗(yàn)中看到的現(xiàn)象和理論教學(xué)中的知識聯(lián)系起來，使抽象的理論知識變得更形象，更直觀，從而提高教學(xué)質(zhì)量和效率。

其次，書寫預(yù)習(xí)報(bào)告是目前實(shí)驗(yàn)教學(xué)普遍采用的預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)，學(xué)生無法通過教材的描述做到對實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的深入理解，進(jìn)而影響課堂上的實(shí)驗(yàn)效果。通過將每個(gè)或難度大的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容制作成一個(gè)或多個(gè)10分鐘左右的微視頻，并配以文字、動畫、課件等信息，不僅可以使知識的講解更為清楚，富有條理，而且教學(xué)形式更為形象生動，更能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與創(chuàng)新意識。

再次，慕課經(jīng)過近幾年的發(fā)展已經(jīng)形成了豐富的慕課教學(xué)資源庫，有關(guān)分析化學(xué)的慕課一般是以10分鐘左右的微課形式進(jìn)行的，課程短，學(xué)生注意力易集中，有利于重點(diǎn)難點(diǎn)的突破。因此，教師除可以自己開發(fā)微視頻教學(xué)資源之外，還可以搜集或?yàn)閷W(xué)生推薦慕課學(xué)習(xí)資源，并針對學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中所遇到的問題重點(diǎn)講解。

二、引入“項(xiàng)目驅(qū)動”教學(xué)模式，利用“角色扮演法”促進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)

項(xiàng)目驅(qū)動教學(xué)法，也稱作項(xiàng)目教學(xué)或基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)，是指引導(dǎo)學(xué)生圍繞項(xiàng)目開展學(xué)科理論和技能探索的教學(xué)方法，常以生產(chǎn)中涉及的項(xiàng)目為核心開展教學(xué)活動。學(xué)生在教師的指導(dǎo)下按照項(xiàng)目涉及的問題進(jìn)行信息搜集，通過小組協(xié)作，創(chuàng)造性地解決問題，得出結(jié)論并完成任務(wù)，從而培養(yǎng)其創(chuàng)新能力、職業(yè)素養(yǎng)和團(tuán)結(jié)協(xié)作的精神。其最典型的特點(diǎn)是以企業(yè)實(shí)際需求為導(dǎo)向，以企業(yè)實(shí)際應(yīng)用為尺度，以學(xué)生小組學(xué)習(xí)為基礎(chǔ)。在具體的實(shí)施過程中，教師需要把整個(gè)學(xué)習(xí)過程分解為單獨(dú)的任務(wù)，并按照不同的任務(wù)設(shè)計(jì)具體步驟。為此，我們在分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程中選擇與當(dāng)?shù)厣a(chǎn)實(shí)際結(jié)合較為緊密的綜合性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，將之整合為若干個(gè)項(xiàng)目，把需要掌握的技能、技巧隱含在對應(yīng)的項(xiàng)目中，通過項(xiàng)目的完成來實(shí)現(xiàn)知識的傳授和技能的培養(yǎng)。例如，在“酸堿滴定”這一實(shí)驗(yàn)?zāi)K中設(shè)計(jì)測定醋酸總酸度，分析化肥中的氮含量及測定雞蛋殼中的碳酸鈣含量等項(xiàng)目。

角色扮演最早應(yīng)用于兒童的戲劇表演，最初由心理學(xué)家和戲劇家使用。角色扮演法首先要為被試主體賦予一個(gè)假定角色，并要求其按照角色的要求表現(xiàn)自己的行為，然后觀察、記錄角色扮演的行為，最后評價(jià)該主體角色扮演的接近程度或勝任能力。因其諸多的實(shí)踐性、自主性、創(chuàng)造性等優(yōu)點(diǎn)，作為一種比較符合素質(zhì)教育的新型教學(xué)法，越來越受到教育者的歡迎。角色扮演法有利于充分調(diào)動和發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、主動性和創(chuàng)造性，使學(xué)生真正成為教學(xué)的主體、學(xué)習(xí)的主人。目前，角色扮演教學(xué)法主要應(yīng)用于外語教學(xué)、人力資源管理、醫(yī)學(xué)等學(xué)科領(lǐng)域。

為此，在特定項(xiàng)目中，教師為每個(gè)團(tuán)隊(duì)成員分配特定角色并闡明角色職責(zé)。教師的角色是項(xiàng)目的發(fā)起者和項(xiàng)目協(xié)調(diào)員，隨時(shí)跟進(jìn)每個(gè)項(xiàng)目的進(jìn)展情況，并提供及時(shí)的指導(dǎo)和幫助。每個(gè)團(tuán)隊(duì)成員都依據(jù)具體角色分配特定的工作和任務(wù)，如項(xiàng)目主持、方案設(shè)計(jì)、方案實(shí)施、效果評價(jià)等。在教師的指導(dǎo)下，每個(gè)團(tuán)隊(duì)成員都需要在查閱相關(guān)的文獻(xiàn)資料的基礎(chǔ)上，運(yùn)用所學(xué)的知識及操作技能來設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，在教師證明其可行性后準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)，并記錄實(shí)驗(yàn)過程和實(shí)驗(yàn)結(jié)果，完成實(shí)驗(yàn)結(jié)項(xiàng)報(bào)告。這不僅可以培養(yǎng)學(xué)生自主開展科學(xué)研究的能力，而且可以培養(yǎng)他們的創(chuàng)新能力，從而實(shí)現(xiàn)專業(yè)素養(yǎng)和綜合技能的雙重構(gòu)建。

三、改革實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，突出地方產(chǎn)業(yè)特點(diǎn)

結(jié)合洛陽經(jīng)濟(jì)特點(diǎn)，增加開設(shè)與當(dāng)?shù)厣a(chǎn)、生活密切相關(guān)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。首先通過專業(yè)見習(xí)、學(xué)生實(shí)習(xí)等機(jī)會深入洛陽化工企業(yè)進(jìn)行調(diào)研，如洛陽化肥廠、洛陽制藥廠、九九齡醋業(yè)有限公司等，了解企業(yè)的分析檢測現(xiàn)狀，如企業(yè)需要分析的樣品類型、分析指標(biāo)及所需分析方法、常用大型精密儀器等。確定與實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容密切相關(guān)的來自生產(chǎn)實(shí)際的、能激發(fā)學(xué)生興趣的材料為“專題實(shí)驗(yàn)”內(nèi)容。

目前已開設(shè)的與當(dāng)?shù)禺a(chǎn)業(yè)有關(guān)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目有“鐵礦石中鐵總量的測量”“自來水硬度的分析”“食用醋中酸總量的測定”“固液萃取，升華——從茶中提取咖啡因”“低品位鉬礦的綜合利用”“丹參酮的提取與分離”等。計(jì)劃增加的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目有“無損分析歷史文物”“測定‘胃舒平中鋁鹽含量”“測定乳制品中蛋白質(zhì)含量”等。

四、整合實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，完善實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系

將傳統(tǒng)的以知識技能訓(xùn)練為主的教學(xué)模式轉(zhuǎn)變?yōu)橐阅芰ε囵B(yǎng)為核心的教學(xué)模式，將創(chuàng)新性研究實(shí)驗(yàn)與大學(xué)生科技活動及教師的科研項(xiàng)目相結(jié)合，與豫西地區(qū)的優(yōu)勢、特色資源研究相結(jié)合，增設(shè)具有一定廣度和深度的綜合性和研究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目，形成“一體化、三平臺、三層次”的教學(xué)體系，培養(yǎng)具有化學(xué)基礎(chǔ)知識、基礎(chǔ)理論和基本技能，能夠進(jìn)行化學(xué)教學(xué)和化學(xué)研究的中等學(xué)?；瘜W(xué)教師，為科研機(jī)構(gòu)、高等院校、企事業(yè)單位培養(yǎng)從事化學(xué)、化工領(lǐng)域的科研、教學(xué)、生產(chǎn)及管理的創(chuàng)新型人才?！耙惑w化”是指實(shí)驗(yàn)教學(xué)服從實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)，以培養(yǎng)應(yīng)用型人才的目的，追求知識體系的完整性;“三平臺”即把中心實(shí)驗(yàn)室、省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和實(shí)踐基地三類平臺進(jìn)行整合，形成完善的教學(xué)體系。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容有機(jī)地形成了“基礎(chǔ)-綜合-研究”三個(gè)層次，促進(jìn)了教學(xué)過程和開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容一方面來自教師的科研成果，另一方面來源于地方豐富的特色資源，比如“中草藥和有色金屬礦物分析研究”課題。并且每個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的內(nèi)容都可以根據(jù)研究工作的進(jìn)展情況不斷更新，形成教師科研與實(shí)驗(yàn)教學(xué)的良性促進(jìn)機(jī)制。

【參考文獻(xiàn)】

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