工程認(rèn)證導(dǎo)向下的分析化學(xué)實驗教學(xué)改革探索

陳 琳，劉海燕，陳 紅，吳 曉，付曉偉

(營口理工學(xué)院 化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，遼寧 營口 115014)

分析化學(xué)實驗教學(xué)是分析化學(xué)教學(xué)過程中十分重要的環(huán)節(jié)，是分析化學(xué)理論課程的實踐課。旨在培養(yǎng)學(xué)生正確地掌握化學(xué)分析法的基本操作，加深對分析化學(xué)基礎(chǔ)理論、基本概念的理解，確立嚴(yán)格的“量”的概念，培養(yǎng)觀察、分析和解決問題的能力，從而使學(xué)生養(yǎng)成嚴(yán)格、認(rèn)真和實事求是的科學(xué)態(tài)度，激發(fā)學(xué)習(xí)實驗的興趣和探索精神，為后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)和從事相關(guān)科研工作打下良好的基礎(chǔ)[1]。目前分析化學(xué)實驗教學(xué)通常是以教師講授為中心，學(xué)生按照老師講授的方法步驟按部就班的完成實驗，這個過程中往往忽視了對學(xué)生獨立設(shè)計和操作能力的培養(yǎng)。為了改善實驗現(xiàn)狀，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量，使學(xué)生真正適應(yīng)未來工作崗位需求，我院對分析化學(xué)實驗課程進(jìn)行了改革探索[2]。本課程以工程認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)為指標(biāo)，在以學(xué)生為中心，以培養(yǎng)目標(biāo)和畢業(yè)要求為導(dǎo)向的前提下，通過完善的質(zhì)量控制和改進(jìn)來進(jìn)行教學(xué)實施，從而保證人才的培養(yǎng)質(zhì)量，滿足相應(yīng)職業(yè)的崗位需求[3]。

1 依據(jù)工程認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)修訂教學(xué)大綱

傳統(tǒng)教學(xué)模式下的分析化學(xué)實驗教學(xué)大綱所選取的實驗都為驗證性實驗，以化學(xué)工程與工藝專業(yè)24學(xué)時實驗為例，所涉及的實驗內(nèi)容包括：實驗室安全知識及容量分析器皿的使用和校準(zhǔn)、滴定分析法的基本操作練習(xí)、NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液的配置與標(biāo)定和食醋中HAC含量的測定、HCl標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制與標(biāo)定及混合堿樣品各組分含量測定、EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液的標(biāo)定及水的硬度測定、硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制和標(biāo)定。以上六個實驗雖然能使同學(xué)們通過實驗環(huán)節(jié)對相應(yīng)的理論知識點進(jìn)行鞏固和驗證，但學(xué)習(xí)過程往往都是以老師講解為主，沒有發(fā)揮學(xué)生的主導(dǎo)地位，因此學(xué)生獨立思考、獨立解決問題的能力沒有得到很好提高。為此我們按照工程認(rèn)證畢業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對原教學(xué)大綱進(jìn)行了修訂，刪減了部分驗證性實驗，增加了水中化學(xué)耗氧量(COD)的測定等綜合性實驗及混合酸堿體系試樣分析等設(shè)計性實驗，并進(jìn)一步明確了課程目標(biāo)。通過課程目標(biāo)的完善和部分實驗內(nèi)容的修改，確立分析化學(xué)實驗課程對畢業(yè)要求的支撐情況[4]。以本?；瘜W(xué)工程與工藝專業(yè)為例，其課程教學(xué)目標(biāo)及與畢業(yè)要求對應(yīng)關(guān)系如表1和表2。

表1 課程教學(xué)目標(biāo)

表2 課程教學(xué)目標(biāo)與畢業(yè)要求的對應(yīng)關(guān)系

2 自主設(shè)計實驗

傳統(tǒng)分析化學(xué)實驗教學(xué)內(nèi)容大多圍繞實驗教材開展，學(xué)生只需按照教材上實驗步驟操作實驗，對結(jié)果的分析和討論缺少獨立思考，實驗課程與實際應(yīng)用脫節(jié)，因此在未來工作中，面對需要分析的實驗樣品，學(xué)生可能難以獨立找到解決的實驗方案，這種上課方式培養(yǎng)出來的學(xué)生很難達(dá)到工程認(rèn)證要求的畢業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。因此我院對分析化學(xué)實驗課程內(nèi)容進(jìn)行了調(diào)整，通過自主設(shè)計實驗打造互動式的教學(xué)課堂。如EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液的標(biāo)定及水的硬度測定實驗，傳統(tǒng)實驗?zāi)Ｊ绞窃趯W(xué)生學(xué)會EDTA標(biāo)定后，對實驗員配置好的水樣進(jìn)行分析測定，而通常實驗員是按照教材進(jìn)行鈣、鎂離子配制，但實際生活中的水樣成分復(fù)雜，除了鈣離子和鎂離子以外還含有多種干擾成分。因此根據(jù)新的教學(xué)大綱，我們將固定水樣進(jìn)行了調(diào)整，以實際水樣為測試樣品，讓同學(xué)們通過自主設(shè)計去分析實驗樣品中的成分，從而計算水的硬度。這種方式不但鍛煉同學(xué)們的獨立思考及實驗設(shè)計能力，也能把配位滴定中掩蔽的方法等知識點從理論教學(xué)變?yōu)閷嵺`運用，很好的將理論知識與實踐教學(xué)相結(jié)合[5]。

雖然根據(jù)新教學(xué)大綱要求，對部分驗證性實驗進(jìn)行了刪減，但由于學(xué)生水平的參差不齊，設(shè)計性實驗應(yīng)在驗證性實驗的基礎(chǔ)上進(jìn)行添加，在保證學(xué)生基礎(chǔ)實驗熟練的前提下，合理安排設(shè)計性實驗的比例，通過課堂討論和互動，使學(xué)生真正成為學(xué)習(xí)的主導(dǎo)者，這樣不僅增加了課堂上老師與學(xué)生之間的互動，也增加了學(xué)生與學(xué)生之間的互動聯(lián)系，實現(xiàn)了生生互動和師生互動的教學(xué)模式。以HCl標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制與標(biāo)定及混合酸堿體系試樣分析實驗為例，同學(xué)們通過驗證性實驗熟練掌握HCl標(biāo)準(zhǔn)溶液的配置后，安排了與之相匹配的設(shè)計性實驗——混合酸堿體系試樣分析。通過對混合酸堿樣品的試劑分析，培養(yǎng)學(xué)生查閱相關(guān)分析化學(xué)書刊和文獻(xiàn)資料的能力，以及綜合運動所學(xué)知識分析、解決問題的能力。本實驗首先為學(xué)生提供4種不同的混合酸堿體系試樣，分別為NaOH-Na2CO3體系、NaHCO3-NaCO3體系、NH3-NH4Cl體系和HCl-NH4Cl體系，每位學(xué)生可以選擇其中一種，通過理論課程所學(xué)的知識以及相關(guān)文獻(xiàn)資料查詢，設(shè)計混合酸堿體系組成含量的分析方法，設(shè)計出包括實驗原理(包括準(zhǔn)確分步滴定的判別；滴定劑的選擇、計量點pH計算；指示劑的選擇及分析結(jié)果的計算公式)、儀器、試劑(所需試劑用量、濃度、配置方法)、實驗步驟(包括標(biāo)定和測定)、注意事項、結(jié)果處理等內(nèi)容完整的實驗方案。學(xué)生設(shè)計的實驗方案交教師審閱后，將進(jìn)行分組討論。討論過程中可以小組之間互相借鑒，也可以尋求老師的指導(dǎo)幫助。方案確定后，經(jīng)老師審核通過開始進(jìn)行實驗實施，整個實驗過程重在設(shè)計和交流，而并非依靠單一的實驗結(jié)果進(jìn)行評判。通過這種獨立思考、自主設(shè)計及互動交流模式，使學(xué)生由原來的被動學(xué)習(xí)變?yōu)橹鲃訉W(xué)習(xí)，改善了學(xué)生理論學(xué)習(xí)動力不足，實驗操作能力差的狀態(tài)[6]。

3 多元化考核方式評價

合理的考核機(jī)制不僅可以提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，還能檢查和監(jiān)督學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，從而提高教學(xué)質(zhì)量。通常分析化學(xué)實驗課考核分為考勤、預(yù)習(xí)報告、實驗操作、實驗報告幾部分。重點考核主要在實驗報告的準(zhǔn)確度上，對學(xué)生的獨立思考、實驗操作和解決問題的能力等方面考核往往重視不夠。因此，我們通過建立多元化的考核評價方式以提高教學(xué)質(zhì)量，使學(xué)生積極主動的參與到課堂教學(xué)中。多元化考核方式在原有實驗考核的基礎(chǔ)上增加了文獻(xiàn)資料收集、實驗方案設(shè)計、小組討論、方案優(yōu)化、效果總結(jié)等多個考評環(huán)節(jié)。使學(xué)生充分利用課堂時間以達(dá)到設(shè)定目標(biāo)，這種考評方式不僅增加了學(xué)習(xí)的互動性，也增強(qiáng)了理論聯(lián)系實際的能力。

總之，以工程認(rèn)證為導(dǎo)向進(jìn)行的分析化學(xué)實驗教學(xué)改革，使老師從知識的灌輸者變成了引導(dǎo)者和督促者，這種改革后的教學(xué)模式充分激發(fā)了學(xué)生的潛能。學(xué)生通過文獻(xiàn)資料查閱、實驗設(shè)計、合作討論以及與老師的互動交流等環(huán)節(jié)，發(fā)揮了學(xué)習(xí)的主動性和創(chuàng)新性。通過一系列的動手、動腦操作，也激發(fā)了學(xué)生對實驗課的學(xué)習(xí)興趣，提高了自主探索及溝通交流的能力[7]。為學(xué)生畢業(yè)后走向工作崗位及從事科研工作打下扎實的基礎(chǔ)。