李崢 陳懷俠
[摘 要]化學(xué)分析實(shí)驗(yàn)課旨在訓(xùn)練學(xué)生的基本實(shí)驗(yàn)操作技能,培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)姆治龌瘜W(xué)思維和學(xué)科知識的綜合應(yīng)用能力。但是,在實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)過程中,部分學(xué)生只是被動(dòng)地重復(fù)實(shí)驗(yàn)步驟,缺乏主動(dòng)的思考。文章從教師引導(dǎo)、教學(xué)內(nèi)容、課程評價(jià)三個(gè)方面進(jìn)行綜合分析,建立促使學(xué)生從被動(dòng)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)探究的方法,以提高化學(xué)分析實(shí)驗(yàn)的教學(xué)效果。
[關(guān)鍵詞]化學(xué)分析實(shí)驗(yàn);被動(dòng)性;主動(dòng)性
[中圖分類號] G642.423 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A [文章編號] 2095-3437(2022)01-0076-03
作為化學(xué)的二級學(xué)科,分析化學(xué)是化學(xué)及材料、生物、環(huán)境、醫(yī)學(xué)、藥學(xué)和農(nóng)學(xué)等相關(guān)專業(yè)的重要基礎(chǔ)課程,是對物質(zhì)進(jìn)行“考質(zhì)求數(shù)”的學(xué)科。依據(jù)方法的原理不同,分析化學(xué)分為化學(xué)分析和儀器分析兩大類,其中化學(xué)分析的主要內(nèi)容包括酸堿滴定法、配位滴定法、氧化還原滴定法和沉淀滴定法的滴定分析法與重量分析法,主要針對常量組分分析,也是儀器分析法的基礎(chǔ),又被稱為經(jīng)典分析法[1]。與其配套的化學(xué)分析實(shí)驗(yàn)課則是通過訓(xùn)練學(xué)生的規(guī)范操作,培養(yǎng)基本的分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)技能,將理論知識應(yīng)用于實(shí)際樣品分析中,深刻分析化學(xué)“量”的核心概念,從而培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)態(tài)度和分析問題、解決問題的綜合應(yīng)用能力。但在化學(xué)分析實(shí)驗(yàn)的教學(xué)中,總有一些學(xué)生只是被動(dòng)地重復(fù)課件及書本上的實(shí)驗(yàn)步驟,缺乏對基本概念及操作步驟邏輯關(guān)系的主動(dòng)思考,嚴(yán)重影響教學(xué)效果。因此,需要進(jìn)行化學(xué)分析實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革,以提升學(xué)生的學(xué)習(xí)能力,調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性,培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)思考的學(xué)習(xí)習(xí)慣,避免學(xué)生“照方抓藥”,使學(xué)生從“被動(dòng)性”接受轉(zhuǎn)變?yōu)椤爸鲃?dòng)性”學(xué)習(xí)和探究。
一、化學(xué)分析實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的被動(dòng)性與主動(dòng)性現(xiàn)象分析
(一)化學(xué)分析實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的被動(dòng)性
化學(xué)分析實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容包括四大滴定分析法、重量分析法及分光光度法,主要以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主,教師在課前講授實(shí)驗(yàn)原理、示范規(guī)范操作,實(shí)驗(yàn)中再及時(shí)糾正學(xué)生的錯(cuò)誤做法,以完成實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)。這種傳統(tǒng)的教學(xué)方法直接將實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)步驟和實(shí)驗(yàn)要點(diǎn)等呈現(xiàn)給學(xué)生,簡單明了,但是單向的,學(xué)生無法在講授和演示的短暫時(shí)間里完全吸收并掌握實(shí)驗(yàn)要點(diǎn)和技能,于是照抄教材步驟,處于被動(dòng)的學(xué)習(xí)狀態(tài),無法達(dá)到實(shí)驗(yàn)教學(xué)的根本目的。出現(xiàn)這種狀況的主要原因首先是實(shí)驗(yàn)課時(shí)不足,教學(xué)過程需要搶進(jìn)度,因?yàn)椴簧俑咝=梃b國外大學(xué)的教學(xué)方案,將專業(yè)基礎(chǔ)課特別是實(shí)驗(yàn)課的課時(shí)不斷壓縮[2],化學(xué)分析實(shí)驗(yàn)的課時(shí)少到無法與理論課教學(xué)同步,很多理論知識無法在實(shí)驗(yàn)課中呈現(xiàn)出來,導(dǎo)致學(xué)生被動(dòng)機(jī)械地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作的問題越來越突出;其次是實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容設(shè)置比較單一,以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主,大多為滴定分析操作、觀察顏色的變化,步驟較為簡單,無法激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣;最后是實(shí)驗(yàn)課程的期末成績主要以預(yù)習(xí)報(bào)告、實(shí)驗(yàn)報(bào)告和期末考試三部分按比例計(jì)算得到,這種評價(jià)方式無法規(guī)避學(xué)生照搬教材、互相抄襲以及死記硬背等被動(dòng)學(xué)習(xí)“技巧”,不能起到反向激勵(lì)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的作用。如何激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,使學(xué)生變“被動(dòng)”為“主動(dòng)”?提高教學(xué)效果是化學(xué)分析實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的關(guān)鍵。
(二)化學(xué)分析實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的主動(dòng)性
近年來,基于建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論的教學(xué)模式改革在高校各學(xué)科的教學(xué)中得到了廣泛的實(shí)踐[3-8]。建構(gòu)主義認(rèn)為,學(xué)習(xí)是學(xué)生在一定的背景及情境下,利用必要的學(xué)習(xí)資源,借助教師和同學(xué)的幫助,自己建構(gòu)知識并不斷深化的過程。建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)不是學(xué)生被動(dòng)地接受,也不是教師對學(xué)生單向地進(jìn)行“填鴨”,教師要正視學(xué)生已有的知識經(jīng)驗(yàn),并引導(dǎo)學(xué)生以此為起點(diǎn),主動(dòng)建構(gòu)新的知識經(jīng)驗(yàn)[9]。
簡單來說,建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論認(rèn)為有效的教學(xué)要以學(xué)生為中心,教師角色從過去傳遞知識的權(quán)威者轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生學(xué)習(xí)的輔導(dǎo)者,最終使學(xué)生達(dá)到獨(dú)立學(xué)習(xí)的目的。學(xué)生是知識學(xué)習(xí)的主動(dòng)者,是意義建構(gòu)的主體,不再是知識灌輸?shù)膶ο蠛捅粍?dòng)接收者;教師則是知識建構(gòu)的促進(jìn)者,不再是簡單的知識提供者和灌輸者。建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論是化學(xué)分析實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的指導(dǎo)思想。
基于建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論,首先將問題導(dǎo)向?qū)W習(xí)法(Problem-Based Learning,PBL)引入實(shí)驗(yàn)教學(xué)中。PBL是一種以學(xué)生為授課中心、以問題為核心驅(qū)動(dòng)力的教學(xué)方法,學(xué)生思考教師針對課程所設(shè)計(jì)的問題,通過學(xué)生間探討、師生互動(dòng)等多向?qū)W習(xí)方式,加深對實(shí)驗(yàn)課程知識點(diǎn)及難點(diǎn)的理解[10]。PBL自提出以來就受到各學(xué)科教學(xué)工作者的廣泛關(guān)注,被應(yīng)用于各學(xué)科課程的教學(xué)改革中[11-14]。該方法提高了教學(xué)過程中教與學(xué)的交互性,有效地將學(xué)生從被動(dòng)接受轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)建構(gòu)。此外,實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目也呈現(xiàn)多樣化,適量引入綜合性及探究性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,課程評價(jià)也做到了求新求變。
總之,高效的實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)需要授課教師科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)刂v解實(shí)驗(yàn)步驟,展示實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的邏輯關(guān)系,以問答或討論的形式,加強(qiáng)課堂互動(dòng),突出重點(diǎn)和難點(diǎn)內(nèi)容,引導(dǎo)學(xué)生多加思考,以綜合性實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和應(yīng)用能力。同時(shí),借助學(xué)習(xí)通或微信群等督促學(xué)生進(jìn)行課前預(yù)習(xí)和課后復(fù)習(xí),以提高教學(xué)效率;適當(dāng)增加期末成績中的課堂發(fā)言、討論等課堂互動(dòng)的平時(shí)分?jǐn)?shù)比例,以提高學(xué)生的課堂參與度和學(xué)習(xí)主動(dòng)性。
二、全面調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性
(一)操作粗細(xì)得當(dāng),深化“量”的概念
“量”是分析化學(xué)的核心?;瘜W(xué)分析實(shí)驗(yàn)主要借助規(guī)范的實(shí)驗(yàn)操作幫助學(xué)生建立起嚴(yán)格的“量”概念。學(xué)生只有深刻理解分析化學(xué)中“量”的含義,才能客觀分析誤差產(chǎn)生的真正原因,從而盡量減少誤差。實(shí)驗(yàn)過程中,教師經(jīng)常會強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)操作需要注意的細(xì)節(jié),但學(xué)生往往沒有主動(dòng)思考,更沒有深刻地認(rèn)識到這些不規(guī)范操作帶來的誤差及其傳遞性,只是被動(dòng)地記憶或應(yīng)付,所以經(jīng)常出現(xiàn)操作錯(cuò)誤,如在分析天平、容量瓶、移液管、滴定管等化學(xué)分析實(shí)驗(yàn)中,在常用的基本儀器的使用上都有所體現(xiàn):使用分析天平前不調(diào)水平、直接用手拿稱量瓶、讀數(shù)時(shí)不關(guān)天平側(cè)門和稱量過程中天平在桌面上移動(dòng)等;容量瓶不檢漏而直接使用;移液管、吸量管、滴定管使用前不潤洗,讀數(shù)時(shí)的目光和滴定管或移液管刻度不垂直等。這些“粗”操作都會使分析結(jié)果產(chǎn)生誤差,導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確度和精確度下降。另外,教師在實(shí)驗(yàn)過程中經(jīng)常強(qiáng)調(diào)細(xì)節(jié)操作,這使學(xué)生容易產(chǎn)生一個(gè)錯(cuò)誤印象,認(rèn)為化學(xué)分析實(shí)驗(yàn)所有操作都要“細(xì)”[15],稱量藥品必用分析天平,配制溶液必用容量瓶和移液管,這顯然是走向了另外一個(gè)極端,導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)效率下降。這種粗細(xì)不分、詳略不當(dāng)?shù)膶?shí)驗(yàn)操作反映出的并非只是學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)態(tài)度的誤解,更重要的是學(xué)生對“量”的概念模糊不清。
對于化學(xué)分析實(shí)驗(yàn)中的基本操作來說,“傳幫帶”十分重要。在基本操作養(yǎng)成階段,授課教師要做好儀器規(guī)范操作的演示,在保證自身操作規(guī)范、正確的同時(shí),還應(yīng)當(dāng)結(jié)合操作的具體細(xì)節(jié)提出問題,引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)思考,這對學(xué)生改正不規(guī)范的習(xí)慣動(dòng)作、把規(guī)范操作養(yǎng)成習(xí)慣操作起著決定性的作用[16]。在操作分析天平時(shí),教師應(yīng)直觀對比演示調(diào)平前后讀數(shù)的差異;在做定量轉(zhuǎn)移操作時(shí),應(yīng)對引流過程中需要注意的玻棒和容量瓶操作細(xì)節(jié)進(jìn)行提問,幫助學(xué)生思考和理解定量轉(zhuǎn)移的“量”應(yīng)該“定”在哪里;在使用移液管、吸量管和滴定管時(shí),應(yīng)邊潤洗邊提問,提示學(xué)生如果不潤洗對實(shí)驗(yàn)結(jié)果有什么影響,演示吸量管、移液管放液時(shí)管尖懸空和輕靠器壁的不同;配制待標(biāo)定的標(biāo)準(zhǔn)溶液時(shí),應(yīng)要求學(xué)生用臺秤稱量,用量筒量取去離子水,并讓學(xué)生思考不用分析天平稱量以及移液管移取的原因,等等。在教學(xué)過程中,要處處引導(dǎo)、時(shí)刻提醒,通過問題導(dǎo)向不斷促進(jìn)學(xué)生積累、完善和深化“量”的概念,使得學(xué)生在做實(shí)驗(yàn)時(shí)心中有數(shù),主動(dòng)做到該細(xì)則細(xì),該粗則粗,養(yǎng)成細(xì)致嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度,培養(yǎng)分析化學(xué)的思維方式,為后續(xù)的課程學(xué)習(xí)打下扎實(shí)的基礎(chǔ)。
(二)立足基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn),拓展綜合性與設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)
化學(xué)分析基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目都是經(jīng)典實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,主要是訓(xùn)練學(xué)生的規(guī)范操作,并鞏固學(xué)生的理論知識。由此可知,基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的重要性以及基本操作的地基效應(yīng)不言而喻[17]。通常情況下,基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)都是以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主,即由實(shí)驗(yàn)員在實(shí)驗(yàn)前按要求配制好所需的實(shí)驗(yàn)藥品,準(zhǔn)備好實(shí)驗(yàn)儀器,對實(shí)際樣品做好前處理,學(xué)生只需被動(dòng)地按照確定的實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行操作,無須更多地思考,致使學(xué)生只是為了完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)、獲得滿意的平時(shí)實(shí)驗(yàn)成績而驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果,學(xué)習(xí)興趣不濃。如何立足基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)拓展綜合性、設(shè)計(jì)性和探究性實(shí)驗(yàn),使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課程中從被動(dòng)接受轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)探索,這將是實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容改革的重點(diǎn)。
首先,在完成每個(gè)階段的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)之后,可以增加對應(yīng)的綜合性實(shí)驗(yàn)。例如,在酸堿滴定法的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,開設(shè)混合酸或混合堿的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目;在氧化還原滴定實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,開設(shè)水果中或維C藥片中維C含量的測定實(shí)驗(yàn)等。其次,在基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)和綜合性實(shí)驗(yàn)完成后,可以單獨(dú)開設(shè)設(shè)計(jì)性、探究性的實(shí)驗(yàn)。例如設(shè)計(jì)不同水源中水的硬度測定、土壤中重金屬的分析等一些與生活、環(huán)境相關(guān)且沒有現(xiàn)成分析方案的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,由教師提前給出選題及要求,學(xué)生分小組完成文獻(xiàn)查閱、實(shí)驗(yàn)方案制訂等任務(wù),然后開展實(shí)驗(yàn)并撰寫實(shí)驗(yàn)研究論文,鼓勵(lì)學(xué)生大膽嘗試。另外,在學(xué)生的學(xué)習(xí)效果評價(jià)中,應(yīng)注重實(shí)驗(yàn)方案和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的合理性而弱化最終的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。設(shè)計(jì)性及探究性實(shí)驗(yàn)可以讓學(xué)生切身體會到從樣品采集與制備、分離與富集的前處理到實(shí)驗(yàn)研究、數(shù)據(jù)收集與處理到寫出實(shí)驗(yàn)報(bào)告這一完整的研究過程,彌補(bǔ)了基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)缺少實(shí)際樣品處理和探究性內(nèi)容的缺點(diǎn),并且從方案設(shè)計(jì)到撰寫報(bào)告,學(xué)生之間、學(xué)生與教師之間會進(jìn)行問題的探討與溝通。由基礎(chǔ)到綜合、由易到難,這種層層遞進(jìn)的教學(xué)方法,有效地調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性、主動(dòng)性,培養(yǎng)了學(xué)生靈活應(yīng)用知識、獨(dú)立分析解決問題的能力,使學(xué)生實(shí)現(xiàn)從被動(dòng)到主動(dòng)、從驗(yàn)證結(jié)果到主動(dòng)探索的蛻變。
(三)改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式,優(yōu)化實(shí)驗(yàn)課程評價(jià)方法
學(xué)生的主動(dòng)性、積極性以及參與的程度是影響實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果的關(guān)鍵因素。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)是由學(xué)生預(yù)習(xí)、教師講授、學(xué)生操作、實(shí)驗(yàn)報(bào)告撰寫組成的“教師為主、學(xué)生為輔”的模式,實(shí)驗(yàn)課程的評價(jià)也是由預(yù)習(xí)報(bào)告和實(shí)驗(yàn)報(bào)告組成的平時(shí)成績、期末實(shí)驗(yàn)理論考試成績兩部分按照比例計(jì)算獲得。這樣的教學(xué)模式及評價(jià)方式養(yǎng)成了學(xué)生的學(xué)習(xí)惰性,更無法激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。
實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)是提升學(xué)生主動(dòng)性的第一步。目前,化學(xué)分析實(shí)驗(yàn)的預(yù)習(xí)安排在課前進(jìn)行,預(yù)習(xí)效果主要依靠當(dāng)堂書寫并提交的預(yù)習(xí)測試題進(jìn)行評價(jià),而學(xué)生做預(yù)習(xí)題時(shí),往往是通過摘抄教材內(nèi)容或者當(dāng)堂查找網(wǎng)絡(luò)資料完成,預(yù)習(xí)效果較差。所以,改變預(yù)習(xí)考查模式是提高教學(xué)效果的第一步。在實(shí)驗(yàn)課堂上,授課教師可以采取隨機(jī)點(diǎn)名的方式圍繞當(dāng)次實(shí)驗(yàn)中的重點(diǎn)、難點(diǎn)對學(xué)生進(jìn)行提問,教師適當(dāng)補(bǔ)充糾正,利用“翻轉(zhuǎn)課堂”的模式反查預(yù)習(xí)效果,這樣可以有效促進(jìn)學(xué)生重視課前的預(yù)習(xí)過程。除了當(dāng)堂檢查,在課下還可以利用學(xué)習(xí)通或微信群等現(xiàn)代化信息手段督促學(xué)生預(yù)習(xí)和復(fù)習(xí)。其次,授課教師在進(jìn)行講解和示范操作后,要不斷檢查學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作,及時(shí)糾正學(xué)生不當(dāng)?shù)牟僮?,時(shí)刻提醒學(xué)生注意不規(guī)范操作或錯(cuò)誤操作對分析結(jié)果的影響,逐步讓學(xué)生養(yǎng)成規(guī)范操作的習(xí)慣。實(shí)驗(yàn)課程的評價(jià)除了考慮實(shí)驗(yàn)報(bào)告和期末實(shí)驗(yàn)理論考試成績,還應(yīng)當(dāng)將預(yù)習(xí)效果及期末實(shí)驗(yàn)操作考試按比例納入評價(jià)體系。我們應(yīng)通過改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法、優(yōu)化課程成績的評價(jià)方法,協(xié)同提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性,讓學(xué)生視自己為實(shí)驗(yàn)課的主體,從而提高教學(xué)效果。
三、結(jié)語
在化學(xué)分析實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,規(guī)范學(xué)生的儀器操作,樹立“量”的概念是教學(xué)的基本內(nèi)容,而引入基于建構(gòu)主義理論的問題導(dǎo)向?qū)W習(xí)法,并不斷優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容,融入設(shè)計(jì)性和研究性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,是提升化學(xué)分析實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果,培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和科研探究精神,變被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)學(xué)習(xí)的有效措施。同時(shí),改進(jìn)評價(jià)方法,科學(xué)、合理、客觀地考查學(xué)習(xí)效果,也是提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性的重要途徑。全方位改進(jìn)的協(xié)同作用,可以讓學(xué)生逐漸形成主動(dòng)、積極參與的實(shí)驗(yàn)課程氛圍,提升化學(xué)分析實(shí)驗(yàn)的教學(xué)效果。
[ 參 考 文 獻(xiàn) ]
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[責(zé)任編輯:鐘 嵐]
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