分析化學(xué)教學(xué)改革與實(shí)踐初探
——以江蘇理工學(xué)院環(huán)境科學(xué)專業(yè)為例

吳海燕 唐江宏 劉 丹 劉玉海 連 寧 葉招蓮

(江蘇理工學(xué)院 化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，江蘇 常州 213001)

分析化學(xué)是研究物質(zhì)的組成和結(jié)構(gòu)，確定其在不同狀態(tài)和演變過(guò)程中化學(xué)成分、含量和分布及其結(jié)構(gòu)的量測(cè)科學(xué)，是化學(xué)科學(xué)的分支學(xué)科[1]。分析化學(xué)課程是環(huán)境科學(xué)專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，該課程與社會(huì)生活、生產(chǎn)以及科學(xué)研究密切相關(guān)，是一門兼具基礎(chǔ)性和實(shí)踐性的課程[1-3]。

江蘇理工學(xué)院自2017年開(kāi)設(shè)環(huán)境科學(xué)專業(yè)。專業(yè)的人才培養(yǎng)目標(biāo)是培養(yǎng)具備環(huán)境監(jiān)測(cè)、環(huán)境評(píng)價(jià)的方法以及進(jìn)行環(huán)境規(guī)劃與管理等基本技能，能在環(huán)境科學(xué)與工程和相關(guān)領(lǐng)域從事技術(shù)開(kāi)發(fā)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、運(yùn)行管理和科學(xué)研究等方面工作的應(yīng)用型高級(jí)技術(shù)人才。這就要求教師培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出問(wèn)題、研究問(wèn)題及解決問(wèn)題的能力，最終達(dá)到提高學(xué)生綜合能力的目的?；诖?，結(jié)合環(huán)境科學(xué)專業(yè)分析化學(xué)的教學(xué)實(shí)際，從教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化，教學(xué)手段的豐富，采用線上線下混合式教學(xué)模式，考核方式的優(yōu)化等幾方面探索教學(xué)改革措施，使學(xué)生不僅掌握分析化學(xué)的基本原理和方法，還可以應(yīng)用于解決實(shí)際問(wèn)題，為后續(xù)相關(guān)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)及研究奠定堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)和良好的科學(xué)素養(yǎng)。

1 課程教學(xué)現(xiàn)狀

結(jié)合筆者近年的教學(xué)體會(huì)及環(huán)境科學(xué)專業(yè)學(xué)生的特點(diǎn)，從課程特點(diǎn)和學(xué)情分析兩方面分析我校環(huán)境科學(xué)專業(yè)分析化學(xué)教學(xué)現(xiàn)狀。

1.1 課程特點(diǎn)

基礎(chǔ)課教學(xué)質(zhì)量的優(yōu)劣會(huì)直接影響學(xué)生對(duì)專業(yè)課程的理解和學(xué)習(xí)。目前分析化學(xué)的理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)分別在第二、三學(xué)期開(kāi)設(shè)。理論課的主要教學(xué)內(nèi)容包括誤差與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理、四大滴定分析法、重量分析法及常用的分離富集方法。相比于前授課程無(wú)機(jī)化學(xué)，分析化學(xué)中計(jì)算準(zhǔn)確度和精密度的要求均高于前者[4]。知識(shí)點(diǎn)既零碎又多，且抽象，如四大滴定所涉及的計(jì)算，在不同的條件下，所使用的計(jì)算公式也不同[4]，且理論課與實(shí)驗(yàn)課的不同步。學(xué)生學(xué)起來(lái)比較枯燥，缺乏學(xué)習(xí)興趣，甚至?xí)霈F(xiàn)畏難心理。如何激發(fā)學(xué)生對(duì)該課程的學(xué)習(xí)興趣，提升學(xué)習(xí)主動(dòng)性，是需要研究的核心問(wèn)題。

1.2 學(xué)情分析

很多學(xué)生在高中階段很少學(xué)習(xí)化學(xué)，造成學(xué)生的化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)參差不齊[5]，教師很難在課堂教學(xué)中照顧到每一位學(xué)生，不能及時(shí)解決所有學(xué)生的知識(shí)困惑。部分學(xué)生沒(méi)有課前預(yù)習(xí)及課后復(fù)習(xí)的習(xí)慣，遇到問(wèn)題不知道該如何用所學(xué)的知識(shí)解決。再加上“輕基礎(chǔ)知識(shí)，重專業(yè)知識(shí)”的現(xiàn)象普遍存在，使得課程的教學(xué)效果大打折扣。因此，以學(xué)生為中心，以應(yīng)用為引領(lǐng)，保障學(xué)生的學(xué)習(xí)質(zhì)量，是教師需要關(guān)注的問(wèn)題。

此外，隨著互聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展和智能手機(jī)的普及，學(xué)生在生活、學(xué)習(xí)中廣泛使用手機(jī)來(lái)獲取信息和知識(shí)，互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代改變了學(xué)生的學(xué)習(xí)、生活方式，移動(dòng)工具的及時(shí)性、便攜性以及可碎片化的學(xué)習(xí)使得學(xué)生獲取知識(shí)的途徑不受時(shí)間和空間的限制[4,6]。如何順應(yīng)時(shí)代的變化，發(fā)揮互聯(lián)網(wǎng)巨大的教育潛能，對(duì)分析化學(xué)教學(xué)進(jìn)行創(chuàng)新，這也是教師面臨的一個(gè)挑戰(zhàn)。

2 課程教學(xué)改革初探

2.1 優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，凸顯專業(yè)特色

在對(duì)環(huán)境科學(xué)專業(yè)的分析化學(xué)教學(xué)中，始終強(qiáng)調(diào)分析化學(xué)在環(huán)境科學(xué)研究中的地位和作用，著重突出環(huán)境專業(yè)特色。在學(xué)習(xí)傳統(tǒng)經(jīng)典分析方法的基本理論知識(shí)的基礎(chǔ)上，要求學(xué)生結(jié)合所學(xué)，通過(guò)查閱資料，了解經(jīng)典的滴定分析法在環(huán)境領(lǐng)域的應(yīng)用，讓分析化學(xué)的教學(xué)源于教材，而不固守于教材。

分析化學(xué)課程涉及的理論知識(shí)與實(shí)驗(yàn)手段是環(huán)境科學(xué)專業(yè)后期的環(huán)境監(jiān)測(cè)、環(huán)境化學(xué)等專業(yè)課程內(nèi)容的基礎(chǔ)。在科技飛速發(fā)展的時(shí)代，各種新方法和新技術(shù)如雨后春筍般涌現(xiàn)。在課程內(nèi)容中滲透分析化學(xué)在環(huán)境學(xué)科領(lǐng)域中的最新進(jìn)展和應(yīng)用，始終保持教學(xué)內(nèi)容的新穎性，體現(xiàn)專業(yè)特色。比如，在緒論部分介紹新型傳感分析技術(shù)在爆炸物監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用，便攜式智能手機(jī)傳感平臺(tái)用于農(nóng)藥殘留的可視化監(jiān)測(cè)等。通過(guò)介紹國(guó)內(nèi)外先進(jìn)檢測(cè)技術(shù)在環(huán)境領(lǐng)域的應(yīng)用，將教學(xué)內(nèi)容由教材擴(kuò)展到人們關(guān)注的環(huán)境領(lǐng)域熱點(diǎn)問(wèn)題，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，體現(xiàn)“應(yīng)用”教育的價(jià)值。

在教學(xué)中，將思政教育貫穿育人過(guò)程，引導(dǎo)學(xué)生樹(shù)立正確的價(jià)值觀[7]。通過(guò)不斷優(yōu)化，持續(xù)更新教學(xué)內(nèi)容，融入思政元素，培養(yǎng)學(xué)生的家國(guó)情懷，科學(xué)思維能力，理論指導(dǎo)實(shí)踐的能力等，實(shí)現(xiàn)專業(yè)課教學(xué)與思政教育同向同行，達(dá)到潤(rùn)物無(wú)聲的育人效果。

2.2 多種教學(xué)方法并舉，提高教學(xué)實(shí)效

分析化學(xué)內(nèi)容廣泛，概念龐雜，學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中會(huì)感到枯燥乏味，感受不到知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用[8]。因此教學(xué)既要滿足學(xué)生學(xué)習(xí)掌握知識(shí)的需求，又要培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。這就要打破單一的傳授型授課方式，增加啟發(fā)式、探究式等教學(xué)方法，使得課堂教學(xué)過(guò)程盡量既要有學(xué)術(shù)性，又兼具趣味性。

在教學(xué)中適當(dāng)?shù)囊肷钪械膶?shí)例，創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境，以此展開(kāi)理論知識(shí)點(diǎn)的講解，以增加學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)。例如，在絡(luò)合滴定法的教學(xué)中，以自來(lái)水樣中鈣鎂離子的測(cè)定實(shí)例為引入點(diǎn)，逐步介紹絡(luò)合滴定分析方法的原理、滴定劑、滴定條件、金屬指示劑等知識(shí)點(diǎn)。這樣既可以使知識(shí)點(diǎn)變得通俗易懂，又使得學(xué)生可以帶著問(wèn)題學(xué)習(xí)，將所學(xué)知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際問(wèn)題的解決，獲得成就感。

對(duì)于同類的知識(shí)內(nèi)容，有針對(duì)性的選擇一個(gè)專題進(jìn)行精講，后續(xù)內(nèi)容可通過(guò)引導(dǎo)學(xué)生討論、總結(jié)歸納，提升學(xué)生觸類旁通、舉一反三的能力。如在四大滴定法的講解中，教師重點(diǎn)講解酸堿滴定法的滴定曲線、滴定突躍范圍及其影響因素，對(duì)于絡(luò)合滴定法、氧化還原滴定法等相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，通過(guò)啟發(fā)、引導(dǎo)、鼓勵(lì)學(xué)生提出問(wèn)題，進(jìn)行小組討論，從橫向和縱向等方面對(duì)各種分析方法進(jìn)行討論、對(duì)比、總結(jié)。為檢驗(yàn)學(xué)習(xí)效果，布置讀書(shū)筆記作業(yè)。讀書(shū)筆記的完成，有利于學(xué)生將碎片化的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行整合，更好地理解其中的邏輯關(guān)系，建立完整的知識(shí)結(jié)構(gòu)，達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生思考、探究及綜合應(yīng)用能力的目的。

對(duì)于計(jì)算題，主要知識(shí)點(diǎn)包括相關(guān)化學(xué)方程式的書(shū)寫(xiě)、重要公式的運(yùn)用、有效數(shù)字位數(shù)的保留等。以往以教師講解重點(diǎn)例題，ppt展示演算過(guò)程為主。但從考核情況來(lái)看，學(xué)生在綜合計(jì)算題部分的平均得分率并不高，說(shuō)明學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)的能力有待提高。因此，每章選取部分經(jīng)典計(jì)算題，每次請(qǐng)不同的學(xué)生進(jìn)行講解，從中找出學(xué)生普遍疑惑之處，再進(jìn)行討論。學(xué)生在講解、討論的過(guò)程中，不僅輕松掌握了知識(shí)，還提高了分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。

2.3 采用線上線下混合式教學(xué)

在“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代，智能手機(jī)的普及使得學(xué)生能夠借助網(wǎng)絡(luò)媒體獲得大量的教學(xué)資源[9]。教師可以依據(jù)學(xué)生已有的信息化工具對(duì)知識(shí)的獲取度來(lái)輔助教學(xué)，將信息化技術(shù)運(yùn)用到教學(xué)的各個(gè)層面，提升學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性。

針對(duì)本校環(huán)境科學(xué)專業(yè)學(xué)生的特點(diǎn)，引進(jìn)中國(guó)大學(xué)MOOC平臺(tái)的優(yōu)質(zhì)課程資源，建立分析化學(xué)異步SPOC課程。并在超星泛雅平臺(tái)建立包括教學(xué)課件、電子書(shū)、題庫(kù)等相關(guān)課程資源庫(kù)。為學(xué)生的課前預(yù)習(xí)，課后復(fù)習(xí)提供便利。

課前推送相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的視頻、動(dòng)畫(huà)資源及課件，學(xué)生利用碎片化的時(shí)間學(xué)習(xí)知識(shí)點(diǎn)，并完成測(cè)試。

課堂上，通過(guò)學(xué)習(xí)通App進(jìn)行課前測(cè)驗(yàn)，了解學(xué)生的復(fù)習(xí)及預(yù)習(xí)情況。針對(duì)學(xué)生難理解的知識(shí)點(diǎn)和薄弱環(huán)節(jié)，以啟發(fā)式、練習(xí)法等進(jìn)行重點(diǎn)講解。在講解完一個(gè)重要知識(shí)點(diǎn)后，即發(fā)布限時(shí)隨堂測(cè)試或?qū)W生搶答等環(huán)節(jié)，考察學(xué)生對(duì)于知識(shí)點(diǎn)的掌握度。其中，隨堂測(cè)試的結(jié)果以投屏形式公布，并分別請(qǐng)回答正確和有誤的同學(xué)分享解題思路。通過(guò)分享、討論、解答，有助于學(xué)生對(duì)重難點(diǎn)的理解，使學(xué)生和老師都能進(jìn)行反思，及時(shí)查缺補(bǔ)漏。在學(xué)生搶答環(huán)節(jié)，對(duì)參與度較高且回答正確的同學(xué)給予滿分獎(jiǎng)勵(lì)，對(duì)踴躍參與但未回答正確的同學(xué)同樣給予一定積分鼓勵(lì)，從而最大程度的調(diào)動(dòng)學(xué)生回答問(wèn)題的積極性，提升學(xué)生在教學(xué)活動(dòng)中的參與度，促進(jìn)全班同學(xué)主動(dòng)思考，形成你追我趕的學(xué)習(xí)氛圍。

課后，向?qū)W生推送課后作業(yè)、測(cè)試題等資料。在每章教學(xué)內(nèi)容結(jié)束后，設(shè)計(jì)20道客觀題目作為單元測(cè)驗(yàn)，包括本章重要的知識(shí)點(diǎn)及相關(guān)計(jì)算，要求學(xué)生在規(guī)定時(shí)間完成，既可以幫助學(xué)生進(jìn)行總結(jié)歸納，也使學(xué)生通過(guò)習(xí)題加強(qiáng)鞏固和理解。

此外，教師可以利用超星泛雅平臺(tái)的大數(shù)據(jù)功能，輕松獲得出勤、課堂測(cè)試等統(tǒng)計(jì)結(jié)果，有效改善了課堂上師生互動(dòng)少，互動(dòng)難以及課堂作業(yè)批改慢的難題。超星泛雅平臺(tái)提供的學(xué)情分析，為課前-課上-課后三個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)都提供了完整的數(shù)據(jù)支撐，可以精準(zhǔn)掌握每位學(xué)生的課堂參與度及知識(shí)掌握度，進(jìn)而有針對(duì)性的調(diào)整教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)方式。

2.4 優(yōu)化考核方式

考核方式在課程教學(xué)體系中有重要的導(dǎo)向作用。學(xué)習(xí)是一種過(guò)程性行為，為了更合理地評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，應(yīng)該建立全方位、過(guò)程性的考核方式[10]。分析化學(xué)課程考核由過(guò)程性考核和期末考核構(gòu)成，各占50%。其中，期末考核以閉卷考試形式。過(guò)程性考核由平時(shí)表現(xiàn)、課后作業(yè)、線上單元測(cè)驗(yàn)及讀書(shū)筆記等環(huán)節(jié)構(gòu)成。平時(shí)表現(xiàn)成績(jī)由學(xué)生出勤、課堂表現(xiàn)、隨堂測(cè)試及線上章節(jié)學(xué)習(xí)得分組成，該部分?jǐn)?shù)據(jù)由超星泛雅平臺(tái)導(dǎo)出?？梢?jiàn)，過(guò)程性考核貫穿了學(xué)生的整個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程，達(dá)到“全程跟蹤，全程測(cè)試”的目的，可以從一定程度上提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性和持續(xù)性[11]。通過(guò)綜合評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)跟蹤，從隨堂測(cè)試、課后作業(yè)及卷面考核成績(jī)等可以看出，學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握及綜合應(yīng)用能力在逐步提高。

3 結(jié)語(yǔ)

優(yōu)化分析化學(xué)教學(xué)內(nèi)容、豐富教學(xué)手段、線上線下混合式教學(xué)模式以及優(yōu)化考核方式，對(duì)于調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、主動(dòng)性，提高學(xué)生的課堂參與度，培養(yǎng)學(xué)生的知識(shí)綜合運(yùn)用能力以及創(chuàng)新思維能力具有指導(dǎo)意義。筆者希望通過(guò)進(jìn)一步的課程建設(shè)，如深入挖掘課程思政元素、更新在線試題庫(kù)、持續(xù)優(yōu)化考評(píng)方式等，穩(wěn)步提高學(xué)生對(duì)于分析化學(xué)課程的學(xué)習(xí)興趣，提高整體教學(xué)質(zhì)量。同時(shí)，可以為學(xué)生的專業(yè)發(fā)展提供良好的支撐，努力培養(yǎng)符合社會(huì)需求、嚴(yán)謹(jǐn)務(wù)實(shí)的應(yīng)用型人才。