國內(nèi)幾所高校分析化學實驗課程開設(shè)分析*

劉卓靚，鄒曉蓉，陶呈安

(國防科技大學 理學院，長沙 410072)

實驗課程是與理論課程并行的一門實踐課程。物理、化學等許多理工科課程都會在理論課程同學期或者下學期開設(shè)與之配套的實驗課程。“分析化學實驗”作為“分析化學”這門課程的配套實驗課，有著長時間的積累和開設(shè)經(jīng)驗。分析化學這門課程作為化學、材料、農(nóng)林、醫(yī)學等專業(yè)的必修基礎(chǔ)課程，由于每個專業(yè)關(guān)注點不同，學校特色各異，實驗基礎(chǔ)條件差異等客觀原因，具體實驗內(nèi)容各有差異。在建設(shè)“雙一流”高校的奮進階段，各個高校特別重視精品課程、特色課程的建設(shè)。在此特殊時期，我們更加要在現(xiàn)有基礎(chǔ)上重視基礎(chǔ)課程特別是實踐類課程的建設(shè)，保持學科特色，增強課程的專業(yè)性與指導性，為 “雙一流”建設(shè)打下基礎(chǔ)。在此，我們以現(xiàn)階段一些國內(nèi)知名高校分析化學實驗開設(shè)情況搜集分析，為下一步分析化學實驗課程的發(fā)展提出一些建議與思考。

1 課程地位及性質(zhì)

化學類課程是很多專業(yè)的基礎(chǔ)必修課程，比如化學以及材料相近專業(yè)，農(nóng)林醫(yī)學等專業(yè)都有一些化學課程的開設(shè)?；瘜W專業(yè)一般開設(shè)4門基礎(chǔ)化學課程，包括無機化學、分析化學、物理化學、有機化學。由于其專業(yè)屬性不同，其他專業(yè)不會無選擇開設(shè)四大化學課程，而是有目的地選擇。其中無機化學、分析化學是很多相近或者相關(guān)專業(yè)一定開設(shè)的課程。有的學校將這兩門合并成無機及分析化學作為一門課程講授，主要針對非化學專業(yè)的學生。其對應的實踐類課程稱為無機及分析化學實驗或者基礎(chǔ)化學實驗。而開設(shè)的時間，分析化學實驗或者無機及分析化學實驗課程作為分析化學或者無機及分析化學的配套實驗課程，一般開設(shè)于大二，此時學生已經(jīng)學習過無機化學、無機化學實驗。

2 具體實驗開設(shè)情況

從國內(nèi)部分高校的統(tǒng)計結(jié)果來看，分析化學實驗大部分是作為一門單獨的實驗課程開設(shè)，課時數(shù)從60～128不等。根據(jù)每個實驗的難易程度，單個化學實驗安排2～8課時，對應的實驗數(shù)目大約為8至20個。從實驗內(nèi)容來看，大部分實驗課程的實驗前安全教育或者基礎(chǔ)教育2學時，主要供學生熟悉實驗室環(huán)境及安全條例等，這是實驗前的必須工作。后續(xù)的實驗設(shè)置中，有的學校將各類分析儀器的操作使用單獨放在具體實驗前做講解和練習，有的學校以實驗為基礎(chǔ)，基本分析儀器講解、練習等都匯入具體的單個實驗中。具體實驗是根據(jù)理論課程所學開設(shè)，有的學校將分析化學涉及的化學分析部分以及儀器分析部分合并開設(shè)分析化學實驗，不過由于其內(nèi)容較多，知識點的相對獨立，基本也是作為上、下兩個階段進行開設(shè)，一般上部分為我們主要討論的分析化學實驗課程的教學內(nèi)容部分。實驗知識點設(shè)定大部分內(nèi)容集中于容量分析，涉及四大滴定。四大滴定實驗對應的具體內(nèi)容都是比較成熟或者傳統(tǒng)的實驗，新實驗開設(shè)較少。重量分析法涉及較少，開設(shè)一個左右。下部分實驗有的學校會以儀器分析實驗單獨開設(shè)，分為兩門課程給出成績。實驗設(shè)置一般全部為必做實驗，但是我們看到浙江大學、復旦大學還開設(shè)必做實驗與選做實驗，提高了學生的自主選擇權(quán)力[1-3]。復旦大學專門留出時間作為重做實驗的時間，雖然可能只能重做1～2個實驗，但是實驗的本質(zhì)就是在重復操作過程中鍛煉各項實驗技能，也可以彌補學生在某個實驗表現(xiàn)不佳的成績，這是值得鼓勵與推廣的。有的學校將最后的課時用于安排操作考試與書面考試，有的則沒有此類安排。這是取決于課程評分體系的構(gòu)建，不同學校不一樣，沒有考核類課時安排的學校多數(shù)以前期多個實驗預習、操作、實驗報告等綜合給分評價，有考試的實驗課是在綜合前期上課表現(xiàn)的基礎(chǔ)上再加入最后考試結(jié)果給分。

隨著線上課程的普及，越來越多的實驗課程也開始進入到線上課程的隊伍中。相對于理論課程，實驗課程由于缺乏必要的實驗設(shè)備，在講解效果上頗有一點紙上談兵的味道。但是線上實驗課的興起，是對傳統(tǒng)實驗課程的補充和改革，也可以提高學生的興趣和參與度。以分析化學實驗為例，主要有大連理工大學、武漢大學、東北大學、天津大學等開設(shè)了MOOC課程。實驗內(nèi)容以及知識點的設(shè)置與前面所述線下課程類似。有的MOOC將具體的實驗儀器操作方法單獨錄制成視頻，有的將整個實驗過程錄制下來，這都是學生很好的學習資源。線下實際課程中，由于實驗室環(huán)境或者學生人數(shù)偏多，對于教師演示過程中很多近距離觀察是很難的。所以這些線上資源在課前是很好的預習資料，課后可以根據(jù)自己實際操作對應視頻總結(jié)，這樣可以取得更好的學習效果。

大連理工大學更是開發(fā)了課程對應的手機APP，學生可以下載APP在手機上進行模擬操作。雖然具體的實驗內(nèi)容不同，但是基本儀器的操作方法，相關(guān)原理是一樣的，可以通過手機這樣便捷地對實驗進行模擬，一定程度上可以提高對實驗的熟悉程度和相關(guān)儀器的使用流程。雖然在具體的實驗操作中可能會有新的問題，但是此類的提前練習在真正實驗操作之前肯定是有益的。其他學校雖然開設(shè)的實驗不同，但是也可以鼓勵學生提前使用該類APP，進行操作的熟悉。

部分學校開設(shè)情況統(tǒng)計見表1。

表1 “分析化學實驗”課程開設(shè)實驗統(tǒng)計表

3 分析化學實驗課程的教學改革方向

通過對國內(nèi)多所高校的調(diào)研，綜合線下和線上課程的實驗開設(shè)情況，我們發(fā)現(xiàn)分析化學實驗作為分析化學課程的配套實驗，其內(nèi)容是很經(jīng)典的，實驗體系也很成熟，所以在實驗設(shè)置上各個學校的實驗設(shè)置差別不大。但是，經(jīng)典的實驗也會存在一些問題，比如不能與時俱進，十年前的實驗內(nèi)容與十年后的實驗內(nèi)容相差無幾。在實驗操作上，必要的重復訓練是實驗課程的目的，但是按照課本一步一步操作，多次實驗下來，有些學生產(chǎn)生懈怠情緒，不肯思考。如何在一定程度上提高學生的參與度，使得實驗課更加生動，是值得思考的問題[4-5]。

首先，開設(shè)實驗安全先導課是必要且重要的。在課程設(shè)置上，留出兩個課時以上的時間在實驗室規(guī)范、實驗室安全、實驗室環(huán)境介紹都是非常必要的。因為分析化學實驗一般是大一、大二階段開設(shè)的基礎(chǔ)實驗，學生基本沒有進過實驗室。在實驗初期，培養(yǎng)學生的安全意識，了解一些緊急情況的處理方式是非常有必要的。無論如何對課程內(nèi)容或者結(jié)構(gòu)進行改革，此部分的實驗室安全規(guī)范培訓必不可少。

其次，注意培養(yǎng)學生的優(yōu)良實驗習慣和獨立思考能力。由于大學以前的教育多以理論灌輸為主，學生很少或者幾乎沒有參與實驗的機會，容易造成很多學生重視理論課程學習，而輕視實驗課程學習。這些都會體現(xiàn)在實驗課的表現(xiàn)上，除了動手能力的個體差異，預習和課上的重視程度，很大程度決定了學生完成實驗的時間和質(zhì)量。有些學生不重視課前的預習，在動手實驗之前有的連今天需要用到那些儀器以及數(shù)量都不清楚，實驗臺面也不整潔，很容易導致砸壞儀器，實驗效率低，重復性操作多，實驗結(jié)果不好。落實到實際上課層面，要實現(xiàn)對課前預習，課中干預，課后復習等三個環(huán)節(jié)嚴格監(jiān)控。課中的表現(xiàn)需要任課老師及時觀察記錄，糾正不正確的操作，制止危險操作，并形成可回看的記錄形式，對于教學人數(shù)比較多的班級還是有一定難度。然后課前的預習效果可以通過發(fā)布預習測試題、檢查實驗預習報告、講解過程中的提問等來實現(xiàn)。如借助雨課堂等平臺，實現(xiàn)預習題發(fā)布，和自動評判分析功能，可以實現(xiàn)初步的學習記錄情況。課后的復習在實驗課程上這部分很大程度是缺失的。在學生課下處理實驗數(shù)據(jù)和實驗報告過程中，可能會對實驗過程進行回顧，但是進一步總結(jié)反思還是欠缺的。如此在下一下實驗的進步也會有局限性。建議在相鄰兩次實驗間，即下一個實驗的預習報告中，增設(shè)上次實驗回顧，主要總結(jié)上次實驗存在的錯誤或者可供改進的地方。下次實驗預想，這次實驗在上次實驗的基礎(chǔ)上如何改進，主要體現(xiàn)在哪些步驟或者操作上。以此來加強學生對實驗的熟悉程度和整個過程的思考。

再者，分析化學實驗中開放型實驗的設(shè)置。在前文中提到，由于教學內(nèi)容對應設(shè)置的實驗都是經(jīng)典、傳統(tǒng)的實驗，在保證實驗安全可靠的同時，按部就班的操作步驟也會限制學生的進一步思考。開放型實驗如何設(shè)置，如何提供實驗所需條件，如何保證教師的監(jiān)控，如何針對不同實驗給出公正客觀評價，都是需要思考的問題。所以在開放型實驗的設(shè)置上，必定不能太過開放沒有界限，二超出掌控范圍。在實驗條件場地人員等可保障的基礎(chǔ)上，可以結(jié)合實驗老師的研究課題，設(shè)置2～3個開放式實驗的選題，讓學生自己調(diào)研，設(shè)計實驗方案。經(jīng)過討論、質(zhì)疑、準備等環(huán)節(jié)后，完成實驗形成獨立的實驗報告結(jié)果。如果課程周期足夠長，也可以結(jié)合大學生創(chuàng)新計劃，以課題形式完成，最后以小組答辯形式來評價。

實驗教學相較于理論教學有其自身的特點，如何針對這些特點開發(fā)成課程的亮點更好地服務于學生的學習，提升學生的學習興趣與學習效果，培養(yǎng)學生的思維能力和良好的實驗習慣，是課程建設(shè)和實際開設(shè)中每個老師都要注意的。本文通過對國內(nèi)多所高校分析化學實驗開設(shè)情況進行調(diào)研，分析了先進高校分析化學實驗開設(shè)的情況和特點，并對線上教學形式展開討論，分析分析化學實驗發(fā)展方向。希望對各位老師在以后的教學活動中能夠有所收獲與啟發(fā)，在課程建設(shè)、學科建設(shè)上做出更多的貢獻。