國內(nèi)幾所高校分析化學(xué)實驗課程開設(shè)分析*

劉卓靚，鄒曉蓉，陶呈安

(國防科技大學(xué) 理學(xué)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(xué)等許多理工科課程都會在理論課程同學(xué)期或者下學(xué)期開設(shè)與之配套的實驗課程?！胺治龌瘜W(xué)實驗”作為“分析化學(xué)”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(xué)這門課程作為化學(xué)、材料、農(nóng)林、醫(yī)學(xué)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(xué)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(jìn)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(xué)科特色，增強課程的專業(yè)性與指導(dǎo)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(xué)實驗開設(shè)情況搜集分析，為下一步分析化學(xué)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(xué)類課程是很多專業(yè)的基礎(chǔ)必修課程，比如化學(xué)以及材料相近專業(yè)，農(nóng)林醫(yī)學(xué)等專業(yè)都有一些化學(xué)課程的開設(shè)?；瘜W(xué)專業(yè)一般開設(shè)4門基礎(chǔ)化學(xué)課程，包括無機化學(xué)、分析化學(xué)、物理化學(xué)、有機化學(xué)。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(xué)課程，而是有目的地選擇。其中無機化學(xué)、分析化學(xué)是很多相近或者相關(guān)專業(yè)一定開設(shè)的課程。有的學(xué)校將這兩門合并成無機及分析化學(xué)作為一門課程講授，主要針對非化學(xué)專業(yè)的學(xué)生。其對應(yīng)的實踐類課程稱為無機及分析化學(xué)實驗或者基礎(chǔ)化學(xué)實驗。而開設(shè)的時間，分析化學(xué)實驗或者無機及分析化學(xué)實驗課程作為分析化學(xué)或者無機及分析化學(xué)的配套實驗課程，一般開設(shè)于大二，此時學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)過無機化學(xué)、無機化學(xué)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(xué)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(xué)實驗安排2～8課時，對應(yīng)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(xué)時，主要供學(xué)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(xué)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(xí)，有的學(xué)校以實驗為基礎(chǔ)，基本分析儀器講解、練習(xí)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(xué)開設(shè)，有的學(xué)校將分析化學(xué)涉及的化學(xué)分析部分以及儀器分析部分合并開設(shè)分析化學(xué)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(jìn)行開設(shè)，一般上部分為我們主要討論的分析化學(xué)實驗課程的教學(xué)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(yīng)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(xué)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(xué)、復(fù)旦大學(xué)還開設(shè)必做實驗與選做實驗，提高了學(xué)生的自主選擇權(quán)力[1-3]。復(fù)旦大學(xué)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(fù)操作過程中鍛煉各項實驗技能，也可以彌補學(xué)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(xué)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(xué)校不一樣，沒有考核類課時安排的學(xué)校多數(shù)以前期多個實驗預(yù)習(xí)、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(jìn)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(xué)生的興趣和參與度。以分析化學(xué)實驗為例，主要有大連理工大學(xué)、武漢大學(xué)、東北大學(xué)、天津大學(xué)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(xué)生很好的學(xué)習(xí)資源。線下實際課程中，由于實驗室環(huán)境或者學(xué)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(yù)習(xí)資料，課后可以根據(jù)自己實際操作對應(yīng)視頻總結(jié)，這樣可以取得更好的學(xué)習(xí)效果。

大連理工大學(xué)更是開發(fā)了課程對應(yīng)的手機APP，學(xué)生可以下載APP在手機上進(jìn)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(jìn)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(xí)在真正實驗操作之前肯定是有益的。其他學(xué)校雖然開設(shè)的實驗不同，但是也可以鼓勵學(xué)生提前使用該類APP，進(jìn)行操作的熟悉。

部分學(xué)校開設(shè)情況統(tǒng)計見表1。

表1 “分析化學(xué)實驗”課程開設(shè)實驗統(tǒng)計表

3 分析化學(xué)實驗課程的教學(xué)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(xué)實驗作為分析化學(xué)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(xué)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(jìn)，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(fù)訓(xùn)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(xué)生產(chǎn)生懈怠情緒，不肯思考。如何在一定程度上提高學(xué)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(dǎo)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(xué)實驗一般是大一、大二階段開設(shè)的基礎(chǔ)實驗，學(xué)生基本沒有進(jìn)過實驗室。在實驗初期，培養(yǎng)學(xué)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(jìn)行改革，此部分的實驗室安全規(guī)范培訓(xùn)必不可少。

其次，注意培養(yǎng)學(xué)生的優(yōu)良實驗習(xí)慣和獨立思考能力。由于大學(xué)以前的教育多以理論灌輸為主，學(xué)生很少或者幾乎沒有參與實驗的機會，容易造成很多學(xué)生重視理論課程學(xué)習(xí)，而輕視實驗課程學(xué)習(xí)。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(yù)習(xí)和課上的重視程度，很大程度決定了學(xué)生完成實驗的時間和質(zhì)量。有些學(xué)生不重視課前的預(yù)習(xí)，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(dǎo)致砸壞儀器，實驗效率低，重復(fù)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(yù)習(xí)，課中干預(yù)，課后復(fù)習(xí)等三個環(huán)節(jié)嚴(yán)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(xué)人數(shù)比較多的班級還是有一定難度。然后課前的預(yù)習(xí)效果可以通過發(fā)布預(yù)習(xí)測試題、檢查實驗預(yù)習(xí)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(yù)習(xí)題發(fā)布，和自動評判分析功能，可以實現(xiàn)初步的學(xué)習(xí)記錄情況。課后的復(fù)習(xí)在實驗課程上這部分很大程度是缺失的。在學(xué)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(jìn)行回顧，但是進(jìn)一步總結(jié)反思還是欠缺的。如此在下一下實驗的進(jìn)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(yù)習(xí)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(jìn)的地方。下次實驗預(yù)想，這次實驗在上次實驗的基礎(chǔ)上如何改進(jìn)，主要體現(xiàn)在哪些步驟或者操作上。以此來加強學(xué)生對實驗的熟悉程度和整個過程的思考。

再者，分析化學(xué)實驗中開放型實驗的設(shè)置。在前文中提到，由于教學(xué)內(nèi)容對應(yīng)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(xué)生的進(jìn)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(xué)生自己調(diào)研，設(shè)計實驗方案。經(jīng)過討論、質(zhì)疑、準(zhǔn)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(xué)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(xué)相較于理論教學(xué)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(wù)于學(xué)生的學(xué)習(xí)，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與學(xué)習(xí)效果，培養(yǎng)學(xué)生的思維能力和良好的實驗習(xí)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(xué)實驗開設(shè)情況進(jìn)行調(diào)研，分析了先進(jìn)高校分析化學(xué)實驗開設(shè)的情況和特點，并對線上教學(xué)形式展開討論，分析分析化學(xué)實驗發(fā)展方向。希望對各位老師在以后的教學(xué)活動中能夠有所收獲與啟發(fā)，在課程建設(shè)、學(xué)科建設(shè)上做出更多的貢獻(xiàn)。