國內(nèi)幾所高校分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)課程是與理論課程并行的一門實(shí)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(shí)驗(yàn)課程。“分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)”作為“分析化學(xué)”這門課程的配套實(shí)驗(yàn)課，有著長時間的積累和開設(shè)經(jīng)驗(yàn)。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(diǎn)不同，學(xué)校特色各異，實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)條件差異等客觀原因，具體實(shí)驗(yàn)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(shí)踐類課程的建設(shè)，保持學(xué)科特色，增強(qiáng)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(shí)驗(yàn)開設(shè)情況搜集分析，為下一步分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)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(jī)化學(xué)、分析化學(xué)、物理化學(xué)、有機(jī)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(jī)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(jī)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(shí)踐類課程稱為無機(jī)及分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)或者基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)。而開設(shè)的時間，分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)或者無機(jī)及分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程作為分析化學(xué)或者無機(jī)及分析化學(xué)的配套實(shí)驗(yàn)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(jī)化學(xué)、無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)。

2 具體實(shí)驗(yàn)開設(shè)情況

從國內(nèi)部分高校的統(tǒng)計(jì)結(jié)果來看，分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)大部分是作為一門單獨(dú)的實(shí)驗(yàn)課程開設(shè)，課時數(shù)從60～128不等。根據(jù)每個實(shí)驗(yàn)的難易程度，單個化學(xué)實(shí)驗(yàn)安排2～8課時，對應(yīng)的實(shí)驗(yàn)數(shù)目大約為8至20個。從實(shí)驗(yàn)內(nèi)容來看，大部分實(shí)驗(yàn)課程的實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)室環(huán)境及安全條例等，這是實(shí)驗(yàn)前的必須工作。后續(xù)的實(shí)驗(yàn)設(shè)置中，有的學(xué)校將各類分析儀器的操作使用單獨(dú)放在具體實(shí)驗(yàn)前做講解和練習(xí)，有的學(xué)校以實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)中。具體實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)，不過由于其內(nèi)容較多，知識點(diǎn)的相對獨(dú)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(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)內(nèi)容部分。實(shí)驗(yàn)知識點(diǎn)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(shí)驗(yàn)對應(yīng)的具體內(nèi)容都是比較成熟或者傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)，新實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)有的學(xué)校會以儀器分析實(shí)驗(yàn)單獨(dú)開設(shè)，分為兩門課程給出成績。實(shí)驗(yàn)設(shè)置一般全部為必做實(shí)驗(yàn)，但是我們看到浙江大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)還開設(shè)必做實(shí)驗(yàn)與選做實(shí)驗(yàn)，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(shí)驗(yàn)的時間，雖然可能只能重做1～2個實(shí)驗(yàn)，但是實(shí)驗(yàn)的本質(zhì)就是在重復(fù)操作過程中鍛煉各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)技能，也可以彌補(bǔ)學(xué)生在某個實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)、操作、實(shí)驗(yàn)報告等綜合給分評價，有考試的實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)課程也開始進(jìn)入到線上課程的隊(duì)伍中。相對于理論課程，實(shí)驗(yàn)課程由于缺乏必要的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，在講解效果上頗有一點(diǎn)紙上談兵的味道。但是線上實(shí)驗(yàn)課的興起，是對傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)課程的補(bǔ)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)內(nèi)容以及知識點(diǎn)的設(shè)置與前面所述線下課程類似。有的MOOC將具體的實(shí)驗(yàn)儀器操作方法單獨(dú)錄制成視頻，有的將整個實(shí)驗(yàn)過程錄制下來，這都是學(xué)生很好的學(xué)習(xí)資源。線下實(shí)際課程中，由于實(shí)驗(yàn)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(shí)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(jī)APP，學(xué)生可以下載APP在手機(jī)上進(jìn)行模擬操作。雖然具體的實(shí)驗(yàn)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(jī)這樣便捷地對實(shí)驗(yàn)進(jìn)行模擬，一定程度上可以提高對實(shí)驗(yàn)的熟悉程度和相關(guān)儀器的使用流程。雖然在具體的實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)操作之前肯定是有益的。其他學(xué)校雖然開設(shè)的實(shí)驗(yàn)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(jì)見表1。

表1 “分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)”課程開設(shè)實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)表

3 分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)開設(shè)情況，我們發(fā)現(xiàn)分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)作為分析化學(xué)課程的配套實(shí)驗(yàn)，其內(nèi)容是很經(jīng)典的，實(shí)驗(yàn)體系也很成熟，所以在實(shí)驗(yàn)設(shè)置上各個學(xué)校的實(shí)驗(yàn)設(shè)置差別不大。但是，經(jīng)典的實(shí)驗(yàn)也會存在一些問題，比如不能與時俱進(jìn)，十年前的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與十年后的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容相差無幾。在實(shí)驗(yàn)操作上，必要的重復(fù)訓(xùn)練是實(shí)驗(yàn)課程的目的，但是按照課本一步一步操作，多次實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)課更加生動，是值得思考的問題[4-5]。

首先，開設(shè)實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)室規(guī)范、實(shí)驗(yàn)室安全、實(shí)驗(yàn)室環(huán)境介紹都是非常必要的。因?yàn)榉治龌瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)一般是大一、大二階段開設(shè)的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生基本沒有進(jìn)過實(shí)驗(yàn)室。在實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)習(xí)慣和獨(dú)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(shí)驗(yàn)的機(jī)會，容易造成很多學(xué)生重視理論課程學(xué)習(xí)，而輕視實(shí)驗(yàn)課程學(xué)習(xí)。這些都會體現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)臺面也不整潔，很容易導(dǎo)致砸壞儀器，實(shí)驗(yàn)效率低，重復(fù)性操作多，實(shí)驗(yàn)結(jié)果不好。落實(shí)到實(shí)際上課層面，要實(shí)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(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)報告、講解過程中的提問等來實(shí)現(xiàn)。如借助雨課堂等平臺，實(shí)現(xiàn)預(yù)習(xí)題發(fā)布，和自動評判分析功能，可以實(shí)現(xiàn)初步的學(xué)習(xí)記錄情況。課后的復(fù)習(xí)在實(shí)驗(yàn)課程上這部分很大程度是缺失的。在學(xué)生課下處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)報告過程中，可能會對實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)的進(jìn)步也會有局限性。建議在相鄰兩次實(shí)驗(yàn)間，即下一個實(shí)驗(yàn)的預(yù)習(xí)報告中，增設(shè)上次實(shí)驗(yàn)回顧，主要總結(jié)上次實(shí)驗(yàn)存在的錯誤或者可供改進(jìn)的地方。下次實(shí)驗(yàn)預(yù)想，這次實(shí)驗(yàn)在上次實(shí)驗(yàn)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(qiáng)學(xué)生對實(shí)驗(yàn)的熟悉程度和整個過程的思考。

再者，分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)中開放型實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)都是經(jīng)典、傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)，在保證實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)如何設(shè)置，如何提供實(shí)驗(yàn)所需條件，如何保證教師的監(jiān)控，如何針對不同實(shí)驗(yàn)給出公正客觀評價，都是需要思考的問題。所以在開放型實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)條件場地人員等可保障的基礎(chǔ)上，可以結(jié)合實(shí)驗(yàn)老師的研究課題，設(shè)置2～3個開放式實(shí)驗(yàn)的選題，讓學(xué)生自己調(diào)研，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。經(jīng)過討論、質(zhì)疑、準(zhǔn)備等環(huán)節(jié)后，完成實(shí)驗(yàn)形成獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)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(jì)劃，以課題形式完成，最后以小組答辯形式來評價。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)相較于理論教學(xué)有其自身的特點(diǎn)，如何針對這些特點(diǎn)開發(fā)成課程的亮點(diǎn)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(shí)驗(yàn)習(xí)慣，是課程建設(shè)和實(shí)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)開設(shè)的情況和特點(diǎn)，并對線上教學(xué)形式展開討論，分析分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)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)。