分析化學(xué)實驗教學(xué)模式改革探索

［摘 要］分析化學(xué)實驗是高等學(xué)?；瘜W(xué)、化工、環(huán)境、生物、醫(yī)藥等相關(guān)專業(yè)的基礎(chǔ)課程。然而，當(dāng)前部分高校的教學(xué)模式仍然沿用傳統(tǒng)方式，教學(xué)內(nèi)容相對陳舊，缺乏設(shè)計性、創(chuàng)新性、綜合性實驗，這不僅容易導(dǎo)致學(xué)生預(yù)習(xí)效果和學(xué)習(xí)效果不佳，學(xué)生的主動性難以被激發(fā)，也無法滿足社會對分析化學(xué)人才培養(yǎng)的需求。針對當(dāng)前分析化學(xué)實驗教學(xué)存在的問題，文章深入剖析其根源，并提出初步改革方案：將傳統(tǒng)的教學(xué)模式轉(zhuǎn)變?yōu)榫€上線下混合式教學(xué)。通過利用慕課、學(xué)習(xí)通、智慧樹、超星和釘釘?shù)染W(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源平臺，以及微信群和QQ群的實時聊天與語音功能，可以有效拓展實驗教學(xué)的知識面和內(nèi)容，優(yōu)化實驗項目與內(nèi)容設(shè)計，構(gòu)建科學(xué)合理的考核評價體系，并加強(qiáng)教師與學(xué)生的互動交流，以調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力。

［關(guān)鍵詞］分析化學(xué)；實驗教學(xué)；教學(xué)改革；混合式教學(xué)模式；教學(xué)方法

［中圖分類號］TQ016 ［文獻(xiàn)標(biāo)識碼］A ［文章編號］2095-3437（2024）16-0052-05

分析化學(xué)實驗是高等學(xué)?；瘜W(xué)、化工、環(huán)境、生物、醫(yī)藥等相關(guān)專業(yè)的基礎(chǔ)課程，它對于促進(jìn)學(xué)生掌握分析化學(xué)的基礎(chǔ)理論知識，培養(yǎng)學(xué)生規(guī)范的實驗操作技能、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度、實事求是的科學(xué)素養(yǎng)至關(guān)重要。通過這門課程，學(xué)生不僅能夠建立定性和定量的概念[1]，還能鞏固和強(qiáng)化分析化學(xué)的基礎(chǔ)理論和基本實驗技能。此外，學(xué)生還能熟練掌握化學(xué)分析和儀器分析的基本操作技能，學(xué)會準(zhǔn)確記錄和處理實驗數(shù)據(jù)，并撰寫簡明、整潔、清楚的實驗報告[2]，對于掌握科學(xué)研究方法，提高綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力具有重要作用。因此，分析化學(xué)實驗教學(xué)的發(fā)展與探索具有重要的實際意義，有助于全面提升學(xué)生分析問題和解決問題的能力，促進(jìn)其全面發(fā)展。

然而，當(dāng)前部分高校的分析化學(xué)實驗教學(xué)內(nèi)容相對陳舊，缺乏設(shè)計性、創(chuàng)新性、綜合性實驗，仍然以驗證性實驗為主，聚焦于分析天平、滴定分析儀器、重量分析儀器、酸度計和分光光度計等定量分析實驗儀器和基本操作，以及一系列基礎(chǔ)實驗如食用醋中總酸度的測定、磷酸的電位滴定、自來水總硬度的測定、鉍鉛試樣中全鐵含量的測定、直接碘量法測定維生素C和鄰二氮菲吸光光度法測定鐵等[3]。實驗教學(xué)方式仍以傳統(tǒng)的以教師為本的課堂教學(xué)方式為主，教學(xué)方法的固化、教學(xué)內(nèi)容的陳舊容易導(dǎo)致學(xué)生預(yù)習(xí)效果和學(xué)習(xí)效果不佳，學(xué)生的主動性難以被激發(fā)，同時無法滿足社會對分析化學(xué)人才培養(yǎng)的需求[4-5]。中南民族大學(xué)的分析化學(xué)綜合性實驗只開設(shè)了硅酸鹽水泥中SiO2、Fe2O3、Al2O3含量的測定，存在“照方抓藥”的操作程序，不利于培養(yǎng)學(xué)生自我思考和獨立解決問題的能力，以及創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力。2020 年，新冠疫情對分析化學(xué)實驗教學(xué)帶來了嚴(yán)重沖擊。為順應(yīng)當(dāng)代大學(xué)生的心理特點和新事物接受能力強(qiáng)等特征，急需對分析化學(xué)實驗教學(xué)進(jìn)行改革，構(gòu)建完整的教學(xué)體系，提升教學(xué)效果，以滿足培養(yǎng)具有創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力的優(yōu)秀人才的需求[6]。針對當(dāng)前分析化學(xué)實驗教學(xué)存在的問題，本文深入剖析其根源，并提出初步改革方案：將傳統(tǒng)的教學(xué)模式轉(zhuǎn)變?yōu)榫€上線下混合式教學(xué)。通過優(yōu)化實驗項目與內(nèi)容設(shè)計，構(gòu)建科學(xué)合理的考核評價體系，并加強(qiáng)教師與學(xué)生的互動交流，以調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力。

一、存在的主要問題及原因剖析

當(dāng)前，部分高校在分析化學(xué)實驗教學(xué)中仍沿用傳統(tǒng)教學(xué)模式，教學(xué)內(nèi)容較為陳舊，缺乏設(shè)計性與創(chuàng)新性實驗，且綜合性實驗較少[7-8]?？傮w來看，分析化學(xué)實驗教學(xué)中存在的問題及其原因主要包括以下幾個方面[9-12]：

（一）忽視學(xué)生的主體作用

在傳統(tǒng)實驗教學(xué)中，學(xué)生需預(yù)習(xí)實驗內(nèi)容，并根據(jù)實驗原理、步驟、注意事項和數(shù)據(jù)處理方法完成預(yù)實驗報告；教師在教學(xué)過程中講授實驗原理、演示儀器使用，隨后學(xué)生按照教材步驟完成實驗，并在實驗結(jié)束后提交實驗報告[13]。然而，部分教師過于關(guān)注實驗操作環(huán)節(jié)，忽視了實驗預(yù)習(xí)和實驗結(jié)果反饋的重要性。同時，部分學(xué)生可能因?qū)嶒炚n程缺乏重視，只是機(jī)械地按照教材步驟操作，對實驗數(shù)據(jù)和現(xiàn)象的處理和分析也僅停留在表面，導(dǎo)致實驗結(jié)束后印象不深刻，甚至混淆實驗現(xiàn)象，這使得教師難以全面了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。此外，面對異常的實驗現(xiàn)象和數(shù)據(jù)，部分學(xué)生往往無法獨立分析原因，而是直接求助教師或置之不理，從而錯失技能提升的機(jī)會，導(dǎo)致實驗教學(xué)效果不佳。這種“重教輕學(xué)”的教學(xué)模式，容易使學(xué)生成為實驗理論知識的被動接受者，而非實驗操作技能的主動實踐者，難以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主動性，不利于培養(yǎng)他們的自主思考能力。

（二）缺少設(shè)計性的實驗

首先，部分高校的分析化學(xué)實驗項目和內(nèi)容相對固定，與生活實際和科研實踐的結(jié)合不夠緊密，這極大地影響了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。其次，由于缺乏設(shè)計性實驗，教學(xué)內(nèi)容探索性不足，學(xué)生展示自我的機(jī)會相對有限，從而降低了他們參與實驗的積極性和主動性。這不僅不利于學(xué)生的學(xué)習(xí)和思考，也難以有效培養(yǎng)他們發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力，更難以激發(fā)其創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力。最后，實驗操作課程與理論課程相互獨立，導(dǎo)致分析化學(xué)理論知識與實驗操作脫節(jié)。此外，實驗操作難度大，容易使學(xué)生失去對分析化學(xué)的興趣和動力，從而影響實驗教學(xué)效果。事實上，由于學(xué)生在學(xué)習(xí)目的、學(xué)習(xí)能力、動手能力和表現(xiàn)能力上存在顯著差異，在實驗教學(xué)過程中只有部分學(xué)生自主動手實踐，而其他學(xué)生只能在旁觀摩，這種局面阻礙了小組互助協(xié)作模式的形成，也限制了學(xué)生實踐操作能力的提升。因此，教師需要在教學(xué)項目和內(nèi)容上精心設(shè)計，以充分激發(fā)學(xué)生的參與熱情與學(xué)習(xí)動力。

（三）教師與學(xué)生間缺乏必要的互動交流

首先，由于教師各自工作安排不同，部分教師缺乏必要的交流和學(xué)習(xí)機(jī)會。同時，部分經(jīng)驗豐富的老教師未能充分發(fā)揮“傳幫帶”的作用，從而影響了新教師教學(xué)能力的提升。特別是部分分析化學(xué)實驗的青年教師，由于缺乏系統(tǒng)的實驗教學(xué)培訓(xùn)，他們在教學(xué)經(jīng)驗和教學(xué)方法上有所不足，實驗操作也不夠標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，這直接影響了學(xué)生培養(yǎng)效果。

其次，在實驗教學(xué)中，教師與學(xué)生之間的互動和交流不足。學(xué)生往往只是機(jī)械地學(xué)習(xí)教師講授的實驗原理和演示操作，部分學(xué)生因位置較遠(yuǎn)看不清或注意力不集中，忽略了教師的規(guī)范性實驗操作示范，只學(xué)到了表面的“形”，而未領(lǐng)會到內(nèi)在的“神”，導(dǎo)致學(xué)生在后續(xù)實驗中操作不規(guī)范，甚至出現(xiàn)錯誤，使得實驗教學(xué)的效果不盡如人意。此外，教師容易忽視學(xué)生的錯誤實驗操作，未能及時糾正，導(dǎo)致學(xué)生未掌握正確的實驗操作知識。有時，即便教師發(fā)現(xiàn)了學(xué)生的實驗操作或?qū)嶒瀳蟾娲嬖趩栴}，也未能及時反饋給學(xué)生，使得學(xué)生錯失了糾正的機(jī)會。部分教師在后續(xù)的實驗教學(xué)中也未指出往屆學(xué)生常犯的錯誤，導(dǎo)致相似的問題和錯誤一再出現(xiàn)。

最后，學(xué)生之間也缺乏溝通。部分學(xué)生對實驗現(xiàn)象的判斷或操作手法不明確，看到他人操作不規(guī)范時也未及時指出，導(dǎo)致不規(guī)范甚至錯誤的實驗操作未能得到及時糾正，從而影響了學(xué)生實踐水平的提升。

二、分析化學(xué)實驗改革舉措

（一）改革傳統(tǒng)的教學(xué)模式，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)主動性

傳統(tǒng)的教學(xué)模式不能充分調(diào)動學(xué)生的主動性，因此，在改革教學(xué)模式時，需要著重考慮如何發(fā)揮學(xué)生的主體作用。在此過程中，教師可以充分利用新冠疫情期間發(fā)展起來的線上線下混合式教學(xué)模式[14-15]。在信息化時代背景下，教師可以借助分析化學(xué)實驗課程建設(shè)中已較為完善的慕課[16]、學(xué)習(xí)通、智慧樹、超星和釘釘?shù)染W(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源平臺，以及微信群[17]和QQ群的實時聊天與語音功能，拓展實驗教學(xué)的知識面和內(nèi)容，將實驗教學(xué)的重心從單一的課堂關(guān)注轉(zhuǎn)向課前、課中和課后的全方位關(guān)注。這種轉(zhuǎn)變將有效促進(jìn)師生間的溝通和聯(lián)系，進(jìn)而提升學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

1.課前

教師可將分析儀器的使用原理、操作步驟和注意事項，以及基礎(chǔ)分析實驗的背景、目的、原理、試劑、步驟、現(xiàn)象、注意事項和思考問題等，預(yù)先通過多媒體技術(shù)制作成教學(xué)視頻資料，并上傳至網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源平臺。此外，教師還可以分享其他高?；虮拘Ｆ渌處煹姆治龌瘜W(xué)實驗教學(xué)視頻及相關(guān)資料，供學(xué)生自主學(xué)習(xí)。同時，要求學(xué)生完成預(yù)習(xí)實驗教材、觀看網(wǎng)絡(luò)視頻資料等任務(wù)。在實驗預(yù)習(xí)階段，教師可以鼓勵學(xué)生根據(jù)實驗步驟繪制思維導(dǎo)圖，以深化對實驗步驟的理解[8]。設(shè)定合理的預(yù)習(xí)考核分?jǐn)?shù)比例，能有效激勵學(xué)生主動并認(rèn)真地完成預(yù)習(xí)任務(wù)，從而避免實驗預(yù)習(xí)流于形式，確保學(xué)生在預(yù)習(xí)階段對實驗有充分的了解和準(zhǔn)備，進(jìn)一步提升后續(xù)的實驗教學(xué)效果。

2.課中

教師在實驗過程中針對可能出現(xiàn)的關(guān)鍵問題進(jìn)行即時提問，要求學(xué)生回答，并將其納入實驗成績考核，以檢驗預(yù)習(xí)成效。同時，教師可以采用翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)法，將學(xué)生分成多個實驗小組，并隨機(jī)挑選1～2個小組進(jìn)行匯報演示，解答學(xué)生在預(yù)習(xí)過程中產(chǎn)生的疑問。在實驗過程中，教師會重點關(guān)注學(xué)生的操作規(guī)范性，強(qiáng)調(diào)數(shù)據(jù)的真實性，旨在培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)術(shù)誠信意識。對于學(xué)生在實驗中遇到的問題、操作規(guī)范性和注意事項，教師會及時予以解答和指導(dǎo)，旨在培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)真負(fù)責(zé)、精益求精的態(tài)度。此外，教師會引導(dǎo)學(xué)生對實驗現(xiàn)象和異常數(shù)據(jù)進(jìn)行分析討論，以提升他們的自主思考能力，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，并增強(qiáng)團(tuán)隊合作意識，從而加深學(xué)生對實驗的理解和認(rèn)識。

3.課后

實驗數(shù)據(jù)的整理分析是實驗課程的重要環(huán)節(jié)。教師可以通過網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源平臺、微信群和QQ群等渠道，及時反饋分析化學(xué)實驗中的操作規(guī)范性問題、注意事項和實驗報告中的錯誤，幫助學(xué)生及時糾正并進(jìn)行反思，從而提高學(xué)生實驗操作的規(guī)范性和數(shù)據(jù)分析的準(zhǔn)確性，同時強(qiáng)化師生間的交流互動，進(jìn)而提升實驗教學(xué)的效果。

（二）優(yōu)化實驗教學(xué)項目和內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維

興趣是最佳的學(xué)習(xí)動力。選擇合適的實驗項目和內(nèi)容對于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣至關(guān)重要，同時對于提升實驗教學(xué)效果和促進(jìn)學(xué)生未來發(fā)展也具有重要意義。因此，教師可以根據(jù)往屆學(xué)生的教學(xué)反饋及時更新實驗項目和內(nèi)容，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和培養(yǎng)他們的創(chuàng)新思維。具體可以采取以下兩種方式：

1.開發(fā)創(chuàng)新性實驗或設(shè)計性綜合實驗

中南民族大學(xué)現(xiàn)有的綜合實驗項目包括硅酸鹽水泥中SiO2、Fe2O3、Al2O3含量的測定，涉及多種標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制。為防止學(xué)生直接照搬教材操作，需要對綜合實驗進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)。例如，通過拓展硅酸鹽水泥樣本來源或改變其使用環(huán)境，增加分析檢測項目，以豐富實驗內(nèi)容；直接將分析化學(xué)教師的科研成果轉(zhuǎn)化為綜合性實驗教學(xué)項目，并將當(dāng)前學(xué)科前沿?zé)狳c引入實驗教學(xué)，結(jié)合科研成果和學(xué)科發(fā)展前沿，開發(fā)探索性教學(xué)實驗。在實驗過程中，教師采用啟發(fā)式教學(xué)法，引導(dǎo)學(xué)生獨立思考、主動探索。教師鼓勵學(xué)生自主查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，與學(xué)生共同討論實驗內(nèi)容和重點，并引導(dǎo)學(xué)生嘗試獨立設(shè)計實驗方案以及進(jìn)行實驗操作。實驗后，學(xué)生還需獨立分析實驗結(jié)果，并進(jìn)行互評。這不僅充分發(fā)揮了學(xué)生的主動性，也促進(jìn)了學(xué)生之間的團(tuán)結(jié)協(xié)作，有效提高了他們發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力，有效培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新能力。

2.優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容

為了激發(fā)學(xué)生對實驗的興趣，教師可以引入貼近生活或富有趣味性的教學(xué)案例。例如，分析學(xué)?；蛑苓厖^(qū)域的水樣、土樣，或鼓勵學(xué)生利用廉價易得的材料自制實驗素材。通過案例式教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生探索分析化學(xué)實驗和日常生活的緊密聯(lián)系。同時，允許學(xué)生根據(jù)個人興趣選擇實驗內(nèi)容，將進(jìn)一步提高他們的實驗興趣和主動性。

（三）構(gòu)建科學(xué)合理的考核評價體系，提升學(xué)生學(xué)習(xí)效果

科學(xué)合理的考核評價體系對于真實反映學(xué)生學(xué)習(xí)情況、強(qiáng)化學(xué)生參與實驗的主動性、提升分析化學(xué)實驗教學(xué)效果以及實現(xiàn)實驗教學(xué)目的具有舉足輕重的作用。目前，中南民族大學(xué)在分析化學(xué)實驗成績評定中，考試成績僅占30%，而其余70%主要基于實驗表現(xiàn)。然而，這一體系中實驗報告占比較大，課程過程控制相對薄弱。特別地，對實驗前預(yù)習(xí)、操作規(guī)范性和實驗報告的考核較為籠統(tǒng)，缺乏具體的分類評價指標(biāo)，因此難以全面、準(zhǔn)確地反映學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。為改善這一狀況，建議調(diào)整考核體系中的各項占比，如將實驗預(yù)習(xí)、實驗操作、實驗報告和衛(wèi)生情況占比分別設(shè)為30%、40%、20%和10%，以更全面地評估學(xué)生的能力，真實反映他們在分析化學(xué)實驗課程中的表現(xiàn)。具體而言，為強(qiáng)調(diào)實驗預(yù)習(xí)的重要性，建議提高其在考核體系中的占比，分值可根據(jù)學(xué)生在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源平臺完成實驗預(yù)習(xí)任務(wù)的情況來評定。實驗操作考核應(yīng)考查學(xué)生對實驗基礎(chǔ)理論知識的掌握程度、分析處理問題的能力和實驗操作的能力，并特別注重考查學(xué)生實驗操作的正確性和規(guī)范性，這部分由教師進(jìn)行現(xiàn)場評價打分。實驗報告應(yīng)重點考查學(xué)生實驗數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和數(shù)據(jù)處理的科學(xué)性。衛(wèi)生情況應(yīng)重點考查學(xué)生實驗后整理臺面和儀器設(shè)備的習(xí)慣，培養(yǎng)良好的實驗素養(yǎng)，同樣由教師進(jìn)行現(xiàn)場評價打分。在這樣的考核體系下，學(xué)生將會更加重視每一次實驗課，從而全面提升實驗教學(xué)的效果。

（四）強(qiáng)化教師與學(xué)生間的互動交流，規(guī)范實驗操作

實驗教學(xué)離不開專業(yè)的、高素質(zhì)的教師團(tuán)隊。為此，教師應(yīng)定期參與實驗教學(xué)研討與職業(yè)培訓(xùn)，共同制定教學(xué)方案，并加強(qiáng)團(tuán)隊間的溝通協(xié)作。同時，經(jīng)驗豐富的老教師應(yīng)積極發(fā)揮“傳幫帶”的引領(lǐng)作用，助力提升青年教師的執(zhí)教能力和專業(yè)素養(yǎng)。

為了增進(jìn)師生互動，教師在實驗前后可充分利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源平臺、微信群和QQ群等渠道，及時反饋實驗現(xiàn)象分析、實驗操作以及實驗報告中的錯誤，幫助學(xué)生糾正并引導(dǎo)他們進(jìn)行反思，從而提升實驗教學(xué)的效果。在實驗過程中，教師應(yīng)及時現(xiàn)場指出學(xué)生出現(xiàn)的問題，并引導(dǎo)他們分析討論異常實驗現(xiàn)象和數(shù)據(jù)出現(xiàn)的原因，以培養(yǎng)他們的自主思考能力。這種充分的互動交流不僅有助于建立和諧的師生關(guān)系，還能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動力，促進(jìn)更為高效的教學(xué)模式形成。

教師除傳授分析化學(xué)實驗知識外，還應(yīng)深入挖掘、梳理和提煉分析化學(xué)實驗相關(guān)的勵志故事、中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化、愛國情懷、環(huán)保意識和哲學(xué)思維等思政元素[18]，對學(xué)生進(jìn)行價值引領(lǐng)，從思想上培養(yǎng)學(xué)生的社會責(zé)任感和愛國主義精神，使學(xué)生鑄牢中華民族共同體意識，深化對科學(xué)研究的認(rèn)識，樹立正確的世界觀、人生觀、價值觀，并激發(fā)其使命感與擔(dān)當(dāng)精神，從而落實立德樹人的根本任務(wù)。

三、結(jié)語

改革傳統(tǒng)的教學(xué)模式、優(yōu)化實驗項目和內(nèi)容、構(gòu)建科學(xué)合理的考核評價體系，以及建立良好的師生溝通機(jī)制，是分析化學(xué)實驗課程教學(xué)改革的關(guān)鍵，對于化學(xué)相關(guān)專業(yè)人才的培養(yǎng)至關(guān)重要。本次教學(xué)改革針對當(dāng)前分析化學(xué)實驗課程存在的問題，將傳統(tǒng)的教學(xué)模式轉(zhuǎn)變?yōu)榫€上線下混合式教學(xué)，同時優(yōu)化實驗項目和內(nèi)容，構(gòu)建科學(xué)合理的考核評價體系，并加強(qiáng)師生間的互動交流，旨在拓寬學(xué)生視野，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)主動性，從而提升分析化學(xué)實驗教學(xué)的質(zhì)量和效果。

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［責(zé)任編輯：梁金鳳］