分析化學實驗教學模式研究

時間:2022-04-22 03:58:02

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分析化學實驗教學模式研究

分析化學是化學學科的重要分支之一,是化學專業(yè)學生的必修基礎課。化學及相關專業(yè)課程的特點是實踐性、應用性很強。在教學中必然決定著實驗課時要大于理論課。通過分析實驗課的教學,對學生鞏固分析化學基礎理論知識,訓練學生的基本操作技能,培養(yǎng)嚴謹?shù)目茖W態(tài)度和實事求是的作風,提高學生分析問題和解決問題的能力。[1]為學生在未來的工作和學習中培養(yǎng)良好的實驗習慣。伴隨著近些年高校分析化學實驗改革的發(fā)展,大家都在嘗試全新的教學模式,并在不同的方面取得了一定的成果。本文結合哈爾濱師范大學化學化工學院在多年的實驗教學中總結的經驗,對開放式分析化學實驗教學模式進行了進一步的探索,取得了一些成功的經驗。

一分析化學實驗存在的問題

目前,培養(yǎng)寬基礎,大口徑的多功能的畢業(yè)生,提高本科生的就業(yè)實力作為一項重要的目標來完成。要提高學生在各方面的競爭實力,就要增設一定數(shù)目的選修課程,來擴大學生的視野。在總學時數(shù)不變的情況下,我們院本科教學中對化學實驗課課時進行了適當?shù)膲嚎s。[2]從而增加與化學相關學科的學習。在學時減少的情況下,學生對分析化學的基礎操作和練習就相對少很多,而且重視程度也有所下降。只是在課堂上聽老師講解實驗的理論,將分析化學實驗變成了理論課來學習。整個學習過程,學生處于被動的學習和機械的操作,缺乏主動能動性,不利于學生創(chuàng)新能力和發(fā)散思維的培養(yǎng)。發(fā)生這樣的問題,既有學生對于分析化學實驗的學習,方式方法還不夠正確,也有教師在授課中過多的注意理論的講解,輕視了實驗技能的培養(yǎng)。分析化學實驗包含兩大部分內容,即化學分析實驗和儀器分析實驗。首先,近幾年的分析化學實驗,大型儀器的使用程度遠高于十幾年前,在操作中儀器的自動化程度高,實驗步驟簡單,處理過程由工作站完成。教師在整個實驗過程中,并沒有完全注意到學生對于新的實驗儀器是否有充足的認識,只將基本的操作方法告訴學生,讓學生如何如何操作。教師沒有做到積極的引導學生學習,學生也沒有做到主動的學習。[3]其次,教材在設計上有相當一部分實驗內容之間存在重復,實驗題目過于陳舊,導致了學生所做的實驗不能讓其與未來的工作相結合。實驗內容缺乏研究性、綜合性,使學生所學的知識無法與實際情況相統(tǒng)一。對于儀器分析實驗,科技都在日新月異,而學生使用的教材已經遠遠不能滿足新的實驗儀器對實驗內容的要求了。最后,在實驗的考核中,多數(shù)的學校的考核方法都大同小異,平時成績加期末試卷作為總成績。不能真實有效的反應學生的實際情況,也不利于激發(fā)學生學習的熱情。學生把主要的精力都用在如何使實驗數(shù)據更符合實驗的要求。同學之間實驗后會相互核對實驗數(shù)據,更有人會更改實驗數(shù)據。使實驗課的真正目的失去了。

二分析化學實驗教學模式改革與實踐

1分析化學實驗教學內容改革

(1)分析化學基礎實驗內容調整隨著現(xiàn)代儀器分析方法的發(fā)展,儀器分析實驗在分析化學實驗中逐漸占有更高的比例。化學分析方法以化學反應作為測定樣品質量或濃度的方法。化學分析實驗應是學習分析化學實驗的基礎方法。化學分析實驗與儀器分析實驗內容上要融會貫通,相輔相成,學生在學習分析化學實驗時不應有主次之分。分析化學實驗是一個系統(tǒng)性、研究性、綜合性相結合的實驗,在實驗內容上不能簡單按照教材依次進行授課。對于化學分析實驗,根據近些年在科研和工作中,各種化學分析實驗測試方法的使用頻率,我們將化學分析實驗具體分為五大部分進行設置。分別為酸堿滴定法、絡合滴定法、氧化還原滴定法、沉淀滴定法和光度分析法。以酸堿滴定法為例,我們選擇了2個基礎實驗,分別為以鹽酸和氫氧化鈉作為標準溶液的實驗,將教材中的實驗進行整合,調整。原教材中的鹽酸溶液的配制及標定實驗和混合堿成份的測定兩個實驗合并為一個基礎實驗。這樣,學生在實驗過程中能在一次實驗中對鹽酸標準溶液從配制、標定到測定有清晰的認識。幫助學生了解和掌握鹽酸標準溶液的使用方法。也掌握了對于混合堿成份分析經常用到的雙指示劑法的使用。同樣氫氧化鈉標準溶液的滴定實驗中,將原教材中的氫氧化鈉標液的配制及標定和甲醛法測定銨鹽中氮含量的實驗相結合。這樣的設置通過多年的教學實踐證明了,確實效果很好。學生反映通過基礎實驗能很好的掌握標準溶液的使用方法。在基礎實驗進行后,又設計一個與酸堿滴定法有關的綜合設計實驗,作為酸堿滴定法實驗的考核內容,有機酸摩爾質量的測定實驗。實驗的內容以試卷的形式,學生要在規(guī)定的時間內對有機酸摩爾質量進行測定,并在試卷相應的位置填寫實驗的數(shù)據,得出實驗結論。通過綜合設計實驗,可以有效的考查學生在酸堿滴定中的掌握情況和實驗的基本操作。在儀器分析實驗的內容上,我們更多的是在大綱的范圍內,根據本院的大型儀器的特點設計了一些與實際生活相關的測定實驗,比如測定白酒中酒精度數(shù)、味素的成份分析、果汁中維生素C的含量測定以及比較等。這些實驗大多數(shù)是學生們生活中經常遇到的,增加了實驗內容的實用性,使學生能更好的掌握大型儀器的使用。(2)設計分析化學綜合性實驗作為必修課程開設分析化學綜合實驗,主要實驗內容以多個實驗和內容綜合設計,如室內空氣污染物分析及濃度測定實驗,涉及甲醛檢測———酚試劑分光光度分析法;氨的檢測———靛酚藍分光光度法;室內空氣中苯、二甲苯的測定———氣相色譜法;室內空氣中總揮發(fā)性有機化合物(TVOC)測定———氣相色譜法。通過綜合實驗的開設,幫助學生進一步掌握分析化學基礎實驗中的測試方法。(3)開設分析化學創(chuàng)新實驗與其他教研室合作,指定數(shù)名研究生導師每人帶2~3名本科生共同參與科研工作,課程為選修課程,目標學生為學有余力并對分析化學研究方向感興趣的本科生。選修課時長1年。通過幾年的實踐,對學生的實驗技能,科研態(tài)度,綜合應用能力都有很大提高,為學生考研及后續(xù)研究生學習做了很好的準備。

2分析化學實驗教學方法改革

(1)實行小組責任制傳統(tǒng)的實驗課教學中,大多數(shù)都是一個老師在前面講,一群學生在下面聽,然后照著實驗書看一眼,做一步,實驗效果不好,學生實驗后也根本就不理解,學習過于被動。近些年,我們嘗試將學生分組進行,每組4人,設有小組長。小組長采用循環(huán)式,每次實驗由小組中一人擔任,組長負責制。教師對每個實驗有針對性的提出幾個思考題,引導學生思考實驗中的關鍵問題和注意事項。小組長帶領本組同學在實驗預習時,對思考題進行討論。并對實驗中的疑問,通過討論相互學習,使組員能掌握實驗內容,抓住實驗的要點。將原來被動的學習變?yōu)橹鲃拥膶W習。培養(yǎng)了學生對實驗要質疑、多思考的習慣。在實驗中,小組內部能夠相互幫助,共同解決實驗中遇到的問題。避免了學生遇到問題就問老師,使學生能在相互幫助的過程中相互學習。學習氣氛濃厚,培養(yǎng)學生獨立思考,相互協(xié)助的科研精神。(2)多種教學手段配合使用制作分析化學實驗多媒體課件,將課件上傳到分析化學公共郵箱,課件內容包括實驗目的、實驗過程、實驗數(shù)據分析以及與實驗相關的思考題,注意事項等,讓學生能在課余時間下載。我們自己還在實驗中錄制標準實驗操作的視頻,學生下載后可以在課前對實驗過程有所了解,掌握實驗操作的重點。充分利用現(xiàn)代的科技通信方式,開通QQ群、微信群建立與學生之間的聯(lián)系,及時一些實驗前、實驗后的問題。課堂上,不再使用單一的教學手段,我們統(tǒng)一印制了掛圖,保證不同實驗室實驗內容一致。課堂使用多媒體投影教學,利用flash動畫顯示實驗原理,播放錄制視頻演示實驗過程,做到圖文并舉,讓學生能更好的掌握滴定實驗終點顏色。Flash動畫能很好的演示大型儀器的內部構造,使學生能真正了解紅外光譜儀、氣相色譜儀、液相色譜儀等儀器工作原理。

3分析化學實驗的考核機制

采用過程性評價體系,不單純依靠一次期末考試判斷學生的實際學習情況。將分析化學實驗成績分為平時成績和考試成績兩大部分。平時成績,分值100分,包括:實驗預習(10分)、課堂表現(xiàn)(10分)、實驗操作(50分)、數(shù)據記錄及處理(15分)、實驗報告(15分)等幾個部分。實驗預習,在每個實驗著重檢查5人左右的預習報告,對學生提出一些實驗過程中可能會遇到的問題,從問題中檢查實際預習情況。課堂表現(xiàn),學生態(tài)度是否端正、實驗臺面衛(wèi)生是否打掃、不高聲喧嘩、不遲到早退、注意安全。實驗操作,著重考查學生實驗過程中的滴定操作、天平稱量、移液管使用等過程是否存在錯誤。實驗結果分析,是否與實際樣品真實質量或濃度一致。實驗報告,如實記錄實驗數(shù)據并分析實驗現(xiàn)象、實驗數(shù)據。討論實驗過程中出現(xiàn)的問題等。將以上幾個部分做成表格,統(tǒng)一發(fā)放到每位教師手中,教師通過具體化了指標給每一位學生的每一次實驗進行評分。考試成績,通過三次考試最后得出總的考試成績。三次考試都采用多題目,學生自選題目進行。例如有機酸摩爾質量測定考試,設計了多個不同的有機酸,學生抽簽后進行實驗,充分保證實驗考試的公證公平。總之,近些年,改革后的分析化學實驗在化學教育、化學應用、制藥工程、材料化學各專業(yè)的學生中開設,將原本被動式的學習主動化,激發(fā)學生學習的熱情,將枯燥孤立的分析化學實驗趣味化、實用化、綜合化。通過全新的考核方式使實驗成績的給定更具有公平性。在未來的工作中,我們也會更加深化分析化學實驗課程的改革,培養(yǎng)更具有競爭力的學生努力。

作者:吳紅波 于泓 李萍 馬亞杰 蘇志興 單位:哈爾濱師范大學化學化工學院

參考文獻:

[1]曹俊濤.分析化學實驗改革與大學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[J].廣州化工,2015,43(17):210-211.

[2]候長平.分析化學實驗教學中的問題及對策[J].安徽科技學院學報,2007,21(2):53-56.

[3]于鑫,孫向陽.研究生參與開放實驗室管理與建設探討[J].實驗科學與技術,2013,11(3):113-115.