淺析分析化學與實驗教學改革

時間:2022-11-19 10:07:38

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淺析分析化學與實驗教學改革

摘要:在分析化學的現狀和一些現有的改革提議之上,提出關于分析化學及實驗的一些改革建議。通過調整理論課和實驗課的比重;本質上改變實驗內容、層次;嘗試增加實驗室的開放;重新考慮教材的選取、編寫問題;過程引入對學生的綠色化學意識的教育等,令學生在學習過程中充分掌握基本知識,進而開展創新嘗試。

關鍵詞:分析化學;改革;綠色化學;創新

分析化學作為一門在化學工程與工藝、應用化學、藥學等專業中廣泛開展的基礎課,其作用不光體現在大學各類實驗中都能看到它的身影,更重要的是很多學生畢業以后所從事的各類工作也都將用到分析化學的知識。更有甚者,將分析化學比喻成現代工業的“眼睛”[1]。分析化學在學習、生活中的重要性以及近年來凸顯的關于分析化學實驗中驗證性實驗過多的詬病,決定了對于分析化學以及實驗的改革的必要性。近些年來,關于分析化學改革提出的比較多的是關于三段式實驗模式教學的強調綜合性實驗的開展和考核辦法的改進[2-3],寄希望通過學生求知的本能來調動學生的主動性,培養創新能力。這樣的觀點,出發點是極好的,目的也是十分明確的,但卻沒有考慮到學生和教師的水平、素質因素,忽略了學生要為這樣的綜合性實驗耗費大量的課前預習時間,而大一大二的課程卻又是過多,課余時間十分緊張。這便犯了拋開條件談反應的錯誤。本文結合前人關于分析化學改革的精粹和作者的想法,更進一步探討關于分析化學及實驗的改革途徑。

1分析化學及實驗的特點和現狀分析

分析化學根據分析的方法可以分為化學分析和儀器分析兩大類。其中儀器分析依賴各類昂貴儀器,原理復雜,涉及到的知識點繁多,理應首當其沖成為我們今天改革的著重點。①在分析化學的開設過程中,大部分高校是按照理論課和實驗課1∶1平分課時的。更有一些學校對于實驗課程的不重視,采用理論課程間隙穿插實驗教學或者理論和實驗教學不在同一學期同時進行的方法。②在實驗過程中也體現高校對于這類基礎性學科的實驗的不重視性。例如被人廣為詬病的驗證性實驗過多,就說明了高校引進實驗方案的時候并沒有仔細考慮整體的實驗效果以及對學生能力的影響,盲目地跟著大潮流走了。③教師對于學生課前準備的要求不夠,導致學生在沒有提前預習的情況下就進入實驗室,拿到老師準備好的方案后,只會一字一句照著看下來,一步一步照著做下來。到頭來,學生對于這步操作是為了什么,完成這一步后接下來要做什么都是一頭霧水。④實驗的考核十分單一,大都憑借著一紙實驗報告和與他人分辨度不高的實驗數據來評定最后的分數。這也就給了學生渾水摸魚的空間。⑤由于學生課程多,時間緊,實驗又一般安排在周末或是本專業課程稀少的時候。占用周末休息時間,學生和老師都有提前下課的想法,使得實驗總是不能達到教綱里要求的學時。⑥儀器分析中的儀器昂貴,便限制了高校對儀器的購買量以及影響到每個學生實際的上手操作。⑦學生在實驗沒有成功的時候,很難再有機會進入到實驗室中重新做實驗,導致大量知識點的空缺。⑧如今綠色化學的想法既是十分成熟的,也是深入人心的。作為大學生,應當在剛進入實驗室之際便接觸到這樣的理念。但是學生的綠色意識仍是十分薄弱,試劑藥品鋪張浪費,廢液廢料不按規定處理的現象時有發生。

2分析化學課程安排改革

梅貽琦[4]在《大學一解》中談到大學生到底應該注重學識的廣泛還是注重學識的專深問題上說道,“…重心所寄,應在通而不在專…”,“通識之授受不足,為今日大學教育之一大通病…”。可見,大學的目的是為了讓我們學到多而廣的知識,不是像研究生那般對某些領域刻苦的鉆研。同樣,借此理,大學期間學習的分析化學,是作為一門基礎課程。且鑒于分析化學廣闊的應用范圍,筆者認為,分析化學這門課程反倒應該重視實驗,而適當地去弱化一些理論課程的講授。前人提到的許多關于分析化學改革的優秀建議,在今天看來實施者寥寥,為什么?為學生的改革,倘若不以學生的角度來看待,便就失去了實行的土壤。優秀的改革方案層出不窮,其中不乏真知灼見,但是當大家都在談論“授人以漁”[5]時候,是否有人意識到單單這一門課的準備要花費大一學生多少時間,而在繁多基礎課程的大一大二學年時間又有多緊張。況且進行設計實驗,實驗從層次上來說就像是大四的畢業實驗了,學生需要查詢文獻,需要十分頻繁地同老師交流。牽一發而動全身,情況并不會像想象的這樣簡單。但總體是關于時間的問題,是關于課程安排的問題,解決這個問題也就解決了當前的大多數問題了。下面是筆者的建議。既然現在普遍認為現在實驗中驗證性實驗過多,而增加設計性實驗、綜合性實驗又是一個好的解決途徑。那么可以嘗試將高年級才開設的文獻檢索提早粗略講授,達到可供學生查閱文獻的程度即可。這樣開設綜合性實驗的基礎準備也就有了。改變實驗課和理論課的比重,嘗試在實驗課開始前集中開設少量理論課,講解一些必要的知識點。在實驗課上再抽出一些時間稍微詳細講解一些本次實驗的要點。剩下的時間交由學生,老師只根據實驗出現的問題再開設理論課程重點講解。就是這樣一套“實驗為主,實驗中穿插理論教學”的模式是我們本次改革大體框架。這樣便做到在不改變分析化學現有學時的情況下,只調節理論和實驗的比重,使得學生有充足時間完成后續的改革項目。

3教學內容改革

改革的主要目的是一改驗證性實驗下的學生積極性不高,教學效果差的情況。擬采用增加綜合性實驗的方法,但也需要一個循序漸進的過程。在廣受好評的三段式實驗教學模式之上,根據現在學生的情況,做一些改進。第一階段,花費較少的學識,通過一些基礎的、經典的實驗,鞏固學生的基礎知識和操作。第二階段,增加實驗中所需要的計算來加大實驗的難度,增多各類儀器的使用。這個階段可以讓學生初通分析化學的大概原理,了解大部分實驗儀器,所花學識理當稍多一些。第三個階段,老師挑選幾個大致方向,學生抽簽,根據所抽選的方向查閱文獻,跟老師交流后確定最終題目,難度可視時間寬裕程度和學生自身水平而定。此階段便像畢業實驗那樣,作為一個綜合性的實驗,對學生所學的分析化學知識有個全面的考察。

4考核方法改革

現階段對于這種基礎實驗的考核方法實在單一,因為傳統的分析化學實驗中大多數都是驗證性實驗,實驗現象和數據都早已記錄在案,學生實驗的成功與否和它們一加比較即刻了然,這樣一定程度上就不需要復雜的考核方案。但是引進綜合性實驗后,考核方案的改進又成了必然的事情。不同于單純的驗證性實驗的已知性,綜合實驗中充滿了不確定,學生通過努力也都不見得一定能做出想要的成果。所以考核中引入各項對于實驗過程的評價,對于實驗創新性甚至可行性的評價,適當減少實驗結果所占最后評估的比重,讓學生在立題和準備實驗方案的過程中就能學到東西。這樣也就達到了當初開設綜合性實驗的目的。

5開放實驗室的改革

高校資源有限,而學生數量眾多,分批次仍舊不能很好解決儀器的短缺問題。那么在學生結束實驗后,特別是沒有做出成果的情況下,學生想要繼續使用實驗室就更加不可能了。開放自由實驗室的建議早有人提出。但是儀器畢竟昂貴,管理稍一放松便可能帶來較大的損失,使得開放的顧慮增多。進過前文的分階段,筆者認為這方面的改革可以對要進行大四畢業實驗和已經進入綜合實驗階段的學生開放實驗室。并嚴格登記使用情況,派指定人員管理,例如在實驗室里進行科研工作的研究生。有條件的學校在更新實驗室儀器時,可以將淘汰下來的儀器組成一個實驗室,專門供學生反復操作使用。

6教師綜合素質的提高

不論在哪塊領域進行改革,工作都會進行得像一個巨大的傳動裝置,需要有加入動力的設備,同時也需要有將動力輸出到別處的裝置。而教師就是這一環節上最重要的齒輪。有人比喻學校是個大水池,老師是大魚,學生是小魚。小魚什么都不知道的時候只會跟著大魚游。所以老師的一言一行對于學生都是深遠的影響的。想要學生在分析化學的學習中鍛煉出創新能力,那么老師也須有創新的想法和能力。想要學生在實驗中進行綠色的化學實驗,那么老師也須明了綠色化學的原則[6-7],知道怎么通過相關反應的集成來實現原子的經濟性,以便將學生向這方向引導。

7結語

分析化學教學改革是順應時展的必然要求,本文以分析化學的課程安排改革為核心,涉及教學內容、考核方法、開放實驗室以及教師管理方面的改革。力求從學生的角度出發,將分析化學及分析化學實驗設計更加合理,使得學生既掌握了基礎知識,又鍛煉了創新能力。同時寄希望教學的改革能反過來推動分析化學學科的發展。

參考文獻

[1]劉紅霞.分析化學實驗教學的現狀與改革思路[J].廣東化工,2015,42(2):131.

[2]許晶,徐寶榮.分析化學實驗教學的改革與實踐[J].實驗室科學,2010,13(1):33-34.

[3]馬志玲,黃濱,鄒小勇,等.以培養創新型人才為目標的分析化學實驗教學改革[J].大學化學,2003,18(5):15-18.

[4]梅貽琦.大學一解[J].清華大學學報(自然科學版),1941.

[5]陳旭,雍克嵐.儀器分析實驗教學的改革[J].實驗室研究與探索,2009,28(4):118-121.

[6]朱清時.綠色化學[J].化學進展,2000(4):410-414.

[7]王大偉,趙寧,楊斌,等.綠色化學理念及其應用[J].綠色科技,2014(6):217-218.

作者:孫圣智 朱觀鑫 王大偉 單位:1.山東省鄒城市第一中學 2.江南大學