分析化学实验教学和考核方法改革的实践与思考

2022-09-10

分析化学是一门实验科学, 毋庸置疑离不开实验。实验, 在分析化学的教学中起着课堂讲授所不能替代的特殊作用[1,2]。分析化学实验是我校应用化学专业学生一门重要的化学实验基础课程。

做好该课程教学, 可以使学生加深对分析化学基本概念和基本理论的理解, 培养学生实事求是的科学观、细致专注的实验态度、严谨完善的实验习惯和独立思考问题、解决问题及准确表达结果的能力, 更为今后从事教学和科研工作打下扎实的基础。在分析化学实验教学中, 我们从注重培养学生能力和素质的角度出发, 改进实验教学方法和考核体系、加强学生基础操作能力训练、增加课内设计性实验、拓宽课外辅助开放性实验教学领域、强化实验技能考试和理论考试相结合, 以此来激发学生的学习积极性、鼓励学生的个性发展、培养学生的创新意识和独创能力, 使得我们的实验教学工作收到了极好的效果。

1 教学方法和考核体系改革的目的和意义

关于改革的目的和意义, 重在加强学生的分析问题、解决问题及理论联系实际能力的培养, 使学生重视实践性技能的学习;提升学生的学习能力、探索精神、创新精神和科学素质, 促进教师业务素质的提高。

我院化学系教师从改变以往实验教学中的一点一滴起步, 使学生更注重实践能力的培养与创新精神的形成。譬如, 教师在课堂上详细讲解基本原理、实验步骤, 重点、难点内容演示说明, 然后让学生按部就班地做某些规定项目和实验;而实际上, 学生对实验中的重点、难点和注意事项没有进行认真思考, 缺乏应有的学习过程, 使很多学生产生无所谓的学习态度, 甚至出现一无所知的学习效果。为此, 我院化学系教师从实际出发、努力探索, 没有固守老方法、旧思路, 取而代之是充分调动学生学习的主观能动性、发挥学生的想象力、提升学生设计实验的能力, 使学生对实验有足够重视;同时杜绝仅仅依靠简单的操作实验或理论测试作为学生的实验成绩:把考试的总结性的评价体系与技能掌握情况的形成性评价体系结合起来, 全面提高分析化学实验课程的教学效果。考核体系不仅具有众所周知的“评价”功能, 还应具有“塑造”能力的功能。

2 教学方法和考核体系改革的实践

2.1 实验教学内容的改进

分析化学包括结构分析和成分分析两个方面, 目前成分分析仍然是它的基本内容。成分分析又分为定性分析和定量分析两部分, 定性分析实验不仅与无机化学实验元素部分重复, 而且操作烦琐、浪费时间、实验效果差, 且大多数易产生污染, 不适合现代化学实验教学-绿色化的要求。为了解决这一问题, 我院化学系教师对分析化学实验内容进行了适当的调整, 将定性分析的实验内容并入无机化学实验教学中, 不仅有利于学生在学习无机化学课程时理论联系实际, 也有利于分析化学实验改革的进行。

2.2 教学方法的改进

在教学过程中, 我们以提问的方式导入实验的内容, 改变过去先讲原理、再讲步骤的老方法、旧方式, 这样可以通过学生对问题的回答, 间接了解学生对实验内容的预习情况, 不必再花时间来专门检查学生的预习情况;同时可以充分调动学生对于学习的热情和参与的积极性;更关键的是通过学生的回答, 可以帮助教师间接阐述了实验原理、实验内容和实验重点, 同时发现学生的不足之处;讲解完成后, 我们针对学生提出的问题, 采取逐一单个回答与集体统一回答相结合, 让学生在探索意识的驱使下进入实验阶段。

2.3 培养能力的改进

为了加强学生实验技能和创新技能的训练, 首先我们调整了实验类型, 削减验证性实验和演示性实验, 增加设计性和综合性实验。实验操作的正确与否, 直接影响着实验结果的准确性, 扎实的实验技能是学生应具备的基本功。实验基本技能训练的规范化、熟练化是实验教学的重点, 因此从实验开始就应强调基本操作规范化的重要性和必要性。教师授课时, 规范化示范操作很重要, 要从实验准确性、实验习惯等方面严格训练学生的基本操作技能, 及时纠正实验中的一些错误操作, 不能让学生按照自己的习惯随意去做。最典型的实例, 就是称量过程中电子天平的使用, 学生总是不按示范去操作, 随意性大, 例如用手去拿称量瓶、称量样品撒满一地等现象。教师今天纠正过来, 明天又忘, 忽视仪器在实验中的正确操作和使用。因此, 把操作及技能训练贯穿在实验课的始终是十分重要的。

同时, 我们应该看到高校作为培养高素质人才的基地, 创新能力的培养成为教育界广泛关注的焦点, 而实验教学在创新能力培养方面显得非常明显。因此, 我院化学系教师在验证性实验的基础上开设设计性和综合性实验, 并且实验项目的个数在逐年增加。这些实验, 要求学生利用课余时间搜集资料、与理论课的知识相结合设计合理、匹配的实验方案, 然后选择一个最佳方案, 让学生进行实际分析测试, 以验证其分析方案的可行性。由于, 这些实验项目的可操作行强、社会价值一般比较高, 学生在接受实验设计任务后, 都会认真查找资料、及时与教师联系、保证设计方案的顺利执行;甚至, 经常是同一个项目, 学生可以设计出几种不同的分析方案。实践证明, 设计实验方案增加了实验的探究性和趣味性;提高了学生学习的积极性和主动性;拓宽了学生的视野;有利于培养学生独立思考问题的能力, 使学生的创新思维得到展示。

现代化学, 已发展成为各门学科相互渗透、相互融合的科学。为了适应现代化学发展的要求, 在实验教学中应该有意识地将各门学科相互渗透。研究性实验的开设就是将学生已学的基础化学学科的理论及实验方法有效地融合后的结果, 给学生实物样品、提示分析、设计方案。比如, 含氯化合物中氯含量的测定、粗实验中钡含量的测定、池塘水中COD的测定等实验项目, 包括样品的预处理方法、思考实验中可能出现的问题及解决的途径等, 这些实验可以鼓励学生查找有关资料、进行实验探索。当然在实验过程中, 教师可以提示学生分析实验成败的关键, 可能产生实验误差的环节, 鼓励学生自己发现问题并想出解决办法, 实在解决不了的, 指导教师给予帮助。这样, 学生在实验过程中, 既不断分析问题, 又不断强化理论, 不仅能够完成了实验任务, 而且分析出了实物样品, 很有成就感、满足感。实践证明, 研究性实验的开设, 增加了学生学习的兴趣, 调动了学习的积极性, 课堂效率大大提高, 学生分析和解决问题的能力得到了提升, 创新能力得到了很好的培养。

开放性实验教学, 可以将以教师为中心的教学模式转变为以学生为中心的教学模式。学生自主选择实验内容和实验时间, 可以充分调动学生学习的积极性, 使他们变消极接受为积极汲取, 变被动灌输为主动吸收, 真正成为实验教学的主体, 对培养学生独立从事科学研究的能力很有好处。开放性实验, 可以作为分析化学实验教学的有效补充形式, 分析化学教师利用实验室现有的条件, 申报实验室开放项目, 学生依据业余时间选择自己感兴趣的项目, 根据自己选择的项目制定出实验方案、独立完成实验。这样可以扩大学生的知识面、激发学生的学习热情、唤起学生的兴趣。在开放项目的完成过程中, 学生会动脑筋、勤思考, 善于运用自己所学的知识进行联想、启迪思维, 使自己的综合分析能力得到全面发展。开放性实验教学, 充分发掘实验教学直观性、实践性、综合性和创新性, 从而使实验课程成为学习和掌握科学技术、科学理论和科学方法的有效途径。

2.4 考核体系的改进

严格的考核体系是正确引导和激励学生的学习积极性, 监督和检查学生学习效果及应用能力, 提高实验教学质量的有效手段。在实验教学中, 我们将成绩考核与过程管理紧密结合起来, 既考核学生知识的掌握情况, 又考核学生的操作能力, 更注重学生的创新精神。

实验考核由平时考核和期末考试两部分组成。平时考核以平时基本技能的掌握和素质的提高为主, 从问题回答情况、实验操作、实验习惯、实验结果、实验报告、实验体会、实验方法、建议和问题六个方面按照一定的权重进行打分统计, 这里面依据实验类型不同、评分权重不同, 占总成绩的40%。而期末考核则占60%, 包括:理论考核和操作技能考核, 各占30%;理论考试由两部分组成, 第一部分考查学生对实验基本理论知识的掌握程度;第二部分考查学生综合运用本课程知识来解决实际问题的能力, 题目由老师拟定, 让学生在有限的时间内查阅有关书籍及文献资料, 设计实验原理、操作步骤、实验条件、实验方案、实验数据分析、得出可能的结论, 然后通过讨论, 教师给学生评定成绩。这种理论考试的形式以开卷考试为主, 辅助闭卷考试, 避免了部分学生依靠考试前的恶补来提高成绩的现象的发生, 能够真实的评价出学生实验理论的水平, 激励学生重视实验、并培养学生勤奋、严谨的学风, 最终达到提高教学质量的目的。实验基本操作技能考核, 要求每年有不同的题目, 但考核的内容以滴定分析为主。考核前10分钟, 教师公布考试题目, 不进行讲解, 学生需要在平时认真复习、充分准备。考查实验过程中, 观察学生滴定管的选择及使用情况、每步操作是否规范、能否按时完成, 同时向学生提问, 内容以实验的关键之处和易出错之处以及对考核设计的仪器的全面了解情况。实验结束后当场提交结果并在实验室里完成报告, 根据实验结果和现象及报告的完成情况综合打分。表1是分析化学实验基本操作技能考核表。

3 教学和考核方法改革的思考

3.1 对教师提出更高的要求

教师要通过钻研教材, 明确每次实验所要达到的目标和要求, 并在第一次实验课中告诉学生考核的内容、方式及评分标准等, 引导学生明确每个实验的具体要求和关键, 做到心中有数, 能够认真对待实验的每个环节。在实验中, 教师要认真检查学生的操作, 及时发现学生的优势与不足。教师在实验的全过程中不仅要认真指导学生完成实验, 还应及时记录每个学生的具体情况, 做到因人而异、因材施教, 这样虽然加大了教师的工作量, 但也使教师更了解学生, 并能进行有针对性的指导, 保证了教学任务的顺利完成。

实验报告的在评分时, 教师要把握尺度、减少偏差, 应熟悉各个环节的评分要求, 明确不同实验、不同部分的评分尺度, 准确掌握每个学生的具体情况, 做到打分时胸中有数。

实验考试是教学评价的一种重要手段, 而非目的。实验考试的基本任务是教师通过各种方式来测验学生对基本理论、基础技能掌握的程度, 发现操作过程中存在的问题, 检测学生的操作水平, 督促学生学习, 其目的在于检查实验教学效果、检验教学目标实现的程度、改进教学工作、提高教学质量、巩固学生所学知识、提高能力和素质上, 应善于使用各种考试手段来提高教学质量、规范和引导教学行为、鞭策学生积极努力地学习, 要通过考试引导学生重视知识积累、自身能力的培养和创新精神的自我塑造上来。

3.2 对学生提出更高的要求

学生在明确了考核的内容, 了解到每次实验甚至每个环节都和自己学习这门课的成绩有关后, 可促使他们积极把握住每个实验步骤, 充分准备、集中精力完成实验;学生能做到认真写好预习报告, 仔细听实验前讲解;进实验室后, 争取独立完成操作, 实验后及时整理书写报告并在报告中进行讨论。这样既保证了实验秩序又提高了实验课的学习质量。

实验考核采用基本技能考核和理论考核相结合的方式, 使学生必须在掌握操作规范的同时对理论知识充分掌握;理论考核部分的试题采用开卷考试避免了学生依赖性强, 互相抄袭的现象, 学生可以运用自己对于知识的掌握来解答实际问题, 而不是千篇一律的解答;使学生在重视基础知识学习和基本技能学习的同时, 更注重实践能力的培养和创新精神的形成。

摘要：分析化学实验课程是应用化学专业学生的一门重要的化学实验基础课程。在该课程的教学实践中, 浙江林学院理学院化学系教师通过对教学方法和考核体系的改革, 强化学生对基础操作能力的掌握, 为应用化学专业学生更快的过渡到专业课程的学习提供必要的准备;同时通过建立一套合理、新颖的实践教学评价体系, 激发学生的学习积极性, 鼓励学生的个性发展, 培养学生的创新意识和创新能力, 适应素质教育的发展。

关键词：分析化学实验,实验教学,实验考核,基本操作