时间:2023-06-13 16:26:44
开篇:写作不仅是一种记录,更是一种创造,它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感,将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇分析化学在食品中的应用,希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友,陪伴您不断探索和进步。
1精选教学内容,适应人才培养需要
分析化学是食品科学与工程专业的基础课,与后续学习的食品分析、食品质量与安全控制、食品检验技术等课程联系紧密,只有扎实掌握分析化学的基本理论、原理和实验操作技能,才能更好地学习食品分析等后续课程。目前本校食品科学与工程专业分析化学课程安排51学时,但是现在分析化学教材中教学内容比较多,因此必须要精选教学内容才能解决分析化学课程内容多和学时少的矛盾。我们选用的教材是“十二五”面向21世纪课程教材,教材为武汉大学主编的分析化学(第五版)上册,全书共分11各章节,我们将教学内容分为两个层次,第一层次是分析化学基础知识,主要包括概论、分析试样的采集和制备、分析化学中的误差与数据处理、分析化学的质量保证与质量控制、分析化学中常用的分离和富集方法;第二层次是定量分析部分,主要包括四大滴定、重量分析法和吸光光度法。第一层次主要以教师讲解和学生自学相结合,其中分析化学的质量保证与质量控制、分析化学中常用的分离和富集方法由于在后续课程中还要进一步学习,在分析化学课程教学中这两部分内容安排学生自学;对于第二层次的教学内容主要以教师讲授为主,重点讲授各种分析方法的原理和应用,讲授过程中注重理论联系实际,特别要将一些食品安全事件与课程结合起来,例如“三聚氰胺”事件、“苏丹红”事件等,这些内容既可以让学生学到理论知识,还可以增进学生学习分析化学的兴趣;而对于像滴定误差计算、溶液pH值计算等理论性强而实际应用少的知识点作为选学内容,对于一些基础扎实且有兴趣掌握这部分内容的学生,教师可以进行个别辅导。
2注重课堂互动,提高学生学习兴趣
在传统课堂教学模式中,教师满堂灌难以激发学生参与教学活动的积极性。近年来,随着社会对复合型人才需要越来越高,传统教学模式已难以适应人才培养需要,对课堂教学提出了新的要求。课堂互动是在课堂教学情境中,教师和学生之间、学生和学生之间发生的具有促进性或抑制性的相互作用、相互影响,进而达到师生心理或行为的改变[3]。加强课堂互动,既可调动学生参与学习的积极性,又可提高教学质量、促进学生的全面发展。我们在分析化学教学过程中通过采用课堂提问、现场解题、专题讨论等方式让学生参与到教师教学过程中,同时对一些性格内敛、自信心不足的同学进行语言鼓励并分析参与课堂互动的益处,让他们在分析化学课堂中也能积极参与互动并逐渐找到自信,学生参与互动积极性高,课堂气氛活跃,教学效果好,同时学生的语言表达、分析问题和解决问题等能力也得到了全面提高。
3课堂理论教学和实验教学有机结合,提高学生运用理论知识解决实际问题的能力
分析化学是一门实验科学,学习理论知识主要是想把它运用于实践当中,所以分析化学课堂教学要与分析化学实验内容紧密联系。在课堂教学中要把实验原理潜移默化到理论教学中来,例如在讲授酸碱指示剂的时候,教师要向学生解答为什么用HCl溶液滴定NaOH溶液时一般采用甲基橙指示剂,而用NaOH溶液滴定HCl溶液时以酚酞为指示剂,减少学生在实验过程中对实验操作的疑惑。教师在课堂教学时可以结合实验中的问题,采用启发式、提示式教学方法提高学生学习的主动性和兴趣。通过课堂理论教学和实验教学相结合的教学方式可以培养学生运用理论指导实践的能力,并能达到提高学生运用理论知识解决实际问题的能力的目的。
4优化考核方式,增强考核方法科学性
成绩考核是教学活动的有机组成部分,它是检验“教”与“学”效果的有效手段。在传统的考核方法中,期末考试占有很大的比重,平时成绩考核不够全面,不仅给学生造成了很大的压力,而且不能做到全程考核学生学习效果,以这种方式评定成绩,容易出现高分低能的现象,使社会对人才质量的判断出现偏差。我们可以结合应用型工程技术人才培养要求,对分析化学课程考核方法进行改进,首先将平时成绩占总成绩的比重由之前的20%提高到30%,不仅可以减轻学生学期末的考试压力还可以提高学生平时学习的主观能动性;其次增加平时成绩的考核指标,平时成绩由课后练习题成绩、课堂讨论成绩、课程小论文成绩、课堂笔记成绩和考勤成绩等几部分组成,并且每个考核指标均制定相应的评分标准,比如课后练习题成绩,首先精选练习题,要求学生独立完成,并给出标准答案和评分标准,分析化学课程总共布置10次课后练习题,学生课后练习题最终成绩为10次课后练习题的平均成绩;最后期末考试根据本课程特点,在考查学生知识点情况的前提下,增加知识应用性强的综合题比重,以检查学生运用知识分析和解决问题的能力。改进后的分析化学课程考核方式可以全程、全面地检查和督促学生学习、增强学生学习的主体意识,更能科学地评价学生综合素质,符合应用型人才培养要求,该考核方式受到了学生的好评。
5结语
分析化学是食品科学与工程专业的一门重要专业基础课,通过教学内容、课堂互动、理论教学和实验教学相结合、考核方式改革,提高分析学课程的教学质量和教学效果,让学生在学习过程中提高综合素质,以适应应用型高级工程技术人才培养要求。
作者:刘细祥工作单位:百色学院化学与生命科学系
摘 要:在医学院校的药物分析、预防医学、检验医学等专业中,分析化学是一门非常重要的专业基础课程,其涉及的基础理论知识、实验方法等在很多技术领域中都发挥着极其重要的作用。随着新的分析方法及其相关技术的发展,教学中的新问题也不断出现。该文在论述医学院分析化学教学方法重要性的基础上,提出医学院分析化学教学应综合采用PBL教学法、案例教学法、归纳分析比较法、多媒体教学法,以期提高医学生的学习兴趣及实验操作能力,达到提高理论和实验教学质量的目的。
关键词:医学院校 分析化学 教学方法
中图分类号:G43 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2016)03(a)-0148-03
Discussion on Teaching Methods of Analytical Chemistry in Medical College
Hu Kai Gong Haiyan Cui Yongxia Chen Zhihong Wu Mingxia
(Henan University of Chinese Medicine,Zhengzhou He'nan,450046,China)
Abstract:Analytical chemistry is an important professional foundation course in the medical college,the theoretical knowledge and experimental technology of which plays an important role in many fields.With the development of new analysis method and its related technologies,the problems in the teaching methods of analytical chemistry are also appearing constantly.This paper was focused on the importance of teaching method in analytical chemistry.Base on the discussion,new teaching methods including PBL teaching method,case teaching method,inductive analysis,comparative method,multimedia teaching methods were proposed to enhance the students’ interest in learning,improve the theoretical and experimental teaching quality.
Key Words:Medical College;Analytical chemistry;Teaching methods
分析化学是研究有关物质的化学组成、结构和化学性质的一门学科,它也是医学院药学(药物化学、药物分析、药理毒理学和药剂学)和检验(检验医学、预防医学、食品药品分析)等专业必修的一门基础课程。随着高新技术领域的扩展,人们在生物及遗传工程的发展、医药技术、食品安全和环境保护等方面提出了更高要求,分析化学在各学科的交叉渗透中越来越受到重视,其所涉及的检测手段及相关技术在医药卫生事业如新药研制、药品检验、临床检验、病因调查、环境分析及三废处理等方面起着极度重要的作用。除此之外,分析化学研究内容也是构成学生基础知识链的重要组成部分,为后续课程的学习打下基础,对学生综合素质的提高与培养起着重要的作用。
近年来,首先,随着高校专业课程分类逐渐的精细化,作为一门基础课程,分析化学的授课时数以及教学内容不断被压缩;其次,随着技术手段的提高,医学实验中所用到的各种仪器的操作日益简便,而对于有关仪器理论知识的掌握越来越不受重视。除此之外,分析化学课程内容具有公式多、内容杂、对量的要求高等特点,对于理科基础差的学生来说,一时难以适应。由于上述因素,可能会导致学生学习效果差,学习兴趣消沉,进而影响医学院校分析化学课程的教学效果和教学质量。因此,教师从分析化学课程内容出发,提高学生对分析化学课程的学习兴趣,使他们充分掌握所学课程的基本理论和实验操作技能,用较少的课时保证他们的基础理论课程教学,进一步提高本学科理论和实验教学质量,探讨该课程的教学方法是提高其教学质量的主要途径,有重要的现实意义。
1 目前分析化学课程教学中存在的问题
1.1 教材超龄“服役”,内容陈旧过时
分析化学是一门重要的专业基础课程,在自然科学研究和许多工业生产、生活等领域都被称为“科学的眼睛”[1]。分析化学课程主要由基础分析化学和仪器分析两大部分组成。其中基础分析化学的主要内容是经典的定量分析(主要包括酸碱滴定、配位滴定、氧化还原滴定和沉淀滴定);而仪器分析部分是关于现代仪器分析技术为基础内容。尽管基础分析化学对于培养学生了解分析过程、数据处理等起着一定的作用;但是在实际应用中,随着现代科学技术的发展,自动化程度越来越高,传统化学分析技术的应用领域越来越窄,更多检测是借助于先进的检测仪器来进行。目前,在技术监督部门的食品药品检测,以及医院的临床检验、化验中,仪器分析是分析技术的主流。实际应用中大多以分光光度计、气液相色谱、气液质联用等,而教学内容却还局限于简单的四大滴定定量分析,与实际的工作或者生产中相比,就显得落伍。
1.2 教学方法单一,教学效果达不到要求
目前,高校的分析化学课程主要采用传统的讲授式教学方法,以教师讲授和学生听课为主。这种讲授式的教学方法,采用教师讲授知识点为主的课堂教学,容易导致学生产生依赖心理,往往通过被动死记硬背相关知识点来掌握有关课程,最终达到考试达标的目的。此外,在实际教学中,实验教学通常安排以验证实验和基础实验为主,目前的实验课大部分都是玻璃仪器操作,有的高校学生几乎整个学期都在练习四大滴定操作;对于一些实用性较多的仪器分析实验,由于仪器相对较为昂贵,如:分光光度计、红外光谱仪、气液相色谱分析仪、气液质联用仪等,几乎整个学期都接触不到。而这一现状就造成了很多不良结果,尤其是遇到具体应用问题时,学生往往不知道怎么解决。即使有的学生靠死记硬背掌握了相关知识点的情况下,往往也不能选择解决问题合适方法,不具备正确操作仪器的能力。分析化学是一门以实验为基础的学科,但是随着我国高校大规模的扩招,学生规模越来越大,实验设备却没有成比例增加,这样在教学中实验设备经常不够学生单独操作。对于很多分析仪器,实验教学中大多以老师操作、学生观摩为主,学生对大多数分析仪器只能简单的了解一下,难以加深印象。而且,有些高校仪器设备过于老化陈旧,有时可能连学生观摩的机会都难以保证。
2 改革教法、学法,更新教学手段
教学方法是教师为了完成教学任务,完成教学目标,在教学过程中运用的方式与手段的总称。教学方法对于教师完成教学任务、实现教学目标具有重要意义。当教学目的和教学内容确定以后,必须辅以富有成效的教学方法,才能达到较好的教学效果[2]。因此,教学过程的成功与失败,在很大程度上取决于教学方法的选择合适与否。研究并推进相关教学方法的改进,可以用较少的时间、精力和物力,而取得最佳的教学效果。因此,探索一种或几种行之有效的教学方法,对于提高教学质量和教学效果刻不容缓。
2.1 PBL教学法
PBL教学法(problem-based learning,PBL),主要是基于问题为基础、学生为主体、教师为导向的启发式教学方法。通过教师围绕课程内容提出问题,并以问题为基本线索,引导学生在不断提出问题和解决问题的过程中学习教学内容。其教学过程包括:提出问题―自学解疑―重点讲授和归纳总结[3]。该种教学方法的核心内容是教师根据学生现有水平状况、知识结构等,并结合教学大纲和目标,精心设计学生感兴趣的问题。对于医学院的学生而言,笔者认为,应当选取一些有新意,与医学专业密切相关的问题,提高学生学习分析化学的兴趣。之后,学生在教师的指导下分成5~6人的小组,查阅相关资料,进行组内交流,共同完成学习任务。接下来在教师指导下进行课堂讨论,小组发言。最后,教师就课堂讨论过程中学生难以理解和准确把握的难点问题进行讲解,解决所提出的问题,并归纳总结。与传统教学法相比,PBL教学法更着重学生的自学能力、创新立异能力、发现问题、归纳分析问题和处理问题的能力等培养,应在教学中推广。
2.2 案例教学法
案例教学法是一种采用相关案例为基础的教学方式。其通常是由授课教师在备课时广泛搜集与医学有关的案例,从而在引入新知识前,先给学生介绍或讲解与所教授内容相关的实际案例,提高授课对象的学习兴趣和注意力,最后引入相关分析方法基础知识的讲解。例如,在讲解到酸碱平衡和pH值计算相关知识时,可以联系到人体会发生酸中毒、碱中毒的问题;在学习离子选择电极的类型和应用时,则可以引入酶电极在医学、生物、临床诊断上的相关应用等;在讲授原子吸收光谱仪时,可以适当介绍人体内微量元素如锌、钙、铅、铁含量的测定方法,以及相关疾病的诊断等;在讲光谱分析法时,提出了“低度竹叶青酒的褪色问题”等。这样,通过把基础理论与实际应用联系起来,不仅可以增强学生对于分析化学的学习兴趣,同时也可以显著提高教学效果。近年来,有关分析化学案例教学的书籍已有出版,在实际教学中引入案例教学法值得推广。
2.3 归纳比较法
归纳比较法是将零散的知识点进行条理化、系统化的一种方法。分析化学课程内容多、原理多、公式多,且知识点琐碎、不易记忆,在教学过程中采用归纳比较法,有助于学生建立起知识框架,对教学内容一目了然,便于理解记忆。比如在讲解“四大滴定”时,首先掌握酸碱滴定分析的原理、特点和指示剂的选择原则等,而在学习其他滴定分析方法时采用归纳比较对照的方法来进行讲解,这样学生理解起来就比较简便、省时。通过这样的对比讲解,学生能够建立起滴定原理、滴定曲线、准确滴定条件、指示剂选择、典型应用实例为主线的知识框架,掌握“四大滴定”有关的主要知识点。此外,在讲授银量法的知识点时,可以同时对莫尔分析法、佛尔哈德法两种方法进行比较学习,对比其各自指示剂、滴定条件、滴定原理、干扰离子的影响、应用范围等,找出其相关异同点,有利于学生对比记忆。
2.4 多媒体教学法
分析化学包括化学分析和仪器分析两部分,其中有许多概念、原理比较抽象而难以理解,如滴定分析中的滴定曲线、指示剂范围;色谱分析理论中的塔板理论、范弟姆特方程式等,仅通过书本上的文字描述和教师的讲解,学生往往难以理解、掌握。如果采用多媒体教学,生动、形象、直观的图形、图像、动画、文字和声音等方式向学生讲解较为抽象的理论知识,变复杂为简单,变枯燥为生动,学生能较快、准确地把握教学的重点,理解教学中的难点。比如,为了使同学们直观地理解酸碱滴定曲线在滴定过程中的变化情况,教师可以利用化学仿真实验室软件,制作相关动画,将滴定过程通过多媒体形象、生动的显示出来,学生能清楚地理解在化学计量点附近滴定剂体积的微小变化,造成溶液中pH值明显变化,通过观察滴定突跃现象以及指示剂颜色的剧烈变化,会提高学生的学习兴趣,增强相关知识点的教学效果和学习效率。
总之,随着科学技术的进步以及临床医学、药学等相关学科的发展,学科交叉越来越多,分析化学对于解决医学中存在的问题越来越重要。不断探索和实践好的教学方法,使学生带着兴趣把课程学好,学习能力、创新能力以及研究问题的能力得以提升,继而转化为以后从事医学工作的技能,造福整个社会。
参考文献
[1] 李克安,赵凤林,焦书明,等.分析化学教学的探讨与实践[J].大学化学,2003,18(1):26-31.
关键词:基于问题解决;分析化学类实验课程;教学质量
分析化学类课程的重要组成部分,就是以实验操作为主的技能课程。本科生在学习了分析化学、仪器分析理论知识和实验操作技能的同时,应该有一个利用所学知识解决实际问题的能力培养和锻炼过程。“构建基于问题解决的分析化学类实验课程体系”的提出,就是要求学生利用所学知识,针对一个个具体的分析测试对象,从查阅文献到拟定实验方案、最后实施样品处理及分析测试,让学生亲自参与定量分析的整个过程。通过“基于问题解决的分
析化学类实验课程”的学习,让学生在探索及开拓意识、踏实有序而讲求效率的工作作风等方面得到锻炼,培养他们具有初步分析问题和解决问题的能力。
一、“基于解决问题” 实验课程教学理念的诞生
按照教育部在《新世纪教改工程》【1】中提出的“新世纪国家经济和社会发展对高等教育人才培养的要求,要求深人进行教育思想和教育观念的改革,逐步建立起适应时展需要的人才观、质量观和教学观;继续深化本科人才培养模式的改革,加强专业、课程教材和教学方法的综合配套改革,以先进的科学与文化知识成果教育学生,将素质教育渗透到专业教育之中,使学生较早地参与科学研究和社会、生产实践,普遍提高大学生的人文素质、科学素质、创新精神和创业、实践能力。”其中提出了新世纪人才培养的宗旨,即注重学生综合素质的提高,培养学生的创新意识和实践能力。我们认为在分析化学实验课程教学中,应该改变目前高等教育培养过程中实践教学环节薄弱,动手能力不强的现状,改变灌输式的教学方法,目前多数老师采用讲解-示范-学生听的方式,然后学生照章抓药、机械操作,处于被动的学习状态【2】。充分发挥学生的主观能动性,让学生体会到分析化学实验就是要培养自己解决实际问题的能力,以增强学生的学习责任感和学习积极性。
我国发展已经进入重大战略机遇期,社会主义市场经济建设的步伐大大加快,国家和社会对创新人才特别是对拔尖人才的需求越来越强烈,对研究型大学培养的人才要求也越来越高。研究型大学将在全面贯彻落实科学发展观、构建社会主义和谐社会、建设创新型国这些时代特征对研究型大学的教育理念提出了新的更高要求。西北大学校长姜澄宇在“实施新世纪教改工程,探索创新人才培养模式”文中,首先提出“坚持教育创新 构建教育教学新体系”【3】,即在总结和提炼教育理念的基础上,坚持教育创新,积极构建包括创新人才培养体系、教学质量保障体系、个性化培养体系、综合素质教育,建立以人为本的教学理念,以学生为中心的教学体系、高教研究体系、现代化教育教学环境保证体系等的教育教学新体系。
基于此,本文提出了“构建基于问题解决的分析化学类实验课程教学体系”的理念,以期通过此教学改革,推广研究性学习和个性化培养的教学方式,形成创新教育的氛围,实施新世纪教改工程,探索创新人才培养模式。
二、“基于解决问题”实验课程改革的实施方案
计划的实施,旨在探索并建立以“解决问题”为核心的教学模式,倡导以本科学生为
主体的创新性实验教学改革。顺利达到上述教学改革的目的,必须从以下各方面着手:
1.转变教与学的理念,让教师和学生都明白,分析化学类实验课程开设的目的就是为了让学生掌握解决实际样品的分析测试技能,包括待分析样品的前处理、测试方法的选择和应用、分析数据的处理计算、实验报告的上交等;
2.改变教学计划,所有化工化学类的本科生都要完成《分析化学实验》、《仪器分析实验》、《综合分析化学实验》课程,修改完善相应的教学大纲;
3.调整学时比例,分析化学类实验课程总学时的50%用于基本技能的训练,剩下的学时全部用于“基于问题解决的实验课程教学”;
4.改革教学内容,学生完成基本技能训练后,全部投入实际样品如药品、食品、水质、材料等的分析,在实际分析测试过程中逐步理解所学理论知识,体会定量分析各步骤中需要用到的知识点和注意事项。
5.增加考查环节,学生进入实验室之前,进行基础知识考查,合格者才能进入实验室操作,督促学生通过自学掌握分析化学及分析化学实验的基础知识;完成分析化学类实验课程后,再通过一系列实际样品的测试来考核学生掌握的基本技能,使学生自觉地规范操作技能,严肃认真地实施实验步骤。
三、“基于解决问题”课程改革的基本内容
“基于问题解决的分析化学类实验课程体系”的建立,要求我们打破常规的教学理念,学生不再受课本、讲义的束缚,实验的方法和步骤不再是严格的课本上规定的,同学们可以结合自己所学的知识开拓创新,多种方法多种途径经过对比选出最优。引导学生从查阅资料、到实验方案设计以及进行实验、得到实验结果进行分析从而达到解决问题等过程,完成整个教学过程。同时,老师也不是绝对的权威,只是完成目标产物分析中的指导者,特别从方法可行性、操作过程的安全性以及出现异常情况下给与指导。构建“基于问题解决的分析化学类实验课程体系”,应该包括选题意义、涉及知识点、合理运用已有知识、解决实际问题的效果等等(如下图所示):#p#分页标题#e#
例如实验一-腊肠中亚硝酸盐含量的测定。随着人民生活水平的提高,人们越来越关注消费品的质量,食品安全提到了议事日程,快速准确检测相关成分的含量也成为国际社会关注、研究的焦点。该实验的提出当然是针对过量的亚硝酸盐对人体有危害,而腊肠是人们生活中经常食用的,学生看到这个题目首先就想到:腊肠中的亚硝酸盐含量到底超标了吗?结合实验中心的设备,我们要求学生处理好样品后采用分光光度法和离子色谱法同时测定亚硝酸盐。本实验涉及到的知识点有样品的预处理、光度法、离子色谱法。离子色谱测定亚硝酸根需要除去样品中的盐分,因为腊肠的盐分很高,Cl-的存在直接影响了亚硝酸盐的测定,学生在实验中用到固相微萃取方法以除去干扰,这个知识点,学生只是在理论知识中接触到固相萃取的概念,而今在自己设计的实验中就要用到该分离技术,学生感觉很兴奋很想实际应用。处理好腊肠样品后能顺利的测定出亚硝酸盐的含量,学生们同时又很有成就感,感觉自己所学到的知识派上了用场,解决了一个实际生活中遇到的问题。学生完成实验后,就光度法和离子色谱法两种方法得到的实验结果又进行分析比较,从而找出了各种方法的优缺点。整个实验过程培养了学生全面、辨证地思考问题,一分为二地看待各种分析方法和测试结果。
又如实验二-纺织品中偶氮染料的测定。近年来,随着全球工业化程度的不断提高,国际上对地球环境质量持续恶化和生态平衡失调现象的关注不断增强。在造成环境污染的工业中,纺织印染业由于需要使用大量的染料和助剂等化工合成产品,一直是被视作高污染的行业之一。在纺织产品印染使用的原料中,作为部分染料中间体的芳香胺物质被许多国家视为可疑致癌物,因此含有这种物质的数十种染料被陆续列入禁止使用的行列。本实验就是在这种形势下开设的,实验要求学生对棉布和化纤纺织品两种样品中的4-氨基偶氮苯进行含量进行测定。该实验涉及到的知识点有固体样品的抽提、蒸馏、旋转蒸发仪操作、GC-MS操作等知识,涉及到有机化学、仪器分析理论和实验操作技能方面的知识,是学生综合利用已有知识的好机会,通过实验使学生得到了锻炼。
这些实验的开设,首先让学生明白了“今天的实验就是要解决某个人民群众日常比较关心的问题”;继而让学生综合多方面因素思考“如何解决这个问题?要用到哪些知识?怎样设计实验方案?等等”,改变了以往老师指定实验学生按部就班操作的教学形式;最后学生在老师的指导下按照自己制定的实验方案操作,得到实验结果并进行处理和分析。
Abstract: According to the concept and purpose of vocational colleges,the status of analytical chemistry courses and disadvantages are analyzed.Vocational biological food specialty chemistry training exploration reform is analyzed from the aspects of teaching objectives, teaching content, teaching methods, assessment and other aspects which have achieved certain results.
关键词:分析化学;课程改革;职业技能
Key words: analytical chemistry;curriculum reform;vocational skills
中图分类号:G71文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)15-0231-02
0引言
高职教育的办学宗旨和专业培养目标决定其培养的学生必须具有扎实的基础理论知识、过硬的动手能力以及自我探索和创新提高的能力。由此引发了人们对传统职业教育的深刻反省“课程改革势在必行”成为人们的共识,课程改革的思路是以就业为导向、以能力为本位、以行业职业资格为主线,融知识、技能与素质于一体[1]。分析化学作为生物、食品类专业的一门专业基础课,为了提高分析化学教学质量,培养新世纪现代化建设需要的专业人才,课程组在深入调查兄弟院校分析化学教学现状的基础上,结合我院相关专业的具体情况,不断探索教学改革的思路,并在教学中逐步完善和提高。
1分析化学课程现状分析
1.1 教学内容及教学体系陈旧与当前的科技发展要求相比,目前分析化学课程内容方面存在严重不足,有机分析的内容很少,分析化学实际上成了无机分析;样品预处理和数据处理的内容偏少,学生只能依葫芦画瓢。
1.2 教学方法和教学手段落后目前教学方法没有充分发挥学生的主观积极性,以课堂讲述、灌输式为主,往往过多注重科学知识的教育,而对科学能力和科学品质的教育重视不够,不适应当今社会对人才的要求。
1.3 实验教学环节薄弱现有实验部分内容简单、综合训练内容偏少,只停留在验证性的实验室阶段,对实际样品的处理能力有待提高。因而分析化学课程改革不仅是必要的,而且是必须的。
2分析化学课程改革探索
高职教育与普通高等教育不同,职业教育课程定位于特定的职业或职业群,瞄准能力开展教学,培养的学生应当具有良好的职业道德和职业素质,具有扎实的、系统的专业应用知识,具有熟练的职业技能,同时具备可持续发展的能力。我们要培养学生的“系统的应用知识”而不是专业理论知识,这是高职教育培养目标的核心所在,这也是高职学生与普通高校学生培养目标上的本质区别[2]。
2.1 根据企业对技能型人才的需求确定能力目标通过到相关企业调研和聘请企业技术人员参与共同制定人才培养目标。
2.1.1 知识教学目标:①使学生掌握分析化学的基础知识、基本理论、基本实验技能;②培养学生对分析化学基本概念、基本理论、基本运算原理的应用能力;③使学生具有实验室常用仪器、设备的规范使用能力及对基本化学分析方法和仪器分析方法的应用能力;④使学生具有物性检测基本能力和典型物质的制备、分析能力。
2.1.2 能力培养目标:①使学生掌握化学的基本原理及分析方法,在进行教学的同时,注重基础理论的发展过程及联系,培养学生解决一般问题的能力;②将一些较典型的属于知识传授性质的内容以及较简单重复的内容通过课外教学的形式传授给学生,培养学生的自学能力;③通过教学过程渗透和技能专题培训,使学生具有化学分析工国家标准规定的基本知识和基本操作技能。
2.2 根据课程培养目标确定教学大纲及计划分析检验岗位及相关职业岗位(群)的能力需求,坚持以学生为主体、基本理论为基础、基本技能训练为中心、职业能力培养为重点、综合素质能力培养为目标的教学理念,注重培养学生学习能力、分析能力、动手能力、创新能力。
2.2.1 改革课程内容:精选理论内容,夯实理论基础,遵循“①突出职业导向;②体现专业特色;③强化技能训练;④突出学生主体”的原则,在课程的难度和广度方面,遵循“实用为先、够用为度”的原则,将职业资格要求的有关内容纳入教学内容中,围绕所确定的职业能力要求设置课程模块,对课程内容进行整合。把国家行业标准和分析化学传统知识有机结合,优化教学内容,加强实训课内容的针对性,实训内容完全来自生产一线分析检验内容,我院学生的“职业资格证书”获得率达90.2%以上,学生一毕业就能在分析检验岗位上工作,实现课程与岗位零对接。
2.2.2 突出实践教学:《分析化学》是一门以实验为基础的科学,制定出本课程学生基本操作技能、专业技能和综合技术应用能力训练的实践教学计划,统筹安排实践性教学内容,将基本技能和技术应用能力训练贯穿于教学全过程,形成系列实践环节。内容安排上主要涉及三个方面:①基础性实验;②综合性实验;③创新性实验。各层次实验均由指导、综合、设计等由易到难、循序渐进、不同要求的实验组成;以课程、课外,必做、选做,开放、培训和竞赛等多种形式开设;以操作、答辩、撰写小论文、完成小项目等多种方式考核;每年保持25%左右的实验更新率。我们还结合大学生科技活动和课程进展,由实验室拟定相关的实验项目,由学生自己设计实验,自己配制试剂,自己完成实验,以培养他们的创新思维和分析解决实际问题的能力,真正做到学以致用。
2.2.3 理论与实验有机融合:理论知识比较抽象枯燥。分析化学的理论、原理和定律都是通过实验总结出来的。充分挖掘和发挥分析化学实验在培养学生学习分析化学的兴趣、动手实践能力、理论联系实际能力、创新能力等方面的功能,是当今化学教育研究的课题,这就需要老师们在教学上下苦功夫。比如,误差和数据处理是化学实验基础内容的重要组成部分,为学生处理数据、选用试剂和仪器及记录提供了理论基础。这部分可放在学生天平操作练习中讲解,让学生在托盘天平称量并记录出称量瓶的质量,再让他们用分析天平称量并记录数据,两个数据一对比,学生自然明白仪器的准确度及测量误差的大小,再让他们用托盘天平称量2.1g的NaCl倒入称量瓶中,问总质量是多少?学生一定会把分析天平称出的称量瓶质量数据与2.1相加的结果答出来,这时再让学生用分析天平再称量,结果自然不是刚回答的数据,你再讲数据相加减时,数据修约以绝对误差最大的数据为标准保留到小数点后第几位等等,这样起到一举多得的效果,也充分调动了学生的兴趣。
2.3 根据教学内容实施多种教学方法和手段在教学中由浅入深,由易到难,分操作练习、化学分析、仪器分析、综合性研究式实验四个阶段安排实验,以基础训练――综合性实验――研究式实验三个层次推进实验进程,在课程教学实践中,课程组以提高教学质量、培养学生主动学习能力和创新能力为目的,坚持以学生为中心,基本技能练习为重心,不断进行教学方法和教学手段改革。摸索出了一系列生动、有效的教学方法,采用了多种灵活高效的教学手段,收到了良好的教学效果。
①以人为本,因材施教:确立教师“因材施教”,学生“因材施学”的以人为本的教学理念,强化素质教育。在保持教学大纲、基本要求、教材和教学进度相同的基础上,根据教师特点和学生现状采用不同层次和不同授课方式进行教学。②情境式教学:这种方法应用于外界条件与化学反应方面的讲授。由于一种化学反应往往受多种结构因素及外在条件的影响,如果由教师来一一罗列,就显得非常繁琐。而采用情境式教学,教师将教学的重点置于一个实际情境中,引导学生借助于情境中的各种情况去发现问题、解决问题,使学习者从多个侧面来审视情境中的每个问题。在此基础上,教师逐步引导学生形成一些概念和理论,从而使学生可以用自己的理解方式去体验和思考问题。情境式教学与问题式教学的区别在于后者主要由教师设问,而前者是由教师设定情境,由学生自主设问。③逆引式教学:这种方式主要用于化学基本概念的讲授。一般的方式是先讲概念或理论,再联系科研或生产实例,介绍其应用。而我们不是机械地、线性地讲哪个公式如何应用,哪条理论的实际意义,而是采用逆向引导的方式,先引出实例,罗列现象,让学生从现象中提炼、发掘和验证化学反应的实质所在,通过这样的逆向引导,往往在教师总结之前,学生已经知道问题的答案了。④启发互动式教学:传统的教学模式是老师教,学生学,长此以往就会造成学生的一种被动学习的不良习惯。本课程采用老师适当引导,充分发挥同学们的主动学习能力,在课堂上营造一种活泼、生动的互动式学习氛围,学生的问题能够及时地提出,及时解决。形成一种以教材为纲,结合分析化学领域一些热点问题的讨论,进一步激发学生的学习热情。⑤体验教学:分析化学课程利用学院相应专业“订单培养模式”的优势,定期组织学生到“订单”企业的分析化验车间参观、见习、实习,为学生在真实的职业环境中接受锻炼创造了机会,也为企业和毕业生双向选择提供了“零距离”机会。⑥积极使用现代教学手段,促使学生由被动学习向主动学习转变。充分利用教学课件、录像片、动画库、多媒体教学软件、课程设计软件等媒体资源。把过去很难描述的分析化学理论、原理、过程等利用动画和录像的形式清晰形象地展现在学生面前,图文声并茂,教学过程直观明了,使教学内容实感性增强,留给学生以深刻印象,激发学生学习兴趣和学习主动性,在精简授课学时的同时提高了教学效果。
2.4 根据培养目标改革考试方式、注重过程考核改革紧扣工学结合的思路。理论教学考核采用100分制,其中期末考试占70%,平时成绩占30%。分析化学技能十分重要,将实验技能考试与职业技能考试接轨,对学生技能培养起到导向作用,效果显著。实验教学考核采用100分制,其中,期末测试占50%,平时成绩占50%;使学生不但注重学习的结果,而且注意学习的过程,避免了一些学生平时学习不用功而在考前临时突击或者平时学习很用功而期末由于特殊原因使考试成绩不理想的弊端。期末测试多采用学生抽题考试方式进行。学生抽到题目后完整的作出实验,老师现场打分。平时实验不仅有老师打分,还加入学生的互相打分。让学生知道,对,为什么对,错,为什么错。
3结束语
从多年来的教学实践探索来看,分析化学教学的设计和安排取得了良好的教学效果。反映在后续课程的学习中学生有良好的专业基础知识和自主学习能力,培养了扎实的基本操作技能;化学检验工、食品检验工通过率都在96%以上。企业非常欢迎学生去实习,在实习中有很多学生被企业所招用,毕业生在工作岗位上以出色的业绩被同行认可。
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关键词:TBL教学;分析化学;教学改革
中图分类号 G642.0 文献标识码 A 文章编号 1007-7731(2015)12-132-02
Application of TBL Teaching Mode in Analytical Chemistry
Wu Di et al.
(College of pharmacy,Zunyi Medical University,Zunyi 563000,China)
Abstract:Team-based learning (TBL) is a new effective teaching mode proposed by American educator Michaelsen.It is widely used abroad because of its unique superiority,and more and more medical universities and colleges introduce TBL in China in recent years.In order to enhance students' motivation for learning,the ability to solve practical problems and innovation capacity,develop team spirit,and enhance the learning effect,TBL method is applied in the course of analytical chemistry to explore the course teaching reform.
Key words:Team-based learning;Analytical chemistry;Teaching reform
以团队为基础的教学(Team-Based Learning,TBL)是20世纪初由美国教育学家Michaelsen在基于问题学习(Problem-Based Learning,PBL)教学模式的基础上改革创新的一种新型成人教学模式[1-2]。TBL是将一个大班的学生参考多种因素均衡分成多个小组,小组经共同学习磨合后形成一个团队,以这个团队为基础,进行课前预习和预习测试,并在教师的指导下开展团队练习与讨论,以促进学生利用团队资源进行自主学习,把学生培养成终身学习者的一种教学方法[3-4]。相较于PBL教学,TBL有助于促进学生团队协作意识,提高学习者的创造性、灵活性、实践性。近年来,在我国很多高校的部分课程中都进行了TBL尝试教学,并取得了比较满意的效果。
分析化学是高等院校化学、药学、生命科学、食品科学等相关专业的一门重要的专业基础课程,开展分析化学课程,旨在培养学生掌握各种分析技术的基本操作技能,使学生初步具备科研思路和科研方法。但是分析化学内容多、学科覆盖广、理论知识枯燥,易导致学生在学习中主动性差,兴趣低,课程学习效果差。为了提高分析化学教学效果,笔者引入了TBL教学模式,以推动分析化学课程教学模式的改革。
1 TBL教学内容的确定
分析化学课程分为化学分析和仪器分析2个部分,仪器分析又涉及物理、物理化学、数学、统计学等多个学科的内容。随着科技的发展,新兴仪器日新月异,学生在传统的“填鸭式”教学模式下不能掌握和了解不断更新的新仪器、新技术。在设计TBL教学内容时,要充分考虑能否调动学生主动学习的兴趣。综合知识难度,仪器原理掌握程度及学生兴趣度等方面内容,笔者选取了原子吸收章节作为TBL教学章节。首先,此章节属于吸收光谱法范畴,学生已经学习紫外-可见吸收光谱法和红外吸收光谱法,对吸收光谱的原理已经充分掌握。其次,原子吸收在日常生活中应用广泛,能检测水中微量元素的含量,鉴别水质;能检测矿物中微量元素的多少;能检测果蔬中农药残留的含量;能检测头发中微量元素的含量,判断人体的健康程度等等,贴近生活,可以提高学生的学习兴趣。再次,原子吸收课时为4个学时,在不扰乱正常课程安排的前提下,有充分的演示时间和讨论时间。可见,选择原子吸收光谱法作为TBL教学章节较好的可行性。
2 TBL教学模式在分析化学课程中的实践
2.1 教学对象及分组 教学对象为我校食品质量与安全专业、预防医学专业大二学生,共75人。首先,教师指导学生组建学习小组,每组10~11人,每组推选组长一名,负责统筹协调组员分工合作。其次,推选PPT演讲组员一名,负责小组课题PPT的讲解。分组时,需要考虑每组学生的均衡性,考察指标包括学习成绩、性别、兴趣喜好、个性特征和才能倾向等多方面的差异,争取达到“组间同质,组内异质”。
2.2 课前准备 根据教学内容,提前14d发放教学案例,布置教学任务,并提供与任务相关的教学资料,让学生根据自己选择的案例,通过教材、参考书籍、图书馆、网络资源等做好资料收集、筛选、PPT制作、课堂测验题目等相关内容。
2.3 课堂教学并讨论 每组根据自己选择的案例,对本组课题进行PPT讲解。讲解结束后进行小组内讨论,在教师的引导下,组员对教师及其他小组提出的问题进行讨论回答,要求每位同学都要发表自己的意见,组长做出最后总结。讲解及讨论结束后,组内成员对各自表现互相评分,其余各组对该小组进行团体评分。最后,教师根据各组的讲述,对本次课进行评述、总结及答疑。
2.4 课堂测验及问卷调查 收集小组准备的各个案例相应的题目,筛选难度适宜,与案例符合度高的客观题型,组成20分的小试卷,在所有小组讨论完结后发放试题,在规定的时间内回收试卷,交叉批改试卷后,对有疑问的题目进行讨论、答疑。随后发放TBL教学调查问卷,问卷涉及案例讲解的清晰度,对TBL的了解度、通过TBL教学是否提高学习主动性及团队协作能力等问题,发放问卷75份,回收75份。
2.5 教学效果评估 课程结束后,对测试卷及调查问卷进行分析。课堂测试结果显示,客观题正确率达85.6%,说明TBL教学效果较好,学生自主学习主动性较高。调查问卷结果显示,学生对TBL教学有一定的了解,70.4%的学生对TBL教学模式满意,认为该教法能提高学习的兴趣,也能促进不同学科间同学的交流,培养团队合作意识;18.5%的同学认为该模式花费精力多,准备时间长,不能作为主要的教学模式;剩余学生认为TBL教学模式浪费精力,不适合在基础课程中开展。
3 结论
分析化学作为药学院的专业基础课程,在有限的课时内很难完成对新方法、新仪器的全面的讲解,对传统的教学模式进行改革迫在眉睫。现阶段,小组教学已经成为高等教育教学的流行趋势,TBL教学模式能较好的解决学生学习自主性差、教学资源不丰富、学生人数多等问题。在资料的准备收集中,可以培养学生查阅文献的能力、通过多途径获取资料的方法;在小组讨论中,可以培养团队的协作能力,增强自主学习能力;在讨论中发现问题,解决问题,有助于培养学生终身学习的方法和能力;在PPT制作、展现中,能够提高学生的自信心和表现力,提升学生的综合能力。因此,要循序渐进的开展TBL教学,针对本校、本专业的具体情况,对教学课时、教学内容、教学对象作出具体评价,逐步推广。
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关键词:无机及分析化学;任务教学法;教学改革
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2013)50-0082-03
无机及分析化学是高等农业院校农学类各专业的一门重要基础课。目前我校基础课的教学多采用多媒体教学法。这种教学模式突出了教师的主导作用,以知识传授为核心,教学内容以文本、动画、图形、声音、图像等形式呈现给学生,为学生提供了视觉、听觉等多种感官刺激,有效地激发学生的学习兴趣。但这种教学方法学生的主体作用体现得不明显,教学过程中对学生能力培养的训练不够,教学过程中教师与学生互动少,学生缺少充分的思考时间,教学进度过快,学生几乎不记笔记。为解决多媒体教学中存在的问题,我校任课教师对《无机及分析化学》教学模式进行了改革,在多媒体教学的基础上引入了任务教学法,建立了网络课程平台,开设了“仪器分析在农业科学中的应用”专题,介绍了前沿科学知识和最新研究成果,实行了学生讲习题老师点评的新的习题课模式,改变了对学生学习过程中表现的评价方式等。本文的目的是从学生的角度分析总结任务教学法应用于无机及分析化学教学中的成效和问题,针对存在的问题提出解决的一些建议,为大学教学改革提供参考。
一、任务教学法
任务教学法(Task-based teaching method)是从20世纪80年代逐渐发展起来并广为应用语言学家认可和接受的一种外语教学方法。美国教育家杜威以实用主义作为教育理论基础提出“学生中心,从做中学”,他主张教育的中心应从教师和教科书转到学生,教学应引导学生在各种活动中学习。课堂教学中始终围绕既定的教学任务展开,使每节课目的明确、内容实在、效果最佳。这种课堂教学模式,被概括为任务教学法。任务教学法是以具体的任务为学习动力或动机,以完成任务的过程为学习过程,以展示任务成果的方式来体现教学效果的教学方式。相比于传统教学和多媒体教学,任务教学最突出的特点是改变了师生的角色关系和学生获得知识的路径。目前任务教学法已在大学英语教学中得到了一定的应用,但在理工农医教学中的应用还较少。
二、任务教学法在无机及分析化学教学中的实施
任务教学法的实施在西北农林科技大学生命科学和农学类2011级和2012级17个班无机及分析化学教学中进行。具体任务为“分析化学在农业科学中的应用”和“分析化学测定方法的比较”两大主题,两大主题又分为分析化学在植物科学、动物科学、食品科学、林业科学、水污染检测、土壤污染检测中的应用,蛋白质、地沟油、水硬度、铁、化学耗氧量、Vc测定方法的比较等十二个具体任务。任务教学完成的过程为分配任务、分组讨论、查阅文献资料、阅读文献消化资料、归纳总结撰写汇报提纲、制作汇报PPT、全班汇报、撰写论文等具体步骤。每班分为两个小组,每组十五个同学,每个小组完成一个具体任务,组长负责本组任务教学的完成。任课教师在介绍任务教学的目的和实施办法后,给学生介绍并上网演示了文献查阅的具体方法,详细介绍了科技论文写作的格式、要求和要点等。任务教学结束后,学生民主选出表现最好的两个小组,教师对获胜小组成员进行奖励。教师对每个学生在任务教学中的表现进行量化评价,作为本课程平时成绩的重要依据。
三、在大学无机及分析化学教学中应用任务教学法存在的问题和对策
将任务教学法应用于无机及分析化学教学中是大学教学模式改革的一种尝试。作为大一新生我们是第一次接触到任务教学法,对这种教学方法我们感到新奇,有一种相见恨晚的感觉。在完成任务过程中同学们学习热情高涨,能够自觉地参与到任务完成的过程中去。通过参与和完成任务教学,我们感到自己查阅文献能力、自主学习能力、人与人交际能力、语言表达能力、制作PPT能力、批判性思维能力、与他人合作能力、组织领导能力和科技论文写作能力等多方面的能力得到了显著提高。任务教学法应用于无机及分析化学教学的改革受到了同学们的一致好评,我们喜欢任务教学法这种新的教学模式。我们认为任务教学法真正体现了以教师为中心向以学生为中心的转变,以知识传授为主向以知识传授和能力培养为主体的转变,真正实现了互动教学(师生互动和生生互动),这与现代教学所倡导的理念是完全一致的。任务教学法摆脱了传统教学和多媒体教学“满堂灌”的弊端,学生不再是机械地接受老师知识的传授,而是积极主动地探索寻求新的知识,通过这种方式学到的知识印象更加深刻。任务教学法能够极大地调动学生学习的积极性和主动性,有助于培养学生创新精神和终身学习的能力,是“被”学习与主动学习角色转变的一次飞跃。对于非化学专业的学生,该任务的完成有利于拓宽学生视野,了解所学专业与分析化学之间的联系,有助于激发学生对自己专业的热爱和对学科交叉点更深入的探索。我们希望在更多的课程中能引入推广任务教学法,希望能更多地参与到大学教学活动中去。任务教学法应用于无机及分析化学教学中取得了显著成绩,但在实施过程中也还存在一些问题,有效地解决这些问题,任务教学的成效会更加明显。
1.考核制度的改革是任务教学法取得显著成效的重要保障。在任务教学实施过程中,虽然大部分同学能够积极参与其中,但不可否认仍有个别同学参与任务教学的热情还不高,重视程度还不够,把任务教学等同于一般的课外兴趣活动,有应付任务之嫌。有些学生担心在任务教学中的表现不能被老师肯定而心中没底。究其原因是任务教学的考核方法与学业成绩无太多关系。大一新生多年接受应试教育,其应试观念尚未转变,而当今大学对学生学业水平的评价标准仍然是分数,因此在无机及分析化学教学中开展任务教学不能脱离这一实际。目前的任务教学过程虽有一些考核项目,但还不够具体,考核内容还不够多。在任务教学中应加强对学生表现的考核,应将学生在任务教学中的积极性、参与度、表现情况、知识掌握程度、任务完成情况、能力提高幅度等内容作为考核的重要依据,并最终体现在学生课程成绩中去。只有这样才能够有效提高学生完成任务的积极性,使所有学生最大程度地参与到教学活动中去,才能通过任务教学使所有学生的能力都得到提高。脱离考核的任务教学,仅凭学生兴趣来开展任务教学,教学效果一定不好。当然,任何一种教学方法不可能让所有学生百分之百投入,但加强学生的考核、奖惩分明是圆满完成任务教学的重要保障。
2.任务教学过程中教师应加强指导。相比于传统教学和多媒体教学,任务教学法最突出的特点是改变了师生的角色关系,学生变成教学过程中的主角,教师成为学生完成任务获得知识的指导者。任务教学法在《无机及分析化学》教学应用实践中,任课教师为学生确定了具体任务,制订了详尽的实施方案,介绍演示了文献检索方法,详细介绍了科技论文写作的格式、要求和要点,对实施过程进行了一定的检查,对学生完成任务情况进行了总结。但我们认为,任课教师还应进一步加强对学生完成任务过程的指导。学生毕竟是初次接触任务教学法,由多年的被动学习者突然变成了主动学习者,在很多方面还不习惯、不适应,在完成任务的过程中迫切需要教师给予指导。任课教师在安排任务教学后,应引导学生制定切实可行的实施计划,应对学生任务完成的各个环节进行指导,应随时关注学生任务完成的进展,应加强教师和学生的交流,应对学生面临的困难给予具体的帮助,应督促检查确保任务教学的顺利完成。只有加强教师对学生的指导,加强教师和学生的交流,任务教学法培养学生能力的目的才能实现。
3.任务成果汇报形式应更为丰富。《无机及分析化学》任务教学法成果的汇报模式为“ppt+学生汇报”,任课教师采用这种模式的初衷是提高学生制作ppt的能力和演讲能力。毫无疑问采用这种模式确实显著提高了学生这方面的能力。但问题是现在实行大班上课,学生分为六个小组,六个小组汇报人都用同一种模式汇报,就显得形式过于单一,很难持久地吸引住学生的注意力,因而也就很难使学生掌握全部汇报内容,任务教学的效果会大打折扣。我们建议任课教师应鼓励学生大胆尝试,充分挖掘学生的创新意识,丰富汇报方式。在“ppt+学生汇报”这种汇报模式的基础上,学生可以采用自己喜欢的方式将成果与同学分享。只要学生能够很好地展示任务成果,小话剧、小品、相声、动画、打油诗、顺口溜、猜谜等汇报形式都可以采用。应该允许汇报形式上的“百家争鸣,百花齐放”。这样才有利于听汇报的同学集中注意力,活跃课堂气氛,使得任务教学法成效更加显著。成果汇报环节中同学们容易出现的问题,一是过多地关注PPT效果和汇报人的表现,而忽视“分析化学在农业科学中的应用和分析化学测定方法的比较”这一主题。二是有些汇报人制作的ppt过于花哨,插入了较多与所研究课题无关的流行元素,不适合于学术活动。三是ppt颜色搭配和文字大小不合理。这方面的问题任课教师要更多的给学生引导和指导。另外由于是大班上课,汇报人较多,教师给定每个小组汇报的时间仅为13分钟,在这样短的时间内,汇报人很难将汇报内容讲述清楚,很多内容只能寥寥数语带过。建议增加小组汇报的时间。汇报人汇报时应把握住重点,内容的安排应详略得当。汇报人还应增加与听讲同学的互动。只有这样任务成果汇报的效果才会更好,学生的收获才会更大。
4.应精心选择学生完成的目标任务。任务型教学在文科特别是语言学科中应用十分广泛,而在理工科教学中的应用较少。这是因为文科教材中语言叙述性内容较多,需要学生掌握的多是一些明白易懂的知识,而理工科教学内容大多抽象、高深、难懂,公式符号较多。在理工科教学中应用任务教学法任务的选择范围相对较窄。在无机及分析化学任务教学法实践中,学生所完成的任务由老师确定。具体任务为“分析化学在农业科学中的应用”和“分析化学测定方法的比较”两大主题,两大主题又分为分析化学在植物科学、动物科学、食品科学、林业科学、水污染检测、土壤污染检测中的应用,蛋白质、地沟油、水硬度、铁、化学耗氧量、Vc测定方法的比较等十二个具体任务。由于所完成的任务紧扣教材,学生对分析化学在农业科学研究中的重要性和不同测试任务的特点认识更加深刻,增强了同学学好无机及分析化学的自觉性。我们认为任课教师应在充分研究教学大纲的基础上精心选择学生完成的任务,所确定的任务应与课本内容契合度较高,应尽量贴近生活实际且完成难度不应太大。另外,学生所完成的任务不应太类似,各组任务差异性大些更好,这样同学才能获得更大的收获。建议可以把“如何查阅科技文献”、“如何撰写科技论文”作为一项任务来让学生完成。
5.应改进分组方法,加强同学间的交流,充分发挥小组长的作用。任务教学分组是机械地按学生学号的单双来进行的,这种分组方法没有考虑到同学的性别、能力差异和特长,导致小组成员的构成不尽合理。比如熟悉计算机和擅长做PPT的同学过于集中在一个组,而另一组缺少这种特长的同学;男女同学过于集中不便交流,等。每组15个同学人数太多,同学均承担着不同的任务,任务分配过细不利于学生能力的提高。建议分组应更小些,每组7~8个同学为宜,每个同学承担2~3项具体任务为宜。在完成任务的过程中,承担不同任务的同学交流还较少。建议任课教师改进分组规则,增加小组讨论的次数,加强同学间的交流,改变小组中分工容易分家的现象。
任务教学过程中小组长是教师与学生间联系的桥梁,承担着领导组织小组成员完成任务教学的重任,小组长的作用能否很好发挥直接影响着任务教学的成效。应选择具有领导能力、责任心强的同学作为小组长的人选。组长应根据组员的实际情况合理分配具体任务,应督促检查任务完成的情况,及时组织同学研究解决出现的各种问题,协调好承担查阅资料、整理资料、制作PPT以及成果汇报同学之间的关系,以及多和任课教师沟通,求得教师的支持和指导。
四、结语
将任务教学法应用于大学无机及分析化学教学中是大学教学改革的一种有益尝试。实践表明,任务教学法极大地调动了学生学习的积极性和主动性,受到了同学们的一致好评。
任务教学法不仅改变了学生获得知识的途径,而且学生在学习的过程中能力得到了显著的提高。任务教学法能够有效弥补传统教学法和多媒体教学法对学生能力培养不足的缺陷,实现真正的互动教学。任务教学法在无机及分析化学教学应用中还存在一些问题,但我们有理由相信,通过不断实践、不断探索和不断改革,任务教学法提高学生能力的作用会愈加明显,任务教学法的教学效果会越来越好,任务教学法也会越来越受到学生的欢迎。我们期待任务教学法能在更多的课程得到应用。
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基金项目:2011年陕西省教育厅普通本科高等学校教学改革研究项目(11BY12)
1、通过食品分析,研究天然食品、配方食品和加工食品的组成和特性以及是否掺杂和污染,以确定食品产品是否符合食品卫生要求和是否达到营养和感官标准。
2、结合食品加工中食品成分的化学变化的研究,开发食品保藏方法,减少食物损失浪费,延长贮存期,保持其营养成分如维生素含量及色、香、味等感官品质,防止或延缓食品变质和哈败。
3、为改进食品质量和开发新型食品提供依据,如建立合理营养配方食品,添加某些成分制取强化食品,开发植物蛋白以及高温瞬时杀菌技术,采用无菌包装和挤压膨化等可以保留较多营养成分和保证优良感官质量的新工艺。
4、对食品质量进行监督和管理,提供质量信息,为消费者提供食品化学知识,指导消费。
一、传统教学与项目化教学的区别
很多高职高专学生自卑心较强,基础知识较差,学习能力较弱,成绩不理想。他们的学习兴趣绝大部分取决于学习内容。对感兴趣的、要求实际操作的东西学习积极性较高,而对内容枯燥、整天坐在教室授课的教学内容则体现出来学习效率较低。普遍高职高专学生体现出自学能力较差,不愿意多花时间在学习知识环节上。总体来讲,高职高专学生体现出来学习积极性较为被动的特点
传统高职高专的教学方法是教师以授课为主要方式,课堂以教师为主体,学生为接收者来进行。教师与学生之间出现主动与被动的关系,这种“填鸭式”的教学方法很大程度上制约了学生自发组织学习发现问题解决问题的能力及潜能的发挥,不能很好地调动高职高专学生的积极性。在《食品化学》课程传统教学中,教学内容主要按水、糖类、蛋白质、脂类、维生素、有机物等食品组成成分大类来进行分类,以教师课堂讲授为主体,以对应实验为辅开展课程教学。这种传统的讲授教学方法却恰恰是学生学习效率最低的方式,内容枯燥,形式单一。
而项目化教学法,是师生通过共同实施一个完整的项目工作而进行的教学活动。教师安排课题任务,以项目的形式交给学生。在此期间,教师提出明确的项目任务,在教师的指导下,学生以小组协作的方式制定计划,共同完成较为完整的作品。项目在完成时学生可以个人或团队形式进行自我评估,接受教师以及学生的考评,从而激发学生的学习动机,促进学生积极主动的学习能力。因此,根据教育部[2006]16号文件中对高职教育人才培养的定位是:高素质技能型人才,围绕这一培养目标,以突出能力为本位,夯实知识基础,提高职业素养为宗旨,将食品化学课程的内容进行重构,实施项目化教学是非常有必要的。
二、《食品化学》项目化课程设计
(一)项目化课程设计整体思路
根据项目化教学的主要思想和理念,《食品化学》课程的设计理念为基于工作过程,实施项目驱动,学训结合的理念,秉承“训练角色是职业岗位,学习的内容是实际工作、通过工作完成学习内容”的原则,以“源于企业的典型工作任务”和“基于工作过程的岗位技能要求”为标准进行课程设计、教学内容重组、序化、整合,充分体现本课程的专业性、实践性和开放性,重点培养学生的组织技能、创新思维及职业素养。课程开发应由校企双方共同完成。在教学环节中始终强调以职业能力培养为重点,与行业企业合作进行基于工作过程的项目课程开发与设计,充分体现职业性的要求。
(二)《食品化学》课程进行项目化设计的教学特点
(1)在实际教学过程以知识传授为主体的传统授课模式,将无机与分析化学、有机化学、食品化学和部分食品生物化学的内容基于工作过程进行“解构、整合、重组、序化”;
(2)以“做”代“作”,“做”是检验工作中动手操作的能力,以“做”强化“算”,以“做”巩固“记”,在“做”中提升技能,强化计算能力,使学生在学习过程中教、学、做合一,真正达到操作稳准、计算精准、记忆快准。
(三)项目化课程教学总体目标
通过滴定分析技术、电化学分析技术、分光光度技术、重量分析技术、有机物检验、食品中营养物质综合检测等内容的教学和训练,应使学生掌握常见食品中成分的检测方法和技术,掌握这些成分对食品品质的影响,理解食品中有害成分的来源,并能应用相关知识正确解释食品加工中出现的一些现象及食品安全问题。教学过程中以理论联系实际的方式,培养学生应用知识的能力。
(四)教师学生角色转换
项目化教学要求教师学生的角色应当根据就业实际岗位来进行转换。因此,根据食品专业就业岗位分析,在这门课程中教师角色可转换成某食品质量检测中心的负责人,负责新员工培训,而学生可扮演刚进入中心的新进工作人员,负责完成各项食品检测。通过这样角色转化,可较大程度地调动学生学习的兴趣。
(五)项目化课程内容设计
按照职业岗位能力的需要,结合无机与分析化学、有机化学和部分食品生物化学,将食品化学内容进行解构、整合、重组、序化。以滴定分析技术、电化学分析技术、重量分析技术、食品中常见的有机物、食品中的营养物质6个项目、以对应多个教学任务为载体,打破以往以知识传授为主体的教学模式,突出以能力为本位的教学目标。
(六)能力训练设计
食品专业学生毕业后的工作领域主要是农产品质量检测、食品检测、食品加工等相关领域。从课程内容整体设计上看,总体体现从单一到综合的思路。因此,每个项目化教学内容所对应的工作任务(能力训练项目)也从易到难,呈现出能力要求递增的趋势。
(七)考核方案设计
课程考核本身是实现教学目的和检测学生学习成果的一种手段,而不是目的。通过评价,使学生在课程的学习过程中不断体验进步与成功,认识自我,建立自信,促进学生综合应用能力的发展;使教师获取课程教学的反馈信息,对自己的教学行为进行反思和适当的调整,促使教师不断提高教学水平。
依据评价范围全面性,评价指标系统性、评价主体多样性、评价防范综合性的原则设计全方位、立体化、多层次的课程考核方案,将考核设计方案分为两块进行测评,即情境考核(50%)和终结性考核(50%),满分100分,其中情境考核又分为过程性考核(学生自评30%,小组评价30%,教师评价40%)与结果性考核(情境学习文件50%,工作总结20%,咨询笔记30%),过程性考核与结果性考核各占情境考核的50%。
(八)项目化课程教学过程
(1)确定分析流程。小组初拟分析流程,组间交流讨论分析流程,教师点评、修改完善分析流程;
(2)准备工作。玻璃仪器的检查、洗涤,练习搭建仪器装置;样品预处理及制备标准溶液;
(3)按分析流程操作;
(4)结束整理工作。拆卸装置、整理桌面、洗涤玻璃仪器;
(5)数据处理;
(6)讨论总结。各小组分析实验结果,教师小结及任务考核;
基础化学类课程是高职药学类各专业重要的专业基础课,主要包括《无机化学》、《有机化学》和《分析化学》。在实际教学中,各课程自成体系,一方面占用较多学时,另一方面化学类课程之间,某些内容同一水平重复多次,或对同一问题提出不同看法,既浪费时间,也影响教学质量的提高。近年来,国内一些高职院校对基础化学类课程做了相应的调整,优化整合了教学内容。石家庄职业技术学院对化学课程教学内容进行压缩、精简、整合,并在实践中不断完善建立了《无机化学》、《分析化学》、《物理化学》三位一体的学科新体系,整合后的课程体系和教学内容,缩短了学时,提高了学生学习高度。[1]浙江医药职业技术学院对传统的《无机化学》、《分析化学》和《物理化学》三门化学课程进行重组,根据医药专业的需要进行优化组合,初步建立了一个以整个自然科学为基础,以化学原理为主导,以分析方法为手段,以无机药物及有关物质的性质和反应为研究对象的新体系。[2]盘锦职业技术学院对化工类基础化学课教学体系进行了改革与探索,将教学内容重新调整优化达到精简化学理论着重实际应用的目的。[3]我们在化学教学中本着必需、够用的原则也对《无机化学》、《分析化学》的教学基本内容进行精选,优化整合,突出重点,加强基础,整合为《无机及分析化学》。尽管这些院校做了相应调整,但是依然存在《无机及分析化学》与《有机化学》教学内容的简单重复,存在该两门课程与高中化学知识、与后学课程的简单重复,以及前后知识衔接不当等问题。为更好地优化课程内容,我们开展了基础化学类课程优化的研究。
二、研究方法
1.研究对象
(1)山东药品食品职业学院药物分析专业学生,这些学生全部为通过普通高考,国家统一招生录取的学生,82%为山东籍学生,18%的学生来自山西、内蒙、辽宁、吉林等省份。
(2)威海地区化学教师、山东药品食品职业学院药物分析专业相关任课教师和基础化学教师。
2.调查方法
为了能够比较全面、真实地反映化学类课程的情况,我们采取了问卷调研和座谈两种方式。
(1)药物分析专业学生问卷调研。了解高中化学的选修情况,了解学生入校时化学知识水平,主要调研哪些化学知识高中学习较多、掌握较好的学生,为的是大学期间可略讲或不讲,哪些理解困难,需要详讲。
(2)高中化学教师访谈。了解目前高中化学的知识传授情况,从而更全面地了解高职学生入学时的化学知识水平。
(3)基础化学教师座谈。了解山东药品食品职业学院院两门基础化学课程――《无机及分析化学》和《有机化学》之间的重复内容和前后衔接内容。
(4)后续专业课教师访谈。了解化学类基础课与后续课程之间的重复内容、前后衔接的内容和联系不紧密的内容。
三、调查结果与分析
1.为了解学生进入大学时的化学知识水平,我们开展了新生入校时化学知识水平的调研
通过调研我院各生源地的学生了解到,目前各地高中,理科生化学课程方面主要学习《必修一》、《必修二》、《化学反应原理》和《有机化学基础》四个模块。其中前三个模块是高考必考内容,《有机化学基础》是选修模块。
通过与威海地区高中化学教师的访谈了解到,目前高中化学与大学基础化学课程重复内容及学生在高中的学习程度如下:
物质结构和元素周期表方面的知识,只了解原子内部组成和周期表的排布及元素性质的周期性变化;元素性质方面的知识,主要学习了各族代表元素的典型物理和化学性质、本族元素性质的递变规律;化学反应原理方面,学习了化学平衡,化学反应速率,水溶液中的离子平衡,氧化还原反应及原电池等知识;化学键方面,主要学习了离子键、共价键,但是未涉及极性和非极性键;学习了物质的量、浓度的概念及有关计算和溶液的配制;有机化学方面的知识,主要学习了烷烃、烯烃、炔烃、苯、醇、卤代烃、酚、醛、羧酸等代表化合物的性质及同系物的性质,性质方面只简单介绍典型的性质,未对有机化合物的性质做深入学习;在实验教学方面,以教师演示实验为主,学生动手操作机会偏少。
2.为对化学类课程内容进行合理的整合,开展了面向药物分析专业学生的问卷调研
通过调研发现,经过一年基础化学类课程的学习,60%以上的学生认为在大学化学课程中,原子核外电子的运动状态、元素性质的周期性变化、化学键、化学反应速率和化学平衡、重要元素及其化合物、氧化还原反应、烃类、卤代烃等8个方面的知识在高中学习较多,建议大学时可略讲。这与开展的高中教师调研情况基本相符,说明高中化学知识面较宽,为基础化学课程的教学打下良好基础。
同时调研发现,50%以上的学生认为标准滴定溶液制备、定量分析相关计算、EDTA及配合物、醇酚醚、醛酮醌、有机含氮化合物等5个方面的知识理解相对困难,建议详讲。经过分析发现,上述知识点主要涉及基础化学类课程的计算、公式推导、性质复杂的有机化合物和高中未接触的知识。
通过调研发现,82%的学生认为基础实验(基本操作和基本技能)非常重要,超过60%的学生认为基础化学类课程应注重培养学生良好的实验习惯,46%的学生认为加强实验安全知识的学习非常重要。由此可以看出学生对基础实验、基本能力和安全知识的渴求。
纵观上述两个调研,我们可以看出:(1)目前高中化学知识面较宽,但因高考的改革,高中化学课时缩短,加之高中学生接受能力的限制,大部分知识只能讲表面而无法深入,需要在大学时期继续深化。同时也有部分知识完全可以满足本专业学生今后学习和工作的需要,因此大学期间可以采取略讲或不讲,例如:重要元素及其化合物。(2)因高职学生整体基础较差,加之缺乏学习主动性和自学能力,对于理论性较强、内容复杂的知识理解较困难,因此教师在教学过程中,应耐心引导,详细讲解。(3)因高中化学课时缩短,加之“应试教育”的影响,化学实验以演示实验为主,学生动手操作少。
3.为对化学类课程教学内容进行优化,我们开展了《无机及分析化学》和《有机化学》教学内容优化整合的座谈和访谈调研
在与本教研室化学教师座谈中,我们对《无机及分析化学》和《有机化学》的教学内容进行了分析,找出了重复的内容,进行合理安排,避免简单重复。通过座谈,发现两门课中杂化轨道理论、共价键的基本属性、勃朗斯得酸碱质子理论、路易斯酸碱理论等属于重复内容。这部分知识可以在《无机及分析化学》中详细讲授,而在《有机化学》课程中,可采取复习的方式回顾。
药物分析专业化学类课程的后续课程主要有《药物分析》、《药物化学》、《仪器分析》、《生物化学》等,为使前后课程衔接得当,避免简单重复,我们通过访谈的形式进行了调研。
通过与《生物化学》课程负责人的访谈了解到,基础化学课程与《生物化学》衔接最多的是糖、氨基酸、多肽、蛋白质、核酸、脂等方面的知识。但是,《生物化学》课程中主要侧重物质结构和物质在体内的代谢。因此,《有机化学》可主要从命名、结构(一级结构,构型)、典型理化性质三个方面讲解。
通过与《药物分析》课程负责人的访谈了解到:(1)基础化学课程与《药物分析》重复内容主要是旋光度和旋光仪。因此,可整合这部分重复内容,在基础化学课程中详讲,《药物分析》课程中,则可采取复习的方式回顾。(2)衔接内容主要是定量分析化学(包括标准滴定溶液的配制、标定及相关计算,有效数字保留、误差处理,四大滴定及其应用和相关计算等)和有机化合物的结构、官能团的典型理化性质(主要用于药物的鉴别、分离和定量分析)等方面的知识。通过讨论,在定量分析化学方面,基础化学课程应强化基础,注重应用,可融合《药物分析》课程对分析的要求,避免因药物分析和化学分析要求不同,而产生不一致;在有机化学知识方面,可增加《有机化合物的分离和鉴别》章节,安排在《有机化学》最后一章讲授。(3)联系不紧密的知识主要是复杂的有机化学反应机理和合成设计。因此,可以将这部分知识删除,或作为自学内容。
通过与《药物化学》课程负责人的访谈了解到:(1)基础化学课程与《药物化学》衔接内容主要是有机化合物的命名、结构及结构与理化性质间的关系。这与《药物分析》对有机化学方面的知识的要求相似。因此,在知识的传授过程中,化学基础课应注重培养学生通过结构分析理化性质的能力。(2)因《药物化学》课程中只涉及部分药物合成路线,学生掌握有机化合物的化学性质即可满足该课程的学习要求。因此,可将基础化学课程中复杂的有机化学反应机理和合成设计方面的知识删除或作为自学内容。
通过与《仪器分析》课程负责人的访谈了解到:(1)化学类课程与《仪器分析》重复内容主要是化学分离方法,化学原电池。因化学分离方法方面的知识涉及原理和仪器,讲解需大量课时,因此可整合这部分内容,安排在《仪器分析》中系统讲授;化学原电池可整合到基础化学课程中讲授,《仪器分析》则可采取复习的方式进行回顾。(2)衔接内容主要是原子结构(光分析法)、分子间作用力(色谱法)、定量分析等方面的知识。原子结构方面的知识,因高职学生的基础较差,基础化学课程应主要介绍基础方面的知识,关于电子跃迁等知识可在《仪器分析》中循序渐进的向同学们介绍。对于分子间作用力、定量分析方面的知识,应加强基础、注重应用,可将《仪器分析》中的相关内容整合到基础化学课中,避免因两门课的要求不同,而产生不一致。
通过上述调研,我们可以看出,化学类课程之间,化学类课程与后续课程之间存在大量的重复内容和前后衔接内容。通过优化整合,可以避免同一水平的简单重复,节约课时,同时可以使前后知识衔接更为得当。
四、结论及建议
通过本次研究的广泛调研,我们可以看出,药物分析专业基础化学各课程之间,基础化学课程与高中化学知识,基础化学课程与后续课程都存在大量的重复内容和前后衔接内容。因此,应对高中化学知识、基础化学课程及后续课程的知识认真分析、梳理,对基础化学类课程教学内容采取重排、整合、压缩、删减等优化措施,使前后知识衔接得当,避免简单重复,从而更好的为后续课程服务。为使课程优化开展的科学、合理,在此提出化学类课程内容优化建议,以期为其他专业基础化学课程教学内容的优化,或其他基础课程教学内容的改革提供借鉴。建议如下:
1.注重化学知识与高中化学知识的衔接。应充分考虑学生进入大学时的化学知识水平,对于高中学习过,但没有深入探索的知识,我们应从高中的知识入手,循序渐进地引导学生学习新知识;对于高中阶段已经掌握较全面的知识,我们应缩短课时,以复习的方式进行回顾或删除该部分知识;对于高中没有接触的新知识或学生理解困难的知识,我们应适当增加课时,从基础讲起,注重知识的应用。
[关键词]网络课程;无机及分析化学;立体课程建设;实践
[中图分类号]G642.0 [文献标识码]A [文章编号]1005-4634(2012)02-0100-03
山东科技大学的《无机及分析化学》不仅是应用化学和化学工程与工艺专业最核心的专业基础课,也是矿物加工、生物工程、环境科学与环境工程、无机非金属材料工程和高分子材料与工程等近化学专业的核心基础课程,主要为学生进一步学习《有机化学》、《环境监测》、《食品理化检验》、《高分子化学》、《生物化学》、《生化实验技术》、《仪器分析》等核心专业基础课打以及做毕业论文打基础。
《无机及分析化学》课程是一门理论与实验相结合的课程,针对不同专业的需要,山东科技大学有两种方式进行教学:一种是将无机化学与分析化学整合成一门课程的短学时教学(近化学专业),一种是将无机化学与分析化学分开授课的长学时教学(化学专业)。
《无机及分析化学》网络立体课程主要包括理论教学和实验教学两部分,经过十多年的教学改革和课程建设,形成了一套以培养应用型人才为特色的教学内容体系:在理论教学方面,本着应用为目的,够用为度、适量超前的原则,以定量分析为主线,设置化学基础原理和化学分析原理与技术两大块教学内容,准确、简明的阐述最基本的无机及分析化学原理和规律,并使“分析与应用”贯穿于整个课程教学内容之中,体了重基础、强应用、为专业服务的特色。在实验教学方面,按照“基础一综合一应用”的思路设计的实验教学内容,突出基础技能为专业技能服务的特点,强化综合技能的训练。
1 《无机及分析化学》课程系列教材的建设实践
教材的建设体了教学思想、培养目标、教学内容和课程体系的改革,是网络立体课程建设的重要组成部分,是有效解决教学内容和教学方法存在问题的关键。
根据山东科技大学近化学、化工类专业本科生对化学基础知识的要求,以少而精、精而新的原则,将传统教学内容与代新知识相结合,对无机化学、分析化学、普通化学内容进行整合、革新和优化,注重对学生进行素质教育,编写出版了21世纪高等院校教材《无机及分析化学》、《无机及分析化学实验》和《分析化学实验》。这些教材注重处理传统学科与新兴交叉学科知识的关系,在阐述基本原理和知识的基础上注重内容的更新,体了材料、环境及生物类学科与化学学科的交叉与融合。将化学热力学知识融入全书有关章节,并将四大平衡和四大滴定分析法有机结合。理论教学以化学热力学基础、物质结构、四大平衡为重点,适当简化四大滴定分析法,而使其在实验教学中加强简化分子轨道理论、晶体场理论等难度较大的内容。编写了绿色化学概论、材料与化学、生命与化学、环境与化学等作为培养学生兴趣和扩大知识面的阅读材料。通过阅读材料部分的学习,既可使学生了解本专业的发展动态,扩大知识面,又能使学生了解化学基础理论在相关学科中的重要地位,激发他们学习化学知识的兴趣和热情。编写中力求使教材简明扼要、概念准确、重点鲜明、深入浅出、通俗易懂、理论联系实际,适用于矿物加工、材料、环境、生物工程等主要专业大类。
2 《无机及分析化学》课程立体化网站的建设实践
按照国家、学校新修改的教学大纲的要求,对《无机及分析化学》课程进行了网络立体化的全面建设,建立了《无机及分析化学》课程网络平台。将课程简介、师资队伍、理论教学、实验教学、教学互动、教学视频和化学资源等栏目的内容公布在山东科技大学的网站上。目前无机及分析化学理论教材、实验教材、学习指导书、电子教案、课程网站等学习资源已经形成了全方位、立体化的课程教学体系。学生可不受时间和空间的限制,掌控自己的学习过程。
在教学理念方面,把培养学生的科学素质和创新精神放在第一位,把无机及分析化学课建设成为既是学生学习科技知识的基础课,又是培养学生科学素质的基础课。理论课教学以无机化学基本原理为主,以物质结构基础为依据,以四大平衡原理为重点,以重要元素及其化合物的结构、组成、性质、变化规律及其含量测定为目标,以指导学生自我学习为方法。实验教学以化学分析技术和技能训练为核心和重点,强化基本技能训练,强调系统分析问题和解决问题,重视系统性、综合性、设计性实验。矿物加工、材料科学、生命科学、环境科学等诸学科的研究和发展都离不开无机化学、分析化学原理和技术的进步与发展,要不断建立矿物加工类、材料类、环境类、生物类几个模块相关专业的课程体系和教学内容。
3 在教学实践中改革教学方法,增强师生互动
网络立体化教学的多样性,给不同层次的学生提供了适合自己的教学平台。学分制的改革,作为基础课的《无机及分析化学》的学时数也在减少,这对教学内容和教师的教学水平提出了更高的要求,必须不断进行教学内容更新,教学方法、教学手段及考试方法的改革。无机及分析化学内容广泛,涉及物质结构理论基础、化学反应基本原理、溶液平衡、化学分析、元素化学、部分仪器分析等内容。课程讲授不可能面面俱到,要在吃透教材的基础上分层次合理安排讲课内容,注重难点和重点引导,精讲与对比分析讨论,如四大平衡与四大滴定,同时注意引入学科前沿知识。在教学方法上,主要是讲重点、讲难点、讲思路、讲方法、讲应用,形成了“课内讲授一课外讲座一辅导答疑一考核评估”教与学一体化的互动教学模式,既注重培养学生的逻辑思维能力,又注重培养学生的创新精神和自主学习的能力。
《无机及分析化学》的教学课程在大学一年级进行,该课程的学习不仅使学生在知识上有所积累,而且在学习能力上也应得到较大提高,要求学生做到课前预习、课中互动、课后小结,学会学习的方法。在教学中针对部分内容,要求学生自学,有些延伸内容,要求学生查阅有关学术期刊,并撰写小论文、课堂讨论,最后教师总结。同时充分运用代教育技术,将传统的教学方式与代化教学手段相结合,大大提高课堂效率。此外,也在网络课程中制作了大量的图片、图表、动画、录像等素材和资料,用以表课程教学内容。
不断进行考试方法的改革。鼓励学生撰写读书报告和科技“小论文”,培养学生科学研究的意识、习惯和能力,有助于学生对化学知识的深入理解及综合运用。期末成绩由考勤、平时作业、课堂提问、单元测验、期末考试等成绩综合评定,撰写的读书报告和科技小论文实行额外加分,根据撰写的质量在总成绩中加0~10分,若能达到公开
发表的水平最多可加10分,但课程总成绩最多为100分。
4 《无机及分析化学》实验课的改革实践
实验改革的目标是通过系统的实验教学,加强基本训练,着重能力培养,强化创新意识。创造性教育要求对学生既要有基础知识和新的专业知识的传授,又要有自学能力、独立思考能力、动手能力的培养,尤其是代意识、竞争意识的培养。自2004年起,根据山东科技大学实际情况和学生不同层次、不同专业的培养要求,对原实验课程体系、教学内容和方法进行改革,建立和完善了无机及分析化学实验课的教学内容,按照基础实验一综合实验一设计实验3个层次推进教学进程。建立了以实验技术要素为主线的实验教学体系,设计了适合山东科技大学不同学科学生的多层次实验教学内容,为学生个性发展、潜能开发以及优秀学生脱颖而出创造条件。开放实验室,使一些不能在课堂上完成的实验得到补充,同时学生也可以自己设计一些感兴趣的实验,在教师的指导下进行,从而使学生的动手能力、分析问题和解决问题的能力得到进一步提高。无机及分析化学实验形成了多层次的实验教学体系,多模块的实验教学内容,预约开放式教学模式。为此,无机及分析化学实验课程教学采取了以下改革措施。
1)对无机及分析化学实验教学内容进行了重组,并进行绿色化改造。本实验课注重在继承传统内容的基础上创新,增加设计性实验,加强综合性实验,减少验证性实验。根据无机及分析化学实验的特点,用绿色化学的观念对传统化学实验进行了改造,实了“性质实验点滴化、制备实验小量化、分析实验减量化”,这样在常规仪器中完成无机及分析化学的实验教学,不仅大量减少了化学试剂和药品的消耗,节约了实验消耗费用,而且也加强了学生的环保意识,收到了良好的效果。
2)正确认识理论课教学与实验课教学的关系。在无机及分析化学实验教学中,学生应始终处于主置,教师则处于为实验教学服务的主导位置。作为实验教学主体的学生,在继承传统知识和技术的基础上,重点进行知识和技术的应用和创新;作为主导教师,在搞好实验教学引导工作的同时,加强自身知识和技能的扩展和更新,达到知识丰富、技术熟练和教学方法科学而实用的要求。
3)多媒体辅助教学和开放实验室缓解实验课时少、内容多的矛盾。随着单一、验证性实验向综合性、设计性实验的转化,实验教学内容不断丰富,往往一个连续的系统的试验中涉及好几个相关的实验技术,由学生自己动手设计并完成整个实验,由此开设综合实验面临着如何在有限时间内让学生掌握更多实验技术的难题。对于无机及分析化学实验课,使用多媒体技术辅助教学,利用录像演示实验技术的操作要点,再实验进程和结果,增强学习效果。建立了仿真实验室,学生可以在计算机上进行无机及分析化学实验等课程的仿真实验,同时可进行相应的预习。
4)形成了基础-提高-突优-参与科研4层次的开放实验教学模式和管理方法,完善了对不同层次学生因材施教的实验教学方法。在生产实践中发、研究、分析和解决问题,这对于培养学生分析问题和解决问题的能力,培养创新意识和实践能力有着不可替代的作用。无机及分析化学实验室成为大学生科技创新创业的基地,几年来山东科技大学启动“挑战者杯”、“大学生实验技能大赛”、“大学生创新基金项目”等多项大学生科技创新资助计划,开放无机及分析化学实验室,为其高质量完成项目提供条件保证。
关键词:现代有机分析化学;新进展;研究
中图分类号:O657.7 文献标识码:A 文章编号:1674-7712 (2012) 16-0104-01
现代有机分析是现代分析化学的主要组成部分,是人类利用科学实验来认识有机世界的手段之一,是一门涵盖有机化学和分析的新兴边缘学科。加上现代科学仪器和新的技术在不断被应用,就使现代有机分析化学的研究范围不在局限于化学领域,而是把物理、计算机、数学、生物等诸多学科融合起来,现在已经逐渐发展成为一门有相当广泛的应用前景的学科。
一、在传感器方面的应用
(一)乙酸,俗名醋酸,广泛存在于自然界,它是一种常见的挥发性有机化合物,是烃的重要含氧衍生物,是典型的脂肪酸。乙酸被公认为食醋内酸味及刺激性气味的来源。所以经常以食物、化工生产等方式与人接触。现在催化发光气体传感器已经在挥发性有机物的鉴定中被广泛的应用,夏卉等科学家曾经成功合成了铜—锌纳米复合材料,研究了乙酸在其表面的催化发光现象。并且在温度、流苏以及波长等方面进行了优化调试,还对分析特性进行了评估。最终成功构建了领命的乙酸传感方法。
(二)多模式的识别传感器则是利用传感材料的多样性如电、磁、热、光等开发的在多个传感原理上的传感模式,能够为传感器中的传感材料提供丰富的信息,从而达到能够多组同时分析过着区分不同类型分析无的目的。胡静等科学家曾经设计了一款基于紫外光诱导n-Si/TiO2/TiO2:E表面光电压和表面荧光的二维传感器,能偶成功区分20多种挥发性的物质,以及市面销售的5中饮品。这种现行班别分析也成功验证了二维传感器的稳定性和准确性。
(三)酚类化合物是指芳香烃中苯环上的氢原子被羟基取代所生成的化合物,是芳烃的含羟基衍生物,根据其分子所含的羟基数目可分为一元酚和多元酚。根据其挥发性分挥发性酚和不挥发性酚。自然界中存在的酚类化合物大部分是植物生命活动的结果,植物体内所含的酚称内源性酚,其余称外源性酚。它还是地壳和地下水中一种重要的污染物,所以能够准确的鉴定酚类化合物对于环保有重大的意义。而基于酪氨酸酶的传感器则是一盅较为方便的方法,其中性能稳定的固定酶分子是关键性因素,石墨烯作为一种全新的纳米材料便成了固定酶分子的理想介质。
二、大环化合物的应用
(一)大环化合物的红外光谱分析。环蕃是大环化合物的一种,而二茂铁环蕃有不同的种类,为了使它们可能有模拟酶特性,可以将它们有选择性的进行客体络合,这样就能使生物应用得到更好的发展。目前,西北大学合成了很多种新型的二茂铁双内置环蕃化合物,同时对其中的8种化合物进行了红外吸收特征和晶体结构的分析研究,从中发现了如果二茂铁双内置环蕃上的苯胺环与不同的取代基相连,或者是将取代基连到苯胺环的不同外置,此时的化合物分子结构会发生的变化以及红外吸收的特征,同时还研究出了位阻效应的不同给二茂铁双内酯环带来的结构上的影响。与此同时,对这种大环化合物的红外光谱构效关系也作了研究。
(二)大环化合物的分子识别。无论是在生物、化学、生命科学、医药科学还是药物科学等多种领域,手性识别有着极其重要的作用。当代,对手性识别和分离已经研究出很多方法,例如传感器、色谱、毛细管电泳等等,其中,手性传感器更是被广泛应用,它的主要特点是将传感器适时、快速、简单、在线等诸多优点与手性识别相结合。
环糊精也是大环化合物的一种,它可以有选择的对手性分子进行识别。因为β-环糊精的结构特点是外亲水、内疏水,因此,常被作为超分子主体,同时,又因为它安全无毒,所以常常被用于食品、医疗等领域。中国科学院在金电极上修饰了β-CD,使之成为一个有β-环糊精修饰金电极的电化学的传感器,由于环糊精可以选择性识别手性分子D、L-苯丙氨酸,因此,可以电化学识别手性分子。将纳米金标记在D、L-Phe上,然后让它和修饰电极分别进行手性识别,并分别对其进行银染,可以得出,在金标银染下改修饰电极可以很好的手性识别D、L-Phe。
(三)对大环化合物在室温磷光中的分析。在室温磷光中,γ-环糊精键合滤纸可以测定土壤的样品。首都师范大学研究出了制备γ-环糊精修饰滤纸的最佳条件,同时研究了修饰滤纸与11中化合物的室温磷光相结合所产生的增强效果,所得出的结果显示屈、苯并(a)蒽以及苯并(b)蒽这3种化合物与未修饰的滤纸基质比较在修饰滤纸基质的室温磷光中信号更强。这项研究用于测定土壤的样品效果是非常好的。
三、结束语
在众多科学工作者的不断辛勤工作下,使得现代有机分析化学能够飞速发展起来。现代有机化学分析的新技术不断被发明,强力的保证了我们人类的可持续发展,尤其在人们生活、生存、生产等方面都做出了巨大的贡献。当然现代有机化学分析还有很多课题等待人们的研发,但我们要坚信,伴随着科学家们的不断努力开发,现代有机化学分析这一新兴的学科必将迎来属于它的时代。
参考文献:
[1]张华,徐强,刘志广,王静,刘季红.现代分析化学网络开放教学平台的构建[J].化工高等教育,2010,1.
[2]赵卫星,张来新.现代有机分析在中药检测食物分析和手性识别的应用[J].当代化工,2011,12.
[3]袁学玲,卢鹏祥.现代有机合成方法和技术的最新进展[J].河南化工,2010,10.
关键词:分析化学实验;绿色化学;环境保护
分析化学实验是一门是以实验操作为主的技能课程,是化工、环境、生物、农林、医药、食品科学等专业的基础课程之一,其实验内容覆盖面广泛,涉及到的试剂药品种类繁多,且多数为常量实验,有毒实验约占50%以上。近十年来,随着我国高等教育的迅速发展和科学研究规模的不断扩大,地方高校中与化学及化工相关的专业不断增多,分析化学实验的数量明显增加,实验室教学、毕业论文设计及高校教师的科研项目越来越多,学生及教师有更多的机会接触到有毒有害的污染物,地方高校分析化学实验的安全与环境保护已经成为地方高校不能忽视的问题[1,2]。绿色化学是又被称为友好化学,是一门利用化学技术与方法来降低或消除有害物质产生,从源头阻止污染的化学,是可持续发展战略在化学领域里的体现[3]。绿色化学实验是在绿色化学思想指导下,在保留常规实验的基础上,开展对分析实验绿色化的研究,内容从改进实验内容、减少化学试剂用量、采用多媒体技术模拟实验、妥善处理实验废液等方面进行考虑。
1在绿色化学的原则下,优化实验教材,合理安排实验排序
现在高校广泛使用的传统分析化学实验教材,由于编著的时间较早,教材内容没有体现绿色化学的原则,不能表现出时代性与创新性,学生长期使用这类教材不利于学生在课堂的学习中树立绿色化学的意识,不利于为国家培养出新型的高端技术型人才。在熟悉绿色化学原则的基础上,将绿色化学的理念融合进教学内容和教材改革之中,在教学大纲的规定下,以绿色化学为主线,结合分析化学实验的学科特点,将符合绿色化学原则的实验内容编入教材,在教材中添加绿色化学领域中的研究成果及实际应用,以及绿色化学相应的理论知识,介绍绿色化学的基本思想和技术,在分析化学实验课的课堂上,逐渐引导和培养学生的绿色化学的意识,实现分析化学实验的绿色化[4]。选择实验项目时,删减对环境污染较大的实验项目,用绿色分析化学实验代替非绿色化学的实验,选择毒性小、危害小、污染少的实验内容。如基础实验中铵盐中氮含量的测定,此实验是以甲醛法测定氮含量的方法,甲醛对人体有害,易挥发,教师及学生长时间吸入甲醛,对身体造成危害,损害了身体健康,根据绿色化学的原则,删除此实验;传统的实验教材中将苯酚的含量作为学习碘量法原理的实验,长时间在暴露在含苯酚的环境中,苯酚对人体的危害较大,选择碘量法测定葡萄糖的实验代替。可以灵活采用串联实验的方法合理安排实验顺序,达到化学药品的循环利用。通过调整实验教学计划,合理安排分析实验的项目和次序,充分利用相关反应,尽可能使得上个实验的产物能在下个实验中被利用上,且最好可以循环使用。它在一定程度上减轻了化学试剂对环境的污染,有利于环境保护[5]。例如,分析化学实验的教学安排有“EDTA标准溶液的配制和标定”,及“铅、铋混合液中Pb2+、Bi3+的连续滴定”。两个实验都要用到EDTA,前一个实验学生学习配制一定浓度的EDTA溶液后进行标定,而后一个实验需要用EDTA溶液对铅、铋混合液进行滴定,在实验安排上,就将EDTA标准溶液的配制和标定排在前面,这样第一次实验多配制的EDTA溶液正好可以用在第二个实验上,这样就避免倒掉和污染的问题了。通过对分析实验内容的改革和实验顺序的优化安排,可以减少有毒害的化学物质使用及药品循环重复利用,可以减少对环境的污染及危害,实现分析化学的绿色化[5]。
2减少化学试剂用量,将半微量分析实验代替常量实验
分析化学实验以常量滴定分析为主,常量的分析滴定所用的玻璃仪器的规格一般都是50mL滴定管,25mL移液管,250mL锥形瓶等,因为玻璃仪器的规格较大,所用化学试剂的用量大,费用高,对环境的污染更大,为了从源头上改变这种现象,在不能更换滴定仪器的条件下,为了做到绿色化就要在保证实验效果的提前下降低化学试剂的浓度。例如氯化物中氯含量的测定(莫尔法)是一个必做的实验,教材中要求硝酸银的浓度是0.1mol/L,由于硝酸银的价格高,银本身又属于重金属元素,不仅资源稀少而且大量的污水排放会造成环境污染。如果根据教材要求,硝酸银的浓度高,消耗量较大,不仅造成环境污染,而且实验的成本也不低。为了降低实验成本和保护环境,将实验中用到的硝酸银浓度从0.1mol/L降低到0.05mol/L;碘量法测定葡萄糖含量的实验中,教材中碘标准溶液的浓度要求是0.05mol/L,经过实验教师的研究比较,将碘标准溶液的浓度降低到0.02mol/L,其他药品用量相应的减少了,实验同样能达到精密度和准确度的要求。虽然半微量实验测定结果的准确度低于常量分析实验的准确度,但其测定结果的重现性较好,精密度高,终点变色敏锐,化学药品试剂用量减少,不仅减少有毒试剂对环境的污染,又降低了实验成本,符合绿色化学的基本原则,值得提倡[6,7]。
3利用计算机多媒体技术模拟实验,实现绿色化
传统的常规分析化学实验需要耗费大量的化学试剂及纯净的水资源,其中一些实验所涉及到的药品价格昂贵或药品的毒害性较大,还有某些实验在实验过程中会有产生一些有毒有害的气体,这样的实验对学生及教师的身体造成较大的危害。根据绿色化学的原则,我们将这类在过程中易产生危害人体健康及污染环境的实验或者需要加入大量有毒有害化学试剂且不易控制的传统实验,实验教师通过计算机多媒体技术对实验仪器及实验过程进行仿真,从而有效地控制和减少对环境的污染,最后达到绿色化学的目的。随着电子信息技术的迅速发展,开发虚拟实验,对传统的验证性实验进行改进,利用3D化学实验仿真实验室及Flash等软件,将虚拟实验教学更广泛的应用到实际教学中,对常规实验的装置、过程、现象及结果进行模拟,再辅助于动画和视频等多媒体技术,让学生在实验的课堂上更加直观和全方位的感受到到实验的动态过程,同样可以达到教学的目的。计算机多媒体模拟实验既可以让学生学会实验方法,又让危害人体健康、污染环境、试剂价格高昂的实验从根本上实现了绿色化[8]。
4重视实验室废液的处理及回收利用
分析化学实验中产生的废液较多,主要是分析实验过程中剩余试剂、溶剂、润洗玻璃仪器的试剂溶液及试剂瓶的洗涤水等。实验室废液按照污染程度可分为无污染、低浓度和高浓度。无污染性主要包括类似氯化钠的盐溶液和葡萄等非危险性质的试剂;低浓度地污染性的废液主要包括实验过程中所使用的低浓度低污染性的试剂、实验用水和各种玻璃仪器或者其他器具的润洗液和洗涤废水等;高浓度高污染废液主要是实验中使用的浓度过于高、有毒或者危害性较大的试剂等。分析实验中涉及到的废液多数为无机性废液,废液中主要含有重金属(铅、铋、铜、铬等)及金属的络合物。长期以来,实验室的废液排放并没有引起许多高校的重视,随着环境污染的不断加剧,学生随意将实验过程中产生的废液和实验完成后剩余的试剂直接倒入下水道中,这样的现象应该杜绝。每次实验结束后,应该要求学生将废液进行处理后排放或者二次利用。根据废液性质的不同,采用不同的处理方法:如酸、碱废液可以集中收回并定期进行相互中和处理;含氯化银的废液可以先加入适量的稀硫酸,搅拌后加入过量的铁屑,将氯化银转化为银以后再回收;《铅、铋混合液中Pb2+、Bi3+的连续滴定》实验中,废液中含有大量的铅、铋离子,选择硫化钠作为沉淀剂将铅、铋离子回收后,达到废液回收再利用的目的,既节约实验成本,又降低了含的铅、铋的废液直接排放后污染环境的影响,达到了实验的绿色化目标[9]。实践证明,通过以上四个方面的改革,有助于学生在分析化学实验课的课堂中树立绿色化学的理念,有利于学生创新能力的培养、有利于学生实验技能及综合素质的提高,同时分析化学实验的绿色化不仅可以节约实验成本,而且减少分析化学实验室对环境的污染与破坏,对环境保护具有重要的现实意义。
参考文献
[1]吴晓琼.分析化学实验的绿色化[J]科技信息,2008,7,393.
[2]殷馨,王海文.探索绿色化学之路改革化学实验教学[J],化工高等教育,2014(1):64~66.
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[8]凌育赵,计算机在化学实验绿色化的作用.[J]中山大学学报,2005,25(5):105~107.
关键词: 分析化学 实验教学 教学模式 科研 评价标准
分析化学是一门研究物质的组成、含量、结构和形态等化学信息的分析方法及理论的一门科学,即是一门独立的化学信息科学[1]。它除了是化学类专业的重要基础课程外,还是材料科学、医药学、食品科学、环境科学等多种专业的必修基础课程,可见分析化学的学习对各个专业的发展发挥着重要作用。分析化学的学习包括两个部分:理论学习和实验操作。其中实验课程是分析化学中很重要的一部分,在很多学校均作为一门单独的课程进行学习和考核。它不仅能让学生较好地巩固和理解分析化学中的基本理论,熟练各种基本操作,培养学生分析问题、解决问题的能力,以及严谨认真的科学态度,而且容易激发学生的兴趣和创新思维,调动学生自身的积极性与主动性,这些均有利于促进学生知识和能力素质的均衡全面发展。但目前,分析化学实验教学中仍存在以下问题:(1)实验为老师经预实验验证或已非常成熟的实验内容――无法激发学生的兴趣;(2)实验目的、实验的具体步骤、实验现象和实验注意事项均为老师教授,学生只需按照步骤进行实验――无法培养学生的创新思维,调动学生的实验积极性;(3)对于实验结果不做分析,不去分析结果的可靠性――无法培养学生严谨认真的科学态度;(4)不会主动寻找实验失败的原因,依赖老师分析解决问题,无法培养学生分析、解决问题的能力。当今社会,随着科技的不断发展,以及对于“一砖多用”型人才和人才创新性要求的不断提高[2],对分析化学实验教学也提出更高要求。因此,笔者结合自身分析化学实验教学谈几点自己的建议。
1.重视基本操作的规范化
规范的基本操作是快速、准确地分析化学实验的基础。对于刚进行分析化学学习的学生来说,必须严格要求操作规范。首先,对于分析化学实验的每一个基本操作,教师的讲解和示范要做到细致入微(包括:操作要点、注意事项等)。例如最基本的移液管的使用:a.注意移液管的量程和标注,是否符合我们的移液要求,是否标注有“吹”或“快”字;b.移液管的检损、洗涤,采用什么洗液,并进行操作演示;c.进行移液操作和读数,逐一介绍操作要点并进行演示;d.强调注意事项:移液管不可高温烘烤,移液时必须用待移液体进行润洗2―3次等,并详细解释原因,以及不这样做会对下面的分析结果带来什么样的影响。其次在学生进行操作时,教师要做到巡回检查和指导,对于一般性的操作错误要及时纠正,对于普遍性的错误,要进行集中讲解和示范,让学生重视基本操作,养成良好的习惯。对于实验中遇到的问题,引导学去思考,利用已学习的知识解答和分析,如盐酸量取时必须在通风橱内进行,是因为它的易挥发性,容易形成酸雾,造成实验室的污染。配位滴定时速度一定要慢,是因为配位反应速率较慢,防止副反应的发生。此外,实验数据的记录和处理也应该规范化,如结果有效位数的保留问题,在滴定管读数时,必须估读一位,即保留两位小数。在必要时,基本操作可进行一次考核,作为实验成绩评判的依据之一。
2.改变现有的实验教学模式
现有的实验教学模式,即老师教授,学生被动接受性学习。这样的教学模式既不能调动学生的实验积极性,激发其实验兴趣,又不能够培养学生自己分析问题、解决问题的能力。因此,可以根据实际情况改变现有实验教学模式,从教师教授型模式转变为学生设计型。首先,对于未系统做过分析化学实验的学生,在进行基本技能训练的同时,可以先给学生讲授一些关于实验设计的概念,为分析化学实验设计做好准备。其次,教师可以结合一些简单的分析化学实验,指导学生进行分析设计的学习,让学生从设计过程中学习并体会分析化学实验设计的原理和方法。将学生分组后(2―3人一组),教师结合课堂学习的知识布置相应实验题目,并设定相关问题,引导学生进行实验设计。例如:自来水硬度的测定实验,为了让学生进一步了解实验内容,教师可进行进一步设疑:a.自来水硬度由什么引起?b.采用什么测定方法?c.采用什么指示剂?d.滴定可在什么条件下进行,怎样排除其他离子(Fe■和Al■等)的干扰?等等。通过对这些问题的回答,除了要让学生了解本次实验主要需要解决的问题外,还可以了解一般实验设计遵循的步骤,有利于设计思路的逐渐形成,提高他们分析和解决实际问题的能力。在知道了实验题目和实验的基本思路后,教师可以让学生自己拟定出实验原理,仪器与试剂,具体实验步骤,以及可能遇到的问题及处理方法、绘制数据表格,等等,由老师审核确定具体实验方案。当教师在审核方案时,需要引导学生继续细致地完善实验方案,例如:在EDTA标准溶液标定时,采用CaCO■作为基准物质,那么CaCO■如何溶解(盐酸溶液)?溶解时会出现什么现象(反应放出CO■,产生气泡)?会对标定带来怎样的影响(易使Ca■溅失)?那我们应该如何解决这个问题(需要在溶解时,缓慢滴加盐酸溶液,并在烧杯上盖表面皿,溶液在转移定容时,表面皿也需进行洗涤)?让学生在回答问题的过程中,积极思考,将理论与实际结合起来,培养分析和解决问题的能力。最后由学生独立完成实验,并与老师共同对实验过程和结果进行分析和总结。在这种设计型实验教学模式下,不仅可使学生积极主动地参与到实验中,将理论知识应用于实际问题的解决,较好地锻炼思维能力、实际操作能力,而且可更好地发挥学生的自身特长,培养团队协作意识。
3.将教师的科研与教学结合起来
科研是提高分析化学教学质量的推进器和重要途径[3]。教师可以在进行科研时,通过开放性实验吸引学生参与,在丰富学生课余生活的同时,培养提高学生动手和自学能力。教师根据学生的理论知识结构,结合自身的科研方向开展一些有意思的综合设计实验或课题研究。例如:我们实验室主要从事天然产物类的研究,可以开展:菌类中蛋白或多糖类物质的分析与鉴定、桑葚中花色苷的定量与定性分析、羧甲基化多糖中羧甲基取代度的测定,等等。在这个过程中,学生需要自己查阅相关文献资料,拟定实验方案,并解决实验中遇到的问题,不仅培养学生分析问题、解决问题的能力,激发学生科研积极性,增强学生的成就感,而且这种锻炼的过程更有利于他们今后的实际工作和继续深造。
4.改变单一的评价标准
考核是实验教学的重要环节,教师对学生实验进行合理而科学的考核是很必要的[4]。目前,很多教师对于学生实验成绩的评定只是根据实验操作和实验报告两个方面,这样的评价太过单一和片面,不能体现学生的实际情况。笔者认为实验教学考核可从以下三个方面进行:a.实验基本操作的考核成绩;b.简单的设计性实验考核标准包括:实验态度和积极性,实验的设计能力,实验操作、发现问题和解决问题的能力,实验数据的处理,对实验的总结和心得、具体实验报告,以及自身的纪律性和实验室清洁卫生等内容综合考核评定;c.科研型实验考核标准包括:对于文献查找阅读及理解能力、实验方案的制订、具体操作情况、实验记录、数据分析及总结、实验报告等方面进行综合考核评定。这样全面的考核过程,不仅有利于充分反映学生的综合素质,而且对于分析化学实验教学质量的提高具有积极的促进作用。
综上所述,从笔者多年来分析化学实验教学的体会与感悟可知,教学中需重视基本操作规范、需将教授型教学模式转变为设计型教学模式、将教学与科研紧密相连并且改变单一的实验评价标准,这样才能切实提高分析化学实验教学的质量,满足现代社会对创新型人才的需求。
参考文献:
[1]李发美.分析化学[M].北京:人民卫生出版社,2003.
[2]钱力.分析化学实验课程中学生能力培养的思考[J].考试周刊,2010(11):187.