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一、“教学名师”工程为广大教师指出了努力追求的方向
1 怎样做“教学名师”?“教学名师”工程为广大教师指出了努力追求的方向。“教学名师”要有一定的教育科学研究能力,有丰富的教学经验和独特的教学风格,这使过去长期困扰“谁教得好”的软尺子有了硬标准:
“教学名师”要有高尚的师德和真挚的教育感情。他们具有高尚的道德品质和教师职业道德,敬业爱岗,忠诚党的教育事业,有高度的事业心和强烈的责任感,为人师表,教书育人。我校首位国家级教学名师奖得主史启祯教授就是这样的人。史启祯教授除了在外开会和生病,每日(包括假期)都早早来到办公室,思索着学科的发展,精心的耕耘,在爽朗的笑声和细语中与学生探讨论文和教材。他说:“教师应该用自己的风范来影响感化学生,更要用自己最真挚的情感关心和爱护学生。”
“教学名师”要有扎实宽厚、广博精深的知识结构。教师知识渊博,思维活泼,才能在教学中把握全局,融会贯通。史启祯教授曾三次赴美国西北大学与美国科学院院士、原美国化学学会主席巴索洛教授合作、学习,巴索洛教授称他是“实验艺术家”。史启祯教授任教期间,先后主持了7次国家自然科学基金研究项目,其中有两项中美之间的国际合作研究项目,280余篇研究论文中有140多篇是发表在sci源期刊上。在世界著名杂志《美国化学会志》上发表的4篇论文被国外杂志、专著引用600余次。作为学术带头人,最早成立了国内第一个物理无机化学研究所和陕西省物理无机化学重点实验室,于2007年与化学系其他两个省重点实验室一起组建了西北大学合成与天然功能分子化学教育部重点实验室。先生的教学理念“科学研究可以改变一个人的气质,可以改变一个人的风范,可以改变一个人对书本知识的看法,甚至可以改变一个人的世界观,而老师就是要通过课堂教学这个渠道,将这些变化传递给学生,进而引发他们的变化”,在改变着、丰满着我校的无机化学学科。
“教学名师”要创造性地从事教育工作。教师的观念一方面影响自己的教育行为,一方面对学生的身心发展存在显著的影响。史启祯教授善于突破原有的凝固的思维模式,创造性地获取、加工、输出新的教育信息,不断更新教学理念和内容,在教学手段、教学的组织形式上突出创造性的特点,努力培养具有创新精神和实践能力的人才。他在11年中将《无机化学与化学分析》出版了三个版本,使之成为迄今教指委为应化专业立项编写的唯一一本专业基础课教材。先生主笔翻译出版了《过渡元素金属有机化学》、《无机化学》、《无机化学前沿》、和《空气敏感化合物的操作》,通过精品教材引进先进教学理念。他以“瞄准国际前沿,推动我国无机化学课程体系和教材内容的现代化”获得了陕西省和国家优秀教学成果奖。
“教学名师”要有高超的教育科学研究能力、丰富的教育经验和独特的教学风格。史启祯教授在对美国大学考察的基础上,提出了“必须要改变我们已有的教育观念”,开始了新的探索,他要创建一个平台,一个能将中外高等教育理念性相融合的平台;他又提出“教学和科研是鸟的两只翅膀,二者缺一不可”。因此,先生乐此不疲,在国内外教育期刊上,率先试验“无机化学”的双语教学,耗费14年主译4本外国精品教材——体现着“只有将中国传统教学思想与西方现代教育思想实现完美融合,教学改革才有出路”的教学理念。先生认为“不能将当代标志性成果当作一种时髦的点缀,我们的着眼点甚至也不能只是介绍成果本身,而是隐含在成果背后的科学思维方法”。就是在这种先生首先拥有雄厚的科研背景、先进的教学理念、辛勤的耕耘和收获氛围中,我们才能时刻关注国际上学术研究的进展状况,消化理解这些最新研究成果,才使我校无机化学学科成为了一个锐意进取的团队。的确, “教学名师”的效应在这里产生。
2 以“教学名师”为榜样,促进了教师队伍建设。“教学名师”工程使我校开展一个以“教学名师”为榜样,促进教师队伍建设的活动,对于稳定我校良好的教学秩序,实现把我校建设成为国内一流国际知名的研究型大学的目标至关重要。首先,从思想上要认识到这一举措是办学理念的重要内容之一,名师的效应就是一所学校的效应,建设高水平的师资队伍是高校发展的根本措施。其次,要注意从基层培养抓起,从树立旗帜、建立团队抓起,抓好学校层次的名师建设。第三,要创建一个公平竞争的机制,最大限度地激发教师的积极性,营造宽松的学术气氛,激发教师的创造激情。在这样的努力下,我们无机化学教研室的唐宗薰教授荣获了第二届高等学校教学名师奖。西北大学的两位高等学校教学名师奖获得者都出在无机化学教研室,他们又同时获得陕西省教学名师奖。还有两位教授获得了校级教学名师奖(西北大学定名
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为教学质量奖)。
名师为广大教职员工树立了榜样,使广大教职员工不断提高政治素质和业务水平,牢固树立质量意识和创新意识,敬业爱岗,扎实工作,为进一步提高西北大学的教学科研水平和管理水平做出了应有的贡献。
二、“国家级精品课程建设”工程为教学质量的提高奠定了基础
教育部推进国家精品课程建设具有很强的针对性。我校在这一工程建设中,讨论了“课程建设规划要注意什么”、“教学队伍建设难在哪儿”和“关于教学如何实现现代化”问题,严格按照“一流教师队伍、一流教学内容、一流教学方法、一流教材、一流教学管理等特点”建设示范性课程。从2003年至今,我校有校级精品课程38门,省级精品课程34门,国家级精品课程11门。2007年度又有22门校级优质课程申请参评校级精品课程。唐宗薰教授主持的“中级无机化学”和高胜利教授主持的“无机化学与化学分析”两门课程被评选为国家级精品课程。这两门课程在全国得到了好评,影响巨大。其中“无机化学与化学分析”课程已建设了资源丰富、界面新颖的网络资源(全国已有53个网站使用和传播),从学生学习到同行备课,多层面起到了辐射示范作用,发挥了精品课程的带动作用,为国内同类课程教学提供了一套从教材到教案、从课堂讲授到课外学习的完整的、可行的教学模式。该课程已经受到了广泛的关注和好评,制作精良的课件被众多网络纷纷转载,得到了兄弟院校学习和讲授普通化学课程的学生、老师的一致称赞:“是大家学习和讲授普通化学课程的好帮手”。
三、“面向21世纪课程教材”建设工程为教学质量的提高打冲锋
教材改革的基本要求是在原有的基础上有所创新、有所发展;立足于我国国情,学习国外经验,为国内服务,体现中国特色;要解放思想,实事求是。我们无机化学教研室史启祯教授主编的《无机化学与化学分析》和唐宗薰教授主编的《中级无机化学》分别作为“面向21世纪课程教材”和“十五”国家级规划教材由高等教育出版社出版。这两本教材突出了人本教育、实施差异教育的思想;着眼于社会和个人的发展需要,着眼于学生能力和智慧的培养,着眼于学生素质的全面提高。合理解决了以往教材只强调学科的系统性、忽视学生综合能力培养和岗位对人才规格的要求,专业面过窄、直接影响对社会需求复合型人才的培养和课程设置与教材内容不能及时更新、内容陈旧、不能体现新知识、新技术、新工艺、新方法,不能体现科技发展的需求和时代的特征与课程结构和内容缺少弹性、缺乏设置合理的选修课目、不利于安排教学等问题。前者具有明晰的定位、实现“立体化”、全新的构架、很强的可读性和探索了低年级开展双语教学形式等特点,2007年荣获陕西普通高等学校优秀教材一等奖,先后入选高等教育“百门精品课程教材建设计划”选题研究项目、陕西省“教学研究重点项目”、国家“十一五”教材规划项目和国家自然科学基金委“国家基础科学人才培养基金教材建设项目”。后者填补了无机化学与高等无机化学之间的“中等”水平,完成了同一学科三个不同层次的课程体系。正如黄春辉院士的评价:“我认为作者自始至终在深度和广度上,在知识层次和编写方法上都认真地把握住了‘中级’这个位置。这是一本内容丰富,很有特色,符合教改方向的教材。”
四、“教学科研训练”工程是高等理科教育教学质量提高的催化剂
教育部与国家自然科学基金委联合设立的“国家基础科学人才培养基金”,旨在促进科学研究与教育的结合,加强本科生科研能力训练和综合素质的提高。这是提高高等理科教育教学质量的又一举措,取得了预期效果。在这项基金的资助下,我们化学系顺利入选国家基础科学人才培养基地,成为陕西省和国家级化学实验教学示范中心,成为陕西省“具有工学和医学背景的化学拔尖创新复合人才培养模式创新实验区”。
作者:史锐 张晓丽 吴品昌 单位:辽宁中医药大学
内容涉及浓度计算、结构理论、热力学初步等等,涵盖了多个化学学科知识,但像结构理论等知识主要以描述性介绍为主。这种浅、全,但内容繁多的内容很难符合现代教学要求,也不符合现代化医药人才培养的要求。内容与实用性联系较少。内容中对知识在医药学上的应用介绍较少,与实际应用联系较少。如缓冲溶液中只介绍简单的浓度计算方法,而在医药学上常用的溶液介绍非常少。(3)课程内容对不同专业无明显区别,授课无侧重点。因此需对课程内容进行调整,力求少而精。因不同专业的服务方向不同,对所学课程要求也不同,而课程的设置与教学质量直接影响学生对后续课程的学习效果,影响对学生整体目标的培养质量。因此《无机化学》怎样适应于不同专业的人才培养目标,怎样实施教学,是无机化学教学工作者们探讨和研究的时代命题。结合教学实践经验,提出以下构想。构建面向不同专业以无机化学为核心的课程体系本校无机化学教研室承担全校药学相关专业、护理学等多个专业的教学任务。并根据临床医学专业的课程设计需要,拟增加无机化学和现代无机化学课程作为临床医学相关专业的公共选修课,为其后续课程学习提供良好的铺垫,并为今后的科研工作起到引领作用。
因不同专业的服务方向不同,对所学课程要求也不同。因此,根据本校各专业培养目标的要求,构建以无机化学为核心的“1条主线和3个分支”课程体系,以适应全校不同专业对无机化学教学的需要。“1条主线”包括无机化学和现代无机化学2门课程,分别适用于药学和临床专业本科生必修和选修,体现无机化学对于药学和临床医学教学和科研的引导作用“;3个分支”包括无机化学(护理学专用)、基础化学和医用化学基础(中专护士专用),以加强非临床专业学生对本专业相关无机化学知识的学习。(1)核心课程《无机化学》是研究无机物的组成、结构、性质、变化规律的科学,重点阐述物质结构基础(原子结构、分子结构、晶体结构等)、元素周期律、化学基本定律、气体、热力学基础、动力学基础、酸碱理论、电解质溶液、氧化还原反应、配合物等。通过掌握该课程的基本理论、知识和技能将为医药学各学科的学习奠定基础,有利于将来的实际工作。无机化学是药学相关专业的必修课程,也是计划新开的临床专业公共选修课,但不同的专业对无机化学教学有不同的要求,药学专业学习重点为化学相关理论及药物制备合成相关知识;临床专业学习重点为后续有机化学和生物化学课程学习做铺垫,以及元素性质和其前沿应用的知识。因此,在上述专业的《无机化学》的教学过程中,我们将始终坚持突出专业特色、满足专业需求、体现专业水平的原则,分别制定不同的教学大纲、实验教学大纲和实验指导。(2)《现代无机化学》是药学和临床医学专业学生在掌握了无机化学及相关专业知识之后学习的一门计划新开选修课,其内容概括地总结无机化学中常用的经典理论成果,使学生有效地掌握理论工具,让学生运用所学理论知识指导对无机化学领域最新知识的学习和掌握,了解现代无机化学的主要研究方向、研究方法、应用及其发展趋势,培养学生把握无机化学学科前沿的能力及其在药学和临床医学的应用,为后续课程学习及今后从事相关研究工作打下坚实的基础。(3)《无机化学》(护理学专用)是护理学专业学生学习无机化学在护理学相关方面应用的一门专业选修课,它重点研究酸碱理论、电解质溶液、氧化还原反应、配合物等理论及相关技能,对今后从事相关工作提供重要的理论支持和技术指导。(4)《基础化学》是非临床医学专业计划开设的一门公共选修课,简述无机化学四大平衡理论、有机化合物的结构性质以及光谱分析、薄层层析、电化学分析等仪器分析的原理和方法。为其专业课的学习以及今后从事相关研究工作打下坚实的基础。(5)《医用化学基础》(中专护士专用)是研究无机物和有机物的组成、结构、性质、变化规律的科学,概括阐述化学相关知识以及化学技能在护士专业的重要应用。对护士专业今后工作具有重要的指导意义。整合新课程体系的教学内容课程教学内容的调整与整合非常必要,整合后在以下几个方面体现出特色。(1)满足学科综合化的发展趋势。无机化学学科与其它学科日益交叉、渗透、融合,学科领域不断扩展,从内容看,实用化和综合化趋势日益明显。只有对传统教学内容进行整合,并增开现代无机化学选修课,才能跟上形势的变化,做到与时俱进。(2)提高授课效率。目前教学要求与教学时数之间的矛盾突出,其中教学内容重复和衔接不畅是主要原因之一。整合后,精炼、流畅的教学内容可以有效提高授课效率,减缓缩课时与增内容之间的矛盾。(3)通过无机化学课程教学内容和方法的整合与改革,不仅提高实验教学仪器、设备的利用率,减少实验教学的重复建设,有效利用资源,缓解扩大招生与教学投入不足的矛盾,而且提高实验教学质量,培养学生科学思维、应用知识和创新能力。
探索创新性无机化学实验教学改革在原有无机化学实验教学改革成果基础上,通过实验手段的改革,教材内容的更新及实验考试方式的改革,对无机化学实验教学体系进行探索性的改革。(1)改革教学手段、更新教学内容:教学内容跟踪学科领域前沿发展变化动态,将新知识和新技术及时吸收融合到实验教学中,使学生了解学科发展动向,熟悉和掌握学科前沿的理论知识和操作技能。实验教学按基础(验证)实验、综合实验、设计探索性实验3个层次展开。并按照改革要求,编写新的实验教学大纲和实验指导。(2)改革考试方法和内容:改革单纯操作性实验考试模式。实验考试内容上实行老师指导下的学生自主选题,以小组为单位进行实验和论文撰写,以个人为单位进行论文答辩和技术考核,根据考试成绩和平时成绩对学生进行评分,提高学生学习的积极性和主动性。(3)开辟无机化学实验第二课堂:定期举行无机化学学术讲座和文献读书报告会;提倡药学专业本科生参加教师的研究课题和实验室开放项目,撰写综述和论文等方法进一步充实无机化学实验教学内涵,促进本科生创新思维和科研能力的发展。随着高校教改形势向纵深发展,中医药专业无机化学课程体系和教学内容的改革势在必行,但教学改革是一项长期而复杂的系统工程,必须积极而慎重地进行,并在实践中进一步完善。逐步加强无机化学在高等化学教育中的基础和母体地位,提高教学质量,为培养符合时展的中医药人才奠定基础。
1.1实验结构的改革
无机化学实验与化学分析实验内容有较大程度的重复,如果将定性分析实验融入到无机实验中,将滴定分析实验与无机实验综合,实验结构重叠问题就能得到较好的解决。还可根据无机、分析化学教学内容的特点,保留一些经典的实验内容。如“反应速率与活化能的测定”、“无机盐的制备”、“酸碱溶液浓度的标定”和容量分析中具代表性的测定等。强化各个实验的基本原理和操作,在原有基础上,深化教学内容,增设一些具有先进性、典型化的实验,例如酸碱反应实验。原无机化学实验设有“醋酸电离常数的测定”,而在分析化学实验中有“混合碱的测定”和“铵盐中含氮量的测定”,根据学生反映,酸碱滴定操作重复过多,感到枯燥,为此我们可以将“混合碱的测定”和“铵盐中含氮量的测定”这两个实验删除,而在“醋酸电离常数的测定”实验中增加了醋酸溶液浓度的标定,这样不仅充实了实验内容,而且实验内容选择上具有典型性,酸碱滴定既有强酸、强碱之间的滴定,也有强碱滴定弱酸,以拓宽学生的眼界,同时根据醋酸电离常数测定值的准确度直接检验学生标定酸碱浓度的准确性。实验课程的整合给实验课的教学提出了新的要求,原有的教材已不能满足实验的要求,特别需要与之相配套的符合学生实际情况的实验教材。为此首先在保持无机化学实验与分析化学实验教材自身的独立性和系统性的基础上,尽可能覆盖无机及分析化学实验基本操作技能,把那些对学生基本技能训练有重大作用的典型实验作为必做实验。精简两门实验中重复的部分,使其简而不漏。
1.2综合性实验的设立
无机及分析化学实验结构的改革使得综合性实验的设立成为必然。综合设计性实验的开设可有效提高学生综合设计能力和分析测试能力,培养学生解决实际问题的能力和综合实践能力。综合设计性实验需要综合各门学科的基础知识,必须具备各门实验课程的基础操作能力。如果整合两个实验课程,则可以设立无机与分析综合实验,提高学生的综合素质和能力。例如:在开设的综合实验中,可以同时包含有无机化合物制备、原料与产品定量分析等多项内容。教师可提出项目,指导学生查阅相关资料,由学生自己设计实验方案并完成实验,最后要求学生以小论文形式写出实验报告。这类实验不仅能提高学生的逻辑思维能力,自学能力和综合能力,而且也增强了学生的学习主动性。如可将无机化学实验中“由铜为原料制备硫酸铜”与分析化学实验中采用碘量法测定铜盐中的铜含量有机地结合成为设计性综合实验,由铜和工业硫酸为原料制备硫酸铜,再将粗产品重结晶制得纯品硫酸铜CuSO4•5H2O,然后进行铜含量测定。本实验要求学生独立设计合理的实验方案,选择实验仪器并计算主原料用量及确定最佳的实验条件,通过该过程不仅消除了学生以往为追求产品数量而忽视产品质量问题,而且使学生巩固了基本操作,学会解决实际问题的方法。
1.3教学方法的调整
无机与分析实验操作及其教材整合后,其教学方法也应作相应调整。根据综合性大学教学对象的差异性和教学组织的灵活多样性等特点,针对不同教学阶段、不同教学对象采用不同教学方法。如:第一周,在进行基本技能训练时,为保证学生操作的规范性,采用教师示范———学生实践———教师指导的教学方法;第二周进行定量分析实验时,为了培养学生思考问题、解决问题的能力,采用学生预习———教师讲解———学生实践———教师指导的教学方法,为下一步综合实验打下基础;第三、四周综合实验、设计实验时,采用教师命题———学生设计———师生讨论———学生实践———教师讲评的教学方法,以更好的培养学生的综合能力和创新能力。在教学方式上,采用多媒体教学为补充。根据综合性大学教育必须够用性原则,实验课时不能一味增加,无机元素性质、重量分析法等实验可以考虑在理论教学时一并完成。具体实施办法是:有任课教师在实验室录制相关实验教学录像,授课时采用多媒体教学。这样可以节省实验室资源,为学生自主实验提供条件。
1.4开放式实验室的设立
无机及分析化学实验的实验结构和教材的整合有助于我们设立综合性实验,从而培养学生勤动手勤动脑的习惯,培养学生学习兴趣,激发学生创新思维。对学生进行化学实验设计培养及实验技术和知识的综合应用能力训练,已成为学生创新能力培养过程中必不可少的重要环节,因此必须对化学实验、实训教学模式进行改革,挖掘实验教学与工作过程的结合点。所以建立开放式实验室无疑是解决这一问题的较好方法。开放式实验室的设立将以学生为中学,注重从验证式教学模式向研究式教学模式过渡,由灌输式教学法向诱导式再到自主式教学法转变,从学生被动的被灌输到诱导学生学习,再到学生能自主学习相关知识和技能。通过各种形式和层次的实验教学,以及实验室的开放,极大地调动广大学生对实验课的学习积极性,体现因材施教的教学理念。在开放式实验室里,学生可以一改过去“照方抓药”的实验工作方式,在教师及时、正确的引导下根据自己的实际情况选择实验内容,将实验主体从教师转变为学生,使学生的主动性和创造性得到充分发挥,并逐步培养学生完成既定工作的能力和毅力。开放式实验室是培养综合性大学学生工作能力和素质的有效手段。但值得注意的是,由于教学对象存在较大差异性,实验的难度和要求应遵循梯度原则,学生可以根据自己的实际情况选择教学题目。
2无机及分析化学改革与整合的特点
2.1增进学科间的融合,提高学习的时效性
随着化学学科在现代化工农业生产中应用的不断提高,化学各科之间的融合与渗透不断增强,工业分析中往往要综合运用无机化学、分析化学等领域的知识。将无机与分析化学实验内容整合,恰能避免学校知识与实践需要脱节的弊端。另外,大学的实验操作课程一般在新生入学第二学期开始,而此时大学的理论课程繁重,学生可能不能投入百分之百的精力与时间于实验中,所以课程的优化可以较好的解决这一问题。改革原有教学内容划分过细、各门课程过分强调各自的系统性完整性的状况,推进教学改革,为学生节省因重复操作而浪费的宝贵时间,提高学生学习的效率,从而达到增强学生获取和综合知识的能力,培养运用化学知识进行科学研究和解决工程问题的创新能力的目的。具体做法如:在实验内容的安排中,把化学常数测定的实验与仪器分析实验相结合,如,用pH法测定醋酸电离度、电离常数,由已知醋酸浓度改为学生自己配置标准醋酸溶液,从而激发学生的学习热情,同时又学习了pH计的运用,提高了实验效果;在水中铁含量的测定实验中,运用分光光度法,既可以使学生学会分光光度计的使用,又复习了分光光度计的原理及计算知识。这样做可使基本操作更加规范化,建立正确的概念,实验效果更好。
2.2减少重复性,突出整体性
传统的无机化学实验和分析化学实验是彼此独立的,两门实验课程各自安排实验,在一定程度上会造成内容上的重复。如,传统的实验安排中,在分析化学试验中会做酸碱滴定分析实验,在无机化学实验中同样会做这项实验;又如,在无机化学实验中称量微量试剂时要用到分析天平,而在分析化学实验中分析天平的使用率更高,两门实验课程中都要讲解分析天平的使用方法未免太过重复。当实验中出现重复时,回使学生对实验的兴趣降低,影响教学效果,而且用两次实验课的时间做同一个实验,在一定程度上也浪费了学生的学习时间。当把两门实验课程整合成一门课程后,这类实验内容重复的问题就会避免。将两门课程联系在一起,可以发展学生的思维,拓宽学生的眼界,促进学科间的融合,使学生自主学会联系各学科之间的关系,学会多方面对待生活中的化学问题。因此,避免实验内容的重复在安排实验项目工作中非常重要。
2.3符合够用性原则
现在的教育体制,不善于培养学生独立思考的意识。在当今的高考体制下,学生很难有时间去积极的投入到自身的兴趣爱好当中。在学校里只是一味的去接受知识,不是通过自己的思考来获得。这样的一些死知识使得学生没有了学习的热情,同时也失去了自己探索知识的兴趣。进入大学以后高校的教育体制又过度放任,这样的一上一下使学生的思维转变过大,学生很难适应,独立思考与创新意识更难以激发出来。并且重复的实验使得实验仪器使用率增大,学校很难安排出空余的仪器供学生自主学习与创新。学生自制力不强,加之实验室资源的短缺,学生很难全面而精准的学习课业内容。将两门实验课程整合起来,可以空余出实验室资源,供学生操作兴趣实验。解决了当今高校实验室资源短缺的难题,让学生在有限的时间内学到更多的实验技能。针对教学对象的差异性,让领悟稍慢的学生有更多的机会操作实验内容,让兴趣浓厚的学生在教师的帮助下完成各项探索及创新实验,做到因材施教。
3结语
关键词:通晓化学;手法灵便;分析化学;实验教学改革
分析化学实验是分析化学课程的重要组成部分,与化学相关学科(特别是分析化学理论课)教学紧密结合.通过学习分析化学实验课,有助于加深学生对化学等相关学科理论知识的掌握和理解,培养学生分析和解决实际问题的能力,为创新能力的提升、药物分析等专业课的学习及未来工作打下坚实的基础[1].我国的化学先驱,清代学者徐寿曾说过:“考质求数之学,乃格物之大端,而为化学之极致也.能精熟焉,则凡天下熟物俱能详考其原质,而深求其准数.遂使法有证据,而理得显明.若欲精究其事以造其极,则有三者为要:其一,通晓化学;其二,手法灵便;其三,专心笃好.”这里,考质求数即为现在的定性和定量分析.即定性和定量分析是物质科学的主体,是化学的最高境界.他特别提到了学好分析化学的关键是:在专心笃好的基础上,要做到通晓化学和手法灵便.这个观点涉及到目前大学分析化学教学中各化学学科间的有机结合、教学内容的完善和学科的科学设置.为此,本文从通晓化学和手法灵便这个角度探讨大学分析化学的实验教学改革.
1大学分析化学实验教学的现状
1.1化学学科间的课程衔接不够连贯
作为基础课的有机化学和无机化学是专业基础课分析化学的基础,更是药物分析等专业课的基础.有的学校,同一个院(系)的不同教研室分别承担无机化学、有机化学和分析化学的教学任务;有的学校,如我校,基础医学院承担无机化学和有机化学的教学任务,药学院承担分析化学的教学任务.不管是在相同的院(系)还是不同的院(系),目前各学科间的课程设置大多考虑本学科的情况,较少考虑不同学科间的相互要求和需要.这样的问题在国内很多院校都存在.基础课的重要性不言而喻,但基础课与专业基础课和专业课的课程衔接不够连贯,忽视了化学相关知识连续性的渗透,使得基础课教学中缺乏专业应用的实例,而专业课教学中又往往缺少基础课相关理论的指导,影响了学生综合实力的提高[2].集体备课多以本教研室为单位进行,缺少学科间的融合与沟通,也较少进行学科间的交叉听课.一般根据本学科的实验室、实验仪器来安排实验教学任务,较少考虑与其他学科的关系.因此,实验有重复,甚至缺少递进关系.如何让学生在有限的学习时间内做到通晓化学,化学学科间课程的有效衔接是基础.
1.2实验内容与教学方法不合理
目前,分析化学实验内容多为验证性实验,研究性、设计性实验少;以章节内容为基础的实验多,缺少章节间融合或学科间整合的综合性实验;实验内容未及时更新与完善,能够反映学科前沿的实验较少[3].分析化学实验课在教学方法上多延续着传统模式[4],实验员准备实验仪器和试剂,教师按照黑板或PPT上的实验内容,讲解实验目的、原理、仪器试剂、方法步骤、数据处理等,演示实验仪器的操作.学生“照方抓药”,无需思考在实验过程中可能出现的问题、产生的原因及解决的办法.因此,在验证性实验中,学生多能按照教师的要求顺利地完成实验并提交实验报告,但多数学生看重的是实验成绩,一些学生更是为不逃实验课而做实验.由于未能全身心地投入到实验中,所以无法领会实验本身的科学精神和科学内涵,更无法“享受”实验带来的乐趣.在这种固化的教学模式中,在“学生能顺利地完成实验”背后隐藏的实验内容与教学方法不合理,是需要我们深思的.由于这些没有生机的实验教学,学生机械地操作,课后抄写实验报告等因素的存在,导致学生处于被动的学习状态,缺少实验兴趣,缺乏实验动力与激情,实践能力很难提高,更谈何手法灵便呢?
2大学分析化学实验教学改革办法
2.1加强化学学科间的有效沟通,为通晓化学创造条件
通过加强学科间的有效沟通,实现化学学科间实验课程的有效衔接,进一步促进在课程设置,集体备课,相互听课等方面的交流.2013年6月28日,我校药学院分析化学所在的药物分析学教研室与基础医学院的化学教研室结对共建.在此基础上,进行课程设置的整合,共同进行集体备课,相互听课.与基础医学院的化学教研室共同编写出版了《药学实验技能训练与指导》[5],该书以普通高等教育“十二五”国家级规划教材为基础,结合基础学科和专业学科的实际情况,介绍了无机化学、有机化学、分析化学等基础化学学科和药物分析等专业学科的知识与技能,促进学科融合和实验资源的整合,避免实验重复设置,强化实验递进关系.以该教材作为全国医药院校药学/中药学大学生实践技能大赛的指导用书,对参赛学生进行系统培训,得到了教师和学生的好评和认可,发挥了积极的作用.首次参加第四届全国医药院校药学/中药学大学生实践技能大赛,两位同学分别获得了一等奖和二等奖.这种学科间的有效沟通可更充分地发挥学科互补优势,促进学科建设的发展和深度合作,有效利用教学时间,实现资源共享,为化学各学科的有机融合奠定基础.
2.2树立与时俱进的教学观,为提高学生的实验技能夯实坚实的基础
第一,授课信息量的增加与扩展.近年来,随着国家经济实力的增强,精密仪器的使用率和普及率大幅提升,各种新方法与新技术不断涌现,为药品质量标准的修订与完善提供了更坚实的保障.面对药品质量标准的国际化与现代化的迫切需要,作为分析化学实验课的授课教师,要立足于教材,但不局限于教材,要向学生传授当前分析技术与方法的前沿信息,树立与时俱进的教学观,为提高学生的实验技能夯实坚实的基础.如在讲授分析化学实验《HPLC法测定替硝唑溶液中替硝唑含量》时,不但讲授仪器的使用,还要实际演示流动相的过滤、脱气,样品的处理和进样,以及数据的处理等,也对目前HPLC仪器的发展状况,色谱柱的现状与发展趋势等加以说明,特别是我校有一位2008级药学专业的毕业生考入上海交通大学从事色谱新方法与新技术的研发工作,该同学的研发经历和目前的研究工作为在校学生的学习提供了动力.因此,在教学中有必要针对性地介绍一些研究进展、前沿理论,让学生更好地了解分析化学这门学科的发展动态,“知新”、“识新”才可能“创新”[6].第二,新成果的引入与融合.将教学与科研相结合,以科研促进教学是对分析化学实验最有益的补充.如在讲授《氧化还原滴定法》中的亚硝酸钠法时,不仅要讲授其含量测定方法,还要对其定性的鉴别-即芳香第一胺反应加以说明,特别是由于过量的亚硝酸会和β-萘酚反应呈猩红色,使定性鉴别结果出现假阳性,现已采用加入脲来消除此假阳性的干扰等.在《HPLC法测定替硝唑溶液中替硝唑含量》的色谱实验中,利用保留时间对替硝唑溶液中的替硝唑峰进行定性鉴别,是《分析化学》教材上的方法,也是目前常用的方法.那么,如果有两个色谱峰都和替硝唑对照品色谱峰的保留时间非常接近时,又如何作出合理的判断呢?当提出这个问题时,同学们会有针对性去认真思考.在此基础上,向同学们讲解对照品加入法、渐进窗口正交投影法等用于色谱峰匹配的新方法与新技术,提高学生们学习的积极性,使他们深知,这些新方法和新技术是在基础实验上的一个延伸和扩展,是把一些更先进的原理融合到这些基础实验中,是一个多学科间的有机结合.通过这些基础实验的升华,使同学们在认识到基础知识重要的同时,更要懂得知识创新的可贵.第三,教学方法的改进与提高.“教是为了不教.”陶行知先生的这句话时刻在提醒着我们教育工作者,特别是在当前大学大众化教育的背景下,更有着深刻的含义.在分析化学实验中,若采用传统的教学方式,缺少一个自由探索的空间和思想创新的环境,学生很难做到勤于动脑,善于动手.因此,必须从实际出发,联系实际,大力进行教学方法的改革与创新,调动学生的主观能动性[7],使学生能够主动融入实验并在实验中积极思考,达到“教是为了不教”的目的.如《碘量法测定维生素C的含量》,大多以维生素C原料药或有关制剂为测定对象,而我们选择校园内的药用柚子作为测定对象.同学们自己采集柚子样品,按照自己设计好的实验方案进行待测样品的制备,采用碘量法对柚子中的维生素C进行测定并对实验结果进行分析.通过这种教学方式,学生会对实验怀着更多的好奇和更浓厚的兴趣,会由单纯的“听做而得”的实验配角转换为“思做有得”的实验主角,角色的转换增强了学生的责任感,激发了完成实验的动力和激情.他们在实验中会遇到问题,但会迎难而上;在实验中会遇到挫折,但会勇敢面对.通过这样的实验,同学们有了更多的交流与合作,在实验中更会有新发现和新收获.
2.3科学设置实验课程,为手法灵便创造条件
分析化学是药学学科的专业基础课,分析化学实验教学在药学学科中担负着承上启下的作用[8,9].因此,分析化学实验课要科学设置.一是实验项目的合理设置.分析化学实验不是孤立的实验课,其设置要立足院校实际,在知识点上要注重与有机、无机基础实验的衔接,更要面向药物分析等专业课实验的需要.在知识面上,重基础、练技能是根本要求,既要重视称量、量取等基础操作,也要注重化学分析与仪器分析的有机融合.二是实验方法的创新.通过分析化学实验方法的创新,在验证理论课的基本原理、基本方法的同时,使分析化学实验课成为理论教学的最有力的补充和完善.三是实验室管理模式的改革[10].现代的教学方法要求改革实验室的管理模式.在提倡启发式教学、注重学生实践能力培养的环境下,实验室要开放运行管理模式及运行机制,实现开放共享,切实提高实验教学质量.教研室是学校最基层的教学组织和科研单位,也是教学活动的具体执行部门.因此,立足并扎根于教研室的开放实验室才会更有生机和活力.在实验室开放过程中,引导学生养成良好的实验习惯,逐步增加开放实验内容,鼓励学生自行设计实验、参与教师科研课题.自2016年起,我院每学期在已有实验课的基础上,增加了50学时的开放性药学综合实验课.学生以开放的实验室为平台,充分利用实验室的资源,完成自主设计的实验.在开放的实验室中,学生是主体,他们的思维模式不再是“你要我做什么?”,而是“我想做什么?”,“我如何做?”,学生的主观能动性得到发挥,学生的潜能得以释放,学生独立思考问题和解决问题的能力得以培养.在开放的实验室中,学生们的团结协作精神也得到进一步锤炼,遇到问题大家会相互讨论,彼此间相互学习、相互借鉴、取长补短,教师会给予及时必要的指导,引导学生提出质疑,并和学生交流,讨论,共同提高[11],有效地避免“封闭式”教学模式和“垄断式”教学方法,丰富了实验教学[12].如2016年,在2014级药物制剂本科学生的开放性药学综合实验中,学生的自主设计有:阿司匹林的有机合成,鉴别(化学,红外),阿司匹林片的制备,阿司匹林原料及制剂的定量分析(容量法,HPLC法)(皖南医学院药学院在安徽省省级示范实习实训中心“药学实习实训示范中心”的基础上,于2014年建立了学生高效液相色谱分析实验室,现有15台LC-15C型和3台LC-20A型岛津高效液相色谱仪).通过学生的实验设计和实验过程,教师能及时发现文献查阅是否全面、实验设计是否合理、实验操作是否规范,实验结果是否可靠,使学生做实验时不仅要知其然,更要知其所以然,将“勤于动脑,善于动手”贯穿于实验设计和实验过程中,使他们思维灵活,富于创新性;手法灵便,富于创造性.
3总结
分析化学实验是高等院校药学专业学习的重要环节,是培养学生实践能力和创新精神的重要课堂.结合工作实际,通过对分析化学实验中所存在的问题进行深入分析,探讨问题解决的办法和对策.为适应未来药学学科发展对学生知识结构和能力的要求,培养能适应未来发展需要的药学人才,应注重分析化学实验内容的更新、教学方法的改革和教学手段的完善.在注重知识衔接的同时,要重点考虑学科间的交叉与互融互通,合理安排实验项目,加强实验内容间的内在联系.应高度重视实验教学和实践教学环节,在加大对实验室投入的同时,要注重实验室的管理改革,推进实验室开放,为学生自主实验提供场所;在全面系统提高实验教学水平的同时,更要注重学生科研个性的培养与发挥,使学生不但能通晓化学,而且能手法灵便,让高校实验室真正成为“知识创新的源头,人才培养的基地”.
作者:邹纯才 宗倩妮 鄢海燕 单位:皖南医学院药学院
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关键词 高职院校;应用化学基础;项目化教学;
中图分类号:G712 文献标识码:B
文章编号:1671-489X(2013)21-0097-02
应用化学基础是高职高专食品营养与检测专业的一门重要的专业基础课。从食品的开发研制到市场销售的各个环节,都需要应用化学基础知识、原理和技能作支撑。将应用化学知识内容模块化,积极进行教学内容、教学手段和教学方法的改革。从食品行业的需求出发,教学的主题以典型事例为主,按照学习目标将课程整合、细分成多个操控性强的项目,以具体项目为核心,教师做主导,学生为主体,使学生在教师的带领下能够自愿、自由地选择自己感兴趣的内容和学习形式。进行项目化教学是目前许多高职院校正在积极探索的一种教学方法,促使学生在完成工作任务的过程中获得知识和技能的提升。
1 课程设计思路
通过社会调研和邀请行业专家,对食品营养与检测专业所涵盖的岗位群进行任务与职业能力的分析,本着为新疆经济区域服务的原则,结合《中华人民共和国食品检验工职业技能鉴定标准》,围绕企业的化验员、品控员与质检员等岗位需要的能力、知识、素养,将无机化学和分析化学内容进行归纳,搭建出围绕能力训练来设计课程内容,按照模块和项目来组织教学的课程标准。课程教学中以能力为本,以后续课程为导向,以项目为框架确定课程结构,把应用化学基础课程渗透在食品营养与检测专业中,设计出理论与实践一体化的课程。
对课程中要求掌握的基本技能进行分析并化解成多个项目,借助实训引入相关的专业知识,倡导学生在“做中学”,积极参与、勤于探究、乐于动手。在实训过程中加深对化学基础知识的理解和技能的应用,将素质教育渗透于其中,开发学生职业能力拓展的潜力,满足学生职业生涯规划的需要。
2 建立项目化教学目标
课程以职业能力为宗旨,以项目化教学为切入点,突出课程的实用性和技术性,使学生获得从事食品检验职业岗位工作所必备的基础知识、基本操作技能、熟练规范的操作手法,具备一定的实验数据采集和分析能力。树立食品质量安全意识,注重提升学生的专业素质,培养学生具有一定的分析与解决问题的能力、化验工作的安全防护能力、实验室的管理能力。同时使学生具备工作作风严谨、职业道德良好、创新能力增强、团队合作意识强烈,为后续的专业课程、企业顶岗实习打下扎实的基础。
3 探索教学内容
在准确分析食品行业各职业岗位群应具备的化学知识、技能的基础上,对无机化学、分析化学进行优化整合。其内容包括对食品检测和生产反应所必需的化学反应原理知识、物质结构与性质知识、化学滴定分析方法、重量分析方法的原理和技能。打破传统的章节排序,将课程内容模块化、项目化。
经过课程的整合与优化后重点清晰突出,内容充实精炼,可以解决应用化学基础课时数相对比较少、内容多的矛盾。课程内容的内在层次是:够用的化学知识与原理;必需的化学分析方法与手段。课程内容的选取原则为:以必需为准,加强针对性;以够用为度,加强实用性。
4 改革教学方法
4.1 教学情境
学院的应用化学基础实训室是教、学、做一体化学习场所,学习环境与工作环境融为一体,让学生处于仿真职场的情境中。实训仪器设备与企业标准化验室同步,实训室有黑板与投影设备。教学过程中,教师根据教学内容采用多种方法,或“先讲后练”或“边讲边练”或“先练后讲”,师生互动有助于学生主观能动性的增强。
4.2 确定项目
在项目化教学中,选择合适的项目非常重要。选择项目时既要包含无机化学和分析化学的基本知识和基本实验技能,又要从日常生活、食品行业的生产实际出发。设计的实训项目之一“水中硬度的测定”研究对象是“水”,实验室用水配溶液、洗涤器皿等;食品行业最常见的产品有纯净水、矿泉水等,水与人们的生活、学习非常紧密,学生对此也有比较浓厚的兴趣。
对“水中硬度的测定”这一实训项目进行细化,使之分解成一系列的任务:任务之一,制定“污水、自来水中硬度测定”的方案;任务之二,配制EDTA标准溶液、缓冲溶液等;任务之三,确定实验方法,进行污水、自来水中的硬度测定;任务之四,正确完成实验报告。任务分配给各个小组,要求学生团结协作,充分利用图书馆和网络资源收集所需要的资料。只有这样才能调动学生探究问题的积极性,在项目情境中使学生提高协作能力、交往沟通能力和职业能力。
4.3 实施项目
项目化教学的关键阶段是实施项目,引导学生积极、正确地利用应用化学基础实训室的实训条件开展实训项目。在实施“水中硬度测定”的实训项目过程中,先带领学生到新疆雪白真实业有限公司的分析检测中心参观,使学生了解水厂水的检测项目和检测方法,建立感性认识;回到课堂后,结合《纯净水的国家标准》,各组派代表讲述所制订的方案,并在教师的引导下进行讨论;在讨论中,教师通过对学生的指导使其学习相关分析方法的原理、测定条件,引导学生对方案进行修改和完善,最终师生共同归纳总结制订出实施方案。学生通过实训环节,亲自动手测定实验室水的pH值、氯离子含量、电导率等指标。
这种看、教、学、做相结合的教法集知识传播、素质教育、能力培养为一体,使学生既能学到专业知识提高专业技能,又能提高团结合作能力和口头表达能力;有效调动了学生的学习兴趣,促进学生积极思考与实践,有利于培养学生发现、分析和解决问题的能力。在实施过程中,学生会遇到各种问题,教师则要适当地指导,鼓励学生多思考,独立地完成实训项目。因此,项目化教学是一个注重实践与应用相结合,以真实的工作任务为载体进行教学的过程。
5 项目化教学的特点
项目化教学法目的明确,充分调动了学生学习的兴趣和主动性。从实施的总体效果来看:大多数学生从开始时的项目方案上交、技能训练被动地进行,逐步向主动查阅资料、积极设计项目以及技能提升的方向转变。项目化教学的实施不仅全面提高了学生的专业技能,而且也提高了学生的信息与事务处理能力、团队合作与沟通能力、自我学习和创新能力,还要说明的是在完成项目任务的工作过程中逐渐培养了学生的职业岗位意识和责任意识,促进高职的学生能可持续发展。对于教师而言,更新了教育教学理念,提高了职业教育教学能力和实践能力,积累了课程改革的经验和方法。
6 对项目化教学的思考
通过“项目引领,任务驱动”的项目化教学方法,能将无机与分析化学的理论知识和实训操作有机地结合在一起,使教师、学生真正地做到“教学相长”,学生的理论基础不断扎实,实验技能不断提高。实施过程中有3个主要问题需要及时解决。
6.1 进一步改善实训教学条件
为保障项目实施能顺利进行并达到预期目标,良好的实训条件是提高实训教学水平的重要保证。实训仪器和设备应该满足学生人数的需求,保证每个学生都能充分动手,提高他们独立操作的能力。
6.2 不断完善学习资源
项目化教学对学院图书馆的建设及其藏书量、网络资源及其教学资源平台是否完善提出更高要求,只有良好的学习环境才能满足学生的需要,保证项目化教学顺利推进。
6.3 不断提高教师的素质
教师不仅要熟悉书本知识,精于实验操作,而且要了解食品行业相应职业岗位的要求;项目的确定难易适中,既能基于书本的教学内容,又能结合生产实际;从容应对项目化教学过程中学生遇到和提出的各种问题。
总之,应用化学基础课程通过模块化、项目化教学模式的实施,将学生的学习目标与工作岗位的需要结合在一起,设计的项目内容由易到难、螺旋递进,技能训练从单一到综合,操作手法由生疏到娴熟,不仅提高了教学质量,而且提升了学生的职业素质,符合当前食品行业对食品营养与检测专业高职技能人才的需求。积极推行项目化教学,使应用化学基础课程教学与新疆社会经济发展形成良性互动,为社会、为食品企业输送更多、更优秀的专业技术人才。
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1 高校分析化学教学现状
1.1 高校分析化学教学内容现状分析
从化学课程发展史来看,在有机及无机化学分类完成后,就形成了分析化学这门课程,且分析化学的后续课程内容与两者具有很高的关联性,如与无机化学具有极高重复率的有分析化学中的溶液平衡理论等。总体而言,滴定分析法在化学分析中为主要采用的方法,且主要有4种滴定分析法,这4种方法都在分析化学课程中进行了介绍,且每一种方法都基于平衡理论进行了深入的分析,而在无机化学课程中又详细介绍了平衡理论。4种滴定方法的具体操作及原理彼此之间有共性的一面,为此若单独对每一种方法进行介绍,并不能起到预期的教学效果,因为他们直接的关联性我们不能忽视。
首先, 由于滴定方法占用大量的教学课时,为此很多高校在教学大纲的压力之下,常常都会对定性分析的作用及分析有失偏颇,甚至在分析化学教学中直接忽视定性分析,但我们应该认识到定性分析在化学教学中也具有举足轻重的作用,通过对定性分析进行学习,可以让学生对化学反应以及离子的性质会有更加深刻的了解,为此也自然应帮助学生更好地掌握所需要的实验技能以及分析方法。这些技能与方法对于污染治理工作而言,又是不可或缺的技能与方法,尤其将来从事环境领域教育工作是必备技能。目前很多高校也认识到这点,并对高校分析化学的定量分析进行了改革,但改革力度仍存在不足,这些进行改革的高校很多都仅仅对部分的教学内容进行了调整与更迭,或者对仪器分析进行了融合与渗透,这种改革方式自然不能适应分析化学发展的需要,因为仅有的教学改革效果及力度不够明显。
其次,在分析化学教学过程中,仪器分析教学内容常常被高校教师所忽视,虽然在高校的部分教材中对仪器分析的教学内容较为完善,包含了色谱、电化学、光谱分析等方法,但由于高校课时分配等诸多原因的限制,分析化学课程的仪器分析教学改革不平衡、不彻底、不全面,甚至对仪器设备缺乏的高校而言,仅仅对仪器分析进行简要的介绍。
此外,还存在分析化学的教学内容、知识陈旧,教师在教学过程中对于分析化学的新理论、新方法阐述较少,也有部分分析化学教学中过多地偏重无机化学教学,而且教学在教学过程中也存在教学内容不能理论联系实际等问题。
1.2 高校分析化学教学方法现状分析
首先,不可否认,当前高校的分析化学教学方法主要以知识灌输为主要的方法,这种教学方式有利有弊,有利的一面为:能够帮助学生及时、快速地积累大量的理论知识,也能提升学生的逻辑思维能力,但损失了学生的实践能力以及创新思维能力;其次,由于分析化学是高校化学专业的基础性课程,为此在高校课程教学开展中,往往倾向于采取大班教学的方式,这种教学方式必定不能实现教学的个性化,也直接忽视了学生学习的主体性及主观能动性,会影响到教学目标及教学效果的实现;最后,从深层次原因来看,教学过程中理论与实践的脱节在于教学管理上的不科学,直接导致高校很多教师在教授分析化学课程中,仅仅讲授理论,而实践教学则由其他的教师负责,即实践教学与理论教学教师不是同一个教师,直接导致了学生所学的理论知识与实践不能实现顺利、有效的串联,甚至很多高校将实验教学与理论教学直接剥离开来,更不利于两者的结合。
2 分析化学教学内容与课程体系改革的策略建议
2.1 教学内容改进策略
首先,需对课程间的关系进行有效的协调,减少教学内容的重复,首先需做到重视分析化学与其他化学课程内容的互补关系与衔接关系,在具体的分析化学教学过程中,对课程内容进行适当的精简,尤其与其他化学课程内容相同或相近的部分进行合理的压缩,同时倡导学生对其他化学课程进行课前的复习与课后的巩固,从而达到辅助实现分析化学教学的目的。除此以外,固有的分析化学的教学目标也要进行革新,因为传统的分析化学追求考试能力强、知识面广、基础扎实,这些目标显然不能满足新时期分析化学教学的需要,为此传统的分析化学的教学目标不得不进行变革,以贴合社会的实际需求,为此在分析化学教学活动开展中,就需要协调与其他课程的关系,减少重复的现象,并且特别要注意在教学活动开展中尽可能的多引入一些实际案例进行教学。
其次,教学内容上增加有机物分析成份的同时,也要对定性分析进行更加科学的安排。定性分析在分析化学中不可或缺,因为定性分析是分析化学的重要构成部分,如在进行定量分析前处理环节,定性分析就必定参与其中,为此学习定性分析能够为定量分析方法的理解与使用提供非常重要的支持与帮助。发展至今我们所知晓的有机物有接近一千万种,数量上远远超过无机物的数量,有机物对人们的生产、生活、生命有着不可替代的作用与意义,当前部分分析化学教材中适当的增加了一些有机物的课程教学内容,但总体上依然没有对有机物进行系统性、科学的、归类型的概括与总结。
第三,时刻关注教学前沿,对教学内容进行及时的更新。对分析化学的教学内容选择上,对于分析化学的基本技能以及基本理论,要突出其重点进行教学,努力实现将这些基本理论、技能做到举一反三的作用,并且教师在具体的教学活动开展中,要对分析化学的发展趋势及理论前沿有所了解与掌握,在熟悉后在课堂教学中对这些新理论、新技术乃至新方法进行概述与介绍,需要说明的是在新知识、新技术、新理论的介绍中,更应该介绍一些与实际生产生活相关的新技术、新理论、新技能,也就是更应该介绍社会热点。
2.2 教学方法改进策略
现代教育理论尤其强调学生的理解记忆,强调问题的分析、思考、解决能力以及创新能力,逐渐摒弃了单纯教授知识的观点,更加强调整体性、综合性的教学。为此在教学过程中,教师教学方式方法的使用对学生能力的培养、对教学质量的提高、对教学目标的实现具有重大的作用,当前分析化学中主要采用讲授式的教学,不关注学生创新能力的培养,不关注学生的技能训练,这与现代化的教学理念、思维大相径庭。为此对于高校分析化学课程教学而言,不仅要对教学内容进行改革,也要对教学方法进行研究与改革,做到将分析化学的教学由信息、数据的获取转移到实际问题解决层面上来。本文认为对分析化学的教学内容改革需做到以下几点。
首先,在教学过程中要做到讲授与引导思考相结合,要对讲授与引导思考进行综合的运用。两者的相结合,不仅能启发学生的学习兴趣,还有利于学生创新思维能力的培育,但两者的关系需要做到完美的拿捏。对教师而言,也就是要对教学内容中的难点、重点进行分析与讲授,力争实现举一反三的教学目标,引导思考也就是通过对课程问题进行深入、细致的设计,引导学生对问题进行探究与思考,激发学生的求知欲。如在进行滴定分析法教学活动中,教学重点为酸碱滴定法,为此在对学生进行酸碱滴定法的讲解中,要结合滴定法所呈现的共性特征,包括终点误差、指示剂、突越影响因素、滴定曲线、基本原理等,为酸碱滴定法的学习做好铺垫。再如,在学生学习氧化还原滴定法或者配位滴定法时,学生也可以借助于酸碱滴定法的学习进行引导反思,这样不仅能节约学习的课时,也能够使得学生在学习中更加的积极主动。
其次,要做到知识的分析、归纳以及灵活运用。教学方法有很多种,在不同的教学内容上就有不同的教学方式方法可供选择,即便是在一个章节的教材中,也会随着教学内容的推进而不断的变化教学方法,多运用分析与归纳的方法,能够帮助学生对知识更加系统性的掌握,也能提升学生的分析化学知识的综合运用能力,还能在掌握的知识点背景下,引入更加复杂的案例并解决。如不同仪器的应用、原理等方面有很大的差异,且每个仪器对于学生而言,相关的知识不仅琐碎而且凌乱,若在具体教学中合理运用归纳与分析的方法,能够起到事半功倍的效果。
第三,实现实验教学与理论教学有效的结合。分析化学是一门具有极强综合性、极强操作性的学科,分析化学理论知识的掌握可以通过实验很好的补充与巩固,为此分析化学也是一门利于学生创新思维能力与动手能力培育的学科。实际层面,分析化学由于课时等方面的限制,实验课程的安排比较有限,不可能涵盖所有的理论知识,为此一些简单的实验可以让学生课后或者业余时间自己单独完成,同时教师要尽可能为学生参与到教师的科研试验中大开便利之门,帮助学生将理论知识与实际快速的结合。
1什么是化学课程中的经典内容
化学科学史对于经典化学时期与现代化学时期的分期问题存在着两种不同的观点。一种观点认为,以原子序为基础的元素周期系建立以后的化学是现代化学,之前的化学是经典化学,这种观点是以20世纪初卢瑟福的原子核结构实验作为基础;另一种观点认为,现代化学与经典化学的分期以鲍林出版《化学键的本质》一书作为分界线。但是鲍林等人的理论是以量子力学作为基础的量子力学理论的形成也是在20世纪初。因此,这两种观点从时间上讲,时期的划分相距不远。从学术观点上看,二者都是以现代原子、分子结构理论的建立时间作为基础的分期。
从以上的分期来看,现在大学里讲授的化学课程中许多都是经典化学的内容,而且地位非常重要。
如无机化学中的元素化学部分,分析化学课程中经典的容量和重量分析方法,有机化学中很多重要经典合成反应、手性化合物分离方法、布特列洛夫的化学结构学说、凯库勒苯环结构,以及物理化学中的化学热力学理论、电离学说、络合物热力学理论、氧化还原理论等都是经典内容。
2重新评价经典化学内容在现代化学教育中的地位
尽管现代化学科学已出现了诸多新的理论和实验方法,应用了现代仪器分析和信息与计算机技术经典化学的方法仍然在现代化学科学体系中占有举足轻重的地位,主要表现在以下几个方面:
(1)经典化学实验的方法被作为现代方法的标准,很多现代大型化学分析仪器的化学基准物是用经典的化学实验方法分离提纯和分析之后才作为标准的,在判断很多新的化学分析实验方法是否准确时,也是通过与经典方法进行比较后才得到结论。
(2)有些现代的理论和方法中整合了经典的理论和方法,有些是对经典理论和方法的修正和扩展。例如,现代的量热方法,虽然更智能化,却应用了经典化学热力学的原理和量热学方法;又如,现在合成一个有机化合物,其中一些步骤是经典的有机合成反应。还可以发现,有些物理化学的定律在修正之后可以扩大应用范围,甚至适用于其他的化学科学领域;合成化学家将一些经典的化学合成方法改进之后,使其用途更广泛。
(3)在现代化学分析方法的样品预处理方法中^很多都是经典方法或者借鉴了经典方法的原理,而有机化合物在进行波谱分析前,样品先要用经典元素分析方法确定最简式。
(4)现代化学理论并非十全十美,现时无法解决的问题,还要从经典理论和方法中寻求智慧。
同时,应该告诉学生经典理论和方法的局限性及其适用范围。经典理论为了简化解决问题步骤,物质结构以及化学反应模型忽略了很多真实存在的相互作用,有些是经验型的,缺乏定量的逻辑关系,其理论缺乏普适性。经典实验方法一般适用于高的反应物用量,不适用于微量物质的化学反应。
3经典化学教学内容的取舍与讲授课时的确定
随着化学科学的发展,有些经典教学内容应被淘汰,有些内容仍然重要,应该保留。现在化学教学中取舍的原则是什么?经典内容教学课时应该怎样确定呢?
首先,应该保留那些在化学科学发展历史过程中不可忽略的部分,告诉学生这些内容对于现代化学科学的影响。
还有一些内容是无论在科学研究,还是在产业界以及社会服务机构都已不再采用的方法,可是教师认为这些方法的教学可以用来培养学生的科学思维能力。在20世纪80年代,大学化学教科书中还使用硫化氢体系定性分析18种阳离子的实验教学|21,而当时的化学工业界、医药、商检和司法界已开始广泛使用光谱学分析方法,那时的化学教师之所以保留这个体系,是由于他们认为,虽然这个体系很经典却可以帮助学生学会应用简单的化学反应将无机离子分组分离的逻辑思维方法,熟悉常见的化学试剂和仪器的使用方法,而不是简单地仅仅知道使用现代化学分析仪器进样和输出数据结果。后来,由于污染和毒性的原因,这个体系被淘汰掉了。对于这部分内容,可以寻找其他可以使学生得到类似的思维训练的体系代替,同时能够克服以往方法的缺陷。
主张多讲授经典内容的教师认为:除非学生毕业后专业从事经典内容的教学、科研工作,或者他们在产业界和社会服务机构的工作恰恰与这些内容相关,他们可能终身都不会再有机会接触到这些内容。
对于他们来讲,这些内容是第一次学习也是最后一次学习,那么,经典部分的教学就非常重要。
主张少讲授的教师有另外的观点:学生毕业以后需要就业,因为产业界及政府机构会很快更新技术,过多地学习经典课程似乎是多余的,甚至成为教育与现实脱节的一个原因。高等教育正在出现高等基础教育与高等职业教育一体化的趋势,高等教育课程的内容更实用、更适应人才市场需求也是评价大学教育水准的一个重要方面。
教师在教育学生时,应该给予他们一个完整的科学体系,而不是为了实用只去告诉学生这个体系的一些部分。设计现代的化学教学体系时,是仅仅考虑很快谋得职业,还是考虑为学生开辟更广阔的发展前景,这是决定化学课程中经典内容取舍和教学课时时应该思考的问题。
4重新系统化
无论是波义耳出版《怀疑的化学家〉的时代,还是门捷列夫发现化学元素周期律的时代,以及20世纪初由原子结构理论和量子力学推动的化学科学革命的时代,化学科学曾多次重新系统化,化学教育也跟随化学科学的发展多次重新系统化。今天的化学科学出现了很多新的理论和实验方法,如纳米科学、单分子光谱学、新的有机合成方法等;化学教育的注意力也在转移,更趋向生物体系以及能源和环境问题。所以,化学教学也在面临重新系统化的问题。我认为,对教科书,以及理论和实验教学方法的重新系统化应该考虑以下原则。
(1)谨于现代的化学结构和化学反应的理论。
基于经典部分同现代化学科学的联系,用现代化学科学的观点去重新审视经典内容,建立新的化学教育体系,将保留的经典内容整合在新体系中。例如,现代有机化学在讲授苯的性质、结构和化学反应时,仍旧保留了凯库勒苯环结构以及很早以前就已发现的苯的化学反应等经典内容,用分子轨道理论去阐述问/题。
(2)基于教育的规律。
不仅仅是化学科学在发展,教育科学在近20年也在发展,考虑接受教育的主体在变化|31,新的教育方法要融合在新的化学教学体系中,化学教师要与教育心理学、教育社会学专家合作研究建立新体系。
在化学教学中,阐述问题的先后次序往往与科学发现的历史顺序不同。例如,讲授元素化学部分是根据化学元素周期表的顺序,而不是根据元素发现的历史顺序;因为这样讲授学生更容易理解,同时不违背科学规律。
1998年,联合国教科文组织在《21世纪世界高等教育宣言:愿景与行动〉中提出:创新教育的方法是具有批评能力的思考和创造力。宣言肯定了以学生为导向的教学方法,并且指出:新的教育方法还意味着新的教学内容,以及与之相应的新的教学试验方法,不仅仅发展学生的记忆力,还要发展他们的理解力、实际工作技能和创造力。如果采用建构主义14的学习方法,告诉学生一些建构的原则和方法,把用于建构的理论和实验的模块给他们,把经典的和现代的化学知识模块给他们,让他们自己去建构新的化学科学大厦,然后用他们的大厦跟前辈大师的大厦去比较,他们会发现自己应该向大师学习什么,他们也可能还会发现大师的缺陷,无论是在知识模块里,还是在由模块构成的体系中,以及构造的方法,可能都存在问题。当学生能够提出问题,并且懂得为了给出问题的答案如何重新学习时,这才标志着达到了教学的目的。
(3)谨于国际标准化原则。
现在有些化学教师在教学中并没有使用IPAC最新颁布的化学原子量数据;有些化学教师没有访问过UPAC的网站,去认真阅读过跟自己教学的专业有关的专业术语和名词的文章;很多大学化学教学实验室的实验条件数据(TP……)和实验仪器(天平、容量仪器……沫作过国际标准化的校正。教科书中经典内容的编纂和教学应该采用新的名词术语和国际标准数据。
(4)基于智能化原则。
化学教师不应该重复劳动,应该更有创造性地从事教学工作。如建立智能化互联网教学答疑系统,把学生提问率高的问题和答案放在教学网络上,使学生可以自己搜索提问和获得答案。这样,教师可以有更多时间与学生讨论一些有争议的问题。又如在互联网上开辟化学科学教育社区,使教师和学生可以更自由地在不同的时间和空间讨论问题。
智能化教学不仅仅是学生自己编写计算机程序去处理经典化学的计算问题,使用像EXCEL这样的软件,更重要的是,要将经典的化学知识模块化,整合在化学计算机数据库中,设计出虚拟的解决化学问题的程序,这种程序可以判断化学反应的可能性,预言反应产物和动力学途径,以及是不是生态化的反应,还可以控制自动化和机器视觉化化学实验系统。总之,应用智能化技术可以令经典化学实验教学更具有吸引力,而且还可以缩短实验时间,得到更准确的数据,为学生将来在科研和产业界就职打下基础16。
应该注意的问题是,智能化教学系统是为帮助学生建立正确的科学概念设计的。有些教师在PFT中使用了动漫技术、FLASH技术帮助学生理解一些化学科学概念,但是这些技术表达的图像有时与真实的物质结构和化学反应相去甚远,容易给学生造成错误的印象。所以,教学使用的图像应与真实的化学反应图像越接近越好。如果图像是示意的,一定要向学生说明。
(5)基于生态化原则。
生态化的观点认为:如果化学反应过程的反应物和产物以及化学反应能量与自然体系的交换方式,不对自然物种及其食物链构成破坏,不影响生态体系平衡,就可以认为是生态化的化学反应。
现在化学教科书中叙述的一些经典化学分析方法,以及一些高产率的经典有机合成反应,使用对人体有害的试剂,产物也污染环境,这些方法将来可能被淘汰。作为化学科学史的部分,这些方法都曾有过很重要的作用,这些方法的原理对于建立新方法可能作为借鉴和参考。如果课程中保留这些内容,也只是保留原理同时应告诉学生方法中存在的生态问题,将来应用这些方法时,化学反应要根据生态化要求重新设计。
1)对于帮助学生理解原理和学习方法的实验,应尽量选择生态化试剂,考虑产物是不是生态化,比如碱标定实验选用草酸作为基准物比邻苯二甲酸氢钾更符合生态化要求,因为前者是天然产物,它的降解产物也很容易步入自然循环中,不至于对自然生态造成破坏。
2)化学实验教学应该减少试剂用量。现在经典常量化学实验使用试剂量过多,与实际工作要求有很大差距,过高的试剂使用量也造成过多的废弃物。但是试剂减量也会带来一些问题,原来的方法可以观察到的现象可能会观察不到,原来的方法可以得到的准确数据也可能得不到了,所以经典方法的实验化学反应和观察计量用的实验仪器都要重新设计。
3)现实工作中,很多环境、医药的分析工作要分析和处理毒物和污染物,而生态化的替代试剂和方法还没有出现,决定了实验体系还不可能是生态化的。但是为了培养学生的工作能力又不得不保留这些实验方法。因此,要有标准化的防护和处理废弃物的方法。
4)经典化学实验室的设备要及时更新。应将汞温度计换成数字式的;将直接排放水的旧式回流冷凝水管换成电动循环冷凝装置,以节约大量净化过的水;要更换含有毒金属的实验设备和高耗能设备,以节约实验成本,并使实验过程更安全。
5)化学工作者要与生态学专家合作,建立化学实验室的生态评估体系,请生态学专家对化学实验室作出生态化评估|81。因为化学产业的生态化的革命是从实验室开始的,大学化学教学应该帮助学生建立这样的理念。
5小结
现在的化学教师可能是化学教育史上最为辛苦的化学教师。因为他们不仅要懂得化学的历史一经典和现代的化学科学概念的发展沿革,精通化学科学的方法一懂得理论分析、实验技术和数学与计算机的处理方法,清晰地知道化学科学在整个科学体系中的位置以及化学与自然及社会的关系,学会用经典的和现代的哲学观念去思考化学问题,还要懂得全新的教育心理学和教育方法学,懂得艺术和美学,精通获得化学资讯的方法,懂得知识产权的保护,懂得怎样把化学知识市场化等等。由于他们正处在一个化学教育理念和方法转折的时代,他们必须比以往的化学教师付出更多的劳动。
【关键词】高职 分析化学 职业能力
【基金项目】本项目受重庆市高等教育教学改革研究项目《工业分析与检验专业工作过程系统化课程的课程标准建设与研究》资助,项目编号:143184。
【中图分类号】G71 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089(2016)31-0160-02
一、引言
分析化学一门研究物质化学分析方法及有关理论重要课程,担负着鉴定物质组成成分、测定其相对含量的两个任务。是仪器分析,药物检测,食品分析,环境监测等后续课程的基础,又以高中化学、无机化学、有机化学等课程的相关知识为基础,具有关键的纽带和承前启后的作用,是高职院校中化学、化工、医药、食品、环保、生物等专业学生必修课[1]。高职分析化学是以培养生产一线的分析化验技能型人才为宗旨,以分析检验岗位的工作过程为导向,以工学结合为平台,以校企合作为途径面向化工,医药,食品,环境等相关行业,突出课程的实用性,技术性、综合性,主要目的是使学生掌握物质分析所需的全过程。
二、高职分析化学的特点
1.分析化学中突出“量”的概念,如:测定的数据不可随意取舍;数据准确度、偏差大小与采用的分析方法有关。
2.分析试样是一个获取信息、降低系统的不确定性的过程。
3.实验性强,强调动手能力、培养实验操作技能,提高分析解决实际问题的能力。
4.综合性强,涉及化学、生物、电学、光学、计算机等,体现能力与素质。
5.分析化学工作者应具有很强的责任心和职业能力。
三、高职分析化学对学生的职业能力培养
(一)激发学生对科学探究的浓厚兴趣[2]
高职学生蕴藏着极为丰富和巨大的创造潜能,如何发掘和激发兴趣是关键,以丰富的教学资料和先进的教学方法,使学生对于分析化学产生浓厚的学习兴趣,激发他们对大自然中潜藏奥秘的好奇心和求知欲,这是培养高职学生职业能力的前提条件。
(二)培养学生严谨的科学实验态度
实验在高职分析化学教学中占很重要的地位,通过实验课使学生形成严谨的科学实验和工作态度,对学生的职业能力将有重要的意义。
1.分析方法的推敲,不放过每个细节。
2.实验操作的规范化。
3.实验数据的记录和处理的标准化。
(三)培养学生良好的科学研究和工作习惯[3]。
1.培养学生良好的观察习惯
观察是科学探究的开始,是外界信息输入的窗口。通过观察,发现问题、解决问题。通过观察可以发现实验现象与相关理论的联系,通过观察可以发现异常,及时排除险情,通过观察可以发现重大问题,获得突破。
2.培养学生勤于动手习惯
在高职分析化学教学活动中,教师指导和鼓励学生主动参与、乐于探究 、勤于动手,可以培养学生收集和处理信息的能力、获取知识的能力、分析和解决问题的能力以及交流与合作的能力,可以收到良好的效果[4]。
3.培养学生善于思考的习惯
分析化学是思考性极强的学科。在高职分析化学教学中,必须使学生积极开动脑筋,乐于思考,勤于思考,善于思考,逐步养成独立思考习惯。选择好思考的材料,创设思考的情境并留给学生足够的思考时间。引导学生独立思考,还必须鼓励学生质疑问难。
4.逐步养成学生团队合作意识
团队合作意识是指个体对共同行动及其行为规则的认知与情感,是合作行为产生的一个基本前提和重要基础,分组实验是高职分析化学实验中要逐步培养学生的合作意识的一种方式。分组内部同学之间相互帮助,统筹安排,合理分工,最后达到彼此双赢和多赢的目的。
四、结语
高职分析化学,是高职学生形成良好职业能力的基础;是培养学生对科学研究和分析检验工作严谨的态度,形成良好的研究和工作习惯的起点,更是培养学生实践能力,创新能力,岗位适应能力,团队合作能力等职业能力第一步。因此,教师在高职分析化学教学中运用先进的教学理念,有效的教学策略,使学生有效学习,形成良好的职业能力。
参考文献:
[1]庄乾坤.国家自然科学基金委化学科学部分析化学学科发展战略及优先资助领域.生命科学仪器,2005,3(1);3-4
[2]余瑞锋.启发学生对数学的研究兴趣.科技咨询导报, 2007, (27); 251-252
[3]李建东.浅析高职分析化学教学对学生能力的培养.教育界:综合教育研究(上),2014,0(8);172-172
[4]张英,杨剑,罗大为.以企业岗位需求为核心的高职分析化学课程改革与实践.广东化工,2013,40(13);254-255
参照国内各级各类院校环境科学专业的基础化学课程内容体系及多所院校的教学计划,考虑环境科学专业后续环境化学、环境监测、环境工程学等专业课程的内容,结合我校实际情况,我们将环境科学专业的基础化学类课程分设为现代化学基础及分析化学两门课程。现代化学基础分两个学期完成,理论课时共计136学时。课程的学科内容包括现代无机化学、物理化学、有机化学等。通过对化学热力学、化学动力学、化学平衡、化学反应的基本规律、物质结构理论、胶体和表面化学、环境科学相关的重要元素及其化合物、有机化合物等基础知识的学习,学生可以了解现代化学的基本概念、基本原理、基本技能;学生学习后能以化学的观点、思维方法和研究方法,激发创新意识,在未来实际工作中以化学观点观察物质变化的现象,对一些涉及环境科学及生活、社会实际的化学问题,具有一定的分析、解决和创新的能力。
分析化学单独设课,其一,是因为分析化学素有“科学的眼睛”之称,是环境科学甚至其他任何与化学相关的学科进行科学研究的基础,学生打下扎实牢固的分析化学基础是非常重要而必需的。其二,分析化学的课程特色主要是“量”,与其他基础化学相比较,更强调“量”的概念,以及相应的思维方式和理念。系统学习这门课程可促使学生掌握分析化学的基础知识和基本理论,结合实验牢固树立准确“量”的理念,并掌握获得准确“量”的正确操作技术。这是环境科学专业的学生进行专业科学研究以及未来的工作中必不可少的基础。其三,分析化学也是学生学习后续的专业课程环境化学、环境监测的重要基础。采用上述课程结构体系,避免了教学内容的无谓重复,节约了大量的教学课时。同时也使一些环境科学专业非常需要的化学知识如胶体化学、表面化学、电化学、分析化学等得到了加强。
二、教材改革
教材是教学内容的载体,一本好的教材能使学生提高学习的兴趣,便于理解和掌握知识。但目前国内还没有完全与我们的现代化学基础课程教学体系相配套的教材。针对上述情况,在教学过程中,根据环境科学专业的人才培养目标及特点,结合本校的课程结构体系,我们对选用的教材内容进行了适当地删减和补充,采取了教材为主,补充讲义为辅的使用方式。目前选用胡忠鲠主编的《现代化学基础》作为主教材。但其中元素化学,有机化学两部分教学内容则结合环境科学专业的特点,编写补充讲义。元素化学部分侧重于讲授常见重要元素、重要污染元素及其化合物的性质,有机化学部分则系统地介绍各类有机化合物的物理性质及化学性质。对于有机合成则不作要求。通过上述调整后,课程教学内容的针对性和实用性得到了提高。考虑到现代环境监测方法中经常需要使用仪器分析和检测的特点,我们选用了华东理工大学及四川大学化工学院编写的《分析化学》(第五版)作为教材。这本教材具有如下特点:一是教学内容包括了化学分析和仪器分析两部分,与我们的课程结构体系相吻合;二是该课程教学内容的编写注重应用,简化了某些公式的推导,加强了数据处理和仪器分析的内容,能满足环境科学专业的需要。
三、教学内容改革
目前,国内一些非化学化工专业的基础化学课程虽然在结构体系方面与化学专业相比具有自己的特点,但由于教材编写者基本都是纯化学专业出身,缺乏对相应学科的专业知识与背景的深入认识和了解,因此教学内容的设置基本沿用化学专业的内容,只是在深度和难度上作些调整,没有结合专业特点,脱离生产实际,学生认识不到化学知识在本专业中的应用前景与重要性,难以激发学习兴趣。针对上述情况,我们对环境科学专业的基础化学课程在教学内容方面进行了如下的改革:
(一)夯实基础,注重“双基”扎实牢固的化学基础知识是与化学相关专业的学生学习化学知识进而将其应用于认识解决本专业问题的重要基础。因此,我们在教学中始终不渝地坚持为学生打下牢固的化学基础,注重基础知识、基本概念和基本原理的教学和应用。为达到此目的,我们有针对性地精选了近1500道与课程内容相关的习题,编写成课后练习集,让学生通过习题练习来巩固所学知识。
(二)结合专业,偏重应用在重视基础知识、基本概念、基本原理的同时,我们注重选用大量环境科学中的实例来作为知识应用的案例,培养学生用化学原理和知识解决环境问题的能力。如表面化学、氧化还原与电化学、电解质溶液、化学动力学等章节的教学案例都选用了大量环境科学中的例子。又如元素化学部分,重点讲述若干和环境科学密切相关的元素,P区元素主要讲了Al,Si,Pb,N,P,As,O,S等常见或与环境科学密切联系的元素及其化合物的性质;过渡元素部分则着重介绍了Cd,Hg,Cr等污染元素,以及Fe,Mn等常见元素及其化合物的性质。再如,有机化学部分讲到苯基型卤代烃的性质时,以多氯联苯、二噁英等持久性有机污染物为例来讲,使教学内容变得结合实际、生动有趣。又如分析化学中的应用实例也都选用环境科学中的应用来讲,如高锰酸盐指数、溶解氧的测定、COD的测定、总磷的测定等。