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[关键词]药学;药理化学;分析化学
随着我国医疗事业的飞速发展与进步,药学研究水平越来越高。其发展主要依赖于药物分析技术,药学研究对我国医药事业开发、创新、发展等方面具有重要促进意义,能够间接提升我国经济水平,从根本上提高我国健康保障水平。
一、药物化学和分析化学的基本概念
(一)药物化学概念
所谓药物化学主要是将化学分子原理应用于药物研发,从科学角度分析化学药物的基本构成、生物效应及相应药性原理等相关内容,用于新类型药物研发。药物化学研究需要两方面来共同促成,其一是生物学,另外一方面是化学,其在药物研发中主要明确药物的活性物质或药性机制,分析患者用药治疗后,药效对机体的代谢作用,及机体对药物的适应情况及吸收情况等。
(二)分析化学概念
所谓分析化学主要是指对物质中相关药物成分、不同结构含量等进行测量,将测量的物质指标进行化学分析,其属于物质化学分析的一门科学,除此之外,有关于物质成分测量所用仪器也包含在内,属于分析化学的一部分。分析化学中对药物成分进行测量分析的方法被称为化学分析法,这种方法在测量过程中主要应用天平和所要测量的物质及试剂,将其用玻璃器皿盛放,将所测量的物质成分计量指标与测量过程中出现的化学反应两者相互对应分析,以此得出结论。另外一种分析方法即仪器分析,这种方法在满足上述作用的同时还能够进行微量分析及形态、结构分析等。
二、物理化学和分析化学的发展及作用
(一)物理化学和分析化学的发展
早在19世纪,物理化学这一概念被提出,并且于30年代和40年代蓬勃发展。物理化学概念被提出后科研人员研制出了磺胺类药物,投放于临床治疗,响应效果较好,对患者的预防感染及临床治疗均具有一定促进作用,在投放应用的10年内,β内酰胺类抗生素研发技术逐渐完善。于19世纪40年代有相关研究人员研究出了抗菌药物的药性、活性及药物机理等,将其与药物成分及结构等相关内容相互融合,用于新药的研制,就此不同种类药物越来越多。于19世纪末时,通过研究人员的努力,对于新药的研制不再仅依靠药物活性机理及其成分结构方面入手,新药的不断研制也是物理化学逐渐认识的过程,研究人员能够明确大部分种类药物在机体中出现的生化效应,能够明确不同类药物应用于人体其活性及产生的药效,就此于19世纪末可以通过不同类型、病症患者的实际患病情况入手,分析患病原因,实现新类型药物研发,对症下药治疗。于20世纪分析化学理念被提出。分析化学除了分析方法以外,其能够用于新药研制主要依赖于分析仪器,在不断探索发展的过程中,仪器分析方法逐渐占据主要地位。在整个20世纪中,40年代至80年代之间,出现了三大重要学科领域,即材料学、环境学和生命学科,这三大学科通过与仪器分析方法联合应用研究,在一定程度上成就、完善了分析化学,促进其发展进步。从当今环境来看,仪器分析方法又与计算机信息科技相互联系到一起,以计算机为载体、以网络信息为媒介,将分析化学中测量的数据、信息进行整理、收纳,最终录入电脑,实现信息传输及智能分析。目前,信息化仪器分析中最具代表性的即为传感器的发现及图谱快速检索和实验室自动化等。
(二)物理化学及分析化学的作用
从不同角度来讲,物理化学和分析化学的作用存在一定差异,是不同的。物理化学更偏向于药物活性、机理及药性和机构的研究,极大促进了早期药学的研究与发展,为后续的新类型药物研发奠定了坚实基础。同时,20世纪内的分析化学主要是用于药物成分、剂量的测量及化学实验反应研究,其属于实验方法的一种,并且在仪器分析发展进程中,挖掘了与药学有关的不同学科,为药学研究提供更全面、系统的理论支持,促进药学研究。当前,仪器分析法融合计算机信息技术,实现了仪器分析的智能化和自动化,其具有测量分析数据准确可靠、操作迅速等优势,但是从另一方面来讲,仪器设备购置昂贵并且对仪器操作者要求较高,操作繁琐,这些都是局限性。从大方面来讲,物理化学和分析化学的丰富及发展对于我国药学研究均具有一定促进作用,通过对不同药物运作机制的研究和不同药物成分实验研究,研发了不同类型的新药物,将其用于临床治疗。综上所述,药物化学和分析化学是药学的重要组成部分,两者在不断发展中融合不同新技术,为药物研发、临床治疗及医疗事业的发展都起到一定促进作用,具有重要意义。
参考文献:
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关键词:分析化学实验;教学改革;分析化学理论;反哺
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)22-0281-02
分析化学是化学类专业本科生的重要的必修专业基础课程,分析化学的教学质量的好坏在培养化学类专业本科生方面具有举足轻重的作用。分析化学实验是以实验操作为主的技能课程,其在分析知识的灵活应用和分析技术的训练方面起到重要的作用,是理论联系实际的桥梁。经过学习分析化学实验课程,学生能加深对基本知识如“量”与误差的理解,熟练掌握分析化学实验技能和基本操作,提高观察、分析和解决问题的能力,养成良好的实验习惯、严谨的科学态度和实事求是的工作作风。
我校分析化学于2007年获得硕士学位授权并开始招生,近年来分析化学方向获得过省部级奖励3次,承担国家自然科学基金项目9项、省部级项目6项、厅级项目10多项,申请专利10多项,100多篇。针对我校十三五发展规划,即从教学为主的高校逐步转向以教学研究为主的高校,改革教学质量的任务也迫在眉睫。因此,笔者在在分析化学实验教学的实践中进行了包括实验教材、实验内容、教学方法、考核方法等方面的大量探索,以强化了学生的理论知识和实际动手能力,同时通过实验教学反哺分析化学理论课程的教学改革和建设,全方位提升分析化学实验和理论课程教学质量。
一、精心选择实验教材,理论主讲教师参加实验课教学
分析化学理论教材和实验教材均选自武汉大学编著、高等教育出版社出版的《分析化学》(第五版)和《分析化学实验》(第五版),是高等教育出版社百门精品课程教材之一。笔者作为分析化学理论主讲教师,一直参加实验课教学,从而便于开展理论联系实际的教学方法,便于发现学生理论学习和实践操作方面的问题并及时解决问题。比如笔者根据学生用间接碘量法测铜合金中铜含量和络合滴定法测定自来水硬度的实验,将分析化学理论课内容穿插在在实验内容中,使学生对相关知识的掌握理解加深,同时通过实验课教学,使学生认识到树立“量”的正确概念的必要性和正确性。
二、合理设计实验教学内容,体现层次性和实用性
以实验教材为基础,根据高等教育改革方向要求和我校教学研究型学校的发展要求,建立了“基础型实验、综合设计型实验、开放创新型实验”的多层次实验教学内容体系,激发学生学习兴趣,提高学生分析技能,突出创新能力和实践能力的培养。
基础型实验是夯实学生实验基础、培养学生实验基本操作实施能力的关键,因此针对基础型实验,教师应对学生的基本操作训练进行全程指导,在天平称量、溶液配制、滴定和重量分析等基本操作方面对学生进行专题训练。让每个学生都能规范和熟练地掌握上述基本操作。
综合设计型的实验是以综合性、设计性分析化学实验为主,结合分析化学的前沿技术和方法,体现系统性、前沿性和全面性,要求学生结合多种实验操作技能、前沿技术和多个理论知识制定详细的研究方案,设计具体的实验路线,选择合适的实验操作仪器,以期提升学生对分析化学实验中问题的分析能力和解决能力,注重学生的能力培养,以养成良好的科学素质,基本掌握化学研究的一般方法。我们在综合型实验中开设了如“混合碱组成的测定”和“食用米醋中总酸量和氨基酸氮含量的测定”等实验项目,联系生产生活实际,既让学生真切体会到化学实验和生活息息相关,又培养了其利用理论知识解决实际问题的能力。
开放创新型实验通过“挑战杯选拔赛”和教师的科研课题而设计,依托学校开放实验室平台实现,引导学生进入学术领域,促进学生的本科教学课程知识与学科科研的互动,调动学生学习该课程的主动性和积极性。通过“挑战杯全国大学生课外学术科技作品竞赛华东交通大学选拔赛”平台,学生根据自己的兴趣和指导老师的科研课题情况,自主撰写项目申请书、项目方案设计和完成项目实验内容,从而启发、激励学生的创新思维,使学生进一步夯实分析化学理论基础和实验技能基础,同时也使学生的创新思维和创新能力得到发展。指导老师在评审挑战杯项目申请书时,主要侧重项目申请书有无独特的见解、有无新颖的设计思路和有无现实可行性等,筛选出优秀的挑战杯项目参加“挑战杯全国大学生课外学术科技作品竞赛华东交通大学选拔赛”。例如筛选的层层组装法构筑碳纳米管修饰电极及其应用和无试剂型分子印迹电化学传感器的研制和应用均获得“挑战杯全国大学生课外学术科技作品竞赛江西赛区”三等奖。同时,笔者以科研为驱动力,带动学科建设和实验教学,每年从科研工作中抽取部分成果编写实验项目,确保实验内容与时俱进且具有较高的创新性。
三、建立闭环量化考核体系,提高教学效果
为充分调动学生积极性、自觉性、提高教学质量,并使成绩能够客观地反映学生对知识和操作技能的掌握程度,我们建立了“实验学习前(预习考核)+实验学习中(平时考核)+实验学习后(期末考核)”的闭环量化考核体系,并对各个环节的考核进行了具体量化(如表1所示)。
实验预习考核能督促学生了解实验的原理,明确实验的难点、关键步骤,做到“有备而来”,带着问题上课,发挥学生的主观能动性。平时考核占比达到50%,注重延伸和累计效果,有利于培养学生严谨的态度。期末考核由笔试和操作考核两部分组成,笔试主要考查分析化学实验原理、实验后的问题解决和重要实验条件的把控等内容,这些内容与分析化学理论教学紧密相关,反哺理论教学;操作设计考核在考查学生基本实验方案设计、操作能力、数据处理能力和实验报告撰写能力的同时还通过附带思考题的方式考查学生的创新科研能力。
四、结语
实践表明,分析化学实验教学不仅是培养学生的基本实验操作能力、解决实验问题的思维能力和设计新型实验项目的创新能力的重要环节,也是帮助学生牢固掌握分析化学理论,反哺理论教学的重要手段。通过实验教学的改革,我们能明显地感觉到学生在实验积极性、理论知识掌握及实验动手能力和创新能力方面的很大提高。为适应学校发展方向和社会发展需要,我们将不断探索如何将分析化学实验教学与理论教学、前沿科学、实际生产和现实生活需要更紧密结合,有效激发了学生学习兴趣和热情,提高学生综合素质、创新实践和科研能力。
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林炳承, 秦建华. 图解微流控芯片实验室. 北京: 科学出版社,2008: 473
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食品中邻苯二甲酸酯的测定. 中华人民共和国国家标准. GB/T 219112008
6SONG AnBao, ZHANG GuoPing, HU DeYu, FENG LiLi, YANG Song, LIU Gang, WANG Hua. China. Patent, 200510003041.7, 2006
宋安宝, 张国平, 胡德禹, 逢丽丽, 杨 松, 刘 刚, 汪 华. 中国专利, 200510003041.7, 2006
3稿件处理程序
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在药学专业的教育中,分析化学的理论知识和实验技能在药物分析、天然药物化学、药物化学、药剂学等都有广泛而重要的应用。分析化学的教学旨在让学生掌握基本的理论和方法,建立基本的定量和定性观念,熟练地进行滴定分析操作,掌握常用仪器的操作方法,为后续课程的学习打下坚实的基础。现代仪器分析迅速发展,不断丰富分析化学的学科内容,也使分析水平得到了巨大提高。各种光谱和色谱技术层出不穷,满足更多复杂样品的分析需要。因此,在教学内容选择上,应该将基础理论和基本概念教学与分析化学前沿相结合。分析化学涉及理论十分广泛,从经典化学分析法到现代仪器分析法,但是课时有限,并且结合专业需要,我们要对教学内容有所取舍,突出重点。在经典化学分析的教学中,做到讲清基本理论,让学生掌握滴定分析的基本原理和基本概念,各种滴定方法在讲授时突出特点,讲出特色,不拖泥带水。
现代分析中,随着仪器分析的迅速发展,应用日益广泛,并且在很多药物的质量控制、工艺设计、生产研究中大量使用。中国药典2010版比2005版进一步扩大了新技术的应用,除了在附录中扩大收载成熟的新技术方法外,正文品种中进一步扩大了对新技术的应用,药典化学品种采用了分离效能更高的离子色谱法和毛细管电泳法,红外光谱在原料药和制剂鉴定中的应用进一步扩大,气相色谱法全面用于溶剂残留检查,总有机碳测定法用于注射用水的质量控制中,含量测定中仅HPLC这一种方法,药典一部中采用的品种从505种增加到1138种,药典二部中从359种增加到694种,由此可见仪器分析方法在药学学科学习中的重要性。我们在教学中,学时适当向仪器分析部分转移。在制订2014版人才培养方案时,充分考虑到仪器分析方法的重要性,我院在开设分析化学课程的基础上,在后续学期开设仪器分析作为选修课,进一步夯实学生的理论和实验基础。该部分内容作为很多学校考研的必考内容,为以后学生的考研复习也提供了巨大帮助。
2结合学科特点,改进教学手段与方法
当前,科技的发展速度令人惊叹,这就需要提高课堂效率,在授课时将传统课堂教学与多媒体课件教学相结合,大大增加了课堂上传授知识的信息量,而且使内容准确生动,便于理解。分析化学教学中一些公式推导、计算等采用传统板书教学;一些比较抽象的概念、理论,如滴定分析中的滴定曲线,仪器分析中的仪器结构、基本原理,色谱中的塔板理论等,仅通过课堂讲解学生很难建立起正确的认识,如果通过多媒体课件以图形、动画等形式向学生提供各种知识信息,将枯燥的知识变得生动有趣,有助于学生从感性认识上升为理性认识,更好的理解和掌握所学内容。
3强化学生实验技能,培养应用型人才
针对专业特点和学科要求,我们提出培养应用型综合人才的培养目标,加强学生动手能力和严谨科研作风的培养。分析化学是一门实践性很强的课程,对学生的实验技能要求比较高,要求学生熟练基本操作、掌握基本方法、尝试科学研究。我们根据人才培养方案和课程教学大纲学时设计开设了各种实验以培养学生的实验技能。在化学分析部分,开设酸碱滴定、配位滴定的实验项目,让学生掌握滴定管的正确使用,熟悉实验条件的选择,能准确控制滴定终点,能对滴定结果进行相应运算,建立起定量的思维方式,通过这些最基本的实验技能训练,使学生对分析化学的知识能够融会贯通;在仪器分析部分,结合仪器分析的特点,采用小班上课,实验人数控制在每组8-12人,教师先讲解仪器操作方法,在短时间示范实验操作后,让每位学生都能够亲自动手操作仪器。在实验过程中,教师不断提出问题让学生思考如何解决,将课堂所学理论知识真正与实践相联系,用于解决实际问题。在实验项目的选择上,我们结合专业特点,增设一些实用性较强的新实验,减少验证性实验,增设综合性、设计性实验,如碘量法测定维生素C含量、紫外法测定维生素B12的含量、高效液相色谱法测定蛇床子中蛇床子素含量等,让学生在实验中了解药物质量控制的重要性,激发学生去学习鉴定假药或劣药的分析方法。
4改革考核制度
【关键词】课堂气氛;提问;互动;讨论
分析化学是一门研究物质的组成、结构、含量和形态等化学信息的科学,是发展和应用各种方法、仪器和策略以获得有关物质在空间和时间方面组成和性质的信息的一门科学。是化学学科的一个重要分支[1]。其理论性、实用性很强,理论教学在整个课程教学中占有很重要的地位[2]。相较于其它课程而言,分析化学内容复杂,仪器繁多,抽象难懂,难以熟练掌握,学生学起来相对较吃力[3]。因此,提高教学效率就显得尤为重要。21世纪人才的核心竞争力就是创新能力的竞争,而创新教育的实现就需要有相应的更好的教法。
采用灵活的教法,避免教学枯燥乏味,有针对性的实施教学方法,应做到“因材施教”, 调动学生学习的兴趣,进而提高教学效果[4]。而听课的注意力是提高学习效率的前提,如果学生在上课时的注意力无法集中于教师所讲授的知识,就不能对其产生深刻的感知、记忆,更谈不上思考了,因此注意力不集中会造成“视而不见,听而不闻”的状态,提高学习效率就无从谈起。分析化学这门课程逻辑性较强,上课走神就不能明确课程的思路或主线,课后自学时就会感到课本上的内容如同一盘散沙,无法发现其中的相互关联,因而学习效果就较差,久而久之就会产生厌学的情绪[5]。因此,要提高教学效果,就必须提高学生的注意力,而活跃的课堂气氛则是提高学生注意力重要手段。
课堂气氛,实质上是一种课堂心理气氛,它是一种社会心理气氛,主要是指“工作集体中的情绪”状态而言,即学生集体在课堂上的情绪情感状态。心理学指出,情绪和情感是客观事物与人的需要之间的关系在人脑中的反映。课堂气氛就是在课堂教学情境的作用下,在学生需要的基础上产生的情绪、情感状态,它反映了课堂教学情境与学生集体之间的关系[6]。活跃的课堂气氛能够有效的提高专业课程的教学效率,对于分析化学这门课程而言,如何通过活跃课堂气氛来达到提高其教学效率的目的具有一定的探讨意义,本文从以下几个方面进行了讨论。
一、恰当的提问是活跃课堂气氛的钥匙
教育心理学揭示,疑问是引起学生思维的第一步。通过提问可以培养学生的独立思考能力,进而更好更有效的理解学习内容。有效的课堂提问是提高课堂气氛的具体体现,因此,如何提出问题,提出什么样的问题就显得尤为重要。但有一点是明确的,问题的设计应具有针对性和层次性,而有效的课堂提问应具有一定的启发性、趣味性以及生活性,最后达到活跃课堂气氛的目的。
恰如其分的提问是活跃课堂气氛的钥匙,是引起学生兴趣、促进学生思维发展和情感升华的重要手段。课堂提问是分析化学课堂教学的重要环节之一,恰当的提问不但可以激发学生的学习兴趣,增进师生之间的交流,而且还可以开拓学生的思维能力,活跃课堂气氛。在课堂教学中,首先要创设问题情境,用疑问开启学生的心扉。有了疑问,学生即可根据已有的知识经验,对事物的情景展开猜想,通过猜想在头脑中形成一种求知的心理定式[7]。例如,在学习《酸碱组分的平衡浓度及分布分数δ》时,可以将其内容与实际生活中酸碱度的应用结合起来,老师可以先提问:“同学们平时喜欢喝饮料吗?你们是如何选择饮料的呢?”有的学生是说是根据营养成分选择,有的学生是根据品牌选择,大部分学生没有跟本节课内容联系得起来,显然这时学生的思维受阻,急需教师予以点拨:“同学们知道国家《生活饮用水卫生标准》规定饮用水的酸碱度范围,也就是pH是多少吗?”这一提问使得部分学生迅速反应过来,回答道:“6.5―8.5”。教师进一步提出:“那你们应该如何选择饮料呢?”这是同学们猛然醒悟,异口同声道:“选择pH 在6.5―8.5的饮料,”从而与本节课的内容联系起来,让学生能顺利地按照已有知识来解答问题。如果教师不采用提问的方式,而是由教师 “一语道破天机”,平铺直叙地讲解,则会让学生感觉索然无味,学习效果就会很差。因此,教师的提问应该让学生把学习内容与实际生活联系起来,学生在这种生活化的问题刺激下,就会产生浓厚的参与意识。通过这些问题的思考与回答,让学生觉得分析化学知识就在自己的身边,分析化学是一门很有实际应用价值的学科,进而引起他们的兴趣,主动参与到学习中来,从而达到活跃课堂气氛的目的。
二、教学相长的互动是活跃课堂气氛的“良方妙药”
互动的理论来源于以美国芝家哥大学为中心的一批社会学家和社会心理学家的各种观点的总称,包含象征互动论、拟剧论、俗民方法论和角色理论等,其在社会学理论中占据重要地位。互动论者倾向于把师生关系看成是一种冲突关系,课堂便是一个充满冲突的情境,在这种情境中,教师和学生都有各自不同的要达成的目标或想法,师生各自都力图发展各种策略以迫使对方接受自己特殊的情境定义。互动论者还认为教师有比学生更多的权利,不过这种权力一直处于威胁之中。因此,“策略”和“磋商”出现了,而课堂秩序则被认为是磋商性的产物。课堂教学效果如何,往往是与这种磋商的结果相对应[8]。师生之间的互动能快速拉近二者间的距离,让课堂处于一种积极主动、健康活泼的气氛之中。
在教学活动中,师生的互动总是在一定的教学情境中实现的,积极、和谐的课堂气氛是师生互动的充分条件,而教学相长的互动则是积极、活跃的课堂气氛的必要条件。想要通过师生互动来达到活跃课堂气氛的目的,教师必须先创设巧妙的问题情景,比如以案例为基本素材,创设一个真实、特定的情境,通过师生之间的多向互动,共同参与对案例的分析、讨论、评价、寻找对策等工作,从而培养学习者思维能力和创新能力的教学形式[9]。例如在学习《红外吸收光谱法》前,可以利用案例:“2006年4月下旬,某药厂生产的亮菌甲素注射液,导致多名患者因肾衰竭而死亡”引导学生进行预习,请学生分析此案例中死者的死亡原因,学生通过查询资料可知:“问题主要出现在厂家误把二甘醇当作丙二醇。丙二醇是一种药用溶剂,而二甘醇则是一种工业用溶剂,具有很强的毒性,可致人死亡。”教师将其与本节课的内容联系起来,引导学生:“如何区别丙二醇和二甘醇呢?”学生会迅速联系到本节课内容:“利用红外光谱来鉴定丙二醇和二甘醇。”进而提出红外光谱的定义及其产生原理,其在药物鉴定分析中的作用,引导学生有目的性和针对性的完成对本章的预习。这种通过师生之间的互动,共同参与对案例的分析、讨论、评价、寻找对策等工作,让学生实实在在的参与到教学当中来,通过课前预习,引起学生的注意力,课堂上就会积极主动地回应教师的问题,进而起到活跃课堂气氛的目的,迅速提高教学效果。
三、如火如荼的讨论是活跃课堂气氛的必要手段
课堂讨论的意义与价值在于可以最大限度地激发学生的学习兴趣,充分调动学生学习的主动性、积极性。课堂讨论的过程中,学生的思维处于一种开放的状态,当不同的见解,不同的思路在讨论中碰撞、反馈时,可以不断的激发学生的想像力,使他们从一个教学中的旁观者变为主动的参与者,让学生成为了课堂的主人翁,进而达到活跃课堂气氛的目的。
课堂讨论的形式有多种,教师可以根据实际需要采用合适的方式,对于分析化学这么课程来说,由于其应用性较强,一般可以采用任务式讨论,任务式讨论来源于各种与分析化学有关的任务,讨论是为任务的解决“方案”而展开的。其中心思想是放手发动学生,充分依靠学生来完成学习任务。针对学生的课前准备,要切实贯彻“以学定教”原则,灵活看待事先的任务,引导全班学生参与寻找任务的解决“方案”的全过程,引导学生自主学习、合作学习和探究性学习,正确发挥教师在学习中的指导作用[10]。例如,在学习《高效液相色谱法》时,可以任务:“寻找三聚氰胺奶粉的检测方法,”让学生充分发挥主人翁精神,主动参与到课堂内容的学习中,进而达到活跃课堂气氛的目的,提高教学效果。
教师恰当的教法是学生学好分析化学的重要途径。对于教师来说,课堂气氛是当堂教学效果的一个信息反馈。通过对这种反馈信息进行具体分析,教师就可以及时了解学生对教学的反应,以便从教学内容、教法、教态等方面加强,改进或变更原有的课堂教学,以求取得最佳教学效果。本文从提问、互动和讨论三个方面,对活跃课堂气氛的方法作了一点探讨。
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1.1特殊的教学对象
1)目前多数学生是独生子女,自我为中心的意识很强,他们渴望成功却又缺乏吃苦耐劳的精神,心里想学习却又不具备自我约束的能力;2)基础课程的上课方式多为同专业、甚至是不同专业的多个班级的合班课,学生人数较多,化学基础知识层次不齐,任课教师在课堂上很难做到照顾每一个学生的学习情况,再加上学时数的压缩,学生的学习效果直接面临一些困惑和难题:听课效果不好、抄作业现象常有发生、考试结果不尽如人意、无法与后续专业课程衔接等等;3)非化学专业学生对化学基础课的学习较被动,创新的主动性与积极性不强[3].以某高校园艺专业为例,在大一学年的第二学期,“分析化学”课程往往与英语及一些专业课程同时开课,相比而言,分析化学知识零碎,各类公式多,且抽象、难以理解,学生学习起来有枯燥无味之感,普遍反应记不住,因而缺乏兴趣,积极主动性不高,甚至出现畏惧心理;同时“重专业知识,轻基础知识”的现象也普遍存在.因此如何激发学生学习基础课的兴趣与主动性,最大程度地发挥他们的潜能,是摆在大学基础课教师面前的一个新课题.
1.2繁杂的课程内容
“分析化学”学科在整个学习阶段起着承上启下的作用.它由一系列分析方法所构成,主要包括化学分析法和仪器分析法,经典的化学分析法又可分为重量分析法和滴定分析法;仪器分析法主要有光学分析法、电化学分析法、色谱分析法等等,其中每一种分析方法因响应信号机制不同还可进一步细分.不同的分析方法具有不同的原理、条件、仪器、特点和适用范围等,既相互联系又各自成体系,涉及的知识很广,并且还在以日新月异的速度向前发展,各种新理论、新方法和新技术层出不穷.因此在这样的大背景下,如何在“分析化学”学科的教学中营造一种活跃思维、主动学习、充分体现学生主体地位的氛围,真正地提高课堂的教学效率,是每一位承担这门课程的教师值得思考和探讨的问题.
1.3机械的实验教学
在实验设计方面,简单的验证性实验多,综合设计的研究性实验较少[4],实验内容不能及时反映分析化学的发展现状与相关学科间的渗透交叉,并且多数实验都是在教师的“精心安排”下进行“照方抓药”,学生只需按部就班地跟着教材走就能完成实验,独立思考的机会不多,严重缺乏在方案设计、样品前处理及数据处理等方面的创造性锻炼.在实验授课方面,多数实验课程仍采用传统的“教师先讲解原理———学生接受,然后动手实验”的模式.教师“倾囊相授”,希望将所有的知识点都传授于学生,但与教师的教学热情相反,学生的积极性却往往不高,无动于衷,对实验内容的理解与设计基本依赖于教师的讲解,缺乏对未知知识的探求精神以及独立进行实践操作的能力.在实验操作方面,对于移液、称量等基本操作,虽然教师已详细讲解并演示,学生操作仍不规范,如在减量法称量时直接用手接触称量瓶,未用纸条和纸片;滴定时不注意观察标准溶液滴落点周围的颜色变化,却不时地抬头观察滴定管的读数;未进行半滴操作等.还有一些仪器较为精密、贵重,数量偏少,不能保证每个学生都能掌握所有实验细节,再加上操作步骤较多,一些学生怕操作不当得不到理想的数据,只简单做一些辅助的配合工作,甚至站在旁边“冷眼观看”,基本上是学无所获.综上所述,不难看出,目前“分析化学”实验教学相对比较机械.所以,如何建立新型的分析化学实验课程体系,采用新颖的教学方法,赋予学生更广阔、更自主的学习空间,使学生在知识和能力上获得双丰收,是一个巨大的挑战.
1.4单一的评价方式
多年来,“分析化学”课程的考核方式为期末闭卷考试这种单一的考核形式,课程最终成绩为期末考试的卷面成绩、实验成绩和平时成绩加权后的总评成绩.成绩高的学生可能是“临时抱佛脚”即考前几天突击复习的结果.这种考核方式虽然能较好地考察学生对“分析化学”课程基础知识的储备情况,却不能很好地反映出他们综合分析问题、解决问题的能力.因此,要使学生的创新能力、综合运用知识能力得到真正的提高,必须要建立一套科学的评价方式.
2“分析化学”课程教学改革的主要措施
2.1激发学生兴趣
美国教育家杜威指出:教育不是一件“告诉”和“被告诉”的事情,而是一个主动建设的过程.因此,在教学过程中应充分调动学生的积极性,激发他们的学习兴趣.为此,可采取在传统授课方式的基础上,增加图片、动画效果、视频等多样化的多媒体内容帮助学生理解晦涩难懂的理论内容,并注重与相关学科之间的衔接与联系,适时地把一些化学史、应用实例或社会热点问题引入课堂,使学生认识到理论源于实践,又能指导实践.对于食品类专业的学生,在讲解色谱分析法时,可介绍2008年我国发生的非法添加三聚氰胺的毒奶粉事件,进而向学生提出可用高效液相色谱法测定饲料和植物蛋白粉中的三聚氰胺,此外还可介绍引起社会广泛关注的二噁英、苏丹红、瘦肉精等食品安全事件及奥运会期间兴奋剂的检测;针对生物学专业的学生,在介绍绪论“分析化学”课程的重要性及应用性时,如果只是泛泛地说分析化学在生物医学领域有着非常重要的作用,学生其实并没有深刻的体会,这时可列举在生物大分子研究领域做出重大贡献而获得2002年诺贝尔化学奖的三位分析化学家约翰•芬恩、田中耕一和库尔特•维特里希,紧接着介绍分析化学在他们熟知的领域,如基因组学、蛋白质组学和代谢组学中发挥的重要作用.这种讲授方法不但会使学生进一步认识到“分析化学”课程在其所学专业的重要地位和作用,而且还能开拓他们的视野,最大程度地激发他们的求知欲和创新性,进而参与到分析化学的科研工作中来.另一方面,还应在现代教学理论的指导下,以“教师为主导、学生为主体,并凸显主体”为研究突破口,发挥学生主观能动性,把教师的“教”和学生的“学”统一起来,探索以学生为主体的教学模式,改变现在普遍存在的学生学得枯燥,教师教得艰难,大家都感到无所适从的局面,以达到在教学过程中,学生真正成为学习的主人,“快乐学习”、“学会学习”,最终达到提高人才培养质量的目标.例如,在教学实践中可采取学生参与的方式,先由教师提出分析任务,如水环境中As含量的测定、重要药物溶菌酶的测定[5]等,学生依据兴趣自由分组,先完成综述小论文,再由教师指导讨论各种分析方法的优缺点.这样,学生先是对这些分析任务产生浓厚兴趣,水环境中As的含量究竟是多少?国家标准允许的含量是多少?经常饮用超标水,会对当地人、畜产生怎样的不良后果?在此基础上,深刻认识到准确测定的重要性.通过查阅文献资料,了解到As的测定方法有滴定分析法、原子吸收光度法、电分析方法及紫外-可见吸收光谱法等,最后根据环境水样中As的含量范围及实验室现有的仪器资源,确定选用紫外-可见分光光度法.在此过程中,学生可将课堂中学到的分析方法的评价指标及各种分析方法的原理用于解决实际问题,逐步形成为达到分析目的而应采取的分析化学专业思维的方式和方法.
2.2优化教学内容
“分析化学”课程教材难度大、内容多、学时少,因此,教学改革首先要以优化教学内容为核心,重点突出专业性和实用性:
1)对课程内容进一步优化和精简,压缩同其他基础课程中相同或相近的内容,如氢离子浓度的计算等,这些在普通化学部分章节已经提到,可略讲甚至不讲,让学生自己去复习.
2)对于相似的知识点,应培养学生归纳、比较和触类旁通的能力.在滴定分析法中,可精讲酸碱滴定法,包括滴定分析法的共性(基本原理、滴定曲线、突跃范围及影响因素、指示剂、终点误差和应用等),然后通过对比和归纳手段,讲解配位滴定法和氧化还原滴定法;在讲授紫外-可见分光光度法时,可以给学生列举蛋白质含量测定的光度方法,如考马斯亮蓝染色法、双缩脲法(Biuret法),并将这些方法和之前学习的凯式定氮法相比较,使学生了解各种方法的优缺点.通过这样前后知识的贯通融合,达到了以点带面、以小见大、触类旁通的作用,不但大大节约了课时,也培养了学生自主学习的能力.
3)对于仪器分析内容,应把握教学重点,理清知识主线,突出方法间的联系与区别[6].仪器分析的主要内容实际上就是响应信号与被测物性质(与结构有关)、浓度之间的关系,教师应让学生彻底理解并掌握“利用峰位置可进行定性分析,峰高或峰面积可进行定量分析”这一基本规律.在三大类分析中(包括光谱分析、电分析和色谱分析),利用各自的峰位置可推断被测物的结构信息,而峰面积或峰高则可以反映被测物的含量或浓度信息.这种讲授方法会使学生对仪器分析知识有一整体性的认识,在此基础上再对不同方法进行比较.这样不仅可以收到较好的教学效果,还能帮助学生掌握学习知识的方法,最终达到双赢的目的.
4)将学科的前沿发展动态引入课堂教学.徐光宪院士指出,应把21世纪分析化学生龙活虎、立体多维的形象展示给学生,引起学生对该课程的极大兴趣.因此在实际教学中,应结合课程进度,适度地把学科最前沿的知识和最新的研究动态介绍给学生,注重知识面的补充和延伸.例如,在讲解分光光度法时,可引进现今发展最为迅速的碳纳米材料.碳材料的基本组成元素虽然相同,但由于这些元素的空间排布不同继而可形成不同的形态,有零维的碳点、一维的碳纳米管、二维的石墨烯等,不同的碳材料在紫外-可见光区域有不同的吸收峰,根据吸收峰(尤其是最大吸收波长)的位置可进行定性分析,区分不同的碳材料,根据吸光度的大小可进行定量分析,确定碳材料的浓度或含量.同时可利用透射电镜、原子力显微镜等进一步确定碳材料内部的精确结构,用共聚焦显微成像仪可观察其在细胞内的成像情况,为将其进一步应用在重大疾病的诊断和治疗方面提供理论依据.另外,对于现代分析化学中单细胞实时分析、单分子检测等前沿技术,可以专题的形式介绍给学生.最后,还可以让学生通过图书馆的网络资源(如中文的CNKI和英文的WebofScience)追踪相关领域的最新动态,这样不仅为课堂注入了新鲜血液,而且能激发学生探索科学的兴趣,有利于创新能力的培养.
2.3强化实验环节
“分析化学”是一门以实验为基础的学科,实验教学起着课堂教学不可替代的特殊作用,它不仅能使学生验证和巩固理论知识,而且能培养学生观察、分析和解决问题的能力,养成严谨、细致、实事求是的科学态度.因此,如何使学生的实验效率最大化,用“心”体会实验内容,一直是“分析化学”教育工作者长期以来不断追求的目标.最近几年,有关实验教学的改革如火如荼,笔者所在的学校也积极响应号召,针对“分析化学”实验教学进行改革.
1)在实验内容的安排上,保留具有代表性的经典实验,通过这些实验的练习,使学生规范地掌握基础实验的分析方法和操作要领.除此之外,增加一些与实际生活有紧密联系的综合设计性实验,内容的选择注重各专业的通用性,如食醋中总酸度的测定、日用卫生纸中荧光增白剂的检测,并让学生自行提供样品.这些实验很好地锻炼了学生在文献检索、实验方案设计、样品前处理、仪器操作及用计算机软件处理数据等方面的能力,大大地提高了学生的参与感和成就感,全方位地培养学生的化学素养.
2)在实验讲授和学生的操作训练方面,摒弃教师“一切包办”的理念和“老师讲,学生听”的单一模式.对于分析天平、滴定管等常规仪器,在课前预习的基础上,教师对每一项基本操作技能(包括操作规范、操作要点和技巧、注意事项及影响实验成败的关键因素等)边讲边示范,让学生先在感官上对基本操作技能有初步的印象,然后再通过大量的独立操作练习得以强化;对于一些涉及到精密贵重仪器的实验内容,可采用“虚拟实验”的方式,通过图片、视频等多媒体仿真动画教学,将仪器工作原理和实验过程通过三维虚拟动画的模式直观展现出来,教师要适时地对操作中可能出现的问题进行讲解与引导,尽可能提示操作可能出错的地方以及出错所导致的不良结果,增强学生的感性认识,减少实验中由于操作不当等造成的不必要的损失和浪费.
2.4科学评价学生成绩
要培养适应社会发展需要的多元化创新人才,必须要有科学的评价方式.基于此,要改变以“考试分数论英雄”的做法,强化对学习过程、学习能力的评价,构建多元评价体系.笔者在授课过程中均采用结构评分来组成课程的总成绩,即总成绩=平时成绩(10%)+实验成绩(30%)+期末考试成绩(60%)综合考察学生学习情况,其中平时成绩改变以往所用的点名或签到次数计算的方式,而是通过对学生在课前预习、随堂练习、课堂讨论及课后复习的总体表现来确定;实验成绩采用综合评定标准,包括预习报告、实验操作、实验报告、纪律清洁四部分,学生编造实验数据及结果的不良风气得以纠正.实践证明,这种成绩评定方式有利于调动学生学习的主动性,激发其学习热情,真实地反映了学生对“分析化学”课程“三基”知识的掌握情况,最终达到提高教学质量的目的.
3结语
一、分析化学课程的描述
分析化学主要包含分析化学以及分析化学实验两个部分,然而现代分析化学还包括仪器分析以及仪器分析试验等内容。与分析化学的相关的课程也比较多,主要有色谱分析、光谱分析、电化学分析以及结构分析、有机分析、环境分析等。
二、分析化学课程实践教学存在的问题
近些年来,分析化学课程以及分析化学教育的现代化取得了很大的发展,但是与发达国家相比,差距还是存在的。主要体现在教学环节以及考核的评估方式上。就如今的教学现状而言,主要还是以教师讲课为主,就算有实验课也是以教师示范为主。针对学生的学习成绩的考核也主要是闭卷考试的评判标准。在这种教学模式的培养环境下,很难培养出适应化工等企业发展需要的人才。
三、分析化学实践教学过程的实施分析
(一)教学内容的改革分析
当前,分析化学的教学内容比较多,但是课时相对较少,这就增加了分析化学在教学过程中的难度。为了针对不同的专业,培养个性化的人才,对分析化学的教学内容进行调整与改革就显得尤为重要。针对这种现状,不同的专业应该结合专业实际进行适当的调整,实行不同的教学侧重点。这就要求教师在日常的教学过程中要对不同专业的教学内容进行优化,在教学的过程中尽量突出应用性以及专业性,使得学生能够紧跟分析化学的进步与发展。
(二)教学模式的改革分析
伴随着科学技术的不断发展以及新的教学模式的不断出现,分析化学也面临着前所未有的挑战。因而分析化学的课程教育要适应这种发展变化,在立足于化学课程的特点的基础之上,积极采取分课型组织教学。
1.针对原理方面的内容教学主要以讲授为主,在教学的过程中教师要始终贯彻精讲的原则,并且在此基础上辅助适当的练习。充分调动学生的学习积极性,实现学生的自主能动性学习嘲。
2.讨论教学,教师在教授某一章节以及某一课时时,可以结合课后的练习,让学生进行自由的讨论,通过彼此之间的探讨来找到解决问题的方法。
3习题教学,―般情况下,工科专业的分析化学只对定量分析比饺关注,然而―般的习题既涉及分析原理同时也涉及定量的分析计算。通过习题可以帮助学生加强对所学知识的巩固,同时也是对教师“教”学生“学”的传统教学漠式的优化。
(三)教学方式的改革分析
学生的积极性以及主动性对于学习效率的提升具有积极的促进作用。提高学习积极性和主动性的主要措施有:
1.加强案例教学
分析化学课程实验性比较强,如果在分析化学课程中采取填鸭式的教学模式,只是盲目的进行理论知识的教授是很难充分调动学生的学习积极性。但是在教学过程中积极引入案例教学就会激发学生学习的积极性,从而有效的提高教学的效率。
2.创新教学方法与手段
分析化学的最大问题就是内容繁杂但是课时又相对较少,因而为了彻底解决此类问题就必须对教学的方法以及手段进行创新。多媒体的教学手段就是一个比较好的教学手段,并且在教学过程中得到普遍的应用。
3.创造良好的教学氛围
和谐的教学氛围,讲究的是双向的交流与沟通。教师在教学的过程中如果出现任何的差错或者是观点不对,学生可以对其提出异议。在良好的教学氛围中,学生敢于发现问题、提出问题、解决问题。长此以往,学生的创新能力就能最大限度的得到培养。
分析化学如果只是纯理论知识的讲授而没有实验来做支撑的话,对于学生而言就如纸上谈兵,所以为了让学生真正感受到分析化学课程的魅力,就应该增设比较开放性的实验,通过学生的动手操作来对分析化学知识进行更加透彻的了解。
布卢姆说过:对一门学科的兴趣,既是掌握该学科的原因,又是掌握该学科的结果。兴趣是最好的老师,只有激发学生的兴趣,吸引他们的注意力,使他们处于良好的学习状态,才能维持长时间的听课情绪。对学生来说,兴趣是一种兴奋剂,一旦对学习有了浓厚的兴趣,就会驱使他们不知疲劳、兴致勃勃地学习。如果我们不能使化学有趣,我们就不是一名合格的化学教师。在分析化学教学中,除了应当注重其严谨性,同时还要把握教材内容和学生的心理特点,将与分析化学有关的生活资料适时融入教学中。用生动的生活事例强化情感教育,这样既可以提高学生的学习兴趣,又可以拓宽学生的科研思路。
二、重视实践教学
医学检验专业是现代实验室科学技术与临床医学在更高层次的结合,是一门发展迅速、多技术和多学科交叉的综合性很强的医学前沿学科,又是一门以临床病理诊断为主要目标的应用学科,它是一门实践性很强的学科。因此,必须加强实验课教学,充分发挥实验课在培养学生创新精神和实践能力方面所起的作用。在我院所有专业中,医学检验专业分析化学实验课时数最多、实验项目也最多。在分析化学实验教学中重点培养学生三方面的能力:动手动脑能力、理论联系实际的能力和初步的科研思维能力。我们安排有对学生进行基本技能训练的实验;分析化学常用的分离、分析和测定浓度的实验;以及体现知识、能力和素质培养的综合性实验。在实验课上,提高对学生的要求,认真完成每一个操作步骤,培养学生认真、仔细的习惯;教师进行有针对性的提问,对一些容易出现错误的地方进行指导,调动学生独立思考的积极性和发挥学生的主动性;重视对实验结果的讨论和分析,在临床实际工作中,往往分析化学的某项检验指标对医生的诊断起到决定性的作用。因此,必须要保证实验结果的正确性,而这就要求每一位检验人员的实验操作有较高的精密度。对检验专业学生我们要求在实验报告中分析实验结果,总结实验成功与失败的原因,使学生做一次实验就要有一次能力的培养和收获,这对于培养医学检验专业学生的临床思维能力大有益处。总之,对医学检验专业来说,分析化学实验课教学具有课堂理论教学和其他教学环节所不可替代的作用。因此,重视实验课教学是提高分析化学教学效果的必要措施。
三、重视教学手段创新
自2011年初,腾讯公司推出了一款为智能手机提供免费即时通讯服务的软件:微信(WeChat),此款软件一经推出,便受到了广大智能手机用户的推崇,据英国《金融时报》2015年3月19日报道,2014年底,微信用户数量已至5亿人。随着经济、科技的发展和人民生活水平的不断提高,4G智能手机终端逐渐普及,尤其是在大学生中使用率极高,加之很多学校都有无线网络覆盖,这为微信公众平台作为辅助教学手段提供了物质保障。微信公众平台是腾讯公司在微信的基础上新增的功能模块,通过这一平台,个人或组织都可以打造一个免费的微信公众订阅号,群发文字、图片、语音、视频及图文消息五个类别的内容。从公众平台的功能上来讲,其特别适合作为辅助教学手段应用到教学活动中。公众订阅号有如下几个功能:(1)群发消息功能。老师通过建立的微信公众号,向学生推送有关教学的课程内容或重要通知。(2)1对1交流。学生通过语音或短信的形式,向老师提出问题,老师针对学生提出的疑问,进行1对1的对话解答。(3)素材管理。公众号后台可以将需要的图片、文字等内容整理成素材,在需要的时候直接发送,具有简洁性和及时性。(4)用户管理功能。微信公众号后台可以显示学生的具体信息,管理员老师可以对学生用户进行分组和调整。(5)投票管理功能。教师可以通过投票管理功能,以调查问卷的形式或考题自测的形式及时有效地了解学生的学习效果或有关需求。从微信教学的形式和特点上来看,其具有全天候、便捷性、移动化、易沟通的特点,也特别适合作为新的教学媒介应用到教学活动中来。首先,微信教学改变了“教”的单方面倾向,使反馈(问)相对容易。微信及微信公众平台增强了师生之间的有效沟通,使师生交流变得容易,特别适于课堂上不敢提问或来不及提问的同学。老师通过对学生的解惑答疑来了解学生的学习效果,进而通过整课堂上所讲授的内容,改善教学质量。941其次,基于手机终端的微信,24小时全天候开放,相当于构建了全天候在线课堂,知识信息可以其最适合的语音、视频、图片或文字形式随时随地到达。学生在方便或休息的时候,随时随地进行碎片化学习,与课堂学习形式互为补充。
四、重视培养动手能力
分析化学是一门经典而又正在蓬勃发展的学科,要引入自学模式,改变教师为中心,要发挥学生在教学活动的主体性,充分调动学生学习的积极性。以分析化学教学为载体,渗透医学教育的内涵,精心策划教学的组织形式:搞好自学(课前给出自学提纲)、集体讨论、上课提问、自我展示、及时检查、反馈信息,随时了解学生完成情况,指出要掌握的内容,培养学生的自学习惯和自学能力,使学生由被动学习向主动学习方式过渡。目前,在很多大学实验课教学中,学生就是一个简单的操作工,既不知为什么做,也不知做过实验后要得到什么结果,只是单纯的照葫芦画瓢,做完了事,没有得到预期的教学效果。笔者针对这一现象做了些教学改革的尝试:先做几个基础实验,学生基本操作熟练以后,在开始做综合实验时,首先要求他们预习(明确目的要求、查阅相关资料、提出疑问、解决问题),进入实验室后,他们自己根据需要选择仪器,配制试剂,在实验过程中,操作不当,教师及时纠正,实验结束后,洗涮仪器,按规定放置、整理实验室。课后要求学生认真书写实验报告。这样学生学习由被动变主动,既提高了他们的学习兴趣,又增长了知识,达到了更好教学效果。随着现代检验医学的快速发展,作为该专业重要基础课程的分析化学教师,我们必须根据医学检验专业高自动化、高速度发展的特点,及时更新自身的知识内容和教育观念,不断地调整教学内容和教学方式,为学生更好地掌握医学检验专业知识和技能打下扎实的基础。
作者:杜庆波 单位:皖北卫生职业学院
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一分析化学实验存在的问题
目前,培养宽基础,大口径的多功能的毕业生,提高本科生的就业实力作为一项重要的目标来完成。要提高学生在各方面的竞争实力,就要增设一定数目的选修课程,来扩大学生的视野。在总学时数不变的情况下,我们院本科教学中对化学实验课课时进行了适当的压缩。[2]从而增加与化学相关学科的学习。在学时减少的情况下,学生对分析化学的基础操作和练习就相对少很多,而且重视程度也有所下降。只是在课堂上听老师讲解实验的理论,将分析化学实验变成了理论课来学习。整个学习过程,学生处于被动的学习和机械的操作,缺乏主动能动性,不利于学生创新能力和发散思维的培养。发生这样的问题,既有学生对于分析化学实验的学习,方式方法还不够正确,也有教师在授课中过多的注意理论的讲解,轻视了实验技能的培养。分析化学实验包含两大部分内容,即化学分析实验和仪器分析实验。首先,近几年的分析化学实验,大型仪器的使用程度远高于十几年前,在操作中仪器的自动化程度高,实验步骤简单,处理过程由工作站完成。教师在整个实验过程中,并没有完全注意到学生对于新的实验仪器是否有充足的认识,只将基本的操作方法告诉学生,让学生如何如何操作。教师没有做到积极的引导学生学习,学生也没有做到主动的学习。[3]其次,教材在设计上有相当一部分实验内容之间存在重复,实验题目过于陈旧,导致了学生所做的实验不能让其与未来的工作相结合。实验内容缺乏研究性、综合性,使学生所学的知识无法与实际情况相统一。对于仪器分析实验,科技都在日新月异,而学生使用的教材已经远远不能满足新的实验仪器对实验内容的要求了。最后,在实验的考核中,多数的学校的考核方法都大同小异,平时成绩加期末试卷作为总成绩。不能真实有效的反应学生的实际情况,也不利于激发学生学习的热情。学生把主要的精力都用在如何使实验数据更符合实验的要求。同学之间实验后会相互核对实验数据,更有人会更改实验数据。使实验课的真正目的失去了。
二分析化学实验教学模式改革与实践
1分析化学实验教学内容改革
(1)分析化学基础实验内容调整随着现代仪器分析方法的发展,仪器分析实验在分析化学实验中逐渐占有更高的比例。化学分析方法以化学反应作为测定样品质量或浓度的方法。化学分析实验应是学习分析化学实验的基础方法。化学分析实验与仪器分析实验内容上要融会贯通,相辅相成,学生在学习分析化学实验时不应有主次之分。分析化学实验是一个系统性、研究性、综合性相结合的实验,在实验内容上不能简单按照教材依次进行授课。对于化学分析实验,根据近些年在科研和工作中,各种化学分析实验测试方法的使用频率,我们将化学分析实验具体分为五大部分进行设置。分别为酸碱滴定法、络合滴定法、氧化还原滴定法、沉淀滴定法和光度分析法。以酸碱滴定法为例,我们选择了2个基础实验,分别为以盐酸和氢氧化钠作为标准溶液的实验,将教材中的实验进行整合,调整。原教材中的盐酸溶液的配制及标定实验和混合碱成份的测定两个实验合并为一个基础实验。这样,学生在实验过程中能在一次实验中对盐酸标准溶液从配制、标定到测定有清晰的认识。帮助学生了解和掌握盐酸标准溶液的使用方法。也掌握了对于混合碱成份分析经常用到的双指示剂法的使用。同样氢氧化钠标准溶液的滴定实验中,将原教材中的氢氧化钠标液的配制及标定和甲醛法测定铵盐中氮含量的实验相结合。这样的设置通过多年的教学实践证明了,确实效果很好。学生反映通过基础实验能很好的掌握标准溶液的使用方法。在基础实验进行后,又设计一个与酸碱滴定法有关的综合设计实验,作为酸碱滴定法实验的考核内容,有机酸摩尔质量的测定实验。实验的内容以试卷的形式,学生要在规定的时间内对有机酸摩尔质量进行测定,并在试卷相应的位置填写实验的数据,得出实验结论。通过综合设计实验,可以有效的考查学生在酸碱滴定中的掌握情况和实验的基本操作。在仪器分析实验的内容上,我们更多的是在大纲的范围内,根据本院的大型仪器的特点设计了一些与实际生活相关的测定实验,比如测定白酒中酒精度数、味素的成份分析、果汁中维生素C的含量测定以及比较等。这些实验大多数是学生们生活中经常遇到的,增加了实验内容的实用性,使学生能更好的掌握大型仪器的使用。(2)设计分析化学综合性实验作为必修课程开设分析化学综合实验,主要实验内容以多个实验和内容综合设计,如室内空气污染物分析及浓度测定实验,涉及甲醛检测———酚试剂分光光度分析法;氨的检测———靛酚蓝分光光度法;室内空气中苯、二甲苯的测定———气相色谱法;室内空气中总挥发性有机化合物(TVOC)测定———气相色谱法。通过综合实验的开设,帮助学生进一步掌握分析化学基础实验中的测试方法。(3)开设分析化学创新实验与其他教研室合作,指定数名研究生导师每人带2~3名本科生共同参与科研工作,课程为选修课程,目标学生为学有余力并对分析化学研究方向感兴趣的本科生。选修课时长1年。通过几年的实践,对学生的实验技能,科研态度,综合应用能力都有很大提高,为学生考研及后续研究生学习做了很好的准备。
2分析化学实验教学方法改革
(1)实行小组责任制传统的实验课教学中,大多数都是一个老师在前面讲,一群学生在下面听,然后照着实验书看一眼,做一步,实验效果不好,学生实验后也根本就不理解,学习过于被动。近些年,我们尝试将学生分组进行,每组4人,设有小组长。小组长采用循环式,每次实验由小组中一人担任,组长负责制。教师对每个实验有针对性的提出几个思考题,引导学生思考实验中的关键问题和注意事项。小组长带领本组同学在实验预习时,对思考题进行讨论。并对实验中的疑问,通过讨论相互学习,使组员能掌握实验内容,抓住实验的要点。将原来被动的学习变为主动的学习。培养了学生对实验要质疑、多思考的习惯。在实验中,小组内部能够相互帮助,共同解决实验中遇到的问题。避免了学生遇到问题就问老师,使学生能在相互帮助的过程中相互学习。学习气氛浓厚,培养学生独立思考,相互协助的科研精神。(2)多种教学手段配合使用制作分析化学实验多媒体课件,将课件上传到分析化学公共邮箱,课件内容包括实验目的、实验过程、实验数据分析以及与实验相关的思考题,注意事项等,让学生能在课余时间下载。我们自己还在实验中录制标准实验操作的视频,学生下载后可以在课前对实验过程有所了解,掌握实验操作的重点。充分利用现代的科技通信方式,开通QQ群、微信群建立与学生之间的联系,及时一些实验前、实验后的问题。课堂上,不再使用单一的教学手段,我们统一印制了挂图,保证不同实验室实验内容一致。课堂使用多媒体投影教学,利用flas显示实验原理,播放录制视频演示实验过程,做到图文并举,让学生能更好的掌握滴定实验终点颜色。Flas能很好的演示大型仪器的内部构造,使学生能真正了解红外光谱仪、气相色谱仪、液相色谱仪等仪器工作原理。
3分析化学实验的考核机制
采用过程性评价体系,不单纯依靠一次期末考试判断学生的实际学习情况。将分析化学实验成绩分为平时成绩和考试成绩两大部分。平时成绩,分值100分,包括:实验预习(10分)、课堂表现(10分)、实验操作(50分)、数据记录及处理(15分)、实验报告(15分)等几个部分。实验预习,在每个实验着重检查5人左右的预习报告,对学生提出一些实验过程中可能会遇到的问题,从问题中检查实际预习情况。课堂表现,学生态度是否端正、实验台面卫生是否打扫、不高声喧哗、不迟到早退、注意安全。实验操作,着重考查学生实验过程中的滴定操作、天平称量、移液管使用等过程是否存在错误。实验结果分析,是否与实际样品真实质量或浓度一致。实验报告,如实记录实验数据并分析实验现象、实验数据。讨论实验过程中出现的问题等。将以上几个部分做成表格,统一发放到每位教师手中,教师通过具体化了指标给每一位学生的每一次实验进行评分。考试成绩,通过三次考试最后得出总的考试成绩。三次考试都采用多题目,学生自选题目进行。例如有机酸摩尔质量测定考试,设计了多个不同的有机酸,学生抽签后进行实验,充分保证实验考试的公证公平。总之,近些年,改革后的分析化学实验在化学教育、化学应用、制药工程、材料化学各专业的学生中开设,将原本被动式的学习主动化,激发学生学习的热情,将枯燥孤立的分析化学实验趣味化、实用化、综合化。通过全新的考核方式使实验成绩的给定更具有公平性。在未来的工作中,我们也会更加深化分析化学实验课程的改革,培养更具有竞争力的学生努力。
作者:吴红波 于泓 李萍 马亚杰 苏志兴 单位:哈尔滨师范大学化学化工学院
参考文献:
[1]曹俊涛.分析化学实验改革与大学生创新能力的培养[J].广州化工,2015,43(17):210-211.