時間:2023-06-13 16:26:44
開篇:寫作不僅是一種記錄,更是一種創造,它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感,將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇分析化學在食品中的應用,希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友,陪伴您不斷探索和進步。
1精選教學內容,適應人才培養需要
分析化學是食品科學與工程專業的基礎課,與后續學習的食品分析、食品質量與安全控制、食品檢驗技術等課程聯系緊密,只有扎實掌握分析化學的基本理論、原理和實驗操作技能,才能更好地學習食品分析等后續課程。目前本校食品科學與工程專業分析化學課程安排51學時,但是現在分析化學教材中教學內容比較多,因此必須要精選教學內容才能解決分析化學課程內容多和學時少的矛盾。我們選用的教材是“十二五”面向21世紀課程教材,教材為武漢大學主編的分析化學(第五版)上冊,全書共分11各章節,我們將教學內容分為兩個層次,第一層次是分析化學基礎知識,主要包括概論、分析試樣的采集和制備、分析化學中的誤差與數據處理、分析化學的質量保證與質量控制、分析化學中常用的分離和富集方法;第二層次是定量分析部分,主要包括四大滴定、重量分析法和吸光光度法。第一層次主要以教師講解和學生自學相結合,其中分析化學的質量保證與質量控制、分析化學中常用的分離和富集方法由于在后續課程中還要進一步學習,在分析化學課程教學中這兩部分內容安排學生自學;對于第二層次的教學內容主要以教師講授為主,重點講授各種分析方法的原理和應用,講授過程中注重理論聯系實際,特別要將一些食品安全事件與課程結合起來,例如“三聚氰胺”事件、“蘇丹紅”事件等,這些內容既可以讓學生學到理論知識,還可以增進學生學習分析化學的興趣;而對于像滴定誤差計算、溶液pH值計算等理論性強而實際應用少的知識點作為選學內容,對于一些基礎扎實且有興趣掌握這部分內容的學生,教師可以進行個別輔導。
2注重課堂互動,提高學生學習興趣
在傳統課堂教學模式中,教師滿堂灌難以激發學生參與教學活動的積極性。近年來,隨著社會對復合型人才需要越來越高,傳統教學模式已難以適應人才培養需要,對課堂教學提出了新的要求。課堂互動是在課堂教學情境中,教師和學生之間、學生和學生之間發生的具有促進性或抑制性的相互作用、相互影響,進而達到師生心理或行為的改變[3]。加強課堂互動,既可調動學生參與學習的積極性,又可提高教學質量、促進學生的全面發展。我們在分析化學教學過程中通過采用課堂提問、現場解題、專題討論等方式讓學生參與到教師教學過程中,同時對一些性格內斂、自信心不足的同學進行語言鼓勵并分析參與課堂互動的益處,讓他們在分析化學課堂中也能積極參與互動并逐漸找到自信,學生參與互動積極性高,課堂氣氛活躍,教學效果好,同時學生的語言表達、分析問題和解決問題等能力也得到了全面提高。
3課堂理論教學和實驗教學有機結合,提高學生運用理論知識解決實際問題的能力
分析化學是一門實驗科學,學習理論知識主要是想把它運用于實踐當中,所以分析化學課堂教學要與分析化學實驗內容緊密聯系。在課堂教學中要把實驗原理潛移默化到理論教學中來,例如在講授酸堿指示劑的時候,教師要向學生解答為什么用HCl溶液滴定NaOH溶液時一般采用甲基橙指示劑,而用NaOH溶液滴定HCl溶液時以酚酞為指示劑,減少學生在實驗過程中對實驗操作的疑惑。教師在課堂教學時可以結合實驗中的問題,采用啟發式、提示式教學方法提高學生學習的主動性和興趣。通過課堂理論教學和實驗教學相結合的教學方式可以培養學生運用理論指導實踐的能力,并能達到提高學生運用理論知識解決實際問題的能力的目的。
4優化考核方式,增強考核方法科學性
成績考核是教學活動的有機組成部分,它是檢驗“教”與“學”效果的有效手段。在傳統的考核方法中,期末考試占有很大的比重,平時成績考核不夠全面,不僅給學生造成了很大的壓力,而且不能做到全程考核學生學習效果,以這種方式評定成績,容易出現高分低能的現象,使社會對人才質量的判斷出現偏差。我們可以結合應用型工程技術人才培養要求,對分析化學課程考核方法進行改進,首先將平時成績占總成績的比重由之前的20%提高到30%,不僅可以減輕學生學期末的考試壓力還可以提高學生平時學習的主觀能動性;其次增加平時成績的考核指標,平時成績由課后練習題成績、課堂討論成績、課程小論文成績、課堂筆記成績和考勤成績等幾部分組成,并且每個考核指標均制定相應的評分標準,比如課后練習題成績,首先精選練習題,要求學生獨立完成,并給出標準答案和評分標準,分析化學課程總共布置10次課后練習題,學生課后練習題最終成績為10次課后練習題的平均成績;最后期末考試根據本課程特點,在考查學生知識點情況的前提下,增加知識應用性強的綜合題比重,以檢查學生運用知識分析和解決問題的能力。改進后的分析化學課程考核方式可以全程、全面地檢查和督促學生學習、增強學生學習的主體意識,更能科學地評價學生綜合素質,符合應用型人才培養要求,該考核方式受到了學生的好評。
5結語
分析化學是食品科學與工程專業的一門重要專業基礎課,通過教學內容、課堂互動、理論教學和實驗教學相結合、考核方式改革,提高分析學課程的教學質量和教學效果,讓學生在學習過程中提高綜合素質,以適應應用型高級工程技術人才培養要求。
作者:劉細祥工作單位:百色學院化學與生命科學系
摘 要:在醫學院校的藥物分析、預防醫學、檢驗醫學等專業中,分析化學是一門非常重要的專業基礎課程,其涉及的基礎理論知識、實驗方法等在很多技術領域中都發揮著極其重要的作用。隨著新的分析方法及其相關技術的發展,教學中的新問題也不斷出現。該文在論述醫學院分析化學教學方法重要性的基礎上,提出醫學院分析化學教學應綜合采用PBL教學法、案例教學法、歸納分析比較法、多媒體教學法,以期提高醫學生的學習興趣及實驗操作能力,達到提高理論和實驗教學質量的目的。
關鍵詞:醫學院校 分析化學 教學方法
中圖分類號:G43 文獻標識碼:A 文章編號: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
分析化學是研究有關物質的化學組成、結構和化學性質的一門學科,它也是醫學院藥學(藥物化學、藥物分析、藥理毒理學和藥劑學)和檢驗(檢驗醫學、預防醫學、食品藥品分析)等專業必修的一門基礎課程。隨著高新技術領域的擴展,人們在生物及遺傳工程的發展、醫藥技術、食品安全和環境保護等方面提出了更高要求,分析化學在各學科的交叉滲透中越來越受到重視,其所涉及的檢測手段及相關技術在醫藥衛生事業如新藥研制、藥品檢驗、臨床檢驗、病因調查、環境分析及三廢處理等方面起著極度重要的作用。除此之外,分析化學研究內容也是構成學生基礎知識鏈的重要組成部分,為后續課程的學習打下基礎,對學生綜合素質的提高與培養起著重要的作用。
近年來,首先,隨著高校專業課程分類逐漸的精細化,作為一門基礎課程,分析化學的授課時數以及教學內容不斷被壓縮;其次,隨著技術手段的提高,醫學實驗中所用到的各種儀器的操作日益簡便,而對于有關儀器理論知識的掌握越來越不受重視。除此之外,分析化學課程內容具有公式多、內容雜、對量的要求高等特點,對于理科基礎差的學生來說,一時難以適應。由于上述因素,可能會導致學生學習效果差,學習興趣消沉,進而影響醫學院校分析化學課程的教學效果和教學質量。因此,教師從分析化學課程內容出發,提高學生對分析化學課程的學習興趣,使他們充分掌握所學課程的基本理論和實驗操作技能,用較少的課時保證他們的基礎理論課程教學,進一步提高本學科理論和實驗教學質量,探討該課程的教學方法是提高其教學質量的主要途徑,有重要的現實意義。
1 目前分析化學課程教學中存在的問題
1.1 教材超齡“服役”,內容陳舊過時
分析化學是一門重要的專業基礎課程,在自然科學研究和許多工業生產、生活等領域都被稱為“科學的眼睛”[1]。分析化學課程主要由基礎分析化學和儀器分析兩大部分組成。其中基礎分析化學的主要內容是經典的定量分析(主要包括酸堿滴定、配位滴定、氧化還原滴定和沉淀滴定);而儀器分析部分是關于現代儀器分析技術為基礎內容。盡管基礎分析化學對于培養學生了解分析過程、數據處理等起著一定的作用;但是在實際應用中,隨著現代科學技術的發展,自動化程度越來越高,傳統化學分析技術的應用領域越來越窄,更多檢測是借助于先進的檢測儀器來進行。目前,在技術監督部門的食品藥品檢測,以及醫院的臨床檢驗、化驗中,儀器分析是分析技術的主流。實際應用中大多以分光光度計、氣液相色譜、氣液質聯用等,而教學內容卻還局限于簡單的四大滴定定量分析,與實際的工作或者生產中相比,就顯得落伍。
1.2 教學方法單一,教學效果達不到要求
目前,高校的分析化學課程主要采用傳統的講授式教學方法,以教師講授和學生聽課為主。這種講授式的教學方法,采用教師講授知識點為主的課堂教學,容易導致學生產生依賴心理,往往通過被動死記硬背相關知識點來掌握有關課程,最終達到考試達標的目的。此外,在實際教學中,實驗教學通常安排以驗證實驗和基礎實驗為主,目前的實驗課大部分都是玻璃儀器操作,有的高校學生幾乎整個學期都在練習四大滴定操作;對于一些實用性較多的儀器分析實驗,由于儀器相對較為昂貴,如:分光光度計、紅外光譜儀、氣液相色譜分析儀、氣液質聯用儀等,幾乎整個學期都接觸不到。而這一現狀就造成了很多不良結果,尤其是遇到具體應用問題時,學生往往不知道怎么解決。即使有的學生靠死記硬背掌握了相關知識點的情況下,往往也不能選擇解決問題合適方法,不具備正確操作儀器的能力。分析化學是一門以實驗為基礎的學科,但是隨著我國高校大規模的擴招,學生規模越來越大,實驗設備卻沒有成比例增加,這樣在教學中實驗設備經常不夠學生單獨操作。對于很多分析儀器,實驗教學中大多以老師操作、學生觀摩為主,學生對大多數分析儀器只能簡單的了解一下,難以加深印象。而且,有些高校儀器設備過于老化陳舊,有時可能連學生觀摩的機會都難以保證。
2 改革教法、學法,更新教學手段
教學方法是教師為了完成教學任務,完成教學目標,在教學過程中運用的方式與手段的總稱。教學方法對于教師完成教學任務、實現教學目標具有重要意義。當教學目的和教學內容確定以后,必須輔以富有成效的教學方法,才能達到較好的教學效果[2]。因此,教學過程的成功與失敗,在很大程度上取決于教學方法的選擇合適與否。研究并推進相關教學方法的改進,可以用較少的時間、精力和物力,而取得最佳的教學效果。因此,探索一種或幾種行之有效的教學方法,對于提高教學質量和教學效果刻不容緩。
2.1 PBL教學法
PBL教學法(problem-based learning,PBL),主要是基于問題為基礎、學生為主體、教師為導向的啟發式教學方法。通過教師圍繞課程內容提出問題,并以問題為基本線索,引導學生在不斷提出問題和解決問題的過程中學習教學內容。其教學過程包括:提出問題―自學解疑―重點講授和歸納總結[3]。該種教學方法的核心內容是教師根據學生現有水平狀況、知識結構等,并結合教學大綱和目標,精心設計學生感興趣的問題。對于醫學院的學生而言,筆者認為,應當選取一些有新意,與醫學專業密切相關的問題,提高學生學習分析化學的興趣。之后,學生在教師的指導下分成5~6人的小組,查閱相關資料,進行組內交流,共同完成學習任務。接下來在教師指導下進行課堂討論,小組發言。最后,教師就課堂討論過程中學生難以理解和準確把握的難點問題進行講解,解決所提出的問題,并歸納總結。與傳統教學法相比,PBL教學法更著重學生的自學能力、創新立異能力、發現問題、歸納分析問題和處理問題的能力等培養,應在教學中推廣。
2.2 案例教學法
案例教學法是一種采用相關案例為基礎的教學方式。其通常是由授課教師在備課時廣泛搜集與醫學有關的案例,從而在引入新知識前,先給學生介紹或講解與所教授內容相關的實際案例,提高授課對象的學習興趣和注意力,最后引入相關分析方法基礎知識的講解。例如,在講解到酸堿平衡和pH值計算相關知識時,可以聯系到人體會發生酸中毒、堿中毒的問題;在學習離子選擇電極的類型和應用時,則可以引入酶電極在醫學、生物、臨床診斷上的相關應用等;在講授原子吸收光譜儀時,可以適當介紹人體內微量元素如鋅、鈣、鉛、鐵含量的測定方法,以及相關疾病的診斷等;在講光譜分析法時,提出了“低度竹葉青酒的褪色問題”等。這樣,通過把基礎理論與實際應用聯系起來,不僅可以增強學生對于分析化學的學習興趣,同時也可以顯著提高教學效果。近年來,有關分析化學案例教學的書籍已有出版,在實際教學中引入案例教學法值得推廣。
2.3 歸納比較法
歸納比較法是將零散的知識點進行條理化、系統化的一種方法。分析化學課程內容多、原理多、公式多,且知識點瑣碎、不易記憶,在教學過程中采用歸納比較法,有助于學生建立起知識框架,對教學內容一目了然,便于理解記憶。比如在講解“四大滴定”時,首先掌握酸堿滴定分析的原理、特點和指示劑的選擇原則等,而在學習其他滴定分析方法時采用歸納比較對照的方法來進行講解,這樣學生理解起來就比較簡便、省時。通過這樣的對比講解,學生能夠建立起滴定原理、滴定曲線、準確滴定條件、指示劑選擇、典型應用實例為主線的知識框架,掌握“四大滴定”有關的主要知識點。此外,在講授銀量法的知識點時,可以同時對莫爾分析法、佛爾哈德法兩種方法進行比較學習,對比其各自指示劑、滴定條件、滴定原理、干擾離子的影響、應用范圍等,找出其相關異同點,有利于學生對比記憶。
2.4 多媒體教學法
分析化學包括化學分析和儀器分析兩部分,其中有許多概念、原理比較抽象而難以理解,如滴定分析中的滴定曲線、指示劑范圍;色譜分析理論中的塔板理論、范弟姆特方程式等,僅通過書本上的文字描述和教師的講解,學生往往難以理解、掌握。如果采用多媒體教學,生動、形象、直觀的圖形、圖像、動畫、文字和聲音等方式向學生講解較為抽象的理論知識,變復雜為簡單,變枯燥為生動,學生能較快、準確地把握教學的重點,理解教學中的難點。比如,為了使同學們直觀地理解酸堿滴定曲線在滴定過程中的變化情況,教師可以利用化學仿真實驗室軟件,制作相關動畫,將滴定過程通過多媒體形象、生動的顯示出來,學生能清楚地理解在化學計量點附近滴定劑體積的微小變化,造成溶液中pH值明顯變化,通過觀察滴定突躍現象以及指示劑顏色的劇烈變化,會提高學生的學習興趣,增強相關知識點的教學效果和學習效率。
總之,隨著科學技術的進步以及臨床醫學、藥學等相關學科的發展,學科交叉越來越多,分析化學對于解決醫學中存在的問題越來越重要。不斷探索和實踐好的教學方法,使學生帶著興趣把課程學好,學習能力、創新能力以及研究問題的能力得以提升,繼而轉化為以后從事醫學工作的技能,造福整個社會。
參考文獻
[1] 李克安,趙鳳林,焦書明,等.分析化學教學的探討與實踐[J].大學化學,2003,18(1):26-31.
關鍵詞:基于問題解決;分析化學類實驗課程;教學質量
分析化學類課程的重要組成部分,就是以實驗操作為主的技能課程。本科生在學習了分析化學、儀器分析理論知識和實驗操作技能的同時,應該有一個利用所學知識解決實際問題的能力培養和鍛煉過程。“構建基于問題解決的分析化學類實驗課程體系”的提出,就是要求學生利用所學知識,針對一個個具體的分析測試對象,從查閱文獻到擬定實驗方案、最后實施樣品處理及分析測試,讓學生親自參與定量分析的整個過程。通過“基于問題解決的分
析化學類實驗課程”的學習,讓學生在探索及開拓意識、踏實有序而講求效率的工作作風等方面得到鍛煉,培養他們具有初步分析問題和解決問題的能力。
一、“基于解決問題” 實驗課程教學理念的誕生
按照教育部在《新世紀教改工程》【1】中提出的“新世紀國家經濟和社會發展對高等教育人才培養的要求,要求深人進行教育思想和教育觀念的改革,逐步建立起適應時展需要的人才觀、質量觀和教學觀;繼續深化本科人才培養模式的改革,加強專業、課程教材和教學方法的綜合配套改革,以先進的科學與文化知識成果教育學生,將素質教育滲透到專業教育之中,使學生較早地參與科學研究和社會、生產實踐,普遍提高大學生的人文素質、科學素質、創新精神和創業、實踐能力。”其中提出了新世紀人才培養的宗旨,即注重學生綜合素質的提高,培養學生的創新意識和實踐能力。我們認為在分析化學實驗課程教學中,應該改變目前高等教育培養過程中實踐教學環節薄弱,動手能力不強的現狀,改變灌輸式的教學方法,目前多數老師采用講解-示范-學生聽的方式,然后學生照章抓藥、機械操作,處于被動的學習狀態【2】。充分發揮學生的主觀能動性,讓學生體會到分析化學實驗就是要培養自己解決實際問題的能力,以增強學生的學習責任感和學習積極性。
我國發展已經進入重大戰略機遇期,社會主義市場經濟建設的步伐大大加快,國家和社會對創新人才特別是對拔尖人才的需求越來越強烈,對研究型大學培養的人才要求也越來越高。研究型大學將在全面貫徹落實科學發展觀、構建社會主義和諧社會、建設創新型國這些時代特征對研究型大學的教育理念提出了新的更高要求。西北大學校長姜澄宇在“實施新世紀教改工程,探索創新人才培養模式”文中,首先提出“堅持教育創新 構建教育教學新體系”【3】,即在總結和提煉教育理念的基礎上,堅持教育創新,積極構建包括創新人才培養體系、教學質量保障體系、個性化培養體系、綜合素質教育,建立以人為本的教學理念,以學生為中心的教學體系、高教研究體系、現代化教育教學環境保證體系等的教育教學新體系。
基于此,本文提出了“構建基于問題解決的分析化學類實驗課程教學體系”的理念,以期通過此教學改革,推廣研究性學習和個性化培養的教學方式,形成創新教育的氛圍,實施新世紀教改工程,探索創新人才培養模式。
二、“基于解決問題”實驗課程改革的實施方案
計劃的實施,旨在探索并建立以“解決問題”為核心的教學模式,倡導以本科學生為
主體的創新性實驗教學改革。順利達到上述教學改革的目的,必須從以下各方面著手:
1.轉變教與學的理念,讓教師和學生都明白,分析化學類實驗課程開設的目的就是為了讓學生掌握解決實際樣品的分析測試技能,包括待分析樣品的前處理、測試方法的選擇和應用、分析數據的處理計算、實驗報告的上交等;
2.改變教學計劃,所有化工化學類的本科生都要完成《分析化學實驗》、《儀器分析實驗》、《綜合分析化學實驗》課程,修改完善相應的教學大綱;
3.調整學時比例,分析化學類實驗課程總學時的50%用于基本技能的訓練,剩下的學時全部用于“基于問題解決的實驗課程教學”;
4.改革教學內容,學生完成基本技能訓練后,全部投入實際樣品如藥品、食品、水質、材料等的分析,在實際分析測試過程中逐步理解所學理論知識,體會定量分析各步驟中需要用到的知識點和注意事項。
5.增加考查環節,學生進入實驗室之前,進行基礎知識考查,合格者才能進入實驗室操作,督促學生通過自學掌握分析化學及分析化學實驗的基礎知識;完成分析化學類實驗課程后,再通過一系列實際樣品的測試來考核學生掌握的基本技能,使學生自覺地規范操作技能,嚴肅認真地實施實驗步驟。
三、“基于解決問題”課程改革的基本內容
“基于問題解決的分析化學類實驗課程體系”的建立,要求我們打破常規的教學理念,學生不再受課本、講義的束縛,實驗的方法和步驟不再是嚴格的課本上規定的,同學們可以結合自己所學的知識開拓創新,多種方法多種途徑經過對比選出最優。引導學生從查閱資料、到實驗方案設計以及進行實驗、得到實驗結果進行分析從而達到解決問題等過程,完成整個教學過程。同時,老師也不是絕對的權威,只是完成目標產物分析中的指導者,特別從方法可行性、操作過程的安全性以及出現異常情況下給與指導。構建“基于問題解決的分析化學類實驗課程體系”,應該包括選題意義、涉及知識點、合理運用已有知識、解決實際問題的效果等等(如下圖所示):#p#分頁標題#e#
例如實驗一-臘腸中亞硝酸鹽含量的測定。隨著人民生活水平的提高,人們越來越關注消費品的質量,食品安全提到了議事日程,快速準確檢測相關成分的含量也成為國際社會關注、研究的焦點。該實驗的提出當然是針對過量的亞硝酸鹽對人體有危害,而臘腸是人們生活中經常食用的,學生看到這個題目首先就想到:臘腸中的亞硝酸鹽含量到底超標了嗎?結合實驗中心的設備,我們要求學生處理好樣品后采用分光光度法和離子色譜法同時測定亞硝酸鹽。本實驗涉及到的知識點有樣品的預處理、光度法、離子色譜法。離子色譜測定亞硝酸根需要除去樣品中的鹽分,因為臘腸的鹽分很高,Cl-的存在直接影響了亞硝酸鹽的測定,學生在實驗中用到固相微萃取方法以除去干擾,這個知識點,學生只是在理論知識中接觸到固相萃取的概念,而今在自己設計的實驗中就要用到該分離技術,學生感覺很興奮很想實際應用。處理好臘腸樣品后能順利的測定出亞硝酸鹽的含量,學生們同時又很有成就感,感覺自己所學到的知識派上了用場,解決了一個實際生活中遇到的問題。學生完成實驗后,就光度法和離子色譜法兩種方法得到的實驗結果又進行分析比較,從而找出了各種方法的優缺點。整個實驗過程培養了學生全面、辨證地思考問題,一分為二地看待各種分析方法和測試結果。
又如實驗二-紡織品中偶氮染料的測定。近年來,隨著全球工業化程度的不斷提高,國際上對地球環境質量持續惡化和生態平衡失調現象的關注不斷增強。在造成環境污染的工業中,紡織印染業由于需要使用大量的染料和助劑等化工合成產品,一直是被視作高污染的行業之一。在紡織產品印染使用的原料中,作為部分染料中間體的芳香胺物質被許多國家視為可疑致癌物,因此含有這種物質的數十種染料被陸續列入禁止使用的行列。本實驗就是在這種形勢下開設的,實驗要求學生對棉布和化纖紡織品兩種樣品中的4-氨基偶氮苯進行含量進行測定。該實驗涉及到的知識點有固體樣品的抽提、蒸餾、旋轉蒸發儀操作、GC-MS操作等知識,涉及到有機化學、儀器分析理論和實驗操作技能方面的知識,是學生綜合利用已有知識的好機會,通過實驗使學生得到了鍛煉。
這些實驗的開設,首先讓學生明白了“今天的實驗就是要解決某個人民群眾日常比較關心的問題”;繼而讓學生綜合多方面因素思考“如何解決這個問題?要用到哪些知識?怎樣設計實驗方案?等等”,改變了以往老師指定實驗學生按部就班操作的教學形式;最后學生在老師的指導下按照自己制定的實驗方案操作,得到實驗結果并進行處理和分析。
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.
關鍵詞:分析化學;課程改革;職業技能
Key words: analytical chemistry;curriculum reform;vocational skills
中圖分類號:G71文獻標識碼:A文章編號:1006-4311(2010)15-0231-02
0引言
高職教育的辦學宗旨和專業培養目標決定其培養的學生必須具有扎實的基礎理論知識、過硬的動手能力以及自我探索和創新提高的能力。由此引發了人們對傳統職業教育的深刻反省“課程改革勢在必行”成為人們的共識,課程改革的思路是以就業為導向、以能力為本位、以行業職業資格為主線,融知識、技能與素質于一體[1]。分析化學作為生物、食品類專業的一門專業基礎課,為了提高分析化學教學質量,培養新世紀現代化建設需要的專業人才,課程組在深入調查兄弟院校分析化學教學現狀的基礎上,結合我院相關專業的具體情況,不斷探索教學改革的思路,并在教學中逐步完善和提高。
1分析化學課程現狀分析
1.1 教學內容及教學體系陳舊與當前的科技發展要求相比,目前分析化學課程內容方面存在嚴重不足,有機分析的內容很少,分析化學實際上成了無機分析;樣品預處理和數據處理的內容偏少,學生只能依葫蘆畫瓢。
1.2 教學方法和教學手段落后目前教學方法沒有充分發揮學生的主觀積極性,以課堂講述、灌輸式為主,往往過多注重科學知識的教育,而對科學能力和科學品質的教育重視不夠,不適應當今社會對人才的要求。
1.3 實驗教學環節薄弱現有實驗部分內容簡單、綜合訓練內容偏少,只停留在驗證性的實驗室階段,對實際樣品的處理能力有待提高。因而分析化學課程改革不僅是必要的,而且是必須的。
2分析化學課程改革探索
高職教育與普通高等教育不同,職業教育課程定位于特定的職業或職業群,瞄準能力開展教學,培養的學生應當具有良好的職業道德和職業素質,具有扎實的、系統的專業應用知識,具有熟練的職業技能,同時具備可持續發展的能力。我們要培養學生的“系統的應用知識”而不是專業理論知識,這是高職教育培養目標的核心所在,這也是高職學生與普通高校學生培養目標上的本質區別[2]。
2.1 根據企業對技能型人才的需求確定能力目標通過到相關企業調研和聘請企業技術人員參與共同制定人才培養目標。
2.1.1 知識教學目標:①使學生掌握分析化學的基礎知識、基本理論、基本實驗技能;②培養學生對分析化學基本概念、基本理論、基本運算原理的應用能力;③使學生具有實驗室常用儀器、設備的規范使用能力及對基本化學分析方法和儀器分析方法的應用能力;④使學生具有物性檢測基本能力和典型物質的制備、分析能力。
2.1.2 能力培養目標:①使學生掌握化學的基本原理及分析方法,在進行教學的同時,注重基礎理論的發展過程及聯系,培養學生解決一般問題的能力;②將一些較典型的屬于知識傳授性質的內容以及較簡單重復的內容通過課外教學的形式傳授給學生,培養學生的自學能力;③通過教學過程滲透和技能專題培訓,使學生具有化學分析工國家標準規定的基本知識和基本操作技能。
2.2 根據課程培養目標確定教學大綱及計劃分析檢驗崗位及相關職業崗位(群)的能力需求,堅持以學生為主體、基本理論為基礎、基本技能訓練為中心、職業能力培養為重點、綜合素質能力培養為目標的教學理念,注重培養學生學習能力、分析能力、動手能力、創新能力。
2.2.1 改革課程內容:精選理論內容,夯實理論基礎,遵循“①突出職業導向;②體現專業特色;③強化技能訓練;④突出學生主體”的原則,在課程的難度和廣度方面,遵循“實用為先、夠用為度”的原則,將職業資格要求的有關內容納入教學內容中,圍繞所確定的職業能力要求設置課程模塊,對課程內容進行整合。把國家行業標準和分析化學傳統知識有機結合,優化教學內容,加強實訓課內容的針對性,實訓內容完全來自生產一線分析檢驗內容,我院學生的“職業資格證書”獲得率達90.2%以上,學生一畢業就能在分析檢驗崗位上工作,實現課程與崗位零對接。
2.2.2 突出實踐教學:《分析化學》是一門以實驗為基礎的科學,制定出本課程學生基本操作技能、專業技能和綜合技術應用能力訓練的實踐教學計劃,統籌安排實踐性教學內容,將基本技能和技術應用能力訓練貫穿于教學全過程,形成系列實踐環節。內容安排上主要涉及三個方面:①基礎性實驗;②綜合性實驗;③創新性實驗。各層次實驗均由指導、綜合、設計等由易到難、循序漸進、不同要求的實驗組成;以課程、課外,必做、選做,開放、培訓和競賽等多種形式開設;以操作、答辯、撰寫小論文、完成小項目等多種方式考核;每年保持25%左右的實驗更新率。我們還結合大學生科技活動和課程進展,由實驗室擬定相關的實驗項目,由學生自己設計實驗,自己配制試劑,自己完成實驗,以培養他們的創新思維和分析解決實際問題的能力,真正做到學以致用。
2.2.3 理論與實驗有機融合:理論知識比較抽象枯燥。分析化學的理論、原理和定律都是通過實驗總結出來的。充分挖掘和發揮分析化學實驗在培養學生學習分析化學的興趣、動手實踐能力、理論聯系實際能力、創新能力等方面的功能,是當今化學教育研究的課題,這就需要老師們在教學上下苦功夫。比如,誤差和數據處理是化學實驗基礎內容的重要組成部分,為學生處理數據、選用試劑和儀器及記錄提供了理論基礎。這部分可放在學生天平操作練習中講解,讓學生在托盤天平稱量并記錄出稱量瓶的質量,再讓他們用分析天平稱量并記錄數據,兩個數據一對比,學生自然明白儀器的準確度及測量誤差的大小,再讓他們用托盤天平稱量2.1g的NaCl倒入稱量瓶中,問總質量是多少?學生一定會把分析天平稱出的稱量瓶質量數據與2.1相加的結果答出來,這時再讓學生用分析天平再稱量,結果自然不是剛回答的數據,你再講數據相加減時,數據修約以絕對誤差最大的數據為標準保留到小數點后第幾位等等,這樣起到一舉多得的效果,也充分調動了學生的興趣。
2.3 根據教學內容實施多種教學方法和手段在教學中由淺入深,由易到難,分操作練習、化學分析、儀器分析、綜合性研究式實驗四個階段安排實驗,以基礎訓練――綜合性實驗――研究式實驗三個層次推進實驗進程,在課程教學實踐中,課程組以提高教學質量、培養學生主動學習能力和創新能力為目的,堅持以學生為中心,基本技能練習為重心,不斷進行教學方法和教學手段改革。摸索出了一系列生動、有效的教學方法,采用了多種靈活高效的教學手段,收到了良好的教學效果。
①以人為本,因材施教:確立教師“因材施教”,學生“因材施學”的以人為本的教學理念,強化素質教育。在保持教學大綱、基本要求、教材和教學進度相同的基礎上,根據教師特點和學生現狀采用不同層次和不同授課方式進行教學。②情境式教學:這種方法應用于外界條件與化學反應方面的講授。由于一種化學反應往往受多種結構因素及外在條件的影響,如果由教師來一一羅列,就顯得非常繁瑣。而采用情境式教學,教師將教學的重點置于一個實際情境中,引導學生借助于情境中的各種情況去發現問題、解決問題,使學習者從多個側面來審視情境中的每個問題。在此基礎上,教師逐步引導學生形成一些概念和理論,從而使學生可以用自己的理解方式去體驗和思考問題。情境式教學與問題式教學的區別在于后者主要由教師設問,而前者是由教師設定情境,由學生自主設問。③逆引式教學:這種方式主要用于化學基本概念的講授。一般的方式是先講概念或理論,再聯系科研或生產實例,介紹其應用。而我們不是機械地、線性地講哪個公式如何應用,哪條理論的實際意義,而是采用逆向引導的方式,先引出實例,羅列現象,讓學生從現象中提煉、發掘和驗證化學反應的實質所在,通過這樣的逆向引導,往往在教師總結之前,學生已經知道問題的答案了。④啟發互動式教學:傳統的教學模式是老師教,學生學,長此以往就會造成學生的一種被動學習的不良習慣。本課程采用老師適當引導,充分發揮同學們的主動學習能力,在課堂上營造一種活潑、生動的互動式學習氛圍,學生的問題能夠及時地提出,及時解決。形成一種以教材為綱,結合分析化學領域一些熱點問題的討論,進一步激發學生的學習熱情。⑤體驗教學:分析化學課程利用學院相應專業“訂單培養模式”的優勢,定期組織學生到“訂單”企業的分析化驗車間參觀、見習、實習,為學生在真實的職業環境中接受鍛煉創造了機會,也為企業和畢業生雙向選擇提供了“零距離”機會。⑥積極使用現代教學手段,促使學生由被動學習向主動學習轉變。充分利用教學課件、錄像片、動畫庫、多媒體教學軟件、課程設計軟件等媒體資源。把過去很難描述的分析化學理論、原理、過程等利用動畫和錄像的形式清晰形象地展現在學生面前,圖文聲并茂,教學過程直觀明了,使教學內容實感性增強,留給學生以深刻印象,激發學生學習興趣和學習主動性,在精簡授課學時的同時提高了教學效果。
2.4 根據培養目標改革考試方式、注重過程考核改革緊扣工學結合的思路。理論教學考核采用100分制,其中期末考試占70%,平時成績占30%。分析化學技能十分重要,將實驗技能考試與職業技能考試接軌,對學生技能培養起到導向作用,效果顯著。實驗教學考核采用100分制,其中,期末測試占50%,平時成績占50%;使學生不但注重學習的結果,而且注意學習的過程,避免了一些學生平時學習不用功而在考前臨時突擊或者平時學習很用功而期末由于特殊原因使考試成績不理想的弊端。期末測試多采用學生抽題考試方式進行。學生抽到題目后完整的作出實驗,老師現場打分。平時實驗不僅有老師打分,還加入學生的互相打分。讓學生知道,對,為什么對,錯,為什么錯。
3結束語
從多年來的教學實踐探索來看,分析化學教學的設計和安排取得了良好的教學效果。反映在后續課程的學習中學生有良好的專業基礎知識和自主學習能力,培養了扎實的基本操作技能;化學檢驗工、食品檢驗工通過率都在96%以上。企業非常歡迎學生去實習,在實習中有很多學生被企業所招用,畢業生在工作崗位上以出色的業績被同行認可。
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關鍵詞:TBL教學;分析化學;教學改革
中圖分類號 G642.0 文獻標識碼 A 文章編號 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
以團隊為基礎的教學(Team-Based Learning,TBL)是20世紀初由美國教育學家Michaelsen在基于問題學習(Problem-Based Learning,PBL)教學模式的基礎上改革創新的一種新型成人教學模式[1-2]。TBL是將一個大班的學生參考多種因素均衡分成多個小組,小組經共同學習磨合后形成一個團隊,以這個團隊為基礎,進行課前預習和預習測試,并在教師的指導下開展團隊練習與討論,以促進學生利用團隊資源進行自主學習,把學生培養成終身學習者的一種教學方法[3-4]。相較于PBL教學,TBL有助于促進學生團隊協作意識,提高學習者的創造性、靈活性、實踐性。近年來,在我國很多高校的部分課程中都進行了TBL嘗試教學,并取得了比較滿意的效果。
分析化學是高等院?;瘜W、藥學、生命科學、食品科學等相關專業的一門重要的專業基礎課程,開展分析化學課程,旨在培養學生掌握各種分析技術的基本操作技能,使學生初步具備科研思路和科研方法。但是分析化學內容多、學科覆蓋廣、理論知識枯燥,易導致學生在學習中主動性差,興趣低,課程學習效果差。為了提高分析化學教學效果,筆者引入了TBL教學模式,以推動分析化學課程教學模式的改革。
1 TBL教學內容的確定
分析化學課程分為化學分析和儀器分析2個部分,儀器分析又涉及物理、物理化學、數學、統計學等多個學科的內容。隨著科技的發展,新興儀器日新月異,學生在傳統的“填鴨式”教學模式下不能掌握和了解不斷更新的新儀器、新技術。在設計TBL教學內容時,要充分考慮能否調動學生主動學習的興趣。綜合知識難度,儀器原理掌握程度及學生興趣度等方面內容,筆者選取了原子吸收章節作為TBL教學章節。首先,此章節屬于吸收光譜法范疇,學生已經學習紫外-可見吸收光譜法和紅外吸收光譜法,對吸收光譜的原理已經充分掌握。其次,原子吸收在日常生活中應用廣泛,能檢測水中微量元素的含量,鑒別水質;能檢測礦物中微量元素的多少;能檢測果蔬中農藥殘留的含量;能檢測頭發中微量元素的含量,判斷人體的健康程度等等,貼近生活,可以提高學生的學習興趣。再次,原子吸收課時為4個學時,在不擾亂正常課程安排的前提下,有充分的演示時間和討論時間??梢?,選擇原子吸收光譜法作為TBL教學章節較好的可行性。
2 TBL教學模式在分析化學課程中的實踐
2.1 教學對象及分組 教學對象為我校食品質量與安全專業、預防醫學專業大二學生,共75人。首先,教師指導學生組建學習小組,每組10~11人,每組推選組長一名,負責統籌協調組員分工合作。其次,推選PPT演講組員一名,負責小組課題PPT的講解。分組時,需要考慮每組學生的均衡性,考察指標包括學習成績、性別、興趣喜好、個性特征和才能傾向等多方面的差異,爭取達到“組間同質,組內異質”。
2.2 課前準備 根據教學內容,提前14d發放教學案例,布置教學任務,并提供與任務相關的教學資料,讓學生根據自己選擇的案例,通過教材、參考書籍、圖書館、網絡資源等做好資料收集、篩選、PPT制作、課堂測驗題目等相關內容。
2.3 課堂教學并討論 每組根據自己選擇的案例,對本組課題進行PPT講解。講解結束后進行小組內討論,在教師的引導下,組員對教師及其他小組提出的問題進行討論回答,要求每位同學都要發表自己的意見,組長做出最后總結。講解及討論結束后,組內成員對各自表現互相評分,其余各組對該小組進行團體評分。最后,教師根據各組的講述,對本次課進行評述、總結及答疑。
2.4 課堂測驗及問卷調查 收集小組準備的各個案例相應的題目,篩選難度適宜,與案例符合度高的客觀題型,組成20分的小試卷,在所有小組討論完結后發放試題,在規定的時間內回收試卷,交叉批改試卷后,對有疑問的題目進行討論、答疑。隨后發放TBL教學調查問卷,問卷涉及案例講解的清晰度,對TBL的了解度、通過TBL教學是否提高學習主動性及團隊協作能力等問題,發放問卷75份,回收75份。
2.5 教學效果評估 課程結束后,對測試卷及調查問卷進行分析。課堂測試結果顯示,客觀題正確率達85.6%,說明TBL教學效果較好,學生自主學習主動性較高。調查問卷結果顯示,學生對TBL教學有一定的了解,70.4%的學生對TBL教學模式滿意,認為該教法能提高學習的興趣,也能促進不同學科間同學的交流,培養團隊合作意識;18.5%的同學認為該模式花費精力多,準備時間長,不能作為主要的教學模式;剩余學生認為TBL教學模式浪費精力,不適合在基礎課程中開展。
3 結論
分析化學作為藥學院的專業基礎課程,在有限的課時內很難完成對新方法、新儀器的全面的講解,對傳統的教學模式進行改革迫在眉睫。現階段,小組教學已經成為高等教育教學的流行趨勢,TBL教學模式能較好的解決學生學習自主性差、教學資源不豐富、學生人數多等問題。在資料的準備收集中,可以培養學生查閱文獻的能力、通過多途徑獲取資料的方法;在小組討論中,可以培養團隊的協作能力,增強自主學習能力;在討論中發現問題,解決問題,有助于培養學生終身學習的方法和能力;在PPT制作、展現中,能夠提高學生的自信心和表現力,提升學生的綜合能力。因此,要循序漸進的開展TBL教學,針對本校、本專業的具體情況,對教學課時、教學內容、教學對象作出具體評價,逐步推廣。
參考文獻
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關鍵詞:無機及分析化學;任務教學法;教學改革
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2013)50-0082-03
無機及分析化學是高等農業院校農學類各專業的一門重要基礎課。目前我?;A課的教學多采用多媒體教學法。這種教學模式突出了教師的主導作用,以知識傳授為核心,教學內容以文本、動畫、圖形、聲音、圖像等形式呈現給學生,為學生提供了視覺、聽覺等多種感官刺激,有效地激發學生的學習興趣。但這種教學方法學生的主體作用體現得不明顯,教學過程中對學生能力培養的訓練不夠,教學過程中教師與學生互動少,學生缺少充分的思考時間,教學進度過快,學生幾乎不記筆記。為解決多媒體教學中存在的問題,我校任課教師對《無機及分析化學》教學模式進行了改革,在多媒體教學的基礎上引入了任務教學法,建立了網絡課程平臺,開設了“儀器分析在農業科學中的應用”專題,介紹了前沿科學知識和最新研究成果,實行了學生講習題老師點評的新的習題課模式,改變了對學生學習過程中表現的評價方式等。本文的目的是從學生的角度分析總結任務教學法應用于無機及分析化學教學中的成效和問題,針對存在的問題提出解決的一些建議,為大學教學改革提供參考。
一、任務教學法
任務教學法(Task-based teaching method)是從20世紀80年代逐漸發展起來并廣為應用語言學家認可和接受的一種外語教學方法。美國教育家杜威以實用主義作為教育理論基礎提出“學生中心,從做中學”,他主張教育的中心應從教師和教科書轉到學生,教學應引導學生在各種活動中學習。課堂教學中始終圍繞既定的教學任務展開,使每節課目的明確、內容實在、效果最佳。這種課堂教學模式,被概括為任務教學法。任務教學法是以具體的任務為學習動力或動機,以完成任務的過程為學習過程,以展示任務成果的方式來體現教學效果的教學方式。相比于傳統教學和多媒體教學,任務教學最突出的特點是改變了師生的角色關系和學生獲得知識的路徑。目前任務教學法已在大學英語教學中得到了一定的應用,但在理工農醫教學中的應用還較少。
二、任務教學法在無機及分析化學教學中的實施
任務教學法的實施在西北農林科技大學生命科學和農學類2011級和2012級17個班無機及分析化學教學中進行。具體任務為“分析化學在農業科學中的應用”和“分析化學測定方法的比較”兩大主題,兩大主題又分為分析化學在植物科學、動物科學、食品科學、林業科學、水污染檢測、土壤污染檢測中的應用,蛋白質、地溝油、水硬度、鐵、化學耗氧量、Vc測定方法的比較等十二個具體任務。任務教學完成的過程為分配任務、分組討論、查閱文獻資料、閱讀文獻消化資料、歸納總結撰寫匯報提綱、制作匯報PPT、全班匯報、撰寫論文等具體步驟。每班分為兩個小組,每組十五個同學,每個小組完成一個具體任務,組長負責本組任務教學的完成。任課教師在介紹任務教學的目的和實施辦法后,給學生介紹并上網演示了文獻查閱的具體方法,詳細介紹了科技論文寫作的格式、要求和要點等。任務教學結束后,學生民主選出表現最好的兩個小組,教師對獲勝小組成員進行獎勵。教師對每個學生在任務教學中的表現進行量化評價,作為本課程平時成績的重要依據。
三、在大學無機及分析化學教學中應用任務教學法存在的問題和對策
將任務教學法應用于無機及分析化學教學中是大學教學模式改革的一種嘗試。作為大一新生我們是第一次接觸到任務教學法,對這種教學方法我們感到新奇,有一種相見恨晚的感覺。在完成任務過程中同學們學習熱情高漲,能夠自覺地參與到任務完成的過程中去。通過參與和完成任務教學,我們感到自己查閱文獻能力、自主學習能力、人與人交際能力、語言表達能力、制作PPT能力、批判性思維能力、與他人合作能力、組織領導能力和科技論文寫作能力等多方面的能力得到了顯著提高。任務教學法應用于無機及分析化學教學的改革受到了同學們的一致好評,我們喜歡任務教學法這種新的教學模式。我們認為任務教學法真正體現了以教師為中心向以學生為中心的轉變,以知識傳授為主向以知識傳授和能力培養為主體的轉變,真正實現了互動教學(師生互動和生生互動),這與現代教學所倡導的理念是完全一致的。任務教學法擺脫了傳統教學和多媒體教學“滿堂灌”的弊端,學生不再是機械地接受老師知識的傳授,而是積極主動地探索尋求新的知識,通過這種方式學到的知識印象更加深刻。任務教學法能夠極大地調動學生學習的積極性和主動性,有助于培養學生創新精神和終身學習的能力,是“被”學習與主動學習角色轉變的一次飛躍。對于非化學專業的學生,該任務的完成有利于拓寬學生視野,了解所學專業與分析化學之間的聯系,有助于激發學生對自己專業的熱愛和對學科交叉點更深入的探索。我們希望在更多的課程中能引入推廣任務教學法,希望能更多地參與到大學教學活動中去。任務教學法應用于無機及分析化學教學中取得了顯著成績,但在實施過程中也還存在一些問題,有效地解決這些問題,任務教學的成效會更加明顯。
1.考核制度的改革是任務教學法取得顯著成效的重要保障。在任務教學實施過程中,雖然大部分同學能夠積極參與其中,但不可否認仍有個別同學參與任務教學的熱情還不高,重視程度還不夠,把任務教學等同于一般的課外興趣活動,有應付任務之嫌。有些學生擔心在任務教學中的表現不能被老師肯定而心中沒底。究其原因是任務教學的考核方法與學業成績無太多關系。大一新生多年接受應試教育,其應試觀念尚未轉變,而當今大學對學生學業水平的評價標準仍然是分數,因此在無機及分析化學教學中開展任務教學不能脫離這一實際。目前的任務教學過程雖有一些考核項目,但還不夠具體,考核內容還不夠多。在任務教學中應加強對學生表現的考核,應將學生在任務教學中的積極性、參與度、表現情況、知識掌握程度、任務完成情況、能力提高幅度等內容作為考核的重要依據,并最終體現在學生課程成績中去。只有這樣才能夠有效提高學生完成任務的積極性,使所有學生最大程度地參與到教學活動中去,才能通過任務教學使所有學生的能力都得到提高。脫離考核的任務教學,僅憑學生興趣來開展任務教學,教學效果一定不好。當然,任何一種教學方法不可能讓所有學生百分之百投入,但加強學生的考核、獎懲分明是圓滿完成任務教學的重要保障。
2.任務教學過程中教師應加強指導。相比于傳統教學和多媒體教學,任務教學法最突出的特點是改變了師生的角色關系,學生變成教學過程中的主角,教師成為學生完成任務獲得知識的指導者。任務教學法在《無機及分析化學》教學應用實踐中,任課教師為學生確定了具體任務,制訂了詳盡的實施方案,介紹演示了文獻檢索方法,詳細介紹了科技論文寫作的格式、要求和要點,對實施過程進行了一定的檢查,對學生完成任務情況進行了總結。但我們認為,任課教師還應進一步加強對學生完成任務過程的指導。學生畢竟是初次接觸任務教學法,由多年的被動學習者突然變成了主動學習者,在很多方面還不習慣、不適應,在完成任務的過程中迫切需要教師給予指導。任課教師在安排任務教學后,應引導學生制定切實可行的實施計劃,應對學生任務完成的各個環節進行指導,應隨時關注學生任務完成的進展,應加強教師和學生的交流,應對學生面臨的困難給予具體的幫助,應督促檢查確保任務教學的順利完成。只有加強教師對學生的指導,加強教師和學生的交流,任務教學法培養學生能力的目的才能實現。
3.任務成果匯報形式應更為豐富?!稛o機及分析化學》任務教學法成果的匯報模式為“ppt+學生匯報”,任課教師采用這種模式的初衷是提高學生制作ppt的能力和演講能力。毫無疑問采用這種模式確實顯著提高了學生這方面的能力。但問題是現在實行大班上課,學生分為六個小組,六個小組匯報人都用同一種模式匯報,就顯得形式過于單一,很難持久地吸引住學生的注意力,因而也就很難使學生掌握全部匯報內容,任務教學的效果會大打折扣。我們建議任課教師應鼓勵學生大膽嘗試,充分挖掘學生的創新意識,豐富匯報方式。在“ppt+學生匯報”這種匯報模式的基礎上,學生可以采用自己喜歡的方式將成果與同學分享。只要學生能夠很好地展示任務成果,小話劇、小品、相聲、動畫、打油詩、順口溜、猜謎等匯報形式都可以采用。應該允許匯報形式上的“百家爭鳴,百花齊放”。這樣才有利于聽匯報的同學集中注意力,活躍課堂氣氛,使得任務教學法成效更加顯著。成果匯報環節中同學們容易出現的問題,一是過多地關注PPT效果和匯報人的表現,而忽視“分析化學在農業科學中的應用和分析化學測定方法的比較”這一主題。二是有些匯報人制作的ppt過于花哨,插入了較多與所研究課題無關的流行元素,不適合于學術活動。三是ppt顏色搭配和文字大小不合理。這方面的問題任課教師要更多的給學生引導和指導。另外由于是大班上課,匯報人較多,教師給定每個小組匯報的時間僅為13分鐘,在這樣短的時間內,匯報人很難將匯報內容講述清楚,很多內容只能寥寥數語帶過。建議增加小組匯報的時間。匯報人匯報時應把握住重點,內容的安排應詳略得當。匯報人還應增加與聽講同學的互動。只有這樣任務成果匯報的效果才會更好,學生的收獲才會更大。
4.應精心選擇學生完成的目標任務。任務型教學在文科特別是語言學科中應用十分廣泛,而在理工科教學中的應用較少。這是因為文科教材中語言敘述性內容較多,需要學生掌握的多是一些明白易懂的知識,而理工科教學內容大多抽象、高深、難懂,公式符號較多。在理工科教學中應用任務教學法任務的選擇范圍相對較窄。在無機及分析化學任務教學法實踐中,學生所完成的任務由老師確定。具體任務為“分析化學在農業科學中的應用”和“分析化學測定方法的比較”兩大主題,兩大主題又分為分析化學在植物科學、動物科學、食品科學、林業科學、水污染檢測、土壤污染檢測中的應用,蛋白質、地溝油、水硬度、鐵、化學耗氧量、Vc測定方法的比較等十二個具體任務。由于所完成的任務緊扣教材,學生對分析化學在農業科學研究中的重要性和不同測試任務的特點認識更加深刻,增強了同學學好無機及分析化學的自覺性。我們認為任課教師應在充分研究教學大綱的基礎上精心選擇學生完成的任務,所確定的任務應與課本內容契合度較高,應盡量貼近生活實際且完成難度不應太大。另外,學生所完成的任務不應太類似,各組任務差異性大些更好,這樣同學才能獲得更大的收獲。建議可以把“如何查閱科技文獻”、“如何撰寫科技論文”作為一項任務來讓學生完成。
5.應改進分組方法,加強同學間的交流,充分發揮小組長的作用。任務教學分組是機械地按學生學號的單雙來進行的,這種分組方法沒有考慮到同學的性別、能力差異和特長,導致小組成員的構成不盡合理。比如熟悉計算機和擅長做PPT的同學過于集中在一個組,而另一組缺少這種特長的同學;男女同學過于集中不便交流,等。每組15個同學人數太多,同學均承擔著不同的任務,任務分配過細不利于學生能力的提高。建議分組應更小些,每組7~8個同學為宜,每個同學承擔2~3項具體任務為宜。在完成任務的過程中,承擔不同任務的同學交流還較少。建議任課教師改進分組規則,增加小組討論的次數,加強同學間的交流,改變小組中分工容易分家的現象。
任務教學過程中小組長是教師與學生間聯系的橋梁,承擔著領導組織小組成員完成任務教學的重任,小組長的作用能否很好發揮直接影響著任務教學的成效。應選擇具有領導能力、責任心強的同學作為小組長的人選。組長應根據組員的實際情況合理分配具體任務,應督促檢查任務完成的情況,及時組織同學研究解決出現的各種問題,協調好承擔查閱資料、整理資料、制作PPT以及成果匯報同學之間的關系,以及多和任課教師溝通,求得教師的支持和指導。
四、結語
將任務教學法應用于大學無機及分析化學教學中是大學教學改革的一種有益嘗試。實踐表明,任務教學法極大地調動了學生學習的積極性和主動性,受到了同學們的一致好評。
任務教學法不僅改變了學生獲得知識的途徑,而且學生在學習的過程中能力得到了顯著的提高。任務教學法能夠有效彌補傳統教學法和多媒體教學法對學生能力培養不足的缺陷,實現真正的互動教學。任務教學法在無機及分析化學教學應用中還存在一些問題,但我們有理由相信,通過不斷實踐、不斷探索和不斷改革,任務教學法提高學生能力的作用會愈加明顯,任務教學法的教學效果會越來越好,任務教學法也會越來越受到學生的歡迎。我們期待任務教學法能在更多的課程得到應用。
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基金項目:2011年陜西省教育廳普通本科高等學校教學改革研究項目(11BY12)
1、通過食品分析,研究天然食品、配方食品和加工食品的組成和特性以及是否摻雜和污染,以確定食品產品是否符合食品衛生要求和是否達到營養和感官標準。
2、結合食品加工中食品成分的化學變化的研究,開發食品保藏方法,減少食物損失浪費,延長貯存期,保持其營養成分如維生素含量及色、香、味等感官品質,防止或延緩食品變質和哈敗。
3、為改進食品質量和開發新型食品提供依據,如建立合理營養配方食品,添加某些成分制取強化食品,開發植物蛋白以及高溫瞬時殺菌技術,采用無菌包裝和擠壓膨化等可以保留較多營養成分和保證優良感官質量的新工藝。
4、對食品質量進行監督和管理,提供質量信息,為消費者提供食品化學知識,指導消費。
一、傳統教學與項目化教學的區別
很多高職高專學生自卑心較強,基礎知識較差,學習能力較弱,成績不理想。他們的學習興趣絕大部分取決于學習內容。對感興趣的、要求實際操作的東西學習積極性較高,而對內容枯燥、整天坐在教室授課的教學內容則體現出來學習效率較低。普遍高職高專學生體現出自學能力較差,不愿意多花時間在學習知識環節上??傮w來講,高職高專學生體現出來學習積極性較為被動的特點
傳統高職高專的教學方法是教師以授課為主要方式,課堂以教師為主體,學生為接收者來進行。教師與學生之間出現主動與被動的關系,這種“填鴨式”的教學方法很大程度上制約了學生自發組織學習發現問題解決問題的能力及潛能的發揮,不能很好地調動高職高專學生的積極性。在《食品化學》課程傳統教學中,教學內容主要按水、糖類、蛋白質、脂類、維生素、有機物等食品組成成分大類來進行分類,以教師課堂講授為主體,以對應實驗為輔開展課程教學。這種傳統的講授教學方法卻恰恰是學生學習效率最低的方式,內容枯燥,形式單一。
而項目化教學法,是師生通過共同實施一個完整的項目工作而進行的教學活動。教師安排課題任務,以項目的形式交給學生。在此期間,教師提出明確的項目任務,在教師的指導下,學生以小組協作的方式制定計劃,共同完成較為完整的作品。項目在完成時學生可以個人或團隊形式進行自我評估,接受教師以及學生的考評,從而激發學生的學習動機,促進學生積極主動的學習能力。因此,根據教育部[2006]16號文件中對高職教育人才培養的定位是:高素質技能型人才,圍繞這一培養目標,以突出能力為本位,夯實知識基礎,提高職業素養為宗旨,將食品化學課程的內容進行重構,實施項目化教學是非常有必要的。
二、《食品化學》項目化課程設計
(一)項目化課程設計整體思路
根據項目化教學的主要思想和理念,《食品化學》課程的設計理念為基于工作過程,實施項目驅動,學訓結合的理念,秉承“訓練角色是職業崗位,學習的內容是實際工作、通過工作完成學習內容”的原則,以“源于企業的典型工作任務”和“基于工作過程的崗位技能要求”為標準進行課程設計、教學內容重組、序化、整合,充分體現本課程的專業性、實踐性和開放性,重點培養學生的組織技能、創新思維及職業素養。課程開發應由校企雙方共同完成。在教學環節中始終強調以職業能力培養為重點,與行業企業合作進行基于工作過程的項目課程開發與設計,充分體現職業性的要求。
(二)《食品化學》課程進行項目化設計的教學特點
(1)在實際教學過程以知識傳授為主體的傳統授課模式,將無機與分析化學、有機化學、食品化學和部分食品生物化學的內容基于工作過程進行“解構、整合、重組、序化”;
(2)以“做”代“作”,“做”是檢驗工作中動手操作的能力,以“做”強化“算”,以“做”鞏固“記”,在“做”中提升技能,強化計算能力,使學生在學習過程中教、學、做合一,真正達到操作穩準、計算精準、記憶快準。
(三)項目化課程教學總體目標
通過滴定分析技術、電化學分析技術、分光光度技術、重量分析技術、有機物檢驗、食品中營養物質綜合檢測等內容的教學和訓練,應使學生掌握常見食品中成分的檢測方法和技術,掌握這些成分對食品品質的影響,理解食品中有害成分的來源,并能應用相關知識正確解釋食品加工中出現的一些現象及食品安全問題。教學過程中以理論聯系實際的方式,培養學生應用知識的能力。
(四)教師學生角色轉換
項目化教學要求教師學生的角色應當根據就業實際崗位來進行轉換。因此,根據食品專業就業崗位分析,在這門課程中教師角色可轉換成某食品質量檢測中心的負責人,負責新員工培訓,而學生可扮演剛進入中心的新進工作人員,負責完成各項食品檢測。通過這樣角色轉化,可較大程度地調動學生學習的興趣。
(五)項目化課程內容設計
按照職業崗位能力的需要,結合無機與分析化學、有機化學和部分食品生物化學,將食品化學內容進行解構、整合、重組、序化。以滴定分析技術、電化學分析技術、重量分析技術、食品中常見的有機物、食品中的營養物質6個項目、以對應多個教學任務為載體,打破以往以知識傳授為主體的教學模式,突出以能力為本位的教學目標。
(六)能力訓練設計
食品專業學生畢業后的工作領域主要是農產品質量檢測、食品檢測、食品加工等相關領域。從課程內容整體設計上看,總體體現從單一到綜合的思路。因此,每個項目化教學內容所對應的工作任務(能力訓練項目)也從易到難,呈現出能力要求遞增的趨勢。
(七)考核方案設計
課程考核本身是實現教學目的和檢測學生學習成果的一種手段,而不是目的。通過評價,使學生在課程的學習過程中不斷體驗進步與成功,認識自我,建立自信,促進學生綜合應用能力的發展;使教師獲取課程教學的反饋信息,對自己的教學行為進行反思和適當的調整,促使教師不斷提高教學水平。
依據評價范圍全面性,評價指標系統性、評價主體多樣性、評價防范綜合性的原則設計全方位、立體化、多層次的課程考核方案,將考核設計方案分為兩塊進行測評,即情境考核(50%)和終結性考核(50%),滿分100分,其中情境考核又分為過程性考核(學生自評30%,小組評價30%,教師評價40%)與結果性考核(情境學習文件50%,工作總結20%,咨詢筆記30%),過程性考核與結果性考核各占情境考核的50%。
(八)項目化課程教學過程
(1)確定分析流程。小組初擬分析流程,組間交流討論分析流程,教師點評、修改完善分析流程;
(2)準備工作。玻璃儀器的檢查、洗滌,練習搭建儀器裝置;樣品預處理及制備標準溶液;
(3)按分析流程操作;
(4)結束整理工作。拆卸裝置、整理桌面、洗滌玻璃儀器;
(5)數據處理;
(6)討論總結。各小組分析實驗結果,教師小結及任務考核;
基礎化學類課程是高職藥學類各專業重要的專業基礎課,主要包括《無機化學》、《有機化學》和《分析化學》。在實際教學中,各課程自成體系,一方面占用較多學時,另一方面化學類課程之間,某些內容同一水平重復多次,或對同一問題提出不同看法,既浪費時間,也影響教學質量的提高。近年來,國內一些高職院校對基礎化學類課程做了相應的調整,優化整合了教學內容。石家莊職業技術學院對化學課程教學內容進行壓縮、精簡、整合,并在實踐中不斷完善建立了《無機化學》、《分析化學》、《物理化學》三位一體的學科新體系,整合后的課程體系和教學內容,縮短了學時,提高了學生學習高度。[1]浙江醫藥職業技術學院對傳統的《無機化學》、《分析化學》和《物理化學》三門化學課程進行重組,根據醫藥專業的需要進行優化組合,初步建立了一個以整個自然科學為基礎,以化學原理為主導,以分析方法為手段,以無機藥物及有關物質的性質和反應為研究對象的新體系。[2]盤錦職業技術學院對化工類基礎化學課教學體系進行了改革與探索,將教學內容重新調整優化達到精簡化學理論著重實際應用的目的。[3]我們在化學教學中本著必需、夠用的原則也對《無機化學》、《分析化學》的教學基本內容進行精選,優化整合,突出重點,加強基礎,整合為《無機及分析化學》。盡管這些院校做了相應調整,但是依然存在《無機及分析化學》與《有機化學》教學內容的簡單重復,存在該兩門課程與高中化學知識、與后學課程的簡單重復,以及前后知識銜接不當等問題。為更好地優化課程內容,我們開展了基礎化學類課程優化的研究。
二、研究方法
1.研究對象
(1)山東藥品食品職業學院藥物分析專業學生,這些學生全部為通過普通高考,國家統一招生錄取的學生,82%為山東籍學生,18%的學生來自山西、內蒙、遼寧、吉林等省份。
(2)威海地區化學教師、山東藥品食品職業學院藥物分析專業相關任課教師和基礎化學教師。
2.調查方法
為了能夠比較全面、真實地反映化學類課程的情況,我們采取了問卷調研和座談兩種方式。
(1)藥物分析專業學生問卷調研。了解高中化學的選修情況,了解學生入校時化學知識水平,主要調研哪些化學知識高中學習較多、掌握較好的學生,為的是大學期間可略講或不講,哪些理解困難,需要詳講。
(2)高中化學教師訪談。了解目前高中化學的知識傳授情況,從而更全面地了解高職學生入學時的化學知識水平。
(3)基礎化學教師座談。了解山東藥品食品職業學院院兩門基礎化學課程――《無機及分析化學》和《有機化學》之間的重復內容和前后銜接內容。
(4)后續專業課教師訪談。了解化學類基礎課與后續課程之間的重復內容、前后銜接的內容和聯系不緊密的內容。
三、調查結果與分析
1.為了解學生進入大學時的化學知識水平,我們開展了新生入校時化學知識水平的調研
通過調研我院各生源地的學生了解到,目前各地高中,理科生化學課程方面主要學習《必修一》、《必修二》、《化學反應原理》和《有機化學基礎》四個模塊。其中前三個模塊是高考必考內容,《有機化學基礎》是選修模塊。
通過與威海地區高中化學教師的訪談了解到,目前高中化學與大學基礎化學課程重復內容及學生在高中的學習程度如下:
物質結構和元素周期表方面的知識,只了解原子內部組成和周期表的排布及元素性質的周期性變化;元素性質方面的知識,主要學習了各族代表元素的典型物理和化學性質、本族元素性質的遞變規律;化學反應原理方面,學習了化學平衡,化學反應速率,水溶液中的離子平衡,氧化還原反應及原電池等知識;化學鍵方面,主要學習了離子鍵、共價鍵,但是未涉及極性和非極性鍵;學習了物質的量、濃度的概念及有關計算和溶液的配制;有機化學方面的知識,主要學習了烷烴、烯烴、炔烴、苯、醇、鹵代烴、酚、醛、羧酸等代表化合物的性質及同系物的性質,性質方面只簡單介紹典型的性質,未對有機化合物的性質做深入學習;在實驗教學方面,以教師演示實驗為主,學生動手操作機會偏少。
2.為對化學類課程內容進行合理的整合,開展了面向藥物分析專業學生的問卷調研
通過調研發現,經過一年基礎化學類課程的學習,60%以上的學生認為在大學化學課程中,原子核外電子的運動狀態、元素性質的周期性變化、化學鍵、化學反應速率和化學平衡、重要元素及其化合物、氧化還原反應、烴類、鹵代烴等8個方面的知識在高中學習較多,建議大學時可略講。這與開展的高中教師調研情況基本相符,說明高中化學知識面較寬,為基礎化學課程的教學打下良好基礎。
同時調研發現,50%以上的學生認為標準滴定溶液制備、定量分析相關計算、EDTA及配合物、醇酚醚、醛酮醌、有機含氮化合物等5個方面的知識理解相對困難,建議詳講。經過分析發現,上述知識點主要涉及基礎化學類課程的計算、公式推導、性質復雜的有機化合物和高中未接觸的知識。
通過調研發現,82%的學生認為基礎實驗(基本操作和基本技能)非常重要,超過60%的學生認為基礎化學類課程應注重培養學生良好的實驗習慣,46%的學生認為加強實驗安全知識的學習非常重要。由此可以看出學生對基礎實驗、基本能力和安全知識的渴求。
縱觀上述兩個調研,我們可以看出:(1)目前高中化學知識面較寬,但因高考的改革,高中化學課時縮短,加之高中學生接受能力的限制,大部分知識只能講表面而無法深入,需要在大學時期繼續深化。同時也有部分知識完全可以滿足本專業學生今后學習和工作的需要,因此大學期間可以采取略講或不講,例如:重要元素及其化合物。(2)因高職學生整體基礎較差,加之缺乏學習主動性和自學能力,對于理論性較強、內容復雜的知識理解較困難,因此教師在教學過程中,應耐心引導,詳細講解。(3)因高中化學課時縮短,加之“應試教育”的影響,化學實驗以演示實驗為主,學生動手操作少。
3.為對化學類課程教學內容進行優化,我們開展了《無機及分析化學》和《有機化學》教學內容優化整合的座談和訪談調研
在與本教研室化學教師座談中,我們對《無機及分析化學》和《有機化學》的教學內容進行了分析,找出了重復的內容,進行合理安排,避免簡單重復。通過座談,發現兩門課中雜化軌道理論、共價鍵的基本屬性、勃朗斯得酸堿質子理論、路易斯酸堿理論等屬于重復內容。這部分知識可以在《無機及分析化學》中詳細講授,而在《有機化學》課程中,可采取復習的方式回顧。
藥物分析專業化學類課程的后續課程主要有《藥物分析》、《藥物化學》、《儀器分析》、《生物化學》等,為使前后課程銜接得當,避免簡單重復,我們通過訪談的形式進行了調研。
通過與《生物化學》課程負責人的訪談了解到,基礎化學課程與《生物化學》銜接最多的是糖、氨基酸、多肽、蛋白質、核酸、脂等方面的知識。但是,《生物化學》課程中主要側重物質結構和物質在體內的代謝。因此,《有機化學》可主要從命名、結構(一級結構,構型)、典型理化性質三個方面講解。
通過與《藥物分析》課程負責人的訪談了解到:(1)基礎化學課程與《藥物分析》重復內容主要是旋光度和旋光儀。因此,可整合這部分重復內容,在基礎化學課程中詳講,《藥物分析》課程中,則可采取復習的方式回顧。(2)銜接內容主要是定量分析化學(包括標準滴定溶液的配制、標定及相關計算,有效數字保留、誤差處理,四大滴定及其應用和相關計算等)和有機化合物的結構、官能團的典型理化性質(主要用于藥物的鑒別、分離和定量分析)等方面的知識。通過討論,在定量分析化學方面,基礎化學課程應強化基礎,注重應用,可融合《藥物分析》課程對分析的要求,避免因藥物分析和化學分析要求不同,而產生不一致;在有機化學知識方面,可增加《有機化合物的分離和鑒別》章節,安排在《有機化學》最后一章講授。(3)聯系不緊密的知識主要是復雜的有機化學反應機理和合成設計。因此,可以將這部分知識刪除,或作為自學內容。
通過與《藥物化學》課程負責人的訪談了解到:(1)基礎化學課程與《藥物化學》銜接內容主要是有機化合物的命名、結構及結構與理化性質間的關系。這與《藥物分析》對有機化學方面的知識的要求相似。因此,在知識的傳授過程中,化學基礎課應注重培養學生通過結構分析理化性質的能力。(2)因《藥物化學》課程中只涉及部分藥物合成路線,學生掌握有機化合物的化學性質即可滿足該課程的學習要求。因此,可將基礎化學課程中復雜的有機化學反應機理和合成設計方面的知識刪除或作為自學內容。
通過與《儀器分析》課程負責人的訪談了解到:(1)化學類課程與《儀器分析》重復內容主要是化學分離方法,化學原電池。因化學分離方法方面的知識涉及原理和儀器,講解需大量課時,因此可整合這部分內容,安排在《儀器分析》中系統講授;化學原電池可整合到基礎化學課程中講授,《儀器分析》則可采取復習的方式進行回顧。(2)銜接內容主要是原子結構(光分析法)、分子間作用力(色譜法)、定量分析等方面的知識。原子結構方面的知識,因高職學生的基礎較差,基礎化學課程應主要介紹基礎方面的知識,關于電子躍遷等知識可在《儀器分析》中循序漸進的向同學們介紹。對于分子間作用力、定量分析方面的知識,應加強基礎、注重應用,可將《儀器分析》中的相關內容整合到基礎化學課中,避免因兩門課的要求不同,而產生不一致。
通過上述調研,我們可以看出,化學類課程之間,化學類課程與后續課程之間存在大量的重復內容和前后銜接內容。通過優化整合,可以避免同一水平的簡單重復,節約課時,同時可以使前后知識銜接更為得當。
四、結論及建議
通過本次研究的廣泛調研,我們可以看出,藥物分析專業基礎化學各課程之間,基礎化學課程與高中化學知識,基礎化學課程與后續課程都存在大量的重復內容和前后銜接內容。因此,應對高中化學知識、基礎化學課程及后續課程的知識認真分析、梳理,對基礎化學類課程教學內容采取重排、整合、壓縮、刪減等優化措施,使前后知識銜接得當,避免簡單重復,從而更好的為后續課程服務。為使課程優化開展的科學、合理,在此提出化學類課程內容優化建議,以期為其他專業基礎化學課程教學內容的優化,或其他基礎課程教學內容的改革提供借鑒。建議如下:
1.注重化學知識與高中化學知識的銜接。應充分考慮學生進入大學時的化學知識水平,對于高中學習過,但沒有深入探索的知識,我們應從高中的知識入手,循序漸進地引導學生學習新知識;對于高中階段已經掌握較全面的知識,我們應縮短課時,以復習的方式進行回顧或刪除該部分知識;對于高中沒有接觸的新知識或學生理解困難的知識,我們應適當增加課時,從基礎講起,注重知識的應用。
[關鍵詞]網絡課程;無機及分析化學;立體課程建設;實踐
[中圖分類號]G642.0 [文獻標識碼]A [文章編號]1005-4634(2012)02-0100-03
山東科技大學的《無機及分析化學》不僅是應用化學和化學工程與工藝專業最核心的專業基礎課,也是礦物加工、生物工程、環境科學與環境工程、無機非金屬材料工程和高分子材料與工程等近化學專業的核心基礎課程,主要為學生進一步學習《有機化學》、《環境監測》、《食品理化檢驗》、《高分子化學》、《生物化學》、《生化實驗技術》、《儀器分析》等核心專業基礎課打以及做畢業論文打基礎。
《無機及分析化學》課程是一門理論與實驗相結合的課程,針對不同專業的需要,山東科技大學有兩種方式進行教學:一種是將無機化學與分析化學整合成一門課程的短學時教學(近化學專業),一種是將無機化學與分析化學分開授課的長學時教學(化學專業)。
《無機及分析化學》網絡立體課程主要包括理論教學和實驗教學兩部分,經過十多年的教學改革和課程建設,形成了一套以培養應用型人才為特色的教學內容體系:在理論教學方面,本著應用為目的,夠用為度、適量超前的原則,以定量分析為主線,設置化學基礎原理和化學分析原理與技術兩大塊教學內容,準確、簡明的闡述最基本的無機及分析化學原理和規律,并使“分析與應用”貫穿于整個課程教學內容之中,體了重基礎、強應用、為專業服務的特色。在實驗教學方面,按照“基礎一綜合一應用”的思路設計的實驗教學內容,突出基礎技能為專業技能服務的特點,強化綜合技能的訓練。
1 《無機及分析化學》課程系列教材的建設實踐
教材的建設體了教學思想、培養目標、教學內容和課程體系的改革,是網絡立體課程建設的重要組成部分,是有效解決教學內容和教學方法存在問題的關鍵。
根據山東科技大學近化學、化工類專業本科生對化學基礎知識的要求,以少而精、精而新的原則,將傳統教學內容與代新知識相結合,對無機化學、分析化學、普通化學內容進行整合、革新和優化,注重對學生進行素質教育,編寫出版了21世紀高等院校教材《無機及分析化學》、《無機及分析化學實驗》和《分析化學實驗》。這些教材注重處理傳統學科與新興交叉學科知識的關系,在闡述基本原理和知識的基礎上注重內容的更新,體了材料、環境及生物類學科與化學學科的交叉與融合。將化學熱力學知識融入全書有關章節,并將四大平衡和四大滴定分析法有機結合。理論教學以化學熱力學基礎、物質結構、四大平衡為重點,適當簡化四大滴定分析法,而使其在實驗教學中加強簡化分子軌道理論、晶體場理論等難度較大的內容。編寫了綠色化學概論、材料與化學、生命與化學、環境與化學等作為培養學生興趣和擴大知識面的閱讀材料。通過閱讀材料部分的學習,既可使學生了解本專業的發展動態,擴大知識面,又能使學生了解化學基礎理論在相關學科中的重要地位,激發他們學習化學知識的興趣和熱情。編寫中力求使教材簡明扼要、概念準確、重點鮮明、深入淺出、通俗易懂、理論聯系實際,適用于礦物加工、材料、環境、生物工程等主要專業大類。
2 《無機及分析化學》課程立體化網站的建設實踐
按照國家、學校新修改的教學大綱的要求,對《無機及分析化學》課程進行了網絡立體化的全面建設,建立了《無機及分析化學》課程網絡平臺。將課程簡介、師資隊伍、理論教學、實驗教學、教學互動、教學視頻和化學資源等欄目的內容公布在山東科技大學的網站上。目前無機及分析化學理論教材、實驗教材、學習指導書、電子教案、課程網站等學習資源已經形成了全方位、立體化的課程教學體系。學生可不受時間和空間的限制,掌控自己的學習過程。
在教學理念方面,把培養學生的科學素質和創新精神放在第一位,把無機及分析化學課建設成為既是學生學習科技知識的基礎課,又是培養學生科學素質的基礎課。理論課教學以無機化學基本原理為主,以物質結構基礎為依據,以四大平衡原理為重點,以重要元素及其化合物的結構、組成、性質、變化規律及其含量測定為目標,以指導學生自我學習為方法。實驗教學以化學分析技術和技能訓練為核心和重點,強化基本技能訓練,強調系統分析問題和解決問題,重視系統性、綜合性、設計性實驗。礦物加工、材料科學、生命科學、環境科學等諸學科的研究和發展都離不開無機化學、分析化學原理和技術的進步與發展,要不斷建立礦物加工類、材料類、環境類、生物類幾個模塊相關專業的課程體系和教學內容。
3 在教學實踐中改革教學方法,增強師生互動
網絡立體化教學的多樣性,給不同層次的學生提供了適合自己的教學平臺。學分制的改革,作為基礎課的《無機及分析化學》的學時數也在減少,這對教學內容和教師的教學水平提出了更高的要求,必須不斷進行教學內容更新,教學方法、教學手段及考試方法的改革。無機及分析化學內容廣泛,涉及物質結構理論基礎、化學反應基本原理、溶液平衡、化學分析、元素化學、部分儀器分析等內容。課程講授不可能面面俱到,要在吃透教材的基礎上分層次合理安排講課內容,注重難點和重點引導,精講與對比分析討論,如四大平衡與四大滴定,同時注意引入學科前沿知識。在教學方法上,主要是講重點、講難點、講思路、講方法、講應用,形成了“課內講授一課外講座一輔導答疑一考核評估”教與學一體化的互動教學模式,既注重培養學生的邏輯思維能力,又注重培養學生的創新精神和自主學習的能力。
《無機及分析化學》的教學課程在大學一年級進行,該課程的學習不僅使學生在知識上有所積累,而且在學習能力上也應得到較大提高,要求學生做到課前預習、課中互動、課后小結,學會學習的方法。在教學中針對部分內容,要求學生自學,有些延伸內容,要求學生查閱有關學術期刊,并撰寫小論文、課堂討論,最后教師總結。同時充分運用代教育技術,將傳統的教學方式與代化教學手段相結合,大大提高課堂效率。此外,也在網絡課程中制作了大量的圖片、圖表、動畫、錄像等素材和資料,用以表課程教學內容。
不斷進行考試方法的改革。鼓勵學生撰寫讀書報告和科技“小論文”,培養學生科學研究的意識、習慣和能力,有助于學生對化學知識的深入理解及綜合運用。期末成績由考勤、平時作業、課堂提問、單元測驗、期末考試等成績綜合評定,撰寫的讀書報告和科技小論文實行額外加分,根據撰寫的質量在總成績中加0~10分,若能達到公開
發表的水平最多可加10分,但課程總成績最多為100分。
4 《無機及分析化學》實驗課的改革實踐
實驗改革的目標是通過系統的實驗教學,加強基本訓練,著重能力培養,強化創新意識。創造性教育要求對學生既要有基礎知識和新的專業知識的傳授,又要有自學能力、獨立思考能力、動手能力的培養,尤其是代意識、競爭意識的培養。自2004年起,根據山東科技大學實際情況和學生不同層次、不同專業的培養要求,對原實驗課程體系、教學內容和方法進行改革,建立和完善了無機及分析化學實驗課的教學內容,按照基礎實驗一綜合實驗一設計實驗3個層次推進教學進程。建立了以實驗技術要素為主線的實驗教學體系,設計了適合山東科技大學不同學科學生的多層次實驗教學內容,為學生個性發展、潛能開發以及優秀學生脫穎而出創造條件。開放實驗室,使一些不能在課堂上完成的實驗得到補充,同時學生也可以自己設計一些感興趣的實驗,在教師的指導下進行,從而使學生的動手能力、分析問題和解決問題的能力得到進一步提高。無機及分析化學實驗形成了多層次的實驗教學體系,多模塊的實驗教學內容,預約開放式教學模式。為此,無機及分析化學實驗課程教學采取了以下改革措施。
1)對無機及分析化學實驗教學內容進行了重組,并進行綠色化改造。本實驗課注重在繼承傳統內容的基礎上創新,增加設計性實驗,加強綜合性實驗,減少驗證性實驗。根據無機及分析化學實驗的特點,用綠色化學的觀念對傳統化學實驗進行了改造,實了“性質實驗點滴化、制備實驗小量化、分析實驗減量化”,這樣在常規儀器中完成無機及分析化學的實驗教學,不僅大量減少了化學試劑和藥品的消耗,節約了實驗消耗費用,而且也加強了學生的環保意識,收到了良好的效果。
2)正確認識理論課教學與實驗課教學的關系。在無機及分析化學實驗教學中,學生應始終處于主置,教師則處于為實驗教學服務的主導位置。作為實驗教學主體的學生,在繼承傳統知識和技術的基礎上,重點進行知識和技術的應用和創新;作為主導教師,在搞好實驗教學引導工作的同時,加強自身知識和技能的擴展和更新,達到知識豐富、技術熟練和教學方法科學而實用的要求。
3)多媒體輔助教學和開放實驗室緩解實驗課時少、內容多的矛盾。隨著單一、驗證性實驗向綜合性、設計性實驗的轉化,實驗教學內容不斷豐富,往往一個連續的系統的試驗中涉及好幾個相關的實驗技術,由學生自己動手設計并完成整個實驗,由此開設綜合實驗面臨著如何在有限時間內讓學生掌握更多實驗技術的難題。對于無機及分析化學實驗課,使用多媒體技術輔助教學,利用錄像演示實驗技術的操作要點,再實驗進程和結果,增強學習效果。建立了仿真實驗室,學生可以在計算機上進行無機及分析化學實驗等課程的仿真實驗,同時可進行相應的預習。
4)形成了基礎-提高-突優-參與科研4層次的開放實驗教學模式和管理方法,完善了對不同層次學生因材施教的實驗教學方法。在生產實踐中發、研究、分析和解決問題,這對于培養學生分析問題和解決問題的能力,培養創新意識和實踐能力有著不可替代的作用。無機及分析化學實驗室成為大學生科技創新創業的基地,幾年來山東科技大學啟動“挑戰者杯”、“大學生實驗技能大賽”、“大學生創新基金項目”等多項大學生科技創新資助計劃,開放無機及分析化學實驗室,為其高質量完成項目提供條件保證。
關鍵詞:現代有機分析化學;新進展;研究
中圖分類號:O657.7 文獻標識碼:A 文章編號:1674-7712 (2012) 16-0104-01
現代有機分析是現代分析化學的主要組成部分,是人類利用科學實驗來認識有機世界的手段之一,是一門涵蓋有機化學和分析的新興邊緣學科。加上現代科學儀器和新的技術在不斷被應用,就使現代有機分析化學的研究范圍不在局限于化學領域,而是把物理、計算機、數學、生物等諸多學科融合起來,現在已經逐漸發展成為一門有相當廣泛的應用前景的學科。
一、在傳感器方面的應用
(一)乙酸,俗名醋酸,廣泛存在于自然界,它是一種常見的揮發性有機化合物,是烴的重要含氧衍生物,是典型的脂肪酸。乙酸被公認為食醋內酸味及刺激性氣味的來源。所以經常以食物、化工生產等方式與人接觸?,F在催化發光氣體傳感器已經在揮發性有機物的鑒定中被廣泛的應用,夏卉等科學家曾經成功合成了銅—鋅納米復合材料,研究了乙酸在其表面的催化發光現象。并且在溫度、流蘇以及波長等方面進行了優化調試,還對分析特性進行了評估。最終成功構建了領命的乙酸傳感方法。
(二)多模式的識別傳感器則是利用傳感材料的多樣性如電、磁、熱、光等開發的在多個傳感原理上的傳感模式,能夠為傳感器中的傳感材料提供豐富的信息,從而達到能夠多組同時分析過著區分不同類型分析無的目的。胡靜等科學家曾經設計了一款基于紫外光誘導n-Si/TiO2/TiO2:E表面光電壓和表面熒光的二維傳感器,能偶成功區分20多種揮發性的物質,以及市面銷售的5中飲品。這種現行班別分析也成功驗證了二維傳感器的穩定性和準確性。
(三)酚類化合物是指芳香烴中苯環上的氫原子被羥基取代所生成的化合物,是芳烴的含羥基衍生物,根據其分子所含的羥基數目可分為一元酚和多元酚。根據其揮發性分揮發性酚和不揮發性酚。自然界中存在的酚類化合物大部分是植物生命活動的結果,植物體內所含的酚稱內源性酚,其余稱外源性酚。它還是地殼和地下水中一種重要的污染物,所以能夠準確的鑒定酚類化合物對于環保有重大的意義。而基于酪氨酸酶的傳感器則是一盅較為方便的方法,其中性能穩定的固定酶分子是關鍵性因素,石墨烯作為一種全新的納米材料便成了固定酶分子的理想介質。
二、大環化合物的應用
(一)大環化合物的紅外光譜分析。環蕃是大環化合物的一種,而二茂鐵環蕃有不同的種類,為了使它們可能有模擬酶特性,可以將它們有選擇性的進行客體絡合,這樣就能使生物應用得到更好的發展。目前,西北大學合成了很多種新型的二茂鐵雙內置環蕃化合物,同時對其中的8種化合物進行了紅外吸收特征和晶體結構的分析研究,從中發現了如果二茂鐵雙內置環蕃上的苯胺環與不同的取代基相連,或者是將取代基連到苯胺環的不同外置,此時的化合物分子結構會發生的變化以及紅外吸收的特征,同時還研究出了位阻效應的不同給二茂鐵雙內酯環帶來的結構上的影響。與此同時,對這種大環化合物的紅外光譜構效關系也作了研究。
(二)大環化合物的分子識別。無論是在生物、化學、生命科學、醫藥科學還是藥物科學等多種領域,手性識別有著極其重要的作用。當代,對手性識別和分離已經研究出很多方法,例如傳感器、色譜、毛細管電泳等等,其中,手性傳感器更是被廣泛應用,它的主要特點是將傳感器適時、快速、簡單、在線等諸多優點與手性識別相結合。
環糊精也是大環化合物的一種,它可以有選擇的對手性分子進行識別。因為β-環糊精的結構特點是外親水、內疏水,因此,常被作為超分子主體,同時,又因為它安全無毒,所以常常被用于食品、醫療等領域。中國科學院在金電極上修飾了β-CD,使之成為一個有β-環糊精修飾金電極的電化學的傳感器,由于環糊精可以選擇性識別手性分子D、L-苯丙氨酸,因此,可以電化學識別手性分子。將納米金標記在D、L-Phe上,然后讓它和修飾電極分別進行手性識別,并分別對其進行銀染,可以得出,在金標銀染下改修飾電極可以很好的手性識別D、L-Phe。
(三)對大環化合物在室溫磷光中的分析。在室溫磷光中,γ-環糊精鍵合濾紙可以測定土壤的樣品。首都師范大學研究出了制備γ-環糊精修飾濾紙的最佳條件,同時研究了修飾濾紙與11中化合物的室溫磷光相結合所產生的增強效果,所得出的結果顯示屈、苯并(a)蒽以及苯并(b)蒽這3種化合物與未修飾的濾紙基質比較在修飾濾紙基質的室溫磷光中信號更強。這項研究用于測定土壤的樣品效果是非常好的。
三、結束語
在眾多科學工作者的不斷辛勤工作下,使得現代有機分析化學能夠飛速發展起來?,F代有機化學分析的新技術不斷被發明,強力的保證了我們人類的可持續發展,尤其在人們生活、生存、生產等方面都做出了巨大的貢獻。當然現代有機化學分析還有很多課題等待人們的研發,但我們要堅信,伴隨著科學家們的不斷努力開發,現代有機化學分析這一新興的學科必將迎來屬于它的時代。
參考文獻:
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關鍵詞:分析化學實驗;綠色化學;環境保護
分析化學實驗是一門是以實驗操作為主的技能課程,是化工、環境、生物、農林、醫藥、食品科學等專業的基礎課程之一,其實驗內容覆蓋面廣泛,涉及到的試劑藥品種類繁多,且多數為常量實驗,有毒實驗約占50%以上。近十年來,隨著我國高等教育的迅速發展和科學研究規模的不斷擴大,地方高校中與化學及化工相關的專業不斷增多,分析化學實驗的數量明顯增加,實驗室教學、畢業論文設計及高校教師的科研項目越來越多,學生及教師有更多的機會接觸到有毒有害的污染物,地方高校分析化學實驗的安全與環境保護已經成為地方高校不能忽視的問題[1,2]。綠色化學是又被稱為友好化學,是一門利用化學技術與方法來降低或消除有害物質產生,從源頭阻止污染的化學,是可持續發展戰略在化學領域里的體現[3]。綠色化學實驗是在綠色化學思想指導下,在保留常規實驗的基礎上,開展對分析實驗綠色化的研究,內容從改進實驗內容、減少化學試劑用量、采用多媒體技術模擬實驗、妥善處理實驗廢液等方面進行考慮。
1在綠色化學的原則下,優化實驗教材,合理安排實驗排序
現在高校廣泛使用的傳統分析化學實驗教材,由于編著的時間較早,教材內容沒有體現綠色化學的原則,不能表現出時代性與創新性,學生長期使用這類教材不利于學生在課堂的學習中樹立綠色化學的意識,不利于為國家培養出新型的高端技術型人才。在熟悉綠色化學原則的基礎上,將綠色化學的理念融合進教學內容和教材改革之中,在教學大綱的規定下,以綠色化學為主線,結合分析化學實驗的學科特點,將符合綠色化學原則的實驗內容編入教材,在教材中添加綠色化學領域中的研究成果及實際應用,以及綠色化學相應的理論知識,介紹綠色化學的基本思想和技術,在分析化學實驗課的課堂上,逐漸引導和培養學生的綠色化學的意識,實現分析化學實驗的綠色化[4]。選擇實驗項目時,刪減對環境污染較大的實驗項目,用綠色分析化學實驗代替非綠色化學的實驗,選擇毒性小、危害小、污染少的實驗內容。如基礎實驗中銨鹽中氮含量的測定,此實驗是以甲醛法測定氮含量的方法,甲醛對人體有害,易揮發,教師及學生長時間吸入甲醛,對身體造成危害,損害了身體健康,根據綠色化學的原則,刪除此實驗;傳統的實驗教材中將苯酚的含量作為學習碘量法原理的實驗,長時間在暴露在含苯酚的環境中,苯酚對人體的危害較大,選擇碘量法測定葡萄糖的實驗代替。可以靈活采用串聯實驗的方法合理安排實驗順序,達到化學藥品的循環利用。通過調整實驗教學計劃,合理安排分析實驗的項目和次序,充分利用相關反應,盡可能使得上個實驗的產物能在下個實驗中被利用上,且最好可以循環使用。它在一定程度上減輕了化學試劑對環境的污染,有利于環境保護[5]。例如,分析化學實驗的教學安排有“EDTA標準溶液的配制和標定”,及“鉛、鉍混合液中Pb2+、Bi3+的連續滴定”。兩個實驗都要用到EDTA,前一個實驗學生學習配制一定濃度的EDTA溶液后進行標定,而后一個實驗需要用EDTA溶液對鉛、鉍混合液進行滴定,在實驗安排上,就將EDTA標準溶液的配制和標定排在前面,這樣第一次實驗多配制的EDTA溶液正好可以用在第二個實驗上,這樣就避免倒掉和污染的問題了。通過對分析實驗內容的改革和實驗順序的優化安排,可以減少有毒害的化學物質使用及藥品循環重復利用,可以減少對環境的污染及危害,實現分析化學的綠色化[5]。
2減少化學試劑用量,將半微量分析實驗代替常量實驗
分析化學實驗以常量滴定分析為主,常量的分析滴定所用的玻璃儀器的規格一般都是50mL滴定管,25mL移液管,250mL錐形瓶等,因為玻璃儀器的規格較大,所用化學試劑的用量大,費用高,對環境的污染更大,為了從源頭上改變這種現象,在不能更換滴定儀器的條件下,為了做到綠色化就要在保證實驗效果的提前下降低化學試劑的濃度。例如氯化物中氯含量的測定(莫爾法)是一個必做的實驗,教材中要求硝酸銀的濃度是0.1mol/L,由于硝酸銀的價格高,銀本身又屬于重金屬元素,不僅資源稀少而且大量的污水排放會造成環境污染。如果根據教材要求,硝酸銀的濃度高,消耗量較大,不僅造成環境污染,而且實驗的成本也不低。為了降低實驗成本和保護環境,將實驗中用到的硝酸銀濃度從0.1mol/L降低到0.05mol/L;碘量法測定葡萄糖含量的實驗中,教材中碘標準溶液的濃度要求是0.05mol/L,經過實驗教師的研究比較,將碘標準溶液的濃度降低到0.02mol/L,其他藥品用量相應的減少了,實驗同樣能達到精密度和準確度的要求。雖然半微量實驗測定結果的準確度低于常量分析實驗的準確度,但其測定結果的重現性較好,精密度高,終點變色敏銳,化學藥品試劑用量減少,不僅減少有毒試劑對環境的污染,又降低了實驗成本,符合綠色化學的基本原則,值得提倡[6,7]。
3利用計算機多媒體技術模擬實驗,實現綠色化
傳統的常規分析化學實驗需要耗費大量的化學試劑及純凈的水資源,其中一些實驗所涉及到的藥品價格昂貴或藥品的毒害性較大,還有某些實驗在實驗過程中會有產生一些有毒有害的氣體,這樣的實驗對學生及教師的身體造成較大的危害。根據綠色化學的原則,我們將這類在過程中易產生危害人體健康及污染環境的實驗或者需要加入大量有毒有害化學試劑且不易控制的傳統實驗,實驗教師通過計算機多媒體技術對實驗儀器及實驗過程進行仿真,從而有效地控制和減少對環境的污染,最后達到綠色化學的目的。隨著電子信息技術的迅速發展,開發虛擬實驗,對傳統的驗證性實驗進行改進,利用3D化學實驗仿真實驗室及Flash等軟件,將虛擬實驗教學更廣泛的應用到實際教學中,對常規實驗的裝置、過程、現象及結果進行模擬,再輔助于動畫和視頻等多媒體技術,讓學生在實驗的課堂上更加直觀和全方位的感受到到實驗的動態過程,同樣可以達到教學的目的。計算機多媒體模擬實驗既可以讓學生學會實驗方法,又讓危害人體健康、污染環境、試劑價格高昂的實驗從根本上實現了綠色化[8]。
4重視實驗室廢液的處理及回收利用
分析化學實驗中產生的廢液較多,主要是分析實驗過程中剩余試劑、溶劑、潤洗玻璃儀器的試劑溶液及試劑瓶的洗滌水等。實驗室廢液按照污染程度可分為無污染、低濃度和高濃度。無污染性主要包括類似氯化鈉的鹽溶液和葡萄等非危險性質的試劑;低濃度地污染性的廢液主要包括實驗過程中所使用的低濃度低污染性的試劑、實驗用水和各種玻璃儀器或者其他器具的潤洗液和洗滌廢水等;高濃度高污染廢液主要是實驗中使用的濃度過于高、有毒或者危害性較大的試劑等。分析實驗中涉及到的廢液多數為無機性廢液,廢液中主要含有重金屬(鉛、鉍、銅、鉻等)及金屬的絡合物。長期以來,實驗室的廢液排放并沒有引起許多高校的重視,隨著環境污染的不斷加劇,學生隨意將實驗過程中產生的廢液和實驗完成后剩余的試劑直接倒入下水道中,這樣的現象應該杜絕。每次實驗結束后,應該要求學生將廢液進行處理后排放或者二次利用。根據廢液性質的不同,采用不同的處理方法:如酸、堿廢液可以集中收回并定期進行相互中和處理;含氯化銀的廢液可以先加入適量的稀硫酸,攪拌后加入過量的鐵屑,將氯化銀轉化為銀以后再回收;《鉛、鉍混合液中Pb2+、Bi3+的連續滴定》實驗中,廢液中含有大量的鉛、鉍離子,選擇硫化鈉作為沉淀劑將鉛、鉍離子回收后,達到廢液回收再利用的目的,既節約實驗成本,又降低了含的鉛、鉍的廢液直接排放后污染環境的影響,達到了實驗的綠色化目標[9]。實踐證明,通過以上四個方面的改革,有助于學生在分析化學實驗課的課堂中樹立綠色化學的理念,有利于學生創新能力的培養、有利于學生實驗技能及綜合素質的提高,同時分析化學實驗的綠色化不僅可以節約實驗成本,而且減少分析化學實驗室對環境的污染與破壞,對環境保護具有重要的現實意義。
參考文獻
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關鍵詞: 分析化學 實驗教學 教學模式 科研 評價標準
分析化學是一門研究物質的組成、含量、結構和形態等化學信息的分析方法及理論的一門科學,即是一門獨立的化學信息科學[1]。它除了是化學類專業的重要基礎課程外,還是材料科學、醫藥學、食品科學、環境科學等多種專業的必修基礎課程,可見分析化學的學習對各個專業的發展發揮著重要作用。分析化學的學習包括兩個部分:理論學習和實驗操作。其中實驗課程是分析化學中很重要的一部分,在很多學校均作為一門單獨的課程進行學習和考核。它不僅能讓學生較好地鞏固和理解分析化學中的基本理論,熟練各種基本操作,培養學生分析問題、解決問題的能力,以及嚴謹認真的科學態度,而且容易激發學生的興趣和創新思維,調動學生自身的積極性與主動性,這些均有利于促進學生知識和能力素質的均衡全面發展。但目前,分析化學實驗教學中仍存在以下問題:(1)實驗為老師經預實驗驗證或已非常成熟的實驗內容――無法激發學生的興趣;(2)實驗目的、實驗的具體步驟、實驗現象和實驗注意事項均為老師教授,學生只需按照步驟進行實驗――無法培養學生的創新思維,調動學生的實驗積極性;(3)對于實驗結果不做分析,不去分析結果的可靠性――無法培養學生嚴謹認真的科學態度;(4)不會主動尋找實驗失敗的原因,依賴老師分析解決問題,無法培養學生分析、解決問題的能力。當今社會,隨著科技的不斷發展,以及對于“一磚多用”型人才和人才創新性要求的不斷提高[2],對分析化學實驗教學也提出更高要求。因此,筆者結合自身分析化學實驗教學談幾點自己的建議。
1.重視基本操作的規范化
規范的基本操作是快速、準確地分析化學實驗的基礎。對于剛進行分析化學學習的學生來說,必須嚴格要求操作規范。首先,對于分析化學實驗的每一個基本操作,教師的講解和示范要做到細致入微(包括:操作要點、注意事項等)。例如最基本的移液管的使用:a.注意移液管的量程和標注,是否符合我們的移液要求,是否標注有“吹”或“快”字;b.移液管的檢損、洗滌,采用什么洗液,并進行操作演示;c.進行移液操作和讀數,逐一介紹操作要點并進行演示;d.強調注意事項:移液管不可高溫烘烤,移液時必須用待移液體進行潤洗2―3次等,并詳細解釋原因,以及不這樣做會對下面的分析結果帶來什么樣的影響。其次在學生進行操作時,教師要做到巡回檢查和指導,對于一般性的操作錯誤要及時糾正,對于普遍性的錯誤,要進行集中講解和示范,讓學生重視基本操作,養成良好的習慣。對于實驗中遇到的問題,引導學去思考,利用已學習的知識解答和分析,如鹽酸量取時必須在通風櫥內進行,是因為它的易揮發性,容易形成酸霧,造成實驗室的污染。配位滴定時速度一定要慢,是因為配位反應速率較慢,防止副反應的發生。此外,實驗數據的記錄和處理也應該規范化,如結果有效位數的保留問題,在滴定管讀數時,必須估讀一位,即保留兩位小數。在必要時,基本操作可進行一次考核,作為實驗成績評判的依據之一。
2.改變現有的實驗教學模式
現有的實驗教學模式,即老師教授,學生被動接受性學習。這樣的教學模式既不能調動學生的實驗積極性,激發其實驗興趣,又不能夠培養學生自己分析問題、解決問題的能力。因此,可以根據實際情況改變現有實驗教學模式,從教師教授型模式轉變為學生設計型。首先,對于未系統做過分析化學實驗的學生,在進行基本技能訓練的同時,可以先給學生講授一些關于實驗設計的概念,為分析化學實驗設計做好準備。其次,教師可以結合一些簡單的分析化學實驗,指導學生進行分析設計的學習,讓學生從設計過程中學習并體會分析化學實驗設計的原理和方法。將學生分組后(2―3人一組),教師結合課堂學習的知識布置相應實驗題目,并設定相關問題,引導學生進行實驗設計。例如:自來水硬度的測定實驗,為了讓學生進一步了解實驗內容,教師可進行進一步設疑:a.自來水硬度由什么引起?b.采用什么測定方法?c.采用什么指示劑?d.滴定可在什么條件下進行,怎樣排除其他離子(Fe■和Al■等)的干擾?等等。通過對這些問題的回答,除了要讓學生了解本次實驗主要需要解決的問題外,還可以了解一般實驗設計遵循的步驟,有利于設計思路的逐漸形成,提高他們分析和解決實際問題的能力。在知道了實驗題目和實驗的基本思路后,教師可以讓學生自己擬定出實驗原理,儀器與試劑,具體實驗步驟,以及可能遇到的問題及處理方法、繪制數據表格,等等,由老師審核確定具體實驗方案。當教師在審核方案時,需要引導學生繼續細致地完善實驗方案,例如:在EDTA標準溶液標定時,采用CaCO■作為基準物質,那么CaCO■如何溶解(鹽酸溶液)?溶解時會出現什么現象(反應放出CO■,產生氣泡)?會對標定帶來怎樣的影響(易使Ca■濺失)?那我們應該如何解決這個問題(需要在溶解時,緩慢滴加鹽酸溶液,并在燒杯上蓋表面皿,溶液在轉移定容時,表面皿也需進行洗滌)?讓學生在回答問題的過程中,積極思考,將理論與實際結合起來,培養分析和解決問題的能力。最后由學生獨立完成實驗,并與老師共同對實驗過程和結果進行分析和總結。在這種設計型實驗教學模式下,不僅可使學生積極主動地參與到實驗中,將理論知識應用于實際問題的解決,較好地鍛煉思維能力、實際操作能力,而且可更好地發揮學生的自身特長,培養團隊協作意識。
3.將教師的科研與教學結合起來
科研是提高分析化學教學質量的推進器和重要途徑[3]。教師可以在進行科研時,通過開放性實驗吸引學生參與,在豐富學生課余生活的同時,培養提高學生動手和自學能力。教師根據學生的理論知識結構,結合自身的科研方向開展一些有意思的綜合設計實驗或課題研究。例如:我們實驗室主要從事天然產物類的研究,可以開展:菌類中蛋白或多糖類物質的分析與鑒定、桑葚中花色苷的定量與定性分析、羧甲基化多糖中羧甲基取代度的測定,等等。在這個過程中,學生需要自己查閱相關文獻資料,擬定實驗方案,并解決實驗中遇到的問題,不僅培養學生分析問題、解決問題的能力,激發學生科研積極性,增強學生的成就感,而且這種鍛煉的過程更有利于他們今后的實際工作和繼續深造。
4.改變單一的評價標準
考核是實驗教學的重要環節,教師對學生實驗進行合理而科學的考核是很必要的[4]。目前,很多教師對于學生實驗成績的評定只是根據實驗操作和實驗報告兩個方面,這樣的評價太過單一和片面,不能體現學生的實際情況。筆者認為實驗教學考核可從以下三個方面進行:a.實驗基本操作的考核成績;b.簡單的設計性實驗考核標準包括:實驗態度和積極性,實驗的設計能力,實驗操作、發現問題和解決問題的能力,實驗數據的處理,對實驗的總結和心得、具體實驗報告,以及自身的紀律性和實驗室清潔衛生等內容綜合考核評定;c.科研型實驗考核標準包括:對于文獻查找閱讀及理解能力、實驗方案的制訂、具體操作情況、實驗記錄、數據分析及總結、實驗報告等方面進行綜合考核評定。這樣全面的考核過程,不僅有利于充分反映學生的綜合素質,而且對于分析化學實驗教學質量的提高具有積極的促進作用。
綜上所述,從筆者多年來分析化學實驗教學的體會與感悟可知,教學中需重視基本操作規范、需將教授型教學模式轉變為設計型教學模式、將教學與科研緊密相連并且改變單一的實驗評價標準,這樣才能切實提高分析化學實驗教學的質量,滿足現代社會對創新型人才的需求。
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