時間:2023-06-18 10:45:53
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篇分析化學的分析方法,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。
一、分析化學課程的描述
分析化學主要包含分析化學以及分析化學實驗兩個部分,然而現代分析化學還包括儀器分析以及儀器分析試驗等內容。與分析化學的相關的課程也比較多,主要有色譜分析、光譜分析、電化學分析以及結構分析、有機分析、環境分析等。
二、分析化學課程實踐教學存在的問題
近些年來,分析化學課程以及分析化學教育的現代化取得了很大的發展,但是與發達國家相比,差距還是存在的。主要體現在教學環節以及考核的評估方式上。就如今的教學現狀而言,主要還是以教師講課為主,就算有實驗課也是以教師示范為主。針對學生的學習成績的考核也主要是閉卷考試的評判標準。在這種教學模式的培養環境下,很難培養出適應化工等企業發展需要的人才。
三、分析化學實踐教學過程的實施分析
(一)教學內容的改革分析
當前,分析化學的教學內容比較多,但是課時相對較少,這就增加了分析化學在教學過程中的難度。為了針對不同的專業,培養個性化的人才,對分析化學的教學內容進行調整與改革就顯得尤為重要。針對這種現狀,不同的專業應該結合專業實際進行適當的調整,實行不同的教學側重點。這就要求教師在日常的教學過程中要對不同專業的教學內容進行優化,在教學的過程中盡量突出應用性以及專業性,使得學生能夠緊跟分析化學的進步與發展。
(二)教學模式的改革分析
伴隨著科學技術的不斷發展以及新的教學模式的不斷出現,分析化學也面臨著前所未有的挑戰。因而分析化學的課程教育要適應這種發展變化,在立足于化學課程的特點的基礎之上,積極采取分課型組織教學。
1.針對原理方面的內容教學主要以講授為主,在教學的過程中教師要始終貫徹精講的原則,并且在此基礎上輔助適當的練習。充分調動學生的學習積極性,實現學生的自主能動性學習嘲。
2.討論教學,教師在教授某一章節以及某一課時時,可以結合課后的練習,讓學生進行自由的討論,通過彼此之間的探討來找到解決問題的方法。
3習題教學,―般情況下,工科專業的分析化學只對定量分析比餃關注,然而―般的習題既涉及分析原理同時也涉及定量的分析計算。通過習題可以幫助學生加強對所學知識的鞏固,同時也是對教師“教”學生“學”的傳統教學漠式的優化。
(三)教學方式的改革分析
學生的積極性以及主動性對于學習效率的提升具有積極的促進作用。提高學習積極性和主動性的主要措施有:
1.加強案例教學
分析化學課程實驗性比較強,如果在分析化學課程中采取填鴨式的教學模式,只是盲目的進行理論知識的教授是很難充分調動學生的學習積極性。但是在教學過程中積極引入案例教學就會激發學生學習的積極性,從而有效的提高教學的效率。
2.創新教學方法與手段
分析化學的最大問題就是內容繁雜但是課時又相對較少,因而為了徹底解決此類問題就必須對教學的方法以及手段進行創新。多媒體的教學手段就是一個比較好的教學手段,并且在教學過程中得到普遍的應用。
3.創造良好的教學氛圍
和諧的教學氛圍,講究的是雙向的交流與溝通。教師在教學的過程中如果出現任何的差錯或者是觀點不對,學生可以對其提出異議。在良好的教學氛圍中,學生敢于發現問題、提出問題、解決問題。長此以往,學生的創新能力就能最大限度的得到培養。
分析化學如果只是純理論知識的講授而沒有實驗來做支撐的話,對于學生而言就如紙上談兵,所以為了讓學生真正感受到分析化學課程的魅力,就應該增設比較開放性的實驗,通過學生的動手操作來對分析化學知識進行更加透徹的了解。
關鍵詞:分析化學;概念;專業教育;教育改革
分析化學以概念為細胞,通過分析策略對研究對象進行多重信息捕獲,是一個不斷從抽象到具體的開放體系。分析化學教學首先要求學生正確理解和掌握本門課程的基本概念、基本理論和基本規律。如同細胞是構成生命的最基本結構,承載著細胞結構、功能等諸多層面的信息,“概念”作為分析化學的細胞,是構成理論與規律的基本元素;亦折射出分析化學家的深邃思想,反映分析化學知識體系的內在聯系,體現分析化學的現實意義。如何有效教授學科概念已成為分析化學專業教育的核心,亦成為提高教學質量的重要課題之一。
對于分析化學概念而言,“挖掘其思想性、思考其現實性、理解其準確性、學習其創新性”不失為全面理解、徹底掌握、靈活運用的良方。
一、思想性
1.初學者先入為主
在專業知識構建的過程中,最基本的單元往往是某個概念的建立。概念往往是初學者對本學科先入為主的感知,尤為關鍵。對于實現“提升學生學科素養、培養學生創新能力”這一提高專業教育教學質量的深層次要求舉足輕重。分析化學往往作為專業基礎課在大學低年級開設,對于廣大習慣于中學教育以“灌輸知識”為主的大學低年級學生而言,短時間接受相對海量的陌生專業知識、實現自主構建專業知識顯得有些困難。尤其是實現對分析化學學習過程中遇到的概念的理解與運用更具挑戰。
值得一提的是分析化學中儀器分析方法的校正策略,這在化學學科中極其重要,它不僅單純地應用于分析目的,而且還廣泛地應用于研究和解決各種化學理論和實際問題。在定量分析中,除重量法和庫侖法外,所有的分析法都需要進行校正,即建立測定的分析信號與被分析物濃度的關系。一般來說,最常用的校正方法有三種:工作曲線法(外標法)、標準加入法以及內標法[1]。以上三種方法通常是以術語的形式教授學生的,筆者認為,倘若從“儀器分析方法的校正策略”這一角度出發引導學生,讓學生了解這三種方法產生的背景、適用的范圍以及三者間內在的區別與聯系,在此基礎上學生更容易體悟這些概念的思想性,不僅有助于深入理解,而且有利于自主挖掘其深層次內涵。如此,還可由“工作曲線法(外標法)”引出“最小二乘法”,由“標準加入法”引出“外推法”等概念,亦可將“內標法”視為外標法的改進。在此過程中,相信學生也會驚嘆于分析化學家的睿智,領略其思想光芒。
2.分析化學的界定
分析化學在20世紀經歷了三次重大變革,如今進入分析科學時代。分析化學的傳統定義可以用解決“是什么”和“有多少”兩個問題來加以概括[2],即定性分析和定量分析。如今,從某種意義上說,現代分析化學是一門獨立于化學之外的多科性科學。
如上所述,歐洲化學會聯合會在集思廣益的基礎上對分析化學提出了新定義(已被1993 年9 月5 日在愛丁堡舉行的歐洲分析會議接受):“分析化學(分析學)是一門自然科學。它致力于建立和應用各種方法、儀器和戰略以獲得有關物質在一定時間或空間內的組成、結構和能態的信息”。這是一個高度概括的定義,它包括了任務、手段、目標和適用面。
顯然,傳統定義側重技術層面,而新定義則更突出思想性,高度概括了分析化學對于解決問題的要求和意義。這就要求在教授中不能僅強調定性和定量,而要深入剖析基本概念建立的出發點,在此基礎上自主構建擬解決某一問題或擬獲取某些信息所需的“概念樹”、“方法集”。
譬如,光、電、色是傳統意義上儀器分析中的主要三部分,在逐一講授時,往往通過強調“塔板理論”相關概念突出“色譜分析法”高選擇性的優點,通過“光分析法”、“發光過程”相關概念的細致講解突出“化學發光分析法”高靈敏度的優點。應該說,這種講授知識的傳統做法達到了傳授知識的目的,但是對照人們對現代分析化學的理解和要求,似乎還有所不足。倘若對照新定義,拋出“中藥現代化”這一頗具現實意義的問題,從“解決某一問題或擬獲取某些信息”這一思想層面出發,學生自然會思考搜羅具有某種突出優良分析特性的“方法集”,“色譜分析法”、“化學發光分析法”等方法會逐一在學生腦中閃現。為知所以然,相信他們會格外留意這些優勢的本質來源,進而自主搭建“概念樹”,從“被動灌輸”轉變為“主動學習”[3]。這種基于某種問題的學習策略使學生的專業知識不再是孤立、模糊的離散概念,而是系統、清晰的專業體系[4]。
二、現實性
當代生命、信息、環境、資源等科學領域中一些問題的解決都十分依賴于分析化學的發展。因此,分析化學的學習具有鮮明的現實意義。從分析化學的概念中亦可見一斑。
分析化學概念類別多、內容多,且往往具有實際意義。譬如:“滴定度”這一概念就正是從應用出發,自下而上經科學歸納、提升為概念,進而適用于企業大批量生產,具有簡潔、準確的現實意義。
關鍵詞: 分析化學課程 建設多媒體 教學課件建設
分析化學是化學的一門分支學科,是關于測定物質的質和量的科學,是一門具有很強實用性,同時又有嚴密、系統理論與實際密切相結合的學科。分析化學作為四大基礎化學之一,成為化學、生物、環境、食品乃至材料等諸多專業的學科基礎課[1]。
長期教學發現分析化學在以往教學中主要存在教材內容豐富、知識點多、課時不斷減少的問題,這樣在教學中會影響學生對知識點的掌握和消化程度[2]。為推動分析化學教學理念,改進教學方法,提高教學質量,利用現代信息及網絡技術促進學生主動積極地思考、學習,便于學生接受和掌握課程內容,所以本文對分析化學多媒體課件進行建設。
分析化學多媒體課件利用Adobe Dreamweaverruan軟件制作,安裝運行方法為360軟件。基于簡單、通俗易懂、設結構清晰、定位準確、表述規范、與課堂同步原則加以建設,適合相應認知水平的學生。操作方便、靈活,交互性強,啟動時間、鏈接轉換時間短。本課件共有以下幾個模塊:
1.課程介紹
分析化學這門課程實際授課包括理論部分和實驗部分,且理論和實驗分別為獨立課程,二者是不可分割的。本環節主要介紹分析化學及實驗的教學目標、教學方法、形式、主要內容。通過此環節建設,便于自學學生掌握分析化學的學習目標、學習方法及主要內容,進而充分了解分析化學的作用、任務及意義。
2.課程大綱
課程大綱是為實現培養目標而選擇的教育內容及進程的總和。本課件中的大綱分為理論課程大綱和實驗課程大綱,此環節建設從教學角度出發,對教學目的、教學內容確定、教學中應該注意的問題等方面做了敘述。主要介紹了各章主要內容、難點和重點。通過教學大綱,學生了解了分析化學的重點及難點,可以有的放矢,攻克難關,充分學習掌握分析化學的知識點。
3.教學ppt
理論教學ppt與實際教學同步,便于學生課前預習、課后復習,消化知識點。ppt色彩搭配協調,視覺效果好,符合視覺心理。界面布局合理、新穎、活潑、有創意,整體風格統一,導航清晰、簡潔。文字、圖片、音樂、視頻、動畫切合教學主題,和諧協調,配合適當。制作精細,吸引力強,激發學習興趣。邏輯結構清晰,層次性強,具有內聚性。其中文字、符號、單位和公式符合國家標準,知識內容范圍完整,知識體系結構合理。重點難點突出,啟發引導性強,符合認知規律,有利于激發學生主動學習。學生利用ppt,對于難度較大的地方機動自主調節學習進度,不受時間空間的限制,自由自主學習、復習及消化知識點。很大程度解決學生筆記難記,復習難度降低等實際問題。通過每一章節理論ppt制作,了解每章節小結、問題提示、課外知識和知識點歸納等功能。一些相關課外知識的介紹可以提高學生對分析化學的認知,每一章節知識歸納讓學生系統領悟各單元知識框架。
4.電子教材
為提高課堂教學質量和教學效益,促進教師和學生在分析化學學習領域內溝通與探討,配合多媒體課件中的教學ppt,利用網絡資源――《分析化學》華東師大等編著的第四版,實現教育資源的共享與優化,方便學生自學。通過以往對學生使用紙質教材習慣的研究對比發現,電子教材的優點是學生在學習過程中自主加入書簽、標注和筆記等功能。具有豐富色彩的調色板、萬能橡皮擦和熒光筆等輔助工具可以讓學生隨意對電子教材進行標識、擦掉不想要的標記或更改標識;選擇自己喜歡的任一顏色對電子課本進行標注,通過各色熒光筆對電子教材中的難點重點進行分類。進而達到幫助學生更好地理解問題和強化記憶,從而輕松攻破知識難點,提高學習效率的學習目的。
5.實驗內容
包括實驗的電子教案和教學ppt,優化分析化學實驗結構和數量,內容完整翔實,方便學生預習,掌握實驗基本原理、實驗內容,探討、分析、解決分析實驗問題。實驗視頻點播,直觀、簡潔的實驗ppt教學內容容易引發學生主動思考、提高實驗中學生動手做的效率;在指導教師的指導下進行有關實驗,讓學生的潛在能力得以最大限度發揮,造就與時俱進的、具有獨立思考、實踐能力和競爭能力強的高層次創新人才。
6.習題與思考題
通過此環節學生可以自主學習并對學習效果進行評價。本模塊有各章書后思考題及答案,以及8套分析化學試卷,便于學生自學、復習及自我檢測。由于學生自主學習某一課程對該課程需達到的目標狀態缺乏全面細化的了解,造成學習過程中對知識掌握的程度,還有哪些缺陷和不足,不能輕易確定。做習題在學習中占有非常重要的位置,有助于提高學生分析問題和解決問題的能力,對掌握知識、培養能力和檢驗學習效果都是非常必要的,只有認真完成課堂作業,積極主動地發揮每一道習題特殊的功能和作用,才能有效提高思維能力,深化對知識的理解。
7.在線答疑
通過此模塊可以學生為核心進行遠程教學,支持學生在線提交疑難問題,教師通過遠程電子白板進行在線解答,同時分發參考資料或各類通知給在線學生。較好的人機交互――教師和學生、學生和學生交互、討論。通過此環節,做到問題不拖延、不積累,難點疑點及時消除,提高學習效率。
多媒體課件建設簡潔不花哨,通俗易懂,與課堂同步,實用性很強。采用多媒體手段,利用網絡、圖、文、生等交互作用便于學生熟練系統地掌握分析化學的基礎理論、基本知識,提高自學能力,實現以學生為主體,教師為主導的全新教學模式,充分發揮現代化教學方式的作用,并將大大增強教學效果。
參考文獻:
[1]陳恒武.分析化學基礎課教學與社會需求的調查和思考[J].大學化學,2009(06).
根據分析化學在醫學檢驗技術專業課程體系中的地位和作用,針對課程教學,特別是理論教學中存在的問題,從教學內容、教學組織、教學方法、教學評價等方面進行改革,促進學生理性思維、實踐技能、創新能力和綜合素養的提升。
關鍵詞:
分析化學;教學改革;醫學檢驗技術專業
分析化學是研究物質的組成、含量、結構和形態等相關信息的分析方法及有關理論的科學,是一門實踐性非常強的學科。對于醫學檢驗技術專業的學生來說,分析化學是學習諸如生物化學檢驗、血液學檢驗、免疫學及檢驗、檢驗儀器等后續課程的基礎。分析化學作為一門重要的專業必修課程,學生對分析化學的理論知識和實踐操作技能的掌握程度,對于實現醫學檢驗技術專業的培養目標具有非常重要的意義[1]。近幾年來,我們根據醫學檢驗技術專業的培養規格和專業崗位需求特點,對分析化學的教學進行了改革和探索。
1分析化學教學改革的必要性
醫學檢驗技術專業學生畢業后的就業崗位主要在醫院化驗室、生化檢驗科室等。這些崗位需要的是能熟練應用所學知識、能夠獨立完成臨床樣品檢測、進行數據處理和結果分析的畢業生。傳統的分析化學教學,在理論部分以講授為主,在實驗教學部分以驗證性實驗為主,學生對知識的靈活運用和熟練度上均存在問題。后續專業課老師的反饋也反映出一些學生對分析化學基礎理論掌握的不夠牢固,不會靈活運用學過的知識,而且對實驗技能未熟練掌握。因此,改革原有的分析化學的教學方法非常必要和迫切[2-4]。
2分析化學教學中的主要問題
2.1教學對象的特殊性—學習興趣不高
醫學高職高專學生錄取分屬于第三批次,這一檔次的學生除了整體文化課分數比較低之外,化學基礎也非常薄弱。進入大學之后,檢驗專業學生要進行3門化學(無機化學、有機化學、分析化學)課程的學習,讓很多學生產生畏懼的心理。一些學生并未養成良好的自主學習的能力和習慣,很難進入學習狀態。另外,因教學計劃的限制,目前高職高專院校一般基礎課程壓縮都比較普遍,而教學內容的要求又基本不變,導致教師講課速度越來越快,有些知識點只能一筆帶過,不能講深講透。另外因采用大班授課方式,上課人數多,部分學生上課不專心,抱著反正教師也顧不到自己等僥幸心理,聽課效率較低,導致抄襲作業的現象非常普遍、考試結果不盡如人意等,無法與后續課程很好地銜接。
2.2課程內容復雜性—理論課效率不高
分析化學分為化學分析和儀器分析兩大部分。化學分析又分重量分析和滴定分析,滴定分析又被分為四大滴定(酸堿滴定、沉淀滴定、配位滴定、氧化還原滴定)。而儀器分析分為電化學分析、光化學分析、色譜分析等。每一種方法因為機理不同還可以進一步細分,根據儀器的性能、原理、操作方法以及適用范圍不同,既相互聯系又自成一體,涉及的知識范圍較廣。儀器的發展日新月異,各種新的理論、技術、方法等層出不窮。在這樣的背景下,如何調動作為主體的學生的活躍思維、積極主動的學習氛圍、真正提高學生課堂學習的效率,是作為分析化學教師要不斷探索的課題。
2.3實驗教學刻板性—探究精神培養不夠
實驗內容一般都是教師按照大綱要求安排好的,并采用比較傳統的實驗教學模式:即教師先講解實驗原理、并把實驗過程中要涉及到的儀器一個接著一個一邊示范一邊講解操作要領,后讓學生依照教師設計好的實驗步驟完成實驗。這種讓學生被動接受的刻板的教學模式,導致學生學習積極性不高,缺乏對知識的探索精神。如何采用符合學生心理需求的教學方法,賦予學生更自主學習的空間,讓學生所學的分析化學理論和實際操作能力上獲得雙贏,對教師來說是一個挑戰。
2.4成績評價體系粗線條性—綜合分析和解決問題的評價缺乏
以往分析化學的最終成績分兩大模塊:實驗成績為30%(主要是實驗報告的成績)和期末卷面成績為70%。這樣的考核方式,既便學生平時沒有復習的習慣,等考試前一周才開始臨時抱佛腳,也能夠得到一定的高分。這樣的考核雖然也在一定程度上能夠反映學生掌握分析化學的基本的原理、方法等知識的儲備情況,但不能很好的反映所學知識的靈活分析與運用,也不能很好地培養學生綜合分析問題、解決問題的能力。為此,必須制定出一套合理的評價體系。
3分析化學教學改革的探索
針對以上分析化學中存在的幾個問題,我們在激發學生積極性、優化分析化學的教學內容、強化實驗教學方法以及制訂一套相對比較完善的成績評價體系等方面進行了改革。
3.1激發學生積極性
針對學時數不斷減少和學生化學基礎不盡人意的現狀,我們在上分析化學前就讓無機化學、有機化學課代表組建QQ學習群,在群里大家可以暢所欲言,討論對前面所學兩門化學的感想和學習經驗,教師及時回復學生的問題。這樣教師與學生在群內已經有了很好的互動,對后面的分析化學教學有不可低估的影響力。上了分析化學課程后,教師每次都積極與學生互動,上課聽不懂的問題讓學生及時提出。每次的小問題及時解決,學生學習分析化學的積極性得到了很好的調動,并引領學生用批判性的眼光去發現教材上的一些錯誤,鼓勵學生提出教師在PPT上的錯誤。教師可以適當地為發現教材與教師的PPT上的錯誤的學生平時成績加分,以鼓勵學生積極思考、培養學生自主學習的習慣。QQ學習群的建立對學生學習有很好的引領作用,同時對學時數越來越少和對學生化學基礎普遍較差的背景下得到了較好的輔助。針對一些學生認為分析化學課抽象、無聊的情況,教師在課堂上穿插介紹目前社會上存在的一些與分析化學有關的事件。例如,2008年毒奶粉中三聚氰胺超標事件,三聚氰胺的檢測方法就是可以用分析化學儀器分析中的高效液相色譜法來完成;現階段浙江省提倡的剿滅劣五類水中一些重要指標,如反映水質污染的一項重要指標COD(化學需氧量)的檢測,就是利用氧化還原滴定這一章中其中的一種應用方法即高錳酸鉀法。雖然教材沒有具體提到這一方面的內容,但教師在講課時可以增加COD的測定方法的介紹。剛學過的知識點,能馬上應用到實際中來,不僅加深了學生對這些知識點的學習,同時使學生認識到分析化學所學知識的重要地位和所發揮的重要作用,最大程度地激發了學生的求知欲和創造性,把教師的教與學生的學有機統一起來。
3.2優化分析化學的教學內容
分析化學課程學時數少、課程內容較雜,教學安排有一定的難度。所以,教學改革首當其沖的就是優化教學內容,重點要突出在實用性和專業性上。進一步精簡與優化課程的內容,例如:在無機化學中已經學過的氫離子濃度的計算,在分析化學中酸堿滴定這一章節中的酸堿滴定曲線討論時又要用到這方面的知識。以往教師總認為學生已經學過,加上學時數又有限,所以總是一筆帶過,導致教學效果很不理想,學生總抱怨這部分的知識難于理解。通過調查發現,PH值的計算是一般學生比較薄弱的知識點。所以,近兩年我們充分利用QQ群,提前將有關分析化學要用到的PH值的計算公式等發到群內,培養了學生自己學會復習的良好習慣。學生提出不懂的知識點教師及時在群內集體解答。對于相似的知識點,引導學生學會比較、歸納。例如:可精講滴定分析中的酸堿滴定這一章,特別是對滴定曲線、滴定突躍等共性的知識點講清講透,這樣在講解配位滴定、氧化還原滴定因為有前面的基礎,可以用比較與歸納的方法,通過前后知識點的融合與貫通,達到了以點帶面、觸類旁通的作用。加深學生學習這些知識點的印象,不僅節約了課時,在一定程度上培養學生自主學習的能力。對于儀器分析的內容,與化學分析相比,基礎知識更難理解,為此,教師可以根據內容,靈活授課。以往教師一般僅僅在教室里講授某個儀器的原理、構造以及儀器操作的注意事項等。因為缺乏具體的實物,很難在學生腦子中形成清晰的印象,學生的學習積極性不高,教學效果可想而知。近幾年來我們通常會讓學生去儀器室上課,教師一邊操作一邊講解,這樣的教學比在教室里空洞的講解更富有趣味性,大大提高了學生的學習效率,很好地鞏固了所要掌握的知識。
3.3強化實驗教學
分析化學特別重視物質“量”的概念。為此,這些年來,我們特別強化對學生的實驗數據記錄的管理:即每次實驗結束前讓學生將自己記錄的原始數據拿給教師批閱,教師在這些原始數據上分別打上紅勾,并簽上名字。學生做實驗報告數據計算時,只能按照打過勾上的數據來計算實驗結果。這樣的方法有效地糾正了以往學生隨便記錄數據等不良習慣,同時也杜絕了學生為了實驗報告成績獲得高分而隨意涂改數據或抄襲其它同學數據等惡劣習慣,有效地培養學生一絲不茍、規范做好每一步操作步驟以及實事求是的科學作風。
3.4完善成績評價體系
為了更好地培養適應崗位需求的醫學檢驗專業技術人才,需要制定一套較為科學的評價體系,改變以往以考試分數論英雄的做法,加強學習過程、學習能力的評價,構建一套多元化的評價體系。我們近幾年采用以下的方法來構建分析化學的總成績:平時成績占10%、期中考試占10%、實驗成績占30%(包括平時實驗報告成績20%+期末實驗操作考試10%)、期末考試成績占50%。實踐證明,將多種成績相結合的評價體系很好地調動了學生的學習積極性,比較真實地反映了學生學習分析化學“三基”知識的掌握情況,更準確地檢測出學生的水平與能力,最終達到提高教學質量的目的,學生成績也有了很大的提高。近些年通過調查比較后發現,以往粗線條的成績評價體系時每小班(30人)都有4~5個學生要補考。通過各種改革以及改變成績評價體系后,每班(30人)一般最多只有1~2人要補考。這樣的成績評價體系,達到了提高分析化學教學質量的目的。我們曾經對2013、2014、2015級醫學檢驗技術專業的學生對教師教學方法、教學內容、成績評價體系、對教師的總體滿意度等方面作調查,各項指標的滿意度在逐年提高,特別是對教師的總體滿意度方面。對教師的教學也有很大的促進作用。總之,隨著科學技術的不斷發展,教師必須緊跟時代的步伐,在分析化學教學中不斷轉變自己的教學理念,改革教學方法,充分挖掘學生學習潛力,調動學生的積極性,強化學生能力的培養,才能為造就時代需要的醫學檢驗人才打下扎實的基礎。
參考文獻
[1]陽明福,王云霞.從PBL教學方法談醫學檢驗專業本科分析化學教學改革[J].大學化學,2003,18:25-27
[關鍵詞]無機及分析化學;能源化學工程;模塊化;教學改革
當前,大多數工科專業將無機化學和分析化學的課程內容進行重新組合,形成無機及分析化學。通過系統地學習和掌握化學的基本概念、基本理論以及化學基礎知識,培養學生對化學的興趣和解決化學問題的能力。無機及分析化學中的化學熱力學、化學動力學、物質結構、四大平衡理論是要求必須掌握的。這些基本理論和知識在能源化學中的應用是很基礎的東西,能為后續專業課程的學習奠定良好的化學基礎。[1]我們所開設的新專業能源化學工程,主要研究方向為:能源清潔轉化、煤化工、環境催化、綠色合成、環境化工。它以化工的理論與技術為應用基礎,圍繞新能源利用與化學轉化,實現能源利用和可持續發展。重視與提高課堂教學質量和推動無機及分析化學實驗在培養學生動手能力與實驗創新能力方面起著重要作用,是無機及分析化學課程改革必須直面的棘手問題。因此,進行模塊化優化無機及分析化學教學內容、多方面激發學生學習無機化學的興趣、充分利用現代多媒體技術革新教學方法、培養學生的知識運用能力、有效提高無機及分析化學課程教學質量,可以滿足社會及區域經濟的發展對人才的需求和素質教育的要求。
一、模塊化優化無機及分析化學教學內容
所謂課程模塊,描述的是圍繞特定主題或內容的教學活動的組合,或是一個內容上及時間上自成一體、帶學分、可檢測、具有限定內容的教學單元,它可以由不同的教學活動組合而成。模塊化教學強調理論教學、實踐、練習、研討的同步式一體化的教與學,強調在專業教學過程中,把理論、實踐等環節緊密結合。基于以上課程模塊化的考慮,將無機化學和分析化學兩門課程的教學內容進行模塊化教學(見表1)。由于將無機化學和分析化學的課程內容打亂后進行重新組合,導致概念和知識點多,各章節之間存在較強的獨立性。[2]因此,要合理安排大一第一學期的教學內容,這樣有助于學生轉變思維方式和學習方法。
二、多方面激發學生學習無機及分析化學的興趣
興趣是最好的老師,良好的學習興趣是主動學習的原動力。要學好無機及分析化學,激發學生的興趣至關重要。[3]在緒論教學過程中,要做好本課程的介紹及發展前景和學生學習心理方面的工作,在無機化學教學中建立好教師、學生和教材三者之間的相互關系。第一,在緒論課上介紹無機和分析化學發展過程及發展前景,讓學生認識到學習本課程的重要性,以達到激發學生學習興趣的目的;接著主要介紹無機及分析化學的作用及學習方法和相關考核辦法。第二,闡明化學與人類生活密切相關的環境、能源、材料以及人類社會生活中的熱點問題,以此為載體深入淺出地介紹化學與人類生活、社會發展的關系。第三,在專業導論課上強調無機及分析化學是能源化工類相關專業的基礎課,能為以后的專業課學習和將來從事工作奠定基礎。第四,通過新生認知見習,讓學生在參觀相關無機化工企業中獲得感性認識;在平時的課堂教學中,利用一些貼近生活的例子解答知識疑惑,激發學生的學習興趣。第五,建立合作學習小組,布置課后課題作業,利用網絡資源學習無機及分析化學,查找相關資料完成課程論文作業。
三、充分利用現代多媒體技術革新教學方法
在無機及分析化學教學中,利用現代多媒體技術革新教學方法能提高教學效果。要面對的教學問題有:課前制作精美的多媒體課件,發揮多媒體課件的優勢;主講教師課堂講授“動”與“靜”結合,活躍課堂氣氛;不可徹底忽略傳統的板書;進行多媒體技術與傳統教學技術相結合,有效提高課堂教學效果。[4]第一,使用多媒體技術教學可以模擬化學反應歷程,讓學生清晰地看到原子或分子的拆分及重新組合的過程,化抽象概念變為具體事物,這樣可以加深學生對化學概念的理解。如,Flas制作了各種類型分子雜化軌道(sp,sp2,sp3,dsp2等)的形成過程。第二,采用多媒體教學手段展示教學重點、難點,實現人機對話,有助于學生理解和記憶課本內容。第三,進行多媒體教學時,應以學生為主體,但教師依然是教學活動的組織者和引導者。
四、培養學生知識的運用能力
通過學校組織學生參加各類化工學科競賽活動是調動能源化學工程專業學生對無機及分析化學基礎課程興趣的重要舉措。[5]第一,積極組織學生參加廣西各類化學實驗技能競賽,堅持開展國家級、省部級大學生創新創業實驗項目。第二,為了鼓勵和培養大學生創新能力,學院組織學生參加化工年會化工論文競賽。第三,開放實驗室,鼓勵學生積極參與到開放實驗室的研究課題;設立創新實驗基金,由學生自由申請,對實驗取得階段性成果的學生給予創新基金資助。此外,改革無機化學教學方法,必須將傳統的驗證性實驗轉變為新型的探究性實驗,通過探究性實驗培養學生的創新能力。在導師的指導下,學生在設計實驗方案中能夠開發智力、培養良好的實驗素養,鍛煉自學能力。
五、適應能源化工專業要求方面的改革
能源化學工程專業是一個綜合性、實踐性很強的專業,在理論教學上要求學生掌握能源化學工程基礎理論和相關技能。在實踐教學上,應明確教學過程中的內容重點和難點,尤其是熱力學方面的內容應該重點詳細講解,使學生更好地理解能源轉化及利用過程中的一般規律,為低碳環保使用能源奠定基礎。我們針對實踐性很強的能源化學工程專業,依據其專業的特點實施校內實訓和校外實習相結合,使課程實驗、課程設計、畢業設計、社會實踐活動等環節能為培養具備高素質的能源化學工程專業人才服務。此外,我們還完善校內實驗實訓和校外實習基地的建設,向企業提供人才培養方案,共同建設與加強人才培養方案中的實踐性教學環節。在實踐評價體系的建設中,收集專家評價、教師評價、實習接收單位評價、系(分院)自評、學生評價等信息,做到以評促建。
六、結論
本文針對我校能源化學工程專業開設的無機及分析化學課程,在優化教學內容、激發學生興趣、利用各種教學方法、培養學生能力以及適應專業要求方面對教學環節進行了總結和探究。加強基礎理論知識教學使學生具備扎實的實踐技能,進一步培養學生的創新能力,提高教學質量,能為培養能源化學工程專業創新型人才奠定基礎。
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分析化學是化學領域的一個重要組成部分,各種化學類信息都離不開分析化學的作用,它總是作為一種重要的手段被應用到科學研究工作中,凡是需要了解或掌握物質的組成、含量、結構等信息的都需要用到它,它是最早發展起來的化學分支學科之一,是化學學科的一個重要分支。在國家經濟建設、農業生產、環境保護等領域發揮著重要的作用。
本文結合長江大學環境工程學科建設過程中的特色教學,對分析化學課程進行教學改革,為培養創新型、高素質應用人才進行了有益探討。
一、教材擇優,適應專業要求
按分析方法依據的原理,可將分析化學分為化學分析法及儀器分析法。前者的分析方法是以物質的化學反應做為基礎。而儀器分析法的基礎分析法則是對物質的電化學性質、光學性質等物理或物理化學性質及其變化進行測定。就發展歷史來說,分析化學是從以化學分析為主的經典分析化學開始轉變到以儀器分析為主的分析化學,這兩種分析方法都應作為新時代環境工程學科專業學生學習的重點內容。
但是有些傳統的分析化學的教材,在內容上只將化學分析法和儀器分析法中的吸光光度法作為主要,缺失一些重要的儀器分析法的教學內容。而儀器分析法的教學內容卻常被非化學專業作為必修課,所以,選擇將分析化學法和儀器分析法兩者有效結合的合適教材顯得尤其重要。因此,長江大學環境工程學科選擇了普通高等教育“十一五”規劃教材中的《分析化學》作為教材,這本教材不僅能滿足上述的要求,同時也得到了學生的一致認可。
二、優化教學內容,滿足人才培養需要
伴隨著近幾年社會對環境人才的需求,長江大學環境工程在對分析化學的教學內容進行改革時,為了加強培養學生專業綜合素質,優化其課程的教學內容,力求做到教學合理化高效化。
作為環境工程專業的學生,將來參加工作后分析的對象必定是環境污染物等,所以長江大學環境工程學科在這一基礎上,大膽合理地對教學內容進行有效改革。在教學內容上加入了環境污染物的來源、危害等這方面的教學內容。將所適用這些環境污染物的分析化學方法相對應,讓學生既深刻理解掌握環境污染物的相關內容,又學習掌握到其對應的分析方法,一箭雙雕,使得教學效率得到很大的提升。再一方面,結合課堂的內容,把課程和專業聯系變得更加緊密。把國內外科研、生產中的一些最新研究成果、新知識及行業動態等信息適當地加入到教學內容中。
三、注重與學生的溝通,改革課堂教學方法
好的課堂氣氛以及師生交流是取得良好教學質量的重要因素。課堂教學是達到教學目的、實現教學任務的基本方法,是教師和學生相互溝通交流的主要場所。通過大量教學實踐表明,實現創新型人才培養的關鍵是在教學中將提升學生創新能力做為目標,注重因材施教,改良教學方法。長江大學環境工程學科,在對分析化學課堂教學的改革過程中,將案例式及融合式的教學方法作為重點,把專業知識與化學基礎知識想結合,把實際分析技術案例有效地運用到課堂教學中,通過學生分析討論來加強師生在課堂上的互動性,使得學生的積極性及主動性得到很大程度地調動。同時,把培養學生數據處理能力也擺在重要位置,培養學生使用計算機來處理數據的技能。
四、設計專業性的實驗項目
1.1課程設置改革
首先,資源環境科學專業是文理兼收的,故選擇葉芬霞主編的“無機及分析化學”和“無機及分析化學實驗”作為教材。本課程作為專業基礎課,課程大綱要求學生掌握分析化學的基本原理和方法以及無機及分析化學試驗的基本操作技能,培養嚴謹的科學態度、分析解決環境科學問題的能力,并為學習后續課程和將來從事環境監測工作和環境化學的學習奠定基礎。因此本課程確定選取容量分析(酸堿滴定法、沉淀滴定法、氧化還原滴定法、配位滴定法)和儀器分析(吸光光度法、原子吸收分光光度法、離子色譜法等)作為重點教學內容,設定教學計劃,理論環節50學時,實驗環節22學時,實驗分別設計入門項目、驗證性項目、綜合性項目等多種層次的8個實驗項目來反復訓練學生,培養學生獲得整體行動能力,同時注重與本專業其他課程的銜接和滲透,真正通過本課程學習為后續專業理論學習和實踐能力的培養打下良好的基礎。
1.2理論教學改革
在分析化學的理論教學中,既要講授分析化學的基本原理和方法,使學生嚴格樹立起“量”的概念,培養學生從事理論研究和實踐的嚴謹的科學作風和能力。又要將新發現的現代分析方法和技術巧妙的融合到經典分析化學中,如介紹分析化學在環境監測、環境毒理學、環境化學等課程方面的應用,特別是環境污染治理、生命科學在分析化學方向使學生認識到分析化學的重要性,充分調動學生的積極性,激發學生學習興趣,積極參與到教學活動中。教師教學不應重在講授,而應重在“授之予漁”,引導學生提出問題,指導學生解決問題。首先,教師提出能夠涵蓋課堂教學所有知識點的問題,讓學生課前帶著問題去預習,既培養獨立自主學習能力又可讓學生發現自己遇到的難點。然后,通過啟發引導,鼓勵學生提出問題,引導學生尋找解決問題的途徑和方法,并給出一定的時間讓學生去思考,去查閱相關的資料,培養學生獨立解決問題能力,同時讓學生自己挖掘每個問題所涵蓋的知識點,并引導其掌握問題在實際中的應用,以學生為主體通過問題的解決而掌握相關的知識點,不但幫助學生自主分析、解決問題,還提高了學生學習的興趣,使所學知識體系和創新能力不斷提高和發展。比如新課前先留下問題水中Cl-和CrO4-同時存在,緩慢加入濃的AgNO3哪種離子先沉淀呢?實驗現象又如何?學生帶著問題去預習,學習分步沉淀的原理,同時鼓勵學生小組設計實驗,理論課前可以先進行實驗,觀察現象,通過查找資料分析原因,課堂上教師根據學生解答問題情況講授新課,理論與實踐相結合,充分調動學生學習的積極性,培養了學生自主學習、團結協作分析解決問題的能力。課堂教學過程中注重靈活引導學生掌握學習方法,如對比方法,包括將有關同類滴定分析方法原理知識進行橫向或縱向的比較、幾種常規容量分析法的相似點不同點、化學鍵與分子間作用力的異同點、三種銀量法的異同點等,又如如何選擇最適的指示劑,重點講根據酸堿滴定曲線中滴定突躍選擇指示劑,而配位滴定和氧化還原滴定,就不再詳細講授,讓學生分組討論學習,而且滴定分析重在應用,加以案例分析教學,有助于提高學習興趣,讓學生學以致用,了解本方法的用途,進而開展實踐教學。
1.3創新實踐教學模式,多種實驗教學模式相結合
現階段分析化學實踐教學中,多數是老師為學生準備好試驗水樣、土樣、藥品試劑等,學生僅按照試驗步驟依次操作即完成實驗,這并不能滿足全面提升學生綜合實踐能力、創新能力的培養要求,針對上述問題,我對分析化學實踐教學做如下改革。以學生為主體、教師為引導,強調以工作任務為驅動組織實踐教學,開展實驗,同時提倡讓學生參與試驗的布點、采樣、試劑配制、試驗耗材準備等實驗整個過程的教學模式。即根據工作任務讓學生分小組完成任務分配表,包括試驗樣品的選取、實驗藥品用量的計算和配制方法、實驗原理、實驗注意事項等,在實踐教學方法上注重互動式、啟發式教學模式,鼓勵學生小組籌備實驗,實驗過程中出現問題,引導學生查找分析問題原因,注重培養學生能夠掌握基本的分析原理和方法基礎上,培養學生進行自主式探索研究,能夠自主提出問題、分析問題、并通過分工合作解決實際問題,真正實現教學相長。整個實驗過程,不僅提高了解決分析問題能力,也培養了學生團隊合作精神。實踐教學中工作任務的設置應注重基礎實驗和綜合設計實驗相結合,如基礎項目、驗證性項目、自主性項目、綜合性項目等多種層次的8個實驗項目來反復訓練學生。基礎項目的選取以學生基本操作規范、實驗常用儀器使用方法為主。如天平的使用、基本儀器操作規范及注意事項等。驗證性項目則在規范操作基礎上,與課程教學大綱相結合,學會如何著手解決工作任務,教師給出概要的指導性問題和解決問題可選擇的途徑,學生通過實驗過程記錄現象和課后查閱資料分析現象,形成總結報告,教師根據結果用部分課堂時間予以點評,如開設水中氯化物含量測定、硫代硫酸鈉的標定、EDTA的配制和標定等等。自主性項目則以小組為單位,進行自主式探索研究,分工合作,引導可以選擇食用米醋酸度的測定、食用鹽中碘含量的測定、自來水中總硬度的測定等。綜合性項目為設計研究跨課程的大型綜合項目,如草溪河水體富營養化評價等,根據所學的知識和操作技能和查閱相關資料,小組合作寫出設計方案,在教師論證其可行性后籌備實驗,完成實驗,寫出實驗小論文。
1.4改革考試方式,推行全面而科學的考核方法
改革以考核知識的積累、實踐能力為目標,考核采取全過程考核,考核方式有閉卷筆試、實驗操作、平時作業、實驗報告等多種形式,既注重結果又注重過程。理論部分占總成績的60%,實驗部分占總成績的30%,考勤占10%,共100分。考核內容以應用為主,主要考核學生掌握知識點和靈活運用能力,達到培養學生綜合應用能力的目標。
2成果與展望
關鍵詞:分析化學;TRIZ理論;教學改革
分析化學是一門集分析方法和理論為一體的科學學科,它研究物質的組成、結構、形態以及組成成分的含量。因此分析化學在科學技術問題的解決、決策中起著眼睛一樣重要的作用,人們現在已經越來越認識到它的重要性[1]。在大學課堂的教學中,分析化學教學不僅要使學生掌握分析方法同時還要讓學生掌握分析化學的基本原理。既要培養學生踏實的實驗操作技巧又要培養學生從事科學研究的嚴謹態度和能力;而更重要的是把現代分析化學方法和以前的經典分析化學方法相結合,提高學生的學習熱情,讓學生認識到分析化學的重要性,以極大的學習熱情參與到教學活動中來[2]。通過學習分析化學,不僅要讓學生有較強的儀器操作能力,還要有扎實的理論基礎。并且要掌握分析處理數據的能力和理論計算的能力。為了進一步推進教育方面的創新,加強人才的培養,提升教學水平,根據我院的情況,將應用問題的解決理論應用到實際教學中,以此來進一步深化教學改革。在將解決理論(TRIZ)應用到教學中的過程中,我院對此進行了一些初步的探索,把TRIZ理論運用到教學中,可以使學生思維、能力、和素質等全方面得到協調發展,甚至可以改變學生的思維方式,能夠更好的培養學生的創新思維和創新能力,使得學生的學習能力得到提高,教師的教學能力和水平也同時得到提高。
1TRIZ理論
1.1TRIZ理論的產生及其重要內容TRIZ是俄文縮略詞的英譯,它的中文意思是“發明問題解決理論”。它是由阿爾特蘇列爾博士(G.S.Altshulle)于1946年創立的。從1946年開始,阿爾特蘇列爾博士及其領導的研究人員,在分析研究世界各國250萬件專利的基礎上,從中抽樣的20萬件專利中選出4萬件作為解決發明問題的代表性樣本,然后提出一套進行發明即產品創新的方法理論TRIZ。此理論(TRIZ)是隨著蘇聯的解體,才逐漸的流傳到世界各國。它的出現,為現代社會創新元素帶來了革命。TRIZ不僅僅是一種純粹的創新理論,它還是一種能夠幫助人們形成一種比較系統的、流程化的創新設計思考模式,有助于人們在自己從事的事情中找到創新的方法。TRIZ認為考慮問題要從九個層面來考慮問題,尋找解決問題的辦法。不僅要考慮當前系統的過去和未來,還要考慮當前系統子系統和超系統的過去和未來,系統沖突是TRIZ的另一個核心概念,指隱藏在問題背后的固有矛盾。對于沖突問題,TRIZ則強調運用創造性的思維把沖突徹底消除。阿爾特蘇列爾整理歸納出引起系統沖突和矛盾的39個重要參數。并且從幾百萬個專利中進行篩選,來尋找發明性問題以及它們是如何解決的,從具有發明性的專利中提煉出了解決沖突或矛盾的40條發明原理,利用這些發明原理來尋找解決問題的可能方案[3]。1.2TRIZ理論的核心思想現代TRIZ理論的核心思想主要體現在三個方面。①首先,具有客觀的進化規律和進化模式,無論它是一個簡單的產品還是一個復雜的技術系統,它們發展都是遵循著客觀規律發展演而來的,是一個學習規律、掌握規律、應用規律的過程。②在進化過程中遇到的各種技術難題、沖突和各種矛盾在得到解決的過程是不斷推動這種進化過程的動力。③技術系統最理想的發展狀態應該是用最少的資源去實現盡量多的功能。1.3TRIZ理論的解題模式第一就是將整個系統中存在的所有問題最小化,基本原則是在整個系統能夠實現它本身其必要功能的前提下,盡最大可能的不改變或減少改變系統本身;第二是定義整個系統本身所具有的技術矛盾,并為這些矛盾建立一個"問題模型";然后再進一步的分析該問題模型,而定義問題模型所包含的時間和空間,等系統中所包含的資源;在最后,定義系統的最終理想解決辦法。
2TRIZ理論在分析化學教學中的應用
2.1運用TRIZ理論更新教學內容,培養學生的創新意識和創新思維為了適應當今社會的發展和需要,學院設計教學內容時,應當緊密地與自身專業相結合并且通過實際的例子讓學生能夠更深刻地理解分析化學的重要意義。而TRIZ理論,卻將社會發展需求、學科前沿和傳統的基礎課程教學進行了有機的結合,更能適應新時期對人才培養的新要求。例如:在教學內容中增加與地方經濟發展需求相關的分析測試方法,能夠為當地培養適應地方經濟建設發展的復合型人才。例如百色地區鋁礦資源比較豐富,可在分析化學教學課程中增加鋁礦分析的相關內容;還應該及時將分析化學領域的新方法、新技術和最新研究進展等內容引入到相應的課程教學中。2.2運用TRIZ理論改革教學方法,調動學生學習的主動性和積極性在分析化學課程教學中,通過TRIZ理論改革教學方法和教學手段,通過調動學生學習的主動性和積極性,進一步培養學生的創新能力。例如在多媒體教學中以其直觀的效果特征以及邊演示邊講解的啟發式教學方法,同時結合與學生之間的互動,就可以很大程度上提高學生上課的趣味性與啟發性,使教學內容更加的直觀化、動態化,而且以上各種方法相結合,給分析化學教學環節提供了豐富的視聽環境、互動參與,同時使學生在有限的課堂時間內獲得大量的信息,縮短了教學時間,擴大了教學規模[4]。另外采用現代化的多媒體教學設備(如教學音頻和錄像)與傳統的板書相結合進行教學,不僅使學生學習了儀器原理,更使學生可以直觀的了解儀器內部結構等信息,能夠極大地調動學生的學習興趣,提高學習效率[5]。當前社會形勢下,教學中通過網絡學習也是是信息傳播的重要途徑之一,如果能夠將網絡技術和網絡資源融入到教學過程中,則可以在很大程度上提升教學的質量。學院可以利用網絡媒體這一形式,設立教學網站,并將與分析化學課程相關有關的知識展示在網站上,從而構建成一個學習的平臺,這樣創新網絡平臺的構建便又是是學生獲取知識的另一重要渠道。能夠讓學生通過網絡來學習、來進一步的完善鞏固學習到的分析化學知識,并鼓勵學生在網絡中展開討論,讓教師也參與其中與學生進行交流和互動,為學生提供及時、便捷的交流和指導,使之成為一個全面多元的學習平臺。2.3運用TRIZ理論構建全新成績評價方式,培養學生的創造性思維目前在學院的分析化學考試中普遍存在著考試形式單一,客觀性試題比例大的現象,考試內容大多局限于教材中的基本知識和基本技能,相對缺乏對學生知識應用、學習能力與科學素質的綜合考察,不利于學生整體綜合分析學習能力的培養和改革創新精神的形成。應運用TRIZ理論,進一步的改變分析化學課程成績的評價方式,構建全新的成績評價方式就成了學院當前的重點研究對象[6]。因此,我們應采取"課堂作業、課程論文、課堂討論和閉卷考試(基礎理論方法、綜合能力考察閉卷)"相結合的方法來綜合評價學生的成績,同時應關注學生分析和解決問題的能力,力求學習效果的評價更合理,更有利于學生將學習的重點放在培養創造性思維上。
3結論
綜上所述,我們將TRIZ理論應用在分析化學課程教學中。從分析化學的教學內容、教學方法、成績評價方式等方面,全方位的論述了分析化學教學改革的思路,有助于打破原有的教學模式,系統分析和解決問題,并且能在很大程度上提升學生的創新意識。基于TRIZ理論的課題教學改革,能使學生在課程學習中發揮主導作用,培養學生的創新意識和創新思維,調動學生學習的主動性和積極性,培養學生的創造性思維。
作者:張金磊 謝瑞剛 隆金橋 單位:百色學院
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關鍵詞:高校 分析化學 課程教學 改革 優化
中圖分類號:G642 文獻標識碼:C DOI:10.3969/j.issn.1672-8181.2014.17.112
1 高校分析化學課程教學存在的問題
1.1 教學內容方面的不足
分析化學是在無機化學、有機化學的基礎上開設的,內容上也多是有機化學、無機化學課程的重復。在目前的分析化學課程中,較多的重復了無機化學與溶液平衡理論的知識,其中滴定分析法所占的篇幅最多。課程中分別介紹四大滴定法,并在每一部分中深入探討滴定反應平衡理論,這使內容與無機化學的教學內容重復。[1]由于四大滴定分析法在知識原理、操作等方面是相通的,在課程教學中分別講解,不僅使課程內容重復,而且不利于學生掌握知識的共性,不利于學生橫向思維思維能力的培養。
在目前的一些高校中,由于滴定分析法占據的課程較多,因此,學校采取削弱甚至取消定性分析內容。這種情況是高校缺乏對分析化學課程認識的表現,忽視了定性分析的作用。定性分析的教學與學習不僅使學生理解化學反應與離子性質,而且使學生掌握化學實驗技能。定性分析法是化學人才的必備技能,也是教師化學素養的體現。一些高校對分析化學課程進行改革,但多數局限于對課程內容的調整與更新,對儀器分析的滲透,而缺乏儀器分析的內容的教學。由于高校師資力量、儀器設備、課時安排的原因,儀器分析教學存在不平衡、不全面等問題。同時,分析化學課程教學內容知識陳舊、無機分析內容偏多,缺少對新理論新知識的介紹,缺少對學生理論聯系實際能力的培養。
1.2 教學方法方面的不足
在我國目前的高校教育中,教學方式仍是“灌輸式”。在分析化學課程的教學中,采用此類方法雖有助于學生積累理論知識,但不利于學生主動學習能力、實踐能力、創新能力的培養。同時,高校分析化學課程的教學中,大班授課使教師不能全面的了解學生,忽視了學生的主體性,不利于教學互動的開展。在教學管理方面,由于管理的不科學,理論的教授與學生的實踐相脫節,教師只注重對化學理論知識的講解,對實驗實踐的教學不重視。此外,在一些高校中,教研室、實驗室是相分離的,難以使理論與實踐相結合。
2 優化高校分析化學課程教學的策略
2.1 調整教學內容,突出重點
在教學中,應根據社會對化學專業學生的需求,合理調整教學內容,滿足目前社會對學生的要求。在分析化學課程教學中,應適當刪減課程內容,合理安排與其他課程相近的知識的內容,減少學科間的重復,合理協調與相關課程的關系。同時,注重對定性分析的安排,合理增加有機物分析的內容,對有機物分析進行歸類的、系統的講解。[2]分析化學是實踐性較強的課程,與環境、醫藥、材料等學科息息相關,在教學中,應加強對基礎理論知識與技能的教學,使學生牢固掌握基礎知識,通過基礎知識達到觸類旁通的能力。此外,應增加社會熱點、最近科研的教學內容,教師應將教學內容與當前的社會熱點、科研成果相結合,使理論與實踐相聯系,激發學生學習分析化學的積極性。
2.2 改變傳統的教學模式
在高校的課程中, 由于課程多,而每門課程的課時少,傳統的“灌輸式”教學就成了對知識的概括介紹,學生通過課堂學到的知識較少。因此,在高校分析化學課程的教學中,應以引導的方式教學。例如,在課程開始時,教師可向學生提問幾個與此節課程知識相關的問題,在講解時引導學生去解決問題。在教學中,教師重點講解中重要知識點,引導學生利用基礎知識、基本原理解決問題,學習、思考課程知識。同時,教師可在每一章節后,向學生布置一個分析題,讓學分組進行,學生通過課后的資料查閱、知識分析,完成課題,這樣培養學習主動學習的能力。[3]教師也可根據課程的內容與時間安排情況,在課堂中,讓學生展示小組的分析課題,匯報課題完成情況,讓各小組相互分析、評價,提高學生的分析能力。
2.3 創新教學方法
在高校的分析化學課程教學中,應充分利用多媒體教學。例如,在講解分光光度的講解時,使用多媒體可增加學生的直觀感受。但多媒體的利用應根據課程內容,合理安排,如果用多媒體介紹基礎知識、書本內容,會使給學生一種走馬觀花的感覺,降低學生的注意力與學習興趣。教師應根據知識內容,在黑板上書寫公式推導、重點知識等,抓住學生的注意力,提高學生的思維能力,利用多媒體講解實驗儀器結構、分子結構、化學變化等,還引入實例。例如,在配位滴定法的講解中,可讓學生思考水泥中Mg2+、Fe3+、Ca2+等的含量,使學生將配位滴定法運用到實際生活中。[4]在分析化學實驗課程的講解中,不僅應安排學生自己動手實驗,還應鼓勵學生參與教師的科研實驗,增強學生的實踐能力與科研能力。在實驗中,根據實驗要求,教師引導學生收集資料、合理分析實驗方法,充分準備實驗器材等,教師全面觀察實驗過程,指導學生實驗,引導學生用正確的方法分析實驗數據等,提高學生的動手能力、化學素養。
3 結束語
分析化學注重對學生實踐能力與創新能力的培養,在課程教學中,教師應根據社會需要,及時更新、完善教學方式、內容,及時關注最新科研發展,培養學生的分析技能,培養應用型、復合型的高素質化學人才。
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作者簡介:張春麗,河南大學藥學院,河南開封 475004
關鍵詞:無機及分析化學;教材;編寫;課程建設;教學
對于近化學專業如生命科學、材料、環境、農學、醫學及藥學等專業的學生而言,學習無機及分析化學課程對他們學習基礎知識和專業知識都是不可或缺的。將無機化學和分析化學兩門課程合并為無機及分析化學一門課,經過二十多年的探索和實踐已逐漸得到教育界的廣泛認可。由南京大學陳榮三教授主編的《無機及分析化學》是我國最早正式出版的教材,2006年本書的第四版作為普通高等教育“十五”國家級規劃教材正式出版。本文對該教材第四版的編寫進行簡要介紹,提出一些膚淺的體會和大家交流,以期起到拋磚引玉的作用。
一、《無機及分析化學》教材編寫的回顧
由陳榮三教授主編、黃孟健教授等人參編的《無機及分析化學》一書,從1975年由南京大學自編講義,到1978年人民教育出版社作為全國高等學校生物系通用教材正式出版至今已有三十年的歷史了,這是1977年恢復高考后國內第一本《無機及分析化學》教材,最初主要供生物系及農醫等院校相近專業使用。它首次將四大滴定融入四大平衡中講授。由于生物及相關學科發展的需要,以及全國讀者對這本書的厚愛,在教育部有關部門和高等教育出版社的大力支持下,全國許多綜合大學和師范院校,如北京大學、南開大學、復旦大學、廈門大學、蘭州大學、四川大學、武漢大學、山東大學、暨南大學、西北大學、華東師范大學、南京師范大學、華中師范大學、福建師范大學、河北師范大學等數十所高校任課教師成立了“全國高校‘無機及分析化學’課程建設與教學研討會”。研討會先后舉辦過五次。第一次于1983年6月由南京大學承辦,第二次于1984年6月由云南大學承辦。這兩次研討會對此書的編排和內容的選取進行了積極的討論,并提出將化學熱力學和化學動力學內容加入到教材中的必要性和可行性,認為用簡明扼要的闡述,適度地引入化學熱力學和化學動力學的基本概念和基本理論,有利于學生更好地學習物質結構和掌握元素化學的知識。于是在1985年出版的第二版中,首次將熱力學引入無機及分析化學教材,同時為適應當時高等學校的實際情況(無機化學和分析化學分屬兩個不同的教研室),又將無機化學和分析化學分開編寫。其后,于1986年10月,1989年10月及1993年10月分別由南開大學、武漢大學和廈門大學承辦了第三、四和五次研討會,會議對這本教材的第二版提出了不少中肯和有益的意見,同時也為修訂第二版醞釀第三版做了大量的準備工作。1998年,南京大學為了博采眾長,分別邀請南開大學和復旦大學教學一線的袁婉清及杜岱春兩位教授參加第三版的寫作。迄今該書已為全國許多高等院校生物系以及農、林、醫等院校有關專業所選用,受到全國廣大師生的歡迎。
歷次“‘無機及分析化學’課程建設與教學研討會”對無機及分析化學教材建設和教學中存在的問題都進行了廣泛深入的討論,對提高無機及分析化學課程的教學質量及《無機及分析化學》教材的編寫起了十分重要的推動作用。
2006年8月,為了深入貫徹落實教育部第二次全國普通高等學校本科教學工作會議精神,大力推進校、省、國家三級精品課程建設,及時總結國內高等學校無機及分析化學課程的教學改革經驗,在浙江大學召開了“無機及分析化學”課程建設與教學研討會。此次會議通過廣泛、深入的討論和交流,與會者普遍認為“無機及分析化學”是為實現課程結構和教學內容整合、優化而由原來的無機化學和分析化學兩大基礎課程合并而成的一門重要的基礎理論課程,是教學體系改革的結果。它又是近化學類專業一門重要的必修基礎課程,是建立相關技術人才整體知識結構、能力結構的重要組成部分,同時也是后續化學課程的基礎。
“無機及分析化學”課程建設與教學研討會是一種很好的教學研討形式,它能集思廣益,有效促進無機及分析化學課程的建設,提高高校基礎課程教學的質量,建議在現有的基礎上可以采取民辦公助,企業資助的形式把研討會延續舉辦下去。
“無機及分析化學”對高等學校近化學類專業學生而言是一門重要的基礎課程。無機化學和分析化學原本是兩門獨立的課程,定性分析“合”在無機化學的元素化學中已為多數人所接受。可是無機化學和定量化學分析是“合”是“分”,化學分析和儀器分析的比例和安排等問題,一直是教學改革中的爭論點。“無機及分析化學”顧名思義,應和分立的無機化學和分析化學有所不同,可是在課程設置、教學安排、教材內容等方面一直存在著“合”與“分”的問題。經過近三十年的摸索與實踐,這一問題亦日趨明顯,已達成初步共識。因為,為了解決內容和學時的矛盾,“合”是必要的手段;無機化學和分析化學原本就是兩門相近的學科,“合”也順理成章;以“合”為上,“合”是進步,是學科發展的需要和方向,實踐中已顯示出“合”的優點。這方面浙江大學主編的《無機及分析化學》教材就做得較好。
二、《無機及分析化學》(第四版)的編寫和體會
當前,生命科學及近化學類學科的發展一日千里,化學在這些學科中的重要性更為突出。為適應當前教學改革的形勢,編者在第四版的修訂過程中努力遵循“加強基礎,趨向前沿,反映現代,注意交叉”的現代課程建設理念。“加強基礎”就是注重基本理論和基本概念,教學中讓學生在學時較為緊張的情況下很好地掌握化學的基本知識和基本實驗方法,為他們日后的專業學習和科研工作打下良好基礎。“趨向前沿”則是在教材的編寫中增加最新的科學研究的成果,引導學生在學習知識的同時了解當前科技發展的最新動態,為進行創新型思維奠定基礎。“反映現代”:在生命科學步入分子水平的今天,其重要標志就是分子生物學、分子醫學、遺傳組學、蛋白組學、代謝組學和納米材料科學等學科的相繼出現。如何不失時機地將化學學科作為一個整體介紹給學生,與時俱進,并在此基礎上,搭建一個現代化學的教育平臺,以此“反映現代”,這是我們追求的一個目標。“注意交叉”:新興交叉學科的出現,是當今科技發展一大趨勢,適應這一發展的需要,則是高校從事化學教學的教師們的一項重要任務,同時也是一個具有共性的教學研究的新課題,這需要根據各自學校的具體情況,對整個教學體系和教材建設進行必要的改革和調整。第四版的
編寫中,我們也只是做了初步的嘗試,有待聽取大家更多的意見和建議。現將第四版中課程建設十六字理念的體現作進一步說明。
加強基礎:較全面地介紹化學基本原理。在第一次介紹化學原理時是具有化學總論性質的,要使學生對化學有一個系統全面、較中學化學有更深入一步的了解。具體地說就是要較全面地介紹化學原理三個主要部分:化學變化方向和限度問題(化學熱力學);化學反應速度和機理問題(化學動力學):物質結構和性能之間的關系,使學生能把握和初步利用這些基本觀點處理化學問題。
趨向前沿:第四版中將“環境污染和環境化學”以及“核反應和放射性同位素的應用”增加進來,而我們在課程教學中,結合可持續發展及最新的生物技術的研究手段包括同位素技術的應用等,已在課堂教學中作為實例介紹給學生,這也是在教學中體現“趨向前沿”這一理念。這既培養了學生的學習興趣,也引導學生進一步認識到所學知識的實際應用,從而起到一個培養興趣及探索創新精神的作用。
反映現代:雖然第四版教材中增加了“拓展知識”這一部分內容,實際在我們的課堂教學中就已經或多或少地在相關的章節中把一些與課程內容有關的最新知識和進展增補進去,除此之外還有針對性地邀請有關專家作報告,介紹與所學基礎知識有聯系的新知識、新理論、新進展以開拓視野,明確方向。為更好地“反映現代”,如對物質結構部分的學習則按歷史進程來講授,不僅使內容更為生動,也可使學生領會科學家的思維方法和他們解決問題的正確途徑。
注意交叉:本教材名為“無機及分析化學”,但不少學校在實際的教學中則是分為“無機化學”和“分析化學”兩部分來講授,這兩者之間就有許多交叉和重復之處,如何更好銜接這兩部分,是很多教師關心和需要研究的問題,如“元素化學與定性分析”、“四大平衡”與“化學滴定”處理得當,就會取得減少課時、相得益彰的效果。各校教師也可根據各自不同的見解采取行之有效的做法,我們亦愿意得到大家的指點。交叉學科的出現,是當代科技發展一大標志,徐光憲先生2006年4月在大學化學化工基礎課程建設論壇的致詞中就曾指出,以化學為一級學科,再到無機、分析、有機、物化、高分子、化工等二級學科,最后細分下來可分出六、七級學科,如最新的“大環化學”、“納米材料化學”、“組合化學”等,這些都是學科交叉的結果,傳統的化學分類已完全不再適用。注意到化學學科發展的這一趨勢就可以同步培養學生自學和獨立解決問題的能力,也只有這樣才能適應社會發展的需要。
啟發式教學歷來是老一輩教育家所推崇的教學模式,從南京大學戴安邦院士開始就是一直崇尚啟發式教學,并在當時的條件下進行了許多實踐,形成了一整套完整的理念。例如在第一次研討會上,戴先生就講了《啟發式教學八則》,后來陳榮三教授、黃孟健教授秉承了這一理念,在實際教學中又做了許多嘗試。例如:注意理論化學與描述化學相互溝通,使理論化學的知識在描述化學的學習中得到運用和鞏固;注意結合生物、醫學及相關學科的知識來介紹化學基礎知識;課后習題與課堂學習的緊密結合,使習題能起到鞏固、消化和運用課文內容的作用等。
《無機及分析化學》(第四版)于2002年初被列為普通高等教育“十五”國家級規劃教材,為了使第四版適應目前教學的需要,編者進行了下列改進:
1.淡化化學“數學化”傾向,如省略或減少復雜體系化學平衡的計算。
2.創新內容,為現代科學前沿預留“接口”。
3.理論聯系實際,加強化學理論知識在相關專業和生產實際中的應用。
4.改革分析化學部分的編寫,完善化學分析的內容,縮減較復雜而應用較少的計算。由于儀器分析已獨立成一門課程,故刪去第三版儀器分析部分內容,但仍保留比色法等最常見方法,為學生今后學習儀器分析打下一定基礎。
第四版教材的編寫,我們采取了以下步驟:
1.廣泛調研國內外有關教材,選擇國內外其他無機化學及分析化學教材,汲取其所長為我所用,特別關注了近年有特色的國外教材。
2.編寫伊始先編寫了第四版的《編寫大綱》,向全國若干所大學寄發并征求意見、交流、補充第三版之不足,聽取各方教師的意見。
3.先期完成了部分書稿,在2003年中南大學舉辦的教育部非化學化工類化學基礎課程教學指導委員會的生物醫藥類化學教材建設研討會上進行交流,進一步聽取大家的意見和建議。
在其后的反饋中,我們陸續收了許多教師的信件,特別是武漢大學的潘祖亭教授、陜西師范大學的韓維和教授、海南師范大學的黃聞新教授等同仁的來信,這些都對第四版教材的編寫起了一定的作用。
在《無機及分析化學》(第四版)的編寫中,我們編寫組的教師相互協作,取長補短,群策群力,圍繞著編寫基本要求,力爭達到一個新的高度。
這本教材從自編講義開始就有一個重要的特色,即力求與生物化學、生物醫學、生產實踐密切聯系和結合,當初的講義就是“開門辦學”的結果,成書出版后這一特色仍然保留,編寫的內容都圍繞這一特色來展開。結合實際、貼近生活是第四版遵循的一個基本要求,新增的拓展知識也都是近期化學學科的一些熱點,以此作為素材提供給學有余力的同學以更多的施展空間。
關鍵詞:軟硬酸堿 化學 應用
化學反應過程中,基本上化學變化屬于酸堿反應,在教學過程中,隨著對酸堿屬性的認識,逐步深化,最終由低級向高級過度,本文以酸堿理論為基礎,為提高園林藝術領域有著重要意義,然而分析化學式環境類高職院校開設的一門專業基礎課程,其反應試驗研究,主要是培養學生在園林監測領域中發揮職業技能。在分析化學的學習中,使之具備良好的化學檢驗分析能力、環境監測分析等為實際工作崗位提供了必要準備。
一、軟硬酸堿理論研究
最終總結到:硬酸與硬件具有結合的趨勢,軟酸與軟堿具有結合的趨勢,并且配合物穩定可能性比較大,軟硬結合最終形成的配合物不夠穩定,在化學分析中,反應速度比較慢。
二、軟硬酸堿理論及其在分析化學中的具體應用分析
三、分析化學反應在園林領域中的作用
在現代園林藝術中,通過分析化學的應用主要的目的是提高環境監測效果。培養學生在環境領域的職業技能,具備良好的化學檢驗分析能力,為了提高教學效果,應該講化學反應與實踐教學相結合,最終提高分析化學在園林領域中的應用效果。這就要求在教學過程中注意以下兩點:(1)加強對方案的設計,提高學生的學習和探究欲望。由于在教學中存在大量的酸堿質子理論,因此在教學中教師要提高學生的實驗興趣,根據相關資料為學生,要求學生根據所學的分析化學,自己去設計,提取樣品,設定具體實驗研究方案,最終得出實驗結果,這樣對于園林領域在監測中有著極大的促進作用。(2)突出教學特色,注重理論與實踐相結合,由于在分析化學中,在實驗過程中理論知識比較抽象,因此在與園林相結合的過程中,要根據環境中存在的問題,有針對性的實驗,這樣更好的應用分析化學在園林領域中的作用,例如在實驗中講解了氧化還原滴定反應原理之后,要學生分析水中的一些金屬離子的測定方法,這樣有助于提高學生在園林領域中對環境的監測效果,使得學以致用。
四、總結
綜上所述,在分析完軟硬酸堿理論的基礎上將其應用于分析化學中,最終在將分析化學與園林領域具體相結合,最終通過化學分析反應環境監測,為提高環境質量以及園林藝術有著重要作用,并且在此過程中,教會學生將理論與實際相結合,用實驗證明監測效果。
參考文獻:
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關鍵詞:分析化學 化學分析 儀器分析
分析化學是研究物質化學組成的分析方法及有關理論的一門學科,主要的任務是確定物質的化學成分即(由那些元素、離子、官能團或化合物組成)的成分分析、結構即(化學結構、晶體結構、空間分布等)及物質的主要含量的多少。在醫學高職高專的分析化學學習中,主要分兩大部分:化學分析與儀器分析。
分析化學作為高職高專醫學院校藥學、醫學檢驗技術、衛生檢驗與檢疫專業必修的專業基礎課程,著重要學習的內容是化學分析中的定量分析部分,幾乎占整個內容的近三分之二的比重,即定量分析中四大滴定(酸堿滴定法、沉淀滴定法、配位滴定法、氧化還原滴定法)的原理,主要解決包括滴定液的配制、標定、滴定(即滴定過程中滴定曲線的繪制、滴定突躍分析、滴定終點的觀察、結果的計算、滴定誤差的分析等)。
儀器分析掌握的主要內容為:以被測物質的物理或物理化學性質為基礎、需要借助特殊儀器的分析方法,不但要學會現代的儀器分析的原理與方法,更要熟練掌握這些儀器的規范的操作方法。
在現在的分析儀器中,配備相適應的儀器分析是一個非常重要的部分。例如,一個企業要想生產出高質量的產品,必須得有分析實驗室,這樣才能保證產品的質量,現在或多或少還有一小部分特別是一些小型企業的企業家認為這些東西無所謂,因為一般的分析儀器價格都比較昂貴。這就是為什么這些年來“食品安全事故,環境問題”等問題屢屢頻出的原因。故無論從一個小小的產品,還是到我們日常生活,吃、穿、住、行,到航空航天、宇宙探索等高端領域,沒有這些分析儀器,科技無法進步,文明就無法前行。
在科技水平先進的一些國家在生物技術與食品分析中已基本采用儀器分析方法代替化學分析方法即手工操作的老方法,氣相色譜儀、氨基酸自動分析儀、高效液相色譜儀、紫外分光光度計等均得到了普遍的應用。
分析化學的研究,是方法和儀器的基礎研究和應用研究并重。如今分析化學的研究工作方向明顯向應用方面傾斜,而分析儀器則向微型化、智能化發展。微型化和智能化是分析儀器發展的主要方向,即“更小、更巧并帶有更好的軟件”。這不僅因為它可以提高效率,節省開支,實現自動化,而且排污少,是一種“綠色”技術。還可以做到便攜式,利于作現場監測以至做成穿戴式、植入式儀器,便于隨時隨地觀測所要的信息。
隨著科學技術的發展,儀器分析為什么不能完全取代化學分析?
一、根據分析原理來分化學分析與儀器分析
化學分析:以物質的化學反應為基礎的分析方法(歷史悠久,是分析化學的基礎,故又稱經典分析方法)。
化學定性分析:根據反應現象、特征鑒定物質的化學組成。
化學定量分析:根據反應中反應物與生成物之間的計量關系測定各組分的相對含量。使用儀器、設備簡單,常量組分分析結果準確度高,但對于微量和痕量(
儀器分析:以物質的物理或物理化學性質為基礎的分析方法(光化學、電化學、熱、磁、聲等)。
二、化學分析與儀器分析的相同點
兩者都可以定性或定量的分析方法。化學分析法一般作為常量分析即含量較高的分析方法,準確度較高,一般可達到千分之幾左右;而儀器分析方法一般作為微量、痕量分析即含量相對較低的分析方法,準確度不高,一般要高于百分之五及以上等,一般的常量分析是無法使用的。
三、化學分析與儀器分析的不同點
化學分析和儀器分析的適用范圍不同:化學分析主要適用于被測分析物含量在常量或半微量中的組分的測定,化學分析的準確度較好,但是精密度不好,即對常量或半微量組分可以準確測出其含量;但是對于微量組分效果較差甚至不能檢出,其誤差范圍較小,通常要求控制在0.1%以內;而儀器分析主要用于微量甚至是痕量組分的分析,儀器分析準確度較差,但精密度很好,可以定性或定量地測出微量組分,但誤差范圍較大,在1%左右或更大。
例如,某一樣品要求檢測的組分在被檢測物中含量是90%,那么檢測的誤差要求在1%左右就比較大了,即檢出89%-91%,而要求誤差0.1%左右就比較合理,即檢出89.9%-90.1%,此時適用化學分析;使用儀器分析顯然誤差很大。而對于測定某一樣品含量在0.1%左右的組分,誤差1%左右就可以,即檢出0.09%-0.11%,而要求誤差在0.1%則就沒有這個必要,即檢出0.099%-0.101%,此時便適用儀器分析。
四、儀器分析方法相對于化學分析方法的特點以及兩者的關系
儀器分析:主要用于進行微量、超微量分析。主要有以下特點:快速、靈敏,所需試樣量少,操作簡便、分析速度較快、但相對誤差較大,準確度就較差,故只能適于微量、痕量組分的分析。但兩者并不是孤立的,還是有密切聯系的。
首先,現代儀器分析方法是建立在經典化學分析方法基礎上發展起來的,一般的儀器分析方法所用的樣品的前處理都要用化學分析的方法,儀器分析方法一般可以理解為相對的化學分析方法,因為用儀器分析方法測定樣品時一般都要用標準溶液來校對的,而標準溶液的配制與標定本身就是化學分析的范疇。
其次,隨著科技的飛速發展,化學分析方法也逐漸實現現代化和自動化,化學分析有自己的應用范圍,所用的儀器價格上比較低廉,而儀器分析方法也需要化學分析方法來校正,儀器分析方法是不可能替代化學分析方法的。
總之,化學分析方法和儀器分析方法是分析化學中的兩大重要分支,兩者各有所長,各有所能,相輔相成,缺一不可。
參考文獻:
尚爽.淺談分析化學中兩大重要分支――化學分析和儀器分析[J].中國科技縱橫,2014(2).
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