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浅析应用型本科院校分析化学实验教学改革初探

  高等学校的实验教学是培养本科学生基本实践能力的主要途径,在实验教学中对学生基本技能、实验习惯、动手能力和科学思维等实际应用能力的培养是素质教育的核心内容,是增强学生创新素质和实践能力的重要基础。然而经过调查与比较,我国高等教育在实践性教学方面普遍存在学生实践条件、实践时间和实践机会等不足的问题,这将限制学生实践能力的提高。培养大学生严谨的工作作风和实事求是的科学态度,为后续课程学习、毕业设计和未来的科学研究工作打下良好的工作基础。
  目前,大学生对分析化学实验课的内涵认识不足,对创新理念认识存在局限性且具有严重的依赖心理。我校分析化学是动物科学、生命科学、植物科学、食品药品等学院各专业学生的一门必修基础课,一般安排在大一的第二学期,在第一学期上过普通化学定性类的实验后,分析化学的定量实验在锻炼学生的各种操作的规范性方面显得尤为重要。但是随着近年来我校教学计划的不断改变,分析化学实验课的课时不断的压缩,实验课的教学改革势在必行。
  1优化分析化学实验项目,倡导绿色化学
  在新的教学计划出台前,我校的分析化学实验分为两类,一类为36学时,12个实验项目;一类为27学时,9个实验项目。根据我校的实际情况开设的实验项目分别为:酸碱的配置和比较滴定、食醋中醋酸的含量测定、甲醛法铵盐中氮的含量测定、混合碱的测定、自来水钙镁离子的测定和COD的测定、H2O2的含量测定、氢氧化镍的溶度积常数的测定、电导法测定盐酸的浓度、分光光度测定铁的含量等基本的9个实验项目和维生素C的测定、磷的比色测定、离子选择性电极测定水中氯离子3个特殊的实验项目。其中环境化学专业、中药专业等为12个实验项目,其余动物科学、动物医学、生物技术、植物科学大类等其他各专业为9个实验项目。
  随着2010年9月新一轮教学计划的改革实施,分析化学实验课时压缩为18课时,6个实验项目分别为:酸碱的配置和比较滴定、食醋中醋酸的含量测定、混合碱的测定、自来水钙镁离子的测定、COD的测定、分光光度测定铁的含量等。
  根据的实验的污染毒害程度,取消了甲醛法铵盐中氮的含量测定,因其测定时采用甲醛释放铵盐中的氢离子,甲醛浓度为50%,实验时缓慢挥发出来的甲醛气体,弥漫整个教室,学生、老师的眼睛首先直接受到伤害,泪液分泌较多,感到泪流不止,有些学生甚至眼睛红肿数日才好,所以该实验的取消很好的保护学生。H2O2的含量测定的取消,因其使用的氧化还原直接滴定法,也较为简单,还可以减少金属锰对环境的污染。
  2改进教学手段,提高实验教学的效果
  由于主客观诸多原因,高等教育在教育思想和观念、教育内容和教学方法等许多方面还相对滞后。在教学方式上,总是以教师讲授为主,从实验目的、实验原理到实验的每个步骤,都进行详尽的讲解,甚至把可能出现的问题都作了详细的讲解。这种单向程式化的教学方式压抑了学生的想象力、积极性、主动性学习的意识。改进教学手段,提高实验教学的效果,就是要学生由被动接受者转变为学习的主体;要把教师由实验教学中的主导者转变为实验教学的指导者;培养学生的创新精神和实践能力,教学过程要由传授知识转为引导学生思考问题、解决问题、增长知识的过程。
  分析化学实验课的目的不仅仅是验证理论和掌握实验技能,更重要的是培养学生严谨的科学态度以及创新精神,重在提高学生的动手、观察、思考和表达的能力,使学生能够运用所学知识解决实际问题。实际操作刻板,传统的实验教学偏重于所学知识的验证,要求学生在规定的时间内,根据实验指导规定的实验步骤和方法,对理论教学知识进行验证,然后按照规定的格式,写出实验报告。这样的实验教学法培养出来的学生创新意识较弱,分析解决问题的能力不强,是很难适应社会要求的。
  使用多媒体教学,比如:分析天平、容量瓶、酸式碱式滴定管、移液管、分光光度计等等的使用,讲解内容多,课堂知识容量大,操作技术规范严格,有些操作需要展示操作细节,仅靠实验老师在现场示范是远远不够的。如果是以课件的形式进行讲解的话,尤其是滴定终点的判断,可以缓慢展示终点的变色过程,呈现逼真的终点颜色;或者把这些课件放置到校园网上,要求学生在上实验课前一定观看,这样实验课的教学效果肯定会有所提高。这样增加了课堂的直观性,便于学生快速掌握方法要领。充分提供实验教学条件,学校为满足教学需要,不断添置新的实验设备,保证实验教学能顺利进行。
  在我校上分析化学实验的学生每年高达45个班级1300多人,如果能够使用多媒体实验教学,那也会大大减轻老师的身体负担,而将更多的精力投入到学生实验技能的提高上面。
  3改革考核方式,提高学生实验技能
  由于分析化学实验课是依附于其理论课,其考核相对简单,以前只是在试卷中体现15%的实验内容,学生基本都能够回答正确,但实际操作很差。学生普遍不够重视实验课,对实验课的热情和兴趣不高,认为实验课上不上无所谓,实验做得好坏一个样。实验预习报告只是搬书抄书,对实验原理和内容真正理解的学生很少;实验操作敷衍了事,甚至不做实验,看见老师过来时,赶紧就摇几下锥形瓶而已,这样的学生经常会有;平行滴定三次,有些学生只做一次或者二次,等到记录实验数据时,就编数据;做实验慢的学生一旦看到别的同学做完实验就开始着急,又开始编数据;实验操作不规范,量的概念比较模糊,数据记录和结果表示不够规范,对滴定管保持垂直、估读、对移液管的拿取时的左右手操作,容量瓶的定容等等。
  根据以上的情况,我们制定了一套考核的方法,是对每一步的操作都制定了规则,该方法的考核步骤有:实验前的检查仪器是否够用、滴定管的清洗润洗装液、容量瓶的清洗、移液管的清洗润洗移液、滴定管是否排气泡、移液的左右手是否正确、移液的多少是否准确、容量瓶定容姿势及刻度线的到达与否、滴定时的姿势、颜色变化对错、锥形瓶摇晃是否规范、滴定前后读数时是否垂直及正确、最终结果是不是准确、误差多大、实验卫生等。我们把组分的分析(混合碱的成分分析)的那次实验作为考核实验,每到考核实验时,学生实验特别的认真,生怕那个步骤做错,效果非常的明显。但是该考核步骤很多,如果是一个老师上课的话还是无法很好的执行,所以每次考核实验都会安排两个老师,并且将最后的考核结果乘以30%纳入最后的总成绩(考试60%,平时作业课堂10%,实验考核30%)。
  虽然这样的考核方式存在很多的弊端,希望通过这样的方法提高学生的实验技能,实际上通过我们的问卷调查,学生也觉得这样的考核方式比以前的要好。
  4改善实验教学条件,培养学生的实验兴趣
  改善实验教学条件,创造良好的实验环境才能更好的培养学生实验兴趣。我基础化学实验中心原来的仪器、设备陈旧,基本2002年以前购置及建造的,由于我实验中心的使用频率很高,少数学生不爱惜仪器设备等原因,导致很多仪器设备存在着极大的隐患。根据这种情况,实验室的当务之急是要更新仪器设备等,以提高实验效益。
  从2007年开始,学校对我实验室给予了较大的重视,投资并改善了本实验室的仪器及设备,包括实验室的台面的更换、仪器的更新换代、布置、通风设施等。2007年将实验室原来的722型分光光度计的更换为722N或722E的新型号,2008年将老式的万分之一光电天平更换为奥豪斯电子天平,更换实验的水浴锅为数显的新式水浴锅,2009年实验室布置了新的画面,增加的名人名言的图画,更换新式的酸度计及电导率仪等,2010年重金更换实验是台面为新式的实心理化板,增加通风设施,重组实验室的试剂室和玻璃仪器室。并对实验室进行分类,实现资源共享,提高仪器设备利用率,增强实验效果,培养学生实验兴趣。
  5综合性实验及开放性实验
  综合性实验是指实验内容涉及本课程的综合知识或与本课程相关课程知识的实验。开设综合性实验的目的是对学生的实验技能进行综合训练,培养学生的综合分析能力、实验动手能力、数据处理以及查阅资料的能力。设计性实验是指结合课程教学或独立于课程教学,给定实验目的要求和实验条件,由学生自行设计实验方案并加以实现的探索性实验。着重培养学生独立解决实际问题的能力、创新能力以及组织管理能力。学生可以通过不同的途径和方法达到实验目的,从根本上改变了千人一面的传统教学模式,有利于创新人才的培养,体现了以人为本的教学思想。
  改革实验教学模式,尽量减少验证性实验,增加综合性、设计性实验,培养学生运用不同的思维方式和不同的实验原理综合分析问题、解决问题,掌握不同的实验方法。在分析化学实验后期教学中改变过去教师讲解、学生验证并操作的传统教学方法,充分发挥学生的积极性。
  我实验中心每学期定期开放实验室,在教师的启发下,学生自行设计实验方案、准备仪器、药品,并对实验结果进行分析、总结。通过开放实验室促进实验教学,使学生由被动实验转为主动实验。从每年的开放实验室的结果来看,参与的学生的在实验技能方面,分析问题解决问题方面有明显的提高。
  积极创造条件开放实验室和实验内容,鼓励学生提前进入课题组进行科研训练,给有兴趣的学生提供必要条件,鼓励学生自带实验课题进入实验室,为学生创造自主探索的环境,培养优秀人才。
  6结语
  经过几年的实验教学的改革,实验室各教师均能明显的感觉到学生在实验的积极性、对实验的热情、实验的动手能力等方面有很大的提高,每次实验好像时间不够一样的,这种变化从各学院的老师那里的反映得到印证。当然,在我校学生众多的情况下,如何提高所有学生的实验技能一直是我们的研究课题、讨论的话题,我们将不断的努力探索新形势下的需求,不断完善和改进实验教学条件,优化实验项目,改进教学手段,改革考核方式,增强实验教学效果,培养更多的优秀人才。