论分析化学实验教学改革

【摘要】  　　分析化学实验是分析化学课程的重要组成部分,是培养学生科研能力的重要实践环节。作者对传统的分析化学实验教学模式进行了探讨，阐述了分析化学实验教学改革的必要性，改革的基本措施及改革取得的良好效果，力求使学生通过分析化学实验教学能够加深对分析化学理论课程有关内容的理解,较好地掌握实验操作技能,有效地实现能力和素质的提高。

【关键词】  实验教学新体系；创新意识；开放式实验教学；仿真教学；虚拟实验

　　A Discussion on the Reformation of Analytical Chemistry Experimental Teaching

    Abstract：The analytical chemistry experiment is the important component of analytical chemistry course and the important practice link of cultivating student's scientific research ability.The characteristics of analytical chemistry experimental teaching,the basic measure of the analytical chemistry experimental teaching reformation and the good effect of reformation were expounded in this paper.The aim of experiment teaching reformation is to do efforts to make students understand the analytical chemistry theory more deeply,better grasp experiment operation technical ability and promote the ability of students.

    Key words：new system of experiment teaching;innovate consciousness;open experiment teaching;simulation teaching;invented experiment

      社会技术的进步和机、信息技术的,使社会对高素质人才的要求发生了很大的变化,对大学生素质的要求比以往都更全面、更突出,因此对学生的培养面临着极大的挑战［1］。实验教学作为高等学校教学工作的重要组成部分，对培养学生的动手能力、分析解决问题能力、正确的思维方法及严谨的工作作风等方面起着不可替代的作用［2］。因此，必须建立一种适合当代科技发展、适应学科特点，以能力培养为主线，有利于培养具有扎实基础知识和创新能力的高素质人才的实验教学新体系。

    1  传统分析化学实验教学模式的分析

    传统分析化学实验教学模式主要存在以下几方面原因，制约着分析化学实验教学质量的提高。

    1.1  教学方式程式化

    在教学方式上，总是以教师讲授为主，从实验原理到实验的每个步骤，都进行详尽的讲解。这种单向程式化的教学方式压抑了学生的想象力和积极主动学习的意识。

    1.2  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［3］。

    这样的实验教学法培养出来的学生创新意识弱，分析解决问题的能力不强，是很难适应社会要求的。

    1.3  教学手段单一

    老师多采用实物讲解-示范的形式，没有充分运用多媒体技术辅助教学。尤其是仪器分析，由于这部分知识比较枯燥、抽象，学生难以理解掌握。加之仪器精密贵重，且每次试验耗材费用高，承担着人才培养任务的高等院校配置量极少，使得众多的学生往往只能观摩或接触仪器1～2次，显然远远满足不了、科研单位对人才的现实需求。药检所、环保局、防疫站、研究单位、生产企业等各种行业机构，对高效液相色谱仪、气相色谱仪、分光光度计、质谱仪等设备的依赖几乎到了不可或缺的地步，但这些精密仪器的操作人员、技术专才目前却严重短缺［4］。

    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。因此，为了培养适应分析化学高速发展需要的人才队伍，我们在分析化学实验教学中进行了系统的改革，取得较好的成效

    2  深化改革，提高实验教学效果

    实验教学的改革以“加强基础、开拓思维、提高素质、培养能力、注重创新”为指导思想［5］，包括实验教学方式的转变、实验内容的优化、实验条件的开放、实验手段的更新和考核体制的建立等，从多方面着手解决好存在的突出问题，建立一种全新的能力培养型实验教学体系。

    2.1  转变实验教学方式

    给学生一个宽松的思维空间，是强化创新意识，发展和提高学生创新能力所必需的［6］。

    因而把教学的重点定位于学生能力的培养，教师角色由教学的中心转变成教学的组织者、辅导者，对学生采取分层教学的方式：基础实验，以老师指导为主，强调学生熟练仪器的使用方法，验证实验内容，掌握基本功；综合实验，要求学生在老师的指导下，自己具体地去完成实验内容，碰到问题，能够自己解决；设计研究性实验，以学生为主，老师只给出实验要求，学生自主选题，独立完成设计方案和操作，自行获取和分析实验数据并得出结论。部分能力强、兴趣高的学生还通过创新实验、开放实验、安排进入老师的课题组、参与各类设计竞赛等方法，形成优秀人才的培养模式。

    在新的实验教学模式下，学生不再是单纯的实验操作者，而是实验构思者，实验过程的控制者，形成以学生为中心的开放式实验教学模式,实现以学生自我训练为主的教学方法和手段,激发了学生的求知和创新欲望，得到学生的一致好评。

    另外，为满足不同层次学生对教学的需求，我们在实验中尝试双语教学，并且自编了一套“分析化学实验双语教材”，使学生在掌握化学知识的基础上，了解一些化学常用语的译法及化学现象、化学变化过程的英文表达法，为其今后的课程学习打下良好基础。

    2.2  优化实验教学内容

    作为学科教学的重要组成部分，实验教学不能单纯满足于验证相关理论的单纯验证性实验教学的现状［7］。鉴于学生普遍动手能力差，缺乏创新意识，我们改革了传统的实验教学内容，对实验项目进行重组整合，精选验证性实验，增加综合性、设计性实验，建立了“基础训练实验—→综合实验—→设计研究实验”三层次实验教学体系。

    层次Ⅰ是基础训练实验,要求学生掌握基本操作技术，熟练使用分析化学实验常用的仪器，为综合实验奠定坚实的基础。

    层次Ⅱ是综合实验,主要为实验过程比较复杂、需综合运用多个学科理论知识或多种实验操作技能的实验。目的的为了让学生通过综合实验掌握对某种分析技术综合运用的技能，提高分析问题和解决问题的能力，着重能力培养，养成良好的科学素质。

    层次Ⅲ是设计研究性实验，即在教师的指导下，学生在课外查阅相关资料，根据课程知识范围和实验室的技术手段的类型，选择设计实验课题，写出课题设计书。在指导教师论证了课题设计的可行性之后，允许学生完成从准备实验到正式实验以及写出实验小的全过程。设计实验的目的是提高学生独立开展科研工作的能力，培养综合素质和创新意识，提高创新能力。

    课程安排依照从易到难、循序渐进的原则，从基本操作训练入手，逐步培养学生独立从事药物研究的基本技能与综合素质。

    2.3  充分提供实验教学条件

    一是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。二是大力推行开放式实验教学，逐步实现实验教学中心在实验时间、实验内容和实验设备上的全方位开放，提高资源使用效率。实验过程中，指导老师不离开实验室，指导学生实验，解答学生问题；没有实验的时候，实验员值班，学生可以利用课余时间到实验室进行预习和补做实验。另外，实验中心还建立了开放的实验平台，实现实验教学资源的网络化。网上资源丰富，包括实验课件、仪器操作说明、大量实验操作和仪器操作的录像、元器件性能常见问题和习题库等，通过网上课件让学生更好地掌握实验技能，起到辅助教学的作用。

    2.4  更新实验教学手段

    实验教学手段的化，是深化实验教学改革的一个时代课题［9］。随着技术的和时代的进步，现代化手段在高校教学中的运用越来越普遍，其中机多媒体教学是现代化教学的主体。有心研究表明人类通过多感官的刺激所获得的信息量，比单一地听老师讲课要强得多。因而引入现代化教学手段，将文字、图形、动画、声音等多种媒体功能溶为一体，内容丰富，形式活泼，便于学生接受知识和理解掌握。我在教学当中，体会到了现代化教育手段的运用之益。例如：在讲授酸碱滴定基本操作时，我借助多媒体技术制作了一幅动态画面，形象地展示了选用不同指示剂时，不同浓度酸碱互滴的滴定终点及对应的滴定曲线；再配上影视录像片的有关片断，通过这些手段的综合运用，使学生从视觉、听觉、情感等多种感官受到刺激，获取了知识。

    仿真实践教学手段的引入更加体现出现代化教学手段的优势。其采用虚拟实验,实现对普通实验的扩充,甚至现实环境难以实现的实验项目,也可以用图形、图像等多媒体形式,模拟实验全过程。如借助三维立体画面可多角度展现现代化仪器的内部构造,将细致的仪器操作流程用动画描绘出来。多媒体技术对真实情景的再现和模拟,是传统教学的语言文字描述和静态的原理示意图讲解所无法达到的。

    我们的教学实验表明：使用多媒体辅助教学，不但可以帮助学生比较牢固掌握知识，并且可以有效地激发学生学习的兴趣，对推动教学的改革，提高教学质量，必将呈现出传统教学手段无法比拟优势。

    2.5  建立实验考核体制

    分析化学实验课的考核是分析化学实验教学中的重要一环．如何客观、公正、合理地评价学生的实验课成绩，直接影响学生学习的积极性，对学生的学习方法、学习态度也起着重要的导向作用［10］。根据本门课程特点，建立了能够客观反映学生综合素质的多元实验教学考核方法，以此来量化学生的实验课程学习情况。

    实验考核采取平时成绩与期末成绩相结合的方法，设计性实验和探索性实验的结果纳入成绩总评中。期末考核主要是考察学生的实际操作能力和实验技能水平。具体办法如下：

    2.5.1  实验评分标准

    2.5.1.1  平时成绩占40%；

    2.5.1.2  设计性实验占30%（付诸实施可加分）。

    2.5.1.3  期末实验操作考查占30%；

    2.5.2  平时成绩由实验操作、实验报告、随堂考查、原始实验记录和综合素质几部分组成  实验报告强调规范性、实验结果和数据与原始记录的一致性，以及对实验结果分析讨论的深度和广度；随堂考查即当堂面试，可能是操作步骤，也可能是结果的简单分析，还可能是操作过程的注意事项；原始记录则强调其真实性；综合素质包括学习态度、科学素养和团结协作精神。期末考核主要是考察学生的实际操作能力和实验技能水平。实验结束后进行实验操作考查。

    2.5.3  实验操作考查  即让学生在给定时间内完成指定的实验，老师对其实验操作情况进行评分。评分标准主要涉及天平、容量瓶、移液管、滴定管的使用及实验数据的处理几个方面。考查不合格者不予参加分析化学学科相关理论课程考试。

    3  实施成效

    通过实验教学改革，学生对分析化学实验课的重视提高，实验积极性较高，能在课前主动预习。实验时操作标准规范，能认真观察，积极思考，独立解决问题。设计研究性实验的开设，提高了学生独立开展科研工作的能力和创新意识。

    同时，开放式教学中的一些实验内容反映了当代科学技术的发展水平，涉及的知识面广。要求教师不仅要有本学科扎实的理论基础、较好的实验技能，还要加强业务学习，不断更新自己的知识，这在新实验开设和学生科技创新活动中显得尤其重要，否则就不能胜任实验教学。可以说开放教学提高了师资队伍业务水平。

    可见，新的实验教学体系达到了知识与技能的传授以及能力与素质的培养相互促进和统一的作用。

    4  展望

    在今后的教学中将进一步实现实验教学手段的多样性，制作实验基本操作视频演示，推广运用虚拟、仿真等实验技术手段,开展数字化实验教学和虚拟性实验教学的研究，促进教学手段现代化。同时，重视教学过程中的实践环节，配合专业教学为学生提供大量的参与实践活动的机会，充分体现“厚基础、宽专业、大综合”的现代教育理念。

【文献】
  ［1］王新会，郝培锋，张伟宏.大学信息课程教学中先进的教学思想研究［J］.冶金教育，2002，3：31-33.

［2］赵顺实.高等医药院校实验教学改革［J］.时珍国医国药，2006，17（9）：1835.

［3］马宏，田维蓉.建设开放式实验室是高校实验室改革的必由之路［J］.黑龙江教育（高教研究与评估），2006，7：139-140.

［4］狄斌，吴春勇，李博.在仪器分析教学中引入仿真教学手段的思路［J］.药学教育，2005，21（5）：13-15.

［5］张靖方.加强实验教学管理促进实验教学改革［J］.实验室科学，2006，8：30-32.

［6］汪明礼，潘乐.研究式实验教学的体会［J］.甘肃科技纵横，2005，34（6）：172.

［7］王玉兰，赵鹏，赵卫军，等.高校本科生物化学实验教学改革探索［J］.黄河水利职业技术学院学报，2006，18（4）：72-73.

［8］陆金生.深化实验教学改革，提高学生创新能力［J］.实验实训，2003,4：52.

［9］李冠峰，张永花，郁兆莲，等.分析化学实验教学改革研究［J］.洛阳师范学院学报，2006，5：133-134.