提高“分析化学”课程教学质量的思考与探索

来源:用户上传      作者:

　　[摘 要]高等院校的职能是培养高素质人才，努力提高教学质量是教育工作者追求的目标。分析化学是高等院校化学、药学、环境科学与工程等专业的必修课，该文对该课程的教学进行了探索，提出了以下几个关键点：培养学生运用全面、发展的观点去理解掌握该课程的理论、规律;重视数学方法在分析化学中的运用，加强学生的逻辑思维训练，培养他们严谨的科学态度;采取积极情感来激发学生的学习热情和愿望，塑造学生健全的人格;强化有关社会责任与实事求是的科学道德的教育，树立学生的高度责任心，培养学生具备初步从事生产实践和科学研究的理论水平。
　　[关键词]分析化学;教学质量;思考与探索
　　[作者简介]骆 斌（1968—），女，四川成都人，硕士，西南民族大学化学与环境保护工程学院高级实验师，主要从事分析化学与环境科学。
　　[中图分类号] G642 [文献标识码] A [文章编号] 1674-9324（2020）33-0331-03 [收稿日期] 2020-04-08
　　在化学还远没有成为一门独立的学科的中世纪及之前的古代，人们已开始从事分析检验的实践活动[1]（P180-181）。化学是从分析化学开始的，分析化学是从定性分析开始的，进而逐步过渡到高级的定量分析。20世纪初，溶液四大平衡理论的建立，为分析化学提供了理论基础，使分析化学从一种技术演变成为一门科学。20世纪40～60年代，经典的化学分析向仪器化与信息化的现代分析化学过渡，其进程延伸至21世纪。
　　分析化学是研究物质的组成、含量、结构和形态等化学信息的分析方法及相关理论的一门学科[2]（P1-2）。它是西南民族大学化学、药学、环境科学与工程等本科专业的专业必修课。该课程由化学分析与仪器分析构成。化学分析是建立在溶液理论和化学平衡理论基础之上;仪器分析是以化学、物理学、电子学、材料科学、人工智能为基础，具有广泛的理论基础和各领域强大的技术支撑。化学分析涉及的仪器简单，准确度高，适用于常量组分的分析;仪器分析是运用特殊的仪器对样品进行分析，灵敏度高、测定速度快，其发展日新月异，应用领域更加广泛。两类方法各有特色，相辅相成，本科生应牢固掌握化学分析与仪器分析的基本原理、基本理论、实验技能，为未来的继续教育和就业打好坚实的基础。笔者针对初次学习分析化学的低年级本科生，对如何促进他们有效学习和认知的深化、培养科学思维和掌握初步从事生产实践和科学研究的实验技能的能力、培养他们的社会责任感，促进他们全面健康发展等方面进行了探索。
　　一、了解学科的整体特点
　　遵循认知的规律，引导学生思维向全面、深刻的方向发展，了解学科的整体特点，是学好分析化学的必要条件。分析化学是与社会生活、生产联系很紧密的学科，它的产生、发展有深刻的社會历史原因。一方面，它自身的矛盾运动及不断改善的社会物质条件和其他相关学科的成果，推动着它从低级到高级、从简单到复杂发展、成熟;另一方面，它是研究化学的开路先锋，它对未知元素的发现、化学规律的建立、矿产资源的综合利用、工业原料的选择、工艺过程的控制及医药食品分析等方面都做出了重要贡献[3]（P3-4），因此它促进了化学其他学科的兴起和蓬勃发展，推动了化学的进步。所以教师要做到以下几点。一是要在知识传授中挖掘分析化学产生的时代背景，分析化学发展的历史轨迹，从而增加知识的趣味性，拓宽学生的视野，并进一步启迪学生汲取渗透于化学知识中的科学思想和科学方法，领悟科学家们独特而精彩的思维方式、勇于批判和创造的科学精神。二是要引导学生在学习过程中，不能以孤立、片面的方法去理解知识，要注重新旧知识的关联性，学会知识的整合，能够综合运用已学过高等数学、大学物理学、物理化学、无机化学的理论去理解、解决分析化学中的问题，从而推进认识的深化和全面，促进知识的发展和经验的积累，做到融会贯通，既巩固了已学的理论知识及操作技能，又进一步思索和探求未知领域;三是要超越教材，教师在充分了解学生的知识储备、学习能力的基础上，选择一些难度适中、与该课程相关的知识体系和实践领域，引导学生进行课外阅读与思考，启发他们把分析化学的理论与实践同自己的专业相联系，特别是一些实际问题，需要综合利用学科的各领域知识才能得到有效解决。在专业学习中，学科外在的联系能够使学生的思想驰骋于专业领域之外更广阔的空间。
　　二、重视数学方法的运用
　　加强学生的逻辑思维训练，培养他们严谨的科学态度及踏实细致、一丝不苟的工作作风。分析化学不同于其他学科的特别之处，就是“量”的概念，分析结果的准确度是这门学科追求的目标，是一个求真的过程，是科学事实的具体体现;误差和分析数据处理理论、分析校正理论是分析化学的硬核。
　　对于初次学习分析化学的大二学生来说，教师无论从课堂教学还是学生的课后练习以及对学生实验技能的训练方面，都要时时强化“量”的概念，“从严、从高、从难”要求学生，也就是通过严格管理、高标准、高难度要求学生，带动学生更快的发展，不能让他们有松懈的思想。分析化学理论的基石—基本概念、基本原理是思维的单元，熟练地掌握与理解基本概念、基本原理是对学生最基本的要求。引导学生重视数学方法在分析化学中的应用也是很有意义的。马克思说过：“一种科学只有在成功运用数学时，才算达到了真正完善的地步。”数学方法是采用简洁准确、抽象化的语言来描述基本概念的“量”的关系，因此更能接近事物的本质;数学推理过程严密的逻辑性，高度的严谨性保证了结论的可靠性。没有精确的称量分析，就不可能有分析化学的诞生;没有数学理论与物理测量方法的结合，就没有溶液理论，化学平衡理论等的建立，就没有分析化学理论的基础。数学理论与分析化学的结合，推动了分析化学向精确化科学化转化，使它达到了成熟的水平。由此，授课教师要求学生不只是记住数学公式的结论和使用条件，而且要正确理解和领会数学公式的推导过程，注意概念之间的逻辑联系，比如滴定终点误差理论的建立。数学公式的简化原则：即抓住问题的主要矛盾，化繁为简。在酸碱滴定法一章，溶液中pH的计算体现得很充分、很具体，可用数学语言阐明滴定过程中参数（pH、金属离子浓度、电极电势）的量变过程和质变的原因……许多丰富而深刻的分析化学内容都可以用数学的方式简明完美地表达出来。在课后的练习中，教师要求学生独立思考并计算大量的复杂性、综合性的习题，习题的内容主要来自前人的生产实践和科学研究，凝结着前人解决实际问题的智慧。学生通过思考与钻研，加深了对概念、原理、公式的理解，加强对每一分析步骤一丝不苟、精准的计算，领悟前人的思想方法和严密的逻辑推理能力，形成科学的理性思维方式，养成做事专注、认真、严谨、踏实的学习和工作习惯，并内化于自身的价值观、人生观中。 　　三、培养学生具备初步从事生产实践和科学研究的实验技能，强化有关社会责任与实事求是的科学道德的教育
　　（一）投入情感教育，培养学生的自信与乐观精神，促使学生认知水平和实验技能的提高
　　分析化学是提供化学信息的科学，在国民经济的各个领域是举足轻重的，它是科学技术的眼睛，用于发现问题，而且参与实际问题的解决。分析化学是一门实践性强的学科，实验是它的有机组成部分。实验是为获取科学资料而采取的科学方法，是科学发现和理论检验的工具，是科学思维的基础。学生亲自动手做实验，有利于充分发挥自身的主观能动性，但是学生要把理论灵活应用到实践中，保证分析质量，需要一个循序渐进的过程。通常，实验课之前，学生必须按照教师的要求自主学习、预习实验方法、观看分析实验操作视频，把每一个实验当成一项工作任务去完成，有计划、有目的地去解决实际问题，做到心中有数、有条不紊。需要强调的是，实验课上，教师的人文关怀也不可缺少，因为分析化学实验具有程序性、严谨性、定量性的特点，每一步骤环环相扣，任何一个环节的微小失误都会造成数据不准确，学生初次接触分析实验不免有畏难的情绪。所以授课教师需要树立学生的自信心，培养他们的乐观精神;在实验教学中，教师努力营造一个严肃、宽松的氛围，引导学生保持良好的精神状态。教师要深入到学生中去，仔细观察学生的操作过程，及时指出与纠正其错误之处。当学生遇到更大的挑战和冲突时，比如面对复杂样品的处理、复杂体系的分析、数据统计处理时，教师要鼓励学生冷静面对遇到的困难，克服焦躁、冲动、沮丧的情绪，善于自我激励，坚持不懈，提高调节和控制情绪的能力，尽量保持一个平稳的心理状态，从而将实验发挥到最佳的水平。
　　总之，在实验教学课上，既需要教师培养学生用严谨的理性思维来参与整个实验过程，也需要教师循循善诱，春风化雨，通过培养积极情感来激发学生的学习热情和愿望，从而既加深了学生对理论的理解，提高了学生的实验技能水平，也塑造了学生健全的人格。
　　（二）从严要求，培养学生求真求实的精神，激发他们学习分析化学的热情和使命感，为他们从事科研和生产实践奠定基础
　　分析化学在协助解决关乎生命、健康、环境等关键问题或为相关决策提供信息依据时，肩负着重大的社会与道义职责[4]。在分析化学的教学包括实验教学中，教师应大力强化有关社会责任与科学道德的教育，应反复强调实验数据的真实性、准确性的重要性及社会意义。真实、客观的基础数据有助于正确的决策，反之，会把决策引入歧路或相反的方向，给社会经济、人群健康带来重大的损失。在配位滴定章节，环境样品（水样）中钙的数据结果，补钙试剂中钙的含量对广大群众健康的意义、血钙测定对临床的意义。在航空领域中大量使用合金材料，合金中的化学元素含量对合金的机械性能有直接的影响;不锈钢中的碳含量过高容易引起材料易被腐蚀，硫的含量过高会造成材料易脆。所以，对不锈钢中碳、硫元素含量都有严格的限制，钛、镍、铬元素必须具有一定含量才能达到优质钢的国家标准，才能满足航空材料的要求，实验室提供的化学元素的信息是评价材料和产品的质量的重要依据。
　　在教学实验中，教师要进一步强化“量”的概念，加深学生对其内涵的深刻理解。教师必须严格要求学生，转变部分学生马马虎虎、粗枝大叶的实验态度，从天平的使用与维护、精密玻璃仪器（容量瓶、移液管、滴定管）的准确操作、正确的读数等方面入手，明确实验规范操作对结果准确度的重要意义;要给学生灌输“事实是科学认识的基础”的思想，要求学生做到实事求是，细致观察与认真如实地记录原始数据，对一些不符合理论的异常数据，不能轻易舍弃，采取统计检验的方法，决定数据的取舍，更不准随意修改数据，弄虚作假。教师要启发学生的多样性思维，通过思考、质疑、判断、分析和综合来发现整个实验操作过程中失误的环节和自身掌握理论的缺陷，通过重新做实验和反思理论来弥补自己的失误。教师既要重视分析实验结果，也要密切关注学生的实验过程，帮助学生从实验中发现问题—用理性思维分析问题、解决问题—体验问题解决后的成功感和满足感的过程，进一步激发学生学习分析化学的热情和使命感，唤起他们做好工作的责任意识，为他们从事科研和生产实践奠定基础。
　　四、结论
　　1.作为教育者的教师，其责任与使命的核心是“教育爱”，包括对自己所从事事业的热爱和对学生的热爱、理解、尊重，教师是学生人生历程上的指路人和激励者[5]。在教书育人的过程中，教师要广泛阅读教育论、科学技术哲学概论、心理学等书籍，善于用理论指导自己的教学实践，把教学作为探索性活动，不断地总结与反思，提高自己的教学质量，促进自身专业知识和教育理论的发展和提升。教师要坚信教育对人的塑造作用，在关注学生获取知识的同时，更要关注通过知识的获取促进学生的智力、能力、情感的协调全面发展。
　　2.人对自然界的认识是通过长期实践及理论学习，逐渐积累加深的。科学的发展是没有止境的，分析化学已经被提升为分析科學，在各个学科领域中发挥着巨大的作用，尽管如此，经典理论体系仍然是科学大厦的基石。在专业学习中，教师培养学生用系统的观点加深、拓宽对分析化学理论体系、实验技术的整体把握和深入了解，知晓科学理论和规律建立的科学思维过程，以及科学理论对生产实践和科学研究的指导作用，在教学过程中，将传授知识与技能同培养学生的辩证思维有机联系在一起。
　　针对分析化学教学过程中，需要完善之处，授课教师提出几点建议：（1）学院加大开放分析实验室的力度，教师指导学生进行综合性、设计性分析实验、鼓励学生参与到教师的科研项目中，激发学生积极探索与研究的潜力;组织学生参加分析实验技能比赛和分析检验岗位有关资格证书的考试，为学生的就业提供有利条件，提高应用型人才培养质量和学生就业竞争力;（2）实践教学环节是为配合理论教学，培养学生分析问题和解决问题的能力，加强专业训练和锻炼学生实践能力而设置的教学环节。学院要积极创造条件，开展校企合作，建立校外实习基地，组织学生到成都市环境监测站、药监局、农产品与食品检测中心进行参观、培训、实习。相关单位具备丰富分析测试经验的技术人员作为指导老师，分享他们的宝贵实际经验。比如：前处理复杂样品、仪器条件的优化等。同时，授课教师需要修改与完善教学大纲，丰富与更新教学内容，引入真实样品的分析测试的方法技术，使学生所学知识与实践经历与用人单位的要求符合。 　　參考文献
　　[1]徐建中，马海云.化学简史[M].北京：科学出版社，2019：180-181.
　　[2]柴逸峰，邸欣.分析化学（第八版）[M].北京：人民卫生出版社， 2016：1-2.
　　[3]武汉大学主编.分析化学（第五版）[M].北京：高等教育出版社， 2006：3-4.
　　[4]俞汝勤.分析化学教学：学科基础定位及某些相关问题刍议[J].中国大学教学，2016，（9）：8-13.
　　[5]张应强.大学教师的社会角色及责任与使命[J].清华大学教育研究，2009，30（1）：8-16.
　　Thinking and Exploration on Improving the Teaching Quality of Analytical Chemistry
　　LUO Bin
　　（College of Chemistry and Environment Protection Engineering， Southwest Minzu University，
　　Chengdu， Sichuan 610041， China）
　　Abstract： The function of colleges and universities is to train high-quality talents. To improve the quality of teaching is the goal of educators. Analytical Chemistry is a required course in chemistry， pharmacy， environmental science and engineering in colleges and universities. The following key points are put forward： training the students to understand and master the theory and law of the course with a comprehensive and developing perspective; attaching importance to the application of mathematical methods in Analytical Chemistry， strengthening the training of students' logical thinking and cultivating their rigorous scientific attitude; stimulating students' learning enthusiasm and desire， and shaping students' healthy personality; strengthening the sense of social responsibility and scientific spirit of seeking truth， establishing the students' high sense of responsibility， and training the students to have the theoretical level of preliminary production practice and scientific research.
　　Key words： Analytical Chemistry; teaching quality; thinking and exploration
转载注明来源:https://www.xzbu.com/9/view-15308360.htm