分析化學實驗研究型教學體系的探索與實踐

[摘 要]研究性教學是在素質教育和創新思維觀念下出現的一種全新的教學方式。結合高等農業院校的特點，以培養適應社會發展需要的人才為目標，從教學內容、教學方法、考核體系和科研訓練等方面進行改革與實踐，建立分析化學實驗研究型教學體系，提高了教學質量。

[關鍵詞]分析化學 教學改革 研究型教學

[中圖分類號] G642.423 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2013）24-0048-03

分析化學實驗課程是一門注重應用性和實踐性學科，是東北農業大學農學、園藝、資源與環境、動物科學、動物醫學等學院學生的重要基礎課程，通過分析化學實驗學習，學生可以將理論知識應用于實踐，培養學生解決實際問題的能力[1-4]。實施研究型教學是我校建設研究教學型大學的重要部分，鑒于分析化學實驗課程對學生的理論知識、實驗動手操作能力、科學研究能力和綜合素質的提高都有十分重要的作用，因此，我們對分析化學的研究型教學模式進行了探索，以期逐步激發學生的創新意識和提高綜合素質。目前，分析化學實驗教學改革都與科學研究聯系較少，本文將教學與科研在分析化學實驗課程中相結合，探索了分析化學實驗研究型教學體系。

一、研究型教學的概念和內涵

19世紀德國教育學家洪堡當時提出了“教學與科研兩者相統一”的觀點，形成了研究型教學的基本理念；麻省理工學院在1969年以參與教師科學研究項目的本科生為資助對象，嘗試性地實施了“本科研究機會計劃”，獲得了巨大的成功，從此西方國家的本科生開始逐步參加各類科研活動，研究型教學進入迅速發展時期。[5]研究型教學模式的實施以學生的知識積累為基礎，教師的課程內容為依托，引導學生參加科學研究課題，增加學生的學習興趣，逐步使學生能夠自主發現問題、研究問題和解決問題，進而鍛煉學生創新思維、培養學生創新能力的新型教學模式，研究型教學的基本原則是“理論與實踐相結合、課內與課外相結合、科學與人文相結合、教學與科研相結合”。[6-8]分析化學實驗教學過程中，學生參與科學研究課題，鍛煉、提升了自己的各方面能力，教學質量明顯提高。

二、分析化學實驗課程研究型教學體系

建立研究型分析化學實驗課程教學體系主要包括教學內容、教學方法、成績考核和科研訓練等方面內容。

（一）優化教學內容，組建模塊教學

分析化學實驗課程的重點和難點是四種滴定方法，即：酸堿滴定、沉淀滴定、配位滴定、氧化還原滴定，結合我校農業類各專業的特點，在注重其應用性和綜合性的前提下，對課程中的知識點進行了歸納與提煉，組建了模塊化教學內容，共分為以下四個模塊：16學時驗證性實驗模塊、4學時基本操作考核模塊、20學時綜合性實驗模塊、8學時考核設計性實驗模塊。

1. 驗證性實驗模塊

基本理論需要實驗驗證，驗證性實驗必不可少。驗證性實驗模塊是利用16學時驗證基本理論，學習酸堿比較滴定、分析天平的使用等內容，對學生進行基本實驗操作訓練，使學生掌握常用儀器（如：滴定管、容量瓶等）的使用方法，培養學生好的實驗習慣和標準的操作手法，提高學生的實驗操作能力，為以下各個實驗模塊的學習奠定基礎。

2. 基本操作考核模塊

基本操作考核模塊設置學時為4學時，學生經過驗證性實驗模塊學習后，熟悉和掌握了基本操作，本模塊是利用2學時對學生的實驗基本操作手法進行考核，及時發現不正確手法和實驗操作的問題，并及時糾正；利用剩余的2學時，在教師指導下，讓學生自主設計實驗方案，分析簡單的混合酸或混合堿，為綜合性實驗模塊打基礎、做鋪墊。

3. 綜合性實驗模塊

綜合性實驗模塊對培養學生的科學研究思維能夠起到重要的作用，本模塊是利用20學時學習沉淀滴定、配位滴定、氧化還原滴定、分光光度法、重量法等實驗內容，進一步強化學生的基本操作，開展綜合性實驗。綜合性實驗過程將基礎知識、技能訓練與實際農業問題相結合，學生通過對相關知識點的學習和綜合應用，加深了學生對理論知識的理解，促進了理論知識向實際應用的轉化，使學生的學習積極性得到增強，探索未知的興趣得到激發，動手能力得到提高，創新能力得到培養。

4. 考核性設計實驗模塊

考核性設計實驗模塊是實驗課程最后的8學時，對學生進行全面的綜合性的設計性實驗考核，我們選擇基本包含了分析化學全部課程內容的、有代表性的31個（標準班每班30人）混合樣品作為考核的題目[9]，學生要完成這些涵蓋知識點多、實驗工作量大的實驗內容，必須具備較好的基礎知識和一定的綜合運用能力。

這種模塊式的教學，從淺入深、由易到難，使學生容易掌握分析化學實驗課程的內容，同時還增加學習的積極性和主動性，進而培養了學生的分析問題能力、解決問題能力和總結歸納能力。

（二）改革教學模式，改進教學方法

在分析化學實驗教學中，“照方抓藥”式的傳統教學方法不能激發學生實驗的積極性和主動性，也不能適應新形勢的要求，更不利于學生實踐能力和創新能力的培養，為實現教師和學生的無障礙、全方位溝通，我們制作了分析化學實驗網站（http：//202.118.167.97.dahua/kcsz/fxhx/default.asp），網站有實驗教學大綱、實驗教案、實驗教學日歷、實驗習題、常用實驗數據、常用實驗圖表、常用實驗圖片、重點難點實驗動畫、實驗演示、實驗授課錄像等豐富的內容，同時通過化學實驗考試網絡系統和網上答疑系統的輔助，與學生形成了良好的互動。此外，我們還在分析化學實驗教學過程中引入了“問題式教學法（Problem-based teaching）”、“案例式教學法（Guidance-cases teaching）”、“討論式教學法（Discussion teaching）”和“啟發式教學法（Elicitation teaching）”，以學生為主體，改變傳統的以“教”為中心，樹立以“學”為中心，充分發掘學生的潛力，提高教學質量。

1. 問題式教學法

問題式教學法，就是學生帶著問題進行學習。在分析化學實驗課程中，問題式教學法較之傳統的教學方法具有明顯的優勢，具體為以下三方面。第一，提高學生的學習興趣。第二，提高學生的合作意識和團隊精神。第三，提高學生實驗設計能力和解決問題的能力。充分釋疑——教師和學生一起討論和總結課堂中學生提出的問題。

2. 案例式教學法

案例式教學法，就是學生能夠通過對案例的分析和研究來進行學習。在分析化學實驗課程教學中，案例式教學法的應用有較為明顯的優勢，主要體現在以下三方面。第一，能夠實現教學相長。一方面，教師在教學過程中扮演著設計者和激勵者的角色，掌握著課堂教學的進程，引導學生分析案例，然后進行思考、討論，教師最后進行總結；另一方面，在教學過程中，通過教師和學生共同研討，教師能夠從學生那里了解到大量感性材料，對教學過程進一步完善，雙向的教學形式對教師也提出了更高的要求，從而逐步提高教學質量。第二，調動學生學習的積極性。教學過程中，教師和學生不斷討論、反復的交流觀點，活躍了課堂氣氛，能夠使學生始終保持最佳的學習狀態，進入角色，積極思考主動探索。第三，生動具體、直觀易學。案例教學的最大特點是真實性，教學中的案例，來源于鮮活的社會活動和不斷發展的社會現實生活，由于教學內容是常見的或熟悉的具體實例，給學生身臨其境的感覺，使學生易于、樂于學習和理解。教學過程中通過對案例的分析，充分開闊了學生的思路，使學生的鉆研和創新能力得到提高，教學效果得到了學生和督導的認可。[11]

3. 討論式教學法

分析化學實驗教學，每節實驗課之前要求學生必須對實驗內容進行預習，并完成預習報告。在實驗之后，學生對實驗結果的理解和感受必然不同于實驗前的預習，通過實驗過程的訓練，學生加深了對實驗目的、實驗原理和實驗內容的理解，然后學生將實驗報告與預習報告進行比較討論并寫出討論總結，最后由指導教師對學生的討論進行全面總結。實踐表明，學生對知識由感性認識向理性認識的轉化在實驗討論環節中得以體現，學生的分析問題能力、解決問題能力、總結與歸納能力、實踐能力和綜合創新能力得以提高，從而促進了學生科研素養的形成，明顯提升了分析化學實驗的教學質量，所以，在分析化學實驗教學過程中設立討論環節是非常必要的。[12]

4. 啟發式教學法

在分析化學實驗課程研究型教學課堂上，教師采用啟發式教學方法，結合分析化學實驗課程的教學內容和學生已有化學的知識基礎，以體現學生思維方法、思考過程的開放性問題為切入點，充分調動學生學習的積極性。教學過程中，教師多以提問的方式，激發學生主動參與課堂教學過程的積極性，引導學生認真思考，促使學生完成運用已有的化學基礎知識和積極探索未知的新知識的過程。學生在教學過程中獲得基本知識和技能，又通過自主發現、自主探索來學習新的知識，使學生養成了肯思考、愛思考的學習方式，并提高了自主解決問題的能力。[13]

（三）完善考核體系，注重綜合能力

實驗考核是督促學生認真學習分析化學實驗的重要手段，更是檢查學生對實驗理論知識與實驗操作技能掌握情況的有效方法，通過考核與檢驗使學生更加努力、靈活地學習，逐步具備分析與解決問題的能力。傳統考核方法，只注重理論知識掌握程度，沒有其他的考試形式，由一張考卷就決定了實驗考核的成績，這種考試方法已經與多層次高素質人才的培養目標不相適應。實踐證明，這種考試方法很容易把學生引導到只過分追求結果，而忽略了其研究過程的錯誤方向，已不能適應新形勢的需要。公平合理的分析化學實驗考核指標，對學生的學習態度和學習方向有非常重要的導向作用。

分析化學實驗研究型教學以改變學生單純接受知識的學習方法為宗旨，從培養學生理論知識強、動手能力強與創新能力強的角度出發，結合分析化學的發展趨勢與分析化學實驗研究型教學改革的目標和總體思路，我們完善了分析化學實驗的各項考核指標進行綜合考核。具體包括：平時成績60%（其中：實驗預習權重為10%、實驗操作權重為25%、實驗衛生權重為5%、實驗結果權重為15%、實驗報告權重為10%、實驗討論權重為20%、課程論文權重為15%）和期末成績40%（其中：期末理論試卷權重為25%、期末實驗操作權重為50%、網絡考核權重為25%）進行量化打分（見表1），最后得出學生個人課程綜合成績。這種多元化的考核方法使學生在掌握理論知識的基礎上，同樣要注重研究性學習過程以及研究成果，使學生逐步提高動手能力和創新思維能力，為將來的學習和工作打下堅實的基礎。

表1 分析化學實驗課程成績考核體系量化分配表

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（四）開展科研訓練，增強創新能力

應用化學系實驗中心積極為學生創造條件，對實驗室進行全部開放，部分實驗室采取全方位開放，注重以學生為中心的開放模式。學生可以根據自己的興趣和學習情況，自主選擇實驗項目和實驗時間，獨立設計實驗方案并完成實驗內容，同時由值班教師和值班學生一起負責安全檢查工作，值班教師為學生提供必要的幫助和指導，開放實驗室為學生自主學習、自主實踐、自主研究和自主創新提供條件。[14]

在開放實驗室中，學生們為完成復雜的創新性實驗根據自身興趣和能力組成了創新活動小組，并結合實際申報大學生創新基金項目和學校開放實驗基金項目，學生們獨立填寫立項申請書、設計實驗方案，完成實驗、實驗總結。結題答辯由學生自行完成，整個過程中合作導師只起指導作用。學生通過完整的課題申請到課題結題過程的鍛煉，使學生對所學知識進行了貫通和融合，對分析化學實驗知識和技能有了進一步加深，學生的動手能力和創新能力得到了進一步提高。近三年來，有23個學生小組在分析化學實驗室成功申請到了大學生創新基金項目和開放實驗基金項目，其中有大學生創新基金項目14項（國家級1項、省級1項、校級12項）和開放實驗基金項目9項。通過完成大學生創新基金和開放實驗基金項目的鍛煉，學生對科研項目的申請、技術路線設計、數據分析和研究成果發表等方面有了更深層次的理解，利于養成良好的學習習慣和嚴謹的研究作風。

三、結束語

研究性教學體系能夠充分發揮學生的學習自主性，鍛煉學生提出、分析和解決問題的能力，為科研能力和創新意識的培養奠定基礎。分析化學實驗教學改革是一個不斷探索和完善的過程，我們通過分析化學實驗研究型教學體系的建設，在教學內容、教學方法、成績考核和科研訓練等方面進行改革與嘗試，使分析化學實驗課程的培養目標與拔尖人才的培養相結合，培養更加具有市場競爭力的高素質人才。

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[責任編輯：左 蕓]