化學分析實驗課程全英文教學方法研究

張卓旻李攻科（中山大學化學與化學工程學院，廣州510275）

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·教學研究與改革·

化學分析實驗課程全英文教學方法研究

張卓旻*李攻科*
（中山大學化學與化學工程學院，廣州510275）

摘要：化學分析實驗是分析化學教學的重要組成內容，是實踐分析化學“量”的概念的重要途徑。本文探討了國際化合作辦學背景下化學分析實驗課程的全英文教學模式與方法，總結了化學分析實驗（全英）課程建設過程的經驗與不足，展望了化學分析實驗全英文教學的前景。

關鍵詞：化學分析實驗；全英文；教學方法

分析化學通過一定的測試方法，鑒定物質的化學組成、測定物質的含量、確定物質的結構和存在形態及其與物質性質之間的關系等，“量”是分析化學的核心。化學分析實驗課是分析化學課程的重要組成部分，向學生提供了正確熟練掌握分析化學實驗基本操作和技能的重要途徑，并讓學生在實踐中強化對分析化學“量”的核心概念的理解［1］。中外國際化合作辦學是高等教育國際化的重要途徑，也是目前國內各高校普遍開展的創新辦學模式，通過整合國內外高校教育資源和理念，推進高等教育課程體系和教學方法的改革，培養具有國際化視野的專業人才［2］。國際化合作辦學的重要特征是采用世界通用語言——英語構建國際化合作辦學課程體系，并采用全英文教學方法，使學生在全英文的授課環境中接受專業知識和前沿信息的教育，培養學生采用英語進行專業學習的能力，以期盡快適應后續國外高校的授課模式。目前，國內一些分析化學教學團隊已開展了分析化學理論課雙語［2－4］或全英文［5］教學方法的有益探索，但關于化學分析實驗課程全英文教學方法研究的報道較少。

中山大學化學與化工學院于2010年正式開展了與香港理工大學合作的化學“2+2”國際合作辦學項目。化學“2+2”學生第一、二學年在中山大學就讀，第三、四學年在香港理工大學就讀化學科技專業，學生在中山大學學習期間化學專業課程均采用全英語教學。化學分析實驗（全英）課程是化學“2+2”專業學生第一學年的專業必修課，與化學分析（全英）理論課同學期授課［5］。在前期化學分析（全英）理論課建設的基礎上，中山大學化學與化工學院進行了化學分析實驗（全英）課程建設，并已對兩屆學生開設了該課程，研究了化學分析實驗課程全英文教學方法，取得了初步的經驗，現將該課程的教學模式及方法介紹如下。

1 課程特點

化學分析實驗（全英）課程是化學“2+2”國際合作辦學項目教學體系中重要的組成部分，與化學分析（全英）理論課緊密聯系，是分析化學的“啟蒙”課程之一，是修習后續儀器分析及儀器分析實驗課程的重要先導課程，具有重要的意義。化學分析實驗（全英）課程計劃學時數為54學時，內容涉及四大滴定分析法、重量分析法及吸光光度法等相關內容的基本操作及實驗。化學“2+2”學生在學習了化學分析（全英）理論課，掌握了化學分析基礎知識后，通過該實驗課程進一步熟練、掌握化學分析實驗的英文術語及基本操作和技能，強化學生對分析化學“量”的核心概念的理解，從“會學”到“會用”，培養學生從事理論研究和實際工作的能力以及嚴謹的科學思維方法和作風，提高分析問題和解決問題的能力。

化學分析實驗（全英）課程采用全英文教學模式，即采用精選的英文教材或講義，指導教師在實驗前有限的講解時間內，在實驗室現場使用英文完成授課與演示，并在實驗過程中采用英文與學生交流，進行指導；學生在實驗過程中采用英文進行交流、討論，采用英文撰寫實驗報告，參加英文試題的口試及實驗操作考試。因此，化學分析實驗（全英）課程是具有很強即時性的實踐課程，學生需要在聽完短暫的實驗前講解后立刻動手操作，獲得準確的測定結果，并撰寫出科學的、邏輯性強的、簡潔的實驗報告。與化學分析（全英）理論課不同，學生無法在課后反復練習相關的實驗操作，因此化學分析實驗（全英）課程要求學生有很好的專業外語“聽、說、讀、寫”能力，即能聽懂講解，能與指導教師流利交流，能快速準確地閱讀英文教材及文獻，能準確流暢地撰寫英文實驗報告。然而，化學分析實驗（全英）課程在大一下學期開設，受眾群僅修習過基礎無機化學（全英）課程，并未形成較為完善的化學知識網絡；同時，大一學生尚未學習化學專業英語的相關課程，專業英語能力薄弱。因此，如何讓學生“會聽”、“會講”、“會做”、“會寫”成為該課程成功與否的關鍵。任課教師除了具備扎實的分析化學專業知識、實驗技能及良好的英語功底外，還應能結合化學分析實驗（全英）課程特點，研究并采用合適的全英文實驗課程教學方法講授該課程，方能實現該課程的教學目標，使學生獲益。

2 教材建設

化學分析實驗（全英）課程以訓練學生的規范操作和基本實驗技能為目的，通過實驗進一步加深學生對化學分析理論知識的理解，因此所選擇的實驗內容應能與理論課相互聯系、印證，使學生能通過實驗操作“點對點”地解讀化學分析的知識點。其次，由于大一學生專業英語能力薄弱，選用的全英文實驗課教材語言應準確易懂，既符合國內大一學生的英文水平，使其能“看懂、學會”，還能滿足國際合作辦學課程體系的要求。

2.1 多元教材體系

優秀的英文原版化學分析實驗教材［6，7］較少且年份久遠，目前許多英文實驗教材經常以附錄的形式收錄于理論課教材中，其內容多為驗證性實驗，較少涉及化學分析實驗背景知識的介紹及開放設計實驗等內容。因此，面向中國學生的化學分析實驗（全英）課程不能完全照搬國外的教材，應以優秀的英文原版教材為主要參考書，如Laboratory Experiments in Analytical Chemistry［8］、Analytical Chemistry（6th Ed.）［9］等，同時輔以自編的英文實驗講義，共同構筑化學分析實驗（全英）課程的教材體系。自編的英文實驗講義著重介紹化學分析實驗的基本操作、實驗背景知識及實驗報告寫作規范等，同時提供化學分析課程專業術語中英文對照詞匯表供學生查閱。由于專業英語寫作對大一學生的挑戰最大，因此本課程采用循序漸進的方式培養學生的英文寫作能力。對于課程伊始的練習性質實驗，實驗講義中有配套的實驗報告模板供學生學習報告寫作，學生在完成實驗后填寫實驗報告模板中留空部分（如某些重要的實驗步驟、實驗數據表格等）即可；而隨著實驗課程的深入，學生將在教師的指導下最終完成設計實驗，并撰寫出完整流暢的英文實驗報告。

2.2 實驗內容選材

本課程實驗內容的選材可以分為3個層次：練習性實驗、常規測定實驗及設計實驗。練習性實驗是最先開設的一類實驗，以訓練學生基本操作和實驗技能為目的，如“酸堿滴定練習”、“天平操作練習”等，通過實驗學生將熟練掌握滴定管及天平的正確操作。常規中文授課的化學分析實驗課程由于沒有語言障礙，練習性實驗的講解較為簡略，學時數很少。但是，化學分析實驗（全英）課程面向大一學生采用全英文授課，為了使學生能順利渡過最初的語言關，并夯實實驗基本操作技能，該課程加大了練習性實驗的講授時長和學時數。通過練習性實驗，學生不僅學習了基本操作，還能全面了解并初步適應化學分析實驗的全英文授課模式，學會“充分預習－認真實驗－及時撰寫報告（復習）”的實驗課程學習方法。常規測定實驗是化學分析實驗（全英）課程的主體內容，涵蓋了四大滴定、重量法及分光光度法等主要內容。學生在順利渡過語言關后，通過該部分實驗內容進一步熟悉化學分析實驗的基本操作，系統學習各種化學分析實驗方法，鞏固化學分析理論課上的相關知識點，學會“理論－實踐－理論”的思維模式，并能完整撰寫流暢的英文實驗報告。在完成一系列常規測定實驗后，本課程還將引入命題式設計實驗，其模式為：命題－學生提交設計方案－師生討論修改－實施實驗－提交報告－課后點評。學生需要從查閱英文文獻開始直至撰寫提交實驗報告，獨立把握實驗的全過程。通過設計實驗，學生將融會貫通化學分析基本知識，同時培養學生獨立思考問題的能力以及初步的科研創新精神。設計實驗結束后，學生將按照學術論文的格式用英文來撰寫報告，對實驗結果進行凝練和科學表述，使學生真正體會到“量”是分析化學核心的概念。3個層次的實驗內容相互聯系、相互補充，給予學生多方位漸進式的實驗訓練，最終培養學生嚴謹、細致的分析化學實驗技能和動手能力。

3 “互動引導型”教學方法

實驗課與理論課授課模式最大的不同在于學生作為主體，通過參與整個實驗、獲得數據并整理報告的全過程，方能掌握實驗技能并鞏固相關的知識點。學生通過化學分析實驗（全英）課程不僅應學習化學分析的基本操作和思路，還應培養分析化學專業英語的“聽、說、讀、寫”能力，因此應讓學生成為實驗課程的主角；而教師應作為引導者，通過與學生的充分互動交流，幫助學生完成實驗課程的學習。因此，本課程采用教師引導、學生自主學習的互動式實驗教學模式，教師在實驗課程授課過程中是引導者的角色，通過給予學生合理的建議和引導，使學生能自如地把握整個實驗過程，為學生提供自覺多次獲取化學分析知識點和提高實驗技能的機會。

3.1 “問題引導型”課前講解

實驗課開始時，教師首先采用全英文方式點評上次實驗并點評實驗報告，歸納總結出現的問題及注意事項，并與本次實驗課程銜接。講評過程中側重點評學生實驗過程中出現的操作規范問題以及實驗結果的準確表達。讓學生通過課前講評回顧前一個實驗中存在的問題，以及上節課中所出現的專業術語，從而加強全英文實驗課程的印象與效果。接著，教師用中英文雙語模式向學生介紹本次實驗課的專業詞匯及用法，比如“titrate－titration－titrand－titrant”，“buret－acidic buret－basic buret”等。專業詞匯的學習采用互動造句及提問的方式進行，時間大約控制在5分鐘左右。然后，教師采用全英文方式介紹本次實驗的要點，包括基本原理、實驗步驟及操作要領等，期間要演示實驗中的重點操作（如滴定管操作、搖瓶操作、定容操作等）并進行詳細的解說，采用國際上廣泛采用的“問題學習法”（problembased learning）進行講授，通過適當提問、引導，促進學生的自我認知過程。由于大一學生專業基礎相對薄弱，同時考慮全英文授課可能存在的信息傳遞損失問題，課前講解應輔以相應的課件展報，使學生更容易理解授課內容。課前展板中對少許重要信息（如關鍵步驟、條件、試劑、操作等）留空，讓學生聽課后現場填寫，以增強現場記憶。同時授課過程中應對學生的預習情況進行提問檢查，增強師生互動，培養學生勤思考、巧動手、帶著問題做實驗的良好習慣。如在“半微量法測定黃銅中的銅含量”實驗課前講解會設問：“Why should we add the toxic ammonium hydrogen fluoride into the sample solutions？”，許多學生會回答：“Mask the interfering Fe in the solution.”，教師進而回應：“Quite right.Do you know ammonium hydrogen fluoride can also maintain the pH value of the solution during titration，acting as buffer？Thus，although it is toxic，ammonium hydrogen fluoride is a necessary reagent for this titration.Of course，it should be added into the solution in the fume cupboard.”。通過這樣簡短的互動問答，學生就能對有毒NH4HF2試劑的作用和添加操作有深刻的印象，實驗時能正確進行添加操作。

3.2 “互動引導型”的實驗指導方法

在學生開始實驗一小時內，教師應逐一觀察、巡視每位學生的基本操作，采用英語口頭糾正學生的基本操作規范。若有學生聽力薄弱，應輔以示范實驗，使學生確實意識到存在的問題，并及時改正。整個實驗過程中，教師應增加巡視次數，及時糾正學生的不當操作，并使用英語與學生交流、溝通。對學生所提的問題，使用啟發式教學，引導學生自行發現并解決實驗過程中遇到的問題，養成獨立思考、善于動手的實驗能力。特別對于聽力、口語薄弱的學生，實驗過程中教師應多創造互動交流的機會，鍛煉其英語表達能力。比如在進行絡合滴定實驗“水的總硬度測定”時，需要在pH≈10的氨性緩沖溶液中，采用鉻黑T為滴定指示劑，測定Ca和Mg的總量。許多學生會問為何不采用鈣指示劑，此時教師并不正面回答鈣指示劑不適合在pH＜12的非強堿性溶液中使用，而是提示學生金屬指示劑均有其適合的pH，需在滴定過程中采用合適的緩沖溶液，引導學生思考氨性緩沖溶液是否滿足鈣指示劑的使用要求。于是，學生會想到氨性緩沖液的pH≈10，此時不適合采用鈣指示劑，若把溶液的堿度調到pH＞12，Mg又會沉淀，造成巨大的滴定誤差，故此鈣指示劑不適合作為水總硬度測定的指示劑。通過互動啟發式的引導，學生不僅解決了問題，同時也深刻理解隱含在問題背后的原理，有助于學生將理論聯系實驗，互相印證。

實驗結束后，學生將獲得的原始數據提交給指導教師檢查，此時教師可與學生就實驗過程中出現的問題進行面對面的交流和點評，也可利用這段時間指導學生提高實驗報告的寫作水平，改進實驗報告中存在的問題。大一學生的語言基礎薄弱，在撰寫全英文化學分析實驗報告時非常需要指導教師一對一、點對點的指導，針對性提高學生的專業外語寫作能力。通過“一對一”實驗報告點評環節，學生在報告寫作方面均有明顯提高，到課程結束時均能寫出科學、簡潔、表達準確的全英文實驗報告。

3.3 考核方法

化學分析實驗（全英）課程的特點及目標決定了該課程不僅傳授化學分析基本實驗技能，還應培養學生良好的專業英語表達能力，因此課程采用多方位綜合考核方式考查學生的化學分析基本技能及專業英語能力。化學分析實驗（全英）課程總成績由每個實驗的成績，加權操作考試成績進行評定。每個實驗的成績由實驗預習情況、實驗操作、實驗報告3部分構成，每次實驗的累計成績占總評成績的70%，因此要求學生更多地關注實驗過程及細節，認真地做好每一個實驗，方能最終獲得好的實驗成績。操作考試由單元操作考核及期末實驗考核組成，占總評成績的30%。單元操作考核在學習完練習性實驗模塊后進行，主要考查學生的基本操作；期末實驗考核要求學生當場完成一個命題設計實驗，并完成英文實驗報告。無論單元操作考核還是期末實驗考核均包含口試及實驗考核環節，學生在開始實驗之前先要通過口試環節，采用全英文方式回答教師的英文提問，提問內容包括設計實驗原理、操作細節等，在實驗結束之后學生也需要用英文向指導教師報告結果，之后方能開始撰寫報告。通過多方位的全英文考核方式，將全面考查學生化學分析實驗的基本操作技能及專業語言能力，為后續進入國際合作辦學方的大學學習打下良好基礎。

4 教學效果與經驗

采用調查問卷的形式，對2012及2013級修讀化學分析實驗（全英）課程的化學“2+2”學生共99人以問卷調查形式進行學習效果回訪，共回收有效問卷82份。結果表明：93%的學生認為基本能適應全英文實驗課程授課模式；98%的學生認為通過該實驗課程的學習能較好地掌握化學分析的基礎實驗操作技能與知識，提高了動手能力，初步培養了獨立思考能力及細致嚴謹的科研作風；96%的學生認為通過課程的學習對化學分析理論知識有了更加感性、深入的理解與認識，能與理論課程知識體系進行相互印證，鞏固理論課學習效果；92%的學生認為通過該課程學習擴大了專業詞匯量，提高了采用專業英語進行交流和寫作的能力；93%的學生認為該課程能基本與后續國際合作辦學方的課程體系相銜接，通過該課程的學習能為未來的學習打下良好基礎；96%的學生認為所選擇的實驗內容豐富實用，能與化學分析理論課程緊密掛鉤，配套的講義或教材適合于該全英文課程的教學需求，語言準確易懂；93%的學生認為該課程的考核形式能較好地鞏固課堂教學效果，真實反映知識掌握的程度；98%的學生認為該課程的授課老師能糾正并規范學生的實驗操作，及時認真批閱實驗報告，并解答學生實驗過程中的疑問，使學生獲益；99%的學生認為該課程的授課老師嚴謹認真，熟悉課程專業知識體系，語言表述準確清晰。

5 展望

通過兩屆化學分析實驗（全英）的實際授課及課程建設，我們總結了化學分析全英文實驗課程的教學方法：以國外優秀英文原版教材為主要參考書，輔以自編的英文實驗講義，構建了化學分析實驗（全英）課程教材體系；采用教師引導、學生自主學習的互動式實驗教學模式，使學生成為實驗課程的主體，自如地把握整個實驗過程，提高了學生化學分析實驗的基本操作技能及專業語言能力。該課程適合于化學“2+2”國際合作辦學課程體系的教學目標要求，課堂效果良好，學生反饋及評價良好。

當然，由于時間限制，化學分析實驗（全英）課程建設還有待進一步完善。首先，雖然初步構建了化學分析實驗（全英）課程教材體系，但目前尚無適合于中國高校化學專業國際合作辦學的化學分析實驗教材，因此應加強全英文實驗教材的建設，編寫出更多英語準確易懂，符合國際化學教育體系的優秀全英文實驗教材。其次，全英文實驗課程教學要求任課教師有扎實的專業理論基礎、實驗技能及良好的英語表達能力，目前師資力量非常匱乏。可進一步通過“請進來、走出去”的方式加強全英文教學師資力量的培養，同時進一步提高已承擔全英文課程教師的授課水平，充實分析化學全英文教學的師資力量。

參考文獻

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中圖分類號：O65-4；G642

doi:10.3866/PKU.DXHX20160412www.dxhx.pku.edu.cn*通訊作者，Email:zzm@mail.sysu.edu.cn；cesgkl@mail.sysu.edu.cn

基金資助：中山大學教學改革研究項目（31000-16300008）

English-Based Teaching Methods for Chemical Analysis Laboratory Course

ZHANG Zhuo-Min*LI Gong-Ke*
（School of Chemistry and Chemical Engineering，Sun Yat-sen University，Guangzhou 510275，P.R.China）

Abstract:The chemical analysis laboratory course is a crucial component of analytical chemistry teaching and also plays an important role in teaching students that quantity is the core of analytical chemistry.In this paper，the English-based teaching method for the chemical analysis laboratory course was summarized and discussed in the background of international cooperation in running schools.Experience，deficiency and prospect for the English course of chemical analysis laboratory were summarized and reviewed in detail.

Key Words:Chemical analysis laboratory course；English-based；Teaching method