基于培養學生實踐能力的分析化學實驗教學方法研究

(唐山學院 環境與化學工程系，河北 唐山 063000)

實踐能力即實際動手能力，大學生的實踐能力是操作能力、數據處理能力、設計能力、科研能力等多種能力構成的體系，它是大學生綜合素質的重要組成部分。目前，地方本科院校工科專業畢業生在進入工廠、企業，參與工業生產過程，面對產業升級調整，供給側結構性改革時，普遍表現出所學理論知識難以運用到實際生產或工程中，實踐能力不能滿足社會發展的需要等問題。分析其原因主要是多數地方本科院校對實驗、實訓課教學環節重視程度不足，教學方法傳統、單一，學生未能真正通過實驗、實訓環節提高動手能力。應認真優化上述課程的教學方法，突出其培養學生實踐能力的特點。

分析化學課程是化工、環境工程、生物工程等專業學生必修的基礎課，其中《分析化學實驗》是該課程的重要組成部分。與其它化學學科相比，分析化學的實驗教學所占比例較大[1]，是一門側重于動手實踐的課程，對于學生將理論知識深化為實踐能力起著至關重要的作用。因此，應將該實驗課程的教學目標確定為培養學生的基本操作能力、設計實驗方案能力及實驗結果的分析比較能力等綜合實踐能力，并按照上述培養目標優化教學方法。

1 分析化學實驗課程教學中存在的主要問題

1.1 學時受限，學生基本操作訓練不足

雖然分析化學課程是多數理工科專業學生的必修基礎課，但對于非化學專業學生而言，實驗學時普遍低于20學時，有些專科專業甚至僅有10學時，教師在講授完理論課內容后僅能安排5～10個相關實驗。實驗學時安排不足勢必會導致教師對實驗室的基本介紹不充分，學生的實驗基本操作訓練不足。有些學生對電子天平的使用方法、藥品的配置、滴定操作等均不熟練，甚至形成了錯誤的操作習慣，為日后工作中順利進行實驗操作埋下隱患。

1.2 照搬教材，學生缺乏參與實驗主動性

傳統的分析化學實驗教學方法是教師從既定的實驗教材中選取經典實驗，如“NaOH和HCl標準溶液的配制與標定”、“水硬度的測定”等，按照教材內容講解實驗原理、步驟、預期結果和實驗注意事項，而學生同樣也是按照教材內容按部就班進行被動實驗，對實驗步驟的設計依據及設計思想沒有深刻認識。這樣的教學方法僅僅是使理論知識得到進一步驗證，而未能充分發揮學生的主動性。以驗證實驗為主的傳統分析化學實驗教學培養模式難以讓學生獲得系統和完整的實驗技能訓練[2]，被動地接受知識，難以將知識應用到實踐中去，更缺乏創造知識的能力[3]，不利于學生實踐操作能力的培養。

1.3 只看過程，學生的數據處理和結果分析能力較差

學生在實驗過程中，經常會出現實驗失敗、達不到預期效果或結果偏差較大的情況。當前的教育理念是重視教學過程，不應以實驗的成敗來判定學生的學習效果和實踐能力的好與壞。“重視過程”的教育理念無可厚非，但有時會使教師因此忽視了指導學生對可疑數據進行取舍和對實驗誤差進行檢測；學生也認為只要認真進行實驗操作，最終的數據結果不太重要，甚至沒有理解有效數字的概念及修約規則。這樣的教學過程不能很好地培養學生數據統計處理能力與分析問題和解決問題的能力。

2 實驗教學新方法的研究

針對分析化學實驗教學過程中存在的上述問題，筆者在實際的工作過程中不斷研究探索更適合、更有效的實驗教學方法，克服傳統教學方法中存在的弊端，以培養學生實踐能力為目標，提高實驗教學的教學效果。

2.1 障礙性實踐教學法

障礙性實踐教學法目前常被用于理工科研究生的課程教學中，通過教師在授課時為學生設置與其研究方向相關的問題障礙，學生在分析問題、解決障礙的過程中，完成了對理論知識的掌握及應用[4]。該法能有效促進學生學習的主動性，授課效果較好。

將障礙性實踐教學法引入本科、專科學生分析化學實驗教學中，并不是為學生設置他們無法解決的難題，而是在學生進行基本操作訓練時設置簡單的障礙，如：電子天平未經校正、限制減量法稱量的時間、滴定管管口堵塞或有氣泡、錐形瓶等容器被影響滴定結果的試劑污染等。通過上述障礙的設置可以引起學生對基本功訓練的重視，使學生樹立嚴謹的科學態度，若未能及時排除障礙將無法獲得準確的實驗結果。從校正電子天平、清洗玻璃器皿等操作開始進行訓練，促使學生熟練掌握分析化學實驗最基本的操作技能。

2.2 任務型教學法

任務型教學法在產生初期多用于語言教學，是一種以學生為中心，主張“在做中學”的教學模式。該教學方法主要是通過教師在教學中為學生安排具體的任務，使學生在完成任務的同時也完成了對相關知識的學習。

近些年，任務型教學法逐漸在非語言類專業學科教學中得到應用。實踐表明，與傳統的教學方法相比，任務型教學法提高了學生的學習興趣，是一種有利于學生全面發展的教學模式[5]。

將任務型教學法應用于分析化學實驗的教學中，最核心的問題是為學生設計既符合其知識水平又能提高學生實踐能力、創新能力的任務。例如“水的總硬度的測定”是分析化學實驗課程中常設置的實驗項目。以往學生被動實驗的教學方式，實驗效果并不理想，實驗結束后很多學生對鈣指示劑、鉻黑T的作用原理，甚至水硬度如何表示不甚理解。采用任務型教學法，為學生設置任務為：設計實驗比較分析市面不同品牌礦泉水、純凈水的硬度。這樣的任務與人們的日常生活和健康飲食聯系緊密，學生的研究興趣和主動性被激發。學生通過自行查閱資料、設計實驗步驟，完成實驗，教師僅需確定實驗的可行性并針對該實驗的關鍵操作進行指導。把教師由知識的講述者轉變成學生攝取知識的指導者[6]。通過上述設計任務的教學方法，學生動手操作的積極性提高了，同時還培養了學生自主學習的能力和解決問題的能力。

2.3 分析比較教學法

分析比較教學法不是傳統意義上的比較教學法，而是注重培養學生分析實驗數據的能力和比較實驗條件、試劑、操作對結果產生影響的能力。常規的分析化學教學實驗其結果相對固定，數據處理一般比較簡單，這就導致教師忽視了對數據處理方法與結果分析的講解。多數分析化學實驗教學都忽視了學生實驗后的結果分析與處理。

應用分析比較教學法可將以往經典實驗進行優化或合并，設計成綜合型對比分析實驗。例如測定溶液中鈣離子濃度的實驗，一般選用EDTA標液來進行滴定。采用分析比較教學法，可將實驗設計為配位滴定法和間接氧化還原滴定法分別測定溶液中的鈣離子濃度，將學生分為兩組，一組用EDTA標液進行滴定，另一組用高錳酸鉀法進行測定。實驗結束后，學生需認真處理好自己的實驗數據，此后還要與不同組的實驗數據進行比較，在教師的指導下分析不同方法產生的結果差異，這有利于培養學生數據處理與分析的能力。此外，由于綜合型對比分析實驗將學生劃分了不同組，引導學生以更大的積極性動手實驗，有利于鍛煉和提高學生的綜合實踐能力。

3 結語

供給側結構性改革背景下，社會各方對大學生實踐能力提出了越來越高的要求，高等教育應該創造新供給，來釋放或者滿足社會的多元化、多層次需求。企業用人情況也充分表明，具有綜合實踐能力的大學畢業生能夠迅速適應工作崗位。因此，加強對工科專業學生實踐能力的培養有利于其提高專業技能和工程素質，使其具有較強的崗位競爭力和從業能力。

本研究討論了分析化學實驗課傳統教學方法存在的弊端，提出了更有利于培養學生綜合實踐能力的新型教學方法，以期實現實驗教學高效課堂。研究表明，通過對障礙性實踐教學法、任務型教學法、分析比較教學法等多種新型實驗教學方法的探索與綜合運用，激發了學生親自動手實驗的興趣，培養了學生自主學習的意識和嚴謹求真的科學態度。學生的實驗基本操作能力、綜合實驗的設計能力和數據分析處理能力均得到較大程度的提高，能夠更好的適應社會產業化發展。