地方院校硅酸鹽分析化學實驗創新應用型教學改革探索

瞿曉玲 趙旭光 趙三銀 張儲君

摘 要：針對地方院校硅酸鹽分析化學實驗教學中存在培養模式與實際生產脫節、實驗內容單一、教學方法陳舊以及考核標準不合理等問題，在實驗教學內容、教學模式以及教學法等方面進行了改革和實踐。始終貫徹以學生為中心的思想，充分調動學生的學習主動性和積極性以及培養創新能力和實踐的能力，為培養創新應用型人才打下基礎。

關鍵詞：硅酸鹽分析化學；教學改革；創新應用型

中圖分類號：G642 文獻標志碼：A 文章編號：2096-000X（2018）18-0036-03

Abstract： In the light of the problems existing in the experimental teaching of silicate analytical chemistry in local colleges and universities， such as the disconnection between the training mode and the actual production， the single experimental content， the obsolete teaching methods， and the unreasonable examination standards， etc.， the experiment teaching content， teaching mode and teaching method were reformed and practiced， thus arguing that we should always carry out the student-centered thought， fully mobilize the students' learning initiative and enthusiasm， as well as cultivate innovative ability and practical ability， and lay the foundation for the cultivation of innovative and applied talents.

Keywords： silicate analytical chemistry； teaching reform； innovative application

一、概述

硅酸鹽分析化學實驗是我校無機非金屬材料工程專業的一門主干課程，是分析化學在硅酸鹽工業分析中的具體應用[1，2]，與理論教學具有同等重要的地位。近年來，隨著我國工業化進程的加快，各種硅酸鹽工業制品如水泥、玻璃、陶瓷等產量增速明顯，行業對具有扎實的硅酸鹽基礎知識、熟練的硅酸鹽分析技能以及較強的解決實際問題能力的人才需求很大。根據韶關學院“特色鮮明，優勢突出，面向基層，服務地方”的辦學宗旨，加快我校硅酸鹽分析化學實驗教學改革，對于提高教師自身教學實踐水平，增強學生的動手能力、專業技能以及綜合素質，培養具有創新應用能力的硅酸鹽化學分析人才具有積極的意義。為此，我們在本課程教學中進行了一系列富有成效的改革探索，建立了硅酸鹽分析化學實驗教學完整體系，為學生的個性發展與素質和能力培養創造了良好的條件與環境，為學生創新應用能力的培養搭建了廣闊的平臺。

二、教學現狀與存在的問題

由于硅酸鹽分析化學實驗一般涉及多學科知識，且與實際聯系緊密，因此對學生的知識儲備和實踐動手能力要求較高。雖然，之前借鑒分析化學實驗教學改革的一些經驗也對硅酸鹽分析化學實驗也進行了相應的改革，如對實驗內容進行了調整，增加實驗課時等。但教學效果還不能令人滿意。主要存在以下幾個問題：

（一）培養模式與實際生產脫節

硅酸鹽分析化學實驗課程的設置根本宗旨是服務企業，但從學生生產實習效果以及畢業生信息跟蹤調查和企業對學生反饋信息中發現，大部分學生缺乏綜合分析解決問題的能力。主要原因是實驗項目偏重基本操作，學生做實驗只是簡單模仿和照本宣科。而硅酸鹽工業原料及制品本身成分和結構復雜，需要較強的綜合分析能力，因此學生實際工作遇到問題不知從何下手，感到無能為力。如硅酸鹽試樣的鐵鋁含量滴定中，硅對鐵、鋁元素的干擾，鐵對鋁元素測定的干擾在非實際樣品的基礎操作中是不需要考慮的。不僅如此，不同硅酸鹽試樣，考慮試樣本身特點和其干擾程度，處理干擾的方法選取也不同，需要測試人員對試樣組成非常熟悉，并對分析方法十分了解，再加上熟練的分析操作過程，才能完全一個實際硅酸鹽樣品的分析測定工作。

（二）實驗內容單一、缺乏創新

目前該課程的理論和實驗教學基本上是化學專業分析化學課程的縮減版，實驗教學主要是以傳統分析實驗項目為主，教學組織的格式化培養特征明顯，系統性特征不足。欲提高本專業學生硅酸鹽分析化學的實際操作技能和水平，則需要進行大量重復而系統的實際硅酸鹽樣品的全分析實驗，耗時很長。現有的實驗教學的組織管理形式難以支撐課程培養目標的實現，因此，需要更加靈活彈性地組織實驗教學，并探索和實施工作量的計算新方法。

（三）教學方法陳舊

教師在上實驗課程時，通常是講解很多實驗原理，實驗方法等，而且實驗操作步驟解釋很清楚，甚至操作步驟演示一遍，這種以老師講解，演示操作為主的填鴨式教學方法，讓學生被動接受的學習感受不好，感覺實驗課程枯燥乏味，只是機械的重復實驗操作，得到實驗數據。而教學活動是一種師生互動式活動，教師感受到學生學習積極性低也會影響到教師上課情緒，長此以往，教師的主體地位和大學生的被動消極狀態，導致大學生沒有主動學習能力。改進教學環節設計和實驗講授方法，使大學生在實驗過程中獲得良好的體驗，進而自主學習獲取知識對學生應用能力的培養顯得十分重要。

（四）考核標準不合理

實驗考核是實驗教學評價的重要手段，通過實驗操作考核，可以了解教師的“教”和學生的“學”的具體情況，為今后的教學決策提供可靠的依據，考核也對學生的“學”起到刺激和促進作用。傳統實驗考試一般選擇操作考試，或操作考試與理論筆試相結合的方式。要求在規定時間內，完成某一項實驗任務，著重考核學生的操作能力和動手能力。

三、創新應用型教學改革

（一）課程教學內容優化

以使本專業學生獲得國家頒發的硅酸鹽化學分析行業準入資格為現實目標，根據有所為、有所不為的工作思路，以分析化學為基礎、以現有的硅酸鹽專業分析國家標準為藍本，組織課題組老師對現有的硅酸鹽分析課程的理論和實驗教學內容進行篩選凝練、優化重組，制訂與課程建設目標相適應的課程標準、編寫具有本專業特色的實驗教材。突出課程教學的應用性和針對性。

該項工作的主要內容，一是課程標準制訂，二是實驗教材（講義）編寫。

在制定課程標準時，一是要對課程所涉及到的實際工作進行調研，對課程準確定位，確立課程的具體能力目標，知識目標； 二是確定課程設計的理念和思路；三是精心安排課程內容和實驗項目，注重理論和實驗教學的銜接，突出學生技能的培養，強調完成課程總目標的可行性和可操作性，使整個教學過程不再是單一的學科化教學，而是瞄準目標，圍繞項目開展的理實一體化教學。

目前，市面上未見與無機非金屬專業應用型人才培養目標相契合的硅酸鹽工業分析專門教材，因此，在教材編寫時，我們將本著廣譜和特色相結合的思路，結合我校無機非金屬科學研究團隊長期從事固體廢棄物高效利用的課題研究，對課程內容進行整合凝練、優選實驗教學內容，根據每個項目的教學目標和教學任務確定課時分配、有重點地進行講解。同時根據畢業生就業調查的反饋結果，對講義不斷修訂，使得講義內容與行業的當前需求和未來發展趨勢相一致。

（二）探索和試行實驗教學培養新模式

本課程實驗擬采用單項實驗——綜合分析實驗_自擬方案實驗三段式的教學模式[3-6]。第一階段的單項實驗，主要完成分析天平稱量、容量器皿的使用、酸堿滴定、配位滴定、氧化還原滴定操作等基本技能訓練。該階段的教學要求是：掌握什么是正確操作，什么是錯誤操作，獨立完成整個實驗過程：自己配制標準滴定溶液，自行標定，自己用。根據樣品中某組分的含量判斷操作誤差的大小。如此反復，使學生的基本操作技能熟練化，使標準滴定溶液的配制、標定操作熟練化，并結合工廠分析控制項目實際選擇合適的單項測定練習。

第二階段的綜合實驗，主要指導學生將所學知識和技能進行系統的組合運用，完成硅酸鹽樣品（水泥熟料、生料、水泥、粘土、石灰石）中SiO2、Fe2O3、Al2O3、CaO、MgO含量的全分析，因為是綜合分析，學生需要全面考慮，先做什么后做什么，測定時各組分之間是否存在干擾，怎樣有效地去除干擾。使學生初步具備硅酸鹽工廠化驗室技術人員的基本技能，提高操作技巧。

第三階段自擬方案實驗，可將實驗教學與課外大學生創新實踐訓練計劃、科學研究、社會服務等有機結合，使學生在類似實際工作的場景下，獨立地對已知/未知目標樣品進行資料查閱、實驗方案設計和分析檢驗，提高工作的熟練度和應變性。

根據設想，在本課程建設的第一年，可實施單項實驗——綜合分析實驗二段式的教學模式。以后再逐步過渡到單項實驗——綜合分析實驗——自擬方案實驗三段式的教學模式。從而使學生掌握硅酸鹽分析化學的整體思路，圖1是學生擬定的硅酸鹽系統分析流程圖。

（三）改進教學方法

硅酸鹽分析化學，其教學對象是第四學期的學生，對于基礎型章節，理論性較強，采用傳統的講授法（LBL），要求學生理解四大滴定的基本原理，熟悉工業分析的基本程序和分析結果的審查方法，掌握試樣的采集、制備、分解以及數據處理與評價、標準方法、標準物質、質量控制的統計方法，同時學會不同試樣的處理方法。采用LBL法可以充分發揮教師對課堂的掌控，利于學生系統性的全面學習。

對于實踐綜合應用型章節，如硅酸鹽分析、鋼鐵分析等，采用LBL和PBL相結合的授課方式[7，8]。PBL型教學，教師以提問題為引導，學生為主體以5-6人/組讓學生通過相互之間的交流討論、查資料等方式獲得知識，討論結果以組為單位制作成PPT，并至少推選一名學生在全班進行課堂講解，同時回答其他小組同學和教師針對其講述內容進行的提問，不完善的地方由組內其他同學進行補充。在各組學生討論結束后，教師根據討論情況對各選題相關知識點進行總結分析，幫助學生解決疑難點，使學生能夠進一步完善該章節的知識體系以培養學生的自學能力、實踐思維能力和創新能力。

（四）新型的考核評價體系的建立

作為本課程建設關鍵性環節，本課程將采取多元評價方式考核硅酸鹽化學分析和綜合實驗成績。對于理論學習，主要通過筆試考察學生對基本原理、基本知識的認知能力；對于實踐環節，從其工作的態度、檢測分析的質量和水平進行全程性考核、以及是否獲得硅酸鹽行業分析資格證書作為考核的主要依據。配合上述考核方法和內容，在考核的組織和時間安排方面，結合學分制的施行，可以更加靈活彈性[9，10]。

（五）師資建設

作為本課程建設水平的保障，有計劃的安排專業教師利用假期到企業生產一線進行實踐鍛煉，提高專業技能和專業視野，同時聘請2～4名企業工程技術人員和專家到校任教，保持課程內容與實踐生產的緊密性。

四、結束語

硅酸鹽分析化學是一門實踐性很強的課程，直接關系到學生應用創新能力的培養。硅酸鹽工業分析對于實際生產具有指導和促進作用，是化工、冶金、建材等國民經濟支柱產業部門不可缺少的生產檢驗手段。隨著國家基礎實施建設的快速發展，必須強化學生的實際應用能力，以便更好適應行業發展及崗位要求。針對目前硅酸鹽分析化學實驗教學與學生應用能力培養以及社會發展嚴重脫節的現象，本文從課程教學內容優化、教學培養新模式改革、教學方法改進、考核評價體系的構建以及教師水平提升幾個角度對韶關學院的硅酸鹽分析化學實驗這門課程開展改革試點。通過問卷調查表明，該實驗課程改革取得了明顯的效果，主要表現在：1. 學生實驗設計和操作能力顯著提升；2. 學生學習和動手的積極性明顯提高；3. 學生對實際案例分析和解決的能力有所提高；4. 增加了畢業生的就業競爭力。此次教學改革充分體現了以學生為中心的思想，同時提高了教師的教學水平，真正實現了教學相長的目的。

參考文獻：

[1]梁紅.工業分析[M].北京：環境科學出版社，2009.

[2]GB/T176-1996.水泥化學分析方法[S].北京：中國標準出版社， 2002.

[3]陳淵，楊家添，羅濟文，等.地方特色課程《普通硅酸鹽工業檢測》的建設與實踐[J].廣東化工，2013，40（5）：126-127.

[4]楊家添，陳淵，陳鳳，等.材料化學專業硅酸鹽工業檢測特色課程建設的探索與實踐[J].廣州化工，2013，41（6）：192-193.

[5]徐伏秋，張秋芬，張新愛.創建硅酸鹽工業分析實驗三段式模式的實踐[J].理工高教研究，2004，23（6）：93.

[6]王安亭，王璐，徐伏秋.硅酸鹽工業分析實驗分段教學模式[J]. 大學化學，2012，27（2）：23-26.

[7]鄭偉.高職《冶金工業分析》課程評價體系的構建[J].廣州化工， 2013，41（5）：228-230.

[8]張紅梅，王彥卿.“工業分析”課程中PBL與LBL相結合的教學探討[J].化學教育（中英文），2014，35（4）：8-11.

[9]彭娜，李紅山，彭夢俠，等.應用型人才培養的地方本科院校化學實驗教學改革[J].實驗室研究與探索，2011，185（8）：325-327.

[10]陳淵，陳憲明，羅濟文，等.工業分析課程教學改革探討[J].廣東化工，2011，38（4）：240-241.