應用轉型背景下分析化學實驗教學改革研究

王桂霞 楊卓 胡少強

【摘要】在地方本科高校應用性轉型背景下，分析原有分析實驗教學的問題及不足，并從“引入‘項目驅動教學模式;改革實驗內容，突出地方產業特點;利用微視頻和MOOC等教學資源豐富實驗教學內容;整合實驗內容，完善實驗教學體系”四個方面探究分析了化學實驗教學改革途徑。

【關鍵詞】應用轉型;分析化學;教學改革;項目驅動;微視頻

【基金項目】本文章由洛陽師范學院教改項目（編號：2017XJGJ067）、河南省高校學校青年骨干教師培養計劃項目“基于二維過渡金屬碳化物納米復合材料的可控制備及其生物傳感行為研究”資助。

近年來，地方本科高校轉型發展問題成為全社會關注的重大改革問題。河南省先后啟動了包括我校在內的15所大學作為本次高校轉型發展的試點，而化學化工學院是我校此次轉型發展中的一個重點院系。分析化學實驗是我院化學、應用化學、化學工程與工藝等專業開設的核心基礎課程，與生產、生活聯系密切，涉及多學科知識的綜合運用和復雜問題的綜合處理，是培養應用型和創新型化學化工人才的重要途徑。

根據我國著名的心理學教授皮連生對知識技能的分類理論，廣義的知識一般可分為三類：陳述性、操作性和策略性知識。陳述性知識主要用于描述事實，陳述觀點，說明事物“是什么”“怎么樣”“為什么”等問題;操作性知識是一種實踐性知識，主要指“做什么”“怎么做”的知識;策略性知識是關于如何學習及如何思維的知識。作為實踐性比較強的分析化學實驗教學，應在傳授陳述性知識的基礎上，重點培養操作性技能和策略性技能。而原有的分析化學實驗的部分實驗內容與實際應用脫節并缺乏針對性，實驗內容多為驗證性實驗，綜合性、設計性實驗比例偏低且實驗內容陳舊，實驗設置與當地產業相結合較少。教學方法和手段不利于培養學生勤于思考的學習習慣，不利于培養創新能力和團結協作精神，也不能適應學校的轉型發展。因此，分析化學實驗教學改革勢在必行。

目前，國內對分析化學實驗教學的改革和研究主要集中在實驗內容的整合和更新，完善實驗評價體系，優化實驗教學模式，完善實驗教學方法等方面。比如，宿艷等提出建立一個基于互聯網的網絡化分析化學實驗教學信息平臺，可以有效激發學生的學習興趣和學習自主性，培養學生自我建構知識的能力和創新思維能力[1]。王迎進等提出在分析化學實驗的教學中應用翻轉課堂的教學模式[2]。高校分析化學實驗教學內容相對獨立，可以將具體的某一實驗環節制作成5-10min 的微視頻。學生可以根據實際情況有選擇、有重點地觀看，并且授課時間靈活，能夠充分調動學生學習的積極性。黃科、許春萱等提出將MOOC引入分析化學實驗教學中，使學生在時間、空間有限的實驗課以外靈活學習，提高教學效率，達到反復學習鞏固的目的，從而為培養學生具體實驗技能奠定基礎。而利用“項目驅動”“角色扮演”等理論及方法優化分析化學實驗教學的研究較少。

在研究國內兄弟院校分析化學實驗教學改革的基礎上，結合我院實際情況，從實驗內容、教學方法和手段以及課程體系等方面進行了改革。首先，在對實驗原理、實驗步驟、實驗現象等知識點講解的過程中，引入微視頻、動畫演示及MOOC等新興多媒體教學資源。其次，在實驗教學過程中引入“項目驅動”的思想，利用“角色扮演”的理論和方法，讓學生在扮演不同實際角色中學習符合企業要求的應用性知識。再次，整合實驗內容，完善實驗教學體系。通過采用以上改革措施，激發了學生的學習熱情，提高了實驗教學質量。

一、利用微視頻及MOOC等教學資源豐富實驗教學內容

首先，在分析化學實驗教學中，規范實驗操作、準確判斷實驗現象是對學生的基本要求。傳統的實驗教學主要靠教師的示范和講解，有些復雜的實驗內容需要多次示范甚至個別化指導，費時費力，效果欠佳。為此，教師可以在實驗室把規范的實驗操作及實驗現象錄制成微視頻，除可以在實驗項目進行之前播放輔助實驗教學之外，還可以上傳到課程網站上，供學生反復預習觀看;另外，教師還可以把相應的實驗操作及實驗現象做成仿真模擬實驗視頻，并加入交互元素，讓學生在實驗室之外通過電腦就可以模擬操作實驗，從而加深對實驗項目的理解。通過這兩種視頻的展示，一方面可以模擬學生在實驗室做的實驗，增強學生實驗操作的規范性，另一方面可以把實驗中看到的現象和理論教學中的知識聯系起來，使抽象的理論知識變得更形象，更直觀，從而提高教學質量和效率。

其次，書寫預習報告是目前實驗教學普遍采用的預習環節，學生無法通過教材的描述做到對實驗內容的深入理解，進而影響課堂上的實驗效果。通過將每個或難度大的實驗內容制作成一個或多個10分鐘左右的微視頻，并配以文字、動畫、課件等信息，不僅可以使知識的講解更為清楚，富有條理，而且教學形式更為形象生動，更能夠激發學生的學習興趣與創新意識。

再次，慕課經過近幾年的發展已經形成了豐富的慕課教學資源庫，有關分析化學的慕課一般是以10分鐘左右的微課形式進行的，課程短，學生注意力易集中，有利于重點難點的突破。因此，教師除可以自己開發微視頻教學資源之外，還可以搜集或為學生推薦慕課學習資源，并針對學生在學習過程中所遇到的問題重點講解。

二、引入“項目驅動”教學模式，利用“角色扮演法”促進實驗教學

項目驅動教學法，也稱作項目教學或基于項目的學習，是指引導學生圍繞項目開展學科理論和技能探索的教學方法，常以生產中涉及的項目為核心開展教學活動。學生在教師的指導下按照項目涉及的問題進行信息搜集，通過小組協作，創造性地解決問題，得出結論并完成任務，從而培養其創新能力、職業素養和團結協作的精神。其最典型的特點是以企業實際需求為導向，以企業實際應用為尺度，以學生小組學習為基礎。在具體的實施過程中，教師需要把整個學習過程分解為單獨的任務，并按照不同的任務設計具體步驟。為此，我們在分析化學實驗課程中選擇與當地生產實際結合較為緊密的綜合性實驗內容，將之整合為若干個項目，把需要掌握的技能、技巧隱含在對應的項目中，通過項目的完成來實現知識的傳授和技能的培養。例如，在“酸堿滴定”這一實驗模塊中設計測定醋酸總酸度，分析化肥中的氮含量及測定雞蛋殼中的碳酸鈣含量等項目。

角色扮演最早應用于兒童的戲劇表演，最初由心理學家和戲劇家使用。角色扮演法首先要為被試主體賦予一個假定角色，并要求其按照角色的要求表現自己的行為，然后觀察、記錄角色扮演的行為，最后評價該主體角色扮演的接近程度或勝任能力。因其諸多的實踐性、自主性、創造性等優點，作為一種比較符合素質教育的新型教學法，越來越受到教育者的歡迎。角色扮演法有利于充分調動和發揮學生學習的積極性、主動性和創造性，使學生真正成為教學的主體、學習的主人。目前，角色扮演教學法主要應用于外語教學、人力資源管理、醫學等學科領域。

為此，在特定項目中，教師為每個團隊成員分配特定角色并闡明角色職責。教師的角色是項目的發起者和項目協調員，隨時跟進每個項目的進展情況，并提供及時的指導和幫助。每個團隊成員都依據具體角色分配特定的工作和任務，如項目主持、方案設計、方案實施、效果評價等。在教師的指導下，每個團隊成員都需要在查閱相關的文獻資料的基礎上，運用所學的知識及操作技能來設計實驗方案，在教師證明其可行性后準備實驗，并記錄實驗過程和實驗結果，完成實驗結項報告。這不僅可以培養學生自主開展科學研究的能力，而且可以培養他們的創新能力，從而實現專業素養和綜合技能的雙重構建。

三、改革實驗內容，突出地方產業特點

結合洛陽經濟特點，增加開設與當地生產、生活密切相關的實驗項目。首先通過專業見習、學生實習等機會深入洛陽化工企業進行調研，如洛陽化肥廠、洛陽制藥廠、九九齡醋業有限公司等，了解企業的分析檢測現狀，如企業需要分析的樣品類型、分析指標及所需分析方法、常用大型精密儀器等。確定與實驗教學內容密切相關的來自生產實際的、能激發學生興趣的材料為“專題實驗”內容。

目前已開設的與當地產業有關的實驗項目有“鐵礦石中鐵總量的測量”“自來水硬度的分析”“食用醋中酸總量的測定”“固液萃取，升華——從茶中提取咖啡因”“低品位鉬礦的綜合利用”“丹參酮的提取與分離”等。計劃增加的實驗項目有“無損分析歷史文物”“測定‘胃舒平中鋁鹽含量”“測定乳制品中蛋白質含量”等。

四、整合實驗內容，完善實驗教學體系

將傳統的以知識技能訓練為主的教學模式轉變為以能力培養為核心的教學模式，將創新性研究實驗與大學生科技活動及教師的科研項目相結合，與豫西地區的優勢、特色資源研究相結合，增設具有一定廣度和深度的綜合性和研究性實驗教學項目，形成“一體化、三平臺、三層次”的教學體系，培養具有化學基礎知識、基礎理論和基本技能，能夠進行化學教學和化學研究的中等學校化學教師，為科研機構、高等院校、企事業單位培養從事化學、化工領域的科研、教學、生產及管理的創新型人才。“一體化”是指實驗教學服從實驗目標，以培養應用型人才的目的，追求知識體系的完整性;“三平臺”即把中心實驗室、省重點實驗室和實踐基地三類平臺進行整合，形成完善的教學體系。實驗內容有機地形成了“基礎-綜合-研究”三個層次，促進了教學過程和開放式實驗教學。實驗內容一方面來自教師的科研成果，另一方面來源于地方豐富的特色資源，比如“中草藥和有色金屬礦物分析研究”課題。并且每個實驗項目的內容都可以根據研究工作的進展情況不斷更新，形成教師科研與實驗教學的良性促進機制。

【參考文獻】

[1]宿艷，張艷娟，吳碩，等.互聯網背景下的分析化學實驗教學資源建設[J].實驗室科學，2017（20）：70-73.

[2]王迎進，李佳，陳華萍，等.翻轉課堂教學模式在分析化學實驗教學中的應用[J].山東化工，2017（46）：164-165.