淺析化學分析實驗教學中的被動性與主動性

李崢 陳懷俠

[摘 要]化學分析實驗課旨在訓練學生的基本實驗操作技能，培養學生嚴謹的分析化學思維和學科知識的綜合應用能力。但是，在實驗課的教學過程中，部分學生只是被動地重復實驗步驟，缺乏主動的思考。文章從教師引導、教學內容、課程評價三個方面進行綜合分析，建立促使學生從被動學習轉變為主動探究的方法，以提高化學分析實驗的教學效果。

[關鍵詞]化學分析實驗;被動性;主動性

[中圖分類號] G642.423 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2022）01-0076-03

作為化學的二級學科，分析化學是化學及材料、生物、環境、醫學、藥學和農學等相關專業的重要基礎課程，是對物質進行“考質求數”的學科。依據方法的原理不同，分析化學分為化學分析和儀器分析兩大類，其中化學分析的主要內容包括酸堿滴定法、配位滴定法、氧化還原滴定法和沉淀滴定法的滴定分析法與重量分析法，主要針對常量組分分析，也是儀器分析法的基礎，又被稱為經典分析法[1]。與其配套的化學分析實驗課則是通過訓練學生的規范操作，培養基本的分析化學實驗技能，將理論知識應用于實際樣品分析中，深刻分析化學“量”的核心概念，從而培養學生嚴謹的實驗態度和分析問題、解決問題的綜合應用能力。但在化學分析實驗的教學中，總有一些學生只是被動地重復課件及書本上的實驗步驟，缺乏對基本概念及操作步驟邏輯關系的主動思考，嚴重影響教學效果。因此，需要進行化學分析實驗教學改革，以提升學生的學習能力，調動學生學習的主動性，培養學生主動思考的學習習慣，避免學生“照方抓藥”，使學生從“被動性”接受轉變為“主動性”學習和探究。

一、化學分析實驗教學中的被動性與主動性現象分析

（一）化學分析實驗教學中的被動性

化學分析實驗課程內容包括四大滴定分析法、重量分析法及分光光度法，主要以驗證性實驗為主，教師在課前講授實驗原理、示范規范操作，實驗中再及時糾正學生的錯誤做法，以完成實驗課程的教學。這種傳統的教學方法直接將實驗原理、實驗步驟和實驗要點等呈現給學生，簡單明了，但是單向的，學生無法在講授和演示的短暫時間里完全吸收并掌握實驗要點和技能，于是照抄教材步驟，處于被動的學習狀態，無法達到實驗教學的根本目的。出現這種狀況的主要原因首先是實驗課時不足，教學過程需要搶進度，因為不少高校借鑒國外大學的教學方案，將專業基礎課特別是實驗課的課時不斷壓縮[2]，化學分析實驗的課時少到無法與理論課教學同步，很多理論知識無法在實驗課中呈現出來，導致學生被動機械地進行實驗操作的問題越來越突出;其次是實驗課程內容設置比較單一，以驗證性實驗為主，大多為滴定分析操作、觀察顏色的變化，步驟較為簡單，無法激發學生的學習興趣;最后是實驗課程的期末成績主要以預習報告、實驗報告和期末考試三部分按比例計算得到，這種評價方式無法規避學生照搬教材、互相抄襲以及死記硬背等被動學習“技巧”，不能起到反向激勵學生主動學習的作用。如何激發學生的學習興趣，使學生變“被動”為“主動”？提高教學效果是化學分析實驗教學改革的關鍵。

（二）化學分析實驗教學中的主動性

近年來，基于建構主義學習理論的教學模式改革在高校各學科的教學中得到了廣泛的實踐[3-8]。建構主義認為，學習是學生在一定的背景及情境下，利用必要的學習資源，借助教師和同學的幫助，自己建構知識并不斷深化的過程。建構主義學習理論強調學習不是學生被動地接受，也不是教師對學生單向地進行“填鴨”，教師要正視學生已有的知識經驗，并引導學生以此為起點，主動建構新的知識經驗[9]。

簡單來說，建構主義學習理論認為有效的教學要以學生為中心，教師角色從過去傳遞知識的權威者轉變為學生學習的輔導者，最終使學生達到獨立學習的目的。學生是知識學習的主動者，是意義建構的主體，不再是知識灌輸的對象和被動接收者;教師則是知識建構的促進者，不再是簡單的知識提供者和灌輸者。建構主義學習理論是化學分析實驗教學改革的指導思想。

基于建構主義學習理論，首先將問題導向學習法（Problem-Based Learning，PBL）引入實驗教學中。PBL是一種以學生為授課中心、以問題為核心驅動力的教學方法，學生思考教師針對課程所設計的問題，通過學生間探討、師生互動等多向學習方式，加深對實驗課程知識點及難點的理解[10]。PBL自提出以來就受到各學科教學工作者的廣泛關注，被應用于各學科課程的教學改革中[11-14]。該方法提高了教學過程中教與學的交互性，有效地將學生從被動接受轉變為主動建構。此外，實驗項目也呈現多樣化，適量引入綜合性及探究性實驗內容，課程評價也做到了求新求變。

總之，高效的實驗課程教學需要授課教師科學嚴謹地講解實驗步驟，展示實驗內容的邏輯關系，以問答或討論的形式，加強課堂互動，突出重點和難點內容，引導學生多加思考，以綜合性實驗培養學生的創新思維和應用能力。同時，借助學習通或微信群等督促學生進行課前預習和課后復習，以提高教學效率;適當增加期末成績中的課堂發言、討論等課堂互動的平時分數比例，以提高學生的課堂參與度和學習主動性。

二、全面調動學生的學習主動性

（一）操作粗細得當，深化“量”的概念

“量”是分析化學的核心。化學分析實驗主要借助規范的實驗操作幫助學生建立起嚴格的“量”概念。學生只有深刻理解分析化學中“量”的含義，才能客觀分析誤差產生的真正原因，從而盡量減少誤差。實驗過程中，教師經常會強調實驗操作需要注意的細節，但學生往往沒有主動思考，更沒有深刻地認識到這些不規范操作帶來的誤差及其傳遞性，只是被動地記憶或應付，所以經常出現操作錯誤，如在分析天平、容量瓶、移液管、滴定管等化學分析實驗中，在常用的基本儀器的使用上都有所體現：使用分析天平前不調水平、直接用手拿稱量瓶、讀數時不關天平側門和稱量過程中天平在桌面上移動等;容量瓶不檢漏而直接使用;移液管、吸量管、滴定管使用前不潤洗，讀數時的目光和滴定管或移液管刻度不垂直等。這些“粗”操作都會使分析結果產生誤差，導致實驗結果的準確度和精確度下降。另外，教師在實驗過程中經常強調細節操作，這使學生容易產生一個錯誤印象，認為化學分析實驗所有操作都要“細”[15]，稱量藥品必用分析天平，配制溶液必用容量瓶和移液管，這顯然是走向了另外一個極端，導致實驗效率下降。這種粗細不分、詳略不當的實驗操作反映出的并非只是學生嚴謹科學態度的誤解，更重要的是學生對“量”的概念模糊不清。

對于化學分析實驗中的基本操作來說，“傳幫帶”十分重要。在基本操作養成階段，授課教師要做好儀器規范操作的演示，在保證自身操作規范、正確的同時，還應當結合操作的具體細節提出問題，引導學生主動思考，這對學生改正不規范的習慣動作、把規范操作養成習慣操作起著決定性的作用[16]。在操作分析天平時，教師應直觀對比演示調平前后讀數的差異;在做定量轉移操作時，應對引流過程中需要注意的玻棒和容量瓶操作細節進行提問，幫助學生思考和理解定量轉移的“量”應該“定”在哪里;在使用移液管、吸量管和滴定管時，應邊潤洗邊提問，提示學生如果不潤洗對實驗結果有什么影響，演示吸量管、移液管放液時管尖懸空和輕靠器壁的不同;配制待標定的標準溶液時，應要求學生用臺秤稱量，用量筒量取去離子水，并讓學生思考不用分析天平稱量以及移液管移取的原因，等等。在教學過程中，要處處引導、時刻提醒，通過問題導向不斷促進學生積累、完善和深化“量”的概念，使得學生在做實驗時心中有數，主動做到該細則細，該粗則粗，養成細致嚴謹的科學態度，培養分析化學的思維方式，為后續的課程學習打下扎實的基礎。

（二）立足基礎實驗，拓展綜合性與設計性實驗

化學分析基礎實驗項目都是經典實驗內容，主要是訓練學生的規范操作，并鞏固學生的理論知識。由此可知，基礎實驗的重要性以及基本操作的地基效應不言而喻[17]。通常情況下，基礎實驗都是以驗證性實驗為主，即由實驗員在實驗前按要求配制好所需的實驗藥品，準備好實驗儀器，對實際樣品做好前處理，學生只需被動地按照確定的實驗步驟進行操作，無須更多地思考，致使學生只是為了完成實驗任務、獲得滿意的平時實驗成績而驗證實驗結果，學習興趣不濃。如何立足基礎實驗拓展綜合性、設計性和探究性實驗，使學生在實驗課程中從被動接受轉變為主動探索，這將是實驗教學內容改革的重點。

首先，在完成每個階段的基礎實驗之后，可以增加對應的綜合性實驗。例如，在酸堿滴定法的基礎實驗結束后，開設混合酸或混合堿的實驗項目;在氧化還原滴定實驗結束后，開設水果中或維C藥片中維C含量的測定實驗等。其次，在基礎實驗和綜合性實驗完成后，可以單獨開設設計性、探究性的實驗。例如設計不同水源中水的硬度測定、土壤中重金屬的分析等一些與生活、環境相關且沒有現成分析方案的實驗項目，由教師提前給出選題及要求，學生分小組完成文獻查閱、實驗方案制訂等任務，然后開展實驗并撰寫實驗研究論文，鼓勵學生大膽嘗試。另外，在學生的學習效果評價中，應注重實驗方案和實驗數據的合理性而弱化最終的實驗結果。設計性及探究性實驗可以讓學生切身體會到從樣品采集與制備、分離與富集的前處理到實驗研究、數據收集與處理到寫出實驗報告這一完整的研究過程，彌補了基礎實驗缺少實際樣品處理和探究性內容的缺點，并且從方案設計到撰寫報告，學生之間、學生與教師之間會進行問題的探討與溝通。由基礎到綜合、由易到難，這種層層遞進的教學方法，有效地調動了學生的學習積極性、主動性，培養了學生靈活應用知識、獨立分析解決問題的能力，使學生實現從被動到主動、從驗證結果到主動探索的蛻變。

（三）改進實驗教學模式，優化實驗課程評價方法

學生的主動性、積極性以及參與的程度是影響實驗教學效果的關鍵因素。傳統的實驗教學是由學生預習、教師講授、學生操作、實驗報告撰寫組成的“教師為主、學生為輔”的模式，實驗課程的評價也是由預習報告和實驗報告組成的平時成績、期末實驗理論考試成績兩部分按照比例計算獲得。這樣的教學模式及評價方式養成了學生的學習惰性，更無法激發學生的學習積極性。

實驗預習環節是提升學生主動性的第一步。目前，化學分析實驗的預習安排在課前進行，預習效果主要依靠當堂書寫并提交的預習測試題進行評價，而學生做預習題時，往往是通過摘抄教材內容或者當堂查找網絡資料完成，預習效果較差。所以，改變預習考查模式是提高教學效果的第一步。在實驗課堂上，授課教師可以采取隨機點名的方式圍繞當次實驗中的重點、難點對學生進行提問，教師適當補充糾正，利用“翻轉課堂”的模式反查預習效果，這樣可以有效促進學生重視課前的預習過程。除了當堂檢查，在課下還可以利用學習通或微信群等現代化信息手段督促學生預習和復習。其次，授課教師在進行講解和示范操作后，要不斷檢查學生的實驗操作，及時糾正學生不當的操作，時刻提醒學生注意不規范操作或錯誤操作對分析結果的影響，逐步讓學生養成規范操作的習慣。實驗課程的評價除了考慮實驗報告和期末實驗理論考試成績，還應當將預習效果及期末實驗操作考試按比例納入評價體系。我們應通過改進實驗教學方法、優化課程成績的評價方法，協同提高學生的學習積極性和主動性，讓學生視自己為實驗課的主體，從而提高教學效果。

三、結語

在化學分析實驗教學中，規范學生的儀器操作，樹立“量”的概念是教學的基本內容，而引入基于建構主義理論的問題導向學習法，并不斷優化教學內容，融入設計性和研究性實驗項目，是提升化學分析實驗教學效果，培養學生學習興趣和科研探究精神，變被動學習為主動學習的有效措施。同時，改進評價方法，科學、合理、客觀地考查學習效果，也是提高學生學習積極性和主動性的重要途徑。全方位改進的協同作用，可以讓學生逐漸形成主動、積極參與的實驗課程氛圍，提升化學分析實驗的教學效果。

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[責任編輯：鐘 嵐]

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