融合專業(yè)特色的分析化學(xué)教學(xué)探索

＊王一平

（北京化工大學(xué)化學(xué)學(xué)院 北京 100029）

引言

分析化學(xué)作為化學(xué)的一個(gè)分支學(xué)科，是研究物質(zhì)化學(xué)組成的分析方法及相關(guān)原理的科學(xué)[1]，其在各個(gè)理工科專業(yè)中都具有重要地位，是化學(xué)、材料、生物、環(huán)境、醫(yī)藥、農(nóng)學(xué)、地學(xué)等專業(yè)的必修課程。以北京化工大學(xué)為例，分析化學(xué)是化學(xué)、化學(xué)工程、材料科學(xué)與工程、生命科學(xué)與技術(shù)四個(gè)學(xué)院的本科生公共基礎(chǔ)必修或?qū)I(yè)必修課程，全校有近半本科生需要學(xué)習(xí)分析化學(xué)課程。分析化學(xué)課程在多個(gè)理工科專業(yè)的開(kāi)設(shè)，充分說(shuō)明其在不同專業(yè)中的重要性和必要性。通過(guò)分析化學(xué)的學(xué)習(xí)，可以使學(xué)生樹(shù)立準(zhǔn)確的量的概念，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，了解各種分析方法的基本原理和測(cè)定技術(shù)，正確掌握有關(guān)的科學(xué)實(shí)驗(yàn)技能，提高分析和解決問(wèn)題的能力[1]，為后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)、日后進(jìn)一步深入專業(yè)實(shí)踐和科學(xué)研究打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

目前，大多數(shù)院校開(kāi)展分析化學(xué)教學(xué)工作時(shí)，為了課程體系的系統(tǒng)性和完整性，沒(méi)有針對(duì)不同專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)、專業(yè)特色等進(jìn)行差異化教學(xué)，很難滿足不同專業(yè)人才的培養(yǎng)需求，缺乏針對(duì)性和實(shí)際應(yīng)用性，也容易導(dǎo)致非化學(xué)專業(yè)學(xué)生對(duì)分析化學(xué)的學(xué)習(xí)熱情和動(dòng)力不足[2]。此外，在分析化學(xué)的學(xué)習(xí)過(guò)程中，需要熟練記憶大量的原理、公式等理論知識(shí)，這些內(nèi)容相對(duì)枯燥、抽象，導(dǎo)致一些學(xué)生產(chǎn)生畏難和抵觸情緒，從而難以有效提高分析化學(xué)的教學(xué)效果[3]。針對(duì)上述問(wèn)題，本文提出開(kāi)展融合專業(yè)特色的分析化學(xué)教學(xué)，進(jìn)行具有專業(yè)特色的教學(xué)內(nèi)容補(bǔ)充和完善，以滿足不同專業(yè)人才的培養(yǎng)需求并激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

1.融合專業(yè)特色的分析化學(xué)教學(xué)

分析化學(xué)是面向大一學(xué)生的公共基礎(chǔ)必修或?qū)I(yè)必修課程，為了保持教學(xué)的廣泛性和完整性，不應(yīng)過(guò)分放大不同學(xué)科專業(yè)背景下教學(xué)內(nèi)容的差異[4]。在教學(xué)大綱和教學(xué)內(nèi)容的安排上需要堅(jiān)持“廣”的原則，主要內(nèi)容包括誤差與分析數(shù)據(jù)的處理、酸堿滴定法、絡(luò)合滴定法、氧化還原滴定法、沉淀重量法、沉淀滴定法。因此，在保持主體教學(xué)大綱基本不變的前提下，開(kāi)展融合專業(yè)特色的分析化學(xué)教學(xué)。具體實(shí)施策略如下：

(1)設(shè)計(jì)具有專業(yè)特色的案例分析

針對(duì)不同學(xué)科專業(yè)，將分析化學(xué)課程內(nèi)容與其專業(yè)背景聯(lián)系起來(lái)，適當(dāng)引入與專業(yè)相關(guān)的典型案例，并介紹應(yīng)用分析化學(xué)理論或方法的最新研究成果。以案例為載體加強(qiáng)理論知識(shí)的傳授，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到所學(xué)知識(shí)的重要性和應(yīng)用價(jià)值，幫助學(xué)生更好地理解和應(yīng)用所學(xué)知識(shí)[5]。在設(shè)計(jì)案例時(shí)，需要注意是否與專業(yè)實(shí)踐貼近，要考慮學(xué)生的接受程度，選擇大一學(xué)生容易理解的案例作為切入點(diǎn)。

考慮到講授分析化學(xué)的教師大多為化學(xué)專業(yè)出身，缺乏對(duì)材料、生物、醫(yī)藥、環(huán)境等其他專業(yè)的深入了解。因此，有必要組織與所教專業(yè)的學(xué)科負(fù)責(zé)人/老師進(jìn)行研討和交流，以更好地理解不同專業(yè)的培養(yǎng)方案及其對(duì)分析化學(xué)課程的教學(xué)需求和要求，明確分析化學(xué)在不同專業(yè)體系的地位和作用及學(xué)生學(xué)習(xí)分析化學(xué)的目標(biāo)和需求。這樣可以幫助授課老師更好地把握不同學(xué)科專業(yè)的特點(diǎn)和教學(xué)需求，更準(zhǔn)確地設(shè)計(jì)和調(diào)整分析化學(xué)課程的內(nèi)容和教學(xué)方法。同時(shí)，通過(guò)研討形成一批針對(duì)不同專業(yè)的典型教學(xué)案例，加強(qiáng)授課內(nèi)容與相關(guān)專業(yè)的銜接，為學(xué)生學(xué)習(xí)后續(xù)的專業(yè)課程奠定基礎(chǔ)。如表1所示，總結(jié)了材料、生物、醫(yī)藥、環(huán)境類(lèi)專業(yè)與分析化學(xué)相關(guān)的后續(xù)課程，以及在授課過(guò)程中的潛在結(jié)合點(diǎn)。

表1 與分析化學(xué)相關(guān)的后續(xù)課程及潛在結(jié)合點(diǎn)

例如，針對(duì)醫(yī)藥專業(yè)的同學(xué)，在講授第二章誤差與分析數(shù)據(jù)處理中的顯著性檢驗(yàn)相關(guān)內(nèi)容時(shí)，可以以評(píng)價(jià)某種藥物對(duì)治療某疾病是否有效為例進(jìn)行講解。通過(guò)這個(gè)案例，使學(xué)生掌握在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理時(shí)，需要采用Q檢查舍棄可疑值，然后通過(guò)F檢驗(yàn)確定兩組數(shù)據(jù)之間是否有系統(tǒng)誤差，最后進(jìn)行t檢驗(yàn)判斷兩組數(shù)據(jù)之間是否有顯著性差異，從而判斷藥物的有效性。通過(guò)與專業(yè)相關(guān)的實(shí)際案例講解，使學(xué)生更好地理解和運(yùn)用分析化學(xué)中的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)處理方法，可以提高教學(xué)的實(shí)際效果和學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力。

例如，針對(duì)環(huán)境專業(yè)的同學(xué)，在講授絡(luò)合滴定時(shí)，可以通過(guò)舉例說(shuō)明在治理含有某種重金屬的電鍍廢水之前，需要檢測(cè)重金屬的含量是多少，進(jìn)一步講解幾種典型的重金屬如何通過(guò)絡(luò)合滴定法進(jìn)行測(cè)定。此外，在講授沉淀重量法時(shí)，可以引入農(nóng)田重金屬污染治理的實(shí)際案例，指導(dǎo)學(xué)生如何利用重金屬離子的化學(xué)特性，通過(guò)生成沉淀的方法降低重金屬向農(nóng)作物的遷移[6]；同時(shí)，以此為例讓學(xué)生計(jì)算生成不同類(lèi)型沉淀時(shí)相應(yīng)重金屬離子的溶解度。將基礎(chǔ)理論知識(shí)與本專業(yè)的實(shí)際問(wèn)題相結(jié)合，幫助學(xué)生更深刻地體會(huì)到分析化學(xué)的重要性和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，有助于激發(fā)學(xué)生對(duì)本專業(yè)中分析化學(xué)應(yīng)用的思考，提高他們的學(xué)習(xí)興趣。

(2)設(shè)置專業(yè)特色實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是分析化學(xué)教學(xué)中非常重要的一環(huán)，有助于加強(qiáng)學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解和掌握，培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)技能，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。與理論課的教學(xué)內(nèi)容設(shè)置類(lèi)似，目前大多數(shù)高校的分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)內(nèi)容也未根據(jù)不同專業(yè)的需求進(jìn)行特色實(shí)驗(yàn)的設(shè)置。為滿足不同專業(yè)人才的培養(yǎng)需求，可以采用“基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)+專業(yè)特色實(shí)驗(yàn)”的模式（圖1），讓學(xué)生切實(shí)體會(huì)到分析化學(xué)在所學(xué)專業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用，增強(qiáng)學(xué)習(xí)的實(shí)際性和可操作性。

基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)包含常用儀器如滴定管、容量瓶、移液管的使用方法，溶液配置與標(biāo)定等基本實(shí)驗(yàn)操作技術(shù)，四大滴定方法的基礎(chǔ)應(yīng)用。通過(guò)這些基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生更好地掌握實(shí)驗(yàn)技能和基本原理，為后續(xù)的專業(yè)學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。在專業(yè)特色實(shí)驗(yàn)方面，可以根據(jù)不同專業(yè)的特點(diǎn)和需求，設(shè)計(jì)與學(xué)生所學(xué)專業(yè)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。例如，針對(duì)環(huán)境專業(yè)的學(xué)生，設(shè)計(jì)測(cè)定蘇打鹽堿地土壤中碳酸根和碳酸氫根離子濃度的專業(yè)特色實(shí)驗(yàn)，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)酸堿滴定中雙指示劑法測(cè)定混合堿濃度的掌握；設(shè)計(jì)城市生活污水中化學(xué)需氧量測(cè)定的實(shí)驗(yàn)，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)氧化還原滴定法在環(huán)境領(lǐng)域?qū)嵺`應(yīng)用的掌握[7]。

圖1 分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式

通過(guò)“基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)+專業(yè)特色實(shí)驗(yàn)”的模式，把分析化學(xué)知識(shí)與分析實(shí)際、專業(yè)實(shí)踐緊密聯(lián)系，可以更好地滿足不同專業(yè)學(xué)生的培養(yǎng)需求，既能使學(xué)生提高實(shí)驗(yàn)技能和應(yīng)用能力，又幫助他們將分析化學(xué)的理論知識(shí)與所學(xué)專業(yè)相結(jié)合，更好地理解分析化學(xué)在實(shí)際工作中的運(yùn)用[8]。這樣的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式不僅豐富了教學(xué)內(nèi)容，還能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，為將來(lái)的科研和專業(yè)發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2.教學(xué)資源的整合與拓展

為了提升教學(xué)質(zhì)量和效果，除開(kāi)展融合專業(yè)特色的教學(xué)模式外，還需要整合各類(lèi)教學(xué)資源如教材、電子教學(xué)資源、講座等，為不同專業(yè)學(xué)生提供多樣化的學(xué)習(xí)資源。北京化工大學(xué)的分析化學(xué)課程采用的教材是《分析化學(xué)：定量化學(xué)分析簡(jiǎn)明教程》第四版，這本教材章節(jié)安排合理、理論邏輯性強(qiáng)，突出了難點(diǎn)、重點(diǎn)內(nèi)容，并對(duì)分析方法原理進(jìn)行了清晰而透徹的講解。在電子教學(xué)資源方面，北京化工大學(xué)建設(shè)了北化在線教育綜合平臺(tái)，便于教師上傳教學(xué)課件、相關(guān)學(xué)習(xí)視頻等資料，有利于學(xué)生開(kāi)展課前預(yù)習(xí)和課后復(fù)習(xí)鞏固；學(xué)校還引進(jìn)了智慧教學(xué)系統(tǒng)，教師在授課過(guò)程中全稱錄播，無(wú)法進(jìn)入教室的學(xué)生也可以“身臨”課堂，與同學(xué)們同步學(xué)習(xí)，課后還可以復(fù)習(xí)回看錄制的課程視頻。

在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步利用電子教學(xué)資源進(jìn)行混合式教學(xué)，將雨課堂嵌入教學(xué)課件中，課堂提問(wèn)如分析化學(xué)與所學(xué)專業(yè)間有哪些聯(lián)系，學(xué)生通過(guò)雨課堂發(fā)彈幕方式給出自己的回答，進(jìn)一步組織討論，學(xué)生在討論中分析和思考，自我認(rèn)識(shí)到學(xué)習(xí)分析化學(xué)的重要性，形成學(xué)習(xí)的內(nèi)驅(qū)力；同時(shí)利用雨課堂進(jìn)行隨堂知識(shí)檢測(cè)，實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)并及時(shí)反饋學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握情況，有針對(duì)性地加強(qiáng)某些知識(shí)點(diǎn)的講解。此外，還可以邀請(qǐng)相關(guān)行業(yè)的專家學(xué)者開(kāi)展專題講座或輔導(dǎo)，使學(xué)生了解不同專業(yè)領(lǐng)域中分析化學(xué)的最新進(jìn)展和應(yīng)用，拓寬學(xué)生的視野，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和動(dòng)力。

3.教學(xué)效果評(píng)價(jià)與改進(jìn)

評(píng)價(jià)和改進(jìn)教學(xué)效果是教學(xué)探索和實(shí)踐中非常重要的一環(huán)。為了評(píng)價(jià)融合專業(yè)特色的教學(xué)模式的效果并進(jìn)行改進(jìn)，可以采取以下措施：

(1)學(xué)生反饋調(diào)查與評(píng)估

通過(guò)調(diào)查問(wèn)卷的形式收集學(xué)生的反饋，了解他們對(duì)教學(xué)模式的滿意度、學(xué)習(xí)成效及建議。問(wèn)卷調(diào)查內(nèi)容可以包括教學(xué)方法的可行性、專業(yè)特色實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的有效性、與所學(xué)專業(yè)的銜接程度等。學(xué)生的反饋將為教師提供有關(guān)教學(xué)效果的重要信息，并指導(dǎo)改進(jìn)教學(xué)模式。

(2)教師觀察與記錄

授課老師可以在教學(xué)過(guò)程中進(jìn)行觀察和記錄，關(guān)注對(duì)相關(guān)概念的理解、實(shí)驗(yàn)操作的掌握程度、學(xué)生的參與程度等方面，以發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和改進(jìn)點(diǎn)。這樣可以得到有關(guān)教學(xué)效果的直接反饋，并相應(yīng)地調(diào)整教學(xué)策略和方法。

(3)教師研討和專業(yè)交流

積極推進(jìn)和強(qiáng)化分析化學(xué)教研組相互聽(tīng)課、集體評(píng)課和備課，在此過(guò)程中交流和討論如何將理論知識(shí)與實(shí)際案例相結(jié)合等教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，探討分析融合專業(yè)特色的教學(xué)模式是否切實(shí)提高了分析化學(xué)教學(xué)質(zhì)量和效果；此外，定期與所教專業(yè)老師進(jìn)行研討和交流，評(píng)估分析化學(xué)課程學(xué)習(xí)及其融合專業(yè)特色的教學(xué)模式是否切實(shí)有助于不同專業(yè)的學(xué)生學(xué)習(xí)后續(xù)課程；針對(duì)教學(xué)中存在的不足之處共同探討改進(jìn)策略，進(jìn)一步激發(fā)教師們對(duì)教學(xué)的思考。

4.結(jié)論

分析化學(xué)作為理工科的重要基礎(chǔ)課程，能夠?yàn)楹罄m(xù)課程學(xué)習(xí)以及日后深入專業(yè)學(xué)習(xí)和科學(xué)研究奠定基礎(chǔ)。為進(jìn)一步提高教學(xué)質(zhì)量和效果，本文提出了一種融合專業(yè)特色的分析化學(xué)教學(xué)模式。在保持分析化學(xué)主干教學(xué)大綱基本不變的前提下，通過(guò)設(shè)計(jì)具有專業(yè)特色的案例分析和設(shè)置專業(yè)特色實(shí)驗(yàn)等策略，并整合拓展教學(xué)資源，及時(shí)進(jìn)行教學(xué)效果評(píng)價(jià)與改進(jìn)。這種教學(xué)模式有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主觀能動(dòng)性，培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)和實(shí)踐能力，提升學(xué)生在未來(lái)學(xué)習(xí)和工作中將分析化學(xué)知識(shí)應(yīng)用于解決實(shí)際問(wèn)題的能力。