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本书由4部分组成,共23章:第一部分概念,含1-4章:1. 绿色分析化学的概念;2. 有关绿色分析化学的教育:3. 绿色分析实验室的实验;4. 有关绿色分析化学的出版物。第二部分分析过程,含5-14章:5. 绿色取样技术:6. 样品的直接分析;7. 绿色分析的样品处理途径;8. 用非色谱分离技术制备绿色样品;9. 毛细管电泳;10. 绿谱学;11. 绿色分析原子光谱分析;12. 固相分子光谱学;13. 绿色分析化学的衍生技术:分子吸收、荧光和液相色谱;14. 绿色电分析方法。第三部分战略,含第15-19章:15. 分析化学中的能量降耗;16. 绿色分析化学和流动注射法;17. 微型化;18. 微材料或纳米材料的实验室芯片检测系统;19. 含有害有机化合物的实验室废料的光催化处理。第四部分应用的领域,含第20-23章:20. 绿色生物分析化学;21. 生物诊断中的红外光谱学:一种绿色分析途径;22. 环境分析;23. 绿色工业分析。本书目录的后面有各章作者的简介。每章的结尾有参考书目,书的最后是主题索引。
本书第一编著M. 瓜迪亚博士是西班牙巴伦西亚大学化学系教授兼主任,在分析化学领域曾发表过大量论文和专著,荣获很多奖项。他曾应邀在法国、德国、中国等很多国家讲学,并且是一些国际学术刊物的编委会成员。
本书系统地阐述了绿色分析化学的基本原理,并对样品分析的各个基本环节提出了“绿化”处理的途径。本书可作为化学系大学生、研究生的参考书;也是分析化学领域工作者有益的工具书。
在分析化学教学中培养学生的职业素质
分析化学是研究物质化学组成的一门科学,它的主要任务是鉴定物质的化学组成、测定有关组分的含量以及表征物质的化学结构。分析化学又是一门实验性很强的学科,通过学习分析化学,可以使学生掌握获取物质系统化学信息的方法和理论;分析化学还是一门工具科学,在生产实际和科学研究中,可以帮助人们扩大和加深对自然界的认识,起着“眼睛”的作用。因此,分析化学是大学化学、化工、环境工程、生物技术、食品科学与工程等专业学生必须学习的一门重要的专业基础课[2]。化学检验工所要达到的知识和技能,绝大多数都属于分析化学的内容,因此教师要通过分析化学的课程教学,传授给学生一定的专业知识和技能,并着力培养学生掌握化学检验工所具有的职业素质。
(一)运用多种手段激发学生学习的兴趣
爱因斯坦说过:“兴趣是最好的老师。”这就是说一个人一旦对某事物有了浓厚的兴趣,就会主动去求知、去探索、去实践,并在求知、探索、实践中产生愉快的情绪和体验。因此教师要利用多种手段激发学生的学习兴趣。
1.联系生产生活,上好绪言课
绪言课给学生的印象很深,甚至决定了学生对这门课的好恶。分析化学的绪言课主要是介绍分析化学的内容、研究对象、分类等。为了激起学生对这门课程的好奇心,可通过例举生产和生活中与分析化学知识有关的事例,使学生明白我们周围有许多的工作岗位与分析化学有关。如对化工专业的学生可讲化工产品成分的分析化验;对环境专业可举环境监测工作用到分析化学知识;对食品专业可举食品安全检测也需要分析化学知识等等;或上课时带一种化工产品问学生:这是什么产品?里面物质的含量是多少?我们怎么进行测量?从而引出分析化学的内容、任务等知识,这样能使学生明白原来分析化学就是我们身边看得见、摸得着且就业岗位较为广泛的一门学科,增强了他们学习分析化学的信心。
2.展示课程的内在美,提升学生的职业归属感
从美学的原理看,化学本身蕴涵着极其丰富的科学美。在分析化学学习的过程中,如果能让学生感知分析化学之美、体验分析化学之美并把它与职业发展联系起来,最终达到享受职业之美,这对激发学生的学习兴趣、提升他们的职业归属感是非常有利的。分析化学的内在美主要体现在:(1)化学理论美:体现在缓冲平衡理论、滴定分析理论之美等。如在滴定分析法中主要的四大滴定理论是既有区别又有相同之处,在教学中我们就不断用归纳、对比的方法找出这些相同点和不同点,比较这些理论之美的内容(尤其是四大滴定曲线有着惊人的相似之处),来加深学生对四大滴定原理的理解;(2)化学实验美:在分析化学的实验室里有许多美丽的地方:如颜色美丽的化学试剂,整洁流畅的装置设备,教师规范的实验操作,滴定反应到达滴定终点时指示剂颜色的突变,都会使学生感知到严谨、准确、简洁、有序的实验之美;(3)职业发展美:我系有许多的学生(尤其是女生)毕业后在工厂的各类化验室工作,在分析化学教学中,经常带学生参观这些整洁优雅的化验室,请这里工作人员介绍化验室工作特点、对毕业生职业素质的要求以及他们工作的切身感受,使学生对化学检验工充满了向往,提升了他们的职业自豪感。
3.采用情感教学,营造良好的学习氛围
良好的师生关系对学生学习兴趣的培养非常重要,因为只有师生关系融洽,学生才能被教师的人格所吸引,进而喜欢老师所上的课程,这对高职院校的学生尤为如此,因为他们的学习习惯较差,学习过程中会遇到很多的问题。所以老师要多与学生接触和沟通,指导他们的学习方法,解决学习中遇到的难题,树立学生的自信心,从而唤起学生的学习潜能,形成寓教于乐的学习氛围,以达到提高学生的学习兴趣。
(二)利用先进教学理念和手段提高教学效率
首先,要改变在教学中那种“教师讲、学生记、考试背”的被动教学模式,形成以学生为主体,教师为主导,围绕提升学生职业素质为目标的新的教学模式,大力培养学生自主学习、合作学习、探究学习的能力,并把这种能力及时运用到工厂的实践中去。
如现在教学中使用较为广泛的任务驱动教学法、项目教学法、理实一体化教学法等都是这一教学理念的应用。教师要不断的学习这些先进的教学理念,并把它与分析化学教学内容有机的结合起来,不断改进教学方法,注重提高课堂的教学效率,才能让学生掌握扎实的基础知识。
其次,还要充分应用多媒体技术来提高课堂的教学效率。多媒体技术的运用使课程教学变得丰富多彩,不仅可以在有限的时间内大大增加所授知识的信息量,而且这种集图、文、声、像为一体的技术,可以使一些枯燥的理论知识变得形象、生动,学生学习也不易疲劳且能展开充分的想象,从而激发了学生学习的兴趣,提高了课堂教学效果。此外如在实验教学过程中采用虚拟模拟的计算机新技术,还可解决因仪器数量和实验室条件限制而造成的一些实际困难,让学生更多的了解分析化学中的一些新的前沿知识和大型分析仪器的使用,为以后学生在工厂中可能使用这些仪器打下坚实的基础知识。
(三)严格训练要求,强化学生的工作态度
分析化学是一门要求非常严谨的学科,在化学检验工国家标准中也要求学生能严格进行实验操作,正确记录、准确处理实验数据,因此在分析化学教学中要始终把职业标准放在首位,训练学生科学严谨的工作态度。分析化学的实验教学既是技能训练也是培养学生严谨作风的核心环节。教学时教师首先要强调严格操作的意义,然后进行标准、规范、熟练的示范操作,再帮助学生进行手把手的训练,对实验中发现问题应及时给予纠正和指导。例如:在滴定分析中,教师要求滴定时溶液速度不能太快,要到终点时一滴一滴的滴,最后应是滴入半滴时溶液的颜色刚好变色为止;对实验时数据的记录应真实、规范,严禁涂改;每次实验结果的误差要小于0.2%才符合要求等等。这样经过反复强调,严格训练,学生的操作技能得到了很大的提高,同时培养了学生踏实认真的作风,养成了良好的实验习惯。
(四)改革实验教学,培养学生创新思维能力
创新能力是民族进步的灵魂,企业竞争的核心,当今社会的竞争,与其说是人才的竞争,不如说是人的创造力的竞争。因此,在分析化学的实验教学中不但要训练学生过硬的基本操作技能和良好的职业素质,更要通过改革实验教学来培养学生的创新思维能力。
1.改革实验内容,增加设计性实验
现行的高职分析化学实验教材中验证性实验内容较多,综合性、设计性实验偏少,这些内容来训练学生的基本技能应该很好,但对学生思维的培养极为不利,因此在实验内容的选择上应适当减少验证性实验,增加综合性强的设计实验。如茶叶中微量元素的鉴定与分析、电镀废水中六价铬含量的测定、蛋壳中碳酸钙含量的测定、胃舒平药片中Al2O3和MgO含量的测定等。在实施这些实验中,老师只提出实验目的和要求,把实验的主动权交给学生。学生通过查阅资料、设计方案、准备仪器和药品、进行测定、数据处理等环节的训练,不仅完成了实验内容,更重要的是初步掌握了科研的方法,体验到创新实践的乐趣,从而培养了学生的创新能力。
2.改革实验方式,提高实验效果
传统的实验教学,常常是教师从实验目的、原理、仪器的使用到实验的方法步骤这“一包到底”的模式,学生只需按实验书上的步骤完成操作即可。这种授课方式不能激发学生创新欲望,不利于对学生创新思维的培养,因此要改变这种授课方式,提高实验效果。首先要充分运用多媒体技术对学生进行基本操作的教学,组织学生通过观看事先录制的课件来了解滴定管、移液管、容量瓶、分析天平的使用方式以及规范的滴定操作过程;还可利用摄像机对学生的实验操作进行录像,然后分析和纠正操作中出现的种种问题,这种形式能使分析化学实验教学变得生动、形象、活泼,学生印象非常深刻。其次通过任务驱动这种教学形式将实验的内容分解成若干小的任务,让学生带着任务、带着问题去实验,并通过对学生的随时抽查来督促他们不断思考实验中的现象,解决实验中出现的新问题。对一些比较综合的实验内容,可将学生分成若干小组,小组内每个成员都必须完成相应的任务,然后通过小组合作来解决综合性的问题。
3.开放实验室,进行研究性学习
学生个体的差异性决定教师在教学时不能一刀切,而要进行分层教学,开放实验室,开展第二课堂教学,进行研究性学习,能满足有余力的同学学习的需要,有利于学生个性思维的发展和创新能力的培养。例如对食品专业的学生可以研究食品中各种添加剂成分的含量,对环境专业的学生可研究室内环境污染状况,对化工专业的学生可研究各种化妆品中可致癌物质的含量等等,这就将分析化学的学习与他们各自的专业学习联系了起来,大大激发了学生的创新思维。
发挥考核作用,实现考核与考证的统一
考核是对学生掌握所学知识的有效检验手段,正确、合理的考核既有利于提高学生的各项技能,也有利于养成严于律己、实事求是的科学态度。在分析化学的考核过程中,应始终对照化学检验工国家职业标准的要求,分解考核内容,通过形成性考核与结论性考核有机结合,最大限度的发挥考核机制的作用,从而实现考核与考证的完美统一。
在考核内容的选择上,根据《化学检验工国家职业标准》对不同级别工种的要求,结合学校的客观条件和学生的知识水平确定把中级工的标准作为学生考核内容。由于这个标准与分析化学的教学大纲基本相一致,学生只要通过对分析化学知识的考核就能达到中级工所具有的标准,避免了学生的重复考核;而在最后的实训阶段,又设计了一些与考证有关且综合性较强的实验来模拟真实的考核,以训练学生的心理素质,提高学生的综合运用能力。在考核的方式上,注重过程性考核与结论性考核相结合、以过程性考核为主的方式,这在考核学生操作技能上显得尤为重要。可实行平时考核、实验技能考核、实验综合考核三者相结合的考核方式。
平时考核主要包括学生考勤、预习情况、课堂表现、实验报告规范以及教师与学生交流情况等;技能考核是在实验全部结束时的考核,相当于期终考试,主要考察学生对基本操作的娴熟程度,包括分析天平的称量、容量瓶的定容、移液管移取溶液、酸碱滴定管的滴定操作、分光光度计的操作等;实验综合考核是实训的考核,重点是考核学生对所学知识的综合运用能力及创新意识等。这三者之间的比例应根据学生情况而定。对动手能力较差的学生应提高前两项考核的比分,以便使他们能掌握扎实的基本技能;而对动手能力较强的学生应着力考核他们的创新能力,对创新能力突出的学生要给予一定的奖励分,以鼓励这种能力。通过以上各方面的考核,可以比较科学、客观地检查出学生的实验能力,同时又与考证的要求相一致,取得了较好的教学效果。
关键词:分析化学前沿教学
中图分类号:G45文献标识码:A文章编号:1672-3791(2012)03(a)-0000-00
分析化学是我国普通高校化学教学的基础课程,具有十分重要的作用和意义。分析化学的全部内容就是吸取当代科学技术的最新成就(包括化学、物理、数学、电子学、计算机、生物学等学科),利用物质的一切可以利用的性质,建立表征测量的新方法和新技术,最大限度地在特定的时间与空间点或期间内获取物质的信息【1】。就化学学科体系而言,分析化学与相应的科学研究前沿具有更为明显的天然联系,而分析化学的教材体系并不是按照高度抽象的科学理论来划分的,而是按照技术类型加以分类的,其更新的速度滞后于分析化学学科的快速发展。因此,高校教师必须重视分析化学领域的最新发展,将其融合进自己的教学过程,开阔学生的思维和眼界,培养学生的兴趣和知识素养,使分析化学的教学不断与时俱进,推陈出新,始终保持旺盛的活力和吸引力,为高素质创新型人才的培养打下坚实的基础。本文分析了目前高校分析化学课程教学的现状,提出了在教学课堂中如何运用分析化学前沿的具体做法和措施。
1 分析化学教学的现状
1.1 学生的科研意识不够
由于多年的扩招,学生的基础知识素养有一定的下滑,同时,又由于社会环境的变化,尤其是工作压力的增大,使得学生的侧重点向现实工作倾斜。这些因素对学生的科研意识影响较大,也成为了目前高校教学中的普遍现象。比如,学生对化学实验普遍不太重视,只是为了得成绩而做实验,实验过程中不主动思考,严重限制了其实验操作技能能力和创新能力的培养;对于理论课的学习,大部分学生学习目的是考试能够过关就行,因此导致许多学生即使上了研究生对于很多基本化学知识还模糊不清,如果能够通过课堂教学中分析化学前沿的介绍使学生能够有兴趣去学,能够变“要我学”为“我要学”,将为今后科研能力的培养打下坚实的基础。
1.2 高校教学内容单一
目前高校分析化学教学的内容普遍单一,主要就是讲授教材。对于分析化学的前沿,新进展介绍不多。这一方面与教学思想陈旧有关,另一方面也与教师自身科研素养有关。
以上存在的问题,都与分析化学前沿在教学中的运用不够有关,如果充分发挥分析化学前沿在高校教学中的作用,那么,这些问题一定会有相应的改观。
2 分析化学前沿在化学教学中的具体实施
2.1 找准分析化学前沿与相应的教学内容的契合点。
分析化学前沿与实际教学具有密切的联系,同时也存在相当的距离。因此,找准分析化学前沿与相应的教学内容的契合点就成了关键。这些契合点主要就是教学中的重点、难点。如原子发射光谱讲述可重点介绍等离子原子发射,电分析化学可结合目前研究热点电化学传感器,化学修饰电极,微电极等进行讲述,光谱分析中融入毛细管色谱技术,超临界色谱技术等的应用,不仅能够开阔学生的视野,激发其学习兴趣,还能培养学生的科研意识。
2.2 积极采用新的教学方法。
针对教学要求和内容的变化,积极采用新的教学方法是实现分析化学前沿与高校化学教学融合的重要条件。目前已经出现了许多有关的新的教学方法。如立体化教学方法[2]。它是“利用网络技术构建的一种新型教学方法,在教学资源、教学形式、教学时空、学习环境、学习方式等方面具有与传统教学方法不同的体征。”立体化教学方法提倡多场合学习、充分利用网络等条件,扩展教学的时空,增加了教师教学和学生学习的空间和自主性,这样的教学模式为分析化学前沿的教学和学习提供了极为便利的条件。
2.3 采用回顾历史与展望未来导入教学
分析化学是一门不断发展的学科,每一具体内容都有一个发展过程,通过简单回顾历史和展望未来导入,可以引发学生的学习兴趣,使他们知道现在丰富多彩的分析方法是如何发展起来的,明白还有许多问题有待改进和解决。如色谱分析:从1903年俄国植物学家茨维特(Tswett)提出的分离植物色素讲起,给出流动相、固定相的空间图像1941年马丁(Martin)和辛格(Synge)发现液液色谱1952年詹姆斯(James)发现气相色谱20世纪60年代高效液相色谱法的发展[3]。使学生明白,今天丰富多彩的色谱分析方法原来是从一百多年前的叶绿素分离发展起来的,使他们看到分析方法将来发展的方向,展现了分析化学生动活泼的立体形象,也可引起学生对分析化学的浓厚兴趣。
2.4 充分利用多媒体等新教学手段
化学属于实验性学科,培养学生的动手能力是本学科的重点,多媒体教学可以把完整的实验过程在课堂上再现出来,尤其是课本上没有涉及到前沿学科相关内容,可以通过图片,动画模拟等手段让学生体会到该学科的重要性和趣味性。
2.5 适当增加现实问题的教学分量。
问题是提高教学效果的重要媒介,对于分析化学而言,现实问题具有显著的作用。俞汝勤院士主张:“把分析化学方面的教学由数据与信息的获取,上升到注重实际问题的解决这一新高度。”[4] 在分析化学教学过程中多穿插一些利用前沿分析科技解决实际问题的例子,比如在讲到各种分析方法时,可结合一些现实实例如食品安全问题三聚氰胺事件,瘦肉精事件向同学们传授分析化学在实际生活中的重要性,使其感受到分析化学前沿是分析化学解决现实问题的最新方法。
结语
通过各种手段将分析化学前沿融入到课堂教学中去,有助于开阔学生的视野,激发学生的创新意识和研究兴趣,加强学生的紧迫感和使命感,为培养学生勇于探索、勇于挑战、尊重科学、实事求是的精神,培养素质高能力强的综合型优秀人才打下坚实的基础。
参考文献
[1] 郭祥群.浅谈课程教学核心知识与知识网络建构-以分析化学为例[J].中国大学教学,2009(1):32-35.
[2] 陈宪明,李家贵,罗济文,等.分析化学立体化教学方法初探[J].广东化工,2010,2 (7):177-178.
关键词:无机及分析化学 理论教学 教学方法
无机及分析化学是化学工程、生物工程、医药、食品工程等非化学专业的学生在大学一年级时必修的一门专业基础课,也是学生从中学进入到大学后所学的第一门专业课程,学生对于该门课程的学习和掌握程度,对后续相关专业课程的学习起着尤为关键的作用。如何圆满的完成教学任务,获得良好的教学效果,让学生在初始阶段就打下坚实的专业基础,值得我们深思和探索。
无机及分析化学有机融合了无机化学和分析化学两门基础化学课程,主要内容包括四大平衡、物质结构、元素化学、物质分离等基础知识[1],具有教学内容多,教学时数少的教育教学特点。每位教师都很关心如何在有效的教学时间内取得良好的教学效果,下面结合个人的教学实践谈几点心得体会。
一、做好课前准备工作
备课是课堂教学的首要环节[2],备好课是上好课的前提。作为教学活动的主体,教师应在课前对上课内容做好精心的准备。备课首先需要钻研教学大纲和教材,弄清楚该门课程的教学目的和具体章节的具体要求,了解基本内容、结构、重点章节及各章节的重点、难点。同时要精读教材,大量参阅同类参考书,大量搜集与授课内容相关的资料,做好充分的知识储备。因为无机及分析化学的内容包括了无机化学,分析化学的内容,还有部分物质结构和物理化学的知识,备课前我一般都会把无机化学,物质结构,物理化学,分析化学等各参考书的相关内容弄明白。在此基础上精心设计授课内容,这需要花费很多时间和精力,尤其是对新教师来讲,更需要在这一环节下大功夫。另外,还需要考虑学生的年龄特征,了解他们的知识基础,从现实情况出发,设计教学内容和教学方法。
二、抓住第一堂绪论课
第一堂绪论课是整个课程的序幕,“良好的开始时成功的一半”,教师必须抓住该堂课的时机,激发学生的学习兴趣。“兴趣是最好的老师”,激发学生的学习兴趣是提高学生求知欲和提高教学质量的最有效途径之一。为了一开始就能够让学生对本课程产生学习兴趣,在绪论课上要结合实例强调无机及分析化学在社会发展中的重要性。例如可给学生介绍无机化学中最活跃的领域之一——无机材料化学,通过图文并茂的方式,给学生介绍一些重要的无机材料,如纳米材料、超导材料、电池材料等。在强调分析化学的重要性时,可列举与我们现实生活中学生比较熟悉的实例,如奥运会时兴奋剂的检测、牛奶中三聚氰胺的检测、食品的安全检测等,这样既可以开拓学生的视野,又可以激发学生对知识的渴求。对第一堂绪论课进行精心的设计和处理,往往会在第一节课就能成功激发学生的学习热情,为后续教学的顺利开展奠定良好的基础。
三、凝练教学内容 突出教学重点[3]
无机及分析化学的教学时数一般在80学时左右,有限的教学时数和日益严格的教学要求是授课教师面临的挑战。教师在授课过程中应凝练教学内容,找出教学内容的精髓,把精髓部分给学生讲透彻、明白,然后再讲相关内容的时候就会达到事半功倍的效果。例如化学平衡的相关内容(化学平衡的定义、化学平衡的移动,化学平衡的相关计算等)是后面四大平衡内容的基础,因为解离常数、溶度积常熟、稳定常数等都是特殊的平衡常数,所以化学平衡部分内容和后面四大平衡部分内容的关系类似于辩证法中普遍与具体的关系,教师应该在化学平衡这部分内容上多花时间给学生讲透,学生掌握好这部分内容,再学习后面的四大平衡就会容易理解。
四、 恰当利用多媒体辅助教学
多媒体教学的优点是:节省板书的时间,提高课堂教学容量;增强教学内容的生动性、形象性和趣味性,活跃课程气氛,提高学生的学习兴趣;还可以在很大程度上减轻教师在课堂上的劳动强度。但是板书比多媒体更具灵活性,所以在教学过程中应该将二者有机结合起来,充分发挥二者的优越性。例如在介绍原子结构、分子结构等内容时,可充分利用多媒体技术,让学生对原子轨道和电子云的角度分布图,分子的结构等有更加直观和形象的理解。而在讲授习题时,可将题干利用多媒体显示,以节省板书时间,而解答推导过程则可用板书的形式呈现,这样就可以更好的分析解题思路,使学生更容易理解解题思路和过程。
五、 培养学生的自学能力
学生也是教学活动过程主体,要充分发挥学生的自学能力。他们刚从中学进入到大学生活,中学阶段他们是在老师和家长的监督下学习,这使得他们普遍习惯于被动学习,而在大学生活中,学习环境相对宽松,学生很容易缺乏学习主动性。而无机及分析化学课程的内容多,教学时数少,课堂容量较大,需要学生(尤其是化学知识比较薄弱的学生)做好课前预习。因此可以再在每次课结束前给学生留下几个关于下节课内容的问题,让学生带着问题对新课进行预习,这比学生盲目看书的预习效果要好的多。新课开始之前,对预习问题进行提问,一方面可以了解学生通过预习对学习内容的掌握程度,以便在新课授课过程中把握侧重点,另一方面,可以对学生的自主学习起到有效的督促作用,有利于培养他们的自学能力。此外,应注重在教学过程中积极引导学生独立思考,培养学生的学习能力。在某些章节的教学中采用讨论式教学方法,可以提出问题,先由学生讨论,然后由教师补充、归纳、总结, 这样即提高了学生学习的兴趣和效果, 又提高了学生独立思考的能力。
总之,根据无机及分析化学课程的特点,采取合理的教学方法, 做好引导工作,不仅能调动学生的学习积极性和兴趣,提高学习效果, 而且有利于学生学习能力的培养。随着教育教学的改革及全面素质教育的推进[4] , 对无机及分析化学的教学必然会提出更高要求, 需要我们在教学工作实践中不断探索和总结。
【参考文献】
[1] 南京大学无机及分析化学编写组,《无机及分析化学》(第四版),高等教育出版社
[2] 教育部人事司组编,高等教育学,高等教育出版社
分析化学教学改革的目的是使教育体系更适合科学发展的需要,更有利于培养高素质创新型人才.所以,目前的教学改革最重要的不是简单地增加或减少分析化学课程的教学内容或与其它化学学科合并,而是如何激发学生学习分析化学课程的热情,使具备一定化学基础知识的学生能够运用所掌握的知识去发现和解决实际问题.因此,坚持以学生为主体,充分调动学生学习的积极性和主动性,以提高学生基础知识和基本理论,培养高素质创新型人才为目标,对高等农业院校分析化学课程的教学内容、教学模式、教学方法、考核体系、实验教学和实习创新等方面的改革进行了探索与实践.
2分析化学“三位一体”教学体系的实践
2.1完善理论课教学
结合农业院校分析化学课程的特点,注重分析化学的应用性、综合性和边缘性,2003年主编出版农业部“十五”规划教材《分析化学》,在此基础上对原有大纲进行了修订.经过5年教学实践与总结,于2008年主编出版了农业部“十一五”规划教材《分析化学》[5],这次教材编写注重了分析化学与相关学科相互交叉、相互渗透,合理穿插一些运用基础理论解决相关学科实际问题的例子,使之更具鲜明的农业特色.根据农业院校人才培养需求和这部特色教材,又对教学大纲进行了修订,将分析化学课程中的重点和难点,即四种滴定分析方法(酸碱滴定、配位滴定、氧化还原滴定、沉淀滴定)的知识点进行了提炼,形成了“平衡原理——滴定曲线——指示剂——滴定误差——方法应用”五个模块.这种模块式的教学,不仅培养了学生分析问题和解决问题的能力,而且培养了学生总结归纳的能力,也使学生更容易掌握分析化学课程的精髓,增加学习的主动性和积极性.分析化学作为校级精品课,建设分析化学网络课程是教学改革的目标之一.为了充分发挥现有教学成果与资源的作用,调动学生的学习积极性,设计并制作了分析化学网络课程平台,平台包括教学大纲、教学日历、教案、授课录像、习题、实验演示、常用数据以及网上答疑系统和学生考试系统等内容.将传统教学形式和现代多媒体、网络教学形式综合使用,开展立体化教学.立体化教学的形式主要体现在以下几个方面:课堂教学立体化、辅导答疑立体化、学生作业立体化、学生考试立体化和实验演示立体化.分析化学网络课程平台的开发打破了时间和空间的限制,突破了以往只能在课上教学的束缚,留言板、论坛等形式使师生的沟通更加及时,充分提高了教学效果[6-7].在课堂教学中,针对分析化学的特点,以学生为主体,灵活运用多种教学模式,改变传统的以“教”为中心,树立以“学”为中心.采用问题式、比较式、讨论式、合作式、案例式、角色转换式和逆引式等多种教学模式,实现分析化学教学的“双向交流”.以问题式和讨论式教学法为例,教师在上课之前让学生带着问题去学习,能激发学生的学习兴趣,使学生积极主动地运用分析化学知识,对解决问题的可行性进行分析,这样可以最大限度地发挥学生的自主能动性及创造性,进而培养学生解决问题的能力.教师在讲解问题之后引导学生进行讨论,做出总结,教学中的讨论环节能够提高学生的归纳与综合能力,增强学生解决问题的信心,并使学生养成思考、分析和总结的良好习惯,使学生的整体能力得到了提高.考核的目的在于检查学生对知识的掌握情况,督促学生认真学习分析化学课程,从而具备分析与解决问题的能力.从培养学生具有扎实基础、宽知识面、创新能力强的角度出发,根据分析化学的课程特点,结合分析化学实验教学改革的总体思路,制作了分析化学考试的题库,同时对考核内容和方法进行了改革,构建出比较全面、系统、科学的考核体系,以期客观公正地评价学生对知识的掌握情况.将分析化学考核内容分为七个部分:平时作业(10%)、随堂测试(10%)、学生讲课(10%)、读书报告(10%)、外文文献翻译(10%)、网络测试(10%)和期末考试(40%).
2.2优化实验课教学
为适应人才培养目标和分析化学实验课程的要求,结合农业院校学生的自身特点,优化了分析实验结构和数量,主编了适合农业院校学生学习的农业部“十一五”规划教材《实验化学》[8].随之修订了分析化学实验教学大纲,在实验教学内容的选择上,紧密联系实际,注意将学科的传统内容和现状及发展相结合,开设学科间互相渗透的实验,关注有发展前景的领域,按照验证性实验——基本操作考核——综合性实验——考核性设计实验4个层次组织实验教学[9].使学生准确熟练掌握分析化学实验的基本操作技术是分析化学实验课的教学重要目的之一.每堂实验课前学生要对实验内容进行网络预习,通过预习来了解实验中的基本操作,在实验课堂上通过学生的实际操作和教师指导的授课方式,确立了学生在教学活动中的主体地位和教师在教学中的主导作用.验证性实验阶段是对学生进行基本操作训练,主要教会学生使用各种仪器和操作手法,侧重培养学生的动手能力和实验习惯,使学生能够准确、熟练地掌握基本操作,为以后的实验打下坚实的基础.实验基本操作考核的目的在于督促检查学生的学习情况,促进学生认真上好实验课,完成课程基本要求.在验证性实验阶段过后,对学生进行实验基本操作的考核.考核内容分为两部分:一部分是对学生的基本操作进行考核,以天平的使用、滴定管的使用、移液管的使用、定容操作等为考查内容,对学生逐个进行考核,发现学生存在的问题及时纠正;另一部分是让学生分析简单的混合酸和混合碱,在实验过程中教师引导学生如何设计整个实验,为综合性实验做好铺垫.经过基本操作技能训练后,学生的基本操作技能掌握得到了应有的锻炼与提高.这时再为学生开设数个综合性实验课,可以提高学生独立分析问题与解决问题的能力,培养创造性思维.综合性实验阶段是强化学生的基本操作,并学习氧化还原滴定、沉淀滴定、配位滴定、分光光度法、重量法等实验内容,为后续即将开设的考核性设计实验奠定基础.学生通过前三个阶段的学习,使学生掌握了分析化学实验基本的技能与方法,学会了独立操作.因此,这时对分析化学实验教学任务就要提高要求,以培养学生的科研素质和创新能力为重点.考核性设计实验选了有代表性的31个混合样品作为分析题目,这31个题目基本包含了分析化学课程的全部内容,要完成这些实验内容,要求学生必须具备较好的基础知识和一定的综合运用能力.本阶段由学生制定出可行的实验方案并独立实施,学生结束实验后,总结实验完成情况与体会.
2.3开展实习创新训练
首先,邀请校内外知名专家来给学生做专题报告,介绍学科前沿知识,扩大学生的知识面,并在实习周组织学生到分析测试单位进行观摩,掌握分析化学的发展趋势和实际应用情况.其次,结合研究生导师的科研项目,教师提出专题,学生自选题目,以小组为单位,提出实施方案,加强学生之间的相互交流,培养学生科研意识和团队精神[10].为向学生提供宽松的学习环境和实验空间,充分发展学生个性,培养他们的创新能力.分析化学教研室每年组织和配合学生申报开放实验基金项目和大学生创新基金项目,开放实验基金项目由学生和教师共同研究申报,获得审批之后,学生分组完成所申报的实验项目;大学生创新基金项目是学生想对自己感兴趣的问题进行研究或探索,由学生自行填报立项申请书并找合作教师,自行设计实验方案并完成实验,使学生的动手能力和创新能力在实验中得以体现,并得到了进一步提升,在解决问题的同时对所学知识也进行了串联和融合,对分析化学实验知识和技能有了新的理解,真正感受到学以致用的作用.