劉 玲,韋壽蓮,趙建芬,嚴(yán)子軍

（肇慶學(xué)院 化學(xué)化工學(xué)院，廣東 肇慶 526061）

0 引言

以實(shí)踐性和應(yīng)用性為主要特征的分析化學(xué)學(xué)科，其實(shí)驗(yàn)課程是學(xué)科教學(xué)體系中的構(gòu)成要件.在新的歷史時期，分析化學(xué)課程的教學(xué)目標(biāo)已不再是單純培養(yǎng)分析數(shù)據(jù)的提供者，而是上升到培養(yǎng)解決實(shí)際問題的參與者和有關(guān)化學(xué)信息提供者[1]的新高度.這對于實(shí)現(xiàn)應(yīng)用性、復(fù)合型人才的培養(yǎng)目標(biāo)，具有極其重要的教育價值[2].

為了適應(yīng)社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要和素質(zhì)教育水平的提升，自2008年開始，肇慶學(xué)院工科課程的學(xué)時數(shù)有所縮減，非師范專業(yè)的分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)課學(xué)時數(shù)縮減了28%.如何充分有效地利用有限的學(xué)時實(shí)現(xiàn)應(yīng)用型、復(fù)合型人才培養(yǎng)目標(biāo)，培養(yǎng)學(xué)生“提出問題、發(fā)現(xiàn)問題、研究問題、解決問題”的能力，提高學(xué)生的實(shí)踐應(yīng)用能力和綜合素質(zhì)，這是新的教育環(huán)境下需要努力探索和實(shí)踐的一個新課題.我們通過精心設(shè)計開展了開放式教學(xué)，構(gòu)建了融基礎(chǔ)、提高、應(yīng)用、創(chuàng)新于一體的實(shí)驗(yàn)教學(xué)新模式.通過對模式中各環(huán)節(jié)的具體實(shí)施與評價，促使學(xué)生減少了單純機(jī)械的操練，增加了思維的參與性，從而提升了學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新意識，使之感受到分析化學(xué)的價值和意義，進(jìn)而提高了其社會責(zé)任感，培養(yǎng)了他們的團(tuán)隊協(xié)作精神[3].

1 設(shè)計思想

傳統(tǒng)的分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)偏重于“菜譜式”的教學(xué)方法，注重現(xiàn)成的分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和操作步驟.這種教學(xué)非但無法激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動學(xué)生積極思考和探索的主動性，更無法真正達(dá)到教學(xué)目的.為了改變這一現(xiàn)狀，分析化學(xué)教學(xué)團(tuán)隊開展了一些研究與探索，主要從課程結(jié)構(gòu)優(yōu)化、教學(xué)手段、實(shí)驗(yàn)報告、考核考試等方面進(jìn)行了初步改革，并取得了一定成效，但學(xué)生分析和解決實(shí)際問題的能力還有所欠缺.隨著高校招生規(guī)模的擴(kuò)大，學(xué)生們的知識水平呈現(xiàn)參差不齊的狀況，加之課程學(xué)時數(shù)減少，這些都增加了教學(xué)工作的難度.為了更好地培養(yǎng)應(yīng)用型、復(fù)合型人才，使不同知識水平的學(xué)生都能學(xué)有所成、學(xué)以致用，不斷拓寬就業(yè)門路，分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革必須朝著開放式教學(xué)模式發(fā)展.在此教學(xué)模式中，應(yīng)確立以“教師為主導(dǎo)，學(xué)生為主體”的教學(xué)理念，采用以問題為導(dǎo)向的教學(xué)方法.在實(shí)驗(yàn)過程中，教師主要起引導(dǎo)和指導(dǎo)作用，要充分培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)的能力，要讓學(xué)生勤于動手，培養(yǎng)其敏銳的觀察力和細(xì)心操作的能力，鼓勵學(xué)生開動腦筋并勤于提問，以期逐漸提高其深入分析和鉆研問題的能力.

2 開放式實(shí)驗(yàn)的構(gòu)建和實(shí)施方法

2.1 開放式實(shí)驗(yàn)的設(shè)計模式

探索漸進(jìn)式的開放實(shí)驗(yàn)設(shè)計模式，需要根據(jù)不同階段的設(shè)計思想采用不同的教學(xué)模式，即局部開放和完全開放2種模式，使學(xué)生通過“基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)、提高性實(shí)驗(yàn)及應(yīng)用、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)”3個階段，逐漸進(jìn)入全面發(fā)展的狀態(tài).第1階段的教學(xué)目的主要集中于基本技能的培訓(xùn)和經(jīng)典實(shí)驗(yàn)的演練方面；綜合素質(zhì)的培養(yǎng)則放在后面2個階段，這2個階段是具備開放特征的提高、應(yīng)用創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)階段，完成難度依次增加.學(xué)生只有具備實(shí)驗(yàn)的基本技能并掌握了學(xué)科核心理論，才有可能具有實(shí)踐的能力，進(jìn)而步入應(yīng)用創(chuàng)新的階段.開放式實(shí)驗(yàn)各個階段均能體現(xiàn)出開放性特征，教師在不同階段只是在開放程度與開放維度上予以調(diào)控.

2.2 開放式實(shí)驗(yàn)的實(shí)施方法

從對學(xué)生能力進(jìn)行系統(tǒng)培育的角度來說，分析化學(xué)開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程應(yīng)該是漸進(jìn)而有系統(tǒng)性的，是具有實(shí)際意義的分析化學(xué)實(shí)踐活動.其過程應(yīng)符合應(yīng)用型本科院校學(xué)生的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)和認(rèn)知規(guī)律，要遵循從簡單到復(fù)雜的認(rèn)知規(guī)律，由淺入深地提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)自主性，解決好實(shí)驗(yàn)教學(xué)中技能訓(xùn)練及理論與實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合的問題，著力培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問題的能力和綜合能力.開放式實(shí)驗(yàn)的具體實(shí)施過程如下：

1)基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn).精選和整合基本技能實(shí)驗(yàn)和驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，如對滴定分析基本操作練習(xí)（包括酸堿滴定管的使用）、銨鹽中氮含量的測定（甲醛法，包括NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度的標(biāo)定）、混合堿的分析（包括HCl標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度的標(biāo)定）等實(shí)驗(yàn)進(jìn)行整合，而以往教材中NaOH與HCl標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度的標(biāo)定是作為單獨(dú)實(shí)驗(yàn)來安排的.通過對實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行整合，大大減少了實(shí)驗(yàn)學(xué)時數(shù)，使得基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)更加側(cè)重于學(xué)生基本技能和基礎(chǔ)理論的掌握.

2)提高性實(shí)驗(yàn).在基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)所包含內(nèi)容的基礎(chǔ)上，適當(dāng)增加一些開放性設(shè)計或探究性內(nèi)容，這些實(shí)驗(yàn)可以在學(xué)習(xí)完一章內(nèi)容之后安排.對于這一類實(shí)驗(yàn)題目及實(shí)驗(yàn)過程中應(yīng)考慮的問題，可以預(yù)先告知學(xué)生，讓學(xué)生利用已學(xué)的理論知識和方法原理，針對特定的所要分析和解決的問題，提前進(jìn)行實(shí)驗(yàn)方案的初步設(shè)計.等到上實(shí)驗(yàn)課時教師可采用以問題為導(dǎo)向的教學(xué)方法，與學(xué)生共同討論后確立實(shí)驗(yàn)方案，這種模式稱為“局部開放”模式.比如：測定“NH3和NH4Cl混合液中各組分濃度”的實(shí)驗(yàn)，就可以在學(xué)完酸堿滴定法之后予以安排.在教師引導(dǎo)下，學(xué)生可針對初步設(shè)計的方案討論以下問題：a.各組分能否直接準(zhǔn)確測定，如何判斷；b.設(shè)計方法的原理是什么；c.實(shí)驗(yàn)需要采用何種試劑及儀器，如何配制和標(biāo)定標(biāo)準(zhǔn)溶液；d.需要選用何種指示劑，變色過程如何；e.各種溶液的取樣量及各組分含量的計算公式等.對于這樣的局部開放性探究，有前面的理論課作鋪墊，學(xué)生完全有能力使問題得到解決.探究部分方案的自主設(shè)計，是學(xué)生在掌握相關(guān)的理論知識、方法原理、基本實(shí)驗(yàn)技能基礎(chǔ)上成就的，設(shè)計方案可以使學(xué)生從單純的鞏固理論知識學(xué)習(xí)和單元性的基本操作訓(xùn)練，提高到將理論知識和實(shí)驗(yàn)技能進(jìn)行有機(jī)結(jié)合與運(yùn)用的高度[4].

3)應(yīng)用、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn).針對非師范專業(yè)學(xué)生將來從事專業(yè)工作多樣化的需要，我們結(jié)合不同專業(yè)的特點(diǎn)，精選了一些與肇慶市工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及相關(guān)分析檢測部門緊密結(jié)合，能突出地方資源特色且貼近日常生活的小課題作為開放實(shí)訓(xùn)內(nèi)容，課題注重突出應(yīng)用性和實(shí)效性.例如：對于食品科學(xué)與工程專業(yè)學(xué)生，可選取“陳醋的色素去除及醋中總酸度測定”及“食品(豆類、蔬菜、海產(chǎn)品、菌類等)中鈣、鎂、鐵含量的測定”等實(shí)驗(yàn)；對于環(huán)境工程專業(yè)學(xué)生，可選取“含鉻廢水的處理和評價”、“肇慶地區(qū)各種飲用水的硬度和COD的測定”等實(shí)驗(yàn)；對于制藥工程專業(yè)學(xué)生，則可選取“解熱鎮(zhèn)痛藥乙酰水楊酸的含量分析”、“鹽酸左氧氟沙星含量的測定”等實(shí)驗(yàn)，充分體現(xiàn)出因材施教的特點(diǎn).這一階段實(shí)驗(yàn)設(shè)定在課程的最后階段，此時理論課即將結(jié)束，學(xué)生頭腦中已基本形成了分析化學(xué)較完整的知識體系，已經(jīng)可以采取全程開放的模式解決實(shí)際問題.具體實(shí)施方法如下：首先，教師要求學(xué)生選擇開放式題目，每5～7人為一組，每組負(fù)責(zé)1個題目；其后，讓學(xué)生通過課外查閱、分析、歸納文獻(xiàn)并進(jìn)行小組討論自擬實(shí)驗(yàn)方案；最后，將方案交由教師批閱指導(dǎo)，方案通過后學(xué)生即可完成實(shí)驗(yàn).在實(shí)驗(yàn)過程中，每組設(shè)置1名組長，協(xié)助教師指導(dǎo)具體實(shí)驗(yàn)，組長由實(shí)驗(yàn)技能規(guī)范、基礎(chǔ)理論扎實(shí)、責(zé)任心強(qiáng)的學(xué)生擔(dān)任.實(shí)驗(yàn)所用儀器和藥品需提前列好清單交給實(shí)驗(yàn)管理人員，之后由組長負(fù)責(zé)領(lǐng)出所需物品，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后再如數(shù)歸還.為了使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)設(shè)計、實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備和自主實(shí)驗(yàn)中擁有更大的自由空間，實(shí)驗(yàn)室全程開放，教師則在開放時間段隨時進(jìn)行指導(dǎo).例如：完成“黃豆中鈣、鎂、鐵含量的測定”這一實(shí)驗(yàn)時，學(xué)生通過查閱資料，不僅要對實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行分析論證，同時還要考慮黃豆的分解處理（包括粉碎、烘干、灰化、炭化、灼燒、酸解等)，以形成完整的實(shí)驗(yàn)方案；方案通過后，為了找到最佳實(shí)驗(yàn)條件和黃豆實(shí)際用量，學(xué)生通常還要進(jìn)行預(yù)實(shí)驗(yàn)，以便為正式實(shí)驗(yàn)打下良好基礎(chǔ)；實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，學(xué)生要在處理數(shù)據(jù)后分析、總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并提出自己的觀點(diǎn)和有待改進(jìn)的方面；最后，學(xué)生要以PPT形式完成和提交實(shí)驗(yàn)報告，還要開展一次開放式實(shí)驗(yàn)報告交流會，每組派1名代表將本組方案的設(shè)計思路、實(shí)驗(yàn)原理、步驟、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論及反思、建議等展示給“公眾”.通過相互交流與學(xué)習(xí)，拓寬了學(xué)生的視野，進(jìn)一步提高和升華了學(xué)生的整體綜合能力.在此過程中，一切以學(xué)生為主體，教師僅在其中充當(dāng)嘉賓和專家的角色.

3 實(shí)驗(yàn)課程新模式的實(shí)施效果

我們在2010級制藥工程、精細(xì)化工、食品科學(xué)與工程及環(huán)境工程4個本科專業(yè)實(shí)施實(shí)驗(yàn)課程新模式，該模式得到學(xué)生的普遍認(rèn)同，產(chǎn)生的效果良好，具體可歸納為以下幾個方面：

1)學(xué)生普遍反映新的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ奖仍心Ｊ侥軐W(xué)到更多知識，從而更有興趣和積極性參與實(shí)驗(yàn).他們已經(jīng)由過去的“要我做實(shí)驗(yàn)”變?yōu)楝F(xiàn)在的“我要做實(shí)驗(yàn)”，學(xué)習(xí)的主動性和實(shí)踐能力均得到有效提升.

2)在應(yīng)用、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)中，由于從研究方案的確定到實(shí)驗(yàn)的具體實(shí)施全部由學(xué)生自行完成，因而學(xué)生在實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)備工作中會遇到各種問題，如試劑的配制、儀器的使用、反應(yīng)條件的選擇、產(chǎn)物的分離和提純等關(guān)鍵步驟，都是對學(xué)生知識與能力的綜合考查.學(xué)生通過自己動手準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)，自行找到解決問題的方法，增強(qiáng)了其動手和動腦能力，可以真正做到理論聯(lián)系實(shí)際.

3)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革使教師與學(xué)生均獲益匪淺：學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中真正學(xué)會并掌握了專業(yè)知識和技能，進(jìn)一步加深了對各門課程之間內(nèi)在聯(lián)系的理解；教師則在指導(dǎo)學(xué)生的過程中不斷進(jìn)行知識的自我更新，促使自身教學(xué)與科研水平得到了進(jìn)一步提高.

4)通過“基礎(chǔ)、提高、應(yīng)用、創(chuàng)新”實(shí)驗(yàn)體系的訓(xùn)練，學(xué)生在理論與實(shí)驗(yàn)技術(shù)綜合應(yīng)用方面的能力得到有效提升，他們在研究方法、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理、撰寫論文方面已具備一定能力，其團(tuán)隊合作精神得到加強(qiáng)，科學(xué)思維與創(chuàng)新實(shí)踐能力也得到顯著提高.

[1]俞汝勤,梁逸曾.分析化學(xué)教學(xué)的發(fā)展[J].大學(xué)化學(xué),2000,15(1):1-4.

[2]黃都,盧昕,于青.分析化學(xué)程序性開放實(shí)驗(yàn)的課程設(shè)計與實(shí)踐[J].高教論壇,2009(3):30-32.

[3]黃都,盧昕,趙書林,等.程序性開放實(shí)驗(yàn)課程與教學(xué)模式[J].大學(xué)化學(xué),2011,26(1):11-13.

[4]逢忠孔,孫芬芳.化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的探索與實(shí)踐[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索,2002(3):36-37.