阿迪拉·阿布都熱西提,楚剛輝
(喀什大學(xué)化學(xué)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院,新疆特色藥食用植物資源化學(xué)自治區(qū)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,新疆 喀什 844007)
《分析化學(xué)》是高校化學(xué)化工類、環(huán)境類、藥學(xué)類等專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課之一,它理論性高、實(shí)用性很強(qiáng)、應(yīng)用性廣的一門課程[1]。它包括理論課和實(shí)驗(yàn)課。理論課授課內(nèi)容包括常用陰陽離子的定性分析、誤差與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理、四大滴定分析方法、重量分析法、吸光光度法,試樣的采集與制備等,其中以滴定分析和數(shù)據(jù)處理為重點(diǎn)[2]。通過該課程的學(xué)習(xí)培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度、分析問題和解決問題能力,為學(xué)習(xí)后續(xù)課程和將來從事科研工作打好基礎(chǔ)。
環(huán)境專業(yè)是20世紀(jì)70年代末發(fā)展起來的新興的綜合性學(xué)科,它是一門運(yùn)用環(huán)境科學(xué)、工程學(xué)和其他相關(guān)學(xué)科的理論和方法,研究保護(hù)和合理利用自然資源,控制和防治環(huán)境污染,以改善環(huán)境質(zhì)量[3]。為了控制環(huán)境污染,應(yīng)該找出造成環(huán)境破壞的因素,必須對污染物的性質(zhì)、來源、含量等進(jìn)行研究和分析?;瘜W(xué)物質(zhì)是造成環(huán)境污染的主要原因之一,環(huán)境類專業(yè)學(xué)生在《分析化學(xué)》中能夠?qū)W到化學(xué)物質(zhì)的性質(zhì)、種類及含量測定有關(guān)的方法和原理,有助于理解周圍的自然環(huán)境,培養(yǎng)學(xué)生分析問題的思維。同時(shí),本課程所學(xué)的知識,對環(huán)境類專業(yè)在之后開設(shè)的《有機(jī)化學(xué)》、《儀器分析》,《環(huán)境化學(xué)》、《環(huán)境監(jiān)測》等課程的學(xué)習(xí)和理解中起到很重要的作用。
受社會(huì)大環(huán)境的影響,各所高校非化學(xué)專業(yè)學(xué)生中普遍存在著偏愛專業(yè)課程,對專業(yè)基礎(chǔ)課不夠重視,學(xué)習(xí)積極性不高,認(rèn)識不到化學(xué)專業(yè)基礎(chǔ)課對他們專業(yè)課和專業(yè)發(fā)展的重要性的情況[4-5],我校的環(huán)境類專業(yè)的學(xué)生也不例外。此外,因?yàn)榉治龌瘜W(xué)是實(shí)用性很強(qiáng),講述的基本理論嚴(yán)密、系統(tǒng),是一門很強(qiáng)的理論與生產(chǎn)生活實(shí)際相結(jié)合的一門課程,要求學(xué)生有一定的理論思維能力和動(dòng)手實(shí)踐能力,這些因素也給教學(xué)帶來一些困難。因此,怎樣才能上好、教好“分析化學(xué)”課程,如何提高學(xué)生的積極性,如何讓學(xué)生對專業(yè)基礎(chǔ)課形成正確的態(tài)度和認(rèn)識,使他們感到學(xué)有所用、學(xué)以致用,是我們每一位任課老師需要思考和解決的問題,也是《分析化學(xué)》教學(xué)改革的重點(diǎn)。本文以我校環(huán)境科學(xué)、環(huán)境工程專業(yè)為例,分析了環(huán)境專業(yè)開設(shè)“分析化學(xué)”課程中存在的問題,提出改善“分析化學(xué)”教學(xué)質(zhì)量的一些具體解決措施,期待能為本課程的教學(xué)改革提供一定的參考。
教學(xué)內(nèi)容、教師隊(duì)伍、教學(xué)對象和教學(xué)手段等是教學(xué)行為的主要內(nèi)容,本文從這4個(gè)方面分析我校環(huán)境類專業(yè)的《分析化學(xué)》教學(xué)中存在的問題及其產(chǎn)生原因。
環(huán)境專業(yè)的學(xué)生認(rèn)為自己所學(xué)的專業(yè)并不是化學(xué),所以對于化學(xué)理論課及實(shí)驗(yàn)課都抱著無所謂的態(tài)度,認(rèn)為只要期末考核能勉強(qiáng)及格就行了。還有學(xué)生認(rèn)為化學(xué)知識乏味,學(xué)習(xí)是浪費(fèi)時(shí)間,不如將專業(yè)課程學(xué)習(xí)好。同時(shí),學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性差,存在遇到問題不思考、簡單應(yīng)付。這種想法導(dǎo)致了學(xué)生不認(rèn)真聽課,對理論部分掌握不深入。理論中所學(xué)的主要分析方法和原理的掌握程度直接影響到學(xué)生在分析實(shí)驗(yàn)操作的規(guī)范和成敗。實(shí)驗(yàn)過程中因常常采用小組合作的方式,許多同學(xué)混水摸魚,敷衍了事,課后抄襲小組其他同學(xué)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),完成相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)報(bào)告。因此,如何提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,使他們意識到學(xué)基礎(chǔ)課的重要性,是教學(xué)方法改革的重點(diǎn)。
環(huán)境類專業(yè)是綜合性科學(xué),高校環(huán)境類專業(yè)人才培養(yǎng)方案中,所開設(shè)的專業(yè)相關(guān)的學(xué)科門類較多。因此,受到本科教學(xué)改革的影響,環(huán)境類專業(yè)的化學(xué)基礎(chǔ)課進(jìn)行了改革,比如課時(shí)減少、部分課程合并或調(diào)整等。如我校環(huán)境科學(xué)、環(huán)境工程專業(yè)的分析化學(xué)課為54學(xué)時(shí),而化學(xué)專業(yè)的72學(xué)時(shí),環(huán)境工程專業(yè)的實(shí)驗(yàn)課為18學(xué)時(shí)?!斗治龌瘜W(xué)》中涉及到的內(nèi)容包括化學(xué)的基本概念、基本公式和計(jì)算方法等,理論性強(qiáng)而繁雜,教師也有可能沒有舍去把課本知識不分專業(yè)都要講。這種只顧講課而側(cè)重點(diǎn)不突出的講授法,使學(xué)生容易產(chǎn)生困惑,出現(xiàn)上課積極性低落,造成教學(xué)質(zhì)量降低。因此,如何在有限的時(shí)間內(nèi)把再復(fù)雜的內(nèi)容講得簡單易懂,是本課程教學(xué)內(nèi)容的重點(diǎn)。
各個(gè)高校非化學(xué)專業(yè)包括環(huán)境專業(yè)的化學(xué)課程,一般由化學(xué)本專業(yè)的教師承擔(dān)是一種常態(tài)。這時(shí)往往會(huì)出現(xiàn),在環(huán)境專業(yè)的化學(xué)課程內(nèi)容構(gòu)建中,存在將化學(xué)專業(yè)的分析化學(xué)課和實(shí)驗(yàn)課刪除簡化重新組合等現(xiàn)象,而缺少環(huán)境科學(xué)、環(huán)境工程等專業(yè)的特色,貼合性不夠強(qiáng)烈,缺乏針對性,缺乏學(xué)生利用本課程解決本專業(yè)問題和難點(diǎn)的能力。因此,如何將《分析化學(xué)》課程結(jié)合環(huán)境專業(yè)特色和學(xué)生特點(diǎn),進(jìn)一步研究教學(xué)內(nèi)容,找出適合專業(yè)特色的方法和手段,成為提高教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵。
對環(huán)境類專業(yè)開設(shè)《分析化學(xué)》及實(shí)驗(yàn)課的目的,是通過本課程的學(xué)習(xí)培養(yǎng)學(xué)生在后續(xù)的在環(huán)境污染檢測、治理方面,大氣、水體、固廢樣品組分的分離與測定等方面會(huì)解決相關(guān)問題的能力。教學(xué)過程中,老師是起到橋梁的作用。為了激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力,提高課堂氣氛和教學(xué)質(zhì)量,那么教師必須充分發(fā)揮自己的主觀能動(dòng)性。要達(dá)到培養(yǎng)目的,作為《分析化學(xué)》課的教師,不僅要具有熟練的化學(xué)知識和技能,還要具備對環(huán)境類專業(yè)和學(xué)生要有了解,尤其是分析化學(xué)方法和原理在相關(guān)的具體環(huán)境問題中所起的作用和意義。我校目前師資缺乏,而且年輕老師較多,雖然專業(yè)基礎(chǔ)好但缺乏經(jīng)驗(yàn),在對環(huán)境等非化學(xué)專業(yè)上課的時(shí)候,需要注重綜合素質(zhì)的提高。
教學(xué)質(zhì)量的優(yōu)劣不僅影響學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度、綜合能力,也直接關(guān)系到教學(xué)目的的實(shí)現(xiàn)。對如何提高《分析化學(xué)》課程的教學(xué)質(zhì)量問題,提出以下幾點(diǎn)改進(jìn)措施。
不管哪一門課程,講好第一節(jié)課即緒論是最重要的。其實(shí)課本中最難講的,也是最好講的都是緒論部分。通常第一節(jié)課的主要內(nèi)容是對本課程的介紹,包括學(xué)科的發(fā)展、分類、應(yīng)用和重要性,以及本課程和其他學(xué)科之間的關(guān)系等,這節(jié)課的成功率直接影響后期的課程教學(xué),也是培養(yǎng)學(xué)習(xí)積極性和學(xué)習(xí)興趣的關(guān)鍵點(diǎn)之一[6]。在上《分析化學(xué)》的第一節(jié)課時(shí),我們首先以歷史上發(fā)生的重大環(huán)境污染案例的分析和調(diào)查為例[7],向?qū)W生介紹1955-1972年發(fā)生在日本的痛痛病事件的病因發(fā)現(xiàn)過程。造成痛痛病的主要原因是鋅鉛冶煉工廠排放的含鎘廢水污染了周圍地區(qū)水體,河水及用河水的農(nóng)田的稻米食用后,導(dǎo)致痛痛病,其癥狀為腰、背、膝關(guān)節(jié)疼痛,骨骼嚴(yán)重畸形,骨脆易折。還有,世界性的公害事件還有水俁病、洛杉磯光化學(xué)煙霧、米糠油事件等,引起這些事件的污染物的發(fā)現(xiàn)都通過一些定性、定量的分析方法或儀器等手段來檢測和驗(yàn)證,揭示了由于汞污染造成的嚴(yán)重危害。通過對典型污染物案例和身邊的具體例子的講述使學(xué)生了解分析化學(xué)在環(huán)境樣品分析中的重要作用,能夠積極地引導(dǎo)學(xué)生思考和探究,激起學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情。
教師是媒介,教師要把教學(xué)內(nèi)容成功地傳授給學(xué)生,應(yīng)該綜合利用各種先進(jìn)的教學(xué)手段。因此,更應(yīng)該重視培養(yǎng)他們綜合利用現(xiàn)代化教學(xué)手段的能力,從而提高教學(xué)水平。一方面,我校與南開大學(xué)、華中師范大學(xué)等內(nèi)地院校在教學(xué)、科研方面建立了良好的合作關(guān)系。多年來我院教師在國內(nèi)各所高校和科研院所已培養(yǎng)的博士研究生已有12名,其中絕大部分從事化學(xué)教學(xué)工作,從我校層面來說,我院教師隊(duì)伍學(xué)位層次較高,有較好的優(yōu)勢。他們在外面學(xué)習(xí)過程中,不僅加強(qiáng)了科研能力,還學(xué)習(xí)了對方院校良好的教學(xué)方法和手段,向優(yōu)秀教授學(xué)習(xí)和交流,積累了成功的經(jīng)驗(yàn)[8-10]。
另一方面,《分析化學(xué)》課程的教師除掌握化學(xué)專業(yè)知識外,還要加強(qiáng)政治素質(zhì),將政治帶入到專業(yè)課中。黨的十八大中明確指出,將生態(tài)平衡納入到中國的國策。將習(xí)近平總書記提出的“綠水青山,就是金山銀山”理念融入到教學(xué)中,使環(huán)境專業(yè)的學(xué)生將環(huán)境、化學(xué)、數(shù)學(xué)、統(tǒng)計(jì)、政治等各門課程的內(nèi)容有效的結(jié)合,提高學(xué)生綜合素質(zhì),培養(yǎng)他們解決相應(yīng)的專業(yè)問題的能力。同時(shí),“分析化學(xué)”教師要不斷了解更多的環(huán)境專業(yè)知識和環(huán)境專業(yè)的學(xué)科特點(diǎn),多跟相關(guān)的師生交流,并將相關(guān)內(nèi)容有效的引入到教學(xué)中,還要注重講解化學(xué)和環(huán)境專業(yè)間的內(nèi)在聯(lián)系,加強(qiáng)課程的針對性,引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,提高教學(xué)效率。
教學(xué)手段是平臺。主要的教學(xué)方法有活動(dòng)體驗(yàn)法、實(shí)驗(yàn)探究法、問題教學(xué)法、案例分析法、練習(xí)法、比較法、歸納總結(jié)法、情境法、分組討論法、全班討論法、辯論法等,還可以適當(dāng)采用“互聯(lián)網(wǎng)+教學(xué)”模式。在不同的課程或同一門的不同章節(jié),依據(jù)教學(xué)目的和任務(wù)、教材內(nèi)容、學(xué)生的實(shí)際情況、教學(xué)環(huán)境條件等合理選用教學(xué)方法。
因化學(xué)是實(shí)驗(yàn)科學(xué),涉及到一些抽象的內(nèi)容比如分子式、化合物結(jié)構(gòu)、實(shí)驗(yàn)裝置等,而多媒體教學(xué)課件能夠解決這一問題,使復(fù)雜的內(nèi)容更形象生動(dòng),能夠達(dá)到良好的教學(xué)效果。比如,在講解酸堿滴定法中,將部分內(nèi)容如酸堿指示劑、滴定過程、緩沖溶液的作用、計(jì)量點(diǎn)前后溶液顏色的轉(zhuǎn)變、前面所舉的各種環(huán)境污染事件等用相應(yīng)的多媒體課件或視頻來講解,更能夠生動(dòng)、形象的達(dá)到教效果,重要的是讓學(xué)生易懂記牢。
問題教學(xué)法在我校老師在課堂講授過程中,也得到了比較大的收益。在分析化學(xué)教學(xué)中引入問題意識能夠在一定程度上激發(fā)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)意識,鍛煉學(xué)生獨(dú)立思考、分析和解決問題的能力[9]。比如,酸堿滴定法中酸度和酸的濃度的概念,絡(luò)合滴定中穩(wěn)定常數(shù)和形成常數(shù)的區(qū)別,分析試樣的采集的那一章中,某礦山采樣,如何采可得到分析試樣?又比如,要分析我校新泉校區(qū)的水質(zhì),應(yīng)該怎么分析?如何采樣?等等問題的提出,引發(fā)學(xué)生先思考,讓他們帶著問題聽課,激發(fā)學(xué)生的興趣,使課堂變得更活躍,使學(xué)生從課堂上能夠真正學(xué)到實(shí)際的知識。
運(yùn)用在線課程的相關(guān)技術(shù)不僅用于公共基礎(chǔ)課,還可以用于部分專業(yè)課。MOOC(massive open online courses)大型開放式網(wǎng)絡(luò)課程;SPOC(small private online course)小規(guī)模限制性在線課程;微課(micro learning resource)等[11]現(xiàn)代教學(xué)方法更適用于化學(xué)實(shí)驗(yàn)課。因?yàn)榛瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)室里存放著大量儀器設(shè)備和藥品,開放性實(shí)驗(yàn)有許多的不確定性和潛在的危險(xiǎn),對學(xué)生的操作要求較高的,再加上實(shí)驗(yàn)者的實(shí)驗(yàn)水平、操作能力參差不齊,將會(huì)給實(shí)驗(yàn)室和實(shí)驗(yàn)的安全帶來隱患。將SPOC[12]等教學(xué)方法與實(shí)驗(yàn)室開放結(jié)合起來,既能降低實(shí)驗(yàn)過程中的安全隱患,又能降低實(shí)驗(yàn)教師的工作強(qiáng)度。進(jìn)而達(dá)到加強(qiáng)學(xué)生對實(shí)驗(yàn)知識的理解和實(shí)驗(yàn)技能的掌握,培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力、思維能力、創(chuàng)新能力的目的。
學(xué)生是教學(xué)過程的主體。理論課教學(xué)提供基本知識,實(shí)驗(yàn)教學(xué)驗(yàn)證相關(guān)理論,兩者結(jié)合培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)概念和思維,以及嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和基本操作能力,為專業(yè)課學(xué)習(xí)和以后的工作奠定基礎(chǔ)[13]。
針對不同層次的學(xué)生可以采取不同的方法。如化學(xué)基礎(chǔ)薄弱的學(xué)生,利用好課外時(shí)間,倡導(dǎo)在化學(xué)教育中引入“思維導(dǎo)圖法”[14]。該方法的好處是,學(xué)生可以自主梳理學(xué)習(xí)內(nèi)容,了解不同知識點(diǎn)之間內(nèi)在關(guān)系,系統(tǒng)的總結(jié)和掌握每一章的內(nèi)容。對學(xué)習(xí)好的學(xué)生,更加注重理論實(shí)踐相結(jié)合。根據(jù)他們的愛好,可以提前選題,比如大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目或選老師的科研課題,盡早接觸和了解學(xué)科前沿知識,強(qiáng)化學(xué)生的動(dòng)手能力和專業(yè)基礎(chǔ)知識。
在實(shí)踐環(huán)節(jié),針對環(huán)境類專業(yè)部分學(xué)生動(dòng)手能力差的問題,開設(shè)了實(shí)驗(yàn)培訓(xùn)課。給學(xué)生介紹最常用的實(shí)驗(yàn)設(shè)備,要求他們熟練掌握常用設(shè)備的名稱、用途、使用方法、注意事項(xiàng)、主要的操作技能等,從而培養(yǎng)學(xué)生的基本操作能力。因此,要提高學(xué)生的興趣,應(yīng)該更多的了解學(xué)生,根據(jù)他們的專業(yè)特點(diǎn)、愛好選用針對性的措施,才能得到有效的教學(xué)效果。
《分析化學(xué)》課內(nèi)容豐富,理論知識和公式較多,我校環(huán)境類專業(yè)《分析化學(xué)》課每周3學(xué)時(shí),所以教學(xué)大綱中要體現(xiàn)化學(xué)、應(yīng)用化學(xué)和環(huán)境類專業(yè)的區(qū)別,合理的安排好各章節(jié)。同時(shí)要保證所選的內(nèi)容符合學(xué)生的能力,既不出現(xiàn)因時(shí)間短而膚淺難懂,也不能光講最簡單的部分。因我校教學(xué)過程中采取的是民漢混合編班,同一個(gè)班中學(xué)生層次不齊,講課的時(shí)候要避免部分學(xué)生吃不飽,而另一部分消化不了的現(xiàn)象的發(fā)生。老師應(yīng)該保證把基礎(chǔ)知識講清楚的同時(shí),還留給相關(guān)的思考題,讓學(xué)習(xí)優(yōu)秀的學(xué)生課下繼續(xù)討論思考,也積極跟老師交流,加深理論知識的強(qiáng)化。因此,作為老師應(yīng)該善于發(fā)現(xiàn)學(xué)生的特點(diǎn)和反應(yīng),靈活利用課堂,使學(xué)生從課堂上受益。
目前,雖然各地高校非常重視對科學(xué)研究的投入,而對實(shí)驗(yàn)室安全相關(guān)的硬件設(shè)施的投入?yún)s比較少,導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)室用房相對緊張,安全消防報(bào)警,監(jiān)控,救援等設(shè)施的建設(shè)也不完善[15]。實(shí)驗(yàn)室一旦發(fā)生意外事故,后果不堪設(shè)想,按標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)實(shí)驗(yàn)室安全管理機(jī)制是當(dāng)前急需落實(shí)的任務(wù)。實(shí)驗(yàn)室的通風(fēng)裝置,下水道裝置,以及應(yīng)急處理裝置需要定期檢查和維修。非化學(xué)專業(yè)的學(xué)生包括環(huán)境類專業(yè)的學(xué)生,對于實(shí)驗(yàn)室安全防范意識相對較弱,所以在平時(shí)的教學(xué)任務(wù)中,應(yīng)當(dāng)將增強(qiáng)師生安全意識作為重中之重[16]。
理論課中講好常用元素、有毒物質(zhì)或元素的物理化學(xué)性質(zhì)、用途處理方法及注意事項(xiàng)等內(nèi)容,因?yàn)榛瘜W(xué)藥物使用不當(dāng)會(huì)帶來各種危險(xiǎn)的后果,尤其是環(huán)境類專業(yè)的部分學(xué)生化學(xué)基礎(chǔ)較薄弱,這些常識的反復(fù)講解是很有必要。每一次實(shí)驗(yàn)開始之前,教師都必須強(qiáng)調(diào)本次實(shí)驗(yàn)需要注意的事項(xiàng),避免發(fā)生意外事故。實(shí)驗(yàn)室的各類器材都應(yīng)該發(fā)揮它本身的作用,不應(yīng)該因?yàn)榕聦W(xué)生損壞而禁止使用,形同虛設(shè),但前提是學(xué)生做好功課,掌握儀器使用方法和技巧,在教師的指導(dǎo)下完成實(shí)驗(yàn),體驗(yàn)先進(jìn)儀器帶來的科技創(chuàng)新成果。
提高學(xué)生安全意識的途徑除了教師講授,還可以將危險(xiǎn)儀器和藥品上貼二維碼,二維碼中附有文字和視頻說明,通過掃碼可以了解當(dāng)前儀器和藥品的使用方法和注意事項(xiàng)。例如苯,甲苯,二甲苯,吸入蒸氣會(huì)產(chǎn)生眩暈,頭疼,惡心的癥狀,長時(shí)間置于含有這些氣體的氛圍中可能產(chǎn)生血液病。有些藥品雖然不至于當(dāng)時(shí)對人體產(chǎn)生毒害,但是長時(shí)間接觸,會(huì)對人體產(chǎn)生潛移默化的不可知影響。所以日常加強(qiáng)化學(xué)知識的了解是十分有必要的。
《分析化學(xué)》是環(huán)境類專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程,通過教學(xué)質(zhì)量的改善可以為學(xué)生的專業(yè)發(fā)展提供有力支撐。本文以我校環(huán)境科學(xué)、環(huán)境工程專業(yè)為例,介紹了“分析化學(xué)”教學(xué)中存在的問題及原因,對如何提高環(huán)境類專業(yè)《分析化學(xué)》教學(xué)質(zhì)量,提出相應(yīng)的對策。筆者主要就講好第一節(jié)緒論部分、加強(qiáng)教學(xué)團(tuán)隊(duì)的素質(zhì)、采取有效的教學(xué)方法、課程內(nèi)容要體現(xiàn)專業(yè)特色、發(fā)展學(xué)生興趣,養(yǎng)成態(tài)度、課堂上引入“安全”意識等教學(xué)方法和手段拋磚引玉。這些對策的想法只是宏觀指導(dǎo),需要針對具體情況和問題進(jìn)行具體調(diào)整和進(jìn)一步精細(xì)化。