高校工科专业分析化学教学改革及实践研究_关淑霞.pdf

-28-教学革新创新创业理论研究与实践 2023 年 1 月第 1 期高校工科专业分析化学教学改革及实践研究关淑霞，王欢，张志秋，李海燕，张梅（东北石油大学，黑龙江大庆 163318）摘要：分析化学是针对理工科专业开设的一门基础化学知识课程，教学目标是培养社会发展所需的岗位技能人才。工科分析化学课程教学改革需要围绕学生化学素养、综合能力的提高进行教学设计，遵循适度原则，改变传统单一的教学模式，运用现代化教学手段，融入日常生活与专业实践中的项目案例，创建良好的实践环境，激发学生对分析化学知识的学习热情。关键词：高校工科专业；分析化学；教学改革；实践研究中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：2096-5206（2023）01（a）-0028-03Research on Teaching Reform and Practice of Analytical Chemistry for Engineering Majors in Colleges and UniversitiesGUAN Shuxia,WANG Huan,ZHANG Zhiqiu,LI Haiyan,ZHANG Mei(Northeastern Petroleum University,Daqing Heilongjiang,163318,China)Abstract:Analytical chemistry is a basic chemistry knowledge course for science and engineering major,teaching goal is to cultivate social development skills,teaching reform needs to analyze chemistry around the improvement of students chemical literacy,comprehensive ability of teaching design,follow the appropriate principle to change the traditional single teaching mode,using modern teaching means,into daily life and professional practice project cases,create a good practice environment,stimulate students enthusiasm for analytical chemistry knowledge learning.Key words:University engineering major;Analytical chemistry;Teaching reform;Practical research课题项目：项目编号 220504903023048，项目名称：新工科背景下 分析化学 教学改革与实践；项目编号220504132241230，项目名称：基于“双创”教育导向下分析化学课程教学模式改革研究与实践。作者简介：关淑霞（1971-），女，满族，黑龙江大庆人，硕士，副教授，研究方向：分析检测。1高校工科专业分析化学课程教学改革的重要性1.1 分析化学课程教学改革推动工科发展化工生物技术、环境建设都是工科专业的重要组成内容，分析化学的基础理论以及相关技术手段的教学创新，能够推动工科专业内容的发展。传统的教学内容设计方式过于单一，教师只是通过一些文字描述主要内容，引导学生自主分析重难点知识。但传统的分析检测手段过于陈旧，得到的实验结果缺乏精准性，导致人们对工科专业知识内容认识不足，工科专业的发展停滞不前。例如：在水质科学教学工作开展过程中，人们常常通过化学需氧量、氨氮以及悬浮固体等数据的测量，对水体特征进行充分描述，但随着近年来水污染日益严重，在工业发展的过程中众多具有持久性特征的有机污染物进入到人们赖以生存的水源中，传统的水质检测手段已经无法保障水体监测结果的精准性，不利于水环境保护工作的开展。教师在教学设计阶段，需要结合现在常用的水质工科专业分析化学包括：生物工程、环境工程、化学工程与工艺等公共课，在教学设计过程中主要以分析化学基本理论为基础，结合生产过程中的主要工艺，引导学生深入理解生活与工作过程中常见的化学分析检验方法。传统的分析化学课程教学过于强调教学内容的主观记忆，所采用的教学方法过于陈旧，学生无法将工科专业内容与理论实际相结合，因此在教学设计阶段，需要强化学生对化学化工生产的研究与开发，对实际生产环节进行重新设计，加强化学化工生产的运行管理质量，提高学生的专业能力和科学素养。-29-教学革新创新创业理论研究与实践 2023 年 1 月第 1 期检测手段，对教学流程进行综合指导。色谱与分光等仪器在水质分析过程中的应用，取得了良好应用成效，目前该理论和技术得到了迅速发展，已经成为重要的水质检测手段1,2。色谱与分光等分离检测手段能够在水质科学教学过程中，引导学生逐一鉴别和分析水中所含有的有机或无机污染物成分，并根据最终的分析结果选择科学合理的水处理技术，分析检测技术的进一步发展，为水质科学技术的创新奠定基础。由此可见，分析化学课程教学改革有利于推动工科的发展，目前生物技术、PCR 技术等先进分析方式在工科专业中的有效应用，有利于加快环境建设，提高化工专业实践教学质量。1.2 分析化学课程教学改革提高知识应用的熟练度化学工科主要通过传质与分离等技术手段，提高化学物质的制造质量，促进化学工科的产业化发展，生物技术创新发展首先需要进行工程手段改良，合理应用生物产品3。在环境科学知识学习的过程中，想要通过不同类型的分析技术手段，结合当前人类生存环境的整体质量，探究改善人类生存环境的重要途径，工科专业结合不同领域的研究目标，通过实践教学流程的合理设置，实现对工科整体知识的充分掌握4。教师做好分析化学知识的综合指导，全面提高工科专业学生分析化学知识应用的熟练度，加强学生对传质与分离等基础课程的充分了解，在基本数据设计阶段，结合实际测定流程，探究分析化学技能的不足之处。一部分工科专业知识内容具有生物与环境交叉性融合的发展特点，一些学生不具备非化学专业背景，导致其在分析技术学习的过程中对实验流程有一定限制。例如：在气相色谱、液相色谱等实践应用分析的过程中，对分析化学知识以及基础实验技能的掌握不足，实验设计流程有待完善，在教学实践工作开展的过程中，注重学生分析化学理论与实践技能的培养，设立实验技能培训环节，将优秀的实验案例作为辅助教学工具，加强学生对分析化学仪器结构以及基础原理知识的掌握。大多数的实验设计都需要参照基本原理，实验项目之间相互独立，只有加强学生对分析化学基础理论和实验技术的掌握，才能够全面提高个人独立实验能力，满足素质教育背景下对专业技能人才的根本需求。2高校工科专业分析化学课程实践教学改革2.1 教学方法改革随着网络技术在我国教育教学中的广泛应用，改变了传统的教学模式，以互联网为基础的多媒体教学方式，能够在实践过程中营造一个良好的分析环境5。通过视频、动画的演示方式，在学生面前直观地展示重难点教学内容，引导学生主动分析化学实验中立体形象的操作过程，以多媒体实验视频代替教师的传统演示，能够节约教师的教学讲解时间，解决因学生人数多无法清晰观察实验流程的问题。将课堂大量时间用来进行学生自主实验，激发学生的探究兴趣，主动进行分析化学实验，在实验过程中教师起到良好的辅助性作用，引导学生形成正确的操作规范，坚持以学生为主体，要求学生能够精准熟练地掌握实验药剂输入量，制定出合理的溶液配置方案，实现精准取量。将课堂实验过程中所涉及的多项数据参数完整地记录下来，为今后的分析化学实验探究奠定有力基础，在分析化学实验过程中，鼓励学生自主运用网络技术处理庞大的实验数据，取得高精准度、高质量的数据处理结果。全面提高学生的计算机应用能力，培养学生优秀的科研素养，学生能够针对多种类型的实践内容，编写完整的网络计算程序，将得到的实验数据输入计算机平台，在短时间内计算出误差较小的实验结果，建立动态化实验流程，学生能够结合分析化学的主要内容，形成多样化的实验探究思路。例如：在“邻二氮杂菲分光光度法检测铁”的实验教学工作开展过程中，需要引导学生掌握可见分光光度计仪器的使用方法，学生能够结合不同浓度的测量标准曲线，列出相关系数与浓度的计算方程式。在仪器分析实验的过程中，要逐步调整实验数据，增加仪器分析实验在课堂中的比重，充分发挥实验室中大型仪器的演示作用，提高学生对分析化学实验的探究兴趣。2.2 教学内容改革分析化学课程教学改革中需要做好教学内容的安排，保证教学时间的紧凑性，全面提高课堂教学质量，在有限的时间内完成实践教学内容，全面提高教学效果，分析化学课程实践教学内容的跨度较大，与理论课程相比，需要经过一个月左右的理论授课，才能够顺利完成实践分析6。当学生进入到全新的思维环境下，无法保证理论与实践知识的同步性，逐渐丧失理论的指导作用，学生在实验过程中难以发挥出现有的学习水准。分析化学实验有着明确的操作规范，要求分析化学课程教育工作者得到精准的分析结果，为后续工作开展奠定基础，因此，在教学内容改革阶段，需要在多元化实验活动开展前，引导学生自主完成基础理论训练。坚持理论与实践相结合的教育原则，学生能够熟练地运用分析化学实验仪器，明确实验报告的编辑流程，提取出各单元的实验教学内容，建立分析化学课程框架，与工作过程中的各项实际操作案例相结合。遵循综合性实验原理，促进各学科的持续稳定发展，改善现有的工科院校实验环境，采用新型实验仪器，大力推广素质教育，在完成基础性实验的过程中，通过教师的适当引导，要求学生投入到综合性实验分析中，将课内知识与课外实践资源相结合。在单元结束阶段检验学生的实验操作能力，了解学生的实践水平，要求学生在问题解决与分析的过程中，-30-教学革新创新创业理论研究与实践 2023 年 1 月第 1 期提高自身的综合素养。综合性实验选择要贴近学生的实际生活，例如：“茶叶微量元素鉴定与测量”实验教学主题，学生在实验过程中所采用的实验材料价格低廉，不会对整体环境造成污染，并与实际生活具有密切联系，是不可多得的优秀实验素材。2.3 教学实践改革为了在教学设计过程中培养学生的自主操作能力，需要为学生打造一个良好的实验环境，建设开放性的实验室，选择与学生实际生活紧密相连的实验课题，要求学生充分运用基础知识理论和操作技能，完成实验要求，提高学生的实验分析能力。开放性实验过程是分析与检测的重要环节，学生能够从中感受到基础知识对实践问题解决的重要性，低年级学生作为开放性实验的主要项目对象。通过学生培养，将一部分表现优异学生作为实验榜样，在今后的实验过程中引导其他学生掌握正确的实验思路，减轻教师的教学负担，激发学生参与分析化学实验的积极性，营造一个开放的实验氛围。开放性的实验内容要在整体教学规划之外，实现对教学内容的延伸与提高，保障学生的主体地位，通过教师的启发引导，建立开放性的实验项目，学生通过自主操作主动进行实验课题资料查找，设计出科学合理的实验方案。整个实验过程中学生处于主体地位，教师处于教学引导地位，实验室是学生创新能力、自主操作能力培养的主要场所，当前所开展的分析化学实验内容，主要以基础原理为核心，通过反复实践对最终实验结果进行验证。学生按照教师设计好的实验流程完成实验步骤，缺乏自主思考的空间，因此，需要创新传统的教学课题，结合当前的教学改革趋势，赋予实验室更多的教育职能，在开放性实验中要求学生做好实验准备，制定出科学合理的实验方案，融入基础实验原理，熟练地使用各项实验仪器完成实验结果计算。2.4 考核制度改革课堂教学考核制度的改革与创新，主要目的是充分了解当前学生的知识接受情况以及整体文化素养，其中实践课程的设计是分析化学实验教学的重点环节。能够明确当前的教学成果，优化实验教学流程。传统的实验评分标准是分析学生提交的实验