大學(xué)分析化學(xué)實驗教學(xué)改革研究
時間:2022-03-15 09:27:22
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摘要:分析化學(xué)實驗教學(xué)既要重基礎(chǔ),做到通曉化學(xué);更要重實踐,做到手法靈便.教學(xué)實踐表明,通過增強(qiáng)化學(xué)學(xué)科間的有效溝通和科學(xué)設(shè)置實驗課程,對促進(jìn)學(xué)生通曉化學(xué),熟悉規(guī)范操作,提高操作技能,科學(xué)處理數(shù)據(jù),真正做到手法靈便能起到積極作用.
關(guān)鍵詞:通曉化學(xué);手法靈便;分析化學(xué);實驗教學(xué)改革
分析化學(xué)實驗是分析化學(xué)課程的重要組成部分,與化學(xué)相關(guān)學(xué)科(特別是分析化學(xué)理論課)教學(xué)緊密結(jié)合.通過學(xué)習(xí)分析化學(xué)實驗課,有助于加深學(xué)生對化學(xué)等相關(guān)學(xué)科理論知識的掌握和理解,培養(yǎng)學(xué)生分析和解決實際問題的能力,為創(chuàng)新能力的提升、藥物分析等專業(yè)課的學(xué)習(xí)及未來工作打下堅實的基礎(chǔ)[1].我國的化學(xué)先驅(qū),清代學(xué)者徐壽曾說過:“考質(zhì)求數(shù)之學(xué),乃格物之大端,而為化學(xué)之極致也.能精熟焉,則凡天下熟物俱能詳考其原質(zhì),而深求其準(zhǔn)數(shù).遂使法有證據(jù),而理得顯明.若欲精究其事以造其極,則有三者為要:其一,通曉化學(xué);其二,手法靈便;其三,專心篤好.”這里,考質(zhì)求數(shù)即為現(xiàn)在的定性和定量分析.即定性和定量分析是物質(zhì)科學(xué)的主體,是化學(xué)的最高境界.他特別提到了學(xué)好分析化學(xué)的關(guān)鍵是:在專心篤好的基礎(chǔ)上,要做到通曉化學(xué)和手法靈便.這個觀點(diǎn)涉及到目前大學(xué)分析化學(xué)教學(xué)中各化學(xué)學(xué)科間的有機(jī)結(jié)合、教學(xué)內(nèi)容的完善和學(xué)科的科學(xué)設(shè)置.為此,本文從通曉化學(xué)和手法靈便這個角度探討大學(xué)分析化學(xué)的實驗教學(xué)改革.
1大學(xué)分析化學(xué)實驗教學(xué)的現(xiàn)狀
1.1化學(xué)學(xué)科間的課程銜接不夠連貫
作為基礎(chǔ)課的有機(jī)化學(xué)和無機(jī)化學(xué)是專業(yè)基礎(chǔ)課分析化學(xué)的基礎(chǔ),更是藥物分析等專業(yè)課的基礎(chǔ).有的學(xué)校,同一個院(系)的不同教研室分別承擔(dān)無機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)和分析化學(xué)的教學(xué)任務(wù);有的學(xué)校,如我校,基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院承擔(dān)無機(jī)化學(xué)和有機(jī)化學(xué)的教學(xué)任務(wù),藥學(xué)院承擔(dān)分析化學(xué)的教學(xué)任務(wù).不管是在相同的院(系)還是不同的院(系),目前各學(xué)科間的課程設(shè)置大多考慮本學(xué)科的情況,較少考慮不同學(xué)科間的相互要求和需要.這樣的問題在國內(nèi)很多院校都存在.基礎(chǔ)課的重要性不言而喻,但基礎(chǔ)課與專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課的課程銜接不夠連貫,忽視了化學(xué)相關(guān)知識連續(xù)性的滲透,使得基礎(chǔ)課教學(xué)中缺乏專業(yè)應(yīng)用的實例,而專業(yè)課教學(xué)中又往往缺少基礎(chǔ)課相關(guān)理論的指導(dǎo),影響了學(xué)生綜合實力的提高[2].集體備課多以本教研室為單位進(jìn)行,缺少學(xué)科間的融合與溝通,也較少進(jìn)行學(xué)科間的交叉聽課.一般根據(jù)本學(xué)科的實驗室、實驗儀器來安排實驗教學(xué)任務(wù),較少考慮與其他學(xué)科的關(guān)系.因此,實驗有重復(fù),甚至缺少遞進(jìn)關(guān)系.如何讓學(xué)生在有限的學(xué)習(xí)時間內(nèi)做到通曉化學(xué),化學(xué)學(xué)科間課程的有效銜接是基礎(chǔ).
1.2實驗內(nèi)容與教學(xué)方法不合理
目前,分析化學(xué)實驗內(nèi)容多為驗證性實驗,研究性、設(shè)計性實驗少;以章節(jié)內(nèi)容為基礎(chǔ)的實驗多,缺少章節(jié)間融合或?qū)W科間整合的綜合性實驗;實驗內(nèi)容未及時更新與完善,能夠反映學(xué)科前沿的實驗較少[3].分析化學(xué)實驗課在教學(xué)方法上多延續(xù)著傳統(tǒng)模式[4],實驗員準(zhǔn)備實驗儀器和試劑,教師按照黑板或PPT上的實驗內(nèi)容,講解實驗?zāi)康摹⒃?、儀器試劑、方法步驟、數(shù)據(jù)處理等,演示實驗儀器的操作.學(xué)生“照方抓藥”,無需思考在實驗過程中可能出現(xiàn)的問題、產(chǎn)生的原因及解決的辦法.因此,在驗證性實驗中,學(xué)生多能按照教師的要求順利地完成實驗并提交實驗報告,但多數(shù)學(xué)生看重的是實驗成績,一些學(xué)生更是為不逃實驗課而做實驗.由于未能全身心地投入到實驗中,所以無法領(lǐng)會實驗本身的科學(xué)精神和科學(xué)內(nèi)涵,更無法“享受”實驗帶來的樂趣.在這種固化的教學(xué)模式中,在“學(xué)生能順利地完成實驗”背后隱藏的實驗內(nèi)容與教學(xué)方法不合理,是需要我們深思的.由于這些沒有生機(jī)的實驗教學(xué),學(xué)生機(jī)械地操作,課后抄寫實驗報告等因素的存在,導(dǎo)致學(xué)生處于被動的學(xué)習(xí)狀態(tài),缺少實驗興趣,缺乏實驗動力與激情,實踐能力很難提高,更談何手法靈便呢?
2大學(xué)分析化學(xué)實驗教學(xué)改革辦法
2.1加強(qiáng)化學(xué)學(xué)科間的有效溝通,為通曉化學(xué)創(chuàng)造條件
通過加強(qiáng)學(xué)科間的有效溝通,實現(xiàn)化學(xué)學(xué)科間實驗課程的有效銜接,進(jìn)一步促進(jìn)在課程設(shè)置,集體備課,相互聽課等方面的交流.2013年6月28日,我校藥學(xué)院分析化學(xué)所在的藥物分析學(xué)教研室與基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院的化學(xué)教研室結(jié)對共建.在此基礎(chǔ)上,進(jìn)行課程設(shè)置的整合,共同進(jìn)行集體備課,相互聽課.與基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院的化學(xué)教研室共同編寫出版了《藥學(xué)實驗技能訓(xùn)練與指導(dǎo)》[5],該書以普通高等教育“十二五”國家級規(guī)劃教材為基礎(chǔ),結(jié)合基礎(chǔ)學(xué)科和專業(yè)學(xué)科的實際情況,介紹了無機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、分析化學(xué)等基礎(chǔ)化學(xué)學(xué)科和藥物分析等專業(yè)學(xué)科的知識與技能,促進(jìn)學(xué)科融合和實驗資源的整合,避免實驗重復(fù)設(shè)置,強(qiáng)化實驗遞進(jìn)關(guān)系.以該教材作為全國醫(yī)藥院校藥學(xué)/中藥學(xué)大學(xué)生實踐技能大賽的指導(dǎo)用書,對參賽學(xué)生進(jìn)行系統(tǒng)培訓(xùn),得到了教師和學(xué)生的好評和認(rèn)可,發(fā)揮了積極的作用.首次參加第四屆全國醫(yī)藥院校藥學(xué)/中藥學(xué)大學(xué)生實踐技能大賽,兩位同學(xué)分別獲得了一等獎和二等獎.這種學(xué)科間的有效溝通可更充分地發(fā)揮學(xué)科互補(bǔ)優(yōu)勢,促進(jìn)學(xué)科建設(shè)的發(fā)展和深度合作,有效利用教學(xué)時間,實現(xiàn)資源共享,為化學(xué)各學(xué)科的有機(jī)融合奠定基礎(chǔ).
2.2樹立與時俱進(jìn)的教學(xué)觀,為提高學(xué)生的實驗技能夯實堅實的基礎(chǔ)
第一,授課信息量的增加與擴(kuò)展.近年來,隨著國家經(jīng)濟(jì)實力的增強(qiáng),精密儀器的使用率和普及率大幅提升,各種新方法與新技術(shù)不斷涌現(xiàn),為藥品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的修訂與完善提供了更堅實的保障.面對藥品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的國際化與現(xiàn)代化的迫切需要,作為分析化學(xué)實驗課的授課教師,要立足于教材,但不局限于教材,要向?qū)W生傳授當(dāng)前分析技術(shù)與方法的前沿信息,樹立與時俱進(jìn)的教學(xué)觀,為提高學(xué)生的實驗技能夯實堅實的基礎(chǔ).如在講授分析化學(xué)實驗《HPLC法測定替硝唑溶液中替硝唑含量》時,不但講授儀器的使用,還要實際演示流動相的過濾、脫氣,樣品的處理和進(jìn)樣,以及數(shù)據(jù)的處理等,也對目前HPLC儀器的發(fā)展?fàn)顩r,色譜柱的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢等加以說明,特別是我校有一位2008級藥學(xué)專業(yè)的畢業(yè)生考入上海交通大學(xué)從事色譜新方法與新技術(shù)的研發(fā)工作,該同學(xué)的研發(fā)經(jīng)歷和目前的研究工作為在校學(xué)生的學(xué)習(xí)提供了動力.因此,在教學(xué)中有必要針對性地介紹一些研究進(jìn)展、前沿理論,讓學(xué)生更好地了解分析化學(xué)這門學(xué)科的發(fā)展動態(tài),“知新”、“識新”才可能“創(chuàng)新”[6].第二,新成果的引入與融合.將教學(xué)與科研相結(jié)合,以科研促進(jìn)教學(xué)是對分析化學(xué)實驗最有益的補(bǔ)充.如在講授《氧化還原滴定法》中的亞硝酸鈉法時,不僅要講授其含量測定方法,還要對其定性的鑒別-即芳香第一胺反應(yīng)加以說明,特別是由于過量的亞硝酸會和β-萘酚反應(yīng)呈猩紅色,使定性鑒別結(jié)果出現(xiàn)假陽性,現(xiàn)已采用加入脲來消除此假陽性的干擾等.在《HPLC法測定替硝唑溶液中替硝唑含量》的色譜實驗中,利用保留時間對替硝唑溶液中的替硝唑峰進(jìn)行定性鑒別,是《分析化學(xué)》教材上的方法,也是目前常用的方法.那么,如果有兩個色譜峰都和替硝唑?qū)φ掌飞V峰的保留時間非常接近時,又如何作出合理的判斷呢?當(dāng)提出這個問題時,同學(xué)們會有針對性去認(rèn)真思考.在此基礎(chǔ)上,向同學(xué)們講解對照品加入法、漸進(jìn)窗口正交投影法等用于色譜峰匹配的新方法與新技術(shù),提高學(xué)生們學(xué)習(xí)的積極性,使他們深知,這些新方法和新技術(shù)是在基礎(chǔ)實驗上的一個延伸和擴(kuò)展,是把一些更先進(jìn)的原理融合到這些基礎(chǔ)實驗中,是一個多學(xué)科間的有機(jī)結(jié)合.通過這些基礎(chǔ)實驗的升華,使同學(xué)們在認(rèn)識到基礎(chǔ)知識重要的同時,更要懂得知識創(chuàng)新的可貴.第三,教學(xué)方法的改進(jìn)與提高.“教是為了不教.”陶行知先生的這句話時刻在提醒著我們教育工作者,特別是在當(dāng)前大學(xué)大眾化教育的背景下,更有著深刻的含義.在分析化學(xué)實驗中,若采用傳統(tǒng)的教學(xué)方式,缺少一個自由探索的空間和思想創(chuàng)新的環(huán)境,學(xué)生很難做到勤于動腦,善于動手.因此,必須從實際出發(fā),聯(lián)系實際,大力進(jìn)行教學(xué)方法的改革與創(chuàng)新,調(diào)動學(xué)生的主觀能動性[7],使學(xué)生能夠主動融入實驗并在實驗中積極思考,達(dá)到“教是為了不教”的目的.如《碘量法測定維生素C的含量》,大多以維生素C原料藥或有關(guān)制劑為測定對象,而我們選擇校園內(nèi)的藥用柚子作為測定對象.同學(xué)們自己采集柚子樣品,按照自己設(shè)計好的實驗方案進(jìn)行待測樣品的制備,采用碘量法對柚子中的維生素C進(jìn)行測定并對實驗結(jié)果進(jìn)行分析.通過這種教學(xué)方式,學(xué)生會對實驗懷著更多的好奇和更濃厚的興趣,會由單純的“聽做而得”的實驗配角轉(zhuǎn)換為“思做有得”的實驗主角,角色的轉(zhuǎn)換增強(qiáng)了學(xué)生的責(zé)任感,激發(fā)了完成實驗的動力和激情.他們在實驗中會遇到問題,但會迎難而上;在實驗中會遇到挫折,但會勇敢面對.通過這樣的實驗,同學(xué)們有了更多的交流與合作,在實驗中更會有新發(fā)現(xiàn)和新收獲.
2.3科學(xué)設(shè)置實驗課程,為手法靈便創(chuàng)造條件
分析化學(xué)是藥學(xué)學(xué)科的專業(yè)基礎(chǔ)課,分析化學(xué)實驗教學(xué)在藥學(xué)學(xué)科中擔(dān)負(fù)著承上啟下的作用[8,9].因此,分析化學(xué)實驗課要科學(xué)設(shè)置.一是實驗項目的合理設(shè)置.分析化學(xué)實驗不是孤立的實驗課,其設(shè)置要立足院校實際,在知識點(diǎn)上要注重與有機(jī)、無機(jī)基礎(chǔ)實驗的銜接,更要面向藥物分析等專業(yè)課實驗的需要.在知識面上,重基礎(chǔ)、練技能是根本要求,既要重視稱量、量取等基礎(chǔ)操作,也要注重化學(xué)分析與儀器分析的有機(jī)融合.二是實驗方法的創(chuàng)新.通過分析化學(xué)實驗方法的創(chuàng)新,在驗證理論課的基本原理、基本方法的同時,使分析化學(xué)實驗課成為理論教學(xué)的最有力的補(bǔ)充和完善.三是實驗室管理模式的改革[10].現(xiàn)代的教學(xué)方法要求改革實驗室的管理模式.在提倡啟發(fā)式教學(xué)、注重學(xué)生實踐能力培養(yǎng)的環(huán)境下,實驗室要開放運(yùn)行管理模式及運(yùn)行機(jī)制,實現(xiàn)開放共享,切實提高實驗教學(xué)質(zhì)量.教研室是學(xué)校最基層的教學(xué)組織和科研單位,也是教學(xué)活動的具體執(zhí)行部門.因此,立足并扎根于教研室的開放實驗室才會更有生機(jī)和活力.在實驗室開放過程中,引導(dǎo)學(xué)生養(yǎng)成良好的實驗習(xí)慣,逐步增加開放實驗內(nèi)容,鼓勵學(xué)生自行設(shè)計實驗、參與教師科研課題.自2016年起,我院每學(xué)期在已有實驗課的基礎(chǔ)上,增加了50學(xué)時的開放性藥學(xué)綜合實驗課.學(xué)生以開放的實驗室為平臺,充分利用實驗室的資源,完成自主設(shè)計的實驗.在開放的實驗室中,學(xué)生是主體,他們的思維模式不再是“你要我做什么?”,而是“我想做什么?”,“我如何做?”,學(xué)生的主觀能動性得到發(fā)揮,學(xué)生的潛能得以釋放,學(xué)生獨(dú)立思考問題和解決問題的能力得以培養(yǎng).在開放的實驗室中,學(xué)生們的團(tuán)結(jié)協(xié)作精神也得到進(jìn)一步錘煉,遇到問題大家會相互討論,彼此間相互學(xué)習(xí)、相互借鑒、取長補(bǔ)短,教師會給予及時必要的指導(dǎo),引導(dǎo)學(xué)生提出質(zhì)疑,并和學(xué)生交流,討論,共同提高[11],有效地避免“封閉式”教學(xué)模式和“壟斷式”教學(xué)方法,豐富了實驗教學(xué)[12].如2016年,在2014級藥物制劑本科學(xué)生的開放性藥學(xué)綜合實驗中,學(xué)生的自主設(shè)計有:阿司匹林的有機(jī)合成,鑒別(化學(xué),紅外),阿司匹林片的制備,阿司匹林原料及制劑的定量分析(容量法,HPLC法)(皖南醫(yī)學(xué)院藥學(xué)院在安徽省省級示范實習(xí)實訓(xùn)中心“藥學(xué)實習(xí)實訓(xùn)示范中心”的基礎(chǔ)上,于2014年建立了學(xué)生高效液相色譜分析實驗室,現(xiàn)有15臺LC-15C型和3臺LC-20A型島津高效液相色譜儀).通過學(xué)生的實驗設(shè)計和實驗過程,教師能及時發(fā)現(xiàn)文獻(xiàn)查閱是否全面、實驗設(shè)計是否合理、實驗操作是否規(guī)范,實驗結(jié)果是否可靠,使學(xué)生做實驗時不僅要知其然,更要知其所以然,將“勤于動腦,善于動手”貫穿于實驗設(shè)計和實驗過程中,使他們思維靈活,富于創(chuàng)新性;手法靈便,富于創(chuàng)造性.
3總結(jié)
分析化學(xué)實驗是高等院校藥學(xué)專業(yè)學(xué)習(xí)的重要環(huán)節(jié),是培養(yǎng)學(xué)生實踐能力和創(chuàng)新精神的重要課堂.結(jié)合工作實際,通過對分析化學(xué)實驗中所存在的問題進(jìn)行深入分析,探討問題解決的辦法和對策.為適應(yīng)未來藥學(xué)學(xué)科發(fā)展對學(xué)生知識結(jié)構(gòu)和能力的要求,培養(yǎng)能適應(yīng)未來發(fā)展需要的藥學(xué)人才,應(yīng)注重分析化學(xué)實驗內(nèi)容的更新、教學(xué)方法的改革和教學(xué)手段的完善.在注重知識銜接的同時,要重點(diǎn)考慮學(xué)科間的交叉與互融互通,合理安排實驗項目,加強(qiáng)實驗內(nèi)容間的內(nèi)在聯(lián)系.應(yīng)高度重視實驗教學(xué)和實踐教學(xué)環(huán)節(jié),在加大對實驗室投入的同時,要注重實驗室的管理改革,推進(jìn)實驗室開放,為學(xué)生自主實驗提供場所;在全面系統(tǒng)提高實驗教學(xué)水平的同時,更要注重學(xué)生科研個性的培養(yǎng)與發(fā)揮,使學(xué)生不但能通曉化學(xué),而且能手法靈便,讓高校實驗室真正成為“知識創(chuàng)新的源頭,人才培養(yǎng)的基地”.
作者:鄒純才 宗倩妮 鄢海燕 單位:皖南醫(yī)學(xué)院藥學(xué)院
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