应用转型背景下分析化学实验教学改革研究

王桂霞 杨卓 胡少强

【摘要】在地方本科高校应用性转型背景下，分析原有分析实验教学的问题及不足，并从“引入‘项目驱动教学模式;改革实验内容，突出地方产业特点;利用微视频和MOOC等教学资源丰富实验教学内容;整合实验内容，完善实验教学体系”四个方面探究分析了化学实验教学改革途径。

【关键词】应用转型;分析化学;教学改革;项目驱动;微视频

【基金项目】本文章由洛阳师范学院教改项目（编号：2017XJGJ067）、河南省高校学校青年骨干教师培养计划项目“基于二维过渡金属碳化物纳米复合材料的可控制备及其生物传感行为研究”资助。

近年来，地方本科高校转型发展问题成为全社会关注的重大改革问题。河南省先后启动了包括我校在内的15所大学作为本次高校转型发展的试点，而化学化工学院是我校此次转型发展中的一个重点院系。分析化学实验是我院化学、应用化学、化学工程与工艺等专业开设的核心基础课程，与生产、生活联系密切，涉及多学科知识的综合运用和复杂问题的综合处理，是培养应用型和创新型化学化工人才的重要途径。

根据我国著名的心理学教授皮连生对知识技能的分类理论，广义的知识一般可分为三类：陈述性、操作性和策略性知识。陈述性知识主要用于描述事实，陈述观点，说明事物“是什么”“怎么样”“为什么”等问题;操作性知识是一种实践性知识，主要指“做什么”“怎么做”的知识;策略性知识是关于如何学习及如何思维的知识。作为实践性比较强的分析化学实验教学，应在传授陈述性知识的基础上，重点培养操作性技能和策略性技能。而原有的分析化学实验的部分实验内容与实际应用脱节并缺乏针对性，实验内容多为验证性实验，综合性、设计性实验比例偏低且实验内容陈旧，实验设置与当地产业相结合较少。教学方法和手段不利于培养学生勤于思考的学习习惯，不利于培养创新能力和团结协作精神，也不能适应学校的转型发展。因此，分析化学实验教学改革势在必行。

目前，国内对分析化学实验教学的改革和研究主要集中在实验内容的整合和更新，完善实验评价体系，优化实验教学模式，完善实验教学方法等方面。比如，宿艳等提出建立一个基于互联网的网络化分析化学实验教学信息平台，可以有效激发学生的学习兴趣和学习自主性，培养学生自我建构知识的能力和创新思维能力[1]。王迎进等提出在分析化学实验的教学中应用翻转课堂的教学模式[2]。高校分析化学实验教学内容相对独立，可以将具体的某一实验环节制作成5-10min 的微视频。学生可以根据实际情况有选择、有重点地观看，并且授课时间灵活，能够充分调动学生学习的积极性。黄科、许春萱等提出将MOOC引入分析化学实验教学中，使学生在时间、空间有限的实验课以外灵活学习，提高教学效率，达到反复学习巩固的目的，从而为培养学生具体实验技能奠定基础。而利用“项目驱动”“角色扮演”等理论及方法优化分析化学实验教学的研究较少。

在研究国内兄弟院校分析化学实验教学改革的基础上，结合我院实际情况，从实验内容、教学方法和手段以及课程体系等方面进行了改革。首先，在对实验原理、实验步骤、实验现象等知识点讲解的过程中，引入微视频、动画演示及MOOC等新兴多媒体教学资源。其次，在实验教学过程中引入“项目驱动”的思想，利用“角色扮演”的理论和方法，让学生在扮演不同实际角色中学习符合企业要求的应用性知识。再次，整合实验内容，完善实验教学体系。通过采用以上改革措施，激发了学生的学习热情，提高了实验教学质量。

一、利用微视频及MOOC等教学资源丰富实验教学内容

首先，在分析化学实验教学中，规范实验操作、准确判断实验现象是对学生的基本要求。传统的实验教学主要靠教师的示范和讲解，有些复杂的实验内容需要多次示范甚至个别化指导，费时费力，效果欠佳。为此，教师可以在实验室把规范的实验操作及实验现象录制成微视频，除可以在实验项目进行之前播放辅助实验教学之外，还可以上传到课程网站上，供学生反复预习观看;另外，教师还可以把相应的实验操作及实验现象做成仿真模拟实验视频，并加入交互元素，让学生在实验室之外通过电脑就可以模拟操作实验，从而加深对实验项目的理解。通过这两种视频的展示，一方面可以模拟学生在实验室做的实验，增强学生实验操作的规范性，另一方面可以把实验中看到的现象和理论教学中的知识联系起来，使抽象的理论知识变得更形象，更直观，从而提高教学质量和效率。

其次，书写预习报告是目前实验教学普遍采用的预习环节，学生无法通过教材的描述做到对实验内容的深入理解，进而影响课堂上的实验效果。通过将每个或难度大的实验内容制作成一个或多个10分钟左右的微视频，并配以文字、动画、课件等信息，不仅可以使知识的讲解更为清楚，富有条理，而且教学形式更为形象生动，更能够激发学生的学习兴趣与创新意识。

再次，慕课经过近几年的发展已经形成了丰富的慕课教学资源库，有关分析化学的慕课一般是以10分钟左右的微课形式进行的，课程短，学生注意力易集中，有利于重点难点的突破。因此，教师除可以自己开发微视频教学资源之外，还可以搜集或为学生推荐慕课学习资源，并针对学生在学习过程中所遇到的问题重点讲解。

二、引入“項目驱动”教学模式，利用“角色扮演法”促进实验教学

项目驱动教学法，也称作项目教学或基于项目的学习，是指引导学生围绕项目开展学科理论和技能探索的教学方法，常以生产中涉及的项目为核心开展教学活动。学生在教师的指导下按照项目涉及的问题进行信息搜集，通过小组协作，创造性地解决问题，得出结论并完成任务，从而培养其创新能力、职业素养和团结协作的精神。其最典型的特点是以企业实际需求为导向，以企业实际应用为尺度，以学生小组学习为基础。在具体的实施过程中，教师需要把整个学习过程分解为单独的任务，并按照不同的任务设计具体步骤。为此，我们在分析化学实验课程中选择与当地生产实际结合较为紧密的综合性实验内容，将之整合为若干个项目，把需要掌握的技能、技巧隐含在对应的项目中，通过项目的完成来实现知识的传授和技能的培养。例如，在“酸碱滴定”这一实验模块中设计测定醋酸总酸度，分析化肥中的氮含量及测定鸡蛋壳中的碳酸钙含量等项目。

角色扮演最早应用于儿童的戏剧表演，最初由心理学家和戏剧家使用。角色扮演法首先要为被试主体赋予一个假定角色，并要求其按照角色的要求表现自己的行为，然后观察、记录角色扮演的行为，最后评价该主体角色扮演的接近程度或胜任能力。因其诸多的实践性、自主性、创造性等优点，作为一种比较符合素质教育的新型教学法，越来越受到教育者的欢迎。角色扮演法有利于充分调动和发挥学生学习的积极性、主动性和创造性，使学生真正成为教学的主体、学习的主人。目前，角色扮演教学法主要应用于外语教学、人力资源管理、医学等学科领域。

为此，在特定项目中，教师为每个团队成员分配特定角色并阐明角色职责。教师的角色是项目的发起者和项目协调员，随时跟进每个项目的进展情况，并提供及时的指导和帮助。每个团队成员都依据具体角色分配特定的工作和任务，如项目主持、方案设计、方案实施、效果评价等。在教师的指导下，每个团队成员都需要在查阅相关的文献资料的基础上，运用所学的知识及操作技能来设计实验方案，在教师证明其可行性后准备实验，并记录实验过程和实验结果，完成实验结项报告。这不仅可以培养学生自主开展科学研究的能力，而且可以培养他们的创新能力，从而实现专业素养和综合技能的双重构建。

三、改革实验内容，突出地方产业特点

结合洛阳经济特点，增加开设与当地生产、生活密切相关的实验项目。首先通过专业见习、学生实习等机会深入洛阳化工企业进行调研，如洛阳化肥厂、洛阳制药厂、九九龄醋业有限公司等，了解企业的分析检测现状，如企业需要分析的样品类型、分析指标及所需分析方法、常用大型精密仪器等。确定与实验教学内容密切相关的来自生产实际的、能激发学生兴趣的材料为“专题实验”内容。

目前已开设的与当地产业有关的实验项目有“铁矿石中铁总量的测量”“自来水硬度的分析”“食用醋中酸总量的测定”“固液萃取，升华——从茶中提取咖啡因”“低品位钼矿的综合利用”“丹参酮的提取与分离”等。计划增加的实验项目有“无损分析历史文物”“测定‘胃舒平中铝盐含量”“测定乳制品中蛋白质含量”等。

四、整合实验内容，完善实验教学体系

将传统的以知识技能训练为主的教学模式转变为以能力培养为核心的教学模式，将创新性研究实验与大学生科技活动及教师的科研项目相结合，与豫西地区的优势、特色资源研究相结合，增设具有一定广度和深度的综合性和研究性实验教学项目，形成“一体化、三平台、三层次”的教学体系，培养具有化学基础知识、基础理论和基本技能，能够进行化学教学和化学研究的中等学校化学教师，为科研机构、高等院校、企事业单位培养从事化学、化工领域的科研、教学、生产及管理的创新型人才。“一体化”是指实验教学服从实验目标，以培养应用型人才的目的，追求知识体系的完整性;“三平台”即把中心实验室、省重点实验室和实践基地三类平台进行整合，形成完善的教学体系。实验内容有机地形成了“基础-综合-研究”三个层次，促进了教学过程和开放式实验教学。实验内容一方面来自教師的科研成果，另一方面来源于地方丰富的特色资源，比如“中草药和有色金属矿物分析研究”课题。并且每个实验项目的内容都可以根据研究工作的进展情况不断更新，形成教师科研与实验教学的良性促进机制。

【参考文献】

[1]宿艳，张艳娟，吴硕，等.互联网背景下的分析化学实验教学资源建设[J].实验室科学，2017（20）：70-73.

[2]王迎进，李佳，陈华萍，等.翻转课堂教学模式在分析化学实验教学中的应用[J].山东化工，2017（46）：164-165.