分析化学实验教学改革的研究与探索

赵 燕，程苑莉

(四川大学 化学基础实验教学中心，成都 610064)

分析化学实验教学改革的研究与探索

赵 燕，程苑莉

(四川大学 化学基础实验教学中心，成都 610064)

实验教学是创新型人才培养的有效载体。分析化学实验是分析化学学科的重要组成部分，对于学生掌握基本实验技能、培养分析问题解决问题的能力以及提高创新能力具有举足轻重的作用。四川大学为进一步深化教学改革，针对分析化学实验教学中存在的教学内容陈旧、部分实验内容污染大、考核方式不合理等问题，采取了更新实验内容、实验废弃物的资源化利用、网络和多媒体辅助实验教学以及完善考核方式等一系列的改革和更新，以适应创新人才培养的需要。

分析化学；实验教学；改革；创新实践能力

“创新是一个民族的灵魂，是一个国家兴旺发达的不竭动力”。创新型人才的培养是高等教育的重要内容，实验教学则是创新型人才培养的有效载体。

分析化学实验是分析化学学科的重要组成部分，是一门理论性强、应用性和实践性广的学科基础课，它对于学生掌握分析化学实验技能和基本操作、牢固树立“量”的概念、培养分析问题和解决问题的综合能力以及掌握科学的思维方法和提高创新能力具有举足轻重的作用[1]。随着现代分析技术的发展，分析化学学科的内容越来越多，在有限的学时内，如何充分运用实验教学的特点和优势，培养学生的实践能力和创新能力，是值得思考和研究的问题。

1 存在的问题

总结以往的实验教学工作，我们认为当前分析化学实验教学过程中存在以下5个方面的问题：

(1) 由于实验课学时被不断压缩，实验安排与理论教学不同步，经常出现学生照本宣科，处于被动学习状态，无法达到实验教学的根本目的；

(2) 教学内容枯燥、陈旧[2]，不能充分调动学生的积极性与主动性，不利于培养学生的创新思维，提高其创新能力；

(3) 部分实验内容仍然存在环境污染大、毒性大、废弃物处理困难的问题，如何实现整个实验过程的绿色环保仍是教学实践中的一个重要问题；

(4) 实际样品分析过程中，样品前处理及数据分析占重要地位，而这方面内容在实验教学过程中较少涉及，不利于培养学生分析问题及解决问题的能力[3]；

(5) 实验成绩的考核方法不够科学，不利于全面考察学生的综合实验素质。

2 分析化学实验教学改革

四川大学化学基础实验教学中心分析化学实验室面向全校化学、化工、药学、轻纺、食品、材料、环境等专业的学生，教学面广、量大。为进一步深化本科教学改革，提升教学和科研水平，推进教育创新，加快创新型人才的培育力度,根据我校的实际情况，结合存在的问题，从教学内容、教学方法和手段以及考核方式等方面进行改革和更新，以适应现代高等教育改革和创新人才培养的需要。

2.1 微型与常规分析化学实验相结合[4]

微型分析化学实验因其具有环境污染小、取样量少、操作简便、安全性高等优点，目前在国内许多高校中得到推广；然而，常规分析仪器仍然在理论教学中较多涉及，这就造成学生接收到知识的不同步。因此，笔者认为，有必要在实验教学中将微型与常规分析化学实验相结合，二者各取所长，达到更好的教学效果。例如，实验有机酸试剂纯度的测定，可以采用微型与常规分析化学实验两种方法进行比较实验，将两组数据进行F检验和t检验，比较是否存在显著性差异。这样一方面可以使学生掌握分析实验的基本操作，熟悉分析结果处理方法，对常规分析仪器有客观的了解，另一方面可以使学生在实验中切身体会到微型分析化学实验的优势，有利于提高学生的实验技能，培养创新思维，增强环保意识。

2.2 注重实验内容的更新

21世纪高等教育的主要目的是培养具有创新思维和创新能力的高素质人才。教育必须以人为本，即以学生为根本，这就要求我们在实验教学安排上，注重实验内容的更新。减少重复性、验证性实验，增加与专业培养目标和日常生活联系密切的课题，提高分析化学实验的趣味性和实际应用性，激发学生的实验热情，学生在新颖和好奇的心理驱动下，既端正了学习态度，掌握相关实验技能，加深对理论知识的理解，又可以用所学知识来解决实际问题，培养其分析问题和解决问题的能力；将化学前沿研究结果分阶段、分层次地引入实验内容，通过合理的设计，使学生在较为简单的实验操作中接触和亲身体验前沿的科学研究内容，通过此类前沿实验，可以增强学生对科学前沿的兴趣和敏感性，引导他们投身科研。

经典的分析实验是基础实验，虽然比重不断下降，但这些分析方法是分析化学的基础，不能轻视，可在内容上进行更新[5]，增加趣味性，培养学生的基本操作技能。例如，实验水总硬度的测定，可以选择自来水，也可以选择井水、江安河的河水、市售矿泉水等进行测定，贴近学生的日常生活，提高实验兴趣。根据专业需求的不同，也可以将教学内容结构进行优化，有不同的侧重。例如，同样是酸碱滴定，对于化工和食品专业的学生，可以安排食醋总酸度的测定，饼干中碳酸钠和碳酸氢钠含量的测定，药学专业的学生则可以安排药物安乃近含量的测定，这样既具有实际应用性，又与专业相关。

随着分析技术的发展，仪器分析已经成为现代分析化学的重要支柱，新的仪器分析方法不断出现，有必要将新的方法和技术引入实验教学中。对于紫外-可见、原子发射和原子吸收、荧光分光光度计、红外光谱仪、气相及高效液相色谱等仪器分析实验，可在原基础上更新分析对象，将科技前沿与科研成果及时提炼转化成教学内容，使学生在掌握基础实验技能的同时，体验科研过程，拓宽知识面，提高分析问题和解决问题的能力，反哺理论学习的动力；对于核磁、质谱等大型精密分析仪器，可以充分利用我中心仪器中心的优势，采取现场学习，观察仪器内部构造原理，在熟悉操作步骤的前提下可以动手操作，了解这些先进仪器的原理和分析方法，将理论与实践相结合，提高创新意识。

2.3 实验废弃物的资源化利用

随着环保意识的增强，一些高污染、毒性大、危险性大的实验已从教学内容中删除，然而出于保证教学效果角度考虑，部分实验仍然存在；虽然采用微型分析实验可减少溶液的消耗量，然而废液及固体废弃物仍不可避免地存在，如何实现这些实验过程的绿色环保仍是教学实践中的一个重要问题。我们在注重理论教学的同时，融入绿色化学与可持续发展的理念，把原子经济、清洁化技术等思想引入实验教学，培养人文关怀、环境保护、节约资源等综合素质。例如，实验莫尔法测定食盐中的氯含量，银是贵金属，如不进行回收，既污染环境又浪费资源。向沉淀中加入过量氯化钠，使铬酸银完全转化为氯化银，离心分离，滤液中加入还原性物质如亚硫酸钠或硫酸亚铁使铬酸根转化为铬离子，减少对环境的污染，将氯化银沉淀进行高温煅烧，用浓硝酸在微波反应器中进行高温消解，调整至实验所需浓度即可实现硝酸银的循环使用；过氧化氢含量的测定中，将试剂瓶及滴定管中剩余的高锰酸钾溶液统一回收，标定其浓度，即可进行再利用；铅、铋混合液中铅和铋的连续滴定，将滴定后的废液集中起来用硫化钠处理，使其转化成硫化物沉淀，用稀硝酸溶解并调节其pH值即可实现重复使用[6]。废弃物的资源化利用，即减轻了对环境的污染，节约了实验经费开支，又加强了学生的环保意识，拓展了创新思维，一举多得，何乐不为。

2.4 网络和多媒体辅助实验教学

科技的飞速发展促使现代分析仪器愈来愈趋向于智能化、集成化，这样也造成学生对仪器内部结构的认知困难。随着信息技术的不断发展，适当的利用网络和多媒体辅助实验教学可解决这一不足之处[7-8]。虚拟实验可为学生动态演示仪器的内部结构及操作步骤，学生通过人工交互虚拟操作模拟实验过程，熟悉正确的操作方法以及注意事项，解决因害怕误操作损坏仪器而不敢大胆进行实验的问题，激发动手操作的兴趣，提高动手动脑能力，教学效果也远胜于静态的结构和原理示意图。

样品前处理在实际样品分析中占重要地位，然而却是实验教学中的薄弱环节，我们认为可以充分利用计算机辅助教学来弥补。例如，实验蛋壳中钙镁离子含量的测定，蛋壳的前处理包括去除蛋壳膜、清洗、烘干、研磨、过筛、溶解等步骤，由于学时所限，这些过程不可能交由学生一一进行操作。教师在做准备实验的时候可以采用录像的形式将每一操作步骤、样品处理前后的形态记录下来，授课时边演示边讲解，强调实验过程中的重难点，这样学生对于样品分析有了更加直观生动和全面的了解，有助于提高其应对实际问题的能力。

2.5 完善实验考核方式[9-10]

3 结束语

本次实验教学改革，大大激发了学生的实验积极性和主动性，学生的实验态度得到端正，基本操作技能和实验参与度增强，培养了分析问题及解决问题的综合能力，提高了自主创新能力和环保意识。分析化学实验教学改革任重道远，这对我们教师提出了更高的要求，促使我们在今后的教学实践中不断努力探索，充分调动学生的兴趣和积极性，培养严谨、实事求是的科学态度和科学素养，提高学生的综合素质和创新能力，为进一步深化教学改革贡献自己的绵薄之力。

[1]赵春玲, 阮喜荣, 万端极, 等. 对分析化学实验基本操作技能的探讨[J].大学化学, 2009, 24(5):27 - 29.

[2] 徐瑞云, 蔡蕍, 叶伟林, 等. 地方院校分析化学实验教学改革探索[J].实验室研究与探索, 2010, 29(11):316 - 318.

[3] 王宏，陈浩，陈志飞, 等. 分析化学实验教学改革实践[J]. 大学化学, 2011，26(1): 35-36.

[4] 李胜清, 薛爱芳, 康勤书, 等. 农科院校无机及分析化学实验基础课的研究性教学初探[J]. 实验室科学, 2010, 13(2): 28-30.

[5] 程圭芳, 王清江, 宗俊, 等. 以人为本实施分析化学实验教学改革[J]. 大学化学, 2007, 22(6): 20-23.

[6] 钟国清, 蒋琪英. 无机及分析化学实验教学的绿色化探索与实践[J]. 实验室研究与探索, 2010, 29(9): 150-153.

[7] 熊庆, 陈华, 李梦龙, 等. 大学化学网络虚拟实验室建设[J]. 实验科学与技术, 2011，9(2): 166 - 167.

[8] 张晓娟, 黎永秀, 王胜碧. 分析化学教学改革初探[J]. 安顺学院学报, 2011, 13(2): 88 - 90.

[9] 甘春芳, 马建强. 浅谈分析化学实验考核改革与实践[J] . 广州化工, 2012, 40(6): 152 - 153.

[10] 严小平, 李成平, 申屠超, 等. 分析化学实验考核方法的改革与探索[J]. 实验技术与管理, 2007, 24(6): 114 - 116.

Research and Exploration on Education Reform of Analytical Chemistry Experiment

ZHAO Yan, CHENG Yuanli

(Experiment Teaching Center of Basic Chemistry, Sichuan University, Chengdu 610064, China)

Experiment teaching is the effective carrier for cultivation of innovative talents. As the important component of analytical chemistry, analytical chemistry experiment holds the balance of power in mastering basic experiment skills, training competence in analyzing and solving problems and improving innovation ability for students. To further deepen education reform, aiming at the open problems in analytical chemistry experiment teaching, such as obsolete teaching content, heavy pollution existing in some experiments, unreasonable evaluation mode and so on, a series of reforms and update including experiment contents renovation, resource utilization of experiment waste, network and multimedia aided experiment teaching, evaluation mode improvement, etc. were carried on to meet the need of innovative talents education.

analytical chemistry; experiment teaching; reform;innovative practice abiity

2014-04-18；修改日期: 2014-05-17

赵 燕(1983-)，女，硕士，助理实验师，研究方向为化学与生物传感器及分析化学实验教学。

G642.423;O652.1

A

10.3969/j.issn.1672-4550.2015.02.035