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【关键词】分析化学;实验;教学
《分析化学》是化工类学生的专业基础课程,是一门实践性很强的学科。在分析化学中,实验教学和理论教学具有同等重要的地位。工科院校培养目标中提到技术性、应用型人才,就是不仅培养具有一定的理论知识的学生,同时实践操作能力方面的培养也是非常重要的。在我们《分析化学》课程中实验是培养学生动手能力的有效途径,通过实验还可以培养学生观察问题,解决问题的能力、严谨的科学态度和培养理论联系实际的能力及创新精神。要想一堂实验课能取得预期的较好效果除了教师和学生事先都要充分做好上课前的准备外还应该改进实验教学内容,采取适当的教学手段方法等等。
1.加强基础实验和基本技能训练
作为化学化工类学生,分析化学实验是这门课程中重要的很重要的一部分,在内容安排上应该要包括化学分析象四大滴定分析、重量分析和一般仪器分析中的吸光光度分析实验,尤其注重前面几次课程的基本操作的训练,比如分析天平如何使用,怎样用减量法来称量一定质量的药品,还有标准溶液的配制和滴定管、移液管等基本玻璃仪器的正确使用和操作方法,尤其在这个过程中溶液的转移、滴定管的排空气、滴定终点的把握都是比较难掌握的操作,对于终点前半滴的操作,用酸式滴定管时是轻轻转动旋塞,使溶液悬挂在出口管嘴上,形成半滴,用锥形瓶内壁将其沾落,再用洗瓶吹洗。让每个学生都要独立进行操作,人人检查过关不要分成两人或两人以上一组,在仪器设备数量不充足的情况下可以分批次实验,这些应该在前面几次实验课多加以训练,然后才进行后面的分析实验。
2.注重实验内容的实用性
实验内容尽量选择与生产实际相结合,为社会培养优良的应用型人才。如选取一些与实际相接近的综合实验和设计实验如食醋中总酸度的测定、工业用水总硬度的测定、双氧水含量的测定、葡萄糖含量测定、药片或水果中维生素C的测定、污水中六价络的测定,工业纯碱中碳酸纳碳酸氢纳氢氧化纳的联合测定黄铜合金中铜锌分析等。滴定分析实验内容应包含酸碱滴定、配位滴定、氧化还原滴定和沉淀滴定四大滴定。
3.改进实验教学方法
良好的教学方法可以调动学生学习的积极性和主动性,增强学生独立分析问题和解决问题的能力。当前, 教师从实验原理、步骤、注意事项、 结果处理等方面都会给学生细致地讲解,学生按教师讲的步骤和方法来完成实验,这样不能充分调动学生的主主动性和积极性,能力得不到充分培养。如果单靠教师的灌输,学生平时的强制记忆,效果不好。这种单一的教学方法,学生对所学的知识根本无法做到切实的应用和理解。实验教学过程应该是引导学生去发现问题,怎样去分析解决问题,怎样进行实验操作是最好的。教师应该主动把部分内容交给学生自己处理,只需要将一些重点和注意的事项讲述清楚。最基础的实验操作象缓冲溶液、标准溶液、指示剂等的配制让学生自己独立完成,教师在一旁指导。还可以采用开发式实验,给学生一个题目,让学生自己去设计实验,选择合适的实验方法,写出详细的实验步骤,让老师批阅后,自己独立去完成实验,并提交实验报告。
4.采用灵活多样的授课形式,充分利用多媒体教学
教师可以采用提问的方式对学生上堂课的内容进行复习,并采用提问的形式检查学生的预习情况。课堂上内容可以引出问题让学生思考和回答,教师和学生共同演示实验,让其它同学来评价,最后教师总结。采用启发式、讨论式的教学方式,不仅可以激发学生的求知欲,还可以多让学生的动脑思考问题,使学生的主体作用得到充分发挥。
在教学手段上可以增加多媒体教学,使一些在普通条件下难以实现、观察到的过程形象化地显示出来, 通过计算机形象、生动、直观地显示出来,从而加深学生对问题的理解,增加课堂的趣味性,提高学生的学习积极性。将基本操作技能、仪器的使用及实验室安全教育等与实验相关的内容采用录像、电脑、投影仪等直观的形式加以演示。在分析实验室可以配置几台专用计算机,安装相关的软件,学生完成操作后在电脑上直接进行数据处理, 计算结果,绘制工作曲线,也可以利用相关程序在计算机上直接给出实验成绩。这种课堂上完成实验结果的处理老师可以随堂指导,也可以避免学生课后对实验数据的篡改和抄袭现象。有些操作如分析天平的使用,容量器皿的操作,分光光度计的使用及重量分析基本操作的讲解需要展示操作细节,如果把这些内容制成课件,可以反复播放,在对滴定终点的判断这里是比较难把握的,可以在制作时将变色过程缓慢的展示出来, 这样增加了课堂的直观性、趣味性,使学生更好的理解和掌握要领和方法。
5.加强实验部分的考核
教师应详细记载每位学生的每个实验的每一部分的实验结果,给每位学生记录实验的成绩作为平时成绩一部分,在理论考试中加上部分实验相关的内容,通过平时和期末考试对实验加以考核,以便于学生认真对待实验,调动了学生学习的积极性。
6. 利用分析化学仿真虚拟实训系统
在《分析化学》课程的总学时数不多的情况下,或者学校实验条件较差、实验室不够用、实验仪器设备缺乏的情况下,可以应用仿真虚拟实训的方式进行虚拟操作,实验实训的大部分内容可以通过仿真虚拟实训来实现,比较有效的提高学生对知识的直观性理解。且分析化学仿真虚拟实训系统具有动画性、艺术性、情景性等,能为学生创造轻松、愉快的学习氛围,提高学生学习兴趣,当操作不正确时,系统还会自动指出错误并演示错误操作所出现的现象及后果。还可以实现不容易完成的细节操作,也不会有学生操作不当或不小心引起的仪器损坏,更不会对学生造成人身伤害。
通过以上对分析化学实验教学的改革,可以提高学生学习分析化学实验的兴趣,充分调动学生学习的主动性和积极性,同时可以培养学生的创新意识和创新能力。分析化学实验教学还需要继续探索符合学生认知规律的实验教学方法,才能不断提高分析化学实验教学质量。
参考文献:
[1]邹小勇,马志玲,黄滨. 分析化学实验教学改革探讨.《大学化学》.2006年4期.
[2]柳.仿真虚拟实训系统在分析化学教学中的应用. 成才之路 .2012年第24期.
这几年我校加大了校企合作的力度,其中订单式培养和冠名班的成立说明了用人单位对适合企业自身发展人才的渴求,但同时也让我们意识到学校教学内容的相对陈旧和局限。职业技能鉴定是按照国家规定的职业技能标准和任职资格条件进行的认证,是现代社会规范专业人才、劳动者职业行为的标准。要培养符合医药行业需求的具有综合素质的学生,就必须将教学内容与岗位要求和职业标准相结合,改革传统的教学内容。我们根据药物检验岗位工作人员必须明确国家标准检测方法中文字内涵,熟练准确进行分析检验操作,能够进行常规检测数据处理及出具正确的检验报告的要求把分析化学理论教学分为分析检验的基本流程、分析数据处理与结果计算基础、化学分析法基础知识和仪器分析法基础知识四大模块。强化数据处理能力的培养,弱化对分析理论的推导论证,突出岗位需求。实践教学分为称量操作技能、滴定分析操作技能和基础仪器分析操作技能三种技能,分基本操作,单项实训、综合实训三个层次组织教学内容,实行进阶式教学,从基本技能掌握和知识综合应用能力培养两个方面进行。具体的教学内容以药物检验岗位需求改革传统分析化学教学内容,参照药品行业、国家标准组织教学内容。例如:查阅药典,完成EDTA标准溶液的标定后,直接测定葡萄糖酸钙含量;在学习紫外可见分光光度法中引入维生素C注射液的颜色检查。将国家、行业标准和分析化学传统知识进行有机结合,涵盖药检工技能鉴定有关分析化学部分的相应知识点,以药物分析检验为中心,优化教学内容。加强实践教学内容的针对性,实践教学内容往往来自药检工作一线,但在顺序编排上又注意考虑基本操作技能训练的整体性和系统性,包含了实际工作中必须掌握的基本知识和基本技能。
二、教学方法的优化
在课程的整体教学设计中,可以根据每堂课的具体教学目标灵活运用多种教学方法。分析化学课程中既有理论又有实践,在教学中应多采用将两者有机结合的理实一体化教学方法。演示教学法就是其中应用较广泛的一种。例如,药物检验工技能鉴定对规范性操作要求很严。以滴定操作为例(见表1)。学将规范操作动作采用录像、照片等直观的形式加以演示。在播放过程中随时按下暂停键,有针对性地进行重点讲解和现场示范,启发学生思考不规范操作可能导致的误差。而在实际操作练习中,要求两人一组,一人操作,一人观看,互相纠错,并鼓励同学们把在实训中出现的典型问题拍成录像,给予再现和纠正;也可以任命几个掌握得又快又好的同学为“小老师”,辅导其他同学的操作,这些措施增强了趣味性,满足了学生渴望参与的心理,从而有效地调动起学生训练的积极性和主动性,提高了学习成绩,进而形成一种良好的操作习惯和职业素养。收集与专业、课程相关的案例,关注社会热点事件,采用案例教学法组织教学。例如:每种分析方法都可以结合《中国药典》中的常用药物进行说明;在讲解配位滴定法时,引入《水的总硬度测定》这一案例,根据我国《生活用水卫生标准》结合当地水质和学生家乡水质进行教学;也可以在讲完化学分析法后,通过三聚氰胺事件组织学生进行课堂讨论。提前布置任务,要求学生以小组为单位查阅搜集相关资料,让学生成为教学过程的主体,通过调研、讨论、提出问题(为什么三聚氰胺可以在蛋白质含量测定中以假乱真);进而分析凯式定氮法优缺点(从而引申出化学分析法的特点、总结四大滴定的异同点);最后引导学生讨论解决方案(借此引申出仪器分析法的优点)。这种通过案例引导进行的探究式、发现式的学习,让学生了解两大类分析方法的同时,培养了学生对信息的识别、归类、解读、综合和表达的能力,小组学习形式又强调了学习过程的合作与交流,非常有利于其今后的职业发展。
三、技能水平的强化
目前,我省职业院校在校生申请参加相关专业中级职业技能鉴定时,如果理论课成绩合格可视为鉴定理论考试合格,只需进行操作技能考核。可见,技能操作部分是当前高职院校教学改革的重点。我们在强化技能训练上从以下几个方面进行。首先,调整原有教学计划,增加实训课的学时数,将理论与实训学时比例调整为1∶1。技能训练反复进行,以达到职业教学要求的熟练程度。其次,增加技能考核的次数,由原来仅有的期末考试改革为阶段性考核,考核内容包括电子天平的操作技能、滴定分析基本操作技能和药品含量测定技术。其中,滴定分析基本操作技能考核包括滴定管的使用、移液管的使用、容量瓶的使用、滴定操作、定量转移操作、准确稀释溶液操作等,药品含量测定部分选取药用硼砂的含量测定和维生素C注射液的颜色检查作为项目考核内容。第三,开放天平室和分析化学实验室。学生有时间、实验室没课时。学生可在遵守实验室规则和仪器使用规则的前提下,到天平室和分析实验室进行基本操作练习。管理相关实验室的实验技术人员每天例行检查仪器和实验设备,以保证实验教学正常运行。也鼓励学生将实验室的滴定分析器皿借出,利用课外时间用自来水练习基本操作。另外,在分析化学课程即将结束前组织相关学生参加分析化学技能竞赛,由分析化学课程组教师组题并出任考评员,取前六名(一等奖一名,二等奖两名,三等奖三名)进行物质奖励,同时结合分析化学技能考核成绩给予加分奖励,一等奖加7分,二等奖加5分,三等奖加3分。以此强调掌握分析化学基本操作技能的重要性,引导学生重视实践能力的培养。
关键词 高职 化学 教材 思考
中图分类号:G424 文献标识码:A
New Thoughts on Teaching Material Reform of Agricultural
Chemistry in Higher Vocational Colleges
LI Chunmin
(Hubei Provincial Professional Technology of Eco-engineering, Wuhan, Hubei 430200)
Abstract Teaching material reform of Agricultural Chemistry in higher vocational education should grasp several aspects of the problem:the optimization and integration, insisting on skills, enhancing normative, strengthening practice, seeking the teach ability, with the times and so on in order to compile agricultural chemistry teaching material in higher vocational teaching, promote agricultural chemistry teaching material in higher vocational teaching and improve teaching quality.
Key words higher vocational; chemistry; teaching material; thoughts
高等职业教育目前正处于快速发展时期,许多出版社在短时间内开发出不同的教材版本。不少高职化学教材出现文字和知识错误,内容上也是深浅不一,不能为培养学生整体专业素质服务。在新的历史时期,农林高职化学类课程教材改革应该把握好以下几个问题。
1 优化整合性
化学是高职农林类各专业人才培养方案中必修的专业基础课程,包括无机化学、分析化学、有机化学等,目前,高职教学基础课分配的课时大幅减少,既难以让学生掌握化学基础知识,又难以培养学生化学基本操作技能。①为此,应根据高职院校及学生的特点,有必要将原有无机化学、分析化学、有机化学课程内容进行优化整合。
在优化整合课程内容时,理论教学以“必需”、“够用”为原则,加强实践教学,培养学生技术应用能力、综合运用相关知识解决各种实际问题的能力。例如可将无机化学和分析化学整合为无机及分析化学。②将两门课程重复内容进行合并,使其重点突出,整合后的课程体系分为化学原理和以该化学原理为基础的分析应用两个单元。例如,以“四大平衡”为主线,对“四大滴定”的原理及应用进行融合,即把“四大滴定”融入“四大平衡”中,这样不仅能解决内容重复的问题,还能够强化概念,做到削枝强干,突出重点,更重要的是能够培养学生分析和解决农林实际问题的能力。
有机化学应以农林产品涉及到的主要成分――糖类、脂类、蛋白质为主线,以各成分命名、结构、典型理化性质为主体,使教学内容较好地体现基础性和实用性,缩减教学内容中与高中重复和纯叙述性内容,构建以能力为核心,基础理论与实际应用相结合的课程体系,将当前化学热点充实到课程中,如农林产品的热点内容“奶茶、咖啡等的反式脂肪酸的检测、地沟油的鉴别、改性蛋白质的安全性”等。
当然,也可将无机化学、分析化学、有机化学整合为一门农林基础化学课程。要求结合高中所学化学知识,对专业所需化学内容认真分析和梳理,采取重排、整合、压缩、删减等优化措施,整合为农林基础化学。
2 坚持技能性
强调技能培养,这也是高职人才培养最显著的特征。因此,让学生掌握与职业技能息息相关的化学基本理论和实操尤为重要,纯理论无应用性的内容最好少讲或不涉及。例如,物质结构、元素电势图、化学热力学、径向分布函数、各种水溶液中氢离子浓度的精确计算公式及推导等应简略带过或删去。当然作为教师,在教学上可给学生介绍化学领域的历史发展和最新动态,以培养学生的学习兴趣和拓展他们的知识视野。不过,它不应作为教材本身所要求的必编内容。
3 加强规范性
教材作为学生学习的蓝本应注重规范化和标准化。化学教材有必要对语言、体例和版面进行规范,尤其对某些必要的图例和数据要严格要求。例如:在“天然水总硬度的测定”实验实训中,秦中立、黄方一主编,华中师范大学出版社出版的《无机及分析化学实验》和苗向阳、顾准主编的《化学品分析与检测》两本书中实验用水的总量均为100 mL,前者加入的NH3-NH4Cl缓冲溶液为5 mL、铬黑T指示剂用量为2~3滴;而后者加入的缓冲溶液为1~2 mL、指示剂用量为5滴。达到的教学目的相同,而实验效果没有任何区别。虽然均无实质性的错误,但数据如此之乱,这势必让实验教师无所适从。再如:苗凤琴、于世林主编的《分析化学实验》一(下转第228页)(上接第180页)书中虽然介绍了常用分析仪器如滴定管、移液管、容量瓶的使用方法及注意事项,但没有直观的图示,学生在实验前进行预习时往往会没兴趣去看这些枯燥的文字叙述。这样就容易造成对实验操作技能学习不重视,规范操作也无法顾及。如果老师上课时对这些内容不加以特别的讲解和指导,就会使学生无法养成良好的操作习惯,势必影响未来的工作。
4 强化实践性
化学教材本身不能代替具体的实践操作内容,如果不经过实践,想学好它也比较困难。农林高职化学类教材的编写,必须强调把以教师为主体的传统观念转变为以学生为主体;把重理论轻实践转变为理论与实践并重;把以知识传授为主线转变为以操作能力培养为主线。当然,在实验过程中不能照本宣科,而是要教会学生怎样去发现问题,进而解决问题。要让学生认真观察实验现象,总结实验规律,并与实际生活中的例子来激发学生们的实验实训意识和兴趣。如安排化学实验时,要求学生熟练准确地进行实验操作,对实验数据能够进行规范的处理,并出具正确的实验报告。强化数据处理能力的培养,弱化对分析理论的推导论证,突出岗位需求。例如:通过查阅资料,完成EDTA标准溶液的标定后,直接测定市售的补钙试剂中葡萄糖酸钙的含量;在学习了氧化还原滴定法后,引入“维生素C药片或果蔬中维生素C含量的测定”实验实训等。③加强实践教学内容的针对性,实践教学内容最好要来自工作一线,但在顺序编排上又注意考虑基本操作技能训练的整体性和系统性。
5 寻求可教性
可教性意味着准确而又通俗,简明而又实用。教材可根据教学的需要吸收研究成果,但不等同于研究成果。学术化、专著化有碍于教材的传教功能,教材的篇幅要与绝大多数学校实际教学时数相称。因此,化学教材最好简明,有穿透力和涵盖面。术语、概念不宜过多、过杂、过长。在化学实践教学环节,应多增加一些职业领域应用广泛的仪器分析项目,如以农产品中的成分分析为例,开展光谱和色谱等仪器分析实验;删减未来工作岗位上基本不用的一些老旧实验,如删去电光分析天平的使用和递减称量法,取而代之的是今天较为普及的电子天平以及操作简单的直接称量法。
6 切合时代性
农林高职化学最本质内容,就在于要突出其实用性。基于这种认识,改编教材最好面向时代、面向实际需要。所述观点,所言技术,所选实例力求具有时代特色并反映科技进步现状,在涉及到国家或行业的规格或标准时应采用最新的国家标准或行业标准。
只要我们能够正确认识以往教材建设的成败得失,总结经验,吸取教训,就一定能编写出适时、适教、适学的教材,推动高职农林化学类课程教材走向成熟。
注释
① 周建庆,孙侠.医学专科学校化学课程整合的实践与分析[J].通化师范学院学报,2009.30(12):98-100.
【论文摘要】本文结合高等职业教育培养目标,分析高职院校水分析化学实验教学存在的不足,并在此基础上提出了4点教学改革,主张加强师资队伍建设,改革实验方式,充分利用多媒体手段提高实验水平。
高等职业教育的培养目标是以岗位要求的技能、知识为出发点,按照社会人才市场的要求,以训练职业能力为本的教育,其最大的特点是注重对学生操作技能的培养。水分析化学实验是高职给排水专业的必修课。水质监测、分析作为给排水专业学生就业岗位方向之一,决定了水分析化学实验课就应以培养水质分析化验的实际工作能力作为教学目标。把培养学生职业技能作为水分析化学实验教学目标时,应从实际出发选择教学内容,更加注重实验教学环节,注重学生综合职业技能能力培养,实现课程与岗位对接零距离的要求。本文结合我院当前水分析化学实验教学存在的不足,谈谈对高职水分析化学实验教学改革的几点思考。
一、水分析化学实验教学目前存在的问题
1、基本操作实验内容过少
实验内容一般以常规检查项目设定,且所用实验试剂、实验仪器均由实验室教师准备好,实训工作面铺开不广,基本操作也得不到充分训练,造成学生实验时出现操作不规范、测定速度较慢、误差较大等现象,且体现不出学生综合技能操作能力。
2、激励机制在考核方法上得不到体现
受实验教学从属于理论教学观念的影响,实训考核没有得到重视,主要以学生预习、实验操作规范化和试验报告三方面内容进行考核,考核主观性大,不利于学生重视该门实训教学。
3、实验教学手段单一
现在水分析化学实验普遍存在这样一种教学模式:内容原理步骤操作要点注意事项学生操作教师巡回指导总结填写实验报告。教师讲实验“照本宣科”,没有新意,学生操作“照方抓药”,存在实验兴趣不高,实验作风不严谨等现象。
4、实验班次人数较多,教师难以全面指导
每班次基本上都为50人左右,教师的巡回指导难以全面纠正隐蔽的操作错误。课末小结时,由于学生认知水平和动手能力的差异,难以在规定的时间内同步完成,提前做完的想走不愿听,未做完的来不及听,想听的也受他人干扰未必听得清楚,总结难达预期目的。
5、不适应现代科学发展的需要
现代分析仪器设备缺乏,实验项目开设主要以经典分析为主,主要涉及四大滴定分析和吸光光度法,学生对现代大型精密分析仪器感到陌生,不利于工作后的进一步掌握。
6、实验室教师素质水平难以适应教学发展要求
实验室教师很多都是从学校到学校,学历偏低,几乎没有参与相关工作实际操作的经历,很难要求他们能够传授给学生很多的操作经验,以及分析比较新仪器新方法的优劣,深入阐述各类实验参数的理论影响和实际作用。
二、改革水分析化学实验教学的途径和策略
1、教材的选择和教学内容的取舍
教材是教学的基础,故选择教材十分重要。一般来说,按教材的内容,编排及适应性来选择。针对专科给排水专业学制较短、学时有限等局限,首先须对现有教材内容及其编排进行必要的调整。加大水分析化学实验教学内容改革,在实验内容安排上应由浅入深,由部分向整体逐步展开,在保证学生操作规范的基础上,开展职业技能训练,提高学生综合职业技能素质。从高职教育培养目的出发,实验、实训教学内容应以“需用为准,够用为度,实用为先”为原则,因此在实验内容安排上应重视基础性、普及性和体现职业岗位综合技能性。实验内容大体可分为三个部分进行,一是分析基本操作的训练,如玻璃仪器洗涤、药品称量、试剂配制、移液、定容、终点标定训练等;二是方法掌握训练和认识,要求掌握滴定分析、分光光度分析、电位分析方法及认识大型紧密仪器法(如原子吸收光谱法,气相、液相色普法等);三是按职业岗位要求完成水质指标测试全过程操作,即教师提供的是需测定的水样(可为自来水厂的水源水),可选择的测定项目(如COD、碱度、氯含量、硬度、铁含量、溶解氧等[2])、所需的仪器、药品和实验场所,要求学生通过查阅国家标准方法选择测定的方法,并进行玻璃仪器洗涤准备、试剂制备、方法测定、数据记录处理及标准评价等的全过程。通过这样层层深入的技能要求训练,并将学生置于职业岗位角色,使学生职业技能综合能力得到提高。
2、充分利用多媒体教学手段, 提高实验水平
充分利用多媒体教学,开展多手段实验教学,这不但能减轻老师的工作强度,改善授课环境,又能使教学直观,简单明了,缩短学生理解消化的时间,大大增强学生学习信心和提高学习热情。在传统的课堂演示教学中,往往受空间分布影响,造成音效或视觉不够清晰。通过利用多媒体课件及演示录像的演示,可以多角度进行,还可以放大、回放等,使演示的效果得到大大的改善,也可以减少学生每次实验进行的时间,便于实验教学的安排。在制作、播放安排上,充分利用多媒体信息量大,音、图、文并茂的特点,有针对性的制作和使用多媒体课件。如实验课前组织学生观看实验基本操作和安全知识相关的课件,向学生讲解正确操作的理由和违反操作对个人和环境的危害,使学生做到操作规范,减少不必要的浪费及对环境的污染;又如原子吸收光谱仪,气相、液相色普仪等,这些仪器较为贵重和精密度要求高,难以满足学生普及使用,通过多媒体的演示教学,可以使学生认识这些大型精密仪器及其操作方法,为今后进一步掌握提供有利的条件。
3、改革实验教学考核办法,完善实验评价体系
水分析化学实验进行单独考核,考核内容可分两部分进行,一是平时实验表现(学生预习、实验操作规范程度和试验报告)占40%,二是综合实操考核占60%。按实验内容的安排,基本操作训练和方法掌握训练按固定的时间安排进行分组训练;按职业岗位技能要求选择水质指标的测定要求至少进行两项,一项作为平时的训练,一项作为综合实操考核内容,具体项目可通过提前抽签获得,采取开放实验进行,即学生们在限定时间内准备好,然后跟实验指导老师约时间进行,每次十六人进行(所配试剂以够用为准,尽量少配的原则进行配备)。考核水样采用自来水厂源水进行,制定评分表根据不同的操作步骤和测定结果进行分项评分,适当增加考核的难度,引起学生的重视并加强平时操作的自我管理能力,保证学生综合技能操作水平的真正提高。
4、重视实验指导教师队伍的建设,使教师的指导真正到位
高职教育要实现“产、学、研”结合,实验室教师应该成为中坚力量。一个高素质的实验室教师,除了完成日常的实验室管理工作,上所开设的已有实验课外,还应该主动熟悉和开发现有仪器的其他功能,研究在本实验室的配备条件下,如何增加新的实验内容,而不应该墨守常规,数十年不变。但当前实验室教师属教辅人员之列,并不受重视,实验室教师存在层次比较低以及难以获得出去进修或培训机会的情况,获得晋升的机会少,导致实验师资队伍综合素质及地位降低,队伍难于稳定,使得实验教学真正与社会接轨存在一定的距离,因此应该加大鼓励实验室教师进修和培训的力度,或有计划地聘请公司、企业实验能力强的专家指导实验室工作,积极鼓励和引导实验室人员掌握新知识、新技术和最新研究成果,参与“产、学、研”,参与新技术的应用和推广,从而提高实验教学水平。另外还可以借鉴东北大学的做法:拟聘有较高学术造诣、教学经验丰富的教授担任实验中心负责人,且规定三分之一的教授、副教授从事实验教学工作。这样也为实验室的项目研发提供了充分的人力资源,促进实验教学团队的不断学习和发展,进而使实验教学水平得到提高。
【参考文献】
[1].高职分析化学实验的现状及改革[J].科技信息,2007,5.
关键词:医学高专;分析化学;实验考核;实践性
中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1671-0568(2014)05-0121-02
根据教学大纲确定的教学目标进行考核和评价,是教学工作中不可缺少的一环,实验是化学教学的重要组成部分,又是一项实践性很强的教学活动。实验教学的目标,不仅是要让学生掌握有关实验的知识,而且要使他们学会规范的实验操作技能,以解决一定的分析化学实际问题,使学生具备一定的实验能力。分析化学具有较强的实践性和操作性,因而开展实践性的教学考核,提高分析化学实验教学的水平,特别是对于当前的教学改革、高等医专实施的素质教育和培养合格的医药卫生技术人才具有十分必要的意义。如何实施常规性、实践性的实验考核呢?笔者所在教研室立足于探索和发展,通过了近七年的实践,证明实验考核是可行的,必要的。而且,收到了良好的教学效果。现将内蒙古乌兰察布医学高等专科学校(以下简称“我校”)分析化学实验考核的一些做法,简要地介绍如下。
一、选择实验考核的内容
由于实验考核是阶段性的,目的是检查学生阶段学习之后的知识和技能的综合运用能力。因此,实验考核应结合前段所学的内容,并尽可能反映出实验操作质量的实验。例如:在定性分析实验中,选择几种常见阴阳离子混合液的分离和鉴定。将分析化学实验的实验一和二中的已知改为未知,但可以指定一定范围,适当降低实验考核难度。再如:在分析天平与称量的实验中,可以将笔试与称量练习相结合,既考核学生的理论知识掌握情况,又注重学生的实际操作技能的培养。笔试知识点可以选择:①分析天平的性能测定(分析天平的结构、主要部件的名称和作用,天平性能的检测方法,天平的使用和保管规则共三部分的内容);②分析天平常见故障及排除方法;③分析天平的使用规则(包括天平室的规则和分析天平的使用规则);④分析天平的称量方法(直接称量法、递减称量法和固定质量称量法三种基本方法);⑤进入实验实训环节,完成“实验四分析天平的称量练习”;⑥课后两天上交完整规范的实验实训报告。实验考核的内容应该从一般的简单实验到较难的综合实验慢慢过渡,逐步提高。
二、公布实验考核的内容和要求
笔者认为,实验考核应让学生在有准备的情况下进行,事先将实验考核的内容和具体的要求印发给学生,等到考试时,再临时抽签,以确定每个人的具体实验考核项目。一般是在相近的分组内容中,相邻或相对的实验台选择不同的试题。例如:在定量分析中,从四大滴定中,各选择一组实验题。将分析化学实验的实验六至二十三作为内容。教师从基本操作技能,仪器的使用、药品的配制与取用,实验步骤的安排、书写,关键注意事项,实验数据的记录,误差处理,实验报告的正确书写,课后实验思考题的完成情况等几大方面进行详细要求。
三、仪器药品的准备及收集结果
为了保证每个学生的实验考核处于等同的条件下进行,实验用品必须做好充分的准备。这样根据实验结果所作出的评定,才能反映各人完成实验的能力。依据公平原则制定统一的评定标准。让每位教师最多看两名学生,只有这样的纪律保证,才能使学生的实验努力完成。例如:在定量分析中,误差是评定实验结果这一成绩的重要指标。实验完成后,及时收集“实验结果”。实验数据的记录必须做到及时、准确、清楚,坚持实事求是的科学态度,严禁随意拼凑和伪造数据,尽可能采用列表法做原始记录。实验原始数据经监考教师检查签字后方可有效。而且允许学生实验报告回去再做,然后统一交来。对实验中出现的现象与问题,应加以分析和讨论,总结经验和教训。特别要在实验过程中注重培养学生和年轻教师提高分析问题和解决问题的能力。
四、成绩评定
这是一项综合的、较复杂的工作,要制定出合理的科学的评分标准,可参照分析化学实验附录三:分析化学实验基本技能考核项目与评分细则,宜采用等级制评分(5分制)。从分析天平的称量操作,容量瓶、移液管的使用与定容、移取溶液的操作,滴定管的使用与滴定操作,分析天平、分光光度计、酸度计等精密仪器的操作。这四大方面,制定评分细则,超时扣分,应采用百分制较公平。对于定性分析、定量分析和仪器分析三部分内容的评分细则,逐条逐项给出评分标准,并在今后的实验考核中逐步完善。这样,既突出了考核内容的整体性,又把握了评分标准的可操作性。最后,任课教师从实验态度、实验基本操作能力、实验报告、实验综合能力素养等几个方面展开考核,对学生的实验总成绩进行评定。最后,将实验成绩按百分比例记入学期总分。
五、考核后的分析讲评
通过考核,使学生真正认识到实验的重要性,教师公开讲评,及时指出每个人的长处和不足之处。逐步培养学生独立分析问题、解决问题的能力,从而具有勤奋好学和科学严谨的作风,为进一步学习医学基础课和专业课打下坚实的基础。
虽然实验考核和平时实验都是做实验,但通过近几年实践证明:实验考核的效果更为明显。一是学生完成实验的主动性增强,二是学生操作的自觉性提高。通过实验考核,知识和技能的综合应用程度大幅度提高,有利于拓展学生的创新能力。通过近几年对检验、药剂专业的考核实践证明:有计划、分阶段地开展常规性、实践性的实验考核,对于提高学生的动手、动脑和解决实际问题的能力是极为有利的,也是我校在实施目标化教学,推进职业素质教育方面做出的有益尝试。化学教学与考核的改革在职业教育发展中的探索任重而道远。
关键词:一体化;教学模式;分析化学;教学效果
如何上好中职分析化学课,一直困扰着教师,特别是年轻教师。长期以来,传统的教学模式为先上理论课,再上实训课;课堂上讲理论,实训室进行操作。这样的教学模式对中职学校的学生来说非常不合理,因中职学校的学生基础比较薄弱,学习主动性不强,理论看不懂,操作不会做。如何提高学生的积极性,我校采用一体化教学模式,让学生在学中做、做中学,从而达到良好的效果。
一、一体化教学模式的基本特征
一体化教学指的是整体融汇教学环节,在培养学生的过程中将实践和理论结合在一起,不断提高学生的职业能力。单独进行教学计划以及教学大纲的制定,制定合理的职业能力整体培养目标体系,并通过教学的相关环节来落实,确保制定的目标能够真正实现。
1.要实现教师一体化,要求教材一体化。职教教师的一体化,对职教教师提出了更高的要求,要求教师不断学习,采用切实可行的教学方法,并在实际教学过程中摸索出最适合学生的学法。教材要求一体化,原有的教材一概不能再用,我校根据教学实际情况,编写了适合本专业的一体化教材。
2.这种教学模式动手与操作性很强。通过一体化教学能够在实习场地中学习理论课,不但进行理论讲解,还需要同时进行操作训练,在训练操作的过程中,理论知识也能够得到巩固。所以,这种教学方法在学生动手能力提高和理论知识巩固方面作用很大,实践性很强,教学效果会更好。
3.这种教学模式的综合性很强。在实训场所中进行课堂教学,教学条件比较丰富,将课本上枯燥无味的知识变成了实物,切实将理论和实践结合在一起,通过实际操作来掌握理论知识。想要做到这点,仅仅通过一种教学方法很难做到,必须将多种教学方法结合在一起,教学任务才能更好地完成。
二、实现一体化教学的方法
分析化学课程采取一体化教学,首先要准备学案,对学生做充分的分析,有针对性地制订学案。在教学过程中,始终要以实践为主线,除了理论知识要运用讲授法以外,应积极采用现代的教学方法,如多媒体教学法、项目教学法等,并且要穿插演示法、练习法、评价法、展示法、总结法等。总之,多种教学方法的运用主要是为了让学生更加轻松地掌握知识。
三、实现理论与实践一体化教学途径
1.大力培养一体化教学的“双师型”教师
想要做好一体化教学,必须保证教师的质量。“双师型”教师指的是教师将实训和理论有机结合在一起,教学效率也比较高。为了培养“双师型”教师,我校采取以下办法:以老带新,以传、帮、带方式;积极组织参加国家中职骨干教师培训;加强校企合作,组织青年教师下厂实训等多途径培养方式,使他们能更好地将理论与实践相结合。
2.编写适合一体化教学的校本教材
中职院校以前所使用的教学大纲只适用于分段式教学模式,而一体化教学采用的是模块化的教学方式,这就要求教师必须不断改进和创新。我校根据分析化学课程的特点,以及学生本身的知识层次、教育人才培养定位,进行适合学生教育教学教材的编写,进行校本教材模式的建设。我校编写的相应的校本教材,取得了很好的效果。
3.配备足够的教学设施
为了做好一体化教学,学校在进行教学实习岗位安排时,尽量做到一人一岗,配备必要的教学设施,切实做好理论、多媒体、演示教学,将其与练习法、提问教学法相结合,从而提高教学的实际质量。
四、实施一体化教学模式取得的教学效果
1.激发学生学习兴趣,确保学习成效
教学安排是在一体化教学的教学场地中,通过一体化的师资进行的一体化教学,能够确保每个课题都能一起进行示范、讲授和训练,让学生能够在实践中学习理论,学生很容易熟悉相关的设备生产,也有限提高了学生的学习兴趣,教学效果事半功倍。
2.提高学生解决实际问题的能力
课程教学对学生的探究学习、自主学习、小组互助以及组间竞争学习等方式要求较高,要求将学生的主体作用切实发挥出来。项目实例来自生产、生活,对于出现的相关问题,教师应该交代给学生,并且对学生进行适当引导,让其掌握正确的处理办法和问题解决的步骤、方向。通过多个实例学习和经验积累,学生解决问题的能力也会得到提高。
3.通过一体化教学模式,提升教师综合素养
传统教学模式下,教、学、做三者相互独立分离,学生通常在实践课教学中表现活跃,但理论课教学中普遍感到枯燥乏味,学习注意力不集中,效率低下,理论知识的接受效果明显低于实践知识的接受效果。更为关键的是,教、学、做三者长期相互分离,间隔时间长,对分析化学整体教学质量的提高有不良影响。
二、中职分析化学“教、学、做一体化”教学模式优势分析
在“教、学、做”三者一体化的教学模式作用下,教师教学、学生学习以及实践活动均在同一地点同时开展,所采取的教学模式主要包括实验演示、理论讲授、知识应用、教师提问、实践训练这几个模块。具体操作流程为:首先,由教师根据知识点主题内容进行演示实验,由学生自习观察演示实验的操作步骤与实验现象。在演示实验结束后,教师讲解演示实验所涉及的相关理论知识以及其实际应用,并针对演示实验的操作过程以及实验结果提出一系列问题,指导学生对知识结构进行梳理,达到启发学生思维的目的。学生在此基础之上根据教师所提出的问题自主设计实验方案,并通过实验实践的方式验证答案。由此可见,在分析化学课程教学中,应用“教、学、做”三者一体化的教学模式能够使教师在教学活动中扮演好主导者的角色,同时充分调动学生的主观能动性,促进教师与学生双方展开同步活动。更为关键的是,“教、学、做”三者一体化的教学模式还能够在训练学生实践操作能力的同时激发其学习兴趣,培养独立思考以及自主学习的能力,达到最优化的实践教学效果。
三、中职分析化学“教、学、做一体化”教学模式应用实例
以中职分析化学“水的硬度”知识点为例,在该知识点教学过程中引入“教、学、做”三者一体化的教学模式,以下对该知识点的教学过程进行分析与总结:“水的硬度”教学单元:指导学生进行配位滴定法操作过程的学习,并对配位滴定法在实际中的运用进行了解与掌握;“水的硬度”教学目标:基于对配位滴定法基本操作原理知识点的复习,掌握测定物质硬度实验的基本工作原理与具体操作方法,能够独立解决在水的硬度测定实验中可能出现的各种问题;“水的硬度”教学场所:整个教学过程在滴定分析实验室中完成;“水的硬度”教学内容:第一步,将全班学生按照2~4人/组标准进行分组,确定小组组长;第二步,对上一阶段学习中已掌握的配位滴定法基本工作原理以及计算过程等知识点进行分析回顾;第三步,掌握永久性硬度以及暂时性硬度的概念以及特征差异;第四步,列举实际运用中常见的配位滴定指示剂,并对不同类型配位滴定指示剂的适用范围进行演示与归纳;第五步,引导学生掌握测定水总硬度水平的具体方法,并由学生按照分组完成实验。在实验完成后,教师应当结合“水的硬度”实验过程中的关键现象向学生提出问题,如“在测定水的硬度过程中,加入缓冲溶液的原因是什么?”“如果在测定水的硬度过程中不加入缓冲溶液,那么可能导致实验结果发生怎样的变化?”根据教师提出的问题,由学生分组设计讨论性试验,并确定实验方案,展开试验探索。在整个过程中,教师可以适当介入其中,帮助学生解决问题,总结学生在实验过程以及讨论中所产生的困惑与不解,并集中进行课堂讨论;第六步,由学生以小组为单位,利用实验演示或PPT展示的方式向教师以及全班学生讲解实验过程、实验现象,利用实验的方式解答教师所提出的问题。
教师根据学生的实验结果指出其中存在的问题与不足,并根据小组内学生的具体表现进行考评。“教、学、做”三者一体化教学模式的实施是中职阶段分析化学课程教学改革实践中的一大重要举措。通过对“教、学、做”三者一体化教学模式的应用,能够激发学生对分析化学课程的学习兴趣,提高实践能力,也能够提高教师的教学科研水平,增加教师积极展开教改科研的积极性与主动性。本文重点围绕中职分析化学课程“教、学、做”三者一体化的教学模式的具体应用问题进行分析与探讨,希望能够使“教、学、做”三者一体化的教学模式及其教学体系逐渐完善,进而在教学实践活动中进一步推广开来。
作者:张杰 单位:邛崃市职业教育中心
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关键词:职业能力;分析化学;实验教学;素质教育
中图分类号:G712 文献标识码:A 文章编号:1672-5727(2013)09-0137-02
高等职业技术教育以培养高层次、技能型人才为宗旨,强调的是岗位适应能力和综合实践技能的培养。分析化学是一门以实验为基础的学科,它是食品、药品、化学化工、环保、生物等专业检验类岗位人员(如食品检验员、工业品分析员、药品分析员等)的必修基础课。分析化学实验作为分析化学教学的重要组成部分,不仅仅是让学生学会仪器的使用、掌握一些操作技能,更重要的是要结合检验岗位特点,培养学生严谨的科学态度,使学生学会依照标准规范地操作、规范地记录、规范地处理数据、规范地编写报告等,同时注重培养学生职业素养以及观察、分析、判断、解决问题的能力,为学生毕业后在检验类岗位工作打下坚实基础。分析化学分为化学分析和仪器分析两部分,以下笔者仅对我校在化学分析实验中的改革进行总结。
分析化学实验教学改革举措
以职业能力需求为导向,改革教学内容,与职业资格证书有效衔接 获取与专业相关的中级以上职业资格证书已成为国内各高职院校学生毕业的必须条件之一。职业能力的需要决定教学内容。以化学分析工为例,国家职业标准对化学分析工(中级)的基本技能要求是:能够明确检验方案(包括读懂检测方法、标准和操作规范);正确准备实验用水、溶液和设备;能应用化学分析、仪器分析方法对样品进行分析检测;测试后能进行数据处理、校核原始记录、填写检验报告以及分析检验误差的产生原因。要想取得化学分析工资格,除后续专业检验课学习之外,分析化学是前导和基础。因此,检验岗位职业能力要求,就应在分析化学开始渗透,教学内容与岗位、职业资格证书直接衔接。为此,我校优化分析化学实验项目,依照从简到繁、循序渐进的原则,建立了“基础操作训练—综合能力训练—岗位能力训练”三模块教学体系。其中综合能力训练、岗位能力训练模块可根据专业特点,自行选取学习情境,表1是食品营养与检测专业分析化学实验教学内容。实践证明,通过与岗位、专业直接对接的教学内容学习,极大地激发了学生求知欲望,并为后续专业课学习、职业资格证书考试打下厚重基础。
将国家标准、行业规范内化于课程教学中,形成标准化的课程内容体系 作为一名分析检验人员,应具备依据分析方法,规范完成从抽样、样品处理、分析检测到填写报告全过程的能力。这里所说的分析方法就是国家标准、行业规范,乃至国际标准,它是检验工作的方法依据。为直接与检验岗位对接,分析化学实验方法也必须选取国家标准。例如在讲到标准溶液的制备一节中,就将GB/T 601-2002《化学试剂 标准滴定溶液的制备》引入,并在实验中引导学生逐条解读国家标准,了解实验中应遵从的原则、数据处理方法等等,做到与实际岗位紧密相连。我校分析化学实验课全部选用国家标准,使学生岗位适应能力大大加强,学有所用。
改革教学方式,师生角色转变 分析化学实验教学的重点是培养学生的职业能力,教师在不同的阶段需扮演不同层次的角色。例如,在基础操作训练模块中教师是主导者,学生是接受者。学生在教师的讲授、示范下,规范操作仪器设备、解读标准方法、完成实验基本操作、规范填写数据记录、处理数据以及书写实训报告等等;在综合能力训练模块中,教师是组织者和辅助者,学生在教师的引导下,读懂标准,并完成项目任务。而在岗位能力训练阶段,学生是主体,是一名企业的准检验员,根据教师给出的项目任务,自己查阅标准、选择分析方法、准备实验、分析检测,并独立完成数据处理、报告分析结果。在岗位能力训练中,教师提供一份样品,全班学生分析检测。实验结束后,每位学生的数据、实验评分细则全部粘贴在白板上,每位学生都要按数据取舍原则,评判每组数据的有效性,最后报出分析结果的精密度和准确度,学生互评分数。在这种实验教学模式下,学生不再是单纯的操作者,而是实验的构思者和控制者,极大地激发了学生的求知和创新欲望,受到学生的一致好评。
运用多媒体辅助教学设备,丰富教学方法 分析化学强调量的概念,因此培养学生规范操作十分重要。为了让学生能够熟练和规范操作,采用多媒体课件、录像、动画等展示,无疑是最好的方法。例如,重量法实验操作过程复杂、时间长,在有限的时间内,教师很难面面俱到地讲解,但是,借助操作录像,学生可具体、细致地了解整个操作过程,教师就是演示过程中的解说者和引导者。采用开放式、启发式、讨论式等多种教学方法开展教学。在教学安排上,要求学生课前完成预习报告,做到有备而来;实验中,由教师点评录像、学生实物操作、小组讨论、教师示范;学生开始实验后,教师要加强巡视,及时纠正错误或进行有针对性的指导;实验完成后,学生将实验结果写在黑板上,教师现场总结、点评。教师在实验过程中始终起着引导作用,实验完成后根据学生预习报告、实验操作的正确与熟练程度、原始记录是否规范、实验结果的准确度和精密度、实验中卫生习惯及实验报告的书写情况、实验态度等方面进行评分,提高学生学习自觉性、积极性及动手操作能力。2006年,我校分析化学课程成为国家精品课程,目前,授课录像、多媒体课件等已全部向学生开放,为学生自主学习提供了丰富的资源。
建立客观、合理的实验考核评价体系 实验考核是实验教学评价的重要手段,客观、公正、合理地评价学生的实验技能,直接影响学生学习的积极性,对学生的学习方法、学习态度也起着重要的导向作用。分析化学实验考核分为平时考核和期末考核两部分,所占比例分别为30%和70%。平时考核包括课前预习报告、实验记录、单元操作、数据处理、实验报告、职业素养6个方面,注重学生学习过程考核。期末考核则是重点考查学生的实际操作能力和实验技能水平。通常在考试前3周就将考核项目下达给学生,由学生自行准备实验试剂和设备,学生也可自行到实验室模拟练习,考试则是按照职业资格证书考试评分细则由除主讲教师外的分析化学课程组的其他教师担任考评员,并实行现场评分。期末考核注重操作、记录、计算是否规范,分析过程是否掌握等,关注分析结果的精密度,结果准确度仅作为参考。由于采取了教、考分离,开放式考试方式,激发了学生主动学习的热情,学习效果显著提高。
加强素质教育,培养实事求是的科学态度 分析化学实验特别是定量分析化学实验对分析测试结果的要求是准确、可靠,对学生的职业素养要求很高,科学求实是基本职业道德。实验过程中要让学生认识到误差是客观存在的,必须认真完成每一次操作,实时真实记录数据,才能获得精密准确的实验结果。杜绝对测定数据随意修改和编造现象,坚持实事求是的原则,并列举伪造数据的危害,逐步培养学生良好的实验操作习惯。
开放实验室,为学生自主学习搭建平台 分析化学实验强调对学生动手能力的培养。在有限的教学时间内,学生很难熟练掌握实验操作方法。多年来,学校为满足教学需要,与时俱进,不断添置实验设备,保证了实验教学的顺利进行。目前,实验室为学生全方位开放,学生可提前预约,利用课余时间到实验室进行预习、补做实验,开展创新工程以及赛前训练,等等。每年4月校庆,学校都会举办大型分析检验技能大比武,欢迎每位学生参赛,同也有市级赛、国家级赛,通过考核、大赛,学生学习积极性大大提高,形成良好循环。
分析化学实验教学改革的效果
分析化学实验教学改革在我校实施后,起到的作用有目共睹:实验教学改革与职业岗位能力需求直接对接,学生学习积极性提高,与后续专业课学习、职业资格证书考试有效衔接,历年学生考取检验类证书一次性通过率均在90%以上;由于结合职业能力需求,采用进阶式模块化教学法,学生独立操作能力、分析解决问题能力、职业素养普遍提升,增强了学生的就业竞争力,不少学生在检验岗位实习期间就被企业聘用,用人单位满意,学生心里踏实;实验教学改革也促进了学生学风明显好转,学生从过去的被动学习变为主动学习,并相信成功的背后一定是辛勤的汗水;实验教学改革也促使教师加强学习,教学相长,教师要更多深入企业学习,了解新技术、新方法,适应教学工作;实验教学改革也促进了实验室建设,学校建设了体现职业氛围的实验室,以满足实境教学的需要。
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关键词:电分析化学;药物分析;实验教学;课程改革
药物分析是我国高等院校药学专业的核心主干课程,旨在培养学生强烈的药品质量观念和规范的药物分析操作技能。药物分析以分析化学等课程为基础,利用各种分析方法、技术和仪器对药品的真伪、杂质和药物主成分进行定性和定量分析。药物从化学合成(或提取分离)、制剂生产再到临床应用均离不开药品检验[1]。学生只有通过对常见药物分析方法、原理以及药物检验项目的深入理解并接受规范的实验操作训练,才能建立严格的药物质量安全意识,适应新形势下社会对药物分析人才的需求。目前,国内医药院校药学专业药物分析实验教学内容设置大体相似,均采用常规的化学分析法、光谱法和色谱法对药品进行质量分析和治疗药物监测,且对光谱法和色谱法最为倚重[2]。这些分析技术大多需要配置相应的大型分析仪器,教学成本高,不利于经济欠发达地区高校的专业建设和可持续发展。
电分析化学是一类微型仪器分析技术,对于药品检验具有独到的优势[3];相比于现代大型光谱和色谱仪器,电化学仪器简便灵巧、成本低,设备易于批量配置和更新,因此非常适合常规的本科教学[4]。国内高等院校化学、应用化学、化学工程等专业均开设有电分析化学课程,但至今未被纳入到药学专业的课程体系。
因此,在药学本科专业中开设电分析化学实验课程将是一项全新的教学体系尝试,将电分析化学技术融入药物分析实验,可为其转化为常规的药品检验提供一定的实践基础,从而丰富药物分析课程建设内涵。
我们利用指导药学专业本科生开展“大学生创新创业训练计划项目”(以下简称“大创”)这一契机,将电分析化学实验引入开放实验和本科毕业论文设计等环节,通过构建实验平台、编写实验讲义、设计实验方案、指导实验操作以及科研提升训练等步骤循序渐进地加以落实,取得了一定的教学效果。
一整合实验资源,构建实验平台
实验平台是开展实验教学的基础,我们从实验平台的构建入手。开展此类实验所需基本硬件包括电化学分析仪(工作站)、电极系统(工作电极、对电极、参比电极)、电极抛光材料、电解池、个人电脑等。三电极体系连接电化学工作站,并通过电化学软件进行控制。除此,我们整合了分析化学、无机化学、物理化学方面的教师和实验人员,共同组成教学团队。
二编写实验讲义,突出课程特色
前已述及,目前电分析化学并未纳入药学及其相关专业分析化学课程体系,为了弥补知识上的缺陷,我们选用美国亚利桑那州立大学JosephWang教授[5]主编的英文原版专著《Analytical Electrochemistry,Third Edition》和北京大学邵元华教授[6]译著《电化学方法—原理和应用,第二版》(原著为国际著名电化学家Allen J.Bard和Larry R.Faulkner)作为教材,旨在帮助学生快速熟悉电化学相关理论知识、方法原理、仪器构成以及分析应用。由于实验的目的是利用电化学技术进行药品质量分析,因此,对电化学理论知识的介绍不可能面面俱到。为此,我们精选几个章节内容,编写成实验讲义,内容包括电分析化学简介、电化学工作站的基本原理、电极体系及常用电极的特点、电化学反应过程动力学、循环伏安法、微分脉冲伏安法、化学修饰电极、体内药物分析和治疗药物监测等。
三精细编排实验内容,培养协同创新能力
由于药学专业学生并未接受电分析化学理论课程学习和实验训练,因此在实验项目的设计上必须精心编排。特别地,电化学理论知识比较深奥,因此,实验内容上应着重突出电分析化学技术在药物分析中应用;力求将电分析化学技术和药物分析实践有机融合,不追求大而全,而应该做到由浅入深,循序渐进。为此,我们设计了几个针对药物质量分析的实验项目,基本上涵盖了常规的伏安分析方法,并适当引入纳米电化学和生物电化学等前沿内容,见表1。
四实施全程引导,强化思维训练,提升实验技能
(一)集体备课
电分析化学实验是对药学专业药物分析实验全新的尝试,项目实施前,对实验室教辅人员进行适当的培训和指导,并共同制定教学目标、实验内容、实施方案、技术细节以及实验讨论等内容,形成统一的教学纲要和实验讲义。由于是针对大学生创新训练计划,培养学生创新能力是根本。因此,在教学模式上,我们采取科研实验的思路开展教学实践,引导学生进行自主性、开放性和研究性地学习。如表1所示,我们选择几个有代表性的临床常用药物作为实验项目,所涉及的电化学测量技术也最为常用,但在分析策略上可以做出创新性的东西。实验开始前,项目组成员进行集体备课,针对不同药物的分析特点,共同讨论并制定出详细的计划,包括实验讲稿、教案和PPT课件,PBL教学[7]中问题的设置、引导和展开,实验教学手法的探索,试剂、药品和常规仪器的准备等。
(二)课前互动
学生以2~3人组成实验小组,接到实验任务后,整个实验小组共同准备,借助图书馆和网络资源,制定实验计划,理解实验原理、确定实验步骤、标明注意事项等,并形成书面材料(实验预习报告),在实验开始一周前交给带教老师,带教老师对实验预习报告进行审阅和评价,指出其中的问题,然后反馈给相应的实验小组,让实验小组对即将开展的实验项目的方案和步骤作进一步的优化。最后,集中时间,教学组对学生进行统一的开题论证报告,通过学生汇报、教师提问等互动环节,考查学生对即将开展的实验理解和掌握程度,对学生存在的问题进行讲解。
(三)实验开展
在实验实施阶段,各小组自行操作并处理实验数据,教师主要引导学生对实验中遇到的问题进行分析,尽量保持学生实验的独立性,强化他们的自己解决问题的能力。特别地,在异烟肼、葡萄糖、地高辛的电化学检测实验中,教师在巡回观察学生操作时随行设置提问:(1)氧化过电位高的原因是什么?高的过电位给定量分析带来什么挑战?(2)为何糖类物质在铜和镍表面具有较高的电化学活性?金属纳米粒子的形貌对其电催化性能有何影响?(3)构建电化学免疫传感分析的基本策略是什么?与核酸适配体相比,抗体的优缺点有哪些?以上这些问题可以引导学生深入思考相关实验的意义,培养学生创新性思维。实验结束后,要求学生撰写实验报告和实验总结。
五建立评测机制,考察实训效果
为了有效地评价教学效果,建立发展性评价机制十分必要[8]。我们采用了终结性与过程性评价相结合的原则,评价内容包括实验计划、实验操作、实验报告以及实验总结,涵盖了实验的全部环节,从中发现学生对该次实验的掌握情况以及存在的问题,给出详细的评阅意见,并形成最终的评测报告,该评测报告也为构建更加完善的药物电分析化学实验课程提供基本的素材。
六结语
以实验课程为依托,训练大学生的创新思维和能力,是培养高素质药学人才的重要途径。“药物电分析化学实验”给药学本科生搭建了一个培养创新思维和提高专业技能的平台。《教育部关于做好“本科教学工程”国家级大学生创新创业训练计划实施工作的通知》明确要求将大学生创新创业训练计划纳入人才培养体系中,这也将是今后一段时期高校人才培养战略的重要举措[9]。为全面落实国家“大创”实施意见,我们以《药物分析》课程为载体,将《电分析化学》的方法和技术引入“大创”课题。为突出创新这一要义,就必须要求学生在完成基本的电分析化学实验之后,适度挖掘学科前沿性研究课题,做到学术性、创新性和实用性的统一。“大创”项目的初衷在于强化本科生研究性学习、自主性学习以及实践性学习能力,因此必须得到教师的积极引导,教师将部分科研成果介绍给本科生,激发学生的科研兴趣。
经过三年的尝试,从实验平台的构建、实验项目的设计,到实验的实施,电分析化学与药物分析两门课程实验教学达到了较好的融合。从基础入门到科研提升,较好地训练了学生的科研素质,提高了学生分析问题和解决问题的能力,形成了特色鲜明的“大创”实验训练体系。从课程教学角度而言,利用绿色环保、资源节约的实验技术解决药品质量控制的教学实际问题,对促进少数民族地区高等药学本科教育的可持续发展具有重要意义。
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