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關鍵詞:土壤化學分析課程;實驗教學;教學改革
土壤農業化學分析課程是資源環境科學相關專業的基礎性課程。鑒于該課程的教學內容的特殊性,歷來以實驗教學為主要的教學手段和內容。同時,實驗教學也是培養學生分析問題和解決問題能力的主要手段。在以往的教學過程中,實驗教學往往是在教師的管理下,學生按照教材上的內容和步驟被動進行實驗操作。上述教學模式顯然沒有體現出學生的主動性和學習的主動權,面對實驗過程中出現的種種問題,學生首先想到的是尋求教師的解答和幫助,而不是通過獨立探究和思考來加以解決。因此,上述教學模式不利于學生創新能力和職業能力的培養,有必要進行廣泛而深入的改革。
一、土壤農業化學分析課程實驗教學的目的和作用
首先,土壤農業化學分析課程屬于分析化學的范疇,是研究物質的鑒定、分離以及相關成分測定原理與操作的科學,具有極強的實踐性特點。土壤農業化學分析課程的學習以及學生遇到的種種問題的解決都依賴于實驗,需要以大量的實驗為基礎,通過實驗來驗證相關的知識和結論。因此,土壤農業化學分析課程不同于其他的理論性課程,能夠通過讓學生自主學習,獲得相關原理,而必須采用實驗教學加強學生對知識、原理和方法的理解和鞏固,并形成謹慎嚴密的科學精神。總之,做好實驗教學對土壤農業化學分析課程學習而言,可以起到事半功倍的效果。此外,很多學生認為分析化學很簡單,只要掌握相關的原理即可,但在遇到實際問題時往往會束手無策。因此,加強土壤農業化學分析課程實驗教學,遵循少講多練的原則進行教學活動,有助于學生更深層次地理解和運用理論知識,提高學生分析問題和解決問題的能力。土壤農業化學分析課程是一門實踐性極強的學科,實驗教學在該課程的學習中具有異乎尋常的重要。具體而言,實驗教學對土壤農業化學分析課程學習具有如下功能:一是有助于學生對該課程中的基本概念和相關的原理的理解,如該課程的教學內容中有部分難以理解的知識點,而充分利用實驗教學則可以降低學習難度,加深學生對這些知識點的理解;二是實驗教學不僅可以為學生學習土壤農業化學分析課程提供豐富的學習材料,而且能夠通過實驗過程發揮學生的主觀能動性,提高學生的動手操作能力和基本實驗技能;三是土壤農業化學分析課程的實驗教學具有明顯的探究性學習特點,可以不斷培養學生的創新思維能力,提高學生的自主探究意識;四是實驗現象和結論是不能隨意編造和修改的,土壤農業化學分析課程實驗教學有助于培養學生嚴謹認真的科學精神,這對于學生將來的職場發展是一筆極為寶貴的精神財富。
二、我國土壤農業化學分析課程實驗教學面臨的問題
在國家大力支持高等教育特別是職業教育的背景下,廣大農林院校的招生規模不斷擴大,學生在知識儲備、結構方面以及高校的人才培養與辦學形式方面都發生了廣泛而深刻的變化。目前的實驗教學模式已經不能適應土壤農業化學分析課程教學的實際需要,特別是畢業生和用人單位的反饋情況均說明實驗教學在內容、形式和評價方面均存在一定的問題。
(一)實驗內容比較陳舊,不能適應課程發展的實際需求
當前,土壤農業化學分析課程的實驗教學內容較少進行更新,一般是教材內容和原理的簡單驗證,具有探索性和創造性的內容較少,部分實驗內容屬于純化學分析的東西,很難調動學生的學習興趣,這種陳舊的實驗內容必然會限制學生獨立思考和動手操作能力的發展,以及自主探究和發散思維能力的訓練,最終導致實驗教學不能達到其應有的實際作用。
(二)實驗內容缺乏對現代實驗技術的反映
由于高校的連年擴招,實驗設備與數量不足情況比較嚴重,部分實驗設備已經十分陳舊,但是受經費限制一直得不到更新。受以上種種原因的影響,目前各高校農林園藝專業的實驗室,很少有能夠反映現代化科學技術的內容和實驗設備,而土壤農業化學分析課程實驗教學中經常使用的各種儀器和技術訓練就更為缺乏。上述問題直接導致了學生的探索意識不足,限制了學生動手能力的培養。
(三)土壤農業化學分析課程實驗
教學中的綜合實用性實驗缺乏部分土壤農業化學分析課程實驗內容僅僅局限于對實驗項目的盲目追求上,而教師也缺乏設計綜合性、應用性實驗內容的意識。調查顯示,很多學生在實驗結束后,由于沒有進行過綜合性、應用性和實用性的實驗技能訓練,影響他們將學校學到的知識和技能應用于職業行動的能力,影響其職業能力的提升和未來的職業發展。
(四)實驗教學的方法和手段相對落后
由于部分農林高校對實驗教學的重視不足,土壤農業化學分析課程實驗教學方法相對落后。部分高校只重視保留生源的問題,卻不理解分析化學對諸多專業的重要意義。在這種大環境下,實驗教學基本停留于大班教學,難以照顧學生的個體差異,難以調動學生的主觀能動性,影響了實驗教學的效果。
三、土壤農業化學分析實驗教學的改革措施
土壤農業化學分析是重要的基礎性課程,實驗教學對該課程具有異乎尋常的重要意義。為了培養學生的創新能力,全面提升學生的綜合素質和職業素養,有必要對現有的實驗教學模式進行改革,通過調動學生的積極性和主觀能動性,提高實驗教學的教學效果。
(一)確立實驗教學的指導思想和目標定位
土壤農業化學分析課程學習可以為后續的其他專業課程學習奠定基礎,同時培養學生的學習能力和學習興趣,培養運用化學分析手段解決專業能力的意識和能力。但是,近年來的教學現狀顯示,該課程的教學存在諸多問題,針對這些問題建議將該課程的指導思想定位為:構建具有自身特色的實驗課程體系,在理論教學中突出實用性,掌握“必須、夠用”的內容選擇原則,在教學中將學生的能力培養置于突出地位,強化實驗教學的力度。該課程的目標應設定為:通過課程學習和實驗教學培養學生的科學精神和科學素養,掌握土壤農業化學分析領域的基本知識和基本技能,為后續其他專業課程的學習打下良好的基礎,能夠用化學分析的觀點和方法解決本專業的實際問題。
(二)構建科學合理的實驗教學內容體系
首先,土壤農業化學分析課程實驗教學要注重理論和實踐相結合的教育思想,要不斷加入當今農林園藝方面土壤檢測迫切需要的實驗內容。學生面對的分析化學實驗并不需要那些純化學分析的東西,反而是學生在實際工作和生活中經常遇到的東西更為有用。只有這樣,學生才會認為學過的知識可以用于職業實踐,才會積極主動地運用這些知識去分析和解決遇到的種種問題。其次,土壤農業化學分析實驗教學要做到與時俱進,不斷更新教學內容。土壤農業化學分析是一門實踐性極強的學科。目前,土壤化學分析已經滲透到農林、園藝的科研與生產領域,成為衡量一個國家農林、園藝科技水平的重要標志。面對土壤農業化學分析領域現代技術的發展趨勢,要改變原有的低水平、低層次的實驗教學狀況,不斷增加該領域的前沿性內容,增加實際應用能力,不斷拓寬學生的理論和實踐視野。
(三)改革實驗教學方法,提高教學質量
為了培養學生的創新意識和在實踐中應用所學知識的能力,教師應當在土壤農業化學分析實驗教學中采取不同的思路和方法,以提升該課程的教學質量。具體應做好以下幾個方面:首先,學生的學習態度是決定土壤農業化學分析課程實驗教學質量的重要因素,因此必須要提高學生對土壤農業化學分析課程的認識,進一步端正學習態度;其次,要不斷優化土壤農業化學分析實驗教學的內容結構,通過選擇和設計具有趣味性和實用性的實驗教學內容,培養學生的創新意識和創新能力;最后,土壤農業化學分析實驗教學還在大量使用傳統的教學模式,學生對教師的依賴性強,缺乏探究精神和學習的積極性和主動性,因此應不斷改進教學方法,減少學生對教師的依賴,提升學生的綜合素養。
(四)將實驗教學與農業生產實際緊密結合
《高等教育法》明確規定:“高等教育培養具有壯心意識和實踐能力的高等級專門人才”。因此,作為培養社會主義建設所需要的高素質創新型人才的基地,實驗教學是高等教育課程教學的重要組成部分。教師在實驗教學中必須要突出學生的主體作用,充分調動學生的積極性和主動性,培養學生的創新意識和創新能力。土壤化學分析課程的主要目的是通過分析土壤標本的手段,達到掌握實驗技能的目的。面對學生對實驗活動重要性認識不足,在遇到實際問題時很難運用所學知識進行分析和解決的實際情況,可以鼓勵學生和農戶聯系,深入田間地頭進行采樣,然后在實驗課上對樣本的養分含量和理化性能進行分析。此外,學生可以通過對農田地塊的實際調查,獲得施肥、土壤營養和農作物產量等一手資料。通過將書本上的知識應用于實際,調動學生做實驗的主動性和積極性,而且這個過程也是培養學生創新意識的過程。四、結語該文對土壤農業化學分析課程實驗教學改革問題進行了深入研究,獲得了一系列有益的結論。但是,提高我國土壤農業化學分析實驗教學水平并不是一蹴而就的任務,還需要進行大量的理論研究和教學實驗,這不僅需要土壤農業化學分析課程教師和學生的共同努力,還需要高校、教育主管部門乃至社會的大力支持。
參考文獻:
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分析化學作為高職高專醫學院校藥學、醫學檢驗技術、衛生檢驗與檢疫專業必修的專業基礎課程,著重要學習的內容是化學分析中的定量分析部分,幾乎占整個內容的近三分之二的比重,即定量分析中四大滴定(酸堿滴定法、沉淀滴定法、配位滴定法、氧化還原滴定法)的原理,主要解決包括滴定液的配制、標定、滴定(即滴定過程中滴定曲線的繪制、滴定突躍分析、滴定終點的觀察、結果的計算、滴定誤差的分析等)。
儀器分析掌握的主要內容為:以被測物質的物理或物理化學性質為基礎、需要借助特殊儀器的分析方法,不但要學會現代的儀器分析的原理與方法,更要熟練掌握這些儀器的規范的操作方法。
在現在的分析儀器中,配備相適應的儀器分析是一個非常重要的部分例如,一個企業要想生產出高質量的產品,必須得有分析實驗室,這樣才能保證產品的質量,現在或多或少還有一小部分特別是一些小型企業的企業家認為這些東西無所謂,因為一般的分析儀器價格都比較昂貴這就是為什么這些年來食品安全事故,環境問題等問題屢屢頻出的原因故無論從一個小小的產品,還是到我們口常生活,吃、穿、住、行,到航空航天、宇宙探索等高端領域,沒有這些分析儀器,科技無法進步,文明就無法前行。
在科技水平先進的一些國家在生物技術與食品分析中已基本采用儀器分析方法代替化學分析方法即手工操作的老方法,氣相色譜儀、氨基酸自動分析儀、高效液相色譜儀、紫外分光光度計等均得到了普遍的應用。
分析化學的研究,是方法和儀器的基礎研究和應用研究并重如今分析化學的研究工作方向明顯向應用方面傾斜,而分析儀器則向微型化、智能化發展微型化和智能化是分析儀器發展的主要方向,即更小、更巧并帶有更好的軟件這不僅因為它可以提高效率,節省開支,實現自動化,而且排污少,是一種綠色技術還可以做到便攜式,利于作現場監測以至做成穿戴式、植入式儀器,便于隨時隨地觀測所要的信息。
隨著科學技術的發展,儀器分析為什么不能完全取代化學分析?
一、根據分析原理來分化學分析與儀器分析
化學分析:以物質的化學反應為基礎的分析方法(歷史悠久,是分析化學的基礎,故又稱經典分析方法)。
化學定性分析:根據反應現象、特征鑒定物質的化學組成。
化學定量分析:根據反應中反應物與生成物之間的計量關系測定各組分的相對含量使用儀器、設備簡單,常量組分分析結果準確度高,但對于微量和痕量組分分析,靈敏度低、準確度不高化學定量分析主要采用常量分析方法。
儀器分析:以物質的物理或物理化學性質為基礎的分析方法(光化學、電化學、熱、磁、聲等)。
二、化學分析與儀器分析的相同點
兩者都可以定性或定量的分析方法化學分析法一般作為常量分析即含量較高的分析方法,準確度較高,一般可達到千分之幾左右;而儀器分析方法一般作為微量、痕量分析即含量相對較低的分析方法,準確度不高,一般要高于百分之五及以上等,一般的常量分析是無法使用的。
三、化學分析與儀器分析的不同點
化學分析和儀器分析的適用范圍不同:化學分析主要適用于被測分析物含量在常量或半微量中的組分的測定,化學分析的準確度較好,但是精密度不好,即對常量或半微量組分可以準確測出其含量;但是對于微量組分效果較差甚至不能檢出,其誤差范圍較小,通常要求控制在0.1%以內;而儀器分析主要用于微量甚至是痕量組分的分析,儀器分析準確度較差,但精密度很好,可以定性或定量地測出微量組分,但誤差范圍較大,在1%左右或更大。
例如,某一樣品要求檢測的組分在被檢測物中含量是90%,那么檢測的誤差要求在1%左右就比較大了,即檢出89%-91 %,而要求誤差0.1%左右就比較合理,即檢出89.9%-90.1%,此時適用化學分析;使用儀器分析顯然誤差很大而對于測定某一樣品含量在0.1%左右的組分,誤差1%左右就可以,即檢出0.09%-0.11%,而要求誤差在0.1%則就沒有這個必要,即檢出0.099%-0.101 %,此時便適用儀器分析。
四、儀器分析方法相對于化學分析方法的特點以及兩者的關系
儀器分析:主要用于進行微量、超微量分析主要有以下特點:快速、靈敏,所需試樣量少,操作簡便、分析速度較快、但相對誤差較大,準確度就較差,故只能適于微量、痕量組分的分析但兩者并不是孤立的,還是有密切聯系的。
首先,現代儀器分析方法是建立在經典化學分析方法基礎上發展起來的,一般的儀器分析方法所用的樣品的前處理都要用化學分析的方法,儀器分析方法一般可以理解為相對的化學分析方法,因為用儀器分析方法測定樣品時一般都要用標準溶液來校對的,而標準溶液的配制與標定本身就是化學分析的范疇。
【關鍵詞】質量控制;化學分析;準確性;可靠性
化學分析質量控制是一個復雜的系統工程,化學分析檢驗工作通常都是在實驗室進行的,因此實驗室進行化學分析試驗不僅要做好科學的管理制度,還要完善工作環境,更新工作設備和器械、提高工作人員的綜合素質和技能水準,更要重視質量控制對結果準確性和可靠性的影響。
1.化學分析檢測數據質量控制概述
化學成分是決定材料性能的關鍵性因素之一,材料中各組成化學成分含量的測定主要依賴于化學分析。化學分析結果對于材料的認識有著重要的意義,是評價材料性能、判斷材料質量的主要依據。在化學分析工作中,質量控制不僅是一項技術工作,也是一項實驗室管理和控制工作。在目前的化學分析質量控制中,對分析結果造成影響的因素主要有人為因素、機械設備因素、材料因素、管理控制方法因素、測定因素和環境因素六個方面。
2.化學分析概念
化學分析數據的準確性與可靠性是試驗的核心,在工作中一旦出現化學檢驗數據失真或者錯誤,可能造成評價結果的事物和產品質量的影響,同時也說明在工作中管理制度和科學管理的失控,最終形成整個分析系統和分析工作的失敗。如果一個試驗連最起碼的準確性都無法保障,那么這樣的試驗也就失去了意義,試驗結果和數據分析也就失去了價值。
2.1準確性
取決于現場人員的職責和技能、樣品的采集、保存與運輸的技術和措施。如果采集的樣品不具有代表性及真實性或采集的樣品不能保證質量,就會造成檢驗結果數據失控。因此,檢驗結果的誤差越大,造成的危害也就越大。
2.2可靠性
可靠性:可靠性取決于檢驗人員自身分析業務技術水平,實驗室儀器設備的靈敏度、精確度,實驗方法的可靠性、準確性,因此,數據的真實性及可靠性取決于分析結果和分析技術的應用環節。只有抓好試驗的可靠性,才能讓試驗獲得準確的數據,才可以進一步為材料的分析提供可靠的支持。
2.3質量保證系統
質量保證系統是在影響數據有效性的各個方面采取一系列的有效措施,將誤差控制在一定的允許范圍內,是一個對整個分析過程的全面質量管理體系。它包括了保證分析數據正確可靠的全部活動和措施。
3.關于化學分析質量控制面臨的問題
(1)分析結果的精密度與待測物質的濃度水平有關,應取兩個或兩個以上不同濃度水平的樣品進行分析方法精密度的檢查,通過不同濃度樣品的測試,進行對比分析才能讓數據更精準,材料的特性才能更好的體現。
(2)精密度會因測定實驗條件的改變而變動,最好將組成固定樣品分為若干批分散在適當長的時期內進行分析,檢查精密度。
(3)要有足夠的測定次數,足夠的次數是對誤操作或者特例性的一種排除,盡量消除因誤操作或者試驗中的特異性帶來的誤差,讓試驗結果更準確。
(4)以分析標準溶液的辦法了解方法精密度,與分析實際樣品的精密度存在一定的差異。
(5)準確度高的數據必須具有高的精密度,精密度高的數據不一定準確度高。用不同分析方法測定同一樣品時,所得出結果的吻合程度。使用不同標準分析方法測定標準樣品得出的數據應具有良好的可比性。要求各實驗室之間對同一樣品的分析結果應相互可比。要求每個實驗室對同一樣品的分析結果應達到相關項目之間的數據可比。相同項目在沒有特殊情況時,歷年同期的數據也是可比的。在此基礎上,還應通過標準物質的量值傳遞與溯源,以實現國際間、行業間的數據一致、可比,以及大的環境區域之間、不同時間之間分析數據的可比。
4.分析方法的可靠性
4.1靈敏度
單位濃度或單位量待測物質變化所產生的響應量的變化程度(響應大小)。A=kc+a檢出限:在給定的置信度內可從樣品中檢出待測物質的最小濃度或最小量,高于空白值。儀器檢出限:產生的信號比儀器信噪比大3倍待測物質的濃度,不同儀器檢出限定義有所差別。
方法檢出限:指當用一完整的方法,在99%置信度內,產生的信號不同于空白中被測物質的濃度。測定限:測定限為定量范圍的兩端分別為測定上限與測定下限,隨精密度要求不同而不同。測定下限:在測定誤差達到要求的前提下,能準確地定量測定待測物質的最小濃度或量,稱為該方法的測定下限。測定上限:在測定誤差能滿足預定要求的前提下,用特定方法能夠準確地定量測量待測物質的最大濃度或量,稱為該方法的測定上限。
4.2全面地反映了分析實驗室和分析人員的水平
當樣品中待測物質與空白值處于同一數量級時,空白值的大小及其波動性對樣品中待測物質分析的準確度影響很大,直接關系到報出測定下限的可信程度。以引入雜質為主的空白值,其大小與波動無直接關系;以污染為主的空白值,其大小與波動的關系密切。
5.準確性
5.1分析前的質量的保證與質量控制
采樣的質量保證包括:采樣、樣品處理、樣品運輸和樣品儲存的質量控制。要確保采集的樣品在空間與時間上具有合理性和代表性,符合真實情況。采樣過程質量保證最根本的是保證樣品真實性,既滿足時空要求,又保證樣品在分析之前不發生物理化學性質的變化。采樣過程質量保證的基本要求。應具有有關的樣品采集的文件化程序和相應的統計技術。要切實加強采樣技術管理,嚴格執行樣品采集規范和統一的采樣方法。應建立并保證切實貫徹執行的有關樣品采集管理的規章制度。采樣人員切實掌握和熟練運用采樣技術、樣品保存、處理和貯運等技術,保證采樣質量。建立采樣質量保證責任制度和措施,確保樣品不變質,不損壞,不混淆,保證其真實、可靠、準確和有代表性。
5.2采樣過程質量保證的控制措施
質量保證一般采用現場空白、運輸空白、現場平行樣和現場加標樣或質控樣及設備、材料空白等方法對采樣進行跟蹤控制。現場采樣質量保證作為質量保證的一部分,它與實驗室分析和數據管理質量保證一起,共同確保分析數據具有一定的可信度。現場加標樣或質控樣的數量,一般控制在樣品總量的10%左右,但每批樣品不少于2個。設備、材料空白是指用純水浸泡采樣設備及材料作為樣品,這些空白用來檢驗采樣設備、材料的沾污狀況。
1要把教學研究當作科學研究那樣去搞
實施本科教學目標,就要突出人本教育,實施差異教育,以學生為中心,把學生培養成具有扎實的專業理論知識和實驗技能、具有合作精神(即團隊精神)、具有社會交際能力的創新型人才。為此,我們提出大學教師“一定要把教學研究當做科學研究那樣去搞”,提倡“讓教學和科研兩只翅膀都硬起來”。首屆國家級教學名師史啟禎教授曾形象比喻說:“對一個教師而言,教學和科研就像兩只翅膀,像鳥一樣,一只翅膀是飛不起來的[1]。”我們不僅要為人師表,而且要提倡教學名師風范。忽視教學的教師不是一名好教師,不搞科研的教師,不會是一名優秀教師。如果沒有較強的學術功底,就談不上對教學的深層次認識,不會有教學理念和教學方法的改變,不會有教學內容的更新,也就不能把課講“活”。總之,教學和科研是相輔相成、相互促進的。突出創新精神,培養學生研究能力,就是要完成從“知識繼承為主”到“以創新為主”的轉變。教師兩手硬和教育理念的改變是做好這一轉變的前提。為此,我們將每一項精品課程建設內容都當做科學研究那樣去搞,申請立項了多個國家級、省級和校級教學項目,力求建立一個教學研究平臺,扎扎實實做一些事情。迄今已在《中國大學教學》、《大學化學》、《高等理科教育》等教學研究期刊上發表了20多篇教學論文,從而提高了我們對國家級精品課程建設工程是教學質量提高的基石的認識。
2創建適應創新型人才培養和專業發展需要的課程內容體系
無機化學與化學分析是我校化學與材料科學學院的核心課程。針對國內高校應用化學專業數量的迅速增長與其課程和教材建設相對滯后的矛盾,課題組強調應用化學專業人才既要具有基礎化學人才的一般特點,又應具有鮮明的知識、技術創新特色。因此,如何凸顯基礎扎實、知識面寬和科學思維活躍就成為本課程創新改革的指導思想:(1)將基礎無機化學和化學分析內容有機結合組成新的課程,既較好解決了原有課程知識點相互交叉、重復多的問題,又便于在無機元素教學中滲入定性分析,在實驗中引入“量”的概念,擴展了對學生科學精神的培養。(2)在個性化理念指導下,將教學內容劃分為主篇和副篇。主篇包括以下3個知識模塊:①基本化學原理部分,②化學分析部分,③元素化學部分。(3)副篇內容大量吸收了國外一流教材的精彩內容,寫法上則顧及中國學生的閱讀習慣,條目精短,文字活潑。大部分條目反映化學在現代科技和國民經濟中的重要應用實例,一部分則介紹化學發展中的標志性事件,以凸顯化學新概念、新知識、新發現和新技術。(4)用英文編寫詞匯和習題,使之成為學生必讀的英文閱讀材料,以培養學生適應雙語教學的能力。新的課程內容體系以及相應的正、副篇內容層次具有如下教學特點和人才培養特色:(1)正篇是基礎,是綱,也是核心。原理部分要做到內容選擇必要、能深度滿足后續課程要求;講授時要力求科學而簡明,不越俎代庖,真正起到導論的作用。(2)正篇將無機化學原理和化學分析有機結合,強化了化學理論的統一性。同時將化學分析技術單列章節,合并但不弱化。(3)元素化學是無機化學的本體,既要重視周期律和反應規律,同時又要特別注意對新反應和新化合物的介紹。(4)副篇是國內同類課程的一項首創,目的是讓學生洞察無機化學新發展,體會無機化學研究的興趣,延伸正篇的深度和廣度。
3致力于有特色的立體化教材體系建設
教材建設是提高教育質量和實施素質教育的基礎,要求具有創新性、個性化,與國際接軌[3]。書不在厚而在精,在框架、內涵、內容上要給講課教師留有余地。印永嘉教授等編寫的《物理化學簡明教程》[4]就由于簡明扼要而精彩。史啟禎教授主編的《無機化學與化學分析》[5]先后入選2001年國家“面向21世紀課程教材”,2004年國家高等教育“百門精品課程教材建設計劃”選題研究項目,2006年國家“十一五”教材規劃項目,2006年國家自然科學基金委“國家基礎科學人才培養基金教材建設項目”;它是第一屆化學學科教學指導委員會于1991年為應化專業立項編寫的第一本也是唯一的一本專業基礎課教材,當年就被列入國家“八五”規劃重點教材。近些年來,課程組在教學實踐的基礎上對該書進行了幾次修訂,出版了3個新版本[6-8]。2005年出版的《無機化學與化學分析》(第2版)已經發展成為包括紙質輔助教材《無機化學與化學分析:學習指導》[9]、工具書《化學元素周期表》[10]和電子輔助教材《無機化學與化學分析:電子教案》[11]在內的立體化教材,完成了應用化學專業首個基礎課課程建設的硬件工程,成為專業發展的支柱。上述的立體化教材現已成為國內應化專業的主流教材之一,受到鄭蘭蓀院士的撰文好評[12]:“教材不僅給學生帶來知識,而且帶來科學的思維方式,使教師和學生雙方受益,不愧為一部精品教材。”新編《化學元素周期表》被徐光憲院士認為“是我見到的最新、最好的周期表”。該立體化教材還曾被評為2007年陜西普通高等學校優秀教材一等獎,并于2011年由高等教育出版社出版了第3版;工具書《化學元素周期表》于2007年由科學出版社出版了第2版。
4努力改革教學方法教學工作的主要任務就是課堂教學與實踐教學[13],學生最初的創新意識應該從課堂開始[14]。由于教學計劃中的大部分學分和學生的大部分學習任務都需要通過課堂教學去實現,因此,提高課堂教學質量是提高教育質量、培養學生創新能力的關鍵。在第一屆大學化學化工課程報告論壇上,中國高等教育學會會長周遠清教授說道:“如果教學方法不來一次大的改革,我覺得中國的高等教育想培養出高素質的人才、創新思維的人才是比較困難的。”因此,我們將改革教學方法放在首位來抓。
4.1提倡大綱式教學方法我們認為,講基礎課的教師授課要有自己的觀點、見解,并事先寫成提綱發給學生,讓學生課前預先了解講授的內容,知道怎么預習,要聽什么,要問什么,將來準備研究什么。這樣學生就能掌握學習的主動權。這是一種易于學生自學的方法,可以激發學生學習的積極性,增強學習的自覺性,多讀書、多思考、多提問,使學生獲得較高的學習興趣,營造出和諧寬松的教學氣氛。同時,把大綱交給學生,也能督促教師從備課開始就不能敷衍,要以一種搞科研的態度去講課,講思路、講方法、講體會,介紹本學科的前沿趣聞。這種方法已獲得了良好的教學效果[15]。
4.2科學合理地安排教學內容每堂課的教學內容安排,既要符合教學基本要求,又要重點突出、難易適度。基本內容要明確主線、易于理解;重點內容要簡明扼要、易于掌握;難點內容要深入淺出,與學生已有的知識基礎聯系起來;前瞻性內容要有可持續性,能夠引發學生探索的欲望。要努力通過對知識點的講授和探討,使學生掌握學習方法,能夠舉一反三,從而提高課堂教學效果。要達到上述效果,課堂教學的內容和課本上的內容不應該完全一樣,更不能照本宣科,要學會將經典內容現代化[16],將相關文獻中的內容融合、歸納并加以提煉。
模塊教學現場化。化學分析技術課程教學可以按照不同的技能模塊的要求,以“課堂—工作間”的方式,把教室搬到車間、實驗室進行現場教學,學生邊學邊做,讓學生完全參與到生產實踐過程中去,改變以往黑板上講解化學分析技術的抽象、空洞的教學方式,讓學生在邊學邊做的過程中更直觀地掌握所學內容。目前,動物藥學院化學分析技術課程采用了“理實一體化”教學,遵循理論部分以“夠用”為原則,注重將相關理論融入技能操作中,實現“學中做、做中學”的教學模式,該課程教學都是在實驗室或者車間進行,例如在進行滴定管操作技術模塊教學時,教師可以邊講邊為學生示范滴定管如何檢漏、洗滌、潤洗、排氣泡、讀數等操作,讓學生首先對基本操作有個大體了解,然后讓他們去實踐練習,鍛煉他們的實驗技能,為以后走上工作崗位奠定良好的基礎。
教材的選擇必須遵循“三性”
化學分析技術課程教材的選擇必須遵循“針對性”、“代表性”以及“一致性”。教材內容必須符合專業培養目標和檢驗工的職業標準要求,所選的分析測試任務要涵蓋獸藥檢測工作中所需用的分析技術,課程的學習要求與實際工作要求保持一致。目前,筆者使用的是“21世紀農業部高職高專規劃教材———化學分析技術”,該教材以任務為載體,遵循“理論夠用、突出實踐”的原則,將知識點分散在各個項目的任務中,每個項目設有一個或多個模塊,以共同完成一個典型的項目任務。
課程教學模式和教學方法改革
1采用“課前預習法”,提高學生的自學能力
課前預習是整個學習過程中的一個重要環節,它對做好學習新知識的準備、對鞏固和強化已知的知識、對培養自身的自學能力都有重要作用。教師在每次上完課后需布置學生預習任務,目的是要使學生對學習的內容進行事先自學,通過熟悉教材,初步了解所學內容的疑點和難點,從而使學生在課堂能夠帶著問題聽課,做到心中有數。在做實驗之前,學生應該認真書寫預習報告,報告中要明確實驗目的、實驗儀器和試劑、實驗原理、實驗步驟以及一些需要繼續探討的問題,需做到在完成每個實驗項目之前做到思路清晰、目標明確。
2采用“任務驅動法”,提高學生的綜合能力
任務驅動法(見圖1)是“以任務為主線,教師為主導,學生為主體”,圍繞任務展開學習,以任務的完成結果檢驗和總結學習過程等,改變學生的學習狀態,使學生主動建構探究、實踐、思考的學習體系。在化學分析技術學習過程中,教師可以先給學生提出任務,引導學生自己通過教材、數據庫資源(萬方數據庫、中國期刊全文數據庫、超星數字圖書館)、常用搜索引擎(百度、谷歌)去查詢資料,進行分組討論后制定實驗方案,引導學生對其方案做認真研究和討論后,選擇出最優實踐方案,隨后由學生進行實驗準備,同時教師需對一些基本的實驗操作進行規范,在學生獨立完成實驗任務的同時,教師應該督促學生養成良好的實驗習慣并且糾正學生的錯誤操作,實驗結束后,學生要學會進行數據處理,認真撰寫實驗報告,最后需對整個實驗進行總結評價。評價主要包括實驗方案的評價、實驗結果的評價、自我評價、同學之間互評以及師生評價等幾個方面。
3采用“學中做、做中學”的教學模式,提高了學生的學習積極性
根據高職教育的特點,在教學過程中,要始終遵循“理論夠用、突出實踐”的原則,著重將相關知識融入到技能操作中,實現了“學中做、做中學”的教學模式,以達到“教、學、用、做”四合一的效果。例如在溶液的配制項目教學時,教師可以將直接配制法和間接配制法的使用范圍穿去;做滴定基本操作時可以把滴定的基本術語穿去。另外,學院可以安排學生赴企業進行工學結合,使他們熟悉掌握專項技能,熟悉分析檢測各環節的關鍵技術,讓他們在實踐中加深對理論知識的理解,使學生更深刻的體會到知識指導實踐、實踐創新基于理論知識的重要性,也拉近了與就業的距離。
課程考核改革
課程考核作為高職院校教學活動的重要環節,不僅要重視知識點的掌握,更要突出實踐能力的評價,要從單純的理論知識考核轉向更多實踐能力的考核,使考試成為繼續學習的過程。目前,江蘇畜牧獸醫職業學院對化學分析技術課程考核進行了大幅度的改革,主要體現在“三變”。
1變一次性終結考核為分項目過程考核
一次性終結考試輕視了對學生學習過程的考核,助長了學生“平時松、考前緊、考中作弊、考后忘”的不良學風蔓延。而分項目過程考核是在學生在完成項目的過程中,教師對學生理論知識的掌握、實驗預習和準備能力、實驗操作技能、實驗觀察能力等多方面進行綜合打分,通過將考核有機融入教學全過程,實施“教、學、考”結合,調動學生學習積極性,消除了部分學生平時松懈、考試作弊等一些不良現象,同時又可以加深學生對理論知識和實踐操作技能的掌握,促進教風與學風的建設。
2變課程考核為“化學檢驗工”技能工種考核
目前,江蘇畜牧獸醫職業技術學院化學分析技術課程正在實行“社會化”改革:變課程考核為“化學檢驗工”技能工種考核。學生在學完化學分析技術這門課程后,需參加由勞動和社會保障部門統一組織的技能考核,該技能考核分為理論考核和實踐考核,通過職業技能考核后,學生可以拿到由勞動社會保障部門頒發的“化學檢驗工”職業資格證書,該證書可作為今后從事檢驗工作的上崗證。因此,開展職業技能鑒定、推行職業資格證書制度,是提高學生綜合素質、促進就業的重要措施。目前,獸藥質量檢測專業2008級學生在“化學檢驗工”職業技能鑒定考試中,一次性通過率達到98%。
3變單純的校內考核為校內與企業考核相結合