以學生為中心的分析化學教學方法思考與實踐

于永麗，趙 爽，陳明麗，楊 婷

(東北大學 理學院，遼寧 沈陽 110819)

在互聯(lián)網高速發(fā)展的背景下，各種線上教學手段蓬勃發(fā)展[1-3]，傳統(tǒng)的課堂教學(線下教學)方式受到挑戰(zhàn)，越來越多的高校引入了線上線下相結合的教學模式[4-6]。在這種大背景下，在融入新的教學模式的同時，更需要不斷改進和豐富教學內容和教學方式，使學生能積極主動地學習，能更加有效地接受專業(yè)知識，畢業(yè)后可以更好地適應社會的發(fā)展和需要。

分析化學課程是化學及其相關專業(yè)學生的必修課。近幾年，在東北大學和東北大學理學院兩級組織的支持下，分析化學學科的教師開展了分析化學課程教學改革，建設了分析化學MOOC(獲得首批國家精品在線開放課程)和分析化學實驗SPOC課程，同時，在教學中堅持以學生為中心，注意教學內容和教學方式的不斷改進和豐富，以下是在教學實踐中采取的一些措施和總結。

1 上好第一堂課，引導學生走進分析化學的大門

上好新學期開始的第一堂課，對于教師和學生都很重要。教師需要在第一堂課上抓住學生的興趣點，使學生初步認識并喜歡學習這門課程。東北大學的學生是在大二時學習分析化學課程，學生在大一時已經學習了無機化學。因此，在對分析化學課程進行討論之前，可以從回憶學生已學過的化學知識出發(fā)，開始對分析化學課程的介紹。

在緒論一章，要學習分析化學的定義、作用和任務；分析化學發(fā)展簡史和發(fā)展趨勢等。簡單地說，分析化學的任務就是定性分析、定量分析和結構分析。定性分析要確定物質是什么、確定組成物質的化合物、基團或元素；定量分析是確定組成物質的化合物或元素的含量；結構分析是研究化合物分子的空間結構以及晶體結構等。世界是由物質組成，因此，學習分析化學就是學習認識物質、認識世界的各種方法和手段?？梢韵蛲瑢W舉例，超市中有各種功能飲料，如維生素功能飲料。那么，具體的，什么是維生素功能飲料？要回答這樣一個問題，就必須要對這種飲品中的成分進行定性和定量的測定，這就是一個最簡單、最基本的分析化學問題。以這樣一種方式將分析化學介紹給同學，引起同學的好奇心和興趣，激發(fā)學生的學習熱情。

在介紹分析化學的作用時，可以向學生介紹分析化學在各行各業(yè)的應用。為了照顧到不同學生的興趣點，主要介紹了分析化學在空氣質量監(jiān)測、城市河流水質監(jiān)測、食品安全監(jiān)測、新型材料制備和中國探月工程領域中的應用。以分析化學在空氣質量監(jiān)測中的應用為例，首先介紹了評價空氣質量的指標：空氣污染指數(shù)。然后介紹了確定空氣污染指數(shù)的幾個主要監(jiān)測項目：PM2.5、PM10、臭氧、一氧化碳、二氧化氮、二氧化硫。對于以上監(jiān)測項目，進一步介紹了基本的定量分析方法。通過以上介紹，讓同學切實感受到分析化學在日常生活中的應用。在介紹分析化學在食品安全檢測領域的應用時，可舉例國內外近年發(fā)生的較大的食品安全事件：如三聚氰胺奶粉、蘇丹紅鴨蛋和地溝油事件等，對這些食品安全事件的定性必須要對涉事樣品進行分析測定，同時也提示同學要具有食品安全意識。

在介紹分析化學的發(fā)展簡史時，可以按照時間的順序對于分析化學的發(fā)展進行簡單的梳理。從古代的煉金術到第一臺分析天平、直至今天各種大型智能化分析儀器的應用。同時介紹分析化學發(fā)展史上的著名人物和事件。在這個部分，可以輔以生動的圖片進行介紹。

關于分析化學的發(fā)展趨勢，教材上大多用提綱式的文字概況說明，如果用這種方式向學生講解，會讓學生感到空洞無味。在2018學年，在學習這部分內容時，教師向同學們介紹了《第十三屆全國分析化學年會》的情況，介紹了作大會報告的專家學者及其學術報告的題目。這樣一方面可以讓學生對我國分析化學領域的領軍人物有一個初步印象，同時向學生介紹了國內分析化學學科發(fā)展的前沿方向。這個介紹對那些畢業(yè)后有志于從事分析科學研究的同學具有一定的引導作用。

通過緒論一章的學習，目的是讓學生對分析化學有一個初步的認識和了解，讓他們感到學習分析化學是有用的，分析化學專業(yè)有著良好的發(fā)展前景。無論學生畢業(yè)后是直接工作還是繼續(xù)開展科學研究，都能愿意并主動學習分析化學課程。

2 開展課堂分組討論，培養(yǎng)學生自主學習能力

在當今科學技術飛速發(fā)展的大背景下，在大學教育階段，培養(yǎng)學生主動學習、自主學習的能力，這要比教會學生某些知識點更加重要。為此，在分析化學的課堂教學中，在教師結束每章的講授后，帶領同學開展課堂分組討論，讓學生走上講臺。

以分析化學實驗數(shù)據(jù)處理一章為例，在結束該章的講授后，向同學布置了分組討論課的題目，五個題目如下：⑴某同學用分光光度法測定自來水中鐵含量，平行測定了六次，請說明應如何對實驗數(shù)據(jù)進行處理？根據(jù)實驗結果如何對該分析方法的分析性能進行評價？⑵以圖表的形式作本章內容總結；⑶舉例說明有效數(shù)字的計算；⑷舉例說明分析化學實驗中的誤差及其計算；⑸舉例說明顯著性檢驗的步驟、目的和意義。以上5個題目的設計，第一題是考察學生將所學知識綜合并用于評價和處理實際分析數(shù)據(jù)的能力；第二題考察的是學生對本章內容進行歸納總結、提煉重點的能力；第三、第四和第五題是本章中要求學生重點掌握的內容。

每次課堂討論安排一個班的同學主講，全班同學分為5組，每組人數(shù)少于6人。每個小組一個題目，指定一個同學以ppt的形式上講臺講解，時間10分鐘。針對教師布置的題目，同學可自由選擇，自由組隊，這樣有利于調動學生學習的積極性。

學生的講課成績由聽課教師和全體學生共同打分給出，被記為該組學生的平時成績的一部分，在最后課程成績中占比8%。學生的打分過程如下：在講解完成后，全體同學給5組同學打分，且5個分數(shù)必須不同，分數(shù)即時通過手機發(fā)送到教師指定的郵箱。這種打分方式一方面可督促講課的學生認真準備、聽課的學生認真聽課，同時也讓每位學生參與到課程成績的評定中，提高了學生在課程學習中的參與意識。

在教學實踐中，討論課的設置受到學生的歡迎。講課的一組學生要互幫互助、分工協(xié)作，不但要學習梳理課程教材，還要上網查資料、制作PPT等。這一方面可以培養(yǎng)學生的團隊合作精神，另一方面，鍛煉了學生將所學的專業(yè)知識用于解決實際問題的能力，培養(yǎng)學生自主學習的能力。

3 利用線上資源，實行線上線下混合教學

在互聯(lián)網高速發(fā)展的今天，各種線上教學網站蓬勃發(fā)展。線上教學具有靈活方便、課程內容可重復學習、長期學習的特點，線上線下相結合的混合式教學模式受到教師和同學的歡迎。東北大學分析化學慕課于2015年在中國大學mooc網站上線。在分析化學課程的學習中，要求學生線上預習和復習課程內容，學習相關的視頻課件。為了解學生線上學習的情況，一方面，教師可以通過調取網站的數(shù)據(jù)，了解學生學習視頻的時長和次數(shù)；另一方面，教師在線上答疑，以引導學生進行線上學習。為督促學生線上學習，要求學生在線完成每章的測試，教師記錄測試成績，線上測試成績在最后課程成績中占比12%。圖1是應用化學專業(yè)學生在2018秋季學期重量分析一章的測試成績統(tǒng)計，可以看到，成績優(yōu)秀以上的同學為88%(滿分20分)，不及格人數(shù)為2.4%。對于成績不好的學生，教師需和學生及時溝通，了解其學習中的問題，答疑解惑。

圖1 重量分析法mooc測試成績分布

對于學生而言，線上測試操作方便、可隨時隨地答題，不會有太大的壓力；對于教師而言，不需要特別組織測試，不需要印刷紙質卷紙、不需要手動閱卷，提高了工作效率。進行章節(jié)測試可以促使學生注意平時的學習積累，不要拖拉到期中或期末再突擊復習，這種給定平時成績的方法也讓學生信服。

4 引入分析化學實驗視頻，豐富教學手段

分析化學是一門實驗性科學，分析化學理論課教學和分析化學實驗課教學相輔相成，缺一不可。在講授理論課時，經常會涉及到分析化學實驗項目，如酸堿滴定法、絡合滴定法和氧化還原滴定法等。如果單純地用語言對實驗項目進行敘述，學生的印象不深，許多實驗操作也不能正確地理解。東北大學的分析化學實驗于2018年在中國大學mooc網站以spoc的形式上線，課程內容包括分析化學實驗基本操作視頻、重點實驗項目的操作視頻以及實驗項目測試等。因此，理論課授課中，教師可以方便地在相關的章節(jié)插入實驗視頻。

在講授絡合滴定法時，首先以EDTA測定自來水硬度的實驗視頻開始，使學生直觀地看到絡合滴定的過程和操作，引起學生的學習興趣，進而從這個實驗引出絡合滴定一章要學習的主要內容。在絡合滴定一章學習的最后部分，在討論絡合滴定法的應用時，教師再次播放測定自來水硬度的實驗視頻，并帶領學生根據(jù)所學的理論知識設計該實驗的實驗方案，如反應適宜的pH范圍、緩沖溶液的選擇、指示劑以及掩蔽劑的選擇等，使同學體會到理論知識在實際中的應用。教師對著視頻講解實驗儀器和操作使學生很容易理解，同時也為后續(xù)學習分析化學實驗課程起到了鋪墊和引導的作用。

5 結語

當前，每位高校教師都面臨著科研和教學的雙重壓力，教師發(fā)表科研論文是高校對每位教師的考核指標。在這種情況下，在工作中如何平衡好科研和教學的關系、如何做好教書育人是對教師的考驗。認真上好每一堂課是對教師的基本要求，認真的同時，也要注意教學內容、教學方式的不斷改進和更新。另外，在課堂上，可以通過形象比喻、旁征博引、幽默風趣的講授最大限度地抓住學生的興趣點和注意力，引導學生及時做好課后復習，保持教師和學生之間的有效溝通。在教學過程中，努力做到以學生為中心，為國家培養(yǎng)具有良好的人文素養(yǎng)和專業(yè)素養(yǎng)的人才。