在分析化學實驗教學中開設設計性實驗的探索與實踐

楊 琴，黃榮增

（湖北中醫藥大學，湖北 武漢 430065）

分析化學的教學分為理論教學和實驗教學兩個部分，這兩個部分相輔相成，缺一不可[1]。目前，分析化學實驗教學還是以驗證性實驗為主[2]。驗證性實驗按照一種固定的模式進行，學生根據實驗教材上的實驗方法和步驟完成實驗，從而對已有定理或規律加以驗證。但這種實驗模式會使學生對書本產生很強的依賴性，不利于培養學生獨立思考和獨立動手實踐的能力，不符合目前高等教育培養創新型、科研型人才的要求[3]。因此，有必要下功夫進行實驗教學改革，逐步開設設計性實驗。

我校在分析化學實驗教學改革方面進行了大量探索和實踐，實踐證明：分析化學設計性實驗能有效提高學生的學習興趣、分析和解決實際問題的能力等，并且能促進教學質量的提高。本文主要結合我校實際情況談談設計性實驗的開設。

1 設計性實驗的目的和意義

什么是設計性實驗？有學者指出：設計性實驗是一種介于基本教學實驗和實際科學研究之間的、較高層次的、類似科研的實驗訓練[4]。它的核心是以學生為本，讓學生獨立完成實驗前期設計、中期操作及后期總結的全過程，充分調動學生的主觀能動性。學生獨立選題，針對某一實驗題目或實驗要求，通過圖書館、數據庫等多種方式查閱文獻資料，并在查閱大量文獻資料的基礎之上寫出實驗綜述。綜述內容包括實驗原理、實驗方案、測量條件、實驗方法和步驟，如何觀察和記錄實驗現象和數據，如何解決實驗過程中發現的種種問題，如何對實驗結果進行分析和研究等，它使學生在實驗過程中變被動為主動，從而達到培養創新型、科研型人才的要求。

2 我校設計性實驗的內容與安排

2.1 選題

選題的首要原則是根據教學大綱、學科發展的現狀與趨勢、現有的實驗條件以及學生掌握基本操作技能和基本理論知識的程度為基礎選題，選題既要有一定的創新性又必須兼有教學的必要性和實驗的可行性。我校藥物分析教研室以此為指導思想，最初的選題是“分光光度法測定水樣中鐵含量的條件實驗”，后來考慮到我院專業以中藥學及藥學為主，改為“分光光度法測定新血寶膠囊中鐵含量的條件實驗”，最后因增加了實驗內容，將選題改為“分光光度法測定新血寶膠囊中鐵的含量”。這一選題涵蓋多個大綱要求掌握的基礎理論知識，如藥品的稱量、溶液的配制、紫外可見分光光度法的原理、分光光度計的操作及性能檢測、定量條件的選擇及方法學考察等，具有教學的必要性、實驗的可行性和一定的創新性。

2.2 實驗的前期準備

實驗前，教師在課堂上首先講授實驗的目的及要求，并舉例講述如何建立定量方法；接著要求每名學生根據選題到圖書館或通過數據庫查閱相關文獻資料，獨立完成文獻綜述；然后進行實驗分組，分組非常重要，要考慮學生水平的差異，盡量使組間水平差異較小。各實驗小組集體討論并參考相關文獻，根據所學習的理論知識和實驗基本操作技術方法，設計好小組實驗方案，由各小組組長上交實驗方案并匯報本組實驗前期準備情況，實驗方案經由帶教教師批閱后方可執行。如果實驗方案設計不合格，要求按照教師批示重新設計。

2.3 正式實驗

學生在規定的時間段進入實驗室，按照設計的實驗方案分步完成實驗。指導教師在整個實驗期間一般不做任何提示，但需要重點關注以下幾個方面：（1）實驗操作的規范性；（2）注意實驗中的安全性；（3）試劑和藥品的配制、取用的正確方法；（4）紫外可見分光光度計等設備的正確使用；（5）實驗廢棄物的無害化處理；（6）實驗結束后清理實驗臺面和打掃實驗室衛生，做好實驗儀器的檢查和使用記錄，關閉儀器及水電開關。

2.4 設計性實驗的結果及考核評分

學生完成了設計性實驗之后，指導教師會引導學生根據實驗現象和結果整理實驗數據，分析實驗數據及結果，總結實驗過程，討論影響實驗的因素，書寫完整的實驗報告。報告的內容分為3個部分：（1）文獻綜述；（2）實驗方案；（3）正式實驗（按照科研論文的格式和要求書寫）。實驗成績的評分方法如下：（1）文獻綜述書寫是否規范，能否反映該領域的研究現狀，分值占10%；（2）設計方案是否合理，有無創新性，分值占30%；（3）實驗操作是否熟練規范，觀察與記錄的實驗結果是否準確可靠，分值占30%；（4）實驗報告的論點是否突出，條理是否清楚，文字是否精練，分析討論是否科學，邏輯推理是否準確，結論是否恰當、合理，參考文獻格式是否規范等，分值占30%。

3 設計性實驗教學的評價

設計性實驗教學的評價側重考查學生是否通過這一教學過程開發了智力和提升了能力，重點放在設計思路、實驗操作能力、綜合應用理論知識解釋實驗問題的能力等方面的考查上。我們對近3年開設設計性實驗班級的學生進行了問卷調查，經統計分析，總結其作用和意義主要表現在以下幾個方面。

（1）有利于培養學生綜合應用知識和動手的能力。97%的學生贊同此觀點，只有3%的學生持否定態度。

（2）有利于鍛煉學生的科研能力，即提出問題、分析問題、解決問題的科研能力。96%的學生贊同此觀點，他們認為在本科實習階段，積極主動查閱相關文獻資料、提出合理化的實驗方案是進行畢業科研實習的前提，是保證科研實習的根本所在；1%的學生持否定態度；3%的學生認為“不好說”。

（3）有利于激發學生學習的興趣和主動性。95%的學生贊同此觀點，他們認為通過查閱國內外有影響力的期刊，可以開闊眼界，了解本專業、本學科最新的科研動態，激發對本學科科研的興趣；2%的學生持否定態度；3%的學生認為“不好說”。

（4）通過設計性實驗的開展，提高了我校分析化學的整體教學質量。96%的學生贊同此觀點，他們認為開設設計性實驗不僅對學生要求高，而且對教師要求更高，沒有專業水平高、綜合素質好、教學能力強的教師隊伍，就無法很好地開展設計性實驗教學，也就無法保證教學質量；2%的學生持否定態度；2%的學生認為“不好說”。

[1]范杰.化學實驗論[M].太原：山西科學技術出版社, 2001.

[2]張靜.設計性實驗教學在基礎化學中的作用[J].經營管理者，2010（20）：391.

[3]李劍敏, 張斌, 何志軍，等. 設計性、綜合性實驗在醫學大專院校藥理學教學中的應用調查研究[J].衛生職業教育，2013，31（2）：135-136.

[4]楊慧.設計性實驗的探析[J].科技信息，2009（23）：500.■