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1 高校分析化學教學現狀
1.1 高校分析化學教學內容現狀分析
從化學課程發展史來看,在有機及無機化學分類完成后,就形成了分析化學這門課程,且分析化學的后續課程內容與兩者具有很高的關聯性,如與無機化學具有極高重復率的有分析化學中的溶液平衡理論等。總體而言,滴定分析法在化學分析中為主要采用的方法,且主要有4種滴定分析法,這4種方法都在分析化學課程中進行了介紹,且每一種方法都基于平衡理論進行了深入的分析,而在無機化學課程中又詳細介紹了平衡理論。4種滴定方法的具體操作及原理彼此之間有共性的一面,為此若單獨對每一種方法進行介紹,并不能起到預期的教學效果,因為他們直接的關聯性我們不能忽視。
首先, 由于滴定方法占用大量的教學課時,為此很多高校在教學大綱的壓力之下,常常都會對定性分析的作用及分析有失偏頗,甚至在分析化學教學中直接忽視定性分析,但我們應該認識到定性分析在化學教學中也具有舉足輕重的作用,通過對定性分析進行學習,可以讓學生對化學反應以及離子的性質會有更加深刻的了解,為此也自然應幫助學生更好地掌握所需要的實驗技能以及分析方法。這些技能與方法對于污染治理工作而言,又是不可或缺的技能與方法,尤其將來從事環境領域教育工作是必備技能。目前很多高校也認識到這點,并對高校分析化學的定量分析進行了改革,但改革力度仍存在不足,這些進行改革的高校很多都僅僅對部分的教學內容進行了調整與更迭,或者對儀器分析進行了融合與滲透,這種改革方式自然不能適應分析化學發展的需要,因為僅有的教學改革效果及力度不夠明顯。
其次,在分析化學教學過程中,儀器分析教學內容常常被高校教師所忽視,雖然在高校的部分教材中對儀器分析的教學內容較為完善,包含了色譜、電化學、光譜分析等方法,但由于高校課時分配等諸多原因的限制,分析化學課程的儀器分析教學改革不平衡、不徹底、不全面,甚至對儀器設備缺乏的高校而言,僅僅對儀器分析進行簡要的介紹。
此外,還存在分析化學的教學內容、知識陳舊,教師在教學過程中對于分析化學的新理論、新方法闡述較少,也有部分分析化學教學中過多地偏重無機化學教學,而且教學在教學過程中也存在教學內容不能理論聯系實際等問題。
1.2 高校分析化學教學方法現狀分析
首先,不可否認,當前高校的分析化學教學方法主要以知識灌輸為主要的方法,這種教學方式有利有弊,有利的一面為:能夠幫助學生及時、快速地積累大量的理論知識,也能提升學生的邏輯思維能力,但損失了學生的實踐能力以及創新思維能力;其次,由于分析化學是高校化學專業的基礎性課程,為此在高校課程教學開展中,往往傾向于采取大班教學的方式,這種教學方式必定不能實現教學的個性化,也直接忽視了學生學習的主體性及主觀能動性,會影響到教學目標及教學效果的實現;最后,從深層次原因來看,教學過程中理論與實踐的脫節在于教學管理上的不科學,直接導致高校很多教師在教授分析化學課程中,僅僅講授理論,而實踐教學則由其他的教師負責,即實踐教學與理論教學教師不是同一個教師,直接導致了學生所學的理論知識與實踐不能實現順利、有效的串聯,甚至很多高校將實驗教學與理論教學直接剝離開來,更不利于兩者的結合。
2 分析化學教學內容與課程體系改革的策略建議
2.1 教學內容改進策略
首先,需對課程間的關系進行有效的協調,減少教學內容的重復,首先需做到重視分析化學與其他化學課程內容的互補關系與銜接關系,在具體的分析化學教學過程中,對課程內容進行適當的精簡,尤其與其他化學課程內容相同或相近的部分進行合理的壓縮,同時倡導學生對其他化學課程進行課前的復習與課后的鞏固,從而達到輔助實現分析化學教學的目的。除此以外,固有的分析化學的教學目標也要進行革新,因為傳統的分析化學追求考試能力強、知識面廣、基礎扎實,這些目標顯然不能滿足新時期分析化學教學的需要,為此傳統的分析化學的教學目標不得不進行變革,以貼合社會的實際需求,為此在分析化學教學活動開展中,就需要協調與其他課程的關系,減少重復的現象,并且特別要注意在教學活動開展中盡可能的多引入一些實際案例進行教學。
其次,教學內容上增加有機物分析成份的同時,也要對定性分析進行更加科學的安排。定性分析在分析化學中不可或缺,因為定性分析是分析化學的重要構成部分,如在進行定量分析前處理環節,定性分析就必定參與其中,為此學習定性分析能夠為定量分析方法的理解與使用提供非常重要的支持與幫助。發展至今我們所知曉的有機物有接近一千萬種,數量上遠遠超過無機物的數量,有機物對人們的生產、生活、生命有著不可替代的作用與意義,當前部分分析化學教材中適當的增加了一些有機物的課程教學內容,但總體上依然沒有對有機物進行系統性、科學的、歸類型的概括與總結。
第三,時刻關注教學前沿,對教學內容進行及時的更新。對分析化學的教學內容選擇上,對于分析化學的基本技能以及基本理論,要突出其重點進行教學,努力實現將這些基本理論、技能做到舉一反三的作用,并且教師在具體的教學活動開展中,要對分析化學的發展趨勢及理論前沿有所了解與掌握,在熟悉后在課堂教學中對這些新理論、新技術乃至新方法進行概述與介紹,需要說明的是在新知識、新技術、新理論的介紹中,更應該介紹一些與實際生產生活相關的新技術、新理論、新技能,也就是更應該介紹社會熱點。
2.2 教學方法改進策略
現代教育理論尤其強調學生的理解記憶,強調問題的分析、思考、解決能力以及創新能力,逐漸摒棄了單純教授知識的觀點,更加強調整體性、綜合性的教學。為此在教學過程中,教師教學方式方法的使用對學生能力的培養、對教學質量的提高、對教學目標的實現具有重大的作用,當前分析化學中主要采用講授式的教學,不關注學生創新能力的培養,不關注學生的技能訓練,這與現代化的教學理念、思維大相徑庭。為此對于高校分析化學課程教學而言,不僅要對教學內容進行改革,也要對教學方法進行研究與改革,做到將分析化學的教學由信息、數據的獲取轉移到實際問題解決層面上來。本文認為對分析化學的教學內容改革需做到以下幾點。
首先,在教學過程中要做到講授與引導思考相結合,要對講授與引導思考進行綜合的運用。兩者的相結合,不僅能啟發學生的學習興趣,還有利于學生創新思維能力的培育,但兩者的關系需要做到完美的拿捏。對教師而言,也就是要對教學內容中的難點、重點進行分析與講授,力爭實現舉一反三的教學目標,引導思考也就是通過對課程問題進行深入、細致的設計,引導學生對問題進行探究與思考,激發學生的求知欲。如在進行滴定分析法教學活動中,教學重點為酸堿滴定法,為此在對學生進行酸堿滴定法的講解中,要結合滴定法所呈現的共性特征,包括終點誤差、指示劑、突越影響因素、滴定曲線、基本原理等,為酸堿滴定法的學習做好鋪墊。再如,在學生學習氧化還原滴定法或者配位滴定法時,學生也可以借助于酸堿滴定法的學習進行引導反思,這樣不僅能節約學習的課時,也能夠使得學生在學習中更加的積極主動。
其次,要做到知識的分析、歸納以及靈活運用。教學方法有很多種,在不同的教學內容上就有不同的教學方式方法可供選擇,即便是在一個章節的教材中,也會隨著教學內容的推進而不斷的變化教學方法,多運用分析與歸納的方法,能夠幫助學生對知識更加系統性的掌握,也能提升學生的分析化學知識的綜合運用能力,還能在掌握的知識點背景下,引入更加復雜的案例并解決。如不同儀器的應用、原理等方面有很大的差異,且每個儀器對于學生而言,相關的知識不僅瑣碎而且凌亂,若在具體教學中合理運用歸納與分析的方法,能夠起到事半功倍的效果。
第三,實現實驗教學與理論教學有效的結合。分析化學是一門具有極強綜合性、極強操作性的學科,分析化學理論知識的掌握可以通過實驗很好的補充與鞏固,為此分析化學也是一門利于學生創新思維能力與動手能力培育的學科。實際層面,分析化學由于課時等方面的限制,實驗課程的安排比較有限,不可能涵蓋所有的理論知識,為此一些簡單的實驗可以讓學生課后或者業余時間自己單獨完成,同時教師要盡可能為學生參與到教師的科研試驗中大開便利之門,幫助學生將理論知識與實際快速的結合。
隨著我國醫療事業的飛速發展與進步,藥學研究水平越來越高。其發展主要依賴于藥物分析技術,藥學研究對我國醫藥事業開發、創新、發展等方面具有重要促進意義,能夠間接提升我國經濟水平,從根本上提高我國健康保障水平。
一、藥物化學和分析化學的基本概念
(一)藥物化學概念
所謂藥物化學主要是將化學分子原理應用于藥物研發,從科學角度分析化學藥物的基本構成、生物效應及相應藥性原理等相關內容,用于新類型藥物研發。藥物化學研究需要兩方面來共同促成,其一是生物學,另外一方面是化學,其在藥物研發中主要明確藥物的活性物質或藥性機制,分析患者用藥治療后,藥效對機體的代謝作用,及機體對藥物的適應情況及吸收情況等。
(二)分析化學概念
所謂分析化學主要是指對物質中相關藥物成分、不同結構含量等進行測量,將測量的物質指標進行化學分析,其屬于物質化學分析的一門科學,除此之外,有關于物質成分測量所用儀器也包含在內,屬于分析化學的一部分。分析化學中對藥物成分進行測量分析的方法被稱為化學分析法,這種方法在測量過程中主要應用天平和所要測量的物質及試劑,將其用玻璃器皿盛放,將所測量的物質成分計量指標與測量過程中出現的化學反應兩者相互對應分析,以此得出結論。另外一種分析方法即儀器分析,這種方法在滿足上述作用的同時還能夠進行微量分析及形態、結構分析等。
二、物理化學和分析化學的發展及作用
(一)物理化學和分析化學的發展
早在19世紀,物理化學這一概念被提出,并且于30年代和40年代蓬勃發展。物理化學概念被提出后科研人員研制出了磺胺類藥物,投放于臨床治療,響應效果較好,對患者的預防感染及臨床治療均具有一定促進作用,在投放應用的10年內,β內酰胺類抗生素研發技術逐漸完善。于19世紀40年代有相關研究人員研究出了抗菌藥物的藥性、活性及藥物機理等,將其與藥物成分及結構等相關內容相互融合,用于新藥的研制,就此不同種類藥物越來越多。于19世紀末時,通過研究人員的努力,對于新藥的研制不再僅依靠藥物活性機理及其成分結構方面入手,新藥的不斷研制也是物理化學逐漸認識的過程,研究人員能夠明確大部分種類藥物在機體中出現的生化效應,能夠明確不同類藥物應用于人體其活性及產生的藥效,就此于19世紀末可以通過不同類型、病癥患者的實際患病情況入手,分析患病原因,實現新類型藥物研發,對癥下藥治療。
于20世紀分析化學理念被提出。分析化學除了分析方法以外,其能夠用于新藥研制主要依賴于分析儀器,在不斷探索發展的過程中,儀器分析方法逐漸占據主要地位。在整個20世紀中,40年代至80年代之間,出現了三大重要學科領域,即材料學、環境學和生命學科,這三大學科通過與儀器分析方法聯合應用研究,在一定程度上成就、完善了分析化學,促進其發展進步。從當今環境來看,儀器分析方法又與計算機信息科技相互聯系到一起,以計算機為載體、以網絡信息為媒介,將分析化學中測量的數據、信息進行整理、收納,最終錄入電腦,實現信息傳輸及智能分析。目前,信息化儀器分析中最具代表性的即為傳感器的發現及圖譜快速檢索和實驗室自動化等。
(二)物理化學及分析化學的作用
從不同角度來講,物理化學和分析化學的作用存在一定差異,是不同的。物理化學更偏向于藥物活性、機理及藥性和機構的研究,極大促進了早期藥學的研究與發展,為后續的新類型藥物研發奠定了堅實基礎。同時,20世紀內的分析化學主要是用于藥物成分、劑量的測量及化學實驗反應研究,其屬于實驗方法的一種,并且在儀器分析發展進程中,挖掘了與藥學有關的不同學科,為藥學研究提供更全面、系統的理論支持,促進藥學研究。當前,儀器分析法融合計算機信息技術,實現了儀器分析的智能化和自動化,其具有測量分析數據準確可靠、操作迅速等優勢,但是從另一方面來講,儀器設備購置昂貴并且對儀器操作者要求較高,操作繁瑣,這些都是局限性。從大方面來講,物理化學和分析化學的豐富及發展對于我國藥學研究均具有一定促進作用,通過對不同藥物運作機制的研究和不同藥物成分實驗研究,研發了不同類型的新藥物,將其用于臨床治療。
綜上所述,藥物化學和分析化學是藥學的重要組成部分,兩者在不斷發展中融合不同新技術,為藥物研發、臨床治療及醫療事業的發展都起到一定促進作用,具有重要意義。
1.1課程設置改革
首先,資源環境科學專業是文理兼收的,故選擇葉芬霞主編的“無機及分析化學”和“無機及分析化學實驗”作為教材。本課程作為專業基礎課,課程大綱要求學生掌握分析化學的基本原理和方法以及無機及分析化學試驗的基本操作技能,培養嚴謹的科學態度、分析解決環境科學問題的能力,并為學習后續課程和將來從事環境監測工作和環境化學的學習奠定基礎。因此本課程確定選取容量分析(酸堿滴定法、沉淀滴定法、氧化還原滴定法、配位滴定法)和儀器分析(吸光光度法、原子吸收分光光度法、離子色譜法等)作為重點教學內容,設定教學計劃,理論環節50學時,實驗環節22學時,實驗分別設計入門項目、驗證性項目、綜合性項目等多種層次的8個實驗項目來反復訓練學生,培養學生獲得整體行動能力,同時注重與本專業其他課程的銜接和滲透,真正通過本課程學習為后續專業理論學習和實踐能力的培養打下良好的基礎。
1.2理論教學改革
在分析化學的理論教學中,既要講授分析化學的基本原理和方法,使學生嚴格樹立起“量”的概念,培養學生從事理論研究和實踐的嚴謹的科學作風和能力。又要將新發現的現代分析方法和技術巧妙的融合到經典分析化學中,如介紹分析化學在環境監測、環境毒理學、環境化學等課程方面的應用,特別是環境污染治理、生命科學在分析化學方向使學生認識到分析化學的重要性,充分調動學生的積極性,激發學生學習興趣,積極參與到教學活動中。教師教學不應重在講授,而應重在“授之予漁”,引導學生提出問題,指導學生解決問題。首先,教師提出能夠涵蓋課堂教學所有知識點的問題,讓學生課前帶著問題去預習,既培養獨立自主學習能力又可讓學生發現自己遇到的難點。然后,通過啟發引導,鼓勵學生提出問題,引導學生尋找解決問題的途徑和方法,并給出一定的時間讓學生去思考,去查閱相關的資料,培養學生獨立解決問題能力,同時讓學生自己挖掘每個問題所涵蓋的知識點,并引導其掌握問題在實際中的應用,以學生為主體通過問題的解決而掌握相關的知識點,不但幫助學生自主分析、解決問題,還提高了學生學習的興趣,使所學知識體系和創新能力不斷提高和發展。比如新課前先留下問題水中Cl-和CrO4-同時存在,緩慢加入濃的AgNO3哪種離子先沉淀呢?實驗現象又如何?學生帶著問題去預習,學習分步沉淀的原理,同時鼓勵學生小組設計實驗,理論課前可以先進行實驗,觀察現象,通過查找資料分析原因,課堂上教師根據學生解答問題情況講授新課,理論與實踐相結合,充分調動學生學習的積極性,培養了學生自主學習、團結協作分析解決問題的能力。課堂教學過程中注重靈活引導學生掌握學習方法,如對比方法,包括將有關同類滴定分析方法原理知識進行橫向或縱向的比較、幾種常規容量分析法的相似點不同點、化學鍵與分子間作用力的異同點、三種銀量法的異同點等,又如如何選擇最適的指示劑,重點講根據酸堿滴定曲線中滴定突躍選擇指示劑,而配位滴定和氧化還原滴定,就不再詳細講授,讓學生分組討論學習,而且滴定分析重在應用,加以案例分析教學,有助于提高學習興趣,讓學生學以致用,了解本方法的用途,進而開展實踐教學。
1.3創新實踐教學模式,多種實驗教學模式相結合
現階段分析化學實踐教學中,多數是老師為學生準備好試驗水樣、土樣、藥品試劑等,學生僅按照試驗步驟依次操作即完成實驗,這并不能滿足全面提升學生綜合實踐能力、創新能力的培養要求,針對上述問題,我對分析化學實踐教學做如下改革。以學生為主體、教師為引導,強調以工作任務為驅動組織實踐教學,開展實驗,同時提倡讓學生參與試驗的布點、采樣、試劑配制、試驗耗材準備等實驗整個過程的教學模式。即根據工作任務讓學生分小組完成任務分配表,包括試驗樣品的選取、實驗藥品用量的計算和配制方法、實驗原理、實驗注意事項等,在實踐教學方法上注重互動式、啟發式教學模式,鼓勵學生小組籌備實驗,實驗過程中出現問題,引導學生查找分析問題原因,注重培養學生能夠掌握基本的分析原理和方法基礎上,培養學生進行自主式探索研究,能夠自主提出問題、分析問題、并通過分工合作解決實際問題,真正實現教學相長。整個實驗過程,不僅提高了解決分析問題能力,也培養了學生團隊合作精神。實踐教學中工作任務的設置應注重基礎實驗和綜合設計實驗相結合,如基礎項目、驗證性項目、自主性項目、綜合性項目等多種層次的8個實驗項目來反復訓練學生。基礎項目的選取以學生基本操作規范、實驗常用儀器使用方法為主。如天平的使用、基本儀器操作規范及注意事項等。驗證性項目則在規范操作基礎上,與課程教學大綱相結合,學會如何著手解決工作任務,教師給出概要的指導性問題和解決問題可選擇的途徑,學生通過實驗過程記錄現象和課后查閱資料分析現象,形成總結報告,教師根據結果用部分課堂時間予以點評,如開設水中氯化物含量測定、硫代硫酸鈉的標定、EDTA的配制和標定等等。自主性項目則以小組為單位,進行自主式探索研究,分工合作,引導可以選擇食用米醋酸度的測定、食用鹽中碘含量的測定、自來水中總硬度的測定等。綜合性項目為設計研究跨課程的大型綜合項目,如草溪河水體富營養化評價等,根據所學的知識和操作技能和查閱相關資料,小組合作寫出設計方案,在教師論證其可行性后籌備實驗,完成實驗,寫出實驗小論文。
1.4改革考試方式,推行全面而科學的考核方法
改革以考核知識的積累、實踐能力為目標,考核采取全過程考核,考核方式有閉卷筆試、實驗操作、平時作業、實驗報告等多種形式,既注重結果又注重過程。理論部分占總成績的60%,實驗部分占總成績的30%,考勤占10%,共100分。考核內容以應用為主,主要考核學生掌握知識點和靈活運用能力,達到培養學生綜合應用能力的目標。
2成果與展望
關鍵詞:藥物分析;分析化學;藥學專業;教學改進
《藥物分析》是高等院校藥學相關專業設置的一門主干專業課程,是一門研究合成藥物或天然藥物(化學結構已知)及其制劑質量的一門學科,涉及到物理學、生物學、微生物學以及化學等多個領域的方法和技術。《藥物分析》課程的培養目標是,使學生對不同于一般商品的藥品具有強大而豐富的理論和實際的質量控制概念,在藥品的研發、生產、流通、采購和使用等各個環節中能夠勝任質量控制工作,并且在遇到藥品質量問題時,能夠研究其基本規律,探索其內在原因,并且提出新方法解決問題[1]。在此過程中,分析化學中各種分析手段與藥品質量控制的各個環節密不可分,因此分析化學在《藥物分析》課程中扮演了重大的角色。本文將重點討論分析化學在《藥物分析》課程中的重要性,以及如何通過分析化學的新技術的引入來改進《藥物分析》的教學。
1藥物分析與分析化學的聯系與區別
在《藥物分析》的教學過程中,筆者對于分析手段在藥物鑒別、檢查及含量測定等各項中的要求與使用有了更深入的理解,同時也體會到了藥物分析要求的不斷提升對于分析化學學科的發展的巨大推動作用。
藥物分析其本質還是對于目標物理化性質的定量描述,目前對于物質定性/量描述的方法都可以歸入分析化學的范疇中來。分析化學中的各種手段為藥物分析提供了全面的技術支撐。在藥物分析中,無論是經典分析手段中的容量分析(滴定分析)還是先進的儀器分析手段中的光譜分析與色譜分析,這些技術都在分析化學中有著詳細的介紹。對于學生而言,在分析化學中打下堅實的基礎對于理解藥物分析中各個項目的設置背景有著很好的幫助。如在抗生素高分子雜質檢查這一知識點中,正確的理解尺寸排阻色譜的原理及適用儀器,對于該知識點中“自身雜質外表對照法”的理解就有很好的推動作用。另一個例子是,對于分析化學中紅外光譜原理及特點的理解則對于藥物分析中鑒別項的學習有著很好的幫助。總的來說,只有對于分析化學有著的詳細與扎實的掌握,學生在藥物分析的學習中才能更好著眼于藥物質量相關的分析策略。如若不然,學生會將大量的學習精力放在各類分析手段的學習中,無法掌握藥物分析的教學重點。
藥物分析和分析化學緊密相關,在理解二者聯系的同時,更要理解二者之間的差異。對于分析化學來說,課程更關注的是分析手段本身,例如各種分析方法的基本原理、儀器構造和基本操作等,包括經典分析方法中的容量分析、重量分析,以及儀器分析中的光譜分析、色譜分析和電化學分析等。而對于藥物分析來說,分析目標物才是課程的關注重點。藥品與一般的商品不同,它是一類與人體疾病和健康密切相關的特殊商品,針對藥物的品質鑒定和含量分析有相應的藥典,而這些都離不開化學分析方法。但是,用于藥品分析的化學分析方法與一般的化學分析方法又有著不同要求[2]。因此,任課教師在向學生講授這兩門課時,要以不同的側重點為基礎授課,并最終可以讓學生回答出這兩個問題:為什么藥物需要進行此項分析?為什么采用這種方法進行分析?
2分析化學的“新技術”與藥物分析的“老傳統”
分析化學是一門基礎科學,在教學實踐過程中,教學的重點也更多的偏重于基本原理的理解。同時,由于分析化學近30年來的飛速發張,基于“老原理”的“新手段”也層出不窮。最典型的例子便是色譜法。經典的色譜法在20世紀初便已經出現并得到了廣泛的應用,直到現在色譜法也是藥物分析中極為重要的一類方法。然而,在20世紀70年代,色譜領域取得一次重大進展,即色譜-質譜聯用技術的誕生。最好的分離技術與最好的檢測技術的結合對于解決復雜樣品的分析困境提出了極好的解決策略。然而,藥物分析中此類技術的應用卻極為有限。造成此問題的原因是多方面的:方法的穩定性;儀器及操作的成本;方法的推廣性等。所以如何以藥學專業的學生培養目標為基礎,對分析化學的教學進行有重點的取舍是所有藥物分析專業任課教師必需要思考的一個問題。
《藥物分析》課程不僅注重對學生理論知識的培養,更加注重對學生實踐能力的培養,是一門綜合性極強的應用學科,其教學體系主要包括兩部分,即理論教學和實驗教學。但是,傳統的《藥物分析》理論教學更多的偏重于講授課本知識,過分的強調知識體系的系統性,而與實際生產融合較少,特別是理論教學過程中易產生內容的滯后性等問題[3]。我國高等院校藥學相關專業使用的《藥物分析》教材以《中國藥典》為基礎,系統地介紹各種藥物性質、分析要求和質量控制方法和技術。目前,《中國藥典》每五年更新一次,現行版本為《中華人民共和國藥典(2015版)》,在此版本中,許多藥物的質量標準被修訂和完善,更重要的是納入一些新藥分析,以及一些新的質量控制方法和項目。然而,教材的更新通常是在新版《藥典》出版之后進行,修訂后的教材實際應用到教學課堂中可能已經是1~2年之后,導致一些教學內容的陳舊滯后。同時,《藥物分析》的實驗教學部分也存在問題。目前,《藥物分析》課程開設的實驗多為驗證性實驗,學生在做實驗的過程中照本宣科,難以主動思考問題、提出問題并解決問題。這樣培養出來的學生主觀能動性較差,以后走入工作崗位會困難重重,直接降低了藥學相關專業人才培養的質量。
3藥物分析改進之路的思考
3.1分析化學教學改進
對于藥學專業的學生來說,分析化學是基礎。打下好的基礎對于后續藥物分析的學習可以起到事倍功半的效果。但值得注意的是,適用于化學專業的分析化學課程安排對于藥學專業來說并不是最佳選擇。對于課程的設置,任課教師應參考藥物分析的學習要求,可以將滴定分析、光譜、色譜這三部分內容進行詳細闡述,其他分析化學內容則可以適當的簡化要求以適應藥學的專業特點。
3.2藥物分析理論教學改進
在教師層面,在《藥物分析》理論課教學過程中,教師不能過分依賴于教材,考慮到教材相對于新版《藥典》的滯后性,應及時的適當調整和更新教學內容,以保證學生吸收知識的新穎性。在學院層面,應鼓勵教師參加各種教學相關比賽,通過以賽促教的方式拓展教師知識面的廣度和深度,以便及時更新授課內容并提高授課質量。除此之外,基于課堂講授為主的傳統教學方法也應進行改進,考慮到《藥物分析》課程內容的綜合性與多樣性,在課堂教學過程中,可以開展啟發式、討論式、案例式(CBL)以及問題式(PBL)等多種教學方法,甚至允許教師和學生交換角色,鼓勵學生自己制作多媒體課件,和其它同學及教師分享與藥物分析相關的某個主題,以此改善教師與學生在課堂上的互動[4]。更重要的是,通過這種方式有效地培養學生自主思考問題、積極分析問題并有效解決問題的能力。同時,學生在課堂分享過程中,也能訓練自己的語言組織和表達能力,最終目的是充分的發揮學生潛能,將被動學習轉變為主動學習。
3.3藥物分析實驗教學改進
從課程特點出發,《藥物分析》課程對于學生的知識綜合運用能力有著較高的要求[5]。因此,可以將原有實驗課程要求進一步細化為三個具體層次。首先就是原有實驗室基礎實驗技能培訓,主要要求學生掌握藥物分析實驗中的常規操作,使學生具備了解已有實驗原理。驗證已知實驗結果的能力。在此基礎上,可繼續培養學生的實驗設計能力,開展“設計性實驗”訓練。即要求學生在熟悉了解某一實驗原理的基礎上,能自行提煉出實驗主旨與目的,并圍繞目的設計出完善的實驗方案。在經過以上的學習與提升之后,最終希望學生可以獨立進行并完成“綜合性實驗”。該層次著力于為學生補充教科書上沒有明確提及的知識盲區,通過查閱文獻,分組討論等形式,幫助學生完成從分析目標選擇,實驗方案調研與設計,實驗項目及指標的建立等過程,培養學生提出問題,分析問題,解決問題并理解問題重要性的能力。為學生畢業設計或是繼續深造中所需要的創新能力奠定必要的基礎。
4結語
本文通過對藥物分析中分析化學的角色定位進行系統的思考,結合作者自身的化學背景,對《藥物分析》課程改進提出可能的想法。最終希望,課程設計與內容設置與現代社會的科技發展接軌,使學生培養內容更具實用性與科學性。這就要求授課教師要不斷的提高自身授課水平與知識范圍,也對學生主動思考問題和解決實際問題的能力的培養提出了更高要求。只有通過對《藥物分析》及相關專業課程的不斷思考與改進,現代高校才能更好的適應新形勢下社會對藥學專業人才的需求。
參考文獻
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關鍵詞:藥用分析化學;教學內容;專業課程
藥用分析化學是關于分析方法和化學信息理論的一門學科,主要研究物質的化學組成、含量、結構和形態等,在高職藥學專業中,是其重要的專業基礎課程。對于新藥開發、藥品質量的綜合控制、藥用植物活性成分的分離和鑒定、藥物代謝和藥代動力學研究、藥物制劑的穩定性、生物利用度和生物等效性研究等,都要運用到分析化學的有關理論和方法[1]。通過該課程教學,培養學生嚴謹、務實的科學態度,觀察、分析判斷能力,以及精確細致的科學實驗能力,為天然藥物化學、藥物分析等專業課程的學習奠定基礎。藥用分析化學同專業課程藥物分析密切相關[2],為促進二者之間的有效銜接,教學方法和內容應以服務于專業課程而進行適當調整。
一藥用分析化學目前的教學實情
藥用分析化學課程,在高職藥學專業中,一般設在第三個學期,是在學生了解無機化學、有機化學等基本知識的基礎上開設。很多高職院校的藥學專業,將無機化學、有機化學和分析化學列為公共課,由公共課部或基礎課部的老師進行授課。由于公共課的老師和專業老師分屬不同系部,二者之間缺乏有效的溝通,教學環節難免會出現脫節的現象,導致學生在學習專業課程時,感覺非常吃力。專業課老師在講授專業課時,對于涉及到分析化學的一些知識,以為學生已學過,常是一言帶過。其實,學生卻是一頭霧水,稀里糊涂地跟著老師的節奏進入下一個知識點。久而久之,學生的學習動機和興趣便會大幅降低,專業課的教學也會陷入極其被動的尷尬局面。因此,專業基礎課的老師與專業任課老師應時常溝通,了解專業課對基礎課的知識需求,有目的地調整教學重點,與專業課進行有效地銜接。筆者以我校藥學專業為例,談談藥用分析化學教學中教學內容設計的一些粗淺建議。
二藥用分析化學教學的一些設想
(一)緊扣藥學專業,主次分明,適當補充對于藥物分析,由于生產力技術水平和其它因素的影響,目前版本的《中國藥典》在滴定分析方法的內容上還是占有較大的比例[3]。因此,在藥用分析化學教學中,應向學生解釋藥物分析檢測中化學分析法的地位及其重要性,作為經典的分析方法,應加強其理論和實驗教學。容量分析法中,在滴定方式的選取方面,返滴定法在藥品檢測中的應用較多,比如,溴量法測定五號位基團帶不飽和鍵的巴比妥類藥物,阿司匹林水解后通過返滴定測定其含量,剩余堿量法測定氯貝丁醑,間接碘量法測定異煙肼等。因此,在滴定分析中應注重加強對返滴定法的理論教學,同時適量增加采用返滴定法的相關實驗。對于非水溶液的酸堿滴定,因為大多數學生對非水滴定很難理解,所以講解這個內容體系時,教師應將無機化學中的酸堿質子理論,預先給學生補上,同時多穿插實例進行授課,讓學生重新對酸和堿的概念有新的認識。此外,對于溶劑,也要讓學生多了解,可在授課時進行一些有機溶劑的實驗,給學生一些感性認識。通過這些知識的鋪墊,為學生理解非水溶液滴定打下扎實的基礎。在藥物分析中,學生在使用非水容量法檢測有機堿鹽、有機酸鹽及有機酸堿金屬鹽類等藥物的含量時,就會對該知識點順利地掌握。從分析方法的發展來看,隨著科學技術的進步,儀器分析法的運用越來越普遍。可見紫外分光光度法在工業分析中應用非常廣泛,在藥物分析中也不例外。在運用紫外分光光度法進行多組分含量分析中,采用差示分光光度法,不需要分離雜質便可進行測定,操作過程簡化,在藥物檢測中應用較多,如藥物的雜質檢查、復方制劑的含量測定等。但是,可見紫外分光光度法章節中無此項知識點,考慮到專業課需要,可以補充這種方法的理論和分析案例,使學生對該法有一定的了解,為學習藥物分析課程打下基礎。藥用分析化學課程對單組分測定介紹了三種方法,即吸光系數法、工作曲線法和標準對照法。在中國藥典中,標準對照法收載較多,在授課時應強化該法的教學,盡量結合一些藥物分析的相關實例配合進行講解。從1985年起,在藥典中,高效液相色譜(HPLC)從無到有,其收載數量和檢測類別逐版快速增長。它預期將用于未來的藥典色譜,特別是HPLC將成為藥物含量分析方法的主流分析。因此,對于藥用分析化學的教學,其重點應放在色譜法體系,包括經典液相色譜、氣相色譜和高效液相色譜,以及其它在藥典中收載的色譜方法。讓學生理解和掌握色譜分析的基本理論,增加色譜實驗,為學生進行專業課程的學習和未來的工作奠定良好的基礎。
(二)尋找專業課中關聯概念的異同,宜強調提示藥用分析化學與專業課程中有很多的相關概念,其內容存在一定的差別,學生在專業課學習中容易混淆。因此,在分析化學的教學中應尋找這類概念,并在授課中向學生進行強調,下面列舉幾個這方面的實例。實例一,區分檢測分析結果表示的差異。在藥用分析化學中,物質含量的測定結果以百分含量表示居多。在藥物分析中,原料藥的含量結果大多以百分含量表示,但藥物制劑的含量表示,常采用標示量的百分含量。如鹽酸曲馬多緩釋片的規格為含鹽酸曲馬多0.1g,稱為標示量,中國藥典規定含鹽酸曲馬多應為標示量的93.0%~107.0%[4]。假如檢測結果在藥典規定的標示量限度范圍內,則鹽酸曲馬多緩釋片的含量符合藥典規定。實例二,區分濃度的差異。在藥物分析中,碘標準溶液或溴標準溶液假設為0.1032mol/L,學生通過分析化學的學習,通常認為它們的濃度是事實上,藥物分析中的含義是“I”或“Br”的含量為0.1032mol/L,也就是說,含I2或Br2是0.0516mol/L。實例三,區分溶液濃度表示上的差異。在藥用分析化學中,標準溶液的濃度通常采用物質的量濃度(mol/L),但在藥物分析中,標準溶液的濃度基本采用滴定度(mg/ml)進行表示。滴定度常使分析結果的計算簡易化,可在分析化學中,多數老師只是簡單帶過,主要是學生認為這一概念比較抽象,難以理解。為便于專業課程的學習,任課教師應加強滴定度概念的講解與習題演練,確保學生在藥物分析中能熟練應用滴定度進行計算。以上這些溶液區別在教學中應向學生闡明,講解清楚,以免混淆,引導他們正確理解和使用。上述例子表明,專業基礎課和專業課在某些概念和應用上存在一些差異,這就要求基礎課的老師要善于去發現,并在授課時向學生重點強調,引導他們正確理解和學會運用。
(三)理論與實訓相互融合,培養專業技能藥用分析化學是一門非常實用的學科,提倡培養綜合專業技能。在省高職高專學生專業技能抽查標準和題庫中,其中《藥學》分冊[5],技能抽考項目達到15個,可見分析化學在藥學專業中所占的份量。按照這些項目,我們將一些藥物的分析檢測有機地融入進去,根據專業技能抽考的評價與考核標準進行實驗實訓。通過實驗實訓,培養學生專業的實驗技能和嚴謹的科學態度,在心中樹立“量”的概念,讓學生加深對分析化學的理論和方法的理解,以及在藥物分析檢測方面的運用。
三結束語
藥用分析化學的任課老師應主動與專業教師進行交流,了解專業課對分析化學相關知識的需求和差異點的辨析,確保專業基礎課與專業課之間的銜接,并為之有效服務。同時,根據高職教育培養技能型人才的要求,考慮到學生的實際知識水平和可接受性,將藥用分析化學和專業課有關知識進行融合,讓學生以知識鏈接的形式該專業及發展方向。在教學方式上,針對化學知識雜而多,教學學時偏少的特點,教學應側重于與藥學課程密切相關的知識點上,對其精講多練,為學生學習專業課程夯實專業基礎。而對于專業課程應用很少的化學知識點,任課教師根據教學培養要求,合理安排教學內容,作為學生對化學知識的拓展需求,以了解為主。此外,藥用分析化學教師,在授課的適當時機,穿插對學生進行STS教育,STS是英文Science、Technology、Society的縮寫,即科學、技術與社會[6]。教師利用分析化學在社會生活、藥學中的應用進行有關知識的延伸,引導學生了解專業前沿,一定程度上可增強學生學習的主動性和求知欲望。
作者:李華生 王文淵 單位:永州職業技術學院
參考文獻
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[3]李華生,王文淵.高職藥學專業基礎化學教學內容的探討[J].廣東化工,2016,43(16):249-250.
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參照國內各級各類院校環境科學專業的基礎化學課程內容體系及多所院校的教學計劃,考慮環境科學專業后續環境化學、環境監測、環境工程學等專業課程的內容,結合我校實際情況,我們將環境科學專業的基礎化學類課程分設為現代化學基礎及分析化學兩門課程。現代化學基礎分兩個學期完成,理論課時共計136學時。課程的學科內容包括現代無機化學、物理化學、有機化學等。通過對化學熱力學、化學動力學、化學平衡、化學反應的基本規律、物質結構理論、膠體和表面化學、環境科學相關的重要元素及其化合物、有機化合物等基礎知識的學習,學生可以了解現代化學的基本概念、基本原理、基本技能;學生學習后能以化學的觀點、思維方法和研究方法,激發創新意識,在未來實際工作中以化學觀點觀察物質變化的現象,對一些涉及環境科學及生活、社會實際的化學問題,具有一定的分析、解決和創新的能力。
分析化學單獨設課,其一,是因為分析化學素有“科學的眼睛”之稱,是環境科學甚至其他任何與化學相關的學科進行科學研究的基礎,學生打下扎實牢固的分析化學基礎是非常重要而必需的。其二,分析化學的課程特色主要是“量”,與其他基礎化學相比較,更強調“量”的概念,以及相應的思維方式和理念。系統學習這門課程可促使學生掌握分析化學的基礎知識和基本理論,結合實驗牢固樹立準確“量”的理念,并掌握獲得準確“量”的正確操作技術。這是環境科學專業的學生進行專業科學研究以及未來的工作中必不可少的基礎。其三,分析化學也是學生學習后續的專業課程環境化學、環境監測的重要基礎。采用上述課程結構體系,避免了教學內容的無謂重復,節約了大量的教學課時。同時也使一些環境科學專業非常需要的化學知識如膠體化學、表面化學、電化學、分析化學等得到了加強。
二、教材改革
教材是教學內容的載體,一本好的教材能使學生提高學習的興趣,便于理解和掌握知識。但目前國內還沒有完全與我們的現代化學基礎課程教學體系相配套的教材。針對上述情況,在教學過程中,根據環境科學專業的人才培養目標及特點,結合本校的課程結構體系,我們對選用的教材內容進行了適當地刪減和補充,采取了教材為主,補充講義為輔的使用方式。目前選用胡忠鯁主編的《現代化學基礎》作為主教材。但其中元素化學,有機化學兩部分教學內容則結合環境科學專業的特點,編寫補充講義。元素化學部分側重于講授常見重要元素、重要污染元素及其化合物的性質,有機化學部分則系統地介紹各類有機化合物的物理性質及化學性質。對于有機合成則不作要求。通過上述調整后,課程教學內容的針對性和實用性得到了提高。考慮到現代環境監測方法中經常需要使用儀器分析和檢測的特點,我們選用了華東理工大學及四川大學化工學院編寫的《分析化學》(第五版)作為教材。這本教材具有如下特點:一是教學內容包括了化學分析和儀器分析兩部分,與我們的課程結構體系相吻合;二是該課程教學內容的編寫注重應用,簡化了某些公式的推導,加強了數據處理和儀器分析的內容,能滿足環境科學專業的需要。
三、教學內容改革
目前,國內一些非化學化工專業的基礎化學課程雖然在結構體系方面與化學專業相比具有自己的特點,但由于教材編寫者基本都是純化學專業出身,缺乏對相應學科的專業知識與背景的深入認識和了解,因此教學內容的設置基本沿用化學專業的內容,只是在深度和難度上作些調整,沒有結合專業特點,脫離生產實際,學生認識不到化學知識在本專業中的應用前景與重要性,難以激發學習興趣。針對上述情況,我們對環境科學專業的基礎化學課程在教學內容方面進行了如下的改革:
(一)夯實基礎,注重“雙基”扎實牢固的化學基礎知識是與化學相關專業的學生學習化學知識進而將其應用于認識解決本專業問題的重要基礎。因此,我們在教學中始終不渝地堅持為學生打下牢固的化學基礎,注重基礎知識、基本概念和基本原理的教學和應用。為達到此目的,我們有針對性地精選了近1500道與課程內容相關的習題,編寫成課后練習集,讓學生通過習題練習來鞏固所學知識。
礦產資源開發利用中,礦物分離與富集的依據是有用礦物與脈石礦物之間的物理化學性質差異。這種物理化學性質指的是礦物比重、磁性、電性、表面化學性質等,與這些性質對應的礦物分離與富集方法分別是重力選礦、磁電選礦、浮選等。利用重力選礦和磁電選礦分離與富集礦物的方法受到礦物比重、磁性和電性難以改變的限制,應用范圍相對較窄,而礦物表面性質可以通過人為改變,對應的浮選在礦物加工工程得到廣泛的應用。可以說,所有的礦物都可以通過浮選方法進行分離與富集。正是由于浮選成為礦物分離與富集應用最為廣泛的方法,而浮選的理論基礎又是化學,所以化學是礦物加工工程學科的重要基礎成為公認的事實,浮選作為礦物加工的主要方法,本身就是化學在礦物加工工程學科中的一種應用,因此,化學教育在礦物加工工程學科的基礎理論教育中占有非常重要的地位。礦物和巖石是自然界中天然形成的,具有固定組成的固體化合物,由于成分不同、成礦條件不同,不同的礦物表面性質是不同的,即使相同組成的礦物,由于成礦地點和成礦條件不同也會具有不同的表面性質。對于浮選分離礦物而言,不同的礦物表面性質又有相似之處,礦物與巖石之間、礦物與礦物之間、巖石與巖石之間的表面性質異同,成為浮選分離與富集這些礦物的根本依據。浮選工程中,礦物與巖石的表面性質可以根據需要人為調節和改變,從而擴大需要分離的礦物之間的表面性質差異,實現礦物之間的有效分離。化學是學生需要學習的基礎課程,從初中開始,就涉及到化學的學習,直到博士研究生,化學仍然是礦物加工工程學科學生需要繼續學習的課程。甚至作為高層次的礦物加工工程學科的教授專家,仍在不間斷的學習化學。化學與浮選是不可分的,可以說,無論多么深厚的化學知識,都不能說對于浮選已經足夠了。化學有多深奧,浮選就有多深奧。礦物加工工程學科人才培養過程中,化學教育是根本之一,不同層次的人才對應不同程度的化學教育。只有重視化學教育,才能做好礦物加工學科的人才培養。
1浮選是化學在礦物加工工程中的應用
無機化學研究元素、單質和無機化合物的來源、制備、結構、性質、變化和應用的一門化學,是化學中最古老的化學分支學科。浮選的對象為礦物巖石,本身就是無機物,礦物的表面性質決定于礦物本身的結構和性質,礦物表面性質的研究離不開礦物內部組成、結構及性質的研究。礦物與巖石的研究將涉及無機化學的所有領域與內容,無機化學成為礦物加工工程學科學生的必修課程。有機化學又稱為碳化合物的化學,是研究有機化合物的結構、性質、制備的學科,是化學中極重要的一個分支。含碳化合物被稱為有機化合物是因為以往的化學家們認為含碳物質一定要由生物(有機體)才能制造;然而在1828年的時候,德國化學家弗里德里希•維勒,在實驗室中成功合成尿素(一種生物分子),自此以后有機化學便脫離傳統所定義的范圍,擴大為含碳物質的化學。礦物浮選是通過改變礦物表面的疏水性來實現的,而增加礦物表面疏水性的方法是采用含烴基的異極性分子在礦物表面吸附,含烴基的異極性分子就是典型的有機物質分子,研究捕收劑、起泡劑等浮選藥劑,將涉及廣泛的有機化學。有機化學也是礦物加工工程學科學生的必修課程。物理化學的內容大致可以概括為三個方面:化學體系的宏觀平衡性質,以熱力學的三個基本定律為理論基礎,研究宏觀化學體系在氣態、液態、固態、溶解態以及高分散狀態的平衡物理化學性質及其規律性。屬于這方面的物理化學分支學科有化學熱力學。溶液、膠體和表面化學。化學體系的微觀結構和性質以量子理論為理論基礎,研究原子和分子的結構,物體的體相中原子和分子的空間結構、表面相的結構,以及結構與物性的規律性。屬于這方面的物理化學分支學科有結構化學和量子化學。化學體系的動態性質研究由于化學或物理因素的擾動而引起體系中發生的化學變化過程的速率和變化機理。屬于這方面的物理化學分支學科有化學動力學、催化、光化學和電化學。物理化學是一門內容豐富,外延廣闊的化學,浮選涉及的礦物巖石、礦漿溶液、有機分子以及泡沫浮選氣體介質與礦物之間的相互作用等等,都涉及到物理化學。物理化學在礦物加工工程本科課程設置,占有最多的學時數,分兩學期學習,是礦物加工工程學科至關重要的一門化學課程。物理化學學習好壞直接關系到浮選學習。物理化學也是礦物加工工程學科研究生入學考試的必考課程。分析化學的內容主要是:物質中元素、基團的定性分析;每種成分的數量或物質純度的定量分析;物質中原子彼此聯結而成分子和在空間排列的結構和立體分析。研究對象從單質到復雜的混合物和大分子化合物,從無機物到有機物,從低分子量到高分子量。樣品可以是氣態、液態和固態。稱樣重量可由100克以上以至毫克以下。1931年E.威森伯格提出的殘渣測定,只取10微克樣品,便屬于超微量分析。所用儀器從試管直到附自動化設備并用電子計算機程序控制、記錄和儲存等的高級儀器。分析化學以化學基本理論和實驗技術為基礎,并吸收物理、生物、統計、電子計算機、自動化等方面的知識以充實本身的內容,從而解決科學、技術所提出的各種分析問題。礦物加工工程學科涉及的礦物巖石、溶液、有機和無機藥劑、礦物加工原料及產品都需要通過分析檢測得以定性或定量的描述,理論研究過程中的儀器分析檢測,對礦物加工過程中的行為機理也才能進行研究和了解,所以礦物加工也與分析化學密切相關。礦物加工工程學科課程設置中,在本科階段或者在研究生階段需要對分析化學進行系統學習。結構化學、高分子化學、絡合物化學、電化學、量子化學等是比以上四大化學更加細化的化學分支方向,在進行礦物浮選研究中,針對具體的研究內容和目的,不同程度地將涉及到這些更加深入和細化的內容。為了使化學與礦物加工工程學科結合的更加緊密,在研究生階段還開設了浮選表面化學、浮選藥劑化學、浮選電化學、浮選溶液化學等。盡管在礦物加工工程學科不同階段開設了大量的化學課程,涉及的化學內容幾乎涵蓋了化學領域的所有內容,但對浮選的深入研究和理解仍然不夠。礦物浮選發展至今,還有大量的浮選理論問題沒有解決,浮選工藝的水平還有待提升,進一步強化化學教育和礦物浮選化學研究對礦物浮選的發展具有重要的基礎作用。
2各層次人才培養中的化學教育
以技術工人為培養目標的中專和職業教育,由于生源大多是初中和高中畢業生,化學知識非常有限,僅對一些化學基礎知識有所了解,特別是初中文化水平的學生,只能了解一些初步的化學現象,因此,在進行礦物加工專業知識教學的過程中,必須補充一些學習浮選技術必要的化學知識。這種化學知識的補充,可以貫穿在專業知識的學習過程中,也可以單獨開設簡單的化學課程。只有在學生初步了解和掌握了浮選技術必備的基本化學知識以后,浮選技術專業課程的教學才能有效開展,學生也才能真正理解礦物浮選的技術知識。對于以生產技術管理和技術應為目標的專科和本科教育,系統的課程設置已經考慮了化學對礦物加工工程的重要性,無機化學、有機化學、物理化學都是必修課程,學時數占到專業基礎課程學時數很大的比例,經過系統的化學知識的學習,學生在學習浮選專業課程時,已經能夠較深入理解礦物浮選中的化學問題,也能較好掌握浮選理論和浮選工藝專業知識。在生產技術管理和技術應用過程中,也基本能根據礦石性質的變化,應用所學到的化學知識和浮選理論,分析解決生產過程中出現的一般性的技術問題。以科學研究為目標的研究生教育,為了使學生能夠從生產中發現和解決生產技術問題,具備獨立從事礦物加工工程領域科學研究的能力,在大學期間學習無機化學、有機化學、物理化學的基礎上,還需要進一步學習分析化學。通過分析化學的學習,可以讓研究生掌握常規的分析檢測技術,了解和掌握科學研究過程中所要使用的現代檢測手段,發現、分析和研究試驗過程中獲得的數據、結果,從而解決科學技術問題。對于博士研究生,是要讓他們更深層次理解礦物浮選的機理,培養其創新精神和意識,為此,從電子、原子、分子層面上理解礦物浮選理論是必要的,所以,在已經較好掌握了無機化學、有機化學、物理化學、分析化學的基礎上,量子化學的學習和了解對于博士研究生來說是需要的。從以上的分析可知,浮選跟化學是不可分的,浮選實際上就是應用化學的一部分。無論是技術操作工人,還是從而浮選理論研究的博士研究生,不同程度都必須將化學作為基礎,沒有相應的化學基礎,從事浮選技術應用、技術開發及浮選理論研究都是難以想象的。化學是浮選的基礎,浮選是礦物加工工程最重要的方法,因而礦物加工工程學科的化學教育是極端重要的。
3重視礦物加工工程學科的化學教育
礦產資源是不可再生的,隨著礦產資源的不斷開發利用,資源枯竭已經成為制約社會和經濟發展的重要問題之一,資源高效利用成為礦產資源開發與利用必須堅持的原則。如何實現資源的高效利用,顯然礦物加工先進技術的開發與利用是實現資源高效的重要支撐。礦物加工工程中,浮選是最為主要的方法,而化學優勢浮選的基礎,通過浮選回收和利用礦產資源,實際上就是利用化學或者表面化學方法回收和利用礦產資源。重視礦物加工工程學科的化學教育問題,才可能從根本上提高人才質量,才能從源頭上解決礦產資源高效利用的根本問題。礦產資源開采出來以后,多種資源共伴生,性質復雜,給資源中各種礦物的分離與富集帶來了很多困難,為了實現資源的綜合利用,只要有價值的礦物,都要進行回收,此時,這種礦物的物理化學性質研究,通過化學的方式改變各種礦物的性質,擴大彼此間性質的差異就成為礦物加工工程學科的重要課題,而所使用的方法基本上都是化學的方法,所以,礦物加工工程學科中的化學,決定著礦產資源的綜合利用,也只有重視礦物加工工程學科的化學教育問題,才可能從根本上提高人才質量,才能從源頭上解決礦產資源綜合利用的根本問題。礦產資源天然形成的,其中的組分有的是對人類社會有益的,但同樣存在對人類社會有害的組分,在礦產資源回收利用過程中,高效、綜合回收有益組分的同時,處理好有害成分也是礦物加工工程學科的任務。只有解決了有害組分的處理,使得礦物加工過程中和礦物加工以后剩下來無用組分無害于人類和社會,礦產資源才能實現清潔利用。礦產資源中有害組分的處理,首先也必須掌握這些組分的性質,然后通過化學的、物理的方法對其進行分離、無害化處理等,而這些過程也與化學密切相關,所以,礦產資源的清潔利用也離不開化學。礦物加工工程學科的化學教育也是礦產資源清潔利用所要求的。礦物加工過程大都需要將礦石磨細,使礦石中的有用礦物與脈石礦物解離,而有用礦物與脈石礦物的分離大多是在水中進行的,礦物加工工程廢水排放成為影響環境的重要問題。當今的礦物加工工程領域,要求選礦廢水零排放,確保廢水對環境不造成影響。廢水零排放意味著廢水必須回用,而廢水回用將帶來對選礦技術指標產生影響的問題,為了盡可能不是回水影響選礦技術指標,必須對回水進行性質研究,有的還要進行適當的化學處理,無論是回水性質的研究和回水的化學處理,都需要涉及化學知識,所以,礦物加工過程中廢水對環境的影響、廢水回用的處理等都直接與化學相關。礦物加工的環境問題也要求礦物加工工程學科重視化學教育。礦物加工過程中,做好了資源高效、綜合、清潔利用,做好了廢水的循環利用和實現了廢水的零排放,就能實現礦產資源開發利用的可持續發展,而礦產資源高效、綜合、清潔利用與廢水處理均與化學密切相關,由此看出化學在礦物加工工程領域的重要性,重視化學教育是礦物加工工程學科的必然要求。
根據分析化學在醫學檢驗技術專業課程體系中的地位和作用,針對課程教學,特別是理論教學中存在的問題,從教學內容、教學組織、教學方法、教學評價等方面進行改革,促進學生理性思維、實踐技能、創新能力和綜合素養的提升。
關鍵詞:
分析化學;教學改革;醫學檢驗技術專業
分析化學是研究物質的組成、含量、結構和形態等相關信息的分析方法及有關理論的科學,是一門實踐性非常強的學科。對于醫學檢驗技術專業的學生來說,分析化學是學習諸如生物化學檢驗、血液學檢驗、免疫學及檢驗、檢驗儀器等后續課程的基礎。分析化學作為一門重要的專業必修課程,學生對分析化學的理論知識和實踐操作技能的掌握程度,對于實現醫學檢驗技術專業的培養目標具有非常重要的意義[1]。近幾年來,我們根據醫學檢驗技術專業的培養規格和專業崗位需求特點,對分析化學的教學進行了改革和探索。
1分析化學教學改革的必要性
醫學檢驗技術專業學生畢業后的就業崗位主要在醫院化驗室、生化檢驗科室等。這些崗位需要的是能熟練應用所學知識、能夠獨立完成臨床樣品檢測、進行數據處理和結果分析的畢業生。傳統的分析化學教學,在理論部分以講授為主,在實驗教學部分以驗證性實驗為主,學生對知識的靈活運用和熟練度上均存在問題。后續專業課老師的反饋也反映出一些學生對分析化學基礎理論掌握的不夠牢固,不會靈活運用學過的知識,而且對實驗技能未熟練掌握。因此,改革原有的分析化學的教學方法非常必要和迫切[2-4]。
2分析化學教學中的主要問題
2.1教學對象的特殊性—學習興趣不高
醫學高職高專學生錄取分屬于第三批次,這一檔次的學生除了整體文化課分數比較低之外,化學基礎也非常薄弱。進入大學之后,檢驗專業學生要進行3門化學(無機化學、有機化學、分析化學)課程的學習,讓很多學生產生畏懼的心理。一些學生并未養成良好的自主學習的能力和習慣,很難進入學習狀態。另外,因教學計劃的限制,目前高職高專院校一般基礎課程壓縮都比較普遍,而教學內容的要求又基本不變,導致教師講課速度越來越快,有些知識點只能一筆帶過,不能講深講透。另外因采用大班授課方式,上課人數多,部分學生上課不專心,抱著反正教師也顧不到自己等僥幸心理,聽課效率較低,導致抄襲作業的現象非常普遍、考試結果不盡如人意等,無法與后續課程很好地銜接。
2.2課程內容復雜性—理論課效率不高
分析化學分為化學分析和儀器分析兩大部分。化學分析又分重量分析和滴定分析,滴定分析又被分為四大滴定(酸堿滴定、沉淀滴定、配位滴定、氧化還原滴定)。而儀器分析分為電化學分析、光化學分析、色譜分析等。每一種方法因為機理不同還可以進一步細分,根據儀器的性能、原理、操作方法以及適用范圍不同,既相互聯系又自成一體,涉及的知識范圍較廣。儀器的發展日新月異,各種新的理論、技術、方法等層出不窮。在這樣的背景下,如何調動作為主體的學生的活躍思維、積極主動的學習氛圍、真正提高學生課堂學習的效率,是作為分析化學教師要不斷探索的課題。
2.3實驗教學刻板性—探究精神培養不夠
實驗內容一般都是教師按照大綱要求安排好的,并采用比較傳統的實驗教學模式:即教師先講解實驗原理、并把實驗過程中要涉及到的儀器一個接著一個一邊示范一邊講解操作要領,后讓學生依照教師設計好的實驗步驟完成實驗。這種讓學生被動接受的刻板的教學模式,導致學生學習積極性不高,缺乏對知識的探索精神。如何采用符合學生心理需求的教學方法,賦予學生更自主學習的空間,讓學生所學的分析化學理論和實際操作能力上獲得雙贏,對教師來說是一個挑戰。
2.4成績評價體系粗線條性—綜合分析和解決問題的評價缺乏
以往分析化學的最終成績分兩大模塊:實驗成績為30%(主要是實驗報告的成績)和期末卷面成績為70%。這樣的考核方式,既便學生平時沒有復習的習慣,等考試前一周才開始臨時抱佛腳,也能夠得到一定的高分。這樣的考核雖然也在一定程度上能夠反映學生掌握分析化學的基本的原理、方法等知識的儲備情況,但不能很好的反映所學知識的靈活分析與運用,也不能很好地培養學生綜合分析問題、解決問題的能力。為此,必須制定出一套合理的評價體系。
3分析化學教學改革的探索
針對以上分析化學中存在的幾個問題,我們在激發學生積極性、優化分析化學的教學內容、強化實驗教學方法以及制訂一套相對比較完善的成績評價體系等方面進行了改革。
3.1激發學生積極性
針對學時數不斷減少和學生化學基礎不盡人意的現狀,我們在上分析化學前就讓無機化學、有機化學課代表組建QQ學習群,在群里大家可以暢所欲言,討論對前面所學兩門化學的感想和學習經驗,教師及時回復學生的問題。這樣教師與學生在群內已經有了很好的互動,對后面的分析化學教學有不可低估的影響力。上了分析化學課程后,教師每次都積極與學生互動,上課聽不懂的問題讓學生及時提出。每次的小問題及時解決,學生學習分析化學的積極性得到了很好的調動,并引領學生用批判性的眼光去發現教材上的一些錯誤,鼓勵學生提出教師在PPT上的錯誤。教師可以適當地為發現教材與教師的PPT上的錯誤的學生平時成績加分,以鼓勵學生積極思考、培養學生自主學習的習慣。QQ學習群的建立對學生學習有很好的引領作用,同時對學時數越來越少和對學生化學基礎普遍較差的背景下得到了較好的輔助。針對一些學生認為分析化學課抽象、無聊的情況,教師在課堂上穿插介紹目前社會上存在的一些與分析化學有關的事件。例如,2008年毒奶粉中三聚氰胺超標事件,三聚氰胺的檢測方法就是可以用分析化學儀器分析中的高效液相色譜法來完成;現階段浙江省提倡的剿滅劣五類水中一些重要指標,如反映水質污染的一項重要指標COD(化學需氧量)的檢測,就是利用氧化還原滴定這一章中其中的一種應用方法即高錳酸鉀法。雖然教材沒有具體提到這一方面的內容,但教師在講課時可以增加COD的測定方法的介紹。剛學過的知識點,能馬上應用到實際中來,不僅加深了學生對這些知識點的學習,同時使學生認識到分析化學所學知識的重要地位和所發揮的重要作用,最大程度地激發了學生的求知欲和創造性,把教師的教與學生的學有機統一起來。
3.2優化分析化學的教學內容
分析化學課程學時數少、課程內容較雜,教學安排有一定的難度。所以,教學改革首當其沖的就是優化教學內容,重點要突出在實用性和專業性上。進一步精簡與優化課程的內容,例如:在無機化學中已經學過的氫離子濃度的計算,在分析化學中酸堿滴定這一章節中的酸堿滴定曲線討論時又要用到這方面的知識。以往教師總認為學生已經學過,加上學時數又有限,所以總是一筆帶過,導致教學效果很不理想,學生總抱怨這部分的知識難于理解。通過調查發現,PH值的計算是一般學生比較薄弱的知識點。所以,近兩年我們充分利用QQ群,提前將有關分析化學要用到的PH值的計算公式等發到群內,培養了學生自己學會復習的良好習慣。學生提出不懂的知識點教師及時在群內集體解答。對于相似的知識點,引導學生學會比較、歸納。例如:可精講滴定分析中的酸堿滴定這一章,特別是對滴定曲線、滴定突躍等共性的知識點講清講透,這樣在講解配位滴定、氧化還原滴定因為有前面的基礎,可以用比較與歸納的方法,通過前后知識點的融合與貫通,達到了以點帶面、觸類旁通的作用。加深學生學習這些知識點的印象,不僅節約了課時,在一定程度上培養學生自主學習的能力。對于儀器分析的內容,與化學分析相比,基礎知識更難理解,為此,教師可以根據內容,靈活授課。以往教師一般僅僅在教室里講授某個儀器的原理、構造以及儀器操作的注意事項等。因為缺乏具體的實物,很難在學生腦子中形成清晰的印象,學生的學習積極性不高,教學效果可想而知。近幾年來我們通常會讓學生去儀器室上課,教師一邊操作一邊講解,這樣的教學比在教室里空洞的講解更富有趣味性,大大提高了學生的學習效率,很好地鞏固了所要掌握的知識。
3.3強化實驗教學
分析化學特別重視物質“量”的概念。為此,這些年來,我們特別強化對學生的實驗數據記錄的管理:即每次實驗結束前讓學生將自己記錄的原始數據拿給教師批閱,教師在這些原始數據上分別打上紅勾,并簽上名字。學生做實驗報告數據計算時,只能按照打過勾上的數據來計算實驗結果。這樣的方法有效地糾正了以往學生隨便記錄數據等不良習慣,同時也杜絕了學生為了實驗報告成績獲得高分而隨意涂改數據或抄襲其它同學數據等惡劣習慣,有效地培養學生一絲不茍、規范做好每一步操作步驟以及實事求是的科學作風。
3.4完善成績評價體系
為了更好地培養適應崗位需求的醫學檢驗專業技術人才,需要制定一套較為科學的評價體系,改變以往以考試分數論英雄的做法,加強學習過程、學習能力的評價,構建一套多元化的評價體系。我們近幾年采用以下的方法來構建分析化學的總成績:平時成績占10%、期中考試占10%、實驗成績占30%(包括平時實驗報告成績20%+期末實驗操作考試10%)、期末考試成績占50%。實踐證明,將多種成績相結合的評價體系很好地調動了學生的學習積極性,比較真實地反映了學生學習分析化學“三基”知識的掌握情況,更準確地檢測出學生的水平與能力,最終達到提高教學質量的目的,學生成績也有了很大的提高。近些年通過調查比較后發現,以往粗線條的成績評價體系時每小班(30人)都有4~5個學生要補考。通過各種改革以及改變成績評價體系后,每班(30人)一般最多只有1~2人要補考。這樣的成績評價體系,達到了提高分析化學教學質量的目的。我們曾經對2013、2014、2015級醫學檢驗技術專業的學生對教師教學方法、教學內容、成績評價體系、對教師的總體滿意度等方面作調查,各項指標的滿意度在逐年提高,特別是對教師的總體滿意度方面。對教師的教學也有很大的促進作用。總之,隨著科學技術的不斷發展,教師必須緊跟時代的步伐,在分析化學教學中不斷轉變自己的教學理念,改革教學方法,充分挖掘學生學習潛力,調動學生的積極性,強化學生能力的培養,才能為造就時代需要的醫學檢驗人才打下扎實的基礎。
參考文獻
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關鍵詞:分析化學;高職;有效性
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2013)30-0147-02
所謂有效教學是指教師遵循教學規律,以盡量少的時間、精力和物力投入,取得盡可能明顯的教學效果,并滿足社會和個人的教育價值需求而組織實施的活動。它要求教師擁有有效的教學理念,掌握有效的教學策略,才能引導學生的有效學習。分析化學是醫學檢驗專業一門非常重要的基礎課程,是學好后續醫檢專業課程的前提。其重要性不言而喻,因此實施分析化學課堂有效教學,提高分析化學教學質量,是每位教師都很關心的問題。筆者結合自身教學體會,就如何實施分析化學課程有效教學談談自己的看法。
一、轉變教學觀念?搖突出職業教育特色
蘇聯教育家蘇霍姆林斯基說過:“人的心靈深處,都有一種根深蒂固的需要,這就是希望感到自己是一個發現者、研究者、探索者”。職業教育是以服務為宗旨,以就業為導向,以能力為核心,培養從事某種職業所需知識和技能,并直接服務于培訓對象的生涯規劃和職業選擇。教師在教學中首先要明確學生是教學教育的主體,教師是教育的主導者和引領者,教師在教學中的一切活動都必須圍繞學生來展開。教師在教學中要充分發揮學生的主動性、獨立性和創造性,努力挖掘學生的潛力,把教師的教真正轉變為學生在教師引導下的學。
高職分析化學的教學目標是培養學生掌握基本理論知識和基本技能,因此教學內容要避免繁瑣的理論推導和分析,以醫檢專業崗位實用夠用為度,做到少而精,淺而實。教學中對已有的內容要進行有機整合,有選擇的刪減。比如將酸堿滴定終點誤差公式,只強調學生會用即可,而關于公式的推導則不要求掌握;再如將滴定管的使用穿插到滴定分析中進行講解,比起單獨講滴定管的使用再講滴定分析時效果更好。
二、將理論課與實踐課有機結合,實施一體化教學
分析化學是一門實踐性很強的學科,通過本課程的學習,不僅要掌握分析化學的基本方法、基本理論及基本操作,而且還將學到科學研究的分析方法,為今后從事醫學檢驗和衛生檢驗工作奠定必要的基礎。同時還要培養學生嚴格、認真、細致和實事求是的科學態度,建立“量”的概念,提高分析和解決問題的能力。
多數教師都是將理論課和實踐課分開上,授課在教室,課后再上實驗課。且往往由于授課班級較多,實驗室相對較少,教師很難安排好理論課后直接相對應的實驗課,一般都是間隔很長時間再上實驗課,不僅造成理論和實驗嚴重脫節,且影響了教學效果。比如講分析天平的使用,盡管采用多媒體教學可以將分析天平構造,使用方法等詳細展示給學生,但是學生看不見實物,到了實驗課上還是手忙腳亂。
德國教育家第斯多惠指出:“一個壞的教員奉送真理,一個好的教員則教人發現真理”。正確的教學方法能使教師的教學效果事半功倍。我校新建設的實驗室里都配置了多媒體教學,上分析天平,容量儀器,紫外-可見光譜等課程時,學生直接在實驗室上課,教師一邊講解一邊演示,通過投影,可以將操作過程清晰的顯示在屏幕上,演示完后學生立即動手實驗,教師在巡視的過程中隨時糾正,最大程度利用教學資源,提高學生的動手能力,而且節約課時,提高教學效果和教學質量。
再比如上化學藥品的基本常識課時,雖然是一節理論課,但我們將課堂搬進實驗室來上,直接帶領學生邊講邊參觀分析藥品的分類、貯存,以及化學試劑的等級規格,學生通過親身體驗,不僅學到了藥品的分類知識,而且認識到藥品安全嚴格管理的重要意義。理論與實踐一體化教學不僅鍛煉學生的動手能力,提高學生的積極性,也使學生充分體會到學習的成就感,增強學生學習的信心和興趣。
三、注重講練結合,提高課堂教學效果
所謂講練結合,就是把教師的講授和學生的練習在教學目標的統帥下有機結合起來,使講和練互相促進,相得益彰,迅速而有效地實現教學目標。其本質特點為“三主一核心”,即“以學生為主體、以教師為主導、以練習為主線、以學生思維訓練為核心”,對比傳統的教學方法,“講練結合”將教師的單向傳授變為教師與學生、學生與學生之間的互動,能將教師唱獨角戲變為學生動腦、動眼、動耳、動口、動手,積極參與教學活動;能使學生由“要我學”變為“我要學”,極大地調動學生的積極性。
分析化學知識點雜,專業術語比較多,采取講練結合無疑是最為有效的一種教學方式。講必須做到“精講”,教師要根據教學目的要求和學生的實際,認真研讀教材,吃透教材,講重點、講難點、講關鍵,使所講內容易于學生接受;所謂練必須“精練”,不能亂練習,必須有針對性,有選擇的練習,這樣才能達到教學效果的最大化。比如講完有效數字及其應用,立即進行相關加減法以及數字修約的練習,學生積極參與,當堂內容當堂消化,提高學生學習的成就感。再如上完分析化學的概述,立即進行有關分析方法分類的練習,及時練習,鞏固課堂教學,提高教學效果。
四、加強分析化學實驗教學,激發學生學習興趣
分析化學是一種實用性很強的學科,分析化學的教學離不開化學實驗,化學實驗的神奇變化和鮮明現象是學生對化學產生興趣的主要源泉。利用化學實驗可以設置許多有趣生動的情境,從而引起學生的注意,使他們產生探究的欲望。
高職生雖然基礎知識比較薄弱,但是思維活躍、動手能力很強。比如講電位滴定法中原電池的原理時,可以讓學生在實驗室自制橙子、檸檬、雪梨等“水果”電池,大大提高學生探究的好奇心;再如講完滴定法時,進行如食用白醋中醋酸含量的測定、水的總硬度的測定、雞蛋殼中鈣含量的測定、油條中明礬含量的測定、水果中維C含量的測定、過氧化氫含量的測定等等。由于這些被測物是學生日常生活中常見常用的,很容易喚起學生學習的興趣,也有助于學生將所學理論應用到實際的操作中去在,做到學以致用。
總之,在分析化學教學中實施有效教學能很好的提高學生學習分析化學的積極性,同時在實踐中也鍛煉了學生的動手能力、分析問題、解決問題的能力,使課堂教學呈現師生互動,生生互動的良好局面,大大提高教學效果。
參考文獻:
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