高校化学分析实验教学的优化分析
作者： 彭湃
［摘 要］ 传统的高校化学分析实验教学存在很多不足，这些不足会对高校学生的发展和技能提升造成阻碍，也不利于学生的安全保障和创新能力的提升。因此，当前高校的首要任务就是在教学体系、教学方法以及实验安全等方面进行大幅度的改革与优化，从而为学生创建一个完善的化学分析实验模式。详细分析化学分析实验教学的创新策略，旨在为相关研究提供参考性建议。
［关 键 词］ 高校化学；分析实验；优化分析
［中图分类号］ G642 ［文献标志码］ A ［文章编号］ 2096-0603（2023）15-0053-04
高校化学分析实验课程对学生构建完善的化学思维体系具有十分重要的价值。因此，在开展实验教学时，高校教育工作者应注重培养学生实践与理论相结合的能力，并不断激发学生的创新理念，让他们能够在今后面对化学实验难题时冷静思考并提出有效的解决方法。然而，当前高校化学分析实验教学仍然以单向式讲解为主要手段，导致学生在实验教学中难以深度理解。因此，高校教师应该将理论与实践紧密联系起来，以此提升学生的实践能力和问题解决能力。
一、目前高校开展化学分析实验教学的不足之处
（一）教学方法过于传统
在化学分析实验教学中，教师、教材和实验室都是非常关键的组成部分。通常，教师在实验课中会先介绍实验的基本原理，然后详细讲解实验作业指导。接着学生根据教师给出的实践方法完成实验作业，先记录和观看实验资料，再在课后研究和整理成果，并进行实验报告。但是这些单一的实践教学方法背离了训练学生动手技能的目的，已无法适应现代社会对人才培养的要求。另外，由于化学分析实验所用仪器和设备比较多，且仪器在实验室的空间受限，因此，实验内容的讲授一般在基础理论课上进行。教学上对仪器设备、装置和实验过程的讲述仅仅是口头讲解或与示意图相结合，既乏味又沉闷，给学生的理解带来障碍，易使其产生厌烦。同时，教师常常忽视实验过程中的细节，最终造成化学分析实验教学效果不理想。
（二）考核方式单调，过于形式化
通常情况下，学生实验结果的评价都是以教师为中心，以实验报告为评价依据，由教师全面评价，这使学生总是处于被动地位，缺乏一个独立、科学的评价体系，不能反映学生是否有自己的独立思考，也不能充分反映学生能力的实际情况。没有独立课程、没有学分的实验，很难对学生的技能做出更准确的定量评估，也很难做到公平、公正和准确，因此，影响了一些学生的积极性和创造性。
（三）缺少健康、安全的实验环境
化学分析的专业实验需要使用多种危险化学品，并且一些实验需要特殊的环境和条件，会涉及一系列安全和环保问题，如相关实验室的使用、实验室污水和处理系统。然而，我国高校化学分析教材中没有关于学生实验安全的规定，也没有统一的学生安全规则。在实验教学中，实验室安全规则由各高校自行制定[1]。
二、高校完善化学分析实验教学体系的意义
（一）充分激发学生的实验兴趣
高校教师的首要任务是重新设计多样化的化学分析实验内容，以此来激发学生的实验兴趣和积极性。在实验中不仅要让学生掌握基本的实验操作流程，还要培养学生解决问题和创新能力。在实验结束后，教师应组织学生进行实验结果的分析，引导学生主动学习，并深刻理解化学分析实验内容。
（二）培养学生的化学思维
在化学分析实验教学过程中，教师必须清晰地认识到化学分析实验的特点，即在学生掌握理论的同时，进行理论与实践有机融合，让学生能够有效地进行化学分析实验。这样可以培养学生将来走向工作岗位时具备实际解决问题的能力，避免学生虽然掌握了足够的理论知识，但在实验操作时却不知所措。此外，化学分析的研究领域十分广泛，并且实验技巧也在不断更新，因此，教师需要及时更新化学分析实验教学内容，从根本上改变实验模式，使学生能够掌握大量的理论知识和实验操作能力，从而帮助他们形成化学思维。
（三）培养学生的科研能力
化学分析学科是一门实践性较强的学科，因此，在实验教学中需要不断培养学生的科研能力和动手能力。为了完成这一目标，教师应该选取多样性的科研题材，在接触新型题材和应用技术时，可以大大激发学生的科研兴趣。教师可以合理利用科研资源，不断进行化学分析实验环节的创新，将各大工厂现有的成熟技术融入化学分析实验教学中，并针对各大化工厂技术的弊端与学生进行分析，以提升学生的科研能力和钻研兴趣。另外，教师也可以引导学生成立实验小组，让学生自行选择关于化学分析研究的课题，并在小组实验中得到锻炼，从而提升综合能力。
三、化学分析实验教学的创新策略
（一）创新课程设计体系
基于新课程体系设计思想，教师在编写化学分析实验设计时可以将基础内容与实践内容充分融合，建立一种完整、合理的专业课程制度，包括化学基础实验、化学试错实验等。在设置课程体系时，教师可以将学科基本实验、学科实践与社会中的前沿实验相结合，以避免学生重复掌握陈旧内容，无法全面了解化学学科最新的研究进展。此外，教师在设置化学分析实验项目时，可以充分利用校内实践平台，将具有相同实践特点和教学内容的实验课题进行分类整理，从而建立多样化实验体系。逻辑结构从浅入深逐步形成，提高学生对课程的整体认识，掌握实验技能，培养学生分析问题和解决问题的能力。另外，随着信息时代的到来，实践操作将更加依赖于计算机的运用。因此，教师在课程中应充分运用计算机辅助教学方式，利用视频、Flash动画等方法介绍实验器具的操作方法、实验基本原理和实验过程中材料的微观变化规律。学生能够利用可视化和先进的教学方式了解和掌握抽象知识点，从而增加化学分析实验课堂信息量。
（二）重视学生观察能力的培养
对化学分析实验有浓厚兴趣的学生，通过对化学分析知识的认识会在化学课堂中产生更大的学习欲望。因此，高校的化学教师在授课时，特别是在化学分析实验的教学中，应以实验主题为中心，讲述化学分析知识的背景和相关的实验实例，紧紧抓住学生的好奇心，调动学生的积极性。通过学生实际动手操作的过程，让学生对化学分析实验产生兴趣。教师还可以将知名的化学分析学家反复观察和实验的故事作为例子，提高学生主动观察的动力。例如，在学习与金属催化相关的内容时，教师可以引入德国科学家本杰明·利斯特与美国科学家大卫·麦克米伦对不对称有机催化（见表1）发展的研究贡献，以科学家的伟大贡献促使学生在实验教学中提高积极性。同时，为了提高学生在化学分析实验中的观察能力，教师应以实验的目标为中心，培养学生的定向观察能力。教师在教学时要有意识地强化学生的注意力，引导学生观察化学分析实验，使学生积累更多的化学材料、更多的知识点，接收到的信息有实验本质和非实验本质。学生只有提升观察能力，才能区分实验本质和非实验本质。教师可以通过以下方法来提高学生的观察能力。
1.比较法：纵向比较、横向比较和正反比较。
2.依序观察法：按照事情发展的顺序进行观察，如从上至下、由外至内、从前至后或从左至右等。
3.归纳法：从一个化学分析现象中得出结论，并寻找规律。
学生敏锐的观察能力并不是天生就有的，也需要经过后天大量的训练得来。因此，教师在化学分析实验课授课时，应通过实验来有效地培养学生敏锐的观察能力。
（三）利用趣味实验，正确引导学生思维
学生对化学分析实验都存在很大的好奇心，而化学分析实验对激发学生的学习兴趣也是非常有帮助的。教师在进行化学分析实验时，应根据教学内容选择比较有趣的内容，让学生观察化学分析现象，在课堂上集中注意力。例如，在讲述NaOH标准溶液的配制和标定课程时，教师可以创新实验环节内容，激发学生的兴趣，并为之后开展实验做好铺垫。
针对天平的操作方式，教师可以让学生自己寻找日常生活中较为喜欢的小体积物品，并带到实验课堂中进行称重。在正确掌握称重操作环节之后，教师可以开展一次天平称重比赛，要求学生在15分钟内完成称量任务，每超过1分钟扣1分，在学生操作失误时也相应扣分，称量数据不准确时扣1分。如果在20分钟内仍未完成操作，则本次实验得0分。这样的激励式操作实验环节，不仅能够激发学生的胜负欲，而且能吸引学生的注意力，使学生的思维更加活跃，提高学生水平，也能够使实验课堂质量飞速提升。
因此，化学教师应该善于创新教学方式，依据学生的兴趣和需要，开展富有创意的化学分析实验，使学生更加主动、积极地学习，提高他们的观察能力和分析问题的能力。
（四）加大实验室的开放使用力度
为适应独立进行化学分析实验的教学需求，实验室应该加大对外开放力度，以满足学生的实践需求。在这一过程中，学生需要了解实验项目所需要的基本实验设备、原理、操作方法和有关的工艺要求，从而了解所需基本实验设备的工艺特点。经过这一阶段的实践，学生才能够熟悉基本材料的实验技术与评价手段，从而提高学生的实际技能。在第一阶段完成后，学生应提交实验报告，并由教师分配下一阶段的实验任务。
在第二阶段，教师布置若干综合实验或设计实验题目，让学生分组选择后设计实验方案。经过导师同意后，学生能独自完成实验并进行总结。在这一过程中，学生能够把理论知识与实际能力联系起来，并构建完善的化学知识体系，不但提升了理论知识能力，还培养了实际操作技能。
通过这一流程，学生可以真正地学会化学分析实验技术，并且有机地融合理论知识和实践经验，从而提高实践能力。除此之外，这一流程还可以培养学生独立思考和解决问题的能力，使学生具备更加全面的素质和竞争力。因此，在化学教育中，应该注重化学实验的教学，采用独立化学分析实验教学模式，为学生提供更加丰富的学习资源和实践机会。
（五）增加化学分析专业实验室安全课程
在进行化学分析实验时，化学分析实验室需要完善安全训练科目的考试制度，进行严格的安全培训以及制定实验室的准入程序。在进入实验室之前，所有学员需要完成安全训练的考核。
为此，学校最好设置一个安全教育网络培训平台，并提供一些专业的培训项目，内容涉及一般实验方法、设备安全使用、消防、逃生，以及如何使用危险、有害、可燃、易爆材料等，并通过评估成为进入实验室的前提。那些没有通过考核的学生不能进入相关实验室，需要重新培训并获得合格证后才能进入[2]。
实验室的安全培训和考核制度是确保学生安全的重要措施。通过这样的流程，学生可以充分了解实验室安全操作规范和应急处理办法，掌握实验过程中的安全关键点和注意事项，从而有效地预防和避免实验事故的发生。因此，在开展化学分析实验期间，学校应该重视实验室安全教育，建立健全安全管理制度，增强学生的安全意识和实际操作能力。
（六）完善科学、公正的考核体系
化学分析实验教学的评价方式直接关系到学生开展实验的兴趣。目前，开展化学分析实践教学，应改变传统以实验报告为主要评价标准的评价方式，对不同水平学生的实验结果采取不同的评价方式，使考核更加客观、公平，并让学生充分发挥各自的优点，有效减少对实验报告的抄袭和相似问题。化学分析实验教学培养的重点是培养学生的综合实践能力以及化学知识体系的构建。基础实验的评估以实际操作和实验报告为基础。对于实际操作的现场评估，实验报告应由学生独立完成，无需固定模板。教师对学生进行综合评价和技术实验评价，两次评价的成绩合并为最后成绩。在综合评价方面，一般采用口头回答的方式评定，通过口头回答评定成绩的学生需要经过抽签决定实验问题。回答结束后，让学生按照回答题目的要求进行自身辩论分析，并形成相应的书面报告。教师可以通过学生的口头回答和有关实验的方案设计总结他们的最终成绩。在技术实验评价方面，可以要求学生写出相应的化学实验报告。教师可以通过指导学生查找资料、研究课题，最终根据实验内容解决问题，让学生以文章的形式提交实验报告。通过这样的方式，学生能够全面锻炼研究和创新能力。因此，在开展化学分析实验教学时，教师应该根据不同水平学生的表现采取不同的评价方式，并强调实践能力的提升和知识体系的构建。这将有效提高学生的兴趣和学习效果，使他们更好地掌握化学分析实验技术和知识。