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案例教学法在分析化学实验中的应用
来源查字典化学网| 2018-11-07 发表| 710 人浏览| 教学经验分类:化学论文

教学经验

针对应用技术型大学提高学生实践能力、培养创新人才的要求,本文结合案例教学流程,从课前准备、课堂实施和课后评估及结论几个方面详细介绍了案例教学实施的一般过程。并对案例的选择、设计与编写、实施等几个环节进行了重点阐释。结合案例教学法在分析化学教学中应用设计了具体方案,并进行了实际课堂教学实施,最后进行评价和总结,取得了较好的效果,从而有效地改善了分析化学实验教学。

关键词:案例教学法;分析化学;创新能力

案例教学是以培养学生实践能力、加深学生理论认识为目的,以现实生活中的典型案例为依托,以参与者为中心的一种教学方式[1]。结合案例进行教学,提供真实情境,让学习者有实际操作与演练的机会,不仅有利于激发学生的学习兴趣,培养学习者主动探究知识、主动参与学习活动,学会在情境中观察、讨论、反思,还有利于学生深入理解抽象的理论知识,提高学生分析、解决实际问题的能力,为培养学生的创新能力和实践能力提供了一个良好的平台。分析化学是测定物质的组成、含量、结构和形态等信息的学科,也是研究分析方法的学科。作为生产及科学研究的眼睛,分析化学在医药卫生、工业、农业、国防、资源开发等许多领域中都有广泛的应用。随着分析化学在生物、临床、环境、药物、材料、物理等学科中的应用越来越广泛,很多大学都设置了分析化学课程。但由于分析化学课程涉及的知识面较广,且综合性较强,使其学习难度较大,再加上课时与实验条件的限制,使得学生在学习的过程中感觉内容多且抽象、难于理解和掌握。那么,如何在本课程教学中激发学生兴趣,使学生掌握和灵活运用现代研究手段与方法,提高学生分析问题、解决问题的能力,培养学生分析家的思维方式,促进学生创新能力的发展呢?商丘师范学院分析化学教研室以大豆中钙镁铁的测定方法为案例积极尝试案例教学,结合图1案例教学流程,本文以大豆中钙镁铁的测定方法为案例,从以上几个方面具体说明案例教学的实施过程。并教给学生建立一个分析方法的过程中需要考虑的问题,以及如何评价所建立的分析方法。

1课前准备

在案例教学的准备阶段,要求教师要对学生的认知水平了然于胸,在学生现有的认知水平上,通过案例教学可达到什么层次水平,是否能提高学生分析和解决问题的能力等。

1.1确定教学目标

教学目标是教师对课堂预期达成的结果。案例的选择要为一定的教学目标服务,教学目标明确课堂教学才能有效进行。因此,明确教学目标是在《分析化学》课程中实施案例教学的第一步。教师制定好教学目标,才能完成案例教学的前期准备工作,这是成功的开始。本实验的目的是了解有关食品样品分解处理方法;掌握食品样品中测定钙、镁、铁方法;根据有关标准评价食品中所测元素的情况;运用所学知识提高综合分析问题、解决问题的能力。

1.2精心准备案例

案例教学法是围绕着案例进行的,因此选择和编写案例是开展案例教学法的前提,并直接影响着教学目标的实现和教学的有效性。但现实生活中的案例大多比较复杂,教师首先应该根据实验目的和任务,对案例的内容进行抽提,引出关键问题和相关知识点,提供相关内容的参考资料,如提示学生一项分析化学任务的完成,一般要经过以下步骤:提出问题,确定分析方法,样品采集,样品制备,样品测定以及数据分析和结果报告等。好的案例能具有启发性和,能激发学生的学习兴趣,增强其探究的欲望,培养学生主动探究问题、分析思考的能力。在选择案例时应注意真实客观性,最好是来自于社会、生产和生活中的实际案例,教学内容的针对性强。大豆中钙镁铁的测定案例就符合这样的要求,它围绕钙镁铁含量如何测定这个综合性问题展开。学生经过查阅文献、思考讨论,设计样品前处理方法,选择合适的测定仪器和分析方法,并给出详细测定方案。在设计方案解决问题过程中,学生需要对涉及相关分析方法的进行认真研读和掌握。分析方法首先要有足够的灵敏度和好的选择性,这两点实际上决定了分析方法的准确度。此外一个好的分析方法还需要在以下几方面具有优势:可自动化、快速以及经济等。通过学生主动探究解决问题的整个过程,不仅加深了对知识的重点和难点的理解,而且更好地体会到理论指导实践的真实含义。从而达到举一反三、触类旁通的效果。例如,再给他们测定电镀废水中金属离子含量的测定案例时,他们可以很快设计出方案,了解到不同样品对前处理的要求不一样。授课老师也可以从自己科研项目中选择案例,或可以通过查阅文献选择案例,还可以选择媒体报道的经典案例。如和食品安全相关的地沟油、镉大米、毒胶囊、皮革奶、三聚氰胺奶粉、瘦肉精以及瓜果蔬菜等农产品中农药残留等事件;还有环境及水体污染事件,如选择附近钢卷尺厂中电镀废液中金属离子及其含量的测定;其他与民生息息相关药品安全、化妆品安全事件等;都可以是案例来源。结合所用的测量方法和检测手段进行分类到各个章节。

2课堂实施

2.1呈现案例

案例呈现也被看成是案例教学的导入部分,教师选择合适的方式把案例情境呈现给学生。案例引入的方式有很多,可以以文本、音频、视频以及多媒体的形式引入,也可以教师叙述、学生讲述、角色扮演的方式等引入。其共同目的是激发学生兴趣、集中学生的注意力,尽快进入教学情境中,把握案例的主要信息。

2.2提出问题

在分析化学案例教学的过程中,教师常提出的问题有:案例和学生所掌握的哪种分析方法相关;案例中的教师在解决问题时如何选择分析方法;案例是什么原理的典型案例?案例对你有什么影响等等。在光度分析法学完之后时,授课核心内容已经完成,以人体所需的营养元素大豆中钙镁铁的含量作为案例,学生以小组为单位,查阅相关资料。老师引导学生讨论,要测定钙镁铁的含量,应该选择什么仪器和方法。对以下问题的回答能够帮助学生弄清楚本案例所要解决的问题以及欲达到的目标:(1)在检测过程中需要分析方法有多大的灵敏度和准确度?(2)前处理后的溶液中是否存在其他可能干扰测定的物质?(3)测定时如何选择合适的缓冲溶液控制体系的pH?(4)标定EDTA标准溶液时,还可选用什么物质作为基准物?(5)如何优化光度分析的测试条件?根据以上五个问题,让学生讨论如何选择测定方法。然后学生查阅了解如何进行样品前处理,如何选择测定方法,如何选择指示剂和显色剂,如何去除干扰,如何获得工作曲线,分析结果的科学表示等问题,最后写出了实验方案。要想学生顺利解决以上问题,在分析教学中应用案例教学法,教师在讲授各种分析方法的原理时,应围绕分析方法的灵敏度与选择性以及其他分析化学特性,给出实际案例,指导学生进行案例分析,来介绍解决问题、达到分析目的的思维方式和方法。

2.3讨论案例

分析讨论案例是案例教学课堂最精彩的环节,也是最常用的方式,一般以学生的小组讨论为主,教师的引导为辅。首先让每个小组将自己的案例做成PPT在课堂上讲述。内容包括案例要解决的问题、所选择的分析方法、所需仪器、药品、前处理的方法、具体测定条件和具体的实验步骤及结果处理表示等。讲述之后鼓励其他学生进行提问或发表自己的观点。老师作为引导者,需要注意讨论中学生的特异和差异以及创新点或闪光点,对学生的观点进行点评。同一个问题,不同小组学生可能会选择不同方法,设计出不同的实验方案,老师对不同方法的优缺点进行解析,从而引导学生对不同分析方法的原理及特点进行深入理解,从而实现抽象理论知识与实际应用的联系。

2.4实施案例

接下来教师指导,学生分组对可行方案进行实验。通过这个案例,学生既掌握了大豆中钙镁铁含量检测的方法,又对滴定分析法和分光光度法的使用方法和特点进一步了解。同时,通过一个或多个完整案例的分析,来帮助学生将学到的基本原理和方法运用到解决实际问题的分析测定工作中,这会使学生达到触类旁通的效果,对分析化学家解决问题的方式方法有更深的了解,在开展实际的分析工作时才可能顺利的迁移应用所学知识解决问题,提高创新能力。

3总结评估

在案例讨论的最后,教师应该留下一些时间进行总结,对案例设计及讨论中表现好的学生、小组进行表扬,对学生呈现的观点或具有代表性的意见,肯定正确,剖析错误,并对学生遗漏、理解不深刻的问题要进一步剖析,让学生对所学内容有深刻了解,把所学理论和实践结合起来。教师在总结时应更多的关注学生对案例的分析思路,学生对案例理解的程度。以上几个问题讨论结束时,教师根据案例中涉及的主要问题进行引申与拓展,提出新的问题让学生思考讨论:不同的样品预处理方法有何不同?如何减少样品处理过程中的损失?测定钙含量还有什么方法?讨论哪些因素会影响实验终点的判断?通过这种方式,学生不但能掌握和了解分析方法的应用,而且可以全面了解整个分析过程,在整个案例教学中起到了画龙点睛的作用。课后师生及时进行自我反思和评价也是案例学习的一个不可或缺的部分。这时教师对课堂情景的记忆较清晰,可以汇总观点,对一些问题进行概括。课后反思对提高教师的教学技能,改进日后的教学有重要的意义。同样学生的课后反思可以让学生更牢固地掌握课堂所学知识,更好的内化知识。

4结论

随着高校教学改革的不断深入,特别是在教师专业化背景下,在大学课堂教学中不断引入案例教学,已逐渐成为一种趋势。将案例教学应用到分析化学实验教学中,让学生在特定教学情境下,结合理论完成具体的分析实验任务,充分体现了以教师为主导,学生为主体的新课程理念。二者紧密结合,一方面可以帮助学生更好地掌握分析化学的理论知识,提高专业技能;另一方面让学生了解了所学化学知识在社会中的应用和重要性,体会到化学的重要价值,充分体现了CTS(ChemistryTechnoloyandSociety)教育理念,真正使化学走向社会,走向生活。笔者通过一阶段的教学实践研究发现:这种教学方式生动活泼、深受学生欢迎,促进师生建立和谐良好的互动关系;提高教学水平和教师学生的综合素质,学生在通过对案例的设计与讨论分析,充分发挥了大脑的潜能和创造力,不仅提高了解决问题的能力和决策水平,还促进学生创新能力和实践能力的快速培养,使本科生在参与教师的科研课题时快速的上路上手,并最终有效地改善分析化学实验教学效果,是一种值得推广的教学方法。

参考文献

[1]马慧.案例教学在大学物理教学中的研究与实践[D].长沙:湖南大学,2009.

[2]杜振霞,杨屹,苏萍,等.案例教学法在仪器分析教学中的应用[J].化学教育,2017,38(20):14-16.

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[6]李娜,刘锋,李克安.以案例教学教给学生分析化学家的思维方式[J].大学化学,2010,25(5):31.

[7]何婧琳,曹忠,李丹,等.案例教学法在分析化学理论教学中的实践研究[J].大学化学,2016,31(8):27-32.

作者:王永祥 耿凤华 徐茂田 单位:商丘师范学院化学化工学院

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