【对本科化学教学几个问题的认识】成考本科文凭的含金量

　　大学生培养目标归根结底是着重人的素质培养，化学类本科生的素质培养除了人文思想素质外，专业基础知识和实验技能以及提出问题、分析问题和解决问题的能力成为培养目标中最重要的部分。由于分析化学学科和课程的特点，对于学生专业基础知识的掌握、实验技能的操练以及在整个专业知识学习中提出问题、分析问题和解决问题的能力的提高，有着举足轻重的作用，要充分发挥分析化学课程在培养化学专业本科生中的特殊作用。为了加强分析化学课程教学以及协调处理与其他化学课程的关系，从事分析化学教学与科研的同行不断对分析化学课程和教学进行改革，并且起到了积极作用。其他化学课程也都经历了同样的过程。但是老的问题解决了，新的问题可能又会出现。下面就以目前分析化学课程和教学存在和需要改进的问题为例，探讨本科化学(分析化学)教学。目前存在的问题主要有：理论教学和实验教学的结合与管理问题，课程设置和教学内容组织问题，教材内容问题等。这些问题不解决好，势必影响化学(分析化学)课程的教学质量。现在逐一分析并提出一些改进的建议，防患于未然，引起同行的注意，使现在的化学(分析化学)课程改革走向良性循环，使学生在有限的时间里，无论从理论和实践都能掌握扎实丰富的化学(分析化学)知识，从而培养具有三创(创新、创造、创业)能力的高质量化学人才。
　　
　　一、化学理论课与化学实验课的关系及管理问题
　　
　　在国家和教育部的支持下，教育部直属高校的化学教学基本都建立大学化学实验教学实验室，而且成为一个独立单位――大学化学实验中心。目前各地方院校也如此运作，实验中心如雨后春笋，这是好事。实验中心的建立，集中财力和仪器，避免仪器设备的重复购置和闲置，进行统一调配和安排，为本科教学服务，最大限度地发挥仪器设备的作用，改善了本科生的实验条件和水平。实验教学作为一门独立课程，强调实验的重要性，非常必要，在提高化学本科教学质量上起到积极作用。
　　因为化学是一门实践性很强的学科，不但要讲授理论课，更要有实验课教学。通过实验课才能更好地理解和掌握理论知识，才能有效提高学生的知识质量，例如分析化学、有机化学等，既有理论，又有实验。把化学实验当做一门课程说明对实验教学的重视，建立了一支从事实验教学的专门队伍，对加强实验教学的管理和实施是有必要的。这其中的关键在于怎样把教学水平和学生质量提高到一个新水平，这才是问题的关键，一切的形式和策划都要以此为根本。现在的实验课作为一门课，从实验课程内容上讲包含了无机化学、分析化学、有机化学、物理化学、化工等，复杂而庞大，在教学时实验教学队伍肯定要分工负责，与此同时理论教学和实验教学怎样协调、怎样结合以及共同提高本科教学质量就提到议事日程上来了。以分析化学为例，有人说现在是两门课，即分析化学理论课和分析化学实验课，实质上在知识结构和系统性上就是一门课。强调实验课的重要性是对的，目的也是提高和加强本科化学教学质量。如果在突出强调实验课的基础上，把理论课内容与实验课内容和谐自然协调起来，那么教学质量就会更上一层楼。目前就某一门课程内容而言，在实验教学和理论教学的结合上、在教学内容的优化选择上、在教学质量的责任上等不易沟通甚至产生鸿沟的现象确实存在，加之从管理角度的工作量计算与津贴或岗位挂钩，使实验教学教师队伍与理论教学队伍不易融为一体，其结果不利于学生知识的掌握和教学质量的提高。据初步了解，这一现象可以说在几乎所有建有大学化学实验中心的单位或多或少都存在，教师有不同程度的反映，都承认这是一个问题，需要解决和改进。
　　但是也应看到在发挥实验中心作用的同时，要避免由于行政管理区域性可能发生的对本科教学质量不当的安排和管理，即是说不要仅仅站在实验中心管理的角度，更要站在有利于提高本科教学质量的角度管理实验中心。因为理论教学队伍是从事教学和科研多年的教师所组成，隶属各系、中心或所，应由院一级单位统一管理和协调每一门课的理论教学和实验教学。但是课程多，院一级只能宏观管理和安排。具体到每门课的教学质量和教学内容的安排，应该由从事该课程的理论课教师和实验课教师共同负责。是否可以成立一个大教学小组，包括理论教学和实验教学所有的教师，设立教学组长并由参加教学的教师选举产生，对学院和二级机构负责。由教学组长组织讨论和协调，设置有关理论教学及实验教学内容和检查教学质量。
　　比如分析化学课程，理论教学内容和实验教学内容实际上是一门课程。现在一般说来，在上分析化学理论课的同时应开设分析化学实验课，理论与实践紧密有效结合。但是相伴理论课的实验课内容开设太迟或过早，不利于训练和培养学生严格规范的操作。另外由于理论课和实验课分属不同的行政管理机构，那么分析化学实验课程的改革，如：理论教学内容的取舍以及相应实验内容的建立、理论课教师是否参加学生实验教学、从事实验课教学的老师也要讲授理论课教学等问题随之产生。由于理论教学和实验教学分属两个行政单位，由谁决定和协调上述问题，就成为目前遇到的新问题，它直接影响教学的组织和教学质量，应引起有关部门和教学组织者的注意。
　　在实行分析化学理论教学和实验教学课程的分离过程中，我们坚持要求从事理论教学的教师即主讲教师必须参加学生实验课程教学，它不是为了工作量，而是做到理论教学与实验相结合，促进理论教学质量的提高和学生对理论问题的认识，如定量分析操作对测量数据的影响和对分析仪器的构造及工作原理的认识理解，取得了较好效果。但是在组织分析化学教学和教学内容的取舍和改革上，由于分属两个行政管理单位，增加了一定难度。若构成一个大教学组，这些问题就好解决了。
　　
　　二、本科生实验教学资源的稳定和流失问题
　　
　　实验教学资源主要指仪器和实验室，是本科化学实验教学资源的主体，稳定保护这些教学资源的问题目前越来越引起大家的广泛关注。实验中心担任实验课的教师也要指导研究生和进行科学研究，年轻的实验课程教师随着业务职称的晋升也要承担科研项目并指导研究生，这样本科生的实验教学资源就会通过教师转移到用于研究生论文和科研项目的完成上。事实上在某些地方已经出现，如分析化学研究生在本科实验教学实验室做实验和使用仪器，用本科实验教学分析仪器对新材料和新化合物的性能测试和表征，这就造成本科生实验教学资源的流失，使仪器寿命缩短甚至损坏，增加了影响本科教学的可能性。事实上，随着时间的进展，这种情况日益突出。因为一台大型分析仪器少则十几万，多则几百万，添置起来并非易事。怎么办?这是个值得注意和使人头痛的问题。加强专人专业管理，由少量以本科实验教学为主的教师配合教辅人员执行，本科生的实验教学逐渐由研究生取代教师。新的问题则是：这样一来能否保证较好的教学质量?
　　我们目前采用另外一个办法，就是将本科生实验课 程中的综合实验和设计实验与科研课题或研究生论文结合起来。从培养本科生的创新能力出发，比如分析化学实验内容有色谱分析实验，承担这一实验课的教师指导研究生进行毛细管电泳新型分离介质研究及应用。学生首先用液相色谱分离，在254nm检测了苯、萘、联苯、菲四种环境污染物样品。在毛细管电泳实验中，用一般毛细管电泳检测分离中性物质苯、萘、联苯、菲则没有效果。学生发现将毛细管电泳仪与HPLC仅相对比，分离这些物质的主要区别在于电泳和色谱分离的机理不同，色谱分离中采用的分离介质为C18，由于是中性样品，CE无法分离。有学生提议能否在毛细管中获得类似的表面结构，提出采用在毛细管中进行改性反应，获得了与HPLC中填料表面类似性能的新型分离材料，结果采用毛细管电泳仪实现了中性物质苯、萘、联苯、菲的分离。培养了学生的创新精神，本科生实验教学资源得到充分利用，这门课也取得了应有的效果。但是提出和设计这样的新的兼而有之的实验就又成为新问题
　　我们目前从事理论教学的主讲教师不属于实验中心的编制，都承担科研项目和指导研究生，他们的科研实践有效地提高了理论教学质量，不消耗本科教学资源，值得提倡。但本科教学质量的提高是一项长期工作，这些老师还要参加指导本科生实验教学，任务繁重。当然结合自己的科研成果能使讲课效果锦上添花。
　　
　　三、化学课程间的关系及课程安排和设置问题
　　
　　以分析化学为例，现有分析化学课程内容与其他化学课程和其他学科的有关课程内容互相交叉和渗透，随着学科的发展越来越亲密，它已经发展成为一门与其他学科如数学、物理、计算机科学等知识交叉联系的基础学科。分析化学课程与其他课程设置的顺序和时间将直接影响分析化学课程的学习。一般先开设数学、物理及计算机等公共基础课和无机化学，而化学分析课程一般先于有机化学、物理化学，后于无机化学开设。分析化学中的化学分析内容涉及如氧化还原反应、相、指示剂变色原理等物理化学、有机化学的有关内容，在分析化学中讲授这些内容后，在有机化学和物理化学课程中还要重复讲授。为免于出现此类问题，分析化学课程是否可以置于有机化学和物理化学的相关内容讲授后的时间顺序开设。
　　若这样，新的问题是分析化学课程开设偏迟，使学生接触分析化学的“量”的概念和严格实验操作训练晚，不利于学生的严谨性和科学性的培养。分析化学理论课能否稍后于其他化学课程开设，可以先开设分析化学实验课，通过严格的分析化学实验的操作训练，加强对“量”和“精、准”理解与实施，而后开设分析化学理论教学课，所需学时可以大大减少，但是存在实验教学内容与理论教学内容脱节问题，不如紧密结合的好。总之，突出重点，加强实验，避免重复恐怕是分析化学课程中的化学分析内容设置和安排的重点。
　　另外无机化学中所涉及氧化还原反应、反应动力学内容由于该课程在前，不得不讲授，在后面的物理化学中还要再次讲授，重复显而易见。
　　
　　四、分析化学课程的化学分析内容与仪器分析内容的共性、个性及关系问题
　　
　　严格“量”的操作是化学分析与仪器分析的共性。分析试样的采集与制备，分析结果误差和数据处理以及分离和富集方法等，是化学分析和仪器分析共有的。随着分析仪器的不断发展，仪器分析教学内容不断充实和加强，增加仪器分析及其实验学时，以开阔学生的视野，提高学生的水平，实属必然。但不能忽视化学分析的重要作用，化学分析是基础，特别是它培养了学生“量”的概念和操作，所以要加强化学分析实验课，着重强化能有效训练学生基本操作的化学分析实验，不在数量，着重质量。可以尽早开设化学分析的实验课程，让学生早点受到严格系统的分析化学操作训练。能否在一年级就开设化学分析的有关实验，在第三学期开设分析化学课程的化学分析：分析化学概论、容量分析法、分析试样的采集与制备、分析化学中的误差与数据处理、分析化学中的质量保证与质量控制、分析化学中常用的分离和富集方法等理论教学内容。
　　在第四学期开设仪器分析和实验。好处是：分析化学有关教学内容不易与其他化学课程教学内容重复，分析化学的基本知识，基本操作和“量”的概念在仪器分析中又一次得到提高和巩固。将化学分析课程与仪器分析课程紧密连接，成为一个分析化学课程(化学分析和仪器分析)整体。有联系，有区别，便于比较，突出重点。两者的着重点不同：化学分析强调利用化学平衡理论和化学性质等知识对物质进行定量分析，关键通过看得见的严格操作训练培养学生“量”的概念和意识；仪器分析主要是掌握分析仪器工作原理和构成及先进的分析方法和用途，用于对物质的组成、结构、信息等进行表征和分析。从分析化学培养人才的角度将基础和先进技术结合，使学生既具有扎实的基础知识，又掌握前沿的新技术和新方法，达到了培养具有“三创”能力人才的教学效果。
　　例如学生在完成“离子选择电极法测定天然水中的F-”实验时，用仪器分析法检测。标准溶液使用的是逐级稀释法，浓度要达到10-5～10-6mol/L，要精细准确操作，尤其要注意污染。因为任何微小的污染都会造成测量的不准确。化学分析实验操作技能精细的同学们，取得了正确的分析结果。而同组不认真的同学却因为将擦拭过电极的滤纸随意丢弃，而造成污染，得到的标准曲线却是非线性的。同学们有体会地说，分析化学使学生全面客观细致地观察和分析问题，给学生以严谨的思维方法和科学的学术思想，培养学生严谨科学的思想作风和操作技术。学生再带到其他学科课程的学习及科学研究中，受益是终生的。
　　
　　五、分析化学教材、教学内容和教学方法的改革问题
　　
　　分析化学教材和课程内容的设置不仅要考虑系统性和逻辑性，还要必须注意与相关学科内容的衔接、渗透和交叉。分析化学中的化学分析法和分析化学基本概念是学生必须掌握的，因为它是基础。如酸碱滴定中各种酸碱平衡及[H+的计算、络合滴定中络合反应的副反应系数、重量分析法中影响沉淀溶解度的因素、被测定物质与作用物(包括滴定剂、指示剂和掩蔽剂)的关系及影响因素讨论、滴定误差计算及分析结果的数据处理等。尽管随着仪器分析法越来越先进，化学分析法应用越来越少，但这部分内容是基础，通过它使学生弄清楚化学“量”的严格性和影响准确量的诸多因素。所以分析化学教学内容不能没有它。
　　化学学科要求学生对系统知识全面理解和牢固掌握，培养学生具有提出问题、综合分析问题和解决实际问题的能力。化学分析基础理论和仪器分析原理及分析仪器构成和应用都很重要。分析化学教材编写要做到系统、精练，重点和难点突出，能提出问题和具有趣味性。这其中由于仪器分析的新方法、新技术不断涌现。教材要加大仪器分析的比重，注意引进新的科研成果。美国在 这方面值得我们学习，今年3月美国KEAN大学Hayat教授编写“IMAGINING TECHNOLOGY”(造影技术)一书时给我写信，要把我在“Nitric Oxide”杂志刚发表的有关荧光造影细胞中NO的论文写进该书，速度之快令人吃惊。分析化学教材和教学内容应着眼于学生掌握基本理论、基础知识、基本技能，在此基础上，加强现代仪器分析的理论和应用。武汉大学等单位新近编写的由高等教育出版社出版的《分析化学》(上、下册，第五版)对分析化学教材及教学内容有进一步的改革和完善，有不少新内容。
　　在2007年6月，我去湖北省黄石市大冶特钢股份有限公司(原名叫大冶特种钢厂)的中心实验室学习访问，发现所用的分析方法高度自动化，从取样到报出所有项目的分析结果仅需要1分钟左右的时间，原来所用的方法基本全部淘汰，可以说与书本上的教学内容完全不同。但是该实验室的技术人员说，分析化学理念和分析“量”的意识就是从书本和实验上培养成的，没有它，掌握起来太慢了。我深受启发：怎样在新形势下，将实际应用的新技术和新方法尽快写进教科书，是我们必须要做的重要事情。
　　在教学方法上，可以减少理论学时，增加实验学时，结合实验讲授理论课。分析化学严格训练应存在始末，分析化学实验越早越好，提高实验项目的层次和水平。结合书本知识先让学生进行基础训练实验和验证性实验，而后集中讲授理论课，与其他学科交叉时，开设综合实验和创新研究实验。保证学生同时学到基础和先进知识。
　　对教学内容和课程教学体系进行科学安排，适当调整学时，适当减少化学分析学时，增加仪器分析学时，找准并突出重点和难点。在精简授课内容的同时，增加学生的自学时间，达到增加学生的知识面、使学生获得系统的知识、提高学生的素质的目的。在这方面基本形成共识，不过，具体做法各有不同。
　　
　　六、走向社会，注重实践，提高应用能力问题
　　
　　化学本科理论教学不仅要与实验结合，还要与社会结合，要与科研、生产单位结合。通过科研、生产的实际训练来理解、掌握和巩固理论知识，更重要的是以此来提高实际应用能力和独立观察综合分析问题、解决问题的能力，培养社会和应用单位需要的人才。具体可以采用“走出去”和“请进来”的办法。“请进来”就是请专家技术人员走向大学课堂，结合科研、生产实际讲述理论课如分析试样的采集与处理，仪器分析在钢铁及地质分析中的应用，进出口商品质量检验方法和要求。让学生理解理论课的理论和经验总结是建立在实用的基础上，并且又来指导实践和生产实际。“走出去”就是让学生去大型企业、公司、研究院所和进出口商检部门单位，一种是参观和感受，体验该课程的要求和“量”的概念具体应用。另一种是住下来，参加生产实际，走一个生产的全过程。不光要学习知识，更要培养责任心和独立工作能力，检验学生的社会生存能力和创新能力，检验教学质量和学生素质，看看和了解社会需要什么样的人才，让单位了解学生。这样和社会单位建立互信，拓宽了学生就业渠道、门路和范围。几年来我们与湖北省地矿局地质研究所、湖北省进出口商品检验检疫局、武汉钢铁公司和大冶特钢股份公司等单位及有关部门不断加强联系，切实做到“请进来”和“走出去”。
　　以上是我对本科化学教学和分析化学教学中的有关教学问题的认识，可能有片面性，但我认为确有问题存在，也需引起注意和改进。文中本人提出的一些改进措施可能有些单位已经实施，或者有更好的办法，希望共同交流。
　　本科教学是我国培养高素质人才的基础、根本和重中之重。本科化学教学是我的责任和本职工作，体会更深和更具体。可以这样说，本科教学的投入产出不会马上见效，需要三五年或更长时间，但是大家都认真去做，坚持不懈，教学质量的提高终究会在学生身上体现出来的。
　　
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