分析化學是科學技術的眼睛。分析化學是化學學科的一個重要分支,以定量分析為重點,注重應用,是實踐性較強的一門學科。分析化學課程是化學工程與工藝等化學類專業的必修學科基礎課程,在工科人才的培養中起著重要作用。[1]
分析化學的傳統教學模式一般是以教師為主導,課堂上教師主動傳授知識,學生被動學習和吸收。在這種教學模式下,有的學生甚至會囫圇吞棗,死記硬背書本和講義來應付考試。這必然會影響學生的學習興趣及開闊視野、思維活躍等創新性思維能力的鍛煉。教學法研究的制高點和難點集中在一個問題上,即教學活動中采用什么樣的教學方法能使教師與學生的積極性同時達到最大化,從而獲得良好的教學效果。
所謂逆向案例教學法,是指在開始上課時,教師選擇案例或問題并展示給學生,再以學生為主導,從分析化學基礎理論角度來介紹、分析此案例或問題的原理、知識與解決方法等,整個教學過程緊緊圍繞該案例展開。學生先對實例或問題進行討論,激發學習興趣,發掘分析實例或問題中所隱含的、潛在的分析化學原理,在對實例或問題進行充分討論后,提出分析化學原理或知識,然后對相關的分析化學理論進行學習。教師通過案例教學來逆向導出分析化學理論,引導學生學習分析化學相關原理,應用分析化學相關知識討論、探索分析實例或問題的解決方法。[2-4]
隨著國內改革與對外開放的深入,當代大學生在思維方式、生活方式、價值觀念和心理狀態上呈現出許多新的變化。因此,分析化學課程教學組對化學化工類專業分析化學的教學進行了嘗試性的改革,選取2013級學生中的一個教學班級實施逆向案例法教學,并與傳統教學法做對比,以期幫助學生較好地學習這門課程。
一、研究對象與方法
(一)研究對象的選取
我們采用便利取樣法,[3]選取我?;瘜W化工類專業2013級教學一班、二班兩個班的學生作為試驗對象,共166名,年齡在18~19歲。教學一班81名同學為試驗組,教學二班85名同學作為對照組。兩組學生的年齡、基礎文化和已學課程成績比較顯示,統計學上無顯著性意義差異(P>0.05)。
(二)具體的研究方法
1.教學方法
試驗組采用逆向案例教學法施教。教學過程如下(以紅外吸收光譜法為例):[2]
(1)教師先講一個故事,引發學生興趣。如2006年4月下旬,某藥廠生產的亮菌甲素注射液導致多名患者因腎衰竭而死亡。事故調查結果顯示,問題出現在生產中誤把二甘醇當作丙二醇。丙二醇是一種藥用溶劑,而二甘醇則是工業用溶劑,有很強的毒性。如何區別丙二醇和二甘醇呢?中國藥典2005版上規定用紅外光譜來鑒定丙二醇。此外,藥典上還有許多需要用紅外光譜區分的物質。
(2)學生對教科書上的相關內容進行預習,并回答下列相關問題:什么是紅外光譜?紅外光譜是怎樣產生的?紅外光譜在藥物的合成、提取分離、有效成分的分析中有什么作用?如何利用紅外光譜對物質進行定性、定量和結構分析?答案以作業的形式上交。
(3)課堂教學中教師首先集中講授紅外吸收光譜法的相關知識,然后結合動畫和錄像等現代化教學手段,選擇丙二醇、二甘醇等典型物質的紅外光譜圖進行結構上的詳細比較分析,總結具體逆向案例的分析要點及訣竅,最后對照二甘醇和丙二醇的紅外光譜圖進行具體講解。由于兩者分子結構中都有一個-OH,則在~3400cm-1處均有一寬峰,1080cm-1處有vC-O峰;由于二甘醇中有-O-基團,而丙二醇中沒有,所以二甘醇圖中1150cm-1處有vasC-O-C峰,它是區別丙二醇和二甘醇的特征峰。
(4)學生按每組6~8人分組并進行討論。設計的問題有:為什么雙原子分子只有一個基頻峰,而多原子分子則有多個基頻峰?基頻峰的數目與哪些因素有關?分子的振動形式有哪些?紅外光譜可否用于同分異構體的鑒別?正癸烷與正癸烯-1的紅外光譜對比?正癸烷與正癸腈的紅外光譜對比?甲苯、鄰二甲苯、間二甲苯及對二甲苯的紅外光譜圖對比?等等。教師對學生的課堂討論和發言進行及時的糾正與點評。
(5)學生完成實際案例分析,以達到用新學分析化學理論來指導實踐的目的。如經元素分析可知,某化合物是由C、H組成,C占85.7%,相對分子量為98.1,沸點為93.6℃,結合紅外光譜圖解析,判斷該化合物的結構。分析化學課程教學二班作為對照組,同時采用傳統教學法進行教學(講授法)。
2.教學效果綜合評價
我們從兩個方面對逆向案例教學法的應用效果進行綜合評價。
(1)學生期中和期末考試。我們讓使用逆向案例教學法和傳統教學法的學生同時進行期中和期末考試,使用同一張試卷,兩組學生在同一時間段內完成答題。試卷滿分為100分,包括填空 題、選 擇 題、應 用 簡 答 題 和 計 算 題 四 種題型。
(2)設計調查問卷。我們發放了自行設計的調查問卷,了解學生對逆向案例教學方式的感受或認同程度。