《材料工业分析》课程教学改革与实践

摘要：《材料工业分析》是我院为培养材料化学本科专业材料分析与测试方向人才而开设的一门专业课程，该课程针对工业生产中从资源开发利用、原材料选择加工、生产过程控制、产品质量检测等一系列分析测试过程而设置的一门实用性强的课程。通过课程的学习使学生掌握试样的采取、制备和分解知识以及各种材料的测试方法和实验数据处理方面的知识，并训练其扎实的工业分析实验操作能力，使之达到工业分析工作者的基本素质要求。针对新时期对教学改革的要求，传统教学理念的转变，结合课程本身的特点及存在的问题，作者就教学内容、教学方法和手段、实验教学、学生学习评价方式等环节进行有益的探索与尝试。

关键词：材料工业分析；教学改革；评价方式

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）33-0093-02

一、引言

《材料工业分析》是我院培养材料化学本科专业材料分析与测试方向人才的专业课程之一。课程讲授试样的采取、制备和分解知识；各种材料的测试方法和实验数据处理方面的知识，并训练其扎实的工业分析实验操作能力。培养大学生掌握材料工业从资源开发利用、原材料选择加工、生产过程控制、产品质量检测等一系列分析测试的能力，使其具备材料化学成分分析方面的工程素养。

工业分析在工业生产中占有重要地位，矿产的开发、工业原料的选择、工艺流程的控制、工业成品的检验、新产品的研制以及三废的处理和利用等，都必须以分析结果为重要依据，在企业质量保证体系认证中，分析测试与生产工艺同等纳入质量体系的管理。随着生产的发展和科技的进步，工业分析所涉及的领域不断扩大、分析方法、分析仪器不断推陈出新，给工业分析提出了越来越多的新课题和新要求。针对新时期对教学改革的要求，传统教学理念的转变，结合课程本身的特点及存在的问题，《材料工业分析》课程作为学校“课堂教学卓越计划”立项建设项目之一作者就教学内容、教学方法和手段、实验教学、学生学习评价方式等环节进行有益的探索与尝试。

二、整合优化教学内容

工业分析是分析化学的一个重要组成部分，是分析化学在工业生产中的具体应用。其内容包括整个工业生产过程和人类活动，如资源的勘探、原材料的选择、生产过程的控制、产品的质量检验、环境检测等均属于工业分析的内容。工业分析的对象多种多样（包括煤质分析、硅酸盐分析、冶金工业分析、石油产品分析、化工生产分析、气体分析、工业用水和工业污水分析、农药分析、电镀液的分析等等），目前我校该课程执行的教学计划其理论课时与实验课时数为40：24，这些教学内容不可能面面俱到。根据我校专业布局及服务地方经济的发展需求，我们选择煤质分析、硅酸盐分析、钢铁分析、气体分析、水质分析作为该课程重点讲授的内容，注重实用性和应用性。

《工业分析》是一门测试手段更新换代较快的学科，各种分析技术迅速发展，旧方法不断被新方法所代替，旧标准被新标准所取代，所用教材不可避免地带有滞后性。因此，在教学中适当补充介绍一些前沿知识及发展趋势，以拓宽学生的视野。

根据行业企业发展需要和完成工业分析技术人员实际工作任务所需要的知识、能力、素质要求，选取教学内容，集理论性与实践性为一体，在考虑知识系统性的同时，注重实用性，体现新标准、新方法、新技术，为学生提供符合时代需要的教学内容是《材料工业分析》课程建设的重要方面。

三、改进教学方法

分析工作者必须掌握扎实的基础理论知识，这些知识要求必须在课堂内完成。在理论课程的教学中，应根据不同专业课程教学的具体特点与要求选择相应的教学模式。工业分析所涉及的基础知识在先修课程中已学过，而具体的工业分析方法及应用大多是实验原理和实验步骤等大量文字性叙述，课程枯燥无味，学生兴致索然。为了改善教学效果，提高学生的学习兴趣，我们在教学中积极创新教学模式：体现教师主导作用的同时，更加注重学生学习的主体地位。根据时代要求，结合课程自身的特点，梳理课程知识点，以任务驱动为导向，充分利用现代教育技术和数字化教学资源，灵活选择教学方法，组织编排教学活动，形成多元化的教学组织形式。

“以学生为中心”的教学模式，创造条件让学生在学习过程中主动去探究知识，调动学生的积极性和主动性。比如课程中气体试样的采集、煤质分析等内容通过视频的形式自主学习。试样的分解、水质分析、有色金属及合金的分析、油料分析等部分内容的讲授由老师一言堂改为教师略讲和学生自学，每节课程由任务引领确定任务目标（包括知识目标和能力目标）将教学内容、要求、重点等布置下去，学生自主学习，课堂讨论，通过小测验、思考题或随堂作业的形式归纳总结上交，并作为平时成绩计入期末考试成绩中。

“师生互动”的教学模式，学生作为学习过程中的认知主体，不仅是知识的接受者，还应成为知识的探索者，让学生获得更多的参与教学的机会。例如硅酸盐分析部分作为系统分析的典范，整个教学过程安排6个学时，教师用1学时概述硅酸盐种类、硅酸盐分析项目与分析意义、硅酸盐试样的分解等，根据硅酸盐系统分析项目提出如下选题：①二氧化硅的测定；②三氧化二铁的测定；③氧化铝的测定；④氧化钙和氧化镁的测定；⑤二氧化钛的测定；⑥氧化钾、氧化钠的测定；⑦氧化亚锰的测定。然后对学生进行分组，每2―3名学生为一组，按照随机的方法将各选题分配到各个具体的小组进行讨论。各小组成员围绕选题，充分利用图书馆及网络信息资源，查找相关资料，从分析项目的国家标准、企业（或行业）标准或工业生产中惯用的分析方法入手，就分析方法的选取、分析方法的原理、分析步骤、分析结果的处理及注意事项等方面进行小组内的讨论。讨论结果以组为单位制作成PPT，学生根据分工在全班进行课堂讲解，同时回答其他小组同学和教师针对其讲述内容进行的提问。教师根据讨论情况对各选题相关知识点总结分析，使学生能够进一步完善该章节的知识体系。在这一过程中尽量让每一个学生都参与到教学过程中，锻炼学生文献检索、文字处理、PPT制作及口语表达能力。“师生双向式互动模式”既有利于教师的组织和主导作用的发挥，又利于学生的主动学习。

四、实践与理论相结合，提高学生实际动手能力

工业分析是一门技术性、操作性、科学性很强的课程，它来源于实践，作为一名分析工作者，既要理解和掌握本学科的基础知识，又要熟练地掌握各种基本操作技术技能，能正确分析和解决实际工作中出现的各种实际问题。能力目标的实现通过实验教学环节完成。本课程安排24学时实验，根据材料专业的特点，精选以下7个实验：水中pH值的测定、水中铝含量的测定、分析煤样中灰分的测定、煤的发热量的测定、工业气体分析、水泥中三氧化二铁、三氧化二铁的测定以及钢铁中硅、锰、磷含量的测定。但是通过近两年的实验教学，发现存在以下问题：①学生态度不认真，不预习，实验敷衍了事；②学生缺乏“量”的概念，部分学生对有效数字的位数普遍不敏感，数据处理、计算不正确；③实验操作不规范，随意更改试剂用量、反应时间、甚至变更实验步骤。为此在指导学生实验时要严格要求学生，培养学生的责任感，让学生意识到分析结果一点点“量”的差别，在工厂就是产品的质量和生产的安全，在出入境检疫部门是国家的安危。要树立质量第一的意识，要使学生认识到每一个“量”都需认真对待，养成严谨的工作作风和实事求是的科学态度。

五、改革学生学习评价方式

我院《材料工业分析》课程在第七学期开设，本学期大多数学生在准备考研，心思和精力用在专业课上的学习偏少，要么翘课，要么是人在心不在；过去一份试卷定成绩（期末考核），学生不重视平时学习环节，考试基本靠期末突击，缺乏准确性和全面性。为进一步提高学习效果，我们加强学生学习评价方式改革，推行多阶段、多类别的考核制度，注重学习过程考核，课程考核成绩由平时成绩、实验成绩、期末考试成绩三部分组成。平时成绩注重学习过程的监控，包括考勤、作业10%、多阶段测试（学期中根据内容进度安排3次小测试，起到督促学生学习、检查学生掌握相关知识的情况）20%、硅酸盐分析的选题任务完成情况及回答问题10%几部分构成；期末考试成绩30%，重点考察基本理论知识；实验成绩占30%，包括实验的预习、实验过程中操作技能及处理问题的能力、实验报告的撰写，以此全面评价学生对知识的掌握程度和运用能力。为提高对老师教学和学生学习效果的全方位考核，需要设计更为合理的教学评价体系，知识、能力、素质的综合评价体系是我们下一步努力的方向。

六、鼓励学生参加职业技能鉴定，提倡学与用相结合

组织和指导学生参加化学检验工的中级工、高级工的职业资格鉴定的培训和考试，使他们及时学习、掌握与所学专业相关的技术，提前了解和掌握专业知识在当前生产中的技能要求，使之成为知识与技能兼备的复合型人才，以适应经济高速发展对高素质人才的需求。

参考文献：

[1]谢治民，易兵.工业分析[M].北京：化学工业出版社，2011.

[2]邱德仁.工业分析化学[M].上海：复旦大学出版社，2011.

[3]张红梅，王彦卿.“工业分析”课程中PBL与LBL相结合的教学探讨[J].化学教育，2014，（4）.

[4]陈娟.《工业分析》课程教学改革探析[J].广东化工，2014，41（22）.

[5]谢宇奇，凌绍明，隆金桥.工业分析教学中学生“量”的概念的培养[J].教育教学论坛，2013，（11）.

[6]陈渊，陈宪明，罗济文，等.工业分析课程教学改革探讨[J].广东化工，2011，38（4）.

[7]郑先君，魏丽芳，孙雨安，等.工业分析课程的教学改革与思考[J].河南化工，2012，（29）.

[8]覃爱苗，杜为林，廖雷，等.关于工业分析实验与理论课程一体化教学的思考[J].教育教学论坛，2014，（35）.