pH法測(cè)定甘氨酸合鎳配合物逐級(jí)穩(wěn)定常數(shù)*
——介紹一個(gè)開放式實(shí)驗(yàn)

王崢 周立群 劉麗穎

(湖北大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院 湖北武漢 430062)

近年來，全國(guó)各大高校都在對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容和課程體系進(jìn)行改革，對(duì)傳統(tǒng)的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)進(jìn)行合并精簡(jiǎn)，增加綜合性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，并積極構(gòu)建開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性和創(chuàng)造性，為學(xué)生的個(gè)性發(fā)展提供廣闊的空間[1-4]。綜合性實(shí)驗(yàn)旨在培養(yǎng)學(xué)生的綜合實(shí)驗(yàn)技能，訓(xùn)練學(xué)生靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決問題的能力，并培養(yǎng)學(xué)生的開拓創(chuàng)新意識(shí)。綜合性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的選擇與設(shè)計(jì)應(yīng)充分體現(xiàn)這一宗旨[5]。

pH法測(cè)定甘氨酸合鎳配合物逐級(jí)穩(wěn)定常數(shù)是湖北大學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的一個(gè)綜合實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。實(shí)驗(yàn)涉及配位平衡和酸堿平衡相關(guān)理論知識(shí)的綜合運(yùn)用，實(shí)驗(yàn)中涉及試劑的取用、溶液的配制、酸堿滴定等基本操作，以及酸度計(jì)、恒溫磁力攪拌器、電子天平等儀器設(shè)備的使用；在數(shù)據(jù)處理上還涉及數(shù)據(jù)處理軟件的應(yīng)用。通過該實(shí)驗(yàn)，能有效地培養(yǎng)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)方法的設(shè)計(jì)能力，對(duì)各種實(shí)驗(yàn)基本操作、實(shí)驗(yàn)技能的綜合運(yùn)用能力，以及對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的處理及表達(dá)能力[6]。

由于該實(shí)驗(yàn)的綜合性較強(qiáng)，因此教學(xué)難度較大。難教，難在對(duì)實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)方法的講解。指導(dǎo)教師一般采用講授法，在學(xué)生動(dòng)手前對(duì)實(shí)驗(yàn)原理進(jìn)行詳細(xì)的講解，幫助學(xué)生理解并掌握實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)方法。難學(xué)，難在對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的理解、儀器設(shè)備的正確使用以及數(shù)據(jù)處理軟件的運(yùn)用。指導(dǎo)教師要在實(shí)驗(yàn)前對(duì)儀器設(shè)備以及數(shù)據(jù)處理軟件的使用方法進(jìn)行詳細(xì)的講解，以保證實(shí)驗(yàn)順利進(jìn)行。為了進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，有效地培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考問題和解決問題的能力，我們對(duì)pH法測(cè)定甘氨酸合鎳配合物逐級(jí)穩(wěn)定常數(shù)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了開放式教學(xué)的探索[7-9]。

1 教學(xué)設(shè)計(jì)

1.1 教學(xué)目標(biāo)

(1)了解測(cè)定配合物穩(wěn)定常數(shù)的幾種方法。

(2) 掌握pH法測(cè)定甘氨酸合鎳配合物逐級(jí)穩(wěn)定常數(shù)的原理和方法。

(3) 掌握酸度計(jì)、恒溫磁力攪拌器等儀器設(shè)備的使用方法。

(4) 熟練運(yùn)用數(shù)據(jù)處理軟件對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行處理。

(5) 培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)和實(shí)驗(yàn)技能的能力；提高學(xué)生的思維能力、解決問題能力和創(chuàng)新意識(shí)。

1.2 教學(xué)要點(diǎn)

幫助學(xué)生理解并掌握pH法測(cè)定甘氨酸合鎳配合物逐級(jí)穩(wěn)定常數(shù)的實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)方法。(1) 在課前，學(xué)生通過自學(xué)和教師指導(dǎo)下的互助式學(xué)習(xí)，初步掌握實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)方法;(2) 在課上，學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)，獲得感性認(rèn)識(shí)，進(jìn)一步理解和掌握實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)方法;(3) 在課后，通過小組討論與總結(jié)，進(jìn)一步加深學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)方法的理解，并加以應(yīng)用。

1.3 教學(xué)方法及手段

(1) 通過情境激學(xué)法創(chuàng)設(shè)問題，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動(dòng)學(xué)生內(nèi)在學(xué)習(xí)動(dòng)力。

(2) 通過網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)，幫助學(xué)生理解實(shí)驗(yàn)原理、熟悉各種儀器的使用方法以及數(shù)據(jù)處理軟件的使用方法。

(3) 開展互動(dòng)，在討論中活躍學(xué)生的思維。

(4) 采用歸納、演繹法，讓學(xué)生對(duì)本次實(shí)驗(yàn)進(jìn)行歸納總結(jié)，設(shè)計(jì)類似實(shí)驗(yàn)。

1.4 教學(xué)過程

開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)分4個(gè)階段進(jìn)行。

第一階段，實(shí)驗(yàn)前的自我準(zhǔn)備。

每名指導(dǎo)教師指導(dǎo)8～10名學(xué)生，將其分成4個(gè)互助式學(xué)習(xí)小組，每組2～3名學(xué)生。學(xué)生通過自主學(xué)習(xí)和互助學(xué)習(xí)相結(jié)合的方式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備。

通過以上問題引導(dǎo)學(xué)生做好實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備工作，讓學(xué)生帶著問題，通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心網(wǎng)站上的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)，理解實(shí)驗(yàn)原理，學(xué)習(xí)儀器的使用方法和數(shù)據(jù)處理方法。學(xué)生在自學(xué)過程中遇到問題時(shí)，可相互討論，也可在指定時(shí)間段與教師進(jìn)行在線交流。

第二階段，學(xué)生以小組為單位，展示實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)備情況并展開討論。

4個(gè)小組代表抽簽，當(dāng)場(chǎng)回答所抽中的問題，展示小組實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)備情況。指導(dǎo)教師和另外3個(gè)小組代表分別給回答問題的小組打分，當(dāng)4個(gè)小組回答完所有問題后，由指導(dǎo)教師統(tǒng)一進(jìn)行點(diǎn)評(píng)，并展開進(jìn)一步討論，使學(xué)生加深對(duì)實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)方法的理解。

第三階段，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)并完成數(shù)據(jù)處理。

第四階段，實(shí)驗(yàn)總結(jié)、討論和實(shí)驗(yàn)拓展。

此外，要求學(xué)生以小組為單位，選擇1種配合物，通過pH法測(cè)定該配合物的逐級(jí)穩(wěn)定常數(shù)，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，擬定實(shí)驗(yàn)方案，并將實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案制作成ppt進(jìn)行展示，由指導(dǎo)教師組織學(xué)生對(duì)各小組的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行討論，并推選一個(gè)小組參加班級(jí)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)展示。

1.5 全方位考核

通過自我評(píng)價(jià)、小組內(nèi)互評(píng)、小組間互評(píng)和指導(dǎo)教師評(píng)價(jià)，對(duì)學(xué)生進(jìn)行全方位考核，考核內(nèi)容主要包括學(xué)生在實(shí)驗(yàn)前對(duì)實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)備情況，在實(shí)驗(yàn)中對(duì)實(shí)驗(yàn)的掌控能力、團(tuán)隊(duì)合作能力，對(duì)實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)問題的處理能力，以及實(shí)驗(yàn)后對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)的總結(jié)能力以及實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力等。

這種全方位的考核，既能避免指導(dǎo)教師由于其主觀性給學(xué)生評(píng)價(jià)所帶來的偏差，也能體現(xiàn)評(píng)價(jià)并不僅僅是以實(shí)驗(yàn)結(jié)果為標(biāo)準(zhǔn)。使學(xué)生重視實(shí)驗(yàn)過程，重視能力培養(yǎng)，主動(dòng)深入研究實(shí)驗(yàn)，并通過對(duì)他人進(jìn)行評(píng)價(jià)的過程培養(yǎng)學(xué)生的責(zé)任感。

2 教學(xué)效果

通過對(duì)pH法測(cè)定甘氨酸合鎳配合物逐級(jí)穩(wěn)定常數(shù)實(shí)驗(yàn)實(shí)施開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)，無論是學(xué)還是教，都取得了較好的效果。

從學(xué)的一方來說，學(xué)生獲得自主權(quán)后，對(duì)實(shí)驗(yàn)課表現(xiàn)出很高的熱情。課前積極準(zhǔn)備，主動(dòng)完成指導(dǎo)教師布置的預(yù)習(xí)任務(wù)，并在小組討論中充分展示其預(yù)習(xí)效果，提出獨(dú)到的見解。在實(shí)驗(yàn)過程中，發(fā)現(xiàn)問題時(shí)，能主動(dòng)運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析問題、解決問題，使處理問題的能力得到提升。通過最后的實(shí)驗(yàn)總結(jié)和拓展訓(xùn)練，學(xué)生能發(fā)現(xiàn)自己在理論方面和實(shí)驗(yàn)技能方面的不足，對(duì)知識(shí)的獲取更加主動(dòng)，對(duì)理論課的學(xué)習(xí)也有良好的促進(jìn)作用。

從教的一方來說，指導(dǎo)教師將自主權(quán)交給學(xué)生后，可以將更多的精力放在對(duì)學(xué)生的引導(dǎo)上，加上學(xué)生的積極配合，可取得事半功倍的效果。

在開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)施的過程中，也發(fā)現(xiàn)了一些問題，主要表現(xiàn)在：① 學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的理解深度不夠；② 學(xué)生對(duì)于一些基本操作的應(yīng)用不夠靈活，如在標(biāo)定酸或堿的時(shí)候，不知如何選擇指示劑，不知如何計(jì)算基準(zhǔn)物質(zhì)的稱量范圍等；③ 由于沒有指導(dǎo)教師對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程的詳細(xì)講解，有些學(xué)生不能很好地從總體上把握實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)中易手忙腳亂；加上綜合實(shí)驗(yàn)與基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)間隔時(shí)間較長(zhǎng)，學(xué)生雖然對(duì)儀器較為熟悉，但是很多操作細(xì)節(jié)卻忘了。因此，在網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)上，還需要開發(fā)仿真實(shí)驗(yàn)，以便于學(xué)生對(duì)儀器進(jìn)行模擬操作，幫助學(xué)生更好地把握整個(gè)實(shí)驗(yàn)。

總的來說，對(duì)pH法測(cè)定甘氨酸合鎳配合物逐級(jí)穩(wěn)定常數(shù)實(shí)驗(yàn)實(shí)施開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)，已初步達(dá)到了預(yù)期的效果。對(duì)于其中存在的問題，則需要教師、學(xué)生和管理層三方共同努力解決。

3 結(jié)語

對(duì)綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn)實(shí)施開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)，改變指導(dǎo)教師講解過細(xì)、偏重結(jié)果的教學(xué)方式，使教師能在課堂中將更多時(shí)間和精力用于對(duì)學(xué)生的引導(dǎo)，以學(xué)生為主體，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性。這樣不僅能提高學(xué)生對(duì)理論基礎(chǔ)知識(shí)和實(shí)驗(yàn)基本技能的靈活應(yīng)用能力，而且有利于學(xué)生科學(xué)研究綜合素質(zhì)的提高。

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