《分析化學(xué)》實(shí)驗(yàn)的教學(xué)探討與改革

馮素玲，葉存玲，李全民

(河南師范大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院 國家級化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心，河南 新鄉(xiāng) 453007)

分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)是《分析化學(xué)》課程重要的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，是理論和實(shí)際相聯(lián)系的紐帶之一，是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力的沃土。然而，在長期的教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)，學(xué)生不能很好地珍惜、利用良好的實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境，常常應(yīng)付實(shí)驗(yàn)過程和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，對實(shí)驗(yàn)內(nèi)容缺乏興趣和興奮點(diǎn)，不對實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行深入的思考，錯(cuò)失了分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)這一重要的教學(xué)環(huán)節(jié)，導(dǎo)致無法通過實(shí)驗(yàn)過程提高綜合能力和創(chuàng)新能力?；诖?，進(jìn)行了分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法的探索。

1 培養(yǎng)學(xué)生會提問題、敢提問題的能力

我國高等院校學(xué)生是在長期的應(yīng)試教育中培養(yǎng)出來的，缺乏創(chuàng)新意識和創(chuàng)新的主動(dòng)性與積極性［1］。啟迪創(chuàng)造性思維的有效手段是提問，提問是創(chuàng)思維的源泉。此外，學(xué)生發(fā)現(xiàn)和提出問題的能力的提高有助于討論式和探究式教學(xué)方法的實(shí)施。在多年的實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)，學(xué)生在預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容時(shí)僅停留在對實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的閱讀層面，不能有效地對實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行深入的思考，無法對實(shí)驗(yàn)內(nèi)容提出更多的“問題”或不會提出“為什么”，缺乏發(fā)現(xiàn)問題的能力，不利于學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)［2］;學(xué)生對實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的預(yù)習(xí)達(dá)不到期望的目的或目標(biāo)，從而使預(yù)習(xí)收效甚微;也有些學(xué)生雖然能夠發(fā)現(xiàn)“問題”，但卻不敢在討論式的互動(dòng)教學(xué)過程中大膽地說出自己想要討論的“問題”。發(fā)現(xiàn)問題、提出問題是創(chuàng)新的第一步。因此，要求學(xué)生預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)后，花足夠的時(shí)間對實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及相關(guān)知識進(jìn)行思考并提出問題。提倡并鼓勵(lì)學(xué)生對知識的探究和懷疑，對實(shí)驗(yàn)內(nèi)容要最大限度地詢問“為什么”，甚至每句話都要詢問“為什么”或凡事問“為什么”。思多久，方顯遠(yuǎn)見。有充裕的時(shí)間思考問題，才能發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)新能力。此外，教師在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中也要圍繞實(shí)驗(yàn)內(nèi)容提出一系列的問題，向?qū)W生展示如何提問題，使學(xué)生在教學(xué)過程中學(xué)習(xí)并領(lǐng)會如何發(fā)現(xiàn)問題和提出問題。還要注意訓(xùn)練學(xué)生的反向思維能力。在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，將課堂上討論的“問題”放入實(shí)驗(yàn)教學(xué)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，供學(xué)生學(xué)習(xí)。通過反復(fù)訓(xùn)練，使學(xué)生會提問題、敢提問題，從而提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題的能力，成為學(xué)習(xí)的主導(dǎo)者。

2 討論式教學(xué)方法

教學(xué)方法的研究和探討一直是教育工作者研究的熱點(diǎn)內(nèi)容之一。教學(xué)方法直接影響創(chuàng)新人才的培養(yǎng)［3］。美國教育家杜威指出:教育不是一種“告訴”和“被告訴”的事情，而是一個(gè)主動(dòng)和建設(shè)的過程［4］。傳統(tǒng)的講授式教學(xué)方法不是將學(xué)生作為學(xué)習(xí)的主導(dǎo)者，不利于學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)和提高［5］。討論式教學(xué)方法是學(xué)生喜歡的教學(xué)方法之一。這種教學(xué)方法更有助于學(xué)生對知識的理解、掌握以及靈活運(yùn)用，從而更有利于學(xué)生創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。討論式教學(xué)方法實(shí)施的前提是教師與學(xué)生之間的互動(dòng)。缺少學(xué)生與教師的互動(dòng)，就無法進(jìn)行有關(guān)的教學(xué)活動(dòng)。會提問題，敢提問題，并能運(yùn)用已經(jīng)學(xué)習(xí)的有關(guān)知識分析、解決問題在討論式教學(xué)過程中就顯得非常重要。實(shí)驗(yàn)課上，先讓學(xué)生提出預(yù)習(xí)后所發(fā)現(xiàn)的問題并組織學(xué)生進(jìn)行討論;之后，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)并探討與實(shí)驗(yàn)內(nèi)容有關(guān)的其他問題。如K2Cr2O7標(biāo)定Na2S2O3溶液的實(shí)驗(yàn)，稱取的K2Cr2O7是小樣還是大樣?為什么稱取小樣?加入KI后，為什么要在暗處加蓋放置5 min?滴定前，為什么要加水稀釋?碘量法的誤差來源主要有哪些?滴定過程中，應(yīng)注意什么?標(biāo)定Na2S2O3溶液的基準(zhǔn)試劑還有哪些?使用這些基準(zhǔn)試劑進(jìn)行標(biāo)定時(shí)，加入KI后是否需要放置?為什么?Cr(VI)的毒性比Cr(III)大得多，可以使用哪些試劑將滴定結(jié)束后剩余的Cr(VI)轉(zhuǎn)變?yōu)?Cr(III)?從成本考慮，哪些試劑更合適?經(jīng)過這樣的研究和討論，能夠有效地加深學(xué)生對知識的理解和掌握，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，使學(xué)生能夠發(fā)現(xiàn)和施展自身的能力。

3 探究式教學(xué)方法

課堂教學(xué)質(zhì)量是培養(yǎng)大學(xué)生創(chuàng)新能力的關(guān)鍵［6］。教學(xué)方法是保證教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵因素之一。其中，研究性教學(xué)模式是培養(yǎng)和改善學(xué)生創(chuàng)新能力的重要路徑［7］，有助于學(xué)生變“被動(dòng)”為“主動(dòng)”。在向?qū)W生傳遞信息的過程中，教師應(yīng)該突出強(qiáng)調(diào)“發(fā)現(xiàn)”知識的過程，使學(xué)生在“發(fā)現(xiàn)知識”的過程中學(xué)會創(chuàng)新，而不是簡單地使學(xué)生獲得結(jié)果。如水硬度的測定，需要加入三乙醇胺溶液以掩蔽Fe3+、Al3+、Cu2+等金屬離子。在實(shí)驗(yàn)過程中，讓學(xué)生思考水樣中含有的上述金屬離子含量很低時(shí)，不加入三乙醇胺，測定結(jié)果會怎樣。然后，讓學(xué)生使用三乙醇胺和不使用三乙醇胺分別對不同的水樣進(jìn)行分析測定，并對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行評價(jià)。另外，本實(shí)驗(yàn)加入緩沖溶液后應(yīng)盡快滴定，否則出現(xiàn)返終點(diǎn)現(xiàn)象。讓學(xué)生將加入緩沖溶液后立刻滴定至終點(diǎn)與放置一段時(shí)間后再滴定至終點(diǎn)進(jìn)行比較，觀察兩種情況下溶液顏色的變化，并進(jìn)行分析討論。學(xué)生通知實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蛴^察到返終點(diǎn)現(xiàn)象，并直觀地體會到“返終點(diǎn)”對終點(diǎn)判斷的影響。學(xué)生在探究式教學(xué)過程中，能夠充分體會到科學(xué)研究的成就感，潛移默化中感受科學(xué)發(fā)現(xiàn)和創(chuàng)新過程。

4 將驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)作為簡單的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)

化學(xué)分析實(shí)驗(yàn)主要內(nèi)容是滴定分析，其中包括酸堿滴定、絡(luò)合滴定、氧化還原滴定和沉淀滴定。為了鞏固有關(guān)理論知識并使學(xué)生具有一定的實(shí)驗(yàn)操作技能，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容需要安排一定數(shù)量的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)。這些基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)一般都涉及滴定、容量瓶和移液管的使用等基本操作。但是，經(jīng)常和反復(fù)進(jìn)行這樣的操作，往往使學(xué)生對基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)失去興趣，導(dǎo)致學(xué)習(xí)效率降低。

設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)有助于提高學(xué)生獨(dú)立運(yùn)用所學(xué)知識及技能分析和解決實(shí)際問題的能力，可以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神［9］。學(xué)生更感興趣的實(shí)驗(yàn)是設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。學(xué)生在經(jīng)歷了分析化學(xué)的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)后，給予了高度評價(jià);設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)使學(xué)生對分析化學(xué)專業(yè)產(chǎn)生了濃厚的興趣。有些學(xué)生甚至提出放棄其他專業(yè)的大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，將更多的時(shí)間和精力投入到分析化學(xué)的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)中。為了提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)效率，增加提高創(chuàng)新能力和解決實(shí)際問題的能力的機(jī)會，將基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)作為簡單的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)進(jìn)行教學(xué)。具體做法是，要求學(xué)生先不要看實(shí)驗(yàn)教材等相關(guān)資料，利用已學(xué)習(xí)的有關(guān)理論知識自己寫出實(shí)驗(yàn)原理、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟。如白醋中醋酸含量的測定，需要考慮如下問題:選用哪種分析方法?能否準(zhǔn)確滴定?化學(xué)計(jì)量點(diǎn)的pH是多少?選用何種指示劑?終點(diǎn)顏色變化?取樣量是多少?如果取樣量較少，是否滿足誤差要求?是否應(yīng)該稀釋?稀釋多少倍?稀釋后取樣量為多少?樣品中除了待測組分醋酸，是否還有其他酸?這些酸是否和醋酸一起被測定?除了最后兩個(gè)問題需要查閱相關(guān)的文獻(xiàn)外，其他問題都可以通過已學(xué)習(xí)到的理論知識來解決。在得出有關(guān)的實(shí)驗(yàn)原理并設(shè)計(jì)出實(shí)驗(yàn)步驟后，讓學(xué)生將自己所設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)步驟和實(shí)驗(yàn)教材中的實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行對比。另外，生活中的食用醋，除了白醋還有其他食醋。還可以讓學(xué)生進(jìn)一步探討下面的問題:怎樣測定食醋中的醋酸?國家標(biāo)準(zhǔn)分析方法怎樣測定白醋和食醋中的醋酸?經(jīng)過這樣的訓(xùn)練過程，可以提高學(xué)生解決實(shí)際問題的能力，增強(qiáng)自信心，極大地提高學(xué)習(xí)的興趣，還能使學(xué)生及時(shí)發(fā)現(xiàn)所欠缺或沒有掌握鞏固的知識點(diǎn)，也開闊了學(xué)生的視野，并為后續(xù)復(fù)雜的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)奠定基礎(chǔ)。

5 從“失敗”中獲得收獲

學(xué)生往往為了實(shí)驗(yàn)而實(shí)驗(yàn)，注重分析測定結(jié)果，忽視實(shí)驗(yàn)過程。如果學(xué)生對測定結(jié)果不滿意或?qū)嶒?yàn)過程中出現(xiàn)自己認(rèn)為不合適之處，也不思考其中的原因，就盲目地重做實(shí)驗(yàn)，從而失去了提高分析問題、解決問題能力的大好機(jī)會。實(shí)際上，很多情況下，學(xué)生沒有發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致分析結(jié)果不理想的原因，或是學(xué)生概念或理論不清楚，導(dǎo)致分析判斷出現(xiàn)錯(cuò)誤。為此，讓學(xué)生認(rèn)識到，實(shí)驗(yàn)出現(xiàn)問題的時(shí)候，正是提高解決問題的能力和學(xué)習(xí)知識的好時(shí)機(jī)。不加思考地重復(fù)做100次實(shí)驗(yàn)，不如深入地思考、想明白!為此，要求學(xué)生在認(rèn)為出現(xiàn)了“問題”而重新做實(shí)驗(yàn)之前，必須分析原因并與指導(dǎo)教師溝通。在溝通的過程中，幫助學(xué)生分析原因，通過啟發(fā)、討論等方式使學(xué)生查明原因或澄清知識點(diǎn)。

6 反思

實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，組織引導(dǎo)學(xué)生對實(shí)驗(yàn)過程和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行反思和討論。并將實(shí)驗(yàn)和之前所做的一些實(shí)驗(yàn)進(jìn)行對比分析。如學(xué)生做完鄰苯二甲酸氫鉀標(biāo)定NaOH(酚酞作指示劑)的實(shí)驗(yàn)后，引導(dǎo)學(xué)生將該實(shí)驗(yàn)與NaOH滴定HCl(用酚酞作指示劑)的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行比較，分析相同點(diǎn)和不同點(diǎn)以及實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的差異。例如，NaOH溶液滴定HCl溶液，終點(diǎn)時(shí)溶液呈微紅色，學(xué)生很容易滴過1～2滴NaOH溶液，紅色明顯加重，并且顏色很容易退去;鄰苯二甲酸氫鉀標(biāo)定NaOH溶液，終點(diǎn)時(shí)溶液也呈微紅色，但如果過量1～2滴NaOH溶液，紅色卻沒有前者的顏色重，并且顏色不容易退去。讓學(xué)生討論其中的原因。使學(xué)生體會到不應(yīng)為完成實(shí)驗(yàn)而做實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)過程中更重要的是，用“心”觀察、比較、思考!在實(shí)驗(yàn)過程中提高發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力。

7 理論知識領(lǐng)先于實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

為了使上述教學(xué)方法和教學(xué)過程收到良好的教學(xué)效果，將實(shí)驗(yàn)課安排在相應(yīng)的理論課之后。在實(shí)驗(yàn)課和理論課屬于平行課程的思想指導(dǎo)下，有的分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)課領(lǐng)先于有關(guān)的理論課。在實(shí)驗(yàn)課中，盡管指導(dǎo)教師會講解實(shí)驗(yàn)中所需要的理論知識，但學(xué)生沒有充分的時(shí)間消化、吸收有關(guān)知識，只能被動(dòng)地、照本宣科地完成實(shí)驗(yàn)。帶來的問題就是在實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生不能很好地用有關(guān)的理論知識指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)，不能充分有效地通過實(shí)驗(yàn)過程鍛煉理論聯(lián)系實(shí)際的能力，以及靈活應(yīng)用理論知識解決實(shí)際問題的能力，也失去了對實(shí)驗(yàn)的興趣和學(xué)習(xí)的主體性。學(xué)生只有比較好地理解和掌握了有關(guān)的理論知識，才能對問題進(jìn)行深入的分析、討論和探究。

8 結(jié)束語

通過對分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程的改革，有效地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，達(dá)到了學(xué)生由“被動(dòng)”學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)椤爸鲃?dòng)”學(xué)習(xí)的目的，學(xué)生養(yǎng)成了在實(shí)驗(yàn)過程中“用心”體會、積極思考的好習(xí)慣，提高了學(xué)生的探索能力、綜合運(yùn)用知識的能力和創(chuàng)新能力。

［1］ 修宗峰.大學(xué)生創(chuàng)新能力提升的環(huán)境優(yōu)化與路徑選擇［J］.創(chuàng)新與創(chuàng)業(yè)教育，2011(2):7～11.

［2］ 張桂文．儀器分析實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與實(shí)踐［J］.甘肅科技，2009，25(19):163.

［3］ 朱志昂.物理化學(xué)課程教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法的改革［J］.大學(xué)化學(xué)，2012，27(5):9～13.

［4］ 曹小先，郭傳杰，江崇廓，等．培養(yǎng)創(chuàng)新人才的關(guān)鍵是教育觀念的更新［J］.中國高等教育，2009(21):31－33.

［5］ 李愛峰，孫愛玲，柳仁民.儀器分析實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革實(shí)踐［J］.大學(xué)化學(xué)，2012，27(5):26～28.

［6］ 李俊卿．提高課堂教學(xué)質(zhì)量培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)新能力［J］．中國大學(xué)教學(xué)，2010(1):56～58．

［7］ 姚玉環(huán)．制約大學(xué)生創(chuàng)新能力發(fā)展的教學(xué)因素及改革路徑［J］．中國高等教育，2008(8):28～29.

［8］ 范慧俐，李建強(qiáng)，劉杰民，等．儀器分析課程中研究型教學(xué)初探［J］.大學(xué)化學(xué)，2012，27(5):23～25.

［9］ 郝玉翠，搖艾智，孟麗軍.分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與實(shí)踐［J］.大學(xué)化學(xué)，2012，27(4):20～22.