用“問題解決教學(xué)法”培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力

敖克厚　高智席　胡明華

摘 要： 在分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)中，以食品安全、飲用水達(dá)標(biāo)、化妝品危害等這些源于我們身邊的種種問題為實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目，學(xué)生針對(duì)具體的分析測(cè)試對(duì)象、查閱文獻(xiàn)、擬訂實(shí)驗(yàn)方案、找到解決問題的最佳方法，最后實(shí)施樣品處理及分析測(cè)試，學(xué)生獨(dú)立完成整個(gè)過程。學(xué)生彼此交流，合作解決問題，增強(qiáng)了團(tuán)隊(duì)合作精神，培養(yǎng)了獲取信息、主動(dòng)學(xué)習(xí)、研討交流及適應(yīng)社會(huì)的能力，提高了勇于創(chuàng)新、敢于擔(dān)當(dāng)?shù)乃刭|(zhì)。

關(guān)鍵詞： 問題解決教學(xué)法 創(chuàng)新能力 合作學(xué)習(xí) 化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)

隨著高校招生規(guī)模年年擴(kuò)大，大學(xué)畢業(yè)生數(shù)量迅速增加，每年有近千萬的高校畢業(yè)生進(jìn)入勞動(dòng)力市場(chǎng)。現(xiàn)實(shí)情況是：一方面不少學(xué)生找不到理想的工作，畢業(yè)就失業(yè)，另一方面不少企業(yè)、單位招不到合適的人才。這說明社會(huì)對(duì)人才提出了更高的要求：不但要專業(yè)理論知識(shí)豐富，更要具備較強(qiáng)的動(dòng)手能力和創(chuàng)新精神，要求畢業(yè)生能夠很快適應(yīng)相應(yīng)的工作崗位。對(duì)在校大學(xué)生進(jìn)行實(shí)踐與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)勢(shì)在必行。

分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科，正是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神，鍛煉實(shí)踐操作能力，培養(yǎng)綜合素質(zhì)的絕佳平臺(tái)。因此，為培養(yǎng)既有理論知識(shí)又有專業(yè)實(shí)踐操作技能的人才，在分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，讓學(xué)生在探索及開拓意識(shí)、踏實(shí)有序而講求效率的工作作風(fēng)等方面得到鍛煉，培養(yǎng)他們初步分析問題和解決問題的能力[1]，我們進(jìn)行了一系列教學(xué)改革探究。

1.觀摩質(zhì)量測(cè)試實(shí)際場(chǎng)景，轉(zhuǎn)變學(xué)生學(xué)習(xí)理念，注重實(shí)驗(yàn)技能的掌握。

在分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)前，學(xué)生以小組形式到教學(xué)科研協(xié)作單位：遵義市質(zhì)量檢測(cè)院、環(huán)保監(jiān)測(cè)站化驗(yàn)室，垃圾處理中心，制藥廠等單位進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)觀摩質(zhì)量檢測(cè)全過程，現(xiàn)場(chǎng)體驗(yàn)化學(xué)技術(shù)在生產(chǎn)、測(cè)試產(chǎn)品質(zhì)量中的具體應(yīng)用。體會(huì)到分析化學(xué)技術(shù)在化工、機(jī)械、醫(yī)藥、食品等行業(yè)應(yīng)用非常廣泛，認(rèn)識(shí)到學(xué)習(xí)化學(xué)的目的就是用化學(xué)技術(shù)解決生產(chǎn)生活中的具體問題，用所學(xué)的化學(xué)專業(yè)知識(shí)、專業(yè)技能為社會(huì)服務(wù)[2]。從而激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)理論和實(shí)驗(yàn)的興趣，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)的主動(dòng)性。

2.重視基本技能訓(xùn)練，夯實(shí)實(shí)驗(yàn)理論基礎(chǔ)，強(qiáng)化創(chuàng)新能力。

在學(xué)生觀摩學(xué)習(xí)中發(fā)現(xiàn)，檢測(cè)工作是一項(xiàng)非常嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鳎恳豁?xiàng)實(shí)驗(yàn)步驟都非常重要，必須一絲不茍，絲毫的馬虎大意都會(huì)導(dǎo)致測(cè)試數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，導(dǎo)致檢測(cè)工作失敗。在分析實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)中，分析儀器選用、洗滌，儀器安裝，儀器放置順序，實(shí)驗(yàn)操作程序、數(shù)據(jù)的記錄處理，以及對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析討論的深度和廣度都要按實(shí)驗(yàn)要求規(guī)范練習(xí)。教師在實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)和考核時(shí)，強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)場(chǎng)所必須整潔，實(shí)驗(yàn)操作技術(shù)必須規(guī)范，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與原始記錄必須真實(shí)一致，實(shí)驗(yàn)報(bào)告必須完整，使學(xué)生在基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中樹立實(shí)事求是、規(guī)范、準(zhǔn)確、認(rèn)真的工作態(tài)度，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目蒲凶黠L(fēng)。

3.改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，以實(shí)際的生產(chǎn)生活實(shí)例為基礎(chǔ)，創(chuàng)建分析實(shí)驗(yàn)的解決問題的平臺(tái)，培養(yǎng)創(chuàng)新能力。

為了培養(yǎng)學(xué)生解決問題能力和創(chuàng)新能力，在學(xué)生通過基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)技能考核合格的情況下，加強(qiáng)綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，具體做法如下：

3.1打破按教材進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的常規(guī)，以具體的生產(chǎn)實(shí)踐為實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。

選用藥品、食品、水質(zhì)、材料、化工產(chǎn)品等具體的生產(chǎn)實(shí)際場(chǎng)景作為實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目，要求學(xué)生用分析化學(xué)技術(shù)解決具體實(shí)際問題。

3.2學(xué)生獨(dú)立設(shè)計(jì)解決問題的分析方案。

從解決實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中的問題出發(fā)，查閱資料，找到多種方法多種途徑解決問題的方案，對(duì)比選出最優(yōu)實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)，實(shí)驗(yàn)試劑配制，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄，實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析等，都由學(xué)生自己獨(dú)立完成整個(gè)教學(xué)過程，教師只是從方法可行性，操作過程安全性，以及在出現(xiàn)異常的情況下給予指導(dǎo)[1]。

在進(jìn)行配位滴定實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)為：雞蛋殼中鈣含量的測(cè)定。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)前通過查閱資料，首先進(jìn)行下列工作：

3.2.1實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的意義分析。

雞蛋是雉科動(dòng)物雞的卵。其外有一層硬殼，內(nèi)則有氣室、卵白及卵黃部分，雞蛋含有大量的維生素和礦物質(zhì)及有高生物價(jià)值的蛋白質(zhì)，是人類常食用的食品之一。其蛋殼主要成分的碳酸鈣，鈣含量40%左右，是比較好的生物有機(jī)鈣的原料，通過鈣含量的測(cè)定學(xué)習(xí)，能夠掌握食品中鈣含量測(cè)定方法，為雞蛋殼中鈣的利用提供依據(jù)。

3.2.2雞蛋殼中鈣含量的分析化學(xué)方法分析與選擇。

①酸堿法：取一定量雞蛋殼烘干，稱量，用一定量的鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液完全溶解蛋殼中的碳酸鈣變成鈣離子溶液，用氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液反滴定剩余的鹽酸，用甲基橙做終點(diǎn)指示劑，根據(jù)消耗鹽酸的量可以計(jì)算出鈣的含量。

方法分析：這種方法是通過測(cè)定雞蛋殼碳酸根的含量測(cè)定計(jì)算鈣含量，蛋殼中其他金屬離子形成的碳酸碳酸鹽含量會(huì)干擾滴定的準(zhǔn)確性。此種分析方法測(cè)定蛋殼中鈣含量不準(zhǔn)確，誤差大，不宜采用。

②氧化還原法：用鹽酸溶液將一定量雞蛋殼完全溶解成鈣離子，用過量的草酸鈉溶液沉淀鈣離子，陳化、過濾、洗滌草酸鈣沉淀，草酸鈣用一定量的硫酸溶液溶解成草酸根離子，然后用高錳酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點(diǎn)（溶液呈微紅色），計(jì)算出鈣離子的含量。

方法分析：此種方法原理可靠，滴定分析所用儀器簡單，可以作為鈣離子的滴定測(cè)定。但樣品的鈣處理成草酸鈣沉淀時(shí)，操作步驟較多，草酸鈣陳化時(shí)間長，不是快捷的檢測(cè)方法。

③原子吸收分光光度法：將一定量雞蛋殼用鹽酸溶液完全溶解，過濾出不溶于酸的有機(jī)物，配制鈣標(biāo)準(zhǔn)溶液，用原子吸收分光光度儀測(cè)定鈣標(biāo)準(zhǔn)溶液及樣品的吸光度值，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算出鈣的含量。

方法分析：此方法快速、可靠、準(zhǔn)確度高，適用于樣品中微量鈣的測(cè)定，但儀器昂貴。

④配位滴定法測(cè)定雞蛋殼中的鈣含量：

方法分析：該方法使用儀器簡單（滴定管，三角瓶），使用試劑少，對(duì)于常量鈣離子的分析可靠性高，是一種經(jīng)濟(jì)、快捷的鈣離子檢測(cè)方法。

3.3確定最佳實(shí)驗(yàn)方法。

學(xué)生通過鈣離子檢測(cè)方法的資料查詢和分析方法的比較，確定了實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中問題解決的最佳方法：用EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定測(cè)定雞蛋殼中鈣離子的含量。endprint

3.4完善具體測(cè)試方案程序，進(jìn)行含量分析實(shí)驗(yàn)。

整理出用EDTA法測(cè)定雞蛋殼中鈣含量的詳細(xì)實(shí)驗(yàn)操作步驟，配制好實(shí)驗(yàn)所用試劑，標(biāo)定好標(biāo)準(zhǔn)溶液，準(zhǔn)備好實(shí)驗(yàn)所用儀器，并進(jìn)行具體實(shí)驗(yàn)測(cè)定。

3.5記錄處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)按要求寫出實(shí)驗(yàn)報(bào)告。

3.6實(shí)驗(yàn)總結(jié)，對(duì)配位滴定關(guān)鍵技術(shù)分析。

3.6.1樣品處理技術(shù)關(guān)鍵：酸法溶樣，用鹽酸溶液將滴定的雞蛋殼完全轉(zhuǎn)化成鈣離子。

3.6.金屬離子配位滴定法幾個(gè)關(guān)鍵條件控制：Ca-EDTA穩(wěn)定形成的酸度和鈣指示劑顏色突變酸度范圍相同，用40g/L的NaOH溶液控制pH=13。

4.結(jié)論

通過上述實(shí)驗(yàn)教學(xué)，取得了較好的教學(xué)效果。

4.1學(xué)生認(rèn)識(shí)到，測(cè)定產(chǎn)品質(zhì)量，每一步實(shí)驗(yàn)操作都必須準(zhǔn)確、規(guī)范、認(rèn)真，一絲不茍，不能馬虎大意，這樣測(cè)定結(jié)果才準(zhǔn)確可靠，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)和學(xué)習(xí)態(tài)度。

4.2使學(xué)生明白了，今天的實(shí)驗(yàn)就是要解決個(gè)人民群眾日常比較關(guān)心的問題[2]，化學(xué)實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)，就是為了將來在實(shí)際工作中具體應(yīng)用。

4.3學(xué)生很有成就感，感覺自己所學(xué)到的知識(shí)派上了用場(chǎng)，解決了實(shí)際生活中遇到的問題。

4.4學(xué)生在分析方法的選擇中，溫習(xí)了理論知識(shí)，實(shí)驗(yàn)中彼此交流，合作解決問題，增強(qiáng)了團(tuán)隊(duì)合作精神，培養(yǎng)了獲取信息的能力、學(xué)習(xí)能力、交流能力和適應(yīng)社會(huì)能力。

4.5通過自主實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目確定，分析方法選擇，實(shí)驗(yàn)條件探究等科研式實(shí)驗(yàn)教學(xué)，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新能力，挖掘了學(xué)生的潛能，鍛煉了分析問題與解決問題的能力，也為學(xué)生日后進(jìn)行科學(xué)研究打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

4.6學(xué)生獨(dú)立完成分析方法選擇，樣品處理，藥品準(zhǔn)備，試劑配制，儀器洗滌，滴定操作，數(shù)據(jù)記錄，數(shù)據(jù)處理，寫出實(shí)驗(yàn)報(bào)告，經(jīng)歷了一個(gè)完整的分析測(cè)試過程。學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力得到了極大的鍛煉。

參考文獻(xiàn)：

[1]杭義萍，許琳.構(gòu)建基于問題解決的分析化學(xué)類實(shí)驗(yàn)課程體系[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2011，9，VOL30（9）：291-293.

[2]張六一，饒通德，黃怡民.深化分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革培養(yǎng)創(chuàng)新型人才[J].重慶三峽學(xué)院學(xué)報(bào)，2012（3）VOL28（139期）：125-126.

[3]蔡競春，倪燕，楊蓉，羅莎杰.淺談PBL教學(xué)法在《分析化學(xué)》實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用[J].成都中醫(yī)藥大學(xué)學(xué)報(bào)（教育科學(xué)版），2013，9，VOL15（第3期）：36-38.

通訊作者：敖克厚endprint

3.4完善具體測(cè)試方案程序，進(jìn)行含量分析實(shí)驗(yàn)。

整理出用EDTA法測(cè)定雞蛋殼中鈣含量的詳細(xì)實(shí)驗(yàn)操作步驟，配制好實(shí)驗(yàn)所用試劑，標(biāo)定好標(biāo)準(zhǔn)溶液，準(zhǔn)備好實(shí)驗(yàn)所用儀器，并進(jìn)行具體實(shí)驗(yàn)測(cè)定。

3.5記錄處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)按要求寫出實(shí)驗(yàn)報(bào)告。

3.6實(shí)驗(yàn)總結(jié)，對(duì)配位滴定關(guān)鍵技術(shù)分析。

3.6.1樣品處理技術(shù)關(guān)鍵：酸法溶樣，用鹽酸溶液將滴定的雞蛋殼完全轉(zhuǎn)化成鈣離子。

3.6.金屬離子配位滴定法幾個(gè)關(guān)鍵條件控制：Ca-EDTA穩(wěn)定形成的酸度和鈣指示劑顏色突變酸度范圍相同，用40g/L的NaOH溶液控制pH=13。

4.結(jié)論

通過上述實(shí)驗(yàn)教學(xué)，取得了較好的教學(xué)效果。

4.1學(xué)生認(rèn)識(shí)到，測(cè)定產(chǎn)品質(zhì)量，每一步實(shí)驗(yàn)操作都必須準(zhǔn)確、規(guī)范、認(rèn)真，一絲不茍，不能馬虎大意，這樣測(cè)定結(jié)果才準(zhǔn)確可靠，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)和學(xué)習(xí)態(tài)度。

4.2使學(xué)生明白了，今天的實(shí)驗(yàn)就是要解決個(gè)人民群眾日常比較關(guān)心的問題[2]，化學(xué)實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)，就是為了將來在實(shí)際工作中具體應(yīng)用。

4.3學(xué)生很有成就感，感覺自己所學(xué)到的知識(shí)派上了用場(chǎng)，解決了實(shí)際生活中遇到的問題。

4.4學(xué)生在分析方法的選擇中，溫習(xí)了理論知識(shí)，實(shí)驗(yàn)中彼此交流，合作解決問題，增強(qiáng)了團(tuán)隊(duì)合作精神，培養(yǎng)了獲取信息的能力、學(xué)習(xí)能力、交流能力和適應(yīng)社會(huì)能力。

4.5通過自主實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目確定，分析方法選擇，實(shí)驗(yàn)條件探究等科研式實(shí)驗(yàn)教學(xué)，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新能力，挖掘了學(xué)生的潛能，鍛煉了分析問題與解決問題的能力，也為學(xué)生日后進(jìn)行科學(xué)研究打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

4.6學(xué)生獨(dú)立完成分析方法選擇，樣品處理，藥品準(zhǔn)備，試劑配制，儀器洗滌，滴定操作，數(shù)據(jù)記錄，數(shù)據(jù)處理，寫出實(shí)驗(yàn)報(bào)告，經(jīng)歷了一個(gè)完整的分析測(cè)試過程。學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力得到了極大的鍛煉。

參考文獻(xiàn)：

[1]杭義萍，許琳.構(gòu)建基于問題解決的分析化學(xué)類實(shí)驗(yàn)課程體系[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2011，9，VOL30（9）：291-293.

[2]張六一，饒通德，黃怡民.深化分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革培養(yǎng)創(chuàng)新型人才[J].重慶三峽學(xué)院學(xué)報(bào)，2012（3）VOL28（139期）：125-126.

[3]蔡競春，倪燕，楊蓉，羅莎杰.淺談PBL教學(xué)法在《分析化學(xué)》實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用[J].成都中醫(yī)藥大學(xué)學(xué)報(bào)（教育科學(xué)版），2013，9，VOL15（第3期）：36-38.

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3.4完善具體測(cè)試方案程序，進(jìn)行含量分析實(shí)驗(yàn)。

整理出用EDTA法測(cè)定雞蛋殼中鈣含量的詳細(xì)實(shí)驗(yàn)操作步驟，配制好實(shí)驗(yàn)所用試劑，標(biāo)定好標(biāo)準(zhǔn)溶液，準(zhǔn)備好實(shí)驗(yàn)所用儀器，并進(jìn)行具體實(shí)驗(yàn)測(cè)定。

3.5記錄處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)按要求寫出實(shí)驗(yàn)報(bào)告。

3.6實(shí)驗(yàn)總結(jié)，對(duì)配位滴定關(guān)鍵技術(shù)分析。

3.6.1樣品處理技術(shù)關(guān)鍵：酸法溶樣，用鹽酸溶液將滴定的雞蛋殼完全轉(zhuǎn)化成鈣離子。

3.6.金屬離子配位滴定法幾個(gè)關(guān)鍵條件控制：Ca-EDTA穩(wěn)定形成的酸度和鈣指示劑顏色突變酸度范圍相同，用40g/L的NaOH溶液控制pH=13。

4.結(jié)論

通過上述實(shí)驗(yàn)教學(xué)，取得了較好的教學(xué)效果。

4.1學(xué)生認(rèn)識(shí)到，測(cè)定產(chǎn)品質(zhì)量，每一步實(shí)驗(yàn)操作都必須準(zhǔn)確、規(guī)范、認(rèn)真，一絲不茍，不能馬虎大意，這樣測(cè)定結(jié)果才準(zhǔn)確可靠，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)和學(xué)習(xí)態(tài)度。

4.2使學(xué)生明白了，今天的實(shí)驗(yàn)就是要解決個(gè)人民群眾日常比較關(guān)心的問題[2]，化學(xué)實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)，就是為了將來在實(shí)際工作中具體應(yīng)用。

4.3學(xué)生很有成就感，感覺自己所學(xué)到的知識(shí)派上了用場(chǎng)，解決了實(shí)際生活中遇到的問題。

4.4學(xué)生在分析方法的選擇中，溫習(xí)了理論知識(shí)，實(shí)驗(yàn)中彼此交流，合作解決問題，增強(qiáng)了團(tuán)隊(duì)合作精神，培養(yǎng)了獲取信息的能力、學(xué)習(xí)能力、交流能力和適應(yīng)社會(huì)能力。

4.5通過自主實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目確定，分析方法選擇，實(shí)驗(yàn)條件探究等科研式實(shí)驗(yàn)教學(xué)，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新能力，挖掘了學(xué)生的潛能，鍛煉了分析問題與解決問題的能力，也為學(xué)生日后進(jìn)行科學(xué)研究打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

4.6學(xué)生獨(dú)立完成分析方法選擇，樣品處理，藥品準(zhǔn)備，試劑配制，儀器洗滌，滴定操作，數(shù)據(jù)記錄，數(shù)據(jù)處理，寫出實(shí)驗(yàn)報(bào)告，經(jīng)歷了一個(gè)完整的分析測(cè)試過程。學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力得到了極大的鍛煉。

參考文獻(xiàn)：

[1]杭義萍，許琳.構(gòu)建基于問題解決的分析化學(xué)類實(shí)驗(yàn)課程體系[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2011，9，VOL30（9）：291-293.

[2]張六一，饒通德，黃怡民.深化分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革培養(yǎng)創(chuàng)新型人才[J].重慶三峽學(xué)院學(xué)報(bào)，2012（3）VOL28（139期）：125-126.

[3]蔡競春，倪燕，楊蓉，羅莎杰.淺談PBL教學(xué)法在《分析化學(xué)》實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用[J].成都中醫(yī)藥大學(xué)學(xué)報(bào)（教育科學(xué)版），2013，9，VOL15（第3期）：36-38.

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