環(huán)境分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革對夯實(shí)知識結(jié)構(gòu)的影響

摘 要：本論文主要是通過教學(xué)實(shí)驗(yàn)的改革，提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，加深對理論知識理解與掌握，進(jìn)而夯實(shí)理論知識基礎(chǔ)，重新構(gòu)建知識結(jié)構(gòu)，取得較好的理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：教學(xué)實(shí)驗(yàn)改革；實(shí)驗(yàn)操作；知識結(jié)構(gòu)

中圖分類號：G632 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

一、環(huán)境分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)存在的問題

環(huán)境分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)主要是憑借一定的實(shí)驗(yàn)手段，使學(xué)生進(jìn)一步理解和掌握分析化學(xué)的基本原理，并運(yùn)用已有的知識結(jié)構(gòu)，訓(xùn)練學(xué)生的基本操作技能，培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問題的綜合能力，是將教學(xué)任務(wù)和實(shí)踐實(shí)用聯(lián)結(jié)起來的主要紐帶。本課程是高職院校環(huán)境類專業(yè)的必修專業(yè)課。由于該課程有十分重要的地位，因此其課程內(nèi)容也尤為重要[1]。傳統(tǒng)的環(huán)境分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程主要存在以下兩個(gè)方面：1、內(nèi)容比較單調(diào)，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、積極性不高。2、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容綜合性不強(qiáng)，難以反映實(shí)際分析工作的全貌，每次實(shí)驗(yàn)基本上都是溶液的配制，標(biāo)定榮國滴定測定待測液的含量，對學(xué)生綜合能力的提升沒有幫助。3、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與實(shí)際生活聯(lián)系不多，不能貼近學(xué)生日常生活，這類實(shí)驗(yàn)內(nèi)容不能充分調(diào)動學(xué)生積極性，學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性不強(qiáng)，學(xué)生動手操作能力還停留在高中階段，不利于教學(xué)過程的開展。因此，學(xué)生分析問題和解決問題的能力并沒有得到提升，綜合起來，學(xué)生對環(huán)境分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)這門課程的學(xué)習(xí)僅僅停留在幾個(gè)方面，如，溶液的配置，容量瓶的使用，天平的使用，移液管的使用等，而并沒有改變和重新構(gòu)建學(xué)生大腦中的知識結(jié)構(gòu)4、對于大部分高職院校來說，學(xué)生基本上都坐在教室聽老師講課，做實(shí)驗(yàn)的時(shí)間卻少之又少。雖然學(xué)習(xí)了一些基本的理論知識，卻不能很好運(yùn)用于實(shí)踐之中。例如，我們在理論上教會了學(xué)生如何測定Pb2+的含量，但是在實(shí)踐中，采回土樣后，讓學(xué)生們測定土壤中Pb2+的含量時(shí)，學(xué)生們面面相覷，不該如何操作。

目前我國的學(xué)生普遍存在的問題是獨(dú)立分析、工作的能力較差，這是由于分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法存在弊端[2]。本論文針對這一弊端進(jìn)行研究改革，探索一條能夠提高高職院校環(huán)境專業(yè)學(xué)生分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)應(yīng)用能力之路，使學(xué)生所學(xué)和企業(yè)需要真正實(shí)現(xiàn)無縫對接。綜上所述，為了更好地培養(yǎng)學(xué)生獲取和探索知識的能力，我們需根據(jù)原有的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行精簡，添加貼近學(xué)生日常生活的綜合性實(shí)驗(yàn)教學(xué)題目，這些題目有如下特點(diǎn)1、包含知識點(diǎn)較多，這樣可加錢給學(xué)生對課堂所學(xué)的知識進(jìn)一步理解和掌握，學(xué)生學(xué)習(xí)變被動為主動。2、涉及多項(xiàng)基本操作技能看，我們的學(xué)生雖然進(jìn)行操作技能的基本訓(xùn)練，但動手能力還存在一定的欠缺，缺乏規(guī)范操作意識，通過此項(xiàng)訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生規(guī)范的操作，樹立“量”的意識，為將來的實(shí)驗(yàn)工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。3、實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，學(xué)生主導(dǎo)，教師全過程監(jiān)控。在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中，教師只是給出實(shí)驗(yàn)題目，學(xué)生通過查閱文獻(xiàn)等自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案在制定實(shí)驗(yàn)方案時(shí)，教師給予適當(dāng)?shù)闹笇?dǎo)和改正，包括布點(diǎn)，采樣，樣品處理，標(biāo)準(zhǔn)溶液配制及標(biāo)定，樣品測定方法的選擇，實(shí)驗(yàn)操作，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理等。4、學(xué)生全過程參與，在設(shè)計(jì)好實(shí)驗(yàn)方案后，學(xué)生進(jìn)行實(shí)地布點(diǎn)，采樣，將樣品帶回實(shí)驗(yàn)室后，選擇適當(dāng)?shù)姆椒?，將樣品進(jìn)行前處理，再配制標(biāo)準(zhǔn)溶液，若采用間接法配制標(biāo)準(zhǔn)溶液，需標(biāo)定，最后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測定和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理，所有過程均由學(xué)生完成，增強(qiáng)了學(xué)生的主動性，積極性和不斷探索的科學(xué)精神，達(dá)到良好的教學(xué)效果。

二、環(huán)境分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革題目的設(shè)計(jì)

為了達(dá)到較好的教學(xué)效果，提升學(xué)生解決實(shí)際生產(chǎn)中的問題，我們隊(duì)環(huán)境分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)題目進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)，這些分析對象與日常生活，身體健康和環(huán)境問題息息相關(guān)，并將這些分析對象與于企業(yè)應(yīng)用相聯(lián)結(jié)，例如，環(huán)境監(jiān)測站及檢測企業(yè)經(jīng)常接觸到的實(shí)驗(yàn)是大氣中SO2及氮氧化物含量的測定，水環(huán)境中重金屬含量，揮發(fā)酚，總氮和總磷含量的測定，土壤中重金屬含量的測定，食品檢測單位經(jīng)常接觸到的實(shí)驗(yàn)是蔬菜和水果中殘留農(nóng)藥的測定。將這些內(nèi)容綜合起來，可將環(huán)境分析化學(xué)題目設(shè)計(jì)如下：

1、某化工企業(yè)廢氣中SO2含量的測定

2、某制革企業(yè)廢水中揮發(fā)酚含量的測定

3、土壤中銅，鋅，鉛及鎘四種金屬含量的測定

三、本設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)所涉及的知識點(diǎn)

1、采樣。本設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)題目設(shè)計(jì)大氣環(huán)境，水環(huán)境，土壤環(huán)境和食品類四個(gè)方面，每個(gè)方面采樣的方式都不同。例如在對水環(huán)境中的汞含量進(jìn)行測定時(shí)，需采取水樣，首先要確定取樣器，引水管，取樣瓶等；再確定取樣斷面，取樣垂線，取樣點(diǎn)；最后確定取樣量。將樣品采集到事先洗滌干凈的玻璃瓶或塑料桶內(nèi)，需立即測定，如果需到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，則將樣品貯存于暗處，盡量避免溫度的變化。學(xué)生通過現(xiàn)場操作取樣就可以對理論課學(xué)所的知識深度理解，并將理論知識應(yīng)用與生產(chǎn)實(shí)踐，這樣有利于學(xué)生課堂所學(xué)知識的識記。

2、樣品處理。傳統(tǒng)環(huán)境分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)都是講所采回的樣品由實(shí)驗(yàn)員處理好，學(xué)生上實(shí)驗(yàn)課時(shí)直接用處理好的樣品進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，忽略了學(xué)生樣品處理能力的鍛煉。本設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)題目所涉及的樣品處理方法不同。例如，測定水質(zhì)中的懸浮物，溶解氧，化學(xué)需氧量，總氮，總砷及揮發(fā)酚時(shí)所采用的樣品處理方法各不相同，用4-氨基安替比林分光光度法測定揮發(fā)酚含量時(shí)，在樣品采集現(xiàn)場檢測有無游離氯等氧化劑的存在，如有存在，及時(shí)加入量硫酸亞鐵出去，采集后及時(shí)加入磷酸酸化至PH約為4.0，并加適量硫酸銅溶液以抑制微生物對酚類生物氧化作用，樣品要在5-10℃冷藏，24小時(shí)內(nèi)測定；測定土壤中銅，鋅，鉛及鎘含量時(shí)，可以進(jìn)行土壤消解，將待測固體轉(zhuǎn)變成溶液形式，也可以采用浸提法將所得濾液進(jìn)行測定。學(xué)生通過主動參與此過程，了解到每個(gè)實(shí)驗(yàn)的樣品都有不同的處理方法，選擇最佳的實(shí)驗(yàn)方法，得到較高的實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)確度。

3、實(shí)驗(yàn)操作。

（1）儀器校準(zhǔn)。

（2）樣品測定學(xué)生在進(jìn)行此項(xiàng)工作之前，都已查閱了相關(guān)材料，并設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)方案，教師審查學(xué)生所設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案并提出了更改建議，學(xué)生參照意見進(jìn)行修改，教師再次審查，若不合格，需進(jìn)一步修改，若設(shè)計(jì)可行，學(xué)生可依照所設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)過程中，要注意基本操作技能的規(guī)范，如稱量、滴定等，注意觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，確定滴定終點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)操作結(jié)束后，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并洗滌實(shí)驗(yàn)儀器，洗滌實(shí)驗(yàn)儀器時(shí)，操作要規(guī)范，玻璃儀器洗干凈時(shí)的標(biāo)志是內(nèi)壁上附著的水既不聚成水滴，也不成股流下。endprint

4、數(shù)據(jù)處理、評價(jià)及誤差分析。

（1）數(shù)據(jù)處理。學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)之后，得到一系列原始數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)要根據(jù)相關(guān)理論知識進(jìn)行計(jì)算。例如用NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定HAC的濃度時(shí)，要記下每次滴定時(shí)所消耗的體積，根據(jù)NaOH與 HAC的計(jì)量關(guān)系，就可以計(jì)算出HAC溶液的濃度，所涉及的知識點(diǎn)包括平均體積的計(jì)算，標(biāo)準(zhǔn)偏差和相對標(biāo)準(zhǔn)偏差的計(jì)算，有效數(shù)字及其運(yùn)算等等，都可以加深對所學(xué)知識點(diǎn)的掌握。

（2）數(shù)據(jù)評價(jià)。

首先檢驗(yàn)數(shù)據(jù)的精密度。在相同的測定條件下，同一試樣的重復(fù)測量值之間的相接近程度稱為精密度。如果多次測量時(shí)，彼此間結(jié)果都很接近，則數(shù)據(jù)精密度較高，計(jì)算的結(jié)果準(zhǔn)確度較高。

其次要根據(jù)計(jì)算結(jié)果來確定是否達(dá)到相應(yīng)的排放標(biāo)準(zhǔn)。

（3）誤差分析。在實(shí)驗(yàn)室中對樣品進(jìn)行定量分析是為了獲取準(zhǔn)確的組分含量，然而客觀上的誤差是難以避免的，即使使用完美的分析方法，靈敏度高的儀器，謹(jǐn)慎的操作，所得數(shù)據(jù)也很有可能和真實(shí)值不一致，因此需要對學(xué)生的誤差分析能力進(jìn)行訓(xùn)練。所考查的知識點(diǎn)包括系統(tǒng)誤差及其分裂，隨機(jī)誤差及其影響因素，系統(tǒng)誤差的檢驗(yàn)（訓(xùn)練學(xué)生通過做對照試驗(yàn)，比較試驗(yàn)和回收實(shí)驗(yàn)來判斷是否存在系統(tǒng)誤差）與消除方法（訓(xùn)練學(xué)生如何做空白試驗(yàn)、對照試驗(yàn)，如何校準(zhǔn)儀器）等。

四、成績考核

當(dāng)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，按照學(xué)時(shí)安排，就可以對學(xué)生進(jìn)行期末考核，以檢驗(yàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。期末成績包含兩部分，即平時(shí)成績+期末成績+態(tài)度成績。平時(shí)成績占60%，由學(xué)生的實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，實(shí)驗(yàn)操作，實(shí)驗(yàn)報(bào)告等完成情況來評定；期末成績占30%，由期末考試來確定，分為理論和操作兩部分，各占15%；態(tài)度成績占10%，由學(xué)生的平時(shí)綜合表現(xiàn)來評定，主要考慮學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的積極性。

通過此項(xiàng)教學(xué)改革，主要有兩個(gè)方面的顯著成效。

1、學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的積極性有較大程度上的提高。調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，教學(xué)改革之前，學(xué)生對本門課程的基本沒有主動學(xué)習(xí)的欲望，而教學(xué)改革之后，85%的學(xué)生對本門課程的學(xué)習(xí)積極性很高，每次實(shí)驗(yàn)之前，都積極準(zhǔn)備方案，去采樣，樣品處理，實(shí)驗(yàn)操作，得出結(jié)論，并對結(jié)果進(jìn)行討論。

2、課堂上，學(xué)生對相關(guān)學(xué)科（包括環(huán)境分析化學(xué)，環(huán)境監(jiān)測等課程）的理論知識的掌握能力明顯提高，這進(jìn)一步說明該實(shí)驗(yàn)的教學(xué)改革對夯實(shí)學(xué)生的理論知識和構(gòu)建新的知識結(jié)構(gòu)有顯著影響。

參考文獻(xiàn)

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作者簡介：

楊成梅（1983-），女，滿族，遼寧岫巖滿族自治縣人，烏魯木齊職業(yè)大學(xué)環(huán)境監(jiān)測與治理技術(shù)系講師，碩士，研究方向：教學(xué)研究。endprint