分析化學(xué)課程教學(xué)的精髓

朱霞萍+胡曉榮+孫永華+周莉

[摘 要]隨著時(shí)代的發(fā)展，現(xiàn)代分析化學(xué)已經(jīng)走出定性、定量分析的局限，進(jìn)入一個(gè)新的階段。“量”、“度”、“新”是分析化學(xué)課程教學(xué)的精髓，在教授學(xué)生分析化學(xué)基本原理、基本知識(shí)、基本技術(shù)的過程中，要好好把握 “量”、“度”、“新”的輸入。

[關(guān)鍵詞]分析化學(xué)；量；度；新

[中圖分類號(hào)] G642.0 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 2095-3437（2016）05-0104-02

我國(guó)化學(xué)前輩徐壽先生評(píng)價(jià)分析化學(xué)是“考質(zhì)求數(shù)之學(xué)，乃格物之大端，而為化學(xué)之極致也”?？假|(zhì)求數(shù)即為定性、定量分析。隨著時(shí)代的發(fā)展，現(xiàn)代分析化學(xué)已經(jīng)走出定性、定量分析的局限，進(jìn)入一個(gè)新的階段。分析化學(xué)[1]是研究物質(zhì)的組成和結(jié)構(gòu)，確定物質(zhì)在不同狀態(tài)和演變過程中化學(xué)成分、含量、時(shí)空分布和相互作用的量測(cè)科學(xué)，旨在發(fā)展各種分析策略、原理和方法，研制各類器件、裝置、儀器及相關(guān)軟件，以獲得物質(zhì)組成和性質(zhì)的時(shí)空變化規(guī)律。按照這個(gè)定義，分析化學(xué)是一門集研究分析方法、分析儀器、分析策略為一體的學(xué)科；同時(shí)，分析化學(xué)也是一門信息科學(xué)，分析化學(xué)工作者已不僅是單純的分析數(shù)據(jù)提供者，而是有關(guān)化學(xué)信息的提供者、綜合者和分析者，是解決實(shí)際問題的參與者。徐光憲先生[2]在全國(guó)分析化學(xué)學(xué)科人才培養(yǎng)與教學(xué)建設(shè)發(fā)展戰(zhàn)略研討會(huì)指出，21世紀(jì)化學(xué)的核心任務(wù)已經(jīng)演變?yōu)閺V義分子的合成化學(xué)和廣義的分析化學(xué)，分析化學(xué)的應(yīng)用領(lǐng)域已涉及生命科學(xué)、材料科學(xué)、信息科學(xué)、環(huán)境科學(xué)、資源和能源科學(xué)、醫(yī)藥和食品的檢測(cè)、工業(yè)制造品的質(zhì)量監(jiān)控、毒品的分析監(jiān)控、法醫(yī)的鑒定等與人類生活息息相關(guān)的幾乎所有方面。也正因?yàn)槿绱?，分析化學(xué)是許多專業(yè)包括化學(xué)、化工、生物、醫(yī)藥、地質(zhì)、能源、環(huán)境、材料、食品等的必修課程。為了把分析化學(xué)教學(xué)工作做好，很多同行進(jìn)行了關(guān)于分析化學(xué)理論[3-7]、考試[8-9]、實(shí)踐[10-12]等方面教學(xué)方法的探討，提出了很多寶貴的建議。本人從事分析化學(xué)教學(xué)多年，教授過不同專業(yè)包括化學(xué)、應(yīng)用化學(xué)、化學(xué)工程、制藥工程、生物工程、環(huán)境監(jiān)測(cè)、地球化學(xué)、核化工與核燃料的分析化學(xué)課程，針對(duì)不同的專業(yè)有不同的側(cè)重點(diǎn)，但對(duì)不同的專業(yè)也有共性，即分析化學(xué)中關(guān)于“量、度、新”的闡述。

首先，在分析化學(xué)教學(xué)中注重“量”的概念的輸入。定量分析是分析化學(xué)的基本任務(wù)?！傲俊钡母拍钣腥齻€(gè)方面的含義，首先就是準(zhǔn)確定量。初級(jí)分析中使用量杯、燒杯、托盤天平；到了分析化學(xué)階段就使用移液管、容量瓶、滴定管、分析天平，在滴定分析時(shí)注重1滴、半滴、1/4滴溶液加入的變化；現(xiàn)在，分析化學(xué)進(jìn)入分析科學(xué)階段，取樣量甚至是以微升、納升計(jì)量。而待測(cè)組分的含量也從常量組分到微量組分，再到痕量、超痕量組分的分析，現(xiàn)階段已經(jīng)涉及單細(xì)胞、單分子、單原子分析。不管在哪個(gè)階段，哪個(gè)層次，分析化學(xué)都講究分析結(jié)果的準(zhǔn)確定量?！傲俊钡母拍钪械诙矫婧x是粗略估計(jì)物質(zhì)的容量、質(zhì)量，比如，對(duì)于1毫升、1升、1克、10克……的容量和質(zhì)量有大致的估算，對(duì)樣品中組分含量、性質(zhì)，以及含量和性質(zhì)對(duì)分析測(cè)試信號(hào)的影響有粗略的估量。一個(gè)巧婦，能不經(jīng)意地把一盤菜炒得口味合適，這是一種意識(shí)，而不是依賴看得見的某個(gè)具體數(shù)據(jù)；而分析化學(xué)中對(duì)物質(zhì)的容量、質(zhì)量、性質(zhì)以及參數(shù)對(duì)分析信號(hào)的影響的粗略估量也需要經(jīng)過長(zhǎng)期、認(rèn)真的實(shí)驗(yàn)體驗(yàn)才能培養(yǎng)出來?！傲俊钡母拍钪械谌矫婧x就是精確表達(dá)分析結(jié)果，即注意實(shí)驗(yàn)結(jié)果的表達(dá)方式、誤差的合理表達(dá)、有效數(shù)字的正確使用。實(shí)驗(yàn)結(jié)果的表達(dá)要符合實(shí)際情況。另外，真值是未知的，類似數(shù)學(xué)極限的概念。任何一個(gè)分析結(jié)果都存在或多或少的誤差，正確地表達(dá)分析結(jié)果的誤差很重要。結(jié)果表達(dá)中，有效數(shù)字位數(shù)的選擇不同，誤差的大小就不同，有效數(shù)字的取舍應(yīng)根據(jù)給出的實(shí)驗(yàn)條件確定。在教學(xué)過程中注意把關(guān)于“量”的三個(gè)方面的含義準(zhǔn)確地傳授給學(xué)生，使其通過學(xué)習(xí)和實(shí)驗(yàn)，準(zhǔn)確的了悟和把握分析化學(xué)中“量”的概念。

其次，在教學(xué)中注意培養(yǎng)學(xué)生對(duì)分析化學(xué)中的“度”的掌握?！岸取奔礊楹饬?，在分析化學(xué)中意為分析。淺層次的“度”是指對(duì)物質(zhì)進(jìn)行測(cè)定，包括物質(zhì)的定性、定量、結(jié)構(gòu)分析；更深一層的含義是對(duì)測(cè)定結(jié)果的分析。也就是說，分析不僅僅是被動(dòng)地提供物質(zhì)的定性、定量、結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，分析工作者更要主動(dòng)地提出問題、綜合問題、分析問題，最終進(jìn)一步解決問題。在給學(xué)生授課的時(shí)候，要讓學(xué)生對(duì)分析化學(xué)“度”的更深層的意義即對(duì)分析結(jié)果的分析有深刻的認(rèn)識(shí)。例如，針對(duì)某地區(qū)大米中鎘超標(biāo)的問題進(jìn)行研究，不是簡(jiǎn)單地提供大米中鎘的含量，而是為了解決問題，要針對(duì)整個(gè)課題做系統(tǒng)性研究。1.有代表性樣品的采集：不僅采集稻米，還要采集與稻米息息相關(guān)的土壤、稻田水、空氣等樣品。2.測(cè)量所有樣品中鎘的含量及其他理化性質(zhì)：不但要測(cè)定稻米、土壤、稻田水、空氣中鎘的總量，還要系統(tǒng)地測(cè)定不同深度土壤，空氣中不同顆粒物的鎘含量，測(cè)定稻田水、土壤、空氣顆粒物中不同形態(tài)的鎘含量。3.綜合分析：討論稻米中鎘含量與土壤、稻田水、空氣中總鎘含量相關(guān)性如何，與土壤、空氣顆粒物中不同形態(tài)鎘的相關(guān)性如何，與土壤、稻田水其他理化性質(zhì)的相關(guān)性如何，從而確定鎘的來源，危害程度，遷移、轉(zhuǎn)化狀態(tài)，最后根據(jù)分析結(jié)果進(jìn)一步提出降低稻米中鎘含量的措施。這才是一個(gè)分析化學(xué)工作者針對(duì)這個(gè)課題該做的完整的工作。這樣講授分析化學(xué)中的“度”有利于學(xué)生充分認(rèn)識(shí)到分析化學(xué)這門學(xué)科的任務(wù)、特點(diǎn)，拓展學(xué)生的思維尺度，提高學(xué)生綜合分析問題、解決問題的能力。

最后，注重教學(xué)內(nèi)容的出“新”。創(chuàng)新是任何一門學(xué)科的靈魂。在分析化學(xué)授課過程中，除了教授分析化學(xué)的基本原理和基本知識(shí)以外，還要注意補(bǔ)充本學(xué)科發(fā)展前沿的新理論、新方法和新技術(shù)。比如要做分析化學(xué)的信息化、智能化、微流控芯片化、在線化、實(shí)時(shí)化、原位化、仿生化、高靈敏化、高選擇性化、高通量化、無損化等概念的介紹。在講課中注意時(shí)效性例子的引入，比如，介紹1999年比利時(shí)布魯塞爾發(fā)生的二惡英污染飼料事件，是分析化學(xué)家鑒定了二惡英的結(jié)構(gòu)，從而拯救了比利時(shí)；介紹2002年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)的三位科學(xué)家都是因?yàn)槁氏冉⒘诵碌臏y(cè)定生物大分子的方法而獲此殊榮；介紹2009年三位科學(xué)家因?yàn)楦髯元?dú)立的核糖體研究成果成為諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)的獲得者；還介紹生化武器、人類基因組工程的成就以及在醫(yī)學(xué)研究、疾病診斷中的重要作用等。當(dāng)然，這種“新”內(nèi)容的引用要與所授課程的內(nèi)容相聯(lián)系才更容易被學(xué)生所接受，比如，在講解分析結(jié)果表達(dá)方式時(shí)講到物質(zhì)中氮的測(cè)定結(jié)果可以以NH3，NxOy，N2，N，蛋白質(zhì)等方式表達(dá)，但是，2009年發(fā)生的三鹿奶粉三聚氰胺事件就是由于分析奶粉中蛋白質(zhì)含量時(shí)，以氮元素含量代替了蛋白質(zhì)含量表示分析結(jié)果，被不法商家鉆了空子引起的。所以，選擇合適的分析方法，如何進(jìn)行分析結(jié)果的表達(dá)一定要根據(jù)具體情況具體分析。俞汝勤院士[13]談到現(xiàn)階段國(guó)際國(guó)內(nèi)分析化學(xué)改革的一些新動(dòng)向時(shí)，就指出分析化學(xué)教育要作為解決實(shí)際問題的科學(xué)進(jìn)行教授，要在教學(xué)中引入社會(huì)項(xiàng)目，引入時(shí)效性案例分析等。尹筱莉[14]在談到化學(xué)老師有效利用教學(xué)資源時(shí)也強(qiáng)調(diào)要充分使教學(xué)內(nèi)容新穎化、生活化。在講授過程中引入與時(shí)俱進(jìn)的實(shí)效性案例，一方面能極大提高學(xué)生學(xué)習(xí)分析化學(xué)的興趣和積極性，另一方面能擴(kuò)展學(xué)生視野，增強(qiáng)其社會(huì)責(zé)任感，提高學(xué)生綜合素質(zhì)。

總之，“量”、“度”、“新”是分析化學(xué)課程教學(xué)的精髓，在教授學(xué)生掌握分析化學(xué)基本原理、基本知識(shí)、基本技術(shù)的過程中，要好好把握 “量”、“度”、“新”的輸入。

[ 注 釋 ]

[1] 莊乾坤，劉虎威，陳洪淵.分析化學(xué)學(xué)科前沿與展望[M]. 北京，科學(xué)出版社，2012：1-25.

[2] 徐光憲.對(duì)分析化學(xué)教學(xué)的兩點(diǎn)初淺看法[J].大學(xué)化學(xué)，2008，23（2）：1-10.

[3] 吳碩，劉志廣，宿艷，等.分析化學(xué)“翻轉(zhuǎn)課堂”的嘗試與探討[J].中國(guó)大學(xué)教學(xué)，2015 （1）：53-56.

[4] 樊鐵波.分析化學(xué)課教學(xué)改革淺議[J].教育探索，2007（5）：38-39.

[5] 黃麗英，楊寶華.淺談高?；瘜W(xué)教學(xué)中綠色化學(xué)理念的滲透[J].教育與職業(yè)，2012（12）：131-132.

[6] 郭祥群.淺談?wù)n程教學(xué)核心知識(shí)與知識(shí)網(wǎng)絡(luò)建構(gòu)——以分析化學(xué)為例[J].中國(guó)大學(xué)教學(xué)，2009（1）：32-35.

[7] 郭祥群.分析化學(xué)教學(xué)體系重構(gòu)之思考[J].大學(xué)化學(xué)，2008（5）：7-10.

[8] 吳性良.改革分析化學(xué)課程考核方法的實(shí)踐[J].中山大學(xué)學(xué)報(bào)，2001（1）：163-164.

[9] 薩木嘎，趙智宏.關(guān)于分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程考試改革的設(shè)想[J].大學(xué)化學(xué)，1999（3）：23-24.

[10] 姚思童，張進(jìn).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)，2010（3）：23-27.

[11] 徐守芳，陸宏志.以科研促教學(xué)：新型分析方法在儀器分析教學(xué)中的體現(xiàn)[J].化學(xué)教育，2014（2）：8-10.

[12] 王忠美.論高職學(xué)生分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng)[J].中國(guó)成人教育，2008（4）：156-157.

[13] 俞汝勤.漫談分析化學(xué)教學(xué)改革與課程建設(shè)[J].大學(xué)化學(xué)，2008（5）：1-6.

[14] 尹筱莉，孟凡麗.對(duì)化學(xué)教師有效利用教學(xué)資源的實(shí)踐之評(píng)析[J].教育科學(xué)研究，2009（1）：57-59.

[責(zé)任編輯：鐘 嵐]