討論式教學法在分析化學教學中的具體運用

劉　凱　李琪琪　蔡玉芬

（內江師范學院化學化工學院，四川內江641100）

·教學研究與改革·

討論式教學法在分析化學教學中的具體運用

劉凱*李琪琪蔡玉芬

（內江師范學院化學化工學院，四川內江641100）

針對分析化學的知識體系和要求，運用討論式教學法組織教學，以切實調動每一位學生的學習積極性，加深對知識的理解和運用，提高學生的綜合素質和能力。

全討論；部分討論；滴定分析概論；容量分析

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在全面推進素質教育的今天，討論式教學法在國內的教學實踐中受到了越來越多的重視和應用［1－3］，其獨到的教學方式不僅有利于調動學生的積極性和主動性，激發(fā)其學習興趣，增強合作意識，而且有利于培養(yǎng)他們分析和探究問題的能力。筆者根據(jù)分析化學的基本內容和要求，結合多年的教學實踐，談一談討論式教學法在這一領域各知識板塊中的具體應用，供各位同行參考，以期拋磚引玉，共同提高。

1　組織形式

采用分組討論為主、個人討論為輔的形式。將全班學生分為若干小組，每個小組的人數(shù)視班級規(guī)模而定，一般5－8人；分組時既要考慮學習基礎的均衡性，又要考慮平時組織的方便性。每個小組推選一人為小組長，負責本小組的召集工作。

根據(jù)教學內容和要求的不同，我們將討論式教學分為“全討論”和“重點討論”兩種模式。所謂“全討論”，即將某一章節(jié)的內容分解為若干個討論題目，通過學生自己分析思考獲取答案，以達到教學目的。其特點是將該章節(jié)的學習主動權全部或大部分交給學生，能更好地體現(xiàn)自主學習的教育理念；不足之處是若討論題目太少則不利于大班上課，若題目太多又較為費時。而“重點討論”則是以講授法為主、討論式教學為輔，在教學過程中，圍繞知識體系和教學大綱要求，甄選出一部分內容展開討論，以加深對相關知識的理解和認識，是傳統(tǒng)教學方法和現(xiàn)代教育理念的有機融合。

為了讓學生在課堂討論時心里有數(shù)，“全討論”需要將題目提前1－2周告知他們；而“重點討論”則是介紹到某一內容時即時提出題目，1－2周后組織全班學生展示討論結果。

“全討論”和“重點討論”均以小組討論的形式展開。個人討論則體現(xiàn)在：①教師就某一特定問題提出的非強制性參與的思考題的探討；②個人在學習中提出的某些具有創(chuàng)意性的問題或見解；③其他小組發(fā)言后因不完善所做的個人補充。

2　發(fā)言方式和成績評定

課堂討論時，通常先由小組選出1位代表發(fā)言，再由其他成員補充。但這樣做有個缺點：易造成某些成員的依賴思想——反正每次發(fā)言有代表或其他人頂著，我可以不參與，這就背離了討論式教學法的初衷。為將全班每位學生融入教學，我們改由教師隨機指定一名小組成員首先發(fā)言，并將其發(fā)言作為該組得分的依據(jù)之一，這就要求小組討論時每位成員都必須參與。待教師指定的成員發(fā)言后，才允許該組其他成員補充。若該組的回答有瑕疵，教師可鼓勵其他小組的學生進行完善，但發(fā)言成績只能作為其他小組學生的個人成績。

有時各小組對某問題因認識不同產(chǎn)生爭議，教師可以鼓勵爭議方展開辯論。但辯論中要注意時間的掌控，若耗時太長可終止辯論，由教師引導揭曉答案（這種處理也適合發(fā)言人數(shù)太多的情況）。

為鼓勵學生積極參與討論式教學，我們將學科總成績分為三部分：期末考試（約占總成績的70%），平時作業(yè)和考勤（約占10%），討論（約占20%）。每個學生的討論成績則由兩部分構成：小組討論成績（70%）和個人討論成績（30%）。其中小組討論成績由各小組發(fā)言情況而定（若某次討論中，組內有多人發(fā)言，則小組此次成績取各發(fā)言人成績的平均值），個人討論成績則由不代表小組的個人發(fā)言和其他范疇（前已介紹）而定。討論成績統(tǒng)計表格參見圖1。

圖1　討論成績統(tǒng)計表

課堂討論中，每次發(fā)言的成績評定都分為A、B、C、D、E 5個等級。最高等級A要求發(fā)言準確圓滿；B類發(fā)言基本正確，但有一定瑕疵；C類發(fā)言部分正確；D類發(fā)言基本錯誤，僅與答案少許沾邊；E類發(fā)言完全錯誤。為了鼓勵學生積極思考，我們還特意做了一項規(guī)定：若某學生在學習或討論中提出了有意義的創(chuàng)新性見解，該學生的個人討論總成績將給予滿分。

有了分數(shù)的激勵，學生在討論時更加重視和投入，課堂氣氛更加活躍，學習的積極性也有了較大幅度的提高。

3　應用示例

3.1討論式教學在滴定分析概論教學中的具體運用

滴定分析是分析化學最重要的分析方法之一，是化學分析的核心［4，5］。其概論部分的教學相對于分析化學其他章節(jié)來說，學習難度較小。為此，我們在教學中采用“全討論”的方式，按教學要求將相關內容編輯成13個題目，事先分發(fā)給學生：（1）什么是滴定分析法？（2）什么是標準溶液、滴定劑？（3）滴定分析法是根據(jù)什么進行分類的？分類結果怎樣？（4）滴定反應的條件有哪些？（5）滴定分析時有幾種不同的滴定方式？它們的定量原理是怎么樣的？（6）什么是化學計量點？其表示方法怎樣？（7）什么是滴定終點？怎樣用符號表示？（8）什么是終點誤差？怎樣表示？要求如何？（9）何謂滴定度？其意義何在？表示方法如何？（10）滴定度與物質的量濃度的換算關系如何？（11）什么是基準物？其要求有哪些？（12）標準溶液的配制方法有哪些？何謂直接配制法？何謂間接配制法？（13）何謂標定？標定時應注意哪些事項？

上述問題屬于基礎性問題，在一般資料中易找到答案，其宗旨在于引導學生自學。為拓展知識，加深理解，我們圍繞13個問題又提出了對應的附加思考題。如在問題（2）的基礎上提出：標準溶液是否等同于滴定劑？其關系如何？以加深學生對標準溶液的認識。又如在問題（6）、（7）的基礎上，提出以下附加思考題：①對可逆的滴定反應，計量點時各反應物的量有何關系？之前或之后呢？②滴定終點和計量點的影響因素各有哪些？以便為后繼學習和實驗打下一定的基礎。

滴定臨近終點時對滴定劑的量要求很高，須進行半滴操作。此要求的依據(jù)何在？我們在討論問題（8）時，提出：一被測溶液，需加20.00 mL標準液方可達計量點。但操作時因顏色觀察不當，多加了一滴，此結果是否符合誤差要求？為什么（提示：一般滴定管20滴液體約為1 mL）？學生們通過計算，認識到由此產(chǎn)生的滴定誤差為0.25%，已超出0.1%的誤差要求，在今后實驗中對顏色觀察和半滴操作就格外重視了。

總之，諸附加題在教材上不易找到答案，需學生深入分析后才能解決。

為了檢驗學生的分析能力和協(xié)作精神，各附加思考題在課堂討論時才推出，要求學生經(jīng)短時間商議后給出解答，以見證其討論情況，避免走過場。不過在事先發(fā)布13個問題時，應提醒他們有附加題，以做好心理和知識準備。

按一般教學大綱，滴定分析概論約為2－3學時，故課堂討論時一個問題只能由一個小組回答，以縮短時間。若13個問題全部由學生回答，課堂時間也不夠。于是我們篩選出一部分（如8個）交給學生討論，其余（如5個）問題由教師簡單講解，故全班的分組數(shù)就取決于本章學生討論的問題數(shù)（如分8個組）。諸問題哪些由教師講解，哪些由學生討論，學生事先并不知情，需要對所有問題進行準備。

課堂討論時，各小組討論的題目由現(xiàn)場抽簽隨機決定。因各題目難度有異，加之討論結果與成績掛鉤，此方式無疑爭議最小。故不論“全討論”或“重點討論”，每組的題目均現(xiàn)場抽簽。出于平衡，教師可按難度將各題得分乘以難度系數(shù)（取值一般為1－1.5），使成績更加公平。

若全班學生經(jīng)討論后仍找不到正確答案（一般很少出現(xiàn)，若出現(xiàn)則表明該附加思考題難度太大，需要調整），可由教師引導學生一步步分析，直至得到最終結論。

3.2討論式教學在容量分析教學中的具體運用

容量分析包括酸堿滴定法、絡合滴定法、氧化還原滴定法和沉淀滴定法，在專業(yè)上具有至關重要的地位和作用［4，5］。與滴定分析概論相比，所涉及的原理、方法和關系要復雜得多，對多數(shù)院校低年級學生，不宜開展“全討論”，可采用“重點討論”的教學模式。選擇討論內容時，我們主要強調三項原則：

（1）討論內容應有利于學生對重點知識的認識和掌握。

教學的目的在于使學生掌握相應的認知目標，討論式教學應緊扣教材的重難點進行設計，以利于學生對目標的認識和掌握。以分布分數(shù)為例，它是容量分析的重要參數(shù)，是開啟各型體平衡濃度問題的一把關鍵性鑰匙。為了促進學生對該參數(shù)的理解和應用，我們在介紹了其含義、作用和計算關系后，提出了兩個思考題：①堿性物質的分布分數(shù)該怎樣處理？②分別將含有相同物質的量的醋酸、醋酸鈉溶液的體積和pH調至相同，二溶液中醋酸根離子的數(shù)量是否相同？若不同，誰多誰少？對問題①，一般資料只介紹了弱酸及各型體分布分數(shù)的處理方法，堿性物質則未提及；通過討論，學生了解到有兩種解決方法，一是通過解離平衡用［OH－］和Kb處理，二是將堿性物質視為酸解離出的型體仍按酸性物質的方法處理。這樣不僅使學生增加了處理方法的選擇性，還可拓展思維，對酸堿性物質的相互關系有更深的認識。對問題②，由于學生初步接觸分布分數(shù)，尚不習慣用它解決實際問題，從討論看，多數(shù)學生仍按化學平衡或電荷平衡的關系去分析，易掉入“誰多誰少”的陷阱。其實，該問題用電荷平衡處理行不通，因為它沒有指明用什么物質及多少量去調節(jié)溶液的pH，無法建立電荷平衡關系。若立足分布分數(shù)，通過分布分數(shù)與平衡濃度的關系去處理，不難得出正確結論。通過問題②的討論，可使學生充分認識到分布分數(shù)在處理濃度關系時的重大作用，為后繼學習打下良好基礎。

（2）討論內容應有利于各知識體系之間的融會貫通。

化學是一門綜合性很強的學科，各知識板塊相互交聯(lián)滲透，共同推動了學科發(fā)展。這就要求學習者不僅要掌握各板塊的基礎知識，還能綜合運用這些知識跨板塊解決實際問題。我們在沉淀滴定的教學中，隨進度陸續(xù)提出4個思考題：①為什么莫爾法的適宜酸度以pH=6.50－10.50為宜？依據(jù)何在？②為什么AgI、AgSCN要強烈吸附I－和SCN－

，而AgCl、AgBr、AgCN對Cl－

、Br－、CN－

的吸附作用則要弱得多？③能否用莫爾法直接測定Ag+？④莫爾法不能測SCN－，緣于滴定產(chǎn)物AgSCN對SCN－有強烈的吸附作用。而佛爾哈德法的滴定產(chǎn)物同樣是AgSCN，為什么卻可以用來測定SCN－？對問題①，涉及到AgOH的沉淀平衡、和的轉化以及顏色干擾等因素，對大一學生有較強的挑戰(zhàn)性。對問題②，需將微粒之間的相互作用如色散力聯(lián)系起來，而一價負離子的離子半徑和變形性是色散力大小的決定因素。問題④與問題②是類似的，但需要學生明確兩點：一是溶液環(huán)境不同，吸附對象也就不同（莫爾法中沉淀的吸附對象是SCN－，佛爾哈德法中沉淀的吸附對象是Ag+）；二是正離子的變形性比負離子要小。以上討論，需要學生將無機化學的基礎知識與分析化學的實踐相結合，既能鞏固舊有知識，又能鍛煉他們分析和解決問題的能力，可謂一舉兩得。

（3）討論內容應有利于學生發(fā)散思維的訓練和應用。

當今教育非常強調對受教育者創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，美國心理學家吉爾福特認為：發(fā)散思維是創(chuàng)造思維的核心，代表一個人的創(chuàng)造能力［2］。大一學生剛從中學應試教育中擺脫出來，這方面的能力較欠缺，利用討論式教學進行發(fā)散思維的培養(yǎng)和訓練，很有必要。我們以學科要求為基礎，擬定了一些開放性的討論題，以拓展其思維。

如講到兩性物質［H+］計算時，我們以質子平衡為基礎，推導出了一個能用于各類兩性物質的計算通式（忽略二級及以下解離）：

在講解了該式的應用后，我們提出一個問題：該關系式有什么特點和重要作用？就特點看，細心的學生可發(fā)現(xiàn)該式分子對應的是弱酸［H+］的計算關系，分母對應的是弱堿［OH－］的計算關系，該式是將弱酸和弱堿的處理融為一體。但其重要作用學生認識都較膚淺，僅限于兩性物質范圍內。此時可適當提示：該式能否計算其他酸堿性物質的［H+］？經(jīng)過分析和思考，某些學生能發(fā)現(xiàn)該關系式可以用來計算弱酸和弱堿的［H+］，也有少數(shù)思路開闊的學生能夠發(fā)現(xiàn)該式可以用來計算強酸和強堿的［H+］（以強酸為例，從數(shù)學上看，分子中Ka［強酸］為不定式，可按酸的解離關系將它替換為［H+］［酸根］，而［酸根］=c酸，代入后即為強酸的精確計算式；強堿與此類似。），這意味著該式是所有酸堿性物質在不考慮二級及以下解離條件下［H+］的計算通式。討論至此，若學生沒有更深入的發(fā)現(xiàn)，教師可進一步提示：在兩性物質的溶液中，若增加一種強酸，計算關系又怎樣？增加弱酸呢？增加強堿呢？增加弱堿呢？學生根據(jù)質子平衡，可發(fā)現(xiàn)增加一強酸，［H+］的計算只需在該式分子中增加一項［H+］c酸即可；增加一弱酸，只需要在該式分子中增加一項Ka［弱酸］即可。反之，若增加一種強堿，只需在該式分母中增加一項［OH－］c堿即可；增加一弱堿，只需在該式分母中增加一項Kb［弱堿］即可。這使一些復雜酸堿體系［H+］處理有規(guī)律和較為簡單了。

氧化還原滴定中，我們介紹了對稱性氧化還原滴定φsp的計算式后，向學生提出：不對稱性氧化還原滴定φsp又該怎樣處理？以拓展其思維。為便于檢驗討論結果，我們將滴定反應作了統(tǒng)一規(guī)定：

aO1+bR2=cR1+dO2

要求結果中只含有R1的濃度。解題的關鍵是電極反應式的書寫，可提示他們按實際的滴定反應方向及關系配置和處理系數(shù)。本題對大一學生而言難度較大，給他們思考的時間也較長，獎勵分值也較大。

沉淀滴定中，各教材均指出莫爾法不能直接滴定未知Ag+溶液［4，5］。但我們給學生提出“能否用莫爾法直接測定Ag+？”（見沉淀滴定思考題③）這里我們將“直接滴定”改為“直接測定”，雖是一字之差，但后者包含的操作方式更為靈活，若不仔細琢磨，易掉入否定的陷阱。操作時只需倒過來，將NaCl標準溶液置于錐形瓶中，未知Ag+溶液裝入滴定管，即可直接測定［Ag+］。學生只有具備一定的發(fā)散思維能力，才能得到這種有一定顛覆性的結論。

經(jīng)過分析討論，學生逐漸打開了思維的禁錮，審視事物的視野更加開闊，學習氛圍也日趨活躍，不時涌現(xiàn)一些新的想法或觀點。如在沉淀滴定中，有學生指出：用佛爾哈德法測SCN－不必用返滴定法，只需將未知的SCN－溶液裝入滴定管，標準Ag+溶液盛于錐形瓶，直接滴定即可。這在傳統(tǒng)教學中是難以想象的。

4　結語

通過實施討論式教學，并摒棄了代表發(fā)言的方式后，激發(fā)了每位學生學習的積極性，加深了對分析化學知識的理解和認識，切實培養(yǎng)了他們分析和解決問題的能力及團結協(xié)作意識。我們從2010年試行討論式教學，2013年正式實施，表1列出了實施前后3屆學生課后無記名調查結果及期末考試統(tǒng)計，總體看有一定效果。

表1　歷屆學生分析化學調查結果及期末考試統(tǒng)計

當然，目前看我們所開展的討論式教學也有不足之處。如受課時限制和學生本身學習習慣的影響，不能像國外許多院校那樣將所有章節(jié)內容實行全討論，討論面也略顯狹窄，有待今后教學實踐中逐步改進和完善。

［1］侯德林.遼寧教育學院學報，2003，20（6），56.

［2］孫俊梅，漆文勝，甘亞，羅雯.教育與教學研究，2010，24（5），74.

［3］程永翔.課程教育研究，2015，2月上旬刊，239.

［4］武漢大學.分析化學.第5版.北京:高等教育出版社，2006:4－280.

［5］華中師范大學，陜西師范大學，東北師范大學，北京師范大學.分析化學（上冊）.第4版.北京:高等教育出版社，2011:117－299.

Application of Discussion-Based Teaching Method in Analytical Chemistry

LIU Kai*LI Qi-QiCAI Yu-Fen
（College of Chemistry and Chemical Engineering，Neijiang Normal University，Neijiang 641100，Sichuan Province，P.R.China）

According to the knowledge system and requirements of analytic chemistry，the discussionbased teaching and organizing-based teaching are used to arouse the enthusiasm of each student's learning，deepen the understanding and using of knowledge，and improve students'comprehensive quality and ability.

The whole discussion；The partial discussion；Overview of titration analysis；Volumetric analysis

G64；O6

10.3866/PKU.DXHX201602006

，Email:linynj@163.com。

內江師范學院本科教改項目（JG201332-258）