農(nóng)林院校無機與分析化學(xué)實驗教學(xué)改革初探

司艷玲

(1.吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，吉林長春 130118； 2.農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境國家級實驗教學(xué)示范中心，吉林長春 130118)

農(nóng)林院校無機與分析化學(xué)實驗教學(xué)改革初探

司艷玲1,2

(1.吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，吉林長春 130118； 2.農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境國家級實驗教學(xué)示范中心，吉林長春 130118)

本文結(jié)合教學(xué)實踐,采用設(shè)疑的方式指導(dǎo)學(xué)生預(yù)習(xí)實驗。學(xué)生演示、分組討論實驗操作細節(jié)，教師以提醒的方式指導(dǎo)實驗過程，及時總結(jié)實驗情況并布置課后思考題和學(xué)生互相批閱實驗報告等教學(xué)方式,增強了學(xué)生實驗的積極性和主動性，培養(yǎng)了學(xué)生獨立思考和解決問題的能力,有效提高了無機與分析化學(xué)實驗的教學(xué)質(zhì)量。

教學(xué)改革；無機與分析化學(xué)實驗

無機與分析化學(xué)實驗是無機與分析化學(xué)課程的重要組成部分，包括無機化學(xué)和分析化學(xué)兩部分內(nèi)容，是農(nóng)林院校一門重要的基礎(chǔ)實驗課程。該課程的主要任務(wù)是使學(xué)生熟練地掌握化學(xué)實驗的基本知識和基本操作，培養(yǎng)學(xué)生良好的實驗習(xí)慣和創(chuàng)新思維，最終能運用化學(xué)實驗方法獨立完成測試分析任務(wù)[1]。作為大學(xué)期間第一門基礎(chǔ)實驗課程，無機與分析化學(xué)實驗課程的開設(shè)為農(nóng)學(xué)、動物科學(xué)、食品科學(xué)、生物科學(xué)、中藥科學(xué)、環(huán)境科學(xué)等學(xué)科后續(xù)專業(yè)實驗課的開展打下基礎(chǔ)。因此，無機與分析化學(xué)實驗在農(nóng)林院校創(chuàng)新應(yīng)用人才培養(yǎng)上具有重要的作用。

傳統(tǒng)的無機與分析化學(xué)實驗教學(xué)方法是教師對實驗?zāi)康?、實驗原理和實驗步驟逐一進行講解，演示實驗涉及的儀器操作，學(xué)生被動地聽、被動地看，沒有獨立思考的過程，只是按照實驗步驟“照方抓藥”完成實驗，很難達到實驗預(yù)期目標[2]。如何變被動為主動，使學(xué)生積極主動地參與到實驗中，進而發(fā)現(xiàn)問題以至創(chuàng)造性地解決問題，是無機與分析化學(xué)實驗教師必須思考的問題。“重鉻酸鉀法測定亞鐵鹽中鐵含量”是無機與分析化學(xué)實驗中一個經(jīng)典的滴定分析實驗，本文以此為例探討實驗教學(xué)方式改革，以期提高學(xué)生實驗的積極性和主動性。

1 以設(shè)疑的方式指導(dǎo)學(xué)生預(yù)習(xí)實驗

亞里士多德說：“思維自驚奇和疑問開始”[3]。為了引起學(xué)生的實驗興趣，避免將實驗?zāi)康摹嶒炘砗蛯嶒灢襟E在實驗報告上簡單機械地抄一遍當(dāng)作預(yù)習(xí)，在上次實驗結(jié)束前，公布本次實驗題目“重鉻酸鉀法測定亞鐵鹽中鐵含量”，教師就實驗原理和實驗內(nèi)容提出問題、設(shè)定疑問。比如，滴定分析方法按照反應(yīng)類型分主要有四種,即酸堿滴定法、配位滴定法、氧化還原滴定法和沉淀滴定法。那么這次實驗內(nèi)容屬于哪一種滴定分析方法；滴定過程中使用的指示劑是什么；指示劑的作用原理、顏色變化；滴定前為什么要加入硫酸，使用鹽酸是否可以；滴定時加入濃磷酸的作用是什么；重鉻酸鉀為什么能用直接法配制標準溶液；能夠用直接法配制標準溶液的物質(zhì)稱作基準物質(zhì)，那么基準物質(zhì)需要具備哪些條件,等等。讓學(xué)生帶著這些疑問去預(yù)習(xí)本次實驗、撰寫預(yù)習(xí)報告。上課時教師就其中一部分問題進行提問，達到了鞏固學(xué)過的理論知識、全面預(yù)習(xí)并深刻理解本次實驗原理和實驗內(nèi)容的目的。

2 學(xué)生演示、分組討論實驗操作細節(jié)

學(xué)生參與化學(xué)實驗的積極性和主動性，很大程度上取決于教師的調(diào)動和激發(fā)。本次實驗涉及的操作有：一是使用電子天平稱量重鉻酸鉀和硫酸亞鐵固體藥品，二是使用25 mL移液管吸取硫酸亞鐵待測液。完成本次實驗的時間很充沛，而且這兩個儀器的操作是前面滴定分析實驗中練習(xí)過的，因此本次實驗首先請學(xué)生自愿到前面來演示25 mL移液管吸取硫酸亞鐵待測液的操作，其他同學(xué)認真觀看。然后全班分組(4人一組)討論這位同學(xué)的演示操作是否有不規(guī)范的地方、怎樣操作才是規(guī)范的。

對于移液管的使用，從無機與分析化學(xué)實驗這門課開始，教師就再三強調(diào)需要注意的細節(jié)，可是每學(xué)期期末還是有學(xué)生在操作時使用拇指來堵住移液管的上端出口。移液管的規(guī)范使用步驟中首先是洗滌。洗滌分三步，分別是自來水沖洗、蒸餾水沖洗和待測液潤洗。需要注意的是每次潤洗吸取的溶液量大約是移液管容量的三分之一。接下來是吸取待測液，很多學(xué)生只顧著吸取溶液，吸完才想起沒有試劑瓶盛裝溶液。因此，在吸取待測液前先要準備好一只干凈的錐形瓶。吸取待測液過程中，移液管下端要伸到試劑瓶待測液液面下1 cm左右，控制洗耳球吸取溶液的速度，保持移液管中的溶液勻速上升。超過刻度線后即迅速拿下洗耳球，用食指堵住上端出口，再緩慢轉(zhuǎn)動移液管,調(diào)整液面高度至刻度線。最后一步操作是轉(zhuǎn)移溶液，需要注意的是移液管下端出口抵在錐形瓶的內(nèi)壁，錐形瓶傾斜，保持移液管垂直。學(xué)生通過小組討論挑出他人不規(guī)范的操作細節(jié),反思自己，進一步明確規(guī)范操作移液管的具體步驟，使移液管的操作不規(guī)范問題得到明顯的改善。

3 教師以提醒的方式指導(dǎo)實驗過程

滴定過程是實驗教學(xué)最重要的實驗環(huán)節(jié)。在這一過程中,教師要給予學(xué)生全面的指導(dǎo)，及時糾正不規(guī)范的操作。我們采取的方式是以提醒為主，鼓勵學(xué)生自己改正，讓學(xué)生真正成為實驗課堂的主角。例如，滴定管的滴定有三種方式，即連續(xù)滴加、逐滴滴加、半滴滴加。本次實驗課上發(fā)現(xiàn)學(xué)生臨近滴定終點時不會進行半滴操作,這時建議學(xué)生查找課本中滴定分析基本操作部分，也可以觀看其他同學(xué)操作。通過觀察、查找、獨立思考這一系列過程，讓學(xué)生自己掌握半滴滴加操作方法，從而加深印象。在接下來的幾次實驗課上，發(fā)現(xiàn)學(xué)生在滴定過程中掌握了半滴滴加的要領(lǐng)，操作十分規(guī)范。

再如，溶解固體硫酸亞鐵樣品需要先加硫酸再加蒸餾水,以防止硫酸亞鐵發(fā)生水解。有學(xué)生直接用蒸餾水溶解，發(fā)現(xiàn)自己的溶液顏色較其他同學(xué)有差別卻不知道原因。這時教師間接提醒一下，如硫酸亞鐵容易發(fā)生哪些反應(yīng)，使用過程中要注意什么。教師以提醒的方式指導(dǎo)實驗過程，不僅培養(yǎng)了學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力，而且激發(fā)了學(xué)生實驗的興趣，體驗到成功的快樂。

4 及時總結(jié)實驗情況并布置課后思考題

及時總結(jié)實驗過程中存在的問題,提出改進措施,規(guī)范實驗操作，對培養(yǎng)學(xué)生良好的實驗習(xí)慣，提高無機與分析化學(xué)后繼實驗課的教學(xué)效果具有重要意義[4]。當(dāng)學(xué)生實驗結(jié)束后，教師應(yīng)對全班的實驗情況及時進行總結(jié)，指出普遍存在的問題并提醒注意事項，表揚表現(xiàn)突出的學(xué)生。

為了使學(xué)生充分理解實驗原理和實驗內(nèi)容，掌握本次實驗的要點，最后布置思考題[5]，要求學(xué)生寫在實驗報告單上。(1)用二苯胺磺酸鈉作指示劑，終點顏色為什么由綠色變?yōu)樽仙蜃纤{色？(2)加有硫酸的硫酸亞鐵待測溶液在空氣中放置1小時后再進行滴定，對測定結(jié)果將有何影響？(3)為準確測得硫酸亞鐵中鐵的含量，實驗過程中需要注意哪些操作步驟？

5 學(xué)生互相批閱實驗報告

實驗報告是學(xué)生實驗的全面總結(jié),撰寫實驗報告是基本技能訓(xùn)練的一項重要內(nèi)容[6]。實驗數(shù)據(jù)處理是無機與分析化學(xué)實驗報告的一項重要內(nèi)容,必須注意有效數(shù)字和相關(guān)計算規(guī)則。有效數(shù)字是指在分析工作中實際能夠測量到的數(shù)字，其不僅表示數(shù)值的大小,還是測量精確程度的反映,它的位數(shù)由使用儀器的精密度決定。本次實驗數(shù)據(jù)處理中,有效數(shù)字是學(xué)生最容易出錯的地方。如使用滴定管滴定時,消耗重鉻酸鉀標準溶液21.20 mL,學(xué)生容易寫成21.2 mL,忽略有效數(shù)字的最后一位；使用電子天平稱量固體藥品重鉻酸鉀0.6020 g，有學(xué)生在實驗報告中寫成0.602 g。另一方面需要規(guī)范的是計算結(jié)果的有效數(shù)字的保留。無機與分析化學(xué)實驗中，對于滴定分析結(jié)果的計算一般要求濃度和質(zhì)量百分含量的結(jié)果保留4位有效數(shù)字，相對誤差一般保留1～2位有效數(shù)字。

為了規(guī)范學(xué)生的實驗數(shù)據(jù)處理，提高撰寫實驗報告技能，我們采取學(xué)生互相批閱實驗報告的教學(xué)方式。教師事先講明批閱實驗報告的要求和注意事項，尤其是數(shù)據(jù)處理部分。強調(diào)滴定管的讀數(shù)要寫到小數(shù)點后兩位，而電子天平稱量質(zhì)量要寫到小數(shù)點后四位。學(xué)生在批閱實驗報告的過程中，要仔細檢查有效數(shù)字的數(shù)據(jù)記錄和處理，檢查數(shù)據(jù)的計算結(jié)果是否正確。經(jīng)過學(xué)生參與批閱實驗報告這樣的過程，實驗報告撰寫中容易出現(xiàn)的問題尤其是有效數(shù)字的使用錯誤越來越少了。

6 結(jié)語

在無機與分析化學(xué)實驗教學(xué)中，教師花心思策劃整個實驗過程，最大程度地調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)和實驗的主動性，提高了學(xué)生實驗過程中發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力，取得了良好的教學(xué)效果。

[1]欒國有,劉俊渤,趙成愛.無機及分析化學(xué)實驗[M].北京:中國農(nóng)業(yè)出版社,2016:1-2.

[2]趙樺萍,趙立杰,崔鳳娟.讓學(xué)生做無機及分析化學(xué)實驗課堂的“主人”[J].化學(xué)教育,2016(12):27-29.

[3]徐悅?cè)A.物理化學(xué)實驗教學(xué)中的“誘思探究”[J].廣東化工,2006(5):102-103.

[4]張坤,徐靜,宋少芳,等.提高分析化學(xué)實驗課程教學(xué)效果的幾點措施[J].實驗科學(xué)與技術(shù),2016(3):146-148.

[5]趙玉紅,李欣,崔建林,等.維生素C含量檢測實驗的改革[J].實驗技術(shù)與管理,2016(6):63-65.

[6]王平,趙樺萍.滴定分析實驗教學(xué)改革探索[J].化工時刊,2016(4):44-46.

2017-03-05

司艷玲(1975- )，女，副教授，博士，從事無機與分析化學(xué)實驗研究。

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2095-7602(2017)08-0148-03