分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革探索

陳海春　王宏

[摘 要]分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是分析化學(xué)教學(xué)過程中十分重要的教學(xué)環(huán)節(jié)，主要培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和實(shí)踐能力。為了深化分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)手段的改革，開辟更寬的分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)新路，課題組嘗試制作并利用基本操作電化教學(xué)片，增設(shè)儀器分析實(shí)驗(yàn)，增設(shè)綜合型實(shí)驗(yàn)，增加課程設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容，使學(xué)生得到了很好的技能訓(xùn)練，培養(yǎng)了學(xué)生分析問題、解決問題的能力，從而全面提高了分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量。

[關(guān)鍵詞]分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)；教學(xué)改革

[中圖分類號] G642.4 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A [文章編號] 2095-3437（2018）04-0084-03

學(xué)生在大學(xué)階段是創(chuàng)造性思維能力形成的最佳階段，而實(shí)驗(yàn)教學(xué)對大力培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力具有十分重要的作用，通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)，可以培養(yǎng)和發(fā)展學(xué)生的觀察能力、實(shí)際操作能力、記憶思維能力、想象能力和創(chuàng)新能力，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。因此，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，要堅(jiān)持理論與實(shí)驗(yàn)教學(xué)一體化，提高實(shí)驗(yàn)的教學(xué)質(zhì)量，使學(xué)生成為具有優(yōu)良素質(zhì)的人才。

我校作為工科院校以培養(yǎng)應(yīng)用型、技術(shù)型人才為辦學(xué)宗旨，非常重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)，其中分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是分析化學(xué)教學(xué)過程中十分重要的教學(xué)環(huán)節(jié)，可以使學(xué)生對分析化學(xué)基本理論加深理解，熟練掌握分析化學(xué)的基本操作技能，培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力，為日后參加生產(chǎn)和科學(xué)研究打好一定的基礎(chǔ)。然而分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)面臨著實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)少、教學(xué)手段單一，導(dǎo)致學(xué)生不夠重視，只是機(jī)械地完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)的困境。為了深化分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)手段的改革，開辟更寬的分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的新路，我們進(jìn)行了一些實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革探索，教學(xué)效果良好[1]。

一、制作并利用基本操作電化教學(xué)片，提高實(shí)驗(yàn)技能

為使學(xué)生準(zhǔn)確掌握分析化學(xué)的基本操作技能，突出實(shí)驗(yàn)操作的規(guī)范性和熟練性，我校安排了基本操作實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，主要以教師課堂演示加學(xué)生練習(xí)為主，但是教學(xué)學(xué)時(shí)有限，教學(xué)手段單一，學(xué)生又多，很難達(dá)到基本操作規(guī)范、熟練的要求，無法樹立嚴(yán)格的“量”的概念。為了克服上述問題，充分利用有效教學(xué)時(shí)間使學(xué)生多練習(xí)操作，達(dá)到操作規(guī)范、操作熟練的目的，我們借鑒其他兄弟院校基本操作教學(xué)方法，制作了移液管、吸量管、容量瓶、滴定管等的基本操作電化教學(xué)片。在電化教學(xué)片中，將移液管與吸量管、酸式滴定管與堿式滴定管進(jìn)行對比，除了演示基本操作及方法外，還重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)了兩者使用方法上的差別等細(xì)節(jié)。例如使用吸量管之前一定要注意觀察儀器上是否標(biāo)有“吹”字，特別是小體積吸量管，當(dāng)標(biāo)有“吹”字時(shí)，待液面下降到管尖后，等15 秒左右，最后用洗耳球?qū)⒐芗鈿堃捍颠M(jìn)容器內(nèi)。這一細(xì)微操作差別，使學(xué)生深切理解了“量”的概念。

該電化教學(xué)片聲像并茂、新鮮生動(dòng)，學(xué)生可以在課前預(yù)習(xí)，反復(fù)觀看，課上利用有限的時(shí)間多動(dòng)手操作，達(dá)到基本操作熟練、規(guī)范的要求，提高效率。在后續(xù)的實(shí)驗(yàn)過程中對玻璃儀器使用、藥品稱量、溶液配制、滴定操作等嚴(yán)格要求，使學(xué)生的基本操作規(guī)范、熟練，建立準(zhǔn)確的“量”的概念，注意培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。在實(shí)際教學(xué)過程中，發(fā)現(xiàn)學(xué)生們對基本操作電化教學(xué)片的制作很感興趣，有些學(xué)生利用課余時(shí)間主動(dòng)到實(shí)驗(yàn)室自行錄制一段基本操作錄像片，然后自行用小軟件進(jìn)行剪輯，配上音樂，效果很好，學(xué)生說要留作紀(jì)念。這樣，從另一角度促進(jìn)了學(xué)生對基本操作的興趣，有了興趣，自然就更加重視，教學(xué)效果就良好。

二、完善實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，適應(yīng)教學(xué)改革與時(shí)代發(fā)展

隨著新版教學(xué)計(jì)劃和教學(xué)大綱的制訂，我校有些專業(yè)取消了儀器分析課程，然而化學(xué)分析與儀器分析是有機(jī)結(jié)合體，現(xiàn)在很多企業(yè)已經(jīng)不再像過去只做一些簡單的分析，而需要有很多前處理，或者有化學(xué)分析與儀器分析相結(jié)合的要求，因此取消儀器分析課程將影響學(xué)生今后的學(xué)習(xí)和工作。在深化實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容改革的指導(dǎo)思想下，對實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行歸類和劃分 ，劃分為基本知識和技能、化學(xué)分析實(shí)驗(yàn)、儀器分析實(shí)驗(yàn)三個(gè)模塊，從單一的滴定分析中跳出來，讓學(xué)生接觸到分析儀器和計(jì)算機(jī)在分析化學(xué)中的應(yīng)用，注重實(shí)驗(yàn)的先進(jìn)性，既能增長學(xué)生的見識，又能豐富實(shí)驗(yàn)內(nèi)容[2]。為此我們以選做實(shí)驗(yàn)的形式開設(shè)了有關(guān)儀器分析實(shí)驗(yàn)——“分光光度法測定微量鐵”，以增強(qiáng)分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)的多樣性，增加分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)的時(shí)代氣息，使學(xué)生對分析儀器與計(jì)算機(jī)技術(shù)在分析化學(xué)中的應(yīng)用有了初步認(rèn)識。開設(shè)該實(shí)驗(yàn)的最初目的是增加儀器分析實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)學(xué)生對簡單儀器實(shí)驗(yàn)和計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理也很感興趣，更令人欣慰的是有些學(xué)生對題目中“微量”二字產(chǎn)生了興趣。之前學(xué)生們普遍認(rèn)為儀器分析先進(jìn)，儀器分析結(jié)果比化學(xué)分析準(zhǔn)確，但是通過講解與探討，學(xué)生們對化學(xué)分析和儀器分析有了進(jìn)一步的了解，對化學(xué)分析適用于常量、高含量分析和儀器分析適用于低含量分析，化學(xué)分析操作煩瑣但準(zhǔn)確度高和儀器分析靈敏度高但相對誤差較大等特點(diǎn)有了深刻認(rèn)識。遺憾的是，因?yàn)槔碚撜n中不講授儀器分析部分，只開設(shè)實(shí)驗(yàn)課而且是選做實(shí)驗(yàn)，所以有些學(xué)生積極性不太高，這有待改進(jìn)。

三、適當(dāng)增加綜合型實(shí)驗(yàn)，提高學(xué)生綜合素質(zhì)

以前我校開設(shè)的分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)多為驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)，陳舊單一，使得學(xué)生養(yǎng)成“照方抓藥”的習(xí)慣， 依賴思想相當(dāng)嚴(yán)重。在構(gòu)建科學(xué)的應(yīng)用型人才培養(yǎng)實(shí)踐教學(xué)體系的指導(dǎo)思想下，在分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)中適宜地壓縮了單純的驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)，在操作技能熟練的基礎(chǔ)上，以提高學(xué)生素質(zhì)為切入點(diǎn)，在學(xué)期末增加了與工業(yè)生產(chǎn)相關(guān)的綜合型實(shí)驗(yàn)，激發(fā)了學(xué)生對分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)的興趣[3]。

在實(shí)驗(yàn)中教師只給出實(shí)驗(yàn)對象和要求，通過查閱資料、教師加以引導(dǎo)等途徑，由學(xué)生自行確定實(shí)驗(yàn)步驟，在實(shí)驗(yàn)過程中自己發(fā)現(xiàn)問題，改進(jìn)實(shí)驗(yàn)步驟，激發(fā)學(xué)生對分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)的興趣，提高學(xué)生的實(shí)踐能力和應(yīng)用能力，避免學(xué)生走“照方抓藥”的老路子，注重實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)性 、實(shí)用性和綜合性，提高了學(xué)生綜合素質(zhì)。通過實(shí)驗(yàn)學(xué)生們不僅對驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)中教師事先準(zhǔn)備好的實(shí)驗(yàn)試劑、實(shí)驗(yàn)方法有了一定的了解，還能提出很多為什么，而且能夠在教師的指導(dǎo)下，嘗試著找到合理的答案，令人欣慰。例如：“水泥熟料中鐵鋁鈣鎂含量的測定”實(shí)驗(yàn)中，有些學(xué)生查閱資料時(shí)發(fā)現(xiàn)測定Fe和Al時(shí)可進(jìn)行連續(xù)滴定操作，學(xué)生帶著問號重新翻閱了分析化學(xué)理論課中酸效應(yīng)曲線知識，找到了測定Fe和Al時(shí)進(jìn)行連續(xù)滴定的理論依據(jù)，很順利地解決了思考題，一舉兩得。再比如，理論課上反復(fù)強(qiáng)調(diào)Al對指示劑有封閉現(xiàn)象，實(shí)驗(yàn)過程中學(xué)生們只注意為避免封閉現(xiàn)象而采取返滴定法，卻忽略了指示劑的僵化現(xiàn)象，有些學(xué)生在標(biāo)定硫酸銅溶液實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)了異常的沉淀現(xiàn)象，在教師的提醒下才恍然大悟：PAN還有僵化現(xiàn)象的問題，應(yīng)該采取加入有機(jī)溶劑等措施。學(xué)生們通過解決實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)的實(shí)際問題，不僅鍛煉了動(dòng)手能力，還加深了理論知識，懂得了理論指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)，通過實(shí)驗(yàn)達(dá)到分析目的的道理。

四、適當(dāng)精煉實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，增加課程設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容[4][5]

隨著我校“以設(shè)計(jì)為主線、以實(shí)踐能力培養(yǎng)為核心”的應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式的改革與實(shí)踐，分析化學(xué)課程也緊跟教學(xué)發(fā)展步伐，在遵循“育人為本，改革創(chuàng)新，強(qiáng)化特色，提高質(zhì)量”的工作方針下，結(jié)合我校的人才培養(yǎng)和教學(xué)實(shí)際，在熟練掌握操作技能的基礎(chǔ)上，安排了與理論知識密切相關(guān)的課程設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容， 培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用分析化學(xué)理論知識設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案的能力，探索適合我校辦學(xué)理念的課程設(shè)計(jì)教學(xué)方案，教學(xué)效果良好。

我校曾大規(guī)模重新制訂了2014版教學(xué)大綱，之后適時(shí)地局部地又修訂了幾次教學(xué)大綱，我們順應(yīng)教學(xué)大綱調(diào)整，以“分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)周”的課程形式安排了課程設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容。教師在分析化學(xué)課程設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié)中，布置了“NaOH/Na2CO3混合堿分析方案設(shè)計(jì)”和“NaHCO3/Na2CO3混合堿分析方案設(shè)計(jì)”兩個(gè)題目。第一個(gè)題目在教師的帶領(lǐng)下，全班一起討論，包括基準(zhǔn)物質(zhì)的選擇、標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制與標(biāo)定、指示劑的選擇、混合試樣質(zhì)量的選擇等，每一步的實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)都要求理論依據(jù)及數(shù)據(jù)支撐。比如指示劑選擇內(nèi)容，在期末考試中也就是占2分的填空題，在驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)中更是教師指定并且配制好指示劑學(xué)生拿過來使用便是，至于為什么，學(xué)生們大多沒有仔細(xì)考慮過，而在課程設(shè)計(jì)中學(xué)生要從計(jì)算化學(xué)計(jì)量點(diǎn)PH到查閱指示劑變色點(diǎn)及變色范圍一并思考，對指示劑的選擇和使用有了更深刻的理解。通過這一階段的訓(xùn)練，學(xué)生們對分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)步驟恍然大悟，并加深認(rèn)識了“雙指示劑法測定混合堿”的原理。學(xué)生們經(jīng)歷了第一個(gè)題目的訓(xùn)練后，接下來自行完成第二個(gè)題目的實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)。在這次課程設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié)中，學(xué)生們深刻體會(huì)到了理論聯(lián)系實(shí)際、理論指導(dǎo)分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)的道理。比如在理論教學(xué)過程中講到：為了使稱量的相對誤差小于±0.1%，試樣質(zhì)量必須在0.2g以上，消耗的滴定劑體積必須大于20mL，最好使體積在25mL左右。學(xué)生在課堂上對這個(gè)知識點(diǎn)一聽一過，不往心里去，但是在課程設(shè)計(jì)過程中遇到了無法同時(shí)滿足兩個(gè)條件的困難，不知如何是好。于是在討論第一個(gè)課程設(shè)計(jì)題目時(shí)復(fù)習(xí)了容量瓶的兩個(gè)用途，可以利用容量瓶的稀釋用途巧妙地解決上述困難。通過該課程設(shè)計(jì)的訓(xùn)練，絕大部分學(xué)生都能順利地設(shè)計(jì)出比較合理的實(shí)驗(yàn)方案，再根據(jù)自己設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案，順利的測定出混合堿中未知物的含量，教學(xué)效果良好。

在此基礎(chǔ)上，讓有實(shí)力、有興趣的學(xué)生通過簡單的“硝酸鉛和硝酸鉍混合試樣中鉛鉍含量的測定方案設(shè)計(jì)”，嘗試了課程設(shè)計(jì)在絡(luò)合滴定法中的應(yīng)用。經(jīng)過了綜合型水泥實(shí)驗(yàn)后，大部分學(xué)生利用兩者的穩(wěn)定常數(shù)差異大的特點(diǎn)，采用了既經(jīng)濟(jì)又方便的連續(xù)滴定操作測定鉛鉍的方法，少部分學(xué)生嘗試了掩蔽的方法，經(jīng)過對比深刻體會(huì)到了連續(xù)滴定的優(yōu)點(diǎn)。測定方法有了，但是在具體的設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)又遇到了問題：指示劑和緩沖溶液如何選擇？學(xué)生們一看到需要測定兩種金屬離子，首先想到的是使用兩個(gè)指示劑，經(jīng)過講解和共同探討，巧妙地利用在不同pH值（酸堿度）下鉛鉍分別與指示劑絡(luò)合的原理，只選擇了二甲酚橙作指示劑，并且加深了終點(diǎn)時(shí)為指示劑本身的顏色的原理。在選擇緩沖溶液時(shí)，測定鉍需要控制PH約為1，學(xué)生們找不到合適的共軛酸堿對緩沖溶液。在復(fù)習(xí)了緩沖溶液的概念和作用之后，學(xué)生理解了溶解硝酸鉛、硝酸鉍時(shí)使用的濃硝酸溶液既是測定鉍的緩沖溶液的道理。在測定鉛時(shí)，為選擇PH約5的緩沖溶液，學(xué)生們展開了熱烈的討論。最終通過與理論課計(jì)算題相結(jié)合，講解了醋酸-醋酸鈉緩沖溶液與鉛離子絡(luò)合從而增大終點(diǎn)誤差，因此選擇了六亞甲基四胺緩沖溶液的道理。接著又有學(xué)生提出了為何不使用六亞甲基四胺-六亞甲基四胺鹽酸鹽作緩沖溶液，直接加入一元弱堿六亞甲基四胺的問題，這個(gè)問題很快被反應(yīng)快的學(xué)生給出了答案：請參考理論課緩沖溶液例題，過量六亞甲基四胺與酸性溶液反應(yīng)后形成了共軛酸堿對緩沖溶液。

通過該課程設(shè)計(jì)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，不僅鞏固了綜合型實(shí)驗(yàn)中酸堿滴定和絡(luò)合滴定知識，還復(fù)習(xí)了酸堿滴定中緩沖溶液的知識，一舉兩得，極大地激發(fā)了學(xué)生們的學(xué)習(xí)興趣。對于這樣的課程設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié)，有考研想法的學(xué)生比一般學(xué)生更感興趣。因?yàn)樵诜治龌瘜W(xué)科目的考研題或復(fù)試題中，方案設(shè)計(jì)類考題幾乎每個(gè)高校都涉及，有了課程設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié)的訓(xùn)練，學(xué)生們信心大增，收獲不小。

五、結(jié)束語

本文通過制作并利用分析化學(xué)基本操作電化教學(xué)片，解決了分析化學(xué)基本操作學(xué)時(shí)有限、教學(xué)手段單一的問題，教學(xué)手段新穎，教學(xué)效果良好；為適應(yīng)我院某些專業(yè)取消儀器分析課程的變化，分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)課以選做的形式增加了儀器分析實(shí)驗(yàn)部分；為順應(yīng)“以學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)”教學(xué)理念，在分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)中適宜地壓縮了單純的驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)，在學(xué)期末增加了與工業(yè)生產(chǎn)相關(guān)的綜合型實(shí)驗(yàn)，遵照“以設(shè)計(jì)為主線、以實(shí)踐能力培養(yǎng)為核心”的應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式，開設(shè)了分析化學(xué)課程設(shè)計(jì)，激發(fā)了學(xué)生對分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)的興趣。

分析化學(xué)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科，在減少驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)時(shí)數(shù)時(shí)要注意知識的連貫性和整體性，安排的綜合型實(shí)驗(yàn)和課程設(shè)計(jì)內(nèi)容又要符合分析化學(xué)課程的特點(diǎn)。在學(xué)生熟練掌握分析化學(xué)基本操作技能的原則下，增加綜合型實(shí)驗(yàn)和課程設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容，讓學(xué)生自行查閱資料，教師加以引導(dǎo)，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用分析化學(xué)的基本原理解決相關(guān)問題的能力，提高學(xué)生綜合素質(zhì)，激發(fā)學(xué)生對分析化學(xué)的學(xué)習(xí)興趣。我們力求遵循學(xué)校的教育教學(xué)改革方向，著力解決分析化學(xué)教學(xué)中存在的疑點(diǎn)問題，具有一定的特色和創(chuàng)新性，對提高教學(xué)質(zhì)量具有積極作用。為深化分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)改革，以突出專業(yè)培養(yǎng)特色，切實(shí)提高學(xué)生的工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新意識為核心，加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)模式教學(xué)方法的改革，開辟了更寬的分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)思路。

[ 參 考 文 獻(xiàn) ]

[1] 陳貝貝.加強(qiáng)分析化學(xué)課程的教研改革[J].大學(xué)化學(xué)，2014（6）.

[2] 高明慧.無機(jī)與分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)改革探索[J].實(shí)驗(yàn)室科學(xué)，2016（5）.

[3] 張坤.提高分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)效果的幾點(diǎn)措施[J].實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù)，2016（3）.

[4] 劉蘇莉.翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)設(shè)計(jì)與應(yīng)用——基于大學(xué)分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)的案例分析[J].大學(xué)教育，2016（5）.

[5] 馬建榮.論應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)目標(biāo)下的課程教學(xué)設(shè)計(jì)——從學(xué)科邏輯向問題邏輯轉(zhuǎn)化的視角[J].中國高教研究，2011（4）.

[責(zé)任編輯：鐘 嵐]