基于培養(yǎng)學(xué)生科研能力的分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革研究

高慧 曹靜

摘要：從培養(yǎng)學(xué)生科研能力的角度出發(fā)，從扎實(shí)掌握基本操作、做好興趣激發(fā)、引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案和注意事項(xiàng)與實(shí)驗(yàn)操作細(xì)節(jié)的一一對(duì)應(yīng)四個(gè)方面對(duì)分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革進(jìn)行了探討.

關(guān)鍵詞：科研能力;分析化學(xué)實(shí)驗(yàn);教學(xué)改革

中圖分類號(hào)：G642? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? 文章編號(hào)：1673-260X（2019）01-0130-02

分析實(shí)驗(yàn)課選取的每個(gè)實(shí)驗(yàn)都具有一定代表性和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，如何讓學(xué)生利用好每個(gè)實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)自己的科研能力是值得探究的問題.本文介紹了基于培養(yǎng)學(xué)生科研能力的分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革實(shí)踐經(jīng)驗(yàn).

1 扎實(shí)掌握基本操作

工欲善其事，必先利其器.做好實(shí)驗(yàn)的前提是操作的規(guī)范性.分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)的前兩次實(shí)驗(yàn)是集中為學(xué)生講解化學(xué)基本操作的黃金時(shí)間，讓學(xué)生在這段時(shí)間內(nèi)扎實(shí)地掌握好基本操作，是做好后面單元實(shí)驗(yàn)的前提條件.老師一人在講臺(tái)上演示然后學(xué)生自己操作的單調(diào)教學(xué)，操作點(diǎn)較多，很多學(xué)生走馬觀花，自己做的時(shí)候很容易漏掉重要的操作手法.讓學(xué)生輕松準(zhǔn)確掌握好基本操作規(guī)范，可以采用多種教學(xué)方式.首先不要一口氣講完所有操作，而是逐個(gè)擊破，例如講完標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制，不要急于講下面其他玻璃器皿的使用.而是先讓學(xué)生來講臺(tái)上再把老師講過的東西講解一遍，臺(tái)下其他同學(xué)根據(jù)剛才講解的內(nèi)容一起給予指正.由于自己有上臺(tái)的可能性，大家注意力就會(huì)相對(duì)集中很多，不敢輕易漏掉老師講過的東西，并且在給別人指正的過程中又熟悉了一遍.另外，老師可以借助計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)[1-3]，錄制標(biāo)準(zhǔn)操作的視頻配合強(qiáng)調(diào)關(guān)鍵操作注意事項(xiàng)，每位同學(xué)在自己進(jìn)行操作的時(shí)候若有遺忘，可以隨時(shí)查看老師的標(biāo)準(zhǔn)操作.經(jīng)過反復(fù)的強(qiáng)化，熟能生巧，這些標(biāo)準(zhǔn)化的操作就會(huì)深入內(nèi)心，順其自然地發(fā)揮出來.

2 做好興趣激發(fā)

興趣是促進(jìn)學(xué)習(xí)最好的動(dòng)力，也是做好實(shí)驗(yàn)的催化劑.如果學(xué)生認(rèn)為實(shí)驗(yàn)是很實(shí)用的，在生活、工作和科研中能夠真正地用到，那么做起來來會(huì)更加用心.所以我們老師要在實(shí)驗(yàn)的各個(gè)環(huán)節(jié)想辦法提高學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的積極性[4].例如：在學(xué)（NH4）2SO4中含氮量的測(cè)定時(shí)，可以在講解實(shí)驗(yàn)原理前講解一些氮肥的知識(shí)，包括氮肥的發(fā)展史、氮肥在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中舉足輕重的作用和國(guó)標(biāo)中不同氮肥中氮含量的要求，引導(dǎo)學(xué)生自己測(cè)一測(cè)樣品是否能達(dá)到國(guó)標(biāo)的要求;在使用EDTA滴定法測(cè)水硬度時(shí)，可以鼓勵(lì)學(xué)生用現(xiàn)學(xué)的方法測(cè)測(cè)自己隨身帶的水的硬度，檢測(cè)一下是否達(dá)標(biāo);在使用分光光度法測(cè)工業(yè)鹽酸的鐵含量時(shí)，可以拓展一下這個(gè)實(shí)驗(yàn)的實(shí)際應(yīng)用范圍，包括水體、硅酸鹽和鋼鐵等樣品測(cè)微量鐵時(shí)都可以用到這個(gè)方法，另外利用分光光度法的實(shí)驗(yàn)方法不僅可以測(cè)定鐵含量，還可以測(cè)定銅、鉛和鉻等多種金屬離子，只要掌握這一個(gè)實(shí)驗(yàn)就相當(dāng)于掌握很多實(shí)用的實(shí)驗(yàn);BaCl2·2H2O中含鋇量的測(cè)定實(shí)驗(yàn)也是具有很強(qiáng)的實(shí)際應(yīng)用性，可以用于污染水體中硫酸根離子的測(cè)定和煤中硫含量的測(cè)定.由于實(shí)驗(yàn)課是對(duì)動(dòng)手能力的一個(gè)鍛煉，因此對(duì)實(shí)驗(yàn)的實(shí)用性稍加引申，起到一個(gè)促進(jìn)作用即可，不能大篇幅長(zhǎng)時(shí)間講解，喧賓奪主.

3 引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案

實(shí)驗(yàn)思路方案是一個(gè)實(shí)驗(yàn)的靈魂，一個(gè)比較完美的實(shí)驗(yàn)方案是很多老師專家在實(shí)踐中不斷總結(jié)完善出來的.學(xué)生面對(duì)一個(gè)已經(jīng)成熟的實(shí)驗(yàn)思路一時(shí)無法體會(huì)到實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的精妙之處和每一步設(shè)計(jì)的必要性，照搬課本的結(jié)果就是做完實(shí)驗(yàn)立馬忘干凈，更無法自己設(shè)計(jì)出合理的實(shí)驗(yàn)方案，而科學(xué)研究是需要獨(dú)立設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案的，那么在本科實(shí)驗(yàn)階段我們可以有意識(shí)地培養(yǎng)一下學(xué)生獨(dú)立思考的能力.例如高錳酸鉀法測(cè)定水中COD的實(shí)驗(yàn)，面對(duì)一個(gè)稍微復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)方案學(xué)生自己無法想到，那我們只要稍加引導(dǎo)就可以使學(xué)生明白這種實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的原因所在，逐漸學(xué)會(huì)獨(dú)立思考.那如何進(jìn)行引導(dǎo)呢，我們可以先從學(xué)生能想到的最簡(jiǎn)單的方案入手，就是使用高錳酸鉀直接滴定污染水樣中的還原性物質(zhì)（圖1），對(duì)學(xué)生進(jìn)行啟發(fā)式提問，課本上為什么沒有采用這種實(shí)驗(yàn)方案.在隨后的討論中我們可以得知，高錳酸鉀的氧化能力是很有限的，直接滴定與水中的還原性物質(zhì)反應(yīng)很微弱甚至不反應(yīng).放棄這種方案后，我們?cè)偬岢龅诙N改進(jìn)后的方案（圖2），即先用過量的高錳酸鉀與水中的還原性物質(zhì)反應(yīng)，然后剩余的高錳酸鉀用草酸鈉滴定.學(xué)生無法解釋為什么不采用這種方案時(shí)，我們?cè)侔颜n本中提出的第三種方案（圖3）寫出來進(jìn)行對(duì)比，即用過量的高錳酸鉀與水中的還原性物質(zhì)反應(yīng)，再加入過量的草酸鈉把剩余的高錳酸鉀反應(yīng)掉，最后用高錳酸鉀滴定剩余的草酸鈉.隨后讓學(xué)生對(duì)這兩種實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行對(duì)比，找出采用最后一種方案的原因是終點(diǎn)顏色的變化問題，若采用方案二終點(diǎn)顏色是由紫紅變成無色，若采用方案三終點(diǎn)顏色是由無色變成紫紅.在有條件的情況下，我們盡量使終點(diǎn)顏色由無色變有色，這樣變色敏銳一些，反之變色不靈敏，會(huì)造成終點(diǎn)的判斷誤差.通過這種循序漸進(jìn)的方式逐步對(duì)學(xué)生進(jìn)行引導(dǎo)思考.一個(gè)完善的實(shí)驗(yàn)不是一蹴而就的，是在解決問題中不斷完善的，遇到問題學(xué)會(huì)思考，在一個(gè)個(gè)的問題解決后，一個(gè)完善的實(shí)驗(yàn)方案就出來了.

4 注意事項(xiàng)與實(shí)驗(yàn)操作細(xì)節(jié)的一一對(duì)應(yīng)

實(shí)驗(yàn)課本上的一些注意事項(xiàng)是優(yōu)化實(shí)驗(yàn)步驟的重要依據(jù).在注意事項(xiàng)比較多的情況下，學(xué)生往往不能很好地消化，在一些操作步驟上進(jìn)行省略或做得不到位，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)效果不好.這時(shí)候就需要老師能夠引導(dǎo)學(xué)生徹底理解注意事項(xiàng)的精髓，將其自然地融入每一步的操作中，做起實(shí)驗(yàn)來就會(huì)得心應(yīng)手.一兩個(gè)實(shí)驗(yàn)下來，學(xué)生也會(huì)很好地進(jìn)行對(duì)照，并且掌握快速，靈活應(yīng)用.下面以葡萄糖含量的測(cè)定-間接碘量法為例，在此實(shí)驗(yàn)中用到了I2和Na2S2O3兩種關(guān)鍵物質(zhì)，這兩種物質(zhì)非常脆弱，操作步驟的細(xì)節(jié)大都是圍繞著保護(hù)這兩種物質(zhì)不受損失，那么我們可以把這兩種物質(zhì)的注意事項(xiàng)進(jìn)行簡(jiǎn)化整理：Na2S2O3易分解，造成其分解的因素有：CO2、O2、細(xì)菌、光照、水解;I2怕光，易揮發(fā);I-易自發(fā)變成I2，因光照、酸度和溫度加劇.

根據(jù)上面的歸納，我們?cè)诰唧w操作時(shí)就會(huì)很快明白每一步的具體原因.例如在配制Na2S2O3時(shí)需要用新煮沸冷卻的蒸餾水并且要加入Na2CO3，最終放入棕色試劑瓶，這都是為了保護(hù)Na2S2O3不被分解（煮沸是為了除掉水中的CO2、O2和細(xì)菌;加入Na2CO3調(diào)弱堿性是為了抑制細(xì)菌生長(zhǎng)和防止Na2S2O3水解;放入棕色試劑瓶是避免光照）.照此類推，只要先把注意事項(xiàng)中的關(guān)鍵點(diǎn)拎出來，每一步都能對(duì)應(yīng)找到這樣操作的具體原因，使學(xué)生能夠更好地把握實(shí)驗(yàn)的細(xì)節(jié)，做出滿意的實(shí)驗(yàn)結(jié)果.

社會(huì)對(duì)分析化學(xué)人才的需求不僅只局限于基本知識(shí)的掌握，而更注重對(duì)知識(shí)的靈活運(yùn)用與創(chuàng)新.因此培養(yǎng)學(xué)生的科研能力顯得越發(fā)重要.分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革是一個(gè)不斷完善進(jìn)步的過程，需要在教學(xué)實(shí)踐中不斷地探索與總結(jié).

參考文獻(xiàn)：

〔1〕楊先鳴.分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革及發(fā)展趨勢(shì)[J].滁州學(xué)院學(xué)報(bào)，2010，12（5）：122-125.

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