分析化學(xué)“酸堿滴定分析法”課程思政教學(xué)實(shí)踐研究

紀(jì)萬(wàn)里，王小芬，陸 葉，張宜凡

（上海健康醫(yī)學(xué)院藥學(xué)院，上海 201318）

教育部印發(fā)的《高等學(xué)校課程思政建設(shè)指導(dǎo)綱要》要求根據(jù)不同學(xué)科的特點(diǎn)，深入挖掘?qū)I(yè)體系所蘊(yùn)含的育人元素。同時(shí)，由于德育是教育的根本，大學(xué)生思想政治教育也是高等教育的重要環(huán)節(jié)[1-2]。在傳統(tǒng)教學(xué)中，思政課程往往由思想政治專任教師進(jìn)行授課，很難實(shí)現(xiàn)高等學(xué)校全過(guò)程、多方位及多層次育人目的，這就要求思政教育貫穿于整個(gè)教育過(guò)程中，從思政課程走向課程思政，真正實(shí)現(xiàn)教書育人的根本目的[3-4]。此外，當(dāng)前處于網(wǎng)絡(luò)信息化和大數(shù)據(jù)時(shí)代，尚不成熟的大學(xué)生容易受社會(huì)不良思想文化的影響。因此，學(xué)校思政教育對(duì)于學(xué)生形成正確的價(jià)值觀顯得尤為重要[5]。我國(guó)大學(xué)堅(jiān)持社會(huì)主義辦學(xué)理念，是傳播先進(jìn)思想文化的重要陣地，堅(jiān)持社會(huì)主義辦學(xué)方向，落實(shí)立德樹人的根本任務(wù)，堅(jiān)持教育為人民服務(wù)、為中國(guó)共產(chǎn)黨治國(guó)理政服務(wù)、為鞏固和發(fā)展中國(guó)特色社會(huì)主義制度服務(wù)、為改革開放和社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)服務(wù)[6-7]，因此，我國(guó)高等學(xué)校推進(jìn)課程思政是一項(xiàng)神圣而艱巨的歷史使命。

分析化學(xué)是醫(yī)藥類專業(yè)的必修基礎(chǔ)課程，是研究物質(zhì)的結(jié)構(gòu)、組成和結(jié)構(gòu)信息的一門科學(xué)，是貫穿于多個(gè)學(xué)科的重要分析技術(shù)，其本身帶有一定的科學(xué)規(guī)律，然而各個(gè)章節(jié)知識(shí)點(diǎn)繁多，傳統(tǒng)教學(xué)僅僅講授知識(shí)點(diǎn)，忽略課程中所蘊(yùn)含的人文思想，對(duì)思想政治方面的融入和教學(xué)設(shè)計(jì)不夠深入，難以與當(dāng)前課程思政建設(shè)的目標(biāo)相吻合。基于課程思政的建設(shè)視角，本文以分析化學(xué)中“酸堿滴定分析法”為例，在各個(gè)知識(shí)點(diǎn)中融入課程思政元素，進(jìn)行初步探索與教學(xué)實(shí)踐，以培養(yǎng)學(xué)生的人文和科學(xué)素養(yǎng)。

1 課程思政融入“酸堿滴定分析法”的課堂教學(xué)意義

分析化學(xué)中“酸堿滴定分析法”是整個(gè)分析化學(xué)的開端，是化學(xué)分析法的基礎(chǔ)章節(jié)，包括酸堿質(zhì)子理論、酸堿平衡理論、酸堿指示劑及酸堿滴定等方面的內(nèi)容。酸堿滴定法是以酸堿反應(yīng)—中和法為基礎(chǔ)的分析方法，目前，廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、環(huán)境領(lǐng)域中，如原料藥的含量測(cè)定、水質(zhì)酸度檢測(cè)、環(huán)境污染監(jiān)測(cè)中等。通過(guò)對(duì)酸堿滴定分析法的學(xué)習(xí)，掌握基本的滴定分析法，為后續(xù)章節(jié)的學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。因此，“酸堿滴定分析法”對(duì)于開展分析化學(xué)課程思政具有十分重要的意義。

2 課程思政融入“酸堿滴定分析法”課堂教學(xué)案例

2.1 酸堿定義及質(zhì)子理論發(fā)展歷史的思政元素

對(duì)于酸堿的定義，其實(shí)大學(xué)生并不陌生，在高中基礎(chǔ)化學(xué)中已經(jīng)學(xué)習(xí)過(guò)，然而對(duì)于酸堿的實(shí)質(zhì)尚不清楚，普遍認(rèn)為能夠電離出氫離子的物質(zhì)為酸，而能夠電離出氫氧根離子的物質(zhì)則為堿，這樣的感性認(rèn)識(shí)其實(shí)并不全面，應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生更為深入地理解什么是酸堿，引導(dǎo)學(xué)生轉(zhuǎn)換思維與觀念，能夠運(yùn)用知識(shí)打破傳統(tǒng)觀念與思維定式，讓學(xué)生具有一定的批判性思維，進(jìn)而進(jìn)行思考、探索與創(chuàng)新，更好地適應(yīng)當(dāng)前快速發(fā)展的科技時(shí)代。關(guān)于酸堿定義，其實(shí)是經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的歷史過(guò)程，最初是1666年由英國(guó)波義耳提出酸堿的通性描述，提出酸是具有酸味的物質(zhì)，能夠溶解某些金屬及碳酸鹽，與酸相反的物質(zhì)稱為堿。1770—1780年法國(guó)拉瓦錫對(duì)酸性又予以解釋，提出了“燃燒的氧學(xué)說(shuō)”，認(rèn)為一般的可燃物質(zhì)燃燒后通常為酸，氧是酸的本原，一切酸中都含有氧。1789—1836年戴維和利比希糾正了拉瓦錫的錯(cuò)誤，提出所有的酸必須是含氫的化合物，而且氫能被金屬置換出來(lái)。1880—1890年阿倫尼烏斯及奧斯瓦爾德發(fā)現(xiàn)前人關(guān)于酸堿的錯(cuò)誤，進(jìn)而提出電離理論，并形成酸堿定義。終于在1923年，丹麥的布朗斯特與英國(guó)的勞里指出酸堿電離理論具有片面性，于是提出著名的酸堿質(zhì)子理論，打破了傳統(tǒng)意義的酸堿定義，從質(zhì)子水平解釋了酸堿的本質(zhì)，認(rèn)為凡是能夠給出質(zhì)子的物質(zhì)為酸，凡是能接受質(zhì)子的物質(zhì)為堿，這樣更加擴(kuò)大了酸堿的范圍，形成我們目前學(xué)習(xí)的酸堿質(zhì)子理論知識(shí)。引導(dǎo)學(xué)生站在前人的肩膀上來(lái)重新認(rèn)識(shí)酸堿，就非常清楚了，但是早在幾百年之前，最先對(duì)酸堿進(jìn)行定義的科學(xué)家來(lái)說(shuō)，他們是非常艱難的，發(fā)現(xiàn)科學(xué)理論是需要經(jīng)過(guò)反復(fù)實(shí)驗(yàn)的。早在1666年，當(dāng)時(shí)人們并不清楚酸是一個(gè)什么物質(zhì)，最先對(duì)它的認(rèn)識(shí)就是粗略的描述，人們對(duì)酸堿的認(rèn)識(shí)基本上帶有經(jīng)驗(yàn)性，由于時(shí)代科學(xué)的局限性，人們?nèi)狈姆肿颖举|(zhì)進(jìn)行嚴(yán)密論證。通過(guò)講授這段對(duì)于酸堿爭(zhēng)論的歷史，讓學(xué)生明白科學(xué)研究是發(fā)展、變化的，要科學(xué)辯證地看待問題，培養(yǎng)學(xué)生具備嚴(yán)謹(jǐn)、求實(shí)的學(xué)習(xí)態(tài)度。

2.2 酸堿指示劑中的思政元素

在酸堿滴定分析中，酸堿反應(yīng)因無(wú)顏色、氣味等變化，而且一般反應(yīng)速度快，很難觀察到是否反應(yīng)到終點(diǎn)、是否定量完成，因此，需要選擇合適的指示劑來(lái)指示終點(diǎn)。課程中介紹了多種常見的酸堿指示劑，如甲基橙、甲基紅及酚酞等。在講授酸堿指示劑的變色原理時(shí)，比如甲基橙在酸性溶液中變成紅色醌式雙極離子，是其酸式體，在堿性溶液中又變成黃色偶氮式結(jié)構(gòu)（堿式體）；又如酚酞指示劑在酸性溶液中形成無(wú)色帶有羥基的酸式體，而在堿性溶液中形成帶有醌式結(jié)構(gòu)紅色的堿式體。通過(guò)這些實(shí)例，可以清楚地說(shuō)明指示劑的變色原理實(shí)質(zhì)是本身結(jié)構(gòu)的改變，而這種改變正是由于溶液環(huán)境的變化。引導(dǎo)學(xué)生從自身出發(fā)，融入“近朱者赤，近墨者黑”的思政元素（見圖1），培養(yǎng)學(xué)生多與積極向上的人交流，自己就會(huì)變得更陽(yáng)光。環(huán)境對(duì)人的影響是潛移默化的，比如耳熟能詳?shù)摹懊夏溉w”的故事就說(shuō)明此理。因此，沒有良師益友的影響，就會(huì)隨波逐流，好的風(fēng)氣則有好的影響，而壞的風(fēng)氣，則有壞的影響。從酸堿指示劑這一知識(shí)點(diǎn)入手，既讓學(xué)生更加理解酸堿指示劑的變色原理，又在潛移默化中傳授為人處世的重要理念。

圖1 酸堿指示劑中的思政元素挖掘示意圖

2.3 酸堿滴定曲線中的思政元素

酸堿滴定曲線實(shí)質(zhì)是反映了在酸堿滴定過(guò)程中，溶液中氫離子的整個(gè)變化過(guò)程，在科學(xué)研究中，也通過(guò)以圖片的形式展現(xiàn)事物的變化規(guī)律。以NaOH（0.100 0 mol/L）滴定HC（l0.100 0 mol/L）20.00 mL為例，具體研究整個(gè)滴定過(guò)程中溶液中氫離子的變化規(guī)律，在滴定開始前，溶液中氫離子的濃度就是HCl（0.100 0 mol/L）中氫離子，計(jì)算pH值為1.0，開始滴定，隨著NaOH的滴入，溶液中的氫離子不斷被中和，pH值逐漸增大，當(dāng)達(dá)到化學(xué)計(jì)量點(diǎn)前0.1%時(shí)，此時(shí)加入NaOH19.98 mL，溶液的pH值為4.3，達(dá)到化學(xué)計(jì)量點(diǎn)時(shí)，溶液的pH值為7.0，如果繼續(xù)滴定，當(dāng)達(dá)到化學(xué)計(jì)量點(diǎn)后0.1%時(shí)，此時(shí)加入NaOH20.02 mL，溶液的pH值為9.7，繼續(xù)滴定，依次計(jì)算溶液的pH，就形成整個(gè)的滴定曲線。引導(dǎo)學(xué)生仔細(xì)觀察滴定曲線，會(huì)發(fā)現(xiàn)在化學(xué)計(jì)量點(diǎn)前后0.1%，出現(xiàn)很大的突躍，pH值變化很快，幾乎垂直上升，pH值從4.3變化到9.7，而且這只是pH值的變化，如果是氫離子的變化，是105的變化，該變化更大，而NaOH僅僅加了0.04 mL，大約是一滴的量，因此引入“量變引起質(zhì)變”的思政元素（見圖2）。我們有時(shí)候會(huì)為一些事情奮斗很久，但事情卻沒有眉目，此時(shí)我們?nèi)菀紫萑刖趩实臓顟B(tài)，往往會(huì)產(chǎn)生放棄的想法，可往往最后再堅(jiān)持一下就會(huì)取得成功，自己之前付出的努力是至關(guān)重要的，多次的失敗才成就了成功，不斷地積累是取得成功的重要基礎(chǔ)，所謂厚積而薄發(fā)。在唯物辯證法中，重視量的積累，為實(shí)現(xiàn)事物的質(zhì)變創(chuàng)造條件，在傳統(tǒng)文化中，也能發(fā)現(xiàn)量變引發(fā)質(zhì)變的規(guī)律，如不積跬步無(wú)以至千里，不積小流無(wú)以成江海，以這樣的思政元素促使學(xué)生形成正確的人生觀。

圖2 酸堿滴定曲線的思政元素挖掘示意圖

2.4 酸堿滴定終點(diǎn)誤差中的思政元素

誤差是普遍存在的，同樣在酸堿滴定分析中，也存在滴定終點(diǎn)誤差，以NaOH滴定HCl為例來(lái)說(shuō)明滴定終點(diǎn)誤差的存在，在滴定前選擇酚酞作為指示劑，前期發(fā)現(xiàn)酚酞指示劑的變色范圍為8.0～10.0，而NaOH滴定HCl的化學(xué)計(jì)量點(diǎn)pH值為7.0，那么即使控制滴定操作，滴定終點(diǎn)也只能控制到8.0，所以為了盡可能地接近化學(xué)計(jì)量點(diǎn)，終點(diǎn)顏色最好控制為淡粉紅色。因此，由于滴定終點(diǎn)與化學(xué)計(jì)量點(diǎn)不一致所造成的誤差，定義為滴定終點(diǎn)誤差。引導(dǎo)學(xué)生辯證地看待滴定終點(diǎn)誤差，引入唯物辯證法中的普遍聯(lián)系的規(guī)律，明確只要進(jìn)行測(cè)量和實(shí)驗(yàn)，就會(huì)有誤差，但不能因?yàn)榇嬖谡`差，就置若罔聞了，而應(yīng)不斷地提高操作水平，把誤差降到最低，讓我們的滴定終點(diǎn)無(wú)限地趨近于化學(xué)計(jì)量點(diǎn)。然而，這種也只能無(wú)限地接近，因?yàn)榈味ńK點(diǎn)是指示劑實(shí)際測(cè)量的值，往往受各種因素的影響，如操作過(guò)程中的誤差、指示劑的選擇及樣品因素等影響，而化學(xué)計(jì)量點(diǎn)卻是一個(gè)理想值，因此這里可引入理想與現(xiàn)實(shí)的辯證統(tǒng)一關(guān)系（見圖3），辯證唯物主義認(rèn)為理想高于現(xiàn)實(shí)，又源于現(xiàn)實(shí)，而只有在現(xiàn)實(shí)中付諸行動(dòng)，才能實(shí)現(xiàn)理想。此外，理想與現(xiàn)實(shí)又是相互聯(lián)系、相互嵌合的，正如馬克思所說(shuō)的共產(chǎn)主義的理想，是按照歷史發(fā)展規(guī)律，經(jīng)過(guò)人類社會(huì)實(shí)踐活動(dòng)所努力實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)[8]。在滴定分析中，也要追求這樣的理想值，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)思維、科學(xué)的學(xué)習(xí)態(tài)度，不斷提高操作技能，使得滴定終點(diǎn)無(wú)限趨近于化學(xué)計(jì)量點(diǎn)，在講授專業(yè)知識(shí)時(shí)，細(xì)雨潤(rùn)無(wú)聲地融入辯證思維元素。

圖3 酸堿滴定終點(diǎn)誤差的思政元素挖掘示意圖

3 結(jié)語(yǔ)

“酸堿滴定分析法”作為分析化學(xué)重要的基礎(chǔ)章節(jié)，在其中融入思政元素，是提高分析化學(xué)課程育人的重要手段。本文以分析化學(xué)中酸堿滴定法教學(xué)為例，通過(guò)系統(tǒng)地梳理章節(jié)知識(shí)點(diǎn)，結(jié)合酸堿質(zhì)子理論的發(fā)展歷史及馬克思主義哲學(xué)辯證唯物論，將育人思政元素有機(jī)地融入酸堿滴定分析中，展開課程思政建設(shè)的探索，通過(guò)此探索與教學(xué)實(shí)踐，可以讓學(xué)生在掌握枯燥知識(shí)的同時(shí)，潛移默化地接受科學(xué)人文素養(yǎng)的熏陶，提高學(xué)生學(xué)習(xí)分析化學(xué)的興趣，培養(yǎng)學(xué)生在之后的人生道路上不畏困難、勇于攀登科學(xué)高峰的科學(xué)精神，從而實(shí)現(xiàn)自己的理想。