無機(jī)化學(xué)實驗考核內(nèi)容的改革與探索*

李聰慧，吳 璇，侯 芹，時愛菊

(山東農(nóng)業(yè)大學(xué)化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院，山東 泰安 271000)

無機(jī)化學(xué)實驗是為化學(xué)專業(yè)大學(xué)一年級新生開設(shè)的基礎(chǔ)實驗課，其目的是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的思維能力、良好的實驗習(xí)慣、實事求是的科學(xué)態(tài)度，鞏固無機(jī)化學(xué)理論課程的專業(yè)基礎(chǔ)知識，為后續(xù)其它實驗課程的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)[1-2]。隨著教學(xué)改革的不斷深入，傳統(tǒng)的實驗內(nèi)容和考核方式已無法滿足人才培養(yǎng)的實際需求[3]。

傳統(tǒng)無機(jī)化學(xué)實驗內(nèi)容設(shè)計不合理，基礎(chǔ)操作和驗證性實驗相對較多，綜合性實驗較少，這必然會影響學(xué)生實驗綜合能力的培養(yǎng)。傳統(tǒng)無機(jī)化學(xué)實驗課程的考核方式也存在不足，對結(jié)果的重視程度遠(yuǎn)大于對實驗過程的重視，通常情況下，一個實驗教學(xué)班的人數(shù)在30人左右，教師很難全面、準(zhǔn)確的對每位學(xué)生的實驗操作做出客觀評價[4]。對于學(xué)生上交的實驗報告，教師根據(jù)內(nèi)容的完整性、書寫的規(guī)范性、數(shù)據(jù)處理的正確性等方面綜合打分，但實驗報告是學(xué)生課下完成，經(jīng)常出現(xiàn)修改實驗原始數(shù)據(jù)、抄襲實驗結(jié)果等現(xiàn)象?？傊瑐鹘y(tǒng)的實驗考核方式不能全面客觀的反映學(xué)生的實驗綜合水平。

鑒于以上問題，對無機(jī)化學(xué)實驗教學(xué)進(jìn)行改革。增強(qiáng)新時代學(xué)生的創(chuàng)造性，使實驗教學(xué)適應(yīng)新時期人才培養(yǎng)的要求，實現(xiàn)知識傳授、能力培養(yǎng)和素質(zhì)提升的緊密結(jié)合，是無機(jī)化學(xué)實驗教學(xué)改革的核心問題[5]。開設(shè)綜合性實驗，改革實驗內(nèi)容和考核方式，是增強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)新能力和綜合能力的重要手段之一[6]。因此，本文從改革實驗內(nèi)容和考核方式入手，針對本專業(yè)學(xué)生“重理論、輕操作”的特點，結(jié)合人才培養(yǎng)方案，設(shè)計了一個綜合性實驗：碘酸銅的制備及其溶度積常數(shù)的測定，并將其作為大學(xué)一年級第一學(xué)期期末考試內(nèi)容。以考促學(xué)，提高學(xué)生對實驗的重視，規(guī)范學(xué)生基本操作，建立一套科學(xué)的考核制度，培養(yǎng)專業(yè)型人才，提高教學(xué)質(zhì)量。

1 實驗?zāi)康?/h2>

了解制備碘酸銅的實驗原理和方法，掌握傾潷法分離溶液與沉淀、洗滌沉淀、減壓過濾、普通過濾等制備無機(jī)化合物的基本操作。

掌握吸量管、容量瓶及分光光度計的使用。

2 實驗原理

2.1 由硫酸銅和碘酸鉀制備碘酸銅

硫酸銅和碘酸鉀兩溶液在一定溫度下反應(yīng)生成碘酸銅沉淀，其化學(xué)反應(yīng)方程式如下：

CuSO4+2KIO3=Cu(IO3)2↓+K2SO4

2.2 碘酸銅的測定

Cu2+在氨水中發(fā)生反應(yīng)：Cu2+(淺藍(lán)色)+4NH3=[Cu(NH3)4]2+(深藍(lán)色)，由此可得：c(Cu2+)：c{[Cu(NH3)4]2+}=1∶1。在λ=610 nm處，吸光度A與濃度c{[Cu(NH3)4]2+}成正比，只要測定[Cu(NH3)4]2+的吸光度，根據(jù)工作曲線，即可求得Cu2+的濃度。

3 實驗步驟

3.1 碘酸銅的制備

3.2 碘酸銅飽和溶液的制備

將3.1中制備的少量碘酸銅沉淀放入干凈的燒杯中，加入約80 mL蒸餾水，不斷攪拌約15 min，以保證制備的是飽和溶液。靜置，用干燥的雙層濾紙普通過濾，用干燥的燒杯承接濾液(注：若無干燥的燒杯，可先過濾少量溶液，用濾液漂洗燒杯后，再承接濾液)。

考點及易錯點：(1)飽和溶液的制備：不確定溶液何時能達(dá)到飽和，經(jīng)常制備出不飽和或過飽和溶液。(2)普通過濾：用未經(jīng)干燥或未經(jīng)濾液漂洗的燒杯承接濾液；過濾時，濾液不小心漫過雙層濾紙上邊緣。

3.3 繪制工作曲線

取洗滌干凈并標(biāo)記好的5個50 mL容量瓶，用吸量管分別量取0.00、1.00、2.00、3.00、5.00 mL 0.04 mol/L CuSO4溶液于5個容量瓶中，按表1的用量分別向5個容量瓶中加入6 mol/L NH3·H2O，定容、搖勻。用分光光度計測定λ=610 nm處的吸光度A。(注：用1號溶液做空白，調(diào)節(jié)透光度T為100%，吸光度A為0.000)以1～5號容量瓶中c(Cu2+)×10-3mol/L為橫坐標(biāo)，吸光度A為縱坐標(biāo)，在坐標(biāo)紙上繪制工作曲線(一定是過原點的直線)。

表1 數(shù)據(jù)記錄與處理

考點及易錯點：(1)容量瓶的使用：使用前未檢漏，導(dǎo)致后期搖動容量瓶時，溶液灑出；(2)吸量管的使用：讀數(shù)時，視線未與管內(nèi)液體凹液面的最低處在同一水平面上；未注意吸量管上是否注有“吹”的字樣，而直接用洗耳球吹。(3)分光光度計的使用：比色皿的光學(xué)表面未放在光線通過的方向上。(4)繪制工作曲線：實際曲線與理論曲線相差較大，不是一條過原點的直線。

3.4 碘酸銅飽和溶液中Cu2+濃度的測定

4 考試安排

實驗考試共4個學(xué)時，考試時間安排在大一上學(xué)期的實驗課程結(jié)束之后。

教師會在考試前下發(fā)相關(guān)的考試內(nèi)容，要求學(xué)生查閱文獻(xiàn)，對教師提供的實驗方案做進(jìn)一步優(yōu)化，例如碘酸銅的制備步驟中，所需硫酸銅、碘酸鉀的濃度及如何混合兩份溶液才能獲得較高產(chǎn)率，并在實驗報告中詳細(xì)闡述改進(jìn)方案和理論依據(jù)，完成預(yù)習(xí)報告。

實驗考試實行小班制考核，每班四組，每組兩人，每班安排兩名監(jiān)考教師?？荚嚻陂g，教師只監(jiān)督不講解，學(xué)生根據(jù)前期自己優(yōu)化的實驗方案獨立開展實驗。教師全程跟蹤評價，考核標(biāo)準(zhǔn)細(xì)化到每一個環(huán)節(jié)的基本操作，特別是在平時實驗過程中出現(xiàn)問題較多的環(huán)節(jié)是重點考核內(nèi)容，教師根據(jù)每一個環(huán)節(jié)中學(xué)生的實際表現(xiàn)實時打分。實驗結(jié)束后，當(dāng)場完成并上交實驗報告，由教師給出綜合評分。

5 實踐效果

在無機(jī)化學(xué)實驗教學(xué)的實驗設(shè)置中，把基礎(chǔ)性實驗排在前面，綜合性實驗后移，并增加綜合性實驗的數(shù)量。在實驗考試時，安排綜合性實驗有利于全面考核學(xué)生的實驗操作技能。本實驗中三種晶體的顏色變化(硫酸銅，藍(lán)色；碘酸鉀，白色；碘酸銅，綠色)、Cu(IO3)2飽和溶液的淺藍(lán)色及[Cu(NH3)4]2+形成時溶液顏色由淺藍(lán)色變?yōu)樯钏{(lán)色等，這些生動有趣的實驗現(xiàn)象激發(fā)了學(xué)生的實驗興趣，使學(xué)生積極、主動的參與實驗，充分調(diào)動學(xué)生的主觀能動性。本實驗包含分光光度計、容量瓶、吸量管等儀器的使用以及加熱、稱量、普通過濾、減壓過濾、沉淀的分離與洗滌等多項基本操作，還涉及諸多無機(jī)化學(xué)原理，例如難溶性電解質(zhì)的溶解平衡、配位反應(yīng)、分光光度法的測定原理等。以本實驗為考試內(nèi)容，可以增強(qiáng)學(xué)生對無機(jī)化學(xué)實驗課程的重視，提高學(xué)生基本操作的規(guī)范性，培養(yǎng)學(xué)生獨立思考問題、分析問題和解決問題的能力。

為了更加全面的評價學(xué)生實驗學(xué)習(xí)過程，將考核貫穿實驗課程的始終，多元化、多方位考核辦法更有利學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)步[8]。本文以碘酸銅的制備及其溶度積的測定這個綜合性實驗作為考試內(nèi)容，建立一個客觀、公平、科學(xué)、合理的考核方式，具體考核模式為：總成績=平時成績(出勤率、預(yù)習(xí)報告、回答問題、實驗操作、實驗報告)×70% +考試成績(預(yù)習(xí)報告、實驗操作、實驗報告)×30%。與傳統(tǒng)考核方式相比，加重實驗操作在總成績中所占的比例，打破過去“重理論，輕操作”的模式。本次考試實行小班制考核，多名教師巡回檢查，評分更公正；考試結(jié)束，當(dāng)場上交實驗報告，避免了篡改實驗數(shù)據(jù)和抄襲現(xiàn)象。

6 結(jié) 語

從優(yōu)化無機(jī)化學(xué)實驗內(nèi)容和考核方式入手，經(jīng)過幾年的實踐，取得較為滿意的效果。結(jié)合學(xué)生專業(yè)，科學(xué)設(shè)計考核內(nèi)容，充分調(diào)動學(xué)生的積極性。以考促學(xué)，通過改革考核方式，促進(jìn)學(xué)生對實驗操作技能的重視，培養(yǎng)學(xué)生的實踐動手能力，為進(jìn)一步的專業(yè)學(xué)習(xí)打下堅實的基礎(chǔ)。通過全過程的考核跟蹤，教師可以充分了解到每位學(xué)生對基礎(chǔ)知識的掌握情況，發(fā)現(xiàn)教學(xué)中的不足，方便制定下一步教學(xué)計劃。學(xué)生也可以充分了解自己對知識的掌握及實驗的基本操作情況，方便在以后的學(xué)習(xí)中多鞏固自己的薄弱環(huán)節(jié)。本實驗的設(shè)計可以增強(qiáng)學(xué)生的整體實驗意識，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)，提高學(xué)生的實驗?zāi)芰?，提升教學(xué)質(zhì)量。