作者/潘炳力，河南科技大學(xué)公共化學(xué)教研室

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電光分析天平教學(xué)探索

作者/潘炳力，河南科技大學(xué)公共化學(xué)教研室

文章摘要：分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)是一門(mén)重要的實(shí)踐課程，而電光分析天平稱量實(shí)驗(yàn)幾乎貫穿著全部實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，然而在實(shí)驗(yàn)初期，多數(shù)學(xué)生感覺(jué)掌握此儀器使用方法的難度較大。針對(duì)這一問(wèn)題，筆者在電光分析天平稱量實(shí)驗(yàn)中引入各種教學(xué)技巧，不僅調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，而且加深了學(xué)生對(duì)分析化學(xué)中最基本的工具—電光分析天平的認(rèn)識(shí)和掌握。

關(guān)鍵詞：分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)；分析天平稱量實(shí)驗(yàn)；教學(xué)方法

分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)是化工、制藥、環(huán)境、冶金、非金屬材料、藥學(xué)、醫(yī)檢等專業(yè)本科生一門(mén)重要的實(shí)踐課程，而電光分析天平稱量實(shí)驗(yàn)幾乎貫穿著全部實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，然而針對(duì)電光分析天平稱量實(shí)驗(yàn)的教和學(xué)歷來(lái)是學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程和教師指導(dǎo)過(guò)程的難點(diǎn)。因此，教師只有在教學(xué)過(guò)程中不斷創(chuàng)新，才能取得良好的教學(xué)效果。筆者結(jié)合前人經(jīng)驗(yàn)在近兩年的電光分析天平稱量實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐中進(jìn)行了一些探索，取得了較好的教學(xué)效果，下面就主要內(nèi)容介紹如下：

1.激發(fā)學(xué)習(xí)興趣和熱情

提高學(xué)習(xí)興趣是學(xué)生學(xué)好相關(guān)知識(shí)的基礎(chǔ)。教師要千方百計(jì)地激發(fā)和培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和興趣。而分析天平教學(xué)中教師可采用基于問(wèn)題的教學(xué)方法（Problem-based leaning）[1]，設(shè)計(jì)一些合適的問(wèn)題激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣[2]。比如：在講授電光分析天平有關(guān)的理論課時(shí)，教師可帶著事先準(zhǔn)備好的稱量工具如彈簧秤、物理托盤(pán)天平（臺(tái)秤）等，并帶一件金首飾或鉆石首飾走進(jìn)教室，在學(xué)生們充滿疑問(wèn)的目光中，首先請(qǐng)兩名學(xué)生選用任意一款儀器測(cè)出金首飾或鉆石首飾的質(zhì)量。很快兩位學(xué)生分別用彈簧秤、物理托盤(pán)天平稱出了金首飾或鉆石首飾的質(zhì)量?？蛇M(jìn)一步提出問(wèn)題：鑒于黃金和鉆石的價(jià)值，采用彈簧秤、物理托盤(pán)天平稱量是否合適？能否用現(xiàn)有儀器準(zhǔn)確將質(zhì)量的數(shù)據(jù)精確到小數(shù)點(diǎn)后四位數(shù)字?

第一個(gè)問(wèn)題，大家回答起來(lái)比較容易，意見(jiàn)也比較一致，通常都認(rèn)為不合適；但是第二個(gè)問(wèn)題，有的同學(xué)可能回答不上來(lái)，可以安排一位學(xué)生上講臺(tái)來(lái)再仔細(xì)觀察彈簧秤、物理托盤(pán)天平的刻度，并告訴大家這兩臺(tái)常用的稱量工具都不能達(dá)到要求。教師可抓住大家的疑惑心理和想知道答案的急切心情，開(kāi)始講授電光分析天平的理論知識(shí)。這樣，學(xué)生們的學(xué)習(xí)興趣被激發(fā)出來(lái)。

2.多媒體技術(shù)用于電光分析天平結(jié)構(gòu)的講解

要想使學(xué)生精通使用電光分析天平，必須讓學(xué)生了解電光分析天平的基本結(jié)構(gòu)及其各部分的用途。而通常對(duì)多數(shù)同學(xué)來(lái)說(shuō)，在天平室直接面對(duì)陌生的電光分析天平時(shí)，特別是在教師前介紹其如何如何精密，往往部分同學(xué)們產(chǎn)生一定程度的“畏懼”心理；其本質(zhì)原因可能是在實(shí)驗(yàn)室所見(jiàn)到的電光分析天平的構(gòu)造與同學(xué)們?cè)谥袑W(xué)熟知的托盤(pán)天平差別較大。這種情況下，很有必要對(duì)電光分析天平分部分結(jié)構(gòu)進(jìn)行系統(tǒng)介紹，通過(guò)“化整為零”加深同學(xué)們的感性認(rèn)識(shí)。

隨著現(xiàn)代教育技術(shù)的發(fā)展，利用多媒體技術(shù)輔助教學(xué)已被廣泛應(yīng)用且發(fā)揮了重要作用，而現(xiàn)代多媒體技術(shù)已經(jīng)成為了一種一般教學(xué)手段[3-4]；其中包含圖片、聲音、動(dòng)畫(huà)等多種展示技巧，特別是動(dòng)畫(huà)技術(shù)都可適合用于展示電光分析天平結(jié)構(gòu)的介紹。在制作動(dòng)畫(huà)時(shí)，教師可按照同學(xué)觀察儀器的正常順序，由外到內(nèi)依次展示各個(gè)部件：天平箱、天平橫梁、天平柱和水準(zhǔn)儀、指針、吊耳和阻尼器、秤盤(pán)、砝碼、平衡螺絲、升降鈕等[5]；然后，依次將這些組件組裝成完整的分析天平。通過(guò)展示，加深了同學(xué)們對(duì)電光分析天平的基本結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)，為后續(xù)實(shí)際操作打好基礎(chǔ)。

3.通過(guò)類比，進(jìn)一步加深理解

古圣賢人曾經(jīng)說(shuō)過(guò)“溫故而知新”，這對(duì)很多知識(shí)的學(xué)習(xí)都有幫助，過(guò)程中的關(guān)鍵是找到“舊”知識(shí)和“新”的相通之處。物理托盤(pán)天平（臺(tái)秤）對(duì)大家來(lái)說(shuō)比較熟悉，因此教師可讓同學(xué)回顧物理托盤(pán)天平（臺(tái)秤）的基本結(jié)構(gòu)和原理，通過(guò)類比方法來(lái)學(xué)習(xí)并理解新的電光分析天平。

首先讓大家明確：不論物理托盤(pán)天平還是電光分析天平其基本原理都是利用了大家耳熟能詳?shù)摹案軛U原理”，即結(jié)構(gòu)中必須包含基本組成橫梁和支點(diǎn)。只不過(guò)由于電光分析天平是非常精密的儀器，其支點(diǎn)不是像托盤(pán)天平那樣的普通金屬支點(diǎn)，而是采用硬度更大、更耐磨的瑪瑙支點(diǎn)。另外，為了進(jìn)一步減小支點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)和磨損，加了阻尼器、升降鈕等。當(dāng)然，最能體現(xiàn)電光分析天平的是指針，又叫光電讀數(shù)裝置，不僅可以指示平衡，而且可以方便讀出0.1-10mg的質(zhì)量數(shù)值，這與普通托盤(pán)天平有明顯不同；因?yàn)槠胀ㄍ斜P(pán)天平的指針只是指示天平的平衡。

4.標(biāo)準(zhǔn)化操作，掌握稱量方法

在學(xué)習(xí)任何儀器過(guò)程中嚴(yán)格按照規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化操作規(guī)程，對(duì)掌握操作技能和保護(hù)儀器設(shè)備都是非常必要的。

電光分析天平的規(guī)范操作主要分以下步驟：

稱量前檢查水平和調(diào)零；稱量；讀數(shù)。

過(guò)程中需要嚴(yán)格遵守注意事項(xiàng)，教師可以先強(qiáng)調(diào)托盤(pán)天平的使用操作規(guī)程和注意事項(xiàng)；然后，仍然通過(guò)類比方法介紹電光分析天平的不同之處。其中比較容易忽略的注意事項(xiàng)是升降鈕的使用，因?yàn)樵谄胀ㄍ斜P(pán)天平加物品、加減砝碼和稱量時(shí)沒(méi)有這個(gè)操作，因此很多同學(xué)都把這個(gè)操作忽略掉，而往往許多天平使用一段時(shí)間即靈敏度下降就是由于升降鈕未得到很好使用所引起。另外，天平不能調(diào)平、指針消失等都是稱量過(guò)程中有可能出現(xiàn)的意外情況，而這些往往都有共性的原因，比如有可能是同學(xué)調(diào)零過(guò)程調(diào)節(jié)平衡螺絲時(shí)將天平橫梁損壞，另外還有可能砝碼掉落等。

5.具體做法

筆者在指導(dǎo)學(xué)生實(shí)驗(yàn)過(guò)程中嘗試采用分組梯度教學(xué)法，即將每班同學(xué)分成幾個(gè)小組，各選擇一名組長(zhǎng)；首先，先對(duì)組長(zhǎng)進(jìn)行電光分析天平的操作規(guī)程的講授并進(jìn)行操作演示，指出存在的主要問(wèn)題；然后，待完全掌握稱量技能后，組長(zhǎng)在其所帶領(lǐng)的小組內(nèi)進(jìn)行演示示范操作規(guī)程，教會(huì)每個(gè)同學(xué)。這樣免去了大量類似問(wèn)題的出現(xiàn)，教師更有精力去解決學(xué)生稱量過(guò)程中出現(xiàn)的其他的問(wèn)題。

總之，經(jīng)過(guò)兩屆同學(xué)的驗(yàn)證，筆者所采用的上述教學(xué)方法，可調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，顯示了良好的教學(xué)效果，使超過(guò)80%的同學(xué)比較熟練的掌握了電光分析天平使用方法。

【參考文獻(xiàn)】

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＊[2] 王海玲.實(shí)踐教學(xué)法在分析天平技能訓(xùn)練中的應(yīng)用[J].科技信息

＊[3] 潘炳力.針對(duì)一年級(jí)新生大學(xué)化學(xué)教學(xué)改革[J].廣州化工

＊[4] 葉青，陳永寶.計(jì)算機(jī)多媒體在大學(xué)化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用[J].大學(xué)化學(xué)

＊[5] 仝克勤.基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)[M].化學(xué)工業(yè)出版社.