何婧琳　曹　忠　李　丹　張　玲　譚淑珍　陳　平　李　偉（長沙理工大學(xué)化學(xué)與生物工程學(xué)院，長沙410004）

案例教學(xué)法在分析化學(xué)理論教學(xué)中的實踐研究

何婧琳*曹忠李丹張玲譚淑珍陳平李偉
（長沙理工大學(xué)化學(xué)與生物工程學(xué)院，長沙410004）

研究了案例教學(xué)法在分析化學(xué)理論教學(xué)中的實踐，內(nèi)容包括案例選材、設(shè)計、實施和案例模型評估。案例教學(xué)法模式在促進學(xué)生扎實學(xué)習(xí)理論知識的同時，改進學(xué)生對于分析化學(xué)課程的認知，提高學(xué)生的專業(yè)技能。案例教學(xué)法在分析化學(xué)理論教學(xué)中的實踐可以在教師教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)之間建立良好的互動關(guān)系，并最終改善分析化學(xué)課程教學(xué)。

案例教學(xué)法；分析化學(xué)教學(xué)；案例分析

w.dxhx.pku.edu.cn

d

oi: 10.3866/PKU.DXHX201510009

oi: 10.3866/PKU.DXHX201510009ww

案例教學(xué)法由哈佛大學(xué)法學(xué)院前院長Langdell提出，于1870年前后最早應(yīng)用于法學(xué)教育中［1］，后來被廣泛用于其他學(xué)科［2－4］。案例教學(xué)法是在教師的指導(dǎo)下，根據(jù)教學(xué)目的的要求，組織學(xué)生對案例進行調(diào)查、閱讀、思考、分析、討論和交流等活動，進而提高學(xué)生分析問題和解決問題的能力，加深學(xué)生對基本原理和概念的理解的一種特定的教學(xué)方法?，F(xiàn)代的案例教學(xué)法于1979年介紹到國內(nèi)，逐漸為我國教育界所認同［5－7］。

分析化學(xué)不是單純的化學(xué)理論課程，其實踐性強，與化學(xué)各學(xué)科的結(jié)合非常緊密。分析化學(xué)還融合了數(shù)理統(tǒng)計的學(xué)科成果，同時又是環(huán)境科學(xué)、生命科學(xué)、能源和材料科學(xué)等領(lǐng)域研究和發(fā)展必不可少的分析測試手段，對國民經(jīng)濟各行各業(yè)的發(fā)展具有十分重要的作用。分析化學(xué)教學(xué)不僅是為了傳授理論知識，更重要的是能夠培養(yǎng)學(xué)生觀察、動手、分析、解決實際問題的能力。如通過大學(xué)生參與討論分析化學(xué)相關(guān)社會熱點話題，合理利用教學(xué)資源、提出相應(yīng)解決方案，實施因材施教、重視個性教育、激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，對培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新實踐素質(zhì)和促進教學(xué)平臺建設(shè)等方面都具有重要意義［8］。因此，作為大學(xué)本科化學(xué)類專業(yè)基礎(chǔ)課，引入新的教學(xué)方法對于分析化學(xué)理論教學(xué)的改革十分重要。

1　分析化學(xué)案例教學(xué)法的意義

分析化學(xué)案例教學(xué)法通過引導(dǎo)學(xué)生對案例進行剖析、研究、歸納、總結(jié)，使教學(xué)內(nèi)容更加具體化和典型化，使學(xué)生通過典型的案例理解普遍的規(guī)律性原理。案例教學(xué)重視知識的應(yīng)用，不單指向教師的教，也涵蓋學(xué)生的學(xué)，要求教師和學(xué)生共同參與［9］。研究意義在于：（1）有利于體現(xiàn)分析化學(xué)學(xué)科知識的實用性。案例可以把抽象的化學(xué)原理、概念等具體化，讓學(xué)生在案例情景中認識相關(guān)原理、概念的現(xiàn)實作用，體現(xiàn)學(xué)以致用的原則。（2）有利于學(xué)生準確理解分析化學(xué)原理。案例具有直觀形象等特點，引導(dǎo)學(xué)生運用理論知識去解決實際問題，可以加深對分析化學(xué)現(xiàn)象、特征與成因之間內(nèi)在聯(lián)系的理解。（3）有利于學(xué)生分析問題、解決問題和創(chuàng)新能力的提高。案例教學(xué)通過典型問題，吸引學(xué)生深入分析，提供了在短期內(nèi)接觸并處理實際問題的機會，從而成為溝通理論與實踐的橋梁［10］。案例教學(xué)重在解決問題過程中的思維策略以及多種可能的解釋。讓學(xué)生發(fā)表獨立見解，拓展學(xué)生思維的廣闊性。（4）有利于學(xué)生對科學(xué)學(xué)習(xí)方法的掌握和科學(xué)觀念的形成。學(xué)生在參與案例分析的過程中，學(xué)會用客觀辯證發(fā)展的觀點看待事物和分析問題，獲得自主學(xué)習(xí)方法。案例教學(xué)法使學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中體驗到化學(xué)知識的奇妙、有用、有趣，這樣不僅會加深學(xué)生對知識的理解和掌握，更會激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的熱情和內(nèi)驅(qū)力。

2　分析化學(xué)案例教學(xué)的實施過程

分析化學(xué)案例教學(xué)方法的核心是案例。案例是一種對真實情景的描述，它包括挑戰(zhàn)、機遇以及個人面臨的問題。案例通常以錄像視頻等多媒體方式呈現(xiàn)。它會激發(fā)學(xué)生從學(xué)習(xí)理論到實踐應(yīng)用中發(fā)展個人的分析、解決問題和做決定的能力。在案例討論中，教師扮演討論引導(dǎo)者的角色，鼓勵學(xué)生從案例中找出問題，提出可供選擇的解決問題的途徑，提供建設(shè)性的意見，并將這些發(fā)現(xiàn)延伸到其他的領(lǐng)域。分析化學(xué)案例教學(xué)實施過程如圖1所示。

圖1　分析化學(xué)課程中案例教學(xué)法的實施過程

2.1案例的選擇

案例的內(nèi)容應(yīng)該突出分析化學(xué)在食品藥品檢測、環(huán)境監(jiān)測、生物醫(yī)學(xué)分析、新型化學(xué)品合成及質(zhì)量監(jiān)控等方面的應(yīng)用，結(jié)合分析化學(xué)理論教學(xué)中的重點、難點和關(guān)鍵問題進行選擇，讓學(xué)生有學(xué)以致用的感覺，從而增強學(xué)好分析化學(xué)的愿望和信心。教學(xué)案例的選擇應(yīng)具有科學(xué)性、時效性和針對性。（1）科學(xué)性。教師應(yīng)該選擇有具體時間、地點、人物和事件起因及結(jié)果都明確的事件做為分析案例，借助于圖表、照片、計算機等輔助手段對案例進行綜合描述，吸引學(xué)生參與到真實事件中，細致入微地對事件進行研究，得出科學(xué)可靠的結(jié)論以及真實而生動的啟示。（2）時效性。由于分析化學(xué)課程內(nèi)容變動不大，很容易照搬用了多年的案例，殊不知教師重復(fù)這些案例時學(xué)生已經(jīng)沒有多少興趣和新鮮感，教學(xué)效果自然不好。分析化學(xué)教學(xué)案例的選擇一定要注意時效性，要盡可能選擇最近發(fā)生的案例，讓學(xué)生了解分析化學(xué)應(yīng)用的最新動態(tài)，通過分析案例解決問題，從而給他們成就感。（3）針對性。針對性就是案例選擇要能夠反映分析化學(xué)某個知識點和理論的典型特點，能夠幫助學(xué)生從案例的感性認識順利上升到對理論的理解，掌握課程的重點和難點。

2.2案例教學(xué)的設(shè)計

由于現(xiàn)實生活中的案例比較復(fù)雜，教師首先應(yīng)該根據(jù)教材內(nèi)容的基本知識點，對案例的內(nèi)容進行抽提，突出可以引出相關(guān)知識點的內(nèi)容。然后介紹案例的時間、地點、人物和事件的起因、發(fā)展和結(jié)果，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題。問題的設(shè)計應(yīng)難度適中，既要吸引學(xué)生又要結(jié)合學(xué)生的實際情況，還要有啟發(fā)思考價值，結(jié)合教材，服務(wù)于教學(xué)內(nèi)容。

2.3展示和分析案例

分析化學(xué)案例教學(xué)采用五步法展開教學(xué)：①教師提出問題和任務(wù)；②學(xué)生討論學(xué)習(xí)，教師教授指導(dǎo)；③學(xué)生動手查閱資料、自由討論制定方案并完成任務(wù)；④學(xué)生項目成果展示；⑤教師評價學(xué)生成果完成情況并進行總結(jié)，繼而引發(fā)學(xué)生思考。案例的展示可以全程使用多媒體課件教學(xué)，通過新聞圖片、視頻、音頻、文本等視聽結(jié)合、圖文并茂的手段，將學(xué)生帶進直觀形象、生動真實的教學(xué)情境。這樣既活躍了課堂教學(xué)氣氛、刺激學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，又可節(jié)約時間，事半功倍。展示案例后，教師結(jié)合理論教學(xué)知識點，提出問題和任務(wù)，加強直觀教學(xué)，豐富感性認識，突破重點難點。采用學(xué)生分組討論的形式展開案例分析，鼓勵每位學(xué)生暢所欲言，并且認真聽取他人意見。教師作為討論的主導(dǎo)，引導(dǎo)問題的深入討論，最后由教師就討論和辯論客觀公正地做出小結(jié)和評論。

2.4總結(jié)和評價案例

討論結(jié)束后，教師根據(jù)學(xué)生表現(xiàn)情況和主要問題進行歸納總結(jié)，揭示出案例中的理論觀點，再次突出理論知識中的重點和難點。對案例本身所蘊涵的道理或問題進行評價，以調(diào)整和完善學(xué)生知識結(jié)構(gòu)，讓學(xué)生樹立對某一問題或現(xiàn)象的正確態(tài)度，提高學(xué)生再次遇到類似問題或現(xiàn)象時的分析、解決的經(jīng)驗與能力。其次，教師對學(xué)生在多個階段中的討論情況做出評價。以正面激勵為主，肯定積極發(fā)言的學(xué)生，表揚有獨特見解的學(xué)生，對學(xué)生在自主探究中暴露出來的正確或錯誤的典型思維給予合理的評價，澄清有爭議的問題。針對學(xué)生提出的問題，引導(dǎo)學(xué)生做進一步思考。讓學(xué)生有茅塞頓開的感覺，從中得到啟示，提高思維能力。

3　案例教學(xué)的課堂實踐舉例

3.1案例展示

2010年12月23日，中央電視臺“焦點訪談”曝光了河北昌黎縣周邊部分葡萄酒廠家生產(chǎn)假冒偽劣葡萄酒的內(nèi)幕。記者暗訪的釀造假酒企業(yè)用酒精摻添加劑、香精、色素等調(diào)制后做成假冒葡萄酒，有的甚至根本不含葡萄原汁。曝光的企業(yè)被全部查封，所有產(chǎn)品進行了封存取樣。

3.2問題呈現(xiàn)

如果你是食品檢驗工程師，怎么鑒定不含一滴葡萄汁、工業(yè)勾兌的假葡萄酒呢？

3.3分組討論

將2個班共53位學(xué)生分為6個組，每組8－9人，進行5－10分鐘的討論，然后每個小組派代表發(fā)言，表述各自對問題的看法，提出自己解決問題的方案。教師對這些初步的想法進行引導(dǎo)，鼓勵學(xué)生結(jié)合分析化學(xué)中的理論知識找到解決問題的途徑。安排課后每位小組長負責分配組員分別進行搜集資料、內(nèi)部討論、提出解決方案、多媒體制作和現(xiàn)場演示等工作，準備一周后于課堂上展示他們鑒定工業(yè)勾兌假葡萄酒的方案。

3.4課堂討論

6組學(xué)生提出的方案大致分為2種，一種是酸堿法，一種是層析法。

3.4.1酸堿法

原汁葡萄酒中含有天然花青素，葡萄酒本身為酸性，花青素呈酒紅色（圖2A1），若堿性碳酸鈉溶液由滴定管逐滴加入到稀釋后的葡萄酒樣品（20%）中，隨著葡萄酒由酸性變成堿性，花青素變成紫黑色（圖2A2）或藍黑色。而工業(yè)假葡萄酒一般是用莧菜紅、胭脂紅、焦糖色、香精、酒精、甜蜜素加水勾兌而成的，而這些合成色素跟碳酸鈉不會發(fā)生任何反應(yīng)，所以基本不會變色（圖2B1、2B2），由此可以鑒定出假葡萄酒。

圖2　碳酸鈉溶液滴定稀釋的葡萄酒樣品過程示意圖電子版為彩圖

3.4.2層析法

取一張中速濾紙條，用膠頭滴管將葡萄酒樣品滴在濾紙一端，由于原汁葡萄酒中的紅色是天然色素，顆粒非常小，在濾紙上擴散開的濕跡是均勻的葡萄酒的紅色（圖3A），沒有明顯的水跡擴散。而假冒葡萄酒中的莧菜紅等化工合成色素顆粒大，與水的互溶性差，擴散過程中會留在濾紙纖維中間，而水可以自由擴散，紅色區(qū)域跟水跡之間明顯分界（圖3B），由此可以很簡單地辨別真假葡萄酒。

3.5教師總結(jié)和思考

酸堿法利用的是分析化學(xué)中酸堿滴定和酸堿指示劑變色的原理，花青素在葡萄酒的酸性環(huán)境中呈酸式色，隨著碳酸鈉的加入，花青素失去氫離子而呈堿式色，以此變色現(xiàn)象為依據(jù)可以設(shè)計假酒鑒別方法。層析法是利用天然色素和合成色素的水溶性差異設(shè)計的假酒鑒別方法，可以在儀器分析中的色譜分離原理部分學(xué)習(xí)到相關(guān)知識。兩種方法都可以放到分析化學(xué)實驗課上做實驗來檢驗它們的作用。教師更進一步引導(dǎo)學(xué)生思考這兩種方法的局限性。這兩種檢測方法都僅能鑒別出人工色素勾兌而成的假酒。如果一種假紅葡萄酒，使用的是葡萄皮色素或者其他可以因酸堿度不同而變色且水溶性好的色素，按照這兩種方法鑒定這類假葡萄酒也會被當成“真葡萄酒”而導(dǎo)致鑒定失敗。所以，隨著社會的發(fā)展，對檢驗技術(shù)的要求和水平不斷提高，開發(fā)新型的分析方法有助于我們適應(yīng)新的社會生活。

圖3　濾紙條層析法鑒別葡萄酒樣品過程示意圖

4　教學(xué)效果評價

筆者在分析化學(xué)教學(xué)實踐中實施案例教學(xué)法近一年時間，在酸堿滴定、配位滴定、氧化還原滴定、沉淀滴定和紫外分光光度法等5個專題均設(shè)置案例分析內(nèi)容，并取得顯著的效果。在分析化學(xué)課程中，傳統(tǒng)理論教學(xué)與案例教學(xué)相結(jié)合能夠較好地解決教學(xué)中理論與實際相脫節(jié)的問題。引入案例和啟發(fā)式進行授課，可把教學(xué)內(nèi)容化繁為簡、變虛為實、變抽象為具體，以解決課程中的重點難點；讓學(xué)生對各種分析方法的原理、指示劑性質(zhì)、滴定過程關(guān)鍵離子變化、副反應(yīng)的影響及方法應(yīng)用等難點內(nèi)容有了更加深刻的理解和記憶。案例教學(xué)法充分調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和積極性，學(xué)生掌握分析化學(xué)理論知識更牢固、更有針對性，提高了學(xué)生的創(chuàng)新能力和靈活運用知識的能力。筆者教學(xué)班的學(xué)生運用分析化學(xué)知識在課外活動中獲得喜人成績：一團隊獲得“國家級大學(xué)生創(chuàng)新性實驗計劃項目”，并且在省級公開雜志發(fā)表分析化學(xué)論文一篇［11］；一人獲得“湖南省大學(xué)生化學(xué)實驗技能競賽二等獎”；一人獲得“湖南省大學(xué)生課外化學(xué)化工創(chuàng)新作品競賽特等獎”。分析化學(xué)課程案例教學(xué)法的運用推動了分析化學(xué)理論教學(xué)觀念的更新和教學(xué)模式的轉(zhuǎn)變，強化了學(xué)生觀察分析、解決問題和創(chuàng)造能力的培養(yǎng)，有益于優(yōu)化教育模式，提高教學(xué)水平和教師學(xué)生的綜合素質(zhì)，是一種值得推廣的教學(xué)方法。

5　結(jié)語

案例教學(xué)和分析化學(xué)理論教學(xué)緊密結(jié)合，通過根據(jù)課堂教學(xué)需要設(shè)計的分析化學(xué)案例，以教師為主導(dǎo)，讓學(xué)生在特定情境下，結(jié)合理論發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題。教師帶領(lǐng)學(xué)生嘗試案例教學(xué)法在分析化學(xué)中的應(yīng)用，生動活潑的教學(xué)方式深受學(xué)生歡迎，學(xué)生分組進行辯論，這有利于學(xué)生對分析化學(xué)知識的理解和掌握。案例教學(xué)通過對案例的學(xué)習(xí)與討論，迫使學(xué)生們開動腦筋。通過對案例問題的分析與思考，提出一個個充滿創(chuàng)意的行動方案，鍛煉學(xué)生在不確定的條件下做出決策的能力，不斷提高他們的決策水平。案例教學(xué)法在分析化學(xué)理論教學(xué)中的實踐可以在教師教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)之間建立良好的互動關(guān)系，并最終改善分析化學(xué)課程教學(xué)效果。

［1］Barnes，L.B.；Christensen，C.R.；Hansen，A.J.Teaching and the Case Method：Texts，Cases，and Readings，3rd ed.；Harvard Business School Press:Boston，1994；pp 89－100.

［2］Tan，J.；Guo，X.；Zheng，W.；Zhong，M.Computers&Education 2014，77，39.

［3］ Bullough，R.V.，Jr.Teaching and Teacher Education 2015，47，13.

［4］Ruiz-Gallardo，J.R.；Casta?o，S.；Gómez-Alday，J.J.；Valdés，A.Teaching and Teacher Education 2011，27，619.

［5］董偉，王輝.大學(xué)化學(xué)，2003，18（6），26.

［6］李娜，劉鋒，李克安.大學(xué)化學(xué)，2010，25（5），31.

［7］劉金庫，盧怡.大學(xué)化學(xué)，2015，30（5），16.

［8］劉群良，尹晟，舒暢，胡梅，譚峰.湖南中醫(yī)藥大學(xué)學(xué)報，2010，30（12），59.

［9］吳良根.教育研究與評論，2009，No.6，59.

［10］Maeng，U.；Lee，S.M.Teaching and Teacher Education 2015，46，25.

［11］肖慧，楊嬋，趙珍，文家意，劉鳳，周銀香，徐思嘉，許庭琦，何婧琳，曹忠.化學(xué)傳感器，2015，No.2，36.

Practice of Case-Based Teaching in Analytical Chemistry

HE Jing-Lin*CAO ZhongLI DanZHANG Ling
TAN Shu-ZhenCHEN PingLI Wei
（School of Chemistry and Biological Engineering，Changsha University of Science and Technology，Changsha 410004，P.R.China）

This paper focuses on an investigation of case-based teaching in the analytical chemistry course.The research includes an overview of the selection，design，implementation，and evaluation of the case model.The case-based teaching model makes students active and improves their views and skills in analytical chemistry course.Research of case-based teaching in analytical chemistry course will build an excellent rapport between teachers and students，and，ultimately，lead to improvements in analytical chemistry course.

Case-based teaching；Analytical chemistry didactics；Case analysis

O6；G64

，Email:jinglin_he@163.com

湖南省普通高等學(xué)校教學(xué)改革研究項目《分析化學(xué)課程案例教學(xué)法的研究實踐》