陳盛余　唐成勇　趙丹丹

摘 要 介紹水硬度測定實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目化教學(xué)實(shí)施方案，分析其優(yōu)缺點(diǎn)。對于水硬度測定實(shí)驗(yàn)的項(xiàng)目化教學(xué)，課前學(xué)生查閱資料準(zhǔn)備方案，教師審核方案；課中學(xué)生實(shí)施項(xiàng)目，教師進(jìn)行觀察記錄；課后學(xué)生總結(jié)評價(jià)，教師補(bǔ)充完善。水硬度測定實(shí)驗(yàn)的項(xiàng)目化教學(xué)可以提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力，但是該教學(xué)模式對學(xué)生要求高，花費(fèi)時(shí)間多，對教師要求也高，是否實(shí)施需要綜合考慮。

關(guān)鍵詞 項(xiàng)目化教學(xué)；水硬度測定；實(shí)驗(yàn)

中圖分類號：G642.423 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：1671-489X（2017）04-0129-03

Using Project-based Learning in Determination of Water Hard-ness Experiment//CHEN Shengyu， TANG Chengyong， ZHAO Dandan

Abstract The teaching implementation of project of determination of water hardness experiment was introduced. The advantages and disadvantages of teaching by project were analyzed needed to get ready to experimental program before class. And teachers audited programme. Teachers also observed and recorded the situation in class while students performed the project. Finally they evaluated the

project with teachers. And teachers gave more good advice. The tea-ching by project could improve the students autonomous learning ability. But it brought forward new demands for students. The class needed more time. Teachers needed to meet the new requirements. Whether to implement the model teaching depended on the school comprehensive strength.

Key words the pedagogy based on projects； determination of water hardness； experiment

1 前言

實(shí)驗(yàn)是培養(yǎng)學(xué)生動手能力的主要方式之一，也是檢驗(yàn)理論課內(nèi)容真實(shí)與否的途徑之一，因此，高校實(shí)驗(yàn)課程對于培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)起著舉足輕重的作用。然而隨著高校的發(fā)展，傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)已經(jīng)不能完全滿足應(yīng)用型大學(xué)培養(yǎng)人才的要求，對于專業(yè)課實(shí)驗(yàn)的教學(xué)改革已經(jīng)成為我國教學(xué)改革的熱點(diǎn)問題[1]。

水硬度測定是分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)的重要實(shí)驗(yàn)之一[2]，該實(shí)驗(yàn)既是驗(yàn)證配位滴定理論的實(shí)驗(yàn)，也是配位理論的實(shí)際應(yīng)用體現(xiàn)。該實(shí)驗(yàn)的開展可以增強(qiáng)學(xué)生對理論知識的理解，并增強(qiáng)學(xué)生的動手能力和綜合素質(zhì)。在傳統(tǒng)教學(xué)中，學(xué)生只是根據(jù)書本和教師的要求將實(shí)驗(yàn)機(jī)械式地進(jìn)行完畢，對于應(yīng)用型人才的培養(yǎng)還有諸多不足，因此對該實(shí)驗(yàn)進(jìn)行教學(xué)改革也是值得探索的問題之一。

項(xiàng)目化教學(xué)是一種新興的教學(xué)模式。項(xiàng)目化教學(xué)是以學(xué)生為中心、以項(xiàng)目為中心、以實(shí)驗(yàn)情境為中心的教學(xué)模式[3]，在多種實(shí)驗(yàn)教學(xué)中可以進(jìn)行嘗試。項(xiàng)目化教學(xué)在專業(yè)課實(shí)驗(yàn)教學(xué)中有很多與傳統(tǒng)教學(xué)不一樣的效果，因此，在水硬度測定實(shí)驗(yàn)中采用項(xiàng)目化教學(xué)也會有很多不一樣的效果，而如何實(shí)施項(xiàng)目化教學(xué)將影響教學(xué)效果。以武漢大學(xué)主編的《分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)》中的“自來水硬度的測定”[4]為例，對該實(shí)驗(yàn)的具體過程進(jìn)行分析，以期為實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革提供更多有價(jià)值的參考。

2 課前階段

項(xiàng)目制定與實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì) 在項(xiàng)目進(jìn)行前，教師先確定項(xiàng)目?！斗治龌瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)》中的“自來水硬度的測定”實(shí)驗(yàn)可以將項(xiàng)目確定為“分別測定自來水中的鈣硬度和總硬度”。首先，學(xué)生要進(jìn)行分組，可以以自由組合的方式，以若干個(gè)學(xué)生為一組，為了保證教學(xué)質(zhì)量，一般2～3個(gè)學(xué)生為一組比較合適。分組結(jié)束，各組根據(jù)項(xiàng)目查閱資料。對于該項(xiàng)目，涉及的內(nèi)容主要是配位滴定的相關(guān)理論。該項(xiàng)目按照傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)步驟，需要用到標(biāo)準(zhǔn)溶液EDTA，需要對混合金屬離子進(jìn)行分別滴定。這部分理論主要包括EDTA可以滴定的原理，混合金屬離子可以分別準(zhǔn)確滴定的條件。因此，這些都是學(xué)生在查閱資料時(shí)必須去查閱的。只有對這些理論了解并掌握后，學(xué)生才能設(shè)計(jì)出合理的實(shí)驗(yàn)方案。

當(dāng)然，學(xué)生也會通過網(wǎng)絡(luò)或者實(shí)驗(yàn)教材等方式寫出一份項(xiàng)目實(shí)施步驟，但是未必知道其中的原因。所以在課前階段，教師還要對各組學(xué)生的實(shí)施方案進(jìn)行審核并提出修改意見，直到方案合理為止。審核不僅僅局限于紙質(zhì)材料，教師要對學(xué)生的相關(guān)理論知識進(jìn)行口頭考核。比如對于EDTA溶液的標(biāo)定，可以采用二甲酚橙做指示劑用鋅標(biāo)定，也可以采用鈣指示劑，用碳酸鈣進(jìn)行標(biāo)定。教師可以提問：“選擇何種方法標(biāo)定比較合適？”學(xué)生回答正確，就證明對相關(guān)理論掌握了；如果回答不出來，就是對相關(guān)知識掌握不夠，需要繼續(xù)查閱資料。對于實(shí)驗(yàn)涉及的其他理論，教師也可以通過類似的方法進(jìn)行提問，檢驗(yàn)和督促學(xué)生對背景資料進(jìn)行學(xué)習(xí)和鞏固。

實(shí)驗(yàn)材料的準(zhǔn)備 學(xué)生的項(xiàng)目實(shí)施方案如果已經(jīng)完善，就可以進(jìn)入實(shí)驗(yàn)材料準(zhǔn)備階段。由于項(xiàng)目化教學(xué)要求相關(guān)實(shí)驗(yàn)材料需要學(xué)生自己準(zhǔn)備，但是實(shí)驗(yàn)室不像廚房做飯，因此，在學(xué)生準(zhǔn)備材料的時(shí)候，教師要在現(xiàn)場指導(dǎo)。比如指導(dǎo)學(xué)生配制試劑的量要適當(dāng)，EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液一般是配制濃度為0.02 mol/L，所以不要讓學(xué)生配制過高濃度，否則浪費(fèi)藥品。同時(shí)，每一小組的成員可能不同，為了保證每位成員都能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，教師要指出大概配制的量，監(jiān)督學(xué)生對試劑的保存方式，排放要正確。這些雖然是小問題，但是學(xué)生畢竟沒有經(jīng)過對實(shí)驗(yàn)室管理的系統(tǒng)教育，對很多實(shí)驗(yàn)室管理規(guī)定并不了解，所以需要教師去指導(dǎo)，也是教授學(xué)生項(xiàng)目外的一些知識。

3 課中階段

在學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案通過教師的審核并準(zhǔn)備好材料后，各小組可以進(jìn)行實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。學(xué)生進(jìn)行項(xiàng)目主要是根據(jù)設(shè)計(jì)好的實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行，對于“分別測定自來水中的鈣硬度和總硬度”項(xiàng)目的第一步是對EDTA進(jìn)行標(biāo)定，這一步驟包括了稱量、定溶、滴定等基本操作。學(xué)生在這一過程里面首先是把以前分析天平的使用進(jìn)行熟悉鞏固。由于在本項(xiàng)目中需要測定鈣，因此標(biāo)定EDTA采用鉻黑T，在堿性條件進(jìn)行測定比較好，可以較小誤差。而標(biāo)定EDTA溶液需要用鈣溶液，學(xué)生需要稱量碳酸鈣溶解定容，所以可以練習(xí)定容操作。

這些操作都是學(xué)生自己完成，在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作的同時(shí)，每一組內(nèi)成員之間還需要相互配合。滴定時(shí)需要將溶液控制在弱堿性是因?yàn)镋DTA具有酸效應(yīng)，弱堿性條件可以降低酸效應(yīng)產(chǎn)生的誤差；不用強(qiáng)堿性的原因是鎂離子在強(qiáng)堿作用下會沉淀，無法直接測定總硬度。所以學(xué)生在進(jìn)行項(xiàng)目的時(shí)候就可以驗(yàn)證這些。對于這些書本理論，學(xué)生如果有所懷疑，可以自己在酸性或者其他條件下進(jìn)行測定，及時(shí)記錄數(shù)據(jù)。

在項(xiàng)目實(shí)施過程中，教師也要進(jìn)行監(jiān)督。首先，教師要對學(xué)生的基本實(shí)驗(yàn)操作進(jìn)行觀察，并記錄學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作是否規(guī)范，必要時(shí)還要直接指出。比如學(xué)生稱量時(shí)是采用直接稱量法還是減量稱量法，要進(jìn)行記錄，在課后進(jìn)行討論評價(jià)。項(xiàng)目實(shí)施過程中滴定的終點(diǎn)顏色變化也是最值得教師去監(jiān)督的。每個(gè)人的視覺效果不是完全一致，在觀察終點(diǎn)顏色變化時(shí)會存在誤差，有些人滴定的終點(diǎn)顏色深一些，有些人的顏色會淺一些。同時(shí)，這個(gè)誤差跟個(gè)人的滴定震蕩操作也有直接關(guān)系。如果震蕩不均勻，可能會使誤差增大，所以教師對每個(gè)學(xué)生在這個(gè)滴定終點(diǎn)的操作要特別留意。

學(xué)生滴定結(jié)束要對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，把實(shí)驗(yàn)結(jié)果計(jì)算出來，無實(shí)驗(yàn)誤差計(jì)算出來。一般來說，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來自同一個(gè)人的操作時(shí)，誤差相對小一些；而實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來自不同的人的操作時(shí)，誤差就大一些。在數(shù)據(jù)整理時(shí)，學(xué)生要學(xué)習(xí)如何取舍數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)的整理，也會發(fā)現(xiàn)自己的實(shí)驗(yàn)操作是否達(dá)到要求。通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)整理，學(xué)生可以理解弱堿性測的是總硬度，強(qiáng)堿性測的是鈣硬度，知道具體的計(jì)算公式。相對于傳統(tǒng)教學(xué)，學(xué)生已經(jīng)做了一道計(jì)算題。這個(gè)計(jì)算題是根據(jù)實(shí)際聯(lián)系起來的，對于學(xué)生鞏固知識和增強(qiáng)應(yīng)用能力都非常好。

4 課后階段

項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)完畢就進(jìn)入課后評價(jià)階段。首先，學(xué)生對實(shí)驗(yàn)測定結(jié)果進(jìn)行評價(jià)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果以教師事先進(jìn)行測定的平均結(jié)果作為“約定真值”。所謂“約定真值”是教師在學(xué)生項(xiàng)目開始前，先對水硬度進(jìn)行測定，可以是多位教師一起進(jìn)行測定，得到平均值即為“約定真值”。學(xué)生直接將自己的測定結(jié)果與“約定真值”比較，這時(shí)候再根據(jù)自己的結(jié)果進(jìn)行分析。當(dāng)然，與“約定真值”越是相近的，可以認(rèn)為項(xiàng)目完成得越好；偏離越大的，可以認(rèn)為項(xiàng)目完成得相對較差。

除了實(shí)驗(yàn)結(jié)果，學(xué)生還要對項(xiàng)目的各個(gè)方面進(jìn)行總結(jié)和評價(jià)。學(xué)生要總結(jié)自己在此次項(xiàng)目中所承擔(dān)的任務(wù)，因?yàn)槭且粋€(gè)小組完成實(shí)驗(yàn)，所以要分別評價(jià)。比如對于EDTA溶液的標(biāo)定，在本次實(shí)驗(yàn)中應(yīng)該如何控制條件，在這些操作中有沒有不熟悉的，或者新的內(nèi)容。學(xué)生要分析自己在具體操作中存在什么問題，需要改進(jìn)哪些，通過這些自我分析會更加深刻。除此以外，學(xué)生還要對同組成員進(jìn)行評價(jià)。同組成員之間做得怎么樣，組員之間是最清楚的，所以對同組成員的評價(jià)可以進(jìn)一步揭示項(xiàng)目的情況。成員之間的評價(jià)可以彌補(bǔ)自己分析的一些不足，比如某些操作可能做得不到位，甚至有些是錯(cuò)誤的而自己又沒有發(fā)覺，別人來評價(jià)指出可以為當(dāng)局者改正。這些都是學(xué)生之間應(yīng)該做的。

還有就是學(xué)生要把項(xiàng)目實(shí)施中的一些不確定的問題提出來進(jìn)行討論，因?yàn)轫?xiàng)目雖然實(shí)施了，但是在實(shí)施過程中也有很多出乎自己意料的事情，這些可能自己在開始也沒有查過相關(guān)資料，一時(shí)也無法解答。這時(shí)候可以拿出來進(jìn)行討論。自己不了解，其他學(xué)生或許查閱過相關(guān)資料，可以進(jìn)行解答，其他學(xué)生通過聆聽也能進(jìn)一步增加自己的知識。

教師也要參與學(xué)生的課后總結(jié)階段，這個(gè)階段教師也是非常重要，因?yàn)榻處熢谶@里面起到裁判作用。在前面的課中階段，教師是作為督導(dǎo)者的身份進(jìn)行觀察，已經(jīng)把各小組的項(xiàng)目實(shí)施情況進(jìn)行了記錄，對各位學(xué)生的操作情況也有了相當(dāng)程度的了解，所以要在這一階段進(jìn)行評價(jià)。首先要評價(jià)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的好壞，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)結(jié)果直接反映操作過程，如果結(jié)果好，證明其操作過程相對合理。教師要聆聽每位學(xué)生的總結(jié)，幫助其分析項(xiàng)目存在哪些問題，指出學(xué)生不完善的地方，提出能夠改進(jìn)的意見，指出相關(guān)知識點(diǎn)，這樣學(xué)生才能有更多的進(jìn)步。教師還要對學(xué)生的總結(jié)進(jìn)行評價(jià)，促使學(xué)生認(rèn)真總結(jié)，不能讓學(xué)生對總結(jié)流于形式。這樣項(xiàng)目化的實(shí)施才能達(dá)到目標(biāo)。

5 結(jié)語

對于“水硬度測定實(shí)驗(yàn)”實(shí)施項(xiàng)目化教學(xué)，可以使該實(shí)驗(yàn)更加真實(shí)化，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力得到極大的提高。項(xiàng)目化教學(xué)的實(shí)施將教學(xué)內(nèi)容實(shí)際應(yīng)用化，理論與實(shí)踐同時(shí)結(jié)合，改觀了傳統(tǒng)的教學(xué)模式，可以進(jìn)一步推廣。但是在項(xiàng)目化教學(xué)的具體實(shí)施過程中也存在一些難題。

1）項(xiàng)目涉及理論內(nèi)容過多。比如“水硬度測定”實(shí)驗(yàn)，其內(nèi)容涉及的范圍已經(jīng)把配位滴定的基本內(nèi)容全部囊括進(jìn)去，學(xué)生在查閱相關(guān)資料進(jìn)行準(zhǔn)備時(shí)有較大難度。由于涉及內(nèi)容較多，學(xué)生一下子進(jìn)行自主學(xué)習(xí)有相當(dāng)?shù)碾y度。對于基礎(chǔ)知識比較好的學(xué)生，其學(xué)習(xí)能力較強(qiáng)，可以完成相關(guān)資料的學(xué)習(xí)；對于基礎(chǔ)較差的學(xué)生，學(xué)習(xí)難度太大，無法完成相關(guān)理論學(xué)習(xí)，最后影響其項(xiàng)目設(shè)計(jì)，甚至無法進(jìn)入項(xiàng)目化實(shí)驗(yàn)。對于這一問題，還有待以后項(xiàng)目化教學(xué)的進(jìn)一步完善。

2）花費(fèi)時(shí)間多。由于“水硬度測定”實(shí)驗(yàn)涉及的內(nèi)容多，學(xué)習(xí)理論需要花費(fèi)大量時(shí)間才能將相關(guān)知識進(jìn)行掌握，特別是學(xué)生自主學(xué)習(xí)，可能花費(fèi)的時(shí)間比傳統(tǒng)教學(xué)還要多。這將可能影響正常的教學(xué)進(jìn)度。這也是目前很多教學(xué)無法進(jìn)行項(xiàng)目化的原因。那么在進(jìn)行項(xiàng)目化改革時(shí)要充分考慮教學(xué)時(shí)長的問題，制定合理的教學(xué)時(shí)間，為項(xiàng)目化教學(xué)提供更多條件。

3）對師資力量比傳統(tǒng)要求高。由于項(xiàng)目化教學(xué)實(shí)施過程需要教師進(jìn)行監(jiān)督觀察，而學(xué)生又分成了若干組，教師觀察未必十分到位。在傳統(tǒng)教學(xué)中，教師1～2人可以進(jìn)行教學(xué)；而進(jìn)行項(xiàng)目化實(shí)驗(yàn)時(shí)，課后需要教師對每位學(xué)生的實(shí)施情況進(jìn)行評價(jià)，所以需要多位教師進(jìn)行觀察，也就是說需要增加師資力量進(jìn)行上課。對于大部分高校而言，教師上課的班級是固定的，專門抽調(diào)教師進(jìn)行每一次實(shí)驗(yàn)的項(xiàng)目化教學(xué)有難度。

總的來說，對于“水硬度測定”實(shí)驗(yàn)實(shí)行項(xiàng)目化教學(xué)有優(yōu)點(diǎn)也有缺點(diǎn)，什么時(shí)候?qū)嵭许?xiàng)目化教學(xué)，要根據(jù)學(xué)校的自身情況出發(fā)?？梢詮囊陨嫌懻摰慕嵌冗M(jìn)行考慮，希望上述意見能夠?yàn)榛瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)改革提供一些參考。

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