王益林
(廣西大學化學化工學院 廣西 南寧 530004)
化學是一門與生產(chǎn)、生活實際密切相關并不斷發(fā)展的自然科學,分析化學作為化學的分支也不例外。分析化學課本是對分析化學理論知識系統(tǒng)的、高濃縮的概括,教學時,對教材內容進行合理的取舍與補充,讓學生在掌握分析化學基礎知識的同時,了解分析化學在生產(chǎn)與生活中的應用,了解分析化學的發(fā)展歷程與研究方向,對激發(fā)學生興趣,調動學習積極性,提高分析化學教學質量及學生的綜合素質大有好處。為此,我們在教學中堅持三個"聯(lián)系"(聯(lián)系生活,聯(lián)系生產(chǎn),聯(lián)系學科發(fā)展)并取得了良好的教學效果。
生活中的食品與藥品安全與分析化學密切相關,因此,分析化學教學中的生活實例無處不在。教師要善于收集、整理這些生動典型的教學資源,并有意識的滲透到教學中去,增強教學內容的親切感。這樣可以拉近抽象的知識與學生之間的距離,讓學生覺得分析化學和自己的生活密切相關。
例如,在酸堿滴定法教學中,我們向學生介紹向奶粉中添加化工原料的“聚氰胺事件”,圍繞這一事件我們提出如下問題進行討論:(1)不法分子向奶粉中添加三聚氰胺的目的是什么?(2)用酸堿滴定法測定蛋白質含量的缺陷主要表現(xiàn)在哪里?(3)測定食品中蛋白質含量的其他方法有哪些?(4)食用三聚氰胺有何危害?(5)三聚氰胺有哪些主要用途?學生對前面兩個問題的回答非常踴躍,鑒于已有知識,后三個問題在課堂上難以回答,但課后查資料的興趣很高。又如,鈣是人體內的一種必需元素,其含量的高低與人的健康密切相關。在講授配位滴定時,我們向學生介紹補鈣制劑(如新蓋中蓋高鈣片、葡萄糖酸鈣口服液)中鈣含量的測定方法。碘是人體必需的微量元素,攝入量不足或過多都會引起各種疾病,加碘食鹽中的碘以KIO3形式存在。在學習氧化還原滴定法時,我們向學生介紹測定加碘食鹽中碘含量的方法。此外,真假葡萄酒的鑒別;阿司匹林藥片中乙酰水楊酸含量的測定;胃舒平藥片中Al(OH)3和MgO含量的測定;食品中防腐劑苯甲酸、山梨酸及亞硝酸鹽的定量測定;酒中甲醇含量的測定等都可以以知識介紹的形式出現(xiàn)在分析化學課堂中[1]。因為這些東西來源于生活,學生感興趣。盡管在課堂上不可能詳細講解,但學生課后查資料的熱情很高。這樣,學生的積極性調動起來了,教學效果也就上去了。
分析化學是一門應用性強的基礎學科,在環(huán)境監(jiān)測、原材料與產(chǎn)品分析及疾病診斷等方面有著廣泛應用,絕大多數(shù)學生渴望對分析化學在生產(chǎn)實際中的應用有更多了解。教學中,將書本中抽象的基礎知識與生產(chǎn)實踐有機結合可增強教學內容的實用感,有效調動學生學習的積極性。例如,在講授氧化還原滴定法時,我們向學生介紹水質檢測中化學需氧量測定的兩種國家標準方法,并指出高錳酸鉀法的測定對象主要是地表水、生活飲用水和生活污水,對于各類工業(yè)廢水及污染嚴重的環(huán)境水中化學需氧量的測定,要采用重鉻酸鉀法。圍繞這一知識點,教學時,我們向學生提出如下問題供其討論:(1)怎樣采集與保存水樣?(2)高錳酸鉀法和重鉻酸鉀法測定化學需氧量的實驗原理及結果計算公式分別是什么?(3)為什么高錳酸鉀法不適合于工業(yè)廢水及污染嚴重的環(huán)境水的測定?由于測定方法來源于國家標準,學生學習的熱情很高,討論非常積極。通過討論,強化了學生對分析試樣的采集與處理知識的理解;加深了對化學需氧量測定原理的認識,取得了良好的教學效果。此外,我們針對不同專業(yè)的學生,結合滴定分析教學,有選擇性地介紹銨鹽中氮的測定、鋁及鋁合金中鋁鎂鋅銅等元素的測定、水泥熟料中Fe2O3、Al2O3、CaO和MgO含量的測定、銅合金中銅的測定及鐵礦石中全鐵含量的測定等;結合吸光光度法的教學,有選擇性地介紹植物體內微量鐵含量的測定、血清中葡萄糖含量的測定等知識。由于這些知識與所學專業(yè)實際相關,增強了他們學好分析化學的決心和信心。
分析化學是一門不斷發(fā)展的交叉學科,教學時,將著名科學家的主要貢獻或有趣故事融入到基礎分析化學教學中,可以讓學生深入了解分析化學的發(fā)展歷程和方向,提高學習興趣,增強教學內容的歷史感;此外,絕大多數(shù)任課教師都是科研工作的參與者,平時需要查閱大量文獻,教學時,可以結合課本知識,以各種形式向學生介紹具有時代特色的研究熱點和研究進展,增強教學內容的時代感。
例如,在講解有效數(shù)字時,我們向學生介紹稀有氣體的發(fā)現(xiàn)過程:英國科學家卡文迪許在1785年研究空氣組成時,發(fā)現(xiàn)把空氣中的氮氣、氧氣、二氧化碳等成分除盡后,還殘留少量氣體,但在當時,這個現(xiàn)象并未引起重視。100多年后,物理學家瑞利在實驗中發(fā)現(xiàn),從空氣里分離出來的氮氣密度為1.2572 g/ L,而從含氮物質制得的氮氣其密度則為1.2505 g/L,這兩個數(shù)值極為接近,但嚴謹?shù)娜鹄⑽春鲆曔@微小的差異,經(jīng)過反復實驗,于1894年在除去氧氣和氮氣后的空氣中發(fā)現(xiàn)了第1種稀有氣體元素——氬,并由此獲得了1904年的諾貝爾物理獎[2-3]。教學時輔以這些知識的介紹,既可使學生加深對有效數(shù)字的認識,又能讓學生領悟到科學需要嚴謹?shù)膽B(tài)度和縝密的思維。又如,結合容量分析和重量分析的教學,我們向學生簡單介紹了四大滴定的起源及貝格曼在重量分析方面的貢獻等,見表1。
表1 容量分析和重量分析的起源
容量分析和重量分析的測定對象主要是無機及有機小分子化合物,其理論基礎是四大化學平衡,而四大平衡是利用四對對立物之間的反應:酸與堿、氧化劑與還原劑、絡合物的中心離子與配體、形成沉淀的軟陽離子和軟陰離子。這樣的對立物還有:抗體與抗原;酶與底物,它們之間的反應有高度專一的選擇性,基于抗體與抗原、酶與底物相互作用的高靈敏分析也是當代分析化學研究的熱點之一,教學內容中適當介紹這方面的分析知識,對培養(yǎng)學生的科研興趣和創(chuàng)新意識大有好處。例如,課本[4]在吸光光度法一章分別介紹了酶聯(lián)免疫法和比色法在食品和臨床分析方面的應用,但比較簡單。教學時,我們結合具體文獻,對這兩種分析方法的原理及其在生物毒素、農(nóng)藥殘留、血清與尿液檢測中的應用進行詳細說明,獲得了學生的一致好評。此外,向學生提供一些介紹分析化學研究進展的綜述、鼓勵學生閱讀化學期刊、結合教學內容布置相關題目讓有興趣的學生利用課余時間寫綜述也是聯(lián)系學科發(fā)展的好方式。
在教學實踐中,經(jīng)常關注分析化學與生活、生產(chǎn)的聯(lián)系及研究進展,選取其中典型素材,在恰當?shù)臅r機,以恰當?shù)姆绞?,滲透到教學中去,讓分析化學課堂豐富多彩,既可激發(fā)學習興趣,加深對分析化學知識的理解,也可為提高學生的科學素養(yǎng)和創(chuàng)新能力打下良好基礎。
[1] 王益林, 李懷美. 農(nóng)科專業(yè)分析化學教學中運用"五個結合"的實踐[J].高等函授學報(自然科學版), 2013, 26(2): 40-42.
[2] 張菊芳. 化學史在培養(yǎng)師范生科學素養(yǎng)中的作用探討[J]. 長江大學學報(自科版), 2013, 10(34): 107-108.
[3] 李 玲,商少明,方 云.在無機及分析化學教學中滲透化學史教育[J]. 江南大學學報(教育科學版), 2009, 29(3): 293-296.
[4] 武漢大學.分析化學[M].北京: 高等教育出版社,2006: 333-334.