陳燕清 舒紅英

(南昌航空大學(xué)，江西 南昌 330063)

分析化學(xué)實驗是高等學(xué)?；瘜W(xué)專業(yè)必修的核心課程之一，其擔(dān)負培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)實踐能力的重要責(zé)任[1-2]。傳統(tǒng)的實驗教學(xué)中存在著以下問題：(一)預(yù)習(xí)效果不佳，學(xué)生單純地抄襲課本；(二)以教師為主體，老師花大量的時間講解實驗內(nèi)容，演示實驗操作，師生互動時間有限；(三)實驗過程中學(xué)生“照方抓藥”，缺乏探索精神；(四)實驗教學(xué)內(nèi)容設(shè)置不合理，驗證性內(nèi)容較多，思維鍛煉機會少；(五)實驗教學(xué)目標(biāo)定位簡單，只注重“三基”和動手能力的培養(yǎng)[2]?！秾I(yè)國標(biāo)》明確了實驗教學(xué)在科學(xué)素養(yǎng)、應(yīng)用能力(特別是解決復(fù)雜問題的能力)和創(chuàng)新能力培養(yǎng)中的重要作用。這標(biāo)志著實驗教學(xué)要求已經(jīng)從知識導(dǎo)向型和技能導(dǎo)向型向能力導(dǎo)向型和素質(zhì)導(dǎo)向型轉(zhuǎn)變[3]。要提高分析化學(xué)實驗的教學(xué)質(zhì)量，必須確立學(xué)生在實驗過程中的主體地位，必須給學(xué)生提供更多的動手、討論、協(xié)作的機會及必要的思維訓(xùn)練項目[4]。我們分析化學(xué)課程組提出以提高學(xué)生能力為目標(biāo)，課外訓(xùn)練與課堂探究齊抓的分析化學(xué)實驗雙軌教學(xué)模式。幾個學(xué)期的教學(xué)實踐證明，改革后的教學(xué)模式切實激發(fā)了學(xué)生的興趣，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性，增加了團隊交流及協(xié)作互助機會，營造融洽的師生關(guān)系，增強學(xué)生應(yīng)用綜合知識的能力。

1 確定課程教學(xué)目標(biāo)

愛因斯坦說過：“在一個崇高的目標(biāo)支持下，不停地工作，即使慢，也一定會獲得成功”。明確分析化學(xué)實驗課程總目標(biāo)，學(xué)生才能更好的規(guī)劃學(xué)習(xí)，提高學(xué)習(xí)的自主性。開課前我們把列有分析化學(xué)實驗課程學(xué)習(xí)總目標(biāo)的表格發(fā)給學(xué)生。其內(nèi)容包括常用玻璃儀器基本操作技能、大型儀器的使用及維護方法、化學(xué)分析基本原理、分析化學(xué)實驗基本知識、實驗方案設(shè)計等等。通過實驗總目標(biāo)的構(gòu)建，學(xué)生不僅能知道單個實驗項目，也能兼顧不同實驗項目間的差異目標(biāo)及共性目標(biāo)。另外我們在正式開始實驗前，要培養(yǎng)學(xué)生牢固樹立安全意識。近幾年，高校因?qū)W生不規(guī)范操作導(dǎo)致很多起實驗室安全事故發(fā)生，我們把收集到的安全事故案例，分析實驗室可能出現(xiàn)的安全性問題(如實驗過程中不小心把酸濺入眼睛，強堿灼傷，被玻璃儀器割傷，被電熱板燙傷)及解決辦法做成教材素材上傳到泛雅網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，學(xué)生自行觀看，達到警醒教育學(xué)生的目的。

表1 分析化學(xué)實驗教學(xué)目標(biāo)

2 利用互聯(lián)網(wǎng)+技術(shù)，把好預(yù)習(xí)關(guān)

我們利用Camtasia Studio制作了10個實驗的教學(xué)課件，10個分析化學(xué)實驗教學(xué)微視頻，9個基本操作微視頻，以及5個儀器使用方法微視頻，每個實驗都配有相應(yīng)的預(yù)習(xí)作業(yè)。開課前我們將制作的這些學(xué)習(xí)支撐材料發(fā)布到泛雅網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺。學(xué)生通過手機端觀看實驗教學(xué)微視頻，基本操作微視頻，儀器使用方法微視頻，同時完成每個實驗的習(xí)題作業(yè)。教師及時查看學(xué)生完成情況：如視頻觀看時長、作業(yè)完成情況。對未完成或完成質(zhì)量差的同學(xué)，在課前及時提醒，對拒不完成的同學(xué)小懲當(dāng)次不做實驗。

表2是我們設(shè)計的鄰二氮菲顯色分光光度法測定鐵實驗預(yù)習(xí)任務(wù)。習(xí)題一般設(shè)計成填空題、選擇題、判斷題。習(xí)題有固定答案，網(wǎng)絡(luò)平臺可以自動評判答題結(jié)果。實踐結(jié)果表明，學(xué)生對這種預(yù)習(xí)方式表現(xiàn)了極大的興趣。有的同學(xué)習(xí)題完成情況不好，主動重復(fù)看課件、看視頻，并要求老師將作業(yè)打回重新完成。在預(yù)習(xí)過程中遇到問題，學(xué)生也會主動在平臺上和老師討論。

表2 鄰二氮菲分光光度法測定鐵預(yù)習(xí)習(xí)題

3 調(diào)動學(xué)生能動性，讓學(xué)生參與實驗準(zhǔn)備

實驗前安排一個實驗小組和實驗教師一起準(zhǔn)備實驗，學(xué)生也可以收獲很多，如可以增加學(xué)生的動手機會，增加師生交流機會，了解實驗的完整性，這些都為后續(xù)融洽的課堂氣氛打下基礎(chǔ)。在分析化學(xué)實驗的準(zhǔn)備過程中，學(xué)生可以學(xué)習(xí)如何得到標(biāo)定實驗所需的無水碳酸鈉，無水草酸鈉，無水碳酸鈣，學(xué)會烘箱的使用方法；學(xué)會配制甲基橙、酚酞、鈣指示劑、鉻黑T指示，并知曉配制方法不同的原因。自來水硬度實驗要用到pH約為10的緩沖溶液，雖然理論課講述了緩沖溶液的選擇方法及配制方法，但在試劑準(zhǔn)備過程中，學(xué)生還是會糾結(jié)于氯化銨是應(yīng)該用臺秤稱，還是該用電子分析天平？取用刺激性氣味的氨水在實驗臺上還是通風(fēng)柜中？用量筒量取還是用移液管??？同學(xué)的質(zhì)疑過程增加了小組同學(xué)間，師生間的交流與互動。鄰二氮菲顯色吸光光度法中需要用到Fe2+標(biāo)準(zhǔn)溶液，實驗教材要求用分析純的硫酸亞鐵胺。試劑準(zhǔn)備過程中可以讓小組同學(xué)討論：可不可以用氯化亞鐵、硫酸亞鐵替代？對于100μg/L Fe2+標(biāo)準(zhǔn)溶液，同學(xué)很容易錯誤的計算成配制100μg/L(NH4)2FeSO4所需的質(zhì)量。學(xué)生在試錯、討論交流中各項能力得到不斷完善提高。

4 重視課堂討論，鍛煉思辨能力

課堂討論給予了學(xué)生自由展現(xiàn)風(fēng)采的機會，調(diào)動了學(xué)生的積極性，通過交流也讓學(xué)生相互學(xué)習(xí)借鑒，有利于形成一種團結(jié)學(xué)習(xí)，積極進取、勇于創(chuàng)新的氛圍，鍛煉了學(xué)生的思辨能力。

基于同學(xué)預(yù)習(xí)了當(dāng)次實驗內(nèi)容，實驗前教師的講課環(huán)節(jié)改成學(xué)生展示和討論環(huán)節(jié)。比如鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液標(biāo)定實驗中滴定管的使用方法，教師隨機點名同學(xué)講述并展示滴定管的使用方法。雖然有時同學(xué)講述過程不很完善或出現(xiàn)錯誤，引得同學(xué)大笑。但同學(xué)都是非常專注的，對出現(xiàn)的問題非常積極的指出。實驗步驟沒有給出基準(zhǔn)試劑碳酸鈉稱取質(zhì)量，我們就此重點展開討論：標(biāo)定鹽酸還可以用其它基準(zhǔn)試劑嗎？基準(zhǔn)試劑的稱量質(zhì)量范圍怎么確定？通過討論學(xué)生明確滴定分析的誤差要求，掌握可以通過滴定體積的范圍計算基準(zhǔn)化學(xué)試劑的質(zhì)量范圍。展示環(huán)節(jié)和討論環(huán)節(jié)課堂氣氛非常活躍。當(dāng)?shù)玫狡渌瑢W(xué)和老師肯定的時候，參與展示的同學(xué)實驗信心大大增強，實驗自主意識也提高了。

定量分析化學(xué)實驗課其直接目的是讓學(xué)生學(xué)會分析各種樣品的化學(xué)成份含量，所以在實驗的每個環(huán)節(jié)都要突出一個“量”字。由于有同學(xué)對有效數(shù)字的重要性不夠重視，有效數(shù)字不能正確記錄及修約實驗數(shù)據(jù)。比如有同學(xué)滴定管的讀數(shù)只記錄到小數(shù)點后一位，把絕對偏差與偏差的絕對值概念混淆，計算出的偏差全是正值。有同學(xué)把相對平均偏差計算結(jié)果為零。每次實驗結(jié)束后，我們要求三名同學(xué)在黑板上列出他們的實驗數(shù)據(jù)及計算過程，其他同學(xué)來評定實驗數(shù)據(jù)的規(guī)范性、精密度、準(zhǔn)確度。我們請記錄規(guī)范、結(jié)果計算正確的同學(xué)講解數(shù)據(jù)記錄及計算過程中的注意事項。后續(xù)學(xué)號相鄰?fù)瑢W(xué)互相檢查、評價，修改錯誤結(jié)果。教師與同學(xué)一起討論規(guī)范記錄與計算的意義，并討論如何判斷自己實驗結(jié)果中是否出現(xiàn)可疑數(shù)據(jù)。

5 重視課后思考，培養(yǎng)探究素養(yǎng)

定量分析化學(xué)實驗課程不僅要教會學(xué)生分析化學(xué)的原理及嫻熟的實驗操作技能，還要積極引導(dǎo)和培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、獨立思考能力、分析問題和解決問題能力。過多的驗證性實驗容易束縛手腳，限制思維，把學(xué)生控制在狹隘的操作能力上。一個完整的定量分析實驗過程包括：分析方法的選擇，試樣的取用量，試樣的處理方法，分析原理，具體的實驗步驟，數(shù)據(jù)處理，誤差分析。為了突破有限學(xué)時課堂的限制，我們給學(xué)生設(shè)計了三個具有層次性的設(shè)計性題目作為課后思考作業(yè)。分別為：混合液分析，氨水(0.1mol/L)-氯化銨(0.1mol/L)混合液分析；復(fù)雜樣品中單一組分的分析，蛋殼中鈣含量分析(蛋殼中的主要成分為碳酸鈣(CaCO3)約占93%)；復(fù)雜樣品多組分同時分析，定氮合金中銅、鋁、鋅含量測定(三組分含量50%，45%，5%)。第一個層次的設(shè)計題目要求學(xué)生能選擇合理的分析方法，能列出所有所需要的儀器及試劑，列出完整的實驗步驟；第二個層次的設(shè)計題目除了第一個設(shè)計要求外，還要給出樣品的取用量，樣品的處理方法，每種試劑所需要的濃度，影響實驗結(jié)果的關(guān)鍵因素，以及實驗安全事項。第三個層次的設(shè)計題目時除了要滿足第二個題目的設(shè)計要求外，還需綜合考慮酸度、掩蔽、解蔽等條件對實驗結(jié)果的影響。三個設(shè)計題目分別在開設(shè)混合堿分析、自來水的硬度測定、鄰二氮菲顯色吸光光度法測定鐵之后布置給同學(xué)。通過這種遞進式層次性設(shè)計，同學(xué)一步步掌握定量分析各個環(huán)節(jié)要素。在方案設(shè)計過程中，要求同學(xué)既要考慮方法的適用性，各個試劑合理用量，避免不必要的浪費及環(huán)境污染，同時還要考慮實驗步驟的嚴密性，保證分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。設(shè)計性題目的開設(shè)，擺脫了學(xué)生認為實驗就是“依葫蘆畫瓢”，學(xué)習(xí)幾個實驗操作的過程。設(shè)計性題目任務(wù)極大的調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，學(xué)生自覺地復(fù)習(xí)所學(xué)知識，查閱資料，力求實驗方案完整合理。對于每一次的設(shè)計報告，我們要求有兩組同學(xué)進行課堂匯報，其他同學(xué)進行質(zhì)疑，鍛煉同學(xué)的思辨能力。

定氮合金中銅、鋁、鋅含量測定為我們必修的設(shè)計性實驗，學(xué)生2個同學(xué)一組，通過協(xié)作、探究完成實驗。同學(xué)紛紛表示對用自己設(shè)計的方案完成實驗收獲頗大。

6 結(jié)束語

分析化學(xué)實驗教學(xué)重點是培養(yǎng)學(xué)生樹立“量”的概念，以及解決實際問題的創(chuàng)新能力。圍繞教學(xué)目標(biāo)，課程組打破傳統(tǒng)“重”操作，“輕”理論，用理論指導(dǎo)操作，通過實驗過程總結(jié)經(jīng)驗。在實驗過程充分發(fā)揮學(xué)生的主體地位，增加師生，生生的互動，通過不同思維的碰撞，擴大學(xué)生的視野，培養(yǎng)學(xué)生實驗過程科學(xué)嚴謹?shù)膽B(tài)度。