張 冶，胡天嬌，黃 堅，王清華

(中國人民解放軍國防科技大學(xué) 文理學(xué)院生物與化學(xué)系，湖南 長沙 410073)

三價鈷離子與氨形成的配合物很多，三氯化六氨合鈷(III)制備路線經(jīng)典，幾乎涉及無機(jī)制備實(shí)驗(yàn)所有操作，成功制備三氯化六氨合鈷(III)具有很大的挑戰(zhàn)性。

三氯化六氨合鈷(III)制備實(shí)驗(yàn)屬于我?！稛o機(jī)及分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)》課程最后一部分“綜合訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)”的內(nèi)容，從自然界存在的或者容易獲取的原料出發(fā)獲得復(fù)雜的化合物。在前面的基本操作訓(xùn)練、元素化學(xué)性質(zhì)和定量分析實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生已經(jīng)掌握了化學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本操作技巧，并對化學(xué)反應(yīng)的基本原理、常見現(xiàn)象有了一定認(rèn)識。通過三氯化六氨合鈷(III)制備實(shí)驗(yàn)，希望不僅是進(jìn)一步提高學(xué)員實(shí)驗(yàn)技能，還要培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用無機(jī)及分析化學(xué)知識以及獨(dú)立分析與解決問題的能力[1]。

三氯化六氨合鈷(III)制備實(shí)驗(yàn)步驟較多，實(shí)驗(yàn)時間較長，而且實(shí)驗(yàn)中會用到具有強(qiáng)烈刺激性的濃鹽酸、濃氨水等藥品，實(shí)驗(yàn)難度較大[2，3]。本文將詳細(xì)介紹三氯化六氨合鈷(III)制備實(shí)驗(yàn)的教學(xué)實(shí)踐過程，包括課前準(zhǔn)備，課堂講授和實(shí)踐指導(dǎo)方式等多個方面，并進(jìn)行反思，進(jìn)一步提升教學(xué)效果。

1 三氯化六氨合鈷(III)制備實(shí)驗(yàn)的教學(xué)實(shí)踐過程

1.1 課前準(zhǔn)備

課前準(zhǔn)備包括兩個方面，一是發(fā)布課前預(yù)習(xí)內(nèi)容，并進(jìn)行預(yù)習(xí)測試；二是準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)藥品、儀器。

開課前通過雨課堂發(fā)布預(yù)習(xí)課件和預(yù)習(xí)測試。預(yù)習(xí)課件要包含基本的實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和注意事項(xiàng)。開課前一天分析預(yù)習(xí)測試結(jié)果，用于指導(dǎo)教學(xué)設(shè)計。圖1為2021年春季學(xué)期學(xué)生預(yù)習(xí)測試情況匯總。學(xué)員全部參與測試，預(yù)習(xí)效果較好。實(shí)驗(yàn)的難點(diǎn)是減壓過濾操作方法(正確率60%)、實(shí)驗(yàn)條件中去離子水的用量和溫度對產(chǎn)率的影響(正確率53%)，以及三氯化六氨合鈷(III)理論產(chǎn)量的計算(正確率65%)，在上課時要加強(qiáng)講解。

圖1 2021年春季學(xué)期三氯化六氨合鈷(III)制備實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)測試結(jié)果統(tǒng)計

三氯化六氨合鈷(III)制備實(shí)驗(yàn)的藥品包括CoCl2·6H2O固體、NH4Cl固體、活性炭、濃氨水，濃鹽酸、H2O2(6%)、無水乙醇等，儀器包括電子天平、恒溫水浴鍋、循環(huán)水式真空泵、抽濾瓶、布氏漏斗等，藥品要準(zhǔn)備充足，檢查是否受到污染，儀器要注意是否能夠正常運(yùn)行。

1.2 課堂講授

課堂講授內(nèi)容包括實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)、實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)儀器及操作、數(shù)據(jù)處理和注意事項(xiàng)等六部分，結(jié)合PPT(多媒體課件)和板書進(jìn)行具體講解。從預(yù)習(xí)測試來看，部分學(xué)員對實(shí)驗(yàn)條件對產(chǎn)率的影響并不理解(如圖2所示)，尤其是去離子水的用量。授課中要結(jié)合雨課堂設(shè)置的問題，分析實(shí)驗(yàn)過程中每一步溫度的選擇、去離子水的用量對產(chǎn)率的影響原理等內(nèi)容。

圖2 2021年春季學(xué)期“產(chǎn)率影響因素”測試結(jié)果統(tǒng)計

在掌握實(shí)驗(yàn)原理的基礎(chǔ)上，詳細(xì)講解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，以提問的方式與學(xué)員互動。例如“實(shí)驗(yàn)中加入濃氨水前為何需要冷卻”“加入H2O2后為何要在60℃加熱20分鐘”“為何要趁熱抽濾”，讓學(xué)生思考每一步操作的“內(nèi)涵”。實(shí)驗(yàn)儀器及操作中用天平稱量固體、量筒量取液體等內(nèi)容在之前的實(shí)驗(yàn)中都有涉及，本實(shí)驗(yàn)中的重點(diǎn)操作是減壓過濾，通過雨課堂測試結(jié)果(圖3)發(fā)現(xiàn)，學(xué)生在布氏漏斗的安裝、抽濾過程的操作細(xì)節(jié)等方面存在誤區(qū)。結(jié)合實(shí)物演示進(jìn)行講解，并邀請1～2個同學(xué)參與實(shí)踐互動。在預(yù)習(xí)中有很多同學(xué)不知如何計算理論產(chǎn)量，數(shù)據(jù)處理的講授強(qiáng)調(diào)產(chǎn)率和產(chǎn)量的計算方法，給出計算公式，分析計算錯誤的可能原因。實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)重點(diǎn)圍繞三個字，“穩(wěn)、準(zhǔn)、細(xì)”，提醒大家實(shí)驗(yàn)中安全是第一位的，要如實(shí)記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，注意觀察實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的現(xiàn)象。

圖3 2021年春季學(xué)期“減壓過濾操作”測試結(jié)果統(tǒng)計

1.3 實(shí)驗(yàn)過程指導(dǎo)

三氯化六氨合鈷(III)制備實(shí)驗(yàn)一共安排4學(xué)時，其中1學(xué)時的課堂講授，3學(xué)時的時間留給學(xué)生獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)時間較長，步驟又較多?；谧罱?學(xué)期的實(shí)驗(yàn)情況，將學(xué)生經(jīng)常出現(xiàn)的問題總結(jié)如下：①濾紙裁剪大小和布氏漏斗不匹配；②活性炭在反應(yīng)體系中混合不均勻；③加入濃鹽酸或濃氨水等強(qiáng)刺激性試劑后，未及時給容器加上蓋子；④產(chǎn)物最后洗滌時引入大量水；⑤第一次加入濃鹽酸溶解產(chǎn)物后沒有趁熱抽濾；⑥未及時記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和數(shù)據(jù)。

在實(shí)驗(yàn)過程指導(dǎo)中發(fā)現(xiàn)，2021年春季學(xué)期通過雨課堂進(jìn)行課前預(yù)習(xí)和測試后，問題①、③和⑤出現(xiàn)的較少，課前預(yù)習(xí)效果明顯。但問題②、④和⑥發(fā)生情況仍然較多，需要重點(diǎn)關(guān)注，加強(qiáng)與學(xué)生的交流，對于難點(diǎn)問題各個擊破。同時也要注意在指導(dǎo)過程中適當(dāng)“留白”，對于一些問題只給出提示，讓學(xué)員在實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行探索研究，培養(yǎng)獨(dú)立分析、解決問題的能力，激發(fā)學(xué)員的科研探索精神。

2 三氯化六氨合鈷(III)制備實(shí)驗(yàn)的教學(xué)反思

2.1 板書和多媒體教學(xué)的充分結(jié)合

多媒體教學(xué)是當(dāng)前主要的教學(xué)方式，但板書在教學(xué)中仍是重要組成，特別是實(shí)驗(yàn)課程，內(nèi)容和步驟較多，板書的設(shè)計不可或缺。在以后的教學(xué)中，一方面PPT(多媒體課件)中實(shí)驗(yàn)操作要有動畫和視頻，吸引學(xué)員注意，另一方面板書要和PPT內(nèi)容充分配合，重點(diǎn)內(nèi)容(關(guān)鍵的溫度、時間、去離子水的用量等)更要在板書上突出體現(xiàn)，這樣學(xué)生在做實(shí)驗(yàn)時才能將相應(yīng)內(nèi)容熟記在心，避免出現(xiàn)錯誤。

2.2 先進(jìn)教學(xué)工具的運(yùn)用

對于實(shí)驗(yàn)教學(xué)，在上課人數(shù)較多的時候(2021年春季學(xué)期每組有20人)，直接觀看教師操作演示，距離較近的同學(xué)觀看比較清晰，距離較遠(yuǎn)的少部分同學(xué)可能會出現(xiàn)關(guān)鍵操作看不全的情況。在以后的教學(xué)中要思考，如何運(yùn)用更為先進(jìn)的教學(xué)工具，例如，采用攝像機(jī)將操作演示進(jìn)行投屏，方便所有學(xué)員觀看，提升教學(xué)效果。

2.3 線上互動方式的利用

在授課過程中，教師與學(xué)生的互動必不可少。雖然實(shí)驗(yàn)的預(yù)習(xí)和測試通過線上的方式(雨課堂)進(jìn)行，但在線下課堂講授時仍以傳統(tǒng)的互動方式-問答為主，在充分了解所有學(xué)員的學(xué)習(xí)情況上有所欠缺。在以后的教學(xué)中，要充分利用雨課堂等線上輔助教學(xué)方式，統(tǒng)計學(xué)員的學(xué)習(xí)情況數(shù)據(jù)，考慮學(xué)員整體的學(xué)習(xí)效果，及時的對講授內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整。

2.4 思政元素的設(shè)計

隨著時代的進(jìn)步和教育的改革，當(dāng)今的教育形勢向每一位教師提出了更高的要求。目前的教學(xué)內(nèi)容中雖有思政的味道，但還可以挖掘的更深。例如，講解溫度、藥品用量等實(shí)驗(yàn)條件的時候，強(qiáng)調(diào)“細(xì)節(jié)決定成敗”。另外，本實(shí)驗(yàn)相對復(fù)雜，步驟較多，難免會失敗。有時學(xué)生會很沮喪，教學(xué)中要強(qiáng)調(diào)“結(jié)果重要，過程也同樣重要”，通過實(shí)驗(yàn)不只是獲得最終產(chǎn)物，還有考察對實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的一些思考、實(shí)驗(yàn)整體的規(guī)劃等，這對以后的學(xué)習(xí)是非常關(guān)鍵的。

3 結(jié)語

三氯化六氨合鈷(III)制備實(shí)驗(yàn)，作為“綜合訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)”的內(nèi)容，對全面提升學(xué)員的實(shí)驗(yàn)技能和理論知識的靈活運(yùn)用具有重要意義。本文詳細(xì)介紹了三氯化六氨合鈷(III)制備實(shí)驗(yàn)的教學(xué)實(shí)踐過程，通過雨課堂進(jìn)行課前預(yù)習(xí)和測試，能夠很好的把握學(xué)生預(yù)習(xí)情況和難點(diǎn)；結(jié)合實(shí)物演示，講解減壓過濾操作方法能夠加深學(xué)員的印象，取了較好的教學(xué)效果。以后的教學(xué)要注重在先進(jìn)教學(xué)工具的運(yùn)用、思政元素的設(shè)計等方面下功夫，進(jìn)一步提升教學(xué)效果。