楊新安，張王兵

(安徽工業(yè)大學 化學與化工學院，安徽 馬鞍山 243002)

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分析化學實驗課程教學改革探究

楊新安，張王兵

(安徽工業(yè)大學 化學與化工學院，安徽 馬鞍山 243002)

在分析化學實驗課程中采用帶著問題學習的模式進行教學，設計更為貼近生產、生活實際的實驗內容，增加學生的學習興趣，結合學科前沿，培養(yǎng)學生創(chuàng)新精神，取得了明顯的教學效果。

分析化學實驗；教學改革；教學內容；教學方法

化學是一門以實驗為基礎的自然學科，實驗教學不僅可以促進學生對化學理論知識的理解，同時也為樹立嚴謹的科學態(tài)度、掌握規(guī)范的操作技能夯實基礎，因而在整個化學課程體系中扮演著重要的角色。[1]分析化學實驗是化學化工類專業(yè)學生一門必修的基礎實驗課，在內容上又與分析化學課程密切配合，相互依賴與補充。然而，傳統(tǒng)的“重理論，輕實踐”的教學觀念使部分學生存在積極性不高、動手能力差、對原理不思考、抄襲實驗數據等問題。

教師是整個實驗課程的組織者和指導者,只有在實驗前的課堂講授中充分調動學生的積極性與主動性，才能將化學實驗變得更加生動有趣，才能促進實驗教學質量的提升。在教學實踐過程中，我們不斷摸索新的實驗教學方法，取得了一定的效果。

一、實驗教學方式改革

(一)帶著問題學習，激發(fā)學生解決問題的潛力

PBL教學模式(Problem-Based Learning，PBL)又稱為帶著問題學習，是近些年來國內外較為先進的一種教學方式。[2]其核心是以問題為基礎，以學生為中心，培養(yǎng)學生的自學能力，發(fā)展學生綜合思考能力和解決實際問題能力。2009年以來，我們首先在分析化學B的理論課程教學過程中進行了初步嘗試，并取得了極佳的教學效果。隨后我們又嘗試在分析化學實驗B的實驗教學環(huán)節(jié)中加以實施，也取得了一定的成效。該教學模式的特點在于以問題為導向，在理論學習過程中，學生可通過對教師既定的問題或是自身感興趣的問題加以探討，從而解決“照本宣科、按圖索驥”等傳統(tǒng)教學模式中的弊端，極大地提高了學生的學習興趣。[3]

值得注意的是，PBL教學模式成功實施的關鍵在于問題的提出。[3]為此，我們一方面從理論角度出發(fā)，緊密結合教材內容，另一方面根據實驗室現有條件并結合生產實際，對多數分析實驗內容進行了多層次問題設計。以“精鐵礦中鐵含量的測定實驗”為例，我們設計了以下幾個問題：(1)鐵礦石含鐵量對冶煉生產有何影響？(2)鐵礦石中鐵的價態(tài)如何分布？(3)怎樣實現價態(tài)統(tǒng)一？(4)在所學的KMnO4法、K2Cr2O7法以及碘量法等氧化還原滴定方法中，哪種方法更加適用？(5)如果鐵礦石中存在干擾離子，應采取何種措施？此類問題既難易適中又符合認知邏輯，不僅極大地增強了學生自主學習的興趣，同時也拓展了學生的知識面，因而受到廣泛歡迎。

(二)貼近生產生活，增加學生自主研究的興趣

分析化學在化工、醫(yī)藥、質檢、出入境檢驗等諸多領域應用廣泛，而我校相關專業(yè)學生畢業(yè)去向也多為上述行業(yè)。因此，多設計一些貼近行業(yè)實際的實驗項目，不僅有利于應用型人才的培養(yǎng)，同時也能夠激發(fā)學生進行自主研究的興趣，從而實現教學效果的提升。

眾所周知，治理環(huán)境污染是今后一段時間我國所面臨的重要課題。如何準確鑒別和測定環(huán)境樣品中的化學物質的種類、成分、含量則是分析化學工作者所需擔負的責任。盡管我們在實驗教學中引入了水質分析類型的實驗，如水的硬度測定、水中化學耗氧量的測定等，但是如果在教學中僅僅是采用照本宣科式的教學模式，讓學生完成規(guī)定實驗內容，則會使學生的學習興趣低下，教學效果也差。因此如何將學生被動做實驗，轉化成主動思考甚至是自主研究，仍然是我們一直考慮的重要課題。近些年來，我們嘗試在實驗教學過程中，先從水污染引發(fā)的生態(tài)危機、水質與生命健康等題外話談起，引發(fā)學生對實際問題的關注。然后再從水分析的檢測指標入手，提出“什么是化學耗氧量？”、“你所喝的水硬度達標嗎？”等多個問題，從而引起學生的廣泛討論。學生的積極性被充分調動后，對實驗操作和過程觀察都格外仔細和認真，從而圓滿完成實驗內容。與此同時，我們還引導學生組成興趣小組，從理論知識出發(fā)，探索合適的分析方法。例如，曾有學生對比了KMnO4法和K2Cr2O7法測定COD的實驗結果，發(fā)現對于高濃度廢水采用K2Cr2O7法更為可靠；而低濃度廢水兩種方法差別不大。同時筆者還結合SRTP、實驗室開發(fā)基金等項目，引領并鼓勵學生自主研究。這種方式不僅有助于學生著眼于實際，同時也有利于他們未來的成長。

(三)結合科學前沿，培養(yǎng)學生敢于嘗試的勇氣

學生在思考過程中，往往對實驗教材上的內容提出質疑。如水的硬度測定實驗過程如下：在一份水樣中加入pH=10.0的氨性緩沖溶液和少許鉻黑T指示劑(藍色),鉻黑T指示劑優(yōu)先與Mg2+配位，生成紅色配合物使溶液呈紅色；然后用EDTA(乙二胺四乙酸二鈉)標準溶液滴定，EDTA先與游離的Ca2+配位，再與Mg2+配位；在計量點時，EDTA從MgIn-(配合物)中奪取Mg2+，從而使鉻黑T指示劑游離出來，溶液的顏色由紅變?yōu)榧兯{，即為鈣硬測定終點。有學生提出既然利用原子吸收等儀器可以靈敏地檢測水中的鈣、鎂含量，為何還要用絡合滴定這種陳舊的方法呢？此時教師趁機結合自身在元素痕量分析方面的優(yōu)勢，向學生講解分析化學中的常量組分分析、微量組分分析和痕量組分分析的知識，并從化學分析和儀器分析的優(yōu)缺點指出如何選擇分析方法。通過對上述問題的解答，學生不僅在思考、實驗、觀察、總結等多方面對所學知識加以應用，同時也進一步鍛煉了動手能力。

四大滴定實驗是分析化學實驗中最重要的內容，也是理論和實踐環(huán)節(jié)課時最多的部分。由于滴定終點多以指示劑顏色變化為顯示，實驗中我們發(fā)現，對于一些顏色變化顯著的指示劑，如藍色到紅色，學生易于掌握，但有些指示劑實際變色時顏色難以判斷，如甲基橙(紅-橙)、酚酞(無-微紅)等，從而引起分析結果存在較大誤差。為此，一方面我們引導學生嘗試采用其它指示劑(如甲基藍、中性紅等)進行對比實驗，從一個初學者的角度觀察何種指示劑更適用于終點判斷。另一方面，結合溶液電導測定等新技術，建立更為便捷、準確的終點判斷方法。此外，我校應用化學專業(yè)有多位教師從事電化學方向的研究，我們鼓勵學生結合相關教師的科研工作，嘗試更多、更新的電化學技術。這些措施，不僅有利于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維能力，同時也為今后的就業(yè)、創(chuàng)業(yè)提供了思路和實踐經歷。

二、實驗教學內容改革

多年來，分析化學無論是理論課程還是實驗內容都未有大的變化，這一方面體現了課程內容的幾近完善，但另一方面也反映出教學內容上的新意缺乏。這就要求我們既要在理論課程教學中與時俱進，增加新方法、新技術的介紹，同時也要求我們在實驗課程的教學中推陳出新，設計一些新穎的實驗。近幾年來，我們提出了“舊瓶裝新酒”計劃，即在不改變原有實驗原理、目的的前提下，通過貼近實際生產，積極進行實驗內容的創(chuàng)新，以此提高學生的實踐能力。例如，化工企業(yè)一般要求工藝參數需控制在一定的區(qū)間內，而一些簡便的分析手段如滴定等就能對生產流程的相關指標進行分析。我們先后設計了電鍍企業(yè)對電鍍液酸堿度的控制、磷化企業(yè)對磷化液酸堿度的控制等實驗內容。再如在進行絡合滴定和氧化還原滴定實驗內容教學時，能否將分析對象更改為如何進行相關食品或藥材中微量元素測定呢？將原有的滴定實驗提升為生產工藝控制、食品安全等高度，不僅極大地提升了學生對解決問題的興趣，而且部分學生還能根據不同分析技術原理設計如絡合滴定法、間接氧化還原法以及重量法等多種實驗方案，從而讓學生解決問題的能力得到了鍛煉。通過創(chuàng)新實驗內容，用老辦法解決新問題，不僅讓學生更加深刻領會基礎知識的重要性，同時也激發(fā)學生的學習興趣，實驗教學效果自然也就明顯提高。

三、結語

通過教學改革，學生的積極性更高、動手能力逐年提升，抄襲數據問題初步得以解決，特別是通過新型、綜合型實驗的開設，促使部分學生積極投身于創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的實踐活動中。

當然隨著改革的推進，一些問題，如教師教學技能和知識結構有待提高與優(yōu)化、基礎實驗教學設備有待更新等,已成為影響深入改革的重要因素。同時，我們也注意到整個教學過程中需要實驗教師投入更多的精力和時間，因此在著力提升學生積極性的同時，如何激勵教師的工作熱情，將成為改革能否持續(xù)進行的關鍵所在。

[1]高鴻.分析化學已發(fā)展到分析科學階段[J].大學化學,1999,14(4)：4-7.

[2]張曉梅,徐國財,陳超越.PBL教學法在有機波譜解析中應用探索[J].化工高等教育,2009,26(6):74-76.

[3]張王兵,楊新安.化工專業(yè)分析化學課程教學改革研究與實踐[J].安徽工業(yè)大學學報(社會科學版),2011，28(2):115-116.

(責任編輯 文雙全)

Brief Analysis of the Teaching Reform on the Experiment Curriculum Analytical Chemistry

YANG Xin-an, ZHANG Wang-bing

(School of Chemistry and Chemical Engineering, AHUT, Ma’anshan 243002, Anhui, China)

In the experiment curriculum of Analytical Chemistry, good teaching effect is clearly demonstrated in the mode of students’ learning with issues, the design of experimental contents closely related to production and real life, the enhance of their interest in learning, and the academically cultivation of their spirit of innovation.

experiment of Analytical Chemistry; teaching reform; teaching content; teaching method

2015-07-10

安徽工業(yè)大學校級教學研究項目(2011jg35)

楊新安(1979-)， 女，安徽淮北人，安徽工業(yè)大學化學與化工學院實驗師。

G642.0

A

1671-9247(2015)06-0095-02