劉 潔

(湖北科技學(xué)院 核技術(shù)與化學(xué)生物學(xué)院，湖北 咸寧 437100)

淺談分析化學(xué)教學(xué)例題的設(shè)置
——以標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制和濃度的標(biāo)定為例

劉 潔

(湖北科技學(xué)院 核技術(shù)與化學(xué)生物學(xué)院，湖北 咸寧 437100)

通過對(duì)“標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制和濃度的標(biāo)定”這一教學(xué)實(shí)例的分析，總結(jié)得出分析化學(xué)教學(xué)例題設(shè)置的幾個(gè)原則：結(jié)合教學(xué)內(nèi)容、突出學(xué)科特點(diǎn)、運(yùn)用對(duì)比思想以及合理安排例題講解次序。

分析化學(xué)；教學(xué)例題；設(shè)置原則；講解次序

分析化學(xué)(以下均特指化學(xué)分析)理論教學(xué)的主要內(nèi)容包括以溶液四大平衡理論為基礎(chǔ)的滴定分析法以及重量分析法，在此教學(xué)過程中往往涉及到眾多的計(jì)算。此外，分析化學(xué)注重實(shí)踐和“量”的概念的學(xué)科特性也是我們?cè)诮虒W(xué)過程中需要關(guān)注的要點(diǎn)。好的教學(xué)例題的設(shè)置可以起到畫龍點(diǎn)睛、事半功倍的效果，不但可以將師生從茫茫題海中解救出來，還可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，引領(lǐng)學(xué)生逐漸接近分析化學(xué)的本質(zhì)。

一、教學(xué)實(shí)例展示

在每一種滴定分析方法中都需要用到標(biāo)準(zhǔn)溶液，因此標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制和濃度的確定顯得格外重要。如何配制標(biāo)準(zhǔn)溶液？教材中介紹了兩種配制方法，即基準(zhǔn)物質(zhì)采用直接配制法，非基準(zhǔn)物質(zhì)采用間接配制法(先粗配，再標(biāo)定)[1]。其中衍生出三個(gè)問題：(1)如何區(qū)分基準(zhǔn)物質(zhì)和非基準(zhǔn)物質(zhì)？(2)直接配制法具體如何操作？(3)間接配制法具體如何操作？為了更好地解答這些問題，筆者在教學(xué)過程中設(shè)置了這樣一道例題：

例1.請(qǐng)配制下列標(biāo)準(zhǔn)溶液(寫出實(shí)驗(yàn)步驟、所需主要儀器及規(guī)格，具體到試劑用量、反應(yīng)方程式、指示劑的選擇、終點(diǎn)顏色變化及準(zhǔn)確濃度的計(jì)算公式)。

(1)配制0.020 mol·L-1K2Cr2O7溶液；

(2)配制0.10 mol·L-1NaOH溶液。

另外一個(gè)實(shí)例也是和這節(jié)內(nèi)容相關(guān)的。在華中師范大學(xué)等編的分析化學(xué)教材(第四版，上冊(cè))第131頁有一個(gè)例題[2]：例5-6 要求在標(biāo)定時(shí)用去0.20 mol·L-1NaOH溶液20～25 mL，問應(yīng)稱取基準(zhǔn)試劑鄰苯二甲酸氫鉀(KHP)多少克？如果改用草酸(H2C2O4·2H2O)作基準(zhǔn)物質(zhì)，又應(yīng)稱取多少克？

在實(shí)際教學(xué)過程中，筆者將上述例題作了小小的改動(dòng)：

例2：要求在標(biāo)定時(shí)用去0.10 mol·L-1NaOH溶液20～30 mL，問應(yīng)稱取基準(zhǔn)試劑鄰苯二甲酸氫鉀(KHP)多少克？如果改用草酸(H2C2O4·2H2O)作基準(zhǔn)物質(zhì)，又應(yīng)稱取多少克？

二、教學(xué)實(shí)例分析

例1中的兩個(gè)小問題是從分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)中抽離出來的小操作，也是每個(gè)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室需要解決的問題。例題一經(jīng)展示，學(xué)生反響很大，有的面面相覷(我們的大部分學(xué)生似乎已經(jīng)習(xí)慣照本宣科)，有的展開激烈討論(令人欣慰的是少數(shù)學(xué)生還是有發(fā)散思維的傾向)。不管怎樣，毫無疑問它對(duì)學(xué)生的思維產(chǎn)生了撞擊：從寬泛的理論到具體的實(shí)踐。教材上略顯蒼白的泛泛而談，如何轉(zhuǎn)化成具體的實(shí)驗(yàn)操作場(chǎng)景？

例2對(duì)例5-6作了兩處變動(dòng)，一是將NaOH的濃度由0.20 mol·L-1改為0.10 mol·L-1，二是將NaOH的用量由20～25 mL改為20～30 mL。為什么作這樣的變動(dòng)呢？我們先來看看例題在改動(dòng)前后的解答結(jié)果。例題5-6的解答結(jié)果是：鄰苯二甲酸氫鉀的稱量范圍為0.80～1.0 g，草酸的稱量范圍為0.26～0.32 g；結(jié)論為：在分析天平的稱量絕對(duì)誤差一定時(shí)，采用摩爾質(zhì)量較大的鄰苯二甲酸氫鉀作為基準(zhǔn)試劑，可以減小稱量的相對(duì)誤差。例2的解答結(jié)果：鄰苯二甲酸氫鉀的稱量范圍為0.40～0.60 g，草酸的稱量范圍為0.13～0.19 g；結(jié)論為：在分析天平的稱量絕對(duì)誤差一定時(shí)，采用摩爾質(zhì)量較大的鄰苯二甲酸氫鉀作為基準(zhǔn)試劑，可以減小稱量的相對(duì)誤差。

作兩處變動(dòng)的主要原因在于：(1)0.10 mol·L-1NaOH溶液的配制和濃度的標(biāo)定是分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的一個(gè)項(xiàng)目；(2)我們實(shí)際所使用的滴定管規(guī)格為50 mL，而不是實(shí)驗(yàn)教材[3]所標(biāo)注的25 mL，所以標(biāo)準(zhǔn)溶液用量的適宜范圍改為20～30 mL；(3)改動(dòng)后計(jì)算得到的H2C2O4·2H2O稱量質(zhì)量低于0.2 g，即稱量相對(duì)誤差超過0.1%，結(jié)果更有震撼力。此時(shí)可以引申出另外一個(gè)問題：如果用H2C2O4·2H2O標(biāo)定0.10 mol·L-1NaOH溶液的濃度，應(yīng)采取何種操作才能使稱量誤差低于0.1%？

三、教學(xué)例題設(shè)置的原則

1.切合教學(xué)內(nèi)容

例題的設(shè)置是為教學(xué)內(nèi)容服務(wù)，其目的是幫助學(xué)生理解、掌握、應(yīng)用概念、性質(zhì)和方法，引導(dǎo)學(xué)生深入把握所學(xué)內(nèi)容，從而達(dá)到將知識(shí)和技能轉(zhuǎn)化為能力的教學(xué)目的。所以應(yīng)結(jié)合教學(xué)內(nèi)容，有針對(duì)性地設(shè)置例題，才能在有限的課堂教學(xué)時(shí)間內(nèi)獲得最大限度的教學(xué)效果。上述教學(xué)案例中，針對(duì)“標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制和濃度的標(biāo)定”這一教學(xué)內(nèi)容設(shè)置例題，立意明確，目的性很強(qiáng)。例題的設(shè)置緊緊圍繞下列知識(shí)體系(圖1)展開，簡(jiǎn)而言之，就是兩類物質(zhì)的鑒別，兩種配制方法的把握。

2.突出學(xué)科特點(diǎn)

分析化學(xué)是發(fā)展和應(yīng)用各種理論、方法、儀器和策略以獲取有關(guān)物質(zhì)在相對(duì)時(shí)空內(nèi)的組成和性質(zhì)的信息的一門科學(xué)。[4]簡(jiǎn)而言之，分析化學(xué)是“量測(cè)與表征”的科學(xué)。分析化學(xué)學(xué)科的特點(diǎn)主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面，一是實(shí)踐性。分析化學(xué)理論和方法的研究來源于實(shí)踐的需求，也傾向于解決實(shí)際問題。實(shí)踐是分析化學(xué)根植的土壤，因此在分析化學(xué)理論教學(xué)中應(yīng)緊密聯(lián)系實(shí)踐，其教學(xué)例題的設(shè)置也不例外。如上述教學(xué)案例中，例題的設(shè)置從實(shí)驗(yàn)中提取，從而讓學(xué)生感知“所學(xué)知識(shí)如何應(yīng)用”，為理論和實(shí)踐、知識(shí)和能力之間搭建一座橋梁。分析化學(xué)的另一個(gè)特點(diǎn)是強(qiáng)調(diào)“量”的概念。不管是分析方法的選取，還是儀器設(shè)備的選用，包括實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集、分析結(jié)果的統(tǒng)計(jì)處理，整個(gè)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)與執(zhí)行都在追求“量”的完美。

3.對(duì)比思想的運(yùn)用

對(duì)比思想是科學(xué)的一般思維方法，在教學(xué)中對(duì)一些彼此有聯(lián)系又有區(qū)別、容易混淆的知識(shí)，通過對(duì)比能有助于學(xué)生掌握。如在上述例題中分別體現(xiàn)的是基準(zhǔn)物與非基準(zhǔn)物(三個(gè)條件的區(qū)別)、一種類型的基準(zhǔn)物與另一種類型的基準(zhǔn)物(摩爾質(zhì)量的區(qū)別)的對(duì)比，以及其中隱含的“稱小樣”、“稱大樣”兩種稱樣方法的比較，引導(dǎo)學(xué)生從不同層次水平深入把握不同物質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制方法。教學(xué)中通過對(duì)比可以巧妙創(chuàng)設(shè)問題情境，調(diào)動(dòng)學(xué)生的興趣，積極進(jìn)行思考，拓寬學(xué)生的思維廣度和深度；可以復(fù)習(xí)已學(xué)過的內(nèi)容，將前后知識(shí)進(jìn)行比較，從新的角度對(duì)知識(shí)進(jìn)行分解、重組，從而加深對(duì)知識(shí)的理解；可以幫助學(xué)生將孤立的、零散的知識(shí)串聯(lián)起來，把握知識(shí)的內(nèi)在規(guī)律性，更為清晰地掌握知識(shí)的脈絡(luò)，進(jìn)而從整體上把握問題, 創(chuàng)造性地解決問題[5]。

4.教學(xué)例題講解次序的安排

教學(xué)例題的設(shè)置除例題的編制，還應(yīng)包括例題講解次序的安排，即先講什么，后講什么。一般的原則是按學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)以舊帶新，按知識(shí)的可接受程度由易到難，由淺入深，按能力的要求從理解到應(yīng)用。如在講解上述兩個(gè)例題的時(shí)候，可以先對(duì)例1的兩小問進(jìn)行全面分析，引導(dǎo)學(xué)生理解基準(zhǔn)物質(zhì)與非基準(zhǔn)物質(zhì)的區(qū)別，掌握第(1)小問的基準(zhǔn)物質(zhì)K2Cr2O7標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制方法。在進(jìn)行第(2)小問的講解之前，可以穿插講解例2，因?yàn)槔?正是對(duì)NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度標(biāo)定方法的詳細(xì)討論，深入地理解不同的基準(zhǔn)物質(zhì)如何進(jìn)行選擇。最后再結(jié)合兩個(gè)例題對(duì)物質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制方法進(jìn)行總結(jié)。

四、結(jié)論

教學(xué)例題的設(shè)置對(duì)于教學(xué)內(nèi)容的掌握起著舉足輕重的作用。分析化學(xué)教學(xué)例題的設(shè)置要密切結(jié)合教學(xué)內(nèi)容，突出其注重實(shí)踐和“量”的概念的學(xué)科特點(diǎn)，合理地運(yùn)用對(duì)比思想和安排講解次序，從而引導(dǎo)學(xué)生逐步掌握所學(xué)知識(shí)，引領(lǐng)學(xué)生體會(huì)分析化學(xué)的本質(zhì)，達(dá)到優(yōu)質(zhì)高效、師生共贏的教學(xué)效果。

[1] 華東理工大學(xué)分析化學(xué)教研組，四川大學(xué)工科化學(xué)基礎(chǔ)課程教學(xué)基地.分析化學(xué)(第六版)[M].北京：高等教育出版社，2009.

[2]華中師范大學(xué)，等.分析化學(xué)(第四版，上冊(cè))[M].北京：高等教育出版社，2011.

[3]華中師范大學(xué)，等.分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)(第三版)[M].北京：高等教育出版社，2001.

[4]武漢大學(xué).分析化學(xué)(第五版，上冊(cè))[M].北京：高等教育出版社，2006.

[5]陳玉.對(duì)比教學(xué)法在有機(jī)化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用[J].化學(xué)工程與裝備，2012，(8)：229～232.

2095-4654(2016)12-0109-03

2016-05-31 基金項(xiàng)目：湖北科技學(xué)院教研資助項(xiàng)目(2015XB005)

G424.1

A