基于真实情境下问题探究的分析化学课程设计*——以“一元弱酸、弱碱及多元酸碱的滴定”为例

邓海山

(南京中医药大学中药学国家一级重点学科 江苏南京 210046)

2011年4月，南京中医药大学举办第一届课程教学设计大赛，“一元弱酸、弱碱及多元酸碱的滴定”分析化学课程教学设计方案获得了一等奖。现将该作品整理成文，与同行交流。

1 学情分析与教学指导思想的确立

学情分析就是要了解影响教学实践的多种条件因素，包括所授课程的特点以及学生的专业、年级、当前的知识及技能的准备等情况。全面而深入的学情分析，是设定教学目标的基础，同时也为教师教什么(教学内容)、怎么教(教学策略)以及评价教得怎么样(教学评价)等提供了依据。

我校的分析化学课程主要面向药学、中药学、制药工程等专业的大学二年级学生开设。此时学生已经学习过多门化学类课程，并掌握了Excel等办公软件的使用，为本课程的学习打下了基础。本课程又与后续的多门专业课程密切相关(如仪器分析、药物分析、中药分析、色谱分析等)，可以说它是联结化学类课程与药学专业课程的纽带。作为一门重要的基础课，有必要通过精心的设计来引起学生的兴趣，提高学习效率。

酸碱滴定法是学生学习分析化学接触的第一种滴定分析法，在分析化学的学习中很重要。其中一元弱酸、弱碱及多元酸碱的滴定涉及许多复杂的计算和公式推导，学习时容易感觉比较枯燥，难以深入理解。然而，这部分内容是一个承上启下的转折点。在此之前，已经讲授了强酸强碱的滴定及相关的概念和计算方法，在并行的实验课程中也开展了相关的实验；在此之后，将介绍非水滴定法以及配位滴定、氧化还原滴定等其他滴定分析法。由于许多药物具有弱酸或弱碱的性质，药物分析中常用酸碱滴定法测定其含量；酸碱性很弱的药物也常采用非水滴定法进行测定。因此，不仅本单元自身是非常重要的学习内容，同时本单元的教学又为学习后续其他滴定分析方法打下了基础。

图1 教学的指导思想

基于以上学情分析，确定了以建构主义理论作为教学设计的指导思想(图1)。建构主义认为学习不是由教师把知识简单地传递给学生，而是由学生自己建构知识的过程，强调以学生的能力发展为本，不仅关注知识点的掌握，同时关注学习策略和分析问题、解决问题的思路的掌握。在这一思想指导下，可以使学生运用之前所学知识自主构建本单元的知识体系，并在事实性知识的基础上，通过不断的概括提炼，形成深层的、可迁移的观念或观念性知识，并在其他滴定分析方法的学习中得到运用。这种学习的策略和解决问题的策略可成为学生受益终身的宝贵财富。

因此，教学目标的设计不仅要求学生掌握有关的知识点，更重要的是掌握学习策略，并能够迁移运用，形成学习能力[1]。

2 基于问题解决的教学过程

在教学过程中采用了情境教学法和问题教学法，让学生在真实的教学情境中，通过对一系列问题进行探究，自主完成知识体系的构建。

首先，以一个真实问题创设教学情境。我们选择的是以三聚氰胺在奶粉中冒充蛋白质的事件。其中，蛋白质的含量测定采用的是凯氏定氮法，即样品中的蛋白质经过前处理转变为一种一元弱碱：氨水。再用酸碱滴定法测定氨水的浓度，根据氨水的量来推算蛋白质的含量。于是，三聚氰胺奶粉事件这个真实问题就转化成了酸碱滴定这个化学问题。

在引导学生回顾强酸强碱滴定及相关实验的有关内容之后，提出下一个问题：凯氏定氮法中的酸碱滴定不是强酸强碱滴定，而是一元弱碱的滴定。对于这个新的问题，如何进行分析呢？首先，解决问题的策略在强酸强碱的滴定中已经初步学习，在这里可以加以运用并得到强化；其次，教材中有一元弱酸(醋酸)滴定的示例可供参照；另外，所需的pH计算等有关知识在此前也已经讲过。因此，要求学生综合利用这些已有的知识来尝试解决这个问题。

这里涉及到大量计算，故利用学生在信息技术课程中学习过的Excel软件，将有关计算公式输入到Excel中，由软件自动完成计算并绘制曲线。这样不仅能够调动学生的学习兴趣，还能够增强他们解决实际问题的能力。如果在软件中改变有关参数，可以看出，滴定曲线会相应发生变化，这可以使学生自己体会到滴定分析中的有关影响因素，并得出有关结论。

在进入多元酸碱滴定的教学之前，安排了一个小练习，作为弱酸弱碱滴定教学的形成性评价。利多卡因是一种常用的具有弱碱性的麻醉药，在药物分析中采用酸碱滴定法测定其含量，这是药物分析中的一个真实问题，与学生今后的专业学习直接相关；此外，在药物分析中，利多卡因采用的是非水溶剂中的酸碱滴定，因此，这个小练习又为后续的非水滴定法的教学作了一个铺垫。

多元酸碱(磷酸)的滴定仍然是以问题为线索开展教学活动，而解决问题的过程正是之前所习得的学习策略的迁移。在本单元教学之后，将进行多元酸滴定的实验,但实验中滴定的是草酸，而不是磷酸。于是，再针对实验中的问题开展讨论，这是又一个知识迁移的过程。

在小结阶段，通过强化“量”和“误差”的概念，培养学生细心严谨、实事求是的学习态度和工作作风。同时，结合食品分析中现行蛋白质含量测定的方法，探讨其不足之处，激发学生运用科学知识解决社会现实问题的热情，增强其社会责任感。再进一步将本单元的教学与学生的专业学习相结合，如同样的方法可在药物分析中用于分析含氮药物，只是改用了一个名称，叫做氮测定法。这就为今后的专业学习作了铺垫，使学生更加重视本单元的学习。

3 教学评价方案的设计

课程教学评价能够为教学设计方案的不断完善提供重要信息，一般可分为总结性评价与形成性评价。总结性评价是一种事后评价，而形成性评价则是在教学计划实施的过程中进行的，其主要区别在于评价的目的和作用不同[2]。总结性评价主要是用于评价教学效果，如对学生的学习成绩进行评价，包括测验、考试、考查等形式；形成性评价的目的则在于探明教学单元的实施情况，及时了解阶段教学的结果和学生学习的进展情况、存在的问题等，并进行分析以便于调整后期的教学工作，获得最好的教学效果。

为了了解学生是否已经达到预期的教学目标，以便不断完善教学设计方案，本课程的教学评价采取的是总结性评价与形成性评价相结合的方式。

在整个教学过程中，设计了多个形成性评价的环节，包括在本单元之前的实验的完成情况，课间的小练习，在多元酸滴定的教学过程中对学生学习策略迁移能力的评价，课堂上提问和讨论的情况，以及本单元学习后的实验完成情况等。可以通过师生的交流和互动，及时调整和改进教学活动。

同时，也设计了多种总结性评价方式。作为一门考试课，纸笔测验是成绩评定的最主要形式，考卷中涉及本单元教学内容的考题的得分情况可以反映本单元的教学效果。在纸笔测验中，特别重视考查学生综合运用所学知识、技能和方法分析问题和解决问题的能力，而不仅仅是对知识的记忆和重现。平时成绩的评定则采用丰富多样、形式灵活的评价方案，例如学习档案的评价包括课外调查、单元知识总结、用Excel绘制的滴定曲线等学生参加学习活动的重要资料；活动表现的评价则主要是对学生在课堂讨论等活动中表现出的参与意识、分析问题的思路等进行评定。

总结性评价与形成性评价相结合，能够客观全面地反映学生的学习情况及教师的教学效果，促进教师对教学活动的改进，有利于培养学生的创新能力和学习能力，让学生在师生交流、互动学习的过程中得到全面发展和进步。

4 教学特色的总结

教学过程是沿着情境线、问题线和知识线3条线索展开的。3条线索使得本教学单元始终保持为一个整体，而不是几个零散的教学任务的简单拼凑，从而很好地体现了教学设计的整体性原则。由真实情境构成的情境线衍生出一系列的问题线索，而知识线索则贯穿于问题线之间。通过一个个问题的解决，以及学习策略和知识的一次次迁移，不仅可使学生掌握有关的知识点，更重要的是还能使他们建立有关的思维方式，提高独立分析问题和解决问题的能力。

5 教学效果的评估

本文选取分析化学课程中的一个教学单元，阐述了基于真实情境下问题探究的分析化学课程教学设计的基本思路。我们在近年来的分析化学教学中，广泛应用上述教学设计的思想和理念，收到了较好的成效，并将在此基础上开发的分析化学系列教材[3-4]应用于日常教学。为了评估其实施效果，选取了我校2011级的两个班进行对比分析。其中，实验班在教学中采取了上述教学设计方案，而对照班未采取该方案。实验班和对照班的学生人数均为65人，在大学一年级入学时均进行了高中化学掌握水平的摸底考试，在大学一年级下学期均完成了物理化学课程的学习，分析化学课程均在大学二年级上学期开设，且学时数相同。表1列出了这两个班在摸底考试、物理化学和分析化学期末考试中的考试成绩的统计分析结果。

表1 实验班与对照班考试成绩的对比分析结果

由表1可以看出，实验班与对照班的摸底考试和物理化学课程考试成绩均无显著差异，故可以认为这两个班的学生在学习分析化学课程之前的化学基础是处于同一水平的；两个班的分析化学课程考试成绩有显著差异，说明实验班对于分析化学课程内容的总体掌握水平优于对照班。

6 结语

基于真实问题创设教学情境有助于激发学生的学习兴趣，充分调动学生参与学习的主动性，体现学生在教学活动中的主体地位。在教学情境中的自主探究活动能够让学生体验分析问题和解决问题的乐趣和成就感，有利于提高学习效率，促进学生的全面发展和进步。

参 考 文 献

[1] 施良方.学习论——学习心理学的理论与原理.北京:人民教育出版社,1994

[2] 阿妮塔·伍德沃克.教育心理学.第8版.陈红兵,张春莉译.南京:江苏教育出版社,2005

[3] 池玉梅.分析化学.北京:科学出版社,2012

[4] 郭戎,史志祥.分析化学实验.北京:科学出版社,2013