分析化学实验课程教学改革探究

杨新安，张王兵

(安徽工业大学 化学与化工学院，安徽 马鞍山 243002)



分析化学实验课程教学改革探究

杨新安，张王兵

(安徽工业大学 化学与化工学院，安徽 马鞍山 243002)

在分析化学实验课程中采用带着问题学习的模式进行教学，设计更为贴近生产、生活实际的实验内容，增加学生的学习兴趣，结合学科前沿，培养学生创新精神，取得了明显的教学效果。

分析化学实验；教学改革；教学内容；教学方法

化学是一门以实验为基础的自然学科，实验教学不仅可以促进学生对化学理论知识的理解，同时也为树立严谨的科学态度、掌握规范的操作技能夯实基础，因而在整个化学课程体系中扮演着重要的角色。[1]分析化学实验是化学化工类专业学生一门必修的基础实验课，在内容上又与分析化学课程密切配合，相互依赖与补充。然而，传统的“重理论，轻实践”的教学观念使部分学生存在积极性不高、动手能力差、对原理不思考、抄袭实验数据等问题。

教师是整个实验课程的组织者和指导者,只有在实验前的课堂讲授中充分调动学生的积极性与主动性，才能将化学实验变得更加生动有趣，才能促进实验教学质量的提升。在教学实践过程中，我们不断摸索新的实验教学方法，取得了一定的效果。

一、实验教学方式改革

(一)带着问题学习，激发学生解决问题的潜力

PBL教学模式(Problem-Based Learning，PBL)又称为带着问题学习，是近些年来国内外较为先进的一种教学方式。[2]其核心是以问题为基础，以学生为中心，培养学生的自学能力，发展学生综合思考能力和解决实际问题能力。2009年以来，我们首先在分析化学B的理论课程教学过程中进行了初步尝试，并取得了极佳的教学效果。随后我们又尝试在分析化学实验B的实验教学环节中加以实施，也取得了一定的成效。该教学模式的特点在于以问题为导向，在理论学习过程中，学生可通过对教师既定的问题或是自身感兴趣的问题加以探讨，从而解决“照本宣科、按图索骥”等传统教学模式中的弊端，极大地提高了学生的学习兴趣。[3]

值得注意的是，PBL教学模式成功实施的关键在于问题的提出。[3]为此，我们一方面从理论角度出发，紧密结合教材内容，另一方面根据实验室现有条件并结合生产实际，对多数分析实验内容进行了多层次问题设计。以“精铁矿中铁含量的测定实验”为例，我们设计了以下几个问题：(1)铁矿石含铁量对冶炼生产有何影响？(2)铁矿石中铁的价态如何分布？(3)怎样实现价态统一？(4)在所学的KMnO4法、K2Cr2O7法以及碘量法等氧化还原滴定方法中，哪种方法更加适用？(5)如果铁矿石中存在干扰离子，应采取何种措施？此类问题既难易适中又符合认知逻辑，不仅极大地增强了学生自主学习的兴趣，同时也拓展了学生的知识面，因而受到广泛欢迎。

(二)贴近生产生活，增加学生自主研究的兴趣

分析化学在化工、医药、质检、出入境检验等诸多领域应用广泛，而我校相关专业学生毕业去向也多为上述行业。因此，多设计一些贴近行业实际的实验项目，不仅有利于应用型人才的培养，同时也能够激发学生进行自主研究的兴趣，从而实现教学效果的提升。

众所周知，治理环境污染是今后一段时间我国所面临的重要课题。如何准确鉴别和测定环境样品中的化学物质的种类、成分、含量则是分析化学工作者所需担负的责任。尽管我们在实验教学中引入了水质分析类型的实验，如水的硬度测定、水中化学耗氧量的测定等，但是如果在教学中仅仅是采用照本宣科式的教学模式，让学生完成规定实验内容，则会使学生的学习兴趣低下，教学效果也差。因此如何将学生被动做实验，转化成主动思考甚至是自主研究，仍然是我们一直考虑的重要课题。近些年来，我们尝试在实验教学过程中，先从水污染引发的生态危机、水质与生命健康等题外话谈起，引发学生对实际问题的关注。然后再从水分析的检测指标入手，提出“什么是化学耗氧量？”、“你所喝的水硬度达标吗？”等多个问题，从而引起学生的广泛讨论。学生的积极性被充分调动后，对实验操作和过程观察都格外仔细和认真，从而圆满完成实验内容。与此同时，我们还引导学生组成兴趣小组，从理论知识出发，探索合适的分析方法。例如，曾有学生对比了KMnO4法和K2Cr2O7法测定COD的实验结果，发现对于高浓度废水采用K2Cr2O7法更为可靠；而低浓度废水两种方法差别不大。同时笔者还结合SRTP、实验室开发基金等项目，引领并鼓励学生自主研究。这种方式不仅有助于学生着眼于实际，同时也有利于他们未来的成长。

(三)结合科学前沿，培养学生敢于尝试的勇气

学生在思考过程中，往往对实验教材上的内容提出质疑。如水的硬度测定实验过程如下：在一份水样中加入pH=10.0的氨性缓冲溶液和少许铬黑T指示剂(蓝色),铬黑T指示剂优先与Mg2+配位，生成红色配合物使溶液呈红色；然后用EDTA(乙二胺四乙酸二钠)标准溶液滴定，EDTA先与游离的Ca2+配位，再与Mg2+配位；在计量点时，EDTA从MgIn-(配合物)中夺取Mg2+，从而使铬黑T指示剂游离出来，溶液的颜色由红变为纯蓝，即为钙硬测定终点。有学生提出既然利用原子吸收等仪器可以灵敏地检测水中的钙、镁含量，为何还要用络合滴定这种陈旧的方法呢？此时教师趁机结合自身在元素痕量分析方面的优势，向学生讲解分析化学中的常量组分分析、微量组分分析和痕量组分分析的知识，并从化学分析和仪器分析的优缺点指出如何选择分析方法。通过对上述问题的解答，学生不仅在思考、实验、观察、总结等多方面对所学知识加以应用，同时也进一步锻炼了动手能力。

四大滴定实验是分析化学实验中最重要的内容，也是理论和实践环节课时最多的部分。由于滴定终点多以指示剂颜色变化为显示，实验中我们发现，对于一些颜色变化显著的指示剂，如蓝色到红色，学生易于掌握，但有些指示剂实际变色时颜色难以判断，如甲基橙(红-橙)、酚酞(无-微红)等，从而引起分析结果存在较大误差。为此，一方面我们引导学生尝试采用其它指示剂(如甲基蓝、中性红等)进行对比实验，从一个初学者的角度观察何种指示剂更适用于终点判断。另一方面，结合溶液电导测定等新技术，建立更为便捷、准确的终点判断方法。此外，我校应用化学专业有多位教师从事电化学方向的研究，我们鼓励学生结合相关教师的科研工作，尝试更多、更新的电化学技术。这些措施，不仅有利于培养学生的创新思维能力，同时也为今后的就业、创业提供了思路和实践经历。

二、实验教学内容改革

多年来，分析化学无论是理论课程还是实验内容都未有大的变化，这一方面体现了课程内容的几近完善，但另一方面也反映出教学内容上的新意缺乏。这就要求我们既要在理论课程教学中与时俱进，增加新方法、新技术的介绍，同时也要求我们在实验课程的教学中推陈出新，设计一些新颖的实验。近几年来，我们提出了“旧瓶装新酒”计划，即在不改变原有实验原理、目的的前提下，通过贴近实际生产，积极进行实验内容的创新，以此提高学生的实践能力。例如，化工企业一般要求工艺参数需控制在一定的区间内，而一些简便的分析手段如滴定等就能对生产流程的相关指标进行分析。我们先后设计了电镀企业对电镀液酸碱度的控制、磷化企业对磷化液酸碱度的控制等实验内容。再如在进行络合滴定和氧化还原滴定实验内容教学时，能否将分析对象更改为如何进行相关食品或药材中微量元素测定呢？将原有的滴定实验提升为生产工艺控制、食品安全等高度，不仅极大地提升了学生对解决问题的兴趣，而且部分学生还能根据不同分析技术原理设计如络合滴定法、间接氧化还原法以及重量法等多种实验方案，从而让学生解决问题的能力得到了锻炼。通过创新实验内容，用老办法解决新问题，不仅让学生更加深刻领会基础知识的重要性，同时也激发学生的学习兴趣，实验教学效果自然也就明显提高。

三、结语

通过教学改革，学生的积极性更高、动手能力逐年提升，抄袭数据问题初步得以解决，特别是通过新型、综合型实验的开设，促使部分学生积极投身于创新创业的实践活动中。

当然随着改革的推进，一些问题，如教师教学技能和知识结构有待提高与优化、基础实验教学设备有待更新等,已成为影响深入改革的重要因素。同时，我们也注意到整个教学过程中需要实验教师投入更多的精力和时间，因此在着力提升学生积极性的同时，如何激励教师的工作热情，将成为改革能否持续进行的关键所在。

[1]高鸿.分析化学已发展到分析科学阶段[J].大学化学,1999,14(4)：4-7.

[2]张晓梅,徐国财,陈超越.PBL教学法在有机波谱解析中应用探索[J].化工高等教育,2009,26(6):74-76.

[3]张王兵,杨新安.化工专业分析化学课程教学改革研究与实践[J].安徽工业大学学报(社会科学版),2011，28(2):115-116.

(责任编辑 文双全)

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

安徽工业大学校级教学研究项目(2011jg35)

杨新安(1979-)， 女，安徽淮北人，安徽工业大学化学与化工学院实验师。

G642.0

A

1671-9247(2015)06-0095-02