农业院校定量分析实验的教学探索

李辉勇，周南，周军

摘要：本文结合我校实验化学教学改革的情况，重点阐述了高等农业院校定量分析实验教学内容的选择，“量”与“误差”的概念在定量分析基本单元操作及实验过程中的重要性。采用过程考核与操作考核相结合的成绩评定模式，提高學生的综合素质，培养学生的创新意识与创新能力。

关键词：农业院校；定量分析实验；教学

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）35-0270-02

化学是应用性很强的以实验为基础的学科，是高等农业院校的核心基础课。高等农业院校开设的化学课程主要有无机及分析化学、有机化学、实验化学，部分专业开设有仪器分析和物理化学课程。其中实验化学是将原附属于各门化学理论课程的实验合并，独立教学，单独考核的一门化学课程，主要内容有无机化学实验、有机化学实验、分析化学实验。分析化学实验主要以定量分析实验为主。化学实验的单独设课有利于培养学生的动手能力、分析与解决问题的能力，提高学生的综合素质。随着社会发展及教学改革的深入，公共化学课程的教学内容在减少，教学课时在压缩，教学模式发生了变化，同时化学实验开设的成本在增加，因此如何在现有实验条件与有限的时间内使学生能够系统地掌握定量分析的基本操作技能，培养学生的创新意识与能力，是我们目前面对的主要问题。近十几年来，我校在定量分析实验的开设方面做了一些探索与尝试，并取得了一定的效果。

一、与农业院校专业相结合，调整定量分析实验内容

目前在我校开设实验化学课程的有农学、园艺、植保、动科、动医、农资、环境工程、食品科学与技术、食品质量工程、生物技术、动植物检验检疫等近30多个专业，每年有2000余名学生学习该课程。定量分析实验开设的目的在于让学生掌握化学分析实验原理及相关的基本操作技能，如分析天平的使用、容量瓶的使用、移液管的使用、滴定分析基本操作等，为后续专业课程的学习打好实验的基础。定量分析实验我们采用的是“6+1”的模式，即6次基本实验，1次定量分析操作考核。我们在选择定量分析实验内容，特别是定量分析实验材料时充分体现农业院校的专业特色。6次基本实验分别为：分析天平的使用与试样中水分含量的测定、滴定管的使用与比较滴定练习、样品酸度的测定、消毒液中过氧化物的测定、水的硬度及钙镁的测定、比色分析。在试样中水分含量的测定实验中，实验室提供的样品有茶叶、饲料、稻谷、土壤等，学生也可自带样品，如有的学生将新鲜蔬菜带来，还有的学生在室外采集树叶，等等。在酸度的测定中，实验室提供的样品有食醋、果酸等。我们学校旁边就是浏阳河，水的硬度及钙镁的测定就让学生自己采用浏阳河水，同时与实验室的自来水作比较。比色分析实验根据专业特点采用不同的实验材料，生物、食品等相关专业采用从市场上采购的新鲜蘑菇做实验材料，分析其中自由氨基酸的含量；农学、植保、园艺等相关专业采用土壤作实验材料进行土壤速效磷的分析。

通过实验内容与实验材料的选择，提高学生的实验参与度，激发学生的实验热情，让学生在实验的成败中掌握定量分析的基本操作技能，通过与实际的实验分析任务相结合，使学生在寻找实验材料的过程中提前了解自己所学的专业，明白化学在后续专业学习中的重要性，从而更加重视化学的学习，特别是化学实验基本操作技能掌握的重要性。

定量分析实验能顺利开出的重要一点是充分利用了我校实验化学课程教学的网络平台，基本实验内容与相关的实验基本操作技能提前在网络课程平台上公布，让学生提前介入实验过程，做好相关的预习及实验材料的准备工作，当然我们也会在上一次学生实验时进行下一次实验的相关布置与强调。

二、将“量”与“误差”的概念贯穿实验过程，强调基本单元操作

定量分析实验的中心在“量”，关键在于分析结果的准确度，即实验“误差”的大小。定量分析实验是在一年级第二学期开设，对于大一的学生来说，“量”、“误差”、“准确度”这些概念相对较为模糊，因此必须使学生在前两次的定量分析实验的基本单元操作学习时领会与建立这些概念，然后将“量”与“误差”的概念贯穿所有的定量分析实验过程。在分析天平的使用及差减法练习中，我们设计了两个环节，一个环节是让学生称量同一物体，可以是实验室提供的干燥盒，也可以是学生推荐的小物件，每个学生称量5次，比较平行称量之间的差异，并取平均值，同班同学之间比较平均值的差异，让学生在这一环节体会不同的操作者，不同的天平带来的测量误差，同时也可以检测个别学生的操作失误。另一个环节是差减法练习时，按规定学生必须用纸条取称量瓶，我们让学生看到用手直接取称量瓶称量和用纸条取称量瓶称量间的差异，使学生明白错误的操作对结果准确度的影响。在比较滴定练习单元操作中，我们以两个同学为一组配制一组试剂，相互检查滴定管滴定操作手法是否正确，共同探讨滴定终点颜色的控制，相互检查滴定管读数是否正确，通过相互的来回检查，让学生掌握滴定管的使用、滴定终点的掌控及正确的滴定读数等几个方面，达到能正确熟练操作滴定管。在定容与移液基本操作单元，涉及到容量瓶与移液管的使用，为了让学生体会“量”与“误差”，除了同组同学的相互检查与监督外，我们要求学生采用不同的移液管对同一容量瓶进行相对校正，在这一看得见差异的过程中领会“量”与“误差”的概念。当然我们在每一次实验中都要求学生对“量”与“误差”的贯穿，每一次实验完成后，学生必须检查平行结果间的偏差，分析造成结果误差的原因，找到误差的来源，体现在实验报告中，这样不仅提高了学生对“量”与“误差”的认识，规范了基本单元操作技能，更重要的是养成了严谨、科学的实验观。

三、过程考核与操作考核相结合的成绩评定模式，培养学生的综合能力

实验课程的成绩评定是对学生实验学习态度和实验综合能力的整体评价，应尽可能做到科学、客观、公正、合理。经过十余年的探索与实践，我校目前已建立了“2+4+4”的实验化学课程学生成绩评价体系，即从过程考核20%、操作考核40%、实验相关理论考核40%等三个方面综合评定学生的成绩。

实验过程评价，除了考查学生的实验到课情况、实验态度、化学实验基本技能的掌握与运用、实验原始数据的记录、实验卫生等方面外，还要特别注重引导学生参与实验设计，例如在定量分析实验中的标准溶液配制环节，要求学生根据实验中所需溶液浓度的大小计算所需标准溶液的体积，计算所需称量的基准物质的质量，等等。在实验报告的撰写环节，除了要求学生按照规范化的格式，即实验名称、实验目的、实验原理、实验仪器与试剂、实验步骤与原始实验数据记录、数据处理与分析等基本栏目进行书写外，还要求学生就实验过程中遇到的问题进行分析，并对自己在本次实验过程中的表现进行自我评价与总结，总结成功或失败的经验。操作考核的目的：一方面在于考核学生对化学实验基本单元操作的掌握程度，另一方面在于考核学生的实验设计能力。基本单元操作考核包括分析天平的使用与差减法称量、容量瓶的使用与定容操作、移液管的使用与移液操作、滴定管的使用与滴定操作等4个方面。操作考核的命题通常是某标准溶液浓度的标定，给定其浓度范围，要求设计的实验方案必须包含有4个基本操作单元。

通过过程考核与操作考核两个环节，一方面在于考查学生的化学实验操作技能的掌握情况，更主要的是培养了学生分析与解决问题的能力、动手能力以及创新能力，培养了学生严谨、科学的实验态度和良好的实验素养。