基于培养学生科研能力的分析化学实验教学改革研究

高慧 曹静

摘要：从培养学生科研能力的角度出发，从扎实掌握基本操作、做好兴趣激发、引导学生设计实验方案和注意事项与实验操作细节的一一对应四个方面对分析化学实验教学改革进行了探讨.

关键词：科研能力;分析化学实验;教学改革

中图分类号：G642  文献标识码：A  文章编号：1673-260X（2019）01-0130-02

分析实验课选取的每个实验都具有一定代表性和实际应用价值，如何让学生利用好每个实验培养自己的科研能力是值得探究的问题.本文介绍了基于培养学生科研能力的分析化学实验教学改革实践经验.

1 扎实掌握基本操作

工欲善其事，必先利其器.做好实验的前提是操作的规范性.分析化学实验的前两次实验是集中为学生讲解化学基本操作的黄金时间，让学生在这段时间内扎实地掌握好基本操作，是做好后面单元实验的前提条件.老师一人在讲台上演示然后學生自己操作的单调教学，操作点较多，很多学生走马观花，自己做的时候很容易漏掉重要的操作手法.让学生轻松准确掌握好基本操作规范，可以采用多种教学方式.首先不要一口气讲完所有操作，而是逐个击破，例如讲完标准溶液的配制，不要急于讲下面其他玻璃器皿的使用.而是先让学生来讲台上再把老师讲过的东西讲解一遍，台下其他同学根据刚才讲解的内容一起给予指正.由于自己有上台的可能性，大家注意力就会相对集中很多，不敢轻易漏掉老师讲过的东西，并且在给别人指正的过程中又熟悉了一遍.另外，老师可以借助计算机辅助教学[1-3]，录制标准操作的视频配合强调关键操作注意事项，每位同学在自己进行操作的时候若有遗忘，可以随时查看老师的标准操作.经过反复的强化，熟能生巧，这些标准化的操作就会深入内心，顺其自然地发挥出来.

2 做好兴趣激发

兴趣是促进学习最好的动力，也是做好实验的催化剂.如果学生认为实验是很实用的，在生活、工作和科研中能够真正地用到，那么做起来来会更加用心.所以我们老师要在实验的各个环节想办法提高学生做实验的积极性[4].例如：在学（NH4）2SO4中含氮量的测定时，可以在讲解实验原理前讲解一些氮肥的知识，包括氮肥的发展史、氮肥在农业生产中举足轻重的作用和国标中不同氮肥中氮含量的要求，引导学生自己测一测样品是否能达到国标的要求;在使用EDTA滴定法测水硬度时，可以鼓励学生用现学的方法测测自己随身带的水的硬度，检测一下是否达标;在使用分光光度法测工业盐酸的铁含量时，可以拓展一下这个实验的实际应用范围，包括水体、硅酸盐和钢铁等样品测微量铁时都可以用到这个方法，另外利用分光光度法的实验方法不仅可以测定铁含量，还可以测定铜、铅和铬等多种金属离子，只要掌握这一个实验就相当于掌握很多实用的实验;BaCl2·2H2O中含钡量的测定实验也是具有很强的实际应用性，可以用于污染水体中硫酸根离子的测定和煤中硫含量的测定.由于实验课是对动手能力的一个锻炼，因此对实验的实用性稍加引申，起到一个促进作用即可，不能大篇幅长时间讲解，喧宾夺主.

3 引导学生设计实验方案

实验思路方案是一个实验的灵魂，一个比较完美的实验方案是很多老师专家在实践中不断总结完善出来的.学生面对一个已经成熟的实验思路一时无法体会到实验设计的精妙之处和每一步设计的必要性，照搬课本的结果就是做完实验立马忘干净，更无法自己设计出合理的实验方案，而科学研究是需要独立设计实验方案的，那么在本科实验阶段我们可以有意识地培养一下学生独立思考的能力.例如高锰酸钾法测定水中COD的实验，面对一个稍微复杂的实验方案学生自己无法想到，那我们只要稍加引导就可以使学生明白这种实验设计的原因所在，逐渐学会独立思考.那如何进行引导呢，我们可以先从学生能想到的最简单的方案入手，就是使用高锰酸钾直接滴定污染水样中的还原性物质（图1），对学生进行启发式提问，课本上为什么没有采用这种实验方案.在随后的讨论中我们可以得知，高锰酸钾的氧化能力是很有限的，直接滴定与水中的还原性物质反应很微弱甚至不反应.放弃这种方案后，我们再提出第二种改进后的方案（图2），即先用过量的高锰酸钾与水中的还原性物质反应，然后剩余的高锰酸钾用草酸钠滴定.学生无法解释为什么不采用这种方案时，我们再把课本中提出的第三种方案（图3）写出来进行对比，即用过量的高锰酸钾与水中的还原性物质反应，再加入过量的草酸钠把剩余的高锰酸钾反应掉，最后用高锰酸钾滴定剩余的草酸钠.随后让学生对这两种实验方案进行对比，找出采用最后一种方案的原因是终点颜色的变化问题，若采用方案二终点颜色是由紫红变成无色，若采用方案三终点颜色是由无色变成紫红.在有条件的情况下，我们尽量使终点颜色由无色变有色，这样变色敏锐一些，反之变色不灵敏，会造成终点的判断误差.通过这种循序渐进的方式逐步对学生进行引导思考.一个完善的实验不是一蹴而就的，是在解决问题中不断完善的，遇到问题学会思考，在一个个的问题解决后，一个完善的实验方案就出来了.

4 注意事项与实验操作细节的一一对应

实验课本上的一些注意事项是优化实验步骤的重要依据.在注意事项比较多的情况下，学生往往不能很好地消化，在一些操作步骤上进行省略或做得不到位，导致实验效果不好.这时候就需要老师能够引导学生彻底理解注意事项的精髓，将其自然地融入每一步的操作中，做起实验来就会得心应手.一两个实验下来，学生也会很好地进行对照，并且掌握快速，灵活应用.下面以葡萄糖含量的测定-间接碘量法为例，在此实验中用到了I2和Na2S2O3两种关键物质，这两种物质非常脆弱，操作步骤的细节大都是围绕着保护这两种物质不受损失，那么我们可以把这两种物质的注意事项进行简化整理：Na2S2O3易分解，造成其分解的因素有：CO2、O2、细菌、光照、水解;I2怕光，易挥发;I-易自发变成I2，因光照、酸度和温度加剧.

根据上面的归纳，我们在具体操作时就会很快明白每一步的具体原因.例如在配制Na2S2O3时需要用新煮沸冷却的蒸馏水并且要加入Na2CO3，最终放入棕色试剂瓶，这都是为了保护Na2S2O3不被分解（煮沸是为了除掉水中的CO2、O2和细菌;加入Na2CO3调弱碱性是为了抑制细菌生长和防止Na2S2O3水解;放入棕色试剂瓶是避免光照）.照此类推，只要先把注意事项中的关键点拎出来，每一步都能对应找到这样操作的具体原因，使学生能够更好地把握实验的细节，做出满意的实验结果.

社会对分析化学人才的需求不仅只局限于基本知识的掌握，而更注重对知识的灵活运用与创新.因此培养学生的科研能力显得越发重要.分析化学实验教学改革是一个不断完善进步的过程，需要在教学实践中不断地探索与总结.

参考文献：

〔1〕杨先鸣.分析化学实验教学改革及发展趋势[J].滁州学院学报，2010，12（5）：122-125.

〔2〕黄凌，裘端.面向基础教育新课改探究地方高校分析化学改革[J].广东化工，2012，39（17）：154-155.

〔3〕黄科，袁欣.基于慕课的分析化学实验教学改革探索与研究[J].广东化工，2017，44（6）：171-172.

〔4〕赵燕，程苑莉.分析化学实验教学改革的研究与探索[J].实验科学与技术，2015，13（2）：107-109.