戚昌盛
(赤峰学院 化学与生命科学学院, 内蒙古 赤峰 024000)
分析化学是针对化学类及其相关专业的学生开设的一门必修的综合性专业基础课,这一课程主要基于物理、化学的基本反应原理,借助仪器通过对待测样品进行预处理, 获得待检测组分或者状态,并对其施加一定的信号刺激,进一步通过仪器系统对样品的响应信号进行记录、分析、检测与放大, 运用一定的手段对所采集的信息进行再加工,最终以图谱或者数据的形式输出, 通过特征图谱,揭示待检测物质的化学组成、物理结构、原子价态等信息,并为科学研究与实际生产服务。
分析化学所涉及学科门类众多,主要有无机化学、有机化学、结构化学、高等数学、数理统计与分析、物理学、物理化学等。 因此,分析化学具有专业性、系统性、综合性等特点。 与无机化学、有机化学等课程相比,所要涉及的讲授内容体系大,系统性强,范围广,综合性强。 作为授课教师,在讲课过程中要注意及时将各学科知识,在分析化学学科为主线的背景下,进行穿插、综合,形成系统,便于学生形成整体性的认识,最终帮助学生形成比较全面的思考问题、解决问题的习惯,为后续的深造打下基础。 本人结合所讲分析化学的课程,就分析化学教学的课程教学及改革,分享几点体会和思考。
以《分析化学-第四版上册》华中师范大学等6校合编教材为例,根据赤峰学院教学大纲,主要讲授10 章的课程内容(图1)[1]。 第1 章绪论,介绍分析化学的定义、任务和作用,分析化学的发展简史及未来趋势等; 第2 章介绍试样的采集与处理,在分析化学分析测试过程中,收集得到的待测试样能否最大程度上真实的反映样品的结构、 组成或含量,样品采集的科学合理性显得至关重要。因此,本章节中对于样品的采集与预处理方法进行讲解,为后续讲解具体的分析方法作奠基性工作。
图1 《分析化学》上册内容目录
对于第3 章分析化学中的误差与数据处理,是分析化学学习中的难点、重点,也是学好分析化学的关键。 纵观整个分析化学上册内容,从第4 章至第8 章, 所涉及的内容可统一归结为滴定分析法。根据滴定分析法的定义:将一种已知准确浓度的标准溶液,滴加到一定体积的被测物质的溶液中(或是将被测物质的溶液滴加到已知准确浓度和体积的标准溶液中), 直到标准溶液与被测物质按照一定的化学计量关系定量反应完全时, 停止滴加,然后根据所消耗的标准溶液的浓度和体积,计算出被测物质的含量的一种分析方法。
由定义可知,在滴定过程中,所用到的实验试剂主要有标准溶液,待测溶液,指示剂等。一个完整的滴定分析实验,主要包含以下步骤:①标准溶液的配置:根据教材或者相关文献,选择合适的基准物,称量,真实、客观的记录相关数据,将所称量的基准物转移至指定的容器中;继而量取一定体积的实验中指定溶剂,加入到上述体系中,对基准物进行溶解。 定容,待用。 ②待测(样品)溶液的配置:称取一定质量的待测物, 并用合适的溶剂进行溶解、分散,定容,待用。③分别量取一定体积的标准溶液和待测溶液,并向待测溶液中加入一定比例的指示剂,借助实验仪器(比如:玻璃滴定管)对待测溶液进行滴定,通过指示剂颜色的变化判断滴定反应终点。
在上述滴定过程中,涉及到最基本的关系就是量的关系,即待测溶液与标准溶液之间按照一定的化学计量关系进行反应,因此滴定过程中涉及到标准溶液配制,量取,被测溶液体积的计算,等等。 在标准溶液的配置过程中,记录所称取基准物的样品质量的准确性,直接影响标准溶液的浓度,最终直接决定滴定结果的准确性;在滴定过程中,对于所消耗的标准溶液体积,待测溶液体积等,以上溶液均需要通过玻璃量具进行量取,并记录。 所量取的体积,读取数据并记录的过程,这一操作的科学性,最终也会影响滴定结果的准确性。滴定实验完成并记录相关数据后,在数据处理的过程中,有效数字的保留与去除,关系到实验结果的科学性、准确性和可靠性。
因此, 第3 章的内容贯穿分析化学全过程,所以对于有效数字的记录和处理这部分内容的讲授和理解是分析化学学习切中肯綮的关键之关键。进一步地,根据有效数字与分析仪器量具之间的一一对应关系,在实验过程中所需要的量具和误差允许范围内所需要的样品量,都能呈现出一一对应的关系。进而,对于第3 章内容的理解和掌握,直接影响后续章节的学习和理解,并且会贯穿整个分析化学的学习过程,对于第3 章的学习,是整个分析化学上册的重点内容之一。再比如,酸碱滴定法一章,首先要明确酸、碱的定义——酸碱质子理论,酸碱强度的表示方法,共轭酸碱的关系等,明确酸、碱的特点及其存在的型体种类, 进而书写质子条件式,根据质子条件式和相关的约束条件,从而计算出体系的pH 值;根据指示剂的变色原理及滴定过程中体系变色的条件,选择合适的滴定方式等。
综上,整个教材内容的编排,逻辑性强,条理清晰,所讲授内容呈现环环相扣,层层递进的关系。因此,对于教师来讲,首先要将教材的编排逻辑讲清楚,讲清主次先后,提前明确学习的重点难点,利于同学们课前的预习,上课听讲以及后续的复习巩固等。先理清教材的特点,根据教材编排特点,研究教材内容编排顺序,理清事物发展逻辑,明确讲授关键点,进一步提醒学生加强对关键节点内容重要性的认识,并通过后续章节以及实验不断强化对此部分内容的认识。
首先要明确大学的愿景、目标和使命,大学生的学习目标和培养要求[2]。在此框架之下,教师通过对教材的深刻理解, 结合学校的人才培养目标,对所要讲授课程的内容和过程进行系统梳理,并进一步将所讲内容通过合理的逻辑设计、 分解与综合,细化到理论教学、实验课程、大学生创新创业及毕业设计等的训练之中。 通过理论学习与实验实训,使学生从分析化学的视角,在思考问题、分析问题和解决问题能力方面有所提高,在团队协作、人际沟通与技巧方面有所进步,在目标达成、分享思想方面有所收获,为学生毕业后走向工作岗位所需具备的一些基本素质,奠定良好的基础。
教学过程中要以学生的未来发展为中心,以学生未来发展过程中所需要的素质和能力为中心,提前谋划, 将其贯穿到日常的授课和学习活动中,这些学习活动,不仅仅包括书本的理论知识,不仅仅包含按照固定课程表、固定课程、固定课堂授课,更要将学习的内涵和外延,进一步扩大延伸,达到广义上的学习的一种状态,也就是要通过获取信息并进行处理, 使之进一步的加工处理形成一定的模式,指导同学们的后续学习、思考和实践的过程。既要锚定学生的未来发展这一目标不放松,还要结合学生的当前认知水平,知识储备,通过课堂提问和知识回顾的方式,判断学生的掌握情况和知识基础能力, 要及时对课程讲授过程中所需要的无机化学、有机化学、物理化学、物理学、高等数学等知识进行补充,帮助学生回顾旧知识,学习新知识。 因此,教师在分析化学授课过程中,既要立足学生的知识储备,更要面向学生未来的发展。
高校肩负着立德树人的最根本任务,肩负着培养人,培养什么人,为谁培养人的艰巨而又光荣的使命[3]。作为中国特色社会主义国家,在中国共产党领导下的高等院校,在任何时刻要先回答以上最基本也是最根本的问题之后, 才能在大学教学过程中,站位高,方向明,思路清,方法对,措施妥。
《分析化学》作为我校化学(师范)专业的基础核心课程,主要在大二、大三年级开设,大学期间正值学生塑造正确价值观的关键时期,作为专业课老师,在教学过程中,积极帮助学生、引导学生树立正确的历史观、民族观、国家观、文化观、宗教观[4],把爱我中华的种子根植在青年学生的心灵深处。
将课程思政教育融入到日常的专业教学之中是实现以上初衷的根本途径,结合内蒙古自治区铸牢中华民族共同体意识的学习活动,通过与专业相结合的特点,用分析化学的语言讲授课堂思政,比如在讲解光学分析部分,与当前的铸牢中华民族共同体意识相结合,习近平总书记曾经讲过,每个民族就像石榴籽一样紧紧的抱在一起,谁也离不开谁[5]。根据本部分的内容,自然界中的光是复合光,主要是由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等各种颜色的光组成,每种颜色的光都具有各自固定的频率和特性并由此产生各自的功能,但这些光经过复合后又是无色的,自然界的万物一刻也离不开它。 各民族也是一样,生活在我们国家的每个民族都有自己特定的民族文化和习俗,56 个民族56 种文化, 每一种文化都有各自的特色,这些文化经过铸牢中华民族共同体意识的熔铸, 淬炼为中华民族共有的特定文化,如同56 束具有不同本征频率的光, 经过铸牢中华民族共同体意识的熔铸,淬炼成一束复合光——中华文化。因此,在56 个民族中的每一个人的思想深处, 种下一颗铸牢中华民族共同体意识的种子,将具有不同文化习俗的光,铸成一束光,牢固树立休戚与共、荣辱与共、生死与共、命运与共的共同体理念[6],为实现中华民族的全面复兴提供力量源泉。
赤峰学院作为一所具有鲜明地方特色的应用型大学,要培养能够适应社会发展需要的具备解决实际问题能力的人才。解决问题的能力是通过大学期间的一系列训练形成的,而学习分析化学的过程中,通过课堂学习,掌握基本的分析方法的原理和理论,并进一步夯实与分析化学学科相关的结构化学、物理化学等知识。通过实验课程,进一步将理论与实践相结合, 将理论知识灵活运用到实践之中,培养解决实际问题的能力奠定基础; 笔者认为,在今后的分析化学教学过程中,不仅要进一步加强对所学课程的基本原理、基本概念、基本方法的重视,更要重视大学期间所开设的每门课程之间的逻辑关系,从这些逻辑关系中梳理出每个所学概念的前后逻辑,这样才能更科学合理的开设大学期间每一学期的所学课程。 对于在该学期中某一个班级,所开设的每门课程,每门课程的任课教师,根据班级课程表,综合考虑自身所讲授的课程在整体所开设课程中的地位和作用要有清醒的认识,要综合统筹其他课程的进度。