卢 菲,苏日娜,赵国丁,钮松召,陈建平,牧 丹,白文明,屈爱桃
(内蒙古医科大学药学院,内蒙古 呼和浩特 010110)
分析化学是内蒙古医科大学药学院药学、药物制剂、制药工程、中药学、中药资源与开发、临床药学专业和蒙医药学院蒙药学专业以及第一临床医学院医学检验专业的专业基础课,这些专业的学生不但要学习分析化学理论课还要学习实验课,学好分析化学对学生学习其他专业课和提升学历有重要作用。笔者在内蒙古医科大学药学院从事分析化学课程教学工作,对于分析化学教学有一些见解和看法,现借助本文与同行交流。
如果把分析化学比喻成一座高楼,那么绪论就是这座高楼的地基,绪论讲述了分析化学的定义、作用、发展历史、方法分类、分析过程及步骤、学习方法等内容。分析化学教材中提到,分析化学是研究物质的组成、含量、结构和形态等化学信息的分析方法和相关理论的一门学科[1]。为了让学生理解分析化学这门课程的概念,在讲绪论时先抛出一个问题:“如果你合成了阿司匹林,怎样判断你合成的药物就是目标产物阿司匹林,并且这个药物是合格的?”利用问题激发学生的兴趣,接着用课件讲解元素分析和质谱分析合成物的组成、红外光谱分析合成物的结构、酸碱滴定法测定其含量,并告诉学生上述分析过程用到的各种方法都是分析化学课学习的内容,这些方法理论和实验构成了分析化学整门课程,学生便理解了分析化学课程的构成。接着,教师问学生在学习分析化学课程之前学了什么化学,学生回答无机化学和有机化学,教师则讲解这两门课程与分析化学课程的联系与区别,以进一步帮助学生理解分析化学的内涵。
在讲解分析化学的作用时,引入诺贝尔生理医学奖获得者屠呦呦的事迹,告诉学生青蒿素的提取、分离等过程用到的分析化学相关方法,把与分析仪器发明发展相关的诺贝尔奖获得者信息呈现在学生面前,使学生懂得分析化学这门课的重要性,激发学生学习这门课的热情和动力。讲述分析化学的发展史和发展趋势时,多角度指出分析化学的发展方向,如更加智能化、更加快速精准等,让学生感受到分析化学蓬勃的发展,进一步提高学生学习分析化学的兴趣。讲解分析化学的分析方法时,使学生明白同一个分析方法,分类角度不同可以归属为不同的类别,进而引导学生用发散思维去分析和学习课程内容,有助于提高学生的思维能力。
有效数字的教学中,0是否是有效数字的判断规则比较琐碎,为此,将判断规则编为口诀:数前定位、数中有效、数后看整小、整数不确定、小数是有效。也就是说0放在非0数字之前是定位作用,不是有效数字;放在非0数字之间是有效数字;在非0数字后要看该数字是整数还是小数,整数则不确定,小数则是有效数字。“四舍六入五留双”的修约规则中关于被修约数是5的修约规定也比较详细,可以概括为如下口诀:五后非零则进一,五后皆零看五前,奇数进一偶数舍去。意即被修约数字是5时,5后有非0数则进一;5后数字全部为0,则看5前面紧挨着5的数字,该数字是奇数则进一,是偶数则舍去5。
分析化学的很多知识点比较琐碎,使用表格可使被呈现内容系统化、条理化。绪论中分析化学和仪器分析的比较、误差和数据处理中相对误差和绝对误差的比较、直接碘量法和间接碘量法的比较[2]、银量法中铬酸钾指示剂法、铁铵矾指示剂法和吸附指示剂法的比较[3-4]、各种光谱仪器组成部件比较、紫外可见吸收光谱和红外吸收光谱的比较[5]等知识点都可以用表格呈现给学生,或者列出表格让学生自己填写,训练学生总结知识点的能力,使学生形成系统性的知识体系和整体观意识。
EDTA的副反应系数是配位滴定法中出现的名词概念,比较抽象难懂,教师讲到这部分内容时把班级里的学生看作EDTA,认真听课的学生看作主反应,不认真听课的学生看作副反应,说明副反应对主反应的影响,把包括不认真听课的学生在内的全体学生看作EDTA的各种存在型体的总浓度,而认真听课的学生为有效配位的EDTA的平衡浓度,不认真听课的学生数量越多,副反应系数越大,副反应越严重,这样可以帮助学生理解副反应和副反应系数的概念。讲到色谱分离原理时,将运动会比赛中4×100米接力赛的运动员看作流动相,把手中的接力棒看作被分离物质,将运动场跑道看作固定相,把运动员在跑道上奔跑速度不同表示流动相与固定相作用力不同,把终点计时员看作检测器,让学生明白虽然开始时各运动员在同一起点上,但是随着时间的推移,各运动员奔跑速度不同导致经过终点时间不同,也就是分离物质被流动相带着经过检测器的时间不同进而得到分离。
讲解酸碱滴定法时将实验课中0.1mo l/L氢氧化钠标准溶液的配制与标定、醋酸含量的测定、0.1mo l/L盐酸标准溶液的配制与标定和双指示剂法测定药用氢氧化钠含量的实验,作为案例讲解酸碱标准溶液的配制与标定以及酸碱滴定法的应用实例,加深学生对这些内容的印象,上实验课时不会感到很陌生。讲解配位滴定法时讲解水的硬度测定和明矾含量的测定,让学生了解这些源自生活的实验案例在分析化学中的应用,增强学生学习该章内容的兴趣。讲解氧化还原滴定法时将置换碘量法测定硫酸铜的含量作为应用实例,讲解测定原理和含量计算公式的推导,进而为学生完成实验课奠定理论基础。
分析化学实验课有容量分析实验课和仪器分析实验课。容量分析实验课上每个学生独立完成实验课的相关任务,仪器分析实验课则是2~3人一组合作完成。容量分析实验包括酸碱滴定法、配位滴定法和氧化还原滴定法的实验,用的实验仪器比较固定,如滴定管、容量瓶、移液管、吸量管、锥形瓶、量筒、烧杯、试剂瓶等,这些仪器的操作模式比较固定,实验目标是让学生学会各种仪器的规范操作;仪器分析实验包括电化学、光谱、色谱实验和大型仪器(高校液相色谱仪和红外光谱仪)的使用演示实验。
在容量分析实验课讲解结束后,教师巡视,随时纠正学生不规范操作。学生在操作碱式滴定管时,会感到捏玻璃珠的手很困乏,教师将学生的白大衣袖口处比作乳胶管,学生的手腕比作玻璃珠,教师推学生手腕处的白大衣袖口让学生看到衣袖口与手腕间形成间隙,此时教师告诉学生液体可以从这个推开的间隙里流出来,而不是手指对着捏玻璃珠处的乳胶管,讲解后学生学会了怎样操作碱式滴定管。学生用移液管移取液体后将液体放入锥形瓶时经常忘记将移液管保持垂直及其尖端紧贴锥形瓶瓶颈内壁,造成液体飞溅出去,为了让学生记住操作要领,教师讲到此处时让学生拿着空移液管或者吸量管和锥形瓶做“斜靠壁”的操作(“斜”即锥形瓶倾斜一定角度,“靠壁”即移液管尖端紧贴锥形瓶瓶颈内壁),教师巡视检查操作是否规范,并且及时纠正错误操作,经过这样的讲解和训练后,学生的错误操作大幅度减少。
分析化学实验课成绩由预习报告(20%)、课堂表现(40%)、实验报告(40%)3部分组成,此种成绩构成全方位考查了学生的综合能力。特别是2021年上半年开始,对仪器分析实验课的实验报告试行电子实验报告,学生需要把要列表格或画图的实验数据用表格或者Excel表达出来,学生以小组为单位用W or d文档书写实验报告、用Excel作图,提高了计算机处理数据(如绘制标准曲线、光谱曲线和滴定曲线)的能力,培养了团队合作能力。经过这样的训练,学生已具备完成本科毕业论文的计算机使用能力,为完成毕业论文奠定了基础。
分析化学的理论课和实验课中蕴含着丰富的思政元素,教师在讲解教学内容时恰当引入思政内容,可培养学生的能力,提升学生素质。在分析化学理论课中,绪论中分析方法多角度的分类体现了多角度看问题的思维方法;4种滴定分析法的滴定曲线和滴定突跃体现了量变引起质变的哲学内涵;滴定分析概论和4种滴定分析法之间的关系、光谱分析法概论和各种光谱分析法的讲解、色谱分析法概论和各种色谱分析法的呈现都反映了共性和个性的关系。在分析化学实验课中,教师讲到用碳酸钠以混合指示剂标定盐酸标准溶液时出现“假终点”内容时,可以告诉学生现象和本质的关系、真象和假象的关系,培养学生的思维逻辑能力。
分析化学课程教学的实践和思考没有止境,永远在路上,本文是笔者从事一线教学工作以来的总结,在今后的教学中还将不断学习,提高教学能力和水平,为培养更多优秀学生贡献自己微薄的力量。