基于分析化学预实验培养师范生综合能力的研究

栾 芳 周淑晶 李锦莲 王宇航 赵立曼

(佳木斯大学 药学院化学化工系,黑龙江 佳木斯 154007)

分析化学实验是高校化学类专业课程中不可或缺的重要组成部分，其与分析化学理论课相辅相成，联系紧密。该课程对学生掌握基本的分析化学实验技能，培养分析问题解决问题的能力以及提高创新能力和综合能力具有举足轻重的作用[1]。本研究在高校课程思政大政方针指导下，基于OBE及五育并举理念，结合实验课程特点，通过学生分析化学预实验的方式进行课程教学改革，提高学生的动手能力、规范实验操作能力、深化知识应用能力、培养拓展创新能力、夯实可持续发展理念和绿色环保意识[2]，力求为学生以后的继续学习和工作打下坚实的基础。

分析化学实验在我校修订的教学计划中设置为36学时，根据配套的武汉大学主编的《分析化学》第六版上册相关理论知识，实验项目设定为9个必做实验和若干选做实验。任课教师在分析化学实验教学过程中，为了更好地激发学生动手实验和主动学习的兴趣，采用学生课前预实验的方式进行教学方法改革，融入思政理念，学生通过理论联系实际，在实操中综合能力和创新能力得到了较大程度的提升，取得了较好的教学效果。

1 明确实验目的，理解实验原理

按照授课计划安排，分析化学实验通常要较相应理论教学延后1～2周左右进行，第一周分析化学实验主要讲解分析化学基本操作知识、安全常识及实验报告撰写要求等，学生学习称量、滴定、配制溶液等基本操作技能。余下的实验在理论课堂讲解相关分析化学知识后，实验教师按照分组的方式提前两周布置实验题目和预习任务，要求学生在对实验目的、实验原理、实验仪器试剂、实验内容、实验注意事项及实验数据处理方法等进行充分预习[3]，而后提交预习报告，教师在预习报告中评判并优选出1～2组同学，进入分析化学实验室进行预实验，实验教师现场进行安全管理和必要的指导。

在预习的过程中，学生已经对实验原理和实验方法有了较为深刻的认识，因此当其进入实验室预实验时，学生能够做到有的放矢、心中有数。例如学生在进行有机酸摩尔质量测定的预实验中，了解到此实验采取强碱滴定弱酸的方法，理论课上教师讲授了常见无机酸和有机酸的异同，学生需要分析本次实验的研究对象——柠檬酸，其各级解离常数是否都满足cKa≥10-8，还需知悉其相邻两级解离常数的数量级，即Ka的比值：Ka1/Ka2和Ka2/Ka3是否大于105，以判断滴定突跃点的个数及耗费强碱标准溶液体积的预估值。在掌握以上知识点后，学生可以对柠檬酸的称量质量、溶液体积及移取体积有准确的判断，对反应涉及的原理有直观感受和更深层次的认识。

2 夯实理论基础，强化方法应用

学生在预习实验和准备预实验时，需要复习理论课上相关知识记录，领会实验原理，明晰实验步骤，了解实验注意事项，以增强对理论的认知和对实验原理的理解。

以KMnO4溶液的配制与标定实验为例。理论教材中已给出标定KMnO4溶液的基准物质介绍和常用基准物质Na2C2O4的优点，对二者的反应条件更是做了详细的解读，如反应温度、酸度、滴定速度、催化剂、滴定终点、自身指示剂等[4]。学生预实验前，对理论教材的温习，使得其对KMnO4溶液的标定过程有了一定的认识，明白在预实验滴定时，即使持续振摇锥形瓶中的混合溶液，KMnO4溶液褪色仍然较慢，但随着催化剂Mn2+的生成，反应速度逐渐加快。因此，为了加快反应的进行，可以在滴定前向锥形瓶中加入2～3滴MnSO4作为催化剂。以此，理论与实验完美映射，学生通过预实验证实了KMnO4溶液的标定条件，夯实了KMnO4法的理论知识，对KMnO4法的应用有了更深刻的认识。

3 规范实验操作，保证报告质量

对于化学师范生而言，除了本科生阶段学校组织的实验操作技能大赛外，未来从教还会涉及课堂演示实验、指导学生实验、指导化学竞赛、公开课大赛及实验技能大赛等等，这些都涉及到实验操作，因此对学生实验的规范操作要求是相当有必要的。

预实验过程中，学生必须严格遵照分析化学实验基本操作要求进行实验，培养细致入微、功夫到家的专业本领。对于预实验的实验现象要及时记录，提示学生实验数据要注意有效数字位数，预实验报告中文字和数据记录务必工整、清楚，因为错误的数据比没有数据更可怕，一定严格保证报告质量。教师对学生预实验的操作过程及时给予评定：严格规范的要当面表扬，操作有错误或细节有缺失的则需要教师及时指出，以便学生在实验课正式操作过程中规避此类问题。

4 及时提出质疑，课上解决问题

预实验不是照方抓药，不是照搬照抄，更不是“尽信教材”，要引导学生敢于质疑，设法解疑，培养学生的思辨精神。在预实验中发现问题，更利于同学们在正式实验课堂中从容进行实验的各个步骤，使课程顺利进行。

例如，在Bi3+-Pb2+混合溶液的连续滴定预实验过程中，由于二甲酚橙指示剂配制时间较久，导致金属离子与指示剂反应后的颜色未呈现桃红色。学生反复试验后，提出“二甲酚橙指示剂是否变质？”的疑问。经过二甲酚橙指示剂的重新配制和再次实验，实验现象按照预期结果呈现。质疑和解疑的过程验证了学生思辨的合理性和正确性，在预实验的各个环节中，敏锐地发现问题并当场解决问题，提高了学生的思考能力和辨析能力。

5 补充查阅资料，持续改进创新

通过分析化学预实验，除了较好地培养了化学师范生的实验操作技能外，还使学生在资料查阅、数据处理、归纳总结等方面的能力有了较大地提升。此外，学生还可以通过对预实验的分析以及对易失败或实验现象不够明显的步骤提出可能的置换方法[5]。

例如，EDTA溶液的配制与标定实验中，教材中EDTA溶液的准确浓度可以采用Ca2+标准溶液进行标定，指示剂的加入方法为：在Ca2+标准溶液中加1滴甲基红，再滴加氨水至溶液由红变黄后，再加入适量蒸馏水和Mg2+-EDTA、缓冲溶液和铬黑T指示剂。学生在预实验的时候通过查阅资料，采用了钙指示剂代替Mg2+-EDTA、缓冲溶液和铬黑T，然后以1mol·L-1NaOH溶液调节pH，结果发现采用钙指示剂操作简便，数据令人满意。

6 秉承发展理念，提倡绿色环保

预实验过程中，教师要指引和培养学生养成良好的实验室卫生习惯，实验台面保持整洁干净。如擦拭滴定管活塞和移液管外管口的滤纸片、测试溶液pH后的试纸、称量药品的称量纸以及破损玻璃仪器的碎片等，必须丢到每个实验台面指定的“废品缸”内；实验产生的废酸、废碱应小心倒入废液缸；重金属盐废液倒入指定容器进行回收处理等等。

学生在预实验中了解实验室安全常识，爱护仪器，节约试剂药品和水电能源等，遵从绿色环保、可持续发展的理念，尽每一位化学人的应尽职责。几乎每一个分析化学实验都涉及使用电子天平称量试样质量，提示学生预实验过程中每次称取化学试剂本着够用和少量多次的原则，熟练后尽量做到完美称量。

7 结语

本研究基于OBE理念，通过分析化学预实验模式的教学尝试，加强了学生实验技能的培养，强化了理论对实验的指导，加深了学生对分析化学实验的认识[5]，增强了学生操作能力、知识讲解能力、探究能力、质疑能力和创新能力，同时也为其建立绿色环保意识、养成良好的实验习惯、实事求是的科学态度、严谨踏实的工作作风奠定了一定的基础。通过预实验模式的实验教学改革，从智育和德育角度育人，学生主动参与实验的意识增强了，学校组织的实验技能大赛中获奖的同学增多了，专业课理论学习的热情高涨了。

大学生精力充沛、潜力无穷，作为高校教师，应以育人为己任，全员育人，全程育人，全方位育人，全身心育人，把大学生培养成国家和社会的有用之人、有德之人、有识之人、有能之人。