導(dǎo)語：教學(xué)方法在分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的應(yīng)用一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

[摘要]分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程是高等學(xué)校理工科類專業(yè)的基礎(chǔ)實(shí)踐課程。針對目前分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問題，本文將案例教學(xué)法和問題導(dǎo)向教學(xué)法引入了分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，并以“銨鹽中氮含量的測定”為例，對教學(xué)方法的具體實(shí)施過程進(jìn)行了詳細(xì)闡述。通過兩種教學(xué)方法在分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的融合，可有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力以及提高學(xué)生的綜合分析能力。

[關(guān)鍵詞]分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)；教學(xué)模式；案例教學(xué)法；問題導(dǎo)向教學(xué)法；氮含量測定

分析化學(xué)作為化學(xué)學(xué)科的主要分支，是研究物質(zhì)的組成、含量、結(jié)構(gòu)及形態(tài)等化學(xué)信息的分析方法及理論的一門科學(xué)。分析化學(xué)的主要任務(wù)包括定性分析(鑒定物質(zhì)化學(xué)組成)、定量分析(測定組分相對含量)和結(jié)構(gòu)分析(研究物質(zhì)分子結(jié)構(gòu))。其中，對于定量分析而言，樹立“量”的概念以及培養(yǎng)強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)操作能力是準(zhǔn)確測定物質(zhì)各組分含量的前提。分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程是與分析化學(xué)相輔相成的一門課程，其實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與理論課程中的定量分析內(nèi)容。

1基于案例教學(xué)法和問題導(dǎo)向教學(xué)法的教學(xué)模式

案例教學(xué)法是指教師以教學(xué)為目的，通過選擇兼具共性和典型性的案例作為教學(xué)素材，創(chuàng)建案例情景，并基于案例組織學(xué)生展開討論、分析及思考，使學(xué)生加深對理論知識的理解，同時(shí)開拓學(xué)生的思維及提高學(xué)生解決實(shí)際問題的能力的一種教學(xué)方法[5-6]。一一對應(yīng)，主要包含滴定分析法(酸堿滴定、配位滴定、沉淀滴定、氧化還原滴定)、重量分析法和分光光度法。分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的開展[1]，一方面可以深化學(xué)生對理論知識的理解，同時(shí)訓(xùn)練學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作，讓學(xué)生更好的將理論與實(shí)踐相結(jié)合；另一方面可以培養(yǎng)學(xué)生分析及解決問題的能力，全面培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維、創(chuàng)新能力以及科研素養(yǎng)等綜合素質(zhì)。當(dāng)前分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)模式主要為學(xué)生撰寫預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)報(bào)告、教師講授實(shí)驗(yàn)原理及實(shí)驗(yàn)步驟、教師演示部分實(shí)驗(yàn)操作、學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)、學(xué)生處理數(shù)據(jù)及書寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。然而，這種傳統(tǒng)的以教師為中心的教學(xué)模式存在諸多弊端[2-4]，如：(1)學(xué)生的興趣不高，分析化學(xué)中滴定實(shí)驗(yàn)的操作大多類似，對于學(xué)生而言，單純的重復(fù)實(shí)驗(yàn)操作比較枯燥；(2)學(xué)習(xí)效果較差，學(xué)生都是按照書本上的實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行操作，對于實(shí)驗(yàn)過程中遇到的問題大多直接略過，缺乏對實(shí)驗(yàn)的思考，很難真正將理論與實(shí)踐相結(jié)合，更難以培養(yǎng)其自主探究能力及創(chuàng)新思維。因此，如何改革現(xiàn)有的教學(xué)模式，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣以及提升學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，是分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中教師面臨的重要課題。本文以“銨鹽中氮含量的測定”為例，嘗試將案例教學(xué)法(Case-basedTeaching，CBL)和問問題導(dǎo)向教學(xué)法是以問題為導(dǎo)向、以實(shí)踐為基礎(chǔ)的一種教學(xué)方法，是指教師在教學(xué)過程中構(gòu)建與課程內(nèi)容相對應(yīng)的問題情景，學(xué)生以小組討論的方式參與已設(shè)計(jì)好問題的學(xué)習(xí)，強(qiáng)化學(xué)生對課程知識點(diǎn)掌握的同時(shí)，也能進(jìn)一步提高學(xué)生的小組協(xié)作能力以及實(shí)踐能力[7-8]。不同于傳統(tǒng)教學(xué)方法，案例教學(xué)法和問題導(dǎo)向教學(xué)法均是“以學(xué)生為中心”的教學(xué)方法，兩種教學(xué)方法在激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力以及發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題等方面均有獨(dú)特的優(yōu)勢。對于案例教學(xué)法而言，案例的選擇是核心問題。教學(xué)案例的選擇應(yīng)遵循以下幾個(gè)原則[5-6]，一是科學(xué)性原則，教學(xué)案例必須是真實(shí)事件；二是針對性原則，教學(xué)案例要能夠與課程中的某個(gè)關(guān)鍵性的理論知識點(diǎn)相對應(yīng)；三是綜合性原則，教學(xué)案例要具有內(nèi)容多樣性，包含多個(gè)知識點(diǎn)，使學(xué)生可以多視角學(xué)習(xí)知識。問題導(dǎo)向教學(xué)法的基本環(huán)節(jié)一般有提出問題、分析問題和解決問題[8]，因此問題的設(shè)計(jì)與解決是問題導(dǎo)向教學(xué)法的核心問題?；谝陨嫌懻?，針對“銨鹽中氮含量的測定”實(shí)驗(yàn)，擬選擇2008年“三聚氰胺毒奶粉”事件為教學(xué)案例。主要原因包括：一是與實(shí)際生活題導(dǎo)向教學(xué)法(Problem-BasedLearning，PBL)引入分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)授課，通過針對實(shí)驗(yàn)內(nèi)容合理引入生活中的案例以及設(shè)計(jì)針對性問題，以期提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性、強(qiáng)化培養(yǎng)學(xué)生的自主思考能力以及獨(dú)立解決問題的能力。關(guān)系緊密。蛋白質(zhì)是生命的物質(zhì)基礎(chǔ)，其既是機(jī)體重要組成部分的參與者，同時(shí)也是生命活動的主要承擔(dān)者，對人體而言至關(guān)重要。奶粉中的蛋白質(zhì)起到可以補(bǔ)充人體所需蛋白質(zhì)及提高人體免疫能力的作用，所以如何測定奶粉中的蛋白質(zhì)含量具有現(xiàn)實(shí)意義，再由此引出氮含量的測定方法，如此能夠激發(fā)學(xué)生的興趣；二是該案例涉及到的理論知識點(diǎn)較多，如樣品前處理、酸堿平衡及酸堿滴定等，案例的講解能進(jìn)一步提高學(xué)生對理論知識的綜合運(yùn)用能力。與此同時(shí)，問題導(dǎo)向教學(xué)法中問題的提出則主要分為三個(gè)階段進(jìn)行，第一個(gè)階段是在實(shí)驗(yàn)課前階段，也即在預(yù)習(xí)階段提出以及引導(dǎo)學(xué)生提出問題，組織學(xué)生對問題進(jìn)行小組討論；第二個(gè)階段是在實(shí)驗(yàn)講授階段，針對實(shí)驗(yàn)操作提出相應(yīng)的問題，深化理論知識的同時(shí)進(jìn)一步規(guī)范實(shí)踐操作；第三個(gè)階段是在實(shí)驗(yàn)課后階段，組織學(xué)生對本次實(shí)驗(yàn)進(jìn)行歸納總結(jié)，同時(shí)引導(dǎo)學(xué)生探究新型測定方法，培養(yǎng)其創(chuàng)新思維。

2基于案例教學(xué)和問題導(dǎo)向教學(xué)的教學(xué)方案設(shè)計(jì)

2.1實(shí)驗(yàn)課前案例的引入及問題的導(dǎo)入

2.1.1案例的引入在實(shí)驗(yàn)課前，將2008年中國毒奶粉事件的相關(guān)視頻推送給學(xué)生，該事件大致內(nèi)容為：2008年9月，三鹿生產(chǎn)的嬰兒奶粉，被發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致多位食用嬰兒出現(xiàn)腎結(jié)石癥狀，隨后在其奶粉中檢測到化工原料三聚氰胺，截止2008年12月底，全國累計(jì)報(bào)告因食用三鹿奶粉和其他個(gè)別問題奶粉導(dǎo)致泌尿系統(tǒng)出現(xiàn)異常的患兒共29.6萬人。通過此事件激起學(xué)生們的學(xué)習(xí)興趣，同時(shí)引出氮元素含量測定這一主題，并突出準(zhǔn)確測定組分含量的重要意義。之后，教師針對案例提出相關(guān)問題，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行自主探究式學(xué)習(xí)。2.1.2問題的導(dǎo)入在預(yù)習(xí)階段，教師根據(jù)案例以及實(shí)驗(yàn)內(nèi)容推送相關(guān)問題給學(xué)生，學(xué)生以小組形式進(jìn)行討論，同時(shí)每個(gè)小組根據(jù)預(yù)習(xí)材料需準(zhǔn)備2~3個(gè)問題，然后在課堂上再對問題進(jìn)行集體討論作答。針對教學(xué)案例，可推送問題如下：(1)我國奶粉中蛋白質(zhì)含量的國家標(biāo)準(zhǔn)是多少？(2)蛋白質(zhì)含量測定的原理及方法是什么？(3)為什么三聚氰胺的添加會導(dǎo)致檢測出的蛋白質(zhì)含量增加？(4)如何避免這種情況的發(fā)生？(5)氮元素的測定有幾種方法？學(xué)生通過查閱資料及小組討論，就可得知奶粉中蛋白質(zhì)含量的國標(biāo)為每100g嬰幼兒奶粉中含12~25g蛋白質(zhì)。且奶粉中的蛋白質(zhì)測定方法為凱式定氮法，該方法的理論依據(jù)是蛋白質(zhì)中的氮元素含量一般占其總量的16%，因此，只要測定出物質(zhì)中的氮元素含量，即可推算出物質(zhì)中的蛋白質(zhì)總量。凱式定氮法的大致步驟為先用濃硫酸消化樣品使有機(jī)氮轉(zhuǎn)變?yōu)闊o機(jī)銨鹽，再用蒸餾法測定銨鹽中的氮含量，從而獲得蛋白質(zhì)含量。而三聚氰胺的添加無疑會增加一部分是規(guī)范學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作。比如：(1)配制NaOH溶液的蒸餾水是否需要準(zhǔn)確量??？(2)采用取大樣的方法測定時(shí)需要稱量幾組銨鹽？(3)使用移液管時(shí)，放出溶液后管中殘留的溶液是否要用洗耳球直接吹出？(4)指示劑是否加的越多越好？為什么？(5)滴定過程中，滴定管中有少量NaOH溶液滴定到錐形瓶壁上，是否會影響滴定結(jié)果？需要如何操作？經(jīng)過在實(shí)驗(yàn)過程中與學(xué)生討論以上問題，進(jìn)一步深化學(xué)生對理論知識的理解，同時(shí)用理論指導(dǎo)實(shí)踐，此外，也能夠起到規(guī)范學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作的作用。

2.2實(shí)驗(yàn)課中問題的導(dǎo)入

實(shí)驗(yàn)課前問題的提出主要是幫助學(xué)生掌握理論知識點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)課中問題的提出則主要是針對學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作，對于分析化學(xué)而言，熟練的實(shí)驗(yàn)操作是獲得準(zhǔn)確測定數(shù)據(jù)的前提。

2.3實(shí)驗(yàn)課后問題的導(dǎo)入

針對學(xué)生實(shí)驗(yàn)報(bào)告中的數(shù)據(jù)處理部分，推送相關(guān)問題：(1)儀器測量(如分析天平、滴定管)獲得的數(shù)值和數(shù)據(jù)處理計(jì)算獲得的數(shù)值在有效數(shù)字的保留方面有何不同？(2)相對平均偏差一般保留幾位有效數(shù)字？通過問題的推送讓學(xué)生進(jìn)一步明確分析化學(xué)中測量的數(shù)值和運(yùn)算的數(shù)值在有效數(shù)字上的差異，以及有效數(shù)字的概念及其運(yùn)算規(guī)則，可有效避免在后續(xù)實(shí)驗(yàn)中的混淆。同時(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維及創(chuàng)新能力也是分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)課的重要目標(biāo)。因此，在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，組織學(xué)生討論所使用的酸堿滴定法存在哪些不足之處，且提問“如果待測液為有色溶液或本身較為渾濁，如何去測定其含量？”引導(dǎo)學(xué)生搜索資料查找新型酸堿滴定方法，如電位滴定法，相比較于指示劑法，電位滴定法可有效避免待測液自身對測定造成的影響，以及可實(shí)現(xiàn)自動化滴定，且準(zhǔn)確度和靈敏度較高。以此進(jìn)一步拓寬學(xué)生的視野、培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維以及對科研的興趣。

3結(jié)語

將案例教學(xué)法及問題導(dǎo)向教學(xué)法引入分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，通過案例的設(shè)計(jì)以及問題的提出均可以起到激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情以及引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行自主探究式學(xué)習(xí)的作用，從而真正實(shí)現(xiàn)以學(xué)生為中心的課程教學(xué)，與此同時(shí)，該教學(xué)模式對于培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新思維以及分析和解決問題的綜合能力都有重要意義?？傊?，基于案例教學(xué)法及問題導(dǎo)向教學(xué)法的分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的建設(shè)值得在分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程中進(jìn)一步研究，繼而提高實(shí)踐課程教學(xué)效果。參考文獻(xiàn)樣品中的氮元素含量，基于凱式定氮法無法判斷氮元素的來源，因此導(dǎo)致樣品中測定的蛋白質(zhì)含量增加。欲避免這種情況，只能在樣品進(jìn)行蛋白質(zhì)含量測定后，再對樣品進(jìn)行三聚氰胺達(dá)標(biāo)檢測。最后，氮元素的檢測方法有蒸餾法、甲醛法、凱式定氮法等，我們實(shí)驗(yàn)中是采用甲醛法來進(jìn)行銨鹽中的氮含量測定。針對本次實(shí)驗(yàn)，可推送如下問題：(1)溶解鄰苯二甲酸氫鉀的蒸餾水是否需要準(zhǔn)確量?。?2)為什么不用NaOH溶液直接滴定NH4+？(3)實(shí)驗(yàn)中加入甲醛的目的是什么？(4)溶液呈微紅色且30s內(nèi)不褪色即為滴定終點(diǎn)，如果30s后微紅色消失是否需要繼續(xù)滴加NaOH？為什么？(5)如果高錳酸鉀滴定過氧化氫時(shí)過量的高錳酸鉀(紫紅色)指示滴定終點(diǎn)的到達(dá)，那30s后溶液紫紅色褪去是否需繼續(xù)滴加高錳酸鉀？原因是否與問題(4)相同？經(jīng)過以上問題的探討，包括濃度標(biāo)定過程中的定量關(guān)系、一元弱酸弱堿準(zhǔn)確滴定的條件、指示劑變色的本質(zhì)原因等，有助于學(xué)生真正理解實(shí)驗(yàn)原理以及更好的將理論知識與實(shí)踐相結(jié)合，真正了解每一步的實(shí)驗(yàn)操作以及每一個(gè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象背后的原因。

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作者：徐凱佳 金盈 吳友吉 錢銀銀 單位：安徽工程大學(xué)