實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容改革相關(guān)的因素分析及實(shí)踐

【摘 要】隨著高等學(xué)校規(guī)模及招生比例和新專業(yè)的不斷增加、實(shí)驗(yàn)室建設(shè)投入的增大及實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備條件的改善，在近十年的發(fā)展建設(shè)過(guò)程中，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行了兩次較大的調(diào)整，在保持穩(wěn)定的基礎(chǔ)上注重對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容改革的相關(guān)因素研究及實(shí)踐，充分體現(xiàn)了先進(jìn)性、環(huán)保、節(jié)能、節(jié)約和安全的原則，在教學(xué)實(shí)踐中形成了較符合學(xué)生實(shí)際的、具有良好教學(xué)效率的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容體系。

【關(guān)鍵詞】教學(xué)現(xiàn)狀的變化 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容改革 實(shí)踐

【中圖分類號(hào)】G642 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674－4810（2011）20－0021－02

我國(guó)高等教育大眾化是從1999年高校大規(guī)模招生開始的，截至2007年，全國(guó)各類高等教育總規(guī)模超過(guò)2700萬(wàn)人，高等教育毛入學(xué)率達(dá)到23%。隨著高等學(xué)校規(guī)模及招生比例的增大、專業(yè)數(shù)量的不斷增加、實(shí)驗(yàn)室建設(shè)投入的增大及實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備條件的改善，實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目?jī)?nèi)容發(fā)生了很大的變化。本文以無(wú)機(jī)及分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)這門課程為例，分析了教學(xué)現(xiàn)狀的變化情況，總結(jié)了實(shí)驗(yàn)內(nèi)容改革應(yīng)考慮的相關(guān)因素和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

無(wú)機(jī)及分析化學(xué)是材料科學(xué)、環(huán)境工程、生物工程等本科專業(yè)的一門必修基礎(chǔ)課，在十年的發(fā)展建設(shè)過(guò)程中，無(wú)機(jī)及分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行了兩次較大的調(diào)整，在保持穩(wěn)定的基礎(chǔ)上注重對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容改革相關(guān)因素的研究及實(shí)踐，充分體現(xiàn)了儀器設(shè)備的先進(jìn)性、注重環(huán)境保護(hù)、節(jié)約能源、水資源和藥品、重視安全的原則。通過(guò)教師的職業(yè)活動(dòng)參入可持續(xù)發(fā)展行動(dòng)，科學(xué)講求職業(yè)經(jīng)濟(jì)，將公民參入可持續(xù)發(fā)展的方式落到實(shí)處，在實(shí)踐中形成了比較符合學(xué)生實(shí)際的、具有良好教學(xué)效果的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容體系，為學(xué)生后續(xù)的專業(yè)實(shí)驗(yàn)和將來(lái)的科學(xué)研究打下了必要的化學(xué)基礎(chǔ)。

一 教學(xué)現(xiàn)狀的變化情況

1．專業(yè)數(shù)量及學(xué)生數(shù)量的變化情況

1999年以前，分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)室承擔(dān)材料科學(xué)與工程學(xué)院的金屬材料和無(wú)機(jī)非金屬材料兩個(gè)專業(yè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)，2001年增加了材料物理和環(huán)境工程兩個(gè)專業(yè)，2003年增加了高分子材料和生物工程兩個(gè)專業(yè)，2007年又增加了熱能與動(dòng)力工程和石油工程兩個(gè)專業(yè)，已經(jīng)達(dá)到8個(gè)專業(yè)；學(xué)生人數(shù)也有較大增幅，由1999年的210人增加到2007年的540人，增幅達(dá)到157%。從2000年的兩個(gè)專業(yè)七個(gè)班到2007年增加到八個(gè)專業(yè)18個(gè)班。由于人數(shù)增幅較大，給實(shí)驗(yàn)教學(xué)也帶來(lái)很大壓力。

2．實(shí)驗(yàn)所需儀器設(shè)備的變化情況

無(wú)機(jī)及分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)涉及儀器的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容較多，主要有：加熱；固液分離；沉淀的烘干、灼燒；試樣的稱重；溶液pH值測(cè)定；電導(dǎo)率的測(cè)定、分光光度法測(cè)量元素含量等。用到的儀器設(shè)備主要有：水浴鍋、電沙浴、減壓抽濾裝置、離心機(jī)、烘箱、馬弗爐、電光分析天平、電子天平、酸度計(jì)和分光光度計(jì)等。實(shí)驗(yàn)所需儀器設(shè)備的變化情況（見表1）。

就2007年與1999年的比較情況來(lái)看，在加熱儀器上淘汰了耗能高的電沙浴和馬弗爐；分離儀器用循環(huán)式水真空泵代替了原來(lái)的玻璃抽濾裝置；稱重儀器用電子分析天平取代了全自動(dòng)的電光分析天平；溶液pH值測(cè)定用數(shù)顯酸度計(jì)（復(fù)合電極）取代了指針式酸度計(jì)（玻璃電極、甘汞電極），電極不容易損壞，儀器穩(wěn)定性好；增加了用數(shù)顯電導(dǎo)率儀測(cè)定溶液電導(dǎo)率的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容；溶液吸光度的測(cè)定補(bǔ)充了性能穩(wěn)定的分光光度計(jì)，這些儀器的更換及增加在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中發(fā)揮了較大作用。

3．實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的變化情況

無(wú)機(jī)及分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)課時(shí)少，同時(shí)涵蓋無(wú)機(jī)化學(xué)、分析化學(xué)兩門課程，精選實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行必要的改革非常重要，減少重復(fù)性、驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，增加綜合性實(shí)驗(yàn)一直是實(shí)驗(yàn)內(nèi)容改革的重點(diǎn)。2000年以來(lái)，對(duì)分析化學(xué)的對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的改革一直在進(jìn)行，經(jīng)過(guò)2003年和2007年兩次大的調(diào)整，基本形成了穩(wěn)定的、教學(xué)效果較好的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的變化情況（見表2）。

2003年將光度法的實(shí)驗(yàn)鋼樣中錳元素含量的測(cè)定改為鄰二氮菲吸光光度法測(cè)定微量鐵，實(shí)驗(yàn)步驟中減去了用沙浴溶解鋼樣的過(guò)程；2007年用乙酸解離常數(shù)的測(cè)定代替了分析天平稱量練習(xí)，用自來(lái)水水質(zhì)檢驗(yàn)及其硬度的測(cè)定代替了自來(lái)水總硬度的測(cè)定，經(jīng)過(guò)近三年的教學(xué)實(shí)踐，取得了良好的教學(xué)效果。

二 實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容改革相關(guān)因素的分析及實(shí)踐

圍繞專業(yè)人才知識(shí)結(jié)構(gòu)要求與能力的培養(yǎng)，適應(yīng)學(xué)生及實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的現(xiàn)實(shí)狀況，在實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目改革過(guò)程中始終堅(jiān)持從實(shí)際出發(fā)，了解學(xué)生具備的化學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰陀∠笊羁痰膶?shí)驗(yàn)內(nèi)容，分析這些實(shí)驗(yàn)具有的特點(diǎn)，體現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的選擇上。由于學(xué)生人數(shù)的大幅增加，電能、水資源、藥品的消耗量及實(shí)驗(yàn)中有毒、有害氣體的排放量明顯增多，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目改革的重點(diǎn)就是減少電能及水資源的消耗，節(jié)約藥品；減少或消除有毒、有害氣體的排放，在不影響人才培養(yǎng)目標(biāo)的前提下通過(guò)先進(jìn)儀器設(shè)備的使用達(dá)到節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境的目的。

1．重視對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰芭d趣的調(diào)查研究，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的針對(duì)性

2007年，我們?cè)?007級(jí)的10個(gè)與化學(xué)學(xué)科關(guān)系緊密的專業(yè)中進(jìn)行了問(wèn)卷調(diào)查，通過(guò)對(duì)調(diào)查問(wèn)卷的分析，形成了對(duì)大學(xué)新生總體實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ恼J(rèn)識(shí)，認(rèn)為大學(xué)新生作為教育的對(duì)象具有特殊性，受到經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、教育水平、學(xué)校層次、實(shí)驗(yàn)條件、教師對(duì)實(shí)驗(yàn)的重視程度及個(gè)人喜好等不同因素的影響，使這一受教育群體在實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Ψ矫娲嬖谳^大差異。針對(duì)教育對(duì)象的實(shí)際情況，在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容改革上注重強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)，難度適中，從而增強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容改革的針對(duì)性。

在分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)部分，通過(guò)兩個(gè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行滴定基本操作的訓(xùn)練；增加的乙酸解離常數(shù)的測(cè)定實(shí)驗(yàn)和無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)部分的水溶液中的解離平衡實(shí)驗(yàn)都用到了酸度計(jì)，通過(guò)間隔重復(fù)的使用加深印象。無(wú)機(jī)及分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)選擇的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容具有實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯、有新奇感，動(dòng)手操作多，滴定終點(diǎn)靈敏，使用儀器較多的特點(diǎn)，取得了良好的教學(xué)效果。

2．充分發(fā)揮先進(jìn)儀器設(shè)備在教學(xué)中的作用，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，先進(jìn)的儀器設(shè)備不斷出現(xiàn)，先進(jìn)儀器設(shè)備的使用會(huì)提高效率、增強(qiáng)數(shù)據(jù)的可靠性，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。分析天平稱量練習(xí)實(shí)驗(yàn)中用到的全自動(dòng)電光分析天平已屬于淘汰產(chǎn)品，儀器故障多維修困難，操作復(fù)雜、時(shí)間長(zhǎng)、數(shù)據(jù)不準(zhǔn)，現(xiàn)已被電子分析天平所取代，電子分析天平操作簡(jiǎn)單、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，學(xué)生不需要長(zhǎng)時(shí)間的學(xué)習(xí)訓(xùn)練就可掌握，2006年則刪除了分析天平稱量練習(xí)的實(shí)驗(yàn)。2007年用自來(lái)水水質(zhì)檢驗(yàn)及其硬度的測(cè)定實(shí)驗(yàn)代替了自來(lái)水總硬度的測(cè)定，在內(nèi)容上除原來(lái)的自來(lái)水硬度測(cè)定外，又增加了自來(lái)水與去離子水中離子的檢驗(yàn)和自來(lái)水與去離子水電導(dǎo)率的測(cè)定的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，通過(guò)增加的數(shù)顯電導(dǎo)率儀使用擴(kuò)充了實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，結(jié)果精確，使學(xué)生對(duì)水質(zhì)檢驗(yàn)有了更加全面的認(rèn)識(shí)。這些先進(jìn)儀器設(shè)備的使用為取得好的教學(xué)效果提供了物質(zhì)保證，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中發(fā)揮了不可替代的作用。

3．注重環(huán)境保護(hù)，減少實(shí)驗(yàn)中有害氣體的排放

實(shí)驗(yàn)室的“三廢”排放問(wèn)題已越來(lái)越引起高度的重視，在無(wú)機(jī)及分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中，2002年以前的鋼樣中錳元素含量的測(cè)定實(shí)驗(yàn)存在有害氣體排放問(wèn)題，這個(gè)實(shí)驗(yàn)要用混合酸溶解鋼樣，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中要產(chǎn)生大量的高濃度的酸煙，排放到大氣中對(duì)環(huán)境產(chǎn)生不良影響，這個(gè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容屬于分析化學(xué)的光度法，是學(xué)生必須要掌握的。2003年改為鄰二氮菲吸光光度法測(cè)定微量鐵實(shí)驗(yàn)，測(cè)定的是水樣中的微量鐵元素，減少了溶樣的過(guò)程，杜絕了有害氣體的排放。

4．節(jié)約能源和水資源，減少耗電多、浪費(fèi)水的儀器使用

2000年無(wú)機(jī)及分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中的鋼樣中錳元素含量的測(cè)定、2003年的碳酸鈉制備及其含量的測(cè)定實(shí)驗(yàn)中用到的電沙浴和馬弗爐都屬于功率高的設(shè)備，其中碳酸鈉制備過(guò)程需要在300℃條件下灼燒1小時(shí)，實(shí)驗(yàn)時(shí)間長(zhǎng)，電能浪費(fèi)大，在班級(jí)數(shù)目增加的情況下不適合，在實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目調(diào)整中去掉。

重量法測(cè)定未知樣中硫酸根離子的含量和碳酸鈉制備及其含量的測(cè)定實(shí)驗(yàn)中都用到了減壓抽濾裝置，傳統(tǒng)的抽濾裝置水不能循環(huán)，每抽濾一次要用掉大量的自來(lái)水，并且抽濾效率低、時(shí)間長(zhǎng)，抽濾裝置容易打碎，浪費(fèi)大。之后采用了循環(huán)式的水真空泵后，大大縮短了實(shí)驗(yàn)時(shí)間，減少了玻璃儀器的損壞，節(jié)約了水資源。

5．增強(qiáng)節(jié)約意識(shí)，在保證實(shí)驗(yàn)效果的前提下盡可能少用藥品

加強(qiáng)對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的研究，在保證實(shí)驗(yàn)效果的前提下盡可能少用藥品。在自來(lái)水水質(zhì)檢驗(yàn)及其硬度的測(cè)定實(shí)驗(yàn)中要用到較大量的NH3—NH4Cl緩沖溶液，這種緩沖溶液在教材中有4種不同的配制方法，配制1升該溶液需要的藥品分別是（1）NH4Cl 54g，濃氨水63mL；（2）NH4Cl 54g，濃氨水126mL；（3）NH4Cl 54g，濃氨水350mL；（4）NH4Cl 20g，濃氨水100mL。通過(guò)對(duì)4種溶液電位滴定得到的滴定曲線進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)（4）號(hào)NH3—NH4Cl緩沖溶液完全可以滿足該實(shí)驗(yàn)的要求。相比較（3）號(hào)緩沖溶液而言，每配制1升緩沖溶液可節(jié)約氯化銨34克，約63%，節(jié)約濃氨水250毫升，約71%，同樣可以達(dá)到實(shí)驗(yàn)要求。

6．增強(qiáng)安全意識(shí)，減少實(shí)驗(yàn)中的不安全因素

實(shí)驗(yàn)室中的不安全因素很多，如，強(qiáng)腐蝕性藥品的使用、刺激性有害氣體、高溫加熱及高功率電器設(shè)備的使用等。在2000年無(wú)機(jī)及分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中的鋼樣中錳元素含量的測(cè)定的實(shí)驗(yàn)中，同時(shí)具有以上不安全因素，這樣的實(shí)驗(yàn)應(yīng)被替換。

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〔責(zé)任編輯：王以富〕