討論式教學法在容量分析教學中的具體運用

劉凱　辜英舉　但梅

【摘要】根據容量分析的知識特點和要求，采用部分討論的形式開展教學，以活躍學生的思維，加深對相關知識的理解，發揮他們的主觀能動性。

【關鍵詞】討論式教學法 容量分析 酸堿滴定法 沉淀滴定法

【中圖分類號】G420 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2015）10-0163-02

容量分析又稱滴定分析，內容包括在四大平衡基礎上建立起來的酸堿滴定法、絡合滴定法、氧化還原滴定法和沉淀滴定法[1]。領會和掌握其原理和方法，對于化學專業的學生來講具有至關重要的意義和價值。與滴定分析概論相比，這部分內容涉及的原理、方法和關系要復雜的多，對于國內多數高校的大一學生而言，不宜以全討論的形式展開教學。為此，我們確定了以講授法為主、討論式教學法為輔的教學方法，即在教學過程中，圍繞知識體系和教學大綱要求，甄選出一部分內容展開討論，以活躍學生思維，加深對相關知識的理解和認識。在選擇和確定討論內容時，我們主要強調以下三項原則：

一、討論內容應有利于學生對重點知識的認識和掌握

教學的目的在于使學生掌握相應的認知目標，討論式教學應該緊扣教材的重點和難點進行設計，以利于學生對目標的認識和掌握。以分布分數為例，它是容量分析最為重要的參數之一，是開啟溶液中各型體平衡濃度問題的一把鑰匙。為了促進學生對該參數的理解和應用，我們在介紹了其定義、作用和計算關系之后，向學生提出了這樣兩個思考題：①堿性物質的分布分數該怎樣處理？②分別將含有相同物質的量的醋酸、醋酸鈉溶液的體積和pH值調至相同，二溶液中醋酸根離子的數量是否相同？若不同，誰多誰少？對問題①，一般資料都只介紹了弱酸及各解離型體分布分數的處理方法，堿性物質則未提及；通過小組討論，學生們了解到有兩種不同的處理方法，一是按解離平衡通過[OH-]和Kb處理，二是將堿性物質視為酸解離出的型體仍按酸性物質的方法處理。這樣不僅可以使學生對分布分數的處理方法更加熟悉，增加處理方法的選擇性，還可拓展思維，對酸堿性物質的轉化關系及規律有了更加深刻的認識。對問題②，由于學生初步接觸分布分數，尚不習慣按其方法處理這類實際問題，從討論情況看，多數同學還是按照一般化學平衡關系或電荷平衡的方法去分析，容易掉入“誰多誰少”的陷進。其實，該問題用電荷平衡去處理是行不通的，因為它沒有指明用什么物質及多少量去調節溶液的pH值，無法建立電荷平衡關系。而如果采用分布分數，通過分布分數與平衡濃度的關系去分析，就不難得出正確的結論。通過問題②的討論，可以讓同學們充分認識到分布分數在處理濃度關系時的巨大作用，為后繼的學習創造了有利的條件。

二、討論內容應有利于各知識體系之間的融會貫通

化學是一門綜合性很強的學科，各知識板塊相互交聯和滲透，共同推動學科的進步和發展。這就要求入學者不僅要掌握各板塊的基礎知識，更重要的是利用這些基礎知識跨板塊解決不同的實際問題，即綜合運用知識的能力。為此，我們在沉淀滴定的教學過程中，根據教學進度陸續提出了以下4個思考題：①為什么莫爾法的適宜酸度以pH=6.50～10.50為宜？依據何在？②為什么AgI、AgSCN要強烈吸附I-和SCN-，而AgCl、AgBr、AgCN對Cl-、Br-、CN-的吸附作用則要弱得多？③能否用莫爾法直接測定Ag+？④莫爾法不能測SCN-，緣于滴定產物AgSCN對SCN-有強烈的吸附作用。而佛爾哈德法的滴定產物同樣是AgSCN，為什么卻可以用來測定SCN-？在問題①中，既要涉及到AgOH的沉淀平衡，又要考慮到CrO42-和Cr2O72-的轉化問題，且有些數據需要查閱各種資料，同時還要參考顏色的干擾等綜合性的因素，對于大一的學生，具有一定的挑戰性和較強的分析思考價值。對問題②，需要將微粒之間的相互作用力——尤其是色散力考慮進去，因此，對一價負離子來講，離子半徑及變形性是吸附作用大小的決定性因素，學生通過分析和查閱資料，不難找到正確答案。而問題④與問題②是類似的，但需要學生明確兩個方面的問題，一是溶液環境不同，吸附的對象也就不同（莫爾法中沉淀的吸附對象是SCN-，佛爾哈德法中沉淀的吸附對象是Ag+）；二是正離子的變形性比負離子要小。以上分析和討論，需要學生將無機化學的基礎知識與分析化學的實踐應用有機的結合起來，既能鞏固舊有知識，又能學到運用知識解決實際問題的手段和方法，可謂一舉兩得。

三、討論內容應有利于學生發散思維的訓練和應用

當今教育非常強調對受教育者創新能力的培養，美國心理學家吉爾福特認為：發散思維是創造思維的核心，代表一個人的創造能力[2]。大一的學生，剛從中學階段的應試教育中擺脫出來，這方面的能力較為欠缺，因此，利用討論式教學的機會，有意識的進行發散思維的培養和訓練，就顯得非常重要了。為了達到這一目的，我們以學科或實踐要求為依據，擬定了一些開放性或顛覆性的問題給學生思考，以拓展其思維。

例如，在酸堿滴定的教學中，講到兩性物質[H+]的計算時，我們以質子平衡為基礎，推導出了一個能用于各類兩性物質的計算通式（忽略二級及以下解離）

H■=■

在介紹了該關系式的應用之后，我們提出了一個問題讓學生討論：該關系式有什么特點和重要意義？從特點看，某些細心的同學可以發現該關系式的分子對應的是弱酸[H+]的計算關系，分母對應的是弱堿[OH-]的計算關系，整個關系式其實是將弱酸和弱堿的處理方法融為一體了。關于它的重要意義，同學們一般難以考慮周全，對此可以適當提示：該關系式除了能夠用于各類兩性物質[H+]的計算以外，還有沒有其它作用？能不能計算其它酸堿性物質的[H+]？經過分析和思考，多數同學能夠發現該關系式可以用來計算弱酸和弱堿的[H+]，也有少數思路開闊的同學能夠發現該關系式可以用來計算強酸和強堿的[H+]，這就意味著該關系式是所有酸堿性物質在不考慮二級及以下解離的條件下[H+]的計算通式！討論到這里，如果同學們沒有更深入的認識或發現，教師可以進一步提示：在兩性物質的溶液中，如果增加一種強酸，計算關系又怎樣？增加弱酸呢？增加強堿呢？增加弱堿呢？學生根據質子平衡關系，可以發現在兩性物質的溶液中，增加一種強酸，溶液[H+]的計算只需要在該通式的分子中增加一項{[H+]c酸}即可；而增加一種弱酸，只需要在該通式的分子中增加一項{Ka[弱酸]}即可。反過來，如果增加的是一種強堿，則只需在通式的分母中增加一項{[OH-]c堿}即可；若增加一種弱堿，只需在該通式的分母中增加一項{Kb[弱堿]}即可。這樣一來，就使一些復雜的酸堿體系[H+]的計算問題變得比較有規律和簡單了。

又如，在氧化還原滴定中，我們向學生介紹了對稱性氧化還原滴定φsp的計算關系以后，不失時機地向學生提出：不對稱性氧化還原滴定φsp又該怎樣處理？以拓展他們的思維。為了便于檢驗同學們的討論結果，我們將滴定反應的形式作了統一規定

aO1+bR2 = cR1+dO2

并且要求結果內只應含有一種物質即R1的濃度cR1。在本題的分析中，容易出錯的是電極反應的書寫，教師可以適當提示同學們應按實際的滴定反應方向和關系配置和處理系數。由于本題對大一的學生來講難度較大，我們給予他們思考的時間也相對較長，分值也相對較大，以激發他們討論的積極性。再如沉淀滴定中，按照相應原理，莫爾法是不能用來直接滴定未知Ag+溶液的，但我們給學生提出的問題是“能否用莫爾法直接測定Ag+？”（見沉淀滴定思考題③）這里我們將“直接滴定”改為了“直接測定”，雖然只是一字之差，但后者所包含的操作條件和方式卻更為靈活。同學們如果不仔細琢磨，容易掉入否定的陷阱。實際上，操作時只要倒過來，將NaCl標準溶液置于錐形瓶中，將未知的Ag+溶液裝在滴定管內，即可直接測定[Ag+]。這就需要學生具備一定的發散思維能力，才能得到這種相對于一般教材而言具有一定顛覆性的結論。

經過上述分析討論，學生們逐漸打開了思維的禁錮，審視事物的角度和視野均得到了較大的張揚，學習氛圍也日趨活躍，在學術上不時冒出一些新的觀點和想法。比如在沉淀滴定中，就有一些學生經分析后指出：用佛爾哈德法測SCN-時，根本不用返滴定法，只需將未知的SCN-溶液裝在滴定管中，標準的Ag+溶液置于錐形瓶內，直接滴定即可。這種情況，在用傳統的方法進行教學時期是不可想象的。

至于討論式教學的具體組織形式、成績的評定及學生的反饋意見，已在有關文獻中作了詳細介紹[3]，這里不再繁述。

總之，在容量分析的教學中，根據知識體系和教學大綱要求，精選出一部分內容展開討論式教學，不僅可以使學生更好的理解和掌握相應知識，還可以拓展學生思維，掌握分析問題和解決問題的思路和方法，并培養他們的創新意識和團結協作能力。

參考文獻：

[1]華中師大，陜西師大，東北師大，等.分析化學：上冊[M].第四版.北京：高等教育出版社，2011：117-301.

[2]楊福能. 新課程數學教學中必須加強發散思維的培養[J].教育界，2013，118（22）：151-152.

[3]劉凱，盧茂健，殷艷.討論式教學法在滴定分析概論教學中的具體應用[J].課程教育研究，2013，10下旬刊：36-37.