電光分析天平教學(xué)探索

作者/潘炳力，河南科技大學(xué)公共化學(xué)教研室

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電光分析天平教學(xué)探索

作者/潘炳力，河南科技大學(xué)公共化學(xué)教研室

文章摘要：分析化學(xué)實驗是一門重要的實踐課程，而電光分析天平稱量實驗幾乎貫穿著全部實驗內(nèi)容，然而在實驗初期，多數(shù)學(xué)生感覺掌握此儀器使用方法的難度較大。針對這一問題，筆者在電光分析天平稱量實驗中引入各種教學(xué)技巧，不僅調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，而且加深了學(xué)生對分析化學(xué)中最基本的工具—電光分析天平的認識和掌握。

關(guān)鍵詞：分析化學(xué)實驗；分析天平稱量實驗；教學(xué)方法

分析化學(xué)實驗是化工、制藥、環(huán)境、冶金、非金屬材料、藥學(xué)、醫(yī)檢等專業(yè)本科生一門重要的實踐課程，而電光分析天平稱量實驗幾乎貫穿著全部實驗內(nèi)容，然而針對電光分析天平稱量實驗的教和學(xué)歷來是學(xué)生學(xué)習(xí)過程和教師指導(dǎo)過程的難點。因此，教師只有在教學(xué)過程中不斷創(chuàng)新，才能取得良好的教學(xué)效果。筆者結(jié)合前人經(jīng)驗在近兩年的電光分析天平稱量實驗教學(xué)實踐中進行了一些探索，取得了較好的教學(xué)效果，下面就主要內(nèi)容介紹如下：

1.激發(fā)學(xué)習(xí)興趣和熱情

提高學(xué)習(xí)興趣是學(xué)生學(xué)好相關(guān)知識的基礎(chǔ)。教師要千方百計地激發(fā)和培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和興趣。而分析天平教學(xué)中教師可采用基于問題的教學(xué)方法（Problem-based leaning）[1]，設(shè)計一些合適的問題激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣[2]。比如：在講授電光分析天平有關(guān)的理論課時，教師可帶著事先準備好的稱量工具如彈簧秤、物理托盤天平（臺秤）等，并帶一件金首飾或鉆石首飾走進教室，在學(xué)生們充滿疑問的目光中，首先請兩名學(xué)生選用任意一款儀器測出金首飾或鉆石首飾的質(zhì)量。很快兩位學(xué)生分別用彈簧秤、物理托盤天平稱出了金首飾或鉆石首飾的質(zhì)量。可進一步提出問題：鑒于黃金和鉆石的價值，采用彈簧秤、物理托盤天平稱量是否合適？能否用現(xiàn)有儀器準確將質(zhì)量的數(shù)據(jù)精確到小數(shù)點后四位數(shù)字?

第一個問題，大家回答起來比較容易，意見也比較一致，通常都認為不合適；但是第二個問題，有的同學(xué)可能回答不上來，可以安排一位學(xué)生上講臺來再仔細觀察彈簧秤、物理托盤天平的刻度，并告訴大家這兩臺常用的稱量工具都不能達到要求。教師可抓住大家的疑惑心理和想知道答案的急切心情，開始講授電光分析天平的理論知識。這樣，學(xué)生們的學(xué)習(xí)興趣被激發(fā)出來。

2.多媒體技術(shù)用于電光分析天平結(jié)構(gòu)的講解

要想使學(xué)生精通使用電光分析天平，必須讓學(xué)生了解電光分析天平的基本結(jié)構(gòu)及其各部分的用途。而通常對多數(shù)同學(xué)來說，在天平室直接面對陌生的電光分析天平時，特別是在教師前介紹其如何如何精密，往往部分同學(xué)們產(chǎn)生一定程度的“畏懼”心理；其本質(zhì)原因可能是在實驗室所見到的電光分析天平的構(gòu)造與同學(xué)們在中學(xué)熟知的托盤天平差別較大。這種情況下，很有必要對電光分析天平分部分結(jié)構(gòu)進行系統(tǒng)介紹，通過“化整為零”加深同學(xué)們的感性認識。

隨著現(xiàn)代教育技術(shù)的發(fā)展，利用多媒體技術(shù)輔助教學(xué)已被廣泛應(yīng)用且發(fā)揮了重要作用，而現(xiàn)代多媒體技術(shù)已經(jīng)成為了一種一般教學(xué)手段[3-4]；其中包含圖片、聲音、動畫等多種展示技巧，特別是動畫技術(shù)都可適合用于展示電光分析天平結(jié)構(gòu)的介紹。在制作動畫時，教師可按照同學(xué)觀察儀器的正常順序，由外到內(nèi)依次展示各個部件：天平箱、天平橫梁、天平柱和水準儀、指針、吊耳和阻尼器、秤盤、砝碼、平衡螺絲、升降鈕等[5]；然后，依次將這些組件組裝成完整的分析天平。通過展示，加深了同學(xué)們對電光分析天平的基本結(jié)構(gòu)的認識，為后續(xù)實際操作打好基礎(chǔ)。

3.通過類比，進一步加深理解

古圣賢人曾經(jīng)說過“溫故而知新”，這對很多知識的學(xué)習(xí)都有幫助，過程中的關(guān)鍵是找到“舊”知識和“新”的相通之處。物理托盤天平（臺秤）對大家來說比較熟悉，因此教師可讓同學(xué)回顧物理托盤天平（臺秤）的基本結(jié)構(gòu)和原理，通過類比方法來學(xué)習(xí)并理解新的電光分析天平。

首先讓大家明確：不論物理托盤天平還是電光分析天平其基本原理都是利用了大家耳熟能詳?shù)摹案軛U原理”，即結(jié)構(gòu)中必須包含基本組成橫梁和支點。只不過由于電光分析天平是非常精密的儀器，其支點不是像托盤天平那樣的普通金屬支點，而是采用硬度更大、更耐磨的瑪瑙支點。另外，為了進一步減小支點的運動和磨損，加了阻尼器、升降鈕等。當(dāng)然，最能體現(xiàn)電光分析天平的是指針，又叫光電讀數(shù)裝置，不僅可以指示平衡，而且可以方便讀出0.1-10mg的質(zhì)量數(shù)值，這與普通托盤天平有明顯不同；因為普通托盤天平的指針只是指示天平的平衡。

4.標準化操作，掌握稱量方法

在學(xué)習(xí)任何儀器過程中嚴格按照規(guī)范化和標準化操作規(guī)程，對掌握操作技能和保護儀器設(shè)備都是非常必要的。

電光分析天平的規(guī)范操作主要分以下步驟：

稱量前檢查水平和調(diào)零；稱量；讀數(shù)。

過程中需要嚴格遵守注意事項，教師可以先強調(diào)托盤天平的使用操作規(guī)程和注意事項；然后，仍然通過類比方法介紹電光分析天平的不同之處。其中比較容易忽略的注意事項是升降鈕的使用，因為在普通托盤天平加物品、加減砝碼和稱量時沒有這個操作，因此很多同學(xué)都把這個操作忽略掉，而往往許多天平使用一段時間即靈敏度下降就是由于升降鈕未得到很好使用所引起。另外，天平不能調(diào)平、指針消失等都是稱量過程中有可能出現(xiàn)的意外情況，而這些往往都有共性的原因，比如有可能是同學(xué)調(diào)零過程調(diào)節(jié)平衡螺絲時將天平橫梁損壞，另外還有可能砝碼掉落等。

5.具體做法

筆者在指導(dǎo)學(xué)生實驗過程中嘗試采用分組梯度教學(xué)法，即將每班同學(xué)分成幾個小組，各選擇一名組長；首先，先對組長進行電光分析天平的操作規(guī)程的講授并進行操作演示，指出存在的主要問題；然后，待完全掌握稱量技能后，組長在其所帶領(lǐng)的小組內(nèi)進行演示示范操作規(guī)程，教會每個同學(xué)。這樣免去了大量類似問題的出現(xiàn)，教師更有精力去解決學(xué)生稱量過程中出現(xiàn)的其他的問題。

總之，經(jīng)過兩屆同學(xué)的驗證，筆者所采用的上述教學(xué)方法，可調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，顯示了良好的教學(xué)效果，使超過80%的同學(xué)比較熟練的掌握了電光分析天平使用方法。

【參考文獻】

＊[1] O’Neill P A, Morris J, Baxter C M.Evaluation of an integrat ed curriculum using problem—based learning in a clinical envir onment: the Manchester experience [J].Medical education

＊[2] 王海玲.實踐教學(xué)法在分析天平技能訓(xùn)練中的應(yīng)用[J].科技信息

＊[3] 潘炳力.針對一年級新生大學(xué)化學(xué)教學(xué)改革[J].廣州化工

＊[4] 葉青，陳永寶.計算機多媒體在大學(xué)化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用[J].大學(xué)化學(xué)

＊[5] 仝克勤.基礎(chǔ)化學(xué)實驗[M].化學(xué)工業(yè)出版社.