案例教學法在分析化學理論教學中的實踐研究

何婧琳　曹　忠　李　丹　張　玲　譚淑珍　陳　平　李　偉（長沙理工大學化學與生物工程學院，長沙410004）

案例教學法在分析化學理論教學中的實踐研究

何婧琳*曹忠李丹張玲譚淑珍陳平李偉
（長沙理工大學化學與生物工程學院，長沙410004）

研究了案例教學法在分析化學理論教學中的實踐，內容包括案例選材、設計、實施和案例模型評估。案例教學法模式在促進學生扎實學習理論知識的同時，改進學生對于分析化學課程的認知，提高學生的專業技能。案例教學法在分析化學理論教學中的實踐可以在教師教學和學生學習之間建立良好的互動關系，并最終改善分析化學課程教學。

案例教學法；分析化學教學；案例分析

w.dxhx.pku.edu.cn

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oi: 10.3866/PKU.DXHX201510009

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案例教學法由哈佛大學法學院前院長Langdell提出，于1870年前后最早應用于法學教育中［1］，后來被廣泛用于其他學科［2－4］。案例教學法是在教師的指導下，根據教學目的的要求，組織學生對案例進行調查、閱讀、思考、分析、討論和交流等活動，進而提高學生分析問題和解決問題的能力，加深學生對基本原理和概念的理解的一種特定的教學方法?，F代的案例教學法于1979年介紹到國內，逐漸為我國教育界所認同［5－7］。

分析化學不是單純的化學理論課程，其實踐性強，與化學各學科的結合非常緊密。分析化學還融合了數理統計的學科成果，同時又是環境科學、生命科學、能源和材料科學等領域研究和發展必不可少的分析測試手段，對國民經濟各行各業的發展具有十分重要的作用。分析化學教學不僅是為了傳授理論知識，更重要的是能夠培養學生觀察、動手、分析、解決實際問題的能力。如通過大學生參與討論分析化學相關社會熱點話題，合理利用教學資源、提出相應解決方案，實施因材施教、重視個性教育、激發學生學習興趣，對培養學生創新實踐素質和促進教學平臺建設等方面都具有重要意義［8］。因此，作為大學本科化學類專業基礎課，引入新的教學方法對于分析化學理論教學的改革十分重要。

1　分析化學案例教學法的意義

分析化學案例教學法通過引導學生對案例進行剖析、研究、歸納、總結，使教學內容更加具體化和典型化，使學生通過典型的案例理解普遍的規律性原理。案例教學重視知識的應用，不單指向教師的教，也涵蓋學生的學，要求教師和學生共同參與［9］。研究意義在于：（1）有利于體現分析化學學科知識的實用性。案例可以把抽象的化學原理、概念等具體化，讓學生在案例情景中認識相關原理、概念的現實作用，體現學以致用的原則。（2）有利于學生準確理解分析化學原理。案例具有直觀形象等特點，引導學生運用理論知識去解決實際問題，可以加深對分析化學現象、特征與成因之間內在聯系的理解。（3）有利于學生分析問題、解決問題和創新能力的提高。案例教學通過典型問題，吸引學生深入分析，提供了在短期內接觸并處理實際問題的機會，從而成為溝通理論與實踐的橋梁［10］。案例教學重在解決問題過程中的思維策略以及多種可能的解釋。讓學生發表獨立見解，拓展學生思維的廣闊性。（4）有利于學生對科學學習方法的掌握和科學觀念的形成。學生在參與案例分析的過程中，學會用客觀辯證發展的觀點看待事物和分析問題，獲得自主學習方法。案例教學法使學生在學習過程中體驗到化學知識的奇妙、有用、有趣，這樣不僅會加深學生對知識的理解和掌握，更會激發學生學習化學的熱情和內驅力。

2　分析化學案例教學的實施過程

分析化學案例教學方法的核心是案例。案例是一種對真實情景的描述，它包括挑戰、機遇以及個人面臨的問題。案例通常以錄像視頻等多媒體方式呈現。它會激發學生從學習理論到實踐應用中發展個人的分析、解決問題和做決定的能力。在案例討論中，教師扮演討論引導者的角色，鼓勵學生從案例中找出問題，提出可供選擇的解決問題的途徑，提供建設性的意見，并將這些發現延伸到其他的領域。分析化學案例教學實施過程如圖1所示。

圖1　分析化學課程中案例教學法的實施過程

2.1案例的選擇

案例的內容應該突出分析化學在食品藥品檢測、環境監測、生物醫學分析、新型化學品合成及質量監控等方面的應用，結合分析化學理論教學中的重點、難點和關鍵問題進行選擇，讓學生有學以致用的感覺，從而增強學好分析化學的愿望和信心。教學案例的選擇應具有科學性、時效性和針對性。（1）科學性。教師應該選擇有具體時間、地點、人物和事件起因及結果都明確的事件做為分析案例，借助于圖表、照片、計算機等輔助手段對案例進行綜合描述，吸引學生參與到真實事件中，細致入微地對事件進行研究，得出科學可靠的結論以及真實而生動的啟示。（2）時效性。由于分析化學課程內容變動不大，很容易照搬用了多年的案例，殊不知教師重復這些案例時學生已經沒有多少興趣和新鮮感，教學效果自然不好。分析化學教學案例的選擇一定要注意時效性，要盡可能選擇最近發生的案例，讓學生了解分析化學應用的最新動態，通過分析案例解決問題，從而給他們成就感。（3）針對性。針對性就是案例選擇要能夠反映分析化學某個知識點和理論的典型特點，能夠幫助學生從案例的感性認識順利上升到對理論的理解，掌握課程的重點和難點。

2.2案例教學的設計

由于現實生活中的案例比較復雜，教師首先應該根據教材內容的基本知識點，對案例的內容進行抽提，突出可以引出相關知識點的內容。然后介紹案例的時間、地點、人物和事件的起因、發展和結果，引導學生發現問題。問題的設計應難度適中，既要吸引學生又要結合學生的實際情況，還要有啟發思考價值，結合教材，服務于教學內容。

2.3展示和分析案例

分析化學案例教學采用五步法展開教學：①教師提出問題和任務；②學生討論學習，教師教授指導；③學生動手查閱資料、自由討論制定方案并完成任務；④學生項目成果展示；⑤教師評價學生成果完成情況并進行總結，繼而引發學生思考。案例的展示可以全程使用多媒體課件教學，通過新聞圖片、視頻、音頻、文本等視聽結合、圖文并茂的手段，將學生帶進直觀形象、生動真實的教學情境。這樣既活躍了課堂教學氣氛、刺激學生學習的興趣，又可節約時間，事半功倍。展示案例后，教師結合理論教學知識點，提出問題和任務，加強直觀教學，豐富感性認識，突破重點難點。采用學生分組討論的形式展開案例分析，鼓勵每位學生暢所欲言，并且認真聽取他人意見。教師作為討論的主導，引導問題的深入討論，最后由教師就討論和辯論客觀公正地做出小結和評論。

2.4總結和評價案例

討論結束后，教師根據學生表現情況和主要問題進行歸納總結，揭示出案例中的理論觀點，再次突出理論知識中的重點和難點。對案例本身所蘊涵的道理或問題進行評價，以調整和完善學生知識結構，讓學生樹立對某一問題或現象的正確態度，提高學生再次遇到類似問題或現象時的分析、解決的經驗與能力。其次，教師對學生在多個階段中的討論情況做出評價。以正面激勵為主，肯定積極發言的學生，表揚有獨特見解的學生，對學生在自主探究中暴露出來的正確或錯誤的典型思維給予合理的評價，澄清有爭議的問題。針對學生提出的問題，引導學生做進一步思考。讓學生有茅塞頓開的感覺，從中得到啟示，提高思維能力。

3　案例教學的課堂實踐舉例

3.1案例展示

2010年12月23日，中央電視臺“焦點訪談”曝光了河北昌黎縣周邊部分葡萄酒廠家生產假冒偽劣葡萄酒的內幕。記者暗訪的釀造假酒企業用酒精摻添加劑、香精、色素等調制后做成假冒葡萄酒，有的甚至根本不含葡萄原汁。曝光的企業被全部查封，所有產品進行了封存取樣。

3.2問題呈現

如果你是食品檢驗工程師，怎么鑒定不含一滴葡萄汁、工業勾兌的假葡萄酒呢？

3.3分組討論

將2個班共53位學生分為6個組，每組8－9人，進行5－10分鐘的討論，然后每個小組派代表發言，表述各自對問題的看法，提出自己解決問題的方案。教師對這些初步的想法進行引導，鼓勵學生結合分析化學中的理論知識找到解決問題的途徑。安排課后每位小組長負責分配組員分別進行搜集資料、內部討論、提出解決方案、多媒體制作和現場演示等工作，準備一周后于課堂上展示他們鑒定工業勾兌假葡萄酒的方案。

3.4課堂討論

6組學生提出的方案大致分為2種，一種是酸堿法，一種是層析法。

3.4.1酸堿法

原汁葡萄酒中含有天然花青素，葡萄酒本身為酸性，花青素呈酒紅色（圖2A1），若堿性碳酸鈉溶液由滴定管逐滴加入到稀釋后的葡萄酒樣品（20%）中，隨著葡萄酒由酸性變成堿性，花青素變成紫黑色（圖2A2）或藍黑色。而工業假葡萄酒一般是用莧菜紅、胭脂紅、焦糖色、香精、酒精、甜蜜素加水勾兌而成的，而這些合成色素跟碳酸鈉不會發生任何反應，所以基本不會變色（圖2B1、2B2），由此可以鑒定出假葡萄酒。

圖2　碳酸鈉溶液滴定稀釋的葡萄酒樣品過程示意圖電子版為彩圖

3.4.2層析法

取一張中速濾紙條，用膠頭滴管將葡萄酒樣品滴在濾紙一端，由于原汁葡萄酒中的紅色是天然色素，顆粒非常小，在濾紙上擴散開的濕跡是均勻的葡萄酒的紅色（圖3A），沒有明顯的水跡擴散。而假冒葡萄酒中的莧菜紅等化工合成色素顆粒大，與水的互溶性差，擴散過程中會留在濾紙纖維中間，而水可以自由擴散，紅色區域跟水跡之間明顯分界（圖3B），由此可以很簡單地辨別真假葡萄酒。

3.5教師總結和思考

酸堿法利用的是分析化學中酸堿滴定和酸堿指示劑變色的原理，花青素在葡萄酒的酸性環境中呈酸式色，隨著碳酸鈉的加入，花青素失去氫離子而呈堿式色，以此變色現象為依據可以設計假酒鑒別方法。層析法是利用天然色素和合成色素的水溶性差異設計的假酒鑒別方法，可以在儀器分析中的色譜分離原理部分學習到相關知識。兩種方法都可以放到分析化學實驗課上做實驗來檢驗它們的作用。教師更進一步引導學生思考這兩種方法的局限性。這兩種檢測方法都僅能鑒別出人工色素勾兌而成的假酒。如果一種假紅葡萄酒，使用的是葡萄皮色素或者其他可以因酸堿度不同而變色且水溶性好的色素，按照這兩種方法鑒定這類假葡萄酒也會被當成“真葡萄酒”而導致鑒定失敗。所以，隨著社會的發展，對檢驗技術的要求和水平不斷提高，開發新型的分析方法有助于我們適應新的社會生活。

圖3　濾紙條層析法鑒別葡萄酒樣品過程示意圖

4　教學效果評價

筆者在分析化學教學實踐中實施案例教學法近一年時間，在酸堿滴定、配位滴定、氧化還原滴定、沉淀滴定和紫外分光光度法等5個專題均設置案例分析內容，并取得顯著的效果。在分析化學課程中，傳統理論教學與案例教學相結合能夠較好地解決教學中理論與實際相脫節的問題。引入案例和啟發式進行授課，可把教學內容化繁為簡、變虛為實、變抽象為具體，以解決課程中的重點難點；讓學生對各種分析方法的原理、指示劑性質、滴定過程關鍵離子變化、副反應的影響及方法應用等難點內容有了更加深刻的理解和記憶。案例教學法充分調動了學生學習的興趣和積極性，學生掌握分析化學理論知識更牢固、更有針對性，提高了學生的創新能力和靈活運用知識的能力。筆者教學班的學生運用分析化學知識在課外活動中獲得喜人成績：一團隊獲得“國家級大學生創新性實驗計劃項目”，并且在省級公開雜志發表分析化學論文一篇［11］；一人獲得“湖南省大學生化學實驗技能競賽二等獎”；一人獲得“湖南省大學生課外化學化工創新作品競賽特等獎”。分析化學課程案例教學法的運用推動了分析化學理論教學觀念的更新和教學模式的轉變，強化了學生觀察分析、解決問題和創造能力的培養，有益于優化教育模式，提高教學水平和教師學生的綜合素質，是一種值得推廣的教學方法。

5　結語

案例教學和分析化學理論教學緊密結合，通過根據課堂教學需要設計的分析化學案例，以教師為主導，讓學生在特定情境下，結合理論發現問題、分析問題、解決問題。教師帶領學生嘗試案例教學法在分析化學中的應用，生動活潑的教學方式深受學生歡迎，學生分組進行辯論，這有利于學生對分析化學知識的理解和掌握。案例教學通過對案例的學習與討論，迫使學生們開動腦筋。通過對案例問題的分析與思考，提出一個個充滿創意的行動方案，鍛煉學生在不確定的條件下做出決策的能力，不斷提高他們的決策水平。案例教學法在分析化學理論教學中的實踐可以在教師教學和學生學習之間建立良好的互動關系，并最終改善分析化學課程教學效果。

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［11］肖慧，楊嬋，趙珍，文家意，劉鳳，周銀香，徐思嘉，許庭琦，何婧琳，曹忠.化學傳感器，2015，No.2，36.

Practice of Case-Based Teaching in Analytical Chemistry

HE Jing-Lin*CAO ZhongLI DanZHANG Ling
TAN Shu-ZhenCHEN PingLI Wei
（School of Chemistry and Biological Engineering，Changsha University of Science and Technology，Changsha 410004，P.R.China）

This paper focuses on an investigation of case-based teaching in the analytical chemistry course.The research includes an overview of the selection，design，implementation，and evaluation of the case model.The case-based teaching model makes students active and improves their views and skills in analytical chemistry course.Research of case-based teaching in analytical chemistry course will build an excellent rapport between teachers and students，and，ultimately，lead to improvements in analytical chemistry course.

Case-based teaching；Analytical chemistry didactics；Case analysis

O6；G64

，Email:jinglin_he@163.com

湖南省普通高等學校教學改革研究項目《分析化學課程案例教學法的研究實踐》