農業院校定量分析實驗的教學探索

李輝勇，周南，周軍

摘要：本文結合我校實驗化學教學改革的情況，重點闡述了高等農業院校定量分析實驗教學內容的選擇，“量”與“誤差”的概念在定量分析基本單元操作及實驗過程中的重要性。采用過程考核與操作考核相結合的成績評定模式，提高學生的綜合素質，培養學生的創新意識與創新能力。

關鍵詞：農業院校；定量分析實驗；教學

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）35-0270-02

化學是應用性很強的以實驗為基礎的學科，是高等農業院校的核心基礎課。高等農業院校開設的化學課程主要有無機及分析化學、有機化學、實驗化學，部分專業開設有儀器分析和物理化學課程。其中實驗化學是將原附屬于各門化學理論課程的實驗合并，獨立教學，單獨考核的一門化學課程，主要內容有無機化學實驗、有機化學實驗、分析化學實驗。分析化學實驗主要以定量分析實驗為主。化學實驗的單獨設課有利于培養學生的動手能力、分析與解決問題的能力，提高學生的綜合素質。隨著社會發展及教學改革的深入，公共化學課程的教學內容在減少，教學課時在壓縮，教學模式發生了變化，同時化學實驗開設的成本在增加，因此如何在現有實驗條件與有限的時間內使學生能夠系統地掌握定量分析的基本操作技能，培養學生的創新意識與能力，是我們目前面對的主要問題。近十幾年來，我校在定量分析實驗的開設方面做了一些探索與嘗試，并取得了一定的效果。

一、與農業院校專業相結合，調整定量分析實驗內容

目前在我校開設實驗化學課程的有農學、園藝、植保、動科、動醫、農資、環境工程、食品科學與技術、食品質量工程、生物技術、動植物檢驗檢疫等近30多個專業，每年有2000余名學生學習該課程。定量分析實驗開設的目的在于讓學生掌握化學分析實驗原理及相關的基本操作技能，如分析天平的使用、容量瓶的使用、移液管的使用、滴定分析基本操作等，為后續專業課程的學習打好實驗的基礎。定量分析實驗我們采用的是“6+1”的模式，即6次基本實驗，1次定量分析操作考核。我們在選擇定量分析實驗內容，特別是定量分析實驗材料時充分體現農業院校的專業特色。6次基本實驗分別為：分析天平的使用與試樣中水分含量的測定、滴定管的使用與比較滴定練習、樣品酸度的測定、消毒液中過氧化物的測定、水的硬度及鈣鎂的測定、比色分析。在試樣中水分含量的測定實驗中，實驗室提供的樣品有茶葉、飼料、稻谷、土壤等，學生也可自帶樣品，如有的學生將新鮮蔬菜帶來，還有的學生在室外采集樹葉，等等。在酸度的測定中，實驗室提供的樣品有食醋、果酸等。我們學校旁邊就是瀏陽河，水的硬度及鈣鎂的測定就讓學生自己采用瀏陽河水，同時與實驗室的自來水作比較。比色分析實驗根據專業特點采用不同的實驗材料，生物、食品等相關專業采用從市場上采購的新鮮蘑菇做實驗材料，分析其中自由氨基酸的含量；農學、植保、園藝等相關專業采用土壤作實驗材料進行土壤速效磷的分析。

通過實驗內容與實驗材料的選擇，提高學生的實驗參與度，激發學生的實驗熱情，讓學生在實驗的成敗中掌握定量分析的基本操作技能，通過與實際的實驗分析任務相結合，使學生在尋找實驗材料的過程中提前了解自己所學的專業，明白化學在后續專業學習中的重要性，從而更加重視化學的學習，特別是化學實驗基本操作技能掌握的重要性。

定量分析實驗能順利開出的重要一點是充分利用了我校實驗化學課程教學的網絡平臺，基本實驗內容與相關的實驗基本操作技能提前在網絡課程平臺上公布，讓學生提前介入實驗過程，做好相關的預習及實驗材料的準備工作，當然我們也會在上一次學生實驗時進行下一次實驗的相關布置與強調。

二、將“量”與“誤差”的概念貫穿實驗過程，強調基本單元操作

定量分析實驗的中心在“量”，關鍵在于分析結果的準確度，即實驗“誤差”的大小。定量分析實驗是在一年級第二學期開設，對于大一的學生來說，“量”、“誤差”、“準確度”這些概念相對較為模糊，因此必須使學生在前兩次的定量分析實驗的基本單元操作學習時領會與建立這些概念，然后將“量”與“誤差”的概念貫穿所有的定量分析實驗過程。在分析天平的使用及差減法練習中，我們設計了兩個環節，一個環節是讓學生稱量同一物體，可以是實驗室提供的干燥盒，也可以是學生推薦的小物件，每個學生稱量5次，比較平行稱量之間的差異，并取平均值，同班同學之間比較平均值的差異，讓學生在這一環節體會不同的操作者，不同的天平帶來的測量誤差，同時也可以檢測個別學生的操作失誤。另一個環節是差減法練習時，按規定學生必須用紙條取稱量瓶，我們讓學生看到用手直接取稱量瓶稱量和用紙條取稱量瓶稱量間的差異，使學生明白錯誤的操作對結果準確度的影響。在比較滴定練習單元操作中，我們以兩個同學為一組配制一組試劑，相互檢查滴定管滴定操作手法是否正確，共同探討滴定終點顏色的控制，相互檢查滴定管讀數是否正確，通過相互的來回檢查，讓學生掌握滴定管的使用、滴定終點的掌控及正確的滴定讀數等幾個方面，達到能正確熟練操作滴定管。在定容與移液基本操作單元，涉及到容量瓶與移液管的使用，為了讓學生體會“量”與“誤差”，除了同組同學的相互檢查與監督外，我們要求學生采用不同的移液管對同一容量瓶進行相對校正，在這一看得見差異的過程中領會“量”與“誤差”的概念。當然我們在每一次實驗中都要求學生對“量”與“誤差”的貫穿，每一次實驗完成后，學生必須檢查平行結果間的偏差，分析造成結果誤差的原因，找到誤差的來源，體現在實驗報告中，這樣不僅提高了學生對“量”與“誤差”的認識，規范了基本單元操作技能，更重要的是養成了嚴謹、科學的實驗觀。

三、過程考核與操作考核相結合的成績評定模式，培養學生的綜合能力

實驗課程的成績評定是對學生實驗學習態度和實驗綜合能力的整體評價，應盡可能做到科學、客觀、公正、合理。經過十余年的探索與實踐，我校目前已建立了“2+4+4”的實驗化學課程學生成績評價體系，即從過程考核20%、操作考核40%、實驗相關理論考核40%等三個方面綜合評定學生的成績。

實驗過程評價，除了考查學生的實驗到課情況、實驗態度、化學實驗基本技能的掌握與運用、實驗原始數據的記錄、實驗衛生等方面外，還要特別注重引導學生參與實驗設計，例如在定量分析實驗中的標準溶液配制環節，要求學生根據實驗中所需溶液濃度的大小計算所需標準溶液的體積，計算所需稱量的基準物質的質量，等等。在實驗報告的撰寫環節，除了要求學生按照規范化的格式，即實驗名稱、實驗目的、實驗原理、實驗儀器與試劑、實驗步驟與原始實驗數據記錄、數據處理與分析等基本欄目進行書寫外，還要求學生就實驗過程中遇到的問題進行分析，并對自己在本次實驗過程中的表現進行自我評價與總結，總結成功或失敗的經驗。操作考核的目的：一方面在于考核學生對化學實驗基本單元操作的掌握程度，另一方面在于考核學生的實驗設計能力。基本單元操作考核包括分析天平的使用與差減法稱量、容量瓶的使用與定容操作、移液管的使用與移液操作、滴定管的使用與滴定操作等4個方面。操作考核的命題通常是某標準溶液濃度的標定，給定其濃度范圍，要求設計的實驗方案必須包含有4個基本操作單元。

通過過程考核與操作考核兩個環節，一方面在于考查學生的化學實驗操作技能的掌握情況，更主要的是培養了學生分析與解決問題的能力、動手能力以及創新能力，培養了學生嚴謹、科學的實驗態度和良好的實驗素養。