基于培養學生科研能力的分析化學實驗教學改革研究

高慧 曹靜

摘要：從培養學生科研能力的角度出發，從扎實掌握基本操作、做好興趣激發、引導學生設計實驗方案和注意事項與實驗操作細節的一一對應四個方面對分析化學實驗教學改革進行了探討.

關鍵詞：科研能力;分析化學實驗;教學改革

中圖分類號：G642? 文獻標識碼：A? 文章編號：1673-260X（2019）01-0130-02

分析實驗課選取的每個實驗都具有一定代表性和實際應用價值，如何讓學生利用好每個實驗培養自己的科研能力是值得探究的問題.本文介紹了基于培養學生科研能力的分析化學實驗教學改革實踐經驗.

1 扎實掌握基本操作

工欲善其事，必先利其器.做好實驗的前提是操作的規范性.分析化學實驗的前兩次實驗是集中為學生講解化學基本操作的黃金時間，讓學生在這段時間內扎實地掌握好基本操作，是做好后面單元實驗的前提條件.老師一人在講臺上演示然后學生自己操作的單調教學，操作點較多，很多學生走馬觀花，自己做的時候很容易漏掉重要的操作手法.讓學生輕松準確掌握好基本操作規范，可以采用多種教學方式.首先不要一口氣講完所有操作，而是逐個擊破，例如講完標準溶液的配制，不要急于講下面其他玻璃器皿的使用.而是先讓學生來講臺上再把老師講過的東西講解一遍，臺下其他同學根據剛才講解的內容一起給予指正.由于自己有上臺的可能性，大家注意力就會相對集中很多，不敢輕易漏掉老師講過的東西，并且在給別人指正的過程中又熟悉了一遍.另外，老師可以借助計算機輔助教學[1-3]，錄制標準操作的視頻配合強調關鍵操作注意事項，每位同學在自己進行操作的時候若有遺忘，可以隨時查看老師的標準操作.經過反復的強化，熟能生巧，這些標準化的操作就會深入內心，順其自然地發揮出來.

2 做好興趣激發

興趣是促進學習最好的動力，也是做好實驗的催化劑.如果學生認為實驗是很實用的，在生活、工作和科研中能夠真正地用到，那么做起來來會更加用心.所以我們老師要在實驗的各個環節想辦法提高學生做實驗的積極性[4].例如：在學（NH4）2SO4中含氮量的測定時，可以在講解實驗原理前講解一些氮肥的知識，包括氮肥的發展史、氮肥在農業生產中舉足輕重的作用和國標中不同氮肥中氮含量的要求，引導學生自己測一測樣品是否能達到國標的要求;在使用EDTA滴定法測水硬度時，可以鼓勵學生用現學的方法測測自己隨身帶的水的硬度，檢測一下是否達標;在使用分光光度法測工業鹽酸的鐵含量時，可以拓展一下這個實驗的實際應用范圍，包括水體、硅酸鹽和鋼鐵等樣品測微量鐵時都可以用到這個方法，另外利用分光光度法的實驗方法不僅可以測定鐵含量，還可以測定銅、鉛和鉻等多種金屬離子，只要掌握這一個實驗就相當于掌握很多實用的實驗;BaCl2·2H2O中含鋇量的測定實驗也是具有很強的實際應用性，可以用于污染水體中硫酸根離子的測定和煤中硫含量的測定.由于實驗課是對動手能力的一個鍛煉，因此對實驗的實用性稍加引申，起到一個促進作用即可，不能大篇幅長時間講解，喧賓奪主.

3 引導學生設計實驗方案

實驗思路方案是一個實驗的靈魂，一個比較完美的實驗方案是很多老師專家在實踐中不斷總結完善出來的.學生面對一個已經成熟的實驗思路一時無法體會到實驗設計的精妙之處和每一步設計的必要性，照搬課本的結果就是做完實驗立馬忘干凈，更無法自己設計出合理的實驗方案，而科學研究是需要獨立設計實驗方案的，那么在本科實驗階段我們可以有意識地培養一下學生獨立思考的能力.例如高錳酸鉀法測定水中COD的實驗，面對一個稍微復雜的實驗方案學生自己無法想到，那我們只要稍加引導就可以使學生明白這種實驗設計的原因所在，逐漸學會獨立思考.那如何進行引導呢，我們可以先從學生能想到的最簡單的方案入手，就是使用高錳酸鉀直接滴定污染水樣中的還原性物質（圖1），對學生進行啟發式提問，課本上為什么沒有采用這種實驗方案.在隨后的討論中我們可以得知，高錳酸鉀的氧化能力是很有限的，直接滴定與水中的還原性物質反應很微弱甚至不反應.放棄這種方案后，我們再提出第二種改進后的方案（圖2），即先用過量的高錳酸鉀與水中的還原性物質反應，然后剩余的高錳酸鉀用草酸鈉滴定.學生無法解釋為什么不采用這種方案時，我們再把課本中提出的第三種方案（圖3）寫出來進行對比，即用過量的高錳酸鉀與水中的還原性物質反應，再加入過量的草酸鈉把剩余的高錳酸鉀反應掉，最后用高錳酸鉀滴定剩余的草酸鈉.隨后讓學生對這兩種實驗方案進行對比，找出采用最后一種方案的原因是終點顏色的變化問題，若采用方案二終點顏色是由紫紅變成無色，若采用方案三終點顏色是由無色變成紫紅.在有條件的情況下，我們盡量使終點顏色由無色變有色，這樣變色敏銳一些，反之變色不靈敏，會造成終點的判斷誤差.通過這種循序漸進的方式逐步對學生進行引導思考.一個完善的實驗不是一蹴而就的，是在解決問題中不斷完善的，遇到問題學會思考，在一個個的問題解決后，一個完善的實驗方案就出來了.

4 注意事項與實驗操作細節的一一對應

實驗課本上的一些注意事項是優化實驗步驟的重要依據.在注意事項比較多的情況下，學生往往不能很好地消化，在一些操作步驟上進行省略或做得不到位，導致實驗效果不好.這時候就需要老師能夠引導學生徹底理解注意事項的精髓，將其自然地融入每一步的操作中，做起實驗來就會得心應手.一兩個實驗下來，學生也會很好地進行對照，并且掌握快速，靈活應用.下面以葡萄糖含量的測定-間接碘量法為例，在此實驗中用到了I2和Na2S2O3兩種關鍵物質，這兩種物質非常脆弱，操作步驟的細節大都是圍繞著保護這兩種物質不受損失，那么我們可以把這兩種物質的注意事項進行簡化整理：Na2S2O3易分解，造成其分解的因素有：CO2、O2、細菌、光照、水解;I2怕光，易揮發;I-易自發變成I2，因光照、酸度和溫度加劇.

根據上面的歸納，我們在具體操作時就會很快明白每一步的具體原因.例如在配制Na2S2O3時需要用新煮沸冷卻的蒸餾水并且要加入Na2CO3，最終放入棕色試劑瓶，這都是為了保護Na2S2O3不被分解（煮沸是為了除掉水中的CO2、O2和細菌;加入Na2CO3調弱堿性是為了抑制細菌生長和防止Na2S2O3水解;放入棕色試劑瓶是避免光照）.照此類推，只要先把注意事項中的關鍵點拎出來，每一步都能對應找到這樣操作的具體原因，使學生能夠更好地把握實驗的細節，做出滿意的實驗結果.

社會對分析化學人才的需求不僅只局限于基本知識的掌握，而更注重對知識的靈活運用與創新.因此培養學生的科研能力顯得越發重要.分析化學實驗教學改革是一個不斷完善進步的過程，需要在教學實踐中不斷地探索與總結.

參考文獻：

〔1〕楊先鳴.分析化學實驗教學改革及發展趨勢[J].滁州學院學報，2010，12（5）：122-125.

〔2〕黃凌，裘端.面向基礎教育新課改探究地方高校分析化學改革[J].廣東化工，2012，39（17）：154-155.

〔3〕黃科，袁欣.基于慕課的分析化學實驗教學改革探索與研究[J].廣東化工，2017，44（6）：171-172.

〔4〕趙燕，程苑莉.分析化學實驗教學改革的研究與探索[J].實驗科學與技術，2015，13（2）：107-109.