三氯化六氨合鈷(III)制備實驗的教學實踐與反思

張 冶，胡天嬌，黃 堅，王清華

(中國人民解放軍國防科技大學 文理學院生物與化學系，湖南 長沙 410073)

三價鈷離子與氨形成的配合物很多，三氯化六氨合鈷(III)制備路線經典，幾乎涉及無機制備實驗所有操作，成功制備三氯化六氨合鈷(III)具有很大的挑戰性。

三氯化六氨合鈷(III)制備實驗屬于我?！稛o機及分析化學實驗》課程最后一部分“綜合訓練實驗”的內容，從自然界存在的或者容易獲取的原料出發獲得復雜的化合物。在前面的基本操作訓練、元素化學性質和定量分析實驗過程中，學生已經掌握了化學實驗的基本操作技巧，并對化學反應的基本原理、常見現象有了一定認識。通過三氯化六氨合鈷(III)制備實驗，希望不僅是進一步提高學員實驗技能，還要培養學生綜合運用無機及分析化學知識以及獨立分析與解決問題的能力[1]。

三氯化六氨合鈷(III)制備實驗步驟較多，實驗時間較長，而且實驗中會用到具有強烈刺激性的濃鹽酸、濃氨水等藥品，實驗難度較大[2，3]。本文將詳細介紹三氯化六氨合鈷(III)制備實驗的教學實踐過程，包括課前準備，課堂講授和實踐指導方式等多個方面，并進行反思，進一步提升教學效果。

1 三氯化六氨合鈷(III)制備實驗的教學實踐過程

1.1 課前準備

課前準備包括兩個方面，一是發布課前預習內容，并進行預習測試；二是準備實驗藥品、儀器。

開課前通過雨課堂發布預習課件和預習測試。預習課件要包含基本的實驗原理、實驗內容和注意事項。開課前一天分析預習測試結果，用于指導教學設計。圖1為2021年春季學期學生預習測試情況匯總。學員全部參與測試，預習效果較好。實驗的難點是減壓過濾操作方法(正確率60%)、實驗條件中去離子水的用量和溫度對產率的影響(正確率53%)，以及三氯化六氨合鈷(III)理論產量的計算(正確率65%)，在上課時要加強講解。

圖1 2021年春季學期三氯化六氨合鈷(III)制備實驗預習測試結果統計

三氯化六氨合鈷(III)制備實驗的藥品包括CoCl2·6H2O固體、NH4Cl固體、活性炭、濃氨水，濃鹽酸、H2O2(6%)、無水乙醇等，儀器包括電子天平、恒溫水浴鍋、循環水式真空泵、抽濾瓶、布氏漏斗等，藥品要準備充足，檢查是否受到污染，儀器要注意是否能夠正常運行。

1.2 課堂講授

課堂講授內容包括實驗目標、實驗原理、實驗內容、實驗儀器及操作、數據處理和注意事項等六部分，結合PPT(多媒體課件)和板書進行具體講解。從預習測試來看，部分學員對實驗條件對產率的影響并不理解(如圖2所示)，尤其是去離子水的用量。授課中要結合雨課堂設置的問題，分析實驗過程中每一步溫度的選擇、去離子水的用量對產率的影響原理等內容。

圖2 2021年春季學期“產率影響因素”測試結果統計

在掌握實驗原理的基礎上，詳細講解實驗內容，以提問的方式與學員互動。例如“實驗中加入濃氨水前為何需要冷卻”“加入H2O2后為何要在60℃加熱20分鐘”“為何要趁熱抽濾”，讓學生思考每一步操作的“內涵”。實驗儀器及操作中用天平稱量固體、量筒量取液體等內容在之前的實驗中都有涉及，本實驗中的重點操作是減壓過濾，通過雨課堂測試結果(圖3)發現，學生在布氏漏斗的安裝、抽濾過程的操作細節等方面存在誤區。結合實物演示進行講解，并邀請1～2個同學參與實踐互動。在預習中有很多同學不知如何計算理論產量，數據處理的講授強調產率和產量的計算方法，給出計算公式，分析計算錯誤的可能原因。實驗注意事項重點圍繞三個字，“穩、準、細”，提醒大家實驗中安全是第一位的，要如實記錄實驗數據，注意觀察實驗中出現的現象。

圖3 2021年春季學期“減壓過濾操作”測試結果統計

1.3 實驗過程指導

三氯化六氨合鈷(III)制備實驗一共安排4學時，其中1學時的課堂講授，3學時的時間留給學生獨立完成實驗。實驗時間較長，步驟又較多。基于最近3學期的實驗情況，將學生經常出現的問題總結如下：①濾紙裁剪大小和布氏漏斗不匹配；②活性炭在反應體系中混合不均勻；③加入濃鹽酸或濃氨水等強刺激性試劑后，未及時給容器加上蓋子；④產物最后洗滌時引入大量水；⑤第一次加入濃鹽酸溶解產物后沒有趁熱抽濾；⑥未及時記錄實驗現象和數據。

在實驗過程指導中發現，2021年春季學期通過雨課堂進行課前預習和測試后，問題①、③和⑤出現的較少，課前預習效果明顯。但問題②、④和⑥發生情況仍然較多，需要重點關注，加強與學生的交流，對于難點問題各個擊破。同時也要注意在指導過程中適當“留白”，對于一些問題只給出提示，讓學員在實驗中進行探索研究，培養獨立分析、解決問題的能力，激發學員的科研探索精神。

2 三氯化六氨合鈷(III)制備實驗的教學反思

2.1 板書和多媒體教學的充分結合

多媒體教學是當前主要的教學方式，但板書在教學中仍是重要組成，特別是實驗課程，內容和步驟較多，板書的設計不可或缺。在以后的教學中，一方面PPT(多媒體課件)中實驗操作要有動畫和視頻，吸引學員注意，另一方面板書要和PPT內容充分配合，重點內容(關鍵的溫度、時間、去離子水的用量等)更要在板書上突出體現，這樣學生在做實驗時才能將相應內容熟記在心，避免出現錯誤。

2.2 先進教學工具的運用

對于實驗教學，在上課人數較多的時候(2021年春季學期每組有20人)，直接觀看教師操作演示，距離較近的同學觀看比較清晰，距離較遠的少部分同學可能會出現關鍵操作看不全的情況。在以后的教學中要思考，如何運用更為先進的教學工具，例如，采用攝像機將操作演示進行投屏，方便所有學員觀看，提升教學效果。

2.3 線上互動方式的利用

在授課過程中，教師與學生的互動必不可少。雖然實驗的預習和測試通過線上的方式(雨課堂)進行，但在線下課堂講授時仍以傳統的互動方式-問答為主，在充分了解所有學員的學習情況上有所欠缺。在以后的教學中，要充分利用雨課堂等線上輔助教學方式，統計學員的學習情況數據，考慮學員整體的學習效果，及時的對講授內容進行調整。

2.4 思政元素的設計

隨著時代的進步和教育的改革，當今的教育形勢向每一位教師提出了更高的要求。目前的教學內容中雖有思政的味道，但還可以挖掘的更深。例如，講解溫度、藥品用量等實驗條件的時候，強調“細節決定成敗”。另外，本實驗相對復雜，步驟較多，難免會失敗。有時學生會很沮喪，教學中要強調“結果重要，過程也同樣重要”，通過實驗不只是獲得最終產物，還有考察對實驗內容的一些思考、實驗整體的規劃等，這對以后的學習是非常關鍵的。

3 結語

三氯化六氨合鈷(III)制備實驗，作為“綜合訓練實驗”的內容，對全面提升學員的實驗技能和理論知識的靈活運用具有重要意義。本文詳細介紹了三氯化六氨合鈷(III)制備實驗的教學實踐過程，通過雨課堂進行課前預習和測試，能夠很好的把握學生預習情況和難點；結合實物演示，講解減壓過濾操作方法能夠加深學員的印象，取了較好的教學效果。以后的教學要注重在先進教學工具的運用、思政元素的設計等方面下功夫，進一步提升教學效果。