深圳市清時捷科技儀器事業部 谷峰
傳統教學中,經常會被冠以“應試”、“傳授”、“灌輸”、“機械”等標簽。傳統教學是以老師為主導的一種“填鴨式”的教學方式,老師講學生聽,老師分析學生思,老師歸納學生記[1],則最終培養出來的學生具有很強的應試能力、動手能力,在創新思維、分析問題與解決問題方面的能力不夠。
隨著科技的不斷發展,社會的不斷進步,“創新”、“素質”、“自主”、“合作”等逐漸成為教學的新理念。應試能力與動手能力不再是對人才考核的重要指標,更多的是需要有較強的創新意識,獨立分析問題與解決問題的能力。因此,現代教學的推行是迫在眉睫,現代教學應以學生為主體,激發學生的學習積極性,鍛煉學生的分析問題、解決問題能力,培養創新性的人才。
教學分為理論教學與實驗教學,理論教學是以課本知識為主,注重理解與學習,而實驗教學則是學生學習科學知識、訓練實驗技能、開展科學研究、探索科學奧秘的重要方式。因此,與理論教學相比,實驗教學的現代化改革就顯得更為重要,通過實驗教學,可以培養學生嚴謹、認真和實事求是的科學態度,還可以鍛煉學生觀察、分析、判斷問題的能力及科學研究的思維[2]。
分析化學實驗是化學學科中的必修課程,更是一門實踐性強的學科,能夠加深學生對分析化學基礎理論的理解,正確和熟練地掌握相關實驗技能和基本操作,培養學生通過正確觀察實驗現象進行分析判斷、邏輯推理和得出正確結論的能力;并樹立嚴格的“量”的概念,掌握定量分析在化學分析中的重要性[3]。本文以分析化學實驗中的滴定實驗為例,闡述傳統實驗中存在的一些問題,及如何實現滴定實驗的現代教學。
滴定實驗是分析化學實驗中最為重要的一個分支,其特點是理論與實踐緊密結合,實踐性強,應用范圍廣,對學生的邏輯思維能力、綜合分析能力、動手操作能力等有較高的要求,是化學實驗中必備技能之一。滴定分析實驗類型主要包括酸堿滴定、氧化還原滴定、沉淀滴定、絡合滴定等,酸堿滴定是基于H﹢+OH﹣=H2O的中和反應;氧化還原滴定是以溶液中氧化劑和還原劑之間的電子轉移為基礎的一種滴定分析方法;沉淀滴定是以沉淀反應為基礎的一種滴定分析方法;絡合滴定是以配位反應為基礎的一種滴定分析法。這些理論對如何控制好滴定的體積及終點的判斷意義重大,因此在實驗教學中,不僅要求學生具有動手能力,還必須熟練和準確的掌握相關理論知識。
傳統的滴定教學偏重于滴定操作的進行,過多的強調操作的基本技能、基本操作的正確性,而對學生如何運用理論知識來指導滴定的實際操作關注不夠[4]。同時,在實驗時,由于滴定實驗本身的限制,滴定管的難以掌控,使得學生在操作過程中覺得滴定實驗很復雜,難以把握終點的變化,尤其是一滴、半滴的操作。這對初學者來說更是難上加難,也更沒有時間和精力去理解滴定實驗的躍變過程。
例如在酸堿滴定實驗中,以0.1000
mol/L的氫氧化鈉滴定氯化氫溶液,酚酞為指示劑,滴定終點判斷由無色變為紅色。實驗中,終點的誤差需控制在一定范圍之內,即化學計量點的前后0.1%為突變點,半滴就能引起溶液的變色。傳統實驗是用滴定管來進行教學,通過控制堿式滴定管上的玻璃珠來完成這個實驗的話。在快到達終點時,由于擔心終點控制不好,經常出現少滴或者滴定過頭的問題,學生很難及時的觀察到半滴對顏色的變化,也就很難理解滴定的原理。長久以往,學生就會習慣的按照固定的流程去完成每一步操作,就會經常出現“我做的實驗現象對嗎?”、“結果是不是這樣的?”、“為什么我做的結果與他們的不同?”等問題,導致實驗結束了,也就真的結束了[5]。
現代實驗教學是指要在教學方式與教學理念上實現現代教學,在教學方式上,采用先進的實驗設備,將一些重復性的基礎操作交由儀器去完成,使實驗變得高效、有趣。例如滴定實驗中,當學生在掌握并理解滴定管的操作后,在后續的滴定實驗中,這種重復性的操作便可以交給滴定儀器來執行,學生便會有足夠的時間去觀察滴定終點的變化,并思考為什么會產生這樣的現象。第二是在教學理念上,隨著科技的不斷發展,自動化、智能化技術的不斷沖擊,傳統的基礎實驗操作將不再是社會所需人才的必備技能,而是需要學生有良好的創新意識,較強的分析問題、解決問題的能力。
如果以現代教學的方式來進行上述滴定實驗,采用數字化滴定分析儀來教學。實驗時,學生便可很輕松的掌握一滴、半滴操作,自己去判斷與分析最后一滴、半滴對實驗結果的影響,而不是一味地與同學去對比,與課本上的結果比較,真正的將理論與實踐結合起來。這樣不僅可以加強學生對滴定實驗原理的理解,更是激發他們的學習興趣,自己來設計實驗,如白醋中的總酸量的測定、雞蛋殼中碳酸鈣含量的測定、柑橘中維生素C含量的測定等,提高學生的創新意識,鍛煉分析問題、解決問題的能力。
參考文獻:
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[2] 陳洪淵,實驗教學是造就創造型人才的搖籃[J],實驗室研究與探索,2005,24(8):1-3
[3] 許文菊,易華玉,張小丹等,分析化學滴定實驗學生常見問題分析及教學改進建議[J],西南師范大學學報,2014,39(3):188-192
[4] 鄧春艷,司士輝,淺析分析化學實驗教學改革及學生創新能力的培養[J],廣州化工,2011,39(5):177-178
[5] 呂金順,張莉莉,仲慧等,分析化學實驗教學中提高學生綜合能力的方法探討[J],教法探究,2009,159:63-65