关于一次分析化学课教学过程的体会、问题与启示

谢音 王聪玲 龚楚清 张华山

(武汉大学化学与分子科学学院 湖北武汉 430072)

在2010级新生中，武汉大学化学院通过选拔组成了一个20人的班。按照规定，他们除了要选修54学时的大班(100人左右)分析化学(上)课外，还要开设一门分析化学(上)的讨论课(必修课)。所以针对进校才只有半年的化学专业新生，如何开好必修课、又不重复分析化学选修课就成为该课程教学的关注点和难点。基于学生的知识基础和教学资源条件，分析化学理论课和实验课的主讲教师通过讨论，制定了教学方案。教学目的是使分析化学理论与具体测定方法紧密结合，通过测定某一样品的实践过程，让学生理解和掌握分析化学中的部分理论知识和用某一分析方法测定样品的技术要领与关键步骤，进一步打好分析化学理论知识基础并熟练掌握分析化学操作技术。

综合考虑诸多因素(如学生基础、学时、分析化学理论与实验结合知识点、实验资源配置、难易程度等)，确定将“草酸钙沉淀重量法和KMnO4滴定容量法测定石灰石中的氧化钙”作为实验之一。该实验内容和操作方法是参见文献[1]和文献[2]等编写而成，其中石灰石为标准样品(冶金工业部提供)，并且包含CaO的含量数据。故学生的测定结果很易得到核查。在这里把进行这一教学的过程、内容以及意识到的问题、实验后的体会及启示作一汇报，以找出不足，促进分析化学教学的健康发展。

1 过程与要求

除特别注明外，所有需要的药品及设备、器皿由学生自己选择和配制，实验独立操作完成，有问题可问指导教师。实验成绩是根据每个学生的测定结果与标准结果的接近程度评定，不超差的给满分(100分)，超出±10%的70分，若结果误差再大则不及格。这些都预先告知学生，目的是使他们精心进行实验，规范操作技术要领。根据测定方法步骤的注释，要求学生知道怎样做和为什么这样做。

实验时间约为14h，测定完毕后，马上报出测定结果给教师。随后再写出实验报告。

如果说是实验课，不如说是石灰石样品测定。最快的学生第2天下午(16点)完成，最慢的学生到晚上(19点)完成。因为要验证每个测定值的准确程度(标准样品结果只有教师知道)，即要考量学生的实验结果和检查学生分析化学操作技术的规范程度，所以如果操作技术不规范是不可能获得准确结果的。事实证明，由于部分学生分析实验技术不熟练和不规范，实验结果有较大误差。但是，也应该看到，许多学生的测定结果距标准结果相差不大，说明操作正确并非难事。

实验课结束后，教师应告知学生标准样品的数据，并在理论课课堂上让学生知道所有学生用两种方法测定样品的实验结果(平均结果：重量法2次，容量法3次)。

在理论课堂上，教师针对实验结果，结合书本上的理论知识和技术操作与步骤，与学生讨论测定方法中每一步骤的原因。让学生根据实验结果计算标准偏差，然后讨论自己所测定结果与标准数据之间产生误差的原因，讨论的一些问题如下：

(1) 对实验中的注释进行思考并回答以下问题(实验前和理论课讨论)：

① 为什么滴加少量水将石灰石样品润湿？

② 盐酸溶样品为什么慢慢滴加盐酸？

③ 静置为了什么？

④ 用(NH4)2C2O4沉淀Ca2+前为什么要加入柠檬酸铵？

⑤ 要使CaC2O4沉淀完全，而不使MgC2O4沉淀，最好控制酸度多少？

⑥ 用氨水中和时，为什么用甲基橙指示剂指示酸度？

⑦ 如何检查洗涤完全除去Cl-？

⑧ 是否洗涤次数越多或体积越大越好？为什么？

⑨ 如果将CaC2O4沉淀和滤纸一起用硫酸处理再用KMnO4溶液滴定，会对结果产生什么影响？

(2) 讨论以下问题：

① 以石灰石溶样为例，讨论矿物岩石试样分解和化学反应。

② 测定方法实验步骤中，哪些产生系统误差？哪些是偶然误差？

③ 结合课本上分析化学的误差和数据处理的基本内容，每个学生对所有学生的测定结果进行数据处理，评价你的测定结果的准确性，若有较大误差，主要原因是什么？

④ 为什么重量法测定结果没有滴定法结果准确？

⑤ 根据你采用的分析方法和测定过程归纳重量法和容量法的原理和两者区别。

⑥ 以石灰石样品测定为例，谈谈分析化学中质量控制有哪几个方面？如何提高分析准确度？

共用4学时让学生讨论这些问题。然后教师结合实例用2学时归纳讲授这些问题的答案。以上是这部分分析化学内容的基本全部教学过程。

2 体会和问题

石灰石样品测定实验的教学内容涉及到分析试样的采集与制备、分析化学中的误差与数据处理、分析化学中的质量保证与质量控制和氧化还原滴定法及重量分析法等内容，有助于加深学生对相关知识的掌握理解；不但看得见，还能摸得着。用学生的话讲：这部分内容刻在了脑子里。因为“分析试样的采集与制备、分析化学中的误差与数据处理、分析化学中的质量保证与质量控制”是所有分析化学方法测定样品的共有内容。本实验突出了分析化学的特色，也强调了所有分析化学分析方法的共性的重要性。由于从严要求，有标准结果，学生都想把结果测得准确些，实验操作时就能格外尽心和尽可能规范。尽管最后结果多不理想，但学生从思想意识和操作技术方面都能有大的受益，知道了分析化学课程的特色和精髓。

重量法测定实际样品的实验可以加强学生最基本的实验技能，着重培养他们细心、耐心、谨慎和认真学习分析化学的意识，把学习分析化学精神与态度层面的要求直接与分析过程中的操作技术实际结合起来，让学生深刻认识分析化学的精髓和基本理论间的关联。

实验中的主要问题是有些学生对有效数字掌握得不好；另外，对于测定结果的表达形式也没有按要求完成，有些随意。

这一分析化学教学过程也存在一些需解决的问题：(1) 从实验角度看，人数少些效果就会好一些；人数多，所需教学资源大，条件达不到，所以推广有难度。(2) 课程和所需学时上安排也有问题，一个包含多项内容的样品测定实验的完成，需要较长时间；怎样安排，不仅涉及分析化学课，还要涉及其他课程的设置和安排。(3) 如果我们的教学对象是具有一定程度化学知识和实验技能(选拔过的)的学生，能取得预想的教学效果，但若对全年级学生进行类似教学，是否也能取得同样效果，还有待证实。

3 启示

同样的分析化学教学内容，由教学组进行教学的效果比理论课和实验课各自分离教学的效果要好。所以建议以教学组的形式教学。

重量法实验还是应该开设的，对于培养学生的实验操作技能和细致耐心的学习态度很有帮助。

根据测定样品实验过程中可能存在的问题，让学生有针对性地结合书本上的理论进行讨论，在目的清楚的争论中统一认识。

以标样实际样品测定进行分析化学实验学习和练习，用途有：(1) 增强学生的责任意识；(2) 将测定结果与基本实验操作技术规范联系起来，用于量化检查学生的操作技能和技术；(3) 可以设计综合分析化学实验，将尽可能多的分析化学理论和测定方法连贯起来，促进学生系统掌握分析化学理论和提高测定分析化学样品的能力。

我们计划准备3个样品测定实验，可以将分析化学(上)的内容全部贯串在一起，本文所述的实验仅是其中之一。我们认为可以设计几个包含不同分析化学内容的综合系统实验，结合理论知识，让学生进行较充分的讨论，从而做到以点带面、由浅入深和从易到难的分析化学教学。这样有利于学生理解和掌握分析化学的主要理论、内容以及分析化学的操作技术。

[1] 岩石矿物分析编写组.岩石矿物分析(第一分册).第3版.北京:地质出版社，1991

[2] 曹宏燕.冶金材料分析技术与应用.北京:冶金工业出版社，2008