电光分析天平教学探索

作者/潘炳力，河南科技大学公共化学教研室



电光分析天平教学探索

作者/潘炳力，河南科技大学公共化学教研室

文章摘要：分析化学实验是一门重要的实践课程，而电光分析天平称量实验几乎贯穿着全部实验内容，然而在实验初期，多数学生感觉掌握此仪器使用方法的难度较大。针对这一问题，笔者在电光分析天平称量实验中引入各种教学技巧，不仅调动了学生的学习积极性，而且加深了学生对分析化学中最基本的工具—电光分析天平的认识和掌握。

关键词：分析化学实验；分析天平称量实验；教学方法

分析化学实验是化工、制药、环境、冶金、非金属材料、药学、医检等专业本科生一门重要的实践课程，而电光分析天平称量实验几乎贯穿着全部实验内容，然而针对电光分析天平称量实验的教和学历来是学生学习过程和教师指导过程的难点。因此，教师只有在教学过程中不断创新，才能取得良好的教学效果。笔者结合前人经验在近两年的电光分析天平称量实验教学实践中进行了一些探索，取得了较好的教学效果，下面就主要内容介绍如下：

1.激发学习兴趣和热情

提高学习兴趣是学生学好相关知识的基础。教师要千方百计地激发和培养学生的学习热情和兴趣。而分析天平教学中教师可采用基于问题的教学方法（Problem-based leaning）[1]，设计一些合适的问题激发学生的学习兴趣[2]。比如：在讲授电光分析天平有关的理论课时，教师可带着事先准备好的称量工具如弹簧秤、物理托盘天平（台秤）等，并带一件金首饰或钻石首饰走进教室，在学生们充满疑问的目光中，首先请两名学生选用任意一款仪器测出金首饰或钻石首饰的质量。很快两位学生分别用弹簧秤、物理托盘天平称出了金首饰或钻石首饰的质量。可进一步提出问题：鉴于黄金和钻石的价值，采用弹簧秤、物理托盘天平称量是否合适？能否用现有仪器准确将质量的数据精确到小数点后四位数字?

第一个问题，大家回答起来比较容易，意见也比较一致，通常都认为不合适；但是第二个问题，有的同学可能回答不上来，可以安排一位学生上讲台来再仔细观察弹簧秤、物理托盘天平的刻度，并告诉大家这两台常用的称量工具都不能达到要求。教师可抓住大家的疑惑心理和想知道答案的急切心情，开始讲授电光分析天平的理论知识。这样，学生们的学习兴趣被激发出来。

2.多媒体技术用于电光分析天平结构的讲解

要想使学生精通使用电光分析天平，必须让学生了解电光分析天平的基本结构及其各部分的用途。而通常对多数同学来说，在天平室直接面对陌生的电光分析天平时，特别是在教师前介绍其如何如何精密，往往部分同学们产生一定程度的“畏惧”心理；其本质原因可能是在实验室所见到的电光分析天平的构造与同学们在中学熟知的托盘天平差别较大。这种情况下，很有必要对电光分析天平分部分结构进行系统介绍，通过“化整为零”加深同学们的感性认识。

随着现代教育技术的发展，利用多媒体技术辅助教学已被广泛应用且发挥了重要作用，而现代多媒体技术已经成为了一种一般教学手段[3-4]；其中包含图片、声音、动画等多种展示技巧，特别是动画技术都可适合用于展示电光分析天平结构的介绍。在制作动画时，教师可按照同学观察仪器的正常顺序，由外到内依次展示各个部件：天平箱、天平横梁、天平柱和水准仪、指针、吊耳和阻尼器、秤盘、砝码、平衡螺丝、升降钮等[5]；然后，依次将这些组件组装成完整的分析天平。通过展示，加深了同学们对电光分析天平的基本结构的认识，为后续实际操作打好基础。

3.通过类比，进一步加深理解

古圣贤人曾经说过“温故而知新”，这对很多知识的学习都有帮助，过程中的关键是找到“旧”知识和“新”的相通之处。物理托盘天平（台秤）对大家来说比较熟悉，因此教师可让同学回顾物理托盘天平（台秤）的基本结构和原理，通过类比方法来学习并理解新的电光分析天平。

首先让大家明确：不论物理托盘天平还是电光分析天平其基本原理都是利用了大家耳熟能详的“杠杆原理”，即结构中必须包含基本组成横梁和支点。只不过由于电光分析天平是非常精密的仪器，其支点不是像托盘天平那样的普通金属支点，而是采用硬度更大、更耐磨的玛瑙支点。另外，为了进一步减小支点的运动和磨损，加了阻尼器、升降钮等。当然，最能体现电光分析天平的是指针，又叫光电读数装置，不仅可以指示平衡，而且可以方便读出0.1-10mg的质量数值，这与普通托盘天平有明显不同；因为普通托盘天平的指针只是指示天平的平衡。

4.标准化操作，掌握称量方法

在学习任何仪器过程中严格按照规范化和标准化操作规程，对掌握操作技能和保护仪器设备都是非常必要的。

电光分析天平的规范操作主要分以下步骤：

称量前检查水平和调零；称量；读数。

过程中需要严格遵守注意事项，教师可以先强调托盘天平的使用操作规程和注意事项；然后，仍然通过类比方法介绍电光分析天平的不同之处。其中比较容易忽略的注意事项是升降钮的使用，因为在普通托盘天平加物品、加减砝码和称量时没有这个操作，因此很多同学都把这个操作忽略掉，而往往许多天平使用一段时间即灵敏度下降就是由于升降钮未得到很好使用所引起。另外，天平不能调平、指针消失等都是称量过程中有可能出现的意外情况，而这些往往都有共性的原因，比如有可能是同学调零过程调节平衡螺丝时将天平横梁损坏，另外还有可能砝码掉落等。

5.具体做法

笔者在指导学生实验过程中尝试采用分组梯度教学法，即将每班同学分成几个小组，各选择一名组长；首先，先对组长进行电光分析天平的操作规程的讲授并进行操作演示，指出存在的主要问题；然后，待完全掌握称量技能后，组长在其所带领的小组内进行演示示范操作规程，教会每个同学。这样免去了大量类似问题的出现，教师更有精力去解决学生称量过程中出现的其他的问题。

总之，经过两届同学的验证，笔者所采用的上述教学方法，可调动学生的学习积极性，显示了良好的教学效果，使超过80%的同学比较熟练的掌握了电光分析天平使用方法。

【参考文献】

＊[1] O’Neill P A, Morris J, Baxter C M.Evaluation of an integrat ed curriculum using problem—based learning in a clinical envir onment: the Manchester experience [J].Medical education

＊[2] 王海玲.实践教学法在分析天平技能训练中的应用[J].科技信息

＊[3] 潘炳力.针对一年级新生大学化学教学改革[J].广州化工

＊[4] 叶青，陈永宝.计算机多媒体在大学化学教学中的应用[J].大学化学

＊[5] 仝克勤.基础化学实验[M].化学工业出版社.