比較教學(xué)法在分析化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用

黃文瑜，黃榮增

（湖北中醫(yī)藥大學(xué)，湖北 武漢 430065）

比較教學(xué)法在分析化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用

黃文瑜，黃榮增

（湖北中醫(yī)藥大學(xué)，湖北 武漢 430065）

比較教學(xué)法；分析化學(xué)；應(yīng)用實(shí)例

在分析化學(xué)教學(xué)中，學(xué)生反映一些知識(shí)點(diǎn)較為零散，不便于理解記憶，這是因?yàn)闆]有將各個(gè)不同部分的知識(shí)進(jìn)行聯(lián)系比較，容易混淆。采用比較教學(xué)法可以有效指導(dǎo)學(xué)生用聯(lián)系并區(qū)分的眼光來看待問題，找出知識(shí)點(diǎn)之間的個(gè)性和共性，并學(xué)會(huì)融會(huì)貫通，建立較為完整的知識(shí)結(jié)構(gòu)體系，取得事半功倍的教學(xué)效果［1-2］。

1 以創(chuàng)新為核心的比較教學(xué)法

在從事分析化學(xué)教學(xué)的過程中，常有學(xué)生提到知識(shí)難記，不易歸納總結(jié)，考試難以取得高分。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因之一在于學(xué)生不善于對(duì)學(xué)過的分析化學(xué)知識(shí)進(jìn)行深入理解，進(jìn)行歸納、總結(jié)、聯(lián)想比較。而比較教學(xué)法能克服這些缺點(diǎn)，將知識(shí)點(diǎn)加以歸納、總結(jié)、比較、研究，加深學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解與記憶，使學(xué)生在有限的課堂教學(xué)時(shí)間內(nèi)學(xué)到更多的知識(shí)。從素質(zhì)教育的目標(biāo)和內(nèi)容來看，其核心就是要求教育把人類素質(zhì)中的一切創(chuàng)新潛能都激發(fā)出來，培養(yǎng)全面發(fā)展且具有創(chuàng)新能力的高素質(zhì)人才。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，必須采用新穎、靈活的課堂教學(xué)法。而比較教學(xué)法的設(shè)計(jì)及應(yīng)用正是構(gòu)建以培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力為核心的教學(xué)觀念、教學(xué)方法體系。因此，比較教學(xué)法對(duì)于創(chuàng)新人才的培養(yǎng)具有重要的指導(dǎo)意義和潛在的應(yīng)用價(jià)值。

2 比較教學(xué)法在分析化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用

2.1 分析化學(xué)基本概念之間的比較

分析化學(xué)基本概念之間存在幾種常見的關(guān)系，如同一關(guān)系、相近關(guān)系、對(duì)立關(guān)系、主從關(guān)系等。同一關(guān)系，如系統(tǒng)誤差與可定誤差、偶然誤差與不可定誤差及隨機(jī)誤差、非晶形沉淀與無定形沉淀、返滴定法與剩余滴定法等。對(duì)于這些同一概念要做到無論出現(xiàn)何種說法，學(xué)生都應(yīng)明確所指相同。相近關(guān)系，如滴定終點(diǎn)與化學(xué)計(jì)量點(diǎn)、沉淀形式與稱量形式等。對(duì)于這些相近概念，學(xué)生應(yīng)明確它們看似差不多，實(shí)則存在差異，相近概念的各自特點(diǎn)必須非常清晰，不能混淆。對(duì)立關(guān)系，如質(zhì)子酸與質(zhì)子堿、晶形沉淀與非晶形沉淀、光譜法與非光譜法、特征區(qū)與指紋區(qū)。對(duì)立概念是完全不同而且相反的概念，它們之間的界限必須很清楚。主從關(guān)系，如共沉淀與表面吸附、指示電極與離子選擇電極、分子光譜法與紫外可見分光光度法。

2.2 不同滴定曲線之間的比較

4 種不同的滴定分析方法即酸堿滴定法、沉淀滴定法、配位滴定法與氧化還原滴定法，它們的討論體系有很多類似點(diǎn)。在開始講解酸堿滴定的時(shí)候，需要交待的問題較多，而后面的3種滴定方法可以讓學(xué)生類比酸堿滴定的過程，很多概念可以觸類旁通。如滴定曲線的表示方法，縱坐標(biāo)是pH、pX、pM、φ，橫坐標(biāo)則都是滴定劑體積或滴定分?jǐn)?shù)。它們?cè)诘味〞r(shí)都要用到指示劑，分別是酸堿指示劑、鉻酸鉀指示劑或鐵銨礬指示劑或吸附指示劑、金屬指示劑、氧化還原指示劑。在討論滴定過程時(shí)都是分階段討論的，即滴定開始前、滴定開始至化學(xué)計(jì)量點(diǎn)前、化學(xué)計(jì)量點(diǎn)、化學(xué)計(jì)量點(diǎn)后4個(gè)階段。滴定曲線都存在滴定突躍，均根據(jù)滴定突躍范圍選擇指示劑，而滴定突躍范圍都會(huì)隨條件改變而變化。在初學(xué)或復(fù)習(xí)時(shí)，均應(yīng)指導(dǎo)學(xué)生按照它們共同的規(guī)律進(jìn)行學(xué)習(xí)，從而建立起滴定分析的知識(shí)框架。

2.3 各種光學(xué)分析方法的比較

光學(xué)分析法雖多，但藥學(xué)類專業(yè)本科階段主要介紹紫外可見分光光度法、熒光分析法、原子吸收分光光度法、紅外分光光度法及磁共振波譜法。除熒光分析法之外，均屬于吸收光譜法。在原理上，它們可以從電磁輻射與物質(zhì)分子或原子相互作用的角度來理解。它們定量的關(guān)系也有所區(qū)別，紫外可見分光光度法是朗伯比爾定律A=Elc，而熒光分析法是F=kc，原子吸收分光光度法是A=k'c，紅外分光光度法和磁共振波譜法不用于定量分析，主要用于結(jié)構(gòu)分析中。

在所用儀器的結(jié)構(gòu)上，也可以按照光譜儀等部件的排列順序和各部件的作用來學(xué)習(xí)。如紫外可見分光光度計(jì)是按照連續(xù)光源、單色器、吸收池、檢測器、信號(hào)顯示器來排列。熒光分光光度計(jì)是按照激發(fā)光源氙燈、激發(fā)單色器、樣品池、發(fā)射單色器、檢測器、信號(hào)顯示器的順序排列，而且光路不是直線，而是呈90°排列的。原子吸收分光光度計(jì)的主要部件有銳線光源（空心陰極燈）、原子化器、分光系統(tǒng)、檢測器、信號(hào)顯示器。傅里葉變換紅外光譜儀由光源（硅碳棒）、邁克爾遜干涉儀、檢測器、電腦組成。連續(xù)波磁共振波譜儀由磁鐵、射頻振蕩器、探頭、掃描發(fā)生器、射頻接收器及記錄儀組成。它們不是完全彼此孤立的，但不同的地方要區(qū)分清楚。

2.4 幾種色譜分析法的比較

色譜法不可缺少兩相，即流動(dòng)相和固定相，其中流動(dòng)相為氣體的是氣相色譜法，流動(dòng)相是液體的是液相色譜法。液相色譜法又分為高效液相色譜法和經(jīng)典液相色譜法，它們?cè)诹鲃?dòng)相、固定相、輸送壓力、柱溫、柱效等方面都存在很多不同。在講解這部分內(nèi)容時(shí)，一定要使學(xué)生明確它們之間的差異與聯(lián)系，使用比較法這些知識(shí)就很容易被學(xué)生接受。

2.5 在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用

分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)主要訓(xùn)練學(xué)生滴定與稱量的基本操作，但是滴定時(shí)加入指示劑的時(shí)間、滴定終點(diǎn)顏色的判斷、滴定的快慢要求都不一樣。酸堿滴定時(shí)，指示劑是在滴定前加入，終點(diǎn)時(shí)觀察溶液顏色的變化，這存在一個(gè)漸變的過程，滴定開始時(shí)可以快一點(diǎn)，臨近終點(diǎn)時(shí)則要慢一些。配位滴定時(shí)如用EDTA滴定Zn離子溶液，滴定前加入鉻黑T指示劑，終點(diǎn)時(shí)溶液顏色由紫紅變成紫藍(lán)，然后紫藍(lán)變?yōu)榧兯{(lán)即為終點(diǎn)。滴定速度與酸堿滴定差不多。氧化還原滴定中，對(duì)于間接碘量法標(biāo)定Na2S2O3溶液的實(shí)驗(yàn)，應(yīng)該在接近終點(diǎn)時(shí)加入淀粉指示劑，終點(diǎn)溶液由深藍(lán)變?yōu)榱辆G色，滴定開始時(shí)要快滴慢搖，終點(diǎn)時(shí)則慢滴，不然判斷終點(diǎn)會(huì)不準(zhǔn)確。沉淀滴定法中，3種方法指示終點(diǎn)都有差異。鉻酸鉀指示劑法是通過觀察沉淀的顏色來判斷的，沉淀從白色變磚紅即為終點(diǎn)；鐵銨礬指示劑法滴定過程中有白色沉淀生成，而溶液變棕紅色即為終點(diǎn)；吸附指示劑法要觀察沉淀膠體的顏色變化，所以要保護(hù)膠體，防止膠體凝聚。不僅如此，3種沉淀滴定法控制溶液酸堿度都不同，鉻酸鉀指示劑法在中性、弱堿性條件下進(jìn)行，鐵銨礬指示劑法在硝酸的酸性條件下進(jìn)行，吸附指示劑法根據(jù)指示劑控制溶液滴定時(shí)的pH值。

而儀器分析實(shí)驗(yàn)主要開設(shè)了光譜分析法和色譜分析法的相關(guān)內(nèi)容。紫外可見分光光度計(jì)的使用分為722型和UV2000型兩種，這兩種儀器的使用有很多相似點(diǎn)也有差異。二者的基本構(gòu)造是相似的，都是五大部件。差異如722型分光光度計(jì)是開蓋調(diào)零，學(xué)生先學(xué)習(xí)了這種儀器后，再學(xué)習(xí)UV2000時(shí)容易混淆，一定要對(duì)學(xué)生強(qiáng)調(diào)UV2000型是關(guān)蓋用黑體調(diào)零。前者有一種光源（鹵鎢燈），后者有兩種光源（鹵鎢燈和氘燈），在使用紫外光區(qū)時(shí)會(huì)有馬達(dá)自動(dòng)進(jìn)行光源切換；前者用玻璃吸收池，后者用石英吸收池，紫外光區(qū)的測定是不能用玻璃的。這些要點(diǎn)必須向?qū)W生說明，這樣他們既可以通過對(duì)前者的操作體會(huì)很快掌握后者的操作技能，又不會(huì)混淆二者的使用方法。色譜實(shí)驗(yàn)中主要開設(shè)了氣相色譜實(shí)驗(yàn)和高效液相色譜實(shí)驗(yàn)，二者在結(jié)構(gòu)上很相似，都有流動(dòng)相輸送系統(tǒng)、進(jìn)樣系統(tǒng)、分離系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)、信號(hào)顯示系統(tǒng)等。但是氣相色譜是用惰性氣體作為流動(dòng)相，高效液相色譜是用脫氣過濾后的高純液體作為流動(dòng)相，可以采用梯度洗脫方式輸送流動(dòng)相改善分離效果。氣相色譜是用尖頭進(jìn)樣針直接進(jìn)樣，定時(shí)更換硅橡膠，而高效液相色譜用平頭進(jìn)樣針采用六通閥進(jìn)樣。氣相色譜法是采用填充色譜柱或石英毛細(xì)管柱分離，可以采用程序升溫方式改善分離效果。高效液相色譜法采用的色譜柱比前者要短，柱溫也比前者低。這些異同點(diǎn)應(yīng)在教學(xué)時(shí)向?qū)W生闡明，通過比較新舊知識(shí)，不僅不會(huì)混淆，而且會(huì)更快掌握新知識(shí)。

3 結(jié)語

比較教學(xué)法有利于將學(xué)生在學(xué)習(xí)中的疑點(diǎn)和教材中的重點(diǎn)與難點(diǎn)結(jié)合起來。在分析化學(xué)教學(xué)過程中，我們經(jīng)?？吹綄W(xué)生容易混淆分析化學(xué)中的基本概念、基本理論、基本反應(yīng)、平衡常數(shù)、各類滴定曲線等內(nèi)容。而比較教學(xué)法能把教材中的重點(diǎn)、難點(diǎn)和學(xué)生學(xué)習(xí)中存在的疑點(diǎn)結(jié)合起來，從而加深學(xué)生的印象，易于掌握和記憶。通過比較法的思維訓(xùn)練，學(xué)生可以將各個(gè)章節(jié)的知識(shí)點(diǎn)彼此聯(lián)系、相互辨別，在知識(shí)點(diǎn)之間建立橫向和縱向比較，對(duì)于初學(xué)時(shí)的辨別知識(shí)和復(fù)習(xí)時(shí)的歸納總結(jié)都大有裨益。

［1］向梅先，葛月賓，肖新才.改進(jìn)藥用植物學(xué)教學(xué)的幾點(diǎn)體會(huì)［J］.湖北中醫(yī)學(xué)院學(xué)報(bào)，2010，12（3）：75.

［2］張慧.無機(jī)化學(xué)教學(xué)中比較教學(xué)法的應(yīng)用［J］.寧波大學(xué)學(xué)報(bào)：教育科學(xué)版，1999，12（3）：145-146.

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1671-1246（2015）10-0038-03