農(nóng)業(yè)院校定量分析實(shí)驗(yàn)的教學(xué)探索

李輝勇，周南，周軍

摘要：本文結(jié)合我校實(shí)驗(yàn)化學(xué)教學(xué)改革的情況，重點(diǎn)闡述了高等農(nóng)業(yè)院校定量分析實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的選擇，“量”與“誤差”的概念在定量分析基本單元操作及實(shí)驗(yàn)過程中的重要性。采用過程考核與操作考核相結(jié)合的成績(jī)?cè)u(píng)定模式，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)與創(chuàng)新能力。

關(guān)鍵詞：農(nóng)業(yè)院校；定量分析實(shí)驗(yàn)；教學(xué)

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2017）35-0270-02

化學(xué)是應(yīng)用性很強(qiáng)的以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，是高等農(nóng)業(yè)院校的核心基礎(chǔ)課。高等農(nóng)業(yè)院校開設(shè)的化學(xué)課程主要有無(wú)機(jī)及分析化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、實(shí)驗(yàn)化學(xué)，部分專業(yè)開設(shè)有儀器分析和物理化學(xué)課程。其中實(shí)驗(yàn)化學(xué)是將原附屬于各門化學(xué)理論課程的實(shí)驗(yàn)合并，獨(dú)立教學(xué)，單獨(dú)考核的一門化學(xué)課程，主要內(nèi)容有無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)、有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)、分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)。分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)主要以定量分析實(shí)驗(yàn)為主。化學(xué)實(shí)驗(yàn)的單獨(dú)設(shè)課有利于培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力、分析與解決問題的能力，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。隨著社會(huì)發(fā)展及教學(xué)改革的深入，公共化學(xué)課程的教學(xué)內(nèi)容在減少，教學(xué)課時(shí)在壓縮，教學(xué)模式發(fā)生了變化，同時(shí)化學(xué)實(shí)驗(yàn)開設(shè)的成本在增加，因此如何在現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)條件與有限的時(shí)間內(nèi)使學(xué)生能夠系統(tǒng)地掌握定量分析的基本操作技能，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)與能力，是我們目前面對(duì)的主要問題。近十幾年來(lái)，我校在定量分析實(shí)驗(yàn)的開設(shè)方面做了一些探索與嘗試，并取得了一定的效果。

一、與農(nóng)業(yè)院校專業(yè)相結(jié)合，調(diào)整定量分析實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

目前在我校開設(shè)實(shí)驗(yàn)化學(xué)課程的有農(nóng)學(xué)、園藝、植保、動(dòng)科、動(dòng)醫(yī)、農(nóng)資、環(huán)境工程、食品科學(xué)與技術(shù)、食品質(zhì)量工程、生物技術(shù)、動(dòng)植物檢驗(yàn)檢疫等近30多個(gè)專業(yè)，每年有2000余名學(xué)生學(xué)習(xí)該課程。定量分析實(shí)驗(yàn)開設(shè)的目的在于讓學(xué)生掌握化學(xué)分析實(shí)驗(yàn)原理及相關(guān)的基本操作技能，如分析天平的使用、容量瓶的使用、移液管的使用、滴定分析基本操作等，為后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)打好實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)。定量分析實(shí)驗(yàn)我們采用的是“6+1”的模式，即6次基本實(shí)驗(yàn)，1次定量分析操作考核。我們?cè)谶x擇定量分析實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，特別是定量分析實(shí)驗(yàn)材料時(shí)充分體現(xiàn)農(nóng)業(yè)院校的專業(yè)特色。6次基本實(shí)驗(yàn)分別為：分析天平的使用與試樣中水分含量的測(cè)定、滴定管的使用與比較滴定練習(xí)、樣品酸度的測(cè)定、消毒液中過氧化物的測(cè)定、水的硬度及鈣鎂的測(cè)定、比色分析。在試樣中水分含量的測(cè)定實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)室提供的樣品有茶葉、飼料、稻谷、土壤等，學(xué)生也可自帶樣品，如有的學(xué)生將新鮮蔬菜帶來(lái)，還有的學(xué)生在室外采集樹葉，等等。在酸度的測(cè)定中，實(shí)驗(yàn)室提供的樣品有食醋、果酸等。我們學(xué)校旁邊就是瀏陽(yáng)河，水的硬度及鈣鎂的測(cè)定就讓學(xué)生自己采用瀏陽(yáng)河水，同時(shí)與實(shí)驗(yàn)室的自來(lái)水作比較。比色分析實(shí)驗(yàn)根據(jù)專業(yè)特點(diǎn)采用不同的實(shí)驗(yàn)材料，生物、食品等相關(guān)專業(yè)采用從市場(chǎng)上采購(gòu)的新鮮蘑菇做實(shí)驗(yàn)材料，分析其中自由氨基酸的含量；農(nóng)學(xué)、植保、園藝等相關(guān)專業(yè)采用土壤作實(shí)驗(yàn)材料進(jìn)行土壤速效磷的分析。

通過實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與實(shí)驗(yàn)材料的選擇，提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)參與度，激發(fā)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)熱情，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)的成敗中掌握定量分析的基本操作技能，通過與實(shí)際的實(shí)驗(yàn)分析任務(wù)相結(jié)合，使學(xué)生在尋找實(shí)驗(yàn)材料的過程中提前了解自己所學(xué)的專業(yè)，明白化學(xué)在后續(xù)專業(yè)學(xué)習(xí)中的重要性，從而更加重視化學(xué)的學(xué)習(xí)，特別是化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本操作技能掌握的重要性。

定量分析實(shí)驗(yàn)?zāi)茼樌_出的重要一點(diǎn)是充分利用了我校實(shí)驗(yàn)化學(xué)課程教學(xué)的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，基本實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與相關(guān)的實(shí)驗(yàn)基本操作技能提前在網(wǎng)絡(luò)課程平臺(tái)上公布，讓學(xué)生提前介入實(shí)驗(yàn)過程，做好相關(guān)的預(yù)習(xí)及實(shí)驗(yàn)材料的準(zhǔn)備工作，當(dāng)然我們也會(huì)在上一次學(xué)生實(shí)驗(yàn)時(shí)進(jìn)行下一次實(shí)驗(yàn)的相關(guān)布置與強(qiáng)調(diào)。

二、將“量”與“誤差”的概念貫穿實(shí)驗(yàn)過程，強(qiáng)調(diào)基本單元操作

定量分析實(shí)驗(yàn)的中心在“量”，關(guān)鍵在于分析結(jié)果的準(zhǔn)確度，即實(shí)驗(yàn)“誤差”的大小。定量分析實(shí)驗(yàn)是在一年級(jí)第二學(xué)期開設(shè)，對(duì)于大一的學(xué)生來(lái)說，“量”、“誤差”、“準(zhǔn)確度”這些概念相對(duì)較為模糊，因此必須使學(xué)生在前兩次的定量分析實(shí)驗(yàn)的基本單元操作學(xué)習(xí)時(shí)領(lǐng)會(huì)與建立這些概念，然后將“量”與“誤差”的概念貫穿所有的定量分析實(shí)驗(yàn)過程。在分析天平的使用及差減法練習(xí)中，我們?cè)O(shè)計(jì)了兩個(gè)環(huán)節(jié)，一個(gè)環(huán)節(jié)是讓學(xué)生稱量同一物體，可以是實(shí)驗(yàn)室提供的干燥盒，也可以是學(xué)生推薦的小物件，每個(gè)學(xué)生稱量5次，比較平行稱量之間的差異，并取平均值，同班同學(xué)之間比較平均值的差異，讓學(xué)生在這一環(huán)節(jié)體會(huì)不同的操作者，不同的天平帶來(lái)的測(cè)量誤差，同時(shí)也可以檢測(cè)個(gè)別學(xué)生的操作失誤。另一個(gè)環(huán)節(jié)是差減法練習(xí)時(shí)，按規(guī)定學(xué)生必須用紙條取稱量瓶，我們讓學(xué)生看到用手直接取稱量瓶稱量和用紙條取稱量瓶稱量間的差異，使學(xué)生明白錯(cuò)誤的操作對(duì)結(jié)果準(zhǔn)確度的影響。在比較滴定練習(xí)單元操作中，我們以兩個(gè)同學(xué)為一組配制一組試劑，相互檢查滴定管滴定操作手法是否正確，共同探討滴定終點(diǎn)顏色的控制，相互檢查滴定管讀數(shù)是否正確，通過相互的來(lái)回檢查，讓學(xué)生掌握滴定管的使用、滴定終點(diǎn)的掌控及正確的滴定讀數(shù)等幾個(gè)方面，達(dá)到能正確熟練操作滴定管。在定容與移液基本操作單元，涉及到容量瓶與移液管的使用，為了讓學(xué)生體會(huì)“量”與“誤差”，除了同組同學(xué)的相互檢查與監(jiān)督外，我們要求學(xué)生采用不同的移液管對(duì)同一容量瓶進(jìn)行相對(duì)校正，在這一看得見差異的過程中領(lǐng)會(huì)“量”與“誤差”的概念。當(dāng)然我們?cè)诿恳淮螌?shí)驗(yàn)中都要求學(xué)生對(duì)“量”與“誤差”的貫穿，每一次實(shí)驗(yàn)完成后，學(xué)生必須檢查平行結(jié)果間的偏差，分析造成結(jié)果誤差的原因，找到誤差的來(lái)源，體現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)報(bào)告中，這樣不僅提高了學(xué)生對(duì)“量”與“誤差”的認(rèn)識(shí)，規(guī)范了基本單元操作技能，更重要的是養(yǎng)成了嚴(yán)謹(jǐn)、科學(xué)的實(shí)驗(yàn)觀。

三、過程考核與操作考核相結(jié)合的成績(jī)?cè)u(píng)定模式，培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力

實(shí)驗(yàn)課程的成績(jī)?cè)u(píng)定是對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)態(tài)度和實(shí)驗(yàn)綜合能力的整體評(píng)價(jià)，應(yīng)盡可能做到科學(xué)、客觀、公正、合理。經(jīng)過十余年的探索與實(shí)踐，我校目前已建立了“2+4+4”的實(shí)驗(yàn)化學(xué)課程學(xué)生成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)體系，即從過程考核20%、操作考核40%、實(shí)驗(yàn)相關(guān)理論考核40%等三個(gè)方面綜合評(píng)定學(xué)生的成績(jī)。

實(shí)驗(yàn)過程評(píng)價(jià)，除了考查學(xué)生的實(shí)驗(yàn)到課情況、實(shí)驗(yàn)態(tài)度、化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本技能的掌握與運(yùn)用、實(shí)驗(yàn)原始數(shù)據(jù)的記錄、實(shí)驗(yàn)衛(wèi)生等方面外，還要特別注重引導(dǎo)學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，例如在定量分析實(shí)驗(yàn)中的標(biāo)準(zhǔn)溶液配制環(huán)節(jié)，要求學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)中所需溶液濃度的大小計(jì)算所需標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積，計(jì)算所需稱量的基準(zhǔn)物質(zhì)的質(zhì)量，等等。在實(shí)驗(yàn)報(bào)告的撰寫環(huán)節(jié)，除了要求學(xué)生按照規(guī)范化的格式，即實(shí)驗(yàn)名稱、實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)儀器與試劑、實(shí)驗(yàn)步驟與原始實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄、數(shù)據(jù)處理與分析等基本欄目進(jìn)行書寫外，還要求學(xué)生就實(shí)驗(yàn)過程中遇到的問題進(jìn)行分析，并對(duì)自己在本次實(shí)驗(yàn)過程中的表現(xiàn)進(jìn)行自我評(píng)價(jià)與總結(jié)，總結(jié)成功或失敗的經(jīng)驗(yàn)。操作考核的目的：一方面在于考核學(xué)生對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本單元操作的掌握程度，另一方面在于考核學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力?；締卧僮骺己税ǚ治鎏炱降氖褂门c差減法稱量、容量瓶的使用與定容操作、移液管的使用與移液操作、滴定管的使用與滴定操作等4個(gè)方面。操作考核的命題通常是某標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度的標(biāo)定，給定其濃度范圍，要求設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案必須包含有4個(gè)基本操作單元。

通過過程考核與操作考核兩個(gè)環(huán)節(jié)，一方面在于考查學(xué)生的化學(xué)實(shí)驗(yàn)操作技能的掌握情況，更主要的是培養(yǎng)了學(xué)生分析與解決問題的能力、動(dòng)手能力以及創(chuàng)新能力，培養(yǎng)了學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)、科學(xué)的實(shí)驗(yàn)態(tài)度和良好的實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)。