案例教學(xué)法在無機及分析化學(xué)實驗中的應(yīng)用

許河峰+吳湛霞+謝建英+李先文

探索構(gòu)建“以學(xué)生為中心”的教學(xué)模式是高等教育由大國向強國轉(zhuǎn)變的教育教學(xué)改革需要，在大學(xué)一年級的無機及分析化學(xué)實驗教學(xué)中實施案例教學(xué)，通過選擇三個不同實驗探究案例教學(xué)，強化學(xué)生對實驗理論的理解與操作技能的掌握，培養(yǎng)學(xué)生的主動學(xué)習(xí)能力和提高教師的課堂教學(xué)效率，充分體現(xiàn)“以生為本”的教育理念。

案例教學(xué)法無機及分析化學(xué)實驗教學(xué)無機及分析化學(xué)實驗是理論課程的基本原理和實驗教學(xué)的操作技術(shù)的集成，是專業(yè)人才培養(yǎng)的大學(xué)基礎(chǔ)化學(xué)。學(xué)生進行化學(xué)實驗時的態(tài)度和收獲是判斷能否具有操作專長和創(chuàng)新能力的試金石?，F(xiàn)行大學(xué)基礎(chǔ)化學(xué)實驗教學(xué)模式多按學(xué)生課前預(yù)習(xí)、教師講授原理、演示規(guī)范操作、學(xué)生自主實驗（此時教師不斷督促糾錯、言傳身教、課堂互動）、課后的報告書寫與評判等環(huán)節(jié)進行，無論是現(xiàn)場提問、實驗結(jié)果都有確定的權(quán)威性答案；再者，高考分科造成學(xué)生化學(xué)知識與操作技能欠缺、實驗積極性不夠，在有限的教學(xué)時數(shù)內(nèi)，往往為了趕進度而被動應(yīng)付，體會不深、收獲不大；還有，招生、就業(yè)大環(huán)境不利讀書，學(xué)習(xí)氣氛不濃、課堂參與不夠，不利啟發(fā)與探究性教學(xué)，自然教與學(xué)的效果都不理想，不利學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)、提高。因此，積極探索構(gòu)建“以學(xué)生為中心”的教學(xué)模式是高等教育由大國向強國轉(zhuǎn)變的改革需要，在大學(xué)一年級無機及分析化學(xué)實驗課程中開展教育教學(xué)的方法、模式改革也勢在必行。

一、案例教學(xué)法簡介

案例教學(xué)是把已發(fā)生或可能會發(fā)生的典型個案作為教學(xué)對象，在課堂中由教師幫助學(xué)生分析、討論和提出各種解決問題的可能方案的一種教學(xué)方法和技巧，是培養(yǎng)和提高學(xué)生解決實際問題能力為核心的一種新型教學(xué)方法，體現(xiàn)了“以學(xué)生為學(xué)習(xí)主體”的教育理念、建構(gòu)主義認識論的現(xiàn)代心理學(xué)思想，適合學(xué)生不斷自覺發(fā)揮、增強建構(gòu)、接受知識的內(nèi)在客觀認識規(guī)律。

案例教學(xué)法起源于1920年，但直到1980年才受到重視，并廣泛應(yīng)用于法學(xué)、管理學(xué)、經(jīng)濟學(xué)、教育學(xué)、軍事學(xué)等領(lǐng)域。國內(nèi)教育界的應(yīng)用是近20年的事。與傳統(tǒng)教學(xué)過于突出教師主體地位、強調(diào)單向交流、教材多年固定不變等不同，它具有如下特點：學(xué)生是案例教學(xué)過程的主體；通過布置任務(wù)、創(chuàng)造場景，調(diào)動學(xué)生積極性；強調(diào)主動參與，提高學(xué)習(xí)能力；師生互動，突出討論過程；剖析原理，透視立體案例；體現(xiàn)因材施教，所學(xué)知識可操作性強，等等。

如何在大學(xué)基礎(chǔ)化學(xué)實驗教學(xué)中嫁接案例教學(xué)，有效解決傳統(tǒng)教學(xué)方法存在的種種弊端，切實提高課堂教學(xué)效果，推動具有扎實實驗理論與規(guī)范操作技能等綜合化學(xué)素養(yǎng)的創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)模式改革，是新時期人才培養(yǎng)方案及課程改革的要求，值得廣大大學(xué)化學(xué)教育工作者嘗試。

二、案例教學(xué)法在無機及分析化學(xué)實驗中的實施

我校實施的“雙百工程”是一項以培養(yǎng)拔尖創(chuàng)新人才為目標的榮譽教育示范工程，實驗班的學(xué)生都是學(xué)校招生入學(xué)成績名列前茅并經(jīng)系院校三級選拔而來的精英學(xué)生，他們求知成才欲望強烈、學(xué)習(xí)積極主動、思維活躍、觀察敏銳，較普通班學(xué)生更能迎接新挑戰(zhàn)、接受新事物。因此，“雙百工程”實驗班作為學(xué)校教育教學(xué)改革的平臺，更適合成為案例教學(xué)法在無機及分析化學(xué)實驗中的應(yīng)用教學(xué)改革項目的首選試驗田，為項目的實施和推廣提供可靠的條件保障。

無機及分析化學(xué)實驗中的案例教學(xué)在正常課堂教學(xué)程序下實施，需要師生課前課后進行適當協(xié)調(diào)配合。首先，在每次案例教學(xué)課堂實踐前的一次實驗時要布置好任務(wù)，要求學(xué)生課外準備充分；其次，課堂上教師發(fā)揮主導(dǎo)作用，通過展示案例、啟發(fā)引導(dǎo)設(shè)置疑問、組織小組討論、組織班級交流等四個教學(xué)環(huán)節(jié)，要求學(xué)生作為學(xué)習(xí)的主體，配合進行閱讀感知、獨立思考研究、群體合作探究、表達思考辯論；另外，案例展示、問題提出、討論交流是關(guān)鍵環(huán)節(jié)，要把握好討論問題的深廣度、互動交流的分寸、實驗進度時間，不可讓改革嘗試變?yōu)槌林刎摀?/p>

三、無機及分析化學(xué)實驗中的案例

案例是具體、真實，有環(huán)境、情節(jié)，有詳細描述的第一手材料事例。我校無機及分析化學(xué)實驗重點在化學(xué)分析方法，側(cè)重基本操作技能規(guī)范訓(xùn)練，不同學(xué)時教學(xué)班級選做8～10個滴定分析實驗，每個耗時3學(xué)時計135分鐘，教師講解、示范及師生互動的時間有限，因此，項目只選擇三個典型實驗為案例教學(xué)，并引領(lǐng)學(xué)生對其它實驗在課外再進行部分的案例教學(xué)嘗試。

案例教學(xué)法在無機及分析化學(xué)實驗中的應(yīng)用從課程基本原理與規(guī)范操作的共性出發(fā)，以塑造應(yīng)用型人才和提高創(chuàng)新能力為目標，輔以食品安全、環(huán)境保護等社會熱點問題中涉及的課程應(yīng)用為實例，精心編寫集先進性與實用性為一體的實驗案例，積極探討、完善案例教學(xué)法在無機及分析化學(xué)實驗中的應(yīng)用，構(gòu)建可操作性強的新化學(xué)實驗教學(xué)方法，培養(yǎng)學(xué)生自覺主動學(xué)習(xí)、積極發(fā)散思維與發(fā)現(xiàn)、分析、解決問題、做出決策的綜合能力，切實踐行“以生為本”的教育理念。

下面運用案例教學(xué)中的建構(gòu)主義理論對所選三個實驗案例進行簡要的描述。

1.銨鹽中氮含量測定（甲醛法）

從酸堿直接準確滴定的判據(jù)出發(fā)，討論銨離子可能的滴定方法，進入沖突階段，通過聯(lián)想返滴定法的實驗裝置、操作情景，做出對甲醛法選擇的優(yōu)劣評判；從甲醛法兩條反應(yīng)式開始討論突躍范圍、指示劑選擇，歸納具體的滴定實驗操作條件，進入建構(gòu)階段；總結(jié)實驗條件及結(jié)果計算，特別是對用總氮、銨態(tài)氮及銨鹽（如硫酸銨、硝酸銨、碳酸氫銨等）三種結(jié)果表示形式對應(yīng)取樣為準確稱量W或移液V推斷出用質(zhì)量分數(shù)或質(zhì)量體積濃度表示的各三條共六條計算公式，強化理解分析化學(xué)中有關(guān)折算的概念，拓寬應(yīng)用方法，進入應(yīng)用階段：布置課外查閱、討論有關(guān)以酸堿滴定法測定三聚氰胺的文獻資料，進行評判與知識結(jié)構(gòu)的更新。

2.混合堿的測定（雙指示劑法）：

從NaOH、Na2CO3、NaHCO3組成混合物的五種可能性及酸堿直接準確滴定的判據(jù)出發(fā)，討論雙指示劑法測定其含量時酚酞、甲基橙終點對應(yīng)的反應(yīng)產(chǎn)物、消耗鹽酸的體積V1、V2，創(chuàng)造滴定實驗場景，引入定性分析，進入沖突；對定性組成與V1、V2對應(yīng)關(guān)系進行分析、對比、歸納，構(gòu)建定量實驗原理及具體操作步驟；通過討論、推理，得到混合物五種可能組成相應(yīng)的七條用質(zhì)量表示結(jié)果的計算公式，對應(yīng)取樣為準確稱量W或移液V各推斷出用質(zhì)量分數(shù)或質(zhì)量體積濃度表示的七條共計十四條計算公式，還可用Na2O表示結(jié)果以強化理解分析化學(xué)中有關(guān)折算的概念，闡述混合堿測定原理特別是結(jié)果計算的復(fù)雜性，拓寬思維方式，進入內(nèi)化知識、靈活應(yīng)用階段：布置課外查閱、討論有關(guān)法雙指示劑法測定磷酸鹽混合堿（如NaOH、Na3PO3、Na2HPO3）的文獻資料，進行知識結(jié)構(gòu)的類比與鞏固。endprint

3.水總硬度的測定（EDTA法）

從理解硬度的概念、組成開始，結(jié)合EDTA滴定法的原理特別是副反應(yīng)對測定造成影響的矛盾，引導(dǎo)學(xué)生進入認知沖突場景；對EDTA與Ca2+、Mg2+離子反應(yīng)式開始討論沖突范圍、指示劑選擇及滴定條件控制，進入建構(gòu)階段；總結(jié)實驗操作條件，推導(dǎo)結(jié)果計算公示，特別是對用ρ（CaCO3）、德國度兩種方法表示總硬度、鈣硬度及鎂硬度等三種結(jié)果共推斷出各三條共六條計算公式，進一步強化定量分析化學(xué)結(jié)果計算有關(guān)折算的概念，不斷啟發(fā)思維，將滴定分析中對反應(yīng)條件的討論、實驗操作的由來、定量結(jié)果計算公式推導(dǎo)等知識關(guān)鍵點及技能有機聯(lián)結(jié)起來，進入靈活應(yīng)用階段：布置課外查閱、討論有關(guān)硬度與飲水健康、硬度測量新方法的文獻資料，進行知識拓展，做到以人為本、學(xué)以致用。

四、效果與問題

“雙百工程”以培養(yǎng)拔尖創(chuàng)新人才為目標，是我校榮譽教育的試驗田，這種試驗平臺需要教育教學(xué)改革的有力支撐，進行案例教學(xué)法在無機及分析化學(xué)實驗中的應(yīng)用嘗試，為大學(xué)基礎(chǔ)化學(xué)實驗教學(xué)引入新的理念和方法，正當其時，是雙向雙贏的選擇。

在2010年秋季學(xué)期在“雙百工程”生科1101班中進行初步試驗，起到了調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性、拓寬化學(xué)知識面、提高自主學(xué)習(xí)和創(chuàng)新學(xué)習(xí)能力的良好效果，經(jīng)學(xué)生網(wǎng)上評教、課堂問卷調(diào)查、教學(xué)督導(dǎo)聽課和領(lǐng)導(dǎo)同行評審，有幸榮獲學(xué)校首屆“雙百工程”優(yōu)秀任課教師一等獎。

項目的開展不需要添置新的化學(xué)實驗儀器設(shè)備，在正常教學(xué)程序下實施，不干擾師生日常學(xué)習(xí)與工作，只須在教學(xué)環(huán)節(jié)中投入適當多點的時間與精力；無論是“雙百工程”試驗班還是普通班，無機及分析化學(xué)實驗課還是其它化學(xué)實驗課如水化學(xué)實驗，都可以嫁接案例教學(xué)的理念與方法，讓師生都成為教學(xué)改革的受益者；沒用采用過案例教學(xué)法的其它學(xué)科也可從中得到啟發(fā)，并可能借鑒這一方法進行課堂教學(xué)改革嘗試。

“雙百工程”作為精英教育改革項目還涉及分類教學(xué)，約一半學(xué)生是學(xué)術(shù)型，另一半是管理型，后者對化學(xué)知識的需求低，學(xué)習(xí)興趣一般，自然這類學(xué)生課外投入更少，成效有限，“雙百工程”學(xué)生已畢業(yè)三屆，考研錄取率不到20%，低于期望就是佐證。對普通實驗班級而言，學(xué)生人數(shù)多（20～40人），教師一人不利組織課堂案例教學(xué)，而靠學(xué)生自發(fā)、自覺的課外討論、學(xué)習(xí)，由于缺少有力監(jiān)督，難得有理想的效果，值得繼續(xù)探討和實踐。

五、結(jié)束語

針對無機及分析化學(xué)實驗課程教學(xué)的目的與要求，以培養(yǎng)學(xué)生主動學(xué)習(xí)和提高綜合能力為核心，尋找實際可操作的三個實驗案例作為改革的嘗試內(nèi)容，應(yīng)用到課堂教學(xué)中應(yīng)用并不斷充實，以構(gòu)建新的大學(xué)基礎(chǔ)化學(xué)實驗教學(xué)方法，解決學(xué)生實驗被動應(yīng)付的消極問題，培養(yǎng)主動學(xué)習(xí)、啟發(fā)創(chuàng)新、科學(xué)決策等綜合能力，充分體現(xiàn)“以生為本”的教育理念，也有利提高教師的課堂教學(xué)效率。

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