分析化学实验方案研究

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摘要:根据应用化学专业的特点，对应用化学专业的分析化学实验进行了实施方法、实施内容以及考核评价三方面的探讨，通过从基本操作实验、验证型实验和创新型设计实验的内容着手对分析化学实验的实施方案进行了探讨与分析，经过上述的讨论目的在于培养学生解决问题、分析问题的能力以及科技创新意识的建立。

关键词:分析化学;化学;实验

1分析化学实验在应用化学专业中的现状分析

作为应用化学专业学生必要的实践锻炼环节———分析化学实验的开设非常有助于促进学生去掌握分析化学相关的基础理论知识，同时相关的基本操作实操训练能有效的提高学生的操作技能，让学生建立起定性和定量的概念。整个过程的训练对于学生严谨、认真、实事求是的科学态度的培养起着非常关键的作用。此外，解决问题、分析问题的能力通过分析化学实验的学习也可以大大的提高，在培养创新型、应用型人才的道路上至关重要。因此，对分析化学实验的发展和探索实际意义重大，尤其是在把握分析化学实验质量和发展方向方面［1］。作为重要的实践环节分析化学实验致力于培养学生具有定量分析的能力，因此分析化学实验的实践环节在内容的安排上显得尤为重要［2］。现有分析化学实验内容上的安排仍然是验证性实验为主，主要是关于滴定分析的一些基本操作练习、验证滴定知识点以及相关的综合性实验。从整体内容上来看实验内容和分析方法上相对单一，每个实验的相关性较少，且相对孤立。综合性实验仍然存在“照方抓药”的操作程序，缺乏对学生科学性思考的有效训练、独立思考能力的培养以及创造性思维的激发。此外，学生对“量”的概念认识不清、把握不准，尤其在滴定终点对终点判断不准确，常常出现滴定终点滴过的情况。针对上述存在的问题，我们对分析化学实验在内容上进行了深化改革，对在实验中出现的问题进行了深刻的分析和思考，提出了分析化学实验应该从实践的内容安排上、方法多样性上、难度维度方面进行调整，其目的就是提高学生对分析化学实验的认知从而提高应用化学专业学生的实操能力，为应用化学专业的学生在未来从事煤化工、医药、新能源领域的工作提供良好的平台［3］。

2分析化学实验方案探索

2．1实验内容环节

我校应用化学专业主要是为内蒙古煤化工、新能源行业培养分析测试方面的人才，为了符合应用化学专业人才培养方案，在分析化学实验实践内容上紧密联系行业的实际需求，更加注重传统实践内容和行业发展现状相结合，加强了交叉学科间知识的相互结合与渗透［4］。实验内容主要是由简到难层层递进的方式进行展开，设置了分析化学实验的基本操作、验证型实验以及提高创新型设计实验，具体实验安排见表1。2．1．1基本操作实验部分在基本操作实验部分首先开设了天平的使用，了解了天平的结构原理，练习了三种称量方法以及天平使用的规则。其次，巩固了滴定分析仪器滴定管的使用，滴定管在使用前需要做的准备，标准溶液装入滴定管操作步骤以及如何正确的读数。此外，为了进一步加强基本操作能力增加了容量瓶、移液管、吸量管的使用，通过上述练习的设置更加注重实验操作规范化的训练。2．1．2验证型实验部分验证型实验开设了5个实验主要涉及到四大滴定方法，在实验的设置上由简单的酸碱滴定有机酸摩尔质量的测定逐渐增加难度，有机酸摩尔质量的测定主要考察的是学生对酸碱滴定相关知识的掌握，在学生实际做实验的过程中往往会出现在滴定操作不规范，在滴定终点“一滴”和“半滴”操作掌握不好，从而造成终点滴定过量最终误差增大。针对在实验过程出现的上述的情况，在新的内容中进行了优化和改进，首先是设置了有机酸摩尔质量的测定实验，让学生对滴定规范操作进行基本训练，让学生对终点判断有所初步认知。其次，为了提高操作技能安排了双指示剂法测定混合碱的实验，第一步用酚酞作为指示剂，在滴定终点溶液颜色由紫红色变为微红色作为第一个等当点，整个滴定过程中要求学生按操作规范进行滴定，滴定终点的判断要准确无误，然后在上述的同一份溶液中加入甲基橙作为第二种指示剂，由于第一个等当点的颜色为微红色，再加入甲基橙后溶液颜色的叠加会使溶液颜色呈现不完全是甲基橙的颜色，要求学生注意观察此时溶液颜色并做好记录，双指示剂实验的开设非常有助于学生对滴定终点的判断，而且加强了滴定操作规范化。在上述酸碱滴定实验中，学生的操作技能可以得到充分锻炼的基础上，通过自来水水硬度检测的实验让学生掌握钙指示剂的应用条件同时进一步练习容量瓶、移液管的使用。水硬度的测定其本质是Ca2+、Mg2+离子与EDTA发生了一个络合反应。通过这个实验加强认知分析化学理论知识，深化分析化学理论知识的掌握，学生学习掌握知识的能力可以得到充分培养［5］。在间接碘量法测定硫酸铜溶液中铜含量的实验中，由于体系发生一系列的氧化还原反应存在多种颜色物质的混合，造成溶液颜色叠加致使学生在观察溶液颜色变化存在很大的偏差，基于这一实际情况在实验过程中要提前做实验演示，让学生对颜色叠加产生的变化可以直观的观察到，以标准样品颜色作为基准可以大大提高学生的实验成功率。2．1．3设计型实验部分团队合作设计型实验主要是让学生以小组的形式通过已经学习到的分析化学理论知识，并结合文献资料进行归纳总结，最后通过对所学到的理论知识的综合运用以及查阅相关资料来解决实际中遇到的问题［6－7］。在完成上述基本实验操作试验的训练后，以HCl－NH4Cl混合液中各组分浓度的测定实验作为设计型实验，设计这个实验的方案首先需要了解HCl和NH4Cl的性质，盐酸是一个一元强酸而NH4Cl是一元弱酸，基于上述的性质当它们作为混合物时可以进行分步骤滴定。在了解上述的内容后还要通过查阅相关资料确定NH4Cl能不能直接用氢氧化钠直接滴定，针对这一问题需要学生具体确定一元弱酸的滴定方法。通过整个设计实验学生的研究探索精神的激发，知识的连贯性和相关性也得以加强，有益于独立思考的能力的培养以及创新性的思维模式和团队合作精神的培养。

2．2改进实验实施方法，提高实验操作质量

传统分析化学实验实施方法主要以板书讲授的形式，学生根据老师讲授的内容进行实际操作和演练，在整个过程中学生对实验过程“量”的概念不够直观，对反应终点的判断不够准确，同时机械性的操作、单调的流程也不能激发学生的探索兴趣和创新意识，在一定程度上不能提高学生想象力，从而使学生始终处于被动接受学习的状态［8－9］。分析化学实验实践环节的核心是把握量的概念，减少人为误差，提高测定结果的准确度，为了做到上述这点需要改进传统的实验模式，譬如:在实验的预习阶段引入虚拟仿真环节，学生预习实验阶段可采用可视化的计算机模拟技术———用各种分析实验的滴定仪器模拟实际操作中的实验仪器设备，再按照实验步骤在虚拟实验平台上组装成一套完整的与实操实验相符的虚拟实验装置，并在此虚拟平台上按照步骤完成具体的实验操作［10］。学生在此虚拟的分析化学实验环境中体会到真实做实验的感觉，并操作虚拟的分析仪器设备来完成整个分析实验，可以非常直观的感受实验过程、观察实验发生的现象，对滴定终点的颜色判断更加直观从而建立学生定量的概念。

2．3制定科学的考核评价体系

科学的考核评价体系非常有利于了解学生学习的真实情况，真实反映出的情况有助于分析化学实验实施环节的进步并不断提高实验的成功率。在传统环节中分析化学实验更加注重实验操作的环节，实验预习和实验结束对实验反思的环节有时候会忽略。因此，常常会出现实验课程结束后学生对所做实验印象不深，甚至对实验现象记错的情况。针对这一问题在实验考核部分在重视实验操作的前提下也应该加强实验预习和实验报告的部分。每个实验开课前学生都要按照要求书写实验预习报告，实验预习报告中要写明反应原理，实验步骤部分要做流程图，分步骤的流程图(框架图)可以帮助学生对机理的理解。在实验操作环节要细化打分细则，对于关键操作步骤要设置打分点，譬如:指示剂滴加的量，滴定速度，滴定手法，读数是否正确，终点“半滴”操作是否正确等方面，目的在于提高学生对滴定关键操作步骤的重视度。此外，对每一组学生数据记录要进行规范要求，养成良好科学的记录实验数据的习惯。实验结束后要求学生撰写实验报告，对实验的数据要进行处理，还要对实验进行总结，并让学生对实验失败进行反思找出导致实验出现差错的原因，并进行分析如何可以规避。通过上述科学的考核评价体系可以提高学生的实验热情、督促学生对分析化学实验的热爱，同时也可以能及时了解到学生学习情况的反馈。

2．4实施效果分析

分析化学实验探索与研究方案对实验内容，实验预习用虚拟仿真平台和预习报告相结合方式，实验考核，实验报告加强反思和数据处理等几个方面对学生做了调研统计，对学生知识度掌握的情况以及满意度都做了回访(表2)，同时调研了此次研究方案对学生参与到科研工作、大学生创新创业工作的帮助。从表2中可以看出，分析化学实验新方案实施后，学生在知识点构建满意度、实验动手能力，参与科研工作以及参与创新项目较之前都明显提高。

3结语

通过分析化学实验方案在实验内容、方法上的探索与研究，对学生的独立思考能力可以得到很好的锻炼，同时有助于学生对分析化学实验理论知识的理解与掌握，对分析化学中量的概念的建立很有帮助。通过分析化学实验方案实施更是锻炼了学生解决问题、分析问题的能力，特别易于学生观察实验现象敏锐力的提高、突发事件的处理能力以及科技的创新意识的建立，从而进一步提高应用化学专业在煤化工行业中的竞争力。

参考文献

［1］陶慧林，谢襄漓，金文英，等．分析化学实验教学改革和创新人才培养的探索［J］．广州化工，2014，42(4):196－197．

［2］张莉，何春萍，向德轩．分析化学实验教学改革与创新人才培养［J］．广州化工，2018，46(16):170－171．

［3］李岭领，赵瑞明．基于应用型人才培养的仪器分析课程教学改革［J］．山东化工，2021，50(15):214－215．

［4］张楠．分析化学教学体系的改革与创新［J］．教育教学论坛，2020(49):194－195．

［5］周晓霞．转型发展背景下《分析化学实验》教学改革探索［J］．当代化工研究，2018(2):95－96．

［6］曹尔新．改革分析化学实验教学引导学生自主学习［J］．科技教育，2019，17(33):153+155．

［7］陈海春，王宏．分析化学实验教学改革探索［J］．大学教育，2018(4):84－86．

［8］苏丽鳗，冯起国．应用技术大学分析化学实验教学改革的动力与出路［J］．武夷学院学报，2017，36(12):97－101．

［9］韦庆敏，罗志辉，陈渊，等．《分析化学实验》教学改革与培养学生创新能力探索［J］．大众科技，2017，19(4):93－94．

［10］孙二军，赵仑，唐艳茹．高校虚拟仿真实验教学中心的建设思考［J］．长春师范大学学报，2016，35(8):121－124．

作者：王娜 余海燕 曾一 刘文芳 单位：包头师范学院 化学学院