分析化学实验混合式教学探讨

上传:wujing0925 2022-06-23 15:44:26 版权声明 举报文章

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[摘要]采用混合式教学模式在分析化学实验课程中实施课程思政,使专业课程与思想政治理论课同向同行,形成协同效应。以EDTA标准溶液的配制与标定及水的硬度的测定实验课程为例,从思政教学目标、思政教学融入点、教学过程及实施途径和教学效果评价等方面,对如何在实验教学过程中融入课程思政教育进行探讨与实践。课程实施过程中借助雨课堂等多媒体平台将思政教育元素巧妙地融入教学当中,达到“育德”和“育才”的有机统一,推进课程思政的有效实施。

[关键词]分析化学实验;课程思政;水的硬度;混合式教学;学生自主探究

1融入课程思政的教学目标设计

在分析化学实验课程中融入课程思政的教学目标包括知识、能力、情感和思政目标。知识目标为:掌握EDTA标准溶液标定的原理;掌握金属指示剂变色的原理;掌握配位滴定法测定水的硬度的原理。能力目标为:学习EDTA标准溶液的配制及标定的方法,掌握配位滴定法测定水的硬度的方法。情感目标为:通过探究实验感受物质从量变到质变的过程;培养学生之间团结协作意识及积极主动探究实践的态度。此外,在实验教学中融入思政目标,即增强学生的环境保护意识,珍惜水资源,珍爱生命,培养学生用辩证唯物主义思维看待世界。

2思政融入点设计

根据思政教学目标,将本次实验教学内容分为四部分进行,并在每个教学内容巧妙地引入思政点,以期达到“润物细无声”的育人效果,具体如表1所示。

3教学过程及实施途径

3.1EDTA标准溶液及碳酸钙基准物的配制乙二胺四乙酸(简称EDTA,常用H4Y表示)难溶于水,常温下其溶解度为0.2g·L-1,在分析中不能直接配制标准溶液,通常使用其二钠盐配制标准溶液,由于市售的乙二胺四乙酸二钠盐含有少量金属离子,所以通常采用间接法配制标准溶液。使用电子分析天平进行准确称量,称量样品质量精确到小数点后四位。实验采用碳酸钙基准物进行EDTA标准溶液的标定。使用托盘天平进行称量,称量的质量在一定范围内即可。可加HCl溶液溶解CaCO3,其反应如下:CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑然后把溶液转移到容量瓶中并稀释,制成钙标准溶液。本部分教学内容相对简单,需要使用天平作为称量工具。课前利用雨课堂推送天平的学习资料,包括天平的发明史及天平的称量操作视频。布置预习作业:天平(包括托盘天平及分析天平)的称量步骤是什么?称量过程中应注意事项有哪些?为什么采用乙二胺四乙酸二钠盐进行标准溶液的配制?EDTA标准溶液的标定采用的基准物有哪些?选择基准物的原则是什么?课中,教师通过讲解法及演示法完成EDTA标准溶液及基准物的配制教学内容。引入天平的发明史讲解科学家不屈不挠的探索精神,鼓励学生崇尚科学,不畏艰难,不断探索。电子分析天平的使用步骤是先调节水平,然后按“TRAP”键置零,再进行称量,使用“减量法”进行称量,称量的过程不允许有半点的疏忽,因为分析天平称量可精确到小数点后四位,即“0.0000g”。要求学生在称量的过程中要严谨细致,不可以粗心大意,引导学生养成良好的实验习惯,树立严谨的科学态度。3.2EDTA标准溶液的标定EDTA标准溶液的标定实验原理:吸取一定量钙标准溶液,调节酸度至pH≥12,用钙指示剂作指示剂以EDTA滴定至溶液从酒红色变为纯蓝色,即为终点,其变色原理如下:钙指示剂(常以H3Ind表示)在溶液中按下式电离:H3Ind=2H++HInd2-在pH≥12溶液中,HInd2-与Ca2+离子形成比较稳定的络离子,反应如下:滴定前:HInd2-(纯蓝色)+Ca2+⇋CaInd-(酒红色)+H+滴定中:Ca2++H2Y2-=CaY2-+2H+终点时:CaInd-(酒红色)+H2Y2-⇋CaY2-+HInd2-(纯蓝色)+H+将本部分教学内容细分为两部分,并分别引入思政点。3.2.1滴定突跃EDTA标准溶液的标定采用线上线下混合式、学生自主探究式教学方法。课前,利用雨课堂学习视频提前预习,并布置预习作业:EDTA标准溶液如何标定?属于什么滴定方法?滴定原理是什么?课中,以小组形式分组,每个小组派代表讲解实验原理及实验步骤,教师对学生讲解过程进行点评并进行知识点补充,讲解结束后,学生以小组合作形式完成EDTA标准溶液的标定实验。本次实验教学充分发挥了学生的主观能动性,以学生为主体,教师为主导,贯穿整个课堂教学;以小组合作的形式进行,培养了学生团结协作的能力,引导学生明白团结就是力量的道理。在总结EDTA标准溶液的标定实验过程中,引导学生观察颜色的变化,在开始滴定的很长一段时间内,颜色并不会有变化,直到接近化学计量点时,滴定最后一滴或半滴时,溶液的pH发生急剧变化,颜色也瞬间发生变化,即为滴定突跃。突跃的本质正是符合辩证唯物主义中的质量互变规律,即处于不断变化之中的事物,在其每次由一种性质变化到另一种性质的过程中,总是由微小的变化(即量变)慢慢积累开始,当这种积累达到一定程度就会导致事物由一个性质变化到另一个性质[4]。引导学生滴定过程需要细心耐心,不可操之过急,在接近滴定终点时应采用半滴操作进行滴定,待摇晃后溶液30秒不褪色即为滴定终点,实验过程中多加或少加半滴都会给实验带来一定的误差。通过滴定实验引导学生操作严谨细致,做任何事情都需要日积月累,不能一蹴而就,凡事欲速则不达,千里之行始于足下。3.2.2金属指示剂金属指示剂一般是有机染料,能与待测金属离子形成与游离指示剂颜色不同的有色配合物,指示溶液中金属离子浓度的变化,确定滴定终点。EDTA标准溶液的标定和水的硬度的测定分别采用的金属指示剂是钙指示剂和铬黑T指示剂,其结构式如图1所示。以钙指示剂为例,钙指示剂在水溶液中成游离状态(纯蓝色),可以与钙离子形成较为稳定的配合物(酒红色),由于EDTA与钙离子形成的配合物稳定性稍高于钙指示剂与钙离子形成的配合物。所以当在溶液中滴定加入EDTA时,EDTA逐渐夺取配合物中的钙离子并与之结合,此时钙指示剂成游离态(纯蓝色),溶液由紫红色变为纯蓝色,由此判断是否为滴定终点。由EDTA与钙指示剂的这种对立竞争关系,引导学生世界上任何事物都是相辅相成的,都是对立统一的,任何事物和个体都需要在对立和统一中达成平衡。3.3水的硬度的测定课前:让学生研究关于水的硬度测定文献资料,并在雨课堂课前预习资料,并布置预习作业:生活饮用自来水的硬度标准是什么?测定水的硬度的方法有哪些?各有什么优缺点?课中:同样以小组讨论的形式让学生进行讲解自来水的硬度测定原理及实验步骤。学生通过预习查阅资料解了水的硬度的标准及测定方法。教师引导学生观看中国水质污染情况视频,告诫学生水是人类的生命之源,引导学生树立环保意识,爱护水资源,珍惜生命。教师讲述工业上锅炉水由于硬度过大而发生爆炸引发安全事故的案例,引出水的硬度测定的重要性及意义。此外,教师让学生参照《生活饮用水卫生标准》对日常饮用水进行检验,加强学生对理论知识的理解认知,同时可以提高学生对生态环境保护方面的认识,在潜移默化中引导学生理解、领悟、认同并践行一个“环境人”的责任与使命[5]。落实到实际行动上,让学生遵守实验室安全规则,实验过程产生的废液必须经过正规“三废”处理,否则会严重污染环境,属于违法行为,如此要求,使养成了学生克己守法的规则意识[6-7]。课后,让学生以小组形式进行水质调研,并上交调研报告及心得体会。学生通过小组合作的形式完成资料的搜集、讨论及实验操作,锻炼了学生的资料检索及团结协作能力。

4教学效果评价

检测教学效果是否达成,达成度如何,主要从知识、能力、素质层面三个方面进行评价,具体评价方法如表2所示。通过检查预习作业,课堂提问,小组讨论总结报告等方式可以了解学生是否掌握所学知识及是否具有分析问题和解决问题的能力;课后增加思考题让学生思考课堂感想,在课堂分享实验心得,从素质层面可以使学生树立正确的人生观、价值观。

5结语

笔者通过线上线下混合式教学法及学生自主探究法进行分析化学实验课程教学,以EDTA标准溶液的配制与标定及水的硬度的测定实验课程为例。通过这种“小组合作、学生讲授、教师点评”的模式可刺激教学相长,提升学生们的学习主动性,利于其团队意识、自学能力的提升[8]。在实验教学过程中融入课程思政,学生通过该实验课程的学习,既掌握了配位滴定的基本操作,又切身体会严谨的科学态度及规范操作的重要性,理解了质量互变规律,树立了环保意识。在传授学生专业知识的同时,也进行丰富了思想政治教育,从而实现“课程”与“思政”的有机统一,在专业课的授课中达到育人的目的[9]。使学生学会用唯物辩证思维看待世界,树立正确的人生观、价值观。

作者:游子娟 康新平 金烈 陈汉林 单位:广东石油化工学院化学学院 广东石油化工学院