时间:2023-03-17 18:01:47
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论文摘要:概括与分析我校近几级学生分析化学实验课考核方法以及考核过程中存在的一些问题,为保证实验教学质量,进一步提高实验教学效果,总结经验,形成了分析化学实验课自己独特的考核方法。
在高等农业院校,分析化学实验课是一门十分重要的基础课,在整个教学过程中起着极为重要的作用,它是培养学生科学素质的一种有效形式,是培养农业生产和科研等合格人才不可缺少的教学基本环节。通过学习,使学生更深刻地理解有关的理论知识,提高学生实际操作技能及分析问题、解决间题的综合能力。图分析化学实验课考核方法有笔试、操作等。实验操作考试是考查学生实际操作能力、动手能力和基本实验技能的一项考试,是培养学生基本科学素养的一项必不可少的工作。以笔试的方法进行考试无助于培养学生的动手能力和实验操作能力,在检验学生实际操作能力和基本实验技能方面,实验操作考试是其他考试形式不能替代的。为保证教学质量,提高教学效果,我们在重视教学实践的同时,不断地改革了分析化学实验课的考核方法。总结考试经验,形成了我们分析化学实验课自己独特的考核方法:即采用实验的有关理论考试与实验技能考核相结合的办法(口试加操作)。
一、我校分析化学实验课旧的考核方法
(一)2001级学生采用闭卷笔试的方式。试卷内容包括分析化学实验中的实验原理、实验现象、所加试剂的作用以及所用仪器的使用方法等。像文化课统一时间统一科目进行。考前对试题进行了保密。
(二)2002级学生采用实验操作考试。考前操作内容也是保密的。具体是:自己的老师监考,考试时间为每人30分钟,一组02人,所有学生实验操作内容一样,都是通过酸碱滴定计算溶液的浓度?学生操作完成后将数据以及计算结果记录到试卷上,老师根据记录结果打分。上实验的全部学生考了4、5天才能结束。
(三)2003级学生采用实验操作考试。具体是:每个学生考试时间10分钟,学生按班级、学号排序进行考试,一个老师一次监2个学生,10分钟后再进2名学生,依此类推。全部学生实验考试内容都相同,都是完成一次酸碱滴定,老师要对每个学生每一个操作要领和操作要求正确与否打分。5天全部学生考试完毕。
二、旧的考核方法中存在的一些问题
分析化学实验课旧的考核方法中存在很多的间题,比如笔试存在抄袭现象,所以不能体现出学生的实际水平,对学习好的学生也不公平。2002级学生虽然采用实验操作考核方法,但也没有检查学生的操作要领,只是通过最后的计算数据是否接近准确值来判分。这两种考核方法都没有关注学生实验过程中的操作是否规范,技术要领掌握与否。2003级学生采用的考核方法虽然检查了学生的实验操作技能,但不能检查出学生对实验理论知识的掌握程度。这样传下去对以后做实验的学生的影响也不好。以后的学生在做实验的过程中就不会深刻理解理论知识,也不认真观察和分析实验现象,更不分析产生误差的原因,执照老师给定的步骤完成实验,使用仪器的操作要领和要求也不管规范与否,因为考试时只要打听一下使用那种仪器,突击记忆它的正确使用方法即可过关。这样考核的结果并没有达到开设实验课的目的要求,以提高学生实际操作和动手能力以及培养学生独立思考和分析问题的能力,实验操作并不是非要让学生得出一个即定结果,而是让学生掌握实验基本知识和操作技能,这才是实验的目的。除此之外,还有一些间题如下:
(一)分数不成正态分布。实验成绩不成正态分布,一是因为闭卷考试时有些学生在考场上作弊了(有的抄袭学习好的学生的答案,有的抄了书本),二是因为操作时一次考生人数多,有的学生抄袭别人的数据,这样不能体现学生的实际水平。
(二)试题保密。我觉得实验考核试题没有必要保密。因为实验操作考试主要考查学生的动手能力与实际操作能力,而不是考查理论知识,不能像文化课统一时间统一科目进行闭卷笔试。以笔试的方法进行实验考试无助于培养学生的动手能力和实验操作能力,所以不应该保密的,再说操作考试全部学生要进行4、5天,也保密不了,所以实验考试本身应该开卷考试。
(三)突击训练问题。后面考的有的学生向已考过的学生打听操作所用仪器,然后进行突击训练。操作姿势和要求是靠平时积累和培养的,不是靠突击训练。有的仪器使用方法突击也没用。分钟内不但要完成一个完整的操作,还要考虑仪器使用方法的话时间是比较紧张的。上课使用的每种仪器老师都详细的讲到它的正确使用方法和操作姿势。只要你平时都按照要求使用,考试01分钟是足够的。
三、分析化学实验课新考核方法
为了使学生成绩能够客观地反映学生对实验基本知识和操作技能的掌握程度,激励学生学习的积极主动性,我们采用平时实验报告成绩与期末考试成绩相结合的办法给出最终成绩:即平时实验报告成绩占50%,其中包括预习报告、实验态度、实验操作技能以及实验结果的准确度与精密度。考试成绩占50%,其中包括实验有关理论考试成绩和操作考试成绩。为了提高实验课的教学效果和加强学生对实验知识的理解和掌握,我们提出新的实验考核方法:即采用实验的有关理论考试与实验技能考核相结合的办法(口试加操作。具体做法如下,
(一)试题。试题内容为口试加操作。考试试题的难易程度一致,保证考试的公平性。口试内容为实验有关理论:即所做过的分析化学实验中的实验原理、实验现象、所加试剂的作用以及所用仪器的使用方法等,比如标准溶液的配置方法有几种,Ha、Na0H溶液如何配置,标定二者使用哪种基准物质、采用哪种指示剂辨别终点以及终点颜色如何变化,自来水硬度测定终点颜色如何变化,K2C2r07测FeZ+实验中加H3P4O的作用是什么,甲醛法测N%实验原理,分光光度计的组成部分以及每部分的作用,电子天平的称量方法以及差减称量法的步骤和注意事项等内容。对实验有关理论我们摘录出来做成卡片,每一个问题一个卡片,一个卡片一个编号。实验操作内容所有学生一样,并且提前通知学生,都是完成一个完整的滴定分析操作:即将烧杯中溶液准确定容至容量瓶中,移液管准确移取一定量溶液至锥形瓶中,用标准液滴定至终点后记录滴定管数据后报告老师。操作内容及步骤我们做成试题形式。每名监考老师拿一份实验理论卡片以及实验操作要领评分细则,监考老师们考前要统一口试题的正确答案。
(二)考试过程。每个考场4张实验台,每次考试一个考场进4名学生,每个考场2名监考老师,即每个监考老师每次监2名学生。
1、试题的摆放。我们把操作内容及操作步骤试题贴在每个考生的实验台上,所需仪器和药品也整齐地摆放在实验台上。
2、学生进场考试。学生不按照平时做实验的地点和代课老师进行,而是按班级、学号排序先在准备室抽考场号,准备室的老师宜读考场规则和注意事项。每个考场先进4名学生,每个老师监2名学生。先考操作,每个学生10分钟,到时做不完的监考老师会让学生停止。监考老师根据每一步操作要领评分细则打记号,比如容量瓶的洗涤用水是否过量,从烧杯向容量瓶中转移溶液是否使用玻璃棒,定容是否过量;移液管操作手法是否规范;滴定管涂油、洗涤、润洗、装液、排气泡、读数姿势以及有效数字位数、滴定过程中活塞的控制以及终点颜色的判断等一系列的操作是否规范。实验操作结束后到监考老师处抽理论口试卡片编号,阅读完题意回答问题,时间为5分钟,在此时间内最多有三次抽卡机会,满分逐渐降低,比如第一次满分01分,第二次满分8分,第三次满分6分。考试结束后监考老师根据回答内容酌情打分。4名学生考完后监考老师收拾好仪器和药品后再进4名学生,依此类推。
对于生物科学专业的学生来说,有机化学实验主要是让学生掌握最基本的操作,如重结晶、萃取等;简单化合物的制取,如阿司匹林的制备等;最后是验证一些常见化合物的性质,如生物碱、羧酸及其衍生物的化学性质等为主要内容,以上内容基本都是以教材里已被检验了的实验部分为主,这对提升学生的综合分析能力和创新能力都是不可取的。
2有机化学实验的教学实践内容改革的举措
鉴于以上存在的问题我主要从授课方式、教学内容和实验报告的撰写等方面对有机化学实验进行研究。
2.1授课方式的探索首先,在上课程之前,批改学生的预习报告,知道学生预习实验的认真程度,老师在讲课的时候可以进行补充,如果是学生预习知道的东西可以简略的带过,对学生没有预习到的知识进行补充,并提出在实验的时候可能出现的问题抽学生回答;也可以让学生和教师相互交换角色,让这“教师”讲解该实验,最后教师再针对该学生的不足加以点评。在此过程中教师要鼓励学生积极发言、各抒己见,对有创意的学生要给予热情、肯定和赞扬。这样既激发了学生的学习积极性和对实验课程的热情,使学生做到上实验课之前积极配合教师完成安排的工作。在每次课的结尾时,向学生宣布下一次实验。其次,在实验准备的全过程中让全班学生分组参与,在教师引导下,学生可按照实验要求来对实验仪器的选择和所用试剂的配制等。同时,给一个题目,让学生自己去查找资料,进行实验的设计,自己根据所找资料写出实验方案,实验药品,并在老师的指导下对实验方案可行性的判断,得到老师的批准后,让学生自行实验准备,这样有助于提升学生对实验设计、实验操作技能以及对整个实验内容的整体把握都是非常有效的。但是这对生物科学专业化学基础知识较差的学生来说难度较大,对化学基础知识较好的学生对实验的积极性和创新能力都将得到很大的提高。对于大一的学生来说,主要是对基础实验技能的操作实践和设计实验原理的初步理解,比如熟悉提纯的原理及操作、简单的制备等,从而对化学实验有了基本的认识,并能够掌握比较基本的化学实验理论,对学习以后的课程打下基础。
2.2优化实验教学内容因传统教学主要是基础实验和验证性质实验,本文主要将基础有机实验与有机设计实验以及综合实验融合在一起,以增强学生的创新能力,提高学生的学习兴趣,培养学生的创新意识。首先,让学生拥有扎实的基础知识,开设大量的基本实验来规范学生的操作技能,减少验证性实验的个数来为后续的实验做铺垫,比如重结晶的操作实验,可以让学生做苯甲酸、乙酰苯胺以及萘等来巩固此操作。其次,多开设与生物科学专业相关的综合性实验。因综合性实验难度比验证性实验要大,对学生来说具有挑战性。比如从茶叶中提取咖啡因,可以有两种方法,一种方法时间短,设备简单,但是效果不好;另一种方法用索氏提取器做,所需时间久,装置也比较麻烦,效果明显。还有葡萄糖酸钙制备、从槐花米中提取芦丁等,这些实验都与生物相关,能够增强学生的兴趣和提高学生的动手能力。
2.3实验报告的撰写实验报告采用科技论文的格式,包括中英文摘要、引言、仪器与试剂、实验方法、实验结果与讨论、结论、参考文献等[4]。这样写的好处是有利于对学生以后的科研打下基础,知道论文的写法,也为写毕业论文打下一定的基础。
3实验考核体系的完善
传统的实验考核体系是以实验报告为主,不注重学生的具体操作过程,因为预习、操作、报告以及期末考查等贯穿实验的整个过程。传统的体系导致学生只注重实验报告,不注重过程,而使很多基本的操作技能都出现错误。最终不能够地对学生进行公平的评价、更不能够激发学生的学习兴趣,也不利于培养学生的创新意识及创新能力。实验教学的特点是以学生为中心,使学生的主观能动性得到充分地发挥,与此同时也要求教师一定要具备高度的责任意识,将不同教学项目的实验设计其具有不同的功能,并实现各个教学环节上的松紧适度。此外,为提升实验教学效果,教师应该在实验课的不同环节,充分扮演自己的角色定位,在宽松、和谐的氛围中有序、高效地进行实验。通过对有机化学实验的教学内容、教学方式和评价体系的进行改革,既调动了学生的学习积极性,增强了学生观察、分析及解决问题的能力,又准确地考核了学生的综合素质,收到了良好的教学效果。
4结论
1.现行化学实验课设置所存在的问题
1.1化学实验课依附于理论课
现行化学专业理论课开设从大学一年级至大学四年级顺序为:无机化学、有机化学、分析化学、物理化学、结构化学、化工基础、教材教法等。与之相对应地开设同名实验课。二者相呼应、相匹配。这虽然有利于学生对化学理论知识的学习和对化学原理的验证,但这不利于拓宽学生实验操作技能训练,致使学生重视化学理论学习,轻视实验技能动手能力的训练,与高师院校化学教育专业培养目标不相适应。
1.2照方抓药,缺乏创新性
在化学实验教学过程中,教师首先要求学生写预习报告,告诉学生实验题目、实验原理、所用仪器、实验方法、步骤及注意事项,并且教师把溶液的配置、标定,怎样安装调试实验仪器及装置。这种教学方法属于服从型、照方抓药型,不能调动学生的探索实验的积极性、主动性、创新性。如果出现前面做过.的实验,后面与之重复内容只看别人做实验而自己不动手,重结果轻过程,使学生实验操作技能训练单调、零散、重复、缺乏系统性。
1.3验证性实验多,综合设计性实验少
现行化学专业所开实验课绝大部分是模仿验证性实验,多次实验操作内容重复、单调,不能激发学生对化学实验操作的兴趣,结果使学生仅仅验证化学实验知识的内容的对与错,只会在限定时间内按照实验方案进行模仿,而对整个实验过程中设计构思、方法选择、仪器使用组装、结果分析评价等不进行探讨,不能使具体实验技巧在实验中应用。而综合设计性实验既能培养学生的创造性思维能力,又能提高学生分析问题、解决问题的本领,还能培养学生思维的独特性、流畅性、深刻性、多思路性等品质。
2.实验课程体系改革
2.1调整实验课程体系
目前,各门课都感到学时不够。理论课改革首先要研究各门课之间的内在联系,以无机化学、有机化学以及相关实验课为主线进行合并、归纳与抽提,至少要做到删繁就简,减少重复,如无机化学、分析化学、物理化学中的溶液的化学平衡,有机化学(包括有机分析)、仪器分析和波谱分析中的四大光谱部分等。与此相对应的实验课内容大致可分为三大块:第一部分实验:以基本知识和基本操作为主,如实验室规则,玻璃仪器的洗刷与使用,简单玻璃工操作,天平称量与使用,溶液浓度的表示方法与配制,有效数字与偏差,元素、无机物、有机物性质实验等。第二部分实验:以合成技术和定量分析为主,包括无机合成和有机合成中难度较高的操作技术,这既是化学实验中的难点也是重点部分。第三部分实验:利用光、热、电、磁等物理信号的测量进一步揭示物质的内在性质,学习现代测试仪器的操作方法,了解并掌握各类波谱与物质内在结构的关系。第四部分实验:实践性实验,根据学生在前三年的学习与社会实践,结合中学实验,本地区农业生产的需要,教师科研项目等,学生自己提出课题,设计实验方案,论证合格后在教师指导下独立完成。
2.2减少验证性实验,增加综合设计性实验,提高毕业论文质量
为了适应二十一世纪社会发展对中学教师的需求,必须对高师现开设化学实验课程体系进行改革。针对目前高师化学实验课存在的问题,按照高师教育目标、化学实验教学培养目标、化学基础实验课内容、学生掌握化学实验技能程度,打破常规实验课附属理论课程设置,调整化学实验课程体系,减少验证性实验,增加综合设计性实验,将有利于化学实验教学质量提高和学生实验技能的训练。
【原理】土壤里含有许多有机酸、无机酸、碱以及盐类等物质,各种物质的含量不同,使土壤显示出不同的酸碱性。土壤的酸碱性可以用酸度表示,即用pH值表示土壤的酸碱性。习惯上把pH值在6.5~7.5范围内的土壤叫中性土。土壤酸碱度的分级情况见下表。
土壤的酸碱度会影响作物生长,各种作物对土壤pH值的要求也是不同的。下表是一些主要农作物适宜生长的酸度范围。
测定土壤的酸度,一般用蒸馏水或盐溶液(常用氯化钾)提
取土壤中游离态或代换性的氢离子,然后用pH试纸或备有标准色阶的pH混合指示剂测定溶液的酸碱度。如果用pH计,测定的值更精确。
【操作】称取1g风干或新鲜土样,放入试管内,加入5mL蒸馏水,试管口加塞后充分振荡,放置澄清后用精密pH试纸(pH值在5.5~9.8)测定上层清液的酸度。
【说明】
(1)土壤样品的采集要科学。例如,测定大田的土壤酸度,采样时应多点取样,如10亩地可取5个点,30亩地可取10个点,大于30亩可取15~20个点。把各点的样品充分混合后,测定所取土样。为了保证测定准确,应重复测试一次,加以验证。
(2)蒸馏水必须用pH=7的中性水,否则要用氢氧化钠溶液或盐酸把pH值调到中性。
(3)速测用的土样一般以新鲜的自然湿土为宜。保存备用土样要风干,潮湿的土壤易受微生物的作用而改变土壤的性质。风干的方法是:把土样摊在塑料薄膜或纸上,趁它在半干状态时压碎,除去残根等杂质,铺成薄层晾干,再用木棒碾碎。风干场所要干燥通风,防止酸、碱气体侵入。风干后再次研磨、过筛处理,最后装入土样瓶或塑料袋内,保存备用。
土壤中速效氮、磷、钾的测定
【概述】测定土壤的养分,是田间科学管理的必要步骤,也是合理施肥的重要依据。土壤中速效氮、磷、钾养分的简易测定,是有实用意义的实验。测定的一般原理是:将含速效氮、磷、钾养分的一定量土壤,用浸提液把氮、磷、钾浸提出来。然后用不同的试剂分别和浸出液中的氮、磷、钾等养分作用,使溶液呈现不同的颜色。浸出液中所含的某一养分,因浓度不同,颜色的深浅也不一样。将这一颜色跟用纯试剂配制的一系列浓度不同的标准色列相比较,可以粗略确定浸出液中某一养分的浓度,由此推算土壤中某一养分的含量。下面分别介绍土壤浸出液的制备,氮、磷、钾混合标准溶液的配制以及三种养分的测定方法。
土壤浸出液的制备
【原理】
土壤中的速效养分氮、磷、钾主要以硝态氮(NO-3—N)、铵态氮(NH+4—N)、磷酸盐(H2PO-4、HPO2-4)和钾盐(K+)等形式存在于土壤溶液里或被土壤胶粒吸附。要测定它们,首先要用一种溶液把它们浸提出来。当用电解质溶液作浸提液(如NaHCO3)处理土壤时,土壤胶粒吸附的离子就被电解质溶液里的离子(如Na+)替代,替代出来的离子和原来土壤溶液中的养分一起进入浸提液。
【操作】
(1)从田间取回有代表性的土壤样品,在105~115℃下烘干。
(2)称取5g干燥的土壤样品,放入50mL干燥的锥形瓶中,加入25mL0.5mol/L的碳酸氢钠浸提液。用玻璃棒把土壤搅散。再加入半药匙活性炭,剧烈振荡1~2分钟后静置5~10分钟,过滤后得到的滤液是土壤浸出液。
【说明】
(1)浸提液有多种,如盐酸、柠檬酸、氢氧化钠、碳酸氢钠、氯化钠和醋酸-醋酸钠等溶液。选用哪种浸提液更好,应根据土壤的酸碱度及浸出效果来决定。本实验中统一采用0.5m0l/L的碳酸氢钠溶液作为土壤养分的浸提液。
(2)加活性炭的目的是为了脱色。但加入前要检验活性炭中是否含有磷(方法见速效磷的测定)。如果含有磷,在使用前将磷除去。方法是用0.5m0l/L的碳酸氢钠溶液浸提,浸提2小时后过滤(吸滤法),活性炭还要用浸提液洗涤两次,最后用蒸馏水洗到中性,烘干备用。
氮、磷、钾混合标准溶液的配制
准确称取经105℃烘干的分析纯磷酸二氢钾(KH2PO4)0.4390g、硝酸钾0.7220g、氯化铵0.3820g、硫酸钾1.3247g于250mL的烧杯中,用少量水溶解,然后无损地转移到1000mL容量瓶中(用少量水多次冲洗烧杯,洗液转移入容量瓶中),最后加水稀释到刻度,即得含有磷、硝态氮、铵态氮各为100ppm,钾为1000ppm的混合标准原液。加甲苯5滴防腐,可以保存3~4个月。
用移液管吸取上述标准原液4mL,放在50mL容量瓶中,用水稀释到刻度,摇匀,即得可用于制作标准色列的含硝态氮、铵态氮、磷各为8ppm和钾80ppm的混合标准溶液。有效期7天。
土壤中速效氮的测定
1.硝态氮(N0-3—N)的测定——硝酸试粉法
【原理】硝酸试粉是粉状试剂,它由锌粉(还原剂)、柠檬酸(提供酸性和排除Fe3+的干扰)、对-氨基苯磺酸和甲萘胺(显色剂)和硫酸锰(催化剂)等组成。在酸性条件下,硝酸试粉中的锌把硝酸根离子还原成亚硝酸根离子,亚硝酸根离子跟试粉中的对氨基苯磺酸作用生成对苯磺酸重氮盐,它跟试粉中的甲萘胺反应,生成红色的偶氮染料。红色的深浅程度跟浸出液里的硝酸根含量有关,根据所形成的红色深浅跟标准色列比色,从而确定浸出液里硝态氮的浓度(ppm)。
【操作】
(1)取8支洁净干燥、直径大小和管壁厚薄一致的5mL无色试管(可用5mL注射针剂的废安瓿代替)。按下表所列步骤制作标准色列。
(2)在剩下的两支试管(编号7、8)里各加入土壤浸出液16滴,再分别加入4滴1mol/L硫酸溶液,摇匀。分别加入硝酸试粉1耳勺(尽量和制作标准色列时的加入量相等),摇匀后,在5~15分钟内将显示的颜色跟标准色列比较,记录颜色相同的标准色列硝态氮读数值(即浸出液中含硝态氮的浓度)。7、8两支试管中显色应基本一致,否则应重新测定。
【计算】
(1)土壤中速效养分的求算
本实验的土壤浸出液是由5g干土和25g(按每毫升质量约为1g计算)碳酸氢钠溶液浸提出来的。因此,
(2)每平方米耕地中速效养分含量的求算
土地的耕作层一般离地表0~20cm左右,而干燥土壤(指干燥而结构未被破坏的土壤)的容重为1130kg/m3。因此,
每平方米耕作层土壤质量=1m2×0.2m×1130kg/m3=226kg
每平方米耕地中速效养分含量(千克)=土壤含速效养分率
×10-6×226=读数值×5×10-6×226
土壤中含硝态氮的量按上述方法求算。
【说明】
(1)滴管的口径必须校正,在垂直滴出时每滴体积是1/20mL(即20滴是1mL)。滴加液体时滴管必须垂直,保证每一液滴的体积大小一致。
(2)硝酸试粉的制备
①甲试剂称取分析纯柠檬酸150g,对-氨基苯磺酸4g,甲萘胺2g,在干燥条件下迅速地分别研细,混合均匀后,贮于棕色瓶中。
②乙试剂称取分析纯锌粉4g,硫酸锰20g,混合均匀后贮于棕色瓶中。
使用时取甲试剂15份,乙试剂1份(指质量),两者充分混合均匀后,贮存在棕色瓶中,放在阴凉干燥处。混合后的试剂,一般只能保存两个月左右,受潮更容易失效。失效时试粉变红色。
(3)浸出液中加入硫酸的目的在于中和浸出液的碱性,以保证反应在酸性条件下进行。
(4)为了消除体积不同而引起的误差,保证结果准确,无论是标准色列的制作,还是浸出液中养分的测定,都应严格按规定滴数加液,使液体的总滴数为20滴(约1mL)。
(5)上页表中硝态氮浓度的一系列读数值是标准色列的读数值(以下简称读数值)。浸出液的显色跟标准色列中某一档溶液颜色相同时,这一读数值就是浸出液中硝态氮的浓度。
设配制色列中这一档溶液时耗用标准溶液n滴,该档的读数值为C。已知标准溶液中硝态氮的浓度是8ppm,而实验中浸出液的用量是16滴,则两者有如下的关系:
n×8ppm=16×CC=0.5n(ppm)
即读数值=标准溶液滴数×0.5
2.铵态氮(NH+4—N)的测定——铵试剂法
【原理】在碱性(pH>11)条件下,铵态氮跟铵试剂(碘汞化钾的碱性溶液)作用,生成碘化氨基氧汞黄色沉淀。但因土壤浸出液中NH+4很少,一般只能使溶液呈黄色。根据黄色的深浅(跟标准色列比色)确定浸出液中含铵态氮的浓度(ppm)。
【操作】
(1)取8支洁净、干燥的5mL试管(要求跟测硝态氮相同)。按下页表所列步骤制作标准色列。
(2)在剩下的两支试管(编号7、8)里各加入土壤浸出液16滴,再加入10%的酒石酸钾钠溶液各2滴后摇匀,接着分别加入蒸馏水和铵试剂各1滴,使两试管里液体的总体积为20滴,摇匀。将浸出液显示的颜色跟标准色列比较,记录颜色相同的标准色列的铵态氮读数值[即浸出液中含铵态氮的浓度(ppm)]。7、8两支试管里的显色应基本一致,否则应重新测定。
【计算】参照前一实验中土壤中速效养分的计算方法。
土壤中铵态氮(ppm)=读数值×5
每平方米耕地中铵态氮含量(千克)=读数值×5×10-6×226
【说明】
(1)土壤浸出液中常含有Ca2+、Mg2+等,这些离子在这种条件下也能和铵试剂生成沉淀,使溶液浑浊,干扰铵态氮的测定。加入酒石酸钾钠可以排除这些干扰。
(2)10%酒石酸钾钠试剂的配制方法是:称取分析纯酒石酸钾钠10g(或用酒石酸钠)、氢氧化钠2g溶于少量水中,然后加水到100mL。
(3)奈斯勒试剂可以按以下方法配制。取11.5g碘化汞和10g碘化钾,溶于适量水中,稀释到50mL,然后加入50mL6m0l/L氢氧化钠溶液,静置后取清液保存在棕色瓶里。
土壤中速效磷的测定——钼蓝比色法
【原理】土壤中的磷酸盐在酸性条件下和钼酸铵作用,生成淡黄色或无色的磷钼酸铵,然后被氯化亚锡还原为蓝色的磷钼蓝。蓝色的深浅跟含磷量多少有关,把溶液的蓝色跟标准色列比较,可以确定浸出液里含磷的浓度(ppm)。
【操作】
(1)取8支洁净、干燥的5mL(要求跟前一实验中相同)试管。按下表所列步骤制作标准色列。
(2)在剩下的两支试管(编号7、8)里各加入土壤浸出液16滴,再分别加入1mol/L硫酸溶液4滴和1.25%硫酸钼酸铵溶液4滴,摇匀。接着各加入1%氯化亚锡溶液1滴,这时各试管里溶液的总量是25滴,摇匀。把浸出液显示的蓝色跟标准色列相比较,记录同样颜色溶液的读数值[即浸出液中含磷的浓度(ppm)]。7、8两支试管里的显色应基本一致,否则要重新测定。
【计算】
土壤中含磷(ppm)=读数值×5
每平方米耕地中磷的含量(千克)=读数值×5×10-6×226
【说明】
(1)本实验用的方法是指碱性或中性土壤中速效磷的测定。如果测定酸性土壤里的速效磷,浸提液不能用碳酸氢钠溶液,而要以等量的0.5%盐酸作浸提液。测定用的试剂也有所改变。实验方法是在试管里加入16滴浸出液,再加4滴蒸馏水,接着加1.25%的盐酸钼酸铵,摇身后加入1滴1%的氯化亚锡溶液,摇匀。浸出液显示的蓝色,按前述方法进行比色读数。
(2)1.25%硫酸钼酸铵溶液按以下方法配制称取2.5g钼酸铵,溶于20mL水中,加热到60℃,使它全部溶解,冷却。量取7mL浓硫酸加入到70mL水中,冷却。把前一种溶液缓慢倾入后一种溶液中,不断搅拌使不生成沉淀,混匀,冷却,加水到200mL。
(3)盐酸钼酸铵溶液的配制方法是称分析纯钼酸铵1.5g,溶于30mL水中。缓慢加入密度1.19g/cm3的纯盐酸44mL,边加边搅拌,最后加水到100mL。
(4)1%氯化亚锡溶液的配制称取分析纯氯化亚锡1g,加分析纯浓盐酸10mL,等全部溶解(如浑浊需过滤)后,再加甘油90mL,混匀,贮存在棕色瓶中,保存在阴凉处。
土壤中速效钾的测定——亚硝酸钴钠比浊法
【原理】钾离子跟亚硝酸钴钠在中性或酸性条件下,能生成亚硝酸钴钠二钾黄色沉淀而出现浑浊。浑浊程度随溶液中钾离子含量的增多而变浓。把浸出液显出的浑浊程度跟标准色列的浑浊程度相比较,可以得出浸出液中含速效钾的浓度(ppm)。
【操作】
(1)取8支洁净、干燥的5mL试管,按下表所列步骤制作标准色列。
(2)在剩下的两支试管(编号7、8)中各加入土壤浸出液16滴,再分别加入冰醋酸2滴和37%的甲醛溶液1滴,摇匀。接着各加入亚硝酸钴钠溶液4滴和异丙醇16滴,摇匀。把浸出液出现的浑浊程度跟标准色列比较,记录读数值[即浸出液中含钾浓度(ppm)]。7、8两支试管中浑浊程度应基本一致,否则应重新测定。
【计算】
土壤中含钾(ppm)=读数值×5
每平方米耕地中含钾量(千克)=读数值×5×10-6×226
【说明】
(1)因为标准溶液中含钾浓度是80ppm,所以色列的读数值和耗用标准溶液滴数的关系是
读数值=标准溶液的滴数×5
(2)配制标准色列时加入氯化钠是为了使标准溶液跟土壤浸出液里存在的大量钠离子浓度相近。
(3)向土壤浸出液里加入醋酸是为了控制pH值在4~5左右。碱性过强,亚硝酸钴钠中的钴离子会生成Co(OH)3沉淀。酸性过强会引起亚硝酸钴钠分解,因此要严格控制溶液的pH值。
(4)土壤浸出液中的铵根离子和亚硝酸钴钠溶液反应,也能产生(NH4)2Na[Co(NO2)]6黄色沉淀,为此加入甲醛溶液,使生成难以离解的六次甲基四胺,排除铵根离子的干扰。
(5)加入异丙醇可以降低亚硝酸钴钠二钾的溶解度,提高测定效果。如果温度不超过23℃,也可以用乙醇代替异丙醇,温度高会引起沉淀溶解。
(6)亚硝酸钴钠溶液可以按以下方法配制。取23g亚硝酸钠,溶在50mL水里。再加入16.5mL6mol/L醋酸和3g硝酸钴[Co(NO3)2·6H2O],静置过夜,取滤液使用。
土壤中有机质含量的测定
【原理】土壤里有机质的含量是决定土壤持久性肥力的重要标志,所以测定土壤有机质的含量具有重要意义。测定土壤里有机质的含量有多种方法,其中用重铬酸钾作氧化剂,跟土壤里的有机质发生氧化还原反应,再用滴定法或比色法测定的方法用得较多。
氧化性强的重铬酸钾在酸性溶液里跟土壤中有机质的碳发生氧化还原反应,它们之间存在定量关系。再用标准还原剂(如硫酸亚铁铵)滴定多余的氧化剂(K2Cr2O7),经过换算,就能求得土壤里有机质的含量。不用还原剂滴定,可以用重铬酸钾溶液在反应前后的颜色变化进行比色测定。酸性的重铬酸钾溶液呈橙色,反应后六价的铬被还原成三价铬离子,呈绿色。溶液的颜色越深,表明土壤里有机质的含量越高,一般可通过跟标准色阶或比色卡比较就能得出土壤里有机质的含量。
【操作】
(1)重铬酸钾氧化还原比色法先配制系列标准色阶。在一系列试管里用5%葡萄糖和水调配,配制成各级有机质浓度的标准溶液。按照速测步骤,在各试管中依次加入2.5mL0.167mol/L重铬酸钾溶液和5mL浓硫酸。显色后各取5滴加入比色瓷板孔穴中,加蒸馏水2滴,搅匀后即为标准色阶。各级色阶的间距为0.5%,色调由橙黄、黄绿、绿到深绿逐级加深。实例可见下表。
测试时称取0.5g风干的土样(长期潮湿的土常含有较多的还原性物质,会干扰测定结果,必须充分风干,使它氧化后才能测定)放入试管中,加入2.5mL0.167m0l/L重铬酸钾溶液振荡,再迅速加入5mL浓硫酸,振荡一分钟再静置半小时。用滴管吸取5滴上层清液,加入比色瓷板孔穴中,加2滴蒸馏水,搅匀,跟标准溶液制成的标准色阶比色,记下比色读数。
由于土壤中有机质的含碳量和还原性,跟葡萄糖并不完全一样,所以测得的结果会有误差,为获得较为客观的数据,要进行适当校正。即土壤有机质百分含量=比色读数×校正系数校正系数因不同地区、不同土质的特性而有差异,例如有0.8,0.7等。
(2)滴定法称取研细的风干土样0.5g,放入干燥的硬质试管中,加入硫酸银0.1g,用移液管加入5mL0.067m0l/L重铬酸钾溶液,再缓慢加入5mL浓硫酸,并不断搅拌。在酒精灯上加热这溶液,使它沸腾。为了防止管内液体飞溅,加热时在试管口上套一支小漏斗,当试管内液体开始冒出白烟时停止加热。冷却后,将试管中的液体全部移入锥形瓶内,稀释到50mL左右。加10~15滴2-羧基代二苯胺指示剂,再用0.2m0l/L硫酸亚铁铵标准溶液滴定到溶液呈绿色。另用同样的方法,不加土样,做一次空白试验。按如下公式求土壤里有机质的含量。
在上式中,V0是空白试液时滴定耗用硫酸亚铁铵的毫升数,V是土样滴定时耗用硫酸亚铁铵的毫升数,M是硫酸亚铁铵标准溶液的摩尔浓度,W是风干土样质量,0.003是1mg摩尔标准溶液相当于碳的毫克数,1.724是碳换算为有机质的常数(即假定土壤中有机质含碳为58%,则100/58=1.724)。
【说明】
(1)把土样采回后铺在塑料薄膜上,在阴处研碎、晾干,不能暴晒或烘干(以防有机质发生变化),最后研细装瓶待用。
(2)标准色阶一般配3~8个即可。
(3)比色测定时,如有机质含量过高,则风干土可相应减少,例如可取土样0.3g、0.2g等。
在化学课程中,课堂演示实验是大家所熟悉的常用教学手段。化学工程是研究化学工业和其他过程工业生产中所进行的化学过程和物理过程共同规律的一门工程学科。化学工程的一个重要任务就是研究有关工程因素对过程和装置的效应,特别是在放大中的效应,以解决关于过程开发、装置设计和操作的理论和方法等问题。它以物理学、化学和数学的原理为基础,广泛应用各种实验手段,与化学工艺相配合,去解决工业生产问题。化学工程是一门基础工程学科,它虽发源于近代化学工业,但经过与各种科学理论和先进技术相结合,业已形成了独具一格的科学体系。近来化学工程虽日趋理论化和数字化,但它仍然是一门切合实际又饶有兴趣的学科。可是对于缺乏实际知识的青年在校学生来说,初次接触这门课程时,往往反而觉得该课程比数理课程还难以捉摸,大学低年级学生更觉困惑。在进行化学工程启蒙教学时,不仅需要按学科自身的逻辑进行严谨的数理演绎,还需要运用一些生动直观的教学手段,为初学者铺平入门之路。因此,在化工课程中,课堂演示实验的地位和作用,显得尤为重要。在教学过程中强化演示实验,训练学生的研究性思维,培养学生观察实验现象、研究实验规律、理解事物本质的能力。
2.强化化学工程课堂演示实验
在当今多媒体教学盛兴的时代,课堂演示实验仍然是一种不可缺少的教学手段。其根本原因,是它具有较强的真实感。这种特性对于科学实验尤为重要。多媒体教学手段虽有很多优点,但屏幕上显示的形象,毕竟与现实的事物或现象有差异,如果不与生活中已经熟悉的对象相比较,就难以感知事物的真实形象。因此,学生还要进一步开动脑筋,去再现视频形象与真实事物或现象之间那些缺少了的环节。课堂演示实验可以直接感知真实的形象,这正是它同多媒体教学手段相比,所具有的突出特点之一。但实验装置或模拟实验设备与工业规模的化工设备相比毕竟有所不同,还需要实物教具、幻灯片、电视录像或是电影等手段来补充。这正好说明,不可能存在一种在任何条件下都适用的,尽善尽美的教学手段和教学方法,而是根据学科性质、教学内容和教学环境等具体条件,选择采用,或者多种手段配合使用,以各展其长。课堂演示实验与实验室教学实验,各有其不同的目的。如上所述,课堂演示实验是课堂教学的一种手段,旨在提高课堂教学的效率。实验室的实验教学则是教学过程的一个重要环节,或可作为一门独立开设的课程,其主要目的是让学生初步掌握一些有关化学工程的实验研究方法和实验技术,培养学生从事科学实验的实践能力。因此,两者对于实验装置的要求,以及实验的能容和方法都有所不同。对于学生来讲,某些实验训练价值不大的项目,例如雷诺实验、流体阻力测定、流体机械能转换实验等这一类实验,作为课堂演示实验是必要的,而作为实验室教学的意义就不是很大。对于既有作为演示实验的必要,又有实验训练价值的某些实验项目,在实验内容和方法上,应尽可能使两者在小型化的基础上结合起来。在设计时,尽量考虑到教学实验的需要,以提高实验设备的利用率。自然,课堂演示实验与实验室教学实验的目的要求不同,期望所有装置都能通用也是不现实的。
3.化学工程演示实验需要注意的几个问题
化学工程演示实验最大的特点是工程实践性。它不同于化学类实验课程,实验对象从烧瓶、酒精灯、玻璃棒变为实际生产的模型设备,具有显著地工程实践性,而学生的实践经验往往非常匮乏,这就要求教师把握化工实验的特点,注重研究性教学模式,在课堂演示实验中采取教师为主导,学生为主体的形式,尽量让所有学生都参与演示课程,并且尽可能的引用一些与实际生产紧密联系的工程问题进行演示。在演示过程中,教师要鼓励学生积极主动思考,勇于提出自己观点,敢于创新。课堂演示实验是一种很好的教学手段,这种手段的合理运用,则是一种教学艺术。如果运用得法,与教学内容配合紧密,视听结合得巧妙,就一定能发挥它应有的效能,否则就会事倍功半。化学工程的课堂演示实验,能否达到提高课堂教学效率的目的,演示实验装置的性能也尤为重要。为此,在实验装置方面至少要达到如下一些基本要求:①实验装置应尽可能做到小型化和仪器化;②演示实验装置尽可能做到直观、生动、形象;③演示实验装置应做到稳定、快速、准确、合乎科学;④演示装置需尽最大努力消除噪音和其他污染。此外,在实验物系的选择上,也需综合考虑原料价格、气味、毒性等要求,一般以空气、水等价廉易得且环保原料为佳。课堂教学中演示实验侧重点不同,大致可分为:①展示现象,该类演示实验通过学生观察实验,了解现象,进而验证并巩固所学知识;②展现概念,该类演示实验通过化抽象为具体,从而实现抽象概念直观化、具体化;③获得规律,该类演示实验通过显现的结果,通过观察分析并进一步归纳演绎从而得出其中的规律。这就需要教师准备多套课堂演示实验,从而根据情况有选择的开展相应课堂演示实验工作。
4.结语
一、改革传统教学方式,学生为主体,参与实验
传统教学方式是由教师演示实验,学生观察实验现象,进行分析、总结,得出结论。结果往往是教师唱独角戏,处于主体地位,学生则被动接受,容易遗忘,不利于培养学生的动手能力和创新能力。高中化学学科课程标准强调实验探究是一种有效的学习方式,化学实验对培养学生的观察、动手、创新能力具有不可替代的作用。例如制备Fe(OH)胶体的实验中,观察老师做演示实验的学生课后往往只记得将饱和FeCl溶液滴加到沸水中能制得Fe(OH)胶体,至于胶体的颜色及其和Fe(OH)沉淀的区别仍不清楚。而亲自动手的同学不仅能加以区别,有的同学在做实验中还发现当水接近沸腾时滴入饱和FeCl溶液再加热一会(此时水未沸腾)也会形成胶体,但上述现象的形成需要较高的温度,即接近100℃。学生对此提出了疑问,并运用盐类水解的知识加以解释:FeCl在水中水解生成Fe(OH)和HCl,水解反应为吸热反应,当温度升高到接近100℃时有利于水解生成HCl,并使之气化,从而在水中形成Fe(OH)。这样的学习方式不仅能使学生掌握相应的知识点,提高学生的动手能力,而且能激发学生的主动性和创新意识,使学生真正成为学习的主体。
二、学生分组实验,互相协作,共同探究
分组实验是化学探究的重要手段,教师可以把实验能力强的和实验能力弱的学生分为一组,做实验时以优带差,即以动手能力强的学生为主体,动手弱的学生为辅,然后互换角色,让实验能力弱的同学为主体再进行实验。这样就可以真正做到互相协作,共同学习,共同发展。
三、多增加传统实验的改进,提高学生的思维创新
长期以来,课本上不少传统实验操作繁琐,而且都以验证性实验为主,通常由老师演示,即使学生动手做也是按照书上的步骤单纯模仿,不利于培养学生的创新意识,因此对于一些不合理的传统实验教师有必要让学生自主探究,加以改进。比如必修1(人教版)NaO性质探究实验中NaO与CO反应,传统实验是制取CO气体并通入NaO,收集产生的气体并通过做木条复燃实验证明产生了氧气。这个实验我让学生自己动手,自主设计实验加以改进。CO一定要制取吗?氧气一定要收集后用木条复燃实验加以验证吗?带着这些疑问,学生开动脑筋,自主创新了该实验。有学生设计了直接用棉花包裹NaO粉末,用玻璃管伸进NaO粉末中然后吹气,可以看到棉花剧烈燃烧。新设计的实验不仅证明了NaO与CO反应生成了氧气,而且证明了该反应是放热反应。改进后的实验不仅操作方便,而且实验现象具有趣味性。一般用水来灭火,有的同学打破常规,改进了NaO与水反应的实验。同样用棉花包裹NaO粉末,然后滴几滴水到棉花上,棉花剧烈燃烧,即水能生火。传统焰色反应是用无锈铁丝蘸取溶液或固体粉末,然后置于酒精灯上灼烧,观察火焰颜色。该方法由于蘸取的药品较少,不利于观察火焰的颜色。针对上述问题,有的同学作了如下改进:将一些浸有酒精的棉花置于点滴板上,再将要用的药品溶液用滴管滴几滴于棉花上,然后点燃棉花,可以很清楚地看到火焰的颜色。
教师对学生传统实验的改进,可使实验教学与探究学习融合起来,充分发挥实验的探究功能。学生自己设计实验方案,自己动手实验,不仅能激发学习兴趣,增强自主意识,而且有助于加深对知识的理解和记忆,使科学探究能力得到了进一步提高,培养创新意识。
在新课改的大背景下,我们应努力学习、更新观念,以实验探究为化学教育的突破口,同时转变自己的角色,使学生成为课堂的主人,有效培养学生的创新意识和实践能力,为基础教育的改革作出贡献。
参考文献:
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我校药学专业的培养目标定位于培养高素质技能型药学人才。(长春医学高等专科学校2008版专业教学计划)与高等职业教育的培养目标“培养高素质技能型专门人才”(中华人民共和国教育部2006年16号文件)相一致。
分析化学是药学类专业的一门重要的专业基础课,主要为药物分析等专业课乃至学生将来从事生产一线的分析检验工作奠定坚实的实验技术基础,实验课在课程设置中占举足轻重的位置。对分析化学实验课进行科学、合理的教学设计,是培养药学类专业高素质技能型专门人才的必由之路。所谓教学设计是运用系统方法分析教学问题、设计教学问题的解决方案、检验方案有效性并做出相应修改的过程[2]。依据现代教育技术认同的程序[3],对药学类专业的分析化学实验课进行教学设计。
1分析教学对象
我校是一所专科学校,教学对象是高职高专学生。总体上看,他们和本科院校学生一样,都具备当代青年学生的人生观、价值观、道德观,但要看到他们的不足和问题。在教学层面,主要问题有以下两方面。
1.1入学成绩普遍偏低,文化基础差近年来随着高校的全面扩招,学生的综合素质有所下降。专科层次的学生已是高等教育的最低层次,很多考生是压专科投档线被录取的,其文化基础可想而知。
1.2人生目标模糊,学习的主动性、自觉性不足,学习习惯不好。高职高专学生之所以未能进入更高层次的院校,大部分学生缺乏进取精神和求知欲望,而且没有养成良好的学习习惯。他们对自己的将来没有客观的规划、明确的目标,只是盲目地、机械地学习,甚至有一部分学生入学后只是想“混”毕业。
2确定教学目标
通过分析药学类专业的培养目标对知识结构的需求和教学对象的实际情况,兼顾课程特点,确定本专业分析化学实验课的教学目标。
2.1使学生掌握分析化学所要求的基本实验操作技能,如正确使用分析天平、滴定分析仪器,规范进行滴定分析操作等。
2.2具有初步分析和解决有关实验问题的能力,能独立进行配制和标定各种滴定分析方法的标准溶液的操作。
2.3能运用常用化学分析和仪器分析方法进行含量测定。
2.4了解常见分析仪器的使用方法及注意事项。
3制定教学策略
制定教学策略的原则是教学活动中紧紧围绕培养目标,兼顾培养学生严谨、求实的科学作风和忠于职守的敬业精神,使其具备将来从业所必需的职业素养。
3.1实验教学项目的确定通过常用分析方法,对学生进行严格训练,要求学生掌握一整套规范的分析化学基本操作技术、技能和技巧。实验教学项目见表1。
3.2尊重学生的主体地位,鼓励学生全程参与实验教学。教学设计的中心是学习者的学习活动,自然应该以学生为中心展开。
3.2.1组织学生参与准备实验、预实验事先给学生划分实验小组,轮流参与准备实验、预实验工作。使学生能体验从“衣来伸手,饭来张口”到“自己动手,丰衣足食”的不同,培养他们独立工作的能力。另外,这样设计也相当于开辟了“第二课堂”,在计划学时之外又给学生创造了进行基本操作练习的机会。
3.2.2学生试讲实验课高职高专学生普遍学习积极性不高,主动性较差。为激发学生的学习兴趣和热情、突出学生在教学工作中的主体地位,在实验教学中,可尝试让学生走上讲台。表1中的前三个实验是常用分析仪器的使用等基本操作练习,相当于总论。从实验四开始,是常用分析方法的实验,相当于各论。实验一~实验五由教师讲,授课过程中注意引导学生去发现分析化学实验课的教学规律。鼓励学生从实验六开始,自愿报名参加试讲。抽签确定试讲名单、时间及内容,每堂课最多安排2人试讲。课前教师对授课内容进行指导,学生写好教案、板书。上课时先让学生讲,再由教师补充。同学和教师填评议表打分,综合得分记入平时成绩。试讲学生课后以书面形式上交讲稿及体会。
3.2.3要求学生主动完成实验结束的整理工作并互批实验报告实验课结束后,严格要求学生做好整理工作,以养成善始善终的良好工作习惯。在教师批改之前,以实验小组为单位互批实验报告,引导学生学习评价分析检验工作结果的基本方法。
3.3运用现代化教学手段,实现传统教学方法与现代科技发展的和谐自制、收集相关实验教学视频资料,适当用于实验课课堂教学。使学生能将以往看不清楚的操作演示尽收眼底,且可以在分组实验时,根据个人需要反复播放,直至看清要点后再进行实际操作,避免养成不规范的操作习惯。
3.4开放天平室和基础实验室学生有时间、实验室没课时,学生可在遵守实验室规则和仪器使用规则的前提下,到天平室和基础实验室进行基本操作练习。管理相关实验室的实验技术人员每天例行检查仪器和实验设备,以保证实验教学正常运行。
3.5举办滴定分析基本操作技能大赛结合期末基本操作技能考核开展此项活动。依照考核标准,取考核成绩的前六名(一等奖一名,二等奖两名,三等奖三名)给予加分奖励,平时成绩(占学期成绩的30%)依次加5分、3分、1分。以此强调本专业学生在分析化学实验课中必须掌握基本操作技能的重要性,引导学生重视实践能力的培养。
4设计教学评价
教学评价是指以教学目标为依据,制定科学的标准,运用有关技术手段,对教学活动过程及学生的学习结果进行测量、衡量,并给与价值判断。
4.1基本操作技能考核作为实验课的学期成绩
4.1.1考核安排基本操作技能在滴定分析部分已进行了严格地训练。每学期实验课进行到仪器分析部分时,利用部分课堂时间分批对学生进行基本操作技能考核。因为仪器分析部分,受仪器数量所限,学生必须分组轮流做实验,任课教师可对等待组学生进行考核(仪器室有专职教师指导学生使用仪器)。计划学时之内可多安排一次实验,同时节约了教学资源。
4.1.2考核要求在有限时间内,通过典型实验操作项目检验教学目标的完成情况。
4.1.3考核方法采取过程考核,教师通过观察学生操作的全过程来评定学生的操作能力。过程考核内容全面,所得信息直接、准确。
设计具有代表性的5套试题,以一定格式印制题签(试卷)。为避免学生因认知水平的差异而影响其考核成绩,事先公布考题,让学生有足够的时间进行自我训练。考核现场学生随机抽取题签。开学初向学生说明考核方法,由学生抽签确定本人参加考核的具体时间。
4.1.4考核内容滴定分析基本操作,常规实验中广泛涉及的实验技术,包括酸碱滴定管的使用、移液管的使用、容量瓶的使用、滴定操作、定量转移操作、准确稀释溶液操作等。
4.1.5考核标准
在规定时间内,按要求独立完成考核项目。从仪器药品选择、仪器洗涤、操作、整理、科学作风、操作时间、相关问题笔答等方面制定评分标准,详见题签(试卷)。基本操作技能考核成绩及格,方允许参加理论考试。
高中化学实验教学是教学的重要内容,教师通过实验教学渗透对学生的科学素养教育,以此实现科学素养提高的目标。在具体教学时,教师首先要引导学生对教材中安排的实验进行分析,通过小组合作讨论等不同形式,针对实验设计中的不足进行优化,借此培养学生的思维能力与创新意识。其次,在化学实验教学中,教师还可以借助仪器设备的制作来培养学生的动手能力和创新精神。日常实验教学中,适当引入实验器材的自制活动,以及对现有器材进行组装、改进和调整,让学生在操作过程中进一步掌握实验器材的设计原理与实验的反应原理。如“氨气的性质”在高中化学中是一个重要的知识点,教材用三个演示实验分别介绍了氨气极易溶于水、水溶液成碱性和能与酸反应的三个性质,但实验中存在着以下的缺陷:前期制备氨气的过程复杂,而且排空气法收集氨时容易扩散到空气中,造成空气污染,预先准备好的氨气往往会出现泄漏、潮湿等现象,导致实验效果不理想,实验2和实验3中的浓氨水露置在空气中,也造成空气污染,不符合绿色化学的理念,影响健康。因此通过改进实验方案和实验装置,把三个实验结合在一起做可以避免上面的缺陷。
实验装置设计如图1。具体操作如下:进行气密性检查后在烧瓶1的底部加入一些固体氢氧化钠,在针头处换上装有浓氨水的针筒,在烧杯1处放PH试纸(红色石蕊试纸)后,慢慢的把浓氨水注入烧瓶1中,通过向下排空气法收集氨气,若PH试纸变(红色石蕊试纸)蓝色了(实验2),说明氨气已经收集满了。然后在烧杯2中滴入酚酞,关闭止水夹2和止水夹3,把针筒内的水打入烧瓶2内,同时打开止水夹1,烧杯2中的水迅速上升,在烧瓶2中的尖嘴导管上出现红色的喷泉现象(实验1)。最后等喷泉结束后,在烧瓶1上口的针头处换上装有浓盐酸的针筒,把浓盐酸打入烧瓶1内,出现大量白烟(实验3)。这个实验首先实现了氨气的制备、收集和物理性质、化学性质实验的一体化处理,使实验成功率,可信度更高,让学生更真实地去体验理解氨气的性质;同时操作轻松快捷,现象明显,课堂耗时短,非常适合做演示实验;而且两个烧瓶一红一白,有很强的视觉效果,很好地提高了学生的实验兴趣。最重要的避免了氨气进入空气中,环保无污染,体现了绿色化学思想。高中化学课程标准指出:“通过以化学实验为主的多种探究活动,培养学生的创新精神和实践能力。
”在本案例中,首先通过操作复杂实验,来引导学生思考如何简化,通过合作讨论,互通信息,解决学生在实验理解上的“信息沟”差距,达到共同思考共同提高的目的;其次根据学生讨论结果和教师引导的方向进行实验改装,让学生更直观地把思考和动手结合起来,有效强化学生的探究意识,促进思考方式改变,进而促进学习方式的自觉转变,更重要的是通过改装,让学生明白技能创新和实践方法的真正意义所在;同时培养学生的实验兴趣和个性特长,良好的实验兴趣是形成良好的科学品质的前提。有了良好的科学品质,科学素养的提高是指日可待的事情了。
2利用化学史,培养学生科学上的人文素养
化学学科在发展过程中,无数研究人员为之付出了艰辛努力,他们的介绍化学家们的科学态度、研究方法、成功或失败的经验教训,勇于探索、大胆创新的科学态度,坚持实践、百折不扰的科学精神,既能向学生展示化学知识的“来龙去脉”,加深对化学知识的理解,又可让他们明白化学并不枯燥呆板,而是一门不断发展的生动有趣的学科。因此,傅鹰教授认为化学史教育是很有必要的,他认为“化学史给人以智慧。”如在学习元素周期表知识时,可介绍元素周期律的发现史:1862年尚古多的“螺旋图”1864年迈尔的“六元素表”1869年门捷列夫化学元素周期律的确立,把化学元素纳入了一个完整的体系,使化学进入了系统化的阶段。从以上的故事中我们可以让学生领悟到:科学和真理是人们在不断追求和探索中逐渐呈现的,许多科学家始终坚持实事求是的科学态度、精益求精的工作作风、锲而不舍的钻研精神,获得了一个又一个的重大发明和发现。通过对这些史实的感受,使学生体会人类在追求真理的道路之曲折艰辛,但只要孜孜不倦的不懈努力终会结出累累硕果。
讲到科学素养时,人们往往会有一种误解:认为科学素养就是做实验或通过研究得出结论。实验、研究的确是有关科学的方面,但绝不是全部。实际上,实验、研究是进行科学研究的一种手段和方法,科学家进行研究的过程实际上就是科学素养和探索精神的体现。而这个研究过程和体现的素养和精神其实就是人文素养的一个方面。案例中的“元素周期表”知识,表面上看来是一个记忆性的知识,但它的发展完善历程却能体现出科学家的素养和精神,因此可以认为是科学方面的人文精神,而这对于现代学生而言又是不可或缺的。