分析化學是檢驗系的基礎課程之一,是一門實踐性很強的學科。分析化學實驗應密切配合理論課教學,而且要避免不必要的重復。它不是簡單地驗證分析化學的有關理論,而是通過本課程的教學,培養學生理論聯系實際,準確掌握分析化學的基本操作技能和初步進行科學實驗的能力,并使學生具有一定的分析問題和解決問題的能力,為學習后續課打下必要的基礎。如何上好分析化學實驗課呢?筆者在教學中的心得體會如下:
一、加強課前預習
實驗前,要求每個學生應預習,了解實驗的基本原理,各個操作步驟的作用,測定結果的計算和實驗中誤差的來源等。要求寫出預習報告。杜絕實驗過程中“照方抓藥”只按實驗步驟操作,要善于發現問題,養成思考的科學習慣。
預習不是簡單的閱讀講義,學生開始可能并不會預習或者預習不到位,可以通過布置預習要點來幫助學生學會預習。比如為什么I2標準溶液的滴定是在中性或者弱酸性介質中,經過預習,學生明白實驗過程中為什么要加入NaHCO3,這樣利于學生理解理論課關于氧化還原反應條件的控制。再如葡萄糖干燥失重中,加熱溫度為什么應控制在120℃,通過預習要求學生查閱出葡萄糖的兩個熔點數據:在吡啶中結晶所得應為152℃,在乙醇中結晶所得應為146℃。
可以說,預習就是進一步熟悉理論課的知識的過程,它有助于養成細致嚴謹的學習態度,在預習時學生可以學習查閱各類化學手冊的方法。
二、明確實驗目的
分析化學實驗總的目的是幫助學生獲得第一手感性知識,進一步熟悉理論課的知識;學生親自動手,正確掌握化學實驗的基本操作方法和技能技巧;培養學生獨立工作和獨立思考的能力、培養用準確語言表達實驗結果的能力;養成良好的操作習慣和實事求是的工作作風,同時要形成嚴謹的學習態度,逐步學會科學思維的方法。所以每個實驗都要目的明確,切實讓學生胸中有數地操作。比如電位滴定法測定氯碘混合物中氯和碘的含量實驗中,學習使用酸度計是第一目的,第二學習用三切線法處理數據,這兩個具體目的必須通過實驗達到。實驗完畢后,教師應該逐一去檢查,保質保量地完成實驗。
三、注重操作技術的訓練
分析化學實驗中涉及到多種儀器,每種儀器的操作都要嚴格按照操作規程,對學生進行強化訓練。比如:分析天平、酸度計、722分光光度儀的使用方法一定要熟悉掌握,否則可能由于不當的操作損害儀器,影響分析結果的準確性。而滴定管、移液管等的操作,更要作詳盡的介紹,正確的示范。對各種儀器的正確使用的訓練必須準確到位,比如從滴定管、移液管中釋放液體入錐形瓶,錐形瓶應傾斜45℃角的操作往往被學生忽略;容量瓶瓶塞“手不離塞”的操作也不被學生注意……所有操作技巧一定要多加強調,嚴格要求。
四、實驗中“粗、細要分明,嚴、松有界限”
在實驗過程中常會出現這樣那樣的錯誤操作,如果是不正確的錯誤操作,要及時糾正;而有的操作方法雖然正確,但也屬于錯誤操作,比如稱量時分析天平托盤天平的混淆使用;或者量筒、移液管的混用,某些學生量取液體時一律使用移液管,認為這樣準確,誤差小,其實不然,如量取10.00mL液體,應使用量筒而不是移液管,而10.00mL必須用移液管加入。教師必須讓學生明白,選用量具要準確,該粗時粗,該細時細。一般而言,輔助試劑使用粗的量具,而反應主試劑則用精確的量具。像白醋總酸度的測定中,白醋的取樣必須用移液管準確量取。而在高錳酸鉀溶液的配制和標定中,高錳酸鉀物質的稱量用托盤天平即可,如果這時采用分析天平稱量,反倒是錯誤的。
五、難點、重點要突出
分析實驗中滴定方法和技巧是本課程的重點和難點。近終點時半滴的操作技能,是一個難點,對一個檢驗工作者來說,掌握半滴的操作是非常重要的,所以必須反復強調,教師手把手去教,保證人人過關。
分析實驗以滴定為主,每個實驗盡管都有滴定,但是滴定速度卻因實驗不同而不同,它直接影響實驗的準確性,所以滴定的速度也是本課程的一大難點。如在高錳酸鉀法的實驗中,由于反應產物Mn2+時是反應的催化劑,所以開始滴定時速度應慢,待產生一定的Mn2+后,滴定的速度方可提高,以“見滴成線”為佳,而近終點時則要求一滴一滴去加,甚至半滴半滴去加。但在碘量法的實驗中,為了避免I2的揮發以及空氣當中氧氣進入反應體系,則要求“快滴慢搖”,否則
實驗誤差較大。對滴定速度的控制不同,實驗結果也有所不同,這是造成偶然誤差的一個重要原因。
六、分析實驗結果,總結經驗教訓
實驗做完后,應對實驗現象進行解釋,如發現實驗現象和理論不符合,應尊重實驗事實,分析查找原因,可做對照實驗、空白實驗來核對,必要時應多次重做驗證,從中得到有益的科學結論。
實驗的結果應根據所選用的方法、樣品的情況提出不同的要求。如對重鉻酸鉀法測鐵,重量法測鋇等實驗,結果相對誤差應在0.2%~0.3%之內;對于混合堿、水的硬度、過氧化氫的測定,則按工業分析要求來確定測定結果的相對誤差。如以基準物質標定溶液,測定相對偏差應在0.2%內。
實驗是培養學生實事求是的科學態度的過程,學生應該運用誤差理論正確處理分析數據,切忌在處理數據時夾雜主觀因素。實驗中出現的異常現象如不能用所學理論加以解釋或查找不到原因,那么就留有空白,絕對不允許篡改現象數據。
七、嚴格考評,準確把關
成績的評定,包括以下內容:實驗操作技能,實驗結果的準確度和精密度,實驗原理和實驗基本知識的理解,報告的書寫和實驗結果以及實驗中遇到問題現象的討論,我們重在探索對學生能力的合理考評方法。平時成績的記錄也有多種方式,比如將學生請上講臺講解實驗,以考察預習情況,講完后同學評議給出分數。教學中我發現學生非常樂于上臺講解,這種辦法既鍛煉了學生,又活躍了課堂氣氛,真是一舉多得。
通過分析實驗課程的基礎訓練,學生應該能夠獨立分析某些簡易的樣品,能夠正確配制常用試劑,配置安裝儀器,具有一定的獨立工作能力,所以課程結束后要對這些方面進行測試考核,以檢查學習情況。
以上幾點體會,提出來與大家共同討論。
作者單位:山西醫科大學汾陽學院