“蛋殼中鈣鎂鐵磷含量的測定”實驗開發(fā)淺析

梁信源，蔡卓

摘要：“蛋殼中鈣、鎂、鐵、磷含量的測定”實驗是一個可操作性很強的綜合設(shè)計實驗，應(yīng)用于基礎(chǔ)分析化學(xué)實驗教學(xué)，能助學(xué)生全面鞏固、加深理解其所學(xué)分析化學(xué)基本理論知識和提高其實驗基本技能，有助于培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際、獨立解決實際問題的能力和開拓創(chuàng)新意識。

關(guān)鍵詞：分析化學(xué)；綜合性；設(shè)計實驗；教學(xué)；蛋殼

中圖分類號：G642.423 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-9324（2012）07-0213-03

分析化學(xué)課不僅是化學(xué)類專業(yè)的基礎(chǔ)課，也是農(nóng)林、輕化食品類等許多專業(yè)的學(xué)科必修基礎(chǔ)課，實驗課在其中占有特別重要的地位。分析化學(xué)實驗嚴(yán)格、有效的訓(xùn)練，對學(xué)習(xí)本課程的學(xué)生的后續(xù)課程學(xué)習(xí)和工作有著非常重要的意義。為了提高實驗教學(xué)效率和效果，實現(xiàn)課程目的，許多教育工作者在實驗教學(xué)改革與實踐方面做了許多內(nèi)容、形式多樣的探索工作1-[4]。如進(jìn)行課程建設(shè)，開發(fā)可操作的綜合性、設(shè)計性實驗，探討實驗教學(xué)方式等。本文僅就“蛋殼中鈣、鎂、鐵、磷含量的測定”綜合性設(shè)計實驗，作一些論述。

一、選題源于社會生活，與專業(yè)密切，有現(xiàn)實意義

蛋殼是一種良好的鈣源，且富含鎂、磷、鐵、鋅等多種營養(yǎng)元素，可用于食品、飼料業(yè)等領(lǐng)域[5]，如制取乳酸鈣、葡萄糖酸鈣、檸檬酸鈣等補鈣制劑和微量元素添加劑等。然而，日常生活中產(chǎn)生的大量蛋殼常被當(dāng)作廢物扔棄，這是一種浪費，對環(huán)境衛(wèi)生也有很大的影響。因此，實現(xiàn)禽蛋殼資源化利用對提高其經(jīng)濟效益和社會效益具有重要的意義。利用蛋殼資源開發(fā)“蛋殼中鈣、鎂、鐵、磷含量的測定”綜合性設(shè)計實驗，可變廢為寶，充分利用蛋殼資源。而實驗選題與學(xué)生的專業(yè)密切相關(guān)，與日常生活貼近，用于基礎(chǔ)分析化學(xué)實驗教學(xué)活動，學(xué)生感興趣，能激發(fā)其求知欲，對培養(yǎng)學(xué)生獨立分析問題、解決實際問題的能力和開拓創(chuàng)新意識，以及樹立廢物資源化利用的意識具有重要的現(xiàn)實意義。

二、設(shè)計性與可操作性

設(shè)計性實驗是指給定實驗選題及其目的要求，由學(xué)生在一定期限內(nèi)自行設(shè)計好實驗方案，并加以實現(xiàn)的實驗。對實驗選題“蛋殼中鈣、鎂、鐵、磷含量的測定”而言，只給出其目的要求和一些必要的提示（如實驗室可以提供的某些儀器設(shè)備與試劑等），不給具體實驗步驟，要求學(xué)生課外提前設(shè)計好分析方案，然后在計劃實驗教學(xué)課內(nèi)進(jìn)行分析測試，完成實驗。其設(shè)計性主要體現(xiàn)在分析方案的設(shè)計環(huán)節(jié)上，分析方案應(yīng)包括測定的理論依據(jù)（方法原理）與蛋殼樣的溶解方法說明、實驗所需儀器、試劑（包括配制）、標(biāo)準(zhǔn)溶液標(biāo)定與樣品測定的具體操作步驟（稱樣量和試劑用量應(yīng)明確）及分析結(jié)果計算公式、參考文獻(xiàn)等。由于設(shè)計性實驗全過程是由學(xué)生獨立自主完成，因此要達(dá)到預(yù)期的教學(xué)效果，其設(shè)置應(yīng)與學(xué)生的知識基礎(chǔ)、實驗室條件、課內(nèi)外學(xué)時的限制等要求相適應(yīng)。設(shè)計性實驗過于容易或過難過大，都難以達(dá)到預(yù)期的效果，這在多年的教學(xué)實踐中已有所證明。對實驗選題“蛋殼中鈣、鎂、鐵、磷含量的測定”而言，首先它與學(xué)生的分析化學(xué)知識水平相適，經(jīng)過理論課的學(xué)習(xí)和分析化學(xué)實驗前期的訓(xùn)練，學(xué)生已具備了解決選題所需的分析方法原理等基本理論知識和必要的基本操作技能；其次，解決本選題所需的實驗室條件有保證，實驗儀器（分析天平、量器、分光光度計等）為常用儀器，實驗試劑為常用試劑，實驗室一般都能提供；再次就是本實驗全部或部分內(nèi)容可通過課外教學(xué)形式來實現(xiàn)（作開放性創(chuàng)新實驗），而作為分析化學(xué)課內(nèi)實驗教學(xué)的一個設(shè)計性實驗，其分析方案的實施（驗證測定）只需幾個課時即可完成。可見，“蛋殼中鈣、鎂、鐵、磷含量的測定”實驗作為設(shè)計性實驗具有很強的可操作性。

三、綜合性與創(chuàng)新性

分析化學(xué)綜合性設(shè)計實驗是指相關(guān)分析化學(xué)知識綜合、需綜合運用各種分析方法、基本操作技能等的設(shè)計性實驗，其完成過程包含創(chuàng)新性。實驗“蛋殼中鈣、鎂、鐵、磷含量的測定”的綜合性，體現(xiàn)在實驗的整個過程，包括查閱收集文獻(xiàn)資料、設(shè)計分析方案和分析測試、數(shù)據(jù)處理與總結(jié)報告等各個環(huán)節(jié)，需要綜合運用分析化學(xué)基本理論知識和基本實驗技能。本選題內(nèi)容既有常量組分（鈣與鎂）分析，又包含微量組分（鐵與磷）分析；既涉及樣品的預(yù)處理（難溶物的溶解及干擾的消除等）問題，又要解決樣品的測定問題；測定所需分析方法既有化學(xué)分析法（酸堿滴定、配位滴定和氧化還原滴定等），又有儀器分析法（分光光度法等），而且有不同的方法選擇。如蛋殼中鈣鎂總量的測定，既可用EDTA配位滴定法，也可用酸堿滴定法[6-8]；對蛋殼中鈣的含量，既可用EDTA滴定法直接測定，也可采用氧化還原滴定法（高錳酸鉀法）間接測定；對于微量組分，其含量可采用分光光度法等測定，如采用鄰二氮菲亞鐵光度法等測定微量鐵、磷鉬藍(lán)光度法等測定微量磷。可見，實驗“蛋殼中鈣、鎂、鐵、磷等組分的測定”的綜合性強。實驗“蛋殼中鈣、鎂、鐵、磷含量的測定”，由于無現(xiàn)成的操作步驟，因此學(xué)生必須根據(jù)教師所給的提示和要求，提前設(shè)計好實驗方案，可以預(yù)約開放實驗室進(jìn)行試測、修改和完善分析方案，然后在規(guī)定時間內(nèi)進(jìn)行測試，完成實驗。實驗的過程，會發(fā)現(xiàn)許多實際問題需要解決，如蛋殼的組成情況、有關(guān)組分的性質(zhì)與含量范圍、選用什么分析方法合適、需用哪些儀器與試劑、如何配制標(biāo)準(zhǔn)溶液、如何確定稱樣量范圍、如何進(jìn)行蛋殼預(yù)處理、如何控制實驗條件（體系、儀器條件）和消除干擾等。這些問題都是由學(xué)生設(shè)法靈活綜合運用所學(xué)知識獨立解決，有一定的壓力，又有挑戰(zhàn)性，因此整個過程都會促使學(xué)生積極思考和探索，激發(fā)其學(xué)習(xí)興趣，充分發(fā)揮其創(chuàng)新思維能力。同時，有關(guān)問題的解決過程也是學(xué)生全面鞏固、加深理解其對所學(xué)分析化學(xué)基本理論知識和提高其實驗技能的過程。“蛋殼中鈣、鎂、鐵、磷含量的測定”實驗可用于分析化學(xué)實驗課內(nèi)教學(xué)外，還可作為開放性實驗來實施，學(xué)生可以在課余時間利用開放實驗室進(jìn)行更富有挑戰(zhàn)性的創(chuàng)新探索活動，如進(jìn)行原有分析方法改進(jìn)或新分析方法研究、撰寫研究論文等實踐，進(jìn)一步開發(fā)其創(chuàng)新潛力。

綜合性設(shè)計實驗“蛋殼中鈣、鎂、鐵、磷含量的測定”與學(xué)生的專業(yè)相關(guān)，與社會生活密切，其知識面覆蓋廣而可操作性強，用于分析化學(xué)實驗教學(xué)，可拓展學(xué)生的知識面和有效培養(yǎng)學(xué)生的實驗?zāi)芰Α?chuàng)新能力，提高其綜合素質(zhì)，尤其適合于計劃學(xué)時少、只安排七、八次課內(nèi)實驗的農(nóng)林、輕化食品類分析化學(xué)課程的實驗教學(xué)。

參考文獻(xiàn)：

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基金項目：廣西大學(xué)實驗教改基金項目（2010305）

作者簡介：梁信源，男，廣西桂平人，講師，主要從事分析化學(xué)教學(xué)與研究工作。