用“問題解決教學法”培養學生創新能力

敖克厚　高智席　胡明華

摘 要： 在分析化學實驗中，以食品安全、飲用水達標、化妝品危害等這些源于我們身邊的種種問題為實驗教學項目，學生針對具體的分析測試對象、查閱文獻、擬訂實驗方案、找到解決問題的最佳方法，最后實施樣品處理及分析測試，學生獨立完成整個過程。學生彼此交流，合作解決問題，增強了團隊合作精神，培養了獲取信息、主動學習、研討交流及適應社會的能力，提高了勇于創新、敢于擔當的素質。

關鍵詞： 問題解決教學法 創新能力 合作學習 化學實驗教學

隨著高校招生規模年年擴大，大學畢業生數量迅速增加，每年有近千萬的高校畢業生進入勞動力市場。現實情況是：一方面不少學生找不到理想的工作，畢業就失業，另一方面不少企業、單位招不到合適的人才。這說明社會對人才提出了更高的要求：不但要專業理論知識豐富，更要具備較強的動手能力和創新精神，要求畢業生能夠很快適應相應的工作崗位。對在校大學生進行實踐與創新能力的培養勢在必行。

分析化學實驗是一門實踐性很強的學科，正是培養學生創新精神，鍛煉實踐操作能力，培養綜合素質的絕佳平臺。因此，為培養既有理論知識又有專業實踐操作技能的人才，在分析化學實驗教學中，讓學生在探索及開拓意識、踏實有序而講求效率的工作作風等方面得到鍛煉，培養他們初步分析問題和解決問題的能力[1]，我們進行了一系列教學改革探究。

1.觀摩質量測試實際場景，轉變學生學習理念，注重實驗技能的掌握。

在分析化學實驗教學前，學生以小組形式到教學科研協作單位：遵義市質量檢測院、環保監測站化驗室，垃圾處理中心，制藥廠等單位進行現場觀摩質量檢測全過程，現場體驗化學技術在生產、測試產品質量中的具體應用。體會到分析化學技術在化工、機械、醫藥、食品等行業應用非常廣泛，認識到學習化學的目的就是用化學技術解決生產生活中的具體問題，用所學的化學專業知識、專業技能為社會服務[2]。從而激發了學生學習化學理論和實驗的興趣，提高了學生學習分析化學實驗的主動性。

2.重視基本技能訓練，夯實實驗理論基礎，強化創新能力。

在學生觀摩學習中發現，檢測工作是一項非常嚴謹的工作，每一項實驗步驟都非常重要，必須一絲不茍，絲毫的馬虎大意都會導致測試數據不準確，導致檢測工作失敗。在分析實驗學習中，分析儀器選用、洗滌，儀器安裝，儀器放置順序，實驗操作程序、數據的記錄處理，以及對實驗結果分析討論的深度和廣度都要按實驗要求規范練習。教師在實驗指導和考核時，強調實驗場所必須整潔，實驗操作技術必須規范，實驗數據與原始記錄必須真實一致，實驗報告必須完整，使學生在基礎實驗教學中樹立實事求是、規范、準確、認真的工作態度，培養嚴謹的科研作風。

3.改革實驗教學模式，以實際的生產生活實例為基礎，創建分析實驗的解決問題的平臺，培養創新能力。

為了培養學生解決問題能力和創新能力，在學生通過基礎實驗技能考核合格的情況下，加強綜合實驗教學改革，具體做法如下：

3.1打破按教材進行實驗的常規，以具體的生產實踐為實驗項目。

選用藥品、食品、水質、材料、化工產品等具體的生產實際場景作為實驗教學項目，要求學生用分析化學技術解決具體實際問題。

3.2學生獨立設計解決問題的分析方案。

從解決實驗項目中的問題出發，查閱資料，找到多種方法多種途徑解決問題的方案，對比選出最優實驗方案設計，實驗試劑配制，進行實驗，實驗數據記錄，實驗結果分析等，都由學生自己獨立完成整個教學過程，教師只是從方法可行性，操作過程安全性，以及在出現異常的情況下給予指導[1]。

在進行配位滴定實驗教學時，實驗項目設計為：雞蛋殼中鈣含量的測定。學生在實驗前通過查閱資料，首先進行下列工作：

3.2.1實驗項目的意義分析。

雞蛋是雉科動物雞的卵。其外有一層硬殼，內則有氣室、卵白及卵黃部分，雞蛋含有大量的維生素和礦物質及有高生物價值的蛋白質，是人類常食用的食品之一。其蛋殼主要成分的碳酸鈣，鈣含量40%左右，是比較好的生物有機鈣的原料，通過鈣含量的測定學習，能夠掌握食品中鈣含量測定方法，為雞蛋殼中鈣的利用提供依據。

3.2.2雞蛋殼中鈣含量的分析化學方法分析與選擇。

①酸堿法：取一定量雞蛋殼烘干，稱量，用一定量的鹽酸標準溶液完全溶解蛋殼中的碳酸鈣變成鈣離子溶液，用氫氧化鈉標準溶液反滴定剩余的鹽酸，用甲基橙做終點指示劑，根據消耗鹽酸的量可以計算出鈣的含量。

方法分析：這種方法是通過測定雞蛋殼碳酸根的含量測定計算鈣含量，蛋殼中其他金屬離子形成的碳酸碳酸鹽含量會干擾滴定的準確性。此種分析方法測定蛋殼中鈣含量不準確，誤差大，不宜采用。

②氧化還原法：用鹽酸溶液將一定量雞蛋殼完全溶解成鈣離子，用過量的草酸鈉溶液沉淀鈣離子，陳化、過濾、洗滌草酸鈣沉淀，草酸鈣用一定量的硫酸溶液溶解成草酸根離子，然后用高錳酸鉀標準溶液滴定至終點（溶液呈微紅色），計算出鈣離子的含量。

方法分析：此種方法原理可靠，滴定分析所用儀器簡單，可以作為鈣離子的滴定測定。但樣品的鈣處理成草酸鈣沉淀時，操作步驟較多，草酸鈣陳化時間長，不是快捷的檢測方法。

③原子吸收分光光度法：將一定量雞蛋殼用鹽酸溶液完全溶解，過濾出不溶于酸的有機物，配制鈣標準溶液，用原子吸收分光光度儀測定鈣標準溶液及樣品的吸光度值，根據標準曲線計算出鈣的含量。

方法分析：此方法快速、可靠、準確度高，適用于樣品中微量鈣的測定，但儀器昂貴。

④配位滴定法測定雞蛋殼中的鈣含量：

方法分析：該方法使用儀器簡單（滴定管，三角瓶），使用試劑少，對于常量鈣離子的分析可靠性高，是一種經濟、快捷的鈣離子檢測方法。

3.3確定最佳實驗方法。

學生通過鈣離子檢測方法的資料查詢和分析方法的比較，確定了實驗項目中問題解決的最佳方法：用EDTA標準溶液滴定測定雞蛋殼中鈣離子的含量。endprint

3.4完善具體測試方案程序，進行含量分析實驗。

整理出用EDTA法測定雞蛋殼中鈣含量的詳細實驗操作步驟，配制好實驗所用試劑，標定好標準溶液，準備好實驗所用儀器，并進行具體實驗測定。

3.5記錄處理實驗數據按要求寫出實驗報告。

3.6實驗總結，對配位滴定關鍵技術分析。

3.6.1樣品處理技術關鍵：酸法溶樣，用鹽酸溶液將滴定的雞蛋殼完全轉化成鈣離子。

3.6.金屬離子配位滴定法幾個關鍵條件控制：Ca-EDTA穩定形成的酸度和鈣指示劑顏色突變酸度范圍相同，用40g/L的NaOH溶液控制pH=13。

4.結論

通過上述實驗教學，取得了較好的教學效果。

4.1學生認識到，測定產品質量，每一步實驗操作都必須準確、規范、認真，一絲不茍，不能馬虎大意，這樣測定結果才準確可靠，培養學生嚴謹的工作作風和學習態度。

4.2使學生明白了，今天的實驗就是要解決個人民群眾日常比較關心的問題[2]，化學實驗的學習，就是為了將來在實際工作中具體應用。

4.3學生很有成就感，感覺自己所學到的知識派上了用場，解決了實際生活中遇到的問題。

4.4學生在分析方法的選擇中，溫習了理論知識，實驗中彼此交流，合作解決問題，增強了團隊合作精神，培養了獲取信息的能力、學習能力、交流能力和適應社會能力。

4.5通過自主實驗項目確定，分析方法選擇，實驗條件探究等科研式實驗教學，培養了學生的創新能力，挖掘了學生的潛能，鍛煉了分析問題與解決問題的能力，也為學生日后進行科學研究打下了堅實的基礎。

4.6學生獨立完成分析方法選擇，樣品處理，藥品準備，試劑配制，儀器洗滌，滴定操作，數據記錄，數據處理，寫出實驗報告，經歷了一個完整的分析測試過程。學生的實踐能力和創新能力得到了極大的鍛煉。

參考文獻：

[1]杭義萍，許琳.構建基于問題解決的分析化學類實驗課程體系[J].實驗室研究與探索，2011，9，VOL30（9）：291-293.

[2]張六一，饒通德，黃怡民.深化分析化學實驗教學改革培養創新型人才[J].重慶三峽學院學報，2012（3）VOL28（139期）：125-126.

[3]蔡競春，倪燕，楊蓉，羅莎杰.淺談PBL教學法在《分析化學》實驗教學中的應用[J].成都中醫藥大學學報（教育科學版），2013，9，VOL15（第3期）：36-38.

通訊作者：敖克厚endprint

3.4完善具體測試方案程序，進行含量分析實驗。

整理出用EDTA法測定雞蛋殼中鈣含量的詳細實驗操作步驟，配制好實驗所用試劑，標定好標準溶液，準備好實驗所用儀器，并進行具體實驗測定。

3.5記錄處理實驗數據按要求寫出實驗報告。

3.6實驗總結，對配位滴定關鍵技術分析。

3.6.1樣品處理技術關鍵：酸法溶樣，用鹽酸溶液將滴定的雞蛋殼完全轉化成鈣離子。

3.6.金屬離子配位滴定法幾個關鍵條件控制：Ca-EDTA穩定形成的酸度和鈣指示劑顏色突變酸度范圍相同，用40g/L的NaOH溶液控制pH=13。

4.結論

通過上述實驗教學，取得了較好的教學效果。

4.1學生認識到，測定產品質量，每一步實驗操作都必須準確、規范、認真，一絲不茍，不能馬虎大意，這樣測定結果才準確可靠，培養學生嚴謹的工作作風和學習態度。

4.2使學生明白了，今天的實驗就是要解決個人民群眾日常比較關心的問題[2]，化學實驗的學習，就是為了將來在實際工作中具體應用。

4.3學生很有成就感，感覺自己所學到的知識派上了用場，解決了實際生活中遇到的問題。

4.4學生在分析方法的選擇中，溫習了理論知識，實驗中彼此交流，合作解決問題，增強了團隊合作精神，培養了獲取信息的能力、學習能力、交流能力和適應社會能力。

4.5通過自主實驗項目確定，分析方法選擇，實驗條件探究等科研式實驗教學，培養了學生的創新能力，挖掘了學生的潛能，鍛煉了分析問題與解決問題的能力，也為學生日后進行科學研究打下了堅實的基礎。

4.6學生獨立完成分析方法選擇，樣品處理，藥品準備，試劑配制，儀器洗滌，滴定操作，數據記錄，數據處理，寫出實驗報告，經歷了一個完整的分析測試過程。學生的實踐能力和創新能力得到了極大的鍛煉。

參考文獻：

[1]杭義萍，許琳.構建基于問題解決的分析化學類實驗課程體系[J].實驗室研究與探索，2011，9，VOL30（9）：291-293.

[2]張六一，饒通德，黃怡民.深化分析化學實驗教學改革培養創新型人才[J].重慶三峽學院學報，2012（3）VOL28（139期）：125-126.

[3]蔡競春，倪燕，楊蓉，羅莎杰.淺談PBL教學法在《分析化學》實驗教學中的應用[J].成都中醫藥大學學報（教育科學版），2013，9，VOL15（第3期）：36-38.

通訊作者：敖克厚endprint

3.4完善具體測試方案程序，進行含量分析實驗。

整理出用EDTA法測定雞蛋殼中鈣含量的詳細實驗操作步驟，配制好實驗所用試劑，標定好標準溶液，準備好實驗所用儀器，并進行具體實驗測定。

3.5記錄處理實驗數據按要求寫出實驗報告。

3.6實驗總結，對配位滴定關鍵技術分析。

3.6.1樣品處理技術關鍵：酸法溶樣，用鹽酸溶液將滴定的雞蛋殼完全轉化成鈣離子。

3.6.金屬離子配位滴定法幾個關鍵條件控制：Ca-EDTA穩定形成的酸度和鈣指示劑顏色突變酸度范圍相同，用40g/L的NaOH溶液控制pH=13。

4.結論

通過上述實驗教學，取得了較好的教學效果。

4.1學生認識到，測定產品質量，每一步實驗操作都必須準確、規范、認真，一絲不茍，不能馬虎大意，這樣測定結果才準確可靠，培養學生嚴謹的工作作風和學習態度。

4.2使學生明白了，今天的實驗就是要解決個人民群眾日常比較關心的問題[2]，化學實驗的學習，就是為了將來在實際工作中具體應用。

4.3學生很有成就感，感覺自己所學到的知識派上了用場，解決了實際生活中遇到的問題。

4.4學生在分析方法的選擇中，溫習了理論知識，實驗中彼此交流，合作解決問題，增強了團隊合作精神，培養了獲取信息的能力、學習能力、交流能力和適應社會能力。

4.5通過自主實驗項目確定，分析方法選擇，實驗條件探究等科研式實驗教學，培養了學生的創新能力，挖掘了學生的潛能，鍛煉了分析問題與解決問題的能力，也為學生日后進行科學研究打下了堅實的基礎。

4.6學生獨立完成分析方法選擇，樣品處理，藥品準備，試劑配制，儀器洗滌，滴定操作，數據記錄，數據處理，寫出實驗報告，經歷了一個完整的分析測試過程。學生的實踐能力和創新能力得到了極大的鍛煉。

參考文獻：

[1]杭義萍，許琳.構建基于問題解決的分析化學類實驗課程體系[J].實驗室研究與探索，2011，9，VOL30（9）：291-293.

[2]張六一，饒通德，黃怡民.深化分析化學實驗教學改革培養創新型人才[J].重慶三峽學院學報，2012（3）VOL28（139期）：125-126.

[3]蔡競春，倪燕，楊蓉，羅莎杰.淺談PBL教學法在《分析化學》實驗教學中的應用[J].成都中醫藥大學學報（教育科學版），2013，9，VOL15（第3期）：36-38.

通訊作者：敖克厚endprint