分析化學課程教學的精髓

朱霞萍+胡曉榮+孫永華+周莉

[摘 要]隨著時代的發展，現代分析化學已經走出定性、定量分析的局限，進入一個新的階段。“量”、“度”、“新”是分析化學課程教學的精髓，在教授學生分析化學基本原理、基本知識、基本技術的過程中，要好好把握 “量”、“度”、“新”的輸入。

[關鍵詞]分析化學；量；度；新

[中圖分類號] G642.0 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2016）05-0104-02

我國化學前輩徐壽先生評價分析化學是“考質求數之學，乃格物之大端，而為化學之極致也”。考質求數即為定性、定量分析。隨著時代的發展，現代分析化學已經走出定性、定量分析的局限，進入一個新的階段。分析化學[1]是研究物質的組成和結構，確定物質在不同狀態和演變過程中化學成分、含量、時空分布和相互作用的量測科學，旨在發展各種分析策略、原理和方法，研制各類器件、裝置、儀器及相關軟件，以獲得物質組成和性質的時空變化規律。按照這個定義，分析化學是一門集研究分析方法、分析儀器、分析策略為一體的學科；同時，分析化學也是一門信息科學，分析化學工作者已不僅是單純的分析數據提供者，而是有關化學信息的提供者、綜合者和分析者，是解決實際問題的參與者。徐光憲先生[2]在全國分析化學學科人才培養與教學建設發展戰略研討會指出，21世紀化學的核心任務已經演變為廣義分子的合成化學和廣義的分析化學，分析化學的應用領域已涉及生命科學、材料科學、信息科學、環境科學、資源和能源科學、醫藥和食品的檢測、工業制造品的質量監控、毒品的分析監控、法醫的鑒定等與人類生活息息相關的幾乎所有方面。也正因為如此，分析化學是許多專業包括化學、化工、生物、醫藥、地質、能源、環境、材料、食品等的必修課程。為了把分析化學教學工作做好，很多同行進行了關于分析化學理論[3-7]、考試[8-9]、實踐[10-12]等方面教學方法的探討，提出了很多寶貴的建議。本人從事分析化學教學多年，教授過不同專業包括化學、應用化學、化學工程、制藥工程、生物工程、環境監測、地球化學、核化工與核燃料的分析化學課程，針對不同的專業有不同的側重點，但對不同的專業也有共性，即分析化學中關于“量、度、新”的闡述。

首先，在分析化學教學中注重“量”的概念的輸入。定量分析是分析化學的基本任務。“量”的概念有三個方面的含義，首先就是準確定量。初級分析中使用量杯、燒杯、托盤天平；到了分析化學階段就使用移液管、容量瓶、滴定管、分析天平，在滴定分析時注重1滴、半滴、1/4滴溶液加入的變化；現在，分析化學進入分析科學階段，取樣量甚至是以微升、納升計量。而待測組分的含量也從常量組分到微量組分，再到痕量、超痕量組分的分析，現階段已經涉及單細胞、單分子、單原子分析。不管在哪個階段，哪個層次，分析化學都講究分析結果的準確定量。“量”的概念中第二方面含義是粗略估計物質的容量、質量，比如，對于1毫升、1升、1克、10克……的容量和質量有大致的估算，對樣品中組分含量、性質，以及含量和性質對分析測試信號的影響有粗略的估量。一個巧婦，能不經意地把一盤菜炒得口味合適，這是一種意識，而不是依賴看得見的某個具體數據；而分析化學中對物質的容量、質量、性質以及參數對分析信號的影響的粗略估量也需要經過長期、認真的實驗體驗才能培養出來。“量”的概念中第三方面含義就是精確表達分析結果，即注意實驗結果的表達方式、誤差的合理表達、有效數字的正確使用。實驗結果的表達要符合實際情況。另外，真值是未知的，類似數學極限的概念。任何一個分析結果都存在或多或少的誤差，正確地表達分析結果的誤差很重要。結果表達中，有效數字位數的選擇不同，誤差的大小就不同，有效數字的取舍應根據給出的實驗條件確定。在教學過程中注意把關于“量”的三個方面的含義準確地傳授給學生，使其通過學習和實驗，準確的了悟和把握分析化學中“量”的概念。

其次，在教學中注意培養學生對分析化學中的“度”的掌握。“度”即為衡量，在分析化學中意為分析。淺層次的“度”是指對物質進行測定，包括物質的定性、定量、結構分析；更深一層的含義是對測定結果的分析。也就是說，分析不僅僅是被動地提供物質的定性、定量、結構數據，分析工作者更要主動地提出問題、綜合問題、分析問題，最終進一步解決問題。在給學生授課的時候，要讓學生對分析化學“度”的更深層的意義即對分析結果的分析有深刻的認識。例如，針對某地區大米中鎘超標的問題進行研究，不是簡單地提供大米中鎘的含量，而是為了解決問題，要針對整個課題做系統性研究。1.有代表性樣品的采集：不僅采集稻米，還要采集與稻米息息相關的土壤、稻田水、空氣等樣品。2.測量所有樣品中鎘的含量及其他理化性質：不但要測定稻米、土壤、稻田水、空氣中鎘的總量，還要系統地測定不同深度土壤，空氣中不同顆粒物的鎘含量，測定稻田水、土壤、空氣顆粒物中不同形態的鎘含量。3.綜合分析：討論稻米中鎘含量與土壤、稻田水、空氣中總鎘含量相關性如何，與土壤、空氣顆粒物中不同形態鎘的相關性如何，與土壤、稻田水其他理化性質的相關性如何，從而確定鎘的來源，危害程度，遷移、轉化狀態，最后根據分析結果進一步提出降低稻米中鎘含量的措施。這才是一個分析化學工作者針對這個課題該做的完整的工作。這樣講授分析化學中的“度”有利于學生充分認識到分析化學這門學科的任務、特點，拓展學生的思維尺度，提高學生綜合分析問題、解決問題的能力。

最后，注重教學內容的出“新”。創新是任何一門學科的靈魂。在分析化學授課過程中，除了教授分析化學的基本原理和基本知識以外，還要注意補充本學科發展前沿的新理論、新方法和新技術。比如要做分析化學的信息化、智能化、微流控芯片化、在線化、實時化、原位化、仿生化、高靈敏化、高選擇性化、高通量化、無損化等概念的介紹。在講課中注意時效性例子的引入，比如，介紹1999年比利時布魯塞爾發生的二惡英污染飼料事件，是分析化學家鑒定了二惡英的結構，從而拯救了比利時；介紹2002年諾貝爾化學獎的三位科學家都是因為率先建立了新的測定生物大分子的方法而獲此殊榮；介紹2009年三位科學家因為各自獨立的核糖體研究成果成為諾貝爾化學獎的獲得者；還介紹生化武器、人類基因組工程的成就以及在醫學研究、疾病診斷中的重要作用等。當然，這種“新”內容的引用要與所授課程的內容相聯系才更容易被學生所接受，比如，在講解分析結果表達方式時講到物質中氮的測定結果可以以NH3，NxOy，N2，N，蛋白質等方式表達，但是，2009年發生的三鹿奶粉三聚氰胺事件就是由于分析奶粉中蛋白質含量時，以氮元素含量代替了蛋白質含量表示分析結果，被不法商家鉆了空子引起的。所以，選擇合適的分析方法，如何進行分析結果的表達一定要根據具體情況具體分析。俞汝勤院士[13]談到現階段國際國內分析化學改革的一些新動向時，就指出分析化學教育要作為解決實際問題的科學進行教授，要在教學中引入社會項目，引入時效性案例分析等。尹筱莉[14]在談到化學老師有效利用教學資源時也強調要充分使教學內容新穎化、生活化。在講授過程中引入與時俱進的實效性案例，一方面能極大提高學生學習分析化學的興趣和積極性，另一方面能擴展學生視野，增強其社會責任感，提高學生綜合素質。

總之，“量”、“度”、“新”是分析化學課程教學的精髓，在教授學生掌握分析化學基本原理、基本知識、基本技術的過程中，要好好把握 “量”、“度”、“新”的輸入。

[ 注 釋 ]

[1] 莊乾坤，劉虎威，陳洪淵.分析化學學科前沿與展望[M]. 北京，科學出版社，2012：1-25.

[2] 徐光憲.對分析化學教學的兩點初淺看法[J].大學化學，2008，23（2）：1-10.

[3] 吳碩，劉志廣，宿艷，等.分析化學“翻轉課堂”的嘗試與探討[J].中國大學教學，2015 （1）：53-56.

[4] 樊鐵波.分析化學課教學改革淺議[J].教育探索，2007（5）：38-39.

[5] 黃麗英，楊寶華.淺談高校化學教學中綠色化學理念的滲透[J].教育與職業，2012（12）：131-132.

[6] 郭祥群.淺談課程教學核心知識與知識網絡建構——以分析化學為例[J].中國大學教學，2009（1）：32-35.

[7] 郭祥群.分析化學教學體系重構之思考[J].大學化學，2008（5）：7-10.

[8] 吳性良.改革分析化學課程考核方法的實踐[J].中山大學學報，2001（1）：163-164.

[9] 薩木嘎，趙智宏.關于分析化學實驗課程考試改革的設想[J].大學化學，1999（3）：23-24.

[10] 姚思童，張進.分析化學實驗教學改革與實踐[J].大學化學，2010（3）：23-27.

[11] 徐守芳，陸宏志.以科研促教學：新型分析方法在儀器分析教學中的體現[J].化學教育，2014（2）：8-10.

[12] 王忠美.論高職學生分析化學實驗能力的培養[J].中國成人教育，2008（4）：156-157.

[13] 俞汝勤.漫談分析化學教學改革與課程建設[J].大學化學，2008（5）：1-6.

[14] 尹筱莉，孟凡麗.對化學教師有效利用教學資源的實踐之評析[J].教育科學研究，2009（1）：57-59.

[責任編輯：鐘 嵐]