案例教學法在無機及分析化學實驗中的應用

許河峰+吳湛霞+謝建英+李先文

探索構建“以學生為中心”的教學模式是高等教育由大國向強國轉變的教育教學改革需要，在大學一年級的無機及分析化學實驗教學中實施案例教學，通過選擇三個不同實驗探究案例教學，強化學生對實驗理論的理解與操作技能的掌握，培養學生的主動學習能力和提高教師的課堂教學效率，充分體現“以生為本”的教育理念。

案例教學法無機及分析化學實驗教學無機及分析化學實驗是理論課程的基本原理和實驗教學的操作技術的集成，是專業人才培養的大學基礎化學。學生進行化學實驗時的態度和收獲是判斷能否具有操作專長和創新能力的試金石。現行大學基礎化學實驗教學模式多按學生課前預習、教師講授原理、演示規范操作、學生自主實驗（此時教師不斷督促糾錯、言傳身教、課堂互動）、課后的報告書寫與評判等環節進行，無論是現場提問、實驗結果都有確定的權威性答案；再者，高考分科造成學生化學知識與操作技能欠缺、實驗積極性不夠，在有限的教學時數內，往往為了趕進度而被動應付，體會不深、收獲不大；還有，招生、就業大環境不利讀書，學習氣氛不濃、課堂參與不夠，不利啟發與探究性教學，自然教與學的效果都不理想，不利學生創新能力的培養、提高。因此，積極探索構建“以學生為中心”的教學模式是高等教育由大國向強國轉變的改革需要，在大學一年級無機及分析化學實驗課程中開展教育教學的方法、模式改革也勢在必行。

一、案例教學法簡介

案例教學是把已發生或可能會發生的典型個案作為教學對象，在課堂中由教師幫助學生分析、討論和提出各種解決問題的可能方案的一種教學方法和技巧，是培養和提高學生解決實際問題能力為核心的一種新型教學方法，體現了“以學生為學習主體”的教育理念、建構主義認識論的現代心理學思想，適合學生不斷自覺發揮、增強建構、接受知識的內在客觀認識規律。

案例教學法起源于1920年，但直到1980年才受到重視，并廣泛應用于法學、管理學、經濟學、教育學、軍事學等領域。國內教育界的應用是近20年的事。與傳統教學過于突出教師主體地位、強調單向交流、教材多年固定不變等不同，它具有如下特點：學生是案例教學過程的主體；通過布置任務、創造場景，調動學生積極性；強調主動參與，提高學習能力；師生互動，突出討論過程；剖析原理，透視立體案例；體現因材施教，所學知識可操作性強，等等。

如何在大學基礎化學實驗教學中嫁接案例教學，有效解決傳統教學方法存在的種種弊端，切實提高課堂教學效果，推動具有扎實實驗理論與規范操作技能等綜合化學素養的創新型人才的培養模式改革，是新時期人才培養方案及課程改革的要求，值得廣大大學化學教育工作者嘗試。

二、案例教學法在無機及分析化學實驗中的實施

我校實施的“雙百工程”是一項以培養拔尖創新人才為目標的榮譽教育示范工程，實驗班的學生都是學校招生入學成績名列前茅并經系院校三級選拔而來的精英學生，他們求知成才欲望強烈、學習積極主動、思維活躍、觀察敏銳，較普通班學生更能迎接新挑戰、接受新事物。因此，“雙百工程”實驗班作為學校教育教學改革的平臺，更適合成為案例教學法在無機及分析化學實驗中的應用教學改革項目的首選試驗田，為項目的實施和推廣提供可靠的條件保障。

無機及分析化學實驗中的案例教學在正常課堂教學程序下實施，需要師生課前課后進行適當協調配合。首先，在每次案例教學課堂實踐前的一次實驗時要布置好任務，要求學生課外準備充分；其次，課堂上教師發揮主導作用，通過展示案例、啟發引導設置疑問、組織小組討論、組織班級交流等四個教學環節，要求學生作為學習的主體，配合進行閱讀感知、獨立思考研究、群體合作探究、表達思考辯論；另外，案例展示、問題提出、討論交流是關鍵環節，要把握好討論問題的深廣度、互動交流的分寸、實驗進度時間，不可讓改革嘗試變為沉重負擔。

三、無機及分析化學實驗中的案例

案例是具體、真實，有環境、情節，有詳細描述的第一手材料事例。我校無機及分析化學實驗重點在化學分析方法，側重基本操作技能規范訓練，不同學時教學班級選做8～10個滴定分析實驗，每個耗時3學時計135分鐘，教師講解、示范及師生互動的時間有限，因此，項目只選擇三個典型實驗為案例教學，并引領學生對其它實驗在課外再進行部分的案例教學嘗試。

案例教學法在無機及分析化學實驗中的應用從課程基本原理與規范操作的共性出發，以塑造應用型人才和提高創新能力為目標，輔以食品安全、環境保護等社會熱點問題中涉及的課程應用為實例，精心編寫集先進性與實用性為一體的實驗案例，積極探討、完善案例教學法在無機及分析化學實驗中的應用，構建可操作性強的新化學實驗教學方法，培養學生自覺主動學習、積極發散思維與發現、分析、解決問題、做出決策的綜合能力，切實踐行“以生為本”的教育理念。

下面運用案例教學中的建構主義理論對所選三個實驗案例進行簡要的描述。

1.銨鹽中氮含量測定（甲醛法）

從酸堿直接準確滴定的判據出發，討論銨離子可能的滴定方法，進入沖突階段，通過聯想返滴定法的實驗裝置、操作情景，做出對甲醛法選擇的優劣評判；從甲醛法兩條反應式開始討論突躍范圍、指示劑選擇，歸納具體的滴定實驗操作條件，進入建構階段；總結實驗條件及結果計算，特別是對用總氮、銨態氮及銨鹽（如硫酸銨、硝酸銨、碳酸氫銨等）三種結果表示形式對應取樣為準確稱量W或移液V推斷出用質量分數或質量體積濃度表示的各三條共六條計算公式，強化理解分析化學中有關折算的概念，拓寬應用方法，進入應用階段：布置課外查閱、討論有關以酸堿滴定法測定三聚氰胺的文獻資料，進行評判與知識結構的更新。

2.混合堿的測定（雙指示劑法）：

從NaOH、Na2CO3、NaHCO3組成混合物的五種可能性及酸堿直接準確滴定的判據出發，討論雙指示劑法測定其含量時酚酞、甲基橙終點對應的反應產物、消耗鹽酸的體積V1、V2，創造滴定實驗場景，引入定性分析，進入沖突；對定性組成與V1、V2對應關系進行分析、對比、歸納，構建定量實驗原理及具體操作步驟；通過討論、推理，得到混合物五種可能組成相應的七條用質量表示結果的計算公式，對應取樣為準確稱量W或移液V各推斷出用質量分數或質量體積濃度表示的七條共計十四條計算公式，還可用Na2O表示結果以強化理解分析化學中有關折算的概念，闡述混合堿測定原理特別是結果計算的復雜性，拓寬思維方式，進入內化知識、靈活應用階段：布置課外查閱、討論有關法雙指示劑法測定磷酸鹽混合堿（如NaOH、Na3PO3、Na2HPO3）的文獻資料，進行知識結構的類比與鞏固。endprint

3.水總硬度的測定（EDTA法）

從理解硬度的概念、組成開始，結合EDTA滴定法的原理特別是副反應對測定造成影響的矛盾，引導學生進入認知沖突場景；對EDTA與Ca2+、Mg2+離子反應式開始討論沖突范圍、指示劑選擇及滴定條件控制，進入建構階段；總結實驗操作條件，推導結果計算公示，特別是對用ρ（CaCO3）、德國度兩種方法表示總硬度、鈣硬度及鎂硬度等三種結果共推斷出各三條共六條計算公式，進一步強化定量分析化學結果計算有關折算的概念，不斷啟發思維，將滴定分析中對反應條件的討論、實驗操作的由來、定量結果計算公式推導等知識關鍵點及技能有機聯結起來，進入靈活應用階段：布置課外查閱、討論有關硬度與飲水健康、硬度測量新方法的文獻資料，進行知識拓展，做到以人為本、學以致用。

四、效果與問題

“雙百工程”以培養拔尖創新人才為目標，是我校榮譽教育的試驗田，這種試驗平臺需要教育教學改革的有力支撐，進行案例教學法在無機及分析化學實驗中的應用嘗試，為大學基礎化學實驗教學引入新的理念和方法，正當其時，是雙向雙贏的選擇。

在2010年秋季學期在“雙百工程”生科1101班中進行初步試驗，起到了調動學生學習積極性、拓寬化學知識面、提高自主學習和創新學習能力的良好效果，經學生網上評教、課堂問卷調查、教學督導聽課和領導同行評審，有幸榮獲學校首屆“雙百工程”優秀任課教師一等獎。

項目的開展不需要添置新的化學實驗儀器設備，在正常教學程序下實施，不干擾師生日常學習與工作，只須在教學環節中投入適當多點的時間與精力；無論是“雙百工程”試驗班還是普通班，無機及分析化學實驗課還是其它化學實驗課如水化學實驗，都可以嫁接案例教學的理念與方法，讓師生都成為教學改革的受益者；沒用采用過案例教學法的其它學科也可從中得到啟發，并可能借鑒這一方法進行課堂教學改革嘗試。

“雙百工程”作為精英教育改革項目還涉及分類教學，約一半學生是學術型，另一半是管理型，后者對化學知識的需求低，學習興趣一般，自然這類學生課外投入更少，成效有限，“雙百工程”學生已畢業三屆，考研錄取率不到20%，低于期望就是佐證。對普通實驗班級而言，學生人數多（20～40人），教師一人不利組織課堂案例教學，而靠學生自發、自覺的課外討論、學習，由于缺少有力監督，難得有理想的效果，值得繼續探討和實踐。

五、結束語

針對無機及分析化學實驗課程教學的目的與要求，以培養學生主動學習和提高綜合能力為核心，尋找實際可操作的三個實驗案例作為改革的嘗試內容，應用到課堂教學中應用并不斷充實，以構建新的大學基礎化學實驗教學方法，解決學生實驗被動應付的消極問題，培養主動學習、啟發創新、科學決策等綜合能力，充分體現“以生為本”的教育理念，也有利提高教師的課堂教學效率。

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