三氯化六氨合鈷(III)制備實驗的教學實踐與反思

張 冶，胡天嬌，黃 堅，王清華

(中國人民解放軍國防科技大學 文理學院生物與化學系，湖南 長沙 410073)

三價鈷離子與氨形成的配合物很多，三氯化六氨合鈷(III)制備路線經典，幾乎涉及無機制備實驗所有操作，成功制備三氯化六氨合鈷(III)具有很大的挑戰(zhàn)性。

三氯化六氨合鈷(III)制備實驗屬于我校《無機及分析化學實驗》課程最后一部分“綜合訓練實驗”的內容，從自然界存在的或者容易獲取的原料出發(fā)獲得復雜的化合物。在前面的基本操作訓練、元素化學性質和定量分析實驗過程中，學生已經掌握了化學實驗的基本操作技巧，并對化學反應的基本原理、常見現(xiàn)象有了一定認識。通過三氯化六氨合鈷(III)制備實驗，希望不僅是進一步提高學員實驗技能，還要培養(yǎng)學生綜合運用無機及分析化學知識以及獨立分析與解決問題的能力[1]。

三氯化六氨合鈷(III)制備實驗步驟較多，實驗時間較長，而且實驗中會用到具有強烈刺激性的濃鹽酸、濃氨水等藥品，實驗難度較大[2，3]。本文將詳細介紹三氯化六氨合鈷(III)制備實驗的教學實踐過程，包括課前準備，課堂講授和實踐指導方式等多個方面，并進行反思，進一步提升教學效果。

1 三氯化六氨合鈷(III)制備實驗的教學實踐過程

1.1 課前準備

課前準備包括兩個方面，一是發(fā)布課前預習內容，并進行預習測試；二是準備實驗藥品、儀器。

開課前通過雨課堂發(fā)布預習課件和預習測試。預習課件要包含基本的實驗原理、實驗內容和注意事項。開課前一天分析預習測試結果，用于指導教學設計。圖1為2021年春季學期學生預習測試情況匯總。學員全部參與測試，預習效果較好。實驗的難點是減壓過濾操作方法(正確率60%)、實驗條件中去離子水的用量和溫度對產率的影響(正確率53%)，以及三氯化六氨合鈷(III)理論產量的計算(正確率65%)，在上課時要加強講解。

圖1 2021年春季學期三氯化六氨合鈷(III)制備實驗預習測試結果統(tǒng)計

三氯化六氨合鈷(III)制備實驗的藥品包括CoCl2·6H2O固體、NH4Cl固體、活性炭、濃氨水，濃鹽酸、H2O2(6%)、無水乙醇等，儀器包括電子天平、恒溫水浴鍋、循環(huán)水式真空泵、抽濾瓶、布氏漏斗等，藥品要準備充足，檢查是否受到污染，儀器要注意是否能夠正常運行。

1.2 課堂講授

課堂講授內容包括實驗目標、實驗原理、實驗內容、實驗儀器及操作、數(shù)據(jù)處理和注意事項等六部分，結合PPT(多媒體課件)和板書進行具體講解。從預習測試來看，部分學員對實驗條件對產率的影響并不理解(如圖2所示)，尤其是去離子水的用量。授課中要結合雨課堂設置的問題，分析實驗過程中每一步溫度的選擇、去離子水的用量對產率的影響原理等內容。

圖2 2021年春季學期“產率影響因素”測試結果統(tǒng)計

在掌握實驗原理的基礎上，詳細講解實驗內容，以提問的方式與學員互動。例如“實驗中加入濃氨水前為何需要冷卻”“加入H2O2后為何要在60℃加熱20分鐘”“為何要趁熱抽濾”，讓學生思考每一步操作的“內涵”。實驗儀器及操作中用天平稱量固體、量筒量取液體等內容在之前的實驗中都有涉及，本實驗中的重點操作是減壓過濾，通過雨課堂測試結果(圖3)發(fā)現(xiàn)，學生在布氏漏斗的安裝、抽濾過程的操作細節(jié)等方面存在誤區(qū)。結合實物演示進行講解，并邀請1～2個同學參與實踐互動。在預習中有很多同學不知如何計算理論產量，數(shù)據(jù)處理的講授強調產率和產量的計算方法，給出計算公式，分析計算錯誤的可能原因。實驗注意事項重點圍繞三個字，“穩(wěn)、準、細”，提醒大家實驗中安全是第一位的，要如實記錄實驗數(shù)據(jù)，注意觀察實驗中出現(xiàn)的現(xiàn)象。

圖3 2021年春季學期“減壓過濾操作”測試結果統(tǒng)計

1.3 實驗過程指導

三氯化六氨合鈷(III)制備實驗一共安排4學時，其中1學時的課堂講授，3學時的時間留給學生獨立完成實驗。實驗時間較長，步驟又較多。基于最近3學期的實驗情況，將學生經常出現(xiàn)的問題總結如下：①濾紙裁剪大小和布氏漏斗不匹配；②活性炭在反應體系中混合不均勻；③加入濃鹽酸或濃氨水等強刺激性試劑后，未及時給容器加上蓋子；④產物最后洗滌時引入大量水；⑤第一次加入濃鹽酸溶解產物后沒有趁熱抽濾；⑥未及時記錄實驗現(xiàn)象和數(shù)據(jù)。

在實驗過程指導中發(fā)現(xiàn)，2021年春季學期通過雨課堂進行課前預習和測試后，問題①、③和⑤出現(xiàn)的較少，課前預習效果明顯。但問題②、④和⑥發(fā)生情況仍然較多，需要重點關注，加強與學生的交流，對于難點問題各個擊破。同時也要注意在指導過程中適當“留白”，對于一些問題只給出提示，讓學員在實驗中進行探索研究，培養(yǎng)獨立分析、解決問題的能力，激發(fā)學員的科研探索精神。

2 三氯化六氨合鈷(III)制備實驗的教學反思

2.1 板書和多媒體教學的充分結合

多媒體教學是當前主要的教學方式，但板書在教學中仍是重要組成，特別是實驗課程，內容和步驟較多，板書的設計不可或缺。在以后的教學中，一方面PPT(多媒體課件)中實驗操作要有動畫和視頻，吸引學員注意，另一方面板書要和PPT內容充分配合，重點內容(關鍵的溫度、時間、去離子水的用量等)更要在板書上突出體現(xiàn)，這樣學生在做實驗時才能將相應內容熟記在心，避免出現(xiàn)錯誤。

2.2 先進教學工具的運用

對于實驗教學，在上課人數(shù)較多的時候(2021年春季學期每組有20人)，直接觀看教師操作演示，距離較近的同學觀看比較清晰，距離較遠的少部分同學可能會出現(xiàn)關鍵操作看不全的情況。在以后的教學中要思考，如何運用更為先進的教學工具，例如，采用攝像機將操作演示進行投屏，方便所有學員觀看，提升教學效果。

2.3 線上互動方式的利用

在授課過程中，教師與學生的互動必不可少。雖然實驗的預習和測試通過線上的方式(雨課堂)進行，但在線下課堂講授時仍以傳統(tǒng)的互動方式-問答為主，在充分了解所有學員的學習情況上有所欠缺。在以后的教學中，要充分利用雨課堂等線上輔助教學方式，統(tǒng)計學員的學習情況數(shù)據(jù)，考慮學員整體的學習效果，及時的對講授內容進行調整。

2.4 思政元素的設計

隨著時代的進步和教育的改革，當今的教育形勢向每一位教師提出了更高的要求。目前的教學內容中雖有思政的味道，但還可以挖掘的更深。例如，講解溫度、藥品用量等實驗條件的時候，強調“細節(jié)決定成敗”。另外，本實驗相對復雜，步驟較多，難免會失敗。有時學生會很沮喪，教學中要強調“結果重要，過程也同樣重要”，通過實驗不只是獲得最終產物，還有考察對實驗內容的一些思考、實驗整體的規(guī)劃等，這對以后的學習是非常關鍵的。

3 結語

三氯化六氨合鈷(III)制備實驗，作為“綜合訓練實驗”的內容，對全面提升學員的實驗技能和理論知識的靈活運用具有重要意義。本文詳細介紹了三氯化六氨合鈷(III)制備實驗的教學實踐過程，通過雨課堂進行課前預習和測試，能夠很好的把握學生預習情況和難點；結合實物演示，講解減壓過濾操作方法能夠加深學員的印象，取了較好的教學效果。以后的教學要注重在先進教學工具的運用、思政元素的設計等方面下功夫，進一步提升教學效果。