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2023年分析化学综合与设计性实验教学模式探究 分析化学综合与设计性实验教学模式探究 【摘 要】以实验“化学需氧量（COD）测定”为例，讨论了分析化学综合与设计性实验教学模式。教学模式分五步展开，整个教学模式中将课堂理论教学与实践教学有机地结合起来，把实验转变成再探索的学习过程，大大激发了学生的学习兴趣和自主性，有助于培养学生的创新意识，提高学生综合分析与解决问题的能力。实验真正体现学生为主，教师为辅，取得了良好的教学效果。 【关键词】教学模式；综合与设计性实验；分析化学 分析化学是一门实践性和应用性很强的学科。分析化学实验教学在培养学生实践能力、分析和解决问题的能力，以及在提高创新能力方面具有其它教学环节和实验不可替代的功能。传统的分析实验教学无论从实验内容上还是教学方式上都没能使该学科的特点很好地显现，已不适应社会发展的需求，实验教学改革势在必行。 “水样中化学需氧量（COD）测定”是大学化学、环境专业学生必做实验。在教学中，很多教师都是要求学生按照教师设计好的方案或书本上的方案完成整个实验过程。学生进入实验室被动式学习，“照方抓药”操作，无需查阅资料和思考创新；样品也是随意取来，即取即测，知识方法单一。这种实验教学缺乏纵向知识的连贯及各学科的交叉设计。从实验目标出发，这样做虽然完成了任务，但从学生综合素质培养方面则还有很多欠缺。综合与设计性研究实验是把基础理论知识和各种实验技能、实验方法加以归纳、分析、相互渗透的一种有效的实验形式，实验不是基本技能的简单重复，而是包括了文献综述、实验设计等一系列任务在内的学习与实践过程。“水样中COD测定”实验内容涉及化学、生物、环境等学科，如果以综合与设计性实验教学模式开展教学，则要求学生将其所学的知识和实验技能融会贯通。学生通过查阅资料，自主设计实验方案，亲自完成实验，经过一整套训练后，学生的综合应用能力、动手能力和创新能力能得到有效提高。 1.综合与设计性实验模式 “水样中化学需氧量（COD）测定”实验要求学生掌握文献资料的检索、实验方案的设计、取样、配制溶液、滴定、数据处理等技能，在理论知识上要求学生重点掌握氧化还原返滴定方法原理。实验教学设计了五个环节：（1）指导教师给出实验题目（提前2周），并提出问题；（2）学生收集资料、制定计划；（3）撰写文献综述，设计实验方案；（4）指导教师评阅，并通过师生交流确定实验方案；（4）实施方案，提交实验报告；（5）指导教师评阅报告，学生交流、总结。 整个实验体现了学生为主，教师为辅，学生独立思考和实践的实验教学设计理念。在“教师设疑学生自主探究教师指导探究综合解决探究”的模式下开展实践教学有利于培养学生创新思维和开展创新研究的能力。 2.学生活动 2.1 掌握背景知识 化学需氧量（COD）是指在一定严格的条件下，水中的还原性物质在外加的强氧化剂作用时，被氧化分解所消耗氧化剂的数量，以单位体积耗氧量表示（mg/L）。水中还原性物质包括无机性还原物质和有机物质 1。水中有机物主要来源有：（1）植被腐物和动物残骸；（2）植物营养物质、生活用化学品（有机质、洗涤剂等）、农业化肥、农药、牲畜粪便、工业污染物、生活垃圾等。一般水及废水中无机还原性物质的含量相对较少2，主要是有机物污染。COD测定是工业废水和环境水质监测中非常重要的监测项目之一，用COD描述水质有机物污染的程度，评价水质好坏。 实验内容涉及化学、生物、环境等学科知识。水样有自来水、地表水（河流、湖泊、水库等）、生活污水、工业废水、水产养殖池塘水等。检测方法有仪器分析方法和氧化还原滴定分析法等。学生在查阅相关文献资料后，撰写文献综述。 2.2 收集资料 化学需氧量（COD）的测定实验涉及内容较多，指导老师给出实验题目时，需给学生指出查找资料的大致范围和重点探究的内容，并提出问题。实验要求学生收集的资料包括水样的采集方法、保存方法、COD测定方法、数据的处理方法等。 2.2.1 收集采取水样的资料 为使监测结果具有代表性，必须采用正确的方法采样。首先根据监测项目的性质和采样方法的要求，选择适宜材质的盛水容器和采样器，并清洗干净后晾干。如果水样悬浮物较多，甚至结块成粒，首先应对水样进行充分摇匀，结块成粒的要使之尽量分散开，以保证样品均匀性；其次要在水样摇匀后尽快取样，避免悬浮物会很快下沉；取样量不能太少，避免样品中某种导致高耗氧的颗粒因分布不均而移取不上 3。 本实验多采用桶、瓶取生活污水、校园内池塘水、学校周边渔产养殖池水。采样时要合理布点，在布置监测采样点时要留意取得有代表性的数据，同时要避免过多的采样。现场即填写采样记录表和采样标签。 2.2.2 收集保存水样的资料 水样的保存要求：（1）抑制微生物作用；（2）减缓化合物或配合物的水解、解离及氧化还原作用；（3）减少组分的挥发和吸附损失。一般清洁水样保存时间不超过72小时，轻度污染水样不超过48小时，严重污染水样不超过12小时，置于4以下保存。如废水样很不稳定，则应迅速进行分析，如不能及时分析，要用硫酸调到PH 2.2.3 收集测定方法的资料 化学氧化剂（如高锰酸钾、重铬酸钾）将废水中可氧化物质（如有机物、亚硝酸盐、亚铁盐、硫化物等）氧化分解，然后根据消耗的氧化剂的量计算出氧的消耗量。实验室常用方法是高锰酸钾法和重铬酸钾法（GB/T11914-1989）4。一般来说，重铬酸钾法适合测定COD值高的水样，酸性重铬酸钾法的氧化率在80%左右，而酸性高锰酸钾法的氧化率在50%以下。高锰酸钾（KMnO4）法，氧化率较低，但比较简便，在测定水样中有机物含量的相对比较值时，可以采用。重铬酸钾（K?2Cr2O7）法，氧化率高，再现性好，适用于测定水样中有机物的总量。 分析化学综合与设计性实验教学模式探究 分析化学“设计性实验”教学的研究与实践 分析化学实验教学改革与创新能力培养 药物化学探究性实验教学模式的探索 高中化学探究性实验教学 化学实验探究教学模式 无机与分析化学实验总结 分析化学实验总结 分析化学实验心得 中学化学趣味探究实验教学设计