用“问题解决教学法”培养学生创新能力
时间：2022-08-01 09:59:32
【前言】用“问题解决教学法”培养学生创新能力由文秘帮小编整理而成，但愿对你的学习工作带来帮助。在分析化学实验教学前，学生以小组形式到教学科研协作单位：遵义市质量检测院、环保监测站化验室，垃圾处理中心，制药厂等单位进行现场观摩质量检测全过程，现场体验化学技术在生产、测试产品质量中的具体应用。体会到分析化学技术在化工、机械、医药、食品等行业应用...
摘 要： 在分析化学实验中，以食品安全、饮用水达标、化妆品危害等这些源于我们身边的种种问题为实验教学项目，学生针对具体的分析测试对象、查阅文献、拟订实验方案、找到解决问题的最佳方法，最后实施样品处理及分析测试，学生独立完成整个过程。学生彼此交流，合作解决问题，增强了团队合作精神，培养了获取信息、主动学习、研讨交流及适应社会的能力，提高了勇于创新、敢于担当的素质。
随着高校招生规模年年扩大，大学毕业生数量迅速增加，每年有近千万的高校毕业生进入劳动力市场。现实情况是：一方面不少学生找不到理想的工作，毕业就失业，另一方面不少企业、单位招不到合适的人才。这说明社会对人才提出了更高的要求：不但要专业理论知识丰富，更要具备较强的动手能力和创新精神，要求毕业生能够很快适应相应的工作岗位。对在校大学生进行实践与创新能力的培养势在必行。
分析化学实验是一门实践性很强的学科，正是培养学生创新精神，锻炼实践操作能力，培养综合素质的绝佳平台。因此，为培养既有理论知识又有专业实践操作技能的人才，在分析化学实验教学中，让学生在探索及开拓意识、踏实有序而讲求效率的工作作风等方面得到锻炼，培养他们初步分析问题和解决问题的能力[1]，我们进行了一系列教学改革探究。
1.观摩质量测试实际场景，转变学生学习理念，注重实验技能的掌握。
在分析化学实验教学前，学生以小组形式到教学科研协作单位：遵义市质量检测院、环保监测站化验室，垃圾处理中心，制药厂等单位进行现场观摩质量检测全过程，现场体验化学技术在生产、测试产品质量中的具体应用。体会到分析化学技术在化工、机械、医药、食品等行业应用非常广泛，认识到学习化学的目的就是用化学技术解决生产生活中的具体问题，用所学的化学专业知识、专业技能为社会服务[2]。从而激发了学生学习化学理论和实验的兴趣，提高了学生学习分析化学实验的主动性。
2.重视基本技能训练，夯实实验理论基础，强化创新能力。
在学生观摩学习中发现，检测工作是一项非常严谨的工作，每一项实验步骤都非常重要，必须一丝不苟，丝毫的马虎大意都会导致测试数据不准确，导致检测工作失败。在分析实验学习中，分析仪器选用、洗涤，仪器安装，仪器放置顺序，实验操作程序、数据的记录处理，以及对实验结果分析讨论的深度和广度都要按实验要求规范练习。教师在实验指导和考核时，强调实验场所必须整洁，实验操作技术必须规范，实验数据与原始记录必须真实一致，实验报告必须完整，使学生在基础实验教学中树立实事求是、规范、准确、认真的工作态度，培养严谨的科研作风。
3.改革实验教学模式，以实际的生产生活实例为基础，创建分析实验的解决问题的平台，培养创新能力。
为了培养学生解决问题能力和创新能力，在学生通过基础实验技能考核合格的情况下，加强综合实验教学改革，具体做法如下：
3.1打破按教材进行实验的常规，以具体的生产实践为实验项目。
选用药品、食品、水质、材料、化工产品等具体的生产实际场景作为实验教学项目，要求学生用分析化学技术解决具体实际问题。
3.2学生独立设计解决问题的分析方案。
从解决实验项目中的问题出发，查阅资料，找到多种方法多种途径解决问题的方案，对比选出最优实验方案设计，实验试剂配制，进行实验，实验数据记录，实验结果分析等，都由学生自己独立完成整个教学过程，教师只是从方法可行性，操作过程安全性，以及在出现异常的情况下给予指导[1]。
在进行配位滴定实验教学时，实验项目设计为：鸡蛋壳中钙含量的测定。学生在实验前通过查阅资料，首先进行下列工作：
3.2.1实验项目的意义分析。
鸡蛋是雉科动物鸡的卵。其外有一层硬壳，内则有气室、卵白及卵黄部分，鸡蛋含有大量的维生素和矿物质及有高生物价值的蛋白质，是人类常食用的食品之一。其蛋壳主要成分的碳酸钙，钙含量40%左右，是比较好的生物有机钙的原料，通过钙含量的测定学习，能够掌握食品中钙含量测定方法，为鸡蛋壳中钙的利用提供依据。
3.2.2鸡蛋壳中钙含量的分析化学方法分析与选择。
①酸碱法：取一定量鸡蛋壳烘干，称量，用一定量的盐酸标准溶液完全溶解蛋壳中的碳酸钙变成钙离子溶液，用氢氧化钠标准溶液反滴定剩余的盐酸，用甲基橙做终点指示剂，根据消耗盐酸的量可以计算出钙的含量。
方法分析：这种方法是通过测定鸡蛋壳碳酸根的含量测定计算钙含量，蛋壳中其他金属离子形成的碳酸碳酸盐含量会干扰滴定的准确性。此种分析方法测定蛋壳中钙含量不准确，误差大，不宜采用。
②氧化还原法：用盐酸溶液将一定量鸡蛋壳完全溶解成钙离子，用过量的草酸钠溶液沉淀钙离子，陈化、过滤、洗涤草酸钙沉淀，草酸钙用一定量的硫酸溶液溶解成草酸根离子，然后用高锰酸钾标准溶液滴定至终点（溶液呈微红色），计算出钙离子的含量。
方法分析：此种方法原理可靠，滴定分析所用仪器简单，可以作为钙离子的滴定测定。但样品的钙处理成草酸钙沉淀时，操作步骤较多，草酸钙陈化时间长，不是快捷的检测方法。
③原子吸收分光光度法：将一定量鸡蛋壳用盐酸溶液完全溶解，过滤出不溶于酸的有机物，配制钙标准溶液，用原子吸收分光光度仪测定钙标准溶液及样品的吸光度值，根据标准曲线计算出钙的含量。
方法分析：此方法快速、可靠、准确度高，适用于样品中微量钙的测定，但仪器昂贵。
④配位滴定法测定鸡蛋壳中的钙含量：
方法分析：该方法使用仪器简单（滴定管，三角瓶），使用试剂少，对于常量钙离子的分析可靠性高，是一种经济、快捷的钙离子检测方法。
3.3确定最佳实验方法。
学生通过钙离子检测方法的资料查询和分析方法的比较，确定了实验项目中问题解决的最佳方法：用EDTA标准溶液滴定测定鸡蛋壳中钙离子的含量。
3.4完善具体测试方案程序，进行含量分析实验。
整理出用EDTA法测定鸡蛋壳中钙含量的详细实验操作步骤，配制好实验所用试剂，标定好标准溶液，准备好实验所用仪器，并进行具体实验测定。
3.5记录处理实验数据按要求写出实验报告。
3.6实验总结，对配位滴定关键技术分析。
3.6.1样品处理技术关键：酸法溶样，用盐酸溶液将滴定的鸡蛋壳完全转化成钙离子。
3.6.金属离子配位滴定法几个关键条件控制：Ca-EDTA稳定形成的酸度和钙指示剂颜色突变酸度范围相同，用40g/L的NaOH溶液控制pH=13。
4.结论
通过上述实验教学，取得了较好的教学效果。
4.1学生认识到，测定产品质量，每一步实验操作都必须准确、规范、认真，一丝不苟，不能马虎大意，这样测定结果才准确可靠，培养学生严谨的工作作风和学习态度。
4.2使学生明白了，今天的实验就是要解决个人民群众日常比较关心的问题[2]，化学实验的学习，就是为了将来在实际工作中具体应用。
4.3学生很有成就感，感觉自己所学到的知识派上了用场，解决了实际生活中遇到的问题。
4.4学生在分析方法的选择中，温习了理论知识，实验中彼此交流，合作解决问题，增强了团队合作精神，培养了获取信息的能力、学习能力、交流能力和适应社会能力。
4.5通过自主实验项目确定，分析方法选择，实验条件探究等科研式实验教学，培养了学生的创新能力，挖掘了学生的潜能，锻炼了分析问题与解决问题的能力，也为学生日后进行科学研究打下了坚实的基础。
4.6学生独立完成分析方法选择，样品处理，药品准备，试剂配制，仪器洗涤，滴定操作，数据记录，数据处理，写出实验报告，经历了一个完整的分析测试过程。学生的实践能力和创新能力得到了极大的锻炼。
参考文献：
[1]杭义萍，许琳.构建基于问题解决的分析化学类实验课程体系[J].实验室研究与探索，2011，9，VOL30（9）：291-293.
[2]张六一，饶通德，黄怡民.深化分析化学实验教学改革培养创新型人才[J].重庆三峡学院学报，2012（3）VOL28（139期）：125-126.
[3]蔡竞春，倪燕，杨蓉，罗莎杰.浅谈PBL教学法在《分析化学》实验教学中的应用[J].成都中医药大学学报（教育科学版），2013，9，VOL15（第3期）：36-38.
通讯作者：敖克厚
