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1根據(jù)分析原理
化學(xué)分析:用物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)作為基本原理進(jìn)行分析,這種方法有著悠久的歷史,是我們分析化學(xué)中的基本,是經(jīng)典的分析方法。它通過物質(zhì)的反應(yīng)情況,來判定物質(zhì)的化學(xué)組成部分。通過在化學(xué)反應(yīng)中物質(zhì)與生成物之間的數(shù)量關(guān)系來鑒別組分的相對含量。儀器分析:用物質(zhì)的物理或化學(xué)性質(zhì)為基本的分析方法,可以通過光化學(xué)、電化學(xué)、熱磁、聲等進(jìn)行分析。使用儀器的話分析過程簡單。分析的結(jié)過的準(zhǔn)確度也比較高,但在物質(zhì)的微量、痕量方面的分析準(zhǔn)確度較低。
2化學(xué)分析與儀器分析的共同點
這兩種分析方法都是可以定性或者定量的?;瘜W(xué)分析法主要是作為含量相對來說高的分析方法,它的準(zhǔn)確性很高,一般情況下可以到千分之幾,而儀器分析而且它的精確度不低,但是精密性很低,因此只可以監(jiān)測出常量還有半微量的含量,一般要高于5%以上,作為一般的常量分析中很不使用。
3化學(xué)分析與儀器分析的差異
兩種方式的使用設(shè)置有不小的差別,化學(xué)分析普遍的監(jiān)測被測分析物為常量或者是半微量,而且它的精確度不低,但是精密性很低,因此只可以監(jiān)測出常量還有半微量的含量,監(jiān)測微量成分的時候準(zhǔn)確度很差乃至壓根監(jiān)測不到;使用這樣的方法加以監(jiān)測任務(wù)時需要它的誤差不可以高于百分之零點一。儀器分析經(jīng)常是對微量甚至痕微量展開分析,它的精確性不高但是精密度很好,可以設(shè)定或定性的準(zhǔn)確監(jiān)測部分,但是誤差不小,通常都會高于百分之一。
4特點及兩種方法的關(guān)系
儀器分析:儀器分析經(jīng)常是對微量甚至痕微量展開分析,儀器分析的使用比較快捷靈敏,樣品的需要量也很少,分析速度也很快。但它的精確性不高但是精密度很好,可以設(shè)定或定性的準(zhǔn)確監(jiān)測部分,但是誤差不小,通常都會高于百分之一。在這兩種分析方法中,儀器分析是建立在經(jīng)典的化學(xué)分析的基礎(chǔ)上,基本的儀器分析方法需要的樣品之前的處理都是用化學(xué)分析的方法,有很多儀器在進(jìn)行分析錢還要用化學(xué)分析的方法進(jìn)行分離物質(zhì),儀器分析方法基本上可以作為相對的化學(xué)分析方法。大多數(shù)的分析儀器都有很高的靈敏度,但是儀器也有損壞不準(zhǔn)確的適合,在現(xiàn)代社會,科技的進(jìn)步速度越來越快,化學(xué)分析方法也慢慢變得更加現(xiàn)代化和智能化,從分析化學(xué)的可靠性和使用成本中來說,不能確切的說明哪種方法比哪種方法更好,化學(xué)分析有著合適的是使用范圍,它所需的工具價格也不昂貴,而儀器分析方法也不能離開化學(xué)分析的方法來進(jìn)行改正,所以儀器分析是無法代替化學(xué)分析方法的。在分析儀器的過程中,要選擇合適的儀器進(jìn)行配備是重要的問題。比如,某公司想要生產(chǎn)處高質(zhì)量的產(chǎn)品,就要先建立分析實驗室,才能保障產(chǎn)品質(zhì)量安全,現(xiàn)在有部分企業(yè)因為一些分析儀器價格比較高昂,貪圖小便宜,沒有經(jīng)過分析研究就上市,這就導(dǎo)致了現(xiàn)代社會中經(jīng)常出現(xiàn)的“食品安全事故”和“破壞環(huán)境”等問題。所以無論是從一些小的產(chǎn)品還是我們每天的衣食住行中,如果沒有這些分析,社會就無法進(jìn)步,科學(xué)就無法向前發(fā)[4]。
5結(jié)束語
教師作為課程教學(xué)改革活動的實施者與組織者,他們的教學(xué)方式、教育思想直接影響著教學(xué)改革是否能順利開展并有效實施。教師應(yīng)該在深刻認(rèn)識到傳統(tǒng)教學(xué)中存在問題的基礎(chǔ)上樹立新的教學(xué)理念,從以傳授知識為主的應(yīng)試型教育,轉(zhuǎn)變?yōu)橐耘囵B(yǎng)學(xué)生實踐動手操作能力、職業(yè)素養(yǎng)、創(chuàng)新精神為主要目標(biāo)的“理實一體化”教學(xué)模式,從以教師為課堂教學(xué)中心的注入式教育,轉(zhuǎn)變?yōu)橐越處熤鲗?dǎo)作用和學(xué)生主體作用有機(jī)結(jié)合的素質(zhì)教育,從培養(yǎng)應(yīng)試教育人才,轉(zhuǎn)變?yōu)榕囵B(yǎng)素質(zhì)教育人才?!袄韺嵰惑w化”教學(xué)模式借助現(xiàn)代化科技手段的新型教學(xué)模式,并且結(jié)合本校實際情況,重新確定了分析化學(xué)課程所需掌握的基礎(chǔ)理論知識,并強(qiáng)調(diào)了基礎(chǔ)教育改革課程理念在化學(xué)分析課程教學(xué)中的滲透,同時增加了綜合型問題、研究型問題與創(chuàng)新型問題等課程內(nèi)容的教學(xué),對課堂教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化重組,進(jìn)而形成“基礎(chǔ)型-綜合型-創(chuàng)新型”的教學(xué)新體系。例如,在分析化學(xué)實驗教學(xué)中,分別設(shè)計以基礎(chǔ)技能為主的實驗、知識與技能綜合性驗、具有開放性的創(chuàng)新型實驗,在基礎(chǔ)技能實驗中,教師精心挑選出化學(xué)分析課程的精髓,如分析天秤稱量練習(xí)、滴定分析法操作,重點訓(xùn)練學(xué)生的基本操作技能,并且理解“量”的具體含義。在綜合性實驗中,設(shè)計了如雞蛋殼中鈣含量的測定、自來水中氯離子含量的測量、奶粉質(zhì)量中重要指標(biāo)的測定等創(chuàng)新性實驗,讓學(xué)生學(xué)會對知識的遷移能力,以及能夠靈活地運用分析化學(xué)的理論知識、化學(xué)實驗儀器,解決實際問題,有利于學(xué)生創(chuàng)新思維能力的培養(yǎng)。這樣讓學(xué)生在做中教,教中學(xué),加強(qiáng)學(xué)生在校學(xué)習(xí)內(nèi)容與實際工作之間的聯(lián)系與一致性,進(jìn)而實現(xiàn)理實一體化教學(xué)模式。
2重組教學(xué)內(nèi)容,課程設(shè)計模塊化分析化學(xué)課程
“理實一體化”教學(xué)模式,是將理論知識講解與實踐教學(xué)、實驗教學(xué)有機(jī)融合的一種模式,其在教學(xué)內(nèi)容上的構(gòu)建上,應(yīng)以“實用為主,夠用為度,應(yīng)用為本”為選擇依據(jù),改變原來課程的教學(xué)順序與教學(xué)體系,對教學(xué)重難點進(jìn)行重組整合,分為若干個項目模塊,同時結(jié)合分析化學(xué)課程專業(yè)崗位技能要求,重點挑選出常見的化學(xué)分析方法、實驗原理、實現(xiàn)現(xiàn)象,弱化理論知識的推導(dǎo)驗證,加強(qiáng)分析化學(xué)實驗與實際應(yīng)用教學(xué)的比例,以突顯出崗位的需求。并將理論知識的教學(xué)巧妙地融入到實踐教學(xué)中去,然后以實踐應(yīng)用為主,理論知識為輔,組織課堂教學(xué)知識點,設(shè)計出從淺入深、從簡到難的課程項目。當(dāng)前分析化學(xué)課程教學(xué),多年來局限于傳統(tǒng)的教學(xué)模式,學(xué)生的實驗操作技能和實踐能力培養(yǎng)已經(jīng)不能滿足行業(yè)于企業(yè)的要求,為此,我們通過對化工行業(yè)與企業(yè)的調(diào)研,與企業(yè)共同解析化工生產(chǎn)和分析檢驗的主要環(huán)節(jié),針對每個項目的技能關(guān)鍵點設(shè)計技能模塊,按照技能模塊組織教學(xué)。主要分為分析天秤與稱量技術(shù)、誤差與分析數(shù)據(jù)處理技術(shù)、滴定分析常用儀器操作技術(shù)、酸堿滴定技術(shù)、氧化還原滴定技術(shù)、配位滴定技術(shù)、沉淀滴定技術(shù)、電位分析技術(shù)、紫外可見光譜技術(shù)、原子吸收技術(shù)、氣相色譜技術(shù)、高效液相色譜技術(shù)共12個項目。這些項目基本包含了分析化學(xué)中所常見的四大分析方法與實驗儀器分析,為了突出課程的實用性,在項目開始前,教師將所涉及知識點通過統(tǒng)一講解與學(xué)生自學(xué)的方式,讓學(xué)生掌握基本的理論條件,然后再進(jìn)行實驗項目。讓學(xué)生在完成項目的過程中,學(xué)習(xí)新知識,邊做邊學(xué),進(jìn)而提高學(xué)生在分析化學(xué)方面的職業(yè)技能水平與實踐能力。
3改變教學(xué)方式,模塊教學(xué)現(xiàn)場化
分析化學(xué)課程傳統(tǒng)的實踐教學(xué)由于受到經(jīng)費、條件、環(huán)境等方面的限制,難以適應(yīng)教學(xué)改革與應(yīng)用型人才培養(yǎng)的實際需求。為此,在“理實一體化”教學(xué)模式下,應(yīng)打破傳統(tǒng)教學(xué)中的課堂講解方式,將分析化學(xué)的專業(yè)知識與專業(yè)技能融合教學(xué),以“課堂-工作間”的方式,把教室搬到車間、實驗室、化驗室進(jìn)行現(xiàn)場教學(xué),學(xué)生邊學(xué)邊做,讓學(xué)生完全參與到生產(chǎn)實踐過程中去,打破以往傳統(tǒng)的黑板上講解分析化學(xué)的抽象、脫離實際、空洞的教學(xué)方式,推行理實一體化課堂,將專業(yè)知識與專業(yè)技能教學(xué)有機(jī)結(jié)合,讓學(xué)生在做中學(xué),在學(xué)中做,形成教、學(xué)、做合一,讓學(xué)生完全地參與到實踐生產(chǎn)中去。課外教學(xué)實踐是幫助學(xué)生熟悉職場環(huán)境、掌握工作技能的重要途徑,通常采用任務(wù)式教學(xué)模式,讓學(xué)生們在自主探索中發(fā)現(xiàn)問題,并且不斷地總結(jié)出完成任務(wù)的方法。例如,可以讓學(xué)生幾人一組,成立調(diào)查小組,分別調(diào)查在某一養(yǎng)雞場內(nèi),其土壤與飼料中重金屬離子是否超標(biāo),含量、分布情況。不同的學(xué)生會對于同一個問題分析的角度不同,課外教學(xué)實踐有利于拓寬學(xué)生的視野范圍,增強(qiáng)學(xué)生的團(tuán)隊協(xié)作能力、人際交往能力。此外,學(xué)校還可以與企業(yè)、實驗室進(jìn)行長期的合作,為學(xué)生提供實習(xí)基地,這樣實現(xiàn)產(chǎn)、學(xué)、研三方面的綜合,不僅為學(xué)生創(chuàng)造了良好的實踐機(jī)會,促進(jìn)了學(xué)生適應(yīng)工作環(huán)境能力,而且學(xué)生在理論聯(lián)系實際中發(fā)現(xiàn)了問題,可以有效地為企業(yè)提供技術(shù)支持,幫助他們解決企業(yè)生產(chǎn)中的問題。如與某水檢測實驗室建立合作,學(xué)生參與到水質(zhì)監(jiān)測、樣本采集、數(shù)據(jù)分析等工作;與某農(nóng)業(yè)局建立合作,學(xué)生參與到土質(zhì)土壤的pH值、有機(jī)物質(zhì)、含氮量、含磷量等項目的分析監(jiān)測工作。通過實踐教學(xué)現(xiàn)場化,有利于強(qiáng)化學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、社會適應(yīng)能力、溝通能力、心理承受能力與實踐動手應(yīng)用能力。
4以培養(yǎng)創(chuàng)新型人才為導(dǎo)向,構(gòu)建科學(xué)考核體系
分析化學(xué)課程理實一體化教學(xué)改革,應(yīng)以培養(yǎng)應(yīng)用型、創(chuàng)新型人才為價值導(dǎo)向,構(gòu)建科學(xué)的考核體系。將課程考核分為理論知識與實踐操作兩部分,學(xué)生總成績考核體系組成:40%化學(xué)理論知識考核+20%平時成績+40%實踐操作技能。實踐操作技能部分,主要從學(xué)生實驗操作規(guī)范性與熟練性、實驗數(shù)據(jù)處理、實驗報告撰寫等方面進(jìn)行考核,平時成績根據(jù)學(xué)生的日常學(xué)習(xí)態(tài)度、上課考勤記錄、課堂參與度、課后作業(yè)等方面給予綜合評分,要讓學(xué)生通過分析化學(xué)課程的學(xué)習(xí),提高自身的化學(xué)檢驗、化學(xué)分析等方面的能力,使其專業(yè)技能達(dá)到國家所頒布的化學(xué)分析工種的職業(yè)要求標(biāo)準(zhǔn)。
5結(jié)語
綜上所述,“理實一體化”教學(xué)模式在分析化學(xué)課程改革中的應(yīng)用,通過對課程教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行合理重組,創(chuàng)新教學(xué)體系,課程設(shè)計模塊化,項目設(shè)計現(xiàn)場化,同時采取豐富的教學(xué)手段與方式,有效地彌補了傳統(tǒng)分析化學(xué)課堂教學(xué)中的不足,調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情與興趣,提高課堂教學(xué)效果的同時,為滿足社會、企業(yè)發(fā)展需求培養(yǎng)出具有高素質(zhì)、高水平、創(chuàng)新型、應(yīng)用型的人才,為學(xué)生將來的就業(yè)奠定堅實基礎(chǔ),符合當(dāng)前本科教學(xué)改革發(fā)展要求。
作者:孫強(qiáng)強(qiáng) 單位:商洛學(xué)院化學(xué)工程與現(xiàn)代材料學(xué)院
參考文獻(xiàn)
[1]王琳娜,陳璟.高職分析化學(xué)課程理實一體化教學(xué)實踐探索[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報,2016,13(12):116-117.
[2]蔡懷鴻,孟建新,楊培慧,等.應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式下的本科分析化學(xué)實驗教學(xué)改革初探[J].廣東化工,2014,41(1):176-177.
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關(guān)鍵詞:納米通道; ; 單分子檢測; DNA測序; 綜述
1引言
自20世紀(jì)70年代以來,隨著光學(xué)、微機(jī)電加工(MEMS)、納米科技等的飛速進(jìn)展,已經(jīng)發(fā)展了一些可以使工作者在單分子水平上探索生命體系的新工具。它們主要包括原子力顯微鏡(AFM)、基于熒光的技術(shù)、光磁鑷等,這些技術(shù)已經(jīng)可以使人們探討生命體系的結(jié)構(gòu)與功能。結(jié)合傳統(tǒng)的分析技術(shù)(例如,X射線晶體學(xué)、NMR與凝膠電泳等),單分子技術(shù)已經(jīng)在探索神秘的生命體系及其過程中(例如,DNA的復(fù)制、ATP的合成、不同物質(zhì)穿越細(xì)胞等)展現(xiàn)了曙光[1]。
生物體內(nèi)存在各種各樣的及納米通道,它們是連接內(nèi)部與外部并進(jìn)行能量、物質(zhì)交換的途徑[2]??茖W(xué)家們受細(xì)胞膜上離子通道的啟發(fā)制備了多種人工體系,例如蛋白與人工固態(tài)等, 不僅促進(jìn)了新型生物傳感器、納流控裝置、分子過濾設(shè)備、單分子檢測等方面的快速發(fā)展,而且極大地加快了第三代DNA測序研究的進(jìn)步[3]。目前主要是從這些裝置的形狀上區(qū)分和納米通道:被簡單定義為直徑在1~100 nm之間,且直徑(d)≥其深度(l)的孔;如果孔的深度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其直徑,則稱這種結(jié)構(gòu)為納米通道。目前已構(gòu)建的納米尺度裝置包括生物(通道)(由各類蛋白質(zhì)分子鑲在磷脂膜上組成)、固態(tài)(通道)(包括各種硅基材料、SiNx、碳納米管、石墨烯、玻璃納米管等)及上述兩類相結(jié)合的雜化(通道)。基于這些納米尺度裝置的,均將其簡稱為(Nanopore analytical chemistry)或分析學(xué)(Nanopore analytics)或?qū)W(Nanoporetics)?;诘膫鞲屑夹g(shù)可能是最年輕的單分子技術(shù),該技術(shù)無需標(biāo)記、無需放大[4]。2簡介
在的發(fā)展歷程中,有幾項工作是至關(guān)重要的。Coulter于20世紀(jì)40年代末提出了基于孔(Porebased)傳感的概念,并發(fā)明了庫爾特粒度儀(Coulter counter)[5]。庫爾特粒度儀的測量原理相對簡單(見圖1a),將一個帶有小孔(_SymbolmA@_m~mm)的絕緣膜分開兩個電解質(zhì)槽,分別插入兩根電極后測量離子通過小孔時電導(dǎo)(電流)的變化。Coulter的發(fā)明不僅能夠測定小的粒子,更重要的是可以對細(xì)胞進(jìn)行分篩和計數(shù),是歷史上為數(shù)不多的、對于臨床診斷與檢測具有革命性意義的發(fā)明。
另外,1976年Neher和Sakamann采用微米玻璃管所發(fā)明的膜片鉗技術(shù),測量膜電勢、研究膜蛋白及離子通道,對于研究進(jìn)程具有重要的意義,兩人于1991年獲得生理與醫(yī)學(xué)諾貝爾獎[6]。1977年Deblois和Bean采用徑跡蝕刻法使庫爾特粒度儀的孔徑縮小到亞微米,這樣可以檢測納米顆粒與病毒[7]。對于基于孔傳感概念的真正的第是1996年Kasianowicz等[8]采用從金黃色葡萄球菌分泌得到的崛苧兀ㄡHemolysin)鑲嵌于磷脂膜上,用于檢測單鏈DNA(ssDNA)(圖1b)。他們不僅將孔徑從m(mm)降到nm級,而且將分析對象從細(xì)胞擴(kuò)展到離子與生物分子。另外,還引入了一個與化學(xué)緊密相關(guān)的問題 ―― 納米尺度界面問題(所有分析物與或通道均有相互作用),突顯了化學(xué)的重要性。該工作不僅宣布了學(xué)()的誕生,更重要的是它提供了快速、廉價DNA測序的可能性,使的研究得到了各國政府、各大公司及學(xué)術(shù)界的高度關(guān)注與投入。2001年, 物理學(xué)家們也加入到的研究中,Golovchenko等[9]采用離子束在SiN薄膜上制備固態(tài)孔。其優(yōu)點顯而易見,主要是經(jīng)久耐用,易于集成化。近年來將生物與固態(tài)孔相結(jié)合,形成了雜化孔,有望結(jié)合兩者的優(yōu)點[10];另外,還將玻璃納米管[11,12],單層石墨烯用來制備[13]。的研究是典型的交叉學(xué)科研究,目前朝氣蓬勃、方興未艾[14,15]。圖2列出了一些目前研究中采用的。
區(qū)域和放大器電容噪聲大于40 kHz的區(qū)域。首先討論1f區(qū)域,當(dāng)無外加電壓時噪聲是平的,主要是由熱擾動引起的;當(dāng)有外加電壓時噪聲與頻率的負(fù)二次方成正比。另外,1f的斜率值與離子穿越的流量有關(guān)。第二區(qū)域是高頻區(qū)域,隨著頻率的增加,噪音增高。在該區(qū)域,膜電容主導(dǎo)電流噪音平方譜,隨著測量頻率帶寬的增大,噪音增強(qiáng)。通常采用模擬或數(shù)字低通濾波器來減少高頻帶寬所引起的噪音,但同時,測量的時間分辨率將會受到較大影響,也會影響測量信號及掩蔽分子穿越的一些重要特性,特別是掩蔽DNA測序中的結(jié)構(gòu)信息及單堿基分辨率。近年來,大量的工作在于改進(jìn)分子穿越的信號質(zhì)量,例如,通過改進(jìn)支撐膜的物質(zhì)的介電性質(zhì),優(yōu)化屏蔽效果可以減小膜電容;優(yōu)化的設(shè)計、選擇適當(dāng)?shù)闹С蛛娊赓|(zhì)和控制外加電壓等均可改進(jìn)測量信號。更加詳細(xì)的有關(guān)噪音的工作可參考近期的一些工作及綜述[16~19]。
關(guān)鍵詞:分析化學(xué)實驗;教學(xué);優(yōu)化
隨著當(dāng)前教育教學(xué)不斷發(fā)展,在分析化學(xué)實驗教學(xué)過程中,傳統(tǒng)教學(xué)模式及方法方法已經(jīng)無法滿足實際需求及要求,導(dǎo)致在實際教學(xué)中存在很多問題,影響教育教學(xué)較好開展。所以,在當(dāng)前分析化學(xué)實驗實際教學(xué)中,采取有效措施優(yōu)化課堂教學(xué)已經(jīng)十分必要,在此基礎(chǔ)上才能夠使課堂教學(xué)中存在的問題得以消除,提升課堂教學(xué)質(zhì)量及水平,促進(jìn)實驗教學(xué)進(jìn)一步發(fā)展。
1優(yōu)化分析化學(xué)實驗課程體系
在分析化學(xué)實驗課堂教學(xué)過程中,為能夠使教學(xué)優(yōu)化得以實現(xiàn),首要任務(wù)就是應(yīng)當(dāng)優(yōu)化實驗課程體系,從而為更好開展教學(xué)奠定理想的基礎(chǔ)條件。首先,對于基礎(chǔ)操作技能加強(qiáng)訓(xùn)練,對相關(guān)實驗操作加強(qiáng)規(guī)范。在實際教學(xué)過程中,實驗教學(xué)效果之所以比較差,主要是由于學(xué)生基礎(chǔ)操作能力比較差,相關(guān)實驗操作缺乏規(guī)范,導(dǎo)致其在實際實驗操作中往往出現(xiàn)錯誤,最終影響實驗教學(xué)較好開展,因而教師應(yīng)當(dāng)使學(xué)生掌握相關(guān)實驗要求及相關(guān)操作要求,實驗操作中重難點內(nèi)容,從而使學(xué)生能夠更好進(jìn)行實驗操作,使其實驗操作更加規(guī)范,在此基礎(chǔ)上也就能夠提升其實驗操作能力及水平。其次,科學(xué)合理選擇驗證性實驗,使學(xué)生對相關(guān)理論知識更加深入理解。在分析化學(xué)實驗教學(xué)過程中,驗證性實驗屬于十分重要的組成部分,主要對學(xué)生實驗操作能力進(jìn)行訓(xùn)練及培養(yǎng),使學(xué)生對相關(guān)理論知識更好了解。在對驗證性實驗進(jìn)行選擇過程中,應(yīng)當(dāng)注意選擇與實際生活具有密切聯(lián)系的一些實驗,從而使實驗實用性能夠得以增強(qiáng),有效激發(fā)學(xué)生興趣,并且也可使學(xué)生通過實驗更好理解及掌握相關(guān)理論知識,使其化學(xué)能力及水平得以提升。此外,盡量多開設(shè)創(chuàng)新性及開放性實驗,從而對學(xué)生創(chuàng)新能力進(jìn)行培養(yǎng)。在當(dāng)前教育教學(xué)中,對于學(xué)生創(chuàng)新能力也有著越來越高的要求,因而培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力也就十分必要。所以,教師應(yīng)注意增設(shè)開放性實驗,使學(xué)生自主進(jìn)行探究,自主獲取實驗結(jié)果,這對學(xué)生探究能力及創(chuàng)造能力培養(yǎng)十分有利,可使學(xué)生綜合能力得以提升,促進(jìn)其更好發(fā)展[1-2]。
2優(yōu)化教學(xué)方法及教學(xué)過程
在分析化學(xué)實驗課堂教學(xué)過程中,為能夠使教學(xué)優(yōu)化得以更好實現(xiàn),優(yōu)化教學(xué)方法及教學(xué)過程中也是十分重要的一個方面。在教學(xué)方法優(yōu)化方面,教師應(yīng)當(dāng)注意選擇各種現(xiàn)代化教學(xué)方法開展實驗教學(xué),從而使課堂教學(xué)更加靈活、豐富,同時也使學(xué)生學(xué)習(xí)興趣得以提升,使其更加積極主動學(xué)習(xí)相關(guān)分析化學(xué)實驗知識。在實際教學(xué)過程中,教師可選擇多媒體教學(xué)方式開展教學(xué),通過多媒體課件,可更好展示實驗操作內(nèi)容,也能夠更好演示實驗反應(yīng)現(xiàn)象,特別是在課堂上無法演示的一些實驗,利用多媒體課件可實現(xiàn)較好演示,這對學(xué)生理解及掌握這類實驗實驗有利。另外,在實際課堂教學(xué)過程中,教師還應(yīng)當(dāng)科學(xué)合理安排實驗教學(xué)過程中,對于課程教學(xué)過程應(yīng)當(dāng)科學(xué)合理設(shè)計,對于課前預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)重視,使學(xué)生能夠使相關(guān)實驗原理及實驗內(nèi)容與步驟較好了解,從而使其更好進(jìn)行相關(guān)實驗操作,避免在實際實驗操作中出現(xiàn)疏漏。此外,在課堂教學(xué)中還應(yīng)當(dāng)注意加強(qiáng)實驗討論,使學(xué)生能夠通過討論更好了解實驗過程中存在的一些問題,以便更好進(jìn)行總結(jié),防止在今后實驗中再有類似錯誤發(fā)生,在此基礎(chǔ)上也就能夠使學(xué)生實驗?zāi)芰皩嶒炈降靡杂行嵘龠M(jìn)實驗教學(xué)得以更好發(fā)展,取得更加理想實驗教學(xué)效果[2-3]。
3優(yōu)化實驗考核評價
在分析化學(xué)實驗課堂教學(xué)過程中,實驗考核評價也是十分重要的一項內(nèi)容,因而優(yōu)化實驗考核評價也就十分必要。就目前分析化學(xué)實驗考核實際情況而言,通常都是依據(jù)學(xué)生平時實驗成績及筆試成績。在對學(xué)生平時實驗成績實行考核評價過程中,教師通常都是依據(jù)實驗結(jié)果及實驗報告,這種方式存在很大弊端,主要就是有些學(xué)生為能夠得到較好成績,往往都是偽造實驗數(shù)據(jù),往往抄襲其它學(xué)生實驗數(shù)據(jù),但是并未能夠真正將實驗掌握,導(dǎo)致教師判斷錯誤,使實驗考核評價喪失公平性及合理性。所以,實際課堂教學(xué)中,教師應(yīng)當(dāng)注意積極改變這種考核評價方式,對學(xué)生實踐操作能力考核加強(qiáng)注意,將學(xué)生實驗操作作為考核評價的重要內(nèi)容,從而使實驗考核評價更加科學(xué)、合理、全面,也就能夠更好了解學(xué)生實際情況,為今后課堂教學(xué)的更好開展提供理論依據(jù)[3]。
4結(jié)語
在當(dāng)前分析化學(xué)教學(xué)過程中,實驗教學(xué)屬于十分重要的組成部分,對學(xué)生實踐能力培養(yǎng)具有重要作用及意義。在分析化學(xué)實驗實際課堂教學(xué)過程中,化學(xué)教師應(yīng)當(dāng)注意實行實驗教學(xué)優(yōu)化,從各個方面入手優(yōu)化課堂教學(xué)情況,從而使課堂教學(xué)質(zhì)量及水平得以提升,對學(xué)生實驗?zāi)芰M(jìn)行更好培養(yǎng),促進(jìn)其得以更好發(fā)展。
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(安徽工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 安徽 銅陵 244000)
摘要:探討高職《分析化學(xué)》定量分析的教學(xué)方法,從物質(zhì)中含量測定的準(zhǔn)確性要求出發(fā),提出定量分析“準(zhǔn)” 字是該課程的教學(xué)靈魂,為了實現(xiàn)“準(zhǔn)” 字,從儀器、水、試劑、方法、操作、數(shù)據(jù)六個方面加以論述和提出要求,并始終貫穿于理論和實踐教學(xué)中。
關(guān)鍵詞 :高職;分析化學(xué);定量分析
中圖分類號:G712 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1672-5727(2014)01-0106-03
“分析化學(xué)”是高職應(yīng)用化工技術(shù)專業(yè)一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課,學(xué)好這門課對學(xué)生畢業(yè)從事化學(xué)檢驗工及相關(guān)工作起著十分關(guān)鍵的作用。教好這門課,教師必須把握這門課的靈魂所在?!胺治龌瘜W(xué)”包括定性分析和定量分析兩部分,高職“分析化學(xué)”只講述定量分析部分。定量分析是測定物質(zhì)中有關(guān)成分的含量。含量測定的準(zhǔn)確與否就是測定值與真實值的接近程度,也就是誤差。其靈魂所在,就是一個 “準(zhǔn)” 字,它始終貫穿于理論和實踐教學(xué)中。
筆者在教學(xué)中始終圍繞著“準(zhǔn)”這個中心從以下方面來組織教學(xué),以“準(zhǔn)”為目標(biāo)開展以任務(wù)驅(qū)動的教學(xué)方法和教學(xué)設(shè)計。“準(zhǔn)”體現(xiàn)的幾個方面,如圖1所示。
儀器
知識要點 分析中的儀器包括兩大類儀器,即儀器分析的儀器(通常為儀器分析的主要設(shè)備,如分光光度計、氣相液相色譜儀、原子吸收光譜儀等等,該儀器為真正意義上的儀器,其使用主要依據(jù)儀器操作規(guī)程和使用說明,必要的技能還有化學(xué)分析中的標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制)和化學(xué)分析中的一般儀器。化學(xué)分析中的儀器包含玻璃儀器和天平等儀器,按照用途可分為計量儀器和一般儀器。計量儀器有準(zhǔn)確計量物質(zhì)質(zhì)量大小的分析天平和準(zhǔn)確計量溶液體積大小的玻璃器皿移液管(吸量管)、容量瓶、滴定管三種。
教學(xué)設(shè)計與實施 為了在定量分析中達(dá)到“準(zhǔn)”,教學(xué)中先從一般儀器如燒杯、三角燒瓶、量桶等玻璃儀器的用途說起。該類儀器計量上是大致的,但使用過程中不應(yīng)引入新的雜質(zhì)而產(chǎn)生誤差,這就包括玻璃儀器的洗滌方法的教學(xué)。其次在準(zhǔn)確計量溶液體積大小的玻璃器皿移液管(吸量管)、容量瓶、滴定管的教學(xué)中,一要把握儀器的洗滌;二要把握保證容量儀器的計量準(zhǔn)確,即該三種容量儀器的校正方法;三要把握儀器使用過程中試液濃度的變化,包括移液管(吸量管)、滴定管洗滌后用試液置換潤洗的方法和滴定管、容量瓶檢漏方法。再者就是該三種儀器體積數(shù)字讀出有效數(shù)字正確位數(shù)。對于定量分析天平的教學(xué),由于現(xiàn)代科技的發(fā)展,電子天平基本上已取代了機(jī)械砝碼光學(xué)天平和單盤精密天平。在電子天平的教學(xué)中把握電子天平與其他天平的顯著區(qū)別是電子天平是采用電磁力平衡原理,重量通過傳感器由電路最終通過數(shù)字顯示出來。要使稱量準(zhǔn)確,電路必須預(yù)熱30分鐘以上才能達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。再者就是稱量方法,突出減量稱量法的教學(xué),學(xué)生能根據(jù)試樣的密度大小,由體積判斷質(zhì)量的大小,減量操作應(yīng)在三次達(dá)到所稱的質(zhì)量范圍。
實驗室用水
知識要點 相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了實驗室用水的質(zhì)量,具有一定的級別,可視為用量最大的試劑。不同的分析方法有化學(xué)分析和儀器分析、常量分析和痕量分析等。為了達(dá)到“準(zhǔn)”,要求使用不同級別的“分析實驗室用水”。
教學(xué)設(shè)計與實施 教學(xué)中先從實驗室用水的作用講起,實驗室用水包括玻璃器皿的洗滌、試劑的配制、溶液的稀釋等。要得到各種規(guī)格用途的水,分析中做到“準(zhǔn)”,在水的使用過程中要求不在分析操作中引入新的雜質(zhì)。實驗室用水必須要從源水中凈化制得,源水通常為自來水。首先說明自來水中成分的主要雜質(zhì)(電解質(zhì)、有機(jī)物、顆粒物質(zhì)、微生物、溶解氣體),然后是如何凈化自來水(源水),即實驗室用水的制備,也就是實驗室用水純化方法,以及各種純化方法的比較。這里要交待實驗室用水的標(biāo)準(zhǔn)(規(guī)格)一、二、三級水及用途。
化學(xué)試劑
知識要點 定量分析實驗用試劑按作用主要分為兩大類:第一類為一般作用的試劑如調(diào)節(jié)酸度、分解試樣、沉淀劑等,第二類為對純度有嚴(yán)格要求的試劑如標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制和標(biāo)定的基準(zhǔn)物質(zhì)、常量分析用的分析純試劑、微量及痕量分析用的高純、光譜試劑等。
教學(xué)設(shè)計與實施 為了“準(zhǔn)”,第一類試劑的使用原則是不應(yīng)引入與試樣相同的成分以使試樣有效成分損失,第二類試劑則對于純度有更加嚴(yán)格的要求,教學(xué)中從試劑的用途到試劑的分類和規(guī)格,以及試劑的選用路線講述,同時強(qiáng)調(diào)試劑使用“就低不就高的原則”。
方法
知識要點 根據(jù)分析要求、分析對象、測定原理、試樣用量與待測成分含量的不同及工作性質(zhì)等,分析方法可分為許多種類。如定性分析、定量分析和結(jié)構(gòu)分析;化學(xué)分析和儀器分析;無機(jī)分析和有機(jī)分析;常量分析、半微量分析、微量分析和超微量分析;例行分析和仲裁分析等。
教學(xué)設(shè)計與實施 對于一定量的試樣選擇什么分析方法,教學(xué)中先舉例;如測定試樣中Ca2+的含量,怎樣測定?可用的方法有:(1)酸堿滴定法:Ca2+CaCO3Ca2+(加入過量HCl),以酚酞為指示劑,用NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定過量HCl。(2)絡(luò)合滴法:
Ca2++H2Y2-CaY2-+2H+,在pH=10時,以鉻黑T為指示劑,用EDTA直接滴定Ca2+。(3)氧化還原滴定法:Ca2+CaC2O4Ca2+(加入強(qiáng)酸)+H2C2O4,用KMnO4滴定H2C2O4來間接測量Ca2+。
2MnO4-+5C2O2-4+16H+=2Mn2++10CO2+8H2O。
(4)重量分析法:Ca2+CaC2O4,經(jīng)過濾、洗滌、干燥,用天平稱量CaC2O4,再換算為Ca2+;(5)如果是微量的試樣可選用儀器分析法。以上分析方法都可用,選用哪種方法?做到誤差最小而快速簡捷,這樣一一來講解各種分析方法的原理及優(yōu)缺點,教學(xué)效果會更加顯著。
操作
知識要點 定量分析的操作主要包括試樣的采取和制備、試樣的分解、重量分析基本操作、滴定分析基本操作、各種儀器設(shè)備的操作等,這部分內(nèi)容著重是實踐教學(xué)。
教學(xué)設(shè)計與實施 教學(xué)中向?qū)W生說明為使分析結(jié)果準(zhǔn)確無誤,操作過程中怎樣保證不引入新的雜質(zhì),又不會使待測物質(zhì)損耗,化學(xué)反應(yīng)完全,無副反應(yīng),化學(xué)計量點與滴定終點的重合等。再教學(xué)生各種分析方法的操作,如在硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液標(biāo)定中反應(yīng)分兩步進(jìn)行:
1.第一步反應(yīng):
Cr2O2-7+6I-+14H+=2Cr3++3I2+7H2O
反應(yīng)后產(chǎn)生定量的I2,加水稀釋后用硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定;
2.第二步反應(yīng):
2Na2S2O3+I2=Na2S4O6+2NaI
以淀粉為指示劑,當(dāng)溶液變?yōu)榱辆G色即為終點。為什么反應(yīng)進(jìn)行時要加入過量的KI和H2SO4,反應(yīng)后又要放置在暗處10分鐘?為什么第一步反應(yīng)后,用Na2S2O3溶液滴定前要加入大量的水稀釋?為什么淀粉指示劑要在滴定終點前加入?為什么淀粉指示劑不能長久保存?為什么標(biāo)定硫代硫酸鈉滴定中指示劑加入前要快滴慢搖,指示劑加入后要快搖慢滴?通過這個實例向?qū)W生一一講解上述問題。每種操作實驗應(yīng)充分訓(xùn)練。在操作中指導(dǎo),在失敗中總結(jié),培養(yǎng)學(xué)生每個實驗都能獨立完成,獨立思考,這樣會達(dá)到事半功倍的效果。分析化學(xué)是一門實踐性很強(qiáng)的學(xué)科,學(xué)習(xí)的目的就是為了應(yīng)用,因此操作訓(xùn)練這部分格外重要。高職實踐教學(xué)要求課時不少于總課時的50%,筆者的教學(xué)實踐操作占60%,很多操作要點都是在實驗過程中講解。
數(shù)據(jù)
知識要點 無論是數(shù)據(jù)的記錄、分析運算還是最終報出定量分析的結(jié)果,任何一個環(huán)節(jié)都離不開數(shù)據(jù)。因此,在實際工作中經(jīng)常遇到兩方面的問題需要解決:一方面是怎樣記錄數(shù)據(jù),哪些數(shù)據(jù)應(yīng)保留、哪些應(yīng)舍棄,運算得到的分析結(jié)果應(yīng)保留幾位數(shù)字,多余的位數(shù)應(yīng)怎樣處理;另一方面是怎樣評價分析結(jié)果,方法的準(zhǔn)確度、精密度如何,誤差和偏差有多大。
教學(xué)設(shè)計與實施 教學(xué)中向?qū)W生講明我們有正確的分析方法及嚴(yán)格完善的操作過程,那怎樣記錄操作中分析天平和滴定管、移液管、容量瓶的數(shù)字呢?記錄幾位數(shù)?怎樣計算?計算結(jié)果取幾位有效數(shù)字?在定量分析工作中,我們經(jīng)常做多次平行的測定,然后求出平均值。但多次分析的數(shù)據(jù)是否都參加平均值的計算,有的偏差較大,能否舍去?這就需要我們科學(xué)判斷。為解決這些問題,要求分析人員必須熟悉有關(guān)誤差的基本理論,掌握實驗數(shù)據(jù)的科學(xué)處理方法。這樣來講解定量分析中誤差的概念,有效數(shù)字及運算規(guī)則,分析結(jié)果數(shù)據(jù)處理等內(nèi)容。
以上是筆者這些年在分析化學(xué)中教學(xué)的一點體會,從六個方面闡述了定量分析的教學(xué)。化學(xué)檢驗中還有分析試樣的采集與制備這個環(huán)節(jié),由于高職“分析化學(xué)”沒有涉及這方面內(nèi)容,在此將不一一贅述。怎樣教好一門課?學(xué)者專家都有完善的論述和理論,但筆者認(rèn)為教好一門課要用心去教,首先要讓學(xué)生了解該課程在所學(xué)專業(yè)中的地位和作用,本專業(yè)為什么開設(shè)該課程,學(xué)生怎樣學(xué)好這門課;其次是教師怎樣教好這門課,要把握這門課的精髓和靈魂所在,在分析化學(xué)定量分析教學(xué)中靈魂就是一個“準(zhǔn)”字,也是這門課的精髓所在。按照這種教學(xué)思路和設(shè)計,在教學(xué)實施過程中取得了良好的教學(xué)效果,近三年我校應(yīng)用化工技術(shù)專業(yè)畢業(yè)生參加國家職業(yè)技能鑒定中級化學(xué)檢驗工種通過率均為100%,在連續(xù)兩屆全國有色行業(yè)高職院校化學(xué)檢驗工技能大賽中取得了優(yōu)異的成績。
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