ＩＳＳＮ１６７２－４３０５ 实 验 室 科 学 第１７卷第６期２０１４年ｌ２月 ＣＮ１２－１３５２／Ｎ ｌＪＡＢＯＲＡＴ０ＲＹ ＳＣＩＥＮＣＥ Ｖ０ｌ＿１７ Ｎｏ．６ Ｄｅｃ．２０１４ 旧瓶装新酒・经典实验的时代诠释 顾雪凡，马超 ７１００６５） （西安石油大学化学化工学院，陕西西安摘要：以本校化学化工相关专业大学一年级所开设的基础化学实验“ＮａＨＣＯ，和Ｎａ ＣＯ，的制备及分析”为 例，探讨“变三多为三新”的实验教学构想。从逐步培养学生实验综合能力、点滴渗透“大化学”理念、着 力培养学生创新能力、积极开展教材建设四方面探讨了如何实现“旧瓶装新酒，赋予经典实验时代诠释”理 念。从提倡人文关怀、聚焦专业问题等角度探讨了为经典实验赋予时代诠释、融入专业特色的新思路，进而 折射出培养学生“崇尚科学”的专业诉求与“怀德慕远”的人文理想并举的教育理念。 关键词：综合实验；石油石化特色；实验教学改革 中图分类号：Ｇ６４２．０ 文献标识码：Ａ ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７２－４３０５．２０１４．０６．０６６ Ｇｉｖｉｎｇ ｔｈｅ ｃｌａｓｓｉｃ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ ｍｏｄｅｍ ｐｏｉｎｔ ｏｆ ｖｉｅｗ ＧＵ Ｘｕｅ—ｆａｎ，ＭＡ Ｃｈａｏ （Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ＆Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｘｉ ａｎ Ｓｈｉｙｏｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ ａｎ ７１００６５，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂｙ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｎｇ ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｐｕｒｉｔｙ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｓｏｄｉｕｍ ｃａｒｂｏｎａｔｅ ｓｅｔ ｕｐ ｆｏｒ ｆｒｅｓｈｍｅｎ，ｗｈｏ ａｒｅ ｍａｊｏｒ ｉｎ ｃｈｅｍｉｓｔｙ ｏｒｒ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｔｅａｃｈｉｎｇ ｉｄｅａｓ ｏｆ” ｆｒｏｍ ｔｈｒｅｅ ｍｏｒｅ ｔｏ ｔｈｒｅｅ ｎｅｗ”ｗａｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｂｙ ｄｉｓｃｕｓｓｉｎｇ ｔｈｅ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｍｅｎｔ ｏｆ“ｇｒｅａｔ ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ”．ｔｈｅ ｃｕｌｔｕｒｅ ｏｆ ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ ａｂｉｌｉｔｙ，ａｓ ｗｅｌｌ ａｓ ｔｈｅ ｗｒｉｔｉｎｇ ｏｆ ｔｅｘｔ— ｂｏｏｋｓ，ｔｈｅ ｃｏｎｃｅｐｔ ｏｆ“ｈｏｗ ｔｏ ｇｉｖｅ ｔｈｅ ｃｌａｓｓｉｃ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ ｍｏｄｅｒｎ ｐｏｉｎｔ ｏｆ ｖｉｅｗ”ｗａｓ ｅｘｐｌｏｒｅｄ．Ｂｙ ｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇ ｈｕｍａｎｅ ｃａｒｅ ａｎｄ ｐｒｏｆｅｓｓｉｏｎａｌ ｉｓｓｕｅｓ，ｎｅｗ ｉｄｅａｓ ｏｆ ｇｉｖｉｎｇ ｔｈｅ ｃｌａｓｓｉｃ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ ｍｏｄｅｒｎ ｐｏｉｎｔ ｏｆ ｖｉｅｗ ａｎｄ ｐｒｏｆｅｓｓｉｏｎａｌ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｗｅｒｅ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ，ａｎｄ ｔｈｅ ｅｄｕｃａｔｉｏｎａｌ ｐｈｉｌｏｓｏｐｈｙ ｏｆ ｔｈａｔ ｈｕｍａｎｉｔｉｅｓ ａｎｄ ｓｃｉｅｎｃｅｓ ａｒｅ ｂｏｔｈ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ａｎｄ ａｄｖｏｃａｔｅｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ；ｐｒｏｆｅｓｓｉｏｎａｌ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ；ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｔｅａｃｈｉｎｇ ｒｅｆｏｒｍ 近年来，我国高校对学生创新能力、创新意识方 面的培养愈发重视，通过实验教学培养学生的动手 主义的关怀，尽可能为经典实验赋予时代诠释、融人 专业特色，实现“旧瓶装新酒”。以下结合我校应用 化学和化学专业的实际情况，以我们在基础化学实 验阶段所开设的“ＮａＨＣＯ，和Ｎａ ＣＯ 的制备及分析” 为例来探讨如何实现“旧瓶装新酒”理念。 能力、激发学生科研能力和创新能力，已成为高校实 验教学改革的热点之一＿】 ｊ。一般而言，实验教学 分三个层次：基础化学实验知识和技能学习、综合实 验技能训练、研究性和设计性实验。处于第一层次 的基础化学实验往往以“双基”训练为主，教学内容 相对成熟，但一定程度上存在特色性的实验内容较 １ 实验的选题立意 “ＮａＨＣＯ。和Ｎａ：ＣＯ 的制备及分析”为无机化学 少、孤立的单元性操作较多等问题。 鉴于此，笔者认为在实验教学中应整合现有实 验教学内容，大力加强学生化学思维的培养与人文 基础实验中的“ＮａＨＣＯ。的制备”与分析化学实验中 “碱液中ＮａＯＨ及Ｎａ ＣＯ，含量的测定”这两个经典 实验的整合与衍生。选题的出发点是期望通过简单 基金项目：陕西省教育厅专项科研计划项目（项目编号 ２０１３ＪＫ０６４９）。 实用化合物的制备与分析，激发学生兴趣；通过实验 室模拟联碱法的实验设计，激发学生的创新能力；通 过基础知识与技能延伸，逐步培养学生实验综合能 力与科研能力。 ２０２ 啦 雹 献 骘 １．１选题的背景及意义 碳酸钠（Ｎａ ＣＯ，），工业上称为纯碱，是重要的 化工原料之一，主要用于轻工、建材、化学工业；其次 是冶金、纺织、石油、国防、医药以及其它工业，其产 量是衡量一个国家化学工业发展水平的重要指标。 我国化学家侯德榜改革比利时人索尔维的“氨碱 法”，创造了侯德榜制碱法（又称联碱法），为世界制 碱工业作出了突出贡献 Ｊ。该法是将合成氨工厂 生产的ＮＨ 及副产品ＣＯ ，通入饱和食盐水中得到 ＮａＨＣＯ 和ＮＨ Ｃ１，利用溶解度差异分离出ＮａＨＣＯ３， 再加热制得Ｎａ ＣＯ 。其突出优点是ＮａＣ１不再弃 去，而是参与循环，与氨碱法相比大大提高了原料利 用率，完美体现了绿色化学理念。我们选取“实验 室模拟联碱法生产原理主要过程”作为低年级的综 合实验，一方面通过世界制碱工业的发展历程形成 学生渴望不断改进实验设计的内在驱动力，另一方 面在学习联碱法设计思路的基础上，拓展学生的思 维，激发学生的创新能力。 １．２培养学生的实验综合能力 化学实验能力是涉及多方面知识和技能的一种 综合能力 Ｊ。“ＮａＨＣＯ 和Ｎａ ｃ０３的制备及分析” 涉及物质的纯化、利用复分解反应制备无机化合物 的原理和方法、化合物的分解转化、标准溶液配制及 标定、碳酸钠纯度的滴定检验等诸多基础知识和基 本技能。较好地将化学基础理论知识、化学基本实 验方法、无机合成及物质组成分析有机地结合在一 起，较全面地训练了学生的基本实验技能和综合运 用所学知识分析解决实际问题的能力，实现了以点 带面，逐步引申，综合应用的目标。 另一方面，正如教育家叶圣陶先生所言“教是 为了不教”，教会了学生如何进行研究性学习＂ ， 就是为了他们能够自主学习，而不用拉网式的事无 巨细的授人以鱼。在这一实验实际实施过程中，采 取提前布置实验题目，让学生自行查阅文献资料与 实验方法，设计实验方案。教师审查、总结和点评学 生实验方案的优点和不足，尤其强调定量分析中 “准确度和精密度”的概念，帮助学生完善实验方 案，讲解实验重点、难点以及实际实验操作过程中应 该注意的事项，最后按照实验设计方案进行实验，总 结实验数据，写出实验总结报告。学生通过综合实 验，不仅学习到科学研究的一般方法，而且培养了学 生的实验综合能力和科研能力。 ２点滴渗透“大化学”理念 以课程组为主体的实验教学管理体制 Ｊ，过于 强调二级学科特点、系统性及其与理论课程设置的 一致性，忽视了实验课程本身的规律和特点，忽视了 当前化学和其他学科之间或者化学学科内部各二级 学科之间相互交叉渗透的特点，从而在一定程度上 影响了化学学科发展的总趋势对教学实验要求的通 盘考虑，限制了充分发挥化学实验在培养学生实践 能力方面的教学作用，不利于培养学生融会贯通地 解决实际问题的能力，这些问题亟待解决。为此，我 们尝试从低年级起培养学生的“大化学”理念¨ ， 让学生发挥主观能动性，在自学与实验探索中提前 感受物质性质的分析策略，如此在基本操作训练、细 小问题解决中体会二级学科间必要的交叉融合，使 学生能够亲身感受到所学无机化学和分析化学基础 知识和实验技能的衔接，进而引导学生建立以“大 化学”思考问题的理念。 ３拓展思维。培养创新能力 发散性思维或许是创新能力的源头¨卜 Ｊ。如 以Ｎａ ＣＯ 为圆心，以可能涉及的问题为半径画圆， 看看可能辐射的知识和技能有哪些，引导学生思考。 ３．１ 以清洁能源开发为问题 “倡导清洁能源开发与利用”是我们所处时代 最鲜活的时代特征之一 １ 。联碱法大大提高了原 料利用率，充分体现了节约能源、综合利用资源的理 念。以此为出发点，引导学生思考现有Ｎａ ＣＯ 制备 方法与分析手段中哪些是不符合这一理念的，应如 何加以改进。借以达到带有鲜活时代气息的实验教 学效果。 ３．２ 以不同用途的不同制备要求为问题 Ｎａ ＣＯ，用途如此广泛，必然存在不同用途对于 其纯度等性能的不同要求。以此为基本问题，启发 学生如何针对不同的性能要求，选用不同的制备方 法以满足实际的需要。实现学生对已学知识的组合 运用，达到“旧知识解决新问题”的能力。 ３．３ 以不同用途的不同性能指标为问题 依然基于Ｎａ ＣＯ 广泛用途的特点，从性能分析 角度出发，引导学生思考。比方说，针对石油炼制所 需Ｎａ ＣＯ 的性能分析，应选取何种分析手段、检测 哪些指标、各个指标应达到何种标准、如何构建高效 且可行的分析方法等。借以帮助学生在构建知识体 系时带有鲜明的石油石化特色。 此外，实际应用与实验研究最大的区别也许在 于对成本的考虑程度。以此启发学生思考在已有方 法中，哪些环节是影响产率与成本的主要因素，哪些 顾雪凡，等：旧瓶装新酒・经典实验的时代诠释 环节尚需改进，制备工艺如何实现产业化等。 参考文献（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ）： ２０３ ４积极开展教材建设 高质量综合实验的开设，从源头上讲需要高质 量的实验教材作指导；反过来，高质量的实验教材需 ［１］章文伟，李育佳，张剑荣，等．从拔尖创新人才培养探讨化学实 验教学改革［Ｊ］．中国大学教学，２０１２（１０）：７７—８０． ［２］ 黎红梅，刘静，王险峰．大一基础化学实验教学实践与总结［Ｊ］． 大学化学，２０１１，２６（５）：３９－４２． 要高质量的综合实验作素材，二者相辅相成。然而 长期以来，化学实验课程一直是理论课程的附设和 补充¨ 。从这个意义上讲，需要我们整合实验教 学内容，形成科学系统的实验教学体系；改良经典实 验，融入时代前沿元素；逐步实现“实验体系严谨缜 密，教材范例鲜活生动”的良性循环。 ［３］黄建钢．培养模式创新与创新人才培养［Ｊ］．中国高等教育， ２０１０（９）：４１－４２． ［４］ 吕仁庆．无机化学实验中的化学史教育［Ｊ］．实验科学与技术， ２０１０，８（３）：５２—５４． ［５］何深知，崔纯莹，段薇，等．在设计性实验中培养学生的综合能 力［Ｊ］．实验技术与管理，２００９，２６（６）：１３４—１３６． ［６］ 王海滔．研究型化学实验教学模式的创新与实践［Ｊ］．实验室研 究与探索，２０１１，３０（２）：１１７－１２０． ［７］ 皇甫倩，王后雄．“创造性问题解决”模型及其教学策略——以 化学教学为例［Ｊ］．教育理论与实践，２０１２，３２（２）：６０—６２． ［８］ 韩丽荣．论研究性学习在化学课堂中的应用［Ｊ］．忻州师范学院 学报，２０１０，２６（５）：７３—７４． ５ 结语 以上述“ＮａＨＣＯ 和Ｎａ：ＣＯ，的制备及分析”为代 表，“无机物的制备实验”与“无机物的分析实验”这 两类实验项目都可以整合。譬如，作为制备负载型 活性铁催化剂主要原料之一的三草酸合铁（Ⅲ）酸 钾（Ｋ ［Ｆｅ（Ｃ Ｏ ），］．３Ｈ：０）能够以Ｆｅ（Ⅱ）盐为原 料，通过沉淀、氧化还原、配位反应多步转化而制得， 在这一无机合成过程中体现了氧化、还原、配位反应 等有关原理，涉及到溶解、加热、沉淀、过滤等基本操 作；与此同时，其配阴离子组成分析及电荷数测定包 含氧化还原滴定、离子交换技术、离子选择性电极测 ［９］卢红梅，符剑刚．高校化学实验教学的现状与改革思路［Ｊ］．学 术探索，２０１２（１０）：１７７—１７９． ［１Ｏ］袁亚莉，周昕，刘慧君，等．立足学科特色改革和创新化学实验 教学［Ｊ］．实验室研究与探索，２０１３，３２（８）：１６１—１６３，１７３． ［１１］刘春雷，王敏．创造性思维的脑机制［Ｊ］．心理科学进展，２００９， １７（１）：１０６一ｌ１１． ［１２］ 俞葛忠．建构发散点：为培养发散思维能力奠基［Ｊ］．教育理论 与实践，２００９（２）：６２—６３． ［１３］Ｙａｎｇ Ｚｈｅｎ，Ｚｈａｎｇ Ｈｏｎｇｌｉａｎｇ．Ｓｔｒａｔｅｇｉｅｓ ｆｏｒ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｃｌｅａｎ ｅｎｅｒｇｙ ｉｎ Ｃｈｉｎａ［Ｊ］．Ｐｅｔ．Ｓｅｉ，２００８（５）：１８３—１８８． ［１４］ 同鑫．浅谈化学实验教学中存在的问题与解决方案［Ｊ］．科教 文汇，２０１３（７）：５０，５３． 定等多种分析技能。对于学有余力的学生，可以开 设基于Ｋ，［Ｆｅ（Ｃ：０ ） ］．３Ｈ：０合成及组分分析整 合而成的综合实验：“三草酸合铁（１Ｉ）酸钾的合成、 配阴离子组成及电荷数测定”。不仅如此，学生在 二、三年级学习完有机化学、物理化学以及仪器分析 等课程后，也可以将“有机物的制备实验”和“有机 收稿日期：２０１３－１２－１６ 修改日期：２０ｌ４—０２—１５ 作者简介：顾雪凡（１９８１一），女，新疆沙湾人，博士，讲师，研 究方向为油田应用化学。 物的理化性质分析实验”进行融合，以达到“旧瓶装 新酒”的效果。 （上接第２００页） 活的环境更加安全。 参考文献（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ）： 郑涛，沈倍奋，黄培堂．我国生物安全能力可持续发展的重点 ［Ｊ］．军事医学，２０１２，３６（１０）：７２８—７３１． 王海鹰，胡蓉，卢芳萍．医学院校实验室生物安全问题和防护管 理［Ｊ］．中国消毒学杂志，２０１０，２７（３）：３６３—３６４． 药，２０１０（７）：１５６—１５８． ［７］ 吕岫华，刘伟，刘巧丽，等．病原生物学实验室生物安全［Ｊ］．实 验室研究与探索，２０１２（１０）：１８９—１９１． ［８］ 温光浩，周勤，程蕾。强化实验室安全管理，提升实验室管理水 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