分析化学教学中的应用研究大学论文Word格式文档下载.docx
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分析化学;
应用实践;
教学案例
ApplicationofAnalyticalChemistryTeaching
Abstract
Analyticalchemistry,asanimportantbasiccourseofchemistry-relatedmajors,hasastrongpracticalityandcomprehensiveness.Inteaching,studentsarerequiredtocombinetheoreticalanalysisandapplicationpracticewiththedevelopmentofanalyticalsolutionsandmasterthevariousanalyticaltechniquesandmethods.Practicalapplication.
Throughthesurvey,wehavelearnedthattherearesomeproblemssuchaspoortheoreticalknowledgeandweakpracticalapplicationabilityinourcollegestudents.Thistopicismainlytounderstandourstudentsintheprocessofanalyzingchemistrylearning,theapplicationofpracticalskillsandtheoreticalknowledgetograsptheactualsituation,throughthespreadofthequestionnaire,targeteddesignquestionnaire,thestudentslaunchedaquestionnairesurvey,mainlythroughPrepare,recyclepaperquestionnairesandfilloutwebpagequestionnaires.Throughthequestionnairesurveyof305studentsinourhospital,theresultsshowthatthereareheavytheoryandlightpracticeinthecourseofanalyzingchemistrycourse,andstudentsexpecttoparticipateinpracticalpractice,andtoimprovestudents'
practicalabilityandtheoreticalbasisKnowledgeofthemaster.
Keywords:
AnalyticalChemistry;
AppliedPractice;
TeachingCase
目录
摘要I
AbstractII
1引言1
1.1课题的研究背景1
1.2当前分析化学教学过程中存在的主要问题2
1.2.1以教师为主导教师主动传授学生被动吸收2
1.2.2重理论轻实践重知识轻方法2
1.3课题的研究意义和目的2
1.4课题的研究方法2
2调研实施4
2.1调查问卷设计依据4
2.1.1根据我院学生分析化学学习现状及存在问题设计问卷4
2.1.2根据应用实践对学生理论学习和工作实践的影响设计问题4
2.2调查问卷的发放与回收4
3问卷结果统计及数据分析5
3.1我院学生对所学专业的兴趣和未来职业规划5
3.2我院学生在分析化学学习的过程中理论学习与应用实践学习情况9
3.3通过问卷了解实际应用实践对我院各年级学生的学习和生活的影响14
3.4总结与建议19
参考文献21
致谢22
附录四大滴定法在教学实践中的应用实例——调查问卷23
1引言
1.1课题的研究背景
《分析化学》作为一个发展迅速的学科,其教学内容发生着很大的变化,从早期以无机离子为分析对象的定性分析以及以四大平衡理论为基础的容量分析与重量分析、以能斯特方程作为理论基础的电化学分析和以光吸收定律为理论基础的紫外可见光光度分析等,发展成为包含质量控制与质量保证、化学分析原理及方法、现代分离技术、仪器分析原理及方法、联用技术、过程分析等内容非常丰富的课程体系[1]。
以往的分析化学教学,更侧重于理论教学的系统性,而实验教学只局限于对现有理论的验证性以及数据测量性,对学生应用能力的培养极其不利。
目前来看,在分析化学教学过程中还存在着许多不尽如人意的地方,其具体表现:
分析化学的教材基础内容是以化学反应四大平衡理论为理论基础来讲述四类滴定的分析方法,课程内容与无机化学一部分内容有相当高的重复性;
在分析化学中学会正确取样、预处理是解决问题的关键,但是在分析化学基础理论知识的教学中,往往更侧重于对样品的定量分析方法的讲解,而对分析样品如何采集、处理以及分析结果处理的内容讲的少,而分析结果是否准确与样品的正确采集、预处理等密切相关,如果缺乏样品的正确采集、预处理等知识,将使得一些学生面对具体样品时束手无策不能将己掌握的分析方法很好的应用[2];
在实验这部分验证性实验和测量型实验较多,综合设计技能拓展训练实验较少,不利于培养学生独立思考和创新能力;
教学方法上也存在重理论,轻实践;
重知识,轻方法,教师一个人唱“独台戏”,学生只是被动接受知识,学习的积极性不高,由于缺乏思考上课学知识很快遗忘了[3];
在评价考核上比较方法单一,不强调过程的学习只注重期末考试,一考定乾坤,教师的主观影响较大,学生不是主动地拓宽知识,而是被动地接受知识,没有突出学生的主体地位,从而使养成学生懒于思考的陋习,不利于培养学生查找问题、分析问题、解决问题的能力,更谈不上创新能力的培养与提高。
1.2当前分析化学教学过程中存在的主要问题
1.2.1以教师为主导,教师主动传授,学生被动吸收
分析化学的传统教学模式通常是以教师为主导,教师课堂上主动传授知识,学生被动学习和吸收[6]。
在这种模式下,有的学生甚至会囫囵吞枣,死记硬背书本和讲义上的内容来应付考试。
这必定会影响学生的学习兴趣以及开阔视野、思维活跃等创新思维能力的锻炼。
1.2.2重理论,轻实践;
重知识,轻方法
在分析化学教学过程中,学生对课本上的理论知识的重视程度远大于实际应用,为了应对考试,甚至采用死记硬背的方法敷衍考试,导致在实际应用时摸不到头脑,出现思路不清晰,仪器使用不熟练,数据不会处理等等现象[6]。
即使是做实验,也是验证性实验较多,而综合设计技能训练实验较少,不利于培养学生的自主创新能力和应用实践能力。
1.3课题的研究意义和目的
《分析化学》是应用化学、化工基础、生物化学、天然产物化学等与化学相关的专业基础课程,具有很强的实践性与综合性,与应用实践联系紧密,是多学科的综合运用和多问题的综合处理方法[4]。
在《分析化学》教学中要求学生将理论分析与生产实践相结合,学会分析方案的拟定,掌握实际需要中各种分析技术的方法。
因此,如何将所学的内容与实际工作需要相联系,学会用所学的理论知识分析和解决实际问题是学习分析化学课程的主要目的和意义。
1.4课题的研究方法
本课题主要采用文献研究法、问卷调查法等研究方法进行。
具体步骤如下:
查阅与课题相关的期刊、杂志、文献以及网络、报刊上的相关文章,以及一些外文资料,总结前人在分析化学教学研究的经验和教训,了解分析化学教学的关键点和难点,为后续课题研究做好理论基础。
通过问卷调查的方法,了解我院的所有在学校生在分析化学的学习和应用过程中遇到的问题。
为了解决我院学生的理论基础较差、工作中解决实际问题能力不足等问题,设计调查问卷,了解同学们在分析化学的理论学习和实践应用能力训练的实际情况,为提高我院学生的知识水平提供依据,为提高我院学生科学理论知识和应用实践能力提出合理化建议。
2调研实施
2.1调查问卷设计依据
2.1.1根据我院学生分析化学学习现状及存在问题设计问卷
通过查阅文献,了解当前分析化学教学中存在的主要问题,结合我院学生对所学知识的实际应用现状,了解到我院学生目前在分析化学的学习过程中,存在理论基础较差,实践能力较弱,学习积极性不高,逃课及应付考试等现象,针对这些问题设计调查问卷。
2.1.2根据应用实践对学生理论学习和工作实践的影响设计问题
通过调查了解到,我院学生在分析化学学习过程中,参加大创项目、课题研究、实地见习等实践活动对学生的学习效果具有一定的影响,通常这些学生的学习成绩较好,实践能力较强。
因此根据分析化学教学中应用实践对我院学生的理论学习和工作实践的影响,设计问题,了解同学们对知识的掌握情况和实际应用能力,以及将理论知识及时应用于实际实践中对学生掌握知识的影响。
2.2调查问卷的发放与回收
本次调查问卷是通过网上填写和现场发放回收为主的调查方式。
其基本情况是:
调查对象:
化学工程学院全体学生
调查时间:
2017年4月15日——2017年4月26日
问卷回收情况:
本次调查共发放纸质调查问卷200份,收回纸质问卷200份,有效问卷200份;
网上填写问卷105份,有效问卷105份。
回收问卷共305份,有效问卷共305份。
3问卷结果统计及数据分析
3.1我院学生对所学专业的兴趣和未来职业规划
为了了解我院学生对所学专业是否感兴趣,以及未来的职业规划与专业的相关性,特做如下调查:
图1第一志愿
Figure1:
firstvolunteer
第一志愿
回复情况
化学方向
191
非化学方向
114
受访人数
305
本次问卷调查,随机调查我院305名学生,其中63%的学生的第一志愿为化学方向,37%的学生第一志愿为非化学方向,由此可以看出我院多数以上的同学选择了自己感兴趣的专业,因此这些同学在学习化学的各门学科时的积极性较高,掌握知识较快,学习效果相对较好。
而又37%的同学第一志愿没有选择化学专业而是调剂到化学专业的,这样会导致两个结果,一是对化学科学知识没有兴趣,从而产生厌学、逃课、应付考试等现象;
二是随着学习的深入,慢慢的对化学知识产生了兴趣,并且能够主动探索新的知识技能。
本次调查结果显示,我院多数学生对本专业知识是感兴趣的。
图2所在专业
Figure2professional
所在专业
化学教育
109
质检(应化)
65
精化(应化)
79
精细化工(化工)
31
能源化工(化工)
21
本次问卷调查的同学中,各专业占比有所差别。
其中,化学教育占比36%,应用化学(质检)占比21%,应用化学(精化)占比26%,化工(精细化工)10%,化工(能源化工)占比7%,应用化学共占比37%,化工共占比17%,有数据可以看出化学教育专业和应用化学的同学对于本课题的参与积极性较高,有其实应用化学专业同学,理论结合实践的能力是非常重要的,也是结合的最为紧密的。
图3未来从事职业
Figure3futurecareer
从事职业
化学教师、化学科研人员
110
医生、药剂师、制药人员等
29
质检局、食品监督管理局等政府部门
50
化工厂科研人员、安全化工人员、化学工程师等
25
环境化学家
14
食品科学家
6
农药化学家
4
化学实验人员
9
营养专家
16
地质员、考古人员、陶器瓷器制造者、金属冶炼者等
2
石油工作人员
其他
40
根据以上数据,可以看出,有36%的同学期望从事化学教育工作,16%的同学期望从事质检工作,10%的同学期望从事医生、药剂师、制药人员等工作,13%的同学选择从事其他工作,8%的同学选择了化工科研人员工作。
由此可以看出,60%以上的同学选择了化学直接相关的行业(化学教师、化学科研、质检人员、化工人员等),而27%的同学选择与化学间接相关的工作,13%的同学选择了其他行业的工作。
以上数据表明60%以上的同学期望从事本专业或直接相关工作,而27%的同学对化学的各分支科学比较感兴趣,13%的同学期望从事其他行业的工作,因此可以看出,我院80%以上的同学期望从事化学相关行业的工作,说明在大学学习期间,对于个人的知识积累以及行业认知都有很帮助,对于后面的就业也产生了很大的影响。
图4第一志愿——所在专业交叉图表
Figure4FirstVolunteer-professionalcrosscharts
结合第一志愿和专业的汇总信息,可以看出,第一志愿选择化学的同学,化学教育专业的占比较大,其次是应用化学专业;
而第一志愿选择非化学方向的同学,应用化学专业占比较大,其次是化工专业。
有此可以看出第一志愿选择化学的同学更期望学习应用化学专业和化学教育专业,而第一志愿选择非化学方向的同学主要期望从事应用化学和化工专业。
因此,以上调查表明我院化学教育专业和应用化学专业的同学对于学科的感兴趣程度大于化工专业对学科学习的感兴趣程度,这将直接影响学习效率,以及对科学知识的掌握。
图5第一志愿——未来从事职业交叉图表
Figure5firstvolunteer-thefutureengagedinprofessionalcrosscharts
图6所在专业——未来从事职业交叉图表
Figure6professional-thefutureengagedinprofessionalcrosscharts
有专业——未来职位图表可以看出,化学教育专业学生60%以上的同学期望从事化学教育行业;
应用化学专业的同学33%的同学期望从事质检工作,29%的同学期望从事化学教育相关工作;
而化工专业同学从事质检和其他行业的学生较多,而从事本专业方向的人员较少。
有以上数据可以看出,学生在分专业的时候对于专业的认识以及个人未来就业方向都不清晰,随着知识的积累和社会阅历的增长,会改变对多学专业的认知,对自己未来会有新的规划,最终导致所学专业与未来期望从事的工作有所差别。
小结:
从第一志愿、专业以及未来从事职业三者直接的关联图表可以看出,第一志愿的选择反映出学生对于本专业的学习兴趣,对于后面专业的选择、专业的学习以及未来期望从事的职业会产生很大的影响,80%以上的同学第一志愿、专业和未来从事的职业的相关性较大,少于20%的同学会出现所选专业与未来从事职业不符,或仍处于迷茫阶段,原因在于这些同学对本专业不感兴趣,学习效率低,导致理论知识与实践技能的掌握不扎实,其他社会技能又较弱,导致迷茫、烦躁、不知多措,以至于毕业后的一段时间内无法找到合适的工作。
因此选择自己感兴趣的专业是十分重要的,有了兴趣,才会要积极探索,主动索取知识、学习技能的动力和信心。
3.2我院学生在分析化学学习的过程中理论学习与应用实践学习情况
为了解我院学生在分析化学学习过程中理论学习与应用实践情况,以四大滴定法的学习为例,特做如下调查:
图7酸碱滴定法应用实例调查图表
Figure7Applicationexamplesofacid-basetitration
酸碱滴定法
1.1烧碱中NaOH和NaCO3含量的测定(氯化钡法、双指示剂法);
176
1.2极弱酸的测定:
硼酸、硅酸、苯酚等;
55
1.3硅酸盐中SiO2含量的测定;
100
1.4铵盐的测定:
蒸馏法、甲醛法;
60
1.5克氏定氮法:
测有机物中氮含量;
51
1.6醛和酮的测定:
盐酸羧胺法、亚硫酸钠法;
45
1.7非水滴法测定醋酸钠的含量;
33
2.1磷酸的测定:
钢铁和矿石中磷的测定;
32
2.2食用醋总酸度的测定;
125
2.3阿司匹林药片中乙酰水杨酸含量的测定;
123
2.4硅酸盐中铁的测定;
2.5硅酸盐矿物或矿石中三氧化二铝的测定;
35
2.6氮化肥中氮的测定;
47
2.7氯气纯度的测定;
17
839
根据以上图表,可以看出,被调查的学生在学习酸碱滴定法时,应用实践较多的是“1.1烧碱中NaOH和NaCO3含量的测定”占18%、“1.4铵盐的测定”占14%、“1.3硅酸盐中SiO2的的定”占10%、“2.3阿司匹林药片中乙酰水杨酸含量的测定”占13%、“2.2食用醋酸酸度的测定”占13%等,有以上数据可知27%的应用在于验证性实验,有73%的应用于测量数据类实验,而探究性实验较少。
图8络合滴定法应用调查图表
Figure8Complexometrictitrationapplicationsurveychart
络合滴定法
1.1直接滴定法:
如pH≈10时,滴定Pb2+;
156
1.2返滴定法:
如Al3+的滴定;
置换滴定:
Ag+的测定(置换金属离子)、测定锡合金中的Sn(置换出EDTA);
180
1.3间接滴定法:
如测定PO43-、测定SO42-;
自来水硬度的测定;
137
2.1胃舒平药片中Al(OH)3和MgO含量的测定;
87
2.2硅酸盐类矿物中钛含量的测定;
34
2.3硅酸盐试样中钙和镁的测定;
88
2.4锌矿石中锌的测定;
37
8
根据以上图表可以看出,参与调研的同学在络合滴定法的学习和研究中,在“1.1直接滴定法:
pH=10时,滴定Pb2+”占比21%、“Al3+的滴定和Ag+的测定”占比25%、“测定PO43-和SO42-、自来水的硬度的测定等”占比19%、“胃舒平药片中Al(OH)3和MgO的测定”占比12%等,有以上数据可以得出,参与调研的同学,在络合滴定法应用过程中,约21%应用在于验证性实验,约79%应用在于测量数据性实验,而研究性试验较少。
图9氧化还原滴定法应用调查图表
Figure9Oxidation-reductiontitrationapplicationsurveychart
氧化还原滴定法
1.1直接滴定法:
Fe2+,As(Ⅲ),Sb(Ⅲ),H2O2,C2O42-,NO2-的测定;
返滴定法:
测定软锰矿中的MO2、除去高锰酸钾中的MO2;
高锰酸钾法测Ca2+;
160
1.2部分有机物的测定:
甘油、甲酸、甲醇;
71
1.3化学需氧量(CAD)的测定;
139
1.4碘量法:
CU2+/CrO42-,Cr2O72-、IO3-、BrO3-、AsO43-、SbO43-、CIO-、NO2-、H2O2等氧化性物质的测定;
107
1.5卡尔费休法测定微量水分;
30
1.6硫酸铈法测乙醇、甘油、糖等;
1.7溴酸钾法测醋酸乙烯、丙烯酸酯类等;
1.8高碘酸钾法测甘油、甘露醇、二羧丙茶碱等;
54
1.9过氧化氢含量的测定;
59
1.10重铬酸钾法:
铁矿石中全铁的测定、UO22+;
94
2.1S2-、H2S的测定、铜合金中铜的测定、漂白粉中有效氯的测定、某些有机物的测定(硫基乙酸、四乙基铅、抗坏血酸、安乃近药物葡萄糖、甲醛、丙酮、硫脲、咖啡因等);
20
2.2亚砷酸钠法测定普通钢和低合金钢中锰的测定;
2.3维生素C制剂及蔬菜中抗坏血酸含量的直接碘量法测定;
66
2.4间接碘量法测定铜合金中铜含量;
48
2.5补钙制剂中钙含量的测定;
102
2.6溴酸钾法测定苯酚;
2.7钢铁中硫、磷、锰的测定;
2.8合金钢中铬的测定;
2.9合金钢中钒的测定;
19
2.10矿石中铁、铬、钛、铜、铅的测定;
7
根据以上数据可以看出,参与问卷调查的同学在氧化还原滴定法的学习和研究过程中,在“直接滴定法:
Fe2+、H2O2、NO2-等的测定”中占比14%、“甘油、甲酸、甲醇的有机物测定”占比6%,“CAD的测定”占比12%、“碘量法:
CIO-、IO3-、NO2-、H2O2等氧化性物质的测定”占比9%等数据可以看出,99%的应用在于测量数据性实验中,而探究性实验较少。
图10沉淀滴定法应用调查图表
Figure10Sedumationtitrationapplicationsurveychart
沉淀滴定法
1.1莫尔法测定可溶性氯化物中氯含量;
140
1.2佛尔哈德法测定可溶性氯化物中氯含量;
1.3法扬司法可溶性氯化物中氯含量;
97
1.4混合离子沉淀滴定:
如用AgNO3滴定I-、Cl-的混合溶液;
90
1.5可溶性钡盐中钡含量的测定;
111
1.6氯化钠含量的测定—汞量法;
2.1钢铁中镍含量的测定;
39
2.2植物或化肥中钾含量的测定;
49
2.3半水煤气中H2S的测定;
23
通过上图数据可以看出,参与问卷调查的同学,在学习和研究中,应用到沉淀滴定法的实际应用中,“1.1莫尔法测定可溶性氯化物中氯含量”占比20%,“佛尔哈德法等可溶性氯化物中氯含量”占12%、“法扬司法测定可溶性氯化物中氯
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