陈盛余　唐成勇　赵丹丹

摘 要 介绍水硬度测定实验项目化教学实施方案，分析其优缺点。对于水硬度测定实验的项目化教学，课前学生查阅资料准备方案，教师审核方案；课中学生实施项目，教师进行观察记录；课后学生总结评价，教师补充完善。水硬度测定实验的项目化教学可以提高学生自主学习能力，但是该教学模式对学生要求高，花费时间多，对教师要求也高，是否实施需要综合考虑。

关键词 项目化教学；水硬度测定；实验

中图分类号：G642.423 文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2017）04-0129-03

Using Project-based Learning in Determination of Water Hard-ness Experiment//CHEN Shengyu， TANG Chengyong， ZHAO Dandan

Abstract The teaching implementation of project of determination of water hardness experiment was introduced. The advantages and disadvantages of teaching by project were analyzed needed to get ready to experimental program before class. And teachers audited programme. Teachers also observed and recorded the situation in class while students performed the project. Finally they evaluated the

project with teachers. And teachers gave more good advice. The tea-ching by project could improve the students autonomous learning ability. But it brought forward new demands for students. The class needed more time. Teachers needed to meet the new requirements. Whether to implement the model teaching depended on the school comprehensive strength.

Key words the pedagogy based on projects； determination of water hardness； experiment

1 前言

實验是培养学生动手能力的主要方式之一，也是检验理论课内容真实与否的途径之一，因此，高校实验课程对于培养学生的综合素质起着举足轻重的作用。然而随着高校的发展，传统的实验教学已经不能完全满足应用型大学培养人才的要求，对于专业课实验的教学改革已经成为我国教学改革的热点问题[1]。

水硬度测定是分析化学实验的重要实验之一[2]，该实验既是验证配位滴定理论的实验，也是配位理论的实际应用体现。该实验的开展可以增强学生对理论知识的理解，并增强学生的动手能力和综合素质。在传统教学中，学生只是根据书本和教师的要求将实验机械式地进行完毕，对于应用型人才的培养还有诸多不足，因此对该实验进行教学改革也是值得探索的问题之一。

项目化教学是一种新兴的教学模式。项目化教学是以学生为中心、以项目为中心、以实验情境为中心的教学模式[3]，在多种实验教学中可以进行尝试。项目化教学在专业课实验教学中有很多与传统教学不一样的效果，因此，在水硬度测定实验中采用项目化教学也会有很多不一样的效果，而如何实施项目化教学将影响教学效果。以武汉大学主编的《分析化学实验》中的“自来水硬度的测定”[4]为例，对该实验的具体过程进行分析，以期为实验教学改革提供更多有价值的参考。

2 课前阶段

项目制定与实验方案设计 在项目进行前，教师先确定项目。《分析化学实验》中的“自来水硬度的测定”实验可以将项目确定为“分别测定自来水中的钙硬度和总硬度”。首先，学生要进行分组，可以以自由组合的方式，以若干个学生为一组，为了保证教学质量，一般2～3个学生为一组比较合适。分组结束，各组根据项目查阅资料。对于该项目，涉及的内容主要是配位滴定的相关理论。该项目按照传统实验步骤，需要用到标准溶液EDTA，需要对混合金属离子进行分别滴定。这部分理论主要包括EDTA可以滴定的原理，混合金属离子可以分别准确滴定的条件。因此，这些都是学生在查阅资料时必须去查阅的。只有对这些理论了解并掌握后，学生才能设计出合理的实验方案。

当然，学生也会通过网络或者实验教材等方式写出一份项目实施步骤，但是未必知道其中的原因。所以在课前阶段，教师还要对各组学生的实施方案进行审核并提出修改意见，直到方案合理为止。审核不仅仅局限于纸质材料，教师要对学生的相关理论知识进行口头考核。比如对于EDTA溶液的标定，可以采用二甲酚橙做指示剂用锌标定，也可以采用钙指示剂，用碳酸钙进行标定。教师可以提问：“选择何种方法标定比较合适？”学生回答正确，就证明对相关理论掌握了；如果回答不出来，就是对相关知识掌握不够，需要继续查阅资料。对于实验涉及的其他理论，教师也可以通过类似的方法进行提问，检验和督促学生对背景资料进行学习和巩固。

实验材料的准备 学生的项目实施方案如果已经完善，就可以进入实验材料准备阶段。由于项目化教学要求相关实验材料需要学生自己准备，但是实验室不像厨房做饭，因此，在学生准备材料的时候，教师要在现场指导。比如指导学生配制试剂的量要适当，EDTA标准溶液一般是配制浓度为0.02 mol/L，所以不要让学生配制过高浓度，否则浪费药品。同时，每一小组的成员可能不同，为了保证每位成员都能进行实验，教师要指出大概配制的量，监督学生对试剂的保存方式，排放要正确。这些虽然是小问题，但是学生毕竟没有经过对实验室管理的系统教育，对很多实验室管理规定并不了解，所以需要教师去指导，也是教授学生项目外的一些知识。

3 课中阶段

在学生的实验设计方案通过教师的审核并准备好材料后，各小组可以进行实验项目。学生进行项目主要是根据设计好的实验方案进行，对于“分别测定自来水中的钙硬度和总硬度”项目的第一步是对EDTA进行标定，这一步骤包括了称量、定溶、滴定等基本操作。学生在这一过程里面首先是把以前分析天平的使用进行熟悉巩固。由于在本项目中需要测定钙，因此标定EDTA采用铬黑T，在碱性条件进行测定比较好，可以较小误差。而标定EDTA溶液需要用钙溶液，学生需要称量碳酸钙溶解定容，所以可以练习定容操作。

这些操作都是学生自己完成，在进行实验操作的同时，每一组内成员之间还需要相互配合。滴定时需要将溶液控制在弱碱性是因为EDTA具有酸效应，弱碱性条件可以降低酸效应产生的误差；不用强碱性的原因是镁离子在强碱作用下会沉淀，无法直接测定总硬度。所以学生在进行项目的时候就可以验证这些。对于这些书本理论，学生如果有所怀疑，可以自己在酸性或者其他条件下进行测定，及时记录数据。

在项目实施过程中，教师也要进行监督。首先，教师要对学生的基本实验操作进行观察，并记录学生的实验操作是否规范，必要时还要直接指出。比如学生称量时是采用直接称量法还是减量称量法，要进行记录，在课后进行讨论评价。项目实施过程中滴定的终点颜色变化也是最值得教师去监督的。每个人的视觉效果不是完全一致，在观察终点颜色变化时会存在误差，有些人滴定的终点颜色深一些，有些人的颜色会浅一些。同时，这个误差跟个人的滴定震荡操作也有直接关系。如果震荡不均匀，可能会使误差增大，所以教师对每个学生在这个滴定终点的操作要特别留意。

学生滴定结束要对实验数据进行处理，把实验结果计算出来，无实验误差计算出来。一般来说，实验数据来自同一个人的操作时，误差相对小一些；而实验数据来自不同的人的操作时，误差就大一些。在数据整理时，学生要学习如何取舍数据，通过数据的整理，也会发现自己的实验操作是否达到要求。通过实验数据整理，学生可以理解弱碱性测的是总硬度，强碱性测的是钙硬度，知道具体的计算公式。相对于传统教学，学生已经做了一道计算题。这个计算题是根据实际联系起来的，对于学生巩固知识和增强应用能力都非常好。

4 课后阶段

项目实验完毕就进入课后评价阶段。首先，学生对实验测定结果进行评价，实验结果以教师事先进行测定的平均结果作为“约定真值”。所謂“约定真值”是教师在学生项目开始前，先对水硬度进行测定，可以是多位教师一起进行测定，得到平均值即为“约定真值”。学生直接将自己的测定结果与“约定真值”比较，这时候再根据自己的结果进行分析。当然，与“约定真值”越是相近的，可以认为项目完成得越好；偏离越大的，可以认为项目完成得相对较差。

除了实验结果，学生还要对项目的各个方面进行总结和评价。学生要总结自己在此次项目中所承担的任务，因为是一个小组完成实验，所以要分别评价。比如对于EDTA溶液的标定，在本次实验中应该如何控制条件，在这些操作中有没有不熟悉的，或者新的内容。学生要分析自己在具体操作中存在什么问题，需要改进哪些，通过这些自我分析会更加深刻。除此以外，学生还要对同组成员进行评价。同组成员之间做得怎么样，组员之间是最清楚的，所以对同组成员的评价可以进一步揭示项目的情况。成员之间的评价可以弥补自己分析的一些不足，比如某些操作可能做得不到位，甚至有些是错误的而自己又没有发觉，别人来评价指出可以为当局者改正。这些都是学生之间应该做的。

还有就是学生要把项目实施中的一些不确定的问题提出来进行讨论，因为项目虽然实施了，但是在实施过程中也有很多出乎自己意料的事情，这些可能自己在开始也没有查过相关资料，一时也无法解答。这时候可以拿出来进行讨论。自己不了解，其他学生或许查阅过相关资料，可以进行解答，其他学生通过聆听也能进一步增加自己的知识。

教师也要参与学生的课后总结阶段，这个阶段教师也是非常重要，因为教师在这里面起到裁判作用。在前面的课中阶段，教师是作为督导者的身份进行观察，已经把各小组的项目实施情况进行了记录，对各位学生的操作情况也有了相当程度的了解，所以要在这一阶段进行评价。首先要评价实验结果的好坏，因为实验结果直接反映操作过程，如果结果好，证明其操作过程相对合理。教师要聆听每位学生的总结，帮助其分析项目存在哪些问题，指出学生不完善的地方，提出能够改进的意见，指出相关知识点，这样学生才能有更多的进步。教师还要对学生的总结进行评价，促使学生认真总结，不能让学生对总结流于形式。这样项目化的实施才能达到目标。

5 结语

对于“水硬度测定实验”实施项目化教学，可以使该实验更加真实化，提高学生的学习兴趣，使学生的自主学习能力得到极大的提高。项目化教学的实施将教学内容实际应用化，理论与实践同时结合，改观了传统的教学模式，可以进一步推广。但是在项目化教学的具体实施过程中也存在一些难题。

1）项目涉及理论内容过多。比如“水硬度测定”实验，其内容涉及的范围已经把配位滴定的基本内容全部囊括进去，学生在查阅相关资料进行准备时有较大难度。由于涉及内容较多，学生一下子进行自主学习有相当的难度。对于基础知识比较好的学生，其学习能力较强，可以完成相关资料的学习；对于基础较差的学生，学习难度太大，无法完成相关理论学习，最后影响其项目设计，甚至无法进入项目化实验。对于这一问题，还有待以后项目化教学的进一步完善。

2）花费时间多。由于“水硬度测定”实验涉及的内容多，学习理论需要花费大量时间才能将相关知识进行掌握，特别是学生自主学习，可能花费的时间比传统教学还要多。这将可能影响正常的教学进度。这也是目前很多教学无法进行项目化的原因。那么在进行项目化改革时要充分考虑教学时长的问题，制定合理的教学时间，为项目化教学提供更多条件。

3）对师资力量比传统要求高。由于项目化教学实施过程需要教师进行监督观察，而学生又分成了若干组，教师观察未必十分到位。在传统教学中，教师1～2人可以进行教学；而进行项目化实验时，课后需要教师对每位学生的实施情况进行评价，所以需要多位教师进行观察，也就是说需要增加师资力量进行上课。对于大部分高校而言，教师上课的班级是固定的，专门抽调教师进行每一次实验的项目化教学有难度。

总的来说，对于“水硬度测定”实验实行项目化教学有优点也有缺点，什么时候实行项目化教学，要根据学校的自身情况出发。可以从以上讨论的角度进行考虑，希望上述意见能够为化学实验的教学改革提供一些参考。

参考文献

[1]周济.实施“质量工程”贯彻“2号文件”全面提高高等教育质量[J].中国大学教学，2007（3）：4-8.

[2]侯振宇，范文秀，郝海玲.无机及分析化学实验[M].3版.北京：化学工业出版社，2014.

[3]张长丽，邵阳，陈昌云，等.《工业分析实验》项目化教学模式的探索与实践[J].化工时刊，2015，29（3）：36-38.

[4]武汉大学.分析化学实验[M].北京：高等教育出版社，

2011.