融入思政教育的分析化学实验...——以化学需氧量的测定为例_文辉忠.pdf

第 51 卷第 3 期2023 年 2 月广 州 化 工Guangzhou Chemical IndustryVol.51 No.3Mar.2023融入思政教育的分析化学实验教学 以化学需氧量的测定为例文辉忠,王益林,梁信源,舒 馨(广西大学化学化工学院,广西 南宁 530004)摘 要:课程思政是新时代高校思想政治教育的新理念,要求将思政教育融入到专业课程教学中,以拓展专业课程的教育教学功能,并赋予思政教育鲜活的生命力。分析化学实验课程中蕴含着丰富的思政元素,本文以“化学需氧量的测定”为例,探索了在实验准备、实验过程及实验结果与讨论环节如何融入思政教育,使分析化学实验教学集知识传授、能力培养和价值塑造为一体,提高分析化学实验的教育教学质量。关键词:分析化学实验;教学;思政教育中图分类号:G642 文献标志码:A文章编号:1001-9677(2023)03-0222-03 基金项目:广西高等教育本科教学改革工程项目(2021JGB118)。第一作者:文辉忠(1966-),男,讲师,主要从事分析化学及分析化学实验教学与研究。Analytical Chemistry Experiment Teaching Integrated with Ideological Education Taking Determination of Chemical Oxygen Demand as an ExampleWEN Hui-zhong,WANG Yi-lin,LIANG Xin-yuan,SHU Xin(College of Chemistry and Chemical Engineering of Guangxi University,Guangxi Nanning 530004,China)Abstract:Curriculum ideological and political education is a new concept of ideological and political education incolleges and universities in the new era.It is required to integrate ideological and political education into professionalcurriculum teaching,so as to expand the educational and teaching function of professional curriculum and give ideologicaland political education fresh vitality.Analytical Chemistry Experiment course contains rich ideological and politicalmaterials.Taking the determination of chemical oxygen demand as an example,how to integrate ideological education intoexperimental preparation,experimental process,experimental results and discussion were explored,so as to makeAnalytical Chemistry Experiment teaching integrate knowledge teaching,ability training and value shaping,and theeducation and teaching quality of Analytical Chemistry Experiment were improved.Key words:Analytical Chemistry Experiment;teaching;ideological education习近平总书记在全国高校思想政治工作会议上强调要利用好课堂教学这个主渠道,把思想政治工作贯穿教育教学全过程。这一讲话从广度和深度两个方面推动了课程思政教学改革的发展。课程思政要求将思想政治教育融入到专业课程教学中。这样既可赋予思想政治教育以鲜活的生命力,又可丰富专业课自身的内涵,拓展其教育教学功能。充分挖掘专业课程中蕴含的思政元素,将思政教育融入专业知识教学中,是我国高等教育人才培养的新方略。课程思政是一种新的教学理念,也是课程教育的应有之意。自提出以来,国内各高校教师就课程思政教育进行了广泛而深入的探索1-6。在化学化工类专业学生的课程体系中,实验课所占比重较大,如何将思政元素融入实验课教学之中,是广大实验教学工作者所面临的新课题。分析化学实验是我校化学、应用化学及化工等专业的专业基础课,也是轻工、环工、生科、林学和农学等专业的专业基础课,承载着加深对分析化学基础知识的理解、训练基本技能、培养科学思维等基本任务。深入挖掘和提炼分析化学实验课程所蕴含的思政元素,并有意识地将其融入教学过程是分析化学实验教学的基本要求。本文以“化学需氧量的测定”7为例,介绍怎样将思政教育融入到此实验各个环节。1 课前预习与准备生活污水与工业废水含有大量有机物,这些有机物在水体中分解时要消耗大量溶解氧,从而破坏水体中氧的平衡,使水质恶化。水质污染程度可用水样需氧量来衡量,需氧量越高,污染越严重。水样需氧量可分为生物需氧量(BOD)和化学需氧量(COD)两种,前者是指水中有机物质发生生物过程时所需要氧的量;后者是指在特定条件下,用强氧化剂处理水样时所消耗的氧化剂的量,常用每升水消耗 O2的量来表示;COD 与BOD 相比,COD 测定较为简单且所需要的时间较短,是传统的氧化还原滴定实验,实验方法来源于国家标准方法。课前我们布置如下预习任务:(1)通读实验材料,完成预习报告,了解实验原理与步骤。(2)阅读 GB5749-2006 生活饮用水卫生标第 51 卷第 3 期文辉忠,等:融入思政教育的分析化学实验教学 以化学需氧量的测定为例223 准,了解水质指标耗氧量(CODMn法,以 O2计,mg/L)的阈值标准(小于 5.0 mg/L);阅读 GB/T5750.7-2006 生活饮用水标准检验方法(有机物综合指标),了解 COD 和 BOD 测定的具体方法;(3)自行查阅资料,了解导致水体污染的原因及危害,了解我国在水质在线检测方面的成就。实验时,首先安排学生提前一天进行水样采集。采集前,通过翻阅试样的采集与制备知识,解决采样中可能遇到的问题。(1)采样器皿质地的选择,因需测定水样中的有机物,应选用玻璃或金属器皿,以减少有机物的溶出对测定结果产生影响。(2)采样点的选择,需从不同的位置和深度分别采样,混合均匀后作为分析试样,以保证其代表性。(3)水样的预处理和保存,为抑制微生物的繁殖,采回的水样应先加 H2SO4使 pH2,然后常温密封保存。国家标准与标准方法进课堂,本身就可加深对分析化学应用的了解,提高学习分析化学的兴趣。此外,通过对 2 个标准的阅读及对水体污染的了解,可对学生进行饮用水安全及环保教育;通过对我国在水质在线检测方面成就的了解,可增强学生的科技自信心和民族自豪感;通过实地采样,既可加深学生对理论知识的理解,也可培养学生严谨的科学精神。2 课堂讲解及实验进行化学需氧量的测定是氧化还原滴定法在水质监测中的实际应用,也是强化学生安全与环保意识的契机。实验讲解时可先向学生展示黑臭水体图片,使学生意识到环境好生活才能更美好,领悟“绿水青山就是金山银山”的深刻内涵。然后,引导学生在课前预习的基础上进一步了解 COD 的测定方法(重铬酸钾法、酸性高锰酸钾法和碱性高锰酸钾法),理解本实验采用酸性高锰酸钾法测定 COD 的原因和原理。通过对实际水样COD 检测手段的认知,进一步强化学生对水质污染事件的认识,提高环保意识。本实验采用 Na2C2O4基准物标定 KMnO4标准液的浓度,结果计算公式中有 2 个重要物理量,即 Na2C2O4基准物的质量和滴定时消耗 KMnO4标准液的体积。因此,影响结果准确度的因素有:(1)称量;(2)温度控制;(3)滴定终点的控制。而KMnO4标准液的浓度是否准确又会最终影响到 COD 值的准确度。这样,普遍联系的辩证唯物主义世界观便成功融入。实验根据颜色的变化来确定滴定终点也充分体现了量变和质变、现象和本质的辩证关系。滴定过程中发生的化学反应为:2MnO-4+5C2O2-4+16H+=2Mn2+10CO2+8H2O,Na2C2O4溶液呈无色,KMnO4溶液显紫红色,滴进锥形瓶的 KMnO4与Na2C2O4反应后颜色迅速消失;随着滴入 KMnO4溶液的增多,锥形瓶内剩余 Na2C2O4的物质的量不断减少,颜色褪色减缓(量变);当 Na2C2O4与 KMnO4刚好完全反应时,溶液显无色;随后,多滴入的半滴 KMnO4溶液因没有被反应掉而使溶液呈微红色(质变)。实验根据颜色变化(现象)来判断反应是否完全(本质)。此外,上述标定反应需在 75 85 的温度下进行,温度低,反应速度慢;温度高,酸性条件下的 Na2C2O4易分解。实验过程没有使用温度计,而是根据“刚好冒蒸汽”(现象)来确定温度区间(本质)。课堂上,这 2 条哲学原理,无需“点破”,以免给人“植入”而非“融入”的感觉;也可在适当的时机勉励学生平时一定要注意知识的积累及学会透过现象看本质。标定和测定实验都需加热,温度高低和煮沸时间的控制是影响测定结果准确度和精密度的关键因素;此外,滴定终点的确定及消耗滴定剂体积的读数等细节方面的问题对准确度与精密度也有影响。课堂上可向学生强调,滴定速度宜慢不宜快,快到终点时,滴定剂应半滴半滴的加,以防滴得太快而导致滴定过量;当滴定管尖嘴部分没有悬挂的液滴,且锥形瓶内溶液又刚好呈微红色并在 30 s 内没有褪色时,应停止滴定,并取下滴定管读数。个别学生因操作不慎,导致平行测定的偏差较大时,可允许重做 1 次,但不得篡改数据。这样,可培养学生兢兢业业、一丝不苟的科学作风。观察放置一段时间的滴定后溶液,发现微红色褪去;在判断终点时,课本为什么要强调“保持 30 s 不褪色”;为什么要做空白实验?课堂上,教师可引导学生思考原因。这样可培养探究问题的意识,提高学生的科学素养。3 实验结果的讨论与比较实验完成后,按要求收拾整理台面、处理实验过程所产生的废液。然后,将各自数据输入预先设置好的 Excel 文档中,由电脑自动计算测定结果。根据生活饮用水卫生标准(GB5749-2006),生活饮用水的 CODMn不得超过 5.0 mg/L;污水综合排放标准(GB 8978-1996)中,对城镇二级污水处理厂 COD 的一级排放标准为不超过 60 mg/L。因此,COD 是水质检测的一项重要指标。在结果与讨论部分,引导学生从横向与纵向两个方面进行比较。(1)横向比较:学生个人测定结果与上述 2 个标准的阈值比较,判断所测水样的洁净程度,这样可加深对水污染的认识,增强环保意识;用 4 倍平均偏差法排除少数学生测定结果的异常值,并计算学生测定结果的平均值,将学生测定值与几位老师的测定值进行比较,以此判断测定结果的准确性。通过计算测定结果的平均值,一方面可加深对数据处理知识的理解;另一方面能促使那些数据被排除的学生去思考数据异常的原因,培养学生的寻根究底的质疑精神。(2)纵向比较:我们给出前几年测定的平均值,将以前的数据和他们的数据放到一起并进行比较(图 1)。可以看出:学校池塘水样的 COD 值远低于城镇二级污水处理厂的一级排放标准,水体污染程度非常小。因为该池塘位于教学和办公区,池塘中的存水主要靠收集雨水而来,没有生活污水及工业废水的排放。2017 和2018 两年的 COD 值较高,介于 5.0 6.0 mg/L之间,不符合生活饮用水标准;而近三年的 COD 值大幅降低,在