前言：尋找寫作靈感？中文期刊網用心挑選的天然水總硬度測定實驗教學設計探析，希望能為您的閱讀和創作帶來靈感，歡迎大家閱讀并分享。
摘要：該文闡述了在天然水總硬度測定實驗中結合技能大賽進行創新教學的可行性。本文作者通過對近年來“工業分析檢驗”賽項方案及評分細則的分析，確立了該次實訓教學的設計方案：以能力訓練和素質訓練為目標，在教學中通過問題式啟發建構實驗方案，結合競賽機制來綜合評價學生的實訓效果。根據該教學設計，本文作者產生了有關“以賽促教”創新性的幾點思考。
關鍵詞：技能大賽；教學設計；以賽促教
天然水總硬度測定實驗是一項綜合性實驗，屬于化學類實訓課程內容。“化學實訓”在高等職業學校中是石油化工、生物環保、醫藥衛生、食品加工等專業領域學生必修的技能型課程。天然水總硬度測定包含了配位滴定原理、溶液配制、滴定操作等內容，對學生的綜合實驗能力有較高的要求，也是常用來考查學生能力的項目之一。分析化學中配位滴定是常用的滴定方法，原理較為簡單，操作高效且實用性強。2016年全國職業院校技能大賽“工業分析檢驗”賽項的方案就是配位滴定中EDTA標準溶液的配制與標定及對硫酸鎳試樣中的鎳含量進行測定。由此可見，全國職業院校技能大賽方案既來源于國家生產生活的一線項目，同時也建立在技能教學的內容之上。技能大賽為行業人才需求和職業技能教學構建了互通的橋梁，為我們的教學設計與改革指引了方向。全國職業院校技能大賽體現了國家對職業教育的重視。黨的指出，石油和化學工業依然是國民經濟的重要支柱產業。全國職業院校技能大賽規模逐年擴大，“工業分析檢驗”賽項也在不斷發展。2019年該賽項就吸引了來自全國30個省、自治區、直轄市和新疆生產建設兵團的56支代表隊。[1]全國職業院校技能大賽體現了國家對行業人才發展的關注。作為一項納入全國職業院校技能大賽的項目，“工業分析檢驗”賽項正推動著行業人才建設的方向，是職業教育的風向標，也是我們展望教學發展以及創新教學的一扇窗口。“工業分析檢驗”賽項對相關專業教學有著十分明顯的引導作用，從教學內容的選擇到人才培養標準的調整，參與競賽的過程同時也是教師不斷審視教學的過程。
1競賽方案及評分細則分析
根據2019年競賽方案，從考核點及考核權重進行了分析（如圖1所示），基準物的稱量（減量法）、溶液的配制及移取、滴定操作等基本化學分析技能的權重占比合計為16%，而化學分析結果就占到總分的27%。不難看出技能大賽對實驗結果的重視程度，這其實也體現了行業對技能人才的實際要求。從另外一個方面來看，只有規范化的基礎操作才能實現更為科學和精準的測定結果。通過分析天然水總硬度測定實驗的教學要求，發現其與技能大賽方案考核項目有眾多契合點（如表1所示）：一是每年的競賽中必考的減量法稱量、容量瓶和移液管的使用、滴定操作等都在該實驗中需要進行學習和鞏固；二是該實驗最終的測定目的是得到水樣的總硬度值，所以同競賽方案一樣，要重點考查學生對滴定任務的完成情況，即體現分析結果的重要性。
2天然水總硬度測定實驗的教學方案設計
2.1能力訓練目標。一是訓練學生通過對實驗原理的了解從而合理選擇實驗方法和設計實驗方案的能力。在本實驗中，水硬度的測定實際主要檢測的是Ca2+、Mg2+的含量，表示硬度時會折算成CaO或CaCO3質量的形式。學生根據該實驗目的，可選擇配位滴定法，利用EDTA與目標離子進行配位，通過EDTA的消耗量來計算得出CaO的含量。在設計實驗方案時，需要考慮EDTA是否需要標定、指示劑如何選擇、干擾離子如何進行掩蔽等問題。在這一過程中，采用問題解決法，合理啟發學生找到最佳實驗途徑，既可以加深學生對知識點的印象，又可以讓學生感受到利用所學知識解決實際問題的樂趣。二是訓練學生實際的實驗操作能力。該實驗通過方案設計，需要完成一組減量法稱量操作和兩組滴定操作，基本可以全覆蓋配位滴定的各項基礎技能，因此其綜合性和趣味性是非常明顯的。標定EDTA以及對水樣的滴定是承前啟后的兩個過程：一方面，如果不能準確確定EDTA的濃度，將會直接導致最終數據的誤差；另一方面，如果不能精確滴定待測水樣，即使EDTA有準確的濃度值，也無法得到可靠的水硬度數據。因此，要 想順利完成該項實驗的教學，可以利用過程評價機制對學生的化學滴定分析能力進行綜合的指導，這也是結合技能大賽評價機制的一個目的。
2.2素質訓練目標。技能人才需要的基本素質根據職業領域的不同會有一定的區別，但總體上可以體現在四個方面，即品質、知識、能力和身心素質。首先，通過技能大賽的評價機制來要求教師進行常規的教學訓練，能夠在很大程度上讓學生感受到行業對人才的要求，從而提高人才品質；其次，在教學中設置實際生產生活問題，將知識與技能有機結合，讓學生體會到實訓知識的重要性；再次，利用國家和行業標準來規范實驗操作，這既是學生專業素養的體現，也是其學習能力上的強化；最后，學生完成一套完整的實驗需要堅持3～4個小時，這不僅僅是對學生身體的考驗，也是對其心理素質的鍛煉。因此，結合技能大賽進行該項目的教學設計有其必要性和創新性。
2.3教學過程。環節一：問題啟發，幫助學生樹立實訓目標。教師可以在教學中展示生產生活中水硬度過高造成的一些影響，例如：肥皂的洗滌效果變差、織物變硬；超過人體承受能力導致體內產生結石；鍋爐水垢的沉積造成設備效率降低，甚至產生高額維護費用等。學生開始思考：衡量水硬度的國際或國家標準是什么？是否有能夠有效降低水硬度的方法？此環節可啟發學生提前搜索我國以及一些主流國家衡量水硬度的標準，隨后導入本次實訓要解決的問題———通過實驗來測定本地天然水的總硬度。教師繼續引導實驗原理，告訴學生將Ca2+、Mg2+作為測定對象其實是本次實驗的主要目的，提問學生“我們之前學習過的哪一些物質能結合或捕捉到這些離子”，通過啟發，學生會回憶起在講解螯合物和配位化合物時所學的內容，乙二胺四乙酸（EDTA）可作為螯合劑與目標離子形成較為穩定的物質，從而可通過自身的消耗量來計算中心離子的含量。環節二：建構實驗方案，幫助學生梳理實驗流程。教師需要提示并給出合適的指示劑，即選用同樣能與Ca2+、Mg2+生成配合物的鉻黑T，其與Mg2+形成的配合物是酒紅色的。學生產生疑問：既然鉻黑T與EDTA都能與兩種離子生成穩定配合物，那么它又是如何指示滴定終點的呢？教師此時給出相關對比數據，相比于鉻黑T，EDTA與Ca2+、Mg2+的配合物穩定性更高，因此，當在鉻黑T與待測離子已經結合后，仍然會搶奪已配位離子，從而導致指示劑游離，使溶液由酒紅色突變為純藍色。教師繼續引導，需要用到PH=10的NH3·H2O-NH4Cl緩沖溶液，還需要用三乙醇胺對Fe3+、Al3+等共存離子進行掩蔽，啟發學生思考實驗步驟是什么樣的。學生開始梳理實驗流程：實驗分為兩個模塊。第一個模塊是對EDTA溶液進行標定。將ZnO作為基準物，使用鉻黑T作為指示劑。隨著EDTA的滴入，溶液顏色由紫色變為純藍色即為滴定終點。第二個模塊是對待測水樣的滴定。先在定量水樣中加入掩蔽劑，再加入緩沖溶液和指示劑，用EDTA標準溶液進行滴定，從酒紅色變為純藍色為滴定終點。最后，利用兩個模塊的滴定數據完成水樣硬度的計算。環節三：結合競賽方案，強化實驗操作細節。教師在開始實驗前需要引入競賽項目，即2016年全國職業院校技能大賽“工業分析檢驗”賽項的競賽方案，和學生一起了解國家和行業對類似實驗的具體要求。除了強調實驗結果的重要性外，還要將各項實驗操作的分值占比進行排列，有這樣的一個順序：數據記錄與處理＞溶液配制=滴定操作＞移取溶液＞基準物的稱量。通過這個順序可知，規范的實驗數據記錄與處理是實驗人員最基本的能力要求，其次是溶解、轉移、定容、滴定等基礎操作，包含容量瓶、滴定管、移液管等儀器的熟練使用。通過對評分權重的了解，學生可以自查對實驗技能環節的掌握情況，提前規劃訓練重點。環節四：通過競賽機制，考查學生實驗效果。天然水總硬度的測定實驗是化學分析訓練中較為綜合的一項實驗內容，學生在實驗時已經具備了一定的基礎技能，因此該項實驗非常適合對學生進行考查。在考查過程中，可以結合全國技能大賽的競賽機制，將評分項引入教學考查中。教師可以啟發學生：我們通過這個實驗不僅要解決目標水樣硬度值測定的問題，而且還要模擬競賽機制，對大家的實驗操作和結果進行系統的評價，讓大家感受到國家級競賽對專業能力的要求。
3有關“以賽促教”的三點思考
首先，“以賽促教”是以任務為導向的教學設計創新。高等職業學校對學生的能力要求著重在知識和技能的綜合應用方面，所謂“應用”，即能力與職業環境的匹配。我們要將實際工作中面臨的問題當作實訓的目的，既能更大程度上調動學生的學習積極性，又能喚醒他們的實訓潛力。其次，“以賽促教”是以競賽為導向的學習機制創新。在實訓教學中，學生往往會以是否掌握課程要求并且通過考試作為短期目標，學習成果通常以自我成效為目的。但事實上，學生應當看到在職業環境中，人才之間是競爭的關系，只有你追我趕才是提升自我的最佳途徑。因此，將競賽模式導入教學，以提升學生競爭意識，可以有效增強實訓效果。最后，“以賽促教”是以過程性評價為導向的考查機制創新。實訓項目的設計通常會依據國家標準，例如食品和化工行業的標準。但目前國標對實驗技能要求的描述是較為籠統的。因此，針對實訓考查，可以從技能大賽中獲取靈感，讓大賽的評價機制融入實訓教學和考查的過程中，這樣才能使學生獲得最佳的教學效果。
參考文獻
[1]邢鋒芝.2019年全國職業院校技能大賽高職組工業分析檢驗賽項在天津舉辦[J].化工職業技術教育,2019(3):60.
[2]康銀瑞.“以賽促訓”導向的實訓方案設計:以物流管理專業為例[J].甘肅教育,2018(20):126-127.
[3]趙珍東,鄧曉迎,汪小根.技能大賽推動高職中藥學專業全方位實訓基地的建設與實踐[J].重慶醫學,2017,46(4):556-558.
作者:劉甜 單位:貴陽職業技術學院
