前言：寻找写作灵感？中文期刊网用心挑选的天然水总硬度测定实验教学设计探析，希望能为您的阅读和创作带来灵感，欢迎大家阅读并分享。
摘要：该文阐述了在天然水总硬度测定实验中结合技能大赛进行创新教学的可行性。本文作者通过对近年来“工业分析检验”赛项方案及评分细则的分析，确立了该次实训教学的设计方案：以能力训练和素质训练为目标，在教学中通过问题式启发建构实验方案，结合竞赛机制来综合评价学生的实训效果。根据该教学设计，本文作者产生了有关“以赛促教”创新性的几点思考。
关键词：技能大赛；教学设计；以赛促教
天然水总硬度测定实验是一项综合性实验，属于化学类实训课程内容。“化学实训”在高等职业学校中是石油化工、生物环保、医药卫生、食品加工等专业领域学生必修的技能型课程。天然水总硬度测定包含了配位滴定原理、溶液配制、滴定操作等内容，对学生的综合实验能力有较高的要求，也是常用来考查学生能力的项目之一。分析化学中配位滴定是常用的滴定方法，原理较为简单，操作高效且实用性强。2016年全国职业院校技能大赛“工业分析检验”赛项的方案就是配位滴定中EDTA标准溶液的配制与标定及对硫酸镍试样中的镍含量进行测定。由此可见，全国职业院校技能大赛方案既来源于国家生产生活的一线项目，同时也建立在技能教学的内容之上。技能大赛为行业人才需求和职业技能教学构建了互通的桥梁，为我们的教学设计与改革指引了方向。全国职业院校技能大赛体现了国家对职业教育的重视。党的指出，石油和化学工业依然是国民经济的重要支柱产业。全国职业院校技能大赛规模逐年扩大，“工业分析检验”赛项也在不断发展。2019年该赛项就吸引了来自全国30个省、自治区、直辖市和新疆生产建设兵团的56支代表队。[1]全国职业院校技能大赛体现了国家对行业人才发展的关注。作为一项纳入全国职业院校技能大赛的项目，“工业分析检验”赛项正推动着行业人才建设的方向，是职业教育的风向标，也是我们展望教学发展以及创新教学的一扇窗口。“工业分析检验”赛项对相关专业教学有着十分明显的引导作用，从教学内容的选择到人才培养标准的调整，参与竞赛的过程同时也是教师不断审视教学的过程。
1竞赛方案及评分细则分析
根据2019年竞赛方案，从考核点及考核权重进行了分析（如图1所示），基准物的称量（减量法）、溶液的配制及移取、滴定操作等基本化学分析技能的权重占比合计为16%，而化学分析结果就占到总分的27%。不难看出技能大赛对实验结果的重视程度，这其实也体现了行业对技能人才的实际要求。从另外一个方面来看，只有规范化的基础操作才能实现更为科学和精准的测定结果。通过分析天然水总硬度测定实验的教学要求，发现其与技能大赛方案考核项目有众多契合点（如表1所示）：一是每年的竞赛中必考的减量法称量、容量瓶和移液管的使用、滴定操作等都在该实验中需要进行学习和巩固；二是该实验最终的测定目的是得到水样的总硬度值，所以同竞赛方案一样，要重点考查学生对滴定任务的完成情况，即体现分析结果的重要性。
2天然水总硬度测定实验的教学方案设计
2.1能力训练目标。一是训练学生通过对实验原理的了解从而合理选择实验方法和设计实验方案的能力。在本实验中，水硬度的测定实际主要检测的是Ca2+、Mg2+的含量，表示硬度时会折算成CaO或CaCO3质量的形式。学生根据该实验目的，可选择配位滴定法，利用EDTA与目标离子进行配位，通过EDTA的消耗量来计算得出CaO的含量。在设计实验方案时，需要考虑EDTA是否需要标定、指示剂如何选择、干扰离子如何进行掩蔽等问题。在这一过程中，采用问题解决法，合理启发学生找到最佳实验途径，既可以加深学生对知识点的印象，又可以让学生感受到利用所学知识解决实际问题的乐趣。二是训练学生实际的实验操作能力。该实验通过方案设计，需要完成一组减量法称量操作和两组滴定操作，基本可以全覆盖配位滴定的各项基础技能，因此其综合性和趣味性是非常明显的。标定EDTA以及对水样的滴定是承前启后的两个过程：一方面，如果不能准确确定EDTA的浓度，将会直接导致最终数据的误差；另一方面，如果不能精确滴定待测水样，即使EDTA有准确的浓度值，也无法得到可靠的水硬度数据。因此，要 想顺利完成该项实验的教学，可以利用过程评价机制对学生的化学滴定分析能力进行综合的指导，这也是结合技能大赛评价机制的一个目的。
2.2素质训练目标。技能人才需要的基本素质根据职业领域的不同会有一定的区别，但总体上可以体现在四个方面，即品质、知识、能力和身心素质。首先，通过技能大赛的评价机制来要求教师进行常规的教学训练，能够在很大程度上让学生感受到行业对人才的要求，从而提高人才品质；其次，在教学中设置实际生产生活问题，将知识与技能有机结合，让学生体会到实训知识的重要性；再次，利用国家和行业标准来规范实验操作，这既是学生专业素养的体现，也是其学习能力上的强化；最后，学生完成一套完整的实验需要坚持3～4个小时，这不仅仅是对学生身体的考验，也是对其心理素质的锻炼。因此，结合技能大赛进行该项目的教学设计有其必要性和创新性。
2.3教学过程。环节一：问题启发，帮助学生树立实训目标。教师可以在教学中展示生产生活中水硬度过高造成的一些影响，例如：肥皂的洗涤效果变差、织物变硬；超过人体承受能力导致体内产生结石；锅炉水垢的沉积造成设备效率降低，甚至产生高额维护费用等。学生开始思考：衡量水硬度的国际或国家标准是什么？是否有能够有效降低水硬度的方法？此环节可启发学生提前搜索我国以及一些主流国家衡量水硬度的标准，随后导入本次实训要解决的问题———通过实验来测定本地天然水的总硬度。教师继续引导实验原理，告诉学生将Ca2+、Mg2+作为测定对象其实是本次实验的主要目的，提问学生“我们之前学习过的哪一些物质能结合或捕捉到这些离子”，通过启发，学生会回忆起在讲解螯合物和配位化合物时所学的内容，乙二胺四乙酸（EDTA）可作为螯合剂与目标离子形成较为稳定的物质，从而可通过自身的消耗量来计算中心离子的含量。环节二：建构实验方案，帮助学生梳理实验流程。教师需要提示并给出合适的指示剂，即选用同样能与Ca2+、Mg2+生成配合物的铬黑T，其与Mg2+形成的配合物是酒红色的。学生产生疑问：既然铬黑T与EDTA都能与两种离子生成稳定配合物，那么它又是如何指示滴定终点的呢？教师此时给出相关对比数据，相比于铬黑T，EDTA与Ca2+、Mg2+的配合物稳定性更高，因此，当在铬黑T与待测离子已经结合后，仍然会抢夺已配位离子，从而导致指示剂游离，使溶液由酒红色突变为纯蓝色。教师继续引导，需要用到PH=10的NH3·H2O-NH4Cl缓冲溶液，还需要用三乙醇胺对Fe3+、Al3+等共存离子进行掩蔽，启发学生思考实验步骤是什么样的。学生开始梳理实验流程：实验分为两个模块。第一个模块是对EDTA溶液进行标定。将ZnO作为基准物，使用铬黑T作为指示剂。随着EDTA的滴入，溶液颜色由紫色变为纯蓝色即为滴定终点。第二个模块是对待测水样的滴定。先在定量水样中加入掩蔽剂，再加入缓冲溶液和指示剂，用EDTA标准溶液进行滴定，从酒红色变为纯蓝色为滴定终点。最后，利用两个模块的滴定数据完成水样硬度的计算。环节三：结合竞赛方案，强化实验操作细节。教师在开始实验前需要引入竞赛项目，即2016年全国职业院校技能大赛“工业分析检验”赛项的竞赛方案，和学生一起了解国家和行业对类似实验的具体要求。除了强调实验结果的重要性外，还要将各项实验操作的分值占比进行排列，有这样的一个顺序：数据记录与处理＞溶液配制=滴定操作＞移取溶液＞基准物的称量。通过这个顺序可知，规范的实验数据记录与处理是实验人员最基本的能力要求，其次是溶解、转移、定容、滴定等基础操作，包含容量瓶、滴定管、移液管等仪器的熟练使用。通过对评分权重的了解，学生可以自查对实验技能环节的掌握情况，提前规划训练重点。环节四：通过竞赛机制，考查学生实验效果。天然水总硬度的测定实验是化学分析训练中较为综合的一项实验内容，学生在实验时已经具备了一定的基础技能，因此该项实验非常适合对学生进行考查。在考查过程中，可以结合全国技能大赛的竞赛机制，将评分项引入教学考查中。教师可以启发学生：我们通过这个实验不仅要解决目标水样硬度值测定的问题，而且还要模拟竞赛机制，对大家的实验操作和结果进行系统的评价，让大家感受到国家级竞赛对专业能力的要求。
3有关“以赛促教”的三点思考
首先，“以赛促教”是以任务为导向的教学设计创新。高等职业学校对学生的能力要求着重在知识和技能的综合应用方面，所谓“应用”，即能力与职业环境的匹配。我们要将实际工作中面临的问题当作实训的目的，既能更大程度上调动学生的学习积极性，又能唤醒他们的实训潜力。其次，“以赛促教”是以竞赛为导向的学习机制创新。在实训教学中，学生往往会以是否掌握课程要求并且通过考试作为短期目标，学习成果通常以自我成效为目的。但事实上，学生应当看到在职业环境中，人才之间是竞争的关系，只有你追我赶才是提升自我的最佳途径。因此，将竞赛模式导入教学，以提升学生竞争意识，可以有效增强实训效果。最后，“以赛促教”是以过程性评价为导向的考查机制创新。实训项目的设计通常会依据国家标准，例如食品和化工行业的标准。但目前国标对实验技能要求的描述是较为笼统的。因此，针对实训考查，可以从技能大赛中获取灵感，让大赛的评价机制融入实训教学和考查的过程中，这样才能使学生获得最佳的教学效果。
参考文献
[1]邢锋芝.2019年全国职业院校技能大赛高职组工业分析检验赛项在天津举办[J].化工职业技术教育,2019(3):60.
[2]康银瑞.“以赛促训”导向的实训方案设计:以物流管理专业为例[J].甘肃教育,2018(20):126-127.
[3]赵珍东,邓晓迎,汪小根.技能大赛推动高职中药学专业全方位实训基地的建设与实践[J].重庆医学,2017,46(4):556-558.
作者:刘甜 单位:贵阳职业技术学院
