一、课程和案例的基本情况
课程名称:普通化学实验
授课对象:能源与动力工程、建筑环境工程、土木工程,机械工程
课程性质:专业基础课程
课程简介:
普通化学实验课程体系面向不同专业的学生开设,课程内容涵盖无机化学、有机化学、物理化学和分析化学的基础实验知识,侧重以实验为手段来了解化合物的制备和分离提纯、定性分析和定量分析、物理化学数据测量、小型仪器分析的原理和方法等。旨在通过实验技能训练,使学生正确熟练地掌握化学实验的基本知识和基本操作,加深对普通化学基础理论的理解和掌握,培养观察和记录现象、发现和解决问题、归纳和处理数据以及分析和表达实验结果的能力,使学生初步具备科学工作者应有的基本素养。
案例简介:
在“粗盐的提纯”实验项目中,由生活中常见的食用精盐引入我国盐业的发展历程。在我国古代,受限于盐业生产技术,民间用盐多为粗盐。中国人一度被蔑称为“食土民族”。直到1915年,范旭东在天津创办我国第一个精盐企业——久大精盐厂,才改变了中华民族“吃土”的历史。不仅如此,范旭东还创办了第一个制碱厂和第一个硫酸铵厂,奠定了我国的化学工业基础。
知识传授: ①通过实验事实认识离子反应及其发生条件, 用化学沉淀法除去粗盐中的Ca2+、Mg2+、SO2-4这3种可溶性杂质离子;②熟练掌握称量、溶解、沉淀、加热、过滤、蒸发浓缩、减压抽滤及p H调节等实验操作技能;③掌握实验数据的统计处理和误差分析的基本方法。
能力培养:熟练、规范掌握称量、溶解、沉淀、加热、过滤、蒸发浓缩、减压抽滤及p H调节等实验技能。
价值塑造:①培养学生对于化学的兴趣;②激发爱国情怀与民族自信;③弘扬科学家精神。
二、案例蕴含的思政元素分析
我国民族化工之父范旭东在了解欧美制盐方法后,1914年于天津创办了久大精盐公司。他夜以继日依靠简陋的设备反复实验,克服技术、条件的困难生产出了中国人的第一包精盐,氯化钠含量由50%升高到了90%,摘掉了中华民族“吃土民族”的帽子。不仅如此,范旭东还创办了第一个制碱厂和第一个硫酸铵厂,奠定了我国的化学工业基础。
三、案例教学整体设计
(一)教学设计
坚持“以学生为中心”“课程思政育人”的教育理念进行课程教学设计,将培养学生爱国情怀、文化自信、科学态度、工匠精神等作为课程思政目标,围绕达成“知识传授、能力培养和价值引领”三位一体的教学目标,本课程设计的总体思路是精选内容、自然融入、达成目标;教学中主要通过故事导入、专业案例导入、理论知识导入等方式融入思政元素,将化学家的先进事迹融入“普通化学实验”教学中,在学习专业知识的同时,激发学生的爱国情怀,增强学生的文化自信心和民族自豪感。
(二)教学实践
教学内容:
1.实验基本原理和操作讲解
2.实验过程演示
3.实验数据及实验数据误差分析
教学方法:
讲授与演示结合;运用启发式;贯彻理论联系实际。
教学过程:
教学内容 | 教学设计 |
粗食盐的提纯 一、实验目的 1.通过粗食盐的提纯过程,运用物理和化学方法除掉其中的杂质。 2.熟练溶解、过滤、沉淀、减压过滤、蒸发浓缩、结晶和烘干等基本操作。 二、实验原理 粗盐中含有泥沙等不溶性杂质以及 Ca2+、Mg2+、 K+和 SO42—等可溶性杂质。 不溶性杂质通过过滤除去, 可溶性杂质通过化学沉淀法除去。 首先加入过量的 BaCl2溶液, 生成 BaSO4沉淀, 过滤; 再在溶液中加入 NaOH和NaCO3溶液, Ca2+、Mg2+和过量的Ba2+ 成相应的沉淀, 过滤。 然后再用盐酸调节母液 PH值, 除去过量的OH—和 CO32—,涉及到的化学离子方程式如下所示: Ba2++SO42—=BaSO4↓ Ca2++CO32—=CaCO3↓ Ba2++CO32—=BaCO3↓ 2Mg2++2OH—+CO32—=Mg2(OH)2 CO3↓ 在浓缩结晶过程中, 根据NaCl和KCl的溶解度差异, 溶解度较大的少量KCl留在母液中, 而NaCl 以结晶方式析出。 三、实验步骤 1. 除泥沙和 SO42—离子 取7.5g 粗盐溶于 30mL水中, 加热搅拌至溶解, 继续加热近沸腾, 搅拌下滴加BaCl2 溶液。 检验是否沉淀完全: 滴加 1-2滴BaCl2 溶液,如无浑浊说明沉淀完全; 如有浑浊, 则继续滴加BaCl2 溶液直至沉淀完全。 常压过滤后, 保留母液。 2. 除 Ca2+、Mg2+及过量的Ba2+ 上述滤液加热至沸腾, 搅拌下滴加 NaOH和NaCO3溶液至沉淀完全为止。 常压过滤后, 保留母液。 3. 除过量的 CO32—及 K+用 盐酸溶液调滤液 pH 值至5-6, 小火加热至稠粥状, 冷却至室温, 减压过滤; 再依次用少量的蒸馏水和无水乙醇淋洗固体。 固体转移至蒸发皿, 先小火烘炒, 最后用大火烘炒, 冷却、 称量、 计算产率。 | 在“粗盐的提纯”实验项目中,由生活中常见的食用精盐引入我国盐业的发展历程。 在我国古代,受限于盐业生产技术,民间用盐多为粗盐。直到民国初年,老百姓食用的都还是粗盐,氯化钠含量不足50%,其他都是盐卤和泥土,比同时期西方国家牲畜用盐的指标还低35%。 直到1915年,范旭东在天津创办我国第一个精盐企业——久大精盐厂,才改变了中华民族“吃土”的历史。 本实验项目结合粗盐的提纯的实验原理和实验步骤,使学生了解精盐制备并不难,成本也不高,只是中国当时缺少化工人才。 本案例通过今昔对比来引入并拓展“中国民族化学工业之父”范旭东的事迹,使学生深刻理解科技强国、实干兴邦的真正含义。 |
(三)教学反思
普通化学课程涉及面广、开设时间较早,对学生世界观、人生观、价值观影响较大,在思想政治教育和专业教学中处于非常重要的地位。普通化学实验基于融合课程思政的混合式教学模式,丰富了教学内容的呈现方式,提高了学生学习的兴趣,优化了教学进程。学生在爱国情怀、民族自豪感、专业责任感和使命感、辩证思维等方面表现出了良好的精神面貌。同时,思想政治方面的正确引导,也进一步增强了学生学习“普通化学实验”的热情,在专业知识的学习方面取得了良好的效果。