[“蛋壳中钙镁铁磷含量的测定”实验开发浅析] 蛋壳中钙镁含量的测定

　　摘要：“蛋壳中钙、镁、铁、磷含量的测定”实验是一个可操作性很强的综合设计实验，应用于基础分析化学实验教学，能助学生全面巩固、加深理解其所学分析化学基本理论知识和提高其实验基本技能，有助于培养学生理论联系实际、独立解决实际问题的能力和开拓创新意识。
　　关键词：分析化学；综合性；设计实验；教学；蛋壳
　　中图分类号：G642.423 文献标识码：A 文章编号：1674-9324（2012）07-0213-03
　　分析化学课不仅是化学类专业的基础课，也是农林、轻化食品类等许多专业的学科必修基础课，实验课在其中占有特别重要的地位。分析化学实验严格、有效的训练，对学习本课程的学生的后续课程学习和工作有着非常重要的意义。为了提高实验教学效率和效果，实现课程目的，许多教育工作者在实验教学改革与实践方面做了许多内容、形式多样的探索工作1-[4]。如进行课程建设，开发可操作的综合性、设计性实验，探讨实验教学方式等。本文仅就“蛋壳中钙、镁、铁、磷含量的测定”综合性设计实验，作一些论述。
　　一、选题源于社会生活，与专业密切，有现实意义
　　蛋壳是一种良好的钙源，且富含镁、磷、铁、锌等多种营养元素，可用于食品、饲料业等领域[5]，如制取乳酸钙、葡萄糖酸钙、柠檬酸钙等补钙制剂和微量元素添加剂等。然而，日常生活中产生的大量蛋壳常被当作废物扔弃，这是一种浪费，对环境卫生也有很大的影响。因此，实现禽蛋壳资源化利用对提高其经济效益和社会效益具有重要的意义。利用蛋壳资源开发“蛋壳中钙、镁、铁、磷含量的测定”综合性设计实验，可变废为宝，充分利用蛋壳资源。而实验选题与学生的专业密切相关，与日常生活贴近，用于基础分析化学实验教学活动，学生感兴趣，能激发其求知欲，对培养学生独立分析问题、解决实际问题的能力和开拓创新意识，以及树立废物资源化利用的意识具有重要的现实意义。
　　二、设计性与可操作性
　　设计性实验是指给定实验选题及其目的要求，由学生在一定期限内自行设计好实验方案，并加以实现的实验。对实验选题“蛋壳中钙、镁、铁、磷含量的测定”而言，只给出其目的要求和一些必要的提示（如实验室可以提供的某些仪器设备与试剂等），不给具体实验步骤，要求学生课外提前设计好分析方案，然后在计划实验教学课内进行分析测试，完成实验。其设计性主要体现在分析方案的设计环节上，分析方案应包括测定的理论依据（方法原理）与蛋壳样的溶解方法说明、实验所需仪器、试剂（包括配制）、标准溶液标定与样品测定的具体操作步骤（称样量和试剂用量应明确）及分析结果计算公式、参考文献等。由于设计性实验全过程是由学生独立自主完成，因此要达到预期的教学效果，其设置应与学生的知识基础、实验室条件、课内外学时的限制等要求相适应。设计性实验过于容易或过难过大，都难以达到预期的效果，这在多年的教学实践中已有所证明。对实验选题“蛋壳中钙、镁、铁、磷含量的测定”而言，首先它与学生的分析化学知识水平相适，经过理论课的学习和分析化学实验前期的训练，学生已具备了解决选题所需的分析方法原理等基本理论知识和必要的基本操作技能；其次，解决本选题所需的实验室条件有保证，实验仪器（分析天平、量器、分光光度计等）为常用仪器，实验试剂为常用试剂，实验室一般都能提供；再次就是本实验全部或部分内容可通过课外教学形式来实现（作开放性创新实验），而作为分析化学课内实验教学的一个设计性实验，其分析方案的实施（验证测定）只需几个课时即可完成。可见，“蛋壳中钙、镁、铁、磷含量的测定”实验作为设计性实验具有很强的可操作性。
　　三、综合性与创新性
　　分析化学综合性设计实验是指相关分析化学知识综合、需综合运用各种分析方法、基本操作技能等的设计性实验，其完成过程包含创新性。实验“蛋壳中钙、镁、铁、磷含量的测定”的综合性，体现在实验的整个过程，包括查阅收集文献资料、设计分析方案和分析测试、数据处理与总结报告等各个环节，需要综合运用分析化学基本理论知识和基本实验技能。本选题内容既有常量组分（钙与镁）分析，又包含微量组分（铁与磷）分析；既涉及样品的预处理（难溶物的溶解及干扰的消除等）问题，又要解决样品的测定问题；测定所需分析方法既有化学分析法（酸碱滴定、配位滴定和氧化还原滴定等），又有仪器分析法（分光光度法等），而且有不同的方法选择。如蛋壳中钙镁总量的测定，既可用EDTA配位滴定法，也可用酸碱滴定法[6-8]；对蛋壳中钙的含量，既可用EDTA滴定法直接测定，也可采用氧化还原滴定法（高锰酸钾法）间接测定；对于微量组分，其含量可采用分光光度法等测定，如采用邻二氮菲亚铁光度法等测定微量铁、磷钼蓝光度法等测定微量磷。可见，实验“蛋壳中钙、镁、铁、磷等组分的测定”的综合性强。实验“蛋壳中钙、镁、铁、磷含量的测定”，由于无现成的操作步骤，因此学生必须根据教师所给的提示和要求，提前设计好实验方案，可以预约开放实验室进行试测、修改和完善分析方案，然后在规定时间内进行测试，完成实验。实验的过程，会发现许多实际问题需要解决，如蛋壳的组成情况、有关组分的性质与含量范围、选用什么分析方法合适、需用哪些仪器与试剂、如何配制标准溶液、如何确定称样量范围、如何进行蛋壳预处理、如何控制实验条件（体系、仪器条件）和消除干扰等。这些问题都是由学生设法灵活综合运用所学知识独立解决，有一定的压力，又有挑战性，因此整个过程都会促使学生积极思考和探索，激发其学习兴趣，充分发挥其创新思维能力。同时，有关问题的解决过程也是学生全面巩固、加深理解其对所学分析化学基本理论知识和提高其实验技能的过程。“蛋壳中钙、镁、铁、磷含量的测定”实验可用于分析化学实验课内教学外，还可作为开放性实验来实施，学生可以在课余时间利用开放实验室进行更富有挑战性的创新探索活动，如进行原有分析方法改进或新分析方法研究、撰写研究论文等实践，进一步开发其创新潜力。
　　综合性设计实验“蛋壳中钙、镁、铁、磷含量的测定”与学生的专业相关，与社会生活密切，其知识面覆盖广而可操作性强，用于分析化学实验教学，可拓展学生的知识面和有效培养学生的实验能力、创新能力，提高其综合素质，尤其适合于计划学时少、只安排七、八次课内实验的农林、轻化食品类分析化学课程的实验教学。
　　参考文献：
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　　[7]程春萍，张丽娜.连续滴定法测定蛋壳中钙、镁离子的含量[J].内蒙古石油化工，2010，（8）：35-36.
　　[8]武汉大学.分析化学实验[M].4版.北京：高等教育出版社，2001.
　　基金项目：广西大学实验教改基金项目（2010305）
　　作者简介：梁信源，男，广西桂平人，讲师，主要从事分析化学教学与研究工作。