冰点降低法测定葡萄糖分子量在医学本科留学生实验教学中的改进及体会

首都医科大学化学生物学与药学院（100069）蒋雪云 桂琳 张筱宜 李莉 赵明

首都医科大学附属北京天坛医院（100050）赵志刚 梅升辉

高等教育为我国培养了合格的高级技术人才，医学本科留学生高等教育是中国高等教育的重要组成部分[1]。中国优质的高等医学教育资源吸引了越来越多来自世界各地的医学本科留学生。医学研究的对象是人体，而人体本身是一个巨大复杂的化学反应器，因此，医学本科留学生在学习医学知识的同时，有必要掌握基本的化学知识，这样可以加强医学本科留学生对生命本质的理解，无形中增强诊治疾病的能力[2]。无机化学是医学本科留学生的必修课，而对于基础较差的医学本科留学生来说，无机化学实验课可以让学生对理论知识有更直观、更感性的认识，从而加强学生对理论知识的理解[3]。冰点降低法测定葡萄糖分子量对应于无机化学理论课的内容是稀溶液的依数性，通过医学本科留学生亲自动手做实验，观察实验现象，记录实验数据，分析实验结果，思考实验中出现的问题并找到解决办法，提升医学本科留学生对理论知识的理解[4]。本文旨在介绍稀溶液依数性(冰点降低法测定葡萄糖分子量)在医学本科留学生无机化学实验中的改进及体会，希望能为工作在一线的化学实验教育教学工作者提供借鉴和帮助。

1 实验基本内容

1.1 实验目的 用冰点降低法测定葡萄糖的分子量，理解稀溶液依数性。

1.2 实验原理 稀溶液依数性是指在难挥发溶质的稀溶液中，溶液的冰点降低值与难挥发溶质的摩尔浓度成正比：△Tf：与纯溶剂相比的冰点降低值，通过本实验得到；Kf：水的摩尔冰点降低常数，为1.86(℃/mol)；m：溶质的摩尔浓度(g/kg)；mx：所称葡萄糖的质量，Mx：葡萄糖的分子量；单位(g)；ma：所量取水的质量，单位(kg)。

1.3 实验主要材料 葡萄糖，蒸馏水，氯化钠溶液，移液管，烧杯，铁架台，温度计，搅拌器，两孔塞，干燥大试管。

1.4 实验步骤

1.4.1 搭建装置 将温度计和手动搅拌器套入2孔橡胶塞备用，放好磁力搅拌器，将冰放入装有氯化钠溶液的烧杯中并打开磁力搅拌器，装置示意图见附图A。

附图A 实验装置示意图

附图B 温度-时间作图法计算冰点降低值

1.4.2 测定蒸馏水的冰点 大试管放于天平上，放入20g左右的蒸馏水后垂直固定在铁架台上，将温度计和手动搅拌器放入试管中，然后将大试管放入冰盐浴中，每30秒记录一次温度，直到水结冰(记录到第一个水结晶出现时)，结冰后停止手动搅拌，继续记录两次温度，将结果填入实验报告中，此过程重复3次。

1.4.3 测定葡萄糖溶液的冰点 精密称量1.3～1.4g葡萄糖后放入干燥的大试管中，再加入25g左右的蒸馏水，待葡萄糖完全溶解后，将装置放入冰盐浴中，边搅拌边记录温度直到溶液中固体出现，重复测定3次。

1.4.4 结果计算 用记录的数据作图，得到冰点降低值并计算葡萄糖的分子量，见附图B。

2 实验前的准备工作

2.1 预实验 俗话说“磨刀不误砍柴工”，实验前的充分准备不但可以提高实验完成的比率，还能提高实验完成的质量[5]。实验课不同于理论课，授课人员不但要熟练掌握理论知识，还要有扎实的实验技能。这就要求实验课带教老师不仅要理论备课，而且要实验备课，把实验从头到尾完整地做一遍，从而找到实验中的关键操作步骤并在授课中重点强调。此外，由于本教学组实验所用的仪器和试剂等是由准备室的老师负责完成，如果事先没有充分沟通可能导致实验教学不顺畅，这些问题一般都可以在预实验中发现。另外，把预实验中的操作过程进行录像，在教学时可以供有疑问的学生反复观看，根据本教学组的教学经验，这种实验操作教学录像很受医学本科留学生的欢迎。

2.2 预实验数据的处理 在本实验中，实验数据的处理非常关键，对能否得出正确结论的影响很大[4]。由于本实验采用温度计来测量温度，因此时间-温度图是由一系列断断续续的点组成的。但实际情况往往不同于理论情况，由于干扰因素的影响，实际的温度测定可能不是十分准确，时间点也不是十分准确，结果导致冰点测定误差的产生。对于同一套数据点，同一组的不同学生可能会得到不同的冰点值。因此，对数据处理的讲解应当占有相当的分量，根据本教学组的经验，在实际处理数据时，一些学生可能需要老师进行单独指导。

2.3 做好预讲 留学生课程要求全英文授课，对授课老师的英语水平要求很高，尤其是口语。因此，预讲不仅能够帮助教师熟悉授课内容和授课节奏，做到条理清晰，重点突出，而且年轻教师还能在老教师的点拨下，发现课件和讲解中的缺陷和不足并加以改进和补充[6]。通过预讲，教师更能够发现在语言表达能力方面的薄弱之处。实验课中学生与教师的沟通和交流很多，教师不光要熟悉教学内容，还要熟悉日常用语。有些时候由于老师的英语水平和学生的英语口音问题，可能出现一些沟通障碍，此时可通过一些手势更有效地进行沟通。

2.4 掌握医学本科留学生的特点并采取相应的措施 因材施教是被广泛接受的教学思想，要做到因材施教，教师不仅要熟悉教学内容，而且对学生的情况也必须有一个全面的掌握[3]。医学本科留学生的特点：①医学本科留学生大多是医学背景，化学基础较薄弱，化学实验的基础技能更加欠缺。②根据本教学组多年的教学经验，医学本科留学生的年龄通常都比较小，自我约束能力不是很好，尤其是在实验课上，相对比较自由，考勤和课堂纪律曾经就是一个不小的问题。③由于教育背景的问题，医学本科留学生在实验课后通常没有打扫卫生的习惯(在他们自己的国家有专人打扫)，需要培养。

根据医学本科留学生的特点，本教学组课前制定了相应的教学方式：①为了让留学生对整个实验装置和流程有直观的理解，实验课教学时多用实物演示，在讲解时多用图表和动画，有利于实验的顺利完成。②针对考勤和课堂纪律问题，本教学组设计了一套行之有效的办法，那就是把考勤(10分)和课堂纪律(5分)计入实验课的成绩中。③本教学组也把实验后的清洗实验器具和打扫卫生(5分)计入到实验课的成绩中[3]，课程结束后，学生会主动找老师对卫生情况进行核实打分，有效地培养了学生清洗实验器具和打扫卫生的良好习惯。

2.5 做好应急预案，多向有经验的教师请教 由于实验课中学生的活动范围较大，且医学本科留学生的实验技能不够熟练，可能经常会发生打碎器皿的情况，而且实验中经常要用到水电，因此安全问题这根弦一定不能放松。在实验课准备时要备好常用的纱布和创可贴，熟悉灭火器的位置等，在开始讲课前要强调安全问题。此外，老教师是个大宝藏，他们有丰富的教学经验，年轻教师应当多向有经验的老教师请教，预讲时让老教师听一听，提提意见，对提高个人的教学水平和教学质量都有帮助。比如印度留学生会用嘴巴去吸移液管，而非洲来的学生通常比较顽皮等就是笔者从老教师那里学到的。

3 明确教学目的

爱因斯坦曾引用著名教育学家斯金纳的话：“当你把学校里学到的东西都忘掉以后，剩下的就是教育”。本教研组也在思考，忘掉实验课程内容之后，学生还会记得什么？于是本教学组运用基于问题的启发式教学方法[7][8]，增加与学生的沟通交流，把一些自然界的常见现象与本实验建立联系，并且告诉学生实验中的关键因素是如何通过方程式影响实验结果的，加深学生对本实验基本原理的理解。

为了达到上述目标，本教学组做了如下教学上的改进：①在开篇引入问题：今天这么冷，为什么外面的松树叶子仍然没有结冰？原因是水中溶解的物质降低了冰点。②在讲到使用冰盐浴冷却时提问：为什么冰盐水的温度可以低于0℃？原因是氯化钠溶解在水中可降低水的冰点。③在解释实验结果时，提问：为什么蒸馏水的冰点低于0℃？原因是实验所用蒸馏水中含有微量的离子，也会导致冰点降低。实验测定所得葡萄糖分子量为什么不是180.16？原因是实验中的各种测定误差导致的。④在解释哪些因素会影响最后的分子量测定时，本教学组根据分子量的计算公式，逐一进行解释[11][12][13]。

4 对实验教学内容的持续改进

在教学工作中，本教学组根据实际教学中出现的问题，不断改进实验方案以提高教学质量，这种做法也被其他同行所提倡[9]。在本实验中的改进主要有以下几点：①教学时发现有的学生在做重复测定时重新称量了水和葡萄糖，因此在讲解时特别强调重复实验时不需要重复称量。②氯化钠溶解较慢，在教学过程中发现溶解氯化钠是一个很浪费时间的过程，因此提前制备好了盐水，学生可直接使用以节约时间。③在重复实验时，以前是让学生用手来加热，考虑到上课时是1月份，虽然室内有暖气，但温度还是很低，因此提前准备了温水，供学生加热使用。④在溶解葡萄糖时需要震摇大试管，教学过程中发现有的同学非常用力，会导致液体溢出或打碎试管，因此配备了超声仪，只需要超声十几秒钟再轻轻震摇即可溶解。⑤以前温度测量使用水银温度计，但由于留学生化学实验基本操作技能不够熟练，打碎温度计的情况时有发生，此时还需提前准备好硫磺供老师来掩盖水银，既不安全也不方便，于是改用了酒精温度计。⑥由于本实验课的上课时间安排在临近考试周的前一个星期，留学生备考压力很大，因此，实验报告都是当堂完成，以减少他们的课后压力。本教学组还发现这样做还有另一个好处，那就是可以及时跟学生讨论实验中出现的问题，面对面地进行指导和交流，解决数据处理方面的问题[14][15][16]。

5 小结

本文介绍了冰点降低法测定葡萄糖分子量在医学本科留学生实验教学中的改进并总结了近年来的教学经验。要教好医学本科留学生实验课，必须多管齐下[10]，熟悉实验原理和实验操作步骤，做好充分的课前准备，包括预实验、预实验数据的处理、做好预讲、掌握医学本科留学生的特点并采取相应的措施、做好应急预案、多向有经验的教师请教等[17]。此外，明确教学的目的，用基于问题的启发式教学方式解释自然界运行的原理和所教知识的联系，可加深学生对课程的理解。另外，教师应当持续精进自己，不断改进教学方法，提高教学质量，践行“扶伤济世，敬德修业”的校训。