硫酸亚铁铵的制备及组成分析是一个典型的综合性化学实验，是我校化学化工及医学类专业本科生三年级开设的综合化学实验中的必修实验项目之一。该实验涉及氧化还原反应、复盐制备、杂质去除、组成分析等过程，既能综合训练学生称量、除杂、水浴加热、倾析、过滤(常压、减压)、溶解、浓缩和结晶等系列基本操作，又能培养学生“变废为宝”的绿色化学理念。然而，在传统的“灌输式”教学模式下，学生学习大多被动盲目，教学效果欠佳。

多维互动教学模式是培养高素质人才的重要途径，备受关注。该模式通过“师-师、师-生、生-生、小组-小组”等多元教学主体之间“知识、语言、思维、情感、态度、行为方式”等多维度内容的相互作用、相互影响，充分调动和优化一切与教学有利的因素，从而实现知识传授、技能训练、习惯养成、人格塑造等多重教学目标，促进学生全面发展^[1]。近年来，笔者尝试选择综合化学实验中部分实验开展多维互动教学模式改革，均取得了较好的实施效果。以下以硫酸亚铁铵的制备及组成分析实验教学为例，报道多维互动教学模式具体实施情况，以期引起同行关注。

目前，不同教材中以废铁屑为原料制备硫酸亚铁铵的实验方案不尽相同，基本都分为四步进行(图1)。教师往往提前告知实验内容，布置学生认真预习，熟悉实验教材内容，并撰写预习报告。正式实验前教师围绕“实验目的–实验原理–仪器试剂–实验步骤–数据及处理–注意事项”等步骤把实验内容进行简要的讲解和梳理，学生按部就班开展实验。学生初步了解复盐的一般特征和制备方法，训练和规范系列实验基本操作。在这种教学模式下，教师主宰教学，教学内容局限于教材，缺乏质疑和创新。学习气氛压抑沉闷，学习内容枯燥乏味，大多满足于机械地完成实验，对实验中发现的问题缺乏深入的思考和分析，无法充分体验自主探究的快乐，不利于培养学生的学习兴趣和创新能力，不利于学生全面发展。

多维互动教学模式(图2)通过教师“导思、导学、导练和导议”引导学生自主学习、思考、实践、分析和总结，鼓励学生发现问题、分析问题、解决问题和总结提升，促成学生“识学、自学、互学和善学”，达到“我要学、我会学、我乐学和我活学”的教学目的，切实提高学生的学习兴趣、学习热情、学习能力和综合素质^[2]。

多维互动教学模式是对传统教学模式的改革和创新(表1)，它以学生为本、以问题为导向，通过独立设计、自主探究、亲身体验，可全面考查学生的实验能力、观察能力、思维能力、自学能力、探究能力、合作能力和表达能力等。实现知识与技能、过程与方法、情感与态度、气质与人格、价值观与责任意识等多层面的培养^[3]。

因此，在硫酸亚铁铵的制备及组成分析实验教学中运用多维互动教学模式，将有助于解决该实验在现行教学模式下存在的不足，切实提高教学效果。

多维互动教学模式通过“明确互动目标–提出互动问题–体验互动活动–开展互动评价”四个环节来实施，其先后顺序可依据实际情况灵活调变、交叉进行。

课前，教师按“组内异质、组间同质”的分组原则，指导和组织学生分组，每6–8位学生一组，将全班学生分成6个小组^[7]。以下以第五小组(负责硫酸亚铁铵产品中Fe³⁺、Fe²⁺含量的测定)为例，对实施过程进行简要说明。

课程组教师积极开展教学研讨，明确多维教学目标，并将目标细化分解成系列对应的互动问题和任务落实到各组。通过小组合作，最终达成多维教学目标。如第五小组互动目标如下：(1)知识与技能目标。包括，①学会文献查阅技巧，全面了解Fe²⁺、Fe³⁺含量常用测定方法；②了解实验设计的一般过程和方法，学会设计Fe²⁺、Fe³⁺含量测定的实验方案。(2)科学方法目标。从绿色化学视野比较分析不同测定方法特点，培养和训练学生科学思维方法和绿色环保意识，促进学生基本科研能力的提高。学会比较分析，优选Fe²⁺、Fe³⁺含量的绿色测定方法。(3)情感态度价值观目标：引导学生充分领悟蕴含于知识深层的意义，将知识转化为适应、选择与改变环境的能力。培养学生健全人格，包括良好的学习态度和乐学情操、高尚的品格、强烈的社会责任感、和谐的人际关系等。如通过硫酸亚铁铵系列绿色串联实验的开发与应用，培养学生绿色环保意识和社会责任感(此为举例说明本实验中如何实现情感态度价值观目标)。

学生了解目标，小组互动合作努力达成学习目标，并在互动评价阶段检验目标达成情况。(1)通过查阅文献资料，归纳整理硫酸亚铁铵产品中Fe²⁺、Fe³⁺含量测定方法原理等。撰写实验方案，进行实验操作，从而达成知识技能目标。(2)通过设计并实施实验方案，自主探究，特别是比较不同测定方法优缺点，分析总结，达成科学方法目标。(3)通过小组分工合作、多维互动，不断发现、分析和解决问题，培养学生团队合作意识和能力、乐学情操、知识运用能力和健全人格。

教师创设情境，设疑激趣，按照实验步骤，围绕实验原理，依次提出互动问题，并明确各个步骤探究的任务和要求。引导学生充分展开讨论，教师导思，学生识学。第五小组的互动问题包括：Fe²⁺和Fe³⁺含量常用测定方法原理、具体实验方案和优缺点。

学生明确学习任务，加强小组互动合作，针对互动问题思考解决办法，设计并实施实验方案，通过自主探究回答互动问题。如第五小组学生互动内容列举如下。(1)文献信息调研：查阅Fe²⁺、Fe³⁺含量测定相关文献信息，比较、甄别和筛选有效信息。(2)实验方案设计：包括实验题目、Fe²⁺和Fe³⁺含量常用测定方法概述、所需试剂及配制方法、实验步骤、主要参考资料等。(3)实验准备：包括试剂名称、规格及用量、相关试剂配制、仪器调试等。(4)方案实施：分工合作，探索络合滴定法、氧化还原滴定法和分光光度法，对比分析各方法特点，优化方案。(5)撰写小论文：依据方案实施情况撰写。(6)汇报交流：依据方案实施结果，制作汇报PPT。(7)巩固提升：结合各组汇报交流情况，比较、分析、总结、反思、提升，完善实验小论文，力争“融会贯通”，达成多维互动教学目标。

教师加强巡视指导，围绕互动问题，适时展示素材，启发引导，促成小组互动、生生互动，以练促学、自主探究，教师导练、学生互学，努力达成互动目标。本阶段教师任务具体包括：(1)教师引导，小组讨论，让学生充分理解实验的“来龙去脉”，掌握实验的重点、难点和注意点。介绍实验方案设计的知识和技巧。如本实验的原理是，利用复盐的溶解度比组成它的简单盐的溶解度小的特性，经适当加热浓缩结晶而制得硫酸亚铁铵产品。学生自行查找和比较硫酸铵、硫酸亚铁、硫酸亚铁铵在不同温度下的溶解度，以加深理解。(2)传授探究方法：教会学生利用图书馆数据库(CNKI、维普、万方等)收集和整理有效信息，引导学生掌握实验方法和重要操作技巧。(3)提供上届学生实验产品图片、实验小论文、公开发表的论文等感知材料，丰富信息量，增加亲近感，优化感知效果，进一步激发学生的学习兴趣和探究欲望，树立信心，引导自学。(4)师生互动讨论确定各组实验方案，巡视并指导学生自主探究实验，指导并审查学生小论文和汇报PPT等。

学生围绕互动问题，小组内外互动合作，自主探究，探索互动问题答案。以第五小组为例，互动活动过程列举如下：(1)由小组长依据成员特长进行分工，如让善于表达的学生负责汇报等。(2)学习并掌握文献调研及实验探究方法，查阅化学试剂六水合硫酸亚铁铵的国家标准(GB/T661-2011)，深刻领悟Fe³⁺、Fe²⁺离子含量测定方法原理。(3)针对互动问题，调研文献资料，提出解决方法，设计实验方案(如分光光度法和滴定法测定铁离子含量)。(4)依据实验方案，各指定1名学生分别自主探究高锰酸钾(KMnO₄)法、重铬酸钾(K₂Cr₂O₇)法、光度法(邻菲啰啉法)、EDTA配位滴定法测定Fe²⁺，目视比色法(KSCN法)测定Fe³⁺。(5)互动交流、总结归纳、比较各种方法特点、撰写实验小论文，制作汇报PPT。

教师讲明注意事项，对小组学习进行点评，师生互动、小组互动，对整体内容进行梳理，归纳总结、巩固开拓、升华提高，检验学习效果，力争达成互动目标。(1)评价方法。①指定一名同学汇报本组实验方案实施情况(具体包括分工情况、发现和解决问题情况、产品质量检测方法、实验结论及反思等)，要求PPT汇报，成员可以补充，师生可自由提问，讲解和答辩总时间控制在15 min左右。②教师互动评价以启发性、激励性评价为主，既充分调动学生的积极性，又让学生从不同组实验情况对比中找到差距，发现不足。对学生难以解决的困惑，及时进行解疑释惑，以实现巩固开拓、升华提高，知识灵活迁移运用。③依据小组汇报、组员表现及小论文撰写情况，开展“组员自评–小组互评–教师评价”，对照教学目标达成情况，开展多元多维评价，评定学生实验成绩。(2)汇报内容。以第五小组为例，其汇报主要内容包括：①限量Fe³⁺含量的测定：硫氰酸钾比色法、磺基水杨酸分光光度法；② Fe²⁺含量的测定方法，如氧化还原滴定法(高锰酸钾法、重铬酸钾法)、EDTA配位滴定法(磺基水杨酸为指示剂)、光度法(1, 10-邻菲啰啉分光光度法)。(3)知识迁移、提升。以本实验产物为原料，以串联实验的形式，后续可开设“草酸亚铁的制备、三草酸合铁酸钾的制备”等实验，掌握类同产物草酸亚铁、三草酸合铁酸钾以及废水中铁离子含量的测定，强化学生绿色化学意识和系统思维能力。(4)教学反思与案例库建设。课程组教师针对实验实施及评价情况，开展教学讨论和反思，进一步明确教学目的，丰富案例库建设，改进教学方法，优化程序。

小组汇报答辩，学生自评、小组互评，完善小组探究学习观点，展示小组探究成果。针对问题，第五小组探索的Fe³⁺及Fe²⁺含量测定方法部分成果列举如下。① Fe³⁺的限量分析：利用Fe³⁺与KSCN形成血红色配合物，将硫酸亚铁铵配制成溶液与各标准溶液进行比色，以确定杂质Fe³⁺含量范围^[8]。②重铬酸钾法测Fe²⁺含量原理：Cr₂O₇^2- + 6Fe²⁺+ 14H⁺ = Cr³⁺ + 6Fe³⁺ + 7H₂O，滴定指示剂为二苯胺磺酸钠(还原态为无色、氧化态为紫红色)，终点呈紫红色。必须加入磷酸或氟化钠等，通过形成无色配位离子[Fe(HPO₄)]⁺或[FeF₆]³⁻，降低Fe³⁺/Fe²⁺电对的电极电势，扩大滴定突跃范围，使指示剂的变色范围在滴定的突跃范围之内；同时消除Fe³⁺黄色干扰，利于终点观察^[9]。③ KMnO₄法测Fe²⁺含量原理：5Fe²⁺ + MnO₄⁺ 8H⁺= Mn²⁺ + 5Fe³⁺ + 4H₂O，滴定至溶液呈现微红色即为终点，不需另外再加其他指示剂。④邻菲啰啉光度法测Fe²⁺含量原理：在一定酸度条件下，Fe²⁺与1, 10-邻菲啰啉生成红色配合物，506 nm波长处测定其吸光度，计算Fe²⁺含量。⑤方法比较^[10]：重铬酸钾法准确、简单，但有污染；高锰酸钾法相对复杂，但价廉、无污染；EDTA滴定法，加入试剂少，测定速度快；邻菲啰啉光度法所需试剂较多，操作繁琐，重现性较滴定法差。几种方法测定结果均符合要求，可按实际选用。此外测定铁含量的方法还有原子吸收法等，但一般很少采用。

本次实验(相当于两个综合性实验)计划10课时完成(分2–3次完成，可灵活安排)，具体安排如下。(1)第1–2课时：明确任务和目标。①教师在开学初发放实验任务书(简述实验名称、目的、意义、任务、要求，并给出系列资料清单和提示)，并做简要说明(创设情境、提出互动问题)；②传授查阅文献和实验设计的方法，让学生自主查阅资料、确定实验原理、选择实验仪器和药品、预算试剂用量、设计实验方案(要求在实验前3周内完成并提交)；③教师在实验前2周审定并反馈实验方案，以便学生进一步修改和完善实验方案，并做好相关准备工作。(2)第3–5课时：硫酸亚铁铵的制备优化工艺探索(分组考查不同的影响因素)。(3)第6–8课时：硫酸亚铁铵产品的质量分析及结构表征(分组验证不同的分析方法)，学生利用课外时间分析整理实验结果，撰写并提交实验小论文，准备小组汇报PPT。(4)第9–10课时：多元互动评价，总结巩固提升。重在讨论交流，分析、归纳和总结。

为考查多维互动教学模式实施效果，分别选取我校临床医学专业两个平行班(A1511班和A1521班)开展对比教学研究。按照五同原则，A1511班(39人，A班、实验班)采用多维互动式教学，A1521班(40人，B班、对比班)沿用传统式教学^[3]。前测结果表明两班在实验兴趣、学习能力、实验理论知识和操作能力等方面无显著性差异。课程结束后及时对学生进行问卷调查和访谈，两班教学实施效果比较见表2。果表明：传统教学模式有利于规范学生基本操作。多维互动教学模式能有效提高学生学习兴趣、自主学习能力、科研素养、表达能力、小组合作能力、质疑创新精神和信息收集与整理能力，有助于构建和谐的师生关系，教学育人效果明显，备受广大师生欢迎。但多维互动教学模式在教学课时、教学内容拓展、案例资源等方面还存在不足，需要改进。

本次教改探索虽然取得了较好的教学效果，学生学习兴趣和能力等均有较明显提高，获得了多数师生的充分肯定，但在实际教学中尚存在一些困难和不足(如实验内容偏多与课时相对不足、对师生素质要求偏高与师生综合能力相对较弱、对现代仪器手段依赖较大与实验经费投入不足等)。在后续教学中，课题组将围绕优选教学内容、完善教学资源、注重教学设计、加强课堂监管、丰富互动形式、务实互动效果等方面进一步完善教学模式，提高教学实施效果。