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绿色化学就是研究利用一套原理在化学产品的设计、开发和加工生产过程中减少或消除使用或产生对人类健康和环境有害的科学。按照美国《绿色化学》(GreenChemistry)杂志的定义,绿色化学是指:在制造和应用化学产品时应有效利用(最好可再生)原料,消除废物和避免使用有毒的和危险的试剂和溶剂。而今天的绿色化学是指能够保护环境的化学技术。以下是读文网小编为大家精心准备的:高校化学教学中绿色化学理念的渗透探析相关论文。内容仅供参考,欢迎阅读!
化学是一门自然科学,在原子和分子的水平上研究物质的组成、结构、性质、变化、制备和应用。化学是一门具有深奥的内蕴和无限研究和挖掘空间的科学。随着人类社会科学技术水平的不断提高,人类利用化学的能力不断提高,在能源和资源、材料科学和环境方面,化学的应用带给人类惊喜和福音。化学领域的研究与应用的不断进步也在人类社会产生了“双刃剑”效应,其负面作用是造成了严重的资源消耗和环境污染。由于化学发展模式的不适应,人类生存环境以及生态的破坏日渐严重,同时也在制约着经济的发展,给人类的身体健康、生命安全造成了严重的威胁。
化学领域所反映出的严峻问题引起了国际社会的普遍重视,改变生产以及研究模式的命题和实践开始付诸实施,“绿色化学”的理念和实践应运而生。绿色化学又称为清洁化学、环境友好化学或环境无害化学。绿色化学属于从源头上来防止污染的化学,属于层次更高级、更符合发展人类社会发展需要的化学,它追求的是实现可持续发展的目标,绿色化学是针对人类利用化学科学的理念和方法所提出的。
绿色化学的发展思路体现在化学技术应用于经济社会发展的源头,即在研究和应用的源头就要打破传统的只计产出不计污染、先污染再治理或以环境污染和资源浪费换经济增长的观念。考虑到时空变化和条件变化的因素,尊重和服从自然生态发展规律,实现保护生态平衡和加快发展的速度。
一般来讲,实现高效发展的主要思路是尽可能少地利用原材料,尽可能多地制造成品; 尽量减少污染物的排放,尽量提高转化率。相关的污染物的排放标准,在本质上来讲是建立在所有的化学企业全部按照高效生产的操作这个假设前提上的。
对材料进行回收以及重复利用。材料的回收主要体现的理念是节约资源,重复利用主要体现的理念是节约成本。自然环境很难进行净化或者短期内很难实现净化的材料,应该进行重复利用; 而对污染比较高的化学制成品应该尽可能回收利用。积极倡导材料的回收以及利用是一种行之有效的绿色途径。
实现再生利用并拒绝使用高污染产品。在设计以及生产化学制成品的环节必须考虑到再生利用问题。实践证明,在自然环境中,高分子的原材料有着非常明显的污染,这就要求在设计环节就应对回收和再利用进行考虑,实现变废为宝,实现绿色制造。同时应该拒绝使用那些高污染、无法回收与替代、不能再生以及重复使用的高危材料,从科研环节就能够尽可能寻找相应的绿色替代品。
( 一) 改革高校化学教材
高校化学所使用的教材尚缺乏绿色化学方面的内容,因而在高校的教材中,应该增加绿色化学的相关知识以及国际上在绿色化学领域中所研究的先进成果。教师依据教材向学生讲授化学知识,随着教材对绿色化学内容的充实,教师的授课理念、授课方案的设计、课堂讲授对学生学习情况的考核评价都应将绿色化学内容补充起来。教师要加强同学生的绿色化学知识的交流以及探讨,积极主动引导学生在日常生活以及学习中关注和学习绿色化学的相关知识。通过改革高校化学教材将绿色化学的理念和知识建构传授给大学生。
( 二) 培养和强化化学教师的绿色化学意识
化学教师在多年的化学教学中已经形成了思维惯性和知识积淀的固化内容,那么,在高校化学教学中渗透绿色化学理念首先就必须转变化学教师的教学理念,包括加强教师绿色节能环保意识的培养和对绿色化学知识的学习和掌握。同时,教师还应该在行为上起到表率作用。教师应该多阅读相关的书籍、文献文章,了解更多的绿色化学知识和信息,在一定程度上改变比较传统的教学方式以及思维,应该在实际的课堂教学以及相关的实验时对有害化学物质的排放进行强调。化学教师应该在课余时间对绿色化学的实际教学以及研究的动向、轨迹进行关注,有效地传授给学生。
( 三) 对教学内容进行灵活的补充
高校所使用的教材具有相对的稳定性,在教材编写成型并投入使用后,不会轻易改变。也就是说,新教材和老教材的交替会有一定的过渡时间。因此,在一段时间内,遵循教材的课堂教学内容会是相对固定的。高校教师应该在实际的教学中,凭借自己掌握的绿色化学知识对教材内容进行适当补充,让学生的绿色化学方面的意识在相对比较完整的链条上进行延续。
( 四) 将绿色化学的理念融入到化学实验中
在高校化学的教学中,实验可以加深学生对教材中比较抽象的概念的理解,同时还能够对化学知识进行巩固,然而,最重要的是强化学生提出问题、分析问题以及解决问题的能力。实验能够有助于强化学生的实验技能,还能够培养学生认真以及严谨的态度。通过化学实验的相关教学能够有效实现绿色化学。不管是溶剂、试剂或者催化剂,在实际的实验过程中都需要先考虑使用无毒无害的环保材料,在进行试验之前的准备阶段,应该充分考虑相关的代替品或者防止使用有害有毒的材料。除此之外,在设计实验时,应实现试剂的完全反应,有效避免不完全反应以及燃烧等效率比较低的化学过程。
综上所述,绿色化学不是一门独立的学科,而是建立在传统的化学基础上的并对其进行补充的内容,是高校化学教学中必须与时俱进的内容。从一定意义上来讲,绿色化学是一种指导思想以及战略方针。高校的化学教师应该积极向学生传授相关绿色化学的理论知识,运用生动实际的例子来充实教学内容,让学生树立起绿色化学以及节能环保意识。
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化学是以实验为基础的学科,重视实验教学,挖掘实验全面的教育教学功能,在新课改的背景下愈显重要。下面是读文网小编为大家整理的关于化学实验的论文,供大家参考。
摘要:无机化学实验是化学相关专业学生进入大学后必修的第一门化学实验课,在整个化学教学中都占有重要地位。在无机化学实验教学中,不仅要培养学生的基本操作、实验技能等,还要强化安全环保意识,培养科学严谨的实验态度以及良好的实验习惯,为他们学习后续实验课程,乃至将来从事化学相关专业工作,打下坚实的基础。
关键词:无机化学实验;综合素质;教学
早在20世纪80年代,著名化学教育家戴安邦院士就已指出:“只重传授化学知识和技术的教学是片面的化学教育。全面的化学教育要求化学教学既传授化学知识和技术,更训练科学方法和思维,还培养科学精神和品德。化学实验课是实施全面化学教育的一种最有效的教学形式,因为学生在实验室是学习的主体,在教师的指导下,自己动手进行实验,练习解决化学问题,各项智力因素同时得到发展,故化学实验课应予充分重视”[1]。因此,开设化学实验课,做好化学实验教学,对全面推行素质教育,提升学生的综合能力、培养具有创新能力的专业人才等具有重要意义。无机化学实验课,首当其冲,是化学相关专业的学生进入大学后必修的第一门化学实验课,其地位和重要性自然不言而喻。它是后续化学课程的科学实验基础,其教学质量对整个化学相关实验教学影响都很大。下面介绍我们在无机化学实验教学实践中的一些经验,就如何提高学生的实验综合素质问题与学界一同探讨。
1重视安全教育,树立环保意识
我们开设的第一个无机化学实验项目是“实验室常规教育,化学实验基本操作”。其中常规教育部分除了介绍实验室基本守则外,主要就是进行安全教育、环保教育。带领学生通过典型的案例,了解学习实验室安全及实验室事故的预防与处理等知识。安全是一切之本。由于化学实验具有一定的特殊性,特别是有些药品具有较强腐蚀性,甚至毒性,如果不遵循实验原则,不按规律办事,就可能会产生危险。因此,从进实验室开始,安全必须放到心上,绝不能掉以轻心,麻痹大意。加强学生的绿色化学理念、环保责任意识。例如,开展绿色化、微型化实验,尽量开设低毒、无毒的实验,提高实验的安全性,合理处理实验室“三废”。并将这种理念贯穿于整个无机化学实验课程体系中,希望通过实验实践,使学生在今后的学习、生活、工作中能够将良好的习惯和意识保持下去,受益终身[2]。
2规范实验操作,培养良好实验习惯
我们在实验教学中发现,大多数学生虽然在中学或多或少接触了一些化学实验,然而由于缺乏系统性、规范性等,学生的动手能力、实验习惯等参差不齐。有些实验操作,即使老师进行了多次演示,仍然有学生操作不规范,甚至错误。例如,有关吸量管的使用,在后续相关实验中,仍然能看到有同学吸取溶液时用拇指去堵吸量管口;称量固体时,有同学随意用不规则形状的纸片甚至是滤纸来当称量纸使用;从滴瓶中吸取溶液时,胶头滴管的拿法五花八门;使用pH试纸时,有同学将整条伸入到溶液中去;在减压抽滤实验中,有同学将不匹配的滤纸直接放入布氏漏斗、润湿不当,滤液从抽滤瓶抽气口倒出等等。这些不规范的操作就需要老师及时发现并予以纠正,因为错误的操作一旦变成习惯以后就很难改正,并将对以后的规范操作造成很大影响。我们在实验过程中,从小处抓起,注意培养学生节约意识和良好的实验习惯。例如,实验药品的取用要遵循用多少取多少的原则;pH试纸要裁成小片使用;要爱惜使用电子分析天平、酸度计等精密仪器;胶头滴管要用中指和无名指控制滴管的胶帽和玻璃的连接部分,食指和拇指控制胶帽,这样才能最佳控制滴加溶液时的稳定性及速度;固体或液体药品不慎洒落到实验台面,要及时清扫干净;火柴梗、废纸等废弃物不能丢到水池里,要扔到指定的垃圾桶里;酸液、碱液、有机废液要分类回收至指定废液桶里等等。对于实验态度认真、习惯良好的同学,我们进行口头表扬并加平时分,鼓励学生互相学习,从而形成良性循环。
3合理安排实验,提高学习兴趣
化学是一门以实验为基础的自然科学。无机化学实验教学是整个无机化学教学中的一个重要环节,通过实验教学,可以加深学生对无机化学基本理论的理解和掌握。因此我们根据理论课的教学进度等来合理安排实验时间、实验顺序等,让实验与无机化学理论教学时间尽量同步,以更好的促进教学。例如,对于同离子效应的概念,有同学在理论课中可能会似懂非懂。在随后开展的实验中,通过加入醋酸铵固体可以抑制醋酸的电离,使醋酸解离反应逆向进行,加入甲基橙指示剂可以看到溶液颜色由橙色变黄色;加入醋酸铵也可以抑制氨水的电离,加入酚酞指示剂,溶液颜色由红色变为无色。通过该实验,学生对同离子效应的概念就会有了正确的认识。又如,在BiCl3可逆水解反应中,向盛有BiCl3溶液的试管中加入水,溶液会由澄清变白色浑浊,再加入盐酸,由于抑制了水解反应,溶液变澄清,再加入水,溶液又变浑浊,经过多次反复试验,增强了学生对可逆反应的认识和理解[3]。另外,我们还附加穿插一些趣味性实验。例如在氧化还原反应实验中,利用葡萄糖和亚甲基蓝之间发生的氧化还原反应,演示“蓝瓶子”实验。在元素性质部分,演示“五色管”实验,使学生认识到金属镍离子在不同的离子状态下有不同的配位方式和颜色等。通过有选择性的增加趣味性实验,使学生感受到化学的奇妙,从而提高学生对化学实验的兴趣。
4加强课堂管理,严格实验纪律
实验室是进行科学研究和学习交流的地方,必须严肃、认真。“学生在实验室里的学习应该象一个化学研究人员或化学家在实验室里工作一样”[1],我们要求学生要养成预习的好习惯,带着问题来实验室。加强考勤,学生需提前五分钟到实验室,静下心来做好实验前的准备,迟到者扣分,旷课者本次实验计零分。必须穿实验服,违者不许进实验室。课堂上不允许打闹或者玩手机等。打碎打坏仪器要赔偿,并扣相应操作分。实验做好后,实验台面必须打扫干净,产品、垃圾等放到指定位置,所用玻璃仪器清洗干净后,实验数据等记录清楚,经老师同意方可离开实验室等等。实践表明,加强实验课堂管理,不仅可以培养学生的自觉性、主动性,而且能培养学生科学严谨的实验态度和良好的实验习惯。除了对学生严格要求外,老师也要以身作则,耐心细致,公平公正,做好示范作用,要不断巡视课堂,实时了解学生的实验学习状态,指出并纠正学生的不规范或错误的操作,解决学生在实验中遇到的问题以及应急突发事件等。
5规范实验报告撰写,重视实验报告批改
做完实验仅仅是完成了实验的一半,数据分析及实验报告的撰写才是重中之重。我们要求学生撰写实验报告必须字迹清楚,格式规范,内容充实,数据真实可靠。科学实验要有严谨、认真的态度,不能有丝毫马虎,这是实验者必备的素质之一。实验报告中,实验目的、实验原理、仪器与药品等部分可以简写,而实验结果与讨论、思考题等部分要详细讨论。例如反应产率过高或过低要找出具体原因进行分析;对于定性实验,要写明反应现象及反应方程式,并做出详细解释等;课后思考题,要认真回答,对于实验的成功与缺憾之处也可以写一下自己的实验心得等。我们十分重视实验报告的批改,因为从学生实验报告中,老师也可以获得学生对实验掌握情况的信息。而且学生要知道什么地方错了,为什么错了,例如在氯化铵生成焓的测定实验中,我们要求学生要有详细的计算过程和作图。从实验报告中就可以发现很多问题,比如,氯化铵生成焓是怎样推导得出的?求算热量计比热容、溶解热及反应热时m的取值是多少?外推法怎么做图?坐标系的标度取多少合适等[3]。要求学生须在批改后的实验报告上进行订正。此外,本着实事求是的原则,我们要求学生在实验中不弄虚作假,并且独立完成实验报告,允许同学之间进行讨论,但不能抄袭,如发现抄袭现象,本人和被抄袭者以零分计。
6因材施教,分层次培养模式
考虑到学生在中学接受的化学教育不同,学生的动手能力、实验基础有所差异,在无机化学实验教学中,我们以学生为本,因材施教,通过集中讲解、个别辅导、重点强化等方式,加强他们的动手能力及基本实验技能,确保每个学生都能按照教学要求顺利完成实验。另外,适当安排开放实验,开设一些新颖前沿、难度较大的研究型实验项目,为一部分学有余力、兴趣浓厚、水平较高的学生提供科研平台,让他们独立开展科研探索实验,满足他们对学习知识的渴望和需求。鼓励他们参加教师的科研项目,开展大学生科研实验,积极参加大学生实验技能大赛等。通过分层次培养模式,培养学生的创新意识、创新能力以及独立分析问题、解决问题的能力[5]。此外,我们在实验教学中,还注意介绍一些相关无机前沿知识,让学生能够了解到最新科研学术动态以拓宽学生的知识面,指导学生学习使用Origin、Chemoffice等化学处理软件等,提高他们的理论和应用能力等。
7结语
无机化学实验教学在整个化学教学中都起到举足轻重的作用,作为化学专业老师,我们不仅要教学生基本的实验操作及实验技能,还要从小处着手,培养学生安全环保意识,培养学生科学严谨的实验态度以及良好的实验习惯等,为他们学习后续实验课程,乃至将来从事化学相关专业工作,打下坚实的基础。
参考文献
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[摘要]有机化学实验作为有机化学的重要组成部分,是理工科相关专业学生必修的基础实验课程。文章对有机化学实验教学改革进行了全面的探索和实践,介绍了改革后的有机化学实验教学的具体做法,并取得了良好的效果。
[关键词]有机化学实验;教学改革;探索与实践
目前,高等教育正在不断深化,加强实验教学改革,提高学生的创新能力,已成为全面提高学生素质的迫切要求[1,2]。有机化学实验是有机化学教学的重要组成部分,是培养学生创新精神和实践能力的重要途径,以往的有机化学实验教学大多以验证性实验为主,不利于启发学生的思维和创新意识的培养,也不利于调动和发挥学生的主观能动性。通过有机化学实验教学改革,志在提高学生的综合素质、培养学生的探索、创新精神与求异意识,以及实事求是的科学态度,确立教学活动中学生的主体地位,调动学生的学习积极性、主动性和创造性,激发学生的进取心,提高大学生的发现问题、分析问题、解决问题的应用能力,以适应当代社会快速发展的需求[3-5]。辽东学院有机化学实验是面向应用化学、生物工程、环境工程、环境科学、矿物工程及冶金工程等专业开设的一门重要课程。从1995年起,我们就对有机化学实验教学进行了初步探索,近年来,我们在借鉴国内高等院校实验教学改革成功经验的同时,结合我校专业特点,再结合用人单位对学生实践创新能力的要求,并在总结以前的实验教学经验的基础上,进一步对有机化学实验教学的内容、方法及模式进行了全面的改革和深化,并编写了符合本校各专业特色的有机化学实验讲义,其中实验内容分成五个层次,即基础性实验、综合性实验、设计性实验、研究性实验和趣味性实验,以求对学生的实验能力进行系统、全面地训练,期望培养出适应国家和社会发展需要的具有创新能力的高素质人才。
1精选基础性实验,巩固及培养学生的有机化学基础理论与基本操作技能
结合我校应用化学、生物工程、环境工程、环境科学、矿物工程及冶金工程等专业特点及实际情况,及时修订各专业有机化学实验课的教学大纲,并根据大纲,针对不同的专业,精选出具有代表性的基础性实验,如对于生物工程专业,偏重选择与生物及药物相关的实验,如乙酰水杨酸(阿司匹林)、对氯甲苯(杀虫剂)的合成;对于环境及矿物工程专业,偏重选择治理环境及浮选药剂的实验,如十二烷基苯磺酸钠等。此外,并逐步采用先进的实验技术,如熔点的测定,采用显微镜法和差示扫描量热仪(DSC)法。通过这些实验的练习,旨在让学生掌握有机化学基础理论和基本操作技能与实验方法,为下一步开展综合性、设计性及研究性实验打下良好的基础。
2强化综合性实验,培养和提高学生的综合素质与能力
以前我们所开设的实验内容相对简单,大多为一些经典的验证性实验,综合性和设计性实验所占比重较小。教学内容模式化,在实验教学过程中,学生通常是边看实验讲义,边做实验,照方抓药,依葫芦画瓢,不重视实验的细节和过程,对做过的实验中的操作、反应机理、遇到问题的解决方法记忆不牢,认识不深,这就难以培养学生思考问题、分析问题、解决问题的能力,同时也不利于提高学生的学习兴趣,很难达到培养高素质、创新型人才的目的,更谈不上对学生科学精神、科学方法的培养,也很难适应当今社会的需要。针对这些情况和问题,我们大幅度增加了综合性实验的开出率,例如开设的阿司匹林的合成与鉴定实验,首先要求学生通过查阅文献,了解阿司匹林的发展历史、性质及相关用途,并通过预习与具体实验过程,掌握合成原理及方法,巩固操作技能;其次要求学生利用红外光谱仪(FT-IR)表征其结构,并初步了解FT-IR的基本原理,掌握FT-IR的基本操作,同时能分析相关官能团的红外归属;最后要求学生利用DSC测试阿司匹林的热力学性质,通过这些综合性实验的训练,学生的动手能力及分析问题和解决问题的能力等综合素质得到了强化与提高,同时也培养了学生的严肃认真,实事求是的科学态度和严谨的工作作风,另外也让学生提前了解与掌握一些先进的大型实验仪器设备及实验技术,进一步开阔学生的视野,扩大学生的知识面。
3加强设计性实验,培养学生的创新能力
设计性实验是启发性教学手段之一,也是实验教学的发展方向。设计性实验就是要打破现成的实验方案,要求学生根据老师给定的实验项目,通过查阅相关的文献、资料,拟定书面实验方案及具体操作步骤,根据所设计的实验方案,如冬青油的设计与合成实验等,需要学生列出实验所需药品、试剂的用量与所用的仪器设备,之后交给指导教师评阅。教师再组织学生讨论这些实验方案的可行性,并根据实验室所能提供的条件,修改实验方案,并最终确定最佳方案,让学生独立完成实验操作。实验结束后,教师要对实验进行总结,再次组织学生对实验结果进行讨论,并要求学生认真完成实验报告,也可根据实验结果要求学生写出“科技论文”。通过设计性实验的锻炼,不仅可以发挥学生的主体作用,充分发挥学生的主动性、积极性和创造性,而且对培养学生的创造性思维能力和动手能力有明显的效果,是培养学生创造能力的有效途径,同时也锻炼了学生的论文写作能力和熟练查阅文献的能力,此外,通过总结,使学生对自己的实验方案和科学研究过程的认识有一个提高,并能从实验中提出问题,有利于引导学生参加大学生创新性实验的科学研究,为今后进行独立的科学研究打下坚实的基础。
4探索研究性实验,培养学生的研究能力和团队精神
为激发学生参与科研的积极性,鼓励师生共同从事科研,学校设立大学生创新性实验研究基金,要求学生自愿组成研究小组,每小组成员3~4人,教师结合自己的科研,提供阶段性的研究课题,通过“双向选择”,确定每个研究小组的实验项目及指导教师。学生研究小组可以从实验预备工作入手,逐步过渡到承担部分科研工作。通过让学生参与或承担部分科研工作,不仅能进一步提高学生的综合素质,而且更重要的是,使其在学习期间,尽可能多地接触到高新技术和应用技术,扩大其知识面,开阔其思路与视野,此外,也使学生所学的实验知识与技能得到实际上的应用,做到理论联系实际,这对于提高学生解决问题的能力与实验创新能力,有着极其重要的意义,同时也可以在学生中创造科研氛围,培养他们的科研兴趣,形成“教研相助”的教学模式,让教学为科研服务,以科研促进教学效果的提高。
5开展趣味性实验,提高学生的学习兴趣
兴趣是学习的动力,学生有了兴趣,才会全神贯注,积极主动地去认识、实践和创造。传统的有机化学实验所用的化学药品和合成产物往往是学生很陌生的,学生对其不感兴趣,学生在实验过程中常感到枯燥无味。为了提高学生对有机化学实验的兴趣,提高学生做实验的积极性,我们选择了一些与我们日常生活密切相关的实验项目,做到了趣味性与实用性相结合。例如:从红辣椒中提取红色素,从烟叶中提取烟碱,及从茶叶中提取咖啡因等实验。
6推广微型化实验,培养学生的节能减排和环保意识
美国W.D.mago博士在基础有机化学实验中于1982年试用微型化并获得成功,以后推广到无机化学、普通化学中。微型化学实验是在绿色化学思想指导下,用预防化学污染的新思想,对常规实验进行改革而发展起来的化学实验的新方法和新技术。微型化学实验具有实验仪器小、功能多、易封闭、操作安全、反应时间短、现象明显、节约实验用品、对环境的污染小等特点,在有机化学实验教学改革发挥着越来越重要的作用。以前进行的常量实验,其药品不仅用量大、易挥发、有毒、有害、有腐蚀性,而且消耗也大,产物及副产物量多,后处理困难,而且排放的“三废”多,带来一定的环境污染问题。此外,常规反应装置占用空间较大,实验时间较长,这既加大了实验经费的开支,又增加了师生的工作量,同时也不利于师生的身心健康。为了更好的培养学生的节能减排与环境保护意识,以及节约成本,提高效率,我们根据自身的教学实际条件,在保证实验教学效果的前提下,我们对实验方法、仪器装置进行更新或创新设计,将大部分实验微型化与小量化,使“微、小、常”合理结合,充分发挥三者的优势。通过这几年的实践证明,微型实验除具有安全性高、污染小等优点外,还充分显示出“小、快、灵”的特点。例如苯乙酮的合成及红外分析,采用常规实验,所用的无水苯及乙酸酐的加入量分别为31mL与6mL,且还需要较多的相关药品,如三氯化铝20g,苯30mL,浓盐酸50mL,而红外分析只用微量级别的,剩余的产物只能回收保存;改为微型实验后,每步现象明显,且药品量只有常规实验的1/10左右,这不仅减少了挥发物和反应剩余物的排放量,而且水电的消耗减少,大大降低了实验成本,实验时间短,同时实验环境条件也得到了改善。
7利用多媒体课件,辅助和改进实验教学方法
随着现代教育技术的快速发展以及多媒体课件的大量普及,在化学实验教学中,常利用多媒体课件,辅助和改进实验教学方法。多媒体逼真的画面,可以让学生们能够从多角度直观、形象、生动地进行实验观察,使难以理解的内容形象化,有助于学生学习与理解。在学校的资助下,我们编制了有机化学实验多媒体教学软件来辅助教学,例如:采用Flash演示红外光谱的基本原理与操作,通过多媒体演示,帮助学生理解和把握实验过程,让学生从视、听等各个角度全面获取教学信息,尤其是动画演示使学生有身临其境的感觉,调动了学生学习的积极性。
8结语
几年来,通过实践“巩固基础,加强综合性、设计性及研究性实验,开展趣味性实验,推广微型化实验的改革模式表明,这对培养学生的实验动手能力、创新能力、科研能力及节能减排与环保意识等综合素质是十分必要的,同时也提高了学生的实验兴趣。今后我们将不断地努力进行实验教学的创新和探索,面向社会需求,在提高人才培养质量的同时,不断提升核心竞争力,只有这样才能使学生适应时代的要求,迎接新的挑战。
参考文献
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化学是以实验为基础的学科,重视实验教学,挖掘实验全面的教育教学功能,在新课改的背景下愈显重要。下面是读文网小编为大家推荐的化学实验改进论文,供大家参考。
摘要:无机化学实验是一门基础学科,对无机化学以及其他学科的学习有密切联系,提高无机化学实验教学质量,促进学生实验操作能力以及创新能力具有重要的社会意义。本文对无机化学实验教学发展及改革特点进行了分析,然后对其未来改革方向进行了探讨,希望能引起教学人员的关注。
关键词:无机化学;实验;教学改革
无机化学实验是化学专业的一门基础课程,在整个课程体系中起到了承前启后的关键作用。利用无机化学实验课程,既可对基础理论进行验证,还能对最新的科研成果进行深层探索,同时对培养学生实践操作能力、解决问题能力以及创新能力具有促进作用。加大对无机化学实验教学的重视力度,根据学科发展和社会需求对课程进行配套改革,可有效提升无机化学实验在教学体系中的作用。
1无机化学实验教学发展特点分析
无机化学作为一门基础性的学科,对其他相关学科的学习有重要的指导意义,因此,该学科教学改革广受关注,本文对其发展过程进行分析后,对课程发展特点进行如下总结:
1.1实验教学逐渐深入化
无机化学实验教学改革研究工作在近几年取得了显著成绩,教学方向由传统的实验方法、考核形式等内容的研究转为与科技前沿相结合的研究,研究性实验总量上升,研究范围逐渐由教学过渡到创新性、微型化、绿色化以及学生参与性等,研究工作更具实用性。
1.2实验教学的绿色化
绿色化学是用化学技术和化学方法减少化学反应中原材料、催化剂、溶剂和试剂等的使用对人体和环境造成的损害,同时尽可能减少有毒有害物质的产生。目前,无机化学实验涉及的药品种类较多,用量较大,部分试剂具有一定的毒性,且还会随着反应释放有毒物质,对人体和环境造成很大伤害。为减少以上问题的发生,在无机化学实验教学时要注重环保意识的培养,使学生树立可持续的环境观;通过化学生产工艺的合理化,提高试剂利用率,减少药品排放量;提高实验设计水平,从源头上控制有毒有害物质的使用,选择低毒或无毒的化学试剂代替有毒物质。如氯气(Cl2)制取实验可与酸碱中和滴定实验或二氧化锰回收试验组合起来,提高原子利用率,使其成为无污染的绿色化学实验。
1.3实验教学微型化
微型实验最早是由美国提出的一种化学实验理念,该理念提倡用小巧实验仪器代替传统的试验仪器,减少化学药品的用量,从而达到降低成本,减少污染,保护环境的目的。微型化学实验可与常规实验有机结合,提高学生的实验技能。当然,目前微型化实验教学还面临着一些问题,物质产品低,配套教材少,使用范围受到了很大限制。
1.4实验教学的精细化
无机化学实验教学研究不断深化,其精细化程度越来越高,研究者已经将无机化学实验特点与无机化学课程的教学实践相结合,从实验评定、过程管理等多个环节进行规范化,提升了无机化学实验教学质量。随着改革的不断深入,无机化学实验将进一步精细化,逐步实现个性化指导,充分挖掘每个学生的潜力。
1.5多媒体教学手段的引入
计算机技术在多个领域得到广泛应用,在化学实验教学方面同样具有很好的利用空间。如一些研究性实验或者有毒实验,可通过计算机模拟技术得到试验结果。计算机技术的应用一方面提高了工作效率,让学生在有限的时间内获取更多的知识,扩大了学生的视野,提高了学生的学习兴趣,另一方面虚拟仿真技术的应用还实现了绿色化教学,提高无机实验教学生动性,同时减少了化学试剂的用量。
2无机化学实验教学改革探讨
从教学改革现状以及所取得的成效来看,无机化学实验在整个实验课程体系中的作用将越来越重要,只有做好无机化学实验教学,才能培养具有专业操作能力和一定创新意识的人才。为此,笔者对无机化学实验教学改革的未来发展进行了如下分析:
2.1无机化学实验的基础性作用更加明显
无机化学实验的内容设置应以基础性为主,从开始阶段培养学生基本的实验技能。如化学试剂等级、固、液、气的取用方法,仪器的洗涤和使用等;教学中可通过无机化合物的合成和提纯实验基本操作练习,使学生在巩固理论知识的同时,提升自身的科研素养。化学实验纷繁复杂,学生要能在实验过程中从复杂现象中发现问题,利用不同的方法解决问题,提升学生的观察能力、知识运用能力以及解决问题的能力。如氢氧化锌(Zn(OH)2)两性验证实验中,要控制好反应条件,否则将会得出相反结果。正确操作为向Zn2+中逐滴加入氢氧化钠(NaOH),然后能观察到生成白色沉淀,继续滴加沉淀消失,最后变为无色溶液;若学生没有控制好NaOH的用量,将直接略过沉淀生成过程,学生就会得出“Zn2+不与NaOH反应”的错误结论。无机化学实验要注重基础操作,培养学生严谨的科研态度和观察能力,为其他学科的学习奠定基础。
2.2无机化学实验教学注重综合性和研究性
无机化学实验教学除要注重学生基础能力的培养外,还可设计一系列具有一定难度的、应用型或趣味型的综合试验。如测定鸡蛋壳中钙元素(Ca)、镁元素(Mg)的含量、废弃物中有效物质的回收利用等,既可锻炼学生的基本实验技能,还能提高学生的综合设计能力和探索能力。化学学科的发展离不开化学实验,没有实验,任何新的物质都无法被探知,因此化学实验可被视为研究学习的有效途径。为充分发挥化学实验的研究功能,无机化学实验教学中应适当增加设计性实验,教师为学生提供参考资料和实验指导,学生利用已有知识进行创新性研究或对未知物质进行性能探究。如在做完“硫酸铜晶体制备实验”后,可进一步引导测“五水硫酸铜晶体的含量和纯度”。学生可独立或者分组设计实验路线,通过实际操作验证实验方法是否科学、合理,然后通过后续的改进提升实验方案的可行性。
3结束语
无机化学实验不仅是学好无机化学理论课程的基础和有效方法,更是学习其他相关学科的关键,因此应对其进行不断改进,提高无机化学实验教学的有效性,培养学生的实验操作能力和科研能力,以适应社会不断发展的需求。
参考文献:
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[4]向乾坤,赵秀琴.无机化学实验教学改革的探讨[J].广州化工,2014.
摘要:实施素质教育的关键所在是培养学生的创新能力,创新能力包括创新思维能力和创新实践能力。无机化学实验教学不仅是药学专业教学的重要组成部分,也是培养药学专业学生创新能力的重要手段。为了培养学生的创新能力,结合药学专业的特点,从无机化学实验教学内容、教学方法等环节,探索了药学专业学生创新能力培养的方法,取得较好效果。
关键词:创新能力;无机化学;实验教学
无机化学实验是药学专业学生巩固和深化理论知识的重要途径,也是培养学生基本技能,发现和解决实际问题能力、自主学习能力、创新能力和全面素质提高的重要途径[1]。随着现代高新技术的飞速发展,原有的实验内容、手段、方法和模式已不能适应当前的教学需求。本文在分析了实验教学存在问题的基础上,结合近些年的教学实践,从无机化学实验教学内容、教学方法和课外实践等环节,探索了药学专业学生创新能力培养的方法,取得较好效果。
1精选无机化学实验内容,为培养学生的创新能力奠定基础
无机化学实验内容较多,合理选择和组织无机化学实验内容,是培养药学专业学生创新能力的前提和基础。
1.1优选实验内容是创新的先导
药学专业无机化学实验的教学目前只选择一些重复性好,操作简单的内容,验证性的实验多[2],综合性的实验少。验证性实验是培养学生基本操作技能的重要手段,对学生进一步理解和记忆现有理论知识是相对有效的,但考虑到药学专业的特点和无机化学实验课时数的限制,对于性质类似的或实验方法相同的验证性实验,我们只选择具有代表性的实验进行操作,这样学生既掌握了实验技能又节省了时间。除了筛选、合并验证性实验之外,我们增加了综合性和应用性实验,这些实验的内容和实验材料更贴近药学专业,使学生领悟到学以致用,既能提高学生学习的兴趣,还有利于培养学生的创新能力。
1.2组织实验内容是创新的载体
无机化学实验教学内容的组织是学生创新能力培养的重要载体。由于中学实验条件的限制,大多数学生的实验基础比较薄弱。因此无机化学实验教学首先安排的是验证性的内容,如:物质的称量和食盐的提纯。这两个实验涉及到称量、加热、溶解、蒸发、结晶、常压过滤、减压过滤等一些基本操作。经过一段时间的实践之后再安排磺基水杨酸合铁(Ⅲ)的组成及稳定常数的测定,邻二氮菲分光光度法测定铁等一些综合性实验。最后安排一个开放实验,让学生在掌握基本实验操作的同时具有科学的实验思路,不仅知道如何操作实验,还懂得如何设计实验,为以后更好地从事生产工作并具有创新能力打下良好的基础。
2改进无机化学实验教学方法,为提高学生的创新意识搭建平台
2.1讲授法与探究法相结合
教师运用各种教学方法进行教学时,大多都伴之以讲授法。讲授法比较强调教师的主导作用[3],我校录取的学生来自全国不同的省市,有的同学在高中甚至连一个实验都没有自己亲自操作过,动手能力很差。为了克服来自不同地区学校的学生实验基础参差不齐的现象,对于一些基本操作,如称量,滴定,仪器的使用等都适合用讲授法来进行教学。而对于综合性实验,学生缺少主动思考的积极性,为了改变这种现象,我们采用了探究式教学方法。在探究式学习为主的教学中,更强调教师适时、必要、有效的指导。在教师的指导下,学生主动参与到发现问题,寻找答案的过程中。例如,磺基水杨酸合铁(Ⅲ)的组成及稳定常数的测定实验中,一部分同学采用高氯酸和铁离子溶液做参比操作,另一部分同学选择用磺基水杨酸和铁离子溶液做参比完成实验,结果表明,实验的结论是一致的。可见,培养学生实验能力,首要是调动学生的积极性,提高学生对实验的热情,同时注重学生的综合素质的培养,这样才能发挥出学生创造性思维。
2.2传统教学与多媒体教学相结合
多媒体技术具有强大的辅助教学功能,将多媒体技术与传统的教学手段有机的结合起来[4],即能弥补板书的单调与枯燥,又能够强化实验教学效果。无机化学实验中经常需要使用一些操作较为复杂的仪器设备,如分析天平,分光光度计等,这些体积较大的仪器不能放置于讲台上,教师在讲解时很难结合实物演示,即使是在仪器前进行的示范性操作也只能保证前排的学生或者少数站在教师身边的学生能看清楚,大部分学生对于仪器内部结构及具体操作细节掌握不够,实际操作时错误较多,影响了授课质量及学生对实验技能的掌握,进而也在一定程度上影响了学生学习的积极性[5]。教师可以利用多媒体课件将无机化学实验仪器放大,让全体学生能多角度、直观地了解无机化学实验仪器的构造细节、仪器规格以及使用方法。教师还可以利用动画技术模拟无法直接用实验演示的无机化学实验现象、实验过程。教师亦可利用仿真实验进行实验操作的方法演练和细节指导,强化实验条件的控制和注意事项等完成实验的关键问题。多媒体教学提高了学生的学习兴趣,培养了他们的创新思维和创新能力,解决了传统教学中学生感觉所学知识太窄,工作中用不上等问题。
3增设无机化学开放实验,为激发学生的创新潜能提供支持
无机化学开放实验突出开放、设计和创新的理念,把多个知识点融合并应用于药学领域,提高了学生的实验兴趣,为培养学生的创新潜能提供了更广阔的空间。
3.1选择实验课题
无机化学开放实验课题是由教师根据实验室目前的条件,学生的学习兴趣和药学专业的特点确定的。如,胃功能调节剂-马来酸曲美布汀含量的测定。教师在实验开课前四周公布实验课题,学生可以根据实验的难易程度、自己的兴趣爱好来选择实验内容,选择同一个实验课题的4名学生为一个实验小组。无机化学开放实验,可满足不同水平和不同层次学生对学习知识的渴望和要求,这不仅增强了学生的自信心还激发了学生的学习热情。
3.2设计实验方案
学生选好实验课题后,通过互联网或图书馆查阅相关的文献,了解和掌握与课题有关的实验方法,并在此基础上,根据实验课题要求和实验室条件,提出具体的实验方案,包括实验前期准备、实验条件要求、实验计划进度等。经由小组讨论后,设计出最佳实验方案,交给指导教师审阅,指导教师对该实验方案存在的主要问题提出修改意见。实验方案的设计过程给予学生充分发挥想象力的空间,其创新思维和创新潜能可以得到尽情的发挥。
3.3进行实验操作
无机化学开放实验鼓励学生参与实验的全过程,学生可在教师的指导下参与实验前的各项准备工作。如准备实验试剂,安装和调试实验仪器。这样学生既了解实验的准备过程,也学到了很多实验课中没有的操作技能,有利于调动学生的积极性。在实验过程中指导教师应该避免手把手教的指导方式,多让学生自己动手。但指导教师应密切关注学生的实验过程,着重引导学生如何将所学的知识和技能用来解决实验中遇到的各种问题。学生由被动学习变为主动学习,独立工作能力和创新思维能力得到培养和提高。
3.4分析实验结果
无机化学开放实验结束后,每个小组由一名同学汇报实验结果。指导教师与小组成员共同分析和讨论实验过程出现的问题,找出问题产生的原因及所需采取的措施。最后学生撰写实验报告,实验报告中除了实验目的,实验原理,实验步骤,实验结果之外,还要对实验方案的设计和实施过程进行总结。这种开放模式能够充分调动学生学习的积极性和主动性,发挥他们的想象力与创造力,为激发学生的创新潜能提供有利的支持。
4结论
培养学生的创新能力不是对基础知识的否定,我们强调创新能力培养的同时,也强调学生要具有扎实的基础知识。学生创新能力的培养是一个渐进的过程,自2014年10月份以来我们课题小组以教学过程中学生创新能力的培养为指导思想,更新教学内容,改革教学方法。经过两年多实践,学生普遍反映课堂更为生动,学习兴趣更加浓厚,自身的创新意识和创新能力有了很大的提高。
参考文献
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伴随着世界科技迅猛发展,学会学习、提高能力成为当今人类调整自身适应社会的重要问题,同时也对当前教育提出了新的挑战。下面是读文网小编为大家推荐的化学实验论文,供大家参考。
摘要:无机化学是面向制药工程专业学生开设的一门基础必修课程,对于学生后续专业课的学习起到承前启后的作用。绪论课是引导学生认识化学学科以及与专业相关的其它学科的最佳机会,所以合理的,有针对性的对无机化学绪论课进行切实可行的教学设计就尤其重要。本文结合作者近3年来的教学经验,从绪论课的内容设置、教学方法以及学习方法的讲授等方面进行了介绍和探索。
关键词:制药工程;无机化学;绪论;教学探讨
无机化学作为化学的四大基础学科之一,经过了相对漫长的发展过程,其理论知识和实验技术都已经非常成熟并且逐步渗透到包括制药工程在内的众多其它学科。作为面向制药工程专业大一新生开设的第一门基础化学必修课程,其重要性不言而喻,为后续有机化学、分析化学、物理化学等学科的学习打下一定的知识基础。帮助学生顺利实现从高中应试教育到大学能力型及创新型复合型人才的转变起到决定性作用。对于刚刚步入大学校园的一年级新生而言,普遍存在对无机化学课程的学习动力不足,兴趣缺乏,主动性学习需求弱等一系列问题。为了扭转上述现象,对于无机化学绪论课的教学设计提出了很高的要求。希望通过无机化学绪论课的学习,培养学生正确的学习态度以及浓厚的学习兴趣,使学生很快认识到学习的目标,任务以及学好该课程的重要性,成了一个十分重要和棘手的教学难题,作者经过近几年的探索和实践,从以下几个方面就如何上好无机化学绪论课进行逐一探讨。
1绪论课在无机化学教学中的地位
绪论课作为无机化学课程的先导课,起着介绍课程的学科地位和教材的主要内容的主导作用。是学生首先接触的部分内容,对于很好的引导学生认识无机化学这门基础课程,了解其学习内容等都具有不可低估的作用[1-4]。同时,绪论课也是激发学生对于化学学科以及制药专业学习兴趣的有效途径之一,通过介绍化学在制药领域的一些贡献和已经取得的重要成就,使学生充分认识到制药专业对于为人类和社会的巨大贡献,从而大大提高学生对该专业的热爱。除此之外,绪论课也是建立良好的师生关系的纽带,通过教师生动的讲解使学生感受老师知识的渊博,从而赢得学生的信任和尊重。良好师生关系的建立也是讲授好一门课程的必要条件。
2精心设计教学内容
2.1化学学科的介绍
通过一系列与化学相关的问题引起学生思考自己身边的化学现象,比如冰为什么会融化、水会蒸发?为什么叶子颜色在秋天会由绿色变为黄色?电池怎样产生电能等等。此时学生就会不由自主的思考这些存在与我们身边的化学问题,引导学生认识化学这门自然科学。从而介绍化学这门学科的研究内容及研究对象等相关的知识,使学生在学习的过程中充满了疑问和好奇,才能更好的增强学生对于化学的学习兴趣。
2.2实例说明化学如何改变世界及与制药的密切关系
作者以美国化学会制作的一个有关化学如何改变世界的图片为信息源,该资料收集了20世纪化学方面的一些重大事件和发明,并配以形象的图片,容易吸引学生极大的学习兴趣。重点介绍一些与我们生活相关的化学知识和内容,比如在1923年,化学家发现在汽油中加入四乙基铅可以起到防爆的作用。从而进一步介绍在加油站人们看到的有关汽油标号的相关知识,使同学正确认识其符号的意义,增加学生的知识储备。后续介绍有关尼龙66和特氟龙的发现,这些都与学生的日常生活相关性很强,使学生认识到化学可以改变我们的生活和世界,很容易引起学生的兴趣。重点介绍与制药相关的几个重要的药物的发现,比如用于女性乳腺癌治疗的紫杉醇,该物质首先来自于美国的一种叫做红豆杉的植物,经过提取、分离、提纯等一系列的化学过程可以获得其中对某些癌症具有良好治疗效果的有效成分。用于降血脂及治疗冠心病等心脑血管疾病具有良好效果的立普妥,该药具有降低非致死性心肌梗死的风险、降低致死性和非致死性卒中的风险、降低血管重建术的风险、降低因充血性心力衰竭而住院的风险、降低心绞痛的风险。立普妥拥有近20年的真实世界使用经验,在137个国家正在使用,其疗效和安全性已在400多个临床试验和2.3亿病人年的临床用药经验中得到证实。众多循证证据和临床实践一致证实立普妥1080mg能强效降低低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C),对于冠心病患者,缺血性卒中患者,糖尿病以及高血压等心血管病高危患者,立普妥被证实能减少主要心血管病事件,并且被证实安全性良好。值得一提的是该药物在2004年的销售额已经突破100亿美金,使学生充分认识到药物所能带来的巨大经济效益。增强学生学好该专业的信心,制药工程专业为学生提供了一个巨大的有良好经济效益的市场,学生认识到在该专业可以发挥自己的力量而有所为。
2.3引入前沿科学内容,培养学生创新意识
通过适当的介绍一些专业相关的前沿科技成果,拓宽学生的视野,例如通过介绍纳米材料所有的一些独特的光电性能,而使该领域的研究成为跨学科的热门课题。介绍纳米材料在药物研究中的应用,比如纳米药物载体相关的研究,将药物包封于纳米微利中可以起到调节释药速度,改变药物在体内的分布,从而提高对于药物的利用效率。此外,一些高分子药物聚合物作为药物的载体制成的剂型,有效控制药物在体内的释放速率。该类药物载体聚合物降解之后,载体与药物可以定向进入靶细胞,表层的载体被生物降解,芯部的药物便会被释放出来发挥其疗效,从而有效的避免了药物在其他组织中的释放。大大降低了对其它组织造成的副作用,该高分子药物载体聚合物有助于药物达到最佳治疗效果[5]。通过相关内容的介绍一方面可以丰富教学内容,又可以从相关研究中提炼出科学精神和创新意识,逐步培养学生在该方面的综合素质。
3注重教学方法的选择
教无定法时常挂在我们嘴边,但在实际教学过程中,我们往往忽略了教学方法在教学设计中的重要作用,枯燥无味的说教很容易使学生昏昏欲睡,而降低了学生的课堂学习效率。而在绪论课的教学中,充分利用多媒体的教学优势,通过展现漂亮的图片,动画以及相关视频,给学生直观的印象,同时采用讲授与提问相结合,教学方法的多样性可以避免学生产生厌学情绪。选取合适的教学方法必须与分析学生实际情况相结合,不同的学生的化学知识基础存在很大的差异性,有的学生是调剂学生,化学基础知识薄弱,对这类学生必须根据实际情况进行有针对性的教学。
4引导学生建立有效的学习方法
对于刚刚步入大学校园的大一新生,在高中养成的在老师和家长的监督和督促下学习的习惯已经不能适应大学时期的学习任务,如何引导学生完成从被动学习到主动学习的转变就成了绪论课的一个重要任务。通过绪论课的教学,向学生传达在学习上不能放松,更需要养成我要学习的良好学习习惯。对学生提出严格的学习要求,比如课前预习,上课认真听讲,课下及时复习和完成相关作业等。除了这些基本的要求之外,积极鼓励学生充分利用网络资源,比如重点985以及211系列高校的无机化学精品课程,甚至国外相关的无机化学视频课程。从而开阔学生的视野,丰富学生的学习内容,不仅仅局限于教材和老师的教学。
5结论
无机化学作为制药工程专业的必修专业基础课之一,具有举足轻重的地位和作用,作为一门先导课,为后续其它基础课程的学习起到打下坚实基础的堡垒作用。而无机化学绪论课是引导学生认识化学及无机化学的先导,因此,精选教学内容和合理的设计教学过程就及其重要,通过近几年的摸索和实践,收到了不错的教学效果和学生的好评,很好的实现了绪论课的先导作用。使学生认识到学好无机化学的重要性,增强学生选好该课程的信心。切实使学生对无机化学产生强烈的学习兴趣,养成主动学习的良好习惯,为今后其它专业课程的学习打下坚实的基础。
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摘要:现代社会需要创新型人才,以探究式进行无机化学实验教学改革,有利于提高学生的自主学习能力,培养学生的创新思维能力和提高学生的综合能力,以满足社会上的人才需求。
关键词:无机化学实验;探究式教学;改革
无机化学是高校一年级化学相关专业学生所接触到的第一门专业课,无机化学实验是学习无机化学基本内容和基本理论知识的基础,甚至是学习有机化学、分析化学、物理化学等专业课的进门砖。化学是一门以实验为基础的学科。对于学生来说,通过无机化学实验可以激发学生的学习兴趣,实现学习方式由被动学习向主动学习的转变;通过无机化学实验可以培养学生的创新思维能力,实现感知能力和思维能力的结合;通过无机化学实验可以提高学生的综合操作能力,实现理论与实践的结合,具备解决实际生产生活中所遇到问题的能力;通过无机化学实验使学生的全面发展,为以后从事化学及相关领域的工作打下坚实的基础。近年来,有多名高校工作者提出了关于无机化学实验教学改革的方式方法,李慧泉等提出了研究型无机化学实验教学模式,通过引入问题培养学生的学习兴趣、培养学生的基本实验技能、培养学生的科研实验技能等七个方面构建“科学研究依托无机化学实验教学-无机化学实验教学支持科学研究-科学研究反哺无机化学实验教学”模式以提高无机化学实验教学质量。陈田将绿色化教学引入到无机化学实验的教学中,从改革实验内容、推广微型化实验、重视三废处理、采用多媒体教学等多个方面探讨了对于无机化学实验改革的途径和建议。魏少红以无机化学实验教学中存在的实验教材部分内容陈旧、实验教学方式存在的问题为出发点,提出增加设计行实验、倡导绿色化学提倡微实验、适当调整实验顺序、注重对实验中异常显现的分析等无机化学实验教学中的改革建议。探究式教学,是对实验方案和实验方法进行探索改革,通过复合式的教学手段,激发学生的学习兴趣,培养学生的创新思维能力和提高学生的综合操作能力,实现使学生具备独立的发现问题-分析问题-解决问题的能力。
案例一:探究问题―厨房中的加碘食盐中的碘是游离态I2还是化合态I-或I03-(探究I-、I2、I03-的氧化还原性规律及成分检测)?
(1)提出问题:I-–I2–I03-的氧化还原性如何变化?
(2)理论探究:φθ(I03-/I2)=1.209V,φθ(I2/I-)=0.5345V,高氧化态的I03-氧化性强还原性弱,低氧化态的I-还原性强氧化性弱。
(3)实验设计:取食盐试液–滴加淀粉溶液;取食盐试液–滴加淀粉溶液–滴加氯水;取食盐试液–滴加淀粉溶液、稀硫酸溶液、碘化钾溶液。
(4)实验:根据实验设计步骤进行实验,并观察记录实验现象。
(5)归纳结果:归纳分析实验现象,得出实验结论,写出反应方程式。
案例二:探究问题―如何分离鉴定溶液中含有的Pb2+、Sb3+、Fe3+?
(1)提出问题:化合物的特性及离子的分离鉴定。
(2)理论探究:化合物基本知识及离子的分离鉴定。
(3)实验设计:取试样溶液–滴加稀盐酸-分离沉淀和上层溶液;取沉淀―热水–铬酸钾溶液–黄色沉淀;取过滤沉淀后的上层溶液–滴加过量氢氧化钠溶液-分离沉淀和上层溶液。取第二次过滤的沉淀–稀盐酸–硫氰化钾溶液–血红色溶液;取第二次过滤沉淀后的上层溶液–锡片–黑色沉淀。
(4)实验:根据实验设计步骤进行实验,并观察记录实验现象。
(5)归纳结果:归纳分析实验现象,得出实验结论,写出反应方程式。
无机化学学科知识点多信息量大,尤其是元素化学部分,学生通过实验观察实验现象,总结实验结果,梳理知识点,有利于内化所学的基础知识。做好无机化学实验是一个长期的过程,通过学生自身直观的实验可以激发学生学习科学知识的兴趣,使学生掌握基本的实验操作、实验方法,引导学生进行创造性思维。通过探究式实验教学,可以创造性的培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力。
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传统的化学工业给环境带来的污染已十分严重,目前全世界每年产生的有害废物达3亿吨~4亿吨,给环境造成危害,并威胁着人类的生存。化学工业能否生产出对环境无害的化学品?甚至开发出不产生废物的工艺?有识之士提出了绿色化学的号召,并立即得到了全世界的积极响应。绿色化学的核心就是要利用化学原理从源头消除污染。以下是读文网小编为大家精心准备的:浅析绿色化学工程与工艺对化学工业的促进作用相关论文。内容仅供参考,欢迎阅读!
在19 世纪初,化学工业就已经形成了隶属于资金和知识密集型的行业。随着信息和技术的飞速发展,化学工业由最初只能生产少数无机产品和有机产品的行业,渐渐地发展成一个能有效利用天然资源、规模庞大、多行业、高产量的一大工业门类。化学工业的发展与人类生活息息相关,化工生产过程同时也给人们的生活环境带来了巨大的影响,当下解决化工生产过程所带来的环境问题和能源消耗问题迫在眉睫,绿色化学化工也应运而生。近年来,提出的绿色化学化工在化工生产过程中采用环保与资源可持续发展的理念,降低了原料的成本,减少了废弃物的排放等不良影响。
1.1 概念
绿色化学又称为环境无害化学,是利用化学来防止污染的一门科学。其研究的目的是通过利用一系列的原理与方法来降低或除去化学产品设计、制造与应用中有害物质的使用与产生,使化学产品或过程的设计更加环保化。绿色化学包括所有可以降低对人类健康产生负面影响的化学方法和技术,在此基础上产生的无害化工过程,被称为绿色化工。
1.2 基本原则
绿色化学化工在世界范围内的原则相对一体,主要涵盖下列几方面。
(1)在反应过程的源头上减少甚至根除废弃物的产生,而不是在废弃物产生之后再对其进行净化处理。
(2)产品进行设计时,尽量做到原料利用率最大化。
(3)产品进行分析时,在考虑生产效率的同时使原料和产品的毒性降低。
(4)对于析出剂和溶剂等辅助物,尽量少用或选择使用无害产品。
(5)减少生产过程中能量的损耗及其对环境的影响。
(6)除了考虑经济和技术的因素,生产原料尽量选择可回收的加工原料。
(7)尽量避免生产过程中产生不必要的化学衍生物。
(8)所选的催化剂应更符合化学计量。
(9)危险物产生之前进行检测并控制。
传统化学工程与工艺在处理有毒污染物方面的滞后性较强,其一般方法是在污染物产生后才采取措施对其进行处理,不但没有做到对污染物进行根除,还提高了处理成本及时间。20 世纪末期,人们开始留意到可以通过化学方式减少化学污染,这种方式很快在西方国家推广起来,美国1990 年污染防治法案的颁布开始了绿色化学化工的研究。此外,欧盟和日本等国家也都非常重视绿色化学化工的发展,并采取各种形式来推动无污染化学这一产业的发展。中国也十分重视这一行业动态,1995 年确定了《绿色化学与技术》院士咨询课题,1997 年召开了“可持续发展问题对于科学的挑战及绿色化学”研讨会,积极推动相关研究和产业的发展。
2.1 采用绿色能源
化工生产过程中的生产原料对生产过程和工艺有一定的影响。绿色化学化工采用无毒无害的原料,在开车阶段防止了废弃物的产生,而不是传统化学工程与工艺中在废弃物产生之后再进行处理。原料的是否可再生成为绿色化学工程与工艺的重点研发项目,选取类似自然物质这一类可再生且无污染的化工原料是绿色化学工程与工艺的首要步骤。
2.2 提高反应选择性
化学反应是化工生产过程中的重要组成之一,原料由反应得到产物,提高生产效率和产品质量则可通过合理选择反应途径实现。化学反应的影响因素有很多,如反应温度、反应条件、反应时间等。例如氧化反应大多会产生大量的热,那么原料会因受热发生变质,导致产品的质量降低,产率也减少。
3.1 清洁生产技术
清洁生产在《清洁生产促进法》第二条中的定义为:“本法所称清洁生产,是指不断采取改进设计、使用清洁的能源和原料、采用先进的工艺技术与设备、改善管理、综合利用等从源头削减的措施,提高资源利用效率,减少或者避免生产、服务和产品使用过程中污染物的产生和排放,以减轻或者消除对人类健康和环境的危害。”在化工生产中,清洁生产技术是脱硝和脱硫技术的重要组成部分,也在其他领域中有一定的发展。
3.2 生物技术
迄今,生物技术在化工中应用的主要形式为借助于酶反应进行化学品的合成,通过微生物的发酵方法制取有机化合物以及用微生物处理工业废水[4]。在现代化工生产中,生物技术在化工中的重点研发目标在于研发出种类繁多、具有更高活性和选择性的酶。
绿色化学工程与工艺在化工生产的源头上采用无毒无害的化工原料,减少污染物的产生,也减少了后续的处理过程,缩短工艺过程。它的发展对当今社会有着极大的意义,实现了人与自然和谐共处,同时也是建设环境友好型社会不可缺少的一项技术。
【浅析绿色化学工程与工艺对化学工业的促进作用】相关
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绿色化学又称“环境无害化学”、“环境友好化学”、“清洁化学”,绿色化学是近十年才产生和发展起来的,是一个 “新化学婴儿”。它涉及有机合成、催化、生物化学、分析化学等学科,内容广泛。绿色化学的最大特点是在始端就采用预防污染的科学手段,因而过程和终端均为零排放或零污染。世界上很多国家已把“化学的绿色化”作为新世纪化学进展的主要方向之一。以下是读文网小编为大家精心准备的:浅议化学绿色化方法的发展探索相关论文。内容仅供参考,欢迎阅读!
环境保护问题是当今各国发展过程中所面临的一个重要问题,也关系着人类社会的可持续发展。由于化学污染导致了一些如酸雨、温室效应、霾等的环境问题,使得人们越来越关注化学污染的问题,并期望找出有效手段减少、避免其造成更大的危害。而随着人们的环保意识的不断增强,对经济的发展的要求也越来越朝着绿色化的方向前进。针对此问题,科学家们提出了绿色化学的概念。绿色化学又称环境无害化学、环境友好化学、清洁化学,旨在从根本上、源头上阻止污染物以降低或消除环境污染。而分析化学绿色化作为绿色化学中的一个重要领域,它的发展对解决化学环境污染有着较大、较重要的要用,对分析化学绿色化方法的探索与发展也意义重大。
绿色化学涉及有机合成、生物化学、分析化学等学科,所蕴含的内容十分广泛,它最大的特点就是在开始时就采用预防污染的科学手段,因而能最大程度地实现零排放或零污染。而分析化学绿色化是绿色化学的一个重要组成部分,在进行分析化学实验中也要遵循绿色化学中化学品使用的五个基本原则,即减量使用原则、循环利用原则、回收利用原则、再生利用原则和拒绝使用危害品原则。分析化学实验中若能做到遵循以上五项原则就能够很好地做到分析化学绿色化。
而实现分析化学实验绿色化则要围绕以下四大主题进行:一是保证实验原料的绿色化,因为分析化学实验中要运用到大量的化学试剂,这些化学试剂相互反应之后可能对环境造成污染,若在实验中选用的绿色化的原料能够很好地保证最大限度地降低或消除生成物对环境的污染;二是保证反应条件的绿色化,即对化学实验中要用到的溶剂和催化剂进行选择时,尽量避免使用有机溶剂、选择使用无毒、无害的催化剂;三是做到实验排放的绿色化,在实验的创建上尽可能地设计、使用副产物较少的实验,同时在化学实验结束后,要对实验中产生的实验废料、副产物进行分类处理之后再排放;四是保证生成物的绿色化,即在化学实验中尽量让化学反应中、反应后的生成物不具有毒性或是毒性较低,且要尽量让生成物易于控制。
绿色化学对保证可持续发展战略的顺利实施有着重要意义,而分析化学绿色化在绿色化学中占据相当重要的比重,对解决环境污染与资源短缺等问题有着重要作用。因此,探索分析化学绿色化的有效发展策略十分必要。对此,可以从以下两个方面着手。
对于绿色化学的重要性与必要性,有许多人未能正确认识和了解,更不要说分析化学绿色化了。因此,要推行分析化学绿色化并使其行之有效,就要通过一定的手段如加大宣传教育力度以加深人们对其的认识和了解,要重视教育的作用。而对于学校来说,这也是责无旁贷的义务,因为只有学校做好了分析化学绿色化教学的工作,才能培养出合格的化学人才并为分析化学绿色化的事业添砖加瓦。
对此,学校要将绿色化学教育融入到分析化学实验教学中,以改进学校分析化学实验教学中存在的只重视实验的有效性而忽视实验对环境造成的污染的不足。在分析化学实验教学过程中,在首次进行化学实验时,教师就要向学生们强调实验的环保性,在此之后教师更要有意识地把一些由化学污染而造成的环境污染的典型案例融入到实验教学内容中,让学生充分而深刻地认识到化学污染的危害性及严重性,增强学生的环保意识与责任感,促进分析化学的绿色化进程。同时,教师在教学中要注重穿插一些绿色化的分析化学实验,鼓励、引导学生进行绿色分析化学实验、使其培养良好的化学实验习惯,以达到较好的教学效果。
结合绿色化学理念、优化分析化学实验要从调整实验内容、更新实验形式、消除实验生成物的危害三个方面着手。
首先,要做到分析化学绿色化可以调整化学实验内容,即科学地安排绿色分析化学实验。在教学中要做到这点,一方面要在实验选材上下功夫,即在实验时要尽量选能反映绿色化学的实验内容;另一方面则要根据实际情况对化学实验内容进行优化,即在不影响学生实验操作能力的培养的前提下,删除一些重复且所用药品毒性较大的化学实验、改进一些实验方案以减少或消除化学污染,让分析化学实验教学朝着分析化学实验绿色化的方向靠拢。
同时,在实验中还要合理安排实验项目及次序,进行串联实验,从而实现废物利用、减少废物的产生。通过调整实验教学计划,尽可能地使上一个实验中的产生的化学反应物能为下一个实验所用,实现废物利用,在一定程度上减少对环境的污染。这样做不仅有利于实现分析化学绿色化、有利于环境保护,而且对培养并提高学生的科学创新能力和环保意识也有着重大意义。
其次,也可以通过更新实验形式的方式来实现分析化学绿色化。根据实验本身性质,分析化学实验课程内容可分基本分为验证性实验、设计型实验、综合性实验等,这其中有些实验不能满足分析化学绿色化的要求。因此,在分析化学实验中,可以引入一些先进的化学实验方式来实现分析化学的绿色化。在此,推荐在分析化学实验中推行微型化学实验和采用仿真实验。微型分析化学实验是以较少的化学试剂剂量达成实验目的的一种实验方式,因而在减少污染、节省实验开支、节省学时方面具有较大的优势。同时,通过推行微型化学实验也能在无形中提升学生的实验滴水平,因为它对实验操作规范和水平要求更高。
由此,推行微型分析化学实验有益于其绿色化的发展。此外,对于那些反应时间长、危险性较大的实验,可以通过一些仿真实验,即计算机多媒体辅助教学,来达成实验目的。在分析化学实验教学中运用计算机多媒体进行模拟仿真实验,最大的优点就是能真正实现零排放、零污染,做到了使分析化学实验绿色化。但需要注意的是,在使用计算机多媒体进行实验教学时,教师不仅要做好讲解工作,也要能激发学生学习的兴趣及学习的主观能动性。
最后,消除化学实验生成物的危害也是分析化学实验绿色化的一个重要任务。对此,在分析化学实验中,对于实验中不可避免地生成的废气、废液、废渣要进行妥善的处理,要做到及时、合理地处理化学废物以达到绿色排放。
在分析化学实验中从以上所述三个方面入手,只有从源头上阻止污染,才能做到使分析化学在绿色化的道路上越走越好。
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有机化学又称为碳化合物的化学,是研究有机化合物的组成、结构、性质、制备方法与应用的科学,是化学中极重要的一个分支。含碳化合物被称为有机化合物是因为以往的化学家们认为含碳物质一定要由生物(有机体)才能制造;然而在1828年的时候,德国化学家弗里德里希·维勒,在实验室中首次成功合成尿素(一种生物分子),自此以后有机化学便脱离传统所定义的范围,扩大为含碳物质的化学。以下是读文网小编为大家精心准备的:有机化学实验教学中本科生科研素质的培养相关论文。内容仅供参考,欢迎阅读!
化学是一门以实验为基础的学科,其中实验课是化学专业课程教学的重要环节,也是学生从理论课程的学习向从事科学研究过渡的重要桥梁。尤其是有机化学实验,以郑州大学化学与分子工程学院化学专业本科生的课程安排为例,有机化学实验课程分两学期开课,每学期100学时,共计200学时,是化学专业中学时最多的实验课程。本门课程对于巩固学生有机化学基础理论知识、锻炼其动手能力、培养学生观察和分析问题的能力起着至关重要的作用。如何让有机化学实验课起到桥梁作用,帮助学生顺利地从理论学习的模式转入科学研究的模式,笔者根据有机化学实验课程的特点,结合自己的教学经验,从教学观念的转变、教学方法的改进、评价系统的改革三个方面探索本科生有机化学实验教学改革,以培养学生的科研素质和综合能力。
1. 任课教师在思想上重视有机化学实验课教学。本科教学不仅要传授给学生基本的理论知识,更要结合教学实践培养学生独立从事科学研究的能力,为其以后能够更好地适应研究生阶段的学习、科研打下良好的基础。实验课程对于培养学生的科研素质和能力起着重要的作用,然而目前在很多高校实验课程并未受到应有的重视。例如,有机化学实验课经常被视为有机化学理论课的附属课程,一般年长且经验丰富的老教师不愿意去带实验课,最后只能安排一些新进的年轻教师去带课。
与此同时,许多任课教师力求简化、敷衍了事,对学生放松要求,这无论是对于学生还是教师都是不利的。解决这一问题的方法是让拥有多年教学经验的老教师或是科研做得比较好的教师参与其中。这样,一方面经验丰富的老教师能将其教学经验传授给年轻教师。例如在《用脂肪提取器从茶叶中提取咖啡因》的实验中,由于中间回流、提取的过程时间较长,我们可以采取先给学生讲解如何提取装置的组装,待装置搭建好,体系开始回流后,再讲解后面的实验内容,这样既节省了时间,同时也避免了实验过程中空出时间,导致学生没事情做,凑到一起说笑,玩手机。另一方面,教研室多年积累的优良、教风、教学传统也会得以传承,起到了薪火相传的作用。
此外,教师可以在课堂上渗透一些与课程相关的前沿科技知识,科研做得比较好的教师甚至可以将他们平时科研过程中的心得体会讲给学生,以提高学生对化学学科的兴趣。例如,在讲《化合物熔点测定实验》时,我们使用的是毛细管熔点测定法,而现在我们做科研一般是用数字或是显微熔点仪,后者显然要比前者更加精准,但我们为什么还要使用前者呢?这是因为毛细管熔点法虽然不是最精确的,但由于样品用量少、简便易行,还是被广泛采用的,而且它是《中华人民共和国药典》确认并采用的方法。
2.引导学生正确认识实验课,培养其综合的科研素质。大学生多年来学习过程中形成了重理论、轻实践的观念。如何转变学生的这种观念,任课教师要起到引导作用。首先是对有机化学实验认识观念的转变,跟理论课相比,实验课更要重视课前预习(很重要,这相当于科研工作中的文献阅读),还要消除学生的两个误区(即使是化学专业的学生对于有机化学实验也会有极端的认识):一种是一说到有机化学实验马上就想到的是易燃、易爆、剧毒等,于是做实验时畏首畏尾;另一种是要有“奋不顾身,敢于牺牲”的精神,只有这样才能取得成就。这两种极端的认识对于学生的成长是很不利的,前者会对有机化学望而生畏,久而久之学生会对这门学科失去兴趣;后者容易在实验过程中造成事故。
因此,作为教师要在教学过程中及时地纠正学生的错误想法,帮助学生正确认识有机化学这门学科。例如在实验中涉到有危险性的试剂或操作时都要重点强调(如浓硫酸、金属钠、乙醚等)。通过具体地讲解试剂的特点、性质和使用注意事项,既让学生对相关试剂、仪器有了正确的认识,也有助于学生养成规范操作的良好习惯,提高其安全意识。此外,还要注重学生其他科研素质的培养,如实验现象的观察、严谨与实事求是的态度、团队合作意识等,以全面提高学生的综合能力。这对于学生将来无论是在国内外攻读研究生还是走向工作岗位都将是受益匪浅的。
1.课程讲解增加互动提问环节,让学生尽可能参与其中。作为教师不应恪守传统的教育观念,尤其不能照搬理论课教学的模式。通过实验课的教学,我们不仅要教会学生本门课程里所涉及的若干反应原理、实验方法和操作等,更重要的是要培养学生发现问题、分析问题、解决问题等综合的科研素质与能力。另外,实验课的教学不能像理论课那样只有教师在讲,讲完大家就去实验。有的教师把整个实验的内容讲得非常仔细,所有的注意事项也完全指出。即使这样也可能会出现两种问题:
(1) 学生做完这个实验并没有真正掌握该实验,他们只是“照方抓药”地完成实验内容,对于培养学生的科研能力作用并不大;
(2)还有一部分学生,实验做得并不顺利,这是因为他们只是应付性地完成了预习报告这一环节,并没有真正地理解实验。当教师在讲到关键问题或注意事项时他们并没有意识到其重要性,也并不能理解其中真正的原理,导致实验过程中状况百出。
因此在实验讲解过程中,教师不能平铺直叙地讲解,要举一反三、前后知识联系,因为实验课上很多用到的知识都是理论课上学过的,同时多以提问的形式增加与学生的互动,这样既对学生的课前预习是一种监督,也有助于学生对知识的掌握。此外,要鼓励学生多提问题、发现问题,提出问题也是一种能力。
2.丰富教学形式,提高学生的积极性与兴趣。与理论课相比,实验课的教学形式可以更丰富些,既然学生是课堂的主体,就应该尽最大可能地让学生参与其中。这个过程可以循序渐进,从前面说的提问环节可以逐渐过渡到让学生上台来讲(比如:实验原理或是实验中要注意事项等)。在此基础上,可以让学生试着来讲解全部的实验课内容,让学生自己做一次“教师”。多媒体教学已经渗透到了所有学科,随着网络技术的不断发展,如果实验室配备了投影仪,可以让学生将要讲的内容制作成幻灯片来讲解,将全班学生分成若干个小组,每一组负责一个实验,课前做好充分的预习,并查找资料,制作幻灯片,讲解完,其他同学也可以提问。在学生讲完之后,教师再进行点评和注意事项的强调。这种教学形式,在完成教学任务的同时,使学生的能力得到了锻炼,同时也丰富了教学形式,活跃了教学气氛。
有机化学实验虽然是一门独立的课程,但一般只作为考查课,即其成绩是根据学生平时的表现,由任课教师打分。由于学分比较重,学生还是很重视的,如果只对教学形式进行改革而不改革成绩的评价体系,可能会造成打分的不公平。
实验课的成绩一般由预习报告、实验操作、实验结果、实验报告等几部分组成,但很多时候任课教师还是很看重实验反应的收率,这种考核方式引起的后果是学生只是片面地追求产物的收率,根本不注重实验过程,进而忽略了对于规范实验操作和实验安全等方面意识的培养。因此,只有将评价方式也进行改革,学生才会真正用心去对待每一个实验、每一步操作。在基本按照上述几个方面进行评分的原则下,侧重于课堂表现和实验报告两个方面。课堂上的表现,不只是实验操作,还包括学生回答问题的情况、遇到问题时能否主动去思考解决问题的办法以及实验结束后打扫卫生的情况等。
在实验报告方面,不只是看其是否书写的清晰,还要看实验现象、收率、实验结论是否记录的规范完整,实验日期、实验装置图是否准确记录,以及课后的思考题或是实验中遇到的实际问题,是否做到了认真思考,并分析其原因给出合理解释。上述这些方面是能够真正反映一个学生是否用心去做实验,是否认真观察和记录实验。对于实验所得的产物,要综合分析其收率、颜色、状态等并给出评价。例如,如果一个学生本次实验不是很成功,但其操作规范,并且能够在实验报告中对其相应的结果做出合理的分析,那么本次实验的分数就不会太低。
相反,如果某学生本次实验虽然结果很好得到产品收率较高,但在实验过程中有很严重的违规操作,或者书写实验报告时照搬教材或抄袭他人的实验结果,甚至杜撰实验数据,也要对其成绩适当扣分,严重者甚至要对其进行警告。此外,还要鼓励那些在实验课堂上能够积极主动地思考、踊跃发言的学生提出自己的观点,注重培养学生的发散性思维和创新性思维。对于在这些方面表现优秀的学生要适当在其总成绩中加分。
以上是笔者在有机化学实验教学过程中的一些心得和体会,从学生的反应上来看,取得了良好的教学效果。其所带班级的学生中,有的在国家大学生化学竞赛中获奖;有的出国深造;有的被保送到中科院或“985”重点高校。有机化学实验课作为化学专业课程教学中的重要环节,对于培养科研素质好、综合能力强的高素质人才起到了积极的作用。
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