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無機化學導論范文1
優化教學內容,重視理論教學
無機化學由于內容多而雜,理論性強而抽象,新知識的不斷引入等原因,使得在教學學時不變,教學內容卻在不斷增加的矛盾日顯突出,因此必須抓好教材建設,依據人才培養模式,根據生源實際情況,優化整合教學內容,顯得十分重要。
我們學院化工系應用化工、化工分析專業的學生目前使用的無機化學教材是教育部高職高專化學教材編寫組主編的《無機化學》第二版[1];化工出版社的王建梅、曠英姿主編的《無機化學》第一版。在教學中以上面的教材為基礎,結合我校學生的實際情況,從培養技術應用型人才的需要出發,進一步突出高職高專的教學特點,貫徹基礎理論內容以“必須和夠用”為度的原則,重視專業技能的培養,對教材進行適當的加工、處理。
1.對化學理論部分的精選
我們首先組織課題組教師對化學理論部分進行了精選,一致認為可適當“降低調子”講授原子結構及分子結構的內容,將小字排版的內容作為學生的閱讀資料,重點講授四大化學平衡及應用。
2.元素部分的精選
對元素部分在體現周期系的原則下,盡量突出典型和通用的元素和化合物的性質及用途。對不同專業的學生,側重點也有所不同,如化工分析專業,重點講授元素及離子的定性檢測上。
3.重視理論教學
在章節的安排上不拘泥于教材本身的知識體系,采取重點突出,難點分散,循序漸進,由淺入深,適當重復,前后呼應,歸納總結,既要介紹基本知識原理,保持課程體系本身的科學性、邏輯性和系統性,又要貼近現代生活和化工生產實際,不斷用新知識、新成果、新技術充實教學內容。如講授元素及化合物部分時,介紹“微量元素與人體健康”有密切的關系。說明鐵、鋅、碘、硒、錳、銅、氟、鉻、鈷、鋁是人體必需的微量元素[2]。講授新型無機材料,如高溫結構陶瓷、納米材料等知識[3],通過以上示例,既增加了學生的學習興趣,又讓學生了解了相關領域的新知識、新成果和新技術,使化學教學與時俱進,跟上知識更新的步伐。
改革教學方法,提高教學質量
為了提高教學質量,達到事半功倍的教學效果,我們在教學中采用多媒體課件輔助教學、啟發式教學、模型教具教學等靈活多樣的教學方法,即提高了學生的學習興趣和積極性,又達到了開拓學生知識視野,擴大知識面的效果。
1.充分利用現代化教學手段
利用多媒體課件將抽象難懂的內容變得具體、生動、形象、逼真。如講授雜化軌道理論時,原子軌道雜化的形狀,不同類型雜化分子的空間構型,通過多媒體課件生動活潑,圖文并茂地“演示”給同學,有利于學生的理解和掌握,加深了對教學內容的印象,提高了教學質量。
2.采用啟發式教學
無機化學常被一部分學生形容為“聽起來枯燥乏味,學起來費力無趣”的課程,此時,若教師只憑借一支粉筆,一塊黑板,采用傳統的講授為主的教學方法嚴重的束縛了學生的思考能力,加之上課時忙于記筆記和背公式,使學生處于被動接受知識的位置,抑制了學生學習的積極性和主動性,導致教與學的雙邊活動被削弱。由于缺乏學生的積極參與,不可能取得良好的教學效果。采用啟發式教學,培養學生的思考能力。適時的提問、設疑、討論等啟發教學方法,可調動學生的學習興趣、活躍課堂氣氛、變被動為主動學習、引導學生去思考問題、解決問題、提高學生的創造力和思考力。如在學習錳及重要化合物的性質時,啟發學生與已經學過的鉻及重要化合物的性質比較異同,通過誘導學生回答,然后由老師歸納總結出,一般常見錳(Ⅶ)的化合物有較強的氧化性,常見代表物KMnO4是常用的氧化劑、其還原產物隨溶液酸堿性不同而異,而鉻(VI)只在酸性條件下顯氧化性;錳(Ⅳ)的常見代表物MnO2既有氧化性、又有還原性,具體在反應中顯什么性質常由另一種反應物及介質而定;錳( II)的常見代表物是MnSO4,有弱的還原性,在HNO3存在時,可被強氧化劑NaBiO3氧化為七價錳的化合物,使學生輕松掌握錳常見化合物的性質和反應規律,同時也鞏固了鉻及常見化合物的性質。達到了事半功倍的教學效果。
3.鞏固啟發式教學效果
我們還充分利用習題課這一教學環節。每隔3~4章安排一次習題課(2學時),通常先用一學時對學生進行測驗,此時老師可通過巡視發現一些問題,然后緊著上一學時的講評課,對共同錯誤進行及時糾正,將新穎獨到的解題方法推薦給其他同學,鼓勵學生一題多解,引導學生舉一反三,啟發學生發散思維,鞏固教學效果。
4.采用球棍式模型教具,提高教學效率
無機化學中原子、分子結構看不見摸不著,故學生常感到即抽象又難理解,在多媒體課件形象的描述它們的基礎上,再配上模具的演示,使抽象的問題具體化,學生更易接受和理解。同時,學生還可以利用下課休息時間親自演示,并與教材的圖形比較,加深印象,增強了學生的空間想象力,從某種程度上,它比多媒體更直觀易懂,效果很好。
改革實驗內容,培養學生能力
化學是一門實踐性很強并以實驗為基礎的學科,無機化學實驗是學生入校后學習的第一門實驗課。是學生必修的專業基礎課之一,通過無機化學實驗教學,使學生熟練地掌握化學實驗的基本操作技能,加深對無機化學基本理論的理解、驗證,鞏固元素及其化合物的性質,為后續課程的學習,考取職業資格證書及今后從事化工生產技術工作打下基礎。
為了配合無機化學教學改革,對無機化學實驗進行了大膽的改革探索。我系教師一致認為,實驗教學改革的根本是要建立一個以培養學生動手和創新能力為主的教學模式,對實驗內容及重點進行調整。
1.嘗試性的開展設計性實驗
在保證基本操作和驗證性實驗的基礎上,為了培養學生獨立思考和創新的理念,加強實踐動手能力,靈活運用所學理論及實驗知識。獨立分析和解決問題的能力。嘗試性的開展設計性實驗,該實驗內容是在老師的指導下,學生根據所學無機化學理論及實驗知識,查閱有關文獻資料,獨立地設計實驗方案,并進行實驗獲得產品。完成實驗后,同學們雖然很累,但看到自己親自實驗的結果,心理充滿了成就感,實踐證明這是一種讓學生由被動學習為主動學習的好途徑。
2.增開綜合實驗
為了培養學生綜合運用知識的能力,全面提升學生的綜合素質,增開了30學時的無機化學綜合實驗。經過集中強化綜合訓練,提高了學生自覺思考能力,理論聯系實際、分析問題和解決問題的能力。
改革考試方法,科學評定學生成績
考試是檢驗學生對所學知識掌握和運用能力的一種手段,同時對教師教學效果提供反饋信息。為了更加合理公正綜合評價學生的學習情況,我們近兩年來對傳統的閉卷筆試進行了改革,對學生的成績實施了多元化的評價。在評價過程中注意評價內容的多元化,不僅考查學生掌握書本知識的程度,而且全面評價學生靈活運用知識的能力、實驗動手能力、創新意識等綜合素質。具體做法是,期中考試占總成績的10%,期末考試占總成績的60%,平時成績(包括課堂提問、作業、出勤等)占總成績的10%,無機課內實驗占總成績的20%,然后將上述四項相加得出學生本學科總成績。通過實施該考核辦法,使學生對每個教學環節都很重視,達到培養學生綜合素質的目的。
經過幾年的無機化學課程教學改革的探索與實踐,雖然目前已積累了一定的經驗,但還需在實踐中不斷探索和完善,在教學過程中,仍需更新教學理念,深化教學改革,拓寬教學新思路,發現新問題,所以無機化學課程教學改革是一項長期艱苦的工作,需要我們不斷努力、探索、實踐,才能跟上時代步伐,取得更大的收獲。
參考文獻:
[1]高職高專化學教村編寫組編.無機化學.北京:高等教育出版社,2004.
無機化學導論范文2
關鍵詞:高職;有機化學教學;現狀;改革措施
有機化學是一門源自于生命體,發展于生命體,并融合在化學學科的發展中逐步形成的獨立學科。根據藥品生產技術專業的人才培養目標和素質的要求,有機化學作為該專業的一門必修專業基礎課,擔負著承上啟下的任務。其前期課程有無機化學,后續課程有中藥藥理學、中藥鑒定學和中藥化學等。為了提高有機化學的教學效果,充分發揮其在本專業當中所起的作用,本文對我校藥品生產技術專業的學生情況和對學生抵觸學習有機化學的主要原因進行分析,總結出了相應的改革方案。
1本校藥品生產技術專業學生情況分析
1.1有利因素。
①學生在第一學期完成了無機及分析化學課程的學習,有了一定的學習基礎;②學生有較強的紀律性,有一定程度的求知欲;③學生動手能力較強,喜歡各類社會活動,可塑性較強。1.2不利因素。①大多學生在高中階段修文科,化學基礎相對薄弱,部分學生對化學有抵觸心理;②思維不夠活躍,對抽象理論缺乏學習熱情;③學習習慣和方法欠佳;④自主學習、獨立思考能力較弱,習慣于背誦現成答案;⑤邏輯思維能力、空間想象力較差;⑥部分學生較浮躁、貪玩。
2學生抵觸學習有機化學的主要原因
2.1課程本身的特點。
有機化學課程包含有機化學基本概念、基本有機化合物、生物活性類有機化合物等內容,以官能團為主線,論述各類有機化合物的結構、分類、命名及性質。和無機化學不同,有機化學是一門整體性很強的課程,每一部分并不是零散的,孤立的,而是具有很強的前后關聯性。只有學生在前面的學習當中打好基礎才能更好、更輕松的學習后面的知識。而有些學生忽視了前面的學習,所有在后面的學習中就會感到困難和吃力,加上有機化學中機理部分涉及較多,讓學生產生了畏懼心理。
2.2教師教學方法。隨著現代科技的進展,許多新興媒體也廣泛應用在教學當中,目前很多高校高校教學大多采用多媒體。尤其基于有機化學自身課程的特點,通過多媒體可以加入適當的動畫,可以解決一些抽象的機理問題,有助于學生更好的理解,增加學生的學習興趣,一定程度上提高了教學效果。但如果僅僅只用多媒體也存在很多弊端,例如,對教師來說,可能會有備課不認真,出現從照本宣科變為照屏宣科的現象;禁錮思維,容易減少或遺漏根據隨堂情況所作出的發揮,引申或補充;容易忽視學生對知識點的反應,錯過了最佳調整上課進度的時機。對學生來說,PPT播放速度過快,有些學生只顧用手機拍課件,而無暇顧及老師和課件所講的內容;學生缺乏獨立思考的過程,不利于養成良好的學習習慣等[1]。加上有些老師雖采用了新型的教學手段,但仍然沿襲了滿堂灌的教學模式,學生的學習依舊是一個盲目、無我、被動的過程。
2.3實驗課課時較少。有機化學是一門實踐性較強的學科,但隨著實驗課課時的減少,實驗數目也隨之減少。這不僅降低了學生對實驗的重視程度,減少學生將理論與實驗相結合的機會,也對學生的實操能力產生較大影響,不利于培養應用型人才。
2.4學生不夠重視。作為我院基礎化學教研室的一名有機化學教師,大多數老師和我一樣畢業于化學專業,并不具備扎實、豐富的醫藥類方面知識,因而不能將藥學知識很好的和有機化學教學聯系起來。部分學生認為有機化學是一門基礎課,而不是專業基礎課,不會影響他們的專業課學習,因而使得他們體會不到該門學科的重要性,也缺乏學習興趣。
3改革方案
3.1根據我校本專業特點,制定教學內容。充分考慮高職的教育特點,將“以服務為宗旨,以就業為導向,以能力為核心”的人才培養目標作為教學的導向。在知識點的選取上更符合高職教育要求和目前的生源情況,以必需、夠用、適度為原則,注意基礎知識、基本理論的系統闡述,適當降低起點和理論難度,簡化對復雜反應機制的推導論述,淡化學科意識,偏重應用(強化有機化學與中藥、人類生活和社會的聯系)。內容編排時由淺入深,由易到難,分散難點,理論與實踐相結合。
3.2精心組織教學,提高教學質量。首先,應該加強學習,多讀一些與有機化學相關的醫藥類書籍,增加自己醫藥類方面的知識儲備。另外,充分利用我院自身的優勢,多聽一些藥學相關的課程,尤其是有機化學的后續課程,例如中藥化學、中藥藥劑學、中藥鑒定技術、藥理學、中藥藥理學、制劑分析等。根據對后續課程的學習,不僅可以在有機化學教學中增加與之匹配的實例,使授課內容生動有趣,而且也掌握了后續課程對有機化學的知識要求,進而及時調整有機化學的教學內容,以期增強有機化學的實用性和學科間的聯系。其次,雖然現在新興教學媒體很多,但很多是無法完全替代傳統板書教學的,因而在選擇教學手段時,不能完全拋棄傳統板書,而應該將傳統板書和多媒體教學手段靈活結合,開展啟發、討論及探究式課堂教學,并適時采用案例教學法[2],小組討論法、課堂演示法、微課、翻轉課堂等方法來提高學生的參與性,激發學生學習的積極性。例如以設計合成阿司匹林為案例,啟發學生從阿司匹林的結構和性質出發,層層剖析出所需的反應條件,最終得到利用酚羥基?;磻獊斫鉀Q問題。最后,注重教師講授和學生自學相結合,加強學法指導和解題指導。在教學中有意的設問,組織學生尋求解決問題的方法,培養學生通過網絡及相關數據庫查閱相關資料的能力,讓學生在該過程中掌握知識、培養技能、學會思考、學會學習,并養成良好的學習習慣。
3.3突出應用型大學培養目標,加強實驗教學環節。在學生對基本操作技能重點掌握的前提下,更多的選擇對藥物的提取或合成的相關實驗。對常規實驗,采用教學做一體化模式,即我講給你聽,我做給你看,你做給我看,我來糾正你。除此之外,選取一些設計性實驗,要求學生自己查閱文獻、設計實驗方案、得出實驗結果,通過討論得出各自實驗方案的優缺點,以此來充分調動學生的主動性和積極性。使學生在掌握基本實驗操作的同時,對有機化學在其本專業當中扮演的角色有更加直觀地感受,增強學習的興趣和對本課程的重視度。
參考文獻
[1]張占孝.多媒體教學存在的問題及應對措施[J].陜西師范大學學報(哲學社會科學版),2007,36:180-182.
無機化學導論范文3
關鍵詞:獨立學院;特色教學;化學教學
獨立學院是我國高等學校辦學機制創新與模式改革的產物,更是高校優質教育資源與社會辦學力量結合的產物。近年來,隨著獨立學院的快速發展和特色辦學的不斷創立,獨立學院正逐漸成為當前和今后一個時期內,我國高等教育發展的重要組成部分。而與此同時,學生培養的質量也受到了廣泛的關注。根據學院的辦學特色及學生的特點,開展特色課堂教學對于提高教學質量有著至關重要的作用。本文將以化學導論的課堂教學為例探討獨立學院特色教學。
化學導論是化學專業學生必修的基礎課,是專業學習和未來的專業工作的基礎學科。隨著高等教育專業設置變化和課程體系的整合,以及化學技術的迅猛發展,化學課程教學改革的問題也日益顯現。尤其作為三本獨立學院來講,它的教育是一種具有全新概念與目標的教育方式。
一、獨立學院學生的特點
獨立學院的大學生是當代大學生中比較特殊是一部分群體,他們除了具備當代高校大學生所具有的共同點外,還具有很鮮明的特性。
1.入學成績普遍較差,專業基礎薄弱,缺乏自我約束能力和主動性學習能力。
2.多數為獨生子女,家庭條件好,從小嬌生慣養,為人常表現出自私的性格,對環境的適應能力差,對困難和挫折的承受能力極弱。
3.大部分學生綜合素質較強,興趣愛好廣泛,多才多藝,思維活躍,動手能力強,易于接受新事物。
二、獨立學院化學專業學生學習的特點
與高中相比,大學的課程難度和數量都增大了,需要掌握和理解的知識越來越多,尤其是化學專業的學生,要求學生學習具有自主性、專業性,這恰恰是獨立學院學生的弱點,他們往往缺乏良好的學習習慣和學習方法,缺乏自主性學習能力和自我約束能力,出現“必修課選逃,選修課必逃”的現象,或者是人在教室,卻神游課堂。特別是大班課堂,更是前排座位遭冷遇,后排座位得青睞,手機上網、玩游戲、吃東西等更是屢見不鮮,導致課堂秩序混亂,教學效率不高。相反在課堂上,老師講些題外話卻能吸引學生的注意力,會滔滔不絕的和老師、同學們進行交流和互動。
三、特色教學的提出?;谏鲜霆毩W院學生的特點及課堂教學中出現的問題,本文提出獨立學院化學導論課程特色教學目標,基本思路是:整合教學內容,創新教學方法,優化考核制度,加強教學實踐,拓展知識應用。主要從課堂教學中、動手能力培養與實踐經驗的積累上進行改革創新,力求培養出具有學院特色的人才。
四、特色教學的實施
1.考勤,首先達到量再求質的突破。點名考勤對于獨立學院這些自覺性積極性不是很高的學生來說是非常重要的。第一節課就向學生明確日??记谧鳛槠谀┛己说囊徊糠?,打消部分學生逃課的念頭,獨立學院學生逃課的常用理由:“這門課程不重要也和我的專業關系不大,不上也罷”;“對這門課程毫無興趣,老師講課也枯燥乏味,不如自己看書”;“反正是老師不點名,考試肯定及格”。剛開始可能有一部學生是因為點名來上課的,但是慢慢的養成了不逃課的習慣,也慢慢喜歡上這門課程,并且把考勤作為期末考試考核的一部分,提高學生學習積極性。
2.上好緒論課。大一新生第一節化學課是非常最重要的,化學導論課也是學好無機化學、有機化學等專業課的基礎。通過化學導論的學習,使學生系統地了解化學發展的歷史和規律;了解化學作為二十一世紀的中心學科,其自身及相關學科(如材料、環境、生命、醫學、信息等)的發展對人類社會進步的重要作用;了解化學發展對人類生活的影響;了解化學學科的前沿發展領域和廣闊的應用前景;掌握學習化學的方法;初步掌握自己查閱、索取相關學習資料的方法。
3.開展專題講座。針對學生感興趣方向及最前沿領域如綠色化學、能源材料等主題開展專題講座活動,通過一些前沿科研實例讓學生在課堂上了解納米材料、新能源材料的應用及其合成方法,掌握化學最前沿及最熱門的研究課題,激發學生們的學習興趣和求知欲望。
4.指導學生查閱、搜取資料及撰寫科學小論文
文獻資料是我們了解國內外科研動向并掌握最新研究進展和最新科研成果的有效途徑,通過查閱文獻資料,了解國內外最新的理論、實驗手段和研究方法,同時也可以從以往和目前的有關研究成果中受到啟發,為自己的研究提供有用的研究思路和方法,避免重做前人已經提出的正確觀點,而且為更科學地論證自己的觀點提供有說服力的、豐富的事實和數據資料,使研究結論建立在可靠的材料基礎上。
通過實例示范、視頻教程等方式讓學生掌握文獻檢索方法,培養學生文獻檢索能力,并且通過文獻資料查閱、整理,提出自己的觀點撰寫綜述性小論文。
無機化學導論范文4
【關鍵詞】 綠色化學;綠色化學實驗;綠色化學意識
【Abstract】 Based on the domestic and international green chemistry analysis, summarize the experimental teaching of trace chemical experiment, green chemistry experiment operating requirements, green chemical instruments and medicines and information technology in the research and application of green chemistry experiment, training students' consciousness of green chemistry.
【Key Words】 green chemistry, green chemistry green chemistry consciousness
【中圖分類號】G63.23 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089(2013)32-0-01
一、引言
突破傳統的化學實驗方法,綠色化學已成為世界各國普遍接受并大力提倡、實施的人類、自然環境等可持續發展戰略方針的重要組成部分[1]。
二、綠色化學國內外現狀分析
1990年,美國國會通過《污染防治條例》;1996年由美國環保署P.T.Anastas等編寫的《綠色化學》叢書陸續出版;1998年,美國正式啟動"綠色化學"計劃;1999年1月,英國皇家化學會主辦的國際性雜志《綠色化學》創刊;2001年秋季開始美國波士頓Massachusetts大學開始設立綠色化學博士學位[2]。1993年,中國政府制定了《中國21世紀議程一一中國21世紀人口、環境與發展白皮書》;1995年,中國科學院化學部組織《綠色化學與技術一一推進化工生產可持續發展的途徑》院士咨詢活動;1997年5月,中國以"可持續發展問題對科學的挑戰一一綠色化學"在北京舉行;首都師范大學專門編著了《環境與綠色化學》一書于2005年1月由清華大學出版社出版[3];2007年8月由清華大學出版社出版,完成了《環境與綠色化學》配套教材的建設[4]。
三、培養綠色化學意識是實現綠色化學的基礎
1、綠色化學含義
綠色化學,又稱環境無害化學、環境友好化學、清潔化學,是指在化學品的設計、生產和應用中消除或減少有毒有害物質的使用和產生,設計研究沒有或只有盡可能少的環境副作用、在技術上和經濟上可行的產品和化學過程,是在始端實現污染預防的科學手段[5]。
2、培養學生的綠色化學意識
教師具有豐富的綠色化學知識并采取有效的行動,例如:在實驗室張貼綠色化學標語,鮮明提出綠色化學的口號,在教學中強調12項基本原則[6],潛移默化地去感染學生。
三、實施綠色化學教育
3.1綠色從微量實驗開始
關于微型實驗、綠色化學與微型實驗己有大量文獻報道[7],國內有關微型化學實驗的研究成果也陸續出版[8~10],微型實驗具有儀器裝置微型化和試劑少量化兩個基本特點,操作方便,節約藥品, 減少污染,代表了綠色實驗發展的方向[11]。是一種以盡可能少的試劑來獲取所需化學信息的實驗原理和技術,其試劑用量是對應的常規實驗的0.1%~10%[12]。如利用試管代替燒杯進行水中花園實驗,節約了試劑(原方法試劑用量的1/20) 實驗效果明顯安全材料易得[13]。因此,既節省了藥品,又使得產生的“三廢”大大減少,基本解決了實驗室的污染問題[14]。
3.2 綠色實驗基本操作
有些學生實驗設備動手能力較差,不能按實驗要求操作,如:SO2、溴苯、硝基苯等有毒,制備和性質實驗特別強調規范操作;如:不能向燃著的酒精燈添加酒精;如:乙烯、乙炔、CH4等點燃前要驗純,降低事故發生率,節約藥品,減少污染嚴格遵守實驗操作規則。
3.3選擇綠色藥品及儀器
選用對環境友好的原料、催化劑等實驗藥品。例如:在乙酸乙酯制備實驗中,常用的硫酸催化酯化法存在用酸量大、副反應多、過程復雜、收率低、廢酸污染等不足,可依據實驗原理,選用 PW12 / SiO2 綠色催化劑取代濃硫酸,催化合成乙酸乙酯[15]。白磷毒性大,燃燒產物五氧化二磷對環境污染也較嚴重,改用 Mg2S i水解產生的 SH i 4在水面上自燃代替白磷,整個實驗安全無毒無污染,符合綠色實驗要求[16]。
3.4 綠色處理廢液和剩余藥品
在化學實驗教學中,把用過的酸類、堿類、鹽類等各種廢液應分類倒入各自的回收容器內,可采取中和、分解、吸收、燃燒、回收循環利用等方法處理廢棄物。例如:在實驗室制取氯氣時,采用向上排氣法收集氯氣,并把多余的氯氣用氫氧化鈉溶液吸收。保證了化學實驗末端綠色化,使學生受到良好的綠色化學教育。
3.5綠色實驗設計方案
從實驗技術、方法、儀器等方面進行重新設計,實驗產物或中間產物循環使用多種操作有機組合,如:乙醇系列實驗:工業酒精 95%的乙醇- 乙酸乙酯- 乙酸乙酯皂化反應速率常數測定及乙酸乙酯-乙酰乙酸乙酯-苯甲酰乙酰乙酸乙酯,乙酰水楊酸系列[17]。如:次氯酸鈉、氯酸鉀的制取和氯氣的氧化性實驗連到一起做,不僅節約了時間、藥品,而且基本上聞不到氯氣、氯化氫的氣味,環保效果好[18]。
3.6 信息技術代替傳統實驗
對于實驗中排放較多的有毒氣體、有毒廢水,特別適合演示實驗。如膠體的電泳:硫化氫的性質制取Co、So2、CL2等毒性實驗,氫氣還原氧化銅時先加熱后通氫氣,將水加入濃硫酸以稀釋濃硫酸)用啟普發生器制取乙炔等[19]。利用信息技術對實驗反應過程進行仿真,既有助于學生理解,又減少了三廢污染。
總之,綠色化學是全體化學教育工作者必須研究和解決的課題。把綠色化學的新理念、新方法和新技術落到實處,實現綠色家園偉大的中國夢想。
參考文獻
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無機化學導論范文5
木炭還原氧化銅實驗是中學化學教材中固相反應的典型代表之一,該實驗因成功率低而被廣泛討論,如反應物的質量比、反應物研和程度、反應溫度甚至試管大小都影響該實驗的效果[1]。狹義地講,固相反應(Solid state reaction)是固體與固體之間發生化學反應生成新的固體產物的過程,如燃燒石灰石、氯酸鉀分解等。本文從狹義的概念來討論固相反應。
1固相反應的微觀模型
固相反應機理較氣相或液相反應復雜,通常包括以下基本步驟[2]:①吸附和解吸;②界面上原子間反應;③在界面上或內部形成新物相的核;④物質通過界面輸送。在各步中,往往有某一個反應步驟進行得比較慢,整個反應的反應速度就受這一步反應所控制,叫做控速步驟。固體粉末反應大部分是擴散控制的反應。
Jander(楊德爾)首先提出了固體粉末反應的擴散模型[3]。他對反應體系做了一些簡化處理,設想反應物A是半徑為r的球形顆粒,其分散在連續的反應物B的介質中,并假定在A微粒的表面上產生厚度為x的產物層(AB),如圖1所示。因此物質的傳遞輸送是沿著A與B的接觸點進行相互擴散。產物層AB形成后反應要繼續進行,就必須有B通過產物層擴散到A-AB的界面才能與A反應生成AB。其中通過產物層的擴散速度最慢,決定著整個反應的速度。而晶體結構缺少對稱性或結構具有缺陷的地方容易成為初始反應的核心。
綜上,從固相反應微觀機理分析可知,反應物的晶體結構、粒度、比表面積、反應溫度是影響固相反應的主要因素。正如在木炭還原氧化銅實驗中發現,木炭和氧化銅的干燥程度、研和程度、質量比、堆積形態、加熱燈具等均對反應進程和反應速度產生作用。
2固相反應的熱力學研究
熱力學通過考慮反應的自由能變化來判定該反應能否發生,即ΔG
3關于固相反應的動力學
從熱力學性質來講,木炭還原氧化銅的反應在常溫下即可發生。然而實際上,為什么該反應對溫度確有一定的要求呢。可從圖2的簡單圖示得到說明。從固相反應機理看,反應的第一階段是在木炭和氧化銅的界面上(a,b圖中的虛線)生成金屬銅晶核,實現這步是相當困難的,因為生成的晶核結構與反應物的結構不同。因此,成核反應需要通過反應物界面結構的重新排列,其中包括結構中化學鍵的斷裂和重新結合,C和CuO晶格中C(原子)和Cu2+的脫出、擴散和進入缺位。加熱有利于這些過程的進行和晶格的生成。同樣,進一步實現在晶核上的晶體生長也有一定困難,因為原料中的C和Cu2+需要經過兩個界面的擴散才有可能在核上發生晶體生長反應, 并使產物層增厚,如圖2(b)所示。可見, 決定此反應的控制步驟應是晶格中微粒的擴散, 而加熱有利于離子或原子的擴散,可明顯地提高反應速度。
綜上所述,從固相反應機理、反應熱力學和動力學分析,影響固相反應速度的因素有:①固體比表面積及固體間接觸面積;②微粒通過各物相特別是產物相的擴散速度;③產物相的成核速度[5](受產物相與反應物相之間晶體結構差異及溫度的影響)。
4從固相反應原理解析木炭還原氧化銅的反應條件
筆者在多次對比實驗后發現,木炭和氧化銅的質量比、干燥程度、研和程度、加熱效率都影響該反應速度。本文結合固相反應原理對各反應條件進行解釋。
4.1反應物間的質量比、研和程度影響固體表面積及固體間的接觸面積
從木炭與氧化銅反應的化學方程式可知,C與CuO恰好反應的質量比為1∶13.3。經筆者實驗發現,在一定條件下(如試管的大小、反應物的顆粒粗細、反應物的混和程度、加熱燈具的確定等條件下),木炭與氧化銅質量比在1∶6~1∶11[6]的范圍內往往可獲得較高的成功率。為什么木炭與氧化銅反應的實際質量比大于理論值?可以從固體粉末反應的擴散模型中得到解釋。由于反應在兩個反應物的界面上發生,非界面處的反應物微粒只有擴散到界面上才可能參加反應,且隨著生成物的增多兩物質間直接接觸的面積減少,因此反應物的實際用量大于理論值。
木炭粉與氧化銅粉末混和后再充分研磨,研磨越細且混和越均勻,反應物顆粒間的接觸面積越大,則反應界面越大,反應速度可明顯地提高。在下述兩組對比實驗中得以充分證明。
4.2加熱效率影響微粒擴散速度和成核速度
反應試管的型號、燈具的選擇、反應物堆積形態均影響反應混合物的加熱效率。實驗研究發現,在木炭還氧化銅的反應中,若選取小試管,將反應混合物平鋪于試管底部并壓實,即使選用酒精燈也可實現充分、高效地利用熱能使整個反應混合物迅速達到反應溫度(約400 ℃~500 ℃),得以在短時間內有效地提高擴散速度和成核速度,促使該反應顯著發生。若選取較大試管,則用焰溫較高的煤氣燈或酒精噴燈,也可使反應混合物較快達到反應溫度。
4.3對有固體粉末參加的固相反應,若反應混合物中含有水分,在加熱過程中水分子會從混合粉末中沖出,俗稱“沖料”,阻礙反應繼續進行。因此,木炭和氧化銅粉末需充分干燥后混和。
綜上,擴散和成核過程明顯影響著固相反應速度。從木炭還原氧化銅的實驗研究可知,對于可自發進行的固相反應而言,反應溫度、反應混合物的干燥及機械加工程度是影響反應速度的主要因素。
參考文獻:
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無機化學導論范文6
論文摘要: 我國社會主義市場經濟的急速發展使得具有創新精神和創業潛力的高級技術人才出現了供不應求的態勢,順應這一形勢,針對創新人才必備的一系列基本特征,本文提出高等院?;瘜W實驗教學可以從引導學生樹立創新意識、注重激發學生探索真理的欲望以及改進課程成績評定方式等方面進行探索和嘗試。
一、知識經濟時代創新型人才的基本特征
“創新是一個民族進步的靈魂”,是社會發展的不竭動力。隨著知識經濟時代的到來,我國社會主義現代化建設的偉大事業急需大批創新創業型高級技術人才。而具有一定的創新精神和創新思維是創新創業型高級技術人才必備的素質。如何將創新精神的培養切實貫徹到具體的教學環節之中是擺在我們廣大教育工作者面前的重要任務。
新世紀科學技術的發展在高度分化的同時呈現出以高度綜合為主的特征,人才已成為國際經濟和社會發展的競爭焦點。誰擁有人才,誰能夠培養出大批具有創新能力的人才,誰就具有快速發展的優勢和潛力。順應這一形勢,高等院校應努力培養大批具有創新能力的高級技術人才以滿足我國經濟和社會發展的需要。
新時期富于創新精神人才的基本特征可概述為以下幾點:(1)思想開放,視野開闊,善于應變,充滿想象力和創造潛能;(2)愿意接受和善于接受社會的改革和變化;(3)主動地接受新的思想觀念和新的行為方式;(4)尊重知識,注重實踐,不斷探索未知領域;(5)重視專門技術,善于實踐應用,敢于向傳統理論、方法、技術質疑并挑戰;(6)具有強烈的個人效能感,辦事講究效率。[1]就化學實驗教學而言,教師應將重點放在引導學生如何憑借自己的知識、經驗、能力去發現未知的東西或運用它去設計新實驗、解決工程新問題等諸多能力的培養上,以激發學生的創新精神。
二、培養創新精神的教學嘗試
在教學中培養大學生創新精神的核心是培養其創造性思維。所謂創造性思維是一種有獨到見地的思維,是思維的一種特殊形式。從現有的資料來看,創造性思維除了有思維的廣闊性、靈活性、敏捷性等品質外,最為突出的特點是求異性、發散性和獨創性。心理學家的研究結果表明,人們創造性思維的形成大體上經過準備、醞釀、頓悟和驗證等四個階段。其中,全面掌握基本理論和相關學科知識并具備扎實的試驗研究技能是開展創造性思維的基礎,也是形成創造性思維的準備和醞釀的先決條件;而深入思考、質疑以至于瞬間產生新知識火花則屬于頓悟的階段。如凱庫勒提出苯環結構是在冥思苦想不得其解,而在休息時受到蛇相互咬住尾巴成環狀的啟發而頓悟的。驗證(試驗)則是對假設通過實驗或理論推證來使假設得以證明或作必要的修改完善,從而完成了創造性思維的一個全過程,使認識又深化了一步?;瘜W實驗是學生驗證和鞏固所學知識進行系統全面的試驗研究、養成實事求是的科學態度和嚴謹踏實的工作作風的過程。要在實驗教學中逐步培養學生形成創造性思維,能夠自主地創造性學習,教師必須改進方法進行創造性地教學??蓮母母锝虒W結構和教學方法入手,進行如下探索和嘗試。
(一)在實驗緒言課中注意引導學生樹立創新意識
化學實驗教學的對象是剛剛進入大學校門的學生。他們大都理論基礎扎實,視野開闊,有理想抱負,期望將來能在社會上干一番事業。同時,也應該注意部分學生較重視理論知識的學習,對實驗教學則不以為然,甚至個別學生認為既然結論和現象都已經知道,做不做實驗無關緊要。對此,我們在無機化學實驗緒言課教學中應有意識地增加實驗意義和作用及創新意識培養等方面的內容,努力將非智力因素轉化為智力因素。
首先,應明確化學是以實驗為基礎的一門科學,許多理論需要通過實驗得以證明,工程設計和生產應用實際問題在許多情況下也要通過實驗來解決。其次,簡述化學實驗是人們揭示自然規律,科學地改造和利用自然的有效手段之一。如法國化學家維勒1828年在實驗室里將無機物氰酸銨溶液蒸發合成有機化合物—尿素,打破了“有機物是靠神秘的生命力在活體內才能創造”的謬論。[2]這一事實表明,一位有創造力的科學家必須具備良好的實驗知識和技能,否則難以探索和發現新的科學真理。第三,強調要破除創新的神秘感,樹立開拓創新的意識。如日本學者白川教授通過實驗開發出導電塑料而榮獲2000年度諾貝爾化學獎,又一次說明了“人人能創造、事事能創造、時時能創造”的深刻哲理。這樣,在第一堂化學實驗課中,就逐步滲透“積極主動,大膽探索,有所發現,有所發明,不斷創造的思想和意識”,可以使學生從被動完成實驗到主動參與實驗,在活躍實驗課的創造氣氛的同時,也提高了教學質量。
(二)在實驗過程中注重激發學生探索真理的欲望
實驗教學是學生深入理解并系統掌握基本理論,培養工程師必備實驗技能的教學過程,也是激發學生探索未知欲望,培養科學精神的重要環節。高等院校學生大多來自全國各個省(市)、自治區,由于種種原因一小部分同學沒有受到過系統的實驗規范及操作訓練,實驗技能很差;相當數量的同學滿足于按照實驗指導書完成實驗要求;很少有人對實驗及產生的特殊現象進行分析或質疑。對此,在做好實驗的基礎上,盡可能在教學過程中制造機會去激發學的求知欲望,引發其積極思考是每個從事化學實驗教學的教師應該注意的問題。正所謂“知之者不如好之者,好之者不如樂之者”。
首先,從基本概念和基本理論中發掘素材,促進學生認真讀書深入思考。例如在有機化學實驗中介紹比色分析概念時,可提出無色溶液是否可以進行比色分析的問題。布置學生課后查資料并提出自己的看法和觀點。在引導學生深入理解概念的同時,將知識拓寬拓深,也為后續課程的系統學習奠定了良好的基礎。鼓勵學生不唯書、不唯師,拓展思維的空間。其次,有意識地改動部分實驗內容,促使學生們在實驗全過程中處于積極思維的狀態。如在用可見光分光光度計測試有色溶液濃度時,可有意識地增加對比實驗,用厚度比相同和厚度比不同的比色皿測定同一濃度的溶液,然后引導學生們思考為什么測出的吸光度不同,使學生對朗柏比爾定律有更深入的理解。與此同時,在對比實驗中提示學生思考采用厚度比相同和不同比色皿測定法哪種方法使濃度計算更加簡便的問題。千方百計的調動學生學習的自覺性和主動性,在學習中不斷產生獲得思維成果的樂趣,有利于學習動機的強化。第三,在綜合性或設計性實驗中適當增加專業背景(工程實際)相關的內容,不斷強化學生探索的欲望。例如對材料工程專業的學生,可設立金屬銀回收的綜合性實驗。安排學生將金相分析實驗中沖洗金相照片的廢定影液收集起來,要求他們自主設計金屬銀回收綜合實驗的回收路線,確定相應的實驗條件,并規定每個實驗應提取2克銀以上。教學實踐表明,這一做法極大地調動了學生學習的積極性和主動性,為學生們自主意識的增強和創新潛能的開發提供了載體,收到了良好的教學效果。
(三)在成績評定中充分體現學生創新(創意)的價值
在新的歷史時期如何在成績評定中體現創新(創意)的價值是實行創新創業教育和素質教育尚待解決和研討的問題之一。按照傳統的做法,實驗成績評定主要考慮學生出勤率、實驗中的表現和實驗報告的質量等三個方面。顯然,僅根據以上三個方面情況尚不能準確地體現學生的創新思維水平。可做如下改進:首先,在成績評定中增加創新精神及表現方面考核內容,使其占實驗教學成績的1/4,為進行創新教學提供了支撐。與此同時,在課程開始時就將成績評定方法向學生公開,努力做到公開、公正、公平。其次,細化創新精神及表現考核的具體內容,將其具體轉化為辨別能力、質疑能力和鉆研能力。所謂辨別能力是指學生明辨是非的程度和水平,如教師有意識地將試劑的濃度提高或降低時學生的反映及表現;質疑能力是體現學生有否沖破常規意識和傳統思維模式的意識和表現,特別是在實驗現象不太明顯的情況下學生的態度及言行作為;而專研能力則是反映學生“刨底問根”和“執著”的精神,如由于種種原因實驗未能成功時,學生是否有意識地深入分析實驗失敗的原因,是否實事求是地反映實驗的全貌,是否從實驗失敗中系統全面地找出了根本原因并提出建設性的改進意見或建議。[3]第三,強化創新精神在實驗成績評定中的重要作用。采取兩種措施以突出創新精神的權重。其一是假如創新精神方面得分達不到良好以上,不管其他三個方面如何優秀總成績也不能給優秀;其二是創新精神方面得了優秀時,即使另三個方面成績一般化其總成績也打到良好以上。通過改進成績評定辦法,學生們大都能正確對待,積極主動地作好每個實驗,認真細致地分析每個實驗現象,對其養成嚴謹的工作作風起到了積極的促進作用。
三、尚待深入研討的幾個問題
一個人創新意識和創新思維的形成需要經過循循善誘、不斷深化的培養。創新人才的培養和造就是一個龐大的系統工程,需要參與教育的工作者們的協調、統一配合和默契才能夠完成。而其中教育思想和教育觀念的更新、教學改革的深化是實施創新教育的關鍵。而培養大批創新創業型人才,當前我們尚需對以下問題進行深入的研討。
第一,進一步作好理論教學和實驗教學的系統改革理論教學和實驗教學的改革要同步,使學生系統掌握“知識點、知識面、知識域”,減少重疊和交叉,優勢互補,最大限度地提高教學效率和教育質量。
第二,進一步優選實驗教學項目,按照新世紀人才培養規格和要求,精簡傳統實驗項目,增加現代實驗項目,引進面向工程實際的應用項目,切實加強創新能力和工程應用能力的培養。
第三,適當增加綜合性、設計性實驗項目積極創造條件逐漸增大學生自主設計性實驗項目的比例,使更多的學生得到系統全面的訓練。尤其是工程背景明確的項目及富有前沿性的項目,對培養學生科學嚴謹的作風和創新能力具有重要的作用。與此同時,教學條件的改善和實驗教師教學水平的提高等也是不容忽視的問題。
參考文獻
[1]劉知新.化學教學論[M].北京:高等教育出版社,2002.