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導語:在大學化學實驗的撰寫旅程中,學習并吸收他人佳作的精髓是一條寶貴的路徑,好期刊匯集了九篇優(yōu)秀范文,愿這些內(nèi)容能夠啟發(fā)您的創(chuàng)作靈感,引領您探索更多的創(chuàng)作可能。

【關鍵詞】 化學實驗 綠色化 污染 措施
化學是一門實驗性學科,其化學實驗是高?;?、生物、材料、師范類化學等專業(yè)的必修課程?;瘜W實驗室在履行其實驗和試驗功能的同時也向環(huán)境排放著大量的污染物質,這就帶來了額外的化學環(huán)境問題,環(huán)境污染的加劇其因素之一是化學品引起的危害。因此,改善環(huán)境的迫切任務就使得“化學實驗綠色化”應運而生?;瘜W實驗綠色化是以綠色化學的理念和方法為核心和基本原則對化學實驗進行改進,使得化學實驗過程達到綠色化的方法。
1. 綠色化學的概念
1984 年美國環(huán)保局( EPA ) 提出廢物最小化, 基本思想是通過減少生產(chǎn)廢物和回收利用廢物達到廢物最少, 這是綠色化學的最初思想。1989年美國環(huán)保局又提出了污染預防的概念, 它是指最大限度地減少生產(chǎn)場地產(chǎn)生的廢物, 包括減少使用有害物質和更有效地利用資源, 并以此來保護自然資源。至此, 綠色化學的思想初步形成。1990年美聯(lián)邦政府通過防止污染行動的法令, 第一次使用綠色化學一詞。1992 年美國環(huán)保局又了污染預防戰(zhàn)略。1995 年美國政府設立了總統(tǒng)綠色化學挑戰(zhàn)獎。1999 年英國皇家化學會創(chuàng)辦第一份國際性綠色化學雜志, 日本也制定了以環(huán)境無害制造技術等綠色化學為內(nèi)容的新陽光計劃, 綠色化學很快成為國際化學科學的前沿。
綠色化學( Green Chemistry) 又稱環(huán)境無害化學( Environmental Benign Chemistry), 是指從污染預防的基本思想出發(fā), 在化學品生產(chǎn)的始端就采用預防的科學手段, 整個過程和終端均為零排放或零污染, 它研究的中心問題是使化學反應及其產(chǎn)物具有以下特點: (1) 采用無毒、無害的原料;(2) 在無毒、無害的反應條件( 催化劑、溶劑) 下進行; (3) 具有原子經(jīng)濟性, 即反應具有高選擇性, 極少副產(chǎn)品, 甚至實現(xiàn)零排放; (4) 產(chǎn)品應是對環(huán)境友好的; (5) 滿足物美價廉的傳統(tǒng)標準。
化學實驗綠色化主要內(nèi)容包括: (1) 化學試劑綠色化。應選擇無毒或毒性較小的試劑及利用可再生資源( 如生物質作試劑) 。(2) 溶劑綠色化。應盡量選擇水作溶劑, 避免有毒有害和揮發(fā)性有機溶劑的使用, 特別是鹵代烴類溶劑的使用。(3) 催化劑綠色化。應采用無毒無害無腐蝕性的物質作催化劑。(4) 反應條件綠色化。應選擇無有毒副產(chǎn)物生成或有毒副產(chǎn)物生成最小化的反應條件。(5) 化學反應綠色化。應選擇不產(chǎn)生“三廢”的原子經(jīng)濟反應。(6) 反應產(chǎn)物綠色化。反應的生成物( 產(chǎn)物和副產(chǎn)物) 應無毒無害, 是環(huán)境友好產(chǎn)品。(7) 劑量綠色化?;瘜W反應所需試劑、溶劑、催化劑的用量在保證實驗效果的前提下, 要達到實驗劑量最小化。( 8) 末端處理綠色化。對實驗產(chǎn)生的“三廢”進行無毒無害化處理,確保污染最小化。即化學反應全過程綠色化。
3. 大學化學實驗綠色化的途徑
3.1實驗項目的選擇
本著從源頭制止污染, 而不是在末端治理污染的原則, 盡量選擇低毒、污染較小且后處理容易的具有環(huán)保型的實驗項目。在高校化學實驗中, 性質實驗是別人已設計好的驗證性實驗, 綜合操作技能的要求不如制備實驗要求高, 化學實驗過程中消耗化學試劑種類繁多, 成本較高, 每看完一個實驗現(xiàn)象, 就要棄去這批用過的試劑, 其中不乏一些有毒、有害物質, 這樣不僅造成大量的浪費, 而且對環(huán)境造成一定的污染, 這與綠色辦學理念相悖。因此提倡將性質實驗進行壓縮, 選取具有代表性的、低毒的性質實驗來鍛煉學生的基本操作技能。選擇與環(huán)境保護密切相關的實驗, 如硫酸銅提純中產(chǎn)品的回收、水的總硬度的測定以及廢舊電池的回收和利用等, 讓學生了解有害物質對人體和環(huán)境的危害, 學習有害物質的鑒定、分離、提純和回收利用等方法, 這是培養(yǎng)學生環(huán)境保護意識和能力的重要手段。
3.2分析方法的選擇
測定同一物質含量的方法常常有多種, 可以選擇使用無毒或低毒、污染小的試劑方法來進行同一目的的實驗。
3.3替代性試劑的尋找
綠色化目標是將化學過程危害性降至最小。實驗中要盡可能不用或少用危險化學品, 如易燃、易爆、有毒、刺激或有腐蝕性的, 特別是劇毒物質。要研究取代危險化學品特別是劇毒化學品的方法,盡可能地選擇對人體和環(huán)境危害小的藥品, 做到低毒化。即使無危害物質也應盡可能減少使用, 因為任何化學物質過多時都會污染環(huán)境。通過化學實驗中用到的有毒、有害、易腐蝕藥品, 使人們明白這些藥品對環(huán)境、對人類健康的影響, 感覺到有毒有害物質在人們身旁, 體會到保護環(huán)境就是保護人類自己。
3.4密封儀器的使用
用密封的成套儀器來完成有毒的化學實驗, 使儀器和藥品循環(huán)使用, 不存在污染毒害。
3.5推廣微型化學實驗
被譽為化學實驗的革命的微型化學實驗是近20年來發(fā)展很快的一種化學實驗方法、新技術。它是在微型化的儀器裝置中進行的化學實驗, 其試劑用量比相應的常規(guī)化學實驗節(jié)省90% 以上, 是公認的以盡可能少的試劑來獲取所需化學信息的實驗原理與技術。微型化學實驗室是綠色化學的組成部分, 它既能從源頭上節(jié)約原材料和時間, 減少污染, 又具有安全、便捷、高效等優(yōu)點, 是化學實驗教學改革中的一個重要方面。
3.6引進微波、超聲波技術
微波作為一種新型能量形式, 其促進化學反應速度可比傳統(tǒng)的加熱技術快數(shù)倍及至數(shù)千倍,具有反應條件溫和、操作方便、時間短( 節(jié)能) 、產(chǎn)率高、產(chǎn)品易純化、減少用量或不用溶劑、加熱時微波設備本身幾乎不輻射能量, 可避免環(huán)境高溫, 改進工作環(huán)境, 對環(huán)境友好等優(yōu)點。在化學實驗中引入微波、超聲波技術, 如微波輔助提取、微波消化、微波灼燒、超聲催化, 不但能減少環(huán)境污染, 節(jié)約能源,是實現(xiàn)化學實驗綠色化的一個重要方法。
3.7研究對基礎化學實驗廢液的處理
化學實驗要產(chǎn)生大量的廢棄物, 如做完實驗,把廢液往水池中一倒, 自來水一沖, 不及時處理隨意排放, 久而久之不僅對環(huán)境造成污染, 而且會淡化人們的環(huán)保意識, 養(yǎng)成不良的習慣。廢液絕不可以倒入下水道, 應該設有廢液缸, 作統(tǒng)一回收處理。
放棄有污染的傳統(tǒng)化學實驗, 探索傳統(tǒng)化學實驗的綠色化改造, 是化學實驗工作的必然趨勢。實現(xiàn)大學化學實驗綠色化的途徑還很多??傊?,全面實現(xiàn)化學實驗綠色化的道路還很漫長, 這期間, 不但需要對化學實驗教學進行綠色化改革, 更需要高校化學教育工作者對化學實驗綠色化的方法進行深入的研究與探索, 推動整個高等化學教育質量的提高。
參考文獻:
[1] 朱清時. 綠色化學與可持續(xù)發(fā)展[J] . 中國科學院院刊, 1997( 6) : 415-420.
關鍵詞:大學 化學實驗 學生創(chuàng)新能力 培養(yǎng)方法
中圖分類號:G64 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2015)11(c)-0244-02
大力培養(yǎng)具有創(chuàng)新思維的化學人才是新時期國家發(fā)展戰(zhàn)略的客觀要求,也是高等學校化學教育的緊迫任務。在當今激烈競爭的階段,對學生的創(chuàng)新能力以及實踐能力的培養(yǎng),是當代教育工作者們所要考慮的重要問題,也是通過這種思考過程,加強培養(yǎng)學生運用自己優(yōu)勢的能力。創(chuàng)新教學是當前化學課堂的重要內(nèi)容之一,也是促進學生個性發(fā)展和創(chuàng)新能力培養(yǎng)的有效方法之一?;瘜W是一門以實驗為基礎的學科。而化學實驗則是化學學科的靈魂,化學實驗不僅是學生獲取直觀信息、認識化學世界的窗口,而且是幫助學生認識化學規(guī)律、形成化學概念、理解和鞏固化學知識、提高各種能力的重要途徑,更重要的是化學實驗過程本身就是培養(yǎng)學生創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力的最佳途徑,是其他學科所不能替代的。該文探析了大學化學實驗培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力的方法。
1 建立以開展合作方式、自主思考模式以及研究方式為主的教學模式
在大學的化學實驗教學中,大學生就是實驗教學的主體,教師是整個實驗教學過程中的指導者,并且起著主要主導的作用,這樣更加利于建立以開展合作方式、自主思考模式以及研究方式為主的教學模式[1]。由此可知,這樣的實驗教學模式對教師以及學生要求會更高,教師要有很多的實驗教學經(jīng)驗,這樣在面對實驗教學中遇到的問題可以及時做出有效的針對方案。同時,參與實驗學習的學生也要加強對實驗內(nèi)容的熟悉,以及做好完善的實驗學習準備,可以通過閱讀相關的實驗資料,做好課前的學習預習,做好以往相同實驗出現(xiàn)的問題以及應對問題的解決方案。另外,教師可以在上實驗室教學之前,制作與實驗內(nèi)容以及有關事項相關的PPT在課堂上進行講解,讓同學們學習到更多有關實驗的知識,也更能提高學生對實驗操作的興趣,也是讓學生在實驗操作之前更加熟悉實驗操作的有關內(nèi)容,這樣在實際的操作中才能更加游刃有余,更能熟練地掌握實驗相關的內(nèi)容[2]。
例如:在實驗操作了“測定水中的鈣鎂總量”的實驗時,教師可以對學生進行實驗過程中出現(xiàn)的問題進行記錄,然后與學生一起進行討論,并且分析出實驗中出現(xiàn)這些問題放入原因。之后,讓大學生分成小組的形式,教師對每個小組進行提問,讓小組成員一起合作分析,共同解決問題,并將具體方法和步驟進行解說。
2 加強大學生實驗學習興趣的培養(yǎng)
在當代很多的高中學習中,對學生都會進行文理分科,這樣就使很多的學生在高中時期并沒有很深層地接觸化學,或者是很多的學生在中學時代有少量的接觸化學,但是局限于中學化學教學的條件,是很難接觸到實驗器材,更別說是自己實際操作化學實驗[3]。然而,在化學的教學學習中,實驗的操作是占有很大的比例,實驗操作也是為了更能真實反映實驗結果的可靠性,所以,實驗教學在化學學習中是一大重點,同時也是培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力的關鍵和學生對化學認知的基礎。只有在實際的化學實驗操作中,才能真正感受到化學實驗的真實性,學生也能在實際化學實驗的操作中,真正養(yǎng)成良好的化學素養(yǎng)、實驗操作的注意事項以及熟練掌握好化學實驗操作的基礎技術,更加深刻地理解化學課本中實驗產(chǎn)生的化學現(xiàn)象、操作實驗的意義以及加強大學生實驗學習興趣的培養(yǎng)[4]。
例如:中華人民共和國對于國家標準中的釀造食醋的衛(wèi)生檢驗標準,是規(guī)定釀造食醋中醋酸的含量是不能多于3.5%,然而在釀造食醋中含有游離礦酸的量要求很低,所以,在商超出售的食醋中,醋酸的含量以及游離礦酸的含量必須無法檢出,那么這兩個指標才是符合衛(wèi)生標準的。所以,就可以讓學生利用氫氧化鈉標準的水溶液進行檢驗,利用甲基紫指示劑對游離礦酸進行檢驗,這樣與生活貼切的實驗檢驗更能引起學生的興趣,才能更好地激發(fā)學生的創(chuàng)新意識以及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。
3 加大各種實驗室開放的力度
對于大學化學實驗培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力,就要對學生的個性發(fā)展、特長發(fā)展以及學生潛力的發(fā)展加大重視,開放的實驗室條件,更加有利于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。同時,開放的實驗室在化學實驗教學中起著不可或缺的作用。對于實驗室開放形式有以下幾種:(1)課外開放實驗室,就是避免學生受到高校的學習時間的限制,因為在化學實驗教學和學習中,還是有部分同學對化學實驗的操作充滿著濃厚的學習興趣,但是在課余的時間里又比較緊張,還有就是學生的實驗基礎差想通過課后時間加強實驗操作等等。所以,在課外開放實驗室,可以讓學生在雙休時間、晚上時間以及寒暑假的時間來進行實驗操作,對實驗基礎差的同學來說,也是一種實驗基礎的彌補學習。(2)課內(nèi)開放實驗室,是為了給學生提供更多的學習時間,讓學生對實驗知識點進行鞏固,以及加強實驗知識點的拓展,同時也是為了讓同學們在嘗試不同實驗操作方法中,創(chuàng)新出更加有意義的實驗方法,這樣更加有利于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力,也能夠發(fā)揮學生內(nèi)在的潛力以及對實驗操作的熱情。例如:在課后或學期結束的時候,教師布置一個開放實驗“測定雨水的酸度”,學生首先會對雨水相關的知識進行收集和了解,參考一些化學實驗文獻,再利用實驗室的器材對實驗方案進行設計,然后進行操作,這樣的實驗操作就需要開放實驗室來提供學生實驗操作的場所,這樣的開放實驗室就有利于學生的創(chuàng)新能力培養(yǎng)。
4 結語
化學實驗具有很強的應用性以及實踐意義,是分析化學這門科目的學習基礎,也是教學中一個必不可少的環(huán)節(jié),這樣不僅僅是對學生獨立思考能力的培養(yǎng),也是對學生對科學探索興趣的培養(yǎng),更是真切地對學生實驗操作能力的一種鍛煉。培養(yǎng)大學生創(chuàng)新能力的方式中,化學實驗的教學是最主要的教學方法之一,化學實驗的教學就要嚴格結合社會全新的實驗內(nèi)容以及社會實際實驗要求來培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。
參考文獻
[1] 詹雪艷,袁瑞娟,段天璇,等.分析化學實驗教學中培養(yǎng)學生實踐能力和創(chuàng)新能力的探討[J].藥學教育,2012,28(1):43-45.
[2] 張麗,公維民,劉麗波,等.大學化學實驗課程改革與創(chuàng)新能力培養(yǎng)[J].教育教學論壇,2014(24):44-45.
隨著科學技術的飛速發(fā)展,科技創(chuàng)新越來越受到人們的重視,可以說,創(chuàng)新能力標志著個人與國家的競爭實力和發(fā)展前景。近年來,由于社會的改革進步,在傳統(tǒng)教育模式中培養(yǎng)出的“書呆子”式學生一旦步入社會將很快被淘汰,取而代之的則是一些具有綜合知識、創(chuàng)新意識和實踐能力的新型人才,因此,怎樣培養(yǎng)學生積極思考、勇于開拓的創(chuàng)新思想和能力已經(jīng)成為了高校教學的重要目標之一。同時,作為民辦高校,怎樣在生源理論素養(yǎng)較低、學習習慣較差的情況下,尋找到既能適合學生自身特點又能符合社會要求的教學方法亦是迫切需要解決的問題。
1民辦高校學生特點及化學實驗教學現(xiàn)狀
1.1民辦高校學生特點當前的民辦高校在本科教育中仍處于次要地位,與此相應的是生源高考分數(shù)普遍較低,從學習態(tài)度上來看,一般表現(xiàn)為馬虎懶散,主動性不高,尤其缺少自主思考問題的意識;而在學習能力上,則表現(xiàn)為基礎較差,學習習慣不佳,以及學習方法不夠科學等問題。但民辦高校學生同樣具備一些顯著優(yōu)點,如果在授課時予以充分的利用,也能起到事半功倍的效果,比如他們的性格活潑,頭腦中形成的思維定勢較少,不呆板、不教條,如果采取合適的教學手段,完全可以培養(yǎng)激發(fā)一些新穎獨到的理解方法與學習思路;再有,民辦高校學生往往覺得他人對自己的認可度低,所以常懷有較為強烈的證明自我價值的意愿,這意味著教師如果在日常學習中及時予以學生鼓勵便會使他們產(chǎn)生積極向上的態(tài)度和直面問題的勇氣。
1.2民辦高?;瘜W實驗教學現(xiàn)狀民辦高校的特殊性在于其辦學、科研經(jīng)費處于自籌狀態(tài),這直接導致學校對于實驗課程的投入力度不足,儀器設備相對落后,致使一般基礎性實驗數(shù)據(jù)誤差較大且無法接觸相應實驗的前沿科學研究方法。在教學內(nèi)容上則普遍存在因實驗課從屬于理論課教學而導致學時不充裕的問題,教授方式仍保持教師為主學生為輔的傳統(tǒng)模式,實驗內(nèi)容學生無法選擇,驗證性實驗較多,實驗內(nèi)容較單一等現(xiàn)狀也使得教學質量難以提高。上述情況很容易使學生對重復性較高的各門實驗課產(chǎn)生厭倦情緒,降低了其探究更深入、更廣泛知識的興趣,更有甚者則會因儀器的精確度低失敗率高而對實驗的定量定產(chǎn)生懷疑,誤把動手實驗認作無用功,只是浪費時間而已。因此,怎樣才能使民辦學校學生正確認識到實驗的價值,并在現(xiàn)有的基礎上培養(yǎng)鍛造他們的創(chuàng)新精神已成為了一個亟待解決的問題。
2改革與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)
2.1整合基礎實驗內(nèi)容,激發(fā)學生學習興趣在傳統(tǒng)教學過程中,基本將無機化學、有機化學、分析化學和物理化學分割開來進行單獨授課,其中的大部分內(nèi)容只需靠單一的學科知識或者是單一的實驗技能即可解決,因此造成了時間和資金上的浪費。其實,面對剛剛升入大學需要夯實基礎知識和養(yǎng)成良好實驗習慣的學生,我們只需要從繁多的驗證性實驗中精選一些典型而全面的項目讓學生進行幾次操作練習,以此使其加深對相應理論知識的理解,并達到對一般儀器、藥品較為熟練的運用和掌握,同時使自己的操作達到較高的系統(tǒng)化、穩(wěn)定化,并在數(shù)次的重復中培養(yǎng)正確的實驗習慣即可,而后將節(jié)省的時間與物力用于將幾門基礎實驗進行有效的穿插和整合。例如在一些制備實驗中將常見的設計思路和方法貫穿于其中,并在制備完成后利用產(chǎn)物特有的性質對其進行多方面的鑒定檢驗,這樣一個結合了多個基礎實驗的整合性項目有助于學生在低年級時即養(yǎng)成全方位、總結性思考解決問題的習慣和能力,為以后創(chuàng)新思維的培養(yǎng)奠定一定的基礎。在增強學生實驗技能的同時,我們也要著重培養(yǎng)他們對于動手實踐的興趣與主動性。目前教師的授課形式依然是灌輸式方法,在上課伊始依照順序將實驗原理、實驗步驟等向學生做硬性說明,卻沒有充分考慮到部分學生并沒有在先前的學習階段養(yǎng)成集中精力聽課的習慣,從而導致在后面的實驗過程中不能領會重點難點,甚至不知道如何動手操作。同時,民辦高校學生依賴性較強,遇到問題不愿自己琢磨而只是一味地詢問教師,因此,這種灌輸式教學方法實際上是縱容學生繼續(xù)以被動的方式進行學習,針對這種情況,教師應強制其在課前認真預習并在講授時更多采取啟發(fā)式教學的方法,以便讓學生自動地參與到課堂中來。鑒于低年級學生的水平有限,尤其是部分學生在高中階段從未接觸過化學實驗的現(xiàn)狀,組織其利用課余時間做一些難度不大但趣味性較強的實驗則有利于實驗意識的養(yǎng)成。比如“蔬菜中維生素C測定”的實驗,它的原理無非是淀粉溶液具有遇到碘變成藍色的特性,而維生素C能與藍色溶液中的碘發(fā)生作用,從而使溶液變成無色。這種現(xiàn)象明顯卻不費時費力的項目,會讓學生們感到實驗不是一門簡單枯燥的科目,而是充滿著快樂和未知,以此激起他們對于動手實驗的興趣和熱情,這樣也可以有效降低他們在以后的學習過程中產(chǎn)生的畏難、懶惰情緒。
2.2改革考察方式,鼓勵學生培養(yǎng)全面的創(chuàng)新意識考核的作用不能被忽視,它除了能夠反映學生的學習效果外,對于教師而言,更是收集教學信息,檢驗教學成果,評判教學方法是否得當?shù)闹匾罁?jù)和環(huán)節(jié),因此,以往主要依靠實驗報告和出勤率予以成績評定的方式顯然不能使教學效果和學習成果得到應有的體現(xiàn)。從培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力的角度出發(fā),應該對能夠積極參加創(chuàng)新實驗的同學給予一定的加分獎勵,作為對學生積極學習態(tài)度的肯定和鞭策。
2.3培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力在整個教學過程中,我們采取由淺入深,先簡后繁的教學模式,正是這種從基礎實驗過渡到綜合實驗的過程使學生的操作能力、分析整合能力得到了提升和加強。經(jīng)過這樣的訓練后,我們可以通過開設設計性實驗項目的方式,進一步培養(yǎng)學生獨立自主、開拓創(chuàng)新的學習態(tài)度。如前所述,民辦學院學生的特點之一是具有較強的證明自我的意識,我們充分利用這個特點,在每學期中抽出兩個月的時間舉行“創(chuàng)新實驗大賽”,這種具有一定競爭性、獎勵性的比賽完全可以作為學生展示自我才華的平臺,使他們的進取心和想象力得到真正施展的舞臺?!皠?chuàng)新實驗大賽”要求學生能夠運用所學的知識與方法獨立地探索并解決遇到的化學問題,真正將知識轉化為能力,以此激勵和調動學生參與實驗的熱情,學以致用。實驗的主題均為設計性項目,由學生自愿組成合作小組,首先通過查閱文獻、資料自定實驗題目與內(nèi)容,并整理總結實驗中可能使用到的藥品與儀器,匯總后由教師選擇有條件開展的項目并對實驗室的使用進行統(tǒng)一安排,隨后學生利用課余時間按照先前計劃的方案進行實驗,得出結果后進行分析討論,最后以小組為單位通過撰寫論文的方式將整個過程加以表述和總結,目的就是要通過論文考察其想法是否真正具有創(chuàng)意,實驗數(shù)據(jù)是否真實、學生能不能對結果進行明確、細致的解釋。最后由教師進行批改、總結并劃分等次進行嘉獎,以此作為對學生已取得成績的反饋和鼓勵。
【關鍵詞】研究型大學;化學;實驗室建設;管理
0.前言
高等院校是培養(yǎng)學生創(chuàng)新精神和實踐能力的重要場所,同時也是為社會培養(yǎng)大量的實踐性人才的地方。其中化學實驗室是大學科研研究和教學的重要場所,它在培養(yǎng)創(chuàng)新精神和實踐能力的過程中有著非常重要的地位。實驗室建設與管理都是高校工作的組成部分,實驗室管理工作不僅影響著高校的教學秩序,還影響著高校辦學的質量和水平以及人才上的培養(yǎng)。故而,要努力的提高大學實驗室建設與管理的水平,這樣就可以更好的管理大學實驗室。
1.高等院校中的大學化學實驗的特點
大學化學是化學化工類學生的專業(yè)基礎,是化工類專業(yè)的必修課,也是以實驗為主的學科。在大學教學過程中大學化學有以下兩個特點:第一,化學實驗比較多,其中實驗的藥品也就很多的。有基本的操作實驗、電化學、熱化學、水化學以及化學反應的基本原理等各種實驗,故而,所需的實驗藥品也是較多的。第二,化學專業(yè)較多,所以班級也就很多。在教學過程中很多的專業(yè)領域都與化學有著很密切的聯(lián)系,如:無機化學、大學化學等。根據(jù)大學化學實驗的特點,我們可以完善實驗室的各項規(guī)章制度和規(guī)范,安全防護化學實驗室,這對實驗室嚴格管理藥品有著重要的意義。
2.高度重視大學化學實驗室隊伍的建設
大學化學實驗隊伍是實驗室建設與管理的力量,在高校建設研究型大學化學實驗室的過程中,它直接影響著實驗室的質量、環(huán)境以及發(fā)展等方面的建設。提高實驗隊伍層次是重視實驗室隊伍建設的依據(jù),也是實施實驗室各項規(guī)章制度、發(fā)揮實驗室作用和做好實驗教學的重要保障。因此加強實驗隊伍的建設要采取相應的措施。
2.1引進高層次人才,建設具有高素質實驗教師的隊伍
高校實驗人才隊伍發(fā)展的計劃,就是納入具備實驗教學的人,以提高人才素質,強化專業(yè)技能為目標,實現(xiàn)化學實驗教學隊伍建設的提高。還要不斷的吸取優(yōu)秀的博士、碩士以上的人才來擴充實驗教學的隊伍,高校要不斷的改進實驗隊伍的構造,來提高整個實驗室的水平。這樣就豐富了法學化學實驗教學的隊伍,保證了實驗教學的質量。
2.2實驗教師的職稱聘請不受限制
化學實驗教師隊伍的原來稱謂的改變,高校只是在形式上得到重視,教師則是關注的是職稱聘請。實驗教師的體系歸為教師體系當中,同時享有崗位聘請和津貼制度;在專業(yè)技術的職務聘請中,可以讓碩士以上的人才申請教師系列職稱,同時享有跟高校理論教師同等的待遇和進修的權力。這樣就大大激發(fā)了實驗教師的工作熱情。
2.3實驗隊伍的重視要從稱謂上開始
原來的教輔人員都是從事著實驗工作的工作人員,也就是實驗輔助人員。其主要的工作內(nèi)容就是實驗工作人員要負責日常的實驗管理,確保實驗環(huán)境良好和設備的完好率,然而工作人員的學歷不是很高,在工作當中給人一種打雜的感覺,所以得不到重視。隨著實驗室的建設與發(fā)展,工作員工有著一定的變化,所承擔的工作也有一定的變化,位置也從輔助轉變到主體的位置上。對原來的教輔人員的稱謂改變?yōu)閷嶒灲處煛?/p>
3.大學化學實驗室的管理工作
3.1化學實驗室藥品上的管理
在大學化學教學過程中,實驗的內(nèi)容很多,所用的藥品種類也是比較多的,故而對藥品應采取分類管理。其管理原則是:(1)易燃易爆和有毒的物品要選擇單獨放置。易燃易爆物品要放在陰涼的地方,而劇毒藥品和易燃易爆物品要設專人管理;(2)還原性物質不能跟氧化性物質放在一起,堿和酸不可以放在一起。在實驗過程中,往往實驗臺上一邊是堿一邊是酸,同時鹽是按照金屬離子活性順序放置在中間的。
3.2化學實驗室儀器上的管理
3.2.1 精密儀器的管理
高?;瘜W實驗室安放儀器的房間必須是對實驗儀器要求符合的,這樣就保證了其使用的壽命和精準度。工作人員還要做好化學實驗室儀器在腐蝕、塵土等方面的防護工作。對于實驗室精密的儀器則需要受到相應的培訓的管理人員進行操作和管理。工作人員所用的化學試驗室儀器信息都要記錄下來。同時給每臺精密儀器建立工作檔案,這樣就確保了實驗的正常運行,其中包含了調試、安裝、鑒定、儀器說明書以、配件清單及使用記錄等方面。
3.2.2非精密儀器的管理
化學試驗安放儀器的房間應符合該儀器所需要的基本要求,以確保該儀器在化學實驗時使用達到要求。實驗儀器應該根據(jù)實際的使用情況來建立工作檔案;同時還要有專人來進行維護和保養(yǎng),且還要具備一定的管理能力。
3.3 化學試驗室在衛(wèi)生上的管理
眾所周知,實驗室是教師和學生進行學習、教學以及科研研究的重要場所,這就需要我們的共同努力來保持的。一般都是實驗過后,要求教師收拾好自己的實驗臺,并進行相應的打掃;而學生在做完實驗時,也是先收拾好自己的實驗臺,在進行值日打掃整個實驗室的衛(wèi)生。最后再對水龍頭開關、電源進行檢查是否斷開,這些檢查完畢過后方可離開實驗室。
4.創(chuàng)建研究型的化學試驗室
4.1 鼓勵教師積極的參與實驗技術的研究
高校的實驗教學研究主要是針對實驗室教師隊伍,其中包含以下幾類:(1)實驗儀器設備的改造與自制;(2)用于實驗教學和管理的計算機軟件的研制開發(fā);(3)管理方式上的改革; (4)大型精密貴重儀器設備功能的開發(fā);(5)開發(fā)新的實驗項目,研究實驗內(nèi)容。
4.2 注重培養(yǎng)實驗教師的開拓意識和創(chuàng)新意識,鼓勵自己研究實驗設備
在創(chuàng)新型實驗室的建設當中,我們要著重的培養(yǎng)具有創(chuàng)新意識高,開拓能力強的實驗教師隊伍。且每個學校的教學都存在著不同的特色,尤其是在實驗教學方面更為凸顯,然而有些實驗室所購買的的設備不能很好的滿足實驗教學的需求,因此我們要鼓勵實驗教師不斷的創(chuàng)新,并大力的支持實驗教師進行實驗設備的自研。
5.結語
總之,探討研究型大學化學實驗室建設與管理是需要我們不斷的進行探索的,是一項長期的工程,要讓實驗室成為一個合理、高水平、高效率的教學體系和培養(yǎng)創(chuàng)新人才的基地。
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關鍵詞:化學綜合實驗;廢舊聚乳酸材料;乳酸鈣;教學
中圖分類號:G642.4 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2014)46-0283-03
大學化學綜合實驗是理科院校和師范院校必開的一門提高性實驗課程,其目的是讓化學學科的學生在通過基礎實驗的訓練之后,綜合運用已有的實驗技能和知識,達到解決實際問題的能力。國內(nèi)多數(shù)院校都有自己特色的實驗設計和教學方法,并且有很多好的教材問世[1-5],實驗內(nèi)容和實驗技能都有一定的難度要求,為培養(yǎng)學生分析問題和解決問題的能力提供了一個平臺。和其他院校一樣,陜西師范大學化學學科也建立了化學綜合實驗平臺,運行多年后收到了較好的效果??紤]到相關實驗的危險性和對環(huán)境的污染以及對師生健康的影響,近年來對化學綜合實驗內(nèi)容進行了改革,改進了相關實驗的實驗方法[6],廢除了一些污染和危險性大的實驗,設計和增補了一些較為安全、環(huán)境污染小的新實驗,為進一步完善化學綜合實驗教學內(nèi)容奠定了基礎?,F(xiàn)就其中一個實驗的設計和教學情況,即“由廢舊聚乳酸材料制備乳酸鈣”作以交流,以期同行商榷。
聚乳酸(Polylactic acid,PLA)是20世紀90年代迅速發(fā)展起來的新一代完全可降解的高分子材料,它是以L―乳酸為單體,用化學合成方法聚合而成的熱塑性脂肪族樹脂。聚乳酸有優(yōu)良的相容性和可吸收性,無毒、無刺激性,它在自然界微生物、水、酸、堿的作用下,完全可分解成CO2和H2O,可作為環(huán)保材料代替?zhèn)鹘y(tǒng)的聚合物材料,已受到廣泛關注[7,8]。聚乳酸材料已在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、日常生活用品中得到了廣泛的應用[9],如聚乳酸餐盒、聚乳酸餐薄膜等在人們的生活和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中已得到了廣泛應用。但這些廢舊聚乳酸材料在使用完以后均以垃圾物而棄掉,實屬浪費?;诰廴樗峤?jīng)解聚而形成乳酸,盡而可與鈣離子結合可形成乳酸鈣這一原理,我們設計出“由廢舊聚乳酸材料制備乳酸鈣”的實驗(見圖1)。這一實驗的開設,不僅能實現(xiàn)廢物利用,變廢為寶,而且能鞏固學生有機化學實驗、無機化學實驗和分析化學實驗的基本操作技能,使學生感受到學有所用,同時也能加強學生的環(huán)保意識,經(jīng)過幾年的教學實踐,學生普遍反映效果顯著。
一、實驗設計
二、實驗步驟
(一)聚乳酸的解聚
將廢舊聚乳酸材料用清水洗凈,用濾紙吸去表面水,晾干,用剪刀剪成碎片(能放進三角瓶為宜)。
將5.6g NaOH、80mL無水乙醇加入已裝有5.0g聚乳酸碎片的250mL磨口錐形瓶中,加熱攪拌回流40分鐘。待反應完畢,取下錐形瓶,冰水浴冷卻3分鐘,向溶液中加入14mL的5∶1鹽酸(濃鹽酸:水(v/v)),并旋搖均勻,在冰水浴中繼續(xù)冷卻3分鐘,抽濾。用20mL無水乙醇洗滌錐形瓶,過濾。收集濾液于250mL燒瓶中。用10mL無水乙醇淋洗抽濾瓶,將洗滌液并入燒瓶中。常壓濃縮至20~25mL左右(注意加沸石),然后將燒瓶置于冰水浴中冷卻,向其中加入20mL無水乙醇,繼續(xù)冷卻3分鐘,抽濾。用10mL無水乙醇淋洗燒瓶,過濾。如濾液不澄清,應再過濾至澄清。將抽濾瓶中的濾液轉移至200mL燒杯中,用10mL無水乙醇淋洗抽濾瓶,將洗滌液并入其中。
(二)乳酸鈣的制備
將稱取的1.6g氧化鈣粉末加入到上述200mL燒杯中,然后再加入3mL水。將盛有反應液的燒杯置于恒溫磁力攪拌器上,在攪拌條件下,加熱反應并濃縮至溶液體積為40mL時,測試其pH(測試pH時,應先將試紙用去離子水潤濕),應約為6~7之間。否則,用5:1鹽酸或氧化鈣粉末調節(jié)。繼續(xù)加熱濃縮至約20~25mL,取下燒杯在冰水浴中攪拌冷卻。在攪拌下,加入20mL無水乙醇。然后,再加入40mL丙酮,繼續(xù)攪拌3分鐘后抽濾,用40mL丙酮洗滌燒杯,過濾。收集沉淀物于已稱重的表面皿中。置于烘箱中于125℃烘干1小時,記錄乳酸鈣的重量。
(三)EDTA溶液濃度的標定
用差減法準確稱取基準碳酸鈣0.9~1.1g于100mL燒杯,用少量水潤濕,蓋上表面皿,從燒杯尖嘴處緩慢滴加1:1鹽酸至溶解(約10mL),用250mL容量瓶定容。取25.00mL上述溶液于250mL錐形瓶,由滴定管滴加約10mL待測EDTA溶液,再加5mL濃度為100g?L-1氫氧化鈉溶液(pH=12~14)和0.2g鈣混合指示劑(取鈣紫紅素0.1g,加無水硫酸鈉10g,研磨均勻,即得),繼續(xù)用EDTA溶液滴至由紫紅色變?yōu)樗{色,即為終點,記錄消耗的EDTA體積。平行滴定三份,計算EDTA溶液的濃度。
(四)乳酸鈣的質量檢測
將于125℃烘干的樣品置干燥器中冷卻至室溫后,稱重(須由老師確認)。將樣品裝入樣品袋,寫上自己的編號。取出2~3g樣品在研缽中研磨,稱取研磨樣0.5g(稱準至0.01g)轉入10mL比色管中用于待測游離酸堿實驗,其余研磨樣轉入編號的稱量瓶,將其置于干燥器。
1.游離酸堿檢驗:將上述0.5g樣品置于比色管中,加10mL水,在加熱套中微熱溶解,用廣泛pH試紙測pH(須由老師確認)。
2.乳酸鈣含量測定:用差減法準確稱取0.29~0.31g制備的樣品于錐形瓶,向其中加入2mL 1∶4鹽酸溶液和20mL水溶解樣品。由滴定管滴加約10mL標定的EDTA溶液于上述錐形瓶中,然后再加5mL濃度為100g?L-1氫氧化鈉溶液(pH=12-14)和0.2g鈣混合指示劑(取鈣紫紅素0.1g,加無水硫酸鈉10g,研磨均勻,即得),繼續(xù)用EDTA溶液滴至由紫紅色變?yōu)樗{色,即為終點,記錄消耗的EDTA體積(須由老師確認)。平行滴定三份,計算產(chǎn)品中乳酸鈣的百分含量。
三、教學方法
(一)課前準備及評定標準
1.課前準備。讓學生自己制定詳細實驗方案。以上述實驗步驟為參考資料,要求學生在課前通過相關資料的查閱,制定出詳細的實驗方案,其中包括乳酸的性質、乳酸鈣的性質、核算各物料的量比關系;反應體系pH的控制;解釋在解聚操作中,當反應液被濃縮到20~25mL后,為什么再向其中加入20mL無水乙醇的原因;解釋在制備乳酸鈣中,為了得到乳酸鈣沉淀為什么一定要向體系中加入約等于反應液體積兩倍量的丙酮及能否用其他溶劑代替丙酮等問題;解釋在用EDTA滴定法測定產(chǎn)品中乳酸鈣的百分含量時,為什么要向盛有樣品的錐形瓶先加入約10mL的EDTA溶液,然后再加入5mL濃度為100g?L-1氫氧化鈉溶液的原因。
2.評定標準。在實驗開始前,老師對學生制定的詳細實驗方案進行檢察,如果詳細實驗方案中能完全解決上述所有問題,滿分20分;否則根據(jù)解決問題的多少酌情給分。
(二)實驗質量的評定
1.基本操作的評定?;静僮靼ㄈ芤旱霓D移、蒸餾操作、抽濾操作、固體物質的洗滌操作、滴定分析的規(guī)范操作等,滿分20分。具體評價指標和評價標準為:溶液的轉移,優(yōu)(4分),良(3分),差(2分);蒸餾過程操作,優(yōu)(4分),良(3分),差(2分);抽濾操作,優(yōu)(4分),良(3分),差(2分);固體物質的洗滌,優(yōu)(4分),良(3分),差(2分);滴定分析的操作,優(yōu)(4分),良(3分),差(2分)。
2.產(chǎn)品質量評定。包括產(chǎn)品的外觀、游離酸堿檢驗(pH)、產(chǎn)品(乳酸鈣)的重量、乳酸鈣含量等,滿分40分。具體評價指標和評價標準為:產(chǎn)品外觀,白,優(yōu)(10分),微黃,良(8分),黃,差(5分);游離酸堿檢驗,pH≥8,差(5分),pH6~7,優(yōu)(10分),pH≤6,差(5分);乳酸鈣的質量,大于平均值,優(yōu)(10分),等于平均值,良(8分),小于平均值,差(5分);乳酸鈣含量,90~99%,優(yōu)(10分),80~90%,良(8分),>100%,差(5分)。
(三)實驗報告的評定
實驗報告的評定包括對實驗原理的理解程度、實驗過程中的現(xiàn)象及分析、實驗數(shù)據(jù)處理及對本次實驗結果的自我評價等,滿分20分。
四、小結
本文介紹了一個有趣的大學化學綜合實驗的設計和教學過程,通過由廢舊聚乳酸材料經(jīng)解聚、酸化、成鹽制備乳酸鈣的實踐,不僅能實現(xiàn)廢物利用,變廢為寶,而且能鞏固和提高學生有機化學實驗、無機化學實驗和分析化學實驗的基本操作技能,使學生感受到學有所用,同時也能加強學生的環(huán)保意識。在教學過程中,實驗的成績評定公開透明(在實驗之前把成績評定標準發(fā)給學生)。教師嚴格要求,對于不規(guī)范的操作和錯誤的操作給予及時糾正。教學方法也和常規(guī)教學法不同,把實驗方案提前發(fā)給學生,實驗過程不用講解,促使學生查閱文獻,讓學生提出自己的詳細方案。實驗結束后,教師對本次實驗進行總結,同時也積極鼓勵學生大膽提出自己的觀點,實驗課堂十分活躍。經(jīng)過幾年的教學實踐證明,新的教學模式,激發(fā)了學生從事化學實驗的興趣,學生普遍反映效果顯著。
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關鍵詞:無機化學實驗;綜合素質;教學
早在20世紀80年代,著名化學教育家戴安邦院士就已指出:“只重傳授化學知識和技術的教學是片面的化學教育。全面的化學教育要求化學教學既傳授化學知識和技術,更訓練科學方法和思維,還培養(yǎng)科學精神和品德。化學實驗課是實施全面化學教育的一種最有效的教學形式,因為學生在實驗室是學習的主體,在教師的指導下,自己動手進行實驗,練習解決化學問題,各項智力因素同時得到發(fā)展,故化學實驗課應予充分重視”[1]。因此,開設化學實驗課,做好化學實驗教學,對全面推行素質教育,提升學生的綜合能力、培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力的專業(yè)人才等具有重要意義。無機化學實驗課,首當其沖,是化學相關專業(yè)的學生進入大學后必修的第一門化學實驗課,其地位和重要性自然不言而喻。它是后續(xù)化學課程的科學實驗基礎,其教學質量對整個化學相關實驗教學影響都很大。下面介紹我們在無機化學實驗教學實踐中的一些經(jīng)驗,就如何提高學生的實驗綜合素質問題與學界一同探討。
1重視安全教育,樹立環(huán)保意識
我們開設的第一個無機化學實驗項目是“實驗室常規(guī)教育,化學實驗基本操作”。其中常規(guī)教育部分除了介紹實驗室基本守則外,主要就是進行安全教育、環(huán)保教育。帶領學生通過典型的案例,了解學習實驗室安全及實驗室事故的預防與處理等知識。安全是一切之本。由于化學實驗具有一定的特殊性,特別是有些藥品具有較強腐蝕性,甚至毒性,如果不遵循實驗原則,不按規(guī)律辦事,就可能會產(chǎn)生危險。因此,從進實驗室開始,安全必須放到心上,絕不能掉以輕心,麻痹大意。加強學生的綠色化學理念、環(huán)保責任意識。例如,開展綠色化、微型化實驗,盡量開設低毒、無毒的實驗,提高實驗的安全性,合理處理實驗室“三廢”。并將這種理念貫穿于整個無機化學實驗課程體系中,希望通過實驗實踐,使學生在今后的學習、生活、工作中能夠將良好的習慣和意識保持下去,受益終身[2]。
2規(guī)范實驗操作,培養(yǎng)良好實驗習慣
我們在實驗教學中發(fā)現(xiàn),大多數(shù)學生雖然在中學或多或少接觸了一些化學實驗,然而由于缺乏系統(tǒng)性、規(guī)范性等,學生的動手能力、實驗習慣等參差不齊。有些實驗操作,即使老師進行了多次演示,仍然有學生操作不規(guī)范,甚至錯誤。例如,有關吸量管的使用,在后續(xù)相關實驗中,仍然能看到有同學吸取溶液時用拇指去堵吸量管口;稱量固體時,有同學隨意用不規(guī)則形狀的紙片甚至是濾紙來當稱量紙使用;從滴瓶中吸取溶液時,膠頭滴管的拿法五花八門;使用pH試紙時,有同學將整條伸入到溶液中去;在減壓抽濾實驗中,有同學將不匹配的濾紙直接放入布氏漏斗、潤濕不當,濾液從抽濾瓶抽氣口倒出等等。這些不規(guī)范的操作就需要老師及時發(fā)現(xiàn)并予以糾正,因為錯誤的操作一旦變成習慣以后就很難改正,并將對以后的規(guī)范操作造成很大影響。我們在實驗過程中,從小處抓起,注意培養(yǎng)學生節(jié)約意識和良好的實驗習慣。例如,實驗藥品的取用要遵循用多少取多少的原則;pH試紙要裁成小片使用;要愛惜使用電子分析天平、酸度計等精密儀器;膠頭滴管要用中指和無名指控制滴管的膠帽和玻璃的連接部分,食指和拇指控制膠帽,這樣才能最佳控制滴加溶液時的穩(wěn)定性及速度;固體或液體藥品不慎灑落到實驗臺面,要及時清掃干凈;火柴梗、廢紙等廢棄物不能丟到水池里,要扔到指定的垃圾桶里;酸液、堿液、有機廢液要分類回收至指定廢液桶里等等。對于實驗態(tài)度認真、習慣良好的同學,我們進行口頭表揚并加平時分,鼓勵學生互相學習,從而形成良性循環(huán)。
3合理安排實驗,提高學習興趣
化學是一門以實驗為基礎的自然科學。無機化學實驗教學是整個無機化學教學中的一個重要環(huán)節(jié),通過實驗教學,可以加深學生對無機化學基本理論的理解和掌握。因此我們根據(jù)理論課的教學進度等來合理安排實驗時間、實驗順序等,讓實驗與無機化學理論教學時間盡量同步,以更好的促進教學。例如,對于同離子效應的概念,有同學在理論課中可能會似懂非懂。在隨后開展的實驗中,通過加入醋酸銨固體可以抑制醋酸的電離,使醋酸解離反應逆向進行,加入甲基橙指示劑可以看到溶液顏色由橙色變黃色;加入醋酸銨也可以抑制氨水的電離,加入酚酞指示劑,溶液顏色由紅色變?yōu)闊o色。通過該實驗,學生對同離子效應的概念就會有了正確的認識。又如,在BiCl3可逆水解反應中,向盛有BiCl3溶液的試管中加入水,溶液會由澄清變白色渾濁,再加入鹽酸,由于抑制了水解反應,溶液變澄清,再加入水,溶液又變渾濁,經(jīng)過多次反復試驗,增強了學生對可逆反應的認識和理解[3]。另外,我們還附加穿插一些趣味性實驗。例如在氧化還原反應實驗中,利用葡萄糖和亞甲基藍之間發(fā)生的氧化還原反應,演示“藍瓶子”實驗。在元素性質部分,演示“五色管”實驗,使學生認識到金屬鎳離子在不同的離子狀態(tài)下有不同的配位方式和顏色等。通過有選擇性的增加趣味性實驗,使學生感受到化學的奇妙,從而提高學生對化學實驗的興趣。
4加強課堂管理,嚴格實驗紀律
實驗室是進行科學研究和學習交流的地方,必須嚴肅、認真?!皩W生在實驗室里的學習應該象一個化學研究人員或化學家在實驗室里工作一樣”[1],我們要求學生要養(yǎng)成預習的好習慣,帶著問題來實驗室。加強考勤,學生需提前五分鐘到實驗室,靜下心來做好實驗前的準備,遲到者扣分,曠課者本次實驗計零分。必須穿實驗服,違者不許進實驗室。課堂上不允許打鬧或者玩手機等。打碎打壞儀器要賠償,并扣相應操作分。實驗做好后,實驗臺面必須打掃干凈,產(chǎn)品、垃圾等放到指定位置,所用玻璃儀器清洗干凈后,實驗數(shù)據(jù)等記錄清楚,經(jīng)老師同意方可離開實驗室等等。實踐表明,加強實驗課堂管理,不僅可以培養(yǎng)學生的自覺性、主動性,而且能培養(yǎng)學生科學嚴謹?shù)膶嶒瀾B(tài)度和良好的實驗習慣。除了對學生嚴格要求外,老師也要以身作則,耐心細致,公平公正,做好示范作用,要不斷巡視課堂,實時了解學生的實驗學習狀態(tài),指出并糾正學生的不規(guī)范或錯誤的操作,解決學生在實驗中遇到的問題以及應急突發(fā)事件等。
5規(guī)范實驗報告撰寫,重視實驗報告批改
做完實驗僅僅是完成了實驗的一半,數(shù)據(jù)分析及實驗報告的撰寫才是重中之重。我們要求學生撰寫實驗報告必須字跡清楚,格式規(guī)范,內(nèi)容充實,數(shù)據(jù)真實可靠??茖W實驗要有嚴謹、認真的態(tài)度,不能有絲毫馬虎,這是實驗者必備的素質之一。實驗報告中,實驗目的、實驗原理、儀器與藥品等部分可以簡寫,而實驗結果與討論、思考題等部分要詳細討論。例如反應產(chǎn)率過高或過低要找出具體原因進行分析;對于定性實驗,要寫明反應現(xiàn)象及反應方程式,并做出詳細解釋等;課后思考題,要認真回答,對于實驗的成功與缺憾之處也可以寫一下自己的實驗心得等。我們十分重視實驗報告的批改,因為從學生實驗報告中,老師也可以獲得學生對實驗掌握情況的信息。而且學生要知道什么地方錯了,為什么錯了,例如在氯化銨生成焓的測定實驗中,我們要求學生要有詳細的計算過程和作圖。從實驗報告中就可以發(fā)現(xiàn)很多問題,比如,氯化銨生成焓是怎樣推導得出的?求算熱量計比熱容、溶解熱及反應熱時m的取值是多少?外推法怎么做圖?坐標系的標度取多少合適等[3]。要求學生須在批改后的實驗報告上進行訂正。此外,本著實事求是的原則,我們要求學生在實驗中不弄虛作假,并且獨立完成實驗報告,允許同學之間進行討論,但不能抄襲,如發(fā)現(xiàn)抄襲現(xiàn)象,本人和被抄襲者以零分計。
6因材施教,分層次培養(yǎng)模式
考慮到學生在中學接受的化學教育不同,學生的動手能力、實驗基礎有所差異,在無機化學實驗教學中,我們以學生為本,因材施教,通過集中講解、個別輔導、重點強化等方式,加強他們的動手能力及基本實驗技能,確保每個學生都能按照教學要求順利完成實驗。另外,適當安排開放實驗,開設一些新穎前沿、難度較大的研究型實驗項目,為一部分學有余力、興趣濃厚、水平較高的學生提供科研平臺,讓他們獨立開展科研探索實驗,滿足他們對學習知識的渴望和需求。鼓勵他們參加教師的科研項目,開展大學生科研實驗,積極參加大學生實驗技能大賽等。通過分層次培養(yǎng)模式,培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識、創(chuàng)新能力以及獨立分析問題、解決問題的能力[5]。此外,我們在實驗教學中,還注意介紹一些相關無機前沿知識,讓學生能夠了解到最新科研學術動態(tài)以拓寬學生的知識面,指導學生學習使用Origin、Chemoffice等化學處理軟件等,提高他們的理論和應用能力等。
7結語
無機化學實驗教學在整個化學教學中都起到舉足輕重的作用,作為化學專業(yè)老師,我們不僅要教學生基本的實驗操作及實驗技能,還要從小處著手,培養(yǎng)學生安全環(huán)保意識,培養(yǎng)學生科學嚴謹?shù)膶嶒瀾B(tài)度以及良好的實驗習慣等,為他們學習后續(xù)實驗課程,乃至將來從事化學相關專業(yè)工作,打下堅實的基礎。
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關鍵詞:大學有機化學;常用溶劑
從市場上購買的有機溶劑由于長時間的儲存、中途分裝或者在生產(chǎn)過程中純化不徹底等原因可能含有水、氧氣、過氧化物等雜質,這些雜質對有機化學反應會產(chǎn)生明顯的副作用。在現(xiàn)有的純化方法中[1-5],通常使用金屬(比如:鈉、鎂)、金屬化合物(比如:四氫鋁鋰)、強酸、強堿除去上述雜質。對于剛剛接觸大學有機化學實驗的學生而言,在使用上述試劑的過程中存在很大的安全隱患。作者在近些年的教學過程中逐漸探索大學有機化學實驗常用溶劑安全、經(jīng)濟、便捷的純化方法,現(xiàn)歸納總結如下,供大家參考。
一、二氯甲烷
在每升二氯甲烷加入無水硫酸鈉10克,靜置過夜后過濾。加入五氧化二磷5克,回流4小時,蒸餾收集40℃的餾分,保存在棕色瓶中。
二、乙酸乙酯
在每升乙酸乙酯中加入碳酸鉀10克,靜置過夜后過濾。加入五氧化二磷10克,回流30分,蒸餾收集77℃的餾分,保存在棕色瓶中。
三、正己烷、環(huán)己烷及石油醚
在每升正己烷中加入無水硫酸鈉3克,靜置過夜后過濾。加入氧化鈣10克,回流4小時,蒸餾收集69℃的餾分,保存在棕色瓶中。
石油醚、環(huán)己烷的純化方法與正己烷的純化方法類似。
四、甲醇、乙醇
在每升甲醇中加入無水硫酸鈉100克,靜置過夜后過濾。加入氧化鈣100克,回流4小時,蒸餾收集65.0℃的餾分,保存在棕色瓶中。
乙醇的純化方法與甲醇的純化方法類似。
五、已腈
在每升已腈中加入4?分子篩100克,靜置過夜后過濾。加入五氧化二磷10克,回流4小時,蒸餾收集81.1℃的餾分,保存在棕色瓶中。
六、四氫呋喃
將四氫呋喃流經(jīng)氧化鋁色譜柱除去其中的過氧化物。之后在每升四氫呋喃中加入無水硫酸鈉100克,靜置過夜后過濾。加入氧化鈣100克,回流4小時,蒸餾收集65.5 ℃的餾分,保存在棕色瓶中。在每升純化后的四氫呋喃中加入0.5克 2,4,6-三叔丁基苯酚作為抗氧化劑。
七、1,4-二氧六環(huán)
將1,4-二氧六環(huán)流經(jīng)氧化鋁色譜柱除去其中的過氧化物。之后在每升1,4-二氧六環(huán)中加入氫氧化鉀200克,攪拌1小時,靜置過夜,蒸餾。每升蒸餾出的液體再加入氧化鈣100克,回流4小時,蒸餾收集101.5 ℃的餾分,保存在棕色瓶中。在每升純化后的1,4-二氧六環(huán)中加入0.5克 2,4,6-三叔丁基苯酚作為抗氧化劑。
八、DMF和DMSO
在每升DMF中加入無水硫酸鈉100克,靜置過夜后過濾。加入硫酸鈣20克。在80 ℃的條件下攪拌4小時,減壓蒸餾出DMF,保存在棕色瓶中。在每升純化后的DMF中加入100克 4?分子篩。
DMSO的純化方法與DMF類似。
九、甲苯
在每升甲苯中加入無水硫酸鈉20g,靜置過夜后過濾。加入五氧化二磷20克?;亓?小時,蒸餾收集110.6 ℃的餾分,保存在棕色瓶中。
十、吡啶
在每升吡啶中加入氧化鈣100克,靜置過夜后回流4小時,蒸餾收集115.2 ℃的餾分,保存在棕色瓶中。在每升純化后的吡啶中加入100克 4?分子篩。
十一、結語
需要說明三點:
1.本文總結的純化方法可用于大學有機化學實驗以及大部分有機化學實驗。如果反應條件對溶劑要求較高,須嚴格按照試劑純化手冊中[2-3]的步驟對溶劑進行純化。
2.在溶劑蒸餾過程中,需要待溫度計恒定之后再接收蒸餾的組分。
3.蒸餾之后的廢液需要進行處理,具體步驟如下:待燒瓶冷卻,滴加乙醇與干燥劑反應。之后用1M鹽酸或者1M氫氧化鈉水溶液調節(jié)pH值為7.0。該廢液可裝入有機廢液桶進行處理。
參考文獻:
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關鍵詞:高中;化學;知識;銜接;問題;探討
【中圖分類號】G642【文獻標識碼】A【文章編號】1004-2377(2016)03-0149-02
前言
自從各個學科被分為不同深度展開不同階段的教育時,不同教學階段的銜接問題就成為我們不得不面對、探討與研究的問題之一,但是,就我國現(xiàn)階段教育教學工作開展中對高中化學與大學化學知識銜接問題的研究還存在一定的缺陷,例如高中化學教師不能在開展高中化學學科教學中對高中化學知識進行內(nèi)容的深化,而大學中很多從事化學學科教學的教師對高中化學學科教學的內(nèi)容、知識的深度不能全方位的掌握和了解。我們知道,新課程改革后化學學科已經(jīng)逐步發(fā)展成為一門公共基礎學科,是提升大學生綜合能力的重要學科之一,不僅是化學學科專業(yè)的學生要學習化學知識,而有些像通信工程、電子汽車、食品與生物工程等專業(yè)學習中都要接觸到化學知識,因此,在開展大學化學學科教學中,教師如何根據(jù)高中化學課程的知識點來開展有效的化學教學,并找出高中化學學科中與大學化學學科中知識點相連接的部分,對于學生知識能力的提高、未來更好的走向工作崗位意義都非常大。本文首先分析了高中化學與大學化學知識點存在的差異,并結合本人多年的研究經(jīng)驗提出了如何有效的解決高中化學與大學化學知識銜接的問題。
1高中化學知識與大學化學知識差異分析
1.1新課程改革以來,尤其是高中化學課程教學標準實施以來,我國高中化學學科教學開始步入到了新的時代,但是在具體教學環(huán)節(jié)實施過程中,還存在諸多的問題,如在高中化學學科中增加了許多實驗環(huán)節(jié),但是由于我國許多地區(qū)尤其是西部偏遠地區(qū)由于教學資源的限制,很多實驗課程無法得到有效的開展,教師直接將實驗內(nèi)容在黑板教學中完成了,而當學生走進大學以后,對必要的實驗幾乎一片空白,這樣,高中化學知識與大學化學知識之間的銜接問題就出現(xiàn)了,下面,我們就來通過以下幾個方面來詳細探討下。第一,高中化學與大學化學知識教學目標上存在的差異。我們知道,學生對高中化學知識的學習是為大學化學知識的學習打基礎,而大學階段學生對化學知識的學習,是為了更好的研究化學學習、更好的走上工作崗位,為經(jīng)濟社會的發(fā)展輸送更多的化學人才,因此,在大學化學教學中,不僅要讓學生掌握必備的化學知識,還要培養(yǎng)學生的創(chuàng)作能力、自主探索能力,因此,現(xiàn)階段我國諸多地方高中化學教學中因高考而展開的化學教學模式已經(jīng)不能適應現(xiàn)階段大學化學培養(yǎng)高質量、高水平人才的目標。
1.2教學內(nèi)容上的差異。高中化學以模塊學習為主,各章節(jié)之間甚少有聯(lián)系,而且理論知識相對偏少,再有就是以升學為主要目標,課程的學習比較片面。而大學基礎化學中雖然也涉及了一部分實驗內(nèi)容,但還是以理論知識作為支撐的,理論知識的學習占了課程學習的70%多,而高中的化學課程不能為大學的化學課程學習奠定理論基礎。
2如何有效解決高中化學與大學化學知識銜接的問題
2.1高中階段。高中期間應引導學生意識到高中化學是大學基礎化學學習的基礎,從思想上糾正“學為考”的傳統(tǒng)觀念,可以讓他們事先了解一下學習化學將為大學哪些專業(yè)的學習可以奠定基礎,讓他們確立目標,從而促進大學基礎化學與高中化學從思想上順利銜接。高中層面的化學教學內(nèi)容要注重“啟后”,但不是替代某些大學基礎化學內(nèi)容的教學,而是在新課改下,對于一些相關內(nèi)容的教學,高中教師也應加強學生理論知識的學習,可以在教學上為學生今后學學基礎化學埋下伏筆,為學生將來學學基礎化學先滲透思想、拋磚引玉。
2.2大學階段。第一,在不改變教材的基礎上,對教學內(nèi)容進行改革。其中,要根據(jù)不同專業(yè)學生對不同知識的需求不同,大學基礎化學教學應根據(jù)化工類與醫(yī)藥類的區(qū)別從理論和應用兩個方面著手調整無機化學與有機化學部分的內(nèi)容。補充高中化學欠缺知識,刪除或不講較淺的內(nèi)容。還有一些知識高中雖有提及但是涉及內(nèi)容較淺,那么這些涉及較淺的內(nèi)容都應補充到大學基礎化學中,這樣才能夠避免化學知識的脫節(jié)。第二,學教師應使教材更具有“親和力”,以貼近社會的呈現(xiàn)方式,激發(fā)每位學生的學習熱情和興趣;教師應在教學中增強“問題性”教學,以問題的形式引導化學教學活動,培養(yǎng)學生的自主思考與創(chuàng)新精神;教師在講課時要具有思想性,科學性,同時應將高中時所涉及的內(nèi)容串入到大學課堂教學中。教師要在教學中引導學生學會處理中學化學與大學基礎化學的銜接。教師還應激發(fā)學生的學習積極性,開發(fā)實驗室,向學生充分提供從事化學研究的機會,幫助學生在合作交流和自主探索的過程中真正掌握和理解化學的基本知識與技能、科學的研究方法與客觀的研究態(tài)度,獲得更多的化學學習與實踐經(jīng)驗。在課堂上時,應充分發(fā)揮他們的“學習主人”的精神,把新方法、新知識納入已有的認知中。
3結語
總之,高中化學與大學化學知識的銜接問題是我國開展教育教學改革所面臨的重點問題之一,因此,我們一定要將這一問題重視起來,在教育教學中,我們作為教育工作者必須從學生的實際出發(fā),找到一條有效的教學方法,來有效的提高高中學生、大學學生化學學科的知識水平、素質能力,為我國現(xiàn)代化建設輸送更多的高質量、高水平人才。
參考文獻
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[2]周金鴻.從中學到大學知識學習體系的斷裂與銜接[D].濟南:山東大學,2007
【關鍵詞】大學有機化學實驗教學
有機化學實驗教學是高等院校有機化學課程體系的組成部分之一,往往設于高校二年級階段,因為該時期的大學生恰好處在實驗技巧與能力不斷提升之階段。實施實驗教學對于提升學習者們的實踐能力,提升其綜合素質等具備了十分重要的價值。由于有機化學實驗在提升學習者們的化學實驗能力上具備了非常重大的作用,所以一定要對當前大學有機化學實驗教學狀況加以分析的基礎上,進一步探討有機化學教學的方法,從而力爭取得更好的教學成效。
1強化基礎操作實訓提升實際動手能力
大學生們今后均要走入社會踏上化學相關工作崗位,這就要求其一定要有良好的化學知識儲備,所以提升有機化學基本操作能力就成為了提升大學生群體實驗能力的重要內(nèi)容之一?;A操作實訓為有機化學實驗之前提,也就是說,有機化學實驗完全是通過數(shù)個基本操作部分組建而成的十分復雜的操作系統(tǒng)之一。有機化學實驗基礎操作實訓涵蓋了蒸餾、分餾、重結晶、測定熔點與沸點以及色譜分離等內(nèi)容。大學生們在實施基礎操作實訓中應當進行更加規(guī)范的操作。大學生們來到有機化學實驗室,第一步是要為其講解實驗室的相關規(guī)則尤其是安全操作制度。其次是要求其在實驗中和實驗后能夠保持整潔、無污水,且有秩序地擺放好物品。再次是要培養(yǎng)大學生們規(guī)范化的實訓習慣,包括鐵架臺與燒瓶夾的固定形式、各類儀器的清洗方法以及安裝次序等。最后是在大學生們掌握了以上基本實訓技能之后,要在實驗過程中更加靈活地選擇具體的操作內(nèi)容。這樣一來不僅能夠提升學習者們實際操作能力,而且還能培養(yǎng)其解決各類實際問題之能力。
2改進課程結構精心選擇實驗內(nèi)容
以往的有機化學實驗只是有機化學理論教學的附屬內(nèi)容,教師覺得上不上關系并不大,因為并未真正將實驗教學列為提升大學生技能的必備手段。與此同時,在具體實驗內(nèi)容的安排上,驗證性與基礎性的實驗偏多。這樣一來,在實驗的內(nèi)容上也往往具有過于繁瑣、耗費時日,而且實驗的成效較差,并不側重于綜合素質的提升等。為切實提升有機化學實驗教學的基礎性地位,應當重新全面修訂實驗教學的大綱,明確有機化學實驗教學的相關要求,從而精心選擇有機化學實驗的內(nèi)容,實現(xiàn)基礎實驗與綜合實驗之間的彼此融合。例如,制備乙酰苯胺這個實驗可以劃分成合成乙酰苯胺、純化乙酰苯胺以及純度測定等三個實驗來做,從茶葉當中提取相應的咖啡因成份則可分成提取、濃縮以及純化等三個部分。如此一來,能夠很好地提升學習者們對于實驗學習的積極性,不但能夠讓其掌握了有機化學實驗的操作內(nèi)容,而且還能提升其分析與解決問題之能力。
3不局限于教材內(nèi)容積極提升科研素質
當前高等院校有機化學實驗用到的教材往往都相當陳舊,但是教師在授課時卻不敢超出教材的范圍,這樣一來也就難以把有機化學學科的最新研究成果運用于教學實踐之中。教師如果在授課中完全按照教材內(nèi)容進行教學的話,就十分容易導致過于依靠教材,對于教材上尚未闡述的內(nèi)容就會無從下手,時間一長自然就難以很好地發(fā)揮出學習者的自主性。筆者認為,教師在課堂教學中不應只依靠材料,而是應當更加緊密地和科研工作結合起來。例如,在制備環(huán)己烯實驗之中,教材中提到的催化劑為濃磷酸或者是濃硫酸,但隨著近年來這方面研究的深化,能夠起到催化作用的催化劑非常多,包括了固體酸、沸石以及草酸等。如果教師能夠及時掌握這一情況,即可在課堂教學中把學習者們劃分為數(shù)組,依據(jù)不同情況可使用各類不同類別的催化劑,并且要求其觀察各自實驗的發(fā)展狀況,如此不但能夠提升學習者們的主動性,而且還能拓展學生們的知識儲備,有意識地關注與發(fā)展自身的科研素質。
4健全完善有機化學實驗考核機制
高等院校有機化學教師應當立足于有機化學實驗教學實際情況,通過持續(xù)摸索與改進,從而建立起一整套更加成熟、更富有操作性的實驗考核機制,也就是說,實驗教學的成績應當包括平時成績、期末考核成績等兩個部分,分別占40分和60分。平時實驗成績應當當堂出分并進行點評。當大學生們做好一個實驗之后,通常都十分期望能夠得知成效。所以,教師在實驗教學中要及時指出并糾正其不足,在實驗完成之后就依據(jù)實驗狀況給出分數(shù)并加以點評。教師的評判標準包括了遵守紀律情況、實驗思路的清晰程度、基本操作的規(guī)范程度、試驗結果的正確性、實驗報告的規(guī)范性等。除了平時成績,期末考核成績占60分,重點是考察大學生們某一個實驗從預習開始至實驗全面完成的整個過程。其中,考試題預習10分、實驗具體操作40分、實驗結果和討論10分??荚囋囶}所考核的是大學有機化學實驗的基本原理、操作方法、實驗裝置安裝程度、實驗結果、實驗現(xiàn)象解釋等各個組成部分內(nèi)容的操作與運用狀況。
5結語
綜上所述,高等院校有機化學教學工作者應當根據(jù)當前形勢發(fā)展的需要,積極改進有機化學實驗教學的內(nèi)容,以求取得更好的教學成效,更好地激發(fā)出大學生群體的學習主動性,讓其能夠具備更為穩(wěn)固的實驗操作技能,從而能夠領略到科研的魅力,提升學好這門課程的積極性,加快學習方式的進一步轉變,致力于提高的創(chuàng)新能力,為培育高素質的化學相關行業(yè)工作者打下良好的基礎。
參考文獻:
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