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导语:在大学化学实验的撰写旅程中,学习并吸收他人佳作的精髓是一条宝贵的路径,好期刊汇集了九篇优秀范文,愿这些内容能够启发您的创作灵感,引领您探索更多的创作可能。
【关键词】 化学实验 绿色化 污染 措施
化学是一门实验性学科,其化学实验是高校化工、生物、材料、师范类化学等专业的必修课程。化学实验室在履行其实验和试验功能的同时也向环境排放着大量的污染物质,这就带来了额外的化学环境问题,环境污染的加剧其因素之一是化学品引起的危害。因此,改善环境的迫切任务就使得“化学实验绿色化”应运而生。化学实验绿色化是以绿色化学的理念和方法为核心和基本原则对化学实验进行改进,使得化学实验过程达到绿色化的方法。
1. 绿色化学的概念
1984 年美国环保局( EPA ) 提出废物最小化, 基本思想是通过减少生产废物和回收利用废物达到废物最少, 这是绿色化学的最初思想。1989年美国环保局又提出了污染预防的概念, 它是指最大限度地减少生产场地产生的废物, 包括减少使用有害物质和更有效地利用资源, 并以此来保护自然资源。至此, 绿色化学的思想初步形成。1990年美联邦政府通过防止污染行动的法令, 第一次使用绿色化学一词。1992 年美国环保局又了污染预防战略。1995 年美国政府设立了总统绿色化学挑战奖。1999 年英国皇家化学会创办第一份国际性绿色化学杂志, 日本也制定了以环境无害制造技术等绿色化学为内容的新阳光计划, 绿色化学很快成为国际化学科学的前沿。
绿色化学( Green Chemistry) 又称环境无害化学( Environmental Benign Chemistry), 是指从污染预防的基本思想出发, 在化学品生产的始端就采用预防的科学手段, 整个过程和终端均为零排放或零污染, 它研究的中心问题是使化学反应及其产物具有以下特点: (1) 采用无毒、无害的原料;(2) 在无毒、无害的反应条件( 催化剂、溶剂) 下进行; (3) 具有原子经济性, 即反应具有高选择性, 极少副产品, 甚至实现零排放; (4) 产品应是对环境友好的; (5) 满足物美价廉的传统标准。
化学实验绿色化主要内容包括: (1) 化学试剂绿色化。应选择无毒或毒性较小的试剂及利用可再生资源( 如生物质作试剂) 。(2) 溶剂绿色化。应尽量选择水作溶剂, 避免有毒有害和挥发性有机溶剂的使用, 特别是卤代烃类溶剂的使用。(3) 催化剂绿色化。应采用无毒无害无腐蚀性的物质作催化剂。(4) 反应条件绿色化。应选择无有毒副产物生成或有毒副产物生成最小化的反应条件。(5) 化学反应绿色化。应选择不产生“三废”的原子经济反应。(6) 反应产物绿色化。反应的生成物( 产物和副产物) 应无毒无害, 是环境友好产品。(7) 剂量绿色化。化学反应所需试剂、溶剂、催化剂的用量在保证实验效果的前提下, 要达到实验剂量最小化。( 8) 末端处理绿色化。对实验产生的“三废”进行无毒无害化处理,确保污染最小化。即化学反应全过程绿色化。
3. 大学化学实验绿色化的途径
3.1实验项目的选择
本着从源头制止污染, 而不是在末端治理污染的原则, 尽量选择低毒、污染较小且后处理容易的具有环保型的实验项目。在高校化学实验中, 性质实验是别人已设计好的验证性实验, 综合操作技能的要求不如制备实验要求高, 化学实验过程中消耗化学试剂种类繁多, 成本较高, 每看完一个实验现象, 就要弃去这批用过的试剂, 其中不乏一些有毒、有害物质, 这样不仅造成大量的浪费, 而且对环境造成一定的污染, 这与绿色办学理念相悖。因此提倡将性质实验进行压缩, 选取具有代表性的、低毒的性质实验来锻炼学生的基本操作技能。选择与环境保护密切相关的实验, 如硫酸铜提纯中产品的回收、水的总硬度的测定以及废旧电池的回收和利用等, 让学生了解有害物质对人体和环境的危害, 学习有害物质的鉴定、分离、提纯和回收利用等方法, 这是培养学生环境保护意识和能力的重要手段。
3.2分析方法的选择
测定同一物质含量的方法常常有多种, 可以选择使用无毒或低毒、污染小的试剂方法来进行同一目的的实验。
3.3替代性试剂的寻找
绿色化目标是将化学过程危害性降至最小。实验中要尽可能不用或少用危险化学品, 如易燃、易爆、有毒、刺激或有腐蚀性的, 特别是剧毒物质。要研究取代危险化学品特别是剧毒化学品的方法,尽可能地选择对人体和环境危害小的药品, 做到低毒化。即使无危害物质也应尽可能减少使用, 因为任何化学物质过多时都会污染环境。通过化学实验中用到的有毒、有害、易腐蚀药品, 使人们明白这些药品对环境、对人类健康的影响, 感觉到有毒有害物质在人们身旁, 体会到保护环境就是保护人类自己。
3.4密封仪器的使用
用密封的成套仪器来完成有毒的化学实验, 使仪器和药品循环使用, 不存在污染毒害。
3.5推广微型化学实验
被誉为化学实验的革命的微型化学实验是近20年来发展很快的一种化学实验方法、新技术。它是在微型化的仪器装置中进行的化学实验, 其试剂用量比相应的常规化学实验节省90% 以上, 是公认的以尽可能少的试剂来获取所需化学信息的实验原理与技术。微型化学实验室是绿色化学的组成部分, 它既能从源头上节约原材料和时间, 减少污染, 又具有安全、便捷、高效等优点, 是化学实验教学改革中的一个重要方面。
3.6引进微波、超声波技术
微波作为一种新型能量形式, 其促进化学反应速度可比传统的加热技术快数倍及至数千倍,具有反应条件温和、操作方便、时间短( 节能) 、产率高、产品易纯化、减少用量或不用溶剂、加热时微波设备本身几乎不辐射能量, 可避免环境高温, 改进工作环境, 对环境友好等优点。在化学实验中引入微波、超声波技术, 如微波辅助提取、微波消化、微波灼烧、超声催化, 不但能减少环境污染, 节约能源,是实现化学实验绿色化的一个重要方法。
3.7研究对基础化学实验废液的处理
化学实验要产生大量的废弃物, 如做完实验,把废液往水池中一倒, 自来水一冲, 不及时处理随意排放, 久而久之不仅对环境造成污染, 而且会淡化人们的环保意识, 养成不良的习惯。废液绝不可以倒入下水道, 应该设有废液缸, 作统一回收处理。
放弃有污染的传统化学实验, 探索传统化学实验的绿色化改造, 是化学实验工作的必然趋势。实现大学化学实验绿色化的途径还很多。总之,全面实现化学实验绿色化的道路还很漫长, 这期间, 不但需要对化学实验教学进行绿色化改革, 更需要高校化学教育工作者对化学实验绿色化的方法进行深入的研究与探索, 推动整个高等化学教育质量的提高。
参考文献:
[1] 朱清时. 绿色化学与可持续发展[J] . 中国科学院院刊, 1997( 6) : 415-420.
关键词:大学 化学实验 学生创新能力 培养方法
中图分类号:G64 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2015)11(c)-0244-02
大力培养具有创新思维的化学人才是新时期国家发展战略的客观要求,也是高等学校化学教育的紧迫任务。在当今激烈竞争的阶段,对学生的创新能力以及实践能力的培养,是当代教育工作者们所要考虑的重要问题,也是通过这种思考过程,加强培养学生运用自己优势的能力。创新教学是当前化学课堂的重要内容之一,也是促进学生个性发展和创新能力培养的有效方法之一。化学是一门以实验为基础的学科。而化学实验则是化学学科的灵魂,化学实验不仅是学生获取直观信息、认识化学世界的窗口,而且是帮助学生认识化学规律、形成化学概念、理解和巩固化学知识、提高各种能力的重要途径,更重要的是化学实验过程本身就是培养学生创新精神和创新能力的最佳途径,是其他学科所不能替代的。该文探析了大学化学实验培养学生创新能力的方法。
1 建立以开展合作方式、自主思考模式以及研究方式为主的教学模式
在大学的化学实验教学中,大学生就是实验教学的主体,教师是整个实验教学过程中的指导者,并且起着主要主导的作用,这样更加利于建立以开展合作方式、自主思考模式以及研究方式为主的教学模式[1]。由此可知,这样的实验教学模式对教师以及学生要求会更高,教师要有很多的实验教学经验,这样在面对实验教学中遇到的问题可以及时做出有效的针对方案。同时,参与实验学习的学生也要加强对实验内容的熟悉,以及做好完善的实验学习准备,可以通过阅读相关的实验资料,做好课前的学习预习,做好以往相同实验出现的问题以及应对问题的解决方案。另外,教师可以在上实验室教学之前,制作与实验内容以及有关事项相关的PPT在课堂上进行讲解,让同学们学习到更多有关实验的知识,也更能提高学生对实验操作的兴趣,也是让学生在实验操作之前更加熟悉实验操作的有关内容,这样在实际的操作中才能更加游刃有余,更能熟练地掌握实验相关的内容[2]。
例如:在实验操作了“测定水中的钙镁总量”的实验时,教师可以对学生进行实验过程中出现的问题进行记录,然后与学生一起进行讨论,并且分析出实验中出现这些问题放入原因。之后,让大学生分成小组的形式,教师对每个小组进行提问,让小组成员一起合作分析,共同解决问题,并将具体方法和步骤进行解说。
2 加强大学生实验学习兴趣的培养
在当代很多的高中学习中,对学生都会进行文理分科,这样就使很多的学生在高中时期并没有很深层地接触化学,或者是很多的学生在中学时代有少量的接触化学,但是局限于中学化学教学的条件,是很难接触到实验器材,更别说是自己实际操作化学实验[3]。然而,在化学的教学学习中,实验的操作是占有很大的比例,实验操作也是为了更能真实反映实验结果的可靠性,所以,实验教学在化学学习中是一大重点,同时也是培养学生创新能力的关键和学生对化学认知的基础。只有在实际的化学实验操作中,才能真正感受到化学实验的真实性,学生也能在实际化学实验的操作中,真正养成良好的化学素养、实验操作的注意事项以及熟练掌握好化学实验操作的基础技术,更加深刻地理解化学课本中实验产生的化学现象、操作实验的意义以及加强大学生实验学习兴趣的培养[4]。
例如:中华人民共和国对于国家标准中的酿造食醋的卫生检验标准,是规定酿造食醋中醋酸的含量是不能多于3.5%,然而在酿造食醋中含有游离矿酸的量要求很低,所以,在商超出售的食醋中,醋酸的含量以及游离矿酸的含量必须无法检出,那么这两个指标才是符合卫生标准的。所以,就可以让学生利用氢氧化钠标准的水溶液进行检验,利用甲基紫指示剂对游离矿酸进行检验,这样与生活贴切的实验检验更能引起学生的兴趣,才能更好地激发学生的创新意识以及创新能力的培养。
3 加大各种实验室开放的力度
对于大学化学实验培养学生创新能力,就要对学生的个性发展、特长发展以及学生潜力的发展加大重视,开放的实验室条件,更加有利于培养学生的创新能力。同时,开放的实验室在化学实验教学中起着不可或缺的作用。对于实验室开放形式有以下几种:(1)课外开放实验室,就是避免学生受到高校的学习时间的限制,因为在化学实验教学和学习中,还是有部分同学对化学实验的操作充满着浓厚的学习兴趣,但是在课余的时间里又比较紧张,还有就是学生的实验基础差想通过课后时间加强实验操作等等。所以,在课外开放实验室,可以让学生在双休时间、晚上时间以及寒暑假的时间来进行实验操作,对实验基础差的同学来说,也是一种实验基础的弥补学习。(2)课内开放实验室,是为了给学生提供更多的学习时间,让学生对实验知识点进行巩固,以及加强实验知识点的拓展,同时也是为了让同学们在尝试不同实验操作方法中,创新出更加有意义的实验方法,这样更加有利于培养学生的创新能力,也能够发挥学生内在的潜力以及对实验操作的热情。例如:在课后或学期结束的时候,教师布置一个开放实验“测定雨水的酸度”,学生首先会对雨水相关的知识进行收集和了解,参考一些化学实验文献,再利用实验室的器材对实验方案进行设计,然后进行操作,这样的实验操作就需要开放实验室来提供学生实验操作的场所,这样的开放实验室就有利于学生的创新能力培养。
4 结语
化学实验具有很强的应用性以及实践意义,是分析化学这门科目的学习基础,也是教学中一个必不可少的环节,这样不仅仅是对学生独立思考能力的培养,也是对学生对科学探索兴趣的培养,更是真切地对学生实验操作能力的一种锻炼。培养大学生创新能力的方式中,化学实验的教学是最主要的教学方法之一,化学实验的教学就要严格结合社会全新的实验内容以及社会实际实验要求来培养学生的创新能力。
参考文献
[1] 詹雪艳,袁瑞娟,段天璇,等.分析化学实验教学中培养学生实践能力和创新能力的探讨[J].药学教育,2012,28(1):43-45.
[2] 张丽,公维民,刘丽波,等.大学化学实验课程改革与创新能力培养[J].教育教学论坛,2014(24):44-45.
随着科学技术的飞速发展,科技创新越来越受到人们的重视,可以说,创新能力标志着个人与国家的竞争实力和发展前景。近年来,由于社会的改革进步,在传统教育模式中培养出的“书呆子”式学生一旦步入社会将很快被淘汰,取而代之的则是一些具有综合知识、创新意识和实践能力的新型人才,因此,怎样培养学生积极思考、勇于开拓的创新思想和能力已经成为了高校教学的重要目标之一。同时,作为民办高校,怎样在生源理论素养较低、学习习惯较差的情况下,寻找到既能适合学生自身特点又能符合社会要求的教学方法亦是迫切需要解决的问题。
1民办高校学生特点及化学实验教学现状
1.1民办高校学生特点当前的民办高校在本科教育中仍处于次要地位,与此相应的是生源高考分数普遍较低,从学习态度上来看,一般表现为马虎懒散,主动性不高,尤其缺少自主思考问题的意识;而在学习能力上,则表现为基础较差,学习习惯不佳,以及学习方法不够科学等问题。但民办高校学生同样具备一些显著优点,如果在授课时予以充分的利用,也能起到事半功倍的效果,比如他们的性格活泼,头脑中形成的思维定势较少,不呆板、不教条,如果采取合适的教学手段,完全可以培养激发一些新颖独到的理解方法与学习思路;再有,民办高校学生往往觉得他人对自己的认可度低,所以常怀有较为强烈的证明自我价值的意愿,这意味着教师如果在日常学习中及时予以学生鼓励便会使他们产生积极向上的态度和直面问题的勇气。
1.2民办高校化学实验教学现状民办高校的特殊性在于其办学、科研经费处于自筹状态,这直接导致学校对于实验课程的投入力度不足,仪器设备相对落后,致使一般基础性实验数据误差较大且无法接触相应实验的前沿科学研究方法。在教学内容上则普遍存在因实验课从属于理论课教学而导致学时不充裕的问题,教授方式仍保持教师为主学生为辅的传统模式,实验内容学生无法选择,验证性实验较多,实验内容较单一等现状也使得教学质量难以提高。上述情况很容易使学生对重复性较高的各门实验课产生厌倦情绪,降低了其探究更深入、更广泛知识的兴趣,更有甚者则会因仪器的精确度低失败率高而对实验的定量定产生怀疑,误把动手实验认作无用功,只是浪费时间而已。因此,怎样才能使民办学校学生正确认识到实验的价值,并在现有的基础上培养锻造他们的创新精神已成为了一个亟待解决的问题。
2改革与创新能力的培养
2.1整合基础实验内容,激发学生学习兴趣在传统教学过程中,基本将无机化学、有机化学、分析化学和物理化学分割开来进行单独授课,其中的大部分内容只需靠单一的学科知识或者是单一的实验技能即可解决,因此造成了时间和资金上的浪费。其实,面对刚刚升入大学需要夯实基础知识和养成良好实验习惯的学生,我们只需要从繁多的验证性实验中精选一些典型而全面的项目让学生进行几次操作练习,以此使其加深对相应理论知识的理解,并达到对一般仪器、药品较为熟练的运用和掌握,同时使自己的操作达到较高的系统化、稳定化,并在数次的重复中培养正确的实验习惯即可,而后将节省的时间与物力用于将几门基础实验进行有效的穿插和整合。例如在一些制备实验中将常见的设计思路和方法贯穿于其中,并在制备完成后利用产物特有的性质对其进行多方面的鉴定检验,这样一个结合了多个基础实验的整合性项目有助于学生在低年级时即养成全方位、总结性思考解决问题的习惯和能力,为以后创新思维的培养奠定一定的基础。在增强学生实验技能的同时,我们也要着重培养他们对于动手实践的兴趣与主动性。目前教师的授课形式依然是灌输式方法,在上课伊始依照顺序将实验原理、实验步骤等向学生做硬性说明,却没有充分考虑到部分学生并没有在先前的学习阶段养成集中精力听课的习惯,从而导致在后面的实验过程中不能领会重点难点,甚至不知道如何动手操作。同时,民办高校学生依赖性较强,遇到问题不愿自己琢磨而只是一味地询问教师,因此,这种灌输式教学方法实际上是纵容学生继续以被动的方式进行学习,针对这种情况,教师应强制其在课前认真预习并在讲授时更多采取启发式教学的方法,以便让学生自动地参与到课堂中来。鉴于低年级学生的水平有限,尤其是部分学生在高中阶段从未接触过化学实验的现状,组织其利用课余时间做一些难度不大但趣味性较强的实验则有利于实验意识的养成。比如“蔬菜中维生素C测定”的实验,它的原理无非是淀粉溶液具有遇到碘变成蓝色的特性,而维生素C能与蓝色溶液中的碘发生作用,从而使溶液变成无色。这种现象明显却不费时费力的项目,会让学生们感到实验不是一门简单枯燥的科目,而是充满着快乐和未知,以此激起他们对于动手实验的兴趣和热情,这样也可以有效降低他们在以后的学习过程中产生的畏难、懒惰情绪。
2.2改革考察方式,鼓励学生培养全面的创新意识考核的作用不能被忽视,它除了能够反映学生的学习效果外,对于教师而言,更是收集教学信息,检验教学成果,评判教学方法是否得当的重要依据和环节,因此,以往主要依靠实验报告和出勤率予以成绩评定的方式显然不能使教学效果和学习成果得到应有的体现。从培养学生创新能力的角度出发,应该对能够积极参加创新实验的同学给予一定的加分奖励,作为对学生积极学习态度的肯定和鞭策。
2.3培养学生创新能力在整个教学过程中,我们采取由浅入深,先简后繁的教学模式,正是这种从基础实验过渡到综合实验的过程使学生的操作能力、分析整合能力得到了提升和加强。经过这样的训练后,我们可以通过开设设计性实验项目的方式,进一步培养学生独立自主、开拓创新的学习态度。如前所述,民办学院学生的特点之一是具有较强的证明自我的意识,我们充分利用这个特点,在每学期中抽出两个月的时间举行“创新实验大赛”,这种具有一定竞争性、奖励性的比赛完全可以作为学生展示自我才华的平台,使他们的进取心和想象力得到真正施展的舞台。“创新实验大赛”要求学生能够运用所学的知识与方法独立地探索并解决遇到的化学问题,真正将知识转化为能力,以此激励和调动学生参与实验的热情,学以致用。实验的主题均为设计性项目,由学生自愿组成合作小组,首先通过查阅文献、资料自定实验题目与内容,并整理总结实验中可能使用到的药品与仪器,汇总后由教师选择有条件开展的项目并对实验室的使用进行统一安排,随后学生利用课余时间按照先前计划的方案进行实验,得出结果后进行分析讨论,最后以小组为单位通过撰写论文的方式将整个过程加以表述和总结,目的就是要通过论文考察其想法是否真正具有创意,实验数据是否真实、学生能不能对结果进行明确、细致的解释。最后由教师进行批改、总结并划分等次进行嘉奖,以此作为对学生已取得成绩的反馈和鼓励。
【关键词】研究型大学;化学;实验室建设;管理
0.前言
高等院校是培养学生创新精神和实践能力的重要场所,同时也是为社会培养大量的实践性人才的地方。其中化学实验室是大学科研研究和教学的重要场所,它在培养创新精神和实践能力的过程中有着非常重要的地位。实验室建设与管理都是高校工作的组成部分,实验室管理工作不仅影响着高校的教学秩序,还影响着高校办学的质量和水平以及人才上的培养。故而,要努力的提高大学实验室建设与管理的水平,这样就可以更好的管理大学实验室。
1.高等院校中的大学化学实验的特点
大学化学是化学化工类学生的专业基础,是化工类专业的必修课,也是以实验为主的学科。在大学教学过程中大学化学有以下两个特点:第一,化学实验比较多,其中实验的药品也就很多的。有基本的操作实验、电化学、热化学、水化学以及化学反应的基本原理等各种实验,故而,所需的实验药品也是较多的。第二,化学专业较多,所以班级也就很多。在教学过程中很多的专业领域都与化学有着很密切的联系,如:无机化学、大学化学等。根据大学化学实验的特点,我们可以完善实验室的各项规章制度和规范,安全防护化学实验室,这对实验室严格管理药品有着重要的意义。
2.高度重视大学化学实验室队伍的建设
大学化学实验队伍是实验室建设与管理的力量,在高校建设研究型大学化学实验室的过程中,它直接影响着实验室的质量、环境以及发展等方面的建设。提高实验队伍层次是重视实验室队伍建设的依据,也是实施实验室各项规章制度、发挥实验室作用和做好实验教学的重要保障。因此加强实验队伍的建设要采取相应的措施。
2.1引进高层次人才,建设具有高素质实验教师的队伍
高校实验人才队伍发展的计划,就是纳入具备实验教学的人,以提高人才素质,强化专业技能为目标,实现化学实验教学队伍建设的提高。还要不断的吸取优秀的博士、硕士以上的人才来扩充实验教学的队伍,高校要不断的改进实验队伍的构造,来提高整个实验室的水平。这样就丰富了法学化学实验教学的队伍,保证了实验教学的质量。
2.2实验教师的职称聘请不受限制
化学实验教师队伍的原来称谓的改变,高校只是在形式上得到重视,教师则是关注的是职称聘请。实验教师的体系归为教师体系当中,同时享有岗位聘请和津贴制度;在专业技术的职务聘请中,可以让硕士以上的人才申请教师系列职称,同时享有跟高校理论教师同等的待遇和进修的权力。这样就大大激发了实验教师的工作热情。
2.3实验队伍的重视要从称谓上开始
原来的教辅人员都是从事着实验工作的工作人员,也就是实验辅助人员。其主要的工作内容就是实验工作人员要负责日常的实验管理,确保实验环境良好和设备的完好率,然而工作人员的学历不是很高,在工作当中给人一种打杂的感觉,所以得不到重视。随着实验室的建设与发展,工作员工有着一定的变化,所承担的工作也有一定的变化,位置也从辅助转变到主体的位置上。对原来的教辅人员的称谓改变为实验教师。
3.大学化学实验室的管理工作
3.1化学实验室药品上的管理
在大学化学教学过程中,实验的内容很多,所用的药品种类也是比较多的,故而对药品应采取分类管理。其管理原则是:(1)易燃易爆和有毒的物品要选择单独放置。易燃易爆物品要放在阴凉的地方,而剧毒药品和易燃易爆物品要设专人管理;(2)还原性物质不能跟氧化性物质放在一起,碱和酸不可以放在一起。在实验过程中,往往实验台上一边是碱一边是酸,同时盐是按照金属离子活性顺序放置在中间的。
3.2化学实验室仪器上的管理
3.2.1 精密仪器的管理
高校化学实验室安放仪器的房间必须是对实验仪器要求符合的,这样就保证了其使用的寿命和精准度。工作人员还要做好化学实验室仪器在腐蚀、尘土等方面的防护工作。对于实验室精密的仪器则需要受到相应的培训的管理人员进行操作和管理。工作人员所用的化学试验室仪器信息都要记录下来。同时给每台精密仪器建立工作档案,这样就确保了实验的正常运行,其中包含了调试、安装、鉴定、仪器说明书以、配件清单及使用记录等方面。
3.2.2非精密仪器的管理
化学试验安放仪器的房间应符合该仪器所需要的基本要求,以确保该仪器在化学实验时使用达到要求。实验仪器应该根据实际的使用情况来建立工作档案;同时还要有专人来进行维护和保养,且还要具备一定的管理能力。
3.3 化学试验室在卫生上的管理
众所周知,实验室是教师和学生进行学习、教学以及科研研究的重要场所,这就需要我们的共同努力来保持的。一般都是实验过后,要求教师收拾好自己的实验台,并进行相应的打扫;而学生在做完实验时,也是先收拾好自己的实验台,在进行值日打扫整个实验室的卫生。最后再对水龙头开关、电源进行检查是否断开,这些检查完毕过后方可离开实验室。
4.创建研究型的化学试验室
4.1 鼓励教师积极的参与实验技术的研究
高校的实验教学研究主要是针对实验室教师队伍,其中包含以下几类:(1)实验仪器设备的改造与自制;(2)用于实验教学和管理的计算机软件的研制开发;(3)管理方式上的改革; (4)大型精密贵重仪器设备功能的开发;(5)开发新的实验项目,研究实验内容。
4.2 注重培养实验教师的开拓意识和创新意识,鼓励自己研究实验设备
在创新型实验室的建设当中,我们要着重的培养具有创新意识高,开拓能力强的实验教师队伍。且每个学校的教学都存在着不同的特色,尤其是在实验教学方面更为凸显,然而有些实验室所购买的的设备不能很好的满足实验教学的需求,因此我们要鼓励实验教师不断的创新,并大力的支持实验教师进行实验设备的自研。
5.结语
总之,探讨研究型大学化学实验室建设与管理是需要我们不断的进行探索的,是一项长期的工程,要让实验室成为一个合理、高水平、高效率的教学体系和培养创新人才的基地。
【参考文献】
[1]罗东,兰中文.对建设与研究型大学相适应的实验室队伍的思考[J].实验技术与管理,2008(3):159-163.
[2]麻明友,杜建林,肖桌炳,麻成金.教学型大学实验室建设与管理的研究与探索[J].高等理科教育,2006(3):98-100,103.
关键词:化学综合实验;废旧聚乳酸材料;乳酸钙;教学
中图分类号:G642.4 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2014)46-0283-03
大学化学综合实验是理科院校和师范院校必开的一门提高性实验课程,其目的是让化学学科的学生在通过基础实验的训练之后,综合运用已有的实验技能和知识,达到解决实际问题的能力。国内多数院校都有自己特色的实验设计和教学方法,并且有很多好的教材问世[1-5],实验内容和实验技能都有一定的难度要求,为培养学生分析问题和解决问题的能力提供了一个平台。和其他院校一样,陕西师范大学化学学科也建立了化学综合实验平台,运行多年后收到了较好的效果。考虑到相关实验的危险性和对环境的污染以及对师生健康的影响,近年来对化学综合实验内容进行了改革,改进了相关实验的实验方法[6],废除了一些污染和危险性大的实验,设计和增补了一些较为安全、环境污染小的新实验,为进一步完善化学综合实验教学内容奠定了基础。现就其中一个实验的设计和教学情况,即“由废旧聚乳酸材料制备乳酸钙”作以交流,以期同行商榷。
聚乳酸(Polylactic acid,PLA)是20世纪90年代迅速发展起来的新一代完全可降解的高分子材料,它是以L―乳酸为单体,用化学合成方法聚合而成的热塑性脂肪族树脂。聚乳酸有优良的相容性和可吸收性,无毒、无刺激性,它在自然界微生物、水、酸、碱的作用下,完全可分解成CO2和H2O,可作为环保材料代替传统的聚合物材料,已受到广泛关注[7,8]。聚乳酸材料已在工业、农业、日常生活用品中得到了广泛的应用[9],如聚乳酸餐盒、聚乳酸餐薄膜等在人们的生活和农业生产中已得到了广泛应用。但这些废旧聚乳酸材料在使用完以后均以垃圾物而弃掉,实属浪费。基于聚乳酸经解聚而形成乳酸,尽而可与钙离子结合可形成乳酸钙这一原理,我们设计出“由废旧聚乳酸材料制备乳酸钙”的实验(见图1)。这一实验的开设,不仅能实现废物利用,变废为宝,而且能巩固学生有机化学实验、无机化学实验和分析化学实验的基本操作技能,使学生感受到学有所用,同时也能加强学生的环保意识,经过几年的教学实践,学生普遍反映效果显著。
一、实验设计
二、实验步骤
(一)聚乳酸的解聚
将废旧聚乳酸材料用清水洗净,用滤纸吸去表面水,晾干,用剪刀剪成碎片(能放进三角瓶为宜)。
将5.6g NaOH、80mL无水乙醇加入已装有5.0g聚乳酸碎片的250mL磨口锥形瓶中,加热搅拌回流40分钟。待反应完毕,取下锥形瓶,冰水浴冷却3分钟,向溶液中加入14mL的5∶1盐酸(浓盐酸:水(v/v)),并旋摇均匀,在冰水浴中继续冷却3分钟,抽滤。用20mL无水乙醇洗涤锥形瓶,过滤。收集滤液于250mL烧瓶中。用10mL无水乙醇淋洗抽滤瓶,将洗涤液并入烧瓶中。常压浓缩至20~25mL左右(注意加沸石),然后将烧瓶置于冰水浴中冷却,向其中加入20mL无水乙醇,继续冷却3分钟,抽滤。用10mL无水乙醇淋洗烧瓶,过滤。如滤液不澄清,应再过滤至澄清。将抽滤瓶中的滤液转移至200mL烧杯中,用10mL无水乙醇淋洗抽滤瓶,将洗涤液并入其中。
(二)乳酸钙的制备
将称取的1.6g氧化钙粉末加入到上述200mL烧杯中,然后再加入3mL水。将盛有反应液的烧杯置于恒温磁力搅拌器上,在搅拌条件下,加热反应并浓缩至溶液体积为40mL时,测试其pH(测试pH时,应先将试纸用去离子水润湿),应约为6~7之间。否则,用5:1盐酸或氧化钙粉末调节。继续加热浓缩至约20~25mL,取下烧杯在冰水浴中搅拌冷却。在搅拌下,加入20mL无水乙醇。然后,再加入40mL丙酮,继续搅拌3分钟后抽滤,用40mL丙酮洗涤烧杯,过滤。收集沉淀物于已称重的表面皿中。置于烘箱中于125℃烘干1小时,记录乳酸钙的重量。
(三)EDTA溶液浓度的标定
用差减法准确称取基准碳酸钙0.9~1.1g于100mL烧杯,用少量水润湿,盖上表面皿,从烧杯尖嘴处缓慢滴加1:1盐酸至溶解(约10mL),用250mL容量瓶定容。取25.00mL上述溶液于250mL锥形瓶,由滴定管滴加约10mL待测EDTA溶液,再加5mL浓度为100g・L-1氢氧化钠溶液(pH=12~14)和0.2g钙混合指示剂(取钙紫红素0.1g,加无水硫酸钠10g,研磨均匀,即得),继续用EDTA溶液滴至由紫红色变为蓝色,即为终点,记录消耗的EDTA体积。平行滴定三份,计算EDTA溶液的浓度。
(四)乳酸钙的质量检测
将于125℃烘干的样品置干燥器中冷却至室温后,称重(须由老师确认)。将样品装入样品袋,写上自己的编号。取出2~3g样品在研钵中研磨,称取研磨样0.5g(称准至0.01g)转入10mL比色管中用于待测游离酸碱实验,其余研磨样转入编号的称量瓶,将其置于干燥器。
1.游离酸碱检验:将上述0.5g样品置于比色管中,加10mL水,在加热套中微热溶解,用广泛pH试纸测pH(须由老师确认)。
2.乳酸钙含量测定:用差减法准确称取0.29~0.31g制备的样品于锥形瓶,向其中加入2mL 1∶4盐酸溶液和20mL水溶解样品。由滴定管滴加约10mL标定的EDTA溶液于上述锥形瓶中,然后再加5mL浓度为100g・L-1氢氧化钠溶液(pH=12-14)和0.2g钙混合指示剂(取钙紫红素0.1g,加无水硫酸钠10g,研磨均匀,即得),继续用EDTA溶液滴至由紫红色变为蓝色,即为终点,记录消耗的EDTA体积(须由老师确认)。平行滴定三份,计算产品中乳酸钙的百分含量。
三、教学方法
(一)课前准备及评定标准
1.课前准备。让学生自己制定详细实验方案。以上述实验步骤为参考资料,要求学生在课前通过相关资料的查阅,制定出详细的实验方案,其中包括乳酸的性质、乳酸钙的性质、核算各物料的量比关系;反应体系pH的控制;解释在解聚操作中,当反应液被浓缩到20~25mL后,为什么再向其中加入20mL无水乙醇的原因;解释在制备乳酸钙中,为了得到乳酸钙沉淀为什么一定要向体系中加入约等于反应液体积两倍量的丙酮及能否用其他溶剂代替丙酮等问题;解释在用EDTA滴定法测定产品中乳酸钙的百分含量时,为什么要向盛有样品的锥形瓶先加入约10mL的EDTA溶液,然后再加入5mL浓度为100g・L-1氢氧化钠溶液的原因。
2.评定标准。在实验开始前,老师对学生制定的详细实验方案进行检察,如果详细实验方案中能完全解决上述所有问题,满分20分;否则根据解决问题的多少酌情给分。
(二)实验质量的评定
1.基本操作的评定。基本操作包括溶液的转移、蒸馏操作、抽滤操作、固体物质的洗涤操作、滴定分析的规范操作等,满分20分。具体评价指标和评价标准为:溶液的转移,优(4分),良(3分),差(2分);蒸馏过程操作,优(4分),良(3分),差(2分);抽滤操作,优(4分),良(3分),差(2分);固体物质的洗涤,优(4分),良(3分),差(2分);滴定分析的操作,优(4分),良(3分),差(2分)。
2.产品质量评定。包括产品的外观、游离酸碱检验(pH)、产品(乳酸钙)的重量、乳酸钙含量等,满分40分。具体评价指标和评价标准为:产品外观,白,优(10分),微黄,良(8分),黄,差(5分);游离酸碱检验,pH≥8,差(5分),pH6~7,优(10分),pH≤6,差(5分);乳酸钙的质量,大于平均值,优(10分),等于平均值,良(8分),小于平均值,差(5分);乳酸钙含量,90~99%,优(10分),80~90%,良(8分),>100%,差(5分)。
(三)实验报告的评定
实验报告的评定包括对实验原理的理解程度、实验过程中的现象及分析、实验数据处理及对本次实验结果的自我评价等,满分20分。
四、小结
本文介绍了一个有趣的大学化学综合实验的设计和教学过程,通过由废旧聚乳酸材料经解聚、酸化、成盐制备乳酸钙的实践,不仅能实现废物利用,变废为宝,而且能巩固和提高学生有机化学实验、无机化学实验和分析化学实验的基本操作技能,使学生感受到学有所用,同时也能加强学生的环保意识。在教学过程中,实验的成绩评定公开透明(在实验之前把成绩评定标准发给学生)。教师严格要求,对于不规范的操作和错误的操作给予及时纠正。教学方法也和常规教学法不同,把实验方案提前发给学生,实验过程不用讲解,促使学生查阅文献,让学生提出自己的详细方案。实验结束后,教师对本次实验进行总结,同时也积极鼓励学生大胆提出自己的观点,实验课堂十分活跃。经过几年的教学实践证明,新的教学模式,激发了学生从事化学实验的兴趣,学生普遍反映效果显著。
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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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[2]胡彩玲,唐新军.绿色化理念在无机化学实验教学中的渗透[J].广州化工,2014,42(22):225-226.
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[4]曹雪波.以实验教学改革促进大学生创新能力的培养[J].嘉兴学院学报,2010,22(2):70-73.
关键词:大学有机化学;常用溶剂
从市场上购买的有机溶剂由于长时间的储存、中途分装或者在生产过程中纯化不彻底等原因可能含有水、氧气、过氧化物等杂质,这些杂质对有机化学反应会产生明显的副作用。在现有的纯化方法中[1-5],通常使用金属(比如:钠、镁)、金属化合物(比如:四氢铝锂)、强酸、强碱除去上述杂质。对于刚刚接触大学有机化学实验的学生而言,在使用上述试剂的过程中存在很大的安全隐患。作者在近些年的教学过程中逐渐探索大学有机化学实验常用溶剂安全、经济、便捷的纯化方法,现归纳总结如下,供大家参考。
一、二氯甲烷
在每升二氯甲烷加入无水硫酸钠10克,静置过夜后过滤。加入五氧化二磷5克,回流4小时,蒸馏收集40℃的馏分,保存在棕色瓶中。
二、乙酸乙酯
在每升乙酸乙酯中加入碳酸钾10克,静置过夜后过滤。加入五氧化二磷10克,回流30分,蒸馏收集77℃的馏分,保存在棕色瓶中。
三、正己烷、环己烷及石油醚
在每升正己烷中加入无水硫酸钠3克,静置过夜后过滤。加入氧化钙10克,回流4小时,蒸馏收集69℃的馏分,保存在棕色瓶中。
石油醚、环己烷的纯化方法与正己烷的纯化方法类似。
四、甲醇、乙醇
在每升甲醇中加入无水硫酸钠100克,静置过夜后过滤。加入氧化钙100克,回流4小时,蒸馏收集65.0℃的馏分,保存在棕色瓶中。
乙醇的纯化方法与甲醇的纯化方法类似。
五、已腈
在每升已腈中加入4?分子筛100克,静置过夜后过滤。加入五氧化二磷10克,回流4小时,蒸馏收集81.1℃的馏分,保存在棕色瓶中。
六、四氢呋喃
将四氢呋喃流经氧化铝色谱柱除去其中的过氧化物。之后在每升四氢呋喃中加入无水硫酸钠100克,静置过夜后过滤。加入氧化钙100克,回流4小时,蒸馏收集65.5 ℃的馏分,保存在棕色瓶中。在每升纯化后的四氢呋喃中加入0.5克 2,4,6-三叔丁基苯酚作为抗氧化剂。
七、1,4-二氧六环
将1,4-二氧六环流经氧化铝色谱柱除去其中的过氧化物。之后在每升1,4-二氧六环中加入氢氧化钾200克,搅拌1小时,静置过夜,蒸馏。每升蒸馏出的液体再加入氧化钙100克,回流4小时,蒸馏收集101.5 ℃的馏分,保存在棕色瓶中。在每升纯化后的1,4-二氧六环中加入0.5克 2,4,6-三叔丁基苯酚作为抗氧化剂。
八、DMF和DMSO
在每升DMF中加入无水硫酸钠100克,静置过夜后过滤。加入硫酸钙20克。在80 ℃的条件下搅拌4小时,减压蒸馏出DMF,保存在棕色瓶中。在每升纯化后的DMF中加入100克 4?分子筛。
DMSO的纯化方法与DMF类似。
九、甲苯
在每升甲苯中加入无水硫酸钠20g,静置过夜后过滤。加入五氧化二磷20克。回流4小时,蒸馏收集110.6 ℃的馏分,保存在棕色瓶中。
十、吡啶
在每升吡啶中加入氧化钙100克,静置过夜后回流4小时,蒸馏收集115.2 ℃的馏分,保存在棕色瓶中。在每升纯化后的吡啶中加入100克 4?分子筛。
十一、结语
需要说明三点:
1.本文总结的纯化方法可用于大学有机化学实验以及大部分有机化学实验。如果反应条件对溶剂要求较高,须严格按照试剂纯化手册中[2-3]的步骤对溶剂进行纯化。
2.在溶剂蒸馏过程中,需要待温度计恒定之后再接收蒸馏的组分。
3.蒸馏之后的废液需要进行处理,具体步骤如下:待烧瓶冷却,滴加乙醇与干燥剂反应。之后用1M盐酸或者1M氢氧化钠水溶液调节pH值为7.0。该废液可装入有机废液桶进行处理。
参考文献:
[1]D. D. Perrin, W. L. F. Armatego, Purification of Laboratory Chemicals, 3rd. ed., Pergamon Press, New York, 1988.
[2]实验室化学品纯化手册,威尔弗雷德编著,化学工业出版社,2007年.
[3]有机合成试剂的纯化和制备手册,冯骏材等编,科学出版社,2006年.
关键词:高中;化学;知识;衔接;问题;探讨
【中图分类号】G642【文献标识码】A【文章编号】1004-2377(2016)03-0149-02
前言
自从各个学科被分为不同深度展开不同阶段的教育时,不同教学阶段的衔接问题就成为我们不得不面对、探讨与研究的问题之一,但是,就我国现阶段教育教学工作开展中对高中化学与大学化学知识衔接问题的研究还存在一定的缺陷,例如高中化学教师不能在开展高中化学学科教学中对高中化学知识进行内容的深化,而大学中很多从事化学学科教学的教师对高中化学学科教学的内容、知识的深度不能全方位的掌握和了解。我们知道,新课程改革后化学学科已经逐步发展成为一门公共基础学科,是提升大学生综合能力的重要学科之一,不仅是化学学科专业的学生要学习化学知识,而有些像通信工程、电子汽车、食品与生物工程等专业学习中都要接触到化学知识,因此,在开展大学化学学科教学中,教师如何根据高中化学课程的知识点来开展有效的化学教学,并找出高中化学学科中与大学化学学科中知识点相连接的部分,对于学生知识能力的提高、未来更好的走向工作岗位意义都非常大。本文首先分析了高中化学与大学化学知识点存在的差异,并结合本人多年的研究经验提出了如何有效的解决高中化学与大学化学知识衔接的问题。
1高中化学知识与大学化学知识差异分析
1.1新课程改革以来,尤其是高中化学课程教学标准实施以来,我国高中化学学科教学开始步入到了新的时代,但是在具体教学环节实施过程中,还存在诸多的问题,如在高中化学学科中增加了许多实验环节,但是由于我国许多地区尤其是西部偏远地区由于教学资源的限制,很多实验课程无法得到有效的开展,教师直接将实验内容在黑板教学中完成了,而当学生走进大学以后,对必要的实验几乎一片空白,这样,高中化学知识与大学化学知识之间的衔接问题就出现了,下面,我们就来通过以下几个方面来详细探讨下。第一,高中化学与大学化学知识教学目标上存在的差异。我们知道,学生对高中化学知识的学习是为大学化学知识的学习打基础,而大学阶段学生对化学知识的学习,是为了更好的研究化学学习、更好的走上工作岗位,为经济社会的发展输送更多的化学人才,因此,在大学化学教学中,不仅要让学生掌握必备的化学知识,还要培养学生的创作能力、自主探索能力,因此,现阶段我国诸多地方高中化学教学中因高考而展开的化学教学模式已经不能适应现阶段大学化学培养高质量、高水平人才的目标。
1.2教学内容上的差异。高中化学以模块学习为主,各章节之间甚少有联系,而且理论知识相对偏少,再有就是以升学为主要目标,课程的学习比较片面。而大学基础化学中虽然也涉及了一部分实验内容,但还是以理论知识作为支撑的,理论知识的学习占了课程学习的70%多,而高中的化学课程不能为大学的化学课程学习奠定理论基础。
2如何有效解决高中化学与大学化学知识衔接的问题
2.1高中阶段。高中期间应引导学生意识到高中化学是大学基础化学学习的基础,从思想上纠正“学为考”的传统观念,可以让他们事先了解一下学习化学将为大学哪些专业的学习可以奠定基础,让他们确立目标,从而促进大学基础化学与高中化学从思想上顺利衔接。高中层面的化学教学内容要注重“启后”,但不是替代某些大学基础化学内容的教学,而是在新课改下,对于一些相关内容的教学,高中教师也应加强学生理论知识的学习,可以在教学上为学生今后学学基础化学埋下伏笔,为学生将来学学基础化学先渗透思想、抛砖引玉。
2.2大学阶段。第一,在不改变教材的基础上,对教学内容进行改革。其中,要根据不同专业学生对不同知识的需求不同,大学基础化学教学应根据化工类与医药类的区别从理论和应用两个方面着手调整无机化学与有机化学部分的内容。补充高中化学欠缺知识,删除或不讲较浅的内容。还有一些知识高中虽有提及但是涉及内容较浅,那么这些涉及较浅的内容都应补充到大学基础化学中,这样才能够避免化学知识的脱节。第二,学教师应使教材更具有“亲和力”,以贴近社会的呈现方式,激发每位学生的学习热情和兴趣;教师应在教学中增强“问题性”教学,以问题的形式引导化学教学活动,培养学生的自主思考与创新精神;教师在讲课时要具有思想性,科学性,同时应将高中时所涉及的内容串入到大学课堂教学中。教师要在教学中引导学生学会处理中学化学与大学基础化学的衔接。教师还应激发学生的学习积极性,开发实验室,向学生充分提供从事化学研究的机会,帮助学生在合作交流和自主探索的过程中真正掌握和理解化学的基本知识与技能、科学的研究方法与客观的研究态度,获得更多的化学学习与实践经验。在课堂上时,应充分发挥他们的“学习主人”的精神,把新方法、新知识纳入已有的认知中。
3结语
总之,高中化学与大学化学知识的衔接问题是我国开展教育教学改革所面临的重点问题之一,因此,我们一定要将这一问题重视起来,在教育教学中,我们作为教育工作者必须从学生的实际出发,找到一条有效的教学方法,来有效的提高高中学生、大学学生化学学科的知识水平、素质能力,为我国现代化建设输送更多的高质量、高水平人才。
参考文献
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【关键词】大学有机化学实验教学
有机化学实验教学是高等院校有机化学课程体系的组成部分之一,往往设于高校二年级阶段,因为该时期的大学生恰好处在实验技巧与能力不断提升之阶段。实施实验教学对于提升学习者们的实践能力,提升其综合素质等具备了十分重要的价值。由于有机化学实验在提升学习者们的化学实验能力上具备了非常重大的作用,所以一定要对当前大学有机化学实验教学状况加以分析的基础上,进一步探讨有机化学教学的方法,从而力争取得更好的教学成效。
1强化基础操作实训提升实际动手能力
大学生们今后均要走入社会踏上化学相关工作岗位,这就要求其一定要有良好的化学知识储备,所以提升有机化学基本操作能力就成为了提升大学生群体实验能力的重要内容之一。基础操作实训为有机化学实验之前提,也就是说,有机化学实验完全是通过数个基本操作部分组建而成的十分复杂的操作系统之一。有机化学实验基础操作实训涵盖了蒸馏、分馏、重结晶、测定熔点与沸点以及色谱分离等内容。大学生们在实施基础操作实训中应当进行更加规范的操作。大学生们来到有机化学实验室,第一步是要为其讲解实验室的相关规则尤其是安全操作制度。其次是要求其在实验中和实验后能够保持整洁、无污水,且有秩序地摆放好物品。再次是要培养大学生们规范化的实训习惯,包括铁架台与烧瓶夹的固定形式、各类仪器的清洗方法以及安装次序等。最后是在大学生们掌握了以上基本实训技能之后,要在实验过程中更加灵活地选择具体的操作内容。这样一来不仅能够提升学习者们实际操作能力,而且还能培养其解决各类实际问题之能力。
2改进课程结构精心选择实验内容
以往的有机化学实验只是有机化学理论教学的附属内容,教师觉得上不上关系并不大,因为并未真正将实验教学列为提升大学生技能的必备手段。与此同时,在具体实验内容的安排上,验证性与基础性的实验偏多。这样一来,在实验的内容上也往往具有过于繁琐、耗费时日,而且实验的成效较差,并不侧重于综合素质的提升等。为切实提升有机化学实验教学的基础性地位,应当重新全面修订实验教学的大纲,明确有机化学实验教学的相关要求,从而精心选择有机化学实验的内容,实现基础实验与综合实验之间的彼此融合。例如,制备乙酰苯胺这个实验可以划分成合成乙酰苯胺、纯化乙酰苯胺以及纯度测定等三个实验来做,从茶叶当中提取相应的咖啡因成份则可分成提取、浓缩以及纯化等三个部分。如此一来,能够很好地提升学习者们对于实验学习的积极性,不但能够让其掌握了有机化学实验的操作内容,而且还能提升其分析与解决问题之能力。
3不局限于教材内容积极提升科研素质
当前高等院校有机化学实验用到的教材往往都相当陈旧,但是教师在授课时却不敢超出教材的范围,这样一来也就难以把有机化学学科的最新研究成果运用于教学实践之中。教师如果在授课中完全按照教材内容进行教学的话,就十分容易导致过于依靠教材,对于教材上尚未阐述的内容就会无从下手,时间一长自然就难以很好地发挥出学习者的自主性。笔者认为,教师在课堂教学中不应只依靠材料,而是应当更加紧密地和科研工作结合起来。例如,在制备环己烯实验之中,教材中提到的催化剂为浓磷酸或者是浓硫酸,但随着近年来这方面研究的深化,能够起到催化作用的催化剂非常多,包括了固体酸、沸石以及草酸等。如果教师能够及时掌握这一情况,即可在课堂教学中把学习者们划分为数组,依据不同情况可使用各类不同类别的催化剂,并且要求其观察各自实验的发展状况,如此不但能够提升学习者们的主动性,而且还能拓展学生们的知识储备,有意识地关注与发展自身的科研素质。
4健全完善有机化学实验考核机制
高等院校有机化学教师应当立足于有机化学实验教学实际情况,通过持续摸索与改进,从而建立起一整套更加成熟、更富有操作性的实验考核机制,也就是说,实验教学的成绩应当包括平时成绩、期末考核成绩等两个部分,分别占40分和60分。平时实验成绩应当当堂出分并进行点评。当大学生们做好一个实验之后,通常都十分期望能够得知成效。所以,教师在实验教学中要及时指出并纠正其不足,在实验完成之后就依据实验状况给出分数并加以点评。教师的评判标准包括了遵守纪律情况、实验思路的清晰程度、基本操作的规范程度、试验结果的正确性、实验报告的规范性等。除了平时成绩,期末考核成绩占60分,重点是考察大学生们某一个实验从预习开始至实验全面完成的整个过程。其中,考试题预习10分、实验具体操作40分、实验结果和讨论10分。考试试题所考核的是大学有机化学实验的基本原理、操作方法、实验装置安装程度、实验结果、实验现象解释等各个组成部分内容的操作与运用状况。
5结语
综上所述,高等院校有机化学教学工作者应当根据当前形势发展的需要,积极改进有机化学实验教学的内容,以求取得更好的教学成效,更好地激发出大学生群体的学习主动性,让其能够具备更为稳固的实验操作技能,从而能够领略到科研的魅力,提升学好这门课程的积极性,加快学习方式的进一步转变,致力于提高的创新能力,为培育高素质的化学相关行业工作者打下良好的基础。
参考文献:
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