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导语:在绿色化学理念论文的撰写旅程中,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。
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:2095-9214(2016)06-0084-01
前言
近年来,随着科学技术的更新换代,我国不断加快改革开放的步伐,传统的化学工业对于自然资源的利用率不断提高,经济获得了突飞猛进的发展,但是也带来了突出的环境污染问题。高校本文阐述了绿色化学理念的涵义,介绍了绿色化学理念在高校教学中的作用,分析了绿色化学理念在高校化学教育中的实施方法,并且给出了一定的讨论和建议,为高校化学教育中绿色化学理念的应用研究提供科学的建议和参考。现综述如下。
一、绿色化学理念
随着我国提出可持续发展的中国特色之路以来,绿色化学理念充分的体现了国家对于污染问题的重视,也能够引导人们保护环境,降低对于环境的破坏。绿色化学理念(Conceptofgreenchemistry)是指应用绿色、环保、天然的自然能源、化学原理或化学工作技术,在无毒无害的反应条件下,进行无害且节能能源的制造与开发的理念。该理念能够在产品的制造与开发时,采用预防环境污染的科学技术工艺,控制化学工业生产过程中废物、废气以及废水等的排放量,合理处理废弃物,减少对于自然环境的破坏。
二、绿色化学理念在高校教学中的作用
首先,绿色化学理念渗透到高校化学的课堂教学过程中,能够提高学生的环保意识,树立正确的可持续发展观。高校老师可以介绍传统工业对于环境破坏,带来的农作物污染、水污染、大气污染的实例,向学生阐明传统工业的弊端。让学生注意保护人们赖以生存的自然环境,珍惜能源和物质,尤其是一些不可再生资源。另外渗透可持续发展观的教学内容,让学生了解目前国家发展的主流方向,从而引导学生树立正确的绿色化学原则观。其次,绿色化学理念渗透到高校化学的课堂教学过程中,能够加强学生对于新型绿色化学技术工艺的认知,培养创新能力。高校老师可以通过对比传统的化学工艺技术,介绍绿色化学新型技术,并讲解优缺点,如用二氧化碳代替光气生产碳酸二甲酯的新方法;在固态熔融的状态下,采用双酚A和碳酸二甲酯聚合生产聚碳酸酯的新技术等,加强学生对于新型绿色化学技术工艺的兴趣,引导对于传统化学工艺进行改进和新型技术的创新。再次,绿色化学理念渗透到高校化学的课堂教学过程中,能够为国家培养新型绿色化学高端技术人才,为国家将来的经济发展做储备。高校教师通过介绍目前市场上已经推出的新型化学工艺技术,新型绿色化学技术专业公司以及环境友好产品,向学生说明绿色化学技术的市场竞争力强大,应用前景广阔,加强学生对于这门专业的认知和认可,从而为国家培养新型的技术人才。
三、绿色化学理念在高校化学教育中的实施方法
首先,高校教师应该转变理念,提高对于绿色化学重要性的认识。在熟悉绿色化学理念的基础上,高校教师应该充分的了解教材的教学目的,科学地根据教材内容和课时安排进行备课。并且在课堂教学过程中,通过讲解传统化学工艺的弊端、对于环境和人们健康造成的破坏,结合绿色化学理念的定义、发展历程以及国内外实例,对于绿色化学理念进行有效的渗透,加强学生对于绿色化学理念的理解和兴趣,另外可以通过安排小组讨论的方式,让学生自己去发掘目前可用的绿色化学技术,强化对于绿色化学理念和新型技术的认知。其次,重视实验教学,开发绿色实验。良好的课堂知识讲授虽然能够提高学生对于绿色化学的认知,但是实验教学,往往更加的贴近实际,能够让学生更加直观地了解绿色化学的重要性。开发绿色实验,要以小型实验为主。要重视在实验开始前,对学生讲解重要的注意事项,加强人身防护。实验准备前,避免使用有毒、有害的物质,尽量减少试剂的使用量,避免不必要的衍生步骤,强调反应物质回收和再利用,对于废弃物质一定要加强专门的处理,防止对于环境的污染。另外,一定要鼓励学生积极参与,自己动手,积极提出问题,能够提高学生对于绿色化学的兴趣,加强对于绿色化学理念的认识。再次,加强理论联系实际,增加课外实习机会。先进的新型化学工艺技术不仅仅停留在实验教学阶段,最终的目的是发展生产力。只有加强理论联系实际,增加课外实习的机会,如联系具备绿色化学专业技术的公司进行参观,请绿色化学技术专业技术人员来校进行教育活动等,才能够促使学生开阔眼界,获得更深的体会。
四、讨论与建议
目前环境污染已经成为威胁人类生存环境的重要问题。针对这一现象国家提出了绿色化学理念,并且加入到高校化学教学内容当中,以提高学生重视自然环境的认知力以及增强环保意识。高校应该提高对于绿色化学理念教育的重要性,在化学专业以及化学相关专业的课程中,理性渗透绿色化学理念,提高学生对于保护环境重要性的认识,从而为国家未来的发展培养新兴技术人才。
参考文献:
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[3]刘艳菊,范晓晖.论高校化学双语教学教材的开发途径———基于对北京大学、清华大学双语示范课程的调查报告[J].西北医学教育,2014,(6):1204-1206.
[4]强根荣,赵华绒.以联席会和竞赛为载体构建实验教学改革交流的新平台———浙江省高校化学化工实验教学中心主任联席会暨化学学科(实验)竞赛10周年回顾[J].大学化学,2015,30(6):17-20.
国外对绿色化学的研究始于九十年代中期. 1995 年美国宣布建立5绿色化学计划6 并于1996 年设立了/ 总统绿色化学挑战奖0, 日本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0, 欧洲、拉美的一些国家也纷纷制定了绿色化学与技术的科研计划.
1997 年由国家科委主办的主题为/ 可持续发展问题对科学的挑战0绿色化学的香山科学会议在北京召开, 宣告了我国绿色化学研究工作正式起步. 如何把绿色化学融合于化学系列课程教学内容和课程体系改革中, 对化学教育工作者来说是一个重要的课题.
在教学实践中, 沧州师范学院化学与环境科学系教师不断探索绿色化学实验教学理念, 1993 年率先在无机化学实验教学中进行了实验微型化的实践探索并获得成功, 之后其他实验室全面开展了实验室绿色化的教学实践.
1 绿色化学实验探索
1. 1 减量( Reduction)
1. 1. 1 性质实验的微型化
我们的微型化学实验探索始于1993 年, 首先从基础无机化学实验开始. 基础无机化学实验中气体的制备与性质试验一直占有相当大的比例, 很多都是有毒气体( 如Cl2 ,HCl, HBr,H2S, NO2 ,NH3 , CO, SO2 等) , 排入环境会导致环境污染, 即使在通风设备良好的实验室对实验者也会造成一定的伤害.
我们首先对常规实验中/ 氯气、次氯酸钠、氯酸钾的制备和性质实验0的全部内容和/ 硫0、/ 氮0的部分内容实行了微型化改革[ 1-5] .
无机化学的性质实验一般在试管中完成, 液体用量大多为2ml- 3ml, 甚至更多, 药品用量大, 废液处理工作量也很大. 于是, 我们把微型实验引入其中. 学生把实验改在白瓷板、井穴板、玻璃板或塑料片上, 用几滴药品即可完成实验.
随着微型实验研究的深入, 从单纯的性质验证发展为理论探讨性实验, 如反应速率和活化能测定实验.
反应速率和活化能测定实验, 在现行的高等无机化学实验和基础化学实验教材中都是用过二硫酸铵和碘化钾的反应, 实验现象明显, 但试剂用量大. 我们在实际教学中, 减少药品用量为常规剂量的十分之一, 用微型注射器量取液体, 反应器改为微型容量瓶进行实验, 指示剂淀粉的用量降低到1 滴, 微型化测定过二硫酸铵与碘化钾的反应速率和活化能, 实验效果令人满意, 实验的重现性很高, 提高了实验的准确度[ 6] .
1. 1. 2 合成实验的减量与微型化
有机合成实验中采取试剂用量减半的操作方法. 过去, 多数有机合成实验为常量合成实验, 试剂平均使用量约15- 25g( ml) , 再加上相应的反应溶剂, 每年每名学生要消耗多达1Kg, 选用小量-半微量实验, 由于试剂用量的减少, 废液废气的产生也少[ 7] .
实践证明, 微型化后的实验有以下几方面的优点:
( 1) 药品用量大大减少, 有毒气体的排放量大大减少, 同时节约了大量实验经费. 以氯气及其性质实验为例, 实验向200 名学生开出( 100 组) . 微型实验药品消耗经费仅为常规实验的3. 7% , 且微型仪器相对常规仪器也便宜, 这也节省了不少经费, 如表1 所示.( 2) 反应时间短, 污染小. 气体的制备、收集、性质、尾气吸收用胶管连接成套, 气体不易泄漏, 污染减小,反应时间大大缩短. 氯气及其性质实验, 从实验开始的5min 之内即可完成, 且一个班的学生同时进行, 氯气泄漏很少, 实验内容基本能顺利完成. 而SO2 的制备及性质实验只需1min. NH3 制备和性质实验在2min 内即可完成.
( 3) 增强学生创新能力, 提高动手能力. 在微型实验中, 通过新想法、新思维、新手段和新成果的不断涌现, 增强了学生的创新意识, 提高了动手能力[8] .
1. 2 循环( Reuse)
1. 2. 1 多步合成反应循环
把合成实验的产品作为后一步合成的原料来实现学生的实验产品的循环利用, 提高原子经济性. 这种实验教学方法不仅能渗透绿色化学教育的思想, 而且也能较好地检查学生的操作技能和实验教学效果, 增强了学生的实验综合能力. 由于实验原料由学生自己合成, 更增加了他们的学习兴趣, 可谓一举而多得. 例如, 选择乙酸乙酯和乙酰乙酸乙酯的制备两个实验, 其中制备的乙酸乙酯用作制备乙酰乙酸乙酯的原料. 乙酰苯胺、对硝基苯胺、对位红的制备三个实验连续进行, 制备的乙酰苯胺作为合成对硝基苯胺的原料, 而对硝基苯胺又作为合成对位红的原料[ 9] .
1. 2. 2 有机废弃物的循环利用
化学实验中常用的一些溶剂甲醇、乙醚、乙醇、丙酮、四氯化碳等, 容易对环境造成污染. 实验过程我们对这些有机废弃物进行了循环利用的探索. 例如液相色谱实验用甲醇-水做流动相, 每年需要消耗大量高纯度甲醇, 虽然液相色谱用甲醇哪怕引入微量杂质都不能再用, 我们尝试把甲醇水溶液用于化工的精馏实验, 精馏产物又用于做有机实验的溶剂.
1. 3 回收[ 10] ( Recycling)
1. 3. 1 废液集中处理
对于实验后的废液, 尤其是一些有毒的重金属离子废液, 养成了集中处理的习惯, 避免了废液流入下水道污染地下水, 达到了绿色实验的效果. 如含汞的废液我们采用硫化物共沉淀法, 将含汞盐废液加过量的Na2S 生成HgS 沉淀, 再用FeSO4 , 与过量的S2- 生成FeS 沉淀. 使废液中含汞量可降至容许排放的浓度.
1. 3. 2 以废治废绿色排放
试验中我们尝试废物的利用, 以废治废, 节约费用, 降低环境污染. 如银量法测定食盐中氯离子含量所用的铬酸钾指示剂, 重铬酸钾法测定铁矿石中铁的标准溶液重铬酸钾均含有致癌的Cr( ? ) , 如果将其直接排入水体, 将会造成环境污染. 我们启发学生/ 以废治废0, 利用所学的氧化还原知识, 将废酸、废铁钉、铁片、铁丝等与含铬废液混合放置数日, 在酸性条件下Cr( ? ) 被还原为Cr( ?) , 废液由黄色转变为灰绿色, 然后加入消石灰使Cr
3+ 转化为低毒的Cr( OH) 3 沉淀, 分离沉淀, 达标后排放废液.
1. 4 再生( Regeneration)
1. 4. 1 贵金属的提取再生[ 11] ( P51-53)
我们设计了/ 实验室含银废液的回收利用0实验方案, 从含Ag+ 废液得到硝酸银. 实验前布置学生自己查找相关的资料, 设计实验方案, 列出实验步骤. 通过方案设计教学将理论和实验有机地结合了起来, 改变了以往重理论轻实践, 眼高手低, 照方抓药的不良学习风气. 实验的废弃物变成了可利用的宝贝, 既节约了贵金属药品又对以前的知识进行了综合提高, 同时也锻炼了学生设计实验、解决实际问题的能力.
1. 4. 2 陈化试剂的再生
例如把陈放的苯胺用水蒸气蒸馏, 得到较纯的苯胺用于其它实验中.
1. 4. 3 配位滴定法实验中含Bi3+ 和Pb2+ 废液的再生[ 11] ( P51-53)以配位连续滴定法测定混合液中Bi3+ 和Pb2+ 的含量是无机及分析化学教学的一个重要实验, 供学生测定的混合试液几乎都是由分析纯的硝酸盐配制. 众所周知, 可溶性铅盐对人体危害极大, 是6 种剧毒金属元素之一; 铋只占地壳重量的2 @ 10- 5% , 资源稀少, 价格较贵. 含Bi3+ 和Pb2+ 的废液如不回收, 既污染环境又浪费资源. 若以硫化钠为沉淀剂处理废液则Bi3+ 和Pb2+ 的EDTA 配合物均可转化为硫化物沉淀的形式回收.
继而用稀硝酸加以溶解, 并通过硝酸用量的控制, 使再生后试液的酸度恰为滴定所需的pH, 则可供学生实验反复使用.
1. 5 拒用( Rejection)
1. 5. 1 在设计性试验中选用低毒物质
例如设计大豆或花生中粗脂肪提取及肥皂制备, 在提取工艺上有压榨、溶出两种, 在我们实验室中压榨方式不易实现, 采取溶出方法在溶剂的选择使用上有多种选择可进行比较, 我们选择低毒的溶剂作为溶出溶剂, 虽然可能产率低些但既节约又环保.
1. 5. 2 改进实验方法选用绿色化学试剂
尽量选用无毒无害的试剂, 这样可最大限度地减少甚至避免实验过程中产生的污染. 有机化学实验基本操作训练所涉及熔点测定、蒸馏、折光率测定、重结晶、水蒸气蒸馏等, 教材上指定的试剂都是萘、苯甲酸、甲醇、苯甲醛、呋喃甲醛、苯胺等有机化合物, 这些试剂都有不同程度的毒性, 而且有的气味很难闻. 基本操作实验的目的主要是训练学生的操作技能, 使学生熟悉各种操作的应用范围, 为此, 设计改进实验试剂, 以无毒试剂、毒性较小的试剂或合成实验的粗产品做基本操作训练的原料. 比如蒸馏实验用水代替乙醇或者甲苯, 效果也非常好.
1. 6 生活化的化学
在中学化学实验研究中, 我们利用生活中的物品和废弃物设计了/ 实验探究) ) ) 哪种物质催化H2O2 分解制氧气效果最好0、/ 自制水电解器探究水的组成0、/ 鉴别真假葡萄酒0、/ 寻找理想的天然酸碱指示剂0等实验, 开拓了学生实验探究式教学设计的思路. 如自制水电解器探究水的组成: 利用身边的废旧物品, 小组合作自制水电解器, 探究水的组成. 实验材料是两只大铁钉( 用作电极) 、一个饮料瓶、橡皮塞、两只小试管、铜导线、学生电源( 或用六节一号电池、或用6V 废手机充电器代替) 、两个五角的铜币、线绳, 稀氢氧化钠溶液( 8%) 或碳酸钠溶液.
2 绿色化学教研成果
2. 1 促进了教师专业化发展
从1993 年微型实验教学改革开始, 经过多年的探究与实践, 绿色化学理念已经深深扎下了根, 在教学和管理中始终贯穿绿色化学理念, 形成了我们的特色和传统. 通过一系列的绿色化学教学改革和活动, 在绿色化学研究与实践中形成了系列成果, 发表数十篇有价值的论文, 省级立项课题多项, 并获河北省优秀教学成果二等奖和三等奖等奖项, 教师绿色化学理念得到提升, 教研能力得到提高.2. 2 体现了新的育人观在绿色化学探索与实践中, 改变了学生的培养模式, 提升了学生的科学素质, 增强了探索与发现的意识和主动设计、组织的能力. 实验中很多方案是学生自己设计的, 简单仪器设备也是学生自己制作的, 学生们在绿色化实验的不断设计、实验、改进、完善的过程中, 新想法、新手段和新成果不断涌现, 探究理念逐渐形成,创新能力和动手能力得到提高, 并能把这种创新理念应用于今后学习和工作中.
2. 3 加强了绿色理念的推广与普及
论文关键词:绿色化学 化学教育 绿色化学教育
论文摘要:文章从多个角度阐释了绿色化学这一理念在化学教学中如何渗透,怎样渗透的各个方面,旨在培养具有绿色意识和环保能力的高素质人才,从而达到对环境的保护,并由此得出:在中学阶段进行绿色化学理念教育,是解决环境问题的主要途径。
“绿色化学”是当今社会提出的一个新概念。在“绿色化学工艺”中,理想状态是反应物中原子全部转化为欲制得的产物,即原子利用率为100%(原子经济性)。原子的利用率越高,意味着生产过程中废物的排放量越少,对环境的影响也越小。“绿色化学”是指从技术、经济上设计出可行的化学反应,尽可能减少对环境的负作用。20世纪90年代初,国际上提出了“预防污染”这一新概念。绿色化学是“预防污染”的根本手段,它的目标是研究和寻找能充分利用的无毒害原材料,最大限度地节约能源,在化工生产各环节都实现净化和无污染的反应途径。绿色化学是“预防污染”的根本手段,而对污染物的处理,最根本的方法就是杜绝污染源。
把绿色化学融合于中学课程教材改革和课堂教学改革之中,便绿色化学成为中学化学教育的一个重要的组成部分,这是中学化学教育的崭新课题。如何去渗透这种绿色观,便成了化学教学中的重中之重。既然如此,我们不妨去尝试以下几点:
1、立足课堂,渗透绿色知识
化学课堂是教学的主阵地,也是向学生传授环保知识的好场所。绿色化学要求与环境教育宗旨是高度一致的。在实施环境教育过程中,要向学生阐明绿色化学的观点、要求使他们树立起防治污染、保证人类生存质量的责任感。化学教师要充分挖掘和利用教材中的环保知识内容,采取渗透的方式,在介绍某种物质或操作方法时自然地引入相关的环保知识,让学生增长环保知识。如讲二氧化硫时,我就向学生说明它是一种主要的大气污染物,它和氮氧化合物都是形成酸雨的主要物质,空气中二氧化硫70%来源于工业燃料,12%来源于工业燃油,其余则来源于生活燃煤等。它既直接危害人的身体健康,又可以导致水质酸化,水生动物减少或绝迹,树木、庄稼枯死,还能腐蚀建筑物和文物。通过介绍使学生充分认识到二氧化硫是污染大气的有害气体之一。最后让学生讨论:如何防止和减少SO2的污染。这样既增强了学生的环保意识,又调动了学生学习的积极性。
2、立足实验,培养绿色习惯
化学实验教学不仅可以使学生观察到用语言难以表达清楚的清晰的实验现象,增强直观的感性认识,而且能培养学生观察、描述、分析问题和解决问题的能力。但实验必定会涉及到有害、有毒的物质,从某种意义上讲学校中环境污染主要来源于化学实验。实验教学与绿色化学联系最为紧密,最为直接,在实验教学贯彻绿色化学思想是非常必要的。
(1)药品的贮存的规范化。如易挥发的液溴、浓硝酸、浓盐酸等用钟罩封闭贮存;对大多数有机物如苯、甲苯、丙酮、甲醛等用专柜避光保存;对剧如汞、白磷等用专柜上锁保存,定期检查贮存情况。
(2)演示实验中尾气的吸收处理。如在制取硫化氢、二氧化硫、氯气、氯化氢、一氧化氮、二氧化氮、氨气、一氧化碳等气体时一定要通过演示实验讲情吸收的原因(有害气体不允许直接排放到大气中),强调尾气吸收的重要性,使学生深深认识到只要涉及气体的制备问题就应考虑尾气处理。
(3)规范实验操作。化学实验中,师生都要接触有害物质和无害物质,在实验中也会闻到有害和无害气体。因此,必须指导学生要严格按照实验操作的程序,有条不紊地进行各种实验。正确地闻气体、取药品、取有毒性原料,甚至如何盖瓶盖、放置试剂、取药品的各种工具的选用、取用药品量的多少都要向学生交代清楚;改进实验方法,设计合理的实验装置。尽量采用封闭措施,减少师生被动接受有毒有害气体的污染。实验结束后,处理化学废物和实验中产生的废气。把仪器洗涤干净放回原处,擦洗干净实验桌面,这些都要认真细致指导,使实验活动从始至终成为对学生进行环境教育的课堂。 (4)实验微型化。目前在常规实验中,药品用量较多不仅造成浪费,还污染环境。因此,在实验中用玻璃管制成各种可加热仪器的替代实验仪器、用点滴板等进行微型系列实验。这种方法药品用量少、反应产物少、操作安全,实验不会造成危险,对环境的污染程度较轻。同时也达到了实验的目的。如硝酸银溶液和稀盐酸的反应,要求学生不用试管做实验,而是改用点滴板,实验时只需取一滴稀盐酸在孔穴处,在取一滴硝酸银溶液滴在孔穴处,立即可见白色沉淀生成,然后取一滴稀硝酸滴入沉淀中,沉淀不溶解。通过实验学生很容易得出结论:稀盐酸与硝酸银反应生成不溶于稀硝酸得白色沉淀。操作中不仅收到良好的实验效果,而且把化学实验与环境教育有机结合、渗透,进一步增强学生的绿色习惯。
3、立足课外,提高绿色素质
课堂教学是对学生进行绿色教育的主阵地,但课外活动形式多种多样,内容丰富多彩,是课堂教育的很好补充。为了全面提高每个学生的绿色素质,组织学生积极参与课外社会实践活动。
(1)专题讲座。对教材中讲的少而对环保具有重大意义的内容,可以专题讲座的形式向学生介绍,如针对有的学生认为环境污染主要是由于工业生产造成的,与自身没有太大的关系。可举办家庭生活与环境污染讲座,时期了解环境保护不只是国家、环保部门的事,每个人都应从家庭污染出发保护环境,使学生感到自身在制造污染破坏环境,是多么可怕又多么可悲,要从自身做起,节约用水、少使用一次性餐具、少用化学用品,以减少污染,为保护环境而改变生活习惯。
(2)课外实验。积极利用课外实验配合课堂教学,开展环保教育。“河水、雨水酸碱性的检测”、“模拟水体受硝酸汞、硫酸铜等污染的检测及危害”、“干电池的收回河利用”等,让学生在实验过程中既锻炼动手能力又强化了绿色意识。
(3)实地参观社会调查。组织学生参观本地邻近的自来水厂、污水处理站、化工厂并进行实地调查。如空气污染调查、水污染及对策调查等调查报告,并进行交流。这样不仅能培养学生理论联系实际、实事求是的科学态度,而且能使他们感知环境污染的危害性及环境保护的迫切性。
随着世界经济的发展,一场绿色变革浪潮正席卷全球。绿色化教育有利于保护人类赖以生存的环境,实现人类社会可持续发展,中学化学必须体现绿色化学教育,要让绿色化学的思想和内容贯穿于整个教育活动之中,真正做到绿色无所不在,只有这样我们的教育才能够充满生机,绿意盎然。
参考文献
关键词:无机化学;能力培养;科学探究;教学改革
无机化学是化学专业学生入学的第一门专业主干课。作为化学学科的基础和母体,它是培养化学人才必不可少的素质教育课程。无机化学具有内容丰富、知识面宽广、与其它基础学科联系密切等特点,在专业中起着承前启后的作用。近年来,我们以精品课程建设为目标,探索了以科学探究能力培养为主的无机化学课程改革,提出了八条提高无机化学教学质量和人才培养的措施,并应用到教学实践之中,收到了明显的成效。
一、革新教学理念,科学定位教学目标
先进的教学理念是达到教学目标的关键要素。无机化学课程必须不断革新教学理念,坚持“以提高学生综合能力为本位,以培养学生科学探究能力为主体,以教学质量为中心,以应用为目的,以‘必须、够用’为准则,以教学内容、课程体系、教学方法的改革为重点,强化学生思维能力、实践能力、自学能力、科研能力的培养。实施“厚基础、宽口径、适应广、能力强、素质高”为基本内容的人才培养模式,将课程教学的本质定位为师生合作互动,科学探究,共同发展。目前我们的无机化学课程教学中已经打破“向学生传授知识”这一传统观念的束缚,体现了STS(Science-Technology-Society)教育理念,即无机化学就是要研究科学、技术、社会三者之间的相互关系,研究科学技术服务于社会生产、生活的科学教育理念。
二、精选教学内容,满足学生能力培养的需求
我校无机化学教学一直使用由北京师范大学、华中师范大学、南京师范大学合编的面向二十一世纪系列教材《无机化学》(上、下册),目前为第四版。针对该教材对每一理论的发展过程叙述太多,对“精”体现不够,且章节内容的顺序安排上有跳跃性,导致学生不易抓住本学科知识的主线的情况,我们反复钻研教材,对教材内容、基本框架、编排顺序、互相衔接、各知识点的网络关系等进行了整理。依照教材应具有科学性、合理性的要求,从30章教学内容中精选出24章,先将零散的知识有机地串联成不同的线条,再将线条相互结网形成若干知识面,最后将知识面延伸成无机化学原理的整体。
通过精选、整合教材内容,教师能够较好地将各知识点串结在一定的线条上,提纲挈领地推进知识层次,全方位、多角度地引到学生理解无机化学基本原理的本质及内在联系。学生在学的过程中,可以在识记的基础上抓住要领,深化认识,深刻理解学科内容,提高思维的广阔性、全面性、深刻性,最终实现综合能力的全面提升。
三、改革教学方式,培养学生的科学探究能力
为了充分激发学生的学习热情,培养学生科学探究的能力,我们不断探索课程教学方式,包括启发式、参与式、互动式和案例教学法,使学生置身于实践研究和理论思考的环境中,为学生提供了分析问题、解决问题的空间,收到了良好的教学效果。课堂教学中,我们特别注意给学生更多的参与机会,以学生为中心,调动学生学习积极性。例如:对于容易理解的内容,仅提出问题或提纲,组织学生讨论和交流,尽量让每个学生都有机会发表自己的见解。学生在讨论和交流中互相启发、互相学习,有利于集思广益、激发学习的动机。在提高了学生语言表达能力的同时,其思维能力、分析问题和解决问题的能力也不断提升。
无机化学关于物质组成、结构、性质、用途、能量的内容及化学在解决人类所面临的人口、健康、能源、环境、资源等危机方面的重要性和能动性,也为学生进行科学探究提供了课题。结合这一特点,我们从课程教学内容的实际出发,为培养学生的科学探究能力,大力加强探究式教学。紧紧围绕知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观,从学生已有的知识经验中衔接和认知结构上伸延,充分发挥学生学习的主体性,激发学生主动参与教学,转被动的学习方式为科学的探究性学习方式。这不仅有利于学生学习方式及认知方式的转变,还有利于培养研究型的化学人才。同时,这种教学方式还给学生提供了一个教育教学的新理念和与时俱进的空间和平台,对培养学生的创新实践能力和可持续的职业发展素养具有不可替代的作用。
四、开展绿色化学,培养学生正确的科学态度
无机化学实验是化学专业的第一门主干专业基础实验课程,每一位无机化学学习者都将从无机化学实验中获取知识、技能、方法。它是学习后继化学专业课程和日后进行科学探究活动的基础和保证。而绿色化学是最高层次的化学,传统化学向绿色化学的转变可以看作是化学从“粗放型”向“集约型”的转变。在无机化学的教学中渗透绿色化学的内容,把绿色化学的思想贯穿在整个无机化学的教学过程中,培养了学生强烈的环保意识。课改中,我们把现实生动的绿色化学的范例引进实验教学课堂,将范例所涉及的知识点,自然生动地渗透到实验教学之中。实践证明,绿色化学实验方法在训练学生动手能力,激发学生学习兴趣,培养学生创新性思维和树立环保意识等方面具有独特的地位与功效。
五、开发和利用扩展性课程资源,扩大学生的知识视野
大学教学不应该视教学大纲为金科玉律,当教科书作为唯一的课程资源。大学教学也不能仅仅依据教材的知识系统描述内容目标,却忽视对学生科学素养的培养。在教学中,如果缺乏对学生识别、开发和运用课本外、学校外课程资源的意识及能力的培训,不能及时挖掘这些资源、不能对它们进行筛选、转化和有效利用,也会造成许许多多有价值的课程资源的闲置和浪费。因此,在无机化学的教学第一堂课上,我们明确提出,教材只是教学过程的主要参考资料,不是唯一的教学用书,大量的无机化学知识需要课外补充。结合专业特点,我们向学生介绍一些无机化学的优秀参考书,介绍一些国内外著名的无机化学学术刊物,指导学生从这些教学资源获取学科研究的最新成果,帮助学生及时了解化学学科的发展动态及发展前沿,这样既提高了学生对化学学科的认识,增强了学习兴趣,又扩大了学生的知识视野,启迪了学生的创新思维。
六、加强学习指导,培养学生自主学习能力
无机化学内容繁杂,体系庞大,学生常常感到抓不住要领,因而不能正确运用基本理论解决问题。做习题时也往往习惯于套用公式而不能真正地理解的基本概念,常常容易出现模糊的概念和错误。为了帮助学生深刻理解无机化学课程的重点内容,牢固掌握无机化学的基础知识和基本原理,逐步掌握科学的学习方法和独立获取知识的能力。我们根据教学大纲的要求,本着既传授知识又开发智能,既统一要求又发展个性的原则,在总结多年教学工作经验的基础上,参考多种相关教材编写了《无机化学学习指导》一书,并于2007年由兰州大学出版社出版发行。
《无机化学学习指导》一书首先明确提出每一章的学习目的、学习重点和学习难点,告诉学生每章学习要达到的目标和解决的重点问题。然后对各章的基本概念、基本理论、基本定律及主要内容进行简明扼要的论述、归纳和总结,以达到知识点的系统化、条理化和理论化。通过小结,寻找规律,加强记忆。对于其中的难点和易混淆、易疏漏之处,给以恰如其分的说明。元素化学部分尤其注意对各元素及其化合物的转化关系进行归纳,帮助学生抓住教材中最主要的、本质的内容,以达到消化和掌握每章内容,培养和提高学生分析问题、归纳问题能力的目的。为了培养学生正确的思维方法和严谨的科学态度,我们通过例题解析的形式,帮助学生解疑答难,理解教材,以强化知识结构,掌握所学知识,熟练解题。《无机化学学习指导》通过同步练习的形式,帮助学生查漏补缺,自我检查学习效果,起到激发学生学习兴趣、提高学习质量的作用。
七、改革考试方式,重视能力评价,加强试题库建设
考试的目的在于检测学生的学习效果和掌握的技能。教学方法的改进,必然要引发考试方式的改革。传统的课程考核方式是笔试,这种单一的考试形式容易导致学生死记硬背所学知识,因而学习被动,不利于创新能力的培养。为解决这一问题,我们以能力评价为主,着眼于加强学生知识、素质和能力三个方面的培养,创新考试方式。具体做法是:
一是加强试题库建设。我们将多年来的无机化学考试题进行了集中整理,结合从外校收集的试题,建成了包含25套试题的无机化学试题库,期末考试时从试题库中抽取试题。
二是将平时成绩、期中考试成绩与期末考试成绩相结合。三项成绩在总评成绩中所占比例,目前我们采用的是1E2E7。平时考核的形式多样,除传统形式的课堂作业外,结合课堂教学内容,教师引导学生撰写课程结业小论文或综述,为此学生必须走出课堂,自主查阅相关文献资料,拟出实验方案,并利用双休或节假日时间进到实验室反复实验,最后按照正规格式撰写出研究论文。多年来,我们一直坚持实行期中考试,不以一次考试定胜负。在实验考核中,将预习报告成绩、实验报告成绩、期末考试成绩按2E3E5进行综合评定。通过总评成绩考评学生的课程学习情况,既是对学生学习过程的肯定,也是对学生学习效果给予合理评价,有利于培养学生良好的学习习惯和持之以恒的学习态度,对开发学生的学习潜能、培养创新人才起到积极的作用。
八、参与教师科研课题,培养学生的科研能力和创新能力
高等学校的教师不仅向学生传授知识,教学过程还应包括培训学生的科学探究能力,培养学生观察问题、发现问题、提出问题、分析问题和解决问题的能力。为此,作为教师,在教学之余,我们积极进行科学研究活动,以崭新的学术思想和知识教书育人,把反映本学科特点的新知识、新概念、新理论、新技术、教师的科学研究进展及成果引入教学活动,通过提高自身的科研水平带动教学质量的进一步提高。将科研成果反映到教学中,能丰富和革新教学内容,促进教学改革。与此同时,还积极支持并带动学生参与教师的科研课题,实行本科生导师制。每个教师具体指导5~6名学生,从学生入学开始有意识地培养学生从事科学研究的能力,激发学生进行科学研究的热情,促进学生创新能力和科研能力的提高。
实践证明,将学生的科学探究能力培养贯穿于课程教学之中,积极探索教学目标、教学内容、教学方法、教学手段、教学评价的改革,是提高无机化学课程教学质量的有效途径。
参考文献:
[1]北京师范大学,华中师范大学,南京师范大学,编.无机化学(第四版)[M].北京:高等教育出版社,2003.
一、书面型作业设计
传统的化学作业以书面型的化学习题为主,作业的功能被定位为巩固知识和掌握技能。优秀的、典型的化学习题对巩固相应的化学知识和技能起着不可替代的作用。因此,我们在设计化学作业时,不仅要吸收保留原有习题的精华部分,同时需要在化学习题中增设开放性习题、探究性习题及情境性习题,如调查、讨论、上网查询,或撰写调查报告、小论文等。例如,可以设计这样一项化学作业:2008年奥运会火炬“祥云”不仅有美丽的外表,而且在大风、大雨天气都能正常燃烧。它采用的燃料是丙烷,符合“绿色奥运”的要求。根据以上材料,教师可请学生回答下列问题:书写“祥云”中燃料的燃烧方程式。为什么该燃料符合“绿色奥运”的要求?若你为“祥云”重新设计燃料,你会选择什么?2008年北京奥运会的成功举办,为我们带来了空前的自豪感,也是全社会一直津津乐道的话题。“绿色奥运”出现在化学习题中,不仅能激发起学生解决问题的兴趣,还能培养学生的价值观。
二、实践型作业设计
新的课程理念明确把化学实验提到了重要的地位,教师要通过以化学实验为主的多种探究活动,促使学生体验科学研究的过程,激发学生学习化学的兴趣,强化学生的科学探究意识,进而促进学生学习方式的转变,培养其创新精神。
常规实验。教师要充分利用学校实验室,允许学生利用课余时间通过实验操作验证化学知识。如,极易溶于水的气体如NH3、HCl等,很容易形成美丽的喷泉现象,化学课堂上学生观察了教师的演示实验后,很可能会产生亲自做一做实验的想法。教师应鼓励学生,并提供方便和指导。
微型实验。传统的化学实验在实验过程中都有一定规模的药品使用,这不仅对资源的损耗是巨大的,同时引起的环境污染也是比较严重的。以化学作业的形式,鼓励学生采用微型自制化学实验的方式不仅可以弥补传统实验的不足,同时又可以发挥化学实验的功效。如,钠与水的反应。钠与水反应是钠的一个重要化学性质,课堂演示实验也成为教学中不可或缺的环节。然而在钠与水反应产生氢气的验证时却或多或少存在一些问题,实验方法改进多次,但仍不够安全,成功率不高。课堂上进行演示实验后,也不可能让学生再继续进行分组实验。我把这个实验改为一个微型实验,作为化学作业留给学生:拔开针筒活塞,放入一小粒钠,吸入1ml的煤油,赶走针筒内的空气,吸入1ml水,迅速将针尖插入橡皮塞进行密封,待反应结束后,针尖朝上拿走橡皮塞,在针尖处点燃氢气,可观察到纯净的氢气安静燃烧产生的火焰,还可以看到钠在煤油和水之间上下跳动的现象。
研究性学习。研究性学习是课程改革所提倡的一种学习方式。在化学学科中,有许多与自然、社会或学生自身生活密切相关的主题,有限的课堂时间限制了学生对这些主题进行深入的学习和研究。教师若以化学作业的形式,引导学生对这些主题进行探究,不仅可以丰富化学作业的形式,还有利于激发学生学习化学的兴趣。如,“酸雨现象的研究”,我们周围经常可以看到,防盗窗很快生锈,公园的石头雕像的外观越来越模糊,这样的现象比比皆是,那么谁是主谋呢?教师可以要求学生根据自己的生活经历推测祸害的主谋是酸雨,并引用资料说明酸雨的腐蚀现象,完成酸雨成因分析,酸雨形成的根源――SO2来源调查分析,最后提出改进建议,目标是减轻酸雨的腐蚀情况。
本文介绍了植物生态学理念的基本内涵,简单分析了当前植物景观营造中的一些基本原则和问题,并重点阐述了植物生态学理念在居住区植物景观营造中的基本方法。
关键词:植物生态学,植物造景,居住区,生态本位
Abstract:
This paper introduces the connotation of the concept of plant ecology, simple, analyzes the current plant landscape construction of some of the basic principles and problems, and focuses on plant ecology concept in residential plant sceneries of the basic method.
Keywords: plant ecology, plant scenery, residential areas, ecological standard
中图分类号:S891+.5文献标识码:A 文章编号:
经济的快速发展带来了城市的繁荣,在城市发展的过程中,因过度开发和环境污染造成的生态失衡现象却比比皆是。面对这些现象,人们开始关注事情发生的根源,关注城市建设中存在的若干问题。逐渐的,人们的思路开始回归本位,生态理念就成为人们生活的重要理念之一,生态型居住区也成为了人们追求的居住目标之一。在城市居住区营造过程中,融入生态理念已经成为必然。而居住区的生态化建设,最重要的一环是植物景观的营造,怎样将植物生态学理念融入到居住区植物造景中,营造出自然生态、又符合人文美学的植物景观,就成为景观设计师关注的问题之一。
一、植物生态学的概念和涵义
1、植物生态学的概念
植物生态学是研究植物之间、植物与环境之间相互关系的科学。它研究的内容主要包括植物个体对不同环境的适应性,及环境对植物个体的影响;植物种群和群落在不同环境中的形成及发展过程;以及在生态系统的能量流动、物质循环中植物的作用。
2、植物生态学的涵义
植物生态学的基本涵义是利用植物生态学的基本原理,揭示植物和环境之间正常的或失常的关系,掌握自然规律,以便人类合理开发、利用资源,治理和保护环境。使人们在进行生产活动时达到最好的生态效益和经济效益。对于景观设计者来说,掌握植物生态学知识,充分利用植物生态学原理来指导设计,这样才能使景观设计在符合美学的同时,又符合科学性。
二、当前我国植物景观营造中的问题分析
1、强调植物观赏特性,弱化其生态习性。植物景观营造理念未结合生态理念,过分强调植物在环境中的点缀与美化作用,对于植物在生态环境中的适应性、生态习性以及生态功能不够重视。
2、强调景观设计造景理念,忽视植物生长所需生态环境。未考虑生态环境因子对植物生长的影响。如光照、土壤、水分等因子,对植物的生长起着决定性作用,但是在实际案例中我们经常看到有:喜阳植物种植于大乔木下;喜肥植物种植于瘠薄的土壤中;不耐水湿植物种植于可能被水淹没的区域,从而导致植物生长不良甚至死亡。
3、以营建生态为名,破坏原生态。在景观工程建设中,相当多的景观工程存在着快速见效的思想,这样就使得在景观设计中出现大量的大树移植、大批量、高密度种植现象,希望能够打造当年种植当年见效的人为景观。这样就违背了植物生长的自然规律,既破坏了植物原生长地的环境,又造成了资金的大量浪费。
三、植物景观营造的生态性原则
植物是生态系统中最重要的一环,离开了植物,景观中的生态系统将不复存在,从这个意义上讲,景观营造中的生态理念的核心内容就是植物景观营造,而植物景观营造的核心生态理念,则是植物生态学原理。
在植物景观营造的过程中,要想达到令人满意的生态效应,需按照植物生态学理念进行植物配置,在遵循自然法则的基础上进行。因此,在植物种群的选择上,要根据不同的环境条件和环境因素,考虑不同种类和不同特性的植物群落组合,在增加景观绿量的基础上优化生态效益。在植物种类的选择上,应重点选择本地的植物,打造具有浓郁地方特色和充满个性的乡土风味的绿色景观,也可以适当选择一些适应性强,生命力旺盛的外来种进行点缀。在植物的选择过程中,应该优先选择阔叶乔木或者叶片相对较大的灌木和草本植物,这样可以大大提高景观的生态效应。在水源不足的地方,还需考虑耐旱的植物,在构建独特景观的基础上节约水源。
三、植物生态理念在造景中的应用
1、适地适种,以本土植物为主
在植物景观设计的过程中,在植物品种多样化的前提下,应该优先选择本土植物。由于本土植物是在长期自然选择的过程中,在本土留下来的适应性最强的植物,这些植物与本地其他生物最容易形成具有动态平衡的生态系统。另外,外来植物品种的引入会打破原来的生态平衡,然后再重新构建新的生态平衡,构建的过程不但是需要大量的时间,而且还会影响到本土其他物种的生存和发展,甚至造成某些物种灭绝。其次,使用本土物种,可以打造具有本土特色的植物景观。在景观设计中大量使用本土植物,可以快速形成具有浓郁地域特色的植物群落,形成具有本土文化特色的绿色景观。本土植物是本地生长的植物,无论是在种源、运输距离、成活率上,都能够得到充分的保证,从而避免因长途运输导致较低的成活率而引发的浪费现象。
2、构建稳定的植物群落
在植物景观营造中,不单单是要提高居住区的绿地率,最重要的是要提高植物的叶面积指数,增加居住区的绿量,从而大大提高景观的生态效应。在这个过程中,设计师要严格遵循植物生态理念,对植物采取生态位互补以及互惠互生的科学配置方法,进行生态植物群落的设计。从而打造结构合理、功能健全、物种丰富、系统稳定的植物群落,促进生态系统内部的循环发展。为了避免因使用大量化学肥料引发的环境污染,在植物的选择上要尽可能选择和固氮微生物存在共生关系的植物,这样不但可以保证环境不受污染,维持生态系统内部的自我调节能力,促进生态平衡与可持续发展。
3、利用植物特性营造小环境
创建生态型居住环境是人们身心健康的要求,一个人的大部分时间都是在居住环境内度过的,居住环境状况的优劣直接影响着人们的身心健康发展。在营造生态型居住环境时,除按照上述内容进行设计外,还要针对周边环境如交通量大、环境污染强的环境特点营造植物景观,选择具有抗污染、强滞尘、降噪声的绿色植物,吸收大量的外界污染物、粉尘以及噪声,降低对人体的伤害,创造景色宜人的优雅人居环境。特别是在居住区与市政道路之间可设置绿色隔离带,利用植物的特性,营造带状植物景观,并围合形成具有特色的小环境植物景观。
在植物景观营造的过程中,设计师要按照因地制宜的原则进行植物生态群落的设计,将共生、竞争、生态循环等原理应用在植物景观营造之中,巧妙的将具有多种作用的植物进行组合,打造一个个微型生态环境,并将每一个微型生态环境进行沟通和组合,从而打造出具有综合能力的生态系统。
4、植物生化作用的运用
植物在生长过程中,不同物种能散发不同的物质,这些物质有些对人体有益,如芳香类植物所散发的香味,某些针叶类植物所散发的植物精气。进行植物景观营造的终极目的就是为了人的生活环境更加的舒适,人们的主观感受是整个植物景观营造的最根本出发点之一。为此,在进行植物景观营造的过程中,必须大力坚持“生态本位”的营造理念,并将“生态本位”的营造理念贯穿在整个实施的过程之中,打造出绿色保健型的居住环境,从而满足人们休闲、观赏、保健、养生的需要。在植物景观营造的过程中,使用各种类型的植物,了解其生化特性,不但可以创造出多姿多彩的居住环境,而且还可以充分提高人们的生活质量,使人们的生活充满意蕴,达到“天人合一”的自然状态,从而不断促进人们的身心健康。在这样的生态环境中,来自于生活、社会、工作等多方面的压力得到了全部释放。同时,绿色植物所产生的负离子以及各种植物精气可以使人们感到身心舒畅,还提高了免疫力。数字表明,在绿色生态环境中,人们的身体温度会比平时低1—2摄氏度,脉搏次数也会每分钟减少5—9次,此时,人们均匀呼吸,心情舒缓,自然减轻了心脏等内部器官的负担。
四、小结
植物生态学理念在植物景观营造中的应用,不但可以提高人类的居住环境,而且为人类社会的可持续发展创造了条件。 但是,在植物生态学理念应用在景观营造的过程中,依然存在着一些关于实践方面的问题,如系统最终是否达到人们所设想的那样平衡等,这些问题会随着时间的推移而得到答案,也值得我们目前继续深入探讨。
参考文献:
1、王建国 王兴平.绿色城市设计与低碳城市规划—新型城市化下的趋势.城市规划.2011.02
2、夏圆圆 徐聪 吴丁杰.城市规划中的生态理念浅析.大众科学.2007.04
3、李芳.生态理念下的大学校园景观设计研究.2009年中南大学硕士学位论文
4、项文梅.生态理念在景观设计中的应用.现代园艺.2011.20
5、郭泉林.浅探现代植物景观设计的生态理念与手法.山西建筑.2008.06
第一作者:李功伟,湖南景然园林发展有限公司,园林工程师
in Medicine and Pharmacology Major
Zhang Laixin;Yang Qiong;Chen Qiang
(Baoji University of Arts and Sciences,Baoji 721013,China)
摘要:报道了对医药学专业有机化学实验进行绿色化改革的措施。通过新实验技术的应用、实验内容的更新、对环境友好试剂和反应的选用、实验的微量和半微量化、实验的重新组合、废物的回收利用等措施的实施,收到了有机实验绿色化的良好效果。
Abstract: Present measures on greening reform of organic chemistry experiment in medicine and pharmacology major. Apply new experiment technique, renew experimental content, select environment friendly reagent and reaction, microscale and half- microscale experiment, reorganize experiment, recycle trash, and achieve good result of greening organic chemistry experiment.
关键词:有机化学实验 绿色化 改革
Key words: organic chemistry experiment; greening; reform
中图分类号:G42 文献标识码:A文章编号:1006-4311(2011)19-0254-02
0引言
随着社会对环境保护和可持续发展的日益关注,人们对化学化工的发展和环境保护提出了更高的要求。“绿色化学”的提出是21世纪可持续发展对环境保护的挑战,它可以看作是化学进入到成熟期的更高层次的化学[1]。“绿色化学”的核心内涵是在反应过程和化工生产中,尽量减少或彻底消除使用和产生有害的化学物质。因之,化学化工过程中的绿色化,是人类生存和自然和谐发展的需要,是我们的社会可持续发展的必由之路[2]。
有机化学实验是医药学专业学生学习医药学有机化学教学内容中的重要组成部分,通过有机化学实验操作技能的训练,不仅锻炼学生的动手能力、掌握了娴熟的实验技能,而且也在实验过程中加深了对理论知识的理解,增强了学生独立分析问题和解决问题的能力。但是有机化学实验过程中使用的试剂中大多有毒性,且操作过程中可能还产生多种有害废弃物,故对周围的环境和学生的身体健康都会有一定影响。因之,如何把有机化学实验的绿色化融合于化学教学中,是我们医药学有机化学教育工作者所面临的一个迫切解决的问题。近年来,我们以有机化学实验教学尽可能绿色化作为指导思想,结合医药学专业特点,在医药学有机化学实验教学中开展了绿色化改革的探索与实践,从而既培养了学生在医药学化学化工学习和生产中的绿色化学思想,减少了有机实验对环境的污染和学生身体健康的影响,又提高了医药学学生的综合素质、环境意识和社会责任感,使得教学与人才培养相得益彰。
1尽量选择绿色实验题目
在有机化学实验教学中要从源头上实现绿色化,首先必须以绿色化学理念,结合医药学专业的特点精选实验内容,并力争减少有机实验对环境的污染和对学生健康的影响。我院医药学专业开设有机化学实验72学时(共18个实验),其内容包合基本操作、提取分离、有机合成及综合设计实验4个部分,针对不同部分的特点,对实验进行重新选择和整合,其中:①涉及到基本操作实验内容中的常压蒸馏实验与沸点测定实验合二为一,将水蒸气蒸馏实验将早期使用的苯胺和苯甲醛、溴苯改为蒸馏花椒或桂皮,使之成为纯天然的绿色实验。将层析实验中薄层层析与柱层析合二为一;②在分离提取实验中,将从茶叶中提取咖啡因和烟叶中提取烟碱的装置改用乙醇在索氏提取器中提取,这样既将提取时间减缩了2h,又减少了毒性。与此同时我们还将从黄连中提取黄连素、从槐米中提取芦丁的实验进行所用溶剂和实验装置的改进,即将有害溶剂更换为绿色溶剂,并使装置及实验步骤简化,从而使之产率提高且对环境友好,同时也降低了能耗;③在有机合成实验中删去一些毒性较大的实验,如苯和液溴制备溴苯、苯加混酸加热制硝基苯、硝基苯还原制苯胺等,并结合专业特点新增一些对环境友好的药物合成实验如:合成口服治疗尿道感染药物扁桃酸、局部麻醉剂苯佐卡因、退热冰(曾用作解热镇痛药)乙酰苯胺及解热镇痛抗风湿类药物阿司匹林;④在综合实验中安排了利用超声波法从女贞子中提取药效成分齐墩果酸内容,该方法工艺简单易行、产率高、能耗小、绿色环保、溶剂损失小。结合专业特点,增加一些与生命科学有关的性质实验内容;如糖、脂类、氨基酸及蛋白质等。从而提高和开阔了师生的眼界和思维,培养了学生的绿色化学意识。
2大力推广微型实验
微型实验的宗旨是以尽量少的化学原料和试剂获取尽量多的化学信息。这是现代科学研究进步的重要方法之一,它所具有的优点是:①试剂用量少;②节省时间;③安全性好;④对环境污染少;⑤仪器损耗率低、耗能低;⑥与时俱进地体现现代实验技术,其药品用量正好可与现代分析测试手段相匹配、相适应、相融合;⑦有利于提高学生的综合素质和实验水平、培养科技能力、启发学生创新思维能力、提高科学素养等。
我们在医药学有机化学实验中引入微型实验技术和半微量实验,起到了事半功倍的效果。随着实验的微型化和半微量化使试剂用量减少,大大缩减了“三废”的排放,同时提高了实验的安全度,其实验成本降低。为此我们将安眠镇静药物巴比妥酸的合成和香料及药物中间体β―萘甲醚的合成均改为微型实验,效果均佳。通过上述微型实验的开设,使学生对实验的认真程度和操作技能都有明显提高,同时微型仪器的新奇也激发了学生的学习兴趣。当前,在教学课程中,微型实验及半微量实验不仅是承担一定教学目标的主要环节,而且在课程体系中是不可代替的构成部分。所以,我们深层次对新的微型实验进行研发,并发展微型实验,从而拓展教学成果,这也是我们将来实施绿色化教学的一个主要内容。
3在有机化学实验中引入新方法新技术
现代化教学手段和实验方法为我们开展绿色化学实验提供了强有力的支持。在有机化学实验中利用微波、超声波、电化学等技术,是实现绿色化的重要内容。例如开设微波合成、微波消解、微波提取实验、超声波提取、电化学反应等新技术实验项目,其效果是减少了试剂用量,提高了转化率、节省了时间、降低了能耗,缩减了“三废”排放,实现了实验绿色化。如我们利用超声波法从女贞子中提取药用成分齐墩果酸;利用微波辅助加热技术合成具有解热镇痛药物乙酰苯胺;采用微波辅助法制备解热镇痛、抗风湿类药物乙酰水杨酸(阿司匹林),它们的共同优点是合成产率高、物耗能耗低、污染小,因之很受学生欢迎。
通过这些新技术的实施,减少了实验的环境污染,降低了试剂用量和能耗,提高了产率和安全度,让学生亲自感受到新技术和新方法运用所带来的技术革命和进步,从而激发和培养了学生创新意识和绿色化学理念,做到寓教于中。
4利用计算机多媒体系统进行模拟化学仿真实验
对于一些在实验过程中必须使用的有毒害试剂、易燃易爆、操作不易控制的实验,采用现代化教学手段多媒体进行模拟化学仿真是很有必要的。例如,除上述易燃、易爆、有毒、有害及不易控制的的实验采用计算机多媒体系统进行模拟化学仿真实验教学以外,还有一些注重培养学生观察能力的性质实验,对培养学生动手能力没有太大帮助,且准备这类实验耗时耗力又耗物很大,易造成一定的环境污染,实验效果也不理想,而采用CAI课件进行教学,既能让学生观察到实验中的现象,以验证理论,又避免浪费和污染。利用计算机多媒体技术对实验原理、装置、流程、实验过程进行仿真,用文字、声音、图像、动画的效果让学生有身临其境的感受,如醚的过氧化物爆炸、有毒溶剂的燃烧、酰氯的水解和氨化等。所有这些使学生在轻松愉快的环境中学会化学原理和实验方法,同时还避免了实验带来的污染、中毒和不安全因素。即使那些毒性大、危险性大、试剂昂贵的实验变成了绿色化实验。
5合理安排实验顺序,节约试剂,消除污染
在化学实验中总要产生一些废物,而将实验产生的废物综合利用将是消除污染最理想的方法。为此我们将一些有关联的实验按先后顺序“串联”起来,如在合成实验中设计“一条龙”实验的编排方式,即在多个系列合成实验中,前一个实验的产品作为后一个实验的原料,如此连锁进行。如在合成具有抗细菌、抗微生物的药品对氨基苯磺酰胺(合成磺胺类药物的重要中间体)时,我们将5个合成实验串联合成,即苯硝化硝基苯(还原)苯胺(乙酰化)乙酰苯胺(磺酰化)对乙酰氨基苯磺酰氯(氨解)对乙酰氨基苯磺酰胺(水解)对氨基苯磺酰胺。又如“乙酰水杨酸含量的测定”实验是利用学生自己合成的乙酰水杨酸为原料完成。在甲基橙制备实验中将3个实验串联起来,即苯胺磺化对氨基苯磺酸(重氮化)重氮盐(偶合)甲基橙。在局部麻醉剂苯佐卡因的合成中,将2个实验串联,即对硝基苯甲酸酯化对硝基苯甲酸乙酯(还原)对氨基苯甲酸乙酯(苯佐卡因)。将水蒸气蒸馏实验并入肉桂酸制备实验中等等。所有这些既使学生把学过的知识系统化掌握,又节约了实验经费开支,并减少了环境污染。
6实验废物的回收利用
化学实验无疑要产生大量废弃物,如不及时处理而随意排放,不仅造成严重的环境污染,而且还会淡化学生的环保意识,养成不良的实验习惯,因之应尽可能做到“三废”对环境的零排放。为此,我们在实验中将废弃物尽可能做到统一回收利用。如我们将合成实验所得产品均收集起来作为性质实验、熔点测定实验或溶剂使用。如将柱色谱分离甲基橙与亚甲基蓝实验和其它实验中的乙醇废液用于蒸馏回收95%乙醇,回收后的乙醇可重新用于柱色谱分离实验。将合成的乙酰水杨酸、乙酰苯胺、用于重结晶实验和微波水解实验,将合成的甲基橙做分析化学指示剂等等。总之,对实验中的废弃物,只要开动脑筋均有可回收利用的可能。在这些回收利用和循环使用的实验中将实验方法和技能联系起来,不仅提高了学生分析问题和解决问题的能力,而且还使学生在少学时内学到更多的理论知识。同时又起到了强化学生绿色化学思维和环境保护意识的作用。
千百年来,化学为人类社会文明进步发展做出了巨大贡献,推动了科学技术的发展和人类社会的文明进步。但在造福人类的同时,化学也对人类生活、生态环境造成负面影响。发展绿色化学是顺应时代潮流发展,保护人类赖以生成的自然环境的一项必要措施。新实验技术的应用,实验内容的更新,对环境友好的化学试剂和反应的选用,实验的微量和半微量化、综合化和产品及废料的回收利用等构成了有机化学实验绿色化的改革方向。作为化学教育工作者应该在实验教学中不断研究、发现和探索绿色化反应及条件,加强对学生的绿色化教育和环保意识教育,才有可能从根本上切断污染源,使化学化工事业得到可持续发展。
参考文献:
关键词:协同创新;培养模式;制药工程;人才培养质量
《高等学校创新能力提升计划》明确提出了“以协同创新引领高等学校创新能力的全面提升”[1]的要求。协同创新作为一种全新的教育理念,是高等学校新时期重要的办学战略和办学理念,已成为当前形势下提高高等教育质量的有效途径。专业学位教育是硕士研究生教育的重要组成部分,在国家培养高素质、高质量、应用性、专业性人才方面发挥着重要的作用。在协同创新视角下如何构建有效的专业学位研究生培养模式,以最大限度地激发各创新主体参与研究生培养的积极性,推动高校研究生教育健康有序发展和研究生培养质量稳步提升是目前高校研究生教育面临的重要课题。
制药工程领域工程硕士专业学位是与医药工程领域任职资格关系密切的专业性学位,其教育目标是培养具有基础扎实、素质全面、工程实践能力强并具有一定创新能力的应用型、复合型高层次工程技术和工程管理人才。各高校人才培养类型、生源和教学条件等方面均存在一定的差异,且人才培养模式的构建又与特色课程建设相辅相成。本项目充分结合我校制药工程专业学位研究生培养的现状,从协同创新角度对专业学位研究生的培养途径进行探索,以期能够切实提高人才培养的质量。
1专业学位研究生协同创新培养模式的内涵
协同在英文中由collaboration,cooperation,synergy等表述,中文是齐心协力、互相配合的意思。美国麻省理工学院的Peter Gloor认为,协同创新是“由自我激励的人员所组成的网络小组形成集体愿景,借助网络交流思路、信息及工作状况,合作实现共同的目标”。从这个论述看,协同创新核心是资源协同,本质是创新,通过系统内部资源与要素的有效汇聚或同步联合及集体行为,结果产生1+1>2的效应。在高校中,协同创新就是高校与高校、企业、研究院及地方政府共同分享优质资源,实现教育与科技进步相结合的协同机制[2]。由协同各方以专业学位研究生的专业、职业为背景,共同制订研究生培养模式及标准,共同培养出高质量、高标准的创新型人才。
2专业学位研究生协同创新培养模式的构建
山东第一医科大学制药工程领域工程硕士专业学位研究生培养依托本校的生物学、化学、工程图学及药学优势学科,立足自身实际,从目标定位及实现方略等诸多方面着手,通过跨学位、跨学科、多元化导师、跨组织间的协同培养,设计和构建专业学位研究生的人才培养模式。
2.1跨学位间的协同培养
专业学位与学术学位研究生在培养规格及培养目标上是不同的,因而在课程设置、导师组成、论文要求等环节两者有显著差异,这就要为两种学位的研究生分别开设不同课程,即使是同一门课程也应因类型不同而异。专业学位研究生更应注重课程内容的宽泛性、务实性和实践性,形成以职业能力为主的知识结构。许多高校专业学位研究生的专业课教学与学术学位研究生是一起进行的,课程内容过于学术化。但调研发现,与学术学位研究生共同上课,能够提高专业学位研究生的就读收获[3]。基于此,在课程设置方面,将专业学位的课程设置分为专业知识、实用技能和人文素养3个模块。专业知识是提高学生的理论水平,选取制药工艺与工程、药剂学、药物合成过程模拟与优化课程,与学术学位研究生共同开课,两种学位研究生各有自己的优势和偏重,他们相互沟通协商、交叉融合、资源共享,则可深化专业学位研究生的知识结构,激发学生的创新欲望,培养创新思想;实用技能单独开课,增加实践(验)教学课程的比重,在授课过程中采用专题研讨、团队学习、实践观摩、模拟训练等形式,系统培养研究生的实践能力和基本技能。
2.2跨学科间的协同培养
专业学位研究生培养过程中,充分考虑了学科间的交叉融合,鼓励专业学位研究生在药学、化学、工程图学、生物学学科范围内,选修实践(验)技能课程和与本专业相关的课程,如生物化学实验技能、医学实验技术、绿色催化过程与工艺课程等,这样能够吸收其他学科的理论知识和研究方法,以此与实际应用相结合,灵活掌握相同问题不同分析方法、不同问题相似的分析方法的应用技巧。鼓励学生参加国内外的学术会议和项目研讨,了解学术前沿,在共享的学术资源中,达到知识的转移和提升。
2.3多元化的导师协同培养
导师队伍是影响专业学位研究生培养质量的关键因素。我校《工程硕士(制药工程领域)专业学位研究生培养方案》对专业学位研究生的论文提出了明确要求:学位论文选题应来源于工程实际或具有明确的工程技术背景,有一定的技术要求和工作量,能体现学生综合运用科学理论、方法和技术手段解决实际问题的能力,并具有先进性、实用性。这要求导师需具有一定的工程实践能力。从2013年起,采取了如下措施:第一,鼓励导师参加实践项目,进入大型药企进行实践训练,围绕高新技术产业实践性课题和问题教学,提高教师的工程实践能力,加强应用型导师队伍建设;第二,构建多维度导师团队,让不同学术背景、知识结构、研究方向的导师形成协同创新团队可以克服单一导师指导方式的程序化、单一化;第三,建立“专业导师+企业导师”联合指导制度,聘请实践经验丰富的、有一定教学能力的制药企业高级技术人才担任校外导师,协助专业导师共同负责研究生论文的选题及其相关的工程设计、技术改造、实验研究和论文撰写等环节的指导工作。
2.4跨组织间的协同
突破高校独立式培养,跨组织协同创新培养研究生。当今科技创新的新范式是大学与企业、研究机构发挥各自能力优势整合互补资源,实现各方优势互补,加快技术推广应用与产业化[4]。在专业学位研究生培养过程中探索校校协同、校企协同、校地协同、校所协同等协同的创新培养模式。合作模式主要有:(1)单向交流合作。受我校制药工程专业自身办学层次与水平所限,向山东大学、济南大学等学校派送学生,进行校校协同人才培养。(2)地域教学联合。处于同省的济宁医学院、滨州医学院、山东第一医科大学等高校形成联合培养共同体,可互推免试研究生、课程互选、学分互认、开放实验室等。(3)产学研联合培养。制药工程专业本身就是实践性很强的学科,无论在研究生的基础理论学习、专业实践环节还是学位论文的选题环节,都要突出其实际应用、注重综合培养和工程实践能力的特点,确立校企协同办学的理念。通过产学研合作渠道,研究生在合作单位至少要进行一年的项目开发与创新实践,熟悉生产流程,了解产业对最新科学技术的应用需求,使“大学内在发展逻辑和社会需求在协同发展中寻求共赢的过程[5]”。近几年,我校化学与制药工程学院在泰安市京卫制药厂、齐鲁制药厂等建立了人才培养基地,进行产学研合作办学,现在研究生与企业联合申报国家专利及专著10余项,联合发表科研论文20余篇,实现校企互惠,研究生创新实践能力得以提高。
3研究生培养模式的质量评价和质量保障体系
3.1培养质量评价
培养质量评价体系要充分考虑人才培养目标和社会的客观需求,这样评价体系才能发挥良好的导向作用。专业学位研究生培养目标注重知识应用和技术创新,强调具有坚实的专业基础、解决问题的能力和组织管理能力。培养质量评价主要表现为以下几部分:(1)专业基础方面,主要包括课程设置是否按培养目标指定和课程考核成绩;(2)解决问题的能力评价,包括研究生实习表现、校内实践课程成绩及学位论文开题、阶段性汇报、中期考核成果、学位论文答辩等;(3)组织管理能力,主要包括实习过程中对药品生产相关突发事件的应对能力,开展创新创业实践活动的能力。其具体指标及权重分配可以进行有针对性的设计。
3.2研究生培养模式质量保障体系
根据研究生协同创新培养模式的实际,形成学校、二级学院两级管理机制,一是对教学环节建立质量监控机制,使主要教学环节的实施过程处于有效控制状态,各教学环节有明确的质量要求,建立质量监控机制;二是对实践环节进行监控,制订相应的考核机制和学业标准;三是建立毕业生跟踪反馈机制,及时掌握毕业生就业去向和就业质量,以用人单位对毕业生的满意度等,作为质量改进旳依据。
为保障培养质量,各院系从横向、纵向角度进行科学的梳理,从利益分配机制和导师团队协同机制着手创新管理,以实现统筹和优化配置校内外科研、教学等资源,形成有利于协同创新长效机制。
山东第一医科大学制药工程专业依托协同创新,通过跨学位、跨学科、多元化导师、跨组织协同培养研究生,对专业学位研究生的培养模式进行了构建和实践,为保障培养质量,建立了相应的质量保障体系。从近两年的培养质量评价结果来看,取得了一定的成效。新的人才培养模式的构建一直是个难点,结合学校自身的特点,从“点”出发,力求对高校制药工程领域专业学研究生“面”上的培养有所帮助,推进制药工程领域专业学位研究生培养模式的改革与创新。
参考文献
[1]教育部,财政部.关于实施高等学校创新能力提升计划的意见[Z].2012-03-15.
[2]李经民,段春争,刘冲.依托协同创新机制的机械工程专业学位研究生培养模式探索[J].教育教学论坛,2017(33):44-45.
[3]张东海,陈曦.研究型大学全日制专业学位研究生培养状况调查研究[J].高等教育研究,2011,32(2):83-90.
[4]宫新栋,杨平,王元纲.协同创新环境下高校在研究生工作站产学研合作中的校色定位[J].江苏科技信息,2018(5):60-62.
[关键词]网络课程;无机及分析化学;立体课程建设;实践
[中图分类号]G642.0 [文献标识码]A [文章编号]1005-4634(2012)02-0100-03
山东科技大学的《无机及分析化学》不仅是应用化学和化学工程与工艺专业最核心的专业基础课,也是矿物加工、生物工程、环境科学与环境工程、无机非金属材料工程和高分子材料与工程等近化学专业的核心基础课程,主要为学生进一步学习《有机化学》、《环境监测》、《食品理化检验》、《高分子化学》、《生物化学》、《生化实验技术》、《仪器分析》等核心专业基础课打以及做毕业论文打基础。
《无机及分析化学》课程是一门理论与实验相结合的课程,针对不同专业的需要,山东科技大学有两种方式进行教学:一种是将无机化学与分析化学整合成一门课程的短学时教学(近化学专业),一种是将无机化学与分析化学分开授课的长学时教学(化学专业)。
《无机及分析化学》网络立体课程主要包括理论教学和实验教学两部分,经过十多年的教学改革和课程建设,形成了一套以培养应用型人才为特色的教学内容体系:在理论教学方面,本着应用为目的,够用为度、适量超前的原则,以定量分析为主线,设置化学基础原理和化学分析原理与技术两大块教学内容,准确、简明的阐述最基本的无机及分析化学原理和规律,并使“分析与应用”贯穿于整个课程教学内容之中,体了重基础、强应用、为专业服务的特色。在实验教学方面,按照“基础一综合一应用”的思路设计的实验教学内容,突出基础技能为专业技能服务的特点,强化综合技能的训练。
1 《无机及分析化学》课程系列教材的建设实践
教材的建设体了教学思想、培养目标、教学内容和课程体系的改革,是网络立体课程建设的重要组成部分,是有效解决教学内容和教学方法存在问题的关键。
根据山东科技大学近化学、化工类专业本科生对化学基础知识的要求,以少而精、精而新的原则,将传统教学内容与代新知识相结合,对无机化学、分析化学、普通化学内容进行整合、革新和优化,注重对学生进行素质教育,编写出版了21世纪高等院校教材《无机及分析化学》、《无机及分析化学实验》和《分析化学实验》。这些教材注重处理传统学科与新兴交叉学科知识的关系,在阐述基本原理和知识的基础上注重内容的更新,体了材料、环境及生物类学科与化学学科的交叉与融合。将化学热力学知识融入全书有关章节,并将四大平衡和四大滴定分析法有机结合。理论教学以化学热力学基础、物质结构、四大平衡为重点,适当简化四大滴定分析法,而使其在实验教学中加强简化分子轨道理论、晶体场理论等难度较大的内容。编写了绿色化学概论、材料与化学、生命与化学、环境与化学等作为培养学生兴趣和扩大知识面的阅读材料。通过阅读材料部分的学习,既可使学生了解本专业的发展动态,扩大知识面,又能使学生了解化学基础理论在相关学科中的重要地位,激发他们学习化学知识的兴趣和热情。编写中力求使教材简明扼要、概念准确、重点鲜明、深入浅出、通俗易懂、理论联系实际,适用于矿物加工、材料、环境、生物工程等主要专业大类。
2 《无机及分析化学》课程立体化网站的建设实践
按照国家、学校新修改的教学大纲的要求,对《无机及分析化学》课程进行了网络立体化的全面建设,建立了《无机及分析化学》课程网络平台。将课程简介、师资队伍、理论教学、实验教学、教学互动、教学视频和化学资源等栏目的内容公布在山东科技大学的网站上。目前无机及分析化学理论教材、实验教材、学习指导书、电子教案、课程网站等学习资源已经形成了全方位、立体化的课程教学体系。学生可不受时间和空间的限制,掌控自己的学习过程。
在教学理念方面,把培养学生的科学素质和创新精神放在第一位,把无机及分析化学课建设成为既是学生学习科技知识的基础课,又是培养学生科学素质的基础课。理论课教学以无机化学基本原理为主,以物质结构基础为依据,以四大平衡原理为重点,以重要元素及其化合物的结构、组成、性质、变化规律及其含量测定为目标,以指导学生自我学习为方法。实验教学以化学分析技术和技能训练为核心和重点,强化基本技能训练,强调系统分析问题和解决问题,重视系统性、综合性、设计性实验。矿物加工、材料科学、生命科学、环境科学等诸学科的研究和发展都离不开无机化学、分析化学原理和技术的进步与发展,要不断建立矿物加工类、材料类、环境类、生物类几个模块相关专业的课程体系和教学内容。
3 在教学实践中改革教学方法,增强师生互动
网络立体化教学的多样性,给不同层次的学生提供了适合自己的教学平台。学分制的改革,作为基础课的《无机及分析化学》的学时数也在减少,这对教学内容和教师的教学水平提出了更高的要求,必须不断进行教学内容更新,教学方法、教学手段及考试方法的改革。无机及分析化学内容广泛,涉及物质结构理论基础、化学反应基本原理、溶液平衡、化学分析、元素化学、部分仪器分析等内容。课程讲授不可能面面俱到,要在吃透教材的基础上分层次合理安排讲课内容,注重难点和重点引导,精讲与对比分析讨论,如四大平衡与四大滴定,同时注意引入学科前沿知识。在教学方法上,主要是讲重点、讲难点、讲思路、讲方法、讲应用,形成了“课内讲授一课外讲座一辅导答疑一考核评估”教与学一体化的互动教学模式,既注重培养学生的逻辑思维能力,又注重培养学生的创新精神和自主学习的能力。
《无机及分析化学》的教学课程在大学一年级进行,该课程的学习不仅使学生在知识上有所积累,而且在学习能力上也应得到较大提高,要求学生做到课前预习、课中互动、课后小结,学会学习的方法。在教学中针对部分内容,要求学生自学,有些延伸内容,要求学生查阅有关学术期刊,并撰写小论文、课堂讨论,最后教师总结。同时充分运用代教育技术,将传统的教学方式与代化教学手段相结合,大大提高课堂效率。此外,也在网络课程中制作了大量的图片、图表、动画、录像等素材和资料,用以表课程教学内容。
不断进行考试方法的改革。鼓励学生撰写读书报告和科技“小论文”,培养学生科学研究的意识、习惯和能力,有助于学生对化学知识的深入理解及综合运用。期末成绩由考勤、平时作业、课堂提问、单元测验、期末考试等成绩综合评定,撰写的读书报告和科技小论文实行额外加分,根据撰写的质量在总成绩中加0~10分,若能达到公开
发表的水平最多可加10分,但课程总成绩最多为100分。
4 《无机及分析化学》实验课的改革实践
实验改革的目标是通过系统的实验教学,加强基本训练,着重能力培养,强化创新意识。创造性教育要求对学生既要有基础知识和新的专业知识的传授,又要有自学能力、独立思考能力、动手能力的培养,尤其是代意识、竞争意识的培养。自2004年起,根据山东科技大学实际情况和学生不同层次、不同专业的培养要求,对原实验课程体系、教学内容和方法进行改革,建立和完善了无机及分析化学实验课的教学内容,按照基础实验一综合实验一设计实验3个层次推进教学进程。建立了以实验技术要素为主线的实验教学体系,设计了适合山东科技大学不同学科学生的多层次实验教学内容,为学生个性发展、潜能开发以及优秀学生脱颖而出创造条件。开放实验室,使一些不能在课堂上完成的实验得到补充,同时学生也可以自己设计一些感兴趣的实验,在教师的指导下进行,从而使学生的动手能力、分析问题和解决问题的能力得到进一步提高。无机及分析化学实验形成了多层次的实验教学体系,多模块的实验教学内容,预约开放式教学模式。为此,无机及分析化学实验课程教学采取了以下改革措施。
1)对无机及分析化学实验教学内容进行了重组,并进行绿色化改造。本实验课注重在继承传统内容的基础上创新,增加设计性实验,加强综合性实验,减少验证性实验。根据无机及分析化学实验的特点,用绿色化学的观念对传统化学实验进行了改造,实了“性质实验点滴化、制备实验小量化、分析实验减量化”,这样在常规仪器中完成无机及分析化学的实验教学,不仅大量减少了化学试剂和药品的消耗,节约了实验消耗费用,而且也加强了学生的环保意识,收到了良好的效果。
2)正确认识理论课教学与实验课教学的关系。在无机及分析化学实验教学中,学生应始终处于主置,教师则处于为实验教学服务的主导位置。作为实验教学主体的学生,在继承传统知识和技术的基础上,重点进行知识和技术的应用和创新;作为主导教师,在搞好实验教学引导工作的同时,加强自身知识和技能的扩展和更新,达到知识丰富、技术熟练和教学方法科学而实用的要求。
3)多媒体辅助教学和开放实验室缓解实验课时少、内容多的矛盾。随着单一、验证性实验向综合性、设计性实验的转化,实验教学内容不断丰富,往往一个连续的系统的试验中涉及好几个相关的实验技术,由学生自己动手设计并完成整个实验,由此开设综合实验面临着如何在有限时间内让学生掌握更多实验技术的难题。对于无机及分析化学实验课,使用多媒体技术辅助教学,利用录像演示实验技术的操作要点,再实验进程和结果,增强学习效果。建立了仿真实验室,学生可以在计算机上进行无机及分析化学实验等课程的仿真实验,同时可进行相应的预习。
4)形成了基础-提高-突优-参与科研4层次的开放实验教学模式和管理方法,完善了对不同层次学生因材施教的实验教学方法。在生产实践中发、研究、分析和解决问题,这对于培养学生分析问题和解决问题的能力,培养创新意识和实践能力有着不可替代的作用。无机及分析化学实验室成为大学生科技创新创业的基地,几年来山东科技大学启动“挑战者杯”、“大学生实验技能大赛”、“大学生创新基金项目”等多项大学生科技创新资助计划,开放无机及分析化学实验室,为其高质量完成项目提供条件保证。