时间:2023-03-23 15:08:07
导语:在绿色化学与化工论文的撰写旅程中,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。
优秀论文报告会由华东师大化学系副主任王清江老师主持。教务处领导陈灵犀代表学校向与会代表表示欢迎,感谢兄弟院校多年来对华东师大的关心和支持并祝交流会圆满成功。化学系主任何品刚教授简要介绍化学系历史和现状。1951年由沪江、大同、光华、同济、大夏、圣约翰等六校教师组成。现有教职工113人;其中中科院院士2名、教授34名,博士生导师36名。一级学科博士点十几个。各类科研项目120多项、每年科研经费2000余万元。在CA杂志上收集论文一百几十篇,除实验楼外,另有上海市绿色化学重点实验室,教师培训中心、中学生科普实验站等几十部分。2年后集中迁往闵行校区。目前因正值建设阶段、所以接待工作有许多不尽人意之处。希望与会代表谅解。
上海市化学化工学会教育委员会主任范杰教授代表与会的化学化工学会负责人和各校师生感谢东道主华东师大校系领导和老师们为会议提供的周到安排。同时介绍了上海市市长韩正同志今年1月下旬视察化工企业时对本市化学工业提出跨市发展,辐射全国;加大研发力度,实施创新技术;一伴化规划,整合资源,做大做强等要求。为广大化学工作者展示了上海市21世纪化学工业继续发展的宏伟蓝图,倍受鼓舞。我们要用化学在追求美好生活,促进高新技术发展中所作出的贡献,消除人们对化学的误解,吸引更多的年青人投身化学专业学习,应对未来能源、资源不足的挑战、环境污染加剧和温室效应增大带来负面影响作出努力和贡献。
交流会上20位同学的精彩报告和师生间热烈融洽的互动式讨论,为会议营造了极为和谐的氛围。
优秀论文涉及有关催化反应的机理探讨、多种纳米材料的合成、食品安全中监测方法研究、抗癌药物的活性研究、皮肤抗衰老的机理、环境水体中重金属的检测方法和仪器的开发等与高新技术和人们生活密切相关的多个领域。
经过评委讨论,有10位同学获得壹等奖。他们是:刘嘉、黎朝、陆颖音、李永玺、戴逸婧、丁支、王荔祖、马丽君、张若男和王欢。
有十位获得二等奖,他们是:徐阳、刘媛媛、徐慧婷、应佚伦、、张蕾、沈明月、虞珊、蒋迪发和徐浩。
会议在颁发获奖证书、获奖者与华东师大和上海市化学化工学会部分负责老师合影后圆满结束。
“十一五”期间,中央作出了“稳疆兴疆、富民固边”的重大战略部署,明确新疆是西部大开发的重点,特别明确进一步加大对兵团的投入,支持兵团参与新疆油、气、煤炭等优势资源的开发,发挥兵团维稳戍边作用,为加快兵团发展提供了有力的政策支持和动力保障。利用新疆丰富的煤炭、盐和石灰石等资源,在石河子等地建设80至120万吨聚氯乙烯及系列产品基地,在大黄山等地建设120万吨煤焦化生产基地。依托新疆石油化工基地,创造条件参与上游、积极发展中游、大力开发下游石化产品。利用南疆天然气资源,建设以甲醇及下游产品为重点的天然气化工基地。发展精细化工、生物化工,延伸产业链,提高附加值。加大对铜镍等有色金属矿产资源的勘探开发力度,初步形成采、选、冶配套的生产体系。提高钾盐、膨润土和石棉等矿产资源开发利用水平,形成系列产品加工能力。为了跟进本地区化工行业的快速发展,大力培养具有地方特色的化工专业人才具有十分重要的意义。石河子大学化学工程专业是2005年经自治区教育厅批准开设的新专业,该专业依托地区产业煤化工、石油化工、天然气化工等迅猛发展优势,对具有地区特色的化学工程人才培养模式进行了探索与实践,构建了符合地方工科院校实际的、具有地域化工特色的人才培养方案和课程体系,基本形成了“地区优势产业+化工”的专业人才培养模式。
构建具有地域特色的化学工程人才培养方案
人才培养方案是实施人才培养工作的根本性指导文件,是开展各项教学活动的基础,是组织实施教育教学活动的依据,反映了学校人才培养的思想方针和教育理念,对提高人才培养质量具有重要的导向作用。石河子大学化学与化工学院化学工程专业是依托化工原理、传质与分离工程和化学反应工程等重点学科设立的工程类专业,专业人才培养方案分为第一课堂和第二课堂,第一课堂作为培养学生的主渠道,主要培养学生的基本素质,使学生掌握基本知识、基本技能和学习方法,保证培养的基本规格;第二课堂教学作为第一课堂的延伸和拓展,二者相互作用,构成培养体系。方案具有如下特点:
第一,体现国家教育方针,实现工科专业培养目标;
第二,遵循人才培养和学科发展规律,体现学院重点专业的办学特色;
第三,拓宽专业口径,加强基础教育和通识教育;
第四,坚持化学工程科学教育与工程实践训练并重,突出创新意识和实践能力;
第五,培养能把握化工技术发展方向和前沿目标,具有地域特色的化学工程应用型高级专门人才。
凸显化工和生物基础融合的课程体系
课程体系是实现专业培养目标,构建学生知识结构的中心环节,建立适应社会主义市场经济发展需要,体现化工学科内在规律和学校学科特色,科学合理的课程体系极为重要。我校化学工程专业的课程体系分为公共基础课、学科基础课、专业必修课、专业选修课、实践性教学、全校任选课等六大模块。课程体系凸显出化工与生物基础课程的融合。
第一,公共基础课重视人文、法律基础和外语、计算机综合素质培养,以适应现代社会对人才素质的要求。公共基础课包括数学、物理、外语、计算机、法律等。其中计算机、外语教学贯穿人才培养全过程。公共基础课共3分,816学时。
第二,学科基础课以基础化学为平台,凸显化工和生物基础,实现化工理论与地方特色化工生产的有机结合。学科基础课包括数理基础板块、工程技术基础板块、化工基础板块。数理基础板块包括概率论与数理统计、工程力学;工程技术基础板块包括工程制图、机械设计基础、电工与电子基础等;化工基础板块包括无机与分析化学、有机化学、物理化学、化工原理、化学反应工程、分离工程、化工过程模拟等;地方特色的化工板块包括石油加工工艺学、天然气加工工艺技术、煤化工、酶工程、生物反应工程等基础学科。学科基础课共38.5学分,846学时。
第三,专业必修课把握地区特色化工行业科学的发展方向与前沿,强化学生化工工程专业的背景与特色。专业必修课包括微生物工程、催化作用原理、绿色化学、分子生物学,化工分离过程等。专业必修课共38学分,720学时。
第四,专业选修课以地区优势化工产业为依托,形成化学工程与工艺和生物工程两个专业方向,专业选修课包括环境生物技术、高分子化工、聚氯乙烯工艺学、精细化工工艺学、材料化学导论、现代生物技术、环境工程等。专业方向选修课共41.5学分,756学时。
第五,实践性教学强化学生化工学科实验动手能力、实践能力和创新能力。实践性教学共35学分,计划35周完成。
第六,全院任选课要求学生至少选修4个学分72个学时的化学工程专业以外的其他学科课程,以培养综合素质。
完善化工双基础的实践教学和以实习基地为平台的实践环节教学体系
实践教学是巩固理论知识的有效途径,是培养具有创新意识、创新能力的高素质人才的重要环节。现代素质教育要求高等教育通过各种教育实践活动,大力加强学生动手能力、实践能力和创新能力的培养。化学工程是一门实践性极强的科学,实践环节教学体系由实验课程、实习课程、毕业论文(设计)组成。
1.实验课程教学体系
实验课程立足两个方面,即强化化工基础和专业实验学生综合动手能力培养。在化工基础实验方面,以基础化学为平台,强化基础化学实验课程建设,同时,开设化工原理课程设计,加强对学生工程实践能力的训练,使学生具有明显化工知识优势。在化工专业实验方面,增加设计型、综合型及自主实验型教学内容,以加强培养学生的实践能力。通过实验教学对学生进行实验思路、实验技术、实验设计、数据处理、观察能力、分析能力、表达能力的全面训练。
2.实习课程教学体系
实习课程包括化工过程状态仿真模拟实习、CAD上机实习、认识实习、生产实习和毕业实习。由于受条件和经费限制,校内实验室不可能完全满足学生的实习要求,因此必须以校内实践教学基地建设为核心,稳定和扩展校外实践基地,全面提升实习教学质量,提高学生的实践能力和创新能力。现在专业院系已经和新疆天业集团公司、新疆化肥厂、独山子炼油厂等疆内8家化工企业签订了定期实习合约,能够满足学生实践教学的需要。
3.毕业论文(设计)教学体系
毕业论文(设计)是实践性教学环节的重要组成部分,是对学生大学期间学习知识的总结和应用,因此组织好毕业论文(设计)环节对提高学生综合应用所学知识的能力有重要意义。提高大部分学生在校内进行毕业论文(设计)质量的基础上,开展校企共同培养毕业生进行毕业论文(设计)的工作,由校企根据企业生产科研实际选题,进行共同指导。
关键词: 初中化学实验 绿色化意识 融入方法
一、引言
近年来,随着我国经济的不断发展,我国各项事业均取得了长足的进步,令世人瞩目。我国幅员辽阔,自然资源丰富。然而,我国处在经济高速发展的阶段,再加上人口众多,科技水平和管理水平还远未达到国际发达国家的水平,自然资源浪费的现象很严重,污染随处可见。
化学学科是一门自然学科,化学知识能够解释生活中的众多污染现象,在化学实验课中融入绿色化意识、绿色化思想,十分必要,也十分重要,本文将就此内容展开分析和讨论。
二、中学化学实验绿色化意识融入的必要性
很多人认为,在二十一世纪,没有接受过大学教育就基本是文盲,而高中教育是大学的学前班,初中教育是高中的学前班。社会普遍认为初中教学的宗旨就在于如何提高中考分数,保证更多的学生成为“尖子生”,从而考入重点高中。笔者以为这种想法是比较幼稚和肤浅的,在初中化学教学除了教授化学知识外,还应该灌输一定的环保理念、绿色化理念,其必要性主要体现如下。
1.环境不断恶化的客观要求。
在当前,随着我国经济的不断发展,很多产业(尤其是化工产业和生物产业)必须进行废物的排放,而排放物的处理又需要消耗大量的人力、物力、财力。很多企业业主片面追求企业经济效益,不经过任何处理,大肆排放废物、废气、废水等,导致全国范围内不同程度产生环境污染。
在初中化学试验中,适当进行废水、废气净化实验,不仅能够营造出活跃的课堂气氛,而且能够让学生对化学知识(特别是化学反应过程)有一个直观的、理性的认识,还能够培养他们的环保理念、绿色化理念。
2.学好化学知识的内在要求。
化学学科是一门自然学科,更是一门基础学科,学生顺利进入高中阶段,乃至于大学阶段学习的过程中还会参加化学学科,学好初中化学的重要性不言而喻。在当前,无论是我国初中化学教材的课程设置,还是化学学科教学大纲中都无一例外地融入了“绿色化”思想,在课本的很多知识点及考试过程中的考点中都会涉及绿色问题、环保问题、污水排放问题等。由此可见,初中化学试验中绿色化意识的融入是学好化学知识的内在要求。
3.教书育人的教育宗旨。
教育的宗旨,在于教人和育人,在教授科学知识的同时,更重要的是在于学生道德水平的提升,而初中阶段正是学生生理发育和心理发育的重要阶段,关系到学生未来人生观、价值观、世界观的最终确立。
在初中化学实验中融入绿色化意识,能够帮助学生认识到在日常的生产和生活过程中,哪些行为能够减少污染、保护环境,哪些行为却是在污染环境、破坏家园。
三、如何实现中学化学绿色化意识的融入
如何在初中化学实验中融入绿色化的思想呢?笔者认为可以从以下几方面入手。
1.细化实验过程,感受实验效果。
很多化学实验的过程中,反应形成化学生成物的过程中会有特殊的现象,教师可以细化这一过程,让学生近距离地观察,形成他们在视觉及味觉上的基本认识。如果在化学反应的过程中,原料或者生成物中有化学污染物,那么就可以对学生进行讲解,并将这些化学现象和现实生活的污染现象结合起来,这样学生就对化学污染有了一个理性的认识。
2.指导学生对生活现象进行观察,寻找污染现象。
教师在进行课堂知识讲述的过程中,可以发动学生在课外时间内对生活中的各类现象进行观察,寻找生活中的污染现象,并让他们采取小组讨论的形式,寻找解决的方法。化学老师要对这些化学现象进行适当的归纳和总结,并对各个小组讨论结果进行必要的检查。
3.扩大实验影响面,深化绿色化意识。
教师可以在课堂实验环节结束后利用其他渠道将绿色化思想进行深度和广度的拓展。化学教师可以在学习原电池一节时组织学生进行研究性学习,即由老师先在网上对于有关电池的发展、原理、污染、回收、发展等各个方面的资料加以收集,做成一个网站,然后通过校园网,组织学生在该网站上浏览自己感兴趣的部分,根据自己的收获总结成小论文。最后将经过筛选的优秀小论文放到网站中展示,并向全校学生发出倡议,让大家自觉地将废旧电池回收集中处理,以减少对环境的污染,扩大绿色化思想的传播范围。
四、结语
在二十一世纪,污染问题是一个重大问题,生活中污染现象绝大多数和化学反应有关。化学是一门自然学科,并不是所有的化学反应会产生污染,在初中化学实验过程中融入绿色化意识能够在讲述化学知识的同时,培养学生的环保意识、绿色化意识,也能够帮助学生对化学知识形成一个理性的认识。
参考文献:
[1]王锋.中考化学绿色化实验试题研析[J].中国教育技术装备,2009,15.
关键词:绿色化学;教学内容;教学模式;改革
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2014)26-0022-02
绿色化学是化学学科的一个新兴分支,它以“原子经济性”为原则,研究如何在生产目标产物的过程中充分利用原料及能源,将反应的效率达到最高,损耗降到最少,从源头到最终产物的过程中减少废物的产生,从而对环境的伤害降到最低。从源头开始的绿色化学,使清洁生产跟上环保主题前进的步伐,有着广阔的应用前景[1]。绿色化学提出后,立即得到了科学界和各国政府的高度重视。1995年美国设立“总统绿色化学挑战奖”,其目的是鼓励和支持那些具有基础性和创新性并对工业有实用价值的化学新工艺、新方法,以减少资源消耗和防止污染。
随着绿色化学研究的不断深入,绿色化学的思想和内容已被引入到化学教学之中,国内外很多设置化学化工专业的高校都为学生开设了“绿色化学”这门课程。1998年“绿色化学”作为一门独立的新课,在中国科技大学由中科院院士、中国科技大学校长朱清时顺利实施[2]。四川大学胡常伟教授已经把“绿色化学”这门课程建设成了国家级精品课[3]。“绿色化学”课程作为一门新兴课程,对于加强大学生的环境意识,实践绿色化理念,培养综合素质人才具有重要作用。然而“绿色化学”不像其他化学课程那样有成熟的知识点体系及教学大纲[4],大部分高等学校都将其设为选修课[5],也没有配套的以绿色化学方法应用为目标的实验课程。因此,绿色化学作为一门课程还未得到广泛的重视,课程的教学质量及教学效果有待进一步提高。
本文对绿色化学课堂教学方法提出了一些改革思路,并在教学活动中加以实践和探索。
一、课程内容建设
(一)教材选用
近年来出版了较多的绿色化学著作[2],其中很多都适合作为绿色化学课程的教材。如《绿色化学化工导论》、《现代绿色化学技术》、《绿色化学原理与应用》等。对化学化工专业的学生,在接受过无机化学、有机化学、物理化学、分析化学等基础教育后,学习绿色化学专业课。教学内容应涉及绿色化学的专业知识,具有一定的深度,授课应能反应当前绿色工艺和技术的最新发展水平[2]。因此选择原理、应用并重的“绿色化学原理与应用”作为基本教材。该课程重点介绍绿色化学原理、绿色化学方法及应用、绿色化学品设计方法及应用、绿色化学的发展趋势等理论性内容。较为适合化学化工专业的学生。
(二)增加教学内容
1.适当增加毒理学内容。绿色化学品设计需要充分了解物质的毒性机理,从而对分子进行结构修饰,直接或间接地减少其毒性。这部分内容在”绿色化学原理与应用”中作了简单介绍,但不够详细,对学生关注的各种毒物的毒性机理未做全面介绍,因此,可以增加毒理学中环境化学物的生物转动与生物转化、环境化学物的毒性作用、环境化学物的一般毒性及其评价、环境化学物的安全性和健康危险度评价等作为“绿色化学”的教学内容。这不仅有利于学生应用绿色化学方法使用和设计安全有效的化学品,而且可使学生进一步认识一些有毒有害的化学品,在日常生活及化学实验中能有意识地规避这些有毒化学品,保护自己的身体健康。
2.增加最新的绿色化学研究成果。绿色化学在飞速地发展,不断地有新的绿色化学方法、如绿色催化剂、绿色原料、绿色溶剂、绿色化学品及绿色化学化工过程被研究和开发。如美国总统绿色化学挑战奖每年都会奖励在研究、开发和应用绿色化学技术方面获得杰出成就的个人、集体或组织。英国皇家化学会的杂志“Green Chemistry”,刊登了大量的绿色化学领域的最新原创性研究成果和评论性文章。“绿色化学”课程的教学不能局限于教材中介绍的方法和陈旧的例子,而要查阅最新的文献,给学生介绍最新的绿色化学方法和绿色化学品。同时让学生自己也参与查询一些最新的文献资料,并撰写科研小论文,实现师生互动,教学相长。
(三)教学内容的深化
“绿色化学”课程作为一门新兴课程,不像其他化学课程那样有成熟的知识点体系。对很多绿色化学方法的介绍还是停留在举例子的形式,缺乏规律性或机理性的探讨。因此,在教学过程中可以在教材内容的基础上进行一些规律性总结。如在烃类的氧化反应中,可以采用CO作为作为羰基化试剂,从而取代剧毒的氢氰酸、光气等,并减少反应步骤,提高原子经济性。
二、教学形式多样化
“绿色化学”是一门选修课,很多内容都较为浅显易懂,若简单地照本宣科,就会显得枯燥乏味。可以适当减少讲授内容,将更多的课时用于课堂讨论、学生演讲及实践等环节。
1.播放视频。在课堂上适当插播一些与知识点相关的视频,使学生更能直观地了解和理解相应的知识点,提高课堂生动性。
2.学生讲演。将教材中一些简单易理解的知识点以及一些较新的研究领域作为作业,由学生预习并查阅相关资料,然后由学生自己上台讲,通过讲演可以加深其对这些知识点的印象;
3.专题报告。针对社会热点问题与学生最关注的问题,设计2~3个课题,由学生查阅资料、做专题报告;以小组形式完成,各小组分工合作并进行评比,以此可以培养同学们的团队精神和解决实际问题的能力。
如针对绿色原料的应用,要求学生做一个关于电池或塑料回收利用的专题,从电池(塑料)的种类、组成,可回收物质、回收方法、废弃物处理等方面进行调查,并作某种电池(塑料)回收方案的设计。
针对绿色化学品设计或绿色合成路线,布置学生用绿色方法合成一个绿色化学品(如苯甲醛二乙缩醛、亚氨基二琥珀酸),从绿色原料、绿色溶剂、绿色催化剂、绿色能源、绿色合成路线等方面进行查阅资料,设计合成方案。
4.绿色化学实验。利用课外时间指导学生做一些绿色化学实验。如绿色化学品苯甲醛二乙缩醛、1,2-二缩乙醇的绿色合成实验,绿色催化剂纳米TiO2的制备,绿色化工强化微反应器的设计和制备,光催化微反应器的制备及应用,以及在微反应器中进行反应条件筛选试验等,使学生做到很好地理论联系实际,在实验中发现和解决问题,对绿色化学的内涵和方法有更直观、更深刻认识,提高学习兴趣,并实现探究性教学。
采用这些不同的教学方式来提高学生的学习兴趣,引导学生主动参与、独立思考,增强对知识点的理解,促使学生探究和应用绿色化学的方法。
此外还可以建设网络课程,将相应内容挂在网上,让感兴趣的学生可事先了解并自主完成部分课程内容的学习。
三、课程评价方式
由于采用了多种教学方式,包括课堂讨论、学生专题报告,还有实验等,因此,学生的学习成绩不能用单一的考试成绩来评价,而要充分考虑学生在整个学习过程中的表现,通过考察学生课堂讨论的积极程度、学生专题报告的质量、作业的完成质量以及实验的表现等来综合考查学生成绩。
四、结语
绿色化学课程对于拓宽学生视野、优化学生知识结构、培养学生社会责任感具有重要作用。我们在教学过程中要不断地加强教学内容的凝练和深化,尝试新的教学方式,给学生介绍最新的绿色化学方法和内容,以提高学生的学习效果和学习兴趣。并通过问卷的形式了解学生对该课程学习的体会和意见,针对所提的意见进行教学方式和教学内容的改进,收到了良好的效果。我们将在今后的教学过程中不断地完善教学内容和教学方法,从而建立一套完善的绿色化学课程教学体系。
参考文献:
[1]游圆丽,李超超,黄树辉.考试周刊,2013,(14):16-17.
[2]刘莲云,颜鲁婷,戴春爱,张辉.化学教育,2007,(11):16-19.
[3]颜鲁婷,刘莲云,郑妍鹏,戴春爱.大学化学,2008,23(1):21-24,28.
[4]沈玉龙,霍爱新,刘立华,曹文华.化学教育,2011,(10):52-54.
[5]王勇,左霞,吉琳,周荫庄.首都师范大学学报(自然科学版),2011,(32):74-76.
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:
自从三次科技革命以来,能源成为了国家经济的命脉,资源危机的乌云多次在世界的上空弥漫。生物质因其资源丰富、可再生被认为是21世纪可被人类利用的最丰富的绿色资源。
生物质可以转化为能源和各种化工产品与生物质基材料。目前我国生物质材料工业采用直接转化的模式,生产过程存在效率低、能耗高、产物类型少等问题,因此如何将生物质进行高附加值的综合开发利用是生物质产业面临的主要瓶颈之一。
绽放梦想
任俊莉在攻读博士期间,师从于华南理工大学孙润仓教授(杰青、长江学者特聘教授)。在良师的教导下,她主要针对蔗渣和麦草秸秆中半纤维素的分离、结构表征及定向转化为造纸助剂进行了系统研究,完成了博士论文。怀揣着对校园的热爱,对科研的执著,她选择了毕业留校,继续从事于农林生物质半纤维素的分离及其转化为高附加值的多元化产品的基础和应用研究。
2008年2月,任俊莉受单位资助赴瑞典隆德大学化学工程系做访问学者,在此期间,她针对农业秸秆转化生物乙醇过程中的关键技术问题进行了深入研究,考察了碱预浸渍和蒸汽爆破相结合的技术对麦草秸秆转化乙醇产率的影响。
东西方文化的碰撞,学术氛围的交融在任俊莉身上起了奇妙的化学反应,对于科研的激情更甚。
在生物质能源的科研道路上,她不高大,但执著。
半纤维素在自然界中的含量十分丰富,在植物中的含量占1/4-1/3,仅次于纤维素的含量。因半纤维素独特的化学结构,较高的环保价值,使其在造纸、食品包装、生物医药、污水处理等领域有着潜在的商业价值。半纤维素被公认为是制备环保材料的理想材料。因此,以半纤维素为基质制备功能材料的研究为农林生物质资源的高值化利用提供了新的资源化道路。
为此,任俊莉将研究方向定为农林生物质高值化利用的基础和应用研究,尤其在半纤维素转化为多元化高附加值产品方面有着丰富的研究经验。
放飞梦想
每个人都有梦想,难得的是将梦想坚持下去。
恩格斯曾说过,社会一旦有技术上的需要,则这种需要就会比十所大学更能把科学推向前进。在任俊莉负责的诸多有影响力的项目中,主要以基础研究为主,其中,她带领的课题组在研的广州市科信局应用基础研究计划项目“新型环保半纤维素基重金属离子吸附材料的制备及应用研究”凝结了团队成员的心血和智慧。制备的半纤维素吸附材料具有较好的吸附性能,尤其对重金属离子具有较好的吸附性能,同时还对尿素具有一定的缓释效应,将在农业、污水处理等行业有着潜在的商业应用前景。
其中,该项目体现了两大创新:首先提出一种新型环保生物质基吸附剂的方法。该方法工艺简单易行,该方法的提出基于“过程绿色,产物与环境友好”,具有科学性与先进性。该吸附剂具有生物可降解性,能够多次循环利用,可应用于污水处理中的重金属离子富集和回收,将为半纤维素在新材料研究应用领域开辟一条资源化道路。
其次提出一种温和条件下均相体系制备带有碳碳双键的半纤维素衍生物新方法。该方法在较温和的条件下合成出均一性好、分子量高的GMA修饰的半纤维素。该聚合物可以进一步通过接枝共聚等技术制备功能材料。该研究将为半纤维素工业化均相改性以及大规模应用于污水处理、造纸、医药等工业领域奠定理论依据。
谈到实实在在的成果,任俊莉告诉记者,该项目以农林废弃物半纤维素转化为可生物降解的功能材料为目标,研发了一种吸附重金属离子的新型环保材料,属于污水处理、高分子材料、高分子化学、林产化学等多学科交叉研究领域,涵及可降解高分子材料技术及污水处理技术,具体为一种新型环保重金属离子吸附剂的制备及其对重金属离子吸附和脱吸行为以及再生性能的研究。
这个项目主要以农林生物质蔗渣和竹材加工下脚料分离和纯化得到的木聚糖类型的半纤维素为原料,从分子学角度设计了半纤维素基新型吸附材料的组成和结构;通过调控反应参数,制备了系列阴离子型的木聚糖基水凝胶,其吸水率在80-900范围内,表现出对pH、有机溶剂极好的智能响应行为和反复的开-关特性。该水凝胶对铅、铬、锌重金属离子的最大吸附量达859、495、274mg/g,重复使用8次之后仍保留原来90%的吸附容量。制备的系列木聚糖基水凝胶可以作为吸附材料、吸水/保水材料、智能开关等可以应用于污水处理、医药等行业。该功能材料具有生物可降解性、可再生能力,能够循环使用,富集的重金属离子能够被分离和回收,在污水处理工业具有潜在的应用前景。
我们可以预见到,利用生物质制备生物能源、生物质基材料和化学品,以补充或逐步替代不可再生石化资源是目前资源转化的一种重要发展趋势,将推动现有的庞大的化石基工业体系向生物质工业体系的良性转变。
实现梦想
科技人才最重要的价值体现在他们的创造价值上。科技人才能够利用他们掌握的专业知识进行创造性的劳动,提出新的理论和新的解决方法,并转化为新的生产力。
目前,任俊莉的具体研究方向是构建半纤维素功能材料理论体系和方法,制备高性能的复合膜材料、具有良好选择性的吸附材料以及对药物具良好控释性能的药物载体等功能材料,并考察了它们在食品、污水、农业及医药行业的应用。
另外,她将“绿色催化化学”理念应用于半纤维素高选择性合成化工中间体的研究中,主要利用纳米催化技术在水相和绿色溶剂体系催化转化半纤维素及单糖合成糠醛及糠醛衍生物等高附加值化学品,实现了原料天然、过程绿色、产物环保的目的,符合当前绿色经济的发展。
为此,从工作至今,任俊莉主持了大大小小多个项目,如国家自然科学基金面上项目、教育部新世纪人才支持计划项目、教育部高等学校全国优博论文作者专项基金项目、广东省自然科学杰出青年基金(首届)、广东市科技计划项目、广东省教育厅育苗工程、华南理工大学第一批优秀青年学者培养对象、华南理工大学中央业务费重点项目和面上项目、中国科学院可再生能源与天然气水合物重点实验室、重点实验室人才基金、新教师基金及开放基金等多项项目。
目前,她主持的国家自然科学基金面上项目、教育部新世纪人才支持计划项目、教育部高等学校全国优博论文作者专项基金项目、广东省自然科学杰出青年基金(首届)等项目主要是针对农林生物质半纤维素的清洁高效分离及高值化利用进行基础研究,建立了半纤维素高效分离技术体系,提出均相改性新方法,创立半纤维素均相化学修饰体系,揭示半纤维素在离子液体体系的溶解机理,依据半纤维素的化学结构,设计合成了系列不同功能的半纤维素基材料,阐明了半纤维素结构与材料性能之间的关系,这些研究为半纤维素的工业应用提供了重要的理论依据。
除了在半纤维素领域取得了一定成果,任俊莉同时还担负着传道授业的师者责任。她协助孙润仓教授指导了博士研究生3名,其中两名研究生分别获得华南理工大学优博创新基金的特等资助。指导5名硕士研究生。在指导研究生时,任俊莉在生活上给予他们物质和精神的双重支持;在科研方面,她细心指导,时刻跟踪学生科研工作动态,及时发现问题,及时解决。并且,还积极参与和协助学科带头人对学科的建设,帮助团队青年教师在项目申报、等方面快速成长,完善学术梯队建设。
收获梦想
6月22日,由《科学中国人》杂志主办的“科学中国人(2012)年度人物颁奖典礼”在北京万寿宾馆举行。此次,共评选出百余位科学中国人(2012)年度人物及年度人物特别奖。
荣誉的殿堂上,任俊莉如莲花般夺目。当杰出青年科学家获奖者登台领奖,所有人都关注到了那万花丛中一点红,她是获奖者中唯一的女性。组委会给她的提名理由这样描述:多年来以造纸植物资源半纤维素的高值化利用为研究核心,针对制浆造纸过程中半纤维素资源化利用效率低、成本高及转化产品类型少等瓶颈问题开展工作,在解译蔗渣、麦草和黄竹半纤维素化学结构的基础上,依据半纤维素的构效关系构建了多元化半纤维素基产品合成新理论和新方法,建立了具有自主创新的半纤维素转化技术体系,研究成果受到国内外学术界的广泛关注和跟进。研究成果获高等学校科学技术奖自然科学奖一等奖2项(2012年,2008年,排名第五)。申请人2010年获“全国百篇优秀博士论文”奖,2012年入选广东省高等学校“千百十工程”第七批校级培养对象,同年获得教育部新世纪人才支持计划项目、广东省自然科学杰出青年基金项目、华南理工大学首批杰出人才培养计划培养对象―优秀青年学者等人才项目资助。
年轻如她,坚持如她,勤奋如她。也许她的专业你根本不懂,也许她从事的科研无法理解,但作为中国人,你应该知道造纸术是中国四大发明之一,人类文明史上的一项杰出的发明创造。在任俊莉的工作中,主要致力于以制浆造纸产业为平台的生物质炼制新模式的研究,重点对造纸过程中半纤维素资源综合利用进行系统研究。针对制浆造纸过程中半纤维素资源未得到充分利用的现状,提出了造纸原料制浆前预处理提取半纤维素及纯化半纤维的技术体系,并对其结构及定向转化进行了详细的研究。这不仅是科研的进步,更是中华文明的传承。
关键词 研究生 创新能力 人才培养 化学化工
中图分类号:G642 文献标识码:A
0 引言
国家的发展,城市的进步,以及人在社会中的生存,都应注重创新。所谓创新,概括地说就是继承前人但又不因循守旧,借鉴别人又有所独创,在工作上、学习上能根据不同的情况,从多个角度、多个方面进行思考,提出自己的解决办法,使工作和学习体现出时代性、创新性。党的十报告中强调指出:“科技创新是提高社会生产力和综合国力的战略支撑,必须摆在国家发展全局的核心位置。”在当今知识经济时代,研究生作为比本科生更高层次的专业人才,肩负着历史和时代的重托,其知识和创新能力能否跟上时代迅猛发展的步伐,能否以优良的素质来应对当前全新的挑战已成为各高校新时期教育工作一个现实而又紧迫的课题。
现代化学化工行业影响着人们生活的方方面面,并成为国家屹立于世界先进民族行列的重要支撑。因此该行业对其研究型人才的理论知识、实践能力和综合素质提出了更高标准的要求。①培养化学化工类研究生良好的创新意识和科研创新能力,就是为国家经济命脉注入新鲜的血液,这不但是高等教育自身发展的需要,同时更是时代和社会发展的需求。
1 研究生综合创新能力现状
近年来我国的研究生教育虽然已经有了巨大的发展,且创新水平也不断提高,但同时也隐藏着很多不容忽视的问题。②如今研究生招生规模不断扩大,最新数据显示,2013年,我国研究生计划招生规模为60.8万人,其中硕士生53.9万人,博士生6.9万人。而在2003年,我国研究生招生总数还仅为26万多人,十年间翻了一番。因此研究生的学科知识水平和创新能力水平整体降低,研究生学术功底薄弱,学习风气浮躁,缺乏探索创新精神,甚至无法独立完成科学实验探究和毕业论文,导师学生比例严重失衡,教学资源的紧张也使得研究生创新能力的培养大大削弱,所以研究生的综合创新能力形势非常严峻,不容乐观。
化学化工专业由于涉及范围非常广泛,其创新能力的培养难度也大大增加。化学化工类研究生要想成为通晓化工生产技术与研究方法、从事化工领域的产品研制与开发的高素质科技人才,必须具备宽厚的理论基础知识和探索创新精神。因此,对化学化工类研究生创新人才的培养已刻不容缓。
2 新形势下化学化工类研究生培养面临的严峻挑战
2.1 研究生由学术型转向应用型的专业硕士
自2009年以后,全日制专业硕士作为一种全新的研究生形式出现并在逐步增加,学术型硕士逐渐减少。2013年的研究生招生计划中,专业硕士比例高达36%。专业型硕士重点培养研究生的工程研究和创新实践能力,并逐步培养其成为应用型高级人才。在经济全球化的21世纪,化学化工类研究生不但需要具有稳固广泛的专业基础知识,更需要具有创新意识、创新精神和综合创新能力,并将其应用在化工产业和社会的发展上。
2.2 化学由原来的高污染,高消耗能源的模式转向绿色化学
在可持续发展的大背景下,我国的化学工业正在逐步摒弃原有的高污染、高能耗和高排放的低端生产模式,不断将绿色和低碳作为化工产业的发展模式,并与建立资源节约型、环境友好型社会的目标高度一致。绿色和低碳发展是可持续发展的内在要求,是经济社会发展与生态环境保护双赢的一种发展形态,对我国现代化建设具有十分重要的意义。这更加需要化学化工专业人才不断通过技术创新、制度创新、理念创新来实现产业转型、新能源开发等,实施可持续发展的绿色化学工业。
2.3 化学与其他学科交叉范围逐渐增大,需要掌握更广泛的知识
无论是传统的化工、石化产业,还是新兴的电子、能源、生物等高新技术产业都需要化学的参与,化学专业范围不断扩大,各专业间界限越来越淡化,跨学科和交叉学科的发展越来越多。如今的许多问题必须综合两个甚至多个学科领域的知识才能得到问题的解决和突破,因此跨学科和交叉专业得到更多的发展,而这就要求化学研究生必须突破和摆脱本学科领域习惯性思维的束缚,具有更广泛的学科知识和创造性的思维方式。
3 化学化工类研究生创新能力培养的探索
3.1 研究生教育体制改革
(1)建立以科学与技术研究为主导的导师责任制和导师项目资助制,可以推行“双导师制”,从而减轻目前存在的一个导师无法兼顾多个学生的问题。
(2)着力构建产学研③相结合的技术创新协作式培养体系。完善和强化基础研究、前沿技术研究,提高科学研究水平和成果转化能力,构建化工企业和各大院校之间的互协互助机制,形成集研究生教学、课题研究、产品开发于一体的培养模式。这不但有助于企业产品的开发和研制,增加了导师用于科研项目的资金,使研究生的研究课题更加切合实际。
3.2 使教学方法灵活多样
(1)优化现有的教学模式。积极探索并实施适合研究生特点的授课方式,将原有的教师主讲式和汇报式更改为共同讨论式和启发式,鼓励学生随时发表创新的观点,从而使学生具有动脑思考和探索问题、解决问题的能力。
(2)改革教学内容。摒弃固有的陈旧的基础和实验内容,增加新兴技术产业的内容。积极采用国内外优秀的研究生教材,积极开展各类研究生精品课程建设。
(3)增加实验教学的比重。化学化工专业作为一门以实验为主的学科,应精炼理论知识讲授,强化实验教学,将创新教育观念渗透其中,培养出符合社会需要的创新型人才。
3.3 营造科研创新的大环境
增设和开展学术论坛④和学术报告无疑为研究生创造了一个积极创新的大环境。提供和鼓励研究生参加国内外的学术交流和专题讨论活动,不但拓宽研究生的学术视野,活跃研究生的学术气氛,也增强了研究生强烈的创新意识,提高了研究生的培养质量,激发研究生强烈的求知欲望和创新的火花。因此,营造浓厚的学术氛围和创新氛围的大环境,是培养研究生创新能力必不可少的保障条件。
3.4 加强导师引导
知识经济全球化的当代,不但是对研究生创新能力的考验,更是对研究生导师自身创新能力的挑战。对于研究生创新能力的培养,导师的作用举足轻重。
(1)导师自身应当具有优秀的实践经验和科研创新的能力,才能培养出具有创新意识和创新能力的研究生,如诺贝尔奖获得者著名物理学家汤姆逊有8个学生获诺贝尔奖,其中的学生卢瑟福又培养出13位学生获得诺贝尔奖。⑤
(2)对于研究生导师的遴选制度和评估制度应严格把关,只有这样才能督促研究生导师自我学习和自我提升。导师只有不断更新自己的知识体系,具有较高的学术造诣,提高学术水平,才能把研究生带到创新科技的前沿。
(3)导师招收研究生数量依个人能力决定。不能一味多收学生而不注重研究生的培养质量,鼓励集体指导和联合培养研究生,是研究生导师的一种新的模式。
4 结语
全球经济与科学技术迅猛发展的21世纪,创新是推动社会进步和人类通往更高层次文明的一把“万能钥匙”。作为支撑国家经济实力的化学化工产业,需要更多具有创新意识和科研创新能力的化学化工专业研究生。各高校也在逐渐意识到创新人才培养的重要性,不断出台各种举措和政策将创新意识和能力的培养融入到研究生教育的各个环节。坚信在不久的将来,会有大批的具有卓越创新意识和创新能力的化学化工人才进入社会的各个层面,从而推动中国乃至世界的科学技术、社会经济的飞跃发展。
注释
① 崔国星,张启卫,凡.化工类创新型人才培养教育教学实践与探索[J].高教论坛,2009.6(6):33-36.
② 袁本涛,延建林.我国研究生创新能力及其影响因素分析[J].北京大学教育评论,2009.7(2):12-21.
③ 吕建平,崔鹏,魏凤玉等.产学研合作培养化工专业研究生工程实践能力的探索[J].人力资源管理,2010(5):260-261.
关键词:有机化学实验;教学效果;教学改革;优势学科
中图分类号:G642.4 ?摇文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2013)19-0217-02
提高工科学生的综合素质、实践能力和创新能力是目前高等学校教育改革中最根本的指导思想,实验教学是高校实践教学中最重要的环节之一,是对理论教学内容的验证,加深学生对理论知识的理解。有机化学是一门实践性和应用性很强的学科,是化学、化学工程与工艺、材料科学等众多学科的非常重要的基础理论课程,由于有机化合物种类多和有机反应变化多的原因,有机化学实验的实验教学显得尤为重要,而且化合物的结构直接影响和决定有机反应方向。常州大学每年工科专业招生的本科生和研究生(如化学工程和技术、高分子材料、环境工程、轻化工、制药工程、生物工程和应用化学等)达一千多人,人数和班级多,而实验学时相对较少,如何充分使用现有学时培养学生的实验动手操作能力和应用创新能力等问题逐一突显,为了解决这一难题,常州大学基础化学实验中心依托江苏省首批基础课实验教学示范中心和省高校优势学科的建设,对有机化学实验的设置、安排和管理进行了相应的改革,实施开设综合性实验,为培养具卓越工程技术人才打下坚实的基础。
一、开设有机化学综合性实验的必要性
随着经济的发展和社会的进步,现代科学技术的快速发展使得各学科相互渗透、广泛交叉,不断产生新兴学科、交叉学科和边缘学科,学科之间的界限也越来越被消除。现代科学技术综合性和整体化发展的趋势越来越强,传统的基础化学实验教学已经无法满足现代科技的快速发展,因此,一些相对陈旧的实验内容、较传统的实验教学方法等传统的实验教学已经无法满足现代学生的需要,也无法进一步提高学生的研究意识、应用能力和创新能力,因为基础化学教学方法和内容的改革迫在眉睫。而有机化学由于其本身的独特性,如化合物种类和反应多且复杂,反应机制复杂等。培养出具有综合科研能力和工程能力的高素质和应用创新型人才,如何设置有机化学的实验内容和改革实验教学方法显得尤为重要。随着目前高校素质教育和卓越工程技术人才培养的战略措施的实施,我校工科学生在保障其基本实验知识和操作技能熟练的条件下,强化学生有机化学综合性实验才能培养出具高素质和应用创新能力的学生,培养学生如何发现、分析和解决问题的能力。
二、有机综合性实验的教学内容至关重要
有机化学综合性实验与其他实验的区别在于它的综合性、应用性和相对独立性。其综合性表现在能体现出2至3个知识点,可以让学生站在较高的位置去思考和探索各个知识点之间的有机结合,有助于学生对知识的理解,有机化学反应原理能够在实验中得到印证,实验教学与理论教学相衔接,培养学生在实验中运用综合知识的能力。应用性主要表现在综合性实验内容主要来自我校教师的科研项目和工厂生产,通过有机化学的综合训练熟练掌握了含酚环己烷的提纯、1-溴丁烷的合成、正丁基苯和苯甲酸正丁酯的合成、苯甲酸的精制及熔点测定、乙酰苯胺的合成、肉桂酸的制备和阿司匹林的合成等等。通过有机化学综合性实验的开展使学生,特别是研究生掌握了基本的化学文献检索、资料查询的基本方法、掌握现代仪器分析方法(如红外、HPLC、GC、HPLC-MS和核磁共振)等,具有较高的科学素养,具备最基本的运用所学理论和实验技能进行研发和经营管理能力。国际化学界的绿色5R原则,作为有机化学绿色化和综合化实验改革的指导思想。基于上述考虑,有机化学实验教学引入了多个综合性和设计性实验,并由学生自由选择和设计,由多名有经验的教师指导学生设计实验,进行实验可行性分析。此外,每年我校还定期举行基础化学实验技能大赛、设计实验竞赛,多方面、多层次培养和引导学生以主人翁的身份参加科学研究,培养学生的创新能力和科研能力。另外为了使课堂所授有机化学反应原理能够在实验中得到印证,实验教学与理论教学相衔接,石油化工学院、基础化学验中心组织有机化学教研室教学名师和经验丰富的老教师,从实际出发,结合我校学生的特点和具体要求,结合我校石油化工大工程观和科研特色,精编实验内容,编写适合我校理工科学生使用的教材《有机化学实验指导》(化学工业出版社出版)。
三、改进教学方式和方法提高实验教学效率
传统的教学是以实验教师为核心主导实验课程的进展。有机化学综合性实验是以学生为主体,教师为辅的方式,这样可以充分发挥学生的积极主动性,又可以发挥教师的引导作用。在正式进行实验课程之前,必需考察学生所学的理论知识和对该实验的理解,让学生提前做好各方面的准备,让他们在实验过程中去思考问题、解决问题和分析问题,通过这种自主学习,极大地提高学生的实验主动性和积极性,同时又收到事半功倍的效果。综合性实验教学方式主要分两大类型:启发式教学模式和开放式教学模式。
另外,多媒体技术和网络发展十分迅速,目前已经广泛应用在实验教学上。我校自制的有机化学CAI课件和网络教学可以对有机化学反应过程进行微观的模拟,表现内容和方式不仅非常丰富,而且将有机化学课堂教学中非常抽象的原理、反应等表现更加直观、易懂,简化复杂的有机化学反应和原理,所以有机化学实验网络教学和CAI课件可以将复杂、抽象的有机化学原理和和反应、有机化学实验中难操作、有一定危险性的实验过程,以更加直观、易懂的方式呈现在学生眼前,让学生在做实验之前对这些有一定的了解,在实验过程中更加容易控制实验时间,达到预期的实验效果。另外,网络教学和多媒体课件可以在实验教学过程中增加学生的信息量,并且可以针对部分学生的需要,对部分实验内容进行动态的修改,而不是以一成不变的实验内容和方式去培训学生,根据学生的需求进行定做实验,大大提高有机化学实验教学的效果,达到培养创新型应用型理工人才的目的。
通过以上教学方法、教学内容等几方面的改革,能够最大程度上调动学生学习的兴趣,我校工科专业的毕业生受益非浅,近5年来就业率一直达100%,我校化工相关专业工科学生考研录取率稳步上升,并在历届江苏省大学生化学实验技能竞赛中均获得优秀成绩。全校多届理工科学生在毕业论文(设计)环节和在以后的社会工作岗位上的表现,毕业论文指导教师反映学生的动手能力和实验设计能力都比较好,用人单位反馈我们理工科毕业生在工作岗位上工作能力、动手操作能力都很强。由此可见开设有机化学综合性实验的必要性和重要性,我们要以江苏省化学工程与技术优势学科建设为契机,对提高有机化学综合性实验,提高学生应用和创新能力进行较全面、系统的探索与改革,有效的提高有机化学实验课堂教学效果,为培养面向21世纪高素质的具创新能力的应用型人才打下坚实的基础。
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材料工程(专业代码085204):接收专业型硕士研究生
化学(专业代码:070300):物理化学、无机化学方向接收学术型硕士研究生
二、研究方向
1、能源环保功能晶态材料
本方向以面向能源环保领域的晶态材料为研究对象,以宏观性质(光、电、能源气体存储、太阳燃料(产氢、温室气体转化)光催化材料、光电转化和污染物去除)与微观结构、形貌之间的内在关系为主线,开展研究工作,为晶态材料功能导向的结构设计、可控制备和性能调控提供新理论、新方法与新材料体系,重点实现其在新能源利用、环境治理、能源存储和转化等领域的应用。
目前主要研究方向有:
1、孔性晶态材料:储氢、捕获温室气体、污染物去除、气敏、绿色催化;
发光晶态材料:荧光、化学传感器、光电转化;
新型高效催化材料:太阳燃料(分解水、CO2转化)光催化、电催化等。
联系人:赵君
联系方式:13507206810,[email protected]
2、动力与储能电池材料
本方向长期致力于锂离子电池等储能电池新型电极材料结构设计、合成和电化学性能研究。以宜昌地区丰富的磷矿、石墨矿及铁矿等矿产资源为原料,积极开展高附加值锂离子电池正/负极材料和超级电容器用复合材料方面的基础和应用研究。现有博士生导师2人,硕士生导师4人,在读研究生13人,已毕业研究生均在国内著名能源材料企业或研究机构(如上海杉杉科技、东莞新能源、深圳贝特瑞、亿纬锂能等)从事研发工作。本方向在研国家自然科学基金5项,其它省部级及企业横向课题6项。研究成果在国际权威刊物上发表SCI论文90余篇,获得授权发明专利6项,并被评为湖北高校十大科技成果转化项目提名奖。
联系人:杨学林
联系方式:13972604202,[email protected]
网页:newenergy.ctgu.edu.cn
3、能量转换材料与器件
本方向长期致力于能量转换材料与器件的研究,结合国家新材料产业发展规划以及宜昌市无机功能材料聚集中心的发展目标,以揭示材料设计、合成、制备及器件组装与性能的依存关系为主线,探索提升材料及器件性能的新工艺和新途径。本方向主要围绕Si基及C/Si基薄膜太阳能电池、染料敏化太阳能电池、钙钛矿太阳能电池和超级电容器材料的设计、可控合成、器件表面界面调控及性能优化开展系统研究工作。
联系人:孙盼盼
联系方式:13618682465
4、光伏材料与器件
光伏材料与器件团队所在的太阳能研究所实验室主要致力于各类太阳能电池的研发、超级电容器的制备及光伏发电电力系统相关问题的研究。现有博士生导师1人,硕士生导师4人,在读研究生14人。本方向主持有国家自然科学基金、湖北省自然科学基金、湖北省教育厅青年基金、湖北省科技厅中小型企业创新基金以及与企业合作横向项目十余项。实验室拥有从材料制备、电池组装到性能分析的整套设备,有研究光伏发电及电力变换想问题的分布式发电系统及基于新能源微电网研究的2011省级协同创新科研平台。相关研究成果曾获湖北省自然科学奖二等奖、三等奖各1项,获国家发明专利12项。
联系人:谭新玉,肖婷
联系方式:15872592999,18986817550,[email protected]
5、金属陶瓷材料
金属基/陶瓷基复合材料是我校较早开展的研究领域之一,主要研究方向:金属基复合材料、陶瓷基复合材料、金属材料。基础研究以材料热力学、动力学为理论基础,结合现代材料制备技术,研究材料成分、组织、性能之间关系;工程应用面向切削刀具、模具耐磨材料、汽车超高强度用钢、高温合金和新型建筑材料。实验室拥有较为完善的材料制备、测试和表征设备。近年来形成了以博士为主体的研究队伍,现有导师7名,其中教授4人,在读研究生21名。研究工作先后得到国家自然科学基金委、省部级部门和企业的资助,承担纵、横向项目30余项,三大检索论文150余篇,授权国家发明专利9项,部分科研成果已转化为工业应用。研究成果获得湖北省科技进步三等奖3项,市科技进步一等奖2项。
联系人:丰平,戴雷
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