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對應用化學的認識和理解范文1
關鍵詞:化學教學;實事求是;科學精神;思維品質
一、重視培養學生實事求是的科學精神
科學精神的核心是實事求是。實驗是學習化學的重要途徑,也是創新的源泉,更是檢驗一切理論和猜想的標準。在教學中,應引導學生仔細觀察化學實驗,掌握不同物質的特殊性和相應的物質變化,加深對所學化學知識的理解,逐步掌握科學探究的方法。例如,向含有酚酞的紅色氫氧化鈉溶液中滴入新配置的氯水并震蕩,溶液中的紅色逐步褪去,得到無色溶液。試問實驗中溶液紅色褪去的原因可能有哪些?為了探究上述褪色的原因請設計簡單的實驗驗證之。通過分析氯水的成分,就容易知道褪色的原因可能是氯水中的鹽酸中和了氫氧化鈉,使溶液不再顯堿性,從而使溶液由紅色變為無色。也可能是氯水中的次氯酸氧化酚酞,使之褪色。通過向上述已經褪色的溶液中再加入過量的堿溶液即可確定褪色的原因。
二、重視培養學生通過物質變化分析問題的思維品質
化學是一門充滿神奇色彩的科學,它的研究對象就是豐富多彩的物質世界,變化無窮的物質變化又使它增添了無窮的魅力。在學習化學過程中根據所發生的物質變化分析問題是必須具有的思維品質。引導學生樹立物質變化是本質,現象是化學反應的外在表現的學習觀和認識觀,是學好化學的重要基礎。例如,向澄清的石灰水中通入二氧化碳為何先變渾濁后變澄清,且加熱后又會變渾濁?實驗室中金屬鈉為何要保存在煤油中?如何保存漂白粉以防止其變質?將二氧化硫和氯水等物質的量混合以后漂白性減弱而不是加強?粗銅電解精煉以后在陽極泥中可以得到金銀等貴重金屬?回答上述問題,本質上都是分析對應的化學反應。
三、重視培養學生應用化學知識的能力
化學既是一門理論科學,又是一門應用科學。學生通過學習物質的組成、性質、結構以及變化規律,利用分析和模擬的方法,揭開了許多物質的構成之謎,掌握了合成和開發自然界中不存在的新物質、新材料的思路和方法。例如根據萃取原理研究如何從海帶中提取碘,根據氨氣溶解于水進行的噴泉實驗原理啟發學生探究人造噴泉以及火山噴發的原理。根據鹵代烴的性質探究如何以溴乙烷為原料制取乙二醇。如何利用硝酸的性質區別偽劣的黃金制品。如何選擇治療胃酸過多和胃潰瘍的藥品成分。如何根據原電池原理利用生活中的物品制作簡易電池,如何正確使用電池。通過應用化學知識探究和解決以上問題,讓學生認識到化學就在我們身邊。
四、重視培養學生開展課外活動和科學探究的能力
化學與社會發展以及人們的生活息息相關。基礎化學知識不但能幫助學生認識自然世界,而且還有助于激發學生的探究欲望。在教學中,教師應該充分利用教材中的資料卡片、實踐活動、科學探究、科學視野等板塊激發學生的探究欲望,促進學生學會并逐步掌握科學探究的方法。化學也是一門大眾科學,學習化學不能僅限于課本和實驗室,應引導學生積極開展化學課外活動。化學課外活動能鞏固和加深基礎知識,擴大學生的知識領域,激發學生的興趣,同時還有利于創造性人才的培養。例如,在教學中設置一些新穎、活潑、有探究價值的問題,讓學生自學、討論、查閱資料,安排學生進行交流和溝通,嘗試解決問題。通過制作教具、模型,舉辦化學講座、化學課外實驗、化學競賽、化學晚會、化學墻報、化學展覽會,進行社會熱點問題的調查,撰寫化學小論文等活動,激發學生的學習興趣,開闊學生的視野,養成關注自然、關注生活、關注社會的良好品質,從而為下一步學習和發展打下堅實的基礎。
五、重視培養學生的社會責任意識
對應用化學的認識和理解范文2
關鍵詞:高中化學 問題 解決 教學策略 分析
高中化學理論知識多且比較抽象,因此,高中化學教師應結合學生實際情況,尋找解決化學教學問題的有效策略,激發學生學習化學的熱情與興趣,全面提高學生的化學素養,為其今后的工作與學習奠定堅實的基礎。[1]
一、提高學生分析問題能力策略
部分學生感覺學習化學比較吃力,針對化學問題不知如何下手,究其原因在于學生分析問題的能力較差。為此,化學教師教學過程中應注重學生分析問題能力的提高。首先,當學生遇到無法解答的問題時,教師可引導學生采用比較法、演繹法、歸納法、分析法,及時尋找到問題切入點,提高化學問題的解題效率。其次,化學教學過程中教師應針對不同解題方法,進行專題訓練,加強學生對解題方法的認識。最后,鼓勵學生理論聯系實際。化學教師教學實踐中,注重鼓勵學生認真觀察日常生活中遇到的化學問題,通過分析問題,提出運用所學知識有效的解決辦法。
另外,高中化學教師應充分利用周末時間組織學生到企業參觀,一方面使學生充分認識到化學在日常生活中發揮的重要作用,另一方面通過參觀為學生講解企業生產應用到的化學知識,并適當的提出一些問題。
二、提高學生提問意識策略
提問是學生學習化學知識,正確理解化學知識的重要途徑之一。為此,教師采取有效策略給學生創造良好的提問氛圍,并進行積極的引導,使學生掌握有效的提問方法。
調查發現多數學生在化學課堂上不敢提問,一方面教師講解的化學知識較多,未給學生預留充足的提問時間,另一方面因沒有提問的氛圍,很多學生害怕提問。
針對上述情況,教師首先應營造良好的提問氛圍,即,在教學過程中教師合理安排教學內容,給學生留下充足的時間進行討論,并鼓勵學生敢于提問。同時,教師應認真、和藹的回答學生提出的問題,使學生感覺到提問的問題被重視,尤其不能因為學生提出的問題過于簡單而置之不理,影響學生提問的積極性,以此激發學生提問的熱情。
同時,為了提高學生提問的有效性,避免提問時間的浪費教師應進行正確的引導,使學生掌握正確的提問方法。例如,要求學生就某一問題逐步深入的提問,提問時找出與其他知識點的區別,以對比的方式進行提問。這樣以來,教師可進行針對性的回答,有助于學生問題的及時解決。
表1小組回答問題統計表格
另外,除了鼓勵學生向教師提問外,還可鼓勵學生之間進行提問。為此,教師可舉行競賽活動,即,將學生分成不同的小組,由其中某個小組成員向另外小組的成員進行提問,并說明每道題目的分值,最后教師根據每個小組回答的正確性情況列出統計表格(如表1所示),最終評選出優秀小組,并給予一定的獎勵,以此鼓勵學生參與競賽活動的熱情。活動過程中當學生無法解答提出其他學生提出的問題時,教師可進行適當的引導。通過開展這類“你問我答”活動,教師一方面可了解學生掌握化學知識的情況,另一方面通過提問可使學生認知自己學習中的不足,后期學習中有針對性的彌補。
三、提高學生學習興趣策略
興趣是最好的老師,濃厚的興趣可充分調動學生的內在學習動力,提高學生化學學習成績。為此,針對高中學生學習化學興趣不足的問題,教師應重視從以下方面著手,以提高學生學習化學的興趣。[2]
1.借助問題情境提高學習興趣
生活的很多方面都蘊含著化學知識,而且高中生求知欲旺盛,因此教師應注重生活內容與化學知識的聯系,創設學生比較熟悉的問題情境,在激發學生好奇心與學習興趣的同時,提高學生應用化學知識解決實際問題的能力。例如,教師可結合硫酸泄漏事件,講解硫酸化學性質,以及降低泄漏危害的處理方法,以此加深學生對化學知識的理解與記憶。
同時,化學發展過程中出現很多優秀的化學家,這些化學家為人類社會的進步與發展做出了不可磨滅的貢獻。為此,教師在講解化學知識時
可適當講解一些化學家的事跡,一方面使學生充分認識到化學的重要性,另一方面促進學生探索與科學精神的培養。例如,教師講解苯知識點時,可穿插講解法拉第發現苯的故事,在擴展學生化學知識面的同時,提高其學習化學知識的興趣。
2.借助化學實驗提高學習興趣
實驗是高中化學教學中較為重要的組成部分,在一系列的實驗中學生可對化學知識有個直觀的認識,在鞏固化學知識的同時,促進學生探索化學知識興趣的提高。為此,教師應充分認識化學實驗的重要性,根據教學目標合理的安排化學實驗。例如,教師在講解鈉知識后,可安排實驗課,要求學生在實驗課上探索鈉的性質。相對理論課,實驗課可充分調動學生的參與熱情,而且從自己動手探索中獲得成就感,可進一步提升學生學習化學知識的興趣與熱情。
3.借助討論提高學習興趣
討論不僅可營造活躍的課堂氣氛,而且通過討論學生可更加清晰的了解所學知識,有助于學生構建系統的知識體系。為此,高中化學教師應根據講解的知識提出相關問題,并給學生留下充足的討論時間,并積極鼓勵學生參與到討論之中。在討論之中,學生可找到知識理解誤區,從討論中彌補所學知識的不足,增強學習化學知識的信心,學生學習化學知識的興趣也因此會大大提高。[3]
四、總結
總之,針對學生反映的高中化學學習難度大的問題,教師應充分分析原因所在,加強學生分析問題能力的培養,鼓勵學生敢于提問自己理解不透徹的問題,并積極尋找有效方法提高學生學習化學知識的興趣,為促進學生化學成績的提高創造良好的條件。
參考文獻:
[1]周亞軍.高中化學問題解決教學模式實施現狀及教學實踐研究[D].東北師范大學,2013.
對應用化學的認識和理解范文3
作為高等院校化學專業的第一門實踐課程,無機化學實驗起著承上啟下的重要作用。結合河套學院教學實踐,從重視實驗預習、突出學生主體的教學方式、使用多媒體輔助教學、滲透綠色化教學等多個方面進行了探索和改進,以期適應當前對應用型人才培養的需求。
關鍵詞:
無機化學實驗;教學改革;教學實踐
金融危機以來,國際經濟形勢的變化和實體經濟的回歸對我國經濟發展、人才培養提出了新的挑戰。隨著經濟的轉型升級,為加強高層次技術技能人才培養,創辦應用型品牌大學是地方本科院校在高等教育大眾化背景下的必然選擇[1]。河套學院應用化學專業積極進行轉型發展,堅持“立足西部,培養高素質應用型專門人才”的辦學定位,突出培養應用型、復合型、創新型人才;著力構建“尚品德、厚基礎、重應用”的人才培養模式,為自治區西部轉型發展提供人才保障。無機化學實驗是河套學院應用化學專業第一門實踐性課程,相互聯系又相對獨立于無機化學理論課程。通過無機化學實驗課程的學習,能夠幫助學生理解和鞏固課堂上所學的無機化學基本理論和基本知識,更重要的是可以讓學生接受實驗技能的綜合訓練,感受科學探究的過程和方法,對于提高學生化學的學習興趣、綜合能力的發展、創新意識的培養都具有積極的意義,同時為后續實踐性教學環節的實施以及學生將來從事化學化工實驗工作和科學研究打下良好的基礎。本文針對傳統無機化學實驗教學中存在的缺點和不足,及河套學院無機化學實驗課程現狀,提出以下幾點建議和對策,作為實踐課程及教學改革的一點探索。
一、重視實驗教學前預習環節
在整個實驗教學中,實驗的預習、實驗的基本操作和完成實驗報告是三個必不可少的環節。實驗預習是學生在實驗開始前就對實驗的基本內容、操作方法和步驟,以及涉及到的實驗儀器和藥品有一定的了解,并以實驗預習報告的形式呈現,這樣使學生能夠在實驗過程中,對實驗有整體的認識,操作起來得心應手。因此,有效的實驗預習不僅有利于培養和提升學生的自主學習能力,而且是實驗順利進行的前提和保證[2-3]。但是根據以往的教學經驗,大部分學生把重點集中在實驗操作和完成實驗報告上,對實驗的預習重視不夠。在對學生的預習報告的檢查中,發現大部分學生只是一味的“照本宣科”,為完成任務而寫,達不到預習的真正目的。為使學生能夠認識到實驗預習的重要性,改變以往每做一步實驗都要看一下實驗教科書的狀況,實驗老師在課前應做以下工作:(1)及時通知學生實驗項目,留充足的時間進行預習,并對實驗內容進行簡要的描述。(2)針對不同的實驗類型,設定相應的實驗預習報告書寫要求。例如,對于驗證性實驗,需寫出試劑的用量和滴加順序,明確試劑的基本物理性質和化學性質,能預測實驗現象,并寫出相應的化學方程式,積極引導學生正確運用課堂上所學的理論知識來解釋實驗現象,將化學實踐和理論有機結合起來;對于制備性實驗,將實驗步驟以流程圖的形式呈現,層次清晰,簡明易懂。(3)將實驗中的關鍵步驟或注意事項設置若干數量的思考題,幫助學生搞清實驗原理和實驗方法,提高其分析問題、解決問題的能力。(4)根據學生書寫的實驗預習報告質量以百分制形式進行評分,及時記錄并作為期末考查成績指標之一,將成績及時反饋給學生,進一步增強學生對預習報告的重視程度。
二、突出學生主體地位,培養學生自主學習和動手能力
在傳統的無機化學實驗中,通常是實驗老師詳細介紹實驗原理、儀器使用方法和具體操作步驟、實驗過程中的注意事項,學生只是根據老師的講解“照葫蘆畫瓢”。基本上只要學生認真聽講,根據老師的思路和要求進行實驗,都能得到理想的實驗現象和結果。但是這種方法極大地限制了學生創造思維的培養。使得學生缺乏主動思考,獨立設計實驗的能力,更談不上開拓創新了。為改變這一狀態,我們采取了加強引導,鼓勵學生大膽操作,勇于探索,充分發揮學生的主觀能動性等措施。(一)精簡講授環節,還學生思考和動手操作時間。由于學生在實驗前進行了充分的預習并書寫實驗報告,因此講授重點可以集中在預習報告中的預留思考題,以討論式或問答式的形式盡可能增加學生的參與度,充分體現以學生為主的教學模式。(二)適當轉變教師和學生的角色定位,老師由原來的“指揮者”變為輔導者,并且輔導人數以15人左右為宜。這樣改革的好處體現在:首先,能夠及時處理學生在實驗中遇到的問題,進行答疑解惑;其次,根據學生參與及操作規范情況打分,并及時記錄,作為學生無機化學實驗考查的參考成績之一。以此可有效增加學生實驗的緊張感,減少“渾水摸魚”的學生,使學生能夠認真對待實驗,培養良好的工作習慣;再者,能夠及時發現學生操作中存在的錯誤,予以糾正。對于普遍性的錯誤可以立即提醒全班學生加以防避;最后,轉變角色有利于增加老師和學生之間的交流互動,以探討形式提高學生分析問題、解決問題以及團結協作的能力,培養學生扎實的基本功。
三、多媒體技術輔助,優化教學資源
在傳統無機化學實驗教學中多媒體課件使用較少,浪費了大量網絡資源。適當使用多媒體課件有助于拓展學生的視野,體會無機化學實驗的神奇與美妙。例如,在無機化學實驗基礎知識教學中均已采用了多媒體形式授課。形象直觀的動畫和圖片在一定程度上填補了嘴巴加黑板講授的缺陷。有效地提高學生的學習興趣。并將一些污染較大、耗時較長、有毒有害的合成類實驗制作成視頻進行播放,以及播放網絡實驗視頻,增加了在實驗室現行條件下無法開展的實驗。這樣不僅能夠避免有毒有害化學物質對人體和生態環境的危害,確保實驗的安全性,同時也擴大了課程容量、豐富了學生知識儲備,保證實驗教學對理論教學的實證支撐,完備理論知識體系,取得了良好的教學效果。
四、滲透綠色化教學理念,培養學生可持續發展觀
近年來,綠色化教育正受到越來越多的關注,從倡導環境教育開始,學者們日益認識到綠色教育應具有豐富的內涵。在實驗教學中融入綠色教育有利于培養學生的環保意識,培養學生尊重自然,尊重他人,追求人與自然和諧發展意識。近年來,關于綠色化教育重點集中在推廣微型實驗和使用綠色化學試劑兩個方面,可以達到準確、安全、方便和防止環境污染的目的[4-6]。例如無機化學實驗中驗證性實驗,完全可以在點滴板上進行,化學試劑的取用量與對應的常規實驗(試管中進行)相比可以減少90%以上。這也是河套學院無機化學實驗室積極改進和探索的方向和目標。此外,我們在實驗過程中著重關注學生在實驗過程中普遍存在著取用藥品和試劑“貪多貪大”、輕易反復實驗的問題。以小見大,從細節入手樹立學生環保意識,節約能源,培養嚴謹的科學態度。以上是根據河套學院無機化學實驗的實際教學情況從實驗預習、實驗操作中教師與學生的角色地位、教學中的輔助設備和融入綠色化概念四個方面進行的一些教學改革。教學實踐中發現實驗效率明顯提高,教學效果顯著改善。但是在地方本科院校向應用型大學轉型的背景下,要滿足當今社會對應用技術型人才的需求,培養符合地區發展的化學專業人才。我們需要付出更多的努力,對于無機化學實驗改革的繼續深入研究和探索仍是十分必要的。
參考文獻
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[5]陳建平,黃月琴.淺談無機化學實驗的綠色化[J].淮南師范學院學報,2011,3.
對應用化學的認識和理解范文4
關鍵詞:科學技術;化學學科;發展趨勢;化學教學;啟示
文章編號:1005C6629(2016)10C0003C05 中圖分類號:G633.8 文獻標識碼:B
3 展望化學科學的發展趨勢
世界很奇妙,未解之謎不少。盡管現代科學技術已經揭開了不少謎底,取得了很大成就,仍然有許多問題尚未解決,仍然會不斷地發現、產生新的問題,在這些問題中有相當大的部分通常歸屬于化學問題,需要化學科學來解決。一般地說,化學問題可以分為3大類:第一類是關于物質組成、結構、性能、合成、檢測等等的“純粹化學”問題,例如“三氧化二碳分子具有什么樣的結構?”“三氧化二碳有哪些性質?”“怎樣制取三氧化二碳?”等。第二類是人類生活、生存和現代社會迫切需要化學解決的現實問題,例如“怎樣制造效果更好、副作用更小的新藥物?”“人類能不能實時監測自身的化學變化?”“石墨烯能直接應用于日常生活嗎?”等,這類問題可以稱為“應用化學問題”。第三類是跟化學有密切關系,又需要多學科聯袂協同解決的科學問題,例如宇宙的構成、起源與演化問題;生命的起源與演化問題以及“意識和理智是怎樣形成的?”“大腦如何思考、如何形成記憶?”“環境如何影響人類基因?”“怎樣消除環境污染?”“如何捕獲更多的太陽能?”“能否有選擇地切斷某些免疫反應?”等,這類問題既是基本的又是復雜的,可以稱為“跨學科問題”。
這些問題的解決,不僅需要新的化學知識,也將促進化學科學繼續發展。
根據解決未來化學問題的需要,可以進一步概括未來化學科學的發展趨勢主要是[22,23]:
3.1 由研究簡單化學體系向研究復雜化學體系發展
19世紀的化學是在原子的層次上認識和研究物質,主要研究原子的組合和排布,是“原子的科學”(參見恩格斯《自然辯證法》)。20世紀的化學合成了大量的分子,研究了分子中的化學鍵及其本質、分子的相互作用,高分子材料和生物分子的結構與功能等,主要是在分子的層次上認識和研究物質,被認為是研究分子的科學。21世紀的化學不但研究原子、分子,而且進一步研究分子片、結構單元、高分子、原子分子團簇、超分子、生物大分子、分子和原子各種不同維數、不同尺度和不同復雜程度的聚集態和組裝態,直到分子材料、分子器件和分子機器的合成和反應,制備、剪裁和組裝,分離和分析,結構和構象,粒度和形貌,物理和化學性能,生理和生物活性及其輸運和調控的作用機制,以及上述各方面的規律、相互關系和應用等,使21世紀的化學越來越成為研究泛分子的科學,由研究簡單化學體系向研究復雜化學體系發展。
3.2 由研究簡單反應體系向研究復雜反應體系發展
現代化學的研究對象不但由研究簡單微粒向研究復雜微粒發展,而且呈現由研究簡單反應向研究復雜反應,即向分子群研究深入的發展趨勢。近代化學對多分子反應是無能為力的,遠遠不能滿足實際需要。一個活細胞內往往有幾十種酶同時催化許多化學反應,研究生物體內的化學反應,就要研究多個分子甚至一大群分子間的反應。生物機體的活動常常同時發生幾十個甚至幾百個化學反應,生物體為延續生命所發生的化學反應就更加多了。因此,研究復雜的反應體系成為化學科學發展的趨勢之一是很自然的。
近代化學致力于獲得物質世界的簡單的基本解,總是盡可能地把復雜的化學體系簡化成簡單的體系、孤立的體系來探索其中的分子及其反應,用微觀來解釋宏觀。隨著認識的不斷發展,人們逐步認識到必須回歸復雜性,在實際情境中研究復雜系統,越來越重視對復雜化學體系的研究。所謂復雜體系,既包括組分復雜性,也包括結構復雜性、狀態復雜性和過程復雜性。多組分體系、分子群反應、開放體系、耗散結構、非平衡態、亞穩態等等復雜化學體系都成為現代化學的研究對象。同時,化學家開始注重在動態背景中對物質進行研究,而不再局限于靜態。例如,在生物細胞膜背景中研究類脂分子的生物化學行為,在高級結構背景中研究蛋白質的功能行為等等。生命過程中的物質代謝都是通過一系列催化反應,而且是高效率的專一的催化反應進行的。可以預期,在未來化學中催化反應將會有極大的發展。
由原子層次到分子層次再到泛分子層次,體系的復雜性正是逐步增加的。復雜系統中的化學過程是研究復雜系統的核心問題,未來化學還需研究寬時間范圍的化學行為,研究化學進化和化學演化,建立跟蹤分析方法,發展過程理論。
3.3 由注重結構-性質關系向注重組成-結構-性質-功能關系發展
所謂結構是事物內部各組成要素的結合方式,反映著各組成要素的相互聯系。性質是事物本身所具有的屬性,能反映事物與外部其他事物的聯系,而且這種聯系往往不是太復雜的。功能則是事物能夠滿足某種需求的一種屬性,是系統作用于他物的能力,其機制往往是比較復雜的。功能所發揮的作用一般都是正面的、有利的;性質則無正面、負面之分,或者說既包括正面的也包括負面的。組成、結構、性質、功能之間既有密切聯系又有所區別。對于簡單系統,注意其結構與性質的聯系就足以認識和了解對象系統了,因而通常就只關注簡單系統的結構與性質的聯系。對于復雜系統來說,其性質在內部不是均勻分布的,難以用來完整地說明系統的內部和外部作用,相對來說功能更顯重要,而結構對于功能往往有著決定性的影響。因此,了解結構與功能的相互聯系,實行結構研究與功能研究結合,成為認識和了解復雜系統的重要方法。對于未來化學來說,研究結構時研究高級結構應該更為重要,基于結構、功能關系來設計、合成新功能分子或功能材料;基于分子或合成子組裝的合成、構筑高級結構的研究,包括控制大分子纏繞、折疊和多層次有序聚集研究;基于模擬生物材料形成過程的合成方法研究等將得到進一步發展。上述所謂高級結構都是由結構單元分子組合成的,是以分子間弱相互作用為基礎的。
前已述及,現代化學科學的研究對象已由相對簡單的化學系統逐步轉變為復雜的化學系統。與此對應,在研究的側重點上,現代化學科學呈現出由注重結構-性質關系向注重組成-結構-性質-功能關系發展的特點。
3.4 由偶然發現向自覺尋找或發明發展
19世紀化學的研究方法主要是實驗方法,因而被稱為實驗的科學,化學的新發現也常常具有偶然性。到了20世紀下半葉,隨著量子化學在化學中的應用,化學不再是純粹的實驗科學了。許多高難度的合成工作都事先根據理論設計,然后決定合成路線。稀有氣體化合物的發現、維生素B12在軌道對稱性守恒原理指導下的成功合成等等,都凸顯了理論化學的重要性。1998年諾貝爾化學獎的頒獎公告就宣稱:“量子化學已經發展成為廣大化學家所使用的工具,將化學帶入一個新時代,在這個新時代里實驗和理論能夠共同協力探討分子體系的性質。化學不再是純粹的實驗科學了。”
為了滿足未來社會的種種要求,需要發展新的反應(例如綠色技術要求)。隨著對化學反應本質的理解,特別是分子識別概念的引入,進一步綜合考慮反應分子間各種作用力所起的作用,就有可能設計新的反應,發明創造新的反應,尤其在不對稱合成反應和催化反應的發明創造方面。預計在未來,理論和計算方法的應用將大大加強,理論對實驗研究起指導作用,理論和實驗更加密切結合,使實驗探究獲得較強的自覺性,未來化學將實現由發現反應到發明反應的飛躍。化學思想、化學方法學、化學哲學的討論也會引起越來越多的人的興趣。
3.5 由應用傳統手段向應用現代科學技術和現代信息技術發展
為了解決新問題、解決越來越復雜的問題,需要新的思路、新的過程和新的方法。因此,在21世紀,化學科學的新方法、新手段會層出不窮。
例如,合成化學始終是化學的根本任務。為了適應各種新功能分子的合成需求,合成設計必須有新的發展,尤其是對各種功能性分子聚集體的制備,需要研究過去化學家較為陌生的組裝問題。未來的合成化學將從化合物的經典合成方法擴展到包含組裝等在內的廣義合成,以求得到能實際應用的分子器件和組裝體。有人概括新合成方法的特點是“十化”:芯片化,組合化,模板化,定向化,設計化,基因工程化,自組裝化,手性化,原子經濟化,綠色化。引進酶技術、仿生技術、膜技術等新的實驗技術,則將有力地促進生物機體和生命秘密的研究。
再如,分析化學將進一步吸收大量物理方法、生物學方法、電子學和信息科學方法,發展成為分析科學,大大拓寬應用范圍。分析方法的發展趨勢也被概括為“十化”:微型化芯片化、仿生化、在線化、實時化、原位化、在體化、智能化、信息化、高靈敏化、高選擇性化、單原子化或單分子化。單分子光譜、單分子檢測,搬運和調控的技術受到重視;以分離和分析方法連用,合成和分離方法連用,合成、分離和分析方法連用為內容的“三連用”將是很普遍的現象。
化學實驗將趨向高技術化、自動化、微型化和超微型化,以節省能源、節省材料、節省時間、減少污染。
計算機技術的發展,尤其是分子結構與性能的計算機數據庫的建立以及分子模建技術的發展,使得化學中的分子設計、合成設計以及進一步的反應設計有了很好的助手和工具,模型和計算機虛擬將成為化學的新方法。化學體系的組成-結構-性質-功能信息和大數據以及化學過程的各種信息和大數據將有力地促進對復雜化學系統的研究。
隨著計算機性能的逐步提高,計算化學將會有進一步的大發展。未來的智能化計算機將能進行學習,幫助化學家更好地進行實驗模擬、實驗設計以及實驗控制,應用機器來設計、合成分子將越來越多。計算機技術以及化學信息學技術、大數據技術將為化學在新世紀迅速發展插翅添翼。
此外,化學將由單科閉門獨干向多學科相互滲透、交叉、協同發展,這一趨勢在此不再贅述。
4 科學技術及化學科學新發展對化學教學的啟示
未來化學將會在能源和資源的合理開發和高效安全利用中起關鍵作用;推動材料科學進一步發展;在解決食物短缺問題、治理環境、提高人類生存質量和生存安全、拓展人類化學認知的廣度深度等方面繼續起保證作用。因此,化學應該成為高中階段的一門重要的科學課程。
科學技術和化學學科新的發展和趨勢無疑會影響化學教學的內容。例如,合成、組裝復雜分子的過程包含著分子識別過程,充實、提高和普及分子識別這一觀念可能是現代化學教育的重要任務之一。但是,這不是最主要的。筆者認為,最主要的是:
4.1 注重研究思路、方法和創新的感悟、體會與訓練
科學技術和化學學科的新發展是科學創新的成果,它給化學教學的重要啟示之一就是要注重培養學生的創新意識和創新能力。
要培養好學生的創新能力,首先要注意通過對典型創新成果的分析、討論來影響、啟發學生,培養學生具有濃厚的創新興趣和強烈的創新意識。
其次要注意引導學生感悟、概括典型創新成果的研究思路和方法,形成體會并適當安排相應訓練。所謂研究思路是認知策略的具體表現形式,實質上就是認知策略,是開展認知活動的指導思想、行動規則和組織實施的依據,是認知活動過程和方法的精髓、靈魂和本質特征,是認知活動、認知智慧的核心成分,決定著認知活動的成敗。認知活動越復雜,認知策略的關鍵作用就越強,越是要予以注意。
有關的知識和經驗是認知智慧的基礎,沒有它們,認知策略就不能形成。有關的操作技能等決定著認知策略能不能落實、能不能具體化、能不能轉化為實踐。但是,它們絕不是認知策略本身。因此,絕不能用創新成果的知識灌輸和操作訓練來代替創新研究思路、方法的感悟與體會。
4.2 注意學科思想(觀念)的滲透、領悟和發展
根據現代化學的特點和發展趨勢,高中化學課程應該注意用恰當的方法把先進的觀念介紹給學生,例如關于物質微粒及其相互作用的多樣性和多層次性、微粒尺度對物質性質的影響、跟自然和諧相處等等,要認真清除傳統教學內容中的形而上學觀念,對學生進行生動的辯證唯物主義教育。
學科思想(或學科觀念)有助于學生理解、接受和掌握有關知識,十分重要,但絕不能一成不變地教條式記憶。在化學教學中注意滲透化學學科思想(觀念)并適時總結、適時發展提升、注意應用,有助于學生學好化學,把握真諦。以化學微粒觀為例,有人在學生剛學習分子、原子時就強調掌握微粒觀,這是違反觀念形成規律的,是不適宜的。另一種情況則是:在初三化學學習了分子、原子之后,就再也不提微粒觀,不重視微粒觀的應用,更不重視微粒觀的發展,覺得已經強調過了、“無話可講”了。其實在后續的學習中,不僅在涉及微觀過程或者涉及微粒相互作用、相互影響時可以涉及微粒觀,在涉及物質微粒及其相互作用多樣性和多層次性時、涉及復雜化學體系的高級結構、涉及各種泛分子時都是應用微粒觀、發展提升微粒觀,使學生更好地掌握微粒觀的好時機。
4.3 注重立德樹人,促進全面發展
在科學技術不斷發展、造福人類,并涌現許多用科學技術服務民族、服務國家、服務人類的楷模的同時,也存在著害人科技、犯罪科技等危害人類的負面現象,例如考場高科技作弊、高仿真犯罪、電信詐騙、偽基站、網絡病毒、惡意軟件、電腦犯罪、網絡盜竊、計算機高頻下單炒股、致幻劑、high藥、新化學、瘦肉精、地溝油、三聚氰胺奶、蘇丹紅鴨蛋、甲醛魷魚、硫磺枸杞、孔雀石綠防腐魚、染色“黃花魚”、假雞蛋、濫用反式脂肪酸和塑化劑,等等。“發明”這些害人科技、犯罪科技的人都是掌握了有關科學技術的人!至于明知故犯,私排有害化學品或濫用化學制品造成公害、污染環境的人就更多了。嚴峻的事實從反面警醒我們:科學技術教育一定要注重立德樹人,注重進行道德倫理教育,一定要關注學生的全面發展,努力促進學生全面發展。
根據現代化學的特點和發展趨勢,中學化學課程還應該通過生動具體的事例讓學生體會化學跟其他學科的密切聯系,知道化學是生命科學、材料科學、環境科學以及信息科學進一步發展的重要基礎,認識到在基礎教育階段偏科是不應該的。
4.4 培養學習興趣,切忌嚇跑學生
根據現代化學的特點和發展趨勢,中學化學課程應該注意引導學生大致了解現代化學的目標、任務、對象、內容、方法、手段、重要領域和成就,了解化學的視野逐步擴大,增強他們學習化學的興趣。
復雜的學習內容往往顯得比較艱深、枯燥,特別需要濃厚的學習興趣支撐。復雜的學習內容不是注定跟學習興趣有矛盾、有沖突的。與此相反,幾乎每一個復雜研究成果都是在巨大興趣的推動下取得的。研究活動如此,學習活動也應該如此,關鍵在于要對內容、形式、方法等作適當的處理加工,而不是簡單、粗暴地灌輸。
在化學學科新發展中有許多生動的例子。例如,固相表面催化是復雜的,通常似乎難以激發學習興趣。如果在基于煤轉化的有機合成工業的教學中,適當介紹一點微觀機理過程,結合模型或示意圖介紹中科院包信和院士研究團隊巧妙地用部分還原的復合氧化物作催化劑,讓CO分子在催化劑氧缺陷位上吸附并解離;氣相氫分子選擇性地與解離生成的C原子反應生成亞甲基自由基;催化劑表面CO解離生成的氧原子傾向性地與另一個CO反應形成CO2;亞甲基自由基迅速進入分子篩孔道,在孔道限域環境中進行擇形偶聯反應定向生成低碳烯烴而不是在催化劑表面停留或發生表面聚合反應。通過以CO替代H2來消除烴類形成中多余的氧原子,在反應不改變CO2總排放的情況下,摒棄了水煤氣變換反應,從原理上開創了一條低耗水進行煤轉化的新途徑。同時,創造性將氧化物催化劑與分子篩復合,巧妙地實現CO活化和中間體偶聯等兩種催化活性中心的有效分離,把費托過程中“漫無目的”生長的自由基控制在一個“籠子”(分子篩)里,使其變成想要的目標產物(低碳烯烴);介紹美國《科學》雜志以“令人驚奇的選擇性”為題發表專家評述,認為該過程未來在工業上將具有巨大的競爭力等背景知識,學習要求則不提高……這樣做可以讓學生體會征服困難、獲得成功的喜悅,激發他們學習和探究的興趣。
現今的中學化學教學以刷題訓練為主,而且考試難度大幅度提高,導致不少學生失去學習興趣。在實行升學選考后,選考化學的人數顯著減少,在一些地方已影響到化學課的正常開設,這個教訓必須吸取。
4.5 痛下決心,切實改革課程、教材、訓練與考試
現代科學技術發展和社會發展的需要,使現代化學面臨著一輪新的變革和發展。對此,高中化學課程需要建立一種靈活的機制,以便于及時地反映現代化學迅速發展、變化著的特點和進展,及時調整中學化學的內容,加強課程內容的現代化,把符合現代化學特點和發展趨勢的基礎性內容介紹給中學生,并且提供選擇機會使他們能對現代化學的某些領域或者研究案例作比較深入的了解,等等。
目前我們的基礎教育已經被升學應試綁架,雖然形形的改革措施不斷出臺,實際上應試教育愈演愈烈,學生以及教師、家長的負擔很重,嚴重影響了學生全面發展和人才健康成長,迫切需要痛下決心,全面改革課程、教材、訓練與考試。這是一個復雜、龐大、艱難的系統工程,我們期待、祝愿它早日成功。
參考文獻:
對應用化學的認識和理解范文5
關鍵詞:高中化學;課堂教學;體驗;學科味道
文章編號:1008-0546(2014)01-0008-03 中圖分類號:G632.41 文獻標識碼:B
doi:10.3969/j.issn.1008-0546.2014.01.003
你喜歡化學嗎?如果你是一名從事化學教育的工作者,你用這個問題去問你的學生,你是不是覺得學生的回答越來越讓你失望了呢?
隨著高中課程改革不斷地向前推進,高中化學課程的功能正在從單純注重知識的傳授向尊重學生的個性、引導學生學會學習、學會健康快樂的生活、一切為了學生的可持續發展的方向轉變。但是由于長期以來的傳統教育形成的思維定勢和功利主義的影響,以教為主的思想還在嚴重地影響著課程功能的轉變。這導致了化學教學活動中本來應該以學生為主體,體驗為主導的教學理念得不到落實,使得學生被老師精心設計的教學安排給邊緣化了,學習中的過程體驗也就蕩然無存,使得現在的學生不太喜歡化學學科,其內在的是不喜歡傳統的教學模式,無學科味道。他們急切地需要參與到教學活動中來,并且作為教學活動的主導者,但他們的需求在長期得不到滿足的情況下,就缺乏學習化學的興趣,造成教師教得累,學生也學得累,這嚴重地阻礙著新課程改革的進行。如何在高中化學課堂教學中讓學生進行學習的過程體驗,并讓學生喜歡上化學,師生共同品味化學學科獨特的學科味道,筆者結合自己的教學實際和體驗學習理論提出了自己的一些見解。
一、過程體驗的指導理論——體驗學習理論
教育領域的學習理論有多種,比如認知學習理論、行為學習理論、體驗學習理論等。體驗學習理論是1984年美國人大衛·科爾伯提出的。這一理論建立在杜威的實用主義哲學、萊文的社會哲學、皮亞杰的認知發展論等理論的基礎之上;強調學習過程中體驗的核心角色和情感成分對學習的作用,旨在用“體驗”這個詞來區分體驗學習理論和傳統的認知學習理論與行為學習理論:并在此基礎上構建了體驗學習模型——“體驗學習圈”(見下圖)。體驗學習圈模型主要包括四個步驟,分別是:具體體驗、反思觀察、抽象概括、主動實踐(積極嘗試),這四個步驟構成一個完整的學習循環。
由此可見,注重過程體驗這一教學行為的指導理論就是體驗學習理論。
著名教學家蘇霍姆林斯基說過,人的心靈深處,都有一種根深蒂固的需要,這就是希望感到自己是一個發現者、研究者、探索者。體驗學習理論就滿足了人的這種需要。在化學課堂的教學過程中,運用該理論組織教學,讓學生主動地參與教學活動,用自己的各種感官去感受、處理、貯存、應用化學教學過程中的各種信息。體驗學習理論最能符合新課程改革的理念。
二、過程體驗中化學學科味道的呈現——學生喜歡化學的源泉
有這樣一個問題:你教過的學生里,有多少學生在做與化學密切相關的工作?如果答案是幾乎沒有,那么在一定程度上說明你在教學過程中沒有將化學學科的味道或者化學學科的特點充分地呈現出來,沒有讓你的學生從內心深處喜歡上化學。
什么是化學學科味道呢?化學學科味道就是指化學學科特點。
化學是一門以實驗為基礎的自然科學,實驗是化學學科的靈魂。通過化學實驗可以探索物質的性質,促進理論的發展。化學實驗的探究是化學學科的最大的味道,也即化學學科的最大特點。
化學物質是成千上萬的,化學現象和性質也是非常復雜的,遇到了具體的化學問題如何解決?用什么方法解決?如何呈現出解決的方案?這就是化學學科的又一學科味道,即化學的思維、語言和方法。比如在課堂上問學生:金屬鎂的熔點為什么比鋁低?較多的學生會回答:因為鎂比鋁活潑。“熔點低”是物理性質,“活潑”是化學性質,這兩者是根本不能用來解釋的。這種答案反映出在這樣類似的問題上,較多的學生還沒有形成用化學思維來回答問題的思維習慣。在化學學科中,有一些很重要的化學思維,如:結構決定性質(物理性質、化學性質)、性質決定現象、性質決定用途、性質決定存在。也就是說解釋性質要從結構入手,解釋現象、用途、存在等要從性質入手。由此可見,金屬鎂的熔點比鋁低的原因是:Mg的半徑比Al大,單位體積內的自由電子數Mg比Al少,金屬鍵Mg比Al弱。
在紛繁的物質化學性質中,用化學學科語言將其呈現出來是一種抽象的美,比如化學反應方程式。
學生如何看待化學學科關系到化學學科的是否可持續發展,化學給人類帶來了哪些影響?曾經化學是人類社會進步的關鍵。但現在的社會上出現的與化學有關的種種現象:毒生姜、塑化劑、鎘大米……化學學科的價值取向是什么?這也是化學學科味道之一。
化學學科的味道,主要體現在化學實驗(探究)、化學的思維、語言和方法以及化學學科的價值取向。上化學課,就得上出化學課的味道,讓學生在課堂上體驗著過程,品味著化學學科的味道,慢慢地從內心喜歡上化學。
三、課堂教學中注重過程體驗、品味化學學科味道的具體應用
1. 注重課堂教學過程中學生的實驗操作體驗
化學實驗既是化學課程的內容,也是學習化學的重要工具,更是學生“體驗”的有效途徑,通過實驗來驗證自己的想法是否正確,養成不唯書、不唯上、不依賴任何權威的良好習慣。強調化學實驗,其目的不僅僅在于獲得所謂的“正確實驗結果”,更重要的是使學生經歷和體驗了獲得實驗結果的探索過程,有了這樣的經歷和體驗,學生才會對什么是科學有較為深刻的理解。所以在化學教學的課堂上大膽地讓學生親自完成可控條件下的探索實驗是體驗的重要途徑,也是讓學生品味化學學科味道的重要方法。現舉例說明:
在完成蘇教版《化學1》有關硝酸的內容教學后,筆者進行了如下的設計:
教師:展示一瓶無標簽的未知溶液(溶質只有一種),設計實驗證明該溶液是否為KNO3溶液。寫出需要的實驗用品和實驗步驟。
學生:分組相互討論后得出方案:先焰色反應檢驗是否有K+,再檢驗NO3-。
老師:檢查各組方案,目的確保實驗安全。
學生:進行實驗并進行反思、操作的改進。
教師:引導學生進行總結,得出正確的實驗方案。
師生:將完整的正確實驗方案和步驟齊聲朗讀一遍,共同品味化學學科味道。
通過這樣的教學設計,學生對硝酸根離子的檢驗一定會印象深刻,更重要的是體驗到了學習的過程,增強了學習化學的興趣,感受和品味到了化學學科的味道。
再比如乙酸乙酯的制取實驗:
教師:給出右圖實驗裝置圖和相關物質的信息(熔沸點、溶解性)。
學生:動手做實驗。
教師:巡視、指導。
學生:完成實驗后反思。
師生:共同評價實驗的過程和結果(大概內容見下):
(1)暴沸的問題;
(2)滴加藥品的最佳順序的問題;
(3)倒吸的問題;
(4)溫度控制的問題;
(5)飽和碳酸鈉的作用問題。
除了通過實驗操作這個真實的環境使學生進行操作體驗外,還可以創設模擬的環境讓學生體驗。比如有機物中的同分異構體問題、尤其是有機物分子共線共面的問題。讓學生搭建有機物分子的球棍模型,在搭建的過程中體驗單鍵是可以旋轉的、雙鍵是不可以旋轉的等重要的空間知識。通過這種模擬的體驗,抽象的事物就有了具體的感覺,紙面上的平面結構就能與實踐體驗過程的立體結構對應起來了,處理有機物線面問題就很容易了。
2. 注重學生課堂上對化學問題的表述體驗
化學學科有著獨特的化學思維和方法以及化學用語,用化學語言將課堂上對化學問題的思考過程和結果正確有序地呈現出來是很重要的學習體驗過程。在課堂教學中要多給學生這樣表述或文字表達的機會,因為學生在表述的過程中也是對化學問題體驗后的思考,是內心活動,也是一種思想層面的體驗過程。規范正確地使用化學用語也能呈現出化學學科的味道。
比如:
教師:水為什么比甲烷穩定?
學生:因為水中含有氫鍵。
這個問題看似很簡單,其實這里隱含著穩定性、氫鍵、共價鍵的強弱、化學性質等化學用語,對這些化學用語必須熟悉并能夠正確理解相互關系才能正確地回答出這個問題。氫鍵的存在影響的物理性質,如熔沸點、溶解性等,對于水中氫鍵存在于分子間,分子內是H—O共價鍵。物質穩定性是指物質的化學性質,與物質的結構尤其是化學鍵的強弱密切相關。所以這個問題的正確答案是:因為氧原子半徑比碳原子半徑小,H—O共價鍵比C—H共價鍵的鍵長短,更牢固,所以水比甲烷穩定。
化學用語固然很重要,但在化學學科中對化學問題表述時融合化學用語的修飾語也非常重要。
教師:設計實驗檢驗CH3CH2Br中的溴原子。將步驟用文字表達出來。
學生:①用試管取少量的CH3CH2Br,加入足量的NaOH溶液;
②加熱,充分反應;冷卻;
③滴加過量稀HNO3使溶液呈酸性,再加AgNO3溶液;
④若產生淺黃色沉淀,說明存在溴原子。
以上加著重號的文字中“少量”的表述是體現學生在實驗中使用藥品的節約意識,“過量”的表述是體現學生在實際操作實驗中的量的意識問題。通過在課堂上的活動探究的體驗以及表述的體驗,學生明白了實驗方案表述的主要化學思路:先操作,再現象,最后結論。
對化學問題的表述可以是文字的也可以是圖像的。建立圖像模型可以很直觀地將復雜問題簡單化。如在復習電化學知識的時候,教師展示左圖,要求學生在圖上標出電極名稱、電子、離子、電流遷移方向。學生相互之間討論得出右圖的結果。
最終的這幅圖是由學生參與,通過討論得出的,它系統的梳理了電化學的基本知識,而這些知識又是學生容易混淆的。通過對圖像的描畫,表面上是對知識的體驗,其實是對學習方法的體驗:最有價值的知識是關于方法的知識。
3. 注重課堂教學過程中學生的實際生活的體驗
化學作為自然學科,其功能就是讓人們能舒適、健康、快樂地生活。所以化學與我們的生活密不可分。課堂教學過程中一定要注重這一點,并且在教學設計中要有明顯的體現。在教學設計準備之前,就應該思考哪些教學內容是與生活密切相關的,能不能引入教學過程中?材料如何去尋找?什么樣的材料才是最合適的?
比如:在設計分散系、膠體等內容的教學的時候,霧霾和PM2.5是一個絕對不能回避的問題。什么是霧?什么是霾?霧霾與哪些因素有關?什么是PM2.5?PM2.5分散在空氣中形成的是氣溶膠嗎?將這些問題合適安排在教學環節中,使學生能夠用化學知識來解釋化學問題!
在復習有機物的性質的時候,可以叫學生從家里尋找帶有化學名稱或結構的有機物的圖片來課堂展示。再此基礎上開展對有機物性質的復習。可能有如下的圖片:
針對上面的有機物(常見的治療高血壓的藥物硝苯地平片)的結構,設計了以下幾個問題:
(1)含有的官能團有哪些?
(2)能否與NaOH溶液反應?
(3)能否與鹽酸反應?
(4)能否與H2、Br2反應?
(5)能否使酸性高錳酸鉀褪色?
美國教育家布朗認為:“學習的環境應該放在真實問題的背景中,使它對學生有意義。”這里的“真實問題”顯然是指學生的生活實際。“問渠哪得清如許,為有源頭活水來”,學生的生活實際,就是課堂教學的源頭活水。在化學教學中,教師要使教學更具針對性、實效性和主動性,就應充分挖掘貼近學生生活的信息資源。難忘的化學學習體驗,就要讓學生在真實的生活里,用自己的親歷感悟化學的魅力,提高自己的能力,同時也加強了課堂與“真實世界”之間的聯系。
4. 注重化學學科價值觀的呈現
化學學科價值觀的內涵是非常豐富的,它包括實事求是的科學態度、鍥而不舍的探索科研精神、量變到質變的哲學思想等,這些價值觀對于培養成功的化學家是很重要的,但培養對人類社會的進步作出貢獻的化學家才是最重要的。這就需要對化學學科本身的價值觀有正確的認識:化學是一把雙刃劍,好的一面可以造福人類社會、壞的一面可以阻礙人類社會的發展、帶來無盡的痛苦。所以在課堂的教學過程中教師在這方面的觀點必須明確:支持、贊揚為人類的健康發展進行的科學研究;鄙視利用化學知識損害人類健康和自然環境的行為。
總之,注重課堂上的體驗就是由“以知識為本”轉向“以學生發展為本”,由“課程是知識”轉向“課程是經驗”,就是將教師精心設計掉的體驗過程或者說是經歷還給學生。讓學生充分享有親身體驗的權利,“體驗”讓學生成為教學的主體,參與知識構建的完整過程,成為學習主人,使學習成為學生自覺的行為。在體驗的學習過程中,享受化學學科的味道,從內心深處喜歡上化學。敢于轉變教學觀念,讓體驗始終貫穿課堂教學的整個過程,讓學生真正成為課堂的主人,才能夠讓課堂高效,才能夠改變高中化學教學的現狀,促進新課程改革的向前推進。
參考文獻
[1] 紀鋒.重視學生自主實驗 培養學生創新能力[J].化學教與學,2013,(5)
對應用化學的認識和理解范文6
根據不同專業的培養目標以及教學對象的特點,我們在實驗教學內容上進行了精心的選擇和安排,教學課程內容注重培養學生的基本實驗技能。基本實驗操作訓練部分占總學時數約30%,綜合性實驗占40%,研究性實驗占20%,設計性實驗內容占10%。充分考慮基本實驗方法和技術出現的順序及頻率,重要的實驗操作至少要訓練兩次以上,幫助學生靈活運用這些實驗基本功打好基礎。為此前期我們安排熔點和沸點測定、常壓蒸餾、水蒸氣蒸餾、折光率測定、旋光度測定、重結晶等實驗,盡可能對各種基礎操作進行訓練。運用前期所學的實驗方法和操作技術,對物質進行合成,然后對產品進行鑒定及含量分析,對學生實驗技能的綜合訓練做到由淺到深、由簡到繁、循序漸進。
2開設多步驟合成實驗培養學生綜合能力
在有機實驗教學安排上,一般是學生先做一些基本實驗。掌握了一些基本實驗方法、實驗技術,經綜合性實驗的訓練。進行設計實驗實踐。因此,在學生掌握了一些最基本的操作技術,完成了一定數量的有代表性的、典型的、重要的有機反應類型的制備實驗之后。盡可能將單個的合成實驗變成多步驟的合成實驗,用前一步反應所得的產品,作為后一步反應的原料,即多步驟有機合成。比如可以設計合成1-溴-2甲基-3硝基苯。該系列實驗涉及到的基本操作有滴液漏斗的使用、回流、蒸餾、萃取分離、重結晶、抽濾、熔點的測定、脫色等。涉及到的反應有苯的鹵化、烷基化、硝化、磺化及去磺化等諸多反應。在這個實驗中,學生能獲得較多的信息,較深刻的理解到欲給甲苯的鄰位引入硝基或鹵素,首先要利用磺酰基對位進行占位反應,從而避免對位產物的生成。由于是系列實驗,每一步產品的產率及純度都關系到下一步實驗能否進行,學生必須仔細認真地對待每一步反應和每一步操作。通過這些操作既加強了基本實驗技能的訓練,又加強了理論與實際的聯系,并且前一反應的產物要用來作為后一反應的原料,因此對中間產物的質和量提出了較高的要求,杜絕了部分學生的弄虛作假。培養了學生實事求是的科學態度。
3滲透綠色化學理念,引入現代有機化學實驗技術與方法
(1)我們在實驗教學過程中有意識地向學生滲透環保意識,使學生充分認識到保護環境必須要“從自我做起”,從而養成良好的實驗行為習慣,在實驗中所產生的廢液必須分類回收,如果可能盡量做到循環利用,盡可能做到“三廢”對環境的零排放。(2)對某些有毒反應,尋找無毒替代物。如間二硝基苯的制備實驗,所用的原料硝基苯及產物間二硝基苯均為劇毒致癌化學物質,我們選用毒性較小甲基橙制備實驗取代間二硝基苯的制備實驗。而甲基橙為實驗室常用酸堿指示劑,可以大大增加了學生對甲基橙合成的興趣。(3)充分利用學生的產品,將該反應產品作為另一反應的原料,實現無廢物排放。如上面實驗合成的甲基橙,甲基橙可以作為光催化降解的模型化合物,甲基橙可以被分解為無毒的小分子。
4選擇聯系學生專業的實驗內容
基于我校化學、材料及生物類專業畢業后大部分將從事與化學、材料及生物制藥有關的工作,教學上有意為學生將來的發展做好知識方面的儲備。在實驗教學中,我們在教學內容上根據專業的不同,選擇了一些與專業聯系緊密的實驗內容,如:針對高分子材料專業及金屬材料專業我們選擇雙酚A(BPA)的制備實驗作為教學內容,雙酚A是一種用途很廣泛的化工原料。它是雙酚A型環氧樹脂及聚碳酸酯等化工產品的合成原料。雙酚A主要是通過苯酚和丙酮的縮合反應來制備,一般用鹽酸、硫酸等質子酸作為催化劑。由于高分子專業及金屬材料專業在后續課程中會講到環氧樹脂及環氧樹脂涂料的制備。前期的實驗會讓學生對環氧樹脂有更深的認識。另外我們也適當增加了精細有機合成,天然有機物提取等實驗內容如針對應用化學專業開設具有解熱、鎮痛和消炎作用阿司匹林的制備實驗。對生物工程專業學生開設茶葉中提取可作為中樞神經興奮藥的“咖啡因“等。這些實驗既激發了學生學習有機化學的興趣,又培養了學生將實驗成果及時轉化為經濟效益的意識。
5建立開放型實驗室,培養學生的創新能力
創新教育應當融入所有教學環節,讓學生多接觸需要發現、分析和解決的問題,進行思維訓練和實踐鍛煉。首先,加強開放性實驗項目的設置與管理。開放性實驗項目目前已成為應用化學專業培養方案的一個有機組成部分。而且有的項目還根據低年級與高年級學生知識水平和實驗動手能力的差異,因材施教,把科學研究訓練、科研實踐訓練分成要求不同的兩個層次,使低年級學生盡早接受研究氣氛的熏陶;高年級學生的訓練選題則盡量與教師的科研課題結合,條件具備的還與其畢業論文工作相銜接,使他們得到系統和全面的鍛煉,以期獲得更好的效果。在開放性實驗方面,我們針對基礎較扎實,求知欲較強,對化學有濃厚興趣的學生開展“大學生創新與實踐活動”。其形式將學院論證、設立由教師或學生建議的具有科研或開發背景的課題與項目,然后由學生自行組合的小組(3~5人)在教師的指導下完成研究工作,提交研究論文或研究報告。通過這種活動進一步提高學生的實踐能力和綜合素養,了解科學研究方法,鼓勵他們積極參與各項競爭,展示自己的才華。其次,繼續組織學生積極參加省內外的各類競賽,如課程競賽、化學實驗競賽等。以江蘇省化學化工實驗競賽為例,參賽以小組為單位進行,要求參賽者針對一個綜合的化學問題,設計出制備、分離、分析等詳細步驟,包括提出所需藥品及儀器設備的要求,完成論文式報告,并進行答辯。這種競賽方式可以綜合考察學生的分析解決問題的創造力、實驗動手能力、數據處理能力、科研論文撰寫能力及口頭表達能力。通過這種競賽可以總體考察學生在化學學習與實踐中的能力和團隊合作精神;檢驗化學教學的狀況。
6改革實驗考核體系,實現客觀全面評價
考核是實驗課的重要組成部分,是對學生掌握知識水平的操作技能情況的綜合客觀評價。(1)考前開放實驗室,給學生創造良好的復習條件。考前將整個學期的實驗儀器都擺出來,學生可以來實驗室進行復習,并有教師輔導。(2)正確擬定考核題目,制定統一評分標準。命題原則是以大綱為依據,注意不偏離所學的基本內容,又要考核學生靈活運用所學過知識和技能;既要反應基本要求,又要有綜合試題,使考試真正能夠起到對學生全面檢查,并利于提高學生分析問題和解決問題的能力。(3)以組為單位,現場觀摩,單兵考核。每班學生分成四組,每組7~8人,以小組為單位分批進入實驗室現場考核。按序抽簽,單兵考核,其他學生現場觀摩。現場抽簽,使學生無法猜題,這就促使學生必須對本學期所學的內容進行全面的復習,考前開放實驗室,學生積極參加,扭轉學生死記硬背應付考試的被動局面。現場觀摩受益面大,效果好。每個學生雖然只抽一個考題,但要觀摩6~7個學生的考試,觀摩別人可以發現自己的問題。(4)評定總結。小組考核完畢后,學生進行評定總結,由于考核情況相互了解,學生發言積極,氣氛活躍,最好老師補充總結。小組講評,既肯定成績,又指出存在的問題,激發了學生的進取精神,活躍了學習氛圍。教學實踐證明,改革實驗考核方法,嚴格實驗教學管理,不但使學生對實驗課的重視程度加強,也使學生的操作技能得到進一步加強。
7總結