時間：2022-10-29 12:11:45
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇綠色化學(xué)論文，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進(jìn)步。
大多數(shù)學(xué)校尚未涉足，若想使全社會公眾形成綠色化學(xué)意識，單靠幾所高校開課、幾個研究所進(jìn)行研究是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。若想改變公眾缺乏綠色化學(xué)意識的狀況，只有通過高師畢業(yè)生在基礎(chǔ)教育當(dāng)中去開展綠色化學(xué)教育，這樣才能逐步影響到大眾。真正的綠色化學(xué)教育的精髓是在綠色化學(xué)原則的指導(dǎo)下把綠色化學(xué)融合于化學(xué)教材改革、化學(xué)教學(xué)改革、化學(xué)實(shí)驗(yàn)改革等系列化學(xué)教育綠色化的創(chuàng)新過程。
2.各項(xiàng)政策不到位。
建議政府、化學(xué)界、環(huán)保界，尤其是教育界應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況設(shè)立綠色化學(xué)及綠色化學(xué)教育獎項(xiàng)，提出各種綠色化學(xué)教育的政策法規(guī)，建立合理的綠色化學(xué)化工教育考核制度。相信有各種政策的保障，各種獎項(xiàng)的頒發(fā)，必將會加速全社會綠色化學(xué)意識的形成，實(shí)現(xiàn)人類社會的可持續(xù)發(fā)展。
3.教育體系不完善。
教師在課堂教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中應(yīng)始終貫徹綠色化學(xué)思想，要讓學(xué)生了解綠色化學(xué)，樹立起綠色化學(xué)意識，培養(yǎng)其從事綠色化學(xué)研究與開發(fā)的能力。然而，我國目前的高等教育機(jī)構(gòu)還沒有形成完備的綠色化學(xué)教育體系，更不用說基礎(chǔ)教育了。因此應(yīng)該建立起一系列合理的綠色化學(xué)教育體系，以促進(jìn)綠色化學(xué)教育的順利發(fā)展。綠色化學(xué)的發(fā)展將對環(huán)境保護(hù)起重大作用，它為人類的可持續(xù)發(fā)展提供了技術(shù)保證。綠色化學(xué)進(jìn)入教育領(lǐng)域，從而進(jìn)入化學(xué)教育，符合時代的呼喚。
二、有機(jī)化學(xué)教學(xué)中開展綠色化學(xué)教育的策略
1.在有機(jī)化學(xué)課堂教學(xué)中滲透綠色化學(xué)教育。
面對化學(xué)學(xué)術(shù)界悄然進(jìn)行的綠色革命，廣大的化學(xué)教育工作者不能無動于衷，尤其是將來作為社會的科技革命主動力的大學(xué)生更應(yīng)該受到綠色化學(xué)教育，這就要求我們講究策略，指行動或行動計劃，以及為解決某問題或達(dá)到某目標(biāo)而有意識做出的各種活動。可喜的是，目前已有部分重點(diǎn)大學(xué)如中國科技大學(xué)開始開設(shè)“綠色化學(xué)”課程。但是，仍然有不少高校的教師未能意識到將此重要的新信息傳遞給學(xué)生的重要性。另外，雖然有部分高校已開始著手為研究生或高年級本科生開設(shè)“綠色化學(xué)”課程，但在當(dāng)前相當(dāng)多的高校存在教學(xué)課時緊張的狀況下，又帶來了專門的教學(xué)時間難以安排的新矛盾。因此，在有機(jī)化學(xué)教學(xué)中進(jìn)行綠色化學(xué)教育的滲透，不失為解決問題的好辦法。在有機(jī)化學(xué)教學(xué)中進(jìn)行綠色化學(xué)教育的滲透。具體來說，就是在進(jìn)行有機(jī)化學(xué)教學(xué)時，對教學(xué)內(nèi)容涉及有關(guān)綠色化學(xué)知識的方面，給予適時地、適量地介紹，通過這種畫龍點(diǎn)睛的教學(xué)改革，可使學(xué)生在潛移默化中受到綠色化學(xué)教育。同時又不對原本非常緊張的教學(xué)安排造成新的沖擊。
2.在有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中加強(qiáng)綠色化學(xué)教育。
化學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科。有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)是化學(xué)科學(xué)賴以形成和發(fā)展的基礎(chǔ)，是檢驗(yàn)化學(xué)知識真理性的標(biāo)準(zhǔn)，是提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的重要內(nèi)容和手段。有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)也是化學(xué)教育的最有效的教學(xué)形式。除此之外，有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)還具有重要的教育教學(xué)功能。從認(rèn)識角度看，有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)是為學(xué)生提供化學(xué)教學(xué)認(rèn)識問題的主要途徑，它為學(xué)生檢驗(yàn)有機(jī)化學(xué)理論、認(rèn)識有機(jī)化學(xué)科學(xué)知識、驗(yàn)證有機(jī)化學(xué)假說提供了科學(xué)依據(jù)。從方法論角度看，有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)是培養(yǎng)學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)操作過程、實(shí)驗(yàn)方法的重要手段。從教學(xué)論的角度看，有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)軇?chuàng)設(shè)一定教學(xué)情景，轉(zhuǎn)變學(xué)生學(xué)習(xí)方式，有效激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。學(xué)生可以從有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象中去認(rèn)識有機(jī)物，并通過自己的操作來培養(yǎng)各種能力，進(jìn)而促進(jìn)思維的發(fā)展和綜合能力的提高。教師將有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)置于一定的化學(xué)教學(xué)情景下，為實(shí)現(xiàn)一定的化學(xué)教學(xué)目的，而展開的一系列教學(xué)活動，就是所謂的“化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)”。有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是有機(jī)化學(xué)教學(xué)的重要組成部分，其對學(xué)生的科學(xué)思維、動手能力、創(chuàng)新意識的培養(yǎng)起著重要的作用。有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)與綠色化學(xué)的聯(lián)系最緊密、最直接，是培養(yǎng)學(xué)生“從我做起”的好陣地，也是培養(yǎng)學(xué)生綠色化學(xué)意識的重要途徑。有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)能促進(jìn)學(xué)生在知、情、意、行等方面統(tǒng)一協(xié)調(diào)發(fā)展。有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)是有機(jī)化學(xué)學(xué)科的基石和學(xué)生可以直接感知的事實(shí)，通過有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)來培養(yǎng)學(xué)生的綠色化學(xué)意識是一個最好的切入點(diǎn)。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中開展綠色化學(xué)教育是歷史的必然。當(dāng)然，綠色化學(xué)與有機(jī)化學(xué)有著天然的血肉聯(lián)系。因此，在有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中滲透綠色化學(xué)是最為合適的。學(xué)生在做實(shí)驗(yàn)的過程中，通過自己親身體驗(yàn)來理解綠色化實(shí)驗(yàn)確實(shí)能減少或根本不產(chǎn)生污染，從而形成綠色化學(xué)意識。將一些傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方法與經(jīng)過綠色化改進(jìn)的綠色化實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行比較，以此來說明通過用改進(jìn)的綠色化實(shí)驗(yàn)向?qū)W生滲透綠色化學(xué)教育是有效的途徑。
3.立足課外，實(shí)踐綠色化學(xué)觀念提高綠色素質(zhì)。
1.在課堂教學(xué)中滲透綠色化學(xué)教育。
高中化學(xué)課堂教學(xué)是滲透綠色化學(xué)教育的主渠道，教師要積極創(chuàng)造綠色化學(xué)教學(xué)條件，構(gòu)建綠色化學(xué)知識體系，不斷充實(shí)化學(xué)課本內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)境保護(hù)意識。在介紹化學(xué)史時，教師可從正反兩方面滲透綠色化學(xué)思想教育。講解放射性元素時，教師要對居里夫婦的精神及堅決反戰(zhàn)的人格表示欽佩，但也要就海灣戰(zhàn)爭中使用貧鈾彈對環(huán)境造成的危害提出批評。介紹環(huán)境問題時，教師可著重于介紹20世紀(jì)發(fā)生的公害事件，指明工業(yè)及傳統(tǒng)化學(xué)是造成公害的主要原因，使學(xué)生明確綠色化學(xué)是解決環(huán)境問題的重要途徑。通過在課堂教學(xué)中滲透綠色化學(xué)思想教育，激發(fā)起學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)知識的興趣，不斷強(qiáng)化學(xué)生的環(huán)保意識、綠色意識。
2.在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中滲透綠色化學(xué)教育。
在高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，應(yīng)最大限度地實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)的綠色化，引導(dǎo)學(xué)生樹立綠色化學(xué)思想和環(huán)境保護(hù)意識，具體教學(xué)策略如下：（1）改進(jìn)化學(xué)實(shí)驗(yàn)。首先，采用無毒原料、溶劑、催化劑進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)。例如，做完銀鏡反應(yīng)后，可將清洗試管的硝酸替換為三氯化鐵溶液，避免產(chǎn)生二氧化氮有害氣體；在萃取碘單質(zhì)實(shí)驗(yàn)中，可將四氯化碳替換為二氯甲烷作為萃取劑，消除刺激性氣味，保證室內(nèi)空氣質(zhì)量；在乙烯的制備實(shí)驗(yàn)中，可將硫酸替換為氧化鋁作為催化劑，避免濃硫酸造成污染；其次，優(yōu)化化學(xué)實(shí)驗(yàn)方法。又如，在海帶碘元素的檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)中，可將灼燒提取法改進(jìn)為煮沸提取法，簡化實(shí)驗(yàn)操作程序，縮短實(shí)驗(yàn)時間，減少因灼燒造成的室內(nèi)空氣污染；再次，改進(jìn)化學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置。再如，利用密閉的裝置減少實(shí)驗(yàn)敞開操作，可將注射器作為密閉的反應(yīng)容器，進(jìn)行銅和稀硝酸生成一氧化氮、二氧化硫制備與性質(zhì)等實(shí)驗(yàn)，將污染物消除在密閉裝置內(nèi)。（2）開展微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)。在高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)中，可在保證實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果的前提下進(jìn)行微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)，以達(dá)到降低實(shí)驗(yàn)成本、提高環(huán)保效益的目的。微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)多采用點(diǎn)滴板、小試管、井穴板、多用滴管等微型化儀器，使用最小化的試劑用量，一般液體用量不超過1mL，甚至一些現(xiàn)象明顯的定性實(shí)驗(yàn)可在試紙或?yàn)V紙上完成，如碘顯色反應(yīng)、溴水褪色、苯酚的檢驗(yàn)、驗(yàn)證鹽類溶液酸堿性等實(shí)驗(yàn)。（3）“三廢”的綠色化處理。在高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)中，要及時對必須使用的有毒、有害化學(xué)品和生成的污染物進(jìn)行綠色化處理，從源頭處控制“三廢”對環(huán)境造成的污染。在廢氣處理過程中，可采用封閉的實(shí)驗(yàn)操作方法，減少有害廢氣的產(chǎn)生量，并對廢氣進(jìn)行有效處理或用氣囊收集。在廢液處理中，可利用中和反應(yīng)處理含酸堿的廢液，使溶液pH值達(dá)到6.5～8.5之后再排放；也可用碳酸鹽沉淀法、硫化物沉淀法等方法沉淀、分離含有重金屬離子的廢液。在廢渣處理中，可回收一些化學(xué)實(shí)驗(yàn)中剩余或產(chǎn)生的金屬進(jìn)行再利用，如銅與硝酸反應(yīng)剩余的銅片、銀鏡反應(yīng)生成的銀等。對于不能綜合利用的固體生成物則要進(jìn)行無毒化處理。（4）利用多媒體教學(xué)技術(shù)。在高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)中，教師可利用現(xiàn)代多媒體教學(xué)技術(shù)輔助實(shí)驗(yàn)教學(xué)，尤其對于危險系數(shù)大、污染嚴(yán)重的實(shí)驗(yàn)而言，可通過電腦模擬、實(shí)驗(yàn)錄像等對實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行演示，實(shí)現(xiàn)廢棄物的“零排放”。同時，教師也可利用多媒體教學(xué)技術(shù)模擬錯誤的實(shí)驗(yàn)操作，將不良的實(shí)驗(yàn)后果形象地展示給學(xué)生，讓學(xué)生認(rèn)清實(shí)驗(yàn)操作不規(guī)范帶來的嚴(yán)重后果，以及實(shí)驗(yàn)室“三廢”對環(huán)境造成的惡劣影響，加深學(xué)生對綠色化學(xué)的認(rèn)識。
3.在課外實(shí)踐中滲透綠色化學(xué)教育。
在高中化學(xué)教育中，教師要積極組織課外實(shí)踐活動，讓學(xué)生體驗(yàn)和感知傳統(tǒng)化學(xué)對環(huán)境造成的嚴(yán)重危害，認(rèn)清利用化學(xué)手段進(jìn)行末端污染治理的局限性，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注綠色化學(xué)，理解綠色化學(xué)的重要意義。教師可根據(jù)化學(xué)教學(xué)內(nèi)容，組織形式多樣的課外實(shí)踐活動，如實(shí)地調(diào)查、環(huán)保知識競賽、探究性學(xué)習(xí)、文獻(xiàn)研究等。在實(shí)地調(diào)查中，教師可帶領(lǐng)學(xué)生參觀污水處理廠、化工廠、無公害蔬菜生產(chǎn)基地、生態(tài)農(nóng)業(yè)示范區(qū)等，對當(dāng)?shù)厮Y源、空氣質(zhì)量、環(huán)境污染情況進(jìn)行調(diào)查；在探究性學(xué)習(xí)中，教師可開設(shè)相關(guān)課題，組織學(xué)生進(jìn)行課題研究，如研究生物催化劑的優(yōu)點(diǎn)、研究高效低毒農(nóng)藥等，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，達(dá)到課題研究的預(yù)設(shè)目標(biāo)；在文獻(xiàn)研究中，既可讓學(xué)生利用圖書館館藏資源和互聯(lián)網(wǎng)資源，收集有關(guān)綠色化學(xué)和環(huán)境保護(hù)的文獻(xiàn)資料，也可邀請有關(guān)專家學(xué)者來校進(jìn)行講座，使學(xué)生獲取最新的科研信息。通過開展多樣化的課外實(shí)踐活動，促使學(xué)生更加關(guān)注綠色化學(xué)，能夠運(yùn)用已學(xué)的化學(xué)知識分析和解決生活中遇到的問題。
總而言之，隨著綠色化學(xué)理念在高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)中的滲透，綠色化學(xué)教育已經(jīng)成為高中化學(xué)教育的重要組成部分，對化學(xué)教師提出了新的要求。為此，高中化學(xué)教師必須強(qiáng)化綠色化學(xué)意識，在課堂教學(xué)中融入綠色化學(xué)理論，最大限度地實(shí)現(xiàn)化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化，并積極組織課外綠色化學(xué)實(shí)踐活動，從而確保高中綠色化學(xué)教育目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。
作者：魏華姬單位：福建省沙縣第一中學(xué)
一、化學(xué)實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用綠色化學(xué)理念
化學(xué)是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的課程．在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，要嚴(yán)格落實(shí)綠色理念，嚴(yán)格遵守規(guī)范要求．在實(shí)驗(yàn)課前，學(xué)生要認(rèn)真學(xué)習(xí)操作規(guī)范，嚴(yán)格按照步驟要求進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)的各項(xiàng)操作，控制廢物的產(chǎn)生量，并對廢水、廢渣、廢氣做好回收和利用工作，避免污染周圍環(huán)境．實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，要引導(dǎo)學(xué)生將廢棄液和剩余的固體藥品倒入指定的容器內(nèi)，提高學(xué)生的環(huán)保意識，對回收的廢液進(jìn)行處理之后再排放．還要做好儀器的清洗工作，并將儀器擺放到原來的位置，培養(yǎng)良好的實(shí)驗(yàn)衛(wèi)生習(xí)慣，落實(shí)綠色化學(xué)理念．例如，在做“硫在氧氣中燃燒”實(shí)驗(yàn)時，燃燒所生成的二氧化硫會帶來污染，為避免污染問題發(fā)生，實(shí)驗(yàn)時應(yīng)該嚴(yán)格控制硫的使用量，在瓶中事先放入少量堿溶液，實(shí)現(xiàn)吸收二氧化硫的目的，從而避免燃燒產(chǎn)生的二氧化硫?qū)諝鈳砦廴荆硗猓梢栽O(shè)計微型實(shí)驗(yàn)，盡量選用無毒無害的綠色實(shí)驗(yàn)材料，實(shí)驗(yàn)后利用中和、分解、深埋、回收等方式，對生成物進(jìn)行嚴(yán)格處理，以保護(hù)好周圍環(huán)境，避免帶來環(huán)境污染問題．
二、課外活動中應(yīng)用綠色化學(xué)理念
在初中化學(xué)教學(xué)中除了要培養(yǎng)學(xué)生的綠色理念，還要注重對綠色理念的應(yīng)用，將其合理應(yīng)用到課外活動中，讓學(xué)生養(yǎng)成良好的習(xí)慣，更好地開展各種活動．合理組織課外活動，也能提高學(xué)生的知識應(yīng)用能力．這是落實(shí)綠色化學(xué)理念的重要平臺．教師可以組織興趣學(xué)習(xí)小組，開展化學(xué)知識競賽等活動，以所學(xué)的初中化學(xué)知識為基礎(chǔ)，介紹生物系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)和能量流動等，學(xué)習(xí)人類活動與大氣、水體、森林、植物之間的關(guān)系，學(xué)生通過學(xué)習(xí)之后更加明白環(huán)境保護(hù)的重要性．同時，學(xué)習(xí)環(huán)境保護(hù)、新能源利用、食品衛(wèi)生保健等，提高學(xué)生的環(huán)保意識，讓學(xué)生利用所學(xué)化學(xué)知識指導(dǎo)自己的實(shí)際行動．還可以采用課外宣傳、講座等形式，介紹人們所關(guān)注的環(huán)境問題，豐富學(xué)生這方面的知識，進(jìn)一步提高學(xué)生的環(huán)保意識，將所學(xué)知識有效應(yīng)用到日常生活之中，從而提高學(xué)習(xí)效率，同時提高初中學(xué)生的化學(xué)知識應(yīng)用能力．
三、考試練習(xí)中應(yīng)用綠色化學(xué)理念
在考試和練習(xí)過程中，適當(dāng)增加綠色化學(xué)理念方面的內(nèi)容，有意識地加強(qiáng)訓(xùn)練，指導(dǎo)學(xué)生的日常行動．在布置習(xí)題和練習(xí)時，要結(jié)合教學(xué)內(nèi)容和課要求，精心設(shè)計習(xí)題，合理設(shè)置環(huán)境保護(hù)方面的練習(xí)，提高學(xué)生的環(huán)保意識．例如，在講“水的組成”后，教師可以設(shè)置習(xí)題:水資源保護(hù)，節(jié)約用水的主要對策有哪些?在做“硫在氧氣中的燃燒”實(shí)驗(yàn)時，為降低對周圍環(huán)境的污染，可以采取哪些有效的環(huán)境保護(hù)對策?這些習(xí)題和練習(xí)與環(huán)境保護(hù)息息相關(guān)，也是培養(yǎng)學(xué)生環(huán)保意識的重要策略．通過這些習(xí)題和練習(xí)，能夠培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)保意識，使學(xué)生將綠色化學(xué)理念的相關(guān)理論熟記在自己腦海中，并落實(shí)到自己的實(shí)際行動中，在日常生活中積極采取相應(yīng)對策，加強(qiáng)對周圍環(huán)境的保護(hù)工作．
四、調(diào)查研究中應(yīng)用綠色化學(xué)理念
通過調(diào)查研究，讓學(xué)生關(guān)注身邊的環(huán)境保護(hù)問題，提高知識應(yīng)用能力，提高環(huán)保水平．因此，教師要組織學(xué)生開展調(diào)查研究活動．可以以農(nóng)村飲水安全問題、沼氣池建設(shè)、造紙廠排污等為題，讓學(xué)生結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際情況，撰寫調(diào)研報告，分析存在的環(huán)境污染問題，并提出相應(yīng)的改進(jìn)和完善對策．例如，在進(jìn)行農(nóng)村飲水安全調(diào)查前，教師可以先列出以下問題:家鄉(xiāng)水井坐落在什么地方?是否受到污染?應(yīng)該采取哪些改進(jìn)和完善對策?學(xué)生帶著這些問題進(jìn)行調(diào)查研究，分析飲水安全存在的問題，并提出改進(jìn)對策．如，有些水井坐落在池塘邊，農(nóng)田旁，受到農(nóng)藥和化肥的污染．有些地方幾百人共用一口井，沒有井蓋，垃圾、雜物等容易落入井中．通過這樣的調(diào)查活動，讓學(xué)生對農(nóng)村飲水安全有更為全面的了解，培養(yǎng)學(xué)生觀察社會、分析問題，解決問題的能力，有利于學(xué)生增強(qiáng)環(huán)保意識．
作者：趙曉茂單位：江蘇如東縣新光初級中學(xué)
綠色化工技術(shù)是通過改進(jìn)改良現(xiàn)有的化學(xué)技術(shù)及方法，對化學(xué)原理的應(yīng)用和使用工程技術(shù)來減少甚至消除化工原料、催化劑、溶劑、化學(xué)廢物或化工產(chǎn)品等能夠污染環(huán)境的物質(zhì)，實(shí)現(xiàn)廢物零排放，減少其對人類健康和生態(tài)環(huán)境的危害，建立友好環(huán)境。用“資源-產(chǎn)品-再生資源”這種全新的循環(huán)物質(zhì)流動過程替換掉過去的“資源-廢物”方式排放的流動過程。利用先進(jìn)的綠色化工技術(shù)，研究出新型環(huán)保產(chǎn)品，及綠色工藝技術(shù)的運(yùn)用實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)，從而大幅度降低三廢排放量【1】。21世紀(jì)，綠色化工技術(shù)已經(jīng)被國際發(fā)達(dá)國家在化學(xué)有機(jī)合成、生物化學(xué)、分析化學(xué)、催化等領(lǐng)域列為主要的研究發(fā)展方向之一。在我國制定的“九五”發(fā)展規(guī)劃中，綠色化學(xué)與技術(shù)在釀造、制藥、造紙、印染、海水淡化等行業(yè)作為應(yīng)逐漸補(bǔ)充及開發(fā)應(yīng)用的重大研究項(xiàng)目。
2綠色化工技術(shù)的開發(fā)
2.1原料的選用
綠色化工科技的發(fā)展，如果不從化工污染、化學(xué)反應(yīng)的源頭著手，那么始終是治標(biāo)不治本而且十分被動的措施。那么化工科技及工藝發(fā)展過程中，選擇無毒害溶劑、原料、催化劑等化學(xué)原料來進(jìn)行化工生產(chǎn)、制作化工產(chǎn)品可實(shí)現(xiàn)零排放、零污染的清潔生產(chǎn)和加工原則，有效防止和控制化學(xué)污染的產(chǎn)生。近年較為常見的無害化學(xué)原料為：野生植物、農(nóng)作物等生產(chǎn)物質(zhì)。將蘆葦、樹木等天然野生植物纖維，以及稻草、麥秸和蔗渣等農(nóng)副產(chǎn)品的廢棄物作為原料加工糠醛、醇、酮、酸等化工原料。還有利用生物質(zhì)氣化產(chǎn)生氫氣等，都是綠色化工技術(shù)中原料選擇應(yīng)用的非常好的例子。
2.2無毒害催化劑的選用
在百分之九十的化工生產(chǎn)中催化劑是提高反應(yīng)速率的必需品。然而在綠色化工科技的開發(fā)過程中，無毒害的烷基化固相催化劑是國內(nèi)外研發(fā)工作的重點(diǎn)。南京大學(xué)徐國際【2】利用環(huán)境友好性綠色化合成過程對烯丙基醇類化合物作為烷基化試劑，在無溶劑的條件下對1，3-二羰基化合物進(jìn)行直接烷基化反應(yīng)，反應(yīng)后處理步驟簡單，且催化體系可以循環(huán)使用，四次催化循環(huán)后收率仍然能大于84%。
3綠色化工技術(shù)在化學(xué)工業(yè)中的應(yīng)用
3.1清潔生產(chǎn)技術(shù)
清潔生產(chǎn)技術(shù)是無毒、無害、無污染、無廢物排放的綠色化工技術(shù)，包括輻射熱加工技術(shù)，綠色催化技術(shù)，臨界流體技術(shù)等。在冶金工業(yè)、印染工業(yè)、煤氣化、制甲醇、垃圾處理、海水淡化等行業(yè)都得到了很好的運(yùn)用。此外先進(jìn)的脫硝脫硫技術(shù)、垃圾制沼氣技術(shù)、高效清潔的煤氣化技術(shù)、利用風(fēng)能太陽能等自然能發(fā)電技術(shù)等等這些都利用了清潔生產(chǎn)技術(shù)。例如，海水淡化技術(shù)的應(yīng)用不僅解決了我國淡水資源匱乏的現(xiàn)狀，還利用有效的化學(xué)方法將海水中的鹽水分離，在海水淡化的預(yù)處理過程中不會產(chǎn)生任何對環(huán)境狀況的不良影響，也沒有對生態(tài)環(huán)境造成傷害。而且，在海水淡化預(yù)處理過程中所產(chǎn)生的氫氧化鎂作為一種成本低廉、工藝簡單、不產(chǎn)生二次污染的清潔化工產(chǎn)品，具有非常廣闊的發(fā)展前景。
3.2生物技術(shù)
生物技術(shù)領(lǐng)域包含細(xì)胞、基因、微生物和酶等技術(shù)范疇，其主要應(yīng)用在化學(xué)仿生學(xué)和生物化工兩個方面。生物酶在作為一種在生物體內(nèi)的催化劑，具有高效、轉(zhuǎn)移性，可以參與到各個生物化工的合成過程中。另外，化學(xué)仿生學(xué)中的膜化學(xué)技術(shù)也是這一領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用的生物技術(shù)。在綠色化工技術(shù)中采用生物技術(shù)，可以利用再生資源合成化學(xué)品。從早期來源于動植物中的有機(jī)化合物原料，到后來以石油和煤炭作為原料。例如，在綠色化學(xué)工程與工藝中，制備丙烯酰胺，利用自然界中的酶替代丙烯腈催化合成丙烯酰胺后，大大降低能耗，且沒有污染環(huán)境副產(chǎn)物產(chǎn)生。由此可見，利用廣泛存在于自然界中的酶當(dāng)做催化劑，與工業(yè)酶及一般的化學(xué)催化劑相比，自然界中的酶具有無污染、反應(yīng)條件溫和、產(chǎn)物性質(zhì)優(yōu)良的特點(diǎn)。
3.3生產(chǎn)環(huán)境友好型產(chǎn)品
關(guān)鍵詞：綠色化學(xué) 醫(yī)用基礎(chǔ)化學(xué) 多媒體教學(xué) 教學(xué)改革
綠色化學(xué)又稱環(huán)境無害化學(xué)。它的核心內(nèi)涵是在反應(yīng)過程和化工生產(chǎn)中，盡量減少或徹底消除使用和產(chǎn)生對人類健康、社區(qū)安全、生態(tài)環(huán)境有害的物質(zhì)。
化學(xué)教育尤其大學(xué)化學(xué)教育是為經(jīng)濟(jì)建設(shè)服務(wù)的。醫(yī)學(xué)類職業(yè)是與人類生死、健康休戚相關(guān)的事業(yè)，保障人類健康離不開藥物，藥物合成又離不開化學(xué)，而化學(xué)工業(yè)的發(fā)展又在很大程度上直接影響了人類的健康。如何在這三者之間構(gòu)建和諧，綠色化學(xué)是唯一出路。綠色化學(xué)不應(yīng)是一門獨(dú)立學(xué)科，而應(yīng)是一種指導(dǎo)思想，是人們應(yīng)該傾力追求的目標(biāo)［1］。作為大學(xué)化學(xué)教師，我們首先應(yīng)該結(jié)合實(shí)際情況，將綠色化學(xué)教育滲透到教學(xué)工作中去，通過廣泛的宣傳教育，讓學(xué)生樹立起綠色化學(xué)意識，培養(yǎng)出具有綠色化學(xué)意識的一代新人［2］。綠色化學(xué)成為醫(yī)用基礎(chǔ)化學(xué)教育的一個重要組成部分，給改革課堂教學(xué)、培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力提供了良好的契機(jī)。
1.提高自身實(shí)施綠色化學(xué)教育的能力和專業(yè)水平。
綠色化學(xué)是化學(xué)科學(xué)與物理、生物、材料及信息等科學(xué)結(jié)合的產(chǎn)物，是化學(xué)科學(xué)的發(fā)展與進(jìn)步。因此教學(xué)人員不但需要具備化學(xué)基礎(chǔ)知識、理論和技能，還要系統(tǒng)地學(xué)習(xí)關(guān)于綠色化學(xué)的理論知識，了解有關(guān)綠色化學(xué)技術(shù)的最新研究成果和發(fā)展方向，掌握相關(guān)學(xué)科的知識。
2.改革實(shí)驗(yàn)方式，避免實(shí)驗(yàn)污染物產(chǎn)生。
化學(xué)實(shí)驗(yàn)中總有氣體、液體或固體產(chǎn)物的生成，或多或少地會產(chǎn)生有害或有毒的實(shí)驗(yàn)廢棄物。筆者所在的安徽三聯(lián)學(xué)院醫(yī)用基礎(chǔ)化學(xué)課程針對的是文理兼收的醫(yī)藥營銷專業(yè)學(xué)生，他們畢業(yè)后從事藥物開發(fā)、合成的可能性很小，進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)實(shí)際意義不大，因此在實(shí)際教學(xué)中取消了實(shí)驗(yàn)操作環(huán)節(jié)。對于個別必要的實(shí)驗(yàn)，借助網(wǎng)絡(luò)，利用錄像、多媒體課件、Flas、計算機(jī)虛擬實(shí)驗(yàn)等現(xiàn)代教育技術(shù)手段進(jìn)行演示，避免了化學(xué)污染物的產(chǎn)生。
3.針對職業(yè)需要，整合醫(yī)用基礎(chǔ)化學(xué)知識結(jié)構(gòu)，添加綠色化學(xué)教學(xué)內(nèi)容，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
筆者選用了張法浩主編的《醫(yī)用基礎(chǔ)化學(xué)》，該教材包含了無機(jī)、分析及有機(jī)化學(xué)的內(nèi)容。隨著教學(xué)改革的深入，根據(jù)專業(yè)的特點(diǎn)及教育部對高職學(xué)生理論知識“夠用為度”的原則，我院該課程總學(xué)時只有72節(jié)，比過去減少了二分之一，這就要求教師在教學(xué)思想、教學(xué)內(nèi)容以及教學(xué)方法等方面做出調(diào)整，以適應(yīng)新世紀(jì)人才培養(yǎng)目標(biāo)的需要［3］。要更多地將醫(yī)藥營銷工作中實(shí)際需要的知識融入教學(xué)過程，摒棄那些不重要又晦澀難懂的知識，使醫(yī)用基礎(chǔ)化學(xué)真正成為理論的基石。現(xiàn)行教材內(nèi)容與職業(yè)缺乏緊密聯(lián)系，忽視了與實(shí)際的聯(lián)系，學(xué)生學(xué)習(xí)缺乏主動性和積極性。因此，筆者對課程進(jìn)行了重新整合，刪減和壓縮了教材中電解質(zhì)溶液、酸堿滴定法、配位化合物、分光光度分析法、分子軌道理論等章節(jié)內(nèi)容。將壓縮的理論和實(shí)驗(yàn)課時用以補(bǔ)充綠色化學(xué)內(nèi)容［4］［5］，多元化、多層次、多角度地向?qū)W生揭示、展現(xiàn)綠色化學(xué)與基礎(chǔ)化學(xué)的緊密聯(lián)系。對晦澀難懂的內(nèi)容以教師精講為主；常識性的內(nèi)容由學(xué)生講解；與生活息息相關(guān)相關(guān)的內(nèi)容設(shè)計題目，讓學(xué)生發(fā)表見解、分組討論或辯論，然后由教師進(jìn)行總結(jié)。這樣既突出了重點(diǎn)、難點(diǎn)，又培養(yǎng)了學(xué)生自學(xué)的能力，提高了學(xué)習(xí)興趣。
4.學(xué)生應(yīng)用化學(xué)知識、原理，結(jié)合綠色化學(xué)，撰寫科技小論文。
作業(yè)是課程教學(xué)的一個重要環(huán)節(jié)，是課堂教學(xué)的繼續(xù)和延伸。除了布置教材習(xí)題外，為讓學(xué)生更深入更主動地將綠色化學(xué)的理念滲透到傳統(tǒng)化學(xué)學(xué)習(xí)中，在課程結(jié)束前，筆者布置學(xué)生選擇與“可持續(xù)發(fā)展”有關(guān)的選題，通過探究和調(diào)查，查找相關(guān)文獻(xiàn)、資料，并對其進(jìn)行分析、解釋、評價、調(diào)查、討論、研究，寫出科技小論文。從對連續(xù)三屆學(xué)生提交的論文情況看，由于平時的教學(xué)中始終貫穿了“綠色”這個與人類健康密切相關(guān)的主題，學(xué)生興趣濃厚、選題廣泛、立意明確，從問題的提出到問題的解決，學(xué)生始終是決策者、行動者。學(xué)生從可持續(xù)發(fā)展的高度去關(guān)心環(huán)境及環(huán)境問題，更深刻地理解了人與自然、人與社會、人與人之間的相互依存關(guān)系，認(rèn)識到他們的態(tài)度、行為和決定將對現(xiàn)在和未來的全球環(huán)境、整個社會產(chǎn)生影響，激發(fā)了學(xué)生的憂患意識和社會責(zé)任感。
5.改革教學(xué)方式及成績評定方式。
隨著現(xiàn)代教育技術(shù)的普及，多媒體教學(xué)也得到了越來越廣泛的應(yīng)用。五年的教學(xué)中，筆者經(jīng)歷了傳統(tǒng)教學(xué)――傳統(tǒng)教學(xué)＋多媒體教學(xué)――多媒體教學(xué)這一教學(xué)手段改革過程。實(shí)踐證明，利用多媒體教學(xué)，無論信息量還是教學(xué)效果都得到了極大的提升。
完整的教學(xué)過程應(yīng)該包括成績的評定，考試方法的創(chuàng)新是教學(xué)改革不可缺少的環(huán)節(jié)。從2005級開始，課程成績的評定項(xiàng)目包括：平時成績20分，科技論文40分，理論考試40分。前兩項(xiàng)是基本體現(xiàn)學(xué)生綜合素質(zhì)的考核，占總分60％，比重超過了理論知識的考核，既有利于調(diào)動學(xué)生提高自身素質(zhì)的積極性，又促進(jìn)了教改的不斷推進(jìn)和完善。
筆者經(jīng)過幾年嘗試性地將綠色化學(xué)融入到醫(yī)用基礎(chǔ)化學(xué)的教學(xué)探索，逐漸實(shí)現(xiàn)了“教師為主導(dǎo)，學(xué)生為主體”的教學(xué)理念，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性。教學(xué)中及時滲透綠色化學(xué)方面的知識，適當(dāng)?shù)丶由詈退季S拓展，使學(xué)生在潛移默化中受到綠色化學(xué)教育，成為有綠色化學(xué)理念的新一代高職大學(xué)生，是時代的要求，是素質(zhì)教育的要求。
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2008年上海高考第12題取材于筆者在《化學(xué)教學(xué)》發(fā)表的論文“試紙上的微型電解實(shí)驗(yàn)”[1], 該題依據(jù)實(shí)驗(yàn)中的現(xiàn)象,由于采用簡單易行的微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)操作,實(shí)驗(yàn)真實(shí)性得以顯現(xiàn),在知識與能力的考查基礎(chǔ)上更加培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)求實(shí)的態(tài)度。
自從29屆國際奧林匹克化學(xué)競賽實(shí)驗(yàn)試題采用微型化以來,國內(nèi)各類化學(xué)試卷中都不同程度地出現(xiàn)以微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)為背景的題目。試題中的信息在學(xué)生中快捷、廣泛地傳播;從以微型實(shí)驗(yàn)為情境的化學(xué)習(xí)題入手,另辟蹊徑,可以展現(xiàn)微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器的應(yīng)用,表達(dá)綠色化學(xué)的設(shè)計理念。
從期刊的影響力出發(fā),筆者從目前化學(xué)教育研究領(lǐng)域比較權(quán)威的三刊(《化學(xué)教學(xué)》、《中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考》、《化學(xué)教育》)以及以實(shí)驗(yàn)儀器研究為特色的期刊《教學(xué)儀器與實(shí)驗(yàn)》中的微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)論文中取材,從不同角度出發(fā)編擬化學(xué)習(xí)題。
1以微型反應(yīng)裝置創(chuàng)設(shè)情境
如同常規(guī)實(shí)驗(yàn)裝置的組裝目的一樣,微型實(shí)驗(yàn)儀器同樣可以完成氣體的制備、物質(zhì)的合成、氣體的干燥和凈化、尾氣的吸收等基本操作。以此創(chuàng)設(shè)化學(xué)試題情境,考查基礎(chǔ)知識、基本技能。表面上看,只是提供給學(xué)生化學(xué)常規(guī)實(shí)驗(yàn)裝置的縮微化,但儀器的微型化給解題帶來了陌生感,尤其是儀器體積小帶來的特殊操作細(xì)節(jié),例如試劑的取量、反應(yīng)程度的控制、尾氣處理等――這些都是實(shí)驗(yàn)論文作者闡述的實(shí)驗(yàn)注意點(diǎn),也恰是學(xué)生在實(shí)驗(yàn)操作中容易忽略的因素。
例1、硫化氫是一種有臭雞蛋氣味的有毒氣體,采用常規(guī)儀器進(jìn)行制備和性質(zhì)檢驗(yàn),常因氣密性不佳而對環(huán)境產(chǎn)生污染。周老師采用六孔井穴板和注射器組裝出以下微型反應(yīng)裝置(如圖1所示),向各井穴加入指定的試劑與物料,然后用生料帶纏繞井穴塞1-2圈后插入6 孔井穴板的井穴中并旋緊塞子,使井穴塞緊密地蓋住井穴,以細(xì)乳膠管把前一單元出氣管與相鄰單元的進(jìn)氣管逐一連接起來,保證沒有硫化氫泄漏。該實(shí)驗(yàn)無需通風(fēng)櫥即可進(jìn)行,對反應(yīng)廢物摸索了實(shí)驗(yàn)后處理方法,體現(xiàn)了綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)的要求[2]。
(1)1號井穴里裝有少量FeS固體,實(shí)驗(yàn)裝置按圖搭建完畢后,把吸有稀硫酸的注射器緩緩下推,就可以有連續(xù)平緩的氣流產(chǎn)生。請問1號井穴孔發(fā)生反應(yīng)應(yīng)為_______________________________。
(2)2號井穴內(nèi)只放入一張濕潤的白色醋酸鉛試紙,且“短管進(jìn)、長管出”。其作用是(填寫兩點(diǎn)):____________________________________。
(3)3號井穴孔盛放少量溴水,其主要作用是證明H2S的____________________(能呈現(xiàn)出該性質(zhì)的),還可以用____________________溶液代替。
(4)4、5、6井穴孔分別盛放了0. 1 mol?L-1 ZnSO4、0.1 mol?L-1 CdSO4、0. 1 mol?L-1 CuSO4溶液,在實(shí)驗(yàn)中分別產(chǎn)生了白色、黃色和黑色沉淀,說明了這些金屬硫化物的________(性質(zhì))。
(5)7號井穴孔盛有________(填寫藥品),其目的在于____________________。
評點(diǎn):該題主要考查硫化氫氣體的制備、氣體檢驗(yàn)、性質(zhì)驗(yàn)證、尾氣處理等。一切都基于基礎(chǔ)知識、基本技能,只是通過微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置呈現(xiàn)情境。
答案:(1)FeS+2HCl=FeCl2+H2S; (2)緩沖作用(安全瓶), 檢驗(yàn)硫化氫氣體; (3)還原性, 酸性高錳酸鉀; (4)難溶性; (5)NaOH溶液,吸收尾氣
例2、“電凝聚氣浮法”是一種工業(yè)上處理廢水的常用方法,我們用塑料多用滴管作為載體,以微型實(shí)驗(yàn)的形式呈現(xiàn)了該方法的原理。先在100 mL燒杯中加約50 mL蒸餾水,再添加3滴CrCl3溶液作為無機(jī)污染物,另加少許泥沙和硫酸鈉,用玻璃棒攪拌使之渾濁,得模擬廢水,標(biāo)記為A。用塑料多用滴管吸取廢水A,從液泡兩側(cè)分別插入兩根大頭針(兩針不相互接觸), 用鱷魚夾、 導(dǎo)線將兩根大頭針與電池(9V)相連,即可對廢水進(jìn)行電解[3]。
(1)電解開始,陰極釋放出大量氣體,請寫出電極反應(yīng)式________________________________;
(2)陽極現(xiàn)象不明顯;片刻后,溶液中生成大量綠色沉淀,隨著陰極氣泡大量逸出,綠色沉淀隨之上浮至液面。已知大頭針主要成分為鐵,請推測陽極可能發(fā)生的兩個反應(yīng)式為:____________;
(3)綠色沉淀中不僅包括由陽極產(chǎn)生物與溶液酸堿性變化而生成的不溶物,還包括沉淀_______(填寫化學(xué)式),這就表現(xiàn)出對污水中的金屬離子進(jìn)行清除。
(4)本實(shí)驗(yàn)中在電解液中添加硫酸鈉的目的是____________________。
(5)另取一份相同廢水,滴加3滴苯酚溶液作為有機(jī)污染物,再加3滴亞甲基藍(lán)使其顯示顏色,添加食鹽至飽和,標(biāo)記為B;用塑料多用滴管吸取廢水B,采用如上圖的裝置,只不過將陽極大頭針更換成全活動鉛筆專用筆芯,在電解后的溶液中滴加FeCl3溶液不發(fā)生顯色反應(yīng),說明____________。更換陽極材料原因是__________________________(用電極反應(yīng)式說明);
評點(diǎn):化工生產(chǎn)是化學(xué)教學(xué)的重要內(nèi)容,但一直是實(shí)際教學(xué)中欠缺的,通過微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)M實(shí)際問題可以幫助中學(xué)生了解化學(xué)與技術(shù)、體會時代性增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的使命感和責(zé)任感。該類試題適用于《化學(xué)反應(yīng)原理》模塊的“電解池”、《化學(xué)與技術(shù)》模塊中的“水處理技術(shù)”、《化學(xué)與生活》模塊中的“化學(xué)與環(huán)境保護(hù)”,以及《實(shí)驗(yàn)化學(xué)》模塊中提出的“能發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)和生產(chǎn)、生活中有意義的化學(xué)問題,并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究”。
答案:(1)2H++2e-H2; (2)Fe-2e-Fe2+,Fe2++2OH-Fe(OH)2; (3)Cr(OH)3;(4)增強(qiáng)導(dǎo)電性; (5)苯酚在陽極釋放的強(qiáng)氧化性氣體作用下已發(fā)生了轉(zhuǎn)化,避免陽極材料本身被氧化。
2以微型實(shí)驗(yàn)引導(dǎo)實(shí)驗(yàn)改進(jìn)思維
在各大期刊發(fā)表的微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)論文多為一線化學(xué)教師或高校實(shí)驗(yàn)研究者發(fā)表,如果只是簡單地在學(xué)生面前重現(xiàn)這些素材,對他們自身的實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)提高有限;而通過試題的巧妙設(shè)置,將學(xué)生也引入到對實(shí)驗(yàn)的設(shè)計思路中去,有利于提高他們對微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的深刻認(rèn)識,也有利于他們創(chuàng)新思維的發(fā)展。
微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)不是常規(guī)實(shí)驗(yàn)的簡單縮微或減量,而是要在微型化的條件下對實(shí)驗(yàn)進(jìn)行重新設(shè)計和探索,達(dá)到以盡可能少的試劑獲取盡可能多的化學(xué)信息的目標(biāo)。
例3、用一個小注射器和小塑料反應(yīng)管做反應(yīng)儀器,兩者中各有一種化學(xué)物質(zhì),反應(yīng)后將注射器針頭扎入一根帶火星的香煙里推動活塞,發(fā)現(xiàn)竄起一大串火苗[4]。請問,塑料試管中盛放藥品為________,注射器中盛放____________藥品。該實(shí)驗(yàn)可以代替常規(guī)實(shí)驗(yàn)中的實(shí)驗(yàn)是_______________。
評點(diǎn):注射器是化學(xué)實(shí)驗(yàn)改進(jìn)中常用的替代品,在微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)中常常需要挖掘其功能進(jìn)行設(shè)計,在命題中應(yīng)用中能幫助學(xué)生體會到。圖3中的注射器代替分液漏斗,圖4中的注射器起到氧氣收集的作用。
答案:MnO2,雙氧水,氧氣的制備和氧氣的助燃性質(zhì)
3以微型實(shí)驗(yàn)題干提供探究和評價的平臺
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近年來科學(xué)探究實(shí)驗(yàn)在化學(xué)新課程考試中廣被重視,這些實(shí)驗(yàn)題不再象以往的實(shí)驗(yàn)題平鋪直敘――單純的“課本知識加實(shí)驗(yàn)加填空”,也不象大學(xué)知識“下放”的新信息實(shí)驗(yàn)題,而是促使考生多想實(shí)驗(yàn)的整個過程:“做什么”、“怎么做”、“為什么這樣做”、“選取哪些因素作為實(shí)驗(yàn)變量”、“可能什么原因”、“還有沒有更好的改進(jìn)方法”、“這樣的實(shí)驗(yàn)有什么實(shí)際用途”等等,更加促使考生像科學(xué)家一樣進(jìn)行探索,達(dá)到真正考查科學(xué)思維的目的。微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)與常規(guī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)相比,一樣能提供符合教學(xué)需要的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,更能提供多個相關(guān)實(shí)驗(yàn)的優(yōu)化設(shè)計過程和滿足使用者自主探究的基本條件[5]。以微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)論文素材命題,為訓(xùn)練學(xué)生探究思維和評價能力提供了一個適宜的平臺,也為一線化學(xué)教師提供了巧妙的探究思路,有助于教師拓寬視野。
例4、紫甘藍(lán),又名紫卷心菜,所含花色苷色素的顏色會隨pH改變,一般遇酸變紅,遇堿變綠。向點(diǎn)滴板上一凹槽滴加一滴紫甘藍(lán)汁,再滴加一滴硫酸鈉溶液,用連接導(dǎo)線的鱷魚夾各夾住一根鉛筆芯,將電極一端浸入紫甘藍(lán)汁液面以下[7]。
(1)當(dāng)導(dǎo)線分別與電池兩極相連,發(fā)生現(xiàn)象是:
陽極_______________________________;
陰極_______________________________。
用鉛筆芯將兩極所在位置的溶液攪拌均勻,發(fā)現(xiàn)整個液滴呈現(xiàn)紫色,(用離子方程式)說明發(fā)生反應(yīng)為_________________________________;
(2)若采用大頭針作為______極電極,則對以上實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象有極大干擾,這是因?yàn)開____________;
(3)以各類典型的酸堿鹽溶液作為輔助試劑加入紫甘藍(lán)汁中,以鉛筆芯作為電極進(jìn)行電解。請預(yù)測實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并完成下表1:
(4)將添加NaCl溶液的甘藍(lán)汁電解后溶液攪勻,最終竟然消褪為無色。這是因?yàn)開_________;
(5)以上實(shí)驗(yàn)是以_______、_______作為變量開展的探究活動,如果你是實(shí)驗(yàn)設(shè)計者,從該實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)出發(fā),你還會挑選_______作為變量。(開放性問題,答案合理即可);
(6)如果你是實(shí)驗(yàn)競賽的評委,你將該實(shí)驗(yàn)與你們常見的電解實(shí)驗(yàn)對比,請?zhí)岢鲆恍┰u價意見(至少寫出兩點(diǎn),開放性問題,答案合理即可)。
評點(diǎn):微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)試題取材于實(shí)驗(yàn)探究論文,突出真實(shí)性;注重實(shí)驗(yàn)條件,突出思考性。本題不僅以紫甘藍(lán)汁作為創(chuàng)新情境考查電解規(guī)律、中和反應(yīng)等基本原理,還從異常現(xiàn)象原因探究、變量控制等角度促使學(xué)生對實(shí)驗(yàn)原理進(jìn)行深層思考,并且通過開放性的問答培養(yǎng)學(xué)生評價和鑒別能力。
答案:(1)2H2O-4e-O2+4H+; 2H2O+2e- H2+2OH-; H++OH-=H2O; (2)陽極;作為陽極的金屬電極比水更容易被氧化,產(chǎn)生有色離子如亞鐵離子、鐵離子對甘藍(lán)汁顏色有干擾; (3)電極附近溶液變紫,有氣泡產(chǎn)生;電極附近有大量氣泡產(chǎn)生;紫色;迅速冒出刺激性氣味的氣泡,電極附近溶液變紅;迅速冒出氣泡,電極附近溶液變紅; (4)電解NaCl溶液陽極產(chǎn)生的Cl2將電解對象漂白; (5)電極,電解質(zhì)溶液;載體、電解體系等; (6)參考評價意見:評價之一:紫甘藍(lán)汁不僅充當(dāng)電解對象,還兼作實(shí)驗(yàn)中的酸堿指示劑,一舉兩得;評價之二:該微型實(shí)驗(yàn)只采用了一滴紫甘藍(lán)汁液作為電解對象,降低成本,操作方便,大大減少了實(shí)驗(yàn)時間,適合學(xué)生自己動手操作觀察探究;評價之三:紫甘藍(lán)汁取材于純天然,整個實(shí)驗(yàn)用量又是微量,所以充分體現(xiàn)綠色環(huán)保的理念;評價之四:實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯,有利于學(xué)生加深對電解本質(zhì)的理解。
4 反思
在科學(xué)教育中引入習(xí)題的初衷是鞏固和加深對知識的理解,考查學(xué)生掌握知識的水平,培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用知識解決問題的能力。每一道習(xí)題都是從原始問題抽象而來,然而有相當(dāng)一部分已經(jīng)把其中的一些次要細(xì)節(jié)、非本質(zhì)的聯(lián)系舍去,也沒有將科學(xué)現(xiàn)象與事實(shí)作為背景,甚至完全脫離科學(xué)現(xiàn)象,學(xué)生思維的一部分已經(jīng)被習(xí)題編制人員“越俎代皰”地完成了。同時,習(xí)題教學(xué)還存在著模式化傾向,缺乏科學(xué)思想的分析,太重視程序與計算、熟練與技巧。因此,在一定意義上說,我國學(xué)生創(chuàng)造能力的匾乏是習(xí)題教學(xué)的直接后果。事實(shí)上,科學(xué)最重要的基礎(chǔ)是源自實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的,首都師范大學(xué)專家曾提出通過引進(jìn)原始問題來逐步使習(xí)題教學(xué)與原始問題教學(xué)相結(jié)合,從而達(dá)到提高科學(xué)教育效能的目的。而發(fā)表在各種期刊上的實(shí)驗(yàn)論文能表現(xiàn)論文作者所作出的技術(shù)性和認(rèn)知性研究的原始工作,是教學(xué)科研過程中的一種生成資源[8],也是原始問題的一種表現(xiàn)形式。筆者近年來以微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)為主要研究方向,并嘗試將所設(shè)計的原創(chuàng)實(shí)驗(yàn)素材融合入課堂教學(xué)、探究活動中,發(fā)現(xiàn)對提高學(xué)生解決問題能力、實(shí)驗(yàn)分析評價能力有較明顯的促進(jìn)作用;于是進(jìn)而取材命題,拋磚引玉,目的之一是及時推廣課程改革中來自教學(xué)一線和高校專家的實(shí)驗(yàn)研究經(jīng)驗(yàn),從而使研究成果迅速轉(zhuǎn)化為“生產(chǎn)力”,不斷推動實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究工作向縱深發(fā)展;更希望這些原汁原味的實(shí)驗(yàn)素材呈現(xiàn)出反映科學(xué)概念、規(guī)律本質(zhì)的原始問題和未被加工的典型實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和事實(shí),使學(xué)生大腦充分開放、思維觸角充分發(fā)展,體會到與原論文作者研究過程中類似的思路和體驗(yàn),甚至在條件允許前提下,用微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)這種耗材少成本小的實(shí)驗(yàn)手段完成符合綠色化學(xué)理念的驗(yàn)證、改進(jìn)和探究,達(dá)到知識升華的目的。
建議化學(xué)命題者可以認(rèn)真研究各種期刊登載的微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)專題文章,將其素材開發(fā)為創(chuàng)新試題:具有提問多樣化、知識探究化、信息情境化以及形式開放化等多方面特點(diǎn),為促進(jìn)化學(xué)習(xí)題教學(xué)提供優(yōu)質(zhì)的題材[9],同時也促進(jìn)微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)茉谥袑W(xué)得到普遍重視和合理應(yīng)用。
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關(guān)鍵詞：無機(jī)及分析化學(xué)；科學(xué)研究；本科教學(xué)
高等學(xué)校教學(xué)與科研是相互依賴、相互促進(jìn)、不可分離的整體。如何擺正高校教學(xué)與科研的恰當(dāng)位置，探索教學(xué)與科研相結(jié)合的內(nèi)在規(guī)律，從而促進(jìn)學(xué)生知識、能力、素質(zhì)的協(xié)調(diào)發(fā)展，是大學(xué)教師必須深入思考和研究的問題。普通本科教育是高等教育的主體和基礎(chǔ)，抓好本科教學(xué)是提高整個高等教育質(zhì)量的重點(diǎn)和關(guān)鍵，以科研促進(jìn)本科教學(xué)是提高教學(xué)質(zhì)量的重要途徑。人才培養(yǎng)與科學(xué)研究是高等學(xué)校的重要職能，教學(xué)與科研共為一體，兩者之間的互動構(gòu)建了高等學(xué)校的育人環(huán)境，其根本目的是培養(yǎng)高質(zhì)量的人才。[1]多年的科研和教學(xué)工作實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)告訴我們，將科學(xué)研究與教學(xué)工作緊密聯(lián)系在一起，是培養(yǎng)和教育學(xué)生不可分割的兩個關(guān)鍵環(huán)節(jié)，兩者之間相互促進(jìn)，相互提高。堅持教學(xué)與科研相統(tǒng)一，是培養(yǎng)大學(xué)生創(chuàng)新能力的主要途徑。[2]那種為了“科研而科研”，或以損害教學(xué)質(zhì)量為代價而去搞科研的做法是不可取的。[3]教師既從事教學(xué)又進(jìn)行科研，把科研與教學(xué)有機(jī)地結(jié)合起來，以科研促進(jìn)教學(xué)，深化教學(xué)改革，可實(shí)現(xiàn)教學(xué)和科研之間的良性互動、協(xié)調(diào)發(fā)展。
一、促進(jìn)教師教學(xué)水平和課堂教學(xué)質(zhì)量的提高
1.科研提高教師的綜合素質(zhì)，促進(jìn)教師教學(xué)水平的提高
高校教師必須廢棄以教師、課本為中心，重知識傳授、輕能力培養(yǎng)的教學(xué)觀念，而樹立以學(xué)生、學(xué)習(xí)為中心，既重視知識的傳授、又重視能力的培養(yǎng)、更注重素質(zhì)提高的現(xiàn)代教學(xué)觀念。教師學(xué)術(shù)水平的高低是決定教學(xué)效果的關(guān)鍵，而科研是教師提高自身學(xué)術(shù)水平的重要途徑。科研是教學(xué)改革和教學(xué)創(chuàng)新的推進(jìn)器，是促進(jìn)學(xué)科發(fā)展、改革課程體系的原動力。[4]以科研促進(jìn)教學(xué)，以教學(xué)帶動科研，是高等學(xué)校的主要工作和永恒主題。[5]要使教師的教學(xué)水平不斷提高，除了依靠書本知識和教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的積累外，教師從事科學(xué)研究顯得更為重要。科研不僅可增強(qiáng)教學(xué)的深度、拓展教學(xué)的廣度，而且可更新教師的知識結(jié)構(gòu)、完善教師的知識體系，提高教師的綜合素質(zhì)。科學(xué)研究有助于教師對教材的深入理解，更準(zhǔn)確地把握課程教學(xué)內(nèi)容，及時了解本學(xué)科的國內(nèi)外發(fā)展動態(tài)，把握本學(xué)科的特點(diǎn)、研究熱點(diǎn)領(lǐng)域及與其他學(xué)科之間的關(guān)系，并向?qū)W生傳播最新的科學(xué)知識，同時促進(jìn)自身教學(xué)水平的提高。教師完善知識結(jié)構(gòu)，更新知識體系，提高學(xué)術(shù)水平，可以為提高教育教學(xué)質(zhì)量奠定堅實(shí)的基礎(chǔ)。我校無機(jī)及分析化學(xué)課程組由近20位中青年教師組成，90%以上具有碩士或博士學(xué)位，他們都從事著相應(yīng)的科研工作和主持各級科研課題，多位教師是碩士研究生導(dǎo)師，并且都取得過良好的科研成果。教師在指導(dǎo)研究生、本科生以及自己親自參加科研實(shí)驗(yàn)活動的每一環(huán)節(jié)都是鍛煉自己、提高教學(xué)科研水平的極好機(jī)會。在課堂教學(xué)中，教師結(jié)合“無機(jī)及分析化學(xué)”課程的講授內(nèi)容，將最新的研究成果特別是自己的科研成果在第一時間內(nèi)傳授給學(xué)生，讓學(xué)生能及時、全面地了解某個領(lǐng)域的理論與實(shí)踐知識。通過國內(nèi)外知名學(xué)者來校講學(xué)、“博士論壇”等系列學(xué)術(shù)交流活動，營造學(xué)術(shù)氛圍，拓寬學(xué)生視野，增加其學(xué)科知識的深度和廣度，使學(xué)生接受到潛移默化的科學(xué)思維方法和研究方法的教育，為學(xué)生將來從事科學(xué)研究打下基礎(chǔ)，使學(xué)生養(yǎng)成良好的提出問題、分析問題、解決問題的習(xí)慣，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。
2.科研促進(jìn)教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)方法的改革
課堂教學(xué)不僅是知識傳授的過程，也是科學(xué)素質(zhì)培養(yǎng)的過程。在學(xué)校的資助下開展了“科學(xué)思維方法在基礎(chǔ)化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用與實(shí)踐”課題研究。課堂教學(xué)應(yīng)教會學(xué)生掌握學(xué)習(xí)方法和科學(xué)研究技能，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)思維，培養(yǎng)其應(yīng)用掌握的科學(xué)知識、方法與技術(shù)，創(chuàng)造和發(fā)現(xiàn)新知識、開創(chuàng)新技術(shù)的實(shí)踐能力。課程講授不可能面面俱到，應(yīng)重點(diǎn)把教師理解課堂教學(xué)內(nèi)容的思路教給學(xué)生，把科學(xué)家解決問題的思路教給學(xué)生，使學(xué)生領(lǐng)悟科學(xué)家發(fā)現(xiàn)和創(chuàng)造的思維軌跡，從中學(xué)到科學(xué)的思維方法。教學(xué)為科研提供良好支持，科研能促進(jìn)教學(xué)改革的深入開展，從而不斷提高教育教學(xué)質(zhì)量。吸收學(xué)術(shù)領(lǐng)域的科研成果，充實(shí)和改革教學(xué)內(nèi)容，是提高大學(xué)教學(xué)質(zhì)量的重要途徑。[6]課堂教學(xué)是培養(yǎng)大學(xué)生從理論上掌握科學(xué)本領(lǐng)的重要和必要環(huán)節(jié)。科研能使教師站在學(xué)術(shù)前沿，教師通過科研能跟蹤本學(xué)科領(lǐng)域的進(jìn)展，把科研成果帶入課堂教學(xué)，優(yōu)化課程體系和擴(kuò)充教學(xué)內(nèi)容，將科研中獲得的新知識和新成果“固化”到教學(xué)內(nèi)容中，把最新的知識和信息傳遞給學(xué)生，將科研思想和創(chuàng)新思維融入教學(xué)中來，不僅豐富了教學(xué)內(nèi)容，而且使教學(xué)內(nèi)容更貼近學(xué)科發(fā)展前沿，提高教學(xué)效果。針對“無機(jī)及分析化學(xué)”課堂教學(xué)較為枯燥的特點(diǎn)，教師以自己科研工作中的切身體會為內(nèi)容，把這些新知識貫穿到課堂教學(xué)中，廣泛開展討論，強(qiáng)調(diào)探究式學(xué)習(xí)方法的運(yùn)用，變被動學(xué)習(xí)為主動探索，調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。開展研討式教學(xué)，其過程是：教師給定題目學(xué)生收集資料撰寫論文報告大家提問討論總結(jié)評定成績。
3.科研成果編入教材，實(shí)現(xiàn)教材建設(shè)的創(chuàng)新
在深化教學(xué)改革中，實(shí)現(xiàn)教材建設(shè)的創(chuàng)新是有效解決教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法存在問題的關(guān)鍵。[7]將科研項(xiàng)目的內(nèi)容引入教材，并積極吸收學(xué)科領(lǐng)域研究的新成果，不斷豐富和更新教學(xué)內(nèi)容，使教材內(nèi)容具有先進(jìn)性、科學(xué)性。科學(xué)研究在教材的體系設(shè)計、內(nèi)容安排等方面發(fā)揮至關(guān)重要的作用，將本學(xué)科新的內(nèi)容和觀點(diǎn)及時編進(jìn)教材，將教師自己的科研成果固化為教材內(nèi)容，加快教材建設(shè)的更新，不斷提高教材質(zhì)量。通過科學(xué)研究和長期的教學(xué)實(shí)踐，不斷豐富和完善了《無機(jī)及分析化學(xué)》教材理論體系和內(nèi)容。例如，沉淀滴定法中一般教材介紹莫爾法、福爾哈德法、法揚(yáng)斯法，編寫了碘-淀粉指示劑法，將科研成果“碘-淀粉指示劑法測定碘化鉀”編入了《無機(jī)及分析化學(xué)》教材，[8]實(shí)現(xiàn)科研為教學(xué)服務(wù)，促進(jìn)教學(xué)質(zhì)量的提高。通過教師把科研成果編入教材、引入課堂教學(xué)的“言傳身教”，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情和從事研究工作的興趣，教會學(xué)生如何去提出問題、分析問題和解決問題，如何去搜尋知識和提煉知識，也就是研究性、創(chuàng)新性和自主性學(xué)習(xí)。
二、科研促進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的改革和學(xué)生綜合能力的提高
1.實(shí)驗(yàn)教學(xué)是加強(qiáng)學(xué)生科學(xué)思維方法培養(yǎng)的重要途徑
化學(xué)實(shí)驗(yàn)是理論聯(lián)系實(shí)踐的一種方式，是科學(xué)研究的基礎(chǔ)，是培養(yǎng)學(xué)生的動手能力、分析歸納能力和獨(dú)立工作能力的主要手段。高質(zhì)量的實(shí)驗(yàn)教學(xué)是激發(fā)學(xué)生創(chuàng)造性、敏銳力和競爭力的重要途徑。將科研成果轉(zhuǎn)化為實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，有助于靈活應(yīng)用所學(xué)理論知識，激發(fā)學(xué)生的思考興趣，培養(yǎng)學(xué)生的動手能力，提高學(xué)生解決問題和分析問題的能力，不斷提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量。教師不僅應(yīng)該教會學(xué)生獲取知識的方法，提高學(xué)生獲取知識的能力，更應(yīng)該培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維的習(xí)慣和創(chuàng)造性的思維方式。科研能力的培養(yǎng)需要一定實(shí)踐環(huán)節(jié)，通過化學(xué)實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)科研能力是一種便捷方法。在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中加強(qiáng)綠色化學(xué)教育，對傳統(tǒng)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行綠色化改革，并推行綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)是大勢所趨，也是科學(xué)思維方法在實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革中的具體應(yīng)用。如何把綠色化學(xué)的理念融合于大學(xué)化學(xué)教學(xué)，在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中減少環(huán)境污染，增強(qiáng)廣大師生環(huán)保意識，使綠色化學(xué)成為化學(xué)教育的重要組成部分，也是化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程改革的新課題。綠色無機(jī)及分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)新體系的建立和完善，有利于與化學(xué)相關(guān)專業(yè)的大一學(xué)生牢固地樹立起綠色化學(xué)的觀念和環(huán)保意識，為將來自覺地運(yùn)用這些方法打下堅實(shí)的基礎(chǔ)。從有關(guān)院校實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革經(jīng)驗(yàn)看，尋找替代品、推行微型實(shí)驗(yàn)、發(fā)展封閉式實(shí)驗(yàn)和串聯(lián)實(shí)驗(yàn)、開發(fā)模擬實(shí)驗(yàn)、回收利用實(shí)驗(yàn)產(chǎn)物是實(shí)現(xiàn)無機(jī)及分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化的重要途徑。因此，放棄污染嚴(yán)重的傳統(tǒng)化學(xué)實(shí)驗(yàn)，探索化學(xué)實(shí)驗(yàn)的“綠色化”改造，是化學(xué)實(shí)驗(yàn)教育工作者的奮斗方向。在無機(jī)及分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)中，注重在繼承傳統(tǒng)內(nèi)容的基礎(chǔ)上創(chuàng)新，增加設(shè)計性實(shí)驗(yàn)，加強(qiáng)綜合性實(shí)驗(yàn)，減少驗(yàn)證性質(zhì)實(shí)驗(yàn)。通過對原有實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的整合，實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容體系的整體優(yōu)化。教學(xué)中注重對學(xué)生環(huán)境保護(hù)意識的培養(yǎng)，為學(xué)生灌輸綠色化學(xué)思想，課題組積極開展綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)研究，并推進(jìn)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的綠色化。
2.無機(jī)及分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的綠色化改造
用綠色化學(xué)的觀念改造傳統(tǒng)的無機(jī)及分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，建立“制備實(shí)驗(yàn)小量化、分析實(shí)驗(yàn)減量化、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容綠色化”新體系。[9，10]改造后的綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目可在常規(guī)儀器中完成無機(jī)及分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，不僅可大量減少化學(xué)試劑和藥品的消耗，大幅度節(jié)省實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)，而且可加強(qiáng)學(xué)生的環(huán)保意識、降低環(huán)境污染，從而提高教學(xué)質(zhì)量和效益。對傳統(tǒng)的滴定分析實(shí)驗(yàn)進(jìn)行減量化改造，標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度由0.1～0.2mol?L-1降至0.01～0.02mol?L-1，滴定管由50mL改用25mL，錐形瓶由250mL改用100 mL。試劑用量大大減少，提高了實(shí)驗(yàn)的安全性；產(chǎn)生的“三廢”量很少，改善了實(shí)驗(yàn)環(huán)境條件，極大地減少了對環(huán)境的污染。例如，碘量法測定膽礬或銅礦中銅的含量，傳統(tǒng)教材采用的是0.1mol?L-1Na2S2O3溶液，每個學(xué)生完成標(biāo)定和樣品測定實(shí)驗(yàn)要消耗碘化鉀6g以上；在小容量儀器基礎(chǔ)上進(jìn)行減量化實(shí)驗(yàn)，把Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度降至0.02mol?L-1，完成實(shí)驗(yàn)消耗碘化鉀總量不到1g，比傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)可節(jié)約經(jīng)費(fèi)80%以上。我校一年有約1300人學(xué)習(xí)“無機(jī)及分析化學(xué)”課程，僅該實(shí)驗(yàn)的開設(shè)，就可節(jié)約至少12瓶（500g/瓶）KI，單價約240元/瓶，節(jié)省經(jīng)費(fèi)3000元以上。再如，硫酸亞鐵銨的制備實(shí)驗(yàn)，該實(shí)驗(yàn)原來雖然要求在通風(fēng)櫥中進(jìn)行，但整個實(shí)驗(yàn)室還是能聞到臭味，與綠色化學(xué)要求相比，硫酸亞鐵銨制備實(shí)驗(yàn)存在著以下兩個缺點(diǎn)：廢氣有待治理和未達(dá)到原料的最大限度的合理利用。學(xué)生帶著這些問題，經(jīng)過動手、動腦，不僅提高了學(xué)習(xí)興趣，鞏固了所學(xué)知識，同時培養(yǎng)了獨(dú)立思維能力。通過改進(jìn)把整個實(shí)驗(yàn)裝置封閉起來，因鐵屑不純而產(chǎn)生的H2S、SO2等有毒氣體用堿液瓶回收，改進(jìn)裝置后雖不在通風(fēng)櫥內(nèi)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)也聞不到臭味了。因此，改進(jìn)硫酸亞鐵銨制備實(shí)驗(yàn)是對綠色化學(xué)指導(dǎo)思想的貫徹執(zhí)行，有助于學(xué)生的環(huán)保意識培養(yǎng)和樹立充分利用資源、實(shí)施綠色化學(xué)技術(shù)的思想，為學(xué)生以后的實(shí)驗(yàn)、畢業(yè)論文設(shè)計及走上工作崗位后成為綠色化學(xué)的實(shí)踐者打下基礎(chǔ)。
3.將科研成果引入綜合設(shè)計性實(shí)驗(yàn)，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力和實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量
在無機(jī)及分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中適當(dāng)?shù)匾肟茖W(xué)研究項(xiàng)目，并固化為教材內(nèi)容，保證實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的新穎性，引導(dǎo)學(xué)生從事科研工作，也是提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量、培養(yǎng)學(xué)生綜合能力的重要途徑。將科研成果內(nèi)容充實(shí)到實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，為本科生開設(shè)新的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，提高學(xué)生分析與動手能力。把一些科研成果轉(zhuǎn)化為實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，并編入了《無機(jī)及分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)》教材，如“過氧化鈣的制備及含量測定”、“乙酰水楊酸銅配合物的制備與表征”、“用硫鐵礦燒渣制備硫酸亞鐵”、“從含碘廢液中回收碘”、“甘氨酸鋅螯合物的制備與表征”、“室溫固相法制備納米氧化鉍”、“固相法制備非晶態(tài)金屬硼化物納米材料”、“硫酸鋅樣品中鋅和鎂含量的測定”等內(nèi)容。在科研過程中探索化學(xué)規(guī)律或解決問題、設(shè)計實(shí)驗(yàn)方案，有利于學(xué)生提出新問題和新設(shè)想，有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力。因此，在授課過程中堅持開設(shè)綜合性設(shè)計性實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生在教師的指導(dǎo)下，結(jié)合教學(xué)科研課題，分析實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹⒉殚喯嚓P(guān)文獻(xiàn)資料、設(shè)計詳細(xì)實(shí)驗(yàn)方案、選擇合適的儀器設(shè)備，在征得教師的同意后，自主進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行正確分析與討論。綜合性設(shè)計性實(shí)驗(yàn)推進(jìn)了素質(zhì)教育，加強(qiáng)了對學(xué)生的能力特別是自學(xué)、思維、實(shí)踐、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。實(shí)驗(yàn)報告要求按科技小論文的基本格式撰寫，包括實(shí)驗(yàn)的目的意義、實(shí)驗(yàn)原理、裝置及內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論、參考文獻(xiàn)等，學(xué)生根據(jù)自己的實(shí)驗(yàn)情況，分析、歸納、整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，評價與討論實(shí)驗(yàn)結(jié)果，從而達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生文獻(xiàn)查閱能力及科研寫作能力。
三、結(jié)語
高校教師既從事教學(xué)又進(jìn)行科研，將兩者有機(jī)結(jié)合，才能不斷提高教學(xué)質(zhì)量和科研水平。圍繞教育教學(xué)改革和培養(yǎng)創(chuàng)新人才，學(xué)校教務(wù)處每年對教學(xué)改革與研究項(xiàng)目進(jìn)行經(jīng)費(fèi)支持，鼓勵教師積極研究探索新的教學(xué)內(nèi)容、新的教學(xué)方法，鼓勵教師指導(dǎo)學(xué)生參加各種學(xué)術(shù)及創(chuàng)新活動，對教育教學(xué)改革成果和高水平的教研論文進(jìn)行物質(zhì)獎勵，同時學(xué)院還對發(fā)表教研論文的教師給予資助。
近5年來，我校“無機(jī)及分析化學(xué)”課程組在教學(xué)研究和教學(xué)改革方面取得了顯著的成績，在有一定影響的教學(xué)刊物上發(fā)表了教學(xué)研究論文約20篇，體現(xiàn)了科研與教學(xué)相結(jié)合的成果。“無機(jī)及分析化學(xué)”課程被評為2008年四川省精品課程和2011年四川省精品開放課程。21世紀(jì)高等學(xué)校教材《無機(jī)及分析化學(xué)》被科學(xué)出版社推薦參加了2009年普通高等教育國家級精品教材的評選，2012年評為四川省“十二五”普通高等教育本科規(guī)劃教材，并被四川省推薦參加“十二五”普通高等教育本科國家級規(guī)劃教材評選。“基礎(chǔ)化學(xué)課程建設(shè)的研究與實(shí)踐”2007年獲西南科技大學(xué)第二屆優(yōu)秀教學(xué)成果三等獎，“大學(xué)基礎(chǔ)化學(xué)系列教材建設(shè)與改革”2010年獲西南科技大學(xué)第三屆優(yōu)秀教學(xué)成果獎二等獎，“多科性普通本科高校化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程體系的建設(shè)與實(shí)踐”和“無機(jī)及分析化學(xué)課程建設(shè)與實(shí)踐”2011年分別獲西南科技大學(xué)第四屆優(yōu)秀教學(xué)成果特等獎和三等獎，《無機(jī)及分析化學(xué)》系列教材2010年獲西南科技大學(xué)第二屆優(yōu)秀教材二等獎。
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關(guān)鍵詞：綠色化，混凝土，資源，環(huán)境
0.引言
隨著社會生產(chǎn)力和經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，材料生產(chǎn)和使用過程中資源過度開發(fā)和廢棄及其造成的環(huán)境污染和生態(tài)破壞，與地球資源、地球環(huán)境容量的有限性以及地球生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的安全性之間出現(xiàn)尖銳的矛盾，對社會經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展和人類自身的生存構(gòu)成嚴(yán)重的障礙和威脅。因此，認(rèn)識資源、環(huán)境與材料的關(guān)系，開展綠色材料及其相關(guān)理論的研究，從而實(shí)現(xiàn)材料科學(xué)與技術(shù)的可持續(xù)發(fā)展，是歷史發(fā)展的必然，也是材料科學(xué)的進(jìn)步。在這樣的背景條件下，具有環(huán)境協(xié)調(diào)性和自適應(yīng)性的綠色混凝土應(yīng)運(yùn)而生。
1.綠色混凝土的定義
吳中偉院士較早提出綠色高性能混凝土（GHPC）的概念。GHPC具有的特征主要包括：①更多的節(jié)約孰料水泥，減少環(huán)境污染；②更多地?fù)郊右怨I(yè)廢渣為主的活性細(xì)摻料；③更大地發(fā)揮高性能優(yōu)勢，減少水泥和混凝土的用量。
對綠色混凝土的概念目前學(xué)術(shù)界還沒有統(tǒng)一的定義，一般說來，綠色混凝土應(yīng)具有比傳統(tǒng)混凝土更高的強(qiáng)度和耐久性，可以實(shí)現(xiàn)非再生性資源的可循環(huán)使用和有害物質(zhì)的從低排放，既能減少環(huán)境污染，又能與自然生態(tài)系統(tǒng)協(xié)調(diào)共生。“綠色”的涵義可理解為：節(jié)約資源、能源；不破壞環(huán)境，更有利于環(huán)境；可持續(xù)發(fā)展，既滿足當(dāng)代人的衡求，又不危害子孫后代，且能滿足其需要。
2.如何實(shí)現(xiàn)混凝土的綠色化
實(shí)現(xiàn)混凝土的綠色化總的來說應(yīng)該從以下5個方面入手。
2.1大量利用工業(yè)廢料，降低水泥用量
在長期的研究和實(shí)踐中，人們發(fā)現(xiàn)許多工業(yè)廢渣，如粉煤灰、粒化高爐礦渣、煤矸石、硅灰等具有潛在的化學(xué)活性，可以部分替代水泥，并且可以制備性能更優(yōu)越的混凝土。這樣不僅節(jié)約了礦山資源，降低了水泥生產(chǎn)總能耗，而且也有利于改善和保護(hù)自然環(huán)境。利用工業(yè)廢渣作混凝土中的活性礦物摻合料是實(shí)現(xiàn)混凝土綠色化的一個重要途徑。我國工業(yè)廢渣數(shù)量龐大，僅粉煤灰每年將產(chǎn)出近2億噸，而煤矸石目前堆放總量已超過30億噸，活性礦物摻合料作為廉價的輔助膠凝材料卻賦予混凝土許多優(yōu)良的性能，如提高強(qiáng)度、密實(shí)度和工作性，改善混凝土微觀結(jié)構(gòu)，降低孔隙率，增強(qiáng)對腐蝕介質(zhì)的抵抗力，延長混凝土的耐久性等。大量使用以工業(yè)廢渣為原料的活性摻合料，可以在保持水泥孰料總量不變的前提下滿足經(jīng)濟(jì)快速增長對混凝土的需求，節(jié)約資源能源，保護(hù)環(huán)境，發(fā)揮重大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。
2.2提高混凝土綜合性能
提高混凝土強(qiáng)度、工作性和耐久性也是混凝土綠色化的途徑之一。論文參考網(wǎng)。混凝土強(qiáng)度的提高，可以減小建筑結(jié)構(gòu)的截面積或結(jié)構(gòu)體積，減少混凝土用量，從而節(jié)約水泥、砂、石等混凝土原材料的用量。工作性能的提高，一方面有助于提高混凝土的密實(shí)性，另一方面可以減少振搗器的使用，降低環(huán)境噪聲。提高混凝土的耐久性，可以延長結(jié)構(gòu)物的使用壽命，進(jìn)一步節(jié)約維修和重建費(fèi)用，減少對自然資源無節(jié)制的消耗。
2.3使用再生骨料和人造骨料
混凝土制備過程還將消耗大量砂石。若以每噸水泥生產(chǎn)混凝土?xí)r消耗6~10t砂石材料計，我國每年將生產(chǎn)砂石材料48~80億噸。全球已面臨優(yōu)質(zhì)砂石材料短缺的問題，我國不少城市亦將遠(yuǎn)距離運(yùn)送砂石材料。同時，我國每年拆除的建筑垃圾生產(chǎn)的廢棄混凝土約為1360萬噸，新建房屋產(chǎn)生的廢棄混凝土約為4000萬噸，大部分是送到廢料堆積場堆埋。因此實(shí)現(xiàn)再生骨料的循環(huán)利用對保護(hù)環(huán)境，節(jié)約能源、資源意義是十分顯著的。
廢棄混凝土加工的骨料取決其潔凈度和堅實(shí)度，這與其來源和加工技術(shù)有關(guān)。利用預(yù)制場和預(yù)拌混凝土攪拌站剩余混凝土加工的骨料通常比較干凈；來源于拆除的路面或水工結(jié)構(gòu)的廢棄混凝土，需篩分去除粉粒。許多實(shí)驗(yàn)室和現(xiàn)場研究表明：廢棄混凝土相當(dāng)于粗骨料的顆粒可以用來替代天然骨料，進(jìn)行比較試驗(yàn)的結(jié)果是前者作為骨料配制的混凝土抗壓強(qiáng)度和彈性模量至少是后者的2/3。論文參考網(wǎng)。拆除建筑物是的廢棄混凝土比較難處理，因?yàn)槌；煊衅渌s物。論文參考網(wǎng)。與拆除時的分選相結(jié)合，這類廢棄物可以分門別類地回收和再生，效果較好。
2.4 與自然環(huán)境相協(xié)調(diào)
為了使混凝土與自然環(huán)境相協(xié)調(diào)，通過混凝土材料的性能、形狀或構(gòu)造等的設(shè)計，使其具有降低環(huán)境負(fù)荷的能力。例如通過控制混凝土的空隙特征和空隙率，可使混凝土具有不同的性能，如良好的透水性、吸音性能、蓄熱性能、吸附氣體性能等。通過對混凝土性能和色彩的設(shè)計，使混凝土能與植物和諧共生，這類混凝土包括植物適應(yīng)型生態(tài)混凝土、海洋生物適應(yīng)型生態(tài)混凝土和淡水生物適應(yīng)型混凝土，以及凈化水質(zhì)生態(tài)混凝土等。
2.5提高混凝土的機(jī)敏性，使居住環(huán)境更安全
隨著現(xiàn)代電子信息技術(shù)和材料科學(xué)的迅猛發(fā)展，促使社會及其各個組成部分，如交通系統(tǒng)、辦公場所、居住社區(qū)等向智能化方向發(fā)展。混凝土材料作為各項(xiàng)建筑的基礎(chǔ)，其智能化的研究和開發(fā)自然成為人們關(guān)注的熱點(diǎn)。自診斷混凝土、自調(diào)節(jié)混凝土、仿生自愈合混凝土等一系列機(jī)敏混凝土的相繼出現(xiàn)，為智能混凝土的研究和發(fā)展打下了堅實(shí)的基礎(chǔ)。
機(jī)敏混凝土的特點(diǎn)是具有自適應(yīng)性，能夠感知外界環(huán)境變化，并根據(jù)外界環(huán)境變化實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)控制、調(diào)整和修復(fù)材料。機(jī)敏混凝土材料與智能建筑相結(jié)合無疑將為人們提供一個安全、舒適的生活、學(xué)習(xí)與工作環(huán)境。
3.結(jié)語
綠色混凝土材料在資源和能源的有效利用、減少環(huán)境負(fù)荷上具有很大的優(yōu)勢，是實(shí)現(xiàn)材料產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展的一個重要發(fā)展方向。與普通混凝土相比，綠色混凝土顯示了強(qiáng)大的生命力和顯著的優(yōu)越性。不過，現(xiàn)在我們離綠色混凝土的實(shí)現(xiàn)還有一定距離，需要我們從以上介紹的五個方面努力，爭取早日實(shí)現(xiàn)混凝土的綠色化。
參考文獻(xiàn)：
[1]姚武.綠色混凝土[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006，5：7-10.
葛國文等［1］在對醫(yī)學(xué)專業(yè)畢業(yè)質(zhì)量追蹤調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，畢業(yè)生有明顯的科研后勁不足的跡象，其中動手操作能力、綜合分析能力最為欠缺，這與醫(yī)學(xué)院校的實(shí)驗(yàn)教學(xué)有著直接的關(guān)系，其中實(shí)驗(yàn)教材的內(nèi)容絕大多數(shù)為驗(yàn)證性的內(nèi)容，從根本上限制了學(xué)生潛能的發(fā)揮。潘慧娟等［2］及我們多年的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的調(diào)查中得到如下結(jié)論：有較多的學(xué)生希望教師能作一些實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，增加一些綜合性、設(shè)計性和開創(chuàng)性的實(shí)驗(yàn)，給學(xué)生一個探索實(shí)踐的空間，以充分培養(yǎng)和發(fā)掘他們探索創(chuàng)新的興趣和科研能力。乙酰水楊酸對從事化學(xué)的人來說是一個較為熟悉的有機(jī)產(chǎn)品，在有機(jī)實(shí)驗(yàn)教材中是經(jīng)典的有機(jī)合成實(shí)驗(yàn)［3，4］。本實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)是，將其合成微量化和成組實(shí)驗(yàn)，用離心沉淀代替了抽濾分離，使實(shí)驗(yàn)時間大為縮短；乙酸酐和水楊酸的用量比例較教科書中大大減少；催化劑用碳酸氫鈉等對環(huán)境友好的試劑代替了濃硫酸，實(shí)現(xiàn)了安全化、經(jīng)濟(jì)化、綠色環(huán)保化，并在操作手續(xù)和裝置上作了簡化，使實(shí)驗(yàn)?zāi)芸焖偻瓿桑繉?shí)驗(yàn)內(nèi)容在3～4h內(nèi)很容易完成，為學(xué)生開展探索性實(shí)驗(yàn)創(chuàng)造條件。由于微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)可以大量節(jié)約化學(xué)原料，減少環(huán)境污染，并能適當(dāng)減少實(shí)驗(yàn)時間，還有利于培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，因此受到人們的廣泛重視。
1 主要實(shí)驗(yàn)儀器和試劑
1.1 主要儀器
10ml的小試管；15ml的離心管；2.5ml的注射器；恒溫水箱（±1℃）；離心機(jī)； XT-4顯微熔點(diǎn)測定儀。
1.2 實(shí)驗(yàn)試劑
水楊酸(C.P)；乙酸酐(C.P，新蒸)；無水碳酸鈉(C.P)；無水碳酸氫鈉(C.P)；無水硫酸氫鈉(C.P)；無水硫酸鈉(C.P)；磷酸氫二鈉(C.P)；磷酸二氫鈉(C.P)；磷酸三鈉(C.P)；濃硫酸(C.P)；95％乙醇(C.P)；FeCl3水溶液(1%)；HCl(1∶3) (C.P)。
2 實(shí)驗(yàn)操作部分
2.1 乙酰水楊酸的合成方法及探索性實(shí)驗(yàn)方案
2.1.1 合成方法
向10ml干燥的小試管中加入約0.20g干燥的水楊酸和20mg無水碳酸氫鈉作催化劑，用干燥的注射器加入0.3ml的乙酸酐。輕輕搖動后，放70℃的水浴中反應(yīng)10min后取出，趁熱加入5ml的冷蒸餾水和1滴HCl(1∶3)溶液并不斷攪拌，然后置于冰水浴中冷卻30min，小心用玻棒壓碎結(jié)晶倒入15ml的離心管中，在離心機(jī)中離心分離，棄去上清液，并用冷水洗滌產(chǎn)品(3次，每次約0.5ml)后在離心機(jī)中離心分離，棄去上清液，得白色產(chǎn)品粗乙酰水楊酸0.22g，產(chǎn)率84%。
2.2 粗產(chǎn)品的精制
在2.1步驟中制得的上述各種粗產(chǎn)品加入約1.0ml乙醇(65%)水溶液，在熱水浴加熱至產(chǎn)品溶解完全，得到無色透明溶液，停止加熱后趁熱加入4.0ml溫?zé)岬恼麴s水，如有結(jié)晶析出則在水浴中加熱至結(jié)晶完全溶解后移出水浴，讓溶液冷卻至室溫后，放入冰水浴中冷卻30min。冷卻結(jié)晶后，小心用玻棒壓碎結(jié)晶，使析出的結(jié)晶沉于離心管底部，在離心機(jī)中離心分離，棄去上清液，滴入10滴蒸餾水洗滌結(jié)晶，再離心分離出水分，取出晶體并在濾紙上擠壓、烘干。得白色結(jié)晶即乙酰水楊酸產(chǎn)品。產(chǎn)品在電子天平上稱量約得0.16g。
2.3 產(chǎn)品的檢驗(yàn)
取少許乙酰水楊酸產(chǎn)品，用約1ml 95%乙醇溶解，加FeCl3(1%)溶液1滴，溶液不顯紫紅色，說明產(chǎn)品中已無水楊酸。
在XT-4顯微熔點(diǎn)測定儀中測定產(chǎn)品的熔點(diǎn)為136℃，達(dá)熔點(diǎn)時分解。
2.4 探索性實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計
讓學(xué)生在其它反應(yīng)條件不變的情況下分別使用不同的催化劑(如無水碳酸鈉、無水碳酸氫鈉、無水硫酸鈉、無水硫酸氫鈉、磷酸氫二鈉、磷酸二氫鈉、磷酸三鈉、濃硫酸和磷酸等)、不同的乙酸酐的用量、不同的反應(yīng)溫度及反應(yīng)時間等，這些反應(yīng)條件由學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析來確定最佳的反應(yīng)條件。
3 討論
3.1 本實(shí)驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)
一是用離心分離的方法代替了抽濾分離，比文獻(xiàn)［3，4］中的正常實(shí)驗(yàn)減少了反應(yīng)步驟，縮短了實(shí)驗(yàn)時間，達(dá)到快速完成的目的；避免了產(chǎn)品在多個步驟中的損失，如粘在濾紙等，使產(chǎn)率大為提高，為實(shí)現(xiàn)微型化實(shí)驗(yàn)提供有利條件；可進(jìn)行成組實(shí)驗(yàn)，為實(shí)現(xiàn)學(xué)生進(jìn)行探索性研究的目標(biāo)創(chuàng)造了條件。二是實(shí)驗(yàn)采用微型化，藥品、試劑的使用量比正常的實(shí)驗(yàn)減少10余倍，能養(yǎng)成學(xué)生勤儉節(jié)約的良好習(xí)慣。三是用碳酸氫鈉、碳酸鈉等作催化劑對環(huán)境友好的化學(xué)試劑代替濃硫酸等試劑，對操作的學(xué)生而言安全性大為提高，同時對環(huán)境保護(hù)起到積極作用，使綠色化學(xué)的觀念深入學(xué)生的心中；四是用注射器量取乙酸酐可提高準(zhǔn)確性，也使實(shí)驗(yàn)的速度大大加快，保證整個實(shí)驗(yàn)?zāi)茉陬A(yù)定時間里完成。
3.2 精減課時，提高學(xué)生動手能力
隨著醫(yī)學(xué)教育改革的不斷深入，減少醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)課程的教學(xué)課時數(shù)是大勢所趨，如何利用有限的教學(xué)時間讓學(xué)生完成更多的實(shí)驗(yàn)，掌握更多的知識，提高他們的實(shí)驗(yàn)技能和科研素質(zhì)是我們亟待解決的問題。改革實(shí)驗(yàn)教材增加綜合性、設(shè)計性和探索性的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容是提高醫(yī)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)動手能力和培養(yǎng)他們的科研素質(zhì)的最有效的途徑。本實(shí)驗(yàn)由于使用快速微型化的實(shí)驗(yàn)方法，使乙酰水楊酸的合成的時間大大縮短，為實(shí)現(xiàn)探索性實(shí)驗(yàn)創(chuàng)造了條件，以往最少要兩次實(shí)驗(yàn)課如今僅一次實(shí)驗(yàn)課就可完成，達(dá)到了減少教學(xué)時數(shù)而教學(xué)內(nèi)容不減少的目標(biāo)。
3.3 指導(dǎo)學(xué)生將實(shí)驗(yàn)報告寫成小論文
大學(xué)生在做醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)時均應(yīng)書寫實(shí)驗(yàn)報告，這是因?yàn)閷?shí)驗(yàn)報告既是實(shí)驗(yàn)課的重要內(nèi)容，又是科學(xué)研究的一個重要部分，同時還是科研論文的第一手資料。小論文是一種新的模式，它介于實(shí)驗(yàn)報告和畢業(yè)論文專題之間，其新穎、簡化、便于保存的特點(diǎn)更能激發(fā)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)熱情，有助于提高學(xué)生的興趣、自信和寫作能力。
乙酰水楊酸的制備是有機(jī)化學(xué)合成實(shí)驗(yàn)中重要的內(nèi)容，其合成方法也有多種。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中以教材提供的合成路線為主進(jìn)行合成，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)前查閱其他教材、相關(guān)文獻(xiàn)或數(shù)據(jù)手冊，在對反應(yīng)物、目標(biāo)產(chǎn)物、中間物質(zhì)的物理性質(zhì)充分了解的基礎(chǔ)上，選擇合理的實(shí)驗(yàn)條件、設(shè)計實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)，以提高產(chǎn)率、減少副反應(yīng)為目的，也可嘗試新的合成方法如微波合成等，也可就如何減少實(shí)驗(yàn)誤差、及實(shí)驗(yàn)室污染方面進(jìn)行討論，形式多樣。在合成實(shí)驗(yàn)中可以找到很多論文的題目。
參考文獻(xiàn)
［1］葛國文，劉軍，良.九0～九五屆醫(yī)學(xué)畢業(yè)生質(zhì)量調(diào)查分析［J］.中國高等醫(yī)學(xué)教育雜志，2001(2):20-21.
［2］潘慧娟，朱躍，田菊雯.醫(yī)學(xué)生化學(xué)實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)情況調(diào)查分析［J］.醫(yī)學(xué)理論與實(shí)踐，2002，15(6):732-733.
［3］伍琨賢.有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)［M］.北京：中國醫(yī)藥科技出版社，2004.
關(guān)鍵詞: 有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué) 教學(xué)改革 探索
有機(jī)化學(xué)是高校化學(xué)、化學(xué)教育,以及應(yīng)用化學(xué)、高分子、環(huán)境工程等化學(xué)相關(guān)專業(yè)的必修基礎(chǔ)課,有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)作為對理論課的補(bǔ)充,是學(xué)生通過實(shí)踐掌握理論知識的體驗(yàn)過程,也是培養(yǎng)學(xué)生掌握基本實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)技能的操作過程。在化學(xué)專業(yè)的教學(xué)體系中,有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課與有機(jī)化學(xué)理論課一樣,在整個化學(xué)教學(xué)中占據(jù)十分重要的位置。
作為皖西南地區(qū)唯一的本科師范院校,安慶師范學(xué)院高度重視實(shí)驗(yàn)課程的建設(shè),對實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行了多方面的改革。依據(jù)我校的科研條件,對沿用的實(shí)驗(yàn)教材進(jìn)行重新編寫[1];開設(shè)綜合性的實(shí)驗(yàn),讓學(xué)生在教師的指導(dǎo)下獨(dú)立設(shè)計實(shí)驗(yàn),培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立思考能力;每年在學(xué)生中開展“實(shí)驗(yàn)操作技能大賽”等活動,培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力。通過一系列的實(shí)驗(yàn)課教學(xué)改革,學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力得到了提高,由學(xué)生自主設(shè)計的科研項(xiàng)目多次在國家“挑戰(zhàn)杯”設(shè)計大賽中獲獎。本文從實(shí)驗(yàn)教學(xué)與考核的角度,對基礎(chǔ)有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革進(jìn)行探討。
一、重視傳統(tǒng)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)
1.規(guī)范“三個”報告
學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰ν窃趯?shí)驗(yàn)操作、回答思考題與完成報告等過程中培養(yǎng)出來的。一次系統(tǒng)的有機(jī)實(shí)驗(yàn)由三部分組成:實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)報告、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄報告和實(shí)驗(yàn)報告。實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)報告可以檢驗(yàn)學(xué)生的預(yù)習(xí)效果,幫助學(xué)生對實(shí)驗(yàn)操作事先有一個清晰的整體把握;實(shí)驗(yàn)過程強(qiáng)調(diào)學(xué)生動手操作的能力,注重要求學(xué)生養(yǎng)成科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度,依據(jù)不同的實(shí)驗(yàn)條件,記錄觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,設(shè)計實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表格,規(guī)范條理的記錄數(shù)據(jù),同時學(xué)生對所記錄的感性層面的現(xiàn)象和數(shù)據(jù)進(jìn)行理論思考與解釋,以便在實(shí)驗(yàn)報告中得出結(jié)論。實(shí)驗(yàn)報告是對整個有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的最終檢驗(yàn),包括實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮驮怼?shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、結(jié)果分析和結(jié)論,而學(xué)生在撰寫實(shí)驗(yàn)報告時,必須字體工整,表達(dá)清楚,準(zhǔn)確地闡述實(shí)驗(yàn)的原理、實(shí)驗(yàn)裝置示意圖、步驟、現(xiàn)象等實(shí)驗(yàn)過程并總結(jié)陳詞。
2.規(guī)范學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作
我校有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的開設(shè)是從性質(zhì)實(shí)驗(yàn)過渡到合成實(shí)驗(yàn)和設(shè)計型實(shí)驗(yàn)。學(xué)生從驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象開始,相互之間比較實(shí)驗(yàn)操作對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的影響,培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)中規(guī)范操作的意識;進(jìn)而通過開設(shè)一系列對于粗產(chǎn)物分離和提純的操作性實(shí)驗(yàn),強(qiáng)化學(xué)生處理反應(yīng)產(chǎn)物的能力;順利過渡到合成實(shí)驗(yàn)后,教師發(fā)揮主導(dǎo)作用,就實(shí)驗(yàn)所需的合成條件,在學(xué)生深刻認(rèn)識實(shí)驗(yàn)原理,以及粗產(chǎn)物除雜過程的基礎(chǔ)上,指導(dǎo)學(xué)生舉一反三,最終學(xué)會選擇正確的實(shí)驗(yàn)儀器,設(shè)計合理的實(shí)驗(yàn)裝置,完成設(shè)計型實(shí)驗(yàn)。
3.重視思考題和結(jié)果分析
教師以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ),聯(lián)系實(shí)驗(yàn)原理提出思考題,引起學(xué)生對實(shí)驗(yàn)的好奇心,提高學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和動腦思考的主動性。只有認(rèn)真完成實(shí)驗(yàn)并加以理論分析,學(xué)生才能夠很好地回答教師提出的思考題。回答思考題是對整個實(shí)驗(yàn)的再思考與提高[2],在實(shí)驗(yàn)中,教師圍繞每個實(shí)驗(yàn)提出深刻的思考題,不但可以促進(jìn)學(xué)生深入思考與學(xué)習(xí),而且可以使學(xué)生較好地鍛煉理性思維能力,從而達(dá)到較好的實(shí)驗(yàn)效果,提高教學(xué)質(zhì)量。
二、有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的探索
1.學(xué)生實(shí)驗(yàn)與教師科研相結(jié)合
我校根據(jù)教師的一些科研課題開設(shè)開放性實(shí)驗(yàn),學(xué)生自主報名,利用課余和暑假的時間參與實(shí)驗(yàn)研究,查閱文獻(xiàn),學(xué)習(xí)反應(yīng)機(jī)理,進(jìn)一步提出設(shè)想,在教師幫助下優(yōu)化反應(yīng)條件,并動手實(shí)驗(yàn)。參與這些實(shí)驗(yàn)的學(xué)生多數(shù)以這部分工作為起點(diǎn)開始自己畢業(yè)論文的撰寫,并且為考研面試中的實(shí)驗(yàn)操作部分打下基礎(chǔ),更有提出一些較好設(shè)想并努力進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的學(xué)生憑借實(shí)驗(yàn)成果參加“挑戰(zhàn)杯”大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技創(chuàng)作競賽,其中《基于Ni(dmit)2分子自旋梯材料的制備和構(gòu)效關(guān)系研究》獲2009年全國三等獎。
2.開展有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的“雙語教學(xué)”
應(yīng)對我校化學(xué)化工學(xué)院的大多數(shù)畢業(yè)生都選擇進(jìn)一步深造的現(xiàn)狀,考慮到提高學(xué)生的科研能力,幫助學(xué)生順利通過考研面試,選擇性地開展有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的“雙語教學(xué)”[3]是必要的。對于同一個實(shí)驗(yàn),同時開設(shè)中文和英文兩組實(shí)驗(yàn),讓學(xué)生依據(jù)個人對英語的駕馭能力進(jìn)行選擇。實(shí)驗(yàn)完成后,實(shí)驗(yàn)報告必須用英文書寫,這對學(xué)生以后撰寫科技論文大有益處。對于學(xué)生來說有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)英語教學(xué)是一個難得的系統(tǒng)學(xué)習(xí)運(yùn)用專業(yè)詞匯的機(jī)會,對以后工作、科學(xué)研究及進(jìn)行學(xué)術(shù)交流非常重要。在雙語教學(xué)過程中,為提高學(xué)生的英文寫作水平,指導(dǎo)學(xué)生查閱與實(shí)驗(yàn)相關(guān)的科技文獻(xiàn),學(xué)習(xí)英文科技論文的寫作方法,如何采取恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)措施,達(dá)到既能幫助學(xué)生既掌握專業(yè)基礎(chǔ)知識與專業(yè)詞匯,又能掌握有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的技能操作的雙重效果,還需要進(jìn)一步探討。
3.有機(jī)實(shí)驗(yàn)的微型化和綠色化
有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程作為對理論課的重要補(bǔ)充,開設(shè)的課時量為108學(xué)時。實(shí)驗(yàn)中所使用藥品大多數(shù)具有毒性和易燃性,實(shí)驗(yàn)流程也需要較長的時間,并且由于教育擴(kuò)招,學(xué)生多,班級多,而實(shí)驗(yàn)室的資源有限,如何降低實(shí)驗(yàn)試劑的用量,節(jié)省實(shí)驗(yàn)時間,降低污染成為實(shí)驗(yàn)室需要解決的難題。
微型實(shí)驗(yàn)是近年來國內(nèi)外迅速發(fā)展的一種實(shí)驗(yàn)方法和技術(shù)[4],它具有節(jié)能、安全、減少污染、實(shí)驗(yàn)迅速等優(yōu)點(diǎn),并且實(shí)驗(yàn)的微型化不影響實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察,還可以減少實(shí)驗(yàn)三廢,對保證學(xué)生和教師的安全,提高經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益有實(shí)際意義。
近年來,超聲波、微波、光、電及生物催化劑(酶、微生物、抗體酶)、綠色溶劑(離子液體、超臨界流體、水)在有機(jī)合成中的應(yīng)用得到了空前的發(fā)展,并形成了一系列先進(jìn)實(shí)驗(yàn)技術(shù)[5]-[6],利用這些技術(shù)手段對于加快反應(yīng)速度、提高產(chǎn)率、減少能耗、減小污染起到了意想不到的作用。比如在微波合成β-萘甲醚實(shí)驗(yàn)中,利用微波加熱的方式取代傳統(tǒng)加熱,提高了反應(yīng)速率,節(jié)省了不少時間。
三、建立新實(shí)驗(yàn)考核體系
實(shí)驗(yàn)課成績評定是檢查教學(xué)效果和激勵學(xué)生認(rèn)真完成實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的重要環(huán)節(jié)[7]-[8]。嚴(yán)格的考核是正確引導(dǎo)和激勵學(xué)生的積極性,監(jiān)督和檢查學(xué)生學(xué)習(xí)效果及應(yīng)用能力,提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量的有效手段。
我校的實(shí)驗(yàn)課程考核包括平時考核、操作考查和期末實(shí)驗(yàn)理論考試,平時考核是指對學(xué)生的“三個”報告的撰寫情況和平時表現(xiàn)進(jìn)行打分,教師通過整個學(xué)期對學(xué)生實(shí)驗(yàn)過程的觀察,對學(xué)生的真實(shí)水平有清楚的了解,根據(jù)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α⑺季S能力、團(tuán)隊(duì)合作能力等多方面進(jìn)行考核,這一部分占實(shí)驗(yàn)總成績的30%;操作考查主要是就選定的設(shè)計型實(shí)驗(yàn)對學(xué)生搭建儀器裝置和實(shí)驗(yàn)基本操作的動手能力,對實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)的各種問題的綜合能力等多個角度進(jìn)行考查,根據(jù)學(xué)生的操作與回答情況進(jìn)行打分,這一部分占實(shí)驗(yàn)總成績的30%。實(shí)驗(yàn)理論是基礎(chǔ)有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程必須掌握的一項(xiàng)重要內(nèi)容,實(shí)驗(yàn)理論考試可促進(jìn)學(xué)生在掌握具體的操作上更進(jìn)一步理解各種操作的理論背景知識。實(shí)驗(yàn)理論考試主要對學(xué)生進(jìn)行有關(guān)實(shí)驗(yàn)的理論知識、基本操作、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理等方面的書面考試,實(shí)驗(yàn)理論考試成績是學(xué)生實(shí)驗(yàn)成績的重要組成部分,這一部分占實(shí)驗(yàn)總成績的40%。
這種實(shí)驗(yàn)考核方式既考查了學(xué)生知識掌握的情況,又考查了學(xué)生的操作能力,還體現(xiàn)了成績的真實(shí)性和公平性。
四、結(jié)語
我們對有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革,優(yōu)化了實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系,強(qiáng)化了實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)。學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練和實(shí)際動手能力得到了有效加強(qiáng),激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,培養(yǎng)了科研創(chuàng)新精神,不少學(xué)生發(fā)表了質(zhì)量較高的學(xué)術(shù)論文。學(xué)生的綜合素質(zhì)得到了有效提升,考上研究生的人數(shù)逐年上升,占畢業(yè)生總數(shù)的50%左右。他們基礎(chǔ)扎實(shí)、動手能力強(qiáng)、敢于實(shí)踐創(chuàng)新,受到了用人單位普遍歡迎,經(jīng)過兩三年實(shí)踐就能成為所在單位的教學(xué)科研骨干。有機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革也大大促進(jìn)了教師提高自身素質(zhì)和業(yè)務(wù)水平的積極性,形成了教師與學(xué)生教學(xué)相長的良性互動。
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一、教學(xué)改革的一種方式———小論文
寫小論文是學(xué)生在熟練掌握基本理論知識的基礎(chǔ)上，通過查閱相關(guān)的資料，對自己感興趣的問題，提出自己的想法。如:現(xiàn)在大家關(guān)注的環(huán)境分析、生物樣品分析、藥物分析等。通過寫小論文，可以達(dá)到以下目的:首先，學(xué)生只有在對課本上的內(nèi)容比較熟悉的條件下，才有可能提出自己的見解，因此，在此之前，學(xué)生必需好好地學(xué)好書本上的知識。其次，學(xué)生又必須把書本的知識轉(zhuǎn)變成自己的知識，在此基礎(chǔ)上，才有可能有自己的想法。
二、教學(xué)改革的第二種方式———課堂討論
在教學(xué)中分組討論，然后在課堂上由學(xué)生自己上臺講課，一方面鍛煉了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作精神，另外也鍛煉了學(xué)生的語言組織能力和表達(dá)能力。如分析化學(xué)在講完了酸堿滴定，下面的配位滴定的基本原理部分，可以將學(xué)生分成兩個組，每組準(zhǔn)備一部分，教師上課時請學(xué)生上臺講解，其他的學(xué)生進(jìn)行補(bǔ)充討論，課堂氣氛活躍，學(xué)生積極性高，參與性強(qiáng)，記憶深刻。
三、教學(xué)改革的第三種方式———多媒體教學(xué)
教學(xué)多媒體是知識經(jīng)濟(jì)的產(chǎn)物，它是信息社會的標(biāo)志之一，在教學(xué)中，計算機(jī)輔助教學(xué)，使原本難理解的儀器結(jié)構(gòu)、原理變得較好理解，原來看不到摸不到的儀器變?yōu)榭梢钥吹模梢赃M(jìn)一步加深理解。如對于電位分析法中的離子選擇性電極測定的原理，如果我們用多媒體教學(xué)，就能很好地說明電極浸泡后由干玻璃層變?yōu)樗瘜樱る娢慌c溶液中被測離子的關(guān)系，從而得出其電位與被測離子的關(guān)系。假如沒有，學(xué)生便很難理解。
四、利用前沿學(xué)科研究，采用滲透模式，加深本課程的學(xué)習(xí)
將分析化學(xué)的內(nèi)容滲透到相關(guān)的學(xué)科之中，如生命化學(xué)是當(dāng)今國際上自然科學(xué)研究的前沿，我們可以利用學(xué)生感興趣的DNA鑒定、指紋圖譜獲得等，使學(xué)生產(chǎn)生了解方法的興趣，從而加深對儀器分析課程學(xué)習(xí)的欲望;另外還有藥物化學(xué)中藥物的鑒定，環(huán)境化學(xué)中環(huán)境的檢測等:學(xué)生為了解相關(guān)知識自然會有學(xué)習(xí)的沖動，從而加深本課程的學(xué)習(xí)。五、加強(qiáng)對學(xué)生可持續(xù)發(fā)展意識的培養(yǎng)分析化學(xué)教學(xué)中，素質(zhì)教育的目標(biāo)之一是使學(xué)生了解與分析化學(xué)有關(guān)的環(huán)境、能源等問題，培養(yǎng)可持續(xù)發(fā)展的意識和綠色化學(xué)的思想。這些都要分析化學(xué)教師從一點(diǎn)一滴做起。如節(jié)約藥品，廢液處理，藥品回收，節(jié)約用水等。通過以上的教學(xué)改革實(shí)踐和探索，我們感到:提高分析化學(xué)課程的教學(xué)，使該課程變?yōu)槿巳讼雽W(xué)，人人愿意學(xué)，大部分人都能學(xué)好的一門基礎(chǔ)課，是當(dāng)前基礎(chǔ)教育改革發(fā)展的必然。
作者:李銘芳 柳英霞 白玲 汪小強(qiáng) 單位:江西農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院 南昌大學(xué)分析測試中心
作者：尚宏利 李軍 桑雪梅 王敏 單位：重慶理工大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院
學(xué)生根據(jù)指導(dǎo)老師提供的實(shí)驗(yàn)題目或自選的實(shí)驗(yàn)題目，自行查閱參考資料，自行設(shè)計實(shí)驗(yàn)方案，自選與組裝實(shí)驗(yàn)設(shè)備，自擬實(shí)驗(yàn)操作步驟，實(shí)施實(shí)驗(yàn)方案，對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析和總結(jié)，并以小論文的形式寫出完整的實(shí)驗(yàn)報告的科學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本訓(xùn)練過程。其基本操作過程一般有三個步驟。準(zhǔn)備階段選題選題主要依據(jù)以下幾個方面：(1)根據(jù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱，結(jié)合學(xué)生的興趣、愛好、能力以及知識結(jié)構(gòu)等，且考慮實(shí)驗(yàn)室的實(shí)際實(shí)驗(yàn)條件來指導(dǎo)學(xué)生選擇課題。(2)所選的課題要有一定的深度，選題覆蓋面要廣，綜合性要強(qiáng)，保證學(xué)生對知識能融會貫通、靈活運(yùn)用，注重提高自身綜合運(yùn)用知識的能力。(3)要結(jié)合物理化學(xué)設(shè)計性實(shí)驗(yàn)的形式。物理化學(xué)設(shè)計性實(shí)驗(yàn)一般有四種形式：擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方法或裝置，提高實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性以及開辟新的物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)等。在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的設(shè)計上，可以采用以下途徑:①用已學(xué)過的儀器裝置做某些實(shí)驗(yàn)體系在實(shí)驗(yàn)條件發(fā)生重要變化時的探索；②相同的實(shí)驗(yàn)方法在新體系中的應(yīng)用研究；③物理化學(xué)研究方法在與生產(chǎn)、生活等跟實(shí)際有關(guān)的課題方面的應(yīng)用；④教師科研課題中的子項(xiàng)目等。例如《蔗糖水解動力學(xué)實(shí)驗(yàn)》設(shè)計實(shí)驗(yàn)內(nèi)容添加溫度和酸濃度的影響，實(shí)驗(yàn)除了測定速率常數(shù)和半衰期，還可測定活化能，綜合運(yùn)用了動力學(xué)知識，加深學(xué)生對速率方程的理解[3]。針對制藥專業(yè)學(xué)生，如果把實(shí)驗(yàn)中的催化劑改為酶，除了以上的內(nèi)容外，還需了解酶催化反應(yīng)、酶的分離提純及活性測定等相關(guān)理論知識，同時實(shí)驗(yàn)方案、步驟及結(jié)構(gòu)分析等都有更高的要求。
查閱資料確定選題后，就要著手收集相關(guān)資料。除了物理化學(xué)和物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教材上的理論知識外，還可請教資深老師；或利用圖書資料、網(wǎng)上資源等查找相關(guān)數(shù)據(jù)。在搜集充分的文獻(xiàn)資料后，將所獲取的信息進(jìn)行閱讀、整理和選取，尋找合理的條件，初步擬定實(shí)驗(yàn)原理、方法和步驟。為擬定實(shí)驗(yàn)方案作好充分的準(zhǔn)備。擬定方案(1)擬定方案要遵循三個基本原則：科學(xué)性原則、創(chuàng)新性原則、環(huán)保性原則。科學(xué)性原則要求設(shè)計過程都要科學(xué)、合理，所采用的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，方法和步驟等都要有一定的物理化學(xué)理論依據(jù)或?qū)嵺`基礎(chǔ)。創(chuàng)新性原則要求實(shí)驗(yàn)設(shè)計要敢于突破陳規(guī)，獨(dú)到新穎，能反映新觀點(diǎn)、新方法和新思路等。環(huán)保性原則是指要從環(huán)境保護(hù)的角度來考慮實(shí)驗(yàn)的設(shè)置、手段、方法等各方面因素，盡可能采用簡約的實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)裝置，用較少的實(shí)驗(yàn)步驟和實(shí)驗(yàn)藥品、儀器，在較短的時間內(nèi)完成效果明顯的實(shí)驗(yàn)。培養(yǎng)學(xué)生建立綠色化學(xué)理念，培養(yǎng)學(xué)生用“3R”原則[4]（減量化、再利用、資源化）的思維方式來考慮和如何解決化學(xué)實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的污染問題，達(dá)到較好的環(huán)境效應(yīng)。例如《二元金屬相圖實(shí)驗(yàn)》，實(shí)驗(yàn)中使用的鉛替換為鉍或鋅。實(shí)驗(yàn)經(jīng)改進(jìn)后轉(zhuǎn)變?yōu)榫G色實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)藥品用量減少，降低實(shí)驗(yàn)成本，且測量結(jié)果理想。例如《燃燒熱的測定》無需改變實(shí)驗(yàn)方法，可以用蔗糖直接代替有毒的萘。(2)擬定方案的要求擬定方案要求學(xué)生要充分運(yùn)用已掌握的理論和實(shí)驗(yàn)知識或技能，綜合地考慮問題，根據(jù)實(shí)驗(yàn)的目的和具體要求，尋求科學(xué)的、可靠的的實(shí)驗(yàn)原理，根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理擬定實(shí)驗(yàn)方法；根據(jù)實(shí)驗(yàn)方法，合理地選擇儀器和準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)器材，周密地分析實(shí)驗(yàn)中可能出現(xiàn)的問題，并擬定消除或減少這些問題的措施和辦法；最后確定實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)步驟，安排實(shí)驗(yàn)進(jìn)程等；完成實(shí)驗(yàn)方案后提交指導(dǎo)老師審閱，以確保實(shí)驗(yàn)的可行性。實(shí)驗(yàn)階段實(shí)施設(shè)計性實(shí)驗(yàn)的方案是設(shè)計性實(shí)驗(yàn)操作過程中的關(guān)鍵主體。學(xué)生根據(jù)自己設(shè)計的方案，準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)儀器，實(shí)驗(yàn)藥品。認(rèn)真閱讀儀器設(shè)備的使用說明，熟悉物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器的性能構(gòu)造、工作原理、使用方法和注意事項(xiàng)。準(zhǔn)確，安全地安裝、調(diào)試、維護(hù)和使用儀器，以便在精密的條件下測量到所需的數(shù)據(jù)。例如旋光儀的使用，在測量前，要將旋光儀預(yù)熱，和調(diào)零等。學(xué)生按操作要求要認(rèn)真操作、細(xì)心觀察、作好記錄，將測得的數(shù)據(jù)按設(shè)計方案的原理進(jìn)行處理、分析，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。結(jié)果處理階段學(xué)生通過對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察，取得有關(guān)的數(shù)據(jù)，通過作圖，列表等手段，進(jìn)行分析、綜合、判斷等活動來獲取結(jié)論。在獲取結(jié)論后，還應(yīng)對實(shí)驗(yàn)的步驟進(jìn)行反思、討論和總結(jié)，并以論文的形式寫出實(shí)驗(yàn)報告。
為了客觀、公正、全面地反映學(xué)生的實(shí)驗(yàn)綜合能力，制定了成績評定標(biāo)準(zhǔn)：包括查閱資料、方案設(shè)計、實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)結(jié)果、協(xié)作精神、實(shí)驗(yàn)安排、創(chuàng)新內(nèi)容、環(huán)境保護(hù)、清潔安全和實(shí)驗(yàn)報告。實(shí)驗(yàn)報告以論文的形式考評，格式要符合科學(xué)期刊的要求，標(biāo)出標(biāo)題，摘要，關(guān)鍵詞，報告最后還要附有參考文獻(xiàn)等。論文的內(nèi)容除了實(shí)驗(yàn)?zāi)康模瑢?shí)驗(yàn)原理，實(shí)驗(yàn)儀器與藥品，實(shí)驗(yàn)的操作情況，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果外，還可以寫上實(shí)驗(yàn)過程的心得體會，指出實(shí)驗(yàn)中的不足、改進(jìn)的地方及尚待進(jìn)一步解決的問題，以便供學(xué)有余力的學(xué)生進(jìn)一步探索通過開設(shè)設(shè)計性環(huán)保物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生不僅可以接觸到一個比較完整的研究工作過程，包括實(shí)驗(yàn)選題、實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象觀察和數(shù)據(jù)采集、實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析討論以及實(shí)驗(yàn)報告的撰寫等，而且可以大大激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主觀能動性，充分發(fā)揮其聰明才智；同時培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新精神，實(shí)踐能力，分析和解決問題的能力、環(huán)保意識及嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。總之，我們力爭通過實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練，把學(xué)生培養(yǎng)成綜合應(yīng)用型高素質(zhì)人才。
