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绿色化学前沿范文1
一、绿色化学12条原则
Anastas和Warner提出了绿色化学的12条原则,这些原则可作为实验化学家开发和评估一条合成路线、一个生产过程、一个化合物是不是绿色的指导方针和标准:
(1) 最好是防止废物的产生而不是产生后再来处理;
(2) 合成方法应设计成能将所有的起始物质嵌并入最终产物中;
(3) 只要可能,反应中使用和生成的物质应对人类健康和环境无毒或毒性很小;
(4) 设计的化学产品应在保持原有功效的同时,尽量使其无毒或毒性很小;
(5) 应尽量不使用辅物质(如溶剂、分离试剂等),如果一定要用,也应使用无毒物质;
(6) 能量消耗越小越好,应能为环境和经济方面的考虑所接受;
(7) 只要技术上和经济上可行,使用的原材料应是能再生的;
(8) 应尽量避免不必要的衍生过程(如基团的保护与去保护,物理与化学过程的临时性修改等);
(9) 尽量使用选择性高的催化剂,而不是靠提高反应物的配料比;
(10) 设计化学产品时,应考虑当该物质完成自己的功能后,不再滞留于环境中,而可降解为无毒的产物;
(11) 分析方法也需要进一步研究开发,使能做到实时、现场监控,以防有害物质的形成;
(12) 一个化学过程中使用的物质或物质的形态,应考虑尽量减小实验事故的潜在危险,如气体释放、爆炸和着火等。
综观以上12条,可以看出:绿色化学提出的目标和任务不是被动地治理环境污染,而是主动地防止化学污染。这也是绿色化学与环境保护二个概念不同的地方。绿色化学是“防”,环境保护是“治”,只有从根本上切断污染源,才能真正做到保护环境。同时,我们也看到,绿色化学是一举多得的事情。
二 、开展绿色化学实验教学的尝试
(1) 开展微型化学实验 微型化学实验(microscalechemicalexperiment或microscalelaboratory简称M.L.)是20世纪80年代经济发达国家的高校为解决化学专业,耗资巨大的三废处理问题、实验安全问题及一些试剂价格过于昂贵而发展兴起的一种新实验方法,它的试剂用量是常量实验的十分之一至千分之一。微型化学实验是绿色化学实验的重要组成部分,我们应该把握住微型化学实验的精髓,积极开展化学实验的微型化研究。微型化学实验是以尽可能少的试剂,来获取所需化学信息的实验原理与技术,而不一定要在微型仪器中进行。由于试剂用量大大减少,产生的“三废”量也非常少,基本解决了对环境的污染问题,也大大地节约了实验费用。多年来,我们对传统的实验进行了改进,采用了“性质实验点滴化,分析实验减量化,合成实验微型化”,用已有的仪器就能完成大多数实验,从而实现了“以尽可能少的试剂获取所需化学信息”的目标。如性质实验,在不影响实验效果的前提下,尽可能降低试剂的浓度,减少试剂的用量;滴定分析实验,将标液的浓度由0.1mol·L降至0.01mol·L~0.02mol·L,滴定管使用25mL的,锥形瓶改用100mL微型化学实验的主要优越性在于:试剂用量大大减少,减少了相关辅助材料、水电的消耗,降低了实验成本,也提高了实验的安全性;产生的“三废量很少,改善了实验环境条件,极大的减少了对环境的污染。微型化学实验具有减少污染、安全、节约实验经费与时间等优点,是化学实验绿色化的重要手段,值得大力提倡和采用。
(2) 串联实验以及试剂的回收利用 串联实验是指通过调整实验次序,使一个实验的产物成为下一个实验的原料。如把萃取和蒸馏实验安排在一起,利用四氯化碳萃取碘的水溶液,得到碘的四氯化碳溶液,然后在碘的四氯化碳溶液中加入氢氧化钠溶液至紫色刚好消失,利用反萃取把四氯化碳分离出来,最后进行蒸馏,使四氯化碳回收再利用串联实验以及试剂的回收利用在一定程度上减轻了常规实验对环境的污染,有利于环境保护。
(3) 寻找替代性试剂、溶剂、催化剂 实现同一变换可能存在几种可供选择的试剂、溶剂、催化剂,只要可能,实验过程中应尽量寻找实现同一变换最无害的试剂替代有毒有害的试剂;通过改变反应的溶剂,用不易挥发、无害的溶剂(H2O)代替挥发、有毒的溶剂;用高效、无毒、无害的催化剂代替腐蚀性严重的催化剂。如无机实验中,可用硫代乙酰胺替代有毒的硫化氢进行阳离子沉淀实验;有机实验中,甲苯可用来代替苯作为更安全的有机溶剂;酯类合成实验中,可用无机盐、离子交换树脂、高效固体酸Fe2O3-SO4代替浓H2SO4作催化剂,不仅具有较高的选择性、转化率,还可避免浓H2SO4腐蚀性,而且反应速度快,催化剂易于分离回收重复使用等特点是一类理想的环保催化剂。
(4) 妥善处理实验产生的“三废” 化学实验室的环境保护应规范化、制度化,应对每次产生的“三废”进行处理。把用过的酸类、碱类、盐类等各种废液、废渣,分别倒入各自的回收容器内,按照国家要求的排放标准进行处理,可采取中和、吸收、燃烧、回收循环利用等方法来处理废弃物,对于实验过程中产生大量有毒有害及腐蚀性的气体,在通风橱内完成实验,并将尾气进行集中收集,采用吸收、中和等方法集中处理,对于重金属废液一般采用回收的方法进行处理。在开放实验中,鼓励学生设计一些废液的处理或回收实验,如银废液回收银、含碘废液回收碘、含铬废水的处理等,这有利于提高学生的环保意识。
三、实现绿色化学实验教学的其他途径
(1) 开放研究性课题,让学生自主探求解决环境问题的新方式。研究性课程的设置,意在培养学生独立思考、自主学习,应加以合理引导,抓住机遇,从课题选择上适当调整,促进学生关注社会、关注环境的意识。
(2) 提高教师
绿色化学前沿范文2
1.药物化学实验教学中实行“绿色化学”的意义
近几年来,国内许多高校意识到在实验教学过程中衍生出了一些对环境有害的化学产物,为解决这种问题所造成的弊端,都在积极探索“绿色化学”在实验教学中的可适用性,并取得了明显的成效。针对解决我国高等院校实验教学中普遍存在的环境污染问题,以“绿色化学”为理念构建大学实验课程新体制是一项有效的措施,体现了环境保护、可持续发展的教育理念m。我院药物化学作为药学相关专业的一门主要课程,实验课占总学时的48%,因此实验课在药物化学的授课中占着近似一半的比重,是-门重要的学科。
药物化学在实验教学中所产生的“三废”对环境造成相当大的污染,如废液:贯穿整个药物化学实验课程中产生的各种残液、废酸、废碱等是废液的主要成分,污染物的种类较多。如残渣:苯佐卡因合成中使用的重铬酸钠,富含重金属的污染。对于以上这些未加处理的废液、残渣最常见的处理方式是直接倒进下水道中,这一行为会对与下水道相连的饮用水造成严重的污染,另外药物化学实验课中产生的如NO、H2S等有毒气体对空气也产生一定的污染。因此,为避免这些“三废”的污染,需要切实可行的推进“绿色化学”的应用进程,保证药物化学实验教学与环境的相适应性。
2.“绿色化学”在药物化学实验教学中的应用途径
2.1优化实验方案
遵循“绿色化学”的宗旨,选择毒性小的实验,减少实验中有毒溶剂和催化剂的使用,对药物化学的实验进行优化,改用毒性小,可操控性大的实验来替代毒性大的实验,对于相同作用的溶剂、催化剂,在实验过程中尽量使用最无害的试剂。如苯妥英钠的合成实验中安息香的制作过程,若采用氰化钠制 作,则会产生很大的毒性,氰化钠本身是剧毒药品,微量可致死;但是改用维生素B1和水制备安息香以后,毒性则会降低很多。这一改变不仅有利于对环境的保护,同时也极大的保护了操作者的安全。
改进实验过程我院的药物化学实验课同时开课四个实验室共计48组学生,每周循环4次。因此,在实验过程中所产生的“三废”对学生的健康和校园环境具有很大的危害。对此可以采取以下措施。
2.2.1药物化学实验课中试行微量或半微量的实验
以微小量的试剂,在微量化的仪器装置中进行化学实验即微型化学实验,其特点是保证实验效果的前提下,减少试剂用量、缩短实验时间、减少残渣和有害气体的产生、最终减少对环境的污染,将药物化学实验向绿色环保型实验转化[3]。如磺胺醋酰钠合成实验中,常规实验中磺胺用量为17.2g,醋酐的用量为13.6mL,若采用半微量实验,磺胺用量为8.6g,醋酸酐的用量为6.8mL。由此可以看到微量法中药品的用量比常规实验减少一半,所得目标产物大约在4~5g之间,这一改变既使最终产物能用于熔点测定,又满足了实验要求,从而达到了减少实验污染的最终目的。
2.2.2在药物化学实验课中引进微波技术
微波是一种新型实验技术,其反应速度比传统的药物化学实验技术如油浴、电动搅拌等快数倍甚至千倍,具有反应条件温和、操作方便、时间短、产率高、对环境污染小等优点。在药物化学实验教学中引人微波技术,不但能减少环境污染、节约化学原料,还有助于学生对先进实验技术的了解,激发学生的求知兴趣。这些先进技术的使用对确保化学实验课程的绿色化有十分重要的作用,因而也是实现药物化学实验绿色化的一个重要方式。
2.2.3在药物化学实验课中引进多媒体教学
为避免对学生身体的伤害,对于药物化学实验中产生有毒气体的实验,例如:产生NO气体的苯妥英钠的合成实验,可以采用计算机多媒体教学的方法进行,这类教学是通过文字、声音、图像、动画等的相互交汇使用在不同的界面上,对实验的原理、装置、过程以及注意事项进行模拟演练。让学生在电脑屏幕上做仿真实验,这样不仅能巩固药物化学知识,还可以利用动画技术,将复杂的实验原理生动地呈现在学生面前,对于激发学生的学习兴趣、调动学生学习的积极性和对知识的掌握有重要促进作用W。而且,整个教学过程都没有对环境的造成伤害,完全达到了“零污染”。
2.3有效处理实验“三废”
对于药化实验课中一些不可避免产生的“三废”:如废液,可在实验室中分别设立“废酸回收瓶”和“废碱回收瓶”,并中和处理两种废液,蒸馏回收可用的溶剂,不能回收的则需统一管理对于富含重金属的实验残渣如铬金属,可以采用还原剂(如铁粉、亚硫酸钠、二氧化硫等),在酸性条件下使&6+还原为&3+,后加入碱(如氢氧化钠等),调节pH值,生成低毒的Cr(0H)3沉淀,分离沉淀,排放清液,用焙烧法处理沉淀,填埋处理后的铬渣,避免二次污染而对于在药化实验反应中产生的有毒气体,也可采用溶液吸附和固体吸附的方法处理,如NO可以在NaOH碱性水溶液中吸附、H2S气体可以使用活性炭吸附。
3.前景展望
“绿色化学”作为绿色环保的理念,可持续发展目标的体现,需要被高校所接受和有效实行。国外一些发达国家的学校实验室,在进行化学实验时特别提倡“绿色化学实验”并执行“绿色化学实验”的“5R”原则。gpReject,拒用危险品;Reduce,减量使用;Recycle,循环使用;Reuse,重新使用;Regenerate,再生使用。遵从绿色化学的理念,减少实验教学中对环境污染,是我们每个教学工作者的义务和责任,我们在培养学生理论知识的同时,也需要培养他们的绿色环保的概念,在实验教学中贯彻执行环保措施,为环境保护,也为学生的健康树立一道有力的屏障。
绿色化学前沿范文3
关键词:无机及分析化学 实验室 绿色 建设
环境问题是当今世界各国所面临的最重要的问题之一。针对人类所面临的化学污染(如酸雨、农药、粉尘、尾气、致癌物、温室效应等)的环境问题,科学家们提出了绿色化学的概念。绿色化学是指在生产、使用化学品时,最大限度地利用原料,尽量避免使用危险、有毒的化学试剂和药品,消除废弃物的产生,建立环境友好的生产方法和工艺,最大限度地减少了废气、废液、废渣的排放,达到从源头防止污染、根治环境污染问题的目的,实现化学工业的可持续发展。
近年来,随着高校招生规模的扩大、学生人数的增多,化学实验教学过程中产生的废气、废液、废渣亦随之增加。绿色化学是现代化学发展的必然趋势。在这一趋势下,将绿色化学的理念融入实验教学的整个过程中,实现无机及分析化学实验室的绿色化建设,既能使学生和实验教学人员有一个良好的学习、工作环境;又能使高校的新生一开始就在脑海中植入绿色化学的理念,并通过实验教学过程中的潜移默化,形成绿色化学实验的习惯。这对培养学生的环保意识和节俭美德,树立学生科学的环境观和资源观具有相当重要的意义。
一、将绿色化学教育融入无机及分析化学实验教学过程中
无机及分析化学实验是我校生物化工、食品工程、制药工程、纺织工程专业大学一年级新生开设的基础实验课,是学生检验无机及分析化学理论知识、获得和累积化学经验知识的重要手段, 是提高学生科学素质和化学实验操作技能的重要途径[1]。在无机及分析化学实验的教学过程中,应充分将环保意识、环境化学知识与实验教学联系起来,在实验室进行环保、安全和节能减排教育,加强化学实验废弃物处理技术教育,使得学生对一些常见的环境污染治理方法及防范措施有所了解,通过规范化的实验操作,节省试剂和药品用量,减少实验环境污染,引导学生探索治理环境污染的途径。加深学生对一些化学品的毒性、危险性以及给环境带来的危害的认识,培养学生良好的化学实验习惯及绿色环保意识。
二、结合绿色化学理念,优化实验安排
无机及分析化学实验室绿色化建设必须从源头上减少有毒、有害废弃物的产生[2]。具体实施方案如下:A. 整体统筹实验项目,合理安排实验顺序,将相互关联的实验项目串连起来,实现产物、副产物的循环使用和剩余试剂的回收再利用;B. 合理设计实验教学方案,减少重复和浪费,减少试剂的用量; C. 优化每一个实验项目,尽可能达到:原材料廉价易得、副反应少、使用的试剂无毒无害、生成物无毒或毒害性小且易处理、节约能源、对环境无污染等。
此外,对于一些较时间长、毒性强、危险大的化学实验,可以采用仿真实验(计算机辅助教学模拟化学实验)的方式进行实验教学。仿真实验是指利用多媒体技术对实验过程进行仿真的特殊实验方式,其最大的优点是实现了化学试剂和仪器装置“零投入”和“废弃物零排放”。仿真实验将那些毒性大、危险性较大的实验变成了不会对人体和环境造成污染的绿色化学实验。
三、控制药品数量、保证药品质量、使用无污染药品
在无机及分析化学实验教学过程中,为避免不必要的浪费,实验教师应加强对学生实验的指导和监督,严格控制实验试剂的用量。同时,根据最少污染的原则,实验员应结合学生实验人数、实验试剂用量, 精确计算出药品使用量。在保证实验效果的前提下, 溶液浓度就低不宜高,易挥发的试剂每次实验后必须回收密封保存,固体试剂用量宜少不宜多,严格控制贵重药品的用量并回收再利用,易氧化、易分解的固体药品随用随购。
同时,根据实验目的,遵循从源头上阻止污染的原则,在取得同样教学效果的前提条件下,尽量用低毒或无毒化学试剂替代有毒化学试剂[3]。如: 用硫代乙酞胺代替有毒的硫化氢做阳离子沉淀实验;用煤油代替四氯化碳消除四氯化碳逸散到空气中生成剧毒的光气;五水硫酸铜的制备,用过氧化氢代替浓硝酸作氧化剂, 避免产物中有毒的氮氧化物产生等。研究表明:选择替代品后的实验效果非常好,现象很明显,在达到了实验目的的同时,而且减少了有毒物质的使用和排放。
四、妥善处理三废, 达到绿色排放
在无机及分析化学实验教学过程中,会产生一定量的废气(如Cl2、NH3、 H2S、SO2、NO、NO2、CO等气体)、废液(如盐酸、硫酸、硝酸、磷酸、氢氧化钠、氢氧化钾等酸、碱废液)和废渣(如固体产物、剩余的固体原料、破碎的玻璃仪器、废纸等固体废弃物)。实验室产生的废气、废液、废渣,如处理不及时、不合理,将对实验室人员、居民的身体健康与环境直接造成影响[4]。如:若将酸、碱废液直接倒入水槽,会腐蚀、损坏排水管道;若将重金属废液直接排入水体,不但是一种浪费,还会污染实验室周边的水体,而且重金属一般不能被微生物所分解,甚至某些重金属能通过微生物作用产生毒性更大的金属有机物,经过食物链的传递,最终进入人体[5]。因此,在实验教学过程中,三废一旦产生,应及时处理,如实验过程中产生的一些有毒废气,学生可以通过自制的除尾气装置进行处理。而对于一些难处理的三废,由实验室管理员按照三废处理标准进行处理。在实验教学过程中,我们应始终用绿色化学的理念来准备实验和指导实验,从源头上阻止污染,使传统化学实验变为清洁、无害、环境友好的绿色化学实验。
五、倡导节约、清洁实验行为
5 R 原则(即reduce,reuse,rejection,recycling,regeneration)是绿色化学实验的基本原则。绿色化学实验要求我们主动地减少和消除化学实验室对环境的污染,而不是被动地治理环境污染。因此,在无机及分析化学实验教学过程中,实验教师和学生应依据绿色化学、节省成本、循环利用、回收利用的整体思维方式, 结合所学的化学知识, 物尽其用、以废治废, 尽可能地减少实验室三废的直接排放。在保证实验效果的前提下,充分利用日常生活中常见的废弃材料和用品, 就地取材、变废为宝, 尽量节省资金。如利用青霉素药瓶制作试剂瓶、集气瓶,利用废电池制备碳电极,利用废弃的玻璃电极改造为银电极等。从5R 层面上积极开展绿色清洁的无机及分析化学实验的教学准备工作[6]。
六、结论
将绿色化学的理念渗透到无机及分析化学实验教学及实验室建设中,对实验教学过程进行优化设计、统筹安排;控制药品数量、保证药品质量、使用无污染药品;合理地处理废弃物等。这不仅可以节省实验经费、减少环境污染,还可以提高实验安全,改善实验环境。建设绿色化无机及分析实验室,需要教师及学生共同努力来完成。要做到实验室的全面的绿色化,任重而道远。在实验室的绿色化建设进程中,教师、实验室管理人员及学生都要提高绿色化学实验的思想认识,增强环境保护的责任心和紧迫感,切实负起保护环境的责任,绿色化学实验室将不再遥远。
参考文献
[1]南京大学《无机及分析化学实验》编写组.无机及分析化学实验[M].北京:高等教育出版社, 2006.1
[2]张秀云. 无机化学实验室绿色化建设探究[J]. 科技信息, 2010, 7: 355.
[3]张秀芹. 基于绿色环保理念的无机化学实验[J]. 内江科技,2008,8: 79.
[4]何丽君, 王永红, 李生英, 徐飞. 浅议无机化学实验室的绿色化[J]. 甘肃高师学报, 2011, 16(5): 83-84.
绿色化学前沿范文4
科学技术的发展日新月异,要使有机化学实验内容与教学方法与时俱进,我们必须对有机化学实验教学内容和教学方法进行改进,必须加强应用实验、趣味实验和科学前沿课题的新知识实验。当前一些有机化学实验教材内容陈旧,除基本操作外,都是一些验证性实验,缺乏应用性、趣味性和前沿性的实验内容。学生每次都像“照方抓药”那样地进行实验,根本不认真预习、思考,这样学生的综合能力和创新能力难以得到提高,有机化学实验教学效果不佳。因之,对有机化学实验教学内容进行兼并整合,合理构建实验内容体系是当务之急。
1.1整合强化基本操作内容
根据教育部高等学校化学类(即师范类)专业教学指导委员会制定的“化学专业实验教学基本内容”,将基本操作和基本技能作为一个单元单独训练,该阶段主要训练学生的基本技能,强调操作的规范性。在开始基础训练阶段,我们发给学生写实验预习报告的样本,要求学生按规范的样本格式写好预习报告和实验报告。要求学生在预习报告中要查阅写上实验所用药品试剂的物理常数。实验报告一定要实事求是的详细记录实验步骤现象,实验目的原理,要总结出实验的重难点、实验成败的关键步骤和操作、问题讨论及说明等。这样既要求学生在实验中动手,又要动脑。对于难度较大的基本操作实验如:减压蒸馏、纸层色谱、薄层色谱、重结晶、熔点测定、分馏、旋光度测定、萃取与洗涤等独立安排实验进行,并要求学生单人单做。对较简单的基本操作实验如:蒸馏及沸点的测定、折光率的测定、液体化合物的干燥、机械搅拌、磁力搅拌及密闭合成搅拌等均在相应的合成实验中一并进行,这样可使学生在少学时下学到更多的实验技能。其次删掉一些简单陈旧的实验,增加一些复杂的应用实验,趣味实验及前沿科学的新知识实验。该实验教学内容的重组提高了学生对实验的兴趣,激发了学生的求知欲,强化了学生娴熟的基本操作能力的训练。
1.2在实验内容的安排上注意实用性、趣味性、时代性
经典的有机化学实验都是成熟的验证性实验,对于师范本科生而言,通过这些实验掌握了相关的基础知识、基本操作技能、基本实验原理和方法,在培养学生的逻辑思维、推理、严谨的科学态度等方面是有益的。而且符合学生的认知规律。但我们要培养学生的创新能力,必须改进有机化学实验教学内容的知识结构,加强应用实验、趣味实验和涉及科学前沿课题的实验。如删去了一些简单陈旧缺乏应用性、趣味性的传统实验,增加了一些应用性实验,如:①药物阿司匹林的合成;②磺胺药物的合成;③从槐米中提取药物有效成分芦丁及鼠李糖;④从黄连中提取黄连素等。增加了一些趣味性实验如:①从烟叶中提取烟碱;②从茶叶中提取咖啡因;③合成减少农作物落花落果的防落素对氯苯氧乙酸;④合成除草剂2,4-二氯苯氧乙酸。增加一些与时俱进的前沿科学实验如:①冠醚合成;②纳米材料的合成与应用;③手性化合物的合成拆分及表征。通过增添应用实验、趣味实验和涉及科学前沿课题的实验,激发学生的学习兴趣和创新精神,将不愿学变为我要学。同时开阔了学生的知识视野,增加了学习的广度和深度,使学生看到了在人类生产和生活中有机实验的重要性,形成了自觉渴求新知识的意识,促进了教与学,提高了教学质量和水平。
1.3加强有机化学实验绿色化
化学专业培养的师范生是肩负着教育下一代重任的人类灵魂工程师—中学化学教师,故“安全—环保”理念和意识的形成以及具体实施就显得尤为重要[2],且具有深远的社会效益和现实意义。为此我们在以下几个方面进行了实践:
1.3.1采用半微量实验和微量实验
有机实验易耗品多、产率低、“三废”排放多、能耗大、污染重。为此我们在不影响实验效果的情况下将教材上化学实验的药品用量均减半,或用半微量实验或微量实验方式进行,这样不仅大大降低了实验成本,实验环境也变得清洁,最重要的是学生的节能减排和环境保护意识也得到培养和强化。且有机化学实验的绿色化也得到彰显。
1.3.2尽可能减少或不用有毒害的化学试剂或原料
有机合成实验所用的化学试剂、溶剂、催化剂或多或少有一定的毒性,为了使有机化学实验绿色化,我们在实验内容的安排上减少或去除毒性大的有机实验,弃用毒性大的有机试剂或溶剂。如将水蒸气蒸馏实验中早期使用的有毒性的苯胺、苯甲醛和溴苯改为花椒和桂皮,使之为纯天然的绿色实验。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进行,这样既将实验时间缩短了2h,又消除了毒性。在有机合成实验中删除一些毒性大的实验,如苯和溴制溴苯、硝基苯的制备、苯胺的制备等。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等。将乙酰乙酸乙酯合成实验中用的有毒溶剂二甲苯和钠珠原料改为钠丝,用钠丝可不用二甲苯溶剂,从而有效地减少了环境污染,所有这些均使绿色化学教学在实验中对学生起到了潜移默化的作用,培养了学生的绿色化意识。
1.3.3采用“一条龙”化学实验
在有机化学实验中我们安排了“一条龙”合成实验,即将多个合成实验串联起来,前一个实验的产品作为后一个实验的原料,这样既节约了化学试剂,防止和减少了环境污染,又使学生把学过的知识系统化,也培养了学生综合分析问题和解决问题的能力[4]。如我们将苯胺乙酰化乙酰苯胺对乙酰氨基苯磺酰氯对乙酰氨基苯磺酰胺对氨基苯磺酰胺(磺胺)。在甲基橙制备实验中将3个串联起来,即苯胺磺化对氨基苯磺酸(重氮化)重氮盐(偶联)甲基橙。在局部麻醉剂苯佐卡因的制备中,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(即苯佐卡因)。
2在有机化学实验教学内容的组织上分层次分阶段进行教学
有机化学实验教学内容改革重组后,以基本操作、简单合成、多步合成、综合实验、设计实验、开放实验的顺序组织教学内容。这样一个从基本技能训练、应用技能训练、综合技能训练到创新能力训练的四个层次的实验体系,使学生由浅入深、由简到繁、由单元技能训练到综合能力训练、再至创新能力训练,使学生的实验技能循序渐进,逐步提高,最终初步掌握简单的科学研究方法和创新能力。在实验操作中,又将合成、分离提纯及鉴定测试或表征等环节连成一体,形成系列化实验。这样做可使学生看到自己的实验成果,他们会更认真主动完成和掌握实验的全过程,并给他们带来成就感,从而调动学生的学习积极性和主动性,不断地提高教学质量。
3有机化学实验教学方式的改革使教学质量稳步提高
3.1要求学生课前认真预习,培养学生自学能力和查阅文献资料能力
学生每次进行实验前,教师要认真检查学生的实验预习报告,无预习报告者不得进入实验室做实验,写实验预习报告的目的是使学生在做每个实验前,必须认真查阅所使用药品试剂的理化性质,明确实验原理、目的及步骤,了解有关药品、仪器的使用方法,掌握实验的重难点,挖掘实验成败的关键问题及注意事项,明确每一步操作的目的任务,做到有的放矢,为做好每个实验奠定基础。通过检查学生的预习报告和口头提问,促进了学生学习的主动性和积极性,激发了学生做好实验的热情。通过在预习中查阅资料和网络化学资源,不仅可以帮助学生了解有机物的理化性质,解释实验现象,预测实验结果和选择正确的合成路线,而且还可以使学生了解相关科研方向的研究现状与最新进展。并使学生掌握了查阅文献的基本方法。从而培养了学生的综合能力、独立分析问题和解决问题的能力、创新能力以及初步的科研能力[5]。
3.2在课堂上认真讲解耐心指导
在教学内容改革整合后,教学方式对于落实教学目的起至关重要的作用。在基本操作实验部分,教师必须抓住重难点讲清实验原理,实验成败的关键问题,让学生理解每一步操作的原理,然后在学生做实验过程中认真检查学生的每一步操作,耐心纠正不规范操作。如在分馏和蒸馏的基本操作中,注意检查学生的装置是否规范美观,冷凝管的选择是否正确,温度计插得高低是否得当等,所有这些细节问题都直接影响到实验的效果和规范性。通过这部分基本操作培训,不仅培养了学生的动手能力,还培养了学生实事求是的科学态度和严肃认真的工作作风。
3.3在“一条龙”实验、综合实验、设计实验、开放性实验中进行分组实验教学
即让每组成员以既相对独立,又相互合作的方式完成整个实验。这样学生在独立完成部分实验之后与其他组员之间共享实验成果,共同分析解决实验中所遇到的问题。这种组合实验教学方式,可以培养学生的团队精神和协作精神,提高学生的科研素养和责任心。
3.4应用信息化教学手段和多媒体教学以提高教学质量
绿色化学前沿范文5
【关键词】农林院校 大学化学 问卷调查
大学化学课程在我农林院校有着举足轻重的地位,它涉及几乎所有的农林专业范围,如园艺、设施、园林、食工、农学、植科、植保、动医等各个专业,是学生今后学习的专业基础课。为了进一步搞好教学,真正实现我校培养实用型人才的教学目标。明确教学改革方向,对我校已学过这门课程的在校学生进行问卷调查,听取反馈意见,以便找出影响我校学生学习化学课程的主要因素,提出解决问题的有效方案。
一、调查对象与方法
本次调查对象为我校已学过这门课程的在校2011级(大三)和2012级(大二)学生共计270人。调查采取不记名问卷方式.在教师的指导下由学生填写。共发出问卷270份,收252份,回收率为93.33%。
二、对大学化学课程的认识和态度调查
1. 你认为化学在日常生活和生产中是否有着重要的意义?A:是 B:否
2. 你是否关注化学前沿相关的知识?A:经常 B:偶尔 C:很少 D:从不
3. 在日常生活中,你是否关注过化学与食品安全、环保等相关的新闻或常识?
A:经常 B:偶尔 C:很少 D:从不
4. 你对化学是否有浓厚的学习兴趣?A:是 B:一般 C:没有
5. 若是有机会参加化学类竞赛,你希望参加哪一方面的?
A:化学基础知识竞赛 B:实验技能操作类竞赛 C:科研创新类竞赛 D:课外拓展类竞赛(趣味实验、生活小发明等) E:其他
6. 除了教材外,你是否经常阅读一些和化学有关的课外书?A:经常 B:偶尔 C:从不
7. 化学学习过程中,你最感兴趣的部分是?(7-11选项相同)
A:基本概念理论 B:化学计算 C:元素化合物 D:有机化学 E:化学实验 F:化学前沿
8. 你认为化学课程内容重点应该放在?
9. 你认为化学课程内容难点是?
10. 认为化学课程内容与你专业联系紧密的是?
11. 与你所学专业关系不大的是?
12. 你对化学实验的态度怎样?
A:喜欢且想尝试 B:喜欢但害怕操作 C:一般但不至于反感 D:不喜欢且害怕受伤
13. 对化学实验中产生某些现象与书本不一致时,你会?
A:尽可能提出可能产生的原因 B:去问老师或与同学讨论 C:等待老师的解释
14. 以下的学习方法中,你最喜欢哪一种?
A:靠老师的传播 B:自学 C:结合老师的指导,课后继续探索 D:小组学习
15. 您目前对于化学学科的态度是
A:很有发展前途 B:非常普通 C:专业性很强 D:危险性很高
三、结果分析
问题l中有86.11%(217人)的学生认为认为化学在日常生活和生产中有着重要的意义,说明大多数学生能够从日常生活中充分感受化学与生活联系的紧密性,是不可缺少的重要基础知识。
问题2中接近80%(199人)的学生很少或者根本不关注化学前沿相关的知识,更有甚者(14人)根本不知道什么是化学前沿,因此在课堂上适当添加前沿的相关内容,如每年的化学诺贝尔奖、现行的化学热点、焦点等等。
几乎每天电视、网络等媒体都在报道食品安全、环保等相关的新闻或常识,但是问题3中只有28.17%(71人)的学生经常关注,多数对之不闻不问,这就充分说明食品安全、环境等给人类所带来的危害没有引起学生的足够重视,应加强相关知识的教育。
问题4仅有17.46%(44人)的学生对化学有着浓厚的兴趣,大多数一般(153人)或者没兴趣(55人)。这就应该引起我们教学人员的重视,如何培养学生的兴趣是我们所要探讨的问题。
问题5结果显示同学们比较喜欢实验技能操作类竞赛(187人),因此在实验过程中我们应该加强实验基本操作技能。
问题6超过85%以上的学生只是偶尔(152人)或者根本没有接触到(64人)有关化学的课外书,这也许是对化学不感兴趣的原因之一。因此在课程中应设法引起学生的学习兴趣。
问题7至11的调查结果分布比较均衡,但是普遍显示课程的难点重点在化学计算,而此块内容与其专业联系并不是特别的紧密。这就说明在学习这块内容时,我们应该选择具有代表性的一些例题,讲精讲透即可,不要花费大量的时间在化学计算上。例如,在学习酸碱平衡、沉淀溶解平衡、配位平衡和氧化还原平衡这四大平衡,对其重点进行归纳,实质就一个问题――平衡常数。
问题12仅有6.1%(15人)的学生对化学实验的态度是不喜欢且害怕受伤,102人喜欢并想尝试,47人喜欢但害怕操作,88人一般但不至于反感。这说明大多数学生还是认为通过实验课既可以增强自己的动手能力,又可以加深对相关理论知识的理解,所以我们可以针对不同的专业适当加大实验学时。
问题13当化学实验中产生某些现象与书本不一致时,有17.46%(44人)的学生只是被动地等待老师的解答,多数同学喜欢通过相互讨论或者询问(148人)来解决,这说明相对理论知识来讲,学生更喜欢实验课程。
问题14学生学习方式的调查,56人选择靠老师的传播,84人选择自学,81人选择结合老师的指导,课后继续探索,31人选择小组学习,这就说明不同学生有着不同的学习方式。我们在实施课程教学中可以针对课程内容选择不同的学习方式,如,分组讨论、辩论、让学生自己到讲台上讲解等。这样既可以丰富课堂形式,又可以提高学习效果。
化学是一门历史悠久而又富有活力的学科,它的成就是社会文明的重要标志。但问题15中53.17%(134人)的学生认为化学是一门非常普通的科学。学生们没有认识到这一点,可能是由于没有认识到化学与社会、生产、生活之间的密切联系,没有认识到化学的重要性。
四、对策
1. 优化整合教学内容
通过数据分析,我们可以对教学内容进行优化。首先,剔除大部分专业普遍反映的与所学专业关系不大的一些内容,选择部分教学内容作为各专业的共性基础化学。此外,与各相关学院、各专业相结合设置专业特色内容。如:食品工程专业应加强食品安全、仪器分析的学习,园艺、农学、植保、植科专业应加强环境化学、土壤分析的学习,畜牧兽医则应加强生物化学相关知识,其他相关专业加强绿色化学、化学与生活、化学与营养、化学与健康等的学习,从而形成特色教学体系。因此,我们在实施教学时补充相应的扩展内容,同时注重平、高起点,注重反映化学在现代科技中的应用,注重对学生自学能力和思维方法的培养。
2. 教学内容模块化
我们在组织教学内容的过程中,从当今大学生应具备的基本科学素质的高度来构架高校大学化学教学体系和框定教学内容,从培养学生科学素质、创新能力出发,以工程技术的观点来组织教学。删除了那些陈旧的或能够被新理论所涵盖的内容,增添与专业技术和社会热点有关的内容,将课程按“模块”构造,“把知识放进构造得很好的模式里面”,教给学生学科的基本结构。因此,我们可以将教学内容分为三大模块。
第一模块:化学反应的基本规律包括:化学热力学基础、化学反应速率、化学平衡
第二模块:物质结构:原子结构与周期系、化学键与分子结构、晶体结构
第三模块:化学与人类、社会:化学与食品营养、环境与化学、化学与能源、化学与分子生物学、现代分析测试技术
这三模块在内容上既相互联系,又保持一定的独立性。可以灵活选择教学模块,进行组合,以适应不同专业、不同层次的需要。
3. 拓展教学内容
学生思维活跃,观念开放,他们不满足于书本上已有知识的讲授,厌倦照本宣科式的教学,因此教师应因势利导,多向学生讲解一些课本以外的知识,适当穿插化学史教育,体现化学在社会生产中的实际应用。例如在讲解原子结构时,我们就可以增加一些在薛定谔、海森堡、玻尔、普朗克、爱因斯坦等伟人在学术上孜孜追求的故事,消除理论知识的枯燥乏味,丰富教学内容,提高学生的人文素质。
4. 鼓励学生参加课外科技活动
无论是讲授有关章节,还是介绍课外知识,教师都要采取各种办法以引起学生注意,激发学生兴趣,加强对科学结论获取过程的科学思想的分析和阐述。可以布置一些科技小论文题目,让学生查阅资料,提高学生学习的主动性,刺激学生的求知欲望。这样不仅能激发化学专业学生朝成为优秀化工人才的欲望,也会促使《大学化学》受到非化学专业学生的重视和欢迎。
5. 注重实验教学,强化学生动手能力的培养
实践是一切知识的源泉。化学是完全凭借实验发展起来的科学。通过实验,不仅可以帮助学生形成概念,理解和巩固所学的知识,而且可以培养良好的实验习惯和科学的、严谨的工作作风以及观察问题、分析问题和解决问题的能力。还可以培养学生动手能力及创新能力。
首先,要对原来的教材内容进行精简、更新,将陈旧的、实用性较差的内容精简掉,适当增加现代社会需要的、体现现代化学思想和方法的先进的实验内容,增加与社会发展有密切关联的实验内容。其次,增加综合与设计性实验内容。传统的基础化学实验验证性实验较多,学生只是机械地照做,没有新奇感。因此,我们可以在保证基础实验教学的基础上,增加综合性和设计性内容,将实验教学内容。还可以将科研成果及学科发展动态引入课堂教学和实验教学,以激发学生的学习兴趣,引导学生进行科学思考,鼓励学生积极参与科研实践,以调动学生的学习积极性和主动性。培养学生的探索精神、创新能力和优秀科学品质。例如:黄酮类化合物因其独特的化学结构具有许多重要的生理、生化作用,如抗菌、抗病毒、抗感染、抗癌、防癌、抗过敏、抗炎等而成为研究的热门,因此我们可以增加天然物中黄酮的提取项目,激发学生的学习兴趣。最后,立足专业背景,增加专业性强的一些实验项目。如:食品检验专业可以增设蛋白质检验试验,园艺、农学专业增加土壤成分分析等等。
6. 编写学习指导书
该学习指导依据大学化学教材设立章节,各章分设:知识点归纳、典型题剖析、拓展题解析、综合能力自测题等栏目,同时附有“大学化学”教材中部分难度大的习题与解答。通过配套《大学化学学习指导》中知识点的归纳和思考题、习题的训练,引导大学一年级学生入门新课程的学习,并将课程要点融会贯通,力求使学生在接受知识的同时,学习科学的思维方法,提高创新意识。
【参考文献】
[1]刘春英, 李丽,冯锡兰. 大学化学立体化教材的建设与优势[J]. 高等理科教育,2009(6):136-138.
[2]李丽, 李汝奕,冯锡兰,等. 大学化学教学体系的创新与实践[J]. 中国石油大学学报(社科版), 2008 (增刊): 60.
绿色化学前沿范文6
教师在化学教学中利用多媒体可使教学过程增添情趣,活跃气氛;使化学知识更加易于理解;使学生烦躁的心情得以缓释,紧张运转的思维得以平稳切换,为完成教学目标起到积极的辅助作用。其具体可表现为以下几个方面。
一、可以在课前调节学生的心情,开阔视野
在课前一段时间里,教师可利用事先准备好的有关教学内容的知识通过大屏幕展显出来,让学生在课前休息的同时了解一些化学知识,并调节学生的心情,为即将进行的化学课做好准备。
展示的可以是化学与生活方面知识:如在讲碱金属的重要化合物一节前,可放映油条的制作,先发面即用酵母与面粉一起加水揉合,使面团发酵到一定程度后,再加入适量纯碱、食盐和明矾进行揉合,然后切成1厘米左右的条状,把每条上下叠好,旋转后拉长放入热油中去炸,就炸出一根又黄又香的油条。让学生利用课余时间了解一些化学与生活的知识,这样会使学生觉得化学离他们的生活很近、很亲切,学化学有很大的实用价值。
也可以展示最新科学技术知识,尤其是化学领域的知识。例如在讲胶体一节前可以展示“纳米科技”“纳米材料”等方面的知识;学习蛋白质知识前可展示“亲子鉴定”等方面知识。展示一些化学前沿课题、科技成果、最新科技动态可以让喜欢化学的学生提高认识,满足学生的好奇心和求知欲。
还可以展示与化工生产有关的知识:学习硅酸盐工业制法前,可播放水泥工业、玻璃工业、陶瓷工业的实景图片;学习硫酸工业制法前,可播放沸腾炉、吸收塔、接触室等设备的资料;学习铝及化合物一节内容时可展示红宝石、蓝宝石的图文及文字说明。
二、可以简化难点,为所讲解的知识画龙点睛
在教学中总会有一些口头说不清楚,传统媒体如挂图和模型等难以达到预期效果的知识内容,这些看不见、摸不着的内容的微观分析可以通过多媒体呈现相关课件达到目的。
如在“核外电子运动状态”一节中有关电子云问题,虽然可以通过课本上的照片来解释,也可以用相关模型进行直观教学,但学习效果不理想。前者由于缺乏运动而使学生误以为电子的运动有一定的规律,后者则会让学生认为电子是一些实心的几何体。为了让电子动起来,教师可利用多媒体制作一些模拟电子绕核运动的多种动画,从而让学生认识并理解电子的运动的特点及其描述的方法。
再比如有些化学实验,由于受到各方面条件的限制,按常规演示难以完成,但利用多媒体进行模拟演示,就能取得良好的效果。如可模拟有毒有害物质实验可减少污染:例如NO2的性质,由于NO2引起的光化学烟雾能够损害人的呼吸系统甚至危及生命,实验当然不能做,于是利用多媒体为学生们展示多幅有光化学烟雾所造成的污染图画和它给人们的生命造成的威胁,引起学生情感上的共鸣,使学生对NO2的危害有深刻的认识。还可模拟化学反应过程:对一些化工生产过程如接触法制硫酸、氨的氧化法制硝酸等,大多数学生未见过,缺乏感性认识,用多媒体可反复演示或局部放大。另外,还可模拟反应过程:断开化学键和形成化学键是有机反应的本质,如乙醇与金属钠、溴化氢、浓硫酸、氧气(铜作催化剂)等物质反应时,究竟哪些共价键断开,哪些共价键形成,可利用多媒体Flas展示给学生,使学生加深理解。
三、增加学习趣味性
在讲课中途或主要教学任务基本完成之后,教师可以增添与化学知识相关的趣味性内容,如幽默故事、幽默画或笑话,以休整学生的学习思维,使学生自始自终都保持良好的听课状态,增添学习趣味性。
四、为教师传授知识和拓展知识提供便利
课堂教学中有时为了教师的教和学生的学的便利,运用多媒体以帮助教师更好地解释和表达教学内容。如对于图表较多的章节,往往知识点较零碎杂乱,教师无论是讲起来还是写在黑板上,都是既费时又费力,学生的学习效果也很不好,这时若用多媒体将各种图表做成课件,既清晰又直观地展示给学生,一定会收到很好的效果。例如在讲“影响化学反应速率的条件及影响化学平衡的条件”时,可设计成两个表格即“条件变化对化学速率的影响”和“条件变化对化学平衡的影响”,把这些表格内容做成幻灯片,对重点、难点知识进行特别区分,如显示闪动或特殊颜色等。上课时边讲边放映,这样不仅能加快学生对知识技能技巧的形成,而且能将知识系统化,较好地完成教学任务。再如在各章复习或总复习时,往往设计内容较多,这时可教师利用多媒体把所要复习的内容分类总结制作成幻灯片,同时添加一些播放效果:先显示提纲,让学生回答问题,再显示提纲以下内容。待复习内容串讲后将整个内容在大屏幕上显示,这样使学生很容易弄清楚知识的脉络,便于系统理解和掌握。
在拓展知识方面,可拓展化学前沿的知识:如学完金属晶体的导电性后,可以呈现超导体的基本知识和产品图片,供学生阅读,扩大学生的视野。还可拓展与所授知识相关的化学史知识:如在学习碳酸钠一节时,可呈现侯德榜的事迹及图片资料,以加强学生的情感教育。也可拓展与课本知识相关的能开拓视野知识:学习金属的冶炼中涉及矿物的知识时,呈现“绿色植物中的化学知识”的材料,里面介绍了科学工作者借助植物寻找矿藏的知识;学习乙醇的知识时,可以呈现“鱼类腥味及去腥办法”的材料,让学生了解鱼腥产生的原因及其除腥的方法。