无机化学酸碱理论范例6篇

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无机化学酸碱理论

无机化学酸碱理论范文1

关键词: 林学;化学;教学内容;改革

化学是林业院校最重要的基础课程,大学一年级常开设无机化学、分析化学。在1999年以前的教学中,无机化学和分析化学分为两期授课,各门课程自身的系统性和规律性也得到了充分重视,但课程之间相互协调不够,两门课程之间有重复的内容。

在面向21世纪教学改革中,提出了在林业院校建立多层次化学课程体系的设想。第一层次是基础化学,包括无机及分析化学、有机化学、无机及分析化学实验和有机化学实验等四门课程。理论课教学以讲授基本理论和基本知识为主线,适当拓宽知识面,简要介绍化学科学的新进展,特别是林业科学、生命科学中与化学相关的新进展;实验课以操作训练为主,以定量内容为主,加强对学生素质和能力的培养。第二层次是中级化学,包括物理化学、仪器分析,中级化学实验、现代化学进展等若干门必修课和选修课。学生在完成基础化学层次的学业之后,再继续学习中级化学课程,较深入地学习化学理论,并受到较严格的综合实验训练,培养分析问题和解决问题的能力,掌握多种仪器的使用。第三层次是有关学科的一些专业课程和某些研究生的课程。

这种改革的思路已经纳入教育部面向21世纪教学改革项目,即“高等农林院校化学系列课程教学内容和课程体系改革 (04-8) ”课题[1-3]。开设无机及分析化学课程就是这项改革中的一个重大步骤,对原有的无机化学和分析化学两门课程的体系进行了较大的调整,对教学内容作了较多的增删和重新组合,最终由北京林业大学拟定了教学大纲,由中南林业科技大学主编了无机及分析化学教材。最近两年,我们在林学专业无机及分析化学课程内容的改革方面,主要做了以下几个方面的工作。

1 将无机及分析化学的教学内容分为三个部分

第一部分是化学的基本知识和基本理论,包括溶液、胶体、化学热力学、化学平衡、化学反应速率、物质结构等内容。第二部分是溶液中的平衡及应用,重点是在化学分析中的应用。第三部分是现代测试方法,只讲授电势分析和吸光光度分析,对仪器分析进行简单介绍。与原有的无机化学、分析化学两门课程相比较,理论课讲授减少了约20学时,删除了晶体场理论、电子互斥理论等过于难深的内容。根据林业院校的特点,增加了生物无机化学简介、稀土元素在农业上的应用、纳米材料等内容。

2 讲课中注意前后呼应,让学生举一反三

例如讲化学平衡时讲清多重平衡的条件及影响因素,则学生可以自己解决溶液中几种平衡相互影响的问题。又如对滴定曲线,重点讲清酸碱滴定曲线,而配位滴定曲线和氧化还原滴定曲线就不再详细讲授,让学生自己分析计算,自己绘制。在教材中,将酸碱平衡与酸碱滴定,配位平衡与配位滴定,氧化还原平衡与氧化还原滴定的内容安排在前后章,教学时结合在一起讲授。一方面将化学平衡的原理直接用于分析测定,另一方面也让学生了解在遇到实际问

题时,如何综合运用化学知识来分析问题和解决问题。

3 提高教学的层次与视点

例如讲授胶体时,提及宇航保温用品“轻如烟”的固体。讲gibbs公式时,让学生自己判断gibbs函数变与焓、熵和温度的关系,并判断化学反应的自发性,加深对gibbs函数变判据化学反应自发性的理解,使学生在一定程度上避免了死记硬背。又如过去无机化学中讲杂化轨道理论,讲分子间作用力等时,基本上局限于无机化合物,现在则提及有机物的杂化现象,在讲分子间力时,把有机同系物熔沸点的变化规律也涵盖进来,使学生了解到化学科学的完整性,了解到这些规律无论对无机化合物或是有机化合物都同样适用。又如关于酸碱平衡,过去重点讲授电离理论,介绍质子理论,现在将改为重点讲授质子理论,并用质子理论函盖电离理论,提高了学生的视点。

4 无机及分析化学理论教学内容的确定

与北京林业大学、南京林业大学、福建农林大学、西南林学院和浙江林学院相关教师共同商讨,经过对以往教学内容的总结,新的教学内容和新教材的章节顺序确定为:

第一章溶液和胶体:溶液浓度,稀溶液的依数性,胶体溶液,表面现象

第二章化学反应的基础理论:焓、熵、自由能,化学反应速率,化学平衡

第三章分析化学概论:定量分析的一般程序,有效数字,误差,有限

数据的统计处理,滴定分析计算,仪器分析简介

第四章溶液中的离子平衡:酸碱质子理论,酸碱溶液ph值计算,缓冲溶液,难溶电解质的沉淀溶解平衡,沉淀的生成与溶解

第五章酸碱滴定法:酸碱滴定曲线,酸碱指示剂,酸碱标准溶液的配制,酸碱滴定法的应用

第六章沉淀滴定法和重量分析法:

第七章配位化合物:配位化合物组成与命名,配位平衡,螯合物,配合物的应用

第八章配位滴定法:edta的性质,配位滴定曲线,金属指示剂,配位滴定法的应用

第九章氧化还原反应与电化学:氧化还原反应,原电池与电极电势,元素电势图

第十章氧化还原滴定与电势分析法:条件电势,氧化还原滴定曲线,氧化还原滴定指示剂,常用的氧化还原滴定方法,电势分析法的基本原理,膜电势,电势分析的定量方法

第十一章物质结构简介:原子结构,分子结构,晶体结构,分子间力与氢键

第十二章生命元素选述

第十三章分光光度分析法:物质与光的作用,光吸收定律,偏离光吸收定律的原因,分光光度法的应用第十四章化学与社会:化学和环境,化学和生命体,稀土与农林业,化学与纳米材料

与上一届高等林业院校合编的《无机化学》和《分析化学》(16开,约600页)比较,按以上内容新编了《无机及分析化学》教材,其篇幅减少了约二分之一[4]。

5 改革实验课的教学

化学是实验科学。在教学改革的方案中,独立设置无机及分析化学实验课程,实验不再是理论课的附属和验证。实验课以训练基本操作、基本技能为主,增加操作实验和综合实验。实验内容较密切地联系生产和科研实际,依照化学课程改革的要求,突出了基本操作的规范,适当增加了有利于培养实验基本操作技能、提高综合能力的制备实验、常数测定实验和设计实验,压缩了部分验证性的试管实验。在设计实验中要求学生从查阅资料开始,自己拟定实验方案,并提交完整的报告,这种训练方法,学生不再是按照实验教材“照方抓药”,而是有相当大的独立性和自主性,学生都非常感兴趣,都投入很大的精力来完成设计实验。

无机及分析化学课程的教学内容经过多年来的教学内容改革实践,不断修改完善, 学生的知识更宽,实验室动手能力得到了较大的提高,取得令人满意的教学效果。

参考文献

[1] 黄蔷蕾. 编写“面向21世纪教材——《无机及分析化学》”的思考和体会[j]. 河北农业大学学报(农林教育版), 2001.6: 29, 55

[2] 陈勇智,廖建良,宋冠华. 生物科学专业《无机及分析化学》课程的改革与探索[j]. 惠州学院学报(自然科学版), 2005.6: 117~120

无机化学酸碱理论范文2

关键词:无机化学;教学难点;梳理;辨析;大学新生

“无机化学”是我校化学专业大一新生的专业课,由于是第一学年开设(第一学期“无机化学”上册内容为:基本概念与基本理论部分,第二学期“无机化学”下册:元素化学及配合物等内容)。长年的教学中所遇到的问题主要有如下几个方面:一是扩招后大学新生基础普遍薄弱,相当部分的学生中学化学知识还没有过关;二是新生适应大学学习生活的能力差,角色变换慢;三是对于现在的学生而言教学内容相对多,课时相对少;四是大环境下高校对学生要求低,要求保证有一定的毕业率和学位授予率,即要减小挂科率,导致学生学习动力不足,竞争意识弱。经过多年的“无机化学”教学,笔者对历届学生的学习情况进行了较长时间的比较与思考,现就扩招下的学生所显现的“无机化学”上册中基本概念与基本理论部分的教学难点进行梳理辨析(注:扩招前学生有的可能并不觉得是难点),以期帮助学生提高学习兴趣,少走弯路,提高学习效率,为后续专业课程夯实基础。目前我们采用武汉大学等学校编写的“无机化学”作为主要教材[1],本文大致依照此教材上册中的教学内容的主要编排次序即物质的状态、原子结构、化学键与分子结构、化学热力学初步、化学反应速率、化学平衡、溶液、电解质溶液、氧化还原反应,进行讲述,不足之处敬请专家同行批评指正。旨在抛砖引玉,共同上好“无机化学”这门课。

1原子结构部分

原子结构与分子结构是“无机化学”最重要也是最难学的两章。由于原子与分子看不见摸不着,属于微观世界,大一新学生普遍觉得原子结构这章内容抽象难懂,不易掌握。那么人们是如何知道原子的核外电子运动及排布的呢?讲解的方法可先给学生梳理一条由宏观到微观、由粗到细、由现象(化学性质)到本质(物质结构)脉络(如图1),让学生先有感性认识再到理性掌握,沿着图1的走向进行反向学习。由图1学生就很快理解为什么教材中要先从氢原子(最简单的单电子原子)光谱入手,由易到难、由表及里进行渐进阐述。讲解本章内容要格外注意帮助学生建立微观粒子与宏观物质的运动方式截然不同,前者的运动具有波粒二象性(符合测不准原理),其运动行为不能套用宏观物质运动的经典力学公式———牛顿定理,而要用统计学的观点,以薛定谔方程来描述。本章节另一个难点是四个量子数,即主量子数n、副量子数或角量子数l、磁量子数m、自旋量子数ms。除了帮助学生理解并掌握4个量子数的物理意义外,更重要的要掌握各量子数的功用。如图2所示,n、l决定多电子原子的电子的能量(其中H原子的电子能量仅由n决定);n、l、m决定电子的空间运动状态,即原子轨道、波函数;n、l、m、ms决定电子在原子核外的运动状态。我们把原子“轨道”叫做电子的空间运动状态,把既有一定空间运动状态又有一定自旋状态的电子称作具有一定运动状态的电子。训练学生必须具备通过关联4个量子数数值计算各电子层中可能有的电子运动状态数的能力。多电子原子的核外电子的排布要遵守三个原理及一个补充规则(俗称三把半钥匙):能量最低原理、保里不相容原理、洪特规则及其一个补充规则(全充满、半充满、或全空规则)。其中学生最难掌握并应用的是能量最低原理,因为必须掌握原子轨道的近似能级序,而大多数人往往是死记硬背。如何让学生能轻而易举的掌握原子轨道的近似能级序呢,笔者采用了如图3的方法帮助学生。图3的形式是二叠V形,即一个大V字母内套一个小V字母,再配上口诀进行讲解,学生感觉形象易懂,效果很好。如果万一忘记了,还可结合我国著名化学家徐光宪将原子轨道的能级近似计算公式对能级进行排序:(1)对于基态原子:n+0.7l;(2)对于基态阳离子:n+0.4l。图3的能量最低原理的能级序口诀:1,22,33,434,545,6456,7567,s开始,p结尾,f靠s,d靠p。口诀释义:1(1s),22(2s2p),33(3s3p),434(4s3d4p),545(5s4d5p),6456(6s4f5d6p),(7s5f6d7p)。图3将能级组、能级组内各原子轨道、元素周期表的分区、各周期的元素数目等知识有机地联系起来了。

2分子结构部分

分子结构与化学键是“无机化学”最重要也最难学的另一章。相邻原子间通过强烈的作用力(即化学键)形成了分子。由于各原子的性质不同,形成了三类不同的化学键即离子键、共价键和金属键。其中通过共价键形成的物质最广泛。为此有关共价键的理论也最多,到目前为止主要有4个,分别是现代价键理论(即电子配对理论简称VB法)、杂化轨道理论、分子轨道理论(简称MO法)、价层电子对互斥理论(简称VSEPR理论)。杂化轨道理论应用相对更为普遍。各理论的功用各有千秋,通过列表(表1),便于学生掌握。多原子共价分子ABn的极性与其键的极性和分子的空间构型(即形状)相关。如何教授学生准确快速把握共价型分子的空间构型,是教学的相对难点。为此笔者将相关知识联系起来梳理成表2,期望有事半功倍之效。表2中的等性杂化,笔者认为教材说的不够全面,应符合3个条件:(1)组成中心原子A杂化轨道的原子轨道的成分及能量均相同;(2)中心原子A无孤对电子对;(3)中心原子A与相同的端原子B或配位原子B形成)键。上述条件如果有一个不符合即为不等性杂化,如BeCl2、BCl3、PCl5、SCl6等是等性杂化,而PCl3、H2O、CH3Cl等是不等性杂化。杂化轨道理论在解释分子的空间构型时非常好用,应用广泛,尤其为后续的“有机化学”运用更多。为此,笔者有意识地对这部分内容与VSEPR理论进行对应比较教学(表3),便于学生消除这方面的难点。分子间作用力即范德华力的作用范围及产生原因是学生难以掌握的教学难点,为此笔者对此部分教学内容进行了梳理并总结列于表4,以利于学生的概念澄清,牢固掌握。从表4可知,色散力存在于一切分子之中,而取向力只存在于具有固有偶极的极性分子之间。化学键(原子间作用力)与分子间作用力(包括特殊形式的范德华力—氢键)的产生原因、产生对象、作用力大小以及力的特征等知识,有的学生也往往不易掌握,鉴于此,将它们进行了梳理比较分析,如表5,让学生一目了然,能快速准确地理解并掌握。需要指出的是,氢键的本性到底是什么,目前说法不一。有的说是静电引力,因为高电负性的F或O或N与H结合形成共价型分子HY,使得H几乎成为质子,此时的H呈现强电正性,易与另一个分子HY中的Y原子即F或O或N接近,产生静电吸引作用,结果形成氢键,表5暂时采用这一说法;有的说是共价键,因为它具有饱和性和方向性的特征,但键的数值太小,没有达到化学键范围,所以又不合理;有的以作用力大小为依据,认为氢键是特殊形式的分子间作用力,但让人不信服的是它又有饱和性与方向性的共价键特征。由化学键或分子间作用力形成的分子,其晶体往往不同,目前分为4类。为此将4种晶体的性质等知识进行综合比较得表6,目的是让学生便于厘清与掌握。

3其它章节部分

除了上述最重要的两章有较多的难点外,其它章节相对更为容易些。梳理一下主要有如下难点。

3.1化学热力学初步

状态函数的概念等知识是本章的重要内容,由于运用盖斯定律的函数必须是状态函数,所以学生要分清哪些是状态函数,哪些是非状态函数。状态函数主要有:P、V、U、H、S、G等,非状态函数有:W、Q等。注意教授学生状态函数的集合(和、差、积、商)也是状态函数[2],即+U、+H、+S和+G等也是状态函数。在U、+U、H、+H、S、+S、G、+G中,只有S有绝对值,U、H、G则没有。还要特别提醒S、+S与+H、+G单位的异同。要教会学生注意对大学化学中热力学的“标准状态”和中学化学中的“标准状况”这两个概念区分(见表7)。前者条件指的是:处于标准压力1.01×105Pa下的状态称为标准状态;后者要同时指明压力与温度即在标准压力101.325kPa和273.15K(即0℃)条件下为标准状况。关于为何规定白磷的标准摩尔生成热为0的原因,一些学生弄不明白,为此要进行特别讲解。标准摩尔生成热定义是[2]:“在标准压力1.01×105Pa和指定温度下,由最稳定的单质生成1mol该物质的等压热效应”。并规定在标准状态下最稳定单质的生成热为0,常用的是298K的数据。但是,红磷化学性质比白磷稳定,为什么规定白磷作标准摩尔生成热为0而不是用红磷(红磷的为负值)呢?其原因是[2]:(1)到目前为止,人们对白磷的结构研究相对更为成熟。研究表明,在固态、液态和673K以下的气态下,白磷均以P4分子形式存在,P4为正四面体,其键能、键角等参数业已确定;红磷的结构现在尚未弄清楚;(2)白磷的存在相对更为普遍。人们从磷酸盐中提取磷蒸气迅速导入水中冷却,结果总是得到白磷而不是其它同素异性体如红磷、黑磷等。白磷长期放置或在673K密闭加热数小时才转化成红磷;将白磷高压下或常压用汞作催化剂加热方能得到黑磷;(3)白磷的化学性质相对更为活泼。所涉及白磷的化学反应比红磷或黑磷多的多。综上所述,人为规定白磷的标准生成热为0并用以进行相关计算,则显得更方便、更实用。长期的教学经验及实践表明,讲述标准生成热定义时,将白磷作为特例作出说明,有利于学生理解最稳定单质及标准生成热等概念,学会处理矛盾的普遍性与特殊性的关系,更加理解知识是为人类生产生活服务的。

3.2溶液

溶液这章除了大纲要求掌握的基本知识外,要提示学生注意胶体溶液与高分子溶液的异同点,不然就会混淆不清,表8是为此所做的梳理、分析比较。

3.3电解质溶液

有的学生对四大酸碱理论概念及优缺点分不清楚,老师应该对此讲透(表9)。四大酸碱理论包括酸碱电离理论、酸碱质子理论、酸碱电子理论、软硬酸碱理论(严格上算不上理论,只是经验规则,它以酸碱电子理论为基础。教材将此理论安排在下册的配合物一章,为了知识的综合归类,利于学生对比掌握,故提前在此讲解)。其中软硬酸碱理论是学生最难掌握的。软硬酸碱[4-5]将酸、碱分为“硬”“软”两种。“硬”指具有较高电荷密度、较小半径的微粒(原子、离子、分子),它们具有较大的“电荷密度/粒子半径”的比值;“软”是具有较低电荷密度、较大半径的微粒,即具有较小“电荷密度/粒子半径”的比值。“硬”微粒的变形性(可极化性)较小,但极性较大;“软”粒子的变形性(可极化性)较大,但极性较小。为此软硬酸碱的概念如下(主要应用于配合物):硬酸:正电荷数、体积小、变形性小,即对外层电子抓得紧的中心原子。如:H+、Li+、Na+、Fe3+、Cr3+,等。软酸:正电荷数低、体积大、变形性大,即对外层电子抓得松的中心原子;如Hg2+、Ag+、Cu+、Cd2+,等。硬碱:电负性高、变形性小、难极化、难氧化,外层电子抓得紧、难失去的配位原子;如NH3、H2O、O2-、SO2-4,等。软碱:电负性低、变形性大、易极化、易氧化,外层电子抓得松、易失去的配位原子。如I-、S2-、CN-、CO、S2O2-3,等。位于软硬之间的酸、碱称为交界酸(如Fe2+、Sn2+、Zn2+、Co2+,等。)、交界碱(如N3-、Br-、NO-2、SO2-3,等)。硬酸和硬碱相互作用力主要是静电引力,软酸和软碱相互作用力则以共价键为主。该理论的酸碱结合的口诀是:软亲软,硬亲硬,软硬结合不稳定。

4结语

无机化学酸碱理论范文3

关键词:无机化学实验;教学改革;实验教学

作者简介:李艳青(1980-),女,河北满城人,华北电力大学科技学院,讲师;许佩瑶(1965-),女,河北保定人,华北电力大学环境科学与工程学院,教授。(河北?保定?071000)

中图分类号:G642.0?????文献标识码:A?????文章编号:1007-0079(2012)20-0090-02

化学是实践性很强的学科,实验教学在化学教学中占据举足轻重的地位,是一种特殊形式的教学活动。它和理论课内容环环相扣,有助于学生及时理解消化理论课的内容,并增加学生学习的兴趣,具有其他教育活动所不可取代的功能,是培养学生创新能力教育中最重要的一个环节。

无机化学是华北电力大学应用化学、能源化工、环境工程、环境科学等专业的重要专业基础课程,它紧承高中化学,不仅是各专业课的基础,同时也是其他化学基础课的基础。无机化学实验是无机化学课程的重要组成部分,是学生入学后的第一门化学实验课程,对于学生理解掌握无机化学课程的基本原理、培养动手能力和创新思维能力起着至关重要的作用。其基本教学目标可归纳为三个方面:训练学生良好的实验室工作习惯和素养;训练学生的基本实验操作技术和技能;培养学生具有独立进行实验研究工作的初步能力。[1]而在华北电力大学无机化学实验的教学中,原教学体系已经不能满足培养学生创新能力的要求,因此对原课程教学体系及教学方法进行改革变得尤为必要。

一、无机化学实验教学的现状及存在的问题

现华北电力大学应用化学和能源化工专业设立了“无机化学实验A”课程,学时32;环境工程和环境科学专业设立“无机化学实验B”课程,24学时。与其他“211”院校的对应专业相比,华北电力大学的无机化学实验学时明显偏少,如果仍延续传统的理论验证实验模式,无法达到教学目标的要求。所以如何在有限的时间内为学生提供符合学习规律、具有先进性、适合于本科生使用的无机化学实验教学体系是亟待解决的问题。

目前存在的主要问题如下:

(1)实验学时少:目前“无机化学实验A”仅能开设12个实验,主要是基本理论验证实验和常见元素性质实验,制备、分离、鉴定等综合性较强的实验较少;“无机化学实验B”只能开设9~10个实验,元素部分的实验基本无法开出,远远不能满足学生的求知需要。

(2)实验教材内容陈旧:所用的教材是2000年自编的讲义,采取“示范型”的编写方式,形式呆板,缺乏对实验理论、方法、特点的系统介绍,使实验教材停留在实验操作指导的水平上,学生在实验中基本上是“照方抓药”,处于被动状态,不能很好地达到培养实验能力的目的。

(3)实验教学方法比较单一:在实验教学中,仍局限在“验证理论”或“仪器的使用和操作方法训练”的模式上,沿用几十年不变的学生预习,教师课堂讲解,学生按实验步骤操作,课后完成实验报告的老一套做法,使实验课落后于科技的发展和时代的要求,制约了实验教学水平的提高以及学生实验能力和素质的培养。

(4)考核方式不科学:目前在实验成绩的评定上,主要依据实验报告和学生实验操作的情况。由于有部分学生无故旷课,甚至相互抄袭实验报告,或是照着实验书通篇抄写,造成实验成绩评定不能全面反映学生实验能力的高低,使得学生在思想上产生了重理论轻实验、重实验操作轻实验设计、重实验结果轻实验结果分析论证的倾向。

无机化学实验教学改革的目的是建立一个无机化学实验教学的新模式,使无机化学实验具有教学内容前瞻性、教学方法创新性、教学手段现代性的特点,积极促进无机化学实验课教学质量的提高。对无机化学实验的教学体系进行改革,完善教学内容,改革教学方法和考核方法,引入网络教学手段以弥补学时不足,对于提高无机化学实验的教学效果,培养学生独立观察、分析实验现象和作出结论的能力以及科学工作方法显得尤为必要。

二、无机化学实验教学体系的改革

无机化学实验在化学实验教学中占有特殊地位,是学生化学实验教育的第一门实验教学课程,学生的兴趣和学习态度如何会直接影响今后整体化学实验教学的效果。[2]华北电力大学无机化学实验的教学改革应全面分析调研无机化学实验课程内容、方法,找出存在的问题,以学校培养创新人才的教学目标为宗旨,对课程体系进行全面改革,并在实际教学实践中验证改革的效果。

1.课程体系的定位

通过调研工作分析比较国内知名综合性大学、行业大学应用化学和环境专业无机化学实验设立情况。调研结果显示,国内大学无机化学实验或单独设课、与分析化学实验合并设立“无机及分析化学实验”或四大化学统一设立“大学化学实验”课程,但无机实验部分的内容80%左右相同,20%为各校根据自身特点设立的实验,如化工大学的无机制备、地质大学的岩层分析,农业大学的土壤性质[3]等;同时和后续课程教师沟通,了解后续课程对化学实验技能的要求。通过研究讨论对我院各专业无机化学实验课程教学体系有了比较明确的定位:即夯实基础,注重特色。也就是在课程体系中确定70%左右的内容为无机化学基本理论和基本知识实验,30%左右为与专业特色相关的实验。

2.教学内容改革和教材编写

将实验内容分为三个模块,分别为“一般理论验证及基本操作训练实验”、“元素性质实验”、“综合性和设计性实验”。每个模块的训练目的不同。根据华北电力大学化学和环境专业各自的特点分别编写适合的教材。在编写中注意筛选、精简、删除、合并教材实验内容,突出电力特色,如对化学专业增加“去离子水的制备和水质检验”;对环境专业,增加“电厂化学车间酸碱废水性质及处理”等与专业相关的实验内容,增加学生的学习兴趣。同时提高综合型设计性实验在整个实验课程中的比重,对原设计性实验进行修改,以期更适应学生的认知水平,在每个验证实验中也增加如混合离子的分离鉴定等设计性小实验,兼顾学生基本操作能力训练和学生创新思维能力的培养。

三、实验教学方法改革

实验教学方法的改革是改革的中心。如何在短短几十个学时中达到培养学生进行化学科学研究的能力的目的是改革要解决的主要问题。

首先,根据“三大实验模块”各自的训练目的循序渐进地采用“指导”、“启发”和“探讨”三个阶段的教学方式。在一般实验中,以“指导”为主,训练学生对实验设备、实验操作方法和化学基本原理的熟悉、掌握。在综合性实验中,启发学生如何发现问题,如何一步步地解决问题。在设计性型实验中,由学生自行拟订方案,动手实验,教学方法以探讨为主,鼓励学生充分发挥创造力和想象力,运用各方面的知识自行设计实验方案,自已探索,独立解决问题。

其次,充分利用多媒体课件、网络教学等教学资源。由于课时限制,无机化学实验很多内容都无法让学生在实验室完成。实行实验室开放制度、建立实验网络平台是解决这一问题的有效手段。[4]无机化学实验仪器和设备主要是玻璃仪器,不需要特殊维护,开放实验室几乎不需要额外的费用,可为基础好的、学有余力的学生提供课外学习和小型研究的场所;建立实验室网络平台,将无机化学课程中涉及到的各种物质图片和由于学时限制无法开出的实验制成视频上网,学生利用课余时间可以在网上观看学习。不仅可以使实验内容更加丰富,省时省力,激发学生的学习兴趣,产生较好的教学效果,还可以培养学生驾驭现代教育信息技术的能力。

四、实验教学过程管理改革

加强实验教学各环节的规范化管理,确保学生能力的提高。为此可把实验教学过程分为预习、实验、报告、总结四个环节,对四个环节的教学管理建立规范化的内容和质量指标体系。实验前要求学生写好预习报告,实验时首先提问学生实验有关的操作和现象,讲解时只给学生讲解一些注意事项,实验过程中及时指出学生操作中的问题,并对学生的操作进行打分,对每一步的内容与指标尽量做到量化,使教学双方在整个实验教学过程中都有据可依。[5]

五、改革实验考核方式,提高学生的学习积极性

建立一套有利于学生创新能力培养的实验考核方式,从措施上保证学生在实验中主动预习,主动动手,自觉提高。考核结果采用平时成绩、实验报告成绩、考核成绩相结合的方式。平时成绩主要包括出勤率、实验态度、课堂应答能力、实验操作技能等,由教师按5分制记录在册;实验报告成绩包括实验预习、实验记录、实验完成情况和实验结果的准确性及对实验结果的讨论和分析等,由老师批改实验报告给出;考核成绩拟建立实验考核试题库,根据教学目的分别采用抽签选题、现场口试、方案答辩、实验报告答辩和实验操作检查等方式,对学生的基础知识、实践能力和创新能力进行综合考核。

无机化学实验课程改革在华北电力大学2010、2011级应化、环工、环科各专业进行了实施,综合考核结果表明,学生的实验基本技能和分析解决实际问题的能力水平明显高于往届。与此同时,追踪调查发现,学生在后来其他化学实验课表现出基本操作规范、熟练,具有较高的动手能力、独立思考能力和良好的实验素质,教学改革取得了较好的效果。

参考文献:

[1]杨有为,魏建德,胡玉才.对无机化学实验教学改革的探索研究[J].化工时刊,2008,22(3):76-77.

[2]王利勇,韩媛媛,丁士文,等.大学无机化学实验教学改革的思考[J].实验室科学,2008,(3):28-29.

[3]杨昱,徐雅琴,杨玉玲.农业院校无机化学实验教学改革的几点思考[J].实验室科学,2011,14(4):35-37.

无机化学酸碱理论范文4

【关键词】无机化学;学习兴趣;探讨

无机化学作为药学专业学生必修的第一门化学课,被安排在新生进入大学的第一学期上。与高中相比,无论从学科的知识体系和教师的授课方式都有一个比较大的飞跃,这就给学生的学习带来了一定的困难。再加上学生如果没有很好地意识到本课程对后续专业课程学习的重要性,就会导致部分学生对无机化学的学习兴趣不高,从而最终影响到教学目标的达成。因此激发学生的学习兴趣和积极性,培养学生的学习策略,培养创新能力,在整个无机化学教学过程中就显得尤为重要。

1 上好绪论课

心理学家认为:人的任何活动都是由一定的动机所激发并指向一定的目的的。学习动机是引起学习活动的动力机制,是学习活动得以发动、维持、完成的重要条件,并由此影响学习效果。所以,激发学生的学习动机,是提高学生学习兴趣首要有效途径。而通过学习绪论,能使学生认识到学习本课程的重要性,认识到本课程在整个药学专业学习中的地位和作用,激发学生的学习动机。因此,上好绪论课,提高学生对无机化学的学习兴趣也就不言而喻。在绪论课中要着重对化学与药学的关系进行介绍。

2 循序渐进,做好高中到大学的过渡

由于无机化学的教学内容与高中化学相比,内容多,理论性更强;教学进度更快,而课堂上的练习时间较少。凡此种种,使学生难以跟上老师的教学进度,一旦距离拉大,学生就会产生畏难情绪,失去学习兴趣和热情。因此,教师在开头的几次课的教学中,应适当放慢教学进度,让学生逐步适应大学的上课节奏,实现从高中到大学学习的顺利过渡。教师在教学中要充分把握好这些衔接点,尽量做好与中学知识的衔接,注意知识的承前启后性,让学生感觉新知识只是中学知识的延伸,使学生对教学内容产生认同感,增强学生对无机化学的学习信心。

3 结合教学内容,引入与药学相关的案例

教师在进行无机化学学理论课的教学中,对于教学内容中涉及到药学知识的部分,若能及时引入与药学相关的案例,将极大地提高学生对无机化学的学习兴趣。在讲授化学动力学基础知识时,应用其原理的有关知识可研究药品的稳定性。例如,以维生素C的稳定性研究为例,说明药品在常温下分解10%所需的时间,亦即贮存期。又如在讲到配合物的知识时,如能延伸出与配位化学联系密切的对头颈部癌及泌尿生殖系统癌有显著疗效的顺铂类抗癌药物PtCl2(NH3)2的发现历程;元素化学部分,结合中国药典记载的有关无机原料药(如氧化锌、硫酸锌等)及其制剂等作为教学内容的补充;在讲到酸碱平衡pH的计算时,指出青霉素G在pH=6左右较为稳定,pH值升高则很易水解失效,由此可见pH在药物中起到举足轻重的作用。这样将化学和药物联系在一起,对学生学习无机化学的目的和意义将有更好的认识和促进作用。

4 介绍学科的新领域,新进展

教材的编写速度赶不上学科发展的现状在短时间内难以改变,所以教师在教学中要注意查阅参考国内外新近发表的重要文献,通过归纳、整理,把与生活、专业相关的内容适时渗透入教学中去。在教学中引入科研前沿的新知识,一方面,使学生在学习知识的同时了解科学研究的过程和方法,也是对学生进行科学精神和唯物主义潜移默化的教育;另一方面,使学生变被动学习为主动学习,提高学生学习的自觉性,增强学生学习无机化学的兴趣,让学生自己认识到学好无机化学是他们学好专业的基础,是以后工作的必备知识。例如,在讲到配合物的知识时,给学生介绍一些药物研究的新趋势:对一些药物活性分子进行结构修饰后与金属离子作用合成新型药物的研究,越来越受到科研工作者的关注。如B-榄香烯是我国自行从中药莪术中提取的一种抗肿瘤有效成分,已被批准为二类抗癌药物应用于临床。然而,B-榄香烯属挥发油类,水溶性差,不易为人体所吸收,科研工作者为了改善它的性能,对其进行结构修饰,在B-榄香烯分子中引入氮、氧原子,然后将其与人体内一些必须的微量金属元素作用生成配合物,这样可以提高药物的水溶性、抗肿瘤活性及其靶向性。又如可结合原子、分子结构和分子晶体讲述纳米药物、靶向药物等。

5 加强对学生自学能力的培养

在教学过程中尝试以学生为主体,积极引导学生独立思考,培养学生的自学能力。在一些章节的教学中,采用PBL教学法,即由教师事先提出问题,指导学生分组课下学习,然后由学生在课堂上充当教师进行讲解。通过这种教学方法,既提高了学生的自主学习能力,又在这种“学生-教师”角色互换中,极大地激发了学生的表现欲望和学习兴趣。

总之,培养学生的学习兴趣和自学能力是高等教育的重要课题之一。结合药学专业无机化学的教学特点,积极进行无机化学教学的改革与实践,可有效提高学生的学习兴趣,最终促进教学目标的实现。

参考文献:

[1]刘利萍,钱青.对药学专业无机化学适应性教学的思考[J],药学教育,2006.22(3):31-32

[2]刘艳菊,王霞,杨怀霞.药学专业无机化学绪论课中科研前沿渗透教学探索[J],中国校外教育,2010.11:97

无机化学酸碱理论范文5

关键词:药学 无机化学 有效教学 整体科学意识 自主学习意识

【中图分类号】R-1 【文献标识码】B 【文章编号】1671-8801(2013)10-0305-01

无机化学是研究元素、单支和无机化合物的来源、制备、结构、性质、变化和应用的一门学科,其理论和技术已渗透到医学和药学的各个学科。无机化学是药学专业的学生进入大学的第一门专业基础课,内容抽象,理论性强,不易理解。很多学生在学习中存在严重的畏难心理,其学习结果也是一知半解,因此构建有效教学课堂是药学专业无机化学需要迫切解决的问题。笔者主要从以下几个方面进行论述:

1 首先从教师的角度,深入理解有效教学的理念

有效教学这一概念,起源于西方的现代教育界。由于这一理论对我国的传统教育有着重要的改良作用,又与近些年提出的提高学生创造性的教学理念有着内在的契合性,因此在各个学科的教育中得到了广泛的借鉴和研究。有效教学的顺利实施,必须有赖于教师自身对有效教学理念的深入认识和理解。

首先,明确有效教学的主要目标是促进学生的进步和发展。这就要求教师关心学生的心理,了解学生的学习现状,以学生的视角看待问题,共同构建有效教学课堂。

其次,教师要有开放性的思维模式,广阔的视域。立足课堂的同时将视野扩展到学生学习的各个学科和学生的日常生活中去。

再次,根据学科特点和章节要求调整教学方法,使教学方法更加丰富,以充分调动学生的学习积极性,培养自主学习意识,增强教学效果,提高教学效率。

2 根据学科特点制定合理有效的教学方法

在教学理念上主要表现在培养学生的整体科学意识和自主学习意识,在教学方法上主要表现在加强各学科之间知识的交叉和渗透,以问题为导向的课堂模式,巧妙引入多媒体。

2.1 加强学科之间的交叉和渗透,培养整体科学意识。学科之间渗透和交叉、碰撞产生的火花是科学发展的驱动力之一,也是许多创新性学科论点与方法产生的源泉,最活跃的研究领域多位于多学科的交叉点上,而当代科技发展的趋势与特点是学科间的互相融合,互相补充,互相促进。因此在教学中应培养学生的整体科学意识,其实质就是知识体系的渗透和融合。

传统的无机化学教学模式忽视与药学专业课程的相互交叉和渗透,严重影响了学生学习的积极性和创新思维的发展。要想构建有效教学课堂,就要深化化学与生物学和医药学的相互渗透与交叉,突出药学无机化学的学科特点,增强与生物、医学相关知识的联系,激发兴趣,联系实际,培养综合能力,以实现无机化学教学的培养目标。

2.1.1 加强与医学临床知识的联系。在学习元素这一章节时,如果与医药知识联系起来将使枯燥单调的知识,更加趣味有生命力,便于学习效率的提高和学习兴趣的培养。如铬元素,三价铬参与体内的糖与脂肪的代谢,是人体必需的微量元素;六价铬则使人体血液中某些蛋白质沉淀,引起贫血、肾炎、神经炎等疾病,长期与六价铬接触可引起呼吸道炎症、诱发肺癌,严重的六价铬中毒还会致人死亡。

2.1.2 与人体生理、病理相联系。在学习缓冲溶液时与人体的酸碱平衡缓冲。系统相联系,更有利于知识融会贯通,牢固掌握。NaHCO3/H2CO3是人体内最重要的缓冲对,而对其直接起缓冲作用的是血液中的血红蛋白(Hb)和氧合血红蛋白(HbO2)缓冲体系。当血液流经组织时,HbO2释放O2转变为Hb,碱性相对增强,增加了对H2CO3的缓冲能力;而当血液流经肺泡时,Hb结合O2转变为HbO2,酸性相对增强,正好抵消了由于CO2的排出造成血液酸性降低的影响,使血液pH精确地维持在7.35~7.45范围内。

2.2 以问题为导向的课堂模式。以问题为导向课堂模式是指以问题为中心,以知识和能力为两条主线,在教师的指导下让学生尝试着解决一个又一个问题的自主探究的课堂学习模式。它不同于传统的“我讲你听”的课堂学习方式,亦不是学生的自学默记,而是“提出问题-收集资料-提出假设-验证假设-得出结论”的思维教学模式。其在教学过程中由教师提出问题,学生通过课堂学习和查阅资料解决问题或提出新问题,教师在教学过程中为学生提供指导和策略支持。在学习的过程中大大提高了学生的学习积极性,利于知识的“举一反三”“活学活用”,为构建有效教学课堂提供了策略支持和实践保证。

2.3 在课堂教学中巧妙引入多媒体。传统的化学课堂,一支粉笔、一块黑板导致很多抽象的现象和试验无法得到演示,使学生对抽象事物的认知不够完善,在很大程度上削弱了课堂的有效性。随着现代化的教学设备的出现,教学方式也变得丰富多彩,尤其是多媒体的出现。多媒体具有综合处理文字、图像、声音、动画的能力,能够化静为动,寓教于乐,培养学生的学习兴趣;能够使抽象的问题形象化,便于学生对知识的理解和运用;能够节约传统的板书时间,开拓知识面,增加信息量,提高学习效率。

例如,通过动画模拟演示铜锌原电池装置中电子的得失及正、负电子在盐桥中的运动情况;演示金属钠在氯气中的燃烧等。直观形象的展示了抽象的试验和原理,不仅启发了学生的兴趣,而且有助于强化知识的掌握和转化,更有助于构建有效教学课堂。

总之,构建药学专业无机化学的有效课堂有赖于教师对教学理念的深入认识和教学方式的改进及完善,更有赖于学生整体科学意识和自主学习意识的培养。

参考文献

[1] 中华人民共和国教育部.国家基础教育课程改革纲要(试行)[N].中国教育报.2001.7.27第二版

[2] 林海河.追问与求证内蒙古师大附中教育科研文集[M].呼和浩特:远方出版社.2005

无机化学酸碱理论范文6

关键词:无机化学;研究性学习;创新能力

无机化学是研究无机物质组成、结构、性质和变化规律的科学,是化学专业的一门非常重要的课程。在化学科学形成和发展的过程中,无机化学处于基础和母体的地位,随着学科融合与交叉,在此基础上还衍生出了配合物化学、生物无机化学、无机材料化学等多个分支和学科。学好无机化学课程将为化学相关课程的学习奠定扎实的基础[1,2]。传统的教育体系中,多采用灌输式教学模式,重结果、轻过程;重考试、轻能力。2011年教育部和财政部下发了“高等学校本科教学质量与教学改革工程的意见”,意见提出高等教育的根本任务是培养人才,提升人才培养水平必须要注重整体推进,始终坚持育人为本,各级政府和高等学校要把教育资源配置、学校工作着力点集中到强化教学环节、提高教育质量上来[3]。因此,传统的教学模式不能满足培养优秀人才的教学目标。研究性学习,是一种新的教学方式。它是指学生在教师的帮助、指导下,从自然现象、社会现象和自我生活中自主发现问题、探究问题,并在观察问题、研究问题、尝试解决问题的过程中获取知识、掌握方法、提高能力的一种学习活动。随着世界各国教育改革步伐的加快,研究性学习受到各国教育理论界和实践工作者的重视,成为世界教育界研究的热点问题[4,5]。南京师范大学无机化学教学团队一直致力于课程教学方法、教学模式的研究与改革[6,7],至今已经进行了十余年的探索,近年来在研究性学习应用于无机化学的教学实践中有一些心得体会。

1研究性学习的意义

1.1改变教师传统的教学观念传统的教学中,教师教什么,学生学什么;教师教多少,学生学多少;教师处于主动地位,学生被动接受知识;教师注重专业水平的提升和课堂教学技能的培养,以及学生考试的成绩,忽视学生的兴趣、创造性及能力的培养。研究性学习提倡教师从关注“怎么教”、“教什么”到关注学生“怎么学”、“学什么”,让学生主动参与、发现、探究知识,在研究中掌握知识,获得能力,培养创新意识和创新精神。研究性学习还促使教师自己不断学习、不断总结,关注学科前沿,接受新知识和新方法,并渗透到课堂中,及时更新、丰富教学内容。在研究性学习中,教师要成为知识建构的促进者,教学方式的探索者,学生成长的引领者,新型师生关系的建设者。1.2引导学生对知识的自主建构每个学生都有表现自己独立学习能力的欲望,研究性学习就是要培养学生自主学习、主动学习,完成对知识的自主建构,提高课堂效率。教师应该努力调整和协调各方面关系,帮助学生构建良好的自主学习平台,树立学习信心、培养学习兴趣、提供学习条件、创设问题情境、教授学习方法。自主构建知识可包含发现问题、查阅文献、团结协作、找寻方法、解决问题等环节。自主构建知识有利于发挥学生主体性和主动性,有利于学生由被动学习向主动学习转变,激发学生兴趣,促进学习积极性,增强相互协作能力,提高学习效率,训练坚韧的意志,培养科学探索精神。1.3培养学生解决问题的能力和勇于探索的精神本科教育是高等教育的基础和重要阶段,对本科教学的重视有利于提高人才培养水平,促进学科发展、提升学校科研能力,推进高等教育的改革。在本科教学中开展研究性学习也是响应高等教育改革的号召,要求学生不拘泥于书本、不依赖于教师,鼓励学生充分发挥自己的主观能动性,独立思考、大胆探索、勇于发现、积极体验。通过研究中的学习,学生学会查询资料、收集信息、分析问题、做出判断,最终解决问题。在研究性学习中,学生也将孕育创新精神,发展思维能力,培养良好的个性品质。

2无机化学教学中研究性学习的开展

近年来,南京师范大学无机化学教学团队通过实验教学、案例教学和体验教学等方式进行了研究性学习的渗透与开展。2.1实验教学——透过现象看本质无机化学的研究对象涵盖了整个元素周期表中的所有元素,涉及的物质结构类型多,化学键型复杂,化学反应多样。尽管在很多高校无机化学的理论与实验属于两门课程,但两者不能脱节。以碱金属性质为例,笔者设计了“钠与不同水的反应”的研究课题,问题看似简单,但实验中学生发现金属钠分别和水、干燥的冰、湿润的冰发生反应时,反应现象完全不同:钠在水中迅速融成小球发生剧烈反应;在干燥的冰上开始不反应,后来融化和爆炸;在湿润的冰上迅速融化和爆炸。可以看出,活泼金属和水的反应背后还蕴含了很多无机化学的理论知识,结合书本内容与文献资料,学生从晶体结构、主副反应、热力学过程、动力学参数等方面对反应现象进行了解释,透过实验现象研究了不同条件下反应的本质,并完成了一份完整的研究报告。该方法的主要内容特点为:结合无机元素化学内容,进行元素性质的研究;根据实验现象看出化学变化的本质,进一步理解无机化学理论知识。可以说该方法是理论与实践的结合,现象与本质的统一。2.2案例教学——纵观化学发展与进步化学的历史渊源古老,从人类生活在地球上开始,大自然的许多化学现象,如森林失火、动植物腐烂、空气和水等对物质的侵蚀就不断刺激着人类的感官,在人类与自然相处和斗争的过程中,包括化学在内的自然科学开始萌芽。可以说在化学发展的历史中,每一次重大或微小的发现都是人类在研究性学习的过程。因此通过人类认识化学的案例教学,既能传授化学知识,又让学生看到对化学的了解与认识并不是一蹴而就或一帆风顺的,而是在前人的经验与研究者的不断探索与发现中产生的。以配位化学理论的建立为例[8],1798年法国化学家Tassaert将亚钴盐放在氯化铵和氨水溶液中得到橘黄色的盐,其结构被认为是CoCl3∙6NH3。这个新化合物的发现对经典化合价理论提出了尖锐的挑战,化合价已经饱和的分子CoCl3和NH3为什么还能生成稳定的化合物?人们做了很多实验,发现该化合物中测不出三价钴和氨分子的存在,按照经典化合价概念和链式理论都不能得到与实验事实相符的结构。在近100年后的1893年,年仅26岁的瑞士年轻学者Werner发现往该物质中加入硝酸银能沉淀出3个氯离子,再根据此类化合物的结构分析、电导研究等,进一步提出了具有革命意义的配位理论,奠定了现代配位化学的基础,也因此获得了诺贝尔化学奖。纵观化学发展历史,从氧气的认识、周期律的发现,到飞秒光谱学、超分辨率荧光显微技术的发展,无一不渗透着化学工作者不断研究、发现与总结的过程。通过真实的案例,学生可以了解化学发展的重要阶段,了解化学家为了认识新事物并掌握原理和本质做出的巨大贡献,学习化学家研究问题的思路与方法。该方法的主要内容特点为:研究人类认识自然的过程,学习科学家探索化学世界的方法。2.3体验教学——让学生走上讲台选择适当的课题让学生走上讲台参与教学是引导学生自主构建知识、提高学生积极主动性的一个好方法。课题可以来源于跟无机化学密切相关的热点问题和生活中的无机化学问题,如酸碱平衡与人体健康、生命元素及生物功能的关系,电池的种类与废电池的危害,废水中重金属离子的去除等。教学流程为任务分配−组建小组−分组准备−课堂汇报−教师点评。教师会对每个课题进行初步介绍与指导,学生明确目标后分工协作、积极讨论,用研究性学习方式进行课题研究。得出结论后,由各组指派同学走上讲台,用演示文稿、小实验或演讲的形式进行汇报,教师和同学可对该课题进行提问或点评。该活动充分体现了主体性、创造性、开放性、合作性和互动性的特点,学生不仅主动构建了无机化学知识,更在活动中锻炼了能力,体现了价值。该方法的主要内容特点为:改变传统教师讲、学生听的教学模式,让学生成为教学的主动参与者,结合生活中的化学研究化学在生活中的应用。

3实施效果

笔者自2013年起在无机化学教学中开展了研究性学习的尝试,从课堂表现、课后作业、学生问卷调查中逐步总结经验,改进教学方法,优化评价模式,学生总评成绩的考核标准如表1所示。在百分制的总评成绩中,有80%的成绩参考了传统评价标准与模式(平时作业、期中测试、期末测试),20%的成绩来源于研究性学习开展的各个环节(课题开展、研究报告、团队合作)。为了考查研究性学习开展的实验组班级在期末考试中的表现,笔者将2013-2014级化学专业学生的无机化学考试成绩进行了比较(表2),可以看出实验组班级平均分明显优于未开展研究性学习的对照组班级平均分。由此可见,无机化学教学中研究性学习方式的引入不仅增强了学生的实践与创新能力,同时对理论知识的学习也起到了较好的促进作用。因此,该方法在无机化学及相关学科的教学中可以借鉴并值得推广。

4结语

研究性学习可以不局限于某个课题和内容,不局限于某种形式,它是建立在师生双方转变教学理念基础上的一种主动的、开放的、多元的学习方式。实践表明,无机化学教学中研究性学习的尝试极大地激发了师生的共同学习兴趣,促进了学生在课堂内外的独立思考和相互协作,加深了师生之间的互动与情感,培养了学生解决问题的能力和勇于探索的精神,大大提高了教学效果。在全面推进素质教育、培养新型创新性人才的发展道路上,研究性学习必将会有更加广阔的发展空间。

参考文献

[1]大连理工大学无机化学教研室.无机化学.北京:高等教育出版社,2001.

[2]华彤文,王颖霞,卞江,陈景祖.普通化学原理.北京:北京大学出版社,2013.

[3]教育部.教育部关于进一步深化本科教学改革全面提高教学质量的若干意见.[2007-02-17].

[4]王爱芬.教育理论与实践,2005,25(4),48.

[5]王鹏伟.教育研究,2002,No.9,80.

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[7]杨静,黄晓华,吴勇,方敏.高等理科教育,2013,No.5,79.