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[中图分类号] G642 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437(2017)04-0044-02
绿色化学,也被称为环境友好化学,清洁化学或无污染化学,主要是指在化学品的设计、制造和使用过程中,利用一系列的原则来减少、甚至消除有毒有害物质的使用或在过程中的生成的化学。绿色化学的核心是“原子经济性”,基本原理是公认的十二原则。绿色化学是更高层次的环境友好化学,与环境保护不同,绿色化学不是被动地治理环境污染,而是主动地防止化学污染,是从物质产生的源头控制废物的产生,减少对环境的污染。所以绿色化学对环境保护及社会的可持续发展具有重要的指导意义, 这与现代化工工业发展趋势相吻合。
一、绿色化学课程教学的意义
大学生是我国科学技术未来的生力军,在大学课程中开设绿色化学课程,通过相关的教学活动培养大学生的环境保护意识,有利于从根本上防止污染,有利于实现社会可持续发展。作为化学教育工作者,我们有责任和义务将绿色化学及相关知识引入高等教育知识体系中,并系统传授给学生。
随着对绿色化学科学研究的不断深入,绿色化学的思想和观念逐步为人们接受,并被引入高校教W活动中,很多高校都开设了绿色化学课程。绿色化学作为一门新的课程,具有涉及知识面广、综合性强的特点。与化学其他课程不同,绿色化学没有完善的知识体系和教学大纲,因此如何结合时代特点和专业知识,为大学生讲授绿色化学课程,是任课教师在教学过程中面临的主要问题。作者从2009年开始在江苏师范大学为环境工程专业学生讲授绿色化学课程,在教学过程中积累了一些经验,进行了一些有益的尝试。
二、绿色化学课程教学方法的探索
针对绿色化学的课程特点,我们对其教学方法进行了以下探索。
(一)精选教学内容 启发学生的兴趣
绿色化学是一门新兴的学科,发展很快,但没有较为成熟的教材,需要教师根据教学目标选取教学内容。这也为教师提供了一定的自由空间,教师可以结合自己的科研方向和学术思想、提供最新的学术动态。另一方面,绿色化学课程的教学内容与有机化学联系紧密,涉及很多有机合成反应的方法和条件,如果只进行抽象的讲解,学生容易感到枯燥乏味。因此在教学过程中,应适时地结合实际生活,用生动的实例充实课堂教学,展现绿色化学在现代生活中的重要作用,进而激发学生对这门课程的学习兴趣。例如,介绍“白色污染”及解决措施,这样学生就会对绿色化学有更加充分的了解,也能够加深学生对绿色化学在日常生活中的实用性和重要性的认识。
绿色化学是一门交叉学科,发展速度很快,而且涉及很多化学相关领域, 因此我们在满足教学基本要求的前提下, 采用灵活多样的教学形式,并经常对教学内容进行更新。比如在课堂教学中,根据学生的接受情况,将一些相关的具有应用价值的最新研究成果添加到教学内容中。另外,也可以利用学校的网络数据库资源来提供关于绿色化学的最新科研成果的链接,以便学生随时阅览、学习,让学生了解绿色化学的研究动态及最新进展,提高学生对该门课程的学习兴趣,增强他们对新问题的求知欲望,使学生获取更多的知识。
(二)多种教学方法结合使用,启发学生思考
传统的课堂教学主要是“讲解―接受型”教学模式,教师是教学信息的主动发出者,学生则是被动地接受知识,这种教学中师生的互动交流少,教学气氛沉闷,也阻碍了学生主动学习的积极性和创新能力的培养。相比之下,研究性教学是深受广大师生欢迎的教学方式,可以将课程的内容转变成生活、生产或科学中的实际问题,以学生为中心,在教师的引导下按照科学研究的模式来分析、解决这些问题,最终达到学生获取知识、提高能力的一种教学过程。
在研究性课堂教学中,教师作为指导者,在设定的问题情境中要引导学生主动思考问题, 帮助学生找到解决问题的办法,这种教学方式有助于培养学生的创新意识。如在讲授绿色溶剂技术这个章节时,我们让学生在课前查阅相关的文献资料,了解有关的科学前沿内容。在该章节的课堂教学过程中, 可以将这节课的10~15 分钟左右的时间留给学生介绍自己的学习体会,以及对绿色溶剂技术的理解,分组进行讨论,以提高他们的学习主动性,强化学生的科学思维方式。这种自主学习可以让学生体会到学习的乐趣,同时也锻炼了学生文献查阅和使用网络资源的能力。课堂教学和学生自主学习的有机结合可以有效地提高教学效果,有利于培养创新性人才。
作为一门专业课,绿色化学每节课要传递的信息量非常大,多媒体教学技术的运用大大提高了绿色化学课程的学习效率。但是,多媒体教学的缺点是容易导致学生一直处于抄笔记的状态,没有时间去消化和思考教师讲授内容,不能和教师互动,只能被动接受课堂内容。所以要改善教学效果,就应该结合本课程的特点以及学生的实际情况,合理地使用多媒体教学手段,注意不同教学手段间的配合使用。
课堂教学是学生学习绿色化学的主要场所,但丰富多彩和形式多样的课外活动是对课堂教学的良好补充,将二者有效结合起来,能够起到事半功倍的效果。为全面提高学生的绿色化学素质,我们一方面组织学生到学校的实习基地,有合作的化工厂或制药公司参观调查并进行交流。另一方面,通过课外实验教学来配合课堂教学进行绿色化学教育,让学生在具体的实验过程中进一步强化绿色化学观念,如在环境工程专业学生的研究设计性实验中分别采用有机溶剂和离子液体为反应介质合成一些有机化合物,让学生对两种合成方法进行比较。这样不仅能锻炼学生的动手能力,而且能使他们用理论联系实际,真正感受到环境污染带来的危害性,增加他们迫切保护环境的积极性。另外在毕业设计和课程设计中有意识按绿色化学要求进行,开展专题讲座,环保展览宣传等,让绿色化学融入人才培养全过程,增强学生的环保意识。
(三)建立合理的考核机制,注意与学生的互动和反馈
在教学过程中,我们发现一些学生上课听讲不认真,主动学习积极性低,部分学生为了获得更高的平时成绩,抄袭别人的作业。因此,提高学生的学习兴趣,优化考核体系显得尤为重要。
绿色化学课程的最终成绩包括课程论文成绩和平时成绩两部分。在每学期的授课中,我们通常在完成课堂教学任务前给出课程论文的具体要求,要求学生根据绿色化学课程的学习内容,结合课程论文的具体要求,查找和阅读有关的文献,综合运用所学知识,整理和撰写课程论文。考虑到学生的实际情况,在这个环节通常也会给出一些相关指导,如每个数据库的使用教程和视频等,课程论文的完成很好地培养了学生检索文献、阅读文献、分析问题和解决问题的能力,也为环境工程专业学生的毕业论文设计打下了良好的基础。
绿色化学的平时成绩一般由出勤率,作业和课堂表现构成。不同于其他化学类课程的考核方式,在绿色化学课程的考核中,我们将学生在课堂教学中的表现以及课后心得体会也计入平时成绩。如在某些章节的课堂教学前,对学生进行分组,给每组学生布置一些题目,课堂教学中,每组可派出代表对相关问题给出解答,组与组之间可以互相提问。学生通过这个环节的学习可以更好地了解相关教学内容的背景知识,更深刻地掌握教学知识点。教师根据每组学生的表现进行打分,并将这部分成绩计入平时成绩中。课程结束后,每个参与的学生都要总结该课程的学习心得体会,对课程进行简单的评价并给出自己的意见和建议,这部分内容也作为平时成绩的一部分。以上教学活动的开展,一方面可以提高学生的学习积极性,另一方面学生给出的意见和建议可以督促任课教师改进教学方法,提高教学水平。在这门课程中,部分评价意见如下:1.绿色化学这门课跟我们的生活关系密切,感觉很有用;2.课堂上老师举的例子很生动,学到了很多东西,扩展了知识面;3.通过准备课程论文,感觉自己查阅文献的能力提高了;4.喜欢老师的讲课,内容吸引人,但是有部分反应有机化学里没学过,能否多讲一些。
总的来看,学生对这门课程的关注程度高,总体满意程度也比较高。
三、结语
绿色化学是一门面向21 世o的高层次化学,它体现了化学、科学技术、社会之间的相互影响和联系。在绿色化学教学中,教师采用研究性教学的方式,能帮助学生获得相关的知识、技能和能力,有助于学生培养创造性思维,从而更好地理解人与自然、人与社会、人与人之间的相互依存关系, 激发其社会责任感。
[ 参 考 文 献 ]
[1] 胡常伟,李贤均.绿色化学原理和应用[M].北京:中国石化出版社,2006.
[2] 张礼和.化学学科进展[M].北京:化学工业出版社,2005.
[3] 沈玉龙,王克诚.国外大学的绿色化学教育[J].化学教育, 2006(10):63-64.
[4] 仲崇立.绿色化学导论[M].北京:化学工业出版社,2000.
化学教育论文2400字(一):绿色化学教育理念在高中化学实验教学中的渗透分析论文
摘要:现如今,随着科学技术的快速发展,人们的生活水平得到改善,环境问题也随之而来,因此,近些年,我国对绿色化学的关注度越来越高。在教育层面,化学学科属于科学性学科,其化学实验教学的绿色、无污染,对于保护自然环境具有重要意义。基于此,本文从绿色化学的教育理念出发,致力于将该理念完全渗透在整个化学教学过程中,尤其在实验环节,实现真正意义上的绿色教学。
关键词:绿色化学;高中化学;实验教学;渗透研究
在现代社会背景下,提高化学教学质量,对于推动教育事业的发展具有重要意义。我们都知道化学科目包含两个部分,一部分理论,一部分实验,相比较而言,实验部分才是该学科的主要部分,同时也是教学中的重、难点部分,而化学试剂、设备、实验过程的无污染操作,对于学生的身体健康和环境都是一种保护,因此,将绿色化学的教学理念渗透在实验教学中的各个环节,是很有必要的。
1立足教材内容,挖掘绿色化学资源,增强绿色化学观念
对于課本内容,大多是以化工实验为例,因此,对于绿色化学的理念也可从这些方面入手。例如:
1.1节省资源:我们都知道氨气在我们的生活中很常见,尤其存在于厕所中的每个角落,因此,在氨气的制取和使用过程中,可以通过这方面的循环操作,来达到节省资源的效果;
2.1尾气处理:实验过程中最让人头疼的便是对尾气的处理了,无论是钢铁的冶炼还是化学气体的制取,都需要对实验尾部进行处理,因此,对这方面内容可以在实验后期,安装一个吸收装置,对物品进行集中处理,将绿色化学理念践行到底。
2在化学实验教学过程中进行绿色化学教育
2.1改进实验方案和装置,优化实验效果
在条件允许的情况下,对实验装置和方案进行改进,能够取得意想不到的教学效果,同时能够减少反应物质对环境的污染。
例如,《SO2的性质》。对于这部分内容,课本上所讲述的、关于该气体的制取方法是通过亚硫酸钠固体与浓硫酸反应得到的。在实际操作过程中,可能会因为实验人员较多,造成气体制取过量的情况发生,且这类气体在流入空气中后,会对环境造成污染。同时,简陋的实验设备和过程,也不利于实验现象的观察,因此,对该实验装置或方案进行改进是很有必要的。在此基础上,对于实验方案的改进,先让学生了解SO2的制取并不只有该章节介绍的一种,其通过硫磺与氧气的燃烧反应,也能得到SO2气体,这样就能够有效解决气体产生过量的情况发生了。其次,对于实验过程的改进,可以通过在封闭处进行实验的方法,减少SO2气体在空气中的排放,达到绿色化学的效果。
2.2化学实验微型化处理
“微型化”的重点在于“微”,所谓的“微”,就是将实验所用到的仪器、设备、剂量减少或减小,但不改变实验的原理、步骤以及过程,以此来达到微型效果。同时,经过微反应后,产生的反应物质也会减少,污染也就随之减少了。
例如,《乙炔的制取和性质》。对于这部分内容来说,无论是借助多媒体进行演示,还是直接进入实验室实验,都具有一定的不足。主要包括三方面的不足:1.对反应物的处理不当;2.实验过程不严谨,耗时较长,反应物被污染;3.尾部处理工作未做好,造成环境污染。对于第一个问题,我们都知道CaS、Ca3P2、Ca3As2等物质,在遇到水后,就会产生异味气体,对于实验者来说,无疑是一种身心上的折磨,因此,当对该类试剂处理不当时,就会产生一定的环境污染;对于第二个问题,乙炔的实验过程并不是在全封闭状态下进行的,而且对于实验试剂的用量也没有一个准确的限制,时常更无法控制,因此,会很容易造成反应物的污染;对于第三个问题,也是实验中常遇到的问题。在实验结束后,学生们通常会将实验物质随意丢进垃圾桶,而不是集中或分类处理,这就很容易造成水体污染或空气污染。
而在进行微型化处理后,不仅减少了试剂的使用量,还采用了饱和的硫酸铜洗气,这在减少成本输出的同时,还达到了绿色化学的标准,减少了环境污染,且微型化实验处理,也使得实验的效果更加直观、清晰。
2.3通过多媒体进行实验教学
对于实验环节来说,难免会产生一些有毒气体或者物质,因此,利用多媒体进行辅助教学是很有必要的,它能规避一些不必要的麻烦,同时降低实验操作的危险系数。尤其对于一些理论知识掌握不牢固和操作能力不强的学生来说。此外,高中化学科目中所包含的内容也包括一些靠课本内容理解不透彻的知识点,对于这部分内容,必须借助多媒体,通过动态演示才能够加深理解。
例如,《离子键的形成》。对于这部分内容,如果光靠课本上的讲解,是不能够完全掌握其变化的规律和原则的,因此它需要借助多媒体进行演示。实验中,在不脱离课本内容的基础上,以“钠在氯气中燃烧”的实验过程为例,对离子键的形成做主要讲述。通过演示,我们能够观察到该反应的过程十分剧烈,还会释放出有毒气体——氯气。且在此实验过程中,如果减少试剂的使用,则无法进行正常实验;而如果使用过量的试剂,则又会导致有毒气体的释放量增加,污染空气。因此,借助多媒体进行演示教学,是很有必要的,这也正符合绿色化学的教学理念,是提高教学效果的不二之选。
3结语
化学学科作为高中阶段的必修科目之一,对于学生的成长发育有着重要影响。因此,将绿色化学的教学理念渗透在化学实验教学过程中,不仅能够培养学生的绿色意识,还能引导他们更加规范、合理的使用化学试剂,这在保证他们人身安全的同时,也保护了我们赖以生存的环境。然而,绿色化学理念的渗透过程并不是一蹴而就的,需要长久的耐心和时间来完成,因此,作为一名合格的化学老师,要具备“上下而求索”的决心。
化学教育毕业论文范文模板(二):基于高中化学教育困境进行的教育研究论文
摘要:现如今,教育体制改革的逐渐深入推动,使得高中教育制度有了质的飞跃,对于传统教育而言,其发展的固有思维使得教育内容体系过于单一,教学设备与实践的缺乏让高中化学教育面临着更多的困境。为了让高中学生的学习跟得上教学改革发展的步伐,它要求每一位教育工作者应学会自检自查,提升自我教学方式、教学质量水平,追根溯源,找准定位并制定有效的解决方案去提升整体的高中化学教学水平。如何创新现代高中化学的教学方式,将理论与实践知识具体结合,让学生学有所用,解决高中化学教育存在的问题,是当前教育工作者需亟待解决的。本文旨在从高中化学教学困境入手,结合笔者自身经验,提出自己的见解。
关键词:高中化学;教育困境;研究建议
一、国内高中化学教育面临的挑战
(一)教育形式的书面化
国内素质教育发展较晚,在父母与教育工作者眼中,学生的分数起关键作用,这也促成了如今高中化学教学模式的书面形式化。教师这些年在培养学生的化学知识上依旧停留在书面教学中,对很多化学理论并未实践过,因此在教学模式上缺乏创新意识,学生在学习过程中未被化学这门课程所吸引,很难通过兴趣去主动学习化学。高中化学教学模式发展至今,依然注重传统知识点的学习灌输,忽视了学生作为学习的主体,其书面化的片面教学模式使得学生极不情愿的去学习新的知识点,很多难以理解的化学内容,学生苦于无条件、无时间去动手实践,只能死记硬背。除了部分客观因素存在之外,像一些化学试剂的腐蚀性较强,危险性较高,如若操作有誤,后果不堪设想,是不提倡实验的,其他一些轻实验还是可以操作的。目前化学教学是重形式,轻实践,这种现象很难在短时间去消除,这就需要教学工作者不断的调整自身的思想。
(二)基础教学设施的缺乏
化学学科的实验性很强,在学习上需要配备相应的教学设备,好的辅助器材会直接影响到教师的上课情况,这关乎到整个高中化学教学的水平程度,更是学生迅速掌握化学知识的有效手段。但就目前国内的教学环境而言,化学实验教学的地位较低,实验过程较为复杂,对于精准仪器的使用需要花费大笔的资金,资金仅用于教学与实际不符,使得学校化学教学设备普遍是缺乏的。设备短缺就直接造成了许多化学实验无法进行,学生不能亲自动手进行实验操作,对许多化学知识也就无法深入理解,像化学教师在讲解方程式的时候,一些反应是较为微观的,但结果却是很复杂的,如若不能通过仪器去操作,很多步骤都无法完成,但这种精密仪器价格昂贵,实验室没有条件能够配备,学生对这些知识的掌握就只能通过化学教师的口头讲解和书本的文字介绍来学习。
(三)注重教学理论,偏离实际
高中化学这门学科一直是高中生的必修课,但教学形式过于单一,其学习内容还只是停留在理论层面,在实践成果的领域探索不多,且教师对于教学知识的讲解依旧偏离学生的主体地位,未结合学生的兴趣与需求发展状况,使得学生在学习化学课程上较为吃力。现今教学背景下仍旧将高考置于重中之重,这就使得高中化学教师偏离教学初衷,一味的灌输知识理论,而忽视了化学学科的实践性,学生对于化学知识的繁琐复杂进而产生厌学的心态。高考时间争分夺秒,对于繁杂的化学式子,高中生不得不采用死记硬背的方式,这无疑更是加重学生学习的负担,也不利于化学教学。如何打破这种旧有的传统理念,改进化学教学内容趋于形式化,优化化学教学体系,让化学课程的学习更接近生活,并将学到的知识运用到生活中,是教学工作者需不断思考的方向。
二、应对高中化学教育困境的策略
(一)理论结合实践
实践对于高中化学教育而言是极为重要的,通过亲身参与实践活动,让学生更加感受到化学知识的魅力,同时,这种贴近生活的经历,让学生有更多的探索精神与思考能力。化学课相对于其他课程而言显得更复杂无味,在教学过程中,化学教师需要激起学生学习的兴趣,将生活现象融入课堂上,通过创新教学方式,引导学生的求知欲望,并主动探索学习。例如在学习关于碳及氧化物方面的知识时,教师在课堂上可以通过一张图片打开问题,抓住学生的好奇心,引导学生思考,为什么古代建筑时会将柱子一端烧黑埋入土里,是地区差异还是个人爱好,还是其他原因呢,通过此步步深入学习重心,让学生更加容易的掌握知识。当然,若只是为了应试而学理论,只能死学,毫无意义,理论与实践的结合,无疑于开拓了学生的思维能力,增强了学生的学习积极性,使得他们对于化学这门课由最初的被动转为主动学习。
关键词:绿色化学 医用基础化学 多媒体教学 教学改革
绿色化学又称环境无害化学。它的核心内涵是在反应过程和化工生产中,尽量减少或彻底消除使用和产生对人类健康、社区安全、生态环境有害的物质。
化学教育尤其大学化学教育是为经济建设服务的。医学类职业是与人类生死、健康休戚相关的事业,保障人类健康离不开药物,药物合成又离不开化学,而化学工业的发展又在很大程度上直接影响了人类的健康。如何在这三者之间构建和谐,绿色化学是唯一出路。绿色化学不应是一门独立学科,而应是一种指导思想,是人们应该倾力追求的目标[1]。作为大学化学教师,我们首先应该结合实际情况,将绿色化学教育渗透到教学工作中去,通过广泛的宣传教育,让学生树立起绿色化学意识,培养出具有绿色化学意识的一代新人[2]。绿色化学成为医用基础化学教育的一个重要组成部分,给改革课堂教学、培养学生的创新精神和创新能力提供了良好的契机。
1.提高自身实施绿色化学教育的能力和专业水平。
绿色化学是化学科学与物理、生物、材料及信息等科学结合的产物,是化学科学的发展与进步。因此教学人员不但需要具备化学基础知识、理论和技能,还要系统地学习关于绿色化学的理论知识,了解有关绿色化学技术的最新研究成果和发展方向,掌握相关学科的知识。
2.改革实验方式,避免实验污染物产生。
化学实验中总有气体、液体或固体产物的生成,或多或少地会产生有害或有毒的实验废弃物。笔者所在的安徽三联学院医用基础化学课程针对的是文理兼收的医药营销专业学生,他们毕业后从事药物开发、合成的可能性很小,进行化学实验实际意义不大,因此在实际教学中取消了实验操作环节。对于个别必要的实验,借助网络,利用录像、多媒体课件、Flas、计算机虚拟实验等现代教育技术手段进行演示,避免了化学污染物的产生。
3.针对职业需要,整合医用基础化学知识结构,添加绿色化学教学内容,激发学生的学习兴趣。
笔者选用了张法浩主编的《医用基础化学》,该教材包含了无机、分析及有机化学的内容。随着教学改革的深入,根据专业的特点及教育部对高职学生理论知识“够用为度”的原则,我院该课程总学时只有72节,比过去减少了二分之一,这就要求教师在教学思想、教学内容以及教学方法等方面做出调整,以适应新世纪人才培养目标的需要[3]。要更多地将医药营销工作中实际需要的知识融入教学过程,摒弃那些不重要又晦涩难懂的知识,使医用基础化学真正成为理论的基石。现行教材内容与职业缺乏紧密联系,忽视了与实际的联系,学生学习缺乏主动性和积极性。因此,笔者对课程进行了重新整合,删减和压缩了教材中电解质溶液、酸碱滴定法、配位化合物、分光光度分析法、分子轨道理论等章节内容。将压缩的理论和实验课时用以补充绿色化学内容[4][5],多元化、多层次、多角度地向学生揭示、展现绿色化学与基础化学的紧密联系。对晦涩难懂的内容以教师精讲为主;常识性的内容由学生讲解;与生活息息相关相关的内容设计题目,让学生发表见解、分组讨论或辩论,然后由教师进行总结。这样既突出了重点、难点,又培养了学生自学的能力,提高了学习兴趣。
4.学生应用化学知识、原理,结合绿色化学,撰写科技小论文。
作业是课程教学的一个重要环节,是课堂教学的继续和延伸。除了布置教材习题外,为让学生更深入更主动地将绿色化学的理念渗透到传统化学学习中,在课程结束前,笔者布置学生选择与“可持续发展”有关的选题,通过探究和调查,查找相关文献、资料,并对其进行分析、解释、评价、调查、讨论、研究,写出科技小论文。从对连续三届学生提交的论文情况看,由于平时的教学中始终贯穿了“绿色”这个与人类健康密切相关的主题,学生兴趣浓厚、选题广泛、立意明确,从问题的提出到问题的解决,学生始终是决策者、行动者。学生从可持续发展的高度去关心环境及环境问题,更深刻地理解了人与自然、人与社会、人与人之间的相互依存关系,认识到他们的态度、行为和决定将对现在和未来的全球环境、整个社会产生影响,激发了学生的忧患意识和社会责任感。
5.改革教学方式及成绩评定方式。
随着现代教育技术的普及,多媒体教学也得到了越来越广泛的应用。五年的教学中,笔者经历了传统教学――传统教学+多媒体教学――多媒体教学这一教学手段改革过程。实践证明,利用多媒体教学,无论信息量还是教学效果都得到了极大的提升。
完整的教学过程应该包括成绩的评定,考试方法的创新是教学改革不可缺少的环节。从2005级开始,课程成绩的评定项目包括:平时成绩20分,科技论文40分,理论考试40分。前两项是基本体现学生综合素质的考核,占总分60%,比重超过了理论知识的考核,既有利于调动学生提高自身素质的积极性,又促进了教改的不断推进和完善。
笔者经过几年尝试性地将绿色化学融入到医用基础化学的教学探索,逐渐实现了“教师为主导,学生为主体”的教学理念,激发了学生学习的主动性。教学中及时渗透绿色化学方面的知识,适当地加深和思维拓展,使学生在潜移默化中受到绿色化学教育,成为有绿色化学理念的新一代高职大学生,是时代的要求,是素质教育的要求。
参考文献:
[1]马莉,冉呜.绿色化学的提出与发展.成都教育学院学报,2005,9,(6).
[2]何树华,田开江.大学化学专业应加强绿色化学教育.涪陵师范学院学报,2000,18,(5)
[3]乔秀文,杜志坚,李洪玲,曾宪佳.医用基础化学教学改革探讨.农垦医学,2004,II(1):47
随着人民生活水平的不断提高,人们对生活质量的要求也在不断提高,医疗模式已由单纯的疾病治疗转变为预防、保健、治疗、康复相结合的模式。大医院人山人海,小药店街头巷尾随处可见,医药工业迅猛发展,药学专业人才倍受青睐,现在除了传统的医学院校培养药学人才外,许多理工科院校也相继开办了药学专业(如重庆大学、西南大学、重庆邮电大学和重庆理工大学等),而基础化学是药学相关专业非常重要的专业基础课,目前我国药学专业的基础化学课程仍按照传统的四大基础化学开课。随着化学基础课学时不断压缩,每门课程的学时非常有限,特别是理工科高校的药学专业,学生的基础化学知识对后续专业课程和专业技能的学习非常重要。所以,在少学时的基础化学课程教学中教师更重视学生对基础知识的理解和掌握,而忽略了在教学中对学生绿色化学意识的教育和培养。随着环境问题的日益严峻,化学教育工作者一定要树立可持续发展的观念,将绿色化学的思想贯穿于整个化学教育的全过程,让学生认识到从“粗放型”的传统化学转变为“本文由收集整理集约型”的“绿色化学”是历史发展的必然。
针对这些情况,当前一些普通高校进行了相关研究与实践,以提高基础化学教学效果,但是,大多数高校主要是根据学时来选择安排教学内容,利用改进教学手段来增加教学内容,着眼于局部,头痛医头,脚痛医脚,教学效果虽有所提高,但是效果不甚明显,没有找到从根本上提高基础化学教学效果的方法。本化学教学团队提出了《基于“绿色化学”理念的理工科院校药学相关基础化学系列课程整合与优化的研究与实践》课题,依托重庆邮电大学中药学专业和制药工程专业的学生进行了实践。
一 培养具有“绿色化学”理念的大学生是人类社会对高校化学教育的基本要求
“绿色化学”是一门从源头上阻止污染的化学,它用化学的技术和方法去减少或消灭那些对人类健康、社区安全、生态环境有害的化学物质的产生和使用,有利于引导学生热爱自然、尊重自然、与自然和谐发展,牢固树立绿色意识,自觉成为未来的绿色人才。“绿色化学”是人类与自然和谐的化学,是面向未来提出的化学新概念,同时也为化学教学提出了新课题。
因此,本化学教学团队在基础化学教别强调引入“绿色化学”理念,在绪论部分专门设有“建立绿色化学理念,推动经济和社会的可持续发展”这一部分,强调绿色化学的必要性,并且基于“绿色化学”理念选择教学内容。在教学过程中渗透“绿色化学”理念,将从源头上预防化学污染的新观点逐步深入学生心中。特别是实验教学中,化学教学团队根据专业特色与学生能力培养的需要,在实验项目的设置上渗透绿色化学理念,改革实验教学模式,实验项目中大大减少了独立的基本操作单元实验和验证性实验,将大部分基本操作实验和验证性实验安排在实验技术网络虚拟与仿真实验室中实施,同时大大增加实用性、综合性实验,将部分基本操作融入综合性和设计性实验中。实验原材料都是无毒或低毒的,删除了一些毒性高、污染大、效果差的合成实验。打造以“绿色化学”为特色的教学、科研实验平台,努力培养具有“绿色化学”理念的大学生。
二 基于“绿色化学”理念对四大基础化学课程教学内容的整合实践
1.教学内容的整合原则
第二军医大学药学院将无机化学和物理化学两门课程整合,很好地解决了这两门课程中的内容重叠问题,同时使无机化学的教学内容得到了引申,使知识的系统化更加显著。本化学教学团队基于“绿色化学”理念将四大基础化学进行整合,即将无机化学、分析化学、物理化学和有机化学四门课程进行整合,根据药学专业要求,立足理工科院校注重四大基础化学的关联,确保整个基础化学知识体系的完整,总课程名称设为基础化学,具体按照普通化学、有机化学和物理化学三门课程进行排课。本化学教学团队一起讨论、确定教学内容和相应的学时数,并且备有一些选学内容供学时稍充分的学校选用,或者供学生自学,但是紧密把握“面向药学专业的基础化学知识”、“知识点之间的连贯”及“难易程度循序渐进”这三个基本原则,使学生有兴趣学,更轻松地学。
2.整合后教学内容的具体安排
针对大学第一学期,新生入学较晚,学习时间较短,需要一段时间适应大学学习、生活等实际情况,第一学期的普通化学先介绍药学与化学的关系,强调化学在药学专业中的作用,让学生首先从思想上重视它,同时介绍“绿色化学”的基本概念和原则,突出绿色化学在医药工业和社会发展中的意义及必要性,站在整个基础化学角度强调绿色化学的重要性和必要性,先行建立“绿色化学”理念。具体内容是:先介绍简单且与中学化学衔接较多的气体和溶液,引入大学基础化学的教学;然后利用热化学反应方程式引入化学反应热、热力学第一定律和第二定律,引出判断化学反应自发性的吉布斯自由能判据;从吉布斯自由能变的符号判断反应方向和大小,表示反应限度,引入化学平衡,与中学化学紧密衔接,同时进一步衔接化学反应速率,使学生易于理解;有了平衡依据后,再分别介绍酸碱平衡与酸碱滴定,沉淀溶解平衡与沉淀滴定,氧化还原平衡与氧化还原滴定,配位平衡与配位滴定;作为含量测定的加深,再介绍比色法和分光光度法。最后,联系中学化学知识简单介绍原子结构和分子结构的基本概念和基本理论,并且在每部分都要说明它在药学中的作用。第一学期的理论学时经教学团队统一讨论并经学校批准后定为64学时。
基于现代药物大多是有机物的现实,有机化学在药学相关专业非常重要,经教学团队统一讨论并经学校批准后有机化学理论课程定为96学时,安排在第二学期和第三学期授课。并且根据结构与性质的关系按照官能团分类介绍有机化学的内容,注重与中学有机化学衔接,强调具有某一类官能团的化合物其理化性质,每部分都要介绍一些有显著药理活性的化合物和该类化合物的合成工艺,重点强调绿色合成工艺路线,以及该类化合物的构效关系。同时简单介绍一些波谱知识,如红外、质谱和核磁共振谱等,能够推导简单的有机化合物的化学结构,为今后的中药化学、天然药物化学和药物合成打下坚实的基础。同时,有机化学实验重在一些综合性、实用性的绿色化学合成,既增加了学生的学习兴趣,提高了教学效果,同时也践行了绿色化学理念。
经过一年半的大学学习后,在学生基本上都适应了大学学习、生活的情况下,而且具备了较好的数学和化学基础之后,第四学期将深入介绍基础化学难点部分的物理化学,在化学热力学、化学动力学基础上,加深对化学热力学和化学动力学的学习,最后引入新知识相平衡,包括表面化学与胶体化学和药学前沿知识,以及化学知识及其技术在药学专业中的应用,要求讲原理时必须讲它的应用,重点是在药学方向的应用上。最后提纲挈领,建立整个基础化学的基本框架和知识体系。这样就把基础化学知识点整合,避免了重复,同时按照知识的难易程度和前后关系安排教学内容,节约了学时、方便了学生理解、提高了教学效果,以适应少学时的理工科院校药学专业的基础化学教学。
三 基于“绿色化学”理念对四大基础化学课程教学内容整合的初步效果
1.学生成绩明显提高
2007级学生因成绩差,有2名学生留级,有近10人未获学位,2008级有95%以上的学生获得学位,2012年重庆邮电大学推免试研究生学生中,生物信息学院5个专业6名同学获得,制药工程和中药学2个专业占了3名,而且有不少同学进入绿色化学与制药工程科研平台参与实验锻炼,参与发表sci收录科研论文4篇,参与中国发明专利的申报1项,1人次参与重庆市药物催化氢化工程技术研究中心的申报,获得了一项重庆邮电大学大学生创新实验项目。
那么,我们中学化学应该如何为创建绿色学校来“添加绿色”,进行绿色化学教育呢?本文针对化学教育的特点,结合近年来所进行的化学环保教育的实践,初步探讨了绿色化学教育的方法和途径。
一、通过化学教学渗透绿色化学教育
在化学教学中,可把本地区环境污染的典型事例自然地、生动地渗透到化学教学中,让学生亲身体验到污染给人们带来的危害,培养学生对环境保护的责任感,明确实施绿色化学的重要性。例如:硫酸工业制法的教学,在讲SO2尾气的污染时,让学生看酸雨危害的录像,还让学生做将SO2回收制取H2SO2,及液态SO2的练习题。使学生体会到回收SO2,不但可以减少污染,减少经济损失,而且还可变废为宝,制取新产品,提高经济效益。在讲氮族元素这一章时,进行素质教育的整体设计,特别讲解氮在自然界的循环。穿插汽车尾气的排放,氮氧化物造成光化学烟雾,水中氮磷过多造成水富营养化,形成赤潮造成污染等等环保知识。
另外,教科书上的很多化学实验内容在操作过程中会造成大气或水体污染,如:无机化学中Cl2的制取和性质实验,硫及其化合物的性质实验,氮化合物的性质实验及有关重金属盐的实验等等,还有有机化学中的许多实验。在教学中教师除传授知识和培养实验技能外,还要着重引导学生对污染环境的化学实验的装置进行改革、创新,使其成为绿色化学实验。将Cl2的制备和性质实验改在一个封闭、连通、透明的装置中进行操作,这样既不影响实验效果,也不污染大气,又可增强学生的环保意识。
在这里介绍一下原料绿色化的简单例子。氢氰酸是剧毒物质,对工人的健康损害很大,同时,排放含CN-的污水、废气也严重污染环境。因此,现在电镀工艺中主要使用无氰电镀,无氰电镀的电镀液中不含CN-。无氰电镀液的配方可鼓励学生去因特网上查找。在讲解氯气的漂白作用(实际上是HCIO的漂白作用)时,不妨告诉学生:现在造纸厂和自来水厂已逐步用二氧化氯(ClO2)、过氧化氢(H2O2)、臭氧(O2)等,代替氯气作漂白剂和消毒剂,这样可避免产生二恶英和其他有机氯化物,因为二恶英和许多有机氯化物多为致癌物。在讲解高二教材第四章“石油、煤”一节时,应告诉学生,目前95%以上的有机化学品都来自石油和煤。但是,石油和煤都是不可再生资源,伴随着人类的开采、利用将逐步耗竭。因此,利用可再生资源合成化学品是绿色化学研究的又一战略。
能源绿色化要求生产过程应该尽量控制在温和的温度和压力下进行,使能耗最低,并尽量使用可再生能源。关于这个条件,高二教材第七章第二节提及利用高分子膜淡化海水、处理污水和能量转化等方面的范例。采用高分子膜淡化技术就不需加热蒸馏,可节约大量能源,为缓解能源的不足带来希望。高三教材第四单元“氯碱工业”一节中也介绍了“离子交换膜法电解制碱技术”,该法具有能耗低的优点。而关于能源的净化、无害化,高二教材第四章第六节详细介绍了煤的干馏、汽化和液化技术。高三教材第三单元第四节,专门讨论了“使用石化燃料的利弊及新能源的开发”。我国是世界上最大的耗煤国,积极开展煤的无污染利用和综合利用十分重要。这方面的绿色化学技术主要有等离子除硫除尘、生物化学除硫等。曾有一系列的检测表明,我国有一半左右的城市儿童血铅含量超过了国际公认的铅中毒标准。罪魁祸首就是为提高汽油的辛烷值而添加的一种名为四乙基铅的抗爆震剂(见高二教材第99页阅读材料)。最新的绿色化学成果已开发出通过固体酸催化工艺提高汽油辛烷值,为汽油无铅化提供了强有力的技术支持。
最后,告诉学生,最好的防治办法是“不让污染物产生”,如改变燃料的结构、成份,寻找新能源,大量植被造林,城市禁止使用煤而改用管道煤气等。这样教学丰富了课堂教学内容,提高了学生的学习兴趣,又溶进了绿色化学教育。
二、通过实验教学培养学生的绿色意识
化学实验的污染排放看似微不足道,但其成分复杂,累计效应实在不容忽视,尤其不能忽视的是实验的育人功能。因为化学实验是培养学生科学素养、注重化学与环境之间密切关系的关键环节。因此,化学实验的绿色化设计,应该大有作为。
在化学演示实验和学生分组实验中,都存在着“废气、废液、废渣”的问题,这些实际问题的处理过程,是培养学生良好的环保习惯的难得机会。废气如何处理?如氯气的全封闭制取装置(尾气用NaOH吸收);废液如何处理?如分组实验制乙烯后硫酸的回收;废渣如何处理?如制H,后锌粒的回收等等。尽管有些回收处理较繁琐,远没有乱倒乱丢方便,但若放松了这一关,就至少有两方面的危害:从近处看,污染物积少成多,造成实验室长期的危害和隐患。例如积累在下水管道里的Zn粒若遇到大量的酸,甚至会造成H,爆炸,这种灾害已有所闻;往远处看,贪方便,图省力的不严谨的习惯一旦形成,积重难返,就会产生不守法规、污染环境的新一代,误人子弟,误民误国。
三、通过化学课外活动加强绿色化学教育
英国教育专家的统计表明,青少年时代亲历过的实践活动,对一个人终身的影响占有很大的份量。这说明亲自“感觉”这个世界远远比知道这个世界更重要。如果只让学生们坐在教室里讨论离他们很遥远而且凭他们目前的力量根本无法解决的问题(如化学污染、环境危机等),久而久之,他们就会被这种无能为力的悲观和沮丧所淹没,对绿色化学的目标的实现产生怀疑。基于上述“体验比理解更重要”的教育理念,在实施绿色化学教育时,完全有必要组织学生进行环境调查、撰写绿色化学科技小论文等活动。学生通过调查去亲自体验绿色化学问题。
在学“肥皂和洗涤剂”时,提到:有的洗涤剂含有磷元素,造成水体富营养化,促使水生藻类大
量繁殖,水中的溶解氧降低,使水质变坏。目前,合成洗涤剂导致的水体污染已引起人们极大的关注,并正积极研制无磷等新型洗涤剂,以减轻环境污染。因此,教师可组织学生对当地的水体进行考察。
学生学习了臭氧之后,教师组织学生阅读有关臭氧的知识,1984年科学家发现南极上空臭氧空洞;其实是氟里昂对臭氧层的破坏作用,这正是产品绿色化方面的问题,但是真正的元凶是Cl原子,而Cl原子的产生与氟里昂有关,生活中氟里昂的产生主要在家用电冰箱、换气扇,要求学生调查家里的这类电器,并写成小报告在全班进行演讲。还有许多例子,如自己所在城市的空气状况,这就需要了解周围的工厂及机动车辆的多少,同样写成报告的形式。还可以留心阅读家庭日化用品(如洗衣粉、灭蚊剂、干电池、化妆品、调味品、医用药品等)的说明书,特别是其原料成分的说明,联系已了解的绿色化学知识,分清哪些成分是符合绿色化学要求的,哪些是不符合绿色化学要求、需要逐步替代的,对这类日化用品要逐步减少使用,使用后要考虑如何减少对环境的污染。
总之,在实施绿色化学教育时,完全有必要组织学生进行工厂及环境调查、撰写绿色化学科技小论文等活动。使学生通过调查去亲自体验绿色化学问题。
我国的绿色化学的研究和开发刚刚起步,而绿色化学不仅仅是科研战线或化工战线的任务,在整个化学领域都要实现从传统化学到绿色化学的转变。作为普及化学知识和培养能力、肩负培养化学专门人才重任的化学教育,就必须义不容辞的地承担起普及、宣传和实施绿色化学教育的任务,让绿色化学教育成为21世纪素质教育的重要内容,把绿色化学教育的思想和内容贯穿在整个教学工作的全过程,使学生认识到化学在社会发展、提高人们生活质量、增进人们身体健康、实现人与自然和谐发展中的作用,更要认识到化学给环境带来的负面影响,从而使学生牢固树立起绿色化学和环境保护的意识,认识到绿色化学是“防”,环境保护是“治”,只有从根本上切断污染源,才能真正做到环境保护。
总之,只要结合好具体的教学这个主载体,充分利用教材中的绿色化学素材,联系绿色化学发展的新成就,注重学生的兴趣特点,随时随地都可以摆开绿色化学教育的课堂,在“润物细无声”中使学生了解绿色化学原理、树立绿色化学意识,实现绿色化学教育的目标。
“绿色化学教育”是工作坊基于对美国化学学会(ACS)的“绿色化学”概念的思考所提出的教育理念。它追求的是“绿色化学的教育”与“绿色的化学教育”的和谐统一。前者,是基于对学生乃至广大民众传播“绿色的化学”的思考,追求的是让学生树立“绿色化学”的观念、掌握“绿色化学”的知识、学习“绿色化学”的技能,解决教育“教什么、学什么”的问题;后者,是基于对教师乃至全社会提出“绿色的教育”的思考,追求的则是化学教育的绿色、和谐,解决教育“怎么教、怎么学”的问题。两者既有区别又有联系,相辅相成,构成一个整体。
二、绿色化学教育采取的“三维六段学案辅助课堂教学模式”
(图略)“绿色化学教育”旨在探讨在化学教学中解决“教什么、学什么”和“怎么教、怎么学”的问题。那么,我们如何实施“绿色化学教育”理念呢?绿色化学教育的课堂教学模式应该是什么样的呢?工作坊全体成员通过开展研究教材、教法和学法的工作,决定突出学法指导,用课堂实验方式大胆实践,探究能促进师生共同发展的有效教学新模式,即“三维六段学案辅助课堂教学模式”,以学定教,发挥学生自主学习、教师精讲点拨的作用。这个教学模式体现了知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观的统一;体现了学生的主体与教师的主导的统一。从实践效果来看,此教学模式得到了师生的认同。在“三维六段学案辅助课堂教学模式”中,“三维”是对于教师的教而言,指“导知、培能、导法”的过程;对于学生的学而言,则指“求知、展能、得法”的过程。“六段”包括:①前情回顾。复习前课内容,并以做练习的方式加以巩固;②新课导入。结合生产、生活、社会实际等引入新的教学内容;③新课研学。以学习小组为单位,让学生展示通过学案自主预习所收获的知识、构建的知识体系以及存在的难题;④合作探究。学生分组讨论自主探究过程中遇到的疑难问题,对于本组解决不了的问题,明确希望请教哪一个学习小组来帮助解答。在组与组的相互提问中引入竞争机制,激发学生的辩论激情,让学生思维发生碰撞,并通过师生间的合作对疑难问题进行理解、分析和阐释;⑤归纳总结。先由学生针对本节课的教学目标,结合自身在学习中已有的经验和学生提出的问题,对本课知识进行归纳总结和拓展提升,同时梳理出本课的知识体系,教师订正;⑥巩固训练。根据教学内容,设置情境问题,进行变式训练,提高学生的解题能力与应变技巧,采取课堂上巩固和课后作业两个方式完成。其中“,学案辅助”是指根据上述“三维六段”的教学模式要求,教师以问题呈现的方式编写出相对应的学案,至少在上课前一天发到学生手中,让学生在课外先行自学探究,再在课堂上进一步深化探究。
三、“三维六段学案辅助课堂教学模式”的理论依据
《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020年)》要求“以学生为主体,以教师为主导,充分发挥学生的主动性,促进每个学生主动地、生动活泼地发展”,“注重培养学生自主学习、自强自立和适应社会的能力”。另外,建构主义的教育思想给我们的启发是,教学绝不是教师给学生灌输知识、技能,而是学生通过驱动自己学习的动力机制积极主动地建构知识的过程,课堂的中心应该在于学生而不在于教师,教师在课堂教学中应该是引导者、促进者和帮助者。
1 以人为本,注重拓展实验的趣味性
人的创新能力的形成和发展,在一定程度上取决于他的心理动因,即以需要为核心,以兴趣、情感等为内容的心理动因。兴趣是一个人力求认识、研究、获得某种事物或进行某种活动的倾向,它能推动人去寻求知识或从事某种活动,开阔眼界,使人的积极性和主动性得到充分的发挥。由于兴趣不是与生俱来而是后天学来的,因此,增强化学实验的趣味性就显得尤为重要。例如在“蜡烛燃烧的探究”过程中,引导同学们进行下列拓展性探究:
1.1 问题情境。点燃蜡烛,将短玻璃导管插入焰心,发现另一端也可以点燃,说明导管中一定有可燃性气体,气体的成分可能是什么呢?
1.2 作出大胆猜想与假设。学生们经过讨论,认为这种气体:①可能是蜡烛不完全燃烧时产生的一氧化碳;②可能是蜡烛受热后产生的蒸气;③可能上述两种情况都有。
1.3 设计实验方案。学生们设计出各种实验方案,经讨论后,认为下列这个方案既巧妙,又简单:换一根较长的玻璃管,用湿毛巾包住导管,然后一端插入焰心,在另一端点燃。若导管口有火焰,拿掉湿毛巾,导管内无冷凝固体,则证明它是一氧化碳;若导管口不能点燃,拿掉湿毛巾,有冷凝的固体,则证明它是石蜡蒸气;若气管口有火焰,火焰较小,拿掉毛巾,导管内有冷凝的固体,则证明气体中既有一氧化碳,又有石蜡蒸气。
1.4 观察与思考相结合,完成实验,给出合理的解释与结论。通过实验,学生得出第二种可能性成立,玻璃管中的可燃性气体是石蜡蒸气。而另两种可能性被排除了。
1.5 反思与评价,交流与分享。通过探究活动,部分学生发现自己设计的实验方案与上述实验方案相比,设计得不够合理、简单,存在着差距,认识到在今后的学习中,要不断培养自身的自主探究的能力。学生以各种方式将自己的收获、体会、感想表达出来,如写成小论文、写成实验报告、制作出PowerPoint、上传到网页上等等。
2 源于生活,注重拓展实验的生活性
化学与实际生活的联系非常密切,化学知识渗透在实际生活的各个方面。在中学阶段,接触社会的机会有限,通过实验来了解化学在实际生活中的应用,可以说是一条很好的途径。
2.1 实验内容的生活化。结合生活情境,鼓励学生发现化学问题,提出自己的观点和猜想,并设计探究实验来验证猜想,对实验进行反思和评价。例如,在生活中,对真假红葡萄酒的鉴别,有一个巧妙、简单的方法:在两杯酒中分别加入适量食用的纯碱,如果酒的颜色加深,变成深蓝色了,则是真的葡萄酒,如果酒的颜色没有明显变化,就说明是假酒。这个实验,直观明了地体现出了指示剂在生活中的灵活运用。
2.2 实验用品的生活化。实验的生活化还体现在,在实验用品上使用一些生活中的物品。如家里厨房中的食醋、食盐、纯碱、鸡蛋壳等等都是实用的化学试剂,塑料吸管可代替胶头滴管、导管,家中的玻璃杯,可作为反应容器等。例如用蛋壳和白醋反应制取二氧化碳,用干电池中的金属与稀硫酸反应制取氢气等。通过这些实验的开发、设计,能使学生利用现有的材料开展实验学习,也能启发学生随时利用生活中的物品进行一些简单的实验探索。学生体会到生活离不开化学,了解了化学对个人生活和对社会的重要作用,同时提高了他们学习化学的兴趣。
3 尊重自然,注重拓展实验的绿色性
近年来,人们提出了“绿色化学”这一新的概念。简单的说,绿色化学就是环境友好化学,它的核心内涵是在反应过程和化工生产中,尽量减少或彻底消除使用和产生有害物质。绿色化学的着眼点是使污染消灭在生产的源头,使整个生产过程对环境友好,这是从根本上消除污染的对策。
【关键词】化学 创新实践 生态课堂 科学素养
引言
新课标提出以全面提高每一个学生的科学素养为核心,以探究、合作、启发、讲授、自学、讨论、网络等方式和手段,创建新的课堂模式。建立生态课堂能使学生在教师的引导下自由开放、独立自主地学习,培养创新精神、实践能力和终身学习的能力。
作为一名中学化学教师,要指导学生开展综合实践活动的情况,搭建生态课堂理念,培养学生的创新能力。
一、“微型趣味化学”实验走入课堂,激发学生的实践活动热情
通过学校开设的选修课,老师讲述有关生活、社会与化学的联系话题,而后教师和学生配合变“化学魔术”。根据安全、简易、新奇和学生实际,选择“纸上层析”、“吹气生火”、“空瓶发烟”、“自制银镜”、“滴水生烟”“水下森林”、“星光飞舞”等节目,变幻莫测的化学魔术不仅能使学生大开眼界,而且从老师的介绍中懂得了科学道理。学生也可亲自动手设计趣味化学实验,形象直观的实验现象让学生充分体会到创作的乐趣,提高了动手能力。
经典案例:水下森林
实验原理:
氯化亚钴、硫酸铜、硫酸铁、硫酸亚铁、硫酸锌、硫酸镍等这些小晶体与硅酸钠发生化学反应,结果生成紫色的硅酸亚钴、蓝色的硅酸铜、红棕色的硅酸铁、淡绿色的硅酸亚铁、深绿色的硅酸镍、白色的硅酸锌。这些小晶体和硅酸钠的反应,是非常独特而有趣的化学反应。当把这些小晶体投入到玻璃缸里后,它们的表面立刻生成一层不溶解于水的硅酸盐薄膜,这层带色的薄膜覆盖在晶体的表面上;然而,这层薄膜只允许水分子通过,而把其他物质的分子拒之门外,当水分子进入这种薄膜之后,小晶体即被水溶解而生成浓度很高的盐溶液于薄膜之中,由此而产生了很高的压力,使薄膜鼓起直至破裂。膜内带有颜色的盐溶液流了出来,又和硅酸钠反应,生成新的薄膜,水又向膜内渗透,薄膜又重新鼓起、破裂……如此循环下去每循环一次,花的枝叶就新长出一段。只需片刻,就形成了枝叶繁茂花盛开的水下花园了。
二、“生态课堂”的构建
用化学的方法去治理环境,去积极寻找新能源。化学应用于生活的各个角落,它可以方便人们的生活,可以改善环境。通过正面引导,切身实践,培养学生生态环保理念。
科学探究是学生积极主动地获取化学知识、认识和解决化学问题的重要实践活动。它涉及提出问题、猜想与假设、制定计划、收集证据、解释与结论、反思与评价、表达与交流等过程,大大有利于创新能力的培养。
科学探究活动采用研究性学习的方式,探究问题源于教材,高于教材。
1.开展“饮水与健康”研究性学习。水的危机正威胁着人类的生存,由于大气污染,工业废水排放,农药化肥污染,核泄露,管道腐蚀,自来水加氯、加沉淀剂等,使得人们对饮水的问题产生了困惑与恐慌。我们该到何处去寻找清澈、洁净而又健康的水?学生自己通过各种渠道查找资料、采集水样、分组实验、分析讨论、撰写论文。
2.开展“空气污染质量调查”。通过对大气的监测,演示讲解环境保护知识,增强学生的环保意识,激发学生的参与热情,学生使用大气采样器亲至现场采样,分析处理数据,得出当时空气的质量等级,进一步分析讨论,撰写环保论文。
如上等等方式,有学生思考探究项目,老师加以指导,课堂上展示研究成果,并写成小论文等形式,既能提高学生科学素养,又能激发学生学习热情,并提高环境意识。
三、设计最优教学过程,开发学生潜能
教学中教师应根据教学的需求、学生的接受能力,设计最优教学过程,不仅要体现知识与技能、过程与方法,更要关注学生的创新精神、科学探究的情感意志及健全人格的培养,鼓励学生在学习过程中产生新的思路与方法,在合作、对话、探究、反思的过程中掌握知识技能,挖掘自己的潜能。
例如,在学习卤族元素时,布置学生一个实验习题:“探究氯水的成份”。首先要求学生课前设计实验方案,并简述方案的设计思想。然后,让学生交流设计方案和设计思想,并进行筛选,确定最佳方案,最后实施实验方案,得出实验结论。在这一活动程中,学生实现了由已知信息加工变异出新颖信息,从而使学生的理论知识得到巩固,实验技能得到提高,创造性思维得到发展。
整个教学设计以学生动手实验为主,不仅激发了学生的学习兴趣和求知欲望,给学生提供了交流、讨论的空间,而且还唤起了学生的实验意识、思维意识、探究意识,培养了学生的动手能力、团结协作能力、语言表达能力,各小组成员分工明确,既是合作伙伴又是竞争对手,能充分挖掘自己的潜能,展示自己的特长。
(一)对高职院校学生进行“环境意识”培养的重要性
环境意识是人们通过一系列心理活动过程而形成的对环境保护的认识和行为倾向,是人对自然环境的理论、情感、意志、知觉等观念形态的总和,它包括了环境伦理意识、对环境科技知识和常识的了解、环境政治经济与法制意识以及环境心理意识。环境意识已成为人类文化素质的重要组成部分,它将使人的言语行为更具有目的性和自觉性,使个体能够主动的认识、评价和保护环境,自觉地调控自身的言语行为,使之更符合规范与道德。早在1992年,我国政府就明确提出了“加强环境基于“环境意识”培养的高职绿色化学教育柳州城市职业学院 张 琳教育,不断提高全民族的环境意识”的对策。高职学生毕业后,他们将承担生产一线、社会服务等领域主要岗位的工作,提高这一学生群体的环境意识水平,树立可持续发展的观念,对经济、社会的持续、健康发展具有不可估量的作用。显然,环境意识是高职学生应具备的素养。
(二)高职院校开展绿色化学教育的必要性
许多环境问题都与化学物质有着直接的关系,具备一定的化学知识使得人们在碰到环境问题时能够做出及时的辨别和判断,并得出解决的方法手段,以减小环境危害,保障人体健康。绿色化学是化学学科的前沿,化学学科的特点,决定了绿色化学教育在培养和提升学生环境意识中具有较其他学科更多的优势。高职院校学生,通过接受绿色化学教育,会逐步具备绿色化学的思想,具备绿色观念,直至能用绿色化学的思维方式来指导自己的工作,用绿色化学的方法手段来解决生产生活实践中可能碰到的环境问题,而且,他们将成为一个具有较高环境意识的群体,用自己的行为影响身边的每一个人。现如今,国际社会已将绿色环境、绿色家园作为共同追求的目标,国内各行各业都已经意识到要生存、要发展,就必须在资源的合理利用、降低能耗、环境保护这些方面加以足够的重视,甚至是让其成为行业企业的发展理念和文化。基于此,行业企业对员工提出了更高的要求,也寄予了更高的期望,员工的环境意识、可持续发展意识、较强的社会责任感,将帮助行业企业长久处于不败之地。由此可见,在高职院校中实施绿色化学教育符合社会可持续发展的需求,是必要的。在高职院校开展基于“环境意识”培养的绿色化学教育,不仅可以让绿色化学教育的目的、目标更明确,而且教育内容、教育途径的选择也更易于让高职院校所接受。
二、基于“环境意识”培养的高职绿色化学内容体系构建
绿色化学的教学内容包括以下几大方面:绿色化学原则、绿色化学理念、绿色化学原理、绿色化学技术和绿色工艺等。基于高职学生的知识结构及能力特点,在开展绿色化学教育的过程中,内容的选择非常关键,我们不需要去追求专业深度,而应该把教学重点放在原则、理念上,选择一些贴近实际、反映学科与技术、技术与生活生产,体现环境保护的内容,同时介绍一些化学领域中涉及到环境、伦理、道德、法律等方面的知识。也就是说在高职中开展绿色化学教育,教学目标可定位在让学生建立起一种可持续发展的理念,强化学生的绿色观念,时刻牢记人类对于环境与社会的责任感,培养学生的环境意识。绿色化学恰好可以承载环境意识培育和环境知识传输这一核心任务。
三、基于“环境意识”培养的高职绿色化学教育实施途径
课堂教学是开展绿色化学教育的主阵地,能够较系统的让学生接受绿色化学知识的教育,然而受到教学课时数及学生知识结构的影响,在高职院校中,绿色化学课程作为必修课开设很少,多以选修课的形式开设。为了让绿色化学教育在高职院校中的普及面更广,使更多学生的环境意识得到提升,可考虑灵活多样的实施途径。
(一)安排绿色化学教育讲座
选择学生较为关注的社会热点问题,比如绿色食品、赤潮的危害、异常天气的形成、新能源、生态城市建设等,从化学学科的角度,有针对性地开展专题讲座,这不仅能够使学生掌握绿色化学的相关知识,还能进一步提升环境认识。
(二)利用环境保护纪念日,开展主题宣传
3月17日世界保护臭氧层日、3月22日世界水日、4月22日世界地球日、6月5日世界环境日,利用这些环境保护纪念日开展主题班团会,举办专题宣传栏等,充分挖掘隐含的绿色化学知识,对学生进行绿色化学宣传,教育学生在日常生活中,从身边点点滴滴的小事做起,时刻牢记环境保护的责任,保护我们的大家小家。
(三)成立社团或兴趣小组
关键词:有机化学实践;综合设计性实验教学;仿真教学;创新能力
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2014)50-0143-02
近几年,高校毕业生“就业难”与国内企业“用工荒”的矛盾日益突出,高校人才培养模式转向现代职业教育体系的改革正在全面实施,如何解决就业结构性矛盾,培养具有创新精神和实践能力的技术技能型人才,是高等学校每个教育工作者必须探索的重要课题之一。有机化学实践课程是继有机化学实验教学之后,面向我校化学工程、化学工程&软件工程、环境工程、应用化学等专业大二学生开设的专业必修课,是整个有机化学教学体系的重要环节。高校传统实践教学的弊端是,将实践教学看成是有机实验教学的简单延伸,其主要功能为强化学生综合实验技能训练,隶属为理论教学的附属环节。在教学中主要以教师讲授为中心,教学效率虽高,但学生只能收获“照方抓药”、模仿验证的学习效果,缺乏对实验技能、理论知识交互运用的创新思维训练,显然不能满足当今国家经济建设和社会发展需要[1,2]。多年来,我们在实践教学中以创新应用型人才培养为重点,构建“以生为本”的创新实践教学平台,向社会输出高素质技术技能型人才。对此,作者拟就近十多年来在有机化学实践教学中的改革谈一些体会。
一、合理选择实践教学内容,加强综合设计性实验环节
有机化学反应浩如烟海,有机合成方法纷杂,如何在有限的实践教学课堂上,合理选择教学内容,是笔者在教学中积极思考的一个重要问题。响应高校现代职业教育体系改革方向,推行国家“绿色化学”环保理念,我们以实践内容是否贴近社会生产,贴近科学研究,贴近社会生活为选材指导,同时推进已选取实验的绿色合成技术或方法改进[3]。所谓综合设计性实验是指学生根据实验目的和实验条件,自行查阅科研文献,通过对有机化学相关理论、基本实验技能,或与该实验相关的其他课程理论或实验知识的综合运用,自主完成实验方案设计,并加以实现。因此,综合设计性实验有助于学生将学习与研究设计结合,在提高学生基本实验技能、理论知识综合运用和创新能力培养等方面起到积极作用。因此,我们重点选取集典型性、发展性、前沿性、应用性为一体的综合设计性实验作为教学内容,将“照方抓药”式验证实验教学内容降至零。
在实践教学中,我们以此为教学内容选择依据,在有机合成反应上一直注重前沿性科研技术引进,一些新的实验手段、实验技术不断被引进[4]。比如在苯亚甲基苯乙酮合成教学中,我们引进超声波辐射合成技术;在甲苯高锰酸钾氧化合成苯甲酸实验中,我们引进可循环利用“相转移催化剂”和“微型合成”技术;在天然产物咖啡因提取实验中,我们引进浸取法和索氏提取法的合成技术对比。几年来,我们均从“低毒、高效、短时”合成特点对每个实践内容的合成技术进行探索,实现有机合成达到低污染、低毒性、安全节能以及反应收率高的目的,在增强学生“绿色合成”理念方面也收到显著成效。
二、重视学生科研与创新能力训练
实践教学中,每一个实践训练项目均由四个环节组成:第一环节是实践方案设计;第二环节是实现实验;第三环节是实践论文(报告)书写;第四环节是实践成绩考核。在实践教学中,我们通过这四个环节的有机结合,同时改变传统以师为本的教学模式,课堂上通过师生角色转换,实现以教师为中心向以学生为中心的教学模式转化,提高实践教学质量,完成对学生科研与创新能力的培养。在实践教学中,我们的具体做法如下:
1.实践方案设计环节。学生进入实验室前,实践方案设计的好坏,将直接影响实践效果和学生创新能力培养。在“以生为本”实践教学模式下,教师必须转换身份,由以前课堂上的“主角”,转换为幕后“导演”身份。教师作为导演身份,在实践教学中,必须向学生提供逻辑性强、问题定位化的“剧本”(项目指导书)。项目指导书中创新点在于其将传统实验教材中实验步骤环节提纲为实验流程图形式,其中每步流程均进行细节化设疑处理,需要学生通过课前查阅相关文献、课上观察实验现象以及课上师生或生生互动所查阅的理论解释补充到流程图中,实现每步实验知识掌握不留死角的教学目的。通过实践方案设计中流程图细节化设疑处理,调动学生探索未知、解决并消化未知的兴趣,这对学生理论知识综合运用能力和创新学习行为的培养推动性很强。
2.实验实现环节。在构筑“以生为本”实践教学平台中,实验实现是我们强化学生基本实验技能、实验现象观察与分析、实验问题捕获并解决等能力,是实现将学生模仿验证实验理念扭转为主观能动综合设计理念的重要环节,该环节教学中渗透对学生探索新问题、查阅文献分析、解决复杂问题的能力培养,引导学生做到思考型操作、思考型分析、不思考不动手的实践理念。比如在苯亚甲基苯乙酮合成实验中,在粗产品水洗环节中,多组同学出现如粗产品颜色、产量不同等实验现象,这需要考虑合成温度、结晶时间长短以及水洗是否充分对实验结果地影响。针对该问题地出现,我们在教学中鼓励学生大胆设计方案,并自主进行多组组合,平行操作,互相交流实验结果,共同对比分析、处理并讨论所用实验处理方法的科学性、可行性及经济性。引导学生有的放矢地步步琢磨着做实验,摈弃传统实验教学中学生指哪打哪的被动学习行为。
3.实践论文(报告)书写环节。每个实践项目结束后,鼓励部分学生在指导教师帮助下,将实验结果按照科研论文核心期刊模式进行书写。通过撰写科研小论文,启蒙了学生参与科学研究的积极性,尤其在结果与讨论部分,学生通过查阅相关科研文献对实践问题分析、理解及体会过程中,引导了学生思考力与创新意识地形成,这是实践教学中我们所期望获得的教学效果。
4.实践成绩考核环节。实践考核是检验实践教学效果的重要手段之一,考核方式的改革对于本次教改成效至关重要。我们以往有机实践课程考核主要采取每个实践项目从“课前预习状况、基本实验技能操作、实验基本理论、实践结果及实践报告完成情况”这五方面进行考核,给出每个项目的成绩,实践结课后,将所有实践项目成绩进行累加,折合成百分制,给出实践课程成绩。该考核方式容易造成学生实践中简单“照方抓药”,盲目追求高产量,甚者捏造实验数据,课后抄袭实践报告等单纯希冀高分数的不良学习行为出现。在此次教改中,我们采取多层次考核模式,解决上述弊端。第一层次面向理论基础和动手能力薄弱的后进学生群,该层次考核主要以传统提交实践报告考核形式;第二层次面向基础夯实,但创新意识较强的较优学生群,该层次考核实践报告主要以科研论文形式书写,实践成绩根据学生文献查阅状况,利用相关文献分析、解决实践问题能力进行综合评分;第三层次主要面向基础夯实,动手能力强,且创新意识主动的学生群,该层次考核实践报告除了以科研论文形式书写外,还需将实践成果以PPT形式进行课前答辩,充分实现以生为本的教学目的。参与哪个层次考核,由学生根据本次实践项目个人学习状况,在课堂上自主提出申请,每个层次的实践成绩均由指导教师当堂给出,从根源上规避部分学生课后抄袭报告的可能性。另外,我们建立层次化考核方式,可以根据学生学习能力,进行因材施教,并且有利于树立优秀创新学生榜样,对提高班级学习风气,调动学生学习热情和建立不服输的良性竞争环境,均起着潜移默化的推动作用。
三、智能多媒体仿真实践教学平台构建
在实践教学中,我们配置互联网和多媒体操作平台,引进高等教育出版社公开出版的《半微量有机化学实验网络多媒体课件》及《有机化学多媒体课堂教学软件》投入有机实践教学使用,使仿真实践教学模式变得可行[5,6]。学生通过互联网和计算机技术使用优质教育资源,实践课不再以教师讲授为中心,转变以学生为中心。课前学生通过多媒体仿真教学软件,对该类实践项目原理、实验技术,以及仪器规范操作均有了解,有效提高预习质量;课中可利用互联网和多媒体操作平台,鼓励学生实践中遇到疑难问题即时查阅解决,实现课上实验知识掌握不留死角,及时调整实验方案,保证实践教学质量。另外,实践教学中对一些前沿性、应用性但具有一定危险性或对环境不友好,比如电解合成碘仿、光照合成卤代烃等实验,我们采取仿真模拟教学。通过引进互联网和仿真实验教学平台,在实践教学中能够充分发挥教师的引导和学生的主体作用,有助于以生为本教学模式建立,有助于具有创新能力的技术技能型人才培养。
四、结论
以生为本有机化学创新实践教学平台构筑之后,从教学实施效果来看,改革是有成效的。在本次实践教学改革中,以综合设计性实验为教学内容,以问题为驱动,借助智能多媒体仿真教学课件和互联网平台,学生对实践基本理论、实验技术以及实践问题即见即解决的主动学习热情普遍提高;通过多层次考核模式建立,树立优秀学生榜样,对后进学生实现“传、帮、带”作用,切实提高班级学习风气,调动各层次学生学习热情,在学生间形成不服输的良性竞争氛围。经过有机实践教学训练后,学生的科研热情与实践创新思维明显提高,这对于通过课堂教学过程培养大学生自主创新意识和创新理念,未来向社会平行输出创新型和应用型人才,具有十分重要的现实意义。
参考文献:
关键词:绿色化学 无机化学 环保
一、论文的研究意义与背景
改革开放以来我国经济社会迅速发展,工业污染也随之加重,大量化学产品的使用既给环境造成了严重的污染,也给人类带来白色垃圾、环境致癌物质、酸雨效应、温室效应等一系列的环境问题。所谓绿色化学,就是指把化学知识以及化学技术和化学方法应用于化学产品以及化学过程中,目的是为了减小或者消除它对人类环境造成的不良影响。首先,笔者认为加强中学生的绿色化学教育是我们国家可持续发展的必要选择。绿色化学概念的提出从源头上预防和消除了环境污染的影响因素,为可持续的发展提供了重要的方法和途径。其次,素质教育的基本要求之一就是要让学生树立绿色化学的意识,培养他们的创新精神和实践能力。最后,绿色化学教育是现代中学化学教学改革的需要,与学生的实际生活密切相连。
二、如何在化学教学中渗透绿色化学教学的理念
1.理论和实验教学内容贯穿绿色化学的概念
如何在化学教学的课堂中贯穿绿色化学的教学方法和理念,是每一个教育者都应该考虑的一个问题。具体来说就是在进行中职化学教学的同时,把绿色化学的知识内容以及相关实验不断地渗透到课堂中去。比如在讲到卤族元素化学性质的同时,以氯气为例,氯气与水反应所产生的次氯酸具有强大的漂白和消毒作用,但是氯气与自来水中的有机物作用会产生一些致癌物质,为了减少有毒化学试剂的使用,美国与日本等发达国家已经用二氧化氯来实现对饮用水的消毒处理。最近几年以来工业废水的随意排放正在污染着人们的身心健康。可以在教学的过程中让学生观察硫酸生产的化学反应以及钢铁熔炼过程中废水是如何产生的,系统地讲解这些工业废水将会对人们的日常生活造成怎样的损害,通过使用哪些绿色化学技术可以降低工业废水的排放。这样将绿色化学教学的理念不断渗透到课堂教学中去。
2.联系生活实际,渗透绿色化学的教学理念
教师要时刻关注国内外有关化学环境污染和环境治理方面的新闻和案例。比如前几年比较流行的“白色污染”,就是使用了大量的聚乙烯塑料袋而产生的。通过这个案例可以让学生首先了解聚乙烯这种物质的危害性,其在燃烧的过程中,会产生大量的黑烟以及会导致温室效应的二氧化碳,另外在这些黑烟里还会有致癌物质二恶英。如果将这些白色垃圾进行掩埋处理,10年时间都不会被分解,反而会对土壤的性能造成严重的损害。为了应对白色污染,2006年国家开始推广可降解的白色聚合物塑料,可向学生具体介绍以淀粉、纤维素等天然可降解的有机聚合物,这些有机聚合物分解以后为二氧化碳和水。另外在讲解废旧电池的处理过程中,为了避免废旧电池所造成的镉污染,可以让学生了解到废旧电池还有大量的金属元素,可以进行回收再利用。
3.重新设计对环境友好的化学反应途径和产品
在化学实验课堂中,对于一些产生有毒化学物质的反应可以采用其他途径的化学反应来实现。比如在制备氧气的化学反应时,次氯酸钾在二氧化锰作为催化剂的条件下会有部分氯气产生,从而造成对环境和人体的污染。我们可以使用一些重金属阳离子与一些单质(木炭、碘粒、铁丝)或者是一些金属氧化物作为催化剂对过氧化氢进行还原,进而产生氧气,而且化学反应的产物对环境并不会造成污染。比如在讲解到一氧化碳还原氧化铜的实验时,由于一氧化碳有剧毒,可以采用氢气来进行氧化铜的还原反应。
随着工业化社会的不断发展,绿色化学的理想就是把传统的污染治理转变成对化学污染的预防,为人类的可持续发展提供一些有益的途径与方法。笔者通过阅读相关参考文献,并结合多年的化学教学实践,对如何在无机化学教学中实现绿色化学教学模式进行了相关研究,在介绍绿色化学概念的基础上,笔者认为可以从以下三个方面实施绿色化学教学:一是,应该把绿色化学的概念贯穿于理论和实验教学中;二是,联系生活实际,渗透绿色化学的教学理念;三是,重新设计对环境友好的化学反应途径和产品。
参考文献:
[1]刘超.谈化学教学中绿色化学教育的渗透[J].泰安师专学报,2002.24(3).
[2]金前英.在化学实验设计和实施中体现绿色化学理念的初步实践[J].化学教学,2003(Z1).
关键词:考试改革 无机化学 农林院校 N级考核方式
中图分类号:G4 文献标识码:A 文章编号:1673-9795(2013)08(a)-0032-02
无机化学课程是高等农林院校化工各专业一门重要的必修课,它是培养化工类本科各专业技术人才的整体知识结构及能力结构的主要组成部分,同时也是后续课程的基础课。是一门实践性、综合性很强的课程,也是一门实验科学。本课程是研究无机化学基本原理以及以无机化学基本原理为指导研究元素的学科。因此,有其自身的规律与特点。同时,本课程是化工类各专业的第一门主要基础课程,起着衔接中学化学教学内容与为后继大学化学课程打基础的“承上启下”的重要作用。其教学方法和考试手段的改革是多年来努力的目标和方向。
学以致用是学习的最终目标,考试是现代高等教育中最基本、最重要的教学质量测定和检查方式,是整个教学工作过程中不可缺少的一项重要环节[1],是对教师教学质量和学生学习效果的最直接的评价和检测方式。然而传统的期末一次性考试模式在对学生进行综合素质评价的过程中存在着诸多问题。第一,由于平时考核次数少,平时学习没有压力,很多学生不能主动学习,临到期末考试前,为了考试及格,临时“抱佛脚”,加班加点“开夜车”,如此被动的学习,只能是囫囵吞枣,一知半解,不能将知识点融会贯通,学习效果必然很差;第二,期末考试所占比重过大,因而导致“一考定音”的现象;再者是考试形式比较单一,一般采用卷面成绩(一般占总成绩的80%)加平时作业(一般占总成绩的20%)的考核方式,这种单一的考核方式使学生知识面得不到较好的扩展,不能对学生的语言组织和表达能力以及个性发展进行有效的锻炼,因此,就无法全面地评价学生对所学知识的掌握程度和综合运用知识的能力,达不到以考促学的效果。
中国高等教育学会会长周远清在东北林业大学做报告时提出知识、能力和素质是人才培养的三要素。为了全面提高高校的人才培养质量,针对无机化学课程的特点,为此,我们准备对高等农林院校化工各专业无机化学这门课程的考试方式进行改革探索,即进行N级考核方式。进行N级考核方式,也就是把传统的让学生学一学期考两小时变成天天考、周周考、月月考,这样“考”出来的学生,就认为“考”其实就是学,就学得最扎实,也就不会怕考,那么获取知识的能力、分析问题的能力、创新能力以及组织能力等都会在平时的“考”中逐步显现出来[2]。但考试方式的改革需要各高等农林院校的教务部门的大力支持。
N级考核方法,包括课程学术论文或学术报告、随堂小节测验、课后作业、每章专题讨论和课堂质疑五部分,具体实施如下。
1 课程学术论文或学术报告
无机化学这门课程,大一的学生在高中的时候都有所接触,很多学生自认为学好无机化学应该没有问题,再加上一开始无机化学是高中和大学的一个衔接,知识点比较简单,调查显示很多的学生不会把很多精力放到这门课程上来,只是在上课的时候来听一下,课外时间也不进行预习和复习,最后的结果就可想而知了。为了激发学生的学习热情,培养学生自主学习的习惯和主动获取知识的方法,改变学生高中固有的学习方式。在上课的初期,可给学生拟定多个有关化学发展前沿和研究热点的论文题目,如“无机纳米功能材料、绿色无机化学、纳米无机材料、无机化学合成新技术”以及“无机材料在生活中的应用”等。学生可以从中选取一个题目,也可以自己选择更感兴趣的与无机化学有关的其他题目,在老师的指导下上网或去图书馆查阅相关文献资料,撰写课程学术论文。开课之初给出题目,在学习无机化学课程的过程中任课教师可有计划地介绍些有关前沿话题,在课程结束时收这个报告。教师根据论文综合质量给出相应的分值,其项在考核总成绩里占10%。
完成论文重要的前提是学生必须阅读大量的相关书籍,特别是老师推荐的文章。这种让学生撰写课程学术论文的形式可以促使学生主动阅读大量课外读物,让学生在掌握基础知识的基础上,及时了解无机化学的发展动态和前沿热门话题,培养学生独立思考和善于总结的能力,同时,也为进入大二的创新实验以及高年级设计实验阶段的文献调研及论文撰写打下良好的基础。也可鼓励学生将小论文制作成PPT进行学术报告,这样可锻炼学生的自我展示能力,更好的激发学生的学习兴趣,知识面更好地得到扩展和延伸。
2 随堂小节测验
教学是一个双边互动的教学过程,而随堂小节测验正是体现和适应这一要求的最好措施之一。如果任课教师按照教学进程,大约每上完一节内容后设置一个随堂小测验,测验内容大都与课堂讲解内容有关,其题型任课教师可灵活掌握,同时结合一些典型的习题,内容可涉及到基本概念、基本理论和基本计算等方面,随时拿出一张纸利用最后几分钟即可,不能占用太多课堂时间。随堂小节测验短小灵活,它不同于单元检测,也不同于期中、期末检测。它是针对教学中的某一知识点或其一问题的内容而进行,它既省时又能有效地达到教学目的。
关键词:化学教学 绿色化学观念 环境保护
一、在课堂教学中渗透绿色化学观念
初中化学教材中潜在环境保护教育的内容很多,把这些内容的教学与环境保护教育有机地结合起来,把绿色化学观念科学地、巧妙地渗透到各章节中,让学生自身意识到,为了不让环境污染威胁人类自身的生存,就一定要保护环境,从我做起,从现在做起。对于刚刚接触化学的初中学生,要尽可能多举事例,借以提升学生的环保意识,加强学生绿色化学观念的教育。
例如,在学习“空气组成”的知识时,除了给学生讲述大气的主要污染物,大气污染的来源和危害,还列举了1952年英国伦敦烟雾事件造成1.2万人死亡和1995年我国上海市发生的“光化学烟雾”事件;在学习“氧气”后利用教材对“臭氧”的介绍,说明被广泛应用于汽车及室内冷藏、冰箱、电器的冷却等方面的氟利昂,已造成大气臭氧层的破坏,直接威胁人类的生存;在学习了“煤和石油”的知识后,可以介绍石油、煤等化石燃料以及它们的加工产品在燃烧过程中会产生一些含氮、含硫的化合物,排放到大气中对空气造成污染;在学习“水”这一课的同时,淡水资源的危机,水体的污染便可蕴涵当中。纵观全球资源,淡水资源很短缺,不是取之不尽,用之不竭的,并且分布又不均匀,而由于工业生产的废渣、废液、废气和生活污水的任意排放,农业上农药、化肥的过量施用等造成的水污染又在进一步加剧,造成淡水供需矛盾尖锐。有朝一日,人类将面对“滴水贵如油”的严重局面。这样可使学生认识到环境污染给人类带来的重大惨剧和极大伤害,从而可使学生进一步体会到保护生态环境,保护自身生存环境的必要性,树立起绿色的化学观念。
二、在化学实验中融入绿色化学观念
化学实验与绿色化学联系最为紧密、最为直接,在化学实验中贯彻绿色化学思想最为重要。初中学生刚接触化学,必须严格要求学生按照实验操作的规则进行实验。化学实验产生的废气、废渣、废水等都或多或少地对周围环境造成不同程度的污染。教师在实验操作过程中要求学生每次实验结束后,将废弃液或剩余的固体药品倾倒在指定的容器中。为了加强学生的环保意识,可让学生将收集的废液稍作处理后再行排放,实验结束后把仪器洗净放回原处,做干净实验室的卫生。这样从一开始就让学生养成良好的实验习惯,受到直观的环境保护的教育,使学生进入化学实验室后就受到绿色化学的教育。
例如,做硫在氧气中燃烧的演示实验时,由于硫燃烧生成的二氧化硫是气体污染物之一,所以应强调硫的用量,并在盛氧气的集气瓶中事先放入少量碱溶液吸收二氧化硫。又如,实验室制取二氧化碳可用注射器作微型实验,拔下注射器活塞,在针筒中放入大理石,塞上活塞,在针筒中吸入盐酸,马上连接导管。
三、在课外活动中设计绿色化学活动
化学课堂教学是进行绿色化学观念教育的重要阵地,也为进行绿色化学观念培养搭建了很好的平台。在化学第二课堂、兴趣小组、知识竞赛等课外活动的设计中,我以地球化学知识为基础,生态系统中物质循环和能量流动为导线,阐述空气、水体、土壤、森林、植物与人类的关系,增加了包括环境保护、新能源、卫生保健食品等方面内容;展示绿色生态环境和严重污染地区的明显对比,简单说明现在人人都关注的环境问题,利用课外小组宣传或讲座等多种传播方式来提高学生的环保意识,让学生切身感觉到我们身边到处都是绿色化学的环境,养成学生环境保护的习惯和绿色化学观念。
四、在考试练习中强化绿色化学观念
在布置化学作业时,在不偏离教材和教学大纲要求的前提下,教师要精心设计一些渗透绿色化学观念的习题,以便巩固学生有关保护环境的化学知识,使学生在练习中不断强化绿色化学观念。
五、在调查研究中增强完善环保意识
教师要切合实际地因材施教,高度重视学生的环保意识,培养学生自己解决问题的能力。在教学中,我定期组织学生进行社会实践和环境污染的调查。
例如,在教学中教师可提出农村的饮水问题、沼气池的建设、化肥厂的排污、西北的沙尘天气、家乡的空气污染等学生关心的小课题,让学生进行调查。理论联系实际引导学生写出调查报告、提出解决方案、撰写环保小论文的活动,学生积极性高,收效良好。
例如,我在教学中就提出的农村的饮水问题,事先列出调查提纲:1.本村(或家)的水井建在什么地方?2.你认为是否受到污染?3.如何防止井水污染?让学生带着这些问题,去考察思考,写出调查报告。通过调查,学生清晰认识到农村吃水的问题多:有些水井建在低洼的地方,如池塘边、农田里,不同程度受到了农药化肥或其他有毒物的污染;有的村几百人共用一口井,又无井盖,垃圾随时可掉入井中,造成污染。而有些农户先在无污染的地方,一家打一口井,将井口用盖子封闭起来,再装上摇式活塞抽水机,随用随抽,比较清洁卫生,值得借鉴推广。通过一些社会调查活动,培养了学生的观察和思考问题的能力,增强了学生的环境意识。
在化学教学中,要使学生把绿色化学观念转变成自觉的行动,教师在教学过程中要充分运用教材资源,有目的、有计划地在学生的学习中贯穿绿色化学观念,让每一位学生都意识到保护环境人人有责,在学生头脑中都有环保忧患意识,时刻知道环境保护的重要性。渐渐地给学生树立起对环境的忧患意识,培养学生的绿色化学观念,使学生成为保护环境的生力军。
参考文献:
[1]张鑫.绿色化学与中学化学教育[J].辽宁教育行政学院学报,2006(10).
[2]陈静.中学化学教学中绿色化学意识的渗透[J].中国现代教育,2007(8).
[3]冀会良.初中绿色化学教育策略研究[J].数理化学习,2010(2).
[4]陈莹.中学化学中的绿色化学教育[J].中国教育技术装备,2010(14).
关键词:化学复习;立足生活;生本课堂
化学让学生从生活走进化学、接触化学、学习化学。十多年的化学教学经验告诉我,要学好化学,必须从生活出发,上面两点仅是代表性的,除此之外,还应从以下几方面狠下工夫。
一、捕捉生活现象,引入化学问题
因为许多化学反应和化学原理在生产和生活中都可以找到它们的影子。因此,在设计教学内容时,教师要有意识地将教材中的相关知识与学生的生活实际紧密联系起来,捕捉适宜的生活现象,引入新知,进而提炼出化学问题。
例如,新买的铝壶烧过自来水后有黑色斑点。这些奇妙的现象激起学生的好奇心后,就能促使他们去学习掌握铝和氧气容易发生化学反应的性质。由于有了跟学生的生活实际紧密联系的导入,学生对于新知的学习就有了积极性和强烈的求知欲,兴趣自然而生。
二、创设生活情境,感受化学问题
化学是人类在长期的社会生产生活实践中发展起来的,它与人类的生产生活疾病预防和社会的发展息息相关。
在教学时,我们要注意从学生熟悉的生活情境中,选择学生身边常出现的、生动有趣的、有利于学生探究的问题,创设鲜明的问题情境作为素材,以激发学生的兴趣和动机。比如,家中敞开的食盐为什么会变潮?在城市的街道和高速路上撒的物质为什么会使雪融化?等等,通过大量具体的、真实的生活事件,引导学生感受、体会和了解化学问题。
三、参与生活实践,认识化学问题
“实践出真知。”实践是学生学习化学的重要环节,是知识理解的延伸与升华。任何束缚学生手脚、只允许他们苦思冥想的教学方法都是不科学的。只有让学生充分进行生活实践,才能使学生真正明白所学知识的价值。例如,结合空气、水、酸、碱、盐及氧化物等内容的学习,组织学生对本地区的环境状况(饮用水、空气、土壤等)、空气的污染状况、污水处理厂的流程和原理、周边农村地区施用化肥和农药的具体情况等进行调查,组织学生关注以上与化学相关的焦点新闻并从网上查询分析原因。通过这些实验和调查活动,运用化学原理积极展开思维,不仅能使学生树立绿色食品、绿色环保、绿色化学的意识,而且可逐步提高分析问题、探究问题和解决问题的能力。学生去亲身体验,在实践活动中就能理解知识,进而掌握知识。
四、运用化学知识,解决生活问题
《义务教育化学课程标准》指出,使学生“正确认识科学、技术与社会的相互关系,能运用所学知识解释生产、生活中的化学现象,解决与化学有关的一些实际问题,初步树立社会可持续发展的思想”。
新教材努力从化学的视角去展示社会的可持续发展,培养学生对自然和社会的意识感、责任感,用科学、技术、社会相联系的观点引导学生认识材料、能源、健康、环境保护与化学的关系,逐步培养学生形成综合的科学观和对有关的社会问题做出判断决策的能力。
所以,化学教学不仅要从学生的生活中提出具体的化学问题,还必须结合现实生活中的实际问题,让学生运用化学知识和化学的思维方式方法去看待、分析与解决,从而使学生体验到学习化学的价值,进一步感受到化学与现实生活的紧密联系,提高学生的实践能力,从而培养学生观察自然和社会的能力,树立正确的化学观。当前,我们正在全面推进生本课堂,通过这样的方式,不仅能提高学生学习化学的热情,还能教会从多个角度去思考、探究化学问题。这种开放型的教学方式正是新教材所倡导和要求的,这样使学生受益匪浅,从而感知化学学科的重要性,特别是化学与生活之间的紧密关系。
参考文献:
[1]吴俊明.新课程理念与初中化学课程改革[M].东北师大出版社,2002-06.
所谓渗透,就是在进行相关课程教学时,对教学中涉及有关食品安全知识的内容进行及时的、适当的知识加深、更新以及思维拓展.通过画龙点睛的教学方式进行教学改革,既可以使学生在潜移默化中受到食品安全教育,又不对紧张的教学时间安排造成新的冲击.在有机化学教学中渗透食品安全知识,强化学生的食品安全意识,我们开展了以下工作.
1.1有机物对食品的污染
食品的化学污染有可能成为21世纪最严重的食品污染问题,如农药、添加剂、包装材料等都是食品安全的重大隐患.教学过程可以根据相关内容,有针对性地渗透有机物对食品造成的污染,并告诉学生化学污染对食品安全的危害.比如,在讲烯烃的化学性质———聚合反应时,可以插入包装材料聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯等内容及其对食品安全的影响.作为包装材料,聚乙烯、聚丙烯比较安全,而聚氯乙烯单体———氯乙烯不仅具有麻醉作用,还具有致癌、致畸作用,以此说明如果食品包装材料选用不当,会造成食品污染,对人体健康产生危害.再比如,有些不法商人为了提高食品的色泽,吸引消费者,在食品中添加苏丹红.可以此例引出偶氮化合物的学习,并介绍一些天然食用色素如辣椒红素等.在有机化学中,类似的例子很多,通过这些贴近生活的教学内容,使学生明白有机化学与食品安全息息相关,起到活跃课堂气氛、提高学习兴趣、增强学生食品安全意识的效果
.1.2食品污染的危害性
食品安全事件每天都在发生,它所形成的困惑已经将人类包围.然而,人们却忽视它的存在,并且将这种威胁置之度外,这与人们的错误观念和出于经济利益的考虑以及对食品污染危害的认识有关.因此,一定要让学生认识到食品污染对人类造成的危害,只有这样才能增强学生对食品安全的防范,从而增加他们的忧患意识,消除食品污染带来的隐患.曾经震惊世界的日本公害事件“水俣病”,原因就是汞在水体中通过食物链逐渐富集,最后危及到人们的健康.把这个事件与乙炔水合反应结合起来,一方面加深学生对乙炔水合反应的学习,另一方面使学生充分认识到食品污染对人类造成的严重危害.例如,2006年9月,上海300多人因食用猪肉、猪内脏,出现肌肉震颤、头晕、呕吐、心悸等中毒症状,后被上海市食品药品监管部门确认为瘦肉精中毒.如果在胺类化合物的学习中插入瘦肉精事件这一生活实例,讲述食品污染给人类生存带来的危害,更容易增强学生的食品忧患意识和食品安全防范意识.
1.3食品营养卫生知识
在我国,食品安全事件频频爆发,同国民对食品营养卫生知识的重视程度以及国家对国民的食品卫生教育程度不够有很大关系.因此,在有机化学教学过程中,应结合相关内容对学生进行食品营养卫生知识的渗透.比如,苯并芘是一种由5个苯环构成的多环芳烃,是含碳染料及有机物热解的产物,具有强致癌性,在烧烤、燻制食品如烤鸭烤羊肉串中含量较多.对于苯并芘的危害可结合芳香烃的学习,提醒学生在日常生活中应注意饮食卫生习惯,以减少致癌物对身体的侵害.在蛋白质一章的学习中,以阜阳空壳奶粉事件为例,让学生明确认识到食品营养与食品安全密不可分,如果食品的营养成分被破坏或营养成分缺乏,即使不受到任何污染,它同样会危及人们的健康,甚至生命安全.通过这些知识的渗透,可以使学生杜绝陋习,改变不良的食用方式,建立合理的饮食结构,以防止学生在食用时或食用前的处理不当造成食品污染.
2进行专题知识讲座
有机化学教学过程中渗透的食品安全知识,是有机化学与食品安全融合、对学生进行食品安全知识教育的有效途径,但这只是一些零星的、分散的知识,学生对食品安全知识的认识缺乏一种整体感.为了使学生在学习有机化学的过程中对食品安全的认识由零星、分散走向整体、统一,在课程接近尾声的时候,应对同类食品污染物进行归纳总结,以专题讲座的方式和学生一起讨论有机化学中的食品安全问题,使学生对该方面的知识有一个全面的了解,以此来进一步增强学生的食品安全意识,提升食品安全防范能力.
食品的有机污染物很多,通过调研我们得知,有毒重金属是影响食品安全的重要因素之一,且对食品的污染日益严重.由于重金属常以慢性中毒的隐蔽方式危害人类,因此常被消费者忽视.而在有机教学中,重金属往往以各种形式出现在有机反应中,为了引起学生对重金属这一重要食品污染因子的重视,我们以曾昭琼主编的《有机化学》为教材,将涉及到的有毒重金属的有机反应进行总结.以此为平台,对学生进行食品安全专题讲座.相关讲座的主要内容包括:重金属汞的危害及相关有机反应;重金属铅的危害及相关有机反应;重金属镉的危害及相关有机反应;锰元素的危害及其相关有机反应;铬元素的危害及其相关有机反应;砷元素的危害及其相关有机反应等.通过专题讲座,学生关于重金属对食品安全的危害有了一整体的认识.由于我们在讲座中结合了大量的案例,学生反应强烈,在进行激烈讨论时认为有机化学就是一把双刃剑,在给人类造福的同时,也给我们的生活———如环境、食品安全等带来了一定的负面影响.作为化学专业的学生有责任、有义务发展绿色化学,消除有机反应中的有害因子,改善我们的环境以及食品安全现状.
3课外讨论及小论文撰写
通过在有机化学教学中进行食品安全知识的渗透以及专题讲座的途径,虽然能在一定程度上提高学生的食品安全意识,但由于教学内容和教学课时的限制,学生对食品安全的重要性以及危害性的认识还远远不够.同时,学生在上述途径中对食品安全知识的认知处于“被动”的地位,如何让学生主动来认知食品安全知识,从更深层次认识到食品安全产生的危害性和食品安全的重要性,我们认为,课外讨论及小论文撰写作为课堂教学的补充,能够弥补前两种途径的不足,有助于进一步完善食品安全教育与有机化学教学的融合.
课外讨论和小论文的具体实施过程是:根据不同的教学阶段,教师有选择地布置课外讨论作业,可以是具体的题目,也可以是一个范围,让学生根据相关的内容进行课外讨论或撰写小论文.如2011年台湾版的三聚氰胺事件———塑化剂风波,我们将其融入酯类化合物的学习过程,因为塑化剂的化学本质是邻苯二甲酸酯类化合物,其中最常用的是邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯,为了使学生对塑化剂用途、危害有更多了解,我们让学生撰写与塑化剂相关内容的小论文,学生完成得很好.他们不仅通过文献资料对塑化剂的化学本质、种类、在工业上的用途、被用作起云剂的原因、对人类的潜在危害等相关内容进行了详细的总结,而且还提出了自己的想法和问题.有的学生在论文中提出:既然塑化剂是邻苯二甲酸酯,那我们在实验课上所制备的邻苯二甲酸二丁酯是不是也有起云剂的效果?邻苯二甲酸二甲酯是否也可以?有的学生还设计出相关实验来揭秘商家加入塑化剂的目的.更有的学生从塑化剂偶然被发现,感觉到化学专业的学生担负着保障食品安全的重任,因为有机化学中涉及的波谱分析是现在质检中最常用的方法.在学习卤代烃融合塑料的相关内容时,要求学生收集资料,讨论塑料对食品安全影响.结果,同学们制作了精美的多媒体课件,进行了非常激烈的讨论,认为塑料对食品安全造成严重危害的原因之一在于塑料对环境的污染.在焚烧塑料时,易产生世纪之毒“二恶英”,只要吸入一点点,就可以造成各式各样的文明病,如心脏病、糖尿病、过敏、不孕、癌症等.在此基础上,进一步分析塑料在800℃高温情况下销毁不会产生二恶英,提出了垃圾分类的重要性.由此可以看出,学生通过课外讨论和小论文撰写,对食品安全有了更深刻的认识,激起了学生将来从事食品质量安全检测工作的热情.因此,通过课题讨论,也间接培养了“专业的食品质量与安全”人才.类似小论文撰写和课外讨论的内容还有苏丹红、三聚氰胺等对食品安全的影响和危害,都达到了满意的效果.
4开展食品安全知识宣传
众所周知,我国食品安全状况非常严峻.严峻的食品安全状况和国民对食品安全知识的认知水平低下有着很大的关系.因此,改善目前的食品安全状况重要途径之一,就是提高公众对食品安全的认知水平.但是,在我国由于长期缺失食品安全知识的教育与普及,造成了国民对食品安全知识的认知缺乏,食品安全意识比较薄弱,从而导致了我国目前的食品安全现状.提高民众对食品安全知识的认知水平的重要途径之一,是对民众宣教食品安全知识.该课题实施的最终目的,是在有机化学教学中通过多种途径对学生渗透食品安全知识,提高学生的食品安全意识,并在此基础上让学生通过一定的平台,将了解和掌握的食品安全知识进行宣传,让更多的民众来关注食品安全,从而改善我国的食品安全状况.基于此,我们组织学生在节假日开展了食品安全知识宣讲社会实践活动,收到了良好的社会成效.活动的开展,一方面使同学们积极将课堂上了解到的以及自己通过文献资料收集而来的食品安全知识进行整理总结,在宣讲过程中实现学以致用,使有机化学教学与食品安全知识有机融合;另一方面,使更多的民众了解食品安全的重要性,提高了民众对食品安全知识的认知水平,为改善我国的食品安全状况做出贡献.
5总结