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关键词:地质统计学 微量元素化学分析 应用研究
中图分类号:P628.2 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2013)07(c)-0098-01
微量元素地球化学是半个世纪以来迅速发展和广泛应用的地球化学分支。由于同位素稀释质谱法、中子活化分析、Ber thelot-Nernst分配定律等方法的成功应用,在多种地质过程中微量元素分配演化的定量模型得以实现,也使得微量元素化学分析被系统地应用于解决各类地质问题,成为指示岩石成因的典型标志。20世纪70年代以后,微量元素地球化学的讨论从定性认识上升成为定量分析,发展方向也变成微观、宏观同时发展,经常需要对地球化学中的主量元素、稀土配分、微量元素等进行定量化学研究和数据分析,此时,一些相关的地质统计方法就变得非常重要和实用。在微量元素化学分析中,地质统计学的各类统计方法作为对地质客观现象相关数据进行定量分析的重要工具,提供了诸多有效的数据分析途径。应用地质统计学对微量元素化学分析进行处理,能为研究工作取得客观成果提供科学的定量依据。
1 地质统计学与微量元素化学分析相关理论知识简述
1.1 地质统计学
地质统计学是20世纪60年代兴起的一门数学地质学科分支,它的出现始于解决矿产普查勘探、矿山开发设计以及矿山开采整个过程中各种储量计算和生产误差估计问题。后来,地质统计学逐渐在油气勘探开发、采矿、水文以及环境科学领域中得到广泛应用。近年来,地质统计学作为一门新兴的科学,在地质领域的发展非常迅速,其应用前景的广泛性和模型计算的实用性受到地质学家的高度重视。
1.2 微量元素化学分析
微量元素化学分析是地球化学的分支学科,主要研究自然物质和自然体系中微量元素的分布规律、存在形式、活动特点、控制因素及其地球化学意义。一般意义上讲,微量元素是指除了O、Si、Al、Fe、Ca、Na、K、Mg、Ti这九种组成99%的地壳和地幔质量之外的80余种元素。当然,这里所指的微量元素是相对而言的,在一个体系中它可能是微量元素,但在另一个体系中却可能是常量元素。
1.3 地质统计学在地球化学领域的应用现状
近几十年年来,地质统计学对地球化学的相关研究中起到了极大的辅助和推进作用。应用地质统计学相关统计方法能够将大规模原始地球化学数据群体中隐藏的重要信息提炼和挖掘出来,进行分类和解释,继而被广泛地应用在地质找矿、科学研究等各个领域。在地球化学中主量元素、微量元素、稀土配分化学分析等领域的研究中,丰富的地质统计学方法对圈定和评价地球化学异常、提取地球化学找矿信息常常起到决定性的作用。本文则主要研究地质统计学在微量元素化学分析中的应用研究。
2 地质统计学在微量元素化学分析中的应用研究
2.1 方法讨论
聚类分析是通过某种距离的测算将数据对象的集合分为类似的对象组所形成的若干个类,其中运用到了降维思想,在对样品和指标进行分类,采用物以类聚的原理进行的一种多元统计分析方法。在地质找矿领域,聚类分析是研究元素在成矿活动中地球化学行为相似程度的一种有效方法,一般从数字分类角度进行分析。对于这种方法的运用,我们可以借鉴现有的成果和理论进行分析和应用。R型聚类分析是聚类分析方法的一种,原理是以变量之间的相似程度为基础,将变量分成不同级别的类。R型聚类分析是研究成矿活动中地球化学微量元素行为相似度的一种有效方法。通过对某些矿石或岩样的微量元素数据进行R型聚类分析,可以得出元素组合特征并将其分类,对元素之间的亲疏关系进行判定,进一步为划分矿化阶段、成矿元素迁移和富集的判断以及矿床成因等问题的研究提供判断依据。
2.2 案例研究
通过对高松山矿区内岩矿石样品的微量元素数据进行R型聚类分析后,可以得到图1中显示的分类的结果,即,在相似水平的相关系数等于15时,可以把微量元素分成7个类别,分别是:(1)W、Cu;(2)Sn;(3)Au、Ag、As、Sb、Pb、Mo;(4)Bi;(5)Hg;(6)Co、Ni、Mn;(7)Zn。这7个类别之间没有显著的相关性,说明矿床成矿具有多期次性和复杂性。从图中还可以看出,Au不仅和Ag有着强相关关系,而且还和As、Sb、Pb相关。而Au元素与Ag之间有非常密切的关系,当γ=2.5时它们聚成了一类,相关性比较强,同时Sb、As、Pb和它们之间都存在相关性,说明Au、Ag、As、Sb、Pb、Mo之间具有亲缘关系,预示着伴随着多金属硫化物的形成Au 成矿并且富集。因此,我们可以以Sb、Pb、Ag、As作为矿区找金的近程指示元素。
3 结论
本文采用地质统计学中一类常用方法,R型聚类方法对高松山矿区的铜多金属矿进行了微量元素组合上的分析研究。统计分析结果使我们对高松山金矿床岩矿石微量元素的数据结构的特点有了清楚的认识。各元素组合具有叠加出现的特征,表明矿床成矿具有多期多阶段或成矿物质多来源的特征。分析结果表明Au与Ag、As、Sb、Pb等中低温元素相关非常大,但是和W、Co、Sn、Mn、Ni、Zn等中高温元素之间的相关性较差。
地质统计学在地球化学其它领域,比如常量元素分析、稀土元素分析中也有广泛的应用,笔者认为,采用类似的统计方法对不同类数据的分析是进一步拓展地质统计学在地质科学中应用性的前进方向。
参考文献
[1]赵伦山,张本仁.地球化学[M].地质出版社,1988,6.
关键词:现代有机分析化学;新进展;研究
中图分类号:O657.7 文献标识码:A 文章编号:1674-7712 (2012) 16-0104-01
现代有机分析是现代分析化学的主要组成部分,是人类利用科学实验来认识有机世界的手段之一,是一门涵盖有机化学和分析的新兴边缘学科。加上现代科学仪器和新的技术在不断被应用,就使现代有机分析化学的研究范围不在局限于化学领域,而是把物理、计算机、数学、生物等诸多学科融合起来,现在已经逐渐发展成为一门有相当广泛的应用前景的学科。
一、在传感器方面的应用
(一)乙酸,俗名醋酸,广泛存在于自然界,它是一种常见的挥发性有机化合物,是烃的重要含氧衍生物,是典型的脂肪酸。乙酸被公认为食醋内酸味及刺激性气味的来源。所以经常以食物、化工生产等方式与人接触。现在催化发光气体传感器已经在挥发性有机物的鉴定中被广泛的应用,夏卉等科学家曾经成功合成了铜—锌纳米复合材料,研究了乙酸在其表面的催化发光现象。并且在温度、流苏以及波长等方面进行了优化调试,还对分析特性进行了评估。最终成功构建了领命的乙酸传感方法。
(二)多模式的识别传感器则是利用传感材料的多样性如电、磁、热、光等开发的在多个传感原理上的传感模式,能够为传感器中的传感材料提供丰富的信息,从而达到能够多组同时分析过着区分不同类型分析无的目的。胡静等科学家曾经设计了一款基于紫外光诱导n-Si/TiO2/TiO2:E表面光电压和表面荧光的二维传感器,能偶成功区分20多种挥发性的物质,以及市面销售的5中饮品。这种现行班别分析也成功验证了二维传感器的稳定性和准确性。
(三)酚类化合物是指芳香烃中苯环上的氢原子被羟基取代所生成的化合物,是芳烃的含羟基衍生物,根据其分子所含的羟基数目可分为一元酚和多元酚。根据其挥发性分挥发性酚和不挥发性酚。自然界中存在的酚类化合物大部分是植物生命活动的结果,植物体内所含的酚称内源性酚,其余称外源性酚。它还是地壳和地下水中一种重要的污染物,所以能够准确的鉴定酚类化合物对于环保有重大的意义。而基于酪氨酸酶的传感器则是一盅较为方便的方法,其中性能稳定的固定酶分子是关键性因素,石墨烯作为一种全新的纳米材料便成了固定酶分子的理想介质。
二、大环化合物的应用
(一)大环化合物的红外光谱分析。环蕃是大环化合物的一种,而二茂铁环蕃有不同的种类,为了使它们可能有模拟酶特性,可以将它们有选择性的进行客体络合,这样就能使生物应用得到更好的发展。目前,西北大学合成了很多种新型的二茂铁双内置环蕃化合物,同时对其中的8种化合物进行了红外吸收特征和晶体结构的分析研究,从中发现了如果二茂铁双内置环蕃上的苯胺环与不同的取代基相连,或者是将取代基连到苯胺环的不同外置,此时的化合物分子结构会发生的变化以及红外吸收的特征,同时还研究出了位阻效应的不同给二茂铁双内酯环带来的结构上的影响。与此同时,对这种大环化合物的红外光谱构效关系也作了研究。
(二)大环化合物的分子识别。无论是在生物、化学、生命科学、医药科学还是药物科学等多种领域,手性识别有着极其重要的作用。当代,对手性识别和分离已经研究出很多方法,例如传感器、色谱、毛细管电泳等等,其中,手性传感器更是被广泛应用,它的主要特点是将传感器适时、快速、简单、在线等诸多优点与手性识别相结合。
环糊精也是大环化合物的一种,它可以有选择的对手性分子进行识别。因为β-环糊精的结构特点是外亲水、内疏水,因此,常被作为超分子主体,同时,又因为它安全无毒,所以常常被用于食品、医疗等领域。中国科学院在金电极上修饰了β-CD,使之成为一个有β-环糊精修饰金电极的电化学的传感器,由于环糊精可以选择性识别手性分子D、L-苯丙氨酸,因此,可以电化学识别手性分子。将纳米金标记在D、L-Phe上,然后让它和修饰电极分别进行手性识别,并分别对其进行银染,可以得出,在金标银染下改修饰电极可以很好的手性识别D、L-Phe。
(三)对大环化合物在室温磷光中的分析。在室温磷光中,γ-环糊精键合滤纸可以测定土壤的样品。首都师范大学研究出了制备γ-环糊精修饰滤纸的最佳条件,同时研究了修饰滤纸与11中化合物的室温磷光相结合所产生的增强效果,所得出的结果显示屈、苯并(a)蒽以及苯并(b)蒽这3种化合物与未修饰的滤纸基质比较在修饰滤纸基质的室温磷光中信号更强。这项研究用于测定土壤的样品效果是非常好的。
三、结束语
在众多科学工作者的不断辛勤工作下,使得现代有机分析化学能够飞速发展起来。现代有机化学分析的新技术不断被发明,强力的保证了我们人类的可持续发展,尤其在人们生活、生存、生产等方面都做出了巨大的贡献。当然现代有机化学分析还有很多课题等待人们的研发,但我们要坚信,伴随着科学家们的不断努力开发,现代有机化学分析这一新兴的学科必将迎来属于它的时代。
参考文献:
[1]张华,徐强,刘志广,王静,刘季红.现代分析化学网络开放教学平台的构建[J].化工高等教育,2010,1.
[2]赵卫星,张来新.现代有机分析在中药检测食物分析和手性识别的应用[J].当代化工,2011,12.
[3]袁学玲,卢鹏祥.现代有机合成方法和技术的最新进展[J].河南化工,2010,10.
关键词 烟草化学分析技术;应用;发展研究
中图分类号:TS411 文献标识码:A 文章编号:1671-7597(2013)22-0005-02
烟草学应用基础学科的理论和方法,以烟草和制品为研究对象,从大致上可以分成烟草农学和工程学两个方面。烟草工程所涉及学科范围主要包括烟草化学、烟用香料、烟草机械和信息等。
卷烟在燃吸的过程中,卷烟中的添加剂和烟丝化学成分需要经过蒸馏、裂解、合成、聚合、冷凝等过程。其中裂解是卷烟燃烧过程中的一个主要环节,在裂解的过程中,大部分的烟气也由此而产生。由于烟草的复杂性,在燃吸的过程中,温度分布也具有一定的复杂性。为了能够进一步探索烟草成分以及烟气之间的规律和成因,目前主要对烟草热解建模和燃烧机理进行研究,并由此开拓成重要的研究领域。本文主要对烟叶和烟气的化学成分以及特点进行分析检测,从而对烟草的微观世界进行认识,通过对烟草化学进行分析,从而借助相应的测定数据,为生产部门的产品开发、工艺改进、生产控制以及卷烟安全性的控制提供重要依据。
1 烟草的化学成分分析概况
烟草的质量主要包括外观质量、内在质量、化学成分、安全性等方面,因此,在进行烟草的质量评定时,应该要对以上几个方面进行分析。人们在吸烟的过程中,不可避免吸入各种化学成分,并对身体造成一定的影响。
由于烟草化学成分与人们对烟草制品的质量意识存在着密切的关系,因此必须要进行严格的分析,随着时代的发展,各样的分析仪器逐步出现,对烟草的化学成分进行详细分析。目前对烟草化学成分进行分析的主要包括裂解气相色谱法与近红外光谱技术等。下文主要对这两种方法进行分析。
2 测量方法技术概况
2.1 热裂解技术
目前,从已有的卷烟燃烧中的烟气可以判定出烟草具有5000余种的化合物,其中一些化合物对人体有着严重的影响和危害。根据相关试验证明:烟草的温度低于600℃的时候,裂解烟草产物会随着温度的升高而变得越来越复杂,裂解的产物中含有较高的葡萄糖和果糖;当烟草的温度为700℃时,烟草会产生对人体有害的苯系化合物,并随着温度的升高不断明显增加。此外,在不同的试验条件下,通过对烟草进行裂解,从而能够鉴定出不同的化合物。
除了在单体化学成分中进行裂解,目前的研究还对烟草香料进行热裂解分析,从而有助于对烟草的香料筛选。根据相关调查显示,烟草香料通过分析,可以有效分解出70多种产物,如薄荷烯、琥珀酸、薄荷醇等产物。
2.2 近红外光谱分析技术
除了上述的方法之外,近红外光谱分析技术也是重要的检测工具之一,根据相关研究显示,利用红外光谱技术对烟草进行分析,能够有效发现烟草样品的总生物碱,并有效分析出烟草中的15种矿物质,为烟草配方的鉴定工作奠定坚实基础。
3 测试技术
3.1 裂解反应
3.1.1 样品进样量以及进样方式
在进行进样量的选择时,应该要选取质量适中的样品,这样能让样品进行一瞬间的裂解,当裂解时候,若气味较高的话,可以增加二次反应的可能性。这样容易给质谱离子源造成影响。在进行液体样品取样的时候,应该在石英玻璃管当中加入少量的石英棉,从而能起固定作用。在石英玻璃管的两端中填塞少量石英棉,并装入裂解仪器中进行反应裂解。
3.1.2 构建裂解反应环境
裂解反应的环境也是影响实验结果的重要因素,因此必须要构建良好的裂解反应氛围。
根据相关调查人员发现,在进行裂解的过程中,随着温度的变化,不同条件下的产物也呈现不同的变化,从而能有效分解出相应动力学条件。因此,必须要对化学反应的环境进行考虑。
3.1.3 裂解方式的选择
根据相关调查发现,不同温度下,选择的裂解方式都应该各不相同。相关研究人员在研究烟碱裂解产物中发现,在不同的温度下进行裂解,在700℃左右的烟碱下进行裂解,烟碱的裂解情况达到80%以上。在进行燃烧的时候,大部分的蒸馏原型通过非裂解释放出来。
3.2 近红外光谱常规分析技术
关于近红外光谱常规分析技术主要包括漫反射光谱法和透射光谱法两种情况,然而在一般情况下,测试人员通常使用透射光谱法,并通过透射法将固定样品进行分析,如还原糖、水溶性总糖、氮提取物、烟碱提取物、总氮等。
3.2.1 样品的选择方式
本次选用的仪器主要是美国制造的自动进样器和电子天平。试剂和样品主要包括:甲醇、浓硫酸、甲基苯磺酸等。将烟草的样品在45℃的温度下进行烘干和粉碎。
3.2.2 反应环境的选择
将样品放入锥形瓶当中,并储存到室温当中,加上约10 mL左右的正己烷振荡萃取并进行静止分层。事后,对烟草的挥发酸和非挥发酸进行分析测定。
3.2.3 分析条件的选择
构建良好的反应环境,具体包括:在常温下进行反应,选择的进样口温度约250℃左右,并持续进行升温,以6℃/分钟的速度,将温度上升至280℃左右,并停留4 min-5 min,对其进行观察。
4 试验的发展研究
在试验的过程中,一些参考文献对于卷烟燃烧过程中的试验条件均参差不一,并不具备统一性和严谨性,导致了最终的调查结果差异性较大,一些试验过程中的检验数据也不具备重复性,彼此之间的数据和试验结果也相差较大,导致实验结果相互矛盾。因此必须要采取合适的试验方法进行研究。
4.1 研究能为卷烟配方和降焦减害提供科学指导
传统烟用香料的筛选主要包括两种方法:感观评吸和吸烟机对烟气进行收集后分析。通过这样的分析方法,对香烟的有害物质进行分析和鉴定,从而为香料的使用以及有害物质的降低提供理论依据。
4.2 定性向定量的转变
目前对烟草成分的研究主要处于粗放型阶段。对于一些烟草的分析研究并不全面,比如纤维素、半纤维素。胶质、木质素等方面的研究进行测评,从深度上来看,大部分的文献是对样品进行分析鉴定和归类。但对于分解环境、分解时间、加热速率等情况对烟气物质造成影响等方面并没有深入研究。这些随着社会技术的不断进步,将会对烟草进行进一步的研究分析,从而为烟草的制造提供合理的建议。
5 结束语
烟草化学管理和吸烟问题日益受到人们的重视和关注,如何减少对烟草产品的危害,工作人员应该要对烟草等方面进行管理和调查。本文主要介绍了两种不同的化学分析法,为日后的烟草制造提供几点合理的建议。
参考文献
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[3]周骏,吴可,孙岳,丛建波,王长振,常翔,先宏,朱永法.主流卷烟烟气中气相自由基测定方法的改进[J].高等学校化学学报,2007(10).
[4]庞永强,陈再根,侯宏卫,唐纲岭,高汉华,刘克建,颜丙杭.抽吸方式对卷烟主流烟气烟草特有亚硝胺释放量的影响[J].烟草科技,2009(02).
关键词:通晓化学;手法灵便;分析化学;实验教学改革
分析化学实验是分析化学课程的重要组成部分,与化学相关学科(特别是分析化学理论课)教学紧密结合.通过学习分析化学实验课,有助于加深学生对化学等相关学科理论知识的掌握和理解,培养学生分析和解决实际问题的能力,为创新能力的提升、药物分析等专业课的学习及未来工作打下坚实的基础[1].我国的化学先驱,清代学者徐寿曾说过:“考质求数之学,乃格物之大端,而为化学之极致也.能精熟焉,则凡天下熟物俱能详考其原质,而深求其准数.遂使法有证据,而理得显明.若欲精究其事以造其极,则有三者为要:其一,通晓化学;其二,手法灵便;其三,专心笃好.”这里,考质求数即为现在的定性和定量分析.即定性和定量分析是物质科学的主体,是化学的最高境界.他特别提到了学好分析化学的关键是:在专心笃好的基础上,要做到通晓化学和手法灵便.这个观点涉及到目前大学分析化学教学中各化学学科间的有机结合、教学内容的完善和学科的科学设置.为此,本文从通晓化学和手法灵便这个角度探讨大学分析化学的实验教学改革.
1大学分析化学实验教学的现状
1.1化学学科间的课程衔接不够连贯
作为基础课的有机化学和无机化学是专业基础课分析化学的基础,更是药物分析等专业课的基础.有的学校,同一个院(系)的不同教研室分别承担无机化学、有机化学和分析化学的教学任务;有的学校,如我校,基础医学院承担无机化学和有机化学的教学任务,药学院承担分析化学的教学任务.不管是在相同的院(系)还是不同的院(系),目前各学科间的课程设置大多考虑本学科的情况,较少考虑不同学科间的相互要求和需要.这样的问题在国内很多院校都存在.基础课的重要性不言而喻,但基础课与专业基础课和专业课的课程衔接不够连贯,忽视了化学相关知识连续性的渗透,使得基础课教学中缺乏专业应用的实例,而专业课教学中又往往缺少基础课相关理论的指导,影响了学生综合实力的提高[2].集体备课多以本教研室为单位进行,缺少学科间的融合与沟通,也较少进行学科间的交叉听课.一般根据本学科的实验室、实验仪器来安排实验教学任务,较少考虑与其他学科的关系.因此,实验有重复,甚至缺少递进关系.如何让学生在有限的学习时间内做到通晓化学,化学学科间课程的有效衔接是基础.
1.2实验内容与教学方法不合理
目前,分析化学实验内容多为验证性实验,研究性、设计性实验少;以章节内容为基础的实验多,缺少章节间融合或学科间整合的综合性实验;实验内容未及时更新与完善,能够反映学科前沿的实验较少[3].分析化学实验课在教学方法上多延续着传统模式[4],实验员准备实验仪器和试剂,教师按照黑板或PPT上的实验内容,讲解实验目的、原理、仪器试剂、方法步骤、数据处理等,演示实验仪器的操作.学生“照方抓药”,无需思考在实验过程中可能出现的问题、产生的原因及解决的办法.因此,在验证性实验中,学生多能按照教师的要求顺利地完成实验并提交实验报告,但多数学生看重的是实验成绩,一些学生更是为不逃实验课而做实验.由于未能全身心地投入到实验中,所以无法领会实验本身的科学精神和科学内涵,更无法“享受”实验带来的乐趣.在这种固化的教学模式中,在“学生能顺利地完成实验”背后隐藏的实验内容与教学方法不合理,是需要我们深思的.由于这些没有生机的实验教学,学生机械地操作,课后抄写实验报告等因素的存在,导致学生处于被动的学习状态,缺少实验兴趣,缺乏实验动力与激情,实践能力很难提高,更谈何手法灵便呢?
2大学分析化学实验教学改革办法
2.1加强化学学科间的有效沟通,为通晓化学创造条件
通过加强学科间的有效沟通,实现化学学科间实验课程的有效衔接,进一步促进在课程设置,集体备课,相互听课等方面的交流.2013年6月28日,我校药学院分析化学所在的药物分析学教研室与基础医学院的化学教研室结对共建.在此基础上,进行课程设置的整合,共同进行集体备课,相互听课.与基础医学院的化学教研室共同编写出版了《药学实验技能训练与指导》[5],该书以普通高等教育“十二五”国家级规划教材为基础,结合基础学科和专业学科的实际情况,介绍了无机化学、有机化学、分析化学等基础化学学科和药物分析等专业学科的知识与技能,促进学科融合和实验资源的整合,避免实验重复设置,强化实验递进关系.以该教材作为全国医药院校药学/中药学大学生实践技能大赛的指导用书,对参赛学生进行系统培训,得到了教师和学生的好评和认可,发挥了积极的作用.首次参加第四届全国医药院校药学/中药学大学生实践技能大赛,两位同学分别获得了一等奖和二等奖.这种学科间的有效沟通可更充分地发挥学科互补优势,促进学科建设的发展和深度合作,有效利用教学时间,实现资源共享,为化学各学科的有机融合奠定基础.
2.2树立与时俱进的教学观,为提高学生的实验技能夯实坚实的基础
第一,授课信息量的增加与扩展.近年来,随着国家经济实力的增强,精密仪器的使用率和普及率大幅提升,各种新方法与新技术不断涌现,为药品质量标准的修订与完善提供了更坚实的保障.面对药品质量标准的国际化与现代化的迫切需要,作为分析化学实验课的授课教师,要立足于教材,但不局限于教材,要向学生传授当前分析技术与方法的前沿信息,树立与时俱进的教学观,为提高学生的实验技能夯实坚实的基础.如在讲授分析化学实验《HPLC法测定替硝唑溶液中替硝唑含量》时,不但讲授仪器的使用,还要实际演示流动相的过滤、脱气,样品的处理和进样,以及数据的处理等,也对目前HPLC仪器的发展状况,色谱柱的现状与发展趋势等加以说明,特别是我校有一位2008级药学专业的毕业生考入上海交通大学从事色谱新方法与新技术的研发工作,该同学的研发经历和目前的研究工作为在校学生的学习提供了动力.因此,在教学中有必要针对性地介绍一些研究进展、前沿理论,让学生更好地了解分析化学这门学科的发展动态,“知新”、“识新”才可能“创新”[6].第二,新成果的引入与融合.将教学与科研相结合,以科研促进教学是对分析化学实验最有益的补充.如在讲授《氧化还原滴定法》中的亚硝酸钠法时,不仅要讲授其含量测定方法,还要对其定性的鉴别-即芳香第一胺反应加以说明,特别是由于过量的亚硝酸会和β-萘酚反应呈猩红色,使定性鉴别结果出现假阳性,现已采用加入脲来消除此假阳性的干扰等.在《HPLC法测定替硝唑溶液中替硝唑含量》的色谱实验中,利用保留时间对替硝唑溶液中的替硝唑峰进行定性鉴别,是《分析化学》教材上的方法,也是目前常用的方法.那么,如果有两个色谱峰都和替硝唑对照品色谱峰的保留时间非常接近时,又如何作出合理的判断呢?当提出这个问题时,同学们会有针对性去认真思考.在此基础上,向同学们讲解对照品加入法、渐进窗口正交投影法等用于色谱峰匹配的新方法与新技术,提高学生们学习的积极性,使他们深知,这些新方法和新技术是在基础实验上的一个延伸和扩展,是把一些更先进的原理融合到这些基础实验中,是一个多学科间的有机结合.通过这些基础实验的升华,使同学们在认识到基础知识重要的同时,更要懂得知识创新的可贵.第三,教学方法的改进与提高.“教是为了不教.”陶行知先生的这句话时刻在提醒着我们教育工作者,特别是在当前大学大众化教育的背景下,更有着深刻的含义.在分析化学实验中,若采用传统的教学方式,缺少一个自由探索的空间和思想创新的环境,学生很难做到勤于动脑,善于动手.因此,必须从实际出发,联系实际,大力进行教学方法的改革与创新,调动学生的主观能动性[7],使学生能够主动融入实验并在实验中积极思考,达到“教是为了不教”的目的.如《碘量法测定维生素C的含量》,大多以维生素C原料药或有关制剂为测定对象,而我们选择校园内的药用柚子作为测定对象.同学们自己采集柚子样品,按照自己设计好的实验方案进行待测样品的制备,采用碘量法对柚子中的维生素C进行测定并对实验结果进行分析.通过这种教学方式,学生会对实验怀着更多的好奇和更浓厚的兴趣,会由单纯的“听做而得”的实验配角转换为“思做有得”的实验主角,角色的转换增强了学生的责任感,激发了完成实验的动力和激情.他们在实验中会遇到问题,但会迎难而上;在实验中会遇到挫折,但会勇敢面对.通过这样的实验,同学们有了更多的交流与合作,在实验中更会有新发现和新收获.
2.3科学设置实验课程,为手法灵便创造条件
分析化学是药学学科的专业基础课,分析化学实验教学在药学学科中担负着承上启下的作用[8,9].因此,分析化学实验课要科学设置.一是实验项目的合理设置.分析化学实验不是孤立的实验课,其设置要立足院校实际,在知识点上要注重与有机、无机基础实验的衔接,更要面向药物分析等专业课实验的需要.在知识面上,重基础、练技能是根本要求,既要重视称量、量取等基础操作,也要注重化学分析与仪器分析的有机融合.二是实验方法的创新.通过分析化学实验方法的创新,在验证理论课的基本原理、基本方法的同时,使分析化学实验课成为理论教学的最有力的补充和完善.三是实验室管理模式的改革[10].现代的教学方法要求改革实验室的管理模式.在提倡启发式教学、注重学生实践能力培养的环境下,实验室要开放运行管理模式及运行机制,实现开放共享,切实提高实验教学质量.教研室是学校最基层的教学组织和科研单位,也是教学活动的具体执行部门.因此,立足并扎根于教研室的开放实验室才会更有生机和活力.在实验室开放过程中,引导学生养成良好的实验习惯,逐步增加开放实验内容,鼓励学生自行设计实验、参与教师科研课题.自2016年起,我院每学期在已有实验课的基础上,增加了50学时的开放性药学综合实验课.学生以开放的实验室为平台,充分利用实验室的资源,完成自主设计的实验.在开放的实验室中,学生是主体,他们的思维模式不再是“你要我做什么?”,而是“我想做什么?”,“我如何做?”,学生的主观能动性得到发挥,学生的潜能得以释放,学生独立思考问题和解决问题的能力得以培养.在开放的实验室中,学生们的团结协作精神也得到进一步锤炼,遇到问题大家会相互讨论,彼此间相互学习、相互借鉴、取长补短,教师会给予及时必要的指导,引导学生提出质疑,并和学生交流,讨论,共同提高[11],有效地避免“封闭式”教学模式和“垄断式”教学方法,丰富了实验教学[12].如2016年,在2014级药物制剂本科学生的开放性药学综合实验中,学生的自主设计有:阿司匹林的有机合成,鉴别(化学,红外),阿司匹林片的制备,阿司匹林原料及制剂的定量分析(容量法,HPLC法)(皖南医学院药学院在安徽省省级示范实习实训中心“药学实习实训示范中心”的基础上,于2014年建立了学生高效液相色谱分析实验室,现有15台LC-15C型和3台LC-20A型岛津高效液相色谱仪).通过学生的实验设计和实验过程,教师能及时发现文献查阅是否全面、实验设计是否合理、实验操作是否规范,实验结果是否可靠,使学生做实验时不仅要知其然,更要知其所以然,将“勤于动脑,善于动手”贯穿于实验设计和实验过程中,使他们思维灵活,富于创新性;手法灵便,富于创造性.
3总结
分析化学实验是高等院校药学专业学习的重要环节,是培养学生实践能力和创新精神的重要课堂.结合工作实际,通过对分析化学实验中所存在的问题进行深入分析,探讨问题解决的办法和对策.为适应未来药学学科发展对学生知识结构和能力的要求,培养能适应未来发展需要的药学人才,应注重分析化学实验内容的更新、教学方法的改革和教学手段的完善.在注重知识衔接的同时,要重点考虑学科间的交叉与互融互通,合理安排实验项目,加强实验内容间的内在联系.应高度重视实验教学和实践教学环节,在加大对实验室投入的同时,要注重实验室的管理改革,推进实验室开放,为学生自主实验提供场所;在全面系统提高实验教学水平的同时,更要注重学生科研个性的培养与发挥,使学生不但能通晓化学,而且能手法灵便,让高校实验室真正成为“知识创新的源头,人才培养的基地”.
作者:邹纯才 宗倩妮 鄢海燕 单位:皖南医学院药学院
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布卢姆说过:对一门学科的兴趣,既是掌握该学科的原因,又是掌握该学科的结果。兴趣是最好的老师,只有激发学生的兴趣,吸引他们的注意力,使他们处于良好的学习状态,才能维持长时间的听课情绪。对学生来说,兴趣是一种兴奋剂,一旦对学习有了浓厚的兴趣,就会驱使他们不知疲劳、兴致勃勃地学习。如果我们不能使化学有趣,我们就不是一名合格的化学教师。在分析化学教学中,除了应当注重其严谨性,同时还要把握教材内容和学生的心理特点,将与分析化学有关的生活资料适时融入教学中。用生动的生活事例强化情感教育,这样既可以提高学生的学习兴趣,又可以拓宽学生的科研思路。
二、重视实践教学
医学检验专业是现代实验室科学技术与临床医学在更高层次的结合,是一门发展迅速、多技术和多学科交叉的综合性很强的医学前沿学科,又是一门以临床病理诊断为主要目标的应用学科,它是一门实践性很强的学科。因此,必须加强实验课教学,充分发挥实验课在培养学生创新精神和实践能力方面所起的作用。在我院所有专业中,医学检验专业分析化学实验课时数最多、实验项目也最多。在分析化学实验教学中重点培养学生三方面的能力:动手动脑能力、理论联系实际的能力和初步的科研思维能力。我们安排有对学生进行基本技能训练的实验;分析化学常用的分离、分析和测定浓度的实验;以及体现知识、能力和素质培养的综合性实验。在实验课上,提高对学生的要求,认真完成每一个操作步骤,培养学生认真、仔细的习惯;教师进行有针对性的提问,对一些容易出现错误的地方进行指导,调动学生独立思考的积极性和发挥学生的主动性;重视对实验结果的讨论和分析,在临床实际工作中,往往分析化学的某项检验指标对医生的诊断起到决定性的作用。因此,必须要保证实验结果的正确性,而这就要求每一位检验人员的实验操作有较高的精密度。对检验专业学生我们要求在实验报告中分析实验结果,总结实验成功与失败的原因,使学生做一次实验就要有一次能力的培养和收获,这对于培养医学检验专业学生的临床思维能力大有益处。总之,对医学检验专业来说,分析化学实验课教学具有课堂理论教学和其他教学环节所不可替代的作用。因此,重视实验课教学是提高分析化学教学效果的必要措施。
三、重视教学手段创新
自2011年初,腾讯公司推出了一款为智能手机提供免费即时通讯服务的软件:微信(WeChat),此款软件一经推出,便受到了广大智能手机用户的推崇,据英国《金融时报》2015年3月19日报道,2014年底,微信用户数量已至5亿人。随着经济、科技的发展和人民生活水平的不断提高,4G智能手机终端逐渐普及,尤其是在大学生中使用率极高,加之很多学校都有无线网络覆盖,这为微信公众平台作为辅助教学手段提供了物质保障。微信公众平台是腾讯公司在微信的基础上新增的功能模块,通过这一平台,个人或组织都可以打造一个免费的微信公众订阅号,群发文字、图片、语音、视频及图文消息五个类别的内容。从公众平台的功能上来讲,其特别适合作为辅助教学手段应用到教学活动中。公众订阅号有如下几个功能:(1)群发消息功能。老师通过建立的微信公众号,向学生推送有关教学的课程内容或重要通知。(2)1对1交流。学生通过语音或短信的形式,向老师提出问题,老师针对学生提出的疑问,进行1对1的对话解答。(3)素材管理。公众号后台可以将需要的图片、文字等内容整理成素材,在需要的时候直接发送,具有简洁性和及时性。(4)用户管理功能。微信公众号后台可以显示学生的具体信息,管理员老师可以对学生用户进行分组和调整。(5)投票管理功能。教师可以通过投票管理功能,以调查问卷的形式或考题自测的形式及时有效地了解学生的学习效果或有关需求。从微信教学的形式和特点上来看,其具有全天候、便捷性、移动化、易沟通的特点,也特别适合作为新的教学媒介应用到教学活动中来。首先,微信教学改变了“教”的单方面倾向,使反馈(问)相对容易。微信及微信公众平台增强了师生之间的有效沟通,使师生交流变得容易,特别适于课堂上不敢提问或来不及提问的同学。老师通过对学生的解惑答疑来了解学生的学习效果,进而通过整课堂上所讲授的内容,改善教学质量。941其次,基于手机终端的微信,24小时全天候开放,相当于构建了全天候在线课堂,知识信息可以其最适合的语音、视频、图片或文字形式随时随地到达。学生在方便或休息的时候,随时随地进行碎片化学习,与课堂学习形式互为补充。
四、重视培养动手能力
分析化学是一门经典而又正在蓬勃发展的学科,要引入自学模式,改变教师为中心,要发挥学生在教学活动的主体性,充分调动学生学习的积极性。以分析化学教学为载体,渗透医学教育的内涵,精心策划教学的组织形式:搞好自学(课前给出自学提纲)、集体讨论、上课提问、自我展示、及时检查、反馈信息,随时了解学生完成情况,指出要掌握的内容,培养学生的自学习惯和自学能力,使学生由被动学习向主动学习方式过渡。目前,在很多大学实验课教学中,学生就是一个简单的操作工,既不知为什么做,也不知做过实验后要得到什么结果,只是单纯的照葫芦画瓢,做完了事,没有得到预期的教学效果。笔者针对这一现象做了些教学改革的尝试:先做几个基础实验,学生基本操作熟练以后,在开始做综合实验时,首先要求他们预习(明确目的要求、查阅相关资料、提出疑问、解决问题),进入实验室后,他们自己根据需要选择仪器,配制试剂,在实验过程中,操作不当,教师及时纠正,实验结束后,洗涮仪器,按规定放置、整理实验室。课后要求学生认真书写实验报告。这样学生学习由被动变主动,既提高了他们的学习兴趣,又增长了知识,达到了更好教学效果。随着现代检验医学的快速发展,作为该专业重要基础课程的分析化学教师,我们必须根据医学检验专业高自动化、高速度发展的特点,及时更新自身的知识内容和教育观念,不断地调整教学内容和教学方式,为学生更好地掌握医学检验专业知识和技能打下扎实的基础。
作者:杜庆波 单位:皖北卫生职业学院
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关键词:模块化;教学体系;分析化学
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)07-0227-02
分析化学是综合性大学化学、食品、生物等专业必修的基础课程之一,同时也是一门应用性实践性很强的学科,而分析化学实验则是学生获取新知识,实现知识和能力,理论与实践相结合的桥梁。高等学校的实验教学是培养本科学生基本实践能力的主要途径,在实践教学中对学生基本技能、实验习惯、动手能力和科学思维等实际应用能力的培养是素质教育的可信内容,也是增强学生创新素质和实践能力的重要基础。我们培养的学生到了相应的工作岗位后能否很快适应工作环境并能独挡一面地开展工作,这久在很大程度上取决于我们学生在大学期间从分析化学实验所学到的本领。但随着科学技术的发展,社会需求和人才培养目标的变化,特别是高校扩招以来学生的知识水平存在着很大差异,原有的分析化学实验在实验内容、教学方法和考核制度等方面存在很多弊端,如部分实验内容缺乏理论与实际的结合教学方法和手段不利于锻炼和培养学生勤于思考的学习习惯,不利于创新能力和团结协作精神的培养。[1,2]
一、目前分析化学实验存在的不足
从以往的分析化学实验来看,项目上要么是随机性较大,要么就是多专业统一的模板,没有根据学生的需求和专业的特点选择相应实验项目[3-5]。从实验教学内容方面来看除基本操作实验外,基本上都是验证性实验,综合性实验很少,而设计创新性实验基本没有。实验内容缺乏综合性和时代感,不利于提高学生的就业竞争力。授课形式基本上都是教师讲授为主,实验操作都是在教材与教师的精心指导与安排下进行,因此培养出来的学生虽然基本技能较扎实,但常常只会照着方子抓药,综合实验能力不足,缺乏创新意识,很难达到培养高素质创新人才的目的。在考核方便,原有的考核方式只是单纯的期末测试和平时成绩汇总,不利于学生平时实验积极性的发挥和教学质量的提高。现将实验考核融入到实验模块中,完善原有考核方式,使学生由被动学习转变成主动学习,提高学生实验的积极性[6]。
二、分析化学实验模块化教学体系的设计
在长期的分析化学实验教学过程中,我们通过总结和研究,根据当前时展所需要的人才培养理念,结合我校实际,对分析化学实验教学进行了积极的改革和探索,提出了“五模块、三层次、一考核”的实验教学体系。五模块即以专业为模块,分别为化学、化学教育专、食品科学、生物工程和制药工程5个模块。其他学校可以根据本校的专业情况来进行划分。三层次是将分析化学实验内容整合优化为基础验证性、综合性、设计创新性三个层次。一考核即建立统一的考核模块,考核学生的动手能力和分析解决问题的能力,提高学生实验的积极性[7-10]。
1.分析化学实验项目的设计和选择。在设计和选择实验项目时,注重与学生的专业的特点相结合,让专业特色在实验教学内容中得以体现,使学生在实验过程中熟悉所学的专业,提高学生的专业应用能力。基础验证型实验属于五个模块必开实验,综合性实验和设计创新型实验根据专业的特点选择具有相应专业特色的实验。例如:食品工程与制药工程的学生可以选择专业性强些的实验,如“食品中灰分的测定”、“食品酸度的测定”等;生物工程学生可以选择“吸光光度法测水和废水中的总磷”、“水中溶解氧(DO)的测定”等。通过模块化的设计使得分析化学实验模块化而又灵活化,打破了原有实验的统一性和多变性[4-6]。
2.确定不同层次实验项目的分配比例。不同层次实验项目的分配是根据不同专业特点和学生需要,合理安排基础性实验、综合性和设计创新性实验在各专业实验项目模块中的分配比例。使不同专业、不同知识水平的学生都学有所成、学以致用。例如:对于化学教育的学生,基础实验和综合实验多一些,而化学、食品、制药和生物工程专业的学生综合性和设计创新性实验多一些。
3.分析化学实验项目的整合。实验项目的整合是在实验教学过程中根据专业的特点把同种技能、不同层次的实验内容进行组合。例如:化学专业可以把EDTA标准溶液的配制和标定与自来水总硬度的测定组合;生物工程可以把EDTA标准溶液的配制和标定与蛋壳中碳酸钙含量的测定组合;食品工程专业可以把碘标准溶液的配制和标定与维生素C含量的测定进行组合等。
4.分析化学实验成绩考核。根据分析化学实验课程的特点,建立能够客观反映学生综合实验素质的考核方法,实验考核是反映学生实际掌握操作情况的最有效的手段,会直接影响学生学习的积极性,对学生的学习方法、学习态度也起到重要的导向作用。实验成绩由平时成绩(60%)和期末测试(40%)两个模块组成,平时成绩包括实验预习报告、实验操作、实验报告、实验态度四部分。期末测试是对实验教学的全面考核,分技能测试和理论测试两部分。技能测试由老师给定题目,学生随机抽题测试;理论测试内容包括实验室安全知识及安全措施、基本操作知识、实验中的问题及实验注意事项等。
三、模块化分析化学实验教学体系实施的意义及效果
分析化学实验模块化教学体系的实施,满足了不同专业、不同知识水平学生的实验需求。针对全校多学科多专业的特点,完善实验教学体系,改革更新实验教学内容,构建“五模块、三层次、一考核”的实验教学体系,培养学生学习的主动性和创造性,使实验目标更为明确,实验方法、实验手段更接近生产实际。通过实施模块化的教学体系,消除了传统分析化学实验教学存在的若干弊端,充分激发学生的学习兴趣,让学生在实践中由被动学习变为主动学习。提高学生的综合素质和实践能力,真正实现强化基础、培养素质、发展个性、突出创新的教学改革目标,培养创新型人才。
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关键词:汉语言文学;教学模式;教学质量
汉语言文学是中华民族流传了千百年的文化宝藏,是我国悠久历史流传下来的文化精髓。学习汉语言文学对发扬我国传统文化、继承优秀历史文化意义重大。但随着社会的发展和时代的变迁,传统汉语言文学教学不再适用,探索新的汉语言文学教学模式是广大教育者的重任。
一、汉语言文学教学存在的问题
1.教学观念落后
在当代的汉语言文学教育教学过程中,很多老师受到传统教育教学思想的影响,还在采用应试教育的模式,在课程内容的设置上也基本是以教材为中心,很少有扩展。许多老师在上课过程中只是根据课文内容进行机械的讲解,对课文逐字逐句分析,再画出考试重点。在这种教育模式下,学生只是被动地学习老师教授的知识,没有学习主动性,也缺乏学习动力,导致教学效果不理想。长此以往,学生渐渐习惯了用死记硬背的方式来应付考试,课堂上完全按照老师的要求记录,考试前背诵老师画出的重点内容,而很少有学生是真的爱上了汉语言文学,对学习的知识有自己的理解。学生长期在这种枯燥乏味的教学模式下学习,自然会导致学生的学习兴趣不足,没有自主学习的习惯,甚至对学习出现抵触情绪。这种落后的教学模式不能达到汉语言文学教育的目标,对培养有文学素养的人才没什么帮助。
2.课程结构不合理
如今的汉语言文学教育者很少在课程结构上有所研究,很多都是按照课本上的内容教学,没有考虑课程结构是否合理,是否会对教学效果产生影响。只有合理的课程结构才能培养出具有深厚文学素养的人才。不合理的课程结构会给学生的学习效果带来很大影响,难以培养出具有高素质的汉语言文学专业人才,对老师的教学效果也会起到消极作用。所以,汉语言文学教师还应该对课程结构进行仔细研究,寻找适合自己教学的课程结构,提高自己的课堂质量。
二、汉语言文学教学改革意见
1.转变教学观念
随着社会的不断进步,新时代对人才的需求也在不断变化,以前社会需要具有丰富理论知识的人才,而如今社会需要的是具有高素质和操作能力的人才。传统的汉语言文学教学主要是老师在课堂上进行详细的讲解,而与学生的互动比较少。而如今的汉语言文学教育要想跟随时代的步伐达到良好的教学效果,教师就必须改变传统的教学观念,明确自己在课堂中的引导作用,重视学生在汉语言文学学习过程中的主导性。每个学生都是不一样的个体,每个学生的性格、习惯、接受能力等各个方面都存在很大差异。老师要想树立以学生为主体的教学观念,首先要做的就是了解学生的差异,对不同类型的学生采用不同的教学方式。同时,在课堂上,为了提高学生的课堂参与度,老师还可以采用角色互换的方式调动学生的积极性。比如,在学习文言文的时候,老师把文言文分成多个部分,每个部分选一两个学生代表,给些时间准备,之后在课堂上讲解,对于学生讲解不充分的地方老师再补足。
2.丰富教学内容
汉语言文学教学如果只停留在对课本知识的理论讲解上,是无法拓宽学生的知识面的。如果汉语言文学教师想要培养出知识储备丰富、文学素养高的优秀学子,就一定要注重丰富自己的教学内容,这样才会有较高的教学质量。汉语言文学是我国悠久文化历史的传承,蕴含了几代人的智慧,涉及的范围是比较广泛的,包含古代文人所有的作品种类。老师在教学过程中,对与教学内容相关的历史知识也应该进行补充,讲解一些相关的历史典故、作品时代背景等等。这种教学方法对拓宽学生的知识面、帮助学生更好地理解所学的汉语言文学知识有很大的帮助。老师在教学过程中也可以利用一些方法来丰富教学内容,同时提高学生的学习积极性。比如,如今的多媒体技术就是汉语言文学教师丰富教学内容的良好选择。老师可以在教学过程中利用多媒体技术,同时结合学生的兴趣爱好,制作一些生动的图片,播放图片的同时老师在旁边配音讲解。这样的教学方式会调动学生的课堂活跃性,提高学生的课堂参与度,对学习的内容也会有更加深刻的印象。
汉语言文学教学质量的好坏直接影响着我国下一代未来的发展。所以,为了切实提高汉语言文学的教学质量,汉语言文学教育者一定要转变传统落后的教育思想,注重学生的发展,积极探索新教学方法的途径,这样才能为社会培养高素质的人才,为我国未来发展提供得力助手。
参考文献:
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关键词:分析化学;实验教学;改革
中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1671-0568(2013)35-0132-02
分析化学课程是化学、化工、药学、临床药学等专业的一门重要的专业基础课,是一门实践性、应用性很强的学科。[1]而与之对应的分析化学实验教学在分析化学课程教学中占很重要的地位。分析化学实验课程的主要任务是为了很好地培养学生的操作技能,能独立思考和解决实际问题,体现专业能力、应用能力、创新能力的综合素质。通过分析化学实验的学习,使学生牢固树立量的概念,正确分析影响分析测试质量的各个因素,并对实验的各个环节加以控制,从而提高分析结果的准确性和可靠性,规范实验操作技术等基本技能。随着科学技术的发展,分析过程也由常规分析发展到精密仪器分析和自动化分析。为了适应现代科技发展的需要,需要建立新的实验教学管理和控制体系,有利于实验教学的科学管理,让学生在有限的教学时数内,了解和掌握更多的分析实验知识和实用的现代实验方法,提高实验教学质量。
一、优化实验教学内容
分析化学实验的教学内容传统上分为两大部分:经典分析实验和仪器分析。其中分析实验偏重于定性和定量分析的实验,仪器分析部分涉及极少。但是,随着相关学科和技术的发展,分析仪器不断改进和创新,人们获得了很多新的分析方法,并越来越广泛地应用于化学分析领域。传统的实验教学体系中,实验依附于理论教学,实验内容陈旧,重复、经典实验多,创新、综合、设计实验少,妨碍了学生创新意识和创新能力的培养,不能激发学生的学习积极性,不利于他们综合素质和创新能力的培养,限制了他们对新知识、新技术的了解和掌握,并造成其实事求是、严肃认真的科学态度较差,实验基本操作不规范,对实验中出现的问题未能进行深入的探讨,理论联系实际的能力较差。因此,结合自身特点对教学计划,做出合理的调整,减少重复性实验,合理调整基础性实验、综合性实验、研究性实验比例,可以不断更新有利于学生实验技能和创新思维能力培养的新的教学内容。
在新的实验教学体系中,经典分析实验不能放松,定性分析实验和定量分析实验,是培养学生基本操作技能的基础实验。目前“混合物分离”“离子鉴定”“滴定法”、“称重法”等经典分析方法,在整个分析方法中的比重不断下降。但是,这类分析方法作为分析化学的基础,对学生在基本操作与分析化学的基础素质的培养上有着不可替代的作用。因此,在分析化学实验教学中还应是基本的教学内容。通过这些经典实验,培养学生严谨,认真和实事求是的科学作风,可以掌握定量进行化学实验的基本操作技能和提高分析及处理实际问题的能力。随着现代分析技术的发展,分析化学与其它学科相互渗透,建立了许多新的分析方法,,从而促进了分析化学理论和技术的发展。因此,分析化学实验中,仪器分析应是实验教学的重中之重。随着科技发展,分光光度分析、原子光谱分析、色谱分析、之谱分析、结构分析等新的分析方法不断出现、不断更新。为适应日新月异的分析化学领域的变化,在教学中,现有的设备要全部对学生开放。而为了弥补大型仪器的不足,可开设一些计算机仿真实验,以开拓学生的眼界,迎接新世纪技术革命的挑战。分析化学作为整个化学领域的中心,应有机地将分析化学与无机化学、有机化学、生物化学、物理化学等其它化学学科知识相互结合,增加综合性、研究性、设计性的实验。教师在学生完成一定的基本训练后,根据所学的基本内容提出课题,学生独立完成从查阅文献,到制定设计方案、实验步骤、操作方法、选择仪器及药品的种类,在教师指导下进行实验,研究解决问题,最后写出实验报告。这类实验着重培养学生对所学的操作技术及实验方法的灵活运用,提升解决实际问题的能力。
二、改进实验教学方法
目前的分析化学实验课大多都是注人式的教学方法,过分强调以实验验证理论的教学思想,忽视学生操作能力的培养,从根本上忽视了学生的主动性。教师主要是板书讲解实验原理、实验目的、实验步骤和演示仪器的使用,学生按教师的要求写预习报告,仪器和试剂都已由实验室作好了充分准备,学生只需要按要求的步骤去完成实验任务,就可以获得预期的结果。这样的实验教学方法存在着严重的弊端,养成了学生的依赖性和惰性,并导致他们只注重知识的传授,对于方法的掌握缺乏兴趣,妨碍了创新意识和创新能力的培养。因此,实验教学方法急需改进,应树立“以人为本”的思想,以学生为主体,提倡学生自主地参与学习过程,通过主体的实践活动来完成教学,充分发挥学生的主观能动性,变被动实验为主动实验。
在教学过程中,要尊重学生在体验中的不同感受,鼓励学生积极提问,促进个性发展。实验前,教师认真检查学生预习报告,了解学生查阅文献和综合设计能力,避免他们不预习、按实验教材的步骤照单抓药做实验的消极行为。教师应该充分发挥学生的能动性,让学生自己利用一些参考书籍,经过充分思考,经教师检查并指点后,加以改进,设计出自己的分析方案。这样,学生对实验目的和实验思路都很清晰,实验才能按质按量地完成,学生的能力才能得到培养。实验过程中,教师有意识地提出一些问题,采用启发式方法,让学生带着任务做实验,独立思考,分析原因,手脑并用,通过观察、思考来完成实验,最终回答教师所提出的问题。实验结束后,教师检查学生实验记录是否规范,数据是否准确,要求学生对反常实验现象、不正确的实验结果进行分析,得出自己的体会和见解,培养学生发现问题、解决问题的能力,使得他们的实际操作能力和动手能力得到提高。同时,在实验教学中还可让学生自己主讲实验,教师指导,找问题,从而培养学生实验教学的能力。这样,既能调动学生的学习积极性,也能做到教学相长。
三、更新实验教学手段
在实验教学中,应正确选择和充分利用现代化的教学手段,要彻底改变原来那种“一支粉笔、一本书”的教学方式,要突出灵活性和多样性,进行多手段教学,才能使学生在学习中产生兴趣,在兴趣中增加学习的热情。随着科学技术的不断发展,一大批性能优越、技术先进的电化教育手段逐渐深人到学科教学。多媒体教学以其能全面综合地展现事物的形、声、色、意而越来越受到各方面的青睐。在分析化学实验中,实验教学借助多媒体教学的硬件、软件,使实验教学变得生动、形象、立体、活泼,加大了知识的传授量,更加直观,更加生动地展现实验中及教学中不易实施的深层次内容,且操作准确,以最少的时间达到最佳的效果,提高了实验教学质量。要寓教于乐,使学生将简单的、枯燥的操作技能,在多媒体教学片中得到深刻的理解,激发学生的学习兴趣,强化对学生动手能力、智力开发和素质的培养。随着计算机技术的快速发展,将计算机技术与分析化学有机联系起来,将飞速发展的计算机技术应用到飞速发展的分析化学中来,使得分析化学能够从原始分析数据中最大限度地获取到有用的信息和知识。
在分析化学实验课的教学过程中,通过教学内容的优化,教学方法的改进,不断更新教学手段,可以有效地使教学形式充满活力,弥补传统实验教学的不足,适应时代科技发展的需要,进而对学生的能力和素质培养收到较好的教学效果。在分析化学飞跃发展的过程中,不仅要对学生进行分析化学实验技能的严格训练,还必须与现代分析化学密切结合,注意将学科传统内容与现状、发展相结合,理论和实践相结合,基本操作与探索性研究相结合,努力完善实验教学体系和运行机制,提高管理水平,提高教学质量,培养更多更好的创新型人才。
一 分析化学实验存在的问题
目前,培养宽基础,大口径的多功能的毕业生,提高本科生的就业实力作为一项重要的目标来完成。要提高学生在各方面的竞争实力,就要增设一定数目的选修课程,来扩大学生的视野。在总学时数不变的情况下,我们院本科教学中对化学实验课课时进行了适当的压缩。[2]从而增加与化学相关学科的学习。在学时减少的情况下,学生对分析化学的基础操作和练习就相对少很多,而且重视程度也有所下降。只是在课堂上听老师讲解实验的理论,将分析化学实验变成了理论课来学习。整个学习过程,学生处于被动的学习和机械的操作,缺乏主动能动性,不利于学生创新能力和发散思维的培养。发生这样的问题,既有学生对于分析化学实验的学习,方式方法还不够正确,也有教师在授课中过多的注意理论的讲解,轻视了实验技能的培养。
分析化学实验包含两大部分内容,即化学分析实验和仪器分析实验。首先,近几年的分析化学实验,大型仪器的使用程度远高于十几年前,在操作中仪器的自动化程度高,实验步骤简单,处理过程由工作站完成。教师在整个实验过程中,并没有完全注意到学生对于新的实验仪器是否有充足的认识,只将基本的操作方法告诉学生,让学生如何如何操作。教师没有做到积极的引导学生学习,学生也没有做到主动的学习。[3]
其次,教材在设计上有相当一部分实验内容之间存在重复,实验题目过于陈旧,导致了学生所做的实验不能让其与未来的工作相结合。实验内容缺乏研究性、综合性,使学生所学的知识无法与实际情况相统一。对于仪器分析实验,科技都在日新月异,而学生使用的教材已经远远不能满足新的实验仪器对实验内容的要求了。
最后,在实验的考核中,多数的学校的考核方法都大同小异,平时成绩加期末试卷作为总成绩。不能真实有效的反应学生的实际情况,也不利于激发学生学习的热情。学生把主要的精力都用在如何使实验数据更符合实验的要求。同学之间实验后会相互核对实验数据,更有人会更改实验数据。使实验课的真正目的失去了。
二 分析化学实验教学模式改革与实践
1 分析化学实验教学内容改革
(1 )分析化学基础实验内容调整
随着现代仪器分析方法的发展,仪器分析实验在分析化学实验中逐渐占有更高的比例。化学分析方法以化学反应作为测定样品质量或浓度的方法。化学分析实验应是学习分析化学实验的基础方法。化学分析实验与仪器分析实验内容上要融会贯通,相辅相成,学生在学习分析化学实验时不应有主次之分。分析化学实验是一个系统性、研究性、综合性相结合的实验,在实验内容上不能简单按照教材依次进行授课。对于化学分析实验,根据近些年在科研和工作中,各种化学分析实验测试方法的使用频率,我们将化学分析实验具体分为五大部分进行设置。分别为酸碱滴定法、络合滴定法、氧化还原滴定法、沉淀滴定法和光度分析法。以酸碱滴定法为例,我们选择了2个基础实验,分别为以盐酸和氢氧化钠作为标准溶液的实验,将教材中的实验进行整合,调整。原教材中的盐酸溶液的配制及标定实验和混合碱成份的测定两个实验合并为一个基础实验。这样,学生在实验过程中能在一次实验中对盐酸标准溶液从配制、标定到测定有清晰的认识。帮助学生了解和掌握盐酸标准溶液的使用方法。也掌握了对于混合碱成份分析经常用到的双指示剂法的使用。同样氢氧化钠标准溶液的滴定实验中,将原教材中的氢氧化钠标液的配制及标定和甲醛法测定铵盐中氮含量的实验相结合。这样的设置通过多年的教学实践证明了,确实效果很好。学生反映通过基础实验能很好的掌握标准溶液的使用方法。
在基础实验进行后,又设计一个与酸碱滴定法有关的综合设计实验,作为酸碱滴定法实验的考核内容,有机酸摩尔质量的测定实验。实验的内容以试卷的形式,学生要在规定的时间内对有机酸摩尔质量进行测定,并在试卷相应的位置填写实验的数据,得出实验结论。通过综合设计实验,可以有效的考查学生在酸碱滴定中的掌握情况和实验的基本操作。
在仪器分析实验的内容上,我们更多的是在大纲的范围内,根据本院的大型仪器的特点设计了一些与实际生活相关的测定实验,比如测定白酒中酒精度数、味素的成份分析、果汁中维生素C的含量测定以及比较等。这些实验大多数是学生们生活中经常遇到的,增加了实验内容的实用性,使学生能更好的掌握大型仪器的使用。
(2)设计分析化学综合性实验
作为必修课程开设分析化学综合实验,主要实验内容以多个实验和内容综合设计,如室内空气污染物分析及浓度测定实验,涉及甲醛检测――酚试剂分光光度分析法;氨的检测――靛酚蓝分光光度法;室内空气中苯、二甲苯的测定――气相色谱法;室内空气中总挥发性有机化合物(TVOC)测定――气相色谱法。通过综合实验的开设,帮助学生进一步掌握分析化学基础实验中的测试方法。
(3)开设分析化学创新实验
与其他教研室合作,指定数名研究生导师每人带2~3名本科生共同参与科研工作,课程为选修课程,目标学生为学有余力并对分析化学研究方向感兴趣的本科生。选修课时长1年。通过几年的实践,对学生的实验技能,科研态度,综合应用能力都有很大提高,为学生考研及后续研究生学习做了很好的准备。
2 分析化学实验教学方法改革
(1 )实行小组责任制
传统的实验课教学中,大多数都是一个老师在前面讲,一群学生在下面听,然后照着实验书看一眼,做一步,实验效果不好,学生实验后也根本就不理解,学习过于被动。近些年,我们尝试将学生分组进行,每组4人,设有小组长。小组长采用循环式,每次实验由小组中一人担任,组长负责制。
教师对每个实验有针对性的提出几个思考题,引导学生思考实验中的关键问题和注意事项。小组长带领本组同学在实验预习时,对思考题进行讨论。并对实验中的疑问,通过讨论相互学习,使组员能掌握实验内容,抓住实验的要点。将原来被动的学习变为主动的学习。培养了学生对实验要质疑、多思考的习惯。
在实验中,小组内部能够相互帮助,共同解决实验中遇到的问题。避免了学生遇到问题就问老师,使学生能在相互帮助的过程中相互学习。学习气氛浓厚,培养学生独立思考,相互协助的科研精神。
(2) 多种教学手段配合使用
制作分析化学实验多媒体课件,将课件上传到分析化学公共邮箱,课件内容包括实验目的、实验过程、实验数据分析以及与实验相关的思考题,注意事项等,让学生能在课余时间下载。我们自己还在实验中录制标准实验操作的视频,学生下载后可以在课前对实验过程有所了解,掌握实验操作的重点。充分利用现代的科技通信方式,开通QQ群、微信群建立与学生之间的联系,及时一些实验前、实验后的问题。课堂上,不再使用单一的教学手段,我们统一印制了挂图,保证不同实验室实验内容一致。课堂使用多媒体投影教学,利用flas显示实验原理,播放录制视频演示实验过程,做到图文并举,让学生能更好的掌握滴定实验终点颜色。Flas能很好的演示大型仪器的内部构造,使学生能真正了解红外光谱仪、气相色谱仪、液相色谱仪等仪器工作原理。
3 分析化学实验的考核机制
采用过程性评价体系,不单纯依靠一次期末考试判断学生的实际学习情况。将分析化学实验成绩分为平时成绩和考试成绩两大部分。平时成绩,分值100分,包括:实验预习(10分)、课堂表现(10分)、实验操作(50分)、数据记录及处理(15分)、实验报告(15分)等几个部分。
实验预习,在每个实验着重检查5人左右的预习报告,对学生提出一些实验过程中可能会遇到的问题,从问题中检查实际预习情况。
课堂表现,学生态度是否端正、实验台面卫生是否打扫、不高声喧哗、不迟到早退、注意安全。
实验操作,着重考查学生实验过程中的滴定操作、天平称量、移液管使用等过程是否存在错误。
实验结果分析,是否与实际样品真实质量或浓度一致。
实验报告,如实记录实验数据并分析实验现象、实验数据。讨论实验过程中出现的问题等。
将以上几个部分做成表格,统一发放到每位教师手中,教师通过具体化了指标给每一位学生的每一次实验进行评分。
考试成绩,通过三次考试最后得出总的考试成绩。三次考试都采用多题目,学生自选题目进行。例如有机酸摩尔质量测定考试,设计了多个不同的有机酸,学生抽签后进行实验,充分保证实验考试的公证公平。
分析化学实验成绩评价体系中,根据平时成绩和考试成绩所占比重,对学生成绩进行相应统计。
平时成绩=(X1+X2+…+X10)/n
实验成绩=平时成绩×50%+考试成绩×50%
其中,X1,X2……表示每个实验的平时成绩,n表示实验数量。
总之,近些年,改革后的分析化学实验在化学教育、化学应用、制药工程、材料化学各专业的学生中开设,将原本被动式的学习主动化,激发学生学习的热情,将枯燥孤立的分析化学实验趣味化、实用化、综合化。通过全新的考核方式使实验成绩的给定更具有公平性。在未来的工作中,我们也会更加深化分析化学实验课程的改革,培养更具有竞争力的学生努力。
参考文献
[1]曹俊涛.分析化学实验改革与大学生创新能力的培养[J].广州化工,2015,43(17):210-211.
本文是本人在指导研究性学习在高中化学实验应用中得出的的一点体会:
首先,弄清化学实验与研究性学习的关系:
在中学化学教学中,充分利用化学学科“以实验为基础”的基本特征,挖掘和开发化学实验在研究性学习中的功能,对于改变学生的学习方法,形成终身学习的能力具有重要的意义。
一、化学实验是研究性学习的一种重要途径
研究性学习是学生自主地获取知识和技能、体验和了解科学研究的过程和方法、形成和提高创新意识、树立科学的价值观和活动过程。化学实验是学生化学学习中的能动的实践活动形式。化学实验为学生创设了亲身参与实践的情境,具有获知、激趣、求真、循理、育德等教育功能。化学实验的功能和研究性学习的特征决定了化学实验必然是研究性学习的重要途径。
二、化学实验作为研究性学习途径的教学策略
在化学教学中提倡和鼓励学生通过化学实验进行研究性学习,要充分挖掘化学实验在研究性学习中的功能,发挥化学实验在研究性学习中创设问题情境、验证假设或猜想等环节中的作用,研究开发研究性实验,引导学生通过实验去发现和研究解决问题的方法,在化学实验中培养学生的科学素质,实现学生的学习方式由被动接受式学习向主动研究性学习的根本转变。
第二、化学实验与研究性学习课题的选择:
通过化学实验开展研究性学习,必须着力培养学生的化学实验能力和自主学习能力,同时也必须依据学生的知识能力来确定研究课题,特别是依据学生的化学实验能力来选择适当的研究课题。根据我们开展研究性学习的体会,在服从课题研究的原则基础上,我们主要采用以下几种方法选择课题。
一、结合化学教学选择研究课题。当今课改的重要任务就是要提高学生的实践能力和创新精神,适当增加一些探索性实验,有利于提高学生的探索欲望,培养学生的创新能力。例如Fe2+和Fe3+的转化,可以改进为探索性实验:根据现有实验条件,如何实现Fe2+和Fe3+的转化?让学生首先设计实验方案,其次交流设计思想,筛选确定最佳方案,最后实施实验并得出实验结论。这种探索过程比空洞的讲授更能调动学生利用多种感官主动参与信息加工、构建知识,使学生的潜能得到更好的开发。
二、结合日常生活选择研究课题。社会生活中的问题无处不在,我们引导学生从自己身边开始思考,提出问题,并筛选确定研究课题,然后让学生收集资料、研究实验方案,通过实验自主探讨、自主学习,极大发挥学生的创新能力。如探讨铁生锈的原因,一方面学生选择了生活中常见的各种铁件,又设计了锈蚀的不同条件开展实验,另一方面学生又到工厂、商店、居民区、农村……开展实地调查,学生对铁生锈的原因、造成的危害及预防生锈的措施有了全面深刻的认识,写出了较高质量的化学小论文。
三、结合当地生产实践选择研究课题。我们结合当地经济建设的实际情况,结合课外活动及实践活动的开展,让学生大胆探索、积极创新。譬如围绕水的问题,可以启发学生从我县水的资源、利用、水患、污染、监测、防治等方面去思考,学生积极性高,提出了许多问题,他们调查排污口,参观自来水厂,监测水的pH值及重金属离子、苯酚等含量,并请来环保局人员共同分析,取得了良好的社会效益。
四、结合化学课外活动选择研究课题。利用化学课外小实验、趣味化学实验、化学小魔术等积极探讨化学实验的设计方案,研究化学实验的现象、实验装置、实验操作、实验观察、实验记录、实验分析和实验报告。如自制汽水的原理与方法、热水瓶(锅炉)中水垢成分的分析、相片冲洗原理的探索等等。
第三、研究性学习在化学实验应用:
1.设计实验方案
教师提出实验目的,让学生设计实验方案,然后师生共同逐个讨论,寻找多种方案或确定最佳方案。例如,在学习实验室制乙烯这一内容时,先说明乙烯中会混有SO2和CO2气体。让学生设计实验,证明它们的存在。结果学生都知道应先将气体通过装有品红溶液的洗气瓶,看到品红褪色,证明有SO2气体。但在接下来的检验CO2存在的操作中,意见出现了分歧,学生提出了如下方案:①将气体通入澄清的石灰水中,石灰水变浑浊;②将气体通过装有足量的NaHCO3溶液的洗气瓶后,再通入澄清的石灰水中,石灰水浑浊;③将气体通过装有酸性KMnO4溶液的洗气瓶中,溶液褪色,再通入澄清的石灰水中,石灰水变浑浊;④将气体通过装有酸性KMnO4溶液的洗气瓶中,溶液不褪色,再通入澄清的石灰水中,石灰水变浑浊;⑤将气体再一次通过装有品红溶液的洗气瓶中,品红不褪色,再通入澄清的石灰水中,石灰水变浑浊。然后师生讨论:方案①和③没有将可能未与品红溶液反应完全的SO2带入澄清石水中,方案不合理;方案②虽完全除去了SO2气体,但SO2与NaHCO3溶液反应会产生CO2气体,显然也不合理;方案④和⑤既能完全除去SO2气体,也不会减少或生成CO2气体,且现象明显,上述两个方案都合理。
2.改进实验装置
教材上有些实验装置复杂、实验费时费药,有些实验现象不够明显,还有些实验环境污染严重等等,教师可带领学生对这些实验进行改进。如酚醛树脂制取实验以后,试管难以洗净,每次实验只得更换试管,改进后我们用医用废磷霉素小瓶替代试管进行实验,不但节省了大量的试管,而且药品用量比原来少了许多。
3.研究不同反应条件对实验的影响
学生做了在AlCl3溶液中滴加NaOH溶液实验后,让他们将上述实验操作顺序颠倒,观察现象,并进行解释。再如用较纯净的锌粒与稀硫反应速度较慢,当在反应混合物中加入少量CuSO4溶液时,反应速度大大加快,可让学生探索原理。
4.开展家庭小实验活动
关键词: 绿色化学;微型有机化学实验;教学内容
中图分类号:O6-3 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2014)07-0307-02
0 引言
近年来,国家对高等教育的重视程度进一步加深,有机化学实验的教学方法改革开始受到越来越多学者和高校的重视。有机化学实验课已经成为高校化学和化工专业学生的必修课程,实际上,它在提高学生的动手能力和创新能力上意义重大,但它在带来利益的同时,也给人类带来了一些负面影响。因此,如何减少化学实验对环境造成的负面影响,是值得人们深思的问题。就目前来说,对有机化学实验教学进行改革,提高学生的环保意识和绿化意识,是行之有效的一种治理方法。
有机化学实验的绿色化是大势所趋,是实验教学改革的正确方向,而真正有效的绿色化措施,是有机化学实验的微型化教学。因此,我们应当对微型有机化学实验教学有一个相对全面的了解,才能将其正确的应用到实践中去。
1 树立绿色化学意识
要从行动上转变教学方式,应该首先从思想上转变教学理念。要实现有机化学实验教学,应当从转变教师的教学理念出发,树立教师的绿色化意识,在树立意识的基础上对实验过程进行优化,运用安全的试剂进行实验,从而实现微型优化化学实验教学。具体来说,可以给高师化学和化工等专业设置一些有关绿色化理念的课程,譬如设置《绿色化学》课程或者绿色化学和化工过程》等。为了不给学生造成太多的负担,这些课程的设置应该采用选修课的形式。在化学实验课程中深入贯彻《绿色化学》中的十二项原则,对于提高教师和学生的绿色化意识很有帮助。
绿色化学并不属于化学领域原有的概念,是近些年来新的化学研究领域,它以树立人们的化学意识为先导,将新兴的环保理念和化学技术应用于整个化学品和化学反应过程中,最大限度的降低化学实验对人类环境和健康带来的损害。使化学反应的资源得到充分利用,尽可能不使实验产生副产物,从而实现资源的可持续利用。绿色化学实验是从根本上减少或者消除实验对环境产生的不利影响,寻求无害于环境和人类健康的实验原材料,从而最大限度的节约有限的化学实验资源,从细微处实现无污染的化学实验。随着绿色化学理念的逐步推广,越来越多的国家认识到对高校学生进行绿色化教育的重要性,也有许多学校已经开设了与绿色化学有关的课程。我校近些年也开设了贯彻绿色化学意识的相关课程,对转变我校学生的化学理念具有重大意义。
2 微型化学实验概述
微型化学实验产生于八十年代的美国,是一种新兴的化学实验方法,历史上最为著名的微型有机化学实验是Mayo等人在大学中进行的减少试剂用量以及降低实验容量等实验,在实验前,他们本着保护环境和保证实验安全性这两个理念进行实验准备,最终成功的实现了预期目标。科学技术的进步,启发了人们保护环境的意识,联合国和各国政府开始对三废问题以及空气中有害物质问题进行全面性讨论,并制定了最高允许浓度等统一的国际或国内规定。
据有关资料显示,有机化学教学实验中存在着一系列容易导致环境污染的原材料、药品种类、实验操作和反应,会给环境带来污染,从单个实验来说,可能造成的污染并不大,但是我们不能忽视其累积效应。针对这些问题,我们有必要遵循绿色化学中的十二项基本原则分别对预防有毒物质排放问题,可持续利用实验材料使用问题进行全面改革。从这个角度来看,微型有机化学实验是符合绿色化学理念的,不管是在对环境保护上还是对学生科学素养的培育上,都应该对该种实验进行普遍推广。在我国高校教育中推广微型化学实验,是实现低剂量、低污染实验的要求,也是强化学生环境保护意识的要求,更是培养学生绿色化学精神的必要条件,对发展学生的创新思维和职业操守具有重大作用。
3 利用绿色化学理念改革有机化学实验教学的内容
3.1 在有机化学实验课中开始绿色化的教学内容,加强学生的环境保护意识 与常规化学实验相比,微型实验具有更高的要求,包括对实验技能的高要求,对实验精确度的高要求和对学生综合素养的高要求等等。要实现高效有机化学实验课的全面改革,我们必须遵循三个原则,首先,教师应当引导学生正确的观察实验过程,并将实验中观察到的现象进行对比分析,观察其化学或者物理变化;其次,教师应该进行示范教学,确保学生学会分离和提纯等化学操作方式,保障学生受到专业和规范的化学操作训练;最后,在实验完成后,教师还应该确保每个学生都对实验提纯出的产品进行相关标准鉴定,以查证实验是否成功。为了实现着三个原则,我校为化学和化工等专业的学生配置了便携式的微型玻璃实验仪器。在使用该种仪器的基础上,学校专门设置出一种小量式实验方式,即每次实验使用的原材料大致保持在一到两克,这样既能够培养学生的操作能力,又能培养学生对化学的学习兴趣,从而增强化学实验的有效性。除了仪器和原材料的调整外,我们还对化学实验的内容进行了绿色化调整。绿色化有机化学实验教学最核心的问题便是实现绿色化的教学内容,所谓绿色化教学内容,主要包括以下内容:使用没有毒害性的催化剂和溶剂,选用没有毒害的原材料,从而得出没有毒害性的产品。我们常见的有毒害性的原材料有硝基苯和苯胺等,它们都是容易致癌的物质,其中苯还会对人体造血系统进行破坏,造成苯中毒。此外,甲醇也会对人体造成一定损害。针对这些问题,实验中,我们将所有含有苯等有害物质的原材料全部取消了,改用甲基加乙醇来完成该项产品,此外,实验还使用了许多无毒的溶剂,包括环乙烷、石油醚代等。
3.2 合理运用多步骤微型合成实验 为了提高学生进行化学实验的积极性,教师们努力改变教学方法,让学生由被动的学转为主动的学,譬如,在教学前,教师先让学生自主查找相关实验知识和实验方案,让学生自主完成一个感兴趣的化学实验,从而实现了良好的教学效果。通过开设多步骤微型合成实验的方式,让学生反复多次进行实验,实现熟练完成有机化学实验的目标,对于学生综合能力培养来说,是十分必要的。譬如,在合成聚乙酰胺和聚已内酰胺时,笔者让所带班级的学生分步骤多次进行有机合成实验,对每一个细节和产品的质量浓度进行分析,再将前一次分析的结果与下一次实验进行对比,锻炼了学生细心操作和全局性操作意识。在这种分步骤实验法教学下,学生熟练掌握了许多有机化学反应的机理,明白各个实验之间的联系以及每个实验细节的把握。此外,学生在多次训练之后,得出的产品往往都能够实现充分有效的利用,不仅减少了资源浪费,还减少的环境污染量,充分体现了绿色化理念。
4 结语
通过文章分析可知,对高校学生进行绿色化教育和微型有机化学实验教学,能够充分凸现出微型化学教学法的优势,这些优势分别是:能够有效减少实验试剂用量,降低三废排放量,充分培养学生的环境保护意识;能够提升学生的综合能力,包括熟练运用微型化学实验仪器的能力,操作能力、观察能力、创新能力和动脑能力。可见,绿色化学理念下的微型有机化学实验教学法是值得我们普遍推广的教育方式,应该受到更多的关注和给用更多的资金支持。
参考文献:
[1]白林,张力,陈 Pike明凯.微波相转移催化快速合成苯甲酸[J].化学世界,2001,42(9):470-471.
【关键词】 远志; 化学成分; 分析方法
Advances on the Analytical Technologies of Chemical Components in Radix Polygalae
Abstract:The modern analytical technologies used in Radix Polygalae and its preparations are summarized, and useful references for quality control of Radix Polygalae and its preparations are provided.
Key words: Radix Polygalae; Chemical components; Analytical technologies
远志为远志科(Polygalaceae)植物远志Polygala tenuifolia Willd.或卵叶远志P.sibirica L.的干燥根。现代研究证明远志具有镇咳祛痰、镇静催眠、降压、改善脑功能、促进体力和智力、抗炎、抗诱变等作用,临床应用于心肾不交,失眠多梦,吐痰不爽,健忘,惊悸,乳房肿痛等。远志中主要化学成分有皂苷类、呫吨酮类、寡聚糖类、生物碱类、挥发油类以及金属元素等[1~3 ]。远志为大宗常用药材,近年来由于市场需求猛增,而野生资源急剧减少[4],栽培品供应有限,商品质量明显下降,直接影响到远志的临床疗效。因此,远志药材及其炮制品的质量控制研究就成为行业急待解决的问题,本文就远志及其制剂中有效成分分析方法进行综述。
1 皂苷类化合物
远志皂苷是远志的主要成分之一,这些皂苷均为五环三萜类皂苷,基本母核为齐墩果酸型,其含量很高,目前分析该类成分的方法有紫外-可见分光光度法、薄层色谱及薄层扫描法、高效液相色谱法。
1.1 紫外-可见分光光度法(UV-Vis法)
由于远志皂苷类成分在紫外-可见区仅有末端吸收,采用直接法测定,对结果影响较大,因此文献均采用比色法,即与显色剂显色后在可见光区测定吸收度做为定量方法。梁戈亮等[5]采用超声提取远志总皂苷,以远志皂苷元为对照品,香草醛-冰醋酸-高氯酸为显色剂,在585 nm处测定远志总皂苷含量。结果表明对照品在28~63 μg范围内线性良好(r=0.999 2),平均回收率为100.45%,RSD=1.59%(n=5)。夏厚林等[6]以远志皂苷元为对照品,采用香草醛-高氯酸显色法于560 nm波长处分别测定生远志和蜜远志中远志总皂苷的含量。结果表明生远志中的远志总皂苷含量为2.096%,蜜远志中的远志总皂苷平均含量为2.207%。该类方法简便灵敏,重复性好,可用于远志及远志复方制剂中总皂苷的含量测定方法。
1.2 薄层色谱法(TLC法)与薄层扫描法(TLCS法)
薄层色谱法是鉴别中药及其制剂的最主要的方法。薄层扫描法是薄层色谱技术与光密度计和计算机结合起来的一种先进的仪器分析方法。应用薄层扫描法可对复杂的样品进行分离和测定,它简便快速,灵敏,准确,专属性好,在医药学领域中得到广泛应用。夏厚林等[6]以远志皂苷元为对照品,硅胶G为吸附剂,三氯甲烷-甲醇-水(65∶35∶10)10℃以下放置的下层溶液为展开剂,5%香草醛硫酸无水乙醇溶液为显色剂的薄层色谱法鉴别了生远志和蜜远志。结果表明远志蜜炙后其TLC图谱并未发生改变。李成网等[7]采用薄层色谱法对远志滴丸制剂中的远志进行鉴别。缺远志的模拟制剂制成阴性对照溶液,取远志对照药材制成对照药材溶液,硅胶G为吸附剂,以石油醚-氯仿-冰醋酸(10∶10∶2) 为展开剂,2%香草醛硫酸溶液为显色剂,供试品色谱中, 在与对照药材相应的位置上, 显相同颜色的斑点, 而阴性对照色谱中无此斑点。刘友平等[8]采用薄层扫描法进行测定远志中远志皂苷元的含量。结果表明远志皂苷元在1~5 μg之间线性关系良好,相关系数r=0.998 4,回收率为100.93%,测定的RSD=3.14%(n=5)。
1.3 高效液相色谱法(HPLC法)
高效液相色谱法是目前测定远志及其制剂中皂苷类化合物含量的最主要方法。李军等[9]和董晓兵等[10]以细叶远志皂苷为对照品、色谱柱为Alltima C18(4.6 mm×250 mm,5 μm)、流动相为甲醇-0.05%磷酸溶液(65∶35)、流速1.0 ml/min和检测波长202 nm的色谱条件测定了远志药材中总皂苷以及天王补心丸和归脾丸中细叶远志皂苷的含量。徐荣初等[11]建立复方海蛇胶囊中远志酸的含量测定方法。方法:色谱柱为Calesil ODS-100柱(250 mm×4.6 mm, 5 μm),流动相为甲醇-水-磷酸(70∶30∶0.05),流速为1.0 ml/min,检测波长为210 nm。结果平均回收率为99.21%,RSD=1.97%(n=6)。唐波等[12]采用HPLC测定脑力宝颗粒中远志皂苷元的含量。方法:以C18化学键合硅胶柱为固定相,乙腈-水-冰醋酸(40∶60∶0.2)为流动相,检测波长210 nm。赵云生等[13]采用高效液相色谱法测定了晋产远志种质资源皂苷元含量。以上结果均表明高效液相色谱法也是对单个皂苷成分进行分离后再测定,其结果与紫外-可见分光光度法相比较,具有准确、可靠、重复性和专属性好的优点,与薄层扫描法比较,具有操作简便、快速、重复性好等的优点。该方法可作为远志药材及含远志复方制剂质量控制方法。
1.4 极谱法
张慧芳等[14]在硼砂与d2+介质中采用单扫描极谱法测定远志中总皂苷元的含量,检出限为0.342 mg/L。所建立的电化学分析方法灵敏、简便、快速、经济、重复性好,可用于远志药材中总皂苷元的含量测定。
2 挥发油类
目前挥发性成分的分析方法主要采用气相色谱法或者气相色谱法-质谱联用法。李萍等[15]采用气相色谱-质谱-计算机联用技术,分析了远志药材中的挥发性成分。气相色谱条件:色谱柱为SE-5E型石英弹性毛细管柱(25 m×0.22 mm),膜厚0.33 mm,柱温50~250℃ ,程序升温4℃/min,载气He,流速0.5 ml/min,汽化室温度260℃,进样口温度280℃。质谱条件:电离方式:EI,电离电压:70 ev,离子源温度:200℃,扫描范围:20~500 amu。气相色谱共分离出55种化合物,经与质谱标准图谱比较,检索出18种化学成分,含量较高的为己酸、苯乙酸、n-十六烷酸、硬脂酸、甲氧基-4-乙烯基苯酚和十六烷酸-1,1-二甲羟基甲酯,相对百分含量分别为21.52%,6.19%,4.00%,3.09%,1.94%和1.40%。
3 糖类化合物
远志中含有多糖和寡聚糖类化合物,并且蜜远志中添加有单糖—葡萄糖,但是目前文献研究方法未能分别各类糖,而是采用紫外-可见分光光度法测定总糖的含量。裴瑾等[16]以葡萄糖为对照品,采用苯酚-硫酸比色法建立远志多糖的含量测定方法。结果表明葡萄糖在0.025~0.125 mg/ml线性范围内平均回收率为96.67%,RSD=3.78%(n=6),远志根多糖含量为4.84%,地上部分为6.86%。赵云生等[17]应用苯酚-硫酸显色法测定山西道地药材晋产远志品种资源多糖类含量。大部分远志药材的总糖含量达22%以上,其中可溶性多糖含量一般在12%以上,粗多糖含量大都在10%以下。表明不同资源的多糖含量有显著性差异。王光志等[18]初以葡萄糖含量为指标,以3,5-二硝基水杨酸为显色剂,在(540±1)nm处测其吸光度,测定炼蜜及不同用蜜量蜜远志中的葡萄糖含量。表明蜜炙品中葡萄糖含量随炮制时加蜜量的增加而依次增加,且二者存在良好的线性关系。
4 无机金属元素
无机金属元素的含量测定方法主要是原子吸收光谱法。该法是基于样品中的基态原子对该元素的特征谱线的吸收程度来测定待测元素的含量。乔俊缠等[19]将细叶远志和卵叶远志根经硝酸-高氯酸消化处理,用空气-乙炔火焰原子吸收光谱法测定了Zn,Cu,Fe,Mn,K,Ca,Mg等7种金属元素的含量。结果显示二者富含Ca,K,Mg,Fe,且除Mg外,卵叶远志根中其它6种金属元素的含量均高于细叶远志。
5 其他化学成分
夏厚林等[6]采用药典方法测定和比较远志蜜炙前后70%乙醇浸出物的含量。蜜远志的浸出物为50.50%,生远志的浸出物为36.53%。
6 讨论
文献主要通过测定远志皂苷类、挥发油、糖类、无机金属以及浸出物的量来控制远志药材及含远志复方制剂的质量。采用的质量控制方法有紫外-可见分光光度法、原子吸收光谱法、薄层色谱法及薄层扫描法、高效液相色谱法法、气相色谱-质谱联用方法等。鉴于远志药材及其制剂成分的复杂性,我们在选定质量控制方法时应根据以下两个原则:①根据临床用途选定相应的指标成分;②根据待测样品的复杂性及对各分析方法的优缺点选定不同的分析方法。
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关键词:小学数学;学习分化现象;个性辅导
众所周知,数学是每一个学生小学阶段的一门必须课程,旨在打好数学基础,培养学生的数学思维与能力,对其他学科的发展起着奠基性的作用。《义务教育数学课程标准》明确指出,数学课程并非以培养少数精英为目的,而是要面向全体学生,防止“两极分化”,确保每一位学生都能得到充分的学习与发展。因此,进行该现象的研究显得很有必要。
一、小学数学学习分化现象产生的原因
随着新课程改革的不断发展,新的教学理念已深入到课堂的每一个环节,课堂教学的面貌焕然一新。然而,小学生数学成绩两极分化的现象却出现了相对严重的态势,这实在令人费解。有人说,出现两极分化是一种正常现象,因为学生的发展是有差异的,分化在所难免。据笔者对学生的观察,认为小学生在数学学习中形成两极分化的原因包括两个方面:
一方面,受到小学生自身智力因素、心理因素和性格因素等的支配。部分小学生在数学学习的过程中表现出厌恶的情绪,表示毫无兴趣;有的小学生则在学习自主性和意志力方面十分薄弱,这对较为抽象的数学知识来说显然是不利的;有的小学生则由于在数学考试中受挫,导致自信心严重下降,对数学敬而远之……这些都会使学生产生学习分化现象,直接影响小学数学的教学效果。
另一方面,小学数学教师的教学方法不当也是造成分化的一个重要原因。有的数学教师在教学过程中采用的教学模式、教学手段过于单一,缺乏趣味性,没有从学生的兴趣爱好着手,习惯性地采用“一言堂”或“满堂灌”的方式,导致学生在课堂上处于十分被动的地位,进而产生分化现象。
二、小学生数学学习分化的教学对策
1.激励学生自主学习
小学数学教师要想解决好学习分化严重的问题,首先要提高学生对数学的学习兴趣,想方设法地让学生爱上数学。然后,应当鼓励学生在课余时间开展自主学习,树立对数学学习的信心,变被动为主动,变不积极为积极。
2.开展个性化辅导
对于学生的两极分化问题,数学教师还可以有针对性地开展个性化辅导,结合学生的学习情况,对部分基础知识差的学生进行单独辅导,制订辅导计划和措施,逐步完善学生的数学知识结构,使之尽快赶上课堂教学的步伐。
总之,对于小学数学分化现象的产生,教师应当给予高度的重视,积极采取科学有效的对策加以遏制和解决,这样才能有效地减少教学上的错位和失调,提高小学数学教学的效率。
参考文献:
实践证明,这些细枝末节的问题,如果想当然的认为每个学生都了解而不予以强调的做法是绝对错误的,强调与否,效果大相径庭。我们通过在这方面的加强,培养了学生正确使用仪器的观念,同时,也培养并提高了学生分析误差来源的能力。
2加强实验操作规范化的训练
以滴定分析为例,以往的实验教学中,我们偏重于强调学生对滴定终点的判断与掌握,而对于操作的规范化要求不够严格,从而造成了学生对于分析操作的规范化重视不够,因而许多操作并不规范。比如,按照规范操作,使用刻度吸管准确移取一定量液体时,应使用左手拿洗耳球,右手中指、拇指捏住刻度吸管上端无刻度处,经润洗3次后,先吸取溶液至刻度以上,然后将刻度吸管上提至液面以上,管尖仍靠在储液瓶内壁上,保持管身垂直。用右手拇指和中指捻动管身,食指稍微松动以调节液体弯月面与刻度线相切,立即用食指压紧管口,将管尖上的液滴在器壁上靠一下去掉。放出液体时,应在液体流完后使管尖仍紧贴承接容器的内壁15s,再将刻度吸管取出。如果用的不是吹出式刻度吸管,就不该用洗耳球吹出残余的液体[1]。从整个操作过程来看,需要注意的地方还是比较多的,如果不加以强调,有超过90%的学生会使用右手来拿洗耳球、左手控制刻度吸管,还有大部分同学会使用洗耳球吹取溶液,其它各需要注意的细节也鲜有同学会正确操作。所以,以往强调较少时,学生“准确”移取的体积实际上是一个“不准确”的体积,而且,使用左手控制刻度吸管时也不够灵活,操作费时较多。为此,我们在给学生上课时,注重了对于规范化操作的讲解,不但让学生学会标准的操作,还让学生了解其科学依据,明白规范化操作的目的并不是为了好听、好看,而是按照规范化操作确实可以使操作更顺手、结果更准确。在此基础上,我们还加强了学生规范化操作的实际训练,并做到对每个学生的操作逐个纠正,结合每组学生之间的相互纠正,直到操作规范。规范化的操作同时还培养了学生思考问题的能力以及严谨的科学态度。
3增加设计性实验的比重,增强设计性实验的趣味性及实用性
设计性实验是指由教师拟定实验的题目,由学生根据所学的相关知识,通过互相讨论、查阅相关文献资料等,自行设计实验目的、原理、步骤,然后独立完成实验并进行实验数据的处理以及实验报告的书写的过程[2]。这也是在对学生进行了大量的基本技能的训练后,开设的一类介于基本教学实验与科学研究实验之间的实验。设计性实验可以使学生对科研的全过程有一个较为初步的了解。改革过程中,我们适度减少了一些相对简单的、偏向于重复的操作训练的实验项目,同时选取了若干个与分析化学基础知识及中药学专业密切相关、能大大激发学生实验兴趣的题目,由学生按照实验要求自行设计实验方案并独立完成整个实验。比如,我们备选的题目之一:“两种中药材醋制过程中醋酸含量的变化”这一题目,就很好的结合了分析化学与学生的专业知识,可以激发起许多同学的兴趣。由于前期教学过程中对学生的规范化操作要求较高,培养了学生良好的实验习惯及积极思考的习惯,因此,对于实验中可能出现的问题,学生通过查阅资料及互相交流后基本都能够自行解决。这也增强了学生的自信心,并使原本枯燥的实验过程变得相对生动活泼。
4改革考核机制
学生的实验课成绩是由平时成绩和期末实验笔试成绩两部分组成的。平时成绩包括实验预习情况(预习报告、随机提问等)、实验报告书写情况(包括实验数据处理、实验结果等)、考勤情况、实验操作情况(操作是否规范、实验失误情况等)、实验习惯等几个方面。期末实验笔试内容包括各实验项目的基本原理、实验条件的确定、指示剂的选择、滴定终点的确定方法、实验仪器的正确使用方法等。以往的考核中,我们一般采取的是将平时成绩和笔试成绩相加然后求平均值的方法来确定学生的最终成绩。这样处理的结果是有的同学实际动手能力很差,实验习惯也不好,但因为理论成绩很高却可以取得相对较好的成绩。近年来,我们对这种考核方法也进行了改进,首先是在笔试中加入设计性实验的相关内容,目的是使学生不但能够记忆实验讲义中涉及的知识点,还要多思考“为什么”。对于实验过程,不但要“知其然”,还要“知其所以然”,真正掌握分析化学实验的基础知识。同时,在确定笔试合格最低标准的基础上,我们还将实验操作是否规范,实验习惯是否良好在考核中所占的比重进行了较大的增加,从而引导学生加强基本功的训练,进而间接的培养学生的科研思维并提高实验动手能力。我们还尝试了实验操作的量化计分,如对于电子天平的使用,我们就将10分的分值分配在“水平调整”、“清零”、“减量法操作”、“用后复原(侧门是否关闭、洒落药品是否打扫、是否关机等)”等几个方面,对学生统一标准,统一要求,保证了成绩的公平性,提高了学生的严谨性。
5结语
[关键词]分析化学 教学改革 研究型教学
[中图分类号] G642.423 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437(2013)24-0048-03
分析化学实验课程是一门注重应用性和实践性学科,是东北农业大学农学、园艺、资源与环境、动物科学、动物医学等学院学生的重要基础课程,通过分析化学实验学习,学生可以将理论知识应用于实践,培养学生解决实际问题的能力[1-4]。实施研究型教学是我校建设研究教学型大学的重要部分,鉴于分析化学实验课程对学生的理论知识、实验动手操作能力、科学研究能力和综合素质的提高都有十分重要的作用,因此,我们对分析化学的研究型教学模式进行了探索,以期逐步激发学生的创新意识和提高综合素质。目前,分析化学实验教学改革都与科学研究联系较少,本文将教学与科研在分析化学实验课程中相结合,探索了分析化学实验研究型教学体系。
一、研究型教学的概念和内涵
19世纪德国教育学家洪堡当时提出了“教学与科研两者相统一”的观点,形成了研究型教学的基本理念;麻省理工学院在1969年以参与教师科学研究项目的本科生为资助对象,尝试性地实施了“本科研究机会计划”,获得了巨大的成功,从此西方国家的本科生开始逐步参加各类科研活动,研究型教学进入迅速发展时期。[5]研究型教学模式的实施以学生的知识积累为基础,教师的课程内容为依托,引导学生参加科学研究课题,增加学生的学习兴趣,逐步使学生能够自主发现问题、研究问题和解决问题,进而锻炼学生创新思维、培养学生创新能力的新型教学模式,研究型教学的基本原则是“理论与实践相结合、课内与课外相结合、科学与人文相结合、教学与科研相结合”。[6-8]分析化学实验教学过程中,学生参与科学研究课题,锻炼、提升了自己的各方面能力,教学质量明显提高。
二、分析化学实验课程研究型教学体系
建立研究型分析化学实验课程教学体系主要包括教学内容、教学方法、成绩考核和科研训练等方面内容。
(一)优化教学内容,组建模块教学
分析化学实验课程的重点和难点是四种滴定方法,即:酸碱滴定、沉淀滴定、配位滴定、氧化还原滴定,结合我校农业类各专业的特点,在注重其应用性和综合性的前提下,对课程中的知识点进行了归纳与提炼,组建了模块化教学内容,共分为以下四个模块:16学时验证性实验模块、4学时基本操作考核模块、20学时综合性实验模块、8学时考核设计性实验模块。
1. 验证性实验模块
基本理论需要实验验证,验证性实验必不可少。验证性实验模块是利用16学时验证基本理论,学习酸碱比较滴定、分析天平的使用等内容,对学生进行基本实验操作训练,使学生掌握常用仪器(如:滴定管、容量瓶等)的使用方法,培养学生好的实验习惯和标准的操作手法,提高学生的实验操作能力,为以下各个实验模块的学习奠定基础。
2. 基本操作考核模块
基本操作考核模块设置学时为4学时,学生经过验证性实验模块学习后,熟悉和掌握了基本操作,本模块是利用2学时对学生的实验基本操作手法进行考核,及时发现不正确手法和实验操作的问题,并及时纠正;利用剩余的2学时,在教师指导下,让学生自主设计实验方案,分析简单的混合酸或混合碱,为综合性实验模块打基础、做铺垫。
3. 综合性实验模块
综合性实验模块对培养学生的科学研究思维能够起到重要的作用,本模块是利用20学时学习沉淀滴定、配位滴定、氧化还原滴定、分光光度法、重量法等实验内容,进一步强化学生的基本操作,开展综合性实验。综合性实验过程将基础知识、技能训练与实际农业问题相结合,学生通过对相关知识点的学习和综合应用,加深了学生对理论知识的理解,促进了理论知识向实际应用的转化,使学生的学习积极性得到增强,探索未知的兴趣得到激发,动手能力得到提高,创新能力得到培养。
4. 考核性设计实验模块
考核性设计实验模块是实验课程最后的8学时,对学生进行全面的综合性的设计性实验考核,我们选择基本包含了分析化学全部课程内容的、有代表性的31个(标准班每班30人)混合样品作为考核的题目[9],学生要完成这些涵盖知识点多、实验工作量大的实验内容,必须具备较好的基础知识和一定的综合运用能力。
这种模块式的教学,从浅入深、由易到难,使学生容易掌握分析化学实验课程的内容,同时还增加学习的积极性和主动性,进而培养了学生的分析问题能力、解决问题能力和总结归纳能力。
(二)改革教学模式,改进教学方法
在分析化学实验教学中,“照方抓药”式的传统教学方法不能激发学生实验的积极性和主动性,也不能适应新形势的要求,更不利于学生实践能力和创新能力的培养,为实现教师和学生的无障碍、全方位沟通,我们制作了分析化学实验网站(http://202.118.167.97.dahua/kcsz/fxhx/default.asp),网站有实验教学大纲、实验教案、实验教学日历、实验习题、常用实验数据、常用实验图表、常用实验图片、重点难点实验动画、实验演示、实验授课录像等丰富的内容,同时通过化学实验考试网络系统和网上答疑系统的辅助,与学生形成了良好的互动。此外,我们还在分析化学实验教学过程中引入了“问题式教学法(Problem-based teaching)”、“案例式教学法(Guidance-cases teaching)”、“讨论式教学法(Discussion teaching)”和“启发式教学法(Elicitation teaching)”,以学生为主体,改变传统的以“教”为中心,树立以“学”为中心,充分发掘学生的潜力,提高教学质量。
1. 问题式教学法
问题式教学法,就是学生带着问题进行学习。在分析化学实验课程中,问题式教学法较之传统的教学方法具有明显的优势,具体为以下三方面。第一,提高学生的学习兴趣。第二,提高学生的合作意识和团队精神。第三,提高学生实验设计能力和解决问题的能力。充分释疑——教师和学生一起讨论和总结课堂中学生提出的问题。
2. 案例式教学法
案例式教学法,就是学生能够通过对案例的分析和研究来进行学习。在分析化学实验课程教学中,案例式教学法的应用有较为明显的优势,主要体现在以下三方面。第一,能够实现教学相长。一方面,教师在教学过程中扮演着设计者和激励者的角色,掌握着课堂教学的进程,引导学生分析案例,然后进行思考、讨论,教师最后进行总结;另一方面,在教学过程中,通过教师和学生共同研讨,教师能够从学生那里了解到大量感性材料,对教学过程进一步完善,双向的教学形式对教师也提出了更高的要求,从而逐步提高教学质量。第二,调动学生学习的积极性。教学过程中,教师和学生不断讨论、反复的交流观点,活跃了课堂气氛,能够使学生始终保持最佳的学习状态,进入角色,积极思考主动探索。第三,生动具体、直观易学。案例教学的最大特点是真实性,教学中的案例,来源于鲜活的社会活动和不断发展的社会现实生活,由于教学内容是常见的或熟悉的具体实例,给学生身临其境的感觉,使学生易于、乐于学习和理解。教学过程中通过对案例的分析,充分开阔了学生的思路,使学生的钻研和创新能力得到提高,教学效果得到了学生和督导的认可。[11]
3. 讨论式教学法
分析化学实验教学,每节实验课之前要求学生必须对实验内容进行预习,并完成预习报告。在实验之后,学生对实验结果的理解和感受必然不同于实验前的预习,通过实验过程的训练,学生加深了对实验目的、实验原理和实验内容的理解,然后学生将实验报告与预习报告进行比较讨论并写出讨论总结,最后由指导教师对学生的讨论进行全面总结。实践表明,学生对知识由感性认识向理性认识的转化在实验讨论环节中得以体现,学生的分析问题能力、解决问题能力、总结与归纳能力、实践能力和综合创新能力得以提高,从而促进了学生科研素养的形成,明显提升了分析化学实验的教学质量,所以,在分析化学实验教学过程中设立讨论环节是非常必要的。[12]
4. 启发式教学法
在分析化学实验课程研究型教学课堂上,教师采用启发式教学方法,结合分析化学实验课程的教学内容和学生已有化学的知识基础,以体现学生思维方法、思考过程的开放性问题为切入点,充分调动学生学习的积极性。教学过程中,教师多以提问的方式,激发学生主动参与课堂教学过程的积极性,引导学生认真思考,促使学生完成运用已有的化学基础知识和积极探索未知的新知识的过程。学生在教学过程中获得基本知识和技能,又通过自主发现、自主探索来学习新的知识,使学生养成了肯思考、爱思考的学习方式,并提高了自主解决问题的能力。[13]
(三)完善考核体系,注重综合能力
实验考核是督促学生认真学习分析化学实验的重要手段,更是检查学生对实验理论知识与实验操作技能掌握情况的有效方法,通过考核与检验使学生更加努力、灵活地学习,逐步具备分析与解决问题的能力。传统考核方法,只注重理论知识掌握程度,没有其他的考试形式,由一张考卷就决定了实验考核的成绩,这种考试方法已经与多层次高素质人才的培养目标不相适应。实践证明,这种考试方法很容易把学生引导到只过分追求结果,而忽略了其研究过程的错误方向,已不能适应新形势的需要。公平合理的分析化学实验考核指标,对学生的学习态度和学习方向有非常重要的导向作用。
分析化学实验研究型教学以改变学生单纯接受知识的学习方法为宗旨,从培养学生理论知识强、动手能力强与创新能力强的角度出发,结合分析化学的发展趋势与分析化学实验研究型教学改革的目标和总体思路,我们完善了分析化学实验的各项考核指标进行综合考核。具体包括:平时成绩60%(其中:实验预习权重为10%、实验操作权重为25%、实验卫生权重为5%、实验结果权重为15%、实验报告权重为10%、实验讨论权重为20%、课程论文权重为15%)和期末成绩40%(其中:期末理论试卷权重为25%、期末实验操作权重为50%、网络考核权重为25%)进行量化打分(见表1),最后得出学生个人课程综合成绩。这种多元化的考核方法使学生在掌握理论知识的基础上,同样要注重研究性学习过程以及研究成果,使学生逐步提高动手能力和创新思维能力,为将来的学习和工作打下坚实的基础。
表1 分析化学实验课程成绩考核体系量化分配表
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(四)开展科研训练,增强创新能力
应用化学系实验中心积极为学生创造条件,对实验室进行全部开放,部分实验室采取全方位开放,注重以学生为中心的开放模式。学生可以根据自己的兴趣和学习情况,自主选择实验项目和实验时间,独立设计实验方案并完成实验内容,同时由值班教师和值班学生一起负责安全检查工作,值班教师为学生提供必要的帮助和指导,开放实验室为学生自主学习、自主实践、自主研究和自主创新提供条件。[14]
在开放实验室中,学生们为完成复杂的创新性实验根据自身兴趣和能力组成了创新活动小组,并结合实际申报大学生创新基金项目和学校开放实验基金项目,学生们独立填写立项申请书、设计实验方案,完成实验、实验总结。结题答辩由学生自行完成,整个过程中合作导师只起指导作用。学生通过完整的课题申请到课题结题过程的锻炼,使学生对所学知识进行了贯通和融合,对分析化学实验知识和技能有了进一步加深,学生的动手能力和创新能力得到了进一步提高。近三年来,有23个学生小组在分析化学实验室成功申请到了大学生创新基金项目和开放实验基金项目,其中有大学生创新基金项目14项(国家级1项、省级1项、校级12项)和开放实验基金项目9项。通过完成大学生创新基金和开放实验基金项目的锻炼,学生对科研项目的申请、技术路线设计、数据分析和研究成果发表等方面有了更深层次的理解,利于养成良好的学习习惯和严谨的研究作风。
三、结束语
研究性教学体系能够充分发挥学生的学习自主性,锻炼学生提出、分析和解决问题的能力,为科研能力和创新意识的培养奠定基础。分析化学实验教学改革是一个不断探索和完善的过程,我们通过分析化学实验研究型教学体系的建设,在教学内容、教学方法、成绩考核和科研训练等方面进行改革与尝试,使分析化学实验课程的培养目标与拔尖人才的培养相结合,培养更加具有市场竞争力的高素质人才。
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