時間:2022-09-21 23:25:22
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1問題提出與綠色化學
“8•12”天津港碼頭瑞海公司危險品倉庫特別重大火災爆炸事故,震驚全國,甚至世界。這種特別重大的安全責任事故,至今壓在人們的心底無法抹去。然而,近年來高校實驗室(中心)安全事故也時有發生。這些安全事故的發生,不僅嚴重影響學校正常的教學、科研秩序。而且給社會和個人帶來了財產甚至生命的重大損失。認真地梳理、調查、分析這些安全事故的原因,非常明顯,主要起因:(1)不正確的安全觀念和態度(僥幸、無所謂、不在乎);(2)缺乏知識及技術;(3)生理的不當不適應;(4)不適當的環境和設備引起的行為??傊?,是人的責任安全意識不強或管理不善,都是人的因素。據確切統計,人為因素占98%[1]。因此,高校化學實驗室的安全管理,要以人為本,居安思危,防患未然,從源頭上解決問題。綠色化學又稱環境無害化學(EnvironmentallyBenignChemistry)、清潔化學(CleanChemistry)。即是用化學的技術和方法減少或消滅那些對人類健康、社區安全、生態環境有害的原料、催化劑、溶劑和試劑、產物、副產物等的使用和產生[2]??梢钥闯?,綠色化學注重源頭預防,提倡無毒、低毒原料和反應條件的應用,使資源和原料得到最大限度的利用,從而實現環境的無害化和可持續化發展。基于綠色化學理念,在綠色化學視域下,嘗試高?;瘜W實驗室安全管理,創建綠色、環保、安全的化學實驗室管理升級版,取得了良好效果。
2基于綠色化學理念的安全管理
2.1加強綠色化學教育
樹立實驗安全意識綠色化學教育主要是綠色化學思想、理念、“5R原則(不用危險品、減少用量、循環使用、回收再用、再生)”的教育。把綠色化學的思想和理念融入化學課程的教學大綱,貫穿到化學課程教學的各個環節。理論教學的緒論課,在講好化學學科的研究對象、發展、應用中,適當提及新興學科綠色化學的研究對象、發展以及應用,讓學生知道綠色化學是干什么的,有什么用處。尤其是在講授化學科學技術對科學和社會歷史貢獻時,一定要提到,化學科學技術的另一面。即人類生態環境的化學污染和化學產品的安全危害。讓學生一開始就有綠色化學的思想和理念,在今后的學習和工作中,始終具有綠色、環保、安全的意識和責任。課堂教學中,每一個定律、技術、方法和化學反應過程都可以融入綠色化學的思想和技術?;瘜W實驗課教學中,更是要讓學生知道,怎樣用綠色化學的技術和方法減少或消滅那些對人類健康、社區安全、生態環境有害的原料、催化劑、溶劑和試劑、產物、副產物等的使用和產生。如何使用無毒、無害的原料,在無毒、無害的條件下進行反應,以減少廢物的排放;提高原子的利用率,力圖使所有作為原料的原子都被產品所消納,實現“零排放”;生產出有利于環境保護、社區安全以及人體健康的環境友好產品。教育以綠色化學為科學基礎,使師生“知其所以然”,使其體會“何應為、何應不為”,將安全意識轉化為安全習慣,實現安全意識固化和安全行為常態化。加強師生實驗安全操作技能訓練,從每個細節入手,從根源上強化安全意識和責任。實驗教室里有《化學實驗規則》《實驗室安全管理規定》《化學實驗室安全歌》以及“綠色、環保、安全”的紅色標語,使用儀器設備、藥品用品上有“綠色、環保、安全”的標簽。處處是“綠色、環保、安全”的字樣,事事是“綠色、環保、安全”的責任。營造了“綠色、環保、安全在我心中,綠色、環保、安全人人有責”的良好氛圍。這樣,在化學教學的各個環節參透綠色化學的思想和理念,常念化學實驗安全的“緊箍咒”,就能安全無憂;只有警鐘長鳴,才能防患于未然。
2.2制訂綠色管理制度
明確實驗安全責任哲人說得好,“沒有規矩,不成方圓”,規矩是安全的保障和“籠子”。在綠色化學的視域下,首先對化學實驗教學大綱分析研究,增加綠色、環保、安全的實驗內容,去除毒性強、污染重、危害大的實驗內容,用微型實驗和替代實驗的方法,保證化學實驗內容的綠色安全化。對實驗室的規章制度進行認真的修改完善,在《化學實驗規則》《化學實驗室安全管理規定》《化學實驗藥品倉庫安全管理規定》中,有法規依據,包含綠色化學的理念和技術;有嚴格的實驗操作規范和責任擔當賠償要求。尤其是,還全面制訂了《安全事故應急處置預案》。規章制度的建立完善,筑起化學實驗綠色、環保、安全的“防火墻”,為化學實驗室的安全管理立下了不可逾越的規矩。高?;瘜W實驗室的安全管理還有兩項必須做好的工作。一是,化學實驗“三廢”的處理。高?;瘜W實驗的內容廣,學時多,頻次高,任務重。所以,“三廢”物品量多危害大。為此,制訂了嚴格的規章制度。主要是廢氣、廢液能收集凈化的,收集凈化后再處置,不能收集凈化的,在確保流通的情況下排放。對廢渣,特別是劇毒藥品,實行個人責任處置制度。多數是封袋,貼上標簽,注明廢品名稱和危害,安全處置。二是,危險化學品的管理。根據教育部辦公廳《關于進一步加強高等學校實驗室危險化學品安全管理工作的通知》[3]精神,化學實驗室的?;穫}庫,有懂技術、有知識、管理經驗的專人管理。并實行,需要主管部門簽字的《人員準入制度》,有管理人員負責的《人員進出登記制度》和《物品進出倉庫登記制度》等。始終繃緊安全管理這根弦,處處扎牢安全管理這個“籠子”。
2.3遵循綠色化學理念提升安全管理水平
2.3.1實驗室安全管理的綠色理念
綠色化學的理念可概括為“三性”:一是潔凈性,致力于從源頭上防止和消除污染;二是原子經濟性,在獲取新物質的轉化過程中充分利用每個原子,實現“零排放”;三是安全性,盡可能不使用有毒或有害的危險化學品,反應條件盡可能溫和或安全。該理念的目標并不是被動地去消除安全存在的隱患,而是要主動地從源頭上去“防患于未然”,有效預防人的不安全行為和物的不安全狀態,從根本上轉變思維方式,培育師生安全思想觀念,提高其安全素質,構建完善安全技術體系,將實驗室的危險降到最低程度。基于這一理念,化學實驗室的安全管理又負有新的工作責任。實驗室的設施建設,儀器設備、藥品的購置,實驗技術和方法,從計劃到實施都要遵循“三性”理念,重視安全管理的整個過程,形成化學實驗室綠色、環保、安全的管理系統模式。
2.3.2設施設備的安全綠色化
按照綠色、環保、安全的要求,學校投入較大資金對化學實驗室的校舍、水、電、通風、實驗臺等進行合理設計和升級改造。選用原材料保證帶有綠色環保標志,符合國家安全標準。給排水管徑不小于規定數值,以確保給排水的通暢;照明電與動力電電閘分開,設計短路、過載、漏電等保護裝置,確保一鍵斷電,有效遏制事故的蔓延;通風、排氣系統滿足大型精密設備的特殊需要,便于有毒有害氣體的散發;建立了消防預警設施,事故警報系統、呼救系統、逃生系統等。設施設備的綠色化,從源頭上堵住了安全事故的發生。消防、報警、呼救、逃生系統的設置,在事故發生時都會發揮最大效益,使危害程度降至最低。
2.3.3實驗技術方法的綠色化
從綠色、環保、安全的角度出發,優化實驗教學的內容。采用“替代”原則,對于毒性、危險性較大、成功率較低的實驗(如硝基苯和濃硫酸的制備),采用計算機多媒體技術進行虛擬模擬實驗;用調溫式電爐替代酒精燈。在保證教學質量的前提下,提倡“拒用”原則,淘汰毒性大、危險大、耗量大、污染嚴重且成功率低的實驗,選用無污染或者少污染的實驗,如氯化鈉提純、醋酸質量濃度的測定等。實施“減量”原則,精密計算,嚴格控制實驗藥品用量;積極推廣微型實驗,保證實驗操作安全和“三廢”污染的減少。貫徹“循環”原則,盡量選擇反應產物可以連續利用的實驗,讓實驗產物可以被其他的實驗所用,節約成本,減少污染物的排放。綠色化學理念、技術為化學實驗室的安全管理賦予了新的內涵和效益。
3結束語
化學實驗室雖小,但安全管理是一個值得重視的系統工程。實踐證明,化學實驗室的安全管理只要領導重視,管理人員用心盡力,融入綠色化學理念,采用綠色化學技術,就能使安全管理升級。近幾年,在綠色化學的視域下,加強綠色化學教育,制訂綠色安全管理制度,提升綠色化學實驗技術水平,使化學實驗室的安全管理上了一個新的臺階。杜絕了重大安全事故的發生,也遏制了小事故頻發的勢頭?;拘纬闪烁咝О踩墓芾砟J?,創建了綠色、環保、安全的化學實驗課程體系。為學校的教學與科研提供一個安全可靠的良好環境,也為高?;瘜W實驗室的安全管理提供了新途徑。
作者:仲婧 朱曉慧 曹曉群 單位:泰山醫學院化學與制藥工程學院
參考文獻
化學實驗是化學教學中最具魅力的教學方法,但它具有一定的危險性,筆者從事化學教學多年,耳聞目睹了不少化學實驗的危險情景。實驗中一旦發生事故,危及師生的安全,甚至嚴重致殘造成終生不幸。但也不必談虎色變,以致于不敢動手實驗,安全實驗的關鍵在于按照操作規定進行實驗,危險也就轉為安全。現就化學實驗教學中的安全隱患問題談談個人的認識。
以下幾個方面常常會發生化學實驗事故。
1違反操作規定
1。1點燃可燃性的氣體前應檢驗其純度。如:在用鋅和鹽酸反應制取氫氣的演示實驗過程中,點燃氫氣必須先檢驗純度??墒?,如果你在用鋅和鹽酸反應制取氫氣的演示實驗過程中,當鋅粒反應完后,打開反應器的瓶塞又裝上鋅粒,塞上塞子就點燃,就會引起儀器爆炸。為什么會發生爆炸事故呢?這是因為你違背了點燃氫氣前必須檢驗純度的操作規定。實驗過程中打開瓶塞裝鋅粒跟實驗開始時裝鋅粒相同,反應器里進入了空氣,氫氣和氧氣混合,點燃都會發生爆炸。
在演示氫氣的性質實驗前,教師可以做一個爆炸實驗以加深學生印象,具體操作為:在一個塑料水瓶內裝四分之一到三分之一容積的水,然后用排水法收集氫氣,倒放在鐵圈上,再用火柴去點,就會聽見一聲巨響,爆炸的氣浪將塑料瓶高高掀起。
1。2實驗完畢,應按規定有序撤除裝置。加熱制取氣體并用排水法集氣,實驗完畢時,應先把導管從水里撤出,再撤酒精燈。如:用酒精和濃硫酸加入瓷片加熱制乙烯,用排水集氣法收集完畢時,先撤去了酒精燈,冷水就會沿導管流入盛濃硫酸的燒瓶,以致引起燒瓶炸裂,濺出硫酸。這是因為你違背了實驗操作而引起的。
2用藥過量發生危險
一些實驗雖然劇烈,但試劑量小并無危險,如果用藥量稍大便會引發危險。
如:鈉與水反應很劇烈,但藥量少時并無危險。在做學生分組實驗時,讓學生觀察鈉與水反應的現象時,放入的藥量一定要適量(通常取一粒綠豆大小的金屬鈉即可),不得隨意用藥,且要選用敞口較大的燒杯作反應容器,千萬別放在像小試管等敞口較小的容器里反應,否則就會發生意外事故。
我的學生在做鈉與水反應的分組實驗時,也曾發生過反應容器炸裂,其內液體四濺的事故。究其原因,是一位學生趁老師去指導其他學生的空擋,偷了幾塊金屬鈉放在盛有水的小試管里,因金屬鈉與水反應放出的大量的熱量在小的空間里得不到及時的逸散,使試管里空氣急劇膨脹而爆炸。
所以,在學生做鈉與水反應的分組實驗時,一定要事先給學生講清注意事項:
①此反應只能放在燒杯里做(事先準備好放在學生實驗桌上的),不能放在小試管做。并講清原因。
②金屬鈉只能取一粒,不能多取(事先把鈉切成綠豆大小放在講臺上,老師一定要站在旁邊監督學生取鈉。)。
③只能用鑷子取金屬鈉,且鑷子一定要是干燥的。不能用手拿。
3制取氣體時實驗裝置不暢通
實驗制取氣體時,一定要保證實驗儀器裝置暢通,導管不得堵塞,否則會因氣體無法排出而發生爆炸事故。
曾發生過學生在用高錳酸鉀制氧氣時,一位學生在試管的導管口處把棉花放得太多又塞得太緊,導致加熱后產生的氧氣排不出去,試管內氣壓增大而把塞子沖飛,棉花隨著氧氣流沖出并燃燒,燃燒的棉花恰好落到另一位學生的頭上,造成這個學生的部分頭發被燒。為防止類似的事故發生,在學生做這個實驗之前,老師一定得給學生講清注意事項:
①組裝儀器時試管口要略低于試管底,防止加熱過程中水蒸氣遇冷流回試管底,從而引起試管炸裂。
②加熱時,均勻受熱后酒精燈的火焰先固定在靠近試管口的藥品處,然后慢慢地把酒精燈的火焰往試管底部移,若反過來,氧氣流會把前部的高錳酸鉀帶向導管口,阻塞導管。
③放棉花之前把棉花先拉松,且不要放得太多,尤其棉花不要用水弄濕。
④要做到先“離”后“熄”。即停止加熱時,先把導管移出水面,再熄滅酒精燈。
4藥品混入雜質
在用氯酸鉀和二氧化錳的混合物加熱制取氧氣時,錯把木炭粉當作二氧化錳加入試管與氯酸鉀混合,使得藥品中混入了雜質,造成了爆炸事故。因此用藥時要認真辨清藥物,不得馬虎從事。
5使用失落標簽未經鑒定的試劑發生事故
如:在配制溶液時錯把硫酸當鹽酸使用,造成傷害事故。凡失落標簽的試劑一定要檢驗確定后再使用,以避免傷害事故的發生。
6實驗室空氣不暢通
在教學中有演示實驗制取氯氣、二氧化氮等有毒氣體時,或學生實驗制取可燃性氣體如制氫氣、乙烯等時,如果實驗室空氣不流通,有毒、易燃氣體逸散到空氣中越積越多,達到一定濃度,會引起師生中毒或其他意外事故。因此實驗室應安置通風櫥、換氣扇等通風設施,必須做到實驗室空氣流通。
為排除實驗安全隱患,更好更安全地進行化學實驗教學,實驗時一定要做到以下幾點:
(1)一切實驗要按操作規定進行。
(2)一切實驗要在預備室準備好,做到實驗無誤,方可拿到教室或實驗室做。
(3)有可燃性氣體的實驗,在點燃氣體前必須檢驗其純度,并注意室內通風。
(4)做有毒實驗時,一定要打開門窗,使空氣流通。制取或進行能產生具有刺激性、惡臭和有毒的氣體反應時應在通風櫥內進行。
(5)用藥量寧少勿多,不要取用未經鑒定無標簽的試劑。
(6)化學試劑隨配隨用,不可久置。如銀氨溶液久置后再用易發生爆炸。
(7)步驟多的實驗,操作順序要記熟,不可看一步做一步。
(8)沒做過的實驗要向有經驗者請教或查清資料再做,不要冒然實驗。
高校化學實驗教學中心為了提高實驗室管理水平,必須推行規范化、智能化管理,因為它是衡量實驗室管理水平的標尺.實驗教學中心要圍繞這一主題,以經濟、實用、簡便、安全為原則,優化管理網絡系統設計,為實驗教學中心建設提供良好的信息平臺,達到提高實驗室管理效率、學生學習效率,資源共享和減少環境污染的目標.
關鍵詞:
化學實驗教學中心;規范化管理;智能化管理;網絡管理
隨著高校實驗室管理改革的逐步推進,化學實驗教學中心建設也在進一步規范化、智能化,高校實驗室管理工作也變得更加繁重和復雜.為使實驗中心能夠高質量完成實驗教學任務,成為師生教學、科研的平臺,最優化的利用實驗室資源,就必須對其進行規范化、智能化管理.結合我院實驗教學中心建設的實際情況,摸索、探究出一套適合于大學實驗室規范化、智能化的管理系統,在實驗室人員、儀器設備、化學藥品、實驗用房、實驗課程、實驗項目、實驗耗材、實驗中心建設項目、實驗中心經費等一系列與實驗教學相關的管理方面,充分發揮實驗教學中心的作用,是一個長期的課題.
1化學實驗教學中心規范化管理
規范化管理就是管理者通過系統思考,建立健全并優化完善一套以人為本、上下認同、行之有效的管理體系來主導實驗教學中心的管理[1].規范化管理的實質就是打造卓有成效的管理體系,化學實驗教學中心規范化管理包括實驗室的計劃管理、制度管理、實驗室技術人員的管理、儀器設備管理、藥品管理、安全管理以及檔案管理等.在化學實驗室規范化管理一文[2]中已經論述,下面著重介紹化學實驗教學中心的智能化管理.
2化學實驗教學中心智能化管理
2.1建立智能化管理系統
智能化系統是由現代通信與信息技術、計算機網絡技術、行業技術、智能控制技術匯集而成的針對某一個方面應用的智能集合.隨著信息技術的不斷發展,其技術含量及復雜程度也越來越高,智能化的概念開始逐漸滲透到各行各業以及日常生活的各個方面.面對目前高校實驗室管理越來越細化、規范化,高?;瘜W實驗教學中心的工作量也越來越大,加之教育部本科教學質量水平評估的需要,實驗教學中心智能化建設越來越受到學校的重視.在實驗教學中心智能化建設方面,建立一套內部網絡系統,既節省了人力又第一時間了解資源配置,做到資源共享.國內高校普遍采用的是北京化工大學開發的儀器設備管理智能化系統,但此系統僅僅是對儀器設備的管理,沒有涉及實驗教學中心的其他內容[3].由廣東工業大學實驗室與設備管理處開發的實驗室綜合管理系統做得比較好,將高校實驗室綜合管理系統以智能化模塊形式設計出來,包括實驗教學中心的各個方面,由實驗室管理、實驗室隊伍、儀器設備、低值易耗品、實驗教學、實驗室開放、實驗室建設、實驗室評估、系統維護和數據報表等十大模塊組成[4].在這十大模塊中還可進一步細化,具體模塊按實際需要隨時增減信息內容.我們在實驗室綜合管理系統[4]的基礎上,優化每個模塊,建立化學實驗教學中心管理系統.如低值易耗品管理模塊,在玻璃儀器、試劑、藥品的入庫、領用的常規管理中,設定庫存的最低警戒線,當某種庫存低于警戒數量時,管理系統會通過系統內消息或以手機短信的形式通知相應實驗室管理員,以便及時補充.系統具有手機短信通知功能,當有老師需要的信息時,系統會自動以手機短信的形式發送給老師,使老師在第一時間得到自己所需信息.實驗教學模塊設置實驗課進度表、實驗項目管理等,實驗項目有綜合性、設計性實驗的分類.實驗室建設模塊增加化工工藝實驗室、油品分析實驗室和石油煉制工程仿真實驗室(增設相關仿真軟件),使學生在計算機上就能演練工廠生產流程,有問題隨時在內部網上向老師請教,既方便了學生又增加了師生互動,提高了學生的學習興趣和學習效率.所有實驗室、儀器設備都按一定序列編號,教師、學生隨時都能查到相關信息,最大化的利用化學實驗教學中心智能化管理系統.大儀器設備還可提供社會服務,如食品安全檢測、環境的污染檢測等;石油化工實驗室還可以承擔企業員工短期培訓,承辦職業院校和企業技能大賽;企業和教師可利用該智能化管理系統進行合作,作為新項目的技術研究、開發以及新工藝、新技術、新工具的試驗場所,最優化的利用實驗室.系統維護模塊負責全院基礎數據及用戶管理,即學院數據、專業數據、學生數據、課程數據、用戶角色和使用權限的分配等.這樣學校、學院能夠隨時監控實驗中心信息情況.
2.2建立開放式智能化實驗教學網絡管理
智能化網絡管理系統是指實驗教學人員依托計算機網絡及配套軟件實時地對實驗過程進行管理[5].該系統具體包括:
(1)學生在網絡管理系統中申請報名,對學生身份進行鑒別(系統顯示學生注冊照片).
(2)對開放式實驗教學進行網絡預約或學生電子簽到,為學生提供盡可能好的實驗環境.
(3)通過網上安排開放實驗項目.除了常規教學實驗外,按照學校要求每個學院都必須有開放的實驗項目供學生在網上預約.預約的一般流程:實驗項目經教務處批準后,實驗教學中心主任安排實驗室,實驗員負責審批并檢查教師預約的時間與常規實驗教學安排是否有沖突,通過審批后開放實驗就加入總實驗課表中,不同實驗課程可用不同顏色區分開,實驗總課表就能實時反映各個實驗室的信息,實現實驗教學中心對各個實驗室的動態管理.學生在教師安排好的實驗時間、地點、批次之后,在規定時間進入實驗室做開放實驗.
(4)已完成實驗的學生,教師給出實驗報告成績,并對學生實驗操作情況給予評定.開放實驗結束后,教師可利用該系統對整個實驗進行評價、分析和數據統計等.學生開放實驗的綜合成績包括四部分:①學生的出勤率;②動手操作能力;③做實驗時紀律表現;④實驗報告成績等.建立開放式實驗教學智能化網絡管理,增強了實驗室開放的廣度和深度,提高了實驗室的利用率.
2.3建立畢業論文創作智能化網絡管理
學生做畢業論文和指導教師的指導是一個雙向選擇的過程,首先學生通過內部網選擇自己感興趣的教師研究課題及實驗室里所擁有的設備,然后指導教師通過學生所報的人數與所學的專業再進行調整.
(1)指導教師可以通過內部網隨時與所指導的學生進行交流,探討論文題目、選材及論文或實驗所存在的問題.學生在做畢業論文實驗或寫論文時遇到問題可以在內部網上向指導教師請教,指導教師再適時予以解答.
(2)利用仿真軟件做畢業論文.化學和環境科學系的同學可以通過內部網與指導教師聯系在仿真軟件上做預實驗,如果方法可行,再投入試劑進入實驗室實際操作.化工類學生做畢業設計時可以利用仿真軟件作為依托,更加直觀地設計自己需要的工藝和產品,從仿真軟件上直接觀察自己的工藝流程,不合理的地方可利用軟件直接修改,直到合理完美,再轉入到化工設備中做實驗.化工設備工藝流程一旦開啟,所需試劑、材料用量都很大,利用仿真軟件可以節約時間,節約原材料,避免不必要的浪費,又保護了環境.
(3)學生在做實驗和寫畢業論文時普遍存在的問題或難題,可以在內部網上統一回復解決,也可以單獨個別討論.老師在統一回復時,學生可以根據老師的建議,揚長避短修改自己的論文,使自己的論文日趨完善.
3結束語
通過化學實驗教學中心規范化、智能化管理的研究,把化學實驗教學中心所有資源建立一套內部網絡,做到資源共享.學生可通過校園網絡了解學院所有的儀器設備以及所開設的實驗課程,可以在網上選擇自己喜愛的選修課、開放實驗、教師的科研方向或適合自己做畢業論文的實驗室,使整個實驗室及儀器設備得到充分的利用,既方便了學生又為學生節約時間,讓學生學到了許多自己感興趣的知識,提高了操作技能.總之,化學實驗教學中心智能規范化管理是實驗室正常運行的關鍵,它有利于提升實驗技術人員的素質和工作效率,提高實驗教學中心管理層次和水平,降低管理費用;有利于提高儀器設備的使用率,減少試劑、藥品的浪費,有效避免實驗室意外事故的發生,同時減少了環境污染.
參考文獻:
[1]文博.新編市場營銷規范化管理制度精選[M].北京:中國紡織出版社,2009.
[2]徐飛,白林,趙國虎,等.化學實驗室規范化管理的探索[J].廣東化工,2015,42(17):185,201.
[3]何邦平,陳杰,鐘如意,等.實驗室規范化管理的探討[J].實驗室研究與探索,2003,(3):113-114.
(2)內容提要與關鍵詞內容提要是論文內容的概括性描述,應忠實于原文,字數控制在300字以內。關鍵詞是從論文標題、內容提要或正文中提取的、能表現論文主題的、具有實質意義的詞語,通常不超過7個。
(3)目錄列出論文正文的一二級標題名稱及對應頁碼,附錄、參考文獻、后記等對應的頁碼。
(4)正文正文是論文的主體部分,通常由緒論(引論)、本論、結論三個部分組成。這三部分在行文上可以不明確標示。
(5)注釋對所創造的名詞術語的解釋或對引文出處的說明,注釋采用腳注形式。
(6)附錄附屬于正文,對正文起補充說明作用的信息材料,可以是文字、表格、圖形等形式。
(7)參考文獻作者在寫作過程中使用過的文章、著作名錄。
4、畢業論文格式編排
第一、紙型、頁邊距及裝訂線畢業論文一律用國家標準A4型紙(297mmX210mm)打印。頁邊距為:天頭(上)30mm,地腳(下)25mm,訂口(左)30mm,翻口(右)25mm。裝訂線在左邊,距頁邊10mm。
第二、版式與用字文字、圖形一律從左至右橫寫橫排,1.5倍行距。文字一律通欄編輯,使用規范的簡化漢字。忌用繁體字、異體字等其他不規范字。
高中化學教育課程中綠色化學的實施
摘要:高中化學的課程目標之一就是培養學生的科學素養。隨著環境問題的凸顯,作為科學素養的一部分,綠色化學理念應該為學生所接受并內化。這就要求教師在高中化學教學中涵蓋綠色化學理念,主動創設情境,立足實驗,在課堂中滲透綠色化學理念,并對學生的綠色化學理念進行評價。
關鍵詞:高中;教育;綠色化學
一、高中綠色化學教育目標
綠色化學是用現代化學和化工生產技術,消除或減少對人類健康、生態環境有毒的原料、催化劑、試劑和溶劑的使用,不生產有毒有害產物、副產物和廢物的一門新興學科,其宗旨是實現有害物質零排放,從源頭上防止污染、保護環境。對于高中化學教育而言,綠色化學教育已經成為了不可或缺的組成部分,其教育目標具體包括以下方面:
1、知識與技能。理解綠色化學概念、原則,了解綠色化學誕生與發展,認識生產生活中的綠色化學現象;學習綠色化學的研究方法,掌握化學實驗基礎知識與技能,能夠完成簡單的綠色化學實驗;理解綠色化學與其他科學之間的聯系,能夠運用有關知識和方法解決綠色化學問題。
2、過程與方法。在探究綠色化學問題的過程中,理解綠色化學意義,學習科學研究方法,培養團隊合作精神,增強科學探究能力;掌握獲取、加工綠色化學信息的方法,能夠提出具有探究價值的綠色化學問題,提高自主學習、自主思考、自主探究綠色化學知識的能力。
3、情感態度與價值觀。培養學習綠色化學的興趣,激發參與綠色化學宣傳與科技活動的熱情,感受綠色化學與自然、社會之間的和諧發展關系;增強將綠色化學知識應用于實踐中的意識,能夠合理判斷與綠色化學有關的社會和生活問題;關注與綠色化學密切相關的熱點問題,樹立綠色意識和可持續發展觀念,主動承擔起學習綠色化學的責任,強化保護環境和造福后代的使命感。
二、綠色化學在中學化學教學中的實施途徑
1、主動創設情境,善于利用教材素材。教師在教學時,應以主動創設的或者教材中的生活化情境或問題為中心,通過主動探究式教學,鼓勵、引導學生主動建構綠色化學理念,比如可以把綠色化學的理念滲透在元素化合物教學中。如在鹵素教學中,教師可組織學生討論氯氣用于自來水消毒的利弊;在高分子材料的教學中,教師可以以廢舊塑料的再生利用為例,讓學生認識到化學對廢舊物資的綜合利用的作用,討論其可能的途徑。通過這些活動滲透綠色化學思想,學生經常了解及關注身邊的環境問題的熱點,從而提高其深入了解的興趣,培養學生的危機感和緊迫感,并將其所學知識運用到生活中,培養學生防止污染、關注人類生存發展的責任感。
2、立足實驗,滲透綠色觀念。化學是一門以實驗為基礎的自然學科,實驗是化學教學的關鍵所在,所以實驗教學是培養學生綠色化思想的重要手段。中學化學實驗中存在一些問題:一是大部分實驗的藥品用量在教材中都未明確量化,都是用“適量”、“幾滴”等籠統的詞語限定,而中學生做實驗時好奇心比較重,無法準確地把握實驗藥品的實際用量,所以造成藥品的損失,甚至可能造成污染。二是實驗的產物有毒。所以要對化學實驗進行調整,要定量,實驗室明確告訴學生藥品的用量情況,這樣既可提高實驗的科學性,又可為實驗操作規范化奠定基礎,更是減少環境污染的重要保證。三是讓學生根據有毒物質的性質,探究針對該種物質如何進行回收與處理。對于實驗可以進行細節上的優化和處理,使得實驗更綠色化。例如在萃取操作的演示實驗中,由于溴的揮發性強,毒性大,而碘的毒性較小,可以將四氯化碳萃取溴水改為萃取碘水。在銅和濃硝酸反應的實驗中,將銅片改為可調節高度的銅絲,這樣就可以控制反應的進行,當實驗結束時可以及時將銅絲取出,減少空氣污染。演示白磷和紅磷著火點對比實驗時,該實驗反應發生時燃燒物易爆濺并且燃燒時有大量白煙產生且有毒等,實驗時在鐵片上方罩個玻璃罩,取用的藥品也要盡可能少。由此可見,在實驗時,要確保實驗的安全及環保問題。另外,教師要引導學生從不污染環境、不吸入有毒煙霧及安全和便于觀察等角度出發討論、分析,共同改進完成實驗,培養學生的安全意識、環境意識及綠色化理念。
三、循環使用化學試劑、充分利用反應產物
綠色化學是一門從源頭上阻止污染的化學,所以,我們應該應用化學的處理方法,充分利用現有資源及反應產物。這不僅從源頭上防止了污染,而且增加了經濟效益。例如:在中學化學實驗用CO還原Fe2O3的實驗中,如果將反應后的混合集體(含未反應的CO)直接釋放到空氣中,既浪費了資源,又污染了空氣,產生了新的隱患。如果進行循環利用,就能達到節約化學資源和保護自然環境的目的。在實驗工作中,用綠色化學的思想來指導,更能有效地防止污染。
四、妥善處理化學實驗中的廢棄物
在中學化學實驗中,大部分實驗的藥品用量在教材中都未明確給出限量以致學生很難把握藥品的實際用量,這樣既影響實驗的科學性和實驗效果,又會造成藥品的浪費,還會對環境造成一定程度的污染,也不利于培養學生的規范化操作。若將藥品規定了用量和濃度,既方便施教,又方便操作,更易讓學生接受、觀察和記憶,從而培養學生嚴謹的實驗態度和科學的實驗方法,同時節約藥品,減少環境污染。教師實驗教學過程中,限定用量,把好的經驗傳播給學生,妥善處理化學實驗的廢棄物(回收、無害化處理),加上正確引導,既提高了實驗的科學性、為實驗操作的規范化奠定了基礎,又培養了學生良好的實驗習慣、使學生學到實際應用技術,同時也增強了學生的環境保護意識,作為減少環境污染的重要保證。
參考文獻
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在化學實驗中我們經常去尋找實驗儀器的替代品,我發現針管在化學實驗中有許多作用。原因是針管的各種規格都有、封閉性好,操作簡便、節省試劑、可靠安全、污染少,針筒本身透明、有刻度,便于觀察。廣泛用在氣體制備、收集,微型實驗、家庭小實驗等實驗中,真正做到了一器多用,有哪些作用呢?我們來看一看。
一:充當各種規格的試管。
我們可以把針管的突出部位去掉后,用502膠水把小孔封好備用。優點是材料來源較廣,易得,較經濟,是偏遠地區的學校的試管非常好的替代品;缺點是使用后不能用試管刷刷,原因是塑料制品易刷毛,這樣使其使用的壽命大大降低。
二:充當各種規格的粗略量筒。
對于來說可增加量的意思意識初中物理論文,比如知道1~2mL大約是多少,從而在平常的實驗中強化了量的意識,同時也可給學生樹立節儉的意識。
三:充當各種規格的膠頭滴管。
比如在做氨氣的噴泉實驗時,只需用單孔塞子及導管,而原來膠頭滴管的位置只要用帶針頭的針管代替即可。此操作比用膠頭滴管操作簡單:抽水溶液,不需要固定在單孔塞子上,隨時用隨時插入,且用完又可以隨時取出,清洗較方便。
四:作為反應容器
(1)制備氫氧化亞鐵
在一支15mL針管(去掉針頭)中吸入5~8mL新制備的氫氧化鈉溶液,另一支試管(帶有針頭)中吸入2~3mL的新制備的硫酸亞鐵溶液,推動針管的活塞把新制備的硫酸亞鐵溶液緩緩地注入到氫氧化鈉溶液,將會看到有白色的沉淀,且持續的時間較長。如果想看到氫氧化亞鐵轉化為氫氧化鐵的過程,我們可以通過剛才的針管抽取多管的空氣注入到生成氫氧化亞鐵的試管中,則會觀察到預期的一系列的現象。
(2)可用于鈉與水(或乙醇)的反應
取一規格為15mL的針管拔掉活塞,從活塞出加入一小塊金屬鈉。迅速塞上活塞且下推,推至鈉塊出,然后裝上針頭,迅速吸入適量的水或乙醇,然后把針管豎立起來,針頭斜向上,稍后把針頭移向酒精燈點燃,則會看到淡藍色的火焰論文參考文獻格式。
(3)可用于甲烷與氯氣的取代反應
取用20mL(也可以用10mL或15mL)的注射器及打吊針時所用的針頭及針頭所連的細管(最好是配套的)。把注射器的活塞抽掉,配上合適的橡膠塞,用打吊針時所用的針頭及針頭所連的細管連在針管的小頭處,用十字夾夾住細管處。然后用排飽和食鹽水的方法在針管中先后充入4/5體積的Cl2和1/5體積的CH4, 用一細線把針管吊在鐵架臺上,把連有細管的針頭放入燒杯中,在燒杯中加入水初中物理論文,并滴入幾滴紫色石蕊試液。每個桌子上提供60W的臺燈,則會觀察到預期的實驗現象。一段時間后打開十字夾,還會觀察到噴泉實驗。
(4)可用于濃氨水與濃鹽酸的反應
取一硬質管,把兩端配好合適的橡皮塞,用兩只5毫升的針管分別抽取2毫升的濃鹽酸和濃氨水,用如圖所示裝置
優點:此實驗用量小,且在密閉容器中進行,無污染。
五:組合成各種裝置
1.組合各種U形管
取兩只相同或不同的針管(規格實驗的要求而定)去掉活塞,然后用橡皮管(或打吊針的塑料管)把兩針管的下面即原連針頭的部位連接起來,即可自制成不同的U形管。
(1)可以用來充當電解池裝置
在剛才做好的各種的U形管,如圖所示配置好相應的塞子及相應的電極,即可電解各類電解質溶液。適用于微型實驗及學生實驗。
(2)可以用于制備NO及相關的化學性質的相互轉化
引言
實驗教學是化學教學的重要組成部分,結合當今時代特點,環境保護問題已成熱點。綠色化學是在獲取新物質的化學過程中充分利用每個原料原子,實現“零排放”,既充分利用資源,又不產生污染,對環境的治理從治標轉向治本。
日前,我國環保部參與歐盟亞洲可持續生產和消費項目研討會會上提出“采用廢物跟蹤系統,提高電子廢物資源利用和環境保護水平”,可見環保問題全球關注。垃圾之多,卻未用盡其能,眼看是不環保,實則是有限資源的浪費。中國南方素以水鄉為其優勢,由于工廠、化肥農藥農業、生活、校園實驗等排放的污染水,嚴重超過環境水體容量,打亂水體的自凈能力,單方向的水治理困難重重,污水不同程度地影響著民眾身心健康,同時治理污水耗重金耗時而且影響基本生活,如今真正能為民眾享用的潔凈水正急劇削減中,地表水污染引起的土壤污染影響農業的健康耕作,地下水的污染,源頭水的保護,水污染污染物的擴散侵襲等一系列水問題引起我們深思。近日,對環境污染事件的關注度日益提高,尤其在水污染防治方面頗為重視。例如華北平原地下水污染防治開展淮水污染重點工程檢查正要在2015年初步完成耗資數十億建立的監測網,耗資巨大,耗時長久,若能減少污染,這些資源的便能得以節約。就高校來說,從實驗排污源起,減少污染。
在高校中,通常做完實驗就將試劑直接倒入水池中。這樣的實驗不停地進行著,而實驗室很少有三廢處理,致使實驗室如一污染排放源向外排放著各種污染物(所用的化學藥品種類多,消耗量大,而且大部分有腐蝕性或有毒,有的實驗還伴隨有毒或有害物質的產生)。不僅對水體造成污染,其對土壤、水生生物的副作用更強,尤其筆者深有感觸的是所在學校中的湖泊,經常是發黑散臭氣,而如在國慶假期之后的幾日里能明顯感受到湖的清爽,湖面也無明顯漂浮的植物,這是由于沒有污染行為的發生,可見實驗室的綠色化勢在必行。
一、綠色成果創意――激發學生興趣
教師通過引導促使學生通過一些改良實驗(如用無毒、弱毒試劑代替有毒試劑進行實驗,發現新方法代替原本效率低的方法,等等),使學生感受到綠色化學創新帶來的好處,產生學習興趣,從而真正步入綠色化學實驗的學習中。
二、綠色化學之源――網絡微型實驗
在當今網絡迅猛發展的時代,網絡化已具備各方面完善的功能。在網絡環境下微型化學開放實驗的開設具有顯著的經濟效益、環保效益和教學效果,代表了化學實驗改革發展的方向,是貫徹兩型社會(資源節約型、環境友好型)發展的戰略指導方針。
創新是一個民族生存和發展的基礎,是一個國家興旺發達的不竭的源泉和動力。網絡環境下微型化學實驗教學模式有如下優點:實驗的項目準備、操作等都是以學生為主體,使學生由過去被動“等待”和“接受式”的學習方式,變為“主動”和“探索式”的學習方式;培養了學生學習化學的興趣,培養了學生實踐和創新的能力。便于學生在課堂上進行實驗探究和課外進行家庭小實驗(而筆者認為學生的主動思考性實驗即使有缺陷也遠勝過安排性實驗),能增強參與意識和動手能力,有利于創新思維的培養。由于微型實驗使用劑量少,可以給學生更多的機會動手實驗,有利于培養學生嫻熟的實驗操作技能。
三、綠色實驗開展――融會貫通
1.實踐綠色化學實驗課程教學,提高學生開展綠色化學實驗的能力。
(1)以學生為中心,使化學實驗成為綠色工程。
要求學生做到“實驗源頭預防、實驗中間控制、實驗排放達標”。期間包括避免使用劇毒原料、用綠色溶劑代替易揮發性的有毒有機溶劑、用綠色催化劑替代有毒、易腐蝕的催化劑、對實驗中產生的“三廢”進行分類處理,等等。
(2)革新常規實驗,開展微型、半微型化學實驗。
微型化學實驗是以盡可能少的試劑,獲取與常規實驗相當的化學信息的實驗原理與技術。其主要優點是:試劑用量大大減少,僅為常規實驗的1%~10%,減少了“三廢”排放量,以及相關材料和水、電的消耗,降低了實驗成本,節約了實驗經費,縮短了實驗時間,提高了實驗的安全性,改善了實驗環境,降低了環境的污染。
常規實驗的半微量是指在不改變實驗方法、不改變操作技術的前提下,采用常規的小容量儀器、藥品用量減量,不用額外的經費投入,就可以充分利用實驗室現有的資源而進行實驗操作的方法,因為成熟的實驗技術更容易推廣。
2.實踐課程教學中形成綠色工程理念,促使學生形成良好的綠色化學行為。
(1)綠色化學觀念貫穿實習、實踐。
畢業實習、課程實習及社會實踐時,要求學生用綠色化學的思維審視生產單位的技術路線、生產工藝、生產管理、產品銷售等環節,用綠色工程的12條標準驗證各生產環節,總結出符合綠色化學標準的各環節,整理出不符合綠色化學標準的各個環節,并有針對性地提出解決措施。依據“5R”原則考慮和解決化學實驗中出現的污染問題,做到實驗藥品的減量化、循環或回收再利用,選擇污染少、裝置簡單、產物易分離、安全性高的實驗方法,在無法避免使用或產生有毒有害物質時,必須采取有效的保護和消害處理措施。通過反復多次地實習實踐、歸納總結,強化學生的綠色化學觀。
(2)綠色化學觀伴隨畢業生終生。
要求學生在進行畢業論文及畢業設計時,從開題報告到論文答辯都必須體現綠色化學觀。凡違背綠色化學觀及綠色工程理念的畢業論文及畢業設計都視為不合格,要么修改,要么重做。指導老師要嚴格把關,及時跟蹤指導,務必培養出合格的應用型人才。要讓綠色化學思想扎根于每一位學生的心田。這既是對學生負責,更是對社會及歷史負責。
結語
環境保護是我國的一項基本國策,從源頭開始的綠色實驗,使清潔生產跟上環保主題前進的步伐。綠色化學實驗的進行促進學生在科研、實驗的道路上保持綠色、清潔意識,使用綠色材料,開展節約型實驗,擁有綠色潔凈實驗過程,排放低污染值三廢。我們要清醒地認識到,化學實驗的綠色化是一項大工程,需要學者、生產者持久地進行建設。
參考文獻:
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化學實驗是中學化學課程內容不可缺少的重要組成部分,是學生認識化學科學知識的重要環節。在多年的教學實驗中,筆者覺得在實驗教學中必須正視和處理好以下四個問題:
1 實驗內容的選擇問題
目前初中化學教材版本很多,實驗內容豐富多彩,為學生開展實驗提供了很好的素材。教師要學會選擇。以魯教版教材為例,涉及到的實驗有:分組實驗32個、演示實驗29個、課外實驗1個。這就要求教師在每學期開學之初和實驗員一道對本學期將要開展的實驗內容進行選擇列表,寫好計劃,有步驟地去實施。在課堂之外,可適時提出讓學生做一些“綠色化學”實驗、“微型”實驗、家庭小實驗、趣味小實驗,讓化學實驗綠色化、經濟化、趣味化。
2 實驗人員的組織問題
演示實驗大多由教師完成。那些以學生操作為主的科學探究實驗,大多以學生分組實驗的形式進行。按照實驗內容的不同,可以2人或4人為一小組,任命好小組長,負責小組的管理、實驗報告的填寫和收發。在實驗前的準備階段,教師首先要向學生強調遵守實驗室守則和實驗規律的重要性,讓學生養成有組織、有紀律的良好實驗習慣。既要激發學生的好奇心,又要克服畏懼心理,還要讓學生預習實驗內容,讓每個學生閱讀了解每個實驗內容、操作步驟、注意事項、實驗目的和每個實驗的全過程。
3 實驗中的安全問題
3.1 儀器和藥品的本身安全。
在各種化學實驗中,使用最多的就是玻璃儀器。玻璃儀器的優點很多,如耐酸堿腐蝕、容易加工、價廉物美,但有一個致命的缺點,那就是容易破碎,它經不得驟然的冷或熱,經不得碰撞和摔打。例如,“h”型電解水器操作很容易損壞,實驗室制二氧化碳的裝置由于重心較高操作時容易歪倒;學生在連接撥插玻璃儀器時用力的不當會導致儀器的破損和身體上的外傷等。
化學藥品的存放時間較長,可能會變質失效,影響使用和使用的效果,大多數藥品有毒,不能品嘗或接觸皮膚、衣物,對在實驗過程中產生的有毒物質也要有所認識、有所防范,實驗結束后的廢液廢渣要妥善處理,防止毒性污染。
實驗結束后養成清點儀器和藥品的習慣,防止個別學生帶出。
3.2 操作規范的安全。
伽利略說過:“科學的真理不應該在古人的蒙著灰塵的書上去找,而應該在實驗中和以實驗為基礎的理論中去找?!蔽覀冊谄綍r的教學中倡導科學探究,在大力開展科學探究的實驗過程中,學生的參與愿望得到空前的滿足,學習的積極性也得到了很大的提高,同時又鼓勵學生開展課外實驗、家庭實驗。以上的這些活動中,如果實驗操作規范缺乏,很容易造成儀器損壞、藥品中毒、失火爆炸、廢物污染等問題。一方面,要鼓勵學生搞探究,自己設計實驗,自己完成實驗;另一方面,又要對學生的實驗進行監督,特別是安全方面,不能有一絲的馬虎?!鞍踩涤谪熑?、責任重于泰山?!薄柏熑味嘁环?,隱患少十分?!苯⒔∪鞣N安全制度很有必要,學生實驗設計要經得起老師的安全論證,實驗過程中教師要巡回監督和指導,杜絕或減少事故的發生。
3.3 實驗室設施的安全。
儀器藥品保管室、實驗室門窗堅固,要有防盜、防撬、報警等功能,藥品的入庫、消耗、報廢做到帳冊清楚,水路、電路能正常安全使用,通風設施完善、消防器材不過期使用,各種安全管理制度上墻、張貼有序。劇毒物品接受公安部門監督。
4 實驗中的測評問題
化學實驗操作的測評是化學課程中獨具特色的一類測評。它主要重于測試學生的態度和實驗操作技能與水平,如對實驗目的、反應原理的理解,使用和組裝儀器的技能,以及對實驗過程和實驗結果的解釋等。做好這項工作的前提是平時教學注重化學實驗的訓練,讓學生熟悉課本中的每一個實驗及評分量化細則,能從容應對抽簽結果進行實驗操作,獨立完成實驗報告。實驗操作測評對于突出和發展化學教學的特征、對于養成學生動手動腦的學習能力,具有重要的導向作用。
化學實驗的正常開展,增添了學生的學習樂趣,也增加了教師的教學負擔。這就要求我們教師能夠在平時養成吃苦耐勞的精神,多花點時間去研究實驗教學。去洞察實驗事實發生的實質,搞清楚實驗事實說明什么問題,為什么會產生這些事實,并去尋找支配實驗事實的規律等;還需要根據學生的認知水平向學生介紹一些新技術和新方法等,這就要求教師設計補充一些實驗,在內容的選擇、方法和裝置的確定、實驗成功的條件和關鍵等方面進行反復的研究。以更好的落實“面向全體學生的化學”、理念,使化學貼近生活、貼近社會,更好地培養學生的科學素質和創造精神。雖然我們教師的教學任務是繁重的,但處理好以上這些問題也是很有必要的。相信在化學實驗中能正視處理好這些問題,其實驗效果會是高效的。
自從29屆國際奧林匹克化學競賽實驗試題采用微型化以來,國內各類化學試卷中都不同程度地出現以微型化學實驗為背景的題目。試題中的信息在學生中快捷、廣泛地傳播;從以微型實驗為情境的化學習題入手,另辟蹊徑,可以展現微型化學實驗儀器的應用,表達綠色化學的設計理念。
從期刊的影響力出發,筆者從目前化學教育研究領域比較權威的三刊(《化學教學》、《中學化學教學參考》、《化學教育》)以及以實驗儀器研究為特色的期刊《教學儀器與實驗》中的微型化學實驗論文中取材,從不同角度出發編擬化學習題。
1以微型反應裝置創設情境
如同常規實驗裝置的組裝目的一樣,微型實驗儀器同樣可以完成氣體的制備、物質的合成、氣體的干燥和凈化、尾氣的吸收等基本操作。以此創設化學試題情境,考查基礎知識、基本技能。表面上看,只是提供給學生化學常規實驗裝置的縮微化,但儀器的微型化給解題帶來了陌生感,尤其是儀器體積小帶來的特殊操作細節,例如試劑的取量、反應程度的控制、尾氣處理等――這些都是實驗論文作者闡述的實驗注意點,也恰是學生在實驗操作中容易忽略的因素。
例1、硫化氫是一種有臭雞蛋氣味的有毒氣體,采用常規儀器進行制備和性質檢驗,常因氣密性不佳而對環境產生污染。周老師采用六孔井穴板和注射器組裝出以下微型反應裝置(如圖1所示),向各井穴加入指定的試劑與物料,然后用生料帶纏繞井穴塞1-2圈后插入6 孔井穴板的井穴中并旋緊塞子,使井穴塞緊密地蓋住井穴,以細乳膠管把前一單元出氣管與相鄰單元的進氣管逐一連接起來,保證沒有硫化氫泄漏。該實驗無需通風櫥即可進行,對反應廢物摸索了實驗后處理方法,體現了綠色化學實驗的要求[2]。
(1)1號井穴里裝有少量FeS固體,實驗裝置按圖搭建完畢后,把吸有稀硫酸的注射器緩緩下推,就可以有連續平緩的氣流產生。請問1號井穴孔發生反應應為_______________________________。
(2)2號井穴內只放入一張濕潤的白色醋酸鉛試紙,且“短管進、長管出”。其作用是(填寫兩點):____________________________________。
(3)3號井穴孔盛放少量溴水,其主要作用是證明H2S的____________________(能呈現出該性質的),還可以用____________________溶液代替。
(4)4、5、6井穴孔分別盛放了0. 1 mol?L-1 ZnSO4、0.1 mol?L-1 CdSO4、0. 1 mol?L-1 CuSO4溶液,在實驗中分別產生了白色、黃色和黑色沉淀,說明了這些金屬硫化物的________(性質)。
(5)7號井穴孔盛有________(填寫藥品),其目的在于____________________。
評點:該題主要考查硫化氫氣體的制備、氣體檢驗、性質驗證、尾氣處理等。一切都基于基礎知識、基本技能,只是通過微型化學實驗裝置呈現情境。
答案:(1)FeS+2HCl=FeCl2+H2S; (2)緩沖作用(安全瓶), 檢驗硫化氫氣體; (3)還原性, 酸性高錳酸鉀; (4)難溶性; (5)NaOH溶液,吸收尾氣
例2、“電凝聚氣浮法”是一種工業上處理廢水的常用方法,我們用塑料多用滴管作為載體,以微型實驗的形式呈現了該方法的原理。先在100 mL燒杯中加約50 mL蒸餾水,再添加3滴CrCl3溶液作為無機污染物,另加少許泥沙和硫酸鈉,用玻璃棒攪拌使之渾濁,得模擬廢水,標記為A。用塑料多用滴管吸取廢水A,從液泡兩側分別插入兩根大頭針(兩針不相互接觸), 用鱷魚夾、 導線將兩根大頭針與電池(9V)相連,即可對廢水進行電解[3]。
(1)電解開始,陰極釋放出大量氣體,請寫出電極反應式________________________________;
(2)陽極現象不明顯;片刻后,溶液中生成大量綠色沉淀,隨著陰極氣泡大量逸出,綠色沉淀隨之上浮至液面。已知大頭針主要成分為鐵,請推測陽極可能發生的兩個反應式為:____________;
(3)綠色沉淀中不僅包括由陽極產生物與溶液酸堿性變化而生成的不溶物,還包括沉淀_______(填寫化學式),這就表現出對污水中的金屬離子進行清除。
(4)本實驗中在電解液中添加硫酸鈉的目的是____________________。
(5)另取一份相同廢水,滴加3滴苯酚溶液作為有機污染物,再加3滴亞甲基藍使其顯示顏色,添加食鹽至飽和,標記為B;用塑料多用滴管吸取廢水B,采用如上圖的裝置,只不過將陽極大頭針更換成全活動鉛筆專用筆芯,在電解后的溶液中滴加FeCl3溶液不發生顯色反應,說明____________。更換陽極材料原因是__________________________(用電極反應式說明);
評點:化工生產是化學教學的重要內容,但一直是實際教學中欠缺的,通過微型化學實驗模擬實際問題可以幫助中學生了解化學與技術、體會時代性增強學生學習的使命感和責任感。該類試題適用于《化學反應原理》模塊的“電解池”、《化學與技術》模塊中的“水處理技術”、《化學與生活》模塊中的“化學與環境保護”,以及《實驗化學》模塊中提出的“能發現學習和生產、生活中有意義的化學問題,并進行實驗探究”。
答案:(1)2H++2e-H2; (2)Fe-2e-Fe2+,Fe2++2OH-Fe(OH)2; (3)Cr(OH)3;(4)增強導電性; (5)苯酚在陽極釋放的強氧化性氣體作用下已發生了轉化,避免陽極材料本身被氧化。
2以微型實驗引導實驗改進思維
在各大期刊發表的微型化學實驗論文多為一線化學教師或高校實驗研究者發表,如果只是簡單地在學生面前重現這些素材,對他們自身的實驗素養提高有限;而通過試題的巧妙設置,將學生也引入到對實驗的設計思路中去,有利于提高他們對微型化學實驗的深刻認識,也有利于他們創新思維的發展。
微型化學實驗不是常規實驗的簡單縮微或減量,而是要在微型化的條件下對實驗進行重新設計和探索,達到以盡可能少的試劑獲取盡可能多的化學信息的目標。
例3、用一個小注射器和小塑料反應管做反應儀器,兩者中各有一種化學物質,反應后將注射器針頭扎入一根帶火星的香煙里推動活塞,發現竄起一大串火苗[4]。請問,塑料試管中盛放藥品為________,注射器中盛放____________藥品。該實驗可以代替常規實驗中的實驗是_______________。
評點:注射器是化學實驗改進中常用的替代品,在微型化學實驗中常常需要挖掘其功能進行設計,在命題中應用中能幫助學生體會到。圖3中的注射器代替分液漏斗,圖4中的注射器起到氧氣收集的作用。
答案:MnO2,雙氧水,氧氣的制備和氧氣的助燃性質
3以微型實驗題干提供探究和評價的平臺
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近年來科學探究實驗在化學新課程考試中廣被重視,這些實驗題不再象以往的實驗題平鋪直敘――單純的“課本知識加實驗加填空”,也不象大學知識“下放”的新信息實驗題,而是促使考生多想實驗的整個過程:“做什么”、“怎么做”、“為什么這樣做”、“選取哪些因素作為實驗變量”、“可能什么原因”、“還有沒有更好的改進方法”、“這樣的實驗有什么實際用途”等等,更加促使考生像科學家一樣進行探索,達到真正考查科學思維的目的。微型化學實驗與常規化學實驗相比,一樣能提供符合教學需要的實驗內容,更能提供多個相關實驗的優化設計過程和滿足使用者自主探究的基本條件[5]。以微型化學實驗論文素材命題,為訓練學生探究思維和評價能力提供了一個適宜的平臺,也為一線化學教師提供了巧妙的探究思路,有助于教師拓寬視野。
例4、紫甘藍,又名紫卷心菜,所含花色苷色素的顏色會隨pH改變,一般遇酸變紅,遇堿變綠。向點滴板上一凹槽滴加一滴紫甘藍汁,再滴加一滴硫酸鈉溶液,用連接導線的鱷魚夾各夾住一根鉛筆芯,將電極一端浸入紫甘藍汁液面以下[7]。
(1)當導線分別與電池兩極相連,發生現象是:
陽極_______________________________;
陰極_______________________________。
用鉛筆芯將兩極所在位置的溶液攪拌均勻,發現整個液滴呈現紫色,(用離子方程式)說明發生反應為_________________________________;
(2)若采用大頭針作為______極電極,則對以上實驗現象有極大干擾,這是因為_____________;
(3)以各類典型的酸堿鹽溶液作為輔助試劑加入紫甘藍汁中,以鉛筆芯作為電極進行電解。請預測實驗現象并完成下表1:
(4)將添加NaCl溶液的甘藍汁電解后溶液攪勻,最終竟然消褪為無色。這是因為__________;
(5)以上實驗是以_______、_______作為變量開展的探究活動,如果你是實驗設計者,從該實驗的特點出發,你還會挑選_______作為變量。(開放性問題,答案合理即可);
(6)如果你是實驗競賽的評委,你將該實驗與你們常見的電解實驗對比,請提出一些評價意見(至少寫出兩點,開放性問題,答案合理即可)。
評點:微型化學實驗試題取材于實驗探究論文,突出真實性;注重實驗條件,突出思考性。本題不僅以紫甘藍汁作為創新情境考查電解規律、中和反應等基本原理,還從異常現象原因探究、變量控制等角度促使學生對實驗原理進行深層思考,并且通過開放性的問答培養學生評價和鑒別能力。
答案:(1)2H2O-4e-O2+4H+; 2H2O+2e- H2+2OH-; H++OH-=H2O; (2)陽極;作為陽極的金屬電極比水更容易被氧化,產生有色離子如亞鐵離子、鐵離子對甘藍汁顏色有干擾; (3)電極附近溶液變紫,有氣泡產生;電極附近有大量氣泡產生;紫色;迅速冒出刺激性氣味的氣泡,電極附近溶液變紅;迅速冒出氣泡,電極附近溶液變紅; (4)電解NaCl溶液陽極產生的Cl2將電解對象漂白; (5)電極,電解質溶液;載體、電解體系等; (6)參考評價意見:評價之一:紫甘藍汁不僅充當電解對象,還兼作實驗中的酸堿指示劑,一舉兩得;評價之二:該微型實驗只采用了一滴紫甘藍汁液作為電解對象,降低成本,操作方便,大大減少了實驗時間,適合學生自己動手操作觀察探究;評價之三:紫甘藍汁取材于純天然,整個實驗用量又是微量,所以充分體現綠色環保的理念;評價之四:實驗現象明顯,有利于學生加深對電解本質的理解。
4 反思
在科學教育中引入習題的初衷是鞏固和加深對知識的理解,考查學生掌握知識的水平,培養學生應用知識解決問題的能力。每一道習題都是從原始問題抽象而來,然而有相當一部分已經把其中的一些次要細節、非本質的聯系舍去,也沒有將科學現象與事實作為背景,甚至完全脫離科學現象,學生思維的一部分已經被習題編制人員“越俎代皰”地完成了。同時,習題教學還存在著模式化傾向,缺乏科學思想的分析,太重視程序與計算、熟練與技巧。因此,在一定意義上說,我國學生創造能力的匾乏是習題教學的直接后果。事實上,科學最重要的基礎是源自實驗現象的,首都師范大學專家曾提出通過引進原始問題來逐步使習題教學與原始問題教學相結合,從而達到提高科學教育效能的目的。而發表在各種期刊上的實驗論文能表現論文作者所作出的技術性和認知性研究的原始工作,是教學科研過程中的一種生成資源[8],也是原始問題的一種表現形式。筆者近年來以微型化學實驗為主要研究方向,并嘗試將所設計的原創實驗素材融合入課堂教學、探究活動中,發現對提高學生解決問題能力、實驗分析評價能力有較明顯的促進作用;于是進而取材命題,拋磚引玉,目的之一是及時推廣課程改革中來自教學一線和高校專家的實驗研究經驗,從而使研究成果迅速轉化為“生產力”,不斷推動實驗教學研究工作向縱深發展;更希望這些原汁原味的實驗素材呈現出反映科學概念、規律本質的原始問題和未被加工的典型實驗現象和事實,使學生大腦充分開放、思維觸角充分發展,體會到與原論文作者研究過程中類似的思路和體驗,甚至在條件允許前提下,用微型化學實驗這種耗材少成本小的實驗手段完成符合綠色化學理念的驗證、改進和探究,達到知識升華的目的。
建議化學命題者可以認真研究各種期刊登載的微型化學實驗專題文章,將其素材開發為創新試題:具有提問多樣化、知識探究化、信息情境化以及形式開放化等多方面特點,為促進化學習題教學提供優質的題材[9],同時也促進微型化學實驗能在中學得到普遍重視和合理應用。
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摘要:化學分析是一個通過化學實驗來測定某一個物質化學成分的過程,在這一過程中實驗人員會利用化學儀器設備、化學試劑等進行操作,并得出最終的化學分析數據結果。化學分析中誤差是常見的,本文就導致誤差的影響因素,以及如何控制誤差進行有效處理展開了研究。以期通過本文的研究可以給同行業者提供參考。
關鍵詞:化學分析;誤差;影響因素
0引言
化學分析是十分繁瑣的,經過多個步驟的分析與計算才能得出最終的數據結果。在這一分析過程中,分析方法、試驗器具、實驗壞境與條件等等因素都有可能對測量結果造成影響,導致分析誤差的出現。
1化學分析中的誤差主要包括哪些種類
1.1過失誤差
過失誤差也被稱為粗差,這種化學分析誤差的存在是由于工作人員在化學實驗與分析的過程出現失誤導致的。常見的過失誤差包括加錯化學試劑、讀錯刻度或者用錯實驗儀器,這些都屬于不規范操作,因此所產生的實驗數據是無效的。過失誤差通常都是由人為因素導致的,受到的人為主觀因素的影響,在化學分析中這種誤差是完全可以避免的?;瘜W實驗操作與分析人員只要在操作時嚴格按照實驗規定流程與操作標準來實施,通過科學嚴謹的操作就可以避免這一誤差的出現。
1.2系統誤差
化學實驗分析中的系統誤差具有單向性與重復性的特點,就是在同等條件下連續多次進行反復實驗測定依然會出現誤差。并且這種誤差不是偏高就是偏低,所出現的正負差值還具有一定的規律性,這是由于某一個固定的因素導致了實驗系統出現了誤差。
化學實驗系統誤差形成的因素主要包括方法誤差、人為誤差以及輔助品誤差三種。其中方法誤差指的是化學實驗的方法科學性不足,在化學反應的過程中,由于實驗是間斷性來實施的,或者實驗所進行的空間不同以及指示劑選擇等造成了誤差的出現。人為誤差指的是化學實驗的過程中,由于實驗人員的操作不規范或未按照標準流程來操作,導致了實驗結果的數據與正確數據之間出現的偏差。輔助品的誤差往往集中在容器誤差、水和試劑誤差兩大方面,在化學實驗的過程中天平、各種容器等都是十分常見的,也往往是必須品,如果實驗容器的刻度不準確或者天平的砝碼不準確等都有可能影響實驗結果。此外,在實驗中試劑和水之間的比例誤差,或者受其他原因的影響而出現誤差。在實際工作中,化學實驗分析中的誤差由于系統因素所造成的相對較少,并且這些因素是可以進行檢定與校正的。
1.3隨機誤差
隨機誤差是由于某些偶然的因素所造成的,其所測定的結果會在某一個范圍內進行波動,但是這種波動是無規律可循的。誤差的正負、大小等都不能準確測量,每次測量出現的結果都是不同的,這一誤差也往往是化學實驗中不可避免的誤差。
在化學實驗與分析的過程中由于所處外部環境的溫度、濕度差異,導致了實驗結果的偏差,另外空氣中的壓強不同也會出現實驗結果誤差。這些因素具有偶然性、隨機性,很難對導致誤差的具體原因進行準確判斷。如果需要找到其中的原因,就需要展開多次測定,從實驗的數據中分析其規律,進行一些平均數測定之后,隨機誤差才有可能降低。但是隨機誤差是不可能避免的。
2面對化學分析中的誤差應當如何有效處理
2.1分析實驗室質量控制的措施
要減少甚至避免在化學實驗中出現誤差分析實驗室進行質量控制是十分必要的。首先實驗室工作人員應當具備專業的知識與技術,對實驗所用儀器設備進行定期的檢查與維護,給化學實驗提供基本的物質保障。其次通過選擇正確的分析方法來進行化學實驗質量控制,要建立實驗分析控制程序、常規質量控制技術并進行各類質量控制技術的對比。不同的應用目的應當采用不同的質量控制技術,要保證整個化學實驗與分析過程都在有效的質量控制范圍之內。一個給定系統對化學實驗測試數據質量是有一定要的,要求其在某一個限度范圍之內,這一限度簡單而言就是所得數據其要達到的準確度與精密度。為了有效的達到這一要求,確保實驗測試的結果達到經精準度標準,就應當進行有效的質量控制。
2.2分析實驗室應有良好的質量保證
質量保證的主要目的就是要使得在實驗測試過程中出現的系統誤差、過失誤差以及隨機誤差等盡可能的減少,在預期估計的范圍內?;瘜W分析質量保證的主要內容包括兩大方面。其一,在取樣、實驗結果的計算、最總結果的分析等各個環節中都采用相關措施來減少誤差,以對質量進行控制。其二,采用有效的方法對化學分析結果的質量進行檢驗或評價,要及時發現化學分析中存在的問題,保證化學分析結果的準確性與可靠性?;瘜W分析的數據要具有準確度、精密度、完整性以及可比性,才能稱之為可靠的結果,這樣的結果也能具有一定的權威性與法律效力。
2.3加強實驗室間的質量控制
實驗室間的誤差控制通常是第三方來完成的,這第三方是有豐富工作經驗與專業技術的組織,其可以對各個實驗室以及化學分析工作人員進行質量考查。這一考查可以定期組織開展,也可以采用隨機抽查的形式進行,一般這項工作是由上級領導部門發放標準試樣,然后再在各個實驗室之間進行數據對比分析。質控樣書隨機考核的方式也是十分常見的,通過這一方式將實際試樣考核,檢查各個實驗室數據之間的可比性,以及是否存在和系統誤差、檢查分析誤差等,判定分析結果是否有效。
3結論
綜上所述,在化學分析中誤差是客觀存在的,不能消滅的,但是應當將這一誤差控制在能夠允許的范圍內,保證這一誤差不會影響到結果的準確性。影響化學分析誤差的因素是多方面的,可以從實驗室質量控制、實驗室質量保證以及實驗間質量控制三個方面來控制化學分析誤差。
化學畢業論文范文模板(二):高校實驗室化學廢棄物的處理方法探析論文
摘要:在高校實驗室中,會產生很多化學廢棄物,若不對其進行有效處理,容易造成污染環境等問題。本文簡單的對高?;瘜W實驗室危險化學廢棄物特點開展分析,明確其具有易爆性、易燃性等特征。并重點對高校實驗室化學廢棄物的處理方法進行了探究,如有機廢棄液的處理方式、無機廢棄液處理方式等,以期能夠對高校實驗室化學廢物進行正確的處理,減少對環境的污染,實現對環境的良好保護,為關注此類話題的人們提供參考。
關鍵詞:化學廢棄物;有機廢液;無機廢液;高校實驗室;處理方式
0引言
隨著我國可持續發展戰略實施,綠色、低碳、環保觀念日益深入人心。在此背景下,為了加強對環境的保護,我國已經將實驗室污染納入到環境監管范圍內,力圖實現對實驗室廢棄物排放的有效控制。因此,在新時期,積極探索行之有效的高校實驗室化學廢棄物處理方法具有重要的現實意義。
1高校化學實驗室危險化學廢棄物特點
腐蝕性、易燃性、感染性、易爆性、反應性是高校實驗室化學廢棄物的主要特點??梢姡湮kU特性顯著,若不對其進行科學處理,不僅會對生態環境造成不利影響,而且還會降低人的身體健康水平,對人的生命安全造成嚴重的威脅。因此,在開展化學實驗時,應該明確危險化學廢物的特點,采取有效措施進行處理。
2高校實驗室化學廢棄物的處理方法
2.1有機廢液的處理方式
在此廢液中,存在大量的有機溶劑,其具有較大的毒性,若是采用直接排放的方式,將會對環境造成嚴重的污染。針對于有機廢液,其大部分是能夠回收利用的。
2.1.1含苯廢液的處理
此廢液可回收和再利用。在對含苯廢液進行處理過程中,也可借助焚燒方式進行處理。例如,可將其放置在鐵器內,然后進行點燃。在此過程中,需要注意的是,為了避免火災事故發生,應該在室外較為空曠的地方進行焚燒,并且相關處理人員應該處于上風向,對整個燃燒過程需要進行全過程監督,避免引發重大事故。
2.1.2含酚廢液的處理
含酚廢液主要分為高濃度廢液和低濃度廢液兩種,濃度不同所采用的處理方法也具有差異性。針對前者而言,首先可借助乙酸丁酯萃??;其次通過氫氧化鈉溶液反萃??;最后,在對其PH值進行科學合理調節的基礎上,可開展重蒸餾回收與利用工作。針對于后者而言,可借助漂白粉,或者次氯酸鈉,促使酚進行氧化,進而以一般有機液的方式對其進行處理。例如,將漂白粉加入含酚的廢液中,可將其氧化為鄰苯二醌,進而采用一般有機液處理形式。
2.2無機廢液的處理方式
2.2.1含砷廢液的處理
在將消石灰加入其中的基礎上,開展PH值的調節,促使其在9左右,進而生成亞砷酸鈣,或者生成砷酸鈣,在此工序完成后需要將FeCl3加入其中,這樣可生成Fe(OH)3,可實現一定的沉淀效果,從而達到消除廢液中砷的目的。另外,在PH值調節環節中,若是將其調節到10以上時,其雖然不會生成Ca3(AsO3)2,但是可以將Na2S加入其中,通過反應可生成硫化物沉淀,此方式也可實現較好的處理效果。
2.2.2含汞廢液的處理
在高校實驗室化學廢棄物中,因為汞通常是以Hg2+或Hg22+離子存,所以相對而言其毒性是比較大的。若是在某些微生物的作用下,其毒性也會隨之加大。要想對含汞廢液進行有效的處理,需要借助硫化物汞沉淀方式加以處理。具體而言,對其廢液的PH值進行相應的調節,此過程需要使用Na2CO3,一般情況下應該調到8到9之間,確保其PH值在規定范圍內后,應該將Na2S加入進去,此環節確保其用量足夠,以便促使其生成HgS。與此同時,還應該加入相應的汞沉淀劑。例如,FeSO4·7H2O,進行清液排放,然后借助混凝劑對其殘渣進行固化處理,為汞回收做準備,實現統一處置。
相對于無機汞而言,有機汞的廢水的毒性大一些,所以應該進一步強化對其的處理。在該過程中,不僅需要加入百分之六的KMnO4水溶液,而且還應該將適量的濃硝酸加入其中,當KMnO4水溶液顏色逐漸消失后,可采取降溫的措施,在其溫度達到六十攝氏度以下的情況下,可將一定量的KMnO4溶液加入進去,對汞產生一定的消化作用,當生成Hg2+離子時,需采取上述措施進行處理。
2.2.3含鉻廢液的處理
無機化學實驗是化學專業的大一新生步人大學校門后的第一門實驗課,是大學化學必修的基礎課程,與無機化學課程既有聯系,又有獨立的系統,學生在這個階段能夠訓練化學基本操作及養成良好的實驗習慣。但基于中學化學的基礎,實踐教學和理論教學的目標有所不同,教師希望通過實驗來吸引學生的注意力,從而達到提高理論教學的目的;并且,教師課堂演示實驗,只是讓學生觀察實驗現象及結果,導致一部分學生的實驗基本操作不規范。因此,良好的實驗習慣及規范的實驗操作需要由無機化學實驗課程的教師來指導學生完成?;瘜W實驗能夠安全順利完成,得益于規范的實驗操作。實驗儀器不同,操作方法也會有所不同。例如,不能用量筒直接加熱液體;用試管加熱固體時,應使試管口略向下傾斜,防止加熱過程中產生的液體倒流回底部炸裂試管,同時管口不能對著自己或他人;不能用已經點燃的酒精燈去點燃其它未燃的酒精燈。這些看似微不足道的操作都可能導致危險發生。例如,有些學生疏忽大意,實驗中發生試管炸裂,玻璃片飛濺等意外,甚至會對周圍其他人員造成身心傷害;有些學生使用電加熱套等通電儀器時,沒有及時擦凈燒杯外壁的水,或者操作不當會將燒杯中的液體打翻,都可能引起電熱套的燒毀甚至火災的發生。通過強化學生對無機化學實驗課程的重視程度及學習態度,使學生逐漸形成良好的化學素養,為后續實驗課程,如有機化學實驗、分析化學實驗和物理化學實驗、高分子化學實驗等打下重要的基礎。因此,關注無機化學實驗的教與學,充分提升無機化學實驗課程的重要地位,是更好地增強學生科研能力和創新思維能力的重要舉措。此外,無機化學實驗教學中,教師應該 要求學生如實記錄現象,提交原始數據,規范書寫實驗報告,養成嚴謹求實的科學態度。
2注重學生實驗成績評價方法的改進
無機化學實驗成績分為兩部分,即平時成績(70%)和理論考核(30%)。理論部分可采取開卷或閉卷的形式,考査學生綜合知識掌握情況。平時總成績可根據每門實驗獨立打分,再取平均值。每門實驗成績又由預習報告(30%)、實驗環節(40%)、結果和報告(30%)三部分組成。預習主要參照學生預習報告完成情況和課堂回答問題情況。預習報告不能原封不動抄襲書本,應使用自己的理解與語言來書寫,預習報告未完成不允許實驗。實驗情況當屬重點考查環節。實驗環節,教師重點考察學生實驗操作是否規范,是否具有節約水電、試劑,維護儀器和愛護公物的意識理念,及實驗是否有秩序,守紀律、講衛生等良好的習慣。在學生開始實驗操作以后,教師不能只顧做自己的事情,而是應該加強對學生實驗過程的考核??刹扇〉霓k法有:教師在課堂上認真觀察每位學生做實驗的過程,并做好相關記錄。目的有三個:一是及時掌握每位學生的實驗進度;二是及時發現不當操作,并給予當場糾正,對具有普遍性的較嚴重的問題可以立即提醒全班同學加以防范;三是及時發現操作非常規范、實驗認真的學生,給予表揚。另外,在巡視的過程中也能夠及時解答學生的疑惑,解決學生遇到的困難,比如有的學生儀器損壞,要及時為其更換等。課堂考察的結果最終可以給出相應的分數。實驗報告的內容,應該包括實驗目的、實驗原理、儀器藥品、材料、實驗步驟、實驗結果與分析討論、思考題以及實驗小結等部分。實驗報告可以讓學生自行概括實驗內容和原理,按流程圖、圖表等形式書寫,儀器裝置圖美觀,數據記錄準確,結果分析合理,有討論思考,有獨到見解。一份高質量的實驗報告應具備內容完整、條理清晰、數據豐富、實驗結果準確、分析合理等特點。此外,還應該對實驗環節及實驗報告具有突出表現的學生給予肯定和加分。綜合評價結果應及時反饋給學生,讓其盡早明晰實驗過程中的各種問題,并加以糾正,鼓勵學生勤思考、多動手,養成良好的實驗習慣及學習態度[3]。
3注重現代化教學手段的使用
教師可以將一些基本操作制作成微視頻,實驗前先讓學生認真觀看基本操作規范。還可以將污染較大、耗時較長、有毒有害的合成類實驗制作成多媒體或者視頻播放。這樣既能夠避免有毒有害物質對人體和環境的危害,同時又能夠保證實驗教學對理論教學的支撐性,使理論知識具備系統性。同時,如果實驗中出現問題或異?,F象,還可以讓學生借助圖書館、網絡搜索答案,進行實驗小結分析。此外,還可以讓學生盡早到專業數據庫中查閱相關的學術論文,在老師的幫助指導下撰寫化學小論文,以此培養學生嚴謹的科學態度和應用現代化信息手段的能力,為畢業論文或設計打好堅實的基礎。通過現代化教學,增強學生的學習興趣,提高學習的主動性,擴大化學視野,將化學前沿的知識滲透進人課堂,反過來提升對理論教學內容的理解。大學化學實驗運用現代化教學手段,不僅能夠擴大課程容量,還可以培養學生利用現代資源解決問題的能力。
4提倡綠色化學及微型實驗,節約能源保護環境
根據化學類權威期刊《綠色化學》的定義,綠色化學是指在制造和使用化學品時應當有效地利用原料,盡量消除生成的廢棄物和避免使用有毒和危險的化學品和化學溶劑。將綠色化學的新理念滲透進人化學實驗教學正逐步成為化學教育工作者追求的目標。微型化學實驗使用的化學試劑與對應的常規實驗相比少90%以上,從污染預防和環境安全的角度出發,大大減少了藥品用量;且反應在微型化的儀器裝置中進行,縮短了反應時間[5]。同時,由于微型化學實驗所需儀器具有獨特的優勢,例如體積小,價格低廉,很容易在日常生活中找到替代品。無機化學實驗課程中有關元素性質的鑒定實驗,使用試劑種類繁多,接近一百種試劑,且用量較大,相應廢氣廢液排放量也很高。因此,如果把這一部分實驗改進為微型實驗,將很大程度上減少了污染,節約了成本,縮減了經費開支,并且還能夠減少水、電等能源的消耗。例如,我們可以把用試管反應的實驗改為在點滴板上操作,看到現象即可;將粗硫酸銅提純、硫酸亞鐵氨等實驗改為在微型儀器中進行。目前我們實驗室已對元素性質鑒定實驗進行了改進,例如學生使用眼藥水瓶來取用藥品,大大減少了藥品的用量。即使如此,每次實驗結束,眼藥水瓶中還會殘留半瓶甚至更多藥品,如何進一步減少藥品取用量,減少浪費也是我們亟待解決的問題。微型化學實驗不僅能夠達到常規實驗同樣的實驗效果,同時在樹立環保觀念、節約能源、減少環境污染、培養嚴謹的科學態度、培養解決實際問題能力等方面發揮重要的作用。
5結語
化學實驗是一門重要的課程,可以培養大學生的動手能力,鞏固理論課上學到的知識,在實驗中對化學增加感性認識[1]。實驗能力的高低是衡量大學化學專業學生綜合素養的重要標志之一。正因為此,各高校在實驗課程設置、內容目標、實驗資源、教學模式、評價方法等方面積極進行改革,以促進學生實驗能力的提高[2]。
一、大學生化學實驗課程教學改革的目的
化學實驗課程主要包括無機化學、有機化學、分析化學、儀器分析、物理化學的相關實驗,其目的是培養學生的基本化學實驗技能、基本化學計算、實驗設計、實驗操作、數據采集和分析處理能力,常規和部分貴重儀器的使用、圖譜解析,實驗總結與報告能力。進行化學實驗教學改革的目的主要有以下幾個方面[3]:
1.培養學生基本操作技能的規范性
玻璃器具使用、天平使用、真空泵使用、滴定分析、抽濾、分離、洗滌等,實驗器材的維護及正確放置、標簽的書寫、實驗廢棄物處置等,都屬于基本操作的范疇,規范地掌握這些基本操作,是形成良好實驗行為的基礎,也是學生基本科學素質的體現。這些素質的欠缺,將影響學生的未來發展,甚至人身安全,因為許多化學實驗室事故的發生都是由于操作不規范而引發的。因此,化學實驗教學必須在培養學生操作的規范性方面下足功夫,教師的指導必須嚴格到位。
2.強調基礎性實驗的作用和重要性
在當前強調培養創新人才、加強綜合性實驗的同時,不要忘記和淡化基礎性實驗。沒有基礎或基礎不牢,就談不上綜合,更談不上創新。因此,在教學資源的調配上,要始終抓好基礎性實驗的教學安排,配備足夠的師資、教學時間和教學設備等,這是需要由實驗教學管理部門統籌考慮的工作。
3.訓練學生的表達與分析能力
經過一系列測試獲得一批實驗數據,對這些數據進行科學處理與分析,進而得出科學結論,不僅是對教學實驗的總結,而且也是科研的重要環節之一。這種能力的培養十分重要,如果在這方面重視不夠,就會導致學生的歸納、總結與分析能力不強,提出問題、提出新概念的能力不強,這最終會影響學生的創造能力。
4.培養學生綜合素質
學生思維的多樣性、觀察能力、耐心、細致、沉穩、有序等素質需要依靠實驗過程的點滴訓練和積累,這是一個長期的過程,需要在實驗教學中精心培養,需要教師進行耐心細致的、科學的指導。大學生化學實驗綜合素質的培養需要從選擇題目開始,到實驗設計、實驗操作、結果分析、問題思考與解答等多個方面系統進行能力培養[4]。
5.提高化學實驗教師隊伍素質
實驗教師的授課水平和責任心是影響實驗教學質量的關鍵。實驗教學改革對于青年教師和研究生助教的培養,老教師在教學方法、教案設計、教學技巧與能力、教學態度等方面的引導,全面幫助,都有助于他們勝任實驗教學工作,科學地培養學生。
二、大學生化學實驗教學中存在的問題
化學實驗是化學教學中一門獨立課程,其目的不僅是傳授化學知識,更重要的是動手能力和優良素質的培養。通過長時間對大學實驗課程教學的切身感受和觀察分析,我們可以看出在化學實驗教學中現在主要存在以下幾個問題:
1.課程設置不重視化學實驗
許多學校對理論課程很重視,而忽略實驗操作的訓練,即存在重理論、輕實驗的現象。盡管現在強調培養創新型人才、加強綜合性化學實驗,但決不能淡化基礎實驗的訓練,基礎實驗是綜合性實驗的基礎,其基礎性和重要性是毫無疑問的。實驗指導教師要認真負責、嚴謹規范,實驗課程就會得到學生的高度重視。此外,還存在實驗課學時數占總學時的比例較低,有些實驗課學生動手的機會較少等不合理現象。
2.對學生的綜合素質培養不夠
化學實驗是化學教學中一門獨立課程,其目的不僅是傳授化學知識,更重要的是動手能力和優良素質的培養。綜合設計性實驗可以體現化學教學內容的綜合性,設計的獨立性,同時能考察出大學生的實驗技能,反映出學生的實驗綜合素質。但是現在實驗課內容較淺,一般都是驗證性的,很少有探求性和研究性的。這樣的實驗不符合培養高素質大學生的要求,也會影響學生學習的積極性。
3.實驗教學室設備陳舊,投入不足
盡管各院校都在加大對實驗教學的投資力度,購進了不少新的實驗儀器,實驗室面積較過去有所增大,但是由于過去欠賬較多,仍有不少陳舊儀器在使用,近幾年在校學生人數增加了幾倍,而實驗室的面積和實驗儀器的增加相對滯后,實驗課的教學條件沒有明顯的改善,所以對實驗課教學質量的提高必然會產生一定的影響[5]。
4.實驗課教學方法欠佳
一些教師在實驗課的講授方法上比較單一,不注意實驗課教學方法的研究,教師怎么講學生就怎么做,給予學生獨立分析問題和發揮想象的機會較少,不能充分調動學生的主觀能動性。另外,課堂討論的教學方式采用較少,現代化教學手段應用不夠,也制約著實驗教學水平的提高。
5.教師責任心不夠,對學生管理不夠嚴格
部分學生的化學實驗習慣不好。比方說,對于剛打開的天平沒有檢查是否處于水平態;使用完電子天平沒有進行清掃;用完后未關掉電源和罩上天平罩。學生在做滴定實驗時,坐站姿態不雅觀;有的學生損害儀器不匯報給帶課教師等[6]。學生實驗動作不規范也是化學實驗教師需要特別關注的問題。如果要求嚴格、動作規范,對他們的后續化學實驗課大有益處;相反,如果實驗操作動作不規范,以后很難改正。
三、大學生化學實驗教學存在原因分析
很多高校在教學中重理論輕實驗的思想仍然沒有發生根本地改變,必然會影響到實驗室的管理和建設,從而影響實驗課的教學質量[7]。
1.教師和學生對實驗課的認識不夠重視
很多大學生在學習時,仍然保持著高中的一些學習習慣,就是重理論輕實踐。到了大學以后,對實驗課的重視程度仍然輕于理論課,他們在思想上并沒有將實驗課提升到與理論課同等重要的地位。其次,諸如大學英語四六級、計算機等級的考試也占據了學生的大部分時間,這些考試都會涉及到以后學生的就業、落戶等問題,使他們沒有更多的精力投入到實驗課的學習當中去;最后,基礎實驗較多,沒有充分激發學生的興趣,結果基礎沒學好,專業實驗課也是學的一塌糊涂,操作能力自然就會很差。
2.化學實驗室建設水平落后
有的高校把實驗教學附屬于理論教學,在一定程度上削弱了實驗教學在整個教學過程中的作用。另外,在實驗教學的建設中投入非常有限,實驗儀器設備及設施老化、廢棄、數量不足,且配套不齊全,自動化程度不高,儀器設備分散,開出實驗率低,設備利用率低,實驗條件、實驗手段、實驗技術水平落后。
3.實驗課教師隊伍的素質不高
在一些高校里,實驗教師是輔助教學的二線工作人員,因此大家一直認為實驗工作無足輕重,致使不少人缺崗在編,卻很少或根本沒有從事實驗教學工作,部分人員只經過簡單培訓就上崗工作。此外,實驗室人員獨立活動能力弱,不利于充分調動實驗技術人員的積極性。
4.實驗課程管理制度的松懈。
多數高校都有實驗課考試不通過不能參加理論課考試的規定,但是幾乎所有高校學生每次實驗課都來參加,不論實驗做的如何,其實驗課程考試成績均為合格,以杜絕學生因實驗課考試未通過而不能參加理論課考試的現象發生。從而使學生滋生了輕視實驗課的想法,反正最后也能通過。
四、大學生化學實驗教學改革的具體措施
1.將理論教學與實踐教學有機結合起來
課堂教學可以使學生熟悉每種儀器分析方法和分析儀器所基于的基本理論,也可以培養學生的思維和創新能力;同時加大實踐教學的比例,使學生能有機會學習和使用這些儀器和設備,運用理論與實際相結合的教學過程,最大限度地提高學生的實踐能力。培養學生比較系統地掌握本學科、專業必需的基礎理論、基本知識,掌握本專業必要的基本技能、方法和相關知識,具有充實本專業實際工作和研究工作的初步能力。教會學生在實踐中自主地發現問題、查閱資料、處理及解決問題[8]。
2.注重更新實驗教學手段
隨著科學技術的發展,電化教學手段的廣泛應用,計算機及多媒體技術的日益普及,這些教學手段可以將實驗的全過程生動、形象、直觀地展現在學生們面前,便于學生對某些抽象、枯燥的實驗原理、理論和概念更準確、更深刻地理解和掌握,激發學生的學習的興趣,提高他們學習的積極性。在儀器分析教學和實驗中,最嚴峻的一個問題是一些大型貴重儀器的短缺。采用多媒體教學可以在某種程度上彌補機器難以普及的缺陷。
近年來開始應用的計算機輔助教學技術,可以把計算機應用和化學實驗教學緊密結合起來,利用微機模擬實驗的全過程,對拓寬學生知識面,開闊學生視野,鞏固和提高學生計算機應用能力,培養學生創造性思維有極大促進作用,這是傳統的實驗教學手段所無法比擬的。還要注意加強計算機在實驗教學中的應用,引導學生利用計算機進行繁雜的實驗數據處理和數據分析,不斷改進傳統的實驗方法和測試手段,促進實驗內容與現代科學技術的有機結合。
3.開展靈活多樣的實驗教學形式
針對目前存在的實驗教學學時數偏低的問題,在按實驗教學大綱的要求開好課內實驗的前提下,各實驗室應積極創造條件,貫徹因材施教的原則,在學有余力的學生中開展一些豐富活潑、形式多樣的課外實驗活動,如開放實驗室,在實驗室完成課程設計、畢業(論文)設計,開設實驗選修(輔修)課,開設第二課堂,成立課外科技興趣小組,參與教師的科研課題等,以此作為實驗教學的延續、補充和提高[9]。
4.強調學生在實驗教學中的主體性
在實驗過程中教師要明確學生是學習主體的觀點,在學生熟練掌握基礎實驗知識和實驗技能之后,充分利用大學生求知欲強、愿意動手、喜歡操作的特點,放手讓學生在實驗過程中唱“主角”,給學生充分的獨立思考、獨立活動和探索新知識的鍛煉機會,充分發揮學生在實驗中的主觀能動性。為進一步調動學生化學實驗的積極性和參與意識,可以讓學生自己設計實驗題目,帶著問題動手做,帶著問題去學習、去查找答案,完成實驗,提出改進實驗的思路和方法,變被動為主動。不但可以培養學生的自學能力、在知識海洋中查找資料的能力、解決問題的能力,還可以充分調整、調動學生學習化學實驗的積極性和對化學課的興趣。這種放手讓學生參與的做法激勵了學生積極思考的意識,增強了化學實驗思維能力,拓寬了學生知識面,變被動機械的學習為主動靈活的學習,學生動手能力也有了很大提高[10-12]。
5.在實驗教學中培養大學生創新能力
要培養學生的實驗創新能力,必須首先加強學生實踐動手能力的培養,科學改革實驗教學內容,減掉那些陳舊的演示性的實驗、驗證性實驗,增加一些設計性、應用性和綜合性實驗,鍛煉學生綜合運用所學知識,解決實際問題的能力。另外,也可以讓學生參與到教師的教學科研活動中,讓他們真正體驗實驗的價值與魅力所在,培養學生在紛繁復雜的科學領域發現問題,找到發明創造的方法[13]。
5.1 查閱文獻能力
通過網上查詢、圖書館文獻查詢等方式,在前人大量科研工作的基礎上,不斷總結經驗,找到研究的切入點,有所創新,將兩者完美結合,成為自己的東西,在實踐中提高創新能力[14]。
5.2 實驗設計能力
針對研究方向,在查閱資料的基礎上,討論實驗方案,根據前人的工作和化學實驗的特點,設計實驗方案和實驗的具體內容。
5.3 動手能力的培養
通過示范各種設備的使用方法,充分發揮學生的聰明才智,鼓勵他們動手動腦,遇到困難,自己想辦法克服,不要立刻告訴他們如何做,以此來磨練他們的意志。
5.4 化學實驗操作的準確性訓練
實驗操作的正確與否直接影響著實驗結果的準確性,熟練和扎實的實驗技能是學生應該具備的能力,要強調基本操作規范化的重要性和必要性。
5.5 寫作能力的培養
首先給學生一個論文的模版,按照模版撰寫論文,論文要進行反復修改,比如摘要盡量簡潔,關鍵詞要有,論文中的圖表要規范,論文文筆要流暢,內容充實,結論要總結好,還要有文獻的引用及致謝等。
6.加強學校實驗室硬件建設
提高大學生實驗創新能力的培養,必須搞好實驗室的硬件設施建設。實驗教學不僅能綜合利用學生學過的理論知識提高學生的動手實踐能力,更能夠較好的培養學生的實驗創新能力,從而提高學生的綜合素質。這些年來,大部分學校對學校的實驗室都有很大的改善,但隨著經濟的快速發展,大學生的數目越來越多,學校實驗室遠遠不能滿足實驗教學的需要。學校必須要有計劃的、有步驟地增加對實驗室的投入,對實驗室的設備要不斷更新、不斷完善,才能為實驗教學提供更好的條件[13]。
7.提高實驗教學人員的素質,促進實驗教學水平的提高
學生實驗操作水平,實驗創新能力的提高與學校實驗指導教師的能力密切相關。目前,部分學校化學實驗教師隊伍素質與社會發展不適應,長期對實驗教學的不重視,導致大量人才的流失,實驗教學人員嚴重不足,另一方面,廣大學生卻對教學要求提出了更高的要求,他們已經不能滿足實驗指導書上知識的學習,簡單的技能指導完全不能滿足他們對知識的渴望,這就要求廣大實驗指導老師不僅要專業精,還要求知識廣。為了加強實驗教學隊伍實力,還可以將一些高學歷,高能力的教師引進到教師隊伍中,把這些教師培養為實驗教師隊伍的骨干成員,學科帶頭人,從而提升實驗教學水平。
8.改進化學實驗成績的評定方法
實驗成績評定方法和量化評分標準的改進有助于促進學生的實驗興趣和科研行為的養成,根據前人實踐經驗和方法,實驗成績評定一般采用的幾種方法如下[15]:
8.1 實驗預習檢查法
檢查對整個實驗課程體系的宏觀了解和認識,既是每次實驗前的準備工作,又是做好每個實驗的保證。
8.2 實驗過程評分法
就是學生在做實驗的過程中,老師觀察每個學生做實驗的情況,按一定的方式和標準,進行現場評分。
8.3 實驗報告審閱評分法
實驗報告是學生在實驗基礎上的再加工過程,對培養學生的抽象思維能力,數據的觀察、記錄與處理能力,實驗過程的概括思維能力,科技論文寫作和表達能力,以及實事求是的科學精神與工作作風,具有不可替代的作用。
8.4 其他評判方法
如學生參與全國大賽并取得好成績,或科研創新具有特色;實驗事故率處理與新現象發現;操作規范與衛生習慣,制度與紀律遵守等,一般由老師靈活掌握,作為個性或特色適當加、減分。
9.重視化學競賽對實驗教學的推動作用
廣泛地開展化學實驗技能競賽活動,可以激發廣大學生提高化學實驗技能的熱情,培養他們的全面素質與能力,能夠有效地大面積提高教育質量,同時也有力地推動和促進高校的化學實驗教學[16]。
開展化學實驗技能競賽受到了廣大院校和師生的極大重視,各參賽院校都以實驗技能競賽為契機,加大了對化學實驗的投入,如投入經費改善設備條件,更新實驗儀器,對學生開放化學實驗室等。而參加訓練的學生也都加大了對化學實驗的精力投入從長遠上看,這些都有利于化學實驗教學的進一步深化和提高。
9.2 發現實驗教學中的不足,交流實驗教學經驗
在化學實驗技能競賽中,參賽學生所產生的諸多失誤,有相當部分反映了在實驗教學中的存在問題,對今后的實驗教學改革提供了參考資料。通過競賽與交流,各院校發現一些化學實驗教學中存在的不足之處,在后繼的實驗教學中加以改進和優化。
總之,通過調整化學理論和化學實驗教學內容和方式,改進實驗教學方法,強化教學管理,加強實驗教學條件的建設,培養學生扎實的理論基礎和規范、嫻熟的實驗操作技藝,提高學生發現問題、綜合分析問題和解決問題的能力,改善化學實驗教學的評定方法,提高化學實驗教學人員的職業素養,才能更好的促進大學生化學實驗教學的改革與發展。
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