時間:2023-03-17 18:05:43
序論:寫作是一種深度的自我表達。它要求我們深入探索自己的思想和情感,挖掘那些隱藏在內心深處的真相,好投稿為您帶來了七篇化學反應論文范文,愿它們成為您寫作過程中的靈感催化劑,助力您的創作。
1.1采樣時間與地點
2012年3月—2013年2月連續1a監測青島市大氣中的VOCs,采樣地點位于嶗山區金家嶺。該點臨近嶗山區主干道,周圍主要是高、中層建筑,屬于商業和居民混合區,東北側距離約800m有山體環繞,西側約150m是1個小型加油站。
1.2監測儀器
利用在線氣相色譜儀觀測大氣中VOCs,儀器為法國CHROMATE-SUD公司提供的AirmoVOC分析系統,包括A11000型AirmoVOCC2-C6和A21022型AirmoVOCC6-C122臺分析儀,由2組采樣系統和2組分離色譜柱系統組成。其中C2-C6分析儀用于監測含碳個數在2~6之間的低沸點組分;C6-C12分析儀用于監測含碳個數在6~12之間的高沸點組分。檢測器均采用火焰離子化檢測器(FID),能確保分析的高靈敏度和高選擇性。儀器校準采取內部校準與外部校準相結合的原則,內部校準物質為正丁烷(體積分數60×10-9)、正己烷(體積分數20.5×10-9)、苯(體積分數32.5×10-9),系統每天自動啟動1次內部校準程序。外部校準采用56種VOCs的標準氣體,每種物質的體積分數在110×10-9~120×10-9之間,至少每月校準1次。
2結果與討論
2.1VOCs濃度水平及組成
對青島市大氣中50種VOCs組分進行定量分析,其中包括烷烴29種、烯烴7種、芳香烴14種。觀測期間,該市大氣總VOCs體積分數(小時值)變化范圍為0.5×10-9~230.4×10-9,全年均值為9.2×10-9,其中烷烴所占比例最高,為66.7%,芳香烴和烯烴所占比例為21.0%和12.3%。表1為青島市VOCs部分優勢物種的體積分數與國內外城市的比較結果。由表1可見,青島市大氣中的VOCs濃度較其他城市低,其中丙烷、正丁烷、異丁烷、異戊烷、丙烯、甲苯等組分的濃度均低于其他城市,而苯的濃度高于北京、中國香港、里爾。順-2-丁烯、反-2-丁烯和異戊二烯的濃度水平與其他城市相當,乙苯的濃度水平與北京、達拉斯近似。
2.2VOCs不同組分的變化特征
2.2.1季節變化特征
圖1為不同季節VOCs各組分比較。由圖1可見,總VOCs濃度夏、秋季高于春、冬季,與天津市規律相似[1],與寧波市[4]相反。各月VOCs濃度水平相差較大,9月最高,4、5月最低。夏、秋季植物生長茂盛,釋放出大量萜烯類化合物,是大氣中VOCs的重要天然源。人為源方面,夏、秋季氣溫高,低沸點的VOCs揮發加劇,增加了來自加油站、汽車油箱直接揮發的有機物[14]。此外,夏、秋季正值青島旅游高峰,《2012年青島市統計公報》表明,當年共接待游客5717.5萬人次,若按45座的旅游巴士計算,則至少有127萬輛機動車出入該市,尾氣排放大幅升高,戶外燒烤興起也有較大貢獻。烷烴在各季節占總VOCs的比例均為最高,其次為芳香烴和烯烴,3者比例范圍分別為56.8%~71.2%、16.4%~31.9%和10.1%~15.0%。烷烴和烯烴在夏、秋季的濃度明顯高于春、冬季,可能與夏、秋季溶劑揮發加劇、機動車尾氣排放增多、植被釋放增多等因素有關;芳香烴秋、冬季濃度較春、夏季高,可能受工業源、機動車源的綜合影響。
2.2.2日變化特征
圖2(a)(b)(c)(d)為夏季與冬季不同VOCs組分的日變化趨勢。由圖2可見,烷烴、烯烴在夏季與冬季的日變化均呈現“兩峰一谷”特征,與交通早、晚高峰對應。早晨7:00前后出現峰值,之后隨著大氣邊界層抬升和太陽輻射加強,污染物被稀釋且部分經光化學反應被轉化,濃度迅速降低,至14:00前后降到最低值,傍晚隨著大氣邊界層降低和交通晚高峰到來,濃度又迅速升高并在18:00前后達到峰值。與北京市的研究結論[3,14]類似,烷烴、烯烴的日變化規律與交通早、晚高峰有明顯對應關系,主要與機動車尾氣排放增加有關。芳香烴的日變化規律與烷烴、烯烴不同,夏季日變化趨勢較平緩,且白天高夜間低,可能受化工企業排放和溶劑揮發等影響;冬季日變化在上午和夜間有較明顯的峰值,除人為源排放外,氣象條件也是重要影響因素,夜間大氣邊界層降低,污染物聚集,易形成濃度峰值。
2.2.3周末效應
由于不同時期交通活動、工業生產存在差異,大氣污染物在工作日(周一—周五)和非工作日(周六—周日)通常表現出不同污染特征。選取2012年8月—9月間的6個星期對VOCs各組分、氮氧化物進行周末效應分析,見圖3。可以看出,總VOCs在工作日的平均濃度高于非工作日17.2%,其中烷烴、烯烴、芳香烴在工作日的平均濃度分別高于非工作日11.9%、30.7%、17.4%,各組分均表現出不同程度的周末效應,可能與工作日機動車源、工業源等活動增加有關。氮氧化物在工作日的平均濃度較非工作日高60.0%,表現出顯著的周末效應,由于氮氧化物主要來源于機動車尾氣,進一步證實了機動車源對工作日的重要貢獻。
2.3VOCs物種間的相關性及來源分析
將大氣壽命近似的VOCs物種作相關性分析,由于相同的物理混合、光化學去除過程會引起相同的濃度變化,則兩者在大氣中的濃度比值等于其在排放源中的比例,由此可以大致判斷其主要來源[8]。表2為青島市VOCs優勢物種相關性分析。由表2可知,反-2-丁烯與順-2-丁烯的相關性較高,且比值為1.23,與北京隧道實驗的結果[15]接近,可推斷這2種烯烴主要來自機動車尾氣。苯、甲苯、乙苯相關系數在0.6~0.9之間,說明其排放源類似。甲苯/苯的比值(T/B值)可用來評價機動車尾氣對苯系物的貢獻,一般認為T/B值接近2.0表示機動車尾氣貢獻顯著[3],T/B值偏離2.0越遠說明受機動車影響越小,而受溶劑揮發、工業源等影響越大。研究表明中國香港機動車貢獻顯著(T/B值為2.27)[16],而珠三角工業區則主要受工業源影響(T/B值為4.8)[17]。青島市T/B值為0.56,遠小于2.0,說明溶劑揮發、工業源影響較大。烷烴物種與苯系物的相關性較低、污染來源不同,一般認為烷烴來自機動車排放、汽油揮發或燃料泄漏等過程。表2中丙烷和正丁烷、異丁烷的相關系數均在0.60以上,且與乙烯(燃燒過程產物)、異戊烷(汽油主要組分)相關性較低,由于丙烷是液化石油氣(LPG)主要成分[15],可判定這3個物種主要來自以LPG為燃料的車輛排放。
2.4化學反應活性
臭氧為二次污染物,是復雜光化學反應的產物,并且受氣象因素的影響。通常用OH自由基消耗速率(LOH)估算初始過氧自由基(RO2)的生成速率,該反應是臭氧形成過程的決定步驟[18],因此可通過LOH值大致比較不同組分對臭氧生成的貢獻。研究得出,夏、冬季青島市VOCs組分中烯烴濃度雖然只占10.1%~15.0%,但其臭氧生成貢獻最高,占總VOCs的68.1%~77.7%;烷烴雖占VOCs總濃度的大部分比例,但由于其化學反應活性較低,夏季的臭氧生成貢獻為15.1%,冬季僅為11.6%;芳香烴對臭氧生成貢獻在夏季為7.2%,冬季增加至20.3%。青島市大氣VOCs組分中烯烴的臭氧生成貢獻遠高于烷烴和芳香烴,這與廣州地區的研究結果相似[6],而上海和深圳地區則主要以芳香烴最高[5,8]。分析夏、冬季臭氧生成貢獻較高的VOCs物種可得,夏季前5位貢獻較高的物種(按照LOH從大到小排列)依次為反-2-丁烯(0.50s-1)、順-2-丁烯(0.44s-1)、1,3-丁二烯(0.38s-1)、異戊二烯(0.38s-1)、異丁烯(0.30s-1),均為烯烴化合物,且LOH值均在0.30s-1以上;冬季前5位貢獻較高的物種依次為1,3-丁二烯(0.52s-1)、異戊二烯(0.41s-1)、順-2-丁烯(0.23s-1)、乙烯(0.15s-1)、乙苯(0.15s-1),除1,3-丁二烯、異戊二烯的LOH值超出0.30s-1外,其余物種LOH值均較低。
3結論
關鍵詞:教學模型;化學反應速率;教學設計;教學轉化
中圖分類號:G633.8文獻標識碼:B文章編號:1672-1578(2013)03-0288-01
化學反應速率是化學動力學的重要內容?;瘜W反應速率內容隸屬于對化學反應的認識。高中階段自主學習方法的運用、抽象思維能力的形成都需要一定的鍛煉機會。通過本節課的學習、實踐,探究,學生已經初步涉及物質的本身性質,濃度,溫度、催化劑以及反應物的顆粒大小等因素對反應速率的影響,并已經掌握了一些實驗基本能力(操作技能、觀察能力、分析能力、簡單運用實驗解決問題能力、評價簡單實驗能力等)。可見,這樣的編排符合學生的能力發展水平。從而為學習本內容奠定了基礎。
1."化學反應速率"模型的教學設計
圖1化學反應速率的學生認識發展層級
數學模型是對所研究問題進行一種數學上的抽象,即把問題用科學的符號語言表述為一種數學結構。通過數學模型的邏輯推理、求解和運算,就能夠獲得客觀事物的有關結論?;瘜W反應速率方程是在大量實驗經驗的基礎上得出的數學模型,是濃度與化學反應速率之間的數學關系。不同的化學反應,其反應濃度與化學反應速率的定量關系是不同的,速率方程實際上是一個經驗公式。因此這一數學模型的建立過程有助于擴展學生對規律研究的認識。
2.建立從具體知識的教學向為以觀念構建為核心的教學轉化
觀念建構為本教學在內容上也選擇和講授事實性知識,但事實性知識的作用更多的是觀念建構的工具和載體,最終目的是要在這些事實性知識基礎上通過不斷的概括提煉而形成的深層的、可遷移的觀念或觀念性知識。由于觀念的整合作用,能很好的把本來孤立和零散的知識聯系起來,形成一個有意義的整體。與此同時,觀念建構為本教學強調要把學生置于真實有意義的學習環境里,通過問題解決和活動探究去建構觀念而不是僅僅記憶事實。觀念建構為本教學強調學習要在具體性知識的基礎,通過不斷的概括提煉而形成深層的觀點和思想。要達到這一目的,就需要學生對具體性知識進行深入理解,找出知識之間的內在聯系,并通過不斷應用知識把知識功能化,挖掘知識的認識價值和方法價值,從而把具體性知識轉化成觀念性知識。
由于本部分內容的教學中涉及到的碰撞理論、活化能理論、速率方程等都是針對基元反應的,在應用于復雜反應時,可能會出現某些矛盾或錯誤,因此在教學中如果不涉及反應歷程和基元反應的內容,就會影響學生對反應速率的本質的理解,但是在本部分內容的教學中加入反應歷程和基元反應,又會給學生增加學習的難度。因此,在化學反應速率的教學中是否要涉及這些相關內容有待于進一步討論。
參考文獻
[1]高瑛,馬宏偉,顏桂琴,化學教學,2005,(5):8-9
[2]陳瑞芝,化學教育,2007,28(8):48-50
[3]龔國祥,馬春生,劉江田,化學教育,2012,,33(3):12-24
關鍵詞:建筑施工,混凝土裂縫,控制措施
0.引言
混凝土是一種由砂石骨料、水泥、水及其他外加材料混合而形成的非均質脆性材料。由于混凝土施工和本身變形、約束等一系列問題,硬化成型的混凝土巾仔在著較多的微孔隙、氣穴和微裂縫.裂縫的仃任和發展通常會使混凝土結構內部的鋼筋等材料產生掰蝕,降低鋼筋混凝土的承載能力、耐久性及抗滲透能力,影響建筑物的外觀、使用壽命,嚴重者將會成脅到人身安全。
1.建筑混凝土工程中常見裂縫及其產生原因
建筑混凝土施工過程中,由于結構構件設計結構荷載不當、結構地基的不同以及混凝土澆灌、凝結過程中混凝土表面溫度差、失水速度的快慢,產生了干縮裂縫、塑性收縮裂縫、沉陷裂縫、溫度裂縫及化學反應引起的裂縫等等。
⑴結構構件設計和荷戴不當以及構件內應力的作用下,產生的徐變裂縫。
設計不當引起裂縫構造處理不當,主次梁交合處豐梁未設加強箍筋或附加吊筋;火截面梁未設腰筋;構件斷面突變或因開洞、留槽引起應力集中等素,均可導致構件裂縫的出現。結構荷載不當引起裂縫、結構因承受荷載而產生裂縫的原因很多,存施工中或使用中都可能出現。結構構件在內應力的作用下,除瞬時彈性變形外,其變形值隨時間的延長而增加的現象稱為徐變變形。
⑵ 結構地基的不同,產生的沉陷裂縫結構地基土質不勻、松軟,回填土不實浸水、模板剛度不足,模板支撐間距過大都會導致混凝上結構產生裂縫。
此類裂縫多為深進或貫穿裂縫,其走向與沉陷情況有關,一般沿與地面垂直或呈300 -450方向發展。論文參考。較人的沉陷裂縫,往往會有一定的錯位,其裂縫寬度·般與沉降量成正比關系。裂縫寬度受溫度變化的影響較小。地基變形穩定之后,沉陷裂縫也基本趨于穩定。
⑶混凝土澆灌、凝結過程中,由于混凝土表面溫度差、失水速度的快慢及化學反應影響有可能產生干縮裂縫、塑性收縮裂縫、溫度裂縫及化學反應引起的裂縫堿等等。如表1所示,
表1 裂縫類型
裂縫類型 產生時間 產生原因 特征 產生的相關因素
干縮裂縫
混凝土養護結束持的一段時期或澆筑被劫持的一周左右 混凝土受外部條件和內部條件的不同影響.產生內外拉而產生干縮裂縫 裂縫不可逆,表面性的平行線狀或網狀淺細裂縫,寬度0.05-0.2mm 混凝土的水灰比,水泥成分,水泥用量等
塑性收縮裂縫
凝結之前,干熱或大風時期
受高溫或較大風力的影響, 混凝土強度無法抵抗混凝土體積的急劇收縮而產生龜裂
中間寬、兩端細且長短不一
水灰比,、凝結時間溫度、風速及相對濕度等 溫度裂縫 混凝土施工中后期 混凝土內外溫差較大.表面應力超過其抗拉極限 混凝土表面較淺的范圍
化學反應引起的裂縫 混凝土結構使用過程中 堿骨料反應和鋼筋的腐蝕
關鍵詞:促進學生認識發展;中和反應;常見的酸和堿;教學案例;教學設計
文章編號:1008-0546(2014)04-0055-03 中圖分類號:G633.8 文獻標識碼:B
本案例涉及的教學內容為“義務教育教科書 人教版 下冊 第十單元 課題2酸和堿的中和反應”。在前面的學習中,了解酸和堿的性質和用途,同時也認識酸和堿的概念及其具有相似性質的原因。本課題的主要內容:中和反應的原理及其應用,溶液酸堿度含義及其測定。本教學設計對本課題教材內容順序重新調整:第一課時先完成“溶液酸堿度含義及其測定”內容的教學;第二課時也就是本課的教學內容:完成“酸與堿的中和反應及其應用”等內容的教學。本案例教學設計通過引導學生實驗探究證明鹽酸溶液和氫氧化鈉溶液混合過程中是否會發生反應;同時,借助手持技術獲取兩溶液混合過程中pH的變化,更深入認識中和反應原理;最后讓學生理論聯系實際,了解中和反應在生產生活的應用。
一、教學目標
認識酸和堿之間發生的中和反應、鹽的組成,會書寫中和反應化學方程式。
通過分析酸堿中和反應的微觀變化圖及中和反應過程中pH變化的曲線圖,學會用分析、歸納的方法對信息加工處理得出結論;通過探究酸堿之間發生中和反應,學會證明沒有明顯現象的變化是否發生化學反應。通過了解中和反應在實際中的應用,學生體會到化學與生產、生活密切聯系。
二、教學過程
教學活動主題一:從生活走進化學
[設計說明]以學生身邊的生活事例導入本課題內容,吸引學生的注意力,激發學生對本課題內容的學習興趣,讓學生認識到化學的學習價值?!皬纳钭哌M化學”是化學科“生活教育”的認知思路,讓學生養成關注身邊的化學,讓學生養成應用化學知識去理解生活生產現象或問題。
教學活動主題二:酸堿混合時是否會化學反應?
[設計說明]通過一組學生實驗產生認知沖突,引入本環節的主題:酸堿混合時是否會化學反應?學生通過討論、設計、實驗等過程,更深入理解酸堿混合時會發生反應,進一步達成探究“沒有現象的混合過程是否發生化學反應”的方法。最后,通過手持技術這一新型教學手段呈觀反應過程的曲線表征,為教學提供了豐富的信息。師生雙方在共同處理信息過程中,實現了信息的交換。這種促成課堂中信息的多向交流,進一步培養學生收集、處理、評價、應用信息的能力。通過“酸堿混合時是否會化學反應?”這一問題的深入探究,初步掌握了化學學科的認知方法,增強了認知的深度,提升了認知水平。
教學活動主題三:酸堿反應發生什么反應?
[設計說明]本環節經歷科學抽象的過程,學生認知過程發生了質的飛躍。從質量守恒定律的角度引導學生從實驗現象分析該類反應,抽象出中和反應的反應規律和鹽等概念。應用相關的動畫或示意圖等手段,化抽象為具體,有助于學生更深入理解它們的含義。學生對這類反應的認識產生了理性的飛躍。
教學活動主題四:從化學走向社會
[設計說明]經過科學抽象所獲得的一般規律,應用于指導實踐,才能體現其價值。同時,學生通過把這些理論知識應用實際中,培養了學生遷移所學知識解釋、解決相關的實際問題的能力,同時,也及時檢測中和反應知識等教學目標的達成程度。
教學活動五:學生交流學習體會、小結本課題內容
[設計說明]梳理本課內容,讓知識系統化、條理化。
遷移拓展
查閱相關資料(有條件可以完成相關的家庭小實驗)后,回答以下問題:
(1)廚房清潔劑和廁所清潔劑混合時,會降低它們的功效。為什么?
(2)皮蛋味澀,請你設計一實驗檢驗它呈酸性還是堿性?在食用之前如何用簡單的方法除去澀味?
三、案例點評
(1)創設有意義的認知背景,經歷認知的過程。教學“從生活走進化學” 開始,抽取有價值的問題,并深入進行探究,抽象出化學概念,最后由“化學走進社會”。體現了生活教育理念和STSE(科學技術社會環境)教育理念。學生經歷了認知的完整過程,明確認識的起點在哪里?終點在哪里?深入體會化學在保護環境、促進人體健康的應用價值。
(2)突破認知的難點,初步掌握一類的認知方法。本教學中的難點:部分酸和堿混合過程沒有明顯的現象變化,如何判斷這一混合過程是否發生反應?發生什么反應?如何把“中和反應”應用于解釋或解決生產生活中問題?本案例圍繞這些認知的難點,讓學生深度參與探究的過程,并收集、處理實驗現象、曲線、微觀動畫過程、化學符號等多重表征信息,讓學生經歷深刻的認知過程,獲得探究一類物質變化問題的方法(沒有明顯現象的溶液混合是否發生化學反應),從理性的高度提升對中和反應的認識。
參考文獻
關鍵詞:化學反應速率 影響因素 閱讀探究 實驗探究 設計與反思
化學反應的快慢和限度時認識化學反應的一個必不可少的維度,是解決“如何更加有效地利用化學反應”這一問題的重要依據。本節教材將引領學生從化學反應快慢和限度這一全新的視角,繼續認識化學反應。
本節課以第一課時為教學內容,從日常生活中學生熟悉問題和趣味實驗入手展開教學,讓學生體會化學反應有快慢之分,引出化學反應速率的概念,在此基礎上通過實驗探究,總結影響化學反應速率的因素。
細化解讀課標:以問句使教師與學生之間展開關于本節內容的對話,把學習目標公開化。1.如何說出化學反應速率的概念,根據概念正確寫出表達式?2.怎樣通過自主探究實驗,體會控制變量、對照試驗等科學方法的運用,培養觀察、分析能力及嚴謹細致的科學態度、團結合作的精神?3.怎樣舉例說明日常生活、生產中各種因素對化學反應速率的影響,體會催化劑在現代工業生產中的用途?
本節課以培養學生自主獲取新知識的能力為目的來設計教學,采用閱讀探究、實驗探究相結合的教學模式,其設計的教學指導思想是由淺入深,層層深入,從學生日常生活中的化學現象和實驗中抽象出有關的概念和原理,形成一個由宏觀到微觀、由感性到理性、由簡單到復雜的科學探究過程。其主要教學過程設計為:
創設情景、引導發現、閱讀探究提出新概念提出探究問題組織學生實驗探究學習實驗信息收集概括完善體系遷移應用
圍繞學習目標,考慮學生感興趣的問題(如愛好,衣食住行,新聞熱點等)展開教學,調動學生的積極性。本節課的引課設計了趣味實驗自制飲料、圖片展示,新的場景激發了學生的好奇心、興趣和學習動力。為一節課的展開起到思維定向的作用。
閱讀探究,對本節較容易的概念化學反應速率設計了自主學習方法,將學習目標整合為三個由易到難的問題,學生閱讀后思考完成,小組討論對改,發現問題后,讓先理解掌握的同學給其他同學展示講解,幫助其他同學加深理解。
演示實驗,實驗目的:探究接觸面積對化學反應速率的影響實驗原則:對照原則、單一變量原則實驗步驟:1、在兩支試管中分別加入3mL等濃度的鹽酸2、取等質量的塊狀、粉末狀碳酸鈣于兩只氣球中3、將兩只氣球分別套于上述試管上,并同時將碳酸鈣與鹽酸反應,觀察現象,得出結論。
設計演示實驗,給學生方法引導,規范操作,為進一步的分組探究實驗做鋪墊。教師要創設一些合適的情景,讓學生盡可能地“親自”參與知識的發現過程。學生參與演示,講解,使學生加深對知識的理解。
分組實驗合作探究,讓學生之間進行交流、合作,在同伴間的認知“碰撞”中加深對事物的理解。由學生展示匯報探究過程和所得結論。通過運用、操作、解釋促進理解,學會用知識去分析、解決實際問題,學會學習的方法。
課堂檢測,結合學習目標,設計不同層次的檢測題,鞏固所學知識,檢測目標達成情況。
課堂小結,引導學生從知識角度,生產生活角度,學習方法角度總結本節所獲,收效很好。
作業設計,設計更加豐富的形式,如書面作業、上網查閱資料,撰寫小論文等,使作業更具趣味性。通過學生互評,老師批改講評,使學生不僅看到了自己的不足,也學習到了別人的長處。在別人幫助自己的同時,自己也給與了別人建議。這種互動互助的模式,在不經意間同時增長和提高了學生的知識與能力。
及時多角度給與評價,學生清楚評價的標準,既有學習過程的評價,又有測試的評價,在學習過程中和及時和學生交流,傾聽他們的想法,學生明白自己與目標的差距并有努力方向。
閱讀探究展示活動中老師評價角度:學習目標達成情況,思路清晰,表述是否完整準確。
演示實驗展示活動中老師評價角度:理解程度,操作規范,現象分析是否到位。
分組實驗探究展示活動中學生互評評價角度:學習目標達成情況,理解程度,積極參與情況,分工合作情況。
檢測題展示活動中學生互評,自評,評價角度:理解程度,思維嚴密,講解是否透徹,展示風采。
評價形式多樣及時,老師給學生評價,學生之間評價,學生自我評價。師生互動,生生互動,使課堂具有吸引性。評價者看的是學習活動,即學生用來表現其理解水平的語言、行為。根據評價給學生提供反饋意見,糾正錯誤,讓這些用來評價的標準幫助學生完成作業,學生利用在評價中獲得的反饋信息來,反思并改進學習,提高學生綜合能力。
本節課活動設計形式多樣,環環相扣,由淺入深。充分體現學生為主體,教師為主導。師生配合默契,學生積極參與,加深理解,很好的達成了三維目標。課后設計問卷調查,與學生交流,不斷提高教學質量。
公開課結束后,得到了備課組成員和領導的客觀點評,指出了存在的問題與不足。
1、以學生為主體的活動,對于學生語言表述及實驗操作的錯誤未及時糾正。如演示實驗由學生完成的過程中滴加HCl操作的不規范,未及時指出,在表揚學生積極參與的同時應委婉指出不足與改進的方向。
2、對于知識內容方面,學生講解評價總結方面不到位的未及時補充,重難點知識未做進一步的強調。如化學反應速率的概念的三點說明(1)取正值,只有大小,沒有方向(2)反應速率必須指明具體的物質(3)指平均速率,而非瞬時速率為進一步強調指出。
五大特點是
(1)化學家對物質的認識和研究,從宏觀向微觀深入。20世紀以來,化學家已用實驗打開原子大門,深入地了解原子內部的情況,并且用量子理論探討原子內的電子排布、能量變化等。就是對復雜的化學反應來說,也可以測量反應機理,了解反應過渡態的情況以及分子、原子間能量的交換。
(2)從定性和半定量化向高度定量化深入。雖然近代化學也曾廣泛地使用各種定量化工具,但是還只能說停留在定性和半定量化水平。本世紀60年代后,電子計算機大規模地引進化學領域,用它來計算分子結構已取得巨大的成功。如今任何化學論文如無詳盡的定量數據就難以發表,發表了也難取得公認。而且如今化學實驗的精密度愈來愈高,幾乎所有儀器都是定量化的,有的還用電子計算機來控制。
(3)對物質的研究從靜態向動態伸展。近代化學對物質的研究基本上停留在靜態的水平或從靜態出發,推出一些動態情況。例如,從熱力學定律出發,通過狀態函數的變化,從始態及終態情況推斷反應變化中一些可能情況?,F代化學已擺脫這種間接研究推理,而采用直接的方法去了解或描述動態情況,特別是激光技術、同位素技術、微微秒技術、分子束技術在現代化學里的大規模應用?;瘜W家目前已能了解皮秒內微粒運動的情況,反應中化學鍵的斷裂以及能量交換等情況。特別值得一提的是有關動態薛定諤方程的研究,一旦成功它將會為動態研究開辟光輝前景。
(4)由描述向推理或設計深化。近代化學幾乎全憑經驗,主要通過實驗來了解和闡述物質。雖然也有一些理論如溶液理論、結構理論等可以指示研究方向,但總體來說近代化學基本上是描述性的。原來化學中四大學科(無機化學、有機化學、分析化學、物理化學)彼此存在很大獨立性。然而現代化學已打破傳統的界限,化學不僅自身各學科相互滲透,而且跟物理、生物、數學、醫學等學科相互交融和滲透。特別是近年量子化學的發展,已滲透到各學科,使化學擺脫歷史傳統,可以預先預測和推理,然后用實驗來驗證或合成。例如,當今許多高難度的合成工作都事先根據理論設計,然后決定合成路線。著名的維生素B12的合成工作就是一個典范,它標志著化學已從描述向設計飛躍。
(5)向研究分子群深入。近代化學對化學的研究通常只停留在一個或幾個分子間的作用。即所謂0級、1級、2級、3級反應,對多分子的反應是無能為力的。但是近代化學遠遠不能滿足實際需要了,特別是研究生物體內的化學反應,就要研究多個分子甚至一大群分子間的反應了。例如,一個活細胞內往往需要幾十種酶作催化劑,同時催化許多化學反應。因此研究分子群關系,已成為現代化學的一個特點。
現代化學的發展方向,一是化學向分子設計方向前進。分子設計就是說化學家像建筑師造房子那樣設計好再建造。由于電子計算機、各種能譜技術、微微秒技術、激光技術、同位素技術等在化學上的應用,使分子設計逐漸趨向現實。上面說過的著名有機合成大師伍德沃德合成難度極大的維生素B12,就是按他創立的前沿軌道理論出發,計算后設計出最佳合成路線和原料配比,一舉成功并傳為佳話。目前全世界每年合成幾千種抗癌藥,大都是先設計好合成路線,而后進入生產的。
關鍵詞:制藥工程專業;有機化學;教學改革;探索
制藥工程專業是為企事業單位、科研院所培養具有較好專業知識、較強的動手能力和一定管理能力的德、智、體等方面全面發展的復合型人才,特別是要注重核心知識和核心能力的培養。在制藥工程專業學生培養過程中,理論教學和實踐教學同等重要。理論課程為學生構建合理的、扎實的知識框架,使學生在學習過程中,核心知識不斷增加,知識面不斷得到擴展,學習能力不斷加強。實踐教學著重培養學生的動手能力,在具有較好核心知識的基礎上培養學生的核心能力。邵陽學院制藥工程專業是2015年開始單獨招生的,之前設置為制藥工程方向,所以在課程設置上也有了明顯的變化。我校制藥工程專業強調的應用型人才的培養,服務地方經濟[1]。制藥工程專業理論課程分為專業基礎課和專業核心課,有機化學是制藥工程的一門重要的專業基礎課程,是為藥物合成反應和制藥工藝學等專業核心課程服務的。因此,有機化學教學效果的好壞直接關系到核心知識結構的搭建。有機化合物種類繁多,有機化學反應類型多樣,有機化學反應機理抽象,而且隨著科學不斷發展,新試劑和新的化學反應不斷涌現,進一步豐富了有機化學知識,學生在學習有機化學時總是感覺力不從心,不知道采用什么樣的學習方法才能把這門課程學習好[2]。學生覺得有機化學難學的一個重要原因是沒有很好的發現有機化學是一門系統性很強的課程,如何引導學生認識有機化學知識的系統性,傳授高效的學習方法,提高學生的學習積極性是有機化學教學改革的重點。本文擬從有機化學教學內容、教學方法、教學手段、教學效果等方面對制藥工程專業有機化學教學改革進行探討。
1圍繞核心課程,整合教學內容
有機化學是制藥工程的專業基礎課,是為藥物合成反應、制藥工程等專業核心課程服務,所以必須強調有機化學的基礎地位。有機化學是研究物質性質、轉化、分離等方面的內容。根據有機化學課程特點和地位,在教學過程中首先必須使學生分類掌握有機化合物的命名基本原則和方法,這是學習藥物化學和制藥工藝學的基礎,是對藥物分子結構進行命名的理論依據。其次,要使學生掌握不同有機化合物物理性質的變化規律,如熔點、沸點、溶解性等,這是學習藥物分離和制藥工藝學的基礎。在掌握了命名和物理性質之后,重點是有機化合物的化學性質,在這部分內容的講解過程中,必須使學生明白有機化合物的分類標準,每一類有機化合物官能團的特征,不同官能團能夠發生反應的類型和反應位點,為什么能夠發生反應,反應的活性中間體或過渡狀態是什么,歸納出反應的共性,以方框圖的形式將不同官能團的有機化合物所能發生的化學反應進行歸納總結,便于課后復習,一眼就能把具有相同官能團的化合物所能發生的化學反應類型看明白,簡單明了。在講解化學反應的過程中,輔以一些有特點習題來鞏固加深對所學知識的理解,達到學以致用的目的。學好了這部分內容,為學習藥物合成反應打下堅實的基礎。最后講解每一類化合物合成方法,而實際上有機化合物的合成是建立在有機化學反應的基礎上的,所以講解有機化合物的合成方法實際上也是對有機化學反應內容的復習,進一步加深學生對有機化學反應知識的印象,這樣有利于制藥工藝學的學習。
2改進教學方法,提高學習興趣
由于有機化學內容多,反應機理枯燥、難以理解,所以學生剛開始接觸有機化學就很容易產生厭學的情緒。如何調動學生的學習積極性,提高學生的學習興趣,直接關系到有機化學教學效果。在講解有機化學反應時,特別是一些經典的有機化學可以引入一些相關的歷史資料來提高學生的興趣,也可以引入一些實例來提高學生的熱情。如講解格氏試劑能夠和鹵代烴偶聯的時候,就可以引入對溴甲苯的格氏試劑與鄰氯苯腈反應合成沙坦類藥物的關鍵中間體--氰基聯苯;在講解醇無機酸的酯化時,可以引入硝酸甘油可以做炸藥;在講解韓奇吡啶環合成的時候,可以引入苯磺酸氨氯地平的合成。這樣可以使學生認識到所學知識的價值和意義。
3改革教學手段,拓寬教學渠道
隨著科學的發展,多媒體在各種教學過程中得到普及,應用多媒體教學明顯提高了教學效率和教學效果[3]。對于一些結構復雜的有機化合物的命名,在多媒體上展示出來直觀明了,相對于傳統的黑白板書,明顯節約了時間。在講解反應類型的時候,有利于開展對比教學法。在講解反應歷程的時候,可以根據反應過程逐步展示電子轉移方向,更有利于對反應歷程的理解。在講解構型和構象時可以輔以動畫,提高學生學習興趣,提高學習效果,如紐曼投影為什么交叉式構象穩定而重疊式構象不穩定,環己烷椅式構象的翻轉等都可以采用動畫教學,在講解反應過程能量變化圖時也可以引入動畫,使教學效果達到最佳?;ヂ摼W技術的飛速發展,為教學渠道的拓展創造了良好的條件,因此除了在課堂上采用多媒體、動畫來提高教學效果外,為了進一步提高教學質量可以采用QQ和微信平臺為學生解疑答惑。本人在上第一堂課的時候就向學生公布了QQ和微信,并強調如果在課堂上有什么還沒理解的,或者課后作業有問題的都可以通過這兩種方式交流,事實證明效果很好,很多學生在學習過程碰到了問題都通過這兩種方式得到了解決。網絡課程是學生可以開展自主學習的另一種途徑[4],邵陽學院有機化學是校級精品網絡課程,本人是負責人,我會定期將更新過的教學課件掛在網上,同時對有機化學中的重點知識和難點知識錄制了視頻,以微課的形式展示在精品課程網站上,供學生自主學習用,以加深對重點知識和難點知識的理解。為了自我評價學習效果,在精品課程網站上有典型題型練習。
4注重培養目標,改革評價體系
我校對制藥工程人才的培養目標是具有核心知識和核心能力,強調實踐動手能力培養。有機化學是為藥物合成反應、制藥工藝學兩門專業核心課程及專業實驗、各種實習服務的,所以在評價體系上應該進行必要的改革,打破期末考試為評價教學效果的唯一方式。采取課堂占綜合成績的10%,課外占綜合成績的20%,期末考試占70%的評價體系。課堂主要隨機提問,考察學生對所學知識的實際掌握程度。課外主要包括作業,與學生通過QQ及微信平臺交流,考察學生對所學知識的理解及應用,特別是在和學生交流過程中要強調有機化學反應的實際應用,如鹵代烴在氫氧鉀的醇溶液里發生消除反應,而在氫氧化鈉的水溶液中發生親核取代反應;不對稱烯烴與溴化氫的馬氏加成和過氧化物效應等。同時引入一些工業上實際應用到的有機化學反應和學生進行交流,以提高學生學習興趣。在期末考試試卷的選題過程中,也要強調對所學有機化學基本知識和基本理論的實際應用。譬如分離鑒別題可以引入一些藥物生產過程中的實際分離問題,合成題可以引入一些簡單具有特色藥物分子的合成。
5參加科研活動,鍛煉動手能力
學生可以通過申請科研立項來提高自己的綜合素質,如申請大學生研究性學習和創新性實驗項目,該項目分為校級、省級、國家級。學生要寫好申請書必須查閱相關的文獻資料,再根據所學的理論知識,提出項目預期可以達到什么目標,取得什么結果,在此過程進一步加深學生對所學基本理論知識的理解和認識。若項目獲批,必須開展相應的試驗工作,這樣使學生有將理論知識應用于實踐機會,如果理論知識在具體實踐中得到了驗證,將進一步提高學生的學習積極性。學生也可以通過參加挑戰杯,大學生化學化工課外作品競賽,大學生化學實驗競賽等活動來提高自己的動手能力。參加大學生化學化工課外作品競賽不僅可以提高學生動手能力,還可以提高學生的科學研究能力和論文寫作能力。這樣一來,學生可以變被動學習為主動學習,提高各方面綜合素質,為更好地適應社會需求奠定堅實的基礎。
6結語
為了提高有機化學教學效果,應該適應社會發展,不斷改進教學方法。必須以學生為本,著重提高學生學習主動性,強調學以致用,培養學生學習興趣,使綜合素質得到全面鍛煉。
參考文獻
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[2]吳愛斌,周五,李俊文,等.大類培養模式下化學化工專業有機化學課程教學改革[J].化工高等教育,2017(1):41-45.
[3]吳建一.有機化學多媒體教學開發研究[J].嘉興學院學報,2002,14(6):99-101.