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在化工生产中,化学原料的选择会根据化学反应的需要为标准。然而,在实验室中,就可以非常容易的发现。即便生成一种物质,其化学原料可以有许多种选择。例如氧气的产生,可以采用很多种方法。在实验室中,并不会去要求特别严格,也就是以经济安全为主。而在实际的化工生产中,就要考虑很以方面。首先,化工生产要以经济为第一原则,即开办化工场首先要盈利,其次要考虑到原料的节约,即以最小的代价换取最大的利润。此外,有一点也是非常重要的一点,要符合当前世界的主流———节能环保。对于化工生产而言,节能是一个难题,而环保则更是大难题。尤其是一些过滤以及电镀等行业中的化工技术,处理结束后会产生大量的废水。这些废水中富含大量的重金属以及具有危险的化学物质。一旦污染了饮用水或者是水源,对人类以及生态的影响都是非常巨大的。因此,在化工生产中,化学反应中原料的选择是非常重要的,在化工生产中也占据一定的重要位置。
(1)纳米原料在化学反应应用化工技术的重要性分析。纳米是当代高端的技术,其接近微观的技术使得很多领域都有了突飞猛进的发展。在化工技术中,纳米原料也得到了应用。纳米的优良特性很多,表面以及内部结构等都有着其他材料不可替代的优势。尤其是在涂层的防护方面,纳米原料可以降低溶解性,并有效隔离紫外线等外在的侵扰。在化工技术以及化工生产中,纳米材料起到了非常大的抗辐射的作用,其应用前景乐观,并进一步推动了化工技术中复合材料的发展与应用。
(2)化工技术中,催化剂是非常必要的。很多化学反应中都需要催化剂的使用,并且在大型的化工加工生产中,催化剂的作用更是不可小视。催化剂能够有效地控制化学反应的时间,并直接影响着化学反应的效率以及速率。而在实际的化工生产中,化工技术要求催化剂的使用效率要非常高,才能满足实际生产的标准。然而,在多数化工加工中,催化剂的效果往往都是无法满足要求。这样的现状导致了化工原料的浪费,增加了环境污染等等。化工加工中,催化剂的使用最好也是采用纳米材料。这样在催化时间的控制上,以及效果的呈现上都有了非常大的提高。
2化工技术中废物处理相关的化学反应的重要性分析
化学反应的应用不仅仅是用来进行化工加工,即不完全是进行生产,对于环保的难题———废物的处理问题同样是非常重要的。在当今环保为主流的时代,化工技术方面对于废物的处理是主要课题。化学反应的充分分析与利用,在实际中进行的对比分析,掌握了化学反应的最佳条件,最佳使用率,最佳产出效果的同时,还要注意对于废物的处理问题。长久以来,化工场的污染问题一直难以解决。主要原因在于:
(1)废物处理过程复杂,同样需要采用化学反应进行有毒有害物质的综合。
(2)人们的环保意识不强,为了节约成本而不愿意去进行污染治理。以上2点分析中,可以对第一点进行重点分析,化工厂中危害最大的为废水。废水中含有大量的重金属和有毒物质,需要进行处理。对于污水处理,应该安排专家,对废水先进行抽样化验,分析水中含有的主要有害物质。然后再根据其化学反应原理,进行中和处理,将废水中的有害物质沉淀,降低其危害程度,保证废水无危害排放。
一、注重基础,注重能力
试卷注重基本概念、基础理论、基础实验,从多角度考查了化学学科素养、实验基本原理和操作、原子结构、有机物性质、电化学、溶液化学等内容。如第10题考查了常见有机物的结构与性质,为简单题型。考生知道淀粉与纤维素属于多糖,在酸性条件下均可以水解,最后得到葡萄糖,考查的知识比较基础。
试题不仅客观题难度系数有梯度,而且主观题更是考查了考生“了解”“理解”“综合应用”三个层次的思维水平。例如第26题通过设计相关框图,考查考生读图并获取信息、加工信息、将信息与已有知识进行重组并解决问题的能力。整体思维容量较大,对学生的计算、推理能力要求较高,较好地实现了对考生思维品质的深度考查。
二、稳中有新,新中有变
试题在保持稳定基础上积极创新,一方面试题形式与往年基本一致,命题知识和能力主线也保持了相对稳定;另一方面命题人在试题立意、内容选材、思维角度等方面进行了大胆尝试,使今年的化学试题有了新的突破。例如,第12题以生活中饮用水消毒为背景考查溶液化学平衡问题,选材新颖,立意简单,但综合性很强。题目要求考生充分利用图像,灵活应用信息进行综合分析。比如A选项中平衡常数的计算,考查了两个知识点:HClO电离常数的计算,总反应平衡常数的计算。试题要求计算HClO的电离常数难度已经不小了,再要计算总方程式中的平衡常数,显然突破了常规的考法。
三、突出主干,体现应用
(许昌学院化学化工学院,河南许昌,461000)
[摘要] 以应用技术型人才培养的要求为出发点,根据“无机及分析化学”的教学现状指出存在的突出问题:内容多与课时少,教学的方法和传统的手段,学生学习方法不得当,课程配套资源缺乏,教师与学生交流沟通的渠道窄。针对教学中出现的突出问题,进行了教学改革。通过更新教学理念,合理安排教学内容,丰富教学手段,构筑网上教学平台,引导学生养成良好的学习习惯等措施,解决了教学中存在的突出问题。又采用驱动教学法培养学生的主动思考能力,利用创业案例培养学生的创新创业意识,通过介绍地方经济特色开拓学生的视野。几年的教学实践证明,教学改革取得了良好的效果。
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关键词] “无机及分析化学”课程;应用技术型人才培养;教学改革;创新创业;网上教学平台;任务驱动教学法
[中图分类号] G642.4 [文献标识码] A [文章编号] 1674-893X(2014)06?0097?02
“无机及分析化学”是我校化学化工学院、新材料与能源学院、食品与生物工程学院各专业大一新生必修的专业基础课。教材选用浙江大学编写的“无机及分析化学”,内容包括无机化学和定量分析两大板块,主要包括化学反应的一般原理、四大平衡和滴定法、物质结构和元素化学。为了更好的培养应用型技术人才,提高教学质量,我们对“无机及分析化学”的教学改革进行了一些探索。
一、教学现状与存在的问题
(一)内容多与课时少的矛盾
该课程安排的总学时数为60 学时,除去少量自学内容外,需要讲授物质的聚集状态、化学反应的一般原理、定量分析基础、四大平衡和滴定法、物质结构基础、元素化学等内容。且教材为2007年出版,随着科学技术日新月异的发展,需要教师把学科前沿的内容不断添加到教学内容当中。要在这么短的时间内讲授该课程通常会满堂灌、赶学时,这样的结果会导致教师授课压力大,学生听课吃力,教学效果差。
(二)教学方法和手段传统
学生学习的特点是喜欢学习与生产、生活息息相关的“有用知识”;惧怕学习枯燥乏味的理论知识;理解能力强但缺乏主动思考问题的能力。而教师的教学理念、教学策略和教学手段都比较传统和单调,内容主要是课本上的理论知识,学生缺乏感性认识感觉枯燥乏味;课堂上仍然是老师讲学生听,学生被动接受缺乏主动思考,学生的积极性不高,难以达到培养应用技术型人才的目的。
(三)学生学习方法不得当
学习该课程的为大一新生,学习方法还在延续中学阶段的做法,基本不做课前预习,主要靠课堂听讲。由于大一学生学习任务重,通常老师不会给学生留太多作业,匮乏的训练使学生容易眼高手低。因此,对于内容丰富、理论繁杂、进度较快的“无机及分析化学”来说,采用中学阶段的学习方法不能有效地学习。
(四)课程配套资源缺乏
大学阶段注重对学生学习能力的培养,部分内容需要学生在课下自学,课堂上讲授的内容也需要学生在课下复习巩固。而教材缺少配套的电子教案、课件、动画、视频和习题解析,不利于学生课后自学。
(五)教师与学生交流沟通的渠道窄
在平时教学中,教师与学生的交流沟通主要在课间休息时间和课余辅导时间,学生很少找老师主动交流沟通,造成交流沟通的渠道过窄。
二、改革探索
(一)明确教学目标,合理安排内容
与化学专业相比,化工、材料等专业学生对无机及分析化学只需掌握基本概念、基本原理即可,重点是如何运用所学到的知识去解决生产实际问题。教材中“深度”的理论知识其实对化工、材料等专业的学生并不适合,学生在今后的生产实践中也很难用到。因此我们在课堂上重点讲授基本概念及基本原理,要求学生理解基本概念、掌握基本原理即可。通过压缩“深度”理论知识,减轻了教师的授课压力,在课堂上能够把主要精力放在培养学生的应用能力上来。例如:在第二章化学反应的一般原理的讲授中,涉及化学热力学、反应动力学、化学平衡等大量的理论知识。我们在讲授该章节时,不给学生灌输过多的理论知识,只要求掌握基本概念、基本公式和基本原理,重点放在化学反应一般原理的应用上。以工业上氨气的生产和硫酸的生产为例,让学生从反应的方向、平衡的移动、反应的快慢、生产的成本、设备的安全性、对环境的污染等方面结合所学的理论知识确定生产的工艺流程。从而使学生能够利用所学的理论知识解决实际问题,达到了培养应用能力和素质的目的。
(二)以学生为主体,培养主动思维能力
应用技术型人才除了要有扎实的理论知识外,还必须有主动思考的能力。能够在实际生产实践中主动去发现问题,根据所学的理论知识拟定方案,通过实践解决问题。以学生为主体,培养主动思考的能力显得尤为重要。在“无机及分析化学”的教学中,我们通过恰当地使用任务驱动教学法来达到这一目的。任务驱动教学法是以学生为主体,任务为驱动的一种教学方法。教师把教学内容设计成一个或若干个具体任务,以实例为先导提出问题引导学生思考,学生同过独立或协作完成任务,达到学习新知识和新技能的目的[1]。在学生完成“任务”的过程中,培养其分析问题、解决问题的能力。例如:在第一章第四节稀溶液的通性中,先设计几个问题,例如:融雪剂是如何除雪的?植物抗旱、抗寒的生化基础是什么?根部吸收的水是如何到达红杉树冠的?带着问题引导学生学习基本概念、基本原理和基本公式,学习完后学生利用掌握的理论知识来解决这些问题,最后让学生设计一个海水淡化装置。
(三)充分利用网络空间,构筑网上教学平台
网上教学平台是课堂教学的延续,充分利用网络空间,构建网上教学平台既有利于学生充分获取学习资源,又提供了教师与学生交流沟通的广阔空间[2]。我们利用学校的“网络空间”构建了“无机及分析化学”的网上教学平台,将教学大纲、课件、电子教案、动画、视频和自测题等资源放在网上。学生在学习课程前可以了解教学大纲的内容,把握章节的重难点,可以利用课件、电子教案进行课前预习和课后复习。动画和视频资源可以增强学生的感性认识有利于自主学习,自测题可以满足学生进行自我训练的需求。网上教学平台提供了大量的教学资源,弥补了课程配套资源缺乏的不足。同时,利用网上教学平台,学生可以方便地向老师提出问题老师予以解答,拓宽了教师与学生交流沟通的渠道。
(四)介绍地方经济特色,培养创新创业意识
创新精神是提高大学生生存竞争力的重要因素,大学生要想在激烈的社会竞争中脱颖而出,除了要有扎实的理论基础还要有创业精神和意识[3]。而现阶段对学生创新创业意识的培养主要是通过创新创业大赛和创新创业项目为载体来实施的。如何通过课堂来培养学生的创新创业意识还是一个难题。我们通过在课堂上介绍生活中与化学化工相关的创新创业实例,引导学生建立起创新创业的意识。例如:在课堂上介绍河南辉县农民利用山洞和野生柿子来酿造保健醋大获成功,湖南农民利用废木料来提取焦油变废为宝,利用秸秆制取乙醇从中获利等案例潜移默化的引导学生逐步建立起创新创业的意识。通过介绍“人造金刚石”“钧瓷窑变”“创新药物”等内容把地方经济特色也融入到课堂教学当中,开阔了学生的视野。
(五)丰富教学手段,提升教学效果
多媒体教学可以利用丰富的图片、动画、视频和声音资源,把抽象晦涩的理论知识通过直观生动的形式表现出来,帮助学生理解和学习[4]。制作、收集与无机及分析化学相关的图片、动画和视频,充分发挥多媒体教学的优点,增强学生的感性认识,提升教学效果。例如:在物质结构基础中,原子结构、分子结构以及化学键理论等内容比较抽象,理论性较强,很难用语言和文字描述清楚,学生也难于理解。可以使用Chembio 3D、Gaussion等软件进行分子模拟,通过图片和动画帮助学生学习,不仅能提高学生的理解能力,还能有效激发学生的学习兴趣。
参考文献:
[1] 徐肇杰.任务驱动教学法与项目教学法之比较[J].教育与职业,2008(11):36-37.
[2] 何玲,王西平,刘树文.网络教学综合平台在专业课中的应用[J].教育教学论坛,2014(3):259-261.
[3] 王雪飞.大学生创新创业意识的培养和实践[J].学校党建与思想教育,2013(11):73-74.
1精选教学内容
新的人才培养方案要求在教学过程中不能盲目追求高、精、深,要充分考虑人才供给与社会需求的关系,以为地方经济发展培养优质应用技术型人才为导向,我们选用朱炳辰教授主编的《化学反应工程(第五版)》作为教材。在教学内容上我们将整个教学内容分为三大块,第一部分是绪论,在教学过程中通过组织学生讨论平顶山区域煤化工盐化工发展状况,引导学生提出化学反应工程的研究任务、对象和研究方法,激发起学生的学习兴趣。我校为新近升本的二本院校,生源特点是学生基础较差,根据学生的特点结合多年教学经验,重基础知识教学效果较为理想,因此,教学内容的第二部分选择化学反应工程的基本原理、理论和研究方法,精选化学反应动力学、混合与返混、反应过程热量与质量传递、复合反应的选择率与收率、反应器热稳定性等内容,突出讲解影响反应结果的工程因素,为学生开发反应过程和反应器打下扎实的理论基础。基础理论的学习是为了应用,第三部分选择反应器设计、反应器的数学模型和反应器中的传递过程的影响作为重点内容,通过理想的间歇釜式反应器、全混流反应器、平推流反应器的学习,使学生掌握用数学模型进行反应器设计的基本方法,对反应与传递对反应过程的开发,反应器的放大设计的影响有深刻的认识。
2改进教学方法
应用型人才既要具备扎实的基础理论,更要有较强实践能力和解决问题的能力。在反应工程课程教学过程中,突出应用导向,通过由教师教导为主向以学生学为主的转变、案例教学、课程设计来强化基本原理、基础知识,精炼反应器设计、达到突出能力的效果。随着高校的扩招,教学对象的智力因素和学习能力已经产生了巨大的变化,我校不少学生习惯于被动式的学习方式,不愿意主动思考。怎么样在教学过程中充分调动学生的积极性,发挥学生的主观能动性尤为重要。在绪论部分教学中,我们采用由老师抛出问题“平顶山的煤资源和盐资源丰富,现在要扩建年产40万吨氯碱新厂,如果你是厂长的话你该怎么办”,再引导学生展开讨论,如根据年产量确定日产量、选用反应器、确定反应器的体积、确定需要的其他配套装备等等,学生反应非常热烈,通过讨论由学生总结出化学反应工程的研究对象,任务,研究方法,学生经过自己积极思考,大脑风暴后得出结论,大大激发出他们的学习兴趣。在基本原理、理论的教学过程中,重点讲处理问题的方法。反应工程中的基本概念由老师主导精讲,如混合与返混、收率与选择率等概念,强调反应工程处理问题的思维方法,即工程因素通过影响反应物的浓度和反应温度来改变反应结果。对于较难的温度和浓度对反应速率的影响部分,教师详细讲述解决问题的思路,将学生合理分组,提前安排学生自己学习,安排课堂讨论,学生通过自主讨论,举一反三,掌握工程因素对反应影响途径和解决问题的思路、方法。反应器设计部分教师详讲每种反应器的特点,重点讲述反应器设计的思路,列物料衡算和热量衡算式,带领学生推导出间歇反应器的设计方程,再由学生自行推导其他理想反应器的设计方程,学生在推导过程中根据不同反应器的特点,归纳总结,找其中的异同点。通过反复训练,让学生学会独立思考问题、发现问题,培养学生分析问题并解决问题的能力。在反应工程课程的课堂教学中,如何提高学生的学习兴趣,培养他们的创新意识,工程意识,让学生把化学反应工程的基础理论与企业生产相互衔接起来,真正从工程角度去揣摩生产工艺的每一环节,继而成长为一名综合素质高、技术本领硬的卓越工程技术人才,具有十分重要的意义。在与工业反应器联系紧密的反应器设计部分教学中,针对性的采用案例教学,选取与教学内容相关的案例“年产3万吨尼龙66间歇聚合釜设计、年产5万吨甲醇管壳式反应器设计、年产5万吨苯乙烯绝热径向反应器设计”,理论课讲述之前将案例材料发给学生,让学生熟悉材料,再进行理论讲解,以所选取的案例为例,讲解设计思路,例如如何确定反应器体积、操作条件、设备材质结构的确定等,课后由学生分组讨论合作,自行完成设计任务,然后组织学生进行汇报答辩,对所完成的设计进行分析讨论以及评价。学生通过针对性的设计练习,激发出学生的学习热情,培养其应用理论知识解决实际问题的能力。
3积极参与产学研一体化
通过课堂教学改革由知识本位向技能本位转型只是一个方面,是培养应用技术型人才的一种手段,从根本上真正提高教学质量的关键是大力开展产学研一体化,充分利用学校和企业两种不同的教育环境和教育资源,通过学和企业双向培育,将理论知识、技能训练和企业实际工作经历有机结合,培养高素质的应用技术性人才。在本课程的教学中,充分利用我院的校企合作平台,与许昌龙兴达煤化有限公司,河南赛福特农产品检测服务有限公司等单位进行专业对接,为学生创建校外实习基地,保证理论知识在实践中的应用,企业为学生提供部分工作岗位,使得学生在校期间能接受到真正的高技能训练。
4结语
关键词:无机化学 教学探讨
《无机化学》是化学专业、应用化学专业、化工工艺专业等化学类专业的第一门专业基础课。学习本课程具有重要的承上启下作用,它是培养专业人才的整体知识结构及能力结构的重要组成部分,同时也是后继化学课程的基础。通过本课程的教学,使学生掌握物质结构的基础理论、化学反应的基本原理、元素化学的基本知识,培养学生具有分析和解决一般无机化学问题的能力。
针对我校中职学生基础差的特点,为了让学生能掌握知识点,并能灵活运用,我对《无机化学》的重点章节—— 《化学反应速率和化学平衡》内容做了以下几个方面的教学探讨。
一、教学目标
教学目标就是预期教学结束时所应达成的学习结果或终点行为。教学目标既是教学活动的出发点,又是教学活动的归宿,是教学过程一个不可缺少的组成部分。我在设定这章教学目标时围绕了两个重点展开。第一:影响化学反应速率的因素,第二:影响化学平衡的因素。在教学中,我简化运算,强调运用,向学生讲明熟记、理解、运用内容。使学生学习起来更有目的性,做到心中有数。具体做法和要求是:
1.能写出化学反应速率表达式V=C/T,单位,运用公式进行简单计算。
2.熟记影响化学反应速率的因素,并能判断化学反应速率的变化。
3.根据平衡示意图建立化学平衡的概念。
4.熟记化学平衡的特点,并能利用化学平衡常数进行简单的计算。
5.熟记温度、浓度和压强对化学平衡的影响。
6.理解影响化学平衡的因素,能判断化学平衡的移动方向。
7.理解化学反应速率和化学平衡在生产中的应用。
二、 教学要求
在教学实践中,我直接采用演示实验探究温度、浓度对化学反应速率的影响,省略了理论推导。采用这种方法,现象更直观,能让学生加深印象,深刻记住结论,并能培养学生利用实验探究、分析、解决问题的能力。在教学要求方面,我做了以下工作:
1.教师通过演示实验探究温度、浓度对化学反应速率的影响,培养学生利用实验探究、分析、解决问题的能力。
2.教师通过运用勒夏特列原理对化学平衡的移动情况的分析和判断,培养学生的思维能力。
3.实验过程中,教师要强调药品的使用安全,讲明实验原理、目的。
4.教师在考试过程中要注意考中教,引导学生考中学。
3.考核
关于考核,我做了如下尝试:
考核分两部分进行:第一:技能考试;第二:理论考试,参加了技能考试方可参加理论考试。所谓技能考试就是自己设计实验,操作实验,并对实验现象用理论知识解释。以下有五个问题需要学生需要抽取三个内容设计实验:
1.浓度对反应速率的影响。
2.温度对反应速率的影响。
3.催化剂对反应速率的影响。
4.浓度对化学平衡的影响。
5.温度对化学平衡的影响。
技能考试的优点:理论联系实际,培养学生动手能力。学生由被动、机械的操作变为主动、探究的实验,活跃了学生思维,开发了学生潜能,使学生成为了实验教学的主体,在实验中去发现、去感受、去探究,学生的潜力在实验的过程中得以挖掘。学生亲自做实验印象更深刻,这时学生变成操作者、实验者,思考问题变成主动。技能考试的缺点:知识面不能覆盖全章。这就有了理论考试,理论考试很全面,理论考试起到查漏补缺的作用。
《化学反应速率和化学平衡》是《无机化学》的主要内容,通过对这个部分教学的探讨,是我对《无机化学》教学进行了一次尝试,对于培养学生学会学习,学会思考,学会研究方面起到了一定作用。我深切感到:教学改革需要大家不断地努力、探索和实践。
参考文献:
[1] 胡育,张元勤等,无机化学教学改革初探 乐山师范学院学报,2011年5月
药物化学需重点设计以确立前期所涉及的概念,使学生对相关应用产生兴趣,知道科学的跨学科性,完成对药物如何工作的基本理解。生物模型被用来体现一般的化学概念,且分为三个教学单元加以进行:1)了解药物作用分子基础的普通化学核心知识为基本主题。2)用于强调普通化学基本原理如何控制药物作用机理的炎症医疗方法。3)以神经科学连接化学、生物学和心理学,包括各种药物如何扰乱激素受体相互作用等神经递质作用的分子基础。上述主题的相互依存性需要以一种简化的螺旋式方法在整个学期反复重新审视相同的原理,以便学生将掌握的有限材料了解得更为详细。相应地,这种主题模块使学生明白想了解生化药物的作用需要掌握那些基本概念,而后续教学单元便强化这些概念。这一创新型课程设计还为学生有效学习后续课程(物理、有机化学等)带来批判性思维技能和有效的学习习惯。通过将化学基础知识应用到医学相关模型中,强调解决问题的学习。学生需完成两或三次课堂测验和期末考试,通过简短的回答问题,强调解决问题、批判性思维和综合应用。
基本原理
本课程的前三分之一致力于学生需要知道如何理解药物作用的基本理论,包括化学键、分子间的作用力、平衡和溶解度等。虽然普通化学基础内容在原则上与背景材料相关,但整合原理及强调应用的案例材料却大受限制。为此,学生们需要补充药物化学教材,而教师需要为课程撰写相应的问题集,以应用型方式综合各种概念,加强这些化学知识基本原理的运用。整个教学过程,以缩合反应为同学们介绍化学反应时极性的应用(例如肽的合成、信号转导途径的磷酸化等)。这一阶段的课程也可用来介绍下面课程中主要大分子的结构元素。重点放在磷脂,这是分子进入细胞必须穿透的主要障碍。学生在了解维持细胞结构完整性的分子间力和脂化学的同时,再次回到缩合反应。有关氨基酸化学和物理性质的教学可以有效地用于演示酸碱平衡最基本和最复杂的方面。结果让学生对各种氨基酸的结构有一程度的了解,知道侧链化学性质如何影响相关分子间力,使蛋白维持在一起。此外,核酸的结构也在这一阶段的课程中引入相似的介绍。
炎症药物法
炎症的医疗方法是体现基本化学问题如熵、自由能、化学动力学和溶解度的一种理想模式。炎症中环氧合酶(COX)的结构和功能关系可为学生提供一个有趣的酶动力学图解,以便学生体会到分子间力对熵、自由能、平衡和酶活性的影响。对COX同工酶COX-1和COX-2活性部位结构差异的仔细评估以及有选择性地抑制COX-2的药物设计方法进行讨论,阐明结构上的差异最终影响平衡和动力学常数。与采用的螺旋式教学方法一致,通过评估螺旋藻在环氧合酶的活性位点的聚积,以及与西乐葆、乙酰氨基酚和布洛芬对COX抑制作用的比较,让学生对可逆和不可逆的酶抑制作用加以区别和理解。在解释蛋白质作为细胞受体的重要性时,对参与炎症的各种细胞受体进行讨论,尤其是定性和定量地重点讨论药物与受体的作用。期间,学生们能够感受到描述药物与受体和底物与酶相互作用结合常数之间的相似性。重点放在如何对药效学作用定量和配体结合对蛋白结构的影响。通过分析配体与诸如莫昔芬和己烯雌酚等雌激素配体的相对亲和性,讲解关于配体和底物结构特性对受体作用解离常数的影响,包括剂量-反应曲线解离常数、EC50值和最大生物效应。尽管这些重要的概念在传统的普通化学课程没有涉及。
神经科学连接化学、生物学和心理学
本课程的神经科学知识相作为有效的顶点,特别强调先前涉及的化学概念并引入现代相关问题(神经递质、麻醉等)。绝大多数学生认为这是普通化学学习过程中感受最迷人和吸引人的部分。神经科学模块以胆碱能和肾上腺素能神经系统以及这些系统中的主要受体和激活或抑制特定反应的相关配体为起点。接着介绍针对这些系统来治疗呼吸系统和心血管病的治疗方法。其中,分析离子通道的热力学和能斯特方程以使学生了解和预测离子跨越浓度和电势梯度的运动。参与神经信号传递的蛋白分子协同作用可为理解蛇毒、肉毒杆菌毒素、神经气体和其他神经毒素等的毒性作用机制提供了丰富的背景知识。剩下的神经科学知识模块主要集中在精神活性物质。这一教学栏目的目的是让学生接触到精神疾病及其相关治疗的分子基础。探索突触化学可让给学生理解神经递质浓度如何由临床或其他外来物质调节。这部分课程内容跨越兴奋剂(可卡因、安非他明)、抑制剂(酒精、巴比妥、苯二氮卓类)(典型和非典型抗精神病药物)、抗抑郁药、迷幻剂、大麻、鸦片类药物、局部麻醉剂和全身。鉴于历史上化学药物的滥用,本节所包含内容似乎特别能提高科学素养,尤其学生对精神活性分子的兴趣。
关键词:爆炸;防爆原理;防爆技术;防爆措施
中图分类号:TD714 文献标识码:A
爆炸根据其发生特点分为人为原因爆炸和非人为原因爆炸,人为爆炸多发生在开山开采、道路修筑等的施工中,而在生产活动中,爆炸则是一种不良现象,违背人们意愿造成巨大国家财产损失和人员伤亡的爆炸称为事故性爆炸,如瓦斯爆炸、粉尘爆炸、锅炉及压力容器爆炸等。本文以事故性爆炸为分析对象,简要阐述爆炸事故分类、特点、发生条件以及防爆基本原理和技术措施,对学习和掌握爆炸预防和防护基本原理及技术措施具有指导性意义。
1.爆炸事故分类及发生条件
1.1 爆炸事故分类。爆炸事故分类方法很多,既可以按爆炸前后物质成分变化情况分类,也可以按爆炸事故过程类型分类,或按爆炸反应相态进行分类等。目前常用的分类可以分为物理爆炸、化学爆炸和核爆炸。体系中物质因状态或压力发生突变而引起的物理能量快速释放,并转变为机械功、光、热等能量形式的爆炸现象称为物理爆炸。体系中物质以极快的速度发生放热化学反应,并产生高温、高压气体而引起的爆炸现象称为化学爆炸。化学爆炸的显著特点是爆炸发生前后,体系中物质的性质和组分都发生了根本变化。核爆炸能量释放来自核裂变(如U235裂变)或核聚变反应,核爆炸过程所释放的能量较其他类爆炸要大得多和集中得多。
1.2 爆炸发生条件。物理爆炸是一种因体系中物理能量失控而导致物质以极快的速度释放能量,转变为光、热、机械功等能量形式的爆炸现象。化学爆炸发生条件从爆炸反应特征看,化学反应要成为爆炸反应必须同时具备反应过程放热性、反应过程高速度和反应过程产生大量气体产物等三个条件。
2.防爆基本原理
爆炸性物质及危险场所不仅种类多样,数量巨大,而且作用情况相当复杂。为防止爆炸的产生需要从物理爆炸和化学爆炸所形成的条件入手来对爆炸进行预防控制,爆炸的发生需要具备五个条件:可燃物、助燃剂(氧化剂)、密闭的空间、可燃物和爆炸物的混合物、火源等。
2.1 控制可燃物浓度。关于可燃物浓度与爆炸超压的关系,可燃物浓度与爆炸超压两者之间成正比关系,因此为做好爆炸的防止与控制关键是要做好对于可燃物浓度的控制,当可燃物浓度低于氧化剂的浓度时可燃物燃烧所产生的热量将会降低使其不足以完成氧化反应或是氧化反应不完全,通过降低可燃物浓度会使得爆炸超压随之降低,当浓度增大到爆炸上限以上时,反应的放热量将不足以维持火焰传播,可燃物不会着火。因此,适当的控制可燃物的浓度,可以有效地预防爆炸事故的发生,或降低爆炸事故的破坏程度,对于可燃物堆积后视可燃性气体浓度较高的区域应当做好通风以降低现场发生爆炸的几率。
2.2 控制氧浓度。燃烧爆炸属于氧化反应,控制好氧化剂的浓度也是防止爆炸产生的重要手段之一,为实现对于氧化剂浓度的控制可以通过向可燃气体/空气混合物中加入情化介质,可以缩小爆炸混合气体的爆炸极限,当可燃性气体与氧化剂混合物中冲入大量的惰性气体时,可燃气体/空气混合物在遭遇到明火时将不会再发生着火、燃烧或爆炸,从而可以有效地防止爆炸的发生。
2.3 控制点火源。爆炸的产生需要满足5个必要的条件,控制点火源也是控制或是消除爆炸的有效措施之一,在生产生活中为避免爆炸的产生在可燃性气体或是可燃物堆积的场所应当加强对于点火源的管控,避免爆炸的发生。由于爆炸发生的点火源的多样性需要在不同的场合根据现场的实际情况制定切实可行的措施来对点火源进行管理,避免火种的产生。
2.4 控制爆炸破坏效应。爆炸性混合物处于相对封闭空间内,使爆炸的包围体碎片高速飞散,同时作用有空气冲击波,导致爆炸事故具有巨大的破坏力。因此,为了降低爆炸所产生的破坏力应尽可能地形成开放性的空间,此外在建筑设计中还可以通过设计抗爆型的包围体或隔爆墙的设计等防爆技术措施,降低爆炸的破坏程度。
3.防爆技术措施
做好爆炸的控制与预防是避免爆炸产生的两个重要的方向,预防主要针对的是爆炸产生所需要的5个重要的条件,通过在现场加强对于爆炸产生所需必要条件的检查与管控使得无法形成爆炸产生所必须的条件从而预防爆炸事故的产生。做好爆炸的控制与防护则是应当通过控制爆炸破坏力形成,从而将爆炸所产生的破坏力降至最低,两个方向一个针对的是爆炸的事前预防、另一个则针对的是爆炸的事后防护,两者侧重点不同,为降低爆炸所产生的影响应当加强对于爆炸的预防。
3.1 预防性技术措施。爆炸预防性技术措施分为控制工艺参数、防止爆炸性混合物形成、控制点火源和防爆监控措施4个方面。针对工业生产中由于工艺参数所导致的爆炸应当加强对于工业生产中的温度、投料、跑、冒、滴、漏等的控制和紧急情况停车处理等内容,通过对工业生产中的工艺参数进行正确的控制避免出现超温、超压、物料跑漏等情况的产生能够有效防止爆炸的产生。防止爆炸性混合物形成爆炸预防性技术措施是指在存在爆炸性物质的生产过程中,加强对于氧化剂的控制以免形成可燃物和氧化剂的混合物。控制、消除点火源是有效地预防爆炸事故的重要技术措施。防爆监控措施分为信号报警、安全连锁和保险连锁等方法。
3.2 防护性技术措施。爆炸防护技术措施有惰化防爆、爆炸抑制、爆炸阻隔、爆炸泄压和爆炸封闭5种措施。氧气是爆炸发生的重要的氧化剂,因此,通过在空气中充入惰性气体压低空气中的氧气的含量是惰化防爆的主要原理。爆炸抑制则是通过对工业生产进行详细的监控当检测到温度增高可燃物浓度达到爆炸极限、点火源的光信号、压力升高、燃烧产物的二氧化碳等信时,通过注入惰性物质的方式来打破爆炸产生所满足的条件,从而阻止爆炸的产生。爆炸阻隔是在爆炸发生后将爆炸燃烧控制在一个范围内,避免爆炸蔓延造成二次伤害。爆炸泄压是在爆炸初始或发展阶段,通过泄压口将封闭空间内的高温、高压燃烧、未燃烧物质向事故池、防爆门等薄弱环节泄出,使包围体免遭破坏的一种爆炸防护技术措施。爆炸封闭通过在爆炸周边形成密闭包围的环境将爆炸控制在密闭的空间内从而使得周边的设备、人员、建筑物或环境避免遭受破坏或伤害的一种防爆技术措施。
结语
在生产活动中爆炸事故的发生,往往造成严重的事故后果,工业事故性爆炸不仅严重威胁着工矿企业职工的人身安全,造成了巨大的国家财产损失,甚至已成为影响国民经济建设的重要方面。本文对爆炸事故分类、特点、发生条件以及防爆基本原理和技术措施施进行了详细论述,可以对爆炸灾害的预防和防护的原理加深掌握和理解。预防与控制爆炸灾害的任务迫切而繁重,掌握爆炸原理和防护措施对于安全工作来说是非常重要的。
参考文献
[1]王海福,冯顺山.防爆学原理[M].北京:北京理工大学出版社,2004:1-7.
[2]杨泗霖.防火与防爆[M].北京:首都经济贸易大学出版社,2002:1-13.
[3]侯佐明.防爆安全技术[M].北京:兵器工业出版社,1992:20-25.
关键词: 波谱分析 应用模式 教学实践
在化学本科专业课程设置中,有机化学主要围绕物质的结构和性质展开,主要讲述化合物的物理和化学性质,很少涉及结构表征。而结构表征问题是学生在后续科学研究和企业生产中经常遇到的问题。因此,为顺应学科发展和学生就业深造需求,淮北师范大学化学与材料科学学院已将《波谱分析》纳入应用化学专业本科教学之中。该课程讲解的主要内容包括紫外-可见吸收光谱(UV)、红外光谱(IR)、核磁共振谱(NMR)及质谱(MS)的基本理论与一般解析方法及四大光谱的综合解析方法。通过本课程学习,学生有效地把化学基础知识和化学实验连接起来。因此,波谱分析课程的开设在培养化学专业人才中发挥着重要作用。然而,在大学期间,波谱分析中各类光谱学的基本原理比较抽象,不易理解,更难以运用所学相关知识推测出未知化合物的结构,导致学生对波谱分析课程的重视程度较低。针对这种情况,如何降低学习难度,培养学生兴趣,让学生充分理解并掌握波谱解析的基础知识,拓宽学生知识面具有重要意义。为此,基于学生分析问题和解决问题等应用能力的培养,我们在教学中做了一些有益尝试。
一、合理设计绪论部分,激发学生兴趣
大学期间,学生通过系统学习化学课程,掌握了化学专业基本知识;通过化学实验操作,熟悉化学反应的性质和物质之间的转化,但往往忽视化合物结构表征的关键性问题。针对此问题,在课堂教学中抛出问题,让同学们设计办法解决化合物表征的问题。以问题方式引出波谱分析课程的重要性,激发学生学习兴趣。学生只有充分认识到波谱分析的重要性,产生强烈学习兴趣,才能增强学习效果。
为了进一步使学生了解波谱分析的重要地位,及时向学生介绍波谱分析的发展历史,让学生清楚地认识到波谱分析的重要性。波谱分析主要经过两个阶段,20世纪中期以前是经典的化学分析阶段,主要通过化学分析表征化合物结构。其中最为经典的例子是吗啡结构的鉴定,从被发现到确定结构经历了一个多世纪。同时,在化学分析过程中,存在实验样品量大,实验操作较为烦琐,实验周期长等诸多缺点。20世纪中期以后随着紫外光谱分析仪和红外光谱分析仪器的出现,特别核磁共振仪器的出现,缩短了化合物鉴定的周期。因此,现代波谱分析具有快速简便、准确度高等诸多优点。另外,在教学过程中要让学生了解开设波谱分析课程与已开设的化学专业课和化学实验课程之间的关系,使同学们更好地理解课程设置的意义,让学生认识到学习本课程的重要性,更有利于激发学生学习兴趣。
二、精选教学内容,强化应用目的
通过绪论部分的学习,同学们具有较高的学习兴趣。但波谱分析基本原理比较抽象,讲解内容比较枯燥。因此,必须讲解各类谱学的基本特点和作用,学生通过比较后有目的地学习各类谱学基本知识。波谱分析主要涉及数据处理,通过简单的记忆方法,难以掌握波谱学基本知识。针对该问题,教师必须精选教学内容,让同学们掌握基本规律,在理解的基础上记忆相关数据,往往有利于达到较好教学效果。比如,在红外光谱中,同学们要熟练掌握官能团的各类特征、官能团的出峰大致位置。如羰基的出峰位置在1700cm-1左右,这是典型的羰基吸收峰出峰位置。在有机化合物中含有羰基的化合物有醛、酮、酯、酰胺等类化合物。因此,通过分析各类含有羰基化合物的谱图,学生比较容易掌握这些特有的官能团,同时强化应用能力。然而,各类谱学的基本原理相对比较羞涩难懂,但在波谱分析中比较重要。因此,教师需要借助多媒体辅助教学手段,并用通俗易懂的讲解方式讲透各谱基本原理。同时在分析谱图的时候,穿插讲解基本原理在谱图分析中的应用,举一反三,提高学生分析问题和解决问题的能力。
三、优选典型例子,提高综合分析能力
波谱分析是一门实践性很强的学科,同学们在系统学习紫外光谱、红外光谱、核磁共振和质谱等基本知识后,必须通过练量波谱习题才能熟练掌握谱图解析的技巧。因此,仅依靠课后习题,难以达到学生学习要求。因此,要求教师在平时尽可能多地累积各类谱学谱图,在教学过程中优选典型例子。另外,教师根据自己的科研成果积累相关谱图,向同学们展示综合分析能力在科研过程中的作用,不仅激励学生求知欲,更能提高学生综合分析能力。再者,波谱分析涉及许多学生未接触过的精密仪器和图谱,可根据学校条件,带领学生参观红外、核磁等仪器,让同学们测试自己合成产物,并指导学生进行谱图解析,因而进一步提高学生综合分析能力。
综上所述,波谱分析是一门应用性较强的课程,内容繁多,基本原理比较抽象,不易理解。因此以应用为目的的导向模式更容易让学生产生兴趣,达到学以致用的目的。结合我校实际情况,我们采用多媒体教学手段,并通过合理设计绪论、精选教学内容、优选典型例子等方法达到了较好的教学效果。
参考文献:
关键词:高考化学;试题分析;启示
中图分类号:G633.8 文献标识码:A 文章编号:1992-7711(2014)06-0123
一、新课标高考化学试题的特点
1. 重视考查学生的能力
新课标高考化学试题形式上是考查学生化学基本原理和反应规律的掌握情况,本质上是考查学生的化学学科科学素养和所掌握的基本思想方法,也就是考查学生获取和解读信息的能力、调动和运用知识的能力、知识的重组和推理能力、化学实验探究能力。高考化学试题以图像、表格、工业生产流程、实验装置选择和连接、实验设计和评价等多样化形式呈现新信息,考查学生获取知识的能力以及将新信息和原有知识整合、重组为新信息块的能力。如2012年高考新课标理科综合化学27题,试题中给出光气(COCl2)分解反应达到化学平衡时各物质浓度在不同条件下的变化图像,要求学生从图像中捕捉答题信息,真正考查学生的知识迁移能力和接受、吸收信息的能力。试题有新意,体现了新课标高考试题考查能力的要求。
2. 化学基础知识常考常新
重视基础知识的考查是高考永远不变的着眼点。化学基础知识试题考查分数在高考试卷中占60%左右。考查的基础知识比较全面。高考化学学科试题主要考查化学概念、原理等基础知识,如氧化还原、离子反应、阿伏伽德罗常数、物质的量、化学反应速率和平衡、盖斯定律、物质结构和元素周期律、电解质、电化学、反应热、元素化合物知识及与实验、计算的融合、有机物代表物的分子组成、结构、性质及用途等。
3. 重视实验探究
新课标高考化学实验试题源于教材,小中见大,重点考查仪器的选择和使用、实验探究方案的设计、实验步骤的表述、实验现象的分析和解释、实验方案的改进、实验方案的评价和误差分析等。试题综合了化学基本概念和理论、元素化合物知识,定性与定量相结合。新课标高考化学实验试题通过过程、方法、目标的考查,进而考查学生的实验探究能力。
4. 试题情景更加真实
新课标高考试题淡化了传统的单一地从化学反应视角、微观视角呈现的形式,密切联系生活、科技、生产实际,试题情境更加丰富、多样。高考化学试题不是简单考查学生对知识点的记忆和重现,而是考查学生把所学化学基础知识迁移到新情境中的能力和对实际问题的分析、解决能力。让学生在解答问题的过程中,感受化学知识的实用价值,激发学生学习化学的热情。这是新课标理科综合化学试题最大的亮点。
二、化学备考的启示
1. 注重基础知识,抓住主干内容
新课标高考重视对基础知识和基本技能的考查。在高考试题中,基础题占30%,中档题占50%,把基础知识的复习落到实处,就等于拿到了化学高考的主要得分点。对于考点要搞清重点、难点、易混点,明确知识体系。要通过讲、练、考让学生明白解题的思维切入点,通过训练达到练一题会一法、解一题通一类,基础知识的掌握达到全、实、精、准。教师要指导学生用好教材,引领学生通过阅读教材宏观把握化学知识整体框架,通过复习知识点、典型试题、解题思路与方法等把握化学知识的主干内容。
2. 选好专题、重视方法
高三化学复习要以专题训练为主,适当穿插综合试题的练习。通过做典型、基础习题提炼解题的思路和方法。对于典型专题要注意考查立意和设问。复习中要注意一些专题的强化,例如阿伏伽德罗常数及化学用语、离子反应、离子方程式、氧化还原反应(概念和规律)、反应热(热化学方程式和盖斯定律)、电化学(变相考氧化还原反应)、物质结构及元素周期律、反应速率与化学平衡、离子平衡(电离平衡、水解平衡、溶解平衡)、元素化合物(重点考七种元素Na、Al、Fe、Cl、S、N,还有Cu及化合物)、常见实验仪器的使用和实验基本操作等。
3. “讲、练、考”相结合
要提高化学复习效率,在课堂教学中就要做到讲到位、练要精、考要勤。高三复习课教师要讲对知识的理解策略、讲知识的框架建构、讲基础、讲考点、讲解题的规律和方法、讲一题多变和一题多解。教师要做到三不讲:学生能明白的不讲;学生之间通过讨论能够明白的不讲;讲了学生也不明白的不讲。
高三化学复习备考离不开练习。要想提高练习效果,就要做到选题具有针对性、基础性、典型性和开放性。教师要及时批改、讲评学生的练习。在讲评中引导学生举一反三、触类旁通。通过练习使学生提高解题能力,最终提升学习潜能。测验是为了更好地提高教与学的效率。通过测验来检测学生基础知识的掌握情况以及解决典型化学问题的思路和方法。教师要通过测验了解学生哪些基础知识缺欠,以便及时调整复习内容和方法。
4. 重视实验、强调规范
新课标高考化学实验探究试题的“根”都植于教材实验之中,因此研究教材实验是提高实验能力的根本途径。实验教师要引导学生从以下角度去研究教材:(1)实验的每一小步为什么要这样做?理论依据是什么?(2)实验操作的顺序能颠倒吗?为什么?(3)实验仪器能否减少?(4)能否用替代品完成实验?(5)预期的实验现象是什么?在实验复习时要回归教材,强化常见实验仪器的使用和常见气体物质的制备、分离、提纯等基本原理和操作,重视实验的细节要求。要加深知识点间的联系,提高实验综合能力。
5. 加强审题方法指导
高考化学试题要求学生深入挖掘试题隐含的信息,通过全面、整体分析,把试题隐含信息和显现信息进行有效整合,最终找到解决问题的切入点。在高考中仔细审题是正确解题的关键。审题时要逐句推敲,读一句想一句,既要读题干,更要读设问,因为高考化学试题很多信息就隐藏在设问中。在思考时要多使用化陌生为熟悉、化抽象为具体、化整体为局部、化复杂为简单的思维方法,这样才能快速找到解题的思路。审题时要注意试题的具体要求:是文字还是符号,是结构式还是结构简式,是电子式还是电子排布式,是化学方程式还是离子方程式,是正极还是负极反应式,是阴极还是阳极反应式等。