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[关键词]应用型本科院校;无机化学实验;实验教学改革探究
随着国家经济的发展,对应用型人才的需求越来越多,在这种大环境下,学校提出了应用型本科建设目标。在此目标之下,学生的创新意识及能力的培养显得尤为重要,建立培养创新型应用型人才的实验教学体系,调整实验教学内容,改进实验教学方法[1]。同时无机化学实验是化学化工相关专业学生的第一门基础实验课程,是高中化学与大学化学的衔接点,如何做好承前启后,使学生掌握无机化学的一般知识,操作技能,培养学生的独立工作及创新能力,至关重要[2]。无机化学实验在提高学生素质和培养全面发展的创造性人才方面将会发挥更大的作用[3]。而现在教育形式下,无机化学实验在教学和学生自身两方面均存在一些问题,我们就从实验教学的存在的问题进行分析,对实验教学改革进行探究。
1无机化学实验教学和学生自身方面存在的问题
1.1无机化学实验教学内容和方式存在的问题
无机化学实验是化学化工相关专业大一新生接触的第一门专业实验课,使学生掌握基本的操作技能,培养学生的自学能力,创新意识,提高科研能力,是无机化学实验的最终教学目标。目前来说,培养方案里各门课的课时均在减少,无机化学实验也在减少,在教学内容方面,往年开设的实验验证性实验偏多,综合性实验偏少而且创新空间较少。如何在有效的课时内开设具有较高质量的实验,是需要仔细思考的问题。在教学方式方面,传统无机化学实验采用教师讲授、演示实验的这种教学模式。这种方式是“填鸭式”教学模式,极大地挫败了学生的探究精神。有悖于教学的提高学生创新的初衷。在成绩考核方面,传统无机化学实验教学考核从学生操作,报告进行成绩的考核,缺乏对学生准备工作和结束工作,与教师交流方面的成绩评定因素。
1.2无机化学实验学生自身方面存在的问题
在学生自身方面,学生基础差异性,由于大一新生生源地不同,各地教学资源也不同,导致学生的实验基础参差不齐。于此同时,在高考的指挥棒下,中学化学教师对学生实验能力与技能训练普遍不足,导致学生动手能力较差。
2无机化学实验教学改革的探究
2.1教学内容的改革
根据学院建设应用型本科院校的目标要求,服务于地方经济发展,促进地方经济建设,培养所需人才。对无机化学实验的教学内容进行了改革,对一些简单的验证实验进行删减,多开设一些综合实验,加大综合性、研究性的实验比例,把照方拿药式实验设计成探索性实验,学生自己探究实验的最佳条件,这点与科研要求不谋而合,同时把单一实验设计成综合实验,增加实验内容的连续性。
2.2教学方式的改革
改变传统无机化学实验采用教师讲授、学生实验的这种教学模式。采用翻转课堂教学模式,课前指导学生观看实验视频,到图书馆查阅参考文献,同学交流根据自己的想法撰写预习报告,培养学习研究兴趣,培养创新意识。在课堂教学上,因材施教,注重师生互动交流,鼓励学生把自己的想法表达出来,采用启发式和讨论式教学模式,提高学生的参与性,师生间现场达到很好的交流。如果学生在做实验的过程中遇到困难,既不直接告诉他问题出在哪里,也不替他排除,而是给以适当的提示,引导他逐步地解决问题[4]。教师把实验内容延伸至科研,让学生体会实验教学与科研紧密性和连贯性。引导学生思维发散,提高探究能力和创新能力。利用网络,把实验中遇到问题集体讨论,总结实验出现问题的原因。对数据的处理这方面,借助于电脑软件,如反应速率与活化能测定实验中需要绘图,传统使用的是坐标纸,现在我们要求学生用excel软件或者origin软件绘图,通过此举锻炼了学生处理数据的能力,为科研和毕业论文的处理奠定了良好的基础。当学生实验出现失误,实验教师要引导他们回顾整个实验过程,分析导致实验失败的原因,这样加深学生的印象,也为教学积累下了经验。鼓励同学多动脑,只有善于思考、善于总结才能提升发现问题、解决问题的能力。实验结束后组织学生对实验中遇到的问题进行讨论,以此提高全体学生的思维能力和总结能力。在课余,开放实验室,让一部分学有余力的同学参与教师科研项目,提升学生的科研能力;学生还可以参与实验教师的实验准备工作,在实验教师的指导下配制上课所需溶液以及一些准备工作。通过这种方式扩大了学生的知识面和提高了学生的动手能力。在成绩评定方面,要注重实验过程,注重学生的动手能力及实验技能。从学生的讨论和通过查阅文献撰写的预习报告,实验操作规范性和实验结果,实验报告的撰写情况,实验室卫生维护等进行综合评定。
2.3绿色化学观念的培养
随着社会的进步,人们对环境要求越来越高,无机化学实验在进行时,会产生有毒害的气体、液体或固体,如果不防治,将会影响实验人员的身体健康,同时也会对学校周边环境造成污染,所以实验采用绿色化学的实验方式[5]。强调“三废”的处理以及在保证实验完成的基础上,减少试剂使用量,比如定性实验。通过调整实验教学计划,合理安排实验项目和次序,尽可能地使前一个反应的产物转变成下一个实验的反应物或原料[6]。把单一实验设计成连续的实验,节约试剂,比如溶液的配制实验所得溶液用于酸碱滴定实验;一些毒性较大的定性实验可以设计成以多媒体形式观看视频,达到教学目的。有些实验可以设计成微型实验,保留常规无机化学实验主要操作规范并保证实验现象明显,实验结果可靠,便于操作,把握好试剂用量,不是愈少愈好[7]。
2.4夯实学生实验基本功,消除学生实验基础差异性
在学生基础差异性方面,针对这一特点对学生进行统一培训,通过讲座和观看录像的方式,在上实验课前掌握无机化学实验规则要求,实验室安全知识,常用仪器的认识及正确使用方法。实验课第一次课强化基本操作训练,如无机化学实验需要的常规仪器、试剂的保管,常规仪器确选用及实验规范操作。
3结论
应用型本科院校在全面实施素质教育情况下,培养服务于地方经济发展,促进地方经济建设所需人才。作为化学化工相关专业第一门实验课程——无机化学实验在教学方法和教学内容上以及考核方式多样化改革,提高学生实验的操作规范与操作技能。培养了学生的探究精神,提高学生的科研创新能力,毕业学生的专业基本功扎实,受到用人单位一致好评,结果令人满意。
参考文献
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生物化学(Biochemistry)是研究生物体的化学组成和生命活动过程中化学变化规律的一门学科。根据《生物化学》在“医学检验技术专业”中的定位,生化课改成为检验专业建设的重要分支。因此,生化课改对高职医学检验专业的进一步建设与完善具有重大的意义。
1 优化教材调整教学内容,适应检验专业岗位需求
本课程根据医学检验技术专业人才培养目标,以后续课程知识需求,以“必须、够用、实用”为原则,重新选取的教材,应加强与检验后续专业课程的联系,突出酶、水盐代谢、酸碱平衡、肝胆生化等部分内容。将教学内容进一步调整、优化,对医学检验上已完全不用的内容给予删除,对医院检验使用率不高的内容给予缩减,对检验专业必须的、使用率高的内容进行优化,将可持续发展能力与医学检验岗位职业能力有机的融合在一起,达到教、学、做相结合的目的,体现课程内容的针对性和实用性。
2 运用多种教学方法,提高理论教学质量
生物化学是医学类专业较难的一门学科,理论教学中,多种教学方法及现代教学技术手段的应用,使抽象的问题形象具体化,复杂的问题简单化、单纯的问题生动化,降低教学难度,提高教学效率。
2.1 CBS教学法在生物化学教学中的应用
CBS(Case-Based Studying)教学法,即基于案例讨论的学习,是“以案例为中心,以学生为主体”的教学方法。在教学过程中,以学生为主体,教师为主导。教师在讲述新课前可在前一节课结束时先提出典型案例或问题,将学生分成小组有针对性地进行讨论,在实际案例或问题分析中引导学生理解和掌握新课程的基本理论和基本知识。例如,在讲述维生素一章时,可提前提出问题“不同种类的维生素缺乏时会导致什么疾病的发生?生活中常见食物分别含有哪种维生素?”,让学生分组进行调研,搜集资料,归纳整理,以学生的调研结果为基础教师进行点评和重难点讲解。
2.2 PBL教学法在生物化学教学中的应用
基于问题的学习(Problem-Based Learning),简称PBL,也称作问题式学习法。起源于20世纪50年代的医学教育,目前已成为国际上较流行的一种教学方法。法要求教师备课时精心设计问题,以问题为导向,组织学生进行调查和探究,从而让学生了解问题、解决问题,学到新知识。法的优点是将复杂的内容具体化,将抽象的内容形象化,将理论的内容实践化。例如,在讲蛋白质结构与功能一章时,可以联系新闻中的“三聚氰胺奶粉事件”提出问题“为什么在奶粉中加人三聚氰胺为提高奶粉中蛋白质的检测量?”通过学生新闻调查、查阅资料、结合教材学会蛋白质元素构成特点:含N量约为16%。
2.3 启发式教学法在生物化学教学中的应用
启发式教学法,即根据教学目标、内容、学情,运用图片、视频、实验、问题等启发诱导的方法传授新知识、培养学生学习主动性和积极性。启发式教学既是教学方法,更是教学思想、教学原则和教学观念。启发式教学,要求教师做到引导转化,把教材的知识转化为学生的具体知识,把学生的具体知识转化为学生的能力。教师的主导作用就表现在这两个转化上。生物化学是医学检验的基础,教学目的在于服务临床。由于生化知识点多且难,与临床联系不紧密,学生兴趣度低,听不懂,因此采用启发式教学可以提升学生的学习兴趣和质量。例如:在讲糖代谢最后一节“血糖”时,教师可结合糖尿病的临床表现“三多一少”症状启发学生逐步学习。
3 改革实践教学内容与方法,提高学生实践技能
近年来,由于实验条件的限制《生物化学》实践课学时远远不足,实践项目满足不了专业需求,急需改革和调整。基于现实条件和学情分析,对生化实践教学改革提出以下思路。
3.1 完成规定实验内容的基础上开发新实验项目
生物化学实验教学现状是实验课时少,实验内容陈旧;学生动手机会少,基本操作技能差。实践技能训练一方面通过实践过程和对实验现象的观察、实验结果的分析,帮助学生深入掌握理论知识;另一方面通过不断操作强化训练,提高学生动手能力。在完成原有实验内容“酶的专一性,血糖的测定”基础上,增加“牛奶中蛋白质的提取(用超市购买的液态奶为原料)”“蛋白质的沉淀和凝固(用鸡蛋清为原料)“血清ALT的测定”等实验。
3.2 校外实践和教学实践进社区
在学生学完生理学的基础上开设生物化学课,学生已经掌握了生理中血压的测量、血型测定的基本方法,在生化学完血糖测定后,教师除了教会学生GOD法测血糖外,还要教会血糖试纸测血糖的方法。然后根据学校具体情况,在临床教师指导下,可择时择优安排学生到社区中进行义诊,将所学内容应用于社会实践,既能提升学生的专业自豪感,又能巩固所学知识,锻炼实践技能。
3.3 微课和慕课在实践教学中的应用
随着多媒体教学的推广应用,将实验内容通过视频、图像、声音和动画等形式录制成微课程或慕课,把实验原理和操作方法形象生动的展现出来,学生可以利用课外时间反复观看,对知识的理解和操作要领的掌握大有裨益,此外,还可以运用现代信息技术开发生物化学虚拟实验平台,对于实验员缺乏或不具备条件开展的生化实验以虚拟的形式进行模拟,可以让学生及时了解生化前沿技术,开拓视野。
4 建立课程评价体系,以评促教,以考促学
课程评价是用于检查课程的培养目标、授课计划和实施是否实现了教育目的,实现的质量如何,根据评价结果,作出改进课程教学内容与方式的决策。建立完善的《生物化学》课程评价体系是必要的,实现“以评促教,以考促学”的目的。
4.1 日常考核
教师的日常考核:在日常教学过程中可以根据学情设计不同内容和形式的调査问卷,发放给学生,以无记名形式进行调査问卷的填写,并形成分析报告,针对学生提出的共性问题召开教研会议进行改革和调整。学生的日常考核:除了传统的考核方式如课堂提问、作业外,可进行趣味性考核,如针对重难点知识举行“手抄报展”学生自行査阅搜集大量资料以图片、绘画、文字等形式表现出来。
4.2 期末考核
期末考核是对该课程任课教师和该专业学生学习效果的最终考评。期末考试成绩可由平时成绩+实践考核+试卷成绩三部分构成。平时成绩包括课堂考勤、作业、趣味考核成绩等;实践考核包括实验报告和期末实践技能考试成绩等。为了提高高职高专生物化学实验教学质量,必须对实验教学考核方式进行改革。激发学习兴趣,培养学生的实验操作技能和综合素质,提高生物化学教学质量。
5 结语
[关键词]双语教学;无机化学;实验
双语教学的英文是“Bilingualeducation”,定义:Theuseofasecondorforeignlanguageinschoolfortheteachingofcontactsubjects。就目前国内高校开展的双语教学而言,所谓双语教学是指在课堂教学进行过程中使用母语的同时使用第二语言或外语(英语)作为教学媒介语言对学科内容进行教育传授的过程。其目的是培养学生的专业外语水平和使用两种语言掌握科学概念、理论、方法的能力,及通过外语媒介学习思考国际前沿的学科知识[1]。化学是一门实验科学,其实验教学作为理论教学的必要补充在医药类高校的学生教育中占有非常重要的地位。无机化学实验是化学实验的基础,是中国药科大学药学专业学生学习的第一门专业基础必修实验课。无机化学实验双语教学可以为药学专业学生开展后续学习和科学研究下打良好基础,也为我校其它实验课程推广双语教学打下坚实的基础。开展无机化学实验双语教学符合培养具有专业素质和能力的新世纪创新型人才的要求[2-4]。
1无机化学实验双语教学的定位
结合中国药科大学无机化学实验教学大纲和双语教学要求,无机化学实验双语教学的主要目的除了要达到传统无机化学实验课要求学生熟悉实验的基本知识,掌握规范的实验操作和技能,锻炼提高动手能力和分析解决问题的能力这一教学目的外;还要求学生能够运用专业英语来掌握科学概念、理论、方法,培养学生的专业英语水平。
2无机化学实验开展双语教学的优势
相对于我校其他基础或专业实验课,无机化学实验课涉及的理论知识相对较少,教学内容相对较为简单且与日常生活实践紧密联系,对学生的化学知识和英语水平要求都不是很高,便于双语教学开展;我校药学专业每个实验班有学生32人,配备主副讲2位老师进行无机实验双语教学,同时实验课教学时间比较宽松,灵活性较大,能够有效解决双语教学在师生比、教学时间上的冲突;实验课在实验室中进行,实验室环境严肃而活泼,教学过程中方式方法(板书、多媒体、PBL、微课等)灵活多变,可以实现边听边看边交流边实践的效果,营造良好双语教学和学习的环境,使得双语教学的开展切实可行[5]。
3我校无机化学实验双语教学的探索与实践
3.1无机化学实验双语教学存在的问题
3.1.1“学”学生是双语实验教学的主体,由于生源不同,学生能力差异较大,主要表现在两个方面:专业能力和英语能力。当下我国各省的高考模式不尽相同,以江苏“3+2”模式为例,很大一部分考生选择了物理/生物组合,化学基础薄弱;双语教学对英语听说读写能力的要求很高,而英语水平因学生个体差异良莠不齐。学生在具备专业能力能充分理解课程教学的内容的同时还要能掌握专业英语听说读写,使得双语教学较难开展。3.1.2“教”教学理论匮乏,目前国内关于双语教学的系统理论指导极为匮乏,对于如何具体开展双语教学,科学有效的评价双语教学效果无明确模式及目标。如完全照搬国外的模式,可能“水土不服”无法真正适应我国不同地区高校的校情[6],影响了双语教学的实施效果。教材的建设是双语教学顺利实施的重点和难点,也是制约当前双语教学重要因素。目前能够适合我国国情及高校的校情的无机化学实验双语教材可谓是凤毛麟角。而教学目标、教学模式的不同,同样使得我们不能简单“拿来主义”直接使用原版的外文教材,国内中英文对照的双语无机化学实验教材的缺乏,使我们在开设实验内容上受到了一定的限制。师资是双语实验教学顺利开展的首要基础条件。开展双语教学,对教师的专业能力、外语水平和教学艺术都提出了更高的要求。无机化学实验双语教学教师应不仅应具有丰富的教学经验和扎实的专业功底,也应具有较高的英语水平,能够灵活运用英汉两种语言。虽然目前我校从事无机化学实验教学工作的教师普遍具有研究生学位,专业功底扎实、教学经验丰富,为优秀的中文授课教师,专业知识水平较高。且都具有一定的专业英语的阅读和写作能力,但鉴于我国目前的英语教学模式及环境,授课教师的英语水平同样参差不齐,特别是口语水平欠缺,使得英语授课能力不足水平有待提高,真正能够满足双语教学的很少。双语师资的严重缺乏是制约双语教学普及推广的关键因素。
3.2无机化学实验双语教学对策的探索
3.2.1学以学生为主体的双语实验教学,如何激发学生同时学习化学和英语的兴趣是关键。对化学基础较差的学生,我校开设基础化学提高选修课程以加强其专业能力,同时让更多学生参与到实验的准备工作中来,调动学生的积极性;重视对学生英语的培养,除了必修的大学英语课程之外,开展丰富多彩的英语活动(例如英语演讲赛、英语角等),营造良好的英语学习氛围,以此调动学生学习英语的积极性,提高学生的英语水平特别是口语和听力水平。同时我校还开展了专业外语选修课程,使学生能够较快适应双语教学的课堂。3.2.2教完善教学理论:遵照循序渐进,由少到多的原则探索出一条适合我校双语实验教学的教学模式;通过建立发展性评价,构建科学合理的教学评价指标体系,完善了我校双语实验教学理论[7-8]。强化教材建设:根据授课对象与培养目标,中国药科大学无机化学教研室教师在现有的国内经典中文实验教材基础上,结合参考国外英文原版教材以及相关英语文献资料,自行编写并正式出版了既保持原版教材特色和英文表达习惯,又符合国内教材知识体系且具有药学特色的中英文双语实验教材《无机化学实验指导与实践》(双语教材,曹凤歧主编)[9]。增强师资力量:对专业知识和英语基础都比较好,并且对双语教学比较感兴趣的教师我校通过针对性有计划地进行系统培训(包括选派教师直接出国留学培训,如江苏省教育厅的优秀中青年教师英语强化项目及校级英语语言进修(英国,11个月)项目),或者直接引进合适外籍教师进行无机化学实验的双语教学,以保证双语授课教师语言与学科专业的并重发展。
3.3我校无机化学实验双语教学的实施
我校无机化学双语实验课程的教学分为3个主要阶段:实验预习和准备(课前)、实验讲解和操作(课上)、实验报告和考核(课后)。3.3.1实验预习和准备实验预习和准备是实验课教学的重要环节也是实验顺利开展的前提,学生应高度重视课前实验预习,了解实验原理及具体步骤,熟悉英文专业词汇,书写英文预习报告。为避免预习报告流于形式(原封不动抄写教材上的内容),要求学生以实验流程图形式对实验进行描述,锻炼学生能够通过阅读英文预习实验并简明准确描述实验内容的能力。无机化学实验实施双语教学任课教师的准备也必须非常充分,要求对课程体系、教学重点及难点、专业英语等都要十分熟悉。针对我校药学专业学生的特点和培养方案,无机教研室编写了详细的双语教学大纲和教学计划,制作了全英文多媒体课件,包含PPT、图片、动画、录像等,使学生更容易掌握相对抽象的内容,以提高课堂教学效果与效率。同时作为省级教学成果二等奖(药学基础化学实验双语教学立体化建设)的一部分,相关内容均可上网查询,以帮助学生预习。3.3.2实验讲解和操作实验讲解充分利用现代多媒体教学手段,采用多种新型教学模式(如PBL、CBL、TBL等)。教师检查预习报告,对实验相关要点进行英语提问,了解学生的预习情况。实验课件以流程图及操作图形式全英文列出原理、步骤和注意事项。教师讲解平衡使用中英两种教学语言,首先中英文对比说明实验中的专业英语词汇和相关概念,后以全英文概述实验内容,对一些复杂难懂的实验原理或实验步骤等内容配以中文辅助讲解;讲解过程中教师可对实验内容进行操作示范或播放相关教学视频,帮助学生正确地使用各种设备,熟悉实验的流程、步骤及注意事项,并随时用英语提问使学生充分体会专业英语教学。对一些重要的知识点,加入大量的生活实际和科技应用前沿案例,理论联系实际活跃课堂气氛。实验操作过程中教师认真观察学生操作情况,使用中英文与学生进行交流,及时调整教学方式,积极引导学生主动参与到双语教学中。通过这些措施有效激发学生参与双语教学的兴趣,提高双语教学效果。3.3.3实验报告和考核在老师讲解相关专业英语、展示往届优秀实验报告、规范报告格式和写作方法基础上,要求学生用英文撰写完成实验报告。实验报告最后的讨论部分允许学生使用中文,但鼓励学生用全英文写出自己的心得体会、意见和建议。通过英文实验报告的撰写培养锻炼学生运用英语分析、归纳、总结实验现象和结果的能力。同样要求教师用英文对学生的实验报告进行批改和标注。一般而言,以往传统的无机化学实验的考核评定主要依据实验报告。鉴于双语教学有其特殊性,为鼓励学生向多元化发展,重视专业知识,操作技能、语言表达等各个方面的综合素养,我们对无机化学实验的考核方法进行改革,最终的实验成绩评定依据学生的预习、实验操作、课堂互动、实验报告、讨论交流等多方面相结合进行整体考核,综合评定学生实验成绩。
4结语
无机化学实验是药学专业重要的基础实验课,根据我校药学专业特色和师生实际水平,制定了无机化学实验课程双语教学的教学大纲、操作规范、教学要求等教学文件,编撰出版了正式的无机化学实验双语教材,制作了实验多媒体课件(包括PPT,视频录像动画等),印刷了全英文实验报告册,建立了科学的无机化学实验双语教学考核方法。通过对其双语教学的系统研究和实践探索,建立完善了无机化学实验课程双语教学实践教学体系。通过无机实验双语教学,学生不仅可以掌握扎实的实验技能,还可以掌握专业英语的应用能力,提高了我校学生的素质,为学生就业和进一步深造奠定基础。
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关键词:高职药学;无机化学;微课程;设计;开发
中图分类号:G42 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2015)27-0260-02
一、微课程概述
2008年,美国圣胡安学院的高级教学设计师戴维・彭罗斯(David Penrose)提出了“微课程”的概念[1-3],从此教育工作者知道了“一分钟微视频”的“微课程”(Microlecture),它的核心是通过某种新颖的方式把课程中的教学内容和教学目标联系起来,给学习者一种“更加深刻的学习体验”。
国内首先提出微课程概念的是广东佛山教育局的胡铁生,他认为:微课程是指按照新课程标准及教学实践要求,以教学视频为主要载体,反映教师在课堂教学过程中针对某个知识点或教学环节而开展教与学活动的各种教学资源有机组合。[4-6]
微课程具有时间短、情景化、内容精的特点,所以能够在短时间内将学生的注意力集中在要学习的内容上,可以使学生在较短的时间内理解知识、掌握知识和技能,给学生带来学习的成就感。微课程最主要的是借助了多媒体技术,这样表现形式更加生动,更有视觉冲击力,所以微课程可以提高学生自主学习的兴趣同时对学习能力的提高有一定帮助,微课程实施的过程体现了教师的教学智慧,能够提高课程教学的吸引力和学生的学习效果。
二、高职药学专业无机化学微课程开发的意义
教育部2006年颁发了《关于全面提高高等职业教育教学质量的若干意见》(教高2006[16]号),强调了高等职业教育全面提高教学质量的重要性和紧迫性[7,8]。而提高教学质量的核心是要加快课程建设与改革的步伐,增强学生的职业能力。高职教育的专业课程已经有所改变,但是作为基础课程的无机化学教学改革比较滞后,可以说是本科教育的压缩版,即使有所变化也只是因为学时的减少而消减部分教学内容,其实质仍是高等教育学科式的教学体系,对学生职业能力的形成没有促进作用。因此,围绕高职教育的培养目标,使高职无机化学课程的教学真正实现提高学生基本素质和服务专业学习两个根本目标,积极探索高职无机化学课程改革成为很重要的问题。
学习的新知识或技能实际上是学习者根据自己的生活经验、原有的知识架构、与外界环境进行交互和协作、然后自己探索、发现和建构[9,10]而来的。微课程的特点恰好满足了这种要求,微课程作为一个新课题,开发并应用于教学中,无论对学校、老师还是学生都有着深远的意义。
(一)微课程开发应用对学校的意义
教师通过分析专业目标和学情,选取教学内容,精心设计并实施微课程,能够在一定程度上保证学生更好更快地发展。把无机化学一门课程全部开发成微课程的形式,在提高教学质量的同时也会成为学校的特色建设。
(二)微课程开发应用对教师的意义
微课程开发能够提升教师的教学能力。在微课程的开发中,无论是从教学内容的选取、教学方法的设计还是教学课件的制作上都要求教师有一定的教学基础和学习能力,所以微课程开发其实是教师教学技能提高的一种方法,对教师教学能力的提高有极大的促进作用。
(三)微课程开发应用对学生的意义
1.微课程能够真正实现因材施教。微课程的实施实际上是化整为零,每一个知识点和技能点虽然教师会在课堂上统一学习,但是对于基础较好的学生,可以自己提前学习;而对于基础较薄弱的学生,课上没有理解的知识课下可以再学习一遍,这样就可以让每一个学生按照自己的步调走,直到学完所有课程。
2.微课程有利于培养学生的自学能力。微课程以视频的方式呈现,可以反复播放,学生就会根据自己的情况自主选择微课程进行学习,这样就会提高学生的自学能力。
3.微课程让学生学习更加主动。实施微课程教学,教师不会泛泛而讲,而只解释教学难点,其余时间由学生通过自主探究或是小组讨论来完成学习,教师只是一个教学管理者和组织者,这样学生就能够为了完成任务由被动变主动学习。
三、高职药学专业无机化学微课程设计与开发
(一)教学内容的选取与设计
教学内容的选取与设计是微课中很重要的方面,这属于微课程的顶层设计,要从以下几个方面来考虑。
1.化学素质和专业需求要兼顾。教学内容选取时可以分为两个模块,即“化学基础模块+专业需求模块”。这样的课程体系能够满足高职学生的两方面:一是必备的化学基础知识,要保证高职学生化学素质的形成,为学生的可持续发展奠定基础;二是体现高职药学无机化学课程服务于专业需求,注重与专业课的有机融合。这是长期以来高职化学教学中最薄弱之处,但也是高职化学教学在职业教育中体现其核心价值的重要一环。
2.素材收集要典型。教学内容确定后,明确重点和难点,然后要围绕这两个点寻找素材,注意收集的素材一定要有针对性,要让学生过目难忘。
3.教学设计要环环相扣。教学设计是微课程开发的总纲领,可以说是微课程的制作脚本。具体步骤如下:(1)导入课程要新颖。课程的导入有很多方式,可以开门见山直奔主题,也可以描述一个情景,提出一个疑问导入主题,也可以从学生熟悉的生活现象导入主题。但不管采用哪种方法,都要力求新颖,要能引起学生的兴趣。(2)新课讲解要把握一个核心。在讲解教学内容时,要围绕一个主题进行,在一个主题上突出重点,环环相扣。(3)课堂小结要简洁。好的课堂小结既能够起到提纲挈领的作用,又能起到画龙点睛的作用。课堂小结要简洁明了,突出重点,让学生清楚地知道这节课学到了什么。
(二)微课录制及视频
教学设计完成后,就可以进行微课程录制了,现在微课程的录制方式有很多种,有数码摄像机拍摄法、手写板或交互白板录屏、PPT录屏等,然后将录制好的微课程进行剪辑制作成视频,最后视频,一个微课程就完成了。
(三)高职药学无机化学微课程的开发
现以高职药学无机化学《溶液的渗透压》为例说明微课程的开发。
1.教学内容的选取与设计。在《溶液的渗透压》中,重点有三个,分别是溶液产生渗透压的原因、溶液渗透浓度的计算以及渗透压在医学上的意义;难点是溶液产生渗透压的原因。
在教学设计时,导入新课是以情景产生疑问的方式设计的――以一个故事视频开头,提出一个问题,为什么是0.9%的氯化钠溶液呢?别的浓度行吗?然后导入渗透压的教学内容。
讲授新课是微课程的主体,分两个环节,第一环节是教师讲解,这个过程是围绕0.9%的氯化钠溶液这个浓度来环环相扣的:首先通过生活展示一些渗透现象,然后通过动画演示和讲授结合来讲解产生渗透现象的原因,学习完成后,学生能自己归纳总结相关知识点。接下来将渗透浓度与身体体液相联系,分为三种类型的溶液。通过课堂互动,学生计算可知9g/L(0.9%)NaCl溶液为等渗溶液,出现一个新问题:在临床上大量补液时,为什么要用等渗溶液?这样,设计了三个演示实验,学生就可以很容易的解决疑问。第二环节是学生互动:若在溶液上方施加一大于渗透压的压力,会怎样呢?让学生自己分析反渗透现象,这样能够锻炼学生的思维能力和自我学习能力。
整个微课程设计采用了多媒体、启发式、问题引导、小组讨论等多种教学方法,有助于学生建构知识,注重培养学生解决问题的能力。
2.微课程录制及视频。教学设计完成了,接下来就是按照设计进行微课程的制作,高职药学专业无机化学微课程的制作采取的是PPT录屏制作法。
四、结语
我国高职教育发展的很快,学生的人数也逐年递增,根据高职学生的特点,以某个知识点为基础来开发的微课程可以打破学习过程的系统性,比较适合高职学生的学习特点。并且现在的社会随着网络的发展已经进入碎片化学习时代,学生可以借助移动设备随时随地的进行学习,微课程顺应了时展的要求,微课程的开发和研究有着广阔的前景和价值,期待不久的将来微课程能带给学校教育和家庭教育新的活力。
参考文献:
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摘要:本文论述了应用信息化技术改善高等学校教学教务管理工作的方式和方法。文中引入的多个应用实例均已取得良好效果,印证了信息化技术对于改善高等学校教学教务管理工作的重要意义。
关键词:高等学校;信息化;教学教务管理
中图分类号:G642
文献标识码:B
1依托MIS系统开展教学教务管理工作
MIS(管理信息系统)是应用于管理的众多信息化技术中最重要的。依托MIS系统,可以将纷繁复杂的教学教务数据进行系统化管理,还可以将管理业务流程固化在计算机程序之上,高性能的MIS系统甚至还可以实现无纸化办公和多用户在线管理。然而,目前只有清华大学、浙江大学等少数知名高校拥有自己的教学教务管理MIS系统。由于各学校的教学教务管理模式和业务流程不尽相同,操作和维护系统的人员素质更是千差万别,因而想要在别人的MIS系统上完全“坐享其成”,是行不通的。
(1) 学校要重点投入,扶持教学教务管理信息系统开发
浙江大学城市学院曾投入上百万元用于引进清华大学的教学教务管理信息系统以及相关的硬件设备,同时选派多名计算分院、教务部、网络信息中心的专家和技术人员投入到系统的二次开发工作中,取得了显著效果。除此之外,由计算分院自主开发的毕业实习和毕业设计管理系统和分院教学规范管理平台也已进入实际开发阶段,有针对性地用于改善教学教务管理工作的多个环节,实际应用意义非常重大。
(2) 抓好操作人员的教育和培训,牢固树立教学教务MIS的核心地位
在高等学校中,从事教学教务管理的工作人员并非都能很好地掌握计算机操作技能,这就为教学教务管理信息系统的应用带来了新的困难。推动教学教务管理信息系统的运行与系统开发同样重要,要避免因为操作不当导致系统运行的失常,就必须抓好操作人员的系统化教育和应用技能培训工作,要把应用系统的技能水平和熟练程度纳入到教学教务管理人员的考核中去,从政策上加强教育、监督和引导,进而保证教务系统的全面、正常运转。
(3) 要合理利用MIS系统资源,提高管理水平,降低管理成本
21世纪,高等教育也面临着竞争,因此应用教学教务管理系统的目的不仅仅在于维持日常教学教务管理工作的运转,还有待于提高系统的应用水平,降低管理成本。
要合理规划业务管理流程,规范管理活动,提高管理人员的管理水平和效率,减少管理人员的使用量,进而节约人员经费开支。
利用系统资源,实现数据共享,例如组织网络教学资源共享,教学教务管理数据的网络化等等,从而提高教育教学管理水平,适应激烈的市场竞争。
引入无纸化办公的思想,减少各种管理过程数据的书面管理,降低办公经费支出。
2加强其他形式的信息化技术应用研究,辅助教学教务管理工作
信息化技术涵盖的内容非常广泛,除MIS系统以外,还有多种信息化技术可以应用于辅助教学教务管理工作,这些技术都是不容忽视的宝贵资源,有待广大教学教务管理工作者深入研究。
(1) 平面技术
在教学教务管理的业务工作中,面对的工作对象群体除了教职工之外,还包括大量的学生。从统计学的角度看,如果对工作对象所提出的问题或办理的业务进行汇总,有些问题或业务出现的频率非常高,例如新生进校后会修读哪些课程,应该如何进入教务系统进行选课、如何安排四年的学习计划等等。而依靠工作人员不厌其烦的解释显然不是最好的方法。根据有效沟通的原理,人所获取的信息中有70%来源于视觉,因此寻求平面技术的帮助,可有效地解决教学教务管理工作中一些繁杂的业务问题。
图1是浙江大学城市学院计算分院运用平面技术来描述06级计算机专业软件开发方向课程计划的图解的一部分(该项研究为浙江大学城市学院教学管理类教师科研基金项目),它说明的是所涉及到的所有教师和学生都必须知道的课程计划及各课程的性质和要求。可见,一份并不复杂的设计合理、解释科学的平面图解可以帮助教学教务管理工作解决一些用语言很难短时间解决的问题。
图1 计算机专业06课程计划图解
(2) 网站技术
信息时代,网站开发技术有了长足的发展,尤其是.net技术的出现使得网站开发变得更为容易,通过网站的数据资源共享和展示得到了广泛的认可。教学教务管理工作由于流程复杂,因而多通过C/S方式的管理软件来实现。通过配合网站技术,可以使大量的有用数据从业务人员的信息孤岛中得以释放,能够为教学教务管理工作带来更多的便利。同时能够很大程度上增加信息流通的准确性和时效性,进而节约办公时间和成本。
(3) 校园移动通讯技术
移动通信技术在管理工作中的应用并不普遍,但却是一个很好的趋势。目前,移动通信运营商为校园移动通信提供了有力的支持,成功开发出了一种“校讯通”技术,管理人员可以通过短信平台向指定的用户群发消息。这无疑为改善教学教务管理工作提供了一种新的方式,也在浙江大学城市学院得到了很好的推广,其操作是将教师和学生的手机号码编入“校讯通”的用户群,并组织合理的层次定义方式,然后可以在需要的时候向指定的群组发送最及时的信息。
(4) 多媒体技术
多媒体技术近年来在高校广泛应用于教学平台的建设,也是推动高校教学教务管理工作向高水平发展的有力工具。浙江大学城市学院成功引入并组织实施的BB(Blackboard)系统就是多媒体技术在教学工作中应用的典型例子。在此系统之上,集成了众多课程的教学课件、视/音频资料和练习试题库等教学资源。在教学教务管理工作中,要将像BB一样的系统作为一项重要的工作内容来予以关注,从观念上创新,避免重复低质量的基础管理工作,通过管理创新带动高校整体教学水平的提高。
3整合资源,依托信息化技术拓展教学教务管理的合作领域
在整个校园信息化领域中,教学教务管理仅是其中的一个组成部分。通过图2所示的校园信息化系统模型图(资料源于浙江大学城市学院人事管理信息系统项目研究)可以看出,教务系统与其他诸如人事系统、财务系统等共同组成了校园信息的数据网络,因此要真正做好教学教务管理工作,管理业务就要“一盘棋”,拓展跨领域的业务合作和数据共享。
(1) 与人事管理的合作
高校人事部门掌管着全校的教师资源,而这些资源正是教学教务管理工作中最为重要的动力资源。从管理的度讲,人事部门对教师的管理更专业,因而要做好教学教务管理工作,应当拓展与人事管理机构的合作,加强人事管理系统和教学教务管理系统间的数据共享,实现跨系统的统一身份标识,合理利用教师数据资源,优化教师管理程序,提高管理水平。
图2 校园信息化系统模型图
(2) 与财务管理的合作
教学教务管理工作中的很多数据最终服务于学校的财务管理,例如教师工作量的数据决定着财务管理中每位教师所得到的课酬数额,学生选课学分数又决定着学生应该按学分向学校财务缴纳的学费数额。因此,教学教务管理工作与财务管理工作也存在着必然的合作关系,而这种合作的推动也有赖于教学教务管理数据与财务管理数据的对接,看似孤立的两个管理过程也因为信息化技术的推动实现了优化组合,其管理效益也显而易见。
(3) 与各类技术管理和支持部门的合作
教学教务管理工作的顺利开展,需要信息化技术的支持和帮助,而种种信息化技术的应用又离不开高校内外各类技术管理和支持部门的鼎力配合。这其中包括学校内的网络中心、现代教育技术中心、信息化项目管理职能部门,还包括校外的软件开发企业、移动通信技术运营商等等。总而言之,要推动信息化技术在教学教务管理工作中的应用,就必须加强与这些机构的合作,单纯依靠教学教务管理人员绝无法实现这样庞大的系统工程。
参考文献
[1] 王万恒. 信息化校园:大学的革命[M]. 北京大学出版社,2000.
关键词:高职;项目化教学;植物组织培养
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2014)26-0025-02
近年来,我国高职教育取得了长足的发展。高职教育的人才培养模式已由过去的传统教育方式逐渐向“工学结合、顶岗实习”的模式转变。[1]《植物组织培养技术》课程是园艺技术专业一门实践性很强的课程,依据园艺技术专业工作任务与职业能力分析表中的植物组织培养工作项目设置。其目的是培养学生组建应用性植物组织培养室,应用组培技术进行花卉、苗木等良种快繁与无病毒种苗生产的能力。对于植物生产这一园艺技术专业的核心工作岗位而言,植物组织培养技术打破了传统农业生产模式,技术含量高,经济效益特别突出,具有重要的现实意义。随着现代农业的不断推广,植物组织培养技术必将在植物生产中发挥越来越重要的作用。为实现高职教育园艺技术专业的培养目标,提升学生的就业竞争力,满足企业用人需求,需要进行基于企业真实生产任务的课程项目化教学改革。所谓项目化课程,是指以工作任务(项目)为中心,选择、组织课程内容,并以完成工作任务为主要学习方式的课程模式。[2]本文是对《植物组织培养技术》课程项目化教学改革实践过程中的思考和体会。
一、植物组织培养技术课程中存在的主要问题
原有的植物组织培养课程是以知识传授为主要特征的学科课程模式,根据传统的教材框架,依照植物组织培养的概念与发展等知识点逐步展开。学生学完之后,理论很懂,但无法应用于实际,表现在不能独立组建实验室,不能应用组培技术进行植物生产。实行项目化课程改革以后,针对高职学生特点和培养目标,组培课程的设计思路转变为以“组建实验室应用组培技术开展植物生产”这一核心工作任务为依据,以实验室设计、培养基配制、愈伤组织培养、器官培养、组培工厂化生产这些项目为载体,让学生在完成具体项目的过程中学会完成相应工作任务,并构建相关理论知识,发展职业能力。围绕核心能力构建课程内容。
二、教学目标重新设定
《植物组织培养技术》是园艺技术专业的一门专业平台课,授课对象为园艺技术专业二年级学生。根据工作岗位要求和杭州市部分企业的调研,重新设定了《植物组织培养技术》课程的知识目标、能力目标和素质目标。
三、项目化教学改革实践
(一)教学内容
教学项目的设定应该将理论知识和实践技能结合在一起,与企业实际工作有直接关系,并且具有一定难度。[3]按照这样的要求,具体教学项目设置如表2。
(二)教学方法
教学体现培养学生职业岗位能力和创新精神,不拘泥于课程体系的完整性和学科性,而突出植物组织培养职业岗位的实践作为取舍教学内容的依据。将单项操作与综合实践相结合,根据植物组织培养的技术环节多而且各项技术间关系密切的特点,随着课程教学的进展,一个接一个,一环套一环,有序进行,使每个学生牢固掌握每项基本操作,练好基本功。在进行单项技术操作训练之后,安排综合实习。要求每个学生针对某一植物的特点,从培养基配制,到外植体的选取、消毒、接种、培养、试管苗的驯化与移栽等全过程进行实践,并进行最后的实践成果展览,达到完整掌握植物组织培养基本技能的目的。建设设备完善、功能较好的校内外生产实践基地(校外为浙江传化生物技术有限公司),配备具有丰富实践经验的指导教师,聘请浙江传化生物技术有限公司具有实践经验的专业人员担任部分教学工作和实训指导。学生实训的成品要达到合格商品的要求,能产生利润。使学生充分理解植物的应用及创造性,同时也培养了学生的成就意识。
四、项目化教学改革后教学效果显著提高
在项目化课程教学实施过程中,教学效果的评价主要应关注学生。[4]项目化教学改革后,先后在杭州职业技术学院园艺技术专业2010、2011、2012级进行教学实践,结果证明,教学效果明显优于改革前。通过项目化教学改革,将课堂与企业实践操作结合,课堂建立在实训中心和企业生产车间,让学生在操作中享受成品产生利润的快乐;与浙江传化生物技术有限公司紧密联系,该企业优势明显,是全国园艺行业的龙头企业,吸收他们的新品种、新工艺、园艺行业新的生产流程,拓展了学生的知识面;课程考核与产品相结合,将学生的产品作为考核关键内容,增强了学生的责任感;课程教学改革由校企双方指导老师共同参与,双方老师共同授课,随时根据生产一线实际需求调整授课内容,激发了学生的学习兴趣。
参考文献:
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关键词:金属有机化学 进展 探究
中图分类号:TQ11 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2013)05(a)-0013-01
1 简述金属有机化学
1.1 金属有机化合物的组成
金属有机化合物即为碳元素和金属元素经过某一反应而形成的化合物,人类发展比较早的金属有机化合物主要有格式试剂、而叔丁醇钾等化合物,这些化合物的结构是由金属原子和氧原子组成的,所以不能认为格式试剂、而叔丁醇钾等化合物是金属有机化合物。从广义上讲,金属有机化合物中的金属指的是一些具有金属性质的非金属元素(如硫、碲、硒、硼、硅、砷等),实际上,这一定义已远不符合经典金属有机化合物的范畴。但是因为元素有机化学和金属有机化学之间存在紧密的关联,所以,即便是分不清元素有机化学和金属有机化学的概念,也不可能造成什么麻烦。
1.2 金属有机化学研究分类
我们将对金属有机化合物的探讨的科学称之为金属有机化学。在学术界中,这一化学往往被分为两种。
1.2.1 探究金属有机化合物的合成及金属有机化合物的性质
采用一系列方法合成金属有机化合物并研究它的一些物理化学性质,其实质上就是合成金属有机化合物,并且研究这些化合物的相关物理性质和金属有机化合物在高分子材料科学领域中的应用。
1.2.2 探究金属有机合成化学
采用一系列方法研究金属有机化合物如何在合成中得到更好的应用,虽然金属有机化合物也在合成的范围之内,此外,还通过其他一些方法获得一些配体,但是其主要目的是研究金属有机化合物在有机合成学上所起的作用,这类研究本质上就是研究金属有机合成化学。
我们可以从上述论述中得知,金属有机化学是一种由多种学科构成的组合学科,其构成学科主要有晶体学、无机化学、材料学等和有机化学等一系列学科,金属有机化学对于不对称有机合成学而言有着重要的基础性作用,被认为是现代的有机化学界研究的重中之重。
2 我国金属有机化学进展
2.1 主族元素金属有机化学
2.1.1 有机硅化学
现如今,有机硅化合物广受人们的青睐,究其主要原因有其种类多种多样,使用范围广。从20世纪50年代开始,林一和王葆仁等人合成对有机硅聚化合物和有机硅单体领域做了大量的工作,其主链是硅氧烷。后来,北京大学也对领域做了大量的研究工作。目前,有机硅工业体系已经在我国形成了,下列五个品种早已完成了其工业化进程,即为硅橡胶、硅凝胶、硅树脂、硅偶联剂和硅油等五大品种,此外,它们还对我国经济和国防建设起到了身份重要的作用。
2.1.2 有机硼化学
21世纪60年代末,我国科学院下面的上海有机化学研究中心和其他研究中心开展了紧密的合作,它们主要研究了硼氢化合物,这之中有B2H6、B3H9、B6H11和 B10H14等的合成方法,其实验水平已经接近空前的程度。时间进入60年代,人们开始关注有机硼在有机合成中的应用,这指的是硼氢化反应,硼氮六环、氮硼烷的合成,此外,还有硼烷的结构规则以及硼酸酯化学等。
2.2 过渡金属有机络合物化学
2.2.1 过渡金属络合物的合成、反应及结构
众所周知,积极研究过渡金属有机络合物的合成方法及相关物理化学性质具有重要的意义,它在进行金属一碳键研究的过程中具有基础性作用,此外还有利于金属有机化学的进一步发展。
2.2.2 络合催化和小分子活化
在此之前,由烯烃聚合而成的催化剂只能在d族过渡金属中得到一些应用,沈之荃及欧阳等人花费了大量的精力,并做了一些研究工作,得到了一种新的稀土催化剂。
3 我国金属有机化学进展方向
3.1 根据现有的金属有机化合物反应规律来研究新的合成反应
目前,像炔烃-αβ-不饱和羰基化合物之类的串联偶联反应等金属有机化学反应得到了较为细致的研究;此外还有双取代、三取代烯烃,共轭双烯等的立体选择性合成技术比较成熟;亚胺的烷基化反应和四异丙氧基钛促进的还原烯化反应也在现代工业中得到广泛使用。值得庆祝的是,我国独自研究了一种新型反应,即为炔烃-αβ-不饱和羰基化合物的串联偶联反应,这一反应给我们展现了一种较为先进的质解方法,可用于猝灭C-Pd键。
在我国技术有机化学研究中,亚胺的烷基化反应是一种快速发展的反应,而目前,这一反应已经出现了几个子系列。在亚胺的烷基化反应中存在亚胺经三甲基氯硅烷活化后和烯丙基锡的反应,当有锌粉或镁屑存在的情况下和烯丙基溴的Barbier型进行反应,以及和氟离子引起的亚胺和三甲基烯丙基硅烷的反应。
3.2 进一步研究金属有机化合物的反应规律
金属有机化合物的双等瓣置换和伴随加合的等瓣置换新模式和氧桥联二茚基稀土化合物的立体控制选择性合成是我国在研究金属有机化学程中得到的。这两个反应规律是一种研究程度较高的金属有机化合物的反应规律,它以研究单等瓣置换反应为基础,发现桥连双环戊二烯基双金属络负离子可以一起和两分子簇合物发生等瓣置换反应,最终获得一系列具有较新结构的桥连双环戊二烯基双原子簇化合物。因此,它对于现有反应规律做深入研究有很好地指导作用,此外,还对金属有机化学的研究工作具有至关重要的作用。
3.3 加快研究新的金属有机化合物反应机理
在刚发现的金属有机化合物基元反应之中二价钯在催化反应中卤离子的作用下和氟离子形成的三甲基烯丙基硅烷和亚胺的反应机理是技术比较成熟的,要知道,卤离子在质解反应中具有十分重要的作用;氟离子在该反应中只起催化作用,氟离子没有可能完全产生其催化作用。所以,对于新的金属有机化合物反应机理所做的的进一步探究同样具有非常重要研究价值。
4 结语
最近几年,金属有机化学这一前沿学科有了飞速发展,其中它的发展打破了传统的无机化学和有机化学的界限,同时又和合成化学、理论化学、结构化学、催化、高分子科学、生物无机化学等交织在一起,从而成为近代学科前沿领域之一。金属有机化学的探究对我国的科技发展有着非常重要意义,其中在农业、医药、轻工业等广阔领域有着非常宽广的前景。所以深入探究金属有机化合物的性能和结构的关系,不仅能够为结构化学、有机化学做出贡献,还对了解有机锡化合物的催化性能、生理活性和热稳定性等都有非常重要意义,并对寻找新材料、新药物有非常重要的应用价值。
参考文献
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关键词:无机非金属;材料应用;材料发展
非金属材料是由非金属元素或化合物构成的材料,自19世纪以来,随着生产和科学技术的进步,尤其是无机化学和有机化学工业的发展,人类一天热的矿物、植物、石油等为原料,制造和合成了许多新型非金属材料,如水泥、人造石墨、特种陶瓷、合成橡胶、合成树脂、合成纤维等;这些非金属材料因具有各种优异的性能,为天然的非金属材料和某些金属材料所不及,从而在近代工业中的用途不断扩大,并迅速发展。非金属材料的种类比较多,它分为有机金属材料和无机金属材料两种。而无机金属材料是与有机高分子材料和金属材料并列的三大材料之一,市场前景非常好。
1 无机非金属材料行业存在的问题
我国在无机非金属新材料上虽然有一些不错的成绩,但是由于起步比较晚,基础太差、投入少,目前,我国无机非金属材料行业与发达国家相比,仍然处于落后的地位。其主要表现在四个方面:(1)基础落后,产品等级偏低。(2)材料性能低,质量不稳定。(3)生产设备落后,资源利用率太低。(4)技术滞后,生产成品率低等。我国的无机非金属新材料的制作设备落后,技术也落后,这些是造成产品研制周期长、生产规模小、经济效益低等问题的关键所在。
2 无机非金属材料的特点和应用
以往的无机非金属材料的品种比较多,主要包括水泥、陶瓷与建筑材料等,而建筑材料是最贴近人们生活的。新型无机非金属材料是后来才出现的,现如今它是现代新技术,新产业和生物医学中不可或缺的材料。
2.1 无机非金属的特点
传统的无机非金属缺点非常多,而现代的无机非金属材料的优点相对就明显很多。其主要表现在以下几点:(1)整体性,无机非金属材料抗腐蚀性强,这对材料的完整性非常重要。(2)防高温性能,因为其本是就是无机物,属于非燃烧材料。(3)防水性能,因为无机非金属其内部结构非常的密集,所以其有防水渗透的能力。(4)防腐蚀性,因无机非金属的物理化学性能,决定了其有一定的防腐蚀性和对一般生物侵害时,也可以正常使用。(5)耐磨性,无机非金属材料的耐磨性能是生物医学最看重的一点,比如陶瓷在生物医学上的作用,因它的耐磨性能比一般的合金金属好,所以它可以代替传统的人工关节置换的金属材料。
2.2 无机非金属材料的应用
无机非金属新材料具有独特的性能,是高技术产业不可缺少的关键材料。例如稀土掺杂石英玻璃广泛应用于导弹、卫星及坦克火控武器等激光测距系统,耐辐照石英玻璃应用于各种卫星及宇宙飞船的姿控系统;光学纤维面板和微通道板作为像增强器和微光夜视元件在全天候兵器中得到应用;航空玻璃为中国各类军用飞机提供了关键部件;人工晶体材料中激光、非线性光学和红外等晶体,用于弹道制导、电子对抗、潜艇通讯、激光武器等。特种陶瓷中,耐高温、高韧性陶瓷可用于航空、航天发动机、卫星遥感,可制作特殊性能的防弹装甲陶瓷及特种纤维及用于电子对抗等。目前已开发了近四千种高性能、多功能无机非金属新材料新品种。这些高性能材料在发展现代武器装备中起到十分重要的作用。
3 无机非金属材料的发展趋势
目前,科学技术的不断发展,带来了技术上的革新。不管是传统无机非金属材料还是无机非金属材料都有了长足的进步。其在未来的趋势主要表现在三个方面:(1)走可持续化发展道路,西方发达国家运用生态环境来影响着世界资源可持续性的发展,并且已经取得了很好的效果;但我们国家在这方面还只能望其项背,特别是缺乏立法支持与技术标准的指导以及相应组织的管理与监督,使中国的传统无机非金属材料工业发展还有很大的提升空间;面对资源和环境对中国经济发展的严峻考验,国民经济的可持续发展战略显得愈加重要。(2)节约资源,以往的无机非金属材料在工业上的消耗非常巨大。可世界资源正在短缺,那么怎么做好资源的节能、以及找到可替代资源的重要性就不言而喻了。在未来,材料的使用寿命也将会是一个值得关注的问题。提高材料的使用寿命将大大节约资源。(3)集中生产,以后将不会是像现在一样,各个工业之间各自为营的生产,未来工业的需求必须要将单条生产线的产能提高的同时,除了注意产品的质量问题,还应能降低能源的消耗。为此,将水泥工业、陶瓷工业等集中在一起走向大型化是未来的一个趋势。
4 结语
随着技术的进步和生活水平的提高,建筑材料的安全性智能诊断等智能技术将更多的应用于建筑中。目前,国内无机非金属材料的应用越来越广泛,在国民经济建设上也越来越重要。它在工业上的运用已经大大超过了其自身的范畴,它为国家科学的发展事业添了砖,也为经济建设加了瓦。
参考文献
[1] 刘佳欣.无机非金属材料的应用与发展趋势[J].中国粉体工业,2014 (5).
关键词:粒径;纳米碱式碳酸锌;制备;工艺条件
中图分类号:tb383 文献标识码:a 文章编号:2095-6835(2014)10-0038-02
碱式碳酸锌是一种无机化工产品,其功能比较多,质量比较好,制作精细,用途十分广泛。到目前为止,国内外都对碱式碳酸锌的制备进行了一系列的深入研究。而在动力学和反应热力学中,纳米反应物占据着十分重要的地位,且影响也比较大,比如化学反应的研究,新型材料的研制、应用、物质稳定性的相关测定等。
1 碱式碳酸锌的概述
碱式碳酸锌是一种白色细微无定形粉末,无臭、无味,不溶于水和醇,可以溶于氢氧化钠和稀酸,微溶于氨。当碱式碳酸锌与质量分数为30%的过氧化氢作用,可释放出二氧化碳,并且形成过氧化物。目前,碱式碳酸锌的应用已经十分广泛,比如在医药、石油化工、橡胶、化肥催化等领域都用到了碱式碳酸锌。如今,市场上销售的碱式碳酸锌都比较普通,人们并没有对这种普通的碱式碳酸锌提出具体的要求。
在制备纳米碱式碳酸锌时,通常会采用两种方法,即均匀沉淀法和室温固相法。碱式碳酸锌由硫酸锌和碳酸氢铵共同制成,并且可实现纳米氧化锌的制备。但是,碱式碳酸锌和纳米氧化锌之间并不具备相同的功能和用途,导致纳米氧化锌的制备对纳米碱式碳酸锌提出了不同的要求,即对其粒径和形貌的要求不同。目前,对采用同一种方法进行不同粒径纳米碱式碳酸锌的制备工作还没有相关的研究。在本文的研究中,采用直接沉淀法进行不同粒径的纳米碱式碳酸锌的制备主要分三个方面,即反应物浓度、反应温度和反应物配比等。
2 纳米碱式碳酸锌的制备
纳米碱式碳酸锌的制备有以下两个步骤:①将所需原料准备好。所需原料主要有氯化锌、碳酸钠、十六烷基三甲基溴化铵、异丙醇,这些都作为分析纯。②制备碳酸钠和氯化锌的水溶液。碳酸钠和氯化锌这两者的质量一定要达到相关要求,且事先必须称取足量的碳酸钠和氯化锌,将两者分别制成水溶液。在这个过程中,首先取一个250 ml的三口烧瓶,将氯化锌溶液和一定体积的异丙醇同时倒进去,在加热的前提下对其进行搅拌。当实验温度达到了相关要求后,将碳酸钠溶液加入三口烧瓶中。在碳酸钠溶液反应的过程中,将定量的十二烷基三甲基溴化铵加进去。在反应结束之后,对反应物进行冷却,再使用蒸馏水和无水乙醇将其洗涤干净,最后放入110 ℃的真空干燥箱中,使其干燥,从而得到纳米碱式碳酸锌。如果要制备不同粒径的纳米碱式碳酸锌,可以对其反应条件进行控制,以达到目的。
在测定纳米碱式盐酸锌时,应该采用国际相关标准。因此,在测定纳米碱式碳酸锌的晶型时,可以采用x-涉嫌衍射仪进行测定。
纳米碱式碳酸锌的平均粒径,也就是其直径计算公式(也称谢乐公式)为:
d=0.89λ/βcosθ. (1)
式(1)中:d——纳米碱式碳酸锌的直径;
λ——衍射波的波长;
β——半峰宽;
θ——衍射角。
3 纳米碱式碳酸锌的制备结果分析
3.1 晶型测定结果
纳米碱式碳酸锌晶型的测定一般采用x-涉嫌衍射仪,由测定结果可知,其xrd衍射谱图和相关标准卡片上的特征峰趋向一致。因此,采用直接沉淀法制备纳米粒子,其晶型为单斜晶体。
3.2 工艺条件对粒径的影响
对纳米碱式碳酸锌造成影响的因素主要有三个,即温度、碳酸钠浓度和氯化锌浓度。具体情况如表1所示。
由表1可知,在其他反应条件没有任何变化的情况下,反应温度发生了变化。根据式(1)进行计算可知,纳米碱式碳酸锌的粒径会随着反应温度的升高而不断减小。而在对碳酸钠浓度和氯化锌浓度进行改变时,都会保持另一个条件不变。在氯化锌浓度不变的情况下,选用浓度分别为0.3 mol/l、0.6 mol/l和1.5 mol/l的碳酸钠,相应的纳米碱式碳酸锌平均粒径如表1所示;而在碳酸钠浓度不变的情况下,选用浓度分别为0.3 mol/l、0.9 mol/l、1.5 mol/l和3.0 mol/l的氯化锌,其相应的纳米碱式碳酸锌平均粒径如表1所示。
由此可知,无论是碳酸钠浓度增大,还是氯化锌浓度增大,碱式碳酸锌的粒径都会随之加大。一般来说,受扩散控制的核在生长时,其生长速率受反应物
度的影响非常大。反应物浓度一旦增大,会使纳米颗粒在生长后期,由于布朗运动的作用而导致单体核与分子簇、初级分子等发生碰撞而凝聚起来,从而形成比较大的颗粒。在这种情况下,三者碰撞发生的概率越大,就越容易凝聚形成比较大的颗粒。
4 结束语
综上所述,不同粒径的纳米碱式碳酸锌的制备可以用同一种制备方法来完成,即采用直接沉淀法。对这种方法进行实验研究,结果表明,反应温度和反应物浓度都可以明显影响到纳米碱式碳酸锌的粒径——反应温度越高,纳米碱式碳酸锌的粒径就越小;碳酸钠浓度和氯化锌浓度的增加,都会使碱式碳酸锌的粒径随之增大。另外,纳米碱式碳酸锌的纯度都超过了99%.
参考文献