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关键词:无机化学;科研潜质;培养;能力
中图分类号:G642.41 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2014)08-0068-02
化学是一门重要的自然科学学科,其在人类社会发展和科技进步中发挥着举足轻重的作用。对于我国而言,传统的化学教育仅仅重视知识的传授,而忽视知识创新,在实际教学中缺乏对学生科学研究能力的培养,造成培养的毕业生素质下降。无机化学作为化学学科中的基础学科,对于培养化学专业的高级专门人才具有重要作用。本文中,笔者将结合自身的教学经验与体会,浅谈高校无机化学教学中如何加强对大学生科研潜质的培养。
一、重视绪论教学
无机化学课程的绪论部分旨在对课程的研究背景、研究对象、研究方法和研究意义等进行总体上的概括。然而,传统的教学模式却忽视了绪论部分的讲授,造成学生学习兴趣难以激发,学习主观能动性和创造性受到了抑制,教学效果不理想。考虑到绪论对于整个课程无机化学教学的重要性,笔者认为讲授该内容要注重以下两个方面。
1.借助现代自然科学知识,从宏观到微观让学生感受化学的魅力,了解化学的重要性。如可以从宇宙元素的起源到形成现在生命体的DNA过程,从大到天体物质演变到微观的原子运动等具体实例向学生展示化学的奇妙之处,以便激发学生好奇心,培养其学习兴趣。
2.明确无机化学是化学学科和其他自然科学的基石,借助具体的实例说明无机化学的重要性。教师要把握教材,但不能局限于教材的内容。当今社会处于知识爆炸的阶段,知识更新非常迅速,而教材通常承载着经典但已经过时的知识信息。教师需要在备课时查阅大量最新前沿的研究成果,将其图文并茂地融入到绪论介绍中,如既要讲到“门捷列夫发现世界是由一系列周期性递变的元素组成”这些经典知识,又要讲到“现在的纳米技术已经合成出机械强度超过钢铁几百倍的碳纳米管材料”等先进前沿的化学研究成果。这样,学生就能直观地感受无机化学的魅力和发展前景,激发其学习的动力和热情。
二、运用动画模型教学
虽然多媒体教学已经深入到课堂,但是大多教师的课件仍然缺少直观形象的动画模型,影响了教学效果。为了解决此问题,笔者认为多媒体动画模型教学将会极为直观地呈现基本原理和过程,帮助学生建立化学空间思维,显著加强对基本知识和原理的理解,激发其思考和创造力。如在讲述元素和元素周期律的章节时,概念繁多,知识抽象,教师若仅仅语言阐述“元素的种类是由原子核内质子数决定的,而元素周期律是原子核外电子周期性排布造成的”,此时,初学者常常因概念不清而不能理解。教师若能运用三维动画模型,逐一呈现核内质子数递增对应元素种类的变化,进而展现核外电子如何进行周期性的排布,学生理解掌握就容易多了。实践证明,运用动画模型教学,学生将会迅速接受并理解崭新概念和原理,容易形成独立思考解决问题的能力。
三、改革实验课程的设置和实验模式
传统的无机化学课程均有配套的实验课程,然而实验课程的模式和设置存在不合理之处,主要体现在:(1)理论课和实验相互脱节。传统的理论课和实验课在不同的时间段进行,授课教师往往也不同,造成学生的理论学习难以得到及时针对性的实践,从而削弱理论和实践之间相互促进的关系。(2)针对本科生的开放实验室缺乏。传统实验课程常实行集中时间集中地点实验,不允许学生依据自己学习需要随时实验,对本科生的开放实验室很少,从而缺乏对学生创新研究能力的锻炼。为了解决该问题,笔者认为可以从以下两个方面进行实验课程的改革。
1.将实验演示融入到理论课教学中。课堂实验,能够实现理论和实践之间的相互促进,提高学生发现问题,解决问题的能力。如,在讲授沉淀溶解平衡溶度积规则这一章节时,教师若仅仅进行理论讲授,往往显得简单,学生们也认为沉淀过程很简单,似乎都不存在问题。然而,实际情况并非如此,沉淀实验的操作,通常会涉及到很多问题,如过饱和效应,配位效应,离子效应等。事实上,当今的研究热点――纳米材料的合成就是建立在沉淀形成的形貌控制上。如果没有实验和理论的结合,人们是不会发现诸多的自然科学规律,更难以有科学技术的进步。因此将实验演示融入到理论课教学中将显著锻炼学生发现问题、思考问题、解决问题的能力。
2.设立固定的开放实验室,以供不同学生依据自身有针对性地进行实验。笔者在教学中发现,不少学生对实验有较大的兴趣,仅仅教学计划安排的实验内容很难满足其需要。结果造成很多具有较好创新能力的学生得不到充足的科学研究训练,阻碍其科学素质的提高。如果能够设立开放的实验室,那么每一个学生都可以依据自己感兴趣的方面进行针对性的实验,一方面能够很好地巩固理论课知识,同时还能锻炼其科学研究的能力,这对于培养21世纪新型创新性人才是非常有利的。
四、改变评价机制
传统的无机化学评价机制多侧重于用考题对学生掌握情况进行考核,通过考试分数的高低对学生学习效果进行评估。事实上,这种评价机制往往诱使学生走向题海,而非综合能力的锻炼。事实证明,高分的考生在步入研究生阶段往往表现平庸,其主要原因是科学研究需要活跃的思维,强烈的好奇心和探索精神,而非考试分数。良好的科学潜质需要在大学基础课程学习中得到培养,让学生乐于学习,乐于钻研。因此,笔者认为,可以考虑在传统考题模式外附加大学生科研立项考核。教师引导大学生,依据自身的兴趣,去发现问题,通过查阅各种资料,建立适合大学生自身的科学研究项目。最后,通过项目完成过程对学生综合能力进行全方位评估。实际上,国内已有不少高校正在尝试这样的评价机制,已经获得良好的效果。
总之,为了满足新世纪国家对新型创新型人才的需要,笔者作为一名高校化学专业一线教师,结合自身的教学经验与体会,就高校无机化学教学中如何加强对大学生科研潜质的培养做了一些有益的探索,相信在这些措施的积极作用下,无机化学专业的大学生将会显著提高学习兴趣,提升自身的科研能力,为后续继续深造奠定良好的基础。
参考文献:
[1]朱妙琴,王祖浩.高师无机化学实验教学的改革与学生综合能力的培养[J].化学教育,2002,(11):21-25.
[2]杨毅敏.高等实验教学改革与创新人才培养[J].海南大学学报:自然科学版,2003,20(1):87-90.
论文摘要:本文主要叙述了生物无机化学的研究进展。主要从对含有微量元素的蛋白的突变、结构及性质的研究;酶的模拟;无机药物化学;金属元素中毒的研究等四个方面来介绍现在生物无机化学的进展。
论文关键词:生物无机化学;蛋白质;螯合剂;酶;无机药物化学
生物无机化学是无机化学和生物化学交叉的领域。它的任务是研究金属与生物配体之间的相互作用,它有赖于无机化学和生物化学两门学科水平的发展。由于研究方法的进展,使得揭示生命过程中的生物无机化学成为可能。生物无机化学主要分为两部分:一是研究生物体本身微量元素的作用,二是研究外界微量元素对机体的影响。
一、研究生物体本身微量元素的作用
(一)含有微量元素的蛋白的研究
含有微量元素的蛋白是生物无机化学中偏向生物领域的研究对象,做此项研究主要依靠生物化学技术。含有微量元素的蛋白是微量元素与蛋白质形成的配合物,与酶的区别在于含有微量元素的蛋白并不表现催化活性,但却有其他的重要功能。现在的研究在于发现新的蛋白,确定其结构、性质。
现在热门的蛋白有硒蛋白,因为硒蛋白是硒在体内存在和发挥生物功能的主要形式。硒的作用,主要在癌症、神经退行性疾病和病毒等方面,但结论不统一。现在主要在探索新的硒蛋白作为预防药物开发、癌症治疗和药物筛选靶标。如杜明等通过硫酸铵沉淀等方法,从富硒灵芝中获得了一种新的含硒蛋白,并研究了它的抗氧化活性与其硒含量间的关系。研究发现该蛋白的抗氧化活性与其硒含量具有相关性。
另外,也有对细胞色素进行研究。如官墨蓝等对细胞色素b5的突变体做了研究。为了深入了解细胞色素b5的64位氨基酸对血红素辅基微环境及蛋白性质的影响,对细胞色素b5第64位氨基酸残基进行保守性和非保守性突变。研究表明,细胞色素b5第64位氨基酸残基对稳定血红素辅基和维持蛋白的结构有重要的作用,在64位引入其他氨基酸残基使蛋白结构不太稳定。
(二)酶的模拟
酶的模拟就是从酶中挑选出起主导作用的因素来设计合成一些能表现生物功能的、比天然酶简单得多的非蛋白分子,通过研究它们来模拟酶的催化过程,找到控制生化过程的因素,从而得到更好的催化剂。
如硒酶的研究。通过对硒酶结构与功能的模拟,人们不仅可以了解硒酶结构与功能的关系,还可以进一步开发与硒酶相关的药物。对于硒酶的合成主要有三种方法,一是对硒酶进行化学模拟,二是对硒酶进行化学修饰,三是用基因工程方法生产含硒酶。对硒酶化学模拟主要集中在硒酶活性中心催化三联体Se-N的相互作用的模拟中。在这个方面主要有合成含有Se-N键的硒酶模拟物和在硒原子的附近引入氮原子,用分子内的螯合作用间接形成分子内螯合物,达到Se-N键的作用。对硒酶化学修饰主要方面有:1、将天然酶改造为含硒酶;2、设计含硒生物印迹酶;3、设计含硒抗体酶。硒蛋白模拟物在理解硒酶的生化作用中起着非常重要的作用。硒蛋白模拟物在抗氧化、抗癌及抗滤过性病原体等范围具有治疗潜能。
又如刘海洋等对核酸酶的化学模拟。核酸酶的化学模拟对于生物技术和分子生物学研究具有重要意义,Corrole是具有共轭电子结构的大环化合物,其结构上导致其配位化学行为易与金属形成配合物,其形成的配合物在许多反应中均有催化活性。该科研组研究了单羟基Corrole锰配合物对DNA的催化氧化断裂作用。结果表明,锰Corrole配合物可催化DNA的氧化断裂,而且断裂程度随着反应时间的增加而增加。宋玉民等研究了全反式维甲酸合钇配合物对DNA的切割和键合作用。实验表明,该配合物在生理条件下比配体和金属离子能更有效地切割质粒DNA。岳蕾等研究了铬配合物切割DNA的活性。研究表明,在H2O2存在条件下,Cr的配合物[Cr(bzimpy)2]+具有氧化切割DNA的活性,但被切割的DNA可被大肠杆菌修复。
对于固氮酶模拟的报道比较多。模拟固氮酶的目的主要是在温和的条件下将空气中的氮分子转化成有机化合物,从而加以利用。对固氮酶的活性中心模拟主要是钼铁硫原子簇,另外还有钼-硫醇等等的研究报道。
二、研究外界微量元素对机体的影响
(一)无机药物化学
无机药物的发展在生物无机领域中有很重要的地位。顺铂的抗肿瘤作用的发现开辟了无机药物化学的新领域。在抗癌药物应用中,顺铂药物目前仍在临床上使用,主要有四种铂配合物:顺铂、卡铂、顺糖氨铂、奥沙利铂。从1980年发现二烃基锡衍生物具有抗癌活性以来,人们先后合成了具有顺铂结构的二烃基二卤化锡配合物,与卡铂结构类似的有机锡化合物,以及有机锡羧酸衍生物等等。在锗化合物方面,从发现1971年合成的β-羧基乙基锗倍半氧化物具有抗癌活性以来,人们先后合成了许多有机的锗化合物。此外还有茂钛衍生物和稀土配合物。因为癌症是人类健康寿命最主要的杀手,所以在抗癌药物的研究开发方面将有很大的发展前景。除了合成新的药物外,在原有的药物基础上对原有的药物进行改良也是未来的科研方向,因为原有的药物具有较高的毒副作用,且抗癌范围较小。所以在无机抗癌药物这一方面,合成具有广谱高效抗癌活性且有较低的毒副作用和较长的持续时候的抗癌药物是主要发展方向;另外,对于无机金属药物的抗癌机理尚没有统一的理论,因此研究无机抗癌药物的作用机理也是主要研究方向。
无机药物在其他方面也有重要的应用。如金配合物在抗类风湿方面的应用,应用治疗类风湿关节炎有金Au的硫醇盐。在治疗胃病的过程中,铝盐也是主要依赖的药物,含铋的化合物是治疗胃溃疡的的主要药物。在无机药物的研究中,尚不清楚各种药物对机体疾病的治疗机理,所以研究无机药物的作用机理具有较大的前景。
放射照影药物的发展也是无机药物的发展方向。由于放射示踪、核磁共振在医学上的应用,使得各种造影剂的成为医生临床应用不可或缺的一个方面,如钡的造影剂。
(二)金属元素中毒的治疗
在外界的金属元素超过机体所需的浓度后,该元素就会对机体产生负面效应,引起疾病。元素的毒性主要因为它与机体基团的强配合性。对金属元素中毒的治疗主要是研究具有更强螯合能力的的螯合剂,使其跟有毒的金属离子结合形成更加稳定配合物,然后排出体外。理想的螯合剂须满足以下的条件:1、水溶性,且在生理的pH条件下有足够的螯合能力;2、分子大小和结构必须合适;3、必须专一迅速结合金属元素;4、很容易从体内排出;5、没有明显的毒性。如用EDTA来排出多余的离子,EDTA螯合性虽然很强,却选择性不强,在排出有害的金属离子的同时,同时也会损失一些有益的离子。如用去铁草胺B去除多余的铁,但是它不能去除血红素或运铁蛋白中的铁。现在的医用螯合物的研究方向主要是研究新的药剂,因为现在的螯合剂无论是在种类还是排出金属中毒的效率都不能满足医学的需要。
三、生物无机化学的发展趋势
生物无机化学以后的发展趋势是生命科学与技术进行有机紧密的融合。
一、项目化教学特征
所谓“项目化教学”是从职业的实际出发,选择典型事例作为教学的主题,以实践为导向,教师为主导,学生为主体,教师和学生通过共同实施一个完整的项目,并共同评价项目工作成果而进行的教学活动。在“项目化教学”过程中,学生在教师的主持下能够自觉、自由地选择自己感兴趣的内容和展示形式,为学生创新能力的发展提供了有效的途径。
二、项目化教学的实施流程
项目化教学是一种“行为导向”教学法,其实施流程如下:
1.项目确定
在项目化教学中,选择合适的项目非常重要。所选项目既要包含无机化学的基本知识和基本实验技能,又要密切联系日常生活或当地化工行业的生产实际。这样才能调动学生探究问题的积极性,使学生在项目情境下提高协作能力、人际交往能力和职业能力。例如:“设计实验验证高锰酸钾在不同介质中的氧化性”这一项目中的研究对象“高锰酸钾”,它既是实验室常用的氧化剂,在工业上又能用作消毒剂、漂白剂,还在医学上用于消毒、洗胃,与学习生活联系比较紧密,学生才会有比较浓厚的兴趣。
2.项目开发
项目确定后,教师根据学生的性别、技能水平等将全班学生分成多个小组,每个小组人数最好3至5人。然后对项目进行细化,使之分解成一系列的任务,并分配给各个小组,要求学生团结协作,充分利用图书馆和网络资源收集所需要的资料,小组内部讨论、整理后做成幻灯片,每个小组派一名同学向全班同学展示、汇报。
3.项目方案制定
资料准备充分后每个小组就开始制订完成任务的方案,各组派代表利用幻灯片向同学们展示制订的方案,然后在老师的引导下大家一起讨论,对初步方案进行修改和完善,使方案具有科学性、可行性、经济性和环保性,最终师生共同归纳总结讨论结果制订出实施方案。
4.项目实施
实施项目是项目化教学的关键阶段,所以每位小组成员都要严格按照实施方案执行,积极利用无机化学实验室的实训条件开展实验项目。在具体的实施过程中,学生会遇到这样那样的问题,教师则要适当的指导,让学生多思考,独立地完成实验项目。这种项目实施方式,不仅可以培养学生的集体意识,而且能够提高学生发现问题、分析问题、解决问题的能力。
5.项目评价
学生完成实验项目后,应及时进行考核、评价和总结。项目考核标准可参照相应专业的职业资格标准,项目考核和评价以设计的初步方案、实验操作、实验习惯、团队协作能力、实验原始记录、实验数据分析与处理、实验报告、项目总结等为依据。考核和评价成绩公布后,要展开小组讨论,让学生及时找出在整个项目完成过程中存在的问题与不足,以便在下一项目时不断地改进和完善。这种考核评价机制不仅可以激励学生,提高教学质量,而且能有效提高学生的应职应岗能力,同时积极推进“双证书”制。
三、项目化教学的体会
这种“项目引领,任务驱动”的教学方法能将无机化学的理论知识和实验操作有机地结合在一起,使教师、学生真正地做到“教学相长”,学生的理论基础不断扎实,实验技能不断提高。我们不能否认项目化教学有着传统教学不可比拟的优势,但是也应认识到以下几个问题。
1.教师的素质须不断提高
项目的确定既要基于书本的教学内容,又要联系化工生产实际,既不能太简单,又不能太难。这就要求教师不仅要熟悉书本知识,精于实验操作,而且要了解目前化工行业相应职业岗位的要求。因此,项目化教学对教师提出了很高的要求。如果教师没有深厚的理论功底、较强的实验技能、丰富的专业知识、周密的准备和一定的生产实践经历,就将无法应对项目化教学过程中学生遇到和提出的诸多问题。
2.学习资源须不断完善
在项目开发和方案制定时,教材已不能满足学生的需要,他们将借助于更多的书籍和网络资源。所以学院需重视图书馆建设,增加图书馆的藏书量,并不断整合互联网资源,构建较完善的教学平台,为师生提供良好的学习环境。
3.实验教学条件须进一步改善
良好的实验条件是提高实验教学水平的重要保证。为保障项目实施能顺利进行并达到预期目标,实验室应配备足够数量的实验仪器和设备,让每个学生都有充分动手的机会,提高他们独立操作的能力。
总之,无机化学实验课程的项目化教学提高了学生的质量,符合当前化工行业对化学化工类职业院校人才的需求,所以教师应积极推行项目化教学,为企业为社会输送更多、更优秀的专业人才,使无机实验教学与社会经济发展形成良性互动。
参考文献:
关键词:无机化学;现状;无机合成;制备化学研究
【分类号】:H319
一、无机合成与制备化学研究进展
无机合成与制备在固体化学和材料化学研究中占有重要的地位,是化学和材料科学的基础学科。近年来无机合成与制备化学研究的新进展主要表现为以下几个方面:
1.1极端条件合成。在现代合成中愈来愈广泛地应用极端条件下的合成方法与技术来实现通常条件下无法进行的合成,并在这些极端条件下开拓多种多样的一般条件下无法得到的新化合物、新物相与物态。超临界流体反应之一的超临界水热合成就是无机合成化学的一个重要分支。
1.2软化学合成。与极端条件下的合成化学相对应的是在温和条件下功能无机材料的合成与晶化,即温和条件下的合成或软化学合成。由于苛刻条件对实验设备的依赖与技术上的不易控制性,减弱了材料合成的定向程度。而温和条件下的合成化学――即“软化学合成”,正是具有对实验设备要求简单和化学上的易控性和可操作性特点,因而在无机材料合成化学的研究领域中占有一席之地。
1.3缺陷与价态控制。缺陷与特定价态的控制是固体化学和固体物理重要的研究对象,也是决定和优化材料性能的主要因素。材料的许多性质如发光、导电、催化等都和缺陷与价态有关。晶体生长行为和材料的反应性与缺陷关系密切,因此,缺陷与价态在合成中的控制显然成为重要的科学题。缺陷与特定价态的生成和变化与材料最初生成条件有关,因此,可通过控制材料生成条件来控制材料中的缺陷和元素的价态。
1.4计算机辅助合成。计算机辅助合成是在对反应机理有了了解的基础上进行的理论模拟过程。国际上一般为建立与完善合成反应与结构的原始数据库,再在系统研究其合成反应与机理的基础上,应用神经网络系统并结合基因算法、退火、mon te2carlo 优化计算等建立有关的合成反应数学模型与能量分布模型,并进一步建立定向合成的专家决策系统。
1.5组合化学。组合化学是利用组合论的思想和理论,将构建单元通过有机/无机合成或化学法修饰,产生分子多样性的群体(库),并进行优化选择的科学。组合化学用于合成肽组合库,也称组合合成、组合库和自动合成法。组合方法同时用n 个单元与另外一组n′个单元反应,得到所有组合的混合物,即n+ n′个构建单元产生n×n′批产物。
1.6理想合成。理想合成是从易得的起始物开始,经过一步简单、安全、环境友好、反应快速、100% 产率获得目标产物。趋近理想合成策略之一是开发一步合成反应,如富勒烯及相关高级结构的合成,从易得的石墨出发,只需一步反应即得到目标产物,产率44%。趋近理想合成策略之二为单元操作。相对复杂的分子,如药物、天然产物的合成,需要多步反应完成。在自然界里,生物采取多级合成的策略,在众多酶的作用下,用前一步催化反应的产物作为后续反应的起始物,直至目的产物的生成。
二、固体无机化合物的制备及应用
2.1光学材料的研究。1983年苏勉曾等在系统研究氟卤化物的X-射线发光及紫外发光现象的过程中发现了BaFX:Eu2+晶体经X-射线辐射后着色的现象开始注意到晶体中色心生成并于1984年开始研究晶体的X-射线诱导的光激励发光现象及发光机理用光激励发光材料制成了图像板作为X-射线的面探测器。他们还设计制作了一台由光学精密机械和计算机组成的计算X-射线图像仪已可以获得清晰的X-射线透视图象和粉末晶体衍射图像。
2.2多孔晶体材料的研究。徐如人、庞文琴等在水热法合成各种类型分子筛的基础上发展了溶剂热合成法利用前驱体和模板剂制备了一系列水热技术无法合成的新型磷酸盐及砷酸盐微孔晶体所合成的JDF-20是目前世界上孔口最大的微孔磷酸铝;1989年徐如人、冯守华等首次报道了微孔硼铝酸盐的合成和性质之后又获得了一系列新型微孔硼铝氯氧化物。其中硼的配位数可取4也可取3但不会高于4;铝、镓、铟的配位数大多超过4有的甚至达到6。所有这些都突破了传统分子筛纯粹由四面体结构基元构成的概念为开发新型结构特征的微孔材料提供了丰富的实验依据。
2.3金属氢化物的研究。申泮文等设计了有特殊搅拌设备的固-液-气多相反应釜使“金属还原氢化反应”在400~500℃范围内进行完全;利用此类反应以新方法合成复合金属氢化物;以“共沉淀还原法”“置换扩散法”制备了钛铁系、镍基或镁基合金等储氢材料;创造了钕铁硼等永磁材料合成新工艺。
2.4 C60及其衍生物的研究。1990年底中国科学院化学研究所和北京大学开始C60团簇的合成实验研究尔后国内10余个单位相继开展了C60的研究取得了很好的结果如首先在国际上建立了重结晶分离C60和C70的方法;在国内首次获得了K3C60和Rb3C60超导体达到了当时的国际先进水平;发现在阴极中掺杂Y2O3可以大大提高阴极沉积物中等碳纳米管的含量;首先报道了直接氧化C60含氮化合物的研究成果等。
三、室温和低热固相化学反应
3.1固相反应机理与合成。忻新泉等近10年来对室温或近室温下的固相配位化学反应进行了系统的研究探讨了低。热温度固-固反应的机理提出并用实验证实了固相反应的四个阶段扩散-反应-成核-生长每步都有可能是反应速率的决定步骤;总结了固相反应遵循的特有的规律;利用固相化学反应原理合成了几百个新原子簇化合物、新配合物以及固配化合物。
3.2原子簇与非线性光学材料。非线性光学材料是目前材料科学中的热门课题。近10多年来人们对三阶非线性光学材料的研究主要集中在半导体、有机聚合物、C60以及酞菁类化合物上而对金属簇合物的非线性的研究几乎没有。忻新泉等在低热固相反应合成大量簇合物的基础上开展了探索研究发现Mo(WV)-Cu(Ag)-S(Se)簇合物具有比目前已知非线性光学材料更优越的三阶非线性光限制效应使我国在这一前沿领域的创新工作中占有一席之位。
3.3合成纳米材料新方法。纳米材料是当前固体物理、材料化学中的又一活跃领域。制备纳米材料的方法总体上可分为物理方法和化学方法两大类。贾殿赠、忻新泉等发现用低热或室温固相反应法可一步合成各种单组分纳米粉体,并进一步开拓了固相反应法制备纳米料这一崭新领域取得了令人耳目一新的成绩。如在深入探讨影响固相反应中产物粒子大小的因素的基础上实现了纳米粒子大小的可调变;利用纳米粒子的原位自组装制备了各种复合纳米粒子。该法不仅使合成工艺大为简化降低成本而且减少由中间步骤及高温固相反应引起的诸如产物不纯、粒子团聚、回收困难等不足为纳米材料的制备提供了一种价廉而又简易的新方法亦为低热固相反应在材料化学中找到了极有价值的应用。
关键词: 环境化学课程 考核方式 综合素质
任何一个学生从中学到大学在学习过程中会经历许多考试,考试目的在每个阶段也有所不同。从教育理论上说,考试是巩固知识、诊断教与学中的缺陷、考察教师教学效果和督促教学目标实现的有力工具[1],而考试方式的实施和考试目的的确定又直接影响到教育目标的实现。教学考核既是验证学生能否达到教学目的和要求的一种手段,又是激发学生学习兴趣的一个有效载体。培养和造就富有创新精神和创新能力的高素质人才是高等教育改革的核心问题[2-3]。课程考试是评价和改进教学,使之有利于培养具有知识、能力和素质创新型人才的基本途径。
1.环境化学课程的特点
环境化学是化学学科中的重要分支学科之一,是从化学角度出发,研究化学污染物的源头、反应、作用效果,以及在环境的生存和人类活动对其的影响的一门课程。除了研究检测方法、原理及探讨环境污染、治理技术中的化学、化工原理和化学过程等问题外,需进一步在原子及分子水平上,研究环境中化学污染物的发生起源、迁移分布、转化机制、状态结构的变化和最终归宿。多种机制的化学和物理变化过程决定了环境化学研究对象是一个组成繁杂、形态多变复杂的体系。因此,决定了环境化学课程具备以下三方面特点。
1.1环境学科的基础课程
环境化学课程是环境污染治理的基础理论课,内容涵盖污染物在环境介质中的存在方式、化学特性、行为和效应,以及其控制原理和方法,核心是研究化学污染物在环境中的化学转化和效应、环境质量的变化规律及其保护和治理的基本知识和原理[4],为后续的如环境分析化学、环境监测、环境毒理学等课程打好基础,是环境境科学、环境工程和污染控制工程等相关专业的基础性理论支撑课。
1.2课程内容的综合性
由于环境化学所研究的内容涵盖大气、水、土壤、生态环境,以及典型有害污染物等内容,具有范围广、研究对象复杂和理论性强等特点。开设的课程有:有机化学、无机化学、物理化学等,以及并行开设的相关课程,如生态学、生物学等。课程既要求学生有广阔的知识面,又要有扎实的化学基础知识和实验基本技能。随着环境污染的日趋加重,新的污染物不断涌现,环境化学的发展也越来越快,同时还涉及自然、经济、技术和社会等方面,这门课程对提高学生的综合素质及造就应用型人才具有可行性。
1.3教学内容的实践性和应用性
环境化学是一门实践性和应用性较强的课程,课程从温室效应、酸雨和臭氧层的形成,引入大气环境基础和原理、影响因素、污染物的来源等的讲解。食物中污染物的来源所涉及的污染物迁移转化规律,基本都源于实际污染事件的发生和研究,如“水俣病”和“痛痛病”的研究。在教学中除了讲授这些外,还应通过实际参观和实验加深学生的理解。
2.考核方式的改革
环境化学课程内容在一定程度上对学生而言是具有吸引力的,从以往教学反馈来看,学生在学习了无机化学、有机化学等课程后,进入这门课程的学习时有一种学有所用,总算可以看到自己专业的价值的想法,为此学生对这门课程的学习有一种原始的好奇、冲动和兴趣。如何将这些东西保持下去,是教师应该考虑的问题。如何最大限度地发挥这门课程的作用,提高学生的学习主动性,增强学习应用效果,教学方法的改进是关键,与之相配合的考核方式的改革在其中起着重要作用。
2.1建立创新教育考试指导思想
2.1.1原有考核方式的弊端:由于课程学时数较少,因而平时没有课时用于检测学生的学习情况,很多学生不能主动学习,期末考试前,为了考试过关,出现临时“抱佛脚”,加班加点“开夜车”的被动学习现象,对知识是囫囵吞枣,一知半解[5]。考试形式比较单一,内容是教材中的基本概念和计算,且成绩占总成绩的80%,平时作业20%,学生的知识面得不到较好的拓宽。无法全面评价学生对所学知识的掌握程度和综合运用知识的能力,达不到以考促学的效果。
2.1.2改革的指导思想:加大综合分析类型试题,考查学生灵活应用知识和创新能力。
考试方面:第一,在考试内容上,减少死记硬背的名词解释题、填空题和问答题,加大重理论应用的案例分析题和论述题等的分量;第二,增加环境论坛的比例;第三,在考试形式上,如开卷考试、开卷+闭卷考试和优秀学生免试等。
2.2考试实施方案
在建立了指导思想后,就是具体实施了,实施步骤分为三个阶段。
第一阶段:方案制订和选题(第1周宣布考核实验方案、第2~4周宣布小组环境化学论坛参考题;学生分组,确定选题);第二阶段:资料收集和小组活动(第5~13周查找文献资料和撰写论坛、第14~15周完成小组论坛,进行答辩准备工作);第三阶段论坛和评优:在第16~17周进行。期间学生还要准备最后的期末卷面考试,大约在18~19周进行。实际上在实施上述过程时,学生已经对环境化学课程内容有了较为深入的理解,考试中的一些综合类型无需再复习和准备,完全能够得心应手地完成考试。
2.3考试内容改革
卷面考试内容注意以下几点:(1)名词解释题,在这部分考核内容中涉及环境化学前沿研究领域的有2~3道,是国际上研究很热,但课本上没有具体的定义,而是老师在环境前沿讲座中强调的内容之一;(2)简答题,该类题目中仅有少数题能从书中直接找到答案,而其他各题都需要应用环境化学原理进行归纳总结;(3)计算题,该题并不是简单地套用公式,而是要求学生在理解定义公式的前提下,结合科研进行公式的拟合,学会使用软件;(4)论述题,该题主要为案例分析题,综合考察同学应用环境化学原理的能力。同时结合最近国内外发生的环境污染事件,通过案例分析,提高学生对学习的兴趣,同时使得学生结合实际环境问题,合理又巧妙地应用环境化学知识。
2.4课程考核评价
2.4.1评价体系
考核成绩的综合评价分为这样几个部分:一是自己评价,通过小组讨论和演讲,比较自己内容、形式和态度与同学的差异,给出相应的分数;二是由同学之间给予分数进行统计,且评出一、二、三等奖后,给予奖励;三是教师的评价,平时作业和随堂提问和讨论;四是期末卷面成绩。
2.4.2总成绩分配
2.4.2.1卷面成绩占60%:卷面大部分为案例分析(占卷面成绩30%)、归纳总结题(占卷面成绩30%),是最公平、最能直接体现同学掌握知识程度的测试,所以占有很大比例。
2.4.2.2环境论坛占20%:每3人一组进行环境化学专题讲座,由同学自己制作PPT和上讲台讲,时间为7分钟,小组中评出优秀的在班级中演讲,留下影像资料并展出,让同学们看到自己的风采。环境论坛的开展将极大地激发同学学习环境化学的热情,同时给同学们展示自己演讲水平、知识水平及个人素质的平台,是一个PK的舞台。通过制作PPT掌握许多制作技巧,采用动画效果,以及掌握相关化学软件的使用方法(如架构式和3D结构图)。
2.4.2.3平时成绩包括作业、提问、讨论,各占20%。
3.结语
环境化学研究中的化学污染物“三致”的生化机制、结构、形态与生物毒性之间的相关性,污染物毒性的协同和拮抗作用的机制及在食物链转移过程中的生化机制等,这些问题的解决,化学无疑是主要的理论基础和技术基础,还需要结合生物学、气象学、数学等多种其他科学方法,综合进行多方面考察与分析,才能获得反映客观实际的规律和结论。因而要求学生具备综合知识和能力,这些素质的调动和激发需要不断进行教学方法的改革,环境化学的特性使得在进行此课程改革时以考核方式和内容改革为基点展开,既能培养出具有合理知识结构和能力结构的高素质的应用型人才,又能引导师生勇于创新,培养优秀的后备科研人才,从而实现应用性与学术性的统一[6-8]。
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【关键词】 微波; 液氮; 尖锐湿疣; 脂质过氧化物; 白介素
尖锐湿疣(condyloma acuminatum,CA),由人类瘤病毒(human papilloma virus,HPV)感染引起,是好发于男女生殖器及的一种性传播疾病。尖锐湿疣,初发时外阴或周围表现为柔软的淡红色丘疹,针帽或米粒大小,随着疾病的进展逐渐增大,且数量逐渐增多,成为瘤样、菜花样赘生物,可以有糜烂、溃疡、有分泌物,因继发感染可致恶臭[1,2]。微波和液氮都是临床常用的治疗尖锐湿疣的物理疗法,各有其优势[3]。本次研究采用微波联合液氮治疗尖锐湿疣,观察两者联合运用的疗效。
1资料与方法
1.1临床资料
收集2011年1月至2012年8月期间,我院收诊的初诊尖锐湿疣患者病例96例,所有CA患者均具有典型的CA临床表现,临床病理确诊且阴道分泌物PCR检测HPV阳性,符合CA诊断标准。96例CA患者随机分成两组,对照组和观察组各48例。对照组:男性27例,女性21例;平均年龄(30.18±5.69)岁;平均病程(3.23±1.72)个月。观察组:男性31例,女性17例;平均年龄(29.43±5.32)岁;平均病程(3.09±1.56)个月。两组患者间性别、年龄、病程等基线资料均无统计学差异,具有可比性。
1.2治疗方法
所有患者在治疗前用5%醋酸涂于皮损部位及其周围,观察5~10min,对疣体、根部及醋酸白试验阳性区域,用棉签蘸取液氮按压5~10s,每次治疗2~3个冻融。对于中、重度CA患者,采取4-3-3冷冻法,即冷冻4min、融化3min、再冷冻3min。治疗部位出现糜烂者采用3%硼酸溶液湿敷皮损2~3d。所有患者创面恢复后均给予干扰素凝胶外搽,4次/d,连用6周。观察组患者在此基础上进行微波治疗,在阳性皮损作常规消毒,1%利多卡因注射液局部麻醉,采用微波凝固法对疣体及亚临床感染的皮损进行微波固化治疗。
1.3观察指标
1.3.1两组间疗效及复发率差异治疗后对所有患者进行跟踪,比较两组患者间治疗2周后痊愈率差异,及治疗后第1、3、6个月复发率差异。治愈:治疗后自觉症状及局部病灶完全消失,皮肤、黏膜恢复正常,阴道分泌物PCR检测HPV呈阴性。复发为治疗后治愈,但局部再次出现病灶者。
1.3.2治疗前后两组患者间血清脂质过氧化物水平和白介素水平差异治疗前及治疗2周后对两组患者血清脂质过氧化物(LPO)水平和白介素(IL-2,IL-4,IL-6,IL-10)水平进行测定,比较两组间差异。LPO测定采用硫代巴比妥酸比色法,IL-2,IL-4,IL-6,IL-10测定则采用双抗体夹心ELISA方法。
1.4统计学处理
采用SPSS13.0软件对本次研究的数据进行统计分析。两组患者的年龄、尖锐湿疣病程、血清脂质过氧化物水平和白介素水平等为计量资料,对其进行t检验;其他数据均为计数资料,进行卡方检验,P
2结果
2.1两组间疗效及复发率差异
研究结果显示观察组患者治愈率显著高于对照组,观察组患者复发率显著低于对照组,组间差异均有统计学意义(P
2.2治疗前后两组患者间血清脂质过氧化物水平和白介素水平差异
研究结果显示治疗前两组患者的血清脂质过氧化物处于较高水平,组间差异无统计学意义(P>0.05);治疗后有一定程度的下降,其中观察组LPO值显著低于对照组,组间差异有统计学意义(P0.05);治疗后观察组的各项指标改善情况优于对照组,其中IL-2显著高于对照组,IL-4、IL-6、IL-10等均显著低于对照组,组间差异都具有统计学意义(P
3讨论
近年来尖锐湿疣在我国的发病率有上升的趋势,位居性传播疾病的第3位[4]。CA治疗比较困难,易反复发作,若不及时有效治疗甚至可导致恶变,给病人带来生命危险,因此及时有效的治疗十分关键。CA治疗后复发高,这是由于疣体周围存在亚临床感染病灶,通常治疗常常忽略了这部分的治疗[5]。因此本次研究采用醋酸白试验,寻找所有HPV感染区域(包括亚临床感染区域),并给予积极治疗。目前国内外CA的治疗方法以物理疗法和外涂疗法为主,物理疗法治疗CA能迅速消除疣体,见效较快。液氮治疗尖锐湿疣的原理是通过超低温将局部疣体冻结,使之发生坏死脱落,但对较大疣体和亚临床感染区域的疗效较差[6]。微波则通过一种非电离性高频电磁波,产生凝固、热效应和非热效应,使CA皮损完全消失而治愈,具有优良的凝固、止血功效[7]。
研究表明尖锐湿疣患者存在着免疫功能失衡现象,CA患者TH1型细胞因子处于正常较低水平,而TH2细胞分泌的细胞因子水平则明显升高,这些细胞因子常被用来诊断CA。本次研究结果发现TH1分泌的细胞因子IL-2处于较低水平,治疗后明显上升,而微波和液氮联合治疗组(观察组)的上升情况又显著优于对照组。IL-4、IL-6、IL-10都是由TH2细胞分泌,主要介导体液免疫,本次研究结果发现三者的水平都明显上升,治疗后都有下降趋势,但观察组各项值均低于对照组,说明微波联合液氮能更好的改善疾病[8-11]。另外对血清脂质过氧化物进行观察,结果发现治疗后观察组的改善情况亦显著优于对照组。
综上所述,微波联合液氮治疗尖锐湿疣,能有效改善血清脂质过氧化物水平,调节白介素分泌失衡,疗效好且复发率低。
参考文献
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在高校课程的学习中,分析化学以培养学生化学知识与学习方法为目标的一门经典课程,学生通过学习分析化学能够逐渐树立准确测定这一理念,进一步明确量的涵义并形成科学严谨的化学态度,获得分析与解决问题能力的提高。
一、分析化学
分析化学是化学学科的一个分支,以物质的结构、化学成分、含量、测定方式、形态等为主要研究对象,是人们剖析与认知自然界的有效途径。分析化学的发展离不开理论、技术、问题之间的作用。在经济与科技水平不断进步的时代背景下,分析化学的内容逐步完善,得到了日益广泛的应用。为了实现基于更少的精力、?r间、风险、材料来获得更多信息的目标,现代分析化学需在选择性、准确度、灵敏度、形态分析等方面作出进一步提升,实现仿生化和智能化。
二、高校分析化学教学内容改革的现状
1.定量分析的改革现状
化学的定量分析指的是以定性、结构分析为基础来测定构成物质相关成分的具体含量,最常用到的有滴定分析、重量分析以及分析数据处理等方法。目前大部分高校还不够重视定量分析的改革,改革进程十分缓慢。一些高校即使展开了定量分析改革,也仅仅止于内容更新、整合或仪器分析的渗透交叉等方面,无法满足科学发展的真正需求。
2.仪器分析的改革现状
环境、生命、材料科学的繁荣与数学、电子学、物理学等的不断进步给分析化学带来了新的机遇与挑战,仪器分析在这样的背景下应运而生,短时间内便在理论、方法和技术等层面获得了突飞猛进的发展,并于20世纪80年代被正式纳入到分析化学的教学中。近年来许多高校为了促进化学教学的发展开始进行仪器分析改革,然而基础设备条件的落后、师资水平的不足等给改革造成了巨大困难,使改革难以全面彻底地开展。
3.定性分析的改革现状
定性分析在高校早期的分析化学教学中便占据了重要地位,是经典化学当中的必备内容。当下的化学定性分析作用与地位在学科相互渗透的时代下被慢慢削弱,其学时日渐减少并被化学仪器所占用,一些高校甚至直接将定性分析划分到无机化学内容中。
三、改革高校分析化学教学内容的对策
1.转变教学内容格局
分析化学教学内容同基础化学有较多重复,属于基础化学的延伸,只有重视二者的相互联系,避免分析化学的独立讲授,才能防止教学资源与时间的不必要浪费。故分析化学的教学需结合基础化学内容做出合理的精简,对重复内容进行科学压缩,鼓励学生课余对基础化学的相关内容做好巩固复习,通过课程关系的平衡协调来提高教学的效率。
2.强化教材内容建设
教材建设是改革化学分析教学内容的必要前提。现代分析化学的教学要改变传统的以培养知识丰富、基础牢固、能力高的人才为宗旨的理念,树立培养个性化、自主性、创新型人才的教学目标。在建设教材时要结合实际情况,适当增加反映能源、环境、生命等领域发展状况、成果与前景的内容,让学生在学科的交叉渗透中体会化学的生活化。
3.正确看待仪器分析
目前高校化学分析的教学改革存在盲目倾向现象,一些高校忽视教学体系完整性而一味缩减化学分析的内容,盲目增加仪器分析比重,学生在未完成掌握基本化学知识、技能的情况下很难准确理解仪器分析的相关理论,这种片面扩充新内容的做法不利于高素质人才的培养。高校分析化学教学内容改革过程中应当立足于人才培养目标,综合分析现有师资力量与设施条件,在平衡经典分析、现代分析内容的前提下正确认识仪器分析,帮助学生打下牢固的化学分析基础。
4.积极改良教学方式
传统的高校分析化学采用的是被动讲授教学模式,教学方法十分单一枯燥,学生的能力无法得到良好的训练。高校分析化学的教学改革要明确教学目标,重视培养学生的实践能力,在改革时强调学生主体作用的发挥与创新力的激发,将教师角色转变为引导者,借助剖析教学重难点和创设问题情境来指导学生完成思考讨论,充分调动学生的学习热情,加深学生对分析化学知识的理解。四、讨论与建议
综上所述,改革分析化学教学内容是时展与学科渗透的必然要求,对于高校人才的培养和分析化学教学质量的提升都具有重要的现实意义。目前高校分析化学的教学内容改革中还存在诸多亟待解决的问题,对此需要从转变内容格局、强化教材建设、改良教学方式、引入有机物分析和正确看待仪器分析等方面采取措施,确保教学内容改革的合理性,从而为社会输送更多高质量人才。激发学生学习的兴趣,提高学生综合分析和解决问题以及探索知识和创新能力已经成为学习的重要目标。分析化学课程标准更是把综合分析、问题解决作为考察学生的学习能力的因素之一。分析化学是化学及化工相关专业的课程重要组成部分,是基础与专业课程的之间的桥梁学科,是化学及化工相关专业必修的重要课程。但是由于其内容广泛、实用性强,学生普遍反映分析化学内容繁杂,难学难记,难理解,所以学生普遍认为分析化学难学的课程之一。如何将分析化学知识与相关的课程知识结合起来,深入浅出地教给学生,调动学生主动性,是分析化学教师在教学过程中面临的重要挑战。
多媒体电化教学是现代化教学手段在教学实践中的应用。多媒体包括声、光、图形多种教学手段和途径。其特点是直观、生动、形象。运用多媒体电教手段可以增强学生的学习兴趣和加深对知识的理解,对提高课堂教学效率有很大的助益。
下面谈谈我在中专化学课堂教学中具体运用多媒体电教手段的一些做法。
一、绪论课
无论是无机化学或有机化学等基础化学课程的绪论课,一般都要介绍学科研究对象、学科发展简史、学科特点、物质分类、学习方法及本学科在国民经济中的地位和作用。其教学目的,不仅应使学生对本学科有一个大致了解,而且要激发起学生浓厚的学习兴趣。众所周知,学生的学习动机,尤其是内部动机,是学习自觉性的强大动力。学习自觉性强的学生,对学习和工作富有事业心和社会责任感。这表现在他们具有克服学习过程中遇到的各种困难,力求尽善尽美地把事情做好的品质。有了正确的学习动机,即使对这门学科原先不感兴趣的同学,也会因认识到掌握这门学科是一种不容推卸的责任,而会运用意志努力自觉地把它学好,并在学习过程中逐渐培养学习兴趣。上好绪论课,对于帮助学生树立良好的内部动机,有着很重要的作用。过去教诸论课,一般由教师满堂灌,夸夸其谈地将自己所教专业作一番描绘,虽然这也能收到一定效果,但终不能改变学生的被动状态。现在运用电教手段,教学就直观、生动多了。
例如,为了让学生深刻认识学习化学的重要性,我便在教学中利用录像带,精选了与学生所学专业有关的我国最先进的化学工业、本地区化工工业和化工发展简史,以及对我国和我地区未来化学工业的展望等系列的内容让学生观看,同时教师进行有目有有重点地讲解和引导。这样,学生一般都会被屏幕上丰富的彩色画面和生动的内容所吸引,也会被未来化工的发展远景所激励。在充分直观的基础上,最后教师只需化上十几分钟,大致介绍本学科的学习内容、学习要求和学习方法,就可以取得事半功倍的效果。
二、物质性质课
物质性质课,要求学生牢固掌握物质性质、典型反应的基础知识,从理论上和实验的角度,全面了解无机物质或有机物质的化学性质、实验制备等。这种课型可以采用各种直观、电化手段,如挂图、幻灯、投影(胶片和演示)、录相带、计算机辅助教学,也可将一些反应速度较快,有颜色变化的演示实验,改试管实验为培养皿实验并投影至屏幕上;将一些制备、性质、检验等系列实验,通过制作,利用计算机屏幕表演仪器拆装过程、实验方法和观察现象等。条件不允许的话,则可将系列实验过程制成活动胶片或幻灯片,其它有关实验室规则、安全保护措施、实验注意事项等,则充分运用录相片进行教学。
三、化学理论课
化学理论揭示物质及其变化的实质、量的变化。这些都是高度抽象、概括的知识,学生较难理解。对此,教师必须充分采用富有形象性、启发性的教学方法,引导学生化难为易,帮助学生从感性认识上升到理性认识。为此,教学化学基本理论知识、有机化学反应历程和机理等,多采用挂图、投影胶片方式。一般将常见的有机物质分子空间立体结构和同分异构体结构,制作成挂图,让学生常看常见,渐成习惯,并慢慢建立空间思维方法;还可将系统的轨道理论,制作成系列胶片,让学生在教师的简洁,明了的讲解过程中,理解抽象的理论知识。理论课教学示例(董敬芳主编化工中专无机化学教材)
(一)课题与学时:
第四章原子结构和元素周期律,第一节原子的组成,第二节核外电子的运动状态,二学时
(二)教学目的:
1.初步掌握原子核的组成,原子的组成。质子、中子、电子的性质,质量关系,电荷关系。2.掌握同位素和原子量的概念。3.了解原子核外电子的运动状态。
(三)重点:
1.原子的组成。2.原子核外电子的运动状态。
(四)难点:
用电子云描述原子核外电子的运动状态。
(五)教学方法:
启发研究式教学法。
(六)教学过程中多媒体手段的应用:
通过学生的视觉器官的活动,将微观世界扩大展示,逐步建立空间立体概念;充分发挥学生的想象能力,达到变抽象为实体,引导学生积极思维、主动学习。
1.自制挂图和挂表:A.原子的组成,构成原子的粒子间关系———挂表。B.原子与分子,元素与同位素概念对比—挂表。C.1~4电子层中各电子层的电子亚层,可能有的轨道式和轨道数———挂图。
2.自制胶片:A、1S、2S、3S电子云图B、2PX、2PY、2PZ电子云图C、自编有关习题:(a)题型:简答题和选择题(b)内容:中子数,质子数,质量数和平均原子量计算,1S、2S、3S、2P、3P、3D、4D、4个、5个填电子数,判断轨道数,中子层最多容纳电子数等方面习题。起到巩固本学时教学内容以及为下一节学习原子核外电子排布打下基础的作用。
3.自制模型:胶片A、B的模型
4.多媒体教学手段在教学中的应用与作用:挂表A和挂图C,是在教师提问、引导、启发,学生看书,看投影逐步小结出来的,教师加以归纳总结,将总结的结果投影出来。这样做的好处是,学生在教师的设疑、启发、引导作用下,学生主动研究、解疑,最后探讨出系统化、本质化、简明化的网络化体系。挂表B是通过对比讨论,结合学生初中所学元素概念,深刻理解同位素的概念。克服学生混淆,模糊不清,把握不住等易出现的错误。胶片A与模型A,胶片B与模型B同时使用,将微观世界扩大化,通过视觉展现在学生面前。加强了学生想象能力,为后面深入研究微观世界,打下坚实基础。将胶片A、B中各种图型,表现成活动的图象,从而帮助学生解决无法想象的1S、2S、3S等之区别和电子层数的真实意义,以及解决2P三个轨道在空间伸展的三种不同方面的空间图形。胶片C自编习题展示。习题本身作用是加强学生的主观能动性,使学生的思维逐步深化,培养独立完成作业的能力。从另一角度来说,可以缩短教师板书时间,从而增加课容量,此为一举两得的方法。
(七)教学效果:
关键词:环境化工;教育;绿色;全过程控制;终端污染控制;污染
化学工程技术在环境污染治理中的应用可称为环境化工。环境治理技术主要包括生物法和各种物理化学法,这些方法是基于化学工程的基本单元操作实现的,这些单元操作可称之为环境化工技术,是化学工程技术在环境污染治理中的应用[1-2]。如何在大学环境化工这门课程中,引导学生的绿色、环保意识并作为实践者及力行者推进环境化工教学的改革。我们需要从根本上解决化工与环境之间的冲突,即要经济发展,又不能以人类的健康、环境的污染、社会的发展为代价。我们将从以下四个方面来着手解决。
一、教学与实际相结合,在教学中培养学生的环保意识
大学阶段专业知识的学习非常重要,但树立正确有人生观及世界观是十分必要的。目前环境的污染已经十分严重,首先让学生明确化工生产的环保意识,可以逐步改变化工生产的落后思想,改变生产过程带来的污染。学生在毕业后会将自己所学的专业知识,运用到实际工作中,每一个学生都会为推动社会的进步、环境的改善进自己的绵薄之力,社会终将向越来越好的方向发展。在课程中引入典型案例。如酸雨的形成就是人类破坏环境的一个很好的例证。酸雨是指PH小于5.6的雨雪或其他形式的降水。酸雨主要是人为的向大气中排放大量酸性物质如二氧化硫及大量的氮硫化合物与下落过程中的雨雪相结合就形成了酸雨。酸雨的危害是有目共睹的[3-5],一是导致土壤的酸化,加速土壤中矿物质元素的流失,使土地变得贫瘠,大大影响森林及农作物的生长甚至造成树木及庄稼的枯死。二是酸雨会破坏建筑材料,作用于非金属建筑表面硬化造成水泥溶解,损坏建筑物及在建筑物表面形成黑壳。三是诱发植物病虫害,对农作物的收成造成大幅度的减产。四是对河流水质的污染,水质酸化,对人类饮用水造成不可逆转的破坏。对水生动物植物的生成造成破坏,减少及绝迹。五是酸雨通过污染人类必需的水、农作物及建筑,最终危害人类的身体健康。可让同学们寻找形成酸雨的来源,通过调查分析,得出最终的结论:一是工业生产过程中使用的燃料燃烧。二是某些有色金属的冶炼。三是化工生产。四是交通运输产生的汽车尾气中大量的氮氧化合物。五是居民生活用燃烧煤炭产生的二氧化硫。最后通过课堂讨论,如何在生产环节防止及减少二氧化硫的污染?这也是我们学习的最终目的。如何实现全过程污染控制而不是最终的污染处理。学生们提出了改进燃煤技术,对燃煤进行脱硫,或是将产生的二氧化硫制成硫酸。还有的同学提出了开发新能源,太阳能、风能、核能等代替污染重的传统能源。通过引导学生分析酸雨的危害、形成,最终总结了合理的环境治理方式,改变传统的书本知识的灌输,更好地激发学生的学习热情,提高学生的综合素养。
二、倡导化工生产的全过程控制模式取代传统的终端污染控制模式
环境化工本质上是在研究如何控制污染的化学机制和解决化学生产中的工艺技术的一门学科[6-7]。过去环境化工的关注点是终端污染的控制及治理的化学研究,目前也取得了一定的效果。但目前这种方法只能治标不能治本,只能对被污染的环境进行治理,减少污染物排放,但是没有从源头上解决污染的排放及产生环境污染的问题。随着人们对于环境、水资源、生存所需物资的无毒、无害、绿色、环保要求,对污染预防及清洁生产的认识也逐步提高。因此在化工生产过程中,如何实现全过程控件污染最少量的全过程生产控制模式,取代传统的生产过程中的终端污染控制模式。如何能做到污染全过程控制模式,首先需要优化生产工艺路线,在生产过程中的中间体尽量无毒无害、副产物尽量的少或是没有。其次对生产过程的副产物及排放物的再次循环及利用,这样做或许生产成本会大于过去传统终端污染控制模式,对于环境却是节约了大量的治理成本,还可以给人类一个适合子孙后代生存的干净空间。
三、环境化工教育与化学发展相合
环境化工的发展离不开化学的进步,目前化学的迅猛发展,是促使环境化工的需要不断更新知识,环境化工就是同具体环境相结合,以治理环境为己任[9]。研究并跟上化学知识的发展,是环境化工教学的重要任务。生物化学、分子生物学、生物无机化学、新型有机合成化学、检测领域的分析化学等都发展推动了化工的进步,同时也向敞开的环境带来未知的污染。学生们需要了解化学的发展,懂得新领域领理论,参与到本质的化学核心内容,才能得以控制环境的治理。比如现在热门的分析检测领域,需要检测人们日常生活及工业产品的有毒有害物质,为人们的生活提供了安全保障。但是日常检测工作中却产生大量的废水、废气、废的有机试剂。如何能从源头掌控化学污染并与环境化工相结合?这就需要学生学习更多的基础理论知识,将化学与环境化工相互结合、相互交叉、相互促进。丰富环境化工学生的知识面,加强环境化工教学的深度是教育的意义所在。
四、教学与实践相结合
学习的最终目的是实践,以目前污染重的三废:废水、废气、固体废弃物为主要研究对象[10-11],让学生深入工厂实习。以全程控制代替最终治理为理念,进行调查如何改进工厂三废的治理。学生们提出了改进生产工艺,提高产率,减少副产物的产生,如何促使化工生产变成环境友好类生产。对于工业废水提出了按生产过程,在明确知道废水中所含物质后,探索合理的提纯方案,进行提纯处理,即可以净化水质,又可以变废为宝。对于废气,加入纯化装置,如可以循环利用,可以减少废气排放量。如不可以循环利用,必须要净化后放可排入大气。对于废渣,目前已形成了“一业为主,多种经营”,对于钢渣、硅锰渣、铬渣等目前有成熟利用技术,只要公司可以保证生产出的废渣不再次转移,进行多种经营,化生产废渣为下一生产过程的原料,真正做到了环境友好化生产。
五、结束语
环境化工的兴起和发展,为人类保护、改善环境提供了化学方面的依据[12]。通过教学时对学生环保意识的培养,用全过程控制模式取代传统的终遄污染控制模式,如能在生产中引入全程控制,对环境、人类的持久发展,必将起到长治久安的影响。
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