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[关键词]物理化学方法;水处理;发展趋势
中图分类号:X703 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2016)30-0393-01
前言:针对于污水的处理,当前物理化学方法已经被用于其中,其主要利用物理和化学方式之间的有效作用来去除水中很多的杂质,其主要的处理对象包含污水中很多无机溶解物和有机溶解物,还包含很多胶体物质。污水可以利用物理原理和化学原理实施简单的反应操作将污水进行净化,将杂质去除,物理化学方法的应用范围集中于杂志浓度相对较高的污水,可以作为污水再利用的有效方式。就目前国内外研究的针对污水处理的具体实践来看,城市污水的处理多数都采取生物法的形式,由于物理化学方法处理污水的成本相对较高,污水处理厂可能无法接受,成本太高,但是在处理工业废水、垃圾水和含油废水的处理首选应该是物理化学法。
一、物理化学方法在水处理中的应用
(一)中和法
很多污水中含有很多重金属离子,可以采取投入中和剂的形式在污水中形成氢氧化物之后沉淀,沉淀之后实施分离。中和法的污水处理方式有最合适的pH值和处理之后残品占到整个溶液中的重金属离子的浓度比。该种方式常使用的材料包含生石灰、消石灰、碳酸钙、碳酸钠等,消石灰是使用最多的一种。中和法在具体的实践中,需要分析杂质的共沉淀现象和络合现象[1]。
(二)离子交换法
离子交换法的形式主要利用离子交换树脂将溶解在废水中的很多离子转移到离子交换体当中,将其中的重金属进行去除或者回收。离子交换法的形式主要是基于固相离子交换剂和液相电解质溶液之间发生的,离子交换树脂通常的基本题都是苯乙烯、二乙烯基苯的聚合物,
由于离子交换树脂的价格比较高,再生的费用也很高,由此可见,通常的废水处理方式使用次数很少,但其处理量比较小,毒性太大,如果存在具有回收价值的重金属也是行得通的。
(三)吸附法
吸附法实际上是一种相对传统的水处理方式,其一直都是研究的核心问题,2013年的时候,肖蓝,王t龙,于水利等人将研究的重点放在沸石的对污水的处理价值,之前美国的UCC代表公司已经成功研制了沸石晶体,经过了水热合成工艺的创新之后,开始对沸石矿物质实施广泛应用。就目前来看,其已经被广泛的应用在重金属离子的消除上,除此之外,其中一种十分常用的吸附剂实际上属于一种活性炭,有人利用该种方式来有效的消除汞污染,当污水的含量中汞占了0.1~1.0ppm时,经活性炭吸附后可能减少到0.01~0.05ppm[2]。
(四)混凝
混凝实际上属于一种十分常见的水处理物理化学方式,利用向污水中投放一定的混凝剂,促使其中的胶粒物质出现凝聚和絮凝的状态,由此将水质进行净化分离。混凝实际上属于凝聚作用和絮凝作用的一个综合性称呼,凝聚实际上是电解质的投放,减少胶粒电动电势或使其消失,由此降低胶体颗粒的稳定性,脱稳胶粒相互凝Y形成,后者实际上是高分子物质的一种吸附性连接,促使胶体颗粒相互凝聚。
二、物理化学方法的未来发展趋势
(一)光催化氧化技术
光催化氧化技术的实施需要建立在催化剂的条件下,由此才能实现自身的光化学降解作用,其类型主要被分成均相降解和非均相降解两种。均相光催化降解的介质是Fe2+Fe3+H2O2其主要利用光助芬顿反应的发生来良好的降解污水中的污染物。非均相催化降解需要在污水中投放适当的光敏半导体材料,例如,常用的TiO2、ZnO等,之后由于光的辐射作用,导致光敏半导体材料基于太阳光的照射出现电子空穴,由此良好的将污水中的溶解氧、水分子等产生作用,由此产生氧化能力强大的自由基[3]。
(二)膜法水处理技术
膜其实际上是一种具有选择性的分离功能性材料,利用膜的选择性分离方式能够实现料液的良好区分,实现污染物的分离,之后纯化水,该过程就被看作是膜分离的过程。该种污水处理技术和传统型的过滤方式存在差异,其差异化表现在膜可以在固定的分子范围完成分离,且是物理过程的表现,不需要添加其他的物质。膜的孔径通常是微米级的,主要按照孔径的尺寸来划分类型,即常见的微滤膜、超滤膜、纳滤膜等;还会按照材料选择分成有机或者无机的,无机膜主要包含陶瓷膜和金属膜两种,由于以上两种材料的过滤精度相对很小,因此其应用受到限制[4]。有机膜实际上都是高分子材料制造的,例如,醋酸纤维素、芳香族聚酰胺等。
反渗透法实际上也被划入到膜分离技术中,其依靠半透膜的实际作用,将溶质阻挡在外面,如果污水的压力超过了渗透压的范围,废水可能流入到清水中,利用反渗透的形式,废水被浓缩,良好净化水质,作用显著。
(三)超声接入技术
声化学技术出现之后,功率超声一杯应用到污水的处理中,是污水处理的有效方式,由于该种降解方式相对比较温和,且降解的速度很快,因此得到了广泛的使用,还能单独的和其他类型的污水处理技术结合应用。超声接入技术针对于工业废水的有机物降解作用最显著,处理效果更加直接,能直接将污水中很多有害的物质转化成水和二氧化碳,无机离子比有机物的毒性显著降低,且不出现二次污染的状况。
综上所述,处理降解难度大且浓度高的有机废水时,物理化学方式实际上是效果最好的,其污水处理具有普遍性和高效率的特征,在未来的发展和创新中将会面对更多的机会。
参考文献
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关键词:信息化;应用型本科;创新创业
中图分类号:G640 文献标识码:A 文章编号:1673-2596(2016)08-0230-02
作为我国高等教育的重要组成部分,应用型本科大学是高等教育由精英式教育向大众教育转变的产物,它主要培养和输出从事解决实际问题的高级技术应用型人才,它的发展一直受到我国学界广泛关注。经过多年的发展,我国应用型本科由过去的规模化发展已过渡到内涵发展的阶段。在多层动因的作用下,应用型本科大学的创新创业教育不断取得新进展,但创新创业教育所取得的实践成效还不尽如人意,面临许多亟待解决的问题。当前,高等教育处于信息化创新与变革的大数据时代,教授和学习的内容及方式也随之发生了较大的变化。应用型本科大学有必要认真分析教育教学中所面临的问题和信息化时代的挑战,改革教学模式,构建相对完整的教学体系,寻找一条顺应时展要求的高校特色发展的路径。
一、信息化时代对应用型本科大学发展的要求
(一)应用型本科发展现状及问题
应用型大学教育是我国高等教育进入大众化阶段而逐渐明晰的一种高等教育类型。这类大学是以培养面向生产和服务一线应用型高级人才为主要功能的。应用型高等教育的发展与联合国教科文组织所指定的《国际教育标准分类法》的5A2型教育相对应,并侧重于应用教育。现阶段,大批中职、中专经过合并重组,升格为高职院校,而原有的高职高专升格为应用型本科院校。据统计,目前我国有600多所应用新本科大学,占整个高校比例的一半以上,是我国高等教育的重要组成部分和高等教育大众化的主力军。虽然,我国应用型高等教育已具相当规模,但与科研型高等教育相比,理论研究和改革实践相对滞后,缺乏对应用型本科教育全面而系统的认识。而且许多应用型本科院校在对教学课程的设置、教学内容的选择和创新创业人才培养的方式等方面未能及时革新,照搬或模仿重点本科院校的做法,对人才的培养模式趋同性较强,缺乏教育教学特色。
(二)信息化时代对应用型本科院校发展的要求
近几年来,随着信息技术和移动互联网爆发式增长,人们的生活、学习和思想观念都发生巨大的变化。新媒体也正推动传统的科研及高等教育方式变革。在这个信息化创新和技术变革的大背景下,高等教育的教授内容、教学方式、教育手段和学生学习方式也开始发生变革。这些变革正在撼动已知的教育体系,并且涉及到高等教育的方方面面,对应用型本科发展提出了更高的要求。
1.技术更新。信息时代,信息资源、信息技术和设备都在不断的更新,对应用型院校的发展提出了更高的要求。在教学设备方面,学校需要配备或更新越来越多的计算机、通信、网络等软硬件,以便于学校的管理和教学。要将信息技术与教育结合起来,运用多媒体技术、远程信息技术以及虚拟现实技术对大学生开展职业教育活动,为教与学构建良好的氛围和环境,为教与学提供便利;利用信息技术的吸引力,使之成为激励教师和学生们学习的启动器。
2.内容变革。信息时代,要求应用型本科教育资源共享,突破地域局限,培养有更多具备信息素养、掌握熟练信息技术的专业人才。因而,在高等教育阶段,对大学生的教育教学要进行现代化的改革,在教学内容方面,需要将传统的教育灵魂和先进的技术相融合,将传统的教学物理空间与新兴的网络教学进行无缝对接,以便学习者通过接受信息化的教育,掌握信息化技术。同时,由于信息技术的发展及其对应用型本科教育的影响,教育理论体系将要重构,教师的主体角色也将重新定位。在当前信息化社会环境下,学生获取知识的主要途径将会来自于网络,获取知识不在局限于传统的课堂,学生甚至可能比教师懂得还多。这就要求教师重新思考教育现实,更新教育观念。同时学校要创造条件,让教师感受信息技术给教育与学习带来的的魅力和影响,不断提高教师继续教育的实效性。
二、信息化背景下应用型本科院校特色发展路径的构建
(一)创新教育理念
教育理念是学校办学的根基,对学校的发展起着重要的作用。在信息化社会,高等教育也必然走信息化之路,创新不仅是提高教育教学管理水平的需要,是应用型大学信息化建设决策的重要依据。创新教育是一种新的教育模式,是在新的教育思想观念指导下,运用现代教育技术和方法,促使受教育者个性不断得到发展,形成适应经济、科技和社会发展需求、能够不断创新的知识的能力和素质结构。信息化时代的到来,为教育现代化提供了可能,应用型本科学校的教育理念也应该以培养学生创新能力为主导,以培养应用型高素质人才。
在经济转型的大环境下,总理发出“大众创业、万众创新”的号召。创新创业的教育必将成为应用型本科大学改革和发展的新方向。要把创新创业教育作为长期发展目标,就要在提高学生的职业技能和素养的同时,注重对教师的培养和提高。因为,创新创业教育需要有扎实的理论基础和实战经验的教师为学生提供指导。目前来说,这类高素质的指导教师还相对匮乏,因此,应用型本科大学转变教育理念,不拘一格引进和培养“双师型”人才。
(二)提高学生获取、分析、利用信息的能力
世界已经进入信息时代,信息高速公路能够以最快的速度把人类最新的科学文化成果传到世界的各个角落。高等教育要实现创新,就要完善计算机网络系统,提升学生获取、分析、利用信息的能力,通过互联网把学生的视野拓展到世界。信息技术与学科教学整合,应成为应用新本科大学教育工作者的共识。
利用信息技术来提高学生学习专业知识和应用信息技术的兴趣,需要从以下几个方面入手:首先,将学科知识和信息技术的教与学融为一体,以信息技术和教学媒体设备为载体,发挥多媒体及网络资源的优势,在课堂上生动展示所要教授的专业知识,做到既丰富其内容,又丰满其形象,以激发学生的积极性,促使他们主动参与到教学活动中来。有意识地加强信息技术与学科的横向联系,甚至可以打破学科界限,进行综合教学,开展多种形式的联合教学。其次,开展多种形式的实践体验式教学活动,以“走出去调研,请进来报告”,着重强调对信息技术的运用,以提高获取信息、分析信息的能力为目的,在让学生在实验、调研或实践的潜移默化中提高认识问题,解决问题。同时,应重视信息检索与利用,增强学生情报意识,循序渐进地掌握信息检索的技能,使学生掌握信息检索的方法和途径。高度重视相关信息课程的建设,深入开展教学改革,提高学生分析处理信息的能力。最后,在教学方式上要借助信息技术和多媒体资源,改变单纯的教学方式,实行课堂教学、网络教学和实践教学相结合的模式,让原本枯燥的课堂变得生动有趣,提高学生理论水平和信息技术技巧。
(三)加强信息化时代的课程体系创新,加强“微课”和“MOOC”建设
随着手持移动信息终端的普及和无线网络全覆盖,微课和MOOC课程大行其道,它符合时下网络传播的特性,微、短、快,有利于高校学生的自主学习和个性化需求。加强信息化时代的课程体系创新,离不开“微课”和“MOOC”的建设。微课是指以视频为主要载体,展示教师在课堂教育教学过程中,围绕某个知识点或教学环节而开展的精彩教与学活动的课程。它是教师授课的改良版,不会从根本上改变传统课件教学的方式和人才培养模式。而MOOC,是大规模在线开放课程Massive Open Online Course的简称,与以往的职业化教育相比,MOOC能够更好地促进职业教育平衡、稳固和快速地发展。“微课”和“MOOC”将带来前所未有的开放性。应用型本科大学在进行课程体系创新前有必要思考:是否有利于传承学校的人文素质,是否有助于夯实课程基础,是否便于拓展课程资源,是否能够深化课程交流。如果这几个方面都能落实,便可以有针对性地依据教学目标做相应的课程设计,做到全面系统地把握课程的内容,突出教学内容的应用性。在教学体系的建设上,要围绕培养应用型人才为目标,做好资源整合与管理以及课程建设,以便为应用型人才提供教学支持和保障。
(四)积极服务地方,促进高校与社会的融合
应用型本科大学肩负着满足地方求学、为地方培养人才和服务地方经济文化建设的重要职责。应用型本科学校的定位是培养应用型人才,更不能脱离社会,应该办成“没有围墙的大学”,在移动学习、远程学习、在线学习、泛在学习等领域发挥更大的作用,为全民学习和终身教育提供优质丰富的资源和环境。同时,可以整合学校、家庭、社区等资源,打造全方位现代化人才培育网络体系。
促进高校与社会的融合,是应用型本科院校参与和服务社会的重要途径。在信息时代,加强应用型本科大学的基地建设,离不开人、财、物的投人和相关政策制度的支持。让企业参与到“应用型人才”的培养的课程创新体系中来,共同制定信息化背景下的应用型人才培养方案,有利于促进应用型本科大学与社会的融合。开展“顶岗实习、置换培训”等新型的教学,既有利于学生获得实际工作经验与创新能力,又能够积极服务地方。
注重理论教学与实践教学相结合,坚持工程科学教育与实践训练并重,加强对学生应用能力的培养和训练,坚持专业技术教育与综合素质教育有机结合的,是应用型本科教育所必须具备的个性和特色。在信息化时代背景下,应用型本科大学必须依据学校的特点和实际情况,加速改革步伐,利用现代教育技术手段和平台开展创新校教育,才能推动应用高等教育向更高层次发展,走出一条将传统教育与信息化教育相结合的创新之路。
参考文献:
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素质教育是一种着眼于发展,着力于基础的教育,其根本出发点是提高全民族的整体素质。因此,素质教育必须面向全体学生,培养德、智、体、美、劳全面发展的人才。化学是中学教学中的一门重要的基础学科,掌握一定的化学知识是每个现代公民必须具备的科学素质之一。这就要求我们决不能把化学教学搞成仅为少数学生的升学服务,而大搞“题海战术”,走“应试教育”的老路,使学生负担过重,妨碍学生全面发展。然而,强调面向全体学生,也并不是“齐步走”、“一刀切”或“扯平拉齐”,要承认学生的客观差异,根据不同学生的学习水平作出不同的目标要求。一要保障优秀学生的正常发展,不能使他们处于“嗷嗷待哺”状态,要尽可能满足他们的求知愿望,使他们的潜能得到充分开发;二要提高中等学生的现有水平,让他们“吃好”,鼓励他们赶超优等生;三要加大转变后进生的力度。
二、强化德育功能,培养现代意识是贯彻素质教育的标志
进行素质教育,思想道德素质起着导向、动力和保证的作用,是衡量素质教育能否得到强化的重要标志。德育工作并不仅只是校长、班主任和政治课教师的事,而应渗透到各个学科中去。“教书育人”是每个教师的责任,化学课也不例外。
1、依靠化学学科的特点进行辩证唯物主义教育。化学学科本身充满着辩证唯物主义思想方法,我们可以在化学教学中通过质量守恒定律、分子、原子、离子、质子、中子、电子等建立学生的辩证唯物主义物质观;通过氧化与还原、化合与分解、溶解与结晶等内容树立学生的对立统一的观点;通过元素周期律等内容帮助学生理解量变到质变的规律;通过酸、碱、盐、氧化物间的相互关系以及烃和烃的衍生物之间的衍变关系培养学生的联系转化的观点。
2、在化学教学中,应结合教学内容不失时机地向学生进行爱国主义教育。化学发展史是对学生进行爱国主义教育的好素材。教学时,应确定好知识传授与德育的最佳结合点,潜移默化地自然渗透,达到“润物细无声”的境界。如我国是世界上最早利用煤、石油和天然气的国家,古代的四大发明,化学方面就占了二项;爱国科学家侯德榜创造的“侯氏制碱法”填补了我国“纯碱”工业的空白;我国首先在世界上合成了具有生物活性的“结晶牛胰岛素”;等等。特别是改革开放以来,我国化学工业迅猛发展,钢铁、能源、水泥、化纤等年产量均居世界前列。这样,寓德育于化学教学之中,点燃学生的爱国之火,使学生产生强烈的民族自豪感和使命感,坚定他们为祖国现代化建设而努力学习的信心。
三、养成思维习惯,学会思维方法是落实素质教育的核心
21世纪更需要能力型人才。民族的进步,国家的富强是同整个国民的素质是密切相关的,因而我们应重视学生能力的培养。化学教学中能力的培养主要包括观察能力、实验能力、思维能力、自学能力等的培养,而发展思维能力是能力培养的核心。在教学中,我们应使学生养成良好的思维习惯,学会科学的思维方法,诸如求同思维、求异思维、逆向思维和联想思维等。求同思维是教学中常用的思维方式。求异思维是一种创造性思维,要求学生对同一材料从不同角度、不同形式、不同耦联关系去探索结论。因此,在化学教学中应注重加强这方面的训练。例如,二氯苯有三种同分异构体,四氯苯有几种同分异构体?按常规,学生会先写出四氯苯的一种结构式,然后用变换氯原子位置的方法逐一去找,此法很慢且易出错。若能变换角度去考虑:二氯苯的三种同分异构体是二个氯原子在苯环上分别呈邻、间、对位,如果我们改换一下观察问题的角度,把四氯苯看成是苯环上两个氢原子分别呈邻、间、对位,就很容易知道四氯苯也有三种同分异构体。培养学生的求异思维,应做到对一式或一题要多思、多变、多解、多联,才能使学生的思维不局限于某一固定思维模式之中,受思维定势的束缚,表现出思维的灵活性、变通性和发展性。
联想思维是指对有相似特点的事物通过对比联想,推测其它方面相似性的一种逻辑思维方法。化学教学中,有许多物质之间存在着相似的结构特点,因而具有相似的化学特性。如硫氰〔(SCN)2〕与卤素有相似的结构特点,从而性质也相似。这样,通过类比联想,写出硫氰与NaOH溶液、乙烯等反应的化学方程式。由醛基官能团的特性,可联想到具有这种官能团的物质,如醛类、甲酸、甲酸盐、甲酸某酯、葡萄糖等都可能发生银镜反应。由相似性质的气体可联想到其有相同的制备装置。如:O2、NH3、CH4组,Cl2、HCl组,H2、CO2、H2S组等。学生一旦掌握了联想思维的方法,就可举一反三,减轻学生负担。
四、增强应用化学知识解决实际问题的能力是提高学科素质教育的重要手段
知识的积累,智力的发展,能力的提高,重在于应用。学生的化学素质不仅在于其掌握化学知识的多少,也不仅仅在于其能解多少化学难题,更重要的是看他能否运用化学知识去理解、解决生活中的化学问题,去学习新知识以适应社会发展的需要。因此,在化学教学中应紧密联系生活、生产、科技等方面的知识,训练学生应用化学知识解决实际问题的能力。
首先,让学生从解释身边化学现象、处理身边化学问题做起,引导学生用所学知识去观察生活、解释生活中的化学现象,处理一些生活实际中的问题。例如,可结合消防常识介绍一些灭火器的类型、用途及操作方法。如在介绍泡沫灭火器时,可问学生:灭火器中盛装的是什么溶液?玻璃筒中装的是什么?铁筒中装的是什么?使用时发生了什么反应?它的灭火原理是什么?灭火时应该怎样操作?
关键字化学;提高成绩;快速
【中图分类号】G633.8文献标识码:B文章编号:1673-8500(2013)01-0379-02
1观察
人们对客观世界的正确认识,是在反复观察、实验的基础上形成的。观察既然如此重要,在学习化学知识时,应掌握哪些具体的要求呢?
1.1迅速。化学实验中,有很多实验要求在很短的时间内准确读出两个或两个以上的数据,这就要求有很快的观察速度。
1.2准确。就是要缩小由于观察带来的误差。
1.3深刻。就是要抓住那些往往是比较隐蔽的现象而往往又是本质的化学过程。例如浮沉子实验中,当用手压下瓶口的橡皮膜时,浮沉子会下沉。而下压引起下沉的本质是下压使浮沉子上部的空气柱的体积减小,所受浮力减小所至。
1.4仔细。有些化学现象的变化不明显,要求仔细观察,并能分辨出细微差别。
2思维
思维,是人脑对客观世界的一种间接的、概括的反映,是将观察、实验所取得的感性材料进行思维加工,上升为理性认识的过程。学习过程就是一种思维活动,而思维活动也有一定的方法。
化学思维的方法包括分析、综合、比较、抽象、概括、归纳、演绎等,在化学学习过程中,形成化学概念以抽象、概括为主,建立化学规律以演绎、归纳、概括为主,而分析、综合与比较的方法渗透在整个化学思维之中。特别是解决化学问题时,分析、综合方法应用更为普遍,如下面介绍的顺藤摸瓜法和发散思维法就是这些方法的具体体现。
2.1顺藤摸瓜法:即正向推理法,它是从已知条件推论其结果的方法。
2.2发散思维法:即从某条化学规律出发,找出规律的多种表述。这是形成熟练的技能技巧的重要方法。
例如,从欧姆定律以及串并联电路的特点出发,推出如下结论:串联电路的总电阻大于任何一个分电阻,并联电路的总电阻小于任何一个分电阻;串联电路中,阻值大的电阻两端的电压大,阻值小的电阻两端的电压小;并联电路中,阻值大的电阻通过的电流小,阻值小的电阻通过的电流大。
3实验
实验是化学科学的基础,也是化学知识的源泉,加强实验是化学教学的时代特征,又是提高化学教学质量的先决条件。同样,实验也是形成化学概念、建立化学规律的重要方法,化学学习就是通对化学现象、过程获得必要的感性认识,这种感性认识可以来源于学生的生活,也可以来源于实验提供的化学事实。从生活中得到的感性材料通常来自复杂的运动形态,本质的、非本质的因素通常交融在一起,仅通过这种途径形成概念、建立规律有相当的困难。而实验则可提供经过简化和纯化了的感性材料,它能使学生对化学事实获得明确、具体的认识。例如,初中化学教材中,影响蒸发快慢的因素是直接从日常生活经验中分析归纳得出的结论;声音的发生是从实验现象中分析归纳得出的结论;杠杆平衡条件是由大量的实验数据,经归纳和必要的数学处理得到的结论;液体的压强是先从实验现象中得出定性的结论,再进一步寻求严格的定量关系。
化学教学过程中,化学教师对实验教学的重视程度是影响教学质量的重要因素,学生对实验的重视程度则是影响学习质量的重要因素。在化学学习时,要求做到如下几点:①认真观察课堂演示实验;②独立完成学生分组实验和课外小实验,勤动手、敢动手;③自己设计和制作某些简单模型或玩具;4.逐步养成用实验解决化学问题的习惯。
4迁移
迁移就是基本原理在其它条件下的运用。俗话说“学以致用”,就是将所学知识、方法应用于社会实践中去,其本质就是迁移。在化学学科中,有许多内容体现了迁移原则,它表现在以下几个方面:
二、强化德育功能,培养现代意识是贯彻素质教育的标志 进行素质教育,思想道德素质起着导向、动力和保证的作用,是衡量素质教育能否得到强化的重要标志。德育工作并不仅只是校长、班主任和政治课教师的事,而应渗透到各个学科中去。“教书育人”是每个教师的责任,化学课也不例外。
1依靠化学学科的特点进行辩证唯物主义教育。化学学科本身充满着辩证唯物主义思想方法,我们可以在化学教学中通过质量守恒定律、分子、原子、离子、质子、中子、电子等建立学生的辩证唯物主义物质观;通过氧化与还原、化合与分解、溶解与结晶等内容树立学生的对立统一的观点;通过元素周期律等内容帮助学生理解量变到质变的规律;通过酸、碱、盐、氧化物间的相互关系以及烃和烃的衍生物之间的衍变关系培养学生的联系转化的观点;……总之,在化学教学中主观能动地进行辩证唯物主义教育,有利于学生树立正确的世界观,用辩证唯物主义的思想方法来分析问题、解决问题。
2在化学教学中,应结合教学内容不失时机地向学生进行爱国主义教育。化学发展史是对学生进行爱国主义教育的好素材。教学时,应确定好知识传授与德育的最佳结合点,潜移默化地自然渗透,达到“润物细无声”的境界。如我国是世界上最早利用煤、石油和天然气的国家,古代的四大发明,化学方面就占了二项;爱国科学家侯德榜创造的“侯氏制碱法”填补了我国“纯碱”工业的空白;我国首先在世界上合成了具有生物活性的“结晶牛胰岛素”;等等。特别是改革开放以来,我国化学工业迅猛发展,钢铁、能源、水泥、化纤等年产量均居世界前列。这样,寓德育于化学教学之中,点燃学生的爱国之火,使学生产生强烈的民族自豪感和使命感,坚定他们为祖国现代化建设而努力学习的信心。
3在化学教学中,要加强化学与社会、化学与人的关系的教学,使学生了解化学与现代社会的关系和影响。教学中,结合教学内容适时穿插和渗透一些现代社会面临的、急需解决的重大问题,如淡水资源的危机、主要能源(煤和石油)的危机、环境污染(臭氧层破坏、温室效应、酸雨等)。如在教学“NO和NO2是污染大气的重要污染物”时,可介绍这些氮氧化合物受日光紫外线的照射后,发生一系列光化学反应,形成光化学烟雾污染事件。如1943年9月,发生在美国的“洛杉矶烟雾”就是光化学污染的典型事件。学到SO2、SO3的性质时,告诉学生硫氧化合物会污染环境,严重危害人们的健康。1952年12月发生在英国的震惊世界的“伦敦烟雾”事件就属此例。再如由CO2、CH4等引起的“温室效应”,氯氟烃引起的臭氧层破坏,塑料形成的“白色污染”等等。以此培养学生形成三个观念:爱护淡水资源节约用水的观念;防止污染,保护良好生态环境的观念;节约能源,合理利用现有能源的观念。强化两个现代意识:科技意识和减灾意识
三、养成思维习惯,学会思维方法是落实素质教育的核心 21世纪更需要能力型人才。民族的进步,国家的富强是同整个国民的素质是密切相关的,因而我们应重视学生能力的培养。化学教学中能力的培养主要包括观察能力、实验能力、思维能力、自学能力等的培养,而发展思维能力是能力培养的核心。在教学中,我们应使学生养成良好的思维习惯,学会科学的思维方法,诸如求同思维、求异思维、逆向思维和联想思维等。
求同思维是教学中常用的思维方式。求异思维是一种创造性思维,要求学生对同一材料从不同角度、不同形式、不同耦联关系去探索结论。因此,在化学教学中应注重加强这方面的训练。例如,二氯苯有三种同分异构体,四氯苯有几种同分异构体?按常规,学生会先写出四氯苯的一种结构式,然后用变换氯原子位置的方法逐一去找,此法很慢且易出错。若能变换角度去考虑:二氯苯的三种同分异构体是二个氯原子在苯环上分别呈邻、间、对位,如果我们改换一下观察问题的角度,把四氯苯看成是苯环上两个氢原子分别呈邻、间、对位,就很容易知道四氯苯也有三种同分异构体。培养学生的求异思维,应做到对一式或一题要多思、多变、多解、多联,才能使学生的思维不局限于某一固定思维模式之中,受思维定势的束缚,表现出思维的灵活性、变通性和发展性。
逆向思维是从顺向思维的反方向去思考问题,也就是通常所说的“反过来想一想”。在化学知识中,有大量的可逆思维的素材。如元素的“构、位、性”互推,有机物官能团与化学性质的互推,各种不同浓度的互算,根据化学方程式的计算,有机化合物合成路线的选择等逆向思维训练的教学内容,以此促进学生逆向思维能力的形成和发展。
联想思维是指对有相似特点的事物通过对比联想,推测其
它方面相似性的一种逻辑思维方法。化学教学中,有许多物质之间存在着相似的结构特点,因而具有相似的化学特性。如硫氰〔(SCN)2〕与卤素有相似的结构特点,从而性质也相似。这样,通过类比联想,写出硫氰与NaOH溶液、乙烯等反应的化学方程式。由醛基官能团的特性,可联想到具有这种官能团的物质,如醛类、甲酸、甲酸盐、甲酸某酯、葡萄糖等都可能发生银镜反应。由相似性质的气体可联想到其有相同的制备装置。如:O2、NH3、CH4组,Cl2、HCl组,H2、CO2、H2S组等。学生一旦掌握了联想思维的方法,就可举一反三,减轻学生负担。四、增强应用化学知识解决实际问题的能力是提高学科素质教育的重要手段
知识的积累,智力的发展,能力的提高,重在于应用。学生的化学素质不仅在于其掌握化学知识的多少,也不仅仅在于其能解多少化学难题,更重要的是看他能否运用化学知识去理解、解决生活中的化学问题,去学习新知识以适应社会发展的需要。因此,在化学教学中应紧密联系生活、生产、科技等方面的知识,训练学生应用化学知识解决实际问题的能力。
首先,让学生从解释身边化学现象、处理身边化学问题做起,引导学生用所学知识去观察生活、解释生活中的化学现象,处理一些生活实际中的问题。例如,可结合消防常识介绍一些灭火器的类型、用途及操作方法。如在介绍泡沫灭火器时,可问学生:灭火器中盛装的是什么溶液?玻璃筒中装的是什么?铁筒中装的是什么?使用时发生了什么反应?它的灭火原理是什么?灭火时应该怎样操作?再如学到《硫硫酸》一章的计算题时,不妨让学生算一算所居住的城市一年由于烧含硫的煤向空气中排放多少SO2,能形成酸雨的量,酸雨对大自然有什么危害,如何治理等问题,强化学生的环境保护意识。对农村学生可提出如何科学使用化肥,各种不同的化肥对土壤酸碱性有何影响,并用盐类水解知识解释,使学生了解科学种田的重要意义。诸如此类问题,不胜枚举。
其次,尽可能多地让学生了解化学对现代社会的影响,了解化学在现代科学技术、生活中占有的重要地位。从电子计算机、生物工程、新材料、新能源、空间技术、海洋工程等领域,撷取富有知识性、趣味性的材料,扩大学生的科学视野,激发他们的求知欲,增强他们应用化学知识了解自然、了解社会、促进社会发展的自觉性。
关键词:情景教学;物理化学;课程教学
从2013年开始我国进入产业结构调整优化和转型升级的新阶段,产业结构的转型升级在数量、层次和结构上增加了对既具备扎实理论基础,又有实践操作能力的应用技术型人才的多样需求[1]。有研究表明:目前我国高级工、高级技师和高级工程师等技术应用型人才求人倍率分别高达2.34、2.25、2[2]。为满足新形势下对应用技术型人才的需求,我国对高等教育做出了新的部署,提出采取试点+示范引领等方式引导一批普通本科高等学校向应用技术类型高等学校转型。面对转型发展这个现实问题,地方高校以培养高素质应用型人才为目标,积极推进人才培养模式创新,逐步改革和完善人才培养体系。课程教学在人才培养过程中具有至关重要的作用,为切实提高应用型化学化工专业特色人才的培养质量,适应当前地方高校应用技术转型发展人才培养模式改革的需求,各位教育工作者在教学方面都在认真贯彻教学内容、教学方法和教学手段的改革[3],不断提高学生理论与实践相结合的能力,培养学生分析问题、解决问题的能力,强化学生创新意识和创新能力。物理化学作为化学化工专业的核心课程,其与物理学、高等数学和化学基础理论具有紧密联系,互相渗透。与其它专业课程相比,物理化学的理论性强,公式繁琐,模型抽象,内容枯燥,是一门公认的难教难学的课程。在传统的物理化学教学中,主要以课堂讲授为主,机械式地向学生灌输大量抽象的理论和复杂的公式,致使学生产生厌学情绪,严重影响物理化学课堂学习效果。如何通过物理化学课堂教学方法的改革,激发学生学习兴趣,提高学生分析问题,解决问题的能力是物理化学课程教学中亟待解决的问题。情景教学主要是教师围绕教学内容,有目的地引入或创设一个真实或虚拟的情景,让学生参与到教学过程中,激发其主动学习的兴趣,通过分析问题、解决问题和掌握问题能力的培养,提高学生的思考能力和实践能力,最终实现教学目标的一种教学方法[4]。笔者在物理化学课堂教学实践中广泛采用情景教学法,调动学生学习的积极性,充分发挥教师的主导作用和学生的主体作用。现就笔者在实践教学中通过问题设置、实验探究、化学史实、多媒体技术、生活实际及社会热点等方法创设教学情境的应用作简要介绍。
1创设问题情景,激发学习兴趣
学生学习行为的开展是以其学习心理为基础的,抓住学生学习心理特点,合理开展课堂教学活动,有助于提高学生学习效果[5]。在化学化工专业本科人才培养方案中,物理化学课程基本开设在第五、六学期,此阶段学生平均年龄在21岁左右,不仅具有对未知事物强烈的探索欲望,而且具有较强的学习能力和理解能力。在课堂教学中引入积极有深度的问题,能够引发学生探求新知的积极性,培养学生自主学习能力。问题情景的创设不仅需要与教学目标相符,紧密联系教学内容,还需要基于学生已有的认知水平,具有启发性、条理性,同时符合循序渐进的认知规律才能逐步引导学生启发思维、探求新知。例如,热力学第一定律的应用是化学热力学基础内容中的重点,其包含功、热、焓、热力学能、热容等量值计算,涉及到简单的P/V/T过程、相变化过程和化学变化过程等。该部分内容抽象、枯燥,理论性强,如何引起学生对该部分内容的学习兴趣至关重要。鉴于现阶段学生好奇心强烈的特点,可以合理设问,引导学生自主探索知识,解决问题。在本学时内容讲解时,笔者首先向学生介绍科普知识,例如,近年来我国科学技术的发展突飞猛进,尤其是航空航天技术的发展可谓是日新月异,火箭主要依靠携带的推进剂(燃料和氧化剂)发生燃烧反应,释放大量热气从火箭发动机喷射出,产生推动力,直到火箭达到极高的运行速度。此时学生对航天技术的神秘性产生了情感升华,对航天技术和化学的联系产生了浓厚的探知兴趣,借此向学生设置问题:火箭这一庞然大物究竟要携带多少推进剂才可以完成预定的飞行计划?引发学生思考。随后向学生介绍热容、相变热、相变焓、标准摩尔反应焓、标准摩尔生成焓、标准摩尔燃烧焓以及盖斯定律等定义,协助学生逐步探讨化学反应焓变和热力学能变、温度的关系,最后逐步掌握化学反应过程中焓变和热力学能变的计算,破解火箭飞行需要携带多少推进剂的问题。在该过程中,通过科普知识设问,调动了学生学习的积极性,有助于引导学生自主学习,使学生掌握学习的重点,具备解决问题的能力,获得学习的成就感,提高学习效果。
2设计探究实验,分析解决问题
物理化学是一门实践性很强的学科,其学习目的不仅是理解和掌握物理化学的概念和原理本身,更重要的是将所学的知识应用于实践中,分析和解决实际问题,创造出新成果。教师可以设计与教学内容相关的探究实验,通过实验前的科学假设、实验现象和实验结果的分析,让学生在实验的情景中发现问题,获得科学理论、规律和事实。通过设置探究实验,既让学生在增强科学体验的过程中掌握了科学知识,又激发了学生探究科学和知识规律的兴趣。美国心理学家杰罗姆•布鲁纳认为,在教学过程中,学生是一个积极的探究者,教师的作用是要形成一种学生能够独立探究的情境,而不是提供现成的知识[6]。在培养学生创新能力及实践能力的同时,培养学生通过实验方法分析理论和解决问题的能力亦具有重要意义。例如,精馏分离是有机化学实验中常见的分离方式,其分离原理是物理化学相平衡相关章节的重点学习内容。在课时内容学习前,让学生通过精馏的方式分别分离甲苯-苯混合溶液、乙醇-水混合溶液、氯仿-丙酮混合溶液,利用阿贝折射仪检测精馏塔顶、塔底馏分的组成。馏分组成差异性的结果致使学生对精馏原理产生浓厚的探知欲,引导学生绘制三种混合溶液的沸点-组成图,结合沸点-组成图分析得出精馏是一个部分冷凝和部分汽化过程的连续过程。通过对比甲苯-苯、乙醇-水、氯仿-丙酮三种组成的沸点-组成图得出混合溶液沸点组成图有无极大和极小值类型在精馏过程中塔顶、塔底馏分组成的规律。探究实验的引入使学生主动去思考,发现问题,分析问题,通过实践的方法获取抽象的理论知识,做到知识的融会贯通。
3结合化学史实,启发学生思维
理论知识体系的建立是科学家们不断发现、推测、实践与验证的过程,化学的发展史实际上就是一部运用物理和化学实验方法进行实验探究,以获取化学实验事实,进而建立学科理论的发展史。化学史料生动地向学生展现了科学家探知理论的艰辛过程。利用化学史实创设教学情境,可以使学生从发展的高度,以开阔的视野全面深刻地理解知识理论的演变过程,以辩证和发展的眼光去看待理论成果,激发学生完善和发展科学的兴趣和动机[7]。例如,人工降雨技术的发展,可以追溯到1920年南非科学家开展的“给云注射催化剂”的初步试验,后经全球各国近50年的实验,探索出利用强吸水性盐进行人工降雨解决干旱问题或降低冰雹灾害的有效方法。通过向学生播放“人工降雨”纪录片,使学生深入了解人工降雨的原理,利用强吸水性盐进行人工降雨的利与弊,人工降雨技术发展的前景。将表面物理化学理论与科技紧密联系起来,使学生直观地体会到所学理论知识的科学价值,启发思维,深化理论学习效果。
4利用多媒体技术,变抽象为具体,洞悉重点知识
多媒体技术的发展充实了课堂教学,其在教学中的应用,对教育教学改革起到了巨大的推动作用。多媒体辅助教学具有传统教学无法取代的优势,它能结合图、文、声、像、景等,创设逼真的教学情景,化抽象为直观,化静止为运动,将知识生动形象地展现在学生面前,使学习变得生动有趣,帮助学生理解抽象的物理化学概论及原理,启发学生思维,提高学生的探究能力[8]。例如,在中学化学及大学无机化学中均涉及到电解池的相关原理,相应课本内容均较简单。由于电解池相关知识点的重要性,物理化学在电化学反应的平衡与速率章节中再次重点介绍了电解池。心理学研究表明,人们对世界的感知认识总是首先注意那些新的信息,因为它们具有刺激性和吸引力,同样学生对学习的兴趣也在于它是否能提供新的信息[7]。笔者在教学实践中首先向学生展示电解铝工作车间的照片、生产过程的录像,然后推动学生猜测电解铝槽的结构,随后结合电解槽的侧面剖析图引导学生了解电解铝的原理,最后在此基础上概括总结电解池的相关知识内容。笔者通过利用多媒体技术,将电解池的工作原理具体到化工生产车间应用中,通过计算机模拟化学实验原理,不仅可以提高实践教学的质量,同时无形中调动了学生的学习兴趣,提高了学生的探究能力。
5联系生活实际,结合社会热点,做到学以致用
学习知识的最大价值在于能够应用所学知识解决其生活中遇到的实际问题,做到知识的迁移与应用。物理化学知识在实际生活和生产中具有重要应用,在环境问题、能源问题、食品安全和药品安全等方面与教学内容相关的教学情境比比皆是。在教学实践过程中联系生活实际,结合社会热点,创设真实的教学情景,有助于使学生了解所学知识的价值意义。例如,2016年山东警方破获案值5.7亿元非法疫苗案,涉案疫苗未经严格冷链存储运输销往全国18个省市,引起社会一片恐慌。疫苗是一种脆弱的生物制剂,对温度的要求敏感,温度的高低直接关系到疫苗的保质期。笔者在化学反应速率与温度的关系相关学时内容讲授过程中结合该教学情境,引导学生学习阿伦尼乌斯方程,利用阿伦尼乌斯方程的不定积分和定积分形式剖析速率系数与温度的关系,再结合已学的化学反应速率方程,计算出不同保存温度下疫苗的保质期。在该学习过程中,学生清晰地了解了疫苗冷藏储存的重要性,综合掌握了化学反应速率方程和阿伦尼乌斯方程的应用,学习目标得到明确,学习效果得到提高。
6结语
物理化学是一门重要的理论课程,传统教学模式已经不能满足当下应用技术转型教育的需求,如何进一步提高教与学的质量,培养具有创新能力的应用型人才,需要授课教师不断的探索、改革和实践。在物理化学实践教学中,通过创设丰富多彩的教学情景,有助于激发学生的学习兴趣,促使学生主动学习,提高教学效果。同时,在不同的情景教学中可以提高学生分析问题、解决问题的能力,培养学生的探究能力和创新能力。情景教学的形式多样化,如何创设与教学内容紧密联系的教学情景,做到有目的地组织教学,有目标地培养人才,对一线教育工作者提供了新的挑战和机遇。
参考文献
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关键词:化工过程开发与设计;课程;教学实践
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)22-0153-02
随着我国科学技术和国民经济的迅猛发展,社会对化学类专业人才的要求已发生了很大的变化,对于综合性大学化学类专业学生的培养目标和教学改革都提出了新的更高要求。当前,为了配合国家的大众创业的要求,使得有关应用性质的工程技术类的课程已受到相应的重视,其教学内容的深度和广度也在不断地加强。化工过程开发与设计是我校应用化学专业和高分子材料科学与工程的培养计划中最后一门理论课程,作为大学四年学习的收官课程,在大学教学过程中,这门课对于培养学生在化工过程开发与设计方面,从事应用和开发研究能力起到了特定的作用。
由于现在招生规模的扩大,很多高校的实验设备的更新没有跟上,我校的情况也一样,使得一些实验性较强的课程内容受到影响,实验场地和仪器设备无法满足课程教学的要求,有些实验无法做到一人一台套,有些实验是两个人一起做,存在一人做一人看的情况,在没有办法的情况下,很多学校采取的是重视学生的基础理论知识的传授,注重在课堂上讲述课程理论,理论的系统性很强,但是工程实践性的训练较少,毕业生的知识点在基础理论研究方面具有明显的优势,但是毕业生缺乏现代工业生产所必需的工程技术知识,对生产设备、生产控制和生产管理了解甚少,使得其应用能力较弱的弊病依然普遍存在。故很多化学专业的毕业生在毕业分配后的相当长时间内无法适应所从事的技术类的工作。
为了进一步加强工程实践性教学,我们在2005年对应用化学专业开始开设了《化工过程开发与设计》这门课程,2011年开始在高分子材料科学与工程专业也开设这门课程,通过近10年的教学实践活动,我们在教学中边学习,边改革,逐步形成了一些自己特色的教学方法。
一、教师队伍建设
现在由于我校现在引进的博士教师基本上都是从高校到高校,理论知识较强,但是工程应用背景的教师很少,在化学工程领域研究的教师更少,从生产一线走出的教师没有,如何进行此门课程的教学,使学生在毕业前的最后一门课程中,对化工开发与设计有个较好的了解,我们积极采取各项措施,努力提高教师的教学水平。
1.聘请国内著名企业技术人员来我校进行讲学,我们请了九江石化的原总调度来我校对两个专业,4个班的学生进行讲学,结合他自己创办的超高分子聚乙烯工厂的办理过程,通过项目的过程,使大家了解一个从化学到化工的全过程,对从实验室到公司的流程有深刻的了解,明白化学和化工的不同,了解它们之间的差别,使得老师在课堂讲述上能够做到有的放矢,不会凭空想象。
2.选派青年教师到企业去参观考察,结成校企联合,教师通过和企业合作,了解企业的科研动态,和企业合作,完成企业的一些项目,在完成项目的过程中,进一步掌握化工开发的内容。这么多年,我们一共选派了5名教师到中石油、江西星火、宁国生力农化等国有大型企业、合资企业和独资企业进行进修,和企业联合搞研发,对企业的一些工艺进行改进,在充实自己的化工工艺知识外,还获得了很多横向项目,同时使企业的生产效率得到了很好的提高,实现了校企双赢。另外由于教师和企业的良好的沟通,使得我们两个专业的部分学生也在这些企业进行实习,有的还和这些公司签约了。
3.积极灵活引进具有工业背景知识的教师,当无法在招聘渠道上招到在企业从事过生产实践活动的教师的时候,我们采用聘请企业技术人员当我们的客座教授,或者访问学者等方式,来解决实践背景教师短缺问题。我们先后聘请了中石油和江西星火公司的高级工程师作为我们的客座教授,面对面地对此课程进行答疑,在课程快结束的时候,请他们过来,把同学们在这个课程中主讲教师没有讲述明白的内容进行集中解答,增加了学生和企业人员的互动。
二、教学内容建设
随着市场经济的发展,大量化学专业的毕业生进入厂矿企业从事应用性工作。如何提高毕业生的综合素质,特别是化学工程方面的综合能力,如生产设备、质量控制和生产管理,掌握化学新产品、新工艺和新技术的研究开发方法等,可以进一步增强他们对社会的适应能力。所以在教学过程中我们积极抓住应用关,在课程内容上融入应用意识,使学生明白,化学的本质还是在于应用,进一步加强了包括“化工过程开发与设计”课程在内的工程技术课程体系,以提高毕业生在化学领域内从事应用性工作的能力。
《化工过程开发与设计》讲述的主要内容有:绪论,开放放大方法,试验方法,技术经济,反应器的设计,工艺流程的合成与优化,投资、成本、折旧和盈利,市场预测和生产规模,概念设计和基础设计等内容。为了加强对学生联系生产实际分析问题和解决问题的能力的培养,重点讲述“工艺流程的合成与优化”和“概念设计和基础设计”。当然就化工过程开发与设计所涉及的内容而言,这课程仍然讲述的是一个概要,其重点也仍然只是介绍应用和开发与设计研究中一些最基础的思想方法,以加强技术、经济等观点的训练,也使学生初步了解化工厂从无到有的过程,心里有个大致的流程概念。
在教学内容上,选讲了若干应用实例,如在讲述化工过程开发步骤时,讲述了合成氨氮发展史、尼龙-66的开发以及我们研发的有机锰的研发过程与生产过程,使学生了解化工过程与开发的意义和艰苦性。在讲述试验一章时间,讲述了中空膜生物床处理生活污水的中试研究,全面介绍了膜的种类、价格以及生产地和使用寿命等,除了掌握实验的基本方法之外,还顺带讲述了资料的查找和市场的相应信息,使学生更加了解研发的过程。在讲述物料衡算和能量衡算时,对比讲述了有化学反应和无化学反应的操作过程的物料和能量问题,从中使学生明白化工开发与化学热力学和物理化学以及化工仪器与仪表的联系,更加了解各个学科的相关性等。在工艺流程与优化中,讲述了合成路线和操作方式的选择,全面介绍了工艺流程的合成与优化问题,从优化过程讲述到化工经济,使学生更容易接受,特别是在化工经济学方面,通过折旧等相关知识的介绍,使得学生对在化工开发过程中的经济效率有较好的印象,这些对于培养学生的市场经济观念、提高他们的工程技术素质都具有重要意义。
同时在课后,我们精选了一定量和课程内容相关的习题,通过习题的训练帮助学生学习和掌握本教材的内容,以便于教学。在每一章的结尾都附有参考文献,以便学生进行深入探讨时参考,通过老师的努力,拿到了一些企业的从筹建到生产的相关文献,让同学们了解企业发展的历程,树立创办企业的信心。
三、采用不同的教学方法
在教学上,我们采用多种模式,以课堂教学为主,同时也以专题报告、课堂讨论和大学生课外活动为辅,积极通过许多个案来提高学生的学习积极性,培养学生的创新性思维能力,通过许多真实的个案的讲解,使得学生明白化工过程开发与设计的苦与乐,给学生播下化工创业的种子,同时又提醒了在以后创业道路上的艰难。
同时利用化工仿真软件进行辅助教学,我们购买了几种不同的化工仿真软件,可以模仿合成氨、硝化制硝基氯苯、高纯氯乙酸制备等,学生可以在仿真软件商设计不同的工艺参数,模仿不同的工况条件下的化工反应过程,根据这些反应条件来对反应全过程进行开发设计。
把一部分见习内容安排在课程中间,本课程安排在2个时间段进行,先上2周左右的概念课,使学生对化工过程有个大概的感性认识,然后到工厂进行实习和见习1周,我们有段时间挑选的工厂是刚刚成立的公司,规模不大的精细化工公司,可以使学生对工厂的总体布局一目了然,从而使学生对一般的精细化工开发过程有较深的了解,在此期间把要进行的毕业设计安排下去,使学生带着问题继续下面的课程。
四、课题设计教学
对于实践性很强的化工过程开发与设计这样的课程,课题设计实验是对理论课程最好的注释,为了加强学生对课程内容的理解,我们采用“校企联合”的授课方式,根据企业化工开发过程中存在的一些技术难题,把此问题作为专业实验课题,设计了系列特色的专业实验,如为中石油进行理论年产10000吨磺酸钙的设计、为星火公司进行了年产10吨金属致钝剂的小型工艺优化设计,并且把筛选好的个别设计方法中的某个工艺在这些企业中进行中试。
我们开设的此门课程在近10年来的教学过程中,逐步形成了“以企业课题为研发点,以综合开发性为目标,培养创新型人才体系”的课堂内外教学模式,受到大部分学生的欢迎,根据同学们的建议,把开始的24节课提高到了32节课。
参考文献:
[1]张浩勤,章亚东,陈卫航.化工过程开发与设计[M].北京:化学工业出版社,2002.
关键词:化学实验;发散思维;创新教育;创造水平;创新能力
中图分类号:G632 文献标识码:B 文章编号:1002-7661(2014)06-125-01
化学是一门以实验为基础的科学,化学实验是化学教学内容的重要组成部分,在培养学生的创造性方面起着独到的作用。但事实上不少的教师忽视实验教学,常常出现了一些教师在教学中让学生“背实验”,在黑板上“做实验”或一味利用现代教育技术手段“看实验”等现象。而化学实验的真正内涵一动手、动脑、观察、探索等却被弃之一边。在化学教学中实施素质教育,培养学生的创新精神和实践能力,就必须重视化学实验。下面就化学实验在进行创新教育中的作用谈几点认识。
一、化学实验可激发学生的求知欲望
良好的学习兴趣是学生学习活动的重要动力。化学实验给学生展示的是直接的、真实的化学现象和过程,学生被千变万化的现象所吸引,被有理论有实验、符合科学原理的设计所感染,同时对造型独特、科学合理的实验仪器感兴趣,从而产生对化学实验浓厚的兴趣和好奇心,而且在教师讲授知识的同时,学生能及时方便地动手实验,通过观察到的实验现象或进一步的实验探索,验证教师所传授的知识或发现、解决新的问题,激发学生的求知欲,而求知欲是产生创造性思维和创造力的源泉。在化学教学中利用实验激发学生的兴趣和求知欲,关键是要进行实验教学改革,教师可指导学生大胆地进行一些探索性实验或设计新的实验过程,采用新的实验方法去发现新的问题、探索物质的新的相关性。另外,还可对教材中安排的实验进行适当的扩展和深化。例如;我在讲授有机化学时,有机物反应机理复杂,教材实验少,学生听起来枯燥深奥,这时教师可在上课时增加一些有趣的实验,如用白蜡、丙酮、凡士林、煤油等物质制造护砖地板蜡;用牛油、椰子油、氢氧化钠、波美氏 38 度溶液、香料等制造香皂;用硫酸铁、甘油、苯甲醉、玫瑰香水等制造棕黑色染发水等,这些实验既有趣又实用,可及时验证实验的效果,进一步激发了学生的求知欲。
二、化学实验可培养学生的发散思维
发散思维就是在思维过程中,充分发挥人的想象力,从一点向四面八方想开去,通过知识、观念的重新组合,找出更多更新的可能性答案、设想或解决方法,这是一种开放性的思维方式,相对于发散思维,还有一种用于平常问题解决过程的思维方式――集中思维。所谓集中思维就是从众多的信息中引出一个全新的正确的答案或大家认为是最好的解决办法。发散思维和集中思维是人在创造过程中所不可缺少的两种思维方式,创造过程也是创造性思维过程,创造性思维主要是发散思维和集中思维的辩证统一,人的创造活动的全过程需经过发散思维和集中思维的多次循环才能完成。化学实验一方面可使学生及时动手进行验证性实验,以期得到的实验现象或结论与教师或教材提供的标准相符,以达求同,这个过程中训练和发展了学生的集中思维。另外一方面,更重要的是,由于化学现象之间存在着多种联系,而且与反应条件密切相关,会呈现多种多样的变化。对某一化学现象或间题的揭示也可能有几种不同的实验方法和途径,这就为训练学生的发散思维提供了有利条件,学生可利用自己熟悉掌握的化学实验仪器,根据某一课题去设计探索多种实验方案,从中找出几种合理的实验方案。例如:在中学化学中,要制取氯气,教师可指导学生分别实验:高锰酸钾跟浓盐酸反应,氯酸钾跟浓盐酸反应,食盐、硫酸和二氧化硫反应,漂白液跟浓盐酸反应等几种不同的制取氯气的方法,然后进行比较分析,找出一定条件下合理的实验方案,在此过程中学生的发散思维可得到培养和训练。
三、化学实验可培养学生的创新能力
从化学科学的发展历史来看,化学定律、化学新物质的发现、新物质的合成等无不是通过实验进行的,新理论的提出也只有通过实验的检验才能被确定下来,可以说化学科学的发展史实际上就是以化学实验为手段进行化学探索,发现新规律、新物质的历史。在化学教学中,学生针对一定的问题设计实验方案,然后进行实验数据收集,再对收集到的数据进行比较分析,最后得到结论,这是学生在学校中的创造活动,而这一活动主要是靠化学实验来实现。因此,化学实验是学生进行创造性活动的重要手段。
四、化学实验可推动教师创造力水平
知识经济需要创新知识、创新人才。培养创造性人才,需要创造型教师。所谓“创造型”教师,即热爱创造活动、有较强的创新意识;能创造性地讲课。在课堂教学中,表现出创造性、灵活性,不断创造新的教学方法;鼓励学生的探索精神和创新意识。作为创造型的化学教师,既要懂得如何根据化学学科的特点,以化学实验为主要手段,去培养学生的创造性,又要自学应用化学实验进行探索和创造活动。化学实验特点如外界条件影响较大,反应机理复杂,有些反应不彻底副反应多、产物不唯一等,促使教师要不断进行探索,产生对化学实验所用仪器、药品及实验方法等进行创造性改进的灵感,同时针对化学实验的复杂性,要有效地指导学生的创造活动。教师必须先思维、先实验、先探索,由此而产生的责任感也使教师不断进行探索,努力提高自己的创造力和教育水平。
综上所述,化学实验是化学教学内容的重要组成部分,搞好化学实验对激发学生学习化学的兴趣之培养观察力、实验能力,培养学生的创造性思维,进行创造性教育有着独特的功能,发挥着积极的作用,因此,我们应重视、强化实验教学。
参考文献:
[1]创新设计思维培养[OL].互联网-其它管理文献-道客巴巴.