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關鍵詞:普通化學;教學改革;綠色化學
中圖分類號:O6-4 文獻標識碼:A
文章編號:1005-913X(2013)01-0127-01
普通化學主要內容是以包括化學熱力學和化學動力學的化學反應基本規律和物質的微觀結構理論為主線,其理論性強、概念抽象,也使得學生缺乏學習興趣以及學習的自覺性和主動性,這也增大了普通化學教學的難度。
一、增加體現化學與不同專業間的交叉性內容
在了解學生專業背景的基礎上,針對具體專業特點,授課過程中在教學內容基本相同的前提下,應該對不同的專業區分對待。教學過程中既要注重對化學基礎知識的講解,又要不斷引進一些與學生所學專業相關且與化學相關的科學技術發展成果,關注交叉學科的前沿、熱點知識,讓學生們感覺到化學實際上在他們未來從事的行業中有著重要地位和強大生命力。這樣不但開闊了學生的眼界,同時提高了學生學習化學的積極性,也提高了學生的創新能力。比如給材料專業學生授課時,在沉淀—溶解平衡一章中,可以介紹用沉淀法制備納米粉體的知識,使學生感覺到納米材料的制備并不是遙不可及的。
二、增加與日常生活相聯系的具體實例
將化學與日常生活聯系起來,引入一些典型生動的具體實例;增加一些圖片性、視頻性的現實、熱點、典型的內容。通過形象、生動、直觀的日常生活中的實例和圖片、短片等形式,調動學生的積極性和學習興趣,活躍課堂氣氛, 使學生在思想上產生共鳴,有利于拓寬學生的知識面,便于學生對知識的理解和掌握。比如講解沉淀-溶解平衡時講一下三聚氰胺毒奶粉事件:三聚氰胺促進沉淀形成,即增加腎結石的危險,尤其對于嬰幼兒,每天飲食基本就以奶粉為主,含有三聚氰胺的奶粉加劇了腎結石的形成。
三、增加與中學化學銜接內容
目前中學課程進行了改革,為了拓展學生的知識面,中學化學增加了許多內容,有部分內容與大學的普通化學有重復的部分,但是又不完全相同,但是在授課的過程中,有些學生聽到這部分內容時,覺得自己中學階段已經學習過了,不重視,也不能認真聽講,這樣即使是不同部分也沒有引起學生的重視。因此增加中學化學與大學化學銜接的內容,便于學生能夠很快的進入大學普通化學的學習系統中來,同時也能區別好大學化學與中學化學的不同點,不會產生大學化學是對中學化學簡單重復性學習的觀點。要特別注意化學基本概念的層層遞進和鋪墊過程。而對于教材中為體現知識體系的完整性而與中學教材重復的內容,教師只需交待概念, 讓學生通過一定的練習或自學來進一步了解,這就首先要求普通化學授課教師了解中學化學的教學現狀。比如在講反應速率時,高中階段用單位時間內物質的量變化表示反應速率,又進一步引申為單位時間內物質的量濃度變化,但都是用平均速率來定義的;而大學的普通化學中則主要是以瞬時速率來表示,考慮了反應進度的概念。
四、引入化學史料、化學前沿知識
借助化學史、化學重要發現、化學家故事內容,化學前沿的生動實例來說明化學在現實世界中的廣泛應用,避免枯燥地講授化學的理論知識,以減輕知識記憶方面的教與學的負擔。一是讓學生學起來有趣,二是讓學生覺得學過之后有用,這樣才能更好地調動學生的學習積極性和主動性,也有利于科學態度、辯證唯物主義世界觀和良好習慣的培養。同時也可以講一些關于我國的化學成就,使學生在求知中升華愛國主義情操。在普通化學的內容中,適當地延伸出一些現代化學的前沿領域、重大發現或目前的科研難題,讓學生開闊眼界、啟迪思維、激發興趣。比如在化學動力學的教學中,可以介紹華裔科學家李遠哲的分子束(離子束)碰撞器和埃及科學家澤維爾創立的飛秒化學,飛秒化學對過渡態理論有推進的作用。
五、引入綠色化學內容
綠色化學是更高層次的化學,體現了化學科學、技術與社會的相互聯系和相互作用,是化學科學高度發展及社會對化學科學發展的作用產物。它的主要特點是原子經濟性,即在獲取新物質的化學過程中充分利用每個原料原子,實現零排放,既充分利用資源,又不產生污染。綠色化學的根本目的是從節約資源和防止污染的觀點來重新審視和改革傳統化學,從而使對環境的治理從治標轉向治本。綠色化學教育是化學教育的前沿,又是化學教育發展的必然,如果要成為全面發展并具備高綜合素質的大學生,就必須接受綠色化學的教育,培養綠色化學意識。在進行基礎課教學時,對教學內容涉及有關綠色化學知識的方面,進行及時的、適當的知識加深與更新及思維的拓展。比如說在原電池的教學過程中,可以向學生介紹一節紐扣電池棄入大自然可以污染六十萬升水,相當于一個人一生的用水,而中國每年要消耗這樣的電池四十二億只;一節5 號電池可以使一萬立方米的土壤遭到污染。讓學生知道綠色化學的重要性。
以上這幾點內容可以融入到每一章節的理論知識的學習過程中,將理論知識與實際有機結合起來,也可以單獨進行1~2節專題講座課,使學生較為詳細的了解一些先進的科學知識,還可以增加課堂討論環節,先讓學生自己去查閱相關資料然后自己來做一個簡短的報告,大家再共同討論。通過這些內容改革可以大大提高學生學習普通化學的興趣和積極性。
參考文獻:
[1] 翟林峰,杭國培,王華林. “無機化學”課程教學內容與方法改革研究[J].合肥工業大學學報( 社會科學版),2008 22(1): 94-96.
[2] 汪朝陽,李景寧.大學化學教學中綠色化學教育的滲透[J].大學化學,2001,16(2):19-24.
1.綠色化學的涵義
綠色化學,顧名思義,就是對環境無害的化學,也通常被稱為無公害化學.從環境保護的角度說,綠色化學可以定義為利用化學相關知識,減少或者消除對人體、環境有害的物質,達到化學無公害化.有關學者提出了原子利用率理論,本質含義就是盡量做到把每一個原子都充分利用,做到真正的百分百利用.隨著科技的發展,綠色化學成為了一門交叉學科,不僅涉及化學工藝學,而且還可能涉及機械、化工、電子、自控等多個學科門類.隨著世界各國積極倡導綠色化學,大力扶持相關產業,也使綠色化學成為一門朝陽產業.
2.綠色化學的核心內容
通過對上文中綠色化學的多角度定義可以得知,綠色化學的核心是綠色,綠色當然是一個替代詞.綠色化學的理念基礎就是我們通常所說的5R原則,所謂5R原則來源就是五個綠色化學關鍵詞的英文首字母,具體為減量(含義為盡量減少相關污染物的排放)、循環使用(對涉及的原材料循環使用,達到高利用率)、回收(對相應的污染物進行回收處理,做到不浪費一點資源)、再生(再生的含義就是盡量使用可以再生的資源,在原料的選擇上下功夫,以利于環境保護)、拒用(拒用的含義就是拒絕使用有害物質,積極研發替代品).通過對5R原則的介紹,我們知道,綠色化學的核心理念就是節約資源,保護環境.
二、化學教學中引入綠色化學的必要性
1.綠色化學與中學化學教育
化學教育是中學生必修的一門科學基礎課,也是我國實施科教興國戰略的重要組成部分,對于培養高素質人才至關重要.在中學階段,化學課程的主要任務就是普及化學知識,激發學生的興趣.中學階段的化學課程處于啟蒙階段,所以在學生啟蒙階段積極培養學生的綠色化學觀念十分重要,對于實現可持續發展也有一定的教育作用.
2.在中學化學中如何引入綠色化學
熟悉中學化學教材的人都知道,在教材的相關章節中提到了綠色化學的重要性,為了從感官上培養學生的綠色化學觀念.如在制備有毒氣體時,我們一般的常識是在通風櫥中進行,現在結合現有的實驗設備,為了提高反應效率,可以在完全密封的環境下進行反應,這樣既可以獲得較高的反應效率,又可以做到有毒氣體零排放,通過有毒氣體的制取實驗,也可以引入綠色化學概念,提高學生的綠色化學修養.
三、實驗教學中滲透綠色化學理念
1.培養學生綠色化學意識
查閱相關資料得知,我國中學生在綠色化學素養培養方面普遍較差,為了改變這一現狀,積極倡導綠色化學觀念,必須在化學教學與實驗中培養學生的綠色化學素養.我國化學教育現狀是重視學生的理論成績,不重視學生的綜合素質培養,特別是綠色化學理念的培養,在這種背景下,教師要承擔起綠色化學理念傳播者的重任,以身作則,在化學實驗中積極倡導并身體力行綠色化學理念,積極響應國家可持續發展號召,以5R原則為指導原則(5R原則即減量、循環、回收、再生、拒用)來培養學生的綠色化學理念.也可以作為實驗準則,解決教學實驗中容易出現的浪費和污染環境的系列問題,相關教學單位,可以考慮把5R原則作為實驗室守則予以公布,真正發揮5R原則的作用,切實讓學生知道綠色化學的重要性.
2.應用綠色化學原理,改進化學實驗設計
在5R原則的指導下,以綠色化學理念的培養為契機,積極應用綠色化學原理,改進中學化學實驗設計,真正做到綠色化學在理念上深入人心,在實際行動上做到實處,結合當今中學實驗室實際,本文詳細介紹如何利用綠色化學原理,對現在的中學化學實驗進行徹底改造,為了脈絡清晰,本文從以下幾個方面介紹:
(1)積極探索新方法
化學是一門奇妙的學科,方法多樣性是其主要特點,化學反應不是固定的,其反應效率和反應速度可能因為環境溫度、反應物濃度或者催化劑的不同而有天壤之別,有的反應自然反應極慢,但是加入相應催化劑后可以上百倍的增加反應速度,基于這個原理,我們在設計化學實驗時,一定多探索,積極開發新的催化劑,盡量使反應發生的快而徹底,減少廢棄物的產生,從源頭上踐行綠色化學理念.
(2)實驗的器具多樣性
隨著科技發展,化學器具更新很快,在這種背景下,我們要把綠色化學理念融入到化學儀器的設計生產中,結合中學化學實驗室實際,我們在進行相關實驗時,既可以利用常規儀器,也可以利用高科技的微型器具,也可以我們自制實驗器具,在實驗過程中要充分考慮綠色化學理念,積極探索適合綠色化學的新器具,比如,在濃硫酸與金屬銅反應制備硫酸銅的反應中,中學實驗室提供的常規儀器太大,容易造成浪費,在這種背景下,我們可以利用微型實驗儀器,這樣既滿足了實驗要求,又大大節省了反應原料,充分體現了綠色化學的相關理念,可以對學生達到良好的教育作用.
(3)實驗場地和環境多樣性
通過查閱相關資料得知,中學化學實驗一般不具有很大的危險性,所以有時候試驗場地不僅僅只局限于實驗室,比如在做pH測試實驗時,一般實驗室會提供多種酸或者堿性物質以備檢測,但是這樣會浪費大量的實驗原料,為了積極踐行綠色化學理念,教師可以把學生實驗室放在野外,學生采集相關標本,研磨成汁,再用相關試劑測試物質的酸堿性或者具體的pH,這樣既可以節省實驗材料,又可以給學生主動性.因為,實驗室的物質已經知道酸堿性,所以學生做的只是驗證實驗,而上述新方法,由于不知道所采集標本的酸堿性,所以這就成了探索性實驗,大大喚起了學生的積極性,也十分符合綠色化學的理念.
3.藥品利用綠色化
藥品利用綠色化也是綠色化學理念的重要方面,藥品利用綠色化就是在化學實驗時,要節約藥品,合理使用藥品,對于價格昂貴的藥品,還要積極探索替代品,以節約珍貴的資源,從藥品利用層面上踐行綠色化學理念.
四、化學教學中滲透綠色化學教育理念的行動研究
1.充分挖掘教材中的綠色化學資源
現在的中學化學教材都十分重視綠色化學理念,在課本中都隨處可見綠色化學理念,通過實際閱讀中學化學課本,教材中的綠色化學理念主要體現在以下幾點:
(1)節省資源作為主體.在中學化學課本中,以節約資源作為整本書的理念支撐,例如在氯堿工業中采取了循環操作,體現了綠色化學中節省資源能源的基本原理.
(2)在設計中學生化學實驗時,把綠色化學理念貫穿其中,在設計實驗結構圖時,尾氣處理必不可少.
【關鍵詞】綠色化學;環境污染;環境保護
1 綠色化學的概述
1.1 綠色化學的概念
所謂綠色化學,其主要是通過采取化學方法將一些對于生態環境和人類健康有害物質,在其生產或使用的過程中消除掉。同時通過對能源進行充分合理的利用,達到以最小的成本代價換取治理環境污染的目的。綠色化學的整個過程都必須符合我國經濟和環境的可持續發展戰略。
1.2 綠色化學的主要特點
綠色化學最主要的特點就是原子經濟性,原子經濟性主要是利用化學原理,在化學物質使用的過程中或其實施的過程中充分的利用每一個原料,或者是將一些廢棄的原料原子通過化學轉換的方法轉化為一些新的化學物質,再進行充分地利用,從而可以實現“零排放”,不會對周邊生態環境造成污染。另外,也可以將綠色化學看作是傳統化學工程的一種可持續發展戰略,將傳統的粗放型化學生產過程,轉變成為現代綠色集約型的化學生產過程。
1.3 綠色化學的重要性
雖然我國社會經濟的快速增長,工業化進展也日益加快,但由于前期我國粗放式的發展模式,以至于對原有的生態環境帶來嚴重的污染,甚至影響到人們的身體健康。根據相關數據顯示,各種有害氣體、水以及固態廢雜污染都呈現出日益增長的趨勢,例如在農村耕地中大量使用一些化肥、農藥以至于出現土地日益貧瘠的現象;在人們的日常生活中使用的塑料袋,導致白色污染日益加重。
當人們意識到這些環境污染的嚴重性時,也開始了加大了污染治理的力度,然而也付出了較高的代價。因為有些環境污染是不可能在短時間可以解決的,例如全球變暖、霧霾天氣、臭氧層破壞以及農田重金屬污染等。所以,如果想要解決環境污染問題,同時促進工業經濟發展,那么就必須嚴格使用綠色化學的方法和技術,以此來實現環境和經濟的可持續發展策略。
2 綠色化學與環境污染
2.1 環境污染與綠色化學的相關問題
目前,由于化學物質所帶來的環境污染有水、空氣污染,尤其是空氣污染問題尤為嚴重。主要是由于空氣中含有大量的含氮氧化物和二氧化碳所造成空氣污染,它們主要是在能源的消耗過程中所產生的,例如石油、煤炭等燃料在燃燒過程中所產生的,另外就是來源于一些化學工廠生產硝酸的過程,排向空氣的廢氣中還有大量的含氮物質。當這些廢氣中的含氮物質和空氣中的二氧化碳相遇后,再經過紫外線的照射,就會產生一系列的化學反應,產生很多大城市所存在的光化學煙霧,在陽光特別強烈的夏季表現的尤為突出,繼而對地球的臭氧層造成嚴重的破壞。所以,如何更好地從根本上解決環境污染所帶來的問題,已經成為人們亟待解決的問題。
綠色化學就是對那些影響人們身體健康和生態環境的化學物質,對其生產的源頭進行消除,杜絕出現有害有毒的物質。因此,綠色化學已經成為人們追求綠色環境的最佳方法。
2.2 綠色化學在環境保護中的研究成果
目前,對于綠色化學的研究也日益受到人們的重視,綠色化學在環境保護的很多方面也取得了較好的研究成果,主要表現在以下三個方面:
第一,能源清潔。至今為止,煤炭一直是我國非常重要的能源來源。綠色化學技術在我國得到推廣以來,相關部門和企業也開始著重處理煤炭燃燒所帶來的環境污染問題,而且大力推廣煤炭液化以及洗煤技術。另外,我國的一些清潔能源技術也得到了快速地推廣使用,例如核能、水能、風能以及太陽能等,在很大程度上也避免了由于能源制造過程所產生的環境污染問題。
第二,二氧化碳也得到了較為有效地吸收。二氧化碳是造成溫室效應的罪魁禍首,而且目前全球的溫室效應問題也日益嚴重,而二氧化碳的主要來源就是燃料燃燒所帶來的。然而二氧化碳過量問題在短時間是不能解決的,如何更好地處理和吸收二氧化碳也開始引起了人們的關注。隨著綠色化學技術的發展,目前也研制處理了很多吸收二氧化碳的方法和技術,例如膜分離技術、碳酸鉀加熱化學吸附法等。
第三,越來越多的環境友好的產品得到了開發。正是由于人們對于環境保護問題開始了日益關注,而且對于環境保護也提出了更高的要求,不但要對已經出現的環境污染源進行控制和治理之外,還要求更多地開發出新的、綠色的能源,以便于建造更加適合人類居住的自然生態環境。在一些傳統的化學工藝中,很多化學原料都是有害物質,會對人們的身體健康和生態環境造成一定的威脅。而隨著現代科技的快速發展,人們開始采用生物作為原材料,然后使用酶作為催化劑,這樣就可以從根本上消除一些污染源。
3 綠色化學的發展方向
3.1 開發利用一切的綠色能源
在傳統的能源獲取方面,燃料燃燒的過程中有大約60%的能量都會由于不同的原因被消耗掉,這樣的能源有效利用率實在是太低了。目前,雖然水利發電已經開始作為商業運用的可再生資源,但是其電量也僅占所有發電量的18%左右。所以需要大力發展一切可再生資源作為能源的來源,例如風能、太陽能等,從最根本上解決能源制造過程中所產生的環境污染問題。
3.2 大量可再生材料的重復使用
對于一些難以降解的材料進行二次利用,或者一些可再生材料進行多次重復使用。借助綠色化學技術將原有的化學物質結構進行改變,以此衍生出具有其他功能的精細化學品。就目前我國環境保護情況而言,使用綠色化學技術對可再生材料進行使用,正逐步成為引領和開展綠色革命的重要課題,而且也將促進環境保護技術的大力發展。
3.3 實現農藥化學的綠色化
農藥化學已經成為了一門單獨學科,其是由生物學與有機化學交叉而形成的。在農村,與生態環境接觸較多的化學污染主要來源于農藥、化肥等,而且農藥、化肥污染已經成為全球化環境污染的重要影響因素之一。然而,在對植物的保護過程中,農藥以及化肥依舊是起著非常關鍵的作用。如何更好地促使農藥和環境得到友好相處是目前化學農藥的主要發展方向,那么大力發展農藥化學的綠色化也已經成為迫在眉睫的問題。
4 綠色化學的可持續性發展
如何更好地解決環境污染問題,保持社會經濟和環境的可持續發展已經成為現代人們研究的重要課題之一。那么就需要采用綠色化學的方法和途徑,對綠色化學技術和方法進行更加深入的科學性研究,以此發展綠色化學技術。與此同時,也要改變人們對環境保護傳統觀念,將可持續發展作為環境保護的基本理念樹立于人們心中。只有在整個過程中對資源進行充分、全面地利用,才能夠更好地推進低碳經濟的快速發展,構造出一個人和自然和諧相處的生活居住環境。
5 結論
綠色化學不但是要利用化學原理實現“零排放”,而且也是化學發展的新目標。綠色化學的應用能夠真正地實現社會經濟和環境的可持續發展。
【參考文獻】
[1]朱池平.環境污染是化學惹的禍嗎[J].化學教育,2013(01)。
[2]曹亮亮.環境保護從綠色化學開始[J].科技致富向導,2011(17).
[3]李金東.化學教學與環保教育相結合的一點思考[J].科技資訊,2013(06).
[4]薛建躍,李雷.綠色化學和環境保護[J].安徽化工,2013(04).
關鍵詞:有機化學教學;綠色化學;研究
“綠色化學”是化學界提出來的一種新觀念,主要特點就是經濟性和環保性,既要做到充分利用資源,同時又要實現“零排放”,不對環境產生任何污染[1]。將綠色化學滲透到有機化學教學中,在拓寬學生視野、知識面的基礎上還能使學生樹立環保意識。本文從有機化學教育中滲透綠色化學教育的重要意義著手,針對具體的滲透方法展開詳細的論述。
一有機化學教學中滲透綠色化學教育的重要意義
隨著經濟的快速發展和生活水平的逐步提高,當前社會環境污染問題越來越嚴重,人們對于綠色生活的呼聲也越來越高。在這種背景下,綠色教育也受到了社會、學校以及各級政府的重視,當前開展綠色教育的高校數量也在與日俱增,有機化學教學中也逐漸開始滲透綠色化學教育[2]。高校肩負著培養人才的重任,在培養目標上要以創新型、實用性人才為主,并且培養出來的人才要有可持續發展觀念,不僅要處理好人與人之間的關系,還要處理好人與自然之間的關系,能夠運用科學技術等手段使人和自然和諧相處。當前高校存在課時短、任務重等特點,這些特點導致綠色化學很難作為一門專業的獨立學科開進行教學。而有機化學是公共基礎課,在高校的開課面比較廣,將綠色化學滲透到有機化學課程之中具有可行性和現實意義。這樣不僅可以豐富有機化學教學內容,還能降低學生的學習負擔。化學老師在進行有機化學教學的時候,若是涉及到了綠色化學內容,可以進行針對性講解,并且適當加深和更新知識內容并對學生的思維進行拓展。在化學教學課堂上引用實例進行講解,不僅可以拓寬學生的視野和知識面,還能使化學教學內容活潑、生動、有趣,學生在不知不覺中接受了綠色化學教育。這種滲透式的教學方法,既不會造成課時緊張,又激發了學生的學習興趣,一舉兩得。
二有機化學教學中進行綠色化學教育的策略
(一)加強化學教材的建設
教材是教學的根本,也是學生學習的主要資料。在有機化學教學中進行綠色化學教學,首先要從教材著手。前文中也已經提到,在當前高校課時原本就緊張的情況下,單獨開設一門綠色化學專業不切實際,化學老師進行有機化學教學的時候,在涉及到綠色化學教育內容時可以針對這部分內容進行深入講解,因此,加強教材的建設應當作為滲透教學的第一步驟。“綠色化學”是化學界提出來的一個新觀念,這個領域的發展時間并不長,綠色化學的內容在化學教材中并未做具體詳細的闡述,很多有關于綠色化學的內容都并未在教材中突出來。因此,在有機化學教學中進行綠色化學教育,第一步就是調整化學教材。遵循綠色化學基本原則并以此為出發點,更新和選擇一些與綠色化學有關并且具有時代性的化學內容,例如洗滌劑無磷化、汽油無鉛化等,采用新技術和新試劑開發環境友好工藝[3]。舉個簡單的例子,在化學教材中,有一節內容是介紹烴類烷基化反反應,在這類反應中使用的催化劑一般是三氯化鋁和氫氟酸,這些催化劑屬于液體酸類,具有較強的腐蝕性,能夠腐蝕相關的化學設備,并且還會污染環境,對人體也有一定的危害。為了保護環境,降低污染和對人體的危害,近年來,國內外都在對新型催化劑進行研究,從超強酸、雜多酸以及分子篩等新型催化材料中對烴類烷基化反應的催化劑進行探索,并且已經取得的一定的成果。其中用生產線性烷基苯催化劑代替傳統的氫氟酸催化劑,可以有效降低環境污染,改善環境,目前已經實現工業化。還有一種乙苯液相烴化技術在化學界也引起了高度的關注,這種技術來自于新型分子篩催化劑,這種催化劑具有很高的選擇性,催化的壽命比較長,而且乙苯質量回收率比較高,據資料顯示,已經超過99.6%。類似這樣的綠色化學研究,將其整合到化學教材之中,就可以讓學生對綠色化學有了更清楚的認識,而不是僅僅停留在表面的認知上。化學老師在進行有機化學教學的時候,涉及到了這方面的內容,可以進行深入分析,讓學生了解到當前綠色化學的最新發展和最新成果,并且知道了新的應用方法和應用材料。除此之外,還可以在將綠色化學的一些基本原則等以專題化形式納入到化學教材的后面,豐富教材的內容。在教材的整改和編寫中,要實現教材內容由傳統化學到綠色化學的轉變,但是不能對傳統的化學采用完全否定的態度,而是采取“取其精華去其糟粕”的調整思想,將綠色化學中概念、原理和新思維有效凸現出來。
(二)精簡課堂教學內容
教學內容是決定課堂教學效率的關鍵因素之一。有機化學在高校無論是一門公共課還是一門基礎課,教材的篇幅和學時都會受到了一定的限制,化學老師在進行有機化學教學的時候滲透綠色化學教學,面臨著諸多挑戰和難以克服的困難。因此,化學老師要選擇合適的教學內容,并結合學生的專業,對化學教學內容作適當的調整,即精簡教學內容,讓學生學習到的化學知識都是有用的,能夠和專業其他學科實現有效整合。例如,園林專業或者農學專業的有機化學教學,農藥是有機化學中的重點教學內容,農業與園林和農學都是息息相關,因此老師可以將關注點放在這一方面,并在這方面教學中滲透綠色化學教育,對農藥知識進行深入分析。農藥的發展過程就是不斷降低副作用、提高藥效的過程。例如艾氏劑、六六六,這種毒藥的毒性可以不斷累積,內吸磷,這種毒藥有嚴重的急性毒性,還有二溴路丙烷、殺蟲脒等,這類毒藥有致癌作用。這些毒藥具有多樣性,而且在殺蟲方面也有一定的成效,但是對環境造成了嚴重的污染,對人體也有很大的危害,在全世界范圍內,已經被先后禁用。隨著科學技術的不斷發展,近十幾年,人們對于新型農藥的研究步伐也在不斷加快,并且取得了一定的成效。有一些生物活性很高的農藥,在殺毒的時候只是針對靶標,而對于非靶標的生物基本無害無毒,還有一些除草劑和殺菌劑等,也具有特別的作用機制,此外還有一些昆蟲生長調節劑,都是新型的農藥品種,這些新研發的農藥和試劑,既起到了殺菌殺蟲的目的,又無害于環境和人體。除此之外,化學防治概念也在最近幾年得到了重視,以前人們對于有害生物,采取消滅和殺害的態度,而現在更多的采取是控制措施,隨著綠色化學的研究發展,化學農藥也逐漸成為綠色農藥,可以被直接應用在綠色植物和相關的綠色農產品上。除了園林和農學專業,還有很多專業也涉及到有機化學教學,老師在教學有家化學教學的時候,要結合學生的專業實際情況對綠色化學教育內容選擇性滲透。還有一些專業的學生,例如獸醫、食品等,這些專業的學生很少涉及到這方面的知識,化學老師在教學過程中可以適當減少綠色化學的教學內容,采取少講或者不講的方式。對教學內容進行精簡,既可以讓學生學習到有用的知識,又節約了教學時間,提高了教學效率。
(三)采用合適的教學方式
教學方式在很大程度上決定了課堂教學質量,在有機化學教學中滲透綠色化學教學,適合采用誘導式和啟發式教學方式。當前的教育是以素質教育為主,老師不能采用傳統的灌輸式教學方式對學生進行教學,而應該將啟發學生思維作為主要的教學目標,對學生的思維進行啟發,指導學生自主探索,發現問題并解決問題,從而加深對綠色化學的認識。例如,在講解“原子利用率”這個綠色化學概念的時候,老師可以適當引入兩個案例,一個是利用現代催化氧化法制取環氧乙烷,還有一個是利用氯乙醇法制取環氧乙烷,通過讓學生比較這兩種方法制取環氧乙烷的優勢和劣勢,指導學生掌握“原子利用率”的基本概念。在講解類似酯縮合等縮合反應以及狄艾反應等加成反應時,化學老師可以讓學生對原子利用率進行計算,加深學生對“原子利用率”的理解,并學會用這一新型概念去體會有機合成中不同反應的環保意義和經濟價值。
(四)充分利用多媒體教學資源
相對于傳統的板書教書,多媒體教學擁有更多的教學優勢,化學老師可以利用投影儀和計算機等現代教學設備在課堂上進行教學,與傳統的黑板加粉筆相比,這種利用多媒體進行教學的方式能夠在同樣的時間內給學生傳遞更多的知識點,有效緩解高校課時緊的問題。除此之外,采用多媒體進行教學,可以將抽象的化學知識以圖片、視頻等方式立體化展現給學生,加強學生的理解,幫助學生快速消化,還能激發學生的學習興趣和學習積極性。
關鍵詞:高校;化學教育;綠色化學理念;應用研究
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2012)06-0043-03
隨著科學技術的不斷發展,人類在認識大自然的過程中,不斷加強改造和利用的能力,同時出現了諸多的問題,包括過度開發資源、過量排放廢棄物,破壞了自然環境中原生態結構與組成體系,導致人與自然幾千年來的和諧關系受到了嚴重的影響。不良的生態現象有:溫室效應、大氣污染、水污染、有機物污染、臭氧層損壞等,這些不良現象嚴重威脅到了人類生存。因此,綠色化學理念的推出無疑是一個宏偉的戰略方針,也是現代化學學習者和工作者的一個挑戰。各個高校越來越重視在化學教育中滲透綠色化學理念,只有在學習的過程中培養學生良好的環保意識,才能真正實現“綠色”理念,這也是每位化學教育工作者必須挑起的重任。
一、綠色化學理念的含義詮釋
社會經濟的高速發展,必然帶來資源的高消耗,人口數量的不斷提升,人們所能占有的資源也是屈指可數。我們可以清楚的看到,擺在我國面前最大矛盾就是:通過對生態環境的“犧牲”來換取經濟的“騰飛”,還是更好的限制人均資源的消耗來保護目前的生態環境,最大限度的降低破壞。工業在我國占據了舉足輕重的作用,關系到整個國民經濟的發展,而其中我們所熟悉的化學工業為其他行業持續不斷地提供更多的科學服務和產品支持。但是,我們不得不面對在追求經濟高速發展的同時,整個大自然也受到了空前破壞的問題。生態失去平衡和環境受到嚴重污染制約了經濟的發展,也影響了人類的日常生活、健康,不斷加深社會各個領域的矛盾,出現更多的問題。面對這種現狀就必須讓我們通過改變研究模式來改變生產模式,將“綠色化學”的理念融入到化學工業中,將能從源頭控制和防范污染。
綠化化學無疑是“無害”為基礎的環境化學,通過化學的先進技術和手段更大限度的消除或者降低有害于人類健康、生態環境的原料、產物、副產品、催化劑、溶劑等生產和使用。綠色化學的核心理念是倡導不要使用有害、有毒的物質,更加不能產生過量的廢棄物,不合理的處理廢棄物。這是一門從源頭加強防范和控制污染的化學,或者說這是一個更有層次的化學理念。從綠色化學的定義上我們就能看出它是以可持續發展為目標而產生的理念。
綠色化學理念引導人們更加重視環境。早在1996年美國就以“總統綠色化學挑戰獎”作為美國綠色化學挑戰計劃中的主要內容,通過這個獎項的設立,其目的是為了鼓勵人們敢于探索綠色化學,積極使用和推行綠色化學的科研成果。在上個世紀90年代我國的主要力量還放在經濟發展上,也在1996年舉行過以“工業生產中綠色化學與技術”為主題的研討會,通過這個小小的研討會也體現了我國對環境保護的重視,對綠色化學工業成果研究和開發。后來的一年,在香山會議上宣布了我國以“可持續發展問題對科學的挑戰--綠色化學”為主題的研討工作機構。從這些資料來看我們在進行高校化學教育的過程中,需要將這些思想體現出來,做到更好的借鑒。
二、綠色化學崇尚的發展思路及模式
基于目前科學技術,改善生產技術積極采用各種無毒、無害的原材料替代有毒、有害的原材料;對工藝流程進行改善,對“原子經濟性”的反應進行開發;在使用各種原材料的過程中最大限度的節約和效率轉化,在排放過程中盡量實現廢棄物“零排放”。
(一)綠色化學追求的目標是高效
高效的核心思想是盡量使用最少的原材料,創造更多成品;最大限度地降低排廢棄物,提高轉化率。我國在制定污染物排放標準時,主要根據假設每一個化學工業行業都以高效生產操作作為大前提的。
(二)對“原子經濟性”的反應進行開放
原子經濟性的反應是屬于近似理想的反應,是將原料分子中的原子通過原子經濟性的反應完全地轉化為產物,實現廢物“零排放”的目的。從目前各大化學工業來看,特別是有機原料的生產制造過程中,很大一部分已經開始推行原子經濟性反應的使用了,例如乙烯、丙烯的聚合等。還有一部分基本有機原料的生產采用的是一步的原子經濟反應,例如生產環氧乙烷。
(三)積極推行無毒、無害溶劑的使用
化學制造過程中出現的所有污染問題,其污染源不僅僅是產品和原材料引起的,而且還來自于在制造過程中所采用的部分物質,最常見的是反應制造過程中所采用的介質與溶劑。目前工業制造過程中溶劑的使用是最廣泛的,但是大多數溶劑都是揮發性的有機化合物,在使用過程中會導致水源污染、地面臭氧形成等。因此,要積極推行無害、無毒的溶劑來代替有害、有毒的溶劑,這些都是綠色化學重點研究的內容。目前研究主題是研發超臨界流體,其中我們特別關注超臨界中的二氧化碳,它的優點是無害、無毒、成本低,還不具備可燃性。
(四)加強回收和重復利用材料
回收是以降低節約資源理念為基礎的,而重復利用材料是降低成本的體現。兩者都是以資源節約型為主題的,從而更好地改善工業企業的經營成本。針對自然環境難以回收或者在短時間內難以回收的各類材料,應該實施重復利用的方式;而對于污染度高的化學制品,如我們熟悉的電池應當盡量做好回收而加以利用。倡導回收利用材料的意識也是綠色化學實施的重要途徑。
三、綠色化學理念在高校化學教育中作用的研究
(一)綠色化學理念在化學教育中有助于培養辯證統一的良好思想
“先污染再治理”的落后只會導致人與自然和諧關系出現諸多問題。綠色化學理念以全新的改革方式,重源頭抓源頭,這樣才能更好地避免化學造成的污染與破壞,簡單來說綠色化學理念是以源頭為基礎從而進行治理的無害化學。在這里綠色化學還特別強調了,綠色化學理念的全新推出以及實施,并不是對傳統的化學方式進行所有的否定,必須要堅持以客觀為基礎、可持續發展觀、唯物主義觀,將傳統化學的精華與綠色化學理念充分的結合起來,逐漸消除威脅人類健康與生存環境的危害因素,這才是綠色化學的精髓。
(二)綠色化學理念有利于加強學生更加愛護生命
根據目前幾年食物中毒相關數據顯示,不完全統計下我國食物中毒人數已經達到了四萬人。剖析其原因“食物中毒”的原因:過量使用農藥殺蟲劑、劇毒殘留嚴重等。在高校化學部分教材涉及到了農藥的知識,例如我們非常熟悉的DDT、六六六、有機磷農藥等,根據目前農業的快速發展,以實現綠色產物為目的,全方面的對農藥進行評價。例如:六六六和DDT具有很高殺蟲性的同時,也會嚴重污染其環境,而且具有很高的毒性,對人類與牲畜的健康都具有很大的威脅。而這些具有危害性的農藥正逐漸被植物生長調節劑與內源性的昆蟲激素等具有生態意義的農藥所替代。這類新型的農藥不但高效、而且不會污染環境,降低了毒性不會危害到人類和牲畜的健康。最大限度避免了因為農藥的濫用而出現大量魚類、益鳥益蟲的死亡的現象。為學生舉出綠色化學具體教育實例,從而加強學生保護環境的意識,積極主動的去倡導和愛護我們生存的環境。
(三)綠色化學理念有利于培養正確的發展觀
高校化學教育工作者要一直堅持可持續科學發展的觀念,樹立正確的人生觀、價值觀、世界觀,從而更好的將綠色化學的理念滲透到整個高校化學教育細節中去。化學課堂教學過程中要重視體現綠色化學的原則性,讓學生知道在發展的同時不能以犧牲環境作為代價,地球上的能源和物質都是有限的,要善于應用和珍惜。例如:學習“烯烴與溴的親電加成”相關知識時,對于連結電子取代基的烯烴與溴的加成反應,烯烴可作為麥克爾受體在陽光引發下與溴進行自由基的加成反應。而這里的能源綠色化就體現在對太陽輻射能的直接利用,它為解決目前化學能源的污染性、有限性以及溫室效應等能源問題開辟了更多的出路。通過以上綠色化學的實際例子進行教育,讓學生明白和關心生態環境、珍惜能源等問題,逐漸加強學生的社會責任感。
(四)綠色化學理念有利于培養學生的創新意識
綠色化學理念是對傳統化學一次全新的改革。將化學理論作為基礎課程的內容,然后將綠色化學的先進理念融入加強創新意識的培養,并大力實施實踐和強化。例如:高校有機化學相關知識中,大部分教材在介紹濃硫酸作為催化劑的時候,只介紹了酯化反應。但是濃硫酸作為催化劑的時候存在諸多問題:對設備進行腐蝕、產生大量的無機鹽廢棄物、收率低等。我們可以從多個角度來介紹提升產物收率的方法來正確引導學生。鼓勵學生對資料進行收集和查閱并提出了一些方案:一是用高效催化劑替代,可以用雜多酸、固體超強酸、無機路易斯酸等;二是建議使用綠色溶劑:三是用微型實驗進行替代。從實際情況出發,鼓勵學生敢于親自動手操作進行驗證,這樣開拓了學生的研究,培養了學生的綠色化學意識,激發學生的創新精神。
(五)綠色化學理念有利于培養適應經濟發展的新型人才
綠色化學的主要特點是針對原子經濟性反應進行研究、對凈化原料進行選擇、大力推行采用無害無毒的溶劑和催化劑、倡導環保意識等。企業應該重視控制污染,應該將治理污染的費用轉化為對綠色新成品進行集中研究的費用,要樹立狠抓源頭的意識,將污染扼殺在搖籃中,這樣經營模式才能促成企業和社會形成“雙贏”的局面。高校有機化學相關知識中,介紹了很多這類的教學重點,例如對氧化進行選擇性反應,教材中通常會介紹使用大劑量的強氧化劑,如K2Cr2O7,但是在工業生產實際情況中采用的是催化氧化,如H2O2,O3也是氧化劑,用來進行催化反應是非常合適的,可以更好地進行清潔,而且產率極高,沒有出現“三廢”的現狀。通過這些實際綠色教育實例,學生能明白,先進的科學技術具有市場競爭力。
四、綠色化學理念在高校化學教育中的實施方法
(一)改變觀念,加強認識
身為高校化學教育的工作者,必須要掌握教材,充分挖掘教材,認識到綠色化學理念的重要性,提高綠色化學理念的宣傳力度,將綠色化學理念融入到學生的內心,通過列舉更多的綠色化學實例來讓學生親身體會到什么是綠色化學理念,明白綠色教育的重要性。
(二)重視實驗教學,在實驗中體現綠色化學理念
化學的基礎是實驗。實驗是化學進行講解和教學的必要手段,也是掌握知識最直接的方法,在進行化學實驗過程中會出現“廢物”處理的問題,如何處理好這些廢物,為綠色化學教育提供了更好的實踐機會,更好地促進學生培養愛護環境的意識。另外,在實驗教學中要大力推行微型化實驗,倡導綠色化學教育理念。微型化實驗的主要特征是,它從節約出發,可以降低污染程度,而且具有較高的安全性。從而控制了污染,也讓學生可以親自操作實驗,培養學生敢于動手,調動學生學習化學的興趣,激發創新思維,增強環保意識都具有重要的意義。
(三)在化學課外活動中開展綠色化學理念的教育
新化學課程標準明確指出:“需要加強組織和指導學生開展化學課外的活動,其目的是打開學生眼界、提升知識量,讓學生更加全面的發展,提高學生的綜合素質”。課外活動開展過程中,需要將綠色化學理念教育中的內容滲入。例如:組織學生到工廠進行參觀,開辦綠色化學教育專題報告會;鼓勵學生聯系身邊的實際化學問題,這些對開展綠色化學教育都具有重要的意義。
化學是一門長盛不衰的科學,它始終走在各個學科的前沿。綠色化學理念在高校化學教育中具有非常重要的意義。在化學以及相關專業學生的培養過程中不斷滲透綠色化學理念的教育,才能加強學生愛護環境的意識,激發學生熱愛化學的興趣,提升創新能力,而且也在一定程度上培養了高校學生適應社會的能力。
參考文獻:
[1]彭秀麗.在化學教學中滲透綠色化學教育[J].鄭州鐵路職業技術學院學報,2007,19(4).
[2]仲崇立.綠色化學導論[M].北京:化學工業出版社,2000.
[3]貢長生,張龍.綠色化學[M].武漢:華中科技大學出版社,2010.
[4]朱清時.綠色化學與可持續發展[J].中國科學院院刊,1997,10(6):12-15.
[5]李竹鳳.在化學教學中注重環保意識的培養[J].太原教育學院學報,2003,21(1):121-122.
【關鍵詞】聯想法 高中化學復習 應用策略
知識點多,與其他學科的交叉點多,包括數學、物理、生物等學科,而且化學知識理解容易但應用起來就比較難,這些方面是高中化學的主要特點。由此可以看出,學生在復習化學的時候需要記憶的知識點很多,在加上高考考試要求的知識點范圍比較廣,增加了學生復習的難度,若是單純地做練習題與講解練習題,顯然達不到很好效果,還會增加學生的負擔。高中化學必修1和必修2的教學內容常識性的知識較多,包括化學方程式、電子式等方面。學生忘記這些知識的概率極高。筆者也經歷過高考前的化學復習階段,在這個階段如果教師沒有采用有效的復習措施,僅靠學生自覺或海量的習題訓練,將會使得復習階段十分枯燥,降低復習效率。如何提高高中化學的復習效率,幫助學生在高考中發揮正常水平,是一個值得研究的重要課題。
一、聯想復習
聯想復習就是在上述狀況下提出的一種有效的復習方式。聯想是打開記憶之門的鑰匙,而高中化學需要記憶的理論知識點又很多。通過所觀察或思考的概念、事物的刺激而想到其他相關的概念和事物,也就是說在化學復習記憶一個化學概念時,發散自身的思維,盡可能地延伸出其他相關的化學知識點,進行大范圍的知識點記憶。要注意的是,這種聯想復習并不是孤立的,而是要綜合多種思維過程與思維方法進行聯系。主要有以下幾種思維過程與方法:其一,比較思維法,在腦海中對比各種事物或現象的異同點與關系。其二,類比思維法,要在兩個或兩類知識點中,分析其中已知的一類知識點的屬性,從而猜想另一類的相似屬性。其三,歸納思維法,就是將一系列的內容進行歸納總結的思維方法,可分為圖表歸納法、分類歸納法、題型歸納法、知識樹歸納法等。比如題型歸納法就是要將一些相似的題型進行歸納總結,得出其中的內在聯系,從而在整體上把握知識點的應用。其四,發散思維法,就是將思維擴散開來,以多角度的視野分析研究問題。
二、聯想法在高中化學復習中的應用研究
上文提到,在化學復習中,采用聯想法進行復習是一種有效的方式,可以很好地提高復習效果,具體實施步驟可以參考如下幾個方面。其一,在知識結構上進行聯想。其二,從事物的屬性上進行聯想。其三,在知識點歸納上進行聯想。其四,在實驗的基礎上進行聯系。案例如下:
例題1:H2和CO的混合氣體,其密度是相同條件下,氧氣密度的1/2,將3.2克該混合氣體通入裝有足量Na2O2的密閉容器中,再加入過量的O2,進行反應。求增加的質量。
例題2:FeS2與硝酸反應產物有Fe3+和H2SO4,若在反應中FeS2和HNO3的量之比是1比8,那么HNO3的唯一還原物是。
上述兩道例題看似沒有關系,進行的分析不難發現其中還是有關聯的,都可以利用關系式法進行解題。因此解答這兩道題目的關鍵就是找出題中各物質反應的關系。分析例題1時,分析H2O與過氧化鈉生產固體質量的變化規律是解題的關鍵,步驟如下:CO與氧氣反應方程式為2CO+O2=2CO2,二氧化碳與過氧化鈉反應方程式為2CO2+2Na2O2=2Na2CO3+O2,總方程式為2CO+2Na2O2=2Na2CO3,固體增加的質量為CO的質量,氫氣與氧氣反應方程式為2H2+O2=2H2O,Na2O2與H2O反應方程式為2H2O+2Na2O2=4NaOH+O2,總方程式為2H2+2Na2O2=4NaOH,固體增加質量為氫氣的質量,題目中混合氣體的質量是3.2克,在充分反應后,增加的固體質量應該是3.2克。
題目2的解析步驟如下:FeS2變到 Fe3+ 和 SO42-失去 1+7*2=15個電子除掉Fe(NO3)3 中的3個NO3-被還原的NO3- 有 8-3=5個則5個NO3-得到15個電子則NO3- 化合價降低 3 即氣體為NO。該題中,分析其中的變化規律是解題的關鍵。
因此,從上述兩道題目中,可以發現,其采用的方法都是關系式法,在復習時,就需要將這類型的題目進行歸納總結,也就是題型歸納思維法,充分聯想其中涉及到的知識點。這是其中的一種聯想復習法。還有可以進行實驗聯想,由于化學課程強調實驗,在有條件的情況下可以進行實際的實驗操作,讓學生在實驗中,親身感受這些化合物的反應過程,從中總結出經驗,并回憶所學的知識點,達到復習的效果。在化學學科的教學內容中有許多可以進行聯想復習的知識,比如對比實驗CL2與C2H2的制取、收集方法,從中掌握實驗原理、實驗裝置的特點以及實驗材料等,并以此歸納出氣體制備的相似模型。
結束語:
聯想法在高中化學復習中,可以幫助學生加強想象力、綜合分析與整體記憶能力,在聯想中發現化學知識點的內在聯系,從而幫助學生可以更好地復習化學知識點。但聯想法的應用并不是簡單的工作,這受制于學生的化學基礎積累以及教師的執教水平。因此,在實際應用時要強調教師的示范作用,幫助學生學會使用聯想法中的對比思維法、發散思維法等方式總結化學知識點,并進行分類歸納,從而提高復習效率。同時要將聯想法的應用課題,當做一個重點研究方向,為提高化學教學效率提供有利的幫助。
【參考文獻】
[1]沈世紅.從江蘇高考中的“大方向”看化學教學中的“大問題”[J].內蒙古師范大學學報(教育科學版),2012,v.25;No. 16510:99-103.
作者曾從事過化學史這門課程的教學,因此在有機化學的授課過程中,自然而然就把相關的歷史和涉及到的科學家的生動故事引入課堂,使課堂氣氛變枯燥為活躍,提高了學生的學習積極性,并可以加深對相關知識點的印象。而且這些科學家的偉大成就的背后無不是辛勤的汗水、頑強的努力以及他們創造性的思維方式,就像著名的物理化學家和化學教育家傅鷹(1902-1979)曾說過的那樣:“化學可以給人以知識,化學史可以給人以智慧。”在授課過程中同學們會潛移默化的受到感染,由敬佩之情轉變為個人奮發向上的動力,由此產生的效果遠比干巴巴的說教要好。
1 通過有機化學發展史增強對有機化學的興趣
一門課程的第一次課通常都是緒論,其中并不涉及課程的主要內容,但是講好緒論的重要性卻絕對不容我們忽視。提高課堂的教學質量,關鍵是要提高學生學習的主觀能動性。而第一次課緒論的講解,會直接影響學生對有機化學的興趣。如果學生先入為主認為有機化學枯燥無味,在后面的教學中再想提起學生的興趣和積極性就比較難了。
而如何才能講好緒論呢?僅僅依靠課本內容是不行的。課本中緒論主要涉及無機化學中已經講過的軌道理論、酸堿理論,以及有機化學和有機化合物的基本概念,僅僅講解這些是相當枯燥的。但是如果我們是從有機化學的發展史引出有機化學和有機化合物的概念,那效果就完全不同了。從最早的有機物醋、酒、蔗糖等“生命力學說”:有機物只能由有生命的動植物體中才能得到維勒在實驗室中由無機物氰酸銨制得尿素打破“生命力學說”的束縛進入有機化學迅猛發展的合成時代:到目前為止,有機化學相關的Nobel化學獎個數仍然是所有化學學科的半數以上引出有機化學和有機化合物的基本概念。在講解的過程中穿插一些生動的圖片或小視頻,更加生動形象,使同學們比較容易接受,并且認識到有機化學并不是什么高大上的學科,而是與我們的生活密切相關的,克服對這門課的心理恐懼感。其間還可以簡要介紹幾個有機化學相關的Nobel化學獎的例子,激發同學們的學習積極性。
2 通過背景介紹加深對化學反應及原理的認識
有機化學的主要特點是理論性強、內容零碎繁多。如果僅僅照本宣科地介紹理論或化學反應是相當無趣的[4]。但是如果我們在介紹這些原理或化學反應時適度地引入一些相關的背景故事,會使整個課程變得豐滿起來,更能吸引學生,還可以加深學生對課程內容的記憶。這里簡單舉幾個例子,比如:Wolff-Kishner-黃鳴龍反應,這個反應的產生純屬偶然。黃鳴龍在美國做訪問學者期間跟隨費塞(LouiseFieser)做研究。費塞讓黃鳴龍做一個Wolff-Kishner實驗,此反應需要連續回流50h,但開始反應后黃鳴龍臨時有事要去紐約,臨行前讓隔壁一個黎巴嫩籍的同學幫忙照看。但是,黃鳴龍走后,處在回流中的燒瓶軟木塞逐漸松動,開了個口子。黎巴嫩同學因為只答應照看反應,從而沒有幫忙把軟木塞扶正。其結果是反應物中的肼和生成的水全跑光了。黃鳴龍回來一看非常意外,反應非但沒有失敗而且產率還很高。后來他又經過反復的實驗摸索出了新的反應條件,使回流所需時間從50h縮短至3h,產率從40%提高到90%,以后迅速成為標準方法。于是Wolff-Kishner-黃鳴龍反應就這樣誕生了,這也是唯一一個以中國人的名字命名的有機反應。除此之外,還有苯的結構,從法拉第第一次從照明氣中分離得到苯凱庫勒做夢得到苯的六元環結構(可介紹凱庫勒的生平,如何由建筑學轉入化學)分子軌道理論,前后經歷了一個世紀,終于得到苯的最準確真實的結構:正六邊形,碳碳鍵鍵長平均化,環形離域大π鍵分布在分子平面的上下方。烯烴親電加成反應的馬氏規則(又稱馬爾科夫尼科夫規則),從最初提出時由于相關輔助實驗做得太少而不被認可,到半個世紀后美國著名化學家鮑林由共振論解釋清楚,馬氏規則經過了大約60年才被廣泛認同,等等。這樣將知識點融入故事中,充分調動起了學生的學習興趣,課堂氣氛輕松,學生容易接受且印象深刻。
3 通過相關科學家的科研經歷培養學生堅韌的品質
愛因斯坦說過:“優秀的性格和鋼鐵般的意志比智慧和博學更為重要――智力上的成就在很大程度上依賴于性格的偉大。這一點往往超出人們通常的認識。”社會大力提倡素質教育,事實上在有機化學的教學過程中也可以潛移默化的進行。
比如,在“鹵代烴”這一章中涉及的“格利雅試劑”,介紹反應的同時,不妨講一下“格利雅――浪子回頭金不換”的故事,教大家在遭遇失敗和挫折時該如何面對,是該自暴自棄,還是該發奮圖強。家庭的溺愛使很多孩子缺乏面對失敗的承受力,而人生不如意十之八九,這種承受能力是一個人在社會上立身做事所必備的能力,如果缺乏這種能力,當面對生活的種種波折時便會心神不寧,影響正常的學習生活和工作。這些科學家的故事則可以為同學們樹立良好的榜樣,對提高同學們的挫折承受力具有良好的引導作用。
再比如,“單環芳烴”這一章中的“共振論”,它是由美國著名化學家,量子化學和結構生物學的先驅者之一萊納斯?卡爾?鮑林(LinusCarlPauling,1901-1994)提出的。鮑林于1954年和1962年分別獲得諾貝爾化學獎和諾貝爾和平獎,是唯一一位單獨獲得兩次諾貝爾獎的科學家。但是,就是這么一位偉大的科學家,在晚年由于提出了維生素作用的新觀點,尤其是主張超大劑量服用維生素C,而飽受譏諷。路透社在報道鮑林逝世的消息時曾說,他是“20世紀最受尊敬和最受嘲弄的科學家之一”。直到鮑林去世之后,其觀點才被逐(下轉第頁)(上接第頁)步認可。在維生素C作用與劑量的這場大論戰中,鮑林幾乎是“孤軍作戰”地與全球眾多醫學權威機構和權威人士論爭,他為此而受到的嘲弄和輕蔑是一位著名學者,也是一般人難以忍受的。可鮑林在長長的20多年時間里,義無反顧地奮起捍衛自己的觀點,這種勇氣和探索精神令人深深敬仰。美國19世紀著名的演說家羅伯特?英格索曾說過:“勇氣的最大考驗是承受失敗卻不失去信心。”鮑林對待科學的探求精神非常值得我們學習,同學們了解這些故事將受益匪淺。
Abstract: Biochemistry is a basic discipline widely used in biology, chemistry, medicine, and other major scientific disciplines. Compared with other disciplines, it has rich content, scattered knowledge points, and complex concept, so it is difficult to pass on biochemical knowledge to students, and the major problem that biochemistry teaching has been difficult to solve is how to improve the interest of educators and how to improve classroom quality. With the development of the Internet and the popularity of small personal network equipment, "micro-course" and "flipped classroom" came into being, and gradually attracted the attention of educators. As a new type of education, micro-course can be applied to biochemistry education to solve the problems of students in traditional biochemistry education, such as lack of enthusiasm, difficulties in mastering key points, and difficulties in understanding and so on, so as well to stimulate students’ subjective initiative, and to mobilize students' interest in learning, thus improving the efficiency of biochemical knowledge transfer.
關鍵詞: 微課;生物化學;知識傳遞渠道;調動積極性;提高學習效率
Key words: micro-class;biochemistry;knowledge transfer channel;mobilization initiative;improve learning efficiency
中D分類號:G434 文獻標識碼:A 文章編號:1006-4311(2017)12-0248-03
0 引言
隨著科學技術的發展,尤其是信息技術的發展和在全球范圍內的普及與應用,當今世界已然成為了一個一體化的信息社會,網絡改變了人們的交流模式,同時也改變了商業、工業等各行各業的發展模式,其中,作為發展的根基的教育事業也同樣得到了改變,利用互聯網進行教育改革,成為了時展的需要,微課這種依賴互聯網的新型教育模式也就應運而生了,作為一名教育工作者,我在考察了多例利用微課進行教學改革的實例,并且結合自身使用微課進行教學改良的實際經驗之后,來談一談微課應用于生物化學教育事業的經驗與建議。
1 生物化學與微課概況
1.1 生物化學教育概況
生物化學這一重要的學科出現在大約在19世紀末,脫胎于生理學與化學,是化學與生物學的分支學科。它是研究靜態的生命物質的化學組成、結構以及動態的新陳代謝活動過程中各種化學變化的基礎生命科學,作為一門新興學科,生物化學問世的短短百年以來,已經成為了一門在醫學,生物學,化學等各大科研領域不可或缺的一大組成部分。
1.2 微課模式概況
伴隨著互聯網的發展,人們通過互聯網獲取信息變的越來越方便,可獲取的信息量也越來越多,而“微課”就是一種依靠互聯網而漸漸發展起來的新型教學方法。所謂“微課”其主要特點是“微”即微課視頻的長度不能過長,方便學習者在很短的時間里就能完成某一知識點的學習,其核心組成內容包括課堂教學視頻,與該教學主題相關的教學設計、素材課件、教學反思、練習測試及學生反饋、教師點評等教學資源,它們以相互配合的關系共同組成了一個主講知識重難點的教學體系。
1.3 微課應用于生物化學的狀況
目前我國的微課已經在很多地域被用于生物化學教學。雖然還沒有完全推廣,但是各地均有類似的教育模式出現。比如依賴于網絡交流工具如微信、QQ等的生化教育公眾號,這其實也是微課的一種表現形式,雖然這種方式不夠系統也不夠專業,但是這種便捷的傳播途徑卻明顯的提高了生物化學教學的廣泛程度。畢竟,新事物的發展是循序漸進的,雖然目前微課在生物化學教學方面尚且缺乏全面系統的授課方式,但是總的來講,生物化學微課正處于快速發展階段。
2 利用微課進行生物化學教育的優點
2.1 傳統生物化學教育的部分問題
利用傳統的課堂式授業模式來教授生物化學這門學科時,迫于生物化學這門學科本身晦澀難懂且知識量巨大的特性,學生在學習生物化學的過程中總是會遇到三個問題,一是學生在理解過程中總是會遇到一定的困難,二是學生很難提起學習生物化學的興趣,最后就是生物化學這門課程的知識點太多,重點不好抓。
2.2 利用微課解決問題的方法
在把微課這一教學新模式加入到生物化學的教育過程中,我們發現利用微課模式可以很好的解決這三大問題,首先微課中的微視頻與教學課件中可以加入很多形象化的結構模型,比如在蛋白質合成一章中,教師可以利用電腦做出氨基酸由tRNA轉運到蛋白質剪切加工的圖示全過程。用來解決學生的理解問題。其次,如果在微課中加入例如短動畫的知識講解,學生的積極性也就會自然的提高上來。最后,在錄制微課視頻或制作微課課件時,可以先列出知識綱要然后對教學重點進行重點講解,或使用特殊標記,標記重點。這樣一來,生物化學課程重點不好抓的問題也就得到解決。
3 將微課應用于生物化學教學的具體方法
將微課應用于生物化學教育的過程,主要包含建立生物化學網絡平臺、錄制微課視頻和制作其他教學材料、制作微課學習方案這三部分。
3.1 建立網絡平臺
建立一個網絡平臺,可以給學生提供一個進行微課資源下載、和老師同學進行問題探討的平臺,這樣就便于解決微課資源的更新、教學問題的修改等問題。當然,如果是利用微課進行教育的探索者,想要進行實驗性的教學,但是迫于資源環境的限制,無法獨立的建立網絡教學平臺,可以依附于學校的網絡教學平臺甚至是利用百度云等Y源存儲器作為資源的儲存平臺。
3.2 錄制微課視頻和制作課件等材料
這一步是將微課應用于生物化學教育的重點,微課的制作成功與否,決定了將微課用于生物化學的成敗。
首先,在制作微課視頻時,要抓住教學的重點,把本節或者專對于某一知識點想要傳授的內容講清楚,微課視頻一定要簡短,便于學生短時學習。
其次,微課課件等資源一定要全面,可以讓學生在課前充分預習,在課后充分復習。
3.3 制作微課學習方案
鑒于我國目前的總體教育狀況,微課尚且是傳統教育的輔助部分,所以在學生學習微課的過程中,可以利用微課進行預習、練習與復習,因此,教師可以根據教學大綱制作學習任務單,然后向學生發放任務,提高學生的學習效率。
3.4 將微課應用于生物化學教育的具體實例
在進行生物化學教學中,有關糖代謝中的三羧酸循環代謝途徑,一直是重點、難點。學生理解記憶起來總有一些難度,為了方便學生理解,我們制作了講解三羧酸循環的微課。
3.4.1 利用微課的具體步驟如下
①制作微課視頻,在視頻中以圖示方式逐步講解由乙酰CoA與草酰乙酸縮合形成檸檬酸,使乙酰輔酶A進入三羧酸循環參與代謝反應最后再次生成草酰乙酸的全過程。
②制作配套學習資料,學習資料里包含三羧酸循環記憶口訣,可以提高學生興趣的小故事,簡單的預習題,較復雜的課后練習題。
口訣:乙酰草酰成檸檬,異檸檬又成α酮,琥酰琥酸延胡索,蘋果落在草叢中。
故事:從前有一個檸檬(檸檬酸)去海邊,她遇到了一只烏賊(順烏頭酸),檸檬與烏賊一見鐘情,于是檸檬追隨烏賊住在了海里,變異成了異檸檬(異檸檬酸)。時光飛逝,異檸檬漸漸褪去青澀(異檸檬酸脫氫酶),有一天,在一叢水草之間,她發現了隱居在其中的一顆琥珀(草酰琥珀酸),她們發現彼此竟然如此相像!于是她們在兩棵梧桐樹(α-酮戊二酸)下鄭重地結拜成了姐妹,從此大家就叫檸檬“琥珀腐妹”(琥珀酰輔酶A)。后來大家認為此名過長,于是乎她有有了第二個名字――“酸琥珀”(琥珀酸)。
檸檬有一個表弟住在鹽湖城(延胡索酸),名叫蘋果(蘋果酸)。一年夏天檸檬去看她的表弟,中途不幸遭遇車禍身亡。人們追究這個傳奇檸檬的身世,發現她是草酰乙酸和乙酸腐妹A的女兒,她的外公叫丙酮酸,外婆叫腐妹A(一家子都是腐女)。其實,在檸檬去看蘋果的時候,蘋果并不在家,他正巧去探望檸檬的老爸――草酰乙酸了。
③通過校園網絡教學平臺將微課傳遞給學生,并布置預習任務。
④檢驗學生的預習狀況,首先是觀察學生在預習過后對三羧酸循環過程的知識點的掌握程度,然后是課程作業的完成順利程度,最后是相關問題的測試正確率。檢驗的過程中,我們發現課堂上學生的活躍程度明顯提高,課后作業的正確率較傳統方式也有所提高。
3.4.2 微課的效果分析
事實證明,使用微課進行三羧酸循環有關的教學之后,學生在課堂上的響應程度會變的明顯高昂,在講授到相關知識點時,部分學生會馬上響應相關的問題,課堂活躍程度也較傳統式教學的課堂有明顯提高,很顯然,微課顯著的提高了學生的學習興趣,所以將微課應用于三羧酸循環這一知識點的講授很有意義。
4 將微課應用于生物化學教育的思考
微課作為一種嶄新的教育模式,打破了教育的時空限制,讓受教育者可以不分年齡,不分地域的進行學習。然而,目前還不能用微課來代替傳統的生物化學教育,畢竟,想要只通過微課就完成教育的所有過程,對學生的自主性、老師的能力都有極大的要求。而且,由于微課制作者本身具有的自由性,所以有些微課可能會伴隨著出現一些錯誤。
另一方面,微課大部分是由在生物化學方面具有經驗和興趣的愛好者所做,這也就造就了生物化學微課具有散亂、不系統的特點,所以想要找到一套有始有終而且系統全面的微課材料反而不易。因此,微課應用于生物化學領域,尚且還在實驗階段。
5 結語
利用微課進行生化教學是培養生物化學人才的嶄新模式,如何利用微課改進傳統生物化學教學?如何針對不同章節內容的不同特點設計出更多有特色的微課資源,建立嶄新的教育模式,提高學生的自主學習能力,促進整體教學水平的提升,這些問題的解決仍有待于所有從事生物化學教學工作者們的共同努力。
參考文獻:
[1]任顏榮.淺論多媒體技術在生化教學中的應用[J].社會縱橫,2009,24(5):161-162.
[2]尹幼明.生物化學教學理念的更新[J].中國現代醫學雜志 2004,14(20):155-157.
[3]曾東霞.大學生自主學習能力的影響因素-以中南大學為例的實證研究[J].中南大學學報社會科學版,2011,7(3):128-137.