无机化学反应机理范文

时间:2023-10-31 18:08:12

导语:如何才能写好一篇无机化学反应机理,这就需要搜集整理更多的资料和文献,欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文,供你借鉴。

无机化学反应机理

篇1

1.从元素周期表角度考虑一切化学反应。

化学反应的问题都是最外电子层是否“饱和”的问题,物态的化合价基本符合元素周期表的分布规律,只有少数多化合价的,才需要抄下牢记。建议大家准备一个专门学化学的笔记本,对一些“非常规”的现象进行认真记录,包括所有反应的特殊颜色、气体、沉淀、变价等值得注意的特殊反应和元素。

通过复习反应方程式(按课本章节逐步复习出现的方程式),并对照周期表进行思考,你就会发现,参照最外电子层分布规律和同主族元素排列顺序,一切氧化还原、水解电离等原本搞不清的概念,在你的面前。都变得清晰明了。你会发现,一张小小的元素周期表,对你学习化学有多么大的帮助。

2.分清、牢记特殊元素。

什么是特殊元素?就是反应能产生特殊气体、沉淀、颜色的元素,还有变价元素、组合元素(酸根)等,这些都高考化学的考点与解题的切入口。

3.判断与推导。

无机化学重在判断,判断反应机理、反应原理,如化合价是否对等,能否参与反应,如何配平,等等,这些都是基于元素周期表规律进行判断和推导的。而有机化学的判断,首先是官能团的判断,接着是碳链的推导。抓住官能团的反应特性,然后根据碳链分布规律(4个键位),就能把知识点吃透,把题目解答出来。

4.圆规复习法。

圆规复习法就是立足于一个中心,然后不断地对外扩圈。无机化学的中心就是化合价,有机化学的中心就是官能团。

无机化学中,无论是氧化还原,还是水解电离,其实都是化合价迁移的过程,所以整个中心点是化合价,而化合价的规律又来自元素周期表。因此学无机化学部分,必须以化合价为中心,认真推敲元素周期表,熟悉特殊现象。

有机化学中,以官能团为主轴,要区分官能团的特性、有机化合物的形成规则(主要是碳链、苯环规则)。所有有机反应和考点都围绕着这个形成规则和官能团特性。所以有机化学部分,要一手抓碳链苯环,一手抓“基”层,两手抓,两手都要硬。

篇2

关键词:食品专业;化学类课程;教学改革;借鉴

近年来,为了提升学生的综合复杂问题的能力,许多的专家学者一直致力于寻找在理论教学过程中的教学方法,并在在教学改革中努力的改进与探索,尤其是在食品专业的领域,改革更是争奇斗艳,这些努力也促使了食品专业的教学取得了不小的进步,同时这也促进了食品专业在教学与研究领域的改革[1-3]。食品专业“以服务为宗旨,以就业为导向,以能力为本位”的办学方向,培养了许多的实践能力强、基本功扎实、对社会的适应能力较强及具有解决一定复杂工程能力的人才。食品专业的学生在学习专业课前,都要学习无机化学、有机化学,分析化学、物理化学等化学课程,所以化学作为食品专业一门非常重要的专业基础课,具有理论性强、概念抽象、化学反应多样、且内在反应机理复杂,公式繁多等特点,食品学生大部分基础知识水平薄弱,在学习化学类课程中存在一些问题困难,理科生的基础尚好,但是一些对口及文科生,他们中的大部分都没有化学基础,甚至一些学生化学基础从“零”开始,所以学好化学课程困难挺大。同时为了适应现代社会的发展对人才的需求及要求,又要满足“新工科”背景下与食品专业培养目标完全一致[4-5],这就要求我们在化学类课程的教学工程中进行深刻的教学改革研究。化学类课程包括无机化学、有机化学、物理化学及分析化学,每门课程都有自己的特点,在教学过程中都有自己的需要重点学习的知识点,所以如何按照各自的特点并根据食品专业学生对化学类课程的知识需求进行教学,就成为了一个亟待解决的问题,同时为了适应现代企业对食品专业学生就业的要求,必须培养具有一定的创新能力、应用能力及解决一定复杂问题能力的学生,化学课程教学改革迫在眉睫。

1改革措施及内容

1.1化学教学要结合食品专业的培养目标

根据食品工程专业办学方向,从学科本位向职业能力本位转变,培养学生能做在食品领域具有生产管理、食品分析、食品检验以及食品生产技术研发等工作的能力,并具有一定创新能力的应用型及具有解决一定复杂工程能力人才,所以,教学的改革必须立足于学生能力的培养,尤其是创新及应用能力,在教学过程中密切联系一些生产实际以及目前取得的一些成果。比如无机化学中热力学理论,应重点强调化学反应热的应用,对于食品发酵的影响等;反应速率理论中的反应速率的影响因素,应重点强调与食品中的腐败变质的快慢联系,建立无机化学与食品科学的联系应用,尤其是在食品的加工及储藏过程中的应用,如何延长保质期等等。有机化学的教学过程中的更重要的使强调有机化合物官能团对食品有机物性质的影响,比如油脂类物质的性质、农药类物质的性质以及蛋白质的性质,建立有机化学与食品科学间的联系;分析化学教学中重点培养学生分析能力的提升,如何以及什么情况下进行定性分析以及定量分析,对于不同的样品在进行分析的时候采取的分析步骤是什么,这些都非常有利于学生的实际应能力的培养,在教学过程中还要不断的提出新问题,启发学生对于新问题的思考,培养学生的创新及解决复杂问题的能力,同时注意学科间的交叉性,包括化学检验分析、生物化学、仪器分析需要的化学知识点。另一方面,应结合食品科学与工程学院目前已经建立的校企合作关系,建立能够提高学生实践能力的实训或实验项目,实现协同育人的效果,加强学生的知识与实践能力的融合。

1.2化学教学要紧扣食品科学专业的最新发展动态和趋势

为了让教学的知识点与时俱进,在教学过程中,尤其是每节课上课之前,应举例该节课程与目前最新的科研动态之间的联系,尤其是化学知识点在食品方面的应用,让学生充分了解本节课程的在食品中的应用,加强学生对知识点的理解,明白为什么要学习本节课的知识以及学生本节课知识点对食品学科的作用,以便激发学生的学习兴趣。近年来,快速冻结、冷冻干燥、超高温瞬时杀菌、新型食品包装技术、生物技术、食品速冻包装技术、食品快速检测技术等蓬勃发展,同时也使得食品种类繁多,如昆虫食品、花卉食品、超微食品、纳米食品、高压加工食品、疫苗食品、防辐射食品、仿生食品、“气体”食品、“纸张”食品等等,呈现出丰富多采、争奇斗艳的局面。在教学过程中,要不断的鼓励学生对社会上的一些食品方面的热点问题多多给与关注,比如一些食品添加剂的违规使用,乙基麦芽酚应用在一些食用油的添加中,三聚氰胺违规添加在奶制品当中以及农药的滥施,造成一些蔬菜的农药残留严重超标等等,这些问题都是食品方面的一些重大问题,要了解这些问题的本质,比如乙基麦芽酚为什么不能添加在食用油中,而可以添加在一些食品中,三聚氰胺为什么添加在奶制品中可以使奶制品的蛋白质含量增高,农药残留的检测需要注意什么问题等等,这些问题的关注,可以更大程度的增强学生对食品的兴趣,注意对这些知识点的重点讲解,也使得课程内容更加的丰富,夯实学生的化学基础,学生的应用分析能力也可以得到较大的提升。

1.3化学教学要与教学对象实际相结合

食品专业的的学生学习化学的目的是利用化学的知识点及一些化学结论来解决食品方面的一些问题,从而达到化学为食品服务的目的,而化学知识点的繁琐的理论公式推导甚至一些反应机理的识记,则显得异常的不重要,所以在教学的过程中,可以将这些大胆的给与抛弃,只需要让学生掌握其公式的使用条件就可以,这样可以适当的减少学生学习的难度,也减轻学生的学习的辅导,将学习的精力多多用到公式的使用方面,既可以减少理论教学时间,又可以增强学习效果。例如在无机化学热力学的教学中,对于判断反应自发性的判断的盘踞———吉布斯自由能,则只需要记忆其使用条件,而判断自发的推导可以省略教学。又比如有机化学教学中,取代反应中的SN1和SN2反应机理,则只需要让学生记忆取代反应的结果,而对于二者的区别甚至机理反应过程,可以省略讲解,不要求学生记忆。所以食品专业的教学过程中,应更多的加入实际应用的知识点,尤其是在食品分析,食品加工,食品保藏等方面的知识,即可以让课堂内容更加的丰富,同时也可以提升学生的学习应用能力,为学生以后在从事相关的工作时解决一些复杂问题打下良好的基础。

1.4化学教学应开设具有专业特色的综合设计性实验,培养学生的创新能力

为了提升学生的解决问题的能力,培养其创新能力,不但要在理论教学过程中应注意各个学科之间的相互联系[6-7],同时要注意在实验教学中,增加综合设计性实验的比例,针对不同的专业开设不同的综合设计性实验,可以针对性的提升学生的综合应用能力。比如对是食品科学与工程专业,可以开设一些饮料的抗氧化性的测定实验等实验,对于食品检测专业,开设食品添加剂的检测等实验,食品质量与安全专业可开设对身体健康造成影响的食品中亚硝酸盐等的检测等具有综合性质的实验课程,在每次实验前,教师给与学生一些实验信息,并讲解相关实验要求,由学生查询相关资料,了解实验的目的、意义、原理及相关检测方法,老师根据学生对实验的了解情况适当给与引导及指导,鼓励学生在实验过程中善于发现并解决问题,重点注意实验前处理好样品的预处理、实验方案的设计及实验过程总可能出现各种问题。对于一些因实验设备限制无法开出的试验课程等,如液相检测等,可以利用开课学院与第三方良好的合作关系,请第三方检测单位的相关老师进行授课,这样更加的突出专业性,让学生的实践能力进一步提升,适当建立无法开出检测的实验等。

1.5培养学生的高素质和道德水平

现代社会的竞争,本质是人才的竞争,而人才的的一个重要衡量的标准就是其是否具有高尚思想道德素质,所以课程改革的一个重要方面增加重视学生高素质和道德水平培养的内容,注重课程思政。目前课程思政建设已成为课程教学改革的重要方向,在每节课程适当的教学过程中,注重引入课程思政的内容,除了让学生学习到理论知识以外,培养其高尚的思想道德情操,成为一个高素质的现代社会人才。比如在无机化学反应速率的讲解时,要注意引入让学生明白“欲速则不达”的道理;在有机化学讲解农药的有机化合物时,注意强调环境保护的重要性;讲解酚类化合物时,以一些商人为了牟利,“乙基麦芽酚”的违规添加为例,强调不能为了眼前利益,而违法做事等等。课程思政的引入,不但可以丰富课堂教学的内容,更重要的可以培养一批高素质和道德水平的学生,让他们为社会做出更大的贡献。

2新课程特点

2.1理论内容特点

首先,重新调整课程体系,能够将化学学科紧密结合食品专业特色,使课程体系与化学学科的交叉性更加明显,不但可以使学生的学习更加具有针对性,学生的思想道德水平得到提高,学生的化学基础也更加扎实,而且也可以提升食品专业学生的综合知识应用分析实践能力,让学生理论和实践结合的水平也得到提高,进而增强学生的的就业竞争力和社会竞争力。其次,新课程的教学避免了教学过程中的化学化和枯燥无味的一些公式知识点及机理的推导,课程知识点的讲授更加的有针对性,更加突出化学在实际生产中的作用。同时新课程加强了讲课知识点与国内外的生产、科研最新创新成果的紧密结合,专业即拓宽了学生的视野,学习到更多的知识,也培养了学生的科学研究精神,让他们具有一定的科学的逻辑的思维分析能力和一定的创新精神和能力。再次,新课程在教学过程中增加与化学有关的思政教学,比如有机化学中具有污染性的有机化合物,通过讲解,让学生明白有机物给我们带来生活方便的同时,也环境造成危害,应如何对待。同时一些对我们身体有害的有机物质应如何对待等等,这也是化学课程所要承担的任务,这样也可以改变单一的枯燥的教育方式,让课堂教学内容更加的丰富生动,同时帮助学生树立正确的人生观、世界观和价值观,从而提升学生的思想素质和道德水平。

2.2实践教学课程特点

(1)食品专业实践教学目前主要是实验教学,为了增强学生的动手操作能力,实验教学应结合食品具体专业开设针对性的实验课程,适当增加实验教学的教学学时,让实验课程的学时与理论课程的学时达到1∶2,既可以深化实验教学环节,又可以巩固理论教学环节的教学成果,使二者相辅相成。(2)化学教学与当地的食品工业现状相结合,提升协同育人程度。为了提升学生对知识点的认知能力,充分利用与食品生产企业、第三方检测中心已经建立的良好合作关系,希望通过协商适当增加目前学生的实训或实验项目,提升学生的动手实操能力,开阔学生眼界,培养复合型人才。(3)在学校内部实验条件允许的情况下,开设具有专业特色的综合设计性实验,培养学生的创新能力,如饮料的抗氧化性检验、食品中的乙基麦芽酚的测定等等,让学生的创新能力得到提高。

3结语

综上所述,通过对化学类课程的改革的实施,能够使学生在有限的时间内不仅能够掌握基础化学知识,打实学生的化学基础,同时又学到了很多有关食品专业的知识,使基础化学知识与食品科学领域的知识有机的结合起来,让学生具有扎实的化学基本功,为以后学习食品专业的课程打下坚实的化学基础,让学生在工作用解决复杂问题时(如食品保质、保藏中的反应速率、涉及到的化学反应等方面)提供可靠的帮助,培养学生综合能力、创新能力和应用能力,改变学生的知识结构,实现知识和实践能力的有效融合,为全面提高学生的整体素质奠定基础。同时又可以对食品专业人才培养质量提升和特色化专业建设起到极大推动作用,对地方高校“新工科”人才培养的改革实践也能起到较好的启发、借鉴和示范作用,同时也可以培养出一批符合“新工科”要求高素质和高水平的学生。

参考文献

[1]景年华,史俊友.《食品分析与检验》课程思政教学改革探索[J].广州化工,2021,49(02):149-150,167.

[2]佀胜利.新工科背景下食品生物化学课程教学内容改革探索[J].食品界,2020(12):114-115.

[3]许东坡,张莉,殷铭.食品科学专业《食品生物化学》教学方法探讨[J].食品安全导刊,2020(36):2,4.

[4]程金生,万维宏.新工科背景下无机及分析化学课程体系建设[J].广州化工,2020,48(20):120-121.

[5]徐怀德,李梅,雷宏杰.基于新工科背景下“食品工艺学”教材建设初探[J].农产品加工,2020(24):94-96.

[6]陈铭祥,何树华,陈御珍,等.改进无机化学实验教学方法,提高学生实验技能素质[J].广州化工,2021,49(03):130-131,162.

篇3

关键词: 组成结构 发散思维 归纳与总结

化学需要大量记背,而反应方程式、化学实验、化学特性等,相似相类,所以导致记背困难,应用时容易产生混乱的感觉,于是化学学不好。而化学学得好的同学,虽然经过多年的“填鸭式”教学,对化学的记背根本不在化学知识本身,而在于推导、衍生。但成绩差的同学,多在“判断、推导”上出现问题,这就立即形成了两极分化的结果。下面笔者对学好化学基础的着手点和突击的方向谈看法。

1.在复习元素化合物知识应从组成――结构入手

在复习元素化合物知识时应从组成――结构入手,抓住组成和结构决定物质性质这一关键,按类别复习物质的性质、用途及制备等内容。在复习过程中要善于将知识点连成线,由线连成片,最后形成知识网。对于重要元素及其化合物的化学性质可以自己编制相互转化和联系的网络图,并清楚实现转换的化学方程式,便于加强记忆。同时善于利用归纳、对比等方法,找出物质性质之间的共同性和差异性,以便记忆准确。比如:(1)卤族元素在化合物中既可显负价又可显正价;但氟元素在化合物中只能显负价。(2)硅和二氧化硅一般不溶于酸,但可溶于氢氟酸。(3)一般由强酸制弱酸,但氢硫酸与硫酸铜溶液反应可生成硫酸。(4)酸式盐一般可溶于水,但磷酸一氢盐只有钾、钠、铵盐可溶。(5)金属单质与酸反应一般生成氢气,但硝酸、浓硫酸与金属反应不生成氢气。对于这些基本概念、基本理论知识体系的构建复习,可采用列表、对比和归纳总结规律要点的复习方法。

2.任何化学反应,从元素周期表角度考虑

无机化学的中心就是化合价,无机中,无论是氧化还原还是水解电离的知识点,都是化合价迁移的过程,所以整个中心点是化合价。而化合价的规律又来自周期表,所以学无机部分,必须以化合价为中心,坚持元素周期表、坚持特殊现象。物态的化合价基本符合元素周期律,只有少数多化合价的物质,要抄下牢记。做一个专门学化学的笔记本,这些都是高考化学考点与解题入手点,希望大家自己总结。如:通过复习反应方程式(按课本章节逐步复习出现的方程式),对照周期表思考,就能得出结论:参照最外电子层分布规律和同主族元素排列顺序,一切的氧化还原,水解,电离,都变得清晰明了。

3.复习教学要注重判断与推导,培养发散思维

无机化学重在判断,判断反应机理,反应原理,如化合价是否对等,能否参与反应,如何配平,都是基于周期表规律进行判断和推导的。而有机化学的判断,首先是官能团的判断,而后是碳链的推导。抓住官能团的反应特性,然后根据碳链分布规律(4个键位),就能把知识点吃透,把题拿下。要培养发展思维,思维方法要学会怎样想,其核心是思维方法。例如要学会将一个复杂的问题分解成几个简单的问题的思维方法,学会将新情况下的问题还原成已知化学原理的思维方法,学会对实验进行假设、操作、设计的实验方法,学会寻找化学计算常规思路的解题方法等。要精心选择近几年的高考理综化学试题作为典型题(五年高考三年模拟)进行分析、训练,加强审题方法、解题思路、解题技巧的指导和总结,严格答题要求,及时反馈、矫正,使解题能力的培养和提高落实到位。

4.归纳与总结是学好化学的关键

能力立意已经是化学高考试卷的主要体现。高考中很多同学的失分与思维定势有关,只记住练过的解题套路,而遇到新的情景就不能独立思考。高考的考查是比较系统的,如果认识有偏差,恐怕解题时就会遇到困难。在复习中要重视构建知识网络,加强学习过程的反思,不断总结规律、解题方法和实验方法。如在解计算题中常用的恒等:原子恒等、离子恒等、电子恒等、电荷恒等、电量恒等,用到的方法有:质量守恒、差量法、归一法、极限法、关系法、十字交叉法和估算法。另外,对新课程增加的内容(如化学反应中的能量变化、热化学方程式、重要的氧化剂、还原剂、臭氧、过氧化氢、常见的生活环境污染和防治、原料与能源的合理利用、无机非金属材料、化学实验方案的设计等),要特别关注。

综上所述,不同学生各有侧重,化学水平基础比较好的同学可以先拿一些题目自我检测,找出问题,然后进行知识的梳理。这样上课的时候,就可以做到有的放矢,等到一个章节结束,进行总结和提高。基础比较薄弱的同学,教师应先对学科知识进行梳理和归纳,使知识系统化,同时配以单元训练,可以先找一些基础题目进行练习,等到比较基础的题目能够掌握的时候再逐步提高,才能提高应用能力。复习结束的时候可以弥补漏洞,使知识得到巩固。切忌急躁,如果教师一上来就做难题,则不仅会打击学生的信心,而且学生也无法得到实际提高。

篇4

[关键词] 化学 萌芽 发展 学科分类

化学是研究物质的组成、结构、性质、变化和应用的科学。世界是由物质组成的,化学则是人类用以认识和改造世界的主要方法和手段之一,它是一门历史悠久而又富有活力的学科,它的发展是人类社会文明的重要标志。人类生活水平的不断提高,化学所起的作用功不可没。

一、化学的萌芽

原始人类从用火之时便开始了用化学方法认识和改造天然物质。燃烧就是一种化学现象。人类开始吃熟食;并逐步学会了制陶、冶炼、酿造、染色等工艺。这些由天然物质加工改造而成的制品,成为古文明的标志。并因此萌发了古代实用化学。

古人曾据物质的某些性质对物质进行分类,并提出了阴阳五行学说,认为万物是由金、木、水、火、土五种基本物质组合而成的,而五行则是由阴阳二气相互作用而成的。用“阴阳”这个概念来解释自然界两种对立和相互消长的物质势力,认为二者的相互作用是一切自然现象变化的根源。此说法是朴素的唯物主义自然观。希腊也提出了火、风、土、水四元素说和古代原子论。后来在中国出现了炼丹术,也因此创造了各种实验方法,如研磨、混合、溶解、结晶、灼烧、熔融、升华、萃取、密封等,并逐步演化为近代化学。

二、化学的中兴

16世纪开始,欧洲工业生产蓬勃兴起,推动了医药化学和冶金化学的创立和发展,继而更加注重了物质化学变化本身的研究,进而建立了科学的氧化理论和质量守恒定律,为化学进一步科学化的发展奠定了基础。

19世纪初,近代原子理论突出强调了各种元素的原子的质量为其最基本的特征,其中量的概念的引入,是与古代原子论的一个主要区别。近代原子论使当时的化学知识和理论得到了合理的解释。分子假说的提出,原子分子学说的建立,为物质结构的研究奠定了基础。门捷列夫发现元素周期律后,不仅初步形成了无机化学的体系,并且与原子分子学说一起形成了化学理论体系。

草酸和尿素的合成、苯的六元环状结构和碳原子四价学说的创立、酒石酸拆分成旋光异构体,以及分子的不对称性等的发现,使得有机化学结构理论得以建立19世纪下半叶,热力学等物理学理论介入化学之后,不仅澄清了化学平衡和反应速率的概念,还定量的判断了化学反应中物质转化的方向和程度。相继建立了溶液理论、电离理论、电化学和化学动力学理论。物理化学的诞生,把化学从理论上提高到一个新的水平。

三、化学的升华

由于受自然科学和其他学科发展的影响,在无机化学、分析化学、有机化学和物理化学四大分支学科的基础上产生了新的化学分支学科。在结构化学方面,由于电子的发现确立了现代的有核原子模型,不仅丰富和深化了对元素周期表的认识,而且还发展了分子理论。应用量子力学研究分子结构,从而产生了量子化学。从氢分子结构的研究开始,逐步揭示了化学键的本质,先后创立了价键理论、分子轨道理论和配位场理论。研究物质结构的谱学方法也由可见光谱、紫外光谱、红外光谱扩展到核磁共振谱、电子自选共振谱、光电子能谱、射线共振光谱、穆斯堡尔谱等。

在化学反应理论方面,由于对分子结构和化学键认识的提高,经典的、统计的反应理论进一步深化,在过渡态理论建立后,逐渐向微观的反应理论发展,用分子轨道理论研究微观的反应机理,并逐渐建立了分子轨道对称守恒定律和前线轨道理论。分子束、激光和等离子技术的应用,使得对不稳定化学物种的检测和研究成为现实,从而实现了化学动力学从经典的、统计的宏观动力学到单个分子或原子水平的微观反应动力学的升华。

分析方法和手段是化学研究中经常使用的。一方面,分析方法的灵敏度不断提高,从常量组分分析发展到微量、痕量组分分析;另一方面,许多新的分析方法,可深入到结构分析、构象测定、同位素测定、各种活泼中间体(如自由基、离子基、卡宾、氮宾、卡拜等)的直接测定,甚至到对短寿命亚稳态分子的检测。分离技术也在不断革新,如离子交换、膜技术、色谱法等。

物质合成是化学研究的目的之一。在无机合成方面,首先是氨的合成。氨的合成不仅开创了无机合成工业,而且带动了催化化学,发展了化学热力学和反应动力学。后来相继合成的有红宝石、人造水晶、硼氢化合物、金刚石、半导体、超导材料和二茂铁等配位化合物。

在电子技术、核工业、航天技术等现代工业技术的推动下,各种超纯物质、新型化合物和特殊需要的材料的生产技术都得到了较快发展。稀有气体化合物的成功合成又向化学家提出了新的挑战,需要对零族元素的化学性质重新加以研究和认识。无机化学在与有机化学、生物化学、物理化学等学科的相互渗透中产生了有机金属化学、生物无机化学、无机固体化学等新兴学科。

酚醛树脂的合成,开辟了高分子科学领域。20世纪30年代聚酰胺纤维的合成,使得高分子的概念得到广泛的确认。各种高分子材料合成和应用,为现代工农业、交通运输、医疗卫生、军事技术,以及人们的衣食住用行各方面,提供了多种性能优异而成本较低的重要材料,成为现代物质文明的重要标志。20世纪是有机合成的黄金时代。化学的分离手段和结构分析方法已经有了很大发展,许多天然有机化合物的结构问题纷纷获得圆满解决,同时还发现了许多新的重要的有机反应和专一性有机试剂,在此基础上,精细有机合成,特别是在不对称合成方面取得了很大进展。一方面,合成了各种有特种结构和特种性能的有机化合物;另一方面,合成了从不稳定的自由基到有生物活性的蛋白质、核糖核酸等生命基础物质。有机化学家还合成了结构复杂的天然有机物和特效药物。所有这些成就对促进高分子学科的发展起到了巨大的推动作用,为合成有高度生物活性的物质,解决有生命物质的合成问题,提供了有利条件。

20世纪以来,化学发展的趋势可以归纳为:由宏观向微观、由定性向定量、由稳定态向亚稳定态发展,由经验上升到理论并应用于实践。

四、化学学科的分类

化学在发展过程中,依照所研究的分子类别和研究手段、目的、任务的不同,从传统的无机化学、有机化学、物理化学和分析化学四个基础分支过渡到无机化学、有机化学、物理化学、生物化学、高分子化学、应用化学和化学工程学等七大分支学科。还有与化学有关的边缘学科,如地球化学、海洋化学、大气化学、环境化学、宇宙化学、星际化学等。

化学的发展体现在两方面:一方面,为生产和技术部门提供尽可能多的新物质、新材料;另一方面,在与其它自然科学相互渗透的进程中不断产生新学科,并向探索生命科学和宇宙起源的方向发展。

参考文献:

[1]徐景达.有机化学.人民卫生出版社,1997.

[2]谢协忠.水分析化学.河海大学出版社,2003.

篇5

关键词:高职高专;物理化学;学习方法

物理化学是化学专业的一门重要的基础课程,从物质的物理现象和化学现象入手,研究所有物质体系的化学行为的原理、规律和方法,在实验方法上主要采用物理学的方法;它涵盖了物质变化过程中微观到宏观、体相到表相、静态到动态、定性到定量、平衡态的研究到非平衡态的关系规律,化学反应机理及其控制,分子(原子)层次上的反应,它是研究物质变化过程的理论科学;它的研究内容主要为:一是化学变化的方向和限度问题,二是化学反应的速率和机理问题,三是物质结构和性能之间的关系,这三个方面是相互联系、制约,而不是彼此无关的。然而,由于物理化学课程中概念较多,并且抽象难懂,计算公式繁多,逻辑性、系统性强,因此被认为是化学专业四大基础课程(无机化学、有机化学、分析化学、物理化学)中较难学的一门课程。关于物理化学学习方法的探讨非常广泛。本文结合教学工作实践,从以下几个方面初步探讨高职高专院校学生学习物理化学的基本方法。

一、重视学习物理化学方法的自我培养

(一)做好课前的预习

在上每节课之前,都要对老师要讲授的内容进行预习,预习时对涉及到其他专业课程的知识,要随时翻阅相关教材章节进行复习巩固,加深对预习内容的理解;也就是说,不要把预习仅仅看作是读一遍书,而是要更为主动地去预习,形成一个良好的习惯,长期坚持下去,一定会取得良好的效果。

(二)注重课后的复习巩固

在上完每节课之后,根据听课效果,结合预习情况,对已经理解的内容可以暂时放过,对还没有掌握的内容要刨根问底,真正领会,如果自己不能解决,及时请教老师或同学,不能留下疑惑去听下节课,这样就会把问题逐渐积累下来,最终将会影响学习的积极性。

(三)加强交流,找准适合自己的学习方法

在学习过程中,还要加强与老师、同学之间学习方法的交流,借鉴别人先进的学习方法,并积极应用到自己的学习中去,逐渐内化为适用于自己的独特学习方法。这一点非常重要,任何好的学习方法不经过内化,而是照搬照用,那也将是事倍功半的。

二、加强物理化学学习过程中知识面的扩展

(一)对已经学过的化学专业基础课程知识进行全面复习,对无机化学、有机化学、分析化学以及环境化学等学科必须进行全面复习,并自学结构化学等学科,使所学知识系统化、清晰化。在此基础上,还需要重点复习高等数学、哲学等相关知识点,能够对物理化学所需数学公式熟练运用,能够运用哲学知识进行分析解决问题。

(二)通过认真学习,对一些还不能理解的知识内容要借助于图书馆或上网查阅相应文献资料。要养成自学的习惯,培养独立解决问题的能力,让自己的学习能力在自学过程中不断得到提升,成为一个能够独立思考、分析解决问题的人。

(三)对课本知识反复阅读,尽量在思想上扩展知识面,把所学知识条理化。俗话说:“书读百遍,其义自现。”教材其实是最好的辅导材料,通过反复阅读教材,学习伟大科学家尤其是化学家和教材编者提出问题、考虑问题和解决问题的方法。

三、利用实验教学渗透课堂教学效果

(一)利用好每一次实验教学机会,在实验前预习实验内容,充分熟悉实验目的、原理和操作步骤。在做实验时能够边做实验边思考,在大脑中把每一步操作涉及的理论知识进行回顾,能够做到知其然,更要知其所以然。

(二)做实验时,要把实验课不仅当做实验操作技能的训练,也要当做理论知识应用的过程。要随身携带教材,有不懂的地方及时查阅,并同同组学生讨论,及时解决存在的疑惑,不能解决的问题,做好记录,课后解决。

(三)认真如实做好实验数据的记录,根据要求高质量完成实验报告。书写实验报告,是将所学知识综合运用的很好机会。一份较高质量的实验报告,不仅反映学生综合专业知识水平和专业素养,而且也是综合能力的完整体现。

四、注重物理化学课程基本原理在解决问题中的运用

(一)首先认真完成老师布置的课后习题作业,这也是知识运用的一个重要途径;同时要求学生在解题方法上探讨不同的途径,往往一道习题有不同的解题方法,通过摸索不同的解题方法,锻炼从不同角度灵活解决问题的能力。

(二)物理化学可以看作是介绍方法的课程。如何将物理化学的一些概念和原理运用于日常生活中对一些生活现象的解释,是检验对物理化学的基本原理和方法是否熟练掌握的标准,也是学习物理化学课程的意义所在。

(三)利用一些机会给别人讲解物理化学知识,逐渐把所学知识实用化,其实这也是一种知识积累。科学的发展总是经历“知识的积累和飞跃”两个阶段,对于学习物理化学的人来说,同样有了积累,才能为今后的飞跃创造条件。

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2.结合生产、生活实际了解烃的衍生物对环境和健康可能产生的影响,关注有机化合物的安全使用问题。

二、山东考试说明(与课标要求一致)

1.认识醇的典型代表物的组成和结构特点,知道醇与醛、羧酸之间的转化关系。

2.结合生产、生活实际了解烃的衍生物对环境和健康可能产生的影响,关注有机化合物的安全使用问题。

三、课标解读(教学目标)

1.通过【知识重温】回顾已学乙醇的化学反应,从而总结乙醇的部分化学性质。

2.通过分析醇的结构,结合前面的复习知道其化学反应主要涉及分子中碳氧键、氢氧键和碳氢键的断裂,根据醇的结构特点分析并总结乙醇的化学性质并能够熟练写出相关方程式和反应类型。

3.结合前面的学习,能够写出醇与烯烃、卤代烃、醛、酯等有机物之间的转化关系。

4.结合甲醇、乙醇在生产、生活实际中的应用,体会醇对环境和健康可能造成的影响,体现知识的重要性,从而激发学生学习的积极性。

四、教学评价

(一)课标评价

根据课标要求设计出4个教学任务,可以看出本节课的重点是醇的化学性质,教师在教学设计时要侧重醇的化学性质的探讨,设计足够的时间给学生理解醇反应的断键规律,并加强对应练习,充分体现本节课的重难点。

(二)历年考试试题评价

几乎每年的学业水平考试和高考都体现了乙醇的知识,重点考察乙醇的化学性质:取代反应(与金属钠、与羧酸的酯化反应、醇分子间的脱水反应)、消去反应、催化氧化。具体体现学业水平考试试题:

2010(山东省)

22.(8分)现有下列四种有机物:

分析:考察消去反应。

2008(山东省)

6.下列物质中加入金属钠不产生氢气的是

A.乙醇B.乙酸

C.水D.苯

分析:考察与金属钠的反应

23.(9分)乳酸是酸奶的成分之一,乳酸可以用化学方法合成,也可以由淀粉通过生物发酵法制备,利用乳酸可以合成多种具有生物兼容性和环保型的高分子材料。乳酸已成为近年来人们的研究热点之一。乳酸的结构简式为CH3CH(OH)COOH,以下是采用化学方法对乳酸进行加工处理的过程:

请根据乳酸的性质和上述信息填写以下空白:

(1)写出乳酸与NaOH溶液反应的化学方程式:

(2)写出乳酸与浓硫酸共热生成C6H8O4的化学方程式:

(3)(II)的反应类型是。

分析:考察与羧酸发生酯化反应

(2)高考试题

(2010山东)

12.下列叙述错误的是

A.乙烯和苯都使溴水褪色,褪色的原因相同

B.淀粉、油脂、蛋白质都能水解,但水解产物不同

C.煤油可由石油分馏获得,可用作燃料和保存少量金属钠

D.乙醇、乙酸、乙酸乙酯都能发生取代反应,乙酸乙酯中的少量乙酸可用饱和Na2CO3溶液除去

分析:考察取代反应

(2012山东)

10.下列与有机物的结构、性质有关的叙述正确的是

A.苯、油脂均不能使酸性KMnO,溶液褪色

B.甲烷和Cl2的反应与乙烯和Br2的反应属于同一类型的反应

C.葡萄糖、果糖的分子式均为C6H12O6,二者互为同分异构休

D.乙醇、乙酸均能与Na反应放出H2,二者分子中官能团相同

分析:考察取代反应

2009(山东卷)

33.(8分)(化学-有机化学基础)

下图中X是一种具有水果香味的合成香料,A是有直链有机物,E与FeCl3溶液作用显紫色。

请根据上述信息回答:

(1)H中含氧官能团的名称是。BI的反应类型为。

(2)只用一种试剂鉴别D、E、H,该试剂是。

(3)H与J互为同分异构体,J在酸性条件下水解有乙酸生成,J的结构简式为。

(4)D和F反应生成X的化学方程式为。

分析:考察与羧酸反应酯化反应、催化氧化反应。

(2012山东)

10.下列与有机物的结构、性质有关的叙述正确的是

A.苯、油脂均不能使酸性KMnO4溶液褪色

B.甲烷和Cl2的反应与乙烯和Br2的反应属于同一类型的反应

C.葡萄糖、果糖的分子式均为C6H12O6,二者互为同分异构体

D.乙醇、乙酸均能与Na反应放出H2,二者分子中官能团相同

分析:考察官能团和取代反应

五、学习目标

1.通过知识回顾,结合分析醇的结构特点总结醇的化学性质,能够熟练写出醇与烯烃、卤代烃、醛、酯等有机物相互转化的方程式。

2.结合资料介绍和生活实际能够列举醇在生产生活实践中的应用。

六、教材分析

(一)教材位置

本节在有机反应类型及反应规律的学习之后,学生已经具备了根据一定结构的有机化合物推测可能与什么样的试剂发生什么类型的反应、生成什么样的物质的思路和意识。本节内容是学生初次运用所学规律推测一类物质可能发生的反应,让他们用演绎法学习醇的性质并发展这种思路和方法,为后续学习打下基础。

(二)教材处理

对于醇的化学性质,通过回顾乙醇的化学性质推测醇的化学性质,从断键的角度推测产物,从而总结出醇消去、催化氧化反应的规律。

(三)与人教版教材的比较

编排的位置:

两个版本都是在介绍了烷烃、烯烃、苯及其同系物、卤代烃的基础上引入的,都是把醇作为烃的衍生物的第一种代表物进行介绍的,呈现的位置基本相同。

知识上的比较:

人教版对于醇的介绍从整体上分析比鲁科版相对简单,具体体现:

1.几种常见醇:人教版主要介绍了乙二醇和丙三醇的结构和物理性质的共性之处,对于甲醇的结构和物理性质没有介绍。

2.饱和一元醇:两个版本都对饱和一元醇的通式、沸点以及水溶性做了详细的介绍,通过表格数据的分析得出相关结论。但两个版本的切入点不同,鲁科版注重知识的系统性和完整性,人教版注重培养学生分析问题、解决问题的能力,注重联系生活实际。

3.醇的化学性质:两个版本都介绍了醇与金属钠、浓氢卤酸、消去反应、氧化反应,但知识的呈现方式不同,人教版注重实验的探究作用,对于醇分子间脱水的反应只是在资料卡片上出现,鲁科版则注重从官能团的角度进行分析,从断键上分析规律,帮助学生理解。

结论:通过两个版本的比较,进一步明确本节课的教学任务(重点知识):

1.乙二醇与丙三醇的结构和物理性质

2.饱和一元醇的通式、水溶性的规律、沸点的规律

3.醇与金属钠、浓氢卤酸的反应以及醇的消去反应、氧化反应的规律。

七、学情分析

学生在必修内容及前面章节内容的学习中,已经对乙醇的结构和性质有所了解,并且能够从结构上简单区分醇和酚,但是从结构上对性质进行推测方面的能力还不太熟练,尤其对断键位置与反应类型间的关系上不能很熟练区分。

八、教学重点、难点

根据醇的结构推测醇的性质,掌握醇的化学性质

九、教学策略:

课前准备:(学案导学)

根据已有知识和教材资料总结醇的化学性质,能够写出乙醇与金属钠的取代反应、乙醇的消去反应、乙醇的氧化反应的方程式。

课堂探究:(交流、检测、讲解、练习相结合)

通过课堂小测和交流订正检查学生对乙醇知识的掌握情况,结合乙醇的结构特点引导学生分析,帮助学生理解结构对于有机物性质的重要性,强化结构决定性质的理念,同时由乙醇的性质引导学生分别探讨1-丙醇或2-丙醇的性质,知识得到提升;结合对应训练巩固本节知识,体现知识的迁移应用。

十、教学过程中注意的问题

1.重点要突出。

2.注意课本知识的整合。课本上是从吸引电子能力的强弱角度入手分析醇的结构,教师应根据学生的理解能力进行分析,可以把此环节变为知识的总结来处理,学生掌握了醇的反应之后,再来看键的极性以及断键就更好理解了。

十一、教学过程

【教师活动】组织小组内交流预习内容,完成学习目标的1、2

【投影】学习目标1、2

1.醇、酚的区别;认识几种常见的醇

2.总结饱和一元醇的通式、物理性质

【学生活动】小组内交流预习作业,订正答案,提出质疑。

【教师活动】【投影】【目标1评价】

1.醇酚的区别(填序号)

下列物质属于醇类的是 属于酚类的是

【目标2评价】

2.饱和一元醇的物理性质

下列每组物质的沸点高低比较不正确的是()

A.乙二醇高于2-丙醇B.丁烷高于丙烷

C.乙醇高于甲醇D.乙醇低于丁烷

3.【学业水平考试试题】2010(山东省)

4.若从溴水中把溴萃取出来,可选用的萃取剂是

A.水 B.无水酒精 C.四氯化碳D.氢氧化钠溶液

【教师活动】学习目标3分析醇的结构特点掌握醇的化学性质

【学生活动】明确下一个学习任务。

【教师活动】

二、醇的化学性质

小组结合57页的【交流研讨】及以前的知识基础,以乙醇为例,预测醇能发生哪些类型的反应,反应时生成何种产物。

【学生活动】小组讨论,举出相应的实例,填写58页表格。

【学生活动】通过讨论分析,总结出醇在不同部位断键发生反应的类型:

⑴与金属钠发生取代反应

⑵与乙酸发生酯化反应

⑶消去反应

【教师活动】引导学生总结:羟基中的取代反应:引导学生从反应进行的条件和反应过程中断键的角度来区分分子内脱水和分子间脱水的联系和区别。

【练习巩固】写出1—丙醇发生反应的方程式

1.羟基的反应:

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关键词: 医用化学 教学内容 教学方法 改革

化学是研究物质的组成、结构、性质及其变化规律的一门科学。化学的应用极其广泛,它是培养高等职业技术人才所必需的一门基础课。高职护理专业的化学教学不仅要为专业学习奠定基础,更重要的是要培养学生的全面素质。因此,化学课程教材体系应以实用性化学知识为重点,以培养学生能力为目的,充分体现医学类五年制高等职业教育层次,培养具有高等职业技术的复合型人才和应用型人才。

五年制高职护理专业《医用化学》与一般专业的教学要求不同,其内容主要侧重于研究物质的组成、结构、性质、变化及其在医学上应用,该课程直接为护理专业课程和专业基础课程奠定必要的理论和实践基础;同时承担着提高学生全面文化素养的任务。然而,医用化学内容繁杂、反应机理难懂、新知识猛增、学时压缩,因此,讲课时稍不留意,就会陷入照本宣科、死记硬背的泥潭,也就造成了教师难教,学生难学的局面。如何在有限的学时内,使学生掌握医用化学的最基础的内容,提高他们的创新能力,是教学改革需要认真探讨的问题。我们教研室主要从教学体系、教学内容、教学方法以及实验教学等四个方面,对该课程进行教学改革。

1.教学体系的改革

五年制高职学生化学基础薄弱,初中阶段只学过很简单的化学理论知识,对化学学科的分类以及应用化学方面的知识了解基本属于空白,如果直接讲一些化学的基本原理和理论,学生根本无法接受,针对五年制高职护理专业《医用化学》教学基本要求和培养目标,我们重点对高职护理专业的《医用化学》课程体系进行了改革,建立以“基础化学”为先导的新课程体系,将该专业化学基础课程体系和教学内容进行了改革与重组,将基础化学实验教学内容进行了打通和整合,例如打破无机化学与有机化学的界线,在讲授基础知识的同时,更多穿插一些简单实用的药物化学知识,以达到加强专业基础课程的科学性与系统性,强化各课程之间的渗透与联系,以及删除陈旧、减少重复、精简学时。为了达到反映前沿、提高水平、强化能力的目的,在新化学基础课程体系中,《医用化学》理论教学删除了一些陈旧的知识。

2.根据高职护理学生的特点,调整教学内容

过去我校护理专业《医用化学》的计划学时所占的比例比较大,但是,随着教学改革的不断深入,课时的减少,为确保知识的完整与够用,怎样结合原有的教学内容,是教师们研究探讨的新问题。高等职业技术教育的主要任务是培养面向基层的高级技术人才,在这种思想的指导下,我们摒弃了原来的本科压缩型内容体系,删去了与专业联系不密切的部分,适当增加了反映近代药物化学发展的新内容,并增加了与社会生活、专业实际密切相关的知识介绍。

如何根据学生的专业特点和接受能力,来选择难易适中、先进实用的教学内容,是取得良好教学效果的关键。医用化学包括无机化学及有机化学两部分,这两部分包含的内容很多,我们精选了和专业联系紧密的内容精讲,无机化学部分侧重于四个方面,即:物质结构与性质、碱金属与卤素、化学反应速率与化学平衡、电解质溶液以及同离子效应和缓冲溶液;有机化学部分侧重于烃的性质、烃的衍生物系列,特别是油脂、维生素、糖类及氨基酸。有机化学部分重点强调各类有机化合物的性质特点,而忽略掉对一些空间异构、反应历程以及立体化学部分等较深的理论。另外,“医用化学”教学内容还补充了一些边缘学科的知识,例如:合理营养和食品安全、食品添加剂、化学与能源及环境等方面的知识,补充的内容以讲座的形式进行,结合学生分组讨论,最后,教师进行总结等。通过对教学内容的改革,打破了书本单一而枯燥的理论教学,通过调整后基础知识的学习,学生能正确理解并运用医用化学基本理论和基本知识解释与护理专业有关的化学现象和化学问题,并能较熟练地进行与护理专业有关的化学计算。

3.改进教学方法,重视能力培养

当今的教育方式,必须正确处理知识与能力的关系。教师应加强智能培养,使学生既掌握医用化学的基础理论与知识,又掌握科学的思维方法,从而具有较强的解决实际问题的能力。我们认为,教学内容的改革,不仅取决于教师本身的学说水平和素质的提高,也和教学方法的改革不可分割。教学方法多种多样,无论采用哪种方法,最终目的是为了能让学生掌握基本知识和技能,并在以后的工作中学会应用,因此,根据学生的实际以及课程的特点,改革教学方法就非常重要了。

传统的教学方法都是教师按照课本讲解,学生基本上处于被动的局面,部分基础薄弱的学生跟不上教师的进度会慢慢丧失学习的兴趣,根据专业以及学生的特点,我们在教学过程中更多采用以下三种教学方法。一是直观教学方法。在教学中应通过外部的感觉来教授一切知识,如果某种东西能够同时用好几种感官去接受,就应当用多种感官去接受它。在教学过程中,为了解决基础化学知识的抽象问题,我们用大量的直观教学法。例如:模型、图片等,特别是对于原子核外电子的分布,通过模型,学生很容易接受有机化合物的分子结构。二是启发式教学方法。在医用化学教学中,如何让基础相差比较大的学生都能有进步?在开始的教学中我总想面面俱到,总想把什么都教给学生,结果效果并不好。经过认真思索及长期实践,我在上课尽可能使用启发式。例如,每一章节要求学生必须提前预习,上课前提问不同层次的学生:你认为本节内容的难点、重点是什么?这样,能让基础好的学生自主学习能力得到提高,也让基础差点的学生能及时了解自己的薄弱处,上课就会更加认真。学生在积极思考中跟上教师的思路并锻炼了学生的思维能力。三是先进的教学手段的应用。要改变落后的教学手段和教学模式,必须发展新的教学手段。计算机、多媒体及网络技术的迅猛发展,为我们提供新的现代教育技术与手段。根据医用化学学科的特点,我们认真整理和制作幻灯片,开发和引进电视系列教材,这些教学工具的应用使课堂教学焕然一新,有利于学生的学习理解和培养学生的创新思维能力。另外,在教学过程中,由于课时比较少,我们一直注重学生自学能力的培养,鼓励学生自学,在自学过程中掌握重点,发现问题并解决问题,同时,引导学生查阅有关文献,学会自己获取知识的本领。

4.密切联系实际,进行实验教学的改革

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关键词:开源;化学;教学;软件

一、引言

化学教学的实践性和操作性很强,但是不是所有的实践都可以用文字描述、概括清楚,例如,反应机理的验证、复杂分子三维结构可视化等,因此、在进行理论教学的同时,需要利用计算机软件对理论知识进行说明,以加强学生对理论知识的理解和掌握。这样首先就面对一个软件选择的问题。尽管有许多软件可供选择,但大部分都是付费软件,与其相对应也有自由软件,但是很多都是试用版或者功能、时间限制版。随着开源软件的蓬勃发展,为化学教育提供新的多样性选择。开源软件即开放源代码的软件,是指在有关许可协议方式的规范下,任何人能够自由获得、拷贝、研究、改进以及分发其源代码的软件。广义的开源软件指任何公开源代码的软件。开源软件具备可免费使用以及公布源代码等主要特征、使用开源软件的优势在于学生一旦懂得操作,即可在工作中可以使用;与其相反,付费软件有可能因为没有购买版权,即使懂得操作也无法公开使用以及出版,不能够做到学以致用。开源软件从系统分,有DOS系统、Windows系统、Linux内核、以及跨平台如JAVA;从功能分,有资料提供软件、结构建模软件、化学编辑软件、反应机理软件、分子模拟软件等。开源软件目前主流仍旧在Linux系统,这对于初学者有一定的难度,但是随着Windows一统天下的局面终结,系统平台也趋于多元化,IE浏览器的终结伴随国外opera、Chrome、 firefox和国内Maxthon、360、QQ等群雄并起的局面,以及手机平台iOS和Android纵横驰骋,足可一见其斑。

二、开源软件在化学教学中的应用

ChemPaster是一款用于编辑化学式的软件,与同类软件相比,其对无机化学式和有机化学式都提供了完美的支持。无需生成中间档案便可将化学式插入各种主流文件处理程序中。提供基本绘图功能,可以直接实现仪器的绘制。提供许多绘制好的仪器图片。Math-o-mir是个强大的公式编辑器。FX Chem Struct提供给教师使用的化学图表工具,内置所有化学符号可供使用。Chemix是一个实验仪器仿真软件,类似Chemoffice实验模块的Flash程序。Veusz可以绘制各种科学图表,内包含Python程序库。

2.资料提供软件

常见的资料提供软件包括ChemHandbook、SCIfinder。与其对应开源软件有基于Java完成的Polyhedron Search可以利用化合物的多面体特征以及对称性进行网络搜索;HSC Chemistry是世界上使用最广泛的热化学计算应用软件。对于合成化学的教学,Systematichem Syntheses Viewer是一大福音,其内嵌的可视器与SysChem公司的网站数据库联合,提供常见目标产物的合成路线。Toxtree是一个有毒化合物的分析工具,可以通过插件对不同的制作方案进行分析,它使用Java编写,可以支持多平台。Kalzium是一个显示化学周期表的程序,还可以根据分子式显示元素的三维立体图,并测量原子之间的距离,其化学方程式配平器还可以实现将化学方程式配平。

3.结构建模软件

常见的付费结构建模软件包括ChemDraw、ChemWindow、Chemsketch、ISISDraw,其中Chemsketch是自由软件,但是更高一些功能则需要付费。在开源软件中,Avogadro是一个交叉平台上的开源的高级分子编辑器和显示程序,可以使用在计算化学、分子建模、生物信息学、材料科学和相关领域中。它提供了强大而灵活的插件功能,界面也非常的友好。GAMGI是用于linux上的一个图形界面来查看和分析原子结构信息程序,对于分子、晶体、玻璃、液体等也比较适合。对于大分子例如蛋白多糖等,可以采用CueMol可视化,它还可以看到分子3D结构并有渲染功能。PyMOL采用可扩展的模块方式,可以方便地集成到其他应用程序中。比较受欢迎的还有Rasmol和Jmol,这是一个相对较弱的三维显示软件。不过它不能编辑和创建分子模型,只有可视化功能。一般情况下,与ISISDraw连用。也可以单独使用,功能也比较简单,容易操作。有特色的是其跟踪日志功能,这里要注意Jmol的开发者特别约定了元素、残基、氢键等各种结构特征的颜色配置。WebLab Viewer Pro自身能够编辑和绘制分子模型,同样功能简单,除了拥有一般三维结构模拟软件的特点以外,它表现生物分子和晶体结构的能力应该说是同类软件中最强的。这就使一些蛋白质分子和高分子有了较为恰当的表示方法。SketchEI主要采用MDL和MOL格式搭建分子结构。另外,还有Chemitorium也是一个比较简单的结构建模程序。

4.反应机理软件

Kintecus通常用于模拟化学反应动力学,也可以研究燃烧反应的平衡和酶反应等。ChemMaths是一个化工计算软件,内嵌EquationsPro包含超过400预设的反应式,DataPro包含超过3000化合物,UnitsPro可以进行超过200个单位转换,ProsimGraphsPro可以展示化工过程,其可以预测化学性质、临界常数、热力学性质,表面拉力等。ReactionLab是一个用于Matlab的工具箱,用于模拟化学反应过程。PyQuante用python写成的量化计算软件。python是种脚本语言,所以,它的计算效率不如c、c++、fortran,因此,在对计算时间比较敏感的一些任务中,基本不可能用python。通常的计算化学软件,由于历史原因很多都是用fortran。Python在计算化学更多的是用来处理不是很大的数据,或者进行文件操作。虽然不像Jaguar,Gaussian或者GAMESS那样快,但是容易理解,易于修改。它目的是提供一组设计得很好的工具,使科学家可以构建自己的量子化学程序,而无需全部自己书写源代码。因此,它可以作为一个教学模型,学习量化程序包的底层机制。流体力学软件OpenFOAM与OpenFVM可用于化工设备中流体流动、传热、传质与反应的计算。

5.分子模拟软件

Towhee软件是明尼苏达大学化学系SiePmann小组在美国能源部支持的复杂体系研究项目的基础之上建立起来的, 由蒙特卡洛分子模拟代码组成,基本功能包括单组分、多组分吸附等温线;最先为预测流体相平衡而设计,主要使用基于特别设计的处理采样分子构象的算法的原子力场,随后扩展到一些系统、多种不同的力场以及固体(或者至少多孔性的)相中。另一个著名的是LAMMPS,最初由美国能源CRADA(Cooperative Research and Development Agreement)联合两家美国能源部实验室和三家公司研发的。 它是一个用于计算大规模体系的经典动力学代码。LAMMPS基于丰富的力场和边界条件,可以模拟原子、聚合物、生物、金属或者颗粒体系。GROMACS是分子动力学软件包,用于模拟含几百到几百万粒子体系的牛顿运动方程。它特别适用于生物分子,如,蛋白质、油脂等有大量复杂健作用的体系,但是由于GROMACS在计算非键作用(这占了模拟的主要部分)时相当快,因此,也可广泛应用于非生物体系,如聚合物。

三、总结

积极鼓励开源软件进入化学教育领域,特别是进入基础教育和高等教育领域,对于未来高端教育技术的跨越式发展无疑是一支强心剂。因此,肩负知识创新重担的年轻教师有责任也有义务在化学教育领域大力推广开源软件。

参考文献:

[1]叶海鹏.开源软件教育探析.软件导刊,2006(10):3-6.

[2]张文正.开源软件在高校中的应用参考.现代教育技术,2008,18(10):110-113.

[3]袁小龙,李晓霞,郭力,等.开源软件在化学数据库分子结构检索中的应用.计算机与应用化学,2008,25(09):1144-1146.

[4]杨晓光.开源软件在化学工程学科中的应用初探.时代教育,2014(06):25.

篇9

关键词:铸型材料基础;教学研究;教学实践;有效教学方法

中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1671-1580(2017)02-0114-05

“铸型材料基础”是我校材料科学与工程学院和京江学院为材料成型及控制工程专业四年级本科生开设的一门专业选修课程。众所周知,铸造是材料成型的主要方法之一,是机械行业最基A的产业,而铸型材料又是铸造工艺中最基础的内容。因此,对材料成型专业的学生来说,努力学好“铸型材料基础”课程、增加相关知识储备显得尤为重要。近几年来,在“铸型材料基础”课程的教学过程中,笔者以学生为主体,以多媒体教学为手段,配合本科教学改革工作,进行了一系列教学理念和方法的探索和实践。本文将系统总结该课程在教学内容、教学方法和考核方式等方面的研究和实践,从而达到及时吸取教学经验、巩固教学成效的目的,为传统教学模式的改革和有效教学方法的引进奠定一定的基础。

一、课程教学特点、目标及存在的问题

对“铸型材料基础”课程的讲授和学习应特别注意理论联系实际。为此,在实际教学安排中除了课堂授课外,还设置了专门的实验教学环节。教材采用李远才编写的《铸型材料基础》一书。通过对本课程的学习,要使学生了解铸型材料的类别、特点和发展趋势,熟悉铸造用硅砂的基本性质和性能、技术指标以及预处理方法,掌握典型黏土黏结剂砂、无机化学黏结剂砂和有机化学黏结剂砂的原材料及其配方、性能、制备工艺以及常见铸造缺陷的产生机理和防止措施。

值得注意的是,该课程的内容涉及到硅酸盐学、矿物学、陶瓷学、无机化学、高分子材料、有机合成、精细化工和铸造工艺等诸多学科,远远超出了单纯铸造专业的知识范围,是多学科结合的产物,理论性和实践性较强,需要学习者具有较宽的知识面和扎实的理论基础。其次,课程主要内容是以造型和制芯工艺的不同为依据进行分类介绍,如黏土黏结剂砂分为湿型砂、干型砂和表干型砂,有机化学黏结剂砂分为热硬砂(包括覆膜砂、热芯盒法砂和冷芯盒法砂)、自硬砂和气硬砂,不同类型的工艺中铸型材料的选用、配方等也完全不同,知识点分散,难以把握重点。此外,教学内容的安排上偏重于理论知识的讲解,较少有具体实例,而实验教学环节则主要针对个别的造型工艺进行实际操作和观察,使学生的整体感性认识较为缺乏,对理论知识的理解和掌握也有较大难度。以上这些可能是造成学生对本课程学习兴趣不强、学习效果差的根本原因。近5年来,对江苏大学京江学院材料成型专业的145名学生进行了“铸型材料基础”课程学习难度和兴趣的调查,结果显示,认为课程学习困难的学生占55.17%,对课程学习不感兴趣的学生比例高达75.86%,如图1所示。

因此,为了充分调动学生对本课程学习的兴趣,有效降低学生学习的难度,帮助学生巩固和加强对本课程理论知识的认识和理解,对现有教学内容和模式的改革刻不容缓。在近几年来本课程的教学中,笔者针对上述问题,就教学内容优化、教学手段改进、考核方式调整等方面一直在进行一些有益的教学研究和教学实践,取得了初步的效果。

二、课程教学内容优化

要充分调动学生学习的兴趣和积极性,使他们由被动学习、被动接受转变为主动学习、主动思考,首先必须要有实用性和趣味性强、特色鲜明、重点突出的教学内容。“铸型材料基础”课程具有理论与实践紧密结合的特点,如果和其他基础理论课程一样只注重对教材中理论知识内容照本宣科式的讲授,而忽视结合实际问题或实例进行深入的探讨和剖析,就难以获得理想的教学效果,学生对知识的运用能力和实践能力也难以得到充分的锻炼。另一方面,单纯就课程的核心教学内容来说,其涉及面非常广泛,知识点较为分散,铸型材料的类型及规格很多,且应用于多种不同的造型和制芯工艺,工艺条件不同,对铸型材料成分、配比和性能的要求也大不相同,如果简单地按照教材提纲讲解,不仅会很枯燥,而且很难抓住重点。为此,经过几年的教学研究和实践,以教材内容为基础,结合专业培养需要和课程特色,对本课程的教学内容进行了系统梳理和优化。总的来说,主要包括以下几个方面:

(一)突出重点内容,提高效率

由于课程内容很多,而课时又很有限,因此教学时应当将每一章节中基础性的内容和学生难于理解的部分作为重点讲解,以便提高讲授和学习的效率。例如,第一章绪论中将“砂芯的分级”、“砂芯黏结剂的分类与选用”作为重点,第二章型(芯)砂用骨干耐火材料中确定“铸造用硅砂的性能”和“原砂的预处理”为重点内容。讲解时的侧重更容易集中学生的注意力,使学生获得深刻印象,能很快抓住学习的重心,达到事半功倍的效果。

(二)强调理论基础,促进理解

课程中理论基础部分往往是学生难于理解的内容,也是与相应造型工艺和质量控制直接相关的内容,不能弱化,而应当作为难点深入讲解。例如,第三章黏土黏结剂型(芯)砂中“黏土的结晶特征”作为理论基础部分,涉及到晶体结构理论,而且直接决定着普通黏土和膨润土不同的黏结机理、性能和应用场合,因此在教学中根据晶层结构和键合方式等进行化学式的推导和结构特点的剖析,帮助学生明确普通黏土和膨润土的结构和性能之间的区别和联系,使他们更加容易理解和融会贯通。

(三)适当增补内容,拓展思维

鉴于教材中有些重要内容遗漏或阐述不够透彻,导致教学内容组织上出现不连贯性,教学时思维容易受到局限,因此适当地增加补充了一些内容。例如,教材第四章无机化学黏结剂型(芯)砂中对钠水玻璃砂的硬化机理仅略有提及,学生难以抓住其本质,因此在教学内容上补充了“钠水玻璃中的平衡反应”,从化学反应和基团形成的角度进行讲解;第五章热硬树脂黏结剂型(芯)砂中对热塑性酚醛树脂黏结剂的性能一笔带过,学生对如何评价其性能感到很迷茫,因此在教学内容上增加了“酚醛树脂的主要宏观性能”,从定义、要求和测定方法方面向学生介绍酚醛树脂的聚合速度、软化点和流动性等性能评价指标。

(四)做好阶段总结,帮助记忆

由于每一章节包含的教学内容很多,课堂信息量大,容易导致学生一边学一边忘,因此采用阶段性总结的方法,帮助学生重复性记忆所学过的知识内容。具体来说,在多媒体课件上按照每一小节讲课的内容列出总结清单,每一阶段讲课结束时空出5分钟对清单进行总结说明,强调其中的重点和难点;下一阶段讲课开始时再用5分钟对前一阶段的讲课内容进行回顾,结合对重难点部分提问的方式来加强学生的记忆。

三、课堂教学方法改进

多媒体教学已成为一种常规的现代化教学手段,具有直观性、交互性、可重复性、针对性等特点。实践表明,通过多媒体课件授课既可以调动学生的学习兴趣,也能够提高课堂教学效率。自2008年以来,笔者根据教材和教学内容自行制作了“铸型材料基础”课程的多媒体课件,其后又经过了多次的修改、调整、补充和完善,力求使其外观精美,并具有较强的系统性、实用性、趣味性和针对性。在课堂教学上,充分发挥多媒体课件的优势,激发学生的学习热情,调动学生学习的主观能动性。例如,在进行第一章绪论的学习时,并没有直接按教材内容讲解砂型和砂芯的制造方法,而是先通过图片展示铸造生产车间的实际操作过程,帮助学生增强感性认识,也摆脱了单纯文字描述枯燥无味的感觉,极大地激发了学生的学习兴趣。以多媒体课件为道具,还必须采用合理的教学方法,才能@得最佳的教学效果。这就需要在课前认真组织教案、规划授课方式。传统的讲授式教学方法虽然被普遍采用,但其“灌输”性容易使学生产生依赖心理,形成被动学习的习惯,因此还应适当配合一些其他的有效教学方法。近几年来笔者在有效教学方法的运用方面也进行过一些探索和实践,积累了一定的经验。

(一)启发式教学法

启发式教学是指根据教学目标和学习的客观规律,从学生的实际出发,采用多种方式,以启发学生的思维为核心,引导他们自觉地、积极地学习和思考的一种教学方法。它强调以“教师为主导,学生为主体”,由授课教师提出问题开始,这些问题以学生已有的经验或知识为基础,引发学生生疑和思考,最后教师根据学生的回答进行点拨讲解,以解除学生的疑惑。“铸型材料基础”课程内容虽然专业性强,但也是以物理、化学等理论为基础的,因此在课堂教学中需要教师为学生创设基于理论的启示性问题,引导学生运用所学知识和经验来分析问题,获得新知。例如,在第一章绪论中讲解“型砂的结构”时,引导学生结合物理学中毛细现象思考型砂具有的毛细管,多孔隙特色有何好处和不足,结合润湿理论考虑如何弥补其不足,并配合彩色示意图实时给予点拨;在第六章自硬冷芯盒树脂型(芯)砂中讲解“自硬呋喃树脂用催化剂”时,引导学生根据催化剂酸性的强弱判断其催化效果,根据催化剂与水亲和力的大小分析其适用范围。由于有已学知识或经验作为基础,因此在好奇心和求知欲的驱使下,学生学习和思考的积极性很容易被调动起来,思维能力也能得到充分的锻炼。

(二)探究式教学法

探究式教学也是始于问题,是指以学生独立自主学习或合作讨论为前提,围绕教学内容,在教师的启示诱导下,使学生能充分自由地表达、质疑、探究和讨论问题,从而将所学知识用于解决实际问题的一种教学方法。它同样重视学生的主体地位,强调亲身体验和合作探究,鼓励学生发散思维、大胆怀疑,从而找到解决问题的方法。探究式教学中的关键是如何设置问题情境,帮助学生主动投入教学活动,为学生进行自主探究学习做好准备。在本课程第三章黏土黏结剂型(芯)砂中介绍“黏土属型的鉴别方法”时,先列举生活中不同材料吸水性不同的实例,学生会很自然地提出“能否通过观察普通黏土和膨润土与水混合后的黏度差别来鉴别它们?”由此就引导他们进入了自学探究环节。在第四章无机化学黏结剂型(芯)砂中介绍“钠水玻璃胶凝时间的测定”时,先以化学中溶液配制为例说明加料顺序的重要性,引导学生自主思考“配制钠水玻璃与酸液的混合液时应当如何考虑加料顺序?”学生在进入自觉学习和探究的同时进一步加深了对前面学习的“钠水玻璃中的平衡反应”等理论知识的理解。适时采用这种探究式教学方法,可以很好地实现“以传授知识为主”向“以培养能力为主”的转变,使学生的自主学习能力、科学探究能力和创新能力均得到培养。

(三)对比式教学法

对比式教学是指潜移默化地引导学生将相近或相似的教学内容进行归纳和比较,使学生更好地理解和掌握各内容的共性和个性的一种教学方法。具体而言,它是将一些既有联系又有区别的教学内容放在一起进行对比分析,明确其中的相同和不同之处,使学生能将各部分内容关联起来,举一反三,达到自行理解和掌握所学知识的目的。对比式教学要求授课教师在知识的广度和深度上下功夫,以全面掌控课程的教学内容为前提来实现。笔者在教学内容优化和教学经验积累的基础上,将“铸型材料基础”课程中具有相似性和对比性的内容整理出来,在课堂教学时通过比较,加深学生对所学内容的印象,帮助他们抓住本质和重点,降低学生学习难度的同时还调动了学生学习的自觉性和主动性。例如,“紧实率”和“紧实度”都是黏土湿型砂的性能指标,字面上学生很容易混淆,但其含义和测定方法上有极大的不同,可以通过对比的方式来介绍;有机黏结剂中“热塑性酚醛树脂”和“热固性酚醛树脂”都是由甲醛和苯酚合成的,但其特性和应用场合完全不同,可以从合成条件和固化条件的区别上进行对比讲解;“胺自硬酚脲烷树脂砂工艺”和“酚脲烷/胺法工艺”采用相同的原材料,同属于冷芯盒法,硬化反应机理相似,但前者为自硬法,采用液态催化剂,而后者为气硬法,采用气雾态催化剂,因此在具体工艺方面又有较大的差别,可据此进行系统性的比较。总的来说,这种对比式教学法有效增强了学生学习的兴趣,帮助他们摆脱了面对新知识时的陌生感,提高了学习效率,使他们能在轻松的氛围中更牢固地掌握这些专业知识。

(四)习题讨论式教学法

习题讨论式教学与通常的主题讨论式教学有所区别,它是由教师将教学内容中各章节的重要知识点(包括基础理论、疑难问题等)精心设计成练习题,指导学生在独立思考的基础上,参与课堂讨论和解答,从而巩固所学知识的一种教学方法。习题讨论式教学具有系统性和针对性,在加深学生对所学知识内容理解和掌握的同时,能够真正提高他们分析问题和解决问题的能力。通过几年的教学实践,笔者在2013年根据“铸型材料基础”课程中各章节的教学内容精心设计了一套题库,包括了200余道不同类型的习题,涵盖了各个章节的重要知识点。在习题讨论时,根据课堂掌握情况和学生作业反馈,明确学生错误的共性问题后,从题库中精选部分针对性和关联性强的习题,供学生讨论和解答。例如,在讲解原砂颗粒组成的符号表示和平均细度计算时,学生普遍感觉文字表述枯燥且抽象,理解起来困难,在习题讨论时通过给出不同符号表示和平均细度计算的实例,将其趣味化和具体化,学生学习的自觉性和积极性大大提高,通过参与解答和讨论,既纠正了他们以前理解上的偏差,促进了他们对知识的理解、应用和扩展,还使他们的自学能力和独立思考能力得到了实际的锻炼。

四、课程考核方式调整

课程考核应当避免应试教育的倾向,不能偏离“以素质教育为核心”的目标。为了达到良好的教学效果,努力实现学生知识、能力、素质的协调发展,顺应当前社会对人才素质的高要求,对课程考核方式的改革也不容忽视。在近几年的教学实践中,笔者对考核成绩构成、期末考试题型等方面进行了一些调整。考核成绩构成方面,除了平时考核(包括上课出勤率、课后作业)和期末考试外,还增加了实验考核,突出了对学生知识运用能力和动手能力培养的重视,也符合本课程“理论与实践相结合”的特点。期末考试题型方面,2013年以来以教案的完善和教学方法的改进(尤其是习题讨论课的增设)为依据,在原来只有简答题和分析论述题的基础上,增加了填空题、判断题和名词解释题三类题型,使考核的知识点覆盖面更广、分布更科学合理,更容易贯穿于整个教学过程中,学生也更乐于接受这样的题型。

近几年的教学实践证实,教学内容上的优化、教学方法上的改进以及考核方式上的调整确实带来了很好的教学效果。图2为对江苏大学京江学院材料成型专业的学生近5年来“铸型材料基础”课程考核成绩分布情况进行统计得到的结果。可以看到,2011-2015年考核成绩为良好和优秀的学生所占比例之和分别为31.82%、46.43%、50%、74.19%、58.83%,表明教学内容和教学模式的改革促进了学生学习的积极性,也一定程度上提高了教学质量。

篇10

[关键词]制药工程;课程体系;改革

[中图分类号]G642.0 [文献标识码]A [文章编号]1005-4634(2012)02-0088-04

0 引言

制药工程是化学、药学、制剂学、工程学、管理学等多学科交叉的边缘科学,其目标是培养具备制药工程专业知识以及从事药品技术开发和工程设计能力,在工程应用研究等方面具有良好的开拓精神、创新意识和实践能力的研究开发型和技术应用型工程技术人才。它要求学生掌握化学、药学、制剂学和工程学的基本理论知识,通过对实验技能、工程实践、计算机应用、科学研究与工程设计等各个方面的训练,具备药品的生产、工程设计、新药的研制与开发的基本能力,并可根据GMP和国家关于化工与制药生产、设计、研究与开发以及环保等各方面的方针、政策和法规,进行药品新资源、新产品、新工艺的研究、开发和设计,从而最终达到药物生产企业所要求的具备药物生产、管理、营销、工程设计和改进等方面的人才目标要求。

国内制药工程专业是在1998年教育部调整工科本科专业时出现的,从1999年秋开始招生,招生层次为本科生;而国外第一个制药工程教育计划早在1995年就已产生,并且专业培养以研究生教学为主,起步时间和教育层次都较高,因此,国外院校对于制药工程专业内涵的理解更专业、更实用、更侧重于药物生产过程中的工艺流程和生产技术等相关工程方面,在课程设置上,国外院校多以西药合成的生产工艺、制备技术、设计技术为主体构建制药工程专业课程体系。但是,根据我国的特殊国情和我国现阶段制药行业出现的各种问题,应将制药工程的内涵延伸到从药品的研发到生产上市的全过程,这其中主要包括如下各环节:新药的研发与专利申请,药品的临床实验,药品的生产,药品的质量控制与管理等等。与传统药学专业的学生相比,制药工程专业的学生更适合在新药的研发与专利申请、药品的生产、药品的质量控制和管理等环节发挥作用。

江苏大学药学院制药工程专业成立于1999年,2001年开始招生。从办学开始就始终紧抓制药工程专业培养目标,注重专业课程体系的改革,为培养高素质、高层次、综合能力和创新意识强的综合型人才而努力。在制药工程专业本科教育课程体系的建设上,始终遵循“厚基础、宽口径、有特色、强实践”原则,因材施教,培养能在制药行业各环节发挥作用的合格人才,为我国制药行业的发展提供强有力的人才保证。经过十多年努力,在制药工程本科教育课程体系改革方面积累了一定经验,现将其改革思路和成果总结出来,以求对全国各高校的制药工程专业课程体系改革有一定帮助。

1 专业体系改革的总体思路和方向

科学、合理的课程体系是培养合格学生的重要前提。针对制药工程专业这个名词来讲,制药工程应为具有药物生产特点的工程技术,其中心是工程技术,因此,制药工程专业课程体系应该突出制药工程专业工程课程体系,强调药物生产专业特色。所以,制药工程专业课程体系改革的目标必须体现具有药物特色的工程技术课程体系。目前,国内制药工程专业的起源主要来自化学化工学院和药学院,少部分来自医学院。因为专业背景的原因导致在化学化工学院的制药工程专业工程类课程较多,而药学药剂类课程明显不足;在药学院和医学院的制药工程专业药学药剂类课程完整,而工程类课程缺乏。专业课程体系改革过程中,各高校应当根据专业背景的不同,努力使得制药工程的工程课程和药学药剂类课程合理的分布,完善制药工程专业课程体系,达到制药工程专业的培养要求,实现制药工程专业的培养目标。

2 专业课程体系构建的原则

2.1 根据制药工程专业特点设置理论课程

制药工程专业为具有药物特色的工程技术专业,因此,制药工程专业其一应包括化学类基础课程,如无机化学、有机化学、分析化学、物理化学等;其二应包括化工类基础课程,如化工制图、化工设备机械基础、化工原理、电子电工学、化工仪表及自动化、化工热力学等课程;其三应包括药物特色的专业基础课,如生物化学、微生物学、药物化学、药理学和天然药物化学等。在具备以上专业基础知识后,根据药物生产过程设置专业方向课程。药物生产过程从原料开始,经过反应前的预处理进入反应,反应结束后进行分离,得原料药,原料药经过制剂便可以得到最终产物――药物。因此,制药工程专业课程应当包括制药分离工程、化学反应工程和生物工程、制剂工程、制药工艺学、制药工程设计等主要课程,但是这些仅仅是工程化的主要课程,要生产出合格的产品,必须为药物特色开设大量的课程,如仪器分析和应用波谱解析、药剂学、药物分析、药事管理与法规、GMP、制药工业三废处理技术等一系列课程。因此,上述课程应该组成制药工程专业课程体系的核心部分。值得注意的是,一定要坚决杜绝根据教师能力和教师习惯开设一些课程,错误的专业课程开设理念会给专业发展带来极大的不便。

2.2 专业方向的淡化和体现

制药工程专业包括化学制药、生物制药和中药制药三个方向,在课程设置上应该遵循总体上淡化专业方向,个体上体现专业方向的原则,即在课程设置过程中,核心课程和实践课程的设置是不分专业方向设置的,所有的专业学生都必须完成专业核心课程的学习,不存在因专业方向不同而课程不同的现象;而对于每一个学生个体来讲,都会有自己学习和研究的方向,这时必须体现出个体的专业学习研究方向,为此根据不同的方向开设专业方向选修课,如化学制药方向开设药物合成反应、有机反应机理、药用高分子材料等课程;生物制药方向开设生物工程、分子生物学、免疫学、细胞生物学、发酵工程等课程;中药制药方向开设药用植物与生药学、中药学等课程。开设专业方向课程既可以满足学生的兴趣学习,又可以深化专业的深度。

2.3 细化制药工程专业核心课程

江苏大学制药工程专业课程体系改革过程中,曾经将制药工程课程进行高度的综合,将多门课程合并为一门课程,以节约授课课时,满足教学计划学时限制的要求。但实践证明,一门课程包括的内容太多,授课教师难免出现部分专业知识不精的现象,采用多位教师合作上课的方式,授课方式和前后的衔接等问题经常因为教师其他教学任务而无法实现完美衔接,致使授课的效果下降。为此,制药工程专业核心内容采取细化的原则,每一部分开设一门课程,既能突出其专业性,又能利于就业。因此,根据细化的原则,江苏大学制药工程专业核心课程开设了制药分离工程、化学反应工程和生物

工程、制剂工程、制药工艺学、制药工程设计、仪器分析和应用波谱解析、药剂学、药物分析、药事管理与法规、GMP、药厂三废处理等课程,不再采用合并课程的方式,专业教育效果明显好转。

2.4 开设制药生产管理、销售和前沿动态类课程

制药生产除了专业知识外,必须增设制药生产管理、销售和前沿动态类课程。因为企业不仅需要技术工人,生产管理人员和销售方法和队伍等都成为制药企业的生命线,因此开设医药营销学、市场学和管理学等课程;同时,作为一名制药工程专业毕业学生若不能把握本专业的发展趋势,在就业和工作过程中必然会失去很多竞争的机会,因此,开设药物设计学、新药研发和制药前沿动态等介绍专业发展趋势的课程是非常必要的。

2.5 适应考研的需要

近年来,受经济的发展和就业形势的影响,考研热门化,制药工程专业同样也不例外,因此,必须照顾考研的需要。首先,在课程开设方面,考研的课程适当增加课时量,加强理论授课;其次,课程学时和学期分布适当调整,即尽量降低各学期学时的差距,同时照顾到第7学期学生的考研和实习问题,将部分课程调整到第7学期开课,节省了学生考研复习的时间,也避免了学生因考研复习而大量缺课的问题。同时,课程体系中应包含实验设计方法、计算机在制药工程中的应用及制药工程专业英语等重要课程,为研究生学习和科研奠定基础。

2.6 加强专业实践体系改革

专业实践体系包括专业课程实验、专业课程设计、专业综合实验、专业开放性实验、认识实习、生产实习、毕业设计等内容。江苏大学制药工程专业教研室一直都很注重实践体系的改革,专业课程实验选择经典项目对学生进行基本技能的训练,专业课程设计紧抓制药生产项目进行,训练学生的工程概念和工程分析处理能力,专业综合实验和开放性实验重在训练学生查询文献、设计实验方案、并进行实验和统计分析的能力,认识实习和生产实习重在训练学生对工业化生产的感性认识能力和理性感悟能力,毕业设计为毕业前的最后一个实践性环节,是学生走上社会前的综合素质的训练过程,必须引起重视。同时要不断改进实践体系,提高实践体系对学生技能的训练,适应社会医药经济发展要求,拓宽专业就业面。如毕业设计的形式不要局限在制药工艺流程的设计和毕业论文上,市场营销类和管理类毕业设计的形式都满足制药工程专业培养目标,可以将毕业设计的形式多样化。

2.7 优化课程在本科各学期中的分布

在满足教育部制药工程专业课程体系基本要求的基础上,需将课程根据课程体系中理论的前后关系将课程合理分配到大学本科的8个学期中,避免学期间学分分配差别较大的现象,避免因此而造成学生在某一学期学习压力过大的现象。同时,制药工程专业包括化学制药、生物制药和中药制药三个方向的课程,三个方向的课程必须合理分布,防止出现某专业方向课程在全面学分制中因选课人数不足停课的现象,并且合理分布还可以让有学习能力的学生完成两个专业方向的课程,有利于学生多学习一些专业技能,有利于学生的就业。

2.8 理清课程间的相互关系

专业课程间的相互关系必须理清,这对于专业教学效果的影响太大,搞不清楚课程的先修和后修关系,势必造成学生对专业课程体系内容的掌握不佳,因此,完善制药工程专业导学图是课程体系改革的又一重要任务。这不仅有利于学生掌握知识,而且有利于引导学生选课,意义重大。

3 专业课程体系改革注意事项

3.1 完善专业课程体系教学文档

完善专业课程体系教学文档有利于教学课程体系改革方案的实现,同时制药工程专业课程体系要实现规范化、稳定化和可变化相结合,这样不仅可以将成熟的教学内容规范地延续下去,而且可以根据教师的科研状况改变部分教学内容,使教学内容具有前沿性,可以提高学生学习的积极性,促进教学质量的提高。

3.2 加强课程体系实施的监督管理工作

专业课程体系改革的监督管理工作是专业课程体系改革的后续工作,但是监督管理工作却决定着课程体系改革的成败。首先,要加强课程内容的管理工作,坚决杜绝授课内容的重复现象,在课时如此紧张的制药工程专业,杜绝重复现象可以节省很多的课时,让学生从中得到真正的实惠。其次,强调课程体系教学工作的落实情况,加强教学的监督,特别是实践教学的监督,避免应付导致课程体系改革形式化,失去专业改革的意义。

3.3 正确引导学生选课

引导学生选课的教师必须完全把握课程体系,防止在选课过程中误导选课,导致学生无法形成完整的专业理论体系和实践体系。同时,摒弃专业课程必须由专业教研室担任的错误理念,专业课程未必一定由制药工程专业教研室承担,很多课程只要有利于学生掌握完整的专业知识,即使专业教研室没有相应的专业教师,也要引导学生正确选课。

3.4 加大专业教师的引进和竞争力度

学校应该根据专业教研室的师资力量,合理的加大教师的引进和竞争。一般情况应该根据弱势专业方向进行师资力量的引进和调控,促进专业课程体系改革的进行。同时,要重视和加强专业任课教师的教学竞争性,促进教学水平的提高,为课程体系改革的实现提供保障。