无机化学的研究对象范文

时间:2024-01-03 18:10:57

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无机化学的研究对象

篇1

[关键词]:无机化学;发展前沿

化学是一种广泛运用于人们生活与工作中的自然科学,是一种基于原子、分子层次,进而对物质的结构、组成、性质变化规律的科学。而无机化学作为化学领域的一个重要二级学科及分支,细致研究了无机物质的结构、组成、性质和相关化学。例如:碳氧化物、硫化物、碳酸及碳酸盐都属于无机化学的研究范围。

由于当前科研工作的复杂性与不确定性,多个领域的研究都出现相互渗透并且相辅相成的现象。目前,无机化学的主要发展趋势是偏向新型的无机化合物的合成和应用,以及对新研究领域的不断探索,并对其进行持之以恒的开辟和建立。

例如,生物无机化学是生物学和无机化学相互渗透的边缘学科;固体无机化学是21世纪大热的新型研究方向。

1、无机化学的发展进程

早期的人类在发展中逐渐学会了使用闪电击打木头致燃烧而产生的火到后来的“钻木取火”也就是使用一定的技术使化学元素充分地为人类所用,当然那时的技术还是较为低级的,不够成熟的。再到后来的古代中国煅烧陶瓷,锻造青铜器,直到这时,人类才真正地开始使用“高级”的技术,运用化学原理和知识技术将某些元素转变为性质不同,用法不同的物质。由于最初的化学研究多为无机物,所以近代无机化学的开始也标志着近代化学的开端。

近代化学始于英国的玻意耳、法国的拉瓦锡以及英国的道尔顿。玻意耳对化学基础做了许多基本研究,比如氢气、磷的制备,金属酸的反应以及燃烧反应等。他着重强调了元素和与合物间差别所在,为化学的建立做出了巨大的贡献。拉瓦锡再使用天平测量之后提出了质量守恒定律,这也是化学学科最重要的定律之一。同时,他确定了物质燃烧是基于氧化作用,了持续百年之久的“燃素说”,以此促进了化学的发展。而英国的道尔顿则提出了原子学说,说明一切元素都是由不能再分割的原子所组成。由此,化学这门科学正式宣告成立。

19世纪30年代时,化学领域已知的元素已达60多种,俄国化学家门捷列夫对这些元素进行了较为细致的研究,从而发现了元素周期律。随后,他将已知的元素按性质进行分类,并绘出了世界上第一张元素周期表。周期律对以后化学的人工合成新元素以及各元素之间的性质类比、寻找替代元素等具有重要作用,因此,元素周期表也对无机化学的现展起到了不可或缺理论支柱。无机化学的研究重点在于解决材料、能源、生命、信息和环境等领域中的科学问题。在1945年核弹,计算机等相关技术的成熟后,原子能技术、计算机、通信等技术大大地推动了无机化学的发展。

现代无机化学的发展同样运用到了大量物理方法和数学定量计算,正在由一个单一学科向边缘学科、交叉学科迅猛发展。例如:二茂铁的合成是这一时代的重要特征,二茂铁是最早被发现的夹心配合物,二茂铁的合成打破了无机化学和有机化学的界限从而开始复兴无机化学。由此,无机化学进入了高速发展时期,同其他化学学科分支一样,从描述性科学向推理性科学过渡、从定性向定量过渡、从宏观向微观深人。

2、无机化学的研究及运用方向

2.1生物无机化学

生物无机化学是现今无机化学学科中一门运用较广泛的分支学科,它是生物学与无机化学的交叉产物。其研究对象多为生物体内的金属(和少数非金属)元素及其化合物。生物无机化学的研究对象范围之广,从分子颗粒大小来说,其涵盖了从生物小分子到生物大分子;从研究的系统来看,它又囊括了从单独的生物分子到整体生物体系。而近年来,研究者们又开始了对细胞层次的研究,并且逐年扩大对其的研究规模与研究力度。

而我国对生物无机化学的研究主要体现在:稀土元素生物无机化学、药物中的金属及抗癌活性配合物的作用机理、金属离子与细胞的作用、生物矿化,环境保护等方面。其中,在研究金属蛋白的结构与功能作用、生物大分子与金属配合物的相互作用、生物矿化、金属离子生物效应的化学基础以及无机药物化学等方面都具有了相对成熟的研究团队与相对固定的研究方向,并且,研究队伍也趋于年轻化。

对生命过程的研究是生物无机化学中最重要的研究之一。生命过程的核心之一是能量的转换,而能量转换的中心过程是电子的传递,因而生物电传递成为近年来生物无机化学研究的热门课题,包括以微生物培养基为电解液的生物原电池研究以及对生物电的利用。

我国的生物无机化学是在国际学术潮流引领之下,初步发展起来的一门新兴学科。在短短的几十年的时光中,在研究人员的共同努力下,不仅得到了令人瞩目的成果,并且涌现一大批愿为科学献身的年轻人才。而从长远来看,我国生物无机化学学科的发展将趋向于生物大分子更深层次的研究,并且逐步在国际无机化学领域展露头角。

2.2绿色化学

绿色化学的核心是使用一定的化学技术从源头彻底治理或减少现代工业和化学实验中产生的对人体有害,对大自然有明显危害作用的副产物,而不是先污染再治理。

近年来,研究开发无毒、无害的原料代替有毒、有害的原料来生产所需要的化工产品等等已经成为绿色化学的研究热点之一。比如对新型制冷剂的研究,当人们已经意识到价格低廉,使用方便,效果明显的氟利昂对环境有着极大的伤害,例如,氟利昂会破坏生物赖以生存的臭氧层,加剧温室效应等等。就开始了对新型制冷剂的研究。比如碳氢化合物特别是丙烷已经在石化工业大型制冷装置中应用多年。因为丙烷具有优良的热力性能,相对分子质量比氨大,但不及氟利昂中的CFC、HCFC、HCF的效果显著。除此之外,还有能够防止白色污染的生物降解塑料的研究开发及应用等。因此,绿色化学越来越受到人们的欢迎。

2.3固体无机化学

固体无机化学是一门由固体物理、无机化学、材料科学等学科的相互渗透、交叉形成的一门边缘学科。固体无机化学趋向于研究无机化学材料的性质、组成、结构、制备、功能等一系列相关领域,属于现今无机化学领域中研究较为热门,运用较为广泛的学科。

在该领域,研究人员们不断发现了许多具有特殊功能的化合物,如:C60 、纳米材料、火箭助燃剂N2H4等等。同时,研究人员们也在原电池,电解池等方面广泛应用了固体无机化学方面的知识,并获得了较为重大突破,可以使化学物质在电流的作用下所产生的能量以及物质充分地为人类所用。而在对盐类水解的相关研究中,研究人员们发现便于找到元素内在的性质和微观数据的方法,从而引导人们制造出更加精密的测量仪器和材料,在无机化学中起到了不容小视的作用。在固态物体中,有着比液态和气态更复杂的结构,所以对固体无机化学研究的发展前景也是非常广阔的。

3.结束语

面对不断加快的生活脚步、面对不断提高到人民生活需求与对自然改造的要求、面对环境科学、材料科学、信息技术科学等众多学科的高速崛起、快速发展的挑战,化学作为“前辈”学科也在不断地进步出新,努力设计出新型品种来满足国民物质文化生活需求,使人类的生活方式更加简单。当然,对化学的研究最终的目的是造福国家,造福人类,尽管人们也已经发现了许多,但是,大自然是无穷无尽的,还有更多的未知世界等待我们的探索。虽然这很困难,但是我相信,我们在国家和党的领导下,一定能克服种种困难完成我们的任务,推动国家的发展,从而实现中华民族的伟大复兴!

[参考文献]:

[1]杨频,我国生物无机化学的发展,化学通报,1999,12

篇2

论文摘要:就业导向驱动是市场经济对教育的必然要求。市场经济下的化学教学已不同于以往计划经济下的化学教学。在中医药院校的无机化学教学中,重视传统教学方法的继承与发挥,努力探索利用现代化手段进行创新,结合专业激发学生学习兴趣,提高学习能力,提高综合素质,有利于培养智慧型应用人才。

当前我国高等教育正处于由精英型教育向大众化教育、由应试型教育向素质能力培养型教育转轨的时期,这是我国高教事业的重大变革。为了适应这一新形势,中医药院校教育必须改革,而教学改革是教育改革中的一项重要内容。目前,大多数中医药院校的无机化学教学,无论从教材结构、教学手段,还是从与专业结合的角度来看,都与满足教育转轨的需要、适应学生就业的需求有较大差距,无法满足学生学以致用、举一反三的实际需要。无机化学是中药学、药学等相关专业学生人校的第一门重要基础课。

它不仅为后续有机化学、分析化学、物理化学等相关课程提供必备的思维方法和综合运用能力,还担负着使学生尽快适应大学的教育模式和学习方法的重要任务。上好无机化学课,对中医药学生从高中的应试教育向大学的素质教育转化起到特殊作用。

一、重视绪论课,激发学习热情

良好的开端,是成功的一半。无机化学绪论课的主要内容,通常是从介绍化学研究对象,到无机化学研究对象、发展前景、与中医药的关系,再到无机化学的学习要求和学习方法。讲课时,可突出以下几个方面。

1.无机化学是化学学科的基础和母体。我国国务院学位委员会规定无机化学为化学学科所属的七个二级学科之首,其余依次是核化学和放射化学、分析化学、有机化学、物理化学、高分子化学和环境化学。

2.强调无机化学与药学的关系。某些无机物质作为矿物药,是中药的重要组成部分。我国地域辽阔,矿物药种类繁多,应用矿物药治病历史悠久。《中药大辞典》、《全国中草药汇编》等专著也有矿物药记载。目前在新药开发中,以无机物为主的制剂也大量出现。研究金属元素和药物的关系,研究在生物体内由于这些元素的失衡所引起的各种疾病和治疗这些疾病的药物以及治疗手段,即药物无机化学,是近十多年来十分活跃的一个领域,可以认为是生物无机化学的一个分支。另外,最近的研究表明,在抗癌化合物的任意筛选中,从无机化合物中发现活性物质的概率要比在有机化合物中大25倍。

3.提出“做人”的道理,落实“育人”的目的。韩愈认为:“师者,所以传道、授业、解惑也。”世界著名的牛津大学和剑桥大学都以培养有“教养”的人为目标。他们认为培养学生有“教养”,比具有高深学识更为重要,教育的成果“不是书面是人”。作为入学第一门基础课的任课教师,当然有义务向学生进行一次“做人”的道德思想教育。

曾经两度获得诺贝尔奖的居里夫人在法国发现了新元素,毅然选择自己的祖国波兰来命名它为“钋”(Pdandium);我国化学专家侯德榜,早年留美,1920年获得哥伦比亚大学研究院化学工程博士。1921年毅然回国,面对国际制碱托拉斯对我国碱业的垄断,决心振兴民族化学工业。他不辞劳苦,潜心研究,首先提出了联合制碱法,被公认为侯氏制碱法,为我国制碱业做出了辉煌的贡献③。适时对学生进行一些诸如此类的爱国主义思想教育,能激励学生为振兴我国的中医药事业而学习的热情。

二、重视学习能力的培养与训练

对于刚从高中升人大学的新生,多习惯于原来的学习方法,并以中学的教学模式要求教师。而实际上,大学课程内容多,信息量大,授课进度快,课堂复习辅导时间少,但自习课相对增多。因此,新生可能会出现两种不良现象:一是放松学习,利用自习课、晚上时间来弥补高中阶段因紧张应试而失去的玩乐时间;二是找不到适合自己的学习方法,被老师拖着疲惫地向前赶进度。为了避免这些现象,教师必须给予正确的引导。

1.重视课前预习,提高学习能力。先告诉学生每章的重点、难点,课堂讲授大约几学时,讲授的基本内容,让学生心中有数。每次提前下发预习内容,给学生布置明确、具体、带有启发性的阅读提纲,或设置一系列阅读思考题,帮助他们把握重点,了解难点,预先了解知识的脉络体系。

2.课后归纳,启发思考。每章内容学习完之后,要求学生先自

己归纳总结本章所学内容。归纳总结可以按照事物求同的某种属性,运用求同思维去进行;也可以根据事物本质加以概括,使知识更加简约,更加精练,更加便于理解和记忆。譬如理论部分可用条理式,比较式。如在“弱酸弱碱电离”、“缓冲溶液”、“沉淀平衡”中都提到了“同离子效应”的概念,有无类似之处;在“分子结构”一章中,提到了多种化学键理论,可比较这些理论提m的先后顺序,各自的优缺点,更适用于解决那一类问题;在“酸碱平衡”一章中公式很多,它们在使用时各有什么局限性;等等。在进行这样比较、归纳、总结后,可将前后知识梳理清晰。在此基础上可启发学生独立思考融会贯通。

三、尊重传统,结合中医药特点,活跃教学气氛,启迪智慧

诺贝尔奖获得者杨振宁先生在比较了中美的教学方法后指出④:中国的传统教学方法重视演绎、推理,其结果就是按部就班,严谨认真,基础好,但创新精神不足;而美国的教学方法中归纳、综合和分析相互渗透,虽不够严谨,但其效果是独立思考和创新精神强。双螺旋结构是1953年由一位青年生物学家沃森和另一位青年物理学家克里克提出的,但他们的研究方法应该讲是模仿化学家鲍林的。鲍林依靠他在结构化学方面的优势,从原子之间的立体化学关系,氢键的配置,采用拼搭模型的手段,就将一螺旋的结构“猜”了出来。教学中训练学生从大量的知识堆积中找出共性,上升到理性认识的思维方法,不仅能提高学习效率,更能培养学生分析问题、解决问题的能力。通过这种教学方式,开发了学生学习的各种潜能(分析、理解、记忆、想象等),达到了素质教育的目标。

无机化学的特点是知识繁杂,有人戏称无机化学为“无理化学”。如果教师不注意调整教学方式,一本教材,一支粉笔,面无表情讲完一本书,学生也只会死气沉沉,心不在焉地听完一本书。教师与学生感情上没有沟通,教与学配合不紧密,学生对这一学科的学习就不会有太大的热情。爱因斯坦有句名言:“兴趣是最好的老师。”学生对某一学科有强烈的兴趣时,就会产生积极的探索精神,从而提高学习的自觉性和学习效率。

1.理论与实际相结合,激发学生的学习热情。如介绍无机化

合物在中药方剂中的应用时,可治流行性乙型脑炎的“白虎汤”:生石膏50g,知母18g,甘草6g,粳米9g。方中君药生石膏[c.so·H20]味辛甘,性大寒,善能清热,并能止渴除烦。治疗暑湿的“六一散”:滑石18g,甘草3g。方中君药滑石[Mm(Si,O.。)(0H)】能清tl,解暑热,渗湿利小便。暑湿证兼tl,悸怔忡,失眠多梦者,用六一散加辰砂,灯心汤调服,即“益元散”。用于清热开窍,豁痰解毒的“安宫牛黄丸”:牛黄、郁金、黄连、朱砂、山栀、雄黄、黄芩各一两,水牛角浓缩粉一两,冰片、麝香各二钱五分,珍珠五钱,金箔衣。方中牛黄味苦而凉,能清心解毒,熄风定惊,豁痰开窍与麝香共为君药;佐以朱砂【Hgs】、珍珠[CaCO,】镇心’安神,以除烦躁不安;雄黄【As2S2】助牛黄以豁痰解毒;用金箔【Au】为衣,亦是取其重镇安神之效⑥。这些例子学生很有兴趣,也紧密联系了无机化学与中医药的关系。

2.利用课堂演示实验,增强教学互动性。如讲配合物一章时,用演示实验就可很好地导人配合物的定义,取得更好的效果。另外有很多元素性质部分的验证实验因学时有限,学生不能在实验室做,对于其中重要的、经典的实验,可在课堂上演示,并请学生毛遂自荐上台示范。示范时一方面要先分析实验现象;另一方面为了观察到是否发生了反应,就要体现出是否有现象变化,那么加试剂的先后顺序也应事先琢磨好。这样学生不仅掌握了书本知识,在实际操作中锻炼了动手能力,提高了分析能力,也使课堂气氛更活跃,提高了学生的学习兴趣。

3.探究教学方法,教学相长。教师在课堂上仪表端庄,和颜悦色,精神饱满,思维敏捷,幽默机智,则课堂气氛活跃,师生关系融洽。教师还应创造机会让学生发问,加强课堂教学的双向交流,做到教学相长,师生互动。对于学生提出或回答的问题给予肯定,保护其积极性。多给予学生表扬,多用激励性和指导性语言来激发学生的上进性、自尊心。学生喜欢这样的化学老师,对化学学科也会产生一种亲切感,即所谓“亲其师,信其道”。

四、鼓励创新,利用现代化手段激励学生学以致用。

篇3

关键词:高中教学;有机化学教学;教学策略

部分学生由于对高中有机化学没有掌握到学习要领,因此对化学知识吸收能力不强、不能灵活运用知识,出现知识拖欠情况,逐渐跟不上课堂进度,进而陷入学困境地。针对这一问题,高中化学教师该如何采取有效措施去这一问题的症结所在,是本文中笔者所要重点提出与研究的。

1基于学生的学习兴趣,选择教学的最佳时机

对于任何学习科目而言,良好的学习兴趣都是其能够主动投身到学习过程当中,在课堂上完全跟随教师的思维而展开学习和理解活动的重要基础与前提。所以教师在展开有机化学教学的过程中,要充分把握学生的兴趣点,选择更加符合高中生心理特征、思想特点以及兴趣爱好表现的教学时机,在课堂上引入新内容、新观点以及教学重点等。由于化学本身是与现实生活、人类生活科技进步、乃至于人体机能构造都有着密切联系的学科,因此教师可以通过引入这样一种关联性,有效激发学生的学习兴趣。再例如,整个高中化学教材的设置,其内容划分为有机化学和无机化学两大版块,当无机化学的学习结束之后,学生随即而来接触到的就是有机化学,这个时候就有可能因为接触到一个全新的知识体系,而感到好奇和兴奋,这本身就是一个兴趣拔高点,也是教师可以用来把握教学的第一个最佳时期。

2处理好不同知识模块之间的过渡与衔接

高中有机化学部分的教材内容涉及主要包括两方面内容,即必修板块和选修板块。相对而言,前者是内置于“化学与可持续发展”部分展开的较为笼统的介绍,而后者则是相对独立的教学板块,有非常详尽的有机化学教学内容与模块设置。鉴于此,教师在展开具体的教学活动时,就需要充分处理好这二者之间的关系,做到必修内容和选修内容之间的有效衔接,使学生产生良好的过渡和缓冲心理,具体来说,主要包括下述两方面内容:首先,时刻把握化学课程学习的主题与精髓,即“结构决定性质,性质反应结构”。同时这也是有关有机化学学习的一项非常重要的指导思想,在解决诸多有关该系列内容的题目当中会发挥十分重要的作用。它指的是学生必须充分认知和理解“官能团”在有机化学学习过程中所能起到的作用和所扮演的角色,在通过必修课程模块当中理解和掌握到一定有机化学代表物的基础上,能够根据“官能团”的一致性,由代表性物质引申出一系列具有相似性或关联性的物质,例如从甲烷到乙烷,甲醛到乙醛,甲醇到乙醇的过渡;或者由乙醇过渡到一半醇类化合物和其它经济基化合物等,实现从个性到共性的推论。其次,充分认知和理解自然科学学习的主要方法———“归纳、演绎和类比推理”。例如在学习脂肪烃这一章节的相关内容时,就可以充分采用“复习再现、迁移提高”的教学模式。教师可以首先通过演示甲烷、乙烯等有机化学物质的立体模型,通过复习、总结出个性特点和结构规律;然后通过学习迁移,根据有机化学学习的关键点“结构决定性质”,进一步的出所有有关烷烃、烯烃的结构化学式的表达方法、结构特点以及其性质表现。其目的在于让学生在手动的观察过程中,能够更为清晰和直观到感受到有机化学的空间感、和立体感,从而在由手到眼、再到思考的过程中,不断提升个人的思维判断能力和类比迁移能力。

3利用多媒体或其它现代化的教学设备辅助教学

有机化学当中所涉及到的物质大多具有非常复杂的结构特征,其内部空间排列、次序以及不同元素之间的组合关系都呈现着非常明显的特殊性,会为学生理解和充分认知这一章节与该系列内容的知识带来一定的困难。因此在有机化学教学过程中充分使用各类辅教学资源(挂图、视频影像、立体模型等)就显得十分重要。通过引入各类现代化的辅教学设备,不仅可以让学生对有机体的空间构型、元素比例、结构排列以及同分异构等问题产生非常直观的认知,还能在一定程度上培养学生的空间想象力和思维关联性,从而起到加深学生学习效果与理解力、记忆力的作用。

4注重对学生学习能力和分析能力的培养

对于有机化学的学习者而言,在教材设置促使其必须有传统无机化学转向有机化学进行过渡时,会出现思维上和学习方法上的“不适应”,其不仅表现在解题过程和理解问题中出现的“不适应”,也表现在课堂上传统的思维模式却没有办法接受全新的知识讲解过程,事实上这些都是由有机化学这一全新知识模块其独有的特点所造成的。相对于有机化学,无机化学从整体课程的设置以及内容的排不上来说,所涉及到的知识点、记忆点都比较少,需要强行理解的部分也不多。但是由于有机化学本身是“结构至上”的一系列内容,因此多样的组合导致了多样的变化,也导致了学科的复杂性,这就对学生的综合素质出现了不小的挑战与更高的要求。在这样一种局面下,学生就要打破传统的思维定式,不断提升自我的思维判断能力和逻辑分析能力,以一种全新的视角来展开有机化学的学习。

5结语

综上所述,高中有机化学部分的教学是整个高中化学进程中的关键点与难点。对于化学教师而言,为提高教学质量就需要基于学生的学习兴趣,选择教学的最佳时机;处理好不同知识模块之间的过渡与衔接;利用多媒体或其它现代化的教学设备辅助教学;注重对学生学习能力和分析能力的培养———只有这样才能让学生逐渐克服对于有机化学学习的困境,从而更好地投入到对知识理解和内容吸收的过程当中。

参考文献

[1]周莉.新课改下有机化学教学有效性分析[J]理科考试研究:高中版,2013,20(12):65-66.

篇4

化学是护理专业的基础课程。本文对护理专业的无机化学、有机化学、分析化学几门课程的教学内容进行了整合,以期待基础化学能更好的服务护理专业的专业课程。

关键词:

护理专业;化学;教学;整合

高职高专护理专业的化学课,既是公共课,又是专业基础课。公共课是指以作为社会存在的个体必须掌握的基本的社会共同知识为标准,而不应以专业学习的“够用”为标准。专业基础课是后续专业课学习的基础,旨在让学生掌握与护理联系紧密的基础化学知识、理论的同时,掌握化学实验的基本操作和技能,具备科学思维能力、严谨的科学态度和创新精神,为其它后续课程的学习及今后的发展打好基础[1]。

1化学与护理专业的关系

1.1人体生命与化学

人体是由糖类、蛋白质、脂肪、核酸、无机盐和水等化学物质组成。人体的生命过程也是很复杂的物质变化过程,一切生理、病理现象、代谢过程都与化学密不可分。要掌握人体这一系列变化过程的本质就必须学好化学。

1.2疾病预防与化学

在疾病预防中,常用化学方法对空气、食物、饮用水等进行监测与处理,从而找到预防疾病的有效措施。如配制消毒剂、酒精、注射液以及以上物质的保存及使用的注意事项等都要运用化学知识。

1.3疾病诊断与化学

疾病确诊后就急需药物来进行治疗,各种药物的组成成分、化学结构、理化性质及其在体内所发生的变化和作用都与化学有密切联系。如临床上常用氢氧化铝、碳酸氢钠、乳酸钠来治疗胃病。由此可见,化学是是与护理专业紧密联系、不可缺少的基础课程,是专业课程的前置课程,想学好护理专业的基础课程必须首先学好化学,而现阶段的护理专业的基础化学课程无论从内容上还是习题设置上都明显滞后,不能引起学生的学习兴趣,严重影响基础化学的教学效果,所以必须对其进行改革,才能适应现代护理观下的教学需要。

2高职高专护理专业基础化学教学现状

高职高专的学生大多数基础知识比较薄弱,排斥传统的教学观念,喜欢动手,但不善于学理论;思维活跃,但缺乏韧性;有渴望成功的心态,但是缺乏耐心;有一定的,但是缺乏实际的动手经验;接收新知识很快,但是缺乏对知识的梳理和深入的思考;自学能力较弱;缺乏自我管理、约束性。在这种情况下,如果让学生按部就班的学习无机化学、分析化学、有机化学的课程内容,难度比较大,所需课时过多,会占用专业课课时,影响专业课程的进度。从教师的授课方式上看,多数教师一味地跟着教材走,教学内容单一,教学手段陈旧,教学方式不会变通,不能很好的融合化学知识和护理专业知识,学生听课索然无味,没有发挥学生学习的主动性。从现有教材上看,基础化学教学内容繁多而广泛,许多知识的理论性太强,而实际应用价值不大,如现有教材中的杂化轨道、缓冲容量、电极电势的计算、有机化学的反应历程等知识难度太大,在进行基础化学整合时应进行删减,整合过程中应该突出重点,注意补充进与生活常识和专业课程相关的内容。经过整合,化学教学从学生听不懂、不想听转化成是能听懂的,爱听的[2]。为了更好的让化学服务于护理专业的专业课程,整合基础化学课程整合势在必行。课程整合从狭义上讲,是指一种特定的课程设计方法;从广义上讲,课程整合不仅是一种组织课程内容的方法,还是一种课程设计的理论以及与其相关的学校教育理念。为了培养出“高素质、技能型”的护理人才,笔者遵循高职高专基础化学教学的特点,选取护理专业为研究对象,将基础化学教学内容与护理专业课进行相互融合,力争使整合后的课程既在宏观上涵盖学校教学系统的学生、内容等要素,也要在微观上涉及到认知,情感、技能能成分,让基础化学更好为护理专业课程服务。

3针对护理专业课程调查后进行的基础化学内容梳理

作为专业课程的前期的基础课程,要想改好化学课程,必须掌握专业课程需要哪些化学内容,为此笔者调研了护理专业的专业课教学内容,对所需基础化学内容做了如下统计:3.1无机化学:物质的量及相关计算;化合物的结构及性质;离子反应;溶液的酸碱性;酸碱中和;盐类的水解;化学平衡;影响化学反应速率的因素;分子间作用力。3.2有机化学:有机官能团的辨别;糖类、脂类、蛋白质的结构及性质;杂环化合物;对映异构。3.3分析化学:溶液的配制;溶液的稀释及溶液浓度的计算。除了以上内容上的整合外,笔者还认为在实际教学中应该引入大量和护理相关的教学实例,提高学生的学习兴趣。如各种常见药品的主要成分所属的化学物质,从而引申其性质,最后再次重申其应用以加深巩固化学知识。实例:在讲解酸碱中和的时候可引入常见胃药“胃舒平”。通过PPT图片展示“胃舒平”的主要成分为Al(OH)3,讲解从物质分类上属于弱碱,有碱的通性,所以可以中和过多的胃酸,再延伸到化学方程式的书写。有了实例,让书本上的印刷体可以跃然纸上,让学生更好理解和接受。

4整合后的预期教学效果

通过教学整合与改革,期望我们的学生能够具备以下能力:独立认领与正确使用化学仪器;重点掌握溶液的配制方法;根据实验要求,通过文献查阅设计出合理的实验方案,独立完成实验设计;描述实验现象,正确、规范地完成实验记录。参与课堂讨论,课后及时复习和独立完成作业,努力提高学习和获取知识的能力;认识科学探究的意义和基本过程,能提出问题,进行初步的探究活动;学会运用比较、分类、归纳、概括等方法获取信息并进行加工,能用文字、图表和化学语言表述有关的信息;参与交流和讨论,学会清楚地阐述自己的观点,表达交流学习方法。感受并认同化学在社会发展和医药研究中的积极作用,保持和增强对化学现象的好奇心和探究欲,发展学习化学的兴趣,形成一套行之有效的学习方法;关注与化学有关的社会问题,逐步树立珍惜资源、爱护环境、合理使用化学物质的观念;发扬善于合作、勤于思考、严谨求实、勇于创新和实践的科学精神。总之,化学教师在教学中要不断总结、不断整合教学内容,并配以适当的教学方法,通过对护理专业化学基础知识与护理专业整合的实践研究发现,学生对所讲授的学习内容越感兴趣,对知识与技能掌握得越扎实。同时,在化学课上引入护理专业问题,也为学生学习后续课程打下了坚实基础。当然,目前的整合实践仍处于初始起步阶段,要想让教学设计更加合理,教学效果更好,还需不断深入探索和反思,以使基础化学教学能更好的服务于护理的专业课程。

参考文献

[1]华美玲.关于高职护理专业化学教学的几点思考[J].卫生职业教育,2006,(11):94-95.

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关键词: 绿色化学理念 化学实验 药学专业

20世纪90年代,在环境与发展矛盾日益突出的形势下,绿色化学作为新兴交叉学科应运而生,利用化学技术和方法减少甚至消灭对人类健康、生态环境有害的原料、催化剂、溶剂、产物、副产物等的使用和产生。绿色化学的理想是不再使用有毒、有害物质,不再产生废物,它是一门从源头上阻止污染的化学。

化学是一门以实验为基础的自然科学,实验教学是培养学生创新能力和优良素质的有利手段。药学实验教学与绿色化学联系最为紧密,药学专业的实验课大多与化学有关。实验室是高校进行教学和科研的重要基地,是激发学生学习兴趣和培养学生实践能力的重要场所。但由于现有技术水平的限制,为了达到某些教学目的,不得不开设一些非绿色实验,由此而产生废液、废渣、废气。目前我国高校的各类药学(化学)实验室就像一座座微型化工厂,每天排放着各种污染物,而且由于化学实验中所用试剂品种多,排放的污染物成分复杂,治理起来更加困难,并对生态环境造成很大污染。因此,在高校药学专业药学(化学)实验课中渗透绿色化学理念已迫在眉睫[1]。

我校现行的药学专业化学实验课程体系是:无机化学实验、有机化学实验、分析化学实验和物理化学实验,简称四大化学实验。将绿色化学新理念适时地渗透于四大化学实验课程中具有重要意义。

一、无机化学实验绿色化

无机化学实验作为药学专业学生进入大学后的第一门化学基础实验课,在整个药学教学过程中处于举足轻重的地位,将绿色化学理念融入其中,不仅能保证学生具有良好的实验环境,而且能使学生在潜移默化中感受绿色化学的教育[2]。

在化学实验中废液、废渣的排放是不可避免的,根据实验目的,在不影响实验效果的前提下尽量使用低毒和无毒化学试剂替代有毒化学试剂以减少有毒试剂的排放。例如:传统实验中,沉淀离子及沉淀剂大部分使用的是Pb(NO■)■和K■CrO■,采用这些沉淀离子及沉淀剂现象比较明显,但Pb、Cr是有毒重金属,排放到水中会对水资源造成严重污染。为了既保留传统实验的精华,又减少实验废弃物对环境的污染,我们根据绿色化学理念及多相离子平衡的实验原理重新选择沉淀离子及沉淀剂。对传统实验和改进实验进行对比如下(表1)。

表1 传统实验和改进实验的对比

结果表明:改进后实验效果也非常好,同样达到了实验目的,并且减少了有毒物质的使用和排放,实现了无机化学实验的绿色化。

同时,利用计算机模拟化学实验可减少药品的损耗,安全且可防止环境污染,此方法适用于模拟那些易燃、易爆危险性较大的实验,以及演示某些常规所不允许的实验操作,如用启普发生器制取乙炔等。

二、有机化学实验绿色化

大部分有机化学实验课采取传统教学模式,即基本操作实验、基础性质实验、合成实验,存在诸多弊端[3]。随着实验设备的不断更新与完善,充分利用实验室现有实验条件,将有机化学实验实行绿色化,不仅能锻炼学生的基本实验操作能力,而且可降低“三废”的排放,减少对环境的污染。

首先,合理选择和重组实验内容,不但满足了培养学生实验技能和科研能力的需要,而且体现了有机化学绿色化的思想[4]。例如,将“由苯制备硝基苯”“铬酸氧化法制备环己酮”等实验删除,因为此类实验中原料和产物的毒性较大,会通过皮肤进入血液而引起中毒并且在体内难以代谢。同时可增加“从茶叶中提取咖啡因”绿色化实验[5],此实验中练习了三个实验操作:回馏、蒸馏和升华,不仅训练了学生的动手操作能力,而且所用药品和试剂无毒无污染。在达到应有实验效果的同时减少了实验原料对环境的污染。

其次,利用半微量实验代替常量实验。在半微量化实验教学过程中,把化学实验“绿色化”作为探究型课题,让学生进行探究,鼓励他们对原有可能导致环境污染的常规实验方法进行改进或重新设计[6],减少药品用量,选用低毒试剂。

三、分析化学实验绿色化

分析化学是药学专业学生的必修课程,分析化学实验与其他实验一样,在传统的样品采集、处理、测试中均会产生一些有毒有害或对环境不友好的废弃物。将绿色化学思想融于分析化学试验教学中,有效地减少实验过程中对环境造成的污染,培养学生的绿色化意识是高校分析化学实验教学改革的重点[7]。

将单个独立的实验以串联形式连起来,可最大限度地利用化学试剂。例如,重铬酸钾法测定铁含量是一个非常经典的分析化学实验,并且与实际联系紧密,学生通过此实验可以进一步掌握氧化还原滴定法的基本原理。实验中所用的重铬酸钾非常稳定、易提纯并且氧化性适宜,适合用作滴定剂。为此,我们将重铬酸钾法测铁含量和间接碘量法实验进行串联,在重铬酸钾法测铁含量实验中用来润洗滴定管的重铬酸钾和滴定结束后剩余的重铬酸钾溶液进行再利用,因为该部分溶液仍较纯净且浓度在一定范围,作为废液弃置非常浪费。因此,可测定单独收集的该部分重铬酸钾溶液的准确浓度,作为间接碘量法中标定Na■S■O■的基准物质。由此可见,串联实验一方面可以减少药品的浪费,另一方面能够相对降低对环境的污染。

四、物理化学实验绿色化

物理化学实验课是继普通物理、无机、分析等前修实验课后的一门综合基础化学实验课,是连接基础学科、应用学科和科学研究的桥梁,对于培养学生“绿色化学”意识具有直接作用[8]。

首先是实验装置绿色化。在诸多物理化学实验中,传统的测温、测压仪器都是大量含汞仪器。如在测量凝固点下降时使用的贝克曼温度计、测定液体饱和蒸汽压时使用的U型管水银压力计、测量大气压时使用的水银气压计等。水银是有毒有害的物质,实验过程中一旦操作不慎,发生泄露,将造成污染,危害学生和教师的健康。因此,可使用新型测温测压仪器,例如用数字式精密温差测量仪取代原有的贝克曼温度计;用数字式低真空测压仪取代原有的U型管水银压力计;用数字式气压计取代水银气压计。它们采用新型传感技术,精度高、稳定性好、无污染。这些仪器的使用不仅解决了汞污染问题,而且操作简单、读数清晰、测量精度高,使物理化学实验的测温测压手段更方便更安全。

其次是实验内容绿色化。根据“绿色化学”从源头消除污染的原则,可采用无毒或低毒的药品代替有毒药品的方法实现实验的绿色化。如在“双液系相图”实验中可用环己烷代替苯,环己烷的毒性还不及苯的十分之一。此外,在“纯液体饱和蒸汽压的测定”实验中的用纯水为研究对象替代纯有机液体,在“表面张力测定”实验中使用乙醇代替正丁醇,使化学药品的污染在源头上得到了控制。实验经改进后污染程度降低,实验成本降低,同时实验效果很理想。

绿色化学作为一种理念,渗透到药学专业化学实验课中很有必要,有充分的可行性。这种意识不仅有助于学生最大限度地拒绝或减少化学实验造成的环境污染,更加重要的是能够促使学生主动从身边做起,从“点滴”做起,在强化绿色化学和环境保护意识的过程中逐步成为集科学精神与人文修养于一身的合格药学专业大学生。

参考文献:

[1]赵英福,吴兆华,李春彦.在药学专业化学实验中渗透绿色化学新理论[J].药学学报,2008,24(1):90-91.

[2]王文云,徐绍芳.绿色化无机化学实验的应用与推广[J].实验室科学,2009,6:165-167.

[3]吴兴奋.有机化学实验教学新模式与《绿色化学》[J].中国教育技术装备,2006(9):9-10.

[4]李和平,龙晖.改革有机化学实验,提高学生创新能力[J].实验科学与技术,2007,5(4):81-82.

[5]杨绍娟,孟令强.高校有机化学实验绿色化教学探讨[J].安徽农业科学,2013,41(21):9175-9178.

[6]张继成.在化学创新教育中应重视微型实验的研究与应用[J].实验技术与管理,2007,24(12):126-128.

[7]王元兰.分析化学实验教学中进行绿色化学教育的探索与实践[J].广东化工,2007,12(34):109-111.

篇6

[关键词] 普米克令舒;雾化吸入;儿童哮喘;血清;白细胞介素-1β;白细胞介素-12

[中图分类号] R725.6 [文献标识码] A [文章编号] 1673-7210(2012)10(a)-0040-03

儿童哮喘是较为常见的一种临床疾病,主要由患儿气道发生了慢性炎症反应而引起[1-3]。患儿体内细胞因子发生紊乱是急性哮喘发作的关键因素之一,常伴有血清中IL-1β和IL-12水平发生变化[4-6]。普米克令舒是一种吸入型糖皮质激素,可促进机体内的肾上腺皮质激素的生成,进而起到抗炎的功效[7-8。为了探讨普米克令舒雾化吸入佐治儿童哮喘的临床疗效及对血清中IL-1β和IL-12的影响,本院选取儿童哮喘患者364例分别采用不同的治疗方法进行对比研究,现报道如下:

1 资料与方法

1.1 一般资料

本院2010年11月~2011年12月收治的儿童哮喘患者364例,年龄1~13岁,平均(4.8±3.2)岁,其中,男205例,女159例。患儿均符合中华医学会儿科学分会呼吸学组制订的儿童哮喘诊断标准[9]。患儿近3个月未行手术,排除先天性疾病或其他脏器器质性疾病患儿。将所有患儿随机分为两组,采用常规治疗患儿182例为对照组,采用常规治疗联合普米克令舒治疗的患儿182例为观察组。两组患儿间一般资料(性别、年龄、平均年龄等)比较,差异无统计学意义(P > 0.05),具有可比性。

1.2 方法

对照组采用常规治疗,内容主要为抗感染治疗、抗病毒治疗、甲基泼尼松冲击、营养支持等,根据患儿的具体病情,适当给予吸氧、镇静、吸痰等治疗。在对照组常规治疗基础上,观察组联合使用普米克令舒雾化吸入治疗(阿斯利康公司生产,批号为738808),混悬液比例为2 mL 0.9%氯化钠溶液+1 mg普米克令舒,6~10 min/次,3次/d。治疗疗程均为7 d。治疗前后分别抽取患儿清晨空腹静脉血5 mL,分离血清,于-20℃保存待测。血清IL-1β和IL-12均采用酶联免疫吸附法进行测定,试剂盒为上海雅吉生物科技有限公司生产,严格按照操作说明书进行检测。

1.3 评分标准

参考张品忠[4]研究的评分方法:①咳嗽:根据患儿无、轻、中、重咳嗽情况分别评分为0、1、2、3分。②喘息:根据患儿无、轻、中、重喘息情况分别评分为0、1、2、3分。③呼吸困难:根据患儿无、轻、中、重呼吸困难情况分别评分为0、1、2、3分。④肺内哮鸣音:根据患儿无、轻、中、重肺内哮鸣音情况分别评分为0、1、2、3分。

1.4 统计学方法

所有数据资料均采用SPSS 16.0统计学软件进行处理,计量资料数据以均数±标准差(x±s)表示,比较采用t检验,以P < 0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1两组患儿疗程结束后临床症状评分比较

两组患儿疗程结束后临床症状评分比较结果显示(表1),观察组咳嗽、喘息、呼吸困难、肺内哮鸣音评分均明显低于对照组,差异均有统计学意义(P < 0.05)。

2.2 两组患儿治疗前后的血清IL-1β水平变化情况比较

两组患儿治疗前后的血清IL-1β水平变化情况比较结果显示(表2),治疗后,观察组血清IL-1β水平明显低于对照组,观察组血清IL-1β的下降值明显大于对照组,差异均有统计学意义(P < 0.05)。

2.3 两组患儿治疗前后的血清IL-12水平变化情况比较

两组患儿治疗前后的血清IL-12水平变化情况比较结果显示(表3),治疗后,观察组血清IL-12水平明显低于对照组,观察组血清IL-12的下降值明显大于对照组,差异均有统计学意义(P < 0.05)。

3 讨论

哮喘是儿童较为常见的呼吸道疾病,反复喘息是儿童哮喘的重要诊断指标。哮喘儿童常伴有不同程度的心理影响,使得疾病更加恶化[10]。毛细支气管炎是儿童哮喘中最为常见的,容易反复发作,主要发病机制为患儿的气道出现了不同程度的慢性炎症反应,使得机体嗜酸性粒细胞、肥大细胞、CD4+等T淋巴细胞大量增生,伴随着大量白细胞介素的生成,IL-1β和IL-12是两种较为典型的白细胞介素。IL-1β是机体内的单核因子,可由巨噬细胞、表皮细胞、单核细胞、树突状细胞等进行细胞合成或分泌时生成,是机体发生炎症反应的主要成分之一,具有重要作用。IL-12是机体的抗原受到刺激后,由巨噬细胞、单核细胞、B淋巴细胞生成的,可有效刺激K细胞与NK细胞的活性,加速体内NK细胞、CD4和CD8等T淋巴细胞的大量增值。IL-12还可加速体内Th0细胞分化为Th1细胞,进而加速炎症反应。

普米克令舒作为一种糖皮质激素,经雾化吸入而进入机体气道后,对患儿气道局部会产生良好的抗炎效果,有效抑制体内炎性细胞和介质的快速释放,进而降低了患者气道的高敏反应性。通过对患儿对气道会产生收缩血管作用,减少气道黏膜组织的水肿和黏液腺的分泌,达到平喘和改善气道通气的目的,可以明显缓解患者的临床症状,尤其是咳嗽、喘息、呼吸困难、肺内哮鸣音等病症的缓解。普米克令舒具有非特异性抗炎效果,其抑制炎症反应和变态反应的强度约为地塞米松的20倍,将近氢化可的松的600倍,即便使用小剂量的普米克令舒也可取得显著的临床效果。

本次研究表明,经治疗后,观察组咳嗽、喘息、呼吸困难、肺内哮鸣音评分均明显低于对照组,普米克令舒有效缓解了患儿的临床症状,减轻了患儿的痛苦。观察组血清IL-1β水平明显低于对照组,观察组血清IL-1β的下降值明显大于对照组,观察组血清IL-12水平明显低于对照组,观察组血清IL-12的下降值明显大于对照组,说明普米克令舒起到了调节患儿体内IL-1β和IL-12水平的独特功效,抑制了炎症级联反应的发生,良好改善了患儿的机体微循环。普米克令舒对患儿的刺激性较小,使用过程中所有患儿并未出现不良反应。

综上所述,普米克令舒雾化吸入佐治儿童哮喘具有显著的临床疗效,可以大幅减低患儿血清中IL-1β和IL-12水平,有效调节患儿体内的炎性环境,是一种安全有效的治疗方法,值得临床推广使用。

[参考文献]

[1] Anne MF,Melinda H,Fernando H,et al. The molecular phenotype of severe asthma in children [J]. Journal of Allergy and Clinical Immunology,2010,125(4):851-857.

[2] Peroni DG,Bodini A,Loiacono A,et al. Bioimpedance monitoring of airway inflammation in asthmatic allergic children [J]. Allergologiaet Immunopathologia,2009,37(1):3-6.

[3] Jensen ME,Collins CE,Gibson PG,et al. The Obesity Phenotype in Children with Asthma [J]. Paediatric Respiratory Reviews,2011,12(3):152-159.

[4] 张品忠.普米克令舒雾化吸入佐治儿童哮喘的疗效及对血清中IL-1β和IL-12影响的临床研究[J].中国现代医生,2011,49(18):87-88.

[5] 蒋国新.哮喘患者血清NO、IL-1水平变化及其与肺功能的相关性研究[J].交通医学,2009,23(5):485-487.

[6] 黄永富,余世庆,杭杲,等.哮喘患者血清中IL-4,IL-12,IL-13,IFN-γ,IgE水平的测定及其临床意义[J].现代检验医学杂志,2009,24(9):120-123.

[7] 孔繁玉.可必特和普米克令舒雾化吸入治疗儿童哮喘急性发作的疗效观察[J].当代医学,2009,15(32):137.

[8] 郭信长,赵彩虹.普米克令舒联合博利康尼雾化吸入治疗儿童哮喘急性发作疗效观察[J].中国社区医师,2009,11(14):109-110.

[9] 中华医学会儿科学分会呼吸学组.儿童支气管哮喘防治常规(试行)[J].中华儿科杂志,2004,42(2):100-106.

篇7

1、通过食品分析,研究天然食品、配方食品和加工食品的组成和特性以及是否掺杂和污染,以确定食品产品是否符合食品卫生要求和是否达到营养和感官标准。

2、结合食品加工中食品成分的化学变化的研究,开发食品保藏方法,减少食物损失浪费,延长贮存期,保持其营养成分如维生素含量及色、香、味等感官品质,防止或延缓食品变质和哈败。

3、为改进食品质量和开发新型食品提供依据,如建立合理营养配方食品,添加某些成分制取强化食品,开发植物蛋白以及高温瞬时杀菌技术,采用无菌包装和挤压膨化等可以保留较多营养成分和保证优良感官质量的新工艺。

4、对食品质量进行监督和管理,提供质量信息,为消费者提供食品化学知识,指导消费。

一、传统教学与项目化教学的区别

很多高职高专学生自卑心较强,基础知识较差,学习能力较弱,成绩不理想。他们的学习兴趣绝大部分取决于学习内容。对感兴趣的、要求实际操作的东西学习积极性较高,而对内容枯燥、整天坐在教室授课的教学内容则体现出来学习效率较低。普遍高职高专学生体现出自学能力较差,不愿意多花时间在学习知识环节上。总体来讲,高职高专学生体现出来学习积极性较为被动的特点

传统高职高专的教学方法是教师以授课为主要方式,课堂以教师为主体,学生为接收者来进行。教师与学生之间出现主动与被动的关系,这种“填鸭式”的教学方法很大程度上制约了学生自发组织学习发现问题解决问题的能力及潜能的发挥,不能很好地调动高职高专学生的积极性。在《食品化学》课程传统教学中,教学内容主要按水、糖类、蛋白质、脂类、维生素、有机物等食品组成成分大类来进行分类,以教师课堂讲授为主体,以对应实验为辅开展课程教学。这种传统的讲授教学方法却恰恰是学生学习效率最低的方式,内容枯燥,形式单一。

而项目化教学法,是师生通过共同实施一个完整的项目工作而进行的教学活动。教师安排课题任务,以项目的形式交给学生。在此期间,教师提出明确的项目任务,在教师的指导下,学生以小组协作的方式制定计划,共同完成较为完整的作品。项目在完成时学生可以个人或团队形式进行自我评估,接受教师以及学生的考评,从而激发学生的学习动机,促进学生积极主动的学习能力。因此,根据教育部[2006]16号文件中对高职教育人才培养的定位是:高素质技能型人才,围绕这一培养目标,以突出能力为本位,夯实知识基础,提高职业素养为宗旨,将食品化学课程的内容进行重构,实施项目化教学是非常有必要的。

二、《食品化学》项目化课程设计

(一)项目化课程设计整体思路

根据项目化教学的主要思想和理念,《食品化学》课程的设计理念为基于工作过程,实施项目驱动,学训结合的理念,秉承“训练角色是职业岗位,学习的内容是实际工作、通过工作完成学习内容”的原则,以“源于企业的典型工作任务”和“基于工作过程的岗位技能要求”为标准进行课程设计、教学内容重组、序化、整合,充分体现本课程的专业性、实践性和开放性,重点培养学生的组织技能、创新思维及职业素养。课程开发应由校企双方共同完成。在教学环节中始终强调以职业能力培养为重点,与行业企业合作进行基于工作过程的项目课程开发与设计,充分体现职业性的要求。

(二)《食品化学》课程进行项目化设计的教学特点

(1)在实际教学过程以知识传授为主体的传统授课模式,将无机与分析化学、有机化学、食品化学和部分食品生物化学的内容基于工作过程进行“解构、整合、重组、序化”;

(2)以“做”代“作”,“做”是检验工作中动手操作的能力,以“做”强化“算”,以“做”巩固“记”,在“做”中提升技能,强化计算能力,使学生在学习过程中教、学、做合一,真正达到操作稳准、计算精准、记忆快准。

(三)项目化课程教学总体目标

通过滴定分析技术、电化学分析技术、分光光度技术、重量分析技术、有机物检验、食品中营养物质综合检测等内容的教学和训练,应使学生掌握常见食品中成分的检测方法和技术,掌握这些成分对食品品质的影响,理解食品中有害成分的来源,并能应用相关知识正确解释食品加工中出现的一些现象及食品安全问题。教学过程中以理论联系实际的方式,培养学生应用知识的能力。

(四)教师学生角色转换

项目化教学要求教师学生的角色应当根据就业实际岗位来进行转换。因此,根据食品专业就业岗位分析,在这门课程中教师角色可转换成某食品质量检测中心的负责人,负责新员工培训,而学生可扮演刚进入中心的新进工作人员,负责完成各项食品检测。通过这样角色转化,可较大程度地调动学生学习的兴趣。

(五)项目化课程内容设计

按照职业岗位能力的需要,结合无机与分析化学、有机化学和部分食品生物化学,将食品化学内容进行解构、整合、重组、序化。以滴定分析技术、电化学分析技术、重量分析技术、食品中常见的有机物、食品中的营养物质6个项目、以对应多个教学任务为载体,打破以往以知识传授为主体的教学模式,突出以能力为本位的教学目标。

(六)能力训练设计

食品专业学生毕业后的工作领域主要是农产品质量检测、食品检测、食品加工等相关领域。从课程内容整体设计上看,总体体现从单一到综合的思路。因此,每个项目化教学内容所对应的工作任务(能力训练项目)也从易到难,呈现出能力要求递增的趋势。

(七)考核方案设计

课程考核本身是实现教学目的和检测学生学习成果的一种手段,而不是目的。通过评价,使学生在课程的学习过程中不断体验进步与成功,认识自我,建立自信,促进学生综合应用能力的发展;使教师获取课程教学的反馈信息,对自己的教学行为进行反思和适当的调整,促使教师不断提高教学水平。

依据评价范围全面性,评价指标系统性、评价主体多样性、评价防范综合性的原则设计全方位、立体化、多层次的课程考核方案,将考核设计方案分为两块进行测评,即情境考核(50%)和终结性考核(50%),满分100分,其中情境考核又分为过程性考核(学生自评30%,小组评价30%,教师评价40%)与结果性考核(情境学习文件50%,工作总结20%,咨询笔记30%),过程性考核与结果性考核各占情境考核的50%。

(八)项目化课程教学过程

(1)确定分析流程。小组初拟分析流程,组间交流讨论分析流程,教师点评、修改完善分析流程;

(2)准备工作。玻璃仪器的检查、洗涤,练习搭建仪器装置;样品预处理及制备标准溶液;

(3)按分析流程操作;

(4)结束整理工作。拆卸装置、整理桌面、洗涤玻璃仪器;

(5)数据处理;

(6)讨论总结。各小组分析实验结果,教师小结及任务考核;

篇8

化学课作为中学的一门重要的基础课程,尽管新版教材降低了理论深度和学习难度,但一些抽象概念和不易接受的理论仍需要借助生动形象的教学媒体来帮助理解,加深理解,增加感性认识。在化学教学中,信息技术这一现代教学媒体的应用主要表现在以下几个方面:

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,而且要激发学生浓厚的学习兴趣。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做一番描绘,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内容让学生观看。同时,教师进行有目的、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。

二、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)、录像带、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,其他有关实验室规则、安全保护措施、实验注意事项等,则充分运用录像片进行教学。

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。初中化学中涉及许多微观世界的知识,对于初中生来说,因其受想象力的局限,比较难以掌握。在传统的教学中,教师多以挂图、幻灯和模型来帮助学生想象,但因这些辅助手段的静止和单一性,实际效果并不理想。而微机多媒体却可以利用其功能,将这些微观世界在微机里立体地、多方位地、动态地表现出来。我在讲解这些内容时,就充分利用了微机多媒体的动画功能,编制了适合教材的软件,将摸不到、看不见的微观世界模拟出来,真实可信地展示在学生们的面前。例如,在进行“原子核外电子的运动规律”以及“离子(共价)化合物的形成”的教学过程中,事先编好动画软件程序。在讲课时,由学生根据需要操作按钮,将其调出观察。钠原子和氯原子的结构示意(最外层电子闪烁)、电子的转移以及钠离子和氯离子的静电作用动画显示等非常清晰地展现在学生们的面前,自然就会引起学生讨论、分析这些画面,并产生研究这画面所引起问题的欲望。这时,教师适时加以引导和讲解,使学生对应掌握的知识点理解得更加透彻。通过这样的设计,利用微机建立的虚拟世界和人机交互性,让学生自己在这个环境中去体会想象不到的东西,让复杂难懂的难点变为他们自己动手就可以解决的问题,难点也就比较容易被突破了。

四、化学复习课

复习是教学中十分重要的环节之一。复习课一般应将该章知识的内在关系,外在异同和与其他章节的联系、差别展示给学生,让学生知道这些联系及差别。传统的复习课是老师一边讲一边将这些联系板书在黑板上,这样往往耽误了许多宝贵的课堂时间,而且会打断学生的思路,不能达到预期的复习效果。利用计算机多媒体技术便可将知识结构事先用软件输入到计算机中,复习时一边讲、一边逐步把知识结构显示出来。及时帮助学生归纳和总结所学知识,在头脑中形成知识框架,网络结构,使知识系统化、结构化。

五、多媒体深化反馈检测

快反馈、强矫正是搞好学生学习质量的重要途径。利用多媒体计算机贮量大、速率快、交互性能好的特点,对学生进行有针对性的训练和检测,这样可把学生对问题的思维过程、方式、结果的正确与否给予立即判断,以矫正思维过程。调用计算机题库中的试题,学生可以直接在计算机上练习或考试。练习或考试完后,学生可以调出参考答案,及时找出问题所在,起到老师面批的效果,而且还发挥了学生学习的主动性。教师也可以利用计算机来编拟试卷,可随时修改,随意排序,控制题目的难易程度。

教学手段的应用是以促进学生学习为目的。多媒体辅助教学的强劲优势,在于它为学生获取知识、发展智力、提高能力开辟了更加宽广的道路。

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关键词:错误命题;类比;归纳

文章编号:1005-6629(2009)08-0106-05中图分类号:G633.8文献标识码:B

《化学教学》2008年第11期刊登了唐敏老师所作的题为“化学教学中值得关注的一些问题”[1]一文(下称“问题”一文), 我刚拿到杂志就拜读了一遍,我被文中有针对性地对一些错误命题的深刻分析深深地吸引住了,同时也被唐敏老师严谨治学的作风、日积月累的习惯深深地感动了。寒假在校值班的一天,我又从头到尾详读了两遍。现将这三次阅读中的诸多感想与同仁一起分享和探讨。

1第一次阅读的启示

的确,课堂教学中的口误和笔误是相当多的,这对一个化学教师来说是需要努力克服的。同时,化学教学中还存在太多不成熟的甚至错误的命题,如果这些错误命题主要来自于教师个人的认识误区,这是不应该的。“问题”一文中明确指出“值得关注”,同时还多次强调教师要加强专业修炼--“多学习、多充电”。对此,我也十分赞赏。

此外,“问题”一文中还指出:“在教学中,我们不能把话讲得太死,这样容易犯科学性错误”,对这句话我是有深刻体会的。就拿“混合物”来说吧,“像空气这样由两种或多种物质混合而成的物质叫混合物”[2], 虽然前后两个“物质”在内涵上是不同的,但是这种用“物质”来定义“物质”的定义简直就是“绕口令”,因此我也经常避开,将它改为“由两种或多种成分混合而成的物质叫混合物”。又如“问题”一文中针对“酚遇氯化铁显紫色”这一错误命题,指出“酚遇氯化铁都显色,但不一定是紫色,而且还可能是沉淀”,在大学有机化学中的描述则往往是“大多数酚与FeCl3溶液作用生成带颜色的络离子,不同的酚生成的颜色各不相同”[3]。化学中带有“一般”、“大多数”、“绝大多数”的描述是相当普遍的,可见,化学既不像数学那样“经典”也不像物理那样“确切”。我个人虽然也曾经把化学定义为“变化之学”[4],但在与同行交流时也经常用“不死不活,先死后活”来形容中学化学学科的学习特点。所谓“不死不活”指的是中学阶段的化学学习既不像典型的理科如数学和物理学科那样偏向于纯粹的逻辑来学习,也不像典型的文科那样偏向于机械的记忆来学习;所谓“先死后活”指的是中学化学学习往往是先要记忆大量的关于物质的性质、概念和原理,然后才能在这些知识的基础上熟练运用,并逐渐减少了记忆的份量。我觉得造成中学化学学科学习“不死不活”的原因有二:首先,化学学科本身仍在不断的发展变化。化学的研究对象是物质,化学同时又在不断地创造新的物质,可以说,我们的研究对象是无穷尽的,其结论是由不完全归纳法得到的,因此具有较大的不确定性,这同时也预示化学学科具有更为广阔的研究空间和发展前景。其次,化学学习是一个不断发展的过程。中学阶段的化学学习是化学学习的启蒙阶段,因此也没有必要下太多的定论,或许能给学生的发展留更多的思考空间。

2 第二次阅读的探讨

任何论述都不可能天衣无缝,因此我在第二次阅读中假定“问题”一文中的某些观点是错误的,我试图找出其中的错误或不足,并且寻找证据以将它驳倒,这样的阅读的确很困难。但是我只想到了一些不同的观点和看法,或者只能说是一些蛛丝马迹,也找不到将其驳倒的确凿证据。在此与大家一起探讨三个问题,以求抛砖引玉,从而对这些问题的思考有更开阔的思路,有更深刻的认识。

2.1关于原子半径的探讨

“问题”一文中指出:“‘在进行原子或离子半径大小比较时,电子层数越多半径越大’。只要查一下有关半径的数据,就会发现一般IA和IIA的原子半径都比其下一周期的VIA、VIIA的原子半径大,显然电子层数越多半径越大的结论有点想当然。”

“电子层数越多半径越大”这个命题本身有致命的弱点我们暂且不论,但我认为,这一命题至少在一定条件下是成立的。考虑问题是需要条件的,没有条件,命题要么就是真理,放之四海皆受用,要么就是没有任何用处。命题如果没有条件,或许更有断章取义的嫌疑。

如果给上述命题加上合理的条件也未尝不可,如“一般情况下,电子层数越多半径越大”,显然,这些描述对于教师来说意义不大,但是对于学生来说并不是没有意义的,至少能让他们认识到这样一种规律的存在,但又不是确凿无疑的,还有继续考证的必要。如教材中的描述:“碱金属元素的原子,其最外电子层上都只有1个电子,随着核电荷数的增多,它们的电子层数逐渐增多,原子半径逐渐增大”[5], 这一结论同样可以推广到其他各主族元素的原子半径比较。

此外,原子半径的标度很多,各种不同标度的原子半径显然不同,甚至差别可能很大。通常书籍上记载的原子半径往往是通过测定结构的实验方法进行计算而得到的,但是它同样仍有三种基本形式:一是“共价半径”,由共价分子或原子晶体中原子的核间距计算而得;二是“范德华半径”,由共价分子之间的最短距离计算而得;三是“金属半径”,由金属晶体中原子的最短核间距计算而得。一般说来, 共价半径较小,金属半径居中, 范德华半径最大[6]。 原高中化学教材中也曾以脚注的方式指出:“稀有气体元素的原子半径测定与相邻非金属元素的依据不同,数字不具有可比性, 故不列出。”[7] 这一表述中其实也隐含了金属原子与非金属原子半径的测定方式也不尽相同。如在国际上享有盛誉的《兰氏化学手册》[8]中所载的原子半径绝大多数是金属的原子半径,氢、氮、氧、氯、溴、碳、砷、碘等非金属元素则没有列出原子半径,而它们的半径则列在共价半径栏目中。显然,把3种不同概念的原子半径混为一谈是毫无意义的。换言之,比较不同原子的相对大小,取用的数据来源必须一致。

2.2 关于Ca(HCO3)2沉淀的探讨

“问题”一文中指出:“‘NaHCO3与CaCl2、BaCl2等不反应’, 这也是教师不去查证的结果,由于碳酸氢钙和碳酸氢钡能溶于水,但溶解度并不是很大,所以当二者的浓度稍大,就会明显地看到白色沉淀。”

NaHCO3与CaCl2、BaCl2反应的确能得到白色浑浊物,究竟是不是Ca(HCO3)2和Ba(HCO3)2, 我认为需要考证。“问题”一文中称“溶解度并不是很大”,我翻遍《兰氏化学手册》和《化学数据速查手册》[9]竟然找不到碱土金属的碳酸氢盐的踪影,更不用说它们的物理性质和热力学参数了。可见,迄今为止尚未有人从水溶液中分离出Ca(HCO3)2和Ba(HCO3)2等碱土金属的碳酸氢盐,但是几乎所有的化学教材却都承认Ca(HCO3)2和Ba(HCO3)2的存在,如大学无机化学教材中就有这样的描述:“碱土金属的硝酸盐、氯酸盐、高氯酸盐、醋酸盐、酸式碳酸盐、酸式草酸盐、磷酸二氢盐易溶”[10]。我认为,我们与其信其无,不如信其有,这正像我们还没有分离出H2CO3,但仍然相信有这种物质的存在。如果这种沉淀是Ca(HCO3)2和Ba(HCO3)2, 那么我们得到Ca(HCO3)2和Ba(HCO3)2应该是很容易的事情,按理也就可以获得它们的物理性质的数据,但这又与上述手册中的描述是有出入的。

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因此,我认为这种沉淀最有可能是CaCO3(或BaCO3)。因为在NaHCO3溶液中存在以下三个化学平衡:

H2O H++OH-,HCO3- H++CO32-,HCO3-+H2O H2CO3+OH-。

已知25 ℃时,0.1 mol・L-1的NaHCO3溶液的pH为8.3, H2CO3的电离常数K1=4.3×10-7, K2=5.61×10-11[11],CaCO3的溶度积常数Ksp=4.96×10-9[12]。因此有:

c(H+)=10-8.3 mol・L-1, c(OH-)=10-6.7 mol・L-1。

设c(HCO3-)=x mol・L-1, c(CO32-)=y mol・L-1,c(H2CO3)=z mol・L-1, 则有:

c(HCO3-)+c(CO32-)+c(H2CO3)=[x+y+z] mol・L-1=0.1,

c(H+)・c(CO32-)/c(HCO3-)=10-8.3× y/x = K2 = 5.61×10-11,

c(H2CO3)・c(OH-)/c(HCO3-)=z×10-6.7/x=Kw/K1=10-14/(4.3×10-7)。由此可以得到:

x=c(HCO3-)=8.86×10-2 mol・L-1, y=c(CO32-)=9.92×10-4 mol・L-1,z=c(H2CO3)=1.04×10-2 mol・L-1。

假设在3 mL 0.1 mol・L-1的NaHCO3溶液中滴入1滴(以1/20 mL计)0.1 mol・L-1的CaCl2溶液, 则有:

c(Ca2+)= [0.1 mol・L-1 ×(1/20)mL]/3 mL=1.67×10-3 mol・L-1,

c(Ca2+)・c(CO32-)=1.67×10-3 a×9.92×10-4=1.66×10-7>>Ksp= 4.96×10-9。

从计算的角度看,向0.1 mol・L-1的NaHCO3溶液中滴加1滴0.1 mol・L-1的CaCl2就能产生CaCO3沉淀。

2.3关于酸与水的探讨

“问题”一文中多次谈到有关酸与水的问题,文中认为“钠和水的反应可以认为是钠与水电离出的氢离子反应”,“苯酚的酸性比乙醇强,所以钠与苯酚要比钠与乙醇反应快”,“酸都是抑制水的电离”等三个命题存在着错误,而我认为都有必要作深入探讨。

金属钠在与水的反应中失去电子,那就要看水中哪些微粒最容易得电子(H+>H2O>OH-), 但是又要考虑到浓度问题(H2O>>H+=OH-)。我们是否可以作这样的假设,金属钠与水反应可能存在以下两种并存的竞争过程(见图1):

① NaNa++e-, H2O+e-H2O-

② H2O-OH-+H(I)

③ H+HH2

① H2OH++OH-

② NaNa++e-, H++e-H(II)

③ H+HH2

图1Na与H2O反应的可能过程

如果作了这样的假设,就可以比较妥当地解释水和盐酸分别与金属钠反应时现象的相似性了。我认为“钠和水的反应可以认为是钠与水电离出的氢离子反应”至少在形式上应该是正确的,至于真正的反应机理如何,我们也无法确认。

苯酚和乙醇分别与金属钠反应在产生氢气的速率比较上出现的意外现象则是因为反应生成的苯酚钠和乙醇钠难溶于苯酚而易溶于乙醇所致。如果选择能快速溶解苯酚钠和乙醇钠的溶剂如丙酮,则可以得到较为明显的现象。此外,在金属钠与液体反应的速率比较中,我们往往借助于产生H2气泡的速率来判断化学反应的速率,但应该引起注意的是,这些实验中最难控制的因素就是如何保证金属钠与液体的同等接触,当金属钠浮在液面上时,我们就难以确信这种比较是科学的。

“问题”一文中以硼酸H3BO3+H2O B(OH)4-+H+来反驳命题“酸都是抑制水的电离”,这显然是正确的。并且建立了一个新的命题――“自身能电离产生氢离子的物质,对水的电离都是起抑制作用的”,并以“NaHSO4、NaHSO3、NaH2PO4等虽然不是酸,但自身能电离出氢离子,所以也都是抑制水的电离的”佐证。我想这个新的命题可能还是不够科学,我想举两个例子:第一个是自身能电离产生H+的水(H2 OH++OH-), 但它却不能影响水的电离平衡;第二个是自身不能电离产生H+的氯化氢气体(非得溶于水才能电离产生H+,这实际上是酸的通性,通常也可以表示为HCl+H2O=H3O++Cl-),但它却能抑制水的电离。从这一点上看上述新命题中对所谓的“自身能电离产生氢离子的物质”没有做好解释。实际上NaHSO4、NaHSO3、NaH2PO4等自身能否电离出H+是比较清楚的事,它们只有溶于水时才能电离产生H+。倘若我们承认NaHSO4等自身能够电离出H+,是否我们同样可以认为NaHCO3也能够电离出H+(NaHCO3=Na++HCO3-,HCO3- H++CO32-)呢?只不过是程度大小有别罢了,否则我们就只能说NaHCO3溶液中不存在CO32-,这显然与事实不符。事实上,我们很难给“如何才能抑制水的电离”下一个定论,或创造这样一个命题:“在温度不变的情况下,在不消耗H2O的前提下,增大溶液中H+或OH-的浓度均能抑制水的电离”,或许较为确切。

3 第三次阅读的反思

在前两次阅读的基础上进行的第三次阅读,希望能对文章所讨论的内容提出自己的看法。下面从两个角度对“问题”一文中所讨论的问题谈一些不太成熟的看法与大家商讨。

3.1错误命题的原因分析

从命题的来源分析“问题”一文中所列举的错误命题,其形成的基本途径是类比和归纳。

很早以前,我国就有“触类旁通”、“举一反三”的成语,言简意骇,完备而深刻地说明了类比在认识中的重大作用。卢瑟福的原子结构“行星模型”、惠更斯的光“波动说”、德布罗意的物质粒子“波粒二象性”、狄拉克的“正电子预言”、达尔文的“自然选择”、哈维的血液循环理论、欧姆定律、细胞学说等,都有类比方法的汗马功劳。但是,世界上至善尽美的东西是不存在的。创造性有余而可靠性不足,正是类比方法二重性的表现。也就是说,类比方法所得出的结论具有或然性。如果有人进行统计,一定会发现,成功的事例远远少于失败的事例。类比是一种从特殊到特殊的推理,是根据两个(或两类)对象之间在某些方面的相同或相似而推断出它们在其他方面也可能相同或相似的一种逻辑方法。事物之间具有相同点或相似点,这使类比成为可能。但事物之间必有差异,这就使类比的结论带有或然性。一般说来,两个事物相似方面越多,相似方面的相关性越强、不同方面的相关性也越强,我们才较为确信这种类比的可靠性。因此,我们在充分估价类比的开拓、创新作用的同时,必须保持清新的头脑,认识到类比的天生不足,做到依靠它又不迷信它,不把它绝对化,而要巧妙地配之以其他的科学方法,从而使思想更加符合客观实际。

归纳是从特殊到一般的推理,就是根据某些事物具有的共同属性,推断出整类事物都具有这种共同属性。科学研究的根本任务就是揭示一般,可见归纳法在科学中也大有“用武之地”。科学史中诸如波义耳定律、盖-吕萨克定律、查理定律、奥斯特定律、法拉第定律、生存竞争规律以及能量守恒与转化定律等等,都是借归纳之助而总结出来的。使用归纳法,可以帮助我们从感性经验走向理性认识。但是我们平常所使用的归纳法却往往是不完全归纳法,其研究对象的不完全,没有穷举全部对象,因而就不能担保没有例外,以偏概全是靠不住的。正如美国著名物理学家、1965年诺贝尔物理学奖得主理查德・费恩曼在“科学的不确定性”一文中指出的: 我们今天称之为科学知识的东西, 就是由具有不同程度的不确定性陈述所构成的集合体, 它们中的一些很难确定是否正确,一些几乎可以肯定是正确的, 但是没有确定无疑是绝对正确的。[13]

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3.2错误命题的教学价值

通过对“问题”一文的三次阅读和思考,我对教学中的命题有以下认识:首先,谁是命题的创造主体?教师不应该成为创造命题的主体,更不应该让学生死记教师创造的命题,更何况有些命题或许是目前来看就是错误的,学生应该是命题创造和命题分析的主体。其次,错误命题有无价值?一个命题,不管是正确还是错误的,都有其存在的价值,即便是一个错误的命题,它同样可以让我们认识到错误所在,还可以帮助我们避免错误的方向,同时又可以让我们对问题的认识在广度和深度上拓展和延伸。查德・费恩曼说得好:“如果一个命题不属于科学的命题,而且它不能够接受观察的检验,并不意味着它是个无意义的命题、错误的命题或愚蠢的命题。”[14]

科学研究中关于原子结构的认识过程就是一个典型的例子:电子的发现导致汤姆逊推敲“实心球”模型的正确性,并于1904年提出“面包夹葡萄干”模型,α粒子散射实验发现了原子核导致卢瑟福推敲“面包夹葡萄干”模型的正确性,并于1911年提出了“行星模型”,……难道我们就因此而否认道尔顿、汤姆逊对原子结构研究的贡献吗?答案显然是否定的!科学就是在不断发展变化着的科学,今天的“科学”百年之后未必仍然是“科学”。

问题是科学研究和科学学习的起点,命题中存在问题或错误,恰恰可以为研究和学习找到新的起点。现以“问题”一文中提到的“由CO2与Na2O2反应来类比SO2与Na2O2反应”为例来说明错误命题的教学处理,其主要过程如下:①回顾:要推测SO2与Na2O2的反应,就需要在已学的知识中搜索关于Na2O2的性质(回顾了Na2O2的性质及其变化);②类比:将SO2与CO2类比,得出临结论:2SO2+2Na2O2=2Na2SO3+O2(对比了SO2和CO2性质的相似性和差异性,同时学习和训练了类比的方法);③验证:用实验方法验证产物,同时也验证预测结论的正确性(训练学生实验的设计能力和实验操作技能,学习和训练实证的方法);④解释:利用SO2与CO2的相似性或差异性进行解释并得出正确的结论。这一过程实际上就是化学学习和化学研究的一个缩影:大胆猜想,小心求证,不断建构合理的解释。既然如此,何乐而不为呢?

参考文献:

[1]唐敏.化学教学中值得关注的一些问题[J].化学教学,2008(11):76~78.

[2]课程教材研究所化学课程教材研究开发中心.义务教育课程标准实验教科书・化学・九年级上册.第2版[M].北京:人民教育出版社,2006:27.

[3]尹冬冬.有机化学上册.北京:高等教育出版社,2003:251.

[4]林海斌.中学阶段同价硫元素氧化还原性的教学探讨――兼谈对"化学"之我见[J].化学教育,2008,29(8):26~27.

[5][7]人民教育出版社化学室.全日制普通高级中学教科书(必修)・化学・第一册[M].北京:人民教育出版社,2003:36,95.

[6][10][11][12]北京师范大学无机化学教研室等.无机化学上册.第4版[M].北京:高等教育出版社,2002:54~55,659~660,567~568,419.

[8](美)J.A.迪安主编,魏俊发等译.兰氏化学手册[M].第2版.北京:科学出版社,2003:4.31~4.38.

[9]李梦龙.化学数据速查手册[M].北京:化学工业出版社,2003.

篇10

科学方法是人们认识客观世界而采取的各种手段和途径。新教材以“化学是一门中心的、实用的、创造性的科学”为核心科学思想,将科学素养与人文素养有机整合,将知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观三者和谐统一。新教材中强调的科学方法主要是指对所有学生发展都具有非常重要价值的科学研究的一般方法,主要包括获取经验性材料(或科学事实)的方法和理性思维的方法两大方面。

一、获取经验性材料的方法

1.观察法

观察法是指人们在自然发生的条件下,通过感官或借助于仪器,有目的、有计划地考察研究对象,从而获得经验性材料的方法。观察法是科学研究的一种基本方法,是有目的、有计划的认知活动。因此,观察时要有明确的目的和计划,要多思考、多提问,要多交流、多讨论,要及时记录、有时还需要测量,要全面细致和实事求是。新教材中的观察法主要包括观察实验、观察模型、观察图表等方面。如化学反应速率概念的学习,必修教材中要求学生观察并比较等物质的量浓度的Na2CO3溶液和NaHCO3溶液与等浓度的盐酸反应的情况;选修教材中要求学生观察H2O2溶液在室温下分解时c(H2O2)与时间(t)的变化及N2O5在四氯化碳溶液中发生分解反应时N2O5、NO2、O2三者浓度与时间的变化,通过比较、分析、计算、归纳出化学反应速率的概念和表示方法。又如同分异构体概念的学习,必修教材中要求学生观察戊烷的三种结构模型和分子组成为C2H6O的两种有机物(乙醇和二甲醚)的球棍模型及结构式;选修教材中要求学生观察三组有机分子结构:①分子式为C4H10的烷烃②分子式为C4H8的烯烃③乳酸,在学习了解戊烷的三种同分异构体的基础上,对同分异构现象(碳链异构、顺反异构、对映异构)有更新的认识,对同分异构体概念有更深的理解。观察法从现象到本质、从具体到抽象、从特殊到一般的学习,有利于学生经验的不断丰富和认知的不断发展。

2.实验法

实验法是指人们从自然现象中提取所期望的东西,是在观察的基础上探索规律的主要方法,实验是学生学习化学知识、解决生产和生活中的实际问题的重要途径。新教材改变了传统的教师演示实验和学生实验要求明确的特点,以实验建议、信息提示、思路启迪、技术支持等方式增强了实验的选择性、自主性、开放性和创造性,增加了学生自主、合作、探究的机会,使学生在实验中既有独立思考、又有集体协作,既有个人发现、又有共同分享。在实验的设计和内容的呈现方式上巧妙地渗透了科学实验的对比思想和控制变量的思想,如溶液、胶体在光照下的现象对比,溴水在加入四氯化碳前后溶液中的现象对比等生动的实验事实不仅激发了学生学习化学的兴趣,也提升了学生的实验素养。又如反应热的测量,新教材中假设溶液的比热与水的比热相等,溶液的密度与水的密度相等,忽略量热计的比热,根据溶液温度升高的数值来计算反应热的大小,强调了控制变量的思想,启发学生在科学研究中、探索仅靠观察所看不到的未知的过程中,必须对研究对象进行人为控制或施加某种影响。实验中控制变量的思想在选修教材《实验化学》中有更充分和真实的体现,强调化学反应总是在一定条件下进行,突出人在科学研究中主观能动性的独立性和有限性,使学生充分认识化学学科的特点和运用实验法的基本要求。

3.调查法

调查法是科学研究常用的方法,调查时需要明确调查的目的和调查对象,制定合理的调查方案,采取合理的调查方式,记录、整理和分析调查结果。新教材指导学生初步了解和学会基本的调查方法,如原子晶体在工农业生产和科学研究中的重要应用,各种维生素的生理、营养功能和溶解性,纺织品的品种、性能和价格,减少大气中二氧化碳的含量的建议和利用二氧化碳为人类服务的方案,居室空气中污染物的来源及危害,家用燃料的燃烧效率以及水的饮用等化学知识的学习,要求学生查阅资料、访问、咨询、试验来获取感性认识,并能进一步上升为理性认识,使学生的体验有效转化为经验。

4.模拟法

在科学研究中,有时不能对研究对象直接进行控制,需要设计和构想研究对象的替代物,通过研究替代物来获取经验性材料,这种方法称为模拟法。如氯化钠在水中的电离过程、氯化钠中离子键的形成、熔融氯化钠通电前后离子的运动、氧化镁的形成过程及分子碰撞等微观过程,新教材引领并要求教师能用动画模拟的方法来展开教学;对映异构、晶体结构等一些抽象的知识内容,可采用比较手的镜像、乒乓球的堆积来展开教学。模拟法可帮助学生从宏观的角度来认识微观世界,从具体形象的角度来理解所学的知识。

二、理性思维的方法

1.分析和综合

分析是将研究对象的整体分解为若干部分、要素、阶段和层次,并分别加以研究的方法。分析可分为定性分析、定量分析、因素分析、可逆分析、结构分析和元过程分析等诸多方面。如学习氯气的性质,可从物理性质和化学性质两方面来分析,物理性质又可从颜色、状态、气味、密度、溶解性和熔沸点等方面来分析,化学性质又可从氯气与金属、非金属、水、碱、盐溶液等角度来定性分析。又如学习分散系时,可从溶液、胶体、悬浊液和乳浊液等分散质微粒直径的大小来定量分析。再如学习有机物的推断和合成时,可从有机物的结构角度来分析,定性和定量相结合来分析。从近代科学到现代科学,一个基本特点就是把事物分成一段段、一层层地去研究。如果分析得当,可窥一斑而见全豹,如果分析不当,容易导致只见树木不见森林。综合是指把研究对象的各个部分或各个方面联系起来考察,从整体上去认识和把握研究对象的方法。如学习影响化学反应速率和化学平衡的因素时,可从浓度、温度、压强、催化剂等几个方面联系起来分析研究化学反应的快慢和反应进行的程度。根据事物发展、变化的特点可以灵活地运用分析和综合的方法,明确分析是综合的基础,综合是分析的发展,二者是相互依存、相互渗透、甚至是相互转化的。

2.归纳与演绎

归纳是从特殊事实中概括出一般原理或规律,而演绎是根据一类事物都有的一般属性、关系、本质来推断这类事物的个别事物所具有的属性、关系和本质,归纳和演绎是一对思维方向相反的推理形式和思维方法。化学是一门以实验为基础的学科,大量的化学知识的学习是在观察、实验的基础上运用归纳而完成的,而知识的运用和新知识的学习可以通过演绎来实现,从特殊到一般、从一般到特殊是学习化学的重要思想方法。如门捷列夫发现元素周期律是运用归纳法的典型事例,新教材中引导学生学习元素周期律也是采用了归纳的方法,而学习盖斯定律及应用则是采用了演绎的方法。化学平衡常数的建立采用了归纳法,而以后的电离平衡常数的学习则采用了演绎的方法。新教材的设计可谓煞费心思,一方面尊重科学事实和科学发展的历史,另一方面遵循学生的认知发展规律和符合学生身心发展的特点。

归纳与演绎各有优势,也各有有限性,二者是互为补充、相辅相成的。从近代科学到现代科学,以观察(实验)——归纳为主的方法逐渐让位于以假说——演绎为主的方法。现代科学从总体上来说,已经不是处在经验材料的收集阶段,而是处于高度的理论概括和演绎的阶段。人们能够凭借数学、计算机等工具来提出假说,然后演绎出理论体系或具体推论,再通过观察和实验来检验。因此,在应用假说——演绎法时,仍需要以经验归纳法做补充,以一定的实验事实为依据。

3.比较与类比

比较是找出研究对象的同一性和差异性,是一种学生应知应会的基础思维方法。新教材中广泛采用了比较的方法,如四种无机化学基本反应类型比较、两种盐(NH4Cl、CH3COONa)水解过程比较、碳酸钠与碳酸氢钠的性质比较、防止钢铁的腐蚀方法比较、化学键类型的比较、晶体中原子的堆积方式比较、1mol气体的体积与一只篮球的体积比较、晶胞与晶体的关系与砖块与墙的关系比较、合成有机玻璃的两种路线比较、工业生产异丙苯的两种工艺流程比较等多种比较,运用表格、图型、实物、模型等多种比较方式,来帮助引导学生在求同、求异的过程中,建立新旧知识的内在联系,加深对所学知识的本质理解。又如大理石与盐酸的反应,比较你与其他同学的实验结果,如有差异,分析产生差异的可能原因。亚硝酸钠的鉴别,在你和同学设计的各种实验方案中,哪一种最简便、实验效果最好?如上问题的设计,引导学生进行自主、合作学习,有利于学生经验的交流、情感的沟通、思维的碰撞及能力的提升。

类比是一种以比较为基础的逻辑推理方法,是根据两个研究对象的相同或相似方面来推断它们在其他方面一致性的一种思维方法,是从特殊到特殊、一般到一般的一种非必然性推理。类比推理的学习活动就是将要学习的信息与已经掌握的信息进行联系,表现在三个方面:①类比使学习者自动地搜索类似的已有信息;②类比激发学习者搜索自己认知结构中的类似信息;③学习者使用类比可以生成类似的信息。如在物质的量浓度知识的教学过程中,可启发学生积极主动地把质量百分比浓度与物质的量浓度联系起来,将相似的数量关系进行类比,从而加快、加深学生对新学知识的理解。又如学习了从海水中提取镁后,可启发学生从金属活动性及金属冶炼方法的角度来学习从铝土矿中提取铝、从自然界中获取铁和铜等知识内容。再如学习了工业上制备硫酸后,可启发学生从制备原理与方法的角度来学习工业上制备硝酸,新教材中先后呈现的两个流程图给了我们以较好的启示。总之,类比是提出化学假说的重要手段,是探索未知事物的重要途径,是解决具体化学问题的有力武器。

4.联想与想象

联想是两个或两个以上表象的联络过程,想象是许多表象的融合形成新表现的过程。联想和想象是形象思维的重要部分,是创造性思维的重要特征。原子结构模型的演变、科学家怎样研究有机物等内容向学生介绍了科学家科学探究的过程和方法,不仅丰富了知识,开阔了眼界,更给予了学生联想与想象的机会。在知识的学习过程中有何启迪、受何启发等一些开放性问题的设计,使学生的联想与想象能力的培养成为了现实。

5.假说方法

假说是以一定的科学事实和科学原理为依据的关于未知事物及其规律所作出的一种假定性说明。假说是科学理论发展的必有阶段,是科学研究的重要方法。假说的结论不一定正确,需要在进一步的研究中加以证实或证伪。如在学习影响酶催化活性的主要因素时,从实验结果提出假说,而假说有待进一步的验证,从而得出结论。从发现问题到提出假说,从验证假说到得出结论,假说中常采用归纳与类比的方法。学生了解了假说方法,且在探究性学习中多次体会假说的意义。

6.数学方法

马克思认为,一种科学只有在成功地运用了数学之后,才算达到了完善的地步。在化学教与学的过程中只有正确把握数学方法与化学问题的内在关联,将化学问题抽象为数学问题,利用数形结合、对称分析、等价转化、分类讨论、函数与方程、排列组合、不等式、极限等数学思想方法来解决实际的化学问题,才能使化学学科发展到新的层次和高度。如化学平衡常数(K)和电离平衡常数(Ka)的建立与应用,中和滴定中根据实验数据绘制滴定曲线、研究滴定过程中的pH值的变化,同分异构体的分析与判断,图表数据的分析与处理等实际化学问题的解决无不在考查学生运用数学方法的能力。

7.模型方法

无论是在科学研究还是学习科学的过程中,模型方法都起着十分重要的作用。模型方法是以研究模型来揭示原型的形态、特征和本质的方法,是以简化和直观的形式来显示复杂事物或过程的手段。模型可分为物理模型、概念模型和数学模型三种。物理模型是指以实物或图画形式直观地表达认识对象特征的模型,如球棍模型、比例模型、结构模型、实物图片、照片、示意图、流程图等。概念模型是指以文字表达来抽象概括出事物本质特征的模型,如元素周期律的概念模型(元素的性质随着原子序数的递增而呈现周期性的变化)。数学模型是指用来描述一个系统或它的性质的数学形式,如函数图象中化学量之间的关系。

8.系统分析法

系统分析法是指在明确系统的边界后,在分析系统组成要素、层次结构的基础上,分析系统各组分间相互影响的定量关系,建立系统的数学模型,并利用计算机对系统结构进行优化,使系统具有功能整合作用的问题分析法,是一种现代的科学方法。限于高中学生的发展水平和需要,新教材并不要求学生掌握完整的系统分析法,而是重在领悟方法的思想,初步学会从系统的整体出发,如模块学习、专题和单元学习等,分析整体与局部、部分与部分、整体与外部环境之间的相互关系。

新教材在建构科学方法体系的同时,充分考虑化学学科的特点,广泛运用宏观与微观相结合、结构与性质相结合、定性与定量相结合、特殊和一般相结合等化学学科思想和方法,强调学以致用和可持续发展,将科学思想与科学方法融为一体,使化学学科成为科学思想和科学方法的载体。另外,新教材中蕴藏着世界是物质的、而物质的运动是永恒的,矛盾是对立统一的,事物是普遍联系的,内因与外因共同影响事物的发展,量变会引起质变等丰富的哲学思想方法,有效指导着教学实践活动,对学生的智能与情意发展也产生积极深远的影响。