无机化学在农业上的应用范文

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关键词：农业院校；无机化学；创新；绿色化学

中图分类号 G642.0 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2016）03-04-117-03

Research of Inorganic Chemistry Teaching in Agricultural University Based on the Green Chemistry and Innovation Training

Ke Fei et al.

（Department of Chemistry，Anhui Agricultural University，Hefei 230036，China）

Abstract：The idea of green chemistry and innovation training has attracted increasing attention by the international higher education. This paper analyzed the disadvantages existed in the teaching process of inorganic chemistry in agricultural university. Further the significance to infiltrate the idea of green chemistry and innovation training in inorganic chemistry teaching was introduced，and some constructive opinions and suggestions were also put forward.Sequentially，the students desire for knowledge can be inflamed and the effective teaching can also be raised.

Key words：Agricultural university；Inorganic chemistry；Innovation；Green chemistry

无机化学是一门内容既丰富又抽象的课程，其不仅是化学专业学生的4大基础化学（无机化学、有机化学、分析化学、物理化学）之首，也是高等农业院校一些非化学专业学生的基础课程，甚至是必修的入门课程之一[1-2]。该课程内容体系庞杂，理论性较强，尤其该课程面临的授课对象是大学一年级新生。因此，无机化学课程的教学成功与否对学生们今后的学习思维模式的培养起着一定的指导作用。然而，对于农业院校的无机化学课程的教学过程，大部分的传授者只重视课本上化学知识的传授，而忽略了相关知识点国际最新的研究进展的介绍，忽视了对学生绿色思维能力和创新能力的培养，从而造成学生上课没有积极主动的心态，缺少朝气蓬勃的求知欲望，进而造成这种模式下培养的学生整体素质偏下，没有绿色创新的概念，更没有保护世界和改造世界的科学精神[3]。

化合物的绿色合成以及清洁能源的使用将是无机化学发展必然趋势，同时各学科之间的互相渗透，形成了众多的新兴特色研究领域，所以无机化学是一门活跃有趣的特色学科。本文中作者结合自己的教学经历，对如何在高等农业院校无机化学教学中注入绿色创新思维的培养，进而激发大学生的学习热情进行了初步探讨。

1 绿色创新思维理念

绿色化学理念最早产生于美国，其颁布的《Pollution Prevention Act of 1990》法令中第一次明确提出了绿色化学概念[4]。这一概念的提出，迅速得到了国际各国的支持。英国皇家化学会在1999年创办了国际第一个绿色化学综合期刊《Green Chemistry》，随后，该杂志在国际影响力逐年增加，2015年其影响因子已达到了8.02。由此可见，绿色化学理念深受科学工作者们的推崇。所谓绿色化学就是在实际生产中使用清洁的能源和使用环境友好的试剂和溶剂，最大程度的利用原材料，尽可能的避免污染。然而随着科学技术的快速发展，工业化程度的飞快推进，当今教育理念仅仅有绿色化学还不够，还得注重学生创新能力的培养，这就要求学生具备绿色创新思维理念，这样培养的人才在未来的国际竞争中才具有优势。

2 无机化学教学中绿色创新理念的重要性

化学一方面创造了一个美丽的人造世界，另一方面也改变了这个美丽世界。甚至一些非化学专业的人们，一听到化学这个词，就联想到危险、污染、有毒等等。因此，如果要彻底改变这一现状，改变人们对化学的认识，这就需要发展绿色创新化学理念。

目前，随着工农业的不断发展，新的化合物也不断的被发现和合成出来。与此同时，人类所面临的环境危机也越来越重，而这些发展和危机在一定程度上都与化学关联，化学在创造物质文明的同时，也带来了大量的有害物质，危害到人们的健康，所以环境问题已成为国际关注的热点问题之一。我们现在所面临的环境问题主要有：雾霾、酸雨等大气污染，水体富营养化、生活工业废水等污染，农药残留、固体废弃物等土壤污染等[5-6]。因此，发展绿色创新思想，推广绿色创新教学是教育发展的大趋势。

大学生是未来社会发展的希望，是创造物质文明主力军，所以教师要尽自己最大努力向学生们传授绿色创新方面的知识，然后通过大学生群体去影响周围的人群，逐渐使大家都能有这个意识，促进整个社会的和谐健康发展。无机化学是新生入学第一门开设的大学化学课程，这是他们对大学化学认识的开始，同时也是他们学习生活习惯养成以及社会责任意识形成的关键阶段。因此，大学老师要充分利用课堂这个重要教学阵地，认真挖掘无机化学教材中的知识点与最新研究报道成果的联系，向学生们传授最新的绿色创新知识，培养学生们绿色创新意识，进而按照绿色化学的原则来处理生活中的问题。因此，在高等农业院校无机化学教学中培养学生们绿色创新思维，以适应当前国际科技的高速发展非常重要。

3 无机化学教学中绿色创新理念融入的策略

目前，国内部分综合高校化学专业已经开设了绿色化学这门新兴课程，但仍然处于开始阶段，对绿色创新思想的传授相对较少，而对于农业院校来说，绿色创新研究的就更少。农业院校无机化学由过去56学时调到现在为48学时，这就要根据农业院校自身的特点和培养目标，对无机化学授课内容进行调整，那么在这有限的课时中，如何将绿色创新理念融入到课堂之中就格外重要。笔者认为，可以从以下几个方面着手实施绿色创新教育：

3.1 加强师生的绿色创新理念的培养 随着科技的发展，创新应用型人才对农业的发展越来越重要，高等农业院校无机化学必须把绿色创新理念作为重要的指导思想渗透到教学中。绿色创新理念的培养是对传统的无机化学教育模式的发展，该培养理念不仅能为社会培养出高层次专业素质人才，而且还注重培养学生们可持续发展意识。这就要求传授者自己要有绿色可持续的发展观念，在教学工作中将绿色创新思想渗透到课堂之中。化学教育者要不断的更新自己的知识框架，及时了解国际最新的相关领域研究进展，将课本上知识点与最新的相关绿色创新研究结合起来，课堂上以生动形象的图片或动画方式给学生们呈现，让学生们在大学一年级就养成好习惯，让绿色创新理念真正的树立在他们的脑海中，为培养具有可持续发展理念的未来化学工作者奠定基础。

3.2 无机化学理论课中绿色创新理念的渗透 课堂教学是学生们的接受知识的重要途径，教师要紧跟国内外最新的绿色化学研究成果，充分挖掘课本中的理论知识，将二者结合起来，在理论教学中将最新的绿色创新思想进行渗透，并修正与该思想不相符的课本内容。引导学生们重新设计新的路线、工艺等，使整个合成绿色化，能源绿色化，避免传统的反应方法给环境带来的负面影响。

无机化学理论课中很多基础知识都与创新的绿色化学有关。例如，（1）在化学动力学基础章节中，除了介绍动力学常数的定义外，还可以介绍目前国际研究最热的新型多孔材料对水体中有机污染物（如，有机染料、苯、农药等）的吸附率随时间的变化关系，进而计算其吸附动力学常数，这样学生既了解动力学常数概念又清楚的知道怎么通过实验得到这个动力学常数；（2）在介绍化学热力学部分的时候，除了介绍熵、焓、吉布斯自由能的概念外，还可以介绍吸附剂吸附有害物质的吸附量随温度的变化关系实验，通过该实验可以让学生了解吸附剂在该条件下的熵、焓、吉布斯自由能是怎么得到的，加深吉布斯自由能与化学反应自发进行方向的关系，进而知道怎么学以致用。为了方便吸附剂的回收循环使用，还可以介绍新型磁性多孔材料，既可以达到去除水体中的污染物，又可以通过简单的外界磁场，方便的将吸附剂从水体中分离出来，达到循环使用效果；（3）介绍碳族元素的时候，除了介绍温室效应导致全球变暖之外，还可以介绍目前利用CO2制甲烷等最新研究成果；（4）在介绍硫化合物的时候，介绍硫化镉等等量子点光催化剂，可以利用该光催化剂在取之不竭、用之不尽的太阳光条件下进行光催化反应。此外，教师还要根据高等农业院校自身发展的特点和优势，课堂教学中将无机化学基础知识与农业院校的茶与食品科学、环境与能源、生物工程以及农药等优势学科结合起来，达到学科间的优势互补。例如，无机化学教学中可以补充最新的制氢和储氢材料、可见光催化材料、高催化性能或吸附性能的多孔材料、农药降解材料、重金属去除材料等等。总之，教师可以根据当前国际研究的热点，有目的、有计划的将无机化学基础知识与这些最新的绿色创新研究有机地串联起来，既提高了教学质量，又使学生们知道农业科技人员的研究动态，潜移默化中增强学生们的绿色创新意识。

3.3 无机化学实验课绿色创新化 化学是以实验为基础的科学，实验课是运用理论知识和验证理论知识的渠道，也是最容易产生污染的主要场所之一。因此，实现实验课的绿色创新是非常必要的，这是培养学生发现问题、分析问题以及解决问题能力的重要途径，也为培养他们良好的科研素养打下基础。

（1）加强安全教育，树立绿色创新理念。无机化学实验课是大学一年级开设的第一门化学实验课程，学生没有自己动手实验的经验。因此，老师在这个过程中作用至关重要。第一节实验课，授课老师讲解实验内容之前应该对学生们进行安全教育，宣传绿色创新理念，给学生们讲解《化学实验室安全手册》，进行实验室安全培训，培训合格的同学方可进入实验室进行后续的实验操作。同时在实验室醒目位置张贴安全标志，强化学生们安全意识、绿色创新意识以及环保意识。

（2）优化实验内容，提高绿色创新程度。使用无毒无污染的绿色原料和溶剂代替传统的有害试剂。尽量使用蒸馏水、乙醇等绿色无毒试剂，避免使用氯仿、苯胺等毒性较大试剂。合成条件避免时间长、高温高压等条件，可以采用快速的超声或微波辅助合成新方法，节约时间，增加转化率、减少污染，实现实验的绿色化创新。另外可以开设一些学生自主性比较大的实验，开展一些利用可见光为能源的催化或降解实验，让学生们自主设计实验原料、条件、方法等，充分开发学生们创新能力。

（3）重视实验室废弃物的回收，开发循环实验。实验室废弃物的妥善处理这个过程非常重要，目前大部分高校实验课都存在这种普遍的现象，实验结束后学生们就直接将反应后的试剂和药品直接倒入水池中，甚至包括一些毒性较大的试剂。这不仅危害自己也会危害到他人，增加后续无害化处理的负担。实验老师一定要指导学生将实验废弃物进行分类回收处理，严禁乱扔乱倒，这样像乙醇这类常用溶剂我们就可以回收起来，进行重新集中蒸馏制得干净的无水乙醇，从而可以循环使用。教师可以把实验的后处理作为成绩考核的一部分，督促学生养成好的习惯，为自己、为社会负责。

4 结语

无机化学是一门实践性较强的课程，授课教师不仅要传授学生们基础的理论知识，更重要的是培养学生们具有在改造世界的同时更要保护好世界的能力。通过上述改革措施，本人自己课堂上取得了很好的教学效果，改变了以往无机化学课堂上沉闷的现象，大家积极思考、课堂气氛活跃、年终评教获得优秀。当然，结合最新的研究热点，宣传绿色创新理念是一项系统的工程，也是社会发展的趋势，这项工作现在还是处于起点阶段，每位化学教师都要不断的探索，提升绿色创新的教学方法，为社会培养合格的化学科技者而不懈努力。

参考文献

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[5]瞿云龙，梁学正.绿色化学对环境与生活的影响[J].化工时刊，2015，29（7）：46-49.

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【关键词】 教学内容; 无机化学; 改革

随着社会对人才培养目标现代化、社会化的要求，社会对人才类型的需要已由“专才”型向“全才”型转化，而学生所学知识的知识面已大大拓宽;学科的发展和知识的丰富，无机化学课程的教学内容也越来越多，书越编越厚，然而无机化学的教学时间又大幅度减少，难以完成原有的教学内容，所以无机化学课程中存在许多需要解决的问题。例如理论部分的论述比较完整，但利用无机化学的实践活动操作比较困难;元素部分的内容比较琐碎，教师在讲授时困难较大，教学内容繁多，学生接受起来比较困难。

本着培养基础扎实、知识面宽、动手能力强、素质高人才的目标要求， 适当减少基础课学时， 增加专业实践和新知识介绍是必要的。如何充分利用有限的教学时间，不大幅度地减少教学内容，使学生尽可能多的学习、掌握基础知识是摆在我们教师面前的一项重要课题。这就要求我们从课程改革中挖潜，从课程内容整合中获得。

1 优化课程教学内容

教学内容的改革是无机化学教学改革的核心。改革与优化教学内容表现为， 剔除那些与中学教学内容重复、陈旧过时或与中学化学教学联系极少的教学内容， 对经典的无机化学教学内容进行优化，适当补充化学前沿知识[1]。

1.1 课本内容与课外知识有机结合[2]课本上的理论与具体的科技研究成果介绍相结合，既有利于避免教师教学内容的枯燥无味、空洞抽象，也有利于拓宽学生的知识面，同时还能激发学生学习的兴趣和积极性。这就要求我们教师在教学过程中相应地引入一些化学史、化学重要发现的介绍。例如诺贝尔化学奖中无机化学方面的成就包括了英国化学家W.Ramsay 对空气中稀有气体元素的发现、法国化学家H.Moissan发明氟元素分析法、瑞士化学家维尔纳创立配位学说等。另外，教师还可以将日常生活中与人类息息相关的一些无机化学知识引入到教学当中，例如温室效应、酸雨、臭氧空洞、微量元素与人体健康等。为适应知识经济的特点，教师还可以将无机化学的前沿领域知识如纳米技术、金属有机化合物等渗入到基础教学之中。这些课外知识穿插于教师的授课过程中，既能活跃课堂气氛，也有助于学生对知识的理解和记忆。教师可在讲授配位化合物的知识时延伸出与配位化学联系密切的人体微量元素与健康、抗癌药物顺铂的发现历程;在沉淀反应中介绍肾结石形成的化学原理;在电化学中介绍燃料电池、电解制氢等新型能源技术;在卤族元素的学习中，介绍感光材料、阻燃材料等的应用。

1.2 改革教材内容， 优化课程结构

1.2.1 着眼课程群建设，调整课程体系为了达到人才培养的目标，我们不仅注重课程教学内容的改革，还更注重课程体系的建设。我们在本课程建设过程中，始终注意与其它课程的协作配合，以逐步形成一个相对独立统一的课程群模块。该模块包括如下课程：基础化学原理、无机化学实验、分析化学、物理化学。这四门课程共同瞄准无机化学这一主修课程在系统中的基础作用及优化这个目标，统一调整教学内容，精简学时，各自侧重完成分工的局部教学任务。基础化学原理课程使学生掌握基本的化学知识，无机化学实验部分让同学们了解化学实验的分析和简单设计;分析与物化课程使学生掌握化学的深层次内容，更大程度上学习化学理论。

1.2.2 运用现代观念，优化课程内容，实现教学内容的现代化课程内容的优化，一是要选择知识，再者一定要加强重点内容的提炼，明确知识点，抓住课程的“三基、三新”，即基本概念、基本原理、基本方法、新知识、新方法、新技术。基础课调整的重点是增加新知识，专业课调整的重点是增加新技术。同时妥善处理好经典内容和现代化内容的关系，做到二者的和谐统一，同时压缩那些起点低、简单重复和陈旧老化的内容，使增加的教学内容与高新技术接轨[3]。

1.3 突出课程教学的重要性

1.3.1 课程教学突出基础性、前沿性、时代性通过对现在与过去、国内与国外化学类学生培养目标，中、外无机化学教材内容对比分析、学科发展现状复习及发展趋势预测，在正确处理继承与发展关系的基础上，修订教学目标及教学大纲，结合省级精品申报和高教研究中心批准的“十一五”教研课题，更新理论课和实验课教学内容，探索、实施新的教学方法。课程内容在强调基本知识、基础理论和基本技能的同时，也适当介绍重要进展。

1.3.2 课程教学突出新知识、新概念和新技术在教学内容改革方面，除了坚持无机化学传统的基本知识、基本理论传授，坚持无机化学内容需要不断更新的原则，加强专业知识与科学方法论相结合，把二十一世纪化学类及相关专业的学生在无机化学学科应具有的基础理论和最优化知识作为精品课程的内容依据，着重处理好无机化学基础理论与无机化学前沿的新概念、新技术和新方法(如绿色化学、微波化学等)的关系，吸收无机化学发展的新知识，强化无机化学的知识结构，使教学内容不断丰富、不断完善;能够使学生高效率地掌握无机化学的精髓，并将其转化为创新能力。

1.3.3 课程教学中必须加强创造能力的培养如何在无机化学教学中加强创新能力的培养，我们在课程设置时就注重学生对社会的适应性，将培养学生创新精神和实践能力摆到突出地位。为了加强创新意识的培养，安排每个学期至少一个“研究性课题”;为了提高解决实际问题的能力，在教学内容的选择上更加贴近生活实际和生产实际，安排了“课程实习作业”，为培养创新意识和实践能力提供了重要方式和途径。

2 元素化学部分教学的改进

元素化学部分内容繁多难学，为此我们对元素化学每章内容，重点抓住原子结构与族通性的关系，引导学生通过原子结构和分子结构的原理来理解元素及其化合物的化学性质，概括归纳元素性质的变化规律性，从而突出化学的基本原理在元素化学学习上的指导作用。从学生反馈回来的教学质量调查证明，这有利于学生加深对元素及其化合物性质的理解和掌握。而对于元素及其化合物的存在方式、制备、用途等，则着重于学生的自学，让学生查找有关的资料来认识有关化合物的最新用途或制备方法，然后让学生撰写有关这方面的总结文章或论文，这样一方面增强了学生的自学能力，另一方面让学生知道了最新的一些化合物的研究动向。这样的教学模式调动了学生学习的自觉性，深受学生的欢迎。

无机元素化学教学难点的解决办法是：①元素部分以元素周期表为主线[4]， 深入地讨论主族元素及重要化合物的结构、物理性质、稳定性、氧化还原性、物质的制备及用途。以物质结构原理和热力学原理为基本点，从微观和宏观的角度去学习、讨论和研究无机化学的问题，注重规律性的讨论和总结，从而突出无机化学基本原理在元素无机化学学习中的应用和指导作用，加深学生对无机物性质及反应性规律的理解及对无机化学基本原理的掌握，改变元素化学在学生心目中内容繁多的印象。②以性质为中心讲好重点元素。由于同族元素性质相似，所以在讲授每族元素通性之后，对族内的重点元素必须较为系统地讲解，以便学生对族内其它元素的学习起到触类旁通、举一反三的作用。③密切联系实际。元素化学很多内容与工农业生产、日常生活，特别是中学化学教学关系十分密切。在教学中主动联系实际问题，教学就会更加深入、生动活泼，学生学习就不至于感到枯燥无味，反而对学习产生浓厚兴趣。④善于比较差异，归纳总结规律。元素化学内容多，知识零散，学生总感到难掌握，不易记忆。在教学中充分利用对比的方法可以加深学生对问题的理解，采用归纳总结规律的方法使学生学的知识系统化，这两点都有利于学生记忆。⑤利用现代教学手段，加强教学效果。计算机辅助教学代表现代教育技术的特征，能帮助或替代教师传递信息，突出教学的重点和难点，增大课堂容量，能激发学生学习兴趣，有强烈的感染力和丰富的表现力，其优势是传统教学方法无法比拟的。应用多媒体教学手段，不仅可以创设多样化的学习情景，更可毫不费力地将传统教学中难以描述、难以突破的难点生动、形象地表现出来。

3 教学方法和手段的改进

3.1 案例教学法以讲授为主，通过典型实例教学激发教与学的课堂互动。在课堂讲授中，通常将典型实例和疑难问题作为内容展开的引导和说明，始终关注社会上的热点化学问题，分析其中的化学机理，增强该课理论的实践性、时代性、启发性、通俗性和生动性，便于本科生接受并调动其主观能动性，课堂还实行课末5分钟学生提问，及时答疑。由此，提高了课堂的效率。

3.2 问题教学法适当给予刺激和压力，以各种形式的提问、作业和讨论等辅助手段巩固课堂教学内容。提问和作业中，既有要求当场口头回答或书面完成的，也有要求课后完成并提交的，还有仅提供思考的。为了方便学生复习，无机化学教研室编印了供校内使用的无机化学习题集，深受学生的欢迎。

“以问题为中心”讲授与讨论相结合。为有效地利用课堂教学时间，在整合教学中，我们把研究性学习引入课堂，即设计学习情景，让学生在学习新知识时做到“三先”， 即先尝试、先讨论、先思考。教师通过点拨、参与、辅导，让教学过程成为学生自主学习、师生互动的过程。学生在不断地发现问题、解决问题的过程中尝到成功的乐趣，激发了学生思维的积极性，达到有效地利用课堂教学时间的目的[5]。

3.3 多媒体教学法随着现代教学改革的推进，在无机化学的教学中，明显地出现了内容多、课时少的矛盾，我们充分利用现代教育技术手段较好的解决了这一矛盾。通过使用多媒体、投影仪等现代教育技术手段和实物模型实施课堂教学。通过各种课件充实和拓展教学内容，增加了内容的直观性，激发了学生的学习兴趣，让学生们在耳目愉悦中感受到化学在生活中无处不在以及在科技发展中的重要地位。所有教学课件上传在精品课程网站上，有利于学生自学，提高了学生的自学能力。

实施无机化学内容整合教学的尝试，其根本目的在于全面提高课堂教学质量。在教学过程中，我们运用教学设计的理论和方法来分析、研究教学问题， 设计教学策略、教学方法及教学过程，努力探索教学过程各要素、各环节相互联系和作用的最优化，教学效果得到明显提高。由于调整了无机化学相关内容的衔接与分工，内容突出主干，加强了学生实践能力、创新意识的培养，对提高学生综合素质起到了很好的作用。

无机化学是一门基础理论性和实践性都很强的学科，它是大学一年级唯一的专业基础课程，对后续的专业基础课程的学习影响很大，而提高无机化学教学质量的方法是多样化的，需要我们不断的讨论、探索和实践，为培养更多的高素质的现代化建设人才而努力。

参考文献

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[2] 翟林峰，杭国培，王华林，等. 无机化学课程教学内容与方法改革研究[J]. 合肥工业大学学报，2008，22(1)：94.

[3] 黄 滨，王秦辉. 优化课程结构的探索与实践[J]. 教书育人，2002，24：28.

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关键词:工科专业;无机及分析化学;教学改革;教学实践;网络教学

中图分类号:G642文献标识码:A文章编号:1009-2374 (2010)18-0191-02

无机及分析化学是如化工工艺、食品科学与工程、环境工程等工科相关专业的必修基础课,对学生科学素质、专业素质和综合素质的培养起着重要作用。长期以来,我国高等院校对大学化学基础课程的教学,一直按照无机化学、分析化学、有机化学及物理化学这一顺序进行教学,这种传统的课程体系过于强调教学内容完整性,且自成体系,但使得各课程间内容重复度大,不利于目前学生的学习。因此,更新教学内容、优化课程体系、打破学科间的壁垒、建立新课程体系势在必行。无机及分析化学是将原来的无机化学(或普通化学)和分析化学进行改革整合而来,目前已有多种版本教材可供选择。各校在教学过程中积累了许多宝贵的改革经验,取得了一定的成果。现结合多年理论课教学经历,谈谈这方面体会。

一、目前存在的问题与发展概况

目前存在的问题有:(1)课时与教学内容的矛盾;(2)教材编写纯理论化;(3)大班教学忽视学生的主体性;(4)生源高中化学基础参差不齐。

无机化学与分析化学整合的课程改革始于20世纪80年代,首先在国家一些重点院校中进行,经过近30年的探索和实践已逐渐得到教育界的广泛认可,取得了一定成果,相继出版了多本教材。如1978年人民教育出版社出版的陈荣三教授主编的《无机及分析化学》一书是我国最早正式出版的《无机及分析化学》教材,是在1975年南京大学自编讲义基础上编写而成的。它首次将四大滴定融入四大平衡中讲授。再如华东理工大学1992年出版的《无机及分析化学》教材,随后,在1995年,由华东理工大学组织的“面向21世纪理科应用化学专业教学内容和课程体系改革研究”项目被国家教委高教司批准为首批教学立项课题。在教育部有关部门和高等教育出版社的大力支持下,北京大学、南开大学等数十所高校教师成立了“全国高校‘无机及分析化学’课程建设与教学研讨会”,历次研讨会对无机及分析化学教材建设和教学中存在的问题都进行了广泛深入的讨论,实现了课程结构和教学内容整合、优化和教学体系改革,《无机及分析化学》 (第四版)于2002年初被列为普通高等教育“十五”国家级规划教材。

针对无机及分析化学的教学现状,我校对《无机及分析化学》课程进行了调整,并将实验单列为一门课程,建立了相应的考核方式和办法。同时,随着全校新专业的增加,开设《无机及分析化学》课程的专业增多,课程建设力度加大,为了提高《无机及分析化学》课程组的整体素质,满足课程建设的需要,加强相关人才的引入力度,逐步建立了一个完整的《无机及分析化学》课程组,《无机及分析化学》课程在2005年获得了学院首批精品课程建设的立项资助,在2008年成为兰州理工大学的校级重点课程,建立了精品课程网站。经过几年的教学改革,已建立了科学、系统的无机及分析化学课程体系,并于2008年在华中科技大学出版社的大力协助下,与五校合作正式出版了《无机及分析化学》。

二、无机及分析化学理论课教学改革探索

(一)潜心研究,整合内容,构建教学新体系

原无机化学教学中包括四大化学平衡,即酸碱、沉淀、配位及氧化还原平衡,而在分析化学中也涉及相应的四大平衡体系,这样的教学安排,既浪费时间,又让学生感到枯燥。在无机及分析化学课程的教学中,将原理和应用知识有机地结合起来。将原无机化学和分析化学两门课程中内容联系最紧密和重叠最多的“四大平衡和四大滴定分析方法”两个部分有机结合起来。浓缩精简后的课程安排,体现少而精的原则,使得必须掌握的理论重点突出。

由于无机及分析化学内容广泛,涉及现代物质结构理论基础、化学反应原理、溶液平衡、化学分析、元素化学和仪器分析6大部分,这教师必须熟悉教学要求,认真钻研教材,潜心研究教学内容,在吃透教材的基础上,合理安排教学内容。同时,课程内容还引入了无机与分析化学学科近年来所取得的最新成果,注意了知识面的补充和延伸,以满足现代无机及分析化学对各专业人才的基本要求。

(二)多平台教学层次满足不同专业要求

对于不同专业,教学大纲、教学内容和教学计划的安排要有所区别,为了保证基本的教学要求和整体教学水平,不同专业开设无机及分析课程要统一界定基本教学内容和教学环节(约占整体的75%)。以多平台教学层次编写教学大纲,提出各专业教学内容的基本点与侧重点,以及相应的教学方式与教学环节的要求。

(三)结合实际,改革教学方法

根据讲授与自学相结合的原则,采取了灵活多样的教学方法,抓好课堂教学,确保教学质量;采用多媒体教学,在课件中配以大量图片,一些较难的公式推导通过课件可以一目了然,使学生更易理解和掌握;培养学生自学能力,在部分适合自学的教学内容学习中引入自学模式,课前给出自学提纲,并将提纲中的相关部分以提问的方式予以检查,了解学生完成的情况,通过辅导答疑方式,及时了解自学的效果,使学生由被动向主动学习方式逐步过渡。为进一步调动学习积极性,在教学中课开展“部分双语教学”,对章节标题及专业术语标注英文并配以中英文讲解,收到良好的教学效果。

(四)介绍学科发展的前沿知识和发展动向,激发学生的学习热情

我们的新教材中编写了部分前沿知识内容,例如稀土元素化学简论、生物无机化学简论、无机高分子物质简论和化学分离方法,这有助于教师在教学中,结合该领域的前沿研究动态,将新方法、新成果融入教学相关部分,激发学生获取新知识、新成果的热情,也有助于改变以教师为中心,学生上课记笔记、考前背笔记的“授业传道”定式,充分调动了学生的学习积极性。

经过近7年的理论课内容和教学方法的改革实践,已初步建立了一套适合我校实际情况的无机及分析化学理论课教学体系,实践证明该体系能激发学生学习兴趣,提高教学质量。 今后,还需进一步使之完善,使课程教学质量有更大提高。

参考文献

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[6]钟国清.无机及分析化学课程改革的实践与思考[J].化工高等教育,2007,(5).

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    化学科学的进步和发展,与现代科学技术整体的进步发展紧密相关。大量的事实说明,现代化学科学的发展,已经从宏观深入到微观,从定性走向定量,从描述进入推理,从静态发展到动态。一方面,19世纪形成的无机、分析、有机、物化四大学科的内部,在分化和综合、交叉、渗透发展中已经和继续填平鸿沟、模糊界线;另一方面,化学与物理学、生命科学、材料科学、环境科学、信息科学以及自然科学的其他学科乃至人文和社会科学等众多学科相互交叉、渗透、融合和相互促进,衍生了许多边缘学科;化学科学的发明和创造被应用于生产,转化为生产力的周期越来越短,化学与化工、材料、能源、制药、食品、环境、农业、军工等产业的紧密结合,为社会创造越来越多的财富和效益。展望21世纪人们最关心的健康、环境、资源利用、水源、能源及食物等问题都与化学有关。每个人的生活都受到以化学为核心的科学成果的影响。因此,化学教育正面临着变革。化学教育要面向全体公民,教学内容要社会化、现代化。这正是当今化学教育的发展趋势。

     国际化学教育会议(International Conference on Chemical Education简称ICCE),是国际上最有影响的化学教育会议。ICCE的首届会议由国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)的化学教育委员会(CEC)发起,联合国教科文组织(UNESCO)响应,于1971年在意大利的弗拉斯卡蒂召开。以后每两年召开一次,规模逐渐扩大,一般由IUPAC、UNESCO和主办国的化学会共同组织。到2000年为止,共举办了十六届。从近几届ICCE的情况,可以看到我国现代化学教育发展趋势有以下几个特点。

     (一)化学教育改革方兴未艾

     “教什麽?怎样教?学什麽?怎样学?”这是任何时代的教育工作者都必须回答的问题。在科技飞速发展的今天,这一问题尤为突出和尖锐。从ICCE看,近几届会议几乎全部以化学教育教学内容和教学方法的改革为主要议题。化学教育的教育改革思想正从强调学科中心转向关心人的充分发展,从提高理论水平转向加强化学与社会与生活的联系。从我国大学化学专业的课程结构改革看,为了认真落实国家教委关于“高等教育面向21世纪教学内容和课程体系改革计划”,复旦大学、苏州大学、中国科技大学等8所院校的20余位教授先后在苏州大学、复旦大学举行了4次研讨会,对化学专业基础课的课程结构及教学内容进行了认真讨论,提出了一个课程结构改革的新体系,与旧的课程结构体系相比,新体系有如下特点:(1)教学思想发生转变,原体系先讲授无机化学、分析化学和有机化学,再讲物理化学和结构化学,而近代谱学分散于各课程中;新体系先讲化学原理和谱学基础,后讲无机化学和有机化学,提高了学生的认知水平,避免了同层次、低水平的重复。(2)加强了基础理论内容,如谱学、化学原理、结构和材料等。(3)引入了化学发展的热点,如生物化学、材料化学、高分子化学等。(4)将实验作为一门独立的课程,按化学一级学科开设“实验化学”。目前,新体系的部分教材已经出版并开始试点。

    从我国中学化学的课程结构看,日前国务院批准了教育部《基础教育课程改革纲要》,部分中小学课程将作重大调整,一些单科性课程将整合为综合性课程。其中,初中的物理、化学和生物整合为科学课。各中学根据自己的能力和实际,可选择开设单科课或综合课。从教学内容看,新编的教材中,具有适用性的内容明显增多,如编入了水与工农业的关系,水与人类的关系,水资源保护;介绍了酒精、醋酸、煤和石油资源;介绍了与现代生活密切相关的塑料、合成纤维及合成橡胶等三大合成材料……等。很多学校和教师注意在教学中渗透STS教育思想。在今后一段时期内,中学化学教学内容改革的趋势将表现为:(1)化学课程的多样化。把作为一个合格公民所必备的化学基础知识、基本技能编入必修课,作为核心课程,每个学生必学。然后把满足学生不同需要的内容,编入选修课程。给将要升学继续学习化学或其他科学技术的学生,开设高水平的学术性课程,这些课程狠抓双基和能力的培养,为学生打下坚实的化学科学基础,培养他们的科学态度和科学方法,提高创新能力。给即将就业的学生开设具有职业特征的课程,让学生学习之后能为今后就业做一些知识技能上的准备。(2)学科课程和综合课程并行。学科课程有利于打好学科知识的基础,综合课程有利于理论联系实际,有利于知识的综合应用。

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    (1)整合教学内容,强化内在联系

    我校农学专业使用的是南京大学主编的无机及分析化学教材,该教材分为无机化学和分析化学两部分内容,这种编排方式虽然保持了学科知识的完整性,但造成了某些知识点的重复,并使得相关知识体系的内在联系被割裂。例如教材中无机化学部分的四大溶液平衡和分析化学部分的以四大溶液平衡为基础的四大滴定分析法两部分内容是分开编写的,如果两部分内容分开讲授,将影响教学与学习效果。因此,教师在教学过程中应将“无机化学”和“分析化学”中的相关内容融合为一个体系,将无机及分析化学教材原本二十一章内容整合为十章内容,即第一章溶液与胶体、第二章化学反应的一般原理、第三章物质结构基础、第四章定量分析概论、第五章酸碱平衡与酸碱滴定法、第六章沉淀溶解平衡与沉淀滴定法、第七章氧化还原平衡与氧化还原滴定法、第八章配位平衡与配位滴定法、第九章紫外可见吸光光度法、第十章元素(自学)[1]。新的编排方式强化了知识的内在联系,使学生在学习过程中更容易理解接受。同时,新的编排方式还整合了部分重复的内容,节约了宝贵的教学课时,能让授课教师将更多社会中的化学和化学中的热点问题穿插到有关教学中,例如“浓肥烧死苗”的现象、土壤中有机磷及其共轭碱组成的复杂体系如何保证土壤pH值的稳定性问题、植物进行光合作用所需要叶绿素的成分问题、生物燃料的制造等等。既拓宽了学生的知识面,增加了学生的学习兴趣,又使学生了解无机及分析化学在农业生产中的重要性。

    (2)适应专业要求,突出教学重点

    农学专业的技术性和实践性较强,在无机及分析化学的教学中,要把握专业的特殊要求,突出教学重点。要认真学习我校农学专业人才培养方案,深入研究无机及分析化学教学大纲,充分了解本课程在整个专业课程体系中的地位和作用,积极主动与农学专业的专业课程任课教师沟通交流,进一步明确教学内容和重难点。在教学实践中,一方面要统筹安排好实验课程。对一些与专业联系较为紧密的实验,要重点安排,重点辅导。例如金属离子的鉴定,土壤中腐殖质含量的测定等。另一方面要合理调配好理论教学内容。将与专业联系较少且较难理解的纯理论知识进行精简压缩,将与专业要求相关的知识列为重点教学内容,将一些简单易懂的内容列为自学内容。教学过程中突出重点后,学生可以有针对性地科学分配学习时间,提高了学习效率。

    (3)强化实验教学,增强学习兴趣

    农学专业无机及分析化学实验教学不仅要验证和巩固无机及分析化学的基础理论,更要注重将化学知识与农学专业相联系,注重对农学专业学生进行实验科学基本技能的训练,培养学生开展科学实验的能力、严肃认真的科学态度和求真务实的工作作风。一是要加强基本验证实验的教学。按照教学大纲要求,落实好实验内容、学时等要素。注重在实验中培养学生的基本操作技能,加强对理论知识的理解和运用能力。二是适当增加趣味实验。在基本验证性实验的基础上,增设实用性和趣味性实验,由学生自己查阅相关资料设计实验内容,采集样品,亲手操作,并对实验结果进行处理分析。例如,茶叶和松枝中Ca、Mg和Fe的鉴定,蔬菜、水果中维生素C的测定,鸡蛋壳、酸奶中钙、镁的测定,土壤中有效磷的测定等实验内容,既符合农学专业需求,也能较好调动学生的积极性,激发学习兴趣,培养农学专业学生所需要的基本实验操作技能和科学素养。

    2教学方法与手段

    (1)学生参与教学,培养多种能力

    教学过程中,在突出教师主导地位的同时,注重学生在教学中的主体地位,让学生真正参与到教学过程中,激发学生的学习热情。在课堂上,对重难点内容,教师详细讲述。一般内容则根据老师分配的任务由学生自己讲授,例如四大滴定法的应用实例。具体做法是首先由老师根据班级人数把班级学生分成若干个学习小组,各学习小组根据教学内容和老师要求开展讨论,按照分工查阅文献资料,阅读文献,消化资料,归纳总结,撰写讲稿,制作幻灯片,最后每个小组推选一名成员到讲台汇报该小组完成任务的情况,汇报后由其他学生和教师对汇报效果进行了评价,根据评定的结果对每个小组进行打分,作为平时成绩的一部分[2]。该种教学方式改变了传统教学模式中教师主宰课堂,课堂气氛沉闷,学生被动听课的状况,激发了学生学习的热情,培养了学生多方面的能力。一是加深了学生对分析化学在农业科学中应用的认识,二是锻炼了学生查阅文献资料和归纳总结的能力,三是提高了学生协作学习能力、组织能力、写作能力、制作幻灯片的能力和语言表达能力。

    (2)及时归纳小结,促进教学相长

    在无机及分析化学的教学中,引导学生在按照教材逐节逐章学习的过程中,注重对学过的知识进行比较、分类、归纳和总结。例如,在学习酸碱滴定分析法后,及时归纳总结该滴定方法的原理、指示剂的工作原理、如何选择指示选择和应用范围。学习完四种滴定分析法后及时对四种分析法进行分类比较,归纳总结它们的异同点。通过这种学习方法,达到引导学生整理、复习、巩固教材知识,深化对课堂教学主题的理解和把握的作用,使得新知识具有更大的迁移价值,为后继学习和运用它们奠定基础。学生通过这种方法学到的知识,不再是孤立的知识点,而是由点连成线,由线织成网的知识结构。同时通过这种学习方法可以培养学生在分析解决问题时,透过现象看本质,抓住问题的关键。在教学过程中,教师也要对所讲授的内容、所采用的教学方法以及教学的效果进行分析总结。例如,对教学效果较好的课堂进行总结,为什么会产生这种效果?如何设计教学内容?运用了哪些教学手段?采用何种方法调动了学生的积极性等。对教学效果较差的课堂进行思考,是错误地估计了学生的实际水平?是教学设计不合理?还是教学方法过于单一?将教学中成功的经验和失败的教训及时记录下来,日积月累,就会形成自己的教学风格,不断提高教学质量。特别是对成功的教学进行小结,有助于教师摸索教学规律,总结先进的教改经验。

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化学工程技术涉及到我国国民经济发展的方方面面,对中国的发展有着重要的意义,对化学工程技术的研究就关系到我国经济的发展,应该得到十分的重视。分析研究当代化学工程技术的发展趋势有利于不断提高化学工程的技术水平,从而让化学工程技术更好地为经济和社会的发展服务。

一、化学工程技术的产生及发展 20世纪60年代开始化学工程技术的应用领域进一步的扩展,已经从一些小型化工产品向着研究大型化工设备的方向前进,出现了许多能够生产大量化工产品的大型装置。60年代后,计算机开始应用到化学工程领域,极大地促进了化学工程技术的发展和进步。至此70年代以来各种高新的化学工程技术不断地出现,化工领域的变化也称得上是日新月异,取得了很大的成就。

二、化学工程技术在新世纪的发展趋势

化学工程的迅速发展在中国已经成为一级工程学科,在新的世纪呈现与相关的学科交叉结合的趋势。

1.化学工程与相关学科的交叉

1.1与高分子化学、高分子物理的交叉。化学工程与高分子化学、高分子物理的交叉的学科工程就是所谓的材料化学工程。这一发展趋势是将工程化学原理应用到材料的制造过程中,把自然资源的粗材料加工成精细的化工材料。这一发展趋势的应用领域十分的广泛,如农业中用的薄膜以及各种新型纤维,汽车器材的制造。 1.3与有机化学、无机化学的交叉。化学工程与有机化学和无机化学的交叉学科就是精细化学工程。这一技术的主要应用领域是化肥的生产以及石化企业的石油精细化产品的加工生产。

1.4与环境学的交叉。当今社会经济发展的同时环境的保护也越来越得到重视,不断发展的化学工程技术也要注意到环境的发展,这就是环境化学工程。目前主要应用于一些无公害产品的生产,以及净化环境技术的研究。

1.5与物理、微电子学的交叉。化学工程技术与各种电子产品的生产技术的结合,有利于各种微电子产品如硅、线路板的生产发展。

2.化学工程与数学、物理学、基础化学进一步结合

2.1与数学的结合。当代化学的发展必须要掌握一定的数学工具,化学工程中非线性代数的应用越来越广泛,表明化学工程技术与近代数学的进一步结合。

2.2与物理学的结合。化学工程技术与物理学的进一步结合体现在X光衍射、气相色谱程序以及电镜等高科技产品的研发和利用方面。

2.3与物理化学、生物化学的进一步结合。化学工程技术与物理化学、生物化学学的结合主要体现在人力学参数的预测和生物环境的治理上,通过与生物化学学技术的深层次结合,是这两项技术有了很大的进展。

三、促进化学工程技术发展的对策

1.着眼全局提高化学工程技术水平

化学工程科学近年来的发展趋势已经明显地呈现与多学科交叉的现象,要进一步促进化学工程技术的进步,就要从全局出发综合考虑与化学工程交叉的各个领域的情况。要统筹考虑各个领域的运用,做好整体的规划,协调各项科学的开发利用。并且统筹现有领域的同时积极开拓新的研究领域,使各个学科领域相互促进,最后实现共同发展。

2.提高化学工程机械设备研究水平

机械设备是提高一项技术必须具备的,先进的机械设备能为更高水平的技术研究硬件支持。但是相对而言,目前化学工程技术方面的机械设备还比较落后,应该加强研究力度,向世界化学工程技术研究的机械水平靠近。有了这些高科技水平的机械设备,在化学工程技术领域赶超世界水平指日可待。

3.做好化学工程技术的教育工作

任何一项技术的发展都不能离开高水平的人才,所以要促进化学工程技术进一步发展需要加强化学工程领域的教育培训工作。不仅需要培养化学工程技术方面的知识,与其相关的学科的教育与培训也要加强。不仅仅培训理论知识,更要加强学生的实践能力,为化学工程技术的发展储备人才。

4.积极开拓化学工程技术的应用市场

当今化学工程技术的应用领域已经很广泛,但是如果想要进一步的发展还要积极研究开发新的工艺、新的产品,寻找新的市场。市场是产品开发的动力,有了市场的需求才会带动产品的生产,也就会促进技术水平的提高。

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一、电氧化处理污水

在脉冲电流作用下，电氧化反应器里的特殊电极会产生的羟基自由基和活化氧自由基。由于这两种自由基有超强的氧化能力，因此当废水流经电氧化器时，水中的有机污染物将会被氧化降解直到变成无机物（如二氧化碳和水）。这个方法的缺点是：电耗大，完全氧化去除1公斤的COD需要耗电15-25度，平均20度。显然，这对电能紧张地区，很难被企业所接受。针对这个问题，英国一家环境公司对电氧化法进行改良，通过电极的排列，电流的密度及水力停留时间的控制：让电氧化只分解破坏有机物分子结构（如对杂环类多环芳香族化合物开环和破链，提高它们的生化性），而不是把它们完全氧化成成无机物。换句话说，电氧化只做预处理，处理后，废水再进行生化。这样可使难降解的有机污染物得到经济有效的去除。

二、电催化——氧化

这个方法是：用铁片做电极，铁片之间填充活性碳颗粒作催化剂，在电场作用下，槽内电极材料在高梯度电场的作用下复极化，形成复极粒子。通过鼓入空气，经复极粒子催化产生过氧化氢（见反应式1），H2O2和从阳极溶解下来的亚铁离子生成羟基自由基（见反应式2）分化降解水中有机污染物分子。（1）O2+2H2O+2e=>H2O2+2OH-…………；（2）H2O2+Fe2+=>OH.+OH-+Fe3+……………。近期试验研究表明，为了促进有机污染物的降解，在活性碳颗粒表面涂上一层氧化铈波膜，可提高催化效果。目前国内正在开发“三维三相电极处理污水”，就是这种技术。它的优点是投资成本小，占地面积少。缺点是电耗特大，去除1公斤的COD需要耗电40多度。另外，活性碳颗粒经常要更换，而且要求不是酸性的废水，一般要调到酸性（pH

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【关键词】有机合成 路线设计 美学原则

在有机合成化学发展过程中，我们可清楚地看到人类的社会生产和生活的需求，以及有机化学理论发展的要求，都不断地推动着有机合成的发展。人类为了战胜疾病，保护农业生产，丰富人们生活的各个方面，就要药物、农药、染料、香料以及具有各种各样性能的新材料的合成生产。同时又为了有机化学、生物化学理论等学科的研究发展，也不断提出许多新奇分子的合成问题。二十世纪以来，许多天然有机物的发现，元素有机化合物的制备成功和变化多样的有机合成反应和技术的出现与完善，使有机合成化学已发展到系统逻辑的推理的阶段，而不是一味地类比于无机合成化学。现代有机合成，无论采用由原料定合成路线，或者以有机合成反应定有机合成方案以及应用逆合成分析等合成策略，有机合成路线设计已成为有机合成中的重要环节。有机合成艺术之美也正集中表现在有机合成路线设计中。人类的实践活动，无论是社会实践活动或是科学研究，都是按照美学规律进行的。在有机合成设计中，也遵守诸方面的美学原则，比如创新性原则，简洁美原则，和谐美原则，对称美原则以及科学美原则。在我们的实际工作中，无论是否注意到上述美学原则，但这是客观存在的，不容否认的。

一、有机合成设计中创新性认识的实现

伟大的发明家爱迪生说："凡是新的不平常的东西都能在想象中引起一种乐趣，因为这种东西使心灵感到愉快的惊奇，满足他的好奇心，使他得到原来不曾有过的一种观念。"有机合成研究出发点之一就是寻找新的有机合成反应、合成试剂、合成方法和技术，以及在实验室内合成出自然界不存在的新化合物。在有机路线的合成设计过程中，前人宝贵的成功经验，是我们学习借鉴的源泉，他们的精巧构思和设计技巧给我们以心灵的启迪。学习、消化和适当模仿前人的经验，用之于我们的合成设计中是不无脾益的。可使我们少走弯路，甚至还可以从中觅得一条实现理想合成设计的捷径。但是一味地墨守成规，则可能在设计中铸成大错。具有代表性的例子是1856年十九岁的美国化学家W・H・Perkin从奎宁的实验式出发，按照无机化学中的氧化反应模式企图合成奎宁。当时确定的奎宁实验式为C20H21N2O2（正确的奎宁实验式为C20H24N2O2）。Perkin注意到从煤焦油得到一种化合物C10H18N（2-丙烯基-对甲苯胺），于是他设计了奎宁的合成路线：2C10H18N+30C20H21N2O2+H2O.时至今日，我们当然清楚，2一丙烯基一对甲苯胺与奎宁是结构完全不同的两种物质。不可能从前者通过氧化反应再到后者。但是Perkin还是认真地作了实验，虽然他没有得到奎宁，但他却得到了一种紫色结晶物质，这也是人类的第一个合成染料，从此开创了煤焦油的化学工业。

从上面例子中，我们可以看出，科学研究即需要认真的科学态度，也需要积极的进取精神。有创造，才有进步。我们若既能吸取前人的经验教训，在实际工作中又能充分发挥个人的聪明才智和创造才能，也许会发现新的有机合成天地。一个复杂结构的有机化合物合成与设计要经过许多已知的方法和步骤，经过大量的工作完成目标分子的合成。从有机合成角度来说，是有实际意义，但从有机合成方法上看，这项工作则显得平谈无奇。因此我们衡量一个合成与设计巧与拙，美与不美的一个重要标准是：在整个合成设计工作中是否创造性地应用了一些反应，创造性地解决了前人尚未解决的问题。

二、简洁美原则

在有机合成设计中，要遵守的一个重要原则，就是有机合成方案的简洁性。在实验室里实现一个复杂有机化合物的合成，往往要经过许多步骤的反应。若是合成方案繁杂，合成路线冗长，必然要增加原料或试剂的数量，延长合成周期，给我们的合成研究工作带来不必要的操作过程。简洁而实用的合成设计，不仅可使实验室的合成工作省时省料，最后还可获得较高收率的目际化合物。1902年Wi11statte设计了下列托品的合成路线，应用20余步合成反应在实验室中实现了托品的全合成。当时在没有出现Mannich反应之前。Willstatte的工作可算有机合成史上一个辉煌成就。但是从他的合成方法上看，20余步的合成反应却是令人生畏的。而在1917年Robinson创造性地应用Mannich反应，他认为在生物体内不可能存在如此复杂的托品合成法。在认真分析托品骨架结构分基础上，利用一步合成反应中同时进行两个Mannich反应，巧妙地构思了托品合成方法，从此托品合成方法就大大简化了。Robinson的托品合成方法是有机合成中最简单的、最精妙的，使人感叹不已。简化倾向是人知觉本身固有的倾向。在人类的活动中，无论是身体活动、生理话动、还是思维活动和实践活动，都是从繁到简、从粗到精，最终达到完美程度的过程。

三、对称美原则

对称性和潜在的对称性是一些有机化合物分子固有的特性。在有机合成设计中注重寻找目标分子的对称性具有重要的实际意义。若恰当的利用这一分子特性，往往可使合成工作大大简化，并且使合成设计路线具有收敛性。在Robinson托品合成法中，Robinson就是依据生源学说，利用托品分子骨架具有面对称性质，巧妙地将托品骨架分切成相同的两部分：他又认为这两部分可同时由Mannich反应来实现合成，因为在托品分子中只有一个氮原子，他认为两个Mannich反应必须发生在同一个有机胺上，如此首先选定了甲胺为托品合成的第一个原料。托品分子本身为环状结构，那么Mannich反应中的两个醛基处在同一分子内，带活泼性氢的亚甲基也在同一分子内，那么在一步反应中可发生对称的两个Mannich反应，随之而构成托品骨架（图1）。

在许多有机合成设计中，复杂的有机化合物分子结构不存在对称性。若在目标分子结构剖析中巧妙地利用对称美原则，也可使众多的合成步骤终途归一，大大简化合成方案。地衣酸具有两个苯并呋喃结构（图2）。

我们从地衣酸的结构可以看出，它不存在对称性，事实上我们知道有这样一种情况，环己酮和环己烯醇是两个共振结构式（图3）。

而地衣酸的分子结构以呋喃环中间划线切断，可得到类似前面情况的一对共振异构体：

B化合物和c化合物是共振结构式，而c则和A是相同的化合物，这样复杂的地衣酸则是由相同的两个化合物拼合而成，所以地衣酸的合成设计则极为简单。

四、和谐美原则

完成一个目标分子的合成设计，设计者所拥有的素材：原料、试剂、合成反应、合成方法以及实验条件都是零碎的、无序的。合成设计工作本身就要求对这些素材进行分析、加工、筛选和提炼，全面考虑各素材的特性，化学性质和它们相互之间的关系，使它们得到优化组合。这样既可以充分发挥它们的作用与功能，又可避免设计中各个合成之间的相互影响，避免有机合成副反应的发生。例如在实际的合成设计过程中，由原料通过有机合成反应构筑目标分子的碳胳是利用原料分子的官能团的化学反应，这是一方面的问题。而目标分子结构中官能团的建立又是另一方面的问题。很显然若能将上面合成设计中的两种需要结合起来，统筹考虑，使构筑目标分子时所需要的原料化合物分子的官能团既能满足合成反应中的需要，最终也可成为目标分子结构上的官能团，那么这将是最经济的，也是非常协调的，可大大减少实际的合成工作的范围。这就是合成设计中所特别遵守的和谐美原则。

五、科学美原则

合成设计所遵守的科学美原则要求，任何巧妙完美的有机合成设计，都必须依照有机化学理论的客观要求，并在现实科学技术条件下能在实验室里得以实现。合成设计不同于绘画者的艺术构思，对素材的提炼加工构思和布局的安排，虽然也符合一定的客观现实，但是其中都融合了绘画者个人的精神意识和超现实的艺术加工处理。而有机合成设计则是紧紧围绕目标分子，有机合成反应和方法，有机合成实验等方面，运用设计者高度的创造思维和才能，将有机合成设计中的素材和谐地完美地并且要符合有机化学理论地组合在一起，完成理想的有机合成设计的工作。综上所述，有机合成设计，作为一种高级的创造性思维，也离不开 美的本体，遵循美的规律，它是设计者有机化学知识和审美鉴赏力不断相互交融的统一过程。作为一个有机合成化学家，既具有高度的科学创造才能，又具审美的鉴赏能力，将会如虎添翼。对科学高峰的探索和对美的追求，可以获得全身心的解放和至美的乐趣。因此作者认为在自然科学研究领域中，也不要无视美的存在和作用，而以高度的审美鉴赏融会于我们的科学研究中，以创造出至善至真的科学成就，为人类的文明进步献身奉心。最后作者引用马克思的名言结束本文：社会的进步就是人类对美的追求的结晶。

参考文献：

[1]C.Schor lemmer，The Rise and Development of Organic Chemistry.Macmillan &Co.Ed.，1984：15

[2] 吴世晖.有机合成（M）.北京：高等教育出版社，1986.125-126

[3] 杨靖华.托品生物碱合成研究概况[J].医药工业.1985（16）：35

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水、蛋白质、维生素、色素和食品添加剂等十一章是当前国内外食品化学课程的主要构成系统和内容，各高职学校根据自己的教学实际以及师资力量等因素，合理安排本校食品化学课程内容。食品化学在课程内容体系又与无机化学、有机化学等有关学科有交叉部分，因此，在课程内容知识体系建构上，应进一步探索和研究。一方面食品化学课程知识体系致力于食品相关专业人才培养，另一方面又必须服务于整个食品工业的发展脉络。

1.1整合食品化学教学内容体系

应根据食品化学教学实际，在讲授和学习食品化学课程时，从整体上把握食品学科教学内容，将教学内容整合学习，利用专题学习的形式，把握学习内容的主体、提纲、内容以及重难点。食品化学教学内容整合的核心是帮助学生掌握和理解食品化学核心知识体系，培养学生的食品宏观品质变化实践调控能力，使学生能够创造性地应用有关技术检测食品安全[1]。在具体课程教学内容选择上，一定要关注知识体系的理论指导价值和逻辑性，帮助师生教学过程中能够更好地理解和把握教学内容，提高教学内容的趣味性和实践性，满足学生学习需求，提高教学效果。

1.2优化食品化学教学内容结构

食品化学教学是一个完整的知识体系结构，学生的学习是一个完整的知识建构过程，在教学过程中，应保证教学内容各章节之间的联系性。一方面，强化各章教学内容知识点的内在联系，尝试将已有的知识内容横向联系起来，另一方面也要注意同一章节内同一层次知识点，将具体现象与理论知识深层次结合起来[2]。

1.3深化实验教学内容改革

食品化学实验教学环节不仅使学生理解掌握食品化学专业基础知识，也是提高学生创新性应用能力主要手段。就食品化学教学专业应用型人才培养的涵义来说，主要是指利用实验教学环节将理论知识转化为学生综合实践能力，在现有食品化学实验的基础上，增设针对于食品安全实验的实践课程。提高食品化学人才专业技能，在借鉴国内外有关高校食品化学课程的知识和理论基础上，整合优秀国内外先进教学理念和知识，提高学生实际应用能力，实现创新性应用人才培养目标。

2改革食品化学课程体系，创新食品化学教学方法

2.1运用现代教学手段

教育信息化带动教育教学现代化是目前教育发展的方向和目标，信息化教学手段也被广泛应用于食品化学课程教学课程中，丰富了教学内容。发挥多媒体设备图文并茂的优势，将文字难以阐述的食品工艺制作过程用投影仪设备演示出来，调动学生学习积极性，提高课堂教学效果。如在讲解多糖凝胶性质时，将淀粉软糖和明胶软糖溶解过程利用视频反复演示，引导学生分析这两种食品大分子凝胶性质的不同，加深学生对淀粉和明胶融合性质的理解[3]。教师还可以选择食品化学精品网络课程，拓宽食品安全教学空间，提高教学效率。

2.2采用互动式教学方法

自主、互动、探究是当前各科教学中使用频率较高的教学方法，互动式教学是当前课堂教学过程中使用频率较高的教学方法，在实际教学过程中，表现出明显的优势作用，如转变了传统课堂中的师生地位。传统课堂教学中，教师占据主导地位，课堂上以教师的教为主，满堂灌是食品化学教学的常态[4]。互动式教学方法有效地转变了这种教学现状，不仅强调学生与学生之间的互动，也突显了教师与学生之间的互动，在师生平等的基础上，实现师生双方的有效互动教学。对于课程教学中存在的一些专业性较强或相对难以理解的知识点，教师在适当引导的基础上，给予学生充分的思考和探究空间，尊重学生的观点，帮助学生主动构建有关知识体系，提高学生分析问题和解决问题的能力，促进学生的食品化学专业能力的全面发展[5]。

2.3实施案例教学

食品化学教学内容中包括了一些抽象、难解的内容，如果单纯以知识讲授的方式传授给学生，枯燥的教学内容可能会降低学生学习积极性，降低食品化学教学实际效果。为解决这一部分内容讲授难题，教师可引入教学案例分析，利用日常生活中常见的化学现象解读食品化学知识内容和有关原理，用讲故事的方式开展实际教学活动，由抽象转向具体，由复杂转向简单，由浅入深地引导学生掌握实际教学内容，最大限度地调动学生学习的积极性和主动性，加强学生对课程教学内容重难点的理解和掌握。

2.4引导参与科研生产实践

“填鸭式”教学一直是食品化学教学实际中存在的不可避开的一座大山，在教学实践中，经常出现课堂教学理论与实践相脱节的问题，学生学与用严重脱节，学不可以致用成为教学中存在的重要问题。引导参与科研生产实践，有利于教师将科研与生产实践有效结合，把研究课题内容和实践教学内容有机结合，在丰富课堂教学的内容的基础上，增添了多样化的教学手段和方法，提高教学内容的创造性和启发性[6]。

3结语

食品化学教学内容和方法的改革探索应坚持理论与实践相结合的原则，以调动学生学习兴趣、提高学生学习积极性为基本出发点，以提高食品化学教学效果为落脚点，优化食品化学教学内容和方法，达到有效提升课程教学效果的目的，为食品科学应用型人才培养模式的建立和推广奠定基础。

作者:邵征 李志康 李红英 刘晓伟 单位:长垣烹饪职业技术学院

参考文献：

[1]赵国华.全国食品化学课程运行情况调查[J].中国农业教育，2007（6）：36-38.

[2]李平.借鉴国外教材特色，建设我国食品化学教材体系[J].高等农业教育，2000（2）：66-68．

[3]赵新淮.本科生食品化学课程教学内容的新分类[J].高等农业教育，2006（10）：60-62.

[4]谢小庆．审辩式思维在创造力发展中的重要性[J].内蒙古教育，2014（6）：13-15．

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关键词 实验室；实验教学；科研能力

中图分类号：G482 文献标识码：B 文章编号：1671-489X(2012)06-0130-02

Open Laboratory in Universities, Realizing Capability of Students Scientific Research//Qiu Liqun, Wang Jianmin, Liu Kui

Abstract The opening laboratory is an important part of the reform in higher education. It breaks the traditional experimental teaching methods, promoting the cultivation of students’ ability of scientific research. This article combines the teaching practice, elaborating the necessity, feasibility and the importance of opening laboratory, telling about he specific operation mode of open laboratory.

Key words laboratory; experimental teaching methods; ability of scientific research

Author’s address Shandong Agricultural University, Taian, Shandong, China 271018

1 引言

高校实验室建设是办好高校、培养合格人才的一项基础工作，而实验则是学生理解理论知识、锻炼综合素质和能力的重要手段，是实施素质教育、培养创新人才必不可缺的重要基地，也是开展教学、科研、生产实践三结合的重要场所。

传统的实验教学模式是采用在固定时间、固定班级、固定实验室开设固定实验项目的做法，这种相对封闭的实验模式限制了学生学习主动性和创造性的发挥。为了避免这种弊端，最好的办法就是实施实验室开放，这样不仅可以充分发挥实验教学资源的效益，更重要的是可以有效开展综合性、设计性和创新性的实验项目，是培养学生实际动手能力和创新精神的有效途径。

2 开放实验室的必要性

2.1 开放实验室是实验资源共享的需要

开放实验室打破传统实验室单位分割的封闭状态，实行最大范围内的资源共享，更好地将实验室的实验设备、学术和技术优势提供给进行实验教学、科研的实验者，适应了高等教育深化改革的要求。

2.2 开放实验室是培养学生综合能力的需要

开放实验室不仅仅为学生的实践锻炼提供了物质条件，更是给他们创造了一个广阔的思维空间，使其分析、评价能力得到提高，在课题研究中尽快进入研究角色，成为发现者和学习者，从而达到创新教育的目的。

2.3 开放实验室是实验室自身发展和提高的需要

实验室建设应着重考虑其科学性、前瞻性、可持续性及应用性，开放实验室有利于促进高校教学体制改革，高校开放性实验室建设的最终目的是建设一种实验与理论教学改革相协调的实验教学体系，培养能服务社会的复合型人才。

3 开放实验室建设的研究与实践

山东农业大学是一所以农业科学为优势，以生命科学为特色的多科性大学，现已形成以生物技术为核心的生命科学和农业科学强势专业群。化学作为这些专业的主要技术支撑学科已成为学校的骨干学科。它是一门以实验为手段，以应用性、创造性为特征的学科，是大学教学中非常重要的一部分，其目的在于使学生将所学的理论知识应用于实际，通过实验，培养学生的动手能力，加深对理论知识的理解。近几年在有机化学、无机化学、分析化学和物理化学实验室的开放方面做了一些积极有益的探索和实践，取得一定的成效。

3.1 加强教学实验室开放管理，建立行之有效的运行机制

将附属于理论课的实验部分分离出来，以基本操作技术为主，注重培养实践能力和创新能力。结合农业院校的特点，优化实验内容，删掉重复、陈旧老化的内容，增加操作性、应用性强的实验，适当开设综合性、研究性实验，增加现代仪器分析在实验中的应用，加强实验的系统性和科学性，增强教学的效果。

3.2 改革实验教学方法，采取有效措施，加大实验室开放力度

1）增加综合性、设计性实验项目，增强实验教学效果。几年来，实验中心开设的实验课程由4门增加到11门，实验项目由61个增加到168个，综合性实验项目由17个增加到63个，设计性实验项目由2个增加到15个，全部实验课程都有综合性、设计性实验项目。在实验教学中，精选内容先进、技术性强、运用知识面广的实验项目作为综合性实验，使学生对每个实验有一个全面、整体、综合的认识。

2）开展大学生研究训练，提高学生的科研能力。在开设综合性、设计性实验的同时，有计划地对学生进行科研训练，使低年级学生尽早接受研究气氛的熏陶。为提高学生运用知识的能力和创新能力，在综合实验教学的基础上，中心面向全校各类专业提供一批设计性实验题目，由学生自己设计实验方案，独立完成实验，最后写出实验报告或论文。开放式实验教学环境和条件，将为学生提供发挥聪明才智和发展个性的场所，激发学生对实验的兴趣，培养学生的创新意识和能力，为以后成为创新型人才打下良好的基础

4 结束语

为适应时代需要所培育的人才要具有实践能力和创新能力的综合素质，加强这方面培养的重要渠道之一就是加强高校实验室的建设，构建全面开放的实验教学体系，构建科学合理的实验室管理体制。这就要求高校改进实验教学模式，不断地吸取先进的科学技术和管理经验，加强学生的实验技能和科研能力，培养出更多的创新能力强的跨世纪人才，使实验室成为高校实施创新教育、培养创新型人才的重要基地。

参考文献

[1]何建平,韩志型,姜兵.开放实验室，推动创新实验[J].实验室研究与探索,2005,24(10):110-112.