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关键词:普通化学;教学改革;绿色化学
中图分类号:O6-4 文献标识码:A
文章编号:1005-913X(2013)01-0127-01
普通化学主要内容是以包括化学热力学和化学动力学的化学反应基本规律和物质的微观结构理论为主线,其理论性强、概念抽象,也使得学生缺乏学习兴趣以及学习的自觉性和主动性,这也增大了普通化学教学的难度。
一、增加体现化学与不同专业间的交叉性内容
在了解学生专业背景的基础上,针对具体专业特点,授课过程中在教学内容基本相同的前提下,应该对不同的专业区分对待。教学过程中既要注重对化学基础知识的讲解,又要不断引进一些与学生所学专业相关且与化学相关的科学技术发展成果,关注交叉学科的前沿、热点知识,让学生们感觉到化学实际上在他们未来从事的行业中有着重要地位和强大生命力。这样不但开阔了学生的眼界,同时提高了学生学习化学的积极性,也提高了学生的创新能力。比如给材料专业学生授课时,在沉淀—溶解平衡一章中,可以介绍用沉淀法制备纳米粉体的知识,使学生感觉到纳米材料的制备并不是遥不可及的。
二、增加与日常生活相联系的具体实例
将化学与日常生活联系起来,引入一些典型生动的具体实例;增加一些图片性、视频性的现实、热点、典型的内容。通过形象、生动、直观的日常生活中的实例和图片、短片等形式,调动学生的积极性和学习兴趣,活跃课堂气氛, 使学生在思想上产生共鸣,有利于拓宽学生的知识面,便于学生对知识的理解和掌握。比如讲解沉淀-溶解平衡时讲一下三聚氰胺毒奶粉事件:三聚氰胺促进沉淀形成,即增加肾结石的危险,尤其对于婴幼儿,每天饮食基本就以奶粉为主,含有三聚氰胺的奶粉加剧了肾结石的形成。
三、增加与中学化学衔接内容
目前中学课程进行了改革,为了拓展学生的知识面,中学化学增加了许多内容,有部分内容与大学的普通化学有重复的部分,但是又不完全相同,但是在授课的过程中,有些学生听到这部分内容时,觉得自己中学阶段已经学习过了,不重视,也不能认真听讲,这样即使是不同部分也没有引起学生的重视。因此增加中学化学与大学化学衔接的内容,便于学生能够很快的进入大学普通化学的学习系统中来,同时也能区别好大学化学与中学化学的不同点,不会产生大学化学是对中学化学简单重复性学习的观点。要特别注意化学基本概念的层层递进和铺垫过程。而对于教材中为体现知识体系的完整性而与中学教材重复的内容,教师只需交待概念, 让学生通过一定的练习或自学来进一步了解,这就首先要求普通化学授课教师了解中学化学的教学现状。比如在讲反应速率时,高中阶段用单位时间内物质的量变化表示反应速率,又进一步引申为单位时间内物质的量浓度变化,但都是用平均速率来定义的;而大学的普通化学中则主要是以瞬时速率来表示,考虑了反应进度的概念。
四、引入化学史料、化学前沿知识
借助化学史、化学重要发现、化学家故事内容,化学前沿的生动实例来说明化学在现实世界中的广泛应用,避免枯燥地讲授化学的理论知识,以减轻知识记忆方面的教与学的负担。一是让学生学起来有趣,二是让学生觉得学过之后有用,这样才能更好地调动学生的学习积极性和主动性,也有利于科学态度、辩证唯物主义世界观和良好习惯的培养。同时也可以讲一些关于我国的化学成就,使学生在求知中升华爱国主义情操。在普通化学的内容中,适当地延伸出一些现代化学的前沿领域、重大发现或目前的科研难题,让学生开阔眼界、启迪思维、激发兴趣。比如在化学动力学的教学中,可以介绍华裔科学家李远哲的分子束(离子束)碰撞器和埃及科学家泽维尔创立的飞秒化学,飞秒化学对过渡态理论有推进的作用。
五、引入绿色化学内容
绿色化学是更高层次的化学,体现了化学科学、技术与社会的相互联系和相互作用,是化学科学高度发展及社会对化学科学发展的作用产物。它的主要特点是原子经济性,即在获取新物质的化学过程中充分利用每个原料原子,实现零排放,既充分利用资源,又不产生污染。绿色化学的根本目的是从节约资源和防止污染的观点来重新审视和改革传统化学,从而使对环境的治理从治标转向治本。绿色化学教育是化学教育的前沿,又是化学教育发展的必然,如果要成为全面发展并具备高综合素质的大学生,就必须接受绿色化学的教育,培养绿色化学意识。在进行基础课教学时,对教学内容涉及有关绿色化学知识的方面,进行及时的、适当的知识加深与更新及思维的拓展。比如说在原电池的教学过程中,可以向学生介绍一节纽扣电池弃入大自然可以污染六十万升水,相当于一个人一生的用水,而中国每年要消耗这样的电池四十二亿只;一节5 号电池可以使一万立方米的土壤遭到污染。让学生知道绿色化学的重要性。
以上这几点内容可以融入到每一章节的理论知识的学习过程中,将理论知识与实际有机结合起来,也可以单独进行1~2节专题讲座课,使学生较为详细的了解一些先进的科学知识,还可以增加课堂讨论环节,先让学生自己去查阅相关资料然后自己来做一个简短的报告,大家再共同讨论。通过这些内容改革可以大大提高学生学习普通化学的兴趣和积极性。
参考文献:
[1] 翟林峰,杭国培,王华林. “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( 社会科学版),2008 22(1): 94-96.
[2] 汪朝阳,李景宁.大学化学教学中绿色化学教育的渗透[J].大学化学,2001,16(2):19-24.
1.绿色化学的涵义
绿色化学,顾名思义,就是对环境无害的化学,也通常被称为无公害化学.从环境保护的角度说,绿色化学可以定义为利用化学相关知识,减少或者消除对人体、环境有害的物质,达到化学无公害化.有关学者提出了原子利用率理论,本质含义就是尽量做到把每一个原子都充分利用,做到真正的百分百利用.随着科技的发展,绿色化学成为了一门交叉学科,不仅涉及化学工艺学,而且还可能涉及机械、化工、电子、自控等多个学科门类.随着世界各国积极倡导绿色化学,大力扶持相关产业,也使绿色化学成为一门朝阳产业.
2.绿色化学的核心内容
通过对上文中绿色化学的多角度定义可以得知,绿色化学的核心是绿色,绿色当然是一个替代词.绿色化学的理念基础就是我们通常所说的5R原则,所谓5R原则来源就是五个绿色化学关键词的英文首字母,具体为减量(含义为尽量减少相关污染物的排放)、循环使用(对涉及的原材料循环使用,达到高利用率)、回收(对相应的污染物进行回收处理,做到不浪费一点资源)、再生(再生的含义就是尽量使用可以再生的资源,在原料的选择上下功夫,以利于环境保护)、拒用(拒用的含义就是拒绝使用有害物质,积极研发替代品).通过对5R原则的介绍,我们知道,绿色化学的核心理念就是节约资源,保护环境.
二、化学教学中引入绿色化学的必要性
1.绿色化学与中学化学教育
化学教育是中学生必修的一门科学基础课,也是我国实施科教兴国战略的重要组成部分,对于培养高素质人才至关重要.在中学阶段,化学课程的主要任务就是普及化学知识,激发学生的兴趣.中学阶段的化学课程处于启蒙阶段,所以在学生启蒙阶段积极培养学生的绿色化学观念十分重要,对于实现可持续发展也有一定的教育作用.
2.在中学化学中如何引入绿色化学
熟悉中学化学教材的人都知道,在教材的相关章节中提到了绿色化学的重要性,为了从感官上培养学生的绿色化学观念.如在制备有毒气体时,我们一般的常识是在通风橱中进行,现在结合现有的实验设备,为了提高反应效率,可以在完全密封的环境下进行反应,这样既可以获得较高的反应效率,又可以做到有毒气体零排放,通过有毒气体的制取实验,也可以引入绿色化学概念,提高学生的绿色化学修养.
三、实验教学中渗透绿色化学理念
1.培养学生绿色化学意识
查阅相关资料得知,我国中学生在绿色化学素养培养方面普遍较差,为了改变这一现状,积极倡导绿色化学观念,必须在化学教学与实验中培养学生的绿色化学素养.我国化学教育现状是重视学生的理论成绩,不重视学生的综合素质培养,特别是绿色化学理念的培养,在这种背景下,教师要承担起绿色化学理念传播者的重任,以身作则,在化学实验中积极倡导并身体力行绿色化学理念,积极响应国家可持续发展号召,以5R原则为指导原则(5R原则即减量、循环、回收、再生、拒用)来培养学生的绿色化学理念.也可以作为实验准则,解决教学实验中容易出现的浪费和污染环境的系列问题,相关教学单位,可以考虑把5R原则作为实验室守则予以公布,真正发挥5R原则的作用,切实让学生知道绿色化学的重要性.
2.应用绿色化学原理,改进化学实验设计
在5R原则的指导下,以绿色化学理念的培养为契机,积极应用绿色化学原理,改进中学化学实验设计,真正做到绿色化学在理念上深入人心,在实际行动上做到实处,结合当今中学实验室实际,本文详细介绍如何利用绿色化学原理,对现在的中学化学实验进行彻底改造,为了脉络清晰,本文从以下几个方面介绍:
(1)积极探索新方法
化学是一门奇妙的学科,方法多样性是其主要特点,化学反应不是固定的,其反应效率和反应速度可能因为环境温度、反应物浓度或者催化剂的不同而有天壤之别,有的反应自然反应极慢,但是加入相应催化剂后可以上百倍的增加反应速度,基于这个原理,我们在设计化学实验时,一定多探索,积极开发新的催化剂,尽量使反应发生的快而彻底,减少废弃物的产生,从源头上践行绿色化学理念.
(2)实验的器具多样性
随着科技发展,化学器具更新很快,在这种背景下,我们要把绿色化学理念融入到化学仪器的设计生产中,结合中学化学实验室实际,我们在进行相关实验时,既可以利用常规仪器,也可以利用高科技的微型器具,也可以我们自制实验器具,在实验过程中要充分考虑绿色化学理念,积极探索适合绿色化学的新器具,比如,在浓硫酸与金属铜反应制备硫酸铜的反应中,中学实验室提供的常规仪器太大,容易造成浪费,在这种背景下,我们可以利用微型实验仪器,这样既满足了实验要求,又大大节省了反应原料,充分体现了绿色化学的相关理念,可以对学生达到良好的教育作用.
(3)实验场地和环境多样性
通过查阅相关资料得知,中学化学实验一般不具有很大的危险性,所以有时候试验场地不仅仅只局限于实验室,比如在做pH测试实验时,一般实验室会提供多种酸或者碱性物质以备检测,但是这样会浪费大量的实验原料,为了积极践行绿色化学理念,教师可以把学生实验室放在野外,学生采集相关标本,研磨成汁,再用相关试剂测试物质的酸碱性或者具体的pH,这样既可以节省实验材料,又可以给学生主动性.因为,实验室的物质已经知道酸碱性,所以学生做的只是验证实验,而上述新方法,由于不知道所采集标本的酸碱性,所以这就成了探索性实验,大大唤起了学生的积极性,也十分符合绿色化学的理念.
3.药品利用绿色化
药品利用绿色化也是绿色化学理念的重要方面,药品利用绿色化就是在化学实验时,要节约药品,合理使用药品,对于价格昂贵的药品,还要积极探索替代品,以节约珍贵的资源,从药品利用层面上践行绿色化学理念.
四、化学教学中渗透绿色化学教育理念的行动研究
1.充分挖掘教材中的绿色化学资源
现在的中学化学教材都十分重视绿色化学理念,在课本中都随处可见绿色化学理念,通过实际阅读中学化学课本,教材中的绿色化学理念主要体现在以下几点:
(1)节省资源作为主体.在中学化学课本中,以节约资源作为整本书的理念支撑,例如在氯碱工业中采取了循环操作,体现了绿色化学中节省资源能源的基本原理.
(2)在设计中学生化学实验时,把绿色化学理念贯穿其中,在设计实验结构图时,尾气处理必不可少.
【关键词】绿色化学;环境污染;环境保护
1 绿色化学的概述
1.1 绿色化学的概念
所谓绿色化学,其主要是通过采取化学方法将一些对于生态环境和人类健康有害物质,在其生产或使用的过程中消除掉。同时通过对能源进行充分合理的利用,达到以最小的成本代价换取治理环境污染的目的。绿色化学的整个过程都必须符合我国经济和环境的可持续发展战略。
1.2 绿色化学的主要特点
绿色化学最主要的特点就是原子经济性,原子经济性主要是利用化学原理,在化学物质使用的过程中或其实施的过程中充分的利用每一个原料,或者是将一些废弃的原料原子通过化学转换的方法转化为一些新的化学物质,再进行充分地利用,从而可以实现“零排放”,不会对周边生态环境造成污染。另外,也可以将绿色化学看作是传统化学工程的一种可持续发展战略,将传统的粗放型化学生产过程,转变成为现代绿色集约型的化学生产过程。
1.3 绿色化学的重要性
虽然我国社会经济的快速增长,工业化进展也日益加快,但由于前期我国粗放式的发展模式,以至于对原有的生态环境带来严重的污染,甚至影响到人们的身体健康。根据相关数据显示,各种有害气体、水以及固态废杂污染都呈现出日益增长的趋势,例如在农村耕地中大量使用一些化肥、农药以至于出现土地日益贫瘠的现象;在人们的日常生活中使用的塑料袋,导致白色污染日益加重。
当人们意识到这些环境污染的严重性时,也开始了加大了污染治理的力度,然而也付出了较高的代价。因为有些环境污染是不可能在短时间可以解决的,例如全球变暖、雾霾天气、臭氧层破坏以及农田重金属污染等。所以,如果想要解决环境污染问题,同时促进工业经济发展,那么就必须严格使用绿色化学的方法和技术,以此来实现环境和经济的可持续发展策略。
2 绿色化学与环境污染
2.1 环境污染与绿色化学的相关问题
目前,由于化学物质所带来的环境污染有水、空气污染,尤其是空气污染问题尤为严重。主要是由于空气中含有大量的含氮氧化物和二氧化碳所造成空气污染,它们主要是在能源的消耗过程中所产生的,例如石油、煤炭等燃料在燃烧过程中所产生的,另外就是来源于一些化学工厂生产硝酸的过程,排向空气的废气中还有大量的含氮物质。当这些废气中的含氮物质和空气中的二氧化碳相遇后,再经过紫外线的照射,就会产生一系列的化学反应,产生很多大城市所存在的光化学烟雾,在阳光特别强烈的夏季表现的尤为突出,继而对地球的臭氧层造成严重的破坏。所以,如何更好地从根本上解决环境污染所带来的问题,已经成为人们亟待解决的问题。
绿色化学就是对那些影响人们身体健康和生态环境的化学物质,对其生产的源头进行消除,杜绝出现有害有毒的物质。因此,绿色化学已经成为人们追求绿色环境的最佳方法。
2.2 绿色化学在环境保护中的研究成果
目前,对于绿色化学的研究也日益受到人们的重视,绿色化学在环境保护的很多方面也取得了较好的研究成果,主要表现在以下三个方面:
第一,能源清洁。至今为止,煤炭一直是我国非常重要的能源来源。绿色化学技术在我国得到推广以来,相关部门和企业也开始着重处理煤炭燃烧所带来的环境污染问题,而且大力推广煤炭液化以及洗煤技术。另外,我国的一些清洁能源技术也得到了快速地推广使用,例如核能、水能、风能以及太阳能等,在很大程度上也避免了由于能源制造过程所产生的环境污染问题。
第二,二氧化碳也得到了较为有效地吸收。二氧化碳是造成温室效应的罪魁祸首,而且目前全球的温室效应问题也日益严重,而二氧化碳的主要来源就是燃料燃烧所带来的。然而二氧化碳过量问题在短时间是不能解决的,如何更好地处理和吸收二氧化碳也开始引起了人们的关注。随着绿色化学技术的发展,目前也研制处理了很多吸收二氧化碳的方法和技术,例如膜分离技术、碳酸钾加热化学吸附法等。
第三,越来越多的环境友好的产品得到了开发。正是由于人们对于环境保护问题开始了日益关注,而且对于环境保护也提出了更高的要求,不但要对已经出现的环境污染源进行控制和治理之外,还要求更多地开发出新的、绿色的能源,以便于建造更加适合人类居住的自然生态环境。在一些传统的化学工艺中,很多化学原料都是有害物质,会对人们的身体健康和生态环境造成一定的威胁。而随着现代科技的快速发展,人们开始采用生物作为原材料,然后使用酶作为催化剂,这样就可以从根本上消除一些污染源。
3 绿色化学的发展方向
3.1 开发利用一切的绿色能源
在传统的能源获取方面,燃料燃烧的过程中有大约60%的能量都会由于不同的原因被消耗掉,这样的能源有效利用率实在是太低了。目前,虽然水利发电已经开始作为商业运用的可再生资源,但是其电量也仅占所有发电量的18%左右。所以需要大力发展一切可再生资源作为能源的来源,例如风能、太阳能等,从最根本上解决能源制造过程中所产生的环境污染问题。
3.2 大量可再生材料的重复使用
对于一些难以降解的材料进行二次利用,或者一些可再生材料进行多次重复使用。借助绿色化学技术将原有的化学物质结构进行改变,以此衍生出具有其他功能的精细化学品。就目前我国环境保护情况而言,使用绿色化学技术对可再生材料进行使用,正逐步成为引领和开展绿色革命的重要课题,而且也将促进环境保护技术的大力发展。
3.3 实现农药化学的绿色化
农药化学已经成为了一门单独学科,其是由生物学与有机化学交叉而形成的。在农村,与生态环境接触较多的化学污染主要来源于农药、化肥等,而且农药、化肥污染已经成为全球化环境污染的重要影响因素之一。然而,在对植物的保护过程中,农药以及化肥依旧是起着非常关键的作用。如何更好地促使农药和环境得到友好相处是目前化学农药的主要发展方向,那么大力发展农药化学的绿色化也已经成为迫在眉睫的问题。
4 绿色化学的可持续性发展
如何更好地解决环境污染问题,保持社会经济和环境的可持续发展已经成为现代人们研究的重要课题之一。那么就需要采用绿色化学的方法和途径,对绿色化学技术和方法进行更加深入的科学性研究,以此发展绿色化学技术。与此同时,也要改变人们对环境保护传统观念,将可持续发展作为环境保护的基本理念树立于人们心中。只有在整个过程中对资源进行充分、全面地利用,才能够更好地推进低碳经济的快速发展,构造出一个人和自然和谐相处的生活居住环境。
5 结论
绿色化学不但是要利用化学原理实现“零排放”,而且也是化学发展的新目标。绿色化学的应用能够真正地实现社会经济和环境的可持续发展。
【参考文献】
[1]朱池平.环境污染是化学惹的祸吗[J].化学教育,2013(01)。
[2]曹亮亮.环境保护从绿色化学开始[J].科技致富向导,2011(17).
[3]李金东.化学教学与环保教育相结合的一点思考[J].科技资讯,2013(06).
[4]薛建跃,李雷.绿色化学和环境保护[J].安徽化工,2013(04).
关键词:有机化学教学;绿色化学;研究
“绿色化学”是化学界提出来的一种新观念,主要特点就是经济性和环保性,既要做到充分利用资源,同时又要实现“零排放”,不对环境产生任何污染[1]。将绿色化学渗透到有机化学教学中,在拓宽学生视野、知识面的基础上还能使学生树立环保意识。本文从有机化学教育中渗透绿色化学教育的重要意义着手,针对具体的渗透方法展开详细的论述。
一有机化学教学中渗透绿色化学教育的重要意义
随着经济的快速发展和生活水平的逐步提高,当前社会环境污染问题越来越严重,人们对于绿色生活的呼声也越来越高。在这种背景下,绿色教育也受到了社会、学校以及各级政府的重视,当前开展绿色教育的高校数量也在与日俱增,有机化学教学中也逐渐开始渗透绿色化学教育[2]。高校肩负着培养人才的重任,在培养目标上要以创新型、实用性人才为主,并且培养出来的人才要有可持续发展观念,不仅要处理好人与人之间的关系,还要处理好人与自然之间的关系,能够运用科学技术等手段使人和自然和谐相处。当前高校存在课时短、任务重等特点,这些特点导致绿色化学很难作为一门专业的独立学科开进行教学。而有机化学是公共基础课,在高校的开课面比较广,将绿色化学渗透到有机化学课程之中具有可行性和现实意义。这样不仅可以丰富有机化学教学内容,还能降低学生的学习负担。化学老师在进行有机化学教学的时候,若是涉及到了绿色化学内容,可以进行针对性讲解,并且适当加深和更新知识内容并对学生的思维进行拓展。在化学教学课堂上引用实例进行讲解,不仅可以拓宽学生的视野和知识面,还能使化学教学内容活泼、生动、有趣,学生在不知不觉中接受了绿色化学教育。这种渗透式的教学方法,既不会造成课时紧张,又激发了学生的学习兴趣,一举两得。
二有机化学教学中进行绿色化学教育的策略
(一)加强化学教材的建设
教材是教学的根本,也是学生学习的主要资料。在有机化学教学中进行绿色化学教学,首先要从教材着手。前文中也已经提到,在当前高校课时原本就紧张的情况下,单独开设一门绿色化学专业不切实际,化学老师进行有机化学教学的时候,在涉及到绿色化学教育内容时可以针对这部分内容进行深入讲解,因此,加强教材的建设应当作为渗透教学的第一步骤。“绿色化学”是化学界提出来的一个新观念,这个领域的发展时间并不长,绿色化学的内容在化学教材中并未做具体详细的阐述,很多有关于绿色化学的内容都并未在教材中突出来。因此,在有机化学教学中进行绿色化学教育,第一步就是调整化学教材。遵循绿色化学基本原则并以此为出发点,更新和选择一些与绿色化学有关并且具有时代性的化学内容,例如洗涤剂无磷化、汽油无铅化等,采用新技术和新试剂开发环境友好工艺[3]。举个简单的例子,在化学教材中,有一节内容是介绍烃类烷基化反反应,在这类反应中使用的催化剂一般是三氯化铝和氢氟酸,这些催化剂属于液体酸类,具有较强的腐蚀性,能够腐蚀相关的化学设备,并且还会污染环境,对人体也有一定的危害。为了保护环境,降低污染和对人体的危害,近年来,国内外都在对新型催化剂进行研究,从超强酸、杂多酸以及分子筛等新型催化材料中对烃类烷基化反应的催化剂进行探索,并且已经取得的一定的成果。其中用生产线性烷基苯催化剂代替传统的氢氟酸催化剂,可以有效降低环境污染,改善环境,目前已经实现工业化。还有一种乙苯液相烃化技术在化学界也引起了高度的关注,这种技术来自于新型分子筛催化剂,这种催化剂具有很高的选择性,催化的寿命比较长,而且乙苯质量回收率比较高,据资料显示,已经超过99.6%。类似这样的绿色化学研究,将其整合到化学教材之中,就可以让学生对绿色化学有了更清楚的认识,而不是仅仅停留在表面的认知上。化学老师在进行有机化学教学的时候,涉及到了这方面的内容,可以进行深入分析,让学生了解到当前绿色化学的最新发展和最新成果,并且知道了新的应用方法和应用材料。除此之外,还可以在将绿色化学的一些基本原则等以专题化形式纳入到化学教材的后面,丰富教材的内容。在教材的整改和编写中,要实现教材内容由传统化学到绿色化学的转变,但是不能对传统的化学采用完全否定的态度,而是采取“取其精华去其糟粕”的调整思想,将绿色化学中概念、原理和新思维有效凸现出来。
(二)精简课堂教学内容
教学内容是决定课堂教学效率的关键因素之一。有机化学在高校无论是一门公共课还是一门基础课,教材的篇幅和学时都会受到了一定的限制,化学老师在进行有机化学教学的时候渗透绿色化学教学,面临着诸多挑战和难以克服的困难。因此,化学老师要选择合适的教学内容,并结合学生的专业,对化学教学内容作适当的调整,即精简教学内容,让学生学习到的化学知识都是有用的,能够和专业其他学科实现有效整合。例如,园林专业或者农学专业的有机化学教学,农药是有机化学中的重点教学内容,农业与园林和农学都是息息相关,因此老师可以将关注点放在这一方面,并在这方面教学中渗透绿色化学教育,对农药知识进行深入分析。农药的发展过程就是不断降低副作用、提高药效的过程。例如艾氏剂、六六六,这种毒药的毒性可以不断累积,内吸磷,这种毒药有严重的急性毒性,还有二溴路丙烷、杀虫脒等,这类毒药有致癌作用。这些毒药具有多样性,而且在杀虫方面也有一定的成效,但是对环境造成了严重的污染,对人体也有很大的危害,在全世界范围内,已经被先后禁用。随着科学技术的不断发展,近十几年,人们对于新型农药的研究步伐也在不断加快,并且取得了一定的成效。有一些生物活性很高的农药,在杀毒的时候只是针对靶标,而对于非靶标的生物基本无害无毒,还有一些除草剂和杀菌剂等,也具有特别的作用机制,此外还有一些昆虫生长调节剂,都是新型的农药品种,这些新研发的农药和试剂,既起到了杀菌杀虫的目的,又无害于环境和人体。除此之外,化学防治概念也在最近几年得到了重视,以前人们对于有害生物,采取消灭和杀害的态度,而现在更多的采取是控制措施,随着绿色化学的研究发展,化学农药也逐渐成为绿色农药,可以被直接应用在绿色植物和相关的绿色农产品上。除了园林和农学专业,还有很多专业也涉及到有机化学教学,老师在教学有家化学教学的时候,要结合学生的专业实际情况对绿色化学教育内容选择性渗透。还有一些专业的学生,例如兽医、食品等,这些专业的学生很少涉及到这方面的知识,化学老师在教学过程中可以适当减少绿色化学的教学内容,采取少讲或者不讲的方式。对教学内容进行精简,既可以让学生学习到有用的知识,又节约了教学时间,提高了教学效率。
(三)采用合适的教学方式
教学方式在很大程度上决定了课堂教学质量,在有机化学教学中渗透绿色化学教学,适合采用诱导式和启发式教学方式。当前的教育是以素质教育为主,老师不能采用传统的灌输式教学方式对学生进行教学,而应该将启发学生思维作为主要的教学目标,对学生的思维进行启发,指导学生自主探索,发现问题并解决问题,从而加深对绿色化学的认识。例如,在讲解“原子利用率”这个绿色化学概念的时候,老师可以适当引入两个案例,一个是利用现代催化氧化法制取环氧乙烷,还有一个是利用氯乙醇法制取环氧乙烷,通过让学生比较这两种方法制取环氧乙烷的优势和劣势,指导学生掌握“原子利用率”的基本概念。在讲解类似酯缩合等缩合反应以及狄艾反应等加成反应时,化学老师可以让学生对原子利用率进行计算,加深学生对“原子利用率”的理解,并学会用这一新型概念去体会有机合成中不同反应的环保意义和经济价值。
(四)充分利用多媒体教学资源
相对于传统的板书教书,多媒体教学拥有更多的教学优势,化学老师可以利用投影仪和计算机等现代教学设备在课堂上进行教学,与传统的黑板加粉笔相比,这种利用多媒体进行教学的方式能够在同样的时间内给学生传递更多的知识点,有效缓解高校课时紧的问题。除此之外,采用多媒体进行教学,可以将抽象的化学知识以图片、视频等方式立体化展现给学生,加强学生的理解,帮助学生快速消化,还能激发学生的学习兴趣和学习积极性。
关键词:高校;化学教育;绿色化学理念;应用研究
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2012)06-0043-03
随着科学技术的不断发展,人类在认识大自然的过程中,不断加强改造和利用的能力,同时出现了诸多的问题,包括过度开发资源、过量排放废弃物,破坏了自然环境中原生态结构与组成体系,导致人与自然几千年来的和谐关系受到了严重的影响。不良的生态现象有:温室效应、大气污染、水污染、有机物污染、臭氧层损坏等,这些不良现象严重威胁到了人类生存。因此,绿色化学理念的推出无疑是一个宏伟的战略方针,也是现代化学学习者和工作者的一个挑战。各个高校越来越重视在化学教育中渗透绿色化学理念,只有在学习的过程中培养学生良好的环保意识,才能真正实现“绿色”理念,这也是每位化学教育工作者必须挑起的重任。
一、绿色化学理念的含义诠释
社会经济的高速发展,必然带来资源的高消耗,人口数量的不断提升,人们所能占有的资源也是屈指可数。我们可以清楚的看到,摆在我国面前最大矛盾就是:通过对生态环境的“牺牲”来换取经济的“腾飞”,还是更好的限制人均资源的消耗来保护目前的生态环境,最大限度的降低破坏。工业在我国占据了举足轻重的作用,关系到整个国民经济的发展,而其中我们所熟悉的化学工业为其他行业持续不断地提供更多的科学服务和产品支持。但是,我们不得不面对在追求经济高速发展的同时,整个大自然也受到了空前破坏的问题。生态失去平衡和环境受到严重污染制约了经济的发展,也影响了人类的日常生活、健康,不断加深社会各个领域的矛盾,出现更多的问题。面对这种现状就必须让我们通过改变研究模式来改变生产模式,将“绿色化学”的理念融入到化学工业中,将能从源头控制和防范污染。
绿化化学无疑是“无害”为基础的环境化学,通过化学的先进技术和手段更大限度的消除或者降低有害于人类健康、生态环境的原料、产物、副产品、催化剂、溶剂等生产和使用。绿色化学的核心理念是倡导不要使用有害、有毒的物质,更加不能产生过量的废弃物,不合理的处理废弃物。这是一门从源头加强防范和控制污染的化学,或者说这是一个更有层次的化学理念。从绿色化学的定义上我们就能看出它是以可持续发展为目标而产生的理念。
绿色化学理念引导人们更加重视环境。早在1996年美国就以“总统绿色化学挑战奖”作为美国绿色化学挑战计划中的主要内容,通过这个奖项的设立,其目的是为了鼓励人们敢于探索绿色化学,积极使用和推行绿色化学的科研成果。在上个世纪90年代我国的主要力量还放在经济发展上,也在1996年举行过以“工业生产中绿色化学与技术”为主题的研讨会,通过这个小小的研讨会也体现了我国对环境保护的重视,对绿色化学工业成果研究和开发。后来的一年,在香山会议上宣布了我国以“可持续发展问题对科学的挑战--绿色化学”为主题的研讨工作机构。从这些资料来看我们在进行高校化学教育的过程中,需要将这些思想体现出来,做到更好的借鉴。
二、绿色化学崇尚的发展思路及模式
基于目前科学技术,改善生产技术积极采用各种无毒、无害的原材料替代有毒、有害的原材料;对工艺流程进行改善,对“原子经济性”的反应进行开发;在使用各种原材料的过程中最大限度的节约和效率转化,在排放过程中尽量实现废弃物“零排放”。
(一)绿色化学追求的目标是高效
高效的核心思想是尽量使用最少的原材料,创造更多成品;最大限度地降低排废弃物,提高转化率。我国在制定污染物排放标准时,主要根据假设每一个化学工业行业都以高效生产操作作为大前提的。
(二)对“原子经济性”的反应进行开放
原子经济性的反应是属于近似理想的反应,是将原料分子中的原子通过原子经济性的反应完全地转化为产物,实现废物“零排放”的目的。从目前各大化学工业来看,特别是有机原料的生产制造过程中,很大一部分已经开始推行原子经济性反应的使用了,例如乙烯、丙烯的聚合等。还有一部分基本有机原料的生产采用的是一步的原子经济反应,例如生产环氧乙烷。
(三)积极推行无毒、无害溶剂的使用
化学制造过程中出现的所有污染问题,其污染源不仅仅是产品和原材料引起的,而且还来自于在制造过程中所采用的部分物质,最常见的是反应制造过程中所采用的介质与溶剂。目前工业制造过程中溶剂的使用是最广泛的,但是大多数溶剂都是挥发性的有机化合物,在使用过程中会导致水源污染、地面臭氧形成等。因此,要积极推行无害、无毒的溶剂来代替有害、有毒的溶剂,这些都是绿色化学重点研究的内容。目前研究主题是研发超临界流体,其中我们特别关注超临界中的二氧化碳,它的优点是无害、无毒、成本低,还不具备可燃性。
(四)加强回收和重复利用材料
回收是以降低节约资源理念为基础的,而重复利用材料是降低成本的体现。两者都是以资源节约型为主题的,从而更好地改善工业企业的经营成本。针对自然环境难以回收或者在短时间内难以回收的各类材料,应该实施重复利用的方式;而对于污染度高的化学制品,如我们熟悉的电池应当尽量做好回收而加以利用。倡导回收利用材料的意识也是绿色化学实施的重要途径。
三、绿色化学理念在高校化学教育中作用的研究
(一)绿色化学理念在化学教育中有助于培养辩证统一的良好思想
“先污染再治理”的落后只会导致人与自然和谐关系出现诸多问题。绿色化学理念以全新的改革方式,重源头抓源头,这样才能更好地避免化学造成的污染与破坏,简单来说绿色化学理念是以源头为基础从而进行治理的无害化学。在这里绿色化学还特别强调了,绿色化学理念的全新推出以及实施,并不是对传统的化学方式进行所有的否定,必须要坚持以客观为基础、可持续发展观、唯物主义观,将传统化学的精华与绿色化学理念充分的结合起来,逐渐消除威胁人类健康与生存环境的危害因素,这才是绿色化学的精髓。
(二)绿色化学理念有利于加强学生更加爱护生命
根据目前几年食物中毒相关数据显示,不完全统计下我国食物中毒人数已经达到了四万人。剖析其原因“食物中毒”的原因:过量使用农药杀虫剂、剧毒残留严重等。在高校化学部分教材涉及到了农药的知识,例如我们非常熟悉的DDT、六六六、有机磷农药等,根据目前农业的快速发展,以实现绿色产物为目的,全方面的对农药进行评价。例如:六六六和DDT具有很高杀虫性的同时,也会严重污染其环境,而且具有很高的毒性,对人类与牲畜的健康都具有很大的威胁。而这些具有危害性的农药正逐渐被植物生长调节剂与内源性的昆虫激素等具有生态意义的农药所替代。这类新型的农药不但高效、而且不会污染环境,降低了毒性不会危害到人类和牲畜的健康。最大限度避免了因为农药的滥用而出现大量鱼类、益鸟益虫的死亡的现象。为学生举出绿色化学具体教育实例,从而加强学生保护环境的意识,积极主动的去倡导和爱护我们生存的环境。
(三)绿色化学理念有利于培养正确的发展观
高校化学教育工作者要一直坚持可持续科学发展的观念,树立正确的人生观、价值观、世界观,从而更好的将绿色化学的理念渗透到整个高校化学教育细节中去。化学课堂教学过程中要重视体现绿色化学的原则性,让学生知道在发展的同时不能以牺牲环境作为代价,地球上的能源和物质都是有限的,要善于应用和珍惜。例如:学习“烯烃与溴的亲电加成”相关知识时,对于连结电子取代基的烯烃与溴的加成反应,烯烃可作为麦克尔受体在阳光引发下与溴进行自由基的加成反应。而这里的能源绿色化就体现在对太阳辐射能的直接利用,它为解决目前化学能源的污染性、有限性以及温室效应等能源问题开辟了更多的出路。通过以上绿色化学的实际例子进行教育,让学生明白和关心生态环境、珍惜能源等问题,逐渐加强学生的社会责任感。
(四)绿色化学理念有利于培养学生的创新意识
绿色化学理念是对传统化学一次全新的改革。将化学理论作为基础课程的内容,然后将绿色化学的先进理念融入加强创新意识的培养,并大力实施实践和强化。例如:高校有机化学相关知识中,大部分教材在介绍浓硫酸作为催化剂的时候,只介绍了酯化反应。但是浓硫酸作为催化剂的时候存在诸多问题:对设备进行腐蚀、产生大量的无机盐废弃物、收率低等。我们可以从多个角度来介绍提升产物收率的方法来正确引导学生。鼓励学生对资料进行收集和查阅并提出了一些方案:一是用高效催化剂替代,可以用杂多酸、固体超强酸、无机路易斯酸等;二是建议使用绿色溶剂:三是用微型实验进行替代。从实际情况出发,鼓励学生敢于亲自动手操作进行验证,这样开拓了学生的研究,培养了学生的绿色化学意识,激发学生的创新精神。
(五)绿色化学理念有利于培养适应经济发展的新型人才
绿色化学的主要特点是针对原子经济性反应进行研究、对净化原料进行选择、大力推行采用无害无毒的溶剂和催化剂、倡导环保意识等。企业应该重视控制污染,应该将治理污染的费用转化为对绿色新成品进行集中研究的费用,要树立狠抓源头的意识,将污染扼杀在摇篮中,这样经营模式才能促成企业和社会形成“双赢”的局面。高校有机化学相关知识中,介绍了很多这类的教学重点,例如对氧化进行选择性反应,教材中通常会介绍使用大剂量的强氧化剂,如K2Cr2O7,但是在工业生产实际情况中采用的是催化氧化,如H2O2,O3也是氧化剂,用来进行催化反应是非常合适的,可以更好地进行清洁,而且产率极高,没有出现“三废”的现状。通过这些实际绿色教育实例,学生能明白,先进的科学技术具有市场竞争力。
四、绿色化学理念在高校化学教育中的实施方法
(一)改变观念,加强认识
身为高校化学教育的工作者,必须要掌握教材,充分挖掘教材,认识到绿色化学理念的重要性,提高绿色化学理念的宣传力度,将绿色化学理念融入到学生的内心,通过列举更多的绿色化学实例来让学生亲身体会到什么是绿色化学理念,明白绿色教育的重要性。
(二)重视实验教学,在实验中体现绿色化学理念
化学的基础是实验。实验是化学进行讲解和教学的必要手段,也是掌握知识最直接的方法,在进行化学实验过程中会出现“废物”处理的问题,如何处理好这些废物,为绿色化学教育提供了更好的实践机会,更好地促进学生培养爱护环境的意识。另外,在实验教学中要大力推行微型化实验,倡导绿色化学教育理念。微型化实验的主要特征是,它从节约出发,可以降低污染程度,而且具有较高的安全性。从而控制了污染,也让学生可以亲自操作实验,培养学生敢于动手,调动学生学习化学的兴趣,激发创新思维,增强环保意识都具有重要的意义。
(三)在化学课外活动中开展绿色化学理念的教育
新化学课程标准明确指出:“需要加强组织和指导学生开展化学课外的活动,其目的是打开学生眼界、提升知识量,让学生更加全面的发展,提高学生的综合素质”。课外活动开展过程中,需要将绿色化学理念教育中的内容渗入。例如:组织学生到工厂进行参观,开办绿色化学教育专题报告会;鼓励学生联系身边的实际化学问题,这些对开展绿色化学教育都具有重要的意义。
化学是一门长盛不衰的科学,它始终走在各个学科的前沿。绿色化学理念在高校化学教育中具有非常重要的意义。在化学以及相关专业学生的培养过程中不断渗透绿色化学理念的教育,才能加强学生爱护环境的意识,激发学生热爱化学的兴趣,提升创新能力,而且也在一定程度上培养了高校学生适应社会的能力。
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【关键词】联想法 高中化学复习 应用策略
知识点多,与其他学科的交叉点多,包括数学、物理、生物等学科,而且化学知识理解容易但应用起来就比较难,这些方面是高中化学的主要特点。由此可以看出,学生在复习化学的时候需要记忆的知识点很多,在加上高考考试要求的知识点范围比较广,增加了学生复习的难度,若是单纯地做练习题与讲解练习题,显然达不到很好效果,还会增加学生的负担。高中化学必修1和必修2的教学内容常识性的知识较多,包括化学方程式、电子式等方面。学生忘记这些知识的概率极高。笔者也经历过高考前的化学复习阶段,在这个阶段如果教师没有采用有效的复习措施,仅靠学生自觉或海量的习题训练,将会使得复习阶段十分枯燥,降低复习效率。如何提高高中化学的复习效率,帮助学生在高考中发挥正常水平,是一个值得研究的重要课题。
一、联想复习
联想复习就是在上述状况下提出的一种有效的复习方式。联想是打开记忆之门的钥匙,而高中化学需要记忆的理论知识点又很多。通过所观察或思考的概念、事物的刺激而想到其他相关的概念和事物,也就是说在化学复习记忆一个化学概念时,发散自身的思维,尽可能地延伸出其他相关的化学知识点,进行大范围的知识点记忆。要注意的是,这种联想复习并不是孤立的,而是要综合多种思维过程与思维方法进行联系。主要有以下几种思维过程与方法:其一,比较思维法,在脑海中对比各种事物或现象的异同点与关系。其二,类比思维法,要在两个或两类知识点中,分析其中已知的一类知识点的属性,从而猜想另一类的相似属性。其三,归纳思维法,就是将一系列的内容进行归纳总结的思维方法,可分为图表归纳法、分类归纳法、题型归纳法、知识树归纳法等。比如题型归纳法就是要将一些相似的题型进行归纳总结,得出其中的内在联系,从而在整体上把握知识点的应用。其四,发散思维法,就是将思维扩散开来,以多角度的视野分析研究问题。
二、联想法在高中化学复习中的应用研究
上文提到,在化学复习中,采用联想法进行复习是一种有效的方式,可以很好地提高复习效果,具体实施步骤可以参考如下几个方面。其一,在知识结构上进行联想。其二,从事物的属性上进行联想。其三,在知识点归纳上进行联想。其四,在实验的基础上进行联系。案例如下:
例题1:H2和CO的混合气体,其密度是相同条件下,氧气密度的1/2,将3.2克该混合气体通入装有足量Na2O2的密闭容器中,再加入过量的O2,进行反应。求增加的质量。
例题2:FeS2与硝酸反应产物有Fe3+和H2SO4,若在反应中FeS2和HNO3的量之比是1比8,那么HNO3的唯一还原物是。
上述两道例题看似没有关系,进行的分析不难发现其中还是有关联的,都可以利用关系式法进行解题。因此解答这两道题目的关键就是找出题中各物质反应的关系。分析例题1时,分析H2O与过氧化钠生产固体质量的变化规律是解题的关键,步骤如下:CO与氧气反应方程式为2CO+O2=2CO2,二氧化碳与过氧化钠反应方程式为2CO2+2Na2O2=2Na2CO3+O2,总方程式为2CO+2Na2O2=2Na2CO3,固体增加的质量为CO的质量,氢气与氧气反应方程式为2H2+O2=2H2O,Na2O2与H2O反应方程式为2H2O+2Na2O2=4NaOH+O2,总方程式为2H2+2Na2O2=4NaOH,固体增加质量为氢气的质量,题目中混合气体的质量是3.2克,在充分反应后,增加的固体质量应该是3.2克。
题目2的解析步骤如下:FeS2变到 Fe3+ 和 SO42-失去 1+7*2=15个电子除掉Fe(NO3)3 中的3个NO3-被还原的NO3- 有 8-3=5个则5个NO3-得到15个电子则NO3- 化合价降低 3 即气体为NO。该题中,分析其中的变化规律是解题的关键。
因此,从上述两道题目中,可以发现,其采用的方法都是关系式法,在复习时,就需要将这类型的题目进行归纳总结,也就是题型归纳思维法,充分联想其中涉及到的知识点。这是其中的一种联想复习法。还有可以进行实验联想,由于化学课程强调实验,在有条件的情况下可以进行实际的实验操作,让学生在实验中,亲身感受这些化合物的反应过程,从中总结出经验,并回忆所学的知识点,达到复习的效果。在化学学科的教学内容中有许多可以进行联想复习的知识,比如对比实验CL2与C2H2的制取、收集方法,从中掌握实验原理、实验装置的特点以及实验材料等,并以此归纳出气体制备的相似模型。
结束语:
联想法在高中化学复习中,可以帮助学生加强想象力、综合分析与整体记忆能力,在联想中发现化学知识点的内在联系,从而帮助学生可以更好地复习化学知识点。但联想法的应用并不是简单的工作,这受制于学生的化学基础积累以及教师的执教水平。因此,在实际应用时要强调教师的示范作用,帮助学生学会使用联想法中的对比思维法、发散思维法等方式总结化学知识点,并进行分类归纳,从而提高复习效率。同时要将联想法的应用课题,当做一个重点研究方向,为提高化学教学效率提供有利的帮助。
【参考文献】
[1]沈世红.从江苏高考中的“大方向”看化学教学中的“大问题”[J].内蒙古师范大学学报(教育科学版),2012,v.25;No. 16510:99-103.
作者曾从事过化学史这门课程的教学,因此在有机化学的授课过程中,自然而然就把相关的历史和涉及到的科学家的生动故事引入课堂,使课堂气氛变枯燥为活跃,提高了学生的学习积极性,并可以加深对相关知识点的印象。而且这些科学家的伟大成就的背后无不是辛勤的汗水、顽强的努力以及他们创造性的思维方式,就像著名的物理化学家和化学教育家傅鹰(1902-1979)曾说过的那样:“化学可以给人以知识,化学史可以给人以智慧。”在授课过程中同学们会潜移默化的受到感染,由敬佩之情转变为个人奋发向上的动力,由此产生的效果远比干巴巴的说教要好。
1 通过有机化学发展史增强对有机化学的兴趣
一门课程的第一次课通常都是绪论,其中并不涉及课程的主要内容,但是讲好绪论的重要性却绝对不容我们忽视。提高课堂的教学质量,关键是要提高学生学习的主观能动性。而第一次课绪论的讲解,会直接影响学生对有机化学的兴趣。如果学生先入为主认为有机化学枯燥无味,在后面的教学中再想提起学生的兴趣和积极性就比较难了。
而如何才能讲好绪论呢?仅仅依靠课本内容是不行的。课本中绪论主要涉及无机化学中已经讲过的轨道理论、酸碱理论,以及有机化学和有机化合物的基本概念,仅仅讲解这些是相当枯燥的。但是如果我们是从有机化学的发展史引出有机化学和有机化合物的概念,那效果就完全不同了。从最早的有机物醋、酒、蔗糖等“生命力学说”:有机物只能由有生命的动植物体中才能得到维勒在实验室中由无机物氰酸铵制得尿素打破“生命力学说”的束缚进入有机化学迅猛发展的合成时代:到目前为止,有机化学相关的Nobel化学奖个数仍然是所有化学学科的半数以上引出有机化学和有机化合物的基本概念。在讲解的过程中穿插一些生动的图片或小视频,更加生动形象,使同学们比较容易接受,并且认识到有机化学并不是什么高大上的学科,而是与我们的生活密切相关的,克服对这门课的心理恐惧感。其间还可以简要介绍几个有机化学相关的Nobel化学奖的例子,激发同学们的学习积极性。
2 通过背景介绍加深对化学反应及原理的认识
有机化学的主要特点是理论性强、内容零碎繁多。如果仅仅照本宣科地介绍理论或化学反应是相当无趣的[4]。但是如果我们在介绍这些原理或化学反应时适度地引入一些相关的背景故事,会使整个课程变得丰满起来,更能吸引学生,还可以加深学生对课程内容的记忆。这里简单举几个例子,比如:Wolff-Kishner-黄鸣龙反应,这个反应的产生纯属偶然。黄鸣龙在美国做访问学者期间跟随费塞(LouiseFieser)做研究。费塞让黄鸣龙做一个Wolff-Kishner实验,此反应需要连续回流50h,但开始反应后黄鸣龙临时有事要去纽约,临行前让隔壁一个黎巴嫩籍的同学帮忙照看。但是,黄鸣龙走后,处在回流中的烧瓶软木塞逐渐松动,开了个口子。黎巴嫩同学因为只答应照看反应,从而没有帮忙把软木塞扶正。其结果是反应物中的肼和生成的水全跑光了。黄鸣龙回来一看非常意外,反应非但没有失败而且产率还很高。后来他又经过反复的实验摸索出了新的反应条件,使回流所需时间从50h缩短至3h,产率从40%提高到90%,以后迅速成为标准方法。于是Wolff-Kishner-黄鸣龙反应就这样诞生了,这也是唯一一个以中国人的名字命名的有机反应。除此之外,还有苯的结构,从法拉第第一次从照明气中分离得到苯凯库勒做梦得到苯的六元环结构(可介绍凯库勒的生平,如何由建筑学转入化学)分子轨道理论,前后经历了一个世纪,终于得到苯的最准确真实的结构:正六边形,碳碳键键长平均化,环形离域大π键分布在分子平面的上下方。烯烃亲电加成反应的马氏规则(又称马尔科夫尼科夫规则),从最初提出时由于相关辅助实验做得太少而不被认可,到半个世纪后美国著名化学家鲍林由共振论解释清楚,马氏规则经过了大约60年才被广泛认同,等等。这样将知识点融入故事中,充分调动起了学生的学习兴趣,课堂气氛轻松,学生容易接受且印象深刻。
3 通过相关科学家的科研经历培养学生坚韧的品质
爱因斯坦说过:“优秀的性格和钢铁般的意志比智慧和博学更为重要――智力上的成就在很大程度上依赖于性格的伟大。这一点往往超出人们通常的认识。”社会大力提倡素质教育,事实上在有机化学的教学过程中也可以潜移默化的进行。
比如,在“卤代烃”这一章中涉及的“格利雅试剂”,介绍反应的同时,不妨讲一下“格利雅――浪子回头金不换”的故事,教大家在遭遇失败和挫折时该如何面对,是该自暴自弃,还是该发奋图强。家庭的溺爱使很多孩子缺乏面对失败的承受力,而人生不如意十之八九,这种承受能力是一个人在社会上立身做事所必备的能力,如果缺乏这种能力,当面对生活的种种波折时便会心神不宁,影响正常的学习生活和工作。这些科学家的故事则可以为同学们树立良好的榜样,对提高同学们的挫折承受力具有良好的引导作用。
再比如,“单环芳烃”这一章中的“共振论”,它是由美国著名化学家,量子化学和结构生物学的先驱者之一莱纳斯?卡尔?鲍林(LinusCarlPauling,1901-1994)提出的。鲍林于1954年和1962年分别获得诺贝尔化学奖和诺贝尔和平奖,是唯一一位单独获得两次诺贝尔奖的科学家。但是,就是这么一位伟大的科学家,在晚年由于提出了维生素作用的新观点,尤其是主张超大剂量服用维生素C,而饱受讥讽。路透社在报道鲍林逝世的消息时曾说,他是“20世纪最受尊敬和最受嘲弄的科学家之一”。直到鲍林去世之后,其观点才被逐(下转第页)(上接第页)步认可。在维生素C作用与剂量的这场大论战中,鲍林几乎是“孤军作战”地与全球众多医学权威机构和权威人士论争,他为此而受到的嘲弄和轻蔑是一位著名学者,也是一般人难以忍受的。可鲍林在长长的20多年时间里,义无反顾地奋起捍卫自己的观点,这种勇气和探索精神令人深深敬仰。美国19世纪著名的演说家罗伯特?英格索曾说过:“勇气的最大考验是承受失败却不失去信心。”鲍林对待科学的探求精神非常值得我们学习,同学们了解这些故事将受益匪浅。
Abstract: Biochemistry is a basic discipline widely used in biology, chemistry, medicine, and other major scientific disciplines. Compared with other disciplines, it has rich content, scattered knowledge points, and complex concept, so it is difficult to pass on biochemical knowledge to students, and the major problem that biochemistry teaching has been difficult to solve is how to improve the interest of educators and how to improve classroom quality. With the development of the Internet and the popularity of small personal network equipment, "micro-course" and "flipped classroom" came into being, and gradually attracted the attention of educators. As a new type of education, micro-course can be applied to biochemistry education to solve the problems of students in traditional biochemistry education, such as lack of enthusiasm, difficulties in mastering key points, and difficulties in understanding and so on, so as well to stimulate students’ subjective initiative, and to mobilize students' interest in learning, thus improving the efficiency of biochemical knowledge transfer.
关键词: 微课;生物化学;知识传递渠道;调动积极性;提高学习效率
Key words: micro-class;biochemistry;knowledge transfer channel;mobilization initiative;improve learning efficiency
中D分类号:G434 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2017)12-0248-03
0 引言
随着科学技术的发展,尤其是信息技术的发展和在全球范围内的普及与应用,当今世界已然成为了一个一体化的信息社会,网络改变了人们的交流模式,同时也改变了商业、工业等各行各业的发展模式,其中,作为发展的根基的教育事业也同样得到了改变,利用互联网进行教育改革,成为了时展的需要,微课这种依赖互联网的新型教育模式也就应运而生了,作为一名教育工作者,我在考察了多例利用微课进行教学改革的实例,并且结合自身使用微课进行教学改良的实际经验之后,来谈一谈微课应用于生物化学教育事业的经验与建议。
1 生物化学与微课概况
1.1 生物化学教育概况
生物化学这一重要的学科出现在大约在19世纪末,脱胎于生理学与化学,是化学与生物学的分支学科。它是研究静态的生命物质的化学组成、结构以及动态的新陈代谢活动过程中各种化学变化的基础生命科学,作为一门新兴学科,生物化学问世的短短百年以来,已经成为了一门在医学,生物学,化学等各大科研领域不可或缺的一大组成部分。
1.2 微课模式概况
伴随着互联网的发展,人们通过互联网获取信息变的越来越方便,可获取的信息量也越来越多,而“微课”就是一种依靠互联网而渐渐发展起来的新型教学方法。所谓“微课”其主要特点是“微”即微课视频的长度不能过长,方便学习者在很短的时间里就能完成某一知识点的学习,其核心组成内容包括课堂教学视频,与该教学主题相关的教学设计、素材课件、教学反思、练习测试及学生反馈、教师点评等教学资源,它们以相互配合的关系共同组成了一个主讲知识重难点的教学体系。
1.3 微课应用于生物化学的状况
目前我国的微课已经在很多地域被用于生物化学教学。虽然还没有完全推广,但是各地均有类似的教育模式出现。比如依赖于网络交流工具如微信、QQ等的生化教育公众号,这其实也是微课的一种表现形式,虽然这种方式不够系统也不够专业,但是这种便捷的传播途径却明显的提高了生物化学教学的广泛程度。毕竟,新事物的发展是循序渐进的,虽然目前微课在生物化学教学方面尚且缺乏全面系统的授课方式,但是总的来讲,生物化学微课正处于快速发展阶段。
2 利用微课进行生物化学教育的优点
2.1 传统生物化学教育的部分问题
利用传统的课堂式授业模式来教授生物化学这门学科时,迫于生物化学这门学科本身晦涩难懂且知识量巨大的特性,学生在学习生物化学的过程中总是会遇到三个问题,一是学生在理解过程中总是会遇到一定的困难,二是学生很难提起学习生物化学的兴趣,最后就是生物化学这门课程的知识点太多,重点不好抓。
2.2 利用微课解决问题的方法
在把微课这一教学新模式加入到生物化学的教育过程中,我们发现利用微课模式可以很好的解决这三大问题,首先微课中的微视频与教学课件中可以加入很多形象化的结构模型,比如在蛋白质合成一章中,教师可以利用电脑做出氨基酸由tRNA转运到蛋白质剪切加工的图示全过程。用来解决学生的理解问题。其次,如果在微课中加入例如短动画的知识讲解,学生的积极性也就会自然的提高上来。最后,在录制微课视频或制作微课课件时,可以先列出知识纲要然后对教学重点进行重点讲解,或使用特殊标记,标记重点。这样一来,生物化学课程重点不好抓的问题也就得到解决。
3 将微课应用于生物化学教学的具体方法
将微课应用于生物化学教育的过程,主要包含建立生物化学网络平台、录制微课视频和制作其他教学材料、制作微课学习方案这三部分。
3.1 建立网络平台
建立一个网络平台,可以给学生提供一个进行微课资源下载、和老师同学进行问题探讨的平台,这样就便于解决微课资源的更新、教学问题的修改等问题。当然,如果是利用微课进行教育的探索者,想要进行实验性的教学,但是迫于资源环境的限制,无法独立的建立网络教学平台,可以依附于学校的网络教学平台甚至是利用百度云等Y源存储器作为资源的储存平台。
3.2 录制微课视频和制作课件等材料
这一步是将微课应用于生物化学教育的重点,微课的制作成功与否,决定了将微课用于生物化学的成败。
首先,在制作微课视频时,要抓住教学的重点,把本节或者专对于某一知识点想要传授的内容讲清楚,微课视频一定要简短,便于学生短时学习。
其次,微课课件等资源一定要全面,可以让学生在课前充分预习,在课后充分复习。
3.3 制作微课学习方案
鉴于我国目前的总体教育状况,微课尚且是传统教育的辅助部分,所以在学生学习微课的过程中,可以利用微课进行预习、练习与复习,因此,教师可以根据教学大纲制作学习任务单,然后向学生发放任务,提高学生的学习效率。
3.4 将微课应用于生物化学教育的具体实例
在进行生物化学教学中,有关糖代谢中的三羧酸循环代谢途径,一直是重点、难点。学生理解记忆起来总有一些难度,为了方便学生理解,我们制作了讲解三羧酸循环的微课。
3.4.1 利用微课的具体步骤如下
①制作微课视频,在视频中以图示方式逐步讲解由乙酰CoA与草酰乙酸缩合形成柠檬酸,使乙酰辅酶A进入三羧酸循环参与代谢反应最后再次生成草酰乙酸的全过程。
②制作配套学习资料,学习资料里包含三羧酸循环记忆口诀,可以提高学生兴趣的小故事,简单的预习题,较复杂的课后练习题。
口诀:乙酰草酰成柠檬,异柠檬又成α酮,琥酰琥酸延胡索,苹果落在草丛中。
故事:从前有一个柠檬(柠檬酸)去海边,她遇到了一只乌贼(顺乌头酸),柠檬与乌贼一见钟情,于是柠檬追随乌贼住在了海里,变异成了异柠檬(异柠檬酸)。时光飞逝,异柠檬渐渐褪去青涩(异柠檬酸脱氢酶),有一天,在一丛水草之间,她发现了隐居在其中的一颗琥珀(草酰琥珀酸),她们发现彼此竟然如此相像!于是她们在两棵梧桐树(α-酮戊二酸)下郑重地结拜成了姐妹,从此大家就叫柠檬“琥珀腐妹”(琥珀酰辅酶A)。后来大家认为此名过长,于是乎她有有了第二个名字――“酸琥珀”(琥珀酸)。
柠檬有一个表弟住在盐湖城(延胡索酸),名叫苹果(苹果酸)。一年夏天柠檬去看她的表弟,中途不幸遭遇车祸身亡。人们追究这个传奇柠檬的身世,发现她是草酰乙酸和乙酸腐妹A的女儿,她的外公叫丙酮酸,外婆叫腐妹A(一家子都是腐女)。其实,在柠檬去看苹果的时候,苹果并不在家,他正巧去探望柠檬的老爸――草酰乙酸了。
③通过校园网络教学平台将微课传递给学生,并布置预习任务。
④检验学生的预习状况,首先是观察学生在预习过后对三羧酸循环过程的知识点的掌握程度,然后是课程作业的完成顺利程度,最后是相关问题的测试正确率。检验的过程中,我们发现课堂上学生的活跃程度明显提高,课后作业的正确率较传统方式也有所提高。
3.4.2 微课的效果分析
事实证明,使用微课进行三羧酸循环有关的教学之后,学生在课堂上的响应程度会变的明显高昂,在讲授到相关知识点时,部分学生会马上响应相关的问题,课堂活跃程度也较传统式教学的课堂有明显提高,很显然,微课显著的提高了学生的学习兴趣,所以将微课应用于三羧酸循环这一知识点的讲授很有意义。
4 将微课应用于生物化学教育的思考
微课作为一种崭新的教育模式,打破了教育的时空限制,让受教育者可以不分年龄,不分地域的进行学习。然而,目前还不能用微课来代替传统的生物化学教育,毕竟,想要只通过微课就完成教育的所有过程,对学生的自主性、老师的能力都有极大的要求。而且,由于微课制作者本身具有的自由性,所以有些微课可能会伴随着出现一些错误。
另一方面,微课大部分是由在生物化学方面具有经验和兴趣的爱好者所做,这也就造就了生物化学微课具有散乱、不系统的特点,所以想要找到一套有始有终而且系统全面的微课材料反而不易。因此,微课应用于生物化学领域,尚且还在实验阶段。
5 结语
利用微课进行生化教学是培养生物化学人才的崭新模式,如何利用微课改进传统生物化学教学?如何针对不同章节内容的不同特点设计出更多有特色的微课资源,建立崭新的教育模式,提高学生的自主学习能力,促进整体教学水平的提升,这些问题的解决仍有待于所有从事生物化学教学工作者们的共同努力。
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