大學化學實驗范文10篇

時間:2024-05-05 07:37:37

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大學化學實驗

大學化學實驗探索

摘要:化學學科中理論與實踐結合的最好方式就是實驗。通過實驗使學生對化學學科產生濃厚的興趣,對化學現象有更深刻的認識。在實驗過程中,可以解決一些書本學習的疑惑,提高學生的動手能力,增強學生的創新能力,對一流學科的建設起到促進作用。本文主要通過對大型實驗儀器的日常操作進行大學化學實驗的研究與探索,并對如何提高學生對實驗儀器的學習效果,進行了探索研究。

關鍵詞:化學;實驗;創新

創新是國家興旺發達的不竭動力和力量源泉,是實現中華民族偉大復興的重要保證。高等教育是教育的重要組成部分,在培養人的創新能力方面起著關鍵性的作用[1]。為了加快一流學科的建設,促進交叉學科的快速發展,大學教育除了基本的理論教學之外,更要加強實驗及實踐環節的建設,培養大學生的動手能力與創新能力。實驗教學是一門教授學生技能型的教學,通過現場實驗演示,使學生自己動手,體會化學的奧妙,掌握實驗原理,以及所使用儀器的基本原理,并對儀器的構造有一定的了解,從而能激發學生對實驗的熱愛,激發學生的創新潛力。大型精密儀器由于價格昂貴和高校自身條件的限制,導致大型精密儀器的數量很少,學生實際操作的機會不多,導致理論與實踐的脫軌,使學生的實驗技能得不到有效的提升,從而使學生學習探索的積極性受挫,達不到教學的實際效果,使學生的創新能力得不到提升。為了提高大型儀器的實際教學效果以及目前實驗教學過程中存在的問題,本文主要以大型儀器實驗教學為例,對大學化學實驗進行研究與探討,在實驗教學中由淺入深,提高教學的生動性、活潑型,由被動接受知識,轉變成主動學和我要學的學習模式,增強學生對實驗的熱愛程度,提升學生的創新能力。

1實驗教學改革的探索

核磁共振波譜(nuclearmagneticresonancespectroscopy)NMR是當代化學中一種重要的譜學研究手段,其廣泛的應用范圍是磁共振波譜學活躍領域的一個重要特征[2]。在液相狀態下研究生物大分子空間構象的時候,通過利用高分辨核磁共振技術可以更加直觀形象地進行表述;在研究材料方面利用固體NMR研究方法,可以更加快捷的進行表征,縮短研究時間,提高研究的效率,核磁共振儀器已成為國家高尖端研究方面不可缺少的重要工具。通常,我們在進行核磁共振儀教學的過程中,一般從核磁共振儀儀器原理介紹、實驗條件的選擇以及實驗數據的處理等方面進行教學。在我們傳統的教學過程中一般采取的是理論加示范,缺乏實際操作方面的教學,這種教學方式的弊端是學生不能有效地接觸儀器,不了解核磁共振儀具體的部件,不能實際進行操作,不能深刻地掌握實驗的原理,對實驗課程的內容不能很好的掌握,學生對實驗學習的主動性降低,不能充分發揮核磁共振實驗儀器的應有效果。如何提高學生對實驗儀器的學習效果,主要從以下幾個方面進行探索研究:1.1增加實際操作的學習課時。首先,給學生提供足夠的實驗儀的操作時間。學習時間是學習效果的最好保證,學習時間得不到保證,實際效果就會大打折扣。由于大型實驗儀器在高校中的數量較少,限制了學生實際接觸儀器機會,學生可以進行分組分時段進行實際操作學習,對于核磁共振儀儀器的原理介紹,數據處理,實驗條件的選擇等方面集中在理論課上進行學習,在儀器操作時只需對理論進行簡單的回顧,重點將時間留給學生實際操作。在學生操作的過程中,教師對核磁共振儀器操作的關鍵環節進行指導。在實驗的過程中,教師可以進行隨機提問,以便于學生更好地掌握該儀器的操作方法。1.2及時增加教學內容。當前,科技的發展日新月異,實驗儀器的更新換代也非常迅速,實驗室的一些儀器可能跟不上時代的發展,這就要求在實驗教學過程中適當增加一些新的儀器介紹,使學生了解最新的實驗方法,提升學生知識的廣度與厚度。1.3改革教學模式。通過由淺入深,循循漸進的教學模式,在教學上將基礎型實驗、提高型實驗、科研型實驗進行分類進行。(1)基礎型實驗。學生實驗的入門階段即為基礎型實驗,該階段主要安排學生學習一些基礎實驗技能,一些儀器的簡單操作,實驗結果初步分析等是該階段主要的學習內容。例如:在電子掃描電鏡(SEM)樣品的制備過程中,樣品需要穩定可重復并不能受到污染,這樣做出的表征才能更能表征出制得樣品的特性,對后續做出的樣品可以進行比較。用SEM進行表征時,需要注意樣品無毒及不具有放射性,并且待表征的樣品必須具有導電性,如果需要待表征的樣品導電性能較差或不具備導電性,必須進行導電處理,這樣才能確保表征樣品的實效性[3]。(2)提高型實驗。提高型實驗是在學生掌握基本理論和基本儀器操作的基礎上,根據學生對所學實驗知識的掌握程度,學習進度以及專業方向等客觀因素,對學生給予分配不同的實驗任務,讓學生根據實驗要求自己設計實驗,從而提高實驗技能以及學生的創新能力[4]。例如,學生在進行光催化劑樣品制備的過程中,通過不同的實驗條件制備出的樣品所用SEM表征的結果是否一致。pH的變化,反應溫度的變化等反應條件的變化對制備樣品的影響。通過提高型實驗教學,引導學生自行設計實驗,熟練實驗儀器的操作,提高學生獨立解決實驗問題的能力。(3)科研型實驗。在基礎性實驗和提高型實驗積累到一定程度后,教師可以引導學生做一些科研型實驗,學生根據自身興趣,自己申請實驗課題,設計實驗。例如:學生自己根據查閱的文獻,對鎢酸鉍材料進行熒光光譜(PL)分析,以研究鎢酸鉍材料的電子-空穴重組速率與其材料性能的關系。圖1所示的樣品制備條件為:pH為5,水熱溫度為160℃,水熱時間為24h下制得的樣品,將制得的樣品干燥后放入馬弗爐中在400℃下煅燒3h,將最終制得的鎢酸鉍光催化劑樣品在激發波長為300nm的激發狀態下產生的光致發光圖譜。從圖1中可知在439nm處為鎢酸鉍光催化劑的本征發射且發射峰較強,其原因是Bi6s和O2p雜化軌道中(VB)的空穴和WO2-6絡合物的W5d軌道(CB)中的電子發生電荷轉移引起的[5-6]。在波長為532nm附近出現的發射峰,其原因歸因于鎢酸鉍晶核長大的過程中所形成的金屬缺陷和氧空位而引起的[6-7]。由于光致發光的熒光強度越高,樣品光生電子和空穴的復合幾率就越大。圖1Bi2WO6樣品的熒光圖譜(λEX=300nm)Fig.1Theroomtemperaturephotoluminescence(PL)spectrumofBi2WO6samples(λEX=300nm)學生在科研型實驗中,鍛煉了自己在課題選擇、實驗設計、樣品表征以及數據處理等方面的能力,形象直觀地感受到科研探索的過程以及化學實驗的奧妙,加深了學生對儀器的理解程度,鍛煉了學生的創新能力,增加了學生對本專業的熱愛程度,為學生以后的更深層次的科研項目研究打下基礎。1.4網上預約實驗制度。為了更有效地推進基礎型實驗、提高型實驗以及科研型實驗的建設,將實驗室平臺對學生進行開放,建立學生網上預約制度,結合教師進行自主實驗。網上預約實驗制度的實施,使實驗儀器得到了充分的利用,使學生能夠充分調整自身的實驗進度,同時節約了大量的時間,讓學生充分感受到實驗的樂趣,增強實驗技能,通過實驗提高自身的獨立思考能力,創新能力。

2結語

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中學大學化學實驗銜接與實驗技能提升

摘要:圍繞師范教育及高中化學實驗教學對師范生的要求,尋找實驗教學的銜接點與對應策略,在提升師范生綜合實驗能力的同時,兼顧實驗教學能力培養,為適應未來的中學教學工作做準備.

關鍵詞:師范生;化學實驗技能;實驗教學能力

1研究的必要性

高等師范院校承擔著為基礎教育培養具有專業知識和教學技能的年輕教師的職責,同時還被新時代賦予了教師職后培訓的新使命,需要承擔“國培”、“省培”等很多項目的實施.做好這些工作,需要高等師范院校密切了解基礎教育.化學學科具有“以實驗為基礎”的學科特點,化學實驗教學在中學、大學均具有獨特而不容忽視的作用.近年來,許多師范院校的相關研究顯示:種種改革舉措的實施對提升高師生化學實驗綜合能力效果并不顯著.加強實驗教學研究和深化實驗教學改革是提高高校化學實驗教學質量、增強人才培養效果的基礎[1-2].顧明遠先生也曾提出:“當前教育中最突出的問題是大學和中學的銜接”[3].回顧新課程改革,中學化學在課程功能、結構、內容、實施等方面均有重大創新和突破,尤其是實驗的內涵日漸豐富.課程改革直接對中學化學教師提出了更高的要求,勢必對高師院校化學專業的教學改革產生深刻的影響.學習的終極目標應是“學以致用”,但高考制度改革和招生規模盲目擴大及其他一些因素,導致高師生的化學實驗技能仍為薄弱,尤其與中學教師所需要的實驗教學能力并不相符合.因此,研究大學與中學在化學課程尤其是實驗上的銜接有著現實意義.

2化學實驗教學現狀分析

2.1高中化學實驗設置及實施現狀

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大學化學實驗微型化模式探究

摘要:化學專業是一門比較特殊的學科,檢驗學生運用知識的過程是通過化學實驗來完成的。大學化學實驗的完成也是需要多方面來支持的,這就影響了大學生進行化學實驗,因此,從整體上來看大學化學實驗還不是十分的完善。目前,大部分的化學實驗運用的是化學實驗微型化的教學方式,學生可以能過化學微型化的實驗取得一些成績。本文對大學化學實驗的微型化模式的探討,希望可以得出化學實驗微型化模式的優勢和缺陷。

關鍵詞:大學化學;微型化模式;實踐探討

目前,從我國的大學化學教學實踐情況來看,實驗并沒有得到相關的重視,其主要的原因是由于我國的傳統教學中還存在許多的問題,正是這些問題阻礙了化學實驗的更好發展。正是在這樣的背景下,對大學化學實驗的方式進行了實踐性的探索后發現,微型化模式的實驗非常適合大學化學的實驗性教學,幫助學生更好的檢驗化學理論的學習情況。

一、微型化模式大學化學實驗產生的原由

化學實驗的過程需要大量的試劑、不同大小的化學容器、各種儀器。但是隨著近年來化學實踐設備與材料價格的不斷增長,各大高校的化學實踐的預算也在不斷的增長,在無形中加大了各高校的預算。各高校的化學實驗室限制了對學生開放的時間,這也從根本上影響了高校化學的教學質量。另化,化學實驗中各種試劑本身存在一定的危險性,如易燃、易爆、易腐蝕、有毒等等,這些危險一不小心就會危害到學生的健康和實驗室的環境。要想更好的解決這些問題,運用微型實驗模式是非常好的舉措。化學微型化實驗模式是上世紀80年代由美國的研究者開發的一種針對化學的實驗方式。所謂的微型化學實驗就是把所有的儀器轉為小型的,在試驗的過程中所運用的化學試劑也只是原來試劑的10%或者更少。由于試劑的劑量較之前的減少了許多,在化學實驗的過程中產生的氣體、液體、廢物也會相應的減少,不但保護了實驗室的環境還有利于學生的身體健康,因此,微型化化學試驗有利也有弊。見下圖。

二、大學化學實驗微型化模式的有利條件及價值

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大學化學實驗教學改革探析

[摘要]大學化學實驗教學作為大學化學教學重要組成部分之一,不僅要教授學生專業知識,更旨在提升學生的實踐能力、創新能力。目前,大部分高校對大學化學實驗教學已進行了改革,也取得了一些成效。但是大學化學實驗教學在實驗室管理建設、實驗教學內容設置及考核模式等方面依然存在問題。本文著重對這些問題進行總結歸納、深入探討,并提出一系列解決方案,希望以此來豐富并完善大學化學實驗教學,提高教學質量,推動大學化學教學改革的進程。

[關鍵詞]大學化學實驗;教學;改革

隨著人類社會的不斷向前發展,對人才的需求越來越具體化。其中,實踐能力和創新能力的培養被普遍認為是人才培養中的重要環節,如何提高大學生的實踐能力和創新能力,成為越來越成為大學教育者不容回避的關鍵問題。大學化學實驗作為化學專業學生的必修課程,是一門以實驗操作為主的技能課程,又與相應的化學理論課如無機化學,有機化學,物理化學等聯系密切。同時在培養學生的實踐能力、創新能力等方面有積極促進作用,實驗課也是衡量大學教學質量的重要方面。近年來,大學化學實驗教學改革雖然取得了很大的進展,事實上,化學教學實驗課程的教學仍然存在很多問題如忽略實驗教學重要性,其次課程內容設置老套,實驗內容落后,教師授課方式不能與時俱進,實驗室管理、實驗教學方法和手段落后,未能充分和現代科學技術充分結合。目前,社會對大學生技能的要求越來越高,大學生應需要具備的基本科學素質越來越多,圍繞培養高素質大學生這一中心目標。大學化學實驗應該在現已取得的教學研究成果基礎上,以教學目標、教學內容等改革為起點,緊跟時代步伐,進一步擴大大學化學實驗教學改革的深度和廣度,提升教學質量和教學效果,培養大學生的實踐技能和和創造技能,以此提高學生的就業競爭力。本文從試圖從大學實驗課程所面臨的問題入手,結合筆者自己的實驗教學實踐經驗,總結提出化學實驗教學改革的關鍵要素,改善我國大學化學實驗課程教學,為培養實踐性和創造性的化學人才盡綿薄之力。

1設立實驗室小組,改進實驗室管理模式

設立化學實驗室教學小組:小組成員由學院實驗室負責人,實驗室教學老師以及課程的助教構成。實驗室管理人員,負責實驗室設備的日常維護和藥品耗材的管理工作,教學教師主要負責教學工作,助教輔助官人人員和教學教師的工作。實驗管理人員成為專職人員,也可以多個實驗室共用一個專職人員,以節約開支為首選,配備一到兩名助教(研究生)可以輔助管理工作。管理人員結合現代計算機和網絡技術,對實驗室耗材實行數據化管理,力求做到對實驗室的藥品、試劑、耗材的使用情況進行動態跟蹤,準確的判斷實驗室的日常消耗。針對破壞儀器,浪費藥品的學生,建立系統賞罰制度,做登記處理,可以采用罰金賠償模式,對學生進行反思教育,因為良好的化學實驗技能素養對化學學科的大學生來說,是做人做事的基本準則。每年設立專門的日期,組織學生進入化學實驗室進行參觀,讓學生熟悉基本的大學化學的實驗環境,熟悉安全工具如滅火器,沙桶以及急救箱的放置地點和使用辦法,并囑咐安全工具不準移動和挪用。

2利用新型溝通技術組織學生,實行分組制教學

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有機化學實驗學習體會探討

摘要:化學實驗是大學化學教學課程的基礎,教學模式傳統,實驗過程程序化,很多同學完成實驗只是簡單復制書本實驗步驟,過程中缺乏對實驗原理的思考。有機化學是一門實驗性很強的學科,是化學實驗的重要組成部分,本文結合學校有機化學實驗課程內容的學習情況闡述在化學實驗課程學習中的體會,提出了部分影響實驗學習效果的因素,并提出了相應的改善措施。

關鍵詞:化學實驗;教學改進;實驗課程

化學是一門以實驗為基礎的學科。化學實驗教學著眼于訓練學生的動手能力和理論聯系實際的能力,是培養學生科學素質、求實態度和創新精神的重要途徑,在高校化學教學中占據著舉足輕重的地位[1]。目前,學校教學方式偏于傳統,主要分為基礎知識講解和基礎實驗技能。老師講述理論知識,實驗課本中包含全面詳細的實驗原理,儀器藥品,過程,思考與討論。學生只需按部就班的完成實驗課程,撰寫報告。實驗報告是老師對學生課程評價最重要的部分,逐漸學生對實驗課程變成了“依葫蘆畫瓢”,不利于培養學生科學思維和理解學科技術和方法。本文從高校的教學特點及現狀,以有機化學實驗思考,結合專業特點和學生學習客觀實際,對大學化學實驗教學的改進提出了一些體會和建議。

1有機化學實驗課程的配置

大學基礎化學實驗一般包括無機化學實驗,物理化學實驗,有機化學實驗,分析化學實驗等,本校有機化學實驗數量和學分上均最高,表1是本校有機化學實驗課程設置,共安排了16個實驗,在安排上可以看出老師的初衷,分為基礎操作實驗和合成實驗,由簡到繁,每一個合成實驗都包含了一個新的化學反應,希望通過實驗幫助學生掌握理論原理。但個人認為課程過于追求實驗的全面性,從表中可以看出所有的實驗都是以回流、蒸餾為基礎,加以重結晶提純,減壓抽濾展開的一系列有機物的合成,參與幾個實驗便可以掌握實驗的要點,其他實驗即變為機械重復,并且每一個實驗至少6個小時,耗時長,容易引起實驗熱情疲勞。如果減少實驗內容,改為學生自己設計實驗,增加思考,實驗可能更好。

2有機化學實驗體會

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基礎化學實驗教學團隊建設研究

摘要:教學團隊是一個教學集合體。教學團隊在教學實踐中發揮著重要的作用。以淮南師范學院化學與材料工程學院基礎化學實驗教學團隊立項建設為例,著重探索了基礎化學實驗教學團隊構建的形成過程、具體建設思路與改革方案,并提出了團隊以后的建設思路、發展方向和建設目標。本文可作為基礎化學實驗教學團隊建設與改革的參考。

關鍵詞:基礎化學實驗;教學團隊;建設;改革

化學類各專業均以實驗為基礎。實驗教學與訓練在化學類本科生人才培養中所發揮的作用是無可替代的[1-2]。眾所周知,大學本科的化學實驗由基礎化學實驗和專業化學實驗組成。關于基礎化學實驗構成,不同的高校亦有所不同。一般而言,基礎化學實驗是按照無機化學、有機化學、分析化學、儀器分析化學和物理化學這四大化學對應的實驗組成的,有的高校也會將四大化學實驗按照模塊化進行整合,如無機及分析化學實驗、基礎化學通識實驗、大學化學實驗等,然后把這些模塊化的實驗組成基礎化學實驗。不管如何分類,每所高校化學類專業的基礎化學實驗教學內容均依據自己的專業特點進行安排和設計。很明顯,基礎化學實驗的根基在“基礎”,主要培養學生的操作動手能力,訓練學生基本的科學素養,鍛煉學生在實驗中驗證所學的理論知識以及綜合分析、簡單設計等較為復雜的實驗能力[3-5]。但是,基礎化學實驗教學與訓練的關鍵在于指導教師的教學投入和學生的態度。教師的投入和學生的態度通常是相好滲透和互補的。簡而言之,學生基礎化學實驗的成就與實驗指導教師的投入關系巨大,即使“成正比”亦不為過。所以,實驗教學隊伍質量的優劣在基礎化學實驗教學中起著關鍵性的作用[6-7]。淮南師范學院化學與材料工程學院基礎化學實驗中心作為省級實驗教學示范中心,多年來為了能有效提升基礎化學實驗教學質量,我們從多方面進行改革。這其中最主要的就是基礎化學實驗教學團隊的建設、改革與發展。一支優秀的教學團隊建立,不是一朝一夕之功,它需要多年的積淀。一旦建成的了一支素質高、能力強的教學團隊,那么它將在教學中發揮難以想象的作用。

1基礎化學實驗教學團隊構建形成

基礎化學教學團隊的打造至少需要經歷建立、完成和完善3個階段。(1)基礎化學教學團隊的建立。這是基礎化學教學團隊建立的雛形期。以淮南師范學院化學與材料工程學院基礎化學實驗中心為例,在團隊建立之初,我們以課程為支柱,根據課程的需要組建一支由“四大化學實驗”的教師隊伍組成的“基礎化學實驗教學團隊”。這支隊伍看起來好像比較完美,各門實驗課程的師資隊伍能平衡發展。但是經過幾年的實踐,這支隊伍并沒有很好地發揮應有的作用,反而出現了各自為政、互相脫節的不利局面。例如,各門實驗課程教學質量出現了明顯的不平衡發展的情況,儀器的使用過于單一,其使用效率過低,各門實驗對人才培養的連貫性不強,教師隊伍發展參差不齊等。后來,我們經過反思,決定不能僅僅依賴于課程設置來組建基礎化學教學團隊。(2)基礎化學教學團隊逐步完成。我們經過對現有資源的整合,將基礎化學實驗模塊化。把原來的“無機化學實驗”和“分析化學實驗”合并而整合成基礎性的“大學化學實驗”,把原來的“有機化學實驗”、“物理化學實驗”和“儀器分析化學實驗”整合成“物質制備與分離分析實驗”和“物質性質測量實驗”。我們這樣做的原因,主要是依據學生對化學學習和認知的基本規律來進行的。而且也與我們的理論課程中由《無機化學》和《分析化學》整合成《無機化學與化學分析》相吻合。學生在對化學物質性質、物質的構成原理、分析分離等認識,總是遵循由簡單到復雜、由感性到理性的基本規律。所以,我們對基礎化學實驗進行整合形成了“大學化學實驗”、物質制備與分離分析實驗”和“物質性質測量實驗”三個基本模塊。為了能使這三個模塊的教學能得到優良發展,有利于高素質和高質量人才的培養,我們必須打造一支與之相匹配的實驗教師隊伍。這支隊伍中的每一員,要求對模塊中所有的實驗內容都要十分熟悉,并能獨立地對學生進行指導。這樣整合,使原來“只會一只腳走路”的實驗指導教師沒有了立足之地。為了能適應新的教學模式,一些指導教師就跟著其他教師身后隨堂學習。經過幾年的努力,我們終于建立了一支“職稱較高、學歷較高和年輕化”的基礎化學實驗教師隊伍。(3)基礎化學實驗教學團隊的完善。為了保持基礎化學教學團隊穩步發展,我們不時地對團隊進行更換和補充。對那些責任心不強、教學水平不高且不鉆研的教師及時剔除團隊。把業務能力提升快、具有高度責任感且任勞任怨的教師隨時吸納進來。我們的基礎化學教學團隊實行“院長指導”和“實驗中心主任直接負責”的管理模式。每學期結束之后,對教學團隊成員進行量化考核。到達考核標準的下一學期繼續留在團隊,考核達不到標準的撤下。在沒有實行這一管理模式之前,在每一次的期中教學座談會上,基礎化學實驗教學是學生詬病最多的課程。在實施這一管理模式之后,基礎化學實驗教學則是學生滿意度最高的課程。這一管理模式運行多年以來,我院基礎化學教學團隊成員的業務能力得到明顯提升,教師的責任心也顯著提高。2018~2019年度結束之后,我們基礎化學教學團隊成員已發展到24人,職稱組成為:教授9人,副教授9人,高級實驗師2人,講師2人,實驗師2人,高級職稱比例達到83.3%;學歷組成為:博士10人,碩士12人,本科2人,研究生以上學歷占91.7%。在這支隊伍中,省級教學名師有3人,校級教學名師有3人,省級中青年學科帶頭人有2人,校級中青年學科帶頭人有8人。

2基礎化學教學團隊建設改革

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化學實驗室廢棄物安全管理與處置思考

1化學實驗室廢棄物安全管理與處置的主要舉措

1.1加強宣傳管理,增強實驗室管理人員、教師和學生的環保意識。在化學實驗過程中盡量做到節約使用化學藥品、不浪費,少產生廢棄物。不能隨意傾倒實驗過程中產生的化學廢棄物,做到集中收集處理。這樣不僅對師生實驗過程中健康有利,也對生態環境有益處。加強宣傳很重要。在實驗過程中由于有些學生不認真聽教師有關實驗內容和操作的講解以及學生環保觀念淡薄等原因,造成實驗藥品量稱量錯誤或實驗操作失敗等原因致使一定數量的化學試劑和藥品廢棄排放到環境中,這樣就會對環境造成不利影響。需要指出的是,環保健康觀念的加強不僅在于學生,教師本身也應注意化學實驗過程中環保健康的重要性。另外,實驗順利完成后,教師要要求學生在第一時間就應把實驗過程中產生的化學廢棄物根據其性質的不同,分門別類地進行歸類處理,而不是各類廢棄物都混裝在一起。這樣就為后續化學廢棄物的順利收集和處理提供了便利條件和基礎。1.2化學實驗微型化和模擬仿真。為了從源頭上減少有毒有害化學藥品的使用和排放,有些劇毒實驗可以采用模擬仿真虛擬實驗平臺進行;另外,實驗過程盡量采用微型化實驗,即縮小實驗規模和尺度,以微型小實驗代替試管或燒杯尺寸規模實驗。以廣西大學化學化工學院為例進行舉例說明。如今廣西大學化學化工學院已經建立廣西大學化學化工虛擬仿真實驗教學中心,該中心包括基礎化學實驗虛擬仿真教學平臺、化工原理與過程裝備控制虛擬實驗平臺、現代儀器分析虛擬仿真教學平臺、化工過程虛擬仿真平臺以及課外實踐與科技創新虛擬仿真平臺等。在這些平臺中,與大學生平時實驗尤為相關的是基礎化學實驗虛擬仿真教學平臺,該平臺包括了四大基礎化學實驗模塊,分別是有機化學虛擬仿真實驗模塊、無機化學虛擬仿真實驗模塊、分析化學虛擬仿真實驗模塊以及物理化學虛擬仿真實驗模塊。為減少相應基礎實驗過程中的有毒污染物的排放,有些實驗可以使用該虛擬仿真教學平臺進行,從而實現了從源頭上減少化學污染物的途徑和使用量,為環保健康校園的建設具有重要意義。1.3廢棄物預處理。無論是公共實驗室或是教師自己的科研工作室,在排放化學廢棄物前均可根據自己的專業知識和技能進行預處理或減毒減害化處理措施,盡量做到無污染排放。化學反應廢液是化學實驗室一種主要污染物,針對化學實驗室廢液的化學特性,無機物廢液處理方面主要有以下處理方法,包括中和法、混凝沉淀法、化學氧化還原法以及電化學法等。例如,實驗室產生的廢酸或廢堿溶液,可以與實驗室產生的廢堿或廢酸溶液進行中和反應處理,從而減少化學廢液對環境的有害性。又如六價鉻的毒性遠大于三價鉻,因此在處理含六價鉻溶液時,可采用氧化還原法將六價鉻經過還原處理轉變成三價鉻,從而減少鉻的毒性。在廢氣處理方面,主要包括吸收法、吸附法、催化法、燃燒法以及冷凝法處理等。例如,化學實驗室有時會產生硫化氫等無機化合物氣體,該氣體具有惡臭特性,可根據其酸性氣體特點,采用堿性溶液將其進行吸收處理。而在做有機化學實驗時,經常會碰到有機廢氣產生,這時可將有機廢氣收集后采用燃燒法將其處理產生二氧化碳和水,減少了對環境的污染。1.4廢棄物管理電子平臺的建設。在全校范圍內建立一個專門的化學實驗室廢物管理電子平臺,在該平臺上報告產生的化學廢棄物情況,由廢棄物產生者自行登錄網絡平臺進行登記顯示,不能隨意丟棄和排放,做到廢棄物資源共享,方便管理,有利于化學廢棄物資源化處理和利用。例如,化學化工學院產生的化學實驗室廢棄物也許可以作為其他學院如環境學院等師生從事研究實驗的原料對象,研究化學污染物處理技術。再以鉻為例,六價鉻的毒性明顯高于三價鉻毒性,在處理含鉻化學廢液時,不僅可以使用化學還原法進行處理,生命科學院以及資源與環境學院等相關學院的師生也可以采用生物法進行處理,通過篩選具有還原作用的微生物實現對六價鉻廢液的還原處理,從而降低化學鉻廢液對環境的毒害性。通過對全校性甚至是以城市等為單位的區域性廢物綜合管理電子平臺的建設,可有效延伸廢棄物有效利用的鏈條,做到物盡其用,這樣既節省了物質資源,又有利于綠色環保,降低化學廢棄物對環境的危害風險。1.5廢棄物處置中心的建立。對于不能在實驗室進行處理和資源化利用的化學廢棄物,建立專門的化學廢棄物處理處置站或中心。該處理處置中心根據化學毒性、易燃性、腐蝕性、反應性以及放射性等不同特性將對化學廢棄物進行分門別類,并貼上相應管理標簽,注明化學廢棄物名稱、收集時間、地點以及數量等數據,便于后續集中處理與處置。對于盛裝化學試劑的玻璃瓶和塑料瓶以及實驗過程中損壞的玻璃器皿也可分門別類收集、處理和處置,減少對環境污染和破壞。學校也可在特定時間統一收集一段時間來所產生的化學廢物,然后將這些化學廢棄物交由具有相應資質的處理單位進行集中處理、處置,達到徹底無害化要求。

2化學實驗室廢棄物安全管理與處置的管理控制體系

根據化學實驗室廢棄物產生的種類、數量以及特點進行調查研究,與學院和學校相關管理部門交流溝通制定詳細的化學實驗室廢棄物管理控制體系,探索化學廢棄物有效管理策略和思路。通過調研和實踐,制定一套有效的化學實驗室廢棄物安全管理和處置方案。化學實驗室廢棄物主要安全管理控制體系如下圖1所示,遵循“減量化、資源化和無害化”處理的原則和理念,其中“減量化”是管理化學廢棄物方面最重要的原則,在源頭上減少化學廢棄物的產生和形成,緩解后續廢棄物“資源化”和“無害化”處理的量和難度,這是最值得提倡的,同時也是最經濟和有效的,實現在源頭上減排的目標。因此,把實驗室廢棄物管理控制體系建設的重點放在“減量化”上,想方設法在源頭上盡量減少化學廢棄物的生產和使用,建立多渠道齊頭共管的化學實驗室廢棄物“減量化”方案,具體實施途徑和方式如圖2所示。只要全校師生積極行動起來,加強環保意識、對化學廢棄物分類處理、建立化學廢棄物處理電子平臺或處置中心、充分利用虛擬仿真等教學平臺,就可以在很大程度上減少化學廢棄物對環境的影響,為創建綠色健康校園作出貢獻。

3結語

本著化學廢棄物“減量化、資源化以及無害化”的處理原則,探索化學實驗室廢棄物安全管理和處置的有效安全管理控制體系。針對化學廢棄物特點,提出擬通過“微型化實驗和模擬仿真實驗”以及“建立化學廢棄物電子管理平臺”等方案實現化學實驗室廢棄物的有效安全管理和處置,為化學實驗室廢棄物的安全管理與處置提供借鑒和思考。

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有機化學實驗學習體會探討

摘要:化學實驗是大學化學教學課程的基礎,教學模式傳統,實驗過程程序化,很多同學完成實驗只是簡單復制書本實驗步驟,過程中缺乏對實驗原理的思考。有機化學是一門實驗性很強的學科,是化學實驗的重要組成部分,本文結合學校有機化學實驗課程內容的學習情況闡述在化學實驗課程學習中的體會,提出了部分影響實驗學習效果的因素,并提出了相應的改善措施。

關鍵詞:化學實驗;教學改進;實驗課程

化學是一門以實驗為基礎的學科。化學實驗教學著眼于訓練學生的動手能力和理論聯系實際的能力,是培養學生科學素質、求實態度和創新精神的重要途徑,在高校化學教學中占據著舉足輕重的地位[1]。目前,學校教學方式偏于傳統,主要分為基礎知識講解和基礎實驗技能。老師講述理論知識,實驗課本中包含全面詳細的實驗原理,儀器藥品,過程,思考與討論。學生只需按部就班的完成實驗課程,撰寫報告。實驗報告是老師對學生課程評價最重要的部分,逐漸學生對實驗課程變成了“依葫蘆畫瓢”,不利于培養學生科學思維和理解學科技術和方法。本文從高校的教學特點及現狀,以有機化學實驗思考,結合專業特點和學生學習客觀實際,對大學化學實驗教學的改進提出了一些體會和建議。

1有機化學實驗課程的配置

大學基礎化學實驗一般包括無機化學實驗,物理化學實驗,有機化學實驗,分析化學實驗等,本校有機化學實驗數量和學分上均最高,表1是本校有機化學實驗課程設置,共安排了16個實驗,在安排上可以看出老師的初衷,分為基礎操作實驗和合成實驗,由簡到繁,每一個合成實驗都包含了一個新的化學反應,希望通過實驗幫助學生掌握理論原理。但個人認為課程過于追求實驗的全面性,從表中可以看出所有的實驗都是以回流、蒸餾為基礎,加以重結晶提純,減壓抽濾展開的一系列有機物的合成,參與幾個實驗便可以掌握實驗的要點,其他實驗即變為機械重復,并且每一個實驗至少6個小時,耗時長,容易引起實驗熱情疲勞。如果減少實驗內容,改為學生自己設計實驗,增加思考,實驗可能更好。

2有機化學實驗體會

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翻轉課堂化學實驗設計分析

摘要:翻轉課堂已被應用于多門課堂教學過程中,取得較好的教學效果。本論文中,設計了將翻轉課堂教學模式應用于分析化學實驗教學的具體實施步驟,以調動學生學習積極性,讓學生主動學習、參與討論,將課堂時間留給學生,充分鍛煉學生的實驗操作能力;通過翻轉課堂教學過程設計,授課教師能夠更加深入理解課堂教學內容,提高教師自身教學能力。

關鍵詞:翻轉課堂;分析化學實驗;教學模式

在現代信息技術快速發展的時代背景下,翻轉課堂得到快速發展。翻轉課堂是講傳統的教學過程徹底翻轉,課前讓學生自主下載學習資料并查看、與同學老師在線交流,課上時間主要用于學生分組活動、問題解答、指導學生完成作業等[1-3]。這種學生課前自主學習、課上有目的性的解決問題的翻轉課堂有助于激發學生的學習興趣,提高教學效果并提升教師教學能力[4-6]。化學作為一門實驗性學科,化學實驗教學是極其重要的一部分,旨在培養學生良好的實驗操作技能與習慣[7],已有相關研究將翻轉課堂應用于大學化學實驗教學過程中[8-10]。由于高中階段普遍存在實驗課時不足、實驗開放有限等原因,高中化學的學習多數僅限于理論知識的學習。進入化學專業的大學生今后所從事的工作是與化學有關的,更確切的說多數是與化學實驗相關的。而大學化學實驗教學對學生實驗技能的培養及良好實驗習慣的形成具有更加重要的影響,因此,應當重視大學化學實驗教學及其教學效果。傳統的化學實驗教學過程包括:課前讓學生預習,書寫預習報告,課上老師講解實驗過程并指導學生實驗,學生課下書寫實驗報告。通過實驗教學過程發現,這個教學過程存在一些問題:首先,課前預習過程中,存在學生應付老師完成預習任務的現象,學生單純將實驗教材中的實驗步驟抄寫一邊,達不到預習的效果;其次,課上實驗時間一般為3個學時,要完成講解和學生實驗兩部分的內容,由于時間限制,便存在教師簡單講解、學生帶著疑問進行實驗、并且教師不能隨時指導每一位學生的實驗;最后,在學生書寫實驗報告時存在數據處理錯誤的現象。基于這些問題的存在,必定不會有良好的實驗教學效果。翻轉課堂教學中是讓學生課前進行學習并討論,利用課上時間解決問題,這就將多數的時間留給學生,使學生能夠自主、有目的地進行學習。嘗試將翻轉課堂應用于分析化學實驗課中,對于學生學習和教師授課都有一定的幫助:學生可以根據自己已有知識有針對地進行預習、學習實驗原理、實驗操作,并在課堂上進行實驗;教師有充足的時間解答學生的問題并指導學生完成實驗。現以分析化學實驗為例,設計一堂應用翻轉課堂教學方法的分析化學實驗教學課。

1分析化學實驗翻轉課堂設計

將翻轉課堂應用于分析化學實驗教學過程中需要重新設計實驗教學流程,主要包括以下幾個方面:1.1學習資源準備。分析化學實驗翻轉課堂中,教師需要給學生準備的學習資源包中主要包括PPT課件(包含實驗原理、基本操作及步驟)、實驗操作演示視頻及課前預習測試題目。教師將上述教學資料準備好,上傳于網絡。1.2學生自主學習。學生從教師指定網絡下載學習資料,進行自主學習,書寫預習報告并完成相應的練習題。學生下載學習資料自主學習,這一過程不在教師的控制下,有些控制力較弱的學生不能自主的學習,這就需要教師精心設計學習資料,能夠使學生都參與到自主學習環節中,提高自學效果;教師建立交流平臺,讓學生在學習過程中,可以隨時交流,并解決預習所遇到的問題;為了提高自學效果,教師應要求學生根據自己預習情況書寫預習報告(并非照搬書本。用自己語言進行概括描述)并準備適量的預習測試題,達到鞏固學生預習效果的目的。1.3課堂討論及實驗進行。分析化學實驗一般是3個學時,為了讓學生掌握基本操作并高效率完成實驗,教師可以通過讓學生自愿報名或者點名的方式讓學生代表講解實驗原理、步驟并進行基本操作演示,教師進行補充說明并指出不正確的知識點。這樣的授課方式將學生由“被動的灌輸知識”轉變為“主動學習知識”。將充足的時間留給學生自己進行實驗,教師便可以近距離指導學生實驗操作,得到較好的實驗課堂教學效果。1.4課后總結及反饋。實驗課后,學生和教師都進行實驗總結及反思。學生可以對實驗過程進行總結,書寫實驗報告,并反思自己在實驗過程中的操作是否標準、實驗是否成功、影響因素有哪些等問題。教師應以問卷的形式調研學生對此分析化學實驗翻轉課堂教學效果、學習效果的看法及建議,在以后翻轉課堂實施過程中進一步改進。

2實驗教學案例

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綠色化學有機化學實驗室廢棄物探討

摘要:有機化學實驗是培養學生掌握實驗基本技能和技術、提高動手能力的必修課。有機化學實驗產生的廢液成分復雜,盡管目前廣大師生的環保意識比較強,實驗室廢液能夠做到分類收集并交由有資質的公司進行處理,但是完全依賴環保公司的處理成本比較高。因此我們嘗試對有機化學實驗室產生的廢液進行實驗室原點處理,真正做到誰污染、誰治理,有效降低廢液的處理成本,并實現有機試劑的循環使用。

關鍵詞:綠色化學;有機化學;危險廢棄物;原點處理

有機化學實驗是有機化學課程不可分割的教學內容,是培養學生掌握實驗基本技能和技術、提高動手能力的必修課。有機化學實驗中藥品復雜,產生的環境污染和能源消耗比較大。近年來,政府監管部門對高校實驗室危險廢棄物的監管力度逐漸增強。2005年7月26日,我國教育部和國家環境保護總局聯合下發《關于加強高等學校實驗室排污管理的通知》,將高校實驗室排污納入環境監督管理范圍。隨后,國家不斷出臺各種相關的法規和標準進一步規范高校實驗室危險廢棄物的排放,其中包括《廢棄危險化學品污染環境防治法》《實驗室危險廢物污染防治技術規范DB11T1368–2016》等。因此,安全、規范、有效地對高校實驗室危險廢棄物進行管理成為高校實驗室管理部門亟待解決的問題。

1高校化學實驗室危險廢棄物的管理現狀

隨著高校招生規模的擴大和實驗教學內容的改革,學生人數和實驗種類劇增,對試劑的消耗也隨之增大,產生廢液的數量和種類也隨之增加。這些廢棄物滲入土壤、地下水,或者飄入大氣,造成環境污染,最終影響人類健康。不同于化工企業產生的廢液種類單一、單種廢液數量大,高校化學實驗室廢液的特點是種類多,每種廢液的數量相對較少。但是如果處理不當,也會造成安全事故,對環境和人身造成傷害。近幾年,高校化學實驗室安全事故頻發,因此,高校作為教學和科研的重要場所,必須進一步加強實驗室危險廢棄物的收集與處置,為社會輸送具有安全與環保意識的大學生。繼國家出臺各種法規和標準后,目前各大高校結合本校的實際情況,逐步建立起實驗室污染物排放管理機制,學校內部對實驗室產生的危險廢棄物從收集、存儲、轉運等方面進行規范化、精細化管理,基本都制定了相應的規章制度并不斷完善[1]。因此,高校實驗室危險廢棄物的排放管理逐漸走向正軌,現在絕大多數高校實驗室產生的危險廢棄物基本都能做到分類回收和存放,并將回收后的廢棄物交由有資質的環保公司進行處理。

2化學實驗室廢液的回收方法

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