前言:想要写出一篇令人眼前一亮的文章吗?我们特意为您整理了5篇无机化学论文范文,相信会为您的写作带来帮助,发现更多的写作思路和灵感。
首先介绍化学的定义,不同的教材对化学的定义有着不同的表述,笔者采用的定义是:化学是一门在原子、分子、离子层次上研究物质的组成、结构、性质及其变化规律的学科。然后从“原子、分子、离子层次”、“物质”、“组成”、“结构”、“性质”、“变化规律”几个方面逐字逐句解释其内涵和联系。强调“物质的组成、结构决定性质,性质反映组成和结构,性质决定用途”这一辩证关系和基础理论对化学及相关课程学习的普遍指导意义,这一规律对于单质、无机物和有机物普遍适用。之后,介绍化学的四大分支,使学生对化学类后续课程有一个初步了解。其中,无机化学的研究对象是所有的化学元素和它们的无机化合物。无机化学课程内容主要包含两大结构(原子结构与周期系、分子结构)、四大平衡(电离平衡、沉淀溶解平衡、氧化还原平衡、配合平衡)、元素化学。同时介绍各章节分配的理论课时及其实验课时,让学生对所学内容及重点章节做到心中有数。最后,教师可以对化学发展史和无机化学的研究趋向做简单介绍,激发学生的求知欲和探索欲,也可留出时间让学生自学。
2化学与医学及检验学的联系
作为医学生,首先让学生了解化学与医学的联系。历史上,化学家很早就努力为医治疾病制造药物(如、抗生素药物等),为医学和人类文明做出了贡献。现代医学的主要任务是研究人体中生理、心理和病理现象的规律,从而寻求预防、诊断和治疗疾病的有效方法,以保障人类健康。显然,医学的研究对象是人体,而人体包含着由八十多种元素构成的上万种化学物质,这些物质间发生着复杂的化学反应,人体的一切生理现象(如消化、吸收、排泄、循环等)都是这些复杂化学变化的外在体现。此外,人体内元素含量与人体健康息息相关,人体必需元素的缺乏和过量都会导致人体化学平衡失调,进而导致多种疾病(如缺钙会导致佝偻病、缺铁会导致贫血、氟过量会导致氟骨症)。最后,治疗疾病要依靠药物,而药物本身也是化学物质,其药理作用与其化学结构和化学性质密切相关。药典中有很多无机药物如碳酸氢钠、碳酸钙、氢氧化铝、氯化铵等,可举例让学生了解。下面介绍化学与检验专业的联系。由于大一新生刚入校,还没接触检验专业课,教师可简单介绍一下检验专业:医学检验是运用现代物理、化学的方法和手段进行医学诊断的一门学科,主要研究如何通过实验室技术、医疗仪器设备为临床诊断、治疗提供依据。该学科要求使用各种光电仪器及化学试剂完成实验分析,所以偏重理科,要求有较好的化学基础。接下来让学生了解经过检验得到准确结果是治疗疾病的首要及关键步骤,激发学生学习检验专业的热情。然后结合具体例子,如临床检验常运用化学原理和方法测定血、尿、胃液等生物标本中某些成分的含量,以帮助正确诊断疾病,来说明检验专业学生打好化学基础的重要性。这部分最后可选择播放高分子化学家周其凤的《化学是你,化学是我》一歌来活跃课堂气氛。歌词中的“化学究竟是什么,化学就是你,化学就是我”,“父母生下的你我,是化学过程的结果,你我的消化系统,是化学过程的场所”,“记忆和思维活动,要借化学过程来描摹”,“即便你我的身心健康,也是化学密码解锁“这几句形象地说明了化学与人体的紧密联系。
3进一步强调无机化学课程的重要性,引导学生掌握其学习方法
许多无机化学实验使学生面临实验安全问题,同时给环境带来不同程度的污染。化学实验常常使用强酸、强碱、重金属盐、刺激性的气体和液体等化学实验药品。这些药品大都具有腐蚀性、挥发性、剧毒性等特征,对人体的伤害和环境的污染都有较大。每次实验所用的化学试剂种类繁多,造成的危险与污染情况就更加复杂。例如“氯气、氯酸钾的制备”实验中,氯气具有强烈的刺激性气味且具有剧毒性,在空气中混有氯气的含量超过0.001mg/L,就会引起人体中毒,产生的尾气和废液影响周围的环境。在化学实验过程对于这些含有砷化物、氰化物、汞及其化合物、高氯酸盐、过硫酸盐、白磷、一氧化碳、氯气、液溴等危险实验药品的实验,必须在保证学生安全的前提下开设,并合理处置产生的废液,减少污染环境的影响,这对实验室的建设提出更高的要求。
2多媒体技术对无机化学实验教学的促进作用
多媒体辅助教学能够在一定程度上弥补传统的教学模式的不足。多媒体技术,集文字、声音、图像、动画于一体,使难以想象、理解的化学知识和化学实验过程用图像或动画直接显示出来,在课堂上接触到接近真实的化学实验过程。
2.1辅助实验预习在传统的无机化学实验教学中,一些化学反应机理较复杂或者操作步骤较为繁杂的实验项目,学生仅仅通过实验教材上的文字描述进行实验预习,了解复杂实验操作过程。这种实验预习方式往往使学生对所涉及的实验操作步骤和实验现象印象模糊,影响对实验过程的预测和判断,容易造成在课堂操作过程估计不足,导致手忙脚乱,不利于提高化学实验教学的质量和速度。但是,利用多媒体技术,可以综合文字、声音、图像以及动画等多媒体元素来把抽象的、复杂的实验教学内容制作成多媒体仿真实验软件,通过互联网络将仿真实验软件上传到网上进行网络实验教学,将实验教学内容形象地展示给学生。学生通过重复观看多媒体软件加深对化学实验的理解和掌握,减少课堂实验出错导致重复实验的次数,同时提高教学效率和教学质量。
2.2减少实验时间,信息量丰富无机化学实验往往涉及到结晶、重结晶、过滤、加热、干燥、焙烧、水热处理等实验过程需要耗费较长的时间。在传统无机化学实验教学过程中往往占用较多的实验学时数,不利于其他实验基本操作技能的学习。然而,多媒体技术被用来辅助无机化学实验教学,改变传统实验教学的模式,通过多媒体软件将实验反应过程真实地展现在学生面前,同时在有限的时间内传授更加丰富的实验教学内容。对于一些耗时长的实验过程,通过加快演示速度,将原来需要几小时以上的时间压缩在短短的几分钟,同时借助于视频动画形象逼真地展现实验过程,加深学生对实验过程的认识与理解。还可以将类似的实验过程快速地展示给学生,使得学生更进一步地认识和比较这些化学实验过程,更加深刻的掌握这些实验操作技巧。因此,多媒体辅助实验教学能加快实验教学进度,逼真地展示实验过程的每一个步骤,促进学生理解和掌握更多的化学实验过程。
2.3绿色无污染,安全性高多媒体辅助实验教学可以通过计算机技术随时演示实验反应过程和操作过程,可以重复多次再现实验过程的重难点,减少实验次数,提高实验的成功率,避免多次操作带来时间、经费上的浪费以及实验后产生的废液对环境造成污染。特别是对于那些具有严重污染和不安全因素的化学实验,可以采用计算机多媒体技术进行仿真实验操作,这些实验软件通过文字、声音、图像、动画在不同的界面上展示实验的基础原理、基本装置、实验操作过程以及实验注意事项,在计算机上进行实验演练,让学生通过多媒体技术在计算机屏幕上进行实验操作,能使学生有一种身临其境的教学效果,然而,自始至终没有实验药品对环境的污染,也没有实验安全问题。因此,利用计算机辅助设计实验教学保证了实验的安全性、可靠性和可重复性,同时使得实验废物排放少,对环境污染小。
3辅助实验存在的问题
无机化学是一门以实验为基础的学科,无机化学实验是训练学生动手能力的重要平台。而多媒体技术在实验教学中只处于从属地位,对实验教学效果的起辅助作用,不能代替教师在教学中的主导作用,所以不可盲目地、不加分析地用多媒体技术辅助教学完全代替其它教学方式。多媒体模拟实验毕竟不是真正意义上的化学实验,一些感觉,特别是嗅觉、味觉、触觉等,学生是无法凭空体验的,也不能形成对整个化学实验正确的知觉印象,长期以这种模拟实验取代在实验室内的基本操作训练,势必造成学生缺少对化学实验的感知。另外,培养学生动手实验能力是化学实验在化学教学中的重要目的之一,药品的取用配制、仪器的洗涤干燥、装置的组装、反应过程的操作等都有很具体的、很严格的规范,必须通过实际实验操作训练才能掌握。因此,多媒体技术不能替代常规的化学实验操作训练,过度的使用多媒体技术不利于培养学生对化学实验形成准确的知觉印象,也不利于培养学生正确处理突发事件的良好心理素质。
4结论
物理化学实验过程中可以很好地将理论课程上所学习到的定律、公式应用到解决实际问题上.以蔗糖水解反应的速率常数为例,第一组同学按照传统教学过程,首先学习一级反应动力学方程ln[A]0[A]=kt,讨论一级反应动力学的特点以及半衰期等.学会利用动力学方程求算时间、物质浓度、速率常数、半衰期等数据,然后按照给定的实验步骤进行蔗糖水解反应速率常数的测定实验.第二组同学参照实验设计教学过程,首先提出目标,需要测定蔗糖水解反应的反应速率常数k,然后学习一级反应动力学方程的推导过程,介绍一级反应动力学的特点.学生讨论如何设计实验测蔗糖水解反应的反应速率常数k:蔗糖在酸的催化下的水解反应可看作准一级反应,利用一级反应动力学的公式ln[A]0[A]=kt,从公式ln[A]=-kt+ln[A]0中可以看出以ln[A]对t作图得到一条直线,斜率为-k,因此需要测量不同t时刻[A]的浓度,然后以ln[A]对t作图得到一条直线,通过斜率即可求得反应速率常数.此时教师可提出测量某一时刻物质的浓度一般有两种方法:化学法与物理法,其中物理法更方便操作.
所谓物理方法就是利用某些物理性质与物质浓度的依赖关系,使用物理仪器快速准确测定出某一时刻的物理性质,再转换成物质浓度与时间的关系.根据蔗糖水解反应中反应物和产物都是有旋光性的,可以选择旋光度这个物理性质作为浓度和时间之间关系式的桥梁.利用旋光度与浓度的关系将反应动力学方程中浓度和时间的关系转换成旋光度和时间的关系,因此只需要测定不同时刻体系的旋光度值就可以求算出反应速率常数k.学生选择需要的实验仪器和实验材料,设计具体的实验步骤,教师对整个流程进行评价和改进,最后在具体的实验过程中验证结果.实验结束后讨论问题:为什么要进行零点校正,可用什么物质进行零点校正,蔗糖的初始浓度对实验测定有没有影响等等.在学完二级反应动力学以后,教师还可提出延伸问题:如何利用电导率测定乙酸乙酯皂化反应(二级反应)的速率常数?第二组同学大致可以提出相应的实验过程,而第一组同学则大都不知道该如何处理.两组学生比较,第二组学生对公式的利用、实验过程的处理等都较第一组学生要好.通过整个实验设计流程,学生可牢牢记住相应的动力学方程公式,同时会对具体的实验操作过程进行积极探索,对以后理论知识的学习也有很好的促进作用.
2激发学生自我学习和自我思考的兴趣
很多时候,学生不知道物理化学中的理论和定律有什么具体用途,因此学习起来没有兴趣,只是被动地背诵公式定律.物理化学实验设计过程的教学环节能够激发学生的主观能动性,提高学生自我学习和思考的能力.以燃烧热的实验测定为例,两组学生首先学习理论课程中燃烧热的定义,理解恒压热效应与恒容热效应的区别.利用氧弹式量热器分别测定待测样品和基准物质在量热器中完全燃烧引起的温度升高值,再利用基准物质已知的燃烧热来计算待测物质的燃烧热.现在的实验装置大都采用自动化和计算机处理,第一组学生除了简单掌握量热器和压片机的使用方法外,对物性燃烧热方面的信息知之甚少,学生也没有太大兴趣去深入讨论和研究.第二组学生采用实验设计过程的教学方法,首先指导教师介绍燃烧热在实际生活中的各种应用,例如燃烧焓的测定广泛应用于各种热化学计算中,测定有机物的燃烧焓,可计算相应的生成焓数据,从而可以了解其稳定性、反应性、生成机理、分子结构、能量规律等特点,对于掌握该化合物特定组成等有重要意义.氧弹量热法也广泛应用于污泥、废物、煤发热量的测定等等方面,对于泥煤的深度开发和综合利用有广泛意义.通过这些知识的讲解,让学生首先对即将学习的实验有一个背景认识,知道将来在哪些方面可以有广泛的用途,从而激发学生的主动学习兴趣.然后再介绍氧弹技术的原理和燃烧热测定实验的基本过程,这时学生对实验课程的理解和掌握就会有明显提高.采用这种教学过程的第二组学生与第一组学生相比,首先在听课过程中注意力就有明显提高,思维也能随着教学内容灵活转换,在实验过程中也能够自己分析和处理一些常见问题,这些都是学习兴趣被激发出来的结果.因此,实验设计教学过程可以激发学生的学习兴趣.
3提高学生的科研创新和分析解决具体问题的能力
创新是科研工作的灵魂,教学过程中应加强培养和提高学生的科研创新能力.对于物理化学的各个研究方向来说,物理化学的实验设计过程在不同程度上会对学生的创新精神和分析解决实际问题的能力具有积极的作用.以凝固点降低法测物质相对分子质量实验为例,两组同学首先同时学习稀溶液的依数性:加入少量溶质引起溶剂性质的改变,例如蒸气压下降、凝固点降低、沸点升高以及渗透压的改变.这些性质的改变值只与溶质的数量有关,而与溶剂的性质无关.利用一相为纯物质时两相平衡温度与组成的关系可以推导出相应的定量关系式.其中,凝固点降低这个依数性质是一种常用的测量相对分子质量的实验方法.第一组同学学习凝固点降低公式,知道凝固点降低的改变值与溶质的质量摩尔浓度成正比,能够通过题意利用公式求解出相应的数值.第二组同学在学习完凝固点降低公式后,引导学生利用此公式进行溶质相对分子质量测定的实验设计.
首先从公式推导中可以看出,公式中有我们需要最后求的MB,凝固点降低常数Kf可以查得.所需要的就是纯溶剂的凝固点和加入少量溶质后溶液的凝固点Tf的值.所以整个实验设计的关键就在于如何测定液体的凝固点.所谓凝固点是指一定压力下,随着温度的降低,液体中逐渐出现凝固现象,固液两相平衡时的温度.引导学生自己选择实验器材设计实验:要想测得凝固点,就需要将待测液体放到一定的冷却介质中,例如冰水混合物,还需要精密温度计随时监测液体中温度的变化.此时教师给出提示:凝固点的准确测定并不容易,包括固液平衡的判断以及凝固热的放出对测量的影响等等,因此采用步冷曲线法测定相应的凝固点更为常用.学生讨论具体的实验步骤,教师进行指导修正,完成实验设计过程.两组同学同时开展凝固点降低法测定溶质相对分子质量的实验,通过实验过程中的比较可以看出,第一组同学大都只能按照书上的步骤进行机械操作,在操作过程中不知道何种因素会对实验产生影响,更不明白怎样对实验进行改进.而经过实验设计过程的第二组同学大都对实验细节比较注意,例如为什么需要冷冻管和空气套管,冷冻管要竖直放置,不要靠在空气套管上,还有冰浴槽的温度、磁子的搅拌速度对实验测定的影响等等.在实验结束后,第二组同学在实验数据的分析处理上也较第一组好,能够利用步冷曲线法合适地得到相对准确的凝固点数值.第一组同学在思考题的解答上也与第二组同学有明显差距,大都不明白一些针对实验过程的问题如何进行分析解答:例如溶质的量是否加入的越多越好,冰浴槽的温度过高或过低对实验数据有什么影响,高温高湿季节做此实验是否会影响准确度等等.
4结语
学生学习兴趣淡,自学时间少。本校的无机化学教学仍然采取中学阶段“填鸭式”的讲解,这样讲课进度快,信息量大,却没有给予学生大量的练习时间,特别是对于大一学生,一时很难适应大学的这种教学模式,导致出现“教师忙于讲解,学生难以理解”的局面。其根本原因是忽视了对学生学习积极性和自学能力的培养,不能突出学生的主导地位。因此,在无机化学的教学中,需要逐步提高自学内容的比例,加大自学要求和难度,结合社会发展需要和科技发展水平,引导学生开展自主性学习,使学生由“不想学、不会学”转变为“我要学、我会学”,这对于培养学生终生的学习习惯、促进学生学习能力的发展,具有重要的意义;同时,也有利于教师建立先进的教学理念,钻研教学内容,探索教学模式,实现教与学的结合。无机化学教学的发展趋势应该是准确定位为“导学式的无机化学”,即无机化学的学习必须在教师引导下,以学生为主体,培养学生自主学习的能力。
无机化学教学改革实施方案
无机化学教学改革实施方案是:理清知识体系,整合教学内容,压缩教学时数,实行模块化分层次推进教学,提高教学效率。无机化学教学的模块化分解和教学时数分配的框架(表略)。无机化学教学整合原则如下:(1)删掉部分内容(稀有气体、镧系、锕系、核化学、金属晶体和无机化学发展前沿),不再讲解,让学生自学。(2)压缩部分内容(溶液、热力学、动力学和晶体学),在后续课程中精讲。(3)合并部分内容(化学平衡、解离平衡和溶解平衡)。(4)补充部分内容(教学研究成果)。
无机化学教学改革方案的特色
(1)“三学二素一论”的两部分六模块改革。两部分为理论部分(48学时)和元素部分(42学时)。六模块为“三学二素一论”:“三学”为微观学、热力学和动力学;“二素”为主族元素和副族元素;“一论”为元素通论。
(2)“三位一体”的教学模式。微观学Ⅰ为无机化学一,热力学Ⅱ和动力学Ⅲ为无机化学二,元素部分为无机化学三,由3个主讲教师完成不同模块,学完就考,学分加和。
(3)根据“学生学习认知过程”设计教学顺序如下: ①由抽象到具体,先理论部分后元素部分;②由简单到复杂,微观学为“原子—分子—离子”;③由理论到应用,热力学为“热力学能—化学平衡和电化学—氧化还原反应”;④由主族到副族,先主族元素后副族元素; s区元素和ds区元素进行对比教学。
(4)利用规律性的“教学研究成果”促进教学。六模块中有关规律的教学内容详见表1。在这部分教学中展示教师教学研究成果,既可以理清学生思路,解决疑点难点;又可以指导学生进行教学研究,以研助教,以教促研。
(5)明确重点。溶液的有关理论重点在分析化学课程中讲解,而在无机化学课程中只学简单应用;热力学和动力学的有关理论重点在物理化学课程中讲解,而在无机化学课程中只学简单应用。
无机化学教学改革方案的效果
对于生物科学专业的学生来说,有机化学实验主要是让学生掌握最基本的操作,如重结晶、萃取等;简单化合物的制取,如阿司匹林的制备等;最后是验证一些常见化合物的性质,如生物碱、羧酸及其衍生物的化学性质等为主要内容,以上内容基本都是以教材里已被检验了的实验部分为主,这对提升学生的综合分析能力和创新能力都是不可取的。
2有机化学实验的教学实践内容改革的举措
鉴于以上存在的问题我主要从授课方式、教学内容和实验报告的撰写等方面对有机化学实验进行研究。
2.1授课方式的探索首先,在上课程之前,批改学生的预习报告,知道学生预习实验的认真程度,老师在讲课的时候可以进行补充,如果是学生预习知道的东西可以简略的带过,对学生没有预习到的知识进行补充,并提出在实验的时候可能出现的问题抽学生回答;也可以让学生和教师相互交换角色,让这“教师”讲解该实验,最后教师再针对该学生的不足加以点评。在此过程中教师要鼓励学生积极发言、各抒己见,对有创意的学生要给予热情、肯定和赞扬。这样既激发了学生的学习积极性和对实验课程的热情,使学生做到上实验课之前积极配合教师完成安排的工作。在每次课的结尾时,向学生宣布下一次实验。其次,在实验准备的全过程中让全班学生分组参与,在教师引导下,学生可按照实验要求来对实验仪器的选择和所用试剂的配制等。同时,给一个题目,让学生自己去查找资料,进行实验的设计,自己根据所找资料写出实验方案,实验药品,并在老师的指导下对实验方案可行性的判断,得到老师的批准后,让学生自行实验准备,这样有助于提升学生对实验设计、实验操作技能以及对整个实验内容的整体把握都是非常有效的。但是这对生物科学专业化学基础知识较差的学生来说难度较大,对化学基础知识较好的学生对实验的积极性和创新能力都将得到很大的提高。对于大一的学生来说,主要是对基础实验技能的操作实践和设计实验原理的初步理解,比如熟悉提纯的原理及操作、简单的制备等,从而对化学实验有了基本的认识,并能够掌握比较基本的化学实验理论,对学习以后的课程打下基础。
2.2优化实验教学内容因传统教学主要是基础实验和验证性质实验,本文主要将基础有机实验与有机设计实验以及综合实验融合在一起,以增强学生的创新能力,提高学生的学习兴趣,培养学生的创新意识。首先,让学生拥有扎实的基础知识,开设大量的基本实验来规范学生的操作技能,减少验证性实验的个数来为后续的实验做铺垫,比如重结晶的操作实验,可以让学生做苯甲酸、乙酰苯胺以及萘等来巩固此操作。其次,多开设与生物科学专业相关的综合性实验。因综合性实验难度比验证性实验要大,对学生来说具有挑战性。比如从茶叶中提取咖啡因,可以有两种方法,一种方法时间短,设备简单,但是效果不好;另一种方法用索氏提取器做,所需时间久,装置也比较麻烦,效果明显。还有葡萄糖酸钙制备、从槐花米中提取芦丁等,这些实验都与生物相关,能够增强学生的兴趣和提高学生的动手能力。
2.3实验报告的撰写实验报告采用科技论文的格式,包括中英文摘要、引言、仪器与试剂、实验方法、实验结果与讨论、结论、参考文献等[4]。这样写的好处是有利于对学生以后的科研打下基础,知道论文的写法,也为写毕业论文打下一定的基础。
3实验考核体系的完善
传统的实验考核体系是以实验报告为主,不注重学生的具体操作过程,因为预习、操作、报告以及期末考查等贯穿实验的整个过程。传统的体系导致学生只注重实验报告,不注重过程,而使很多基本的操作技能都出现错误。最终不能够地对学生进行公平的评价、更不能够激发学生的学习兴趣,也不利于培养学生的创新意识及创新能力。实验教学的特点是以学生为中心,使学生的主观能动性得到充分地发挥,与此同时也要求教师一定要具备高度的责任意识,将不同教学项目的实验设计其具有不同的功能,并实现各个教学环节上的松紧适度。此外,为提升实验教学效果,教师应该在实验课的不同环节,充分扮演自己的角色定位,在宽松、和谐的氛围中有序、高效地进行实验。通过对有机化学实验的教学内容、教学方式和评价体系的进行改革,既调动了学生的学习积极性,增强了学生观察、分析及解决问题的能力,又准确地考核了学生的综合素质,收到了良好的教学效果。
4结论