發布時間：2022-08-09 19:24:59
序言：寫作是分享個人見解和探索未知領域的橋梁，我們為您精選了8篇的綠色化學化工論文樣本，期待這些樣本能夠為您提供豐富的參考和啟發，請盡情閱讀。
傳統化學工程使用處理工藝對有毒污染物的處理滯后性較強,通常是在污染物產生之后再另外做針對性處理,不僅增加了處理成本,且治標不治本。比如傳統工藝煙氣除塵,雖然凈化了氣體,但是污染物直接轉化為廢渣廢水,還需要另一道工序做清潔處理,無疑工序和成本的增加都使得效果不那么理想。綠色化學工藝的介入,可以直接在生產或排放階段就完成清潔使命,通過化學反應達到預防、控制和消毒污染的目的。
化學原料是化學工程的源頭,原料決定了生產流程和工藝的選擇,綠色工藝的介入可以從源頭上改變原料生產帶來的各類化學污染,同時綠色工藝與化學工程的結合還可高效利用各類自然資源,實現深度開發利用,兼顧無污染、節能、環保的生產方式必然會掀起一輪新的工業革命。綠色原料的典型開發應用比如甘蔗渣、稻草、麥稈以及木屑、樹枝、蘆葦等可加工成為酮類、酸類與醇類化學品。
在化學反應中使用選擇性高的試劑也是綠色工藝應用的一個途徑。以石油化工為例,生產過程中烴類選擇性氧化反應較為普遍,作為一種強方熱性反應,具有生成物不穩定、易進一步氧化等特征,所以,催化反應中此反應并非最佳選擇,生成物的不穩定也不利于提取最終產物,所以,為改善這種情況,使用選擇性高的試劑是最佳途徑。如此一來,不僅可以降低成本,節約資源,還能夠降低分離產品的難度提升純度,無疑實現了提升效益和減少污染的雙贏,所以,綠色化學工程在這方面的研究實踐也非常熱門。隨著越來越多的化學反應被應用到工業生產中,催化劑對提升反應速率效果顯著,所以目前化學工藝領域積極研究無毒無害的高效催化劑成為主流發展方向不一,不僅有利于工業的發展,對于推動化學分子深入研究也有助益,分子篩催化劑和烷基化固相催化劑就是其中較為典型的代表。
2.綠色化學工程工藝應用
分析綠色化學工藝是實現節能減排的重要途徑,對綠色工藝的重視與開發也彰顯了當前世界范圍內節能減排的重要性。長達兩百余年的工業化路程,使得人類活動對自然資源環境的危害越來越大,尤其中國作為當前世界最大的工業國,“三廢”問題十分突出,PM2.5問題也成為了懸在人們頭上的一把利劍,將資源枯竭、環境污染、生態失衡、人口問題等推到了臺前更加顯著的位置。大型化工企業作為與人們生存發展息息相關的企業,石油化工與煤炭除去提供能源之外,還提供多種衍生化工產品為人們衣食住行服務,生產過程中產生的廢水廢渣廢氣、消耗的大量原材料都警示著當前必須積極發展綠色化工工藝,以達到節能減排、實現可持續發展的目的。就目前而言,節能減排的實現途徑主要以下幾種:研發新科技、新工藝全過程控制污染;利用先進清潔工藝從源頭控制污染;利用技術和工藝創新打造可循環綠色生態產業鏈;發展循環經濟等。綠色化學工程與工藝作為節能減排目標得以實現的重要保障,廣泛應用于多個領域,就目前來說,主要以三種表現為主,分別是清潔生產技術、生物技術的應用及生產環境友好型產品。
綠色化學工程與工藝使用生物技術服務可再生能源的合成,像有機化合物原料的應用經歷了從動植物到石油煤炭的發展過程,現如今已經開始廣泛應用各類再合成的有機化合物。在綠色化工中,所使用的催化劑多以工業酶和自然界中存在的酶,酶與其他化學催化劑相比,具有反應條件溫和、生成物優良、污染少等優勢,對于當前化工領域而言,生物酶的利用和研發就成為了綠色化工的重要發展方向。像丙烯酰胺的制備,最早使用丙烯晴,在環城生物酶催化后,不僅能耗與成本大幅度減低,且反應完全無副產物,對工業生產而言有多重積極意義。
除此之外,綠色化工工藝還廣泛應用于生產環境友好型產品領域,生活中有眾多具體應用實例。比如空調制冷多使用氟利昂,會造成臭氧層空洞、紫外線增多、溫度升高,目前正積極尋求替代品且朝著低能耗方向發展,無磷洗衣粉減少對河流水域污染和人體健康的危害,可降解塑造制品對土地、水源危害都將進一步減輕,清潔汽油的使用可對大氣污染降低,以上種種嘗試都說明了在生產環境友好型產品領域,綠色化工工藝所發揮的積極作用。尤其是近年來無污染汽油的研發與應用,像低硫柴油、乙醇、二甲醚等,不僅經濟環保,發展前景好,且制備生產對自然資源的消耗、對環境的危害都不斷降低,證實了綠色工程化工應用的優越性。
關鍵詞: 本科畢業論文指導 實驗員 化工化學類畢業論文實驗 角色轉變
本科畢業論文是本科生教育的一個綜合性科學實踐教學環節,也是學生在校學習期間學習成果的綜合性總結,是整個教學活動中不可缺少的重要環節。對理工科尤其是化學化工學科而言,畢業論文實驗又是畢業論文工作的一個重要內容,它是培養學生綜合運用所學知識和技能,理論聯系實際,獨立分析,解決實際問題的能力,以及訓練專業科學研究思維與方法的重要環節[1]。
化學化工類畢業論文實驗是一種綜合性的設計實驗,不同于單學科實驗。在整個實驗過程中,理論知識和實驗內容、方法往往涉及多個學科,需要學生把所學知識有機地結合起來,才能很好地理解、掌握,這樣就對論文指導提出了更高的要求[2]。然而,隨著高校辦學規模的擴大,招生人數的增加,畢業論文指導老師本來就有比較繁重的本科生、研究生教學與科研任務,有限的精力使得他們對畢業生實驗的指導和管理經常不能到位,“帶而不管、管而不力”的現象時有發生[3]。而且,學生還有可能因為實驗室條件以及儀器、藥品、耗材等不能到位,對實驗過程拖拖拉拉,學生的僥幸心理、畏難情緒等也會影響學生畢業論文的質量。此外,當前畢業論文指導工作量的分配問題,勢必會影響實驗員的工作積極性,不利于畢業論文實驗的順利開展。因此,在畢業論文完成過程中,如何定位實驗員的角色,發揮他們在實驗室工作的優勢,更好地服務本科畢業論文,提高畢業論文和人才培養質量,也將成為畢業論文教學改革研究的話題。以下就本科畢業論文指導中實驗員所扮演的角色進行探討。
1.做好實驗資源規劃師,實現實驗資源合理利用和資源共享
近年來隨著招生規模的擴大,畢業論文完成期間,進入實驗室開展實驗的學生人數相應增加,勢必會造成實驗室用房和儀器設備以及藥品耗材等的緊張。因此,實驗室管理人員,必須統籌規劃,做好一名規劃師,使實驗室資源利用最大化,優勢資源有效共享,保障學生畢業論文實驗的正常開展。
(1)實驗室用房。
我院學生畢業論文實驗,一般安排在專業實驗室。根據每個指導老師所帶學生人數,合理分配實驗室用房,有研究生用房的指導老師,會根據要求,少提供用房面積或者不提供。我院應用化學系每年拿出4個120m2的專業實驗室供學生開展畢業論文實驗,有效地保障了每個進入實驗室開展論文實驗的學生都有自己的“一畝三分地”,這樣就能很好地解決實驗室用房問題。
(2)實驗室儀器設備、藥品及耗材。
①實驗室公用設備:例如電子天平、氣流干燥器、超聲波清洗器等,每個實驗室提供一套;而干燥箱、冰箱等則放在專門的干燥實驗室和冷凍實驗室供學生使用。
②實驗所需器材、藥品等:學生在進入實驗室前選題,查閱文獻,統計實驗所需的儀器設備、藥品、耗材等,先由指導老師認真審閱簽字確認,再交實驗室管理人員最終審核,以指導老師為小組登記、領取。對于化學反應中常用的小型儀器,如調壓器、加熱套、磁力攪拌器、水浴鍋,根據指導老師所帶學生人數,統籌安排,保障每三個學生有兩套儀器。對于藥品、耗材,如高分子反應所用的引發劑,以及一些催化劑等,用量較少,而且不易保存,一般一屆畢業生,共用一瓶已經足夠;而耗材,如標簽紙、試紙之類,一般交由指導老師小組統一領取。這樣可有效避免學生“只借不用”,造成資源浪費的現象。
③大型儀器設備:如氣質聯用儀、流變儀、紅外光譜儀等,一般由專門實驗技術人員負責管理,為全校開放,保障優勢資源有效共享。
2.做好實驗全程的“綠化師”,加強和培養學生的環保意識
畢業論文期間,化學專業類學生,大多數都要進入實驗室開展為期3個月左右的實驗。實驗過程中使用的有毒、有害,甚至“三致”物質等,如果進入環境,必定對環境造成污染,對人類造成危害。隨著現代經濟的發展和高校培養人才方式的轉變,化學實驗實現綠色化是化學實驗教學發展的必然趨勢,化學教師更應該具有綠色化學的思想,提倡綠色教育[4]。所以,實驗員在畢業論文全程中,應該做好一名“綠化師”,加強和培養學生的綠色意識,嚴禁把廢氣、廢液、廢渣和廢棄化學品等污染物直接向外界排放[5]。
在畢業論文完成過程中,要實現綠色化學,實驗員首先要從源頭上降低化學污染物的生成。為此,可以采取以下幾方面的措施。
(1)提供微型實驗裝置,開展微量化學實驗。如在有機合成研究課題中,實驗室統一提供成套半微量玻璃儀器實驗裝置。這樣既可以減少化學試劑的用量,降低“三廢”的排放,又可以節約水電以及一些輔助耗材的消耗,降低了實驗成本,并且能使爆炸、燃燒、中毒等事故相應減少,極大地改善實驗環境條件,減少對環境的污染[6]。(2)提供無毒或低毒試劑和溶劑。當學生領用有毒有害試劑開展實驗時,需要指導老師及學生研究討論,考慮更換試劑,實在無法更換的,必須做好防護措施,小心操作,并且對實驗過程中的所有廢棄物回收處理。其次是對“三廢”的有效處理?！叭龔U”處理,必須分類集中收集,分別處理。盡可能采用廢物回收、以廢治廢的方式,降低成本,提高實驗室污染治理率[7]。如對廢液中有機溶劑尤其是重結晶后的溶劑,可通過蒸餾回收,重復利用;對酸液、堿液可通過實驗室提供的廢液回收裝置,分類集中收集,統一處理。對實驗過程中產生的有毒或有異味的氣體,必須采用密閉式操作或在通風櫥中進行,能吸收的,進行吸收處理。對廢渣,能回收利用的,回收利用,不能回收利用的,必須進行無毒化處理。最后,實驗員還應該經常進入實驗室,督促學生清潔實驗,保持實驗室衛生,培養他們的綠色意識、環保觀念。
3.做好學生實驗的安檢員,保證畢業論文實驗正常安全開展
完成畢業論文是學生自己查閱文獻,確定研究思路和方案,自己搭建實驗裝置,分析和處理實驗結果的過程。在這個過程中,實驗員應該做好一名安檢員,對學生實驗過程中出現的不合理操作,進行適當的引導,對有危險操作步驟的學生多巡視指導,防止事故的發生,保證畢業論文實驗正常安全開展。
作為一名安檢員,實驗員應該對以下兩方面進行監督檢查。第一,在實驗室安全方面。首先應該給學生灌輸安全思想。這方面我們采取在學生進入實驗室前,全體學生集中學習實驗室各種規章制度,開展安全教育,增強學生安全意識。其次是實驗員還應該經常巡查有易燃易爆易腐蝕物以及有污染源的學生。例如,學生在研究混凝土高效減水劑時,用水泥凈漿做性能測試,雖然學生對大量廢渣已經妥善處理,如不加以提醒,忽略了燒杯壁上少量的水泥殘渣,而直接沖洗進入下水道,由于積少成多,也會造成水管堵塞,影響實驗室的正常運轉。最后,實驗員還應對精密貴重儀器以及實驗室的水電、消防器材等加強監管,確保論文實驗正常安全開展。學生在用氣相色譜開展檢測分析時,應從載氣鋼瓶、減壓閥、注射器以及檢測器等多方面給予指導,強調注意事項,并且觀察學生實驗過程,保證操作無誤后,方能離開。第二,檢查學生實驗操作是否規范。論文實驗過程中,由于學生素質有高有低,動手能力有強有弱,難免有操作不規范,而且只追求結果、不注重過程的人,這樣就會給實驗室安全帶來不小隱患。學生在開展有機合成研究時,最容易造成實驗裝置搭建不規范。如在研究有HCl、H2S等有毒有害氣體生成的實驗中,沒有搭接尾氣吸收裝置,這樣既會給環境帶來污染,又會給師生健康帶來危害。第三,在安檢方面,還應該密切關注為學生開放的精密貴重儀器室,重點檢查學生操作情況與水電等,確保儀器安全。
4.做好學生問題的咨詢師,服務引導畢業論文全過程
畢業論文實驗期間,學生總會遇到這樣那樣的問題,而且學生問題覆蓋畢業論文完成的全過程。實驗員是學生進入實驗室后離得最近的人,最有可能成為學生咨詢問題的第一人。因此,實驗員應該做好一名咨詢師,服務引導,幫助解決論文中遇到的問題。例如,學生需要查找實驗過程中的一個小步驟、藥品性質;儀器不會使用,出了問題;實驗過程中缺東少西,等等,這些情況學生一般都會找到實驗員,要求幫助解決。在解決問題期間,實驗員辦公室成為服務學生的場所,實驗室的辦公電腦成為公用電腦,實驗員成為全體學生的輔導老師。在為學生服務的過程中,實驗員應充分體現優良的“敬業、獻身、奉獻、負責”的教育精神。
要成為一名優秀的咨詢師,實驗員必須加強學習,自我提高。實驗員除了具備基本的人文社科素質之外[8],還應該具備文獻資料查閱、儀器設備維修、結果分析處理、計算機運用以及實驗操作技能等方面的能力,真正成為一名綜合型、多能力的“通才”。例如,學生在用TU-1901紫外可見分光光度計對實驗結果進行分析測試時,儀器初始化失敗,并且出現氘燈、鎢燈能量低等情形,這時,學生就會第一時間找到實驗員,并且表現出束手無策的樣子。其實,實驗員只需打開機箱底座,松開光柵驅動輪,用手轉動進行調整,再重新開機,儀器就能恢復正常。幫助學生解決問題的過程,其實就是實驗員自我提高的過程,同時也是學生進入社會前進一步學習的過程。
總之,實驗員在學生完成畢業論文的過程中,扮演的角色是多方面的。實驗員必須正確認識自己,不斷加強學習,提高自己各方面的素質,勇于承擔起多重角色,發揮在實驗室工作的優勢,積極工作,樂于奉獻,更好地服務于學生,才能真正為提高本科畢業論文和人才培養質量貢獻出自己的力量。
參考文獻:
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1基礎化學原理緒論課的重要性
一門課程的緒論課講授得如何，直接影響到學生對教師及教材的推測評價。如果緒論課沒講好，學生一開始對這門學科的性質、重要性不清楚，自然就會影響以后的聽課效果和學習積極性?；A化學原理是一門重要的基礎課，并且面對大一新生開設，所以在使學生樹立正確的學習態度、培養獨立學習能力以及促使其盡快適應大學階段的學習規律等方面都起著重要的不可替代的作用。在教學過程中我們發現，多數大一新生在入學初期不能積極主動應對角色的轉換，對自己所屬專業知之甚少，特別是對于基礎化學原理課程的重要性及其與專業課的關系幾乎一無所知，因而往往忽視對該課程的學習。為了解決上述問題，我們認為教師必須重視基礎化學原理緒論課的教學，精心設計教學內容，使學生在學習該課程的第一時間，就能清楚地認識到學習本課程的重要性和必要性，激發學生學習本課程的興趣和責任感［1］，初步了解大學的學習規律和學習方法。
2教學內容設計
(1)關注化學學科發展，講授內容與時俱進?；瘜W學科隨著時代的發展而不斷發展，所以基礎化學原理緒論課的講授內容必須能夠體現化學學科的發展。比如在向學生介紹化學的定義時，需要使學生認識到化學的定義有一個逐漸演變的過程。在19世紀，化學被認為是原子的科學，發現新元素是19世紀到20世紀上半葉化學科學的前沿;隨著20世紀下半葉科學的迅速發展，化學的主要任務不再是發現新元素，而是合成新分子，所以化學被認為是分子的科學;進入21世紀，由于化學的研究對象和研究內容大大擴充，研究方法大大深化和延伸，化學被認為是研究泛分子的科學［2］。泛分子可以分為原子、分子片、結構單元、分子、超分子、高分子等10個層次。鑒于課時及學生的知識水平有限，筆者沒有對這10個層次一一講解，而是以艾滋病毒(HIV)與C60能夠形成超分子，從而利用C60可以抑制HIV為例，簡單介紹超分子的概念，使學生對當今化學學科的研究對象認識更加深刻，且對化學這門學科有了一個嶄新的認識。
(2)根據不同專業因材施教，樹立專業思想和信心。對于不同專業的學生，緒論課講授的內容應與其專業有一定聯系。本文以授課對象是化學工程專業的學生為例，說明緒論課在內容設計上要有針對性。在向學生講解化學學科在科學領域及國民經濟發展中的地位時，為說明化學技術能創造出巨大的經濟效益，筆者著重向學生介紹2007年度國家最高科學技術獎獲得者閔恩澤教授。他接連攻克重重難關，最早研制出了我國煉油工業急需的催化劑，奠定了我國煉油催化劑發展的基礎。之后我國煉油催化劑品種不斷豐富和齊全，并形成系列，不但大大滿足了國內煉油生產的需要，也使我國逐漸成為世界少有的裂化催化劑出口國之一。豐富生動的實例使學生認識到從事化學化工行業大有用武之地，而當務之急是學好基礎課程———基礎化學原理。在向學生介紹化學學科的發展趨勢時，我們引用了徐光憲院士的觀點“21世紀的化學研究有六大趨勢”［2］，針對化學工程專業的學生，筆者重點向學生介紹這六大發展趨勢中的第四和第五大趨勢。首先向學生介紹第四大趨勢即合成新分子和新材料仍是化學學科的主要任務，以滿足人類生活和高新技術發展的需要。之所以向學生重點介紹第五大趨勢即造成污染的傳統化學向綠色化學的轉變是必然的趨勢，是因為傳統的化工企業在滿足社會發展需要的過程中，也同時帶來很多嚴重的負面問題。此時應向學生明確指出，化學化工行業不是環境污染的罪魁禍首，化學是能夠治理環境、保護環境的。作為一名化工專業的學生，更加有責任學好化學、用好化學，以保護我們的生存環境。由此引出“走綠色化的道路是化學工業發展的唯一出路，也是必然趨勢”。此外，根據學生的反饋信息，大一新生已對今后的就業密切關注，所以我們在緒論課教學中對學生今后的就業前景進行了簡單介紹。通過以上有針對性的介紹，能夠使學生對本專業具有更加深刻的認識，同時使學生堅定了獻身化學化工事業的信念和決心。
(3)密切聯系實際，旁征博引，使教學內容具有時代性和趣味性。如果教學內容枯燥無味，僅僅是一些定義和原理的簡單堆積，就不可能吸引學生的注意力，收不到應有的教學效果。為了講好緒論課，我們充分利用期刊及網上資源，搜集了許多新資料，并利用多媒體向學生提供了大量與教學內容相關的自然、人文圖片以及動畫等資料，力求使教學內容具有時代性和趣味性。比如無機化學與分析化學的研究內涵就是通過具體實例(如某著名進口品牌化妝品檢測出禁用成分鉻和釹)引出的:通過介紹鉻與釹的特征與性質引出“無機化學是研究所有元素的單質和化合物的組成、結構、性質和反應的學科”;通過引用檢測機構對鉻和釹含量的測試結果指出“分析化學是研究物質組成成分及其含量的測定原理、測定方法和操作技術的學科”。資料的搜集和整理以及圖文并茂、生動有趣的多媒體課件的制作需要花費大量時間和精力，但為了提高緒論課教學質量，這個過程是必不可少的。
(4)推薦一些重要的化學學科參考資料，營造一定的學術氛圍。為滿足大一新生的求知欲，初步培養和鍛煉學生的科研興趣與能力，在緒論課中介紹一些國內重要的專業性期刊及查閱專業文獻的途徑和方法是必要的［3］。我們結合基礎化學原理課程內容，向學生介紹了中國化學會主辦的《分析化學》和《無機化學學報》、中國科學院上海有機化學研究所主辦的《化學學報》、吉林大學和南開大學主辦的《高等學?；瘜W學報》等，這些期刊登載的無機化學、分析化學等領域研究論文，反映了這些學科的最新研究成果和國內外發展的最新動態。由于學生剛進入大學，對以上教學內容的接受與領會需要一個過程，但通過以上做法，在緒論課教學中營造了一定的學術氛圍，開拓了學生的視野，并啟發了學生的科研意識。
關鍵詞： 化學教學 雙語教學 教學管理
根據《朗曼應用語言學詞典》，雙語教學分為immersion、maintenance和transitional，即“浸入型”、“保持型”、“過渡型”3種類型，而我們通常進行的是保持型雙語教學，即在稍高年級，一般是二年級以后使用第二語言進行部分學科的教學。高等學校雙語教學沖破了原有的外語(一般指英語)教育模式和專業課教學模式，使學生能有效掌握學科專業術語和英語表達特點，培養英語思維能力，閱讀和翻譯英文專業資料，并在學科專業英語中運用自如［1］。2004年以來，我們結合學生學習情況，在化學、應用化學、化學工程與工藝等專業開展雙語教學，課程涉及分析化學、儀器分析、結構化學、綠色化學、化學專業英語等。通過加強雙語教學環節管理，強調教學環節中課前預習、課堂練習、課后作業中各步的訓練，提高學生的雙語自主學習能力和專業外語翻譯能力，也提高了畢業論文實驗創新、寫作能力。
一、選擇合適課程開展雙語教學
雙語教學對于新升本學校，是“陽春白雪”，曲高和寡。但是為了發展，為了適應人才國際化的要求，有必要不斷進行探索。首先可以選擇較高年級的專業課進行雙語教學。年級太低，一方面，學生英語基礎較差，正在學習公共英語，會覺得基礎英語還沒學好就學專業英語，不符合一般的邏輯。另一方面，許多學生還在復習英語以迎接英語四、六級考試，會認為自己的英語學習負擔本身已經很重，如再增加專業課雙語教學的英語學習，會覺得負擔過重。其次應該考慮到雙語教學的師資問題。新升本院校剛從專科層次升入本科，本科教育的基本教學體系尚未完全建立，公共課、專業課教學師資力量還相對不足，科研水平高、教學能力強、外語基礎好的教師更少，所以應該選擇師資力量強相對較強的課程進行試點。在實踐中，我們選擇了二年級以后開設的課程，如分析化學、結構化學、綠色化學等課程首先進行雙語教學改革，收到了較好的效果。
二、進行課程內容和教學方式改革，強化創新能力培養
雙語教學課程需要擔負起學科專業英語的部分教學任務，為了讓學生的總體學習負擔不增加太大，有必要對原有的非雙語教學內容進行調整，比如對相關學科的專業詞匯進行學習，在應用部分以畢業論文實踐教學為導向，增加相應的外文學術論文范例的講解，對知識性的內容主要由學生進行自學，等等，以此優化課程結構。
不少課程雖然專業師資力量得到加強，教師的學術水平也不斷提高，甚至由外語基礎較好的博士、碩士擔任教學任務，但是由于國內英語口語教學的不足，專業課教師的英語口語大都不盡人意，利用多媒體教學可以展現需要教給學生的大量外語詞匯乃至關鍵句子，可以避免單純由教師宣讀所引起的誤解，提高雙語教學的準確度和教學效果。雙語教學需要掌握大量的專業英語詞匯，而一般的化學化工辭典一些最新的專業詞匯無法查到，而且普遍沒有發音。網絡詞典恰恰克服了這些缺點，利用網絡教學手段可以有效地培養學生查找專業英語詞匯特別是搜索查找新詞、生僻詞的能力。
在雙語教學的學科專業外語訓練閱讀或翻譯訓練中，初見生詞時，可根據它的構詞形式，上下文關系和情景關系對它的可能含義作出假設。詞綴可提供語法意義，詞根往往可提供詞的實際意義。上下文也可作為提供詞匯意義的線索。學生可據此學會正確地猜測詞義［2］。但是猜測畢竟是猜測，一定意義上和嚴謹的科學精神相悖。對于雙語教學中遇到的外語專業術語，如果不能準確地翻譯，有時可以不翻譯。隨著互聯網科技論文數據庫和搜索網站的發展，可以有多種方法在網上解決生詞查找的問題。比如可以利用“愛詞霸”、“海詞”、百度詞典等在線英漢詞典進行查找(圖1)。
還有一種更強大的查找方法，即利用百度、谷歌等互聯網搜索網站，通過搜索科技論文數據庫網頁進行相關內容對照，可以準確地翻譯外語專業詞匯(圖2)，其根據是科技論文數據庫論文中文獻的中英文標題、中英文關鍵詞和中英文摘要內容上的互相對應。
三、加強對雙語教學的支持和教學管理工作
雙語教學的推行業給教學管理提出了新課題。目前大家對外語教學特別是英語教學存在諸多質疑，一種觀點認為我中華泱泱大國，沒有必要全民學英語，浪費教育資源去培養市場不必需的億萬英語人才。這種觀點我們也贊同。但是另一方面，有些人才群體卻需要加強外語學習，特別是科技人才。為了追趕國際科技水平，他們需要準確、快速地閱讀外語科技論文，與國際科技同行進行交流，掌握國際上科技研發的最新信息，促進我國科技創新能力的提高。因此，相關教學管理者需要積極鼓勵和支持雙語教學的開展。比如，加強雙語教學的相關課程教學檔案建設，做到一門一檔案，把各學期各門雙語教學課程的教案、課件、考核材料等教學資料認真歸檔，做好傳承，使得以后從事相關課程雙語教學的教師特別是青年教師有案可查。此外，提高教學工作量計算系數，對從事雙語教學工作的教師進行適當的精神和物質鼓勵。
雙語教學既能促進相關教師提高教學能力，又能增加學生對專業學習和外語學習的興趣，通過強化查找、閱讀和翻譯外文文獻的訓練，為畢業論文實踐教學打下基礎。在雙語教學課程中安排大量的學生自主查詞、自主翻譯，以及學生講解課文的自主教學，不僅“授之以魚”，而且可以達到“授之以漁”的目的，學生和教師都能增強雙語教學的信心，使教和學的積極性都得以提高。
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專業學術之路
孫益民教授是恢復高考制度后首屆大學生，就讀于安徽師范大學化學系，畢業后的第一份工作是在母校的化學系物理化學教研室從事《物理化學》等專業課的教學工作，第二年起擔任了化學系的實驗室主任一職。
孫益民教授兢兢業業，教學和科研工作兩手抓，兩方面都作出了突出成績。由于精湛的專業技術和深厚的學術功底，1987年國家教委將他派往到四川外國語學院學習，隨后前往瑞典皇家工學院物理化學系學習，從事計算機在物理化學、物理化學分析、化學工程教學與研究應用的課題研究。在瑞典學習期間，進行了包括紅外、紫外可見光譜、質譜、核磁共振、X射線、化學分析電子能譜等多項內容在內的波譜學及波譜儀器的使用維修理論和技術研究工作，均取得了優異的成績。
回國之后的孫益民教授返回母校工作，擔任化學系物理化學教研室的講師、副教授，從事多門課程的教學事務，同時還承擔了學校的多個科研項目，與此同時，他也沒有停下自己在科研道路上不斷求索進取的腳步。自1994年起他在北京科技大學物理化學系攻讀工學博士學位，研究方向是“稀土金屬鹵化物相圖計算與模式識別評估”，在此期間參與了兩項國家重點自然科學基金研究項目，其中“冶金物理化學若干前沿問題探討”為重大項目，同時還在“無鉛焊料研究”課題項目中擔任了神經網絡計算焊料的表面張力研究工作。
1996年至1998年，孫益民再次出國深造，就讀于加拿大蒙特利爾大學工學院，主要攻讀方向為材料熱力學研究。1998年10月份返回北京科技大學，就讀于冶金學院，1999年6月份以優異成績通過了博士論文答辯，之后回到安徽師范大學，歷任有機化學研究所所長、化學與材料科學學院科研副院長、教授、博導等專業技術職務。
回首孫教授的求學歷程，扎實的學術功底和嚴謹的治學精神為他今時今日取得的成就奠定了堅實的基礎。
用心培育人才
孫益民教授在國內外的權威學術刊物上發表了數十篇各類學術論文，在材料科學、物理化學、稀有金屬有機化合物物理性質研究、超臨界流體提取技術系統研究等多個專業領域均有不凡的建樹，但是談及自己，他對自己的身份定位始終有著“大學教授”這一項，教書育人、為國家培養科技人才既是夢想，也是他從未曾偏離的堅持。
早在上世紀80年代大學畢業初期，那個時代的大學生是時代的驕傲、社會各行業都緊缺的人才，孫教授就已經選擇了留校任教，從事緊張繁重的科研實驗工作的同時還擔任了化學系“物理化學”和“物理化學實驗”等課程的教學工作。
在瑞典皇家工學院學成歸國之后，回到安徽師范大學的孫益民作為科研中堅力量承擔起多個縱向和橫向研究項目，同時他依然沒有放松教學工作，擔任了“化工儀表自動化”、“分析儀器使用及維修”，用英文開設“物理化學”等多門課程的教學工作。
雖然因為繼續求學的原因，孫益民有五年時間分別在北京科技大學和加拿大蒙特利爾大學度過，取得博士學位回到安徽師范大學后的他研究工作更加繁忙、研究任務也更重，但是教學工作始終在他的工作當中占了相當的比重。他堅持在教學的第一線培養青年一代的科技工作者，在化學與材料科學學院先后擔任研究生導師和博士生導師，多年來，已經為祖國培養出了多位在化學與材料科學領域學有所長的青年人才。
研究碩果累累
孫益民教授的研究方向包括了材料熱力學的優化與計算、天然產物提取的物理化學機制研究、金屬有機化合物物理性質計算的應用研究、多組分共存物系濃度同時測定計算應用研究、相圖模式識別構筑、新型結構材料改性研究、微波法制備納米材料、熔鹽化學與技術、中藥現代化研究、農作物脫農殘研究、醫用復合材料研究、生物質殺菌劑研究、超臨界流體提取有效成分群工藝系統研究、活性炭綠色生產工藝、重金屬同時檢測及脫除、農藥殘留快速同時測定、大米脫農殘研究等多個領域的項目，2010年提出室溫（常溫）瀝青概念，為節能減排二氧化碳做出貢獻。
研究項目當中，其中有國家自然科學基金研究項目和安徽省自然科學基金項目以及高校自然科學基金項目，不少已經獲得了發明專利或實用新型專利，其中的醫用復合材料已經開始了有規模的產業化生產。
累累的研究碩果為孫益民教授贏得了榮譽，先后獲得北京市科學技術進步二等獎，中國高?？茖W技術進步二等獎以及安徽省教育廳優秀教學成果獎等多個科研和教學獎項。
工業技術優化
孫益民教授集三十年從事高等教育經驗，二十多年的科研經歷以及十多年的工業實踐，在數據采掘、神經網絡應用、非線性科學、材料計算設計等領域的探究，以及在化學化工領域、工業技術等方面積累的經驗知識，在21世紀初自主研發了多因素多水平多目標可視化分析m³VA方法。可以較為有效地解決實驗科學和工業技術優化的“多因素多水平多目標問題(m³)”這一世界性難題。2005年起被聯合國經濟及社會理事會聘為諮商專家，諮商領域為材料科學、天然產物科學、物理化學、計算化學。
M3VA方法在多個工業技術領域方面得到了成功應用，確實解決了很多困擾各類企業的技術難題。如常溫瀝青、瀝青混料研究、高分子材料改性研究、中醫骨傷外固定材料、大米脫農殘、超臨界二氧化碳提取植物有效成分群系統研究、化工工藝優化、多元物質混合焓神經網絡模型研究、重金屬同時測定研究等多個工業領域中的問題。孫益民教授多次出訪美國、加拿大，2011年1月又隨安徽省新能源團去德國進行技術學習交流。在國內，孫益民教授一直堅持免費為企業提供工藝優化設計。
目前列入推廣的工業化技術有：I²S-MH (中藥-保健品原料工業信息化系統)；TOMDO(新材料設計與優化技術)；TOSMAS(一步法瀝青混料技術)；I²S-C (化工工藝優化技術)；ACIP(活性炭精深加工產業化)；I²P-1 (高分子材料改性系統技術)。
結合案例教學、增強理性認識
教學過程可以適當穿插案例教學。案例教學是環境化學教學中實現理論聯系實際改進環境化學課教學的有效方法之一［3］。在教學過程中，可以根據教學內容，將世界上發生的一些重大環境污染事件作為案例進行剖析，并圍繞案情發展而展開與學生進行互動式教學，使學生對這些事件從感性認識上升到理性認識，對所學的專業知識有更深刻的理解和更透徹的認識。當然，案例的選擇要有明確的教學目的，要有時效性、典型性。例如，在講述重金屬污染時，結合一些公害事件，與學生一起討論重金屬的來源、危害、癥狀等，并剖析其中的遷移轉化過程。學生很容易記住水俁病事件是由于重金屬汞引起的，骨痛病則是典型的鎘引起的中毒事件。再如，倫敦光化學煙霧事件，可以展示拍攝的倫敦煙霧事件照片，在濃霧籠罩的倫敦街頭，能見度極低，交通擁擠且事故頻發，人們驚慌失措，眼睛流淚，眾生相都痛苦難耐。這些照片配上文字說明，讓學生感同身受，記憶深刻，自然激起了學生的學習興趣。另外，新聞媒體幾乎每天都在報道與環境有關的新聞事件，也可以利用這些新聞事件作為教學內容的切入點，能夠吸引學生的注意力，從而有效地貫徹教學內容。比如，可以引入了陜西東嶺冶煉有限公司致陜西鳳翔800多名兒童血鉛中毒這一新聞事件，接著與學生一起對鉛污染的來源、鉛中毒的危害和防治措施。另有2009年8月湖南湘和化工廠重金屬鎘污染事件，半徑500米內田地休耕，509名村民尿鎘超標。以2005年11月13日吉林省中石油吉林石化分公司發生爆炸引起的“松花江污染事故”作為典型案例，闡明了苯、硝基苯等類有機污染物在水體中的分配作用、揮發作用、水解作用、光解作用和生物降解作用。這樣既可以豐富教學內容，還可以增強教學效果。如巢湖藍藻事件，將水體的富營養化與氮磷等無機鹽在水中的遷移轉化相結合，讓學生分析巢湖水體的黑臭、藻類大量生長和魚蝦死亡污染現象背后的環境化學機理。通過理論與實際案例相結合的方式，引導學生以環境化學的基本原理分析事件發生的原因，大大深化了學生對環境問題和環境化學規律的認識，激勵學生提出解決該類環境問題的工程技術手段、管理手段和法律手段等，培養學生分析問題和解決問題的能力。
強化科研思想、培養創新能力
由于本科生在學習過程中接觸科研課題的機會較少，將實際課題融入到教學內容中，可以使他們強化科研思想、激發聽課興趣，培養創新能力［4］。在教學過程中，如在講授室內空氣污染時，以新房裝修帶來的氨、甲醛、揮發性有機化合物等污染物超標問題。介紹相關老師從事膨潤土有機改性進行開發房屋裝修有害氣體凈化劑的科研項目，介紹項目的研究思路、研究方案和研究結果，從中可以引導學生進行思考。當講到水中有機污染物的遷移轉化時，介紹相關老師從事的農產品加工的高濃度有機廢水的生物治理及回用技術的科研項目，介紹番茄醬加工過程中的有機廢水和油脂加工過程中的大豆廢水等處理的研究方案及取得的科研成績。同時，對提供的科研項目為研究主題，教師可推薦學生查閱、分析相關文獻，培養了學生對資料分析和處理能力，要求學生結合自己的專業知識嘗試設計研究方案，通過進行課堂匯報討論或撰寫小論文的形式介紹各自的研究思路、研究方案和預期研究成果。最后由教師對其進行評價。這對于培養學生分析問題和解決問題的能力，培養創新意識和實踐能力有著不可替代的作用。再如針對新疆農業大面積推廣膜下滴灌技術，造成了地膜的大量使用，從而出現了白色污染的嚴重危害現象，針對這種現象，老師課堂上可以提出來，讓化學工程和應用化學專業的學生分析如何解決這一問題，再比如，目前房屋裝修造成室內空氣污染現象非常嚴重，尤其是一些揮發性有機物如甲醛、苯系物等容易導致人的疾病，引導學生利用自己專業知識去思考解決這一問題。可以開發具有光催化特性的吸附劑來光降解空氣中有害氣體，以及研究開發可生物降解和光降解的地膜。這樣可以加深學生對污染物的生物降解和光催化降解的理論知識的理解，而且可以使學生深化課堂內容、擴大知識面，同時使學生樹立研究思想，培養研究興趣，對科研工作的全過程有一個感性認識，同時可以引導學生通過參與教師的科研項目，進一步培養科研興趣及科研能力。
突出區域特點、激發學習興趣
環境化學是研究環境污染物的產生、變化、發展規律及其污染物對環境影響的一門學科，針對學校所處的新疆的實際區域特點，可以結合新疆具有豐富的資源或能源，從發展地方經濟特色出發，對將來可能引發一些環境問題進行闡述，從而提出一些預防和治理的對策，來提高學習的興趣和學習效果［5］。比如，講到在大氣環境污染內容時，對新疆一些地方典型煤煙型污染進行分析，尤其是新疆部分城市的冬天空氣質量較差，空氣中彌漫著煙霧的氣味，主要由于新疆冬天較冷，燃煤取暖造成大量煙霧的排放，再加上有些城市煤炭資源浪費嚴重，環境污染日趨加劇，城市可持續發展受到嚴重制約。因此，對于新疆正處于跨越式發展時期，大力發展石油化工、煤化工產業和礦產資源的開發的同時，要加大環境保護的力度。因此，對于煤礦開采造成地下水破壞及污染進行分析，并介紹土壤污染退化的一些環境問題，引出煤礦、石油基地及礦產資源等生態問題的形成及防治措施，從而體現出國家可持續發展戰略實施的重要性。另外，結合地方區域特色教學，一方面因學生關心自己周圍環境可以提高教學效果，更重要的是學校的辦學宗旨是為地方經濟建設培養人才和科技服務，這樣可以很好地促進地方與學校的通力合作、共同發展，這也是高校將人才培養、科技服務與地方生產相結合，達到高校產業化目的的關鍵一環。因此，將書中許多描述性內容與我們身邊的實際環境問題及區域特色緊緊地結合起來，使枯燥的東西變得多味了，使抽象的東西具體化了，同學們普遍認為，該方式調動起了大家的主觀能動性與積極性，增加了理論與實際的聯系，激發了學習環境化學的興趣。
研究性教學的實施離不開教學內容的創新。因此,根據課程教學目標和研究性教學模式特點,課題組成員貫徹“重思想、重方法、重應用”的教學理念,以“結構物理性質制備方法化學性質反應機理反應規律主要用途”為主線,精心設計了由結構與命名、反應類型與機理、合成設計基本理論、合成方法與技術等四大知識模塊組成的有機化學理論課程研究性教學內容。特別強調處理好教學內容的基礎性和先進性的關系,不僅加強基礎知識和基本理論,重點講解有機化學反應原理和方法,而且注重把有機化學學科的發展前沿和生產中的最新應用,以及相關學科的交叉知識等研究性內容引入課堂。例如:緒論課中,教師從衣、食、住、行、醫療保健、環境保護、生命科學等方面入手,介紹有機化學及有機化合物在生產、生活中的應用及重要作用。而且引入綠色化學、富勒烯家族、有機納米材料、有機光電功能材料、生命有機科學的糖化學、DNA重組技術和定點突變技術、蛋白質化學的分子識別技術等學科前沿[3],早期給學生滲入有機化學學科前沿和應用意識。并通過大量生動形象的圖片、事例來反映有機化學世界之神奇和有機化學工作之樂趣,使學生初步了解當代有機化學的發展動態和最新成果、拓寬知識面,激發學生學習與探究有機化學知識的興趣。教學過程中,課程組成員積極探索“問題式研究性教學法(PBL)”。根據教學內容,教師課前精心設計能夠引導學生對學習對象產生研究興趣或質疑態度的一系列問題,創設一種類似科學研究的教學環境和途徑,為所有學生營造研究性學習氛圍。課上應用生動的語言描述簡單事例,以案例或圖片形式把每節課的主要內容展現給學生,激發學習新知識的興趣和主動性,使學生帶著解決問題的熱情去聽課[4]。同時采用案例分析、啟發式、討論式等多種教學方法,逐步引導學生進行研究性學習,將問題逐一解決,實現學生在研究性“教”與“學”的過程中獲取知識、訓練思維、培養能力的目的。例如:講授立體化學章節時,首先講述一個簡單例子:小芳夢見自己來到了神奇的鏡像世界,發現平時最愛吃的口香糖變成了香菜味道。告訴學生口香糖味道改變的真正原因是所含主要化學成分“香芹酮”的手性,手性的存在使香芹酮具有互為鏡像的R型和S型兩種異構體,而兩種異構體的性能不同。學生就會產生強烈的好奇心,很想知道日?？谙闾侵邢闱弁慕Y構到底是怎樣的?這時,教師適時提出本章所要解決的主要問題:(1)什么是手性分子?(2)什么是對映異構體?(3)如何判斷對映異構體的絕對構型?學生的注意力很快就集中到特定的問題情境中,帶著疑惑和探究答案的激情參與到教學環節中,進行主動學習。通過教師的引導和重點講解,以上問題逐一解決,學生在下課前,能夠運用所學的立體化學知識,順利地確定口香糖中香芹酮為S型異構體。這種以問題為載體的研究性教學模式符合學生勇于探究的心態,便于學生實現從“要我學”到“我要學”的轉變。學生經歷了艱辛的思考過程之后,不僅能夠深刻理解所學內容、感受到主動獲取知識的樂趣,而且增強了運用理論知識解決實際問題的能力。
二、建設三層次實驗教學新體系,推進研究性學習,提高學生的綜合素質和創新實踐能力
以“方案設計物質制備分離提純結構表征性能測試”五要素為主線,以培養學生的創新實踐能力及科研興趣為目標,建設了螺旋式上升的“三層次”(基礎型、綜合設計型、研究創新型)有機化學實驗教學新體系。通過刪減簡單的驗證性實驗,在原有基礎型實驗中增加設計性元素,把有機化合物的典型性質實驗安排在相關的合成實驗中,提高基礎型實驗的教學起點。通過串聯序列化的多步驟合成、提純、分離等多個單元操作,構建綜合設計型實驗項目;例如:將乙酰苯胺、對硝基乙酰苯胺、對硝基苯胺三個合成實驗合并成一個綜合實驗。研究創新型實驗包括方案設計、合成反應、分離提純、產品結構表征或元素分析等多個階段。大多數實驗項目是結合教師科研課題或者學科研究熱點凝練而形成的,內容新穎,難度適中,具有本科生進一步可研究探索、發揮一定創造性的空間,能夠充分調動學生的研究興趣。該實驗教學新體系由基本單元技能訓練到綜合技能訓練,最后進入研究創新實驗技能訓練,循序漸進,體現了有機化學實驗自身的系統性和規律性。研究性實驗教學模式通過改進實驗內容和教學方法等,激發學生自主學習和探究動機,是一種培養學生研究興趣的新型教學方式,適應當前教學改革的要求。因此,課程組成員探索了“分層次開放式”的研究性實驗教學模式,使學生科研意識和科研能力的培養融入到正常的實驗教學秩序中,基礎型實驗采取開放式預習和互動式教學方法,加強實驗的啟發性,增加學生動手動腦、查閱資料的機會。綜合設計型實驗采用必做實驗與選做實驗相結合方式,為學有余力的學生提供更多的鍛煉機會,全面提高綜合實驗技能。研究創新型實驗既要求學生必須掌握一定的有機化學實驗知識和實驗技能,又能夠靈活地、創造性地綜合運用這些知識和技能。教學實踐過程中更注重研究性,主要體現在實驗的內容、方法、技術和過程等多個層面,采用實驗教學與科研項目相結合的開放式教學方法。學生自主選題,在“查閱文獻、方案設計、實驗準備、實驗操作、結果分析、撰寫報告、匯報討論”等環節中,以學生為主體、教師為主導,教師給予全方位的研究性指導,為學生提供更多的自主學習空間,發揮學生的主觀能動性,進行自行設計、獨立實驗、主動思考與討論。同時倡導團隊合作,合理分工、共同探索研究,調動學生研究性學習的積極性,增強學生發現問題、解決問題和團結協作的能力。
三、提供多元化的課外實踐途徑,鼓勵學生參加科研訓練,培養學生的科研素質
東南大學作為一所研究型大學,擁有高素質的師資力量、先進的實驗設施、學科發展及項目資源優勢,通過由專題研究、科技創新、學科競賽、SRTP活動組成的“四路并進綜合實踐”環節,為本科生研究性教學模式的實施提供了良好的課外科研實踐平臺。結合理論課程教學內容,教師擬定研討主題,例如自己身邊的有機新材料、微波輻射有機合成新方法、足球烯家族等有機化學熱點問題。鼓勵學生選擇感興趣的內容,利用網絡和圖書館資源查閱相關文獻、自擬題目、撰寫課程論文。通過組織學生“專題研究”匯報,加強師生間、學生間的交流研討和教師點評總結,使學生了解有機化學、有機化工與社會和生活的密切聯系,培養學生的探索興趣、誘發學生的創新萌芽。“科技創新活動”通過展示科研訓練成果和實驗方案設計,激發學生的創新意識。鼓勵和資助學生積極參加學科競賽,培養學生的創新實踐能力。依托學科發展優勢,結合教師科研課題,鼓勵學生自主申報“SRTP項目”,引導學生參加科研實踐、感受學術氛圍,接受科研訓練,激發學生的科研興趣,學會如何通過實驗現象和數據處理,分析討論實驗結果,運用理論知識解決實際科研問題。多元化的課外綜合實踐途徑能夠促進學生自主研究性學習,幫助學生延伸課內知識、拓展課外知識,提高學生的文獻檢索和閱讀能力、綜合實驗技能、分析討論、交流表達、論文寫作等綜合科研素質,培養學生的創新思維和科研創新能力。
四、探索研究性教學新的考核方案
研究性教學模式評價系統應該遵循學習過程評價和教學目標管理相結合的基本原則,進行多種方案的探索。因此,在有機化學研究性教學模式實施過程中,改變以往期末“一張考卷定高下”的做法,考核評價內容從以知識測量為主轉變為以能力測量為主。加大平時考核力度,平時考核包括一系列有利于引導學生提高實踐能力和科學素質的內容,例如:教學基本知識的測驗、學習階段總結、綜合問題討論、課程論文、作業質量等。理論課程采用“平時作業及測試成績×15%+學習階段總結×10%+課程論文成績×20%+課堂討論成績×10%+期末考試成績×45%”考核方案。針對“三層次”研究性實驗教學新體系,實驗成績考核主要根據學生查閱資料、實驗方案設計、實驗預習、實驗操作、報告撰寫、分析問題及解決問題的能力,指導教師對學生在不同階段所表現的實踐能力分別給出相應分數,按照一定權重,加權平均,最終進行綜合評定考核。新的考核方案貫穿于整個學習過程,是對學生在研究性學習過程中獲取知識、探索研究、思維創新等多方面能力的綜合評價,有利于開辟教師研究性“教”和學生研究性“學”的新局面,為在課程教學中貫徹素質教育、能力培養營造寬松的環境,培養學生的創新思維和創新實踐能力。
關鍵詞:精品課程;無機及分析化學;課程建設;實踐
無機及分析化學是我校首批校級精品課程,2008年被批準為四川省精品課程。該課程是材料、環境、食品、生物、生技、制藥、農學、園藝、動科、安全和輻射等專業非常重要的一門基礎課,它是根據無機化學與分析化學兩門課程聯系緊密的特點,將無機體系和分析體系進行有機融合,既繼承了無機化學理論知識的系統性,又突出了分析化學實際操作的應用性,減少了教學中的重復和脫節內容,有利于教與學。該課程涵蓋了無機化學與分析化學的主要內容,用熱力學、動力學的知識揭示無機反應的方向和歷程;把最新的量子力學成就作為闡述元素和化合物性質的理論基礎,從而拓展到重要元素及其化合物的組成、結構、性質和變化規律;運用溶液中四大平衡原理進行滴定分析,確定物質中各組分的含量。
一、無機及分析化學課程系列教材的建設實踐
教材是教學思想、培養目標、教學內容和課程體系的載體,是教學內容和課程體系改革的主要標志,是精品課程建設的重要組成部分。在深化教學改革中,實現教材建設的創新是有效解決教學內容和教學方法存在問題的關鍵。根據非化學化工類專業本科生對化學基礎知識的要求,以少而精、精而新的原則,將傳統教學內容與現代新知識相結合,對無機化學、分析化學、普通化學內容進行整合、革新和優化,注重對學生進行素質教育,編寫出版了21世紀高等院校教材《無機及分析化學》。該教材注重處理傳統學科與新興交叉學科知識的關系,在闡述基本原理和知識的基礎上注重內容的更新,體現了材料、環境及生物類學科與化學學科的交叉與融合。將化學熱力學知識融入全書有關章節,并將四大平衡和四大滴定分析法有機結合。理論教學以化學熱力學基礎、物質結構、四大平衡為重點,適當簡化四大滴定分析法,而使其在實驗教學中加強,簡化分子軌道理論、晶體場理論等過于難深的內容。編寫了綠色化學概論、材料與化學、生命與化學、環境與化學等作為培養學生興趣和擴大知識面的閱讀材料。教材把知識傳授、能力培養和素質提高融為一體,體現了教育思想、教學觀念的轉變。編寫教材力求使量和單位在體系上、名稱和符號上系統化,科學、嚴謹地反映當代學科的發展,使基本概念更為科學、嚴謹、清晰,編寫結構層次更加合理。通過閱讀材料部分的學習,既可使學生了解本專業的發展動態,擴大知識面,又能使學生了解化學基礎理論在相關學科中的重要地位,激發他們學習化學知識的興趣和熱情。編寫中力求使本教材簡明扼要、概念準確、重點鮮明、深入淺出、通俗易懂、理論聯系實際,適用于材料、環境、生物等主要專業大類。
由于無機及分析化學課程的內容多,課時相對較少,教學進度快,教師在課堂上難于列舉足夠數量的例題,教材因篇幅限制,例題數量有限;同時該課程一般在大學一年級的第一學期開設,學生預習、復習較吃力,學習時也感到基本概念多、重點難于掌握、計算題解題困難等。為適應學生對本課程的學習、復習和練習的需要,啟迪科學思維,培養學生的獨立學習和創新能力,我們編寫了配套的《無機及分析化學學習指導》。學習指導書主要解決學生在學習理論課程時抓不住重點的問題,對每一章知識的重難點進行了梳理和總結,精選了例題;通過對教材后的習題解答,旨在引導學生如何審題和解題,以鞏固和掌握本課程的基本原理和基本知識;通過自測習題可檢驗學生的學習效果,提高學生的解題能力;模擬試題及研究生入學試題,力求題目典型,覆蓋面廣,使學生既能盡快地適應大學的學習方法,又能較好的掌握課本的內容,同時也是學生期末考試和考研生復習的好參考。
因學習指導書編寫了教材所附習題的詳細解答過程,再布置書上的習題就失去了意義。為了使學生有更多的練習機會,并了解學生對所學知識的掌握情況,我們把章節內容分板塊,按試卷格式編寫了8個單元練習題,包括選擇題、判斷題、填空題、簡答題、計算題,這給學生交發作業和教師批改等帶來了極大的方便,同時也有助于學生參加期末考試。另外,我們還編寫了無機及分析化學實驗指導書,主要內容包括:化學實驗安全知識、基本操作、基本技能實驗、綜合應用實驗和設計實驗。
二、無機及分析化學課程網站建設
按照國家精品課程的要求對本課程進行了全面建設,建立了無機及分析化學精品課程網站。本課程已上網的資源包括課程負責人及主講教師(基本信息、教學情況和學術研究),教學隊伍(人員構成、隊伍結構、教學改革與教學研究、師資培養),課程描述(歷史沿革、教學內容、教學條件、教學方法與手段、教學效果),自我評價(課程主要特色、課程地位、存在的不足),課程建設規劃,學校的政策與措施,支撐材料等欄目內容。課程網站(jpkc.swust.省略/c270/Course/Index.htm)包括課程簡介,教學方法,有關課程的管理規章制度(包括教師教學工作規范、師資隊伍建設規劃與措施等10項),各層次教學大綱與教學要求,各章的教案與講稿,電子課件,實驗教學(實驗規章、實驗考核、安全知識、實驗操作、實驗指導、實驗測試、視頻資料、實驗環境與條件),授課錄像,教學互動(各章的學習指導、習題解答、自測試題),考試導航(單元測試、課程試卷、模擬試題、考研試題),在線交流,在線考試,知識拓展,化學用表,參考文獻等欄目?，F在無機及分析化學理論教材、實驗教材、學習指導書、電子教案、精品課程網站等學習資源已經形成了全方位、立體化的課程教學體系。學生的學習幾乎不受時間和空間的限制,無論何時何地都有一個無形的老師,學生完全可以掌握自己的學習過程。
在教學理念方面,我們把培養學生的科學素質和創新精神放在第一位,把無機及分析化學課建設成為既是學生學習科技知識的基礎課,又是培養學生科學素質的基礎課。理論課教學以無機化學基本原理為主,以物質結構基礎為依據,以四大平衡原理為重點,以重要元素及其化合物的結構、組成、性質、變化規律及其含量測定為目標,以指導學生自我學習為方法。實驗教學以化學分析技術和技能訓練為核心和重點,強化基本技能訓練、強調系統分析問題和解決問題,重視系統性、綜合性、設計性實驗。材料科學、生命科學、環境科學等諸學科的研究和發展都離不了無機化學、分析化學原理和技術的進步與發展,我們建立了材料類、環境類、生物類3個模塊相關專業的課程體系和教學內容。
三、改革教學方法,加強師生互動
現代化教學方法和手段是精品課程建設的重要途徑。盡管傳統的講授方法在傳授大量知識方面是有效的,但單靠傳統的講授方法卻不能很好地調動學生的積極性,不利于鼓勵學生對超越課堂知識的記憶,并以此對這些內容進行反思。學分制的改革,作為基礎課的無機及分析化學的學時數也在降低,這對教學內容和教師的教學水平提出了更高的要求,必須不斷進行教學內容更新,教學方法、教學手段及考試方法的改革。無機及分析化學內容廣泛,涉及物質結構理論基礎、化學反應基本原理、溶液平衡、化學分析、元素化學、部分儀器分析等內容。課程講授不可能面面俱到,要在吃透教材的基礎上分層次合理安排講課內容,注重難點和重點引導,精講與對比分析討論,如四大平衡與四大滴定,同時注意引入學科前沿知識。在教學方法方面,主要是講重點、講難點、講思路、講方法、講應用,形成了“課內講授+課外講座+輔導答疑+考核評估”教與學一體化的互動教學模式,既注重培養學生的邏輯思維能力,又注重培養學生的創新精神和自主學習的能力。
精品課程的教學應為學生創造條件,讓學生對所講的內容進行反思,提出問題并思考對問題的解決方案,教師重視通過提問和課堂討論讓學生對課堂上的信息進行分析。因此,課堂講述的主要功能不再是對書本知識的灌輸,而應是理論與實際相結合地對知識進行系統化的闡釋。教師首先要抓好備課一關,同時要提高講演水平和駕馭課堂的能力,脫離講稿以增加感染力,進行啟發式教學?；咏虒W法是充分發揮教師和學生二者主觀能動性的教學方法,其常用的方式有答問式、問答式、討論式等多種形式。“答問式”“問答式”“討論式”三種方式中的每一種方式都有其特點和特定的適用范圍,教師必須有選擇地加以靈活運用。課堂教學中注重學生自學能力和學習興趣的培養,興趣是學習的動力,創造的源泉。無機及分析化學的學習在大學一年級進行,該課程的學習不僅使學生在知識上有所積累,而且在學習能力上也應得到較大的提高,我們要求學生做到課前預習、課中互動、課后小結,學會學習的方法。在教學中針對部分內容,要求學生自學,對有些延伸內容,要求學生查閱有關學術期刊,并撰寫小論文、課堂討論,最后教師總結。同時充分運用現代教育技術,將傳統的教學方式與現代化教學手段相結合,大大提高課堂效率。此外,課程組制作了大量的圖片、圖表、動畫、錄像等素材和資料,用以表現課程教學內容,并將多種形式的課程教學資源上網。
不斷進行考試方法的改革。鼓勵學生撰寫讀書報告和科技“小論文”,培養學生科學研究的意識、習慣和能力,有助于學生對化學的知識的深入理解及綜合運用。期末成績由考勤、平時作業、課堂提問、單元測驗、期末考試等成績綜合評定,撰寫的讀書報告和科技小論文實行額外加分,根據撰寫的質量在總成績中加0～10分,若能達到公開發表的水平最多可以加10分,但課程總成績最多為100分。
四、無機及分析化學實驗課的改革
實驗改革的目標是通過系統的實驗教學,加強基本訓練,著重能力培養,強化創新意識。創造性教育要求對學生既要有寬的基礎知識和新的專業知識的傳授,又要有自學能力、獨立思考能力、動手能力的培養,尤其是現代意識、競爭意識的培養。傳統的化學教學方式是所有學生做同樣的實驗,教師從最基本的原理講到實驗中的每一個細小點,學生完全處于一種被動接受狀態,這樣既限制了學生的思維、學習的積極性與主觀能動性,又影響教學效果。實踐“一體化、多層次、開放式”實驗課程教學模式,構建了符合我校培養目標和學校特點的實驗課程體系。本著“化學教育既傳授知識和技術,又訓練科學方法和思維,還培養科學精神和品德”的全面化學教育準則,自2004年起,根據我校實際情況和學生不同層次、不同專業的培養要求,對原實驗課程體系、教學內容和方法進行改革,建立和完善了無機及分析化學實驗課的教學內容,按照基礎實驗―綜合實驗―設計實驗3個層次推進教學進程。建立了以實驗技術要素為主線的實驗教學體系,開出了適合我校不同學科學生的多層次實驗教學內容,為學生提供個性發展,開發其潛能以及為優秀學生脫穎而出創造了條件。針對生源及學生的實際水平,采取分層次教學;針對專業及學時,實驗內容分必做和選做,對學時太少的專業重在基本技能訓練,要求獲得過硬的操作能力。開放實驗室,使一些不能在課堂上完成的實驗得到補充,同時學生也可以自己設計一些感興趣的實驗,在教師的指導下進行實驗,從而使學生的動手能力、分析問題和解決問題的能力得到進一步提高。無機及分析化學實驗形成了多層次的實驗教學體系、多模塊的實驗教學內容、預約開放式教學模式。為此,無機及分析化學實驗課程教學采取了以下改革措施:
1.對無機及分析化學實驗教學內容進行了刪減與重組,并進行綠色化改造。本實驗課注重在繼承傳統內容的基礎上創新,增加設計性實驗,加強綜合性實驗,減少驗證性實驗。通過對原有實驗項目的整合,實現了實驗教學內容體系的整體優化。在教學過程中注重對學生環境保護意識的培養,為學生灌輸綠色化學思想,積極開展綠色化學實驗研究,并推進化學實驗教學的綠色化。根據無機及分析化學實驗的特點,用綠色化學的觀念對傳統化學實驗進行了改造,建立了“性質實驗點滴化、制備實驗小量化、分析實驗減量化”。如滴定分析實驗,將標準溶液的濃度由0.1mol/L降至0.01～0.02mol/L,滴定管使用25ml,錐形瓶改用100ml。試劑用量大大減少,提高了實驗的安全性;產生的“三廢”量很少,改善了實驗環境條件,極大地減少了對環境的污染。這樣在常規儀器中完成無機及分析化學的實驗教學,不僅大量減少了化學試劑和藥品的消耗,節約了實驗消耗費用,而且也加強了學生的環保意識,收到了良好的效果。
2.正確認識理論課教學與實驗課教學的關系。在無機及分析化學實驗教學中,學生應始終處于主置,教師則處于為實驗教學服務的主導位置。作為實驗教學主體的學生,在繼承傳統知識和技術的基礎上,重點進行知識和技術的應用和創新;作為主導的實驗教師,在搞好實驗教學引導工作的同時,加強自身知識和技能的擴展和更新,達到知識豐富,技術熟練和教學方法科學而實用的要求。
3.多媒體輔助教學和開放實驗室緩解實驗課時少、內容多的矛盾。隨著單一、驗證性實驗向綜合性、設計性實驗的轉化,實驗教學內容不斷豐富,往往一個連續的系統的試驗中涉及好幾個相關的實驗技術,由學生自己動手設計并完成整個實驗,由此開設綜合實驗面臨著如何在有限時間內讓學生掌握更多實驗技術的難題。對于無機及分析化學實驗課,使用多媒體技術輔助教學,利用錄像演示實驗技術的操作要點,再現實驗進程和結果,增強學習效果。建立了仿真實驗室,學生可以在計算機上進行無機及分析化學實驗等課程的仿真實驗,同時可進行相應的預習。
4.形成了基礎―提高―揚優―介入科研4層次的開放實驗教學模式和管理方法,完善了對不同層次學生因材施教的實驗教學方法。在生產實踐中發現、研究、分析和解決問題,這對于培養學生分析問題和解決問題的能力,培養創新意識和實踐能力有著不可替代的作用。無機及分析化學實驗室成為大學生科技創新創業的基地,幾年來西南科技大學啟動“大學生創新基金項目”等多項大學生科技創新資助計劃,開放無機及分析化學實驗室,為其高質量完成項目提供條件保證。
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Practice on the construction of the provincial classic course inorganic and analytical chemistry
Zhong Guoqing
Southwest university of science and technology, Mianyang, 621010, China
