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首先,从教师与学生方面来看,当前分析化学实验教学的学历偏低,大部分都没有参与相关实际操作工作的经历,因而难以传授给学生比较实用的操作经验,对于各种实验参数的理论影响和实际作用也难以进行深入的分析和阐述。对实验课堂的组织能力不够强,导致实验课纪律比较混乱。从学生方面来看,大部分高职院校学生的化学基础知识还比较薄弱,对化学的学习兴趣不高,实验动手能力较差,对实验活动不够重视,参与意识不强,影响了实验效果。
其次,从教学模式来看,当前高职分析化学实验课仍然是教师讲解示范、学生听讲做笔记,然后根据教师的方法来依葫芦画瓢,再加上现有的论证性实验,“照本宣科”、毫无新意,不利于充分挖掘学生的主动性和创造性,导致学生难以激发对实验课程的兴趣。此外,在实验过程中,学生所分析的样品大多数为实验室提供的纯品,很少是学生实际采集的,实验缺乏主动性和积性,体会不到实验成功的兴奋与满足感,也体会不到分析实际样品的重要性和严肃性。
再次,从实验器材看,近几年来随着高职学校的大幅扩招,在校学生人数猛增,由于资金等条件的限制,实验仪器的购进量与学校学生增长量不成比例,学校实验仪器过少,远远不能满足学生的实验需要。同时,由于国家对高职学校经费投入不足,高校自身的筹资渠道狭窄,导致学校更新设备的资金能力严重不足。当前职校实验室配备的多数为传统的分析仪器,缺乏先进的、与企业行业实际使用一致的分析仪器,这导致在实验教学中学非所用,很难真正掌握生产一线所用仪器的使用方法。
二、提高高职分析化学实验课有效性的途径
1.优化分析化学实验教学课程及内容。
分析化学主要可分为结构分析和成分分析两个部分。其中,高职分析化学教学以成分分析为主,而成分分析又可以分为定性分析和定量分析。一般而言,定性分析实验内容比较繁琐,实验效率不高,且在某些内容上与无机化学实验内容有一定的重复。因此,相关人员可以对分析化学实验教学内容进行适当调整,将定性分析实验纳入无机化学元素化合物的实验教学内容之中。高职学校主要是为国家培养应用型人才,因此在分析化学实验教学内容上应进行适当改革,在实验内容安排上由浅入深循序渐进;从高职教育的实际目标出发,以实用为先、需求为准,加强实验内容的基础性、普及型和应用性,在保障学生操作规范的基础上逐步开展技能训练,从而切实提高学生的综合职业技能。
2.加快化学实验室建设。
分析化学实验课的教学手段和教学质量与化学实验室装备条件的是否先进有直接关系。当前,实验室建设已经成为衡量一所学校综合实力的重要标志之一,因此,学校应该加大对实验室建设的重视和投入。学校应该集中力量加大对气相色谱仪、液相色谱仪、原子吸收分光光度计、可见分光光度计、电子分析天平、精密酸度计等先进的分析检测仪器的购进,加快建设分析实验室、分析天平室等化学实验室,努力创建高水平、高质量的化学实验实力与实验条件,为提高分析化学实验教学质量创造积极平台。
3.改进教学手段和方法。
随着我国教学改革的不断深入,传统的教学模式已远远不能适应当前高职教育发展的需要,应当尽快进行改革。首先,要重视对学生的基础辅导。分析化学的实验课与理论课同样重要,要加强学生对理论知识和实验知识的学习,对一些基础较为薄弱的学生不仅要以补课方式加强个别辅导,还要加强检查和督促,防止学生出现编造数据和抄袭实验报告等情况。同时,高职院校为国家培养应用型人才的特点决定了高职分析化学实验课要更加注重学生的参与性,对学生的基本操作严格把关。分析化学实验课基本操作多、要求严、实验时间长,教师要从最基本的仪器洗涤及保养等基本操作开始,循序渐进,逐步培养学生的实验能力,保持严谨、细致、求真务实的实验作风。其次,要充分发挥学生的主动性和积极性。以往的分析实验课,学生大多只是按照教师的规定程序进行实验,缺乏主动实验的欲望。教师应该给予学生更多的发展空间,可以提出实验课题,由学生根据实验内容来自行设计实验步骤。如让学生检测市场上销售的钙片中的钙含量,学生即可查阅相关资料进行钙片溶解、试剂配制、滴定、实验结果分析等一系列步骤,不仅能够激发学生的实验探索欲望,还有助于提高其综合能力。
4.完善实验考核制度。
实验课与理论课不同,其成绩的计算应该采取综合评价的方式进行,包括平时表现、笔试和现场实验等多种考试形式,综合考虑学生的各项能力,注重考察学生运用所学知识解决实际问题的能力。对于成绩评定,平时的实验态度可占30%、笔试成绩可占20%,现场操作占50%。在现场操作考试中,要求学生能够在规定时间内独立完成,力求操作准确、数据精密,并结合计算机进行实验数据分析,使学生认识到数据的严肃性。若出现数据异常情况,则让学生积极找出原因并作分析解释。若学生不能在规定时间内完成,则必须进行补考,保证考试的合理公正。
5.加强教师队伍建设。
当前,高职分析化学实验课指导教师的素质偏低,应加大鼓励实验教师的进修和培训力度,提高他们的综合素质。同时,还可以有计划地聘请公司或企业实验能力强的教师来指导本校的实验课教学工作。此外,还可以聘请其他高校的教师来指导和从事本校的实验教学工作,充分为本校教师不断加强自身学习创造条件,促进学校实验教学整体水平的提高。
三、结语
论文摘要:概括与分析我校近几级学生分析化学实验课考核方法以及考核过程中存在的一些问题,为保证实验教学质量,进一步提高实验教学效果,总结经验,形成了分析化学实验课自己独特的考核方法。
在高等农业院校,分析化学实验课是一门十分重要的基础课,在整个教学过程中起着极为重要的作用,它是培养学生科学素质的一种有效形式,是培养农业生产和科研等合格人才不可缺少的教学基本环节。通过学习,使学生更深刻地理解有关的理论知识,提高学生实际操作技能及分析问题、解决间题的综合能力。图分析化学实验课考核方法有笔试、操作等。实验操作考试是考查学生实际操作能力、动手能力和基本实验技能的一项考试,是培养学生基本科学素养的一项必不可少的工作。以笔试的方法进行考试无助于培养学生的动手能力和实验操作能力,在检验学生实际操作能力和基本实验技能方面,实验操作考试是其他考试形式不能替代的。为保证教学质量,提高教学效果,我们在重视教学实践的同时,不断地改革了分析化学实验课的考核方法。总结考试经验,形成了我们分析化学实验课自己独特的考核方法:即采用实验的有关理论考试与实验技能考核相结合的办法(口试加操作)。
一、我校分析化学实验课旧的考核方法
(一)2001级学生采用闭卷笔试的方式。试卷内容包括分析化学实验中的实验原理、实验现象、所加试剂的作用以及所用仪器的使用方法等。像文化课统一时间统一科目进行。考前对试题进行了保密。
(二)2002级学生采用实验操作考试。考前操作内容也是保密的。具体是:自己的老师监考,考试时间为每人30分钟,一组02人,所有学生实验操作内容一样,都是通过酸碱滴定计算溶液的浓度?学生操作完成后将数据以及计算结果记录到试卷上,老师根据记录结果打分。上实验的全部学生考了4、5天才能结束。
(三)2003级学生采用实验操作考试。具体是:每个学生考试时间10分钟,学生按班级、学号排序进行考试,一个老师一次监2个学生,10分钟后再进2名学生,依此类推。全部学生实验考试内容都相同,都是完成一次酸碱滴定,老师要对每个学生每一个操作要领和操作要求正确与否打分。5天全部学生考试完毕。
二、旧的考核方法中存在的一些问题
分析化学实验课旧的考核方法中存在很多的间题,比如笔试存在抄袭现象,所以不能体现出学生的实际水平,对学习好的学生也不公平。2002级学生虽然采用实验操作考核方法,但也没有检查学生的操作要领,只是通过最后的计算数据是否接近准确值来判分。这两种考核方法都没有关注学生实验过程中的操作是否规范,技术要领掌握与否。2003级学生采用的考核方法虽然检查了学生的实验操作技能,但不能检查出学生对实验理论知识的掌握程度。这样传下去对以后做实验的学生的影响也不好。以后的学生在做实验的过程中就不会深刻理解理论知识,也不认真观察和分析实验现象,更不分析产生误差的原因,执照老师给定的步骤完成实验,使用仪器的操作要领和要求也不管规范与否,因为考试时只要打听一下使用那种仪器,突击记忆它的正确使用方法即可过关。这样考核的结果并没有达到开设实验课的目的要求,以提高学生实际操作和动手能力以及培养学生独立思考和分析问题的能力,实验操作并不是非要让学生得出一个即定结果,而是让学生掌握实验基本知识和操作技能,这才是实验的目的。除此之外,还有一些间题如下:
(一)分数不成正态分布。实验成绩不成正态分布,一是因为闭卷考试时有些学生在考场上作弊了(有的抄袭学习好的学生的答案,有的抄了书本),二是因为操作时一次考生人数多,有的学生抄袭别人的数据,这样不能体现学生的实际水平。
(二)试题保密。我觉得实验考核试题没有必要保密。因为实验操作考试主要考查学生的动手能力与实际操作能力,而不是考查理论知识,不能像文化课统一时间统一科目进行闭卷笔试。以笔试的方法进行实验考试无助于培养学生的动手能力和实验操作能力,所以不应该保密的,再说操作考试全部学生要进行4、5天,也保密不了,所以实验考试本身应该开卷考试。
(三)突击训练问题。后面考的有的学生向已考过的学生打听操作所用仪器,然后进行突击训练。操作姿势和要求是靠平时积累和培养的,不是靠突击训练。有的仪器使用方法突击也没用。分钟内不但要完成一个完整的操作,还要考虑仪器使用方法的话时间是比较紧张的。上课使用的每种仪器老师都详细的讲到它的正确使用方法和操作姿势。只要你平时都按照要求使用,考试01分钟是足够的。
三、分析化学实验课新考核方法
为了使学生成绩能够客观地反映学生对实验基本知识和操作技能的掌握程度,激励学生学习的积极主动性,我们采用平时实验报告成绩与期末考试成绩相结合的办法给出最终成绩:即平时实验报告成绩占50%,其中包括预习报告、实验态度、实验操作技能以及实验结果的准确度与精密度。考试成绩占50%,其中包括实验有关理论考试成绩和操作考试成绩。为了提高实验课的教学效果和加强学生对实验知识的理解和掌握,我们提出新的实验考核方法:即采用实验的有关理论考试与实验技能考核相结合的办法(口试加操作。具体做法如下,
(一)试题。试题内容为口试加操作。考试试题的难易程度一致,保证考试的公平性。口试内容为实验有关理论:即所做过的分析化学实验中的实验原理、实验现象、所加试剂的作用以及所用仪器的使用方法等,比如标准溶液的配置方法有几种,Ha、Na0H溶液如何配置,标定二者使用哪种基准物质、采用哪种指示剂辨别终点以及终点颜色如何变化,自来水硬度测定终点颜色如何变化,K2C2r07测FeZ+实验中加H3P4O的作用是什么,甲醛法测N%实验原理,分光光度计的组成部分以及每部分的作用,电子天平的称量方法以及差减称量法的步骤和注意事项等内容。对实验有关理论我们摘录出来做成卡片,每一个问题一个卡片,一个卡片一个编号。实验操作内容所有学生一样,并且提前通知学生,都是完成一个完整的滴定分析操作:即将烧杯中溶液准确定容至容量瓶中,移液管准确移取一定量溶液至锥形瓶中,用标准液滴定至终点后记录滴定管数据后报告老师。操作内容及步骤我们做成试题形式。每名监考老师拿一份实验理论卡片以及实验操作要领评分细则,监考老师们考前要统一口试题的正确答案。
(二)考试过程。每个考场4张实验台,每次考试一个考场进4名学生,每个考场2名监考老师,即每个监考老师每次监2名学生。
1、试题的摆放。我们把操作内容及操作步骤试题贴在每个考生的实验台上,所需仪器和药品也整齐地摆放在实验台上。
2、学生进场考试。学生不按照平时做实验的地点和代课老师进行,而是按班级、学号排序先在准备室抽考场号,准备室的老师宜读考场规则和注意事项。每个考场先进4名学生,每个老师监2名学生。先考操作,每个学生10分钟,到时做不完的监考老师会让学生停止。监考老师根据每一步操作要领评分细则打记号,比如容量瓶的洗涤用水是否过量,从烧杯向容量瓶中转移溶液是否使用玻璃棒,定容是否过量;移液管操作手法是否规范;滴定管涂油、洗涤、润洗、装液、排气泡、读数姿势以及有效数字位数、滴定过程中活塞的控制以及终点颜色的判断等一系列的操作是否规范。实验操作结束后到监考老师处抽理论口试卡片编号,阅读完题意回答问题,时间为5分钟,在此时间内最多有三次抽卡机会,满分逐渐降低,比如第一次满分01分,第二次满分8分,第三次满分6分。考试结束后监考老师根据回答内容酌情打分。4名学生考完后监考老师收拾好仪器和药品后再进4名学生,依此类推。
关键词:分析化学 小论文 学习兴趣
分析化学是高等院校化学、生物、环境等相关专业的重要基础课程之一,是一门理论紧密联系实际的应用性学科。如何在教学中提高学生分析问题、解决问题的能力,适应新形势下人才培养的需要是分析化学教学的重要任务。而在传统的分析化学理论教学中,往往重理论,轻应用;重讲解,轻讨论;重灌输,轻思考;学生学习被动,思考能力、解决实际问题能力和创新能力明显不足。如何提高学生的学习兴趣?如何培养学生科学的思维方法和创新意识?如何使学生将所学知识灵活运用于解决实际问题?这些都是分析化学教学过程中不断改革和尝试的方向。而其中“小论文”的开展是便是教学改革的一项有益尝试。笔者所在教研组经过了几年的实践表明:通过小论文的指导和撰写,学生对课程的兴趣明显提高,也开拓了学生的思维能力,拓宽了视野,为后续的科研学习打下了较好的基础。
一、“小论文”的组织开展
在学生中提倡撰写小论文,明确其意义、选题、要求、评价等内容,在开学初布置任务,让学生有充足的时间思考和书写;并对往届学生论文和取得的成绩进行展示,让初次接触写小论文的学生克服神秘感,提高写作的兴趣。
1.题目设计。选题原则:结合分析化学学科和所学专业拟定题目,能对某个方向进行较深入的讨论。
教师提供部分选题,学生也可以自拟题目。主要方向:(1)分析化学的应用:在食品安全、商品检验、药物分析、疾病控制、工业分析、材料组分分析、生物技术等方面,如“兴奋剂的检测”;(2)对身边某一热点问题或某种分析技术的分析和探讨,如“温瑞塘河水质调查及分析”;(3)对分析化学一些经典方法进行总结,比较分析化学四大平衡中的异同点;(4)分析化学教材中的纰漏之处及修正;(5)对分析化学理论教学和实验教学改革进行探讨和建言。
2.格式要求。为培养学生写作科学论文的素养,对小论文的格式按的统一格式严格要求,包括:中英文摘要、关键词、参考文献、引文标注等。在实践中发现很多学生不知什么是关键词,不知参考文献如何列,因此很有必要提高学生这方面的基本能力。
在指导过程中,注意指导学生查阅学校图书馆数据库相关资料,介绍《分析化学》、《大学化学》等杂志中发表的论文,让学生们初步懂得学术论文的概念、基本格式及写作要求。认识写论文并不是高不可攀的事情。为了使论文规范化,要求学生每篇文章要有论点、数据、结论,要用自己的语言表达,论据充足,论述严谨、简明、绝不可抄袭,要尽可能做到有独创性。
3.评价。将分析化学“小论文”纳入该课程的考评体系,小论文成绩占该课程总成绩的20%左右。具体评分要求见表1:表1 小论文评分标准
学生为了写论文花费了不少精力和时间,教师必须及时跟踪,仔细批阅,认真讲评,充分调动学生的学习积极性。①对小论文撰写过程中出现的常见问题和学生讨论修正,利用课间时间和电子邮件及时给予解答,提高其积极性;②论文批阅后给与评价,对每篇论文写出自己的意见和批语,指出其努力的方向;好的小论文加以介绍,给予表扬,对于不符合要求的论文提出修改意见,要求改写。
二、实施效果
1.提高了学生的学习兴趣,使学习效率得到提高。撰写小论文这种形式能够表达学生自己的观点,这与传统教学中老师讲、学生学的方式相比,更能提高学生的学习兴趣。
2.加强了学生的基础理论知识的学习。提出己见必然是在对知识理论做到全面熟练掌握的基础之上的,而通过思考,学生又可以把书本上的知识转化为自己的东西,这样便形成一个良性循环,对于基础理论知识的掌握有好处。
3.锻炼了学生的创新能力,使学生的素质更加全面。要在小论文中提出自己的观点,学生必须通过自己的独立思考来发现和解决问题,在这一过程中,学生的创新能力自然得到提高。
4.培养了学生查阅资料、撰写科技论文的基本能力,并对后续的科研、毕业论文打下良好的基础。
实践证明,将课程“小论文”的撰写纳入分析化学教学活动中有助于提高学生学习专业理论课程的兴趣,促进其积极主动的学习专业知识方面具有积极意义。今后,需要注意以下几点:①加强启发、示范作用,指导学生进行查阅文献;②合理安排写小论文的时间,督促学生积极完成;③授课教师需客观认真评阅,积极引导学生撰写小论文的兴趣。
参考文献:
[1]武汉大学.分析化学(第五版).高等教育出版社,2007.
[2]张汆,贾小丽,孙艳辉.课程论文在食品化学理论教学中的实践与探索.滁州学院学报, 2009,11(3):81-83.
优化授课内容药学专业分析化学课程的设计必须是“药学特色”的分析化学,即:既要符合分析化学自身的基本内涵,又要突出药学专业的特点。因此,在教材内容和授课选材上,必须合理地、有选择的删减与药学专业联系比较少的纯化学理论以及在药学领域应用较少的内容,选取在药学专业学习、科学研究及生产实践中应用广泛的方法和技术,将药学学科中的热点问题及时、巧妙渗透到分析化学教学中,并不断更新、充实分析化学的发展前沿内容,提高药学专业分析化学有效教学的思考与探索杜刚锋南阳医学高等专科学校公共教学部473061激发学生的学习兴趣,培养他们的创新思维。如详细讲解决定定量分析结果准确度和精密度的误差与分析数据处理部分,略讲在药学分析中应用比较少的重量分析法及沉淀分析法,适当增大在新药研发、药品鉴定、临床检验等领域应用比较广泛的仪器分析方面的内容比重,如气相色谱法、高效液相色谱法、质谱法、色谱-质谱联用技术等。实验课内容的选取也要结合药学专业特点,除了选择能代表分析化学学科特点的实验方法及基本技能训练内容外,还应选择《药典》中与理论知识紧密结合的经典案例,突出专业性和实用性,让学生在实验过程中体验“学以致用”“,理论联系实际”的快乐,如维生素C含量的测定(氧化还原滴定)、饮用水pH值得测定(电位法)、磺胺嘧啶的含量测定(永停滴定法)、维生素B12含量测定(紫外分光光度法)等。这些实验内容的设定,既能使学生了解到分析化学在药物分析中的具体应用,又能激发学生的学习兴趣,在实验中加深对与药学专业密切相关的分析方法和仪器分析手段的理解、掌握。既提高了学生运用综合知识及相关技能解决实际问题的能力,又培养了他们的科学思维能力和创新意识。
2丰富教学资源,激发学生兴趣
高速发展的现代信息技术为分析化学的教学提供了丰富的教学资源,如网络、动画、多媒体等。鼓励学生充分利用Google、Baidu等搜索引擎查找学习资料,及时解决学习过程中遇到的疑难问题;充分利用多媒体课件图文并茂的特点,将教材中枯燥的理论、抽象的问题转换为生动形象的图形、文字、动画、视频等,使抽象的概念形象化、立体化,使枯燥的理论理解起来更形象、更直观,既可增强学生的感性认识,又能帮助学生理解那些抽象的问题,提高课堂效率。充分地、合理的利用这些资源既可弥补传统的教材、挂图及实物模型携带不方便的不足,又可活跃课堂气氛,激发学生学习兴趣,丰富课堂信息量,提高教学效果。例如在液相色谱法时,通过播放Flas演示,学生既可明了色谱仪各主要部件的作用,又可以清楚观察到液相色谱分析过程的产生,再结合教师的适当的讲解,必然加深学生对该法分离机制的理解。
3综合多种教学手段,提高教学效率
随着现代信息技术和多媒体技术的快速发展,多媒体教学已经在大多数高校普及使用。虽然,在教学过程中采用用动画、视频等多媒体手段,有助于学生对知识的理解记忆,激发学习兴趣,但传统的板书仍然有着现代教学媒体无法完全替代的优势。例如在计算公式的推导过程中,学生可跟着教师的书写记笔记,板书的过程也为学生提供了充分的思考时间。因此,在实际教学中,应将多媒体教学与传统的板书相结合,并灵活运用案例教学法、以问题为基础(PBL)的启发式教学法、课堂讲授与讨论,在线答疑等多种教学方法与手段开展教学活动,调动学生的学习积极性,不仅要向学生传授知识,更要培养学生掌握运用分析化学知识和技能解决实际问题的能力。
4改革实验教学,提高实验技能
1.1实验室之美
宽敞明亮的实验室、摆放有序的仪器设备、整洁一新的实验室台面、地面,在环境优美的实验室完成学习任务,都能给予学生美的享受。但实际上大部分化学实验室都有着令人不悦的异常气味,这就需要教师先引导学生了解实验室,了解化学实验的特点,了解异常气味产生的来源;再启发学生通过科学合理的实验设计,严格遵循实验室的各项规程,减少实验对化学试剂的使用以及“三废”的产生和排放。实验完毕后,再将个人使用的仪器刷洗干净,摆放整齐,将实验台面、地面打扫干净,以保持实验室的整洁之美。
1.2实验仪器之美
分析化学实验使用的玻璃仪器较多,如滴定管、容量瓶等,造型各异,本身就具有直线美、曲线美及造型美。教师在实验教学过程中要求学生按照“从左到右,自下而上”的原则组装仪器,仪器装毕干净利落、匀称协调,充分展现出仪器美的均衡性。而教师要求学生规范的使用仪器,如通过控制滴定管活塞的开关,就可随时控制反应速度以及反应的终止。使学生体会到仪器美不仅在“外表”,还有“内在”的性能美。
1.3实验技术之美
随着科技的进步,化学实验技术也愈显其美的价值和特征。如邻二氮菲分光光度法测定铁的实验,往届学生使用的是手动波长的721型分光光度计,用于可见光区的测定,按钮式、手动波长设置,波长精度10nm,操作繁琐,仪器稳定性能也较差。现在实验使用UV762型全自动扫描分光光度计,通过触摸屏实现全部操作,测量波长范围宽,可用于紫外和可见光的测定,波长精度为2nm,可进行自动波长扫描,大大提高了学生的实验效率。让学生体验到现代分析仪器技术突飞猛进的发展美。
1.4实验操作之美
实验演示时,教师先以规范、优美、娴熟的动作给学生做出示范,从仪器的用法到试剂的用量处处体现出实验操作之美,增强学生获得鲜明的实验现象、准确的实验结果的信心。当学生进行实验时,教师再巡回指导,解惑答疑,让学生切身体验到滴定终点将到时,一滴或半滴试剂的滴下就能改变颜色而获得准确实验结果的操作乐趣,既是培养学生良好实验习惯的手段,也是美的欣赏和熏陶的途径。
1.5实验思维之美
“化学实验过程不仅是感性活动过程,而且更是理论思维活动过程,它本质上是理论思维的物化。”科学之美在于发现,因为科学的发现就是透过现象看本质,寻找其深刻的内在规律,这是人们从事科学研究的目的所在。如常见阳离子混合液的定性分析实验时,在酸性试液中加入稀HCl溶液,可得到白色沉淀,经分析可确定白色沉淀是由AgCl/Hg2Cl2/PbCl2组成,从而体现出Ag+、Hg2+2的Pb2+的共性。接着将除去氯化物的酸性离心液中加入硫代乙酰胺(TAA)溶液并加热,可得到第二组阳离子的硫化物沉淀,离心分离;再将离心液pH值调为9.0,并加入TAA加热,可得到第三组阳离子的硫化物沉淀。实验要求学生细致观察现象从中发现实质之美。上述现象的实质是其硫化物溶解度的差异,第二组阳离子相应的硫化物的溶解度小,因此在酸性试液中可生成沉淀,从而与其它离子分离;而第三组阳离子相应的硫化物的溶解度比第二组的大,所以在碱性试液中才能沉淀完全。由此可见,使离子完全沉淀的条件选择依据是离子生成相应化合物的溶解度。教师通过引导学生对一系列实验现象的观察与思考,使他们深深领悟该原理在思维上的动态之美与和谐之美。
1.6实验设计之美
一个体现出科学性、可行性、安全性、简约性的实验设计,不仅是科学设计,而且是美的设计。居里夫人说:“科学的探讨本身就含着美,其本身给人的愉悦就是报酬。”如研究型设计性实验“Cu2+、Zn2+混合溶液各自含量的测定”,有学生会考虑利用Cu2+、Zn2+与EDTA络合性能的差异,采用控制酸度法测定。即在pH为5~6时,以二甲酚橙(XO)为指示剂,用EDTA标准溶液滴定Zn2+的含量,然后调节溶液的酸度pH为4,以1-(2-吡啶偶氮)-2萘酚(PAN)为指示剂,加热80~90℃情况下,用EDTA标准溶液滴定Cu2+的含量。但是,这种方法的结果误差较大且滴定终点的颜色突变不明显。如何解释和解决这个问题,就要考虑Cu2+、Zn2+两种金属离子和EDTA、XO的络合性的差异,尽管在pH为5~6时,Cu2+与XO不络合,但与EDTA会有络合反应,从而造成较大的测定误差。为此,师生共同探究解决方案,最后结合预实验给出可行的实验方案,即以硫脲掩蔽Cu2+先测定Zn2+含量(要求严格控制溶液的酸度、硫脲与其它试剂的加入顺序);再取一份试液,测定总量时,首先以Cu2+标准溶液多次实验,确定正确的滴定终点颜色,从而提出正确合理的设计方案。
1.7实验报告之美
实验报告是实验全过程的记录、归纳和升华。教师除了要求学生把实验目的、原理、过程现象、数据处理、结果分析等简要地记录下来,形成常规格式的书面报告外;还要重点强调学生需独立完成并且实事求是的记录数据和描述现象,不可臆造、篡改或抄袭。如滴定分析实验,需要求学生在三次平行实验中,数据极差应在0.08mL以内(以每次消耗滴定液体积20mL计算)才算合格;若不合格,必须再进行操作直到得到三次合格的数据为止。同时鼓励学生对实验报告进行创造性设计,绘制美观、整洁、比例适当的线条图、着色图、装置图等,就像一幅精美的绘画那样令学生自我陶醉,培养学生通过“想象-创造”,用化学语言和简明符号来表达化学之美的能力,从中体会到获得成功的创造美感。
1.8实验教师之美
在美育和实验教学的渗透、结合与促进中,教师起着媒介、桥梁的作用,所以实验教师不仅要以美施教,从心灵到仪表都要成为美的化身,以美好的形象和言行垂范于学生,以自己的人格魅力影响学生,同时要以高超精湛的教学艺术使学生感到上课就是一种惬意的审美享受。实验教师着装朴素得当、教态端庄自然,使内在学识修养与外在形象和谐统一,就会令学生感到愉快,提高听课情绪,有利于知识的传递。而实验教师在课堂教学传递知识信息时使用的准确、生动、富有启发性的语言,吐字清晰,发音标准,都能让学生体验和感受到轻重缓急、高低强弱等众多的语言变化美。从而使师与生、教与学之间呈现一种融洽畅达的氛围,形成一种师生心灵相通、情感和谐的美。
2分析化学实验教学模式的审美化
如何在分析化学实验教学中充分展示上述美育内容,就需要教师了解美学原理以及将美学原理与实验教学相结合的原则,改变传统实验教学模式为审美化教学,使学生在欣赏、体验化学实验美的同时习得知识、陶冶情操;达到提高教学效率,又培养学生审美素质的目的。
2.1教学目标审美化
教学目标审美化就是改变传统实验教学中单纯的验证性、知识传授性模式,将知识传授和审美修养结合起来,使学生能将化学知识变为审美对象,在亲身实践中体验到分析化学实验里的仪器美、操作美、现象美、思维美,提高其审美欣赏、创造和表现能力。同时通过审美模仿与迁移,培养学生积极向上的生活态度。
2.2教学内容审美化
分析化学实验教学内容丰富且涉及面广,但各知识点间并非孤立无关,而是有规可寻。教学内容审美化就是要发掘这其中的内在逻辑美,即让教学内容逻辑清晰化。可采取以知识点为纽结,知识点间的联系为线,再以多条线形成面,以多个面构成“点线面体”的立体知识系统和跨学科知识联系,按照“基础实验—综合实验—研究实验”三个层次组织实验教学内容,实现教学内容的审美转化。如在酸碱滴定法的基础、综合实验完成后,安排HCl-NH4Cl、HCl-MgCl2-NaCl中各组分含量的测定这两个研究性实验。为了设计出科学合理的实验方案,学生需查阅相关理论书、分析化学手册以获得各种有用的常数和溶液的配制方法,写出完整规范的设计实验报告,再在实验室里完成实验。通过完成这两个实验的学习,学生对强酸、弱酸和极弱酸的概念性质以及滴定过程的特性有了深入的理解;同时,对于几种指示剂的变色范围、选择原则等更加熟悉,今后遇到同类问题都会迎刃而解。在络合滴定法基础、综合性实验完成后,则安排Fe3+-Al3+、Cu2+-Zn2+混合液中各自含量测定的两个研究性实验,让学生在实验过程中充分了解各种离子性质(络合、水解等)、酸效应曲线的应用以及各种金属离子指示剂的变色、适用酸度范围及其正确应用等,得到的效果是传统教学内容的编排所无法取得的。
2.3教学过程审美化
教学过程审美化就是教师将实验课的预习、授课、演示、提问、启发、讨论等环节艺术化,引导学生用实验、记录、实验条件控制等科学方法及分析、比较、抽象概括等逻辑思维方法得出正确结论,使学生在学习过程中,体验到研究科学问题的思维过程美、理性美。
2.4教学手段审美化
教学手段审美化就是实验教学中充分利用直观教具与多媒体等现代教学手段,向学生展示直观、形象、和谐、愉悦化学美的同时,促进学生学习兴趣,提高教学质量和效率,锐化学生审美感观。如分析天平的称量实验,就可先播放相关视频,再辅以教师讲解,最后进行实际操作练习。
2.5教学评价审美化
教学评价审美化即采取多样化的评价方法,以积极的态度看待学生个体差异,给予肯定评价。如在研究型设计性实验中对提出有新意和创新性的方案的学生要及时肯定、积极鼓励,以赞美的评语使学生感到成功和进步,激发学生新的积极行为。
3结语
关键词:成果导向;分析化学;教学模式;教、学、做一体化;改革创新
成果导向+行动学习的教学模式,是未来高职教育发展的必然趋势。在课堂上行之有效的“教、学、做”一体化教学模式是指将理论知识与实践训练有机结合,加强学生的动脑、动手能力。成果导向教学理念指出,职业教育培养目标是必须与企业对接,以适合专业岗位的实际需要为培养依据,重点突出其应用性,以教学内容和教学方法的综合性、实践性为一体,充分发挥学生的主体作用,加强综合实践能力的培养。传统的教学模式已不能适应成果导向教学理念的实现职业教育人才培养目标的需求。因此,创建一个以就业为导向,以职业为目标的教、学、做一体化教学体系是非常必重的。成果导向+行动学习是一种值得推广的教学模式。
一、分析化学教、学、做一体化课程内容设置及教学方法的改革
首先要遵循成果导向理念下的课程结构必须适应课程目标和教学内容的变化而不断改革的原则。因为在传统的分析化学的课程内容设置中,理论教学与实验训练为两个相对独立的教学环节,理论知识与动手能力不能相互促进、相互补充,还在强调知识的系统性,而不是以实用、够用为原则,课程结构和内容已经达不到社会、企业及用人单位对专业人才提出的培养目标要求,所以分析化学理论与实验一体化教学,必须要有与专业培养目标相吻合的课程设置,以职业能力为主线,构建起课程的知识能力素质结构。所以我们把分析化学实行模块化的课程设置,分为分析检验基础理论、酸碱滴定法,配位滴定法,氧化还原滴定法,沉淀滴定法,吸光光度法等几大模块。从而使分析化学教、学、做一体化的课程体系得以实现。同时在教学方法上也进行大胆改革,如采用头脑风暴、翻转课堂、问卷调查等新的教学方法,如针对某一教学内容,可以让学生根据以往的知识基础,构思、设计一个完整的教学课件,上课的时候,展示给同学们,通过这种教学方法,不仅可以锻炼学生的归纳思考能力、演讲表达能力、组织策划能力,又能调动学生的学习热情,锻炼他们独立完成任务的决心,从而达到教学目的。
二、把握好教师的主导作用与学生的主体地位,打破传统教学模式,实行一体化的教学方法
在教、学、做一体化的教学过程中,应以基本技能训练为中心,以综合素质培养为目的,采用理论知识讲解和实践操作并重的教学模式。例如在成果导向教学过程中,教师要精心设计教学过程,通过准备活动发展活动整合活动的教学环节,设计教学任务,重点在发展活动教学环节的把握,把决大部分课堂时间交给学生,让学生先完成任务,教师针对难点问题加以指导,让他们在实践中领悟、感受所学的知识,加深记忆。分析化学课程突出实践动手能力,将实践教学和理论教学融为一体,是每位教师进行成果导向+行动学习教学理念实施过程中,必须遵循的改革途径。在实验前,教师先交给学生实验题目,让他们设计切实可行的实验步骤,选择实验仪器及药品。例如在对动物血液中微量钙离子的测定、血液中血糖含量的测定、蛋白质的测定、食品中亚硝酸盐含量的测定中,即可以选择滴定分析法进行测定,又可选择吸光光度法中的分光光度计进行测定。针对药品生产技术专业,在生产药物制剂时,所需溶剂水中氯离子含量的测定时,就采用了沉淀滴定法的莫尔法、法扬司法的理论与实验来解决问题。在实验中,针对个性问题教师单独指导;对共性问题,由教师统一示范解决。通过学生的独立设计和小组协作,进一步提高了学生的沟通能力和团队合作精神和凝聚力,每一次完美成功的实验结果,都能使学生振奋、快乐。实验完毕后,师生共同归纳与总结实践操作过程中存在的问题,所用到的理论知识,找出其中的重点和难点,使其形成一个完整的知识体系。
三、建立有效的教、学、做一体化的评价机制
在教学过程中,构建一套良好、合理的教学评价体系不仅可以激励学生成长、还可以促进、完善教学功能,这是学校不断提升教学质量的前题保证。以往分析化学的评价体系是通过试卷答题进行考核,考核内容以理论为主,实践内容为辅。那么在教、学、做一体化的评价体系上,要重点考核实际操作能力及必要的专业相关理论知识,推行以培养学生职业能力为主的综合化考核。这种考核在每一教学模块结束后,都对学生的在课堂学习表现、作业完成质量、实验动手能力及实验报告的书写等进行综合化考核,考核内容既涉及基础理论知识、基本实验技能,又涉及相关专业知识,通过这种综合化考核,能全面、公正地对学生在学习过程中的实践动手能力,团队合作能力、创新能力和选择获取前沿信息的综合能力进行考核,而不是期末一份试卷决定成绩。比如,针对测定样品中钙离子含量时,就可考核学生对所学知识的综合能力,如学生可选择配位滴定法的EDTA法测定;选择氧化还原滴定法的间接方法测定;选择吸光光度法的分光光度计进行测定。这样的考核题目就是典型的综合化考试题目,它可以考核学生在解决某一问题中对这一问题方案的设计、仪器药品的选择、实验态度的确定、团队协作能力、实验结果的总结分析等综合能力。
作者:李惠琪 秦秀玉 李超 单位:黑龙江职业学院
参考文献:
1.1实际操作能力差
学生通过实验这个环节,可以提高其动手能力、独立思考的能力、解决问题的能力以及实践能力等,为将来从事科研项目奠定了基础。然而,高校中的大多数学生进行实验的能力普遍较差,达不到探究性教学这一要求,主要因为学生们的实验操作能力较差,不能根据课堂所学的理论知识进行实际操作,遇到问题就束手无策,独立思考的能力较差。
1.2课程内容单一
如今的高校有机化学教学课程较单一,几乎所有学校的学生都学习相似的内容,同一高校的学生更是学习同样的教学书籍内容。所以,有机化学这门课程缺乏创新,选择性较差,综合能力差,知识的相互关联性有待加强,不能形成一个完善的有机化学课程群。因此,有些学生无法系统地掌握有机化学的理论知识,实践能力较差,从而无法解决实验过程中遇到的一些问题。
2.完善高校有有机分析化学教学的措施
2.1改善教学理念和方法
一方面,在高校有机化学教学中主要实施探究性的启发式教学。即教学者在有机化学教学中对学生进行诱导式教育,充分调动学生主动学习的能力和积极性。教师不能对学生进行大量灌输抽象的理论知识以及强迫学生背诵记忆,这会导致学生厌恶有机化学的学习,并且在实际操作中无法解决遇到的问题,不能正确、有效的学习这门课程。所以,这种探究性启发式的教学模式不仅能够开发学生主动学习有机化学的兴趣,提高学生自主学习的能力,而且提高了学生的学习效率,培养学生的思考能力,为以后更深层的学习奠定了坚实的而基础。另一方面,还应注重培养学生解决问题的能力。这就要求教学者要针对学生的具体实际情况,即学生掌握基本知识的水平、接受知识的能力、兴趣爱好等,进行适当地专业知识传授和实验指点,不仅是单纯领略到该专业知识,更重要的是提高学习的能力,走出误区,突破盲点,不仅提高了学生主动学习的能力和兴趣、加深对专业知识的理解能力和掌握能力,也提高了学生的独立思考能力和学习能力。
2.2注重科学素养教育
首先,在高校有机化学教学体系中应重视对新知识的更新、补充。更新是高校当今进行教学改革中十分重要、紧迫的一项任务,更新教学内容,使教学知识现代化,不仅要求教育思想方面的更新、改革,还要求对专业技术方面问题的研究和解决。高校中有机化学教学模式中一些内容的理论性比较强或是知识比较陈旧,内容比较抽象,不好理解。所以,应适当将近年相关专业知识的一些成就、创新引入有机化学教育课堂上,不仅充实了学生的课堂学习和对有机化学更深刻、形象地理解,而且使学生了解该专业的发展现状和具体应用,提高了学生对有机化学的理解深度,培养了学生的学习兴趣。其次,教学者应结合实际生活中的案例进行课堂教学,丰富课堂活动。有机化学知识的呈现与人们的生产生活息息相关,人们的生活环境中处处体现有机化学,如各种食品健康问题,都是进行化学处理从而危害人们的健康。所以,任课教师应根据实际生活中的各种实例来阐述相应的原理知识,强调有机化学专业学科的重要性,开拓学生的视野。并且相应进行化学实验,培养学生思考和解决问题的能力,进行实践从而处理遇到的问题,进行科学探究和知识创新等。
2.3完善专业课程体系
首先,高校有机化学教学方法应符合该课程的综合化趋势。而在设计综合化专业课程过程中通常都重视内容而忽略学习活动的综合,相应对内容综合化研究的较多。然而课程的综合化是内容综合与学习活动综合的统一、结合,两者应共同发展。在有机化学课程综合化过程中,传统的无机、有机、分析以及物化这四个研究方向之间的联系越来越紧密,相互渗透,相互综合。其次,在进行有机化学课程的综合化改革时应着眼于教育系统中的整个课程体系,不仅从科学技术和社会环境生活,以及相互作用等各个角度去考虑该课程综合化的内涵,还应各学科一体化教学以及课程和教学的一体化的角度来建立综合化课程。最后,增设高等有机化学、有机合成等专业选修课程,加深学生对有机化学的学习,拓展学生关于有机化学的知识面,深刻理解相关基本知识,为学生以后的学习、研究打下坚实的基础。
1.用活教材。教材打破传统分族体系改为以生活中常见的元素和物质为主线来学习,看似规律性不强,实际上学生更容易接受。比如,新教材第1章第2节的内容是“研究物质的方法和程序”。这在以往的教材中是没有出现过的。它在学生已有经验的基础上对研究物质性质的基本方法进行整合,以金属钠、非金属氯气的性质为载体,使学生体验怎样科学、合理地研究物质性质;怎样处理程序中每个环节的问题。在以后的教学实践中,我们会常用这种方法和程序来引导和规范学生的学习行为。因此本节的教学内容对学生后续知识的学习、方法的培养起到了定向指导的作用。
2.主动学习。高一化学教学是处于初、高中化学教学承上启下的一个重要阶段。从初三到高一,学生的知识面开阔了许多,学业的压力也增大了许多,因此传统的死记硬背会收效甚微,这时要求学生转变学习理念,以理解记忆为主,增强学习的主动性,最初可以遵循教材的设置来进行,以后逐步培养自己思考问题,找寻问题的能力。比如,教材设置了“联想·质疑”、“活动·探究”等活动性栏目,“方法引导”、“工具栏”等方法性栏目,“资料在线”、“身边的化学”等拓展性栏目。学生不应只注重知识而忽略能力的培养,而应该在这些栏目的导引下,学会观察、思考、质疑、迁移、应用、整合等。
3.适当练习。刚进入高中阶段学习的学生由于受到初中教师的教法,自身的学法及其它一些因素的影响,往往不适应高中化学的学习,特别是新课程实施以来,学生会遇到一个实际问题,那就是学的是新教材,做的是旧习题。由于刚开始知识面窄,做题中会遇到很多困难,容易有畏难情绪。这种情况是正常的,学生对这些习题要学会取舍,不要搞题海战术,更不能去啃难题、偏题。可以先把舍去的题目保留,等以后随着学习的不断深入,回头总结,会起到事半功倍的效果。二、教学建议
1.教学中主要是解决二点:一是调动学生的兴趣;二是介绍最新的化学科技成就。教师应尽可能避免照本宣读,这里介绍课本上所没有的学生感兴趣的知识是能否达到教学目的的关键。尤其应注意让学生感到化学就在身边,生活中充满化学知识。这里同时要注意学生的知识面和可接受性,避免过度深奥而导致学生的不理解。
2.正式学习高中化学的第一章,教师一定要引导学生注意突破初中化学中酸、碱、盐之间复分解反应的局限性,使学生对化学反应的思维突跃到氧化还原反应的新境界中来,能不能自觉地完成这种思维突跃,往往是能不能适应今后元素化合物知识学习的一个关键。教学中:(1)注重对概念进行对比与联系,使学生建立概念。建立概念的前提就是要使学生明析概念的来龙去脉、所研究事物的对象等。如氧化、还原是“变化”,氧化剂、还原剂是“物质”等。力求通过对比联系过好概念关,这是分析和学好本节的前提和关键。(2)化合价是学习本节的入手点和突破口,也是分析解决氧化还原问题的关键点。鉴于学生在初中化合价的学习中尚存在许多疑点,建议教师首先对化合价进行复习,为学生快速识别价变提供帮助,以防止学生学习分化。(3)在引导学生分析时,建议教师有意识地、多次重复地加强诸多概念的辩证对比,并引导得出氧化还原反应的基本规律。(4)教学中应着重强调氧化与还原反应是同时发生,既对立又统一。注意学生学习中常将二者分离以及得失电子数不等或只有物质得电子却没有物质失电子的错误。
3.对离子反应的学习,是学生认识反应的又一突跃,并且在此基础上,也第一次把物质的鉴别提高到离子鉴别,这无疑对简化与深入认识反应是有利的。教学中建议:(1)做好演示实验,通过实验引入强、弱电解质的概念并加以对比,这是学好本书的先决条件。电解质概念的教学一定要注意对问题本质的强调。尤其应强调电解质概念的适用范围(化合物)、判断标准(二个条件满足其一);电解质溶液导电的前提和实质(电离是电解质溶液导电的前提,实质是自由移动离子的定向移动,即阳离子移向阴极,阴离子移向阳极);划分强电解质和弱电解质的唯一标准(划分的唯一标准是看电解质能否完全电离,与其溶解性无关这一点学生常常混淆);电解质溶液的导电能力强弱(导电能力的强弱取决于溶液中自由移动离子的浓度,很稀的强电解质溶液的导电能力就很弱,电解质的强弱跟导电能力的强弱没有必然联系)。(2)注意控制好教学的深度。学生第一次从本质上认识反应,特别是离子反应,需要有一个适应过程,不可随意拔高,否则将使学生丧失学习化学的兴趣。(3)书写离子反应方程式是学生学习化学必须掌握的重要基本功,必须重点训练。训练起点不可过高,应从易到难,不可引入复杂和定量型离子反应,主要应局限于复分解反应和简单的置换反应。(4)应加强对常见难溶性物质、难电离的物质(即弱电解质)、易挥发性物质的强化记忆教学,这对改写和书写离子反应方程式极为有利。
4.学生初次结识能量问题,加之能量问题涉及面相当广泛,而本节教学要求并不高,为此,建议:(1)教法要灵活,注重引导学生分析实例;注重让学生探索问题;注重学生得出结论。(2)要多列举日常生活中的能量变化实例,使学生感到学有所用。(3)对能源、环保等社会热点问题,教师要充分利用课本、实验、多媒体辅助教学,调动学生学习的积极性,以此对学生进行节能、环保教育
高一化学是学生学习化学基础知识的重要组成部分,这一阶段学生学的好坏,直接影响他们是否能继续深造。高中化学既是一门基础性、创造性和实用性的学科,又是一门研究物质组成、结构性质和变化规律的科学。它是研制新物质的科学,是信息科学、材料科学、能源科学、环境科学、海洋科学的基础。充分掌握现代化学学习的方法,才能跟上当今知识飞速发展的要求。
1.何为高分子化学
顾名思义,高分子就是相对分子质量很高的分子,它是高分子化合物的简称。高分子化合物,又称聚合物或高聚物,是结构上由重复单元(低分子化合物—单体)连接而成的高相对分子质量化合物。高分子的相对分子质量非常的大,小到几千,大到几百万、上千万的都有。我们有时将相对分子质量较低的高分子化合物叫低聚物。高分子化学作为化学的一个分支,同样也是从事制造和研究分子的科学,但其制造和研究的对象都是大分子,即由若干个原子按一定规律重复地连接成具有成千上万甚至上百万质量的、最大伸直长度可达毫米量级的长链分子,称为高分子、大分子或聚合物。
2.高相对分子质量与高强度
相对分子质量和物质的性质是密切相关的,是决定物质性质的一个重要因素。只有相对分子质量高的化合物才有一定的机械力学性能,才能作为材料使用。例如乙烷、辛烷、廿烷、聚乙烯、超高分子量聚乙烯,都是直链的烷烃化合物,但是分子量变化很大,其机械力学性能因而也有极大的区别。
3.高分子科学的主要内容
既然高分子化学是制造和研究大分子的科学,对大分子的反应和方法的研究,显然是高分子化学最基本的研究内容。高分子科学不仅是研究化学问题,也是一门系统的科学。高分子科学的主要内容有:如何将低分子化合物连
接成高分子化合物,即聚合反应的研究。高分子化合物的结构与性质关系。不同性质的高分子,其结构必然是不同的。为了得到不同性质的高分子,就要去合成具有特殊结构的高分子。
二、高分子材料化学的应用
材料是人类社会文明发展阶段的标志,是人类赖以生存和发展的物质基础。它是指经过某种加工,具有一定结构、组分和性能,并可应用于一定用途的物质。上世纪半导体硅、高集成芯片、高分子材料的出现和广泛应用,把人类由工业社会推向信息和知识经济社会。可以说某一种新材料的问世及其应用,往往会引起人类社会的重大变革,材料是人类文明的重要标志。如果说现在人人离不开高分子材料,家家离不开高分子材料,处处离不开高分子材料,是一点也不过分的。高分子化合物的最主要的应用是以高分子材料的形式出现的,高分子材料包括了塑料、纤维、橡胶三大传统合成材料,另外许多精细化工材料也都是高分子材料。
第一,塑料:一类是通用塑料,如容器、管道、家具、薄膜、鞋底与泡沫塑料等等;另一类叫工程塑料,其强度大,如汽车零部件、保险杠、洗衣机内的滚筒、电器的外壳等。
第二,纤维:人们开发出聚酯、尼龙、腈纶、维尼纶等高分子化合物,通过不同的加工,生产出了各种纤维制品,极大地满足着人类的需要。
第三,橡胶:天然橡胶的种类和品质都受到很大的限制,于是科学家们不断开发出了各种人造橡胶,如丁苯橡胶、丁腈橡胶、乙丙橡胶、氟橡胶、硅橡胶等。
第四,精细化工:比如使得我们的世界变得丰富多彩的各种涂料产品,如家具漆、内外墙乳胶漆、汽车漆、飞机漆等。女孩子用的指甲油,使牙齿变白的增白剂也都是涂料。还有万能胶、建筑用胶、医用胶、结构胶等黏合剂,以及各种吸水树脂等都是高分子产品。三、高分子化学与高科技的结合
当今社会,人们将能源、信息和材料并列为新科技革命的三大支柱,而材料又是能源和信息发展的物质基础。自从合成有机高分子材料的那一天起,人们始终在不断地研究、开发性能更优异、应用更广泛的新型材料,来满足计算机、光导纤维、激光、生物工程、海洋工程、空间工程和机械工业等尖端技术发展的需要。高分子材料向高性能化、功能化和生物化方向发展,出现了许多产量低、价格高、性能优异的新型高分子材料。
随着生产和科学技术的发展,许多具有特殊功能的高分子材料也不断涌现出来,如分离材料、光电材料、磁性材料、生物医用材料、光敏材料、非线性光学材料等等。功能高分子材料是高分子材料中最活跃的领域,下面简单介绍特种高分子材料:功能高分子是指当有外部刺激时,能通过化学或物理的方法做出相应反应的高分子材料;高性能高分子则是对外力有特别强的抵抗能力的高分子材料。它们都属于特种高分子材料的范畴;特种高分子材料是指带有特殊物理、力学、化学性质和功能的高分子材料,其性能和特征都大大超出了原有通用高分子材料(化学纤维、塑料、橡胶、油漆涂料、粘合剂)的范畴。
第一,力学功能材料:强化功能材料,如超高强材料、高结晶材料等;)弹材料,如热塑性弹性体等。
第二,化学功能材料:分离功能材料,如分离膜、离子交换树脂、高分子络合物等;反应功能材料,如高分子催化剂、高分子试剂;生物功能材料,如固定化酶、生物反应器等。
第三,生物化学功能材料:人工脏器用材料,如人工肾、人工心肺等;高分子药物,如药物活性高分子、缓释性高分子药物、高分子农药等;生物分解材料,如可降解性高分子材料等。
可以预计,在今后很长的历史时期中,特种与功能高分子材料研究将代表了高分子材料发展的主要方向。
四、高分子化学的可持续发展
研究高分子合成材料的环境同化,增加循环使用和再生使用,减少对环境的污染乃至用高分子合成材料治理环境污染,也是21世纪中高分子材料能否得到长足发展的关键问题之一。比如利用植物或微生物进行有实用价值的高分子的合成,在环境友好的水或二氧化碳等化学介质中进行化学合成,探索用前面提到的化学或物理合成的方法合成新概念上的可生物降解高分子,以及用合成高分子来处理污水和毒物,研究合成高分子与生态的相互作用,达到高分子材料与生态环境的和谐等。显然这些都是属于21世纪应当开展的绿色化学过程和材料的研究范畴。
参考文献:
[1]冯新德.展望21世纪的高分子化学与工业[J].科学中国人,1997,(11)