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在化工生產中,化學原料的選擇會根據化學反應的需要為標準。然而,在實驗室中,就可以非常容易的發現。即便生成一種物質,其化學原料可以有許多種選擇。例如氧氣的產生,可以采用很多種方法。在實驗室中,并不會去要求特別嚴格,也就是以經濟安全為主。而在實際的化工生產中,就要考慮很以方面。首先,化工生產要以經濟為第一原則,即開辦化工場首先要盈利,其次要考慮到原料的節約,即以最小的代價換取最大的利潤。此外,有一點也是非常重要的一點,要符合當前世界的主流———節能環保。對于化工生產而言,節能是一個難題,而環保則更是大難題。尤其是一些過濾以及電鍍等行業中的化工技術,處理結束后會產生大量的廢水。這些廢水中富含大量的重金屬以及具有危險的化學物質。一旦污染了飲用水或者是水源,對人類以及生態的影響都是非常巨大的。因此,在化工生產中,化學反應中原料的選擇是非常重要的,在化工生產中也占據一定的重要位置。
(1)納米原料在化學反應應用化工技術的重要性分析。納米是當代高端的技術,其接近微觀的技術使得很多領域都有了突飛猛進的發展。在化工技術中,納米原料也得到了應用。納米的優良特性很多,表面以及內部結構等都有著其他材料不可替代的優勢。尤其是在涂層的防護方面,納米原料可以降低溶解性,并有效隔離紫外線等外在的侵擾。在化工技術以及化工生產中,納米材料起到了非常大的抗輻射的作用,其應用前景樂觀,并進一步推動了化工技術中復合材料的發展與應用。
(2)化工技術中,催化劑是非常必要的。很多化學反應中都需要催化劑的使用,并且在大型的化工加工生產中,催化劑的作用更是不可小視。催化劑能夠有效地控制化學反應的時間,并直接影響著化學反應的效率以及速率。而在實際的化工生產中,化工技術要求催化劑的使用效率要非常高,才能滿足實際生產的標準。然而,在多數化工加工中,催化劑的效果往往都是無法滿足要求。這樣的現狀導致了化工原料的浪費,增加了環境污染等等。化工加工中,催化劑的使用最好也是采用納米材料。這樣在催化時間的控制上,以及效果的呈現上都有了非常大的提高。
2化工技術中廢物處理相關的化學反應的重要性分析
化學反應的應用不僅僅是用來進行化工加工,即不完全是進行生產,對于環保的難題———廢物的處理問題同樣是非常重要的。在當今環保為主流的時代,化工技術方面對于廢物的處理是主要課題。化學反應的充分分析與利用,在實際中進行的對比分析,掌握了化學反應的最佳條件,最佳使用率,最佳產出效果的同時,還要注意對于廢物的處理問題。長久以來,化工場的污染問題一直難以解決。主要原因在于:
(1)廢物處理過程復雜,同樣需要采用化學反應進行有毒有害物質的綜合。
(2)人們的環保意識不強,為了節約成本而不愿意去進行污染治理。以上2點分析中,可以對第一點進行重點分析,化工廠中危害最大的為廢水。廢水中含有大量的重金屬和有毒物質,需要進行處理。對于污水處理,應該安排專家,對廢水先進行抽樣化驗,分析水中含有的主要有害物質。然后再根據其化學反應原理,進行中和處理,將廢水中的有害物質沉淀,降低其危害程度,保證廢水無危害排放。
一、注重基礎,注重能力
試卷注重基本概念、基礎理論、基礎實驗,從多角度考查了化學學科素養、實驗基本原理和操作、原子結構、有機物性質、電化學、溶液化學等內容。如第10題考查了常見有機物的結構與性質,為簡單題型。考生知道淀粉與纖維素屬于多糖,在酸性條件下均可以水解,最后得到葡萄糖,考查的知識比較基礎。
試題不僅客觀題難度系數有梯度,而且主觀題更是考查了考生“了解”“理解”“綜合應用”三個層次的思維水平。例如第26題通過設計相關框圖,考查考生讀圖并獲取信息、加工信息、將信息與已有知識進行重組并解決問題的能力。整體思維容量較大,對學生的計算、推理能力要求較高,較好地實現了對考生思維品質的深度考查。
二、穩中有新,新中有變
試題在保持穩定基礎上積極創新,一方面試題形式與往年基本一致,命題知識和能力主線也保持了相對穩定;另一方面命題人在試題立意、內容選材、思維角度等方面進行了大膽嘗試,使今年的化學試題有了新的突破。例如,第12題以生活中飲用水消毒為背景考查溶液化學平衡問題,選材新穎,立意簡單,但綜合性很強。題目要求考生充分利用圖像,靈活應用信息進行綜合分析。比如A選項中平衡常數的計算,考查了兩個知識點:HClO電離常數的計算,總反應平衡常數的計算。試題要求計算HClO的電離常數難度已經不小了,再要計算總方程式中的平衡常數,顯然突破了常規的考法。
三、突出主干,體現應用
(許昌學院化學化工學院,河南許昌,461000)
[摘要] 以應用技術型人才培養的要求為出發點,根據“無機及分析化學”的教學現狀指出存在的突出問題:內容多與課時少,教學的方法和傳統的手段,學生學習方法不得當,課程配套資源缺乏,教師與學生交流溝通的渠道窄。針對教學中出現的突出問題,進行了教學改革。通過更新教學理念,合理安排教學內容,豐富教學手段,構筑網上教學平臺,引導學生養成良好的學習習慣等措施,解決了教學中存在的突出問題。又采用驅動教學法培養學生的主動思考能力,利用創業案例培養學生的創新創業意識,通過介紹地方經濟特色開拓學生的視野。幾年的教學實踐證明,教學改革取得了良好的效果。
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關鍵詞] “無機及分析化學”課程;應用技術型人才培養;教學改革;創新創業;網上教學平臺;任務驅動教學法
[中圖分類號] G642.4 [文獻標識碼] A [文章編號] 1674-893X(2014)06?0097?02
“無機及分析化學”是我校化學化工學院、新材料與能源學院、食品與生物工程學院各專業大一新生必修的專業基礎課。教材選用浙江大學編寫的“無機及分析化學”,內容包括無機化學和定量分析兩大板塊,主要包括化學反應的一般原理、四大平衡和滴定法、物質結構和元素化學。為了更好的培養應用型技術人才,提高教學質量,我們對“無機及分析化學”的教學改革進行了一些探索。
一、教學現狀與存在的問題
(一)內容多與課時少的矛盾
該課程安排的總學時數為60 學時,除去少量自學內容外,需要講授物質的聚集狀態、化學反應的一般原理、定量分析基礎、四大平衡和滴定法、物質結構基礎、元素化學等內容。且教材為2007年出版,隨著科學技術日新月異的發展,需要教師把學科前沿的內容不斷添加到教學內容當中。要在這么短的時間內講授該課程通常會滿堂灌、趕學時,這樣的結果會導致教師授課壓力大,學生聽課吃力,教學效果差。
(二)教學方法和手段傳統
學生學習的特點是喜歡學習與生產、生活息息相關的“有用知識”;懼怕學習枯燥乏味的理論知識;理解能力強但缺乏主動思考問題的能力。而教師的教學理念、教學策略和教學手段都比較傳統和單調,內容主要是課本上的理論知識,學生缺乏感性認識感覺枯燥乏味;課堂上仍然是老師講學生聽,學生被動接受缺乏主動思考,學生的積極性不高,難以達到培養應用技術型人才的目的。
(三)學生學習方法不得當
學習該課程的為大一新生,學習方法還在延續中學階段的做法,基本不做課前預習,主要靠課堂聽講。由于大一學生學習任務重,通常老師不會給學生留太多作業,匱乏的訓練使學生容易眼高手低。因此,對于內容豐富、理論繁雜、進度較快的“無機及分析化學”來說,采用中學階段的學習方法不能有效地學習。
(四)課程配套資源缺乏
大學階段注重對學生學習能力的培養,部分內容需要學生在課下自學,課堂上講授的內容也需要學生在課下復習鞏固。而教材缺少配套的電子教案、課件、動畫、視頻和習題解析,不利于學生課后自學。
(五)教師與學生交流溝通的渠道窄
在平時教學中,教師與學生的交流溝通主要在課間休息時間和課余輔導時間,學生很少找老師主動交流溝通,造成交流溝通的渠道過窄。
二、改革探索
(一)明確教學目標,合理安排內容
與化學專業相比,化工、材料等專業學生對無機及分析化學只需掌握基本概念、基本原理即可,重點是如何運用所學到的知識去解決生產實際問題。教材中“深度”的理論知識其實對化工、材料等專業的學生并不適合,學生在今后的生產實踐中也很難用到。因此我們在課堂上重點講授基本概念及基本原理,要求學生理解基本概念、掌握基本原理即可。通過壓縮“深度”理論知識,減輕了教師的授課壓力,在課堂上能夠把主要精力放在培養學生的應用能力上來。例如:在第二章化學反應的一般原理的講授中,涉及化學熱力學、反應動力學、化學平衡等大量的理論知識。我們在講授該章節時,不給學生灌輸過多的理論知識,只要求掌握基本概念、基本公式和基本原理,重點放在化學反應一般原理的應用上。以工業上氨氣的生產和硫酸的生產為例,讓學生從反應的方向、平衡的移動、反應的快慢、生產的成本、設備的安全性、對環境的污染等方面結合所學的理論知識確定生產的工藝流程。從而使學生能夠利用所學的理論知識解決實際問題,達到了培養應用能力和素質的目的。
(二)以學生為主體,培養主動思維能力
應用技術型人才除了要有扎實的理論知識外,還必須有主動思考的能力。能夠在實際生產實踐中主動去發現問題,根據所學的理論知識擬定方案,通過實踐解決問題。以學生為主體,培養主動思考的能力顯得尤為重要。在“無機及分析化學”的教學中,我們通過恰當地使用任務驅動教學法來達到這一目的。任務驅動教學法是以學生為主體,任務為驅動的一種教學方法。教師把教學內容設計成一個或若干個具體任務,以實例為先導提出問題引導學生思考,學生同過獨立或協作完成任務,達到學習新知識和新技能的目的[1]。在學生完成“任務”的過程中,培養其分析問題、解決問題的能力。例如:在第一章第四節稀溶液的通性中,先設計幾個問題,例如:融雪劑是如何除雪的?植物抗旱、抗寒的生化基礎是什么?根部吸收的水是如何到達紅杉樹冠的?帶著問題引導學生學習基本概念、基本原理和基本公式,學習完后學生利用掌握的理論知識來解決這些問題,最后讓學生設計一個海水淡化裝置。
(三)充分利用網絡空間,構筑網上教學平臺
網上教學平臺是課堂教學的延續,充分利用網絡空間,構建網上教學平臺既有利于學生充分獲取學習資源,又提供了教師與學生交流溝通的廣闊空間[2]。我們利用學校的“網絡空間”構建了“無機及分析化學”的網上教學平臺,將教學大綱、課件、電子教案、動畫、視頻和自測題等資源放在網上。學生在學習課程前可以了解教學大綱的內容,把握章節的重難點,可以利用課件、電子教案進行課前預習和課后復習。動畫和視頻資源可以增強學生的感性認識有利于自主學習,自測題可以滿足學生進行自我訓練的需求。網上教學平臺提供了大量的教學資源,彌補了課程配套資源缺乏的不足。同時,利用網上教學平臺,學生可以方便地向老師提出問題老師予以解答,拓寬了教師與學生交流溝通的渠道。
(四)介紹地方經濟特色,培養創新創業意識
創新精神是提高大學生生存競爭力的重要因素,大學生要想在激烈的社會競爭中脫穎而出,除了要有扎實的理論基礎還要有創業精神和意識[3]。而現階段對學生創新創業意識的培養主要是通過創新創業大賽和創新創業項目為載體來實施的。如何通過課堂來培養學生的創新創業意識還是一個難題。我們通過在課堂上介紹生活中與化學化工相關的創新創業實例,引導學生建立起創新創業的意識。例如:在課堂上介紹河南輝縣農民利用山洞和野生柿子來釀造保健醋大獲成功,湖南農民利用廢木料來提取焦油變廢為寶,利用秸稈制取乙醇從中獲利等案例潛移默化的引導學生逐步建立起創新創業的意識。通過介紹“人造金剛石”“鈞瓷窯變”“創新藥物”等內容把地方經濟特色也融入到課堂教學當中,開闊了學生的視野。
(五)豐富教學手段,提升教學效果
多媒體教學可以利用豐富的圖片、動畫、視頻和聲音資源,把抽象晦澀的理論知識通過直觀生動的形式表現出來,幫助學生理解和學習[4]。制作、收集與無機及分析化學相關的圖片、動畫和視頻,充分發揮多媒體教學的優點,增強學生的感性認識,提升教學效果。例如:在物質結構基礎中,原子結構、分子結構以及化學鍵理論等內容比較抽象,理論性較強,很難用語言和文字描述清楚,學生也難于理解。可以使用Chembio 3D、Gaussion等軟件進行分子模擬,通過圖片和動畫幫助學生學習,不僅能提高學生的理解能力,還能有效激發學生的學習興趣。
參考文獻:
[1] 徐肇杰.任務驅動教學法與項目教學法之比較[J].教育與職業,2008(11):36-37.
[2] 何玲,王西平,劉樹文.網絡教學綜合平臺在專業課中的應用[J].教育教學論壇,2014(3):259-261.
[3] 王雪飛.大學生創新創業意識的培養和實踐[J].學校黨建與思想教育,2013(11):73-74.
1精選教學內容
新的人才培養方案要求在教學過程中不能盲目追求高、精、深,要充分考慮人才供給與社會需求的關系,以為地方經濟發展培養優質應用技術型人才為導向,我們選用朱炳辰教授主編的《化學反應工程(第五版)》作為教材。在教學內容上我們將整個教學內容分為三大塊,第一部分是緒論,在教學過程中通過組織學生討論平頂山區域煤化工鹽化工發展狀況,引導學生提出化學反應工程的研究任務、對象和研究方法,激發起學生的學習興趣。我校為新近升本的二本院校,生源特點是學生基礎較差,根據學生的特點結合多年教學經驗,重基礎知識教學效果較為理想,因此,教學內容的第二部分選擇化學反應工程的基本原理、理論和研究方法,精選化學反應動力學、混合與返混、反應過程熱量與質量傳遞、復合反應的選擇率與收率、反應器熱穩定性等內容,突出講解影響反應結果的工程因素,為學生開發反應過程和反應器打下扎實的理論基礎。基礎理論的學習是為了應用,第三部分選擇反應器設計、反應器的數學模型和反應器中的傳遞過程的影響作為重點內容,通過理想的間歇釜式反應器、全混流反應器、平推流反應器的學習,使學生掌握用數學模型進行反應器設計的基本方法,對反應與傳遞對反應過程的開發,反應器的放大設計的影響有深刻的認識。
2改進教學方法
應用型人才既要具備扎實的基礎理論,更要有較強實踐能力和解決問題的能力。在反應工程課程教學過程中,突出應用導向,通過由教師教導為主向以學生學為主的轉變、案例教學、課程設計來強化基本原理、基礎知識,精煉反應器設計、達到突出能力的效果。隨著高校的擴招,教學對象的智力因素和學習能力已經產生了巨大的變化,我校不少學生習慣于被動式的學習方式,不愿意主動思考。怎么樣在教學過程中充分調動學生的積極性,發揮學生的主觀能動性尤為重要。在緒論部分教學中,我們采用由老師拋出問題“平頂山的煤資源和鹽資源豐富,現在要擴建年產40萬噸氯堿新廠,如果你是廠長的話你該怎么辦”,再引導學生展開討論,如根據年產量確定日產量、選用反應器、確定反應器的體積、確定需要的其他配套裝備等等,學生反應非常熱烈,通過討論由學生總結出化學反應工程的研究對象,任務,研究方法,學生經過自己積極思考,大腦風暴后得出結論,大大激發出他們的學習興趣。在基本原理、理論的教學過程中,重點講處理問題的方法。反應工程中的基本概念由老師主導精講,如混合與返混、收率與選擇率等概念,強調反應工程處理問題的思維方法,即工程因素通過影響反應物的濃度和反應溫度來改變反應結果。對于較難的溫度和濃度對反應速率的影響部分,教師詳細講述解決問題的思路,將學生合理分組,提前安排學生自己學習,安排課堂討論,學生通過自主討論,舉一反三,掌握工程因素對反應影響途徑和解決問題的思路、方法。反應器設計部分教師詳講每種反應器的特點,重點講述反應器設計的思路,列物料衡算和熱量衡算式,帶領學生推導出間歇反應器的設計方程,再由學生自行推導其他理想反應器的設計方程,學生在推導過程中根據不同反應器的特點,歸納總結,找其中的異同點。通過反復訓練,讓學生學會獨立思考問題、發現問題,培養學生分析問題并解決問題的能力。在反應工程課程的課堂教學中,如何提高學生的學習興趣,培養他們的創新意識,工程意識,讓學生把化學反應工程的基礎理論與企業生產相互銜接起來,真正從工程角度去揣摩生產工藝的每一環節,繼而成長為一名綜合素質高、技術本領硬的卓越工程技術人才,具有十分重要的意義。在與工業反應器聯系緊密的反應器設計部分教學中,針對性的采用案例教學,選取與教學內容相關的案例“年產3萬噸尼龍66間歇聚合釜設計、年產5萬噸甲醇管殼式反應器設計、年產5萬噸苯乙烯絕熱徑向反應器設計”,理論課講述之前將案例材料發給學生,讓學生熟悉材料,再進行理論講解,以所選取的案例為例,講解設計思路,例如如何確定反應器體積、操作條件、設備材質結構的確定等,課后由學生分組討論合作,自行完成設計任務,然后組織學生進行匯報答辯,對所完成的設計進行分析討論以及評價。學生通過針對性的設計練習,激發出學生的學習熱情,培養其應用理論知識解決實際問題的能力。
3積極參與產學研一體化
通過課堂教學改革由知識本位向技能本位轉型只是一個方面,是培養應用技術型人才的一種手段,從根本上真正提高教學質量的關鍵是大力開展產學研一體化,充分利用學校和企業兩種不同的教育環境和教育資源,通過學和企業雙向培育,將理論知識、技能訓練和企業實際工作經歷有機結合,培養高素質的應用技術性人才。在本課程的教學中,充分利用我院的校企合作平臺,與許昌龍興達煤化有限公司,河南賽福特農產品檢測服務有限公司等單位進行專業對接,為學生創建校外實習基地,保證理論知識在實踐中的應用,企業為學生提供部分工作崗位,使得學生在校期間能接受到真正的高技能訓練。
4結語
關鍵詞:無機化學 教學探討
《無機化學》是化學專業、應用化學專業、化工工藝專業等化學類專業的第一門專業基礎課。學習本課程具有重要的承上啟下作用,它是培養專業人才的整體知識結構及能力結構的重要組成部分,同時也是后繼化學課程的基礎。通過本課程的教學,使學生掌握物質結構的基礎理論、化學反應的基本原理、元素化學的基本知識,培養學生具有分析和解決一般無機化學問題的能力。
針對我校中職學生基礎差的特點,為了讓學生能掌握知識點,并能靈活運用,我對《無機化學》的重點章節—— 《化學反應速率和化學平衡》內容做了以下幾個方面的教學探討。
一、教學目標
教學目標就是預期教學結束時所應達成的學習結果或終點行為。教學目標既是教學活動的出發點,又是教學活動的歸宿,是教學過程一個不可缺少的組成部分。我在設定這章教學目標時圍繞了兩個重點展開。第一:影響化學反應速率的因素,第二:影響化學平衡的因素。在教學中,我簡化運算,強調運用,向學生講明熟記、理解、運用內容。使學生學習起來更有目的性,做到心中有數。具體做法和要求是:
1.能寫出化學反應速率表達式V=C/T,單位,運用公式進行簡單計算。
2.熟記影響化學反應速率的因素,并能判斷化學反應速率的變化。
3.根據平衡示意圖建立化學平衡的概念。
4.熟記化學平衡的特點,并能利用化學平衡常數進行簡單的計算。
5.熟記溫度、濃度和壓強對化學平衡的影響。
6.理解影響化學平衡的因素,能判斷化學平衡的移動方向。
7.理解化學反應速率和化學平衡在生產中的應用。
二、 教學要求
在教學實踐中,我直接采用演示實驗探究溫度、濃度對化學反應速率的影響,省略了理論推導。采用這種方法,現象更直觀,能讓學生加深印象,深刻記住結論,并能培養學生利用實驗探究、分析、解決問題的能力。在教學要求方面,我做了以下工作:
1.教師通過演示實驗探究溫度、濃度對化學反應速率的影響,培養學生利用實驗探究、分析、解決問題的能力。
2.教師通過運用勒夏特列原理對化學平衡的移動情況的分析和判斷,培養學生的思維能力。
3.實驗過程中,教師要強調藥品的使用安全,講明實驗原理、目的。
4.教師在考試過程中要注意考中教,引導學生考中學。
3.考核
關于考核,我做了如下嘗試:
考核分兩部分進行:第一:技能考試;第二:理論考試,參加了技能考試方可參加理論考試。所謂技能考試就是自己設計實驗,操作實驗,并對實驗現象用理論知識解釋。以下有五個問題需要學生需要抽取三個內容設計實驗:
1.濃度對反應速率的影響。
2.溫度對反應速率的影響。
3.催化劑對反應速率的影響。
4.濃度對化學平衡的影響。
5.溫度對化學平衡的影響。
技能考試的優點:理論聯系實際,培養學生動手能力。學生由被動、機械的操作變為主動、探究的實驗,活躍了學生思維,開發了學生潛能,使學生成為了實驗教學的主體,在實驗中去發現、去感受、去探究,學生的潛力在實驗的過程中得以挖掘。學生親自做實驗印象更深刻,這時學生變成操作者、實驗者,思考問題變成主動。技能考試的缺點:知識面不能覆蓋全章。這就有了理論考試,理論考試很全面,理論考試起到查漏補缺的作用。
《化學反應速率和化學平衡》是《無機化學》的主要內容,通過對這個部分教學的探討,是我對《無機化學》教學進行了一次嘗試,對于培養學生學會學習,學會思考,學會研究方面起到了一定作用。我深切感到:教學改革需要大家不斷地努力、探索和實踐。
參考文獻:
[1] 胡育,張元勤等,無機化學教學改革初探 樂山師范學院學報,2011年5月
藥物化學需重點設計以確立前期所涉及的概念,使學生對相關應用產生興趣,知道科學的跨學科性,完成對藥物如何工作的基本理解。生物模型被用來體現一般的化學概念,且分為三個教學單元加以進行:1)了解藥物作用分子基礎的普通化學核心知識為基本主題。2)用于強調普通化學基本原理如何控制藥物作用機理的炎癥醫療方法。3)以神經科學連接化學、生物學和心理學,包括各種藥物如何擾亂激素受體相互作用等神經遞質作用的分子基礎。上述主題的相互依存性需要以一種簡化的螺旋式方法在整個學期反復重新審視相同的原理,以便學生將掌握的有限材料了解得更為詳細。相應地,這種主題模塊使學生明白想了解生化藥物的作用需要掌握那些基本概念,而后續教學單元便強化這些概念。這一創新型課程設計還為學生有效學習后續課程(物理、有機化學等)帶來批判性思維技能和有效的學習習慣。通過將化學基礎知識應用到醫學相關模型中,強調解決問題的學習。學生需完成兩或三次課堂測驗和期末考試,通過簡短的回答問題,強調解決問題、批判性思維和綜合應用。
基本原理
本課程的前三分之一致力于學生需要知道如何理解藥物作用的基本理論,包括化學鍵、分子間的作用力、平衡和溶解度等。雖然普通化學基礎內容在原則上與背景材料相關,但整合原理及強調應用的案例材料卻大受限制。為此,學生們需要補充藥物化學教材,而教師需要為課程撰寫相應的問題集,以應用型方式綜合各種概念,加強這些化學知識基本原理的運用。整個教學過程,以縮合反應為同學們介紹化學反應時極性的應用(例如肽的合成、信號轉導途徑的磷酸化等)。這一階段的課程也可用來介紹下面課程中主要大分子的結構元素。重點放在磷脂,這是分子進入細胞必須穿透的主要障礙。學生在了解維持細胞結構完整性的分子間力和脂化學的同時,再次回到縮合反應。有關氨基酸化學和物理性質的教學可以有效地用于演示酸堿平衡最基本和最復雜的方面。結果讓學生對各種氨基酸的結構有一程度的了解,知道側鏈化學性質如何影響相關分子間力,使蛋白維持在一起。此外,核酸的結構也在這一階段的課程中引入相似的介紹。
炎癥藥物法
炎癥的醫療方法是體現基本化學問題如熵、自由能、化學動力學和溶解度的一種理想模式。炎癥中環氧合酶(COX)的結構和功能關系可為學生提供一個有趣的酶動力學圖解,以便學生體會到分子間力對熵、自由能、平衡和酶活性的影響。對COX同工酶COX-1和COX-2活性部位結構差異的仔細評估以及有選擇性地抑制COX-2的藥物設計方法進行討論,闡明結構上的差異最終影響平衡和動力學常數。與采用的螺旋式教學方法一致,通過評估螺旋藻在環氧合酶的活性位點的聚積,以及與西樂葆、乙酰氨基酚和布洛芬對COX抑制作用的比較,讓學生對可逆和不可逆的酶抑制作用加以區別和理解。在解釋蛋白質作為細胞受體的重要性時,對參與炎癥的各種細胞受體進行討論,尤其是定性和定量地重點討論藥物與受體的作用。期間,學生們能夠感受到描述藥物與受體和底物與酶相互作用結合常數之間的相似性。重點放在如何對藥效學作用定量和配體結合對蛋白結構的影響。通過分析配體與諸如莫昔芬和己烯雌酚等雌激素配體的相對親和性,講解關于配體和底物結構特性對受體作用解離常數的影響,包括劑量-反應曲線解離常數、EC50值和最大生物效應。盡管這些重要的概念在傳統的普通化學課程沒有涉及。
神經科學連接化學、生物學和心理學
本課程的神經科學知識相作為有效的頂點,特別強調先前涉及的化學概念并引入現代相關問題(神經遞質、麻醉等)。絕大多數學生認為這是普通化學學習過程中感受最迷人和吸引人的部分。神經科學模塊以膽堿能和腎上腺素能神經系統以及這些系統中的主要受體和激活或抑制特定反應的相關配體為起點。接著介紹針對這些系統來治療呼吸系統和心血管病的治療方法。其中,分析離子通道的熱力學和能斯特方程以使學生了解和預測離子跨越濃度和電勢梯度的運動。參與神經信號傳遞的蛋白分子協同作用可為理解蛇毒、肉毒桿菌毒素、神經氣體和其他神經毒素等的毒性作用機制提供了豐富的背景知識。剩下的神經科學知識模塊主要集中在精神活性物質。這一教學欄目的目的是讓學生接觸到精神疾病及其相關治療的分子基礎。探索突觸化學可讓給學生理解神經遞質濃度如何由臨床或其他外來物質調節。這部分課程內容跨越興奮劑(可卡因、安非他明)、抑制劑(酒精、巴比妥、苯二氮卓類)(典型和非典型抗精神病藥物)、抗抑郁藥、迷幻劑、大麻、鴉片類藥物、局部麻醉劑和全身。鑒于歷史上化學藥物的濫用,本節所包含內容似乎特別能提高科學素養,尤其學生對精神活性分子的興趣。
關鍵詞:爆炸;防爆原理;防爆技術;防爆措施
中圖分類號:TD714 文獻標識碼:A
爆炸根據其發生特點分為人為原因爆炸和非人為原因爆炸,人為爆炸多發生在開山開采、道路修筑等的施工中,而在生產活動中,爆炸則是一種不良現象,違背人們意愿造成巨大國家財產損失和人員傷亡的爆炸稱為事故性爆炸,如瓦斯爆炸、粉塵爆炸、鍋爐及壓力容器爆炸等。本文以事故性爆炸為分析對象,簡要闡述爆炸事故分類、特點、發生條件以及防爆基本原理和技術措施,對學習和掌握爆炸預防和防護基本原理及技術措施具有指導性意義。
1.爆炸事故分類及發生條件
1.1 爆炸事故分類。爆炸事故分類方法很多,既可以按爆炸前后物質成分變化情況分類,也可以按爆炸事故過程類型分類,或按爆炸反應相態進行分類等。目前常用的分類可以分為物理爆炸、化學爆炸和核爆炸。體系中物質因狀態或壓力發生突變而引起的物理能量快速釋放,并轉變為機械功、光、熱等能量形式的爆炸現象稱為物理爆炸。體系中物質以極快的速度發生放熱化學反應,并產生高溫、高壓氣體而引起的爆炸現象稱為化學爆炸。化學爆炸的顯著特點是爆炸發生前后,體系中物質的性質和組分都發生了根本變化。核爆炸能量釋放來自核裂變(如U235裂變)或核聚變反應,核爆炸過程所釋放的能量較其他類爆炸要大得多和集中得多。
1.2 爆炸發生條件。物理爆炸是一種因體系中物理能量失控而導致物質以極快的速度釋放能量,轉變為光、熱、機械功等能量形式的爆炸現象。化學爆炸發生條件從爆炸反應特征看,化學反應要成為爆炸反應必須同時具備反應過程放熱性、反應過程高速度和反應過程產生大量氣體產物等三個條件。
2.防爆基本原理
爆炸性物質及危險場所不僅種類多樣,數量巨大,而且作用情況相當復雜。為防止爆炸的產生需要從物理爆炸和化學爆炸所形成的條件入手來對爆炸進行預防控制,爆炸的發生需要具備五個條件:可燃物、助燃劑(氧化劑)、密閉的空間、可燃物和爆炸物的混合物、火源等。
2.1 控制可燃物濃度。關于可燃物濃度與爆炸超壓的關系,可燃物濃度與爆炸超壓兩者之間成正比關系,因此為做好爆炸的防止與控制關鍵是要做好對于可燃物濃度的控制,當可燃物濃度低于氧化劑的濃度時可燃物燃燒所產生的熱量將會降低使其不足以完成氧化反應或是氧化反應不完全,通過降低可燃物濃度會使得爆炸超壓隨之降低,當濃度增大到爆炸上限以上時,反應的放熱量將不足以維持火焰傳播,可燃物不會著火。因此,適當的控制可燃物的濃度,可以有效地預防爆炸事故的發生,或降低爆炸事故的破壞程度,對于可燃物堆積后視可燃性氣體濃度較高的區域應當做好通風以降低現場發生爆炸的幾率。
2.2 控制氧濃度。燃燒爆炸屬于氧化反應,控制好氧化劑的濃度也是防止爆炸產生的重要手段之一,為實現對于氧化劑濃度的控制可以通過向可燃氣體/空氣混合物中加入情化介質,可以縮小爆炸混合氣體的爆炸極限,當可燃性氣體與氧化劑混合物中沖入大量的惰性氣體時,可燃氣體/空氣混合物在遭遇到明火時將不會再發生著火、燃燒或爆炸,從而可以有效地防止爆炸的發生。
2.3 控制點火源。爆炸的產生需要滿足5個必要的條件,控制點火源也是控制或是消除爆炸的有效措施之一,在生產生活中為避免爆炸的產生在可燃性氣體或是可燃物堆積的場所應當加強對于點火源的管控,避免爆炸的發生。由于爆炸發生的點火源的多樣性需要在不同的場合根據現場的實際情況制定切實可行的措施來對點火源進行管理,避免火種的產生。
2.4 控制爆炸破壞效應。爆炸性混合物處于相對封閉空間內,使爆炸的包圍體碎片高速飛散,同時作用有空氣沖擊波,導致爆炸事故具有巨大的破壞力。因此,為了降低爆炸所產生的破壞力應盡可能地形成開放性的空間,此外在建筑設計中還可以通過設計抗爆型的包圍體或隔爆墻的設計等防爆技術措施,降低爆炸的破壞程度。
3.防爆技術措施
做好爆炸的控制與預防是避免爆炸產生的兩個重要的方向,預防主要針對的是爆炸產生所需要的5個重要的條件,通過在現場加強對于爆炸產生所需必要條件的檢查與管控使得無法形成爆炸產生所必須的條件從而預防爆炸事故的產生。做好爆炸的控制與防護則是應當通過控制爆炸破壞力形成,從而將爆炸所產生的破壞力降至最低,兩個方向一個針對的是爆炸的事前預防、另一個則針對的是爆炸的事后防護,兩者側重點不同,為降低爆炸所產生的影響應當加強對于爆炸的預防。
3.1 預防性技術措施。爆炸預防性技術措施分為控制工藝參數、防止爆炸性混合物形成、控制點火源和防爆監控措施4個方面。針對工業生產中由于工藝參數所導致的爆炸應當加強對于工業生產中的溫度、投料、跑、冒、滴、漏等的控制和緊急情況停車處理等內容,通過對工業生產中的工藝參數進行正確的控制避免出現超溫、超壓、物料跑漏等情況的產生能夠有效防止爆炸的產生。防止爆炸性混合物形成爆炸預防性技術措施是指在存在爆炸性物質的生產過程中,加強對于氧化劑的控制以免形成可燃物和氧化劑的混合物。控制、消除點火源是有效地預防爆炸事故的重要技術措施。防爆監控措施分為信號報警、安全連鎖和保險連鎖等方法。
3.2 防護性技術措施。爆炸防護技術措施有惰化防爆、爆炸抑制、爆炸阻隔、爆炸泄壓和爆炸封閉5種措施。氧氣是爆炸發生的重要的氧化劑,因此,通過在空氣中充入惰性氣體壓低空氣中的氧氣的含量是惰化防爆的主要原理。爆炸抑制則是通過對工業生產進行詳細的監控當檢測到溫度增高可燃物濃度達到爆炸極限、點火源的光信號、壓力升高、燃燒產物的二氧化碳等信時,通過注入惰性物質的方式來打破爆炸產生所滿足的條件,從而阻止爆炸的產生。爆炸阻隔是在爆炸發生后將爆炸燃燒控制在一個范圍內,避免爆炸蔓延造成二次傷害。爆炸泄壓是在爆炸初始或發展階段,通過泄壓口將封閉空間內的高溫、高壓燃燒、未燃燒物質向事故池、防爆門等薄弱環節泄出,使包圍體免遭破壞的一種爆炸防護技術措施。爆炸封閉通過在爆炸周邊形成密閉包圍的環境將爆炸控制在密閉的空間內從而使得周邊的設備、人員、建筑物或環境避免遭受破壞或傷害的一種防爆技術措施。
結語
在生產活動中爆炸事故的發生,往往造成嚴重的事故后果,工業事故性爆炸不僅嚴重威脅著工礦企業職工的人身安全,造成了巨大的國家財產損失,甚至已成為影響國民經濟建設的重要方面。本文對爆炸事故分類、特點、發生條件以及防爆基本原理和技術措施施進行了詳細論述,可以對爆炸災害的預防和防護的原理加深掌握和理解。預防與控制爆炸災害的任務迫切而繁重,掌握爆炸原理和防護措施對于安全工作來說是非常重要的。
參考文獻
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關鍵詞: 波譜分析 應用模式 教學實踐
在化學本科專業課程設置中,有機化學主要圍繞物質的結構和性質展開,主要講述化合物的物理和化學性質,很少涉及結構表征。而結構表征問題是學生在后續科學研究和企業生產中經常遇到的問題。因此,為順應學科發展和學生就業深造需求,淮北師范大學化學與材料科學學院已將《波譜分析》納入應用化學專業本科教學之中。該課程講解的主要內容包括紫外-可見吸收光譜(UV)、紅外光譜(IR)、核磁共振譜(NMR)及質譜(MS)的基本理論與一般解析方法及四大光譜的綜合解析方法。通過本課程學習,學生有效地把化學基礎知識和化學實驗連接起來。因此,波譜分析課程的開設在培養化學專業人才中發揮著重要作用。然而,在大學期間,波譜分析中各類光譜學的基本原理比較抽象,不易理解,更難以運用所學相關知識推測出未知化合物的結構,導致學生對波譜分析課程的重視程度較低。針對這種情況,如何降低學習難度,培養學生興趣,讓學生充分理解并掌握波譜解析的基礎知識,拓寬學生知識面具有重要意義。為此,基于學生分析問題和解決問題等應用能力的培養,我們在教學中做了一些有益嘗試。
一、合理設計緒論部分,激發學生興趣
大學期間,學生通過系統學習化學課程,掌握了化學專業基本知識;通過化學實驗操作,熟悉化學反應的性質和物質之間的轉化,但往往忽視化合物結構表征的關鍵性問題。針對此問題,在課堂教學中拋出問題,讓同學們設計辦法解決化合物表征的問題。以問題方式引出波譜分析課程的重要性,激發學生學習興趣。學生只有充分認識到波譜分析的重要性,產生強烈學習興趣,才能增強學習效果。
為了進一步使學生了解波譜分析的重要地位,及時向學生介紹波譜分析的發展歷史,讓學生清楚地認識到波譜分析的重要性。波譜分析主要經過兩個階段,20世紀中期以前是經典的化學分析階段,主要通過化學分析表征化合物結構。其中最為經典的例子是嗎啡結構的鑒定,從被發現到確定結構經歷了一個多世紀。同時,在化學分析過程中,存在實驗樣品量大,實驗操作較為煩瑣,實驗周期長等諸多缺點。20世紀中期以后隨著紫外光譜分析儀和紅外光譜分析儀器的出現,特別核磁共振儀器的出現,縮短了化合物鑒定的周期。因此,現代波譜分析具有快速簡便、準確度高等諸多優點。另外,在教學過程中要讓學生了解開設波譜分析課程與已開設的化學專業課和化學實驗課程之間的關系,使同學們更好地理解課程設置的意義,讓學生認識到學習本課程的重要性,更有利于激發學生學習興趣。
二、精選教學內容,強化應用目的
通過緒論部分的學習,同學們具有較高的學習興趣。但波譜分析基本原理比較抽象,講解內容比較枯燥。因此,必須講解各類譜學的基本特點和作用,學生通過比較后有目的地學習各類譜學基本知識。波譜分析主要涉及數據處理,通過簡單的記憶方法,難以掌握波譜學基本知識。針對該問題,教師必須精選教學內容,讓同學們掌握基本規律,在理解的基礎上記憶相關數據,往往有利于達到較好教學效果。比如,在紅外光譜中,同學們要熟練掌握官能團的各類特征、官能團的出峰大致位置。如羰基的出峰位置在1700cm-1左右,這是典型的羰基吸收峰出峰位置。在有機化合物中含有羰基的化合物有醛、酮、酯、酰胺等類化合物。因此,通過分析各類含有羰基化合物的譜圖,學生比較容易掌握這些特有的官能團,同時強化應用能力。然而,各類譜學的基本原理相對比較羞澀難懂,但在波譜分析中比較重要。因此,教師需要借助多媒體輔助教學手段,并用通俗易懂的講解方式講透各譜基本原理。同時在分析譜圖的時候,穿插講解基本原理在譜圖分析中的應用,舉一反三,提高學生分析問題和解決問題的能力。
三、優選典型例子,提高綜合分析能力
波譜分析是一門實踐性很強的學科,同學們在系統學習紫外光譜、紅外光譜、核磁共振和質譜等基本知識后,必須通過練量波譜習題才能熟練掌握譜圖解析的技巧。因此,僅依靠課后習題,難以達到學生學習要求。因此,要求教師在平時盡可能多地累積各類譜學譜圖,在教學過程中優選典型例子。另外,教師根據自己的科研成果積累相關譜圖,向同學們展示綜合分析能力在科研過程中的作用,不僅激勵學生求知欲,更能提高學生綜合分析能力。再者,波譜分析涉及許多學生未接觸過的精密儀器和圖譜,可根據學校條件,帶領學生參觀紅外、核磁等儀器,讓同學們測試自己合成產物,并指導學生進行譜圖解析,因而進一步提高學生綜合分析能力。
綜上所述,波譜分析是一門應用性較強的課程,內容繁多,基本原理比較抽象,不易理解。因此以應用為目的的導向模式更容易讓學生產生興趣,達到學以致用的目的。結合我校實際情況,我們采用多媒體教學手段,并通過合理設計緒論、精選教學內容、優選典型例子等方法達到了較好的教學效果。
參考文獻:
關鍵詞:高考化學;試題分析;啟示
中圖分類號:G633.8 文獻標識碼:A 文章編號:1992-7711(2014)06-0123
一、新課標高考化學試題的特點
1. 重視考查學生的能力
新課標高考化學試題形式上是考查學生化學基本原理和反應規律的掌握情況,本質上是考查學生的化學學科科學素養和所掌握的基本思想方法,也就是考查學生獲取和解讀信息的能力、調動和運用知識的能力、知識的重組和推理能力、化學實驗探究能力。高考化學試題以圖像、表格、工業生產流程、實驗裝置選擇和連接、實驗設計和評價等多樣化形式呈現新信息,考查學生獲取知識的能力以及將新信息和原有知識整合、重組為新信息塊的能力。如2012年高考新課標理科綜合化學27題,試題中給出光氣(COCl2)分解反應達到化學平衡時各物質濃度在不同條件下的變化圖像,要求學生從圖像中捕捉答題信息,真正考查學生的知識遷移能力和接受、吸收信息的能力。試題有新意,體現了新課標高考試題考查能力的要求。
2. 化學基礎知識常考常新
重視基礎知識的考查是高考永遠不變的著眼點。化學基礎知識試題考查分數在高考試卷中占60%左右。考查的基礎知識比較全面。高考化學學科試題主要考查化學概念、原理等基礎知識,如氧化還原、離子反應、阿伏伽德羅常數、物質的量、化學反應速率和平衡、蓋斯定律、物質結構和元素周期律、電解質、電化學、反應熱、元素化合物知識及與實驗、計算的融合、有機物代表物的分子組成、結構、性質及用途等。
3. 重視實驗探究
新課標高考化學實驗試題源于教材,小中見大,重點考查儀器的選擇和使用、實驗探究方案的設計、實驗步驟的表述、實驗現象的分析和解釋、實驗方案的改進、實驗方案的評價和誤差分析等。試題綜合了化學基本概念和理論、元素化合物知識,定性與定量相結合。新課標高考化學實驗試題通過過程、方法、目標的考查,進而考查學生的實驗探究能力。
4. 試題情景更加真實
新課標高考試題淡化了傳統的單一地從化學反應視角、微觀視角呈現的形式,密切聯系生活、科技、生產實際,試題情境更加豐富、多樣。高考化學試題不是簡單考查學生對知識點的記憶和重現,而是考查學生把所學化學基礎知識遷移到新情境中的能力和對實際問題的分析、解決能力。讓學生在解答問題的過程中,感受化學知識的實用價值,激發學生學習化學的熱情。這是新課標理科綜合化學試題最大的亮點。
二、化學備考的啟示
1. 注重基礎知識,抓住主干內容
新課標高考重視對基礎知識和基本技能的考查。在高考試題中,基礎題占30%,中檔題占50%,把基礎知識的復習落到實處,就等于拿到了化學高考的主要得分點。對于考點要搞清重點、難點、易混點,明確知識體系。要通過講、練、考讓學生明白解題的思維切入點,通過訓練達到練一題會一法、解一題通一類,基礎知識的掌握達到全、實、精、準。教師要指導學生用好教材,引領學生通過閱讀教材宏觀把握化學知識整體框架,通過復習知識點、典型試題、解題思路與方法等把握化學知識的主干內容。
2. 選好專題、重視方法
高三化學復習要以專題訓練為主,適當穿插綜合試題的練習。通過做典型、基礎習題提煉解題的思路和方法。對于典型專題要注意考查立意和設問。復習中要注意一些專題的強化,例如阿伏伽德羅常數及化學用語、離子反應、離子方程式、氧化還原反應(概念和規律)、反應熱(熱化學方程式和蓋斯定律)、電化學(變相考氧化還原反應)、物質結構及元素周期律、反應速率與化學平衡、離子平衡(電離平衡、水解平衡、溶解平衡)、元素化合物(重點考七種元素Na、Al、Fe、Cl、S、N,還有Cu及化合物)、常見實驗儀器的使用和實驗基本操作等。
3. “講、練、考”相結合
要提高化學復習效率,在課堂教學中就要做到講到位、練要精、考要勤。高三復習課教師要講對知識的理解策略、講知識的框架建構、講基礎、講考點、講解題的規律和方法、講一題多變和一題多解。教師要做到三不講:學生能明白的不講;學生之間通過討論能夠明白的不講;講了學生也不明白的不講。
高三化學復習備考離不開練習。要想提高練習效果,就要做到選題具有針對性、基礎性、典型性和開放性。教師要及時批改、講評學生的練習。在講評中引導學生舉一反三、觸類旁通。通過練習使學生提高解題能力,最終提升學習潛能。測驗是為了更好地提高教與學的效率。通過測驗來檢測學生基礎知識的掌握情況以及解決典型化學問題的思路和方法。教師要通過測驗了解學生哪些基礎知識缺欠,以便及時調整復習內容和方法。
4. 重視實驗、強調規范
新課標高考化學實驗探究試題的“根”都植于教材實驗之中,因此研究教材實驗是提高實驗能力的根本途徑。實驗教師要引導學生從以下角度去研究教材:(1)實驗的每一小步為什么要這樣做?理論依據是什么?(2)實驗操作的順序能顛倒嗎?為什么?(3)實驗儀器能否減少?(4)能否用替代品完成實驗?(5)預期的實驗現象是什么?在實驗復習時要回歸教材,強化常見實驗儀器的使用和常見氣體物質的制備、分離、提純等基本原理和操作,重視實驗的細節要求。要加深知識點間的聯系,提高實驗綜合能力。
5. 加強審題方法指導
高考化學試題要求學生深入挖掘試題隱含的信息,通過全面、整體分析,把試題隱含信息和顯現信息進行有效整合,最終找到解決問題的切入點。在高考中仔細審題是正確解題的關鍵。審題時要逐句推敲,讀一句想一句,既要讀題干,更要讀設問,因為高考化學試題很多信息就隱藏在設問中。在思考時要多使用化陌生為熟悉、化抽象為具體、化整體為局部、化復雜為簡單的思維方法,這樣才能快速找到解題的思路。審題時要注意試題的具體要求:是文字還是符號,是結構式還是結構簡式,是電子式還是電子排布式,是化學方程式還是離子方程式,是正極還是負極反應式,是陰極還是陽極反應式等。