綠色化學(xué)工藝的案例范文
時(shí)間:2023-11-23 17:52:06
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篇1
關(guān)鍵詞 綠色化學(xué)教育 精細(xì)化工工藝學(xué) 教學(xué)實(shí)踐
綠色化學(xué)又稱環(huán)境友好化學(xué),是一門從源頭上阻止污染的化學(xué),核心是“原子經(jīng)濟(jì)性”和“5R”(Reduciton、Reuse、Recycling、Regeneration、Rejection)原則[1],其與轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式,建立環(huán)境友好與資源節(jié)約型社會(huì),實(shí)現(xiàn)人類社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展緊密相連。
“精細(xì)化工工藝學(xué)”是應(yīng)用化學(xué)類專業(yè)的一門專業(yè)課,主要介紹精細(xì)化工產(chǎn)品的生產(chǎn)原理、工藝、設(shè)備等內(nèi)容,使學(xué)生對(duì)精細(xì)化學(xué)品的生產(chǎn)工藝有較系統(tǒng)的了解和掌握[2]。精細(xì)化學(xué)品與人們的生活息息相關(guān),其傳統(tǒng)工藝往往具有三高(高能耗、高污染、高排放)的特點(diǎn),這與綠色化學(xué)背道而馳。為此,筆者將綠色化學(xué)教育滲透于“精細(xì)化工工藝學(xué)”教學(xué),取得了良好的教學(xué)效果。
1 進(jìn)行綠色化學(xué)教育滲透的意義
人類所共同面對(duì)的環(huán)境問(wèn)題決定了開展綠色化學(xué)教育的必要性和緊迫性。綠色化學(xué)教育既是素質(zhì)教育的重要內(nèi)容,也是培養(yǎng)學(xué)生社會(huì)責(zé)任感的需要,更是培養(yǎng)創(chuàng)新能力的需要。
立足于專業(yè)課的綠色化學(xué)教育,有利于綠色化學(xué)知識(shí)和專業(yè)知識(shí)的有機(jī)融合,有利于培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)保意識(shí)及科學(xué)人文素養(yǎng),有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力,更有利于培養(yǎng)未來(lái)“工程師”們的綠色化學(xué)能力,為從長(zhǎng)遠(yuǎn)和根本上防止污染、實(shí)現(xiàn)人類與環(huán)境的和諧發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。因此,21世紀(jì)綠色化學(xué)教育必將迎來(lái)新的機(jī)遇與挑戰(zhàn),在專業(yè)教學(xué)中滲透綠色化學(xué)內(nèi)容,加強(qiáng)學(xué)生的綠色化學(xué)意識(shí),具有極其深刻的意義[3]。
2 進(jìn)行綠色化學(xué)教育滲透的措施
2.1 培養(yǎng)學(xué)生的綠色化學(xué)意識(shí)
教師必須適時(shí)灌輸綠色化學(xué)思想,教導(dǎo)學(xué)生依據(jù)“5R”原則選擇綠色的工藝路線,在無(wú)法避免使用或產(chǎn)生有毒有害物質(zhì)時(shí),必須采取有效的保護(hù)和消害處理措施。同時(shí)引導(dǎo)學(xué)生觀察和認(rèn)識(shí)生活、生產(chǎn)中的綠色化學(xué)現(xiàn)象,鞏固和加深綠色化學(xué)知識(shí),如:觀察并理解在日常生活中使用帶有“無(wú)氯氟烴”標(biāo)志的冰箱、空調(diào)產(chǎn)品有利于防止對(duì)臭氧層的破壞;使用無(wú)磷洗衣粉可以減輕水體富營(yíng)養(yǎng)化等。
教師必須結(jié)合教學(xué)實(shí)際,采取積極有效的方法和途徑,切實(shí)提高學(xué)生的綠色化學(xué)意識(shí),使學(xué)生在潛移默化中受到良好的綠色化學(xué)教育,使綠色化學(xué)教育在學(xué)生思想中達(dá)到由“要求”變成“需求”的境界。
2.2 以實(shí)驗(yàn)“綠色化”促進(jìn)綠色化學(xué)教育滲透
在“精細(xì)化工工藝學(xué)”和“精細(xì)化工實(shí)驗(yàn)”教學(xué)內(nèi)容“理實(shí)一體化”的基礎(chǔ)上,將理論課中的典型案例和實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目對(duì)應(yīng)起來(lái),并引入綠色化學(xué)方法來(lái)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)。在改裝后的微波爐中進(jìn)行了“食品添加劑苯甲酸合成”實(shí)驗(yàn)教學(xué)[4],具體步驟是:(1)在圓底燒瓶中投入1 g無(wú)水碳酸鈉、0.015 mol高錳酸鉀、0.01 mol氯化芐、0.2 g四丁基溴化銨及50 mL水放入微波爐,接好微波截止管和冷凝管,設(shè)置微波功率為750 W,反應(yīng)時(shí)間15 min,啟動(dòng)微波爐。(2)反應(yīng)完畢,冷至室溫,濾出二氧化錳回收。(3)濾液用6 mol/L鹽酸中和,可析出苯甲酸。(4)加熱趕出二氧化碳,冷卻,抽濾,干燥,得苯甲酸晶體,產(chǎn)率85%~87%。整個(gè)實(shí)驗(yàn)試劑用量少,副產(chǎn)物回收,不污染環(huán)境,避免了常規(guī)合成用亞硫酸鈉或草酸溶解副產(chǎn)物二氧化錳的操作工序,實(shí)現(xiàn)了工藝綠色化。
將綠色化學(xué)理念引入到精細(xì)化工實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,通過(guò)采用微波技術(shù)、微型實(shí)驗(yàn)等手段,讓學(xué)生在實(shí)踐中親身體驗(yàn)綠色化學(xué),促進(jìn)了綠色化學(xué)教育在“精細(xì)化工工藝學(xué)”教學(xué)中的滲透。
2.3 以綠色化學(xué)案例進(jìn)行綠色化學(xué)教育滲透
案例教學(xué)法具有生動(dòng)具體,直觀易學(xué)的優(yōu)點(diǎn),能充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性,達(dá)成良好的教學(xué)效果[5]。由于精細(xì)化工產(chǎn)品數(shù)量眾多,筆者對(duì)每一大類精細(xì)化學(xué)品都精選出3~5個(gè)典型案例(如:表面活性劑十二烷基苯磺酸鈉合成、非離子表面活性劑OP-10的合成、增塑劑鄰苯二甲酸二辛酯(DOP)的合成、食品添加劑乳酸的合成、食品添加劑苯甲酸的合成、聚醋酸乙烯乳液的制備及應(yīng)用等)進(jìn)行教學(xué),然后根據(jù)綠色化學(xué)“5R”原則,分別從原料、催化劑、反應(yīng)、溶劑、產(chǎn)品、綠色化等不同角度對(duì)案例進(jìn)行綠色化學(xué)設(shè)計(jì),以培養(yǎng)學(xué)生綠色化學(xué)能力。
2.3.1 以“原料綠色化”案例進(jìn)行滲透
綠色化學(xué)致力于采用無(wú)毒、無(wú)害原料――碳酸二甲酯(DMC)、雙光氣、三光氣等替代傳統(tǒng)的對(duì)環(huán)境有害的物質(zhì)如氫氰酸、光氣、苯、氯氟烴、硫酸來(lái)生產(chǎn)精細(xì)化學(xué)品。例1:在第4章“合成材料助劑”中,介紹了可廣泛應(yīng)用于聚酯等工程塑料阻燃劑溴代聚碳酸酯[6](BPC)采用非光氣物質(zhì)碳酸雙(三氯甲酯)代替劇毒光氣,實(shí)現(xiàn)了安全環(huán)保的綠色工藝技術(shù)。例2:在第7章“涂料”中,分析了涂料主要成膜物質(zhì)之一的聚氨酯的主要原料氰酸酯單體HDI的合成工藝[7],傳統(tǒng)工藝采用劇毒光氣(COCl2)嚴(yán)重污染和危害環(huán)境,現(xiàn)以綠色原料DMC代替光氣來(lái)合成。原料綠色化,可從源頭上控制和減少污染,也是實(shí)現(xiàn)綠色化學(xué)的一個(gè)重要方面。
2.3.2 以“催化劑綠色化”案例進(jìn)行滲透
催化劑是許多化學(xué)反應(yīng)中必不可少的,而傳統(tǒng)精細(xì)化學(xué)品合成中催化劑主要是一些酸堿或重金屬做催化劑,排放到環(huán)境中會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。近年來(lái),國(guó)內(nèi)外都在大力開發(fā)高效、環(huán)境友好催化劑,如:分子篩、固體超強(qiáng)酸等。
例3:在第3章“表面活性劑”中,對(duì)表面活性劑十二烷基苯磺酸鈉[2]合成案例進(jìn)行了分析,其首先采用綠色催化劑分子篩合成十二烷基苯,同采用HF催化合成工藝相比較,易于自然分解和高洗滌特性的十二烷基苯異構(gòu)體分別提高了37%、5%。例4:第4章“合成材料助劑”的通用增塑劑鄰苯二甲酸辛酯(DOP)合成時(shí),用固體超強(qiáng)酸綠色催化,通過(guò)催化劑循環(huán)使用和省略了H2SO4中和工序,減少了三廢排放,提高了產(chǎn)品收率和品質(zhì)。
2.3.3 以“化學(xué)反應(yīng)綠色化”案例進(jìn)行滲透
綠色化學(xué)注重最大限度地利用原料,最大限度地減少副產(chǎn)物,減少?gòu)U物的排放,或使此反應(yīng)的副產(chǎn)物成為彼反應(yīng)的原料。從原子的角度講,盡可能使原料中的原子百分之百參與目標(biāo)產(chǎn)物的形成,從而達(dá)到提高原子經(jīng)濟(jì)性。例5:在第3章“表面活性劑”中“非離子表面活性劑OP-10的合成”的案例中,剖析了涉及的主要原料環(huán)氧乙烷的綠色化學(xué)反應(yīng):
(1)傳統(tǒng)工藝:
原子利用率為:[44/(28+71+74)]×100%=25%
(2)綠色化學(xué)工藝:
原子利用率為:[88/(56+32)]×100%=100%
和工藝(1)相比,工藝(2)原子經(jīng)濟(jì)性大大提高,是典型的綠色化學(xué)工藝。
2.3.4 以“溶劑綠色化”案例進(jìn)行滲透
精細(xì)化工產(chǎn)品生產(chǎn)所出現(xiàn)的污染,不僅來(lái)源于原料和產(chǎn)品,往往還會(huì)源自于溶劑。大部分精細(xì)合成工藝均需要有機(jī)溶劑,傳統(tǒng)有機(jī)溶劑如苯、甲苯、甲醛等都存在有毒、易揮發(fā)、易燃燒等諸多不足,不符合綠色化學(xué)要求,因此在教學(xué)過(guò)程中有必要對(duì)綠色溶劑(如水、超臨界流體、離子液體等)加以介紹。例6:在第7章“涂料”中,介紹了在涂料的制備過(guò)程中,往往要用到大量的甲苯、二甲苯等對(duì)環(huán)境有害的溶劑,引導(dǎo)學(xué)生在滿足工藝的條件下用綠色溶劑――水取代有毒有機(jī)溶劑。例7:在第8章“香料”中,介紹了CO2在超臨界狀態(tài)下具有常規(guī)液體的溶解度,高的傳質(zhì)速度,大的可壓縮性,且無(wú)毒、不可燃、廉價(jià)的諸多優(yōu)點(diǎn),從而可取代萃取法提取天然植物香料中的有毒、有害溶劑。此外,CO2還可以用來(lái)代替氟氯烴作苯乙烯泡沫塑料發(fā)泡劑,實(shí)現(xiàn)綠色化學(xué)生產(chǎn)。
2.3.5 以“產(chǎn)品綠色化”案例進(jìn)行滲透
產(chǎn)品綠色化就會(huì)減少甚至杜絕對(duì)環(huán)境造成損害,實(shí)現(xiàn)綠色化學(xué)。例8:在第3章“食品添加劑”中,對(duì)“食品添加劑乳酸的合成”案例進(jìn)行了綠色化學(xué)設(shè)計(jì),介紹了綠色產(chǎn)品――聚乳酸,乳酸可由再生生物質(zhì)資源通過(guò)發(fā)酵的方法得到,聚合后成為聚乳酸。聚乳酸因其優(yōu)良的物理化學(xué)性能、生物相容性、生物可降解性、對(duì)環(huán)境及人體無(wú)毒害作用,可代替帶來(lái)“白色污染”問(wèn)題的聚苯乙烯材料,是可再生并循環(huán)利用的綠色塑料[8]。
例9:在第7章“涂料”教學(xué)時(shí),綠色化設(shè)計(jì)了“聚醋酸乙烯乳液的制備與應(yīng)用”案例,向乳液樹脂添加中空陶瓷珠子后得到的乳膠涂料是良好的節(jié)能涂料[9],具有高反射比、高輻射率、低導(dǎo)熱系數(shù)、低蓄熱系數(shù)、保溫隔熱等優(yōu)異性能,是綠色精細(xì)化工產(chǎn)品。
3 結(jié)束語(yǔ)
總之,教師要依據(jù)綠色化學(xué)5R原則,從原料、催化劑、反應(yīng)、溶劑、產(chǎn)品的綠色化等角度出發(fā)充分挖掘和加工教材內(nèi)容,并始終堅(jiān)持把綠色化學(xué)教育滲透于專業(yè)課程教學(xué)之中,從而讓學(xué)生認(rèn)同綠色化學(xué),從事綠色化學(xué)工作與研究的能力得到培養(yǎng),成為未來(lái)“綠色化學(xué)”的堅(jiān)決踐行者。
參考文獻(xiàn)
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篇2
【關(guān)鍵詞】仿古建筑設(shè)計(jì);概念;特點(diǎn);基本樣式;思路
1.仿古建筑的概念和特點(diǎn)
中國(guó)是世界文明古國(guó)之一。中國(guó)建筑文化歷史悠遠(yuǎn),形成獨(dú)特,建筑物造型優(yōu)美,結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn),宏偉中不失細(xì)膩,莊嚴(yán)中不失優(yōu)雅?!胺鹿沤ㄖ迸c古建筑幾乎相同,但它已經(jīng)完全脫離了具體型式的案臼,如果僅停留在型式上的理解,那么對(duì)傳統(tǒng)建筑的因襲照搬就在所難免,也是對(duì)仿古建筑形式的偏見。所以說(shuō)對(duì)“仿古建筑”一詞全面和準(zhǔn)確的表述是模仿古建筑設(shè)計(jì)的外在表現(xiàn)形式。
中國(guó)古代建筑特點(diǎn)體現(xiàn)在使用木材作為主要建筑材料,并保持構(gòu)架制原則。為了保護(hù)木材,表面需加油漆,在長(zhǎng)期的發(fā)展演變中,中國(guó)古代建筑形成獨(dú)具特色的彩畫制度,令世人嘆為觀止。鑒于木結(jié)構(gòu)的耐火性很差且使用周期短,在現(xiàn)今建筑中已經(jīng)不提倡使用;而構(gòu)架制的結(jié)構(gòu)形式和現(xiàn)在的鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)極為相似:傳力途徑明確,主體的承重結(jié)構(gòu)和圍護(hù)結(jié)構(gòu)分開。這就說(shuō)明框架結(jié)構(gòu)是最能體現(xiàn)古建筑精髓的結(jié)構(gòu)形式。這也為室內(nèi)空間的靈活布局創(chuàng)造了條件。中國(guó)古代建筑中,常用多種多樣的罩、掛落、隔扇、屏等自由靈活地分隔室內(nèi)空間。但彩畫制度這一形式在現(xiàn)今的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中也只能通過(guò)外貼或噴繪等裝修手段才能達(dá)到。
2.仿古建筑的基本樣式
建筑的外部形態(tài)是在滿足了功能和結(jié)構(gòu)前提下的美化。西南地區(qū)穿斗式木構(gòu)民居的平面布局是以“間”為構(gòu)成單位而組建成單座建筑,再以單座建筑組成庭院?,F(xiàn)代人對(duì)居住空間有了更高的要求,不但結(jié)構(gòu)多樣,功能的劃分也愈加豐富,這是傳統(tǒng)民居的“間”所不能滿足的。因此,仿古建筑要為今所用,就不得不作出改變。今天的“仿”主要是對(duì)古建筑的外觀造型、裝飾部件和建筑色彩的仿,對(duì)建造工藝仿的較少,柱、枋、?、斗拱等主要構(gòu)件在仿造中被鋼筋水泥替代,純粹成為了體現(xiàn)“古”的裝飾元素。“古色古香”是現(xiàn)代人對(duì)古老的東西最直白的感嘆,因?yàn)樯拇钆淠芤l(fā)人們對(duì)古的感受,中國(guó)古建筑在幾千年的發(fā)展歷程中形成了其獨(dú)特的色彩搭配體系,在重慶的仿古建筑中則主要體現(xiàn)了原木色的柱與枋,青色板瓦、白墻。
3..工程案例概況
近期所內(nèi)通過(guò)幾個(gè)項(xiàng)目對(duì)仿古建筑的規(guī)劃和設(shè)計(jì)進(jìn)行了很好地實(shí)踐。如下文提到的項(xiàng)目為東海半邊山五彩漁鎮(zhèn)項(xiàng)目,位于東海半邊山旅游度假區(qū)的新鶴片區(qū),北臨居民點(diǎn),東至新鶴沙灘,西、南接四季漁村。項(xiàng)目基地周邊比鄰歡樂(lè)海洋、品尚度假等主要項(xiàng)目。五彩漁鎮(zhèn)項(xiàng)目由三塊用地組成,總用地面積約18.31萬(wàn)平方,計(jì)容建筑面約16.14萬(wàn)平方米。其中本次報(bào)建項(xiàng)目為其中一塊標(biāo)編號(hào)ZX01-09地塊,用地面積15.53萬(wàn)平方米,容積率1.0,計(jì)容建筑面積約15.53萬(wàn)平方米。
4.仿古建筑的做法
在仿古建筑設(shè)計(jì)實(shí)踐中,新老工藝結(jié)合運(yùn)用常見三種形式。其一是基本繼承傳統(tǒng)古建筑的木、磚、石構(gòu)造做法,局部隱蔽部位采用新工藝以彌補(bǔ)傳統(tǒng)工藝做法的不足。如在建筑的基礎(chǔ)采用現(xiàn)代地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范予以處理,使古建筑中常出現(xiàn)的基礎(chǔ)沉降現(xiàn)象得到改善;在建筑屋面系統(tǒng)隱蔽部位增設(shè)現(xiàn)代材料的防水層,有效延長(zhǎng)了仿古建筑屋面系統(tǒng)的使用壽命。第二種是主體構(gòu)造框架應(yīng)用鋼筋混凝土或鋼結(jié)構(gòu),并通過(guò)古建筑傳統(tǒng)裝修方法如天花、藻井、走馬板、油飾彩畫等,使其構(gòu)造框架處于隱蔽部位。其他細(xì)部構(gòu)件采用傳統(tǒng)工藝做法。這種結(jié)合方式既能較好體現(xiàn)古建筑的神韻,降低建筑成本,對(duì)建筑的主體構(gòu)造也起到加強(qiáng)作用。第三種則是基本上采用現(xiàn)代混凝土施工工藝去完成對(duì)古建筑形體的塑造,通過(guò)裝修裝飾的手法去體現(xiàn)古建筑的特點(diǎn)。這種方式的優(yōu)點(diǎn)是大量應(yīng)用了現(xiàn)代建筑技術(shù),但復(fù)雜且精細(xì)的裝飾構(gòu)件通過(guò)混凝土來(lái)實(shí)現(xiàn)是對(duì)施工工藝的考驗(yàn)。
如何利用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)古建筑中的各個(gè)節(jié)點(diǎn)和構(gòu)件?接下來(lái)我們通過(guò)下文來(lái)闡述仿古建筑的設(shè)計(jì)的幾個(gè)要點(diǎn)。
(一)合適的柱網(wǎng)開間
仿古建筑有較為規(guī)整的開間模數(shù), 考慮到一扇木門的寬度在500mm到600mm之間,一般在3.6米到4.5米之間,每開間做四門或者六門。
(二)合適的層高比例
仿古民居一般做兩層,較低樓層層高高,較高樓層層高矮。為適應(yīng)現(xiàn)代建筑的功能布局,一般首層可控制在3.3米左右,二層2.8米左右。
(三)準(zhǔn)確的軸線定位(結(jié)構(gòu)軸線、木構(gòu)軸線)
仿古建筑的主體結(jié)構(gòu)仍為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),本身有一套柱網(wǎng)體系。但仿古建筑仿的是木結(jié)構(gòu),故另需要一套反映木構(gòu)裝飾的軸網(wǎng)體系。兩套軸網(wǎng)在大部分情況下基本一致,但在一些入口變化的地方,為保證外在的木結(jié)構(gòu)開間的一致,剛勁混凝土柱位需要往里退。
(四)多樣的墻身的做法
通過(guò)實(shí)地考察我們總結(jié)出仿古建筑的幾種立面,反映到構(gòu)造上就是幾種墻身的做法。
4.結(jié)語(yǔ)
仿古建筑的興起既有歷史的緣由,又符合現(xiàn)實(shí)的需要。它雖是現(xiàn)代機(jī)械化的產(chǎn)品,但我們也不能忽視其體系中承載的文化記憶,簡(jiǎn)單地把中國(guó)古典元素同西方建筑理念組合起來(lái),難免會(huì)落于俗套,給人留下索然無(wú)味的感觸。在經(jīng)濟(jì)建設(shè)與文化復(fù)興兼顧發(fā)展的今天,文化不應(yīng)該成為發(fā)展經(jīng)濟(jì)的墊腳石或裝飾品,更不能將仿古建筑作為表現(xiàn)文化的唯一手段,因?yàn)闅v史與社會(huì)總是在發(fā)展,人類的建筑文明始終該有新的篇章。
參考文獻(xiàn)
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篇3
從電化學(xué)的角度出發(fā),介紹了陽(yáng)極氧化和電解拋光原理以及電解液的選用,分析和討論這兩種工藝的應(yīng)用及其優(yōu)缺點(diǎn),讓學(xué)生理解化學(xué)知識(shí)與專業(yè)實(shí)際息息相關(guān),與工程技術(shù)緊密聯(lián)系,并能學(xué)以致用。
改革教學(xué)方法,貫徹啟發(fā)式學(xué)習(xí)理念
培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維是教育的關(guān)鍵,而創(chuàng)新源于興趣、起于自主、發(fā)于嘗試。傳統(tǒng)“教師中心論”的教學(xué)模式,教師處于完全的主導(dǎo)地位,在課堂上只向?qū)W生灌輸知識(shí),而不注意把握學(xué)生的心理,這與創(chuàng)新格格不入。因此要改革教學(xué)方法,貫徹啟發(fā)式學(xué)習(xí)理念,充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。
(一)理論講授要精心設(shè)計(jì),遵循學(xué)生認(rèn)知思路,突出以學(xué)生為中心的教學(xué)模式教學(xué)活動(dòng)是學(xué)生在教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的有目的、有計(jì)劃的學(xué)習(xí)活動(dòng)?;瘜W(xué)基本原理中大量公式的教學(xué),應(yīng)當(dāng)是在教師引導(dǎo)下訓(xùn)練學(xué)生有意識(shí)地進(jìn)行抽象邏輯思維活動(dòng)。教師要設(shè)計(jì)一系列問(wèn)題,并留出學(xué)生積極思考的時(shí)間,通過(guò)師生間的討論和交流,使學(xué)生主動(dòng)得出結(jié)論。如在講授化學(xué)熱力學(xué)中化學(xué)反應(yīng)方向的判斷時(shí),教師可以設(shè)計(jì)下列的教學(xué)程序。首先,在壓力為標(biāo)準(zhǔn)態(tài)和溫度為298.15K時(shí),判斷標(biāo)準(zhǔn)是ΔrGθm(298.15K),它可以由參與反應(yīng)的各個(gè)物質(zhì)的ΔfGθm(298.15K)而計(jì)算出來(lái),這一點(diǎn)學(xué)生都清楚。其次,教師引導(dǎo)學(xué)生思考“若壓力仍是標(biāo)準(zhǔn)態(tài),但溫度不是298.15K,該怎么辦?”并提示ΔrHθm(T)和ΔrSθm(T)與溫度無(wú)關(guān),提醒學(xué)生可以用吉—亥公式求解。然后,進(jìn)一步發(fā)問(wèn):“若壓力不是標(biāo)準(zhǔn)態(tài),溫度也不是298.15K,該怎么辦?”此時(shí)提示學(xué)生利用熱力學(xué)等溫方程式中的ΔrGm與ΔrGθm的關(guān)系,將非標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)化為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài),從而求解。通過(guò)學(xué)生和教師間的這種互動(dòng)、提問(wèn)、設(shè)疑、解答,學(xué)生在自覺(jué)、主動(dòng)、多層次的參與過(guò)程中不但學(xué)會(huì)了復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)原理,而且也掌握了分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的科學(xué)方法。
(二)應(yīng)用部分要勇于放手,讓學(xué)生走向講臺(tái)教育的關(guān)鍵是使學(xué)生具備將所學(xué)知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際的能力?;瘜W(xué)應(yīng)用部分的目的正是培養(yǎng)學(xué)生利用所學(xué)的化學(xué)原理分析、解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力。在學(xué)生課后自學(xué)和相互討論的基礎(chǔ)上,學(xué)生和教師換位,由學(xué)生講解該部分內(nèi)容,對(duì)專業(yè)中遇到的實(shí)際問(wèn)題,如金屬腐蝕的防護(hù)與利用上升到化學(xué)原理加以分析,論述自己的觀點(diǎn)。學(xué)生為了講解清楚課堂內(nèi)容必須認(rèn)真預(yù)習(xí),做好充分的準(zhǔn)備。因此,他們?cè)谥鲃?dòng)獲取知識(shí)的同時(shí),無(wú)形中提高了對(duì)這門課程的學(xué)習(xí)積極性。
(三)改革考試方法,以課程論文、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)代替閉卷考試學(xué)生學(xué)學(xué)化學(xué)的基本原理和方法的目的不是為了成為化學(xué)家,而是具備基本的化學(xué)素養(yǎng)的化學(xué)思維,能以化學(xué)的眼光、角度、世界觀分析和解決工程實(shí)際中遇到的化學(xué)問(wèn)題。若通過(guò)做習(xí)題來(lái)檢測(cè)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果,不管是開卷或閉卷的考核形式都沒(méi)有意義。相反,布置課程論文,讓學(xué)生在查閱資料的基礎(chǔ)上,對(duì)一些典型案例抽象化,建立理論模型,再用課堂上所用的原理進(jìn)行分析,提出自己的見解;或者要求學(xué)生運(yùn)用化學(xué)基本原理,結(jié)合專業(yè)特點(diǎn),對(duì)自己感興趣的內(nèi)容自行構(gòu)思、自擬方案,完成一個(gè)綜合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),并通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。這兩種方式表面上不直接考察學(xué)生理論知識(shí),實(shí)際上考察他們運(yùn)用理論知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力是更深層次的要求[4]。實(shí)踐證明,布置論文或綜合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的考核方式行之有效,很多學(xué)生寫出了較高質(zhì)量的論文,大學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)也深受學(xué)生歡迎,真正達(dá)到了培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的目的。
(四)開設(shè)專題講座,配合課堂教學(xué)抽出一定時(shí)間講授綠色化學(xué)、新型化學(xué)電源、膜分離、納米材料、超分子、生物芯片等體現(xiàn)科技發(fā)展前沿的內(nèi)容[5]。專題講座可以拓展學(xué)生的視野,加大教學(xué)信息量,把枯燥的理論知識(shí)變得生動(dòng)、鮮明而易于理解和掌握,同時(shí)使學(xué)生體驗(yàn)到化學(xué)與人類的美好生活、科技的繁榮、生產(chǎn)的進(jìn)步息息相關(guān),感受到化學(xué)無(wú)比廣闊的應(yīng)用前景,認(rèn)識(shí)到化學(xué)是一門滿足人類、社會(huì)需要的具有實(shí)用型、創(chuàng)造性的中心科學(xué),從而激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)、學(xué)好化學(xué)、用好化學(xué)的熱情,啟迪學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新意識(shí)。
實(shí)行本科生導(dǎo)師制、以科研促進(jìn)教學(xué)
21世紀(jì)對(duì)未來(lái)人才的要求,不僅要具有寬厚的基礎(chǔ)知識(shí)和專業(yè)知識(shí),更應(yīng)該具備創(chuàng)新精神和創(chuàng)造能力。著力培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神應(yīng)當(dāng)成為大學(xué)化學(xué)課程教學(xué)中的一項(xiàng)重要內(nèi)容,而提高學(xué)生科研能力則是培養(yǎng)其創(chuàng)新精神的立足點(diǎn)、突破口??蒲泄ぷ鞯膶?shí)質(zhì)是一種發(fā)現(xiàn)新問(wèn)題、提出新見解、擬定新對(duì)策的創(chuàng)造性活動(dòng),而發(fā)現(xiàn)、分析和解決新問(wèn)題的過(guò)程,正是一個(gè)人創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)造性思維能力和創(chuàng)造能力及奉獻(xiàn)科學(xué)精神的全面展現(xiàn)過(guò)程。學(xué)校通過(guò)實(shí)行本科生導(dǎo)師制,給每一名學(xué)生指定一位導(dǎo)師,確定學(xué)生的科研方向。在導(dǎo)師的具體指導(dǎo)下,學(xué)生首先了解科學(xué)研究的思路和方法,然后結(jié)合自己的知識(shí)結(jié)構(gòu),在教師的科研項(xiàng)目中選擇合適的研究切入點(diǎn),不求研究體系的完整性和理論的突破,通過(guò)收集文獻(xiàn)、查閱資料,擬定出研究方案和主要技術(shù)路線,把握研究特色或關(guān)鍵因素,努力將自己研究的課題做精做深,實(shí)現(xiàn)有價(jià)值的創(chuàng)新[6]??蒲兄饕莿?chuàng)新,而創(chuàng)新以基礎(chǔ)理論知識(shí)的掌握為基礎(chǔ),基礎(chǔ)理論因創(chuàng)新而體現(xiàn)活力。沒(méi)有牢固掌握大學(xué)化學(xué)的基礎(chǔ)理論不可能完成相應(yīng)課題的研究,若學(xué)生成功完成了自己的課題研究,那么他們對(duì)教材上相應(yīng)知識(shí)點(diǎn)的理解會(huì)更加深刻。
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