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關(guān)鍵詞: 藥物分析化學(xué) 學(xué)習(xí) 技巧
藥物分析化學(xué)是研究藥物化學(xué)組成的分析方法及有關(guān)理論的一門學(xué)科,是分析化學(xué)的一個(gè)分支,有著極高的使用價(jià)值,長期以來廣泛應(yīng)用于地質(zhì)普查、礦產(chǎn)勘探、冶金、化學(xué)工業(yè)、能源、農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥、臨床化驗(yàn)、環(huán)境保護(hù)、商品檢驗(yàn)等領(lǐng)域。它的任務(wù)主要有三方面:鑒定藥物的化學(xué)組成(或成分)、測(cè)定藥物各組分的相對(duì)含量及確定藥物的化學(xué)結(jié)構(gòu)。根據(jù)分析化學(xué)任務(wù)可分為定性、定量、結(jié)構(gòu)分析;.根據(jù)分析對(duì)象可分為無機(jī)分析與有機(jī)分析;根據(jù)分析原理可分為化學(xué)分析與儀器分析;根據(jù)操作方法及用量可分為常量、半微量、微量分析、超微量分析;根據(jù)分析目的可分為常規(guī)分析和仲裁分析。它是一門操作性很強(qiáng)的學(xué)科,學(xué)生們?cè)谥饾u學(xué)習(xí)的過程中,總有些人會(huì)感到越學(xué)越難,因此在學(xué)習(xí)的過程中一定要掌握正確的學(xué)習(xí)方法與技巧才能起到事半功倍的效果?,F(xiàn)就結(jié)合自身的學(xué)習(xí)及教學(xué)經(jīng)驗(yàn),粗淺地談一下如何學(xué)好藥物分析化學(xué)。
一、學(xué)習(xí)前知識(shí)的積累
藥物分析化學(xué)是建立在前期無機(jī)化學(xué)學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上的,課程要求學(xué)員對(duì)化學(xué)的四大平衡(酸堿平衡,沉淀溶解平衡,氧化還原平衡,配位平衡)有較深的認(rèn)識(shí),因此在學(xué)習(xí)藥物分析化學(xué)之前,每位學(xué)生首先要溫故以前所學(xué)的無機(jī)化學(xué)的知識(shí),要掌握好四大平衡的反應(yīng)原理,比較復(fù)雜的是配合反應(yīng)和氧還反應(yīng),必須對(duì)以前的無機(jī)化學(xué)知識(shí)概念清楚,思路活躍,才能著手藥物分析化學(xué)的學(xué)習(xí)。
二、養(yǎng)成課前預(yù)習(xí)的好習(xí)慣
古人云:凡事預(yù)則立,不預(yù)則廢。預(yù)習(xí)是學(xué)生對(duì)課堂學(xué)習(xí)的準(zhǔn)備,是對(duì)知識(shí)的整體感知,是學(xué)生自己摸索、自己動(dòng)腦、自己理解的過程,也是一個(gè)自學(xué)過程。學(xué)生預(yù)習(xí)的成效很大程度上決定著學(xué)生的課堂質(zhì)量和效率。因此在每堂藥物分析化學(xué)課之前,學(xué)生都要將知識(shí)點(diǎn),課后習(xí)題,教學(xué)資料中遇到的問題歸納成問題提綱,學(xué)生帶著問題讀,就得邊讀邊思考,從教材上尋找答案。在讀問題的過程中也要?jiǎng)澇鲋攸c(diǎn)、要點(diǎn)、關(guān)鍵詞、句,要敢于在書本上圈圈點(diǎn)點(diǎn),最好還能把自己的想法、疑點(diǎn)寫下來,并試著做一做課本上的練習(xí)。帶著問題學(xué)習(xí)一遍比不帶問題學(xué)習(xí)五遍效果要好得多。通過這樣的課前預(yù)習(xí),就能知道課程的內(nèi)容、問題,對(duì)已經(jīng)理解的部分,就拿自己的思路和教師的思路進(jìn)行比較,看教師提出問題、分析問題、解決問題的思路與自己的思路差異在哪些地方,由此來檢驗(yàn)自己的理解是否正確,取長補(bǔ)短,提高自己掌握知識(shí)的水平。
三、上課認(rèn)真聽講
聽課的目的是要抓住教學(xué)內(nèi)容的要點(diǎn),為了抓住教材的要點(diǎn)就必須得認(rèn)真聽課。因?yàn)橛行┮c(diǎn)書上可能沒有,或者為了更好地讓學(xué)生了解書中的難點(diǎn)、要點(diǎn)時(shí)教師可能有自己獨(dú)到的方法和見解,同時(shí)在聽課時(shí)還可對(duì)預(yù)習(xí)時(shí)碰到的難題征求教師的意見,以便形成自己的觀點(diǎn)。因此老師在講課時(shí),要仔細(xì)聽課,認(rèn)真做筆記,這不僅有利于進(jìn)行課后復(fù)習(xí),掌握重點(diǎn),嚴(yán)防上課"走神"。課堂上認(rèn)真聽講40分鐘比課后認(rèn)真看書2小時(shí)效果還要好,要時(shí)刻提醒自己向課堂中的40分鐘要效益。
四、知識(shí)要“堂堂清”
“堂堂清”就是要學(xué)生在課堂上就像在考場(chǎng)上一樣緊張地學(xué)習(xí),當(dāng)堂能理解、記憶的知識(shí)力求不把問題留到課后,要想達(dá)到堂堂清,學(xué)生必須以課本為主線,認(rèn)真吃透課本,要既重視主要內(nèi)容,也不忽視小字部分、一些圖表、資料及選學(xué)內(nèi)容。當(dāng)堂課學(xué)的知識(shí),該會(huì)背的都會(huì)背,該運(yùn)用的都運(yùn)用,做錯(cuò)了的都要更正。要達(dá)到兩個(gè)過關(guān):一是知識(shí)點(diǎn)要過關(guān)。二是能力要一一過關(guān)。包括例題能口述、習(xí)題都會(huì)做、做錯(cuò)的都會(huì)更正,最后熟能生巧,準(zhǔn)確無誤,靈活運(yùn)用。
五、常復(fù)習(xí),多做題
課后應(yīng)及時(shí)復(fù)習(xí),認(rèn)真做好作業(yè),這是學(xué)好藥物分析化學(xué)的重要環(huán)節(jié)。復(fù)習(xí)可采用課后復(fù)習(xí)、單元復(fù)習(xí)、章節(jié)復(fù)習(xí)、綜合復(fù)習(xí)等。復(fù)習(xí)的方法有復(fù)述、默寫、做聯(lián)系等。只有通過多次復(fù)習(xí)才能牢固地掌握知識(shí)。要掌握藥物分析化學(xué)的基本概念和原理,牢固掌握其基本的原理和測(cè)定方法,建立起嚴(yán)格的“量”的概念。譬如藥物滴定分析法中,最重要的就是一條線:滴定條件-化學(xué)計(jì)量比-指示劑-指示劑的變色范圍-滴定終點(diǎn)的顯示(指示劑變色或者電位突躍)-滴定計(jì)算,一定要掌握好這一滴定的過程。要學(xué)好藥物分析化學(xué),不但要記住知識(shí)點(diǎn),更要會(huì)用知識(shí)點(diǎn)。在復(fù)習(xí)時(shí)可以通過大量做題來將知識(shí)點(diǎn)融會(huì)貫通,真正的為己所用要多做題目。盡量多做習(xí)題是學(xué)好藥物分析化學(xué)的前提,做習(xí)題重在理解掌握解題思路。大量習(xí)題是必不可少的,而且習(xí)題要比較有權(quán)威性、覆蓋性、重點(diǎn)性,要把習(xí)題同書本內(nèi)容結(jié)合起來看,這樣可以加強(qiáng)記憶,融會(huì)貫通,舉一反三。
關(guān)鍵詞:環(huán)境工程;無機(jī)化學(xué);教學(xué)改革;教學(xué)方法
中圖分類號(hào):G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號(hào):1674-9324(2015)07-0095-02
當(dāng)前,世界科學(xué)技術(shù)發(fā)展迅速,知識(shí)更新日益加快,教育發(fā)展應(yīng)與科學(xué)的迅速崛起相對(duì)應(yīng),這樣才能夠?qū)⒅R(shí)傳給下一代,而又能夠促使科學(xué)更快速地發(fā)展。化學(xué)是教育的一門基礎(chǔ)學(xué)科,經(jīng)典基礎(chǔ)化學(xué)更應(yīng)該與現(xiàn)代科學(xué)相互滲透、交融,實(shí)現(xiàn)共同發(fā)展,所以無機(jī)化學(xué)教學(xué)中有關(guān)的化學(xué)特點(diǎn)應(yīng)有所反映。無機(jī)化學(xué)課程通過課堂理論知識(shí)講授與實(shí)驗(yàn)的密切配合,使學(xué)生在獲得無機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)理論、基本知識(shí)的同時(shí),掌握無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本操作技能,獨(dú)立分析和處理無機(jī)化學(xué)的問題,初步培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用所學(xué)知識(shí)分析和解決問題的能力。無機(jī)化學(xué)是后續(xù)化學(xué)學(xué)科其他課程及化學(xué)化工等相關(guān)專業(yè)課程的基礎(chǔ),也是環(huán)境工程專業(yè)的一門必修基礎(chǔ)課。我校環(huán)境工程專業(yè)培養(yǎng)的是具備環(huán)境工程領(lǐng)域內(nèi)大氣、水、噪聲、固體廢棄物等污染防治及環(huán)境監(jiān)測(cè)等方面基本理論和知識(shí)的應(yīng)用型高級(jí)工程技術(shù)人才,因此環(huán)境科學(xué)專業(yè)無機(jī)化學(xué)課程的教學(xué)不可能與化學(xué)化工類具有相同的教學(xué)模式。
要想改變僵硬的“滿堂灌”授課模式,采用靈活多樣的教學(xué)模式,激發(fā)學(xué)生對(duì)無機(jī)化學(xué)的學(xué)習(xí)興趣和積極性,培養(yǎng)具有創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新精神、創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力的人才,在大學(xué)基礎(chǔ)化學(xué)教學(xué)中發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用,培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力,這是非常重要的。
一、教師積極備課
師生雙方是教學(xué)中的合作伙伴,教師是主導(dǎo),學(xué)生是主體,師生要為學(xué)好無機(jī)化學(xué)而共同努力。教師應(yīng)在授課前充分備課,包括備教材、備學(xué)生、備方法。備教材是指教師應(yīng)該對(duì)無機(jī)化學(xué)了如指掌,學(xué)生需要掌握哪些章節(jié)內(nèi)容,哪些是重點(diǎn),哪些是難點(diǎn)。備學(xué)生是指要了解學(xué)生對(duì)無機(jī)化學(xué)的掌握程度。我校環(huán)境科學(xué)專業(yè)為文理兼收專業(yè),文科學(xué)生的化學(xué)基礎(chǔ)薄弱,因此必須考慮他們的化學(xué)基礎(chǔ)。新生化學(xué)基礎(chǔ)的差異會(huì)導(dǎo)致其接受新知識(shí)和理解新知識(shí)的能力不一樣。高校教師在教授無機(jī)化學(xué)這門課程時(shí),可以對(duì)部分高中化學(xué)知識(shí)進(jìn)行復(fù)習(xí)。備方法是指如何講好無機(jī)化學(xué)的每一節(jié)課。在講環(huán)境專業(yè)和無機(jī)化學(xué)的聯(lián)系時(shí),如在講解解離平衡相關(guān)理論知識(shí)時(shí),可以選取使含鎘廢水達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)時(shí)溶液的pH是多少來計(jì)算。鎘離子是毒性很高的重金屬,講課時(shí)可以日本富士縣的“骨痛病”作為典型案例,以營造良好的教學(xué)氛圍,增強(qiáng)教學(xué)效果。
二、指導(dǎo)學(xué)生適應(yīng)大學(xué)學(xué)習(xí)
從中學(xué)到大學(xué),教師的教學(xué)方法也有很大變化。中學(xué)學(xué)習(xí)有指定的教材,教師會(huì)反復(fù)講解,重復(fù)練習(xí)。到大學(xué)后,課堂教學(xué)進(jìn)度比中學(xué)快得多,講授的知識(shí)量也會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于中學(xué),導(dǎo)致很多學(xué)生不知道該如何學(xué)習(xí)。教師的課堂教學(xué)時(shí)間很少,知識(shí)要通過學(xué)生自主學(xué)習(xí)才能真正理解和掌握。因此,教師要指導(dǎo)學(xué)生適應(yīng)大學(xué)的教學(xué)方法。教學(xué)中,教師可以把典型的課后習(xí)題作為作業(yè),檢驗(yàn)學(xué)生的理解程度。無機(jī)化學(xué)中的很多公式都是直接給出的,沒有推導(dǎo)過程,這會(huì)讓學(xué)生感覺生硬,而且難以記住公式。教師有必要告訴學(xué)生這些公式將會(huì)在物理化學(xué)中推導(dǎo)出來,打消他們的抵觸情緒。同時(shí),要讓學(xué)生了解每章的學(xué)習(xí)要求、教學(xué)計(jì)劃和成績?cè)u(píng)定方法,明確學(xué)生要掌握的內(nèi)容,提高他們的學(xué)習(xí)效率。大學(xué)學(xué)習(xí)中,學(xué)生要把握的學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)有:預(yù)習(xí)、聽課、復(fù)習(xí)、總結(jié)、記筆記、做作業(yè)、考試等,這些環(huán)節(jié)把握得好,能夠?yàn)檫M(jìn)一步地獲取知識(shí)打下堅(jiān)固的基礎(chǔ)。
1.預(yù)習(xí)課本。預(yù)習(xí)是聽課主動(dòng)權(quán)的首要方法。預(yù)習(xí)時(shí),要把不明白的問題記錄下來,聽課時(shí)可以增加求知的針對(duì)性。這既節(jié)省學(xué)習(xí)的時(shí)間,又可以提高聽課的效率,是學(xué)習(xí)的十分重要的環(huán)節(jié)。做好聽課筆記。上課要集中精力認(rèn)真聽講,對(duì)教師反復(fù)強(qiáng)調(diào)的要點(diǎn)、難點(diǎn)以及獨(dú)到的見解,認(rèn)真記好筆記,課堂上爭(zhēng)取弄明白所講內(nèi)容,經(jīng)過認(rèn)真思考、消化和吸收,使之變成自己的東西。
2.復(fù)習(xí)和總結(jié)課堂內(nèi)容。課后復(fù)習(xí),可以鞏固上課所學(xué)的知識(shí)。復(fù)習(xí)時(shí),仔細(xì)整理課堂筆記,對(duì)照課本與參考書,進(jìn)行補(bǔ)充和歸納,把多余的內(nèi)容刪掉,并經(jīng)過反復(fù)思考,寫出自己的心得體會(huì)。每過一段時(shí)間要進(jìn)行一次總結(jié),這可以把知識(shí)融會(huì)貫通,溫故而知新,從而形成自己的學(xué)習(xí)思路,清楚所學(xué)知識(shí)的來龍去脈,使知識(shí)更加系統(tǒng)、完整。
3.做好作業(yè)和考試。做作業(yè)可以鞏固、消化所學(xué)知識(shí),考試可以檢驗(yàn)所學(xué)知識(shí)的掌握程度,兩者都可以幫助學(xué)生找出薄弱環(huán)節(jié),及時(shí)加以彌補(bǔ)。做作業(yè)時(shí)要舉一反三,養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣,對(duì)考試要有正確態(tài)度,不應(yīng)單純地追求高分,不作弊,要把考試當(dāng)作檢驗(yàn)自己學(xué)習(xí)效果和培養(yǎng)獨(dú)立解決問題能力的演練。在學(xué)習(xí)中,要能夠抓住這幾個(gè)基本環(huán)節(jié),反復(fù)思考,不斷消化,加深理解,這樣得到的知識(shí)和能力才是最扎實(shí)的。
三、提高課堂的趣味性
創(chuàng)設(shè)激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的問題情境,激發(fā)學(xué)生的聽課興趣。如從實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、生產(chǎn)和生活實(shí)際、化學(xué)史等入手,創(chuàng)設(shè)問題情境。比如,物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)的教學(xué)設(shè)計(jì)中,教師可以讓學(xué)生通過對(duì)德布羅意發(fā)現(xiàn)微觀粒子波粒二象性的大膽假設(shè),到薛定諤方程的推導(dǎo),以及電子衍射證明物質(zhì)微觀粒子波粒二象性的歷史,為枯燥的無機(jī)化學(xué)增加趣味性,同時(shí)也講授了知識(shí)。在溶液的通性教學(xué)中,教師可先提問:為了防止冬天水箱結(jié)冰,應(yīng)采取哪些措施。然后,學(xué)生會(huì)通過比較水中加入酒精后凝固點(diǎn)的變化,得出水中加入溶劑后溶液凝固點(diǎn)下降的結(jié)論。元素化學(xué)教學(xué)中,教師可讓學(xué)生自己學(xué)習(xí),提出問題,讓其他學(xué)生回答的方式講解。教師在講授無機(jī)化學(xué)課程時(shí),要時(shí)刻關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)情況,對(duì)他們的課堂接受情況進(jìn)行了解,以便更好地把握教學(xué)進(jìn)度。教學(xué)過程是師生雙向互動(dòng)的過程。因此,教師在教學(xué)過程中不能只注重自己講而忽視學(xué)生的掌握情況,要應(yīng)用多種教學(xué)方式,加強(qiáng)與學(xué)生之間的溝通和交流,從而更好地了解學(xué)生的知識(shí)理解情況,提高教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果。
教師可以在進(jìn)行無機(jī)化學(xué)教學(xué)中通過利用無機(jī)化學(xué)教學(xué)軟件拓展學(xué)生的知識(shí)面,提高他們的能力,培養(yǎng)他們的素質(zhì),鞏固知識(shí)基礎(chǔ)。還可以利用多媒體平臺(tái)和校園網(wǎng)絡(luò),在網(wǎng)上回答并解決問題,讓學(xué)生下課時(shí)間通過上網(wǎng)查詢各類無機(jī)化學(xué)的數(shù)據(jù)、資料和文獻(xiàn),更加理解無機(jī)化學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)以及基本理論。
四、注重實(shí)驗(yàn)教學(xué)
無機(jī)化學(xué)是一門實(shí)驗(yàn)性學(xué)科,通過實(shí)驗(yàn)教學(xué),可以使學(xué)生認(rèn)識(shí)物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì),揭示化學(xué)變化規(guī)律,檢驗(yàn)化學(xué)理論,進(jìn)而更好地掌握化學(xué)理論知識(shí)。因此,無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)是培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力、觀察能力的重要途徑,在整個(gè)無機(jī)化學(xué)的教學(xué)中占有很重要的作用。實(shí)驗(yàn)教學(xué)可以提高學(xué)生的動(dòng)手能力和實(shí)踐操作能力,因此,教師要對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行合理的安排,使學(xué)生掌握無機(jī)化學(xué)的基本操作技能,培養(yǎng)他們的動(dòng)手能力與實(shí)踐創(chuàng)新能力,激發(fā)對(duì)無機(jī)化學(xué)的學(xué)習(xí)興趣。同時(shí),考慮到中學(xué)階段進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的機(jī)會(huì)較少,教師可利用課余時(shí)間組織學(xué)生參加大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐,掌握無機(jī)化學(xué)的基本操作技能。對(duì)學(xué)生無法參與的實(shí)驗(yàn),教師可采取錄播的方式,供學(xué)生學(xué)習(xí)。通過實(shí)驗(yàn),可以讓學(xué)生體會(huì)成功的樂趣,對(duì)學(xué)習(xí)無機(jī)化學(xué)起到輔助效果。
五、嘗試綠色化學(xué)教育,增強(qiáng)環(huán)保意識(shí)
近年來,全球生態(tài)平衡破壞程度加劇,作為環(huán)境專業(yè)的學(xué)生,要在無機(jī)化學(xué)教學(xué)過程中提高自己的環(huán)保意識(shí)。例如,硫酸亞鐵銨的制備實(shí)驗(yàn)中,包含加熱、減壓過濾、溶解、蒸發(fā)、濃縮、結(jié)晶等許多化學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本操作技術(shù),同時(shí)硫酸亞鐵在許多工廠(如汽車廠、鐵塔廠等以鋼板、鐵板為原料的工廠)的廢棄物中會(huì)存在,以前都是被直接排放掉,既污染環(huán)境又會(huì)使土壤酸化,這時(shí)可以利用其生產(chǎn)出聚合硫酸鐵。聚合硫酸鐵是一種性能優(yōu)越的無機(jī)高分子絮凝劑,廣泛應(yīng)用于飲用水、工業(yè)用水、各種工業(yè)廢水、城市污水、污泥脫水等的凈化處理方面。通過這個(gè)實(shí)驗(yàn),不但可以鍛煉學(xué)生已掌握的很多基本操作技術(shù),還能使他們學(xué)到的知識(shí)得到應(yīng)用,極大地提高他們的學(xué)習(xí)興趣及學(xué)習(xí)主動(dòng)性,使學(xué)生從大一開始就在潛移默化中受到綠色化學(xué)的教育,這對(duì)增強(qiáng)他們的環(huán)保意識(shí)、提高自身責(zé)任感有相當(dāng)大的意義。
六、明確教育目標(biāo),培養(yǎng)創(chuàng)新型人才
教育目標(biāo)不僅是教育活動(dòng)的指南,還是教育評(píng)價(jià)的依據(jù)。高等教育的教育目標(biāo)是培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的高級(jí)專門人才。培養(yǎng)創(chuàng)新型人才,應(yīng)確立學(xué)生的主體地位,讓他們以獨(dú)特的態(tài)度和方法把教師傳授的內(nèi)容變?yōu)橹R(shí)。教師的教學(xué)水平直接影響著學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解和掌握程度。環(huán)境工程專業(yè)教師的教學(xué)研究和環(huán)境發(fā)展密切相關(guān),大一入學(xué)時(shí),就應(yīng)讓學(xué)生參與教師的課題研究,既可以鍛煉他們的動(dòng)手能力,了解基礎(chǔ)化學(xué)知識(shí)與環(huán)境的密切聯(lián)系,又會(huì)培養(yǎng)他們的創(chuàng)新能力。
環(huán)境專業(yè)無機(jī)化學(xué)的課程改革,在某種程度上提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,鍛煉了他們的動(dòng)手能力,也使學(xué)生感覺到學(xué)到了大量的知識(shí),凸顯出環(huán)境專業(yè)的無機(jī)化學(xué)特色,取得明顯效果。然而,由于各種原因,目前還存在很多不足,將會(huì)在今后的教學(xué)中繼續(xù)改進(jìn)。
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關(guān)鍵詞:無機(jī)化學(xué);實(shí)驗(yàn)教學(xué);教學(xué)改革;實(shí)驗(yàn)考核方法
0引言
高等職業(yè)教育醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)技術(shù)培養(yǎng)的是具有較系統(tǒng)的醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)基礎(chǔ)理論,熟練地檢驗(yàn)操作技能,具有較強(qiáng)的臨床檢驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)室診斷思維及分析問題的能力,具有對(duì)各種檢驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行初步評(píng)價(jià)的能力,了解常用檢驗(yàn)儀器的基本構(gòu)件和性能,具有良好的職業(yè)態(tài)度,能從事醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)室診斷工作的基本能力,在各級(jí)各類醫(yī)院檢驗(yàn)科、醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)中心等相關(guān)部門醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)崗位一線的高素質(zhì)技術(shù)技能人才。無機(jī)化學(xué)是醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)專業(yè)的文化基礎(chǔ)課,它要為學(xué)生學(xué)習(xí)后續(xù)的有機(jī)化學(xué)、分析化學(xué)、生理學(xué)、生物化學(xué)、分子生物學(xué)以及臨床檢驗(yàn)基礎(chǔ)、臨床生物化學(xué)檢驗(yàn),微生物檢驗(yàn)等基礎(chǔ)課程和專業(yè)課程打下堅(jiān)實(shí)的化學(xué)基礎(chǔ)[1-3]。而實(shí)驗(yàn)課又是化學(xué)的靈魂所在[4-6],是高等學(xué)校實(shí)踐教學(xué)的重要環(huán)節(jié)之一,具有很強(qiáng)的直觀性和操作性,是對(duì)理論教學(xué)的驗(yàn)證和拓展,是學(xué)生將課本知識(shí)轉(zhuǎn)化為實(shí)踐能力的重要手段[7]。很多的規(guī)律和定律都來源于實(shí)驗(yàn),而實(shí)驗(yàn)課又可以幫助我們驗(yàn)證所學(xué)知識(shí),并使所學(xué)的知識(shí)得到很好地鞏固的一種方式,所以實(shí)驗(yàn)課在我們無機(jī)化學(xué)的教學(xué)中間占有很重要的地位。本人根據(jù)多年來的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和實(shí)踐,針對(duì)無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課中間存在的問題,提出了幾點(diǎn)改進(jìn)和探索。
1改進(jìn)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)方法,提高學(xué)生對(duì)無機(jī)化學(xué)的興趣
化學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科,很多實(shí)驗(yàn)的定律和結(jié)論都是來源于實(shí)驗(yàn),并可以通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證的。但是我們傳統(tǒng)的無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課都是以老師為主,學(xué)生為輔的講授、演示、練習(xí)為主的教學(xué)方法。這種方法已經(jīng)比較陳舊,對(duì)于學(xué)生來說已經(jīng)沒有新鮮感,無法喚起學(xué)生對(duì)無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課的興趣。而且經(jīng)常是理論課已經(jīng)學(xué)習(xí)一段時(shí)間后,才安排實(shí)驗(yàn)課的學(xué)習(xí),很多同學(xué)在做實(shí)驗(yàn)課的時(shí)候,已經(jīng)不記得之前學(xué)習(xí)的理論知識(shí),這樣無法真正做到理論和實(shí)驗(yàn)相結(jié)合。針對(duì)以上情況,我們采取角色互換法來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)。該方法大大增強(qiáng)了學(xué)生對(duì)于課堂的參與度,將整個(gè)課堂交給學(xué)生來掌握,老師只指出不足和需要注意和指導(dǎo)的地方[8]。具體方法如下:在實(shí)驗(yàn)課開始之前,先將學(xué)生進(jìn)行分組,每個(gè)小組在本學(xué)期必須負(fù)責(zé)一個(gè)實(shí)驗(yàn)的講授,包括實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)要求、實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)步驟以及注意事項(xiàng)等。其他小組必須討論并提出自己對(duì)于本實(shí)驗(yàn)的看法及不同。在實(shí)驗(yàn)的搭建和演示階段,主要由學(xué)生來完成,老師給予一定的指導(dǎo)和幫助。這樣既提高了學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)課程的參與程度增加了學(xué)生對(duì)無機(jī)化學(xué)的興趣,又鍛煉了學(xué)生語言組織能力。
2合理安排實(shí)驗(yàn),提高學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握程度
無機(jī)化學(xué)是一門專業(yè)基礎(chǔ)課,設(shè)置在大一第一學(xué)年并且在一個(gè)學(xué)期內(nèi)完成,共72個(gè)課時(shí),其中實(shí)驗(yàn)課的課時(shí)有限共14個(gè)課時(shí)。所以只能夠開設(shè)比較典型的具有代表意義的課。所以合理安排實(shí)驗(yàn)課,提高學(xué)生對(duì)該門課程知識(shí)的掌握程度至關(guān)重要。我們?cè)撻T實(shí)驗(yàn)課程的安排是整個(gè)教研室團(tuán)隊(duì)根據(jù)專業(yè)的特點(diǎn)及多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和后續(xù)課程的相關(guān)性,選取具有典型意義的無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程。這些實(shí)驗(yàn)課程的難易程度、實(shí)驗(yàn)的精準(zhǔn)度、實(shí)驗(yàn)條件的成熟性以及實(shí)驗(yàn)的周期性都是經(jīng)過我們精挑細(xì)選之后,并且符合我們的專業(yè)特色而開設(shè)的課程。這些課程的安排對(duì)于學(xué)生對(duì)我們書本知識(shí)點(diǎn)的掌握具有很好地作用。課程安排如表1。
3注重實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析,提高教學(xué)效果
在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中間,對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理和分析在整個(gè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中占有很重要的作用,它不僅是我們對(duì)所學(xué)知識(shí)的驗(yàn)證,更重要的是可以培養(yǎng)我們分析和解決問題的能力。我們知道一個(gè)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果,往往存在不同程度的差異,這些差異有的是儀器的使用不當(dāng)造成的,有的是沒有遵守實(shí)驗(yàn)操作準(zhǔn)則,有的是沒有正確地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作和記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。所以這就要求我們?cè)谧鐾陮?shí)驗(yàn)之后,一定要對(duì)實(shí)驗(yàn)所得的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理,得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果的出現(xiàn)差異的原因所在。例如:我們?cè)谧鋈芤旱呐渲煤拖♂尩膶?shí)驗(yàn)時(shí),要我們配置9g/LNaCL溶液100ml。我們?cè)谧鰧?shí)驗(yàn)之前必須根據(jù)已知求出配置質(zhì)量濃度為9g/LNaCL溶液100ml所需要的NaCL的質(zhì)量,才能進(jìn)行后面的實(shí)驗(yàn)。如果所需NaCL的質(zhì)量求錯(cuò)的話,那么實(shí)驗(yàn)結(jié)果必定有出入。又或者是在NaCL的質(zhì)量的稱取時(shí),沒有很好地把握天平的精確度的話,也會(huì)造成實(shí)驗(yàn)結(jié)果的偏差等等。所以我們?cè)谟涗浲陮?shí)驗(yàn)結(jié)果與數(shù)據(jù)后,一定要對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析,找出偏差的原因所在,及時(shí)糾正,提高我們對(duì)無機(jī)化學(xué)知識(shí)點(diǎn)的掌握程度。在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,我們通過小組匯報(bào)的形式對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行分析和匯報(bào),包括實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)要求、實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)結(jié)果以及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析等。
4優(yōu)化實(shí)驗(yàn)課的考核方式,促進(jìn)學(xué)生的全面發(fā)展
在傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中間,一個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)束之后,老師是根據(jù)學(xué)生所撰寫的實(shí)驗(yàn)報(bào)告進(jìn)行評(píng)分的。有些成績差或是比較懶散的同學(xué),他就可能在做實(shí)驗(yàn)的時(shí)候沒有認(rèn)真做,或是只是在一旁觀看并沒有真正做。而在撰寫實(shí)習(xí)報(bào)告的時(shí)候呢,就可能會(huì)抄襲那些成績比較好,或是實(shí)驗(yàn)做得比較好的同學(xué)的實(shí)習(xí)報(bào)告。老師呢又是根據(jù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告來評(píng)定實(shí)驗(yàn)成績的,這就導(dǎo)致了有些懶散或沒做實(shí)驗(yàn)的同學(xué)也可能達(dá)到比較高的成績,造成了成績?cè)u(píng)定的不公平性。所以,我們把實(shí)驗(yàn)課的考核也納入了學(xué)生期末成績的一部分。具體如下:期末成績=期考成績(60%)+平時(shí)成績(20%)+實(shí)驗(yàn)課成績(20%)。實(shí)驗(yàn)課的成績又由實(shí)驗(yàn)課簽到5分、實(shí)驗(yàn)課儀容儀表5分、實(shí)驗(yàn)課的預(yù)習(xí)10分、實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力30分、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析與匯報(bào)20分、實(shí)驗(yàn)態(tài)度(包括實(shí)驗(yàn)結(jié)束后的試驗(yàn)工作臺(tái)的整理)10分、實(shí)驗(yàn)報(bào)告20分共同構(gòu)成。通過優(yōu)化實(shí)驗(yàn)課的考核方式,能夠很好地反應(yīng)一個(gè)學(xué)生真實(shí)的水平,激發(fā)學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)的興趣,提高學(xué)生分析問題的能力,促進(jìn)學(xué)生的全面發(fā)展。
關(guān)鍵詞 元素?zé)o機(jī)化學(xué);元素周期律;元素電勢(shì)圖
中圖分類號(hào):G642.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B
文章編號(hào):1671-489X(2015)22-0102-03
A Few Lines in Studying Elemental Part of Inorganic Chemistry//
YANG Guang
Abstract This article shows you several lines you must have in studying the elemental part of inorganic chemistry: understand and apply the periodicity of element properly; learn to use Properties are Decided by Structures; use element potential diagram correctly; make clear knowledge framework of each unit.
Key words elemental part of inorganic chemistry; periodicity of element; element potential diagram
1 前言
化學(xué)是一門中心學(xué)科,已經(jīng)滲透到社會(huì)發(fā)展的各大領(lǐng)域,如能源、材料、醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)、環(huán)境、信息、生命、交通以及公安系統(tǒng)等,在人們的日常生活占據(jù)越來越重要的地位[1]?;诨瘜W(xué)學(xué)科的重要性,很多高校在全校范圍內(nèi)開設(shè)了與化學(xué)相關(guān)的基礎(chǔ)課、公共選修課等提高學(xué)生對(duì)化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)的認(rèn)識(shí)、理解,提高學(xué)生的化學(xué)基本素質(zhì),增強(qiáng)化學(xué)安全意識(shí)。
無機(jī)化學(xué)是四大基礎(chǔ)化學(xué)的重要分支,它是研究無機(jī)物的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和變化規(guī)律的一門學(xué)科。其中元素?zé)o機(jī)化學(xué)是無機(jī)化學(xué)的重要組成部分,其內(nèi)容涉及元素周期表中所有元素單質(zhì)(放射性元素除外)及其化合物的存在、物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)、制備以及用途,是化學(xué)從事者以及愛好者必須學(xué)習(xí)和掌握的重要內(nèi)容之一。然而這部分內(nèi)容龐雜,頭緒繁多,掌握起來難度較大。
針對(duì)這個(gè)問題,國內(nèi)很多學(xué)者對(duì)元素?zé)o機(jī)化學(xué)的教學(xué)方法進(jìn)行了很多的探索和改革,對(duì)無機(jī)化學(xué)愛好者起到很好的指導(dǎo)作用,而涉及元素?zé)o機(jī)化學(xué)學(xué)習(xí)方法的研究卻較少[2-3]。作為一名長期從事無機(jī)化學(xué)學(xué)習(xí)和研究的愛好者,筆者在學(xué)習(xí)和研究元素?zé)o機(jī)化學(xué)的過程中,總結(jié)了幾條貫穿于元素?zé)o機(jī)化學(xué)整個(gè)課程的主線。掌握和運(yùn)用好這幾條主線,會(huì)大大促進(jìn)初學(xué)者對(duì)元素?zé)o機(jī)化學(xué)內(nèi)容的學(xué)習(xí)和掌握,特和大家分享。
2 學(xué)好元素?zé)o機(jī)化學(xué)必須抓住的幾條主線
掌握并熟練運(yùn)用元素周期律 元素周期表是俄國科學(xué)家門捷列夫?qū)茖W(xué)發(fā)展的重大貢獻(xiàn),是近代化學(xué)發(fā)展史上一座光輝奪目的里程碑。元素周期表蘊(yùn)涵著豐富和深刻的內(nèi)涵,對(duì)整個(gè)化學(xué)和自然科學(xué)的發(fā)展都具有非常普遍的指導(dǎo)意義[4]。
元素周期律是元素周期表的一個(gè)直觀表現(xiàn),它的基本內(nèi)容是:隨核內(nèi)質(zhì)子數(shù)遞增,核外電子呈現(xiàn)周期性排布,元素性質(zhì)呈現(xiàn)周期性遞變。元素的基本性質(zhì)主要包括原子半徑、(第一)電離能、(第一)電子親和能和電負(fù)性四部分內(nèi)容,它們?cè)谥芷诒碇械倪f變規(guī)律如表1所示[5]。掌握好這四個(gè)基本性質(zhì)在元素周期表中的遞變規(guī)律,有助于更好地學(xué)習(xí)、理解和掌握同族、同周期單質(zhì)或化合物性質(zhì)的遞變規(guī)律。
其中,原子半徑的周期性是四個(gè)基本性質(zhì)變化規(guī)律中最基本和最重要的。結(jié)合核電荷數(shù)、原子的電子層結(jié)構(gòu)等因素,原子半徑的周期性決定著其他三個(gè)基本性質(zhì)在周期表中的變化規(guī)律。從表1不難看出,(第一)電離能、(第一)電子親和能、電負(fù)性在周期表中的變化規(guī)律與原子半徑恰恰相反。
掌握了上述四個(gè)基本性質(zhì)的周期性,可以很輕松地理解、掌握元素周期表中很有規(guī)律的一些內(nèi)容,并同時(shí)學(xué)會(huì)舉一反三,起到事半功倍的學(xué)習(xí)效果。例如,含氧酸酸性強(qiáng)弱取決于酸分子中質(zhì)子轉(zhuǎn)移傾向的強(qiáng)弱:
R-O-H+H2ORO-+H3O+
質(zhì)子的轉(zhuǎn)移傾向越大,含氧酸的酸性越強(qiáng),反之越弱。那么,質(zhì)子轉(zhuǎn)移的程度又取決于什么因素呢?質(zhì)子轉(zhuǎn)移的難易主要取決于與氧相連的R(即含氧酸中心原子)吸引羥基氧原子的電子的能力。具體來講,主要取決于R的三方面因素:半徑、電負(fù)性和氧化數(shù)。很明顯,R的半徑越小、電負(fù)性越大、氧化數(shù)越高,R吸引氧原子上電子的能力就越強(qiáng),含氧酸的酸性就越強(qiáng)。因此,只要掌握了原子半徑、電負(fù)性在周期表中的變化規(guī)律,非金屬含氧酸酸性在周期表中的變化規(guī)律就很容易理解和掌握了。
要深刻理解和熟練運(yùn)用“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”的科學(xué)思想 “結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”是化學(xué)學(xué)科的重要科學(xué)思想。深刻理解和掌握這個(gè)思想在元素?zé)o機(jī)化學(xué)中的運(yùn)用,對(duì)促進(jìn)此部分內(nèi)容學(xué)習(xí)具有非常重要的意義。結(jié)構(gòu)可以理解為兩層含義。
第一層含義:“結(jié)構(gòu)”代表的原子結(jié)構(gòu),即核外電子的排布。如s區(qū)金屬,它的價(jià)層電子組態(tài)為ns1-2,因此,s區(qū)元素很容易失去一個(gè)或兩個(gè)電子,達(dá)到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu),也就是s區(qū)金屬表現(xiàn)出非常強(qiáng)的金屬性,在形成化合物時(shí),主要以離子鍵為主。而ds區(qū)元素的價(jià)層電子組態(tài)為(n-1)d10ns1-2,雖然它們的最外層電子數(shù)與s區(qū)金屬相同,但是次外層卻是18電子構(gòu)型;由于18電子構(gòu)型對(duì)核的屏蔽效應(yīng)較小,使得原子核對(duì)最外層電子的吸引力增強(qiáng),因此,ds區(qū)金屬較s區(qū)金屬的金屬性要弱得多。同時(shí),具有18電子構(gòu)型的金屬離子具有很強(qiáng)的極化力和變形性,因此,ds區(qū)金屬很容易形成共價(jià)化合物。
再如稀有氣體由于具有8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu),因此它們很難發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而生成具有化學(xué)鍵的物質(zhì)。直到1962年,英國科學(xué)家巴特列敏銳地觀察到PtF6和Xe的第一電離能大小接近,一個(gè)史無前例的嘗試打破了稀有氣體完全惰性的神話。此后,很多氙的化合物被合成出來。對(duì)于這一新生事物,初學(xué)者乍掌握起來覺得很難,無法從眾多的反應(yīng)方程式中把握住氙化合物的總體反應(yīng)特征。利用“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”的科學(xué)思想,就會(huì)發(fā)現(xiàn)這類化合物表現(xiàn)出強(qiáng)氧化性。為什么呢?當(dāng)穩(wěn)定的8電子構(gòu)型被打破,它們力求恢復(fù)到原來的穩(wěn)定結(jié)構(gòu),因此,氙的化合物均表現(xiàn)出非常強(qiáng)的氧化性,且還原產(chǎn)物多數(shù)為單質(zhì)。
第二層含義:“結(jié)構(gòu)”為分子中原子在空間的排布,即分子結(jié)構(gòu)。同時(shí),還必須考慮分子其他特殊結(jié)構(gòu),如孤對(duì)電子、大∏鍵等對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響。以NH3為例來說明“結(jié)構(gòu)”是如何決定性質(zhì)的,如表2所示。
理解了上述兩層結(jié)構(gòu)的含義,結(jié)合鍵長、鍵角、鍵的極性、分子間作用力、電負(fù)性、原子半徑等因素,很多問題均可迎刃而解(表3)[7-8]。
正確運(yùn)用元素電勢(shì)圖 發(fā)生氧化還原反應(yīng)是元素單質(zhì)與化合物化學(xué)性質(zhì)的重要表現(xiàn)之一。最高氧化態(tài)化合物可具有氧化性,最低氧化態(tài)化合物可具有還原性,中間價(jià)態(tài)化合物既可具有氧化性,也可具有還原性。除此之外,還需要掌握以下兩點(diǎn)內(nèi)容。
第一,通過電極電勢(shì)的大小,會(huì)判斷氧化性物質(zhì)、還原性物質(zhì)氧化還原能力的強(qiáng)弱。電極電勢(shì)越大,氧化性物質(zhì)的氧化能力越大,還原性物質(zhì)的還原能力越小,反之亦然。
第二,氧化還原反應(yīng)的方向是最強(qiáng)的氧化劑與最強(qiáng)的還原劑發(fā)生反應(yīng),生成兩對(duì)電極中另外兩個(gè)物種。
什么是元素電勢(shì)圖呢?如果一種元素具有多種氧化態(tài),將這些氧化態(tài)按照由高到低的順序排列,兩物種間以“―”相連,并且在線上方標(biāo)出相鄰兩物種組成電對(duì)的電極電勢(shì)值,這種圖被稱為元素電勢(shì)圖。利用元素電勢(shì)圖可以判斷元素的氧化還原特性,判斷歧化反應(yīng)的發(fā)生。
1)判斷歧化反應(yīng)的發(fā)生:以酸性介質(zhì)中Cu元素電勢(shì)圖為例來說明。
由φθ(Cu+/Cu)=0.521 V和φθ(Cu2+/Cu+)=0.153 V可知,最強(qiáng)的氧化劑和還原劑均為Cu+,所以會(huì)有以下反應(yīng):
2Cu+Cu2++Cu
即在酸性條件下,Cu+會(huì)發(fā)生歧化反應(yīng)。即對(duì)某一物種,如果φθ右>φθ左,則該物種會(huì)發(fā)生歧化反應(yīng),生成兩端的物種。這樣就很容易記憶并理解Cu2O與H2SO4的化學(xué)反應(yīng)方程式了。
2)利用元素電勢(shì)圖,判斷元素的氧化還原特性。以酸性介質(zhì)中Fe元素的元素電勢(shì)圖為例來說明(表4所示為鐵的化學(xué)反應(yīng)類型)。
φθA Fe3+――Fe2+――Fe
當(dāng)然了,電極電勢(shì)和元素電勢(shì)圖僅能反映出某元素物種進(jìn)行氧化還原反應(yīng)的特性。其他類型的化學(xué)反應(yīng),應(yīng)具體情況具體對(duì)待。
清楚把握各章節(jié)的知識(shí)結(jié)構(gòu) 元素?zé)o機(jī)化學(xué)知識(shí)點(diǎn)零散,系統(tǒng)性差。因此,把握好每章的知識(shí)結(jié)果對(duì)于從總體上把握本學(xué)科知識(shí)具有非常重要的意義。
縱觀本課程各章節(jié),會(huì)發(fā)現(xiàn)每章節(jié)的大致知識(shí)結(jié)構(gòu)如圖1所示。每章基本上均以本族的通性開始,介紹該族化合物在自然界中的存在、元素的一些性質(zhì)和元素電勢(shì)圖。在分析該族元素原子結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,得出該族化合物的成鍵特征,每個(gè)成鍵特征會(huì)對(duì)應(yīng)某一類具體物質(zhì)(單質(zhì)和化合物)。隨后,本章會(huì)針對(duì)這些單質(zhì)或化合物的存在、制備、性質(zhì)(物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì))和用途等幾方面逐漸展開介紹。
3 結(jié)語
總之,一個(gè)好的學(xué)習(xí)方法猶如大海燈塔,它能指引學(xué)生在知識(shí)的海洋中遨游。學(xué)好元素?zé)o機(jī)化學(xué),應(yīng)該在總體把握每章知識(shí)框架的基礎(chǔ)上,熟練掌握并運(yùn)用好元素周期律、元素電勢(shì)圖這兩個(gè)基本工具,深刻理解結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)這一重要科學(xué)思想,這必將促進(jìn)對(duì)元素?zé)o機(jī)化學(xué)的學(xué)習(xí)和掌握,有助于進(jìn)一步攀登知識(shí)高峰?!?/p>
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關(guān)鍵詞:無機(jī)化學(xué);環(huán)境工程;教學(xué)改革;教學(xué)實(shí)踐
無機(jī)化學(xué)是研究無機(jī)物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和變化規(guī)律的科學(xué),其研究對(duì)象包括了除有機(jī)化合物以外的所有元素及其化合物,是化學(xué)學(xué)科中發(fā)展最早的一個(gè)分支學(xué)科,因此各個(gè)方向的理工科專業(yè)領(lǐng)域均將無機(jī)化學(xué)作為基礎(chǔ)課程之一列入教學(xué)計(jì)劃和培養(yǎng)方案中[1]。隨著行業(yè)戰(zhàn)略方針的調(diào)整和學(xué)科發(fā)展的推進(jìn),無機(jī)化學(xué)教學(xué)也在面臨不斷的改革與新發(fā)展,尤其是現(xiàn)代物理方法和各種波譜技術(shù)在無機(jī)物結(jié)構(gòu)研究中的廣泛應(yīng)用,使無機(jī)化學(xué)的研究范圍打破了原有的界限,其研究內(nèi)容和研究領(lǐng)域無論在深度還是在廣度上都發(fā)生了前所未有的變化。面向本科生一年級(jí)的無機(jī)化學(xué)是我?;瘜W(xué)工程、礦物加工工程和環(huán)境工程專業(yè)的必修課和基礎(chǔ)課,也是學(xué)生從高中進(jìn)入大學(xué)階段深入拓展化學(xué)知識(shí)的首要系列課程之一,對(duì)于環(huán)境工程專業(yè)來說,大氣、水、土壤等環(huán)境介質(zhì)中物質(zhì)的特性、存在狀態(tài)及其變化規(guī)律等等,均離不開無機(jī)化學(xué)的核心知識(shí)體系。與此同時(shí),我國高等院校的無機(jī)化學(xué)教學(xué)也在不斷地發(fā)展與更新中,既要配合與時(shí)俱進(jìn)的科技發(fā)展,又要滿足現(xiàn)代大學(xué)生對(duì)于創(chuàng)新能力培養(yǎng)的需求與任務(wù),因此,這就對(duì)我們現(xiàn)在大學(xué)課堂的無機(jī)化學(xué)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法等提出了更加明確更加高標(biāo)準(zhǔn)的要求。當(dāng)然,鑒于現(xiàn)代大學(xué)生的特點(diǎn)與需求,在教學(xué)實(shí)踐中自然而然地出現(xiàn)一些新問題,比如,學(xué)生獲取信息、收獲知識(shí)及交流溝通的方式等都發(fā)生了翻天覆地的變化,不再單純地依靠教師的講解和課堂上手抄筆記,相反地,甚至很少有學(xué)生上課記筆記,這必然影響到現(xiàn)在大學(xué)生聽課的認(rèn)真與投入程度[2];再比如越來越多的學(xué)生因家庭條件的允許其目標(biāo)是出國,這些學(xué)生則把更多的精力用于外語的學(xué)習(xí),以及還有一部分學(xué)生急功近利的思想意識(shí),總是想依賴于教師的課件及希望教師所劃出的考試重點(diǎn),只求考試通過,而對(duì)于真正知識(shí)的渴求與自身知識(shí)水平的提高并不是特別地強(qiáng)烈,甚至對(duì)于課堂講授的基本原理不去理解透徹甚至不理解,等等這些系列問題值得深入研究探索與研究,并找出改革方法與措施并進(jìn)行實(shí)踐。本文結(jié)合環(huán)境工程專業(yè)特點(diǎn)及對(duì)無機(jī)化學(xué)知識(shí)體系的要求,從教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)方法和教學(xué)內(nèi)容等方面對(duì)無機(jī)化學(xué)教學(xué)進(jìn)行了初步的改革、探索與實(shí)踐,建立了一套適合于工科特別是環(huán)境工程專業(yè)的無機(jī)化學(xué)教學(xué)模式,增強(qiáng)了學(xué)生對(duì)無機(jī)化學(xué)的學(xué)習(xí)興趣。
1對(duì)教學(xué)目標(biāo)的定位與強(qiáng)化
大學(xué)古今中外的教育歷史中承擔(dān)著鏈接校園與社會(huì)的職能,而隨著現(xiàn)代社會(huì)突飛猛進(jìn)的發(fā)展和異常激烈的競(jìng)爭(zhēng),社會(huì)對(duì)人才的需求越來越趨向于國際化、綜合型、創(chuàng)新型人才[3],其中學(xué)生的創(chuàng)新能力培養(yǎng)與訓(xùn)練已經(jīng)作為基礎(chǔ)課程教學(xué)中最為突出的教學(xué)目標(biāo)呈現(xiàn)出來。在大學(xué)教書育人“寬口徑、厚基礎(chǔ)、重能力、求創(chuàng)新”的大背景下,特別是結(jié)合我校建設(shè)研究型大學(xué)目標(biāo)的確立,我們?cè)跓o機(jī)化學(xué)的教學(xué)中將如何引導(dǎo)學(xué)生課本知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合、如何從基礎(chǔ)知識(shí)中尋求突破與科技創(chuàng)新相結(jié)合作為教學(xué)目標(biāo)的重中之重。為此,我們?cè)谥贫ń虒W(xué)計(jì)劃和制作教案的過程中,特別強(qiáng)調(diào)理論教學(xué)內(nèi)容與環(huán)境工程學(xué)科的相關(guān)聯(lián)課題或現(xiàn)象,以與學(xué)生切身緊密相關(guān)的生活問題或生產(chǎn)實(shí)際作為課堂教學(xué)的切入點(diǎn)和學(xué)生的興趣點(diǎn),即將基礎(chǔ)知識(shí)、理論與原理,在教師的講解下與生產(chǎn)或生活實(shí)際相結(jié)合,才能引起學(xué)生的興趣,激發(fā)學(xué)生的好奇心與求知欲,并為學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)提供素材與源泉,這是研究型大學(xué)發(fā)展的必然趨勢(shì)和要求,也是為培養(yǎng)多層次人才所必備的教書育人模式。如此,將環(huán)境工程專業(yè)無機(jī)化學(xué)的教學(xué)目標(biāo)定位明確,學(xué)生能夠很清楚地理解和正確把握學(xué)習(xí)此課程的目的和意義所在,同時(shí)強(qiáng)化了無機(jī)化學(xué)在環(huán)境領(lǐng)域方面的教學(xué)目標(biāo),以本課程的第一部分“化學(xué)反應(yīng)原理”篇為例,每一章節(jié)的教學(xué)內(nèi)容均與環(huán)境工程學(xué)科中的某一方面或某個(gè)應(yīng)用相聯(lián)系,并設(shè)立了明確的教學(xué)目標(biāo),如表1所示。因此,在現(xiàn)有的高等教育體制與教學(xué)模式下,學(xué)生的創(chuàng)新能力是在學(xué)習(xí)基礎(chǔ)知識(shí)的基礎(chǔ)上,通過教師在教學(xué)過程中進(jìn)行理論結(jié)合實(shí)踐的引導(dǎo)與啟發(fā)而培養(yǎng)起來的。
2對(duì)教學(xué)內(nèi)容的精選與擴(kuò)展
無機(jī)化學(xué)是我校環(huán)境工程專業(yè)本科生的一門重要基礎(chǔ)課,雖然幾十年來其教學(xué)內(nèi)容框架基本沒變,但由于學(xué)科間的相互滲透形成了許多跨學(xué)科的新研究領(lǐng)域,因此無機(jī)化學(xué)學(xué)科的面貌也發(fā)生了很大的改觀,出現(xiàn)了許多新概念、新理論、新反應(yīng)、新方法和新型結(jié)構(gòu)的化合物,同理要求我們的無機(jī)化學(xué)教學(xué)也要與時(shí)俱進(jìn),推陳出新[4]。目前,我校環(huán)境工程專業(yè)無機(jī)化學(xué)課程采用的是大連理工大學(xué)無機(jī)化學(xué)教研室主編、高等教育出版社的《無機(jī)化學(xué)》作為本科生教材,并且將前十一章即從第一章“氣體”到第十一章"配合物結(jié)構(gòu)"作為第一期無機(jī)部分的教學(xué)內(nèi)容。為滿足現(xiàn)代無機(jī)化學(xué)教學(xué)緊跟學(xué)科發(fā)展進(jìn)度的要求,同時(shí)由于新教學(xué)大綱對(duì)于課時(shí)的壓縮,我們?cè)趯?shí)際教學(xué)過程中采取精簡教學(xué)內(nèi)容、適當(dāng)刪減部分過時(shí)內(nèi)容和適量補(bǔ)充最新發(fā)展動(dòng)態(tài)中無機(jī)化學(xué)相關(guān)知識(shí)的措施,既保障了教學(xué)基本思路和框架結(jié)構(gòu)完整,又實(shí)現(xiàn)了對(duì)教學(xué)目標(biāo)的定位與強(qiáng)化,同時(shí)達(dá)到了調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性的目的,提高了教學(xué)質(zhì)量。從我校研究型工科大學(xué)的本質(zhì)要求出發(fā),要做到“研究與教學(xué)相結(jié)合”,就要在基礎(chǔ)課程教學(xué)別強(qiáng)調(diào)“寬基礎(chǔ)”,尤其是針對(duì)剛剛進(jìn)入大學(xué)校門的一年級(jí)學(xué)生,專業(yè)方向的概念尚未形成,所謂“萬丈高樓平地起”,對(duì)于大多數(shù)學(xué)生來說專業(yè)的培養(yǎng)才剛剛是打地基的階段,因此對(duì)于無機(jī)化學(xué)這種基礎(chǔ)課教學(xué)內(nèi)容的精選與擴(kuò)展方面,除了講授基本原理外,適當(dāng)引入或擴(kuò)展一些與專業(yè)方向相結(jié)合的實(shí)例與學(xué)科研究進(jìn)展,將會(huì)讓提前對(duì)專業(yè)領(lǐng)域的研究范疇和學(xué)科動(dòng)態(tài)有一定的認(rèn)識(shí)與感悟,對(duì)于學(xué)生的學(xué)業(yè)發(fā)展來說將會(huì)是受益匪淺。為此,我們將無機(jī)化學(xué)教材課后化學(xué)視野的部分內(nèi)容作為引例或本章內(nèi)容的切入點(diǎn),即是對(duì)教學(xué)重點(diǎn)內(nèi)容的補(bǔ)充,又是基礎(chǔ)教學(xué)內(nèi)容在應(yīng)用方面的擴(kuò)展。如第二篇“物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)”部分,目前世界范圍內(nèi)對(duì)環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)和對(duì)環(huán)保材料需求的急速增長,而新型環(huán)保材料的開發(fā)、合成與結(jié)構(gòu)鑒定分析等相關(guān)知識(shí)與理論均與本章內(nèi)容息息相關(guān),以新型環(huán)保材料有研究動(dòng)態(tài)及最新研究成果為本章講解的切入點(diǎn),對(duì)于學(xué)生理解和掌握較為抽象的化學(xué)鍵類型與價(jià)鍵理論將大有幫助和啟發(fā);再如將前兩章“氣體”與“熱化學(xué)”串聯(lián)到一起,先提出當(dāng)前的能源過剩、綠色能源市場(chǎng)不足與社會(huì)可持續(xù)發(fā)展相矛盾的現(xiàn)狀,從能源的合理利用、解決能源危機(jī)和快速發(fā)展綠色能源的必要性與緊迫性講起,以此來理解本章教學(xué)內(nèi)容中的反應(yīng)熱、焓變與熱力學(xué)第一定律等系列基礎(chǔ)理論,進(jìn)一步深入把握不同形式能源之間熱值的對(duì)比問題,并讓學(xué)生從中思考能源發(fā)展的新動(dòng)向與新思路。從學(xué)生的反饋來看,通過這些與基礎(chǔ)理論相結(jié)合的具體實(shí)例的引入,學(xué)生們對(duì)課堂上教師提出的精選與擴(kuò)展內(nèi)容相當(dāng)感興趣,作為連接理論知識(shí)的橋梁,它使得理論知識(shí)變得通俗易懂而且生動(dòng),讓學(xué)生們覺得無機(jī)化學(xué)知識(shí)體系在未來學(xué)有所用,自己也具備廣闊的用武之地和發(fā)展空間,同時(shí)也為學(xué)生將來從事創(chuàng)新訓(xùn)練活動(dòng)提供了素材和思考空間,學(xué)生們表示非常歡迎,因此保證和提高了教學(xué)效果。
3對(duì)教學(xué)方法的轉(zhuǎn)變與探索
如前所述,無機(jī)化學(xué)是一門學(xué)科大類基礎(chǔ)課程,其在整個(gè)大學(xué)培養(yǎng)體系中的基礎(chǔ)性、銜接性與過渡性的地位,授課對(duì)象則是剛剛從高中畢業(yè)初入大學(xué)課堂的新生,這就決定了無機(jī)化學(xué)的教學(xué)模式中需要增加課堂教學(xué)的機(jī)動(dòng)性、靈活性與趣味性,讓學(xué)生們有一個(gè)適應(yīng)期和過渡期,教學(xué)內(nèi)容的難點(diǎn)重點(diǎn)等方面也是循序漸進(jìn)地展開,以幫助學(xué)生們完成從高中時(shí)期的偏固定化思維方式向大學(xué)時(shí)代開放型思維方式的轉(zhuǎn)變[5]。在此過程中,引導(dǎo)學(xué)生們從全方位、多視角去看待問題,而不再僅僅局限于課本上固有的知識(shí)點(diǎn),并逐漸確立專業(yè)概念與對(duì)專業(yè)領(lǐng)域的感悟,讓學(xué)生意識(shí)到甚至是某些科學(xué)問題也還是有很多地方或存在諸多疑惑的,是需要探討和爭(zhēng)論的,并不完全是真理似的存在,還需要學(xué)生們用一點(diǎn)點(diǎn)積累的知識(shí)去解決和探索,比如無機(jī)化學(xué)便是其中之一。因此,我們?cè)跓o機(jī)化學(xué)的教學(xué)中采用了問題探究式教學(xué)法,即:圍繞教學(xué)目標(biāo),對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行分類、歸類和總結(jié)之后,從每一章的切入點(diǎn)教學(xué)內(nèi)容中提出一到兩個(gè)問題,當(dāng)然問題是與本章內(nèi)容相關(guān)且緊密聯(lián)系科學(xué)發(fā)展動(dòng)態(tài)和生產(chǎn)生活實(shí)際的,讓學(xué)生頭腦中帶著這些極為實(shí)用和感興趣的問題,層層講解基礎(chǔ)理論,逐步提出解決這些問題的途徑、方法與相關(guān)理論。比如:講解第三章“化學(xué)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)”和第四章“化學(xué)平衡”時(shí),兩章之間有相互關(guān)聯(lián)的基礎(chǔ)理論原理,即化學(xué)反應(yīng)的兩方面穩(wěn)定性問題,一個(gè)是熱力學(xué)穩(wěn)定性理論,一個(gè)是動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性理論;如果單純枯燥地講解純理論內(nèi)容,盡管教師講解得已經(jīng)很透徹,但學(xué)生對(duì)此仍然是懵懵懂懂、模棱兩可的狀態(tài),這說明對(duì)學(xué)生們來說理論知識(shí)的學(xué)習(xí)缺乏具體實(shí)例的輔助,缺乏將理論應(yīng)用于實(shí)際中的理解。為此,我們改變了教學(xué)方法,從一開始便拋出問題,讓學(xué)生們?cè)诼犝n過程中隨時(shí)從中找到答案,帶著問題去探究基礎(chǔ)理論原理。如以汽車尾氣無害化處理的化學(xué)反應(yīng)2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g)為例,分別用到化學(xué)反應(yīng)熱力學(xué)穩(wěn)定性原理與動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性原理,熱力學(xué)原理上這個(gè)反應(yīng)是客觀存在、完全可行的,也就是說汽車尾氣是可以實(shí)現(xiàn)自然狀態(tài)下無害化轉(zhuǎn)化的,但現(xiàn)實(shí)卻為何并非如此呢?同時(shí)安排適當(dāng)?shù)恼n時(shí)供學(xué)生相互交流,帶著興趣性問題的分析與探究,逐層次展開課堂教學(xué)內(nèi)容,也讓學(xué)生在聽課過程中參與和進(jìn)行實(shí)際問題的討論、推論與拓展,加深對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的理解與應(yīng)用推廣。通過這種帶著問題探究理論知識(shí)基本原理和機(jī)理的教學(xué)模式,使得教學(xué)目標(biāo)更加明確,教學(xué)內(nèi)容脈絡(luò)清晰、主次分明,能讓學(xué)生對(duì)每一部分知識(shí)點(diǎn)都一目了然,有助于學(xué)生快速地從切入點(diǎn)處入手逐級(jí)掌握各層次知識(shí)點(diǎn),既提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)效率,做到了課堂上有效學(xué)習(xí),又培養(yǎng)了學(xué)生主動(dòng)拓展知識(shí)的能力,完全有助于實(shí)現(xiàn)我校研究型大學(xué)培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的教學(xué)目標(biāo)。
4結(jié)語
科學(xué)技術(shù)特別是計(jì)算機(jī)技術(shù)和現(xiàn)代物理方法在無機(jī)化學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用與擴(kuò)展,使得無機(jī)化學(xué)教學(xué)在各個(gè)學(xué)科中的基礎(chǔ)性和重要性都不言而喻。通過多年的無機(jī)化學(xué)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)體會(huì),我們?cè)诮虒W(xué)目標(biāo)方面進(jìn)行專業(yè)方向定位與強(qiáng)化、在教學(xué)內(nèi)容方面進(jìn)行精選與適當(dāng)擴(kuò)展、在教學(xué)方法方面采用問題探究式方法的改革、探索與實(shí)踐中,很好地結(jié)合了我校研究型大學(xué)培養(yǎng)工科技術(shù)型、創(chuàng)新型人才的需求,優(yōu)化了教學(xué)內(nèi)容,改善了課堂教學(xué)效果,提高了無機(jī)化學(xué)的教學(xué)質(zhì)量。
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本期五年級(jí)共有學(xué)生29人。從上學(xué)期學(xué)習(xí)情況來看,總體上說比較愛學(xué)、會(huì)學(xué),對(duì)一些基礎(chǔ)的知識(shí)大部分學(xué)生能扎實(shí)的掌握,并且能靈活地運(yùn)用,特別是班內(nèi)幾個(gè)同學(xué)基礎(chǔ)扎實(shí)思維活躍,數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)、計(jì)算能力,邏輯思維能力,空間想象能力比較強(qiáng),掌握了一定的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的方法。但是,學(xué)生的組織紀(jì)律較差,班集體沒有形成一定的凝聚力,不能為數(shù)學(xué)教學(xué)創(chuàng)造有利的內(nèi)部環(huán)境和良好的學(xué)習(xí)氛圍。學(xué)生兩極分化較大,有個(gè)別學(xué)生接受知識(shí)的能力相對(duì)較弱,學(xué)習(xí)基礎(chǔ)又不扎實(shí),從而導(dǎo)致學(xué)習(xí)成績不理想,如黃文敏、郭家城等同學(xué)成績太偏低,比較粗心,馬虎,而且學(xué)習(xí)態(tài)度較差,對(duì)提高全班整體成績有比較大的難度。
下面針對(duì)本班實(shí)際情況,作具體分析。
1、從學(xué)生的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)來看,本期開學(xué)質(zhì)量檢測(cè),綜合成績達(dá)優(yōu)的就有5人,不及格有18人,其余的是中等生。培優(yōu)輔差的任務(wù)比較艱巨。
2、從學(xué)生的學(xué)習(xí)品質(zhì)來看。學(xué)生的組織紀(jì)律性強(qiáng),課堂作業(yè)家庭作業(yè)都能按時(shí)完成,課堂氣氛也較為活躍。但學(xué)生缺少一種銳意進(jìn)取的精神,獨(dú)立思考、刻苦鉆研的精神不夠,小組合作學(xué)習(xí)意識(shí)有待進(jìn)一步加強(qiáng)。因此,本學(xué)期教學(xué),應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)教學(xué)方式的推廣,培養(yǎng)學(xué)生自主探究的能力。團(tuán)結(jié)協(xié)作的能力。
總的來說,學(xué)生的基本情況有利因素居多,不利因素也不少,關(guān)鍵在于教師如何靈活、正確地利用各種因素,變不利為有利。教師是學(xué)生知識(shí)的引導(dǎo)者,是學(xué)生行為的指引者。學(xué)生學(xué)習(xí)成績的優(yōu)劣、學(xué)習(xí)能力的高低、品質(zhì)的好壞,需要教師耐心細(xì)致地教育、正面的誘導(dǎo)、不斷的培養(yǎng)。我一定要全面去了解每一位學(xué)生。深入細(xì)致地開展教學(xué)工作,多方調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性,園滿完成本學(xué)期教學(xué)任務(wù)。
二、本冊(cè)教材分析:
(一)、本冊(cè)教材內(nèi)容及編寫特點(diǎn)。
修訂后的六年制第十冊(cè)教材包括以下內(nèi)容:簡單的統(tǒng)計(jì)(一),長方體和正方體,約數(shù)和倍數(shù),分?jǐn)?shù)的意義和性質(zhì),分?jǐn)?shù)的加法和減法。與原九年義務(wù)教育教科書相比,主要做了以下幾方面的調(diào)整。
1.部分的調(diào)整。
根據(jù)審查意見,改編涉及到百分制分?jǐn)?shù)的習(xí)題(如,第4頁)。
2.部分的調(diào)整。
由于目前在實(shí)際教學(xué)中奎遜耐彩條的運(yùn)用并不是很廣泛,根據(jù)教學(xué)反饋的情況來看,用圖解的方式也完全可以使學(xué)生理解分解質(zhì)因數(shù)的原理,奎遜耐彩條在此的作用并不十分顯著。因此,此次修訂把利用奎遜耐彩條來分解質(zhì)因數(shù)的有關(guān)內(nèi)容刪去了。但是在講約數(shù)、倍數(shù)、最大公約數(shù)等內(nèi)容時(shí),仍保留奎遜耐彩條的形式,幫助學(xué)生借助直觀進(jìn)行理解。
3.部分的調(diào)整。
根據(jù)《大綱(試用修訂版)》的要求,刪去單元中的。但是,我們認(rèn)為分?jǐn)?shù)和小數(shù)的互化仍是一個(gè)很重要的內(nèi)容,需要讓學(xué)生掌握,故把這部分內(nèi)容移至本單元。
4.部分的調(diào)整。
(1)根據(jù)《大綱(試用修訂版)》的要求,刪去、、三部分內(nèi)容(移至上一單元),并對(duì)有關(guān)例題和練習(xí)題中的數(shù)據(jù)進(jìn)行修改。
(2)刪去中的內(nèi)容及相關(guān)練習(xí)題。
5.增加。
高年級(jí)的數(shù)學(xué)實(shí)踐活動(dòng)逐步轉(zhuǎn)向培養(yǎng)學(xué)生初步的課題研究能力。本冊(cè)教材中的兩個(gè)數(shù)學(xué)實(shí)踐活動(dòng)就很好地體現(xiàn)了這一點(diǎn)。
(1)你喜歡什么電視節(jié)目?
這個(gè)活動(dòng)通過讓學(xué)生了解周圍的人喜歡什么電視節(jié)目,初步體會(huì)到用收集、整理信息的方式可以幫助我們了解某些具有傾向性的現(xiàn)象,例如,男生比女生更喜歡體育節(jié)目,家長比學(xué)生更喜歡新聞節(jié)目,等等。
在這個(gè)活動(dòng)中,首先要使學(xué)生通過調(diào)查,提高收集信息的能力。其次,要讓學(xué)生學(xué)會(huì)對(duì)收集到的信息進(jìn)行整理,并從統(tǒng)計(jì)的結(jié)果中獲得盡可能多的信息。第三,要讓學(xué)生在討論過程中提高數(shù)學(xué)交流的能力。
四、具體措施:
1、走進(jìn)新課程,決勝新課程。認(rèn)真搞好課堂教學(xué)研究工作,找課堂要質(zhì)量。
2、教學(xué)相長,多閱讀與教學(xué)有關(guān)的書籍,報(bào)刊、雜志,多學(xué)習(xí)新的理論知識(shí),在實(shí)踐中不斷探索、提高。
3、多與家長聯(lián)系,多與學(xué)生交流,了解學(xué)生思想動(dòng)態(tài),及時(shí)反饋信息。
4、放下架子,與學(xué)生打成一片,尊重學(xué)生的民主權(quán)力,做到師生互動(dòng)。教學(xué)做到因材施教。
5、采用互助活動(dòng),成立學(xué)習(xí)小組,讓小組之間互相交流。小組與小組之間互相評(píng)比,培養(yǎng)優(yōu)生,鼓勵(lì)后進(jìn)生。
6、重視在學(xué)生已有知識(shí)和生活經(jīng)驗(yàn)中學(xué)習(xí)和理解教學(xué)。
7、重視引導(dǎo)學(xué)生自主探索,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的興趣。
8、重視培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用意識(shí)和實(shí)踐能力。
9、把握教學(xué)要求,促進(jìn)學(xué)生發(fā)展。
10、改進(jìn)教學(xué)評(píng)價(jià)方法。
[論文關(guān)鍵詞]藥學(xué)專業(yè) 無機(jī)化學(xué) 校本教材 編寫 規(guī)則
我國高職教育的發(fā)展與發(fā)達(dá)國家相比起步較晚,但近幾年由于國家和社會(huì)的高度重視和大力支持,其發(fā)展速度迅猛,應(yīng)運(yùn)而生的高職教材建設(shè)也得到了快速發(fā)展,幾年內(nèi)出版了大量高職教材,其中不乏高質(zhì)量的好教材。職業(yè)技術(shù)教育主要是為區(qū)域經(jīng)濟(jì)的發(fā)展培養(yǎng)人才,但由于各地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展方向的差異,對(duì)人才的專業(yè)需求不同,技能側(cè)重不同,要求掌握程度也不同,因此在教學(xué)中很難做到統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。為更好地服務(wù)于本地區(qū)醫(yī)藥企業(yè)的發(fā)展,通遼職業(yè)學(xué)院化工學(xué)院無機(jī)教研室根據(jù)教學(xué)實(shí)踐探索,編寫出對(duì)外服務(wù)于企業(yè)的需求與發(fā)展、對(duì)內(nèi)適應(yīng)于學(xué)生具體情況的高職藥學(xué)專業(yè)的無機(jī)化學(xué)校本教材。
一、藥學(xué)專業(yè)無機(jī)化學(xué)校本教材編寫的思路
教育部曾就高職教材的建設(shè)問題明確提出,高職理論課應(yīng)該“以應(yīng)用為目的,以必需、夠用為度”。因此,在校本教材的編寫過程中,應(yīng)該注重理論與實(shí)踐的聯(lián)系,突出職業(yè)能力的培養(yǎng),弱化其理論性,教材內(nèi)容的知識(shí)點(diǎn)應(yīng)明確具體,充分體現(xiàn)高職教育教學(xué)的特點(diǎn),體現(xiàn)以學(xué)生為主體的教學(xué)理念。從本質(zhì)上講,所有課程的體系都是對(duì)教材內(nèi)容的篩選、組織、實(shí)施的體系。無機(jī)化學(xué)是藥學(xué)專業(yè)的基礎(chǔ)課,任務(wù)是為學(xué)生學(xué)習(xí)藥學(xué)專業(yè)課做準(zhǔn)備,為學(xué)生將來的就業(yè)服務(wù),為學(xué)生的后續(xù)教育打基礎(chǔ)。因此,在無機(jī)化學(xué)校本教材的編寫過程中,教專業(yè)課需要的基礎(chǔ)知識(shí),教就業(yè)崗位需要從業(yè)者掌握的知識(shí)和能力。從專業(yè)角度出發(fā),以相應(yīng)的職業(yè)資格標(biāo)準(zhǔn)為導(dǎo)向,吸納新知識(shí)、新技術(shù)、新方法,打破傳統(tǒng)學(xué)科體系的束縛,圍繞必需的知識(shí)點(diǎn)組織、編排教學(xué)內(nèi)容。從學(xué)生客觀實(shí)際情況出發(fā),根據(jù)學(xué)生的知識(shí)基礎(chǔ)和接受能力,以科學(xué)有效的方法和手段實(shí)施教學(xué)。
二、成立長期相對(duì)穩(wěn)定的校本教材編寫組
藥學(xué)無機(jī)化學(xué)為學(xué)生學(xué)習(xí)藥學(xué)專業(yè)課做準(zhǔn)備,為學(xué)生將來的就業(yè)服務(wù),在成立校本教材編寫組時(shí),吸納專業(yè)課教師和醫(yī)藥企業(yè)專家參與,編寫組成員以承擔(dān)藥學(xué)無機(jī)化學(xué)課程教學(xué)的教師為主,由承擔(dān)藥物化學(xué)、藥物分析、藥劑學(xué)、藥理學(xué)等課程教學(xué)的教師和藥廠的行家共同組成。編寫組成員在教材編寫過程中,負(fù)責(zé)教材內(nèi)容的制定、編寫、試用、跟蹤、反饋、修正直至定稿。
三、藥學(xué)專業(yè)無機(jī)化學(xué)校本教材編寫的細(xì)則
1.依據(jù)崗位和專業(yè)課的需要篩選教材的知識(shí)點(diǎn)。高職藥學(xué)無機(jī)化學(xué)教材內(nèi)容的確定程序是由藥企的專家提供其需要的崗位培養(yǎng)目標(biāo),根據(jù)培養(yǎng)目標(biāo)制定課程設(shè)置、專業(yè)課的教學(xué)內(nèi)容,最后由承擔(dān)藥學(xué)無機(jī)化學(xué)課程教學(xué)的教師決定無機(jī)化學(xué)課程的教學(xué)知識(shí)點(diǎn)。藥學(xué)專業(yè)課包括藥物化學(xué)、藥物分析、藥劑學(xué)、藥理學(xué)等,無機(jī)化學(xué)是專業(yè)課的基礎(chǔ),為其他專業(yè)課打基礎(chǔ),其知識(shí)點(diǎn)決定于專業(yè)課。根據(jù)專業(yè)課內(nèi)容的具體需要,確定無機(jī)化學(xué)課程必須包括原子、分子結(jié)構(gòu);溶液、膠體溶液及表面現(xiàn)象、化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡、酸堿平衡、沉淀溶解平衡、氧化和還原和配位化合物等內(nèi)容。這是進(jìn)行專業(yè)課教學(xué)的前提和基礎(chǔ),必須堅(jiān)持“實(shí)用為準(zhǔn)”的原則,在編寫過程中要弱化理論,打破傳統(tǒng)學(xué)科體系的束縛,注重專業(yè)課的實(shí)用性,即根據(jù)專業(yè)課的需要,在教材內(nèi)容的取舍上做到所選知識(shí)點(diǎn)是必需的、實(shí)用的。
2.知識(shí)點(diǎn)明確具體、重點(diǎn)突出、夠用為度。圍繞所選擇的每一個(gè)知識(shí)點(diǎn)組織、編排教學(xué)內(nèi)容,突出重點(diǎn),目標(biāo)明確、具體。重點(diǎn)就是專業(yè)課所需要的具體內(nèi)容,目標(biāo)就是專業(yè)課要求學(xué)生掌握的水準(zhǔn)。這是一章中的核心內(nèi)容,也是最終教學(xué)目標(biāo),其余內(nèi)容均為其服務(wù)。核心內(nèi)容是一章的教學(xué)重點(diǎn),要精講細(xì)講,深入剖析,使學(xué)生牢固掌握,并達(dá)到靈活運(yùn)用的目的,其深度以專業(yè)課夠用為準(zhǔn),其廣度以專業(yè)課及學(xué)生將來的繼續(xù)教育夠用為度。如酸堿平衡一章,其核心內(nèi)容是緩沖溶液,包括緩沖溶液的作用原理、配制,屬重點(diǎn)剖析的范圍,要使學(xué)生在學(xué)習(xí)中運(yùn)用自如。其中關(guān)于弱電解質(zhì)溶液的pH計(jì)算,只推導(dǎo)出一元弱酸、弱堿pH的計(jì)算公式,在后續(xù)課程及后續(xù)教育中即已夠用,對(duì)教材中出現(xiàn)的公式,如緩沖溶液的pH計(jì)算、稀溶液的依數(shù)性中的P=KbB 、Tb=KbbB 、Tf=KfbB 等,只要求學(xué)生掌握公式的使用,對(duì)其理論推導(dǎo)不做要求。根據(jù)專業(yè)課的需要在教材的深度和廣度方面,力爭(zhēng)做到深淺適中、寬廣適度、簡明適用。
3.調(diào)整難易梯度,符合學(xué)生認(rèn)知規(guī)律。在每一章的知識(shí)體系中,內(nèi)容均以核心內(nèi)容為中心主線進(jìn)行展開,包括的內(nèi)容均為核心內(nèi)容必須用到的,為最終教學(xué)目標(biāo)做鋪墊、做準(zhǔn)備,并完成最終教學(xué)目標(biāo)的任務(wù)。整章內(nèi)容的安排、組織,要自成體系,每課節(jié)之間形成有機(jī)整體,并呈現(xiàn)出先易后難的自然梯度,符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律。如酸堿平衡一章教材的先后順序是酸堿質(zhì)子理論、水的離解平衡、溶液的酸堿性和pH、一元弱酸、弱堿溶液pH近似計(jì)算、酸堿指示劑、緩沖溶液,教材內(nèi)容從前到后,難度呈逐漸上升趨勢(shì)。每一章的教學(xué)內(nèi)容均以高中化學(xué)教材內(nèi)容為起點(diǎn),甚至以初中化學(xué)的內(nèi)容為起點(diǎn),使教學(xué)起點(diǎn)盡可能低,內(nèi)容簡單扼要,便于學(xué)生接受。
4.增加應(yīng)用性、激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣。教材的每一章知識(shí)體系,要根據(jù)其內(nèi)容適當(dāng)補(bǔ)充醫(yī)藥學(xué)方面的應(yīng)用或意義,如在滲透壓部分增加了與醫(yī)藥有關(guān)的滲透濃度、等滲、高滲和低滲溶液、晶體滲透壓、膠體滲透壓及其應(yīng)用。在緩沖溶液的選擇和配制及緩沖溶液在醫(yī)藥學(xué)上的意義中增加了實(shí)驗(yàn)室配制緩沖溶液的常用簡便方法,介紹了人體血液中的主要緩沖系等。通過對(duì)實(shí)際應(yīng)用的學(xué)習(xí)和了解,使學(xué)生充分認(rèn)識(shí)到無機(jī)化學(xué)在醫(yī)藥學(xué)中是有的放矢的,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣。
5.以人才的可持續(xù)發(fā)展為原則,培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力??紤]到現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的變化和生產(chǎn)者流動(dòng)性的增強(qiáng),要求就業(yè)者不斷繼續(xù)學(xué)習(xí)和回歸教育,具備扎實(shí)的基礎(chǔ)素質(zhì)、較大的可塑性和較強(qiáng)的適應(yīng)性;同時(shí),還要兼顧到專業(yè)技術(shù)發(fā)展變化對(duì)理論知識(shí)的需求,以及畢業(yè)生職業(yè)崗位轉(zhuǎn)換的客觀要求,在教材的處理上要注重對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)能力和學(xué)習(xí)方法的培養(yǎng)。如元素知識(shí)在藥學(xué)的專業(yè)課中很少用到,類似這樣的內(nèi)容,要進(jìn)行篩選、整理,并作為選學(xué)或自學(xué)內(nèi)容,保證學(xué)生在知識(shí)上不存在缺陷,又培養(yǎng)了學(xué)生的自學(xué)能力。如此,全部元素知識(shí)在教材中只用了兩個(gè)專題:金屬元素和非金屬元素,使教材既突出了無機(jī)化學(xué)在藥學(xué)中的實(shí)用性,又為學(xué)生在技能培養(yǎng)方面具有可持續(xù)發(fā)展打下了基礎(chǔ)。
四、校本教材編寫的注意事項(xiàng)及特點(diǎn)
關(guān)鍵詞:無機(jī)化學(xué);多媒體教學(xué);建議
多媒體技術(shù)是以計(jì)算機(jī)技術(shù)為核心,將文字、圖片、動(dòng)畫等不同形式的媒體結(jié)合起來,再應(yīng)用現(xiàn)代通訊技術(shù)將這些媒體展示出來。在無機(jī)化學(xué)教學(xué)過程中運(yùn)用多媒體技術(shù),可以使抽象的概念、原理用生動(dòng)、形象、直觀的圖片、視頻等形式為學(xué)生講解,大大提高了學(xué)習(xí)效率和教學(xué)效果。故該文就醫(yī)學(xué)院無機(jī)化學(xué)多媒體教學(xué)的意義以及存在的問題進(jìn)行研究,并提出建議。
1多媒體教學(xué)在無機(jī)化學(xué)教學(xué)中的意義
1.1提高效率
多媒體教學(xué)應(yīng)用于無機(jī)化學(xué)教學(xué)中,一方面有助于提高教學(xué)效率;另一方面有助于提高學(xué)習(xí)效率。醫(yī)學(xué)院醫(yī)藥類專業(yè)無機(jī)化學(xué)課程內(nèi)容多課時(shí)少,在傳統(tǒng)教學(xué)中,無機(jī)化學(xué)中的分子結(jié)構(gòu)、公式、反應(yīng)理論、化學(xué)方程式等只能依靠老師先以板書的形式在黑板上展示,然后再講解。書寫過程費(fèi)時(shí)費(fèi)力,重復(fù)率高,進(jìn)度慢,效率低,而且板書的結(jié)構(gòu)、字跡工整清晰與否也會(huì)影響到學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解。利用多媒體進(jìn)行教學(xué),解決了這些不足。老師可以在備課時(shí)制作多媒體課件,利用多媒體課件專心講解無機(jī)化學(xué)知識(shí)即可。多媒體課件還可以重復(fù)使用,節(jié)省了大量的教學(xué)準(zhǔn)備時(shí)間和課堂授課時(shí)間,大大增加了課堂信息量,解決了課時(shí)矛盾,提高了教學(xué)效率。同時(shí),學(xué)生在課堂聽講時(shí)也不需要分神費(fèi)力的記筆記,集中精力聽講記下疑難點(diǎn)即可,課后可以重溫課件復(fù)習(xí),提高了學(xué)習(xí)效率。
1.2激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣
多媒體教學(xué)形式具有直觀性、趣味性、形象性和交互性的特點(diǎn)[1],多媒體技術(shù)應(yīng)用于無機(jī)化學(xué)教學(xué)中,可以將抽象、復(fù)雜的無機(jī)化學(xué)知識(shí)用生動(dòng)形象的動(dòng)畫、圖片、清晰的文字注解和優(yōu)美的聲音表現(xiàn)出來,對(duì)學(xué)生的感官進(jìn)行全方位刺激,大大激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。例如在講解雜化軌道理論時(shí),因是假設(shè)理論,即使老師解釋的再詳細(xì)生動(dòng),學(xué)生看不到過程也很難理解。運(yùn)用動(dòng)畫手段模擬電子云分布的變化以及不同基團(tuán)的影響,制作出動(dòng)態(tài)的分子軌道雜化過程,學(xué)生就可以從動(dòng)畫演示中了解軌道及雜化軌道的概念,從而使抽象問題變成動(dòng)態(tài)的直觀演示,淺顯生動(dòng),加深學(xué)生的理解和記憶,學(xué)生容易也更樂于接受[2]。
1.3提高教學(xué)質(zhì)量
無機(jī)化學(xué)理論課有很多教學(xué)內(nèi)容都非常抽象,對(duì)于這些內(nèi)容,僅靠老師在課堂上用簡單的語言、文字進(jìn)行講解描述,大部分學(xué)生很難充分理解。但是,利用多媒體就可以將很難表達(dá)的教學(xué)內(nèi)容或者無法觀察到的化學(xué)現(xiàn)象形象、直觀、生動(dòng)地表現(xiàn)出來。例如,在講到“離子鍵”時(shí),我們使用三維動(dòng)畫模擬NaCl的產(chǎn)生過程,生動(dòng)、形象的揭示離子鍵的形成,從而使學(xué)生獲得準(zhǔn)確深刻的直觀感受,加強(qiáng)其理解和記憶,教學(xué)質(zhì)量得到提高。
2無機(jī)化學(xué)多媒體教學(xué)中存在的問題
多媒體教學(xué)與傳統(tǒng)教學(xué)相比確實(shí)具有無可比擬的優(yōu)勢(shì),但是在無機(jī)化學(xué)多媒體教學(xué)實(shí)踐中也存在諸多問題。
2.1內(nèi)容設(shè)計(jì)簡單缺乏更新
部分教師為了省事方便,一是制作的“多媒體”課件多以文字?jǐn)⑹鰹橹?,圖片、視頻應(yīng)用較少,內(nèi)容基本上是“教材搬家”或是對(duì)教材的簡單總結(jié),重點(diǎn)難點(diǎn)不突出,與課程有關(guān)的最新研究成果及實(shí)際應(yīng)用較少提及,邏輯上設(shè)計(jì)不合理。很難調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,也不利于教學(xué)質(zhì)量的提高[3]。二是課件內(nèi)容陳舊、缺乏更新,有些老師制作的課件幾年不更新,已跟不上知識(shí)更新的速度;三是有些老師為了吸引眼球,設(shè)計(jì)的內(nèi)容、選用的素材與教材內(nèi)容不相適應(yīng)。
2.2教師照屏宣科
教學(xué)是教師、學(xué)生以及教學(xué)內(nèi)容、手段、方法等多種因素組成的一個(gè)復(fù)雜過程,教師是這個(gè)過程的主體并在其中起著主導(dǎo)作用,多媒體課件僅是一種輔助手段。教師的責(zé)任不僅僅是知識(shí)傳授,還包括激發(fā)和誘導(dǎo)學(xué)生對(duì)問題進(jìn)行思考以及與學(xué)生之間的情感交流。一些教師為了圖方便,課前不認(rèn)真?zhèn)湔n,不注意搜集教學(xué)有關(guān)素材,課堂上使用一些別人現(xiàn)成的課件,缺少自己的教學(xué)思路,照本宣科,著實(shí)一名課件放映員,與多媒體技術(shù)發(fā)展的初衷相違背,也易引起學(xué)生的厭學(xué)抵觸情緒。
2.3“填鴨式”教學(xué)
前面已經(jīng)提到多媒體教學(xué)的一個(gè)重要優(yōu)點(diǎn)就是效率高,教師可以在短時(shí)間內(nèi)傳授大量的信息。這就容易產(chǎn)生一個(gè)問題,就是授課節(jié)奏過快,教師把時(shí)間都用在了面對(duì)計(jì)算機(jī)、操縱鼠標(biāo)上,忽略了自己學(xué)習(xí)組織者、指導(dǎo)者、促進(jìn)者的角色,缺少與學(xué)生的目光交流、語言溝通,學(xué)生在整個(gè)教學(xué)過程中只能被動(dòng)接受,獨(dú)立思考的時(shí)間有限,缺少與老師的互動(dòng),主觀能動(dòng)性得不到充分發(fā)揮,不能積極的參與到教學(xué)中,學(xué)習(xí)氛圍死氣沉沉。
3多媒體教學(xué)在無機(jī)化學(xué)中應(yīng)用的建議
3.1課件質(zhì)量要提高
多媒體課件是實(shí)施教學(xué)的重要載體,醫(yī)學(xué)院無機(jī)化學(xué)教學(xué)質(zhì)量的好壞很大程度上取決于教師課件的制作質(zhì)量,因而為實(shí)現(xiàn)無機(jī)化學(xué)多媒體教學(xué)效果的最大化必須提高課件的制作質(zhì)量。教師首先要認(rèn)真研讀教學(xué)大綱,熟練掌握計(jì)算機(jī)的操作方法,結(jié)合具體的教學(xué)內(nèi)容,全面把握教學(xué)中的重點(diǎn)和難點(diǎn)。制作課件時(shí),既要簡單明了、詳略得當(dāng),又要突出重點(diǎn)和難點(diǎn);要依據(jù)自身教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和學(xué)生的接受程度選擇合適的多媒體素材,注意文字與圖形、圖片、FLASH動(dòng)畫相結(jié)合,充分發(fā)揮多媒體技術(shù)的優(yōu)勢(shì),對(duì)一些抽象難懂的知識(shí)僅形象化、具體化處理,豐富教學(xué)內(nèi)容,讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到無機(jī)化學(xué)的魅力,從而產(chǎn)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣。
3.2授課方式靈活
多媒體教學(xué)不是簡單通過多媒體設(shè)備播放多媒體課件的過程,如果這樣的話大學(xué)里就不需要老師,課件發(fā)給學(xué)生自己看就行。在多媒體教學(xué)中,教師與學(xué)生是兩個(gè)重要的主體,一個(gè)負(fù)責(zé)信息輸出,一個(gè)負(fù)責(zé)信息反饋。教學(xué)的目的是將教師的“教”最終轉(zhuǎn)化為學(xué)生的“學(xué)”。教師首先要全面熟悉課件,保持清晰的講課思路,靈活組織教學(xué)。在課堂上要流暢自如的講解課件內(nèi)容,并根據(jù)學(xué)生的反映和課堂需求隨時(shí)做好多媒體教學(xué)與板書教學(xué)的切換。其次,控制好講課節(jié)奏,注意學(xué)生的反應(yīng),把握好課件中文字、圖片、公式等出現(xiàn)的速度,留給學(xué)生充足的思考時(shí)間,同時(shí)采用啟發(fā)式教學(xué)適時(shí)提問,集中學(xué)生的注意力,引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行獨(dú)立思考??傊?,無機(jī)化學(xué)是醫(yī)學(xué)院多個(gè)學(xué)科專業(yè)的基礎(chǔ)課程,理論性和實(shí)用性都很強(qiáng),對(duì)學(xué)生后續(xù)的專業(yè)課學(xué)習(xí)起著非常重要的作用。提倡和發(fā)展多媒體教學(xué),既是教學(xué)改革的要求,也是實(shí)現(xiàn)無機(jī)化學(xué)教學(xué)現(xiàn)代化的必然選擇。我們要充分發(fā)揮多媒體教學(xué)的優(yōu)勢(shì),同時(shí)整合各種教學(xué)手段,全方位、多角度為學(xué)生展現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容,從而實(shí)現(xiàn)教學(xué)效率與教學(xué)質(zhì)量雙提高。
參考文獻(xiàn)
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(曲靖師范學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院,云南 曲靖 655011)
【摘要】采用量子化B3LYP(6-311G**基組水平)對(duì)乙腈及其衍生物的反應(yīng)物,過渡態(tài)和產(chǎn)物的幾何構(gòu)型進(jìn)行了優(yōu)化,通過振動(dòng)分析對(duì)反應(yīng)物和產(chǎn)物進(jìn)行了確認(rèn),證實(shí)了乙腈異構(gòu)化的機(jī)理。
關(guān)鍵詞 乙腈及其衍生物;異構(gòu)化;量子化學(xué)
過渡態(tài)理論指出.任何化學(xué)反應(yīng)不只是反應(yīng)物通過簡單的碰撞就能變成產(chǎn)物,而是要經(jīng)過一個(gè)中間過渡態(tài)(活化絡(luò)合物),然后才能變成產(chǎn)物。由于過渡態(tài)的壽命極短,實(shí)驗(yàn)方法難以捕捉,因此運(yùn)用量子化學(xué)方法進(jìn)行研究,無疑是一種適宜的方法。Hammond曾把過渡態(tài)與反應(yīng)物和產(chǎn)物關(guān)聯(lián)起來。
提出了對(duì)過渡態(tài)結(jié)構(gòu)作近似估計(jì)的Hammond原理,但在許多反應(yīng)中不能用它來作近似的估計(jì)。
我們用MNDO方法算得了乙腈異構(gòu)化的反應(yīng)途徑曲線和過渡態(tài)。為了克服MINDO方法所遇到的一些問題,我們采甩了D~war等人提出的MNDO方法,它是在NDDO近似基礎(chǔ)上發(fā)展起來的 。采用能量梯渡法優(yōu)化了反應(yīng)物和產(chǎn)物的平衡幾何構(gòu)型用線性內(nèi)坐標(biāo)法找到了最小能量途徑,再以它的能量投大值時(shí)的構(gòu)型作為過渡態(tài)的初始值用Powell方法優(yōu)化得到過渡態(tài)的精細(xì)構(gòu)型參數(shù),并通過力常數(shù)計(jì)算和振動(dòng)分析予以確證。
乙腈又名甲基腈,無色透明液體,極易揮發(fā),有優(yōu)良的溶劑性能,能溶解多種有機(jī)、無機(jī)和氣體物質(zhì),與水和醇能無限互溶。乙腈能發(fā)生典型的腈類反應(yīng),并被用于制備許多典型的含氮化合物,是一個(gè)重要的有機(jī)中間體[1]。當(dāng)乙腈作為中間體參與化學(xué)反應(yīng)時(shí),研究乙腈及乙腈衍生物的異構(gòu)化對(duì)化學(xué)反應(yīng)的途徑及產(chǎn)物的制備具有重要意義[2]。
1計(jì)算方法
本文在使用Gaussian 03量子化學(xué)程序包[3],采用B3LYP/6-311G**量子化學(xué)方法,對(duì)乙腈互變異構(gòu)機(jī)理的反應(yīng)物、過渡態(tài)和產(chǎn)物的幾何構(gòu)型進(jìn)行了優(yōu)化,并在優(yōu)化的幾何構(gòu)型基礎(chǔ)進(jìn)行了振動(dòng)頻率分析,得到分子的幾何構(gòu)型、能量、電荷分布等,全部計(jì)算在PIV-1G微機(jī)上完成。
1.1異構(gòu)化反應(yīng)機(jī)理
當(dāng)R為H原子時(shí),即把乙腈作為反應(yīng)體系的模型反應(yīng)物,當(dāng)R先后被1號(hào)取代基甲基(Me),2號(hào)叔丁基(t-Bu),3號(hào)苯基(Ph)取代時(shí)為乙腈三種不同取代基的異構(gòu)化反應(yīng)物。計(jì)算結(jié)果表明,當(dāng)互變異構(gòu)進(jìn)行時(shí),反應(yīng)物的原子H4從原子C3上遷移到原子C2上,并且N1和C3成鍵。C3-H4鍵的鍵長逐漸拉長,而C2-H4的鍵長和C3-N1鍵均逐漸被縮短,最終C2與H4成鍵,C3與N1成鍵,最終形成一個(gè)比較穩(wěn)定的碳氮碳三元環(huán),通過各駐點(diǎn)的振動(dòng)分析計(jì)算表明,過渡態(tài)都具有唯一的虛頻。在模型反應(yīng)的基礎(chǔ)上,換取代基進(jìn)行計(jì)算其過渡態(tài)的形式與模型反應(yīng)相似。
1.2反應(yīng)物、過渡態(tài)及產(chǎn)物的能量
乙腈的過渡態(tài)ts的相對(duì)能為417.8kJ/mol,當(dāng)H原子被Me和t-Bu取代時(shí),支鏈烷烴取代基隨著供電子基團(tuán)的增加,它們的過渡態(tài)的相對(duì)能略有減小,分別為402.6kJ/mol和389.21kJ/mol;而當(dāng)用Ph取代H原子時(shí),其過渡態(tài)的相對(duì)能下降的比較明顯,過渡態(tài)的相對(duì)能為330.8kJ/mol。由此說明了支鏈烷烴取代基隨著碳原子的增加,增大了空間阻礙效應(yīng),使其過渡態(tài)的相對(duì)能略有降低,但是為什么被苯環(huán)取代的乙腈的過渡態(tài)的相對(duì)能要更偏低一點(diǎn),這是由于苯環(huán)的六個(gè)碳原子處于同一個(gè)平面上,有一定的共軛效應(yīng),但苯基取代的相對(duì)能量與支鏈烷烴取代的相對(duì)能相差不大。反應(yīng)物r進(jìn)行反應(yīng)時(shí),C3-H4鍵斷裂,H4原子遷移,經(jīng)過一個(gè)相對(duì)能量較高的過渡態(tài)ts,再經(jīng)過H4原子的遷移形成最后的異構(gòu)產(chǎn)物p。
1.3分子的前線軌道
根據(jù)分子軌道理論,前線軌道及其附近的分子軌道對(duì)反應(yīng)活性影響最大,因此研究前線軌道可以確定反應(yīng)部位以及為探討作用機(jī)制等提供重要信息,HOMO具有優(yōu)先提供電子的重要作用,LUMO具有接受電子的重要作用。分子的最高占據(jù)軌道 (HOMO) 能級(jí)和最低空軌道(LUMO)能級(jí)之差ΔE反映出分子的穩(wěn)定性和反應(yīng)的活性。
2結(jié)論
本文采用B3LYP方法對(duì)乙腈模型進(jìn)行了異構(gòu)化的計(jì)算研究,從直線性轉(zhuǎn)變?yōu)槿h(huán),獲得了乙腈及其取代基異構(gòu)化反應(yīng)機(jī)理的一些重要信息,說明乙腈及其取代基異構(gòu)化的一些特征。在模型反應(yīng)的基礎(chǔ)上,進(jìn)行了不同烷烴取代基形成乙腈衍生物的計(jì)算,從各種參數(shù)分析,不同的取代基有相同的反應(yīng)機(jī)理,有一個(gè)過渡態(tài)(ts),過渡態(tài)的相對(duì)能量變化不是很大,產(chǎn)物的相對(duì)能變化也不大。
參考文獻(xiàn)
[1]張會(huì)琴,梁國明.HNC-HCN反應(yīng)機(jī)理的密度泛函理論研究[J].自然科學(xué)學(xué)報(bào),2005,22(3):100~104.
[2]林雪飛,孫成科.氮雜炔正離子與環(huán)烯反應(yīng)的機(jī)理及取代基效應(yīng)[J].化學(xué)研究與應(yīng)用,2007,19(8):872~876.