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關(guān)鍵詞:配位化學(xué);無(wú)機(jī)化學(xué);配位化合物;研究方向
一、配位化學(xué)的起源與研究范圍
配位化學(xué)是在無(wú)機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一門(mén)邊沿學(xué)科。它所研究的主要對(duì)象為配位化合物(CoordinationCompounds,簡(jiǎn)稱(chēng)配合物)。早期的配位化學(xué)集中在研究以金屬陽(yáng)離子受體為中心(作為酸)和以含N、O、S、P等給體原子的配體(作為堿)而形成的所謂“Werner配合物”。第二次世界大戰(zhàn)期間,無(wú)機(jī)化學(xué)家在圍繞耕耘周期表中某些元素化合物的合成中得到發(fā)展,在工業(yè)上,美國(guó)實(shí)行原子核裂變曼哈頓(Manhattan)工程基礎(chǔ)上所發(fā)展的鈾和超鈾元素溶液配合物的研究。以及在學(xué)科上,195l年P(guān)anson和Miler對(duì)二茂鐵的合成打破了傳統(tǒng)無(wú)機(jī)和有機(jī)化合物的界限。從而開(kāi)始了無(wú)機(jī)化學(xué)的復(fù)興。
當(dāng)代的配位化學(xué)沿著廣度、深度和應(yīng)用三個(gè)方向發(fā)展。在深度上表現(xiàn)在有眾多與配位化學(xué)有關(guān)的學(xué)者獲得了諾貝爾獎(jiǎng),如Werner創(chuàng)建了配位化學(xué),Ziegler和Natta的金屬烯烴催化劑,Eigen的快速反應(yīng)。Lipscomb的硼烷理論,Wnkinson和Fischer發(fā)展的有機(jī)金屬化學(xué),Hoffmann的等瓣理論Taube研究配合物和固氮反應(yīng)機(jī)理,Cram,Lehn和Pedersen在超分子化學(xué)方面的貢獻(xiàn),Marcus的電子傳遞過(guò)程。在以他們?yōu)榇淼拈_(kāi)創(chuàng)性成就的基礎(chǔ)上,配位化學(xué)在其合成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和理論的研究方面取得了一系列進(jìn)展。在廣度上表現(xiàn)在自Werner創(chuàng)立配位化學(xué)以來(lái),配位化學(xué)處于無(wú)機(jī)化學(xué)趼究的主流,配位化合物還以其花樣繁多的價(jià)鍵形式和空間結(jié)構(gòu)在化學(xué)理論發(fā)展中。及其與其它學(xué)科的相互滲透中。而成為眾多學(xué)科的交叉點(diǎn)。在應(yīng)用方面,結(jié)合生產(chǎn)實(shí)踐。配合物的傳統(tǒng)應(yīng)用繼續(xù)得到發(fā)展。例如金屬簇合物作為均相催化劑,在能源開(kāi)發(fā)中C1化學(xué)和烯烴等小分子的活化,螯合物穩(wěn)定性差異在濕法冶金和元素分析、分離中的應(yīng)用等。隨著高新技術(shù)的日益發(fā)展。具有特殊物理、化學(xué)和生物化學(xué)功能的所謂功能配合物在國(guó)際上得到蓬勃的發(fā)展。
自從Werner創(chuàng)建配位化學(xué)至今100年以來(lái),以L(fǎng)ehn為代表的學(xué)者所倡導(dǎo)的超分子化學(xué)將成為今后配位化學(xué)發(fā)展的另一個(gè)主要領(lǐng)域。人們熟知的化學(xué)主要是研究以共價(jià)鍵相結(jié)合的分子的合成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和變換規(guī)律。超分于化學(xué)可定義為分子間弱相互作用和分子組裝的化學(xué)。分子間的相互作用形成各種化學(xué)、物理和生物中高選懌性的識(shí)別、反應(yīng)、傳遞和調(diào)制過(guò)程。而這些過(guò)程就導(dǎo)致超分子的光電功能和分子器件的發(fā)展。
二、我國(guó)配位化學(xué)的研究現(xiàn)狀
我國(guó)配位化學(xué)的研究在前幾乎屬于空白。1949年后隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展,僅在個(gè)別重點(diǎn)高等院校及科研單位開(kāi)展了這方面的教學(xué)和科研工作,60年代中期以前。主要工作集中在簡(jiǎn)單配合物的合成、性質(zhì)、結(jié)構(gòu)及其應(yīng)用方面的研究。特別是在溶液配合物的平衡理論、混合和多核配合物的穩(wěn)定性、取代動(dòng)力學(xué)、過(guò)渡金屬配位催化以及稀土和W、Mo等我國(guó)豐產(chǎn)元素的分離提純以及配位場(chǎng)理論的研究。除了個(gè)別方面的研究外,總體來(lái)說(shuō)與國(guó)際水平差距還較大。
80年代后。在改革開(kāi)放政策指引下,我國(guó)的配位化學(xué)取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。我國(guó)配位化學(xué)研究已步入國(guó)際先進(jìn)行列,研究水平大為提高。特別在下列幾個(gè)方面取得了重要進(jìn)展:
(1)新型配合物、簇合物、有機(jī)金屬化合物和生物無(wú)機(jī)配合物,特別是配位超分子化合物的基礎(chǔ)無(wú)機(jī)合成及其結(jié)構(gòu)研究取得豐碩成果,豐富了配合物的內(nèi)涵。
(2)開(kāi)展了熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)和反應(yīng)機(jī)理方面的研究,特別在溶液中離子萃取分離和均向催化等應(yīng)用方面取得了成果。
(3)現(xiàn)代溶液結(jié)構(gòu)的譜學(xué)研究及其分析方法以及配合物的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的基礎(chǔ)研究水平大為提高。
(4)隨著高新技術(shù)的發(fā)展,具有光、電、熱、磁特性和生物功能配合物的研究正在取得進(jìn)展。它的很多成果還包含在其他不同學(xué)科的研究和化學(xué)教學(xué)中。
我國(guó)配位化學(xué)的進(jìn)展具有一系列特點(diǎn)。作為化學(xué)的重要分支領(lǐng)域之一的配位化學(xué)。在其學(xué)科本身發(fā)展的同時(shí)創(chuàng)造出更為奇妙的新材料,揭示出更多生命科學(xué)的奧妙。在研究對(duì)象上日益重視與材 料科學(xué)和生命科學(xué)相結(jié)合。在從分子進(jìn)到材料合成的研究中更加重視功能體系的分子設(shè)計(jì)。金屬離子在生物體系中的成鍵。除維生素B12中的Co-C鍵以外,幾乎都是以配位鍵形式結(jié)合。其功能體系組裝是一個(gè)更為復(fù)雜的問(wèn)題。這時(shí)要求將正確的物種放在正確的位置(在與動(dòng)力學(xué)有關(guān)的問(wèn)題中,還要按著正確的時(shí)間)才能發(fā)揮應(yīng)有的功能。高效、經(jīng)濟(jì)和微量的組合化學(xué)的應(yīng)用,將有助于分子合成和設(shè)計(jì)的實(shí)踐。
從超分子之類(lèi)的新觀(guān)點(diǎn)研究分子的合成和組裝,在我國(guó)日益受到重視?;瘜W(xué)模板有助于提供組裝的物種和創(chuàng)造有序的組裝,但是其最大的困難在于克服熱力學(xué)第二定律所要求的無(wú)序。這時(shí)配位化學(xué)家的任務(wù)之一就是和熱力學(xué)進(jìn)行妥協(xié)。盡管目前我們了解一些局部的組裝規(guī)律和方法。但比起自然界長(zhǎng)期進(jìn)化而得到的完滿(mǎn)而言。還有很大差距。正如有了一群能分別演奏各種樂(lè)器的音樂(lè)家。若沒(méi)有很好的指揮。還不能演奏出一場(chǎng)滿(mǎn)意的交響樂(lè)。其原因就是缺乏有意識(shí)地進(jìn)行組裝。對(duì)于組裝的本質(zhì)和規(guī)律。有很多基礎(chǔ)性研究有待深入進(jìn)行。
三、配位化學(xué)的研究方向
作為邊沿學(xué)科的配位化學(xué)日益和其他相關(guān)學(xué)科相互滲透和交叉。正如Lehn所指出。超分子化學(xué)可以看作是廣義的配位化學(xué)。另一方面,配位化學(xué)又是包含在超分子化學(xué)概念之中。配位化學(xué)的原理和規(guī)律,無(wú)疑將在分子水平上對(duì)未來(lái)復(fù)雜的分子層次以上聚集態(tài)體系的研究起著重要作用。其概念及方法也將超越傳統(tǒng)學(xué)科的界限。我國(guó)配位化學(xué)家在進(jìn)一步促進(jìn)它和化學(xué)內(nèi)有杌化學(xué)、物理化學(xué)、分析化學(xué)、高分子化學(xué)、環(huán)境化學(xué)、材料化學(xué)、生物化學(xué)、以及凝聚態(tài)物理、分子電子學(xué)等學(xué)科的結(jié)合方面有了很好的開(kāi)端。進(jìn)一步的發(fā)展必將給配位化學(xué)帶來(lái)新的發(fā)展前景。
中醫(yī)是我國(guó)傳統(tǒng)、獨(dú)創(chuàng)的治療方式,但是,中藥制藥的制藥手段和方式正在突破傳統(tǒng)工藝,如中藥配位化學(xué)研究就是一個(gè)極有發(fā)展前途的新的研究方向。
我國(guó)幅員遼闊,資源豐富。經(jīng)濟(jì)建設(shè)中有備方面的要求。還存在一些無(wú)人問(wèn)津的薄弱領(lǐng)域,例如配位光化學(xué)、界面配位化學(xué)、納米配位化學(xué)、新型和功能配合物以及配位超分子化合物的研究。金屬配合物的研究有明顯的應(yīng)用背景,具有開(kāi)發(fā)成重大經(jīng)濟(jì)效益的潛力。它的基礎(chǔ)和理論性研究也處在現(xiàn)代化學(xué)發(fā)展的前沿領(lǐng)域。對(duì)下一世紀(jì)我國(guó)化學(xué)學(xué)科的發(fā)展。必將產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。
【參考文獻(xiàn)】
[1]翟慕衡.配位化學(xué)[M].北京:安徽人民出版社,2007-09
[2]李英華,呂秀陽(yáng),劉霄,柳葉.中藥配位化學(xué)研究進(jìn)展[J].中國(guó)中藥雜志,2006年8月 31卷第16期
關(guān)鍵詞:無(wú)機(jī)化學(xué);研究性學(xué)習(xí);創(chuàng)新能力
無(wú)機(jī)化學(xué)是研究無(wú)機(jī)物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和變化規(guī)律的科學(xué),是化學(xué)專(zhuān)業(yè)的一門(mén)非常重要的課程。在化學(xué)科學(xué)形成和發(fā)展的過(guò)程中,無(wú)機(jī)化學(xué)處于基礎(chǔ)和母體的地位,隨著學(xué)科融合與交叉,在此基礎(chǔ)上還衍生出了配合物化學(xué)、生物無(wú)機(jī)化學(xué)、無(wú)機(jī)材料化學(xué)等多個(gè)分支和學(xué)科。學(xué)好無(wú)機(jī)化學(xué)課程將為化學(xué)相關(guān)課程的學(xué)習(xí)奠定扎實(shí)的基礎(chǔ)[1,2]。傳統(tǒng)的教育體系中,多采用灌輸式教學(xué)模式,重結(jié)果、輕過(guò)程;重考試、輕能力。2011年教育部和財(cái)政部下發(fā)了“高等學(xué)校本科教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)改革工程的意見(jiàn)”,意見(jiàn)提出高等教育的根本任務(wù)是培養(yǎng)人才,提升人才培養(yǎng)水平必須要注重整體推進(jìn),始終堅(jiān)持育人為本,各級(jí)政府和高等學(xué)校要把教育資源配置、學(xué)校工作著力點(diǎn)集中到強(qiáng)化教學(xué)環(huán)節(jié)、提高教育質(zhì)量上來(lái)[3]。因此,傳統(tǒng)的教學(xué)模式不能滿(mǎn)足培養(yǎng)優(yōu)秀人才的教學(xué)目標(biāo)。研究性學(xué)習(xí),是一種新的教學(xué)方式。它是指學(xué)生在教師的幫助、指導(dǎo)下,從自然現(xiàn)象、社會(huì)現(xiàn)象和自我生活中自主發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、探究問(wèn)題,并在觀(guān)察問(wèn)題、研究問(wèn)題、嘗試解決問(wèn)題的過(guò)程中獲取知識(shí)、掌握方法、提高能力的一種學(xué)習(xí)活動(dòng)。隨著世界各國(guó)教育改革步伐的加快,研究性學(xué)習(xí)受到各國(guó)教育理論界和實(shí)踐工作者的重視,成為世界教育界研究的熱點(diǎn)問(wèn)題[4,5]。南京師范大學(xué)無(wú)機(jī)化學(xué)教學(xué)團(tuán)隊(duì)一直致力于課程教學(xué)方法、教學(xué)模式的研究與改革[6,7],至今已經(jīng)進(jìn)行了十余年的探索,近年來(lái)在研究性學(xué)習(xí)應(yīng)用于無(wú)機(jī)化學(xué)的教學(xué)實(shí)踐中有一些心得體會(huì)。
1研究性學(xué)習(xí)的意義
1.1改變教師傳統(tǒng)的教學(xué)觀(guān)念傳統(tǒng)的教學(xué)中,教師教什么,學(xué)生學(xué)什么;教師教多少,學(xué)生學(xué)多少;教師處于主動(dòng)地位,學(xué)生被動(dòng)接受知識(shí);教師注重專(zhuān)業(yè)水平的提升和課堂教學(xué)技能的培養(yǎng),以及學(xué)生考試的成績(jī),忽視學(xué)生的興趣、創(chuàng)造性及能力的培養(yǎng)。研究性學(xué)習(xí)提倡教師從關(guān)注“怎么教”、“教什么”到關(guān)注學(xué)生“怎么學(xué)”、“學(xué)什么”,讓學(xué)生主動(dòng)參與、發(fā)現(xiàn)、探究知識(shí),在研究中掌握知識(shí),獲得能力,培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新精神。研究性學(xué)習(xí)還促使教師自己不斷學(xué)習(xí)、不斷總結(jié),關(guān)注學(xué)科前沿,接受新知識(shí)和新方法,并滲透到課堂中,及時(shí)更新、豐富教學(xué)內(nèi)容。在研究性學(xué)習(xí)中,教師要成為知識(shí)建構(gòu)的促進(jìn)者,教學(xué)方式的探索者,學(xué)生成長(zhǎng)的引領(lǐng)者,新型師生關(guān)系的建設(shè)者。1.2引導(dǎo)學(xué)生對(duì)知識(shí)的自主建構(gòu)每個(gè)學(xué)生都有表現(xiàn)自己獨(dú)立學(xué)習(xí)能力的欲望,研究性學(xué)習(xí)就是要培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、主動(dòng)學(xué)習(xí),完成對(duì)知識(shí)的自主建構(gòu),提高課堂效率。教師應(yīng)該努力調(diào)整和協(xié)調(diào)各方面關(guān)系,幫助學(xué)生構(gòu)建良好的自主學(xué)習(xí)平臺(tái),樹(shù)立學(xué)習(xí)信心、培養(yǎng)學(xué)習(xí)興趣、提供學(xué)習(xí)條件、創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境、教授學(xué)習(xí)方法。自主構(gòu)建知識(shí)可包含發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、查閱文獻(xiàn)、團(tuán)結(jié)協(xié)作、找尋方法、解決問(wèn)題等環(huán)節(jié)。自主構(gòu)建知識(shí)有利于發(fā)揮學(xué)生主體性和主動(dòng)性,有利于學(xué)生由被動(dòng)學(xué)習(xí)向主動(dòng)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變,激發(fā)學(xué)生興趣,促進(jìn)學(xué)習(xí)積極性,增強(qiáng)相互協(xié)作能力,提高學(xué)習(xí)效率,訓(xùn)練堅(jiān)韌的意志,培養(yǎng)科學(xué)探索精神。1.3培養(yǎng)學(xué)生解決問(wèn)題的能力和勇于探索的精神本科教育是高等教育的基礎(chǔ)和重要階段,對(duì)本科教學(xué)的重視有利于提高人才培養(yǎng)水平,促進(jìn)學(xué)科發(fā)展、提升學(xué)校科研能力,推進(jìn)高等教育的改革。在本科教學(xué)中開(kāi)展研究性學(xué)習(xí)也是響應(yīng)高等教育改革的號(hào)召,要求學(xué)生不拘泥于書(shū)本、不依賴(lài)于教師,鼓勵(lì)學(xué)生充分發(fā)揮自己的主觀(guān)能動(dòng)性,獨(dú)立思考、大膽探索、勇于發(fā)現(xiàn)、積極體驗(yàn)。通過(guò)研究中的學(xué)習(xí),學(xué)生學(xué)會(huì)查詢(xún)資料、收集信息、分析問(wèn)題、做出判斷,最終解決問(wèn)題。在研究性學(xué)習(xí)中,學(xué)生也將孕育創(chuàng)新精神,發(fā)展思維能力,培養(yǎng)良好的個(gè)性品質(zhì)。
2無(wú)機(jī)化學(xué)教學(xué)中研究性學(xué)習(xí)的開(kāi)展
近年來(lái),南京師范大學(xué)無(wú)機(jī)化學(xué)教學(xué)團(tuán)隊(duì)通過(guò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)、案例教學(xué)和體驗(yàn)教學(xué)等方式進(jìn)行了研究性學(xué)習(xí)的滲透與開(kāi)展。2.1實(shí)驗(yàn)教學(xué)——透過(guò)現(xiàn)象看本質(zhì)無(wú)機(jī)化學(xué)的研究對(duì)象涵蓋了整個(gè)元素周期表中的所有元素,涉及的物質(zhì)結(jié)構(gòu)類(lèi)型多,化學(xué)鍵型復(fù)雜,化學(xué)反應(yīng)多樣。盡管在很多高校無(wú)機(jī)化學(xué)的理論與實(shí)驗(yàn)屬于兩門(mén)課程,但兩者不能脫節(jié)。以堿金屬性質(zhì)為例,筆者設(shè)計(jì)了“鈉與不同水的反應(yīng)”的研究課題,問(wèn)題看似簡(jiǎn)單,但實(shí)驗(yàn)中學(xué)生發(fā)現(xiàn)金屬鈉分別和水、干燥的冰、濕潤(rùn)的冰發(fā)生反應(yīng)時(shí),反應(yīng)現(xiàn)象完全不同:鈉在水中迅速融成小球發(fā)生劇烈反應(yīng);在干燥的冰上開(kāi)始不反應(yīng),后來(lái)融化和爆炸;在濕潤(rùn)的冰上迅速融化和爆炸??梢钥闯觯顫娊饘俸退姆磻?yīng)背后還蘊(yùn)含了很多無(wú)機(jī)化學(xué)的理論知識(shí),結(jié)合書(shū)本內(nèi)容與文獻(xiàn)資料,學(xué)生從晶體結(jié)構(gòu)、主副反應(yīng)、熱力學(xué)過(guò)程、動(dòng)力學(xué)參數(shù)等方面對(duì)反應(yīng)現(xiàn)象進(jìn)行了解釋?zhuān)高^(guò)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象研究了不同條件下反應(yīng)的本質(zhì),并完成了一份完整的研究報(bào)告。該方法的主要內(nèi)容特點(diǎn)為:結(jié)合無(wú)機(jī)元素化學(xué)內(nèi)容,進(jìn)行元素性質(zhì)的研究;根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象看出化學(xué)變化的本質(zhì),進(jìn)一步理解無(wú)機(jī)化學(xué)理論知識(shí)??梢哉f(shuō)該方法是理論與實(shí)踐的結(jié)合,現(xiàn)象與本質(zhì)的統(tǒng)一。2.2案例教學(xué)——縱觀(guān)化學(xué)發(fā)展與進(jìn)步化學(xué)的歷史淵源古老,從人類(lèi)生活在地球上開(kāi)始,大自然的許多化學(xué)現(xiàn)象,如森林失火、動(dòng)植物腐爛、空氣和水等對(duì)物質(zhì)的侵蝕就不斷刺激著人類(lèi)的感官,在人類(lèi)與自然相處和斗爭(zhēng)的過(guò)程中,包括化學(xué)在內(nèi)的自然科學(xué)開(kāi)始萌芽??梢哉f(shuō)在化學(xué)發(fā)展的歷史中,每一次重大或微小的發(fā)現(xiàn)都是人類(lèi)在研究性學(xué)習(xí)的過(guò)程。因此通過(guò)人類(lèi)認(rèn)識(shí)化學(xué)的案例教學(xué),既能傳授化學(xué)知識(shí),又讓學(xué)生看到對(duì)化學(xué)的了解與認(rèn)識(shí)并不是一蹴而就或一帆風(fēng)順的,而是在前人的經(jīng)驗(yàn)與研究者的不斷探索與發(fā)現(xiàn)中產(chǎn)生的。以配位化學(xué)理論的建立為例[8],1798年法國(guó)化學(xué)家Tassaert將亞鈷鹽放在氯化銨和氨水溶液中得到橘黃色的鹽,其結(jié)構(gòu)被認(rèn)為是CoCl3∙6NH3。這個(gè)新化合物的發(fā)現(xiàn)對(duì)經(jīng)典化合價(jià)理論提出了尖銳的挑戰(zhàn),化合價(jià)已經(jīng)飽和的分子CoCl3和NH3為什么還能生成穩(wěn)定的化合物?人們做了很多實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)該化合物中測(cè)不出三價(jià)鈷和氨分子的存在,按照經(jīng)典化合價(jià)概念和鏈?zhǔn)嚼碚摱疾荒艿玫脚c實(shí)驗(yàn)事實(shí)相符的結(jié)構(gòu)。在近100年后的1893年,年僅26歲的瑞士年輕學(xué)者Werner發(fā)現(xiàn)往該物質(zhì)中加入硝酸銀能沉淀出3個(gè)氯離子,再根據(jù)此類(lèi)化合物的結(jié)構(gòu)分析、電導(dǎo)研究等,進(jìn)一步提出了具有革命意義的配位理論,奠定了現(xiàn)代配位化學(xué)的基礎(chǔ),也因此獲得了諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)??v觀(guān)化學(xué)發(fā)展歷史,從氧氣的認(rèn)識(shí)、周期律的發(fā)現(xiàn),到飛秒光譜學(xué)、超分辨率熒光顯微技術(shù)的發(fā)展,無(wú)一不滲透著化學(xué)工作者不斷研究、發(fā)現(xiàn)與總結(jié)的過(guò)程。通過(guò)真實(shí)的案例,學(xué)生可以了解化學(xué)發(fā)展的重要階段,了解化學(xué)家為了認(rèn)識(shí)新事物并掌握原理和本質(zhì)做出的巨大貢獻(xiàn),學(xué)習(xí)化學(xué)家研究問(wèn)題的思路與方法。該方法的主要內(nèi)容特點(diǎn)為:研究人類(lèi)認(rèn)識(shí)自然的過(guò)程,學(xué)習(xí)科學(xué)家探索化學(xué)世界的方法。2.3體驗(yàn)教學(xué)——讓學(xué)生走上講臺(tái)選擇適當(dāng)?shù)恼n題讓學(xué)生走上講臺(tái)參與教學(xué)是引導(dǎo)學(xué)生自主構(gòu)建知識(shí)、提高學(xué)生積極主動(dòng)性的一個(gè)好方法。課題可以來(lái)源于跟無(wú)機(jī)化學(xué)密切相關(guān)的熱點(diǎn)問(wèn)題和生活中的無(wú)機(jī)化學(xué)問(wèn)題,如酸堿平衡與人體健康、生命元素及生物功能的關(guān)系,電池的種類(lèi)與廢電池的危害,廢水中重金屬離子的去除等。教學(xué)流程為任務(wù)分配−組建小組−分組準(zhǔn)備−課堂匯報(bào)−教師點(diǎn)評(píng)。教師會(huì)對(duì)每個(gè)課題進(jìn)行初步介紹與指導(dǎo),學(xué)生明確目標(biāo)后分工協(xié)作、積極討論,用研究性學(xué)習(xí)方式進(jìn)行課題研究。得出結(jié)論后,由各組指派同學(xué)走上講臺(tái),用演示文稿、小實(shí)驗(yàn)或演講的形式進(jìn)行匯報(bào),教師和同學(xué)可對(duì)該課題進(jìn)行提問(wèn)或點(diǎn)評(píng)。該活動(dòng)充分體現(xiàn)了主體性、創(chuàng)造性、開(kāi)放性、合作性和互動(dòng)性的特點(diǎn),學(xué)生不僅主動(dòng)構(gòu)建了無(wú)機(jī)化學(xué)知識(shí),更在活動(dòng)中鍛煉了能力,體現(xiàn)了價(jià)值。該方法的主要內(nèi)容特點(diǎn)為:改變傳統(tǒng)教師講、學(xué)生聽(tīng)的教學(xué)模式,讓學(xué)生成為教學(xué)的主動(dòng)參與者,結(jié)合生活中的化學(xué)研究化學(xué)在生活中的應(yīng)用。
3實(shí)施效果
筆者自2013年起在無(wú)機(jī)化學(xué)教學(xué)中開(kāi)展了研究性學(xué)習(xí)的嘗試,從課堂表現(xiàn)、課后作業(yè)、學(xué)生問(wèn)卷調(diào)查中逐步總結(jié)經(jīng)驗(yàn),改進(jìn)教學(xué)方法,優(yōu)化評(píng)價(jià)模式,學(xué)生總評(píng)成績(jī)的考核標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。在百分制的總評(píng)成績(jī)中,有80%的成績(jī)參考了傳統(tǒng)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)與模式(平時(shí)作業(yè)、期中測(cè)試、期末測(cè)試),20%的成績(jī)來(lái)源于研究性學(xué)習(xí)開(kāi)展的各個(gè)環(huán)節(jié)(課題開(kāi)展、研究報(bào)告、團(tuán)隊(duì)合作)。為了考查研究性學(xué)習(xí)開(kāi)展的實(shí)驗(yàn)組班級(jí)在期末考試中的表現(xiàn),筆者將2013-2014級(jí)化學(xué)專(zhuān)業(yè)學(xué)生的無(wú)機(jī)化學(xué)考試成績(jī)進(jìn)行了比較(表2),可以看出實(shí)驗(yàn)組班級(jí)平均分明顯優(yōu)于未開(kāi)展研究性學(xué)習(xí)的對(duì)照組班級(jí)平均分。由此可見(jiàn),無(wú)機(jī)化學(xué)教學(xué)中研究性學(xué)習(xí)方式的引入不僅增強(qiáng)了學(xué)生的實(shí)踐與創(chuàng)新能力,同時(shí)對(duì)理論知識(shí)的學(xué)習(xí)也起到了較好的促進(jìn)作用。因此,該方法在無(wú)機(jī)化學(xué)及相關(guān)學(xué)科的教學(xué)中可以借鑒并值得推廣。
4結(jié)語(yǔ)
研究性學(xué)習(xí)可以不局限于某個(gè)課題和內(nèi)容,不局限于某種形式,它是建立在師生雙方轉(zhuǎn)變教學(xué)理念基礎(chǔ)上的一種主動(dòng)的、開(kāi)放的、多元的學(xué)習(xí)方式。實(shí)踐表明,無(wú)機(jī)化學(xué)教學(xué)中研究性學(xué)習(xí)的嘗試極大地激發(fā)了師生的共同學(xué)習(xí)興趣,促進(jìn)了學(xué)生在課堂內(nèi)外的獨(dú)立思考和相互協(xié)作,加深了師生之間的互動(dòng)與情感,培養(yǎng)了學(xué)生解決問(wèn)題的能力和勇于探索的精神,大大提高了教學(xué)效果。在全面推進(jìn)素質(zhì)教育、培養(yǎng)新型創(chuàng)新性人才的發(fā)展道路上,研究性學(xué)習(xí)必將會(huì)有更加廣闊的發(fā)展空間。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞:高中教學(xué);有機(jī)化學(xué)教學(xué);教學(xué)策略
部分學(xué)生由于對(duì)高中有機(jī)化學(xué)沒(méi)有掌握到學(xué)習(xí)要領(lǐng),因此對(duì)化學(xué)知識(shí)吸收能力不強(qiáng)、不能靈活運(yùn)用知識(shí),出現(xiàn)知識(shí)拖欠情況,逐漸跟不上課堂進(jìn)度,進(jìn)而陷入學(xué)困境地。針對(duì)這一問(wèn)題,高中化學(xué)教師該如何采取有效措施去這一問(wèn)題的癥結(jié)所在,是本文中筆者所要重點(diǎn)提出與研究的。
1基于學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,選擇教學(xué)的最佳時(shí)機(jī)
對(duì)于任何學(xué)習(xí)科目而言,良好的學(xué)習(xí)興趣都是其能夠主動(dòng)投身到學(xué)習(xí)過(guò)程當(dāng)中,在課堂上完全跟隨教師的思維而展開(kāi)學(xué)習(xí)和理解活動(dòng)的重要基礎(chǔ)與前提。所以教師在展開(kāi)有機(jī)化學(xué)教學(xué)的過(guò)程中,要充分把握學(xué)生的興趣點(diǎn),選擇更加符合高中生心理特征、思想特點(diǎn)以及興趣愛(ài)好表現(xiàn)的教學(xué)時(shí)機(jī),在課堂上引入新內(nèi)容、新觀(guān)點(diǎn)以及教學(xué)重點(diǎn)等。由于化學(xué)本身是與現(xiàn)實(shí)生活、人類(lèi)生活科技進(jìn)步、乃至于人體機(jī)能構(gòu)造都有著密切聯(lián)系的學(xué)科,因此教師可以通過(guò)引入這樣一種關(guān)聯(lián)性,有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。再例如,整個(gè)高中化學(xué)教材的設(shè)置,其內(nèi)容劃分為有機(jī)化學(xué)和無(wú)機(jī)化學(xué)兩大版塊,當(dāng)無(wú)機(jī)化學(xué)的學(xué)習(xí)結(jié)束之后,學(xué)生隨即而來(lái)接觸到的就是有機(jī)化學(xué),這個(gè)時(shí)候就有可能因?yàn)榻佑|到一個(gè)全新的知識(shí)體系,而感到好奇和興奮,這本身就是一個(gè)興趣拔高點(diǎn),也是教師可以用來(lái)把握教學(xué)的第一個(gè)最佳時(shí)期。
2處理好不同知識(shí)模塊之間的過(guò)渡與銜接
高中有機(jī)化學(xué)部分的教材內(nèi)容涉及主要包括兩方面內(nèi)容,即必修板塊和選修板塊。相對(duì)而言,前者是內(nèi)置于“化學(xué)與可持續(xù)發(fā)展”部分展開(kāi)的較為籠統(tǒng)的介紹,而后者則是相對(duì)獨(dú)立的教學(xué)板塊,有非常詳盡的有機(jī)化學(xué)教學(xué)內(nèi)容與模塊設(shè)置。鑒于此,教師在展開(kāi)具體的教學(xué)活動(dòng)時(shí),就需要充分處理好這二者之間的關(guān)系,做到必修內(nèi)容和選修內(nèi)容之間的有效銜接,使學(xué)生產(chǎn)生良好的過(guò)渡和緩沖心理,具體來(lái)說(shuō),主要包括下述兩方面內(nèi)容:首先,時(shí)刻把握化學(xué)課程學(xué)習(xí)的主題與精髓,即“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì),性質(zhì)反應(yīng)結(jié)構(gòu)”。同時(shí)這也是有關(guān)有機(jī)化學(xué)學(xué)習(xí)的一項(xiàng)非常重要的指導(dǎo)思想,在解決諸多有關(guān)該系列內(nèi)容的題目當(dāng)中會(huì)發(fā)揮十分重要的作用。它指的是學(xué)生必須充分認(rèn)知和理解“官能團(tuán)”在有機(jī)化學(xué)學(xué)習(xí)過(guò)程中所能起到的作用和所扮演的角色,在通過(guò)必修課程模塊當(dāng)中理解和掌握到一定有機(jī)化學(xué)代表物的基礎(chǔ)上,能夠根據(jù)“官能團(tuán)”的一致性,由代表性物質(zhì)引申出一系列具有相似性或關(guān)聯(lián)性的物質(zhì),例如從甲烷到乙烷,甲醛到乙醛,甲醇到乙醇的過(guò)渡;或者由乙醇過(guò)渡到一半醇類(lèi)化合物和其它經(jīng)濟(jì)基化合物等,實(shí)現(xiàn)從個(gè)性到共性的推論。其次,充分認(rèn)知和理解自然科學(xué)學(xué)習(xí)的主要方法———“歸納、演繹和類(lèi)比推理”。例如在學(xué)習(xí)脂肪烴這一章節(jié)的相關(guān)內(nèi)容時(shí),就可以充分采用“復(fù)習(xí)再現(xiàn)、遷移提高”的教學(xué)模式。教師可以首先通過(guò)演示甲烷、乙烯等有機(jī)化學(xué)物質(zhì)的立體模型,通過(guò)復(fù)習(xí)、總結(jié)出個(gè)性特點(diǎn)和結(jié)構(gòu)規(guī)律;然后通過(guò)學(xué)習(xí)遷移,根據(jù)有機(jī)化學(xué)學(xué)習(xí)的關(guān)鍵點(diǎn)“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”,進(jìn)一步的出所有有關(guān)烷烴、烯烴的結(jié)構(gòu)化學(xué)式的表達(dá)方法、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及其性質(zhì)表現(xiàn)。其目的在于讓學(xué)生在手動(dòng)的觀(guān)察過(guò)程中,能夠更為清晰和直觀(guān)到感受到有機(jī)化學(xué)的空間感、和立體感,從而在由手到眼、再到思考的過(guò)程中,不斷提升個(gè)人的思維判斷能力和類(lèi)比遷移能力。
3利用多媒體或其它現(xiàn)代化的教學(xué)設(shè)備輔助教學(xué)
有機(jī)化學(xué)當(dāng)中所涉及到的物質(zhì)大多具有非常復(fù)雜的結(jié)構(gòu)特征,其內(nèi)部空間排列、次序以及不同元素之間的組合關(guān)系都呈現(xiàn)著非常明顯的特殊性,會(huì)為學(xué)生理解和充分認(rèn)知這一章節(jié)與該系列內(nèi)容的知識(shí)帶來(lái)一定的困難。因此在有機(jī)化學(xué)教學(xué)過(guò)程中充分使用各類(lèi)輔教學(xué)資源(掛圖、視頻影像、立體模型等)就顯得十分重要。通過(guò)引入各類(lèi)現(xiàn)代化的輔教學(xué)設(shè)備,不僅可以讓學(xué)生對(duì)有機(jī)體的空間構(gòu)型、元素比例、結(jié)構(gòu)排列以及同分異構(gòu)等問(wèn)題產(chǎn)生非常直觀(guān)的認(rèn)知,還能在一定程度上培養(yǎng)學(xué)生的空間想象力和思維關(guān)聯(lián)性,從而起到加深學(xué)生學(xué)習(xí)效果與理解力、記憶力的作用。
4注重對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)能力和分析能力的培養(yǎng)
對(duì)于有機(jī)化學(xué)的學(xué)習(xí)者而言,在教材設(shè)置促使其必須有傳統(tǒng)無(wú)機(jī)化學(xué)轉(zhuǎn)向有機(jī)化學(xué)進(jìn)行過(guò)渡時(shí),會(huì)出現(xiàn)思維上和學(xué)習(xí)方法上的“不適應(yīng)”,其不僅表現(xiàn)在解題過(guò)程和理解問(wèn)題中出現(xiàn)的“不適應(yīng)”,也表現(xiàn)在課堂上傳統(tǒng)的思維模式卻沒(méi)有辦法接受全新的知識(shí)講解過(guò)程,事實(shí)上這些都是由有機(jī)化學(xué)這一全新知識(shí)模塊其獨(dú)有的特點(diǎn)所造成的。相對(duì)于有機(jī)化學(xué),無(wú)機(jī)化學(xué)從整體課程的設(shè)置以及內(nèi)容的排不上來(lái)說(shuō),所涉及到的知識(shí)點(diǎn)、記憶點(diǎn)都比較少,需要強(qiáng)行理解的部分也不多。但是由于有機(jī)化學(xué)本身是“結(jié)構(gòu)至上”的一系列內(nèi)容,因此多樣的組合導(dǎo)致了多樣的變化,也導(dǎo)致了學(xué)科的復(fù)雜性,這就對(duì)學(xué)生的綜合素質(zhì)出現(xiàn)了不小的挑戰(zhàn)與更高的要求。在這樣一種局面下,學(xué)生就要打破傳統(tǒng)的思維定式,不斷提升自我的思維判斷能力和邏輯分析能力,以一種全新的視角來(lái)展開(kāi)有機(jī)化學(xué)的學(xué)習(xí)。
5結(jié)語(yǔ)
綜上所述,高中有機(jī)化學(xué)部分的教學(xué)是整個(gè)高中化學(xué)進(jìn)程中的關(guān)鍵點(diǎn)與難點(diǎn)。對(duì)于化學(xué)教師而言,為提高教學(xué)質(zhì)量就需要基于學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,選擇教學(xué)的最佳時(shí)機(jī);處理好不同知識(shí)模塊之間的過(guò)渡與銜接;利用多媒體或其它現(xiàn)代化的教學(xué)設(shè)備輔助教學(xué);注重對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)能力和分析能力的培養(yǎng)———只有這樣才能讓學(xué)生逐漸克服對(duì)于有機(jī)化學(xué)學(xué)習(xí)的困境,從而更好地投入到對(duì)知識(shí)理解和內(nèi)容吸收的過(guò)程當(dāng)中。
參考文獻(xiàn)
[1]周莉.新課改下有機(jī)化學(xué)教學(xué)有效性分析[J]理科考試研究:高中版,2013,20(12):65-66.
論文摘 要: 《無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)》是一門(mén)高等職業(yè)技術(shù)學(xué)院化學(xué)化工類(lèi)專(zhuān)業(yè)必修的以實(shí)驗(yàn)操作為主的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程。《無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)》課程推行項(xiàng)目化教學(xué)能提高學(xué)生的質(zhì)量,符合社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)高職學(xué)生的要求。本文針對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)的弊端,對(duì)《無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)》課程實(shí)施項(xiàng)目化教學(xué)進(jìn)行了探討。
《無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)》是一門(mén)高等職業(yè)技術(shù)學(xué)院化學(xué)化工類(lèi)專(zhuān)業(yè)必修的以實(shí)驗(yàn)操作為主的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程。傳統(tǒng)無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)方式一般是先介紹實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)儀器和藥品,然后介紹實(shí)驗(yàn)步驟,學(xué)生只需要按照實(shí)驗(yàn)內(nèi)容完成實(shí)驗(yàn)、處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),最后完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。這種教學(xué)模式以教師為中心,學(xué)生處于被動(dòng)地位,他們無(wú)需動(dòng)腦,只需機(jī)械地按要求和操作步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。這樣的教學(xué)方式不僅無(wú)法激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情,學(xué)習(xí)效果差,而且使學(xué)生養(yǎng)成了“按部就班”的習(xí)慣,失去了主動(dòng)學(xué)習(xí)和培養(yǎng)創(chuàng)新精神的機(jī)會(huì)。傳統(tǒng)教學(xué)模式培養(yǎng)的高職畢業(yè)生不能滿(mǎn)足社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的要求,這也使很多高職學(xué)生畢業(yè)時(shí)找不到對(duì)口的工作,甚至找不到工作的重要原因。教育部在《關(guān)于全面提高高等職業(yè)教育教學(xué)質(zhì)量的若干意見(jiàn)》(教育部[2006]16號(hào)文件)中明確指出:當(dāng)前高職教育要“大力推行工學(xué)結(jié)合、校企合作,以就業(yè)為導(dǎo)向、職業(yè)能力培養(yǎng)為主線(xiàn),改革人才培養(yǎng)模式”,培養(yǎng)“大量高素質(zhì)技能型專(zhuān)門(mén)人才”。在這一精神的指導(dǎo)下,《無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)》課程的教學(xué)模式應(yīng)該順應(yīng)社會(huì)發(fā)展的需求,積極進(jìn)行項(xiàng)目化教學(xué)的探索和實(shí)踐。
1.項(xiàng)目化教學(xué)特征
所謂“項(xiàng)目化教學(xué)”是從職業(yè)的實(shí)際出發(fā),選擇典型事例作為教學(xué)的主題,以實(shí)踐為導(dǎo)向,教師為主導(dǎo),學(xué)生為主體,教師和學(xué)生通過(guò)共同實(shí)施一個(gè)完整的項(xiàng)目,并共同評(píng)價(jià)項(xiàng)目工作成果而進(jìn)行的教學(xué)活動(dòng)。在“項(xiàng)目化教學(xué)”過(guò)程中,學(xué)生在教師的主持下能夠自覺(jué)、自由地選擇自己感興趣的內(nèi)容和展示形式,為學(xué)生創(chuàng)新能力的發(fā)展提供了有效的途徑。
2.項(xiàng)目化教學(xué)的實(shí)施流程
項(xiàng)目化教學(xué)是一種“行為導(dǎo)向”教學(xué)法,其實(shí)施流程如下:
2.1項(xiàng)目確定
在項(xiàng)目化教學(xué)中,選擇合適的項(xiàng)目非常重要。所選項(xiàng)目既要包含無(wú)機(jī)化學(xué)的基本知識(shí)和基本實(shí)驗(yàn)技能,又要密切聯(lián)系日常生活或當(dāng)?shù)鼗ば袠I(yè)的生產(chǎn)實(shí)際。這樣才能調(diào)動(dòng)學(xué)生探究問(wèn)題的積極性,使學(xué)生在項(xiàng)目情境下提高協(xié)作能力、人際交往能力和職業(yè)能力。例如:“設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證高錳酸鉀在不同介質(zhì)中的氧化性”這一項(xiàng)目中的研究對(duì)象“高錳酸鉀”,它既是實(shí)驗(yàn)室常用的氧化劑,在工業(yè)上又能用作消毒劑、漂白劑,還在醫(yī)學(xué)上用于消毒、洗胃,與學(xué)習(xí)生活聯(lián)系比較緊密,學(xué)生才會(huì)有比較濃厚的興趣。
2.2項(xiàng)目開(kāi)發(fā)
項(xiàng)目確定后,教師根據(jù)學(xué)生的性別、技能水平等將全班學(xué)生分成多個(gè)小組,每個(gè)小組人數(shù)最好3至5人。然后對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行細(xì)化,使之分解成一系列的任務(wù),并分配給各個(gè)小組,要求學(xué)生團(tuán)結(jié)協(xié)作,充分利用圖書(shū)館和網(wǎng)絡(luò)資源收集所需要的資料,小組內(nèi)部討論、整理后做成幻燈片,每個(gè)小組派一名同學(xué)向全班同學(xué)展示、匯報(bào)。例如“設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證高錳酸鉀在不同介質(zhì)中的氧化性”這一項(xiàng)目可分解成以下四個(gè)任務(wù):任務(wù)1.設(shè)計(jì)“驗(yàn)證高錳酸鉀在不同介質(zhì)中的氧化性”的方案;任務(wù)2.配制標(biāo)準(zhǔn)溶液,包括高錳酸鉀溶液和所需的酸堿溶液;任務(wù)3.用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證高錳酸鉀在不同介質(zhì)中的氧化性;任務(wù)4.根據(jù)實(shí)驗(yàn)完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。
2.3項(xiàng)目方案制定
資料準(zhǔn)備充分后每個(gè)小組就開(kāi)始制訂完成任務(wù)的方案,各組派代表利用幻燈片向同學(xué)們展示制訂的方案,然后在老師的引導(dǎo)下大家一起討論,對(duì)初步方案進(jìn)行修改和完善,使方案具有科學(xué)性、可行性、經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性,最終師生共同歸納總結(jié)討論結(jié)果制訂出實(shí)施方案。如在2.2中所提到的任務(wù)1中,大家首先就要花較多的時(shí)間討論、選擇出合適的還原劑、酸和堿,并確定出合適的高錳酸鉀、酸和堿的濃度。在討論在這一過(guò)程中,教師應(yīng)對(duì)學(xué)生進(jìn)行一定的指導(dǎo)和引導(dǎo),使學(xué)生既能學(xué)到專(zhuān)業(yè)知識(shí)提高專(zhuān)業(yè)技能,又能提高團(tuán)結(jié)合作能力和口頭表達(dá)能力。
2.4項(xiàng)目實(shí)施
實(shí)施項(xiàng)目是項(xiàng)目化教學(xué)的關(guān)鍵階段,所以每位小組成員都要嚴(yán)格按照實(shí)施方案執(zhí)行,積極利用無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室的實(shí)訓(xùn)條件開(kāi)展實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。在具體的實(shí)施過(guò)程中,學(xué)生會(huì)遇到這樣那樣的問(wèn)題,教師則要適當(dāng)?shù)闹笇?dǎo),讓學(xué)生多思考,獨(dú)立地完成實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。這種項(xiàng)目實(shí)施方式,不僅可以培養(yǎng)學(xué)生的集體意識(shí),而且能夠提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。
2.5項(xiàng)目評(píng)價(jià)
學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目后,應(yīng)及時(shí)進(jìn)行考核、評(píng)價(jià)和總結(jié)。項(xiàng)目考核標(biāo)準(zhǔn)可參照相應(yīng)專(zhuān)業(yè)的職業(yè)資格標(biāo)準(zhǔn),項(xiàng)目考核和評(píng)價(jià)以設(shè)計(jì)的初步方案、實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)習(xí)慣、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力、實(shí)驗(yàn)原始記錄、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析與處理、實(shí)驗(yàn)報(bào)告、項(xiàng)目總結(jié)等為依據(jù)??己撕驮u(píng)價(jià)成績(jī)公布后,要展開(kāi)小組討論,讓學(xué)生及時(shí)找出在整個(gè)項(xiàng)目完成過(guò)程中存在的問(wèn)題與不足,以便在下一項(xiàng)目時(shí)不斷地改進(jìn)和完善。這種考核評(píng)價(jià)機(jī)制不僅可以激勵(lì)學(xué)生,提高教學(xué)質(zhì)量,而且能有效提高學(xué)生的應(yīng)職應(yīng)崗能力,同時(shí)積極推進(jìn)“雙證書(shū)”制。
3.項(xiàng)目化教學(xué)的體會(huì)
這種“項(xiàng)目引領(lǐng),任務(wù)驅(qū)動(dòng)”的教學(xué)方法能將無(wú)機(jī)化學(xué)的理論知識(shí)和實(shí)驗(yàn)操作有機(jī)地結(jié)合在一起,使教師、學(xué)生真正地做到“教學(xué)相長(zhǎng)”,學(xué)生的理論基礎(chǔ)不斷扎實(shí),實(shí)驗(yàn)技能不斷提高。我們不能否認(rèn)項(xiàng)目化教學(xué)有著傳統(tǒng)教學(xué)不可比擬的優(yōu)勢(shì),但是也應(yīng)認(rèn)識(shí)到以下幾個(gè)問(wèn)題。
3.1教師的素質(zhì)須不斷提高
項(xiàng)目的確定既要基于書(shū)本的教學(xué)內(nèi)容,又要聯(lián)系化工生產(chǎn)實(shí)際,既不能太簡(jiǎn)單,又不能太難。這就要求教師不僅要熟悉書(shū)本知識(shí),精于實(shí)驗(yàn)操作,而且要了解目前化工行業(yè)相應(yīng)職業(yè)崗位的要求。因此,項(xiàng)目化教學(xué)對(duì)教師提出了很高的要求。如果教師沒(méi)有深厚的理論功底、較強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)技能、豐富的專(zhuān)業(yè)知識(shí)、周密的準(zhǔn)備和一定的生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)歷,就將無(wú)法應(yīng)對(duì)項(xiàng)目化教學(xué)過(guò)程中學(xué)生遇到和提出的諸多問(wèn)題。
3.2學(xué)習(xí)資源須不斷完善
在項(xiàng)目開(kāi)發(fā)和方案制定時(shí),教材已不能滿(mǎn)足學(xué)生的需要,他們將借助于更多的書(shū)籍和網(wǎng)絡(luò)資源。所以學(xué)院需重視圖書(shū)館建設(shè),增加圖書(shū)館的藏書(shū)量,并不斷整合互聯(lián)網(wǎng)資源,構(gòu)建較完善的教學(xué)平臺(tái),為師生提供良好的學(xué)習(xí)環(huán)境。
3.3實(shí)驗(yàn)教學(xué)條件須進(jìn)一步改善
良好的實(shí)驗(yàn)條件是提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平的重要保證。為保障項(xiàng)目實(shí)施能順利進(jìn)行并達(dá)到預(yù)期目標(biāo),實(shí)驗(yàn)室應(yīng)配備足夠數(shù)量的實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備,讓每個(gè)學(xué)生都有充分動(dòng)手的機(jī)會(huì),提高他們獨(dú)立操作的能力。
總之,無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的項(xiàng)目化教學(xué)提高了學(xué)生的質(zhì)量,符合當(dāng)前化工行業(yè)對(duì)化學(xué)化工類(lèi)高職人才的需求,所以教師應(yīng)積極推行項(xiàng)目化教學(xué),為企業(yè)為社會(huì)輸送更多、更優(yōu)秀的專(zhuān)業(yè)人才,使無(wú)機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展形成良性互動(dòng)。
參考文獻(xiàn):
[1]楊潔,安翔,李青.“項(xiàng)目化教學(xué)”在高職高專(zhuān)教學(xué)改革中的研究與實(shí)踐[J].西安電力高等專(zhuān)科學(xué)校學(xué)報(bào),2010,(1):29-32.
生為化學(xué)
彭天右,1 969年生于湖北省麻城市,長(zhǎng)期以來(lái)從事無(wú)機(jī)化學(xué)和材料化學(xué)的研究及教學(xué)工作,年紀(jì)尚青卻成績(jī)斐然。
“江城多山,珞珈獨(dú)秀,山上有黌,武漢大學(xué)?!蔽錆h大學(xué)是他的母校,在這個(gè)被譽(yù)為“中國(guó)最美麗的大學(xué)”里,彭天右停留最多的地方不是花香流溢的櫻花大道,不是風(fēng)光旖旎的東湖之畔,而是對(duì)于常人來(lái)說(shuō)有些枯燥的化學(xué)實(shí)驗(yàn)室。學(xué)習(xí),實(shí)驗(yàn)對(duì)他來(lái)說(shuō),發(fā)于樂(lè)趣,興于責(zé)任。春華秋實(shí)1 998年6月,他博士畢業(yè)后留校任職,2004年破格晉升教授。對(duì)知識(shí)瀚海的探索讓他甘之若飴,從不止步2001年10月至2003年5月在京都大學(xué)做博士后研究,其間兼任日本基礎(chǔ)化學(xué)研究所外國(guó)人特別研究員:2003年3月訪(fǎng)問(wèn)美國(guó)羅切斯特大學(xué)和新澤西州立大學(xué);2004年7月和2005年10月應(yīng)邀訪(fǎng)問(wèn)京都大學(xué)福井謙一研究中心和香港浸會(huì)大學(xué)化學(xué)系2007年7月訪(fǎng)問(wèn)新加坡國(guó)立大學(xué)和南洋理工大學(xué);2008年11月訪(fǎng)問(wèn)美國(guó)wisconsln--Madison大學(xué)和DeIaware大學(xué)。
無(wú)論走到哪里,他從未離開(kāi)心愛(ài)的科研事業(yè)。在小小的實(shí)驗(yàn)室里,他苦煉神功,用“天眼”識(shí)別著自然界的萬(wàn)千物質(zhì),為祖國(guó)無(wú)機(jī)化學(xué)的發(fā)展燃燒著自己的青春與活力。工作幾年,他曾先后主持國(guó)家“863"‘計(jì)劃專(zhuān)題,國(guó)家自然科學(xué)基金,教育部新世紀(jì)優(yōu)秀人才基金、留學(xué)回國(guó)人員基金,湖北省杰出人才基金,納米重大專(zhuān)項(xiàng)、重點(diǎn)科技計(jì)劃和自然科學(xué)基金等項(xiàng)目。
追探納米前沿
納米技術(shù)近幾年來(lái)得到了飛速的發(fā)展。緊扣化學(xué)發(fā)展時(shí)代脈搏的彭天右,主要從事金屬氧化物、硫化物及其復(fù)合納米材料的合成及其光電轉(zhuǎn)換、光催化性能研究工作。在組成,晶形、形貌、多孔性、空間結(jié)構(gòu)的調(diào)控及其光電功能性研究方面積累了一些重要的經(jīng)驗(yàn)。在納米復(fù)合光催化材料的制備及其可見(jiàn)光分解水制氫、光催化降解有機(jī)污染物以及染料敏化太陽(yáng)能電池等方面均取得了重要的研究進(jìn)展。
他在國(guó)際上較早制備了微米/納米Al203、Ti02、NlO,Si02管,CdS納米管,竹結(jié)狀Ti02納米管以及分級(jí)有序T10:管中管結(jié)構(gòu)等。在納米材料的組成,形貌、多7L性、空間結(jié)構(gòu)、能帶調(diào)控等方面取得了一定的成果。從調(diào)節(jié)能帶寬度和紅移匹配入手+探索能可見(jiàn)光響應(yīng)的復(fù)合光催化材料。經(jīng)過(guò)不同的摻雜(包括有機(jī)/無(wú)機(jī)金屬元素及稀土元素)以及不同能帶半導(dǎo)體材料的復(fù)合,獲得了不同的能隙、p/n特性的納米介孔半導(dǎo)體復(fù)合氧化物。首次合成的介7LTi02(m-Ti02)納米粉體具有較高的比表面積和高度晶化的介孔壁等結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。該類(lèi)材料由于其獨(dú)特的微觀(guān)結(jié)構(gòu)而表現(xiàn)出優(yōu)異的光催化活性,對(duì)m-Ti02的微觀(guān)結(jié)構(gòu)與光催化制氫效率的相關(guān)性也進(jìn)行了較為深入的研究。結(jié)果表明:m--Ti02納米粉體在甲醇為犧牲試劑,紫外光照下的光催化產(chǎn)氫效率高達(dá)9,1mmoI/g h,高于商品催化劑(德國(guó)P25)的光催化產(chǎn)氫效率。使用m--Ti02制作的染料敏化太陽(yáng)能電池的效率在光強(qiáng)為42mW/cm2時(shí)達(dá)到了10 1 2%,比使用P25粉體時(shí)提高了3 79%,這主要是因?yàn)閙-Ti02納米粉體制備膜電極的表面態(tài)的影響較小,且染料分子的負(fù)載量較大。
在“敏化劑設(shè)計(jì),合成及其敏化納米Ti02產(chǎn)氫性能”研究中,彭天右首次提出采用雙核釕聯(lián)吡啶為染料,利用其天線(xiàn)效應(yīng)提高對(duì)可見(jiàn)光的吸收和光電子注入效率的新思路。與單核配合物相比,雙核釘聯(lián)吡啶敏化m-Tioz的產(chǎn)氫效率提高了3―5倍。他還提出了通過(guò)建立基態(tài)染料分子在半導(dǎo)體表面的化學(xué)鍵合和氧化態(tài)染料分子的離解之間的動(dòng)態(tài)平衡,可實(shí)現(xiàn)電子的有效注入和通過(guò)氧化態(tài)染料分子的及時(shí)解離來(lái)阻塞電子回傳通道,從而有效地提高染料敏化半導(dǎo)體體系的光催化產(chǎn)氫效率及其長(zhǎng)效穩(wěn)定性的新觀(guān)點(diǎn)。
在“系光催化材料的可見(jiàn)光催化活性”研究中,他采用沉淀法制備的單斜BiV04納米粒子為單晶顆粒,光譜帶邊值為520nm,其可見(jiàn)光催化活性較高。研究發(fā)現(xiàn),Ag團(tuán)簇的負(fù)載有利于釋氧,但AgN03/BiV04再生困難。因此,彭天右提出采用鐵鹽代替銀鹽做犧牲試劑,具有更好的實(shí)際應(yīng)用前景的新觀(guān)點(diǎn)。此外,他還首次發(fā)現(xiàn)利用CTAB做模板劑時(shí),通過(guò)調(diào)節(jié)水熱溫度可選擇性地合成微球狀或片層狀BiV04,并可調(diào)節(jié)其晶相組成。
在“碳基一半導(dǎo)體氧化物復(fù)合材料系列的制備及其產(chǎn)氫性能”研究方面,他較早采用水熱法原位合成了碳基(c60、SWNT,MWNT、石墨等) 半導(dǎo)體氧化物(ZnO、Ti02等)納米復(fù)合材料。其中,C60/Ti02、MWNT/Ti02、C60/T102在400nm--800nm范圍內(nèi)有明顯的吸收,并表現(xiàn)出明顯的可見(jiàn)光催化制氫活性。隨著復(fù)合比例的提高,產(chǎn)氫效率逐漸提高,但比例過(guò)高反而會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)氫效率的降低。在全光譜條件下,納米復(fù)合光催化劑均表現(xiàn)出了優(yōu)于純Ti02的產(chǎn)氫性能。該類(lèi)復(fù)合材料突破了半導(dǎo)體氧化物只吸收紫外光而有機(jī)光敏劑的光降解和不穩(wěn)定等難題,具有良好的穩(wěn)定性和較高的可見(jiàn)光催化產(chǎn)氫效率,是一類(lèi)新型的具有光明前途的可見(jiàn)光驅(qū)動(dòng)催化劑。
在光電極及其集成器件的制備及其光電化學(xué)性能調(diào)控方面,彭教授也開(kāi)展了一些研究。以自制的光催化材料為主要研究對(duì)象,采用刮涂和絲網(wǎng)印刷技術(shù)制備光電極膜或其多層復(fù)合膜器件。利用電化學(xué)測(cè)定,以及將制備膜電極與Pt化對(duì)電極組成染料敏化納米晶太陽(yáng)能電池(DSSCs)測(cè)定其光電流一光電壓(1 V)曲線(xiàn)等手段,對(duì)膜電極的電子傳輸效率、光生載流子的界面復(fù)合、電子界面?zhèn)鬏斝?、光電子壽命、電化學(xué)和光電化學(xué)行為進(jìn)行了較為深入的探討,獲得了一些膜電極制備及其光電轉(zhuǎn)換效能方面的具有指導(dǎo)意義的規(guī)律與結(jié)論。
另外,彭天右還在湖北省重點(diǎn)和重大科技計(jì)劃(納米專(zhuān)項(xiàng))的資助下,開(kāi)展了納米氧化物粉體的軟化學(xué)合成及其產(chǎn)業(yè)化研究。采用獨(dú)特而價(jià)廉的異相共沸蒸餾技術(shù),有效地解決了制備過(guò)程中的粒子不正常長(zhǎng)大,防止了納米粉體在煅燒過(guò)程中硬團(tuán)聚體的形成這一氧化鋁制備過(guò)程中所普遍存在的難題。提出的高純氧化鋁納米粉體的軟化學(xué)制備技術(shù),可縮短工期,降低能耗。通過(guò)優(yōu)選添加劑,調(diào)控合成工藝控制晶核的形成和粒子的生長(zhǎng),根據(jù)不同需求,調(diào)節(jié)合成條件生產(chǎn)不同形態(tài)的粒體(如球形、準(zhǔn)球形、片狀,棒狀及多孔型等)。粒徑在5nm~5 u m之間局部可調(diào),產(chǎn)品純度達(dá)到99.95%以
上,粒度分布均勻且分布窄的高純氧化鋁超細(xì)粉體。該納米氧化鋁產(chǎn)品可替代進(jìn)口,經(jīng)有關(guān)企業(yè)使用測(cè)試證明其制備的納米氧化鋁具有較好的壓制和燒結(jié)性能。上述相關(guān)研究成果通過(guò)湖北省科技廳組織的專(zhuān)家鑒定,鑒定結(jié)論為:該項(xiàng)研究成果屬?lài)?guó)內(nèi)首創(chuàng),整體技術(shù)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。此外,以軟化學(xué)方法廉價(jià)制備的介孔v Al z03具有高比表面積(600℃熱處理后400m2/g)、高熱穩(wěn)定性(在1000℃下仍然為Y相,120m 2/g),可望在催化劑、汽車(chē)尾氣三效催化轉(zhuǎn)化中獲得應(yīng)用。銳鈦礦Tioz通常在600~C就開(kāi)始向金紅石轉(zhuǎn)化。為了利用銳鈦礦的光催化,殺菌能力,需將其固化在玻璃或陶瓷表面,但其處理溫度一般在800℃以上,因此要求在高溫下穩(wěn)定且保持銳鈦礦相的Ti02。然而,以表面活性劑模板法制備的多孔Tio2通常為無(wú)活性的無(wú)定形結(jié)構(gòu),在其晶化過(guò)程中會(huì)導(dǎo)致孔結(jié)構(gòu)的塌陷。為此,彭天右及其課題組較早制備了具有高熱穩(wěn)定性、高比表面積、高度晶化的銳鈦礦孔壁的介孔材料。其在光催化降解污染物、光解水制氫和太陽(yáng)能光電化學(xué)電池等方面具有廣闊的應(yīng)用前景。
也許這一個(gè)個(gè)簡(jiǎn)單的案例無(wú)法述清他的執(zhí)著與努力,然,天道酬勤,那一項(xiàng)項(xiàng)獎(jiǎng)項(xiàng)還是印證了一切。2000年9月,獲湖北省優(yōu)秀博士學(xué)位論文獎(jiǎng)2000年9月,獲武漢大學(xué)化學(xué)院本科生業(yè)余科研指導(dǎo)獎(jiǎng);2003年3月,獲教育部自然科學(xué)二等獎(jiǎng):2004年4月,取得成果鑒定1項(xiàng)(國(guó)際先進(jìn)水平):2004年1 2月獲武漢大學(xué)藍(lán)月亮優(yōu)秀研究生指導(dǎo)教師獎(jiǎng):2004年1 2月,獲武漢大學(xué)優(yōu)秀研究生教學(xué)獎(jiǎng):2006年獲優(yōu)秀研究生指導(dǎo)教師獎(jiǎng)和研究生教學(xué)獎(jiǎng):2008年11月獲湖北省自然科學(xué)三等獎(jiǎng)……100余篇(其中SCl收錄論文62篇),論文他引250余次,獲授權(quán)發(fā)明專(zhuān)利5項(xiàng)。
賦生命以質(zhì)感
看今朝,碩果累累:憶往昔,崢嶸歲月。難忘2003年5月回國(guó)后,在只有半間實(shí)驗(yàn)室、5000元科研經(jīng)費(fèi)的情況下,他艱難地開(kāi)始實(shí)驗(yàn)室的組建和科學(xué)研究工作。面對(duì)困難,他積極創(chuàng)造條件開(kāi)展教學(xué)科研工作,甚至在科研經(jīng)費(fèi)緊缺時(shí),自掏腰包墊付購(gòu)買(mǎi)設(shè)備和試劑的費(fèi)用(最高達(dá)7萬(wàn)余元)。經(jīng)過(guò)6年的不斷耕耘,由他主持的科研經(jīng)費(fèi)已達(dá)260余萬(wàn)元,新購(gòu)買(mǎi)實(shí)驗(yàn)與辦公設(shè)備等固定資產(chǎn)共計(jì)1 20余萬(wàn)元。
作為一名教授,彭天右不僅要積極爭(zhēng)取研究經(jīng)費(fèi),時(shí)刻關(guān)注本研究方向乃至本學(xué)科的發(fā)展動(dòng)向與前沿,而且身體力行,言傳身教,培養(yǎng)了學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)務(wù)實(shí)、勇于創(chuàng)新的作風(fēng)。作為一名年輕教師,彭教授深知學(xué)生需要老師全方位的悉心指導(dǎo),及時(shí)糾正研究過(guò)程中出現(xiàn)的偏差。長(zhǎng)期以來(lái)主講本科生基礎(chǔ)課《無(wú)機(jī)及分析化學(xué)》,本科生及研究生選修課《生物無(wú)機(jī)化學(xué)》,研究生課程《現(xiàn)代合成化學(xué)》和《材料化學(xué)》的部分內(nèi)容。幾年來(lái)指導(dǎo)博士生8人、碩士生1 0人,指導(dǎo)本科生畢業(yè)論文1 6人(6人攻讀碩士學(xué)位,2人被推薦到國(guó)外攻讀博士學(xué)位),本科生業(yè)余科研1 6人。2004、2005連續(xù)兩年,由他指導(dǎo)的楊煥平(三星獎(jiǎng))、趙德(曾昭掄獎(jiǎng))同學(xué)都獲得了研究生專(zhuān)項(xiàng)獎(jiǎng)學(xué)金。彭天右非常注重教書(shū)與育人相結(jié)合,以身作則樹(shù)立良好的學(xué)風(fēng),以負(fù)責(zé)的態(tài)度關(guān)心、愛(ài)護(hù)與幫助學(xué)生,使學(xué)生在知識(shí)的殿堂里將學(xué)業(yè)和品質(zhì)雙向提升,將來(lái)更好地服務(wù)于社會(huì)。
無(wú)機(jī)化學(xué)論文 無(wú)機(jī)化工技術(shù) 無(wú)機(jī)化學(xué)教學(xué) 無(wú)機(jī)化學(xué)原理知識(shí) 紀(jì)律教育問(wèn)題 新時(shí)代教育價(jià)值觀(guān)
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