時間:2022-06-21 22:59:18
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(一)注意觀察實驗。由于化學是以實驗為基礎的學科,學習化學當然就離不開實驗,因此如何觀察實驗對于我們學習化學是非常重要的。首先,應明確實驗目的,確定實驗觀察的重點。課本設置實驗的目的在與實現某一學習目的,實驗目的決定了實驗觀察的重點。只有明確重點觀察的內容,抓住本質的現象,才能有效地觀察,有效地學習。如在初中化學〈序言〉課的實驗,所設置的幾個實驗都是為學生順利理解和掌握物理變化和化學變化而設置的。因此,觀察的重點應放在反應前后物質是否發生質的變化,從而確定該變化屬于物理變化還是化學變化。如鎂帶的燃燒實驗,觀察的重點是鎂在燃燒后的產物的性質和鎂帶有何本質的不同,確定反應是否新物質生成,從而判斷該反應是否屬于化學變化。而不能僅僅注意實驗過程中的“發出耀眼的強光,放出大量的熱”這一非本質的現象。只有這樣,才能實現實驗的目的——掌握物理變化和化學變化的實質。
其次,明確觀察的要素和程序,全面、有序地進行實驗的觀察對于實驗,特別是一些過于復雜的實驗,往往存在多個實驗觀察的要素,實驗過程中必須全面、有序地進行觀察,才能實現實驗教學的目的,從而深入、全面地掌握化學知識。那么,如何有序地、全面地觀察化學實驗呢?第一階段(實驗前)——觀察要素為:1、反應物的物理性質(如反應物的顏色、狀態、氣味等);2、反應條件(如是否加熱、光照、通電等);3、反應裝置(使用哪種實驗儀器、該裝置有何特點等);4、操作順序(如何組裝實驗裝置、添加藥品先后順序如何等);5、其他(如藥品的用量、實驗注意事項等)。第二階段(實驗中)——觀察要素:反應過程中的主要現象(如是否有顏色變化、是否有氣體生成、是否有沉淀析出、是否發光、放熱等)第三階段(實驗后)——觀察要素:1、是否有新物質生成?2、新物質的顏色、狀態、氣味、溶解性等;3、儀器拆分順序;4、儀器整理等。
再次協調多種感覺器官。實驗現象的觀察,往往不僅僅依靠眼睛觀察來完成。在很多實驗中,還需要借助手、鼻等感官。如第一章關于硫燃燒的實驗中,除用眼觀察之外,還需借助鼻聞(二氧化硫的刺激性氣味)、用手摸(摸集氣瓶感覺熱現象)等。只要這樣,才能全面獲得感性的材料。
(二)積極動手實驗。教學大綱明確規定化學是一門以實驗為基礎的學科,因此自己動手實驗對于學生學習化學起到至關重要的作用。常言到“百聞不如一見,百看不如一驗”,親自動手實驗不僅能培養自己的動手能力,而且能加深我們對所學知識的認識、理解和鞏固,激發我們學習化學的興趣,轉變以前的要我們學習為現在的我們要學習,由被動變為主動,從而可以成倍提高學習效率,達到事半功倍的效果。例如,實驗室制氫氣的原理和操作步驟,動手實驗比只憑看老師做和自己硬記要掌握得快且牢得多。因此,我們可以在老師的安排下積極動手實驗,努力達到各次實驗的目的。
人類正面臨有史以來最嚴重的環境危機,由于人口急劇的增加,資源的消耗日益擴大,人均耕地、淡水和礦產等資源占有量逐漸減少,人口與資源的矛盾越來越尖銳;環保問題就成為經濟與社會發展的重要問題之一。作為國民經濟支柱產業之一的化學工業及相關產業,在為創造人類的物質文明作出重要貢獻的同時,在生產活動中不斷排放出大量有毒物質,化學工業也為環境和人類的健康帶來一定的危害。發達國家對環境的治理,已開始從治標,即從末端治理污染轉向治本,即開發清潔工業技術,消減污染源頭,生產環境友好產品。“綠色技術”已成為21世紀化工技術與化學研究的熱點和重要科技前沿。
綠色化學又稱綠色技術、環境無害化學、環境友好化學、清潔化學。綠色化學即是用化學及其它技術和方法去減少或消除那些對人類健康、社區安全、生態環境有害的原料、催化劑、溶劑、試劑、產物、副產物等的使用和產生。
化學可以粗略地看作是研究從一種物質向另一種物質轉化的科學。傳統的化學雖然可以得到人類需要的新物質,但是在許多場合中卻既未有效地利用資源,又產生大量排放物,造成嚴重的環境污染。綠色化學則是更高層次的化學,它的主要特點是“原子經濟性”,即在獲得物質的轉化過程中充分利用每個原料原子,實現“零排放”,因此既可以充分利用資源,又不產生污染。傳統化學向綠色化學的轉變可以看作是化學從“粗放型”向“集約型”的轉變。綠色化學可以變廢為寶,可使經濟效益大幅度提高。綠色化學已在全世界興起,它對我國這樣新興的發展中國家更是一個難得的機遇。
1采用無毒、無害并可循環使用的新物料
1.1原料選擇
工業化的發展為人類提供了許多新物料,它們在不斷改善人類物質生活的同時,也帶來大量生活廢物,使人類的生活環境迅速惡化。為了既不降低人類的生活水平,又不破壞環境,我們必須研制并采用對環境無毒無害又可循環使用的新物料。
以塑料為例,據統計,到1989年美國在包裝上使用的塑料就超過55.43億kg(20世紀90年代數量進一步上升),打開包裝后即被拋棄,這些塑料廢物破壞環境是我們面臨的一大問題:掩埋它們將永久留在土地里中;焚燒它們會放出劇毒。
我國也大量使用塑料包裝,而且在農村還廣泛地使用塑料大棚和地膜,造成的“白色污染”也越來越嚴重。解決這個問題的根本出路在于研制可以自然分解或生物降解的新型塑料,目前國際上已有一些成功的方法,例如:光降解塑料和生物降解塑料。前者已經投入生產。光生物雙降解塑料研究是我國“八五”科技攻關的一個重大項目,已取得一些進展。
1.2溶劑的選擇
大量的與化學制造相關的污染問題不僅來源于原料和產品,而且源自在其制造過程中使用的物質。最常見的是在反應介質,分離和配方中所用的溶劑。在傳統的有機反應中,有機溶劑是最常用的反應介質,這主要是因為它們能較好地溶解有機化合物。但有機溶劑的毒性和難以回收又使之成為對環境有害的因素。因此,在無溶劑存在下進行的有機反應,用水作反應介質,以及超臨界流體作反應介質或萃取溶劑將成為發展潔凈合成的重要途徑。
1.2.1固相反應
固相化學反應實際上是在無溶劑化作用的新穎化學環境下進行的反應,有時可比溶液反應更為有效并達到更好的選擇性。它是避免使用揮發性溶劑的一個研究動向。
1.2.2以水為溶劑的反應
由于大多數有機化合物在水中的溶解性差,而且許多試劑在水中會分解,因此一般避免用水作反應介質。但水作為反應溶劑有其獨特的優越性,因為水是地球上自然豐度最高的“溶劑”,價廉、無毒、不危害環境。此外水溶劑特有的疏水效用對一些重要有機轉化是十分有益的,有時可提高反應速率和選擇性,更何況生命體內的化學反應大多是在水中進行的。
水相有機合成在有機金屬類反應,水相Lewis酸催化的反應現都已取得較大進展。因此在某些有機化學反應中,開發利用以水作溶劑是大有可為的。
1.2.3超臨界流體作為有機溶劑
超臨界流體是指超臨界溫度及超臨界壓力下的流體,是一種介于氣態與液態之間的流體。在無毒無害溶劑的研究中,最活躍的研究項目是開發超臨界流體(SCF),特別是超臨界CO2作溶劑。超臨界CO2是指溫度和壓力在其臨界點(31.10℃,7477.79KPa)以上的CO2流體。它通常具有流體的密度,因而有常規常態溶劑的溶解度;在相同條件下,它又具有氣體的粘度,因而又具有很高的傳質速度。而且,由于具有很大的可壓縮性,流體的密度,溶劑溶解度和粘度等性能可由壓力和溫度的變化來調節。其最大優點是無毒、不可燃、價廉等。
1.3催化劑的選擇
許多傳統的有機反應用到酸、堿液體催化劑。如烴類的烷基化反應一般使用氫氟酸、硫酸、三氯化鋁等液體酸做催化劑,這些液體酸催化劑的共同缺點是:對設備腐蝕嚴重,對人身危害和產生廢渣污染環境。為了保護環境,多年來人們從分子篩、雜多酸、超強酸等新催化材料入手,大力開發固體酸做為烷基催化劑。其中采用新型分子篩催化劑的乙苯液相烴化技術較為成熟,這種催化劑選擇性高,乙苯收率超過99.6%,而且催化劑壽命長。
2化學反應的綠色化
為了節約資源和減少污染,合成效率成了當今合成方法學研究中關注的焦點。合成效率包括兩方面,一是選擇性(化學、區域、非對映體和對映體選擇性),另一個就是原子經濟性,即原料分子中究竟有百分之幾的原子轉化為產物,理想的原子經濟反應是原料分子中的原子百分之百的轉變為產物,不產生副產物或廢棄物,實現廢物的“零排放”。為此,化學化工工作者在設計合成路線時,要減少“中轉”、增加“直快”、“特快”,更加經濟合理地利用原料分子中的每一個原子,減少中間產物的形成,少用或不用保護基或離去基,避免副產物或廢棄物的產生。實現原子經濟反應的有效手段很多,在些不作贅述。
3生物技術的應用
生物科學是當代科學的前沿。生物技術是世界范圍內新技術革命的重要組成部分,生物化工是21世紀最具有發展潛力的產業之一,它將成為創造巨大社會財富的重要產業體系。采用生物技術已在能源、采油、采礦、肥料、農藥、蛋白質、聚合物、表面活性劑、催化劑、基本有機化工原料、精細化學品的制造等方面得到廣泛應用。從發展綠色化學的角度出發,它最大的特點和魅力就在節約能源和易于實現無污染生產而且可以實現用一般化工技術難以實現的化工過程,其產品常常又具有特殊性能。因此,生物技術的研究和應用倍受青睞。
綠色化學是人類的一項重要戰略任務。綠色化學的根本目的是從節約資源和防止污染的觀點來重新審視和改革傳統化學,從而使我們對環境的治理可以從治標中轉向治本。綠色化學的發展不僅將對環境保護產生重大影響,而且將為我國的企業與國際接軌創造條件。
參考文獻
1朱清時.綠色化學和新的產業革命[J].現代化工,1998(6)
Abstract:ObjectiveTostudythechemicalcompositionofRhizomaSmilacisChina.MethodsThecompoundswereisolatedbychromatographyonsilicagelcolumnandtoyopearlgelcolumnandidentifiedonthebasisofphysicochemicalconstantsandspectralanalysis.ResultsFourcompoundswereisolatedas:3,5,4’trihydroxystibene(Ⅰ)、3,5,2’,4’tetrahydroxstilbene(Ⅱ),Querceetin4’OβDglucoside(Ⅲ),Protecatechuicacid(Ⅳ).ConclusionThecompoundⅣisobtainedfromthisplantforthefirsttime.
Keywords:RhizomaSmilacisChina;Chemicalconsitutents
菝葜為百合科植物菝葜SmilaxchinaL.的根莖,在我國主要分布于長江以南地區,資源豐富,《中國藥典》2005年版Ⅰ部有收載,為較常用中藥材,具有祛風利濕,解毒散瘀之功效,主要用于婦科多種炎癥,療效顯著。作者對其化學成分進行了研究,從其根莖的乙醇提取物中分離得到了4個化合物,根據理化常數和光譜分析,分別鑒定為3,5,4’三羥基芪(3,5,4’trihydroxystibene,Ⅰ)、3,5,2’,4’四羥基芪(3,5,2’,4’tetrahydroxstilbene,Ⅱ)、槲皮素4’OβD葡萄糖苷(querceetin4’OβDglucoside,Ⅲ)、原兒茶酸(protecatechuicacid,Ⅳ)。化合物Ⅳ為首次從菝葜中分離得到。
1儀器與材料
1H-NMR:VarianMercuryVX-300/600型核磁共振儀,13C-NMR:VarianINOVA-150型核磁共振儀,EI-MS:VGZAB-3F型高分辨多級有機質譜儀,FT-IR:NICOLET670型紅外光譜儀(NicoletIR-6.0數據處理系統),UV:UV-2401型可見-紫外分光分光光度儀,ToyopearlHW-40F為Toyosh公司生產,薄層層析硅膠及柱層析硅膠為青島海洋化工廠生產,試劑均為分析純,菝葜藥材由湖北福人藥業公司提供,經湖北中醫學院鑒定教研室鑒定。
2提取分離
取菝葜藥材飲片5kg,用70%乙醇加熱回流提取3次,2h/次,減壓回收溶劑,濃縮后的藥液依次用醋酸乙酯,正丁醇萃取,醋酸乙酯提取物經反復硅膠柱色譜,分別用不同比例的氯仿-甲醇梯度洗脫,ToyopealHW-40柱色譜純化,反復重結晶處理,得到化合物Ⅰ(30mg),Ⅱ(17mg),Ⅲ(45mg),Ⅳ(13mg)。
3結構鑒定
化合物Ⅰ:淺黃色針晶,mp247~249℃。EI-MS:227(M+H)。IR(KBr)cm-1:3292,1606,1587,1512,1450,1380,1330,1260,1160,965,830,810,662。1HNMR(CDCl3)δPPm:9.51(1H,s),9.16(2H,s),7.39(2H,d,H-2'''',6''''),6.94(1H,d,J=16.3HZ,H7''''),6.82(1H,d,J=16.3HZ,H8''''),6.75(2H,d,J=8.5HZ,H3'''',5''''),6.37(2H,d,J=2.0HZ,H2,6),6.11(1H,d,J=2.0HZ,H4)。13C-NMR(CDCl3)δPPm:158.4(C3,5),157.1(C4''''),139.2(C1),128.0(C2'''',6'''',8''''),127.8(C1''''),125.6(C7''''),115.5(C3'''',5''''),104.2(C2,6),101.9(C4)。波譜數據與文獻[1]報道的3,5,4''''三羥基芪數據一致,故確定該化合物為3,5,4''''三羥基芪(3,5,4''''trihydroxystibene)。
化合物Ⅱ:淡黃色針晶,mp94~97℃。EI-MS:243(M+H);IR(KBr)cm-1:3229,1616,1593,1520。1HNMR(CDCl3)δPPm:9.57(1H,s),9.38(1H,s),9.14(2H,s),7.36(2H,d,J=8.5HZ,H-6''''),7.17(1H,d,J=16.5HZ,H7''''),6.78(1H,d,J=16.3HZ,H8''''),6.35(2H,d,J=2.0HZ,H2,6),6.32(2H,d,J=2.3HZ,H3''''),6.26(1H,dd,J=8.5HZ,2.3HZ,H5''''),6.08(1H,d,J=2.1HZ,H4)。13CNMR(CDCl3)δPPm:158.5(C3,5),158.1(C4''''),160.0(C2''''),140.0(C1),127.1(C6''''),124.6(C8''''),123.2(C7''''),115.2(C1''''),107.2(C5''''),104.0(C2,6),102.6(C3''''),101.3(C4)。波譜數據與文獻報道[2]的3,5,2'''',4''''四羥基芪數據一致,故確定該化合物為3,5,2'''',4''''四羥基芪(3,5,2'''',4''''tetrahydroxstilbene)。
化合物Ⅲ:黃色針晶,鹽酸-鎂粉反應和Molish反應均呈陽性。EI-MS:302(M-glc)。酸水解產物用TLC法檢識有槲皮素,用PC法檢識有D葡萄糖。IR(KBr)cm-1:3302,1657,1628,1602,1502。1HNMR(CDCl3)δPPm:12.45,10.78,9.20,9.10(each1H,s,OH),9.97(1H,d,J=2.0HZ,H2''''),7.86(1H,dd,J=8.5HZ,2.0HZH-6''''),6.96(1H,d,J=8.5HZ,H5''''),6.48(1H,d,J=2.0HZ,H8),6.19(1H,d,J=2.0HZ,H6),4.78(1H,d,J=7.0HZ,H1''''''''),3.4~4.78(6H,m)。13CNMR(CDCl3)δPPm:175.9(C4),163.9(C7),160.6(C5),156.1(C9),148.8(C4''''),146.2(C2),145.2(C3''''),135.9(C3),123.5(C1''''),122.1(C6''''),115.9(C5''''),115.8(C2''''),102.9(C10),102.4(C1''''''''),98.2(C6),93.6(C8),77.2~60.6(3''''''''~6'''''''')。波譜數據與文獻[3]報道的槲皮素4''''OβD葡萄糖苷一致,故鑒定該化合物為槲皮素4''''OβD葡萄糖苷(quercetin4''''OβDglucoside)。
化合物Ⅵ:白色針晶,mp195~197℃。FeCl3反應陽性。薄層檢識與原兒茶酸一致。EI-MS(m/z):154(M+)。IR(KBr)cm-1:3274,1677,1604,1530,1437,1381。1HNMRδPPm:7.43(1H,d,J=2.0HZ,H2),7.42(1H,dd,J=2.0,8.5HZ,H6),6.78(1H,d,J=8.5HZ,H5)。波譜數據與文獻[4]報道的原兒茶酸數據一致,因此可確定該化合物為原兒茶酸(protecatechuicacid)。
【參考文獻】
[1]陳廣耀,沈連生,江佩芬.土茯苓化學成分的研究[J].北京中醫藥大學學報,1996,19(1):44.
教師的教是為了學生的學。這句話對于復習教學更顯重要。因為當今的化學高考已從知識型逐步過渡到知識—能力型,并且越來越向能力測試的方向傾斜。因此,旨在組織學生迎戰高考的化學復習教學,就應更加重視在落實化學雙基的基礎上,以知識為載體,提高學生的能力,增強他們的素質。在具體教學過程中發揮學生的主體作用,讓他們成為學習的主角,激勵他們在學習進程里發揮主動精神,筆者將其概括為“三主”原則。
第一,發揮學生在復習教學過程中的主體作用。
從一定意義上講,高考復習的主人翁應當是高三學生。作為教師,實際上是特殊的“服務員”,這是一種引導性、指導性、輔導性的高層次服務。然而,迄今仍有不少老師把自己擺在核心位置,將學生看成可以任意擺布的附庸,主觀臆造地組織備考復習,致使學生成了儲藏知識的“書柜”,這就有個轉變觀念的問題。
充分發揮學生在復習過程中的主體作用,應側重從以下幾方面操作:一是教師必須千方百計地啟動非智力因素,使學生意識到自己是高考復習的主人;二是引導學生頭腦清晰地站在掌握化學知識體系網絡的高度領會《高考化學科考試說明》,心中有本“考點”賬,不當浩瀚題海的“盲游者”,更不做稀里糊涂的演題“奴隸”;三是從大多數學生的實際水準出發來確定復習訓練的標高;四是教學不平均使用力量,要以學生反映出來的實際難點為復習的主攻目標,借助基礎知識為載體,側重于能力的訓練。總之,整個教學的部署,從學生所需、所求為基本出發點,這樣才能體現學生主體作用的發揮。
第二,突出學生在復習教學活動中的“主角”地位。
學生主體作用的發揮,很大程度體現在他們能否充當復習活動的“主角”。
筆者在教學活動中采用了如下的舉措比較有效。首先,給學生騰出自學課本的時間,堅持每章復習之前,發給學生閱讀思考題為其導讀,用思考題激發學生邊讀邊思考;講復習課時再提醒學生注意課文的重點和看來平淡而易被忽略、其實內涵深厚的段落文字,進行精讀。其次,給學生開辟課堂活動的空間,尤其是每當復習到知識難點及思考坡度大的典型問題時,便設計若干階梯式的思考題指引學生自己分析解題思路,展開討論,力求學生自己鉆懂。再者,給學生創造復查、整理、運用知識的機會,在基礎復習的階段,就穿插綜前聯后的訓練促進學生對前面學過的知識進行“反芻”,克服了學前忘后的缺陷,其考查難度逐次有所提高。總之,無論是課前自學,課內討論,還是課后整理、運用,學生都有“演出”的時間和空間,不僅在掌握雙基,更重要的是在能力訓練方面,真正成為復習活動的主角。
第三,激勵學生在學習思考時發揮主動精神。
激勵學生在復習中發揚主動精神,筆者在實踐中感到以下的運作比較成功。
其一,在基礎復習的訓練階段,就穿插若干啟迪思維的“踮腳題”,鼓勵學生面對這些在化學之樹上結得高些的果子,踮踮腳,跳一跳,把它摘下來,不要膽怯,更不要自暴自棄。開始時,可能多數學生無所適從,教師應先做適當提示,激勵他們挖掘潛能,開辟思路。漸漸地多數人習慣了,發展到后來,一般學生提高了興趣和信心,面對能力題會表現出躍躍欲試的局面。
其二,學生信心和興趣的提高,重要的還應賴于教師堅持做到訓練精選,每練必評,評講時借助一些典型題目練習分析、綜合、歸納、演繹、類比、抽象等科學思維的方法,既強調學生對化學現象進行形象思維,又引導他們學會抽象思維,不斷強化思維品質。日積月累,在潛移默化之中,學生的能力和素質就會得到提高。
其三,課內、課外結合,利用可能的機會激發學生積極思考。課內的啟發教學,本文已另有闡述;課外諸如對待學生的詢問答疑,教師不應就題答題,而可視學生的水準采取反問、點撥思路、換另外的角度激發思考,啟發學生用化學思想分析問題等方法輔導學生。
其四,綜合復習階段,除了注意化學基礎知識的綜合考查,還要側重于組織學生廣泛接觸不同角度的新題型,提高他們的解題能力。教師首先是自己明確,進而要告誡學生:不應抱有希望通過大量做題,碰運氣撞到現成高考題目的僥幸心理,而應立足于自己解題能力的提高。這種能力概括起來,就是“讀懂信息—整理信息—篩選信息—使用信息”的一般性本領,面對一道看來面目全新的考題,先不要怕它,靜下心來讀懂題意,理出頭緒,運用自己掌握的化學基礎知識積極求解,這即所謂以不變應萬變。
二、把握復習內容——形成“三點”構織網絡的化學知識體系
首先,緊扣考點不離綱。
所謂考點,指的是國家考試中心編制的《全國高考化學科考試說明》(即考綱)所規定的考試范圍。復習伊始,我們就將復習計劃印發給學生,這份計劃確定了首輪基礎知識復習的安排,以考綱規定的化學基礎知識“五大塊”為綱目統攝各冊課本,把各章分別納入包容它的大塊之中,形成知識構架編排復習體系,但仍以課本為依托按章復習。每章教材復習之初,又將考綱對該章內容規定的考點編織成教學目標印發給學生,使其成為貫穿全章復習始終的脈絡。
其次,圍繞熱點勤查練。
所謂熱點,指的是歷屆化學高考反復測試的知識要點。例如以阿伏加德羅常數為基準及物質的量為中心的各種化學量的推斷與比較,判斷離子方程式的正誤,離子濃度大小的比較,pH值的計算,離子大量共存的判斷,原子內各微粒數目的推算,鍵型與晶型的判斷,反應速度的推算,可逆平衡移動方向的判定,電極反應及析出物質的分析、計算,無機離子檢驗,有機物衍變關系等等,大約有27項知識點、鏈、塊,幾乎是年年必考的熱點問題,而且主要在第Ⅰ卷中出現。為了突出熱點,每章教材復習之初,我們除了印發考點外,還編織了以熱點為骨干的知識體系表解及圍繞熱點展開的自學思考題來引導學生;這些思考問題還成了教師課堂歸納知識要點的提綱。至于每章檢測題和綜合訓練題里的第Ⅰ卷客觀試題,則側重編用熱點知識的選擇題,與歷屆高考題接軌。
再次,突出難點重講評。
所謂難點,指的是學生在明確考點、掌握熱點過程中所遇到的知識障礙、理解疑難和易混淆之處。高考復習容量大、內容廣、時間緊,平均使用力量既不可取也不可能。因此,我們注意從學生認知的實際出發,舍得在熱點里的難點問題上花時間、下功夫,以保證學生腦海里構建的知識體系脈絡暢通,統攝自如,啟動靈活。具體的做法是在基礎復習階段,我們及時掌握學生課前自學和平時練習時存在哪些障礙,然后在知識要點分析歸納課和練習評講時,通過階梯思考、師生討論或思維點撥等手段,幫助學生清除這些障礙。
三、講究復習策略——正確處理好三種關系
化學教師所要采取的策略較為重要的是處理好三種關系:落實知識與訓練能力;統一要求與分層指導;廣集信息與限量用題。
其一,正確處理好落實知識與訓練能力的關系。
在復習訓練中,如何針對高考題的特點處理好落實知識與訓練能力的關系呢?我們采取的策略是“知能兼顧,互相滲透,不同階段,有所側重”。在基礎復習階段,我們把復習重點放在雙基知識的落實上。不過,每當要求學生系統地鉆研課本時,很注意指導學生怎樣自學;每當要求學生掌握知識要點和知識規律時,很重視引導學生運用比較、分類、歸納、演繹的思維方法;每當要求學生掌握實驗知識時,又強調學生對許多實驗儀器、藥品、操作的特點進行再認識。所有這些,都滲透著學生自學、思維、觀察和實驗能力的訓練。到了綜合復習的階段,重點轉移到能力訓練時,我們并沒有忽視組織學生對已學知識的系統復查;每當剖析某一道能力題時,都忘不了提示學生注意解題時借助了哪些基本知識,把這些知識要點再次進行強化。
其二,正確處理好統一要求與分層指導的關系。
化學高考的考綱和考卷,對于每個考生的要求都是統一的,然而,一所學校、一個教學班里學生的化學水平有高有低,因此高考復習不可能也不應該一刀切。對此,我們采取的策略是“整體要求,分層指導,抓住兩頭,帶動中間”。每個復習階段,每一知識單元,我們都提出教學目標,從中等程度的學生水準出發,安排復習時間和內容,規定訓練題量;統一要求每位考生都用考綱來規范和檢查自己,努力爭取達到復習目標。然而,面對不同層次的學生,對其達標程度和訓練量,不作統一的規定;個別輔導時,側重于抓強、弱兩頭的層次。
綠色化學是以綠色思想為基礎,通過化學分析理論和研究原則,分析綠色化學研究的相關內容,明確綠色未來的發展趨勢和方向。加強綠色化學產業技術人才的培養,配置良好的技術研發團隊,不斷提升綠色化學應用發展效果,盡可能的提升綠色化學的應用,改善化學技術的研發過程,提升綠色化學應用效果,完善資源的循環理論標準,提升污染物的排放和綠色處理,加強與國外技術的相互交流水平,向優秀的綠色化學研究技術方式學習,引進優秀的綠色化學研究技術方法,實現本國中綠色化學生產工業水平的快速提升。[2]
綠色化學是以化學反應、溶劑、催化劑等反應技術,通過綠色方式,提升新合成技術的研究效果。特別是催化過程。新化學研究中包含生物資源的轉化、新反應條件的利用,無公害介質資源的研究等等。根據綠色化學產品的設計,逐步提高研制技術水平。
二、綠色化學的研究趨勢對象
1.原材料的綠色化研究
綠色化工研究生產是降低產品中的毒性問題,改善安全環保效果,完善人類的安全生活環境,提升化工產品的無公害生產水平。
2.化學反應綠色化應用
化學綠色反應的管理需要服務綠色需求標準,根據經濟原子性標準,即最大限度的提升廢物的排放效果,改善周圍環境水平,以良好的選擇標準價值,提升選擇規范性效果,實現在綠色化學選擇上的立體規范性。[3]
3.生產產品的綠化發展
生產產品需要綠化發展模式,逐步提升人身基本安全建設,完善化工產品的安全水平。例如,采用降解劑、除垢劑、殺蟲劑等,使用可以降解的塑料制品,綠色燃料、綠色涂料等。隨著現代科技的快速發展水平,越來越多的存在污染性化工產品被取代,綠色產品受到現代綠色環保化工發展的需求。目前,化工生產中,常常使用具有腐蝕性的化學材料作為催化劑,催化效果較好,但會對環境產生嚴重的腐蝕性問題。而采用仿酶催化劑、水溶催化劑可以有效地達到催化的目標,減少催化后造成的各種腐蝕問題。
4.溶劑的綠化作用
溶劑的綠化發展是以有效分離為技術標準,通過介質作為分離,提高溶劑的有機合成效果。但在反應過程中會產生有機化合物,引發臭氧的形成,造成水資源污染環境的產生。需要對溶劑進行研究,加強綠化溶劑的研究分析。
5.化學綠化的設計
利用計算機應用完成化學綠化的輔助設計,首先需要建立良好的化學反應資料庫標準,利用計算機化學反應組合方式,確定實際原材料使用方式和標準,搜尋產物的目標反應結果,利用計算機模擬分析化學綠色反應結果,確定適合的化學綠色反應效果。根據目標產品的基本原則,準確的分析產物實際的化合原料,確定預定的原料標準內容,對相關反應路線和實際環境效應進行準確的分析,從中選取最佳途徑進行分析。
6.綠化技術的合成
根據實際綠色化學合成技術,準確的分析有毒害物質的有效使用效果。采取合理的非物質化學方式,利用多環境效應,逐步改善化學產品的實際選擇效果,降低產品的整體能耗。按照實際常溫水平,常壓標準,分析電化學實際潔凈中的各種優勢,確定綠化技術合成效果。
三、綠化技術的新技術和新工藝方式
1.催化技術
催化技術是不斷加強實際有效反應效果,大力加強化學反應的高效應用選擇性,對實際的轉化率水平進行合理的分析,逐步提升產品的整體質量,降低成本的同時消除產品的副作用,減少可能出現的各種污染,最大限度的完善各種資源的保護水平,實現對生態有效環境的保護作用,這是綠色化學整體研究的重要方向。
2.生物化學技術
生物化學技術利用現代生物科學技術應用,逐步提升高新技術水平,大力開展生物技術的食品、藥品、能源、化工技術的整體應用效果。按照最大有效特征性水平進行綜合生物資源的快速利用,實現生物化學的有效節能,改善清潔生產水平,實現化工技術的整體生物化工過程。生物化工過程中包含基因化工技術、細胞化工技術、酶化工技術和微生物加工技術。
3.超聲化工技術的研究
超聲化工是利用現有的化學試劑,準確的分析聲學、化工學的相互融合效果。通過分析聲學技術的變化原理,準確的分析實際有效提升整體反應的選擇過程,增加化學整體反應速度,加強化學反應速率和生產率,實現能好的有效降低,實現整體廢物的快速排放,改善化工綠色的多元化技術分析,實現化學超聲技術的廣泛性應用。
4.膜工程化工技術
膜工程化工是利用膜分離技術、膜催化技術,通過分離的方式,實現成本低的化工工程,工程能耗較低,效率較高,污染小,有良好的回收效果。膜催化反應往往是超出整體平衡的反應,可以有效地提升整體反應的選擇效果,提升原材料的實際轉化作用,節約了資源成本,降低了污染。磨技術的快速應用是具有廣泛應用價值的。在化工產業、石油產業、環保產業、電子產業、醫藥技術產業等多種行業中進行發展和分析,提升高新化工綠色產業的快速發展。
化學實驗既是化學學科的基礎和靈魂,又是理解知識的重要方式,同時也是中考考察的重點內容。近年來,化學實驗探究題已成為中考化學學科的重要題型之一。實驗探究題既考察了學生對基礎知識和基本技能的掌握情況,又考察了學生分析問題、解決問題的能力。實驗探究題要求較高,區分度也很好,成為近年中考題的熱點,這給我們的教學提出了新的要求。為此,我們在教學實踐中應從以下幾個方面加以改進和完善。
一、上好實驗課
在實際教學中,往往為了省事,在講到實驗時,僅停留于“紙上談兵”,“講”實驗,“畫”實驗。有時實驗“畫”都懶的畫,直接用課本投影或讓學生看課本圖示。這就使得學生是索然無味“聽”實驗,“背”實驗。對實驗中提出的問題,不是通過觀察實驗現象得出結論,回答問題。而是聽老師“說”現象,記現象,得結論。因此,在實際教學中上好實驗課非常重要。我們盡量將實驗課放到實驗室進行,邊做實驗邊講解。必要時實驗讓學生自己動手做,問題讓學生自己提。讓他們自己從實驗中尋找答案。這樣效果會很好。這既體現現代學生的特點,又能培養學生的能力。同時,借助實驗可以強化學生對基礎知識的理解,提高實驗能力。
二、遵循課程標準但是不拘泥于教材,對教材中的探究性進行創新。
中考考試說明中明確提出,化學學科考試內容嚴格遵循課程標準的前提下,編制試題,活而不偏,適度開放。加強以實驗探究為核心的科學探究活動的考查。這就要求我們在實際的教學過程中利用好教材中的活動與探究。由于教材中的化學探究性實驗內容的時間緊。教師在教學過程中可以針對探究性實驗內容有所側重,選擇具有代表性的實驗重點突破并有時創新。用來測定空氣成分的方法很多,如圖1所示是用紅磷在空氣中燃燒的測定方法。
圖1圖2
實驗過程:
第一步:將集氣瓶容積劃分為五等份,并做好標記。
第二步:點燃燃燒匙內的紅磷,伸入集氣瓶中并把塞子塞緊。
第三步:待紅磷熄滅并冷卻后,打開彈簧夾,發現水被吸入集氣瓶中,進入集氣瓶中水的體積約為集氣瓶總容積的1/5。
請回答下列問題:
(1)集氣瓶中剩余的氣體主要是。
(2)實驗完畢,若進入集氣瓶中水的體積不到總容積的1/5,
你認為導致這一結果的原因可能是、
(3)某同學對實驗進行反思后,提出了改進方法(如圖2所示),你認為改進后的優點是:。
將課本實驗進行改造和創新,可以培養學生綜合運用知識分析問題和創造性解決問題的能力。使學生對知識的理解產生“質”的飛躍。為學生做好實驗探究題打下堅實的基礎。
三、轉變教育思想,更新教學理念。
新課程理念強調:基礎教育的任務不僅是傳授知識,更重要的是讓學生改變單一的接受性學習,掌握科學的學習方法,通過研究性學習、參與性學習、體驗性學習和實踐性學習來掌握科學知識。新課程理念要求打破以講授、灌輸為主的教學方式。使用體現學生參與合作,師生互動,探究創新的教學模式。努力引導學生自主專研,鼓勵他們求異創新,主動構建自己的知識體系。但是很多老師仍按傳統的教學思想去教學,對新課標準的要求視而不見,在實際教學中仍是以講授、灌輸為主教學方式,把自己放在了主題地位。以下是我聽一位教師的課堂片段探究CO2與水的反應實驗。
老師:取兩支試管,在A試管中加入2ml蒸餾水,滴入2滴紫色石蕊試液。問學生石蕊試液顏色是否改變?
生:沒變色,仍為紫色。
師:在試管B中加入幾小塊石灰石,再加入一定量的稀鹽酸,迅速塞上帶導管的橡皮塞。將導氣管伸入試管A的溶液中。大家觀察一下紫色石蕊試液顏色是否變化了?(演示實驗)
生:紫色石蕊試液變成了紅色。
師:紫色石蕊試液為什么變成了紅色?(紫色石蕊試液遇酸變紅色)
生:因為二氧化碳與水反應生成了碳酸。
師:給試管A加熱至液體沸騰,大家觀察一下顏色是否有變化?
生:紅色又變成了紫色。
師:紅色為什么又褪去了?
生:A中沒有碳酸了。
師:碳酸是否穩定?
生:不穩定,受熱分解了。
[板]CO2+H2==H2CO3
H2CO3CO2+H2O
這樣的實驗探究乍一看進展非常順利,而且師生雙邊活動、課堂氣氛都很好。若仔細分析不難發現,實際上仍是老師起主體作用。實驗是老師做的,問題是老師提的,現象也是在老師提示下學生回答的。這樣的教學實際上還是傳統的灌輸式教學。就像現在市場上銷售的感冒藥—感冒膠囊,換成的氨酚烷胺那敏膠囊,從外觀名稱看,好象是新藥,實際仍然是以前的老藥。而新課程理念提倡的是學生參與合作,師生互動,探究創新的教學模式。這就要求我們改變傳統的講授灌輸式教學,變成師生先一同進行原理學習,然后由學生自己尋找裝置,師生共同設計實驗,然后學生自己親自操作。實驗結束后進行交流與討論,總結出實驗結論。這樣可以真正體現學生的主體地位。讓學生在快樂中學習,在實踐中獲得知識。同時提高學生的實驗操作能力。
四.聯系現實生活
新課程標準的理念是由過分注重學科系統知識的化學課程向貼近社會、貼近生活、體現STS教學思想的化學課程轉變。近年來的中考題注重體現化學學科的實際應用研值和學科特點,體現化學與社會、生活的緊密聯系。因此,在教學實際中,要足于學生發展和實際需要,將生活實際與物質的性質及變化聯系起來,引導學生發現問題,對問題進行探究,從而獲得化學知識與經驗。
生活中,處處是化學,留心身邊的生活現象,把教學研究的視角延伸到生活當中去,豐富多彩的生活為課題設計提供了豐富的資源。
例如:(徐州市2008中考)2008年春季,特大暴風雪襲擊了我國南方地區,在抗擊暴風雪的戰斗中,融雪劑發揮了—定的作用。小明現有一包某公司生產的融雪劑,已知它由碳酸鈉、氯化鎂、硫酸銅、氯化鈉中的一種或幾種物質組成。
[提出問題]該公司生產的融雪劑到底含有什么物質呢?
[查閱資料]含鈉元素的物質在酒精燈的火焰上灼燒時會產生黃色火焰。
[實驗探究]下面是小明設計的探究實驗,請你幫他完成。
實驗操作
實驗現象
結論
①取少量融雪劑,加水溶解
得無色溶液
不含物質
②另取少量融雪劑,滴加稀硫酸
無明顯現象
③向該融雪劑的水溶液中滴加氫氧化鈉溶液
出現白色沉淀
④
含有氯化鈉
[反思和評價]
(1)寫出③中反應的化學方程式。
(2)融雪劑融雪的原理是。
(3)使用融雪劑有很多危害,例如會腐蝕道路、橋梁。請你再舉一例。
總之,在化學教學中,教師要在新課程標準的指導下運用多種教學方式和手段不斷完善自己的教學。在實驗探究教學中切實從有利于學生身心發展的高度,提高對化學實驗探究教學重要性的認識。加強對化學實驗探究的教學研究,努力提高化學實驗探究教學的質量。
參考文獻:
1、開發學生智力是全面貫徹黨的教育方針的需要
我們教育的總目標是使學生在德、智、體、美、勞諸方面都得到發展,智育即包括化學實驗知識技能的傳授,又包括開發學生的智力。有人認為智育就是傳授知識,這顯然是把“智”當作“知”來理解了,這是不全面的。人無知識不行,但光有知識沒有智慧更不行,有了知識不會用,知識就是僵死的東西。有了知識又有了智慧,才能舉一反三、觸類旁通、靈活運用,把實驗知識、技能轉化為實踐工作的創造性能力,因此,實驗教學中須注意開發學生的智力。
2、開發學生的智力,是培養社會主義經濟建設科技人才的基本措施
近幾十年來,由于科學技術的飛速發展,反映科技成果的科學知識也在不斷的更新換代。由于新的知識層出不窮,學生畢業后必然會遇到他們所不熟悉的新科學應用技術、新的發現、新的成果,那時,他們必須發揮自己的智慧去弄懂、掌握、應用它們。因此,只有認真重視開發學生的智力,才能使學生面向現代化、面向世界、面向未來。
3、化學實驗教學對開發學生的智力有其獨特的優勢
化學實驗這門課程是通過教學活動使學生把學到的理論知識在實踐操作中進行論證,使理性認識轉化為感性認識,并在感性認識過程中,通過實驗技能知識的積累和獨立思考,不斷豐富觀察力、想象力及分析問題和解決問題的能力,使其智力得到開發。例如,在乙醇制備乙醚的實驗中,學生已知副產物有乙烯生成,但副產物是怎樣產生的呢?學生在實驗過程中觀察發現得知:反應首先是乙醇與濃硫酸作用,生成硫酸二乙酯,反應伴有放熱。然后乙醇進一步與硫酸二乙酯在加熱條件下作用生成乙醚,但如果反應時溫度過高,則硫酸二乙酯分解生成乙烯,同時伴有碳化副反應現象發生。
這是學生在掌握乙醇加熱生成乙醚的基礎上,在實驗中通過觀察得出新的理性認識,使其智力得到鍛煉。
二、在實驗教學中開發學生智力的方法
1、要加強“雙基”教學,為開發學生的智力奠定基礎
智力和知識、兩者是緊密相連的。如果一個人對客觀事物一無所知,就根本談不上有什么分析問題和解決的能力。從這個意義上來說,缺乏一定的知識,就會阻礙學生智力的開發,因此,要開發學生的智力,教師就必須加強基礎知識的教學和基本技能的訓練。從化學實驗這門學科而言,就必須通過課堂理論課的教學,把反映客觀物質本質性的知識,通過實驗,使學生獲得的理性知識,在實驗中加以檢驗,并對實驗中的問題加以分析解決,達到智力開發的目的。要完成這個任務,教師在教學過程中就要注意講練結合。所謂“精講”就是畫龍點睛地把實驗的重點、難點和實驗成敗的關鍵講清楚。“練”就是根據教學目的,精心安排設計各種實驗內容,培養學生運用知識的能力。
2、堅持啟發式教學方法,為開發學生智力創造條件
近幾年來,我在化學教學實踐中為全面提高、培養學生的思維能力,實現素質教育的目標,在課堂教學中進行了啟發式教學模式的整體實驗,取得了良好的效果,大致可分為四個層次,現就一些感悟簡述如下:
一、導入要奇——興趣性。夸美紐斯說:“興趣是創造一個歡樂光明的教學途徑之一。”教師通過創設一定的學習環境,揭示該課知識的社會實踐意義,以喚起學生的學習欲望。這一階段可直接作為新課導入,也可以設計在新課導入和進入新知識學習之間的過渡,但它決不等同于導入過程,而是啟發式教學必不可少的重要一步,因為它直接牽動著學生發現、探索問題的興趣。如果教師通過導課能夠創設一種有趣的思維意境,從而刺激學生強烈的好奇心,無疑會使教學事半功倍,例如,在講氫氧化鈉的性質時,可以設計幾個非常有趣的實驗:(1)將氫氧化鈉固體放入熱水中,水會沸騰起來,為什么?(2)向盛氫氧化鈉溶液的兩支試管中分別滴加紫色的石蕊試液和無色的酚酞試液,觀察顯示的顏色。同學們帶著一些問題自己去認識、分析、概括評價一下,這樣一定能激發學生的思維主動性。
這一階段,從教育教學目標上,否定了以傳授知識為目標的注入式教學,變教師講授知識為學生探求知識,把教學的基點定位在發展思維和培養能力方面。從教學內容上講,教師創設的情境和顯現的內容,必須和教學的重點內容相關聯,但最好不要是結論性的答案,而是在基本結論的一定范圍內,留有余地,以便充分發展學生探索問題的能力。從教學結構上講,這一階段以學生觀察、聯想活動為主,教師通過媒體顯示或實物顯現,激發學生學習的興奮點。
二、精講點撥——科學性。通過啟發式教學模式的第一階段,學生基本上都能進入有意義學習的心理過程,但千萬不要認為直接講授知識的時機已經成熟,否則,將截斷學生的思維和能力發展過程。教師應當承接第一階段給學生呈現的與教學重點相關聯的內容,通過精要、生動的講解,由此及彼,由表及里,引導學生逐步接近知識結構。對于知識的講授,無須講求立論、講解、分析、小結的完美程序。要知道這種完美的程序,只對教師“完成任務”的自我感覺有用,甚至是一種變相的對學生不負責任。教師必須把主要的精力放在捕捉學生學習的障礙和思維的靈感方面,并及時開導啟發。激發學生學習動機,讓學生沿著思維的階梯,在教師有效的引導下,自覺地發現、掌握知識,從而調動他們潛在的勇氣、膽識,培養他們的能力。在教學結構上,該階段表現為通過教師的非定性講述,勾勒出知識結構的模糊概況。學生在形式上是被動的,但在思維活動中,仍然居于有意義的主動地位。在這一教學階段,教師通過講解,勾勒出知識結構的輪廓,教師處于主導角色的位置。教師若要成為“主導”,重點應放在如何啟發學生的“學”上。那么,教師必須轉變備課只熟悉教參和教材,上課“照本宣科”的輕備課,重授課的教學思路,確立重備課,活課堂的教學思路。教學大綱和教材所規定的教學內容,僅僅為教師提供了教學的基本線索,教師在備課過程中,不僅要熟悉教學內容,而且要著重掌握教學大綱所規定的學生的認知和能力培養目標。圍繞這一目標,廣泛搜集現實的材料,設定使用的媒體和教學方法,并使之與教學內容有機結合。扎實、科學、全面的備課,將會使課堂教學厚積薄發,游刃有余。從這個意義上看,教師備課的工作量要遠遠超過上課的工作量。
三、巧設疑問——思維性。古希臘教育家亞里斯多德講過一段名言:“思維自驚奇和疑問開始”。日本的課堂提問研究者把提問分為兩大類。一類是“徒勞的提問”;另一類是“重要的提問”,而區別兩者的重要標志,就是看提問是否有效地發展學生的思維能力。設疑應由淺入深,由具體到抽象,先感知后概括,亦即從實驗事實入手,去歸納概括某種結論或道理,以實現學生由“學會”到“會學”的轉變。
1.1教育領域
隨著虛擬技術的發展和教學要求的不斷提高,虛擬技術已進入教育領域,并且已成為完成教育工作的一種有效方式。例如利用化學教育軟件,展示化學實驗的流程和結果。學生可以通過使用該軟件,了解和掌握整個實驗過程,然后再進行實踐操作。這樣,既可以減少實驗的危險性,又可以提高學生的學習興趣和效率,減少不必要的浪費。再如利用物理教學軟件,開展“歐姆定律”的講解,其效果生動,且學生便于理解。
1.2生物制藥領域
虛擬技術在生物制藥方面的應用主要是在藥物的設計階段:采用相關的分子設計軟件,設計藥物小分子,模擬小分子與受體的相互作用,預測小分子的生物活性、毒性、排泄、吸收、代謝途徑、代謝物及其各類性質。目前,這種藥物設計模式已被國際專業制藥公司在研發新藥時采用,并與實驗相結合,以達到減少研發消耗,提高研發成功率的目標。1.3醫療領域虛擬技術在醫療領域的應用主要有:手術培訓、手術模擬、醫學影像檢查和臨床診斷。已經報道的“上海交通大學附屬第九人民醫院骨科專家成功完成真正意義上的3D打印骨盆重建手術”,是虛擬技術在醫療領域成功應用的又一案例。
2、化學信息學
化學信息學的研究領域并未經過刻意界定,很多化學家在各自不同的研究領域中力爭發展和采用計算機的方法來處理大量涌現的化學信息,建立化合物的結構與性質的關系。在20世紀60年代,化學信息學的發展已初見端倪,到了70年代開始出現了颶風式的發展。因此,相關的化學信息學的定義有多種。
比較典型的有以下一些論述。
(1)采用分子模擬和數據分析技術與高分辨圖形顯示組合,得到了令人驚訝的結果。因此,化學信息學是通過應用信息技術幫助化學家研究新問題、組織并分析科學數據,以研發新化合物、新材料的過程。
(2)很多人認為化學信息學是化學信息的擴展,它涵蓋了與化學結構、數據存儲和計算方法相關的領域,如化合物登記系統、在線化學文獻、結構-活性關系分析和分子性質計算[3]。化學信息學作為一個學科名稱來說是很新的,但我們可以體會到,它存在于我們周圍已經有了一段時間。不同的階段常會給出不同的化學信息學的定義。
所以,在討論這些不同觀點的時候,我們認為“化學信息學是一門應用信息學方法和計算機技術來輔助解決化學問題的學科”[4]這個論述更具有普適性。
化學信息學方法主要有三種,即基于數據、基于邏輯和基于原理。
(1)基于數據的方法建立和利用多種化學數據庫管理系統和化學數據庫中的數據。該方法主要的作用是在數據庫中獲得已記錄的相關信息。
(2)基于邏輯的方法利用已有的化學數據庫中的數據,并在此基礎上,利用歸納、推理和分類等方法將數據轉化為知識,并對知識實施有效的管理,以便于知識得到廣泛的應用。最終,能用于解決實際的化學問題。該方法適用于大量數據的處理,對象具有比較強的規律性。同時,它能解決數據庫系統不能解決的問題。
(3)基于原理的方法利用已有的量子化學的理論,對化學對象作相關的量化計算,并根據計算結果,研究對應的化學問題。該方法能從原理上解釋化學問題,但不適用于大批數據和大的體系的處理。在化學研究中,這三種方法相輔相成。對于不同的研究對象或不同的研究階段,采用對應的方法組合。
3、化學研究
化學是研究物質的組成、結構、性質和變化規律的科學。有機化學是研究有機化合物的來源、制備、結構、性質、用途和有關理論的一門學科,由于有機化合物都含有碳,同時以碳、氫化合物為母體,因此這門學科又可稱為“碳化合物的化學”或“碳氫化合物及其衍生物的化學”,隨著這門學科的發展,誕生出了高分子化學、元素有機化學等新學科,為合成染料、橡膠、纖維、藥物、塑料等有機化學工業建立了理論基礎。化學的研究內容主要可歸納為三部分:分子設計、合成設計和結構確定。利用相關技術設計具有特定功能的化合物即為分子設計[5];利用相關技術設計特定化合物的合成路線即是合成設計;結構確定包括兩部分:結構解析和譜圖模擬。結構解析是根據已有的化學譜圖,推測對應的化學結構。譜圖模擬是基于化合物的化學結構,預測其化學譜圖。化學是重要的基礎科學之一,它也是一門建立在實驗基礎上的科學。在化學研究中實驗和理論這兩方面一直是相互依賴、彼此促進的。化學是一門古老而歷史悠久的科學,它的研究模式為靈感、經驗和實驗(見圖1)。長期實驗數據的積累,為現在和今后的化學研究提供了寶貴的財富。截至2013年12月,已有記載的小分子化合物達7600多萬個,化學反應約5580萬個。要有效應用如此大量的研究和實驗數據,只有采用信息技術才能實現。在此,我們提出了化學研究的現代模式,即在化學研究的傳統模式中融入虛擬技術(見圖2)。分子設計是化學研究的內容之一。傳統模式的分子設計流程如圖3所示,某種化合物的性質,通常是在得到化合物之后,經過實驗測試才可獲得對應的性質。現代模式的分子設計流程如圖4所示,化合物的性質,可以用相關軟件預測獲得。根據獲得的預測結果和經驗,決定是否要合成該化合物。圖3和圖4中的分子設計流程顯示,兩者的差異主要在合成之前。傳統模式在合成之前的分析工作僅以文獻信息作為判斷依據。而現代模式,既以文獻信息作為判斷依據,又以軟件預測結果作為分析判斷依據。從原理上講,采用現代模式合成的化合物,其符合需求的成功率要高于傳統模式,研究過程中產生污染的幾率要比傳統模式的低。
“從歷史發展來看,教師是隨社會進步而誕生的職業,教師素質的提高是社會進步的標志,社會的持續進步會導致教師素質的不斷提高,從而推動社會的持續發展。”1世紀將是一個相當重視生命與化學的時代,化學在日常生活中的重要性日趨明朗,人類對化學的求知欲也愈強,這種時展所帶來的沖擊力,提出了對化學教師的更高要求,“一個講臺,一段人生”,是講人類的教學活動便是一步復雜的人生史,是通過教師的精神活動和實踐行為來實現的。我們把人的各種發展的心理和生理因素的總和。稱之為“素質”。那么,中學化學教師到底要具備什么樣的素質呢?作為化學教師,這是我們應該迫切要面對的問題。
一、高尚的道德風貌
(一)要樹立崇高的職業道德
職業道德是整個社會道德體系中的重要部分。職業道德是人們在職業活動中處理個人與個人之間,個人與社會之間的關系的行為規范的總和,它是一定社會或階級對從事一定職業的人的所提出的道德要求,是社會道德在職業活動中的具體表現。職業道德隨具體行業不同而不同,在社會主義市場經濟條件下,競爭和冒險沖擊著各行各業的人群,教師的職業道德是教師素質的基礎和重要組成部分。
“一個不熱愛自己職業的人,他是永遠也干不好自己的工作的”,很多人都會有同感。只有當你熱愛自己的職業,并把你全部的精力都投入到你的工作中去,你才會成功,也因此而實現你的價值和為社會做出貢獻。曾有一位老教師這樣說道:“如果我有五次生命,我愿在講臺上站三百年”,這句話把教師的全部感情和價值觀都概括在里面了,那就是:熱愛本職工作、忠于職守;對社會負責。對人民負責;保證工作質量,對技術精益求精;團結合作,共同進步。
(二)樹立良好的美德
千百年來,社會美德就在“家庭”與“事業”之間留下過許多的話題。社會是人的“事業”與“家庭”的集合體,作為教師,在學校里要充當教師、同事、朋友等角色,在家庭又要充當父母、兄姐、兒女等角色,怎樣完美的充當這些角色呢?“家有老小,尊重關心長輩,教育培養下輩,和睦共處家庭;校有學生、同事,關心愛護學生,真情相處同事朋友”,這便是一種美德。我們相信,只有在“愛事業、為事業”與“愛家、為家”的辯證統一時,才能給自己帶來進步和發展。
(三)遵守社會公德
社會公德指的是社會公共道德。作為社會中的一員,你的言行舉止都會受到社會環境的制約和影響,反過來你的言行舉止也會反作用于社會環境,由于教師工作的最大特點就是以變化中的學生為工作對象,尤其是中學化學教師,其工作對象是15-18歲的青少年,這正是人生中身心變化最劇烈的年齡段,很容易接受新思想”,隨著改革開放的推進,各種思想也在相互滲透,面對復雜的社會形勢,我們的教師要身正為范,在社會公德方面作好楷模。
二、良好的認知能力
(一)捕捉、判斷和組織信息的能力
化學是一門基礎科學,有其自身的特點:化學是以實驗為基礎的科學;化學也是一門理論科學。化學的特點決定了在化學教學過程中,必須充分利用實驗這一重要的教學方法,同時也要傳授和掌握抽象的化學概念、基本理論。在中學教學中傳播知識的途徑,有93%來自課堂教學,要把化學中千變萬化的東西傳授給學生,中間有一個信息傳遞的過程。一位化學教師應該把有關信息,通過“捕捉——判斷——組織”后,采用一定的教學手段——模型、幻燈片、錄像教學帶等,把知識從“分散”到“集中”地傳授給學生。
作為化學教師,在捕捉、判斷和組織信息時,不妨從以下幾點人手:創設問題情境;激發學生動機;架設知識橋梁(一股是通過化學實驗):組織解決問題;重復知識訓練;改組知識結構:智能創新應用。
(二)敏銳的感受和理解能力
1對前沿知識的敏銳感受和理解能力
“近代的化學(或為科學的化學),其奠基的時代大約在18世紀中期到19世紀初期,自9世紀60年代元素周期律和19世紀到本世紀20年代電子、原子核的發現及有關理論的創立,到現代化學生命時代”,在只有150年的跨度里,化學這門學科的發展經歷了改頭換面的變化。在如此快的發展步子中,我們的化學教師的那種“一本教案為一輩師”的思想落伍了。所以,我們的化學教師在教書育人的時候,仍要不停的學習和掌握新知識,并把這些新知識應用到教學中去。
2對教學改革的敏銳感受和理解能力
教學改革包括以下熱內容:課程標準改革;教材改革;教學方法改革;教學評價改革等。作為化學教師,應該準確地把握改革的方向,并認真、有效地執行,為把現代化學教學推向一個新臺階而努力——即實現化學教學現代化。
(三)正確把握并設計課堂教學情境的能力
在課堂教學中,教師并不是只要把要講的東西從一而終地講完就行了,教師除了需要認真地教,還需要調動學生的學習積極性去主動的學,也就是說在教學活動中教師與學生要相互起作用(即“雙邊活動”)。特別是化學課,一個化學反應規律可以引導許多的化學反應,如何在課堂中把這么多的化學反應都讓學生牢牢掌握呢?這就需要教師在教學過程中,通過設計自己的教學情境,比如說設問、比喻、演示實驗等,把學生帶到一種良好的氛圍中提高教學效果。現代教學在這方面的研究,稱為“師生共振教學”,也就是說,課堂里教師在教,學生在學的過程中,充分發揮學生與教師的互動作用,讓學生參與并“動”起來,使其身心都受到影響。
(四)廣博的知識
實際上每類知識之間都有一定的聯系的,就像自然界中由于萬物之間相互作用,便有了生靈,未來社會的發展也是這樣,它要求自然科學、社會科學和科學技術的不斷融合,知識是包含在人的思維里的,廣博的知識能開拓人的思維:“從思維角度分析,它能夠促進人的描述能力、推理能力、實驗能力、領悟能力、創造能力。以及觀察、記憶、復述、表達、演繹、歸納、類比、判斷、假說、操作、分析、應變、總結、感受、理解、內化、遷移、設計、抉擇等各方面的能力”。教師要把知識傳授給學生,就要設計很多的情境,這就需要有比較全面的知識。學生也希望自己的老師象一部百科全書,在那里有取之不盡的精神食糧。
1廣博的化學學科知識。主要包括化學專業的知識體系;化學實驗理論知識;化學史知識;化學方法論知識等。2廣博的相關學科知識。主要包括物理、數學、生物、地理等理科方面的知識:較高的語文水平(主要指語言表達能力):正在發展的其它學科知識——計算機技術和多媒體軟件程序方面的知識等。
3寬厚的教育科學理論知識。主要指教育學、心理學、教材教法、教育史等方面的知識。
4一定的哲學知識和邏輯知識。
(五)教學管理和教學研究能力
1教學管理能力
教學管理是圍繞教學活動展開的,一名優秀的化學教師,應該具有:準確掌握學生情況能力;對教學效果進行測量和評估能力:總結教學經驗的能力等。
2開展教學活動的能力
也就是說要具備開設選修課及課外活動的素質和能力。
3具有一定的業務研究的能力教育的發展進步,需要教育的革命。作為化學教師,需要在教學工作中不斷地總結,對當前化學教學中普遍存在的問題進行開拓性研究分析,并能撰寫具有一定理論水平和價值的論文著作或科研報告,這既促進了現代教育的進步和發展又提高了化學教師的自身的素質。
(六)藝術教學能力
教育是一門極其深奧的藝術。古有“潛移默化”、“因材施教”,就講到了從內容、對象、特點到施教的方法都有教育藝術。同樣的內容,不同的教師去教,其效果往往是不一樣的,中間就在于一個教育藝術的問題。在教學過程中,創造性的采用審美教育和藝術熏陶的方法,會讓學生產生美的感受,從而誘感,產生共鳴,最后在愉悅中受到教育,獲得知識。
教育藝術強調以下幾點:要善于引發教育藝術審美的:要善于構制教育藝術審美的磁場;要善于選用教育藝術審美的刺激性:要善于進行教育藝術審美的哲理概括;要善于形成教育教育審美的意境:要善于促進教育藝術審美意象的延伸。這種教育藝術,直接體現在課堂教學的講授藝術上:講授的引人入勝;典故的妙趣橫生;語調的引抑揚頓挫;語言的生動幽默等。藝術教學可以使學生百聽不厭,專心聽講,興趣倍增,思路活躍:認真投入,積極思維;師生感情融洽。
三、健康的身體素質
身體素質應該包括生理的和心理的,一個身體健康的人,除了要有強健的體魄,還應該有健全的心理。強健的體魄是完美的心理素質的載體,而人的心理在牽動人的感情時,又會影響代人的行為。作為化學教師,擁有強健的體魄,這是他勝任工作的前提,但教師既要面對自己的學生,在做“平凡人”的同時又要擔任教書育人的重任,在復雜多變的行為中,對教師的心理素質也是嚴峻的考驗。
(一)參加健康有益的文體活動
對于一個化學教師來說,強健的身體和有益的文體活動。能直接或間接地有助于教學:充沛的精力,能為高強度的工作注入生命力:而有益的文體活動,能為學生和教師帶來交流和合作,融洽師生感情。
(二)要有強大的精神力量
“不以物喜,不以己悲”,就是我們的教師不要受環境的制約,要對自己充滿信心。同時還要有自尊,尊重自己的學生,尊重自己的職業。當有了自信和自尊,就有了責任感和事業心,它用靈魂支撐著你的工作和生活,并伴你不停地追求和進取。