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無機化學的研究對象

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無機化學的研究對象范文第1篇

關鍵詞:配位化學;無機化學;配位化合物;研究方向

一、配位化學的起源與研究范圍

配位化學是在無機化學基礎上發展起來的一門邊沿學科。它所研究的主要對象為配位化合物(CoordinationCompounds,簡稱配合物)。早期的配位化學集中在研究以金屬陽離子受體為中心(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”。第二次世界大戰期間,無機化學家在圍繞耕耘周期表中某些元素化合物的合成中得到發展,在工業上,美國實行原子核裂變曼哈頓(Manhattan)工程基礎上所發展的鈾和超鈾元素溶液配合物的研究。以及在學科上,195l年Panson和Miler對二茂鐵的合成打破了傳統無機和有機化合物的界限。從而開始了無機化學的復興。

當代的配位化學沿著廣度、深度和應用三個方向發展。在深度上表現在有眾多與配位化學有關的學者獲得了諾貝爾獎,如Werner創建了配位化學,Ziegler和Natta的金屬烯烴催化劑,Eigen的快速反應。Lipscomb的硼烷理論,Wnkinson和Fischer發展的有機金屬化學,Hoffmann的等瓣理論Taube研究配合物和固氮反應機理,Cram,Lehn和Pedersen在超分子化學方面的貢獻,Marcus的電子傳遞過程。在以他們為代表的開創性成就的基礎上,配位化學在其合成、結構、性質和理論的研究方面取得了一系列進展。在廣度上表現在自Werner創立配位化學以來,配位化學處于無機化學趼究的主流,配位化合物還以其花樣繁多的價鍵形式和空間結構在化學理論發展中。及其與其它學科的相互滲透中。而成為眾多學科的交叉點。在應用方面,結合生產實踐。配合物的傳統應用繼續得到發展。例如金屬簇合物作為均相催化劑,在能源開發中C1化學和烯烴等小分子的活化,螯合物穩定性差異在濕法冶金和元素分析、分離中的應用等。隨著高新技術的日益發展。具有特殊物理、化學和生物化學功能的所謂功能配合物在國際上得到蓬勃的發展。

自從Werner創建配位化學至今100年以來,以Lehn為代表的學者所倡導的超分子化學將成為今后配位化學發展的另一個主要領域。人們熟知的化學主要是研究以共價鍵相結合的分子的合成、結構、性質和變換規律。超分于化學可定義為分子間弱相互作用和分子組裝的化學。分子間的相互作用形成各種化學、物理和生物中高選懌性的識別、反應、傳遞和調制過程。而這些過程就導致超分子的光電功能和分子器件的發展。

二、我國配位化學的研究現狀

我國配位化學的研究在前幾乎屬于空白。1949年后隨著國家經濟建設的發展,僅在個別重點高等院校及科研單位開展了這方面的教學和科研工作,60年代中期以前。主要工作集中在簡單配合物的合成、性質、結構及其應用方面的研究。特別是在溶液配合物的平衡理論、混合和多核配合物的穩定性、取代動力學、過渡金屬配位催化以及稀土和W、Mo等我國豐產元素的分離提純以及配位場理論的研究。除了個別方面的研究外,總體來說與國際水平差距還較大。

80年代后。在改革開放政策指引下,我國的配位化學取得了突飛猛進的發展。我國配位化學研究已步入國際先進行列,研究水平大為提高。特別在下列幾個方面取得了重要進展:

(1)新型配合物、簇合物、有機金屬化合物和生物無機配合物,特別是配位超分子化合物的基礎無機合成及其結構研究取得豐碩成果,豐富了配合物的內涵。

(2)開展了熱力學、動力學和反應機理方面的研究,特別在溶液中離子萃取分離和均向催化等應用方面取得了成果。

(3)現代溶液結構的譜學研究及其分析方法以及配合物的結構和性質的基礎研究水平大為提高。

(4)隨著高新技術的發展,具有光、電、熱、磁特性和生物功能配合物的研究正在取得進展。它的很多成果還包含在其他不同學科的研究和化學教學中。

我國配位化學的進展具有一系列特點。作為化學的重要分支領域之一的配位化學。在其學科本身發展的同時創造出更為奇妙的新材料,揭示出更多生命科學的奧妙。在研究對象上日益重視與材 料科學和生命科學相結合。在從分子進到材料合成的研究中更加重視功能體系的分子設計。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合。其功能體系組裝是一個更為復雜的問題。這時要求將正確的物種放在正確的位置(在與動力學有關的問題中,還要按著正確的時間)才能發揮應有的功能。高效、經濟和微量的組合化學的應用,將有助于分子合成和設計的實踐。

從超分子之類的新觀點研究分子的合成和組裝,在我國日益受到重視。化學模板有助于提供組裝的物種和創造有序的組裝,但是其最大的困難在于克服熱力學第二定律所要求的無序。這時配位化學家的任務之一就是和熱力學進行妥協。盡管目前我們了解一些局部的組裝規律和方法。但比起自然界長期進化而得到的完滿而言。還有很大差距。正如有了一群能分別演奏各種樂器的音樂家。若沒有很好的指揮。還不能演奏出一場滿意的交響樂。其原因就是缺乏有意識地進行組裝。對于組裝的本質和規律。有很多基礎性研究有待深入進行。

三、配位化學的研究方向

作為邊沿學科的配位化學日益和其他相關學科相互滲透和交叉。正如Lehn所指出。超分子化學可以看作是廣義的配位化學。另一方面,配位化學又是包含在超分子化學概念之中。配位化學的原理和規律,無疑將在分子水平上對未來復雜的分子層次以上聚集態體系的研究起著重要作用。其概念及方法也將超越傳統學科的界限。我國配位化學家在進一步促進它和化學內有杌化學、物理化學、分析化學、高分子化學、環境化學、材料化學、生物化學、以及凝聚態物理、分子電子學等學科的結合方面有了很好的開端。進一步的發展必將給配位化學帶來新的發展前景。

中醫是我國傳統、獨創的治療方式,但是,中藥制藥的制藥手段和方式正在突破傳統工藝,如中藥配位化學研究就是一個極有發展前途的新的研究方向。

我國幅員遼闊,資源豐富。經濟建設中有備方面的要求。還存在一些無人問津的薄弱領域,例如配位光化學、界面配位化學、納米配位化學、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用背景,具有開發成重大經濟效益的潛力。它的基礎和理論性研究也處在現代化學發展的前沿領域。對下一世紀我國化學學科的發展。必將產生深遠影響。

【參考文獻】

[1]翟慕衡.配位化學[M].北京:安徽人民出版社,2007-09

[2]李英華,呂秀陽,劉霄,柳葉.中藥配位化學研究進展[J].中國中藥雜志,2006年8月 31卷第16期

無機化學的研究對象范文第2篇

關鍵詞:無機化學;研究性學習;創新能力

無機化學是研究無機物質組成、結構、性質和變化規律的科學,是化學專業的一門非常重要的課程。在化學科學形成和發展的過程中,無機化學處于基礎和母體的地位,隨著學科融合與交叉,在此基礎上還衍生出了配合物化學、生物無機化學、無機材料化學等多個分支和學科。學好無機化學課程將為化學相關課程的學習奠定扎實的基礎[1,2]。傳統的教育體系中,多采用灌輸式教學模式,重結果、輕過程;重考試、輕能力。2011年教育部和財政部下發了“高等學校本科教學質量與教學改革工程的意見”,意見提出高等教育的根本任務是培養人才,提升人才培養水平必須要注重整體推進,始終堅持育人為本,各級政府和高等學校要把教育資源配置、學校工作著力點集中到強化教學環節、提高教育質量上來[3]。因此,傳統的教學模式不能滿足培養優秀人才的教學目標。研究性學習,是一種新的教學方式。它是指學生在教師的幫助、指導下,從自然現象、社會現象和自我生活中自主發現問題、探究問題,并在觀察問題、研究問題、嘗試解決問題的過程中獲取知識、掌握方法、提高能力的一種學習活動。隨著世界各國教育改革步伐的加快,研究性學習受到各國教育理論界和實踐工作者的重視,成為世界教育界研究的熱點問題[4,5]。南京師范大學無機化學教學團隊一直致力于課程教學方法、教學模式的研究與改革[6,7],至今已經進行了十余年的探索,近年來在研究性學習應用于無機化學的教學實踐中有一些心得體會。

1研究性學習的意義

1.1改變教師傳統的教學觀念傳統的教學中,教師教什么,學生學什么;教師教多少,學生學多少;教師處于主動地位,學生被動接受知識;教師注重專業水平的提升和課堂教學技能的培養,以及學生考試的成績,忽視學生的興趣、創造性及能力的培養。研究性學習提倡教師從關注“怎么教”、“教什么”到關注學生“怎么學”、“學什么”,讓學生主動參與、發現、探究知識,在研究中掌握知識,獲得能力,培養創新意識和創新精神。研究性學習還促使教師自己不斷學習、不斷總結,關注學科前沿,接受新知識和新方法,并滲透到課堂中,及時更新、豐富教學內容。在研究性學習中,教師要成為知識建構的促進者,教學方式的探索者,學生成長的引領者,新型師生關系的建設者。1.2引導學生對知識的自主建構每個學生都有表現自己獨立學習能力的欲望,研究性學習就是要培養學生自主學習、主動學習,完成對知識的自主建構,提高課堂效率。教師應該努力調整和協調各方面關系,幫助學生構建良好的自主學習平臺,樹立學習信心、培養學習興趣、提供學習條件、創設問題情境、教授學習方法。自主構建知識可包含發現問題、查閱文獻、團結協作、找尋方法、解決問題等環節。自主構建知識有利于發揮學生主體性和主動性,有利于學生由被動學習向主動學習轉變,激發學生興趣,促進學習積極性,增強相互協作能力,提高學習效率,訓練堅韌的意志,培養科學探索精神。1.3培養學生解決問題的能力和勇于探索的精神本科教育是高等教育的基礎和重要階段,對本科教學的重視有利于提高人才培養水平,促進學科發展、提升學校科研能力,推進高等教育的改革。在本科教學中開展研究性學習也是響應高等教育改革的號召,要求學生不拘泥于書本、不依賴于教師,鼓勵學生充分發揮自己的主觀能動性,獨立思考、大膽探索、勇于發現、積極體驗。通過研究中的學習,學生學會查詢資料、收集信息、分析問題、做出判斷,最終解決問題。在研究性學習中,學生也將孕育創新精神,發展思維能力,培養良好的個性品質。

2無機化學教學中研究性學習的開展

近年來,南京師范大學無機化學教學團隊通過實驗教學、案例教學和體驗教學等方式進行了研究性學習的滲透與開展。2.1實驗教學——透過現象看本質無機化學的研究對象涵蓋了整個元素周期表中的所有元素,涉及的物質結構類型多,化學鍵型復雜,化學反應多樣。盡管在很多高校無機化學的理論與實驗屬于兩門課程,但兩者不能脫節。以堿金屬性質為例,筆者設計了“鈉與不同水的反應”的研究課題,問題看似簡單,但實驗中學生發現金屬鈉分別和水、干燥的冰、濕潤的冰發生反應時,反應現象完全不同:鈉在水中迅速融成小球發生劇烈反應;在干燥的冰上開始不反應,后來融化和爆炸;在濕潤的冰上迅速融化和爆炸。可以看出,活潑金屬和水的反應背后還蘊含了很多無機化學的理論知識,結合書本內容與文獻資料,學生從晶體結構、主副反應、熱力學過程、動力學參數等方面對反應現象進行了解釋,透過實驗現象研究了不同條件下反應的本質,并完成了一份完整的研究報告。該方法的主要內容特點為:結合無機元素化學內容,進行元素性質的研究;根據實驗現象看出化學變化的本質,進一步理解無機化學理論知識。可以說該方法是理論與實踐的結合,現象與本質的統一。2.2案例教學——縱觀化學發展與進步化學的歷史淵源古老,從人類生活在地球上開始,大自然的許多化學現象,如森林失火、動植物腐爛、空氣和水等對物質的侵蝕就不斷刺激著人類的感官,在人類與自然相處和斗爭的過程中,包括化學在內的自然科學開始萌芽。可以說在化學發展的歷史中,每一次重大或微小的發現都是人類在研究性學習的過程。因此通過人類認識化學的案例教學,既能傳授化學知識,又讓學生看到對化學的了解與認識并不是一蹴而就或一帆風順的,而是在前人的經驗與研究者的不斷探索與發現中產生的。以配位化學理論的建立為例[8],1798年法國化學家Tassaert將亞鈷鹽放在氯化銨和氨水溶液中得到橘黃色的鹽,其結構被認為是CoCl3∙6NH3。這個新化合物的發現對經典化合價理論提出了尖銳的挑戰,化合價已經飽和的分子CoCl3和NH3為什么還能生成穩定的化合物?人們做了很多實驗,發現該化合物中測不出三價鈷和氨分子的存在,按照經典化合價概念和鏈式理論都不能得到與實驗事實相符的結構。在近100年后的1893年,年僅26歲的瑞士年輕學者Werner發現往該物質中加入硝酸銀能沉淀出3個氯離子,再根據此類化合物的結構分析、電導研究等,進一步提出了具有革命意義的配位理論,奠定了現代配位化學的基礎,也因此獲得了諾貝爾化學獎。縱觀化學發展歷史,從氧氣的認識、周期律的發現,到飛秒光譜學、超分辨率熒光顯微技術的發展,無一不滲透著化學工作者不斷研究、發現與總結的過程。通過真實的案例,學生可以了解化學發展的重要階段,了解化學家為了認識新事物并掌握原理和本質做出的巨大貢獻,學習化學家研究問題的思路與方法。該方法的主要內容特點為:研究人類認識自然的過程,學習科學家探索化學世界的方法。2.3體驗教學——讓學生走上講臺選擇適當的課題讓學生走上講臺參與教學是引導學生自主構建知識、提高學生積極主動性的一個好方法。課題可以來源于跟無機化學密切相關的熱點問題和生活中的無機化學問題,如酸堿平衡與人體健康、生命元素及生物功能的關系,電池的種類與廢電池的危害,廢水中重金屬離子的去除等。教學流程為任務分配−組建小組−分組準備−課堂匯報−教師點評。教師會對每個課題進行初步介紹與指導,學生明確目標后分工協作、積極討論,用研究性學習方式進行課題研究。得出結論后,由各組指派同學走上講臺,用演示文稿、小實驗或演講的形式進行匯報,教師和同學可對該課題進行提問或點評。該活動充分體現了主體性、創造性、開放性、合作性和互動性的特點,學生不僅主動構建了無機化學知識,更在活動中鍛煉了能力,體現了價值。該方法的主要內容特點為:改變傳統教師講、學生聽的教學模式,讓學生成為教學的主動參與者,結合生活中的化學研究化學在生活中的應用。

3實施效果

筆者自2013年起在無機化學教學中開展了研究性學習的嘗試,從課堂表現、課后作業、學生問卷調查中逐步總結經驗,改進教學方法,優化評價模式,學生總評成績的考核標準如表1所示。在百分制的總評成績中,有80%的成績參考了傳統評價標準與模式(平時作業、期中測試、期末測試),20%的成績來源于研究性學習開展的各個環節(課題開展、研究報告、團隊合作)。為了考查研究性學習開展的實驗組班級在期末考試中的表現,筆者將2013-2014級化學專業學生的無機化學考試成績進行了比較(表2),可以看出實驗組班級平均分明顯優于未開展研究性學習的對照組班級平均分。由此可見,無機化學教學中研究性學習方式的引入不僅增強了學生的實踐與創新能力,同時對理論知識的學習也起到了較好的促進作用。因此,該方法在無機化學及相關學科的教學中可以借鑒并值得推廣。

4結語

研究性學習可以不局限于某個課題和內容,不局限于某種形式,它是建立在師生雙方轉變教學理念基礎上的一種主動的、開放的、多元的學習方式。實踐表明,無機化學教學中研究性學習的嘗試極大地激發了師生的共同學習興趣,促進了學生在課堂內外的獨立思考和相互協作,加深了師生之間的互動與情感,培養了學生解決問題的能力和勇于探索的精神,大大提高了教學效果。在全面推進素質教育、培養新型創新性人才的發展道路上,研究性學習必將會有更加廣闊的發展空間。

參考文獻

[1]大連理工大學無機化學教研室.無機化學.北京:高等教育出版社,2001.

[2]華彤文,王穎霞,卞江,陳景祖.普通化學原理.北京:北京大學出版社,2013.

[3]教育部.教育部關于進一步深化本科教學改革全面提高教學質量的若干意見.[2007-02-17].

[4]王愛芬.教育理論與實踐,2005,25(4),48.

[5]王鵬偉.教育研究,2002,No.9,80.

[6]黃曉華,楊靜,李邨,周志華.大學化學,2005,20(3),18.

[7]楊靜,黃曉華,吳勇,方敏.高等理科教育,2013,No.5,79.

無機化學的研究對象范文第3篇

關鍵詞:高中教學;有機化學教學;教學策略

部分學生由于對高中有機化學沒有掌握到學習要領,因此對化學知識吸收能力不強、不能靈活運用知識,出現知識拖欠情況,逐漸跟不上課堂進度,進而陷入學困境地。針對這一問題,高中化學教師該如何采取有效措施去這一問題的癥結所在,是本文中筆者所要重點提出與研究的。

1基于學生的學習興趣,選擇教學的最佳時機

對于任何學習科目而言,良好的學習興趣都是其能夠主動投身到學習過程當中,在課堂上完全跟隨教師的思維而展開學習和理解活動的重要基礎與前提。所以教師在展開有機化學教學的過程中,要充分把握學生的興趣點,選擇更加符合高中生心理特征、思想特點以及興趣愛好表現的教學時機,在課堂上引入新內容、新觀點以及教學重點等。由于化學本身是與現實生活、人類生活科技進步、乃至于人體機能構造都有著密切聯系的學科,因此教師可以通過引入這樣一種關聯性,有效激發學生的學習興趣。再例如,整個高中化學教材的設置,其內容劃分為有機化學和無機化學兩大版塊,當無機化學的學習結束之后,學生隨即而來接觸到的就是有機化學,這個時候就有可能因為接觸到一個全新的知識體系,而感到好奇和興奮,這本身就是一個興趣拔高點,也是教師可以用來把握教學的第一個最佳時期。

2處理好不同知識模塊之間的過渡與銜接

高中有機化學部分的教材內容涉及主要包括兩方面內容,即必修板塊和選修板塊。相對而言,前者是內置于“化學與可持續發展”部分展開的較為籠統的介紹,而后者則是相對獨立的教學板塊,有非常詳盡的有機化學教學內容與模塊設置。鑒于此,教師在展開具體的教學活動時,就需要充分處理好這二者之間的關系,做到必修內容和選修內容之間的有效銜接,使學生產生良好的過渡和緩沖心理,具體來說,主要包括下述兩方面內容:首先,時刻把握化學課程學習的主題與精髓,即“結構決定性質,性質反應結構”。同時這也是有關有機化學學習的一項非常重要的指導思想,在解決諸多有關該系列內容的題目當中會發揮十分重要的作用。它指的是學生必須充分認知和理解“官能團”在有機化學學習過程中所能起到的作用和所扮演的角色,在通過必修課程模塊當中理解和掌握到一定有機化學代表物的基礎上,能夠根據“官能團”的一致性,由代表性物質引申出一系列具有相似性或關聯性的物質,例如從甲烷到乙烷,甲醛到乙醛,甲醇到乙醇的過渡;或者由乙醇過渡到一半醇類化合物和其它經濟基化合物等,實現從個性到共性的推論。其次,充分認知和理解自然科學學習的主要方法———“歸納、演繹和類比推理”。例如在學習脂肪烴這一章節的相關內容時,就可以充分采用“復習再現、遷移提高”的教學模式。教師可以首先通過演示甲烷、乙烯等有機化學物質的立體模型,通過復習、總結出個性特點和結構規律;然后通過學習遷移,根據有機化學學習的關鍵點“結構決定性質”,進一步的出所有有關烷烴、烯烴的結構化學式的表達方法、結構特點以及其性質表現。其目的在于讓學生在手動的觀察過程中,能夠更為清晰和直觀到感受到有機化學的空間感、和立體感,從而在由手到眼、再到思考的過程中,不斷提升個人的思維判斷能力和類比遷移能力。

3利用多媒體或其它現代化的教學設備輔助教學

有機化學當中所涉及到的物質大多具有非常復雜的結構特征,其內部空間排列、次序以及不同元素之間的組合關系都呈現著非常明顯的特殊性,會為學生理解和充分認知這一章節與該系列內容的知識帶來一定的困難。因此在有機化學教學過程中充分使用各類輔教學資源(掛圖、視頻影像、立體模型等)就顯得十分重要。通過引入各類現代化的輔教學設備,不僅可以讓學生對有機體的空間構型、元素比例、結構排列以及同分異構等問題產生非常直觀的認知,還能在一定程度上培養學生的空間想象力和思維關聯性,從而起到加深學生學習效果與理解力、記憶力的作用。

4注重對學生學習能力和分析能力的培養

對于有機化學的學習者而言,在教材設置促使其必須有傳統無機化學轉向有機化學進行過渡時,會出現思維上和學習方法上的“不適應”,其不僅表現在解題過程和理解問題中出現的“不適應”,也表現在課堂上傳統的思維模式卻沒有辦法接受全新的知識講解過程,事實上這些都是由有機化學這一全新知識模塊其獨有的特點所造成的。相對于有機化學,無機化學從整體課程的設置以及內容的排不上來說,所涉及到的知識點、記憶點都比較少,需要強行理解的部分也不多。但是由于有機化學本身是“結構至上”的一系列內容,因此多樣的組合導致了多樣的變化,也導致了學科的復雜性,這就對學生的綜合素質出現了不小的挑戰與更高的要求。在這樣一種局面下,學生就要打破傳統的思維定式,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展開有機化學的學習。

5結語

綜上所述,高中有機化學部分的教學是整個高中化學進程中的關鍵點與難點。對于化學教師而言,為提高教學質量就需要基于學生的學習興趣,選擇教學的最佳時機;處理好不同知識模塊之間的過渡與銜接;利用多媒體或其它現代化的教學設備輔助教學;注重對學生學習能力和分析能力的培養———只有這樣才能讓學生逐漸克服對于有機化學學習的困境,從而更好地投入到對知識理解和內容吸收的過程當中。

參考文獻

[1]周莉.新課改下有機化學教學有效性分析[J]理科考試研究:高中版,2013,20(12):65-66.

無機化學的研究對象范文第4篇

論文摘 要: 《無機化學實驗》是一門高等職業技術學院化學化工類專業必修的以實驗操作為主的專業基礎課程。《無機化學實驗》課程推行項目化教學能提高學生的質量,符合社會經濟發展對高職學生的要求。本文針對傳統教學的弊端,對《無機化學實驗》課程實施項目化教學進行了探討。

《無機化學實驗》是一門高等職業技術學院化學化工類專業必修的以實驗操作為主的專業基礎課程。傳統無機化學實驗課程的教學方式一般是先介紹實驗目的、實驗原理、實驗儀器和藥品,然后介紹實驗步驟,學生只需要按照實驗內容完成實驗、處理實驗數據,最后完成實驗報告。這種教學模式以教師為中心,學生處于被動地位,他們無需動腦,只需機械地按要求和操作步驟進行實驗。這樣的教學方式不僅無法激發學生的學習熱情,學習效果差,而且使學生養成了“按部就班”的習慣,失去了主動學習和培養創新精神的機會。傳統教學模式培養的高職畢業生不能滿足社會經濟發展的要求,這也使很多高職學生畢業時找不到對口的工作,甚至找不到工作的重要原因。教育部在《關于全面提高高等職業教育教學質量的若干意見》(教育部[2006]16號文件)中明確指出:當前高職教育要“大力推行工學結合、校企合作,以就業為導向、職業能力培養為主線,改革人才培養模式”,培養“大量高素質技能型專門人才”。在這一精神的指導下,《無機化學實驗》課程的教學模式應該順應社會發展的需求,積極進行項目化教學的探索和實踐。

1.項目化教學特征

所謂“項目化教學”是從職業的實際出發,選擇典型事例作為教學的主題,以實踐為導向,教師為主導,學生為主體,教師和學生通過共同實施一個完整的項目,并共同評價項目工作成果而進行的教學活動。在“項目化教學”過程中,學生在教師的主持下能夠自覺、自由地選擇自己感興趣的內容和展示形式,為學生創新能力的發展提供了有效的途徑。

2.項目化教學的實施流程

項目化教學是一種“行為導向”教學法,其實施流程如下:

2.1項目確定

在項目化教學中,選擇合適的項目非常重要。所選項目既要包含無機化學的基本知識和基本實驗技能,又要密切聯系日常生活或當地化工行業的生產實際。這樣才能調動學生探究問題的積極性,使學生在項目情境下提高協作能力、人際交往能力和職業能力。例如:“設計實驗驗證高錳酸鉀在不同介質中的氧化性”這一項目中的研究對象“高錳酸鉀”,它既是實驗室常用的氧化劑,在工業上又能用作消毒劑、漂白劑,還在醫學上用于消毒、洗胃,與學習生活聯系比較緊密,學生才會有比較濃厚的興趣。

2.2項目開發

項目確定后,教師根據學生的性別、技能水平等將全班學生分成多個小組,每個小組人數最好3至5人。然后對項目進行細化,使之分解成一系列的任務,并分配給各個小組,要求學生團結協作,充分利用圖書館和網絡資源收集所需要的資料,小組內部討論、整理后做成幻燈片,每個小組派一名同學向全班同學展示、匯報。例如“設計實驗驗證高錳酸鉀在不同介質中的氧化性”這一項目可分解成以下四個任務:任務1.設計“驗證高錳酸鉀在不同介質中的氧化性”的方案;任務2.配制標準溶液,包括高錳酸鉀溶液和所需的酸堿溶液;任務3.用實驗驗證高錳酸鉀在不同介質中的氧化性;任務4.根據實驗完成實驗報告。

2.3項目方案制定

資料準備充分后每個小組就開始制訂完成任務的方案,各組派代表利用幻燈片向同學們展示制訂的方案,然后在老師的引導下大家一起討論,對初步方案進行修改和完善,使方案具有科學性、可行性、經濟性和環保性,最終師生共同歸納總結討論結果制訂出實施方案。如在2.2中所提到的任務1中,大家首先就要花較多的時間討論、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。在討論在這一過程中,教師應對學生進行一定的指導和引導,使學生既能學到專業知識提高專業技能,又能提高團結合作能力和口頭表達能力。

2.4項目實施

實施項目是項目化教學的關鍵階段,所以每位小組成員都要嚴格按照實施方案執行,積極利用無機化學實驗室的實訓條件開展實驗項目。在具體的實施過程中,學生會遇到這樣那樣的問題,教師則要適當的指導,讓學生多思考,獨立地完成實驗項目。這種項目實施方式,不僅可以培養學生的集體意識,而且能夠提高學生發現問題、分析問題、解決問題的能力。

2.5項目評價

學生完成實驗項目后,應及時進行考核、評價和總結。項目考核標準可參照相應專業的職業資格標準,項目考核和評價以設計的初步方案、實驗操作、實驗習慣、團隊協作能力、實驗原始記錄、實驗數據分析與處理、實驗報告、項目總結等為依據。考核和評價成績公布后,要展開小組討論,讓學生及時找出在整個項目完成過程中存在的問題與不足,以便在下一項目時不斷地改進和完善。這種考核評價機制不僅可以激勵學生,提高教學質量,而且能有效提高學生的應職應崗能力,同時積極推進“雙證書”制。

3.項目化教學的體會

這種“項目引領,任務驅動”的教學方法能將無機化學的理論知識和實驗操作有機地結合在一起,使教師、學生真正地做到“教學相長”,學生的理論基礎不斷扎實,實驗技能不斷提高。我們不能否認項目化教學有著傳統教學不可比擬的優勢,但是也應認識到以下幾個問題。

3.1教師的素質須不斷提高

項目的確定既要基于書本的教學內容,又要聯系化工生產實際,既不能太簡單,又不能太難。這就要求教師不僅要熟悉書本知識,精于實驗操作,而且要了解目前化工行業相應職業崗位的要求。因此,項目化教學對教師提出了很高的要求。如果教師沒有深厚的理論功底、較強的實驗技能、豐富的專業知識、周密的準備和一定的生產實踐經歷,就將無法應對項目化教學過程中學生遇到和提出的諸多問題。

3.2學習資源須不斷完善

在項目開發和方案制定時,教材已不能滿足學生的需要,他們將借助于更多的書籍和網絡資源。所以學院需重視圖書館建設,增加圖書館的藏書量,并不斷整合互聯網資源,構建較完善的教學平臺,為師生提供良好的學習環境。

3.3實驗教學條件須進一步改善

良好的實驗條件是提高實驗教學水平的重要保證。為保障項目實施能順利進行并達到預期目標,實驗室應配備足夠數量的實驗儀器和設備,讓每個學生都有充分動手的機會,提高他們獨立操作的能力。

總之,無機化學實驗課程的項目化教學提高了學生的質量,符合當前化工行業對化學化工類高職人才的需求,所以教師應積極推行項目化教學,為企業為社會輸送更多、更優秀的專業人才,使無機實驗教學與社會經濟發展形成良性互動。

參考文獻:

[1]楊潔,安翔,李青.“項目化教學”在高職高專教學改革中的研究與實踐[J].西安電力高等專科學校學報,2010,(1):29-32.

無機化學的研究對象范文第5篇

生為化學

彭天右,1 969年生于湖北省麻城市,長期以來從事無機化學和材料化學的研究及教學工作,年紀尚青卻成績斐然。

“江城多山,珞珈獨秀,山上有黌,武漢大學。”武漢大學是他的母校,在這個被譽為“中國最美麗的大學”里,彭天右停留最多的地方不是花香流溢的櫻花大道,不是風光旖旎的東湖之畔,而是對于常人來說有些枯燥的化學實驗室。學習,實驗對他來說,發于樂趣,興于責任。春華秋實1 998年6月,他博士畢業后留校任職,2004年破格晉升教授。對知識瀚海的探索讓他甘之若飴,從不止步2001年10月至2003年5月在京都大學做博士后研究,其間兼任日本基礎化學研究所外國人特別研究員:2003年3月訪問美國羅切斯特大學和新澤西州立大學;2004年7月和2005年10月應邀訪問京都大學福井謙一研究中心和香港浸會大學化學系2007年7月訪問新加坡國立大學和南洋理工大學;2008年11月訪問美國wisconsln--Madison大學和DeIaware大學。

無論走到哪里,他從未離開心愛的科研事業。在小小的實驗室里,他苦煉神功,用“天眼”識別著自然界的萬千物質,為祖國無機化學的發展燃燒著自己的青春與活力。工作幾年,他曾先后主持國家“863"‘計劃專題,國家自然科學基金,教育部新世紀優秀人才基金、留學回國人員基金,湖北省杰出人才基金,納米重大專項、重點科技計劃和自然科學基金等項目。

追探納米前沿

納米技術近幾年來得到了飛速的發展。緊扣化學發展時代脈搏的彭天右,主要從事金屬氧化物、硫化物及其復合納米材料的合成及其光電轉換、光催化性能研究工作。在組成,晶形、形貌、多孔性、空間結構的調控及其光電功能性研究方面積累了一些重要的經驗。在納米復合光催化材料的制備及其可見光分解水制氫、光催化降解有機污染物以及染料敏化太陽能電池等方面均取得了重要的研究進展。

他在國際上較早制備了微米/納米Al203、Ti02、NlO,Si02管,CdS納米管,竹結狀Ti02納米管以及分級有序T10:管中管結構等。在納米材料的組成,形貌、多7L性、空間結構、能帶調控等方面取得了一定的成果。從調節能帶寬度和紅移匹配入手+探索能可見光響應的復合光催化材料。經過不同的摻雜(包括有機/無機金屬元素及稀土元素)以及不同能帶半導體材料的復合,獲得了不同的能隙、p/n特性的納米介孔半導體復合氧化物。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構特點。該類材料由于其獨特的微觀結構而表現出優異的光催化活性,對m-Ti02的微觀結構與光催化制氫效率的相關性也進行了較為深入的研究。結果表明:m--Ti02納米粉體在甲醇為犧牲試劑,紫外光照下的光催化產氫效率高達9,1mmoI/g h,高于商品催化劑(德國P25)的光催化產氫效率。使用m--Ti02制作的染料敏化太陽能電池的效率在光強為42mW/cm2時達到了10 1 2%,比使用P25粉體時提高了3 79%,這主要是因為m-Ti02納米粉體制備膜電極的表面態的影響較小,且染料分子的負載量較大。

在“敏化劑設計,合成及其敏化納米Ti02產氫性能”研究中,彭天右首次提出采用雙核釕聯吡啶為染料,利用其天線效應提高對可見光的吸收和光電子注入效率的新思路。與單核配合物相比,雙核釘聯吡啶敏化m-Tioz的產氫效率提高了3―5倍。他還提出了通過建立基態染料分子在半導體表面的化學鍵合和氧化態染料分子的離解之間的動態平衡,可實現電子的有效注入和通過氧化態染料分子的及時解離來阻塞電子回傳通道,從而有效地提高染料敏化半導體體系的光催化產氫效率及其長效穩定性的新觀點。

在“系光催化材料的可見光催化活性”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,其可見光催化活性較高。研究發現,Ag團簇的負載有利于釋氧,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,具有更好的實際應用前景的新觀點。此外,他還首次發現利用CTAB做模板劑時,通過調節水熱溫度可選擇性地合成微球狀或片層狀BiV04,并可調節其晶相組成。

在“碳基一半導體氧化物復合材料系列的制備及其產氫性能”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) 半導體氧化物(ZnO、Ti02等)納米復合材料。其中,C60/Ti02、MWNT/Ti02、C60/T102在400nm--800nm范圍內有明顯的吸收,并表現出明顯的可見光催化制氫活性。隨著復合比例的提高,產氫效率逐漸提高,但比例過高反而會導致產氫效率的降低。在全光譜條件下,納米復合光催化劑均表現出了優于純Ti02的產氫性能。該類復合材料突破了半導體氧化物只吸收紫外光而有機光敏劑的光降解和不穩定等難題,具有良好的穩定性和較高的可見光催化產氫效率,是一類新型的具有光明前途的可見光驅動催化劑。

在光電極及其集成器件的制備及其光電化學性能調控方面,彭教授也開展了一些研究。以自制的光催化材料為主要研究對象,采用刮涂和絲網印刷技術制備光電極膜或其多層復合膜器件。利用電化學測定,以及將制備膜電極與Pt化對電極組成染料敏化納米晶太陽能電池(DSSCs)測定其光電流一光電壓(1 V)曲線等手段,對膜電極的電子傳輸效率、光生載流子的界面復合、電子界面傳輸效率、光電子壽命、電化學和光電化學行為進行了較為深入的探討,獲得了一些膜電極制備及其光電轉換效能方面的具有指導意義的規律與結論。

另外,彭天右還在湖北省重點和重大科技計劃(納米專項)的資助下,開展了納米氧化物粉體的軟化學合成及其產業化研究。采用獨特而價廉的異相共沸蒸餾技術,有效地解決了制備過程中的粒子不正常長大,防止了納米粉體在煅燒過程中硬團聚體的形成這一氧化鋁制備過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制備技術,可縮短工期,降低能耗。通過優選添加劑,調控合成工藝控制晶核的形成和粒子的生長,根據不同需求,調節合成條件生產不同形態的粒體(如球形、準球形、片狀,棒狀及多孔型等)。粒徑在5nm~5 u m之間局部可調,產品純度達到99.95%以

上,粒度分布均勻且分布窄的高純氧化鋁超細粉體。該納米氧化鋁產品可替代進口,經有關企業使用測試證明其制備的納米氧化鋁具有較好的壓制和燒結性能。上述相關研究成果通過湖北省科技廳組織的專家鑒定,鑒定結論為:該項研究成果屬國內首創,整體技術達到國際先進水平。此外,以軟化學方法廉價制備的介孔v Al z03具有高比表面積(600℃熱處理后400m2/g)、高熱穩定性(在1000℃下仍然為Y相,120m 2/g),可望在催化劑、汽車尾氣三效催化轉化中獲得應用。銳鈦礦Tioz通常在600~C就開始向金紅石轉化。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通常為無活性的無定形結構,在其晶化過程中會導致孔結構的塌陷。為此,彭天右及其課題組較早制備了具有高熱穩定性、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、光解水制氫和太陽能光電化學電池等方面具有廣闊的應用前景。

也許這一個個簡單的案例無法述清他的執著與努力,然,天道酬勤,那一項項獎項還是印證了一切。2000年9月,獲湖北省優秀博士學位論文獎2000年9月,獲武漢大學化學院本科生業余科研指導獎;2003年3月,獲教育部自然科學二等獎:2004年4月,取得成果鑒定1項(國際先進水平):2004年1 2月獲武漢大學藍月亮優秀研究生指導教師獎:2004年1 2月,獲武漢大學優秀研究生教學獎:2006年獲優秀研究生指導教師獎和研究生教學獎:2008年11月獲湖北省自然科學三等獎……100余篇(其中SCl收錄論文62篇),論文他引250余次,獲授權發明專利5項。

賦生命以質感

看今朝,碩果累累:憶往昔,崢嶸歲月。難忘2003年5月回國后,在只有半間實驗室、5000元科研經費的情況下,他艱難地開始實驗室的組建和科學研究工作。面對困難,他積極創造條件開展教學科研工作,甚至在科研經費緊缺時,自掏腰包墊付購買設備和試劑的費用(最高達7萬余元)。經過6年的不斷耕耘,由他主持的科研經費已達260余萬元,新購買實驗與辦公設備等固定資產共計1 20余萬元。

作為一名教授,彭天右不僅要積極爭取研究經費,時刻關注本研究方向乃至本學科的發展動向與前沿,而且身體力行,言傳身教,培養了學生嚴謹務實、勇于創新的作風。作為一名年輕教師,彭教授深知學生需要老師全方位的悉心指導,及時糾正研究過程中出現的偏差。長期以來主講本科生基礎課《無機及分析化學》,本科生及研究生選修課《生物無機化學》,研究生課程《現代合成化學》和《材料化學》的部分內容。幾年來指導博士生8人、碩士生1 0人,指導本科生畢業論文1 6人(6人攻讀碩士學位,2人被推薦到國外攻讀博士學位),本科生業余科研1 6人。2004、2005連續兩年,由他指導的楊煥平(三星獎)、趙德(曾昭掄獎)同學都獲得了研究生專項獎學金。彭天右非常注重教書與育人相結合,以身作則樹立良好的學風,以負責的態度關心、愛護與幫助學生,使學生在知識的殿堂里將學業和品質雙向提升,將來更好地服務于社會。

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