無機化學分析方法范文

時間:2024-01-03 18:11:09

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無機化學分析方法

篇1

1要把教學研究當作科學研究那樣去搞

實施本科教學目標,就要突出人本教育,實施差異教育,以學生為中心,把學生培養(yǎng)成具有扎實的專業(yè)理論知識和實驗技能、具有合作精神(即團隊精神)、具有社會交際能力的創(chuàng)新型人才。為此,我們提出大學教師“一定要把教學研究當做科學研究那樣去搞”,提倡“讓教學和科研兩只翅膀都硬起來”。首屆國家級教學名師史啟禎教授曾形象比喻說:“對一個教師而言,教學和科研就像兩只翅膀,像鳥一樣,一只翅膀是飛不起來的[1]?!蔽覀儾粌H要為人師表,而且要提倡教學名師風范。忽視教學的教師不是一名好教師,不搞科研的教師,不會是一名優(yōu)秀教師。如果沒有較強的學術功底,就談不上對教學的深層次認識,不會有教學理念和教學方法的改變,不會有教學內容的更新,也就不能把課講“活”??傊虒W和科研是相輔相成、相互促進的。突出創(chuàng)新精神,培養(yǎng)學生研究能力,就是要完成從“知識繼承為主”到“以創(chuàng)新為主”的轉變。教師兩手硬和教育理念的改變是做好這一轉變的前提。為此,我們將每一項精品課程建設內容都當做科學研究那樣去搞,申請立項了多個國家級、省級和校級教學項目,力求建立一個教學研究平臺,扎扎實實做一些事情。迄今已在《中國大學教學》、《大學化學》、《高等理科教育》等教學研究期刊上發(fā)表了20多篇教學論文,從而提高了我們對國家級精品課程建設工程是教學質量提高的基石的認識。

2創(chuàng)建適應創(chuàng)新型人才培養(yǎng)和專業(yè)發(fā)展需要的課程內容體系

無機化學與化學分析是我校化學與材料科學學院的核心課程。針對國內高校應用化學專業(yè)數量的迅速增長與其課程和教材建設相對滯后的矛盾,課題組強調應用化學專業(yè)人才既要具有基礎化學人才的一般特點,又應具有鮮明的知識、技術創(chuàng)新特色。因此,如何凸顯基礎扎實、知識面寬和科學思維活躍就成為本課程創(chuàng)新改革的指導思想:(1)將基礎無機化學和化學分析內容有機結合組成新的課程,既較好解決了原有課程知識點相互交叉、重復多的問題,又便于在無機元素教學中滲入定性分析,在實驗中引入“量”的概念,擴展了對學生科學精神的培養(yǎng)。(2)在個性化理念指導下,將教學內容劃分為主篇和副篇。主篇包括以下3個知識模塊:①基本化學原理部分,②化學分析部分,③元素化學部分。(3)副篇內容大量吸收了國外一流教材的精彩內容,寫法上則顧及中國學生的閱讀習慣,條目精短,文字活潑。大部分條目反映化學在現代科技和國民經濟中的重要應用實例,一部分則介紹化學發(fā)展中的標志性事件,以凸顯化學新概念、新知識、新發(fā)現和新技術。(4)用英文編寫詞匯和習題,使之成為學生必讀的英文閱讀材料,以培養(yǎng)學生適應雙語教學的能力。新的課程內容體系以及相應的正、副篇內容層次具有如下教學特點和人才培養(yǎng)特色:(1)正篇是基礎,是綱,也是核心。原理部分要做到內容選擇必要、能深度滿足后續(xù)課程要求;講授時要力求科學而簡明,不越俎代庖,真正起到導論的作用。(2)正篇將無機化學原理和化學分析有機結合,強化了化學理論的統(tǒng)一性。同時將化學分析技術單列章節(jié),合并但不弱化。(3)元素化學是無機化學的本體,既要重視周期律和反應規(guī)律,同時又要特別注意對新反應和新化合物的介紹。(4)副篇是國內同類課程的一項首創(chuàng),目的是讓學生洞察無機化學新發(fā)展,體會無機化學研究的興趣,延伸正篇的深度和廣度。

3致力于有特色的立體化教材體系建設

教材建設是提高教育質量和實施素質教育的基礎,要求具有創(chuàng)新性、個性化,與國際接軌[3]。書不在厚而在精,在框架、內涵、內容上要給講課教師留有余地。印永嘉教授等編寫的《物理化學簡明教程》[4]就由于簡明扼要而精彩。史啟禎教授主編的《無機化學與化學分析》[5]先后入選2001年國家“面向21世紀課程教材”,2004年國家高等教育“百門精品課程教材建設計劃”選題研究項目,2006年國家“十一五”教材規(guī)劃項目,2006年國家自然科學基金委“國家基礎科學人才培養(yǎng)基金教材建設項目”;它是第一屆化學學科教學指導委員會于1991年為應化專業(yè)立項編寫的第一本也是唯一的一本專業(yè)基礎課教材,當年就被列入國家“八五”規(guī)劃重點教材。近些年來,課程組在教學實踐的基礎上對該書進行了幾次修訂,出版了3個新版本[6-8]。2005年出版的《無機化學與化學分析》(第2版)已經發(fā)展成為包括紙質輔助教材《無機化學與化學分析:學習指導》[9]、工具書《化學元素周期表》[10]和電子輔助教材《無機化學與化學分析:電子教案》[11]在內的立體化教材,完成了應用化學專業(yè)首個基礎課課程建設的硬件工程,成為專業(yè)發(fā)展的支柱。上述的立體化教材現已成為國內應化專業(yè)的主流教材之一,受到鄭蘭蓀院士的撰文好評[12]:“教材不僅給學生帶來知識,而且?guī)砜茖W的思維方式,使教師和學生雙方受益,不愧為一部精品教材?!毙戮帯痘瘜W元素周期表》被徐光憲院士認為“是我見到的最新、最好的周期表”。該立體化教材還曾被評為2007年陜西普通高等學校優(yōu)秀教材一等獎,并于2011年由高等教育出版社出版了第3版;工具書《化學元素周期表》于2007年由科學出版社出版了第2版。

4努力改革教學方法教學工作的主要任務就是課堂教學與實踐教學[13],學生最初的創(chuàng)新意識應該從課堂開始[14]。由于教學計劃中的大部分學分和學生的大部分學習任務都需要通過課堂教學去實現,因此,提高課堂教學質量是提高教育質量、培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力的關鍵。在第一屆大學化學化工課程報告論壇上,中國高等教育學會會長周遠清教授說道:“如果教學方法不來一次大的改革,我覺得中國的高等教育想培養(yǎng)出高素質的人才、創(chuàng)新思維的人才是比較困難的?!币虼?,我們將改革教學方法放在首位來抓。

4.1提倡大綱式教學方法我們認為,講基礎課的教師授課要有自己的觀點、見解,并事先寫成提綱發(fā)給學生,讓學生課前預先了解講授的內容,知道怎么預習,要聽什么,要問什么,將來準備研究什么。這樣學生就能掌握學習的主動權。這是一種易于學生自學的方法,可以激發(fā)學生學習的積極性,增強學習的自覺性,多讀書、多思考、多提問,使學生獲得較高的學習興趣,營造出和諧寬松的教學氣氛。同時,把大綱交給學生,也能督促教師從備課開始就不能敷衍,要以一種搞科研的態(tài)度去講課,講思路、講方法、講體會,介紹本學科的前沿趣聞。這種方法已獲得了良好的教學效果[15]。

4.2科學合理地安排教學內容每堂課的教學內容安排,既要符合教學基本要求,又要重點突出、難易適度?;緝热菀鞔_主線、易于理解;重點內容要簡明扼要、易于掌握;難點內容要深入淺出,與學生已有的知識基礎聯系起來;前瞻性內容要有可持續(xù)性,能夠引發(fā)學生探索的欲望。要努力通過對知識點的講授和探討,使學生掌握學習方法,能夠舉一反三,從而提高課堂教學效果。要達到上述效果,課堂教學的內容和課本上的內容不應該完全一樣,更不能照本宣科,要學會將經典內容現代化[16],將相關文獻中的內容融合、歸納并加以提煉。

篇2

關鍵詞:現代儀器分析;環(huán)境無機分析;化學分析

1前言

隨著科學技術的進一步發(fā)展,如今在很多方面上現代儀器分析要優(yōu)于傳統(tǒng)的分析方法及儀器,因而能夠更好地應用于更加復雜的環(huán)境無機分析中。相關人員應該要對現代儀器作用及意義進行充分認識,并在其中投入更多的關注,積極地探索環(huán)境無機分析化學中的應用效果,以促進現代儀器分析作用。

2環(huán)境分析

(1)樣品組分復雜。人類在生產生活的過程中會對環(huán)境造成一定程度的污染,具有種類繁多且排放量大的污染物,從而使得在環(huán)境中多大十幾種甚至上百種的污染化合物,進而也在一定程度上增加了環(huán)境介質組成成分的復雜性。比如水,由于一些因素的影響也會導致其出現固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)三種完全不同的形態(tài)。

(2)樣品組分缺乏穩(wěn)定性。一般來說,物理、生物以及化學性質等多個方面因素均會在一定程度上影響并作用于環(huán)境污染物所具有的穩(wěn)定性。但能夠對環(huán)境污染物造成直接且最大的影響因素在于樣本的本身,主要原因在于樣本本身所具備的復雜特點與污染物之間會發(fā)生一系列的反應。并且,其他因素也會在一定程度上影響或改變污染物的性質,如環(huán)境介質便會對污染物造成影響及變化,甚至還會導致遷移變化的發(fā)生。除此之外,勿污染物在收集、貯存及分離的過程中,試劑或者其他因素均會對樣品組分構成造成一定程度上影響及作用。因此,實驗者在對環(huán)境分析的過程中難以保障樣品的穩(wěn)定性。

(3)種類繁多。在實際分析的過程中會遇到復雜多樣的樣品種類,其種類的復雜與繁多性使得難以歸納污染物的來源。在分析檢驗的過程匯總具有形形的樣品,且這些樣品大多是緊密聯系著與人們生活及日常有著極其密切關系的空氣、水以及土壤等。根據相關的研究資料表明,如今空氣污染源已經被檢測出的類型高達三百多種,且多氯聯苯也對環(huán)境問題造成很大的影響。

(4)含量較低。一般來說,在對污染物樣品進行檢測的過程中普遍存在較低的組分含量,在這個情況下,由于這個特點的存在從而便導致檢測組的樣品含量不高,進而影響檢測組分的找到,也難以發(fā)現出檢測組分,最終為了提高檢測水平就不得不進一步提高檢測方法以及檢測相關儀器的要求。只有這樣,才能夠顯著地提高儀器的精準性,才從而保證得到一個科學合理的化學檢測結果。

3現代儀器分析方法

(1)色譜分析法。色譜分析方法在現代儀器各種分析方法中屬于一種非常常見的檢測方式,此種檢測方法在實際應用的過程中主要是借助將樣品展開分離工作的前提下,再進一步開展更加細致的分析工作。色譜分析法在實際應用的過程中其主要的作用原理在于借助污染物中的不同成分所具有的不相容特點,然后在此基礎上利用不同成分所具備的不同吸附效果及分配系數等,對混合物進行分離工作后再對其進行準確地測量及分析。此種檢測方法能夠在一定時間內,針對所要檢測的樣品開展定性及定量分析工作。鑒于此,色譜分析檢測方法在環(huán)境無機化學分析中得到了被較為廣泛的利用以及推廣。

(2)原子熒光法。一般來說,現代儀器分析方法中最為常用的方法主要包括原子熒光法,而源自熒光法主要由三種類型構成,包括石墨爐原子吸收、氫化物原子吸收以及火焰原子吸收三種類型。在化學分析的過程中利用源自熒光法能夠較為精準且科學的對檢測與分析水里的金屬元素。原子熒光法目前已經被廣泛地應用于環(huán)境分析中,對于水中的八種元素,通過原子熒光儀器也能實現對其的有效檢測,此種檢測方法在對容易轉變?yōu)槁然镌貢r,具有干擾機體程度低。靈敏且準確的特點。除此之外,相關研究資料表明,對光緒皇帝的死因分析的過程中,借助中子活化分析技術以及X-射線熒光光譜等技術方式對其遺體的相關部分的分析檢測工作,得出其死因是由于As中毒而導致。

(3)質譜法及聯用技術。目前在實際檢測的過程中所采用的質譜法,其主要的作用原理便是將獲取到的樣本放置在離子源里,然后再通過電離的方式來獲得帶電離子,在此基礎上再通過使離子高速運轉的方式來穿過磁場,離子便會根據不同的質荷比而相應地產生出分離現象。質譜便由此構成,在實際分析與研究的過程中再結合最終形成的質譜線所處的位置及強度開展相關工作。根據相關的研究資料與實際工作狀況來看,質譜法在分析與檢測的過程中能夠針對自然環(huán)境中的土壤、空氣以及有機生物等各種物質,來開展相關的分析及測量工作,從而便能夠獲得科學可靠的檢測結果。因此,在環(huán)境無機化學分析過程中,質譜法及聯用技術得到了廣泛地應用及推廣。

4結束語

綜上所述,隨著技術的發(fā)展以及環(huán)境的惡化,傳統(tǒng)的檢測儀器及方法從目前環(huán)境堅持標準角度而言已經不能滿足當前要求,大部分檢測分析工作為了能夠得到更好的開展還是需要依靠現代儀器的輔助。結合現今的發(fā)展水平來看,傳統(tǒng)分析方法已經很難滿足現代環(huán)境無機化學分析的需求,而現代儀器分析的方法應用已經成為了必然的趨勢,且連續(xù)自動化的方式也逐漸的取代過去的手動方式。除此之外,自動化現代儀器設備在現階段的環(huán)境分析過程中得到非常廣泛的應用,并且還處于不斷的推廣中。

參考文獻:

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[3]馬曉麗,勉強輝,孟磊等.現代儀器分析實驗課程的教學改革與探索[J].科教文匯,2012(01):64-64,84.

篇3

[關鍵詞]網絡課程;無機及分析化學;立體課程建設;實踐

[中圖分類號]G642.0 [文獻標識碼]A [文章編號]1005-4634(2012)02-0100-03

山東科技大學的《無機及分析化學》不僅是應用化學和化學工程與工藝專業(yè)最核心的專業(yè)基礎課,也是礦物加工、生物工程、環(huán)境科學與環(huán)境工程、無機非金屬材料工程和高分子材料與工程等近化學專業(yè)的核心基礎課程,主要為學生進一步學習《有機化學》、《環(huán)境監(jiān)測》、《食品理化檢驗》、《高分子化學》、《生物化學》、《生化實驗技術》、《儀器分析》等核心專業(yè)基礎課打以及做畢業(yè)論文打基礎。

《無機及分析化學》課程是一門理論與實驗相結合的課程,針對不同專業(yè)的需要,山東科技大學有兩種方式進行教學:一種是將無機化學與分析化學整合成一門課程的短學時教學(近化學專業(yè)),一種是將無機化學與分析化學分開授課的長學時教學(化學專業(yè))。

《無機及分析化學》網絡立體課程主要包括理論教學和實驗教學兩部分,經過十多年的教學改革和課程建設,形成了一套以培養(yǎng)應用型人才為特色的教學內容體系:在理論教學方面,本著應用為目的,夠用為度、適量超前的原則,以定量分析為主線,設置化學基礎原理和化學分析原理與技術兩大塊教學內容,準確、簡明的闡述最基本的無機及分析化學原理和規(guī)律,并使“分析與應用”貫穿于整個課程教學內容之中,體了重基礎、強應用、為專業(yè)服務的特色。在實驗教學方面,按照“基礎一綜合一應用”的思路設計的實驗教學內容,突出基礎技能為專業(yè)技能服務的特點,強化綜合技能的訓練。

1 《無機及分析化學》課程系列教材的建設實踐

教材的建設體了教學思想、培養(yǎng)目標、教學內容和課程體系的改革,是網絡立體課程建設的重要組成部分,是有效解決教學內容和教學方法存在問題的關鍵。

根據山東科技大學近化學、化工類專業(yè)本科生對化學基礎知識的要求,以少而精、精而新的原則,將傳統(tǒng)教學內容與代新知識相結合,對無機化學、分析化學、普通化學內容進行整合、革新和優(yōu)化,注重對學生進行素質教育,編寫出版了21世紀高等院校教材《無機及分析化學》、《無機及分析化學實驗》和《分析化學實驗》。這些教材注重處理傳統(tǒng)學科與新興交叉學科知識的關系,在闡述基本原理和知識的基礎上注重內容的更新,體了材料、環(huán)境及生物類學科與化學學科的交叉與融合。將化學熱力學知識融入全書有關章節(jié),并將四大平衡和四大滴定分析法有機結合。理論教學以化學熱力學基礎、物質結構、四大平衡為重點,適當簡化四大滴定分析法,而使其在實驗教學中加強簡化分子軌道理論、晶體場理論等難度較大的內容。編寫了綠色化學概論、材料與化學、生命與化學、環(huán)境與化學等作為培養(yǎng)學生興趣和擴大知識面的閱讀材料。通過閱讀材料部分的學習,既可使學生了解本專業(yè)的發(fā)展動態(tài),擴大知識面,又能使學生了解化學基礎理論在相關學科中的重要地位,激發(fā)他們學習化學知識的興趣和熱情。編寫中力求使教材簡明扼要、概念準確、重點鮮明、深入淺出、通俗易懂、理論聯系實際,適用于礦物加工、材料、環(huán)境、生物工程等主要專業(yè)大類。

2 《無機及分析化學》課程立體化網站的建設實踐

按照國家、學校新修改的教學大綱的要求,對《無機及分析化學》課程進行了網絡立體化的全面建設,建立了《無機及分析化學》課程網絡平臺。將課程簡介、師資隊伍、理論教學、實驗教學、教學互動、教學視頻和化學資源等欄目的內容公布在山東科技大學的網站上。目前無機及分析化學理論教材、實驗教材、學習指導書、電子教案、課程網站等學習資源已經形成了全方位、立體化的課程教學體系。學生可不受時間和空間的限制,掌控自己的學習過程。

在教學理念方面,把培養(yǎng)學生的科學素質和創(chuàng)新精神放在第一位,把無機及分析化學課建設成為既是學生學習科技知識的基礎課,又是培養(yǎng)學生科學素質的基礎課。理論課教學以無機化學基本原理為主,以物質結構基礎為依據,以四大平衡原理為重點,以重要元素及其化合物的結構、組成、性質、變化規(guī)律及其含量測定為目標,以指導學生自我學習為方法。實驗教學以化學分析技術和技能訓練為核心和重點,強化基本技能訓練,強調系統(tǒng)分析問題和解決問題,重視系統(tǒng)性、綜合性、設計性實驗。礦物加工、材料科學、生命科學、環(huán)境科學等諸學科的研究和發(fā)展都離不開無機化學、分析化學原理和技術的進步與發(fā)展,要不斷建立礦物加工類、材料類、環(huán)境類、生物類幾個模塊相關專業(yè)的課程體系和教學內容。

3 在教學實踐中改革教學方法,增強師生互動

網絡立體化教學的多樣性,給不同層次的學生提供了適合自己的教學平臺。學分制的改革,作為基礎課的《無機及分析化學》的學時數也在減少,這對教學內容和教師的教學水平提出了更高的要求,必須不斷進行教學內容更新,教學方法、教學手段及考試方法的改革。無機及分析化學內容廣泛,涉及物質結構理論基礎、化學反應基本原理、溶液平衡、化學分析、元素化學、部分儀器分析等內容。課程講授不可能面面俱到,要在吃透教材的基礎上分層次合理安排講課內容,注重難點和重點引導,精講與對比分析討論,如四大平衡與四大滴定,同時注意引入學科前沿知識。在教學方法上,主要是講重點、講難點、講思路、講方法、講應用,形成了“課內講授一課外講座一輔導答疑一考核評估”教與學一體化的互動教學模式,既注重培養(yǎng)學生的邏輯思維能力,又注重培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神和自主學習的能力。

《無機及分析化學》的教學課程在大學一年級進行,該課程的學習不僅使學生在知識上有所積累,而且在學習能力上也應得到較大提高,要求學生做到課前預習、課中互動、課后小結,學會學習的方法。在教學中針對部分內容,要求學生自學,有些延伸內容,要求學生查閱有關學術期刊,并撰寫小論文、課堂討論,最后教師總結。同時充分運用代教育技術,將傳統(tǒng)的教學方式與代化教學手段相結合,大大提高課堂效率。此外,也在網絡課程中制作了大量的圖片、圖表、動畫、錄像等素材和資料,用以表課程教學內容。

不斷進行考試方法的改革。鼓勵學生撰寫讀書報告和科技“小論文”,培養(yǎng)學生科學研究的意識、習慣和能力,有助于學生對化學知識的深入理解及綜合運用。期末成績由考勤、平時作業(yè)、課堂提問、單元測驗、期末考試等成績綜合評定,撰寫的讀書報告和科技小論文實行額外加分,根據撰寫的質量在總成績中加0~10分,若能達到公開

發(fā)表的水平最多可加10分,但課程總成績最多為100分。

4 《無機及分析化學》實驗課的改革實踐

實驗改革的目標是通過系統(tǒng)的實驗教學,加強基本訓練,著重能力培養(yǎng),強化創(chuàng)新意識。創(chuàng)造性教育要求對學生既要有基礎知識和新的專業(yè)知識的傳授,又要有自學能力、獨立思考能力、動手能力的培養(yǎng),尤其是代意識、競爭意識的培養(yǎng)。自2004年起,根據山東科技大學實際情況和學生不同層次、不同專業(yè)的培養(yǎng)要求,對原實驗課程體系、教學內容和方法進行改革,建立和完善了無機及分析化學實驗課的教學內容,按照基礎實驗一綜合實驗一設計實驗3個層次推進教學進程。建立了以實驗技術要素為主線的實驗教學體系,設計了適合山東科技大學不同學科學生的多層次實驗教學內容,為學生個性發(fā)展、潛能開發(fā)以及優(yōu)秀學生脫穎而出創(chuàng)造條件。開放實驗室,使一些不能在課堂上完成的實驗得到補充,同時學生也可以自己設計一些感興趣的實驗,在教師的指導下進行,從而使學生的動手能力、分析問題和解決問題的能力得到進一步提高。無機及分析化學實驗形成了多層次的實驗教學體系,多模塊的實驗教學內容,預約開放式教學模式。為此,無機及分析化學實驗課程教學采取了以下改革措施。

1)對無機及分析化學實驗教學內容進行了重組,并進行綠色化改造。本實驗課注重在繼承傳統(tǒng)內容的基礎上創(chuàng)新,增加設計性實驗,加強綜合性實驗,減少驗證性實驗。根據無機及分析化學實驗的特點,用綠色化學的觀念對傳統(tǒng)化學實驗進行了改造,實了“性質實驗點滴化、制備實驗小量化、分析實驗減量化”,這樣在常規(guī)儀器中完成無機及分析化學的實驗教學,不僅大量減少了化學試劑和藥品的消耗,節(jié)約了實驗消耗費用,而且也加強了學生的環(huán)保意識,收到了良好的效果。

2)正確認識理論課教學與實驗課教學的關系。在無機及分析化學實驗教學中,學生應始終處于主置,教師則處于為實驗教學服務的主導位置。作為實驗教學主體的學生,在繼承傳統(tǒng)知識和技術的基礎上,重點進行知識和技術的應用和創(chuàng)新;作為主導教師,在搞好實驗教學引導工作的同時,加強自身知識和技能的擴展和更新,達到知識豐富、技術熟練和教學方法科學而實用的要求。

3)多媒體輔助教學和開放實驗室緩解實驗課時少、內容多的矛盾。隨著單一、驗證性實驗向綜合性、設計性實驗的轉化,實驗教學內容不斷豐富,往往一個連續(xù)的系統(tǒng)的試驗中涉及好幾個相關的實驗技術,由學生自己動手設計并完成整個實驗,由此開設綜合實驗面臨著如何在有限時間內讓學生掌握更多實驗技術的難題。對于無機及分析化學實驗課,使用多媒體技術輔助教學,利用錄像演示實驗技術的操作要點,再實驗進程和結果,增強學習效果。建立了仿真實驗室,學生可以在計算機上進行無機及分析化學實驗等課程的仿真實驗,同時可進行相應的預習。

4)形成了基礎-提高-突優(yōu)-參與科研4層次的開放實驗教學模式和管理方法,完善了對不同層次學生因材施教的實驗教學方法。在生產實踐中發(fā)、研究、分析和解決問題,這對于培養(yǎng)學生分析問題和解決問題的能力,培養(yǎng)創(chuàng)新意識和實踐能力有著不可替代的作用。無機及分析化學實驗室成為大學生科技創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的基地,幾年來山東科技大學啟動“挑戰(zhàn)者杯”、“大學生實驗技能大賽”、“大學生創(chuàng)新基金項目”等多項大學生科技創(chuàng)新資助計劃,開放無機及分析化學實驗室,為其高質量完成項目提供條件保證。

篇4

關鍵詞:工科專業(yè);無機及分析化學;教學改革;教學實踐;網絡教學

中圖分類號:G642文獻標識碼:A文章編號:1009-2374 (2010)18-0191-02

無機及分析化學是如化工工藝、食品科學與工程、環(huán)境工程等工科相關專業(yè)的必修基礎課,對學生科學素質、專業(yè)素質和綜合素質的培養(yǎng)起著重要作用。長期以來,我國高等院校對大學化學基礎課程的教學,一直按照無機化學、分析化學、有機化學及物理化學這一順序進行教學,這種傳統(tǒng)的課程體系過于強調教學內容完整性,且自成體系,但使得各課程間內容重復度大,不利于目前學生的學習。因此,更新教學內容、優(yōu)化課程體系、打破學科間的壁壘、建立新課程體系勢在必行。無機及分析化學是將原來的無機化學(或普通化學)和分析化學進行改革整合而來,目前已有多種版本教材可供選擇。各校在教學過程中積累了許多寶貴的改革經驗,取得了一定的成果?,F結合多年理論課教學經歷,談談這方面體會。

一、目前存在的問題與發(fā)展概況

目前存在的問題有:(1)課時與教學內容的矛盾;(2)教材編寫純理論化;(3)大班教學忽視學生的主體性;(4)生源高中化學基礎參差不齊。

無機化學與分析化學整合的課程改革始于20世紀80年代,首先在國家一些重點院校中進行,經過近30年的探索和實踐已逐漸得到教育界的廣泛認可,取得了一定成果,相繼出版了多本教材。如1978年人民教育出版社出版的陳榮三教授主編的《無機及分析化學》一書是我國最早正式出版的《無機及分析化學》教材,是在1975年南京大學自編講義基礎上編寫而成的。它首次將四大滴定融入四大平衡中講授。再如華東理工大學1992年出版的《無機及分析化學》教材,隨后,在1995年,由華東理工大學組織的“面向21世紀理科應用化學專業(yè)教學內容和課程體系改革研究”項目被國家教委高教司批準為首批教學立項課題。在教育部有關部門和高等教育出版社的大力支持下,北京大學、南開大學等數十所高校教師成立了“全國高?!疅o機及分析化學’課程建設與教學研討會”,歷次研討會對無機及分析化學教材建設和教學中存在的問題都進行了廣泛深入的討論,實現了課程結構和教學內容整合、優(yōu)化和教學體系改革,《無機及分析化學》 (第四版)于2002年初被列為普通高等教育“十五”國家級規(guī)劃教材。

針對無機及分析化學的教學現狀,我校對《無機及分析化學》課程進行了調整,并將實驗單列為一門課程,建立了相應的考核方式和辦法。同時,隨著全校新專業(yè)的增加,開設《無機及分析化學》課程的專業(yè)增多,課程建設力度加大,為了提高《無機及分析化學》課程組的整體素質,滿足課程建設的需要,加強相關人才的引入力度,逐步建立了一個完整的《無機及分析化學》課程組,《無機及分析化學》課程在2005年獲得了學院首批精品課程建設的立項資助,在2008年成為蘭州理工大學的校級重點課程,建立了精品課程網站。經過幾年的教學改革,已建立了科學、系統(tǒng)的無機及分析化學課程體系,并于2008年在華中科技大學出版社的大力協(xié)助下,與五校合作正式出版了《無機及分析化學》。

二、無機及分析化學理論課教學改革探索

(一)潛心研究,整合內容,構建教學新體系

原無機化學教學中包括四大化學平衡,即酸堿、沉淀、配位及氧化還原平衡,而在分析化學中也涉及相應的四大平衡體系,這樣的教學安排,既浪費時間,又讓學生感到枯燥。在無機及分析化學課程的教學中,將原理和應用知識有機地結合起來。將原無機化學和分析化學兩門課程中內容聯系最緊密和重疊最多的“四大平衡和四大滴定分析方法”兩個部分有機結合起來。濃縮精簡后的課程安排,體現少而精的原則,使得必須掌握的理論重點突出。

由于無機及分析化學內容廣泛,涉及現代物質結構理論基礎、化學反應原理、溶液平衡、化學分析、元素化學和儀器分析6大部分,這教師必須熟悉教學要求,認真鉆研教材,潛心研究教學內容,在吃透教材的基礎上,合理安排教學內容。同時,課程內容還引入了無機與分析化學學科近年來所取得的最新成果,注意了知識面的補充和延伸,以滿足現代無機及分析化學對各專業(yè)人才的基本要求。

(二)多平臺教學層次滿足不同專業(yè)要求

對于不同專業(yè),教學大綱、教學內容和教學計劃的安排要有所區(qū)別,為了保證基本的教學要求和整體教學水平,不同專業(yè)開設無機及分析課程要統(tǒng)一界定基本教學內容和教學環(huán)節(jié)(約占整體的75%)。以多平臺教學層次編寫教學大綱,提出各專業(yè)教學內容的基本點與側重點,以及相應的教學方式與教學環(huán)節(jié)的要求。

(三)結合實際,改革教學方法

根據講授與自學相結合的原則,采取了靈活多樣的教學方法,抓好課堂教學,確保教學質量;采用多媒體教學,在課件中配以大量圖片,一些較難的公式推導通過課件可以一目了然,使學生更易理解和掌握;培養(yǎng)學生自學能力,在部分適合自學的教學內容學習中引入自學模式,課前給出自學提綱,并將提綱中的相關部分以提問的方式予以檢查,了解學生完成的情況,通過輔導答疑方式,及時了解自學的效果,使學生由被動向主動學習方式逐步過渡。為進一步調動學習積極性,在教學中課開展“部分雙語教學”,對章節(jié)標題及專業(yè)術語標注英文并配以中英文講解,收到良好的教學效果。

(四)介紹學科發(fā)展的前沿知識和發(fā)展動向,激發(fā)學生的學習熱情

我們的新教材中編寫了部分前沿知識內容,例如稀土元素化學簡論、生物無機化學簡論、無機高分子物質簡論和化學分離方法,這有助于教師在教學中,結合該領域的前沿研究動態(tài),將新方法、新成果融入教學相關部分,激發(fā)學生獲取新知識、新成果的熱情,也有助于改變以教師為中心,學生上課記筆記、考前背筆記的“授業(yè)傳道”定式,充分調動了學生的學習積極性。

經過近7年的理論課內容和教學方法的改革實踐,已初步建立了一套適合我校實際情況的無機及分析化學理論課教學體系,實踐證明該體系能激發(fā)學生學習興趣,提高教學質量。 今后,還需進一步使之完善,使課程教學質量有更大提高。

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一、加強無機及分析化學課程建設

(一)改革課程結構,構建教學新體系

由于無機化學與分析化學的部分內容存在密切的內在聯系,為了更好地發(fā)揮兩大基礎課各自的優(yōu)勢,減少教學內容上不必要的重復,教學中應首先抓住這兩門課程的結合點,使知識揉為一體,融會貫通地將原無機化學和分析化學課程內容聯系最緊密、重疊最多的“四大平衡和四大滴定分析方法”2個部分有機結合起來。即在新體系中首先介紹溶液中四大化學平衡的定義、性質及特點,然后將四大滴定分析方法和應用分別穿插在其中,將滴定分析方法和重量分析法作為四大平衡理論的引申部分和應用過程,達到內容簡練、完整,思路清晰、明確,重點突出,加深了教學內容的深度和廣度;其次,新的化學課程體系以高職高專教育培養(yǎng)目標為依據,根據就業(yè)崗位及崗位群對化學知識的需求,將化學教學內容重新調整,分為兩大模塊:一是理論知識模塊。主要包括物質結構理論、化學平衡理論和分析檢驗基礎理論等。二是實踐技能模塊。包括基礎實訓、分析檢測(化學分析、儀器分析)等,將實驗內容、操作技能及應用等與專業(yè)課緊密結合,減少了教學中的重復和脫節(jié)現象,有利于教與學的有序進行。

(二)改革教學方法,強化教學效果

隨著高職院校單招政策的實施,學生普遍存在化學基礎薄弱的狀況,他們對化學學科的特點、學習方法以及化學在科學中的應用等知識不太熟悉,而無機及分析化學課程作為大學一年級的重要專業(yè)基礎課,內容多、課時少,與高中化學跨度較大,給教學帶來一定的困難。針對這種情況,一是教學中采取“分層次”教學,對于基礎較差、學習困難很大、無學習興趣的學生,在課前補充與中學內容銜接的相關知識,以縮短中學到大學的學習適應期。講授過程中注意由淺入深、循序漸進,使學生易于接受;二是打破傳統(tǒng)的教學模式,堅持將啟發(fā)式教學貫穿始終,注重課堂教學與討論相結合,對有規(guī)律和共異性的問題組織學生討論,增強學生的參與意識;三是教學中組織學生進行討論,比較各種分析方法的優(yōu)缺點,既增強了授課內容的系統(tǒng)性,又拓寬了課程知識面。引入自學模式,培養(yǎng)學生的自學能力;四是對教學內容進行適當調整,適當安排學生自學,課前列出自學提綱和要求,并將提綱中的相關部分以提問的方式予以檢查,通過輔導答疑方式,及時了解自學的效果,使學生變被動學習為主動學習。

二、探索以職業(yè)能力為目標的實驗教學模式

(一)開設具有專業(yè)特色的綜合設計性實驗,培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力

為了適應現代化學發(fā)展的要求,應在實驗教學中有意識地將各門學科相互滲透。綜合設計性實驗是將學生已學的基礎學科理論與實驗方法有效融合后開設的實驗,在實驗教學中針對不同專業(yè),開設具有專業(yè)特色的綜合設計性實驗。實驗前,由教師提供測定樣品及相關信息,對實驗所涉及的理論知識要求學生自學,教師根據學生的理解程度,引導學生討論、講授,給予正確指導,并鼓勵他們查找有關資料,包括樣品的預處理方法、設計分析方案、思考實驗中可能出現的問題及解決的途徑等。鼓勵學生發(fā)現問題并尋找解決辦法,由教師給予及時正確指導。在這樣的實踐過程中,使學生深感實驗知識與專業(yè)技能的密切關系,調動了學生的學習積極性,減少實驗中應付了事或盲目操作等現象,培養(yǎng)學生的獨立思考和創(chuàng)新能力。

(二)技能訓練和崗位職業(yè)資格考證結合,強化學生應用能力的培養(yǎng)

實踐教學的主要目的是培養(yǎng)學生的技術應用能力,在教學方法上,應注重引導學生把所學知識與專業(yè)技能有效結合起來,以培養(yǎng)職業(yè)崗位能力為中心。實踐教學中,在設計實驗、實訓項目時重視與職業(yè)技能考核相結合,使學生在畢業(yè)時獲得學歷證書的同時,又獲得國家頒發(fā)的職業(yè)資格證書;在培訓目標上,注重提高學生的綜合素質,使學生在畢業(yè)時既具備相應專業(yè)的上崗資格,又具有直接適應某一崗位(或崗位群)的知識和技能,提高學生走向社會參與競爭的能力。實踐證明,受過培訓并獲得“雙證”的學生,其專業(yè)和技術素質高,用人單位滿意。

(三)實施工學結合開放式實驗教學模式,充分提高學生的綜合素質

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Abstract: The waste liquid of chemical experiment is often directly discharged into sewers in many university laboratories, which causes serious pollution to the environment and harm to human health. A few measures are put forward to resolve the problems of optionally discharged without treatment.

關鍵詞: 廢液;化學實驗室;環(huán)境污染

Key words: waste liquid;chemical laboratory;environmental pollution

中圖分類號:X703 文獻標識碼:A 文章編號:1006-4311(2014)19-0312-02

0 引言

近年來,許多城市天空愈加渾濁,霧霾天數逐年上升??諝赓|量關乎每個人的生命質量,每一個公民都有不容推卸的責任。治理霧霾,治理環(huán)境,應從全社會做起,從每一個人做起,減少排放人人有責。

如今我國擁有各類高等院校1000余所,各類化學實驗室有數10萬個,每天都有大批師生做各種化學實驗,產生大量廢液,從目前來看,大部分高?;瘜W實驗室產生的廢液,并未得到有效處理,而是直接排放到下水道、垃圾箱中,嚴重污染著環(huán)境。實驗室排放的廢液雖然較隱蔽,但卻是一個典型的小型污染源[1]。

高?;瘜W實驗室所產生的廢液如不加處理將廢液隨意排放最終流入城市污水處理廠,污水處理廠沒有處理這類污染物的設備最終只能流入受納水體,后患無窮。在“排放點”直接收集然后統(tǒng)一處理才是解決問題的捷徑[2]。

文章旨在探討利用化學實驗室產生的廢液和無害而易得的材料,且方法簡易地處理實驗室的廢液。

1 減少廢液產生量,加強不同實驗室間的物資共享

學校可嘗試開展微型化學實驗,特別是對性質實驗進行微型化(例如,用點滴板代替試管做實驗,減少試劑用量),通過減少藥液的使用量來減少購買試劑及廢液處理的經費支出。同時可考慮部分廢液是否可經過處理循環(huán)利用[3]。在河南中醫(yī)學院藥學院,有機化學實驗“普通蒸餾”和“減壓蒸餾”所用的待蒸乙醇,就是利用中藥化學學生實驗用乙醇提取虎杖的提取液減壓后所得的混合餾分。這些提取液經過蒸餾以后,可以收集起來作為酒精燈的燃料。學生常常拿著刺鼻、渾濁的原料,經過蒸餾得到無色透明的餾分,學生很有成就感,增強對實驗興趣。無機化學實驗制備的氯化鈉,作為物理化學實驗“水的凝固點降低”使用和有機化學“萃取”實驗消除乳化現象,有利于水相與有機相的分離。另外有機物在鹽水中的溶解度要比純水中小很多。多數萃取時加入氯化鈉后回收率會有不同程度的提高;無機化學實驗制備的五水硫酸銅用作之后實驗項目中銅鋅原電池的電解質溶液使用??傊?,在理化實驗室,實驗人員經常交流溝通,基本保證制備實驗所得產品能夠用于其它實驗材料。實驗產生廢液在考慮化廢為用之后,統(tǒng)一處理和回收。

2 變廢為寶

對于學校不能自行處理的廢液,要及時送往有資質的企業(yè)處理,并充分考慮能否變廢為寶。如有些廢液中含有金、銀,可把該類廢液送入具備提取金、銀技術的廠家。這不僅能降低實驗室廢液處理的成本,也能使相關企業(yè)獲利,同時也不浪費材料。

3 降低毒性

在無機化學性質實驗項目“氧化還原反應與電極電勢”中,有一部分實驗內容酸度對電極電勢的影響,用的反應原理是FeSO4與K2Cr2O7反應構成原電池。在該實驗中產生含鉻廢液。常見的鉻化合物的價態(tài)有Cr3+和Cr6+,其中Cr6+的毒性極強,大約是三價鉻毒性的100倍。其中最為重要的是Cr6+化合物的致癌和突變性,致急性腎衰竭等[4],美國環(huán)境保護局(EPA)將Cr6+確定為17種高危危險的毒性物質之一[5]。我國規(guī)定工業(yè)排放水中鉻含量應小于0.5mg/L(即0.5ppm);飲用水中鉻含量應小于0.05mg/L[6]。

Cr(VI)以鉻酸根離子狀態(tài)存在,劇毒。在溶液中的濃度不得超過5×10-5%。處理時要戴防護眼鏡和橡皮手套,在通風櫥內進行操作。使含鉻廢液中的Cr2O72-(或CrO42-)在酸性條件下(pH?燮3),與過量的還原劑FeSO4(或NaHSO3)反應生成Cr3+與Fe3+,其反應為:

Cr2O72- +6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O

每1 g Cr6+約需要7g NaHSO3或者20 g FeSO4,還原后加入濃度為10%左右的稀NaOH(也可以使用堿性廢液和石灰),調節(jié)pH為8~9,轉化為低毒的氫氧化鉻沉淀,放置過夜,最后分離沉淀,上層清液排放,沉淀物用水泥固化后,晾干填埋。這樣基本保證了Cr3+不會再流入下水道污染水源。由于Cr(OH)3是兩性的,所以要注意加入堿溶液的量,控制介質pH值在8~9,以免產生亞Cr酸離子重新溶解。待全部溶液被還原變成綠色時,查明確實不含六價鉻后(用KMnO4做氧化劑,二苯碳酰二肼作顯色劑,采用分光光度法),才可進行下一步處理。

4 酸、堿廢液的處理

化學實驗室常用的酸有鹽酸、硫酸、硝酸等強酸,堿有氫氧化鈉、氫氧化鉀等強堿,若將其直接排放到水中,就使水的pH值降低或升高。水的pH值小于6.5或大于8.5時,水中的生物生長受到抑制、致使水體自凈能力受到阻礙,生物物種變異、魚類減少。水質pH值過低,對下水管道的金屬設備造成嚴重腐蝕。濃度較高的酸、堿廢液,平時分開貯存,把廢酸用于清洗蒸餾實驗后圓底燒瓶里產生的水垢,廢堿用于清洗帶有油污的玻璃儀器。使用不完的定期混合,再中和處理。做到以廢治廢,用pH試紙測其pH值,當在6.5~8.5之間,即達到排放標準。對于酸、堿的稀溶液,用大量水把它稀釋到1%以下的濃度后就可排放[7]。

5 有機溶劑處理

《有機化學》所開設的實驗課中只有兩個實驗“咖啡因提取”和“萃取”這兩個實驗大量用到有機溶劑,前者是用95%乙醇作為提取液,通過索氏提取器提取綠茶中的咖啡因之后,學生在濃縮提取液時就把乙醇蒸出,對乙醇進行回收,用作酒精燈的燃料。后者是用乙酸乙酯萃取菠菜中的葉綠素,之后乙酸乙酯的回收方法是:在分液漏斗中將含有乙酸乙酯的廢液水洗幾次后,用硫代硫酸鈉稀溶液洗滌2~3次,使其褪色,再用水洗幾次后,除去水層,用無水碳酸鉀脫水,靜置幾天后過濾,然后蒸餾,收集76~77℃的餾分。

總之,高?;瘜W實驗室的污染問題已經日益嚴重,高校必須在思想上提高環(huán)境保護意識,從源頭上減少污染物的產生,建立健全實驗室排污管理制度,對實驗室廢棄物進行有效處理和回收,最大限度地消除或減少化學實驗對環(huán)境的污染,為“撥霾見日”盡責。

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篇7

按照應用型人才培養(yǎng)目標,將基礎化學中的無機化學、分析化學、有機化學、物理化學課程涉及的實驗內容作為一個整體統(tǒng)籌安排、內容合理銜接,避免了實驗內容重復,減少了驗證性實驗項目,增加了綜合性、設計性實驗項目,開設了化學虛擬仿真實驗,突出了實驗的應用性教學。通過基礎化學實驗,使學生掌握了基本的實驗技能,培養(yǎng)了學生動手操作和分析解決實際問題的能力。

關鍵詞

化工專業(yè);應用型人才培養(yǎng);化學實驗;化學虛擬仿真實驗;實驗改革

化學學科是化工類專業(yè)的主干學科,化學類課程是培養(yǎng)化工類專業(yè)應用型人才的基礎核心課程,化學類實驗教學是培養(yǎng)高水平應用型人才的重要環(huán)節(jié)。在化工類院(系)中,一般把化工類專業(yè)開設的無機化學、分析化學、有機化學、物理化學課程稱為基礎化學(又稱四大化學)課程,基礎化學課程都是地位非常重要、實踐性非常強的核心課程。長期以來,在化工類專業(yè)人才培養(yǎng)方案中,基礎化學的理論課和實驗課缺乏整體考慮,基礎化學的理論課和實驗課各自獨立設置,缺乏有機聯系,部分內容重復;每門課的理論課和實驗課分工太明確,相互融合和貫通不好,實驗內容零散[1]?;A化學實驗教學在基礎化學教學過程中占有很重要的地位[2]。要培養(yǎng)出高水平、高質量的應用型人才,在基礎化學實驗教學中不僅要注重學生動手能力的培養(yǎng)、注重分析問題與解決問題能力的培養(yǎng),還應加強學生工程能力的培養(yǎng)以及對新型科學儀器、新技術的詳細了解和掌握[3]。為了更好地發(fā)揮基礎化學實驗教學在化工類專業(yè)應用型人才培養(yǎng)方面的獨特作用,我們對基礎化學實驗教學進行了大幅度改革,并開設出了化學虛擬仿真實驗,這些改革明顯地提高了基礎化學實驗教學水平和學生工程能力。

1基礎化學實驗改革的必要性

以前,原基礎化學實驗教學各成體系,存在著內容重復,例如天平的使用、酸度計的使用、分光光度計的使用等內容在無機化學和分析化學實驗中均有,在實驗學時壓縮的情況下,必須避免低水平的重復;基礎化學實驗課中驗證性實驗項目較多,綜合、設計性的實驗很少,對應用性實驗教學重視不夠,學生訓練的機會很少,這種傳統(tǒng)的實驗體系已不能滿足應用型人才培養(yǎng)的需要;在制訂新的實驗教學大綱時,雖然將分析化學實驗在原有的容量分析實驗基礎上增加了儀器分析,但總體上儀器分析學時較少,僅開出酸度計、分光光度計、氣相色譜等3個實驗項目,無法滿足學生對現代儀器使用的需要,遠遠不能跟上科技進步和儀器發(fā)展的步伐。近年來,在全球范圍內明顯重視化工環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展問題,特別是中國政府提出現代綠色化工、化工清潔生產、循環(huán)經濟的新理念,化工領域要突出做好綠色環(huán)保、節(jié)能降耗、減排增效和可持續(xù)發(fā)展的工作[4]。基礎化學實驗中存在著危險性、污染性、高成本、不直觀性等問題,使很多基礎化學實驗過程難于在實驗教學中具體實施或者即使進行實驗也很難看到現象的本質。同時,實驗中涉及的大型儀器設備造價昂貴、運行成本高,在教學中難以廣泛使用,而且絕大多數儀器核心工作部件封閉,在工作狀態(tài)下不可以觀察其工作過程。隨著科學的迅猛發(fā)展和人才培養(yǎng)質量要求的不斷提高,基礎化學實驗教學的內容愈來愈豐富,要在有限的實驗教學學時下擴充實驗教學內容,提高實驗教學質量和效率,必須對傳統(tǒng)的基礎化學實驗教學內容和方法進行改革。目前,先進的網絡和信息技術已將化學領入了信息時代,隨著現代教育技術的發(fā)展,采用模擬仿真技術,計算機圖形圖像技術等生成逼真的實驗場境,在虛擬的情境中完成真實情況下難以甚至不能實現的實驗已成為可能?;瘜W虛擬仿真實驗作為真實實驗的重要補充可擴展,具有仿真性、沉浸感、安全等特點,與實物實驗有機結合,可以使學生獲得全面的訓練,對培養(yǎng)學生動手能力、觀察能力、獨立思考能力和創(chuàng)新能力具有重要意義。

2基礎化學實驗改革的做法

根據現代化學實驗教學需要,在反復論證利弊的基礎上,成立了“基礎化學實驗教學中心”、“化學虛擬仿真實驗教學中心”。首先,及時調整了部分實驗儀器設備的管理和使用,合并了無機化學、分析化學、有機化學、物理化學的天平室,將原有的天平集中管理和使用。調整的結果完全能夠滿足基礎化學實驗的需要,且基礎化學實驗教學中心的天平室還可對其它學生實驗開放,既避免了重復購置,又提高了天平的使用率??傊@著地提高了基礎化學實驗室和儀器設備的利用率,為基礎化學實驗教學改革打下了良好的基礎。其次,加強了基礎化學實驗主講教師的力量,采取從事理論教學教師都要擔任實驗主講教師,新到校的青年教師直接先到實驗室專職做1年以上的實驗主講教師,充分發(fā)揮任課教師參加實驗教學和實驗教學改革的積極性?;A化學實驗教學實行主講教師制度,實驗主講教師負責實驗課教學內容的改革與修訂、實驗教學過程的把關、實驗教學考核的實施;對首次指導實驗的新教師和首開新實驗的教師,實行試講試做工作制度。加強師資力量和提高實驗教學水平為基礎化學實驗教學改革提供了有力的支撐。第三,將無機與分析化學、有機化學、物理化學課程涉及的實驗內容作為一個整體統(tǒng)籌安排,對基礎化學實驗內容進行重組,使實驗內容合理銜接,刪除內容存在低水平重復的實驗,突出基礎化學實驗的應用性,減少了驗證性實驗項目,增加了技能性、綜合性、設計性實驗項目。第四,按照應用型人才培養(yǎng)定位,化學虛擬仿真實驗教學已基本構建了兩大層次教學資源:第一層次———以強化雙基教學為主導的基礎化學虛擬仿真,該層次的虛擬仿真實驗課程設置主要以無機化學、分析化學、有機化學、物理化學等基本實驗的實訓,設置目的是讓學生系統(tǒng)學習化工類專業(yè)的基礎實驗知識,掌握基礎技能,強化基本操作能力訓練。同時培養(yǎng)學生獨立思考、團結協(xié)作的精神,加強分析問題和解決問題能力的培養(yǎng),從而達到提高學生專業(yè)學習的興趣。根據虛擬現實教學的特點,深化改革,加強課程建設,對實驗基本操作類內容加強練習,保障學生動手能力的培養(yǎng)是實物實驗的安全。本層次為學生開設虛擬仿真實驗內容有:化學實驗基本操作與實驗室準入、無機化學虛擬仿真實驗、分析化學虛擬仿真實驗、有機化學虛擬仿真實驗、物理化學虛擬仿真實驗。第二層次———以強化應用能力為主導的大型分析儀器虛擬仿真,該層次的虛擬仿真實驗課程設置主要以化學相關的儀器分析課程為主,包括電化學分析、色譜分析、光譜分析及其它大型儀器等實驗項目的設置,設置目的是培養(yǎng)學生的查閱、動手、觀察、記憶、思維、想象和表達等能力,促進學生的全面發(fā)展。具體到教學內容上則是重在使學生掌握常用大型分析儀器的結構原理、基本操作及應用等,掌握儀器分析中儀器維護、樣品處理和處理數據的基本方法,了解儀器分析領域的最新發(fā)展動向及其趨勢,鞏固課堂所學理論知識,培養(yǎng)學生發(fā)現、分析、處理、解決問題的能力,加強學生素質教育,激發(fā)學生的創(chuàng)新精神,把學生培養(yǎng)成為適應化工行業(yè)發(fā)展要求的新型人才。

3基礎化學實驗課程體系的構建

構建了與理論教學相結合的實驗教學體系及其實驗教學內容,實現實驗教學與理論教學緊密結合、實驗教學內容與工程應用能力培養(yǎng)緊密結合。按照“強化基礎、循序漸進、逐步提高、注重應用”的原則,構建注重全面素質、突出應用能力培養(yǎng)的實驗教學課程體系,改革現有實驗教學內容,減少重復內容,增加接續(xù)性實驗;減少演示性實驗、驗證性,增加綜合性、設計性實驗,開發(fā)新技術實驗內容,增加了化學仿真實驗。將過去單獨開設的無機化學實驗、分析化學實驗完全融合統(tǒng)一考慮。在實驗教學中,實驗課為60學時,與改革前兩門實驗課的學時總和相同,但在實驗內容上進行了重新安排。在定量分析的實驗方面,使學生能夠熟練掌握像分析天平、酸度計、電導率儀等常規(guī)儀器的正確使用,精選了實驗內容與陰、陽離子定性分析鑒定相結合的元素性質實驗,目的是使學生在了解典型元素不同價態(tài)化合物的酸堿性和氧化還原性的同時,能利用其化學性質進行分離和鑒定。開設了多個綜合性實驗及1個初步的設計性實驗,以培養(yǎng)學生分析和解決問題的能力。在實驗教學方面,除無機化學實驗、分析化學實驗進行了大幅度改革外,有機化學、物理化學方面實驗也進行了有效改革。物理化學實驗新開出了燃煤質量測定1個綜合性實驗項目和乙酸乙酯皂化反應速率常數及活化能的測定、二元液系相圖及工作曲線的繪制2個設計性實驗項目,著重培養(yǎng)學生的實踐動手能力、知識應用能力。十分注意將基礎化學的理論課和實驗課統(tǒng)一考慮,有一些理論課內容與實驗課內容聯系緊密,放在實驗課上講,讓學生邊學理論邊做實驗,既豐富了實驗內容,又緩解了理論課時間少內容多的矛盾。化學虛擬仿真實驗教學結合應用型人才的培養(yǎng)定位,分別構建了基礎化學在線虛擬仿真實驗、大型分析儀器虛擬仿真實驗。充分利用虛擬仿真的優(yōu)勢和特點集中解決各部分在實物實驗中的瓶頸問題,仿真實驗與實物實驗相互搭配,形成虛實結合、動靜結合、理論與實際相結合的有機整體。突出了虛擬仿真實驗的靈活高效性、安全環(huán)保性,以及涵蓋面廣和成本低廉的特色。首先,在基礎化學虛擬仿真實驗階段,利用虛擬仿真實驗具有的可重復型的特點,學生在虛擬實驗工程中,可以反復練習,不拘泥于實驗時間、儀器設備和藥品的限制,更好地強化了學生的基本操作,解決了學時與學習效果之間的矛盾;利用虛擬仿真實驗的可視化特點,使學生在虛擬實驗中觀察到經典化學實驗難以跟蹤、肉眼甚至儀器無法觀察的分子微觀變化以及相互作用,更真實和形象的描述化學反應的過程、揭示化學的本質,豐富學生的想象力和領悟力,激發(fā)學生的創(chuàng)造力;利用虛擬仿真實驗綠色環(huán)保、仿真度高、交互性強的特點,突破傳統(tǒng)實物實驗的限制,達到實驗過程綠色化、實驗手段現代化和實驗結論科學化的效果,讓學生在安全、低毒、環(huán)保的實驗環(huán)境中獲取知識。其次,在化學實驗儀器工作過程中仿真及虛擬操作訓練,突破封閉化儀器設備內部結構及運行機制的不可視化,有利于學生對儀器設備的掌握和深刻理解。因為大型科學儀器設備價格和運行成本昂貴。同時,大多數儀器核心工作部件封閉,特別是在工作狀態(tài)下不可同時觀察其內部工作過程。這些特點嚴重制約學生對儀器工作原理、運行機制的理解和掌握。而即時學生實際能夠上機操作,時間也非常有限?;瘜W虛擬實驗利用計算機仿真,以儀器原理的邏輯順序為依據,以可視化的反應儀器工作過程,增強學生對儀器原理和工作過程的理解,提高了大型儀器的操作能力和儀器利用率。虛擬仿真實驗的引入,大大提高了實驗的效率,解決了設備不足的矛盾,降低了成本,增強了學生的積極性和創(chuàng)造型,達到事半功倍的效果。

4基礎化學實驗改革的效果

基礎化學實驗的教學改革,經過實踐、完善、提高,廣大師生對實驗教學改革持贊同和支持的態(tài)度。教師一致認為,基礎化學實驗課開設技能性、綜合性以及設計性實驗,有利于調動學生主動學習的積極性,有利于鍛煉動手能力,有利于應用型人才培養(yǎng)。根據現在社會對畢業(yè)生的要求和國家教育部開展的應用型人才培養(yǎng)要求,必須要開出綜合性實驗、設計性實驗,這樣才有利于學生素質和知識應用能力、工程實踐能力的培養(yǎng)。學生對基礎化學實驗改革參與的積極性普遍較高,在對學生畢業(yè)前的調查中,學生認為收獲較大。化學虛擬仿真實驗是實物實驗的補充,仿真實驗與實物實驗相互搭配,形成虛實結合、動靜結合、理論與實際相結合的有機整體。突出了虛擬仿真實驗的靈活高效性、安全環(huán)保性,以及涵蓋面廣和成本低廉的特色,以虛擬實驗作為一種新型知識載體和實物實驗的補充和延伸,通過強化虛擬實驗與實物實驗協(xié)同培養(yǎng)化工類人才,利用課內外一體化的實驗教學模式,探索了虛實結合的化學實驗新途徑。近年,在化學工業(yè)出版社出版了無機與分析化學實驗、有機化學實驗、物理化學實驗3部特色實驗教材,已應用于化學實驗教學中,學生、教師反映良好,并被評為學校優(yōu)秀教材。

5結語

基礎化學實驗教學是高等學校化工類專業(yè)實現應用型人才培養(yǎng)目標的重要環(huán)節(jié),它對提高學生的綜合素質,培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識與創(chuàng)新能力,培養(yǎng)學生的知識應用能力和實際工程能力,有著非常重要的作用。加強實驗教學中基本技能和綜合實驗的訓練,對實驗內容、實驗的方法等方面實行全方位的優(yōu)化。增加綜合性實驗數量,并不斷將最新的科技成果引用到實驗教學中,提高實驗教學水平。開放實驗室,加強學生的獨立思考能力、動手能力和科學研究方法的培養(yǎng)和訓練,以適應面向現代企業(yè)發(fā)展的要求,培養(yǎng)出高水平的應用型人才。加強基礎化學實驗項目綠色化建設,從實驗藥品與溶劑的選用、原子經濟反應、產品與工藝的安全性等方面考慮,對已開出的實驗項目進行全面改造,真正達到綠色化要求,增加綠色實驗項目,增強學生的環(huán)保意識。按照現代實驗教學理念以及當代先進科技水平,建設高度仿真、極具代表性的化學虛擬仿真實驗,豐富實驗教學資源,降低實驗教學成本,提高實驗教學水平,更好的完成工科學生的工程實踐能力、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。實現“虛實結合,相互補充,能實不虛,以虛補實”,對代表性的過程,要盡量建立“實物”,通過實訓階段,實現“虛實結合”,強化學習效果。對于復雜過程,以虛補實,實現“虛實互補”。

作者:沈國良 張梨黎 朱海峰 趙文凱 侯玲 薛斌 張靜 單位:沈陽工業(yè)大學石油化工學院

參考文獻

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[2]高世萍,翟濱,于長順等.無機及分析化學實驗改革的研究與思考[J].實驗室科學,2006,(3):42~43.

篇8

[關鍵詞]藥學;藥理化學;分析化學

隨著我國醫(yī)療事業(yè)的飛速發(fā)展與進步,藥學研究水平越來越高。其發(fā)展主要依賴于藥物分析技術,藥學研究對我國醫(yī)藥事業(yè)開發(fā)、創(chuàng)新、發(fā)展等方面具有重要促進意義,能夠間接提升我國經濟水平,從根本上提高我國健康保障水平。

一、藥物化學和分析化學的基本概念

(一)藥物化學概念

所謂藥物化學主要是將化學分子原理應用于藥物研發(fā),從科學角度分析化學藥物的基本構成、生物效應及相應藥性原理等相關內容,用于新類型藥物研發(fā)。藥物化學研究需要兩方面來共同促成,其一是生物學,另外一方面是化學,其在藥物研發(fā)中主要明確藥物的活性物質或藥性機制,分析患者用藥治療后,藥效對機體的代謝作用,及機體對藥物的適應情況及吸收情況等。

(二)分析化學概念

所謂分析化學主要是指對物質中相關藥物成分、不同結構含量等進行測量,將測量的物質指標進行化學分析,其屬于物質化學分析的一門科學,除此之外,有關于物質成分測量所用儀器也包含在內,屬于分析化學的一部分。分析化學中對藥物成分進行測量分析的方法被稱為化學分析法,這種方法在測量過程中主要應用天平和所要測量的物質及試劑,將其用玻璃器皿盛放,將所測量的物質成分計量指標與測量過程中出現的化學反應兩者相互對應分析,以此得出結論。另外一種分析方法即儀器分析,這種方法在滿足上述作用的同時還能夠進行微量分析及形態(tài)、結構分析等。

二、物理化學和分析化學的發(fā)展及作用

(一)物理化學和分析化學的發(fā)展

早在19世紀,物理化學這一概念被提出,并且于30年代和40年代蓬勃發(fā)展。物理化學概念被提出后科研人員研制出了磺胺類藥物,投放于臨床治療,響應效果較好,對患者的預防感染及臨床治療均具有一定促進作用,在投放應用的10年內,β內酰胺類抗生素研發(fā)技術逐漸完善。于19世紀40年代有相關研究人員研究出了抗菌藥物的藥性、活性及藥物機理等,將其與藥物成分及結構等相關內容相互融合,用于新藥的研制,就此不同種類藥物越來越多。于19世紀末時,通過研究人員的努力,對于新藥的研制不再僅依靠藥物活性機理及其成分結構方面入手,新藥的不斷研制也是物理化學逐漸認識的過程,研究人員能夠明確大部分種類藥物在機體中出現的生化效應,能夠明確不同類藥物應用于人體其活性及產生的藥效,就此于19世紀末可以通過不同類型、病癥患者的實際患病情況入手,分析患病原因,實現新類型藥物研發(fā),對癥下藥治療。于20世紀分析化學理念被提出。分析化學除了分析方法以外,其能夠用于新藥研制主要依賴于分析儀器,在不斷探索發(fā)展的過程中,儀器分析方法逐漸占據主要地位。在整個20世紀中,40年代至80年代之間,出現了三大重要學科領域,即材料學、環(huán)境學和生命學科,這三大學科通過與儀器分析方法聯合應用研究,在一定程度上成就、完善了分析化學,促進其發(fā)展進步。從當今環(huán)境來看,儀器分析方法又與計算機信息科技相互聯系到一起,以計算機為載體、以網絡信息為媒介,將分析化學中測量的數據、信息進行整理、收納,最終錄入電腦,實現信息傳輸及智能分析。目前,信息化儀器分析中最具代表性的即為傳感器的發(fā)現及圖譜快速檢索和實驗室自動化等。

(二)物理化學及分析化學的作用

從不同角度來講,物理化學和分析化學的作用存在一定差異,是不同的。物理化學更偏向于藥物活性、機理及藥性和機構的研究,極大促進了早期藥學的研究與發(fā)展,為后續(xù)的新類型藥物研發(fā)奠定了堅實基礎。同時,20世紀內的分析化學主要是用于藥物成分、劑量的測量及化學實驗反應研究,其屬于實驗方法的一種,并且在儀器分析發(fā)展進程中,挖掘了與藥學有關的不同學科,為藥學研究提供更全面、系統(tǒng)的理論支持,促進藥學研究。當前,儀器分析法融合計算機信息技術,實現了儀器分析的智能化和自動化,其具有測量分析數據準確可靠、操作迅速等優(yōu)勢,但是從另一方面來講,儀器設備購置昂貴并且對儀器操作者要求較高,操作繁瑣,這些都是局限性。從大方面來講,物理化學和分析化學的豐富及發(fā)展對于我國藥學研究均具有一定促進作用,通過對不同藥物運作機制的研究和不同藥物成分實驗研究,研發(fā)了不同類型的新藥物,將其用于臨床治療。綜上所述,藥物化學和分析化學是藥學的重要組成部分,兩者在不斷發(fā)展中融合不同新技術,為藥物研發(fā)、臨床治療及醫(yī)療事業(yè)的發(fā)展都起到一定促進作用,具有重要意義。

參考文獻:

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篇9

在藥學專業(yè)的四年理論課學習中,開設有無機化學、物理化學、有機化學、分析化學四大基礎化學課程,還有藥物化學,有機波譜等課程的學習,這就為學生今后從事藥物合成乃至化學化工類合成與研究打下了較為全面和敦實的理論基礎。由于學校條件有限,所帶畢業(yè)生中部分被安排到河南省化學所進行實習。這是一所1958年建所的老牌化學研究所,隨著時代的發(fā)展和需求,不僅僅是純研究的體制,已經與市場接軌,成為了集科研、開發(fā)和市場一條龍的形式,不但需要研究型人才更需要研究兼開發(fā)型的高級復合人才。連續(xù)兩年,學生進入到該所的化學化工重點實驗室進行一些精細化工產品的合成。實驗室精良的設備,齊全的分析儀器也是在校時從未見過的。開始階段是在實驗室老師指導下一步步操作,在校期間所學的僅僅是理論上的,在這里才真正感覺到理論與實踐差別很大,實際經驗的重要性甚至超過了純理論知識。

從最初的資料查閱,特別是,化學合成涉獵到國內外諸多方面,對英文文獻的閱讀和理解也是對所學十幾年英語水平的檢驗和提高。學生深感以前填鴨式的英語四、六級考試,其實距現在的工作環(huán)節(jié)相差甚遠,督促他們更加用心學習,特別是在課堂上學不到的知識。隨著實習的進行,學生們能夠獨立進行實驗操作,熟悉了實驗環(huán)境,還能夠提出一些實驗小方案的改進以及他們認為的合理化建議。經過4個多月的實習,學生已基本消除了對設計實驗方案、設備使用的陌生感和飄渺感。其中兩個學生順利通過了的研究生復試(實驗操作測試),還有兩個學生因為熟知合成設計路線,被三九藥業(yè)錄用。

2與藥物分析的結合,將來可從事藥物質量標準分析認證

對于藥物的分離分析,是藥學專業(yè)的核心之一,也與合成研究緊密配合。將學生安排在鄭州拓康科技有限公司實習,其學習內容包括了化學分析、藥物測定。通過幾個月的實習,學生已經能夠做到如下幾方面。(1)熟悉檢品分析的一般程序,各類檢驗報告的書寫格式。(2)了解藥檢工作對執(zhí)行國家標準、地方標準、監(jiān)督檢驗藥品、保證藥品質量的重要意義。(3)了解藥品質量標準制定的基本原則、內容和程序。(4)熟悉藥品檢驗常用儀器的性能和用法,了解現代分析技術的發(fā)展。其中,有組實習生是對左乙拉西坦(levetiracetam)原料的質量研究。首先需要自制左乙拉西坦作為樣品,然后采用高效液相色譜法、紅外分光光度法等檢測方法,分別對三批樣品進行質量研究。自制樣品的各項指標均符合中國藥典及左乙拉西坦質量標準規(guī)定,且質量可控。這次實習,學生首先熟悉了左乙拉西坦的結構,藥性藥效,在制備樣品時掌握了比在校期間更多的實驗技能,能夠分析所用原料的質量對產品質量的影響,并學會了使用不同儀器對左乙拉西坦原料理化性質的各項指標進行質量考核。

3與藥學藥劑結合,將來可從事藥品、醫(yī)用耗材、醫(yī)療設備管理及藥品調劑工作

有些學生很喜歡中醫(yī)藥專業(yè),對此很感興趣。而社會對藥學人才的需求正在增加,本專業(yè)的大學生就業(yè)率高達95%,這主要得益于我國醫(yī)療制度的改革和發(fā)展。國務院的關于建立全科醫(yī)生制度的指導意見,指出到2020年,在我國初步建立起充滿生機和活力的全科醫(yī)生制度。但是由于社區(qū)全科醫(yī)生培養(yǎng)體系等原因,目前社區(qū)藥學服務水平還比較低,在日常所從事的專業(yè)服務中,很難勝任藥學服務工作。全科醫(yī)生藥學服務知識和能力亟待在培養(yǎng)過程中進行強化,這個重任很大一部分程度上在了藥學專業(yè)人才的肩上。從這方面考慮,藥學專業(yè)實習中有一部分學生安排在藥劑科。這個崗位看似與理論知識聯系不大,實際上是站在醫(yī)藥服務的最前沿。需要學生做到如下幾方面:(1)對藥房工作程序有初步了解;(2)對各類處方的特點、要求及處理原則有所了解;(3)基本掌握藥房制劑工作;(4)對藥品檢驗的了解;(5)學習藥劑科開展臨床藥學工作的經驗,了解其業(yè)務范圍;(6)參加藥劑科組織的各類前沿講座。

篇10

結合近年來我院高分子材料加工技術專業(yè)學生的個性特點以及合作企業(yè)的實際需求,我們針對《分析化學》這門課程進行了改革,開發(fā)了基于工作過程系統(tǒng)化的新課程體系-《化工產品檢驗》。

一、化工產品檢驗課程體系的開發(fā)背景

(一)傳統(tǒng)分析化學課程教學中存在的問題

《分析化學》課程內容較繁多復雜,應用性強。傳統(tǒng)的分析化學課程教學中,化學分析涉及內容較多,儀器分析涉及的較少,有關樣品預處理的內容太少。教師在授課過程中,理論課與實踐課是完全分開的,以理論課為主,教師課堂講授內容較多,實踐性不強,即使在實踐課上也是教師操作演示在先,然后學生根據教師給出的實驗步驟,按部就班的進行操作,這種機械的教學模式嚴重的影響了學生自學能力、分析解決問題能力以及創(chuàng)新能力等綜合素質的培養(yǎng)。現代企業(yè)需要的是高素質技能型人才,這種傳統(tǒng)的教學模式已不能滿足企業(yè)的用人需求,而工作過程導向的職教課程能夠讓學生獲得一種全面的、和諧的、切實有效的教育。

(二)分析化學課程改革現狀

近年來,部分職業(yè)院校也采取了相應的措施,進行相關課程改革,但我們迫切需要開發(fā)適合我院高分子材料加工技術專業(yè)的化工產品檢驗課程體系。本課題根據高分子材料加工技術專業(yè)的發(fā)展變化、學生個性特點及膠東地區(qū)的企業(yè)需求,進行了基于具體工作過程的項目化教學改革,結合化工產品檢驗崗位的能力要求以及化學檢驗高級工考證要求,開發(fā)適合于本專業(yè)的課程,在教學中以項目為載體,實現理實一體化,為將來能勝任就業(yè)崗位打下堅實基礎。

二、化工產品檢驗課程體系的設計思路

《化工產品檢驗》是高分子材料加工技術專業(yè)一門重要的專業(yè)核心課,課程目標是培養(yǎng)能夠從事無機及有機化工產品分析與檢驗工作的化學檢驗人員。課程主要采用項目法設計教學過程,通過企業(yè)調研,熟悉企業(yè)崗位的工作任務,對工作崗位能力進行分解,根據化學檢驗崗位工作任務,循序漸進的安排教學訓練內容。引導學生學習各種試樣的采集、制備、分解、分離富集和分析測定,對產品質量進行分析判斷,并得出結論,形成報告,從而使學生掌握工業(yè)生產中的原料、中間產品、最終產品、副產品以及生產過程中各種廢料的組成的分析檢驗方法和技能。通過對本課程的學習,提高學生的創(chuàng)新意識和思考能力,并提高學生的溝通能力和職業(yè)素養(yǎng)。

三、化工產品檢驗課程內容的開發(fā)與設計

《化工產品檢驗》是在充分進行化工檢驗崗位調研的基礎上設立的。課程內容的選取是以符合實際崗位能力需要的化工產品的分析項目活動為載體,以工作過程為導向,將《化工產品檢驗》典型工作任務歸納,結合學生的認知規(guī)律與實際教學需求,確定在 136 個學時內設計 4 個學習情景、16 個學習子情境和 16 個工作任務,每一個工作任務與特定的職業(yè)能力培養(yǎng)、職業(yè)資格考試相結合,內容涵蓋無機化學工業(yè)品分析、有機化學工業(yè)品分析、復雜工業(yè)品分析、日化用品分析幾個方面。在整個教學過程中所涉及到的分析方法包括滴定分析法、重量分析法以及儀器分析法;所用到的分析儀器包括酸堿滴定管、酸度計、可見分光光度計、紫外-可見分光光度計、原子吸收分光光度計、氣相色譜儀、液相色譜儀等,基本涵蓋企業(yè)化驗崗位所必須具備的分析方法和分析技術。

四、有效課程評價體系的開發(fā)與設計

高職教育質量的優(yōu)劣并不在于學生掌握的學科知識,而在于學生是否具備從業(yè)崗位所需的綜合職業(yè)能力和全面素質。為了保證課程內容能夠有效實施,我們建立了素質化課程評價體系,采用項目過程考評(任務考評)與結果考核相結合的方法,強調過程考評的重要性,與企業(yè)對職業(yè)素養(yǎng)的要求相對接;實行個人考核與團隊考核相結合;課程學習與技能競賽相結合;應知考核和應會考核相結合的課程考核模式。

(二)開展豐富的校園文娛活動

一是在有效開展思想政治教育的過程中,積極謀劃開展豐富多彩的校園文化娛樂活動,為大學生搭建表現自己興趣愛好的平臺,以積極的愛好、健康的活動充實業(yè)余生活。二是積極開展黨團活動,開展針對性較強、活動形式多樣、大學生喜聞樂見的多種思想教育活動,如大學生活展望、三觀主題教育等活動,積極組織學生參加社會實踐、志愿服務等活動,以活動為載體,進一步增強大學生思想政治教育的實效性和針對性。

(三)加強對德育教師隊伍建設

充分發(fā)揮思想政治教育中教師的教育功能,加強全面,充分和全面的教育,建立一個強大的職業(yè),兼職干部的思想政治工作。要有效通過工作研討、業(yè)務學習、經驗交流等方式,在提升理論水平上下功夫;有針對性地強化學生干部的教育和培訓,采取傳幫帶等方式,有計劃、有目的的派駐專職學生工作干部外出培訓和學習,并激勵其進行自我學習,從而有效提高其自我教育能力和工作能力。