时间:2023-03-21 17:01:45
序论:好文章的创作是一个不断探索和完善的过程,我们为您推荐十篇化学分析工论文范例,希望它们能助您一臂之力,提升您的阅读品质,带来更深刻的阅读感受。
2注重课堂互动,提高学生学习兴趣
在传统课堂教学模式中,教师满堂灌难以激发学生参与教学活动的积极性。近年来,随着社会对复合型人才需要越来越高,传统教学模式已难以适应人才培养需要,对课堂教学提出了新的要求。课堂互动是在课堂教学情境中,教师和学生之间、学生和学生之间发生的具有促进性或抑制性的相互作用、相互影响,进而达到师生心理或行为的改变[3]。加强课堂互动,既可调动学生参与学习的积极性,又可提高教学质量、促进学生的全面发展。我们在分析化学教学过程中通过采用课堂提问、现场解题、专题讨论等方式让学生参与到教师教学过程中,同时对一些性格内敛、自信心不足的同学进行语言鼓励并分析参与课堂互动的益处,让他们在分析化学课堂中也能积极参与互动并逐渐找到自信,学生参与互动积极性高,课堂气氛活跃,教学效果好,同时学生的语言表达、分析问题和解决问题等能力也得到了全面提高。
3课堂理论教学和实验教学有机结合,提高学生运用理论知识解决实际问题的能力
分析化学是一门实验科学,学习理论知识主要是想把它运用于实践当中,所以分析化学课堂教学要与分析化学实验内容紧密联系。在课堂教学中要把实验原理潜移默化到理论教学中来,例如在讲授酸碱指示剂的时候,教师要向学生解答为什么用HCl溶液滴定NaOH溶液时一般采用甲基橙指示剂,而用NaOH溶液滴定HCl溶液时以酚酞为指示剂,减少学生在实验过程中对实验操作的疑惑。教师在课堂教学时可以结合实验中的问题,采用启发式、提示式教学方法提高学生学习的主动性和兴趣。通过课堂理论教学和实验教学相结合的教学方式可以培养学生运用理论指导实践的能力,并能达到提高学生运用理论知识解决实际问题的能力的目的。
4优化考核方式,增强考核方法科学性
成绩考核是教学活动的有机组成部分,它是检验“教”与“学”效果的有效手段。在传统的考核方法中,期末考试占有很大的比重,平时成绩考核不够全面,不仅给学生造成了很大的压力,而且不能做到全程考核学生学习效果,以这种方式评定成绩,容易出现高分低能的现象,使社会对人才质量的判断出现偏差。我们可以结合应用型工程技术人才培养要求,对分析化学课程考核方法进行改进,首先将平时成绩占总成绩的比重由之前的20%提高到30%,不仅可以减轻学生学期末的考试压力还可以提高学生平时学习的主观能动性;其次增加平时成绩的考核指标,平时成绩由课后练习题成绩、课堂讨论成绩、课程小论文成绩、课堂笔记成绩和考勤成绩等几部分组成,并且每个考核指标均制定相应的评分标准,比如课后练习题成绩,首先精选练习题,要求学生独立完成,并给出标准答案和评分标准,分析化学课程总共布置10次课后练习题,学生课后练习题最终成绩为10次课后练习题的平均成绩;最后期末考试根据本课程特点,在考查学生知识点情况的前提下,增加知识应用性强的综合题比重,以检查学生运用知识分析和解决问题的能力。改进后的分析化学课程考核方式可以全程、全面地检查和督促学生学习、增强学生学习的主体意识,更能科学地评价学生综合素质,符合应用型人才培养要求,该考核方式受到了学生的好评。
二、能更好地讲清重点、突破难点、发展智力、培养能力
斯大林格勒保卫战是《第二次世界大战扩大和转折》一节的教学重点和难点。由于历史具有“既往性”的特点,人们只能借助于文字、文物或遗迹来间接认识。因此,在讲这一问题时,利用多媒体电脑建模和模拟斯大林格勒保卫战这一历史情境。即把德军进攻斯大林格勒地图用计算机语言编成程序,在地图上,斯大林格勒西北、西面、西南、南面均画上希特勒法西斯符号,并依次标注(1)工业区、(2)苏军重兵防守、(3)苏军防守空虚、(4)高加索地区——苏联重要的产油区。然后,让学生来模拟,从希特勒的角度出发,该怎样进攻斯大林格勒。学生兴趣盎然地慎重操纵鼠标,当光标指在(1)(3)(4)时屏幕上显示“对”,当光标指在(2)与(1)(3)(4)中任何一个或两个或三个之组合时,屏幕上显示“错”。通过演示,使抽象的理论具体化,学生有身临其境的感觉,并加深了对斯大林格勒保卫战的重要性和历史意义的理解。
三、可以提高学生的学习效率,巩固所学知识
在历史教学中利用多媒体储存信息的功能,设计习题库系统,让学生根据习题要求操纵键盘,进行作答。
如:第二次世界大战的性质是()
A.帝国主义战争B.由帝国主义战争转变为反法西斯战争
C.反法西斯战争D.亚非拉的民族
学生用光标分别点击A、B、D,屏幕上均显示“错”。点击C,屏幕上显示“对”。这既避免了老师重复批改作业的繁重劳动,又使学生能及时了解自己掌握知识的程度。国外的研究资料表明,人们通过语言形式从听觉获得的知识能记忆15%,从视觉获得的知识能记忆25%,运用现代化教学手段,把听觉和视觉结合起来,能够记忆的内容可达65%。可见,运用以声、光结合的现代化教学手段进行教学,对于提高学习效率,巩固所学知识,起着十分重要的作用。
四、可以丰富教学内容,扩大学生的知识面
讲抗美援朝一节时,播放录像《抗美援朝》节选,录像突出以下几个方面:
A.战争的两个阶段:1.从50.10-51.5,中朝军民五战五捷,歼敌23万,把敌军赶回到“三八线”附近,扭转并稳定了战局,美军被迫在开城进行停战谈判。2.51.7-53.7,美帝边谈边耍花招,妄图占领朝鲜更多的土地,中朝方面针锋相对。美帝破坏谈判,发动秋季、冬季攻势,并灭绝人性地进行细菌战、绞杀战。
B.突出志愿军英雄人物,如、、杨根思等。
C.突出国内人民的支援:国内捐款合起来能买3710架飞机,广大青年积极报名参军。
D.主席的儿子作为一名志愿军战士参加了抗美援朝,并把自己的鲜血洒在了朝鲜的国土上。
学生通过看录像开阔了视野,拓宽了知识面,从中受到了爱国主义和国际主义教育。
五、有利于对学生进行思想教育
历史知识包含着丰富的思想教育内容,历史教学担负着重要的思想教育任务。采用现代化教学手段可把这些内容具体、生动、直观地展现出来。并且使思想教育富有成效。在讲授日本帝国主义的侵华暴行时,让学生观看《屠城铁证》、《》、《黑太阳731》等电影,当学生看到影片中日本侵略者奸烧杀,把中国人当靶子练刺刀,并进行杀人比赛这些血淋淋的镜头时,强烈震撼了学生的心灵。他们对侵略者的恨和对祖国的爱油然而生。
六、有利于记录、传播和储存教育教学经验,提高教师的业务能力
帕特里克·怀特(1912-1990)是澳大利亚文坛的执牛耳者,也是澳洲迄今为止唯一一位获得诺贝尔文学奖的作家。他的《人树》被评论界认为是怀特文学创作生涯中具有里程碑意义的一部作品。评论界对《人树》的研究多集中在主题分析或写作技巧上,还鲜有人从异化的角度对《人树》中的人物性格,尤其对作品中的女主人公艾米的形象进行深人的挖掘。而本文正是试图填补这一空白,以期起到抛砖引玉的作用。
异化可以说是西方文学中一个由来已久的重要主题,尤其到了现代主义作家那里,这一主题得到全面的拓展和深化。异化是指在异己力量的作用下,人丧失了自我的本质,丧失了主体性和精神自由,以及由此而产生的精神创伤和心理变态。其结果便是人丧失了理性的,,意志的能力,成为某种不可知的力量的受害者。艾米是((人树》中性格近乎扭曲,有着严重变态心理的一个重要人物。一个被异化的人的自我丧失,失却精神自由,人格趋于分裂等特征在她身上表露无遗。艾米“不以自己是自己力量和自身丰富性的积极承担者来体验自己”,而觉得自己是依赖于自己之外的某种力量。于是,她对所依赖的某种力量产生极强的依赖性和占有欲,迷失自我,成为一个与自我相异化的人。
艾米对丈夫斯坦怀有强烈的占有欲和控制欲。结婚之前,“她还没有爱过任何人”,也“还没有被人爱过”,“除了母亲在临死前很短的一段时间内,怀着一种焦急和烦躁的心情给过她一点点爱”。于是,童年时代爱的缺失为她日后一旦发现爱,获取爱便产生极强的占有欲和控制欲埋下了伏笔。婚后的艾米体味到爱情的甜蜜。但这种甜蜜很短暂。斯坦的沉默寡言和疏远,使得艾米越是深爱斯坦,越是感到爱的缺失,越是深陷于一种爱的激情中无法自拔。她对爱越来越贪婪。“她确很贪婪,对面包;一旦发现之后,对他的爱。”艾米甚至把斯坦视为自己的上帝,“上帝的慈悲只是表现在集市结束,大车回来时辘辘的车轮声。上帝的爱便是印在她唇上深深的亲吻。”然而,“人供奉给上帝的越多,他自身中留存的越少”,直到“这个男人吞噬了这个女人”。她越来越深陷于对斯坦的占有欲中无法自拔,也越来越的在感受着自我的丧失中惶惶不安。所以艾米常常处于一种害怕失去归属感的焦虑当中。对她而言,斯坦就是她的归属。因此,他对斯坦的爱情时常伴随有歇斯底里式的狂热和奋不顾身。“如果需要的话,她可以迸发着爱的呼声引颈就戮”。然而,尽管她自信“她对他熟悉得连每一个毛孔都知道的一清二楚”,但始终“她还是没能把丈夫成功地‘吞噬’了”。当她最后一次“用她的身体和意志所蕴藏的全部力量,紧紧地抱着他”时,她抱住的只是一具已经冰冷了的尸体。 艾米强烈的占有欲还体现在他对儿子雷的感情上。艾米对雷的感情超出了常理中的母爱之情,显得扭曲和变态。雷刚出生时,艾米就坦言她“就能把他吃了!她对他真是爱不够,甚至那种长久的,要吞下去似的亲吻也不能发泄她心中的爱”,她甚至盼望“他能再平平安安地回到她的肚子里”,那样,雷就可以永远为她一个人所独占。这也是为何艾米一开始不喜欢雷的妻子埃尔西,而在知道雷并没有完全被妻子所掌握时,“怀着这样一种可怜对方的心情”,她开始喜欢埃尔西了。她甚至都不想与斯坦分享儿子,所以在斯坦和雷发生龄龋时,她会产生古怪的快乐。总之,她只想独享对儿子的占有权。任何人对儿子的共享都会招致艾米的嫉妒和怨忍。
艾米穷其一生都是活在强烈占有欲的奴役中,失去了自我,没有丝毫的精神自由可言。在言及女儿塞尔玛的婚姻时,来看艾米和斯坦之间一段简短却意味深长的对话:
“可她真的得到他了吗,斯坦?”她急切地望着丈夫的脸。
“她得到他了吗?”
铝土矿是一种土状矿物,化学成分为Al2O3·nH2O,所含大部分为一水或三水铝石矿物,少部分为高岭石、蛋白石、赤铁矿等其他矿物。铝土矿常含Si、Fe等杂质。铝土矿及粘土的主要分析项目为Al2O3及SiO2, Fe2O3、TiO2、CaO、MgO等组份也需要测定。
目前铝土矿中常见组分的定量分析通常采用传统的化学分析方法,分析方法复杂,操作程序繁琐,耗时费力,分析误差较大。X射线荧光光谱(XRF)分析法具有多元素同时测定,分析范围广,精密度高,简单快速,对环境无污染等优点。本方法采用熔剂熔融处理样品,消除了样品的粒度效应、矿物效应等不均匀性的影响。
1、实验方法
1.1仪器测量条件和主要试剂
日本理学公司生产的波长色散全自动X射线荧光光谱仪(ZSXPrimusⅡ型)。端窗铑钯X射线管,最大功率4Kw、30µm超薄窗、最大工作电压60Kv、最大工作电流160mA。
高温熔样炉;Pt-Au专用坩埚。
Li2B4O7,Li2CO3,200g/L的NH4Br水溶液备用。所用试剂均为分析纯。科技论文,X射线荧光光谱。。分析元素测量条件见表1
引言
分析化学(Analytical Chemistry)是发展和应用各种理论、方法、仪器和策略以获取有关物质在相对时空内的组成和性质信息的一门科学,又被称为分析科学(Analytical Science)。该课程内容包括化学分析和仪器分析两大部分。化学分析包括分析化学的基本知识;定量分析方法的基本步骤;分析化学中的误差与数据处理;分析化学中的质量保证与质量控制;容量分析方法和重量分析法。化学分析部分的理论和方法是分析化学的基础。仪器分析包括原子光谱法(原子发射光谱法、原子吸收光谱法);分子光谱法(紫外一可见吸收光谱法、红外吸收光谱,分子发光法);电化学分析法(电位分析法、电解与库仑分析法、伏安法与极谱法);色谱法(气相色谱、高效液相色谱法);核磁共振波谱法;质谱法等。分析化学既有严密、系统的理论,同时又有很强的实用性,是理论与实际密切结合的学科。通过本课程的理论与实验教学,要求学生掌握分析化学的基础知识、基本理论和基本实验技能;掌握各类分析仪器的测量原理,并建立起严格的“量”的概念;了解仪器的结构及各类分析方法的特点、应用范围及局限性;培养学生严谨的科学态度和实事求是的科学作风;使学生初步具有根据实际问题选择合适分析方法的能力,并与实验课程相配合,初步具有解决实际问题的能力。为了使学生更好地掌握这门课程,要求教师必须更新教育观念,改进教学方法和教学思路,提高教学质量。现从以下几个方面谈谈教学体会。
重视理论教学
1.教学中抓住重点、难点。分析化学内容比较繁杂,涉及到无机化学、物理化学、有机化学、电化学等方面的内容,学生普遍反映这门课程内容复杂、抽象,难以理解和掌握。因此,在教学中一方面要抓住主要脉络,抓住教学的重难点,举一反三,将抽象化知识尽量简单化。如波谱分析部分学生反映抽象、难理解,但这部分是重点之中的重点,讲授时要慢讲,并结合有机化学的结构式多举实例,多用一些图谱解析实例给大家讲解,就容易多了。另一方面则要善于归纳总结。例如:整个分析化学包括两大主要内容:化学分析和仪器分析。现列举如下:
分析化学
容量分析配位滴定法
酸碱滴定法
氧化还原滴定法
沉淀滴淀法
重量分析
仪器分析电化学分析
光谱分析IR
UV
NMR
质谱
色谱分析TLC
GC
HPLC
这样分析化学的主要脉络就理清了,掌握这个脉络,有利于学生记忆。
2.注意交叉学科之间的联系。分析化学是研究物质的组成、含量、结构和形态等化学信息的分析方法及理论的一门科学,与其他学科有着很大的联系。如:化学分析部分及电位法和永停滴定法主要包括定量分析,学生在学习这一部分内容时要充分掌握化学平衡理论在分析化学中的具体体现和实际应用,与无机化学、物理化学中的溶液理论紧密联系起来,理解各类分析方法的基本原理,发现反应过程中各种平衡状态,各成分的浓度变化。
3.培养自学能力。以往教学采用“填鸭式”教学方法,既乏味又不生动,学生只是机械地听,时间长了学生不善于动脑思考。因此在教学中,采用讲清基本原理的同时,让学生完成一些相关内容的论文。比如,在讲高效液相色谱法时,因学生不能进行实际操作,很难了解它们用处的真正意义。但在教学同时,让学生写出相关论文,如“HPLC在……方面的应用”等,这样学生既能练习查阅文献,又能了解此种方法的应用的重要性。
理论联系实际,重视实验教学
分析化学是一门实践性的学科,以解决问题为目的。通过教学及结合现实生活中的实际例子,学生可理解消化课堂所学基本原理和方法,理论知识得到进一步的巩固和验证,同时实验教学也是培养学生实际动手能力和创新能力的重要途径。为了提高学生实验水平为此我们采取了一些方法。
1.课前写预习实验报告。写的内容包括实验目的、原理、操作步骤、注意事项。这样学生在上实验课之前就已初步了解所要上课的内容了,待老师讲完后再动手做就事半功倍了,而且,很快掌握理论与实践结合,理论课上不易理解的知识点就豁然开朗了。
2.课堂上老师提间,学生也可以发表自己的见解。课堂提问是很古老的方法,但效果还是得到肯定。有时有的学生还是处在被动的学习状态,虽写了预习报告未必认真思考,若课堂提问的话,学生在预习时就会认真去考虑实验所涉及的内容,这样促使学生去复习课本知识和主动查阅资料,这样既提高学生积极思考能力又加深了对理论教科书内容的理解和掌握。
3.培养学生自己设计实验,亲自动手操作的能力。分析化学中波谱解析是学生比较难掌握的,只空讲原理学生很难接受,若让学生自己结合有机合成实验的内容让学生自己设计合成化合物,然后利用分析化学中波谱学知识,让学生亲自对自己所合成的化合物进行测谱,如红外光谱、紫外光谱、核磁共振谱、质谱、碳谱等,这样学生既掌握了波谱学的理论和实际应用知识,又培养了学生自己设计实验,亲自动手的能力,同时也真正懂得分析化学对于药学专业人员的重要性。
多种教学方法的综合运用
1.改革传统的教学方法。在现代教育理念——研究性学习、探索性学习、协作学习等的指导下,我们需要根据课程内容和学生特征,设计多种多样的教学方法,同时要结合高职教育的人才培养模式进行教学设计。
课堂讲授:
在认真提炼基础性内容的同时,重视新技术在教学中的应用和教学方法的改革,加人扩充性知识,使学生了解新方法,为实验教学及今后的走向工作岗位打下扎实的理论基础。
问题教学:
老师先提出问题,由学生在实验中去分析,找出问题存在的原因以及如何去解决。有效调动学生积极参与学习,促进学生积极思考。
启发式教学:
联想式启发、对比式启发、由浅人深启发、总结式启发等方法进行教学。调动了学生的主动性、积极性和创造性,使课堂教学充满活力。
演示教学:
针对难度较大或精细程度较高的实验,由老师演示,然后由同学操作,老师在旁边亲自指导,便于学生准确掌握。
参观式教学:
在定量化学分析授课期间,组织学生下厂实习,了解企业的情况,增加学习的兴趣。
2.多媒体教学方法与传统方法相结合,提高教学质量。由于现代教育技术的发展,我们可以运用多媒体课件进行教学。多媒体由于具有文字、图表、动画、声音,可以刺激学生感观系统,调动学生学习积极性和主动性;可以拓宽教学内容,增大教学容量,提高教学进度。
实际运用中,要注意多媒体教学与板书的结合。实践表明,运用多媒体辅助教学,由于不需要板书,速度快,使部分学生的思维速度跟不上,整体很难获得良好的教学效果。教学过程中发现对易理解的内容,学生表现非常活跃,对难理解和掌握的内容,学生往往表现欠佳,如采用经典方法进行板书、讲解则可获得良好的教学效果;对公式推导,计算举例应用板书、讲解也能获得良好的收效。因此,在教学活动中,要注重多媒体教学方法与传统方法相结合,提高教学质量。
关键词:
化学分析实验;全英文;教学方法
分析化学通过一定的测试方法,鉴定物质的化学组成、测定物质的含量、确定物质的结构和存在形态及其与物质性质之间的关系等,“量”是分析化学的核心。化学分析实验课是分析化学课程的重要组成部分,向学生提供了正确熟练掌握分析化学实验基本操作和技能的重要途径,并让学生在实践中强化对分析化学“量”的核心概念的理解[1]。中外国际化合作办学是高等教育国际化的重要途径,也是目前国内各高校普遍开展的创新办学模式,通过整合国内外高校教育资源和理念,推进高等教育课程体系和教学方法的改革,培养具有国际化视野的专业人才[2]。国际化合作办学的重要特征是采用世界通用语言——英语构建国际化合作办学课程体系,并采用全英文教学方法,使学生在全英文的授课环境中接受专业知识和前沿信息的教育,培养学生采用英语进行专业学习的能力,以期尽快适应后续国外高校的授课模式。目前,国内一些分析化学教学团队已开展了分析化学理论课双语[2-4]或全英文[5]教学方法的有益探索,但关于化学分析实验课程全英文教学方法研究的报道较少。中山大学化学与化工学院于2010年正式开展了与香港理工大学合作的化学“2+2”国际合作办学项目。化学“2+2”学生第一、二学年在中山大学就读,第三、四学年在香港理工大学就读化学科技专业,学生在中山大学学习期间化学专业课程均采用全英语教学。化学分析实验(全英)课程是化学“2+2”专业学生第一学年的专业必修课,与化学分析(全英)理论课同学期授课[5]。在前期化学分析(全英)理论课建设的基础上,中山大学化学与化工学院进行了化学分析实验(全英)课程建设,并已对两届学生开设了该课程,研究了化学分析实验课程全英文教学方法,取得了初步的经验,现将该课程的教学模式及方法介绍如下。
1课程特点
化学分析实验(全英)课程是化学“2+2”国际合作办学项目教学体系中重要的组成部分,与化学分析(全英)理论课紧密联系,是分析化学的“启蒙”课程之一,是修习后续仪器分析及仪器分析实验课程的重要先导课程,具有重要的意义。化学分析实验(全英)课程计划学时数为54学时,内容涉及四大滴定分析法、重量分析法及吸光光度法等相关内容的基本操作及实验。化学“2+2”学生在学习了化学分析(全英)理论课,掌握了化学分析基础知识后,通过该实验课程进一步熟练、掌握化学分析实验的英文术语及基本操作和技能,强化学生对分析化学“量”的核心概念的理解,从“会学”到“会用”,培养学生从事理论研究和实际工作的能力以及严谨的科学思维方法和作风,提高分析问题和解决问题的能力。化学分析实验(全英)课程采用全英文教学模式,即采用精选的英文教材或讲义,指导教师在实验前有限的讲解时间内,在实验室现场使用英文完成授课与演示,并在实验过程中采用英文与学生交流,进行指导;学生在实验过程中采用英文进行交流、讨论,采用英文撰写实验报告,参加英文试题的口试及实验操作考试。因此,化学分析实验(全英)课程是具有很强即时性的实践课程,学生需要在听完短暂的实验前讲解后立刻动手操作,获得准确的测定结果,并撰写出科学的、逻辑性强的、简洁的实验报告。与化学分析(全英)理论课不同,学生无法在课后反复练习相关的实验操作,因此化学分析实验(全英)课程要求学生有很好的专业外语“听、说、读、写”能力,即能听懂讲解,能与指导教师流利交流,能快速准确地阅读英文教材及文献,能准确流畅地撰写英文实验报告。然而,化学分析实验(全英)课程在大一下学期开设,受众群仅修习过基础无机化学(全英)课程,并未形成较为完善的化学知识网络;同时,大一学生尚未学习化学专业英语的相关课程,专业英语能力薄弱。因此,如何让学生“会听”、“会讲”、“会做”、“会写”成为该课程成功与否的关键。任课教师除了具备扎实的分析化学专业知识、实验技能及良好的英语功底外,还应能结合化学分析实验(全英)课程特点,研究并采用合适的全英文实验课程教学方法讲授该课程,方能实现该课程的教学目标,使学生获益。
2教材建设
化学分析实验(全英)课程以训练学生的规范操作和基本实验技能为目的,通过实验进一步加深学生对化学分析理论知识的理解,因此所选择的实验内容应能与理论课相互联系、印证,使学生能通过实验操作“点对点”地解读化学分析的知识点。其次,由于大一学生专业英语能力薄弱,选用的全英文实验课教材语言应准确易懂,既符合国内大一学生的英文水平,使其能“看懂、学会”,还能满足国际合作办学课程体系的要求。
2.1多元教材体系
优秀的英文原版化学分析实验教材[6,7]较少且年份久远,目前许多英文实验教材经常以附录的形式收录于理论课教材中,其内容多为验证性实验,较少涉及化学分析实验背景知识的介绍及开放设计实验等内容。因此,面向中国学生的化学分析实验(全英)课程不能完全照搬国外的教材,应以优秀的英文原版教材为主要参考书。自编的英文实验讲义着重介绍化学分析实验的基本操作、实验背景知识及实验报告写作规范等,同时提供化学分析课程专业术语中英文对照词汇表供学生查阅。由于专业英语写作对大一学生的挑战最大,因此本课程采用循序渐进的方式培养学生的英文写作能力。对于课程伊始的练习性质实验,实验讲义中有配套的实验报告模板供学生学习报告写作,学生在完成实验后填写实验报告模板中留空部分(如某些重要的实验步骤、实验数据表格等)即可;而随着实验课程的深入,学生将在教师的指导下最终完成设计实验,并撰写出完整流畅的英文实验报告。
2.2实验内容选材
本课程实验内容的选材可以分为3个层次:练习性实验、常规测定实验及设计实验。练习性实验是最先开设的一类实验,以训练学生基本操作和实验技能为目的,如“酸碱滴定练习”、“天平操作练习”等,通过实验学生将熟练掌握滴定管及天平的正确操作。常规中文授课的化学分析实验课程由于没有语言障碍,练习性实验的讲解较为简略,学时数很少。但是,化学分析实验(全英)课程面向大一学生采用全英文授课,为了使学生能顺利渡过最初的语言关,并夯实实验基本操作技能,该课程加大了练习性实验的讲授时长和学时数。通过练习性实验,学生不仅学习了基本操作,还能全面了解并初步适应化学分析实验的全英文授课模式,学会“充分预习-认真实验-及时撰写报告(复习)”的实验课程学习方法。常规测定实验是化学分析实验(全英)课程的主体内容,涵盖了四大滴定、重量法及分光光度法等主要内容。学生在顺利渡过语言关后,通过该部分实验内容进一步熟悉化学分析实验的基本操作,系统学习各种化学分析实验方法,巩固化学分析理论课上的相关知识点,学会“理论-实践-理论”的思维模式,并能完整撰写流畅的英文实验报告。在完成一系列常规测定实验后,本课程还将引入命题式设计实验,其模式为:命题-学生提交设计方案-师生讨论修改-实施实验-提交报告-课后点评。学生需要从查阅英文文献开始直至撰写提交实验报告,独立把握实验的全过程。通过设计实验,学生将融会贯通化学分析基本知识,同时培养学生独立思考问题的能力以及初步的科研创新精神。设计实验结束后,学生将按照学术论文的格式用英文来撰写报告,对实验结果进行凝练和科学表述,使学生真正体会到“量”是分析化学核心的概念。3个层次的实验内容相互联系、相互补充,给予学生多方位渐进式的实验训练,最终培养学生严谨、细致的分析化学实验技能和动手能力。
3“互动引导型”教学方法
实验课与理论课授课模式最大的不同在于学生作为主体,通过参与整个实验、获得数据并整理报告的全过程,方能掌握实验技能并巩固相关的知识点。学生通过化学分析实验(全英)课程不仅应学习化学分析的基本操作和思路,还应培养分析化学专业英语的“听、说、读、写”能力,因此应让学生成为实验课程的主角;而教师应作为引导者,通过与学生的充分互动交流,帮助学生完成实验课程的学习。因此,本课程采用教师引导、学生自主学习的互动式实验教学模式,教师在实验课程授课过程中是引导者的角色,通过给予学生合理的建议和引导,使学生能自如地把握整个实验过程,为学生提供自觉多次获取化学分析知识点和提高实验技能的机会。
3.1“问题引导型”课前讲解
实验课开始时,教师首先采用全英文方式点评上次实验并点评实验报告,归纳总结出现的问题及注意事项,并与本次实验课程衔接。讲评过程中侧重点评学生实验过程中出现的操作规范问题以及实验结果的准确表达。让学生通过课前讲评回顾前一个实验中存在的问题,以及上节课中所出现的专业术语,从而加强全英文实验课程的印象与效果。接着,教师用中英文双语模式向学生介绍本次实验课的专业词汇及用法。专业词汇的学习采用互动造句及提问的方式进行,时间大约控制在5分钟左右。然后,教师采用全英文方式介绍本次实验的要点,包括基本原理、实验步骤及操作要领等,期间要演示实验中的重点操作(如滴定管操作、摇瓶操作、定容操作等)并进行详细的解说,采用国际上广泛采用的“问题学习法”(problem-basedlearning)进行讲授,通过适当提问、引导,促进学生的自我认知过程。由于大一学生专业基础相对薄弱,同时考虑全英文授课可能存在的信息传递损失问题,课前讲解应辅以相应的课件展报,使学生更容易理解授课内容。课前展板中对少许重要信息(如关键步骤、条件、试剂、操作等)留空,让学生听课后现场填写,以增强现场记忆。同时授课过程中应对学生的预习情况进行提问检查,增强师生互动,培养学生勤思考、巧动手、带着问题做实验的良好习惯。
3.2“互动引导型”的实验指导方法
在学生开始实验一小时内,教师应逐一观察、巡视每位学生的基本操作,采用英语口头纠正学生的基本操作规范。若有学生听力薄弱,应辅以示范实验,使学生确实意识到存在的问题,并及时改正。整个实验过程中,教师应增加巡视次数,及时纠正学生的不当操作,并使用英语与学生交流、沟通。对学生所提的问题,使用启发式教学,引导学生自行发现并解决实验过程中遇到的问题,养成独立思考、善于动手的实验能力。特别对于听力、口语薄弱的学生,实验过程中教师应多创造互动交流的机会,锻炼其英语表达能力。比如在进行络合滴定实验“水的总硬度测定”时,需要在pH≈10的氨性缓冲溶液中,采用铬黑T为滴定指示剂,测定Ca和Mg的总量。许多学生会问为何不采用钙指示剂,此时教师并不正面回答钙指示剂不适合在pH<12的非强碱性溶液中使用,而是提示学生金属指示剂均有其适合的pH,需在滴定过程中采用合适的缓冲溶液,引导学生思考氨性缓冲溶液是否满足钙指示剂的使用要求。于是,学生会想到氨性缓冲液的pH≈10,此时不适合采用钙指示剂,若把溶液的碱度调到pH>12,Mg又会沉淀,造成巨大的滴定误差,故此钙指示剂不适合作为水总硬度测定的指示剂。通过互动启发式的引导,学生不仅解决了问题,同时也深刻理解隐含在问题背后的原理,有助于学生将理论联系实验,互相印证。实验结束后,学生将获得的原始数据提交给指导教师检查,此时教师可与学生就实验过程中出现的问题进行面对面的交流和点评,也可利用这段时间指导学生提高实验报告的写作水平,改进实验报告中存在的问题。大一学生的语言基础薄弱,在撰写全英文化学分析实验报告时非常需要指导教师一对一、点对点的指导,针对性提高学生的专业外语写作能力。通过“一对一”实验报告点评环节,学生在报告写作方面均有明显提高,到课程结束时均能写出科学、简洁、表达准确的全英文实验报告。
3.3考核方法
化学分析实验(全英)课程的特点及目标决定了该课程不仅传授化学分析基本实验技能,还应培养学生良好的专业英语表达能力,因此课程采用多方位综合考核方式考查学生的化学分析基本技能及专业英语能力。化学分析实验(全英)课程总成绩由每个实验的成绩,加权操作考试成绩进行评定。每个实验的成绩由实验预习情况、实验操作、实验报告3部分构成,每次实验的累计成绩占总评成绩的70%,因此要求学生更多地关注实验过程及细节,认真地做好每一个实验,方能最终获得好的实验成绩。操作考试由单元操作考核及期末实验考核组成,占总评成绩的30%。单元操作考核在学习完练习性实验模块后进行,主要考查学生的基本操作;期末实验考核要求学生当场完成一个命题设计实验,并完成英文实验报告。无论单元操作考核还是期末实验考核均包含口试及实验考核环节,学生在开始实验之前先要通过口试环节,采用全英文方式回答教师的英文提问,提问内容包括设计实验原理、操作细节等,在实验结束之后学生也需要用英文向指导教师报告结果,之后方能开始撰写报告。通过多方位的全英文考核方式,将全面考查学生化学分析实验的基本操作技能及专业语言能力,为后续进入国际合作办学方的大学学习打下良好基础。
4教学效果与经验
采用调查问卷的形式,对2012及2013级修读化学分析实验(全英)课程的化学“2+2”学生共99人以问卷调查形式进行学习效果回访,共回收有效问卷82份。结果表明:93%的学生认为基本能适应全英文实验课程授课模式;98%的学生认为通过该实验课程的学习能较好地掌握化学分析的基础实验操作技能与知识,提高了动手能力,初步培养了独立思考能力及细致严谨的科研作风;96%的学生认为通过课程的学习对化学分析理论知识有了更加感性、深入的理解与认识,能与理论课程知识体系进行相互印证,巩固理论课学习效果;92%的学生认为通过该课程学习扩大了专业词汇量,提高了采用专业英语进行交流和写作的能力;93%的学生认为该课程能基本与后续国际合作办学方的课程体系相衔接,通过该课程的学习能为未来的学习打下良好基础;96%的学生认为所选择的实验内容丰富实用,能与化学分析理论课程紧密挂钩,配套的讲义或教材适合于该全英文课程的教学需求,语言准确易懂;93%的学生认为该课程的考核形式能较好地巩固课堂教学效果,真实反映知识掌握的程度;98%的学生认为该课程的授课老师能纠正并规范学生的实验操作,及时认真批阅实验报告,并解答学生实验过程中的疑问,使学生获益;99%的学生认为该课程的授课老师严谨认真,熟悉课程专业知识体系,语言表述准确清晰。
5展望
通过两届化学分析实验(全英)的实际授课及课程建设,我们总结了化学分析全英文实验课程的教学方法:以国外优秀英文原版教材为主要参考书,辅以自编的英文实验讲义,构建了化学分析实验(全英)课程教材体系;采用教师引导、学生自主学习的互动式实验教学模式,使学生成为实验课程的主体,自如地把握整个实验过程,提高了学生化学分析实验的基本操作技能及专业语言能力。该课程适合于化学“2+2”国际合作办学课程体系的教学目标要求,课堂效果良好,学生反馈及评价良好。当然,由于时间限制,化学分析实验(全英)课程建设还有待进一步完善。首先,虽然初步构建了化学分析实验(全英)课程教材体系,但目前尚无适合于中国高校化学专业国际合作办学的化学分析实验教材,因此应加强全英文实验教材的建设,编写出更多英语准确易懂,符合国际化学教育体系的优秀全英文实验教材。其次,全英文实验课程教学要求任课教师有扎实的专业理论基础、实验技能及良好的英语表达能力,目前师资力量非常匮乏。可进一步通过“请进来、走出去”的方式加强全英文教学师资力量的培养,同时进一步提高已承担全英文课程教师的授课水平,充实分析化学全英文教学的师资力量。
作者:张卓旻 李攻科 单位:中山大学化学与化学工程学院
参考文献
[1]邹小勇,马志玲,黄滨,胡玉玲,李攻科.大学化学,2006,21(4),30.
[2]潘祖亭,郭志谋.大学化学,2003,18(6),30.
现代科技发展的特点使得学科间交叉与渗透,近代生命科学、环境科学、材料科学的迅速发展给《分析化学》提出了更高的要求。有限的教学时数不可能把方方面面的内容都讲到,只能以点带面地去讲,并且结合专业领域的实际应用丰富课堂教学内容。目前的环境工程专业《分析化学》教材的内容和体系基本上是以经典的化学分析为主,主要是四大滴定分析,即酸碱滴定、氧化还原滴定、配位滴定、沉淀滴定分析,如果只是简单地阐述这些滴定的原理及其方法会有些枯燥,缺乏和专业的联系。例如,在讲授酸碱滴定时,我们可以把这个知识点和环境污水处理过程联系起来,污水处理中对各种不同酸碱性水处理的实质上就是酸碱相互滴定问题,让学生了解酸碱滴定这部分内容与所学专业是紧密联系的,是不可忽视的内容。又如,在讲授沉淀滴定时,可以结合水体中污染物可能发生的沉淀溶解反应,通过计算分析溶解度及其可能影响因素,就可以利用沉淀溶解平衡关系预测污染物溶解或沉淀作用的大小。通过这种与专业应用结合的方法讲解,可以避免原有教材内容简单、枯燥,提高学生学习积极性,真正理解《分析化学》基础课的重要地位,重视今后的学习。
二、注重知识体系的衔接
众所周知,《分析化学》公式多,概念更多,但是值得注意的是整个课程体系是有机联系在一起的。许多公式只是一些基本公式的繁衍或不同的表现形式,在授课时,只要帮助学生理清各部分知识之间的衔接关系,把握住它们之间相互连接的线索,那么学生学习起来就会显得游刃有余。因此,做好《分析化学》各知识体系的衔接工作对于讲好《分析化学》尤为重要。此外根据课程内容,《分析化学》所用的方法可分为化学分析法和仪器分析法,二者各有优缺点,相辅相成。教师在授课时,除了要讲好讲透化学分析原理之外,一定要注意合理结合实验教学以及仪器分析技术,并且应适当调整化学分析法和仪器分析法在课堂教学中所占的比例,从整体上系统地把握全书的内容,时时刻刻突出主线,应用主线。
三、建立科学的考评制度
在大学基础课程的教学中,通常是以平时成绩和期末考试成绩综合评价学生掌握知识的水平,以此来评价教学效果。这样的方法能综合考评学生对所学知识的掌握。但是,传统的平时成绩一般仅仅包括平时作业、课堂考勤和课堂提问。这样的形式太单调,不能突出那些对《分析化学》比较有学习热情及学习兴趣的同学。因此,我们可以把平时成绩的内容扩大化,例如鼓励学生对其所感兴趣的章节进行课外阅读,通过课下查资料来写一些相关小论文;同时积极开展与《分析化学》相关的课外活动,俗话说“得法于课内,收效于课外”,通过丰富多彩的课外活动,可以有效地提高学生的学习兴趣,如教师可组织学生进行有关《分析化学》问题的辩论会、有关化学污染的调查等活动。这样既巩固了课内所学知识,发展了运用能力,又能有效地培养学生的学习兴趣,促进学习向社会生活的延伸。这样,平时成绩不仅包括作业、课堂考勤、课堂讨论、小论文,而且也包括学生平时在《分析化学》课外活动的参与情况。另外,期末考试,我们对考试内容及形式也可进行变通,改变传统的整篇死记硬背题目的做法,我们加一些考察学生创新思维的题目。这样,提高了学生的积极性,有助于学生综合素质的提高。
1 怎样做“教学名师”?“教学名师”工程为广大教师指出了努力追求的方向。“教学名师”要有一定的教育科学研究能力,有丰富的教学经验和独特的教学风格,这使过去长期困扰“谁教得好”的软尺子有了硬标准:
“教学名师”要有高尚的师德和真挚的教育感情。他们具有高尚的道德品质和教师职业道德,敬业爱岗,忠诚党的教育事业,有高度的事业心和强烈的责任感,为人师表,教书育人。我校首位国家级教学名师奖得主史启祯教授就是这样的人。史启祯教授除了在外开会和生病,每日(包括假期)都早早来到办公室,思索着学科的发展,精心的耕耘,在爽朗的笑声和细语中与学生探讨论文和教材。他说:“教师应该用自己的风范来影响感化学生,更要用自己最真挚的情感关心和爱护学生。”
“教学名师”要有扎实宽厚、广博精深的知识结构。教师知识渊博,思维活泼,才能在教学中把握全局,融会贯通。史启祯教授曾三次赴美国西北大学与美国科学院院士、原美国化学学会主席巴索洛教授合作、学习,巴索洛教授称他是“实验艺术家”。史启祯教授任教期间,先后主持了7次国家自然科学基金研究项目,其中有两项中美之间的国际合作研究项目,280余篇研究论文中有140多篇是发表在sci源期刊上。在世界著名杂志《美国化学会志》上发表的4篇论文被国外杂志、专著引用600余次。作为学术带头人,最早成立了国内第一个物理无机化学研究所和陕西省物理无机化学重点实验室,于2007年与化学系其他两个省重点实验室一起组建了西北大学合成与天然功能分子化学教育部重点实验室。先生的教学理念“科学研究可以改变一个人的气质,可以改变一个人的风范,可以改变一个人对书本知识的看法,甚至可以改变一个人的世界观,而老师就是要通过课堂教学这个渠道,将这些变化传递给学生,进而引发他们的变化”,在改变着、丰满着我校的无机化学学科。
“教学名师”要创造性地从事教育工作。教师的观念一方面影响自己的教育行为,一方面对学生的身心发展存在显著的影响。史启祯教授善于突破原有的凝固的思维模式,创造性地获取、加工、输出新的教育信息,不断更新教学理念和内容,在教学手段、教学的组织形式上突出创造性的特点,努力培养具有创新精神和实践能力的人才。他在11年中将《无机化学与化学分析》出版了三个版本,使之成为迄今教指委为应化专业立项编写的唯一一本专业基础课教材。先生主笔翻译出版了《过渡元素金属有机化学》、《无机化学》、《无机化学前沿》、和《空气敏感化合物的操作》,通过精品教材引进先进教学理念。他以“瞄准国际前沿,推动我国无机化学课程体系和教材内容的现代化”获得了陕西省和国家优秀教学成果奖。
“教学名师”要有高超的教育科学研究能力、丰富的教育经验和独特的教学风格。史启祯教授在对美国大学考察的基础上,提出了“必须要改变我们已有的教育观念”,开始了新的探索,他要创建一个平台,一个能将中外高等教育理念性相融合的平台;他又提出“教学和科研是鸟的两只翅膀,二者缺一不可”。因此,先生乐此不疲,在国内外教育期刊上,率先试验“无机化学”的双语教学,耗费14年主译4本外国精品教材——体现着“只有将中国传统教学思想与西方现代教育思想实现完美融合,教学改革才有出路”的教学理念。先生认为“不能将当代标志性成果当作一种时髦的点缀,我们的着眼点甚至也不能只是介绍成果本身,而是隐含在成果背后的科学思维方法”。就是在这种先生首先拥有雄厚的科研背景、先进的教学理念、辛勤的耕耘和收获氛围中,我们才能时刻关注国际上学术研究的进展状况,消化理解这些最新研究成果,才使我校无机化学学科成为了一个锐意进取的团队。的确, “教学名师”的效应在这里产生。
2 以“教学名师”为榜样,促进了教师队伍建设。“教学名师”工程使我校开展一个以“教学名师”为榜样,促进教师队伍建设的活动,对于稳定我校良好的教学秩序,实现把我校建设成为国内一流国际知名的研究型大学的目标至关重要。首先,从思想上要认识到这一举措是办学理念的重要内容之一,名师的效应就是一所学校的效应,建设高水平的师资队伍是高校发展的根本措施。其次,要注意从基层培养抓起,从树立旗帜、建立团队抓起,抓好学校层次的名师建设。第三,要创建一个公平竞争的机制,最大限度地激发教师的积极性,营造宽松的学术气氛,激发教师的创造激情。在这样的努力下,我们无机化学教研室的唐宗薰教授荣获了第二届高等学校教学名师奖。西北大学的两位高等学校教学名师奖获得者都出在无机化学教研室,他们又同时获得陕西省教学名师奖。还有两位教授获得了校级教学名师奖(西北大学定名
转贴于
为教学质量奖)。
名师为广大教职员工树立了榜样,使广大教职员工不断提高政治素质和业务水平,牢固树立质量意识和创新意识,敬业爱岗,扎实工作,为进一步提高西北大学的教学科研水平和管理水平做出了应有的贡献。
二、“国家级精品课程建设”工程为教学质量的提高奠定了基础
教育部推进国家精品课程建设具有很强的针对性。我校在这一工程建设中,讨论了“课程建设规划要注意什么”、“教学队伍建设难在哪儿”和“关于教学如何实现现代化”问题,严格按照“一流教师队伍、一流教学内容、一流教学方法、一流教材、一流教学管理等特点”建设示范性课程。从2003年至今,我校有校级精品课程38门,省级精品课程34门,国家级精品课程11门。2007年度又有22门校级优质课程申请参评校级精品课程。唐宗薰教授主持的“中级无机化学”和高胜利教授主持的“无机化学与化学分析”两门课程被评选为国家级精品课程。这两门课程在全国得到了好评,影响巨大。其中“无机化学与化学分析”课程已建设了资源丰富、界面新颖的网络资源(全国已有53个网站使用和传播),从学生学习到同行备课,多层面起到了辐射示范作用,发挥了精品课程的带动作用,为国内同类课程教学提供了一套从教材到教案、从课堂讲授到课外学习的完整的、可行的教学模式。该课程已经受到了广泛的关注和好评,制作精良的课件被众多网络纷纷转载,得到了兄弟院校学习和讲授普通化学课程的学生、老师的一致称赞:“是大家学习和讲授普通化学课程的好帮手”。
三、“面向21世纪课程教材”建设工程为教学质量的提高打冲锋
教材改革的基本要求是在原有的基础上有所创新、有所发展;立足于我国国情,学习国外经验,为国内服务,体现中国特色;要解放思想,实事求是。我们无机化学教研室史启祯教授主编的《无机化学与化学分析》和唐宗薰教授主编的《中级无机化学》分别作为“面向21世纪课程教材”和“十五”国家级规划教材由高等教育出版社出版。这两本教材突出了人本教育、实施差异教育的思想;着眼于社会和个人的发展需要,着眼于学生能力和智慧的培养,着眼于学生素质的全面提高。合理解决了以往教材只强调学科的系统性、忽视学生综合能力培养和岗位对人才规格的要求,专业面过窄、直接影响对社会需求复合型人才的培养和课程设置与教材内容不能及时更新、内容陈旧、不能体现新知识、新技术、新工艺、新方法,不能体现科技发展的需求和时代的特征与课程结构和内容缺少弹性、缺乏设置合理的选修课目、不利于安排教学等问题。前者具有明晰的定位、实现“立体化”、全新的构架、很强的可读性和探索了低年级开展双语教学形式等特点,2007年荣获陕西普通高等学校优秀教材一等奖,先后入选高等教育“百门精品课程教材建设计划”选题研究项目、陕西省“教学研究重点项目”、国家“十一五”教材规划项目和国家自然科学基金委“国家基础科学人才培养基金教材建设项目”。后者填补了无机化学与高等无机化学之间的“中等”水平,完成了同一学科三个不同层次的课程体系。正如黄春辉院士的评价:“我认为作者自始至终在深度和广度上,在知识层次和编写方法上都认真地把握住了‘中级’这个位置。这是一本内容丰富,很有特色,符合教改方向的教材。”
四、“教学科研训练”工程是高等理科教育教学质量提高的催化剂
2课程设置
2.1课程的调整与整合
将生理学、病理学、病生学的实验等基础医学实验课程整合成《机能学实验》;将无机化学、有机化学和分析化学实验整合为《医用化学综合实验》;将内、外、妇、儿等临床课程整合成《临床医学概要》。这样既减轻了繁重的教学任务,也减轻了学生的学习负担。医学检验技术专业的专业课包括《临床免疫学检验》《临床微生物学检验》《临床生物化学检验》专业基础课包括《医学免疫学》《医学微生物学》《生物化学》等,这些课程之间存在着部分内容重复以及内容衔接不当的问题,以至于学生在学习专业课程时常会遗忘了之前基础课中所学过的相关知识。为此,老师授课时不得不重复基础课的内容。因此,建议将专业基础课与专业课程合并在一起,使学生在学习完专业基础知识后更好地继续学习临床技能。《分析化学》包括化学分析和仪器分析,学时较多,针对现代检验技术专业的特点,即已进入仪器检验的时代,因此该门课应侧重仪器分析的讲解,减少化学分析授课的比重。
2.2设置临床见习期
现有的课程设置与临床实践结合的还不够密切,由于未能很好地让学生早期接触临床,致使部分学生并不知道临床检验报告是什么,不知道检验报告上各项指标代表何意,也就更谈不上有专业感情。因此,建议在对学生进行专业课教学之前应安排学生在医院的检验科临床见习一段时间,具体了解检验工作的流程,培养学生的感性认识,加深对检验知识的印象,达到百闻不如一见的效果。医学检验专业的课程教学应该针对检验技师的培养目标,强化检验专业的特色,突出检验技师岗位的基本能力和基本素质培养,具体表现在检验方法学、实验种类、检验项目、技术种类等教学内容的特色和优势。
2.3增设一些有特色的选修课
以加强学生对当前最新技术的了解和应用。如针对检验科的大型仪器设备,检验人员只需了解仪器性能及常见故障排除。因此,可以将《检验仪器维修》这门课程改为选修课或以专题讲座形式开出。也可将几门临床主干课程中的临床检验仪器集中为临床检验仪器学课程,避免重复讲授。为加强实验室质量控制,开设《临床实验室管理》课程,可以将生化、免疫、细胞等质量管理的内容集中起来,不必在多门专业课中重复讲授;而针对《临床实验室管理》内容比较抽象,可以组织学生在临床实习期间边实践边学习,其教学效果会更好。
3课程开设顺序
课程开设顺序总体要求是通识课程、专业基础课程、临床医学课程、专业课程、选修课,这样依照学科的发展、知识的关联与衔接来设置。有平行课程时要平衡开课实验室和教研室的学年工作量。实训课中的军事训练建议在新生入学时安排,以规范学生的行为习惯,养成良好的时间观念、组织纪律观念、集体观念和讲求规范及雷厉风行的工作作风,促进校风校纪建设;社会实践课应安排在每年的寒假和暑假进行;临床见习时间宜安排在进入专业课之前;毕业实习安排在最后一学年。
化学需氧量(COD)是评价水体污染的重要指标之一。COD测定的主要方法有高锰酸盐指数法(GB11892 - 89)和重铬酸钾氧化法(GTB11914 -89) 。高锰酸盐指数法适用于饮用水、水源水和地面水的测定。重铬酸钾氧化法(CODCr )适用于工业废水、生活污水的测定,但此法要消耗昂贵的硫酸银和毒性大的硫酸汞,造成严重的二次污染,且加热消解时间长、耗能大,缺点十分明显,已不适应我国环境保护发展的需求。为此,人们从不同方面进行了改进。
1 标准法的改进
1.1 消解方法的改进
为缩短传统的回流消解时间,早期进行的工作包括密封消解法、快速开管消解法、替代催化剂的选择等;近期的工作主要包括采用微波消解法、声化学消解法、光催化氧化法等新技术。
1.1.1替代催化剂的研究 重铬酸钾法所用的催化剂Ag2 SO4 价格昂贵,分析成本高。因此,毕业论文研究Ag2 SO4 的替代物,以求降低分析费用有一定的实用性。如以MnSO4 代替Ag2 SO4 是可行的,但回流时间仍较长。Ce ( SO4 ) 2 与过渡金属混合显示出很好的协同催化效应,如以MnSO4 - Ce ( SO4 ) 2复合催化剂代替Ag2 SO4[ 1 ] ,测定废水COD,不但可降低测定费用,还可降低溶液酸度和缩短分析时间,与重铬酸钾法无显著差异。
1.1.2微波消解法 如微波消解无汞盐光度法测定COD;微波消解光度法快速测定COD;无需使用HgSO4 和Ag2 SO4 测定COD 的微波消解法;氧化铒作催化剂微波消解测定生活污水COD 等。Ramon[ 2 ]等采用聚焦微波加热常压下快速消解测定COD。
与标准回流法相比,微波消解时间从2h缩短到约10min,且消解时无需回流冷却用水,耗电少,试剂用量大大降低,一次可完成12 个样品的消解,减轻了银盐、汞盐、铬盐造成的二次污染[ 3 ] 。专著[ 4 ]对此作了较全面的总结。
1.1.3声化学消解法 尽管微波消解时间短,但消解完后要等消解罐冷却至室温仍需一定时间。而超声波消解方便,设备简单,且不受污染物种类及浓度的限制,近年来已有一些应用研究[ 5 ] 。钟爱国[ 6 ]使用自制的声化学反应器对不同水样进行了声化学消解试验,提高了分析效率,减少了化学试剂用量, COD 测定范围150mg ·L - 1 ~ 2000mg·L - 1 ,标准偏差≤615% ,加标回收率96% ~120%。超声波消解时,超声波辐射频率和声强是两个重要的影响因素。试验表明,超声波辐射标准水样30min 时, 低频( 20kHz) 、适当高的声强(80W·cm- 2 )有利于水样的完全消化。
1.1.4光催化氧化法 紫外光氧化快速、高效,在常温常压下进行,不产生二次污染,因此对水和废水分析的优势特别突出。近几年来,半导体纳米材料作为催化剂消除水中有机污染物的方法已引起了人们的广泛关注。当用能量等于或大于半导体禁带宽度(312eV)的光照射半导体时,可使半导体表面吸附的羟基或水氧化生成强氧化能力的羟基自由基( ·OH) ,从而使水中的有机污染物氧化分解。艾仕云等[ 7 ]提出纳米ZnO 和KMnO4协同氧化体系,并据此建立了测定COD 的方法,所得结果的可靠性和重现性与标准法相当。他们还使用K2 Cr2O7 氧化剂、纳米TiO2 光催化剂测定COD[ 8 ] 。通过光催化还原K2 Cr2O7 生成的Cr3 +浓度变化,可以获得样品的COD值。但反应仍需恒温搅拌,反应液需离心过滤。操作烦琐,且不能在线快速分析。
1.2 测定方法的改进
1. 2. 1分光光度法 分光光度法测定COD是在强酸性溶液中过量重铬酸钾氧化水中还原性物质, Cr6 +还原为Cr3 + ,英语论文利用分光光度计测定Cr6 +或Cr3 +来实现COD 值测定。Inaga 等以Ce ( SO4 ) 2作氧化剂,加热反应后测定吸光度,计算出COD值。Konno使用自制的比色计与PC机相联测定COD,所得结果与标准法基本一致。光度法测得COD值快速、准确、成本低等。目前,国内外不少COD快速测定仪均是基于光度法原理。如美国HACH公司制造的COD测定仪是美国国家环保局认可的COD测量方法。
1. 2. 2电化学分析法
(1)库仑法 库仑法是我国测定COD的推荐方法,该法利用电解产业的亚铁离子作库仑滴定剂进行库仑滴定, 根据消耗的电量求得剩余K2 Cr2O7 量,从而计算出COD。广州怡文科技有限公司和中国环境监测总站研制的EST22001COD在线自动监测仪,采用库仑滴定原理,测量范围5mg/L~1000mg/L;测量时间30min~60min,测量误差≤±5% FS;重复误差≤±3%FS,与手动分析具有很好的相关性。
(2)电解法 此法既不外加氧化剂,也不加热消解水样,而是利用电化学原理直接测量水中有机物的含量,是COD测定方法的突破。方法原理基于特殊电极电解产生的羟基自由基( ·OH)具有很强的氧化能力,可同步迅速氧化水中有机物,较难氧化的物质(如烟酸、吡啶等)也均能被·OH氧化。羟基自由基被消耗的同时,工作电极上电流将产生变化。当工作电极电位恒定时,电流的变化与水中有机物的含量成正比关系,通过计算电流变化便可测量出COD 值。作者在这方面作了一些探索工作,取得了初步的结果[ 9, 10 ] 。由于水样不需消解,极大缩短了分析流程,还克服了传统方法中“二次污染”的问题。目前,这类仪器代表产品是德国LAR公司的Elox100A型COD在线自动监测仪h[ 11 ] 。仪器测量范围从1mg/L~10000mg/L,最大可到100000mg/L,测量周期2min~6min。此仪器在欧美各国已得到较广泛的应用,在我国也获得国家质量监督检疫总局计量器具型式批准证书。
(3)其他电化学分析法 Dugin[ 12 ]提出以Ce( SO4 ) 2 为氧化剂,利用pH电极和氧化还原电极直接测定电势从而测定COD 值的方法。Belius2tiu[ 13 ]以两种不同的玻璃电极组成电池,通过直接测定电池电动势, 对水样中COD值进行测定。赵亚乾[ 14 ]以一定比例的反应溶液回流10min后,冷却稀释,用示波器指示终点进行示波电位滴定测定COD。
Westbroek等[ 15 ]提出Pt - Pt/PbO2 旋转环形圆盘电极多脉冲电流分析法,通过电化学方法产生强氧化剂,硕士论文有机污染物在圆盘电极表面直接氧化或与产生的氧化物质反应而间接被转化。伏安计时电流法和多脉冲计时电流法测COD,可在几秒中获得结果,而且可以在线监测。形成的强氧化媒介可使工作电极表面保持清洁。但方法检测限较高,不适合地表水或轻度污染水的测定。但德忠等[ 16 ]提出混合酸消解和单扫描极谱法快速测COD 的方法。该法基于用单扫描极谱法测定混合酸(H3 PO4 - H2 SO4 )消解体系中过量的Cr6 + ,从而间接测定COD。混合酸消解回流时间只需15min。Venkata等[ 17 ]使用示差脉冲阳极溶出伏安法(DPASV)进行电化学配位滴定确定有机金属络合物的络合能力,从而测定COD。
1.2.3化学发光法 根据重铬酸钾消解废水后其最终还原产物Cr3 +浓度与COD值成正比关系,以及在碱性条件下, Luminol - H2O2 - Cr3 +体系产生很强的化学发光的原理,文献[ 18, 19 ]提出一种用光电二极管做检测器测定水体化学需氧量的新方法。
1.2.4紫外吸收光谱法 紫外吸收光谱法是通过测量水样中有机物的紫外吸收光谱(一般用254nm波长) ,直接测定COD。已有工作表明,不少有机物在紫外光谱区有很强的吸收,在一定的条件下有机物的吸光度与COD 有相关性,利用这种相关性可直接测定COD。这种方法不像COD、总有机碳( TOC)方法那样明确,但在特定水体中有极高的相关性,也能真实反映有机物含量。基于紫外吸收原理测定COD 的仪器已有生产。这类方法均不需添加任何试剂、无二次污染、快速简单,但前提条件是水质组成必须相对稳定。此方法在日本已是标准方法,但在欧美各国尚未推广应用,在我国尚需开展相关的研究。
2 自动在线分析技术
流动分析( FA)用于水样COD的测定可将样品消解和测定实现一体化,留学生论文使整个过程实现在线化、自动化。Korinaga[ 20 ]提出以Ce ( SO4 ) 2 为氧化剂,采用空气整段间隔连续流动分析法对环境水样中的COD进行测定,采样频率达90次/h,但需特制的阀,且管长达18m。陈晓青等[ 21 ]提出测定COD的流动注射停流法,系统以微机控制蠕动泵的启停,并记录分光光度计检测到的信号。由于停流技术的引入,解决了慢反应中样品的过度分散问题。
Cuesta等[ 22 ]提出COD的微波消解火焰原子吸收光谱- 流动注射分析法。用微波加热消解样品,未被样品中有机物质还原的Cr6 +保留在阴离子交换树脂上, Cr6 +经洗脱后用火焰原子吸收光谱法测定。这种方法在检测中没有基体效应的影响。
尽管流动注射分析的优势突出,但仍免不了传统加热方式。为了提高在线消解效率,不得不加长反应管或采用停留技术,这又导致分析周期延长或低的采样频率。医学论文微波在线消解效果虽好,但去除产生的气泡使流路结构复杂化。但德忠等[ 23 ]将流动注射和紫外光氧化技术引入高锰酸盐指数的测定中,建立了紫外光催化氧化分光光度法测定高锰酸盐指数的流动分析体系,并对多种标准物质(葡萄糖、邻苯二甲酸氢钾、草酸钠等)进行了研究,反应仅需约115min,回收率8310%~11110%,检测限为016mg/L。用此方法成功测定了COD质控标准(QCSPEX - PEM - WP)和英格兰普利茅斯Tamar河水样品。
Yoon - Chang[ 24 ]将光催化剂二氧化钛铺助紫外光消解与流动分析技术联用测定化学耗氧量,获得了好的相关性。李保新等[ 25 ]把化学发光系统和流动分析法结合测定高锰酸盐指数,有机物在室温条件下发生化学氧化反应, KMnO4 还原为Mn2 +并吸附在强酸性阳离子交换树脂微型柱上,同时过量的MnO-
4 通过微型柱废弃。吸附在微型
柱上的Mn2 + 被洗脱出来使用H2O2 发光体系检测。若换用职称论文重铬酸钟氧化剂,在酸性条件下,重铬酸钾还原生成的Cr ( Ⅲ)催化Luminol - H2O2 体系产生强的化学发光可测定COD。该方法已用于地表水样COD的测定。
基于流动技术,综合电化学技术、现代传感技术、自动测量技术、自动控制技术、计算机应用技术、现代光机电技术研制的COD 在线监测仪,一般包括进样系统、反应系统、检测系统、控制系统四部分。进样系统由输液泵、定量管、电磁阀、管路、接口等组成,完成对水样的采集、输送、试剂混合、废液排除及反应室清洗等功能;反应系统主要有加热单元或(和)反应室,完成水样的消解和的反应;检测系统包括单片机(或工控机) 、时序控制和数据处理软件、键盘和显示屏等,完成在线全过程的控制、数据采集与处理、显示、储存及打印输 参考文献
[ 1 ] 杨娅,艾仕云,李嘉庆等. 用MnSO4 - Ce ( SO4 ) 2 协同催化快速测定COD的研究[ J ]. 重庆环境科学, 2003, 25(11) : 30 - 31.
[ 2 ] Ramon Ramon, Francisco Valero ,Manuel del valle. Rapid determination of chemical oxygen demand [ J ]. Analy tica chim ica Acta, 2003, 491: 9 - 109.
[ 3 ] 但德忠,杨先锋,王方强,等. COD测定的新方法- 微波消解法[ J ]. 理化检验- 化学分册, 1997, 33 ( 3) :135 - 136.
[ 4 ] 但德忠,分析测试中的现代微波制样技术[M ]. 成都:四川大学出版社, 2003年.
[ 5 ] AntonioCanals,M. del Remedio Hernandez. Ultrasound- assisted method for determination of chemical oxygen demand [ J ]. Analy tical and B ioanalyical Chem istry ,2002, 374 (6) : 1132 - 1140