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序論:在您撰寫化學分析論文時,參考他人的優秀作品可以開闊視野,小編為您整理的7篇范文,希望這些建議能夠激發您的創作熱情,引導您走向新的創作高度。
1.何為高分子化學
顧名思義,高分子就是相對分子質量很高的分子,它是高分子化合物的簡稱。高分子化合物,又稱聚合物或高聚物,是結構上由重復單元(低分子化合物—單體)連接而成的高相對分子質量化合物。高分子的相對分子質量非常的大,小到幾千,大到幾百萬、上千萬的都有。我們有時將相對分子質量較低的高分子化合物叫低聚物。高分子化學作為化學的一個分支,同樣也是從事制造和研究分子的科學,但其制造和研究的對象都是大分子,即由若干個原子按一定規律重復地連接成具有成千上萬甚至上百萬質量的、最大伸直長度可達毫米量級的長鏈分子,稱為高分子、大分子或聚合物。
2.高相對分子質量與高強度
相對分子質量和物質的性質是密切相關的,是決定物質性質的一個重要因素。只有相對分子質量高的化合物才有一定的機械力學性能,才能作為材料使用。例如乙烷、辛烷、廿烷、聚乙烯、超高分子量聚乙烯,都是直鏈的烷烴化合物,但是分子量變化很大,其機械力學性能因而也有極大的區別。
3.高分子科學的主要內容
既然高分子化學是制造和研究大分子的科學,對大分子的反應和方法的研究,顯然是高分子化學最基本的研究內容。高分子科學不僅是研究化學問題,也是一門系統的科學。高分子科學的主要內容有:如何將低分子化合物連
接成高分子化合物,即聚合反應的研究。高分子化合物的結構與性質關系。不同性質的高分子,其結構必然是不同的。為了得到不同性質的高分子,就要去合成具有特殊結構的高分子。
二、高分子材料化學的應用
材料是人類社會文明發展階段的標志,是人類賴以生存和發展的物質基礎。它是指經過某種加工,具有一定結構、組分和性能,并可應用于一定用途的物質。上世紀半導體硅、高集成芯片、高分子材料的出現和廣泛應用,把人類由工業社會推向信息和知識經濟社會??梢哉f某一種新材料的問世及其應用,往往會引起人類社會的重大變革,材料是人類文明的重要標志。如果說現在人人離不開高分子材料,家家離不開高分子材料,處處離不開高分子材料,是一點也不過分的。高分子化合物的最主要的應用是以高分子材料的形式出現的,高分子材料包括了塑料、纖維、橡膠三大傳統合成材料,另外許多精細化工材料也都是高分子材料。
第一,塑料:一類是通用塑料,如容器、管道、家具、薄膜、鞋底與泡沫塑料等等;另一類叫工程塑料,其強度大,如汽車零部件、保險杠、洗衣機內的滾筒、電器的外殼等。
第二,纖維:人們開發出聚酯、尼龍、腈綸、維尼綸等高分子化合物,通過不同的加工,生產出了各種纖維制品,極大地滿足著人類的需要。
第三,橡膠:天然橡膠的種類和品質都受到很大的限制,于是科學家們不斷開發出了各種人造橡膠,如丁苯橡膠、丁腈橡膠、乙丙橡膠、氟橡膠、硅橡膠等。
第四,精細化工:比如使得我們的世界變得豐富多彩的各種涂料產品,如家具漆、內外墻乳膠漆、汽車漆、飛機漆等。女孩子用的指甲油,使牙齒變白的增白劑也都是涂料。還有萬能膠、建筑用膠、醫用膠、結構膠等黏合劑,以及各種吸水樹脂等都是高分子產品。三、高分子化學與高科技的結合
當今社會,人們將能源、信息和材料并列為新科技革命的三大支柱,而材料又是能源和信息發展的物質基礎。自從合成有機高分子材料的那一天起,人們始終在不斷地研究、開發性能更優異、應用更廣泛的新型材料,來滿足計算機、光導纖維、激光、生物工程、海洋工程、空間工程和機械工業等尖端技術發展的需要。高分子材料向高性能化、功能化和生物化方向發展,出現了許多產量低、價格高、性能優異的新型高分子材料。
隨著生產和科學技術的發展,許多具有特殊功能的高分子材料也不斷涌現出來,如分離材料、光電材料、磁性材料、生物醫用材料、光敏材料、非線性光學材料等等。功能高分子材料是高分子材料中最活躍的領域,下面簡單介紹特種高分子材料:功能高分子是指當有外部刺激時,能通過化學或物理的方法做出相應反應的高分子材料;高性能高分子則是對外力有特別強的抵抗能力的高分子材料。它們都屬于特種高分子材料的范疇;特種高分子材料是指帶有特殊物理、力學、化學性質和功能的高分子材料,其性能和特征都大大超出了原有通用高分子材料(化學纖維、塑料、橡膠、油漆涂料、粘合劑)的范疇。
第一,力學功能材料:強化功能材料,如超高強材料、高結晶材料等;)彈材料,如熱塑性彈性體等。
第二,化學功能材料:分離功能材料,如分離膜、離子交換樹脂、高分子絡合物等;反應功能材料,如高分子催化劑、高分子試劑;生物功能材料,如固定化酶、生物反應器等。
第三,生物化學功能材料:人工臟器用材料,如人工腎、人工心肺等;高分子藥物,如藥物活性高分子、緩釋性高分子藥物、高分子農藥等;生物分解材料,如可降解性高分子材料等。
可以預計,在今后很長的歷史時期中,特種與功能高分子材料研究將代表了高分子材料發展的主要方向。
四、高分子化學的可持續發展
研究高分子合成材料的環境同化,增加循環使用和再生使用,減少對環境的污染乃至用高分子合成材料治理環境污染,也是21世紀中高分子材料能否得到長足發展的關鍵問題之一。比如利用植物或微生物進行有實用價值的高分子的合成,在環境友好的水或二氧化碳等化學介質中進行化學合成,探索用前面提到的化學或物理合成的方法合成新概念上的可生物降解高分子,以及用合成高分子來處理污水和毒物,研究合成高分子與生態的相互作用,達到高分子材料與生態環境的和諧等。顯然這些都是屬于21世紀應當開展的綠色化學過程和材料的研究范疇。
參考文獻:
[1]馮新德.展望21世紀的高分子化學與工業[J].科學中國人,1997,(11)
教學方法
項目課程的教學組織過程中各項目的工作任務均以認知相應的實訓場地作為起始,培養學生營造規范、整潔的工作環境和科學的工作素養。繼而學習相應的測試儀器并完成儀器操作技能的訓練,同時理論實踐相融解決工作任務的問題、難題,然后擬定實驗實施方案,完成測試工作。第一次課的教學首先向同學們介紹建材化學分析項目課程性質、定位標準,從專業人才培養目標入手,讓學生了解與本課程相關的工作崗位及工學結合的課程特色。從知識能力、職業素養多方面讓學生認識課程的設計和培養目標。了解課程的教學內容、教學重點和難點,知曉課程的過程考核方式。然后讓學生們例舉出質量優劣的建材與生活的密切關系,教師利用多媒體演示國外罕見的特大建筑事故。如:巴黎的夏爾─戴高樂飛機場倒塌事故,是因為部分水泥質量低劣,拱頂穿孔造成混凝土質量逐漸退化所致。還要向同學展望建材的發展前景,如:奇特功能水泥、透明水泥及其功能的研發等。拉近學生與該課程的距離。另外利用多媒體,帶領學生到施工工地實驗室,參觀建材檢測工作崗位化驗人員的工作過程(如:路面建材實驗室中化驗員如何對路基材料石灰石的化學分析等)。通過范例,讓學生了解與本課程相關的工作崗位,消除學生的畏難情緒,使學生帶著好奇心、充滿著信心,開始建材化學分析課程的學習。課后,讓學生寫出對第一次課的感想,寫出自己存在的疑惑。教師通過第一次課后的作業批改,了解學生的心態,做到有的放矢的教與學?;炯寄艿慕膛c學對學生進行基本實驗方法和操作技能的培養,是建材化學分析實踐教學中重要的教學目的之一。根據本課程的工作任務與職業能力分析,使學生會操作常規分析儀器、設備,學會化學成分檢測方法,必須完成若干個學習型工作任務(見表1中項目一、項目二)。學習型工作任務教學做的教與學過程:第一步,借助多媒體演講儀器及操作技能、檢測原理;第二步,教師邊講邊演示給學生,同時設計問題與學生互動;第三步,指導學生教學練做完成學習型工作任務。在完成工作任務的過程中,通過小組團隊的合作,增強了學生的積極主動性。例如:檢測水泥化學成分Cl-含量的教學做,必須先教會學生掌握沉淀滴定方法和操作技能,再教會學生配制、標定標準溶液以及檢測Cl-的方法原理及要點。在此基礎上,學生根據要求自行選用或設計檢測方案并完成工作任務。3.3建材化學組分檢測的教學做在課程的組織與實施過程中,設計若干個綜合任務(如表2中項目三)。例如高效減水劑中甲醛含量的測定,即混凝土外加劑原材料的檢驗的教學做:在教與學過程中,教師應創造各種條件和形式開展學生間的交流、師生間的互動。要求學生認真觀察實驗現象、做好實驗結果的記錄與分析,鼓勵學生運用口頭、書面、討論各種形式進行交流。在學生之間營造積極活躍的氣氛,培養學生提出質疑。引導學生放棄錯誤觀點,接受科學合理的解釋。
構建網絡平臺輔助教學
建立建材化學分析項目課程網站,為學生提供建材化學分析教學的網絡學習平臺。將該項目課程的教學標準、教學大綱、電子教案、習題庫以及建材化學分析相關的網站,以網絡的形式提供給學生,用于增大教學信息量,便于學生復習和歸納課堂所講授的內容,起到助教輔學的作用。利用多種現代教學手段,尤其是使用多媒體教學課件和錄像等。課件內容精練、形象直觀,可明顯提升教與學效果,通過ppt、flash等教學手段,增強學生的感性認識,使抽象理論知識具體化、提高學生的學習興趣。另外,積極利用電子書籍、期刊、數字圖書館等各大網站等網絡資源,讓教學內容從單一化向多元化轉變,使學生專業知識和職業技能的拓展得以實現。
1地質礦物化學分析的基本原則與工藝
1.1地質礦物化學分析的技術選取原則
對于探究地質礦物化學元素的分析工作而言,在選擇巖石層的具體類型上需要進行一定的界定。比如在不同密度的巖石礦物儲層的化學元素分析過程中,由于其在資源的儲存和分布上都較為豐富,但如果開發與后期評析環節操作不當,則會造成資源的大量流失與浪費。因此在選擇地質礦物化學分析技術的過程中需要按照以下原則。
首先,通過地質礦物化學分析技術來探究儲層中的非均質性效果與儲層涵蓋的化學性質,那么針對巖石結構應該具備良好的增產潛力,并能夠滿足地質礦物分析的可供開采量;其次,地質礦物化學分析工作自身要具備充足的能力積累與能量基礎,使用的化學元素分裂技術系數要滿足0.8MPa/100m以上標準的地質礦物儲層;最后,水驅單元內部的雙向或者多項流柱能夠準確對應,才能夠精準的滿足巖石體的非均質性、化學元素的測量要求。
1.2地質礦物化學分析應用的技術工藝
第一,壓裂設計模擬工藝。在地質礦物巖石層進行分段性化學分析與改造的過程中,針對地質礦物化學的分析工作,要以優化射孔原則為基準,精確排量與摩擦、阻力之間的遞進關系,以此來根據不同排量的標準選擇不同的孔眼保持穩定的摩阻性。從而分析巖石層中蘊含化學元素的總量與分量比。壓裂設計模擬工藝能夠起到支撐井口的作用,并保證了地質礦物化學元素的取量長度適中,從而有效測量出地質礦物化學元素中的化學含性量指標以及密度指標等。
第二,組合陶粒工藝。將直徑微小且適當的陶粒放置在地質礦物巖石層中的地層,以此來作為終端支撐載體,發揮良好的穩定性作用,同時也保證了之后的陶粒能夠有效進入。再將直徑中等且適當的礦物陶粒放置在地質礦物巖石層的中部,并與總體的巖石縫與化學元素定量位置保持水平平衡,該部位的陶粒起到重要的全體控制與支撐作用。利用這樣的陶粒組合作為壓裂井的有效支撐,起到壓裂縫穩定的作用,以此便能夠從更為精確的狀態下分析儲層的非均質性與化學元素量性分析之間的對應關系,即儲層非均質性的橫切變化值與豎切變化值對地質礦化學元素的影響都有所不同。
第三,高砂比壓裂工藝。從該工藝的內部結構來看比較簡單明了,通過利用井內的高砂密度比,來促使壓裂井內部空間密閉完好,并保持穩定的封閉狀態,以此為礦物巖石體的改造工作保持了良好的暢通性。同時使內部高砂密度保持大于10kg/m3的壓裂狀態,能夠使巖石層的總體開發節奏更加穩定,提高巖石礦物低滲透儲層的化學元素測量效果。
2地質礦物化學分析的基本流程分析
針對地質勘探工作來說,良好的技術與規范的流程是實地操作與探測活動的基本準則,不僅要以勘探工作不破壞生態環境為根本,同時更要保證實地活動的安全性。為了進一步剖析巖石層中地質礦物涵蓋的化學元素,下面站在地質礦物化學分析的角度,針對化學分析的具體操作流程進行展開討論。
2.1試樣的提取與初步加工
在選擇不同范圍、不同區域的巖石地質礦物層時,對試樣的提取環節要盡可能具備全面性與代表性。對每個含有典型特點的礦物層進行抽樣提取試樣,避免密度過大及過小的巖石區域范圍。同時,在對提取試樣進行初步加工時,采用符合等級標準的礦芯與巖芯,減少對試樣的磨損與外界影響。
2.2開展定性與半定量分析
為了更好的研究巖石層中的地質礦物化學元素,利用定性半定量結合的方式對其進行含量的綜合化驗與分析。由于定性分析具備良好的速度性,而半定量分析方法又能保障分析結果的穩定性,從而采取二者融合的方式進行試樣的分析,使化學分析的結果更為準確、科學。
2.3測定方法的選擇
在地質礦物化學分析的測定方法選擇中,需要建立在定性與半定量分析結果的基礎上,對各項化學元素指標的高低進行綜合測評,來保證化學共存元素的全面分析。那么在針對巖石層中化學含量較高的待測元素類型來說,容量法與重量法會更加適合,由于容量法與重量法能夠從化學元素自身的根本性質出發,從巖石層總體與化學元素個體的角度進行具體性測定,有利于保證高含量化學元素含量的基本值與測后值之間差異性的最小化。那么針對巖石地質礦物層中含量較低的化學元素而言,可以通過采取比色法來進行測定,能夠更加精準確定化學元素的性質與細微含量,同時也保持共存元素之間的形態不被破壞和改變。
2.4擬定分析方案
在擬定分析方案的環節中,是根據不同分析結果與測定結果進行集中性評估,從而模擬具備完整性與科學性的具體方案。在擬定方案的環節中,不僅需要相關工作人員具備良好的專業素質,同時更要對各個化學元素的基本特性都要清晰地掌握,站在精準度第一要把握的原則上進行方案的設計,一旦發現不合理現象時要及時排除,從而保障方案擬定結果的準確性。
2.5分析結果審查
當基本方案已經模擬成功后,需要對整個流程的分析結果進行全面考察與的復審,這對整個地質礦物化學分析工作具備很重要的實用意義。通過找出某個具體化學元素測量指標不符合常理的標準下進行適當調整。
本人長期為事業默默無聞地探索著,為了社會的發展,國家的進步,始終以那種艱苦奮斗,自強不息的精神無私地奉著,并在本崗位上取得了令人矚目的成就。受到了上級領導和同志們的好評。近幾年來,先后發表多篇文章,其中“運用檢測手段分析降低原料消耗增加企業利潤的途徑”獲省級一等獎;“淺議烤煙四十級標準煙葉的化學成份與煙葉質量的相關性”獲省級二等獎等。最近“淺談煙葉主要化學成份與卷煙配方的相互關系”一文刊載在《中國發展探索世紀優秀文庫》一書中,并獲一等獎。由于自己在平時工作中不斷努力,通過了高級化驗員考核,并取得了合格證書。自學了科技日語并達到一定水平,學習了計算機技術及各儀器的操作技術。結合平時的工作實際寫出論文10余篇,其中多篇獲獎。
在平時工作中,個人尊重科學、尊重實踐、努力探索本行業新路子,自己的勞動也得到了社會的承認。
煙葉的主要化學成份是決定煙葉內在品質的因素之一。現在已發現煙葉和煙氣中各種化學成分已達5259種。長期以來國內外的煙草科研工作者,均想從煙草化學上來探索出一種用化學成份表示煙草質量的方法。近幾年來,隨著化學分析技術的提高和現代化的分析儀器的應用,只能夠說明煙草的主要化學成份對其質量的影響,但還不能完全用化學成份的含量來表示煙草在“吃味”、“香氣”方面的特性。
從長遠來說,對煙草所含更多的化學成份的探討還是一個任重而道遠的長期研究課題。從目前卷煙生產對煙葉的要求來看,我們必須掌握煙葉的主要化學成份和特性以及對煙草質量產生的影響,為設計卷煙配方提供參考。
一、煙葉的主要化學成份及特性
1.碳水化合物
煙葉中的碳水化合物有可溶性的糖和不可溶性的多糖。
(l)可溶性糖有單糖和雙糖。煙葉中的葡萄糖和果糖屬于單糖,蔗糖和麥芽糖屬于雙糖。因為葡萄糖分子結構中含有醛基(-CHO)又稱醛糖,果糖分子中含有酮基(-C=O)也稱為酮糖,醛基和酮基在堿性溶液中都能還原酒石酸銅,所以在煙草化學分析中,用這一性質來檢測煙葉中單糖含量,烤煙單糖含量一般在10%—25%之間,單糖含量的高低是衡量煙葉優劣的重要因素。
雙糖屬非還原性糖,只有在酸性條件下水解成單糖之后,才能與酒石酸銅在堿性溶液中發生還原反應。
(2)不溶性的多糖屬于高分子碳水化合物,煙葉中的多糖包括淀粉、纖維素和果膠等,多糖與單糖雙糖不同,它即不溶于水,也無還原能力,但在酸性條件下和酶的作用也能水解成單糖,但數量很少,所以在煙葉中起的作用也較少。淀粉在成熟的煙葉中的含量為10%—30%,在于制和發酵過程中轉化為單糖、雙糖及糊精,所以為提高煙葉內在質量,煙葉發酵是一個重要步驟,發酵技術的高低直接影響淀粉的轉化率。
纖維素是構成煙葉細胞組織和骨架的基本物質,煙葉中含纖維素的量一般在11%左右,它隨著煙葉等級的下降而增加。
果膠在煙葉中含量為12%左右,果膠影響煙葉的彈性韌性等物理性能,由于果膠的存在,當煙葉含水份多時煙葉的彈性韌性就增大,含水少時就發脆易碎,果膠分子結構中還含有甲醇,影響煙草吃味,因果膠分子易水解,煙葉在發酵過程中在酶的催化下,果膠發生水解便可除掉甲醇,提高煙葉質量。
2.含氮化合物
煙葉含氮化合物較多,主要有蛋白質、煙堿和游離堿。
(1)蛋白質:煙葉中的蛋白質對煙葉質量影響較大,在燃燒時產生一種臭雞蛋味,其含量在5%—15%之間,蛋白質中氮元素的平均含量為16%,在檢測煙葉化學成份時不直接檢測蛋白質,而是通過測得的氮元素來換算出蛋白質含量,從煙株部位來看,中部煙葉含量低于上部煙葉.它隨著煙葉等級的下降而增加,以頂葉含量最高。
(2)煙堿:煙草之所以能區別于其他植物主要是因為含有煙堿,烤煙含煙堿在0.5%-3%,而晾曬煙含量在5%以上,從煙株部位來看,上部煙葉含量最高。煙堿容易和酸進行化學反應,與草酸、檸檬酸作用,生成草酸鹽和檸檬酸鹽,與硅鎢酸作用生成煙堿硅鎢酸的白色沉淀,用此法可檢測煙葉中煙堿含量。在50℃左右煙堿與水反應生成水合物,并具有和水蒸氣共同揮發而不分解的特性,利用此性質可提取煙堿。
(3)游離堿:煙葉中還有一種游離堿,雖然含量很低,但對卷煙質量影響很大,卷煙在燃燒時,揮發堿受熱進入煙氣中,對人的感官產生一種辛辣刺激,但煙氣中還必須有一定量的揮發堿,用以中和酸度較大的煙氣,使煙氣豐滿,吸食后感到舒適。
3.有機酸
煙葉甲含有機酸在200多種以上,大部分為二元酸和三元酸,其中以檸檬酸、蘋果酸、草酸、琥珀酸含量最多,這四種酸占煙葉中的有機酸的70%,雖然含量高但不是揮發酸,所以對卷煙香氣元明顯影響,但對卷煙的吸食品質影響較大。它可增用煙氣酸性,中和游離堿降低煙氣的辛辣、嗆喉現象,使煙氣變得甜潤舒適,所以在卷煙生產中,經常加入有機酸來調整卷煙吸味品質,尤其對用那些含糖量低,含氮量較高的煙葉,在生產中加適量有機酸更為重要。
4.礦物質
煙葉中的礦物質種類繁多,一般含量為10%上下,從煙株的部位來分,以下部煙葉含量較高,其中對煙草影響較大的有鉀和氯。
煙葉含鉀高則燃燒性和陰燃持火力都較強,煙灰也好。氯離子在煙葉中含量高低,直接影響煙草的燃燒性,若含量在1%以下可使煙草柔軟減少破碎,若超過1%則燃燒性較差,當氯離子達到1.5%以上時煙草就熄火,以上是一種概括的說法,確切的說要看鉀氯比值,二者比值在4以上燃燒性就好;陰燃持火力強,若在2以下則煙草熄火,所以應把鉀氯比調制到適當的比例。
二、煙葉的主要化學成份對卷煙質量的影響
卷煙質量分外在質量和內在質量,外在質量是指卷煙各種物理性能指標,如硬度、吸阻、重量等,這些指標受卷煙生產過程各個環節的影響。內在質量是卷煙在燃燒后,所產生的煙氣中的各種化學成份含量及比例關系,對人的感官產生的各種感覺的一個總的反映。近一二十年來煙草企業都將煙氣分析做為衡量卷煙質量的重要依據,卷煙煙氣的質量優劣主要是由煙葉所含的主要化學成份及比例關系的協調性決定的,所以在設計卷煙配方時,煙葉的主要化學成份指標.是選評煙葉優劣,確定各等級煙葉比例及卷煙煙氣質量的重要依據。
為了設計出一個優質卷煙產品或保持卷煙內在質量的穩定,就應以煙葉的主要化學成份為依據,結合配方師的經驗來設計卷煙配方。
1.總糖量對卷煙質量的影響
煙葉的含糖量一向被認為是體現卷煙良好吃味的重要標志,在一定的幅度范圍內,含糖量高則卷煙的品質好,由于糖在燃燒后產生的煙氣呈酸性,可以中和煙氣中的游離堿(氨),消除煙氣產生的辛辣和嗆喉的刺激。
煙葉中的蛋白質對卷煙是一種不利因素,燃燒后產生一種使人不愉快的氣味,為了調節好煙氣,蘇聯專家施本克教授尋找了用糖和蛋白質的比值來說明卷煙吸味品質和
煙葉品質,
稱之為施木克值,比值高表明卷煙含糖量高,含蛋白質低,卷煙檔次高品質好。
糖的存在對卷煙質量起到一定的作用,但不能認為糖是決定卷煙質量的決定性因素,更不能認為煙葉含糖越高越好,蛋白質含量越低越好,各自應有一個適宜范圍,糖一般在18%—25%為佳,蛋白質一般在5%—10%為好。而且兩者應有一個比較適宜的比例關系,所以施木克值也不是越高越好,一般掌握在2~3之間比較適宜。糖是卷煙的有利因素,但在卷煙中不能單獨發揮其作用,還必須和煙堿協調起來,才能使煙氣豐滿、醇和、吃味甜潤、舒適。若糖高煙堿低煙氣無勁頭,吸味平淡,香氣不足吸食后不過癮;若煙堿高糖低,煙氣勁頭大、不醇和、吸后無舒適感。為此國內外的卷煙配方師們,又在長期的研究和實踐中,尋找出糖和煙堿適宜的比例關系,稱為糖堿比值,此值一般在10:1—15:1為準。
2.煙堿含量對卷煙質量的影響
煙堿俗稱尼古丁,是煙草特有的植物堿,是影響煙葉質量的重要化學成份,具有產生興奮的刺激作用,同時也是卷煙產品質量穩定的主要標志,所以控制卷煙產品中的煙堿含量是卷煙質量的一項重要指標。
配方師在選擇煙葉擬定配方時,必須掌握住各等級煙葉的煙堿含量和配方煙絲中的煙堿含量,一般要求煙堿含量控制在1.2%—2.2%之間比較適宜,但這不是硬性規定,配方師可根據設計產品的需要和當地消費者的口味來確定煙堿的高低。
現在卷煙生產方向為中焦油和低焦油卷煙,但降低焦油的同時煙堿也會降低。配方師必須采取措施保證煙堿在低焦油卷煙中的含量,或者說煙破和焦油之間要有一個適當的比例關系。經研究和實踐認為10:1至15:1適宜,也就是說每支煙含焦油10~15毫克含煙堿1毫克,配方師在設計卷煙配方時應特別重視這個比例關系,而且要保持它的穩定性。
煙葉除了煙堿外,還含有一種揮發堿(游離態煙堿)它的含量高低不決定煙的勁頭,而決定煙氣是否辛辣、嗆喉。為了控制揮發堿的含量,引用了一個尼古丁值來表示,此值是煙葉中的總煙堿被總揮發堿除所得的商值,稱尼古丁值,此值越大表明揮發堿含量低,煙氣就顯得舒適平和,此值越小煙氣就越加辛辣、嗆喉,由此可見尼古丁值與卷煙質量呈正相關系,在一定范圍內此值越高,卷煙檔次越高質量越好。
三、加強對煙葉化學分析,為卷煙配方提供依據
1.1特殊的教學對象
1)目前多數學生是獨生子女,自我為中心的意識很強,他們渴望成功卻又缺乏吃苦耐勞的精神,心里想學習卻又不具備自我約束的能力;2)基礎課程的上課方式多為同專業、甚至是不同專業的多個班級的合班課,學生人數較多,化學基礎知識層次不齊,任課教師在課堂上很難做到照顧每一個學生的學習情況,再加上學時數的壓縮,學生的學習效果直接面臨一些困惑和難題:聽課效果不好、抄作業現象常有發生、考試結果不盡如人意、無法與后續專業課程銜接等等;3)非化學專業學生對化學基礎課的學習較被動,創新的主動性與積極性不強[3].以某高校園藝專業為例,在大一學年的第二學期,“分析化學”課程往往與英語及一些專業課程同時開課,相比而言,分析化學知識零碎,各類公式多,且抽象、難以理解,學生學習起來有枯燥無味之感,普遍反應記不住,因而缺乏興趣,積極主動性不高,甚至出現畏懼心理;同時“重專業知識,輕基礎知識”的現象也普遍存在.因此如何激發學生學習基礎課的興趣與主動性,最大程度地發揮他們的潛能,是擺在大學基礎課教師面前的一個新課題.
1.2繁雜的課程內容
“分析化學”學科在整個學習階段起著承上啟下的作用.它由一系列分析方法所構成,主要包括化學分析法和儀器分析法,經典的化學分析法又可分為重量分析法和滴定分析法;儀器分析法主要有光學分析法、電化學分析法、色譜分析法等等,其中每一種分析方法因響應信號機制不同還可進一步細分.不同的分析方法具有不同的原理、條件、儀器、特點和適用范圍等,既相互聯系又各自成體系,涉及的知識很廣,并且還在以日新月異的速度向前發展,各種新理論、新方法和新技術層出不窮.因此在這樣的大背景下,如何在“分析化學”學科的教學中營造一種活躍思維、主動學習、充分體現學生主體地位的氛圍,真正地提高課堂的教學效率,是每一位承擔這門課程的教師值得思考和探討的問題.
1.3機械的實驗教學
在實驗設計方面,簡單的驗證性實驗多,綜合設計的研究性實驗較少[4],實驗內容不能及時反映分析化學的發展現狀與相關學科間的滲透交叉,并且多數實驗都是在教師的“精心安排”下進行“照方抓藥”,學生只需按部就班地跟著教材走就能完成實驗,獨立思考的機會不多,嚴重缺乏在方案設計、樣品前處理及數據處理等方面的創造性鍛煉.在實驗授課方面,多數實驗課程仍采用傳統的“教師先講解原理———學生接受,然后動手實驗”的模式.教師“傾囊相授”,希望將所有的知識點都傳授于學生,但與教師的教學熱情相反,學生的積極性卻往往不高,無動于衷,對實驗內容的理解與設計基本依賴于教師的講解,缺乏對未知知識的探求精神以及獨立進行實踐操作的能力.在實驗操作方面,對于移液、稱量等基本操作,雖然教師已詳細講解并演示,學生操作仍不規范,如在減量法稱量時直接用手接觸稱量瓶,未用紙條和紙片;滴定時不注意觀察標準溶液滴落點周圍的顏色變化,卻不時地抬頭觀察滴定管的讀數;未進行半滴操作等.還有一些儀器較為精密、貴重,數量偏少,不能保證每個學生都能掌握所有實驗細節,再加上操作步驟較多,一些學生怕操作不當得不到理想的數據,只簡單做一些輔助的配合工作,甚至站在旁邊“冷眼觀看”,基本上是學無所獲.綜上所述,不難看出,目前“分析化學”實驗教學相對比較機械.所以,如何建立新型的分析化學實驗課程體系,采用新穎的教學方法,賦予學生更廣闊、更自主的學習空間,使學生在知識和能力上獲得雙豐收,是一個巨大的挑戰.
1.4單一的評價方式
多年來,“分析化學”課程的考核方式為期末閉卷考試這種單一的考核形式,課程最終成績為期末考試的卷面成績、實驗成績和平時成績加權后的總評成績.成績高的學生可能是“臨時抱佛腳”即考前幾天突擊復習的結果.這種考核方式雖然能較好地考察學生對“分析化學”課程基礎知識的儲備情況,卻不能很好地反映出他們綜合分析問題、解決問題的能力.因此,要使學生的創新能力、綜合運用知識能力得到真正的提高,必須要建立一套科學的評價方式.
2“分析化學”課程教學改革的主要措施
2.1激發學生興趣
美國教育家杜威指出:教育不是一件“告訴”和“被告訴”的事情,而是一個主動建設的過程.因此,在教學過程中應充分調動學生的積極性,激發他們的學習興趣.為此,可采取在傳統授課方式的基礎上,增加圖片、動畫效果、視頻等多樣化的多媒體內容幫助學生理解晦澀難懂的理論內容,并注重與相關學科之間的銜接與聯系,適時地把一些化學史、應用實例或社會熱點問題引入課堂,使學生認識到理論源于實踐,又能指導實踐.對于食品類專業的學生,在講解色譜分析法時,可介紹2008年我國發生的非法添加三聚氰胺的毒奶粉事件,進而向學生提出可用高效液相色譜法測定飼料和植物蛋白粉中的三聚氰胺,此外還可介紹引起社會廣泛關注的二噁英、蘇丹紅、瘦肉精等食品安全事件及奧運會期間興奮劑的檢測;針對生物學專業的學生,在介紹緒論“分析化學”課程的重要性及應用性時,如果只是泛泛地說分析化學在生物醫學領域有著非常重要的作用,學生其實并沒有深刻的體會,這時可列舉在生物大分子研究領域做出重大貢獻而獲得2002年諾貝爾化學獎的三位分析化學家約翰•芬恩、田中耕一和庫爾特•維特里希,緊接著介紹分析化學在他們熟知的領域,如基因組學、蛋白質組學和代謝組學中發揮的重要作用.這種講授方法不但會使學生進一步認識到“分析化學”課程在其所學專業的重要地位和作用,而且還能開拓他們的視野,最大程度地激發他們的求知欲和創新性,進而參與到分析化學的科研工作中來.另一方面,還應在現代教學理論的指導下,以“教師為主導、學生為主體,并凸顯主體”為研究突破口,發揮學生主觀能動性,把教師的“教”和學生的“學”統一起來,探索以學生為主體的教學模式,改變現在普遍存在的學生學得枯燥,教師教得艱難,大家都感到無所適從的局面,以達到在教學過程中,學生真正成為學習的主人,“快樂學習”、“學會學習”,最終達到提高人才培養質量的目標.例如,在教學實踐中可采取學生參與的方式,先由教師提出分析任務,如水環境中As含量的測定、重要藥物溶菌酶的測定[5]等,學生依據興趣自由分組,先完成綜述小論文,再由教師指導討論各種分析方法的優缺點.這樣,學生先是對這些分析任務產生濃厚興趣,水環境中As的含量究竟是多少?國家標準允許的含量是多少?經常飲用超標水,會對當地人、畜產生怎樣的不良后果?在此基礎上,深刻認識到準確測定的重要性.通過查閱文獻資料,了解到As的測定方法有滴定分析法、原子吸收光度法、電分析方法及紫外-可見吸收光譜法等,最后根據環境水樣中As的含量范圍及實驗室現有的儀器資源,確定選用紫外-可見分光光度法.在此過程中,學生可將課堂中學到的分析方法的評價指標及各種分析方法的原理用于解決實際問題,逐步形成為達到分析目的而應采取的分析化學專業思維的方式和方法.
2.2優化教學內容
“分析化學”課程教材難度大、內容多、學時少,因此,教學改革首先要以優化教學內容為核心,重點突出專業性和實用性:
1)對課程內容進一步優化和精簡,壓縮同其他基礎課程中相同或相近的內容,如氫離子濃度的計算等,這些在普通化學部分章節已經提到,可略講甚至不講,讓學生自己去復習.
2)對于相似的知識點,應培養學生歸納、比較和觸類旁通的能力.在滴定分析法中,可精講酸堿滴定法,包括滴定分析法的共性(基本原理、滴定曲線、突躍范圍及影響因素、指示劑、終點誤差和應用等),然后通過對比和歸納手段,講解配位滴定法和氧化還原滴定法;在講授紫外-可見分光光度法時,可以給學生列舉蛋白質含量測定的光度方法,如考馬斯亮藍染色法、雙縮脲法(Biuret法),并將這些方法和之前學習的凱式定氮法相比較,使學生了解各種方法的優缺點.通過這樣前后知識的貫通融合,達到了以點帶面、以小見大、觸類旁通的作用,不但大大節約了課時,也培養了學生自主學習的能力.
3)對于儀器分析內容,應把握教學重點,理清知識主線,突出方法間的聯系與區別[6].儀器分析的主要內容實際上就是響應信號與被測物性質(與結構有關)、濃度之間的關系,教師應讓學生徹底理解并掌握“利用峰位置可進行定性分析,峰高或峰面積可進行定量分析”這一基本規律.在三大類分析中(包括光譜分析、電分析和色譜分析),利用各自的峰位置可推斷被測物的結構信息,而峰面積或峰高則可以反映被測物的含量或濃度信息.這種講授方法會使學生對儀器分析知識有一整體性的認識,在此基礎上再對不同方法進行比較.這樣不僅可以收到較好的教學效果,還能幫助學生掌握學習知識的方法,最終達到雙贏的目的.
4)將學科的前沿發展動態引入課堂教學.徐光憲院士指出,應把21世紀分析化學生龍活虎、立體多維的形象展示給學生,引起學生對該課程的極大興趣.因此在實際教學中,應結合課程進度,適度地把學科最前沿的知識和最新的研究動態介紹給學生,注重知識面的補充和延伸.例如,在講解分光光度法時,可引進現今發展最為迅速的碳納米材料.碳材料的基本組成元素雖然相同,但由于這些元素的空間排布不同繼而可形成不同的形態,有零維的碳點、一維的碳納米管、二維的石墨烯等,不同的碳材料在紫外-可見光區域有不同的吸收峰,根據吸收峰(尤其是最大吸收波長)的位置可進行定性分析,區分不同的碳材料,根據吸光度的大小可進行定量分析,確定碳材料的濃度或含量.同時可利用透射電鏡、原子力顯微鏡等進一步確定碳材料內部的精確結構,用共聚焦顯微成像儀可觀察其在細胞內的成像情況,為將其進一步應用在重大疾病的診斷和治療方面提供理論依據.另外,對于現代分析化學中單細胞實時分析、單分子檢測等前沿技術,可以專題的形式介紹給學生.最后,還可以讓學生通過圖書館的網絡資源(如中文的CNKI和英文的WebofScience)追蹤相關領域的最新動態,這樣不僅為課堂注入了新鮮血液,而且能激發學生探索科學的興趣,有利于創新能力的培養.
2.3強化實驗環節
“分析化學”是一門以實驗為基礎的學科,實驗教學起著課堂教學不可替代的特殊作用,它不僅能使學生驗證和鞏固理論知識,而且能培養學生觀察、分析和解決問題的能力,養成嚴謹、細致、實事求是的科學態度.因此,如何使學生的實驗效率最大化,用“心”體會實驗內容,一直是“分析化學”教育工作者長期以來不斷追求的目標.最近幾年,有關實驗教學的改革如火如荼,筆者所在的學校也積極響應號召,針對“分析化學”實驗教學進行改革.
1)在實驗內容的安排上,保留具有代表性的經典實驗,通過這些實驗的練習,使學生規范地掌握基礎實驗的分析方法和操作要領.除此之外,增加一些與實際生活有緊密聯系的綜合設計性實驗,內容的選擇注重各專業的通用性,如食醋中總酸度的測定、日用衛生紙中熒光增白劑的檢測,并讓學生自行提供樣品.這些實驗很好地鍛煉了學生在文獻檢索、實驗方案設計、樣品前處理、儀器操作及用計算機軟件處理數據等方面的能力,大大地提高了學生的參與感和成就感,全方位地培養學生的化學素養.
2)在實驗講授和學生的操作訓練方面,摒棄教師“一切包辦”的理念和“老師講,學生聽”的單一模式.對于分析天平、滴定管等常規儀器,在課前預習的基礎上,教師對每一項基本操作技能(包括操作規范、操作要點和技巧、注意事項及影響實驗成敗的關鍵因素等)邊講邊示范,讓學生先在感官上對基本操作技能有初步的印象,然后再通過大量的獨立操作練習得以強化;對于一些涉及到精密貴重儀器的實驗內容,可采用“虛擬實驗”的方式,通過圖片、視頻等多媒體仿真動畫教學,將儀器工作原理和實驗過程通過三維虛擬動畫的模式直觀展現出來,教師要適時地對操作中可能出現的問題進行講解與引導,盡可能提示操作可能出錯的地方以及出錯所導致的不良結果,增強學生的感性認識,減少實驗中由于操作不當等造成的不必要的損失和浪費.
2.4科學評價學生成績
要培養適應社會發展需要的多元化創新人才,必須要有科學的評價方式.基于此,要改變以“考試分數論英雄”的做法,強化對學習過程、學習能力的評價,構建多元評價體系.筆者在授課過程中均采用結構評分來組成課程的總成績,即總成績=平時成績(10%)+實驗成績(30%)+期末考試成績(60%)綜合考察學生學習情況,其中平時成績改變以往所用的點名或簽到次數計算的方式,而是通過對學生在課前預習、隨堂練習、課堂討論及課后復習的總體表現來確定;實驗成績采用綜合評定標準,包括預習報告、實驗操作、實驗報告、紀律清潔四部分,學生編造實驗數據及結果的不良風氣得以糾正.實踐證明,這種成績評定方式有利于調動學生學習的主動性,激發其學習熱情,真實地反映了學生對“分析化學”課程“三基”知識的掌握情況,最終達到提高教學質量的目的.
3結語
1.1教學內容方面存在的問題
(1)內容有重復,滴定分析法篇幅過多,且四大滴定方法分別進行介紹。我校分析化學課程是在無機化學之后開設的,兩門基礎課程在教學內容上存在較多重復,集中表現在對溶液平衡理論的介紹。目前我校分析化學課程的理論教學內容仍以四大滴定為主,重點介紹了酸堿、絡合、氧化還原和沉淀四大反應的平衡理論及滴定分析法原理。四大滴定分析方法在原理和操作上具有很多共性,僅是化學反應類型不同,分別進行介紹,不僅會造成重復,也不利于學生掌握它們的共性[2]。
(2)樣品采集及預處理內容偏少。分析過程一般可分為樣品采集、樣品預處理、樣品測定、數據分析和結果報告五個環節,試樣的采集與預處理是分析過程中非常重要和關鍵的兩個環節,也是最困難和最復雜的兩個步驟,它們直接影響分析結果的準確性和代表性。隨著分析科學的快速發展,分析方法逐步邁向自動化與智能化,試樣的采集與預處理在分析過程中也變得越發重要。這部分內容偏少不僅會導致學生分析化學基礎理論的缺失,不利于其分析問題、解決問題能力的培養,也會影響儀器分析課程的學習和實驗技能的提高[3]。
(3)儀器分析教學課時偏少,很多新的儀器分析方法在教學過程中未能介紹。隨著科學技術的飛速發展,許多新的儀器分析方法不斷涌現,并逐步得到推廣與應用。雖然化學分析在分析化學中仍占有十分重要的地位,但儀器分析方法的發展,才代表了分析化學的發展方向。目前我校化學分析和儀器分析在教學時間上仍是各占一半,選用的分析化學教材內容更新較慢,對最新的儀器分析方法的介紹較少。同時,受學校條件的限制,分析化學實驗主要以化學分析實驗為主,儀器分析實驗開設較少。
(4)“量”的概念未受到足夠重視?!傲俊辈粌H關系到測量數據的準確性、實驗操作的規范性、計算結果的正確性,更關系到科學嚴謹的學術作風與求真務實的工作態度。雖然在教學過程中我們努力向學生們灌輸了“量”的概念,但仍有部分學生沒有放在心上,更沒有落到實處。比如,計算結果及數據記錄對有效數字的保留較隨意;實驗時對測量儀器的選擇不夠合理;實驗操作不規范等。除上述問題外,分析化學課程教學內容還存在知識較為陳舊,新理論新方法偏少;無機分析的內容較多,有機分析和生物大分子分析較少;理論與實際脫節,無法滿足社會對人才的需求等[4]。
1.2教學方法上存在的問題
(1)課堂教學過程中,教師為了完成教學大綱所規定的教學內容,教學方法大多以講授為主,重視知識的傳授,但卻忽視了學生對知識的接受能力,抑制了學生自主學習能力、創新思維能力和實踐動手能力的培養。
(2)教學活動安排不夠合理,導致教學理論與實踐脫節的現象較為普遍。很多教師往往只負責理論知識的講授,不負責實驗課程的教學。這種理論教學與實驗教學的不連貫,不僅容易讓學生產生困惑,更會影響課程的教學效果。
(3)成績考核方式不夠合理。課外作業是對課堂教學內容的有效補充與強化,但部分學生通過網上搜取習題答案或其他“捷徑”蒙混過關,非但起不到訓練的作用,而且會助長抄襲之風。平時出勤、作業情況和考試成績作為主要甚至全部的考核內容不能準確反映學生對知識掌握的真實程度。
2教學內容改革
2.1減少重復,調整篇幅
減少不同課程教學內容間的重復,將四大滴定放在一起講,壓縮滴定分析法篇幅。通過協調分析化學課程與其他化學基礎課程間的關系,壓縮相同或相近的內容,可有效減少學科間的重復現象。由于無機化學教學中已對溶液四大平衡進行了介紹,分析化學課堂教學中可精講滴定分析內容,將四大滴定放在一起講授,既能保證內容的系統性,又具有對比性,更便于學生對知識的掌握。
2.2增加樣品采集與預處理等方面的內容
教學中通過各種實例詳細深刻地介紹各類型樣品的采集與預處理,如污水中化學需氧量、重金屬離子等的測定,鐵礦石中全鐵含量的測定,室內空氣中甲醛含量的測定,化妝品中汞含量的測定等。這些實例不僅能讓學生快速熟悉分析測定前樣品采集與預處理方面的各項操作步驟,把抽象的內容變得形象具體,而且由于貼近生活,更容易激發學生的學習熱情[3]。
2.3增加儀器分析教學課時,引入儀器分析新方法
在儀器分析課程教學中,不僅要精講常用儀器分析方法及相應分析儀器的構造,還應增加更多新興、熱門的儀器分析方法、分析技術和前沿性的發展現狀,讓學生感受到現代分析儀器帶來的高靈敏度、高精密度、高穩定性以及自動化與智能化等,并為后續課程的學習打好基礎[5]。
2.4增加“質量管理與控制”方面的內容,進一步強化“量”的概念
“質量管理與控制”充分體現了分析化學“量”的特色,通過加強這部分內容的教學,使學生樹立起準確的“量”的概念、嚴密的思維方式及科學的專業理念[6]。質量是使測試得到的數據滿足所要求的精密度與準確度,是進行準確分析的基礎。質量得不到保證,就無法獲得準確、可靠的數據,更談不上從得到的數據中分析出科學的實驗結論。因此,深入理解質量的作用對于做好分析測試工作是十分必要且至關重要的。在課堂教學中,適當引入國家標準、行業標準及實際案例,不僅能豐富分析化學課程的教學內容,擴充學生的知識面,而且有助于學生進一步理解質量保證與質量控制的重要性,以及其科學嚴謹的學術作風與求真務實的工作態度的培養。此外,我們還應結合分析化學學科發展的趨勢,引入一些新理論、新方法和新技術,使教學內容跟上時展的步伐,并鼓勵學生關注社會熱點問題。根據就業形勢和用人單位的要求,及時調整教學內容與方案,使學生能運用所學知識解決生產、生活中的一些實際問題,培養適應社會需要的人才。
3教學方法改革
3.1以“講”促“學”,建立新型課堂教學模式
在課堂教學中,教師可以一種更為靈活的方式增強師生互動,在提高學生自主學習意識與能力的同時,把自己從繁重的教學任務中解放出來。根據師范教育的特點及學生畢業后的主要就業取向,合理安排學生展示自我的舞臺。教師在集中精力講授分析化學課程重難點后,可組織擬從事教育事業的學生制作PPT,講授其他需要了解或熟悉的內容,并給與必要的指導。這樣不僅能增強學生的學習主動性,也有助于提高其資料查閱、論文寫作、語言表達、團隊協作等方面的能力。而對于有意從事分析化學相關行業及繼續深造的學生,可就分析化學相關的熱門話題或前沿問題,讓學生充分利用網絡、圖書館及電子數據庫查閱資料,制作專題幻燈片并進行展示,為其將來的學習與工作打好基礎。同時,教師可適當把自己的科研工作和教學工作相結合,將生活中的熱點現象與教學工作相結合,增強分析化學的應用性,提高學生的學習興趣;將有科研潛力的學生引入到自己的科研實踐活動中,做到教學相長,培養優秀科研人才[7]。
3.2善用多媒體,增強課堂教學效果
教師要善于發揮多媒體技術的優勢,與傳統教學手段有機結合,爭取教學資源利用與教學效果的最優化。多媒體教學能夠增加課堂教學的直觀性,通過PPT、視頻資料及Flas等多角度呈現教學要點,使抽象的理論知識變得鮮活、生動起來,不僅能降低學生對知識的理解難度,也能提高學生的學習興趣和探索能力。在化學分析部分,教師可通過板書的方式對多媒體展示的內容進行歸納與總結,描述重要公式的推導過程,有助于加深學生對所學知識的理解。在儀器分析部分,多媒體技術能形象生動地體現大型儀器的組成、基本結構及操作說明等,通過實物照片展示、Flas演示及操作步驟視頻演示等,使學生深入理解大型儀器的基本構造、工作原理及操作程序。同時,教師應用多謀體教學時要善于穿插動畫、恰當剪輯,這樣既可以設置懸念引導學生思考和分析問題,也有助于活躍課堂氣氛,提高課堂教學效果和學生學習效率[8]。
3.3注重課程訓練,強化知識體系
大學教育相較于中學教育更強調學生自身學習能力的培養,而后者則側重于知識的傳授,這也導致大學生對所學知識掌握得不扎實、不牢固。分析化學作為大學化學本科專業低年級學生的必修課,對其后續課程的學習起到重要的橋梁和過渡作用,通過一系列強化訓練可加深對重要知識的理解和應用。教師應根據學生的專業特點和學科要求,有針對性地精選習題讓學生在課堂末或下次課前短時間內完成.這樣能促進學生自覺加強課前預習和課后復習,對于知識的掌握起到事半功倍的效果。
3.4改進課堂教學考核方式,全面提高學生綜合素質
課堂教學效果的評價,不僅要考查學生對所學知識掌握的真實程度,更重要的是全面評價學生靈活運用知識的能力、實際分析和解決問題的能力、創新能力等綜合素質。成績評定方式不僅直接影響學生的學習積極性,對學生學習態度與方法的選擇也起著重要的導向作用[9]。針對老式成績評定方式中存在的種種弊端,新的成績評定方式不僅應加強對平時環節的考核,考核形式也應多樣化。提高平時成績在總成績中的比重,并通過考勤、作業、課堂提問、課堂隨機測試、PPT展示等進行考核;適當降低期末考試成績在總成績中的比重,增加期中考試環節等。
4結語
一直以來,我校分析化學理論課程考核以閉卷為主,通過卷面成績評估學生對課程的掌握程度以及教師的教學質量。這種考試成績評價規范公平、尺度相對統一;操作簡便、易于管理和實施、成本較低,教師工作量不會因此增加太多,同時有助于督促學生掌握基本概念、理論、公式,為將來的應用打下堅實的基礎。但單純的閉卷考試缺乏差異性,較難科學合理地評價學生對學科的掌握程度;考題具有一定的局限性,難以較為全面地考查出學生對該課程掌握的廣度和深度;評價效果相對單一,因而對學生的知識、能力、素質作出綜合評價有失偏頗。圍繞我校培養應用型高素質人才的目標,2010年藥科學院開創性地設立了藥學專業創新實驗班,重點結合學校辦學實際和學科專業特色形成“強化基礎,加強實驗,因材施教,重視創新”的人才培養模式。通過對第一屆(2010級)藥學創新實驗班(以下稱為本班)的調查,本班教學目前僅實現了小班單獨授課,但是在課程考核和評價體系方面尚未見改革與創新。
2分析化學課程考核改革的具體方案
根據國內外知名學者的教學經驗,針對藥學實驗班的分析化學考試目標一般設定為:(1)記憶、理解基本概念、原理、公式、術語與實驗基本操作技能;(2)正確進行相關的計算;(3)聯系已學知識解釋分析化學的特定操作和相關應用;(4)運用所學原理與概念描述、解釋或者說明現象和結果,清晰、有邏輯地表達思想,正確使用專有名詞;(5)將所學的概念與原理運用于新問題情境中;(6)正確使用相關圖表所呈現的數據信息;(7)設計實驗、制定實驗計劃、選擇適當的實驗技術;(8)處理、解釋、評估實驗,以恰當的形式(文字、表格、圖形)展現,用恰當的專業詞匯清晰、有條理地交流?;谏鲜瞿繕?,就要求不僅對學生的基本概念、原理、公式的記憶進行考核,而且應凸顯對學生的邏輯思維能力、分析能力和創造能力的評估。單純的閉卷考試無疑利于實現考試目標的(1)~(4),但對其余目標頗難企及。故此,創新考核模式極為必要,而在傳統的閉卷考試中整合開卷考試以及靈活互動的口試不失為一條有效、可行的途徑。筆者對本班的分析化學課程考核按照此思路進行了重新設計并付諸實施,該體系主要由以下部分組成。具體言之,基本概念、原理和公式是掌握分析化學的基礎,也是學生將來運用所學知識進行創新的基石,對這部分內容的考查用閉卷的形式最為合適,而若采用開卷的形式,可能使學生忽視對這部分內容的掌握和記憶。本次化學分析部分閉卷組成為單項選擇題10分,填空題10分,計算題30分,問答題10分。試卷由出題小組依照教學大綱擬定,避免過多強調死記硬背,同時也兼顧授課的內容防止應該考的沒有考到而誤導學生學習。此部分試題主要考查大綱要求掌握或熟悉的教學要點,記憶方面的內容約30分,一般應用的內容約30分??疾閼玫膬热葜饕菍W生對記憶的知識進行總結,上升到一定理論水平再指導解題,可實現考試目標的(1)~(4)。
開卷考試的題目面廣量大,覆蓋盡可能多的教學內容,檢查學生能否正確運用參考材料,以及對多個章節涉及的基本概念全面理解和貫通運用,促進學生積極主動歸納、演繹所學知識,利于今后的自學。本次化學分析部分開卷組成為綜合題1題5問20分,設計題1題5問20分。出題小組在B卷開卷采用了《間接碘量法測定銅合金中的銅含量》這個實驗作為綜合題,系統描述了實驗過程,要求學生參考所帶資料回答以下問題:結合實驗條件解釋Cu2+可以氧化I-的理由;解釋調節溶液pH在3.5左右以及加入NH4HF2的原因;解釋指示劑為何臨近終點加入以及加入KSCN的作用(此問有提示,從沉淀溶解度考慮);給出Cu含量的計算式;最后提出本滴定終點變色較難觀察(懸濁液),要求學生考試后查閱文獻,看有無此類測定使得終點敏銳的改進方法。由此可見,該綜合題可實現考試目標的(2)~(6),內容涵蓋滴定分析概論、配位滴定、氧化還原滴定、沉淀滴定等相關內容,學生必須對教材和理論課內容熟練掌握方能進行解答。設計題為蛋殼中Ca、Mg離子的配位滴定設計,要求學生按照方法原理、儀器試劑、實驗步驟、計算公式、結果表格等幾部分完成,實現考試目標的(5)~(8)。設計題最后一問要求學生考試后查閱文獻,看是否可以設計其他化學分析方法測定其中的Ca。開卷考試中的綜合題、設計題最后一問旨在培養學生搜集整理資料進行自學的能力。考核時閉卷開卷題目同時下發,總時間控制為2小時,學生只有上交閉卷的試題和答題紙后方可取回自帶的參考資料再進行開卷部分的答題,這樣不再限定某種類型考試時間,增加學生掌控時間的自由程度;不再限定參考資料,隨便帶什么書都可以,但是限定只能帶一本,增加學生掌控教材或者參考書目的自由程度。由此學生所看的書目得以擴展,理論授課時將更多的精力放到“重要知識點”的講解和討論上,學生也不會出現我學的人民衛生出版社《分析化學》就不看科學出版社《分析化學》的情況,本班學生一般都有不同出版社的分析化學對照參考,而且通過讀書筆記能比較教材各自的特點。在口試方面,本學期采用了自行擬題/答辯的形式。學生學習貫穿于課程教學過程中,但學生看書自學容易迷失重點,同時不理解教學大綱在教學活動中的重要指導作用。為解決這個問題,將本班學生分為五組,每組指定一個章節,要求該章節結束后本組學生按照教學大綱的掌握、熟悉、了解三個層次合作擬出選擇題、填空題、計算題、問答題,并給出正確答案。學期結束前,制作PPT介紹所擬題目,并明確考點,分析化學課程組三位老師現場評判,根據所擬題目的質量、與大綱的契合程度、PPT講解者的表達和回答問題的準確程度,對該組學生評分,該評分占平時成績的70%。這個環節的引入,一方面提升學生的專業問題意識,利于教師掌握學生學習的個體差異;另一方面也適當培養了他們的交流、表達能力,并促進其團隊合作精神。
3分析化學課程考核改革的效能估測