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【關鍵詞】初中化學;趣味實驗;設計
學習化學,死記硬背各種函數周期表或化學公式是沒有用的,另外由于一些化學實驗的操作流程比較煩瑣,期間摻雜了大量公式和化學反應,這些東西是學生平常極少接觸到的,加上化學本身比較乏味,提不起學生對化學和化學實驗的興趣甚至產生反感。因此在初中的化學課堂上,要認真研究化學實驗的設計方式,使化學實驗充滿趣味性,化學現象也是經常發生在學生身邊的常見事物,以此提高學生對化學的興趣。
一、在目前的初中化學實驗中存在的缺陷
(一)實驗過程引不起學生的興趣
在很多的初中學校里,授課教師在組織進行化學實驗時,太過于死板地按照教學方案進行實驗流程。對于初中時期的學生來說,與他們身邊息息相關的地理、歷史和生物等課程不同,化學這門課程包含了太多復雜的化學公式和各種元素周期,這些事物本身離他們較遠,因此很難提起對化學以及化學實驗的興趣。死板地按照課本進行化學實驗,使實驗過程毫無趣味性。實際上,我們在保證化學實驗的嚴謹性時,應該適當加入一點趣味性因素,這種趣味性也不會影響化學實驗的結果。如果授課教師太過于死板,過分注重教學的嚴謹性,忽略了學生的感受,就不能準確地把握教學重點,學生也提不起絲毫興趣,達不到教學效果。
(二)學生參與實驗較少
由于很多學校缺乏足夠的器材供每名學生進行化學實驗,所以很多時候從頭到尾都是教師一個人在操作,學生只能在旁邊觀看。這樣學生就無法熟練掌握具體的實驗過程,對實驗過程中的細節也不了解,所以很難理解。一些教師做實驗的速度太快,沒有一個環節一個環節詳細講解,學生往往就會對實驗背后的化學知識一知半解,甚至一竅不通,只能隨聲附和,人云亦云,這樣的化學實驗根本沒有任何效果。
二、化學趣味實驗
(一)把化學實驗和生活緊密相連
在化學實驗室里,使用的各種儀器會讓學生產生化學離我們很遙遠的感覺,讓學生在不自覺中提高了學習化學的難度。為了讓學生真正了解化學實驗,我們可以把發生在日常生活中的各種現象從化學的角度進行講解。同樣,教師在進行化學實驗時,可以一邊操作,一邊把發生的現象和生活中的現象結合起來,使學生發現化學的趣味性,主動把化學和身邊的各種現象聯系起來。
(二)創新實驗方法
有一些化學實驗,不僅操作流程較為煩瑣,還具有一定的危險性,在課堂上不適合進行,并且一些實驗結果用肉眼很難發現。對于這些類似的實驗,很多教師就直接省略了實驗步驟,依據教材對學生進行講解,化學本身難度就比較高,一些學生通過實驗都很難掌握化學,單憑教師的講解就更加困難,直接影響到學生對化學的掌握情況。為了讓學生展示實驗結果,提高對化學的理解,又避免一些實驗產生的危險性,所以通過其他方法向學生展示。比如使用網絡設備播放化學實驗視頻,向學生展示實驗操作的整項流程和實驗過程中發生的各種現象以及實驗結果,學生如果對實驗過程不夠熟悉,可以反復播放教學視頻,具有傳統的化學實驗不具備的效果。特別是在實驗實際操作過程中,一些化學現象往往是一閃而過的,觀看化學實驗視頻就彌補了這種缺陷。
(三)采取多種實驗方法
同一種化學結論,往往可以通過多種不同的化學實驗得出。有些學生在實驗過程中會遇到難以解決的問題,經常性地使用一種實驗方法也不利于學生對知識的全面掌握。所以教師可以設計多種化學實驗,讓學生感受到化學的神奇之處,并鼓勵學生通過自己的理解和創新,在保證安全的基礎上,自己創造出新的實驗方法,促進化學的發展和進步。
三、日常生活中的化學趣味實驗案例
由于化學與生活的息息相關,在學習物體構成的相關知識時,教師可以讓學生在自己家中做豆腐,相比于復雜且無味的實驗室中的化學實驗,這種方法更可以激發學生的積極性和興趣,實驗結果的成功也會增強學生的自信心和成就感。教師可以讓學生先把黃豆提前泡在水中浸泡一天,然后在第二天把黃豆打爛攪碎,把產生的各種殘渣倒掉,這樣就可以產生較為純凈的豆漿。再讓學生把燒好的石膏碾成粉末狀態,然后加入適量的清水形成石膏漿,再把石膏漿倒進豆漿里面,經過幾個小時的化學反應后豆腐就形成了。這種充滿趣味性的實驗方法和實驗結果,可以激發學生對化學的強烈好奇心,自己主動查閱資料了解其中蘊含的化學知識,也間接鍛煉了動手能力。
一、利用實驗室做生活化實驗
實驗室是培養學生實驗技能、創新能力和科學素質的基地。化學是一門與生活實際緊密聯系的科學,而生活化課堂需要采取實踐、探究與合作的學習方式。因此開放實驗室讓學生多做實驗,是化學教學高效化的有效途徑。如近年來我們組織學生在實驗室完成的“自制水果電池”“肥皂的自制與洗滌作用”“指紋的檢驗”“從海帶中提取碘”等實驗,很多是選取日常生活中的素材來進行的生活化實驗。學生通過實踐用所學知識解釋和解決實際問題,不但提高了學生的科學素養和動手能力,而且更充分發揮了實驗室的功效,使實驗室真正成為學生學習化學最有效和收獲最豐富的場所。
二、開發利用生活資源的教育教學功能
利用生活資源做實驗,學生對實驗所用的物品熟知,使學生原有的認知結構與化學教學貼近,消除畏難情緒及對化學的神秘感,順應學生愛玩、愛動腦的心理,使其玩出化學規律。只要我們做個有心人,身邊的許多材料都可以開發和利用。筆者在平時的化學實驗室管理中,非常注意對生活資源如易拉罐、飲料瓶、注射器、塑料袋、各種廢舊金屬等的收集,并注意引導學生利用生活中的生活資源做實驗,如在化學教學中涉及金屬的化學實驗:鐵絲在氧氣中的燃燒實驗、探究鐵制品在什么條件下生銹、利用銅、鐵、鋁探究常見金屬的活動性等,就可以引導學生利用日常生活用品中的有關金屬材料進行化學實驗。既可提高學生的學習興趣,又有利于將化學教學與日常生活緊密地聯系起來。
三、讓學生進行課外科技制作活動
關鍵詞: 化學實驗室 綠色化 實驗準備 實驗環節 實驗末端
院士馮瑞曾指出:“實驗室是現代大學的心臟。”化學實驗室是化學教學和研究的重要基地,是提高學生實踐能力的主要場所,高校實驗室的作用日漸凸顯,高校實驗室的綠色化管理在日常管理中處于十分重要的位置。本文針對現有條件下,化學實驗室的綠色化問題提出相應的措施,使實驗室的工作逐步完善。
化學是一門以實驗為基礎的學科,化學實驗室是進行實驗教學的重要場所。化學實驗室還是產生與排放污染物最多的地方,這些污染物中有大量強腐蝕性的酸、堿,還有一些毒性大、揮發性強的有機溶劑。這些污染物如果處理不當,就會對環境造成嚴重的污染。實現化學實驗室綠色化是新世紀化學實驗教學人員的新課題。為此,近幾年來我們在實驗準備、實驗教學和實驗室管理工作中將環境保護、綠色思想教育滲透到工作中去,收到了顯著的效果。具體說來,主要從以下幾個方面入手。
1.實驗準備綠色化
實驗教學需要用大量的儀器設備與試劑,實驗準備綠色化包括藥品的準備、儀器的準備的準確化、數量化和科學化。在準備環節上稍有疏忽,出現準備無量化,就會造成資源的浪費和環境的污染。因此,一方面在藥品配制的準備過程中,一定要做到準確計量實驗所需藥品的數量與體積。如無機實驗所需試劑比較多,污染物的排放量比較大,當需要配制大量一定濃度的溶液時,首先配置高于所需溶液幾倍的濃溶液,然后根據隨時所需稀溶液的體積再進行稀釋。這樣就避免了因實驗過程中出現重做、補做而引起的溶液的不足與過剩的現象,避免了原料的浪費、環境的污染。另一方面,化學藥品的分裝必須根據學校班級的多少、演示實驗和分組實驗化學藥品用量的多少,化學藥品的性質特點等因素考慮、判斷盛放化學藥品試劑瓶的大小和類型、確定藥品分裝的時間。對易氧化用量少的化學藥品一般盛放在30ml的滴瓶或者細口瓶里,如CHCHO;對見光易分解的化學藥品應盛放在棕色試劑瓶里,如AgNO溶液、NaI溶液、KI溶液;對于用量大的化學藥品一般盛放在125ml的試劑瓶里,如稀硫酸、稀鹽酸;對于易失效的藥品臨時要用臨時分裝,如NaO等。這樣,就能確保化學藥品分裝合理、規范、綠色化。
2.實驗環節綠色化
(1)實驗操作規范化。
化學實驗要求學生必須做到基本操作正確而且規范,無論是藥品的取放還是儀器的使用,都應做到動作準確、規范靈活、操作嫻熟,避免操作失誤而造成的重復實驗。正確把握藥品取放的用量、方法,避免方法違規而造成藥品損失。要強化學生的節約意識,引導學生時刻注意節約藥品,能少用的一定要少用,能回收的一定要回收,能循環使用的一定要循環使用,這樣既節省了實驗經費,又保護了環境。對于毒性較大的化學實驗一定要嚴格按照實驗操作規程,在通風柜內或者通風效果好的地方進行,以免產生的有害氣體污染實驗室,危及學生的健康。因此,要強化人身安全意識和環境保護意識。
(2)推行微量、半微量化學實驗。
微量化學實驗是近幾年發展起來的化學實驗新方法,是目前減少化學實驗廢液處理、改善實驗室的空氣質量等環境問題較理想的途徑之一。根據現有條件,在保證實驗教學效果的前提下,用常量儀器減少試劑用量進行實驗。如無機實驗中的一些性質實驗,傳統的做法都是在試管中進行,試劑使用量一般為1—2ml,我們如果采取點滴板操作,試劑用量減少為幾滴,就可以達到實驗效果,減少了化學藥品對環境的污染,也使這部分實驗趨于綠色化。
3.實驗末端綠色化
化學實驗過程中產生的廢液、廢氣、廢渣,實驗結束后要及時處理,能利用的要回收使用,這是人們對綠色化學實驗室的基本要求,也是實驗人員的實驗素養的具體體現,具體做法如下。
防止“三廢”污染的措施可以多種多樣。例如,利用吸附法吸附一些既臭又有害的氣體。利用活性炭可吸收幾乎常見的大多數無機及有機氣體;硅藻土可選擇性吸收HS、SO、HF及Hg蒸汽,分子篩可選擇性吸收NOx、CS、HS、NHCH、ccl等;實驗室管理員業余時間,種植一些花草樹木放置于實驗室,這樣不僅使師生感覺到實驗室的清雅,還能凈化空氣。相關資料表明,當廢氣通過時,其中60%的SO可以被葉滯留,月季花能吸收HS、HF、苯蒸氣,山茶花能抗御SO、HCl、鉻酸和硝酸煙霧等有害物質的侵害;紫薇可以吸收NO、HCl、Cl、HF等有毒氣體;桂花對化學煙霧有特殊的抵抗能力,對HCl、HF、苯酚等污染物有不同程度的抵抗性,它還能吸收汞蒸氣。日常實驗中,對于常見固體廢棄物可以實行分類處理,凡是惰性物質或經微生物分解成為無害物質的廢棄物,都可以填埋在遠離水源,底土不透水、不能穿入地下水的場所;不能自然降解的有毒廢物,集中到焚化爐焚燒處理;對于放射性固體廢物,先集中在專用的廢物桶內,再根據具體情況分類處置。對于普通的廢液,可根據不同的組成成分加入不同的試劑。例如含汞、鋅、銅、鉛、錳等重金屬離子的廢液,在堿性條件下加入NaS使其生成硫化物沉淀,靜置分離后排放;含有酸性的廢液,可用廢堿中和;反之,含有堿性的廢液可用廢酸中和。
參考文獻:
[1]陳高產.高校實驗室安全管理的理念與探索[J].職業技術學院學報,2009(05).
[2]王亞茹.無機化學有毒氣體的微型實驗[J].保定學校學報,2004(02).
生物化學實驗室是高校相關教師從事實驗教學和科學研究的重要場所。實現生物化學實驗室科學規范化管理,使其更好地為教學、科研和人才培養服務,對高校來說非常重要。根據筆者近10年實驗室管理經驗,剖析實驗室規劃與制度建設、環境管理、儀器設備管理、藥品管理和安全管理等內容,為其他相關實驗室管理人員提高管理水平提供參考。
關鍵詞:
生物化學;實驗室建設與管理;儀器設備;藥品
高校實驗室是高校進行實踐教學、相關教師進行科學研究、為社會提供技術服務的重要場所,同時也是培養大學生實驗操作技能和實踐創新能力的重要基地,從某種意義上說,它直接反映了一所學校的教學、科研、學科建設和管理水平[1-2]。高校實驗室的建設與管理,是高校實驗室工作的重要內容之一。懷化學院生物化學實驗室隸屬于懷化學院生物與食品工程學院,現有實驗面積756m2,有高效液相色譜儀、中高壓層析分析儀、熒光分光光度計、高速冷凍離心機、紫外可見分光光度計、PCR儀、超純水發生器、多功能酶標儀、超低溫冰箱、冷凍干燥機和電泳儀等價值近200萬元的儀器設備。每年為生物工程、生物科學、生物制藥、食品科學與工程、食品質量與安全、化學、科學教育和制藥工程8個專業約500名本科生開設“生物化學實驗”和“食品生物化學實驗”2門實驗課,另外每年有50~60名學生在生物化學實驗室進行本科畢業論文實驗。由于實驗室學生人數和儀器設備很多,加上實驗過程中常常會使用到有毒、腐蝕、易爆、易燃的試劑和藥品,如果管理不善很容易引發安全事故。因此,加強生物化學實驗室的建設和管理不但具有重要的意義,而且勢在必行。
1實驗室建設
1.1實驗室內部的合理布局
實驗室內部的合理布局是加強實驗室建設與管理的前提。根據專業的特點和實驗需求,將生物化學實驗室合理規劃,分為許多不同用途的分室和區域。實驗室內有專門用來跑電泳的電泳室、學生用來上實驗課的學生實驗分室、學生配制溶液的預備室、貯藏藥品的藥品存放室、用來提取和分離活性成分的樣品制備室、用于熒光和紫外可見分光光度實驗的分光光度室、實驗教師辦公室、清洗器皿專用區、公用試劑區等區域,主要的儀器設備也根據儀器特點和用途合理放置在實驗室不同區域。雖然實驗室教學任務繁重,但由于實驗室布局合理、管理到位,實驗室一切運行良好。
1.2實驗室規章制度建設
實驗室規章制度的建設也是保障實驗室運行良好的重要方面,因此在實驗室建設方面除了加強實驗室科學分區外,還加強和完善了實驗室規章制度的建設。先后建立和完善了實驗室安全管理制度、實驗室衛生管理制度、學生實驗管理制度、儀器設備運行、維修和報廢管理制度、大型精密儀器操作規章制度;另外,還加強了實驗室儀器設備自常管理制度的建設,建立了儀器使用的預約、登記、損壞賠償和借用等制度。由于這些制度的建立與完善,使得實驗室的管理制度化、科學化和規范化。
2實驗室的管理
2.1實驗室環境的管理
實驗室既是高校實踐教學和科研的重要場所,也是高校開展對外服務和展示高校自我形象的窗口。實驗教學水平的提高除了要有較好的教學理念和教學方法外,還要有良好的教學環境,才能獲得更好的教學效果[3]。因此,在實驗室管理中需要加強實驗室環境的管理,讓實驗室每天都有一個干凈整潔、良好有序的實驗環境。學生在實驗室必須遵守實驗室的規章制度,進實驗室時必須穿實驗服,嚴禁將快餐盒飯、食品等帶入實驗室;上實驗課時學生隨身攜帶的與實驗無關的物品必須規范整齊地放在指定的區域,不能與實驗物品混在一起,以免給實驗操作帶來不便。實驗室建立了嚴格的實驗室衛生值日制度,每次實驗結束后安排4~6名學生將本次實驗儀器設備和實驗區域的衛生清掃干凈并將儀器歸位擺放。另外,每周星期五下午為實驗室衛生大掃除日,輪流安排學生將實驗室所有房間和所有實驗儀器進行徹底清掃,以保證實驗室環境的干凈整潔。實踐證明,良好的實驗環境不僅對提高實驗教學質量有幫助,而且也能讓學生養成嚴謹的科研態度和良好的實驗習慣。
2.2實驗室儀器設備的管理
由于生物化學實驗室儀器設備種類多、數量大,加上很多儀器使用頻率高,導致儀器經常出現故障,給管理工作帶來不便,因此必須加強實驗室儀器設備的管理。儀器設備管理的總原則是“區別對待、分開管理、專人負責”,即是把大型精密儀器和普通使用頻率高的儀器分別由不同的人員管理。大型精密儀器(一般規定價值在5萬元以上的儀器設備)由實驗室管理員負責儀器的日常維護和管理,每一臺大型精密儀器配都配有詳細的操作指南,有專門的使用登記本便于使用后登記。任何教師和學生需要使用大型精密儀器時先必須參加培訓,經實驗管理員考核確認具備熟練操作技能時才能單獨操作使用該儀器。大型精密儀器由實驗管理員或儀器專業技術人員定期進行維護和保養,確保儀器設備運行良好。普通儀器由實驗管理員指派學生助教(以自愿形式招聘一些學生協助實驗管理員進行實驗室管理,這些學生主要由各班的班長、學習委員和做事認真負責的學生組成,一般在實驗室待2~3年。這些學生進入實驗室后實驗管理員都會對他們進行儀器操作、藥品安全和溶液配制、水電門窗安全、突發事件的應急處理等內容的培訓,待熟練掌握相關技能后再進入各自的崗位協助實驗管理員管理實驗室)進行專人管理。其他教師和學生需要使用這些儀器時,需經過學生助教的同意并經過必要的培訓后方可使用。對于教師科研和學生畢業論文需要使用儀器時必須登記預約,實驗管理員或學生助教根據儀器使用情況合理安排使用時間,避免儀器的擁擠與閑置。學生助教協助實驗管理員做好實驗室儀器設備的維修、使用和報廢等日常工作,每3個月進行一次儀器的清點與統計,做到實物與賬相符。儀器在實驗過程中出現損壞和故障的,要立即登記并按照相關制度進行處理。簡單故障由實驗管理員排除,實驗室管理員不能排除的應及時聯系廠家派專業維修人員進行維修。
2.3實驗室藥品管理
生物化學實驗室儲存和使用的藥品種類多、數量大,而且對人和實驗室環境的危害及影響也很大[3]。如何安全有序地保管好實驗室藥品,是生物化學實驗室管理的重要內容之一。懷化學院生物化學實驗室實驗藥品由實驗管理員統一管理,有些具體工作在學生助教協助管理下完成。每學期開學第1周負責藥品管理的學生助教對實驗室所有貯藏和保管的藥品名稱及數量進行統一清點和匯總,再根據實驗教學內容安排計算本學期實驗教學需要的藥品種類和數量,對于缺少的藥品和數量不夠的藥品及時進行申購。根據藥品的化學性質合理儲存,將有毒害的藥品單獨存放,并做明顯標注。實驗室所有藥品都上鎖存放在藥品柜中,存放常用、無毒藥品的藥品柜鑰匙由負責藥品管理的學生助教和實驗管理員同時保管;存放有毒、危險藥品的藥品柜鑰匙由實驗管理員單獨保管。常用、無毒藥品按實驗教學需要量150%采購,有毒、危險的藥品嚴格按照實驗需要的劑量采購,實驗室盡量不長時間保存有毒、危險的藥品。實驗管理員定期安排學生助教對過期的藥品和藥品空瓶進行清理,按照實驗進度表的安排及時配制每一個實驗項目所需的溶液,溶液配制好后在醒目的位置用標簽紙標明所配溶液的名稱、濃度、配制時間和配制人姓名等信息[4]。
2.4實驗室安全的管理
目前,高校生物類實驗室已逐步成為事故發生的高危區域。實驗室每天使用的易燃、易爆、有毒和腐蝕性的化學試劑很多,加上各種危險的實驗日益增多,如果在管理和處理方式稍為不當或不及時,都有可能釀成災難,嚴重威脅教師和學生的生命、財產安全,甚至影響到學校的聲譽地位。如何加強實驗室安全管理,更好的保障實驗室每個人的生命和財產安全成為一個嚴峻的問題。實驗室的安全管理是實驗室管理中最重要的方面,必須堅持“預防為主、安全第一”的原則[5]。每學期生物化學實驗第1堂課內容為實驗安全教育課,學習實驗室安全制度,指導學生進行有效的安全防護,提出應對突發事故的具體方法和措施。課后每位學生都必須簽訂安全責任書,表示已學習并保證遵守實驗室的各項安全規章制度。同時,學生助教嚴格按照實驗室制定的安全管理制度協助實驗管理員負責實驗室的安全管理工作。
3結語
1注意實驗損耗
化學實驗終歸是要計算成本的,何況其中有些藥品的價格還不低。所以化學老師要教育學生們在每一次的化學實驗之前,都要對實驗中有可能造成藥品損耗問題的事項羅列出來,在做實驗中避免造成藥品損耗過大。實驗器材損耗也是一個重要方面。在一些實驗中,由于學生對于教師講的實驗步驟沒有認真聽講,在做實驗的過程中很容易導致操作不當而打碎實驗器材。舉一個很容易犯的錯誤,比如回流裝置,雖然老師一再強調夾好冷凝管,但是在操作中總有學生不夾夾子導致冷凝管掉落摔碎。在實際中我們發現很多這類造成實驗損耗的問題都是學生對于實驗藥品和器材的不負責造成的,但是另一方面也體現出我們在管理中沒有做到更好。
2.提高實驗室管理人員的管理水平
2.1管理人員與教學實驗員應分工明確
在很多高職院校中,化學實驗室的管理員是教學實驗員兼職的,要求實驗員準備實驗并在學生做實驗的過程中指導學生,解決學生在實驗中發生的各種問題。而化學老師只負責對實驗理論進行講解,不參與實驗的準備。這種情況的最大弊端就是指導教師因為不參與實際操作而對實驗情況不熟悉,造成講練分離,而實驗員只充當了工人的角色,會有嚴重的抵觸心理。這種情況很不利于實驗室的管理。
2.2缺乏專職實驗技術人員
在高職院校的化學實驗室管理崗位上,由于待遇低,所以一般都是一些有點技術但學歷不是很高的人員,沒有專職的實驗技術老師。而大多數做兼職的化學老師在能力和精力上都不能達到專職實驗員的效果,這使得實驗室的管理不規范。而部分少數實驗員因為缺乏應有的培訓,在實際操作中也無法得心應手。從這個行業的整體現狀來看,大多數實驗室專員都是學歷比較低的人從事,有的甚至在接手工作時候不能很好操作實驗設備和儀器。
3.大型設備使用率低下
據統計,高校的實驗設備大約有20%處于常年閑置,這從側面反映出很多高校實驗室盲目采購實驗設備,造成對資源的極大浪費。而調查發現,很多高職院校實驗室中實驗設備由于賣家不規范,導致維修困難而損壞閑置在實驗室中,久而久之無人問津。大型設備一般都使用在比較專業的化學實驗中,而高職院校實驗室主要面向學生的日常化學實驗,很難用到大型的化學設備儀器,而學校購置時并沒有考慮到實際的情況。
4.廢液處理
化學實驗室中還有一個重要管理問題就是廢液的處理。在做化學實驗中會產生大量的廢液,如果廢液不能得到很好的處理,就會對環境造成破壞,這是每個人都不愿看到的結果。高職院校化學實驗后,由于沒有引起足夠重視,學生會自行將廢液倒入水池或者下水道造成污染。而規范的操作是將廢液集中起來分類回收來處理。
結束語