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【关键词】初中化学;趣味实验;设计
学习化学,死记硬背各种函数周期表或化学公式是没有用的,另外由于一些化学实验的操作流程比较烦琐,期间掺杂了大量公式和化学反应,这些东西是学生平常极少接触到的,加上化学本身比较乏味,提不起学生对化学和化学实验的兴趣甚至产生反感。因此在初中的化学课堂上,要认真研究化学实验的设计方式,使化学实验充满趣味性,化学现象也是经常发生在学生身邊的常见事物,以此提高学生对化学的兴趣。
一、在目前的初中化学实验中存在的缺陷
(一)实验过程引不起学生的兴趣
在很多的初中学校里,授课教师在组织进行化学实验时,太过于死板地按照教学方案进行实验流程。对于初中时期的学生来说,与他们身边息息相关的地理、历史和生物等课程不同,化学这门课程包含了太多复杂的化学公式和各种元素周期,这些事物本身离他们较远,因此很难提起对化学以及化学实验的兴趣。死板地按照课本进行化学实验,使实验过程毫无趣味性。实际上,我们在保证化学实验的严谨性时,应该适当加入一点趣味性因素,这种趣味性也不会影响化学实验的结果。如果授课教师太过于死板,过分注重教学的严谨性,忽略了学生的感受,就不能准确地把握教学重点,学生也提不起丝毫兴趣,达不到教学效果。
(二)学生参与实验较少
由于很多学校缺乏足够的器材供每名学生进行化学实验,所以很多时候从头到尾都是教师一个人在操作,学生只能在旁边观看。这样学生就无法熟练掌握具体的实验过程,对实验过程中的细节也不了解,所以很难理解。一些教师做实验的速度太快,没有一个环节一个环节详细讲解,学生往往就会对实验背后的化学知识一知半解,甚至一窍不通,只能随声附和,人云亦云,这样的化学实验根本没有任何效果。
二、化学趣味实验
(一)把化学实验和生活紧密相连
在化学实验室里,使用的各种仪器会让学生产生化学离我们很遥远的感觉,让学生在不自觉中提高了学习化学的难度。为了让学生真正了解化学实验,我们可以把发生在日常生活中的各种现象从化学的角度进行讲解。同样,教师在进行化学实验时,可以一边操作,一边把发生的现象和生活中的现象结合起来,使学生发现化学的趣味性,主动把化学和身边的各种现象联系起来。
(二)创新实验方法
有一些化学实验,不仅操作流程较为烦琐,还具有一定的危险性,在课堂上不适合进行,并且一些实验结果用肉眼很难发现。对于这些类似的实验,很多教师就直接省略了实验步骤,依据教材对学生进行讲解,化学本身难度就比较高,一些学生通过实验都很难掌握化学,单凭教师的讲解就更加困难,直接影响到学生对化学的掌握情况。为了让学生展示实验结果,提高对化学的理解,又避免一些实验产生的危险性,所以通过其他方法向学生展示。比如使用网络设备播放化学实验视频,向学生展示实验操作的整项流程和实验过程中发生的各种现象以及实验结果,学生如果对实验过程不够熟悉,可以反复播放教学视频,具有传统的化学实验不具备的效果。特别是在实验实际操作过程中,一些化学现象往往是一闪而过的,观看化学实验视频就弥补了这种缺陷。
(三)采取多种实验方法
同一种化学结论,往往可以通过多种不同的化学实验得出。有些学生在实验过程中会遇到难以解决的问题,经常性地使用一种实验方法也不利于学生对知识的全面掌握。所以教师可以设计多种化学实验,让学生感受到化学的神奇之处,并鼓励学生通过自己的理解和创新,在保证安全的基础上,自己创造出新的实验方法,促进化学的发展和进步。
三、日常生活中的化学趣味实验案例
由于化学与生活的息息相关,在学习物体构成的相关知识时,教师可以让学生在自己家中做豆腐,相比于复杂且无味的实验室中的化学实验,这种方法更可以激发学生的积极性和兴趣,实验结果的成功也会增强学生的自信心和成就感。教师可以让学生先把黄豆提前泡在水中浸泡一天,然后在第二天把黄豆打烂搅碎,把产生的各种残渣倒掉,这样就可以产生较为纯净的豆浆。再让学生把烧好的石膏碾成粉末状态,然后加入适量的清水形成石膏浆,再把石膏浆倒进豆浆里面,经过几个小时的化学反应后豆腐就形成了。这种充满趣味性的实验方法和实验结果,可以激发学生对化学的强烈好奇心,自己主动查阅资料了解其中蕴含的化学知识,也间接锻炼了动手能力。
一、利用实验室做生活化实验
实验室是培养学生实验技能、创新能力和科学素质的基地。化学是一门与生活实际紧密联系的科学,而生活化课堂需要采取实践、探究与合作的学习方式。因此开放实验室让学生多做实验,是化学教学高效化的有效途径。如近年来我们组织学生在实验室完成的“自制水果电池”“肥皂的自制与洗涤作用”“指纹的检验”“从海带中提取碘”等实验,很多是选取日常生活中的素材来进行的生活化实验。学生通过实践用所学知识解释和解决实际问题,不但提高了学生的科学素养和动手能力,而且更充分发挥了实验室的功效,使实验室真正成为学生学习化学最有效和收获最丰富的场所。
二、开发利用生活资源的教育教学功能
利用生活资源做实验,学生对实验所用的物品熟知,使学生原有的认知结构与化学教学贴近,消除畏难情绪及对化学的神秘感,顺应学生爱玩、爱动脑的心理,使其玩出化学规律。只要我们做个有心人,身边的许多材料都可以开发和利用。笔者在平时的化学实验室管理中,非常注意对生活资源如易拉罐、饮料瓶、注射器、塑料袋、各种废旧金属等的收集,并注意引导学生利用生活中的生活资源做实验,如在化学教学中涉及金属的化学实验:铁丝在氧气中的燃烧实验、探究铁制品在什么条件下生锈、利用铜、铁、铝探究常见金属的活动性等,就可以引导学生利用日常生活用品中的有关金属材料进行化学实验。既可提高学生的学习兴趣,又有利于将化学教学与日常生活紧密地联系起来。
三、让学生进行课外科技制作活动
关键词: 化学实验室 绿色化 实验准备 实验环节 实验末端
院士冯瑞曾指出:“实验室是现代大学的心脏。”化学实验室是化学教学和研究的重要基地,是提高学生实践能力的主要场所,高校实验室的作用日渐凸显,高校实验室的绿色化管理在日常管理中处于十分重要的位置。本文针对现有条件下,化学实验室的绿色化问题提出相应的措施,使实验室的工作逐步完善。
化学是一门以实验为基础的学科,化学实验室是进行实验教学的重要场所。化学实验室还是产生与排放污染物最多的地方,这些污染物中有大量强腐蚀性的酸、碱,还有一些毒性大、挥发性强的有机溶剂。这些污染物如果处理不当,就会对环境造成严重的污染。实现化学实验室绿色化是新世纪化学实验教学人员的新课题。为此,近几年来我们在实验准备、实验教学和实验室管理工作中将环境保护、绿色思想教育渗透到工作中去,收到了显著的效果。具体说来,主要从以下几个方面入手。
1.实验准备绿色化
实验教学需要用大量的仪器设备与试剂,实验准备绿色化包括药品的准备、仪器的准备的准确化、数量化和科学化。在准备环节上稍有疏忽,出现准备无量化,就会造成资源的浪费和环境的污染。因此,一方面在药品配制的准备过程中,一定要做到准确计量实验所需药品的数量与体积。如无机实验所需试剂比较多,污染物的排放量比较大,当需要配制大量一定浓度的溶液时,首先配置高于所需溶液几倍的浓溶液,然后根据随时所需稀溶液的体积再进行稀释。这样就避免了因实验过程中出现重做、补做而引起的溶液的不足与过剩的现象,避免了原料的浪费、环境的污染。另一方面,化学药品的分装必须根据学校班级的多少、演示实验和分组实验化学药品用量的多少,化学药品的性质特点等因素考虑、判断盛放化学药品试剂瓶的大小和类型、确定药品分装的时间。对易氧化用量少的化学药品一般盛放在30ml的滴瓶或者细口瓶里,如CHCHO;对见光易分解的化学药品应盛放在棕色试剂瓶里,如AgNO溶液、NaI溶液、KI溶液;对于用量大的化学药品一般盛放在125ml的试剂瓶里,如稀硫酸、稀盐酸;对于易失效的药品临时要用临时分装,如NaO等。这样,就能确保化学药品分装合理、规范、绿色化。
2.实验环节绿色化
(1)实验操作规范化。
化学实验要求学生必须做到基本操作正确而且规范,无论是药品的取放还是仪器的使用,都应做到动作准确、规范灵活、操作娴熟,避免操作失误而造成的重复实验。正确把握药品取放的用量、方法,避免方法违规而造成药品损失。要强化学生的节约意识,引导学生时刻注意节约药品,能少用的一定要少用,能回收的一定要回收,能循环使用的一定要循环使用,这样既节省了实验经费,又保护了环境。对于毒性较大的化学实验一定要严格按照实验操作规程,在通风柜内或者通风效果好的地方进行,以免产生的有害气体污染实验室,危及学生的健康。因此,要强化人身安全意识和环境保护意识。
(2)推行微量、半微量化学实验。
微量化学实验是近几年发展起来的化学实验新方法,是目前减少化学实验废液处理、改善实验室的空气质量等环境问题较理想的途径之一。根据现有条件,在保证实验教学效果的前提下,用常量仪器减少试剂用量进行实验。如无机实验中的一些性质实验,传统的做法都是在试管中进行,试剂使用量一般为1—2ml,我们如果采取点滴板操作,试剂用量减少为几滴,就可以达到实验效果,减少了化学药品对环境的污染,也使这部分实验趋于绿色化。
3.实验末端绿色化
化学实验过程中产生的废液、废气、废渣,实验结束后要及时处理,能利用的要回收使用,这是人们对绿色化学实验室的基本要求,也是实验人员的实验素养的具体体现,具体做法如下。
防止“三废”污染的措施可以多种多样。例如,利用吸附法吸附一些既臭又有害的气体。利用活性炭可吸收几乎常见的大多数无机及有机气体;硅藻土可选择性吸收HS、SO、HF及Hg蒸汽,分子筛可选择性吸收NOx、CS、HS、NHCH、ccl等;实验室管理员业余时间,种植一些花草树木放置于实验室,这样不仅使师生感觉到实验室的清雅,还能净化空气。相关资料表明,当废气通过时,其中60%的SO可以被叶滞留,月季花能吸收HS、HF、苯蒸气,山茶花能抗御SO、HCl、铬酸和硝酸烟雾等有害物质的侵害;紫薇可以吸收NO、HCl、Cl、HF等有毒气体;桂花对化学烟雾有特殊的抵抗能力,对HCl、HF、苯酚等污染物有不同程度的抵抗性,它还能吸收汞蒸气。日常实验中,对于常见固体废弃物可以实行分类处理,凡是惰性物质或经微生物分解成为无害物质的废弃物,都可以填埋在远离水源,底土不透水、不能穿入地下水的场所;不能自然降解的有毒废物,集中到焚化炉焚烧处理;对于放射性固体废物,先集中在专用的废物桶内,再根据具体情况分类处置。对于普通的废液,可根据不同的组成成分加入不同的试剂。例如含汞、锌、铜、铅、锰等重金属离子的废液,在碱性条件下加入NaS使其生成硫化物沉淀,静置分离后排放;含有酸性的废液,可用废碱中和;反之,含有碱性的废液可用废酸中和。
参考文献:
[1]陈高产.高校实验室安全管理的理念与探索[J].职业技术学院学报,2009(05).
[2]王亚茹.无机化学有毒气体的微型实验[J].保定学校学报,2004(02).
生物化学实验室是高校相关教师从事实验教学和科学研究的重要场所。实现生物化学实验室科学规范化管理,使其更好地为教学、科研和人才培养服务,对高校来说非常重要。根据笔者近10年实验室管理经验,剖析实验室规划与制度建设、环境管理、仪器设备管理、药品管理和安全管理等内容,为其他相关实验室管理人员提高管理水平提供参考。
关键词:
生物化学;实验室建设与管理;仪器设备;药品
高校实验室是高校进行实践教学、相关教师进行科学研究、为社会提供技术服务的重要场所,同时也是培养大学生实验操作技能和实践创新能力的重要基地,从某种意义上说,它直接反映了一所学校的教学、科研、学科建设和管理水平[1-2]。高校实验室的建设与管理,是高校实验室工作的重要内容之一。怀化学院生物化学实验室隶属于怀化学院生物与食品工程学院,现有实验面积756m2,有高效液相色谱仪、中高压层析分析仪、荧光分光光度计、高速冷冻离心机、紫外可见分光光度计、PCR仪、超纯水发生器、多功能酶标仪、超低温冰箱、冷冻干燥机和电泳仪等价值近200万元的仪器设备。每年为生物工程、生物科学、生物制药、食品科学与工程、食品质量与安全、化学、科学教育和制药工程8个专业约500名本科生开设“生物化学实验”和“食品生物化学实验”2门实验课,另外每年有50~60名学生在生物化学实验室进行本科毕业论文实验。由于实验室学生人数和仪器设备很多,加上实验过程中常常会使用到有毒、腐蚀、易爆、易燃的试剂和药品,如果管理不善很容易引发安全事故。因此,加强生物化学实验室的建设和管理不但具有重要的意义,而且势在必行。
1实验室建设
1.1实验室内部的合理布局
实验室内部的合理布局是加强实验室建设与管理的前提。根据专业的特点和实验需求,将生物化学实验室合理规划,分为许多不同用途的分室和区域。实验室内有专门用来跑电泳的电泳室、学生用来上实验课的学生实验分室、学生配制溶液的预备室、贮藏药品的药品存放室、用来提取和分离活性成分的样品制备室、用于荧光和紫外可见分光光度实验的分光光度室、实验教师办公室、清洗器皿专用区、公用试剂区等区域,主要的仪器设备也根据仪器特点和用途合理放置在实验室不同区域。虽然实验室教学任务繁重,但由于实验室布局合理、管理到位,实验室一切运行良好。
1.2实验室规章制度建设
实验室规章制度的建设也是保障实验室运行良好的重要方面,因此在实验室建设方面除了加强实验室科学分区外,还加强和完善了实验室规章制度的建设。先后建立和完善了实验室安全管理制度、实验室卫生管理制度、学生实验管理制度、仪器设备运行、维修和报废管理制度、大型精密仪器操作规章制度;另外,还加强了实验室仪器设备自常管理制度的建设,建立了仪器使用的预约、登记、损坏赔偿和借用等制度。由于这些制度的建立与完善,使得实验室的管理制度化、科学化和规范化。
2实验室的管理
2.1实验室环境的管理
实验室既是高校实践教学和科研的重要场所,也是高校开展对外服务和展示高校自我形象的窗口。实验教学水平的提高除了要有较好的教学理念和教学方法外,还要有良好的教学环境,才能获得更好的教学效果[3]。因此,在实验室管理中需要加强实验室环境的管理,让实验室每天都有一个干净整洁、良好有序的实验环境。学生在实验室必须遵守实验室的规章制度,进实验室时必须穿实验服,严禁将快餐盒饭、食品等带入实验室;上实验课时学生随身携带的与实验无关的物品必须规范整齐地放在指定的区域,不能与实验物品混在一起,以免给实验操作带来不便。实验室建立了严格的实验室卫生值日制度,每次实验结束后安排4~6名学生将本次实验仪器设备和实验区域的卫生清扫干净并将仪器归位摆放。另外,每周星期五下午为实验室卫生大扫除日,轮流安排学生将实验室所有房间和所有实验仪器进行彻底清扫,以保证实验室环境的干净整洁。实践证明,良好的实验环境不仅对提高实验教学质量有帮助,而且也能让学生养成严谨的科研态度和良好的实验习惯。
2.2实验室仪器设备的管理
由于生物化学实验室仪器设备种类多、数量大,加上很多仪器使用频率高,导致仪器经常出现故障,给管理工作带来不便,因此必须加强实验室仪器设备的管理。仪器设备管理的总原则是“区别对待、分开管理、专人负责”,即是把大型精密仪器和普通使用频率高的仪器分别由不同的人员管理。大型精密仪器(一般规定价值在5万元以上的仪器设备)由实验室管理员负责仪器的日常维护和管理,每一台大型精密仪器配都配有详细的操作指南,有专门的使用登记本便于使用后登记。任何教师和学生需要使用大型精密仪器时先必须参加培训,经实验管理员考核确认具备熟练操作技能时才能单独操作使用该仪器。大型精密仪器由实验管理员或仪器专业技术人员定期进行维护和保养,确保仪器设备运行良好。普通仪器由实验管理员指派学生助教(以自愿形式招聘一些学生协助实验管理员进行实验室管理,这些学生主要由各班的班长、学习委员和做事认真负责的学生组成,一般在实验室待2~3年。这些学生进入实验室后实验管理员都会对他们进行仪器操作、药品安全和溶液配制、水电门窗安全、突发事件的应急处理等内容的培训,待熟练掌握相关技能后再进入各自的岗位协助实验管理员管理实验室)进行专人管理。其他教师和学生需要使用这些仪器时,需经过学生助教的同意并经过必要的培训后方可使用。对于教师科研和学生毕业论文需要使用仪器时必须登记预约,实验管理员或学生助教根据仪器使用情况合理安排使用时间,避免仪器的拥挤与闲置。学生助教协助实验管理员做好实验室仪器设备的维修、使用和报废等日常工作,每3个月进行一次仪器的清点与统计,做到实物与账相符。仪器在实验过程中出现损坏和故障的,要立即登记并按照相关制度进行处理。简单故障由实验管理员排除,实验室管理员不能排除的应及时联系厂家派专业维修人员进行维修。
2.3实验室药品管理
生物化学实验室储存和使用的药品种类多、数量大,而且对人和实验室环境的危害及影响也很大[3]。如何安全有序地保管好实验室药品,是生物化学实验室管理的重要内容之一。怀化学院生物化学实验室实验药品由实验管理员统一管理,有些具体工作在学生助教协助管理下完成。每学期开学第1周负责药品管理的学生助教对实验室所有贮藏和保管的药品名称及数量进行统一清点和汇总,再根据实验教学内容安排计算本学期实验教学需要的药品种类和数量,对于缺少的药品和数量不够的药品及时进行申购。根据药品的化学性质合理储存,将有毒害的药品单独存放,并做明显标注。实验室所有药品都上锁存放在药品柜中,存放常用、无毒药品的药品柜钥匙由负责药品管理的学生助教和实验管理员同时保管;存放有毒、危险药品的药品柜钥匙由实验管理员单独保管。常用、无毒药品按实验教学需要量150%采购,有毒、危险的药品严格按照实验需要的剂量采购,实验室尽量不长时间保存有毒、危险的药品。实验管理员定期安排学生助教对过期的药品和药品空瓶进行清理,按照实验进度表的安排及时配制每一个实验项目所需的溶液,溶液配制好后在醒目的位置用标签纸标明所配溶液的名称、浓度、配制时间和配制人姓名等信息[4]。
2.4实验室安全的管理
目前,高校生物类实验室已逐步成为事故发生的高危区域。实验室每天使用的易燃、易爆、有毒和腐蚀性的化学试剂很多,加上各种危险的实验日益增多,如果在管理和处理方式稍为不当或不及时,都有可能酿成灾难,严重威胁教师和学生的生命、财产安全,甚至影响到学校的声誉地位。如何加强实验室安全管理,更好的保障实验室每个人的生命和财产安全成为一个严峻的问题。实验室的安全管理是实验室管理中最重要的方面,必须坚持“预防为主、安全第一”的原则[5]。每学期生物化学实验第1堂课内容为实验安全教育课,学习实验室安全制度,指导学生进行有效的安全防护,提出应对突发事故的具体方法和措施。课后每位学生都必须签订安全责任书,表示已学习并保证遵守实验室的各项安全规章制度。同时,学生助教严格按照实验室制定的安全管理制度协助实验管理员负责实验室的安全管理工作。
3结语
1注意实验损耗
化学实验终归是要计算成本的,何况其中有些药品的价格还不低。所以化学老师要教育学生们在每一次的化学实验之前,都要对实验中有可能造成药品损耗问题的事项罗列出来,在做实验中避免造成药品损耗过大。实验器材损耗也是一个重要方面。在一些实验中,由于学生对于教师讲的实验步骤没有认真听讲,在做实验的过程中很容易导致操作不当而打碎实验器材。举一个很容易犯的错误,比如回流装置,虽然老师一再强调夹好冷凝管,但是在操作中总有学生不夹夹子导致冷凝管掉落摔碎。在实际中我们发现很多这类造成实验损耗的问题都是学生对于实验药品和器材的不负责造成的,但是另一方面也体现出我们在管理中没有做到更好。
2.提高实验室管理人员的管理水平
2.1管理人员与教学实验员应分工明确
在很多高职院校中,化学实验室的管理员是教学实验员兼职的,要求实验员准备实验并在学生做实验的过程中指导学生,解决学生在实验中发生的各种问题。而化学老师只负责对实验理论进行讲解,不参与实验的准备。这种情况的最大弊端就是指导教师因为不参与实际操作而对实验情况不熟悉,造成讲练分离,而实验员只充当了工人的角色,会有严重的抵触心理。这种情况很不利于实验室的管理。
2.2缺乏专职实验技术人员
在高职院校的化学实验室管理岗位上,由于待遇低,所以一般都是一些有点技术但学历不是很高的人员,没有专职的实验技术老师。而大多数做兼职的化学老师在能力和精力上都不能达到专职实验员的效果,这使得实验室的管理不规范。而部分少数实验员因为缺乏应有的培训,在实际操作中也无法得心应手。从这个行业的整体现状来看,大多数实验室专员都是学历比较低的人从事,有的甚至在接手工作时候不能很好操作实验设备和仪器。
3.大型设备使用率低下
据统计,高校的实验设备大约有20%处于常年闲置,这从侧面反映出很多高校实验室盲目采购实验设备,造成对资源的极大浪费。而调查发现,很多高职院校实验室中实验设备由于卖家不规范,导致维修困难而损坏闲置在实验室中,久而久之无人问津。大型设备一般都使用在比较专业的化学实验中,而高职院校实验室主要面向学生的日常化学实验,很难用到大型的化学设备仪器,而学校购置时并没有考虑到实际的情况。
4.废液处理
化学实验室中还有一个重要管理问题就是废液的处理。在做化学实验中会产生大量的废液,如果废液不能得到很好的处理,就会对环境造成破坏,这是每个人都不愿看到的结果。高职院校化学实验后,由于没有引起足够重视,学生会自行将废液倒入水池或者下水道造成污染。而规范的操作是将废液集中起来分类回收来处理。
结束语