大学化学实验范文
时间：2023-03-15 14:55:19
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中图分类号：G658.3 文献标识码：C DOI：10.3969/j.issn.1672-8181.2013.24.019
1.1 化学实验课的系统完整性被其独立性破坏
因为现代的化学实验教学与相关理论的教学是相关联的，而且是同步的或者稍微滞后进行的。应该说，实验教学在很大程度是依赖于理论教学的。四大基础理论化学完整性以及系统性全部自成体系，这就造成了一部分实验内容出现了不必要的交叉重复现象和部分实验项目责任不明导致出现遗漏的现象。
1.2 欠缺新的实验教学内容
目前大多数学校的化学实验教学内容比较陈旧，出于这种现状，涉及化学科学的最新研究成果与发展趋势有关联的实验内容非常少见。总体来说，验证性的实验所占的比重较大，而设计性与探究性的实验所占的比重较小。
1.3 在实验教学方法手段上比较欠缺
化学实验教学在方法手段方面而言，绝大多数学校现今仍然沿袭着过去的老传统，采用教师现场讲解并且示范的方式，老师把相关的实验内容以及步骤详细地写在黑板上，显得单调而古板，抑制了学生思维能力的发展和创新能力的发挥。
2 改革措施
2.1 充分发挥实验的魅力，激发学生的兴趣，培养学生的创新思维能力
对于学生而言，除了让其在化学学习的过程中自主地发现问题外，作为教师更要注重通过各种各样的途径来创设问题情境，从而引导学生能够发现并且提出问题。应该说，化学实验是最为形象、最为直观的创设问题情境的方法之一。
2.2 加强基础技能方面的培训
对于学生而言，扎实的化学实验技能是所有的学习化学的大学生应该具备的基础。实验教学的重点是，要使化学实验基本操作技能训练规范化、熟练化，尽量达到标准化的程度。所以说从实验一开始就要强调操作规范化的必要性以及重要性。通过基础操作使学生能够认识各种实验仪器，同时掌握实验仪器的使用方法以及相关的注意事项，并且要学会准确地观察实验，重点认识如分光光度计、电导仪、分析天平等中学还没有接触到的仪器；同时对诸如分离、提纯、结晶等基本的实验技能也是要重视的。
2.3 要注意营造宽松、民主、自由的实验氛围
学生在实验的过程中，作为教师，一定要注意观察学生在实验过程中的操作。一旦发现学生出现操作不正确的问题时，要注意不要过分指责，要用婉转的语气进行指导。在实验的过程中，学生肯定会遇到各种意想不到的问题，而这正是考验每个学生的时刻。学生面对实验操作，必须要冷静、细心、具体、有条理地去分析每一个获得的结果和数据，并且去观察和回顾每一个实验的步骤以及整个过程。教师应该注意给学生营造一个相对民主、宽松、自由的气氛，积极鼓励学生大胆地提出自己设计的方案，即便学生提出的方案不够全面、完善甚至出现错误，也应该多鼓励、多表扬，充分地肯定他们在提出方案过程中的主动参与意识。
2.4 教师角色需转变
在实验的过程中，教师的角色也要进行相应的转变，由传授者变成指导者，学生则由被动接受转变为进行实验操作的探索者和实践者。只有如此，学生的各种能力才能不断得到提高。教师在学生进行提问的时候，应该做到四个不轻易：第一，不轻易在学生发言的时候插话；第二，不轻易否定学生得出的结论；第三，不在学生进行争论的时候打断；第四，不直接给出学生正确答案。做到这四个不轻易，就可以让学生在一种相对平等的氛围中和教师进行交流，只有这样才能充分调动学生的积极性和发挥学生的想象力。
2.5 增加设置探究型和设计型的实验，鼓励自主创新型实验
应该说，化学实验在整个大学系统中是自成体系的，其具有相对的独特性以及独立性。要想真正培养创新人才，必须要在现如今的大学化学实验教学中增加各种设计型和探究型的实验内容。
2.6 借助多媒体的帮助进行“化学实验”， 使化学实验与时俱进
丰富多彩的实验现象不仅能激发学生的好奇心，还能激发他们强烈的求知欲望，探究其中的奥妙。但不是所有的化学实验现象都很明显，能起到预期的教学效果。作为教师，要接触多媒体，充分利用各种现代化的教学手段以及技术，这样从多角度进行化学实验教学，有些问题将会变得很简单。
2.7 重视实验成败的分析
学生在完成实验之后，需要完成实验报告，有的老师对学生的要求是，报告内容在结尾处要完成课后的相关思考题，而笔者则认为对于学生而言，对实验成败以及自己得失的分析远远比那些思考题重要。对有机化学实验，要注意分析影响产率高低的原因；对分析化学实验，必须要考虑引起各组平行实验数据差异的原因；对于物理化学实验，应该从学生的操作熟练程度、温度以及样品的浓度等方面考察实验结果和实际相偏离的原因……这样做更能加强学生思维能力的培养。
2.8 改变传统实验考核，积极探索和完善实验操作考核制度
一般而言，长久以来大学实验课的考核依附于理论课的考核，理论课的成绩越高，那么学生的总体成绩就越高，如果仅仅根据这个结果是无法对学生的独立思考以及动手能力做出准确判断的。作为我们教研室，通过各种积累，目前已经逐步形成一套规范化的操作考试体系，即先由教师准备好十几个操作考试题，在这些考试题中，既有学生做过的，也有从未接触过的，学生通过抽签的方式来确定自己的考题，然后一位教师监考一名学生。在考试的过程中，教师可以参考各种资料，教师根据提前设计好的操作标准进行相应的评分，现场给出成绩。这一举措既可以规范学生的操作，同时也能够对学生思维的培养起到促进作用。
参考文献：
[1]曾昭琼.有机化学实验[M].高等教育出版社，2008.
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2开设大学化学综合实验的条件
大学化学综合实验是完成化学基础实验教学之后，在化学学科层面对化学知识、实验方法综合运用的一门实验课程，是高等教育本科基本实验教学体系的重要组成部分。学生应在掌握基础无机化学、分析化学、有机化学和物理化学实验的基本技能的基础上进行该类实验。教师在整个实验实施过程中起到引导和解惑的作用。引导学生按照实验题目准备必要的实验仪器和试剂，教会学生科技文献的查阅方法，让学生参阅参考文献列出实验的详细步骤，培养学生连接单元操作、设计实验、分析问题和解决问题的能力。通过综合实验，拓展学生的科研思路，提高其科研工作能力。
3大学化学综合实验教学方案的设计与实施
本实验以有机合成、分光光度法测定无机金属离子为主线，辅以物理化学中表面张力的测定及临界胶束浓度(CMC)的确定方法，培养学生综合解决实际问题的能力。
3．1实验目的
(1)学习和掌握有机化学实验中水杨基荧光酮的合成方法。(2)巩固物理化学实验中表面张力的测定方法及表面活性剂临界胶束浓度(CMC)的确定方法。(3)掌握分析化学实验中分光光度法测定金属离子含量的原理及方法。
3．2实验仪器与试剂
仪器:电动搅拌器、三口烧瓶、回流冷凝器、加热套、721型(或722S型)分光光度计、pHS－3C型酸度仪。试剂:对苯二酚、乙酸酐、浓硫酸、无水乙醇、重铬酸钾、水杨醛。钼(Ⅵ)标准储备溶液:1mg/mL，准确称取0．1500g光谱纯MoO3于100mL烧杯中，加入10mL10%的氢氧化钠溶解，移入100mL容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。使用时逐级稀释为1．00μg/mL的标准工作溶液;水杨基荧光酮(SAF):0．001mol/L;十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB):0．02mol/L;pH=1．8的KCl－HCl缓冲溶液。
3．3实验内容
(1)无机离子显色剂水杨基荧光酮的合成水杨基荧光酮的中文别名为邻羟基苯基荧光酮，9－(2－羟基苯基)－2，3，7－三羟基－6－荧光酮。水杨基荧光酮以其高灵敏度和较好的选择性被广泛用于铁、铜、锌、钴、钼、铝、锡、锗、钨、锰、锑、铬、钛、铑等金属离子的测定中。在岩石、矿物、药物、食品、环境水等领域的无机离子分析、药物分析以及生化分析中有着广泛的应用。水杨基荧光酮按文献［10］由30g(0．12mol)的1，2，3－三乙酰氧基苯溶解在热的400mL50%的乙醇中，滴加20mL浓硫酸，在70～80℃时与8g(0．0655mol)水杨醛反应4h．冷却，在暗处放置二周后，用乙醇重结晶而得。反应方程式如下：(2)水杨基荧光酮与金属离子钼(Ⅵ)的显色反应学生可根据实际需要选用某种金属离子与水杨基荧光酮进行显色反应。本文仅以与钼(Ⅵ)显色为例说明实验的设计过程。钼的特性和钼工业的发展为钼的分析提出更高的要求，也为钼的分析研究与发展提供良好的机遇。钼的分析方法甚多，其中分光光度法因其灵敏度高，操作简便，分析速度快而倍受欢迎。而荧光酮类试剂光度法以其高灵敏度和较好的选择性被广泛用于钼的测定中。
3．4实验方法
在25mL容量瓶中，分别加入5.0mL的1.00μg/mL钼(Ⅵ)标准溶液，2．0mLpH=1．8的KCl－HCl缓冲溶液，3．0mL0．001mol/L的水杨基荧光酮(SAF)溶液，2．0mL0．02mol/L的CTMAB表面活性剂，水定容，摇匀，10min后，以试剂空白为参比，用1cm比色皿于最大吸收波长525nm处测定溶液的吸光度。
3．5结果与讨论
(1)吸收光谱按照实验方法进行显色，测定有或无表面活性剂存在下相应配合物在不同波长下以相应试剂空白为参比的吸收光谱曲线，绘制吸收光谱，求出两种情况下最大吸收峰所对应的工作波长。探索表面活性剂是否使最大吸收波长发生红移，是否对显色反应起到增敏作用。(2)临界胶束浓度(CMC)与络合物形成的关系探索取一定量的CTMAB溶液按实验方法显色，以试剂作空白参比测量吸光度，并用表面张力仪测定相应CTMAB浓度下显色液的表面张力，得到不同浓度CTMAB溶液的吸光度和表面张力，结果见表1。以CTMAB浓度的对数lgc为横坐标，以对应的吸光度和表面张力γ为纵坐标绘制CTMAB浓度与表面张力(曲线1)和吸光度(曲线2)的关系曲线。从曲线1折点求出此体系中CTMAB的临界胶束浓度(CMC)，找出吸光度与表面张力的关系见图1。(3)工作曲线取不同量的钼(Ⅵ)标准工作溶液，按实验方法测定在2．0mLCTMAB存在下的吸光度，绘制工作曲线，求出线性回归方程、表观摩尔吸光系数及25mL溶液中钼(Ⅵ)符合比尔定律范围。
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化学是一门实验性学科，其化学实验是高校化工、生物、材料、师范类化学等专业的必修课程。化学实验室在履行其实验和试验功能的同时也向环境排放着大量的污染物质，这就带来了额外的化学环境问题，环境污染的加剧其因素之一是化学品引起的危害。因此，改善环境的迫切任务就使得“化学实验绿色化”应运而生。化学实验绿色化是以绿色化学的理念和方法为核心和基本原则对化学实验进行改进，使得化学实验过程达到绿色化的方法。
1. 绿色化学的概念
1984 年美国环保局( EPA ) 提出废物最小化, 基本思想是通过减少生产废物和回收利用废物达到废物最少, 这是绿色化学的最初思想。1989年美国环保局又提出了污染预防的概念, 它是指最大限度地减少生产场地产生的废物, 包括减少使用有害物质和更有效地利用资源, 并以此来保护自然资源。至此, 绿色化学的思想初步形成。1990年美联邦政府通过防止污染行动的法令, 第一次使用绿色化学一词。1992 年美国环保局又了污染预防战略。1995 年美国政府设立了总统绿色化学挑战奖。1999 年英国皇家化学会创办第一份国际性绿色化学杂志, 日本也制定了以环境无害制造技术等绿色化学为内容的新阳光计划, 绿色化学很快成为国际化学科学的前沿。
绿色化学( Green Chemistry) 又称环境无害化学( Environmental Benign Chemistry), 是指从污染预防的基本思想出发, 在化学品生产的始端就采用预防的科学手段, 整个过程和终端均为零排放或零污染, 它研究的中心问题是使化学反应及其产物具有以下特点: (1) 采用无毒、无害的原料;(2) 在无毒、无害的反应条件( 催化剂、溶剂) 下进行; (3) 具有原子经济性, 即反应具有高选择性, 极少副产品, 甚至实现零排放; (4) 产品应是对环境友好的; (5) 满足物美价廉的传统标准。
2. 大学化学实验绿色化的主要内容
化学实验绿色化主要内容包括: (1) 化学试剂绿色化。应选择无毒或毒性较小的试剂及利用可再生资源( 如生物质作试剂) 。(2) 溶剂绿色化。应尽量选择水作溶剂, 避免有毒有害和挥发性有机溶剂的使用, 特别是卤代烃类溶剂的使用。(3) 催化剂绿色化。应采用无毒无害无腐蚀性的物质作催化剂。(4) 反应条件绿色化。应选择无有毒副产物生成或有毒副产物生成最小化的反应条件。(5) 化学反应绿色化。应选择不产生“三废”的原子经济反应。(6) 反应产物绿色化。反应的生成物( 产物和副产物) 应无毒无害, 是环境友好产品。(7) 剂量绿色化。化学反应所需试剂、溶剂、催化剂的用量在保证实验效果的前提下, 要达到实验剂量最小化。( 8) 末端处理绿色化。对实验产生的“三废”进行无毒无害化处理,确保污染最小化。即化学反应全过程绿色化。
3. 大学化学实验绿色化的途径
3.1实验项目的选择
本着从源头制止污染, 而不是在末端治理污染的原则, 尽量选择低毒、污染较小且后处理容易的具有环保型的实验项目。在高校化学实验中, 性质实验是别人已设计好的验证性实验, 综合操作技能的要求不如制备实验要求高, 化学实验过程中消耗化学试剂种类繁多, 成本较高, 每看完一个实验现象, 就要弃去这批用过的试剂, 其中不乏一些有毒、有害物质, 这样不仅造成大量的浪费, 而且对环境造成一定的污染, 这与绿色办学理念相悖。因此提倡将性质实验进行压缩, 选取具有代表性的、低毒的性质实验来锻炼学生的基本操作技能。选择与环境保护密切相关的实验, 如硫酸铜提纯中产品的回收、水的总硬度的测定以及废旧电池的回收和利用等, 让学生了解有害物质对人体和环境的危害, 学习有害物质的鉴定、分离、提纯和回收利用等方法, 这是培养学生环境保护意识和能力的重要手段。
3.2分析方法的选择
测定同一物质含量的方法常常有多种, 可以选择使用无毒或低毒、污染小的试剂方法来进行同一目的的实验。
3.3替代性试剂的寻找
绿色化目标是将化学过程危害性降至最小。实验中要尽可能不用或少用危险化学品, 如易燃、易爆、有毒、刺激或有腐蚀性的, 特别是剧毒物质。要研究取代危险化学品特别是剧毒化学品的方法,尽可能地选择对人体和环境危害小的药品, 做到低毒化。即使无危害物质也应尽可能减少使用, 因为任何化学物质过多时都会污染环境。通过化学实验中用到的有毒、有害、易腐蚀药品, 使人们明白这些药品对环境、对人类健康的影响, 感觉到有毒有害物质在人们身旁, 体会到保护环境就是保护人类自己。
3.4密封仪器的使用
用密封的成套仪器来完成有毒的化学实验, 使仪器和药品循环使用, 不存在污染毒害。
3.5推广微型化学实验
被誉为化学实验的革命的微型化学实验是近20年来发展很快的一种化学实验方法、新技术。它是在微型化的仪器装置中进行的化学实验, 其试剂用量比相应的常规化学实验节省90% 以上, 是公认的以尽可能少的试剂来获取所需化学信息的实验原理与技术。微型化学实验室是绿色化学的组成部分, 它既能从源头上节约原材料和时间, 减少污染, 又具有安全、便捷、高效等优点, 是化学实验教学改革中的一个重要方面。
3.6引进微波、超声波技术
微波作为一种新型能量形式, 其促进化学反应速度可比传统的加热技术快数倍及至数千倍,具有反应条件温和、操作方便、时间短( 节能) 、产率高、产品易纯化、减少用量或不用溶剂、加热时微波设备本身几乎不辐射能量, 可避免环境高温, 改进工作环境, 对环境友好等优点。在化学实验中引入微波、超声波技术, 如微波辅助提取、微波消化、微波灼烧、超声催化, 不但能减少环境污染, 节约能源，是实现化学实验绿色化的一个重要方法。
3.7研究对基础化学实验废液的处理
化学实验要产生大量的废弃物, 如做完实验,把废液往水池中一倒, 自来水一冲, 不及时处理随意排放, 久而久之不仅对环境造成污染, 而且会淡化人们的环保意识, 养成不良的习惯。废液绝不可以倒入下水道, 应该设有废液缸, 作统一回收处理。
放弃有污染的传统化学实验, 探索传统化学实验的绿色化改造, 是化学实验工作的必然趋势。实现大学化学实验绿色化的途径还很多。总之，全面实现化学实验绿色化的道路还很漫长, 这期间, 不但需要对化学实验教学进行绿色化改革, 更需要高校化学教育工作者对化学实验绿色化的方法进行深入的研究与探索, 推动整个高等化学教育质量的提高。
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由于实验课程重点强调学生的动手操作能力、独立分析问题和解决问题的能力以及理论和实践相结合的能力，所以实验课的总评成绩将平时成绩所占的比重加大到60%，期末考试成绩所占的比重为40%，见图1。将学生每一次实验课的态度、操作、数据处理等计算到平时成绩中去，这样就能更加真实地反应学生的实验能力，避免“一考定总评”的情况出现。
1.2平时成绩的计算和考核方法
平时成绩由实验预习、操作规范程度和实验报告三个部分综合评分，这三个部分分别代表了实验前、实验中和实验后学生的工作，每个部分所占的比例分别为20%、40%和40%。每次实验前学生要写一份预作实验报告，对实验目的、实验原理、实验用品和实验步骤等进行预习，教师根据预习报告书写情况打分；实验过程中，教师随时观察学生的实验操作规范程度，纠正错误的操作，并根据每个学生的操作情况打分；实验后，学生要上交该次实验的实验报告，包括原始数据记录和数据处理，以及结果分析和思考题，教师根据实验报告中数据的准确度和精密度、结果分析和思考题的回答情况打分。三项合在一起即为一次平时成绩。为了使成绩更加公正，要求教师在上课过程中要认真观察每一个学生的实验态度及操作情况，并在批改实验报告时，仔细批阅每一份报告。
1.3期末成绩的计算和考核方法
期末考试成绩由口试和操作考试两个部分组成，分别占40%和60%，见图3。考试时每个学生先在监考老师处领到一张口试题卡，然后根据上面的内容当场口述答题，老师根据学生回答问题的情况打分。口试试题主要是填空(或选择题)和简答题，全部由试题库抽题，学生回答题卡题目大概需要5~10分钟。口试结束后直接进入操作考试，主要考察学生酸碱滴定实验和无机实验的内容，如氢氧化钠标准溶液的标定、醋酸解离常数的测定等，每个学生随即抽取考试内容，实验结束后，当场进行数据处理后交给老师，方可离开考场。操作考试大概需要10~20分钟。操作考试打分主要看学生的操作规范程度和数据处理的正确与否以及数据的准确程度。经过大学化学组教师多年的努力工作，现已建成比较完善的大学化学实验考试的口试和操作考试的题库，可供500名学生同时进行考试。口试题库中的题型包括选择题、填空题、简答题和方案设计题，内容包括了实验课程所涉及到的各个实验的操作和理论知识。操作考试主要包括滴定分析实验、性质实验等，并制定了操作考试的评分标准，细化到每一项错误要扣掉多少分值，增强了评分的客观性。
2改革的效果
通过对大学化学实验考试的一系列改革，从课前预习、课堂操作到课后的数据处理与分析各个环节对学生进行考核，考察学生的理论基础、实验操作和实验设计等各方面的综合能力，大大提高了学生学学化学实验的积极性和主动性，学生的实验技能得到了显著提高，我校2012级学生在第三届江苏省大学生化学化工实验技能比赛中获得了三等奖的好成绩。通过对学生关于此种考核方式的意见调查，绝大多数学生赞同此种考核方式，认为此种考核方式更加公平地反映了学生的学习成绩，而且这种考核方式更好地督促学生去认真预习和操作实验，提高了学生的实验能力，使学生在学习的过程中获得了成就感和满足感。
