化学实验设计范例6篇

前言:中文期刊网精心挑选了化学实验设计范文供你参考和学习,希望我们的参考范文能激发你的文章创作灵感,欢迎阅读。

化学实验设计

化学实验设计范文1

关键词:大学;化学实验;设计性实验;研究分析

DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2017.14.246

根据化学实验能够将化学理论与实践进行有效融合、整合、应用,对化学实验效果提升具有重要作用。设计性实验将实验方法作为中心,继而创新化学实验模式,并做好综合性研究。设计性实验对学生能力的提高具有重要作用,同时具有较大研究价值。

1 设计性实验特点

1.1 全面性

设计性实验涉及学科内容众多,化学实验应凸显科学、综合、灵活性思维形式,使学生能够在实验中得到能力的提升,寻找到解决问题的方法,创新思维模式。如:在无机制备与有机合成知识融合中,进行表征任务分析或是利用催化剂与性能检测融合等方法。

1.2 研究性

不同实验中包含一个实验课题,学生在实验过程中需自主进行资料搜集;同时结合设计实验方案与操作性书写论文。在课题研究中,学生应自主、独立进行课题探究,掌握实验过程遇到的问题,制定解决方法。利用这种模式,打破了传统实验教学模式,实现了创新,对学生自主学习能力、化学实验研究性具有重要影响。

1.3 创新性

大学实验教学中,应立足多样化、创新、环保项目内容,扩大学生知识视角与创新思维。在设计性实验内,教师应将科研成果转为设计性实验,使学生能够接受到最先进的实验知识,对后续学习具有帮作用。

2 大学化学实验中设计性实验不足

一些院校在化学实验教学中,主要为有机实验与无机实验、分析设备监测、物理化学实验等,使得学科项目被分解,缺少学科有效连接、实验教学内容缺乏特点体现,多为验证性实验。种种原因造成教学资源使用效率平平、缺少完善的管理制度。随着新课程教育教学的落实,多数院校开始致力于教学革新中,增加设计性实验教学课时。不过在事实教学中,并未有明显教学体现,仍然存在诸多问题。

2.1 实验管理制度问题

设计性实验对实验设备、教师水平要求较为严格;同时,相对于传统基础化学实验,设计性实验成本投入高于普通化学实验。受经济因素限制,使得设计性实验一直未得到推广与普及。一些院校为达到基础评估需求,而选择进行一些设计性实验;但在实际实验教学中,缺少化学实验教学的融合,较为形式化,缺少完整的管理机制。现阶段多数院校化学实验管理制度存在诸多问题,实验教师无法充分发挥作用优势,实验教学报酬得不到有效保证,理论知识教学较多而影响实验管理,造成设计性实验难以继续开展下去。

2.2 教学内容落后

在设计性实验中,教学内容落后成为重要教学问题。通常状态下,设计性实验主要是增加综合实验内容,而缺少有机、无机等学科融合,课程教学缺少直接连接,以及有效教学形式进而达到全面培养目标。尽管多数学校已经致力于设计性实验教学内容中,但缺少有效的成果转变机制,使得学生难以达到学以致用目的,造成学习兴趣的降低。

3 大学化学设计性实验方法

3.1 调动学生学习兴趣

大学阶段,学生对化学知识已经有一定基础,了解有关化学理论知识与实验。对此,在这一过程中应科学应用设计性实验,为学生创造更多知识运用机会。学生进行自主设计实验,对能力的提升、兴趣的激发具有重要作用。学生在实验任务探究阶段,能够运用所学化学知识内容进行方案设计,进而找到有效方法与结论。在其过程中,学生完全自主独立解决问题,当学生找到解决问题的方法与结论则会油然而生一种成就、自豪感。这对化学知识深入研究具有重要推动作用,提升学生学习兴趣进而将更多精力投入到化学设计性实验中。

3.2 提升学生实践能力、创新意识

在设计性实验中,能够将被动科研学习转变为主动学习。设计性实验中涉及众多化学概念原理,学生可以通过无限的空间遐想创新思维。在实际操作过程中,学生利用创新型思维与探究性思维,将所思所想体现在实验设计中。当学生完成实验阶段,创造思维得到了启发,提升实践能力进而发挥教学主体作用。学生在设计性实验过程中,需要自主进行方案设计与资料搜集,结合实验目的选择有关实验设备与方案。在其设计阶段,学生需要独立面对实验过程中可能出现的问题,要灵活运用思维得到实验答案。在这一形式下,对学生主观能动性的发挥具有重要作用,提高实践能力。在实验结束后,学生进行论文写作,论文写作是一个将实践转变知识概念的过程,需要学生有严谨的思维模式与总结思维,对实验中的不足与解决方法转换为文字形式。在这一阶段中,学生发现问题、探究问题、方法总结能力将得到有效培养,对学生综合素养的的提升也具有一定推动作用。

3.3 完善学生化学知识结构

设计性实验包含众多学科内容,例如:二级学科操作技能和理论知识;在其实验阶段,学生运用多个学科知识融合过渡至实验中进而解决问题。在其过程中,扩大了学生知识视角、完善学生知识结构。材料、环境概念知识融入至实验教学内能够有效弥补以往实验教学学科内容两极化问题,提升了学生综合能力。

4 结语

综合分析,设计性实验是现代教育教学改革下的产物,对学生能力的提升具有重要作用。因此,需要有关院校引起高度重视,提倡应用设计性实验教学。笔者着重对大学化学实验设计性实验进行分析,希望各院校充分发挥理论与实践融合理念进而做好化学人才的培养。

参考文献:

[1]吴肖,熊建文.微信企业号支持下的设计性实验教学――以“大学物理设计性实验”课程为例[J].现代教育技术,2017(01).

[2]郭俊青,李佳,吕国伟,王海霞.甲基橙插层水滑石的制备及表征――一个大学化学开放性实验设计[J].大学化学,2017(01).

化学实验设计范文2

关键词:绿色化学 涵义 实验设计

一、前言

化学教学离不开科学实验,化学实验更是化学教学的组成部分。在化学实验中应用绿色实验能够有效控制污染。

二、绿色化学的涵义

1.绿色化学的定义

绿色化学或称环境友好化学,是利用化学的技术与方法来降低或消除化学产品设计、制造与应用中有害物质的使用与产生,使所设计的化学过程和产品更加环保友好,是一门从源头上阻止污染的化学。

2.绿色化学的核心内容

绿色化学主要从原料安全性、工艺过程节能性、反应原子经济性和产物环境友好性等方面评价一个化学反应的优劣。原子利用率、环境因子和“5R”原则是绿色化学的核心内容。

(1)原子经济性。原子经济性是指充分利用反应物中的各个原子,从而既能充分利用资源又能防止污染。原子利用率越高,反应产生的废弃物越少,环境因子也就小,对环境造成的污染也越少。环境因子则是衡量生产过程对环境的影响程度的参量,是指在一个化学反应过程中,所生成废物质量占目标产物质量的比值。

(2)“5R”原则。就是“减量”(Reduciton),即减少“三废”排放;“循环使用”(Reuse);“回收”(Recy-cling),实现“省资源、少污染、减成本”的要求;“再生”(Regeneration),即变废为宝;“拒用”(Rejection),指对一些无法替代又无法回收、再生和重复使用的,有毒副作用及污染作用明显的原料,拒绝在化学实验过程中使用。

三、绿色化学实验设计的策略和方法

绿色化学实验方案的构思、设计是一种开放的创造性思维活动,因此其策略和方法也没有固定的模式可以遵循,下面仅仅结合绿色化学实验设计与创新的类型进行探讨。

1.优选实验项目策略

根据实验大纲的要求,充分考虑试剂和产物的毒性以及整个实验过程产生的“三废”对环境的污染,尽量排除或减少对环境污染大、毒性大、危害大、三废处理困难的实验项目,如氰化物、砷化物的实验,溴的制备,苯的硝化还原制备苯胺等,以毒性小的实验代替来完成基本操作训练。尽量选择系列化实验,用前一实验的产物作为后一实验的反应物,在合成实验“苯甲酸和苯甲醇的制备”中,学生合成的产品苯甲酸粗品,可以为基本操作实验“重结晶”之用,精制以后的苯甲酸纯品又为基本操作实验“熔点的测定”之用,这不仅可以大大节省试剂和原料,而且可以通过熔点检查学生做的产品是不是合格,一举而多得。设计绿色化学,尽量选择与环境保护密切相关的实验,如大气中SO2含量的测定,废干电池的综合利用,由废铁屑制FeCl3,水中溶解氧的测定等,既锻炼了学生科学实验的能力,又让学生了解了污染物对环境的危害,培养了学生的环保意识。

2.优选反应物质的策略

化学反应原理是实验设计中的核心要素。化学实验中反应物的优选、操作过程的优化、实验装置的改进都与反应原理密切相关,因此研究反应原理,依据反应原理对实验进行绿色化改进和创新,就是抓住了实验的本质和成败的关键,是化学实验改进和创新的重要策略。例如在乙酸乙酯制备实验中,目前常用的硫酸催化酯化法存在用酸量大、副反应多、过程复杂、产品损失多、环境污染严重等不足。对此实验的改进与创新可以从酯化反应的实验原理入手:

由反应原理可知,酯化反应的实质是在路易斯酸催化下,酸和醇反应成酯,温度过高或催化剂氧化性过强时易发生副反应。作为优良的酯化催化剂必须满足在非水介质中酸性要足够强,氧化性要弱,以减少副反应。因此,对这个实验的改进就可依据上述实验原理,选用绿色催化剂,以取代浓硫酸。可分别利用H2SO4、FeCl3、PW12、PW12/SiO2催化合成乙酸乙酯。结果表明,用自制的新型催化剂PW12/SiO2代替硫酸催化酯化,不仅产率高,反应温度低,操作简单,无污染,而且催化剂能重复使用,适应绿色化学发展趋势,取得了良好的实验效果。

3.实验装置改进策略

实验装置是实验的载体,是影响实验的又一个重要因素。一套好的实验装置,不仅能减少实验可能产生的污染又能给人以美的享受,因此对化学实验绿色化改进与创新自然离不开实验装置。实验装置的改进一般有如下策略:

3.1简约化策略(微型实验)。在不影响实验效果的前提下,尽量采用用药少、装置简单或微型的实验装置。微型化学实验具有污染小、节约经费(其试剂用量为常规实验的1/10或1/100)、缩短实验时间(大约为常规实验的40%)的优点,同时降低了水、电资源的消耗。微型化学实验的开设对毒性大、药品贵、耗量大、污染严重、操作复杂的化学实验尤为必要。微型实验除了可以用已经研制成功的井穴板等微型仪器外,还可以把容量瓶、烧瓶、冷凝管等微型化。在微型化带来实验现象不明显时,可以借助现代化教学手段把结果放大。微型化学实验还要努力减少实验对玻璃仪器的依赖性,例如,对有些颜色变化明显的定性实验可以放在点滴板中进行,如指示剂与酸碱作用实验和Fe3+的显色实验等,而有些定性实验可以放在定性滤纸上完成,如检验醛基、MnO4-离子存在等。

3.2设计封闭实验装置策略。封闭的实验装置应包括气体发生、收集装置,气体性质实验装置,尾气的收集、处理装置和导气装置等。对于气体发生装置可以从密闭和控制反应两方面着手。

四、创新实验方式

1.微型处理

即在保证实验现象明显的前提下,对实验进行重新设计与探索,实验药品微量化或实验装置微型化。例如:在研究氯化钡和硫酸钠反应时,应在试管中加硫酸钠,然后用胶头滴管逐滴加入氯化钡溶液(可溶性的钡盐是有毒的),边加边观察实验现象。这样可以减少氯化钡的使用量,防止过量的氯化钡对环境造成的污染。

2.多媒体演示

有些实验成本昂贵、容易造成浪费;有的实验必须采用有毒、有害的试剂,实验时会排放出有毒气体和有毒废液,或容易引起爆炸,对于中学生来说,存在很大的安全隐患,不便于在普通学生实验室中进行。为了让学生对实验原理、过程、现象和结果有直观的感受,又能规避实验风险,可以利用多媒体技术进行模拟演示。事实上,在国内外已有不少学校采用这种方法进行实验教学,效果很好。

五、结束语

综上所述,绿色化学实验设计具有很大的环保性,但是我国基础化学实验绿色化的道路还很漫长,需要我们持之以恒的探索,才能推动我国绿色化学事业的快速发展。

参考文献

化学实验设计范文3

1基础有机化学实验中开展研究性实验的意义

目前,在英国、美国大学中研究型教学模式在很多课程中都有着非常好的体现。通过开设研究性课程,引导学生积极、主动地参与科研活动,将研究型教学模式贯彻到整个教学环节的始终。这对学生多方面的能力培养起了重要的作用。具体表现在以下几个方面:提高分析和解决复杂的现实问题的能力;增强运用学习资源的能力;培养在团队中合作学习的能力等。国内的北京大学等高校通过规范课程教学要素,大力加强课程教学重点环节的建设,主要抓住课程讲授、课堂讨论、课题型实践训练、课后作业、考核以及教材等六个主要教学要素,把这些环节转向研究型教学模式,加速从传统的单向型知识传授向注重创新性教育的研究型教学转变。“有机化学实验”是大连理工大学基础化学国家级教学示范实验中心的一门重要基础课,在多年的教学实践中积极探索教学改革新思路,在实验教学过程中全面引进现代化教学技术,构建开放式实验教学模式。通过增加课前预习问答、测验,课后集中讨论等环节增加学生进行实验预习、实验总结的动力,对实验教学质量的提高起到了重要的作用。然而在教学环节中,传统的实验教学模式还是占了很大的比重,教学大部分采用“注入式”教学模式,首先由指导教师讲授实验目的、实验原理、实验内容、注意事项,然后学生按照实验教科书的实验步骤“照方抓药”,机械重复规定的实验内容。严重降低了学生获取新知识的动力,也降低了实验的趣味性。因此,学生很少主动改变实验步骤或尝试新的反应条件[7-8]。在这种相对封闭的实验模式中,学生处于被动地位,实验本身缺乏吸引力,挫伤了学生进行实验的积极性和主动性,限制了学生的求知激情和创造性思维,而且这种教学方式只是让学生验证实验结果与教材内容是否符合,学生只能学到某些机械性的操作,不能获得一个完整的实验研究概念。这不但严重阻碍了学生创新能力的培养,而且也不利于学生综合素质的培养,很难收到实验教学应有的效果,因此,为了提高教学质量,充分调动教和学两方面的积极性,必须改变实验教学模式,建立新的教学模式。研究型教学模式是相对于以单向性知识传授为主的教学模式提出来的,它改变了传统的教学观念和教学方法,立足于现实社会对教育的客观要求,丰富了素质教育的实践内涵,对创新人才的培养具有积极意义[9-10]。科学研究起源于问题,因而,实验教学也要由问题开始,这才符合科学研究的一般规律。因此,在有机化学实验中开展研究型教学模式的探索。鉴于有机化学实验这门课程的重要性,结合近几年在本学科教学科研实践过程中的经验总结,提出本课题的研究,目的是通过有机化学实验课程内容的组织革新、教学方式的改变,探索出调动学生进行主动学习,引导学生自主学习、思考、分析和解决问题,培养学生的创新思维的新方法,为我校建设研究型大学本科人才培养体系贡献力量。通过实验教学改革,在学生的基本技能得到提高的同时更加强化其创新实践能力,使学生从单纯的知识接受者变成探索者,激发学生热情,开拓学生思路,提高学生的创新和独立实践能力,为高水平人才的培养发挥更大的作用。

2基础有机化学实验中开展研究性实验的方法

对于有机化学实验教学,要想不断提高其教学质量,除了改善硬件设施、引进现代教学手段外,还必须不断地改进实验教学内容、教学模式。在其教学中引入研究性教学实验项目,从而在有机化学实验教学中建立起相适应的研究型教学模式,形成符合创新人才培养要求的有机化学实验课程体系。为了达到这一目标,提出如下解决方案。

2.1总体设想整个有机化学课程贯彻以问题为出发点,根据基础有机化学实验的特点将其分成基本操作训练和研究性实验训练两个部分。教学过程主要模式是在对基本操作和基本实验背景讲述清楚之后,通过设置如下流程“根据实验内容设置问题—引导学生分析讨论—共同得出实验方案—进行实验操作”引导学生对实验结果进行讨论。这样的教学方式是引导学生自主思考,提高分析问题、解决问题能力及创新思维的必由之路。

2.2优化实验教学内容,开设研究性实验

有机化学实验主要面向化学、化工专业的本科生,共包括10个实验项目(60学时),我们将保留36学时用于基础有机化学的基本实验操作,主要包括:蒸馏、分馏、回流、减压蒸馏、水蒸汽蒸馏、重结晶、薄层层析、萃取等基本操作,通过专项实验使学生充分掌握这些基本操作的原理、要点、注意事项、应用范围。剩余24学时用于研究性实验,增设可供自由选择的5个设计性实验项目。学生在基本操作合格以后方可选择研究性实验项目。具体实验项目题目拟定为:(1)废弃食用油制备生物柴油;(2)化学发光剂鲁米诺的合成;(3)热致变色材料四氯合铜二乙基铵盐的合成与热致变色实验;(4)局部麻醉剂(对氨基苯甲酸乙酯)的制备;(5)天然产物卡潘酮的合成。设计性实验项目要有趣味性、实用性。同时也要有一定难度、并涵盖多种基本操作技能。设计性实验既可以提高学生分析问题、解决问题的能力又让学生感觉到学有所用,更为重要的是能使学生了解、掌握开展科学研究的一般过程,进而加大对实验探究的兴趣。

2.3改革实验教学方法

针对整个实验阶段的多样性,采取相应的教学方法。对于第一阶段的基本操作实验,采用预约的上课方式,每个课堂最大容量为16人,配备实验指导教师1名、实验准备教师1名。师生比1∶8,保证使学生打下坚实的基本操作技能基础。第一阶段最后进行实验技能测试,通过测试方可进入第二阶段研究性实验项目,该阶段采用小组的方式进行,每4人为一个研究小组,其中一人为研究小组组长,负责实验选题、实验实施、工作总结并与指导教师定期沟通。每4组学生安排1名具有博士学位的指导教师负责实验总体设计及实施,同时配备1名实验药品、仪器准备教师保证实验所需物品。这一阶段采取如下模式进行:(1)指导教师提出研究性实验题目;(2)每个小组的同学经协商后达成一致意见选择实验项目(3)研究小组首先进行文献查阅,设计实验方案,由组长以PPT形式向指导教师汇报,教师和学生进行讨论,确定实施方案;(4)根据实验方案,实验准备教师进行药品、仪器准备;(5)研究小组学生共同完成实验,并向指导教师提交最终产品、产品相应表征数据、实验总结报告;(6)指导教师根据研究小组的实验过程、实验报告、实验数据给出最终的成绩。这种教学模式是完全以学生为研究主体,调动学生的主观能动性,训练学生综合应用知识的能力,使学生了解基本的科学研究方式。同时,也培养了学生之间的团队精神和合作、沟通能力。

2.4改革实验考核方法

对于两个阶段的实验过程采用不同的考核方法,在基本实验技能培养的第一阶段实验成绩包括两个部分:平时实验成绩和基本技能考核成绩。其中平时成绩占总分的20%,考核成绩占80%。成绩合格的学生进入第二阶段研究性实验,第二阶段实验成绩评定由教师根据实验方案的科学性、创新性、实验结果、操作规范性和结果分析进行评分。这样在有机化学实验的总学时、总学分不变的情况下,学生通过完成一个设计性实验来替代24学时的练习性实验所获学分。这种教学内容的优化,将大大提高学生对实验学习的积极性,也为培养学生的创新能力提供了帮助。上述的考核方式更加全面地考察学生的科学态度、创新能力、动手能力,同时也注重基本能力的培养,既夯实了学生的基础,又给了他们更大的探索创新动力。与传统的实验考核方式(以实验技能和实验报告确定成绩)相比,新的成绩评定更有利于成绩的客观性、公正性。

3结语

化学实验设计范文4

关键词:高中化学;探究性实验教学;实践

中图分类号:G427 文献标识码:A

文章编号:1992-7711(2012)16-053-1

探究性实验教学是一种比较有效的方式,但探究性实验教学方式是一种很费时的教学,在教学过程中有许多不可预见性的问题,而且有些内容也不适合用探究式教学。在此,本人以教科书中《化学反应速率》为例,探究如何开展一堂完整的科学探究实验课。

设计思路:利用学生实验(或演示实验)使学生建立起对影响化学反应速率因素的感性认识;通过对化学实验现象的分析来提升学生对影响化学反应速率因素的认识;在分析化学反应速率影响因素的过程中,要对学生进行科学方法的引导,使他们学会如何提出问题、收集事实、处理事实、分析事实、得出结论、应用结论、解决问题。

(一)探究前进行必要的知识和技能准备

这是开展探究活动的前提条件,也是探究活动能否成功的关键环节。一是在实验前要让学生了解自然界或生产、生活中的化学反应的进行有快、慢之分;二是数学工具——坐标系曲线的绘制。

(二)设置问题情景,引起探究欲望,明确探究目标

利用影像资料或讲述生动的事例,如氢气、汽油蒸气既可安静燃烧又可以爆炸等,说明人类需要控制反应进行的快慢。提出问题:1.怎样比较和判断反应的快慢?(钠分别和蒸馏水、乙醇反应,用比较的方法)2.假如只研究一个化学反应的快慢,又该怎么办?(判断一种化学反应速率的快慢不能用比较的方法,引出化学反应速率这一概念)3.影响化学反应速率的因素?

设计意图:导入营造一种氛围,以吸引学生的注意力,调动学生的情绪,打动学生的心灵,形成良好的课堂气氛,为学生的自学探究做了铺垫。学生有了兴趣,就会主动地进入自学探究阶段。

(三)引导学生提出问题假设

教师在提出问题这一环节就必须起到一个导向作用,将问题用最简单的语言表述出来,使学生沿着问题的方向进行下一步的猜测。让学生将自己所能想到的可能情况都写下来,并在课堂上将自己的想法说出来,学生都希望自己的猜测是正确的,并能得到同学的认同,使学生乐于对化学现象背后的规律进行猜测。

设计意图:为避免探究教学中出现“热闹的是课堂气氛,冷却的是学生思维”的现象,我们实施了“以学生为主体”的课堂讨论和合作学习的策略,让学生依据自己的经验和学过的知识来讨论哪些外界条件能影响反应速率,又是怎样影响的?同时适时处理预设与学生自主生成之间的关系,尊重学生的探究结果,把课堂真正地还给学生。

(四)设计实验方案

设计实验方案时需要考虑的几个问题:实验所用试剂、装置、原理;实验的步骤。通过讨论确定实验方案:测定过氧化氢在不同条件下的分解速率,实验设计如下:(1)试剂——过氧化氢浓度2%、4%、6%;(2)催化剂——0.2mol/L的氯化铜溶液、02mol/L的三氯化铁溶液;(3)实验方法——测定生成的氧气的体积在反应开始1min里增加的数值,换算成氧气在反应开始1min里增加的平均速率(单位:mL/min);(4)实验装置——带支管的试管,支管与100mL针筒连接。

实验步骤:(1)测定不同浓度过氧化氢溶液在同一催化剂作用下的分解速率;(2)不同催化剂对同一浓度过氧化氢分解实验的对比;(3)测定6%过氧化氢在氯化铜溶液催化下在反应开始后的不同时间段里的分解速率。

设计意图:在探究性实验教学中,讨论是课堂生活常态,小组学习或合作学习是学生开展探究性学习的主要途径。在学生自主探究、质疑讨论的基础上,检查学生的自学情况,采取多维互动的方式,使学生充分显示思维过程,暴露存在的问题,在做深入的知识辨析和归纳总结后,让学生得到锻炼和提高,逐步掌握探究问题的方法,形成创造性分析问题和解决问题的能力。

(五)按实验方案进行探究活动

在这一实验探究活动的过程中,最关键的一点是要提醒学生如何测定过氧化氢在不同条件下的分解速率。在实验过程中,学生除了观察现象与纪录数据,绘制6%过氧化氢在CuCl2溶液催化下,在不同时段分解速率的变化曲线,并讨论原因,还要求学生将所想、所疑、所感都记录下来,记录的内容不要求语言非常严谨,教师也把记录的情况作为对学生学习评价的一项内容。

设计意图:探究教学不只是关注知识,而且还关注学生在探究学习中获得的情感体验和态度,关注学生生命成长中探究欲望和主动精神的发展。

(六)实验的论证与交流

学生完成实验现象和记录数据后,必须学会分析处理数据,寻找规律,进行论证。将结论在全班进行交流,让学生用不同的语言表达自己的见解。最后教师引导学生得出结论。

设计意图:学生自由探究,思维的碰撞激发出耀眼的火花,学生大胆质疑,勇于提出问题,通过合作解决疑问,掌握了知识,锻炼了能力,激发了探究的欲望,达到了探究教学的根本目的。

(七)质疑问题,评点整合

化学实验设计范文5

关键词:高中化学;实验设计;实验教学

化学是一门以实验为基础的自然学科,在中学化学教材中有很多实验,中学化学实验的目的是培养学生的科学素养,促进学生的自身发展。为了实现这一目标,我们通常要完善化学实验的设计,加大实验的探究性,增强学生实践的机会,同时改善原有的实验教学方法,使学生由被动学习转变为主动学习,由简单的操作转向能力的培养。

一、对进行科学有效的实验方案设计的探究

1.正确科学实验设计的原则

(1)实验设计的科学性

实验的设计必须遵循实验教学自身的规律性,即实验由简单向复杂过渡,对实验现象的观察、分析、信息的处理能力也是由低到高,循序渐进的,这就要求在设计实验时要根据学生的认知程度,进行不同区别对待。学生在初学阶段应设计一些原理简单、操作方便,安全的可行性实验,随着学生知识的积累,实验设计应由简单到复杂,能力应有所提高,设计出一些综合性的实验。

(2)实验设计要有利于学生素质的全面提高

科学探究是新《课程标准》的重要内容,它对学生的科学素养提高具有不可替代的作用。正因为如此,我们要根据学生的知识、能力,设计出有利于学生综合素质提高的实验,主要是从增强实验的探究性入手,从而培养学生研究问题的思维方式。

(3)实验设计的可行性、简约性、安全性

实验的设计,首先要符合教学内容的需要,有利于调动学生的学习兴趣和积极性,与此同时还要考虑到实验的装置简单,而且效果还要明显,直观性要强,另外,实验设计过程中教师还要注意环保意识的培养,确保实验的安全性。

2.科学实验设计的方法

在新课改的背景下,对实验的设计,我们要体现出科学探究的重要性,所以有很多的实验设计是在探究中去实现的,这就要求我们在设计时要有巧妙的构思与新意。

(1)设计实验习题,让学生亲身体验实验的探究过程

在以往的教学过程中,学生实验一般为验证性实验,也就是让学生先知道结论然后再去验证。这样的学生实验缺乏实验的探究性,因为学生是在固定的框框中去完成实验,所以我在带领学生做学生实验时,我们要改变教学的方式,让学生自己去做、自己去探究,从而增强实验的探究性。

(2)走向创新、体现探究

科学探究是新课程改革所大力倡导的一种学习方式,是指学生仿照科学研究的过程来学习科学内容,主要依靠自己去探索问题和解决问题的学习方法,在掌握书本知识的同时能体验、理解和应用科学研究方法,从而形成科研能力,主动去探究,它是探索性学习和研究性学习的有机整合。科学探究主要就是要求学生根据已有的信息去探究,在实验设计中可以让同学们先进行假设,然后再根据自己的假设去用实验进行验证,这就能够引导学生主动地去探究知识,感受探究的过程,有利于培养学生的探究精神。

(3)注意开放性实验设计,体现个体

随着新《课程标准》的实施,素质教育的不断深入,化学探究的开放性实验是新课程改革的必然产物。通过这类实验,能够充分培养学生的创新能力和发散性思维。

二、开展高效的实验课堂教学

1.实验教学中注意引导学生自主探究,体现实验活动情境

实验能帮助学生认识和理解科学的发现过程,培养学生的创造性思维。因此,教师要尽可能地创设实验,引导学生自主探究。教师应该多去发现和思考一些创新性的教学方式,并在课堂上进行有效运用,这样才能有利于调动学生的创造性思维和积极性。在学生自主探究过程中,要经常提出一些能激发学生创造欲望和创造兴趣的问题,尽量给学生多一些动手的机会,让学生在手脑并用的活动中迸发出创造的火花来。

2.适当增加规律、趣味性实验,提高学生探究能力

在实际教学中,可以根据需要,适当补充一些实验,既可以增加学生的动手机会,激发学生学习的兴趣,又可以提高实验的探索性。我们在实验教学中可以对课本上的实验多增加一些相关的补充性实验,增加一些实验的趣味性,反而可以让学生容易明白一些简单明了的规律。同时有些实验又可以渗透环保教育,强化学生环保意识。对于这样生动有趣的课堂教学,既激起了学生学习兴趣,又能使学生所学知识更系统化、深刻化,效果非常好。

3.开展学生的合作探究学习活动

新课程要求我们改变学生的学习方式,大力提倡学生自主学习、合作探究学习。在初中化学新课程的教学中,教师要以改变学生的学习方式为突破口,从而提高教学的有效性。合作探究学习不仅能使学生掌握化学知识与原理,而且能培养学生的合作意识、合作交流能力与创新能力。在组织学生进行探究学习的时候,要选择适合的课堂,尤其要注重学生思维能力的锻炼。

化学实验设计范文6

关键词:人性化设计;化学实验楼;高校建筑

中图分类号:TU244.5文献标识码: A 文章编号:

引言

当前的高校建筑规划与设计常常被要求具有超前性和标志性,学校领导及建筑师在过多的关注这两点的同时却容易忽略高校建筑的人性化设计。化学实验楼作为功能复杂的高校建筑之一,人性化设计在建筑设计过程中显得尤为重要。

项目人性化设计背景

华东理工大学原名华东化工学院,是全国第一所以化工特色闻名的院校。基础实验化学楼及实验室装备处用房作为该校在上海奉贤新校区的重要教学实验建筑,因其带有较强的专业特点,备受校方关注。设计之初建筑师便与华东理工大学化学系的专家充分沟通,并一同参观上海有机所等多家化学实验单位,共同探讨实验楼项目建筑设计的技术难点。由于设计过程中使用方的积极参与,建筑师更好的了解了当前高校化学实验的特点及要求。并最终在实验室自然通风及师生教学保护等化学实验楼人性化设计方面取得创新,赢得各方好评。

建筑设计介绍

项目概况

华东理工大学奉贤校区基础实验化学楼及实验室装备处用房(下称基础实验化学楼)项目建设基地位于奉贤新校区镜湖以西的专业教学区内。基础实验化学楼由四栋五层建筑组成,总建筑面积27950平方米。项目建成后与校园中心区及图文信息中心隔湖相望,对于形成校园临湖中心区风貌起到至关重要的作用。

总图布局

基础实验化学楼四栋建筑东南向平行排列,自南向北依次为分析实验楼,物理实验楼,无机实验楼和有机实验楼及装备处用房。基地被校区干道分为南北两块,三栋实验楼位于道路南侧用地,另一栋位于北侧用地。东西侧连廊在二层处连接四栋建筑,与南侧三栋建筑围合出二个内院空间。各栋实验楼将主入口设于西端,沿西侧校区主干道布置入口广场。入口广场南北两端分别连接校区主题步行空间和滨湖休息区。南侧三栋实验楼东端设次要入口,通向校区次干道。北侧的有机实验楼东端设实验室装备处入口及有机实验楼次入口。结合该入口设计滨湖绿化休息空间,并延伸到路南设计学生课间活动休息广场。由此连接而成的优美湖岸成为校区中心广场的对景。位于北侧有机化学楼一层的实验室装备处仓库入口面向南侧校区次干道,货物运输方便且与学生主要出入口互不干扰。

平面功能

基础实验化学楼由四栋中廊实验楼组成,实验楼西端为主入口,东端为次要入口,考虑到实验楼的独立教学性质,各楼仅在二层东西两端设连廊连接。四栋实验楼南面各层设多个170平方米实验室,北面首层架空,二至四层为实验配套用房,五层为退层平台。东西两端一至五层结合入口及交通空间分别设置门厅、休息厅(二~四层通高)、观景平台。北侧有机实验楼及实验室装备处用房设有局部地下室,地上一层为实验室装备处用房仓库。二至五层为有机化学实验室。四栋实验楼各层层高4.2米。

空间及造型

项目内结合水面环境与校园活动特点设计一系列开放空间,湖滨绿地广场空间,入口广场空间,内院空间,底层架空空间,门厅、休息厅,观景平台等。多层次的开放空间为师生们提供了更多样的选择。 项目通过对新材料、新技术的运用以及建筑造型中简洁的虚实对照表达了当代大学生开阔的视野,理性的追求及诉求个性的特点。考虑到校园风格的整体性,本建筑外立面主要采用暖、白两色涂料。造型手法现代,通过体块对比,线与面的对比,材质的对比形成简洁大方的高校建筑风格。建筑造型尽力做到实用与精致。实验室南立面结合通风竖井,空调室外机位及遮阳百叶整体设计,体现当地地理气候特征的功能和细部设计也为建筑带来了独特的个性特征和地方性。作为高等学府的教学、实验、研究建筑,本项目建成后体现了一种严谨而又充满活力的校园建筑的风格,简洁大方,讲求理性又不失变化。

人性化设计

实验室自然通风设计

在化学实验过程中,经常会产生各种难闻的、有腐蚀的、有毒及易爆的气体。如何做好其通风设计,有效地消除各种有害气体及余热,对于改善教学和科研的安全条件,保证师生、研究人员的身心健康显得尤其重要。

设计师经过前期调研,发现化学楼走廊气味的消除是设计难点之一。化学实验楼通风设计应高度重视气流组织设计。调查研究表明,其实实验通风效果不良的主要原因是没有对排风系统进行有组织的补风及进行合理的气流组织设计。采用的方式应使通风柜内及实验台操作点保持负压,室内保持负压,走道等交通部位保持正压,有害气体就不易扩散至走道等部位。

基础实验化学楼项目通风设计分为机械排风和自然通风两部分。机械排风设计按照常规做法,在化学实验楼顶部设置通风机廊,对有害气体进行净化处理。高校化学实验建筑有其使用时间短并且间隔时间不定的特点,大量的使用机械排风在经济上及管理上显得不太实际。自然通风是一种经济的通风方式,不消耗动力,可以获得理想的通风换气量,它是一项改善建筑热环境、提高室内空气品质、有效降低空调耗能的常用技术。因而自然通风就成为基础实验化学楼项目设计中重点需要处理的创新设计。

建筑师在该项目中开创性的使用了两项自然通风措施:

a)实验楼北侧首层架空,顶层退台,中廊加宽设计多处上下贯通的拔风井,从而形成架空层——拔风井——退台层的自然通风通道,避免了常规做法的走道污染空气无法排出的弊病;

b)实验室南侧外窗下方设计条形百叶通风窗,利用南北立面的风压成为北侧拔风井的自然补风口,“烟囱效应”加强自然通风效果,从而形成实验室内的空气自然排出。

这两项自然通风措施的使用大大节约了机械通风的使用成本,实际通风效果理想,走道、室内无异味,达到了校方的设计要求。

师生教学保护

化学实验中许多化学药品都具有易燃、易爆、易腐蚀灼伤的性质, 为了防止意外事故的发生及紧急情况的及时处理, 建筑师在该项目设计中充分考虑了师生教学保护的人性化设计。

a)实验楼每层走廊醒目位置设置紧急冲淋装置,保证在师生意外灼伤时可以及时冲淋,减轻伤害。

b)实验楼每层配备消防灭火器、实验室所有门窗都向外开启、走廊及疏散楼梯设计简单直接,这些都保证了遇到事故时, 人员可以尽快自救及撤离。建筑外窗设计长条形室外台板,结合建筑造型需要的同时也是遇到突发事件时人员的应急避难处, 逃生人员可以在此等待救援。

c)为了安全保管化学实验的危险药品,在远离人群的安全地方专门规划设计修建一个危险品仓库,专人管理。实验过后的放射源, 过期化学试剂, 剧毒化学药品都要放在这里存放和保管。从而将实验楼发生实验事故的概率降至最低。

人性化设计的重要性反思

在高校建筑的大规模建设中,人们过多的强调了超前性和标志性,建设生态校园的概念也被反复提及,但却往往忽略了生态校园的真实意义。记得沈国尧先生说过:生态环境应包括保持自然、防止污染、有益健康、节约能源等内容。

华东理工大学奉贤校区基础实验化学楼及实验室装备处用房的设计实践中,人性化设计被校方和建筑师高度重视,并成功完成实验室自然通风及师生教学保护的创新设计。设计成果及过程均体现了以人为本的设计理念,将使用方参与设计的方法贯穿设计始终,从而最终得到使用方及其它相关院校实验单位的好评,取得了较好的社会效益。

(华东理工大学奉贤校区基础实验化学楼及实验室装备处用房获得奖项:2009年江苏省城乡建设系统优秀勘察设计三等奖;2010年度江苏省第十四届优秀工程设计三等奖)