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1990年初的欧洲光化污染非常严重,臭氧超标形势严峻。1993年欧洲环境委员会(EEA)成立,同时成立了欧洲环境信息和观测网络(Eionet),目前有32个成员国和6个合作国建立了586个地面臭氧监测站开展30多项针对光化污染的研究监测。在加强地面臭氧污染监测的同时,欧盟还加强了对形成臭氧前体物质排放量的统计和监测。目前,欧盟各成员国必须每年向欧盟环保局报告臭氧前体物质如挥发性有机物(VOC)、NOx、CO、NH3等的排放量,并确保上述污染物的排放量不超过欧盟确定的目标值。1990年美国国会通过清洁空气法修订案,美国EPA要求各州或地方在臭氧污染问题严重地区必须开始建立光化学评估监测站(PAMS),全面监测臭氧、臭氧前体物及部分含氧挥发性有机物(VOCs)以了解臭氧高污染发生的原因。除了光化学评估监测站(PAMS)外,美国有州和地方空气监测网(SLAMS)以及国家空气监测网(NAMS)承担臭氧污染监测。目前美国建有约1200个臭氧监测站形成了光化污染常规监测网,用以光化污染状况监测评估、污染预警、前体物状况和区域输送分析。2000年左右,我国部分城市如北京、上海、广州、重庆等开始开展臭氧监测,并在该领域做了一些探索。2008年国家正式开展臭氧监测试点工作,北京、天津、沈阳、青岛、上海、重庆和广东省参与试点,监测的参数有臭氧、臭氧前体物(SO2、NO2、CO),部分站配有VOCS、NMHC监测设备和气象仪。2013年京津冀、长三角、珠三角等重点区域以及直辖市和省会城市均开展GB3095—2012《环境空气质量标准》新增指标(PM2.5、CO、O3等)监测。2013年初,全国范围内74个重点城市建成的496个国控站点均已开展O3自动监测,形成国家监测网络。此外,如北京、上海、重庆、广州、南京、武汉等地根据需要建设有针对大气复合污染监测的综合监测实验室(超级站),除常规臭氧及其前体物外,还有光化烟雾污染的重要监测因子:细粒子颗粒物、NOy、VOCS、NMHC、大气稳定度、紫外辐射以及气象参数等。
2光化污染自动监测技术
开展大气光化学污染监测主要是开展臭氧以及对生成臭氧(光化烟雾)的主要前体物质和光化污染生成物的监测(NOx、NOy、CO、SO2、甲烷/非甲烷总烃、高沸点/低沸点臭氧前体物、有机气溶胶等),同时对太阳辐射强度以及城市的气象(风速、风向、温度、相对湿度等)、空气扩散条件等进行同步观测。本文根据自动监测技术的发展,对光化污染较为前沿的自动监测新技术进行介绍。
2.1O3、NOX、SO2和CO监测
O3是光化反应产生的最直接、最重要的污染物,常常作为光化烟雾污染强弱的指标,NOx=NO+NO2,NO2的存在是产生光化反应的必要条件,而SO2和CO是光化污染反应的重要前体物。以上4种参数监测技术从20世纪80年代开始发展至今,目前已非常成熟,本文就不再赘述。
2.2臭氧柱浓度的监测
柱浓度是指污染气体在空间上的垂直分布浓度,长期监测污染物的柱状浓度可以反映其在空间中的浓度变化趋势,对开展城市空气质量监测,研究区域空气污染分布以及污染通量传输具有重要作用。目前监测污染物柱状浓度主要使用的是被动DOAS监测技术,利用污染物的吸收光谱不同,采用光谱拟合技术得到污染气体的斜柱浓度,即污染气体沿光路的积分浓度,结合辐射传输模型计算出大气质量因子以及污染物的垂直柱浓度。
2.3总反应性氮氧化物NOy
总反应性氮氧化物NOy=NOx+NOz=NOx+NO3+2N2O5+HNO3+HNO4+HONO+PAN+MPAN+硝酸盐+烷基硝酸盐。对环境空气中总反应性氮氧化物NOy进行监测可以帮助了解大气中总反应性氮氧化物的组成特征以及形成光化学烟雾的机理。在监测方法上NOy与NOX相同,均为化学发光法,监测方法的区别在于:NOy的钼转化炉在样品气采样入口处,所有的含氮氧化物在采集入口处根据电磁阀的切换,一路通过钼转化炉全部转化为NO,参与化学发学反应得到NOy值,一路不通过钼转化炉直接参与化学发光反应得到NO值;而NOX的钼转化炉在仪器内部,样品气通过采样管进入仪器后,大部分非NO2的含氮氧化物已经挥发或反应成其它物质而不能被捕获。
2.4非甲烷总烃(NMHC)和挥发性有机物(VOCs)
(1)非甲烷总烃(NMHC)监测非甲烷总烃(NMHC)通常是指除甲烷以外的所有可挥发的碳氢化合物(其中主要是C2~C8),是形成光化学烟雾污染的重要前体物,长期观测NMHC,通过光化烟雾反应动力学模型和轨迹模式绘制EKMA曲线,如图1所示,以了解当地光化污染是受NHMC控制还是受NOX控制,以便做相应的污染防治工作。非甲烷总烃自动监测方法主要是采用气相色谱法,气相色谱的分离原理实质上是利用样品中各组分在色谱柱中的气相和固定相间的分配系数不同,当汽化后的试样被载气带入色谱柱中运行时,组分就在其中的两相间进行反复多次的分配(吸附-脱附-放出),由于固定相对各种组分的吸附能力不同(即保存作用不同),因此各组分在色谱柱中的运行速度就不同,经过一定的柱长后,便彼此分离,顺序离开色谱柱进入检测器,产生的离子流信号经放大后,在记录器上描绘出各组分的色谱峰。非甲烷总烃常常和甲烷一起检测,检测器一般采用氢火焰离子检测器(FID)。氢焰检测器(FID)是以氢气和空气燃烧的火焰作为能源,利用含碳氢化合物在火焰中燃烧产生离子,在外加的电场作用下,使离子形成离子流,根据离子流产生的电信号强度,检测被色谱柱分离出的组分。(2)挥发性有机物(VOCs)监测挥发性有机物(VOCs)是指沸点在50~260℃、室温下饱和蒸气压超过133.32Pa的易挥发性有机化合物。大多数VOCs化合物(如低碳数的烯烃、烷烃)具有大气化学反应活泼性,是形成光化学烟雾污染的重要前体物,VOCs日益成为表征城市大气污染的重要指标。VOCs自动监测方法主要也是采用气相色谱法,使用在线气相色谱分析仪,一般可以检测低沸点(C2~C5)项目:乙烷,乙烯,丙烷,丙烯,异丁烷,正丁烷,反式-2-丁烯,顺式-2-丁烯,1-丁烯,异戊烷,正戊烷,1,3-丁二烯,反式-2-戊烯,1-戊烯,异戊二烯。可检测高沸点(C6~C12)项目:苯,甲苯,乙苯,间、对二甲苯,邻二甲苯,1,3,5-三甲苯,1,2,4-三甲苯,1,2,3-三甲苯,2,2,4-三甲基戊烷,正己烷,正庚烷,2-甲基庚烷,辛烷等,检测器分别采用的是氢焰检测器(FID)和离子化检测器(PID)。光离子化检测器(PID)原理是使用紫外灯(UV)光源,将有机物“击碎”成可被检测器检测到的正负离子(离子化),所形成的分子碎片和电子由于分别带有正负电荷,从而在2个电极之间产生电流,根据电流信号的强度检测该组分的浓度。在被检测后,离子重新复合成原来的气体,因此PID检测器是一种非破坏性检测器。
2.5PAN/PPN在线监测
PAN(过氧乙酰硝酸酯)和PPN(过氧丙酰硝酸酯)是大气光化烟雾的特征污染物,对人体健康、植物及生态环境有极大的危害。PAN和PPN可以作为光化学反应的指示物,其浓度的获得对于正确估算光化学臭氧产生率十分重要。PAN/PPN在线气相色谱1992年开始研发,经过多次升级后于近几年从德国传入我国。其原理是样品气在低于室温的毛细管柱进行气相色谱分离后,由电子捕获器(ECD)检测。其动态的校准单元是基于NO校准气流的光化学合成PAN或PPN。
2.6OH•(羟基自由基)监测
OH•是大气中最重要的氧化剂,它控制了绝大多数大气痕量组分的氧化去除,尤其是在光化学烟雾的产生、城市大气中二次气溶胶的生成等过程中起着重要作用。虽然我国对城市大气中的常规气相污染物和颗粒物已有一些测量和研究,但对于城市大气污染产生的机制了解得并不十分清楚,而对城市大气OH•的系统测量基本上属于空白。对OH•的测量应用较广泛的技术是激光诱导荧光LIF法。LIF方法是基于OH•在308nm附近存在尖锐吸收光谱的物理特性,使用窄带激光器在此波段内照射含OH•的气体样品使得OH•产生共振荧光,在入射激光的正交方向上对307~311nm波段内荧光光子进行计数,结合标定实验导出的灵敏度,从而定量测定大气中OH•的浓度。
2.7PM10、PM2.5、PM1(颗粒物)监测
伴随光化烟雾还会有大量细粒子即二次细颗粒物(secondaryfineparticulatematters,SFPM)产生,如硫酸盐、硝酸盐、铵盐、黑炭(BC)以及有机碳(OC)等,因此对光化污染监测需对颗粒物PM10、PM2.5、PM1进行长期监测。颗粒物自动监测方法主要有β射线法、微量振荡天平法、光散射法以及β射线法联用光散射法等。β射线法、微量振荡天平法经过30多年的发展已经比较成熟,光散射法是近几年发展起来较新的技术。其原理如下:半导体激光源以高频率产生绿色激光照射样气室,其频率足够快,保证在样气中的颗粒物质量浓度在一定范围(0.1~1500μg/m3)内,不会错过穿过气室的任何颗粒物。如有颗粒物存在,激光照在上面会发生散射,在同一平面上与激光照射方向成90°角的检测器会收到被对面的反射镜聚焦的散射光,其强弱与颗粒物的直径大小有关系。光散射法单独使用不但可以测量颗粒物质量浓度,还可以测量不同粒径大小颗粒物(如直径从0.25~32μm)的数量浓度。光散射法也可以和β射线法联用,可以使颗粒物监测仪在短时间内的分辨率、准确度和精确度有很大提高。
2.8太阳辐射观测
光化烟雾反应与太阳辐射直接相关,一般太阳辐射越强,大气光化反应就越厉害,臭氧浓度会更高,因此对太阳辐射进行长期观测是很有必要的。目前测量太阳辐射光谱特性的仪器是太阳辐射计,它可用于同时测量不同波长的太阳直接辐射、天空散射辐射、地面反射辐射或太阳总辐射等辐射量,可以计算出大气中水气、臭氧以及氮氧化物等污染气体分子在整个大气层中的总含量,反演出气溶胶粒子谱和光学特性等参数。
2.9大气稳定度
大气稳定度是指叠加在大气背景场上的扰动能否随时间增强的量度。大气稳定度是影响污染物在大气中扩散的极重要因素。当大气层不稳定,热力湍流发展旺盛,对流强烈,污染物易扩散,但是全层不稳定时,湍流受到抑制,污染物不易扩散稀释,特别当逆温层出现时,通常风力弱或无风,低空像蒙上一个“盖子”,使烟尘聚集地表,造成严重污染。目前使用普遍的大气稳定度自动仪主要是基于β射线测量方法的24h自动采样和PM10颗粒物质量浓度在线监测仪器。同时,仪器在设定的每个采样分析周期中,通过盖革计数器测量所收集颗粒物样品中氡元素之放射性大小,获得大气稳定度值(与样品中氡元素之放射性大小正相关)及相关参数。
2.10气象综合观测
有利于光化反应的的气象条件除了太阳辐射强、大气稳定外,还有低湿度、低风速和高压,因此气象综合观测是必不可少的。气象监测参数包括风向、风速、温度、湿度、压力、雨量等。比较常用的机械式的气象传感器使用时间长活动部位会有结垢和腐蚀等问题,影响数据准确性,且故障率比较高。目前有一种采用超声风新技术的一体式气象仪,其风向、风速使用超声风原理,雨量传感器使用雨鼓声学振动压力感应式或多普勒方式,压力、温度和湿度传感器集成在内部(电容传感器),这类一体式传感器集成化好、维护量极低、数据较为准确和稳定。超声风工作原理:风传感器有3个等间距的超声波变换器位于同一水平面上,它们组成一个变换器阵列。通过测量超声波从1个变换器传播到另外2个变换器所用的时间来确定风速和风向。风传感器测量沿变换器阵列所形成的3条路径的传送时间(双向),此传送时间取决于沿超声波路径的风速。如果风速为零,则正向和反向传送时间相同。当风向与声音路径的方向相同时,上风向传送时间将变长,而下风向传送时间将变短。雨鼓声学振动压力感应式的原理是:其传感器上部为不锈钢鼓面,内部为空腔,空腔内部设置了高精确性的微震动传感器。在监测雨量的时候,可以将每个微弱的雨滴到鼓面的震动转变为电信号,通过仪器内部计算模块进行准确计算得出实时降雨强度。多普勒方式测雨量是根据雷达气象学原理,降水强度与降水粒子的反射因子有关,也与降水粒子的含水量有关,而反射因子与回波强度有关,回波强度与基本反射率和回波厚度有关,因此多普勒方式依据降水粒子的基本反射率、回波厚度和降水含量来定量估算降水强度。
2.11遥感监测
遥感监测技术也是这几年迅速发展起来的新技术,它是以卫星、飞机、地面基站等方式,将工作平台从地面上升到高空,因此可以得到大面积的动态信息,具有整体性和宏观性的特点,被用来弥补地面环境监测的不足。遥感监测技术主要是通过物体对大气中各种频率电磁波的辐射或反射,不与物体进行直接接触,远距离辨识及测量目标对象的一种监测技术。大气环境遥感主要监测对象是大气中的O3、C02、S02、CH4等与大气环境质量和全球环境变化密切相关的大气可变组分以及气溶胶、有害气体、沙尘暴等大气杂质。在对臭氧遥感监测中,使用较广泛的传感器有TOVS、TOMS等。其中,TOVS探测器选用9.6!m作为探测通道,通过测量地面发射的电磁辐射在臭氧9.6!m吸收带处被大气中臭氧吸收的强度来探测大气中臭氧的含量。TOMS是通过测量后向太阳紫外辐射中的4个光谱通道的辐射值(其波长分别为312、317、331和339nm),其中臭氧的最强吸收(312nm)辐射和最弱吸收(331nm)辐射的比值就可以反演出大气中臭氧的总量。
2.12其它监测
除以上监测项目外,可以根据当地实际情况,对气溶胶化学组分进行监测,如在线测量可溶性阴阳离子浓度,有助于对细颗粒物的成分进行来源解析。另外还可以对OC/EC(有机碳/元素碳)进行监测(热化学法),其中EC直接来源于化石燃料的不完全燃烧,是一次人为大气污染的很好的指标。OC则包括污染源直接排放的一次有机碳POC和碳氢化合物通过光化学反应等途径生成的二次有机碳SOC,常常用OC/EC的值来判断二次污染程度,因此准确测量OC、EC的值,对于追溯大气气溶胶污染来源及气溶胶的形成与变化过程有很重要的意义。
3结语
一、分析一个典型实验,阐明一类实验规律
根据化学教学大纲和教材,就实验内容来讲,可归纳为以下几种类型。
1、有关制取固态、液态、气态物质的实验。
2、有关阐明概念,证明基本理论和定律的实验。
3、有关研究物质的性质和各类物质之间的相互关系的实验。
4、有关定量方面的实验。
一般说来,每一类实验的原理、装置、操作等方面总有规律可循。因此我何在讲每一类实验中的第一个实验时,首先向学生分析这类实验的设计原理和内容要求。而后再指导学生亲自动手完成实验,在此基础上师生通过分析、对比,共同总结出这类实验的规律,以期达到触类旁通、举一反三的目的。如通过“粗盐的提纯”的实验,我们引导学生总结出制取纯净的晶体物质的实验原理和所需要的基础知识以及操作等方面的规律。
在实验原理和基础知识方面,让学生着重掌握:①组成混合物的各种物质的溶解度;②混合物中各类物质的性质和它们之间能否相互发生反应(若能反应,需要弄清反应条件)。在实验技能方面让学生掌握:①所用各种玻璃器皿的性能和使用方法;②有关物质的溶解、过滤、结晶、再结晶的操作方法。
二、明确选择仪器的原则,正确选用仪器
实验中,培养学生准确地选择仪器,是保证实验顺利完成的前提之一。为此,我们从下述几方面对学生进行指导。
1、根据反应物和生成物的性质、反应条件选择仪器。
中学化学教材里,讨论化学反应的条件有:常温、加热、加压、催化剂、光和电等。根据不同的反应条件、反2、根据控制化学反应速度的要求来选择仪器。
在实验室里,为了达到安全而又迅速地制取某种物质,有些反应需使反应速度加快,有些要控制生成物的量,有应物的性质来制取新物质时,所需要的仪器也就不完全相同。因此,我们在初中化学讲氧气的实验室制法时,着重向学生阐明两点:①凡是对固体物质进行加热制取气体时,均可采取制取氧气的这套反应装置;②集气的方法和操作,应根据气体的溶解度、对空气的相对密度、常温能否与水或空气中任一成分反应等因素而定。
因为我们在讲氧气时进行了上述分析,所以在讲氨气、甲烷等气态物质时,就可以从启发学生通过对反应物和生成物的性质、反应条件等因素的分析,提出实验所需要的仪器、装置,来完成制取上述物质的实验。
些则反之。为此,在实验中,要采用适应这些要求的装置。如我们在讲实验室里制取氯气时,就着重向学生讲明教材中选用分液漏斗而不用长颈漏斗的理由。这样分析、讲解,使学生在进行实验设计时就能正确地选好仪器。
三、分析典型实验,培养学生的实际操作技能
实验操作的正确与否,不仅是保证安全和实验效果的先决条件,也是培养学生实验技能所必需的。在这方面,我们除按实验原理、要求提出有关的操作内容和要求外,还着重讲了下述几点:
1、剖析一个典型实验,讲清一类实验的操作内容:
如通过实验室里制取氧气的实验分析,可归纳总结出下述操作内容:①仪器的选择、连接和固定:②装置气密性的检查;③药品的取用;④加热方法;⑤气体的净化和干燥;⑥气体的收集和放置;⑦装置的拆卸。
对这些操作,都应讲清它们的知识、理论根据。譬如在实验室里用浓盐酸和二氧化锰混和加热制取氯气时,由于浓盐酸有挥发性,水的沸点也不高,所以制得的氯气中可能混有氯化氢和水蒸汽。欲除去,只要用饱和的氯化钠水溶液洗涤,不能用水,这是因氯气与水能发生下列反应:C12+H20HCl+HC10根据化学平衡移动原理,可知增加生成物中的C1-浓度,可使平衡向左进行,以减小氯气的溶解度。又根据氯气的性质,要想干燥氯气,只能选用液体或颗粒状的酸性干燥剂,通常用浓硫酸做干燥剂。
2、通过对某些实验操作的分析,向学生阐明实验操作的要点。
我们在分析某些实验操作时,为了让学生学得会,记得牢,总是把操作要点总结成几个字或几句话,让学生便于记忆。如在配制一定体积的摩尔浓度溶液时,在分析演示的基础上我们总结出:?称(对固态溶质要称,?液态溶质要量)、溶(溶解)、洗(洗涤溶解时容器的内壁)、稀(稀释至容量瓶的刻度)四字配制法。
教学实践证明,学生根据实验内容、操作内容和要点,独立地进行实验,往往能提出一些改进某些实验的设计。如教材中关于氨气易溶于水的“喷泉”实验,若按教材中的实验要求,先用氢氧化钙与铵盐反应制取氨气,用于燥的烧瓶收集,再接教材中“喷泉”实验装置进行实验。因为在化学实验室里,很难将烧瓶搞得十分干燥,而氨气易溶于水,所以在实验过程中实验效果往往不理想。有些同学分析了上述方法实验失败的原因,又重新研究了该实验的要求,所用药品的性质,提出了改进方法:即先在圆底烧瓶中加入2~3毫升浓氨水,然后摇晃烧瓶将浓氨水迅速倒掉,立即演示“喷泉”实验,实验效果比按教材中提出的实验方法好得多。
四、根据实验内容,处理好演示实验
准确而有效地进行课堂演示实验,不仅在培养学生实验技能中起着示范作用,而且也是启发学生思维,培养学生观察、分析、综合和解决问题能力的重要方法,从而更好地揭示知识的内在联系,使知识更加系统、深化。教材中的演示实验一般可分两类,一是实验难度较大的(如实验装置比较复杂或实验中使用剧毒药品和学生操作有危险的实验),这是少数。这类实验必须由教师演示,力求操作规范化。二是实验技能难度较小,这是多数的实验。对于这类实验,有条件的学校可以改为边讲边实验的形式,实验条件较差的学校,某些课题也可以让学生到讲台上,在教师指导下去完成实验操作过程。
实践证明,对一些较简单的实验,经常在老师指导下,让学生动手去做,除了增加他们的操作机会以外,还呵以起到两个作用:①使学生对一些被认为是无所谓或被忽视的常规操作(如试剂的取用,取量的多少,试管夹持,一般加热等等)?,?及时发现错误,及时纠正,给学生以深刻的印象。②在实验过程中,向“学生恰当地提出问题,让学生在解决问题的过程中,使所学的知识更加系统化和深化,而且也能提高学生的观察问题、分析问题和解决问题的能力及实验操作技能。
五、培养学生书写实验报告的能力
写实验报告是实验的重要组成部分,是分析问题解决问题的过程,也是综合运用知识的过程。但是在教学中发现有些同学即使到了二年级也还不能较好地写出实验报告。其原因是有些学生不知道在实验中观察什么、怎样观察、记录什么。
有些学生对实验报告写什么和怎样写还不了解。因此,他们常常把实验报告写得杂乱无章,空洞无物。为此,我们从第一节化学课开始,就注意培养学生写实验报告的能力,其具体做法是:
1、在演示实验中注意培养学生观察现象的能力
为培养学生观察现象的能力,我们对现行中师化学教材中所讲到的现象进行归纳、综合。有光、热、声、态(状态)、颜色、气味、溶解、沉淀、液化、燃烧等等。在每次演示实验或学生实验中,总是要求学生根据实验内容中有无新物质的生成和上述现象内容来观察,并将观察的结果记录好,认真分析,去伪存真,填写于实验报告中。这样要求学生,不仅使学生知道在实验中要观察些什么,使学生对知识获得比较完整的概念,而且也不会漏掉某些重要的实验现象,以致得不到正确结论。
2、采取具体措施,培养学生书写实验报告的能力
为培养学生写好实验报告,从学生的实际出发,让学生在演示实验的过程中,实事求是地认真观察、分析,并记录于表的空格中,经过几次填写,学生就能比较正确、熟练地对实验进行观察记录,做出解释和结论。培养了学生书写实验报告的能力。
(一)研究结果
如图1、2所示:接受调查的对象分为两年级,其中,高二149人,高三23人。总人数172人,42分以下有5人;45-56分有18人;57-62分有86人;62分以上有63人。如下图所示:月收入2000以下、2000-4000、4000-6000、6000以上的人数分别有17人、35人、64人、56人;所占总人数百分比分别为10%、20%、37%、33%。
(二)因素分析
KMOandBartlett''''sTest采用KMO样本测度及巴特莱特球形检验法,对变量之问的相关性进行检验。KMO>0.9时为非常优秀;0.8<KMO≤0.9时为优秀;0.8<KMO≤0.7时为一般;0.7<KMO≤0.6时为差;0.5<KMO≤0.6为很差;KMO≤0.5时不能做。本次调查问卷KMO值为0.806为优秀。KMO值较高,说明该数据适宜作因子分析。巴特莱特球形检验统计值的显著性概率是0.000,小于l%。说明数据具有相关性,是适宜作因子分析的。
(三)家庭月收入的差异性
检验研究结果表明,“学生对化学实验的主观想法”只有这个因子与中考化学成绩差异显著。Sig值是0.049。其中随着家庭收入的增高,学生对“化学实验的主观想法”也越来越强。
二、针对高中生化学实验教学有关方面的应对措施
(一)改变传统教学观念,注重对学生科学素养的培养
所谓应试教育就是以考试为手段,以升学为目的,以分数高低论优劣的片面的教育模式,着眼于智育发展,忽视了德育美育等方面的提高,限制了学生潜能的发挥和全面素质的提高。应试教育对教学质量与效果产生了严重的负面影响,必须改变这种教育思想,才能让学生更好、更全面地发展。
(二)尝试多样化实验室管理,提高实验室的开放率
可以将学校化学实验室在学生的课余时间开放,这样可以减小课时紧张、实验室数量有限,给实验教学带来的压力。在实验室管理方面,可以采取学生轮流值日的措施,这样可以加强学生对实验仪器和药品的保管意识。使他们热爱实验室、热爱实验。
(三)注重加强化学实验教学内容的选择,激发学生对化学学习的兴趣
实验项目类型按照要求不同可以分为3个层次:一是基础性试验或验证性实验;二是综合实验;三是设计研究性实验。教师在进行高中化学实验教学时,对高中化学实验进行合理分配,对于基础性实验或验证性实验,应尽量让全体学生都能亲自动手,不仅锻炼他们动手能力还能使他们掌握化学实验的基本操作,熟练化学实验仪器的使用。
三、总结
当代社会的竞争日益加剧,更加突出地强调着未来人才的心理素质要求,高学历并不代表高素质,真正的人才不仅要有真才实学,还要有过硬的心理素质和良好的社会适应能力。所以,对小学生及时有效地进行心理健康教育是现代社会发展的必然要求,也是现代基础教育培养全面发展人才的一项重要内容。
作为小学生在校时间呆得最长的地方——教室,无疑又是所有校园文化环境中最为重要的组成部分,小学生的学习、生活都离不开群体,离不开学校环境,也离不开教室环境,从某种意义上说,与教室环境关系更为密切。教室文化,是小学校园中独特的风景,是时尚、社会心态和时代精神的体现和反映,是小学生文明的窗口。因此,笔者认为教室文化对小学生心理素质的影响尤为重要。
小学阶段正是学生心理断乳期和自我意识萌发阶段,小学生正处于生理和心理快速发育和发展的时期,可能会产生各种心理问题。在此阶段,外界的引导和影响对其心理素质的形成来说具有十分重要的作用。教室作为学生最主要的学习场所,其文化环境是以学生为主体创造出来的,又反过来决定和影响学生的成长。
1. 教室文化有助于小学生道德情操的陶冶
第一,提高审美水平。 教室文化体现的是教室这>:请记住我站域名/
第二,培养创造力和创新意识。小学生是一群朝气蓬勃、充满活力的群体。教室作为一群生龙活虎的小学生的聚集地,必然呈现出一派活跃、生动、朝气蓬勃、充满活力的氛围。围绕教室文化建设,学生课余生活色彩斑斓,文体活动和各项知识竞赛丰富多彩。诸如教室联谊制度的建立,“教室杯”各类球赛,文娱比赛,知识竞赛,科技成果展等等,使学生精神饱满,热情洋溢,处处显示青春气息。生动活泼的氛围使学生不墨守成规,勇于创新,激励小学生奋发进取,有助于培养小学生的创新精神和创造热情。
第三,激励学生奋发进取。学生是以学习为主的人,教室文化在发挥以上功能的同时,也发挥着熏陶、感染和鞭策学生求学上进的作用。笔者在调查问卷中设计了这样一道题,“看到教室里张贴的‘比比谁最棒’的公示栏,你得到的星星最少,你会怎么办?”,有67.14%的学生选择“努力表现,认真学习,争取得到更多星星”,这表明教室文化有助于培养小学生追求学问、争取进步的意识。
2. 教室文化有助于小学生协作、竞争意识的培养
教室成员朝夕相处,除了要受共同遵守的校纪校规、教室管理制度等的约束外,相互之间也形成一系列约定俗成不成文的互动规则,如语言习惯、消费结构、作息时间、教室及其成员的外观形象,也即教室成员的行为趋于一致的成分。既然是约定俗成,就具有相当大的制约力。如果违反规则,就会被同学排斥,视为异端。这有助于形成一种和谐一致的教室氛围,这种氛围有助于培养小学生与人协作、合作精神。同一教室学生在相互协作、共同进步的同时,相互之间也存在着竞争。由于小学生之间的竞争最集中地表现在学习技能的竞争上,带有功利色彩的因素较少,因此他们之间的竞争是一种良性竞争,表现为积极向上,争取优异成绩,获得三好学生、优秀少先队员等荣誉称号。这种竞争是主流,往往成为推动全体成员追求进步的巨大动力,有利于小学生发挥自己的潜能,奋发成才,是值得提倡和肯定的。
学生的问题意识是指学生在学习过程中面对某个问题时所产生的怀疑、研究的心理状态.这种心理状态本身并不是问题,但它是问题形成的基础,没有问题意识就没有问题.学生是发展中的人,对学生进行问题意识的培养具有多重意义.
第一,培养学生的问题意识,对推动化学学科的发展具有重要意义.回顾化学学科的发展历程,我们可以发现,每一次取得的成就都是建立在权威观点的基础之上.比如,拉瓦锡就对当时的权威学说燃素说大胆质疑,并进行相关的实验研究,通过大量的实践检验了燃素说而建立了氧化学说,从而完成了化学史上的一次伟大革命.质疑就是问题意识的体现,可见问题意识在推动化学学科发展方面发挥着重要作用.
第二,培养学生的问题意识,有利于学生形成自己的思维体系.思维的形成是在不断的思考中完成的,而思考是问题意识推动下的思考.因此,通过培养学生的问题思维,可以使学生对问题更具敏感性,进而对问题的答案展开追寻.在追寻答案的过程中,学生发散了思维,并形成了一套自己的思维方法,进而形成一整套思维体系.
第三,培养学生的问题意识,有利于学生养成自我学习的好习惯.在问题意识的推动下,学生能够发现许多尚不知答案的问题,而这些问题在不能通过老师加以解决的情况下就只能自己着手解决.而在不知不觉中,学生就养成了自我学习的好习惯,同时学生的自学能力也得到提升.
第四,培养学生的问题意识,对学生创新能力的提高具有重要意义.创新能力包括观察力、想象力、思维力、记忆力等,创新意识的提高也应该在这些方面体现出来.而培养学生的问题意识时,学生的四个“力”被充分调动起来,并且在运用中得到培养,而与之相对应的创造力也得到提高.
二、高中化学教学中培养学生的问题意识
1.加强基础知识的学习
基础知识是经过前人不断地总结和发展而得出的成果,可以提供完整的知识体系,这也是牛顿将自己比喻为“站在巨人的肩膀上”的原因.学生在萌发问题前,必然要掌握大量的基础知识,理清问题产生的根源.只有具备了这个条件,学生才可能对新的知识产生疑问,才能找到问题的突破口.因此,学生要加强基础知识的学习,掌握实验方法,从前人的理论成果中汲取营养.只有这样,才能提高学生的洞察力,形成敏捷的思维.在某个契机的触发下,问题意识自然就会萌发,并转化为确切的问题.
2.教师要营造良好的课堂氛围
在高中化学课堂教学中,教师主导整个课堂的情况比较多见,往往是教师一个人在讲,而学生只需要认真听,课堂气氛非常沉闷,学生在这种课堂氛围下很少发出疑问.针对这种情况,教师首先要进行自我反思,改变教学风格,为学生创设民主开放的课堂,鼓励学生积极发言、提问.通过这种方式,改善课堂气氛,改变学生对教师的看法、对学习的看法,让学生意识到自己在教学活动中是主体,主体必须参与到教学活动中来,并且要积极思考.在这种比较和谐、民主的课堂氛围下,教师还要注意对学生加以引导,从而促进有价值的问题的形成,并尽力为学生解决问题创造条件.
3.教师要创设情境问题意识的产生受到多种因素的影响
而其中情境的影响不可忽视.教师在课堂教学中要合理运用情境教学法,创设问题情境来引导学生进行思考.具体而言,高中化学教学中问题情境主要是利用实验、生活中的化学问题、现代教育技术等来创设的.以实验法为例,实验是化学学习的重要方式,利用化学实验创设问题情境,可以吸引学生的注意力,同时使学生参与到实验中,亲身体会实验,有利于他们从实际操作中发现问题.例如,在讲“氧化还原反应”时,教师可以引导学生在实验室做Fe3O4与H2的还原实验.Fe3O4是生活中比较常见的物质,又被叫做磁铁.它在与氢气共同反应下会出现什么样的变化呢?学生在这个实验情境的引导下,形成了一种求知欲,进而在实验过程中主动去探究、思考.
三、总结
1.1学生家庭条件、环境的影响
家庭的条件和环境渗透于每个学生生活的方方面面,家庭经济收入的高和低影响学生之间的互相交往,条件好的和条件差的,就会形成小团体,分帮分派。家庭环境的不同也会导致同一寝室之间的不合和矛盾的产生。大城市学生受寝室人际环境影响的程度高,其次是来自小城镇的、来自农村的学生较少受到寝室人际关系的影响。
1.2学院学生寝室人员分配的影响
同一寝室不同专业或不同年级的分配,使学生之间存在矛盾。大一学生对寝室成员不熟,与人交往时产生距离感,大二大三学生之间非常熟悉,人际关系复杂,矛盾也随之增加。不同的专业在同一寝室,寝室成员之间上课、作息时间都不同,大家学习专业知识时无法互相沟通,导致同一寝室成员不团结、不交流,各自生活,从而加强了矛盾的产生。
1.3学院学生寝室内物品配备的影响
目前我院学生寝室住校生有近7000多人,寝室多为8人间,10人间,少数还有4人间,12人间。寝室人员较多,房间空间有限,上下床摆放后,寝室内一般只配备2张桌子,3、4个椅子,很简陋,有的寝室学生在寝室内活动的空间几乎都没有,有的房间特别小,只够转身。因为空间小,学生自己的物品无处摆放,导致生活用品四处乱放。寝室房间小,以至于配备的柜利用的空间太小,学生的衣物无处摆放,到处乱扔现象严重。学生热水提供不方便,违章电器频繁使用,学生寝室内没有电话和网线,乱拉现象太多等等。
2当前大学生寝室文化建设存在的主要问题
2.1学生沉迷于网络游戏,学习兴趣不高
随着社会经济的快速发展,进入大学之后,特别是90后的学生几乎每人手里都有1台电脑,美其名是用于学习工具,实际90%以上的孩子都用来打网络游戏。有的学生甚至是沉迷于网络游戏,不分昼夜,黑白颠倒,更甚者不去上课或上课睡觉,迟到的现象很多,就更别提学习专业知识,有的寝室全体成员集体玩1个游戏,学习兴趣就更淡了,学生无心学习,有的甚至产生厌学心理,使得寝室环境不良风气高涨,低级趣味蔓延。
2.2寝室内卫生较差
90后的大学生独生子女多,从小娇生惯养,没有良好的生活习惯。在很多寝室,学生的衣服、袜子、鞋、书本等物品,随处摆放,乱扔乱挂,垃圾随地都有,地不扫、不擦,被褥不叠,有的被褥1年不洗1次,寝室内空气污浊,气味熏天,让人无法进入,大一新生入学时卫生现象较好,随着年纪的增长,寝室内卫生情况和个人习惯就会越来越差,很多学生认为寝室是自己自由活动的地方,因此在寝室卫生和个人生活习惯上就无所顾忌,导致寝室内脏、乱、差。
2.3学生对个人贵重物品管理松懈
寝室内成员缺乏安全意识。被偷、被盗的现象时有发生,大多数是由于学生安全意识太差而造成的,银行卡密码管理不严密,钥匙乱放,门不锁,寝室内网线乱接乱挂,都为寝室安全留下了很大的隐患。寝室内很多学生吸烟,喝酒,使用违章电器,如加热棒,热得快等,有的寝室甚至有打扑克,麻将等赌博现象,这些都是文明寝室的“天敌”。
2.4寝室成员之间交流沟通较少
寝室成员都是来自不同的城镇,农村。大家的生活习惯各有不同,家庭环境、经济条件不同,同一寝室不同成员相互交往沟通不多,部分学生分帮派,城镇的一组,家庭条件好的一伙,这种现象时有发生。寝室是除了上课学习之外学生之间互相交流,互相沟通最多的的地方,1个寝室的成员大多数都是来自不同的地方学生受家庭环境,经济条件和区域的影响,都有着不同的生活习惯,因此,他们在互相交往时就会出现分歧,高傲的学生不会很好的处理这些事,就会导致与学生间关系不融洽,互相不理不睬,时间长了就会形成孤僻、自私的个性,成为大家眼中的“怪人”,还有的学生只限与寝室成员交往,不和班,系其他同学来往,从而导致大学生交往面窄,缺乏和其他学生沟通与交往,不利于自身的身心健康全面发展。
3加强大学生寝室文化建设的对策
3.1建全寝室管理制度,加强寝室管理队伍的建设
寝室文化建设一定要有一套完善、建全的管理规章制度,保障每个大学生都有良好的,有序的生活学习环境,让他们从点滴做起,养成良好的生活习惯,把寝室建设成一个“清,新,洁,美”的学习和生活环境,应该把《寝室管理规章制度》、《值日生制度》等列入学生的综合素质考评里,载入档案中,作为学生评奖助学金的一个重要依据,从而规范了大学生的行为,对寝室文化建设起到了激励和督促的作用。寝室文化建设中必须要加强对管理队伍的建设。现在学生寝室管理,都归后勤部门,后勤管理员应充满工作热情,态度和蔼,注重在管理中教育学生,在工作中不断提升自己的综合素质和服务水平。增强大学生对他们的信任度,同时,辅导员应时长下寝室,多与大学生沟通,督促他们养成良好的个人行为习惯,有助于大学生寝室文化的建设。加强学生干部队伍的综合素质建设,加强学生会每天查寝的力度,协助辅导员、后勤管理人员共同服务于学生。
3.2加大寝室内设施的投入,改善寝室环境
目前,学院寝室内人员多,寝室内物品配备不齐,在调查中,有60%以上的学生希望住到4~6人间,26%的学生希望住到6~8人间。关于“你希望自己的宿舍清,新,洁,美吗?”这一问题的回答,30%的学生希望马上改善,67%的学生希望改善,3%的学生认为还可以,不用改善。可见,我们的大学生迫切的希望加强寝室内的物质文化建设,扩大寝室空间,这就要求我们加大寝室内设施的投入,从而改善寝室内环境,给学生们创建一个干净,清洁,温馨舒适的家。
3.3开展寝室文化建设
1督促学生做好实验预习
物理化学实验大多实验步骤较多,仪器操作比较繁琐或者数据处理过程比较复杂,学生没有预习的结果就是实验操作及数据处理过程中不断出错,甚至损坏仪器,造成时间精力的浪费和实验室财产的损失[5]。因此我们在上实验课之前要求学生认真预习实验并写好实验报告,在上课之前要上交预习报告,教师要批阅预习报告,掌握学生对本实验的了解程度。在讲解实验内容过程中还要对学生进行提问,以便发现学生是否只是敷衍了事,照抄书本上的实验内容。预习报告也将作为实验成绩的一部分,以这种方式敦促学生做好实验预习,这样学生便可以顺利地完成实验和更好地理解实验内容、提高实践能力。
2实验药品选择不必拘泥于教材
在全国提倡绿色环保的大环境下,我们对实验药品的选择也应尽量是无毒或是低毒的。现各高校使用的物理化学教材多种多样,但都包括经典的实验项目,且实验药品也基本相同。比如燃烧热的测定,几乎所有的教材都是使用萘作为测定对象,萘容易挥发和升华,吸入萘蒸气后,可引起头痛、乏力、恶心呕吐,皮肤接触后可引起皮炎。严重者会导致溶血性贫血及肝、肾损害及白内障、视神经炎和视网膜病变等[6]。从绿色环保和对学生安全的角度考虑可采用蔗糖或葡萄糖等代替萘,同样能达到实验目的。再比如最大气泡法测定表面张力的实验,我校原来采用教材上的实验药品正丁醇,但学生普遍反应此药品气味大,长时间实验感觉眼睛不舒服,因此现改为用乙醇做实验,尽管乙醇也稍有气味但无毒,学生使用安全且环保,并且学生对该药品熟悉、接触多,还会增加学生对实验的积极性,取得更好的实验效果。
3全面考核学生的实验教学成绩
以往传统的物理化学实验成绩的评定,是学生做完实验后,将实验记录下来的有关实验数据,利用课后时间将实验报告完成,老师根据学生实验报告的好坏评定出实验成绩,这样不能全面真实反映学生实验水平,往往会造成有些同学实验时认真,动手能力强,但由于实验报告写得不好而成绩不高;有些同学做实验时敷衍了事甚至不动手,课后抄袭或综合他人数据报告写的好而得高分,出现“高分低能”、“低能高分”现象,这种随意性和偶然性,势必影响到实验总成绩[7]。因此对学生实验成绩应全面考核,实验成绩的评定可包括预习报告、操作能力、现象及数据记录、实验报告等几方面内容,每一项指标均在实验总成绩中占有比例,实验教师根据学生在各个方面的表现给出成绩,避免上述状况的出现,做到对学生的成绩评定公平合理。
4结语
学生浓厚的学习兴趣是求知的源泉,是激发思维的动力,化学实验中千变万化的实验现象使学生耳目一新,抽象的化学概念和化学规律通过化学实验变得生动直观,学生通过实验,观察与操作,亲历探索发现化学规律的过程,掌握科学的学习方法,探索化学世界的奥秘。兴趣能够激发学生学习的积极性,认真细致的观察能力是学习者的基本素养,实验现象稍纵即逝,认真观察,及时捕捉实验现象,发现实验中的变化和特征,才能得出科学的结论。在化学实验中,学生以轻松愉快的心情积极探究化学的奥秘,激发学习化学的兴趣,增强学生的自信心,提高分析问题和解决的能力,在科学实验中,培养学生终身学习的意识,化学实验能够培养学生的观察能力,化学学科从实验中发展起来,抽象的化学知识通过实验直观形象的展现出来,教师引导学生观察和描述实验现象,思考实验现象产生的原因,产生条件,发生的过程和特征。例如,“铁丝在氧气中燃烧的实验”教学,教师指导学生观察铁丝在燃烧前的颜色和状态,在氧气中燃烧时,剧烈燃烧,火星四射,并放出大量的热,燃烧后集气瓶底生成的黑色固体,实验结束后,分析探究实验现象的原因,观察伴随整个实验过程,培养学生的思维能力,实验现象直观生动,实验教学方式灵活多变,可以提高学生的思维能力。
二、利用探究性实验,培养学生的探究精神
学生通过体验实验探究的过程,培养学生实践能力,通过实验探究活动,培养学生的观察力、想象力和创造力。初三化学教师要改变教学理念,创新教学方法,提升学生严谨的科学态度,促进学生的个性形成和全面的发展,培养他们科学素养。教师精心钻研化学教材,结合学生实际,设计探究性实验,学生通过探究活动,学习化学知识,培养探究能力和创造思维能力。直观、生动的实验现象和实验结果,促进学生更深刻地思考问题,在课堂教学中,教师要引导学生积极参与探究性化学实验,依据探究的目的,选择合适的方法,设计合理的实验步骤,采用适当的方法进行实验,通过观察和比较,记录实验结果。例如,“酸碱中和反应”教学时,教师设计如下探究实验:取一支盛有少量氢氧化钠溶液的试管,向里面滴入几滴酚酞试液,让学生仔细观察实验现象;另取一支盛有少量氢氧化钠溶液的试管,向里面滴入几滴酚酞试液,再滴入盐酸溶液,让学生观察实验现象。第一个试管中溶液变成红色,第二个试管中,随着盐酸溶液的滴入红色逐渐变浅,最后消失。面对这一神奇的现象,及时提出探究的问题:“溶液变红的原因是什么?”“为什么红色会消失?”步步设问,通过实验探索和逻辑推理,化解了难点,得出结论。教师要树立探究理念,把握探究本质,将探究教学渗透在各个教学环节,发挥学生的主体性,引导学生发现问题,搜集资料,自主探究解决问题,把教学中的知识点转化为问题。探究过程中,学生运用逆向思维、求异思维、发散思维等多种思维方式,在有限时间内最大限度地获得情感体验,积累经验,建构知识,思维得到有效的训练,教师为学生打造和谐民主的课堂氛围,培养学生应用化学知识解决问题的能力,拓展丰富教材内容,让学生自主探究,感悟化学科学魅力。
三、开发课外实验,提高学生的实践能力
化学知识来源于生活,应用于生活,家庭小实验趣味性强,灵活可行,选用仪器简单,贴切学生的生活实际,是化学实验课堂教学的补充,具有独特的促进作用。探索解释生活问题,体现了化学教学的生活化目标,从生活中选择与教学内容有关的材料,设计开展生动多彩的家庭小实验,教师不仅要重视课堂实验,更要重视化学实验的课外延伸,培养学生的学习兴趣,调动学生学习化学的主动性,培养学生的观察能力及创新思维素质。实验教学实现简单化、生活化和微型化,开展绿色化学实验,引导学生关注社会,组织学生收集资料,自己设计实验方案。例如,“质量守恒定理”的实验教学,教师鼓励学生自主设计实验,依据已有的知识经验,讨论筛选出合理的实验方案进行探究,学生在实验操作中,及时调整实验方案,通过探究得到“化学反应前后各物质的质量守恒”的结论。在探究过程中,学生体验了成功的乐趣,巩固了化学知识,增强了学生动手操作的能力,提升了语言表达能力。“化肥合理施用”教学,教师发动学生到农科所访问,了解在实际农业生产中,如何合理施用化肥,减少化肥对水体和土壤的污染。“酸碱指示剂”教学,教师鼓励学生自制酸碱指示剂,从家中带来花瓣、蔬菜等植物自制酸碱指示剂,用制成的指示剂检测学校土壤的酸碱性,寻找学校花园适合种植的植物。通过家庭小实验巩固了知识,开发了智力,丰富了学生的生活,扩大了视野,培养了操作能力,培养了学生的社会责任感。例如,水污染的教学,水与人们的生产生活息息相关,教师让学生通过互联网查找有关水的资料,培养学生的节水意识,珍爱每一滴水,重视对水资源的保护,很多学生就节水和防止水污染问题提出了独到的建议,通过实验活动,增强学生的社会责任感。
四、总结