发布时间:2023-03-14 15:11:49
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化学论文2200字(一):化学分析中误差的影响因素及处理措施研究论文
摘要:化学分析是一个通过化学实验来测定某一个物质化学成分的过程,在这一过程中实验人员会利用化学仪器设备、化学试剂等进行操作,并得出最终的化学分析数据结果。化学分析中误差是常见的,本文就导致误差的影响因素,以及如何控制误差进行有效处理展开了研究。以期通过本文的研究可以给同行业者提供参考。
关键词:化学分析;误差;影响因素
0引言
化学分析是十分繁琐的,经过多个步骤的分析与计算才能得出最终的数据结果。在这一分析过程中,分析方法、试验器具、实验坏境与条件等等因素都有可能对测量结果造成影响,导致分析误差的出现。
1化学分析中的误差主要包括哪些种类
1.1过失误差
过失误差也被称为粗差,这种化学分析误差的存在是由于工作人员在化学实验与分析的过程出现失误导致的。常见的过失误差包括加错化学试剂、读错刻度或者用错实验仪器,这些都属于不规范操作,因此所产生的实验数据是无效的。过失误差通常都是由人为因素导致的,受到的人为主观因素的影响,在化学分析中这种误差是完全可以避免的。化学实验操作与分析人员只要在操作时严格按照实验规定流程与操作标准来实施,通过科学严谨的操作就可以避免这一误差的出现。
1.2系统误差
化学实验分析中的系统误差具有单向性与重复性的特点,就是在同等条件下连续多次进行反复实验测定依然会出现误差。并且这种误差不是偏高就是偏低,所出现的正负差值还具有一定的规律性,这是由于某一个固定的因素导致了实验系统出现了误差。
化学实验系统误差形成的因素主要包括方法误差、人为误差以及辅助品误差三种。其中方法误差指的是化学实驗的方法科学性不足,在化学反应的过程中,由于实验是间断性来实施的,或者实验所进行的空间不同以及指示剂选择等造成了误差的出现。人为误差指的是化学实验的过程中,由于实验人员的操作不规范或未按照标准流程来操作,导致了实验结果的数据与正确数据之间出现的偏差。辅助品的误差往往集中在容器误差、水和试剂误差两大方面,在化学实验的过程中天平、各种容器等都是十分常见的,也往往是必须品,如果实验容器的刻度不准确或者天平的砝码不准确等都有可能影响实验结果。此外,在实验中试剂和水之间的比例误差,或者受其他原因的影响而出现误差。在实际工作中,化学实验分析中的误差由于系统因素所造成的相对较少,并且这些因素是可以进行检定与校正的。
1.3随机误差
随机误差是由于某些偶然的因素所造成的,其所测定的结果会在某一个范围内进行波动,但是这种波动是无规律可循的。误差的正负、大小等都不能准确测量,每次测量出现的结果都是不同的,这一误差也往往是化学实验中不可避免的误差。
在化学实验与分析的过程中由于所处外部环境的温度、湿度差异,导致了实验结果的偏差,另外空气中的压强不同也会出现实验结果误差。这些因素具有偶然性、随机性,很难对导致误差的具体原因进行准确判断。如果需要找到其中的原因,就需要展开多次测定,从实验的数据中分析其规律,进行一些平均数测定之后,随机误差才有可能降低。但是随机误差是不可能避免的。
2面对化学分析中的误差应当如何有效处理
2.1分析实验室质量控制的措施
要减少甚至避免在化学实验中出现误差分析实验室进行质量控制是十分必要的。首先实验室工作人员应当具备专业的知识与技术,对实验所用仪器设备进行定期的检查与维护,给化学实验提供基本的物质保障。其次通过选择正确的分析方法来进行化学实验质量控制,要建立实验分析控制程序、常规质量控制技术并进行各类质量控制技术的对比。不同的应用目的应当采用不同的质量控制技术,要保证整个化学实验与分析过程都在有效的质量控制范围之内。一个给定系统对化学实验测试数据质量是有一定要的,要求其在某一个限度范围之内,这一限度简单而言就是所得数据其要达到的准确度与精密度。为了有效的达到这一要求,确保实验测试的结果达到经精准度标准,就应当进行有效的质量控制。
2.2分析实验室应有良好的质量保证
质量保证的主要目的就是要使得在实验测试过程中出现的系统误差、过失误差以及随机误差等尽可能的减少,在预期估计的范围内。化学分析质量保证的主要内容包括两大方面。其一,在取样、实验结果的计算、最总结果的分析等各个环节中都采用相关措施来减少误差,以对质量进行控制。其二,采用有效的方法对化学分析结果的质量进行检验或评价,要及时发现化学分析中存在的问题,保证化学分析结果的准确性与可靠性。化学分析的数据要具有准确度、精密度、完整性以及可比性,才能称之为可靠的结果,这样的结果也能具有一定的权威性与法律效力。
2.3加强实验室间的质量控制
实验室间的误差控制通常是第三方来完成的,这第三方是有丰富工作经验与专业技术的组织,其可以对各个实验室以及化学分析工作人员进行质量考查。这一考查可以定期组织开展,也可以采用随机抽查的形式进行,一般这项工作是由上级领导部门发放标准试样,然后再在各个实验室之间进行数据对比分析。质控样书随机考核的方式也是十分常见的,通过这一方式将实际试样考核,检查各个实验室数据之间的可比性,以及是否存在和系统误差、检查分析误差等,判定分析结果是否有效。
3结论
综上所述,在化学分析中误差是客观存在的,不能消灭的,但是应当将这一误差控制在能够允许的范围内,保证这一误差不会影响到结果的准确性。影响化学分析误差的因素是多方面的,可以从实验室质量控制、实验室质量保证以及实验间质量控制三个方面来控制化学分析误差。
化学毕业论文范文模板(二):高校实验室化学废弃物的处理方法探析论文
摘要:在高校实验室中,会产生很多化学废弃物,若不对其进行有效处理,容易造成污染环境等问题。本文简单的对高校化学实验室危险化学废弃物特点开展分析,明确其具有易爆性、易燃性等特征。并重点对高校实验室化学废弃物的处理方法进行了探究,如有机废弃液的处理方式、无机废弃液处理方式等,以期能够对高校实验室化学废物进行正确的处理,减少对环境的污染,实现对环境的良好保护,为关注此类话题的人们提供参考。
关键词:化学废弃物;有机废液;无机废液;高校实验室;处理方式
0引言
随着我国可持续发展战略实施,绿色、低碳、环保观念日益深入人心。在此背景下,为了加强对环境的保护,我国已经将实验室污染纳入到环境监管范围内,力图实现对实验室废弃物排放的有效控制。因此,在新时期,积极探索行之有效的高校实验室化学废弃物处理方法具有重要的现实意义。
1高校化学实验室危险化学废弃物特点
腐蚀性、易燃性、感染性、易爆性、反应性是高校实验室化学废弃物的主要特点。可见,其危险特性显著,若不对其进行科学处理,不仅会对生态环境造成不利影响,而且还会降低人的身体健康水平,对人的生命安全造成严重的威胁。因此,在开展化学实验时,应该明确危险化学废物的特点,采取有效措施进行处理。
2高校实验室化学废弃物的处理方法
2.1有机废液的处理方式
在此废液中,存在大量的有机溶剂,其具有较大的毒性,若是采用直接排放的方式,将会对环境造成严重的污染。针对于有机废液,其大部分是能够回收利用的。
2.1.1含苯废液的处理
此废液可回收和再利用。在对含苯废液进行处理过程中,也可借助焚烧方式进行处理。例如,可将其放置在铁器内,然后进行点燃。在此过程中,需要注意的是,为了避免火灾事故发生,应该在室外较为空旷的地方进行焚烧,并且相关处理人员应该处于上风向,对整个燃烧过程需要进行全过程监督,避免引发重大事故。
2.1.2含酚废液的处理
含酚废液主要分为高浓度废液和低浓度废液两种,浓度不同所采用的处理方法也具有差异性。针对前者而言,首先可借助乙酸丁酯萃取;其次通过氢氧化钠溶液反萃取;最后,在对其PH值进行科学合理调节的基础上,可开展重蒸馏回收与利用工作。针对于后者而言,可借助漂白粉,或者次氯酸钠,促使酚进行氧化,进而以一般有机液的方式对其进行处理。例如,将漂白粉加入含酚的废液中,可将其氧化为邻苯二醌,进而采用一般有机液处理形式。
2.2无机废液的处理方式
2.2.1含砷废液的处理
在将消石灰加入其中的基础上,开展PH值的调节,促使其在9左右,进而生成亚砷酸钙,或者生成砷酸钙,在此工序完成后需要将FeCl3加入其中,这样可生成Fe(OH)3,可实现一定的沉淀效果,从而达到消除废液中砷的目的。另外,在PH值调节环节中,若是将其调节到10以上时,其虽然不会生成Ca3(AsO3)2,但是可以将Na2S加入其中,通过反应可生成硫化物沉淀,此方式也可实现较好的处理效果。
2.2.2含汞废液的处理
在高校实验室化学废弃物中,因为汞通常是以Hg2+或Hg22+离子存,所以相对而言其毒性是比较大的。若是在某些微生物的作用下,其毒性也会随之加大。要想对含汞废液进行有效的处理,需要借助硫化物汞沉淀方式加以处理。具体而言,对其废液的PH值进行相应的调节,此过程需要使用Na2CO3,一般情况下应该调到8到9之间,确保其PH值在规定范围内后,应该将Na2S加入进去,此环节确保其用量足够,以便促使其生成HgS。与此同时,还应该加入相应的汞沉淀剂。例如,FeSO4·7H2O,进行清液排放,然后借助混凝剂对其残渣进行固化处理,为汞回收做准备,实现统一处置。
相对于无机汞而言,有机汞的废水的毒性大一些,所以应该进一步强化对其的处理。在该过程中,不仅需要加入百分之六的KMnO4水溶液,而且还应该将适量的浓硝酸加入其中,当KMnO4水溶液颜色逐渐消失后,可采取降温的措施,在其温度达到六十摄氏度以下的情况下,可将一定量的KMnO4溶液加入进去,对汞产生一定的消化作用,当生成Hg2+离子时,需采取上述措施进行处理。
2.2.3含铬废液的處理
在含铬废液中,含六价铬废液毒性最大,加大了废弃物处理难度。在实际处理过程中,最关键环节是对其毒性进行消除。其中,较为常见的方法为:将Cr6+转化为Cr(OH)3,通过此方式有助于将含六价铬废液毒性消除。重要步骤有以下几个,一是在酸性的环境中,将废铁屑、亚硫酸氢钠等还原剂加入废水中;二是在Cr6+还原为Cr3+的基础之上,可加入碱;三是开展PH值的调节工作,促使Cr(OH)3沉淀;四是进行脱水干燥处理,将其与煤粉、煤渣进行焙烧;五是对铬渣开展合理的处理,完成此环节后可进行填埋。
关键词:高职;理论实践一体化;教学改革;考核改革
理论实践一体化教学,是为了使理论与实践更好地衔接,根据职业教育培养目标的要求重新整合教学资源,通过创造一种真实和仿真的职业岗位教学情景,将实践技能和职业素养的培养贯穿于各个教学环节,将理论教学和实践教学有机融合在一起,实现理论知识传授和实践技能操作的统一。它以某种工作任务或项目为载体,在教学过程中通过师生的积极互动,在学中做,在做中学,边练边讲,练讲结合,以实际操作为主,提高学生的职业能力和综合素质。
一、高职课程教学的现状
目前高职院校教学在一定程度上仍存在重认知轻能力、重学历轻技能的现象,理论教学与实践教学分时段、分场所独立进行,造成理论教学与实践教学脱节,其弊端已突显出来。首先,学生之前所学习的理论知识由于长时间得不到应用而遗忘。其次,在理论学习阶段,课程设置、教材编排多以学科特点和知识系统性为基础,以教师的“教”为中心,造成理论知识偏深、偏难,脱离了学生的实际需要。再次,教学方式基本上以讲授为主,缺少双向互动的教学氛围,缺少真实或仿真的职场情景,不利于学生职业能力的培养。
高等职业教育培养的对象是生产、建设、管理和服务一线的技术应用型人才,学生需要掌握从事具体工作的知识和技能。理论与实践分开教学显然不能有效培养这些职业能力,现代企业和社会对技术应用型人才的职业综合素质要求越来越突出,以培养综合素质与能力为目标的高职教育,必须围绕解决职业技术领域综合性实际问题进行,因此,高职教育的课程必须打破传统做法的束缚,将学习过程、工作过程与学生的能力和发展联系起来,课程内容设置强调理论与实践相结合、知识与技能相统一,保证学生从学校平稳过渡到就业岗位,从而实现高素质技能型人才的培养目标。
二、《化学分析检验技术》课程教学存在的问题
《化学分析检验技术》是我院精细化学品生产技术专业核心课程,它是培养精细化工专业工程技术人才的整体知识结构及能力、技能结构的重要组成部分,也是后继专业课程的基础。同时该课程的内容占据了化学检验工考证内容的50%以上,并且其教学效果直接影响到专业技能和后续专业课的学习。《化学分析检验技术》课程传统的教学方式是“知识传授型”,重视理论教学,学生容易产生厌学情绪,且实验课和理论课间隔时间长,理论课和实践课教学内容与形式上都相对独立,造成理论与实验的脱节,学习效率低,基本技能训练欠缺,这与高职院校注重实践、注重技能的培养目标相悖,因此,改革传统的教学模式显得尤为迫切。
三、《化学分析检验技术》理论实践一体化教学模式改革研究
(1)理论实践一体化的课程体系重构研究。我院邀请了行业企业专家对该课程所涵盖的岗位知识和职业能力进行分析,并结合化学检验工资格证书的考试内容确定本课程的教学内容。通过将理论教学内容和实验教学内容进行整合,模拟真实的工作情景,以工作过程为指导、以七种化学分析检验技术种类为主线设计七个项目,每个项目将某种化学分析检验技术的相关理论和实践技能融合在一起。完成前七个项目后,该课程重构出的第八个项目为综合能力项目,培养学生遇到分析检验问题能独立设计实验方案并予以实施、能正确处理数据和撰写正式论文报告等综合职业岗位能力。项目设计体现了由简单到复杂、由单项能力培养到综合能力培养。
(2)具体的理论实践一体化教学过程实施。将每次课定为4个学时,在有多媒体的实验室进行教学,每次课以体现职业岗位能力的情景活动设计为载体,将理论和实践融合在一起,为学生创设了做中学、学中做的新型学习环境,将理论实践一体化应用在整个教学过程中。
(3)在教学方法上,采用了以任务驱动、工作情景设计为主体,辅以角色扮演、项目组管理分组教学等多种形式的教学方法。教学过程中采用启发式、小组讨论等多种形式的教学方式,整个教学过程贯穿了以学生为主体、讲练结合、理论实践一体化的教学模式。
四、学生成绩考核改革研究
改变了理论考核与实践环节独立考核的格局,研究出合理可行、理论实践一体化的项目考核评价方式,使评价可根据考核结果对教学效果做出正确评估,并能起到促学的作用。在考核过程中,教师要注意以下方面:(1)注重过程考核,结合学生的平时表现、课堂提问等情况进行考核。(2)学生参与考核,项目考核应由教师和学生共同对学生进行项目考核,考核学生项目完成的全过程、项目实施的成果以及其所表现的职业核心能力和关键能力。(项目考核评价的具体实施细则见上表)
通过理论实践一体化构建《化学分析检验技术》课程内容及教学过程,着重培养学生的实践动手能力,在教学过程中突出教学内容和教学方法的应用性、综合性和实践性,使课堂教学丰富起来,提高了教学质量,从而逐步实现了3个转变,即从以教师为中心如何“教给”学生,向以学生为中心如何“教会”学生转变;从以教材为中心向以技能项目为中心转变;从以课堂为中心向以实验实训室为中心转变,真正提高了学生的职业岗位综合能力。
[本文系中山市教学科研课题(课题编号:D10060)及中山火炬职业技术学院教学研究课题的研究成果之一]
(作者单位:中山火炬职业技术学院)
参考文献:
[1]张小军.高职院校实施理论实践一体化教学的思考[J].教育探索,2009,(10).
[2]吉智.高职课程的“理论实践一体化”改革与实践[J].教育与职业,2010,(9).
1研究生助教制度是高等教育发展的必然产物一个国家的科技水平和经济实力与其高等教育的发展相辅相成、互为促进。中国自改革开放以来,高等教育的教师队伍,特别是研究型大学的教师队伍结构发生了明显变化,讲师、助教的比例越来越小,同时,本科生、研究生的人数大大增加。全球科学技术水平的飞速发展使得研究型大学教师的专业学术研究压力越来越大,同时,繁重的教学任务也越来越难以承受。很多原来由讲师或刚毕业留校的助教承担的课程辅导工作被导师们交给自己的研究生来完成。但这并不是什么新生事物。19世纪末,美国哈佛大学首先创立了研究生助教制度[1],规定研究生除了要学习专业知识外,还要协助导师做好教学工作。一个多世纪以来,哈佛大学创立的研究生助教制度在高等学校教学活动中发挥了重要作用。可见,研究生助教制度是高等教育尤其是研究型大学发展的必然产物。据不完全统计,目前北京大学每学期有近千名研究生承担助教工作。在很多院系担任研究生助教工作已成为研究生的必修课。
2研究生助教制度的优势与不足除了能缓解师资力量紧张,研究生助教制度的其他主要优点是:为研究生个人今后的发展提供了机会和良好的条件;为研究生提供了重要的经济来源。不足之处主要在于研究生的执教能力有限,常常会受到来自不同方面的质疑[1]。
2.1优势研究生助教在年龄上与本科生相差不是很多,他们之间有更多的共同语言。研究生通常对自己在本科阶段学习的体会和经验还历历在目,并愿意传授给师弟师妹们;本科生通常也很愿意向研究生讨教咨询,这样就很容易在师生之间建立起融洽关系,并且对营造轻松活跃的学习氛围非常有利。研究生助教经历是对研究生进行多方面培养的一个好平台。首先他们自己要在学生与教师这两个角色中不断转换,这种转换能力的培养需要自身有很强的责任意识;其次他们要在不断学习与实践中提高自己的组织协调与管理能力、语言表达能力、交流与沟通能力以及启发与诱导能力等。这些能力都是当今社会人们能够很好生存的基本素质。另外,如果研究生立志毕业后选择教师职业,研究生助教经历则是一次很好的实习与体验的机会。研究生助教工作有助于减轻教授的教学工作负担,并缓解学校教学资源匮乏的情况。在北大化学院,研究生助教已经成为教师队伍特别是实验课指导教师队伍的骨干力量。
2.2不足作为一名教师,自身要有不断补充、逐渐更新的“一桶水”,才能给学生甘甜解渴的“一杯水”。教师必须明确教学目的,尽可能深入理解所要讲授的内容,掌握一些基本的教学方法、教学手段和教学心理学知识。对于阅历浅、经验少的研究生助教,独立指导完成本科生的基础实验课教学,不论对研究生助教本人还是课程主讲教师都不是一件容易的事情。另外,研究生助教的工作态度和表现不仅对低年级本科生的实验课教学质量、甚至对本科生学习化学的兴趣都会在一定程度上产生影响。
3研究生助教培训研究生助教工作是临时的,既是为了缓解师资缺乏,也是为了完成学业要求,这是事实。但如果只停留在这个层面上理解研究生助教制度,不论是对本科生培养还是对研究生培养,在教学质量上都会受到影响,特别是对前者的影响可能更严重。能否在时间有限的情况下,尽可能调动研究生助教的积极性、加强培训力度,尽量减少上述不足所带来的影响,一直是我们教学工作的重点和努力的方向[2]。在逐年总结提炼的过程中,我们一直在力争将助教培训的工作例行化、制度化。下面以定量化学分析基础实验课为例,做简要介绍。
3.1前期准备研究生本人递交助教申请书,经面试获批后,填写调查问卷(不署名),其目的是帮助和督促研究生思考如何做好助教工作,建立责任感。思考题的内容主要是:“你当年从定量化学分析实验课上学到了什么?对你后来的学习和课题研究有什么影响?”“对于这门实验课,你最喜欢做的事情是什么,最怕的是什么?你希望你的老师如何做,才能使你在既有压力又有兴趣的氛围中学好这门课?”“现在你作为一名实验课指导教师,你希望你的学生能从这门课中学到什么?你会以什么样的指导思想、教学方式、评分手段来面对你的学生?”“当你发现学生有畏惧心理、信心不足或其他问题时,当学生有自己的想法而不好意思表达时,你会如何做?”“你认为教师批改实验报告的认真程度是否会影响学生的学习态度?为什么?你会如何做?”等等。几乎每一位研究生助教都能认真思考并填写问卷。他们的想法对做好助教工作非常有利,同时也提出了一些需要我们今后不断探讨的问题。如针对“现在你作为一名实验课指导教师,你希望你的学生能从这门课中学到什么?你会以什么样的指导思想、教学方式、评分手段等来面对你的学生?”这个问题,研究生助教们写到:“我希望我的学生通过这门课程,能够对定量化学分析实验、乃至更为广泛意义上的化学实验有一个切实的、理性的认识,能够将与此相关的知识、技能、信息有机地串联起来,具备完全独立解决问题的能力。……公正地对待每一位同学,表扬先进,同时不放弃落后,从整体上提高学生的实验技能。教学方式还是较为倾向于上课少讲,实验过程多提问的方式。评分手段:多增加一些平时对学生操作考察的分数。”“Mind+Hand+Attitude,这是我的指导思想。……结果并不是最重要,更重要的是学生的学习态度,这是我的评分标准。”“……指导思想是一切为了学生能力的培养与提高。教学方式尽量让学生感觉轻松愉快,但必要时还是要严肃课堂气氛。轻松活跃,但对学生要求不能低。”“……最重要的还是培养一种态度,这种态度将使学生在各方面都受益匪浅。”研究生助教希望能培养学生正确的学习态度,他们自己首先要对教学工作态度端正。态度中蕴含着责任心,不同的责任心反映出不同的态度。相信研究生助教在课前对这些问题的思考会为接下来的培训、上岗实践做了思想和心理上的准备。在以后的集体培训、集体备课工作中,我们坚持对这些教学理念反复强调并督促落实。除了做好思想和心理上的初步准备,我们还要求研究生助教在集中培训前写出每一个实验的预习报告、思考题。在培训开始时抽查、讲评,并将预习报告相互传阅,互相学习。
3.2集体培训集中一周至10天(因课程学时而定)的时间,对全体研究生助教进行集中培训。以前要求助教把学生要做的实验都做一遍,如果有未知样品,还要集体做数据,求得平均值作为学生实验的“真值”。近几年,我们逐渐减少了做实验的时间,增加了对研究生助教的操作考查及集体讨论的时间。当实验现象出现异常、实验数据有些差别时,及时总结,拟定方案,分别探讨,再通过讨论统一认识。北大化学院的研究生来自全国不同的大学,在本科学习时,不同的学校对同一个具体操作或实验内容可能会有不同的要求,对同一个知识点可能会有不同的讲解。我们鼓励研究生助教提出自己的想法和观点,也鼓励他们用实验数据来验证,然后对实验原理、操作原理以及教学理念进行较深入的讨论,集思广益,达成共识。这样的讨论之后,大家都感到受益匪浅,一般讨论时间约占集中培训的20%~30%。在集体培训期间,我们还请北京大学现代教育技术中心的老师为我们做“作为实验课助教,你需要知道的一些事”的讲座。
3.3集体备课会每两周一次的集体备课会主要有两项任务:一是讨论两周教学中出现的问题,分析哪些问题会对以后的学习产生影响,是否需要在以后的课程中反复强调,以及哪些教学方案或计划需要进一步改进和完善。二是由第一次担任本课程助教的研究生对后两周的教学内容进行试讲(模拟课堂)。最初是由主讲教师事先告知某位助教何时试讲哪些内容;后来改为事先告知何时讲,而不告知具体试讲哪部分内容;现在是一律不事先通知,主讲教师根据自己的安排,临时“点将”。这样做是为了让新的研究生助教在每一次备课会前都能认真准备。试讲后,大家对每一位研究生助教试讲中的优点与不足进行讲评和讨论。集体备课会上讨论的议题不仅局限于基础知识的教学,还涉及教学方法、教学理念、教育心理学、世界观、价值观等。每一次集体备课会都是一次很好的教学准备会和研讨会。实验课开课4周后,再次请北京大学现代教育技术中心的老师为我们做“反思和分享:实验课的教学实践”的讲座,席间,有讲授者与听众的互动,有听众的专题分组讨论,有小组讨论后的代表发言;联系到自己的教学实践和体会,不论是研究生助教还是从事多年实验教学的教师都能感到有所收获。
3.4班前会每次实验课所有指导教师都必须提前半小时到岗,由主讲教师或值班教师主持班前会,提示当天教学内容的重点,提醒需着重注意的地方;然后大家进一步熟悉实验室仪器设施及药品的使用和摆放位置,并做好分发未知样品等课前准备工作。集中集体培训、集体备课会和班前会是研究生助教岗前准备的“三步曲”。我们希望研究生助教不仅仅是将既定知识传授给学生,更重要的是把他们对这门课程核心概念、思想方法、实验技能的理解传递给学生。在教学活动中,我们的努力方向和目标是尽可能地帮助学生完成好这门课程的学习,有所收获。实际上,研究生助教也能从中有所收获。大多数研究生助教的博士论文研究方向不是分析化学,这段经历不仅能通过教学实践复习和巩固过去学过的分析化学知识,而且分析化学学科的一些思维方式和实验手段对他们以后的科研工作也会有所启发和帮助。另外,他们还结交了新朋友,被学生们亲切地称为“师哥师姐”。这些都是我们期望看到的结果。
4研究生助教制度的评价机制课程结束后,主讲教师根据自己的观察了解、学生的调查问卷、实验室工作人员的意见以及本人的工作总结为研究生助教写出评语并打分。在给出学生实验课成绩之前,研究生助教是看不到学生在调查报告上对他们的评价的,学生调查报告也是不署名的,这样做是为了让学生对研究生助教的评价没有顾忌,更加客观和真实。研究生助教在个人总结中写到:“所谓教学相长,很多教给学生的东西其实也是自己需要学习的,而从学生活跃的思维和平常相处中也学到了很多,相信这些都是我将来科研、工作以及生活中的宝贵财富。”“对于定量分析实验的学生来说,我是一名教师,而我本身又是一名学生。所谓‘学’中有‘教’,‘教’中有‘学’。在‘教’与‘学’的结合中,我与学生共同进步。”“在这次实验助教过程中,我想最大的收益者是我自己,我收获了对定量分析的再次和更深入的了解,我收获了一次锻炼自己和提高自己责任感的机会,我收获了17位优秀的学生,我也收获了一次特殊的经历。”“做助教的经历让我的实验操作更加规范了。此外,我也更加注意实验记录的规范性。从自己的实验记录本上可以明显地看到,这学期结束前后,实验记录有着明显的进步。今年的助教(经历)对我今后的科研也是很有帮助的。”“有机会成为一名助教,是我的荣幸,一直以来,我就想当一名老师,助教工作无疑给我提供了很好的锻炼机会。”“责任心———定分助教工作让我更深刻地体会到这一点的重要性。……探索精神———这是我经常要给学生灌输的思想,反过来,也是我的学生在教我的东西,让我感触颇深。……组织管理能力和沟通交流能力———定分助教工作给我们提供了一个很好的平台锻炼这样一个非常重要的能力。”“经历这半年,感觉真的进步了很多。我把从实验课堂上的规范的实验操作和严谨的科学态度也逐渐融入到我的科研中,觉得科研实验的思路越来越清晰,实验过程越来越真实和可信,而这对于实验结果的分析和复查以及问题的探究都提供了有力的支持和保证。”除了自我评价,研究生助教还很诚恳地对这门课程提出了意见和建议。这反映出半年的助教经历不但培养了他们对这门课的感情,更重要的是培养了他们的责任心和主人翁的态度。这些年北大化学院定量化学分析实验课不断取得进步,是与研究生助教的努力分不开的。因此,对助教工作做得好的研究生,应该给予名誉和物质的奖励。目前我们在这方面的工作还不够完善,特别是将评价机制(监督、检查、评价)标准化,应是今后必须做的。
关键词:钢铁材料 原子光谱 分子光谱
中图分类号:TQ314 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2013)04(c)-0092-02
我国钢铁分析近况近20年来,我国钢铁分析化学工作者在钢铁分析方面作了大量工作。近几年钢铁分析方面的学术活动也相当活跃。例如,2008年中国钢研科技集团有限公司和中国金属学会联合举办了《第十四届冶金及材料分析测试学术报告会》,2010年又举办了《第十五届冶金及材料分析测试学术报告会》,报告会上宣读了大量的钢铁分析的新方法和新成果;2010年中国机械工程学会理化检验分会和上海材料研究所举办了《全国材料检测和质量控制学术会议》,与会专家探讨了材料分析和质量控制方面的难点问题。
在有关钢铁分析的著作方面,王海舟先后出版了《钢铁及合金分析》《冶金分析前沿》《铁合金分析》《冶金物料分析》等书,曹宏燕编写的《冶金材料分析技术与应用》以及应海松编写的《铁矿石取制样及物理检验》,在专著方面作了重大贡献,对钢铁分析化学方法进行总结。郑国经编著的《原子发射光谱分析技术及应用》介绍了原子光谱技术及其在冶金分析中的应用,为钢铁分析化学工作者开展具体的钢铁分析工作提供了有效的指导。
在发表的论文中,王海舟在《面向21世纪的冶金材料分析》的综述中提出复杂体系的痕量分析、冶金材料原位统计分布分析以及在线实时分析三大问题将是中国冶金分析及冶金工艺工作者需要解决的问题。
我国对冶金材料分析方法标准的制修订十分重视。我国化学分析方法有自己的特色,制定的化学分析方法标准有很好的可靠性和实用性。我国常规化学分析技术和方法和并不落后于相应的国际和国外标准,湿法化学分析优势在国际上得到认可。我国在钢铁分析方法国际标准中采用了高灵敏度、高选择性的分析体系和有效掩蔽体系,很多标准的实用性和测量的准确度、精密度优于相应的国际、国外标准,体现了我国近年来在有机试剂合成、显色剂、掩蔽剂及分析体系研究和应用的成果。近年来,我国对仪器分析方法标准的制定取得了长足的发展,现行的96个钢铁分析方法标准中有42个是2006年至2008年制定或修订的,而其中多数是仪器分析和痕量元素分析方法,原子吸收法测定各元素、红外吸收法测定碳、硫的方法已普遍应用于金属材料分析方法标准中。
2006年以来制订了ICP-AES、ICP-MS、原子荧光、辉光光谱、原位分析等测定钢铁中多元素和痕量元素分析方法标准,最近还修订或
制定了钢铁及合金中氮、氧、氢的红外和热导分析方法标准等。可以说,我国仪器分析方法标准与ISO和国外标准相比,差距正逐渐缩小,某些分析技术还处于领先地位。
本文对近20年来我国钢铁分析的研究工作作一简单介绍,希望能供广大钢铁分析工作者参考,以便使我国的钢铁分析达到更高的学术水平。
钢铁化学分析方法概述。
1 原子光谱分析
近20年来,我国钢铁分析技术发展很快,尤其是原子光谱分析的普及和应用,为准确快速测定钢铁中的多种元素提供了行之有效的方法,很多分析化学工作者在原子光谱分析方面作了研究,利用原子吸收光谱分析和发射光谱分析在测定钢铁中常量元素和微量元素,研究内容分述如下。(如图1)
1.1 电感耦合等离子体原子发射光谱法
电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)可分析的样品种类广,分析速度快,可多种元素同时测定,检出限低、准确度高,在钢铁分析中占有十分重要的地位。将钢铁样品溶解后直接用ICP-AES测定了高硅钢中硅含量。王亚朋测定了钢中La和Ce含量,张健侣采用锌作内标测定了耐热合金中的12种常量元素含量。这些方法的特点是溶样后直接测定,操作简单,快速得到分析结果。但是,由于钢铁试样的基体铁是多谱线元素,等离子体原子发射光谱法的光谱干扰和背景干扰比较严重,因此有必要采取措施减少干扰。有分析工作者采用优化仪器参数和改进仪器工作条件的方法消除干扰,如刘信义在多道ICP光谱仪的固定通道上,采用改变狭缝角度的方法扩展了硅、磷、铌和钛通道的测量范围。另一种方法是将待测元素从基体中分离出来再进行测定,避免了基体的干扰。张亚杰等采用2-乙基己基膦酸酯(P-507)树脂使微量稀土元素与钢中的基体元素铁、钛、钒和钼分离,用ICP-AES同时测定钢中La、Ce、Pr、Nd、Sm、Y和Gd7中微量稀土元素。许玉宇等采用TBP萃淋树脂或DOWEX1-X8阴离子交换树脂在盐酸介质中将基体铁与待测元素分离,然后ICP光谱法测定。
这些方法都用于消除基体干扰,提高了分析方法的灵敏度,测定钢铁中痕量元素。
1.2 电感耦合等离子体质谱法
电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)应用于痕量元素分析,对金属分析来讲是灵敏度最高的仪器,可进行多元素同时分析以及同位素分析等。聂玲清等采用ICP-MS测定了钢铁样品中的B、Al、P、Cr、Pb、Sn、Sb、As、Bi元素。为了有效补偿仪器漂移和校正基体效应,常常需要使用内标。潘玮娟等通过选择内标控制信号漂移的影响,测定了低合金钢中B、Ti、Zr、Nb、Sn、Sb、Ta、W、Pb。刘正等采用Be和Sc为内标,使钢中A1和B的测定限降低到0.00001%~0.0004%。高分辨电感耦合等离子体质谱法也得到较多应用,如聂玲清用高分辨ICP-MS测定钢中Ce含量,测定下限达0.00002%。
ICP-MS的缺点是价格昂贵,对实验室环境的要求高,而且还有诸如灵敏度漂移、有些质谱干扰和基体干扰难以消除的问题。目前拥有该仪器的钢铁企事业单位不多,相应的分析方法标准尚未建立。
1.3 原子吸收光谱法(AAS)
原子吸收光谱法具有选择性好,光谱干扰少的优点,但属于单元素分析法。在钢铁分析中用于测定多种金属元素。火焰法具有简便快速的优点,但是检出限比较高;石墨炉法检出限低,通常需要加入基体改进剂,而测定的精密度稍差。李建强采用火焰AAS测定钢及高温合金中的Co。采用石墨炉AAS测定钢中的铌和痕量Sb。这些直接测定法中,李枚枚研究了三乙醇胺及十二烷基三甲基氯化铵对钼的増感作用并用于测定合金钢中钼含量,提高火焰法的灵敏度。为了提高AAS的灵敏度与抗干扰能力,各种的预富集分离是常用方法。吕振英采用二氧化锰为载体沉淀锑,与基体铁分离,然后用火焰原子吸收光谱法进行测定。龚育采用流动注射在线萃取-火焰原子吸收光谱法测定了钢中痕量钴和镍含量。
间接原子吸收光谱法主要用于测定AAS不能直接测定或直接测定灵敏度较低的元素。陆建平采用间接法测定磷含量,方法是在盐酸介质中使磷酸根与钼酸铵形成磷钼杂多酸,用甲基异丁基甲酮萃取,然后测定磷钼杂多酸中的钼,实现间接法测定磷。
1.4 原子荧光光谱法
原子荧光光谱法(AFS)具有灵敏度高、光谱简单等优点,但是主要用于能够产生氢化物或挥发性化合物的特定元素的分析,目前已应用于痕量As、Sb、Bi、Se、Te、Ge等11种氢化物发生元素的测定。
王海明采用氢化物发生-原子荧光光谱法测定钢铁及合金材料中痕量砷和铋,研究了用硫代氨基脲-抗坏血酸及磷酸作干扰抑制剂消除大量基体元素的干扰。郭德济采用氢化物-非色散原子荧光法同时测定钢铁中痕量硒和碲。胡均国采用双道氢化物非色散原子荧光仪分析了钢铁中As、Sb、Sn、Pb、Bi。
1.5 火花源原子发射光谱分析
火花源原子发射光谱法在钢铁分析中是传统分析方法,已有几十年的历史。它具有操作简单、测定速度快、不需要经过制样直接分析等特点,特别适合钢厂的快速分析。宋祖峰用火花源原子发射光谱法进行钢中微量钙和硼的炉前分析。火花激发直读光谱可用于钢中酸溶铝和全铝的检测,孙晓波将化学计量学的人工神经网络方法用于直读光谱分析,测定了中低合金钢中酸溶铝含量;郑建华利用脉冲分布分析法测定酸溶铝原理,测定了低合金钢中酸溶铝和全铝含量。目前火花源原子发射光谱已得到普遍应用,在现场分析、移动检测、工艺控制、成品分析等炼钢工业各个环节中起着重要作用。但是该方法对样品形状和尺寸要求较高,尤其是对不规则和尺寸细小的样品检测起来比较困难,分析结果还受到冷却时被分析元素分凝的影响。
2 分子光谱法
2.1 分光光度法
分光光度法是钢铁化学分析中重要的传统分析手段,许多经典的标准方法都采用分光光度法。近年来,由于具有良好分析特性的显色剂的方法研究和应用,使得光度法的灵敏度和选择性有了显著提高。
李厦采用高碘酸钾氧化法,锰可以在瞬间氧化成紫红色七价锰,再光度法测定。与标准方法的过硫酸铵氧化光度法和高氯酸氧化亚铁滴定法相比,该法是目前锰的光度法测定中显色最快的。傅家琨在硫酸介质中,使磷(砷)钼杂多酸与孔雀绿形成吸光度稳定的离子缔合物,利用该显色体系可以实现钢铁中磷、砷的联合测定。杨道兴将低合金钢和纯铁试样经酸分解后,以酒石酸钠作掩蔽铁,加丁二酮肟与镍生成丁二酮肟镍沉淀,用三氯甲烷萃取,再用稀盐酸反萃取。然后在氨性介质中,以碘为氧化剂,镍与丁二酮肟生成红色配合物,光度法测定镍。该法与丁二酮肟直接光度法测定镍相比,可达到的检出限更低。文莫龙利用加热发色测锰后的部分溶液,加显色剂DPC实现铬的联合测定,解决了退色比色法不稳定的问题,可同时测定锰和铬含量,简化了操作。郭峰在有聚乙烯醇存在时,使六价钼与罗丹明、硫氰酸盐形成三元配合物,该配合物灵敏度高,稳定性好。在表面活性剂存在下,苯基荧光酮(PF)与很多元素的显色反应都有较高的灵敏度,邱利平采用等吸收点法-K系数法进行钼和锡的同时测定,具有较好的测定效果。关于钢铁中钛含量的测定研究的人较多,张进才用N-BPHA(钽试剂)萃取钛,在反萃取钛后用二安替比林甲烷光度法测定;他还研究Ti、Ca共存下与茜素红(ARS)的显色反应条件,采用甲基异丁酮萃取分离Fe,测定纯铁、普钢等试样中小于0.01%的Ti;但是这两种方法都使用了萃取剂。
我国在化学分析方法方面具有传统优势,例如硝酸铵氧化滴定法测定高含量锰、Zn-EDTA掩蔽CAS光度法测定铝、硫氰酸盐-盐酸氯丙嗪萃取光度法测定痕量钨等,都是具有我国特色的优秀分析方法。由于显色剂、掩蔽剂等试剂的发展,该方面的研究也越来越成熟,缺点是此类方法不如仪器方法操作简单。
2.2 红外吸收光谱法
红外吸收光谱法用于测定钢铁中的碳和硫,目前已得到普遍应用。国外、国内冶金行业,都制定了一系列相应的检测标准方法,目前的研究重点是进一步改进仪器和方法的灵敏度。
3 结语
近20年我国钢铁分析研究工作取得了巨大进步,从传统的“湿法分析”为主转变为以“湿法分析”为基础、仪器分析为重点的局面,各种现代分析仪器普遍应用于炉前分析和成品分析,在线分析和离线分析,过程控制和品质控制等方面,在钢铁生产和贸易中发挥着重要作用。事实上,我国大型钢铁企事业单位,例如,北京钢铁研究总院、上海宝山钢铁公司和武汉钢铁公司等企业的分析实验室,以及国家质检系统的金属材料重点实验室,例如,常熟金属材料实验室,其冶金分析技术和装备已达到国际上等同的水平。由钢研总院、攀钢钢研院、首钢研究院、鞍钢钢研所、上钢五厂等七个大型钢铁企事业单位联合攻关,根据我国冶金生产中超纯冶炼的工艺要求,以及合金材料在执行国际先进材料标准时对痕量成分的检测要求,建立了钢铁、合金中21种痕量元素31个分析方法。这些方法在灵敏度、测定下限和测定精度等方面达到了目前国际钢铁分析的先进水平。随着钢铁研究的日趋深入及生产工艺的飞速发展,将对钢铁分析提出越来越高的要求,尤其是复杂体系的痕量元素分析、自动分析仪器的研制和应用、在线实时控制分析仪研究等领域,将是钢铁分析行业重点发展的方向。
参考文献
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本学科前身是以原水文地质及工程地质省部级重点学科(我国第一批(1981年)具有博士、硕士授予权的学科点)为依托,在地质资源与地质工程一级学科下增设的。
本学科一直是“211”建设重点学科群之一。近年来以环境污染水文地质研究、地下水资源开发与生态环境保护等为主要特色,在地下水资源与环境这一地球科学优先发展领域,保持着自己的学科优势。
本学科教师承担着许多地下水学科的前沿课题,大部分来源于国家自然科学基金或省部级纵向攻关项目,同时也涉及到长江三峡工程、南水北调工程、华北平原水资源开发、清江水电站工程、金沙江溪洛渡水电工程等国家重点工程的生产课题,年均科研经费过千万。研究领域涵盖地下水中物质与能量循环规律及其生态环境效应,水-岩相互作用机理,土壤水分和盐分迁移机制、地下水监测、模拟与评价技术、地下水环境修复与污染防治技术、以及地下水有关的地质灾害防治技术、环境同位素测试技术等。许多研究成果处于国内领先或国际先进水平。近几年获得国家科技进步三等奖、省部级一等奖各1项、省部级二、三等奖二十多项。出版专著三十余部,在核心期刊近百篇,并有四十余篇论文进入三大检索系统。
主要实验室:水土环境修复验室、渗流模拟实验室、水化学分析测试实验室、地下水模拟与3S技术应用实验室。
毕业生就业方向:大专院校、科研院所、国家有关部委的职能部门(如国土、水利、电力、交通、环境)和各系统(部门)的研究所、设计院等。
“国家优秀自费留学生奖学金”从2003年设立并试点评选至2004年,进行了两届,共有299名优秀自费留学生获奖。该奖项已经成为祖国关爱自费留学生的知名品牌,受到国内外权威媒体和有关人士的关注和广泛赞誉。
广大自费留学生是国家宝贵的人才资源,为了进一步加大对获奖自费生的宣传,加强在外自费留学人员与本刊的联系,本刊从2006年第1期开始,用一定的篇幅,定期向广大读者介绍部分获奖者。
巍永强,2004年获奖者,留学瑞典。纳米尺度的半导体低维结构以及对应的新型信息器件是目前国际研究的热点之一。同时,光纤通信中的关键光电子器件是在最小色散和损耗衰减区域的波长为1.3微米或1.55微米发射的激光二极管,工作在高数据流和长距离传输的数据通讯网上。由于其巨大的潜在市场,使得各科技发达国家争相在此领域投入大量的科研力量进行研究开发。巍永强所参加的课题主要为通过基于GaAs衬底的新型增益介质材料,即低维半导体异质结构的GalnNAs量子阱和InGaAs量子点的研究,从而实现1.3微米工作波长的激光器。该项目GaAs基上长波长激光器已经取得很大进展,器件综合指标为世界最好水平之一,并正处于初期商业运作模式中。
巍永强说“此次的国家优秀自费留学生评选,让我长时间的感动于来自祖国对于我们海外学子的深切关怀。这是我人生旅途中收到的最珍贵的一份礼物。我将铭记祖国给予我的这份殊荣,把此奖励化为今后前进的动力,为日后多种形式报效祖国继续奋力前行。”
李新军,2004年获奖者,留学瑞典。于2001年1月到瑞典Karoliska医学院生物科学院留学,并注册为博士研究生。研究方向为分子流行病学。就学期间在Blood等高等级国际学术杂志上发表科研论文52篇,其中,第一作者的论文8篇。
研究成果主要有:1、通过研究肿瘤的遗传效应,得到的结论为,所有的肿瘤都具有遗传影响。2、肺癌、肾癌虽然环境因素至关重要,但是,隐性遗传也存在于这两种肿瘤之中,这对于更进一步的基因研究和基因治疗等有重要作用。3、人类在早期的生活习惯、环境因素对今后生命中的肿瘤发生有重要意义。4、对所有肿瘤进行环境和遗传效应的研究,对于肿瘤的临床诊断,更进一步深入的基因研究提供了重要依据。
李新军说:“将来学成回国,不仅在医学科学研究方面对国家有所贡献,同时还要把国外在医学科研管理、人才培养、实验室管理和运行方面的经验介绍到国内,运用到我们自己的医学科学研究领域,为我国的医学科学研究贡献力量。”
沈怿,2003年获奖者,留学日本。2004年9月获日本东京工业大学博士学位,2004年10月就职于日本BAS株式会社,现从事电化学分析仪器的技术与研究应用工作。荣获2003年国家优秀自费留学生奖学金。
沈怿在攻读硕士和博士课程期间,在有机电解合成领域主要进行了如下研究:以最大产率132%实现了省资源、省能源的成对电解合成法;实现了含氟有机化合物的高效电催化合成及甲氧基化合物的合成;开发了作为医药品中间体的多环杂环化合物高效率、高选择性的新合成路径,揭示了指向绿色化学的有机合成的可能性;研制了运用超音波技术的高选择性高产率的新型电解合成法;在BAS工作期间完成了含钌催化剂的低电位葡萄糖传感器的开发,并积极参与和江苏江分电化学分析仪器公司的旋转环盘电极测定仪的合作研发,江苏江分电化学分析仪器公司生产的该仪器现已通过日本技术鉴定,2005年12月份投放日本市场,目前为止以第一作者在中外学术杂志上7篇。
董博鸣,2003年获奖者,留学日本。2001年4月,考入日本东北大学加龄医学研究所攻读博士课程。2005年3月获得日本东北大学医学博士学位。
主要从事关于小型肺腺癌CT影像与术后生存率关系及其机理的研究(博士论文)及应用oligonucleotide micro array技术,普查、探索与肺癌发生发展相关基因的研究(通过该研究获得2003年度日中医学协会提供的在日华人研究资助)。已在中国、日本及北美等杂志上多篇。
目前在美国国立卫生研究院心,肺,血液研究所作博士后研究工作。
宋天,2003年获奖者,留学日本,主要研究课题是画像压缩算法,以低消耗电力集成电路的设计。宋天说:“我获得这个奖学金是在我毕业之际,作为一个自费留学生来说,能够在最后一年拿到这第一届奖学金感到很激动。我想这是我们国家已经看到了我们这些身在海外的学子们学习的艰辛,应该把它看作是一个开端,我希望今后会有各种各样的奖学金用以资助那些自费留学生们。”
宋天还说:“现在我任教于日本的德岛大学,做教学和研究工作。在过去的2年时间里,作为一个教育工作者来说,我的经验还很浅,还处于不断学习积累的阶段。去年我随‘留日博士专家团’参加了支援中国西部建设的活动,在这次活动中,我们走访了西部的几所大学,做了报告,和很多专家教授作了各种形式的交流。通过这次活动,让我深切地感到我们国家发展还很不平衡,很多地区还急需各种各样的人才。同时,也感到国内的发展虽然很快,但是在一些尖端的技术领域里面迫切需要取得突破,在这些方面我们这些身在海外的人是能够以各种形式为国家做出贡献的。在现在的工作中我也在积极探索如何能以各种方式加强同国内的合作,我想这对增进中日两国的大学合作,优势互补,共同提高研究水平一定会有积极作用。”
曲来叶,2003年获奖者,留学日本。2000年在东北林业大学植物学专业毕业,理学硕士。2001年4月进入北海道大学环境资源学专业,攻读博士学位,曾获国际木本植物根的生理动态学会颁发的年轻科学家旅行奖(Young Scientist TravelAward)。
主要从事日本落叶松林碳循环及生理生态学的研究。从日本落叶松对环境因子――光、温度、肥料等的反应,尤其是根生长的生长模式以及土壤中不同成分对土壤碳循环的影响和作用进行探讨,明确了土壤微生物与土壤呼吸的季节变化关系,为植树造林,环境保护以及森林资源管理提供了基本的参考数据。博士期间在国际期刊5篇(有2篇被SCI收录),正在国际期刊投稿中的论文4篇。
王岳,2003年获奖者,留学日本。2004年3月,获东京大学医学博士学位,之后在东京大学附属医院消化内科,从事博士后研究,2004年12月至今在美国国立卫生研究院,从事丙型肝炎分子病毒生理研究。
王岳在东京大学医学部承担过日本国国家医学研究课题:日本文部省家族性扩张性心肌病及肥厚性心肌病研究计划,即肝炎向肝硬化,肝癌发展的分子机理、21世纪先端医学研究-肝癌发病的基因预测诊断指针的探索研究,以及日本文部省未来个体化医疗概念的分子基因依据的探索研究。并多次担任东京大学医学部4年级学生的研究见习教官,还是消化内科低年次博士的研究指导者。
在日6年间,他参加了20余次国际大型学术会议并在国际权威杂志上发表及共同发表学术论文十数篇。
王岳说:“作为祖国改革开放以后培养成长的年轻人,我一直告诫自己:在海外,我就是新一代中国人的代表,要积极向上、聪明睿智、豁达大度、眼光开阔。目前,全世界的眼光都在关注着中国。我们在深感自豪的同时,更希望以自己的所学报效祖国。”
关键词:化学工程与工艺 基础实验训练
中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)09(c)-0240-01
本文以无机及分析化学实验为例,浅谈化工专业学好该实验的重要性及无机及分析化学实验教学中的几点建议。
基础实验训练除加强物理实验、电子实验、计算机、金工实习等基础外,无机化学、分析化学、有机化学、物理化学、化工原理、专业实验是重点[1]。其中,无机及分析化学是由原无机化学和分析化学统合而成的一门基础化学课程,也是化工专业学生必修的第一门化学基础课。通过本课程的学习,使学生掌握化学反应的基本原理、原子结构的基本理论、元素化学的基本知识、误差的基本概念和化学分析的基本技能。由于无机及分析化学是第一门化学基础课,为学生进一步学习化学相关基础课和专业课打下基础,所以这门课程以对后续基础化学和专业化学课程的学习起着至关重要的作用。由于化学是以实验为主的学科,所以与之相应的实验课无机及分析化学实验,是加强该课程实践性教学环节的一门主要课程。通过实验,可以加深学生对无机及分析化学基本理论的理解。
无机及分析化学实验,使学生在学习一些典型的化学分析法实验的基础上,正确地、熟练地掌握无机及分析化学实验的基本操作技能;认真观察现象进而分析判断、逻辑推理、作出结论的能力;初步学会处理实验数据及正确表达分析结果的方法;正确设计实验(选择实验方法、实验条件、实验仪器和试剂等)解决实际问题的能力;通过查阅手册、工具书及其它信息源获得信息的能力;培养他们实事求是的、严谨的科学作风,认真、细致、整洁的科学习惯,并锻炼学生独立从事科学实验的能力,为学习后续课程和将来从事实际工作打下良好的基础。总之,无机及分析化学实验对化工专业学生实践能力的培养是非常重要的。
在无机及分析化学实验的教学中,培养学生实事求是的科学态度、勤俭节约的优良作风、勇于开拓的创新意识,应始终贯穿整个基础实验教学过程中。
为了培养学生实事求是的科学态度,要求学生准备一个实验预习报告,用于实验课前预习。预习的内容包括实验目的、实验原理、实验步骤、实验数据及记录。让学生在实验课前对实验做到胸有成竹,清楚为什么要做这个实验,理解相应的实验原理,清楚实验步骤,知道在实验过程中需要记录哪些数据,不至于在实验过程中手忙脚乱。在实验过程中,要求学生将实验数据记录在预习报告本子上,实验结束后,将实验报告本子拿给实验老师看。实验老师主要看实验结果记录的是否正确,误差大小,并签字。要求学生在写实验报告时,将预习报告本上的实验数据记录贴到实验报告册上,以保证数据的真实性,以达到培养他们实事求是的科学态度。同时,在实验过程中要求学生认真观察实验现象,做好记录,认真分析实验结果,从而培养他们实事求是的科学态度。
在实验教学过程中,注重培养学生勤俭节约的优良作风。在第一次实验课上,要求学生在实验过程中节约用水,节约试剂。在无机及分析化学实验教学过程中,通常采用微型实验,除了勤俭节约、降低实验成本之外,还有一个重要的目的就是尽量减少污染物排放,使学生具有环保意识。微型化学实验是指用尽可能少的化学试剂获得比较明白清晰的反应结果和化学信息的一种新型实验方法[2]。在实验过程中,在不影响实验结果的前提下,将实验工具书上的试剂量变为原来的一半或者更少,以达到节约试剂的目的。将一些价格昂贵的试剂,在实验准备过程中配制成溶度较稀的溶液,如在生理盐水中氯化钠含量的测定实验过程中,将AgNO3的浓度配制为0.05mol/L。在上述实验过程中,要求学生在润洗滴定管时,润洗液的量为5mL。在一些制备和提纯实验中,要求学生将产品称量完回收到指定的容器中,有些药品可以重复利用,如氯化钠的提纯实验。
化学实验是在理论指导下的实践过程,在这一过程中,允许有不同的观点、方法、手段,甚至有不同的结论,应提倡创新,鼓励探索,培养学生分析问题,解决问题的能力,为创新知识和创新能力的培养创造良好的氛围[3]。在实验课教学过程中,多设置一些问题,引导学生独立思考。在课后,要求学生认真写实验报告册,并对自己的实验结果进行分析,同时要求他们通过查阅工具书、文献资料等手段按时完成思考题。为了提高学生的创新能力,使实验室对学生开放。开放实验室使学生的创新能力培养延伸到课后。课堂内已经培养了学生的独立思考能力和创造性思维能力,使他们能从不同的角度分析问题,同时学生的科研能力也日趋成熟。开放实验室,主要是让学生利用业余时间到实验室去验证自己的想法,准备毕业论文。学生可以自己想课堂,自行设计出切实可行的实验方案。老师起到辅助的作用,帮助他们分析实验成败的原因,指出他们实验方案的可行部分,鼓励他们要有勇气面对失败,锻炼学生的意志,训练其缜密的思维能力。
总之,无机及分析化学实验对化工专业学生实践能力的培养起着关键的作用,希望在教学中得到高度重视。
参考文献
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Laser Spectroscopy
Vol.2,4th Edition
2009
Hardcover
ISBN 9783540749523
W 德姆特勒德著
自1960年第一台激光器问世以来的近50年中,激光光谱学一直是研究领域的重点,并且在科学、医药以及技术的许多方面取得显著进展,得到越来越多的应用。激光光谱学的发展部份地得力于新的实验技术。这些新技术的出现,激发了激光在化学、生物、医药、大气研究、材料科学、计量学、光通讯网络以及许多其它工业领域的应用。
为了让读者了解这些新发展,新版书中增加了很多新内容,譬如:外腔倍频,稳定的连续参量振荡器,可调的窄带紫外光源,更灵敏的检测技术,可调的飞秒或次飞秒激光器,原子或分子激发的控制,能与飞秒激光器同步的频率梳,相干的物质波,以及在化学分析、医药诊断、工程中更多的应用实例。此外,对一些章节的内容如非线性光谱学、离子阱、超短激光脉冲、以及激光光谱的新发展等作了较大改进和扩充。新增的50张插图展示了最新的开发和研究结果。这些新内容需要在第三版《激光光谱学》中增加很多页面,因此著者决定将第四版的《激光光谱学》分为两卷。第一卷主要论述激光光谱学的基础。第二卷介绍了激光光谱学的各种实验技术及应用。新技术及新实验装置包括:用光梳直接测量光波的绝对频率和脉冲;可见飞秒激光高次谐波的阿秒时间分辨率;飞秒非共线光参放大器,以及用它来高速测量激发分子的快速动态过程,它也是详细研究一些重要过程如眼视网膜的视觉过程,或叶绿素分子中的光合成过程的基本工具。
本书共10章:1.激光的多普勒极限吸收光谱和荧光光谱;2.非线性光谱;3.激光喇曼光谱;4.分子束的激光光谱;5.光泵和双共振技术;6.时间分辨激光光谱;7.相干光谱;8.碰撞过程的激光光谱;9.激光光谱的新发展;10.激光光谱学的应用。每一章的末尾有练习题。书的末尾有习题答案、参考文献及主题索引。
著者任职于德国凯泽斯劳滕大学(Universitt Kaiserslautern)物理系。目前他的教学及研究的兴趣包括:实验物理学,激光光谱,原子、分子和光子,分子物理学。他曾撰写数十部著作。
本书填补了前沿研究论文与基本原理和基本实验技术之间的空白。适合于想深入了解激光光谱学的物理学家及化学家阅读;也可作为研究生的教科书。凡是学过原子物理、分子物理、电动力学和光学的学生都能阅读本书。
刘克玲,退休研究员
(中国科学院过程工程研究所)