无机化学在化工上的应用篇1
0引言
实验对化学的重要性不言而喻，通过开展化学实验工作，学生能够获得对化学的感性认识，强化自身对化学问题的理解能力与思考能力。无机化学是高等院校的基础课，实验教学是无机化学教学工作的主要内容。今天，大学无机化学实验教学依然存有较多的不足之处，严重阻碍了教学工作的进步与发展。
1大学无机化学实验教学存在的问题
1.1学生缺乏自主实验时间
一些本科院校的无机化学实验教学存在着学生自主实验时间匮乏的问题。部分化学教师过于重视对实验内容的讲授，花费了大量的时间来讲述实验内容，由于自主实验时间的缺乏，学生难以通过实践来强化理论知识。应当看到，脱离了实验的理论是难以发挥应有作用的。如果教师无法保障学生的自主实验时间，则不仅会导致学生无法提升动手能力、强化对化学理论的理解，还可能致使学生丧失对大学无机化学实验的兴趣。
1.2设备仪器数量与质量存在不足
足量、优质的实验设备是保障无机化学实验质量的核心因素之一。纵观我国高等院校的大学无机化学实验教学状况，可以看到，大多数”“985”、“211”重点高校拥有较优秀的实验设备条件，而非重点本科院校的无机化学实验设备无论是数量还是质量都得不到有力的保障。大多数本科院校的无机化学实验所用的设备仪器数量与质量存在着严重的不足，几个学生共用一台实验设备的现象比比皆是，这挫伤了学生对无机化学实验的兴趣，同时也不利于无机化学实验教学质量的提升。
由于无机化学实验设备条件的落后，学生难以获取广阔的实验空间，无法及时地了解化学实验设备的主要功能以及基本结构，从而无法增强自身的实验动手能力。相关调查研究表明，非重点本科院校的无机化学实验教学进展缓慢，设备条件的落后致使大部分学生无法通过实验教学来提高自身解决实际问题的能力，难以培养开拓创新的精神。
1.3教师的综合素质不达标
教师在教育工作中占主导地位，肩负“传道、授业、解惑”的重要职责。大学无机化学实验教学工作要求教师具备丰富的专业知识与实验设计经验，能够将复杂的问题简单化，用通俗易懂的语言向学生阐述高深的理论。目前，部分高校无机化学教师的综合素质不达标，表现为专业技能不过关、不注重主动学习、在课上不重视与学生的互动，照本宣科地开展无机化学实验教学工作。
许多学生在做无机化学实验的过程中会产生各式各样的疑惑，而部分教师采用“放羊式”的教学方法，在讲授完实验技巧与要点后便置学生于不顾，不主动地为学生答疑解惑，导致学生满腹疑惑而无所解，心中问题不断地累加，最终致使学生认为自己不适合学习无机化学、不适合做无机化学实验。结合心理学理论可知，个体自信心的崩塌是引发相关心理问题的重要原因之一，如果学生丧失对无机化学实验学习的信心，则必然难以在实验中投入充足的精力，这将显著降低无机化学实验教学的效果，对学生的实验学习产生负面影响，甚至降低学生其他课程的成绩。
2如何开展大学无机化学实验教学的改革工作
2.1提升教师的综合素质
某种意义上，大学无机化学教师的综合素质决定了无机化学实验教学工作的质量。因此，必须要着眼于提升无机化学教师的综合素质。高校应当提高无机化学教师的入职门槛，一般情况下，可以适当提升对无机化学教师应聘者的学历要求，如此能在一定程度上保障无机化学教师的质量。高校应当努力做好对无机化学教师的培训工作，定期组织针对无机化学教师的专业能力与实验技能培训活动。
大学无机化学实验教学工作需要实验技能扎实、经验丰富的教师，所以学校应当要求教师不断地提高实验技能。高校内部可以成立无机化学讨论组，教师遇到实验上的困惑时可与讨论组成员进行讨论，发挥集体的智慧，尽快地解决相关难题。大学无机化学实验教学的一般包含了较多的课本内容，所以教师在实验课开始前应当做好备课工作，明确实验对设备、药品以及人员操作的要求。在开展具有一定风险的化学实验工作前，教师应当充分利用专业知识以制定合理的应急处理预案，最大程度保障学生与实验设备的安全。
与学生的沟通能力是教师综合素质的重要组成成分，当前，许多无机化学教师忽视了与学生在实验课上的交流，让学生完全自主地进行实验，这种教学方法的弊端是显而易见的，容易造成学生自信心与学习积极性的下降。因此，教师应当重视与学生的沟通，做好对学生实验的巡视工作，换句话讲，教师应当多在实验室中走动，动态地了解学生的实验情况，鼓励学生不懂便问，或向自身提问，或与同学展开讨论。在解答学生问题的过程中要照顾大学生的心理，不能采用打?羰健⑴?判式的语气与学生对话。
2.2升级实验教学方式
大学无机化学实验的教学工作讲究循序渐进，逐渐强化学生的实验技能。教师应当合理地设置教学目标，教学进度的安排要考虑到大学生对新知识的接受能力，不能急于求成。无机化学教师应当做好教学方法的改革工作、不断地优化教学方式。当前，部分无机化学教师的教学方式存在着缺陷，上文提及部分教师采用“放羊式”的教学方法，导致学生的自主实验时间严重不足。现代教育学理论认为，提升教学质量的关键在于激发学生的学习兴趣，所以关于教学方式的优化工作要紧紧围绕于如何激发学生的学习兴趣，促使学生更加轻松地学习实验知识、掌握实验技巧等问题展开。
当前，情境教学法与小组合作学习法的成效较为显著，大量事实证明，上述教学方法能够较为有效地提升无机化学实验教学的质量。以小组合作学习法为例，教师可以在实验教学中设置一道问题，将学生分为若干个小组，要求学生在小组内进行讨论。学生们合作探讨问题，能够更加深入地了解实验知识、熟悉实验技巧。
2.3保障实验设备的质量与数量、优化实验教材设计
高校应当投入足够充足的资金以添置优质、先进的实验设备，充分满足无机化学实验教学对实验设备的要求。应当定期组织专业人员对设备进行检修，防止设备故障对实验造成不便或引发安全事故。此外，教材编写人员应当对无机化学实验教材进行优化设计，教材中应当设置更多的对无机化学实验基本技能与基础知识的介绍，例如对气体试剂、固体试剂、液体试剂等试剂的取用方法，力求让学生掌握扎实的实验基本技能。
无机化学在化工上的应用篇2
作者：史锐张晓丽吴品昌单位：辽宁中医药大学
内容涉及浓度计算、结构理论、热力学初步等等，涵盖了多个化学学科知识，但像结构理论等知识主要以描述性介绍为主。这种浅、全，但内容繁多的内容很难符合现代教学要求，也不符合现代化医药人才培养的要求。内容与实用性联系较少。内容中对知识在医药学上的应用介绍较少，与实际应用联系较少。如缓冲溶液中只介绍简单的浓度计算方法，而在医药学上常用的溶液介绍非常少。（3）课程内容对不同专业无明显区别，授课无侧重点。因此需对课程内容进行调整，力求少而精。因不同专业的服务方向不同，对所学课程要求也不同，而课程的设置与教学质量直接影响学生对后续课程的学习效果，影响对学生整体目标的培养质量。因此《无机化学》怎样适应于不同专业的人才培养目标，怎样实施教学，是无机化学教学工作者们探讨和研究的时代命题。结合教学实践经验，提出以下构想。构建面向不同专业以无机化学为核心的课程体系本校无机化学教研室承担全校药学相关专业、护理学等多个专业的教学任务。并根据临床医学专业的课程设计需要，拟增加无机化学和现代无机化学课程作为临床医学相关专业的公共选修课，为其后续课程学习提供良好的铺垫，并为今后的科研工作起到引领作用。
因不同专业的服务方向不同，对所学课程要求也不同。因此，根据本校各专业培养目标的要求，构建以无机化学为核心的“1条主线和3个分支”课程体系，以适应全校不同专业对无机化学教学的需要。“1条主线”包括无机化学和现代无机化学2门课程，分别适用于药学和临床专业本科生必修和选修，体现无机化学对于药学和临床医学教学和科研的引导作用“；3个分支”包括无机化学（护理学专用）、基础化学和医用化学基础（中专护士专用），以加强非临床专业学生对本专业相关无机化学知识的学习。（1）核心课程《无机化学》是研究无机物的组成、结构、性质、变化规律的科学，重点阐述物质结构基础（原子结构、分子结构、晶体结构等）、元素周期律、化学基本定律、气体、热力学基础、动力学基础、酸碱理论、电解质溶液、氧化还原反应、配合物等。通过掌握该课程的基本理论、知识和技能将为医药学各学科的学习奠定基础，有利于将来的实际工作。无机化学是药学相关专业的必修课程，也是计划新开的临床专业公共选修课，但不同的专业对无机化学教学有不同的要求，药学专业学习重点为化学相关理论及药物制备合成相关知识；临床专业学习重点为后续有机化学和生物化学课程学习做铺垫，以及元素性质和其前沿应用的知识。因此，在上述专业的《无机化学》的教学过程中，我们将始终坚持突出专业特色、满足专业需求、体现专业水平的原则，分别制定不同的教学大纲、实验教学大纲和实验指导。（2）《现代无机化学》是药学和临床医学专业学生在掌握了无机化学及相关专业知识之后学习的一门计划新开选修课，其内容概括地总结无机化学中常用的经典理论成果，使学生有效地掌握理论工具，让学生运用所学理论知识指导对无机化学领域最新知识的学习和掌握，了解现代无机化学的主要研究方向、研究方法、应用及其发展趋势，培养学生把握无机化学学科前沿的能力及其在药学和临床医学的应用，为后续课程学习及今后从事相关研究工作打下坚实的基础。（3）《无机化学》（护理学专用）是护理学专业学生学习无机化学在护理学相关方面应用的一门专业选修课，它重点研究酸碱理论、电解质溶液、氧化还原反应、配合物等理论及相关技能，对今后从事相关工作提供重要的理论支持和技术指导。（4）《基础化学》是非临床医学专业计划开设的一门公共选修课，简述无机化学四大平衡理论、有机化合物的结构性质以及光谱分析、薄层层析、电化学分析等仪器分析的原理和方法。为其专业课的学习以及今后从事相关研究工作打下坚实的基础。（5）《医用化学基础》（中专护士专用）是研究无机物和有机物的组成、结构、性质、变化规律的科学，概括阐述化学相关知识以及化学技能在护士专业的重要应用。对护士专业今后工作具有重要的指导意义。整合新课程体系的教学内容课程教学内容的调整与整合非常必要，整合后在以下几个方面体现出特色。（1）满足学科综合化的发展趋势。无机化学学科与其它学科日益交叉、渗透、融合，学科领域不断扩展，从内容看，实用化和综合化趋势日益明显。只有对传统教学内容进行整合，并增开现代无机化学选修课，才能跟上形势的变化，做到与时俱进。（2）提高授课效率。目前教学要求与教学时数之间的矛盾突出，其中教学内容重复和衔接不畅是主要原因之一。整合后，精炼、流畅的教学内容可以有效提高授课效率，减缓缩课时与增内容之间的矛盾。（3）通过无机化学课程教学内容和方法的整合与改革，不仅提高实验教学仪器、设备的利用率，减少实验教学的重复建设，有效利用资源，缓解扩大招生与教学投入不足的矛盾，而且提高实验教学质量，培养学生科学思维、应用知识和创新能力。
探索创新性无机化学实验教学改革在原有无机化学实验教学改革成果基础上，通过实验手段的改革，教材内容的更新及实验考试方式的改革，对无机化学实验教学体系进行探索性的改革。（1）改革教学手段、更新教学内容：教学内容跟踪学科领域前沿发展变化动态，将新知识和新技术及时吸收融合到实验教学中，使学生了解学科发展动向，熟悉和掌握学科前沿的理论知识和操作技能。实验教学按基础（验证）实验、综合实验、设计探索性实验3个层次展开。并按照改革要求，编写新的实验教学大纲和实验指导。（2）改革考试方法和内容：改革单纯操作性实验考试模式。实验考试内容上实行老师指导下的学生自主选题，以小组为单位进行实验和论文撰写，以个人为单位进行论文答辩和技术考核，根据考试成绩和平时成绩对学生进行评分，提高学生学习的积极性和主动性。（3）开辟无机化学实验第二课堂：定期举行无机化学学术讲座和文献读书报告会；提倡药学专业本科生参加教师的研究课题和实验室开放项目，撰写综述和论文等方法进一步充实无机化学实验教学内涵，促进本科生创新思维和科研能力的发展。随着高校教改形势向纵深发展，中医药专业无机化学课程体系和教学内容的改革势在必行，但教学改革是一项长期而复杂的系统工程，必须积极而慎重地进行，并在实践中进一步完善。逐步加强无机化学在高等化学教育中的基础和母体地位，提高教学质量，为培养符合时展的中医药人才奠定基础。
无机化学在化工上的应用篇3
［关键词］无机及分析化学；能源化学工程；模块化；教学改革
当前，大多数工科专业将无机化学和分析化学的课程内容进行重新组合，形成无机及分析化学。通过系统地学习和掌握化学的基本概念、基本理论以及化学基础知识，培养学生对化学的兴趣和解决化学问题的能力。无机及分析化学中的化学热力学、化学动力学、物质结构、四大平衡理论是要求必须掌握的。这些基本理论和知识在能源化学中的应用是很基础的东西，能为后续专业课程的学习奠定良好的化学基础。[1]我们所开设的新专业能源化学工程，主要研究方向为：能源清洁转化、煤化工、环境催化、绿色合成、环境化工。它以化工的理论与技术为应用基础，围绕新能源利用与化学转化，实现能源利用和可持续发展。重视与提高课堂教学质量和推动无机及分析化学实验在培养学生动手能力与实验创新能力方面起着重要作用，是无机及分析化学课程改革必须直面的棘手问题。因此，进行模块化优化无机及分析化学教学内容、多方面激发学生学习无机化学的兴趣、充分利用现代多媒体技术革新教学方法、培养学生的知识运用能力、有效提高无机及分析化学课程教学质量，可以满足社会及区域经济的发展对人才的需求和素质教育的要求。
一、模块化优化无机及分析化学教学内容
所谓课程模块，描述的是围绕特定主题或内容的教学活动的组合，或是一个内容上及时间上自成一体、带学分、可检测、具有限定内容的教学单元，它可以由不同的教学活动组合而成。模块化教学强调理论教学、实践、练习、研讨的同步式一体化的教与学，强调在专业教学过程中，把理论、实践等环节紧密结合。基于以上课程模块化的考虑，将无机化学和分析化学两门课程的教学内容进行模块化教学（见表1）。由于将无机化学和分析化学的课程内容打乱后进行重新组合，导致概念和知识点多，各章节之间存在较强的独立性。[2]因此，要合理安排大一第一学期的教学内容，这样有助于学生转变思维方式和学习方法。
二、多方面激发学生学习无机及分析化学的兴趣
兴趣是最好的老师，良好的学习兴趣是主动学习的原动力。要学好无机及分析化学，激发学生的兴趣至关重要。[3]在绪论教学过程中，要做好本课程的介绍及发展前景和学生学习心理方面的工作，在无机化学教学中建立好教师、学生和教材三者之间的相互关系。第一，在绪论课上介绍无机和分析化学发展过程及发展前景，让学生认识到学习本课程的重要性，以达到激发学生学习兴趣的目的；接着主要介绍无机及分析化学的作用及学习方法和相关考核办法。第二，阐明化学与人类生活密切相关的环境、能源、材料以及人类社会生活中的热点问题，以此为载体深入浅出地介绍化学与人类生活、社会发展的关系。第三，在专业导论课上强调无机及分析化学是能源化工类相关专业的基础课，能为以后的专业课学习和将来从事工作奠定基础。第四，通过新生认知见习，让学生在参观相关无机化工企业中获得感性认识；在平时的课堂教学中，利用一些贴近生活的例子解答知识疑惑，激发学生的学习兴趣。第五，建立合作学习小组，布置课后课题作业，利用网络资源学习无机及分析化学，查找相关资料完成课程论文作业。
三、充分利用现代多媒体技术革新教学方法
在无机及分析化学教学中，利用现代多媒体技术革新教学方法能提高教学效果。要面对的教学问题有：课前制作精美的多媒体课件，发挥多媒体课件的优势；主讲教师课堂讲授“动”与“静”结合，活跃课堂气氛；不可彻底忽略传统的板书；进行多媒体技术与传统教学技术相结合，有效提高课堂教学效果。[4]第一，使用多媒体技术教学可以模拟化学反应历程，让学生清晰地看到原子或分子的拆分及重新组合的过程，化抽象概念变为具体事物，这样可以加深学生对化学概念的理解。如，Flas制作了各种类型分子杂化轨道（sp，sp2，sp3，dsp2等）的形成过程。第二，采用多媒体教学手段展示教学重点、难点，实现人机对话，有助于学生理解和记忆课本内容。第三，进行多媒体教学时，应以学生为主体，但教师依然是教学活动的组织者和引导者。
四、培养学生知识的运用能力
通过学校组织学生参加各类化工学科竞赛活动是调动能源化学工程专业学生对无机及分析化学基础课程兴趣的重要举措。[5]第一，积极组织学生参加广西各类化学实验技能竞赛，坚持开展部级、省部级大学生创新创业实验项目。第二，为了鼓励和培养大学生创新能力，学院组织学生参加化工年会化工论文竞赛。第三，开放实验室，鼓励学生积极参与到开放实验室的研究课题；设立创新实验基金，由学生自由申请，对实验取得阶段性成果的学生给予创新基金资助。此外，改革无机化学教学方法，必须将传统的验证性实验转变为新型的探究性实验，通过探究性实验培养学生的创新能力。在导师的指导下，学生在设计实验方案中能够开发智力、培养良好的实验素养，锻炼自学能力。
五、适应能源化工专业要求方面的改革
能源化学工程专业是一个综合性、实践性很强的专业，在理论教学上要求学生掌握能源化学工程基础理论和相关技能。在实践教学上，应明确教学过程中的内容重点和难点，尤其是热力学方面的内容应该重点详细讲解，使学生更好地理解能源转化及利用过程中的一般规律，为低碳环保使用能源奠定基础。我们针对实践性很强的能源化学工程专业，依据其专业的特点实施校内实训和校外实习相结合，使课程实验、课程设计、毕业设计、社会实践活动等环节能为培养具备高素质的能源化学工程专业人才服务。此外，我们还完善校内实验实训和校外实习基地的建设，向企业提供人才培养方案，共同建设与加强人才培养方案中的实践性教学环节。在实践评价体系的建设中，收集专家评价、教师评价、实习接收单位评价、系（分院）自评、学生评价等信息，做到以评促建。
六、结论
本文针对我校能源化学工程专业开设的无机及分析化学课程，在优化教学内容、激发学生兴趣、利用各种教学方法、培养学生能力以及适应专业要求方面对教学环节进行了总结和探究。加强基础理论知识教学使学生具备扎实的实践技能，进一步培养学生的创新能力，提高教学质量，能为培养能源化学工程专业创新型人才奠定基础。
［参考文献］
［1］韩洪晶，杨金保，刘淑，等.能源化学工程专业本科生创新能力培养体系的建立与实践［J］.教育教学论坛，2013（15）:228-229.
［2］孟广波，毕孝国，付洪亮.能源化学工程专业优化实践教学体系研究［J］.中国电力教育，2014（3）:145-146.
［3］朱清，李成胜，张征林．无机及分析化学教学改革初探［J］．化工时刊，2013（4）：49-50．
［4］芮光伟，蒋珍菊，岳松．无机及分析化学课程教学改革与实践［J］．高等教育研究，2007（3）:75-76.
无机化学在化工上的应用篇4
一、数字化资源在建筑工程施工专业应用中存在的问题
1.数字化资源应用意识缺乏。理论上来讲，数字化资源在建筑工程施工专业中的建设与利用会促进我国职业院校的人才培养以及教学模式、方法和内容的创新。然而，由于有关数字化资源方面的研究较少，所以其在建筑工程施工专业应用中存在许多问题，如数字化资源建设不均衡，缺乏职业院校的特色；缺乏对数字化资源的理解和认识，无法形成正确的认识，所以实际的应用中会出现各种问题等等，这直接制约着建筑工程施工专业教学质量和学生实际动手能力的提高。而最为关键的一个问题就是：中职院校专业缺乏数字化资源应用意识。因此，中职院校建筑工程专业无法在教学的过程中合理借助机遇数字化资源的信息化教学手段来提高专业教学的质量和效率，无论是数字化资源的含义还是具体的应用流程等均没有形成正确的概念。
2.机制建设不健全。由于中职建筑工程施工专业的人员缺乏数字化资源建设及利用的观念和意识，所以他们无法及时制定健全的机制来规划和布置教学安排，具体主要表现为数字化资源建设标准不一、无法实现共享、信息孤岛以及重复性建设等问题，这直接影响了中职院校教学的质量。为了更好地发挥数字化资源的积极作用，中职建筑工程施工专业需要从认识数字化建设入手，不断健全教学机制。另外，数字化资源建设机制不健全还表现在校内工作的推广以及组织机构的设置等方面，如无法有效地调动优秀教师工作的积极性，很少中职建筑工程施工专业的骨干教师愿意自主投入到数字化资源的建设与利用中。
3.优质资源数量严重匮乏。目前，大部分中职院校均在校园内搭建了良好的网络以及教学管理平台，有的甚至还购买了大量的数字化资源，所以从“量”的角度而言，中职建筑工程施工专业的数字化资源已经满足当前教育对其提出的要求和标准，但是这些资源与实际的教学需求存在矛盾，无法实现合理的搭配，脱节问题严重。这主要是由于当前众多的数字化资源中的优质资源有限，无法满足课堂教学活动的需求。
二、数字化资源在建筑工程施工专业应用中存在的解决策略
1.加强数字化资源应用意识的培养力度。正所谓：“磨刀不误砍柴工。”要想在中职建筑工程施工专业中更好地开展数字化资源建设和利用，就必须要先梳理正确的数字化资源应用意识和观念，加强应用意识的培养力度，从而使中职建筑工程施工专业方面的领导形成正确的数字化资源意识和观念。而就具体的手段而言，中职建筑工程施工专业可以设立专门的数字化资源建设队伍和组织结构，或者成立专门的数字化资源管理委员会，并制定相应的管理方案和应用标准，由专业方面的领导来带头实施，并要做好数字换资源建设和应用的监督、管理以及考核方面的工作，从而确保数字化资源建设与应用观念深入学校每个职员的心中。
2.健全数字化资源建设与应用机制。首先，在专业中培养数字化资源管理队伍，加强信息化人才的培养力度，如可以定期对建筑工程施工专业的管理人员进行数字化资源建设与管理方面知识的培训，不断提高中职建筑工程施工专业信息化管理人员的管理水平以及应用能力。其次，加强教师在数字化资源建设与应用方面的培训力度。系统化的培训体系是确保其在中职建筑工程施工专业中应用的保障。专业领导人需要结合专业教学资源以及实际的教学情况来开展与数字化资源建设和应用有关的课程培训，如信息技术、虚拟试训工具以及课件制作软件等等。另外，还要建立健全中职建筑工程施工专业教师实施机制及信息技术能力标准；完善教师终身学习机制，从而推动学生积极运用现代化信息手段来学习和积累数字化资源方面的教学内容。
3.提高数字化资源应用水平。ppt是中职建筑工程施工专业教学中常用的一种教学工具，这虽然在一定程度上使学生直观的感受到教学的知识，深化对于建筑工程施工方面知识的理解和认识。然而，这并不是意味着ppt教学则是没有缺点的，是可以应用于各种教学情况的，其实际上也需要满足一定的应用条件。比如在教师讲解建筑工程施工方面的复杂结构或者比较抽象的知识和原理的时候，如果专业教师单纯的依靠ppt播放图片或者视频等电子化资源，则无法将所要讲解的知识阐述清楚，学生理解起来也会非常困难。据可靠资料统计，当前中职院校中大部分教师大都仅能够应用浅层次的数字化资源，而无法借助数字化教学资源来构建建筑工程施工专业方向的优质课程。尤其是针对复杂的三维建筑模型以及虚拟仿真实训系统等，该方面的专业教师更是少之又少。因此，必须要在专业学习的过程中提高数字化资源应用的水平，促使教学能力的不断提升。
数字化教学资源建设是一个系统化的工程，为了确保建设的顺利进行，需要在数字化资源建设之出就做好详细的评估标准以及体系研究，并制定正确的评估标准，尤其是在经费投入、人才队伍、精品课程、基础设施、综合管理、信息资源以及仿真系统等方面做好监督和评价，并将所得结果反馈到中职建筑工程施工专业考核的一项内容。另外，学校还需要定期在校内开展信息技术课件大赛等信息类活动，以促进数字化在学校中的建立。
无机化学在化工上的应用篇5
绿色化学又称绿色技术、环境无害化学、环境友好化学、清洁化学。绿色化学即是用化学及其它技术和方法去减少或消除那些对人类健康、社区安全、生态环境有害的原料、催化剂、溶剂、试剂、产物、副产物等的使用和产生。
化学可以粗略地看作是研究从一种物质向另一种物质转化的科学。传统的化学虽然可以得到人类需要的新物质，但是在许多场合中却既未有效地利用资源，又产生大量排放物，造成严重的环境污染。绿色化学则是更高层次的化学，它的主要特点是“原子经济性”，即在获得物质的转化过程中充分利用每个原料原子，实现“零排放”，因此既可以充分利用资源，又不产生污染。传统化学向绿色化学的转变可以看作是化学从“粗放型”向“集约型”的转变。绿色化学可以变废为宝，可使经济效益大幅度提高。绿色化学已在全世界兴起，它对我国这样新兴的发展中国家更是一个难得的机遇。
一、采用无毒、无害并可循环使用的新物料
1.原料选择
工业化的发展为人类提供了许多新物料，它们在不断改善人类物质生活的同时，也带来大量生活废物，使人类的生活环境迅速恶化。为了既不降低人类的生活水平，又不破坏环境，我们必须研制并采用对环境无毒无害又可循环使用的新物料。
以塑料为例，据统计，到1989年美国在包装上使用的塑料就超过55.43亿kg（20世纪90年代数量进一步上升），打开包装后即被抛弃，这些塑料废物破坏环境是我们面临的一大问题：掩埋它们将永久留在土地里中；焚烧它们会放出剧毒。
我国也大量使用塑料包装，而且在农村还广泛地使用塑料大棚和地膜，造成的“白色污染”也越来越严重。解决这个问题的根本出路在于研制可以自然分解或生物降解的新型塑料，目前国际上已有一些成功的方法，例如：光降解塑料和生物降解塑料。前者已经投入生产。光生物双降解塑料研究是我国“八五”科技攻关的一个重大项目，已取得一些进展。
2.溶剂的选择
大量的与化学制造相关的污染问题不仅来源于原料和产品，而且源自在其制造过程中使用的物质。最常见的是在反应介质，分离和配方中所用的溶剂。在传统的有机反应中，有机溶剂是最常用的反应介质，这主要是因为它们能较好地溶解有机化合物。但有机溶剂的毒性和难以回收又使之成为对环境有害的因素。因此，在无溶剂存在下进行的有机反应，用水作反应介质，以及超临界流体作反应介质或萃取溶剂将成为发展洁净合成的重要途径。
固相反应
固相化学反应实际上是在无溶剂化作用的新颖化学环境下进行的反应，有时可比溶液反应更为有效并达到更好的选择性。它是避免使用挥发性溶剂的一个研究动向。
以水为溶剂的反应
由于大多数有机化合物在水中的溶解性差，而且许多试剂在水中会分解，因此一般避免用水作反应介质。但水作为反应溶剂有其独特的优越性，因为水是地球上自然丰度最高的“溶剂”，价廉、无毒、不危害环境。此外水溶剂特有的疏水效用对一些重要有机转化是十分有益的，有时可提高反应速率和选择性，更何况生命体内的化学反应大多是在水中进行的。水相有机合成在有机金属类反应，水相Lewis酸催化的反应现都已取得较大进展。因此在某些有机化学反应中，开发利用以水作溶剂是大有可为的。
超临界流体作为有机溶剂
超临界流体是指超临界温度及超临界压力下的流体，是一种介于气态与液态之间的流体。在无毒无害溶剂的研究中，最活跃的研究项目是开发超临界流体（SCF），特别是超临界Co2作溶剂。超临界Co2是指温度和压力在其临界点（31.10℃，7477.79Kpa）以上的Co2流体。它通常具有流体的密度，因而有常规常态溶剂的溶解度；在相同条件下，它又具有气体的粘度，因而又具有很高的传质速度。而且，由于具有很大的可压缩性，流体的密度，溶剂溶解度和粘度等性能可由压力和温度的变化来调节。其最大优点是无毒、不可燃、价廉等。
3.催化剂的选择
许多传统的有机反应用到酸、碱液体催化剂。如烃类的烷基化反应一般使用氢氟酸、硫酸、三氯化铝等液体酸做催化剂，这些液体酸催化剂的共同缺点是：对设备腐蚀严重，对人身危害和产生废渣污染环境。为了保护环境，多年来人们从分子筛、杂多酸、超强酸等新催化材料入手，大力开发固体酸做为烷基催化剂。其中采用新型分子筛催化剂的乙苯液相烃化技术较为成熟，这种催化剂选择性高，乙苯收率超过99.6%，而且催化剂寿命长。
二、化学反应的绿色化
为了节约资源和减少污染，合成效率成了当今合成方法学研究中关注的焦点。合成效率包括两方面，一是选择性（化学、区域、非对映体和对映体选择性），另一个就是原子经济性，即原料分子中究竟有百分之几的原子转化为产物，理想的原子经济反应是原料分子中的原子百分之百的转变为产物，不产生副产物或废弃物，实现废物的“零排放”。为此，化学化工工作者在设计合成路线时，要减少“中转”、增加“直快”、“特快”，更加经济合理地利用原料分子中的每一个原子，减少中间产物的形成，少用或不用保护基或离去基，避免副产物或废弃物的产生。实现原子经济反应的有效手段很多，在些不作赘述。
三、生物技术的应用
生物科学是当代科学的前沿。生物技术是世界范围内新技术革命的重要组成部分，生物化工是21世纪最具有发展潜力的产业之一，它将成为创造巨大社会财富的重要产业体系。采用生物技术已在能源、采油、采矿、肥料、农药、蛋白质、聚合物、表面活性剂、催化剂、基本有机化工原料、精细化学品的制造等方面得到广泛应用。从发展绿色化学的角度出发，它最大的特点和魅力就在节约能源和易于实现无污染生产而且可以实现用一般化工技术难以实现的化工过程，其产品常常又具有特殊性能。因此，生物技术的研究和应用倍受青睐。
无机化学在化工上的应用篇6
【关键词】固化剂；结合料；稳定材料
土壤固化剂是由多种无机和有机材料配制而成，在常温下与土壤混合后通过一系列物理化学反应，胶结土粒、填充土壤空隙、将松散土体变成致密的胶结材料，从而大大改善土壤的强度、耐久性等工程性质的新型环保工程材料[1]。
1土壤固化剂的发展历史
自从1824年水泥问世后，水泥在改良土壤加固上得到了广泛的应用。在长期的工程实践中，不良地质改良加固，仅采用石灰、水泥等传统不良地质改良加固材料存在着明显的不足，不能满足工程建设发展的各种需要，人们始探索更加适用于不良地质改良加固的新材料、新工艺[2]。九十年代新的土壤固化剂问世，并作为一种新型土壤加固材料在一些发达国家得到广泛应用。除了用于加固道路基层、底基层和面层以外，还可运用于路基处理、地质灾害防治、水利水电工程防渗堵漏、油田灌浆、沼气池等领域[3-4]。
2土壤固化剂的种类
土壤固化剂按其外观形态分为两种：粉体土壤固化剂和液体土壤固化剂。按照主要化学成份可以分为4种：无机类、有机类、有机无机复合类和生物酶类[5]。
2.1无机类土壤固化剂
无机类土壤固化剂一般为粉末状，以水泥、石灰、粉煤灰以及矿渣等作为主固剂，硫酸盐类、各种酸类、其它无机盐及少量的表而活性剂等作为激发剂复合配制而成。这类固化剂加固土，主要是靠其自身的水解、水化及其水化产物与土壤颗粒之间的化学反应产物一起增加土的强度。
2.2有机类土壤固化剂
有机类土壤固化剂多为液体状，目前有水玻璃类、环氧树脂、高分子材料和离子类。此类固化剂一般通过离子交换原理或材料本身聚合加固土壤。通过离子交换作用的固化剂，能将土壤水分中的电荷与土壤颗粒电荷充分交换，并发生化学离子交换反应，减少土壤毛细管、土壤空隙以及表而张力所引起的吸水作用，使经过处理的土壤由“亲水性”变成“憎水性”，经机械反复的整平、振动、夯实等作用，使土壤高度密实，形成一种新的土壤结构。
2.3有机无机复合类土壤固化剂
有机无机复合类土壤固化剂，此类固化剂是将无机材料和有机材料进行复合配制而成，综合利用无机材料和有机材料各自的特性，对土壤进行改性；这既避免了使用无机材料干缩大、易开裂、水稳性差的缺点，又充分利用了有机材料的优势，从而实现对土壤的有效改性，使其能够符合工程应用技术条件的要求。
2.4生物酶类土壤固化剂
生物酶类土壤固化剂，此类固化剂是由有机物质发酵而成，属蛋白质多酶基产品，为液体状。按一定比例配制成水溶液洒入到土壤中，通过生物酶素的催化作用，经外力挤压密实后，能使土壤粒子之间粘合性增强，形成牢固的不渗透性结构。
3国内外研究现状和发展动态
土壤固化剂作为一门学科于20世纪50年代开始兴起，70年代以来，以美国和日本为代表的一些国家开始基于工程建设和环境保护的角度对土壤固化剂进行研究，固化材料逐渐从固态变成液态，从单一走向综合开发；固化土类型也从普通黏土逐渐开始扩充到膨胀土、红泥土等其他特殊土体；研究手段也在不断更新，从电化学的角度过渡到逐渐形成的土壤加固学[6]。Kweishr研究了用水泥、粉煤灰和一种产自日本的化学物质加固土体[7]。Bobrowski研究出一种离子类固化剂来加固软基土[8]。Zalihe绍了用C级粉煤灰处理塞浦路斯广泛分布的膨胀土，效果显著，并探讨了其离子交换的作用原理[9]。nalbantoglu等利用橄榄树经过提取橄榄油或深加工之后的物质，经燃烧后，将其灰烬作为一种土壤固化剂来改善膨胀土的失水收缩和遇水膨胀的特性。
20世纪80年代，国内有关单位开始引进国外土壤固化剂技术，在吸收国外经验的基础上，针对我国土壤性质，开始了土壤固化剂的研究工作。迄今为止，先后有多家科研院所和大专院校对土壤固化剂进行了研究，并取得了一系列研究成果。梁文泉等[10]采用特殊的二氧化硅、活性铝、铁等组成的无机材料研制出一种较普通硅酸盐水泥轻的水硬性胶凝材料――Ga新型土壤固化剂。侯浩波等[11]曾报道由武汉大学科技人员研制的HaS土壤固化剂。黄新等[12]将工业废石膏与水泥进行混合，形成一种新的CG固化剂。尚路等[13]以广西桂中、桂西南等地的膨胀土为工程背景，研制出新型CHF土壤固化剂，它是一种黏稠液体，经水稀释与黏土混合压实后，通过离子交换原理改变黏土颗粒双电层结构，能永久地将土壤的亲水性变为憎水性，同时使土易于压实，形成强度较高、结构稳定的整体板块，土壤的自由膨胀率可以降低40%左右，从而可以应用于路面基层的改造和路床处理。
参考文献：
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无机化学在化工上的应用篇7
关键词：无纸化考试优越性局限性未来发展
随着计算机网络技术的飞速发展，计算机应用日益普及，计算机在经济与社会发展中的地位日益凸显。社会信息化程度提高，社会对当代大学生计算机技能的要求越来越高。考试是教学活动中的一个重要环节，是教学的指挥棒，引领着教师的教学方法和学生的学习方向，它用来检查考生掌握所学知识的情况。由于考试的题型和模式不断改进，传统的考试模式已不能满足现有的考试需求。随之诞生了网络无纸化考试系统，利用计算机考试平台可以极大地方便考试，考试结束后，可由评分系统直接评分，更加方便了教师的阅卷，既可提高阅卷的准确度，又可加快阅卷速度。
一、无纸化考试的定义及其优越性
（一）无纸化考试的定义。所谓无纸化考试，是指利用计算机存储试题、组卷、考试和阅卷评分的一种新型考试手段。考试的主要使用工具不再是传统的纸和笔，而是以电脑为代表的各种考试终端，是随着现代计算机与通信技术发展而出现的一种新型考试模式。无纸化考试又被称为“新型的考试方式”、“绿色考试”、“机辅考试”或“机考”。
信息化时代，无纸化考试是一种新突破，是对传统的纸质考试的全新突破，是科技进步的重要体现。此种考试模式不仅节约了大量人力、物力和财力，而且节约了大量纸张，试题随机抽取的方式将作弊机会降到最低，确保考试的公正性和客观性，将极大地促进人们教育观念的转变和教学质量的提高。无纸化考试是计算机发展的必然结果，是运用现代科学技术的一种发展趋势，是我国高校工作的一项重大改革，是考试方式改革的方向。
（二）无纸化考试的优越性。无纸化考试是传统考试的延伸，它可以利用网络的无限广阔空间，随时随地地对学生进行考试。数据库技术的利用，大大简化了传统考试的过程，借用计算机进行标准化考试，极大地减轻了出题者、考试者和阅卷者的劳动负担，也减少了由于人为因素造成的错误。
无纸化考试具有强大的生命力和显著优势，主要体现在：能实现考试的现代化；能保证考试的科学性；能全面考核学生的能力；能节省大量人力和考务费用；能强化考试的正面反拨效应；考试后信息反馈迅速及时，等等。
1.考试过程防作弊发生，方便快捷。学生一人一机，虽然所有考生同时做同一份试卷，但是他们的试卷看起来并不完全相同，都会有相对比例的不一致，因为系统在抽取试卷时随机地打乱了试题顺序，相邻的两个考生之间难以作弊，可避免学生互相抄袭等作弊现象。
2.考试系统客观公正，提高了考试的信度和效度。由于试题的随机性，同一时间、同一地点为不同的学生抽取的试题不相同，这样考试作弊机会则降到最低，试卷更真实地反映了学生的真实水平，保证了考试的公平性，进而更进一步提高了学生学习的积极性。实现教考分离，使考试更科学，更有利于考核教师的教学质量和教学效果。同时，采用无纸化考试，评分过程由计算机完成，教师无权干预，从而避免部分学生企图通过不正当手段蒙混过关的现象，提高了考试的可信度。
3.阅卷评分速度快，准确性高。无纸化考试模式提供机器阅卷功能，营造一个公开、公平、公正的考试环境。采用无纸化考试，不仅阅卷、评分、成绩统计可以在很短的时间内完成，而且减轻了教师在阅卷方面的工作量。阅卷是一项繁重的脑力和体力劳动，无纸化考试使教师从繁重的出题、阅卷中得到解脱，从而迅速组织教学研究，极大地提高了教学效率。
4.减少了书面制卷的很多环节和人力。无纸化考试较常规考试节约了考试成本，降低劳动强度。传统的考试要求教师出卷、给出参考答案和评分标准，然后印制、封装，考试结束后阅卷、登分、分析试卷。一次考试需要多个部门共同协作，同时考试的成功建立在熟练的考务人员稳定组织的基础上，需要耗费大量的人力、物力和财力。无纸化考试统一由考试系统完成，大大提高工作效率，而且此方法有利于学生试卷的管理与保存。
5.提高已有设备的利用率。采用无纸化考试，只需借助现成的教学设备，无需投入任何成本，不仅提高了设备的利用率，而且为学校节省了大量教学开支。
6.有利于提高学生的综合素质和教师的计算机操作能力。无纸化考试对教师的计算机操作能力有较高要求，教师必须熟悉并掌握计算机技术，此外还要有专业的软、硬件维护人员与专业教师通力合作，在做好日常题库和考试环境的维护工作的同时，建立、健全各种应急措施与预案，及时处理各种突发事件。另外，无纸化考试也可提高学生学习计算机的积极性，增加上机的机会。
7.促进校园网、机房等硬软件设施的建设。为实施无纸化考试，学校必须加大对校园网、机房等硬软件设施的投入，进一步优化学校的教学环境，并及时处理各种突发事件，提升学校的办学品位。
8.考试系统稳定性好。无纸化考试系统不受停电、计算机死机等意外情况的干扰，排除意外故障后，可继续考试，考生已用考试时间及已做过的试题均不受影响。
二、无纸化考试存在的局限性
无纸化考试是基于计算机网络下的新型考试，已投入使用的有教育部的“全国计算机等级考试”、劳动与社会保障部“计算机信息高新技术考试”，还有市面上的协会或计算机公司开发的林林总总的考试系统。试题中包括文本、语音、视频等交互信息。无纸化考试是近几年才出现的新生事物，通过广泛应用的过程，呈现出局限性。
（一）高额的设备投入。实现无纸化网络考试需要投入大量资金购买应用软件等相应设备。由于经济发展不平衡，很多地区无力批量购置设备，同时电脑行业的发展快更新快，部分学校无法承担这些经费的投入。对于经济不发达的地方院校，往往只配置单独的一两间机房，甚至有些学校只有几部电脑还不能上网，这样的考试电脑相对于考生来说根本就是僧多粥少，并且多数无纸化考试系统要以网络为平台构建，这无疑增加了实现难度。
（二）熟悉的技术维护人员。无纸化考试系统的开发者必须是专业技术人员，不是任何人都能胜任；无纸化考试需要一个稳定的网络系统和庞大的题库做支持，更需要技术娴熟的技术人员做好软硬件的日常维护和更新。随着软件的进步，现在考试系统中考试管理与数据库管理开发倾向模块化，电脑维护人员和课程专业教师工作分离便于管理。
（三）信息技术普及程度不够。目前中国广大地区信息技术还没有得到全面普及。开展无纸化考试，教师能熟练操作电脑，学生也要有初步的电脑操作能力，这样限制了无纸化考试的进一步推广。所以，要实现无纸化考试，还必须进一步普及计算机技术教育，提高人的素质。
（四）主观题无法进行机器阅卷。无纸化考试无法实现主观题的自动批卷，必须另外组织笔试。因为无纸化网络考试系统是电脑组卷，电脑阅卷，所以存储在题库里面的题大都是客观题，电脑不能对答案不唯一的主观题进行阅卷，还需要人工阅卷，这给教师带来很多不便，这就成为无纸化考试系统的缺憾，致使很多主观题目不能在系统上实施。
（五）环境限制。在期末考试中，几乎不能做到让所有考生同时进入考场同时答题，往往都要分成许多批次进行，这无疑会拉长考试的“战线”，如果考试内容相同，则对先参加考试的考生就非常不公平。因此，这种情况就只能借助考试内容的多样化尽量平衡“公平性”。
（六）前期准备工作量过大。为了不因为上述原因导致考试缺乏公平性，就要让考试系统灵活组卷，生成若干套试卷，考试时随机抽取。虽然当前的考试系统多数都具备自动组卷的功能，但给前期准备带来了很大工作量，必须花大量精力建立题库，选择合适的内容，录入题库，费时费力。
三、无纸化考试系统必须具备的基本条件
（一）软硬件支持。一个好的无纸化考试系统，要求界面友好、简单、使用方便、易操作、耐用，随机抽取试题知识点分布较合理，整个软件设计应趋于“傻瓜化”，使一般有计算机运用知识的人，操作起来觉得比较容易，为考生提供良好的无纸化考试使用工具。答题的全过程均在计算机上，考试时所应用的工具只有键盘和鼠标。随着高等教育的发展，各高等学校用于计算机教育的设备投入在不断增加，所以，无纸化考试所需的硬件环境是可以保障的。
（二）题库建设。试题库建设是无纸化考试的一个基本条件。大型试题库建设，应从知识点分布状态、题型、难易程度、题目表达方式等方面考虑，确保计算机随机抽题对每个考生来说都是合理的，难易程度都是一样的，同时要求试题库题量大、知识点覆盖广、随机抽取试题知识点不应有重复。试题库应不断更新与补充，使试题库具有良好的备用状态，为无纸化考试提供有力保障。
（三）管理人员素质。无纸化考试管理人员的素质是高要求的。管理人员必须具备计算机知识，能够处理无纸化考试过程中出现的异常问题，能够正确解决学生提出的问题，同时要求具备一般管理人员所具有的考试管理素质，讲原则、负责任地处理好无纸化考试实施过程中所出现的问题，确保考试顺利进行。
（四）规章制度的完善。建立无纸化考试规章制度需符合无纸化考试的特点，既包含传统考试的一般性特点，又要有无纸化考试的特殊性，如对监考人员素质的要求、考场环境的要求、考场纪律的要求、考试数据的回收等，必须有一套完善的、科学的规章制度，为无纸化考试提供有据可循、可操作的考试规程。
四、推广无纸化考试的意义
随着时代的进步、信息化步伐的加快、计算机在各行各业各个领域的深入，考试形态必然逐步迈向自动化，无纸化考试日益显示其自主性、实践性、网络型。随着各种考试系统软件的推出，考试组织、参考变得越来越轻松，使考试变得更公正公平，适应现代终身体制教育的需要。
（一）计算机多媒体网络技术的进步，带来传统教育思想的变革，教学、考核的改革核心理念是一切为促进学生的发展。无纸化考试促进师生教与学、改善课程设计，有利于学生主体意识的培养，有利于学生个性成长。
（二）无纸化考试要求教师转变观念，即要摆脱挣脱传统考试的枷锁。对同一门课程教师可以围绕教学大纲开展个性化教育，教学以理论和实践相结合，这是教育理念的提升和评价观念的解放；教师参与题库建设和开发相关软件，可锻炼教师能力，提高教师队伍的业务素质。
（三）无纸化考试依托计算机网络，同时促进学校包括校园网、机房等软硬件设施的建设，提高教育从业者计算机操作能力，这为进一步优化学校教学环境，提升学校的办学品位提供了保障。无纸化考试不仅是进军数字化校园的桥头堡，而且是提升教育形态，保持教学实践处在教育前列的保证。
五、无纸化考试的发展和未来
基于计算机网络环境下的无纸化考试是对考试模式进行的重大改革尝试，实现了考试的自动化和无纸化，这种模式随着计算机技术的发展和网络的普及被更广泛应用。目前受电脑技术的限制，在无纸化考试的内容上，要求用大量的客观题、操作题替代主观题，不能完全取代传统的笔试，当前这两种考试要有机结合，综合考评，优势互补，充分发挥它们的作用。随着计算机软硬件的不断发展，特别是多媒体技术的应用，这一考试方式将日趋成熟。
无纸化考试能够确保考试的客观性、公正性、实时性，具有节约考试资源、规范考试管理、方便考试应考等传统考试不可替代的优势。为教学提供了正确导向，强化了学生应用能力的训练，对培养应用型人才大有裨益，是贯彻落实科学发展观，积极构建节约型政府的有力举措，是考试发展的必然趋势。
无纸化考试的应用，简化了发卷、收卷、评卷等繁杂的考试过程，能很方便地进行考试管理和考生成绩管理与分析统计，为评估教学质量、改进教学方法、提高教学质量提供了量的依据，发挥了计算机技术在教学中的优势。基于上述情况，采用计算机考试系统实现网络无纸化考试将成为未来高校考试的发展趋势。
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无机化学在化工上的应用篇8
关键词:模块化设计;无人机;设计方法;应用
将模块化设计理念应用到无人机设计当中，不仅能够实现不同的产品功能，满足一定环境下的任务需要，而且能够保证无人机的设计过程满足统一的标准，极大地减少了设计任务量。此外，在无人机设计过程中，引入模块化思想，还可以实现配件通用化的目标，以便满足不同任务需要下无人机的快速改装、维修等工作。由此可见，对模块化设计在无人机设计中的应用进行研究具有重要的意义。
1模块化设计概述
1．1模块化设计的概念。模块化设计就是指把产品的一些生产要素按照功能或者结构实现对产品的部件划分，从而形成通用模块以及专用模块等两个部分，将两种模块进行组合划分，从而形成一个全新的产品，该产品具备多种不同的功能，从而满足用户及市场的需求。模块化设计思想已经被广泛地应用到机械、建筑、军用设备等各个行业当中。1．2模块化设计的意义。一方面模块化设计这一理念不仅推动了科学技术的进步发展，而且在一定程度上加快了人类进化的进程，给社会的发展带来了巨大的动力。另一方面，模块化设计也是绿色设计的重要体现，把模块化设计理念充分地应用到产品的设计过程中，可以节约生产成本、降低市场风险、提高产品质量，保证企业能够很好地适应市场的变化需求。除此之外，模块化设计方式也延长了产品的使用期限，而在产品维护的时候，只需对相应的模块进行检修更换就可以，给产品的升级、维护、应用、处理等带来了极大的便利性。将模块化设计理念应用到产品的设计上不但可以解决工业生产和持续发展之间存在的矛盾问题，极大地提高了各种设备的利用率，而且也节约了大量的时间及经费，在最大程度上满足了人们的各项需求。
2无人机模块化设计的理念
在无人机设计的过程中，模块化技术是产品创新的重要内容。把无人机和相关的机载设备进行整体设计，能够保证无人机具有多样化的功能;把各种机载设备进行模块化组合，能够使得无人机根据实际的需要对不同的载荷设备进行设计，极大地提升了产品的使用效率。2．1能源动力模块。根据飞行器的设计要求，无人机的发动机种类可以分为很多种，在不同的功能需求下，无人机单一化的能源动力不能很好地应对一些突发状况。而通过使用模块化设计方式，可以在必要的情况下把能源动力进行变化，从而提升无人机的工作时长，以满足多样化的任务需要。2．2控制系统模块。无人机的控制是无人机设计时重要的技术问题，由于各种智能化技术的迅速发展，使得无人机的控制系统模块实现数字化和智能化的发展目标成为可能。因此，在无人机模块化设计的过程中，为了实现控制系统模块的便捷化，可以使得操纵模式及结构的智能化，保证无人机能够实现自动修复、诊断等智能功能。2．3机载装备模块。随着各种微型化电子器件的发展，合成孔径雷达等设备不断的向着微型化的方向发展，其机载方式也得到了一定的发展。而通过载荷的模块化设计可以实现模块化设计功能，在原有功能的基础上完成相应的载荷任务。2．4通信增幅模块。无人机不仅要保障自身的安全问题，还要完成信息获取和输送等功能。而通信当中的中继无人机通过通信设备可以完成相应的任务，然而无人机在实际工作当中会受到多种因素的影响，使得通信质量得不到保障。因此，在无人机模块化设计的过程中，需要强化无人机和地面人员之间的通信质量，保证通信的稳定性，在这一条件才能更好地完成任务需求。
3模块化无人机的设计方法
3．1模块化无人机的设计原则。在模块化无人机的设计过程中，需要遵循以下的设计原则。(1)小模块性:产品的体积不应该过大，以便模块之间的组合;(2)易于维护性:必须保证工作人员能够较为方便地对各个部分的模块进行维修与保护;(3)可拆解性:设计的产品各个模块要易于拆解;(4)功能多样性:模块化部件的功能较多且可以满足多样化的需求;(5)安全性:保证无人机的各个模块在设计以及应用的过程中具有一定的安全性;(6)经济性:无人机的各个模块要进行科学的设计，将资源进行最大化利用，从而降低生产成本。此外，在设计的过程中，也要根据国家标准，借鉴无人机设计参数要求，从而符合产品的相关规范。下表为模块化无人机的技术要求。3．2模块化无人机的设计方法。由于模块化设计需要应用在一定范围的产品当中，所以需要对无人机进行整体规划。一旦规划方法存在问题，或者不根据执行规划标准就进行设计工作，会给产品的应用带来不利的影响。因此，要对模块化无人机的设计进行合理的规划。首先，需要对市场进行调研工作，同时对用户的需要进行分析，这是进行无人机设计的重要基础内容，这样才能保证设计出来的产品符合社会的市场需求，进而规划出低成本、高性能的模块化系统。其次，在明确无人机的设计范围后，确定好通用模块以及变动模块，并且根据设计目标进行下一阶段的设计任务。通过这一过程的规划，能够让管理部分和设计部分明确、及时地了解到哪些模块已经设计完成，哪些模块需要进一步优化设计，哪些模块能够进行相互替换等，一旦需要增加新的功能，可以在哪一模块上进行创新设计。因此，对无人机模块化设计进行规划工作不仅避免了工作上的交叉，而且还节约了大量的人力资源及开发成本，在减少研发时间的基础上提高了产品的性能。模块划分不但是无人机设计过程中最基础的内容，还要较为重要的一个环节。科学的模块划分不仅能够美化无人机的外形，提高产品的性能，而且有利于加工制造，节约生产成本，所以相关的技术人员需要切实地做好无人机的模块划分工作。对无人机的模块划分主要可以分为以下部分:(1)以用户的实际需要为根本，通过对用户的需要进行分析，并且进行分析，从而区分出不同的需求模块。在这一过程中，不仅要注意底层的基本需求，还要充分地考虑到时间、环境等因素导致的需求改变。(2)把用户的需求作为基础，从功能层方面对无人机具有的各项功能展开分析，总结出无人机的各个功能，再将功能类似的部分划分到一个单元模块当中，从而产生功能模块，从而降低模块组合的复杂性，形成各种功能性模块。(3)承接功能模块，以结构设计为出发点，对无人机的结构进行模块化划分，以便和功能模块相对应，从而简化模块的划分过程，全方位、多角度地开展模块划分工作。(4)按照现代技术的可行性，使得各个模块可以进行生产制造，其中主要包括加工工艺、维护保养、回收等对无人机进行模块划分。(5)以无人机的整体形态为基础，对其进行科学的调整，经过专业人才的研究探讨，形成最优的划分方案。无人机在进行模块划分之外，也能够对其外观装饰进行模块划分，其中包括色彩、标志、指示灯等。外观装饰所表达出来的产品语义存在着一定的差别，人们通过不一样的装饰模块能够设计出符合自身特点的模块化无人机，从而满足自身的个性化需要。最后，无人机的模块和零件也需要进行标准化及通用化的生产。通过标准化的生产过程，可以使得无人机产品具备科学性和可靠性，极大的减少了生产成本，提高了产品的性能指标。一方面，各个模块可以进行迅速的组合，方式多样化;另一方面，标准化的生产与设计过程能够在最大程度上满足人们的个性化需要以及市场需求，并且可以进行批量生产，提高了生产质量和效率。
4总结
本文通过对模块化设计在无人机设计中的应用研究，使我们了解到了，在无人机设计过程中，引入模块化思想，不仅可以节约生产成本、降低市场风险、提高产品质量，而且可以实现配件通用化的目标，以便满足不同任务需要下无人机的快速改装、维修等工作。因此，要根据模块化无人机的设计原则，对模块化无人机的设计进行合理的规划，以便将模块化的设计理念充分地应用到无人机的设计当中。
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无机化学在化工上的应用篇9
【关键词】绿色化学；有机合成实验；教育
一、引言
随着社会的发展与进步，人类面临巨大的环境问题，可持续发展非常重要。绿色化学的观念符合人类可持续发展的要求，近十年来发展迅速。绿色化学涉及有机合成、工业催化、分析化学、生物化学等领域与学科，其中有机合成对于人类具有不可估量的意义。从早期的有机试剂、药物、塑料到近代的维生素、激素、色素、抗生素、高分子材料以及各种具有特殊性能的现代材料都是有机合成的产物，当今国计民生的各个方面都离不开有机合成产品。在有机合成中应用绿色化学的思想，能够节约资源并防止环境污染，从根本上改变传统的有机合成理念。
二、有机合成教学现状
我国大学教育不断发展，各高等院校化学系专业划分得更细，培养人才的综合素质更高。高等院校的有机合成课程是化学、生物、药学等专业的专业必修课之一，是最能体现绿色化学思想的一门课程。1998年中国科技大学首先把绿色化学单独作为一门课程[1]，现在开设绿色化学课程的高校越来越多，但是作为绿色化学课程最重要组成部分的绿色有机合成化学的教学发展缓慢。目前大多高等院校使用的教材没有根本性的改革，依然使用在传统教材基础上改版的教材，缺少绿色化学的思想。现行各种教材反映的内容只是从有机合成的合理性、简便性方面考虑，并没有注意反应的原料、催化剂、溶剂和最终产品是否无毒无害，反应过程中的废弃物是否尽可能少等绿色化学原则。anastas等[2]提出12条关于绿色化学的原则，用来评价实验过程、生产过程、最终产物是否绿色，其中最基本的原则就是原子经济性原则；采用无公害的原料；无公害的反应条件；终产物环境友好。绿色化的有机合成化学教学正是我国教育发展最需要的教学，在教学中贯穿绿色化学的思想，让每个学生都有绿色化学与可持续发展的概念。绿色化学新技术在教学中的应用，能培养适合我国发展现状的绿色化学工作者，并为以后我国的可持续发展输送高素质的人才。
三、有机合成绿色化教学的策略
（一）贯穿原子经济性原则
在有机合成课程课堂教学过程中，会讲到许多基本有机反应，这时就应该培养学生绿色化学的思想，首先要在基本的合成反应中体现原子经济性原则。原子经济性就是反应分子中的原子全部进入最终产品，没有任何副产物[3]。原子经济性与有机合成反应产率不同，产率是目标反应产物的生成量和原料中某一组分加入量的比值。当原料和产物由几个组分组成时，某一产品的产率再高，它仍存在其它副产品，没有达到废物“零排放”的要求。例如，wittig反应产率较高，一般可达80%以上，但wittig试剂的较少部分被利用到产物中，其余都成为副产物。所以，wittig反应的原子利用率低，原子经济性很差。可见，应使用产率和原子经济性两个概念作为评估标准，才能实现更“绿色化”，更有效的化学合成反应。
有机反应中最常见的主要包括4类：重排反应，取代反应、消除反应和加成反应等，重排反应和加成反应基本属于原子经济反应，而有些反应，如取代反应和消除反应的原子经济性则不一定高，另外，成键周环反应，如Diels-alder反应，[2+2]、[3+2]环加成反应属于原子经济性的，而氧化-还原反应类型很多，不能用“原子经济性”来衡量，只是化学氧化还原反应一般有毒，而电氧化-还原反应对环境更友好。除了对这些学过的反应进行归纳总结外，还可向同学们介绍一些绿色新反应，如：ene反应（双烯合成）类似Diels-alder反应，反应通式为：
X=Y=C=C，C=o，C=S，n=o，n=n等。
金属复分解反应（RCm反应）是一种过渡金属催化反应，反应通式为：
R=芳香基、烷基、芳香杂环；
R1=H，CooR，烷基
X=o，nCooR，nts，nSo2pH
Do（Det）2，So2pH，So3pH，SopH
ewG=吸电子基，如-CoR，-CHo，-Cn，-CooR
以上的各反应都是绿色化学的基本反应，在讲课的过程中就应该贯穿绿色化学的基本思想，让学生在对比中明白绿色化学的概念，让学生在今后的工作学习中都有绿色化学的概念，在合成某些产品时尽量用原子经济性来衡量整个反应过程。
（二）原料与产物无公害
1.尽量用无毒无害的原料
绿色化学基本原则中包括原料无公害，在设计有机合成实验时就应该寻找安全有效的反应原料，进而得到功效卓著而无毒无害的产品。例如：合成聚氨酯时，传统的方法一般要采用光气作为原料，而光气是可致命的剧毒气体。新的绿色化学合成方法则完全不使用光气，不仅消除了剧毒原料光气的使用，并且反应产生的副产物是水，对环境无污染，同时解决了两方面的问题，整个聚氨酯合成的实验更加接近绿色化学。
如：亚氨基二乙酸二钠的合成也可以改变原料，避免使用甲醛、氢氰酸紫等剧毒原料。
nH3+2HCHo+2HCnnCCH2nHCH2Cn
由以上反应方程式可以看出，传统方法合成亚氨基二乙酸二钠的步骤要繁琐，要用到HCHo、HCn剧毒物质，还要用到nH3，并且产物不能转化完全，对环境的污染较大。新的合成方法简单，只需要在铜催化剂的条件下就能直接合成出亚氨基二乙酸二钠，副产物是H2，对环境的污染也较小。在讲课过程中可以将多种有机合成方法进行对比分析，找出最符合绿色化学标准的合成原料与产物，让学生充分的理解绿色化学的基本原则。在学生动手实践的过程中，要应用最绿色的有机合成方法，降低实验室对环境的污染与对学生身体的危害。
2.利用可再生资源为原料
在实验室教学过程中，利用可再生的原料可以减少对环境的污染并符合经济与环境的可持续发展。例如：用氧化法合成己二酸（aDa），传统方法合成已二酸的实验通常用致癌物质苯或苯酚作原料，在原料上就不符合绿色化学的标准，对学生的身体健康有一定的危害。新的合成工艺可以直接用葡萄糖合成出，并且葡萄糖能够通过植物的光合作用直接得到，使原料的成本降低，并且合成的工艺简化对环境污染减少。这种符合绿色化学标准的新合成方法可以应用在有机化学实验教学中。
3.设计更安全的产品
有机合成实验的设计阶段就应该考虑合成出产物是否有毒，尽量通过通过改变和修饰有毒物质的结构，消除其“致毒反应”[4]。例如：联苯胺是很好的染料中间体，但具有极强的致癌作用，可以对其分子结构加以改造，变为二乙基联苯胺，既保持了染料的功能，又消除了致癌性。
在设计具有特定功能的化学产品时，还应考虑它能否降解，要使其降解，也可通过在分子结构中入特殊功能团来促使其降解。通过水解或者光解使大分子结构变成可以生物降解的基团。
（三）研究安全有效的反应条件
在有机合成的基本反应中，除了考虑反应原料及产物的绿色化外，还要注意反应过程中所用的催化剂和溶剂的绿色化。通过催化剂与溶剂的改变，改善整个反应条件，使整个合成反应安全有效。
1.寻找安全有效的催化剂
在常见的有机合成反应中所用的催化剂大多为硫酸、三氯化铝，三氟化石朋等酸性催化剂，这类酸催化反应都是在均相条件下进行，对设备腐蚀作用大，并且容易形成酸雾、废酸液污染环境，危害人体健康。目前解决的方法是使酸催化剂负载化或均相催化剂的多相化。在工业中可以采用的方法是用固体酸如酸性白土、混合氯化物、分子筛等代替液体酸，尽量减少酸雾的形成，并且通过一定的方法对固体酸回收，用该催化剂取代传统的三氯化铝，催化剂用量降为原来的1/10，废弃物氯化氢的排放量减少了3/4，而产率增大到了70%。
2.寻找安全有效的反应介质
传统的反应介质大都是有毒的有机溶剂二氯甲烷，乙腈，甲醇等不仅危害人体健康，而且对环境污染严重。超临界流体（SCF）特别是超临界二氧化碳（scCo2），超临界（SCw，scCo2）以及水作溶剂；符合绿色化学的要求，有不少反应已大量使用此介质，pinacol（频那醇）零排反应原在液相中需要强酸作催化剂，而且催化剂的寿命较短，反应速度和选择性很低，现在此条件下超临界水中不加任何催化剂下反应，速度比蒸馏条件下快100倍。Cannizzaro反应在传统的工业生产反应条件中需使用大量的碱作催化剂，后处理步骤多，且产物纯度较差。
四、结论
总之，有机合成教学的绿色化很重要，能大量的减少实验原料、催化剂、反应条件、产物对环境的污染，但是并不是所有的有机合成反应都能改进为符合绿色化学的要求。在教学过程中最重要的是要把绿色化学的思想和理念灌输给学生，让学生在课程结束后分析有机合成反应时，有意识地、尽可能地体现绿色化，还可以运用绿色化学原理设计绿色化学产品，从而为人类服务。
参考文献：
[1]陈大勇，陈平.己二酸制备方法的绿色评价及绿色合成初探[J].化学工业与工程技术，2009，30（1）：24-26.
[2]anastaspt，warnerJC.GreenChemistry：theoryandpractice[m].newYork：oxfordUniversitypress，1998，29-55.
无机化学在化工上的应用篇10
关键词：无机化学实验；教学改革；实验教学
作者简介：李艳青（1980-），女，河北满城人，华北电力大学科技学院，讲师；许佩瑶（1965-），女，河北保定人，华北电力大学环境科学与工程学院，教授。（河北?保定?071000）
中图分类号：G642.0?????文献标识码：a?????文章编号：1007-0079（2012）20-0090-02
化学是实践性很强的学科，实验教学在化学教学中占据举足轻重的地位，是一种特殊形式的教学活动。它和理论课内容环环相扣，有助于学生及时理解消化理论课的内容，并增加学生学习的兴趣，具有其他教育活动所不可取代的功能，是培养学生创新能力教育中最重要的一个环节。
无机化学是华北电力大学应用化学、能源化工、环境工程、环境科学等专业的重要专业基础课程，它紧承高中化学，不仅是各专业课的基础，同时也是其他化学基础课的基础。无机化学实验是无机化学课程的重要组成部分，是学生入学后的第一门化学实验课程，对于学生理解掌握无机化学课程的基本原理、培养动手能力和创新思维能力起着至关重要的作用。其基本教学目标可归纳为三个方面：训练学生良好的实验室工作习惯和素养；训练学生的基本实验操作技术和技能；培养学生具有独立进行实验研究工作的初步能力。[1]而在华北电力大学无机化学实验的教学中，原教学体系已经不能满足培养学生创新能力的要求，因此对原课程教学体系及教学方法进行改革变得尤为必要。
一、无机化学实验教学的现状及存在的问题
现华北电力大学应用化学和能源化工专业设立了“无机化学实验a”课程，学时32；环境工程和环境科学专业设立“无机化学实验B”课程，24学时。与其他“211”院校的对应专业相比，华北电力大学的无机化学实验学时明显偏少，如果仍延续传统的理论验证实验模式，无法达到教学目标的要求。所以如何在有限的时间内为学生提供符合学习规律、具有先进性、适合于本科生使用的无机化学实验教学体系是亟待解决的问题。
目前存在的主要问题如下：
（1）实验学时少：目前“无机化学实验a”仅能开设12个实验，主要是基本理论验证实验和常见元素性质实验，制备、分离、鉴定等综合性较强的实验较少；“无机化学实验B”只能开设9～10个实验，元素部分的实验基本无法开出，远远不能满足学生的求知需要。
（2）实验教材内容陈旧：所用的教材是2000年自编的讲义，采取“示范型”的编写方式，形式呆板，缺乏对实验理论、方法、特点的系统介绍，使实验教材停留在实验操作指导的水平上，学生在实验中基本上是“照方抓药”，处于被动状态，不能很好地达到培养实验能力的目的。
（3）实验教学方法比较单一：在实验教学中，仍局限在“验证理论”或“仪器的使用和操作方法训练”的模式上，沿用几十年不变的学生预习，教师课堂讲解，学生按实验步骤操作，课后完成实验报告的老一套做法，使实验课落后于科技的发展和时代的要求，制约了实验教学水平的提高以及学生实验能力和素质的培养。
（4）考核方式不科学：目前在实验成绩的评定上，主要依据实验报告和学生实验操作的情况。由于有部分学生无故旷课，甚至相互抄袭实验报告，或是照着实验书通篇抄写，造成实验成绩评定不能全面反映学生实验能力的高低，使得学生在思想上产生了重理论轻实验、重实验操作轻实验设计、重实验结果轻实验结果分析论证的倾向。
无机化学实验教学改革的目的是建立一个无机化学实验教学的新模式，使无机化学实验具有教学内容前瞻性、教学方法创新性、教学手段现代性的特点，积极促进无机化学实验课教学质量的提高。对无机化学实验的教学体系进行改革，完善教学内容，改革教学方法和考核方法，引入网络教学手段以弥补学时不足，对于提高无机化学实验的教学效果，培养学生独立观察、分析实验现象和作出结论的能力以及科学工作方法显得尤为必要。
二、无机化学实验教学体系的改革
无机化学实验在化学实验教学中占有特殊地位，是学生化学实验教育的第一门实验教学课程，学生的兴趣和学习态度如何会直接影响今后整体化学实验教学的效果。[2]华北电力大学无机化学实验的教学改革应全面分析调研无机化学实验课程内容、方法，找出存在的问题，以学校培养创新人才的教学目标为宗旨，对课程体系进行全面改革，并在实际教学实践中验证改革的效果。
1.课程体系的定位
通过调研工作分析比较国内知名综合性大学、行业大学应用化学和环境专业无机化学实验设立情况。调研结果显示，国内大学无机化学实验或单独设课、与分析化学实验合并设立“无机及分析化学实验”或四大化学统一设立“大学化学实验”课程，但无机实验部分的内容80％左右相同，20％为各校根据自身特点设立的实验，如化工大学的无机制备、地质大学的岩层分析，农业大学的土壤性质[3]等；同时和后续课程教师沟通，了解后续课程对化学实验技能的要求。通过研究讨论对我院各专业无机化学实验课程教学体系有了比较明确的定位：即夯实基础，注重特色。也就是在课程体系中确定70％左右的内容为无机化学基本理论和基本知识实验，30％左右为与专业特色相关的实验。
2.教学内容改革和教材编写
将实验内容分为三个模块，分别为“一般理论验证及基本操作训练实验”、“元素性质实验”、“综合性和设计性实验”。每个模块的训练目的不同。根据华北电力大学化学和环境专业各自的特点分别编写适合的教材。在编写中注意筛选、精简、删除、合并教材实验内容，突出电力特色，如对化学专业增加“去离子水的制备和水质检验”；对环境专业，增加“电厂化学车间酸碱废水性质及处理”等与专业相关的实验内容，增加学生的学习兴趣。同时提高综合型设计性实验在整个实验课程中的比重，对原设计性实验进行修改，以期更适应学生的认知水平，在每个验证实验中也增加如混合离子的分离鉴定等设计性小实验，兼顾学生基本操作能力训练和学生创新思维能力的培养。
三、实验教学方法改革
实验教学方法的改革是改革的中心。如何在短短几十个学时中达到培养学生进行化学科学研究的能力的目的是改革要解决的主要问题。
首先，根据“三大实验模块”各自的训练目的循序渐进地采用“指导”、“启发”和“探讨”三个阶段的教学方式。在一般实验中，以“指导”为主，训练学生对实验设备、实验操作方法和化学基本原理的熟悉、掌握。在综合性实验中，启发学生如何发现问题，如何一步步地解决问题。在设计性型实验中，由学生自行拟订方案，动手实验，教学方法以探讨为主，鼓励学生充分发挥创造力和想象力，运用各方面的知识自行设计实验方案，自已探索，独立解决问题。
其次，充分利用多媒体课件、网络教学等教学资源。由于课时限制，无机化学实验很多内容都无法让学生在实验室完成。实行实验室开放制度、建立实验网络平台是解决这一问题的有效手段。[4]无机化学实验仪器和设备主要是玻璃仪器，不需要特殊维护，开放实验室几乎不需要额外的费用，可为基础好的、学有余力的学生提供课外学习和小型研究的场所；建立实验室网络平台，将无机化学课程中涉及到的各种物质图片和由于学时限制无法开出的实验制成视频上网，学生利用课余时间可以在网上观看学习。不仅可以使实验内容更加丰富，省时省力，激发学生的学习兴趣，产生较好的教学效果，还可以培养学生驾驭现代教育信息技术的能力。
四、实验教学过程管理改革
加强实验教学各环节的规范化管理，确保学生能力的提高。为此可把实验教学过程分为预习、实验、报告、总结四个环节，对四个环节的教学管理建立规范化的内容和质量指标体系。实验前要求学生写好预习报告，实验时首先提问学生实验有关的操作和现象，讲解时只给学生讲解一些注意事项，实验过程中及时指出学生操作中的问题，并对学生的操作进行打分，对每一步的内容与指标尽量做到量化，使教学双方在整个实验教学过程中都有据可依。[5]
五、改革实验考核方式，提高学生的学习积极性
建立一套有利于学生创新能力培养的实验考核方式，从措施上保证学生在实验中主动预习，主动动手，自觉提高。考核结果采用平时成绩、实验报告成绩、考核成绩相结合的方式。平时成绩主要包括出勤率、实验态度、课堂应答能力、实验操作技能等，由教师按5分制记录在册；实验报告成绩包括实验预习、实验记录、实验完成情况和实验结果的准确性及对实验结果的讨论和分析等，由老师批改实验报告给出；考核成绩拟建立实验考核试题库，根据教学目的分别采用抽签选题、现场口试、方案答辩、实验报告答辩和实验操作检查等方式，对学生的基础知识、实践能力和创新能力进行综合考核。
无机化学实验课程改革在华北电力大学2010、2011级应化、环工、环科各专业进行了实施，综合考核结果表明，学生的实验基本技能和分析解决实际问题的能力水平明显高于往届。与此同时，追踪调查发现，学生在后来其他化学实验课表现出基本操作规范、熟练，具有较高的动手能力、独立思考能力和良好的实验素质，教学改革取得了较好的效果。
参考文献：
[1]杨有为,魏建德,胡玉才.对无机化学实验教学改革的探索研究[J].化工时刊,2008,22(3):76-77.
[2]王利勇,韩媛媛,丁士文,等.大学无机化学实验教学改革的思考[J].实验室科学,2008,(3):28-29.
[3]杨昱,徐雅琴,杨玉玲.农业院校无机化学实验教学改革的几点思考[J].实验室科学,2011,14(4):35-37.