材料專業的無機化學范文
時間:2023-12-28 17:58:04
導語:如何才能寫好一篇材料專業的無機化學,這就需要搜集整理更多的資料和文獻,歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文,供你借鑒。
篇1
關鍵詞:材料類專業;物理化學;教學改革;建議
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2016)37-0128-02
物理化學課程是高校化學專業最重要的一門基礎課程,該課程內容豐富、前后連貫、邏輯推理清晰、理論性強,不僅可對化學、化工、環境專業學生開設,也可為生物、材料、食品、水建等專業學生設置。隨著社會的發展和科學技術的進步,高等學校不斷深化教學改革,全面提高教學質量,對物理化學學科的課程講授和發展也提出了更高的要求。結合我校的實際情況,以及我們近幾年在建設校級精品課程的探索與實踐,重新審視材料科學與工程專業物理化學課程的教學內容、教學方法和教學環節,發現目前我校材料專業物理化學課程教學中還存在以下的問題:
1.現行的教學計劃中,無機化學相關課程以及后續一些專業課,與物理化學授課內容中有一些重復之處。
2.教材中抽象理論太多,造成了學生對這門基礎課程產生了比較枯燥無味的感覺;加之內容多,課時量有限,老師在課堂講授中不能針對某一化學原理或原理推導過程進行深入的剖析和講解。
3.與之配套的物理化學實驗課,經常采用多個班級集中循環進行試驗的模式,有時理論部分未講授到,但實驗課程因為循環時間到,又必須開始,即實驗內容超前于理論教學的進度,或者理論課早已講授完畢,而實驗課程卻推后進行,學生不能及時將理論和實驗相聯系,無法達到預期的教學效果。目前我校物理化學的實驗內容,基本以驗證基礎理論為主,缺少綜合性、設計性及性能測試試驗,因此物理化學實驗體系缺少培養學生創新思維的意識以及提高學生動手能力的舞臺。
因此,需要積極推進課程體系改革,充實和更新教學內容、改進教學方法、豐富實驗教學,從而全面提高物理化學課程的教學質量和效果。
一、優化整合相關學科內容,打破學科壁壘,構建新的教學體系
對于我校材料科學與工程專業,按照2013版教學大綱的要求和已制定的教學計劃,其中包含的課程,如無機化學、無機非金屬材料、催化作用原理、膠體與界面化學等專業課,它們都與物理化學課程密切相關,有些課程如催化作用原理和膠體與界面化學,直接是從物理化學的大體系中劃分出去的。由于我院材料專業招生時間不長,而這些課程總是不同的教師授課,教師之間就授課內容未來得及進行充分的交流,經過幾年的授課,發現同一知識點的簡單重復難以避免。因此,建議課程組就這一現象,加強教師間的交流與合作,將這些課程的內容進行有效的整合,突破原來以學科和專業來劃分的粗放型的課程體系,建立起適合于自己專業的有效課程體系,是目前我院物理化學教學改革的一項重要任務。
我校材料學科專業物理化學課程采用的是南京大學沈文霞主編的《物理化學核心教程》第二版教材,主要的授課內容包括熱力學(熱力學第一定律、熱力學第二定律、化學平衡和相平衡)和動力學部分(包括化學反應速率、電化學、表面現象和膠體化學),共56課學時,大學二年級上半年授課;而無機化學,同分析化學一起共48學時,無機部分主要講授熱化學(熱力學第一定律)、稀溶液的性質、膠體溶液、化學平衡及化學反應速率;根據教學大綱的安排,膠體和界面化學、催化作用原理這兩門課程各安排24個學時,在大學三年級下學期開展。通過幾年授課,經老師觀察和學生反映不難發現,以上所述這些課程,在知識內容上相互之間都存在著一定的重復性和交叉性。
針對課程內容重復的問題,為了避免盲目浪費學時數,有效改善不同課程之間的重復授課,充分利用大學課堂掌握更多的知識,使我們在課堂上的幾十分鐘內有效地完成教學任務,這里提議對材料系開設的幾門相關課程教學內容進行整合,使每門課都有其側重點,建議組建一個全新的教學體系,同時要照顧到這些學科知識的完整性和獨立性。例如,講授無機化學課程時,建議把化學熱力學和化學平衡作為重點內容詳細講授,而其他內容,如電化學、相平衡和化學反應速率這些內容作為物理化學課程的授課側重點。物理化學理論課程中的膠體、表面現象則可放在膠體和界面化學以及催化作用原理這兩門課程中主要講授,物理化學課程就不講授這部分內容。這樣既節省了時間,又突出了重點,不僅使教學內容獨立而完整,還可以適當減輕因課時量小帶來的物理化學的教學壓力,彌補了物理化學課程內容多、課時少的矛盾,老師在授課的過程中再也不擔心時間不夠用而只能淺顯的表述;對于學生來說,仍然是掌握了整個物理化學的原理,而且更加堅實。
二、掌握專業知識框架,改革教學方法
通過對物理化學課堂的觀察,發現學生們剛開始對這門課還保持有神秘感,大多數同學對這門課還是很有興趣的,加之從師哥師姐們那里聽說這門課容易掛科,因此學生們剛開始上課的時候都很認真。但是隨著課程的深入,部分同學開始松懈,開始排斥這門課程,以至于后來干脆放棄學習。經過細心調查分析發現,學生們在失去學習興趣后,慢慢迷失在這門課程中。盡管老師在課堂上一再強調要理清楚各章節之間內容的聯系,重點記憶關鍵結論,但大部分同學仍然做不到,不能掌握物理化學課程的知識框架,也沒有選擇性的記憶關鍵問題,總是被動地接受課堂上講授的內容,甚至被很多的數學推導過程迷惑。而實際上這門課程內容銜接緊密,邏輯性很強。把各章節之間的知識框架理清楚之后,就坦然的接受和明白了各章的結論,也有利于知識點的重點記憶。在教學過程中,注重課程之間的聯系,通過知識點的連接和相關內容銜接相關的課程,及時引導學生把所學的內容納入到學科的框架中,幫助學生建立較完整的知識框架,不要迷失在盲目的理論推導中。
物理化學這門課理論性很強,內容較多而抽象,公式又多,學生接受很困難,這就對老師的課堂教學提出了更高的要求。為了能夠進行有效的課堂教學,激發學生的學習興趣,常把日常生活現象中涉及的物理化學原理介紹給學生。比如,舉例高溫下食物容易變質的問題,聯系化學動力學的理論加以說明;講解溫度對反應平衡和反應速率的雙重影響時,例舉合成氨工業中如何選擇最佳溫度;涉及講授表面化學的理論時,可以例舉農民鋤地能防止水分蒸發的現象,或者小氣泡、液滴、呈球形的現象,加以解釋后,學生就會對表面性質有清晰的認識;講授滲透壓的時候,聯系滲透壓的作用,提問為什么肥料用多了農作物會“燒死”?打吊瓶時為什么會感覺到疼痛?讓學生帶著問題聽課,面對生活中各種現象去思考,多問幾個為什么,自己到物理化學中去尋找答案,激發學生學習這門課程的興趣,也就達到了提高教學質量的目的。
除此之外,在課堂上還可以采用小班討論或者Seminar討論式教學模式,以教師和學生為共同的教學主體,就某些共同關注的問題,在和諧的氣氛中進行討論,加強教師和學生之間的交流和溝通。課下,利用我校教務處網站的網絡教學平臺,與學生進行課下的交流和習題討論、小測驗等,與傳統的課堂教學模式相比,它具有互動性、合作性、學術性的優勢。
三、強化配套實驗教學
實驗教學在物理化學課程的教學中占有十分重要的地位,它與物理化學課程緊密配合,鞏固和加深對物理化學原理的理解,提高學生對知識靈活應用的創新能力,還培養了觀察和分析問題的能力。
為了避免實驗課程超前理論課程,建議在學習完物理化學相關理論后,及時在學期后半學期開設實驗課程。課程組已經設置獨立的實驗課并計算學分,如:配合表面現象,開展了液體表面張力的測定實驗、粉體粒度分析實驗;為了鞏固反應速率反應章節的學習,開設蔗糖反應速率常數、乙酸乙酯反應速率常數的測定實驗等。同時,也應鼓勵學生根據所學理論,合理設計實驗項目,開展綜合性創新實驗,增加設計研究型實驗,根據設計實驗的題目、要求等內容,讓學生查閱相關資料,并利用學過的理論知識,選用相關的儀器、藥品,分析實驗中的難點和關鍵步驟等,自行完成實驗內容、并上講臺講授實驗,以培養學生發現和解決問題的能力。
經過幾年的探索和實踐,我院化學化工學院材料專業物理化學課程的教學改革將有助于提高學校物理化學課程的教學質量和效果,促進了物理化學這門校級精品課程的建設和發展。
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篇2
關鍵詞:無機化學;教學內容;銜接;教學方法
中圖分類號:G642.3 文獻標志碼:A ?搖文章編號:1674-9324(2013)19-0212-03
無機化學是化學、化工、材料、生物、制藥等化學相關專業的主干基礎課,一般于第一學期開設,無機化學對化學相關專業大學教學計劃的順利實施及培養目標的實現有著重要影響。無機化學既是銜接大學與中學化學教育的橋梁,又是橫貫分析化學、物理化學、有機化學及諸多專業課的紐帶,良好的無機化學知識是進一步學習后續課程和分析解決一般化學問題的重要理論基礎。無機化學的內容繁多,既有化學基本理論知識,又有抽象的物質結構,還有知識點分散、內容繁雜的元素化學,對于不熟悉大學高信息量教學方式的大一新生,如何保證在較短的教學時間內,讓學生能理清無機化學的知識脈絡,掌握重點知識內容,對無機化學教學來說無疑是一個挑戰。
我國中學均開設有化學課程,大一新生已具備一定的化學基礎,在無機化學教學中,如何實現與中學知識及大學后續課程的銜接,以及無機化學自身基礎化學反應理論、物質結構、元素化學各部分內部及相互間的有機銜接,對于無機化學教學效果將有著非常重要的影響,本文將從無機化學教學特點、教學內容銜接及教學方法上提出幾點拙見,與同行們探討交流。
一、無機化學教學特點
1.學時及教學內容差異大。由于近年教學學時的大量縮減,目前不同學校針對不同專業開設的無機化學課程學時差異明顯,大部分學校針對化學、應用化學等專業開設的無機化學在100學時左右,也有部分約70學時;對化工及制藥專業學時一般50~80學時;對于非化學化工專業,學時普遍較短,多為32~60學時。對于100學時的專業,一般具有較充足的時間對理論知識、物質結構、元素化學均進行較深入的講解,學生可以掌握全面的無機化學知識;對70學時左右的專業,一般大約45學時用于理論及物質結構講解,元素部分約25學時,元素部分教學內容不能完全覆蓋;對于50學時以下的專業,許多專業只講解理論知識和物質結構,元素部分基本不涉及。從目前現狀看,對于短學時的無機化學課程,往往以犧牲元素化學教學為代價,把在分析、物化等課程中還會涉及的理論內容講得較深入,這導致許多學生缺乏元素化學知識、化學知識整體結構不完整、學習內容不健全。
2.教材種類多,內容編排結構多樣。目前出版的無機化學教材種類繁多,每年都不斷有新出或修訂版無機化學教材出版。為了無機化學書有更廣的應用范圍,大部分教材都完全包含了傳統無機化學的基本化學反應原理、物質結構及元素化學三大模塊,針對短學時的無機化學教材目前相對較為缺乏。無機化學教材內容編排不同教材差異較大,有的按化學原理、物質結構及元素化學排版,有的按物質結構、化學反應原理、元素化學介紹,教材中各模塊間基本相互獨立、銜接較少。在有限的教學時間里,要達到良好教學效果,教學內容的合理取舍與組織對教師無疑是一個挑戰。
3.與其他課程存在交叉與銜接。無機化學是大學化學第一課,其教學內容與后續分析化學、物理化學、有機化學及諸多專業課都有內容的交叉與銜接。無機化學的酸堿平衡、配位解離平衡、沉淀溶解平衡和氧化還原反應是分析化學的理論基礎。無機化學基本化學原理與物理化學中的動力學熱力學存在明顯的遞進。原子結構、分子結構理論對解釋有機化學結構依然實用。應用化學、材料等專業的多門課程都涉及無機化學知識,有的甚至就是元素化學的內容,如無機材料的制備等課程。良好的無機化學基礎是后續化學及專業課程學習的重要基礎,也是提高學生大學學習興趣和自信心的有力保障。
4.學生個體差異顯著。我們知道,按照中國現行高考制度,許多化學及相關專業的學生所就讀的專業并非其自愿選擇,而是通過調劑錄取,對化學的學習興趣各有不同。按照中學化學“必修2+選修6”模塊式教學,不同省份及不同學校對中學化學教學的深度及廣度不同,導致不同學生的化學基礎存在一定差異。而且,隨著高等教育大擴招,高考錄取率達70%,學生個體生理差異也較大。由于學生學習興趣、主觀能動性、中學化學知識基礎等多種原因,在無機化學教學中,能明顯感受到一個班的學生在學習自覺性、領悟力等方面分為幾個不同層次。要保證絕大部分同學都能達到教學要求,學生個體差異也是大學教學必須充分考慮的因素,教學內容和教學方法的設置上應盡可能做到因材施教。
二、無機化學教學內容的銜接
鑒于無機化學在教學時間、課程內容、教學對象等方面的特點,在教學過程中有效組織編排教學內容,注重中學教育與大學教育的良好銜接,引導學生順利過渡到大學學習,融會貫通前后知識,對達到理想教學效果可起到重要促進作用。
1.與中學化學教學的銜接。目前高中化學三個版本教材均采用模塊式教學,將化學教學內容分為兩個必修模塊(《化學1》和《化學2》)和六個選修模塊(《物質結構與性質》、《化學反應原理》和《有機化學基礎》、《化學與生活》、《化學與技術》、《實驗化學》)。必修模塊涉及了化學物質分類及離子反應、氧化還原反應;元素周期表、化學鍵;化學能與熱能、電能、化學反應的速率和限度;重要的金屬及其化合物;硫、氮、氧及其化合物。《物質結構與性質》模塊涉及了原子結構及性質、分子結構及性質、共價鍵、晶體結構及性質;《化學反應原理》涉及了化學反應與能量、化學反應速率與化學平衡、水溶液中的離子平衡等內容。從中學教學內容看,無機化學中的基本化學反應原理、物質結構及元素化學都有涉及,但是其教學程度較淺,多處于對概念的了解,且不同省區學習內容可能存在很大差異,無機化學中對各部分內容均有很大程度的提升,如化學平衡中引入了標準平衡常數、焓、熵、Gibbs函數等熱力學函數。在無機化學教學內容的設置上,應根據中學化學教學內容,在對全班同學進行充分調研的基礎上,為學生設計構建科學的教學大綱,安排合適的教學內容,幫助學生在現有基礎上循序漸進,不斷深入。
2.前后章節內容的銜接。無機化學教學一般都會涉及化學反應基本原理、物質結構與元素化學三部分內容,化學反應基本原理和物質結構通常安排在元素化學之前,各教材在化學反應基本原理和物質結構間有的將物質結構先行講解,有的則先介紹化學反應基本原理。物質結構決定其化學性質,作者認為先介紹分子結構、化學鍵等物質結構知識有利于學生理解化學反應原理部分的知識(如熱學函數、鍵能、碰撞理論、反應機理等),而且高中物理以及化學中均涉及有原子結構、化學鍵等相關內容,學生也容易理解接受。原子結構、分子結構、化學熱力學及動力學、氧化還原、配位化學等無機化學基本理論知識很多在元素化學中將得到具體體現,并指導著元素化學的教學與研究,因此,元素化學放在最后講解比較科學。化學反應基本原理、物質結構與元素化學三大模塊除了相互存在銜接外,各模塊內部各章節也存在很密切的關聯,如化學反應原理部分中化學反應熱力學、化學平衡知識、四大平衡反應是一脈相承的關系;物質結構部分里,原子結構、分子結構、晶體結構、配合物結構則是物質結構的逐漸深入;元素化學同區內各族之間有相似結構和相似性能但又存在變化規律。因此,注意前后章節內容的有機銜接將有助幫助學生理解掌握。
3.必修與選修內容的銜接。由于教學學時的壓縮,無機化學教材涵蓋的內容通常無法完全在課堂上給學生進行詳細講解,一般教材通常將教學內容分為必修和選修兩部分,選修內容采用不同排版方式標注出來。延伸基礎知識、難度較深的內容,如化學動力學中對化學反應機理的講解,一般無機化學教材都設為選修內容。另外,為了擴寬學生視野,無機化學教材中也對該章節內容涉及的學科前沿知識進行補充介紹,如大連理工大學版無機化學分別在化學反應動力學和氧化還原章節補充介紹了化學動力學在考古中的應用、化學電源實例等知識,幫助學生了解理論知識的實際應用,提高學生學習興趣和應用知識的能力。在為某些學科專門編寫的、針對性較強的教材中,學科背景知識以及無機化學在該學科的應用等內容常設為選修。除了書本中明確建議的選修內容,教師也可根據學時、學生學習情況,靈活調節教學內容,將學生基礎好、容易自學完成的內容設定為自學或選修內容,以節約出更多時間用于重點難點知識的講解和實踐教學。
4.理論教學與實驗教學的銜接。化學是一門實驗科學,讓學生學習掌握基本化學實驗技術,提高學生發現問題與解決問題的能力,培養學生科學嚴謹的工作態度和良好的實驗習慣,是化學教學的一項重要任務。許多同學在中學沒有條件進行化學實驗教學,無機化學是他們接觸的第一門化學實驗課,第一門實驗課的教學效果對提高學生實驗課程學習興趣、端正學習態度、養成良好實驗習慣意義重大。實驗教學是對理論教學的一種宏觀展示,可以讓學生更直觀了解化學反應本質。我們需要注意的是,實驗教學是建立在理論教學基礎上的,因此在無機化學中必須注重理論教學與實驗教學的銜接,實驗教學需要將時間安排在相應理論教學之后,切不可將理論與實驗教學完全獨立開來。一些簡單的驗證性實驗可以考慮以視頻的方式在理論教學中直接演示給學生,節約部分實驗教學時間以開設更多的實驗內容。在實驗教學內容設置中,需要考慮每個實驗對學生實驗技能的培養目的,應盡可能在不同實驗中培養學生不同實驗技能,讓學生在有限的時間掌握更多實驗技術,提高其實踐動手能力。
三、無機化學教學實現銜接的教學方法
無機化學在較多層面存在教學內容的銜接,為了實現相關知識間的有效銜接,教師在授課過程中除了在教學內容的安排上要合理設置外,在教學過程中教師還需在不同環節采用不同教學方法,以達到理想的教學效果。
1.課前預習作業。無機化學教學內容多,課程任務重,每節課的信息量大,適當的課前預習有助于學生在課堂教學中集中注意力,跟隨主講老師的教學思路。老師可以為學生提供適當的預習作業幫助學生有重點的預習,預習作業最好能注重將學內容與中學知識、前面章節內容間的聯系與差異,讓學生覺得熟悉而新鮮,激發學生好奇心和探索熱情,為課堂教學奠定良好基礎。對課堂中可一帶而過的教學內容,亦可在預習中引導學生自學,節約課堂時間。
2.課堂設問式教學。課堂教學是無機化學理論課最重要的環節,在課堂教學中教師更需要采用巧妙的教學方法,將各種內容有機銜接起來。在課堂中向學生提出相關問題,是調動學生思維、促使學生主動將相關知識銜接起來的好方法。例如,涉及到中學知識的,可以請學生回答中學學習內容是什么,老師再順勢介紹中學與大學知識的異同。再次出現的前面章節的內容,老師可以通過提問學生來幫助學生復習鞏固,并找出前后知識的關聯。
3.課后作業知識點的兼顧。課后作業也是將各種知識有效銜接的好辦法,除了前后緊密相聯的知識外,老師也可故意設計一些復合習題,在同一個題目中涉及前后章節知識以及多個知識點,訓練學生綜合分析問題的思維,教會學生解決綜合問題的方法,提高其對綜合知識的掌握與應用能力。如在氧化還原反應里可以將化學平衡常數、熱力學函數、Hess定律、電動勢、能斯特方程式等知識點關聯在一起,根據具體情況可進一步計算求解酸堿平衡常數、溶解度、配合物穩定常數等物理量。
4.復習理清脈絡結構。無機化學教學內容間存在不同的銜接方式,按不同章節或模塊進行知識疏理,理清知識脈絡結構,將有助于學生對無機化學知識整體內容有全面的了解。因此,在每章以及化學原理、物質結構、元素化學不同模塊授課完畢,教師應和學生一起來疏理所學知識的脈絡框架,將所學內容精簡成若干標題,再讓學生將標題里的內容豐滿還原,鞏固學習知識。能將書本中的知識濃縮為框架圖、并再充實成“大樓”的學生應該是達到了本門課程的教學要求。
無機化學是大學化學最重要的課程之一,其學習效果不僅對無機化學知識的掌握程度是一種考量,更會對后續化學課程甚至整個大學期間學習方法、學習態度產生潛在重要影響,因此教師在教學過程中,充分利用無機化學承前啟后的特點,結合課程特色,在教學內容設計、教學方法上注重知識的銜接與遞進,不但可望得到理想的無機化學教學效果,對大一新生順利完成中學到大學的蛻變,開啟愉快輕松的大學學習生活也具有極其重要的意義。
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篇3
關鍵詞:農業院校;無機化學;創新;綠色化學
中圖分類號 G642.0 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731(2016)03-04-117-03
Research of Inorganic Chemistry Teaching in Agricultural University Based on the Green Chemistry and Innovation Training
Ke Fei et al.
(Department of Chemistry,Anhui Agricultural University,Hefei 230036,China)
Abstract:The idea of green chemistry and innovation training has attracted increasing attention by the international higher education. This paper analyzed the disadvantages existed in the teaching process of inorganic chemistry in agricultural university. Further the significance to infiltrate the idea of green chemistry and innovation training in inorganic chemistry teaching was introduced,and some constructive opinions and suggestions were also put forward.Sequentially,the students desire for knowledge can be inflamed and the effective teaching can also be raised.
Key words:Agricultural university;Inorganic chemistry;Innovation;Green chemistry
無機化學是一門內容既豐富又抽象的課程,其不僅是化學專業學生的4大基礎化學(無機化學、有機化學、分析化學、物理化學)之首,也是高等農業院校一些非化學專業學生的基礎課程,甚至是必修的入門課程之一[1-2]。該課程內容體系龐雜,理論性較強,尤其該課程面臨的授課對象是大學一年級新生。因此,無機化學課程的教學成功與否對學生們今后的學習思維模式的培養起著一定的指導作用。然而,對于農業院校的無機化學課程的教學過程,大部分的傳授者只重視課本上化學知識的傳授,而忽略了相關知識點國際最新的研究進展的介紹,忽視了對學生綠色思維能力和創新能力的培養,從而造成學生上課沒有積極主動的心態,缺少朝氣蓬勃的求知欲望,進而造成這種模式下培養的學生整體素質偏下,沒有綠色創新的概念,更沒有保護世界和改造世界的科學精神[3]。
化合物的綠色合成以及清潔能源的使用將是無機化學發展必然趨勢,同時各學科之間的互相滲透,形成了眾多的新興特色研究領域,所以無機化學是一門活躍有趣的特色學科。本文中作者結合自己的教學經歷,對如何在高等農業院校無機化學教學中注入綠色創新思維的培養,進而激發大學生的學習熱情進行了初步探討。
1 綠色創新思維理念
綠色化學理念最早產生于美國,其頒布的《Pollution Prevention Act of 1990》法令中第一次明確提出了綠色化學概念[4]。這一概念的提出,迅速得到了國際各國的支持。英國皇家化學會在1999年創辦了國際第一個綠色化學綜合期刊《Green Chemistry》,隨后,該雜志在國際影響力逐年增加,2015年其影響因子已達到了8.02。由此可見,綠色化學理念深受科學工作者們的推崇。所謂綠色化學就是在實際生產中使用清潔的能源和使用環境友好的試劑和溶劑,最大程度的利用原材料,盡可能的避免污染。然而隨著科學技術的快速發展,工業化程度的飛快推進,當今教育理念僅僅有綠色化學還不夠,還得注重學生創新能力的培養,這就要求學生具備綠色創新思維理念,這樣培養的人才在未來的國際競爭中才具有優勢。
2 無機化學教學中綠色創新理念的重要性
化學一方面創造了一個美麗的人造世界,另一方面也改變了這個美麗世界。甚至一些非化學專業的人們,一聽到化學這個詞,就聯想到危險、污染、有毒等等。因此,如果要徹底改變這一現狀,改變人們對化學的認識,這就需要發展綠色創新化學理念。
目前,隨著工農業的不斷發展,新的化合物也不斷的被發現和合成出來。與此同時,人類所面臨的環境危機也越來越重,而這些發展和危機在一定程度上都與化學關聯,化學在創造物質文明的同時,也帶來了大量的有害物質,危害到人們的健康,所以環境問題已成為國際關注的熱點問題之一。我們現在所面臨的環境問題主要有:霧霾、酸雨等大氣污染,水體富營養化、生活工業廢水等污染,農藥殘留、固體廢棄物等土壤污染等[5-6]。因此,發展綠色創新思想,推廣綠色創新教學是教育發展的大趨勢。
大學生是未來社會發展的希望,是創造物質文明主力軍,所以教師要盡自己最大努力向學生們傳授綠色創新方面的知識,然后通過大學生群體去影響周圍的人群,逐漸使大家都能有這個意識,促進整個社會的和諧健康發展。無機化學是新生入學第一門開設的大學化學課程,這是他們對大學化學認識的開始,同時也是他們學習生活習慣養成以及社會責任意識形成的關鍵階段。因此,大學老師要充分利用課堂這個重要教學陣地,認真挖掘無機化學教材中的知識點與最新研究報道成果的聯系,向學生們傳授最新的綠色創新知識,培養學生們綠色創新意識,進而按照綠色化學的原則來處理生活中的問題。因此,在高等農業院校無機化學教學中培養學生們綠色創新思維,以適應當前國際科技的高速發展非常重要。
3 無機化學教學中綠色創新理念融入的策略
目前,國內部分綜合高校化學專業已經開設了綠色化學這門新興課程,但仍然處于開始階段,對綠色創新思想的傳授相對較少,而對于農業院校來說,綠色創新研究的就更少。農業院校無機化學由過去56學時調到現在為48學時,這就要根據農業院校自身的特點和培養目標,對無機化學授課內容進行調整,那么在這有限的課時中,如何將綠色創新理念融入到課堂之中就格外重要。筆者認為,可以從以下幾個方面著手實施綠色創新教育:
3.1 加強師生的綠色創新理念的培養 隨著科技的發展,創新應用型人才對農業的發展越來越重要,高等農業院校無機化學必須把綠色創新理念作為重要的指導思想滲透到教學中。綠色創新理念的培養是對傳統的無機化學教育模式的發展,該培養理念不僅能為社會培養出高層次專業素質人才,而且還注重培養學生們可持續發展意識。這就要求傳授者自己要有綠色可持續的發展觀念,在教學工作中將綠色創新思想滲透到課堂之中。化學教育者要不斷的更新自己的知識框架,及時了解國際最新的相關領域研究進展,將課本上知識點與最新的相關綠色創新研究結合起來,課堂上以生動形象的圖片或動畫方式給學生們呈現,讓學生們在大學一年級就養成好習慣,讓綠色創新理念真正的樹立在他們的腦海中,為培養具有可持續發展理念的未來化學工作者奠定基礎。
3.2 無機化學理論課中綠色創新理念的滲透 課堂教學是學生們的接受知識的重要途徑,教師要緊跟國內外最新的綠色化學研究成果,充分挖掘課本中的理論知識,將二者結合起來,在理論教學中將最新的綠色創新思想進行滲透,并修正與該思想不相符的課本內容。引導學生們重新設計新的路線、工藝等,使整個合成綠色化,能源綠色化,避免傳統的反應方法給環境帶來的負面影響。
無機化學理論課中很多基礎知識都與創新的綠色化學有關。例如,(1)在化學動力學基礎章節中,除了介紹動力學常數的定義外,還可以介紹目前國際研究最熱的新型多孔材料對水體中有機污染物(如,有機染料、苯、農藥等)的吸附率隨時間的變化關系,進而計算其吸附動力學常數,這樣學生既了解動力學常數概念又清楚的知道怎么通過實驗得到這個動力學常數;(2)在介紹化學熱力學部分的時候,除了介紹熵、焓、吉布斯自由能的概念外,還可以介紹吸附劑吸附有害物質的吸附量隨溫度的變化關系實驗,通過該實驗可以讓學生了解吸附劑在該條件下的熵、焓、吉布斯自由能是怎么得到的,加深吉布斯自由能與化學反應自發進行方向的關系,進而知道怎么學以致用。為了方便吸附劑的回收循環使用,還可以介紹新型磁性多孔材料,既可以達到去除水體中的污染物,又可以通過簡單的外界磁場,方便的將吸附劑從水體中分離出來,達到循環使用效果;(3)介紹碳族元素的時候,除了介紹溫室效應導致全球變暖之外,還可以介紹目前利用CO2制甲烷等最新研究成果;(4)在介紹硫化合物的時候,介紹硫化鎘等等量子點光催化劑,可以利用該光催化劑在取之不竭、用之不盡的太陽光條件下進行光催化反應。此外,教師還要根據高等農業院校自身發展的特點和優勢,課堂教學中將無機化學基礎知識與農業院校的茶與食品科學、環境與能源、生物工程以及農藥等優勢學科結合起來,達到學科間的優勢互補。例如,無機化學教學中可以補充最新的制氫和儲氫材料、可見光催化材料、高催化性能或吸附性能的多孔材料、農藥降解材料、重金屬去除材料等等。總之,教師可以根據當前國際研究的熱點,有目的、有計劃的將無機化學基礎知識與這些最新的綠色創新研究有機地串聯起來,既提高了教學質量,又使學生們知道農業科技人員的研究動態,潛移默化中增強學生們的綠色創新意識。
3.3 無機化學實驗課綠色創新化 化學是以實驗為基礎的科學,實驗課是運用理論知識和驗證理論知識的渠道,也是最容易產生污染的主要場所之一。因此,實現實驗課的綠色創新是非常必要的,這是培養學生發現問題、分析問題以及解決問題能力的重要途徑,也為培養他們良好的科研素養打下基礎。
(1)加強安全教育,樹立綠色創新理念。無機化學實驗課是大學一年級開設的第一門化學實驗課程,學生沒有自己動手實驗的經驗。因此,老師在這個過程中作用至關重要。第一節實驗課,授課老師講解實驗內容之前應該對學生們進行安全教育,宣傳綠色創新理念,給學生們講解《化學實驗室安全手冊》,進行實驗室安全培訓,培訓合格的同學方可進入實驗室進行后續的實驗操作。同時在實驗室醒目位置張貼安全標志,強化學生們安全意識、綠色創新意識以及環保意識。
(2)優化實驗內容,提高綠色創新程度。使用無毒無污染的綠色原料和溶劑代替傳統的有害試劑。盡量使用蒸餾水、乙醇等綠色無毒試劑,避免使用氯仿、苯胺等毒性較大試劑。合成條件避免時間長、高溫高壓等條件,可以采用快速的超聲或微波輔助合成新方法,節約時間,增加轉化率、減少污染,實現實驗的綠色化創新。另外可以開設一些學生自主性比較大的實驗,開展一些利用可見光為能源的催化或降解實驗,讓學生們自主設計實驗原料、條件、方法等,充分開發學生們創新能力。
(3)重視實驗室廢棄物的回收,開發循環實驗。實驗室廢棄物的妥善處理這個過程非常重要,目前大部分高校實驗課都存在這種普遍的現象,實驗結束后學生們就直接將反應后的試劑和藥品直接倒入水池中,甚至包括一些毒性較大的試劑。這不僅危害自己也會危害到他人,增加后續無害化處理的負擔。實驗老師一定要指導學生將實驗廢棄物進行分類回收處理,嚴禁亂扔亂倒,這樣像乙醇這類常用溶劑我們就可以回收起來,進行重新集中蒸餾制得干凈的無水乙醇,從而可以循環使用。教師可以把實驗的后處理作為成績考核的一部分,督促學生養成好的習慣,為自己、為社會負責。
4 結語
無機化學是一門實踐性較強的課程,授課教師不僅要傳授學生們基礎的理論知識,更重要的是培養學生們具有在改造世界的同時更要保護好世界的能力。通過上述改革措施,本人自己課堂上取得了很好的教學效果,改變了以往無機化學課堂上沉悶的現象,大家積極思考、課堂氣氛活躍、年終評教獲得優秀。當然,結合最新的研究熱點,宣傳綠色創新理念是一項系統的工程,也是社會發展的趨勢,這項工作現在還是處于起點階段,每位化學教師都要不斷的探索,提升綠色創新的教學方法,為社會培養合格的化學科技者而不懈努力。
參考文獻
[1]張歡,王偉,楊定明,等.從大學生能力培養視角談無機元素化學教學[J].廣州化工,2015,43(21):203-205.
[2]楊昱,徐雅琴,楊玉玲,等.高等農業院校“無機化學”教學改革與實踐[J].中國電力教育,2013(23):89-90.
[3]周紅波,朱國興,沈小平,等.高校無機化學教學中大學生科研潛質的培養[J].教育教學論壇,2014,8(8):68.
[4]茹晶晶.基于綠色化學習慣養成的綠色化學實驗教學研究[J].廣州化工,2015,4(43):227-240.
[5]瞿云龍,梁學正.綠色化學對環境與生活的影響[J].化工時刊,2015,29(7):46-49.
篇4
關鍵詞:農業院校;無機化學;創新;綠色化學
中圖分類號:G642.0文獻標識碼:A文章編號:1007-7731(2016)03-04-117-03
作者簡介:柯飛(1985-),男,安徽廬江人,博士,講師,從事教學科研工作。
無機化學是一門內容既豐富又抽象的課程,其不僅是化學專業學生的4大基礎化學(無機化學、有機化學、分析化學、物理化學)之首,也是高等農業院校一些非化學專業學生的基礎課程,甚至是必修的入門課程之一[1-2]。該課程內容體系龐雜,理論性較強,尤其該課程面臨的授課對象是大學一年級新生。因此,無機化學課程的教學成功與否對學生們今后的學習思維模式的培養起著一定的指導作用。然而,對于農業院校的無機化學課程的教學過程,大部分的傳授者只重視課本上化學知識的傳授,而忽略了相關知識點國際最新的研究進展的介紹,忽視了對學生綠色思維能力和創新能力的培養,從而造成學生上課沒有積極主動的心態,缺少朝氣蓬勃的求知欲望,進而造成這種模式下培養的學生整體素質偏下,沒有綠色創新的概念,更沒有保護世界和改造世界的科學精神[3]。
化合物的綠色合成以及清潔能源的使用將是無機化學發展必然趨勢,同時各學科之間的互相滲透,形成了眾多的新興特色研究領域,所以無機化學是一門活躍有趣的特色學科。本文中作者結合自己的教學經歷,對如何在高等農業院校無機化學教學中注入綠色創新思維的培養,進而激發大學生的學習熱情進行了初步探討。
1綠色創新思維理念
綠色化學理念最早產生于美國,其頒布的《PollutionPreventionActof1990》法令中第一次明確提出了綠色化學概念[4]。這一概念的提出,迅速得到了國際各國的支持。英國皇家化學會在1999年創辦了國際第一個綠色化學綜合期刊《GreenChemistry》,隨后,該雜志在國際影響力逐年增加,2015年其影響因子已達到了8.02。由此可見,綠色化學理念深受科學工作者們的推崇。所謂綠色化學就是在實際生產中使用清潔的能源和使用環境友好的試劑和溶劑,最大程度的利用原材料,盡可能的避免污染。然而隨著科學技術的快速發展,工業化程度的飛快推進,當今教育理念僅僅有綠色化學還不夠,還得注重學生創新能力的培養,這就要求學生具備綠色創新思維理念,這樣培養的人才在未來的國際競爭中才具有優勢。
2無機化學教學中綠色創新理念的重要性
化學一方面創造了一個美麗的人造世界,另一方面也改變了這個美麗世界。甚至一些非化學專業的人們,一聽到化學這個詞,就聯想到危險、污染、有毒等等。因此,如果要徹底改變這一現狀,改變人們對化學的認識,這就需要發展綠色創新化學理念。目前,隨著工農業的不斷發展,新的化合物也不斷的被發現和合成出來。與此同時,人類所面臨的環境危機也越來越重,而這些發展和危機在一定程度上都與化學關聯,化學在創造物質文明的同時,也帶來了大量的有害物質,危害到人們的健康,所以環境問題已成為國際關注的熱點問題之一。我們現在所面臨的環境問題主要有:霧霾、酸雨等大氣污染,水體富營養化、生活工業廢水等污染,農藥殘留、固體廢棄物等土壤污染等[5-6]。
因此,發展綠色創新思想,推廣綠色創新教學是教育發展的大趨勢。大學生是未來社會發展的希望,是創造物質文明主力軍,所以教師要盡自己最大努力向學生們傳授綠色創新方面的知識,然后通過大學生群體去影響周圍的人群,逐漸使大家都能有這個意識,促進整個社會的和諧健康發展。無機化學是新生入學第一門開設的大學化學課程,這是他們對大學化學認識的開始,同時也是他們學習生活習慣養成以及社會責任意識形成的關鍵階段。因此,大學老師要充分利用課堂這個重要教學陣地,認真挖掘無機化學教材中的知識點與最新研究報道成果的聯系,向學生們傳授最新的綠色創新知識,培養學生們綠色創新意識,進而按照綠色化學的原則來處理生活中的問題。因此,在高等農業院校無機化學教學中培養學生們綠色創新思維,以適應當前國際科技的高速發展非常重要。
3無機化學教學中綠色創新理念融入的策略
目前,國內部分綜合高校化學專業已經開設了綠色化學這門新興課程,但仍然處于開始階段,對綠色創新思想的傳授相對較少,而對于農業院校來說,綠色創新研究的就更少。農業院校無機化學由過去56學時調到現在為48學時,這就要根據農業院校自身的特點和培養目標,對無機化學授課內容進行調整,那么在這有限的課時中,如何將綠色創新理念融入到課堂之中就格外重要。筆者認為,可以從以下幾個方面著手實施綠色創新教育:
3.1加強師生的綠色創新理念的培養
隨著科技的發展,創新應用型人才對農業的發展越來越重要,高等農業院校無機化學必須把綠色創新理念作為重要的指導思想滲透到教學中。綠色創新理念的培養是對傳統的無機化學教育模式的發展,該培養理念不僅能為社會培養出高層次專業素質人才,而且還注重培養學生們可持續發展意識。這就要求傳授者自己要有綠色可持續的發展觀念,在教學工作中將綠色創新思想滲透到課堂之中。化學教育者要不斷的更新自己的知識框架,及時了解國際最新的相關領域研究進展,將課本上知識點與最新的相關綠色創新研究結合起來,課堂上以生動形象的圖片或動畫方式給學生們呈現,讓學生們在大學一年級就養成好習慣,讓綠色創新理念真正的樹立在他們的腦海中,為培養具有可持續發展理念的未來化學工作者奠定基礎。
3.2無機化學理論課中綠色創新理念的滲透
課堂教學是學生們的接受知識的重要途徑,教師要緊跟國內外最新的綠色化學研究成果,充分挖掘課本中的理論知識,將二者結合起來,在理論教學中將最新的綠色創新思想進行滲透,并修正與該思想不相符的課本內容。引導學生們重新設計新的路線、工藝等,使整個合成綠色化,能源綠色化,避免傳統的反應方法給環境帶來的負面影響。無機化學理論課中很多基礎知識都與創新的綠色化學有關。例如,
(1)在化學動力學基礎章節中,除了介紹動力學常數的定義外,還可以介紹目前國際研究最熱的新型多孔材料對水體中有機污染物(如,有機染料、苯、農藥等)的吸附率隨時間的變化關系,進而計算其吸附動力學常數,這樣學生既了解動力學常數概念又清楚的知道怎么通過實驗得到這個動力學常數;
(2)在介紹化學熱力學部分的時候,除了介紹熵、焓、吉布斯自由能的概念外,還可以介紹吸附劑吸附有害物質的吸附量隨溫度的變化關系實驗,通過該實驗可以讓學生了解吸附劑在該條件下的熵、焓、吉布斯自由能是怎么得到的,加深吉布斯自由能與化學反應自發進行方向的關系,進而知道怎么學以致用。為了方便吸附劑的回收循環使用,還可以介紹新型磁性多孔材料,既可以達到去除水體中的污染物,又可以通過簡單的外界磁場,方便的將吸附劑從水體中分離出來,達到循環使用效果;
(3)介紹碳族元素的時候,除了介紹溫室效應導致全球變暖之外,還可以介紹目前利用CO2制甲烷等最新研究成果;
(4)在介紹硫化合物的時候,介紹硫化鎘等等量子點光催化劑,可以利用該光催化劑在取之不竭、用之不盡的太陽光條件下進行光催化反應。此外,教師還要根據高等農業院校自身發展的特點和優勢,課堂教學中將無機化學基礎知識與農業院校的茶與食品科學、環境與能源、生物工程以及農藥等優勢學科結合起來,達到學科間的優勢互補。例如,無機化學教學中可以補充最新的制氫和儲氫材料、可見光催化材料、高催化性能或吸附性能的多孔材料、農藥降解材料、重金屬去除材料等等。總之,教師可以根據當前國際研究的熱點,有目的、有計劃的將無機化學基礎知識與這些最新的綠色創新研究有機地串聯起來,既提高了教學質量,又使學生們知道農業科技人員的研究動態,潛移默化中增強學生們的綠色創新意識。
3.3無機化學實驗課綠色創新化
化學是以實驗為基礎的科學,實驗課是運用理論知識和驗證理論知識的渠道,也是最容易產生污染的主要場所之一。因此,實現實驗課的綠色創新是非常必要的,這是培養學生發現問題、分析問題以及解決問題能力的重要途徑,也為培養他們良好的科研素養打下基礎。
(1)加強安全教育,樹立綠色創新理念。無機化學實驗課是大學一年級開設的第一門化學實驗課程,學生沒有自己動手實驗的經驗。因此,老師在這個過程中作用至關重要。第一節實驗課,授課老師講解實驗內容之前應該對學生們進行安全教育,宣傳綠色創新理念,給學生們講解《化學實驗室安全手冊》,進行實驗室安全培訓,培訓合格的同學方可進入實驗室進行后續的實驗操作。同時在實驗室醒目位置張貼安全標志,強化學生們安全意識、綠色創新意識以及環保意識。
(2)優化實驗內容,提高綠色創新程度。使用無毒無污染的綠色原料和溶劑代替傳統的有害試劑。盡量使用蒸餾水、乙醇等綠色無毒試劑,避免使用氯仿、苯胺等毒性較大試劑。合成條件避免時間長、高溫高壓等條件,可以采用快速的超聲或微波輔助合成新方法,節約時間,增加轉化率、減少污染,實現實驗的綠色化創新。另外可以開設一些學生自主性比較大的實驗,開展一些利用可見光為能源的催化或降解實驗,讓學生們自主設計實驗原料、條件、方法等,充分開發學生們創新能力。
(3)重視實驗室廢棄物的回收,開發循環實驗。實驗室廢棄物的妥善處理這個過程非常重要,目前大部分高校實驗課都存在這種普遍的現象,實驗結束后學生們就直接將反應后的試劑和藥品直接倒入水池中,甚至包括一些毒性較大的試劑。這不僅危害自己也會危害到他人,增加后續無害化處理的負擔。實驗老師一定要指導學生將實驗廢棄物進行分類回收處理,嚴禁亂扔亂倒,這樣像乙醇這類常用溶劑我們就可以回收起來,進行重新集中蒸餾制得干凈的無水乙醇,從而可以循環使用。教師可以把實驗的后處理作為成績考核的一部分,督促學生養成好的習慣,為自己、為社會負責。
4結語
無機化學是一門實踐性較強的課程,授課教師不僅要傳授學生們基礎的理論知識,更重要的是培養學生們具有在改造世界的同時更要保護好世界的能力。通過上述改革措施,本人自己課堂上取得了很好的教學效果,改變了以往無機化學課堂上沉悶的現象,大家積極思考、課堂氣氛活躍、年終評教獲得優秀。當然,結合最新的研究熱點,宣傳綠色創新理念是一項系統的工程,也是社會發展的趨勢,這項工作現在還是處于起點階段,每位化學教師都要不斷的探索,提升綠色創新的教學方法,為社會培養合格的化學科技者而不懈努力。
參考文獻
[1]張歡,王偉,楊定明,等.從大學生能力培養視角談無機元素化學教學[J].廣州化工,2015,43(21):203-205.
[2]楊昱,徐雅琴,楊玉玲,等.高等農業院校“無機化學”教學改革與實踐[J].中國電力教育,2013(23):89-90.
[3]周紅波,朱國興,沈小平,等.高校無機化學教學中大學生科研潛質的培養[J].教育教學論壇,2014,8(8):68.
[4]茹晶晶.基于綠色化學習慣養成的綠色化學實驗教學研究[J].廣州化工,2015,4(43):227-240.
[5]瞿云龍,梁學正.綠色化學對環境與生活的影響[J].化工時刊,2015,29(7):46-49.
篇5
關鍵詞:無機化學實驗;實驗教學;教學研究
化學是一門以實驗為基礎的學科,在化學教學中化學實驗尤為重要。無機化學實驗是化學相關專業學生進入大學后接觸的第一門實驗課程,但長期以來師生對這門課程的認識存在一定的偏差。由于無機化學實驗中與高中化學聯系較多,還存在實驗理論簡單、藥品常見、器材普通、操作簡單等特點,很容易忽視無機化學實驗。在具體的教學的過程中,實驗指導教師的講解大多流于形式,學生也存在“按方抓藥”完成實驗,沒有多大難度,作為一門考查課幾乎所有學生都可以順利通過。長此以往,學生不重視無機化學實驗,把完成實驗當成任務,教學效果可想而知,開展無機化學實驗教學改革刻不容緩。筆者結合自己七年的教學實踐,對地方性本科師范院校無機化學實驗教學進行了探討。
一、教學內容的合理優化
隨著社會的發展,知識全面和專業技術能量強的人才更加受用人單位的青睞,而傳統的高等教育注重知識傳授,對學生綜合素質的培養稍顯不足[1]。綜合素質就是學生獲得的知識和技能,并且內化于心,再逐漸形成穩定的個人能力和科學素養[2]。培養學生的素質,不是簡單的直接從書本上獲得,而是要把新學習的知識運用到實際中,從而提升自己。結合七年的無機化學實驗教學,發現北京師范大學無機化學教研室等編寫的《無機化學實驗》(第四版)較為適用于我校化學專業學生。在在制定《無機化學實驗》教學大綱時,在借鑒省內外同類高校的經驗的基礎上,也考慮到所招學生的知識水平情況,制定除了合理的可行的方案。教學內容中要注重體現下列能力的培養,觀察能力、實驗操作能力、思維能力、自學能力和創新能力。無機化學實驗主要分為兩部分,化學原理部分和元素部分。上學期開設的化學原理實驗多數可以在規定的學時內完成,下學期開設的元素性質實驗內容一般較多,在有限的學時內很難完成,且有的與高中化學實驗內容重復,有必要對實驗內容進行優化。在選擇實驗內容時也要考慮到環保問題,盡量做到廢物的無害化排放,如存在有害物質的產生要讓學生思考如何解決,做到實驗的綠色化[3]。在實驗教學經驗積累的基礎上,結合實際情況編制實驗指導書或實驗講義其實是個很好的辦法。實驗指導書的內容可以包含:實驗安全知識、化學實驗基本操作、化學反應原理的證明和測定、元素及化合物的化學性質、化合物的制備等。學生在高中階段的實踐機會不多,動手能力不強,要給學生盡可能多的機會訓練。作為未來的化學教師,實驗操作的規范化是重中之重,在教學中要體現出來。實驗指導書的內容不用太多,只列出要求和注意事項,即使實驗步驟也要簡單化,要求學生在實驗前查閱資料做好準備,盡可能把更多的時間交給學生,讓學生有更多的時間思考解決問題,把教學重點從老師“教”轉移到學生“做”上。除了參考書上的實驗,實驗教師也可以結合無機化學理論和自己的科研實際情況,在第二學期開展創新型實驗,給定幾個題目,讓學生查閱文獻資料,自己設計方案,老師在全程起到“導”的作用。實驗技術和實驗設備的改進也要融入到平時的實驗教學中,教師在講授時可以結合自己的經驗積累和無機化學實驗方面的實用新型發明拋磚引玉,鼓勵學生大膽創新,培養有想法的化學教師。
二、教學方法的多樣化
傳統的實驗教學是實驗教師講授實驗理論、操作步驟和注意事項,學生在下邊被動的聽,這種模式和理論課程的形式非常相似,教學效果一般,學生的參與課堂較少,學習興趣一般,教學效果不顯著[4]。實驗課程的教學和理論教學一樣,同樣需要加強師生之間的互動。教師要關注學生的學習,在每次實驗課結束前留足夠的時間提出問題,可以采用啟發式、討論式等教學方法。指導教師可以引導學生進行討論,最后再給出答案和建議。這樣可以檢查學生之前預習的情況,以及學生對本次實驗的掌握情況,可以有效的提升學生的學習動力,有利于促進教學。要改進傳統的教學模式,化學專業培養的是未來有高素養的化學教師,應該給學生一定的發揮空間,給學生一個機會當老師。在第二學期可以選擇個別簡單實驗,讓學生準備實驗儀器、藥品,備課,講解實驗,課堂演示,之后其他同學發表看法,指導教師再進行總結。這種教學方式的實施,有利于提高學生學習的積極性主動性,鍛煉學生提升學生的綜合素質,也培養了學生的師范技能。在開展無機化學實驗教學時,多媒體教學的教學比傳統的方式有更好的效果[5]。一直以來,課堂板書和課堂演示是實驗教師常采用的兩種教學形式,存在一定的不足。課堂板書有限,內容有限并且大多數以文字的形式呈現出來,略顯枯燥。在課堂上,學生與指導教師有一定的距離,有的實驗顏色較淺或顏色變化不明顯,課堂演示效果不突出。如把多媒體引入課堂,動畫演示實驗操作顏色鮮艷,可以呈現更豐富的內容,學生更容易觀察理解。我校在每年的第二個學期舉辦化學實驗技能大賽,已經舉辦了兩屆。參加競賽的學生先通過理論測試選拔,然后再參加實踐測試。理論知識測試主要有無機化學、分析化學、有機化學的基本實驗知識,參加選手主要化學、化學工程與工藝、環境工程、礦物加工工程、冶金工程、生物等專業大學二年級以上的學生。實踐測試主要是無機化學、有機化學、分析化學的綜合實驗,主要關注學生的實驗設計能力、實驗操作的規范性。實驗技能大賽已的開展取得了良好的效果,提高了學生學習化學實驗課程的興趣,也促進了實驗教學。
三、多元化的考核方式
無機化學實驗雖然是必修課程,但傳統的考核方式為考查,側重于學生對實驗理論的理解或實驗操作情況。多數學校的實驗課程的考核包括以下幾個方面:考勤、預習實驗報告、課堂實驗表現、實驗報告、期末考核(理論考試或實驗操作考試)。對于這種考核方式,看似全面,但要真的全面考核一個學生還在執行上有一些問題值得商榷。對于出勤問題,筆者認為正常的實驗課程就應該參加,沒有按時參加的可以通過做來解決。對于出勤,在總成績中可以體現,但比例應控制在較小范圍內。對于預習實驗報告的去留問題很多老師觀點不一,預習實驗報告的書寫,可以讓學生對實驗內容有一定的認識,對實驗的開展有一定作用,但如果不思考、不認真查閱資料,預習實驗報告的作用就微乎其微了。預習實驗報告的內容和實驗報告的內容有很多是重復的,有無必要再次書寫?本人覺得預習實驗報告和實驗報告可以合二為一,可以給學生更多的時間查閱文獻資料做好實驗課前的準備,在實驗結束后學生有足夠的時間反思總結。二者統一的關鍵的是要檢查學生的實驗預習情況,讓學生養成良好的習慣。課堂表現是檢驗一個學生學習情況的重要標準,在實驗總成績中應該占較大比例。由于最近幾年擴招等問題,學生分組后,每組的人數在20人左右,每小組1人,獨立完成實驗,僅靠一個實驗教師來觀察指導學生實驗可以想象。類似的問題許多西部地方本科師范院校都存在,可否減少小組學生數或增加實驗指導教師,這也是以后實驗教學改革的方向。實驗報告反應了學生對實驗的掌握情況,要鼓勵學生多反思多總結,在總成績中應占一定比例。對于最后的測試,在學生的實驗成績中可以占一定的比例。筆者根據多年的教學經驗,建議同時開展實驗理論考試和實踐考試,才能全面反映學生對這門課程的掌握情況。實踐課程的考核和課堂表現考核存在同樣的問題,就是考核的工作量大,直接影響考核的準確性[5]。無機化學實驗的考核改革還需要不斷的實踐探索,更一步完善合理可行。
四、結語
當下,素質教育和創新教育已全面展開,時代對化學教師也有了更高的要求。扎實的理論知識和過硬專業技能是化學專業學生人才,是培養方案的要求,對于高校化學教師來說責無旁貸。要培養優秀的學生,對教師也是提出了要求,教師也要不斷提升自己的。高校教師經長期的實驗教學,積累了豐富的經驗掌握了很多實驗技巧,在平時的教學過程中要滲透給學生。經過幾年的教學實踐改革,學生的學習積極性有了一定程度的提高,分析和解決問題的能力也得到了提高,學生的綜合能力也在不斷進步。無機化學實驗的教學改革任重道遠,不斷總結教學,開拓實踐課程教學的新思路,才能培養出更多能力強、素養高、合格的化學教師。
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篇6
關鍵詞:無機化學;教學模式;教學改革;教學方法
中圖分類號:G642 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2013)31-0045-02
無機化學(工科)是北京科技大學冶金、材料、環境、生態等有關專業的一門基礎課。它是培養上述各專業工程技術人才整體知識結構、能力結構及素質教育的重要組成部分,也是學習有關專業課程的重要基礎,每年約有900名本科生學習該課程。無機化學是研究無機物質組成、結構、性質和變化規律的科學[1],通過本課程的學習,使學生掌握化學反應的原理、物質結構的基礎理論及元素化學的基本知識,了解與化學密切相關的社會熱點、科技發展、學科滲透交叉等方面的知識,使學生具有較高化學素質和知識水平,培養用化學的思想和觀點解決實際問題的綜合能力。根據無機化學課程教學的基本要求,我們從課程體系和課程內容的優化與改革,師資隊伍整體素質的培養建設,以及教學模式、教學手段、教學方法等方面進行了全面建設,取得了可喜的成果和良好的效果。
一、理論與實踐結合,基礎與前沿并重,開拓學生們的化學視野
無機化學是一門傳統的化學基礎課程,在該課程中介紹的知識都是非常經典的,許多學生在學習過程中感覺較為枯燥,為了提高學生的積極性,開拓學生的視野,我們做了以下一些工作:
1.理論和實際相聯系。在相應章節的學習中將該內容在生產、科研中的應用進行簡單介紹,理論和實際相聯系,使講課內容不顯得空泛和枯燥,學生也會覺得自己學習的知識大有用處,學有所用本身就是學生學習的動力。如我們在講到原電池部分時,適當介紹干電池、鉛酸蓄電池、鋰電池等的原理及應用;講到晶體缺陷時介紹摻雜在材料合成中的應用;講授沉淀-溶解平衡時介紹水熱合成法的原理;碳族元素的學習中,加入納米材料的研究等。
2.諾貝爾化學獎的編輯。在課堂教學中,我們將教學內容與相應的諾貝爾獎有機地聯系在一起,編輯了相關的諾貝爾化學獎簡介,鏈接在課件中。一方面,使學生了解我們現在學習內容的發現歷史和發展歷史,有助于他們對化學學科的實驗性、理論性有一個整體的認識;另一方面,通過對諾貝爾化學獎得主的生平、研究過程的介紹,使他們了解化學學科的研究方法、基礎課程學習的意義,激發學生的探索、創新精神。例如,當講到雜化軌道理論時,我們介紹了雜化軌道理論的創建人,著名的美國化學家,1954年諾貝爾化學獎、1962年諾貝爾和平獎得主——L.Pauling,指出Pauling之所以取得這么巨大的成績,與他獨特的研究方法是密切相關的。L.Pauling作為化學家,他具有比一般化學家更多的數學和物理方面的知識,這使他在研究中能更好地將其他學科的發展與化學相結合,采用移植方法,開拓邊緣學科,不斷地在物質結構理論方面取得突破性成就。通過這類例子的介紹,引導學生理解在學習中廣泛涉獵各種知識的必要性,作為非化學專業學生學好化學及其他學科的意義,重視學習方法、研究方法的運用。
通過這些措施,豐富了課堂內容,提高了學生們的學習興趣,進一步激發了學生學習的積極性,使他們變被動學習為主動學習,教學質量也隨之得到了提高。
二、教學方法的交流是提高教學質量的關鍵
無機化學是北京科技大學的基礎必修課,每年約有900名本科生學習該課程,因此開設了多個講臺。隨著教師新老交替的進行,如何盡快地提高新教師的授課水平,成為亟待解決的問題之一。而且無機化學課程的教學內容較多,如果不能在教學內容、教學重點、教學要求等問題上統一認識,則講臺間差異會很大。為了盡快提高新教師的授課質量,使教學更符合課堂要求,同時也為了促進教師之間的互相交流和學習,課程組每周開展一次集體備課活動。主要內容有:請老教師傳授教學經驗;討論教學要求;交流教學體會。每次活動,我們都邀請經驗豐富,甚至已退休的老教師參加活動。針對某一章節的重點、難點內容,請老教師傳授教學經驗,然后根據這門課的教學大綱,各位教師各抒己見,針對某一具體章節內容的教學方法、教學要求進行討論,最后再做總結歸納。同時各位教師就自己上課的體會或碰到的問題一起進行交流討論,并不斷地發現問題、解決問題。例如,在討論到氧化還原反應一章時,沉淀、配合物的生成對電極電勢的影響一直是講授的難點,大多數教科書都是直接從Nernst方程導出結果。在集體討論時,有的教師就提出均從化學熱力學出發,利用ΔG與電極電勢的關系來講授,關系簡單,學生應該容易接受。但通過課堂上的實踐后,發現從化學熱力學出發,道理簡單,但計算繁瑣。最終認為,兩種方法都可以教給學生,讓學生根據自己的特點去選擇理解的出發點,會收到異曲同工之效。通過這樣的集體備課活動,使大家明確了教學要求、教學目標和如何進行教學,對多媒體課件有一個較詳細的了解。
三、教學手段的先進性、多樣性
無機化學課程采用大課講授,輔之以答疑、網上課件、網上習題等方式進行。
1.多媒體教學。教學手段的改革與創新,是課程建設中最富于時代氣息的一個環節。在信息時代和網絡時代的今天,多媒體教學的應用是課程建設現代化的標志,各高校已充分意識到多媒體教學的重要性,并進行了大量的多媒體制作工作[2,3]。自2002年起,在無機化學課堂教學中開始采用自主研發的多媒體教學課件。經過多年的教學實踐,課件不斷地修改完善,得到了學生們的認可和好評。課堂教學證明,應用多媒體教學徹底改變了傳統的教學模式,從教和學兩個方面都有重要的改善。
2.視頻演示實驗。傳統的課堂實物演示實驗,需要教師提前準備實驗用品和試劑;在演示過程中,特別是對于大班課堂,總有許多學生會看不清楚或根本看不到;此外實驗的安全性是傳統演示實驗必須考慮的關鍵問題,為了保證萬無一失,有些實驗就受到了限制而不能搬到課堂上。為了克服傳統演示實驗的這些問題,教師根據課堂教學內容,將重要化合物的性質、反應現象拍攝成32個視頻演示實驗,在課堂教學中穿插使用。利用演示實驗輔助課堂教學,不僅大大方便了教師,而且因為現象清楚,很受學生們的歡迎,也提高了教學質量。教學實踐證明,演示實驗可避免枯燥的理論講解,極大地活躍了課堂氣氛,讓學生更加直觀地感受知識、掌握知識,激發了學生對學習無機化學的興趣。
3.教學課件網上播出。多媒體教學,一般來說,教學內容設計量大、知識點多,單位時間內傳授給學生的信息量大,從視覺上講前后銜接不是很理想,有時會使學生思維不能高度集中,課堂筆記不能及時跟上,導致少數學生對教學內容掌握得不扎實。為了方便學生的課后學習、復習,我們安排教學課件在網上播出,使學生對課程的重點、難點一目了然,這樣學生可上網復習、查閱,使他們能緊跟教師講課的節奏,隨時了解課堂教學要求,有利于學生的學習和整個教學質量的提高。
4.網上習題。對于剛從中學題海式的學習方式中走出來進入大學學習的一年級學生,他們在應用知識、分析問題、解決問題等能力方面存在嚴重不足[4]。如果沒有合適的課后練習題做,他們往往會覺得復習無從下手,不知所措。通過與學生們的交流,了解到他們中很多人認為只有課后教師布置的習題對他們來說要達到掌握所學知識的目的是不夠的。而從圖書館找來的無機化學復習指導書,由于年代、對象不同,不一定適合工科學生,所以編寫一些符合現行大綱要求、適合本校學生的練習題十分必要。我們積極搜取素材,對每一章內容都仔細斟酌,共編寫了2千多道練習題。該習題集按全國高校現行無機化學的考試模式,分為:是非題、選擇題、填空題、配平題、問答題和計算題六種類型。習題集的完成,方便了學生的學習,使學生通過習題集練習,可以檢驗自己的學習情況,找出掌握知識的不足,使他們不斷地發現問題、思考問題、解決問題,從而達到鞏固課堂學習知識、活學活用的目的。作為對學生學習的補充,習題內容充實,既圍繞對基本概念、基本知識的理解,又緊密聯系實際應用,使學生達到學而會用、學而有用的目的。有余力的同學可以用以鞏固知識和檢驗學習效果,是學生根據自身情況,拓展學習的場所。
下一階段,我們將制作《無機化學》視頻課程,爭取早日在網上投入使用,使無機化學教學更加豐富多彩。
參考文獻:
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篇7
關鍵詞:CDIO;無機化學實驗;教學范式改革
DOI:10.3969/j.issn.1671-6396.2016.01.029
無機化學實驗是我校化學、化工、環科、材料等專業進校后接觸的第一門專業基礎實驗課,是老師與學生在教學、學習及科研相結合的第一個階段,在無機化學實驗中學習的一些基本操作也是后續實驗課程的基礎。[1]通過無機化學實驗的教學不僅可使學生正確和熟練地掌握無機化學實驗的基本操作,增強對所學理論知識的感性認識,還可以培養學生分析問題和解決問題的能力,提高學生的綜合素質,為后續課程的學習和將來從事化學教學工作打下堅實的基礎。[2]無機化學實驗課程在繼續加強基本操作訓練的同時,更應注重綜合能力、全面素質的培養。社會越來越需要大量綜合能力強、具有創新精神的化學人才。大學生就業難幾乎是世界上所有實現高等教育大眾化及普及化的國家和地區所面臨的共同課題,我國高等教育進入大眾化之后,大學生就業難已成為一個十分突出的社會問題。因此,為適應社會發展的需要,實驗教育在教學目標、教學內容和教學方法等方面都必須進行深入的改革。2004年,麻省理工學院和瑞典皇家工學院等四所大學探索研究,提出了一種新教學模式——CDIO工程教育理念。[3,4]CDIO代表構思(Conceive)、設計(Design)、實現(Implement)、運作(Operate),它以產品從研發到運行的生命周期為載體,為學生提供真實的工程情景,讓其以主動的、實踐的、課程之間有機聯系的方式學習工程,是“做中學”和“基于項目的教育和學習”的集中體現。根據此教育理念和目前社會發展的需要,在實驗教學中引入CDIO模式,是提高化學化工類專業畢業生工程素質,增強其就業競爭所應采取的非常重要的措施。CDIO這一新的教學理念是對我國高校傳統的實驗教學理念的繼承和發展,它明確提出了以人為本,即在實驗教學中要以學生為主體,教師為主導,從實際或已有知識中發現和提出問題,引導學生思考,應用所學知識探究規律和致力創新,教學中安排豐富的設計性和綜合性實驗,要求學生親自動手和全身心投入,引導學生主動學習,提供更多的動手實踐機會。這種教學理念有利于學生個性和潛力的發揚,有利于學生創新能力的培養。實驗教師積極營造學生發現問題、提出問題、解決問題、充分展示自己的創新環境,鼓勵學生勇于思考,勇于發現,勇于創新。為此,本課程組運用CDIO教育理念,通過對本校化學專業的2012級,2013級,2014級的無機化學實驗教學模式進行改革,現將體會報道如下。
1提高學生的主體地位,體現教學的互動性
在教學過程中,把學生置于教學活動的主體和中心地位,充分發揮學生的主體作用,采用互動式教學,可以拓展學生的創造性思維,提高教學效果。讓學生積極參與實驗準備正是以學生為主體和采用互動式教學方法的體現。以往在實驗教學中,實驗準備工作只是由實驗員和實驗老師完成,學生在一切準備就緒的基礎上進入實驗室完成規定的實驗操作,操作結束后即離開實驗室,無論是老師還是學生都把課堂實驗前和后的實驗室工作看成和學生毫無關系,課堂上,由于課時有限,學生只是機械地忙于過多的實驗操作,很少把精力和注意力放在師生之間的交流和互動上,由于學生缺乏對實驗的準備和了解,很多同學甚至設法回避老師的主動交流和提問。對于大多數學生來說,化學實驗完全是一種被動式的機械操作,學生學習的積極性差,馬虎了事、不求甚解、操作不規范、不善于思考問題,教學效果很不理想。讓學生參與到實驗的準備工作中,可以提高師生的互動性和學生的主體地位,把“教”與“學”及“師”和“生”融于了一體,師生通過共同準備實驗,拉近了師生間的距離,增加了師生間的情感溝通,提供了師生間及學生間交流的機會,在準備實驗的過程中,雙方能在彼此平等、彼此坦誠和彼此傾聽的基礎上進行交流、溝通和探討,共同思考、解決和應對整個實驗過程中出現或可能出現的問題,共同探索新思路和改進實驗新方法,極大地激發教與學的互動性,調動學生參與實驗教學的積極性,實驗教學效果能得到很大的提高。
2激發學生的實驗興趣,發揮學習的主動性
孔子曰:“知之者不如好之者,好之者不如樂之者”,體現了興趣對學習效果的重要。興趣能有效地激發學生學習的積極性,使其主動地、全神貫注地去學習,自覺地集中注意力,主動地去思考和探究問題、創造性地運用知識。培養學生的興趣對于實驗教學來說尤為重要,興趣能使學生自主學習,啟發創新思維、培養創新精神。讓學生積極參與實驗準備是培養學生對化學實驗興趣的重要教學策略之一,對培養學生的興趣,使學生積極主動地做好化學實驗起到了重要作用。(1)讓學生自己準備實驗儀器、試劑、材料甚至設計新的實驗方案本身就體現了老師對學生的信任和認可,對于學生來說,老師的認可本身就是一種鼓勵,這種鼓勵能無可限量地提高學生學習的動力,培養其自信心,激發其內在的潛力和對該學科的持久興趣。(2)學生自己準備實驗可以自我設置教學懸念,誘發學習興趣,調動學習積極性,提高教學效果。為了達到預期的實驗目的,對許多實驗準備工作都有特殊的要求,比如,配制試劑的濃度和精確度、試劑的純度、試劑的用量、試劑的配制方法等,以及實驗方法都會對實驗的結果產生很大的影響,甚至導致實驗的失敗,到底影響如何?會產生什么樣的結果?為什么會有這樣的影響?自己在實驗中會出現什么樣的現象和結果?如何運用學過的理論對現象進行解釋?在自己準備實驗的過程中,學生的腦海中就會產生一系列的懸念,進而就會對接下來的實驗產生興趣,激發他們的探究欲,提高實驗的主動性,引導他們積極地思考,進而提高他們的觀察能力和分析問題、解決問題的能力,還能培養他們理論聯系實際的學風和實事求是、嚴肅認真的科學態度,達到提高實驗教學效果的目的。
3提高實驗預習效果,避免了實驗的盲目性
做好實驗預習是做好化學實驗的前提和基礎。在預習中做到明確實驗目的,弄清實驗內容,理解基本原理、操作步驟、實驗裝置和注意事項。只有做了充分的預習,學生才能自覺地、有目的地、獨立地進行實驗和自如地應對實驗中出現的各種問題,實驗動手的能力才能得到充分的鍛煉,避免了實驗的盲目性和實驗操作“照方抓藥”。然而,學生對化學實驗預習缺乏充分的認識、了解和端正的態度,使得實驗預習不充分,甚至不做預習,寫預習報告只是抄抄書本,應付了事。實驗時手忙腳亂或者束手無策,造成實驗紊亂、拖延時間、誤差大等,化學實驗課的教學效果與預期目標相差較遠。讓學生參與實驗準備后,他們會認為做化學實驗完全變成了他們自己的事情,必須靠自己來完成所有的實驗內容,解決實驗中的問題,減少了對老師的依賴心理,要想順利完成實驗,或者為自己準備好實驗都必須要做到心中有數,因此,他們會從最初的“被動預習”變為現在的“主動預習”,端正實驗的態度,提高預習的主動性。此外,學生準備實驗的過程同時又是再次預習的過程。由于預習充分,學生實驗時“心中有數”,實驗的教學效果得到了明顯的提高。
4培養學生嚴謹的實驗作風,提高綜合素質
嚴謹的實驗作風包括:正確使用儀器、操作規范、細心觀察并記錄和分析實驗現象、尊重實驗事實、實事求是地完成實驗報告、遵守實驗室規則、節約藥品和注意安全、保持環境清潔等。嚴謹的實驗作風有助于培養學生獨立實驗、獨立分析問題和創新能力,使學生在實驗操作中能更自覺地嚴格要求自己,可確保實驗的可靠性和準確性。在實驗教學中要重視對學生實驗作風的培養。讓學生參與實驗準備工作是培養其嚴謹實驗作風、提高其綜合素質的最有效的方法,這是由實驗準備工作的特點決定的。化學實驗準備工作主要包括試劑的配制與分裝、儀器的準備與調試、藥品的上架與下架、安全問題等,對實驗所需的儀器、藥品的名稱、規格、用量、濃度及配制方法等均要有詳細了解,做到心中有數,才能準備充分,從而確保實驗的順利進行。特別是無機元素性質實驗,試劑種類多,用量大,有的實驗多達幾十種試劑,并且需分裝,實驗完畢,三廢要安全處理,所有滴瓶下架后還要及時清洗并歸類整齊存放,還要保持實驗室的良好衛生環境。因此,工作量大而繁雜,要完成實驗準備工作,準備者就必須具有很嚴謹的實驗作風、很熟練的實驗技能和很強的責任心,通過參與實驗準備,學生的實驗作風得到了培養,綜合素質得到了很大的提高。無機化學實驗是化學專業本科生第一門很重要的必修基礎課程,它除了具有各門化學實驗課的普遍重要性外,還在學生了解并重視大學化學實驗、啟迪學生的學習方法、訓練學生的基本操作、培養學生的學習興趣和良好作風、為后續實驗課的學習打下扎實的基礎方面具有獨特的意義。通過對本校化學專業的2012級,2013級,2014級的無機化學實驗教學模式改革,提高了學生在教學中的主體地位和教學的互動性,也激發了學生學習的興趣、調動學生實驗的積極性和主動性、提高了實驗預習效果,同時培養了學生優良的實驗作風,提高了學生的綜合素質。學生參與實驗準備這一過程,培養了學生獨立思考的能力,提高了學生自主學習和自主解決問題的能力,有利于學生的個性發展,為以后的畢業設計和將來從事科研工作打下了良好的基礎。
參考文獻
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篇8
關鍵詞:無機及分析化學;非化學專業;公共基礎課程;教學過程;教學方法
“無機及分析化學”課程是化學專業開設的傳統課程,主要面向非化學專業本科生。現在已成為與化學密切相關且必需開設化學課的非化學專業如藥學、生物學、醫學等專業的本科生重要公共基礎化學課程。該課程是上述專業所有化學課程的基礎,對于化學基礎知識的掌握和化學知識的深入了解及專業課程的學習都起到基石的作用,即“無機及分析化學”是基礎的基礎。
在武漢大學,自從設置生物專業以來就有此課程,目前是藥學、生物學、環境科學及醫學等專業的本科生公共基礎課。而目前的實際情況是上述專業的院系安排化學課程學時逐年減少,比如藥學專業,開始是108學時(包括化學實驗),后減為90學時,目前再減為72學時(不包括化學實驗課)。學時少或學時逐漸減少,而專業所需化學基礎知識內容很多,再加上由于高中課程或高考科目的不斷改革,除個別參加過化學奧賽的學生外,這些專業本科新生大多數化學知識基礎薄弱。由于“無機及分析化學”課程是化學基礎課的基礎,所以上述專業的各院系多年來都是放在第一學期開設“無機及分析化學”課程。由于專業科研創新的深入和研究熱點的涌現,對這些專業本科生的化學知識與化學教學不斷提出新的挑戰和要求。除化學基礎理論知識必須扎實外,還要有熟練的實驗操作技術。如果基礎知識不扎實和不系統,學生創造能力就成為無本之木和無源之水。所以教好和學好這門課程對新生的學習興趣、知識積累和科研素質培養至關重要。
本課程的教學不僅是完成教學任務,最重要的是要為學生打下良好的化學基礎,為其他化學課和專業課的學習奠定基石。該課程教學時間緊,任務重,責任大,還要效果好。我們根據學生的現狀和專業特點對化學知識的要求,提出我們的教學目標:打下扎實化學基礎,掌握化學實驗技能,強調效果和分數的統一。
下面根據我們多年來教授“無機及分析化學”課程的親身經歷,談談非化學專業本科生“無機及分析化學”這一基礎課的教學過程、教學方法與體會,與兄弟院校同類課程交流,以期拋磚引玉。
一、教學過程
該課程以教師講授為主,輔以課堂提問與練習,師生互動,結合化學實驗課,進行教學。
課程排在第一學期,現總學時72學時,每周6學時。要求學生掌握很好的化學知識特別是作為基礎化學知識的無機化學和分析化學知識,要預先了解新生高中階段化學知識狀況:大多數學生沒有初步系統學過化學,約1/10沒有學過化學,個別人是通過化學奧賽班學習較系統的化學知識。所以說,整體化學知識底子薄。根據新生情況,無機化學內容比例要大,占42個學時,分析化學30學時。
1.教學目的
“無機及分析化學”是藥學等專業本科生的重要基礎課程之一。該課程不但授予學生必需的理論知識,還要根據該課程實用性較強的特點,培養學生嚴謹、精細、科學的學習態度和獨立分析問題與解決問題的能力,讓學生掌握了解該課程內容以及與其他課程和科學知識的關聯,積淀夯實學生的基礎知識,特別打好無機化學基礎。分析化學要求樹立起一個嚴格“量”的概念和如何實現它。使學生全面系統地掌握該課程的基本知識、基礎理論、基本反應、基本公式、基本計算和基本實驗(“六基”)。
2.教學目標
要求學生對課程中知識點、難點、重點明確掌握,思考題和習題都會獨立正確完成;如果有學生不聽課保證可以獲得修課通過,教師可以同意其直接參加考試。考試成績絕大多數為優良。按照這樣的要求精心組織教學、進行教學和檢查教學。具體到課程內容,要求學生熟悉無機化學和分析化學的基本理論、基本概念和定義。重點掌握原子結構、分子結構、元素與化合物的基本性質、酸堿反應、絡合反應、氧化還原反應和沉淀反應與平衡以及基于四種化學反應的容量分析方法的有關理論、概念和計算。熟悉酸堿滴定、絡合滴定、氧化還原滴定、沉淀滴定和重量法、吸光光度法的方法及原理,熟悉分析化學中的試樣分解和數據處理。
二、課程建設
“無機及分析化學”課程建設主要在教師隊伍及教學指導思想、教材建設、教學內容和教學方法等方面。
1.教師隊伍及教學指導思想
該課程歷史上就由分析化學專業教師開設。化學分析方法原理建立在無機化學反應的基礎上,因此要求任課教師不但有熟練的分析化學知識,還要有更扎實的無機化學知識,因而教師隊伍建設也成為該課程建設的根本。需要不斷提升教師隊伍素質和知識水平,注重教師隊伍的知識結構、梯隊層次和年齡結構等,將打好學生的化學基礎作為教學指導思想。我們選擇高水平的教師和老教授負責主講“無機及分析化學”課程,在該課程教學過程中注重主講教師的培養和傳承,堅持老、中、青傳幫帶機制。課程講授分A、B角,采用課程教學組負責制,前者為課程負責人。
2.教材建設
該課程的教材初版于1994年。教材建設是提高教師專業知識水平和教學能力的最重要工作,能使教師專業基礎知識系統和熟練,有利于教學效果提升。講授該課程的教師先后合作編寫了多版《無機及分析化學》教材。在教材修訂中,在保留上一版教材特色的基礎上,堅持精選教學內容,強化無機化學和分析化學的緊密聯系及其在化學教學中的基礎作用。更新教育觀念,注重素質、能力和思維方法培養,拓寬知識范疇,適當反映學科發展新成果。第三版除了系統的無機及分析化學知識外,編入了許多在無機化學方面出現的新研究成果,如鋰離子電池和超導材料等。按課程建設要求,每過幾年都要編寫無機及分析化學教材,編寫人員是該課程的主講教師,他們都有一定的教學經驗和豐碩的科研成果,能使教材具備良好的系統性和先進性。
3.教學方法
我們多次對上述專業(如藥學專業)的新生展開調查,結果表明,地區不同化學課程或有或無,即使有化學課開設時間也不同,較好開設化學課的不到10%,沒有開設過化學課的有20%,所有新生基本沒有做過化學實驗,總的情況非常不樂觀。由于該課程內容多、學時相對少、學生基礎化學知識薄弱等因素,需要從教學方法上著手提高教學效果,調動學生學習該課程的主動性和積極性,讓學生既打下扎實的化學理論基礎和實驗技能基礎,也嘗試培養學生的創新思維和創新能力。具體做法如下:
(1)加強基礎,突出重點與解決難點相結合。結合課程特點,加強“六基”(基本知識、基礎理論、基本反應、基本公式、基本計算和基本實驗)的系統學習,要求所有學生會背元素周期表和知道變價元素的所有價態。所有學生基本做到“六基”優良。實行學習課程知識與提高綜合素質相結合的教學方法,將教學重點化為學生思考的問題,啟迪學生思維。課堂強化訓練,隨時布置題目,讓學生獨立完成,可以看書,不可討論,當堂交卷。也專門進行課堂教學討論,隨時提出問題,進行討論解答,比如分析化學內容中的絡合反應與絡合滴定中的副反應系數。加大課堂提問和練習力度。從嚴要求,加強課堂管理,堅持課堂提問和課堂強化練習,多用時間每課必問,多問少講,邊問邊講。鞏固所學知識,牢固掌握,針對不肯記憶的學生,重點加強記憶并考查其化學知識熟練程度。
(2)組合兼并和協調相關無機化學與分析化學教學內容。無機及分析化學課程內容多,要突出重點,還要保持連貫性和系統性,所以要對內容進行整合和調整,避免重復。比如,把無機化學和分析化學涉及的四大反應類型和化學反應平衡內容整合在一起講授;分析化學的滴定分析原理和具體技術操作與分析化學實驗課放在一起介紹,讓學生了解滴定分析原理和多次練習掌握分析操作技術,包括阿司匹林藥片中乙酰水楊酸含量的測定(酸堿滴定實驗),胃舒平中Al3+、Mg2+含量的測定(絡合滴定實驗),高錳酸鉀法測定醫用雙氧水中過氧化氫含量(氧化還原滴定實驗);元素及其化合物性質與分析化學中沉淀滴定原理、氧化還原滴定方法和試樣分解結合在一起講授,如鹵素、氧族、氮族變價元素及化合物與碘量法、高錳酸鉀法、重量法和有機試樣的消化分解可以結合在一起,這些內容涉及許多反應,如通過控制pH值進行氫氧化物沉淀,氨水-銨鹽和氧化鋅緩沖法,硫酸鹽沉淀,鹵化物沉淀,硫化物沉淀和磷酸鹽沉淀等,略舉反應方程式例子如下:
這樣既能表達元素和化合物性質,也能說明它們的應用原理和用途,能夠實現用較少的學時講授較多的內容,同時避免重復。在“無機及分析化學”課程中,這樣的可結合點非常之多。
(3)有針對性地認真備課和講授,將傳統教學方法與現代教學手段有機結合,采用理論與實際相結合,進行啟發式、探究式、討論式和參與式教學。根據授課對象講授由淺入深,由簡單到復雜,由具體到抽象,有快有慢,循序漸進。先講基本知識和基礎理論,運用好教材,基本按教學大綱和教學日歷進行教學,穿插能幫助學生理解和掌握化學知識的例子,但要靈活掌握,以學生學到知識、效果好為目的。
(4)理論課主講教師一定要指導學生的實驗課。注重化學實驗,便于發現問題、解決問題。使理論課生動、有趣。理論課教師不能脫離實驗課,同時要和其他教師溝通,除了培養學生的實驗操作技能外,還要通過實驗加深學生對無機化學和分析化學理論知識的理解和掌握。鼓勵學生參加開放實驗,結合開放實驗彌補理論課的遺漏和鞏固重要知識點,如無機離子鑒別和絡合滴定副反應系數及能否準確滴定判別式應用。通過實驗、實踐加深對理論課的理解和記憶,提高操作技能和技術。
(5)充分利用課余時間,堅持定期進行答疑和習題課。新生第一學期相對課程較少,可把更多時間用于化學課程學習,針對作業中出現的問題分類輔導講解,如概念類、原理類、反應類、方法類、濃度類和計算類等。比如,提出難題供學生練習,去開放實驗室做化學實驗,多布置完成課后作業。注意課后搜集課程意見和輔導。
(6)課程教學管理與學生管理相結合。多與管理新學生的院教學干事和學工部人員聯絡,查找對學習該課程不重視的學生(如缺課,經常遲到和作業完成不好的),對他們還要補漏和加強課程重點知識的學習。
(7)建立符合課程特點的有公信力的課程質量評價標準。學生課程成績由課后作業、課堂練習、期中考試與階段考核和期末考試構成,期末考試比例最大(50%~60%)。從嚴要求進行教學和評價教學效果與質量,是該課程建設的宗旨。從不向學生劃定課程考試重點,哪怕占課程成績比重較大的期末考試,提醒和告訴學生課程知識重點隨時貫穿在課堂教學過程中,按照“六基”從嚴要求和練習,每次課堂練習就是相當于一次考試。多年來不及格比例1%左右,超過80分的達50%以上。不及格者確實是不夠給及格分數,堅持“給分有據”。
(8)教學效果應注意知識的系統性與重點及難點的關系。基礎知識有許多是重點,重點也包括難點,有些難點不是重點。首先要學生掌握好課程基本知識和基礎理論,牢牢記住重點,能夠理解難點。考試和考核內容就是重點知識和基礎理論,如化學鍵和分子間的力、化學反應類型與化學反應平衡、變價元素及化合物性質、分析化學基本知識、分析數據統計處理、滴定分析原理和方法等。
三、體會與思考
公共基礎課程教學以學生學好基礎知識為第一中心,做到學生化學知識的系統完整和熟練運用。通過課堂提問和課堂強化,提高學生分析問題和解決問題的能力。
雖然非化學專業新本科生化學基礎薄弱,但他們都是高分考入大學,天資聰穎,具有寬厚的知識基礎,再加上作為新生,求知心切,渴望在大學課程學習方面再有新績,只要善于引導,教學方法得當,完全可以把無機及分析化學課程學好,并具備豐厚的化學基礎知識。開課時間為第一學期,對于新生,開頭開好了就等于成功了一半。事實上,新生(藥學等專業)學習非常努力,絕大多數學生聽課非常認真,課堂紀律很好,使人欣慰。講課時教師心情愉快,有問必答,師生互動相得益彰。由此聯想,課堂教學管理和課后學工管理要注意新生的渴求和心態變化,所以要加強新生的微觀管理,讓他們短時間從思想上真正成為成年人。
該課程能取得滿意的教學效果還得益于以下幾個方面:
(1)注重課堂教學管理。從嚴要求,不準遲到,有事請假,抓住班干部和學習委員示范配合課堂教學效果,多年到課率基本100%。
(2)針對課程部分章節內容,如元素和化合物性質,開展學生互動。充分利用學生的課余時間和開放實驗,讓學生課下準備、課堂表達、互相提問、老師檢查,盡可能全面掌握該部分的教學內容。
篇9
1.對教材內容刪繁就簡,增添新知,構建符合高職學生職業發展的教學內容
無機化學發展到今天,其內容面廣點深,絕不是在短時間內就可以掌握的,也不可能在有限的學時內完成這一任務,這就要求我們在教學內容上采取少而精的原則,突出重點難點。高職教育的特點也決定了高職院校化學教學要根據職業發展需要選擇教學內容,以培養學生能力為根本出發點,以有利于學生應用能力的培養,適應職業崗位的要求為最終目的。因此,精選教學內容就顯得尤為重要。如可以刪去理論性較強但以后其他課程還會重點講解的“化學熱力學”內容,刪去重復中學教材的內容如“化學反應速度和化學平衡”中的相關內容,對于簡單而又必須了解和掌握的知識,留給學生自學;同時增加無機物在環境、材料、能源和信息等領域中的應用,以拓寬學生的知識面。對于化學基本原理中的一些較復雜、難于理解的問題,如對稱性、晶胞、鍵能、活化能,教師在教學中可以采取“點到為止”的處理方法,即以滿足講授元素化學的需要為原則,更深層次的內容留給后續課程去解決,而不把難于講授、難于接受的注釋和說明推給課堂。
2.注重加強學生的能力培養,增強學生學習的積極性和主動性,培養學生的創新精神
高等職業院校是以培養符合社會發展需要的高級技術人才為目的,隨著社會的發展,社會對高級技術人才的要求也越來越高,要在具有一定的專業知識的基礎上,具有多方面的能力,如動手能力、思維能力、創造能力、觀察能力和發展能力等,尤其要具有創新精神,因此在整個教學中必須始終注重加強學生的能力培養,加強學生學習的積極性主動性,教會學生如何學習,培養學生的創新精神和創新能力。
如在無機化學教學中,有相當一部分內容缺乏趣味性,學起來枯燥,對這些內容就要求我們有意識的創設懸念,使學習產生一種探求問題奧妙所在的神秘感,從而引起學生的興趣。例如,在講原電池時,引入一個有趣的故事:格林太太有兩顆假牙,一顆是金牙,象征著她的財富;另一顆是銅牙,是后來一次車禍中撞掉的。但是自從鑲上銅牙,格林太太就覺得頭暈,不舒服。去醫院檢查又查不出病因。同學們,你們知道是什么原因嗎?繼而用動畫的形式引出原電池裝置。原來是金牙和銅牙組成了原電池,形成電流使得格林太太不舒服,而后引出電極電勢的概念。又如在計算化學反應標準摩爾焓變、標準摩爾熵變和標準摩爾吉布斯函數變時,都利用了黑斯定律,求解的方法也相同,因此教師在講授時重點講解標準摩爾焓變的計算,讓學生自我完成并將講解標準摩爾熵變和標準摩爾吉布斯函數變計算的內容,加深學生對黑斯定律、狀態函數的理解,教師則重點強調計算過程中的一些注意事項。通過這一方法,不僅使學生加深了對所學知識的理解、運用能力,同時也培養了學生的語言表達能力和分析、思維能力。另外,教師可將最新的本領域的研究成果以論文報告的形式給同學作介紹或者對于一些章節給學生布置一些相關的題目,學生可以根據自己的興趣和愛好查閱文獻資料,進行小專題實驗研究和小論文的設計。這樣既可以擴大學生的視野,也有助于學生分析問題、解決問題能力的提高,培養應用能力。而應用能力的培養是實現創新能力與實踐能力的重要途徑。
3.多媒體教學方法與傳統方法相結合,提高教學質量
運用現代教育技術、多媒體課件進行教學,由于多媒體集文字、圖表、動畫、聲音于一體,可以刺激學生感官系統,調動學生學習積極性和主動性,可以拓寬教學內容,增大教學容量,提高教學進度。如在講授晶體結構時,我們利用晶體結構教具模型,使學生更容易理解各晶型結構的特點。再如在講授雜化軌道、原子軌道空間伸展方向等時,我們利用多媒體課件進行講解,直觀簡潔,學生容易理解,取得了較好的教學效果。同時,我們建設了無機化學教學網站,吸引了學生進行網上無機化學學習,使網絡上的在線學習、在線測試與在線答疑成了學生的第二課堂,極大地調動了學生學習的積極性和主動性。
但是,考慮到使用多媒體課件授課速度過快,部分學生的思維速度跟不上,某些無機化學內容單純用課件講課效果較差等問題,我們在使用現代教育技術的同時輔助于傳統教學手段。對于內容比較簡單的章節,如氫和稀有氣體、金屬通論、p區金屬等內容,采用“學生自學,教師概括總結”或“討論課”的形式進行。對公式推導、計算舉例仍然應用板書、講解的傳統方式進行教學,獲得了良好的收效。因此,在無機化學教學過程中,注重多媒體教學方法與傳統方法相結合,會收到事半功倍的教學效果。
4.加強自學指導,培養學生的自學能力
二十一世紀,科技飛速發展,給知識更新提出了更高的要求,“掌握探求真理的方法比獲得真理更加重要”已成共識。為此,在教學過程中一定要加強對學生學習能力的培養。無機化學的教學,由于在教材上涉及面較廣,而在課
時分配上又不可能像中學一樣做到面面俱到,這樣就容易出現教不勝教的局面。指導學生自學,不僅是無機化學教學活動的必要手段,而且對高職學生在大學階段甚至將來整個的學習過程,都有著積極的作用。因此,教學生自學的方法,使他們嘗試到“發現”的樂趣,體會到自己學習能力上質的飛躍就顯得尤為重要。
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一般來說,各個學校的考古系主要分為四個方向:考古、文物保護、博物館和古代建筑。普通大眾所認知的考古專業其實指的僅僅是考古學一個方向。現在無論是科教節目還是報紙書籍,都有意無意地忽視了其他幾個學科方向,卻不知其實那里也包含著無限的樂趣和挑戰。我就是因為特別喜歡考古而選擇了文物保護專業。
很多人以為文物保護專業是文科專業,實際上本專業高考時只錄取理科生。這是因為本專業對物理化學要求較高,大一大二的時候需要學量的物理化學知識。但是這門專業又不是純理科專業,需要深厚的文科知識,所以,作為一個文物保護學專業的學生,在本科期間所需要做的,是學習更廣博的知識,因此這個專業比其他專業更需要研究生和博士階段的深造。
文物保護專業在入學的前兩年,基本為學科基礎課程,其中包括文科理科兩部分。文科內容包括所有考古系學生都要學習的考古學導論、古代建筑導論、文物保護學概論、博物館學概論、中國古代物質文化史、中國古代史等幾門基礎課程:理科內容包括高等數學、普通物理及實驗、無機化學及實驗、無機化學實驗、有機化學及實驗、分析化學及實驗。接下來進行的就是更為專業的課程。比如無機質文物保護和實驗課、有機質文物保護和實驗課,以及不可移動文物保護、文化遺產概論等等,與此同時,還需要選修諸如中國古代青銅器、古代陶瓷、佛教石窟、動物骨骼學、人體骨骼學、農業考古、科技考古等課程。如果有精力的話,還可以選擇旁聽考古專業的新舊石器、三代、秦漢、隋唐考古課程來充實自己。
文保專業最有意思的課程,應該是保護修復類的專業課,這門課包括無機質文物保護和實驗課、有機質文物保護和實驗課。以及不可移動文物保護。這些課程包括課堂部分和實踐兩部分:課堂部分包括文物保護理念、法規、各種保護方法,保護材料以及實際案例:而實踐部分,主要包括對各種材質文物的修復操作,比如修復陶器。從對出土陶片的清理開始,到拼接粘貼成整器,再到撰寫修復報告,也就是在課堂上完成一個完整的考古修復過程。在完成陶器修復訓練之后,會有專門修復瓷器的老師進行講座和親自示范,并有親身實踐環節。陶瓷部分的實驗課完成后。會有鐵器和青銅器的修復保護練習,對于鐵器和青銅器,修復實踐僅僅是整個保護過程的一部分,更多的,是對青銅器和鐵器的緩蝕和封護處理。因為文物保護專業所培養的,并不僅僅是文物修復技師,而是文物保護的全才。同樣的,有機質文物保護的實踐課主要包括對絲織品的清洗、修補以及對古代紙張的清洗和裝裱等最基本的保護修復操作。而由于條件限制,不可移動文物保護的實踐課程。更多的傾向于參觀已有的遺址的現狀和保護措施。