时间:2023-09-20 16:58:27
开篇:写作不仅是一种记录,更是一种创造,它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感,将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇大学化学相关专业,希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友,陪伴您不断探索和进步。
关键词:大学化学;非化学专业;教学效果;体会
大学化学是我校大部分非化学工科专业学生必修的一门公共基础课,大学化学作为基础科学学科之一,在各个领域都显示出它的重要性及不可替代性,随着经济社会的不断发展,我们已经注意到,目前我国面临的挑战性问题有健康问题、能源问题、环境问题、资源与可持续发展问题等,而这些问题都直接或间接地与化学有关[1],所以通过化学知识的学习可以提高学生的素质教育,提升学生对不同领域相关问题的思考,为学生在日常生活中能用化学知识解决相关问题打下基础。另外,我校作为一所以工为主、多学科协调发展、石油天然气优势突出和特色鲜明的大学,化学知识对学生专业本身也具有非常重要作用,学生在后期无论是专业知识的学习,还是工作中都可能直接或间接与化学问题打交道。所以,通过大学化学的学习,可以让学生知道哪些问题是化学问题;能查阅相关文献解决简单化学问题;能将问题描述给专业化学工作者,并与其沟通解决相关问题。因此,大学化学对本校学生尤为重要,本文针对大学化学课程特点,结合教师的授课经验,浅谈几点体会。
1绪论的重要性及相关授课内容
绪论课是大学化学课堂教学的第一课,在整个教学中起着提纲挈领、纲举目张的作用[2]。在绪论课上应该让学生获得以下相关知识。(1)为什么要学学化学。这部分内容主要是让学生知道这门课的重要性,培养学生的学习兴趣,大学化学属于基础课,但它又与大学英文、高等数学等基础课不同,因为同学们进入大学后很难感受到这门课的重要性,无论是学院、专业课老师的专业介绍还是与师兄师姐的交谈,在基础课这一块强调得较多的大多都是大学英文、高等数学等课程,因此,需要授课老师来补充这部分内容,让学生知道该专业为什么要学习该课程,该课程对该专业的作用是什么,能为学生解决后期的专业问题提供什么帮助;该门课对学生后期学习、工作、生活有什么样的影响。在讲授过程中可以结合相关专业的专业问题和生活中的实例进行分析,如:在油田所用到钻井液为什么可以将地层几千米的钻屑悬浮至地面,这就要依靠钻井液中所加入的化学外加剂;在日常生活中,为什么加一点洗洁精可以很容易将含油的物质清洗干净等问题进行分析,培养学生的学习兴趣,提升学习效果。(2)本课程的主要内容。由于不同专业学生在后期可能用到的化学知识有所不同,所以不同专业学生所学内容也有所不同,学时差别也较大;另外该门课程中的有些知识点,在高中已经学习过,部分学生容易大意,觉得简单,最后造成不好的学习效果。因此,在绪论中应给学生讲明他们所学课程的主要内容,每部分内容需要的学时,该部分内容的作用是什么,这些内容及知识点与高中化学的不同是什么,在现在的学习中应更加注意什么,这可使学生在后期学习过程中能更加有效学习,做到有的放矢。大学化学除了有理论课外还有实验内容,为了便于学生在后期能提前预习实验,了解实验内容,需将学生所要完成的实验内容进行分析与说明。(3)学习过程的要求及考核方法。由于不同的老师有不同的教学方法和风格,对学生的管理方法和模式也有差别,所以授课教师可以结合自身特点进行说明,同时也可结合学生的特点进行沟通与探讨,做到最大程度的互动式教学与学习。不同的课程具有不同的考核方式,同时也是学生较关心的问题,在该部分内容中应进行详细阐述,使学生明确该门课程的考核方法,为后期学习打下基础。
2突出理解、杜绝死记
在大学化学中包含了很多公式,并且在后期的解题、实际应用中都需要用这些公式来解决相关问题。为提升学生的学习兴趣,降低学生学学化学的难度,在授课过程中应尽量将化学知识简单化,公式简单化,让学生能通过已经掌握的化学知识去理解并推导出相关公式,也只有这样才能使学生能用化学的知识去思考化学问题,最后解决化学问题。如:在物质的聚集状态这章的道尔顿气体分压定律这部分内容的授课过程中,可以先通过理想气体状态方程PV=nRT和物质的量分数(摩尔分数)yi=ni/n推导出道尔顿气体分压定律,这不但可以将理想气体状态方程和物质的量分数进行再次回顾,也可以展现该公式的应用情况,同时可以使学生很容易记住道尔顿气体分压定律,并能实现分压定律的灵活应用,通过这种方式完全是让学生理解了道尔顿气体分压定律,其意义和公式将能非常容易记住,也能提高学生用该公式来解决实际问题的能力。
3案例教学,提升课堂教学效果
由于大学化学课程涵盖的内容即包含了无机化学、有机化学、物理化学和分析化学,也涉及量子化学、环境化学和材料化学等内容,其授课知识点多、知识面广[3-4]。在授课过程中应根据各章节授课知识点选择不同的教学案例,这既能有效地引导学生利用已有的基本理论知识对案例进行分析,也有助于课堂形成良好的师生互动氛围,极大地激发学生对大学化学这门基础课的学习兴趣[4],同时教师在授课过程中应引导、启发学生发现问题、分析问题、解决问题[4-5],以此提高学生的学习能力和学习效果。在大学化学授课过程中很多章节可以通过实例进行分析,如:在物质的聚集状态这章溶液与液体中凝固点下降问题的讨论与分析时,可以通过现有油田实例进行分析,在油田的天然气集输过程中,由于在高压低温状态下,天然气很容易与水形成天然气水合物,所形成的水合物会堵塞管道,降低管道的集输能力,达到一定程度还会使管道报废,所以在天然气集输过程中通常需要加入抑制剂,而这些抑制剂通常是一些醇类(乙二醇、甲醇等),它们能起作用的原因之一就是由于醇的加入可以降低水的凝点,使天然气水合物不易形成,让同学们通过实际例子理解凝固点的降低问题。在溶液的离子平衡问题中弱电解质溶液中的电离平衡授课过程中,可将油田增产措施中的酸化技术提出,让学生通过现有知识进行分析,由于该部分内容中的弱酸可以用来提高酸液的缓速效果,通过这种方法使学生能将所学知识用来解决实际问题,提高学生分析问题、解决问题的能力。在电化学基础这章的授课过程中,可将油田目前存在的腐蚀问题(盐、二氧化碳、硫化氢等腐蚀),正在使用的缓蚀技术(阴极保护、涂层、缓蚀剂等)结合讨论,使学生知道所学的化学知识对他们后期的学习、工作等方面有很大帮助,提高他们用化学知识来解决实际问题的能力。
4结语
大学化学虽是一门公共基础课,但是现在无论是日常生活还是学生在后期的学习、工作中都可能随时遇到化学问题,并需要用化学知识去解决相关问题,所以应提高学生的化学知识,培养学生在遇到化学问题时,能用所学知识去分析问题、解决问题。而作为教师就应该在实际教学工作中不断探索,寻找更好的教学方法使学生在学习中能轻松,快速的掌握相关化学知识。
参考文献
[1]金秋,苏同福,郑先福,等.大学化学教学新方法研究[J].洛阳师范学院学报,2012,31(11):56-57.
[2]王淑涛.上好绪论课,培养大学化学的学习兴趣[J].广州化工,2010,38(4):247-248.
[3]余红伟,魏徴,李瑜,等.大学化学课堂教学中的案例教学[J].化工高等教育,2012(3):92-94.
[4]李美蓉,王芳,戴昉纳,等.设计案例教学,提升大学化学课堂教学效果[J].广州化工,2016,44(13):227-228.
关键词:大学生夏令营;研究生招生;生源质量
中图分类号:G643 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)34-0001-02
研究生教育是高等教育的最高层次,担任着培养具有创新能力和创业精神的高层次国家人才的重任。近10年来,我国研究生招生人数快速增长,研究生教育走上了规模化发展道路。2005年,我国研究生招生数为36.7万人,2010年为53.4万人,2015年为64.7万人,招生数量显著增长[1]。招生规模的扩大、学科类型的增多使得研究生教育质量面临新的巨大挑战。我们应该意识到,虽然研究生招生规模迅速扩大,但依然属于精英教育,需要研究生培养单位与时俱进,保证并提高研究生的教育质量,才能培养高素质的研究型专业人才。这成为各研究生培养单位、导师以及其他研究生教育工作者共同关心的挑战性课题[2-5]。研究生招生是研究生教育工作的首要环节,也是学校的一项重要工作,其核心内容就是吸引优质生源。生源质量对学校的社会声誉、学生管理、人才培养都有重要影响。高质量的研究生生源对提高研究生培养质量具有积极而重要的意义。
近年来,在国内各大高校中逐渐兴起了“暑期大学生夏令营”活动。北京大学化学学院在2008年率先举办了大学生夏令营,其后,清华大学、上海交通大学、南京大学、南开大学、厦门大学、中国科技大学等国内知名高校的化学学院(系)以及中科院研究所都陆续开展了此项活动。除了提前甄别、选拔创新人才和宣传各学院学科之外,吸引优质研究生生源是夏令营活动的重要目的[6]。2010年,浙江大学化学系举办了首届暑期大学生夏令营,至今已连续举办六届。本文通过对近六年来浙江大学化学系研究生的招生规模、生源情况分析,说明举办大学生夏令营对保证研究生生源数量、提高生源质量发挥了积极有效的作用。
一、研究生招生规模
与全国研究生招生人数的快速增长不同,2010―2015年期间,化学系的研究生规模基本稳定在150~160人,其中硕士生招生规模在80~90人之间,博士生招生规模在60~70人之间。浙江大学化学系以化学一级学科招收学术型研究生,不招收专业学位研究生,而近年来学校逐渐增加专业学位硕士招生数,同时减少学术学位硕士招生数,所以化学系的硕士招生人数反而有所减少。
二、大学生夏令营的举办及成效
2010年以前,化学系的研究生生源的总体情况不太好,尤其是硕士研究生考生的上线人数往往低于招生人数,需要接受兄弟院系的调剂。从2010年开始,化学系面向全国高校大三学生举办了“暑期大学生夏令营”。2010―2015年,化学系夏令营的申请和录取情况见表1。
2010年首次举办夏令营,申请人数不多,录取了53名营员。随着夏令营活动被全国高校相关专业的同学们所熟知和认可,夏令营的申请人数及所在高校数目有了显著增长,至2015年,有120多所高校的700多名学生申请我系的夏令营活动。化学系夏令营录取的营员人数保持在100名左右。由表1统计结果可见,在夏令营活动中产生的优秀营员中,30%~40%的优秀营员最终会录取为化学系的研究生,为保证我系研究生尤其是免试研究生的生源数量和质量提供了基础。表2为2010―2015年,化学系硕士生招生情况统计表。举办夏令营之前,化学系硕士生的上线人数经常低于计划招生数,化学系只能接收兄弟院系的调剂考生。首届夏令营的举办就扭转了这一状况,2011年上线生源为录取人数的1.4倍,2012年在分数线提高的情况下,上线生源也达到录取人数的1.3倍,此后一直维持在较好的上线水平。可见,夏令营的举办对保证化学系生源数量、提高生源质量起到了明显的效果。
可获得免试资格的学生基本都是各个学校的优质生源,因此免试研究生的招生情况更能反映生源质量。图1为免试硕士研究生生源情况图(免试直博生以本系学生为主,因此不做分析)。
由此可见,在举办夏令营之前,我系的校外推免生人数较少;举办夏令营后,生源有了保障,外校推免生人数超过30人,数量上增长约3倍。在保证免试研究生数量的前提下,外校推免生中,“985”和“211”高校生源比例显著提高。但化学系近年的招生,仍然保证了非“985”/“211”和本校生源的比例,这是化学系需要不同背景的研究生的需要。化学系的夏令营活动主要包括开营仪式、教授报告、师生交流、实验室考察、校史参观和优秀营员选拔面试等环节,藉此向来自全国高校的营员们介绍浙江大学和化学系,让营员和化学系老师零距离接触,使营员们认识和深入了解浙大化学系,同时使我系老师有较长时间考察营员的科学素质。化学系夏令营的特色是高层次教师提前介入,如国家千人彭笑刚教授、麻生明院士,以及近年来新引进人才都积极参与夏令营活动,有效地扩大浙大及化学系的影响力。
从2014年起,教育部调整了研究生推免政策,获得推免资格的学生可自主选择推免去向(校内或校外)和推免类别(专硕、科硕或直博)。对浙江大学化学系来说,这一调整是机遇也是挑战。夏令营活动作为一种招生宣传和选拔手段,越来越被广泛认可,但是仍需不断完善。如何更科学、更有效地选出最优秀、最合适的学生,如何保证挑选过程的公平、公正,仍然需要不断探索。
参考文献:
[1]中国教育在线(http:///):全国研究生招生数据调查报告[R].
[2]王碧云,陈国平,邱均平.硕士研究生教育质量调查分析[J].教育与现代化,2010,(1):78-83.
[3]徐琳,孙跃东.高校硕士研究生生源与培养质量的相关性研究[J].研究生教育研究,2012,(3):55-59.
[4]孙健.协同创新视角下研究生培养过程优化[J].学位与研究生教育,2015,(2):41-45.
【关键词】考研;物理化学;中国科技大学;试卷分析
中国科学技术大学物理化学相关专业一直都是学生热衷专业,作为国内顶尖高校,其科研成果数不胜数。每年吸引大批学子报考,科研成果备受国家乃至世界的关注。试卷的分析反映出考试的趋势、方向。作为考生把握考试试卷对其个人有着很大作用。
1引言:研究的意义
随着社会的发展,每年国家对高科技人才的需求量增加。中国科技大学作为中国高等教育院校,每年有大量的高科技人才聚集在一起,研究高科技技术。因此,中国科技大学每年吸引大批的考研学子报考。为了让学生们能正确的把握报考和复习的方向。了解近十年来中国科技大学物理化学考验试卷的变化和规律就十分有意义。
2 近十年中科大物理化学考研试卷综合分析
文章对2004年―2014年物化试卷进行比较分析,并浅谈它的特征和规律。首先将对试卷的考查内容进行统计分析比较,然后再进一步分析各年、整体的相互关系和趋势。(参考书目《物理化学》第五版、南京大学化学化工学院、傅献彩,沈文霞,姚天扬,侯文华编。)
2.1 物理化学考研试卷考查内容分析
分析试卷首先要对试卷的考查内容进行分析,以达到整体掌握考试试卷的特点。2004年―2014年的试卷中,对应的指定教材十四章内容,每章内容所占分值进行统计。
2.2 考查内容进一步清晰化分析
为了更直观观察,这里采用堆积柱形图,以分值作为纵坐标,以章节作为横坐标作图。
2004年―2014年间,试卷考查内容几乎涉及到十四章中的每个章节。其中06年最为特殊,第七章的统计、第八章的电解质溶液、第十一章的化学动力学基础(一)、这些内容都没有涉及。然而其它年份都有考到,并且从堆积柱形图中还可以看出第十一章的化学动力学基础(一),在十一年考查所占分值堆积中属于第三。因此,对于06年的考试试卷不需要过多的分析。今后考研的学生也不需要太多关注06年的试卷。同时,还可以看出:第一章气体内容只有05年、06年、08年、09年、10年。这五年有考到,而且考到分值很少。因此,对于今后报考中科大物化的考生,第一章内容不需要重点复习,只需要理解即可。同样,对于第六章化学平衡,每年所占分值并不高。而且还有减少的趋势,因此第六章同样不是复习的重点。通过堆积图可以很直观的看出第二章热力学第一定律,第五章相平衡,第十一章化学动力学基础(一),十三章表面物理化学,是这十一年来考查的重点内容。考生要注重这几个章节的复习。
2.3各块内容具体分析
将试卷考查内容总共分为五大块内容:第一块包括:第一章的气体和第七章的统计热力学;第二块包括:第二章的热力学第一定律和第三章的崃ρУ诙定律;第三块包括:第五章的相平衡,第六章的化学平衡,第十三章的表面物理化学以及第十四章的胶体分散系统和大分子溶液;第四块包括:第八章的电解质溶液和第九章的可逆电池的电动势及其应用;第五块包括:第十一章的化学动力学基础 (一)和第十二章的化学动力学基础(二)。
观察和分析图表2可以看出,第一块内容在十一年中总体分值最少。第三块内容十一年间总分值最多,第二块内容相对次之,第四块内容以及第五块内容相比第二块和第三块又少一点。因此,可以看出在这十一年间,热力学部分是考查的重点。其次是动力学部分。
3结论及运用价值
通过对近十年中国科技大学物理化学考研试卷的分析,从内容上主要是对学生的运用数学物理学科知识解决化学问题的考察。因此要求我校今后报考中国科技大学物理化学相关专业的考生,注重综合能力考查的内容和习题进行反复练习。
参考文献:
[1] 靳雷华.最近十年物理高考计算题规律探析[D].重庆师范大学,2011.
[2] 巩曲爽.我国毕业研究生增长趋势模型构建与拟合推测[J].理工高教研究,2010,1:83-84.
1激发学生兴趣
兴趣是最好的老师,要学好无机及分析化学,首先要激发学生的兴趣。第一,在无机及分析化学这门课的绪论课上,主要介绍化学的作用及学习方法。第二,阐明化学与人类生活之间密切联系,激发学生的学习。第三,无机及分析化学是化学、化工类相关专业的基础课,其作用无论是对以后的专业课学习还是将来从事工作都具有重要的意义。第四,在平时的课堂教学中,可以多讲一些贴近生活的例子,激发学生学习的兴趣。例如,在介绍影响化学反应速率的因素时,举例说明,夏天食物容易变质,我们可以将食物放进冰箱中保存,以防止变质。这是通过降低温度,达到降低食物变质的速率。汽车尾气CO和NO是严重的环境污染物,从热力学的角度讲,CO+NON2+CO2可以发生,但是遗憾的是,在通常状况下,该反应进行的非常之慢,以致不能有效地去除车道内的CO和NO。因此,有必要对化学反应的速率问题进行研究,必须考虑外界因素对反应速率的影响,由此可引出本节课要学习的内容。第五,在教学过程中,穿插介绍一些与知识点相关的科技发展新动态及前沿知识,以此调动学生学习的积极性。
2综合利用各种教学方法
现阶段的教学方法多种多样,而在实际教学中,各种教学方式应该相互结合、取长补短。根据我校无机及分析化学教学团队多年来教学中的经验,可以概括为以下几点:第一,增加课堂讨论。针对一些在学习过程中遇到的问题,教师应该指导学生搜集资料,进行课堂讨论。在讨论的过程中培养学生分析和解决问题的能力;第二,让学生走上讲台。让学生走上讲台不仅可以体验教师备课的准备过程,还可以锻炼学生的能力;第三,运用多媒体教学,可以使微观概念及理论形象化。例如,在物质结构基础这一章,学生一般较难理解,如果用多媒体课件和化学软件以动画的形式去展现,课程内容会更加形象、生动。这样的教学不仅有利于学生理解、记忆,还可以活跃课堂气氛。第四,对于公式推导,应该板书推理过程引导学生理解。在教学中应避免盲目使用多媒体教学,要将多媒体与其他教学手段结合起来,才会使学生理解公式的推导过程,并能较好的应用公式。
3培养学生能力
为了调动能源化学工程专业学生对无机及分析化学基础课程的兴趣,可以积极组织各类化学竞赛活动。我省有各类化学竞赛,例如:化学视频大赛,化学实验竞赛和趣味化学竞赛等。近年来,教育部门坚持开展国家级、省部级大学生创新实验项目,有望培养大学生的创新能力,推动全民创新。此外,为了鼓励和培养大学生创新激情及能力,我们学校也开展了大学生创新实验项目。该项目均是由学生亲自撰写项目申请书,申请答辩ppt,中期考核表,结题报告和结题答辩ppt等资料。这不仅培养了学生创新能力,还为学生日后工作和学习培养科学合理的方法和实践能力提供了基础。
4适应专业要求
能源化学工程专业的技术性和实践性较强,在无机及分析化学的教学中,要把握专业的特殊要求,认真学习我校能源化学工程专业人才培养方案,深入研究教学大纲,充分了解无机及分析化学在整个专业课程体系中的作用,明确教学过程中的内容和重难点。例如,化学热力学和化学动力学章节的内容应该详细讲解。这部分内容对于能源化学工程专业的学生而言,可以更好地理解能源转化及利用过程中的一般规律,为高效、低碳环保使用能源奠定基础。
5结论
本文对我校能源化学工程专业的无极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教学环节进行了总结和探究。该研究将进一步提高无机及分析化学教学在培养学生创新能力的作用,达到改善教学质量及提高学生创新能力的目的,为培养能源化学工程专业创新型人才奠定基础。
作者:宫铭单位:西安科技大学化学与化工学院
关键词:无机化学;教学改革;考核方式;能力培养
无机化学是化学、化工、材料、生物、环境、制药、冶金、轻化工等诸多专业的主干课程,是培养学生思维与技能的核心课程…。作为工科化学相关专业的第一门课程,其教学内容和教学效果直接影响到后续专业课程的学习和掌握j。因此,如何搞好无机化学的教学工作,提高教学质量,使教与学变得轻松有趣,是值得每位无机化学教师深思的问题。我们针对目前高校的无机化学教学现状,从素质培养、提高能力等方面,结合教学实践,对无机化学课程教学内容及教学方法的改革进行了探索,以满足社会发展对人才的需求和素质教育的要求。
一
、了解学生的情况,让其尽快适应大学化学的学习方法无机化学的授课对象是刚刚考人大学的大一新生,处在由中学到大学的转型期。他们在学习和生活等各方面还不完全适应,特别对学习方法和学习内容上的不适应,极大地影响了他们对课程的学习。大学一节课的内容是中学的几倍甚至几十倍,绝大多数大一新生非常不适应,学习起来倍感吃力,甚至觉得迷茫。一旦他们遇到困难,就容易自暴自弃,放松对自己的要求。因此,要及时向学生讲解大学的学习方法,帮助他们转变学习观念,尽快适应大学化学的学习。另外,由于学生之间也存在着较大的个体差异,所以,老师在教学中既要讲出知识点的深度,达到高等教育的目的和教学大纲的要求,又要在有限的时间内循序渐进、由浅入深地讲解知识点。
二、培养学生对无机化学的学习兴趣无机化学发展到现阶段,其研究内容已经突破传统意义上的范畴。近5O年发展起来的配位化学、超分子化学、生物无机化学、固体无机化学等已经使无机化学与分析化学、有机化学、物理学、材料学、生物学等相互交叉、渗透。无机化学内容庞杂,学生面对知识量大、练习少的学习模式,往往心理准备不足,容易产生焦躁、苦闷的情绪。因此,在整个无机化学的教学中,除把握教材内容外,同时可以增加一些化学史料以及交叉学科的新进展新突破,使学生对该课程保持新鲜与好奇,使得他们对化学保持浓厚的兴趣,以不断探索的精神来学习这门基础课程。例如,在介绍原子结构的时候,可通过播放一些影视文件,如Dalton原子学说、电子发现过程等来对原子结构理论发展进行回顾,使枯燥的理论学习变得形象生动。再比如,在讲授碳同素异形体时,可讲述一些碳纳米管的的应用前景,如储氢容器的制备、特殊性能复合材料的制备等,这些有利于激发学生学习化学的兴趣和求知欲望。
三、教学内容、教学方法及教学手段的改进1.教学内容的改进。正如前面所说,目前无机化学主要采用多媒体教学手段来提高教学效果。
虽然能清楚完整地展现知识点,但由于课时少,内容多,导致教学还是采取中学阶段“填鸭式”‘的讲解。讲课速度快,信息量大,这对大~新生来说往往很难接受,以致出现“教师忙于讲解,学生难以理解”的尴尬局面。因此,授课教师应考虑学生的专业,根据学生后续课程的需要,有所侧重、有针对性地对教学内容进行筛选。例如,为产品质量工程专业授课时,应重点讲述化学反应基本原理和元素化学的内容。在这些内容中,应结合中学化学内容和教学特点,选取与中学化学及后续课程衔接的部分来进行讲解。对于后续课程重复的内容(如化学热力学、动力学基础),应考虑知识掌握的深浅度,适当降低教学要求。
元素部分,中学化学已经对卤素、氧、硫、氮、磷、铁等重要无机物的性质和应用进行了学习,讲授时要避免重复,抓住教学重点,简化内容,以点带面,选取有代表性的元素及化合物进行结构、性质及其应用的阐述。
2.教学方法的改进。学生是教学过程中的主体,在整个教学过程中,要让学生参与教学,使其成为学习的主人。如何让学生在课堂上积极参与,是每位教师在教学实践中值得反复探索的课题。我们课程团队的一些经验方法是:(1)讲授新内容前预见性地提出一些问题,要求学生在课下带着问题进行预习,促使他们课后积极思考,查阅资料。这样,课堂上他们就能积极参与,踊跃发表自己的见解,从而有效地提高教学效果。
(2)师生同讲。有的教学内容理论深度不高,可以提前让学生学会主动查资料准备讲稿,鼓励优秀学生用P形式,作5~l0分钟的讲述。这样.授课方式从原来只由教师讲授转为师生同讲,使得学生学习的主动性以及自学能力得到进一步加强,同时还活跃了课堂气氛,培养了学生VI头表达以及展现自我的能力。(3)以习题的方式让学生进行归纳总结。每章内容学完后通过布置一些具有代表性的习题来帮助学生进行复习,同时锻炼他们进行归纳总结的能力。
3.教学手段的改进。目前各大高校普遍采用多媒体辅助教学手段进行教学。对于大班授课,多媒体可以使得所有的学生都能借助扩音设备听见教师的声音,借助投影设备看见教师的板书,这些优点都是传统的“黑板+粉笔”的课堂教学无法实现的j。但有的老师直接将书上的文字扫描下来,然后播放,这样的PPT比较枯燥,不容易引起学生的兴趣。而有的老师却过分追求生动活泼,课件制作得花里胡哨,这样的课件容易分散学生上课的注意力,教学效果往往也不好。
教学课件的形式是为内容服务的,首先文字一定要精练。每张幻灯片上放置的文字不要太多,因为文字越多,口头讲述的内容越少,这样学生会认为老师不是在讲课而是在念PPT。其次,PPT中内容出现的顺序及方式要合理。教师要按照自己的讲课思路将相应文字或公式逐个展开,另外还要注意展开的方式和速度,否则容易使学生产生视觉疲劳,影响教学效果。第三,突出知识点。
一门课程的开设,首先就是选定教材和制订教学大纲。临床药学学生不仅要掌握药的知识,还要合理分析临床用药。随着新药品、新仪器、新技术、新方法在临床用药上的不断涌现,为了让学生能更快、更直接地接触学科前沿,跟上时展的步伐,根据高校教学计划所规定的人才培养总体要求、重庆医科大学的培养目标,主要参考了《分析化学实验指导》(第三版),赵怀清主编,人民卫生出版社,《基础分析化学实验》(第三版),北京大学化学系分析化学教学组,《分析化学实验》(第五版),武汉大学主编,在保证知识科学、系统和完整性的基础上,选用药学专业常用、实用的《分析化学实验指导》作为教材,以教材为依据重新编写教学大纲,制定实验设计方案,修正分析化学实验教材[3,4]。在编写过程中,参照不同学校的教学大纲,吸取不同学校、不同版本的分析化学实验教学大纲的优点,确保教学大纲突出专业特色,同时力求体现所用教材的优势。
二、注重专业需要,精选实验教学内容
重编实验大纲时,考虑专业设置和课程特点,精选实验内容,这是课程组教学改革的一个重大突破。分析化学实验是实现分析化学知识应用的一个重要途径,具有鲜明的学科特点:涉及知识面广,操作要求严格,实验数据较多,处理过程复杂,对精密度、准确度要求高,均要求学生细心处理。更为突出的是在实验设计、基本实验技能训练中,培养严谨求实的科学态度和分析、解决问题的能力等方面,分析化学实验都具有其明显的课程特色。临床药学专业有鲜明的专业特点,既要学习药学的相关知识,又要学习临床知识,相对学习任务繁重,分析化学实验课时为36学时,学时数有限,为了更好地体现专业需要,课程组多次调整了教学计划,积极探索,顺利地完成了专业从无到有的良好过渡和不断完善的本科教学[5]。顺应学科发展,精简了化学分析部分的内容,突出天平称量、溶液准确配制、滴定分析基本操作、电化学分析、分光光度计使用等。相对大药学专业,删去了部分酸碱滴定、非水滴定、络合滴定、氧化还原滴定实验。另外专门为学生实验购置新仪器,丰富仪器分析部分的实验内容,如气相色谱法,高效液相色谱法、荧光分光光度法等,与临床应用相呼应。极大提高了学生的学习兴趣,改良了学习效果,突出了专业培养目标。
三、重视实践应用,加强实验能力培养
实验教学重视基本技能,严格训练,以培养学生良好的实验素质和创新能力。教学主要分为三个重要过程,即课前预习、课堂指导、课后总结。课前预习是保障实验课程效率的重要前提,每一次实验前请学生务必提前预习。要求学生做到结合理论知识,认真了解实验内容、实验原理、实验方法、实验步骤和实验的重点与难点,查阅与实验相关的文献,写出简明实验预习报告。进入实验室前,指导老师逐一检查学生预习报告,掌握预习情况。通过课堂提问、讨论、请学生讲解、演示等方式抽查预习效果。在学生做好预习的基础上,指导老师在课堂上进一步详细讲解,确定学生能在自己的意识中形成可行的实验方案后,方可开始实验。在实验进行时,老师切实关注每一个学生,争取做到逐一辅导,保持在实验室来回巡视,观察和评价每个学生的基本实验操作,纠正不当操作,帮助学生对不同实验结果给出解释,随时解答学生的问题,随时发现和处理实验突发问题。实验完成后,指导教师要对学生的实验操作记录、原始数据记录及仪器使用情况等进行检查,初步分析实验数据,对平行结果不太理想的同学,认真沟通,引导学生分析原因,提醒其注意问题,及时让其重做或补充一些数据。学生再把原始数据给老师检查,经教师签字确认后方可离开实验室。课后,要求学生及时书写实验报告,分析总结实验成败的关键所在,做好课后思考题。在下次实验开始前,教师根据实验过程中和实验报告里反映出的重要的、共同的问题进行分析。
四、关注教学效果,实施全面科学考核
为了全面了解实验教学效果,分析化学实验曾经进行单独考核,由于临床药学专业仅有36学时,课程组论证决定,充分利用有限学时进行课堂教学,放弃独立考核,改革考核方式,突出关注每堂实验教学效果,实验成绩由每次实验操作基本情况及实验报告的结果和内容进行评分。每次实验课成绩评定(共100分):预习成绩10%,实验操作45%,实验报告45%。期末时综合每次实验成绩,给出总评。考核评分标准都做到量化,考核结果公正、公开、合理。经过改革,每一次实验,学生都能积极认真地争取做到最好,而不单单是为了做好最后一次考核,这便于良好实验习惯、科学思维方式的养成。
五、引导综合发展,拓展开放性实验教学
在基础能力得到培养的基础上,课程组老师与实验中心和实验指导教师协商,在条件允许的情况下积极对学生开放实验室。开放实验教学将以教师为中心转变成以学生为中心的教学模式。现在采取开放实验室的方式主要是兴趣实验设计和创新实验等,学生利用所学知识,自行立题,一般难度不大,说明所选实验意义,制定出实验方案,与老师协商,评估论证可行性后,自己独立完成实验。2014年上半年学校的开放性实验已初显成效,少数学生完成了个别实验。通过让学生自主选择实验内容和实施时间,可以扩大学生的知识面,可以充分调动学生的积极性,真正成为分析化学实验教学的主体,积极思考,启发思维,能极大地提高学生独立从事科学研究的能力,让学生得到全面、综合的培训。
六、提高教师素质,从源头保障教学效果
教师作为教学活动的主体,是保障良好教学效果的源头。目前课程组承担分析化学实验教学的五位教师,其中三位毕业于综合性大学的分析化学专业,另外两位教师毕业于医药院校的药学专业,自身都没有临床药学专业教育和实践的经历,或多或少地缺乏临床药学实习经历。课程组要求分析化学专业毕业的教师阅读医药相关书籍,多听医药相关专业课,如药理学,多开展药物分析方面的科学研究工作,熟悉分析手段和应用,以实现实验教学的灵活应用性;而药学专业毕业的教师,则可以多了解临床药学的最新发展,开拓实验教学与临床实践应用的互补。课程组加大力度推行课程试讲,组织听课,开设公开课,并请学校和学院督导组老师进行辅导,提出切实可行的教学改进意见。同时学校每学期还选送青年教师去国内知名的医药专业院校进修,如选送教师去华中科技大学同济医学院进修,组织课程组教师去第三军医大学听课等,学习兄弟院校在教学科研上的优势,弥补自身的不足。这些措施在很大程度上提高了青年教师的专业能力和业务水平,促进了临床药学专业教学上的可持续发展,从源头保障教学效果。
[关键词]物理化学;教学改革;应用型人才
物理化学主要研究和解决物质状态变化和化学变化的方向和限度、化学反应的速率和机理、物质结构和性能之间的关系等方面的问题[1]。物理化学是食品、化工、生物工程等专业的一门重要基础课程[1]。应用型人才是与精于理论研究的学术型人才和擅长实际操作的技能型人才相对应的,既有足够的理论基础和专业素养,又能够将知识应用于实际[2]。应用型大学教育的培养目标是能够熟练运用知识、解决生产实际问题、适应社会多样化需要的应用型与知识型人才[3]。而物理化学教学的目的是培养学生用已掌握的物理化学基础知识和计算方法,提出问题、分析问题和解决问题,进而使学生学会结合具体条件,应用理论解决实际问题[4]。物理化学基本原理抽象、理论性和逻辑性强、公式较多[5],学生在学习过程普遍感到难以理解和掌握。我校物理化学教师根据应用型人才培养目标的要求,结合食品类各专业以及生物工程、化学工程等专业的特点,对物理化学课程进行了教学内容、教学方法、考核方式等方面的改革,提高了教学质量,培养了学生的实践应用能力。
1物理化学课程教学存在的问题
相对于应用型人才的培养目标,物理化学课程教学普遍存在以下问题:(1)理论知识较深,占用学时较多,与专业相关的知识以及与专业特点相符合的内容介绍较少,存在着理论与实际脱节的现象,导致学生缺乏学习兴趣,学习积极性不高。(2)实验教学内容陈旧,基本上是经典的物理化学实验项目,教学内容无专业区别,缺乏应用性。(3)与无机化学等课程存在内容重复现象,并且课程内容相对陈旧,缺乏新知识、新理论和新技术的介绍。(4)现有教材缺乏专业相关性,突显不出物理化学的专业基础课作用。(5)教学方法和手段单一,考核方式单一。
2物理化学课程教学改革举措
2.1改革教学内容
根据应用型大学的培养目标,吉林工程技术师范学院结合各专业人才培养方案,修订教学大纲,优化、更新教学内容,突出重点、突出专业特色,突出物理化学的实用性。同时,注意物理化学与先修和后续课程的联系,避免教学内容重复,节约学时。针对应用型大学的培养目标,结合学生的实际情况,教学内容的选择应在注重基础性的前提下突出应用性,并兼顾前沿性和创新性[6]。传统的物理化学教学内容主要是化学热力学、相平衡、化学平衡、化学动力学、电化学、胶体化学等经典理论,缺少与后续相关专业知识的联系,抽象难懂。物理化学的教学内容应根据各个专业的特点,对教学内容有所取舍和侧重,在介绍经典理论的同时,将前沿热点知识渗透到课堂中,增加理论联系实际内容的介绍,在授课过程中有选择性地减少公式推导,降低学习难度。物理化学是一门与多学科有紧密联系的基础课,其实验教学对培养学生勤于思考的习惯、综合应用各科知识特别是物理化学基本理论解决实际问题具有重要的作用[7]。实验教学内容应结合授课对象,开设相应的实验项目,并开设综合性或设计性实验,提高学生解决实际问题的能力。
2.2加强教材建设
现有的多数物理化学教材内容深且广,不太适用以应用型人才培养为目标的地方本科院校使用。教师应根据人才培养方案,针对不同专业学生,以“够用”为原则选用不同版本的合适教材,合理筛选授课内容,编写理论授课教案。
2.3加强师资队伍建设
师资队伍关系到应用型人才培养的质量和水平。应用型高校教师要具备教育与知识的基本素质,同时应具有较丰富的实际工作经验[3]。教师单一的化学学科背景,限制了其对相关专业的了解,不能很好地引导学生将物理化学知识与专业知识联系起来,使教学质量在一定程度上受到影响。例如,教师不了解物理化学在食品学中的应用,对胶体化学等内容的讲解不够深入,并且不能做到理论联系实际。为了满足应用型大学教学的要求,教师要积极增加自身的知识储备,提高实验技能,积极参与教研和科研项目,工程实践能力较弱的教师要积极到企事业单位锻炼研修。
2.4丰富教学方法,提高课堂教学质量
物理化学内容多、理论性强、学习难度大。将讨论式、启发式、自学式、对比式、理论联系实际等教学方法相结合[4,8],摒弃传统的填鸭式教学方法,实现教师和学生的双向互动,激发学生的学习兴趣,充分调动学生学习的主动性和积极性,提高教学质量。例如,对原电池与电解池,采用对比式进行讲授,使学生对此类问题能够有针对性地理解并掌握;对胶体化学,采取理论联系实际的教学方法,介绍卤水点豆腐原理,培养学生解决实际问题的能力。
2.5丰富教学手段,增强学习兴趣
2.5.1多媒体教学与板书教学相结合
多媒体教学是以计算机多媒体课件为核心的教学方式,集声音、图像、文字、动画于一体,通过人机交互作用完成各种教学任务,实现教学过程与教学目标的优化[9]。多媒体教学内容丰富、信息量大,但在教学过程中单一地使用多媒体教学导致教师与学生缺乏互动,例如对公式的推导,多媒体教学不能引导学生进行积极的思考,不利于学生对基本知识的理解和掌握。物理化学教学中,应将多媒体教学和板书教学有效地结合起来,扬长避短,提高教学效果。
2.5.2建立网络教学平台网络教学
作为一种新的教学手段,充分利用了最新的计算机技术、网络技术、多媒体技术等,使教学能够跨越时间、空间的限制,具有极大的灵活性和交互性。网络教学使教学材料的展示越来越灵活、形象、生动,越来越受到高校教师的青睐[10]。我校教师将课程简介、教学大纲、电子教案、多媒体课件、实验指导、习题、教学视频等相关内容放在物理化学教学网络上,并不断更新。网络教学是课堂教学的延伸,强化了学生对物理化学知识的理解和掌握。同时,学生的自学能力也得到提高。
2.6加强教学与科研的相互渗透
物理化学课程教学过程中,教师应积极地将教学与科研相结合,培养学生的创新实践能力,分析和解决实际问题的能力,激发学习兴趣。例如,将教师的科研课题或科研成果引入到实验教学中,作为综合设计性实验;鼓励学生参加到教师的科研课题中;鼓励学生根据自己的兴趣爱好,结合课程知识点,申报大学生创新创业训练项目。
2.7建立多层次的考核体系
课程考核是检查教师的教学效果和评价学生学习水准的有效方法,是教学工作的重要环节[11]。传统的成绩考核方式是终结性考核,即期末考试,忽视了对过程的考核,不符合应用型人才培养目标的要求。将过程化考核与终结性考核相结合,能更好地反映学生的学习情况,也能使学生感到压力,促进学生更加集中精力进行课程学习。课程组教师将考核成绩分为平时成绩(15%)、实验成绩(25%)和期末成绩(60%)三部分。平时成绩包括出勤、提问、作业、平时测试等几个部分,实验成绩包括实验操作、实验效果、数据记录及处理、实验报告等几个部分,每一部分各占一定比例。期末试卷减少客观题量,增加主观题尤其是应用题的比例。
3结语
物理化学课程需要不断进行教学改革,以适应应用型人才培养目标的要求。物理化学课程教师通过教学内容、教学方法、教学手段等方面的改革与实践,提高了教学效果,使各专业学生理论知识掌握扎实,解决实际问题的能力较高。
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【关键词】Origin软件 数据处理 物理化学实验
1 前言
《物理化学实验》是高等院校化学及相关专业学生的一门独立基础实验课程。与其它化学实验课不同,它得到的是一系列实验数据。学生需对数据进行大量计算,在直角坐标纸上作图。大部分是画直线,求出截距和斜率,进而求得实验结果的数学表达式;少部分是画曲线,有的需要在曲线上作切线,有的需要对曲线求积分,进而求得实验结果的数学表达式。学生只根据散点图做直线或曲线,就不可避免地引起主观误差,同一组实验数据不同学生处理,结果相差很大。个别学生还修改某些偏离较大的实验数据以期得到好的实验结果。由于实验数据计算过程复杂、作图费事,导致实验报告中经常出现各种错误。教师批改实验报告时不得不花费大量时间核查其计算结果。
物理化学实验中常见的数据处理的方法有: 运用基本公式计算;用实验数据作图;线性拟合,求截距或斜率;非线性曲线拟合。目前学生多用坐标纸手工作图;手工拟合直线,求斜率或截距。这种手工作图的方法不仅费时费力,而且误差较大。
物理化学实验数据处理过程一般为:对实验数据作图或对数据经过计算后作图作数据点的拟合线求拟合直线的斜率或曲线上某点的切线根据斜率求物理量。这一过程可以用计算机处理完成,并能克服手工绘图费时费力、偶然性较大、误差大的缺点。
Origin软件是Microcal Software公司推出的一个集图形绘制、数据的处理、统计与分析为一体的综合应用系统。Origin软件从它诞生以来,由于强大的数据处理和图形化功能,已被化学工作者广泛应用。它的主要功能和用途包括:对实验数据进行常规处理和一般的统计分析,如计数、排序、求平均值和标准偏差、t检验、快速傅立叶变换、比较两列均值的差异、进行回归分析等。此外还可用数据作图,用图形显示不同数据之间的关系,用多种函数拟合曲线等等[1]。
在物理化学实验中经常会遇到各种类型不同的实验数据,要从这些数据中找到有用的化学信息,得到可靠的结论,就必须对实验数据进行认真的整理和必要的分析和检验。经验告诉我们,数据信息的处理与图形表示在物理化学实验中有着非常重要的地位。下面我们以Origin软件为例,简单介绍该软件在物理化学实验数据处理中的应用。
2 图表处理
数据图表处理是用计算机把一系列数据变成直观可视的图形,更好地便于用户分析数据的规律、数据变化的趋势。当我们把实验数据输入到Microcal Origin软件的工作表中后,可以应用计算机程序的图表功能绘制实验图形。与手工绘制的图表相比,计算机绘制图表不但省时、省力,而且可视效果更好、精确度更高。例如,在大学物理化学实验中,具有一对共轭溶液的三组分液-液相图的绘制是非常重要的相图实验内容之一,在液-液萃取操作中确定各区的萃取条件极为重要。通过该实验可以使学生熟悉三角坐标的绘制和使用,并对三元液系相图的实际应用有较深的认识。传统的相图绘制是利用三角坐标纸手工绘制,等边三角形的每条边均被等分为100份,再从所得的点做各边的平行线,组成了规则的网格。在这样的坐标纸上即可按照罗塞布姆(H. W. B. Roozeboom) 等边三角形法(平行线法) 做图。这种传统手工制图不仅耗时费力,而且误差较大、图形粗糙。利用Origin软件可以在计算机上方便快捷地完成一对共轭溶液的三组分液—液相图的绘制,绘图时需一个X列值、一个Y列值和一个Z列值,且数据都是归一化的。然后在【plot】菜单中点击【Ternary】,在三角坐标中绘制出溶解度点。在图上点右键出现【Plot Details】菜单, 选择【Plot Type】框中“Line + Symbol”即得到溶解度曲线。我们在实验教学过程中,利用0rigin软件强大的数据处理和多种图形绘制功能完成了一对共轭溶液的三组分液—液相图的绘制,其用户界面友好,使用方便,具有高效、准确、美观等优点,而且减少人为因素引起的绘图偏差,减轻实验者的工作量[2]。
3 曲线拟合
提及Origin软件,许多人都知道它在实验数据作图上的应用。用Origin软件线性拟合和非线性曲线拟合功能处理数据方面却很少有报道[3]。实际上,Origin软件在线性拟合和非线性曲线拟合时,可屏蔽某些偏差较大的数据点,以降低曲线的偏差,得到更为准确的结果,且方便快捷。Origin软件有如下基本功能:①输入数据并作图。②将数据计算后作图。③数据排序。④选择需要的数据范围作图。⑤数据点屏蔽。⑥Origin软件的线性拟合和非线性曲线拟合功能。
虽然原始数据包含了所有有价值的信息,但是,信息质量往往不高。仅仅能够通过肉眼来判断不同数据之间的内在逻辑联系,大量的相关信息还需要借助不同的数学方法得以实现。Origin软件可以进一步对数据图形进行处理,提取有价值的信息,特别是对物理化学实验中经常用到的谱图和曲线的处理具有独到之处。随着计算机应用的深入发展,利用Origin软件可方便地进行作图、线性拟合、非线性曲线拟合等数据处理,能够满足物理化学实验数据处理的要求。
3.1 线性拟合
当绘出散点图或点线图后,选择Analysis菜单中的Fit Linear或Tools菜单中的Linear Fit,即可对图形进行线性拟合。结果记录中显示拟合直线的公式、斜率和截距的值及其误差,相关系数和标准偏差等数据。物理化学实验中涉及到的图形类型可分为直线型和曲线型两种,多数情况下两个物理量之间的函数关系是线性关系,或经变换后为线性关系,可用最小二乘法进行直线拟合。例如,利用Origin软件对“一级反应——蔗糖水解反应”实验数据进行处理,以ln(αt-α∝)对t作图,由斜率可求得速率常数k(T1)及k(T2),并根据阿累尼乌斯方程可求该反应的活化能E。采用这种线性处理方法必须测定终了旋光度α∞值,在实验的实际操作中,先要将反应体系置一定温度内温热40min 使反应完成后,再冷至实验温度下测定,这一过程很费时且易带进误差,使α∞数值不可靠。再者,这种线性处理须把直接变量代换为间接变量,有研究表明[4],这种代换的结果易使误差增大。
3.2 非线性拟合
但也常会遇到许多不易化为线性模型,或者化为线性模型之后求解引起较大误差的情况,此时就必须用逐次逼近的拟合方法处理。这样可完全消除学生作图过程中产生的误差,相同实验数据得到不因人而异的唯一正确的科学的实验结果。Origin提供了多种非线性曲线拟合方式:①在Analysis菜单中提供了如下拟合函数:多项式拟合、指数衰减拟合、指数增长拟合、S形拟合、Gaussian拟合、Lorentzian 合和多峰拟合;在Tools菜单中提供了多项式拟合和S形拟合。②在Analysis菜单中的Non-linear Curve Fit选项提供了许多拟合函数的公式和图形。③Analysis菜单中的Non-linear Curve Fit选项可让用户自定义函数,可根据用户自己建立的化学模型进行拟合。所有的拟合结果包含在自动弹出的结果记录窗口中,包括拟合曲线的公式、各参数的值以及误差(Error)、相关系数(R)、标准偏差(SD)和数据点个数(N)等数据。例如,借助Origin 软件研究用指数衰减拟合的非线性方法处理蔗糖转化反应实验数据,可在不测定反应体系终了旋光度的简化实验条件下,方便、快捷、准确地获得反应速率系数及反应级数,建立动力学方程或反应速率系数与酸度关系式等,优化了实验教学内容,为开设研究性、设计性实验提供了简便的切实可行的途径[5]。又如,借助电脑和Origin软件用非线性拟合方法处理乙酸乙酯皂化反应实验数据, 可以在不测定反应起始和终了电导值的简化实验条件下,方便、快速、准确地获得反应速率系数及反应级数,建立动力学方程[6-8]。在现行物理化学实验教材中,由于实验测定的起始和终了电导值的测定液与反应液不属同一体系, 不仅费时且不可避免地引入误差, 而起始电导值对结果处理高度敏感, 它的测定误差会显著影响最终结果的准确性。因此,这种对间接变量的线性处理具有一定的局限性和弊病。实际过程中变量之间的关系大多是非线性的,若采用对直接变量非线性处理则不必测定起始和终了量值,提高了测定结果的精密度和准确度。改进后的实验简化了实验操作,明显缩短了实验时间,让学生得到了计算机应用技能及非线性处理数据技能的训练。又如,通过Gibbs公式与Langmuir等温式的结合,对溶液表面吸附实验进行数据处理,得到两组分稀溶液表面张力σ与溶液浓度c关系式。用计算机进行非线性函数拟合代替传统的作图、作切线、再直线拟合的方法。该方法具有简单快捷、拟合参数能直接反映实验数据质量的特点[9-11]。克服了用镜面法绘制曲线切线的随意性,避免了计算中较大误差的引入。
Origin软件具有强大的线性回归和曲线拟合功能,其中最具有代表性的是线性回归和非线性最小平方拟合。有研究表明[12-15], 对直接变量非线性拟合线的偏差平方和明显小于对间接变量线性拟合线的偏差平方和,即非线性拟合线更加贴近实际测定的数值,而且非线性拟合方法具有抗干扰能力强的优点。因此随着电脑的普及和优秀计算绘图软件在基础实验室的应用,恢复变量的非线性直接表达形式,用非线性方法取代线性方法已是数据处理的必然趋势。
4 结语
在物理化学实验中,有关曲线的拟合是数据处理的关键之一。手工作图虽然直接,但随意性较大,且误差大小也因人而异,处理起来很烦琐。一些程序语言如BASIC、MATLAB等[16,17]也可以经过编程计算出曲线模型方程,但是只有对语言有相关了解,才能正确应用到数据处理中。Origin软件是多文档界面应用程序,可以简单、方便地完成对曲线的非线性拟合,而替代复杂的应用程序,达到非线性曲线拟合的目的。教学实践表明,用Origin软件处理物理化学实验数据特别适宜,该软件无需编程,操作简便,直观易用,学生容易掌握。该软件具有强大的数据化可视功能及运算功能,特别是其曲线拟合工具中提供有多种非线性拟合函数及用户自定义函数拟合, 并有对曲线微分、数值积分等功能,为物理化学实验的数据处理提供了方便。结果表明,使用该软件能降低数据处理的随意性,减少处理误差,并且快捷方便,使实验结果更合理。
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关键词:胶体与界面化学;教学改革;实践
引言
我校应用化学专业在专业设置上属于应用研究型的理学专业,主要培养从事化学、化工领域新技术、新产品开发和生产管理等理工结合的应用型高级专门人才,同时还为研究生教育输送合格新生.这要求应用化学专业毕业生具备扎实的专业基础知识、优良的科学素养、较强的创新意识和能力.由此改革传统的“填鸭式”教学模式,逐步转变学生被动学习为主动学习,因材施教,培养其创新意识及能力,加强学生独立思考和创新能力,是急需应用化学专业教师解决的首要问题.胶体与界面化学是我校应用化学专业开设的一门专业方向课,在整个课程体系中具有十分重要的作用.一方面,胶体与界面化学的课程内容与生产和生活实际联系非常紧密[1],是学生理解今后生产和科研工作的理论基础,并承担着培养学生专业素养及技能的重任.学生学好该课程对今后生产和科研工作具有极大影响.另一方面,胶体与界面化学是物理化学的后继课程[2],是在界面现象的基础上产生和发展起来的,其中杨氏方程、拉普拉斯方程、开尔文公式、Langmuir吸附等温式以及BET吸附等温式等内容在物理化学课程中已有所介绍,学生往往误以为这就是胶体与界面化学课程教学的全部内容,已经学过了,无需再学.实际上,这几个公式只涉及部分界面现象,无法与整个胶体与界面化学课程内容相提并论,学生对其他胶体与界面知识及实际应用一无所知,更谈不上利用胶体与界面化学理论知识指导实际生产和科研工作.如何让学生学好胶体与界面化学这门课程是教师非常关心的问题.笔者针对胶体与界面化学课程教学过程中遇到的问题,从教学内容、教学方法和手段以及课程考核方式等方面对本课程教学改革提出自己的一些看法.
1明确培养目标,采取层次化教学
在当前严峻就业形式下,我们不能够采取以往的一刀切模式进行教学活动,必须明确培养目标,根据学生的不同需求合理安排教学内容.通过对本校应用化学专业2010-2012级学生的就业状况进行调查分析,在大三结束时,约45%的学生选择直接就业,其余学生打算继续读研并着手复习准备,其中有近30%的学生最终会考取化学相关专业的研究生.针对这一情况,将胶体与界面化学课程分为两个教学层次:基础知识与应用提高.基础知识:以课本教材为主,讲授胶体与界面化学的基本概论、理论和研究方法,主要内容涉及各种界面现象、多种分散体系的形成与性质、表面层结构与性质等知识.这部分内容简单,学生容易理解,应用化学专业所有学生都应该掌握.通过这部分内容的学习使学生理解胶体与界面化学的课程基本内容,满足今后生产和科研工作对胶体与界面化学知识的基本需求.应用提高:应用部分的教学内容主要分布在表面热力学、胶体体系及其性质、胶体与界面化学、表面活性剂化学、膜化学、固体表面性质等章节,在讲授胶体与界面化学基础知识的同时,引入实际应用实例,并关注胶体与界面化学理论与应用的最新进展,培养学生运用胶体与界面化学知识解决实际生产和科研工作能力.例如:在讲解胶体粒子的制备和性质时,笔者介绍了各种纳米粒子的制备方法,并着重介绍了如何运用胶体与界面化学的理论知识设计制备方案,同时还结合胶体的稳定性分析了由黏土形成的泥浆在石油钻井过程中的重要作用,以及如何利用胶体稳定性改善油墨、涂料等精细化学品性能.应用提高层次教学需要针对直接就业和立志考研的同学分别开设,内容既有胶体与界面化学的最新进展,又有早已普及的工业化生产实例,要做到“雅俗共赏”,充分展示胶体与界面化学的课程魅力,让学生深刻体会到所学知识的实用性和重要性,提高学生的学习兴趣,在课堂上留住学生的“心”.
2改革教学的方法和手段,提升课堂教学效果
2.1基础理论教学中引进科技前沿
胶体与界面化学的教学中理论教学是基础,但是所学教材跟日新月异的科研发展存在脱钩的现象,教师如果只局限于课本知识,教学效果必然会大打折扣,这对教师也提出了更高的要求.高校教师大多站在科研前线,具备较高的科研水平,教师要把掌握的科技前沿渗透给学生,让他们紧跟前沿,升华所学知识,提高学生综合素质,培养工程院校毕业生的应用能力.在新能源、新材料、新医药等新兴产业被大力提倡的背景下,应用化学专业毕业生面临着新的挑战和机遇.因此,笔者在胶体与界面化学课程教学中及时补充了与化学、化工密切相关的知识,如光催化制氢、锂离子电池、铝离子电池、药物缓释与运输等科学研究的最新进展.
2.2开展专题学术报告
在课程教学中,开展教学活动的主体是承担该课程的授课教师,但所有教师都是“术业有专攻”.由于胶体与界面化学课程涉及基础知识范围广,跨学科的基本原理较多,所以单独一位授课老师无法充分领会该课程的所有知识点.课程组的集体智慧可以很好地弥补这种不足,课程组的教学资源共享模式,有利于提高相关课程的教学质量.本人在胶体与界面化学课程教学中采取邀请物理化学课程组的授课教师开展专题学术报告,介绍胶体化学、膜化学、固体表面性质和新能源材料领域最新的科技成果及动向,开阔了学生眼界,提高学生学习本课程兴趣,并提高化学相关专业研究生的报考率.
2.3引入实践性教学环节
胶体与界面化学是门应用性非常强的学科,其内容涉及化学、材料学、生物学、环境科学、食品科学等诸多学科中的理论知识与实际问题[3-5],传统的教学模式只讲解课本知识,缺乏直观的实践性教学环节,教学内容往往是“假、大、空”,导致学生缺乏学习兴趣,学习效果大打折扣.本人在胶体与界面化学课程教学中采取理论联系实际,选取一些可行的实践办法,如:首先,利用课余时间分批带领有兴趣的学生参观学校分析测试中心,让学生认识胶体与界面化学课程提及的现代测试仪器.其次,选取一些易操作的实践性课题,并与前沿科学相结合,再将不同兴趣点的学生分组共同完成实践性课题,教师引导学生大胆创新,将所学知识与实践性课题相结合,激发学生无限潜能,形成探索式教学模式.再次,将参观企业生产过程设置为认识实习教学活动,带领学生参观相关企业,让学生了解企业实际生产过程,拓宽学生视野,提高学生创新能力.
2.4营造轻松愉快的课堂气氛
当今的大学生是95后独生子女,受过良好的家庭和学校教育,视野开阔,思想独立,加之发达的网络、快速发展的社会经济,学生接受的信息量已经今非昔比,刻板的说教和毫无感情的语言已经不能满足现在学生的需求.胶体与界面化学是一门综合性、实用性强,发展迅速,内容更新频繁的学科,教学过程涉及大量公式推导,相比文科或艺术专业略显枯燥.这对任课教师提出了更高的要求,首先要求教师将教学内容与实际应用相结合,化抽象为形象,提高课程教学效果.其次营造轻松愉快的课堂气氛,沉闷的课堂气氛让教学效果大打折扣,教师要注意语调的抑扬顿挫,可以运用形象、诙谐、幽默的语言吸引学生的注意力,也可以适当的引用流行网络语,让学生乐学.最后构建良师益友的新型师生关系,“亲其师,信其言”,师生关系不能仅止于课堂之上,教师要关心学生的学习效果,根据其反馈结果调整教学方法,在课后的拓展研究过程中,要关心学生的生活和心理变化,与其构建良师益友型新型师生关系.
3改革成绩评价体系,优化课程考核方式
课程考核是评价教学效果的重要手段,通过考核可反映学生对所学知识的掌握情况,也可使教师对教学效果有深入的了解.建立科学合理的成绩评价体系对于保证教学质量、教学效果和激发学生的学习主体意识具有非常重要的作用.传统的课程考核方式一般是采取试卷考核和平时成绩叠加组成模式,该考核方式明显存在以下不足:闭卷考试内容陈旧,平时成绩基本以点名来控制学生的出勤率,考核基本以出勤率来体现平时成绩,学生缺乏学习的积极性和主动性,从而导致被动学习,与现代教育理念相违背,改革课程考核方式势在必行.课程考核方式不能单一化,需要将多种形式相互结合,既要考核学生对基本理论知识的掌握,也要挖掘学生的创新能力,让学生学有所成,学有所用.课程考试方式要结合教师教学过程,采取多种形式结合,做好各种考核方式分值设计.本人将胶体与界面化学课程考核总分设置为100分,其中课程考试50分,课堂表现及出勤10分,课程作业10分,实践性课题30分.增加了实践性课题份额,引导学生用所学知识解决实际问题,提高了学生学习兴趣及实践能力,为其今后的就业及深造夯实基础.此外,期末考试试卷题型采取多样化,涵盖名词解释、简答题、计算题、综合题等题型,且主客观试题合理搭配,并适当增加主观题的比例,尤其是应充分体现答案的多样性,鼓励不同见解.
4结语
提高人才培养质量,造就一批创新型人才是实现创新型国家建设的重要前提.胶体与界面化学课程对培养应用化学专业学生的创新思维和科研能力,促进创新型人才的培养起到重要的推动作用.本文对胶体与界面化学课程教学内容、教学方法和手段以及考核方式等方面进行改革探索,并提供了在教学实践中积累的一些具体的有益的经验.
参考文献:
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[2]张红萍,胡晓岚.关于物理化学课程中胶体化学教学的探索与实践[J].邵阳学院学报:社会科学版,2008(S1):158-159.
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[4]张颖,胡道道.专业选修课教学模式探索与实践[J].大学化学,2014,29(6):20-24.
一分析化学实验存在的问题
目前,培养宽基础,大口径的多功能的毕业生,提高本科生的就业实力作为一项重要的目标来完成。要提高学生在各方面的竞争实力,就要增设一定数目的选修课程,来扩大学生的视野。在总学时数不变的情况下,我们院本科教学中对化学实验课课时进行了适当的压缩。[2]从而增加与化学相关学科的学习。在学时减少的情况下,学生对分析化学的基础操作和练习就相对少很多,而且重视程度也有所下降。只是在课堂上听老师讲解实验的理论,将分析化学实验变成了理论课来学习。整个学习过程,学生处于被动的学习和机械的操作,缺乏主动能动性,不利于学生创新能力和发散思维的培养。发生这样的问题,既有学生对于分析化学实验的学习,方式方法还不够正确,也有教师在授课中过多的注意理论的讲解,轻视了实验技能的培养。分析化学实验包含两大部分内容,即化学分析实验和仪器分析实验。首先,近几年的分析化学实验,大型仪器的使用程度远高于十几年前,在操作中仪器的自动化程度高,实验步骤简单,处理过程由工作站完成。教师在整个实验过程中,并没有完全注意到学生对于新的实验仪器是否有充足的认识,只将基本的操作方法告诉学生,让学生如何如何操作。教师没有做到积极的引导学生学习,学生也没有做到主动的学习。[3]其次,教材在设计上有相当一部分实验内容之间存在重复,实验题目过于陈旧,导致了学生所做的实验不能让其与未来的工作相结合。实验内容缺乏研究性、综合性,使学生所学的知识无法与实际情况相统一。对于仪器分析实验,科技都在日新月异,而学生使用的教材已经远远不能满足新的实验仪器对实验内容的要求了。最后,在实验的考核中,多数的学校的考核方法都大同小异,平时成绩加期末试卷作为总成绩。不能真实有效的反应学生的实际情况,也不利于激发学生学习的热情。学生把主要的精力都用在如何使实验数据更符合实验的要求。同学之间实验后会相互核对实验数据,更有人会更改实验数据。使实验课的真正目的失去了。
二分析化学实验教学模式改革与实践
1分析化学实验教学内容改革
(1)分析化学基础实验内容调整随着现代仪器分析方法的发展,仪器分析实验在分析化学实验中逐渐占有更高的比例。化学分析方法以化学反应作为测定样品质量或浓度的方法。化学分析实验应是学习分析化学实验的基础方法。化学分析实验与仪器分析实验内容上要融会贯通,相辅相成,学生在学习分析化学实验时不应有主次之分。分析化学实验是一个系统性、研究性、综合性相结合的实验,在实验内容上不能简单按照教材依次进行授课。对于化学分析实验,根据近些年在科研和工作中,各种化学分析实验测试方法的使用频率,我们将化学分析实验具体分为五大部分进行设置。分别为酸碱滴定法、络合滴定法、氧化还原滴定法、沉淀滴定法和光度分析法。以酸碱滴定法为例,我们选择了2个基础实验,分别为以盐酸和氢氧化钠作为标准溶液的实验,将教材中的实验进行整合,调整。原教材中的盐酸溶液的配制及标定实验和混合碱成份的测定两个实验合并为一个基础实验。这样,学生在实验过程中能在一次实验中对盐酸标准溶液从配制、标定到测定有清晰的认识。帮助学生了解和掌握盐酸标准溶液的使用方法。也掌握了对于混合碱成份分析经常用到的双指示剂法的使用。同样氢氧化钠标准溶液的滴定实验中,将原教材中的氢氧化钠标液的配制及标定和甲醛法测定铵盐中氮含量的实验相结合。这样的设置通过多年的教学实践证明了,确实效果很好。学生反映通过基础实验能很好的掌握标准溶液的使用方法。在基础实验进行后,又设计一个与酸碱滴定法有关的综合设计实验,作为酸碱滴定法实验的考核内容,有机酸摩尔质量的测定实验。实验的内容以试卷的形式,学生要在规定的时间内对有机酸摩尔质量进行测定,并在试卷相应的位置填写实验的数据,得出实验结论。通过综合设计实验,可以有效的考查学生在酸碱滴定中的掌握情况和实验的基本操作。在仪器分析实验的内容上,我们更多的是在大纲的范围内,根据本院的大型仪器的特点设计了一些与实际生活相关的测定实验,比如测定白酒中酒精度数、味素的成份分析、果汁中维生素C的含量测定以及比较等。这些实验大多数是学生们生活中经常遇到的,增加了实验内容的实用性,使学生能更好的掌握大型仪器的使用。(2)设计分析化学综合性实验作为必修课程开设分析化学综合实验,主要实验内容以多个实验和内容综合设计,如室内空气污染物分析及浓度测定实验,涉及甲醛检测———酚试剂分光光度分析法;氨的检测———靛酚蓝分光光度法;室内空气中苯、二甲苯的测定———气相色谱法;室内空气中总挥发性有机化合物(TVOC)测定———气相色谱法。通过综合实验的开设,帮助学生进一步掌握分析化学基础实验中的测试方法。(3)开设分析化学创新实验与其他教研室合作,指定数名研究生导师每人带2~3名本科生共同参与科研工作,课程为选修课程,目标学生为学有余力并对分析化学研究方向感兴趣的本科生。选修课时长1年。通过几年的实践,对学生的实验技能,科研态度,综合应用能力都有很大提高,为学生考研及后续研究生学习做了很好的准备。
2分析化学实验教学方法改革
(1)实行小组责任制传统的实验课教学中,大多数都是一个老师在前面讲,一群学生在下面听,然后照着实验书看一眼,做一步,实验效果不好,学生实验后也根本就不理解,学习过于被动。近些年,我们尝试将学生分组进行,每组4人,设有小组长。小组长采用循环式,每次实验由小组中一人担任,组长负责制。教师对每个实验有针对性的提出几个思考题,引导学生思考实验中的关键问题和注意事项。小组长带领本组同学在实验预习时,对思考题进行讨论。并对实验中的疑问,通过讨论相互学习,使组员能掌握实验内容,抓住实验的要点。将原来被动的学习变为主动的学习。培养了学生对实验要质疑、多思考的习惯。在实验中,小组内部能够相互帮助,共同解决实验中遇到的问题。避免了学生遇到问题就问老师,使学生能在相互帮助的过程中相互学习。学习气氛浓厚,培养学生独立思考,相互协助的科研精神。(2)多种教学手段配合使用制作分析化学实验多媒体课件,将课件上传到分析化学公共邮箱,课件内容包括实验目的、实验过程、实验数据分析以及与实验相关的思考题,注意事项等,让学生能在课余时间下载。我们自己还在实验中录制标准实验操作的视频,学生下载后可以在课前对实验过程有所了解,掌握实验操作的重点。充分利用现代的科技通信方式,开通QQ群、微信群建立与学生之间的联系,及时一些实验前、实验后的问题。课堂上,不再使用单一的教学手段,我们统一印制了挂图,保证不同实验室实验内容一致。课堂使用多媒体投影教学,利用flas显示实验原理,播放录制视频演示实验过程,做到图文并举,让学生能更好的掌握滴定实验终点颜色。Flas能很好的演示大型仪器的内部构造,使学生能真正了解红外光谱仪、气相色谱仪、液相色谱仪等仪器工作原理。
3分析化学实验的考核机制
采用过程性评价体系,不单纯依靠一次期末考试判断学生的实际学习情况。将分析化学实验成绩分为平时成绩和考试成绩两大部分。平时成绩,分值100分,包括:实验预习(10分)、课堂表现(10分)、实验操作(50分)、数据记录及处理(15分)、实验报告(15分)等几个部分。实验预习,在每个实验着重检查5人左右的预习报告,对学生提出一些实验过程中可能会遇到的问题,从问题中检查实际预习情况。课堂表现,学生态度是否端正、实验台面卫生是否打扫、不高声喧哗、不迟到早退、注意安全。实验操作,着重考查学生实验过程中的滴定操作、天平称量、移液管使用等过程是否存在错误。实验结果分析,是否与实际样品真实质量或浓度一致。实验报告,如实记录实验数据并分析实验现象、实验数据。讨论实验过程中出现的问题等。将以上几个部分做成表格,统一发放到每位教师手中,教师通过具体化了指标给每一位学生的每一次实验进行评分。考试成绩,通过三次考试最后得出总的考试成绩。三次考试都采用多题目,学生自选题目进行。例如有机酸摩尔质量测定考试,设计了多个不同的有机酸,学生抽签后进行实验,充分保证实验考试的公证公平。总之,近些年,改革后的分析化学实验在化学教育、化学应用、制药工程、材料化学各专业的学生中开设,将原本被动式的学习主动化,激发学生学习的热情,将枯燥孤立的分析化学实验趣味化、实用化、综合化。通过全新的考核方式使实验成绩的给定更具有公平性。在未来的工作中,我们也会更加深化分析化学实验课程的改革,培养更具有竞争力的学生努力。
作者:吴红波 于泓 李萍 马亚杰 苏志兴 单位:哈尔滨师范大学化学化工学院
参考文献:
[1]曹俊涛.分析化学实验改革与大学生创新能力的培养[J].广州化工,2015,43(17):210-211.
[关键词]基础化学 以学生为中心 教学方法
[中图分类号]G633.8 [文献标识码]A [文章编号]1009-5349(2014)08-0154-02
《基础化学》是热作系农检、食检、园艺、绿食、畜牧兽医等专业的重要基础课,是《分析化学》《生物化学》等后续课程的前导课,对提高学生科学素养、培养学生动手能力具有十分重要的意义。但对于刚刚迈入大学校园的一年级新生来讲,他们不仅面临的是全新的环境、全新的伙伴、全新的生活,还要应对全新的学习方式,学好这一门课并非易事,困难重重。而对任课老师来讲,如何教好这门课也是一个挑战。因此,我们就如何根据学生情况及课程特点进行有效组织教学活动做了一些探索工作。
一、学生情况及课程特点
热作系各专业学生成分相对比较复杂,学习成绩参差不齐,且总体来说数理化成绩普遍偏弱。比如,2013级农检专业就分为两种类型,其一种是高中统招生(农检3,4班)共有70人,而在这个70人中又有45人是文科考生,占64%;另一种是三加证书班(农检1,2班共有92人),从初中毕业之后就进入职业高中学习。对于三加证书班及文科生来讲,由于没有经过高中化学的系统学习,化学知识仍停留在初中化学的水平上,长时间不接触化学这门课,有个别学生已写不出像氯化钠这样简单的化学式,有的甚至连前20个元素符号都已忘记。
众所周知,化学是一门系统性、逻辑性极强的科学。初中、高中及大学课程设置,其知识结构特点是丝丝相连、层层深入、环环相扣,每一个新概念新理论都是在原有知识层面上建立起来的,学好大学化学课程,中学化学知识起着至关重要的基础作用。大学化学的很多基本概念都是在中学化学的学习过程中建立起来的,如元素的概念及符号表示方法、溶解度的概念、PH、酸碱盐的概念、酸碱反应概念、配位反应概念、氧化还原反应概念。另外,还有一些平衡运算技能等是必须要求掌握的内容。
二、课堂教学中运用的几点措施
针对学生特点及课程内容,我们在教学过程别注意了以下几方面的问题:
(一)仔细研究教材内容,进行二次深加工,组织创作出适合学生特点的讲稿
根据不同专业,同一专业不同班级的具体情况,准确定位教学内容。像有些教材内容过于繁杂冗长,却和该专业联系不紧密,此时应该大胆舍弃,比如有机化学反应中大书特书的化学反应机理问题就应略去;另外,特别注意补充所学化学理论在本专业中的具体应用问题,即重视理论联系实际。比如畜牧兽医专业渗透压在生物体内的广泛应用等,帮助学生加深理解理论问题。做到讲授内容难易适中,易为学生所接受。
(二)课前做好功课,研究清楚学生学习本次课所必需的基本概念、基本知识并及时补充
比如在讲授稀溶液的依数性专题时,一定要把初高中所学的物质的蒸发、蒸气压、熔点、凝固点、沸点、溶液沸点与蒸气压的关系、溶液凝固点与蒸气压的关系等概念重新温习一遍,达到深刻理解的程度,否则学生很可能无法领会、理解本次课程讲解。
(三)平时备课善于反向思维寻找课堂切入点
平常和学生多交流,成为学生的好朋友,充分掌握学生学习情况,正确评估学生的学习能力及知识水平。这样,老师在备课时把自已模拟成学生,时刻体会反思老师表达的每一句话是否会被学生所理解并接受。也就是说,课堂讲解极尽通俗易懂,符合学生理解能力。同样的观点有多种表述形式,其中最通俗易懂的一种就是我们的课堂教学用语。
(四)时刻注意评判课堂教学效果,及时调整教学方法
在课堂教学过程中,时刻注意观察学生的表情、动作、情绪变化。当发现学生表现很茫然或是师生间无眼神交流,或是有昏昏欲睡跟不上老师的思路等情况出现,说明教学过程已有问题,应立即改变策略、迅速做出研判,搞清楚到底是由什么原因引起的。比如在教学中曾经出现过这种情况,当讲到温度对化学反应速率的影响,公式中要用到对数运算,但老师由于疏忽,课前没有想到很多学生不清楚对数运算规则、不清楚常用对数和自然对数的换算关系,导致师生间交流脱节,学生跟不上老师的思路,通过补充讲解对数运算法则,从而顺利达到教学目标。
(五)善于调动学生积极性,把课堂交给学生
“教师之为教,不在全盘授与,而在相机诱导”。教学过程学生是主体,老师只起到引导的作用,所以课堂决不能成为老师的一言堂,应采取一切可行措施充分调动学生的学习热情,让学生享受到学习的乐趣。比如课前设计好一些恰当、合理的小问题,在适当的时机让学生回答,这些问题虽然难度不大,但却起着各种各样的作用。如引导课程、承上启下、复习,甚至还可以起到活跃课堂的作用。由于学生回答这些问题时表现很轻松,又得到老师充分的肯定,所以增强了学生的自信心。在教学过程中发现学生有共性的问题时,应设计板书问题,选择两名学生到台前完成板书任务。此时,老师对学生的表现一定要有预见性。其一,学生回答的很完整,这种情况并不多见;其二,学生回答的不够圆满,但可独立完成;其三,学生是在老师一问一答提示中完成的。不管是哪种情况,老师都要让学生给全班同学重新讲解一遍,班级其他学生是最喜欢这种方式,大家都目不转睛地盯着讲解的同学,神情都异常兴奋,注意力高度集中,起到了老师强调百遍而不能达到的效果。最后,老师要详细点评本次环节,首先要发现学生思考问题时的闪光点,尤其是对与众不同的思维方式应及时大加赞扬、鼓励;其次,及时纠正发现的问题,如概念性的错误、描述性错误、理解性错误、书写错误,甚至是包括学生在讲台上的站姿、说话的语气、表情有不佳等表现时也要给予纠正。让学生懂得课堂学习不仅仅是专业知识的学习,更是综合素质全面提升的过程。总之,课堂教学要用喜闻乐见的形式吸引学生,引导学生参与到学习当中去。
(六)重视实操课,充分发挥实操课在学习中的作用
众所周知,化学科学是以实验为基础的实验性科学,选择设计合理、易于操作的实操内容,对帮助学生掌握理解枯燥的基本概念、基本理论有着不可替代的作用。因此,我们特别精选了七个实操内容,针对所学理论用实验数据加以验证和解释,加深巩固了所学理论知识。在实施过程别强调基本功的训练,从最基本的技能学起,不断强化,让学生真正体会到掌握了一门技术、技能,让他们有能力、有自信面对未来的职业。
【关键词】 教学内容; 无机化学; 改革
随着社会对人才培养目标现代化、社会化的要求,社会对人才类型的需要已由“专才”型向“全才”型转化,而学生所学知识的知识面已大大拓宽;学科的发展和知识的丰富,无机化学课程的教学内容也越来越多,书越编越厚,然而无机化学的教学时间又大幅度减少,难以完成原有的教学内容,所以无机化学课程中存在许多需要解决的问题。例如理论部分的论述比较完整,但利用无机化学的实践活动操作比较困难;元素部分的内容比较琐碎,教师在讲授时困难较大,教学内容繁多,学生接受起来比较困难。
本着培养基础扎实、知识面宽、动手能力强、素质高人才的目标要求, 适当减少基础课学时, 增加专业实践和新知识介绍是必要的。如何充分利用有限的教学时间,不大幅度地减少教学内容,使学生尽可能多的学习、掌握基础知识是摆在我们教师面前的一项重要课题。这就要求我们从课程改革中挖潜,从课程内容整合中获得。
1 优化课程教学内容
教学内容的改革是无机化学教学改革的核心。改革与优化教学内容表现为, 剔除那些与中学教学内容重复、陈旧过时或与中学化学教学联系极少的教学内容, 对经典的无机化学教学内容进行优化,适当补充化学前沿知识[1]。
1.1 课本内容与课外知识有机结合[2]课本上的理论与具体的科技研究成果介绍相结合,既有利于避免教师教学内容的枯燥无味、空洞抽象,也有利于拓宽学生的知识面,同时还能激发学生学习的兴趣和积极性。这就要求我们教师在教学过程中相应地引入一些化学史、化学重要发现的介绍。例如诺贝尔化学奖中无机化学方面的成就包括了英国化学家W.Ramsay 对空气中稀有气体元素的发现、法国化学家H.Moissan发明氟元素分析法、瑞士化学家维尔纳创立配位学说等。另外,教师还可以将日常生活中与人类息息相关的一些无机化学知识引入到教学当中,例如温室效应、酸雨、臭氧空洞、微量元素与人体健康等。为适应知识经济的特点,教师还可以将无机化学的前沿领域知识如纳米技术、金属有机化合物等渗入到基础教学之中。这些课外知识穿插于教师的授课过程中,既能活跃课堂气氛,也有助于学生对知识的理解和记忆。教师可在讲授配位化合物的知识时延伸出与配位化学联系密切的人体微量元素与健康、抗癌药物顺铂的发现历程;在沉淀反应中介绍肾结石形成的化学原理;在电化学中介绍燃料电池、电解制氢等新型能源技术;在卤族元素的学习中,介绍感光材料、阻燃材料等的应用。
1.2 改革教材内容, 优化课程结构
1.2.1 着眼课程群建设,调整课程体系为了达到人才培养的目标,我们不仅注重课程教学内容的改革,还更注重课程体系的建设。我们在本课程建设过程中,始终注意与其它课程的协作配合,以逐步形成一个相对独立统一的课程群模块。该模块包括如下课程:基础化学原理、无机化学实验、分析化学、物理化学。这四门课程共同瞄准无机化学这一主修课程在系统中的基础作用及优化这个目标,统一调整教学内容,精简学时,各自侧重完成分工的局部教学任务。基础化学原理课程使学生掌握基本的化学知识,无机化学实验部分让同学们了解化学实验的分析和简单设计;分析与物化课程使学生掌握化学的深层次内容,更大程度上学习化学理论。
1.2.2 运用现代观念,优化课程内容,实现教学内容的现代化课程内容的优化,一是要选择知识,再者一定要加强重点内容的提炼,明确知识点,抓住课程的“三基、三新”,即基本概念、基本原理、基本方法、新知识、新方法、新技术。基础课调整的重点是增加新知识,专业课调整的重点是增加新技术。同时妥善处理好经典内容和现代化内容的关系,做到二者的和谐统一,同时压缩那些起点低、简单重复和陈旧老化的内容,使增加的教学内容与高新技术接轨[3]。
1.3 突出课程教学的重要性
1.3.1 课程教学突出基础性、前沿性、时代性通过对现在与过去、国内与国外化学类学生培养目标,中、外无机化学教材内容对比分析、学科发展现状复习及发展趋势预测,在正确处理继承与发展关系的基础上,修订教学目标及教学大纲,结合省级精品申报和高教研究中心批准的“十一五”教研课题,更新理论课和实验课教学内容,探索、实施新的教学方法。课程内容在强调基本知识、基础理论和基本技能的同时,也适当介绍重要进展。
1.3.2 课程教学突出新知识、新概念和新技术在教学内容改革方面,除了坚持无机化学传统的基本知识、基本理论传授,坚持无机化学内容需要不断更新的原则,加强专业知识与科学方法论相结合,把二十一世纪化学类及相关专业的学生在无机化学学科应具有的基础理论和最优化知识作为精品课程的内容依据,着重处理好无机化学基础理论与无机化学前沿的新概念、新技术和新方法(如绿色化学、微波化学等)的关系,吸收无机化学发展的新知识,强化无机化学的知识结构,使教学内容不断丰富、不断完善;能够使学生高效率地掌握无机化学的精髓,并将其转化为创新能力。
1.3.3 课程教学中必须加强创造能力的培养如何在无机化学教学中加强创新能力的培养,我们在课程设置时就注重学生对社会的适应性,将培养学生创新精神和实践能力摆到突出地位。为了加强创新意识的培养,安排每个学期至少一个“研究性课题”;为了提高解决实际问题的能力,在教学内容的选择上更加贴近生活实际和生产实际,安排了“课程实习作业”,为培养创新意识和实践能力提供了重要方式和途径。
2 元素化学部分教学的改进
元素化学部分内容繁多难学,为此我们对元素化学每章内容,重点抓住原子结构与族通性的关系,引导学生通过原子结构和分子结构的原理来理解元素及其化合物的化学性质,概括归纳元素性质的变化规律性,从而突出化学的基本原理在元素化学学习上的指导作用。从学生反馈回来的教学质量调查证明,这有利于学生加深对元素及其化合物性质的理解和掌握。而对于元素及其化合物的存在方式、制备、用途等,则着重于学生的自学,让学生查找有关的资料来认识有关化合物的最新用途或制备方法,然后让学生撰写有关这方面的总结文章或论文,这样一方面增强了学生的自学能力,另一方面让学生知道了最新的一些化合物的研究动向。这样的教学模式调动了学生学习的自觉性,深受学生的欢迎。
无机元素化学教学难点的解决办法是:①元素部分以元素周期表为主线[4], 深入地讨论主族元素及重要化合物的结构、物理性质、稳定性、氧化还原性、物质的制备及用途。以物质结构原理和热力学原理为基本点,从微观和宏观的角度去学习、讨论和研究无机化学的问题,注重规律性的讨论和总结,从而突出无机化学基本原理在元素无机化学学习中的应用和指导作用,加深学生对无机物性质及反应性规律的理解及对无机化学基本原理的掌握,改变元素化学在学生心目中内容繁多的印象。②以性质为中心讲好重点元素。由于同族元素性质相似,所以在讲授每族元素通性之后,对族内的重点元素必须较为系统地讲解,以便学生对族内其它元素的学习起到触类旁通、举一反三的作用。③密切联系实际。元素化学很多内容与工农业生产、日常生活,特别是中学化学教学关系十分密切。在教学中主动联系实际问题,教学就会更加深入、生动活泼,学生学习就不至于感到枯燥无味,反而对学习产生浓厚兴趣。④善于比较差异,归纳总结规律。元素化学内容多,知识零散,学生总感到难掌握,不易记忆。在教学中充分利用对比的方法可以加深学生对问题的理解,采用归纳总结规律的方法使学生学的知识系统化,这两点都有利于学生记忆。⑤利用现代教学手段,加强教学效果。计算机辅助教学代表现代教育技术的特征,能帮助或替代教师传递信息,突出教学的重点和难点,增大课堂容量,能激发学生学习兴趣,有强烈的感染力和丰富的表现力,其优势是传统教学方法无法比拟的。应用多媒体教学手段,不仅可以创设多样化的学习情景,更可毫不费力地将传统教学中难以描述、难以突破的难点生动、形象地表现出来。
3 教学方法和手段的改进
3.1 案例教学法以讲授为主,通过典型实例教学激发教与学的课堂互动。在课堂讲授中,通常将典型实例和疑难问题作为内容展开的引导和说明,始终关注社会上的热点化学问题,分析其中的化学机理,增强该课理论的实践性、时代性、启发性、通俗性和生动性,便于本科生接受并调动其主观能动性,课堂还实行课末5分钟学生提问,及时答疑。由此,提高了课堂的效率。
3.2 问题教学法适当给予刺激和压力,以各种形式的提问、作业和讨论等辅助手段巩固课堂教学内容。提问和作业中,既有要求当场口头回答或书面完成的,也有要求课后完成并提交的,还有仅提供思考的。为了方便学生复习,无机化学教研室编印了供校内使用的无机化学习题集,深受学生的欢迎。
“以问题为中心”讲授与讨论相结合。为有效地利用课堂教学时间,在整合教学中,我们把研究性学习引入课堂,即设计学习情景,让学生在学习新知识时做到“三先”, 即先尝试、先讨论、先思考。教师通过点拨、参与、辅导,让教学过程成为学生自主学习、师生互动的过程。学生在不断地发现问题、解决问题的过程中尝到成功的乐趣,激发了学生思维的积极性,达到有效地利用课堂教学时间的目的[5]。
3.3 多媒体教学法随着现代教学改革的推进,在无机化学的教学中,明显地出现了内容多、课时少的矛盾,我们充分利用现代教育技术手段较好的解决了这一矛盾。通过使用多媒体、投影仪等现代教育技术手段和实物模型实施课堂教学。通过各种课件充实和拓展教学内容,增加了内容的直观性,激发了学生的学习兴趣,让学生们在耳目愉悦中感受到化学在生活中无处不在以及在科技发展中的重要地位。所有教学课件上传在精品课程网站上,有利于学生自学,提高了学生的自学能力。
实施无机化学内容整合教学的尝试,其根本目的在于全面提高课堂教学质量。在教学过程中,我们运用教学设计的理论和方法来分析、研究教学问题, 设计教学策略、教学方法及教学过程,努力探索教学过程各要素、各环节相互联系和作用的最优化,教学效果得到明显提高。由于调整了无机化学相关内容的衔接与分工,内容突出主干,加强了学生实践能力、创新意识的培养,对提高学生综合素质起到了很好的作用。
无机化学是一门基础理论性和实践性都很强的学科,它是大学一年级唯一的专业基础课程,对后续的专业基础课程的学习影响很大,而提高无机化学教学质量的方法是多样化的,需要我们不断的讨论、探索和实践,为培养更多的高素质的现代化建设人才而努力。
参考文献
[1] 徐家宁, 史苏华, 阎 雁, 等. 努力探索, 全力打造精品无机化学课程[J]. 广西师范大学学报(自然科学版) , 2003,Z2:6.
[2] 翟林峰,杭国培,王华林,等. 无机化学课程教学内容与方法改革研究[J]. 合肥工业大学学报,2008,22(1):94.
[3] 黄 滨,王秦辉. 优化课程结构的探索与实践[J]. 教书育人,2002,24:28.