时间:2023-09-20 16:58:28
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篇大学普通化学重点,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 普通化学 教育 创新
中图分类号:G642 文献标识码:A DOI:10.16400/ki.kjdkz.2016.11.022
1 工科学生学习普通化学的必要性
普通化学是一门综合性很强的基础课程,一般开设在大学一年级。刚进入大学学习的新生所具备的化学知识只不过是高中期间所掌握的一些元素符号、化学反应方程式以及相关的计算等,而对于化学的本质、研究对象、研究内容、化学科学前言、学科地位和发展趋势等认识是不清晰、不全面的。而普通化学就处于中学和大学教学的衔接点上,在专业基础课和专业课之间起到了承上启下的纽带作用,其教学内容与教学方法就显得十分重要,它不仅关系到后续相关专业课程的学习,而且对学生进入大学后继续接受新的知识、培养严谨的科学思维和创新能力具有一定的指导作用。
由于普通化学除了讲授化学热力学、溶液化学、化学平衡、化学动力学、原子及分子结构等比较基本的化学原理外,它还包含能源、材料、环境、食品等和现代生活相关的化学内容。正是因为这些内容在今后的生活和工作中十分重要,在国外不仅是学习工程科学的学生要学普通化学,就是修读人文社会科学的学生也要学一点普通化学的相关知识。可以想象,如果各相关专业学生只具备有高中水平的化学基础,他们对后继学科和专业课程中所涉及到的物质的结构和性能、新材料制备技术、能源与环境保护等一系列问题的理解和掌握将会受到严重影响。
2 为什么要在普通化学课程中开展创新性教育
普通化学是材料与化工类专业大一新生所接触到的第一门专业基础课,它就像是一辆“旅行巴士”,带着同学们在化学的版图中沿途领略化学中最具代表性的区域,并且在具有重要意义的地方停靠作重点访问。①通过对普通化学的学习,可以加强学生对化学学科的全面认识,了解化学对于人类社会的作用和贡献,了解与生命科学、环境科学、材料科学等有关领域的一些化学成就,了解化学与材料、农业、能源等各专业的联系及应用,以激发学生学习兴趣,使学生对身边发生的化学现象从知其然到知其所以然。
近年来,随着科技的进步,学科之间的交叉与融合日趋紧密,一些与化学相关“边缘问题”,如纳米材料、柔性分子器件、非平衡态化学、飞秒化学、计算化学、生命科学、能源与环境等正在受到广泛关注。②故在讲授普通化学的基本知识和基本原理的同时,教师应该尽量引入与授课知识点联系紧密的最新研究成果、进展和困境,并与学生进行讨论,使同学们能够指导化学前沿的最新研究动态,把握未来的“脉搏”,进而树立起科学的创新性意识。
然而,大多数老师在普通化学教学过程中往往只重视基础理论知识的传授,不讲授化学发展历史,对当前化学中最活跃的前沿问题只字不提,完全忽视对学生创新意识和创新能力的培养;在教学过程中,总是以讲授理论知识为主,以实验教学为辅,实验教学内容几乎都是一些传统的、经典的验证型课程实验,实验的目的不是为了培养学生的动手能力、创新能力、分析和解决问题的能力,只是为了巩固和加深理论教学的内容。在课堂上,普遍采用填鸭式、灌输式教育方法,老师只顾自己讲,不管学生听不听、能不能听懂,课堂内容过时陈旧,理论不联系实际,乏味无趣,学生的学习积极性不高;在实验室里,老师把指导书提前下发,学生按照指导书进行操作,不需要思考和再次设计就可完成实验,这类实验没有起到培养学生主动思考和动手的能力,也没有起到培养学生创新意识和创新能力的作用。
3 如何开展普通化学的创新性教育
要在普通化学教学的过程中开展创新性教育,M而培养大学生的创新能力,学校、院系和教师必须多方调研和论证,采取一系列相关的配套措施,才有可能达到预期效果。从制订人才培养方案和教学大纲开始,在教学的每一个环节(含教学内容选择、多媒体课件制作、教案编写、教学计划制定、课堂讲授、实验项目设计、成绩考核等)中营造出有利于调动学生学习积极性和主观能动性的氛围和条件。
3.1 教材的创新
普通化学课程内容繁多,内容较抽象、概念性较强,其内容包括气体、溶液、电化学、元素、物质结构、高分子、生命科学等,是一门理论性和实践性很强的课程,不同的教材内容也不一样。湖北汽车工业学院是一所以汽车设计、制造与生产为学科主链的地方应用型本科院校,汽车材料(以金属材料和高分子材料为主)是其中十分重要的学科分支,因此,需要确定合适于我校人才培养体系的教材,精选教学内容、突出教学重点。此外,随着学科的发展,教学内容既要源于教材,又要适当高于教材。由于专业教材的出版需要一定的周期,故教材中的内容往往滞后于学科的前沿知识。因此,在讲授普通化学课程时,需从不同渠道收集各类与化学相关的教学素材,在授课过程中穿插介绍与课堂教学内容相关的最新研究成果,同时在教学内容上适当引进教师本人的科研课题或化学前沿相关领域的重大成果和发现等,培养和激发学生的学习兴趣,开阔和拓展学生的眼界,启迪和锻炼学生的思维。单一的教材已经不能满足我们的教学要求,教科书只能作为教学的主要参考书之一。
关键词:“普通化学”;通识教育;教学改革
通识教育,英文为“generaleducation”或“liberaleducation”,源于19世纪,当时有不少欧美学者有感于现代大学的学术分科太过专门,知识被严重割裂,于是创造出通识教育,目的是培养学生能独立思考,且对不同的学科有所认识,以至能将不同的知识融会贯通,最终目的是培养出完全、完整的人。在中国,通识教育的思想源远流长。《易经》中主张:“君子多识前言往行”;《中庸》中主张“博学之,审问之,慎思之,明辨之,笃行之”。古人一贯认为博学多识就可达到出神入化,融会贯通。
一、通识教育的相关分析
通识教育包括两方面含义:(1)专门的通识课程;(2)一种教育理念或教育境界。所谓大学教育,就是给学生全面的教育培训,培养出自由、和谐、全面发展的人才。大学通识教育必然包含专业教育,但又超越了专业教育,实际上是二者有机融合的整体。通识教育是培育大学生的重要组成部分,它是人才培养模式的课程体系的一种,不论它是哪种体现方式,其最终目的都是培养全面发展的高端技能型人才,培养学生多方面的知识素养,增加学生学习知识的深度。正如布鲁巴克所言,通识教育与专业教育必须携手并进。同样美国学者阿诺德在《从通识教育走向自由教育》一文中指出:我们大多数人都希望高等教育能拓宽知识视野,培养批判思维和发展一种自由教育的意识,为此我们必须放弃使自由教育与专业教育分离的想法。怀特海在题为《技术教育及其与科学和文学的关系》的演说中指出,技术教育与文科教育对立是错误的,不涉及文科的技术教育不可能完美,不涉及技术的文科教育同样不能令人满意。在一个国家的教育系统中须有文科课程、科学课程和技术课程三种主要方式。英国教育学者戈登指出:通识教育既包括传统的自由教育,也包括科学和技术。通识教育的争论基本上集中在课程及课程均衡方面,大学通识教育的显著特色就是通识教育的精神贯穿了课程目标、课程结构、课程内容和课程实施等方面。
二、“普通化学”课程通识教育改革
“普通化学”是高等工程院校本科生培养计划中的一门必修的公共基础课。长期以来,“普通化学”的课程目的就是为学生的专业理论知识打下坚实的基础,扩展学生的专业知识层面。教学采用“以教师为中心”的“灌输式”教学,着重于为学生知识面的学习扩充提供书面资料,并没有教会学生自己质疑、反思、分析问题,没有把“以学生为中心”作为培养重点,也就没有达到通识教育的总体目标要求。为此,我们按照通识教育课程的基本要求对“普通化学”课程的教学模式进行了系统改革,促进了学生在人文情怀、历史眼光、科学精神方面的提升。课程教学改革包括以下几点。
1.调整“普通化学”课程教学目标,确定改革方向。通识教育背景下的“普通化学”课程教学,必须重视对学生获取知识能力的培养,加强化学现象与社会问题的有机融合,通过利用化学知识分析思考实际社会中的问题,获取灵感,培养语言表达、审美能力。通识教育背景下的“普通化学”课程并不是为了取得好成绩,也不是让学生记住书本上的定理公式,而是在讲授“普通化学”基础知识课程的同时,培养学生从事理论研究和实践工作的严谨的科学作风,学会利用自己所学的化学知识分析实际工作中面临的问题,并找出解决办法的能力。在开始该课程时,首先让学生清楚自己学习的目的,这样才能让学生轻松学习,热爱学习;这样才能让学生更好的与教师、同学进行沟通互动,大大提高了教学效果。
2.重新设置课程的内容体系,优化教学内容。通识教育的内容应起着“承上启下”的作用,能为学生知识面的学习扩充提供书面资料,教会学生自己质疑、反思、分析问题,让学生学会利用抽象概念解决遇到的实际问题,让学生能够意识到学习所有课程对他们以后的人生起到重大作用。化学是工程技术的基础学科之一,研究物质的组成、结构、性质及变化规律的科学,与许多工程技术专业领域联系紧密。同时是生活的学科,与人类文明进步、百姓生活、人体自身、生命科学、环境科学等密切相关。“普通化学”课程涉及基础化学课程的基础内容,是化学知识的基石和高度浓缩。以21世纪社会关心的重大问题(化学与能源、生命环境、历史文物、哲学等)为切入点,让学习者从化学角度展现人类文明发展史,介绍新知识,促使学生形成不拘一格的想象力,突显时代性。因此可以有大量的日常身边的实例供选择,有利于激发学生的兴趣和学习热情,这为开设好“普通化学”通识教育课程提供了保证。
3.实施问题/案例引导式授课,创新教学手段,提供学习兴趣。作为通识教育课程,教学过程必须摒弃“以教师为中心”的“灌输式”教学模式,否则教学内容越先进越广泛,学生将越感到茫然和疲惫,无法达到通识教育的总体目标要求。在实践中,需要把教师讲授、多媒体课件演示、视频充分结合起来,能够生动地讲解课堂知识。教学改革需结合学生的专业特点,在教学内容、习题讲解、实例分析等环节的取舍与编排上较以前的知识体系做一定的变动和优选,拉近基础课堂与学科前沿的距离,教学内容跟上国际学科的节拍。在课堂上精美图片、影像电子、学科前沿文献资料的大量应用,都充分体现出现在讲授内容的博大精深,吸引了学生的注意力从而提高教学质量。综合课程内容设计,为了使化学基础学科发展为通识教育的核心课程,必须贴近生活,兼顾学科知识的前后连贯性,按专题设计基于知识内容历史发展、原理应用的案例教学,每次课引入相关知识案例,分析相关理论,引出知识相关背景、原理、进展等,引导学生去了解此方面的知识情况,而不是仅限于掌握此科学知识。
4.改革课程评价体系,确保通识教育不偏离轨道。建立全过程学习效果的评价机制,发挥过程学习的导向机制。在学生学习环节管理方面,强化预习环节的管理。通过预习,让学生熟悉教学的主要内容,筛选出难点,使学生在听课时能把握知识的脉络和体系,抓住知识的重点,突出知识点中的难点从而有针对性的学习。在课堂讲授中,注意关键性、启发性提问,并鼓舞学生主动提出问题,培养他们的提问能力,从而激发学生的学习兴趣。在课后时间,充分利用现代多媒体手段,通过邮箱、QQ讨论组让学生可以及时反馈学习中遇到的问题,及时沟通,互相学习,让学生对学到的知识进一步的了解运用。
三、结语
通过以上改革措施,改变大学“普通化学”过多地强调传授专业理论知识的不足,摒弃传统的“以教师为中心”的“灌输式”、“填鸭式”教学模式,为学生知识面的学习扩充提供了书面资料,让学生学会质疑和反思,提高学生使用学过的知识理解、解决具体问题的能力,达到通识教育的总体目标要求,体现“以人为本”的教育理念,强调培养学生坚实的基础,有志于成为国家高层次的建设人才。
作者:尹德忠 岳红 耿旺昌 单位:西北工业大学理学院
参考文献:
[关键词]高等农林教育 普通化学 基础课 教学改革
普通化学是化学科学的导论,该课程主要介绍对化学二级学科和专业课有普遍意义的化学科学的基本理论和知识,是农林院校本科生必修的重要基础课。其教学任务是在中学化学的基础上,使学生掌握必需的近代化学基本理论、基本知识和基本技能,提高分析和解决问题的能力,培养学生应用现代化学的观点去观察和分析以至解决实际工作中可能遇到的化学问题。但是普通化学的教学往往存在不少困难:(1)内容多而学时少。随着教改的进行,基础课的课时不断被压缩,而教学要求和大纲又没有相应降低。而且,高校扩招无疑使地方农林院校(本二批生源为主)的生源质量下降,在这样的情况下,要培养学生良好的化学素养,对教师确实是一个挑战;(2)学生的学习兴趣不大。接触普通化学的大一新生,少了升学压力,再加上大学校园活动频繁,生活丰富多彩,在学习上必然会有所放松。同时,不少大学生只重视专业课的学习,对于基础课的学习热情缺乏,“60分万岁”的现象十分严重;(3)教师缺乏农学专业知识。农林院校的化学教师一般毕业于师范院校或综合性大学的化学专业,缺乏农学专业背景,因此,不能很好地将化学教学贯穿于农林教学体系中,教师在授课时未能与学生的专业结合,从而影响了学生的学习积极性。因此,要培养学生对普通化学的学习热情,达到教学目标,教师可以从以下几方面着手。
一严格要求学生,引导学生主动地学习
新生入学,往往较难适应大学阶段教师授课方式的转变,而自身又未及时主动地调整学习方法,因此,教师要尽快帮助学生适应大学的学习生活,充分利用课堂的有限时间来提高教学质量。教师要培养学生形成良好的学习习惯―每次课前事先浏览本次课的内容,并复习上次课的内容。教师可通过2~3个小问题来复习上次课的重点内容,同时调动学生主动复习的积极性,上课过程中要交代本次课的重点和难点,课后适当小结。教师在课堂上应根据学生的普遍反应调整教学的节奏。每章布置作业,及时批改、讲评,并要求学生及时做好每章的总结,便于今后的复习。教师及时将习题答案和课件发到公共邮箱,以便学生参考。公共邮箱的使用除了便于上传资料,还是师生交流的一个很好的平台,通过电子邮件可以和学生进行个别交流,释疑解惑。
教师只有严格要求学生,才能让他们打下坚实的基础。对学生的成绩评定基本上是平时作业占10%、期中考试10%、课堂表现占10%、期末考试占70%,目的是让学生养成持之以恒的学习习惯。
二注意理论联系实际,提高学生的学习兴趣
基础课教师仅在绪论中强调课程的重要性和必要性往往是不够的,应该注重课程内容与学生的生活实践、社会的科技进步及学生的专业特点相结合,这样才能让学生意识到没有相当的化学基础不可能学好自己的专业,同时也能提高学生学习化学的积极性。例如,在《气体与溶液》这章介绍稀溶液的依数性时,可联系到农业的生产实践。多数作物有一定的抗旱抗寒性能,这主要是植物为了适应逆境条件,会主动积累一些可溶性糖,致细胞液浓度增大,蒸汽压下降,从而减少了水分的蒸发,另一方面,凝固点的下降又使作物有一定的抗寒性;另外,还可联系生活实践,引导学生理解在严寒地区,氯盐融雪剂用于道路除冰的原理;在汽车水箱中加入乙二醇、丙二醇、甘油等非电解质,可以使汽车水箱抗冻,在零度不结冰的道理;讲到渗透现象与等渗溶液时,可举输液的例子。红细胞的渗透压与0.9%的NaCl(生理盐水)、0.278mol•L-1
葡萄糖溶液的渗透压相同。若把血液放入小于0.9%NaCl溶液中,水就渗入红细胞中,红细胞溶涨以至破裂,医学上称为溶血,若放入大于0.9%的NaCl溶液中,红细胞中的水分就渗出,在显微镜下可以看到红细胞逐渐皱缩,即胞浆分离。因此在医疗工作中,不仅大量补液时要注意溶液的渗透压,就是小剂量注射时,也要考虑注射液的渗透压。但临床上也有用高渗溶液的,如渗透压比血浆高10倍的2.78mol•L-1
葡萄糖溶液。因对急需增加血液中葡萄糖的患者,如用等渗溶液,注射液体积太大,所需注射时间太长。当高渗溶液缓缓注入体内时,可被大量体液稀释成等渗溶液;在这章的学习中还可适当介绍超临界流体及其在食品、医药、化工行业的应用,这样即拓展了学生的知识面,也能增强学习兴趣,不觉得学习枯燥无味。
三灵活运用各种教学手段,提高教学质量
普通化学课程的教学要贯穿两条主线,第一条是从宏观的热化学开始,引入化学热力学和化学动力学基础,第二条是从微观的物质结构基础开始,联系元素周期律和化学键的本质介绍四大平衡:酸碱平衡、沉淀-溶解平衡、氧化还原平衡、配位平衡。
教学中采用多种教学方式和手段会使学生感到新鲜、有趣,不枯燥乏味。多媒体教学将文、图、声、像、动画等各种因素有机地组合在一起,把一些抽象的理论、复杂的结构,通过三维动画、视频图像等手段形象生动地展现出来,使学生通过多种感官刺激全方位地获取丰富的信息,充分调动学生的学习积极性。多媒体课件的应用还能使教师在有限的课堂时间里向学生提供较大的信息量,也省去了教师板书的时间。多媒体课件在介绍原子结构、化学键与分子结构等章节时具有无可比拟的优势。但是教师在多媒体课件的使用过程中切忌把自己变成一个放映员和播音员的角色,要注重讲解。当然,学生保持长久注意力的时间是有限的,所以,教师在课堂上切忌“满堂灌”,要适当提问。提问可增强师生的互动交流、活跃课堂气氛、激发学生的学习兴趣。
教师在课堂教学中要适时进行对比分析和归纳总结,增强师生的互动交流同时便于学生更好的应用所学的理论知识。例如,一个化学反应的标准吉布斯自由能的计算方法可以有四条途径:
(1)用各种物质的标准吉布斯生成自由能乘上相应的化学计量系数;
(2)可用吉布斯-亥姆霍兹公式:;
(3)可通过化学反应的标准平衡常数:;
(4)可用氧化还原反应的标准电池电动势来求:。
其中,公式(2)与(3)相结合还能得出van`t Hoff方程式;;,求解不同温度下的Kθ或是化学反应的摩尔焓变。
通过归纳总结,学生能掌握求解化学反应的标准吉布斯自由能的方法,涉及到具体的化学反应时就能得心应手,不用死记硬背。
四重视实验,培养学生的动手能力
化学是一门实验科学。实验不仅加深了学生对理论的理解和学习热情,更重要的是实验课的教学能培养和训练学生独立操作能力和发现问题、解决问题的能力以及科学严谨、求真务实的作风并为后续专业课实验和今后的工作奠定基础。因此,必须十分重视实验课的教学。例如,在试管中注入5滴0.1 mo1•L-1硝酸银溶液,滴入0.1mo1•L-1氯化钾溶液,产生氯化银白色沉淀;加氨水,AgCl沉淀溶解,
硫化钠,生成黑色沉淀。可以引导学生根据难溶物的溶度积和配离子的稳定常数解释上述一系列现象。并通过平衡常数的计算说明反应进行的方向(从沉淀到配离子的反应)。
五重视自身业务素质的提高和科研能力的培养,更好地服务于教学
教师应不断充实和完善自身的知识结构,提高自身的综合素质。讲授的内容要注意经典的基础理论与科学前沿的结合、化学理论知识与学生专业的结合。教师要在熟悉本专业的基础上,努力通过科研来提高自己的创新能力和教学水平,教书是基础,科研是龙头,两手抓,两手都要硬。作为农林院校的化学教师,本人在职获得了农学博士学位,这阶段的学习使本人有了较好的植物生理与分子生物学等基础,与学生在专业上的共同语言也多了,感到教学更有针对性。
总之,教师应不断提高自身的综合素质,严于律已,对学生起到表率作用,既教书又育人。通过精心组织课堂教学内容,灵活应用各种教学方式,努力提高学生的综合素质,更好地为专业课的教学服务。
参考文献:
[1]曾盔,李志光.农业高校化学教学质量问题探讨[J].中国农业教育,2003,12(3):23-24.
[2]赵士铎.普通化学(第四版)[M].北京:中国农业大学出版社,2007.19.265-266.
[3]张守国.等渗、高渗、低渗溶液与人体健康[J].生物学教学,2007.
[4]陈平.浅谈有机化学基础课的教学艺术[J].化工高等教育,2006.
[5]朱志昂.主讲基础课21年的体会[J].中国大学教学,2006,8(5):15- 16.
1课程教学现状与问题分析
刑事科学技术专业基础课主要是指《大学物理》、《普通化学》以及《分析化学》.目前专业基础课教学现状是:教学内容难度较大,内容较多且陈旧,需要理解记忆的理论、原理及公式较多,与实际联系不够紧密,无法突出专业特色,教学方法传统单一等等.导致理论与实践相脱离,影响了课程的教学效果.其次,有相当一部分学生对专业基础课学习的重要性认识不足,主观地认为只有专业课才对将来从事的工作和进一步深造有影响,而基础课的学习与专业课的学习关系甚少,所以常常会抱有“及格就行”的心理.此外,无论是大学物理还是化学,课程内容繁多,也是影响学生学习效果的重要方面.以《普通化学》为例,其涵盖了无机化学、有机化学、物理化学以及部分分析化学的内容,还涉及了材料化学、生物化学、环境化学等知识点,要在51学时内完整的向学生呈现这门课程所应该涵盖的内容,使学生理解并掌握相应的重点难点,同时又要避免“填鸭式”教学,发挥学生的主体地位,调动学生主动获取知识的兴趣与能力,培养创造性思维和科学精神就显得困难重重.为了进一步提高刑事科学技术专业基础课程教学质量,结合近年来教学实际情况,我们对该课程从课程设计、教学方法以及实践环节等方面做了一些改革与尝试.
2教学改革的探索
2.1加强专业基础课程之间的联系,打破课程界线,注重知识的融会贯通在授课中发现,各门专业基础课之间虽然有着学科界线,但知识点有交集,内容上有扩展.比如,在《大学物理》与《普通化学》课程中都会涉及到热力学定律,这不仅是物理课的重点内容,同时也是化学课的重要基础理论.再如《普通化学》的结构化学一章中微观粒子运动遵循量子化规律的内容是学生理解《分析化学》原子发射光谱法的知识基础,同时该内容又属于原子物理的范畴.但由于课程的开设顺序有先后,同一部分内容在不同的课程中所担当的“角色”又不同,各科教师在授课中对其讲解深浅度、难易度、侧重点各有不同,学生每次学习不是恰似“蜻蜓点水”就是只见“冰山一角”,这往往会导致学生虽然在多门课程中都学习过同一知识,但是对知识的掌握和理解不扎实、不全面,这便很容易在学生的知识结构中留下盲点和疑问,甚至会导致概念间的混淆,不利于达到预期的教学效果,更不利于今后专业课的学习.基于刑事科学技术专业基础课程之间在内容上的联系,可以根据授课的先后顺序,在课程设计上对共同涉猎的教学内容进行系统的归纳整理.在先开设的专业基础课中对该类内容进行宏观的介绍和学科重点方面的讲授,而在后开设的课程中教师要有意识的引导学生回顾,运用知识迁移的方法揭示新旧知识之间的内在联系和区别,在专业基础课之间建立知识纽带,从而达到预期的教学效果,并为专业课学习打下坚实基础.
2.2加强与刑事科学技术专业课之间的联系,改进教学方法与手段专业基础课的学习会先于专业课,这虽然符合教学规律,但对于学生来说,由于对专业知识的不了解,无法真切的体会到专业基础课的必要性和基础作用.例如:在《分析化学》课程的第十二章专门介绍气相色谱分析技术,多数教材主要介绍色谱分析技术产生的历史、装置的结构及原理,而对其在刑事科学技术工作中的应用极少涉猎.因此,学生无法了解其实际用途与学习意义,常常导致学习懈怠.为了调动学生的积极性,扩展学生视野,在实际教学中我们可以举以下案例来辅助教学:“在一起恶性杀人案件中,犯罪分子以硫酸和硝酸将多名被害人尸体化为液体随下水道冲走,事后现场勘验检查员在毁尸现场的地沟内发现了数团油状粘稠状的物质,经技术人员初步判断粘稠物可能是脂肪,如何判通过气相色谱的方法来判断粘稠物是否属于人类脂肪?”通过这一案例,我们可以运用PBL教学法引导学生运用《普通化学》中脂类的化学性质来解决这一问题.因为脂肪不容易气化,无法直接使用气相色谱法分析,所以先将脂肪水解,再进行甲基化得到脂肪酸甲酯,然后使用裂解甲基化气相色谱法对其进行分析鉴定,得到的色谱图与人体脂肪的色谱图完全相同(不同种类动物脂肪气相色谱图谱会有明显的差异),进而确定粘稠物正是人的脂肪溶解后被扔进下水道所致.此案例除了可以采用PBL教学方法以外,还可以通过精心设计运用案例教学法,开展课堂讨论和分析,从而提高学生分析问题和解决问题的能力,在实际应用中取得了极好的效果.既加强了专业基础课与专业课之间的联系,又可以极大的调动学生的学习兴趣与主动性,使学生感受到专业基础知识在专业课程中的指导价值,领悟到专业基础知识是公安实践工作的理论基础.实践证明,在专业基础课的教学中,只要在课堂中稍稍涉及一些专业领域的内容,都会极大的激发学生的学习兴趣,使学生思维更活跃,课堂参与意识更高,对相应知识点理解更透彻、记忆更深刻,并且会使更多的学生愿意主动的进行课前查阅与预习,从而达到新旧知识的融汇贯和培养学生的独立性和创造性的目的.同时这种方法还可以为灵活教学方式、培养学生综合能力提供良好的载体,使教师有更大的发挥空间去改进教学方法与手段.
2.3在教育教学中加强对学生科学精神的培养及人文素质教育在科技飞速发展的时代,犯罪种类和手段更加多样、复杂,犯罪分子反侦察能力的提高和高科技犯罪的兴起给刑事科学技术人员提出了新的挑战.单纯的掌握知识和技术,机械性的完成任务,不足以使学生胜任未来的实际工作.培养学生求真务实、开拓进取的科学精神,使学生具备崇尚科学、追求真理、敢于怀疑、百折不挠、勇于探索、客观求实的意志品质和敏锐的洞察力与创造力,无疑有利于学生今后的业务水平的提高,同时也符合公安工作发展的必然趋势.
科学精神和人文素质的养成不是一朝一夕之事,需要教师在教育教学中细致精心的设计和潜移默化的引导.
1)在授课时可以对学科的某段发展历史或著名人物事迹进行简短的介绍,使学生在学习原理与公式的同时能够感受到“动人的故事”和自然科学中的人文情怀.
2)将学科前沿知识带到课堂,使学生了解学科的新发现、新技术(研究目的和应用前景);同时,通过改进教学方法、创新教学模式,为学生开放思维、独立思考创造环境,培养学生敢于质疑、敢于实践、敢于创新的品质与能力.
3)在实验教学中,鼓励学生与教师一同参与实验课前的准备工作,并在条件成熟的前提下,指导学生自主的进行实验设计与开展实验,培养学生以科学的态度看待问题、评价问题的习惯与能力;同时,选拔学生进入专业实验室参与科研项目的研究,指导学生用所学知识解决实际问题,检验学习效果,开拓学生眼界,提高创新能力.
作者:孙肇暘徐晓玲单位:北京警察学院
[关键词]物理专业;高等化学;课程教育
大学专业课程是一个专业的所有课程按照其内在规律组成的一个有机整体,是大学本科生教学计划的核心内容。构建科学合理的大学课程体系则是实施大学生专业素质教育的核心工作。随着课程改革的推进,各国高等教育的目标正由培养专业人才转变为全面提高学生的科学素养。在提高学生科学素养的过程中,化学作为一门重要的科学发挥着不可替代的重要作用。对于物理专业学生是否需要开设化学课程,有两种截然不同的认识和意见,一部分人认为,物理专业化学课程可有可无;另一部分教师从自身教学和科研过程中的深刻体会和当代社会对科学知识的高“集成化”的特点出发,强调化学课程的重要性[1]。高等教育的目的是通过一系列课程的教学和技能训练,培养“宽口径、厚基础、强能力,高素质”的一专多能、全面发展的高级应用型、复合型专门人才。化学是自然科学的基本学科之一,随着社会的不断发展和进步,化学现在已经成为人类认识自然、改造自然,从自然得到自由的一种重要武器,它已深人到人类生活的各个领域,并在国民经济中发挥着越来越重要的作用。因此,从完善教学体系,打好学生的基础来看,开设化学课程教育是必需的。
一、国内外高校物理专业学生开设化学类课程教育的现状调查
1.国外及港台高校
根据英国《泰晤士报》2013年世界大学排名,同时尽量考虑到世界不同国家和地区高等教育的多样性和差异性,笔者选取了美国排名前6名的加州理工学院、斯坦福大学、哈佛大学、麻省理工学院、普林斯顿大学和加州大学柏克利分校,英国牛津大学和剑桥大学,加拿大多伦多大学,澳大利亚墨尔本大学,新加坡国立大学和南洋理工大学,香港大学以及台湾大学等14所高校的物理系作为调研样本。通过登陆各大学物理系网站的课程介绍主页可以发现,哈佛大学、普林斯顿大学、墨尔本大学以及台湾大学物理系最注重本科生的高等化学教育。哈佛大学开设化学键、能量和反应、化学量子和统计基础,以及现代化学基础和前沿等课程,注重培养学生基础的化学理论和化学知识,同时基于物理系学生扎实的理科基础,注重把学生的物理知识和化学知识有机地结合起来,而且在课程讲授中涉及到纳米材料、光伏等多学科研究的前沿和热点问题。普林斯顿大学物理系针对本科生开设了地球内部的物理和化学、生物物理和化学等课程。台湾大学规定普通化学及实验、普通生物及实验等课程是物理系本科生的必修课程。墨尔本大学针对物理系的大一、大二学生都有相应的化学课程。麻省理工学院、加州大学柏克利分校、加州理工学院、牛津大学、多伦多大学、普林斯顿大学等都把与化学课程关联度很高的生物物理课程作为物理系本科生的必修课。剑桥大学、新加坡国立大学、南洋理工大学以及香港大学的物理系等都开设了一些与化学紧密相关的选修课或要求学生选修化学系的有关课程。调研的14所国外及港台高校中唯有斯坦福大学物理系没有为本科生开设或要求选修化学相关课程。
2.国内高校
选取了“985”高校中的清华大学、北京大学、复旦大学、上海交通大学、浙江大学、南京大学、武汉大学、中山大学、华中科技大学、哈尔滨工业大学、山东大学、吉林大学、南开大学、西安交通大学、中国科技大学、厦门大学等16所高校的物理系作为样本。其中,清华大学和复旦大学物理系对本科生化学课程教育的要求最高。清华大学物理系要求本科生必修化学和生物学基础课程6学分以上,复旦大学物理系要求本科生必修5.5学分的普通化学及实验课。另外,西安交通大学和哈尔滨工业大学都要求物理系本科生至少必修一学期的大学化学课程。北京大学、南京大学、中国科技大学、武汉大学、吉林大学等高校物理系都为学生开设或让学生选修一些化学相关的课程。上海交通大学、厦门大学、华中科技大学为物理学本科生开设了生物物理选修课。调研的16所高校中浙江大学、山东大学以及中山大学物理系没有为本科生开设化学类必修或选修课程。另外,通过对国内外高校物理系开设课程及讲授大纲的对比研究可以发现,我国高等教育所用的多数教材涉及面较窄,基本内容过于陈旧、雷同;在理论与科技的典型应用结合方面以及新理论、新技术的吸纳与综述方面,所占比重普遍较低;在课程体系结构上也显得陈旧,其多样化、可视化、界面的友好、信息的多渠道、内容进程的节奏感上比国外的一些好教材都要差许多。反观国外课程教学大纲,国外高校更注重对物理专业学生化学知识的传授和教育,更注重把学生的物理知识融入到化学知识中进行教育,更注重把传统的化学知识和日新月异发展的现代科学技术联系起来,开拓学生的视野,激发学生学习的兴趣;在对重要的概念、原理等的引入和编排方式上,国外教材精心考虑、科学安排,易于培养学生的自学能力,而我国高校教材则缺乏这样的特点[2]。
二、加强高等化学课程教育的重要性
化学是自然科学的基本学科之一。大学四年的本科教育是为学生将来打基础的重要时期,对于物理专业的本科生来说,大学化学对完善其知识结构具有重要意义,并为学生学习后续相关课程、从事相关研究打下坚实的基础。1.物理学本科专业培养目标和教学内容的要求教育部高等学校物理学与天文学教学指导委员会制定的《高等学校物理学本科指导性专业规范》[3]中指出,物理学本科专业教育主要是为从事物理学及相关学科前沿问题的研究和教学的专业人才打下基础,同时也培养能将物理学应用于技术和社会各个领域的复合型、综合性人才。“实施科教兴国的战略,关键是人才”。而我国当前的人才状况“还不适应社会主义现代化建设的要求”,这种“不适应”不仅表现在人才素质的普遍偏低上,而且表现为复合型、综合性人才的严重匮乏。当代科学发展的一个重要特点是学科间的交叉。物理学与化学、生物学的学科交叉更为显著,产生了许多新的边缘和交叉学科。深刻认识到这一问题的紧迫性,及时调整传统的物理学专业设置和课程结构模式,增加综合性教育的比重,已经成为高等院校教学改革的迫切任务之一。《规范》还明确指出:物理学本科专业的相关学科知识领域主要包括数学、信息科学与技术、化学、生命科学、材料科学等。高等化学教育对于物理专业学生而言绝不是“无用”或“用处不大”。当今人类社会面临的材料、信息、生命科学等尖端前沿问题无不与化学、物理密切相关,需要物理学家和化学家的紧密配合,当然更需要同时具备“物理”和“化学”知识的“通才”。2.化学与物理学的学习相辅相成、相互促进传统的物理学本科专业教育往往倾向于向学生灌输一些抽象的概念公式、严密的数学推理过程以及非物理专业人士倍感深奥晦涩的物理模型等。物理学专业的四大基础课程理论力学、电动力学、热力学与统计物理、量子力学及其重要的数学工具数学物理方法、群论等课程无不具有这样的特点。物理学教育的很多内容是人们经过长期的生产实践总结出来的高度凝练的物理定律或公理,如能量守恒定律、热力学第一定律等。近现代物理学理论的发展和推动很大程度上缘于一些“天才”物理学家的孜孜以求,如麦克斯韦的电磁场理论、爱因斯坦的相对论以及量子力学的诞生等。物理学内容决定了物理学教育注重培养学生的逻辑思维能力和抽象思维能力。但物理学教育往往缺乏对事物直观、形象的描述。而化学方面的教育恰恰与之相反,化学教育的很多内容都与工农业生产或者人们的日常生活有着直接的联系,其外在表现是“看得见、摸得着”的东西。如化学药品的制备、提纯工艺、化工产品的性质等。即使是同一事物,化学角度的描述也往往比物理角度的描述更直观易懂,如对原子轨道的描述,物理学上需要采用量子力学上的波函数对其描述;而化学上则直接称s轨道为“球”形,p轨道具有“哑铃”形等。化学教育使学生更容易把所学知识与生产实践结合起来。对物理学专业的学生进行高等化学教育,有利于培养学生的实践能力。而且,物理学专业的学生通常具有良好的数学、物理功底。在解决实际问题时,物理学专业的学生结合所学的数学、物理知识,更容易探清、理解和发现问题发生的根源和实质,更容易把问题的理解上升到定量、理论的高度。理论反过来又进一步促进了实践的发展。世界上很多有名的物理学家本身也是化学家、材料学家;同样,很多化学家也具有很坚实的物理学基础。3.现代高新技术发展的需要当今世界科技日新月异,以信息技术、生物技术、新材料和新能源为基础的新技术被广泛应用,其中的生物技术、新材料和新能源都与化学学科有很直接的联系。同时,现代科技的发展也离不开物理学这一古老而飞速发展的基础科学的支持,物理学提供了最多、最基本的科学研究手段。本世纪物理学的发展与化学紧密结合,朝着阐明化学变化过程本质的目标而前进,并进一步深入到生物学领域,为探索和认识生命的奥秘做出贡献,诞生了生物物理学这一重要的学科分支[4]。物理科学的发展离不开化学的支持。特别是对于微观世界的认识方面,物理学研究擅长采用量子理论计算、模拟以及理论推导的方法去预估一些现象和结果,而实验方面的很多工作则需要化学方面的密切配合。例如,纳米材料的一些新颖光学、电学及磁学性能是当今物理学研究的热点,而纳米材料的制备则需要化学、材料学的实验技能去实现。二十世纪八十年代C60的发现曾经激发了无数物理学、化学科研工作者对其探索的热潮,直至今天碳族化合物仍然是物理学、化学共同研究的热点。物理科学侧重于从微观性质、理论方面认识世界,化学科学侧重于从宏观性质、实验方面认识世界,二者结合有力推动了现代科技的向前发展。4.当代大学生素质教育的需要对物理学专业学生开设化学课程教育,不仅是学生进一步学习化学知识的需要,也是提高学生科学素养的需要。化学是一门实用性和创造性都很强的自然科学。目前高等教育改革,重点就是对学生进行素质教育,创新意识和实践能力正是素质教育的目标所在。随着科学技术的飞速发展和高校课程体系与教育体制改革的不断深化和发展,化学与各个学科、各项工程技术以及人们的日常生活之间日益密切。高等化学课程作为高等教育中实施化学教育的基础课程,在学生掌握必要的基础化学理论和基本技能方面发挥着重要的作用。尤其对于非化学专业的学生来说,化学课程对于拓宽学生的知识面、完善学生的知识结构,培养学生多元化的思维模式,帮助学生快速适应当前交叉学科飞速发展的现状,更好地实施素质教育具有重要意义。
三、实施高等化学课程教育的建议
对理工科非化学专业学生实施高等化学教育的主要目的是使学生对化学学科有一个较为全面和深入的认识,使学生们认识到“微观结构决定宏观性质,宏观性质归因于微观结构”这一主要的化学科学观念,这种观念和方法论上的东西,不仅可以迁移到其它学科的学习,更为学生以后的日常生活和科学研究打下坚实的基础。在教材内容设置上,高等化学课程应包含一些基础的化学知识和化学理论;应具有一定的综合性,涉及主要的化学二级学科的内容;应反映化学学科的最新发展,充分体现化学学科在生产生活中的重要作用;还应体现化学与不同专业间的学科交叉[5]。对于不同的专业应根据其专业特点来确定课程的主线和内容,这样既能确保教学重点突出,学生接受与专业学习有密切联系的知识,加以掌握和应用,从而取得更好的教学效果;又能保证在有限的学时内完成高等化学教育的基本原理和理论教学,实现高等化学课程教育的教学目标。对于物理专业学生,结合物理专业的特点和要求来看,在教学内容上,应当以化学理论为主线,将基础化学理论始终贯穿于高等化学的教学过程中[6]。具体包括单质和无机化合物、溶液的化学反应热力学和动力学、多组分相平衡等一些基本内容。考虑到物理学专业课程教育的固有内容和要求,高等化学的另外一些核心内容可以放到一些相关的物理学课程中详细讲解,如原子结构可以放在“原子物理学”中详细讲解,晶体结构可以放在“固体物理”中详细讲解,气体热力学可以放在“热力学与统计物理”中详细讲述。另外,反映化学前沿及与其它学科交叉的知识和内容如纳米材料、生命科学、环境科学等可以作为高等化学课程的选修内容,或通过讲座的形式向同学们传授。课程讲授过程中要特别注意培养学生的学习能力和实践能力。考虑到物理学专业的学生具有较扎实的数学物理基础,可以在化学热力学和动力学理论的讲授过程中,适当布置一些与生产实践有密切关系的题目让学生去尝试,这样既锻炼了学生的化学计算能力,又能使学生理论联系实际,从而加深对化学理论的理解。另外,实验是高等化学课程的一个重要组成部分,也是培养学生分析和解决实际问题能力的重要教学环节。适当开展一些相关的化学实验课程,可以提高学生的综合分析能力和实践动手能力,并激发学生的学习兴趣,提高学生的学习积极性和主观能动性。
[参考文献]
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[5]李京卿.大学普通化学教材的比较研究[D].上海:华东师范大学,2006.
关键词: 植物保护 普通微生物学 课程分析
2012年,青岛农业大学被评选为山东省首批应用型人才培养特色名校建设单位。我校的植物保护专业不仅是首批国家级特色专业,而且是首批山东省应用型人才培养特色名校工程重点建设专业之一。为了全面落实培养应用型高级人才的培养目标,学校出台了《青岛农业大学关于修订专业人才培养方案的指导意见》,新的专业人才培养方案重点强调应用型导向、产业导向、行业导向和专业导向,让毕业生切实面向产业、行业和专业生产一线需求。
植物保护专业是青岛农业大学的特色专业,主要培养掌握植物病源生物的诊断和识别及综合治理等植物保护学科的理论和专业知识,具有植物病源生物预测和综合治理的基本技能,能胜任在科研院所、检验检疫部门及相关公司从事基础研究、产品开发、应用推广和经营管理等工作的应用型高级人才。2014年实施的植物保护专业人才培养方案中,规定了毕业生应该具备五个方面的知识和能力,其中第一条就明确规定毕业生应该掌握数学、化学、生物化学、植物学、植物生理学、普通遗传学和普通微生物学等学科相关理论与知识。而且将普通微生物学位列植保专业十大专业核心课程之中。由此可见,普通微生物学对植保专业学生的重要性。主要因为微生物学是一门在分子、细胞或群体水平上研究微生物的形态构造、生理代谢、遗传变异、生态分布和分类进化等生命活动基本规律,并将其应用于工业发酵、医药卫生、农业生产、生物工程和环境保护等实践领域的科学,根本任务是发掘、利用、改善和保护有益微生物,控制、消灭或改造有害微生物,为人类社会进步服务[1]。
为了更好地培养适应社会需求的应用型和创新型高级人才,本文对植物保护专业开设的普通微生物学这门课程进行了课程分析。
一、课程定位和性质
在我校,普通微生物学主要是针对植物保护、农学、植物科学与技术、种子科学与工程、烟草、园艺、茶学、环境科学、环境工程、农业资源与环境等专业学生开设的一门学科(专业)基础课程。通过该课程学习,为学习其他专业课程奠定坚实的微生物学基础。
在植物保护专业课程体系中,普通微生物学安排在第四学期开课。相关先修课程包括高中时学习的《生物》,大学一年级已开设的《普通化学Ⅰ》、《有机化学Ⅲ》和《分析化学Ⅲ》。在第四学期同时开设的相关课程有《基础生物化学》、《普通植物病理学》和《普通微生物学实验》。通过高中《生物》学习,同学们已经具备分子与细胞、遗传与进化、稳态与环境等相关知识体系[2],对普通微生物学中关于微生物的细胞结构、遗传变异和微生物的生态等相关知识点的学习有所帮助。已修的化学课程为普通微生物课程中关于渗透压、化学消毒剂、大量元素和微量元素等知识点的学习打下基础。因此,普通微生物学中对于这些知识点的介绍可做相应删减。普通微生物学跟同时开设的《基础生物化学》、《普通植物病理学》和《普通微生物学实验》之间相关性更大。比如,《基础生物化学》中关于代谢途径的知识点是重点讲解内容[3],因此关于微生物代谢的知识点在普通微生物学课程中可以简化讲解。《普通植物病理学》中关于植物病原微生物的学习,可以使学生更深入地理解关于原核和真核微生物这部分的知识[4]。《普通微生物学实验》是普通微生物学理论课的配套课程,通过实验印证课堂内容,加深对微生物的感性认识和基础理论知识及原理理解[5]。
普通微生物学的后续相关课程包括《普通遗传学》、《农业植物病理学Ⅰ》、《农业植物病理学Ⅱ》、《植物化学保护Ⅰ》、《植物化学保护Ⅱ》、《普通植物病理学实习》和《植保专业科研训练与课程论文(设计)》等。扎实的微生物知识可以为后续理论或实践课程学习奠定坚实的基础。同时,后续课程学习加深了学生对微生物知识点的理解和掌握。
二、教学目标
教学目标是教学内容、教学方法手段及考核方式选择的基础。为了更好地培养适应社会需求的应用型和创新型高级人才,普通微生物学关于教学目标的设置分为不同的目标层次。首先,从知识目标上,学生应该从分子、细胞或群体水平上掌握微生物的细胞形态及构造、类群、营养与代谢、生长及控制、遗传和变异、生态分布、分类鉴定等基础理论知识。掌握研究微生物的主要技术和方法。其次,从能力目标层次上,要求学生利用微生物学的基础理论知识和基本研究方法,分析和解决日常生活、生产实践和科研中遇到的相关问题,具有良好的知识迁移能力。最后,在素质目标层次上,使学生在学习普通微生物学课程的过程中,培养独立思考、严谨求实的治学态度,培养学生的团队合作与创新精神,培养学生不折不挠、爱岗敬业的职业道德素质。
三、课程内容设计
本课程将选用周德庆主编的微生物学教程(第3版)。本书被教育部列为“普通高等教育‘十一五’国家规划教材”。本书是一本结构严密、内容丰富、知识新颖和可读性强的基础课启蒙教材。本课程总计32学时,共2学分;每周2课时,每次2学时,历时8周。根据植物保护专业的特点及学时安排,在课程内容设置上对教材略作删减和调整,比如,把教材关于传染与免疫的内容更换为微生物资源的开发与利用,介绍如何根据微生物的特点进行微生物资源的开发利用,以及微生物化肥和微生物农药等跟植物保护专业息息相关的知识。同时,在讲解原核微生物、真核微生物及病毒等章节时,联系实际、多举例介绍该种微生物对植物的致病或保护作用。
总体上,本课程共计十章内容,具体安排是:绪论(2学时);原核微生物的形态、构造及功能(4学时);真核微生物的形态、构造及功能(4学时);病毒和亚病毒因子(4学时);微生物营养和代谢(4学时);微生物的生长及其控制(2学时);微生物遗传和变异(4学时);微生物生态(4学时);微生物的分类和鉴定(2学时);微生物资源开发与应用(4学时)。
四、学情分析
植物保护专业人才培养方案(2014级实施)规定,学生在第四学期需要修满21门课程,课内学时数超过512个学时,平均周学时数为30.4个学时,因此学生学习压力大,业余时间少。根据以往教学经验,本专业学生在学习微生物课程时,比较难掌握的内容包括微生物营养类型、新陈代谢、遗传与变异等。加之本课程教材内容多,学时少,记忆型知识较多,教学内容枯燥,晦涩。因此,学习本课程时,需要学生集中注意力,认真听课做笔记。但现代学生普遍对手机依赖性高,自控力较差,这就需要教师采用多种教学方法,抓住学生注意力,引导学生掌握知识。
五、教学方法与手段
跟植物和动物相比,微生物形态小,肉眼几乎不可见,较为抽象。教师要采用多种教学方法,以抓住学生注意力为核心。
在课堂上,本门课程教学过程以PPT多媒体为主要载体,以讲授为主,PPT的呈现形式应该注重以下几点:内容条理清晰、重点突出;对知识点及时进行归纳、总结;增加图片、表格动画等,减少文字,并且讲解时做到先形象(图片、流程图、视频动画),后概念(文字);难点问题要结合板书讲解。知识点讲解要与日常生活、社会热点结合,与教师自身经历、科研相结合,同时语言幽默生动,增强教学效果。每次上课,先以提问方式回顾上节课内容,可以提高同学们的注意力,知识连贯性。课间放些微生物相关视频、歌曲,提高学生兴趣。
课堂外,要充分利用学校网络教学平台,在线答疑解惑。鼓励学生参加学校组织的相关技能大赛或进入实验室进行科研训练,提高动手能力的同时培养严谨求实的科研态度,为培养具有创新精神和实践能力的高素质人才奠定良好基础。
六、考核方式
本门课程考核方式为闭卷考试,成绩分三部分:即卷面成绩占70分,平时占20分,考勤成绩占10分,满分100分。试卷分基本题型、扩展题型和提高题型,要求试题内容覆盖整个课程,难易适中。考勤主要通过不定期点名、课前提问等方式检查,要求学生不迟到,不无故缺席,提高学生课程参与度。平时成绩主要包括课堂提问、检查课堂笔记。
七、教学反馈与教学效果
教学效果的评价与反馈包括多种形式:首先,学校学院组织相关领导、督导或同行随机听课,在监督的同时给出建设性意见并传授教学经验;其次,对学生发放调查问卷,对教师的教学方法提意见、建议,教师快速、及时和高质量地反馈;课程结束后,学生通过学校评教系统给教师上课情况和学生打分。考试结束后,教师根据学生卷面情况给出详细的试卷分析,真正做到“以教评教”、“以学评教”相结合。
通过以上七个方面的课程分析,我们对植保专业的普通微生物学具体授课环节进行了调整和优化,提高了教师的教学水平和同学们的学习兴趣,从而为更好地培养适应社会需求的,具备较好普通微生物学综合技能的应用型和创新型植物保护专业人才奠定基础。
参考文献:
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[2]朱正威,赵占良.生物[M].北京:人民教育教育出版社,2007.
[3]朱新产,高玲.基础生物化学[M].北京:中国农业出版社,2015.
[4]许志刚.普通植物病理学[M].北京:高等教育出版社,2009.
工程化学是非化学化工类专业的一门基础课,是整个高等教育体系中的一个重要环节,它对专业知识的科学合理的构成起着十分重要的作用。同时工程化学作为工程教育的重要部分,根据《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010 -2020 年)》和《国家中长期人才发展规划纲要》其目标是提升工科学生的工程实践能力和创新能力,培养具有国际视野和国际竞争力的工程人才。作为传统工科大学,西南交通大学工程化学国际化课程的建立和教学方式的探索与实践与我国高等工程教育改革倡导的“工程教育国际化”不谋而合,构建新的大学本科工程教育模式,提高工程人才的培养质量,是我国高等工程教育改革的趋势.当前工程化学课程国际化改革的发展体现出以下三种动向:突出化学核心观念的引领,重视化学思维方式的形成,增进对科学本质的理解。以美国,英国和德国为主的欧洲国家对化学课程中核心观念的研究已成为国际科学教育研究的重点,将“学科核心观念”与“交叉概念”和“科学与工程实践”共同作为构成框架和标准的三个维度,突出强调对核心观念的深入理解。
笔者借鉴英国国学习经验和英国高等教育的特点,为提高我国工程化学课程的国际化双语教学水平,探讨并实践了在课程体系和教学模式上的创新 。
一、结合实际,加强国际化的工程化学课程理论建设
立足西南交通大学峨眉校区实际情况,利用大数据和大网络时代引进在北美和亚太地区广受欢迎的原版国外Theodore E. Brown的《Chemistry: The Central Science》和Darrell Ebbing的《General Chemistry》两本著名的普通化学教材,在这两本教材基础上结合西南交通大学《工程化学基础》编写了一本符合我校大一学生的《Engineering Chemistry》教材讲义和工程化学专业英语词汇讲义。借鉴英国布鲁内尔大学基础化学课资源,结合我校工程化学基础教学内容,总结出适合峨眉校区工科学生的教学内容.
二、突出教学重点,改变传统教学模式和评价体系
在课程国际化的教学方式的改革研究方面上,课堂教学关注学生的主体性和差异性,开设小班化和分层教学;关注教学过程中的互动性,趣味性和实践操作性,提倡三种新型的教学模式,并建立新的对学生学习的评估方法,解决传统以“教师中心”、“课本中心”、“课堂中心”的陈旧模式;建立开放式的教学环境,结合不同专业以学生为中心的教学模式;另外是在峨眉校区现有的条件下建立阶段开放式实验教学,开设了不同层次的实验内容。最后是建立工程化学国际化课程考核体系,加强教学质量监控.在工程化学国际化课程的考核方式上,结合英国布鲁内尔大学上课考核方式,即笔试+项目课题+实验 三大块进行主要考核,重点考核学生一是否能利用化学观念提出问题并且应用化学思维解决问题从而掌握科学本质,二是在项目课题中的研究方法和实验能力。
三、国际化教学模式的改革与实践
在工程化学国际化教学实践中,首先我们建立了与国际接轨的课程体系和教学内容,尽可能选用国际上先进的教材,并结合原版英文教材的内容和西南交通大学出版的《工程化学基础》,编写了一本英文《Engineering Chemistry》教材讲义,并且参照英国布鲁内尔大学基础化学教学材料和大纲编写一本和讲义配套的英文版工程化学教学大纲,该英文《Engineering Chemistry》教材讲义和教学大纲都是在英国布鲁内尔两位教授专家指导下,按照国外同类课程的设计与内容编写,融入了模块单元。
教学模式上根据国外大学教学模式,把工程化学分为6个模块比如化学热力学,化学动力学,电化学等并且采用模块单元与实践应用相结合的教学模式,如讲到化学?恿ρЯ?系化工设计,电化学结合材料防腐蚀等。每个模块由基本概念,基本原理和实例分析组成。在教学方式上采取三种教学模式相结合:诱导式教学,启发式教学和项目为主的教学,尤其是在项目教学中让学生分组做小报告,根据不同的项目内容还可以设计实验.
从实践结果看,该课程的设计和难易度基本能满足要求,参与该项目的道桥地下学生(65人)的工程化学期末考核平均成绩81,实验考核平均成绩87,学生在化学观念,化学思维和实验能力上都有比较大的提升,而且理论成绩的明显优势说明工程化学国际化课程教学方式的探索与实践项目是有一定成果的。
综上所述,通过工程化学国际化课程教学方式的探索与实践,培养学生具有国际化视野和现代化学思维能力去分析问题和解决问题的能力。以学生为中心,激发学生学习化学的兴趣,提高学生的综合素质达到我校提高办学层次的要求。同时极大的提高了学生英语学习能力。
关键词:工科专业;无机及分析化学;教学改革;教学实践;网络教学
中图分类号:G642文献标识码:A文章编号:1009-2374 (2010)18-0191-02
无机及分析化学是如化工工艺、食品科学与工程、环境工程等工科相关专业的必修基础课,对学生科学素质、专业素质和综合素质的培养起着重要作用。长期以来,我国高等院校对大学化学基础课程的教学,一直按照无机化学、分析化学、有机化学及物理化学这一顺序进行教学,这种传统的课程体系过于强调教学内容完整性,且自成体系,但使得各课程间内容重复度大,不利于目前学生的学习。因此,更新教学内容、优化课程体系、打破学科间的壁垒、建立新课程体系势在必行。无机及分析化学是将原来的无机化学(或普通化学)和分析化学进行改革整合而来,目前已有多种版本教材可供选择。各校在教学过程中积累了许多宝贵的改革经验,取得了一定的成果。现结合多年理论课教学经历,谈谈这方面体会。
一、目前存在的问题与发展概况
目前存在的问题有:(1)课时与教学内容的矛盾;(2)教材编写纯理论化;(3)大班教学忽视学生的主体性;(4)生源高中化学基础参差不齐。
无机化学与分析化学整合的课程改革始于20世纪80年代,首先在国家一些重点院校中进行,经过近30年的探索和实践已逐渐得到教育界的广泛认可,取得了一定成果,相继出版了多本教材。如1978年人民教育出版社出版的陈荣三教授主编的《无机及分析化学》一书是我国最早正式出版的《无机及分析化学》教材,是在1975年南京大学自编讲义基础上编写而成的。它首次将四大滴定融入四大平衡中讲授。再如华东理工大学1992年出版的《无机及分析化学》教材,随后,在1995年,由华东理工大学组织的“面向21世纪理科应用化学专业教学内容和课程体系改革研究”项目被国家教委高教司批准为首批教学立项课题。在教育部有关部门和高等教育出版社的大力支持下,北京大学、南开大学等数十所高校教师成立了“全国高校‘无机及分析化学’课程建设与教学研讨会”,历次研讨会对无机及分析化学教材建设和教学中存在的问题都进行了广泛深入的讨论,实现了课程结构和教学内容整合、优化和教学体系改革,《无机及分析化学》 (第四版)于2002年初被列为普通高等教育“十五”国家级规划教材。
针对无机及分析化学的教学现状,我校对《无机及分析化学》课程进行了调整,并将实验单列为一门课程,建立了相应的考核方式和办法。同时,随着全校新专业的增加,开设《无机及分析化学》课程的专业增多,课程建设力度加大,为了提高《无机及分析化学》课程组的整体素质,满足课程建设的需要,加强相关人才的引入力度,逐步建立了一个完整的《无机及分析化学》课程组,《无机及分析化学》课程在2005年获得了学院首批精品课程建设的立项资助,在2008年成为兰州理工大学的校级重点课程,建立了精品课程网站。经过几年的教学改革,已建立了科学、系统的无机及分析化学课程体系,并于2008年在华中科技大学出版社的大力协助下,与五校合作正式出版了《无机及分析化学》。
二、无机及分析化学理论课教学改革探索
(一)潜心研究,整合内容,构建教学新体系
原无机化学教学中包括四大化学平衡,即酸碱、沉淀、配位及氧化还原平衡,而在分析化学中也涉及相应的四大平衡体系,这样的教学安排,既浪费时间,又让学生感到枯燥。在无机及分析化学课程的教学中,将原理和应用知识有机地结合起来。将原无机化学和分析化学两门课程中内容联系最紧密和重叠最多的“四大平衡和四大滴定分析方法”两个部分有机结合起来。浓缩精简后的课程安排,体现少而精的原则,使得必须掌握的理论重点突出。
由于无机及分析化学内容广泛,涉及现代物质结构理论基础、化学反应原理、溶液平衡、化学分析、元素化学和仪器分析6大部分,这教师必须熟悉教学要求,认真钻研教材,潜心研究教学内容,在吃透教材的基础上,合理安排教学内容。同时,课程内容还引入了无机与分析化学学科近年来所取得的最新成果,注意了知识面的补充和延伸,以满足现代无机及分析化学对各专业人才的基本要求。
(二)多平台教学层次满足不同专业要求
对于不同专业,教学大纲、教学内容和教学计划的安排要有所区别,为了保证基本的教学要求和整体教学水平,不同专业开设无机及分析课程要统一界定基本教学内容和教学环节(约占整体的75%)。以多平台教学层次编写教学大纲,提出各专业教学内容的基本点与侧重点,以及相应的教学方式与教学环节的要求。
(三)结合实际,改革教学方法
根据讲授与自学相结合的原则,采取了灵活多样的教学方法,抓好课堂教学,确保教学质量;采用多媒体教学,在课件中配以大量图片,一些较难的公式推导通过课件可以一目了然,使学生更易理解和掌握;培养学生自学能力,在部分适合自学的教学内容学习中引入自学模式,课前给出自学提纲,并将提纲中的相关部分以提问的方式予以检查,了解学生完成的情况,通过辅导答疑方式,及时了解自学的效果,使学生由被动向主动学习方式逐步过渡。为进一步调动学习积极性,在教学中课开展“部分双语教学”,对章节标题及专业术语标注英文并配以中英文讲解,收到良好的教学效果。
(四)介绍学科发展的前沿知识和发展动向,激发学生的学习热情
我们的新教材中编写了部分前沿知识内容,例如稀土元素化学简论、生物无机化学简论、无机高分子物质简论和化学分离方法,这有助于教师在教学中,结合该领域的前沿研究动态,将新方法、新成果融入教学相关部分,激发学生获取新知识、新成果的热情,也有助于改变以教师为中心,学生上课记笔记、考前背笔记的“授业传道”定式,充分调动了学生的学习积极性。
经过近7年的理论课内容和教学方法的改革实践,已初步建立了一套适合我校实际情况的无机及分析化学理论课教学体系,实践证明该体系能激发学生学习兴趣,提高教学质量。 今后,还需进一步使之完善,使课程教学质量有更大提高。
参考文献
[1]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,2007,24,(3).
[2]薛德平.无机及分析化学(第四版)教材的编写体会[J].中国大学教学,2007,(3).
[3]李英杰,张文治,陈国梁,等.浅谈无机及分析化学课程的改革与建设[J].高师理科学刊,2002,22,(4).
[4]李艳辉,许兴友,马卫兴,等.无机及分析化学课程教学改革与实践[J].考试周刊,2008,(35).
[5]王运,董元彦,张方钰,等.面向新世纪无机及分析化学课程体系的构建[J].高等农业教育,2005,(4).
[6]钟国清.无机及分析化学课程改革的实践与思考[J].化工高等教育,2007,(5).
【关键词】现代工程化学特色教材建设研究
1 目的意义
《现代工程化学》课程,旨在使学生掌握现代化学的基本知识和理论,了解化学在社会发展和科技进步中的作用,了解化学在其发展过程中与其他学科相互渗透的特色,培养学生用现代化学的观点去观察和分析工程技术上可能遇到的化学问题,并能和化学工作者一起解决,为今后继续学习和工作打下必要的化学基础,也将培养跨世纪建设人才所必备的现代化学素养,所以编写一部适用于电气工程专业本科学生培养特点的《现代工程化学》教材,不仅可以改变学生教师无适用教材使用的困境,实现教与学的便利通畅,更可以完善基础化学教育体系,培养宽厚扎实基础理论的高级人才,尤其针对电力行业中化学知识的应用与化学问题的解决,包括新材料、能源、环境保护等领域提供理论学习平台[1]。
目前电气工程及其自动化学科[2]涉及电力电子技术,计算机技术,电机电器技术信息与网络控制技术,机电一体化技术等诸多领域,是一门综合性较强的学科,而化学学科在该专业中一直不受重视,因而导致适用于该专业的化学类教材匮乏。近年来,随着科技的发展,电气设备不断采用新材料,新技术,该专业发展受到化学新材料技术的影响很大,同时该专业学生在电气元件的选用、组装、设备防腐等方面由于化学知识缺乏往往造成制作的器件性能低下,腐蚀严重等情况。我校电气工程及自动化专业实验班开设的本科必修课《现代工程化学》目前处于无适合教材使用的状况,在整体教学过程及学生学习过程中引起诸多不便,经调研国内相关类型及层次的教材有《工程化学基础》和《工程化学》[3—4],但理论内容相对单一,结构层次简单,与电力应用领域联结空白的现实状态,无法满足培养实验班学生的特点要求,而且在教学过程中要不断补充相关无机化学、有机化学、热力学及材料能源发展的知识内容,还要拓展前沿领域研究进展,所以建设适用于电力行业使用的《现代工程化学》特色教材具有迫切性及应用性需求。
2.鲜明特色
《现代工程化学》特色教材建设是针对我校电气工程及自动化专业实验班开设的本科必修课,是高等院校非化学化工类工科专业学生需要学习的一门重要基础课程,是培养全面发展的现代高级工程技术人员和相关管理人才知识结构和综合能力的重要组成部分。本教材从物质的化学组成、化学结构和化学反应基本规律出发,介绍有现实应用价值和潜在应用价值的基础理论和基本知识,密切联系电力行业现代工程技术中遇到的诸如材料的加工与防护、能源的开发与利用、电厂环境保护有关化学问题,了解化学与其他学科间的交叉渗透,其目的主要是帮助学生建立物质变化的观点和能量变化的观点,提高学生的科学素质和创新能力,以利于学生在今后的工作中能有意识地运用化学知识去观察、分析和解决电力行业所涉及的化学问题。本教材将现代化学基本原理与当前迅速发展的材料、能源、环境科学密切联系,同时联结电力行业中化学知识的多方面应用,具有内容简明、联系实际、突出重点的特色,可作为工科高等学校非化工类专业的普通化学课程的教材,此外教材强调化学基础理论的系统性,强化基础结构理论,尤其突出前沿领域应用研究,在编写理念、章节结构和内容安排方面进行全新尝试。
3.具体方案
3.1精选化学基础理论
通过调研及汇总资料文献,项目负责人及项目组成员认真研究本项目,结合电气工程及自动化专业实验班培养方案,确定教材编写大纲,整合无机化学、有机化学、分析化学、物理化学四大基础化学经典理论,如无机化学中物质结构包括原子结构与分子结构理论,有机化学中与能源、材料相关的重要有机物化性理论,分析化学中表征物质材料结构的光谱学内容,物理化学中化学反应规律等,强化理论联系实际,突出工程应用。
3.2汇总电力行业中化学知识的多方面应用
整合电厂仪器分析、电厂化学仪表、电厂水处理、电力用油、电力用煤等多课程实例应用内容结合基础化学理论,通过广泛调研,收集材料,结合电力行业特点,介绍有关电厂水、煤、油、气、汽、废水、仪表、锅炉腐蚀与防护等与化学学科密切相关内容。
3.3化学前沿领域研究进展
以反映新知识、新技术、新工艺和新材料为指导,突出介绍电力行业中最新化学知识理论的应用与化学问题的解决。例如发展低碳智能电网指标体系、电厂化学绿色处理、超导材料应用和输变电系统中化学问题及对策等,同时补充国外电厂中与化学专业有关的技术问题。
3.4复习指导与课后练习
精心总结各章节复习指导纲要,挑选具有代表性习题,巩固理论内容,并配合编写习题答案。
4.创新性
突出联系电力行业中化学理论应用与化学问题的解决,包括新材料、能源、环境保护等领域的实际应用研究,化学前沿领域的精粹概述。针对实验班学生培养特点,完善基础化学理论学习体系,有助于引导学生在较高层面学习化学理论,为学好学活工程化学奠定基础。
5.学生受益情况分析
通过电力行业《现代工程化学》特色教材的编写与建设,首先将改变学生无固定教材上课的现状,利于学生系统学习、预习和复习,更利于教师授课及教学安排。通过对化学基础理论进行整合,添加与电力行业相关的设备、材料、能源、环境等化学知识的应用与联结,有利于培养学生的化学素养和工程意识,将更能够适应国内电力建设的发展需求,有利于学生毕业后参与更多的实际工程、建设项目合作,更好的应用化学理论并解决在电力系统中出现的化学问题,综合培养提高学生的学习视野、信息素养、创新思维和交叉学科融合应用能力。
6.致谢
本论文由东北电力大学 "电力行业《现代工程化学》特色教材建设" 教学改革项目支持,特此感谢。
参考文献
[1] 周立亚. 工程化学课程的性质和教学探讨[J]. 广西大学学报 No.1, 2002
[2] 李孜. 电气工程专业本科教育改革初探[J]. 中国电力教育 No.15 2012
[3] 李海艳. 工程化学课程的教学实践探讨 [J]. 产业与科技论坛 No.11,2011
[4] 樊华,邓健. 工程化学多媒体教学课件的研制与实践[J]. 【摘要】《现代工程化学》是针对我校电气工程专业实验班开设的本科必修课,是高等院校非化学化工类工科专业学生需要学习的一门重要基础课程,本文详尽阐述了《现代工程化学》教材建设的目的意义、鲜明特色、具体方案、创新性及学生受益情况分析。
【关键词】现代工程化学特色教材建设研究
1 目的意义
《现代工程化学》课程,旨在使学生掌握现代化学的基本知识和理论,了解化学在社会发展和科技进步中的作用,了解化学在其发展过程中与其他学科相互渗透的特色,培养学生用现代化学的观点去观察和分析工程技术上可能遇到的化学问题,并能和化学工作者一起解决,为今后继续学习和工作打下必要的化学基础,也将培养跨世纪建设人才所必备的现代化学素养,所以编写一部适用于电气工程专业本科学生培养特点的《现代工程化学》教材,不仅可以改变学生教师无适用教材使用的困境,实现教与学的便利通畅,更可以完善基础化学教育体系,培养宽厚扎实基础理论的高级人才,尤其针对电力行业中化学知识的应用与化学问题的解决,包括新材料、能源、环境保护等领域提供理论学习平台[1]。
目前电气工程及其自动化学科[2]涉及电力电子技术,计算机技术,电机电器技术信息与网络控制技术,机电一体化技术等诸多领域,是一门综合性较强的学科,而化学学科在该专业中一直不受重视,因而导致适用于该专业的化学类教材匮乏。近年来,随着科技的发展,电气设备不断采用新材料,新技术,该专业发展受到化学新材料技术的影响很大,同时该专业学生在电气元件的选用、组装、设备防腐等方面由于化学知识缺乏往往造成制作的器件性能低下,腐蚀严重等情况。我校电气工程及自动化专业实验班开设的本科必修课《现代工程化学》目前处于无适合教材使用的状况,在整体教学过程及学生学习过程中引起诸多不便,经调研国内相关类型及层次的教材有《工程化学基础》和《工程化学》[3—4],但理论内容相对单一,结构层次简单,与电力应用领域联结空白的现实状态,无法满足培养实验班学生的特点要求,而且在教学过程中要不断补充相关无机化学、有机化学、热力学及材料能源发展的知识内容,还要拓展前沿领域研究进展,所以建设适用于电力行业使用的《现代工程化学》特色教材具有迫切性及应用性需求。
2.鲜明特色
《现代工程化学》特色教材建设是针对我校电气工程及自动化专业实验班开设的本科必修课,是高等院校非化学化工类工科专业学生需要学习的一门重要基础课程,是培养全面发展的现代高级工程技术人员和相关管理人才知识结构和综合能力的重要组成部分。本教材从物质的化学组成、化学结构和化学反应基本规律出发,介绍有现实应用价值和潜在应用价值的基础理论和基本知识,密切联系电力行业现代工程技术中遇到的诸如材料的加工与防护、能源的开发与利用、电厂环境保护有关化学问题,了解化学与其他学科间的交叉渗透,其目的主要是帮助学生建立物质变化的观点和能量变化的观点,提高学生的科学素质和创新能力,以利于学生在今后的工作中能有意识地运用化学知识去观察、分析和解决电力行业所涉及的化学问题。本教材将现代化学基本原理与当前迅速发展的材料、能源、环境科学密切联系,同时联结电力行业中化学知识的多方面应用,具有内容简明、联系实际、突出重点的特色,可作为工科高等学校非化工类专业的普通化学课程的教材,此外教材强调化学基础理论的系统性,强化基础结构理论,尤其突出前沿领域应用研究,在编写理念、章节结构和内容安排方面进行全新尝试。
3.具体方案
3.1精选化学基础理论
通过调研及汇总资料文献,项目负责人及项目组成员认真研究本项目,结合电气工程及自动化专业实验班培养方案,确定教材编写大纲,整合无机化学、有机化学、分析化学、物理化学四大基础化学经典理论,如无机化学中物质结构包括原子结构与分子结构理论,有机化学中与能源、材料相关的重要有机物化性理论,分析化学中表征物质材料结构的光谱学内容,物理化学中化学反应规律等,强化理论联系实际,突出工程应用。
3.2汇总电力行业中化学知识的多方面应用
整合电厂仪器分析、电厂化学仪表、电厂水处理、电力用油、电力用煤等多课程实例应用内容结合基础化学理论,通过广泛调研,收集材料,结合电力行业特点,介绍有关电厂水、煤、油、气、汽、废水、仪表、锅炉腐蚀与防护等与化学学科密切相关内容。
3.3化学前沿领域研究进展
以反映新知识、新技术、新工艺和新材料为指导,突出介绍电力行业中最新化学知识理论的应用与化学问题的解决。例如发展低碳智能电网指标体系、电厂化学绿色处理、超导材料应用和输变电系统中化学问题及对策等,同时补充国外电厂中与化学专业有关的技术问题。
3.4复习指导与课后练习
精心总结各章节复习指导纲要,挑选具有代表性习题,巩固理论内容,并配合编写习题答案。
4.创新性
突出联系电力行业中化学理论应用与化学问题的解决,包括新材料、能源、环境保护等领域的实际应用研究,化学前沿领域的精粹概述。针对实验班学生培养特点,完善基础化学理论学习体系,有助于引导学生在较高层面学习化学理论,为学好学活工程化学奠定基础。
5.学生受益情况分析
通过电力行业《现代工程化学》特色教材的编写与建设,首先将改变学生无固定教材上课的现状,利于学生系统学习、预习和复习,更利于教师授课及教学安排。通过对化学基础理论进行整合,添加与电力行业相关的设备、材料、能源、环境等化学知识的应用与联结,有利于培养学生的化学素养和工程意识,将更能够适应国内电力建设的发展需求,有利于学生毕业后参与更多的实际工程、建设项目合作,更好的应用化学理论并解决在电力系统中出现的化学问题,综合培养提高学生的学习视野、信息素养、创新思维和交叉学科融合应用能力。
6.致谢
本论文由东北电力大学 "电力行业《现代工程化学》特色教材建设" 教学改革项目支持,特此感谢。
参考文献
[1] 周立亚. 工程化学课程的性质和教学探讨[J]. 广西大学学报 No.1, 2002
[2] 李孜. 电气工程专业本科教育改革初探[J]. 中国电力教育 No.15 2012
关键词:大学化学教育;绿色化学;改革
0引言
随着时代的不断发展,绿色、环保越来越被人们所重视,也逐渐成为了世界发展的主题,也是化学教育在新时期改革发展的过程中所要重视的问题。在高等教育的不断改革下,我国大学的化学教育对绿色化学教育越来越注重,绿色化学教育理念的引入和运用促进了大学化学教学过程中出现的问题的解决,也有利于我国高等院校化学教育事业的发展。
1绿色化学的相关概念
随着工业化的快速发展,我们生存的环境受到的污染越来越严重,环境问题愈发严峻,环境保护问题也成为了世界性的问题。任何行业、组织以及个人在追求经济利益、获得发展的同时,也要对环境保护问题加以重视。而对于人们生活质量的提高以及自然环境保护方面,化学发挥着重要的作用。1995年3月,美国总统克林顿宣布对“绿色化学挑战奖计划”进行设立,同年10月,美国国家环保局也对“总统绿色化学挑战奖”进行了设立,从此,“绿色化学”这一名称广泛传播开来。绿色化学的含义是在设计的过程中尽可能的保证对环境最小的负作用或者对环境没有负作用,而且保证在实践时,技术上和经济上都可行的化学品和化学过程。绿色化学的理念对多种化学领域都有所涵盖,在今天,我们也越来越多的对其加以利用进行污染的防治。
2大学化学教育过程中开展绿色化学教育的必要性
2.1在大学化学教育过程中开展绿色化学教育是素质教育的内在需求
有效落实素质教育是培养全面发展的人才的重点,大学化学教育既要注重素质教育的实施,将素质教育作为大学化学教育的导向,也要注重绿色化学理念的传播,对学生的社会责任感进行培养,使学生在学习的过程中具有创新精神。绿色化学教育的开展在大学化学教育的改革下,使大学化学教育的改革有了更广阔的空间,使大学化学教育和时代改革的发展有了更紧密的联系。因此,在大学化学教育中开展绿色化学教育,为落实素质教育提供了有效的途径,促进大学化学教育在新时期的发展。
2.2在大学化学教育中引入并运用绿色化学教育理念,是新时期开展大学化学教育改革工作的基本指导理念
当今世界在不断发展的过程中,越来越注重绿色和环保,这也是我国大学教育包括大学化学教育发展的过程中所需要面对的基本课题。大学化学和初中和高中的化学有很大的不同,在教学内容方面,大学化学教学内容的系统性和专业性更加鲜明,而且具有表现广泛性的特征,这些都导致大学化学在教学的过程中的复杂性比较强,因此,需要引入绿色化学教育理念,并进行合理的运用,使得大学化学教育的科学性和完备性得到提升。在大学化学学科实验教学具体开展的过程之中,要对绿色化学的基本理念进行积极的倡导并践行,不断提升我国大学化学教育事业改革工作的开展水平,为大学化学教育改革工作的开展提供支持的条件。还要对节能环保材料的研究和应用进行密切的关注,并且在研究和解决能源短缺问题上也加强关注,并且了解开展绿色化学教育对我国大学化学教育事业开展的影响,使我国大学化学事业的发展得到提升。
3绿色化学理念下大学化学教育的改革措施
3.1在大学化学教育中坚定绿色化学思想的指导地位
在大学化学教育阶段,要以绿色化学教育为基础,大学教师要坚持在绿色化学教育思想的指导下开展大学化学教育。在进行教学时,要将绿色化学教育和素质教育理念相结合,使得大学化学教育在绿色化学教育下得到更深化的改革。比如,教师在实验室对无机有毒气体进行制备并讲解的过程中,可以和当前的环境热点问题相结合,对无机有毒气体的理化性质进行重点的讲解,使学生能够对无机有毒气体对环境的影响有明确的认识,从而在对无机有毒气体物质进行制备的过程中,可以对环保加以注重,并进行优化控制。
3.2对大学化学教学体系进行调整和改善
在大学化学教育中引入绿色化学教育理念是一种创新性的变革,也是时展的需要。在绿色化学教育理念下的大学化学教育的改革,重点就是对大学化学教学体系中的教学内容进行调整和改善。具体来说,就是在大学化学课程的教材中渗透绿色化学教育理念,这是对传统的教育理念的刷新,也是传统的教学内容和理念的革新。同时,在教材中也可以对与绿色化学有关的章节进行增加,让学生对绿色化学进行学习,并真正的了解绿色化学,实现大学绿色化学理念的普及。
3.3培养师生绿色化学意识,营造良好的绿色教育的大环境
在大学化学教育中开展绿色化学教育,突破了传统的大学化学教育理念,与时展的主题相呼应。大学化学教育在绿色化学教育理念下实行改革,教师和学生对传统的化学教育思维方式进行转变是关键,师生具有绿色化学意识才能够使绿色化学教育得到拓展,并提高师生参与的积极性,因此要加强师生绿色互相意识的培养。首先,要对绿色化学教育加强宣传,使师生能够更好的认识绿色化学教育,并且能够在实践的过程中贯彻绿色化学教育理念;其次,绿色化学教育能够将大学化学教育和人文教育连接起来,因此要以绿色化学教育理念为导向,对化学教育理念进行深化,并调整、优化绿色化学思想;最后,要培养学生形成绿色化学的思维方式,在解决化学问题时能够从环保的角度出发,这样能够营造良好的绿色教育的大环境。
3.4对绿色化学理念的渗透进行强化,调整并优化化学教学理念
在大学化学教育中强化绿色化学理念的渗透,能够为绿色互相教育的开展创造良好的内在环境。首先,教师在进行教学的过程中,要在理论课堂的教学中对绿色化学教育理念进行渗透,使学生在进行理论学习的过程中,实现对绿色化学教育认识的强化;其次,在进行实验教学的过程中更要践行绿色化学教育理念,使学生在亲自动手实践操作的过程中能够了解到开展绿色化学的意义;最后,以绿色化学理念为依托,优化并调整现有的化学教学模式,在化学教学中能够更好的融入绿色化学教育理念。
4结语
在大学化学教育的改革和发展中开展绿色化学教育,是实施素质教育的内在需求,也是新时期开展大学化学教育改革工作的基本指导理念。要采取有效措施促进绿色化学教育下大学化学教育的改革,可以在大学化学教育中坚定绿色化学思想的指导地位,对大学化学教学体系进行调整和改善,培养师生绿色化学意识,营造良好的绿色教育的大环境,对绿色化学理念的渗透进行强化,调整并优化化学教学理念等等,以促进大学化学教育的深化改革。
参考文献:
[1]杨先炯.基于绿色化学教育下大学化学教育的改革探析[J].科学大众(科学教育),2016,(04).
[2]姜欣.化学学科发展与化学教育探析[J].现代商贸工业,2014,26(19).
[3]李梅,景晓燕,韩伟,朱春玲,王君.普通化学教学中绿色化学教育的渗透[J].教育教学论坛,2013,(28).
[4]孙佳,庞志霞,李磊.初中“绿色化学”教育的研究与实践[J]学理论,2014,(33).
[5]曹平,李军,全学军,徐云兰,许俊强.结合地区化学工业实际推动高校绿色化学教育发展[J].广东化工,2012,(03).
关键词 大学化学 互动教学 创新意识培养
中图分类号:G424 文献标识码:A
Tridimensional Open Interactive Teaching of University
Chemistry with Cultivation of Innovative Awareness
XU Ying, CHENG Shuyu, YU Hougen, MA Huiru, PENG Shantang
(Department of Chemistry, School of Science, Wuhan University of Technology, Wuhan, Hubei 430070)
Abstract In order to improve the comprehensive quality and innovation of students, the research and practice of tridimensional open interactive teaching mode in university chemistry are carried out. The interactive teaching in the role of cultivating innovative talents is explored.
Key words university chemistry; interactive teaching; cultivation of innovative awareness
“为什么我们的学校总是培养不出杰出人才?”著名的“钱学森之问”是关于中国教育事业发展的一道艰深命题,成为中国教育界有识之士关注的焦点。杰出源于创新,培养高素质创新性人才是21世纪高等教育的核心。在全面推进素质教育的今天,转变传统教学观念,推行利于高素质创新性人才培养的新型大学化学教学模式势在必行。营造一种民主、互动、生动、活泼的教学氛围,构建以学生为本、乐学善思、竞争参与、多维互动、自主创新的教学模式,有利于强化素质教育,培养学生的自主创新意识。
1 搭建化学立体开放式互动教学平台
以国家工科基础课程化学教学基地、化学实验教学示范中心为依托,大学化学课堂教学与科研结合,建立互动教学基地,拓展前期教学研究成果,国家优秀教材与特色鲜明、普适性强的自编教材、①②③教辅、④⑤⑥教学软件⑦等互融互补,发挥无机化学国家级精品资源共享课程、实验化学省级精品课程、普通化学等校级精品课程及相关网络资源优势,充分利用丰富的Internet和图书馆资源,创造条件,多形式、多渠道搭建“教学基地、教材、网络资源、图书馆资源”四位一体的互动教学平台,为学生提供了广阔的自主学习空间。
2 建立创新人才培养的大学化学“四层次”互动教学体系
正确处理大学化学教学中基础与创新的关系、“授鱼”与“授渔”的关系,⑧因材施教,逐步形成“基础理论―基础实验―综合开放实验―研究创新”四层次大学化学互动教学体系:(1)大学化学基础理论互动教学体系:采用提问式、启发式、讨论式教学方法,重点讲解大学化学基本理论、基本知识主线及解答问题的思路,充分利用现代化教学手段,开辟课内、课外两块教学阵地,延伸和拓宽教学时空,多元互动;(2)基础化学实验互动教学体系:化学是一门发现与创造性实验科学,加强化学实验基本操作技能的训练,使学生了解化学科学研究的一般方法,只有夯实基础,才能科学创新;(3)综合开放化学实验互动教学体系:在设置基础化学实验教学体系的同时,增设了综合设计实验(如硫酸亚铁铵的制备及铁含量测定、混合阳离子分离与鉴定、阴阳混合离子的鉴定和未知物的鉴别等)、开放实验(如从废电池回收锌皮制备硫酸锌、沉淀法制备活性二氧化硅、三草酸合铁(Ⅲ)酸钾的合成及组成测定、由废易拉罐制备明矾及培养大晶体等),采取探究式、参与式教学,鼓励学生查阅资料、设计实验方案,注重发展学生的创新思维,培养学生独立获取知识、综合运用化学理论和化学实验技能解决问题的能力,“授鱼”与“授渔”并重;(4)化学研究创新能力培养体系:通过国家创新性实验计划(如银纳米粒子制备及生物分子偶联研究、量子点制备及生物分子偶联研究等)、大学生创新训练计划(如复合载银薄膜制备及其抗菌性能研究、环境友好型负离子净化材料的研制、二氧化钛纳米管改性及其性能研究)等项目,化学教学与科研相结合,在教师指导下进行创新性研究,使学生感受从事化学研究的真谛,化学与其他学科的交叉渗透,培养学生的科学素养和自主创新能力。从基础到创新,循序渐进,稳步提高。
3 灵活运用创新人才培养的大学化学互动教学方法
为帮助大一新生尽快适应大学化学学习,缩短过渡期,创建渐进式化学教学互动法,逐步提高自主学习能力;借助多媒体技术、网络技术等现代化教学手段,发挥精品课程、精品资源共享课程作用,汇集丰富的教学资源,如教学录像、电子教案、习题解答、网络学习测试、实验演示、物质结构动画、动态元素周期表、奇妙的矿物世界等,营造信息丰富的网络自主学习环境,利用网络教学平台、Email、QQ、短信等交流新模式,推行网络互动教学法;化学实验教学既有知识传承,又有动手实践,倡导学生主动参与、勤于动手、乐于探究,稳步形成“基础―综合―研究”阶梯式大学化学实验互动教学法,符合学生的认知规律,有利于激发学生的创造力。
4 构建“双主体、三沟通、四层次、五结合”的立体开放式互动教学模式
充分发挥教师对学生大学化学学习活动的主体指导作用,突出学生的主体性地位,即“双主体”;强调教师、学生与环境之间的互动与沟通,即“三沟通”,稳步建立“基础理论―基础实验―综合开放实验―研究创新”四个层次的大学化学互动教学体系,即“四层次”, 将化学理论教学与化学实验教学、课堂教学与课外拓展、纸质教材与网络资源、传统教学与现代教学、大学化学教学与科研等有机结合起来,即“五结合”,建构“双主体、三沟通、四层次、五结合”的大学化学立体开放式互动教学模式,实现融知识传授、能力培养、素质教育的协调发展。
5 互动教学对创新人才培养的作用
5.1 互动教学体现了“以人为本”创新教育理念
大学化学立体互动式教学改变单纯接受式学习,重视发现学习、探究学习和互动学习。教师不只是“传道、授业、解惑”,还要成为大学化学教学的设计者、活动的组织者、学生学习过程的指导者和促进者、化学教学改革的反思者和研究者,创设竞争与合作的环境,唤起学生的主体意识,充分调动双方的积极性和能动性,使大学化学教学过程最终走向“教”与“学”两个主体的互动整合,推进素质教育,体现了“以人为本”的创新教育理念。
5.2 互动教学有利于启迪学生的创造性思维
兴趣是学生探求知识的原动力,也是发明创造的精神源泉。大学化学互动教学从培育学生的好奇心、激发求知欲起步,创设提出问题、探索问题的教学情境,唤起学生强烈的求知欲望,引导学生积极思维。学起于思,思源于疑。精心设计大学化学教学,通过设置疑问,创设思辨性情境,让学生心生疑惑,激活思维;利用与化学密切相关的生活常识,创设生活情境,化难为易;营造轻松活跃的气氛,创设愉悦性情境,增添乐趣;立足所学,创设体验性情境,引导学生学会体悟,关注过程;创设化学实践性情境,引导学生动脑动手,学以致用;通过分组合作学习,创设参与性情境,促进交流,培养团队协作精神;创设展示性情境,让学生展示才华,表现自我;通过故事引入,展示化学史,创设感染性情境,领略化学研究的乐趣,潜移默化地进行科学思维的熏陶;通过热点切入,创设启示性情境,引导学生自主创新探究,有利于创新人才的培养。
5.3 互动教学促进了学生综合素质和创造潜能的提高
从问题提出、资料搜索与整理、方案设计与实施、相互讨论与交流,到问题解答与展示,整个大学化学互动教学过程为学生提供了发现问题、研究问题和解决问题的基本程序,同时也提供了丰富的实践机会,学生不再是通过课堂听课被动获取知识,而是通过主动地讨论、查询、交流等方法获取知识,锻炼了学生的理解能力、自主学习能力、归纳总结能力、逻辑思维能力、计算机应用能力、语言表达能力、团队协调能力、组织应变能力、分析问题与解决问题能力,⑨让学生在成长中去探索人生道路,在发展中挖掘创造潜能,实现授人以渔的教育目标。
教育改革的出路在于教育的科学创新,和谐互动能激发学生自主学习与创新的正能量,这既是素质教育的要求,也是创新人才培养的需要。不断更新教育理念,积极探索教育科学创新模式,才能使教育改革真正落在实处,使大学化学教学真正焕发出前所未有的生机与活力。
武汉理工大学教学研究项目编号:2009051 2013077
注释
① 徐瑛,周宇帆,刘鹏等.《工科化学概论》系列教材建设的研究与实践[J].大学化学,2010.25(6):17-19.
② 徐瑛,周宇帆,刘鹏.工科化学概论[M].北京:化学工业出版社,2007.
③ 徐瑛,陈友治,吴力立.建筑材料化学[M].北京:化学工业出版社,2005.
④ 徐瑛,周宇帆.工科化学概论习题解答[M].北京:化学工业出版社,2009.
⑤ 徐瑛,刘鹏,肖亮.工科化学概论立体化课件[M].北京:化学工业出版社,2009.
⑥ 徐瑛,马培燕,童辉.无机化学电子教案[M].武汉:武汉理工大学出版社,2004.
⑦ 雷家珩,郭丽萍.化学键理论及分子的空间构型[M].北京:化学工业出版社,2004.
随着科学技术的发展和生活水平的提高,人们不再满足于对纤维纺织品的一般性需求,又提出了卫生保健、舒适等性能的要求。高性能、多功能的纤维纺织品不断涌现,直接冲击着普通化纤市场。
棉逸:仿棉更超棉
我国纺织化纤工业正处于转型升级创新发展的新阶段,而棉花缺口问题已成为制约行业发展的难题。为缓解棉花等天然纤维的不足,进一步研发新一代高仿真差别化功能化纤维,推进纺织新型高附加值、超仿真织物面料系列产品创新发展,是“十二五”期间纺织化纤共同推进的一项重要战略任务。
2012年,我国化纤产量3,792万吨,其中涤纶产量3,057万吨,约占化纤总量的80%,占世界涤纶总量的70%以上。其发展速度无论是技术水平还是生产品种,远远大于其他合成材料和合成纤维。我国已成为世界上最具活力的化纤聚酯生产大国,涤纶也成为缓解棉毛丝麻等天然纤维不足的主体品种。
2011年,化纤产业技术创新战略联盟承担国家“十二五”科技支撑计划“超仿棉合成纤维及其纺织品产业技术开发”项目,旨在提升我国聚酯行业技术水品,实现多功能、高品质、低能耗、低排放的新一代聚酯(仿棉)纤维大规模市场应用,项目聚集了聚酯产业链上下游企业27家共同攻关。
东华大学材料学院常务副院长王华平表示,“超仿棉”不仅在纤维表面形态和面料风格上追求接近棉织物,重点是面料制品性能功能上超棉仿棉,尤其是与内衣和休闲运动服装密切相关的动态热湿舒适性能。
他指出,“超仿棉”不是具体某一个产品,而是聚酯一个功能化差别化方向;“超仿棉”也不是简单的取代棉,而是结合市场发展的新型产品。
未来,联盟将以宣传推广“逸绵”纤维产品,推动“逸绵”纤维及其纺织品的市场规模应用、打造可信赖的市场品牌、提升产品的附加值为目标,一方面强化新一代仿棉纤维技术创新和产品开发的方向,提升纺织品的舒适性、安全性、外观风格;另一方面,加强标准制定、质量监督认证、舒适性评价等工作,保障新产品市场推广的科学规范化、品牌化,消除消费者的心理障碍,引导消费者理念的转变。阻燃纤维:或成市场热点
阻燃聚酯纤维是一种典型的防护纤维,广泛应用于服装、家纺和产业用纺织品中,具有良好的市场前景。随着人们对火灾危害性认知程度的提高和安全意识的加强,阻燃产品的开发力度不断加大,阻燃聚酯纤维及其制品已成为我国纺织品市场的一个新热点,具有良好的发展前景。
在阻燃聚酯的基础上,开发耐久高效、多功能复合阻燃纤维及纺织品是当今阻燃功能纤维及纺织品的发展新趋势,兼具阻燃、抗菌、防螨等健康防护功能的多功能纺织品在航空、高铁等新兴领域具有极大的应用价值。
目前,大部分具有抗菌功能纤维的制备都是采用纤维改性或后整理的方法,其目的就是引人各类具有抗菌活性的基团及物质。所使用的抗菌材料和抗菌整理剂可分为无机抗菌材料、天然生物抗菌材料和有机抗菌材料等类型。
目前,阻燃聚酯纤维已成为市场的热点,而具有阻燃性能的多功能聚酯纤维更为市场所需求。将普通聚酯特殊功能化、多功能一体化,有助于提高化纤产品的附加值,增强化纤企业的竞争力。
再生化纤:变“废物”为“油田”
随着聚酯消费量的不断增长和环保意识的不断增强,高效化、无害化、密闭化、再循环、高值化回收利用纺织品及废聚酯瓶成为行业发展的一大课题。我国聚酯瓶片年存量已经近400万吨,废旧纺织品年存量已达2,300万吨,其中化纤占年存量的70%。而再生纤维的生产正是把“废物”转换成为纺织基本原料,使“废物”成了我国陆地上新的“油田”。
2012年再生化学纤维产能830万吨,产量530万吨。由于服装出口下降,使用废旧衣物原料国内有15-20%下降,估算布泡料使用量80万吨,进口整瓶/瓶片205万吨(毛片按10%12%,整瓶20%-22%折净瓶片170万吨),废丝僵料泡料25万吨,国内饮料瓶回收量2807/吨。
北京服装学院王锐表示,在再生纤维领域的研究,国外起步较早,近年来,国内发展也比较快。随着我国对于该领域的重视程度逐渐加强,在该领域的投入逐年加大,我国再生纤维总体质量与国外差距已经不大。我国与国外再生纤维领域的差距主要体现在设备上。
根据国情及行业发展规划,再生纤维的技术发展方向是,通过研究废旧纺织品、部分可纺丝塑料的智能识别及高效分离技术与装备,研发高效废旧塑料分拣技术,提高废旧纺织品的回收再生循环比例;通过开发废旧纺织品的分类与预处理技术、资源化技术,减少排放,节约资源,提高产品品质,提高生产效率,增加社会效益和经济效益;大力开发差别化、功能化再生纤维及其制品生产技术,拓展领域,并通过大力宣传提升消费者的认知,倡导健康绿色的消费理念。
王锐认为,我国再生纤维行业发展前景广阔。预计到2020年,中国再生聚酯产业将发展成为以差别化、功能化产品为主导、产业链完善、企业设备先进、产业布局合理、具有较强自主创新能力的产业集群,产业创新体系较为完善,产业特色和比较优势更加突出,成为中国传统产业改造和国内循环经济发展的典型示范产业。
生物质纤维:未来竞争力的提升点
中国是一个缺油的国家,按照现有产业规划,如果今后国内化纤工业增长所依赖的基础化工原料依然依靠进口原油加工来支持,那么行业发展难以摆脱受制于人、大起大落的困局。丰富的生物质资源是绿色化工原料的未来出路,越来越多的化工产品可通过生物质资源得到。
发展生物质纤维是化学纤维工业实现节能减排、发展低碳经济的需要。纺织工业由于其规模和涉及的范围较大,是温室气体排放较大的行业之一。化学纤维制造业消耗大量的能源,被认为属于高碳行业,因此不符合可持续发展和低碳经济的需要。在世界能源危机和倡导低碳经济的背景下,积极发展生物质纤维对实现低碳经济和节能减排,对农副产品深加工、提高农产品附加值,均具有深远意义。为化学纤维工业培育新兴产业、催生新的增长点发展提供了无限的契机,必将成为引领化纤工业发展的新潮流。