时间:2023-10-09 16:15:15
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篇大学化学难点,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:大学化学;教学模式改革;高等院校;研究型学习
中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1674-9324(2012)07-0222-02
大学化学课程是高等院校面向化学专业和近化学类专业开设的一门基础课。对于化学专业,大学化学讲授的内容主体上和无机化学基本一致,它既要与中学化学内容相衔接,又要为后续分析化学、有机化学、物理化学、高等无机化学、结构化学等课程的学习奠定基础,对学生的学习起着承前启后的作用,作为面向化学专业新生开设的第一门专业基础课,凸显出其重要地位。随着我国高等教育改革的不断深入,应用型人才培养越来越受到重视,本科教学已经不再是单纯的知识传输,而是对知识、素质、能力等方面的综合培养。在此背景下,我校大学化学课程组成员打破传统教学模式,以学生为本,通过不断深化教学模式改革,使学生在掌握基本理论知识的基础上,养成自主学习的能力,努力使学生建立对该专业的兴趣,为后续课程的开展和学生未来职业生涯规划奠定良好基础。本文主要介绍本课题组在大学化学课程教学模式改革过程中的一些做法和心得体会,以期为其他院校同类课程的改革提供一些经验。
一、大学化学课程的基本内容和主要改革内容
1.大学化学课程的基本内容。本校大学化学课程总学时112学时,分为两个学期讲授,主要内容包括热化学、化学动力学基础、化学平衡、熵和Gibbs函数、酸碱平衡、沉淀溶解平衡、氧化还原反应、电化学基础、原子结构、分子结构、配位化合物和元素化学部分。
2.本课程主要改革内容。①将原有的由单一老师授课模式改变为由一位老师主讲,在一些特色知识环节由具有相关知识实际应用背景的老师辅助讲授的模式。这样改革的优点是可以发挥师资优势(目前本课程组有六位老师承担大学化学教学工作),让学生有更多机会接触和了解本专业老师的情况;②在课堂教学上每2~3次课设立一次3~5分钟的学生讲授环节,由当堂选择的一位或两位同学对自主学习内容的一个知识点进行讲授、剖析。目的是改变“填鸭式”的传统教育模式,培养学生自主学习、分析解决问题的能力,锻炼学生的表达能力,同时改变平时教学环节中学生对自学内容基本不看、老师考试不考、流于形式的不良状况;③在整个教学环节,每学期设计2次讨论辩论课,学生分组对提前设计的专业拓展知识进行讨论辩论。目的是:给学生提供更加宽松自由的学习环境;拉近师生间的关系,建立亦师亦友的关系;锻炼学生的表达能力;锻炼学生团结协作的能力;④以培养学生的创新精神和创新能力为目的,立足所学,加强小论文书写环节,营造“研究型”学习氛围。在课堂的教学过程中及时与日常生活和生产实际相结合,把抽象的理论具体化;⑤课堂讲授与自主学习相结合。近几年来为了适应高等教育的发展,人才培养方案中加大了实践技能课程的比重,相应的理论课学时数有所减少。如何在规定的学时内将课程内容全部讲完,是理论课老师遇到的新问题。在本课程授课中,我们采取了课堂讲授与自主学习相结合的方式。在课堂上主要讲授重点和难点,而将比较容易自学的内容布置给学生课后学习;⑥改革考核方式。考试是检验教师教学效果和学生对知识掌握程度的重要手段,但仅凭借一次期末考试就决定学生成绩的好坏是不客观的。在本门课程考核中我们加大了平时考核的力度,具体比例为平时成绩占30%,期末理论考试成绩占70%。平时考核中,除课本作业外,增加课堂讨论和作为拓展知识的小论文知识的考核,其中平时成绩中课堂作业和考勤占15%,课堂讨论占5%,小论文占10%。
二、课程改革的实施过程
1.全体课程组老师对教学模式进行讨论,分析各种教学模式的优缺点,提出适合我校应用型人才培养需要的教学模式。通过对单个教学班单一老师授课模式和单个教学班多位老师分章节授课模式的比较和分析讨论,本课程组认为前一种模式的主要优点是教授内容比较系统,前后知识点容易衔接,不足之处是教学风格比较单一;后一种模式的主要优点是一年级新生学习一门课就可以接触到多位专业课老师,享受不同特色的教学风格,不足之处是学生刚从高中迈入大学,自主学习和适应新环境的能力还不够强,多个老师轮流上课恐怕学生不太适应,前后知识也可能不容易衔接。综合考虑认为采用由一位老师主讲,在一些特色知识环节由具有相关知识实际应用背景的老师辅助讲授的模式比较好。
2.原来的化学专业和药学专业对无机化学部分要求掌握的难易程度、内容都有很大区别,实行大类招生后大学化学如何兼顾化学、应用化学和药学的要求,需要进一步仔细讨论。另外大学化学教育是在中学化学内容上的提升,在授课中既要注意与中学知识的衔接,又要防止不必要的内容重复。为此我们组织全体课程组老师共同讨论教学大纲,对教学内容基本点、重点、难点和知识实际应用的划分形成统一的意见,在课堂教学中将教师精讲和学生自学相结合。在教学过程中定期开展教学讨论和学生调研,对改革中遇到的问题及时寻找合理化的解决方案。
3.讨论课实施方案。老师提前一个月布置讨论课,主要内容包括:①以5~6名同学为一组,全班同学分为六个小组;②每组同学自主选择一个与所学知识相关的课题,查阅资料,准备讲解;③讨论课上每个小组15分钟左右,其中主动讲解环节7分钟,问答环节8分钟;④每位同学不仅要积极主动讲解、回答问题,而且要勤于思考,向其他同学提问;⑤讨论课成绩总分10分,台上讲解和回答问题6分,台下向其他组提问4分。分数由同学自主打分评定,每个同学只给其他组同学打分,以全班同学30名全勤为例,A同学的分数由其他组25位同学评定,去掉3个最高分和3个最低分后,取平均值,即为该同学的本堂讨论课成绩。
三、对大学化学课程教学方式改革的思考
随着高等教育的不断发展和社会对人才需要的不断变化,对传统的教学模式保持其原有优点的同时,对其不足之处进行改革是十分必要的,但是无论是什么课程,改革不能是为了改革而改革,或者为了申报课题而进行改革,而是应该实实在在地具有真正的目的和意义。对于改革中遇到的问题,有如下思考:①改革要循序渐进。如在自主学习内容的安排上,不能步子迈得太快。一方面对于刚从高中走入大学的一年级新生,在对新知识的掌握上还是主要依靠老师的传授,另一方面绝大多数人都有点惰性,对自主学习的内容即使有一定的考核机制,学生也常常不会和课堂内容一样用同样的精力学习。对于为后期有机化学、物理化学等课程奠定基础的大学化学课程,基础一定要打好,所以自主学习内容应该适当,特别忌讳为了激发学生的能动性而设置大量自主学习环节;②授课中应重视课本理论知识和学科前沿知识相结合。尽管目前教材追踪学科新知识较为及时,但是仍然与最新学术发展有一定的时间差。为了学生能及时获取新的知识,在备课中应注重新知识的补充,授课中注重课本理论与最新学术成果的结合;③授课内容应注重理论与实践相结合。对于普通地方高等院校,主要以培养应用型人才为目标。教师在讲授大学化学理论知识的同时,可以多结合当前一些社会热点问题,如环境污染、能源短缺、食品健康等问题与学生展开讨论,使学生在拓展知识的同时,也能体会到学有所用,进一步激发学生的学习兴趣;④注重师德修养,加强师生互动。良好的师德修养、渊博的知识、良好的课堂氛围是保证教学质量的重要条件。“十年树木,百年树人。”在灌输学生知识的过程中,以教师良好的人格魅力潜移默化地促进学生正确世界观的塑造,才能够培养出德才兼备的对社会有用的人才。
参考文献:
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[3]吴芳辉,大学基础化学教学研究[J].安徽工业大学学报(社会科学版),2010,27(5):119-120.
[4]黄紫洋,吴华婷,林深,现代教育技术在大学化学教学中的应用[J].大学化学,2011,26(2):8-12.
[5]李彦伟,孙广,李海艳,别红彦,大学化学教学方法探讨[J].廊坊师范学院学报(自然科学版),2011,11(3):111-112.
[6]刘松艳,王宝珍,金爽,大学化学教学与高中化学教学的衔接[J].内蒙古民族大学学报(自然科学版):2010,25(3):274-276.
1新教学法—案例教学法的运用
滴加NaOH试液可使溶液pH升高后,溶液变为澄清。问题:溶液的酸碱性如何划分?如何测定或计算溶液的pH?物质在溶液中形成沉淀,或沉淀的溶解与什么因素有关?如何控制?让学生对这些问题充分讨论后,教师总结:人体的许多生理现象和病理现象与酸碱平衡和沉淀平衡有关。人体体液酸碱平衡是人体的三大基础平衡之一。占人体体重70%的体液有一定的酸碱度,并在较窄的范围内保持稳定,这种酸碱平衡是维持人体生命活动的重要基础。如果这一平衡被破坏,就会影响生命的正常活动,发生酸中毒或碱中毒并导致各种疾病。临床上常用乳酸钠纠正代谢性酸中毒,用氯化铵治疗碱中毒。药物的制备、分析和药理作用研究也常常涉及酸碱反应和沉淀反应。许多药物本身就是酸或碱。为保证临床用药的安全性及有效性,应注意不同药物溶液的pH差异,避免因药物溶液pH改变造成的不良后果。典型案例二:从2008年3月份开始,某集团陆续接到一些婴幼儿食用某品牌婴幼儿奶粉后患泌尿系统结石病的投诉。8月初经专家鉴定某集团涉嫌问题奶粉中有大量致肾病的三聚氰胺,并未对外公布。9月份某集团向消费者宣称已委托某质量技术监督局对本公司产品进行检验,结果显示符合国家的各项质量标准。牛奶中蛋白质测定最常用的方法是凯氏定氮法,它是测定总有机氮最准确和最简单的方法之一,迄今被作为法定的标准检验方法。凯氏定氮法中测定蛋白质的方法有取样、样品消化、蒸馏、滴定4个步骤[3]。问题:凯氏定氮法是通过测定哪种元素含量来计算蛋白质的量?凯氏定氮法有何缺陷?如何完善此方法?让学生对这些问题充分讨论后,教师总结:凯氏定氮法是一种检测物质中“氮元素的含量”的方法。蛋白质是一种含氮的有机化合物,食品中的蛋白质经硫酸和催化剂分解后,产生的氨能够与硫酸结合,生成硫酸氨,再经过碱化蒸馏后,氨即成为游离状态,游离氨经硼酸吸引,再以硫酸或盐酸的标准溶液进行滴定,根据酸的消耗量再乘以换算系数,就可以推算出食品中的蛋白含量。凯氏定氮法不能直接测试食品中蛋白质的含量,要加入测定其他含氮化合物的方法才能完善此方法。
2化学理论突破方法———相关理论的应用以及讲授化学史
在讲授大学化学的部分理论性较强的概念如渗透压等的过程中,可以介绍根据利用这些理论所得到的产品或技术如海水淡化技术。水资源问题特别是淡水资源短缺是当今全球关注的焦点问题之一,而我国淡水资源更是严重不足。据专家预测,2030年前中国的缺水量将达到600亿m3。然而海水中的杂质通常以分子、离子形式存在,去除比较困难,通常采用蒸馏法,需要耗费大量能源。反渗透压法(RO)是一种使用具有选择透过性能的“半透膜”从海水中分离出盐分,以实现海水淡化的技术。在反渗透过程中水能透过半透膜而其他离子和分子却不能,从而实现了溶剂和溶质的分离,得到纯水以及浓的盐溶液。反渗透淡化法的理论基础是渗透压理论。当人为地在盐溶液一边施加一个额外的大于渗透压的压力时,于是盐溶液中的水分子流向纯水一边,这种现象便是反渗透,反渗透过程的驱动力是外加压力[4]。目前反渗透压法在工业化的海水淡化技术中具有重要地位。在讲授大学化学的难点如原子结构等一些理论的过程中,经常介绍些化学名家以及历史典故,可以帮助学生搞清一些化学概念和理论的来龙去脉,增强学学化学的兴趣。比如在讲到微观粒子波粒二象性时,可以简单介绍下法国科学家德布罗意这个历史人物。德布罗意从小酷爱读书,并于1910年获得历史学位。1911年,他听到作为第一届物理讨论会秘书莫里斯谈到量子性质等问题讨论后,激起了强烈的兴趣,他考虑转向研究理论物理学,当他了解到普朗克和爱因斯坦关于量子方面的工作,进一步引起他对物理学的极大兴趣。经过一番思想斗争后,德布罗意终于放弃已决定研究法国历史的计划,选择了物理学的研究道路,并最终获得诺贝尔奖[5]。
3现代多媒体技术辅助手段的运用
“工欲善其事,必先利其器”,随着现代教育技术的发展,利用多媒体技术辅助课堂教学在化学领域中已被广泛应用且发挥了重要作用[6]。通过制作生动的动画可以使复杂难懂的概念和理论变得简单而清晰,这不仅有利于学生更好地理解化学概念和原理,而且能唤起学生学学化学的热情和兴趣。例如在讲到氢气分子所形成的共价键时,直接用语言描述此过程,就会显得生硬、晦涩难懂。如果利用多媒体技术制作成动画,形成化学键的过程就会简单易懂。可以把两个氢原子制作成可以动的圆球,当电子自旋相同时,两个圆球不能靠近;当电子自旋相反时,两个圆球可以相互靠近,并最终固定在一定的位置上,从而表示形成了化学键。利用多媒体技术把静态图用动画取代,把平面图用立体图取代,同时辅助文字和声音对难懂的概念和理论进行注释,图文并茂、生动形象,强烈的视觉效果,大大激发学生学习兴趣,而且有助于培养学生空间想象力[5]。
4创新思维———杂化轨道理论
当前培养大学生的创新能力是高等教育的重要目标之一,创新能力的培养与全面提高大学生的综合素质是密切相关的。杂化轨道理论是大学化学课程的重要内容,是后续元素化合物学习的基础。传统上对杂化轨道理论的教学多数只注重对该理论要点的详细讲授以及运用该理论讨论一些共价化合物的结构。也就是只注重具体知识层面的内容,而并未重视知识背后所蕴含的科学过程、科学方法以及科学本质。具备科学素养意味着不仅要掌握知识本身,而且要理解科学发现的过程,领悟科学的本质,正确对待科学发现过程,能够灵活运用各种科学方法。只有同时具备了这些素养,才能实现创新。在学习杂化轨道理论之前,学生已经学习了价键理论。价键理论比较简单地阐明了共价键的形成过程和本质,并成功地解释了共价键的方向性、饱和性等特点。但在解释分子的空间结构方面却有一些不足,例如无法解释甲烷的结构。利用价键理论的“不足”,创设问题情境;以问题组凸现杂化轨道理论所蕴含的科学方法;将科学本质教育有机融入杂化轨道理论教学全过程[7]。针对大学一年级新生的大学化学教学改革,首先要把调动学生的主观能动性放在突出的位置,突破教学内容方面的理论难点,提高学生学习课程的兴趣,稳步实现大学化学与中学化学的衔接与过渡,为后续的相关课程学习打下坚实基础,并初步培养未来社会所需要的具有创新精神的人才。我们教研室把各种教学手段应用于一年级新生大学化学课程教学后,取得了一定成效,不及格率明显降低,从最初的约20%改变到不到10%。
作者:潘炳力 单位:河南科技大学公共化学教研室
关键词:大学化学;循环式;PBL教学模式;研究和构建
引言
PBL即“Problem•BasedLearning”——基于问题的学习。大学化学循环式PBL教学模式则是指将大学化学学习中遇到的复杂的、实际的内容设置到相关的问题情境中,从而将问题背后的知识点挖掘出来,在不断的探究中提高学生分析问题、解决问题的能力,最终实现学生的全面、健康发展[1]。大学化学课程作为工科学生在大学阶段的一门必修学科,对于学生灵活思维、兴趣的培养都至关重要。该学科学习内容多、学生个体差异较大,传统高等教育模式对于学生的均衡发展产生了不同程度的限制,因此学生综合素质低下,不能满足新时代社会的发展需要。PBL教学模式兴起于国外,通过新颖的学习方法,极大激发学生参与课堂的意识,对于学生创新意识、思维技能以及自主学习能力的培养都十分关键。在这样的教学模式下,学生可以体验到团队合作的重要性,实现自身综合素质的提升。因此,对PBL教学模式在大学化学中的实际应用进行具体研究是高等教育阶段的一项重要工作。
1PBL教学模式在国内外的研究现状
PBL教学模式是目前西方发达国家的主流教学模式之一,这种模式在国外的研究主要分为以下几个阶段:
1.120世纪70年代的研究
这个时期的研究主要停留在理论层面,只有少数医学院开设的部分学科采用了这种模式。直到1969年,在不断的丰富和完善中,美国神经病学教授首次提出了“PBL教学模式”这一概念,并将这种模式的优势、具体应用案例向高等教育界做出具体的阐述,这一模式开始在医学教育中发展起来[2]。
1.220世纪80年代
很多学者相继在这一教学模式中添加其他学者的学习理论,比如实用主义、情境学习理论等,真正将PBL教学模式的课程设置、实施方法以及教学、考核方法研究出来并付诸实践。PBL教学模式开始朝着逐渐完善的方向发展。
1.320世纪90年代
PBL教学模式不仅仅应用于医疗教育界,在这个时期这一模式开始朝着其他领域发展,实现了基本的推广。
1.421世纪初期
受经济水平显著提高、科技水平日新月异的影响,PBL教学模式开始进行调整,学者们逐渐认识到这一模式当中存在的问题和不足,在经验的基础上,这一模式朝着创新化的方向发展,相信在以后的高等教育中会发挥出更大的作用。受教育资源以及师资力量的限制,目前,我国PBL教学模式仍然处于国外第二阶段后期的水平。PBL教学模式在医疗教育界已经基本上普及,目前研究者正致力于将这一模式应用于其他学科领域。但是总体来看,我国的PBL教学模式缺乏完整的学科模式的约束,没有系统的教学实践和综合的考评机制,因此教学成果有限。本文从高等教育学生学习习惯出发,希望在克服这种教学模式不足的基础上,对其进行探究和构建,希望最终达到完善的效果。
2PBL教学模式的研究内容
大学化学作为工科类学生的一门公共基础课,上课人数多,教学内容广,学生个体差异大。这样的现状决定不应该照搬国外现有的教学模式,否则会出现一些制约学生发展的因素。根据大学化学教学内容以及培养目标,本研究对循环式PBL教学模式的具体应用进行改进,希望通过完善的教学模式能够实现学生的全面、综合发展。
2.1PBL教学模式的构建
大学化学循环式PBL教学模式的基本结构为:提出问题——分析问题——自主探究——解决问题——成果共享——相互评价——反思成果等几个步骤。具体实施的时候,需要根据课程需要以及学生的实际情况对学生进行分组,一般可以采用3人一小组、9-12个人一大组的形式。同时,要将每个课堂分为几部分,六成的时间用来进行PBL模式与传统模式的结合教学、三成时间单独采用循环式PBL教学模式、剩余一成的时间进行成果展示。在教学过程中,教师负责将学生带入具体的情景当中,引导学生根据课程内容提出结构性的问题。学生则需要在小组内进行分工合作,共同分析问题、查阅资料、解决问题。这样的模式对于学生更好的理解问题背后的知识相当关键。同时,在这样循环式的学习过程中,学生可以及时总结自己在学习当中存在的不足,从而为他们提供一个组内交流学习的机会,便于学生在交流中获得更多的知识,进而进行知识体系的重新构建。教师在整个过程中扮演引导者的角色,使得学生能够获得自主思考的机会,实现自身综合素质的提升。根据学生课上所讨论的内容,教师可以及时发现学生的不足之处,然后在引导学生意识到自身错误的过程中,帮助学生提升解决问题以及团队协作的能力。另外,学生在这个模式的制约下会获得自主学习的机会,使得学生能够系统的、完整的、细致的去分析相关问题,实现全面进步与提升。
2.2多元化的考核评价体系
学生在学习过程中的表现是PBL教学模式所考察的一项重点内容。根据表现可以对学生的探索意识、实践能力、团队合作能力进行一个全面的评价,培养学生终身学习的意识,不断地为社会注入时代所需要的高素质人才。因此,在这些内容的制约下,PBL教学模式的考评体系应该朝着多元化的方向发展,定量评价与定性评价相结合、形成性评价与终结性评价相结合、平时表现与期末测评相结合,是考核体系的基本要求。其中量化评价需要进行自我与互相评价的结合,从而实现测评结果的客观性。为了尊重学生的个体性差异,实现对学生的公正评价,应该注意对学生阶段性的进步进行考察,真正提升学生的学习兴趣。这些内容在不断发展中就会形成一个“全方位、多层次”的评价体系,便于学生真正从PBL教学模式中受益。
2.3多维化的交互答疑体系
学生是PBL教学模式的主体,教师是主导,素质教育是这一教学模式的基本原则。因此在PBL教学模式中,学生与教师是朋友的关系,二者在相互交流中获得共同的进步。网络答疑平台、信息化分组指导平台等“多维化”的答疑体系应该被建立起来,作为师生交流的媒介,这对于学习效率的提升、交流时间的缩短至关重要。
2.4技能化的实验教学
大学化学是一门对于学生动手操作能力有着严格要求的学科,因此实验是这一学科当中必不可少的组成部分。实验的基本操作水平、实验操作能力以及学生个性化的培养都是实验操作对于学生和教师的要求。教师要为学生设置阶梯难度的实验内容,使得学生自身能够感受到自己的进步,为后续学习树立足够的信心。开放式实验是PBL教学模式所具备的一个特色,这一实验将学生学习动力、学习兴趣以及创新性和科研能力的培养作为关键内容,以新时代人才培养目标为约束,希望在规范学生操作技能的基础上让学生明确科学研究的精华,明确现代实验所具备的特点和优势。
2.5网络化的教学理论
随着科技水平的显著提升,学生的学习工具也在朝着智能化的方向发展。网上教学平台就是积极利用计算机等新兴科技进行学习的媒介,这一媒介的存在可以有效提升学生对于课程内容中重点、难点的认识,从而约束他们进行积极的探究,提升自己分析问题、解决问题的能力。为了真正实现学习成果的共享,多维立体的交流平台应该被建立起来,在老师的帮助下组建有效的QQ群、微信群,使得学生与学生之间、学生与教师之间都能够实现随时随地的沟通。
3大学化学循环式PBL教学模式应用的典型案例
3.1案例1:SO2的性质
所创设的情境:以SO2的性质为出发点,总结SO2、Cl2、CO2、CH2=CH2几种气体的实验室制法以及各自的性质。情境引导:教师可以通过几个问题对学生进行引导:(1)二氧化硫与氯气的尾气处理装置有什么不同?是什么原因造成了这种不同?(2)二氧化硫和氯气分别注入到品红溶液以及紫色石蕊试液中,溶液颜色变化有什么区别?(3)等物质的量的氯气与二氧化硫混合之后通入品红溶液中有什么样的现象产生?为什么?(4)二氧化硫和二氧化碳这两种气体的分辨方法是什么?依据了什么样的原理?(5)如何验证碳与浓硫酸反应所产生的两种不同气体?(6)乙烯的实验室制法会有干扰气体产生,如何对这两种气体进行区分和辨别?SO2、Cl2、CO2、CH2=CH2本来就是大学化学学习当中容易混淆的几种气体,在PBL教学模式的帮助下为学生进行情境的创设以及问题的分析,从而将学生引入到一个循序渐近的学习过程中,不仅可以实现学生对气体的区分,而且在利用相关方法解决问题的过程中,学生对于不同的实验方法以及一些化学概念进行了巩固,提升了学生的思维意识。
3.2案例2:探究铜锌-稀硫酸原电池的工作原理
所创设的情境:将用导线连接在一起的铜片和锌片放入稀硫酸溶液中,观察两个不同金属上所产生的不同现象。情境引导:(1)铜片上所产生的气体是什么?(2)电子是通过什么样的方式实现由锌向铜的传导的?(3)电子是沿导线进行传递的,这一结论应该怎样得以验证?实验现象引起了学生的好奇,便会促使他们深入到实验过程中,不断探究更深层次的内容,这与PBL教学模式的真谛相通,在这样的模式的帮助下,学生可以根据教学内容,逐渐提高自己的认知意识,极大的激发了学生的学习兴趣,让学生的思维一直处于活跃的状态,引导他们进行更深层次的探究。
3.3案例3:硫以及硫化物之间的相互转化
所创设的情境:(1)市政人员常常采用向臭水沟里加生石灰或是过氧化氢的方式除去水沟中的臭味。发出臭味的气体实际上是硫化氢;(2)香皂中一般都含有硫磺;(3)长期暴露在空气中的亚硫酸钠会发生变质反应;(4)硫磺可以有效去除实验室中的汞。情境引导:(1)硫化氢与生石灰以及过氧化氢是怎么样反应的?这体现了硫化氢怎样的化学性质?(2)香皂中的硫磺所起到的作用是什么?(3)亚硫酸钠与什么反应发生了变质?反应方程式是怎样写的?(4)硫与汞以及硫与铁反应的不同条件说明了什么?这些问题与学生的生活实际相联系,学生对于生活中以及实验室中常见的化学现象有了一个探究的机会,对于他们去解决这些问题奠定了坚实的基础,不仅提升了学生对于知识的理解能力,而且便于学生发现知识的价值,激发他们潜在的探究意识。
4PBL教学模式应用于大学化学教学中存在的问题
尽管PBL教学模式在不断的探究与发展中取得了显著的成绩,但是应该明确的是,这一模式一开始本就是针对医疗教育所兴起的,因此将其推广到大学化学教学中,难免会出现一些问题,常见的问题主要有以下几个方面:首先,教育资源较少。不管是从国外,还是从国内的角度讲,将这一模式应用于大学化学中的教学实践都少之又少,目前仍处于起步阶段,一直在摸着石头过河,短期内很难取得大的长进。其次,学生没有十足的自觉性配合大学教师来实现这一模式的真正发展。学生往往会将这一教学手段当成学习任务,体会不到其中的优势和作用。另外,由于高等教育模式的制约,使得这一模式在推广的过程中,没有足够的师资力量作为保障,无法针对学生的具体情况进行针对性的教育,不利于学生个性化的发展。最后,高等教育的评价体系还不完善,教师的功利性较强,如果PBL教学模式应用于大学化学课堂上,短期内没有明显的效果,这一模式将会停留在表面上,不能真正受益于学生。
5结语
总之,PBL教学模式在我国的大学化学课堂上的应用仍处于起步阶段,高等教育工作者应该合理对PBL教学时间进行分配,同时结合学生的实际情况进行合理的分工,使得这一模式在大学化学中真正发挥出其应有的价值。
参考文献
[1]付连国,孙丽丽,姚荣英,等.PBL教学对学生自主学习能力的影响[J].中国继续医学教育,2015(11).
关键词:新课标高中化学;食品类专业;普通化学;现行高考模式
中图分类号 G642.0 文献标识码 A 文章编号 1007-7731(2016)24-0132-04
The Teaching Research on the Connection between General Chemistry for Food Professional College Students and Chemistry in High School
Kong Lingyan et al.
(College of Food Science and Engineering,Nanjing University of Finance and Economic,Nanjing 210023,China)
Abstract:As a required basis course for food specialty of colleges,General Chemistry was the first chemical course for the university students. So it has played an important role. In this paper,the connection of chemistry teaching between food professional university and senior high school was introduced from the high school chemistry structure and the main points of the various modules under the new curriculum standard. And the influence of the current college entrance examination model to the general chemistry study was analyzed. And suggestions will provide reference for the reasonable arrangement of teaching progress and teaching methods for college teachers.
Key words:New curriculum standard high school chemistry;Food specialty;General chemistry;Current college entrance examination model
普通化学作为高等院校食品类专业的必修基础课,是学生进入大学阶段首先学习到的化学课程,因此处于高中化学与大学化学的衔接点上,具有重要的地位。普通化学作为整个化学学科的导论性课程,所讲授内容一方面可以为其他课程如分析化学、有机化学、物理化学、生物化学、食品化学等课程提供必备的理论基础,同时为学生的学习起着承前启后的作用。多年普通化学教学实践表明许多大一新生在刚进入大学时因学习习惯还停留在高中阶段的“灌输式”被动学习模式,不能很快的适应大学的学习节奏,自主学习能力、独立分析解决问题能力等方面较为欠缺。另外,2003年开始进行的普通高中课程改革,使高中化学课程结构和高中实际教学情况都发生了很大变化。现在高等院系食品类专业招收进来的大一新生,其化学知识贮备情况,高中阶段化学知识的覆盖范围,可否为大学化学学习提供必要基础,以及高中化学的知识体系是否能够成为大学化学课程体系的支撑,这些问题的解决对大学普通化学教学中帮助学生顺利实现由中学化学到大学化学的过渡,激发学生学学化学的兴趣,提高普通化学的教学质量起着重要作用。而在大学普通化学课程的教学中,教师对目前高中新课标知识体系与普通化学知识框架的衔接以及不断改革的高考模式下,学生的高中化学基础并不是很了解,在此,笔者将针对两者之间的衔接方式,及现行高考模式对大一新生化学知识起点水平的影响展开讨论,希望能够引起相关教育工作者的关注与重视。
1 新课标下高中化学知识体系
目前,我国的基础教育仍处在新一轮的改革中。高中化学新课程改革开始于2003年,随着改革的逐步推进,到2010年,这一改革已在全国范围内普遍推广。这一改革对大学的化学教学产生了一系列的影响。因此,作为高等院校化学教师,了解高中新教材的知识体系,了解大一新生所具有的化学基础对于提高普通化学教学质量具有重要意义。
1.1 高中化学课程设置及学习要求 2003年4月,教育部制订颁布了《普通高中化学课程标准(实验)》(简称新课标),目前新课程已实行了13a,称之为现行高中课程。依据新课标要求,高中化学课程由若干课程模块构成,分为必修、选修两类。其中,必修包括2个模块,以必修《化学》1和必修《化学》2两本教材呈现;选修包括6个模块,以6本选修教材呈现,分别是《化学与生活》《化学与技术》《物质结构与性质》《化学反应原理》《有机化学基础》和选修《实验化学》。必修课程为全体高中学生必须学习的内容,选修课程是必修课程的拓展和延伸,并且体现新课标的选择性,可以为不同学生的个性化发展提供保障。
高中生要达到高中毕业的要求,需学习2个必修模块内容加一个选修模块内容。选修课程基本上是由各省市教育主管部门统一为高中生进行了模块选择。必修模块内容一般安排在高一年级,所有高中生共同学习。到了高二文理分科,文科的学生一般选修《化学与社会》模块内容,理科的学生一般选修《化学反应原理》模块内容,并完成学业水平考试并达到合格以上,可以达到高中毕业的基本要求。各省市规定基本一致。
高考化学科目的考试内容包括必考内容和选考内容。必考内容涉及必修模块中的“化学1”“化学2”及选修模块中的“化学反应原理”的内容。选考内容涵盖了选修模块“化学与生活”“化学与技术”“物质结构与性质”“有机化学基础”的内容,在试卷中匹配了各选修模块的试题内容,分值相当,考生从中任选一个模块内容考试。因此如果考生参加化学科目的考试还要继续选修《物质结构与性质》《有机化学基础》《化学实验》等模块中的1~2个,以达到高考的要求,即总共需要学习4~5个模块的内容。
1.2 高中化学课程各模块主要内容 高中化学教材选取的是宋心琦主编,人民教育出版社出版的普通高中化学系列教材[1]。
必修1:引入物质的量的概念,并介绍了相关定性和定量计算的知识,如物质的量浓度的计算;实验室安全知识和基本的分离、提纯操作方法以及溶液配制;物质分类的概念;离子反应、酸碱电离理物质,给出了传统酸碱盐的概念和水溶液中酸碱反应的实质;化合价概念,从电子转移角度介绍氧化还原反应。
必修2:主要包括“物质结构基础”“化学反应与能量”“有机化合物”和“化学与可持续发展”4个一级内容。通过这一模块,学生学习了物质结构的初步知识,认识了元素周期表和元素周期律,学习了核外电子分层排布初步、化学键的概念;从化学反应基本原理出发,了解化学反应伴随能量变化的本质,知道化学键、化学能与电能的相互转化,定性了解化学反应速率及其影响因素和化学平衡概念;还学习了有机化学的入门知识。
以上内容充分体现高中化学内容的基础性,与大学阶段的普通化学中化学知识的基本框架性基本相符,基本能够反映大学阶段化学知识的风貌和基本轮廓。
化学与生活:注重化学与人类的关系,主要以日常生活为线索组织素材,贴近学生现实,极具亲切感和科普性,体现化学与社会发展的关系以及化学的作用和应用。文科学生主要选修此模块以达到毕业要求。
化学反应原理:包括“化学反应与能量”“化学反应速率与平衡”“溶液中的离子平衡”3个一级内容。内容上涵盖了化学反应的基本原理,如焓变、熵变的概念及相关计算,化学平衡的概念及计算,化学反应速率的计算;还包括了溶液中的弱电解质的解离平衡以及原来大学化学的知识沉淀-溶解平衡。这些内容是必修2的延伸和扩展,与大学普通化学内容中的化学热力学、化学反应基本原理、水溶液化学关系密切。目前各省市高中为理科学生指定选修此模块,以达到高中毕业要求。
物质结构与性质:主要内容包括原子结构与性质、化学键与物质性质、分子间作用力与物质的性质。较为详细、深入地介绍了原子结构初步知识和化学键以及分子间力等基本理论。还涉及了金属晶体堆积类型的内容。有机化学基础模块在大学普通化学内容中未涉及,因此不作介绍。高考中考化学科目的学生一般会从这两个模块中选择1个或2个模块继续学习。
化学与技术和实验化学选修模块,在目前大部分省市的高中很少会有学生选修,因此此处略去。必修模块为学生打下了化学学科的共同基础,是面向全体高中生的,具有基础性和启蒙性的价值选修模块内容是必修模块内容的延伸和扩展,在内容的深度和广度上均有所加深[2]。
1.3 普通化学知识体系与高中化学知识的衔接 普通化学教材参考《普通化学》(第6版)(浙江大学普通化学教研组编著,高等教育出版社出版)[3]。主要内容包括化学热力学初步、化学反应基本原理、物质结构基础、水溶液化学、电化学基础、元素化学等。新课标下高中课程设置基本上为大学化学做好了铺垫,有些知识点是重复的,但是有些知识点之间仍然存在一些衔接问题。需要普通化学教学工作者根据具体的情况区别对待。
有待进一步深入学习的知识点:酸碱理论部分,高中化学只讲了酸碱电离理论,给出了传统酸碱盐的概念;大学普通化学则是在酸碱电离理论基础上着重介绍酸碱质子理论,重新定义酸、碱、两性物质,扩大了酸、碱的范围和酸碱反应的范围。大学普通化学在氧化还原反应部分,引入更科学的氧化数概念取代高中化学中的化合价概念。化学反应原理中反应速率部分,高中化学采用平均速率来表示,而普通化学是以瞬时速率来表示,并考虑了反应进度。化学反应焓变的计算,高中化学采用Hess定律通过方程式的叠加间接计算,普标化学相关计算中引入标准摩尔生成焓的概念,并运用Hess定律直接计算反应的标准摩尔焓变。关于电子云的概念,高中化学只给出s、p轨道电子云轮廓图(界面图),未给出d轨道的图;而普通化学通过引入波函数概念,根据波函数对电子云定量分析,得到原子轨道角度分布图、电子云的角度分布图、电子云的空间分布图等3种图。大学教师在讲授这些内容时,应该以高中化学中的知识点为切入点,通过设置引导性、讨论性问题的方式组织课堂教学,帮助学生顺利实现由高中化学到大学化学的过渡,有利于激发学生的兴趣。
普通化学独有的内容(高中化学不涉及的内容):在大学普通化学内容中,有一部分是高中化学不曾涉及的,如系统和环境;相;化学反应的自发性;吉布斯函数变与化学反应进行的方向;反应级数、反应速率理论和活化能;稀溶液的依数性;缓冲溶液;溶度积的概念和定量计算;配位平衡;配位化合物的定义和命名;电极电势及影响电极电势的因素;原电池电动势与吉布斯函数变的关系;分解电压;电解的产物;三种分子间作用力的产生和特征;离子极化理论和键型的过渡。学生对这部分知识是陌生的,没有任何知识基础。大学化学教师在教学中要高度重视,作为难点讲解,加深学生对知识点的认识。
2 高考模式对大学普通化学学习的影响
2.1 现行高考模式 自从2003年开始课程改革后,全国高考模式也随之变化。最突出的特点是各省市可以自主命题,自己确定高考模式。改革到现在,各省市的高考模式一般为“3+X”或“3+文综/理综”模式。两种模式中,“3”都指的是语文、数学、英语科目,为必考科目。在“3+X”模式中,X是指文科学生在政治、历史、地理中任选1门或2门考试科目,理科学生在物理、化学、生物中任选1门或2门考试科目。例如目前上海市施行的是“3+1”模式,江苏省施行的是“3+2模式”。“3+文综/理综”模式中,文综考试科目是将政治、历史、地理3门科目,综合在一张卷子上,分成三个模块出现;相应的理综指的是理科的物理、化学、生物3门科目综合在一张卷子上,分3个模块出现。自2013年开始,理综总分为300分(物理110分,化学100分,生物90分),例如北京市,安徽省,山东省,河南省等地区采用的是“3+文综/理综”模式。
施行“3+X”高考模式地区的理科考生来讲,除了必考科目,任选科目中可以不选择化学科目。在学完高中阶段要求的化学内容后就不再接触化学。这就导致目前高等院校化学专业或非化学专业大一新生化学基础、化学知识储备有很大的差异。
2.2 现行高考模式对大学普通化学课程学习的影响 “3+X”模式的文科考生及“3+文综”模式的考生,在高一和高二阶段完成了“化学1”“化学2”“化学与社会”3个模块内容的学习,“3+X”模式中不考化学科目的理科考生,完成了“化学1”“化学2”“化学反应原理”3个模块内容的学习,均达到高中毕业要求,可以不再继续学习化学课程。因此具备了3个模块的化学知识储备,能够为普通化学课程的学习提供了一定的基础。但因为只在高中低年级学习,升入大学后再学习化学相关课程,可能将面临“从零开始”的困境[4]。
因高考化学科目的考试内容中包括必考和选考内容,所以“3+X”模式中参加化学科目考试的理科考生及“3+理综”模式的考生,除了完成高中毕业要求的“化学1”“化学2”“化学反应原理”3个模块内容,一般还需要在高二及高三阶段继续学习化学课程中的选修模块内容。有的选择学习了“物质结构与性质”模块,有的选择了“有机化学基础”模块,有的两个模块均选择。这部分学生经历了高一到高三持续的化学课程学习、训练,学习内容上更加深入,因此具有较好的化学基础,将对大学阶段的化学课程学习提供较大的帮助。但因为所选修模块的差异,学生的基础不尽相同,仅选修“有机化学基础”模块的学生,对后续学习有机化学课程有一定帮助,但物质结构知识方面欠缺;仅选修“物质结构与性质”模块的学生,学习普通化学课程得心应手,但对学习有机化学课程帮助不大。
2.3 南京财经大学食品类专业学生的化学基础情况调查 为了解现行高考模式下高等院校入学阶段学生的化学知识起点情况,选择南京财经大学校食品科学与工程学院食品科学与工程、食品安全与质量控制2个专业的13、14、15级学生为调查研究对象,采用调查访谈的方法,主要从生源地、高考模式两个角度对学生进行了访谈。所得数据结果如下表所示。
分析表中数据可知,近3a来,我校食品科学与工程学院每年所录取的新生中,“3+理综”模式及“3+X”模式参加化学科目考试的学生人数较多,在每一级所访谈的学生中所占比例分别为,13级71.25%,14级72.61%,15级为71.60%。并且近3a来的比例变化不大,说明我院生源比较稳定。同时也说明7成多的学生高中起点的化学知识基础较好。“3+X”模式中未选考化学科目及“3+文综”模式的学生也占了一定的比例,其中13级为28.75%,14级为27.38%,15级为28.39%。说明每一级都有近30%的学生仅高中低年级阶段学习了化学课程,所学内容较浅显、不系统,同时因为间隔时间较长,因此高中化学基础知识可能已经遗忘殆尽。
3 总结与展望
综上所述,现行高中化学课程内容的设置,对于参加化学科目高考的学生而言,高中阶段所学习的化学知识基本与大学普通化学知识框架基本符合。而对于不参加化学科目高考的学生而言,其在高中阶段只需学习必修2个模块和选修1个模块的学习即可达到高中毕业的要求,因此所学化学知识只是具有启蒙性加基础性的意义。另外从现行高中化学各模块知识点与大学普通化学衔接的角度,有些知识点是重复的,有些知识点介绍方式及深度与大学普通化学有所不同,所涉及的范围也远不及普通化学广泛,知识的系统性,也有待学生在大学化学学习中进一步完善、提高。大学教师在教学中应根据普通化学知识点与高中化学知识点的衔接情况,合理安排教学内容,教学进度。对于重复的知识点可以不讲或少讲,将宝贵的时间放在需要加深和未曾学习过的知识点上。另外,现行的高考模式决定了食品类专业大一新生的化学知识起点参差不齐,有的学生选考了化学科目,有的考生没有选考化学科目,有的是文科生源。因此我们应关注学生的知识差异和个性差异,依据“因材施教” 的教育原则,在细致、透彻讲授知识的同时注重学习方法的引导,促进每一个学生都能发展进步。
参考文献
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关键词:燃料;燃烧;教学内容;设计
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2015)40-0113-02
在当今全球节能减排要求日益严格的背景下,国内外燃料、燃烧理论及燃烧应用技术发展很快,“燃料与燃烧”作为我校本科热能与动力工程专业方向的骨干基础课,其教学效果对学生后续专业课学习和未来工作均有重要影响。
“燃料与燃烧”课程教学内容涉及众多专业,知识结构比较繁杂。基于我校培养适应社会发展的高素质、创新型人才的目标,在制定新版教学大纲时,广泛征集了用人单位、兄弟院校、教师和校友的意见,重新优化设计了“燃料与燃烧”课程的教学内容,考虑到燃烧理论是所有热机的基础,增加了燃烧基本理论方面的内容,尤其是与内燃机、燃气轮机和锅炉相关的理论。
一、“燃料与燃烧”课程教学内容
1.燃料。本模块主要包含:固体燃料、液体燃料、气体燃料的来源、种类、组成;燃料性质、物性参数的定义和表示方法等教学内容。
2.燃烧过程的物质平衡与热平衡。本模块主要包含:燃料的热值、过量空气系数、当量比;完全燃烧所需的空气量及燃烧产物组分的计算、不完全燃烧产生的烟气量、不完全燃烧方程式;完全燃烧与不完全燃烧时燃烧温度、实际燃烧温度、提高理论燃烧温度的途径等教学内容。
3.化学反应动力学。本模块主要包含:化学反应速度、基元反应、质量作用定律、反应分子数与反应级数、反应级数的确定方法;化学反应速率及其影响因素、各种级的单步化学反应、串联反应、竞争性反应、逆反应、链锁反应、链分枝爆炸、爆炸极限等教学内容。
4.燃烧系统守恒方程。本模块主要包括:分子传输方程;基本守恒方程;流动边界与热边界层等教学内容。
5.着火和燃烧界限。本模块主要包含:燃烧现象的分类;着火爆炸与熄火现象为化学动力学控制的燃烧问题;自燃与引燃、引燃成功条件,各种参数对着火的影响;热球点火与火花点火问题;燃烧界限的影响因素;等等教学内容。
6.预混气的燃烧。本模块主要包括:爆震波和缓燃波、雨果尼奥曲线及性质、雨果尼奥曲线上熵的变化、爆震波后已燃气的速度与当地声速的比较、爆震波的结构等教学内容。
7.层流预混火焰。本模块教学内容包括:热理论、化学和物理参数对火焰传播速度的影响、火焰传播速度的测量方法、火焰在层流气流中驻定的原理、火焰淬熄等教学内容。
8.层流扩散燃烧。本模块教学内容包括:层流扩散火焰的伯克和舒曼理论、燃料射流的唯象分析和层流扩散火焰射流等教学内容。
9.气体湍流燃烧。本模块教学内容包括:湍流火焰的唯象方法、湍流模型、非预混反应物的化学反应湍流和预混反应物的化学反应湍流等教学内容。
10.液体燃料的扩散燃烧。本模块主要包含:斯蒂芬流、单油滴的蒸发及质量燃烧速度、液滴寿命的计算;气流中的燃料液滴;在静止介质中液滴的超临界燃烧、内部回流对液滴蒸发速率的影响;火焰的位置、燃料蒸汽、氧气、产物及温度的分布、喷雾燃烧的概念;喷雾贯穿距离、喷雾角和颗粒平均直径;等等教学内容。
11.固体燃料的燃烧。本模块主要包括:固体燃料的燃烧过程、固体碳粒的燃烧、碳粒燃烧的化学反应、扩散与动力控制的碳粒表面燃烧等教学内容。
12.燃烧污染与防治。本模块主要包括:NOx的生成与防治、SOx的生成与防治、烟尘的生成与防治等教学内容。
13.船舶动力装置的燃烧。本模块主要包括:船舶柴油机的燃烧技术、燃气轮机的燃烧技术和船舶锅炉的燃烧技术。
二、“燃料与燃烧”教学设计
“燃料与燃烧”课程教学目的是使学生掌握燃料特性和燃烧基本理论,具备利用理论知识分析和研究燃烧现象和燃烧装置的能力。教学过程中应注意以下几点。
1.夯实基础知识。“燃料与燃烧”是研究燃烧规律的一门课程,它以高等数学、大学物理、大学化学和其他基础课的知识基础为支撑,课程中有很多非常基础的知识点,后续燃烧理论、燃烧模型都是在其基础上发展起来的。在课堂教学中应特别注意这些知识点,要讲全讲透,才有可能有良好的教学效果。
2.注重知识综合运用。“燃料与燃烧”课程是热能与动力工程专业的基础课程,教学内容直接应用到后续各专业方向的骨干课程中,如“内燃机原理”、“燃机原理”、“锅炉原理”和“内燃机排放与污染控制”等一系列课程。在课程教学中,应突出“燃料与燃烧”课程的特色内容,同时兼顾相关课程和相应的交叉课程,提高学生综合运用知识的能力。
3.增强教学体系结构的系统性。注重与前续基础课程、后续专业课程间的衔接,但又要避免课程内容的交叉重复。根据教学目的和检测要求,不断优化热能与动力工程专业方向的课程体系教学内容结构,增强课程体系的系统性和完整性。
三、“燃料与燃烧”课程教学的重点、难点及相应解决措施
关键词:化学工程实验技术课程;改革;创新能力;策略
在量子力学的建立发展下,现代化学理论得到了快速发展,但实验在化学研究和化学教学中仍占据非常重要的地位,高等化学教学中的实验教学作用也日益突出。化学教学中的实验教学在培养学生化学学习认知、研究能力和应用化学能力等方面发挥了重要的作用。在新课改的深入发展下,高等化学教学在讲授了化学基本原理和化学实验技能基础上,开始着重培养学生独立化学实验设计的能力,注重对学生展开实验技术和化学知识综合应用能力的训练[1-5]。高等化学实验课程体系改革成为高等化学教育发展的重要内容,得到了越来越多人的关注。完整化的高等化学实验教学改革内容包括化学实验课程体系和课程内容的优化、化学实验基地的建设、化学实验具体实践操作方法、化学实验组织管理等,其中最为重要的是化学实验课程体系。
1高等学校化学工程实验技术课程发展现状
在高校的扩招发展下,化学工程实验技术课程实验基地建设质量参差不齐,同时在学生毕业就业竞争的日益激烈下,在化学实验教学中很多学生过度重视理论,轻视了实验教学。现阶段高等学校化学实验教学存在的问题具体体现在以下几个方面:(1)在化学工程技术实验课程内容上存在“三多三少”的现象,从总体上看,依赖课堂理论教学的验证性实验课程较多,设计性的实验课程少;独立性的单元操作课程多,综合性的实验课程少;经典类型的实验课程多,能反映最新科学研究成果的内容少。(2)化学工程技术实验课程是根据化学理论课程体系设置的,在实验课程的安排上过于强调对化学课堂教学的补充,忽视了化学实验课程开设的本身特点,无法发挥出化学实验课程的本身作用。(3)化学工程技术实验课程教学模式单一,注重按照教师事先安排好的内容开展教学,无法发挥出学生学习的主观能动性。
2化学工程技术实验课程内容的设置
2.1精选基础性、理论性强的化学实验
化学工程技术实验课程内容改革的指导思想是要加强学生动手操作能力的训练,注重提升学生综合素质的培养,通过化学实验教学进一步巩固学生在课堂上掌握的化学理论知识。为此,教师可以在有限的教学学时中,精选化学基础理论实验教学内容,如可以为城市土木工程建设专业的学生开设胶体溶液性质类实验课程,在实际教学中要注重引导学生进行实验教学方案的设计,具体包括实验流程设计、胶体溶液的配制、实验仪器的安装和实验操作等[6]。
2.2注重精简重组验证性化学实验
化学工程技术实验课程要减少验证性实验在总体实验中的比重,验证性实验中繁多的验证内容不利于激发学生的学习兴趣,也不利于培养学生化学学习的综合素质,浪费了有效的课堂教学时间。在原有的化学实验教学中,“氧化还原反应与电化学”及“电解质溶液”是常见的验证性实验,实验验证过程简单,方便学生的观察,但在实验操作过于简单的情况下不利于调动学生学习积极性。为了解决这个问题,教师可以将这两个实验进行精简处理,在两个实验的重组中以“氧化还原反应与电化学”实验为主体内容,将“电解质溶液”的实验内容融入到原来电池的组成和电动势的测定中,让学生在原有电池的电解质溶液中加入适当的物质,如氨水、硫化钠等,之后应用精密的微安表对电池电动的情况进行观察,从而了解物质浓度变化对电极电势产生的影响[7-9]。这种精简重组之后实验的开展能够提升学生学习的积极主动性,实现学生自主化学习。
2.3增设应用型和综合应用型化学实验
在化学工程技术实验课程改革思想的指导下,教师要根据学生专业学习的特点增设应用型和综合应用型化学实验。例如,可以增设水硬度测定、金属材料腐蚀和防护测定实验、金属材料老化等综合型化学实验。在水硬度测定实验中,教师应用离子交换法和蒸馏法演示净化水的过程,通过实验向学生展示应用导电率来衡量和评价水纯度的重要意义。学生对实验兴趣很高,为了获得更精确的实验数据,一次次反复验证自己的实验,改进自己实验操作方式,对促进学生的化学学习具有重要意义。
3化学工程技术实验课程教学过程
3.1教学方式的选择
教师可以采用交互式的教学模式向学生具体介绍化学实验技术原理和重难点问题,通过交互式实验教学研究设计让学生能够有效解决化学实验学习中遇到的难点问题。化学教师要根据化学工程技术实验课程教学指导思想制定科学合理的教学方案。定期安排教师互相听课,从而促进教师之间的教学交流,提升彼此教学水平[10]。应用多媒体技术开展化学工程技术实验课程教学,通过多媒体的引入弥补传统化学实验教学视野狭窄的问题,缓解实验教学经费和学生人数之间的矛盾问题。
3.2培养学生良好的化学实验习惯
(1)教师要引导学生形成严谨、科学的实验研究作风。这种作风在化学实验操作中的表现是,学生能够仔细观察化学实验操作出现的各种现象,在发现实验现象和预期实验构想存在出入时,学生要能够从各方面查找误差的原因,和其他学生进行讨论,从而及时解决实验操作中出现的问题。(2)原始性实验记录对于学生实验思路的形成、实验规律的把握等具有重要意义。为此,在实验开始阶段,需要学生仔细、规范的记录化学实验现象和实验操作获得的结果。(3)学生要养成良好的卫生习惯,在化学工程技术实验课程过程中教师要监督学生注意做好实验器具回收工作,不能随意丢放实验器材以及实验产生的各种杂物。
3.3完善教学评价体系
在化学工程技术实验课程教和学习的过程中建立相应的激励评价机制,对提升学生的化学实验能力,促进化学实验教学发展具有重要的意义。为此,高等院校可以从化学工程技术实验课程教学内容、教学方式、教学管理和教学评价等方面建立相应的实验教学管理和评价考核机制[11]。在学生化学学习方面,学校要建立学生成绩和学分结合的学习评价方法,具体包括学生能否按时到达实验室、能否在实验之间做好了充足的准备以及学生是否如实记录了实验操作过程和做好实验总结。
4化学工程技术实验课程师资队伍建设
化学工程技术实验课程教师队伍的素质和能力对整个化学实验体系运行发展具有重要的作用。为此,高校需要加快打造一支结构合理、人员素质高、掌握多种化学实验教学技巧的教师队伍[12]。为了充分发挥高素质化学实验教师队伍在化学工程技术实验课程教学中的优势,学校可以制定一系列能够提升化学实验教学质量、促进实验化学有效运行的政策,充分发挥出教师在化学工程技术实验课程教学中的优势力量,培养学生化学学习综合能力。
5完善化学工程技术实验课程保障体系建设
高校需要从制度上进一步保障化学工程技术实验课程教学的开展,通过化学工程技术实验课程制度的建设,加强化学实验指导教师对化学课程教学各个环节的重视,具体包括化学实验教学方案、化学教学实验过程和化学实验结果的验收管理等,充分发挥出化学实验教学的重要地位和作用。
6结语
化学工程技术实验课程的开展不仅仅是为了加强学生对所学化学理论的理解、提升学生化学基技能训练和应用能力,更重要的是培养学生在生活实际中应用化学知识的能力。结合不同专业学生所学专业特点,进一步拓展学生化学知识面,提升学生化学学习兴趣,实现学生对所学化学知识的灵活运用。学生化学工程技术能力和他们综合能力的提升密切相关,科学合理的化学实验内容和规范化的化学实验技能训练,对培养学生的自我创新艺术,提升学生的科学研究能力,增强学生在社会主义经济市场中的竞争力具有重要作用。为此,需要有关教育人员根据不同专业学生化学学习的需要进一步完善化学实验教学体系。
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关键词 教育游戏 娱教技术 化学游戏 520化学动漫扑克
教育游戏是严肃游戏的一种,是专门针对特定教育目的而开发的游戏,具有教育性和娱乐性并重的特点。在国外,一般把“教育游戏”分为“Edutainment”和“Educational Games”。“Edutainment”是指教育中的娱乐形式,即通过在教学中使用各种娱乐形式,实现一定的教育目的,国内称为“娱教技术”;而“Educational Games”则是指把教育内容以电脑游戏的形式在计算机平台上呈现的一类教育游戏。
检索国外Journal of Chemical Education(JCE)、science Education(SE)、Journal of Research in Science Teaching(JRST)等核心期刊的相关文献,笔者发现从19世纪初开始国外已有一些教育游戏应用于课堂教学活动中,特别是欧美发达国家研究人员针对中学化学学科特点,开发了Quia web、Old Prof、Corel ChemLab等各种不同类型的教育游戏。但涉及内容较为单一,娱乐性较强,而学科知识性显得不足,也并没有得到广泛推广。
中国港澳台地区有诸如香港中文大学与华南师范大学合办的“学习村庄”,台北教育局负责的“台北教育入口网”,台中教育大学开发的“科学游戏实验室”,但只涉及到小学科学常识。中国大陆地区对教育游戏的研发起步较晚,而专门针对中学化学领域教育游戏的研发仅十几年。虽然近几年国内许多学者和教育专家在不断探索中取得了一些成果,但目前为止该领域蕴藏的巨大潜能有待进一步开发。
为此,有必要对中国大陆地区中学化学教育游戏设计情况进行系统地分析。本文将分别阐述中国大陆地区“娱教类化学教育游戏”和“信息技术类化学教育游戏”的概况,特别介绍华南师范大学化学教学与资源研究所开发的产品,最后介绍该领域教育游戏开发的新进展,以便全面了解中国大陆地区中学化学教育游戏的设计研究情况,为今后设计更高水平的中学化学教育游戏提供参考与借鉴。
1 中国大陆地区娱教类中学化学教育游戏的设计概况
笔者以“化学游戏”为关键词在中国期刊网全文数据库(CNKI)和谷歌(google)、百度(baidu)等搜索引擎中进行检索并归类,把目前中国大陆地区娱教类中学化学教育游戏大致分为“化学实验类游戏”和“化学卡片类游戏”2类,统计信息见表1。
1.1 化学实验类游戏
“化学实验类游戏”就是利用化学中的某一个或几个知识点用魔术表演等方式呈现的游戏形式。例如,有的化学教师在化学课上利用化学知识变魔术,学生看到的“冰棒点烟”、“不沉的肥皂泡”等就属于这类化学游戏。此类游戏利用魔术实验引发学生的好奇心,能够激发学生主动探究化学知识的热情。
1.2 化学卡片类游戏
另一种游戏是“化学卡片类游戏”,这种游戏用卡片作为载体,通过一定的游戏规则考查化学用语知识。吴茂江的“实验仪器和药品”游戏目的是帮助学生认识化学实验仪器的名称、规格、性能、使用范围及使用方法,了解常见化学药品的名称、化学式、物理性质、化学性质、主要用途及制备方法。此类游戏玩法单一,重在考查识记性的化学知识,趣味性不强。
化学扑克牌游戏是卡片类游戏中非常热门且较为成熟的一类游戏。笔者在中国专利数据库以“化学扑克牌”为关键词进行搜索,共计有7种化学扑克牌申请了国家专利。在“淘宝网”、“当当网”、“亚马逊(中国)”等国内知名网络购物网站以“化学扑克牌”为关键词进行搜索,发现仅有钱扬义课题组的“中学化学扑克牌”和“化学智力扑克牌”2种产品在淘宝网提供销售。目前,中国大陆地区从知名度、可玩性、销售额等关键指标看,影响最广泛的化学扑克牌产品是由华南师范大学化学教学与资源研究所的钱扬义教授课题组所开发的“520中学化学扑克牌”。
初、高中化学涉及到的化学方程式、元素名称及符号等化学用语一直都是教学重难点,呈现出教学时间短、数量多、难记忆的特点,“520中学化学扑克牌”开发的目的就是帮助学生解决识记难点,寓教于乐,轻松学好化学。每套产品包含初三化学、高中金属及其化合物和高中非金属及其化合物共3副扑克牌:第一盒牌(初三化学全册)总计56张牌,涉及初中化学常见的59个方程式,第二盒牌(高中金属及其化合物)包含56张牌,第三盒牌(高中非金属及其化合物)有68张牌,全面覆盖高中化学教材中86个化学反应方程式。总共180张牌展现了近70种中高考常见物质的颜色、状态、性质和用途,不同知识水平的玩家可选择其中的一副或多副牌来玩。它以凑齐完整化学方程式为基本原则,通过串出、单出、多补、对出等多种出牌方式进行游戏,学生还可根据化学反应规则灵活地制定更多的游戏规则。这款扑克牌既能巩固元素化合物的知识,又能激发学生学习化学的兴趣,已在华南地区和湖北、贵州等中国大陆地区的11个省、自治区、直辖市得到推广。
纵览以上中国大陆地区娱教类化学教育游戏,笔者认为设计者抓住了“化学是一门以实验为基础的自然学科”以及“不懂化学用语,就无法进入化学之门”这2个关键点,令化学实验类游戏发挥了趣味性和生动性,令化学卡片类游戏体现出知识性和创造性,一定程度上激发了学生主动学习化学的内在动机。但是在信息技术迅猛发展的21世纪,传统的游戏已经不能满足现代教育的需求了,一场变革正在袭来。
2 中国大陆地区信息技术类中学化学教育游戏的设计概况
随着信息技术的发展,基于信息技术的教育游戏逐渐成为学界关注与推崇的新领域。多媒体信息技术以其在生动性和直观性方面无可比拟的优势,对当代中学化学教学策略改革产生了巨大的作用,相关教育游戏的开发已成为热点。从对网络需求的角度来划分,信息技术类中学化学教育游戏可以分为单机版游戏和网络版游戏。
2.1 单机版化学教育游戏的发展概况
目前,中国大陆地区单机版化学教育游戏大部分都是基于flash制作软件开发的。最初,大陆地区一些学科教师针对部分抽象的学科知识,开发了一些化学Flash小游戏:北京师大亚太实验学校的姚斌在2003年开发了一款元素周期表Flash拼图游戏;安阳市一中化学组教师开发了化学仪器组装游戏;浙江洞头二中姚宗演老师开发了开心学化学的射击方程式游戏。这些Flash小游戏针对的知识点比较单一,学科知识性很强,情境性薄弱,制作水平比较粗糙。
之后,某些大学的教育技术专业、化学师范专业等师生也把设计学科教育游戏作为自己的研究方向,他们用C#、Java等更高级的编程语言设计出各种各样的游戏。韩山师范学院化学系的郑楚萍、许越、吴锦伟等设计了一款名叫“沉淀连连看”的记忆游戏软件,目的主要在于培养初三学生对化学的兴趣;西华师范大学教育技术学院王琳、刁永锋以《哈利·波特》为题材,改编了一段《哈利·波特与宝藏》的游戏情节,讲述了哈利为了不让宝藏落人妖魔之手,历经艰难坎坷,终于来到古墓,成功获取宝藏的故事。该游戏类似于所谓的RPG(角色扮演类)游戏,它设计有4个场景,串联起5大化学知识点,每个场景由情节展示、模拟试验、原理讲解3个环节构成,此游戏情境性较强,知识点也较为丰富。
2.2 网络版化学教育游戏的发展概况
在中国版权保护中心(http://ccopyright.com.cn)以“化学”、“游戏”、“扑克”等关键词进行检索,仅找到一款具有计算机软件著作权的网络版化学教育游戏——化学动漫扑克牌游戏软件V2.0(登记号:2008SR22697分类号69000-8700著作权人:钱扬义,陈建林)。笔者又在google和baidu等搜索引擎中键入“化学网络游戏”、“在线化学游戏”等关键词进行搜索,发现中国大陆地区有一款在线化学教育游戏——化学动漫扑克牌游戏,它与在中国版权保护中心检索到的软件是同一款游戏,由华南师范大学化学教学与资源研究所设计。该游戏系统由化学网络扑克动漫游戏客户端软件和相配套的官方网站——“我爱你”游戏网(520hx.com.cn/yx)组成,2者分别为玩家提供游戏服务和相关信息。此款多人在线的化学网络扑克动漫游戏是纸质版化学扑克牌在信息技术平台上的延伸,该游戏结合多媒体信息技术,将所要考查的化学用语(化学式、化学方程式、物质的化学性质等)通过扑克牌的形式呈现,以凑齐完整化学方程式为基本原则,通过串出、单出、多补、对出等多种出牌方式进行游戏。它可以让不同地域的人们通过网络,方便地进行化学扑克牌游戏比赛,玩家还可通过聊天功能交流心得体会。
笔者的课题组选择了广东省河源市某中学进行该软件的教学应用实验。通过化学用语前测,作为被试的高一年级1班和2班的t检验显著性概率为0.962(此概率>0.05),即2班整体水平相当,随机选取1班作为实验班,2班作为控制班。调查显示,97%的学生存在着化学学习上的困难,40%的学生存在化学用语书写的困难,但100%的学生会使用电脑,其中71%的学生接触电脑时间超过2年,由此,实验对象经过简单的游戏培训后,可以顺利操作化学网络扑克游戏软件。作为对照,实验班使用该软件,而控制班不使用。2周后,通过让实验学生填写调查问卷和化学用语后测检验该游戏应用效果,结果显示,实验班前测和后测的成绩有了明显差异,后测均值高于前测均值3.31分;实验班和控制班的后测成绩虽然差异较小,但实验班均值高于控制班1.83分。
通过对学生们调查问卷的分析,高达90.90%比例的学生对该游戏充满期待;52.73%的学生认为该游戏难度水平适中且比较符合学生的认知水平,而另外的18.18%学生觉得游戏偏难,需要经过一定时间的练习才能显著增加胜率;81.82%的学生表示能够意识到自己对化学方程式的掌握程度;47.27%的学生觉得此游戏能帮助自己学好化学,另外的21.82%学生觉得它能够给人带来乐趣,玩牌过程使人心情舒畅。课题组还以“期望度”、“吸引力”、“互动性”、“操作性”、“节奏感”、“沉浸感”、“趣味性”等6个关键指标对该游戏可玩性进行量化分析(见图1),结果显示该游戏可玩性较高。有同学在访谈中这样说到:“自从上高中以来,我就觉得高中的化学方程式特别多而且特别难记,在玩化学网络扑克牌的过程中,我不知不觉地就对化学方程式的记忆产生了兴趣,游戏结束后,我会主动地去看我在玩游戏的过程中我不会的方程式,然后争取在下次玩牌时取得胜利。”有的学生提出建议,希望能够再增加离子反应和氧化还原反应游戏大厅,还有学生希望更有化学的特色,如把卡通人物改为知名的化学家,自由选择人物角色等。
此外,课题组随机选择了110名华南师范大学2007级化学教育专业本科生作为调查对象,以李克特式5点计分法调查职前教师对化学网络扑克动漫游戏的态度。从图2中可以看出,职前教师对化学网络扑克牌的推广持积极的态度;90%以上的职前教师认为游戏化教学方式让他们耳目一新,并认为化学网络扑克牌是一种很有价值的教育工具;70%以上的职前教师愿意花时间来研究化学网络扑克牌游戏教学法,并肯定了化学网络扑克游戏能够吸引学生的注意力,有利于学生学习和掌握化学用语。调查也显示,众多职前教师趋向于在课余时间而不是课堂时间使用该游戏,所以,化学网络扑克动漫游戏的使用是否能提高课堂教学,还有待于进一步的研究。此外,职前教师还对游戏的内容、界面、功能和可持续发展方面提供了许多有参考价值的建议。
综上所述,中国大陆地区基于信息技术的化学教育游戏吸取了娱教类的游戏设计灵感,让部分娱教类游戏实现了与信息技术的整合。游戏题材比娱教类的更为多元,除了化学用语,也涉及到实验仪器的组装和实验现象的描述等方面;部分游戏设计因为有一线教师的加盟,所以在具有一定趣味性的同时,学习目标明确;网络版化学扑克牌游戏是大陆唯一具有软件著作权的在线化学教育游戏,它改变了传统的学习方式,能使学生有机会“从做中学”,有助于激发学生的学习兴趣,也能够帮助教师解决化学用语教学难点问题,通过该游戏平台,学生可以打破地域、时间和学习水平的限制,在游戏中自主探索学习和合作学习。
但中国大陆地区信息技术类化学教育游戏设计毕竟还处于起步阶段,其中还反映出很多不足之处,比如,部分游戏的形式设计尽管有趣,但游戏任务并未与学习目标紧密联系;技术水平上与商业游戏相差甚大,大部分游戏还比较粗糙简陋。不过可以看出,信息技术类化学教育游戏被越来越多的人所关注,尤其是更多地受到了师生们的青睐。
3 中国大陆地区中学化学教育游戏的开发进展
目前,中国大陆地区中学化学教育游戏的发展特点是:传统娱教类游戏稳步发展,在初高中课堂逐渐推广;新游戏紧密结合信息技术,设计与玩法不断创新。传统娱教类游戏的开发较为成熟,部分游戏已经走进课堂,对辅助教学起到了重要作用;信息技术类中学化学教育游戏的开发与设计是当前研究的热门与前沿,新的游戏总结了前代产品中存在的不足与优点,目前正逐渐推广开来。
华南师范大学化学教学与资源研究所一直致力于化学扑克牌游戏的研发。在纸质牌和网络版在线游戏推出后,目前又推出了网页版“520化学动漫扑克”游戏。在多人同时在线游戏条件还不成熟的情况下,该游戏设计为网页版人机交互模式,玩家联网后登陆游戏网址便可以随时随地与电脑虚拟玩家进行扑克牌游戏。玩家进入游戏界面以后,选择合适的等级(等级分为铜牌级、银牌级、金牌级,等级越高难度越大)后开始游戏,也可以选择“新手教学”,该模式模拟真实出牌情况并指导玩家出牌,目的在于让玩家尽快熟悉规则,进行“新手教学”后获得奖励,之后可以选择继续进行教学或选择等级开始游戏。铜牌级选牌范围包含初中阶段50种较常见的单质、酸、碱、盐等化学物质,银牌级选牌范围包含初高中阶段72种单质、酸、碱、盐、有机物等化学物质和点燃、加热、气体符号、沉淀符号等4种情境牌,金牌级选牌范围包含游戏所涉及到的全部92种化学物质和4种情境牌。
该游戏总规则是:按化学反应方程式出牌,出牌时尽量凑齐一个完整的方程式(出牌时不考虑化学反应方程式中各物质的系数),一局中谁先将手中的牌出完,谁就是赢家。新的游戏在前代的基础上丰富了玩法:“整牌”的含义是如果玩家手牌有一个完整方程式中所包含的全部反应物和生成物,那么玩家可一次全部打出,出牌后获得新一轮出牌权并奖励5个财富值;“补牌”的含义就是玩家在对方出牌后,必须出一张或一张以上能和桌面上已有牌反应的物质,如果桌面上的牌已凑齐反应物,则乙方可以出生成物,最后跟出物质的一方获得新一轮的出牌权;“接牌”的含义就是以桌面上最后一张牌(可以是反应物或是生成物,系统自动排好)为“标准牌”,打出一张能与其发生反应的牌;“吃牌”的含义是以桌面上最后一张牌为“标准牌”,根据“金属活动顺序表”来比较化合物的金属阳离子并打出一张比“标准牌”活泼的牌,把对方的牌“吃掉”,“吃掉”对方的“标准牌”后,可得到那张“标准牌”并获得新一轮的出牌权;“情境牌”在打出生成物前出,也可和反应物一起出,用以表示反应条件。
关键词:高分子化学;高分子物理;多媒体教学
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2013)46-0053-02
随着高分子材料在日常生活和生产中的广泛应用,高分子科学作为一门交叉学科,渗透到各个领域与学科,企业和社会对高分子专业的人才需求越来越大。然而,国内开设高分子专业的高校毕竟有限,远远不能满足社会的需求。为了满足社会和企业对高分子专业人才的需求,许多非高分子专业的相关专业为了提高学生的综合能力,满足社会对高分子专业人才的需求,开设一部分高分子方面的专业课。然而,由于学时有限,非高分子专业在开设高分子方面专业课时,往往将相关的两门或多门高分子专业课糅合在一起,一方面,在不影响其他专业课学时的同时,使该专业的学生学习和掌握了一定的高分子方面的知识;另一方面,提高了学生的综合专业能力,以满足社会和企业的需求。《高分子化学与物理》课程是很多高校的非高分子专业为了满足社会需求所开设的一门综合性高分子课程,它是将高分子专业的《高分子化学》与《高分子物理》进行糅合,主要讲述高分子的基本理论和应用,内容比较抽象,概念繁多,课程的学时数又较少,这使得授课的内容和讲授方式的选择尤为重要。通过近五年的不断改革和实践,笔者积累了一定的教学经验,取得了较满意的教学效果,本论文将近年来在高分子化学与物理教学过程的体会与非高分子专业的教师进行探讨。
一、根据教学对象,安排教学内容
《高分子化学与物理》是针对非高分子专业的本科生开设的一门高分子课程,非高分子专业的本科生对高分子方面的知识完全陌生,要使他们在没有基础的情况下,理解并掌握比较抽象的链段、分子链的柔顺性、均方末端距、高斯链、等效自由连接链和液晶等概念,教学的效果很难想象。因此,如何使教学内容由简入难、由相识到陌生、由具体到形象,这就要求教师根据所讲授对象的特点,选定教学内容。东北石油大学化学化工学院应用化学专业和化学专业均开设了《高分子化学与物理》专业课,学时数均为48学时,只有理论,没有实验,安排的学期均在大学三年级下学期。由于两个专业前期学习的专业课不同,学生的基础知识掌握也不尽相同,虽然两个专业的学生均学习了《有机化学》、《物理化学》等基础课程。然而应用化学专业的学生在学习这门课程之前,还学习了《合成材料助剂》、《精细化学品化学》、《水溶性高分子》等专业课,对高分子的基本概念、合成原理及应用有一定的了解。因此,在同时对这两个专业讲授《高分子化学与物理》时,在课程内容的安排上,会存在不同。笔者通过近几年的教学实践,将两专业的所学《高分子化学与物理》课程进行了较详细的内容区分,化学专业的课程内容安排倾向于高分子的基本概念、自由基聚合机理、高分子的分子结构和高分子的性能等基本理论以及高分子的发展前景,而对于阴离子聚合、配位聚合、高分子结构与性能的构效关系只做一般性的介绍。应用化学专业的课程内容安排则倾向于逐步聚合、链式聚合、共聚合以及聚合物的化学变化,高分子化学结构与性能的关系,聚合反应的动力学,聚合方法等。同时,在教学过程中,课堂讲授与学生自学相结合,对教学内容中的重点和难点进行重点讲解,通过习题的方式将学生难以理解的内容进行系统复习,加深学生对内容的理解。通过对课程系统、有针对性的安排,使具有不同高分子基础的学生在学习《高分子化学与物理》的过程中,感到轻松、易懂,提高教学效果。
二、针对抽象内容,合理使用多媒体
《高分子化学与物理》的主要内容不仅包括《高分子化学》中的自由基聚合、逐步聚合、离子聚合、配位聚合以及共聚等聚合反应的机理、过程以及聚合反应的动力学,而且还包括《高分子物理》中的高分子的分子结构、高分子的运动、高分子的力学性能以及高分子的电学热学等性质,概念较多、公式多、内容抽象,尤其是聚合反应的动力学、聚合反应机理以及高分子的结构与各种性能之间的关系,机理的表述和公式的推导繁杂,板书费时费力,仅仅依赖“黑板+粉笔”的教学模式,很难在较少的学时内将这些抽象的重点内容讲解清楚。多媒体辅助教学具有处理信息量大、质量高、共享性好、交互性强等特点,能够形象、直观、生动地将传统教学手段难以表达的抽象教学内容有条理地表现出来,拓宽课堂教学的知识体系,提高教学质量。如《高分子化学》中的自由基聚合反应机理和聚合反应动力学理论性强,该理论是建立在增长链自由基等活性假定、稳态假设和聚合总速率等于链增长速率三个基本假设的基础上,内容抽象;又如链段、分子链的柔顺性、高斯链以及均方末端距等概念,对非高分子专业的学生,很难在短时间内理解掌握,使用多媒体可将这些抽象枯燥乏味的理论知识直观和形象化,利用多媒体中的动画过程将这些抽象的理论过程生动地展示给学生,使学生在较少的学时内更快地理解所学的内容,加大教学信息量,同时能够充分调动学生学习的积极性。然而,《高分子化学与物理》课程中概念抽象、公式繁多,多媒体课件虽然能将抽象的内容具体化,但是多媒体显示过快,学生很难在短时间内真正对多媒体中显示的概念和公式充分地理解掌握,这样会使学生失去学习的兴趣。因此,针对这门课,不能完全使用多媒体教学,应该将多媒体教学与板书教学相结合,聚合反应动力学公式的推导用板书一步一步进行推导,多媒体可将板书推导过程进行复习或重复演示,这样学生可以在板书推导过程动脑思考跟上老师的思路,同时多媒体使学生对老师板书教学过程没有真正理解掌握的内容进一步复习巩固,从而提高教学质量。
三、讲授与答疑相结合,发挥学生的主动性
《高分子化学与物理》是一门抽象、枯燥的课程。课堂是教学过程的关键环节,在讲授的过程中,如何调动学生学习的主动性使学生将枯燥的理论教学与实际生活相结合呢?在《高分子化学与物理》的讲授过程中,尤其要时刻注意教学的趣味性。如何将高分子材料的力学性能、各种弹性数学模型、高分子的溶解过程以及高分子的电学、热学和光学性质等抽象的理论在较短的时间内让学生真正的理解掌握呢?教学的方式或方法非常重要,教师可以结合日常生活中的例子,通过多媒体动画或实验演示展示给学生,使学生在学习抽象理论的同时,了解这些理论在实际生产和生活的应用。如在讲授弹性数学模型时,可通过弹簧的形变过程形象地展示给学生,也可以利用弹性橡胶在受外力作用时的形变过程将这些模型展示给学生,激发学生的兴趣。当然,仅仅依赖课堂的讲授是远远不够的,由于大学教师上课结束后,与学生交流很少,学生对课堂中的一些重点和难点仍百思不得其解,这些会影响他们学习的兴趣、热情甚至信心。因此,教师应针对课程内容,适当地结合实际,留出一部分答疑时间,与学生交流,了解学生学习过程存在的问题,及时解决学生学习过程的难点,让学生产生学习的兴趣。《高分子化学与物理》规定的讲课课时非常有限,然而课程内容繁多,理论性又强,要想使学生真正掌握这门课程,教师就必须在以课堂教学为主的同时,安排适当的答疑时间,及时解决学生学习过程中存在的问题,激发学生学习的兴趣。东北石油大学的应用化学和化学专业开设《高分子化学与物理》这门课程时,任课教师通过课上讲授和课下答疑相结合的教学模式,使抽象、难懂的理论知识变得易懂,学生学习的主动性大大提高,也大大提高了教学质量。
《高分子化学与物理》是一门概念抽象、理论性强的课程,作为东北石油大学应用化学和化学专业的一门重要的专业基础课,讲授这门课程的教师通过多年不断的探索,采用多媒体与板书相结合、讲授与答疑相结合的教学方法,大大调动了学生学习的兴趣,使非高分专业的学生能在没有高分子专业基础的条件下,能很好地理解和掌握高分子专业知识,提高了教学的质量。同时,讲授该课程的教师从课程教授对象、课程内容、讲课方式以及师生互动等多方面进行了总结,只有认真做好每一个环节,合理地运用多媒体教学手段,不断提高自身的素质和专业知识,才能提高教学质量,成为一名合格的专业教师。
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关键词:无机及分析化学 教学改革 教学实践
1.引言
《无机及分析化学》是为实现教学内容整合和课程结构优化而设置的一门新课程,是课程体系改革的产物,同时是高校生物类、化工类、环境科学类、制药类等专业必修的一门专业基础课[1]。其教学质量对于后续课程如物理化学、有机化学及专业课程的学习,实现专业培养目标,提高学生整体素质,增强学生实践能力等具有关键性的作用。该课程有机融合了无机化学和分析化学两门基础化学课程,主要教学内容包括四大平衡、定量分析、物质结构、光度法、物质分离等基础知识,通过无机及分析化学课程的学习,使学生能够掌握一些基本的化学原理,并且能够运用所学化学知识解决一般的无机及分析化学问题,具有选择正确的分析化学测试方法、正确判断表达分析测试结果的能力,为解决生产与科学研究的实际问题打下基础。通过本课程教学培养学生良好的学习习惯、严谨的工作态度、实事求是的科学作风和分析解决问题的能力,使其逐步具备科技人员应有的科学素质[2]。那么,《无机及分析化学》课程教学在整体上应该如何把握,怎样对教学内容和教学方法作进一步改进,这些问题非常值得研究。下面,笔者结合几年来自身的教学经验,谈谈看法,仅供同行参考。
2.《无机及分析化学》课程的教学现状
近几年来,大多数高校都进行了大学无机及分析化学课程的教学改革研究和探索,并取得了一定效果,但目前在理论教学和实践教学过程中仍存在以下问题[3]:(1)由于高考制度的改革,很多学生在中学阶段的化学基础薄弱,这门课程是大学一年级的重要专业基础课,这给教学带来一定困难。(2)重理论轻实践。高中阶段很多学生缺乏实验经历。目前,大学化学课程教学普遍存在课时少、内容多的矛盾,很多高校都对基础化学学时进行大幅度压缩,大学化学教学存在内容难以深入、实验环节薄弱等问题。同时,目前大学化学的理论教学仍然以向学生灌输大量书本知识为主,导致学生学学化学课程的兴趣较低,学生缺乏创造性思维和动手实践能力,教学效果欠佳。(3)教学手段和方法陈旧。一般采用大班上课,教师在台上讲授,是主体;学生在下面做笔记,是客体;突出了教师的主控地位而忽视了学生的主体地位,导致学生仍沿用中学学习化学的惯性思维,偏重记忆,学生自主学习能力薄弱。教学中过多注重科学知识的教育,对科研能力重视不够,达不到培养学生独立操作能力的目的。(4)考核制度没有发生根本性改变。考核是检验教学质量和教学效果的有效方式和手段,现在很多高校的考核方法还是采用期末卷面考试作为对学生最终考评的主要依据,这种传统考核方式容易造成学生为考试而学习,不利于调动学生学习的主动性,学生对所学知识的实际应用能力得不到很好的锻炼和提高,培养学生综合素质的目标无法落到实处,这违背了现代教育教学的目的。
3.《无机及分析化学》课程教学改革与实践
3.1激发学生兴趣,树立良好开端,体现时代特色。
由于高考制度的改革,很多学生在中学阶段未选修化学,因此他们对化学学科的特点、学习方法及化学在科学中的应用都不太熟悉。针对这种情况,我们在教学中首先采取的措施是上好绪论课,在绪论课上向学生介绍化学学科的特点和学习方法;以近年来诺贝尔化学奖获得者所从事的与本学科交叉的研究课题为例,说明化学与本学科之间的密切联系,让学生了解学科的相互交叉和渗透是现代教学和学科发展的需要和趋势,让学生知道学好化学的重要性。通过绪论课的学习充分调动学生学习化学的积极性,为今后的化学教学打下良好基础。另外,要激发学生的学习兴趣。兴趣是最好的老师。如何培养学生对这门课程的兴趣是一个很重要的问题。一方面教师的课件要做得好,教师上课要有激情幽默诙谐,这样就能激发学生的学习兴趣。另一方面要将课程理论与人们的生活实际联系起来,比如冬天下雪结冰后在路上撒盐,有助于积雪的融化,这和凝固点降低有关。这样可帮助学生理解知识点,提高学生的学习兴趣[4]。
新世纪是信息化世纪,与化学有关的新学科、新领域不断涌现,化学已渗透到社会的各个领域;我国的教育现状却是教材远远跟不上时代,更不能反映学科的最新进展。因此,面向21世纪的《无机及分析化学》需要趋向前沿,反映现代,在教学过程中不失时机地介绍一些与教授知识点有联系的科技发展的最新动态,如“核反应和放射性同位素的应用”、“纳米技术”、“超导材料”、“分子识别”等前沿知识。这样既能够让学生了解科技前沿动态,又能够培养学生的学习兴趣[5]。
3.2提高学生学习的自主性。
教师在全面授课前应列出自学提纲,引导学生自学,将提纲中的问题以提问方式检查,了解自学完成情况,课堂讲授更有针对性。自学可以使学生在课堂听课中更好地把握重点难点,使学生由被动向主动学习方式逐步转变。在课程讲授中,应注重知识融会贯通,强调章节后的小结,使难点、重点突出;应注意与其他课程的联系和对比,不仅增强知识的系统性,而且拓宽知识面,降低学生学习知识的难度,调动学生学习的主动性。《无机及分析化学》是一门发展变化较快的学科,教师不可能在有限的课堂中将所有知识都传授给学生。因此,教师的授课应该注重基本概念,注重简繁结合,注重构建每一个基础知识的“生长点”。例如,一些基本概念基础知识如:原子结构、分子间作用力、配合物、化学平衡、化学键等内容上,讲解应细致准确,使学生牢牢掌握。在每章节结束时,围绕本章节的主要知识点,对学生提出一些综合性的,具有一定深度的思考题,让学生养成自己分析、应用基础知识解决问题的能力。久而久之,学生可以养成思考和分析的习惯,可以根据兴趣对某一知识点进行深入探究,提高学习质量[6]。
3.3改革现有教学方法,兼顾多媒体教学和传统教学,实现优势互补。
传统的教学方法压制了学生的想象力和创造力,不利于高素质、创新型人才的培养。为了满足新时期国家对新型人才的需要,高等教育必须进行改革,其中重要的一点就是要对教学方法加以革新,《无机及分析化学》当然也不例外。
传统的教学模式是灌输式的、学生被动接受的教学形式。现代科学技术和社会经济的发展要求大学生具有创新精神和创造能力。如何引导学生创造性地学习,使学生的学习由被动变主动,牢固掌握所学知识,掌握正确的学习方法尤为重要。针对教学内容多而教学课时少的状况,在教学中可以采用现代化的多媒体教学与传统教学相结合的方法,充分利用多媒体技术的视觉效果,将教学内容中一些抽象的概念、复杂的公式推导、图表等内容,通过多媒体课件把文本、动画、图形、声音、图像等媒体结合起来,动态、形象地把抽象的教学内容展现给学生,为学生提供视觉、听觉等多种感官刺激,有效地激发学生的学习兴趣。同时我们考虑到,多媒体技术毕竟只是一种“辅助”教学手段,不能用它完全取代板书,这是由化学学科教学的特点决定的。因为课件信息量大,可以瞬间呈现教学内容,所以留下较充分的时间让学生思考,特别是给学生记课堂笔记的时间显得尤为重要,否则就成了“满堂灌”。不注重教学互动,不注重学生对知识的理解和消化,就不会收到好的教学效果,提高学生的化学素质就成了空谈。在教学中采取一些能使学生主动探索、积极参与的方法强化教学效果。如采用启发式教学、比较教学法、讨论式教学法、归纳法等多种教学方法,提供学法指导,切忌通篇讲、满堂灌,无休止地分析、讲解。应该把培养能力、加强训练放在首要位置[7]。
另外,一般教材的内容更新速度较慢,而且教学中不可能频繁更换教材重修大纲。随着科学技术的突飞猛进,特别是电子科学技术的迅速发展,分析检测中能够使用的新仪器、新设备不断涌现,且设备的自动化程度越来越高,功能越来越全面,使得分析检测过程及结果越来越精确、简便、快捷。在仪器分析教学中,教师除了要讲授课本常规知识外,还应结合分析领域的前沿技术,将新技术、新方法、新成果介绍给学生,激发学生的好奇心,提高获取知识的热情,从而逐渐变被动接受为主动学习[8]。
3.4改革现有考核制度。
考试是教学中的重要环节,可以检查学生掌握知识的程度,提高学生学习的积极性。同时,能反映教学中存在的问题,让教师及时调整教学方式和方法。长期以来,我国的应试教育使学生养成了以应试为目的学习习惯,导致高分低能的现象,这显然与新世纪人才培养的目标相悖。为更好地体现高分高能,有必要对现行的考核方式进行改革。一个人能力的培养重要的是学习过程,考核是一种手段而不是最终目的,采用学习过程考核,能更客观地评价学生能力。因此,考核方式不应只采用单一闭卷形式,可以将成绩评定化为几个模块进行考核,包括平时成绩、实验成绩和理论成绩。平时成绩重在考核学生在学习过程中的积极性和主动性、完成作业的质量、参加相关科研项目的积极性和科研项目研究成果等;实验成绩重在考核学生的实验设计能力、动手能力和分析能力,按学生每次的预习质量、实验操作规范度和实验报告的质量及设计型实验方案的合理性计分;理论成绩则测试学生对基本概念、基础理论的掌握程度和对知识点的理解,改变过去单一的闭卷考试方式,实行开卷方式,题目具有一定的灵活性和综合性。考核的最终结果以平时成绩+实验成绩+理论成绩的形式累加计算。这样学生不需要有沉重的压力应付考试,将会更注重和享受课程的学习过程,有利于学习氛围的活跃、专业基本技能的掌握、创新思维能力的提高、团队合作能力的培养,更能适应社会对人才的需求[9]。
3.5改革实验教学,培养学生创新能力。
化学是一门实验性很强的学科,化学实验可以加深学生对化学理论的理解,密切联系,对巩固基础理论进行重要补充。因此,化学实验教学是这门课程中非常重要且必不可少的一个部分,也是培养学生分析问题、动手实践和自主创新能力的重要教学环节。
目前,无机及分析化学实验教学中存在的问题是实验的简单、技能训练机械重复、验证性实验多、设计研究性实验涉及甚少,不能满足能力培养要求,导致学生的主动性、积极性不高。因此,减少验证型实验、增加探索型、设计型实验开发学生的创新潜能是化学教学改革中的一个关键所在。在实验教学过程中,实验教学方法的设计对培养学生的能力起到重要作用。教师在教学中应当创设“发现价值”的实验情境,提出课题,明确目的,引导学生提出解决问题的关键和思路,鼓励学生设计多种可能的实验方案。在实施综合设计性实验教学时,实验前教师给出实验题目,指定几个思考题和几本参考书,学生通过讨论和单独思考完成实验方案设计;教师通过对学生的准备工作进行把关,对实验过程的具体思路和实验过程中应注意的事项进行详细讲解;在教师指导下,学生自行准备实验器材和配置相关实验溶液;实验操作中,教师时刻关注学生的实验进展情况,对学生的一些不规范的操作给出及时的纠正建议;实验完成后,让学生对所做实验的具体现象进行分析,找出不足之处和改进方法。增加综合设计型实验有利于检测学生对所学知识的掌握程度和运用能力,提高学生的实验综合素养,养成良好的实验习惯,培养学生独立思考、分析和解决问题的能力。教学实践表明,综合设计型实验能够让学生体验到探索真理和创新实践的乐趣[10]。
4.结语
在无机及分析化学的教学过程中,适当地引入相关的科研前沿知识,既能让学生在学会课本知识的基础上了解一些科学前沿的相关研究进展,更能激发学生的求知欲,使其由被动接受式学习变成主动求知型学习,提高学习兴趣,真正体会到学习的乐趣。教师结合科研前沿知识,在教学内容和教学方式方面进行改革,可以提高教学质量,达到更好的教学效果,这更符合培养创新人才理念的要求。当然,教学改革是一项复杂的系统工程,只有通过改革实践和不懈努力,才能使无机及分析化学课程教学在改革中不断创新、逐步完善。今后,我们在教学实践过程中将继续探索,不断思考,提升课程教学水平,使该课程学习在提高学生素质的过程中发挥应有作用。
参考文献:
[1]张启焕,齐志涛,严新.无机及分析化学课程教学改革探索与思考[J].安徽农学通报,2011,17(13):206-207.
摘 要:北京化工大学通过构建“三层次四模块”实践教学体系,形成了一个资源集中、层次清晰和分工明确的分布共享式的全校实验教学平台;通过对学生在整个四年学习期间实践教学进行统筹安排,保证了本科人才实践创新能力培养的四年不断线;通过强化教学、科研、生产三者间的良性互动,探索出解决实践教学难点问题的有效方法;通过开展多层次课外科技活动,取得了明显成效。
关键词:实践教学;创新能力
本科人才培养是研究型大学建设过程中的基础性、战略性工作,实践创新能力是本科人才培养质量的关键性指标。实践教学作为创新人才培养中的重要环节,对于提高学生的综合素质、培养学生的实践创新能力具有不可替代的重要作用。北京化工大学根据自身特点,以实践教学改革为切入点和突破口,在创建高水平研究型大学过程中对学生实践创新能力培养作了积极的探索。
一、转变观念专题研讨,构建“三层次四模块”实践教学体系
重视实践教学环节是我校的优良传统。为了贯彻教育部4号文件精神,加强对学生创新精神和实践能力的培养,建立与研究型大学目标定位相适应的实践教学体系,学校从转变观念入手,早在2001年就召开了实践教学工作专题会议,对全校实验与工程实践教学体系、教学实验室的改革与建设,以及与之相适应的运行机制的建立等,进行了一系列的专题研讨。通过广泛的讨论与研究,进一步巩固了实践教学在高校创新人才培养中的重要地位,构建了“三层次四模块”的实践教学新体系。“三层次”是指校级基础课程教学实验中心、院级学科实验平台、系级专业(跨专业)特色方向教学实验室和实习与创新基地。“四模块”是指实验教学模块、工程基础训练模块、生产过程实践模块和素质拓展与社会实践模块。该体系的构建遵循以下原则:打破原有实验室设置和学院、专业及课程、本科生与研究生之间的界限,整个实践教学形成一个体系,与学生培养目标相一致,在拓宽学生知识面的同时拓宽学生实践和创新能力的培养。校级基础课程教学实验中心在按学生受益面大、对学生科学创新思维与科学创新能力培养中作用较大的公共基础实验组建;院级学科(跨学科)平台按学科或专业大类公共实验教学要求组建;系级专业(跨专业)特色方向教学实验室和实习与创新基地按各专业特色实验和实习要求组建。所有实践教学工作必须隶属于一个实践教学基层单位,不同的实践教学基层单位原则上不开设相同的实验项目。实验室不隶属于某个教研室,教学实验不附属于课程进行设置。至此,学校先后建成了9个校级教学实验中心、1个校级机械工程训练中心、5个学科实验平台,建设了化工仿真实习基地、高分子材料加工实习基地和污水处理实习基地等1O个校内实习场所以及化工、生物、机械、电子和数学建模等5个创新基地、22个专业实验室。目前,一个比较科学合理的实践教学体系已日趋完善,实际效果显著。我校获得的国家和北京市精品课程中的有关本科教学实验全部来自校级教学实验中心;“大学化学实验”2005年被评为国家级精品课程;化工教学实验中心主任杨祖荣教授荣获第二届国家教学名师;有3项实践教学项目获国家级教学成果奖,有11项实践教学项目获得了北京市级教学成果奖。该体系通过对实验室的总体布局规划,构建了一个资源集中、层次清晰和分工明确的分布共享式的全校实验教学平台,大幅度调整与更新了实验教学内容,实现了资源共享和整合优化,在时间和空间上扩大了实验室服务范围,为学生提供了更多进入实验室锻炼的机会,进一步加强了学生实践和创新能力的培养。
二、实践教学四年不断线,全过程提高学生实践创新能力
实践教学是创新人才培养过程中贯穿始终、不可缺少的重要组成部分,是培养学生理论联系实际、提高综合素质与创新能力的重要手段。学校不断完善实践教学体系,拓宽实践教学范畴,整合实践教学资源,对学生在整个四年学习期间实践教学进行统筹安排,通盘考虑,由浅入深、由易到难,形成完整的实践教学体系,保证了本科人才实践创新能力培养的四年不断线。学校首先将“实践教学四年不断线”的育人理念通过培养方案与教学计划落实于学生培养全过程,明确规定理工科学生4年内集中安排的实践教学环节有实验、课程设计、金工实习、电子实习、认识实习、生产实习、毕业实习等。共40周,经、管、文、法专业的实践教学环节均在20周以上。为了给学生提供尽可能多的实践机会,学校还采取增加教学流动编制政策鼓励,教师采取多种形式开放实验室。实验室开放面向全校本科生,采取了全面开放、定时开放、预约开放等多种多样的开放形式,保障了实验时间。实验内容的开放可以分为:学生选择指定实验内容的实验、学生自立题目或自行设计的实验、学生参加教师的科研课题、学生自立科研课题的实验、学生参加有关竞赛的实验(实践)训练等。运行模式采用以学生为主体,教师启发指导的方式。近几年,由于各实验室采取了适合各自特点的开放形式,实验室开放取得了很好的效果。此外,学校还在一年级新生中开设新生研讨课,采用小组互动、小组探讨的形式,建立基于教师指导下的探索研究学习模式。通过新生研讨课,架设起学生与教授之间互动的桥梁,帮助新生尽快适应研究性的学习环境,了解科学研究的基本方法,培养探索、研究和批判的精神。同时为学生创造一个在合作环境下进行探究式学习的机会,激发学生探究未知世界的兴趣,训练交流表达能力,引导学生自主学习。在二、三年级学生中实施大学生科研训练计划。在教师指导下,以学生为主体开展初步的科学研究活动。培养学生的科研意识和素养,提高创新能力。促进科研资源为本科人才培养服务,实现本科人才培养与科学研究的有机结合。学校设立了大学生科研训练基金,每年投入50万元资助近300个项目。针对四年级学生,学校加大了毕业环节管理力度,对不同科类毕业环节进行分类指导,严格选题、中期检查、评阅、答辩等各个环节的质量标准,提高毕业论文(设计)质量。学校最近几年建立的化工、生物、机械、电工电子、数学建模等创新基地,为学生在毕业环节前进入实验室从事科研活动提供了更好的条件,并取得了良好的效果。学校还充分利用北京文化、科技、艺术类活动和大型展览会多的优势,为学生提供套票,让学生参加或参观有关的展览会,组织学生参加社会实践、志愿者服务、素质拓展及挂职锻炼等活动,增强学生对未来事业发展和社会环境的了解,提高学生思想素质和业务水平,培养学生交流、沟通能力和团队协作精神,促进学生知识、素质和能力的协调发展。这些各具特色的实践教育形式,融合了学术培养与认知发展功能,贯通了课内与课外各种教育活动,覆盖了校内和校外的时空资源,为学生的全面成长提供了广阔的平台。
三、产学研相互促进,全方位提高学生实践创新能力
产学研结合教育是以培养学生实践创新能力为重点,充分利用学校与企业、科研单位等多种不同的教育 本文为全文原貌 未安装PDF浏览器用户请先下载安装 原版全文 环境和教育资源以及在人才培养方面的各自优势,把以课堂传授知识为主的学校教育与直接获取实际经验、实践能力为主的生产、科研实践有机结合的教育形式。学校坚持走教学、科研、生产良性互动的道路,依托大化工学科理论基础厚实和科技成果产业化程度高的优势,密切学校与企业的合作,强化教学、科研、生产三者间的相互渗透。经过长期的办学实践,探索出解决实践教学难点问题的有效方法,为提高本科生实践创新能力摸索出一条新路。
学校以科研项目为依托,不断更新实践教学内容、实验方法与手段,不仅为学生实践能力和创新能力的培养提供了必要条件,而且也派生出一批综合性、研究型的实验项目,并且研制出技术含量高的实验教学仪器设备。例如,拥有“物理化学”和“大学化学实验”等国家级精品课程的国家级优秀基地(工科基础课程化学教学基地),改革原有的四大化学实验教学模式,构建以培养学生能力为核心的新体系。以化学研究为主线,按照“化合物制备分离成分分析结构鉴定性质测试”来组织实验教学;从科研课题中提炼形成了11个大学化学综合与研究性实验项目,有效地培养了学生的工程实践能力。
学校利用校办产业的技术和设备优势,建立产学研结合的具有学校特色的校内实习基地。2000年,学校在建设国家级大学科技园时就考虑使科技园成为学生的实习园、教师的科研园和高新技术的示范园,真正成为“教学、科研、生产”三结合的实体。目前在大学科技园内建有10个校内实习基地,有效地改善了实习条件,为实践教学提供了基本保障。例如,高分子材料加工成型实习基地拥有1.8万平方米的生产基地,该基地引进了以研制开发新型塑料、橡胶制品为主的成套国际先进设备,建立了健全的现代企业管理制度,并根据实践教学需要,同时建成了可容纳200余位师生实习的教学用房和生活用房,为实践教学提供了优质的服务。另外,学校在建设公共服务设施时,也尽可能考虑实践教学的需要。例如,在学校建设中水处理站时,兼顾环境工程专业的校内实习需要,增加部分设备和场地,解决了学生校外实习难的问题。
学校以科技服务赢得企业支持,建立了稳定的校外实习基地。学校内部的工程实践条件无论多好,都不能取代社会、工厂和企业的教育功能。首先,学生在工厂和企业可以深切地感受到大生产的氛围;其次,学生可以通过企业了解技术、产品、生产、管理和市场的关系;再次,为适应市场竞争,企业需要不断更新设备、工艺和发展新技术。学生看到的是发展更为迅速的物质形态和管理形态。基于此,学校主动去营造各种机会,建立起校企“双赢”的合作机制,这是建设实践教学体系的最佳模式和有效途径。学校利用科研项目多、成果转化率高的优势,积极为校外实习基地所在单位提供科技服务,主动积极地做好工作,争取建立稳定的长期合作关系,以保证实践教学的需要。目前学校拥有燕山石化公司、华北制药集团、大连化学工业公司、西安仪表厂、红梅企业集团等80多个校外固定实习基地。
四、开展多层次的课外科技活动,学生实践创新能力见成效
课外科技创新和学科竞赛也是实践教学的一种形式,是实现创新教育的有效载体,对于促进教学和科研相结合,激励学生的学习积极性,培养大学生的创新能力、协作精神和理论联系实际能力具有积极意义。我校历来重视学生课外科技活动的开展,成立了学生课外科技活动指导小组,采取学生独立立项、参与教师科研、学生导师制、提前进入毕业课题等方式,开展多层次、全方位的课外科技文化活动。其中有“科技学术月”、“科技文化节”、“挑战杯学生课外科技学术作品竞赛”、“数学建模大赛”、“电子设计竞赛”、“大学生英语竞赛”、“化学实验竞赛”、“物理实验竞赛”、“网页设计大赛”、“创业设计大赛”、“机械创新设计大赛”、“形象设计大赛”等几十种竞赛活动。“十五”期间,我校学生在公开刊物上发表学术论文累计达280篇;在全国和北京市“挑战杯”大学生课外科技学术作品竞赛中获得全国二等奖1个、三等奖2个、铜奖1个,获北京市特等奖1个、一等奖1个、二等奖1个、三等奖17个;数学建模竞赛、电子设计竞赛中有8个队获全国一等奖,10个队获全国二等奖,40个队获北京市一、二等奖。2002年我校学生在全国高校4448个数学建模参赛队中获得最高奖“高教社杯”。
【关键词】医用化学;课堂教学;主体
1医用化学课堂教学应符合社会需求,培养创新、实用型人才
本文结合我校医用化学课堂教学教学经验,以教学环节为介入点,对医用化学教学模式进行改革与探索。以教师和学生两大教学要素作为教学模式设计的基点,兼顾教师和学生的互动组合关系,以期引发对医用化学课堂教学教学模式的更深层次和更具操作性的研究,最终建立以学生为主体的医用化学课堂教学模式。
1.1在教师指导下,学生制定个性化学习计划以学生为主体的学习是有计划的学习,每个学生的学习动机、文化基础、学习能力以及经历等方面的情况都不尽相同。因此,根据自身的主客观条件,制定符合个体实际的个性化学习计划,并在实践中不断修正,是以学生为主体学习的基础。以学生为主体的医用化学课堂教学模式计划的制定,应以学生对自身情况的把握为前提,以教学大纲和教学实施计划为基础,内容包括学习内容的安排、学习环节、学习方法等。这当中,教师通过导学的方式指导学生去认识学科的特点和教学要求,还特别要注意了解学生的基本情况,而不能象传统的教学模式那样只注重课堂上的几十分钟。可采用问卷调查、个别访谈、检查作业等了解学生的基本情况。
1.2教师通过编写提纲,让学生初步完成章节知识的自学由于医用化学讲授的对象是刚刚进入中职的新生,具有自主化学习的能力的只有少数学生,大部分学生则需要引导和培养。因此,教师要扮好导学者的角色。除了有限的课堂教学时数,教师必须切实指导学生掌握如何阅读、做摘要、做小结、做练习,如何养成良好的学习习惯。自学提纲是教师在充分研究教材、教学大纲和实施计划的基础上,认真分析学生的情况,对一个学期进行整体规划。可以把教材按章节划分成学习单元,每个单元又划分成若干个知识点和知识链,从便于学生自学的角度出发,对每个单元进行梳理,形成多角度、多层次的自学引导材料,指导学生初步完成章节知识的自学。
1.3组建合作学习小组,形成以学生为主体的学习环境合作学习就是在强调自学的基础上互帮互学,共享信息,共担责任,共同实现一定的学习目标。由于学生的个性差异较大,学习方式和学习效果各不相同,理解知识的角度也有区别,学习小组为他们提供了交流学习的机会和主动发展的空间,从被动接受知识变为主动合作探索知识,实现学习效率的最大化。教师在引导学生采用协作学习时,应注意确定每次小组活动主题,建议采用互评、互查、互考等合作方式,安排记录,作为期末考核的依据之一,并适当地介入小组活动,对小组活动进行评述,推广成功学习小组的经验,切实加强教师对小组的引导和监控。
2以学生为主体的课堂教学环境下的学习
课堂教学仍然是学生学习的重要环节。但以学生为主体的课堂教学有别于传统的课堂教学。传统的教学模式是以教师为中心,把学生作为知识灌输的对象。以学生为主体的教学模式强调学生是认知的主体,课堂教学是辅助学习的环境。教师在上课前准备了大量导学材料,供学生根据自己的实际情况选择学习,上课时则主要讲解重点、难点和学习方法,教师起引导学生学习的作用。根据学生的实际情况,结合医用化学的学科特点,采用不同的有针对性的教学策略。
2.1教师讲授重点、难点:教师力争在尽可能少的时间内解决尽可能多的问题,这是提高课堂教学效率的一个目标。但是,提高课堂教学效率,并不意味着讲得越多越好,事实上,课堂教学任务完成得好坏不能只看内容丰富程度,关键应看学生对所学知识的掌握程度和学习能力的培养。
2.2教师选择典型习题进行解析:在学生自学的基础上,教师可精心编选典型习题,通过引导学生解题,消化学习内容,检测学习效果,并在问题的解决中,掌握学习的思路和方法。习题解析包括作业讲评和随堂测验等多种形式。在习题解析教学策略中,应当注意必须在学生自学教学内容的基础上进行,只有学生对教学内容初步把握,习题解析才能顺利进行,达到应有的教学效果。另外,应注意习题的典型性,真正科学地反映教学重点、难点,引导学生举一反三、触类旁通。教学策略有很多种,教学实践中可以尝试更丰富的教学策略,在课堂教学时间紧迫的前提下,仍可以取得最佳的教学效果。
培养适应社会需要的中职人才,是当前中职教育的重要课题。在中职医用化学教学中,采用以学生为主体的医用化学教学模式,在教师主导学生和学生自主学习的双向互动中,整合个性化学习计划制定、自学、协作学习、课堂教学、综合练习、定期考核和开放实验等教学环节,实现多种教学形式和多种教学媒体并存的新型教学模式,旨在培养适应社会需要的高水平中职人才。新的教学模式为学生创造了主动参与学习的条件和环境,使教与学相互依存、相互制约、相互作用,不仅可以克服学时短带来的讲授困难,而且充分调动了学生学习的主观能动性,变被动为主动,可以激励学生自主学习、提高学习效率。
参考文献
[1]杨小丽;浅谈医用化学课堂教学中的导课法[J]广州化工,2010。
关键词: 无机化学课程 教学改革 教学实践
无机化学课程是大学化学化工专业的一门重要基础专业课。无机化学课程一般开设在大学一年级,其授课对象为只具有中学化学知识基础的学生,一方面,当前教学内容与中学化学脱节现象比较严重,另一方面,跟不上现代无机化学的发展,因而远不适应创新型化学化工人才的培养。如何使无机化学课程紧跟时代要求,如何使学生对现代无机化学学科内容有真正的认识和了解,是大学无机化学课程面临的难题和挑战。我根据自己近几年来无机化学的讲授经验并结合现代无机化学的发展趋势,对无机化学课程的教学内容和教学方法进行了一定的探索和实践,具体做法如下。
一、更新教学体系,丰富课程内容
在以往的无机化学教学中,化学教育专业、化学专业、化学工程专业和应用化学专业基本上都采用同样的无机化学教材,并没有区分出各个化学化工类专业的特点和培养目标。在充分调查研究的基础之上,我们对不同专业的无机化学教材内容进行了重新选择,例如化学教育专业主要采用师范类大学编撰的教材,注重基础知识的教学,为学生以后走上教师岗位打下良好的基础;工科类化学专业要面向技术、面向应用和锻炼实践能力。同时注重各个专业的共性和共同的技能训练[1―4]。
国内的无机化学教材多为20世纪80年代出版,内容略显陈旧,多为传统无机化学的内容,而近年来新兴起的无机化学新的分支学科和领域,如生物无机化学、无机材料、纳米材料等的发展在教材中涉及较少,已不能反映当今无机化学学科的全貌。因此,我们适应新形势的需要,改革无机化学课程的教学内容,对一些传统的内容进行合并,同时在授课中加强无机化学中新理论、新知识的介绍,例如具有特殊物理、化学性质的纳米材料和在生物医学领域有广泛应用的仿生合成无机材料,等等。
二、改革讲授方法,提高教学质量
无机化学研究范围较广,因而教学内容庞杂分散,特别是元素部分知识的讲授,章节之间缺乏联系和系统性,内容枯燥无味,不便于学生对知识的掌握。因此在教学中要突出重点,寻找规律,例如可将原子结构部分的元素性质(原子半径、电离能、亲和能和电负性)周期性变化及分子结构部分的价键理论和分子轨道理论与元素部分知识的讲解联系起来,用理论来阐明具体的化学问题,通过具体事例将原本抽象、晦涩的知识变得更加形象生动,便于学生理解掌握。在化学平衡部分的学习应注意不同的平衡之间的联系和共性,酸碱平衡、沉淀溶解平衡、氧化还原平衡和配位平衡虽然类型不同,都可用化学平衡的基本原理来研究,只是化学反应平衡常数应用于不同类型的平衡时表现形式不一样,如解离常数、溶度积常数、稳定常数等。
利用传统的课堂板书讲授原子结构和分子结构等内容时,学生不能直观、形象地理解相关概念,比如,在原子结构部分中关于原子轨道的角度部分概率分布图和分子结构部分中的分子轨道图很难在黑板平面上表现出来。利用多媒体教学手段可以很好地解决这个问题,通过课件可以将抽象难懂的原子结构和分子结构以直观、形象的三维立体图展现出来,图文并茂的讲解可以调动学生学习的积极性,增加课堂传授的知识量,增强课堂教学效果[5]。此外,我们还通过校精品课程的建设建立无机化学课程的网站,提供大量的教案、课件和化合物性质的数据库等资料,便于学生在课外浏览学习。除了新的教学技术的应用外,还要重视传统教学方法的作用,例如,对一些重要的理论性较强的公式,采用板书进行详细的推导。将现代的和传统的教育技术相结合,可达到较好的教学效果。
三、重视习题课,增强掌握知识的能力
习题课并非用来应付考试,主要目的是加强学生对知识点的掌握和理解。习题内容应与理论知识相呼应,并可对不同的知识点进行对比和归纳总结,有利于学生回顾和复习学习过的内容。传统的习题课主要采用教师讲授的方式,学生主要为被动地“填鸭式”接受。我们认为应该改这种习题课的模式为讨论的方式。对一些知识的难点,由教师提出疑问,让学生对具体的内容进行分组讨论,发表自己的意见,最后由教师对讨论内容进行总结,在讨论过程中他们的思路会更加清晰,对知识的掌握也会更加透彻。在习题课的整个过程中,让学生充分参与,有疑问、有争论、有讨论,使学生的分析问题和解决问题的能力得到了提高和锻炼。
四、改革考试方法,提高综合素质
考试是人才培养的一个重要环节,也是检验学习效果和教师教学效果的一个手段。以往评价一个学生的成绩好与差,一般只看期末考试的卷面成绩的好与差。我们认为此种考核方法有一定的弊端,从适应素质教育和创新能力培养的高度来看,这种形式还是远远不够的。一方面,很多学生只注重书面知识的学习,而忽略了综合能力的提高,另一方面,一些学生平时学习不努力,考前突击复习,甚至还有作弊等投机行为。为此,我们改革了单一的考查考试方法,采用课后练习、平时测试与科研小论文相结合;笔试与口试相结合;闭卷考试与开卷考试相结合;老师评分和学生评分相结合等多种形式的考核方式。采用这种全面、丰富的考试内容和全程性、多种形式的考核方式,可对学生的知识水平、能力进行全面考查,同时能对学生综合素质的提高起到促进作用。
总之,对大学无机化学教学内容、教学方法和课程体系进行改革,既丰富了学生无机化学知识,又充分体现了现代无机化学学科的发展趋势,课程教学改革有利于提高学生的实践能力和创新能力,也有利于实现化学化工各专业的培养目标。
参考文献:
[1]大连理工大学无机化学教研室编.无机化学[M].北京:高等教育出版社,1990.
[2]北京师范大学无机化学教研室等编.无机化学[M].北京:高等教育出版社,1981.
[3]张祖德编.无机化学[M].合肥:中国科学技术出版社,2008.