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教育教学应从具体经验下手,逐步升到抽象。有效的学习之路应该充满具体经验。教育教学最大的失败,在于使学生记住许多普通法则和概念时,没有具体经验作它们的支柱。
利用身体体形成动画的内容中做的经验包括演戏的经验。演戏的经验(指把一些事情编成戏剧,让学生在戏中扮演一个角色,使他们在尽可能接近真实的情景中去获得经验。参加演戏与看戏不同,演戏可以使人们参与重复的经验,而看戏是获得观察的经验)。九年级化学利用肢体的典型例子有很多,开发教师与学生的创造性。
一、利用肢体形成动画的案例
案例1:水的分解与合成一节形成动画的设计。讲授完水分解的文字表达式后,先告诉学生:学生的头代表氧原子,拳头代表氢原子,两只拳头接触到头(代表水分子)。然后让同学们分小组思考怎样演示(教师提示两名同学组合)水的分解,教师巡回观察指导,大部分同学练习后,教师请两名同学上讲台展示,两名同学两只拳头接触到头(代表水分子)从讲台两边缓缓向对方走,走到一起时,拳头拿开,两头靠近(代表氧分子),4只拳头靠近(代表2个氢分子)。
案例2:铜和氧气的反应过程。头代表铜原子,拳头代表氧原子,两只拳头代表氧分子,先让同学们分小组演示(提示两名一组)氧化铜的形成,教师巡回观察,大部分同学练习后,教师请两名同学上讲台展示,两名同学两只拳头接触(代表氧分子)从讲台两边缓缓向对方走,走到一起时,两拳头慢慢分开,分别靠近另一名同学的头(代表氧化铜)。
案例3:氯化钠的形成过程。班内竖向每一排的第一个身高最矮的学生为钠原子,手中拿一只粉笔代表一个最外层电子。班内竖向每一排的最后一个身高最高的学生为氯原子,手中拿7只粉笔代表7个最外层电子。先让同学们分小组演示(提示两名一组)氯化钠的形成。教师巡回观察,大部分同学练习后,教师请两名同学上讲台展示,两名同学手里举着电子(粉笔)从讲台两边缓缓向对方走,走到一起时,矮的同学手中的粉笔被高的同学抢在走,从而形成氯化钠。这样既展示了电子的质量很小,又展示了氯化钠的晶体结构,解释了化学式的形成过程动画如下:
通过学生的反应,可观察到学生的兴趣盎然,思维清晰,敏捷,形象化感知大大增强。也体现了化学的元素观、微粒观的观念,突出化学基本观念的主导作用,化学学科的思维方式,将宏观和微观联系起来。
二、理论基础
新课程标准要求“根据生产、生活中的应用实例或通过实验探究,了解钠、铝、铁、铜等金属及其重要化合物的主要性质,能列举合金材料的重要应用。”学生学习金属的化学性质主要通过实验、图片和讨论等途径获得。化学是一门实验科学,实验探究是学生发现问题、解决问题、获得知识、提高能力、加深体验的重要途径。鉴于此,我在授课时应以实验探究的方式突出化学学科的特色,以此激发、培养和维持学生学习的积极性。
二、前期分析
1.教材分析
金属的化学性质为高中化学必修1第三章《金属及其化合物》第一节的内容,从教材的设置看,是学习元素化合物知识的开始,既是学生在初中所学金属和金属材料的知识基础上的深化,又为前面两章所学的实验和理论知识补充感性认识材料;同时本课时要介绍的金属性质研究获取方法如观察法、实验法、比较法、归纳法等也是学习元素化合物知识的重要方法,将是学生在后续章节里认识元素周期律、元素周期表知识的重要基础,因此本课时乃至本章的内容将起一个承上启下的作用。
2.学情分析
学生在初中已经学过有关金属的性质,在知识目标实现方面没有障碍;在学习钠、铝学习过程中,学生已具备氧化还原、离子反应等基本理论,如何通过实验验证,设计实验以及如何提取重要信息,避免学生只顾看实验现象而忽视了思考的情况出现,需要教师适时且适当地点拨。
三、教学重难点
1.教学重点
钠的氧化和钠与水的反应
2.教学难点
化学学习方法的养成
四、教学过程
引入新课
多媒体展示北京奥运烟花营造出火树银花不夜天的美景,引出本节内容。
学习新课
1.金属与非金属的反应
金属有许多共同的物理性质,如良好的导电、导热性,不透明,有金属光泽,延展性,金属有哪些共同的化学性质?现在请同学们结合图片写出有关的化学方程式并指出反应类型。
【师生评价并出示化学方程式】
【思考与交流】这些反应表现了金属具有哪些化学性质?
【小结】略。
【深入探究】金属这些化学性质是由什么决定的?请同学们完成教材46页思考交流3。
【释疑】金属元素最外层电子数较少,易失去电子,因而性质活泼。也就是结构决定性质,Mg的性质初中已经学过,下面重点学习Na、Al两种金属的化学性质。
【过渡】在大家的桌上有一种新的金属――钠,看一看它是如何保存的?
【观察回答】闻、看后答出是煤油。
【设疑】钠为什么存放在煤油中呢?钠有什么样的性质?
【实验探究1】指导学生分组做实验3-1。取一小块金属钠,用滤纸吸干表面的煤油,用刀切去一端的外皮,观察实验现象。
【设问】同学观察钠的切面的颜色发生了变化,为什么?
【追问】钠常温下尚能与氧气反应,如果是加热呢?你估计反应现象如何?
【实验探究2】演示实验3-2。把一小块金属钠放在石棉网上(说明:钠的燃烧实验在坩埚中进行比较规范,但不易观察,改在石棉网上进行。操作时注意:钠开始燃烧后立即撤掉酒精灯),加热,观察有什么现象? 现象:钠先熔化成白色小球后燃烧发出黄色火焰,生成淡黄色固体。
【小结】 以上两个反应中还原剂都是Na,氧化剂都是O2 。Na与O2反应条件的不同,产物不同。
【过渡】相当多的金属在一定条件下都可以与氧气反应,比如铁和镁,回忆镁带燃烧有什么现象?也有些金属的性质我们不是非常熟悉,比如铝,铝能否在酒精灯焰上点燃呢?请同学们通过实验探讨这个问题。
【科学探究1】加热铝箔。
现象:铝箔熔化并失去光泽,熔化的铝并不滴落,好像有一层膜兜着。
原因:Al2O3的熔点(2050℃)远高于铝的熔点,所以熔化的液态铝不会低落。
【科学探究2】先用砂纸打磨铝箔后加热。
现象:熔化的铝仍不滴落。
原因:铝很活泼,在空气中很快又生成一层新的氧化膜。
【视野拓展】阅读资料卡片,了解铝的氧化膜。
金属原子的最外层电子数较少,易失去最外层电子,单质都表现出还原性。当遇到氧化剂时,就会发生氧化还原反应。因此除了能被氧气氧化外,还能被Cl2、S等其他非金属所氧化。
【过渡】铁、铝或铜制水壶可用来烧水,说明这几种金属与热水不反应,是不是所有金属都不与水发生反应呢?
【板书】2.金属与水的反应
【师生小结】略。
五、教学反思
教材分析
人教版《化学》选修4中“化学反应进行的方向”的内容最终涉及到反应的吉布斯自由能变化、焓变和熵变知识。要求学生全面了解决定化学反应方向的因素不是单一的焓判据,熵判据也是决定因素之一。教材联系生活实际以及同学们熟悉的化学反应,由浅入深,使学生自然接受,促使学生从混乱度的角度形成对熵的概念的初步认识。教学的重点是通过问题分析,力求使学生知道化学反应存在方向问题、化学反应进行的方向又与反应体系的某些物理量有关。等温等压条件下化学反应进行的方向是由反应焓变和反应熵变共同决定。教学中应根据学生的认知水平,尽量避免深究熵的问题,对于自由能变的知识,供学习有余力、有兴趣的学生进一步认识,根据我校的实际情况,我们一并把吉布斯自由能判据与同学进行了讨论。
[教学方法]
教学中,充分挖掘学生的想象力,引导学生思考、交流、讨论,尽可能使学生自己获取更多的理性知识。通过列举现象、引发质疑、交流讨论、历史踪迹再现等手段和方法来解决问题。并在此基础上不断质疑,产生矛盾冲撞,激发探究欲望,提高解决问题的思维深度。使主题在不断质疑和不断更新的过程中循序展开。教学中始终关注学生的认知反馈,注重学生学习兴趣的激发,并在激烈的讨论思考质疑中认识解决问题。以学生为主体进行问题的设置和探究思路。做到问题设置层次明显,引导功效突出。
[教学目标]略
[教学过程]
[引入]
化学研究的目的之一就是判定在一定的条件下一些物质之间能否自发地进行反应,并为我们所用。例如汽车尾气中有毒的一氧化碳和一氧化氮能否在一定条件下自发反应转化成无毒的二氧化碳和氮气呢?等等诸如此类问题,不可能都通过实验验证,这样耗费极大,甚至最终可能徒劳。这就需要人们去发现和寻找一些客观判据,来帮助解决化学反应在一定条件下能否自发进行的问题。
[投影]
(1)自然界中水由高处往低处流;(2)石头从山坡上滚下;
这些常见的现象将向何方发展,我们非常清楚,因为它们有明显的自发性并且过程自发进行后体系的能量降低。
[提问](学生交流与思考把问题引向深入)
下列反应在一定条件下都能自发进行,
CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)
H=-802.3kJ・mol-1
2Fe(s)+3/2O2(g)=Fe2O3(s)H=-824kJ・mol-1
2H2(g)+O2(g)=2H2O(1) H=-571.6kJ・mol-1
请从能量变化的角度分析这些自发进行的反应的共同特点?
[学生]H
[设问]19世纪,化学家曾认为决定化学反应能否自发进行的因素是反应的焓变,即H0的吸热反应则不能自发进行,你同意这个观点吗?
[实验探究]取适量Ba(OH)2・8H2O(s)和NH4Cl(s)混合于锥形瓶,振荡,思考并回答:
1.该反应是否发生?如何判断?2.该反应的焓变如何?
[学生]反应的温度变化确定反应已经发生;容器外壁触摸感觉温度降低,说明反应吸热。
[提问]还有哪些常见的能自发进行的吸热反应呢?
[学生]
CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g) H=+178.5kJ・mol-1
C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)H=+131.3kJ・mol-1
等等。显然,一些吸热反应(过程)在一定条件下也能自发进行。(引发矛盾,引起质疑)
[结论]焓判据不足以全面说明反应的自发性,即决定化学反应自发进行一定还有其他因素。
[设计意图]
在课中提出问题,引发本节课学习目的,同时提出问题,引发质疑和探究,激发学习的热情。通过自然界自发现象联系到化学放热反应在一定条件下能自发进行。引导学生类比归纳。引用了历史上化学家的阶段性研究结论,揭示了问题研究过程的相似性。紧接着设计通过实验来判断结论正确与否,通过试验研究分析,扩展认识,产生矛盾冲突,即吸热反应也能在一定条件下自发进行。整个设计是引发问题,归纳问题,实验验证结论,自然得出焓判据不足以全面说明反应的自发性问题。激发学生不断把问题的思考引向深入。
[投影]一组自然现象
一盒火柴棒落地散乱;一滴墨水在清水中扩散;酚酞滴入碱溶液中颜色扩散;冰的融化,水的气化……这些变化的共同点是什么呢?
[学生交流]
上述自发进行的过程共同点是微粒排布明显从相对有序状态过渡到相对混乱状态。
教师继续设置问题,引发从有序到无序的进一步认识。
[提问]
大家知道,固体硝酸铵、氢氧化钠、氯化钠、蔗糖都能自动溶解于水。请问:
1.他们溶解过程的焓变如何?说明了什么问题?
2.他们溶解于水后微粒排布有何变化?
[学生]思考相互交流得出结论
固体硝酸铵溶于水吸热,氢氧化钠溶于水放热,而氯化钠和蔗糖溶解于的水热效应不太明显,但是都能自发溶解于水;并且溶于水后微粒排布也是从相对有序过渡到相对无序状态。
[质问](联系化学反应,把问题继续引向深入)
下列反应在一定条件下可以自发进行:
H2O2分解后放出O2:
锌粒和稀硫酸反应放出H2……联系上述变化,又说明了什么问题?
[学生]由气体放出的化学反应在一定条件下也能够自发进行。从微粒排布的角度也可以看作是有气体生成其实也是体系的混乱度增加。
[投影](教师阐述)德国物理学家克劳修斯在1850年创造的一个术语,即“熵”,用来描述大量粒子组成体系混乱度的物理量。
从有序到无序,系统的熵增加。熵增加的过程,实质就意味着能量耗散了。
熵判据:体系有自发的向混乱度增加(即熵增)的方向转变的倾向。
[投影]:(请学生观察表中所给的信息分析得出结论)
一些物质在不同状态下的标准熵值
298K100kPa S:单位J・mol-1・K-1
上述表格能得出什么结论?
[学生]相同条件下,等物质的量同种物质在不同聚集状态时气态的熵值最大,即混乱度最大;固态时熵值最小。
[投石问路]
给定条件下:S=生成物熵的总和-反应物熵的总和
在一定的温度、压强下,下列反应能自发进行:
NH3(g)+HCl(g)=NH4Cl(s)
Ag+(aq)+Cl-(aq)=AgCl(s)
1.请分析反应的熵变(S)?2.能得到什么结论呢?
[学生]反应1和2都是熵变减小的反应,在一定条件下也能自发进行。
结论:熵判据是反应自发进行倾向的又一说明,但是也不唯一
[设计意图]
本块设计主要基于以上概念的抽象性及认识难度和大纲对高中生学习效果要求程度来设计教学。目的是创设一个由浅入深,自然而然地层层递进认识。从自然现象到化学现象,再到具体的联系实际问题,为学生搭建起对混乱度-熵这个新物理量的认识,知道了自发过程普遍存在的混乱度增加,即熵增加原理。同时结合实际测量数据,利用图表数据让学生自己去分析学习,得出物质在不同聚集状态下熵值的相对大小,为下边更全面具体的判断打好基础。在对事物认识达到一定高度后,又联系化学反应提出了新的问题,来说明熵判据的不全面性,引起矛盾,激发认识成长。始终以学生为主体,考虑学生的认知水平、考虑学生的思维特点,注重探索发现。
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[投影]阐述科学实验事实
科学家观点:
根据体系存在着力图使自身能量趋于“最低”和“有序”变“无序”的自然现象提出了用相互关联的焓判据和熵判据解决化学反应的方向问题。为了同时考虑能量和混乱度两方面的因素,1876年美国化学家Gibbs提出一个新状态函数G(称为自由能)作为等温、等压下化学反应方向的判据:G=H-TS
在等温、等压下G=H-TS
上式称为吉布斯―赫姆霍兹公式,从中我们看到,G(自由能变化)中包含了H(焓变)和S(熵变)两种因素的影响。
[投影]对上述事实再给与充分的认识分析。
在等温、等压条件下自发进行的化学反应总是向着体系吉布斯自由能降低(G
G
G>0不自发进行 H-TS>0
G=0处于平衡状态H-TS=0
[问题]引导学生充分思考,小组讨论后填写(给出化学反应和焓变,学生讨论后两项)
化学反应焓变熵变 可否自发进行
2H2O2(1)=2H2O(1)+O2(g)H0自发进行
N2(g)+3H2(g)=2NH3(g) H
CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g) H>0 S>0高温可自发进行
2H2O(1)+O2(g)=2H2O2(1)H>0 S
[结论]在焓变和熵变一定的条件下,通过改变反应的温度也使在常温下不能自发进行的化学反应得以自发进行。
[设计意图]
把上述研究得出两方面不全面的认识结合起来得出吉布斯―赫姆霍兹公式,并引导学生思考应用。这点是和课前提出问题―寻找判据相呼应的。虽然大纲对此不作太深的要求,但是根据我校学生的情况我还是把本部分内容作了系统的引导分析。我觉得最终要把问题解释清楚,让学生能运用理论进行初步的化学反应进行方向的判断。从方法上也启发学生对事物的认识不可能一帆风顺,是在深入研究后不断发现,不断发生矛盾的冲突中去提高认识,才能使认识更全面,更客观。对学生今后研究化学问题也起到一定的方法指导作用。
[联系实际]联系本节课学习的判据,解决引课提出的问题。首尾呼应。学生在练习本上演算。
汽车尾气净化采用如下原理:
2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g)
试解释是否可行?已知:298K、100kPa下,
H=-746.8KJ・mol-1,S=-197.5J・mol-1・K-1
[结论]根据G=H-TS计算,最终G
[教师]
事实是在通常条件下这个反应进行很慢,要用催化剂来加速反应以除去NO、CO。即过程的自发性只能用于判断过程的方向,不能确定过程是否一定会发生和过程发生的速率。如钢铁的腐蚀是必然的,但是我们可以涂保护层防止它腐蚀,即从理论上判断可以自发进行的反应在实际条件下不一定能够发生。
[课后思考]登录百度网站,键入“熵”字,加深和扩大对它的认识。
[设计意图]体现了化学学习最终也是学以致用,解决实际问题。同时也回答了引课提出的汽车尾气处理问题。体现了激趣、诱思、善断的课堂教学理念。始终注重同学对问题认识在达到一定高度后,再提出较高的认识问题。最后在课后小结时其实也是隐含告诉学生,结论的认识推广是有条件限制的,要全面认识,必须更深入一步:即化学反应进行方向自发性判断不能确定过程是否一定发生和过程发生的速率,达到课堂最终的升华。最后为了扩展学生的学习视野,课后要求借助网络加深认识。
[课堂练习]略
[教后反思]
1.熟悉教材把握教材编写思想是上好课的前提。我校使用的是人教版教材版本,但我还分别研读了苏教版、鲁科版教材。每个版本对教学内容的展示都有各自的特点。本节内容苏教版分别设计了“你知道吗、观察与思考、问题解决、交流与讨论”等教学安排;鲁科版的“联想质疑、交流研讨、拓展视野”,包括人教版“学与问、科学视野”等都体现了教材编写者的思想和教学要求。通过对教学资源整合,形成了我本节课的教学思路,专家课后点评也充分肯定研读不同教材、广泛查阅资料、提出自己对教材处理意见等在课堂教学方面的重要性。
2.明确要求有的放矢是上好课的基础。本节教学内容是过去高中人教版课本上没有涉及到的内容。这部分知识在大学物理化学要进行系统的学习,教材编写者充分尊重了中学生的认知特点,要求教师要准确把握课程标准,不随意加深教学内容,对教学中的熵、熵判、吉布斯自由能变只要求“能用……说明化学反应的方向”。所以教学设计既不能盲目求难、求深,又必须把问题讨论清楚。在这点上,根据我们学校学生特点,我们把吉布斯自由能这部分内容适当拓展,从教后反馈情况来看,绝大部分学生都能理解。
3.教法得当探究式教学,思考性问题的设置是上好课的关键。学生的兴趣来自他的需求。而学生的需求要靠教师去不断引导而获得满足。问题探究式教学对于启发学生的思维、激发学生的求知欲望、培养学生分析思考问题的能力、合作式交流与学习的能力有很大帮助。这就要求教师对问题的设置要难易适度层层深入,逻辑严密思考性强,并不断地在旧问题解决的基础上适时提出新的问题来引导学生,解决新矛盾。教后感觉学生总体比较兴奋,思维活跃,收到了预期效果。
关键词: 创新能力 化学探究性实验教学 教学案例
中学化学中,实验教学在化学教学中的作用无可替代。然而化学实验教学现状却不尽如人意,化学实验教学依旧摆脱不了“教师讲实验,学生听实验;教师做实验,学生看实验”的固有模式。在这种固有教学模式下,学生仅仅被动地听老师讲解实验,看老师课堂做实验。在这种实验教学模式下,学生跟着教师走,缺乏主动性和积极性,不利于学生实践能力和创新能力的提高。
为了改变化学实验教学现状,笔者参与了河北省教师教育学会课题《在实验教学中提高学生创新能力的研究》(课题编号:JJS2013―531),在探究性实验教学方面进行了有益尝试,实验教学取得了显著成效,以下是几则提高学生创新能力的化学探究性实验教学案例。
一、氯气性质的探究性实验教学案例
在学习氯气性质时,可以首先设置疑问:氯气的水溶性如何?Cl■与水能否反应?带着这些问题让学生分小组做实验进行探究。
1.在两瓶氯气瓶中任取一瓶加入一定量水,充分振荡后,与另一瓶氯气做颜色比较,其水溶液与蒸馏水颜色比较,能得出什么结论?
2.在氯气瓶中分别加入:(1)AgNO■溶液与稀HNO■;(2)小苏打溶液;(3)湿润蓝色石蕊试纸。分别观察到何现象?结论如何?
3.将纯净干燥的氯气分别通过干燥的和湿润的有色布条又观察到何种现象?说明了什么?
学生认真观察干燥和湿润的有色布条有何变化并做好记录,然后学生在各组内组织讨论和完善,对现象进行综合分析,得出实验结论。探究氯气的性质实验,极大地活跃了学生思维,在课堂上学生自主获取实验结论,使学生得到成功的体验,有助于学生创新能力的提高。
二、“一定物质的量浓度溶液的配制”探究性实验教学案例
1.设置相关课堂情境,引出本节课的实验课题。展示几种溶液,如2mol/LHCl,1mol/LK■SO■等,使学生思考:如何得到这样的溶液呢?依据这一课堂疑问笔者引出本节实验内容:配制250mL1mol/LNaCl溶液。课堂上给出几种实验室常用化学试剂,使学生获得直观认识,从而引发学生思考,很自然地引出课堂实验内容。
2.学生通过亲身设计、分组讨论实验方案,初步完成本次实验方案设计。实验室管理教师在课前已为每个小组准备了本次实验可能要用到的一些实验用品,笔者要求每组学生先初步选取实验所需的各种仪器、试剂,亲自完成实验设计,然后小组内组织质疑、讨论,对实验方案进行完善。
3.小组展示,确定最终严密的实验设计方案。在小组展示过程中,学生热情很高,各小组学生踊跃发言。各小组在互相讨论、质疑过程中使实验设计方案得以完善,最终确定了合适的实验设计方案。通过小组展示、讨论、质疑,极大地提高了学生的自学能力、与人合作能力、创新能力。
4.学生依据实验设计方案进行实验,验证其正确性。学生依据实验设计方案配制250mL1mol/LNaCl,教师在课堂上巡视并给予个别指导。
5.教师在以上基础上引导学生分析实验误差,再引导学生分析引起实验误差的原因和操作。
6.课后学生做好实验课总结,进一步探究提高。实验课结束了,笔者告诉同学们,实验课上其他问题利用课外时间探究解决。
三、“盐类水解”探究性实验教学案例
1.设置问题:常温下,水的电离程度如何?水的离子积常数?溶液的酸碱性与pH、c(H■)、c(OH■)有何关系?
2.学生实验检验:用pH试纸检验KCl、NaCl、Na■CO■.、NH■Cl、CH■COONa、Al■(SO■)■酸碱性。
3.以NH■Cl、CH■COONa为例,教师引导学生自主分析盐溶液呈现酸性或碱性的原因,给出盐类水解定义。
4.依据离子方程式书写规则,完成NH■Cl、CH■COONa水解离子方程式书写。
评析:本节课是笔者根据人教新课标版选修4设计的一节课。第一步,通过复习提出溶液酸碱性由c(H■)与c(OH■)相对大小决定,为下面分析盐溶液酸碱性打下基础。第二步通过学生实验检验测定溶液pH,认识到盐溶液有的呈酸性,有的呈碱性,有的呈中性。这与学生以往所学知识产生冲突,增强学生获取新的化学知识的欲望,渴望从理论上得到解释。这样做使学生实验激情大增,吸引学生注意力。第三步,教师让同学们主动思考、发现盐溶液呈酸性或碱性的原因,归纳出盐类水解定义。第四步,在书写盐类水解离子方程式的过程中巩固已学化学知识。
高中化学新课程标准提倡学生学习方式的转变,探究式学习是新课程标准下一种重要的学习方式,探究性实验教学对进一步提高学生实践能力和创新能力具有十分重要的作用。在探究性实验教学课堂上,教师应当设置合适问题情境,激起学生强烈的探究欲望,营造快乐、轻松的课堂气氛,使学生在化学实验课堂上快乐探究、敢于探究。
参考文献:
[1]中华人民共和国教育部.化学课程标准[M].北京:人民教育出版社,2003.
[2]人民教育出版社化学室.化学教学设计及案例[M].北京人民教育出版社,2002.
关键词:案例教学法;高中化学;作用;应用
案例教学法就是通过实际的案例,对所要教学的知识进行渗透与融入,通过案例作为载体展开教学活动。通过实际案例,可以将枯燥的化学知识转化为生动形象的案例,调动学生的积极性,使其参与到化学教学当中。因此,高中化学教师必须对案例教学法实际应用深入研究,找出其关键所在,不断提升教学水平。
一、案例教学法在高中化学教学中所表现出的积极作用
1.炒热课堂气氛
在传统的说教式教学模式下,课堂气氛比较沉闷,往往是教师在讲台上对书本知识进行“翻译”,学生在座位上对教师所“翻译”的重点进行记录。这样的教学模式不仅毫无生气,更无法激起学生兴趣,导致课堂氛围较差,难以取得可靠的教学效果。而通过案例教学法引入化学教学,可以通过实际的案例调动学生的兴趣,对案例进行分析和讨论等,如此就使课堂气氛热烈起来。不仅如此,在对案例进行讨论分析的过程中,教师和学生之间还能够形成较为深入的互动,使得课堂整体“教”与“学”的环境得到优化。
2.直观展现知识
化学知识在很大程度上看来都是比较枯燥的,而且较为抽象,学生往往难以对相关知识形成直观认识,造成学习困难。而传统局限于书本的教学方式,对知识的展示也比较笼统,对于理解力稍差的学生,往往需要花费大力气才能明白教师所讲述的内容。案例教学法将化学知识融入实际案例中,通过对案例进行分析,学生可以非常轻松地明确其中关键所在,进而直观认识到化学知识,提高学习效率。
3.加强师生互动
师生之间保持良好的交流互动,是教学活动有效开展的基础。通过运用案例教学法,教师需要在案例选择、案例设计上加强对学生的考量,如此可以加深教师对学生的了解。而通过教学案例,学生能够认识到其中包含的教师所要教学的重点,以此反向对教师形成了解,如此就实现了深层次的师生互动。不仅如此,在进行教学的过程中,案例成为联系师生的纽带,为师生沟通构建桥梁。
二、高中化学教学中案例教学法的实际应用
1.选择合适的案例
要运用案例教学法展开高中化学的教学活动,案例选材是最为关键的一环,只有确保案例选材科学合理,才能使其成为构建知识网络的良好载体,进而在课堂教学中表现出优良的作用。在进行案例选材时,首先需要保证所选案例与所要教学的化学知识形成统一对接,即案例能够对相关化学知识形成全面有效的渗透和反映,通过该案例就能够得出全部相关的化学知识。其次,案例的选取要符合学生的认知水平,最好是生活中较为常见的案例素材,这样才更加便于学生的理解。最后,需要对案例进行精心编排,将其和书本知识有效统一起来,成为良好的教学载体。比如,在教学氯气的相关知识,其水化物具有褪色的功能,因此教师就可以选择生活中漂洗染色衣物的案例,设计这样一个案例:将氯气分别通过干燥染色衣物和湿润染色衣物,观察其现象变化,并阐述其中原理。通过这样一个案例,学生首先需要对现象进行观察,即明确氯气的性质,还有分析其中原理,即明确氯气使衣物褪色的化学反应。
2.教学中案例的巧妙运用
要在化学教学活动中巧妙运用案例,一般可以从三个环节入手,即课前、课中和课后。在课前运用案例,主要目的是引入教学,即通过案例所表现的相关内容,将所要教学的化学知识引出,调动学生的学习积极性。在课中运用案例,主要是在教学书本知识之后,通过实际案例对所教学的内容进行补充,让学生在实际案例中加强对知识的掌握。在课后运用案例,主要是对知识进行梳理回顾,巩固学生对知识的理解和记忆。比如,在教学二氧化硫、二氧化碳等毒害气体时,教师可以围绕酸雨、温室效应等话题设置教学案例,在课前通过对这些现象的危害进行阐述,引起学生的注意。然后在讲解二氧化硫、二氧化碳等气体的性质之后,通过酸雨和温室效应的形成对这些气体的性质进行补充分析。最后,在教学完成之后,教师可以设置这方面的练习题,让学生对相关知识加强巩固。
3.实验案例的引入
实验是化学教学中不可避免的一个部分,在课堂教学中引入实验案例,可以起到良好的教学效果,其不仅可以活跃课堂气氛,更可以对相关知识进行论证,确保学生深入理解。比如,在教学氧气的相关知识时,就可以将氧气制备实验引入到课堂中,通过实验展示让学生明确基本的实验原理和操作流程,然后再增加实验环节,验证氧气性质。如此,可以让学生在实验案例中对氧气形成更加全面的认识。
总之,高中化学教学加强对案例教学法的应用是教学需求,化学教师必须对案例教学的作用加强认识,在实际教学活动中做好案例选择、案例应用以及实验案例导入等方面的工作,切实将案例教学法渗透到高中化学的教学活动中。
参考文献:
关键词 专科护理 生化教学 案例教学
中图分类号:G642 文献标识码:A
Application of Case Teaching Method in Nursing
Profession Biochemistry Teaching
HUANG Chunyan
(Nanning Health School, Nanning, Guangxi 530021)
Abstract This paper mainly through biochemical analysis of the teaching situation of the nursing profession, on the necessity of the case teaching method in the nursing profession in the biochemistry teaching, explore the application of the case teaching method in nursing education in biochemistry teaching.
Key words specialist care; biochemistry teaching; case teaching
《生物化学》是护理专业一门重要的基础课程。它的学科知识特点以及它陈旧,传统的教学方法,使得学生对课程没有兴趣,对后续专业课程学习和专业技能的学习非常不利,也不便于护理人才培养目标。案例教学法(case method)是教师根据教学目标和教学内容的需要,选定有代表性的案例,引导学生有针对性的剖析、讨论。让学生在具体问题情境中积极思考、主动探索,以提高学生思考问题,分析问题和解决问题等综合能力的一种教学方法。
1 护理专业生化教学现状分析
1.1 生化课程陈旧,孤立
生化课程自成体系,学科孤立,缺少综合性和学科之间的知识过渡。这就势必导致学生知识面窄,思维始终不能得到解放,难以达到知识的迁移。基础课程的低频率出现和使用,严重降低了其影响力和作用,学生就出现了偏重专业的现象,不重视基础的学习。
1.2 教师授课方式不灵活
教师讲授生化课程多以逻辑理论的解释为主,一味的灌输,缺乏激发学生学习兴趣的辅助教学手段。教师在教学过程中始终充当主导者,学生只是一味的听,处于被动机械的地位,习惯由教师来告知。
1.3 职业教育学生状态
以上所说的学科孤立,机械的教学方式都使学生对学习丧失兴趣。教师始终以课堂主导者的身份自居,使学生习惯于被动接受教师已准备好的“鱼”。时间长了,对新知识的热情度和好奇心就会慢慢淡化,甚至于丧失了“渔”的技巧。这种思维方式伴随着学生走上工作岗位,显然会在不断更新的护理工作中出现很多问题和不适。
2 案倒教学法在护理生化教学中的作用
案例教学法在护理专业生化教学中的必要性有:
2.1 极具目的性
案例教学法的特点是通过课本中个别的典型例子的分析,使学生在阅读的同时思考、分析,并且通过讨论,形成一套独特,完整而又逻辑严密的思维方式,来达到提高学生分析和解决问题能力的目的,增加对教学重点和难点的印象,进而提高素质。
2.2 带有实践性
教学案例,都是通过实际经验编写出来的,具有共性的典型例子,在渲染专业氛围的同时,极具真实性,并且满足完好的专业技术过渡要求,使学生在学习基础课程的同时,受到专业熏陶,扩大视野,了解到学科知识对实践的指导和服务作用,对生化课程的学习充满信心。进而学生就会化被动为主动,积极配合老师,牢固的掌握理论基础,以便以后更好的学习专业课程。
2.3 明显的启发性
教学案例中往往包含一些实际问题,这样才能激发学生积极性,进而使学生分析和解决问题的能力得到提高,往创新思维能力方面发展。通过提出存在现实生活中,普遍却不失趣味的问题,培养学生独立思考能力和思维的复杂化、深度化。
3 案例教学法在护理生化教学中的应用
3.1 精心准备教学案例
进行案例教学首先是准备案例。教师通过对包括糖代谢内容案例的收集、编写和设计,概括的阐述、分析了糖代谢过程中血糖的调节与糖代谢异常之间的关系,以及临床护理工作的注意点。以下以“糖尿病的临床护理”为例的相关内容的探讨。
(1)糖尿病的临床护理要素。糖尿病的临床护理主要牵涉到五方面:心理指导;饮食治疗的护理;休息、运动方面的指导;口服降糖药物指导;胰岛素治疗的护理。
(2)据教学内容布置案例思考题。为了更好的做好患者的护理工作,布置学生用生化知识回答下列问题:为什么糖尿病患者的饮食护理要注重低糖、低脂?为什么要鼓励糖尿病患者适量的做运动,这样对患者康复有什么好处?餐后为什么运动最好?
要解答这些问题学生就必须较好的掌握生化血糖的内容。那么所牵涉的基础知识包括:血糖的来源和作用?能调节血糖浓度的激素有哪些以及通过什么方式调节?血糖浓度与糖代谢异常之间有什么相关的联系等。
3.2 案例教学的课前准备
(1)学生所做的准备:学生在课前一定要熟读教材和基础理论;找出生化理论的实践应用点;运用所学生化知识思考案例中的问题,找出有效措施;各小组成员通过组内讨论,阐述自己观点,互相交换意见;学生应该在课中的准备时,能随时阐明自己的观点;仔细聆听同学的观点,并补充或给出不同建议;随时准备更新完善自己的观点,避免做出模棱两可的最终决定。
(2)教师所做的准备:编制护理生化教学案例,制定具体的实施方案;提供案例给学生,布置相关任务,使学生做好充分的课前准备。学生准备时,教师可调节其进度,给予适当的引导,使学生自学更加顺利;教师在案例教学中担任的角色不同于传统教学,教师要随时保持好的心态,尽量营造适合讨论的气氛,时刻准备应对学生的问题和不可预见性反应(包括负面反应)。
3.3 正确引导学生讨论分析教学案例
将学生以小组形式划分,每个组由3~6人。小组成员越多样化,准备和讨论时,不同意见出现的几率就越高,学生的理解度就更深。小组讨论后,由各小组派出的代表阐述本小组的分析和解决意见。课堂上,教师尽量创造一个自由讨论的良好环境和气氛。每个学生发言时间控制在半小时之内,讲完自己小组的观点后,发言人需要针对其他小组成员的问题做出解答,也可由本小组成员代为回答。这个过程是学员自由发挥的过程,教师这时所充当的角色是组织者和主持人。通过这个环节,更能扩展和深化学员对案例的理解程度。接下来,教师可以提出几个意见比较集中的问题和处理方式,让各小组重点讨论这些问题并找出解决方法。这样,学员的注意力就更能吸引到方案的合理解决上来。
3.4 撰写案例分析报告
小组间的讨论完成之后,教师应留出一定的时间让学员自己进行思考和总结。可以通过总结经验得出规律,也可以找出这种知识和经验的获取方式。再者,还可让学员作出书面总结,撰写案例分析报告,加深学员体会,更加深刻的认识案例及案例所反映出来各种问题。
综上所述,护理专业生化课程的教学,适当根据教学内容和教学要求使用案例教学法,能使学生更好的将理论与实践结为一体,更好的巩固相关知识的内容和应用,能更好的积累职业行动能力。
参考文献
[1] 陆俊元.案例教学法的本质特征及其适用性分析[J].中国职业技术教育,2007(28):22-24.
关键词:教学设计;暗线;学科魅力;科学素养
文章编号:1008-0546(2016)10-0044-03 中图分类号:G632.41 文献标识码:B
doi:10.3969/j.issn.1008-0546.2016.10.015
一节好课要“有容”“有魂”。“容”即指化学学科知识,如化学用语、基本概念、化学原理、元素化合物的性质等;“魂”指隐含在知识背后的思想、情感态度价值观、学科观念等隐性教学价值,是化学课堂教学设计中的“暗线”,它们不思则无,思则深远,课堂中巧妙地穿插暗线可以增添化学学科魅力,提升学生的科学素养。
教学的艺术不在于传授知识,而在于激励、唤醒和鼓舞。因此,教师在进行教学设计时,清晰的知识线是有效教学的保证,可以促进学生知识的积累。但是,化学教学不是知识的堆砌,它是以提高学生的科学素养和科学研究能力,提升全面客观认识社会现实问题和解决问题的能力为宗旨。这要求教师在教学设计时充分挖掘教学内容的隐性价值,找出一条或多条能提升学生思维能力和科学素养的“暗线”,即一节课的“魂”。教学设计时巧用“暗线”,可以增添学科魅力,提升学生科学素养。下面笔者结合教学实践阐述化学课堂教学设计时巧用暗线的案例及类型。
一、情感态度线
“情感、态度与价值观”这一教学目标常因在教学实践中缺乏实施的具体载体和途径而易被忽视,落实得不彻底。情感、态度与价值观属于隐性知识,它不是一味地说教,而是学习主体在学习过程中通过体验、思考、内化形成的感悟。学生学习化学的兴趣、乐于探究化学变化的奥秘是从每一课的感悟中逐步培养的。情感态度目标的达成不是当前的考试体制能考查到的,但却有重大的教学意义及价值。
笔者认为教师在进行教学设计时,可以结合具体的教学内容,设计一条“暗线”――情感态度线,贯穿在课堂中。正所谓“行是知之始,知是行之成”,这样的教学可以摆脱被动的说教,提倡主动的实践和体验,落实情感态度目标。下面以高二“元素周期表”的教学设计为例具体阐述(见图1)。
[提出研究主题]前一节课我们已学习元素周期律,有没有一种图表能把一百多种元素的周期性很好地表现出来呢?
[活动一]合作探究 确立排序依据。活动内容:设计一种图表,表现元素周期性变化,即设计元素周期表。活动准备:制作1~18号元素的卡片,给出这些元素充分的信息。学生活动:展示并交流。
[活动二]寻找规律 完善元素周期表。(1)引导学生回忆1~18号元素的结构特点,并且按要求写出下列两组元素的原子结构示意图。①Na、Mg、Al ② H、Li、Na。(2)小组讨论、分析这两组元素的原子结构有什么相同和不同。(3)结合所学知识,寻找确立元素在周期表中的位置的依据。(4)完善元素周期表的结构。
[活动三]科学探究――针对周期表的“预测”功能展开。背景资料:门捷列夫在周期表中为镓、钪、锗等元素(门捷列夫叫它类硼、类铝、类硅)留下了空位,并预言了它们的性质。用多媒体呈现1875年布瓦勃得郎发现镓的实验数据。学生活动:引导学生将其与门捷列夫的预测进行对比,同时反思自己的预测,感受周期律的“预测”功能,感受化学世界的奇妙。
[活动四]阅读资料:在镓、钪、锗相继发现后,元素周期律才得到了科学界的重视。而1894年氩在周期表中的排列以及1913年莫斯莱定律的提出,才使其得到了普遍认可。你如何看待这一科学现象?该问题的目的在于引发学生对科学理论要接受考验和认可的思考。
情感态度线始终贯穿在本节课的每一次学生活动中。学生通过合作探究,确立排序依据,并寻找规律,完善元素周期表的活动,学会发现问题并积极质疑、探究、总结和反思,极大地发挥学生的主体性,不仅利于知识的理解和应用,还有利于培养学生的科学探究能力,正确认识科学发展的历程和科学研究的方法;学生通过预测元素的正确位置,阅读科学史料,收获成果,感受到科学探究的乐趣。
二、学科观念发展线
笔者此处所说的学科基本观念主要指化学学科知识类的基本观念,不包括方法类和情感类基本观念。化学学科观念是对其所涵盖的事实、概念和原理等化学知识的高度概括和更上位的认识,包括元素观、微粒观、变化观、实验观、分类观等。教师在进行化学教学设计时,除了清晰的教学主线――教学知识外,还可以从实现学生认知发展角度思考,提炼出一条暗线“学科观念发展线”,即从学生的已有认知出发,通过实验和设计具有思考价值的驱动性问题,引导学生探究、反思,实现认知发展。化学基本观念的形成既是认知性的,也是体验性的。一条优化的暗线――“学科观念发展线”能够使学生亲身体验化学知识的发现过程和应用价值,感悟化学知识中蕴含的思想、观点和方法,从而实现化学学科素养的全面提升。笔者以“离子反应”作为教学案例具体阐述采用“微粒观”的认知发展线的教学设计(见图2)。
[演示实验1]向25mL 0.01mol/L Ba(OH)2溶液中滴加等浓度等体积的稀硫酸。
[提出问题]请学生分析现象,并用化学符号表征。
[已有认知]学生利用已有认知回答此问题,利用已学知识,学生知道实验中宏观物质参与了复分解反应,此类反应的发生条件是产生沉淀、气体或水。
[演示实验2]向烧杯中加入25mL 0.01mol/L Ba(OH)2溶液,滴加2~3滴酚酞,外接电源和灯泡,向此溶液中逐滴滴加等浓度的稀硫酸,可用磁力搅拌器搅拌。
[提出问题](1) 溶液颜色变化是由什么原因引起?
(2)灯泡亮度变化说明什么?溶液导电性强弱与什么因素有关?
[新的认知]通过实验2和对2个问题的思考,学生的认知产生递进,在原有认知的基础上产生了新的认知:(1)认知对象由宏观物质转向微观粒子;(2)认知角度从现象转向本质;(3)认知层次由复分解反应及发生条件转向离子反应及发生条件;(4)认知表征从化学方程式转为离子方程式。
本节课中,化学学科的基本观念之一“微粒观”的认知发展线这条暗线起到促进学生思维提升的作用。通过演示实验和创设问题搭建思维途径,促进学生的认知发展。在已有认知中,学生延续着宏观思维方式,化学反应和方程式只不过是对宏观现象的解释和一种化学表征形式。而经过本节课的学习,学生逐渐转变思维,开始建立从微观粒子的角度认识反应的思维意识,对化学反应产生新的认知和视角。
三、生活线
高中学生具有较丰富的生活经验,若能从学生的生活经验出发,用一条生活线贯穿整个课堂,学生尝试用化学眼光分析生活现象、用生活眼光看待化学世界,由浅而深、环环相扣,不仅可以降低思维的难度,充分调动学生学习化学的主动性和热情,还可以让学生的认知从感性上升到理性的高度,进一步提高学生科学素养。
高二下学期“乙醇”的教学设计中,学生对乙醇有大量的生活感知,如乙醇可以制酒、做消毒剂溶剂、是一种清洁的燃料,人们酒醉甚至酒驾等。下面笔者以“乙醇”这一教学案例具体阐述用生活线作为暗线的教学设计(见图3)。
[生活线1]圆珠笔写字,然后用棉棒蘸取酒精清洗字迹。
[知识线1](1)在动手实验的同时,学生能深刻感受到乙醇对有机物的溶解性,总结出乙醇的物理性质。(2)激活学生已有知识,认识乙醇结构,引出烃的衍生物的概念。
[生活线2]生活中有人饮酒“千杯万盏皆不醉”,有人却温酒即醉?乙醇在人体内发生了哪些化学变化? 教师为学生提供乙醇在人体内的代谢过程图。
[知识线2]实验:乙醇催化氧化生成乙醛,从原子守恒的角度书写方程式。
[生活线3]想把旧铜器银器变新,可以采用什么方法?工匠说,可以把银器在火上烧热,马上蘸一下酒精,就会光亮如初。可行吗?为什么?
[知识线3]乙醇催化氧化,催化剂不同。
[生活线4]乙醇汽油。
[知识线4]乙醇燃烧,可见,乙醇与氧气反应时,条件不同,产物不同。
[生活线5]检验司机酒后驾车的方法。
[知识线5]乙醇被强氧化剂如重铬酸钾溶液氧化。学生体验乙醇的还原性,不仅能与氧气发生反应,还能与酸性高锰酸钾溶液或酸性重铬酸钾溶液反应,被直接氧化为乙酸。
[生活线6]为学生提供 “乙醇钠”的相关信息,在医药工业中,乙醇钠是制备巴比妥、苯巴比妥等二十余种西药的原料。苯巴比妥:长效的镇静催眠剂,在肝病时可用于退黄。
[知识线6]实验验证乙醇与金属钠的反应并对比了钠与水反应的剧烈程度,之后学生完成实验报告并书写方程式。理解有机物结构对性质的决定作用。
本节课通过问题设计、实验探究把生活线和知识线有机地串联起来,实现了初识乙醇的功能:初步认识结构决定性质的内涵,为以后复杂有机物性质的学习提供了方法指导;用所学知识解释生活中的现象,提升学生的科学素养。高中元素化学和有机化学的很多内容,都可以从生活出发,整合知识,设计贯穿课堂的生活线,提高化学素养,从生活走进化学,提高处理日常生活中化学信息的能力,引导学生感受有实际价值的化学;从化学走进生活,在真实的探究体验中形成认识化学的基本方法;在生活问题与化学问题的相互融合中,形成科学的价值观。
参考文献
[1] 郑胤飞. 文化有根 课堂有魂[M].上海:上海教育出版社,2013
[2] 江锡钧.沈理明. “情感、态度与价值观”目标在中学化学教学中落实的建议[J].化学教育,2011(8):15-16
[3] 陈园园.从学生认知角度思考 概念教学的价值与策略[J].化学教与学,2016(1):26-28
[关键词]独立院校;案例教学;毕业设计;互补作用
化工原理是化工及相关专业的核心专业基础课,具有由理论到工程、由基础到专业的桥梁作用,在培养学生专业素质和工程能力方面有着不可或缺的地位,是考研和职业资格考试的必考科目。因此,化工原理的教学改革至关重要。
一、案例教学法在化工原理教学中的重要性
化工原理课程具有很强的工程性和实践性,要求学生对化工生产过程及设备有感性认识与了解。教学内容包括流体输送、沉降、过滤、搅拌、传热、蒸发、精馏、吸收、萃取、干燥、结晶等单元操作过程,它们相互独立,遵循的原理和法则各不相同。生活中常见与之相关的例子,如送水送气(动量传递)、吹风干燥(热量、质量传递)等[1]。考虑到学生的生活和实践经验较少,教学过程中如能适当引入工程案例,对提高授课质量、激发学生学习兴趣及培养学生的创新能力,将会具有十分显著的效果。工程案例教学法起源于20世纪20年代,是指在具有较强工程背景的课程教学中,教师通过精心组织,引入工程实际案例与学生进行分析和讨论,旨在培养学生的工程观念,提高学生综合分析和解决实际问题的能力,以期达到激励学生主动参与教学活动、提高教学效果、知行合一的目的[2]。化工原理案例教学能弥补教材内容相对固定与教学内容更新慢等不足,同时作为基本原理的稳定性与其应用不断发展之间的有效衔接,能较好地反映化学工程学科的发展与化工技术的进步[1]。经过多年的实践和探索,案例教学法的运用已日趋规范,工程案例教学法在高等院校日益受到重视,对我国高等教育的改革和发展起到了积极的促进作用。常见的化工原理案例教学包括开篇案例法、问题案例法和综合案例法。其中,综合案例法最为重要,即在每个单元操作的结尾,列举出该单元操作的工程设计(或工程改造)实例,提出需要解决的工程问题,引导学生综合利用本单元操作相关知识,解决该工程设计(或工程改造)中存在的问题[2]。综合案例法涉及的知识点较多,实践性较强,需要教师将多年教学经验、参与各项工程实践的收获与科研研究积累三者进行有机结合。三本院校在化工原理教学中更需要转变教育思想,根据应用型人才的培养定位,在保证基础知识传授的前提下,降低理论要求,多引入案例教学,突出实践技能的训练。笔者作为年轻教师,毕业后即从事大学教育工作,缺乏相对集中的企业实践经历和科研锻炼,缺少教学案例素材的积累,因此在化工原理教学中,一直探索如何能就地取材,把案例教学和本科毕业设计课题相结合,在毕业设计指导过程中收集案例来丰富自己的教学内容,使两者互为补充。
二、案例教学法和毕业设计相结合的可行性
在化工专业本科教学过程中,毕业设计是培养学生综合运用多种理论知识分析与解决实际工程问题的重要教学环节,也是最能体现学生工程实践能力和创新能力的环节[3]。毕业设计涉及化工原理、物理化学、化工分离工程、化学反应工程和过程装备设计等课程的知识,其中化工原理知识是学生使用最多的[4]。下面列举三个实例来说明如何将化工原理与毕业设计课题相结合,在化工原理教学过程中有的放矢地引入案例。
(一)农产品的热风干燥研究课题
这是一个实验型的研究课题,目的是对农产品在热风条件下的干燥特性进行研究。实际的生产加工过程中采用变动的干燥条件,而该实验采用洞道式干燥设备,用大量热空气对少量物料进行间歇干燥,并维持空气速度及与物料的接触方式不变,将变动干燥过程近似简化为恒定干燥过程,实验所得结论可用于指导实际生产。该课题涉及化工原理干燥单元操作的许多内容,如空气干燥的基本参数的意义和湿焓图、恒定干燥条件下等焓干燥的相关知识等。研究过程中要先根据实验数据绘出干燥曲线和干燥速率曲线,选择适宜干燥条件;再利用热量衡算进行节能优化,选择最佳能耗条件和废气循环比;另外为了深入考察影响因素,还需找到恒速段和降速段对流传热系数的不同计算方法,分析干燥过程对流传热系数的变化规律。因此在开题阶段,指导教师就会要求学生认真学习化工原理干燥一章的内容,牢固掌握基础知识,然后才能开始下一步的实验研究工作。该课题将复杂的工程问题进行了合理简化,体现了工程方法论的思想,并为讲授化工原理干燥单元操作提供了实例。讲授恒定条件下的干燥特性一节时引入农产品热风干燥数据、干燥曲线和干燥速率曲线图,有助于学生直观理解干燥的过程和分析方法,加深对干燥原理的理解。另外,实验能耗优化部分和废气循环讨论可用于干燥物料衡算、热量衡算及过程优化的教学。
(二)一硝基氯化苯生产车间硝化工段的设计课题
这是一个综合性比较强的经典题目,来源于实际工业生产。目前,生产工艺已比较成熟,一般用混酸作为硝化介质,以氯苯为原料,运用三釜串联在常压等温环境下进行连续硝化。该课题主要研究一硝基氯化苯的提纯精制,废酸与一硝基氯化苯的分离和循环利用,生产产生的废气、废液处理和硝化工段的生产装置。在课题研究过程中,学生首先根据题目搜集所需的资料和数据,进行工艺流程设计,然后对生产中各个设备进行物料衡算和热量衡算,对主要的设备进行工艺计算和选择,最终完成一个车间工段的设计工作。该课题涉及的专业内容比较全面,包括化工工艺设计、公用工程设计、外管设计、自动控制设计、环境安全评价及经济核算等。整个设计过程需要进行大量的计算,单纯的手工计算费时且准确度差,使用计算机辅助软件可让设计过程事半功倍,如使用Aspen plus、ChemCAD等进行物料衡算、热量衡算和工艺流程图绘制。工艺流程中除硝化反应外,其余均为物理过程,涉及流体输送、搅拌、传热、非均相分离等单元操作,还涉及安全环保、仪表控制、分析检测等。设备的计算和选型是设计的重点,包括配混酸工段的换热器设计、硝化反应釜的夹套换热器和蛇管换热器的选型、萃取釜和萃取分离器设计及附属流体输送设备的选型。化工原理教材中对换热器的讲解以列管式换热器为主,而该课题中多种换热器的设计和选型很好地补充了特殊间壁式换热器的知识;同时附属流体设备的选型可以作为日后教学中离心泵选型的案例,尤其是书本中谈及较少的耐腐蚀泵的选型案例。
(三)间壁精馏塔的流程模拟优化与水力学冷模实验研究课题
本课题是对三元物系分离的创新型设备———间壁式精馏塔的设计和研究。常规精馏操作需要用两个塔顺序分离才能得到三种不同的纯组分,而分壁塔中只需要一个单塔就可以同时得到所有组分,并能达到指定的精密分离要求。因此,间壁塔可以显著提高精馏的热力学效率,降低能耗,节省设备购置费用,且适用于传统旧式精馏塔的改造。为了较好地实现塔内分隔板两侧的气液分配,现在工业上使用的间壁塔一般会通过设计使用特殊的内构件来改变塔内压降,从而达到调节气液分配的目的;或者是将分隔板在塔内偏心放置,通过改变分隔板两侧的横截面积,来改变分隔板两侧气液分配。为了探究分壁的气液分布规律,掌握其运行控制的关键技术,毕业设计中会通过冷模实验、经验关联公式计算和数值模拟的方法对其气液分布规律进行研究。因研究内容较多,故该课题可拆分为三个子课题,分别是:1.设计间壁精馏塔冷模实验装置并观察气液负荷在设计范围内变化对气液流量控制效果的影响;2.验证新型气体分配控制专利技术的特性和改进空间,分析总结气相分配规律及变化机理;3.运用Mathcad软件进行塔板设计、水力学计算和核算,采用Aspen Plus、ProcessⅡ软件进行精馏塔的简捷计算,并进一步对流程做静态和动态模拟,针对产品的质量和能耗,进行可调节的自由度优化分析。该课题主要涉及化工原理的精馏单元操作和塔设备设计,这部分的教学中如能适当融入一些本领域的最新发展动向和创新成果,进一步拓宽教学内容,会取得更好的效果。将间壁塔课题作为新型结构塔的实例引入精馏塔设计教学中,可以极大地提高学生的学习兴趣,帮助学生了解最新的前沿分离技术,还可以作为化工原理课程设计中精馏塔设计任务的扩展,进一步锻炼学生的设计能力。
三、结语
随着课程改革的不断深入和发展,教师的专业成长已成为实施新课程的瓶颈,那么如何促进新理念转变为教师的教学行为?是日前课程改革中亟待解决的一个关键问题。而案例教学是通过典型案例呈现出实际工作的情境,通过对案例的分析和讨论,使受训者能更有效地接受新的观点和理念、提高行为技能、改进内隐决策、增进解决问题的能力。教学案例则是课堂中真实的故事,是教师在实际教学中的困惑,足以引发教师思考和讨论的事件,又解析某一教育理论。因此,无论是案例教学还是教学案例关注的是学校、师生、教学问题的解决,它可以激发教师对实践问题作出多样化的理论解读,促使教师在交流、碰撞中,相互学习、借鉴、提高,对促进教师专业化的成长都具有诸多价值和功能,它是理论联系实际的中介和桥梁,是教师专业成长的途径、教学相长的阶梯。
二、研究的目标
1.通过案例学习,促进每一位教师研究自己的教学策略和行为,分享其成长的经验,积累反思的素材,在实践反思中调整、改进自己的教学策略和行为,提高课堂教学的技能。 2.运用案例教学,把接受式培训导向参与式培训,在分析案例、情景模拟、角色换位、集体讨论、多角度思考、交互式讨论、开放式探究的过程中,加强教师的能力建设。3.记载教学过程中发生的故事,提升文字功底,积累教学经验。
三、研究主要内容
1、目前教师专业水平现状的剖析,及促进教师专业成长的措施和对策;2、探索案例特性,案例学习与教师专业化成长的密切关系及作用;3、探讨如何撰写案例和案例教学,“解读”不同教师的教学实践;4、寻求精选、分析、拓展、研究案例教学的方式,有效促进教师的观察分析、文字记录、理论水平等专业能力的提高。
四、课题研究的方法
以本园A、B教研组为研究基地,行动研究法为侧重点,采用调查法、经验总结法、研讨法、个案法等多种方法综合进行。
五、课题实施步骤
第一阶段(2006、6-2007、7):选题、制定研究方案;开题;完成本课题的组织工作;开展园本案例的学习,培训,通过讲座、座谈、教研组研讨活动等多种形式,使教师对课题新理念能融会贯通,增强教师的的研究意识、整体意识、创新意识和教研信心。
第二阶段(2007、9―2008、7):精选典型案例,通过分析案例、交互式讨论、开放式探究、案例教学,使教师对教育行为进行观察、分析、诊断及多维度的解读,将具体的教育行为与教育理论联系起来一并思考,从中加深对教育理论的理解,反过来指导教育实践。
第三阶段(2008、9―2009、7):根据每一个教师的现有专业水平和个性化学习需要,适时、适宜地开展教学案例的撰写和研讨活动,反思自我教学行为背后的教育理念,“解读”不同教师的教学实践,有效促进教师的观察分析、文字记录、理论水平等专业能力的提高。
第四阶段:(2009、9―2009、12):以多种形式与方式进行课题成果展示,介绍经验,推广、汇编优秀的典型案例,整理教研活动实录,撰写结题报告,做好结题有关工作
六、研究结果和分析
(一)领悟案例的内涵,促进教师专业化的成长
观念是行为的先导,理论是实践的依据。观念的转变起始于头脑中原有的认识与新理论之间的矛盾,理论的学习引发了教师原有认识与新观念之间的矛盾,而矛盾解决的过程就是观念转变与认识提高的过程。
案例学习与教师专业化成长有着密切关系和作用,能有效促进教师的观察分析、文字记录、理论水平等专业能力的提高。感悟到案例研究的意义:1.案例研究可以分享教师实践的智慧。优秀教师的实践智慧通过案例来传递;全校同伴的经验,通过案例来分享;教师、专家“实践共同体”以案例为载体对话与交流。2.案例研究是教师专业成长的途径、教学相长的阶梯。教学案例是教师专业知识结构中不可缺少的一部分;教学案例为教师提供了在典型情境中应对的策略、理论联系实际的中介。3.从案例研究中发展教师的自我反思能力。案例研究是教师研究特有的话语系统; 案例研究是教师实践反思的最好形式,教师正是从案例中感悟理念,学会方法,学会从多角度来观察事物思考问题。
(二)精选名师典型优秀案例,结合本园实践,组织教师研究,促进教师再学习再提高
1.以研讨为主导,交流、反思融于教学实践中。
精选名师典型优秀的教学案例,并汇编成册,教研组组织教师教研活动时,组织教师专门学习。从而促进了每一个教师研究自己的教学策略和行为,分享他人成长的经验,积累反思的素材,在实践反思中自觉调整、改进自己的教学策略和行为,提高课堂教学的技能。
2.“观课”,研究、借鉴他人的优秀案例。“观课”在很大程度上与我们常说的“听课”类似。传统的听课目的比较单一,而且听课之后几乎没有什么评论。而观课作为一种教育研究范式,注重在教研活动中提倡合作、互助、共享意识采用不同的形式,加强教师间的专业切磋、协调与合作。
3.在研讨――实践――评议――反思的循环过程中,为教师的专业化发展搭建了平台。06年的9月到现在,我们采用了“案例教学”、同课异构的“一课三研”等方式,通过提出问题――学习理论――现场教学与探析――认识提升等研讨程序,引领老师们把研究和实践的过程变成自我学习和思考的过程。
(三)研究自己的教学活动,提炼和积累有价值的案例
教学案例是课堂中真实的故事,是教师在实际教学中的困惑,是足以引发教师思考和讨论的事件,是蕴含着教育理论的典型事例。