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关键词:大学化学;非化学专业;教学效果;体会
大学化学是我校大部分非化学工科专业学生必修的一门公共基础课,大学化学作为基础科学学科之一,在各个领域都显示出它的重要性及不可替代性,随着经济社会的不断发展,我们已经注意到,目前我国面临的挑战性问题有健康问题、能源问题、环境问题、资源与可持续发展问题等,而这些问题都直接或间接地与化学有关[1],所以通过化学知识的学习可以提高学生的素质教育,提升学生对不同领域相关问题的思考,为学生在日常生活中能用化学知识解决相关问题打下基础。另外,我校作为一所以工为主、多学科协调发展、石油天然气优势突出和特色鲜明的大学,化学知识对学生专业本身也具有非常重要作用,学生在后期无论是专业知识的学习,还是工作中都可能直接或间接与化学问题打交道。所以,通过大学化学的学习,可以让学生知道哪些问题是化学问题;能查阅相关文献解决简单化学问题;能将问题描述给专业化学工作者,并与其沟通解决相关问题。因此,大学化学对本校学生尤为重要,本文针对大学化学课程特点,结合教师的授课经验,浅谈几点体会。
1绪论的重要性及相关授课内容
绪论课是大学化学课堂教学的第一课,在整个教学中起着提纲挈领、纲举目张的作用[2]。在绪论课上应该让学生获得以下相关知识。(1)为什么要学学化学。这部分内容主要是让学生知道这门课的重要性,培养学生的学习兴趣,大学化学属于基础课,但它又与大学英文、高等数学等基础课不同,因为同学们进入大学后很难感受到这门课的重要性,无论是学院、专业课老师的专业介绍还是与师兄师姐的交谈,在基础课这一块强调得较多的大多都是大学英文、高等数学等课程,因此,需要授课老师来补充这部分内容,让学生知道该专业为什么要学习该课程,该课程对该专业的作用是什么,能为学生解决后期的专业问题提供什么帮助;该门课对学生后期学习、工作、生活有什么样的影响。在讲授过程中可以结合相关专业的专业问题和生活中的实例进行分析,如:在油田所用到钻井液为什么可以将地层几千米的钻屑悬浮至地面,这就要依靠钻井液中所加入的化学外加剂;在日常生活中,为什么加一点洗洁精可以很容易将含油的物质清洗干净等问题进行分析,培养学生的学习兴趣,提升学习效果。(2)本课程的主要内容。由于不同专业学生在后期可能用到的化学知识有所不同,所以不同专业学生所学内容也有所不同,学时差别也较大;另外该门课程中的有些知识点,在高中已经学习过,部分学生容易大意,觉得简单,最后造成不好的学习效果。因此,在绪论中应给学生讲明他们所学课程的主要内容,每部分内容需要的学时,该部分内容的作用是什么,这些内容及知识点与高中化学的不同是什么,在现在的学习中应更加注意什么,这可使学生在后期学习过程中能更加有效学习,做到有的放矢。大学化学除了有理论课外还有实验内容,为了便于学生在后期能提前预习实验,了解实验内容,需将学生所要完成的实验内容进行分析与说明。(3)学习过程的要求及考核方法。由于不同的老师有不同的教学方法和风格,对学生的管理方法和模式也有差别,所以授课教师可以结合自身特点进行说明,同时也可结合学生的特点进行沟通与探讨,做到最大程度的互动式教学与学习。不同的课程具有不同的考核方式,同时也是学生较关心的问题,在该部分内容中应进行详细阐述,使学生明确该门课程的考核方法,为后期学习打下基础。
2突出理解、杜绝死记
在大学化学中包含了很多公式,并且在后期的解题、实际应用中都需要用这些公式来解决相关问题。为提升学生的学习兴趣,降低学生学学化学的难度,在授课过程中应尽量将化学知识简单化,公式简单化,让学生能通过已经掌握的化学知识去理解并推导出相关公式,也只有这样才能使学生能用化学的知识去思考化学问题,最后解决化学问题。如:在物质的聚集状态这章的道尔顿气体分压定律这部分内容的授课过程中,可以先通过理想气体状态方程PV=nRT和物质的量分数(摩尔分数)yi=ni/n推导出道尔顿气体分压定律,这不但可以将理想气体状态方程和物质的量分数进行再次回顾,也可以展现该公式的应用情况,同时可以使学生很容易记住道尔顿气体分压定律,并能实现分压定律的灵活应用,通过这种方式完全是让学生理解了道尔顿气体分压定律,其意义和公式将能非常容易记住,也能提高学生用该公式来解决实际问题的能力。
3案例教学,提升课堂教学效果
由于大学化学课程涵盖的内容即包含了无机化学、有机化学、物理化学和分析化学,也涉及量子化学、环境化学和材料化学等内容,其授课知识点多、知识面广[3-4]。在授课过程中应根据各章节授课知识点选择不同的教学案例,这既能有效地引导学生利用已有的基本理论知识对案例进行分析,也有助于课堂形成良好的师生互动氛围,极大地激发学生对大学化学这门基础课的学习兴趣[4],同时教师在授课过程中应引导、启发学生发现问题、分析问题、解决问题[4-5],以此提高学生的学习能力和学习效果。在大学化学授课过程中很多章节可以通过实例进行分析,如:在物质的聚集状态这章溶液与液体中凝固点下降问题的讨论与分析时,可以通过现有油田实例进行分析,在油田的天然气集输过程中,由于在高压低温状态下,天然气很容易与水形成天然气水合物,所形成的水合物会堵塞管道,降低管道的集输能力,达到一定程度还会使管道报废,所以在天然气集输过程中通常需要加入抑制剂,而这些抑制剂通常是一些醇类(乙二醇、甲醇等),它们能起作用的原因之一就是由于醇的加入可以降低水的凝点,使天然气水合物不易形成,让同学们通过实际例子理解凝固点的降低问题。在溶液的离子平衡问题中弱电解质溶液中的电离平衡授课过程中,可将油田增产措施中的酸化技术提出,让学生通过现有知识进行分析,由于该部分内容中的弱酸可以用来提高酸液的缓速效果,通过这种方法使学生能将所学知识用来解决实际问题,提高学生分析问题、解决问题的能力。在电化学基础这章的授课过程中,可将油田目前存在的腐蚀问题(盐、二氧化碳、硫化氢等腐蚀),正在使用的缓蚀技术(阴极保护、涂层、缓蚀剂等)结合讨论,使学生知道所学的化学知识对他们后期的学习、工作等方面有很大帮助,提高他们用化学知识来解决实际问题的能力。
4结语
大学化学虽是一门公共基础课,但是现在无论是日常生活还是学生在后期的学习、工作中都可能随时遇到化学问题,并需要用化学知识去解决相关问题,所以应提高学生的化学知识,培养学生在遇到化学问题时,能用所学知识去分析问题、解决问题。而作为教师就应该在实际教学工作中不断探索,寻找更好的教学方法使学生在学习中能轻松,快速的掌握相关化学知识。
参考文献
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[4]李美蓉,王芳,戴昉纳,等.设计案例教学,提升大学化学课堂教学效果[J].广州化工,2016,44(13):227-228.
关键词:大学化学;教学效果;教学模式;知识拓展
中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:
工科大学化学是非化学化工类专业的一门重要基础课程,是非化学化工专业学生大学阶段系统学习和掌握化学基本原理和方法的重要机会,是理工科大学生素质教育中不可缺少的一部分[1]。然而在实际的教学过程中,大多学生没有意识到化学的重要性,再加上功利主义和实用主义的影响,学生被动学习、交差应付的现象非常普遍[2]。这就要求教师充分引导和调动学生的学习兴趣和主观能动性,从而端正学习态度,真正想学、愿学,只有这样,才能在将来的工作中学以致用。笔者根据工科大学化学的课程特点, 对如何增强教学效果,从以下几个方面进行了教学实践。
一、精选教材和教学内容
教材是无声的教师,好的教材可以激发学生的学习热情,最大限度地挖掘学习潜力。目前大学化学教材很多,知识内容、编排结构和逻辑层次都有很大的差别,在众多的教材中精选出合乎时展和知识结构要求的教材,让学生在学习理论知识的同时,又能充分联系实际和社会热点,从而学以致用,这是每位教师和学生所希望的[3-4]。针对以往教材知识点罗列、生涩难懂、缺乏铺垫和拓展,新入学的大一学生很难接受的现实,我们在众多大学化学教材中经过反复比较筛选,最终确定科学出版社出版的《新大学化学》作为教材,这本教材通俗易懂, 并且与高中的知识衔接比较好,既能让学生在有限的时间内掌握大学化学的基本知识,又能把公众关注的社会热点论题―――能源、环境、材料、生命等与化学结合起来研讨、审视,突出本课程的社会性、应用性。更为重要的是该教材在每章的结尾处,都选择与本章知识密切相关的重要知识点以科普的形式加以拓展,增强了学生的学习兴趣。
二、创新教学模式
教学模式是在一定的教学理论或教学思想指导下,通过教学实践抽象概括而形成的一种教学策略体系。近几年来,我在大学化学教学实践中从以下几个层次进行了启发式教学模式的尝试,取得了较好的效果。首先,在学习新知识之前,我会选择与教学内容相关的一些应用案例,揭示所学知识的社会实践意义,唤起学生的求知欲望,充分发展学生探索问题的能力。接下来,通过精要、生动的讲解,让学生从实际应用回到基础理论,引导学生逐步接近知识结构,在此过程中要能够让学生充分意识到知识向应用转变的过程。通过设置一些问题,由浅入深,由具体到抽象,先感知后概括,从实验事实入手,去归纳概括某种结论或道理,以实现学生由“学会”到“会学”的转变。最后在前面启发、设疑的基础上,归纳、推导出正确的结论,具体、准确、系统地讲述知识内涵和构成。通过这种启发、设疑和讲解三步跟踪式教学模式,可以使培养学生思维能力和概括能力。
三、注重知识传承和拓展
当今社会信息量巨大、知识更新极快。教师在教学中要有先进的教学理念、要抓知识更新,所传授的知识要与社会需要接轨,要使学生能够学以致用。在大学化学课程教学实践中, 在教材知识之外我会经常穿插一些与具体知识相关的化学故事,让学生了解当时的历史背景和科学家对这一理论的艰辛探索,如在物质结构基础和元素性质周期性的讲解中,提及了门捷列夫和元素周期表的历史贡献和对整个化学学科的重要贡献,门捷列夫在1908年提名诺贝尔化学奖,却由于人造金刚石的“历史轰动”错失了当年的诺贝尔化学奖,成为诺贝尔化学奖的一大历史遗憾。除此我还经常将自己科研工作中的创新意识和前沿知识带入课堂,让同学们去感受科学的魅力和创新的力量。比如纳米材料和纳米技术,从1985年美国科学家Smalley研究零维C60开始,到一维碳纳米管的发现,再到二维石墨烯的发现,将世界范围内纳米材料和技术研发推向了,在此过程中碳纳米材料在新能源电池领域、高端复合材料制备和生物医药等领域得到了广泛的应用,并因此成就了两个诺贝尔奖(1996年诺贝尔化学奖和2010年诺贝尔物理奖)。通过知识的传承和更新,可以充分调动学生的学习兴趣和热情,增强教学效果。
四、加强实验教学
“Chem-is-try”,化学就是实验,从化学的英文名字可以看出实验在化学中的重要地位。同理论课相比,实验更直观、更形象,是培养学生理论联系实际的重要实践环节[5-7]。在具体工作中,我们从以下几个方面入手,对实验教学进行了改进和创新,取得了较好的效果。第一,在实验初期阶段,加强基础技能训练型实验。如分析天平、分光光度计、电导仪、酸度计等中学没有接触过的仪器,让学生自己去体验,增进感性认识。 第二,在每个实验之前都要求学生必须深刻理解所做实验的目的和要求,弄清实验原理和方法,了解实验中的注意事项。让学生带着问题去做,这不仅有利于化学教学质量的提高,也有意识地培养了学生的自学能力。在学生完成一些必做实验之后,我们还增设一些研究设计型实验, 让学生自己查阅文献、制定实验方案, 分析相关实验结果, 并对结果进行讨论。通过这样的实践,可以不断提高学生的动手和创新能力,增强科研兴趣。第三,建立科学合理的考核内容和考察模式。在设置考核内容和模式时,我们从学生的基础知识、自学和创新能力、综合素质等方面综合考虑, 既要考察实验基本操作、实验技能和实验报告预习和记录, 又要采用试卷和口试等方式全面考察学生对基础理论知识的掌握程度,引导学生重视理论知识学习的同时,又要能够理论联系实际,培养学生综合运用知识的能力和创新能力。
[参考文献]
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[5]张小林,周美华,李茂康等.论化学实验中的“设计性”实验[J].实验科学与技术, 2007,5(2): 7476.
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。
本科教学是高等学校人才培养的重要环节,肩负传授知识和技能的重要职能。课程体系构建是本科教学的基础和核心。世界一流研究型大学的课程体系构成具有一些共性,比如:从课程模块来看,都包括通识课和专业课;从课程结构层次来看,都有必修课和选修课;从教学方法来看,都有讲座课程和研讨课程。对于研究型大学来讲,专业课程的设置和教学是构建学生专业知识体系、训练专业认知能力和养成专业思维方式的关键要素,蕴含和体现了高等学校的人才培养理念和特色。
高校人才培养目标和教育思想决定了课程体系设置。近年来,南京大学以“为社会各行各业培养具有创新精神、实践能力和国际视野的未来领军人物和拔尖创新人才”为目标,通过深入探索和实践,提出了“三三制”人才培养模式。南京大学化学化工学院在人才培养思路上一直秉承戴安邦院士的全面化学教育思想,即“全面的科学教育要求教学既传授知识和技术,更训练科学方法和思维,还培养科学精神和品德”。在新的时代背景下,南京大学化学化工学院围绕多元化创新型人才培养,在分析借鉴美国加州大学伯克利分校和英国剑桥大学等世界著名研究型大学化学专业课程设置模式和特点的基础上,对传统的化学专业课程体系进行了一系列调整和改革,构建了“激发兴趣、注重能力、多元培养、个性发展”的专业课程体系。
一、美国加州大学伯克利分校化学专业课程体系
美国加州大学伯克利分校(以下简称“伯克利”)是世界著名研究型大学,在学术界享有盛誉,也是美国最自由、最激进的大学之一。化学是伯克利的传统优势学科,在OS世界大学最新排名中,伯克利的化学学科排名第二。
伯克利学制为4年,每学年有3个学期,分别是秋季学期(一般17周),春季学期(一般17周)以及暑期学校。本科生学位要求的最低学分数为120。
伯克利的化学学院有两个系:化学与生物分子工程系和化学系。化学系的专业课程主要是按知识模块进行构建,由基础课和大量的专业课两大模块组成。根据修读课程的不同,化学系的学生可申请化学理学或者艺术学学士学位,或者化学生物学理学学士学位。本文仅介绍化学理学学士学位要求的专业课程。
上图是典型的化学专业本科生培养方案示意图。可以看出,化学系本科生在第一年主要修读大学化学和定量分析这门课(含实验),或者根据需要修读与高中课程相衔接的化学课程。二年级主要修读有机化学(含实验)。三年级需修读高等无机化学和物理化学两门课。四年级的专业课较多,包括物理化学实验、仪器分析、无机合成及反应、有机化学.高级实验方法或者原子核技术中的化学方法,这几门课均包含理论课和实验。以上课程构成了化学专业本科生的必修课,这些课程一般为3~5个学分。
伯克利认为本科毕业生应该“熟悉艺术、文学、数学、自然科学和社会科学;能够收集、筛选、综合、评价来自不同领域并以不同形式呈现的信息;理解研究过程和如何创造新的知识;能够与人合作共事;能够创造性地转换其环境;具有解决问题和作出决定所必须的技能,并能考虑决定的广泛的社会和伦理意义;能够处理模糊性,能够灵活思考并具有在职业生涯中不断发展智识的技能”。因此,化学系本科新生需要参加新生导学课。一、二年级必修的课程还包括数学、物理以及15学分的BreadthElective课程(如阅读写作、外语、人文社科类课程),类似于国内的通识课。除此之外,化学系还开设了培养团队合作(如SupervisedGroup Study和Directed Group Study)和独立工作能力(如Individual Studv forAdvancedUndergraduates)的课程。
对于高年级本科生,除了专业必修课外,还要求完成15学分的专业选修课和跨专业选修课。
伯克利化学系开设的高年级专业选修课有30多门,一般3学分,包括信息化学、生命体系中的无机化学、高等无机化学、无机合成与反应、普通生物化学和分子生物实验、高等有机化学机理、高等有机合成、有机化学一高级实验方法、量子力学和谱学、生物物理化学;物理学原理和生命分子、生物物理化学、化学生物学、伯克利能源讲座;生物质能、原子核化学、原子核技术中的化学方法、材料化学导论、生物化学工程实验、高分子科学与技术、大气化学和物理实验以及量子信息科技等课程。
化学专业建议选修的跨专业课程涉及大气、生物、土木和环境工程、计算机、地球和行星科学、经济、教育、电子工程、政策和管理、力学工程、分子和细胞生物学、营养学和毒理学,物理、植物和微生物学、公共卫生、统计等多个学科分支,多达200余门课程。另外,本科生还可以选修多达50门的研究生专业课。因篇幅有限,本文不一一列出这些课程的名称。
二、英国剑桥大学化学专业课程体系
英国剑桥大学是历史最悠久的世界著名研究型大学之一,素有“诺贝尔奖摇篮”的美誉。剑桥大学崇尚自由、创造性、人文和科技相结合的教育理念,是将传统和现代教育有机结合的典范。剑桥大学化学专业具有很高的学术声誉,在2016 TIMES英国大学优势专业中排名第一,QS世界大学最新排名中名列化学专业第三。
剑桥大学对学生的培养与管理是经典的学院制。该校有31个学院,负责学生的生活和本科生的业余辅导。教学由大学的科系负责,主要科系包括艺术和人文、生物科学、临床医学、人文和社会科学、自然科学、技术等。剑桥大学每学年的授课时间分为三个学期,包括Michaelmas学期(8周)、Lent学期(8周)、Easter学期(5周)。
化学系负责化学专业课程的设置与讲授,修读不同的化学课程前,要求修读相应的数学、物理课程。另外,学生也要学习计算机、语言以及其他人文学科。化学专业课分为三个模块。
第一学年课程为模块IA,主要是介绍化学的基本原理,与预科课程相衔接,课程包括分子形状与结构、有机化学反应与机理、热力学与平衡、化学反应动力学、元素化学。另外,要求学生参加两周一次的实验课程,实验内容安排与理论课程基本同步,实验课程没有单独学分,实验成绩计入相应课程最终成绩。
第二学年课程为模块IB,课程更深入地讲解化学原理。学生有两种化学课程类型可选择,即A类理论与物理化学类课程和B类有机与无机化学类课程。继续修读化学专业的学生要全部完成两个方向的课程。其他专业的学生根据自己以后的专业方向分别修读A或B类课程。
A类课程包括量子力学导论、分子谱学、对称与成键、分子能级与热力学、电子结构与固体性质,B类课程包括重要有机反应、结构解析、配位化学、金属有机化学、无机环化学、形状与有机活性、化学生物学导论。对应于A类与B类课程,学生要求每周参加一次或两次实验,实验成绩计入相应课程最终成绩。
第三学年开始时,化学系开设学生化学生涯指导讲座。大三学年学习模块II课程,是在模块I学习的基础上,扩展与深化对化学知识的认知。模块II课程又分为三个层次。第一层次包括5门课程,每门课程1学分。其中,4门为必修课,包括无机化学I:结构与成键、有机合成基础、高分辨分子光谱、理论技术,另外一门课程物理化学中的概念为选修课。第二层次有8门课程,包括无机化学II:过渡金属与金属有机催化、结构与性能、化学生物学I:生物催化、化学中的衍射方法、材料化学、统计力学、对称与微扰理论、有机机理研究。第三层次有7门课程,包括:无机化学III:表征方法、有机化学中的控制、大气化学、高分子导论、电子结构、化学生物学III:核酸、核磁共振中的物理基础。
大三的实验课程包括两个部分:一是现代合成化学中的技术,主要是无机及有机化合物的制备与合成;二是与物理及理论化学有关的实验与计算。两部分实验均为必修。
在大三结束时,学校筛选能进入第四学年学习的学生。第四学年主要包括课程模块III的学习和课题研究。在学期开始时,学生接受实验安全教育及生涯规划指导。模块III课程包括18门化学课程以及3门其他院系课程(篇幅关系,文中不再列出这些课程名称),要求学生根据兴趣选修8门以上课程。
三、对两校化学专业课程体系共性和差异性分析
从以上对伯克利和剑桥大学这两所具有代表性的研究型大学化学专业课程体系的分析,可以看出以下共性:
(1)课程内容层次和梯度明显。伯克利化学系对本科生实行分阶段培养。课程设置分低年级课程和高年级课程。针对专业基础不同的学生,部分课程设置了引导性或难度较低的课程。如大一年级学生可以先修读层次较低的大学化学、大学化学实验这两门课程,再修读必修的大学化学和定量分析这门课。而剑桥大学的化学专业课程则更多地从学科认知规律来体现课程内容的层次性,学生根据自身发展,也可以选择不同的课程模块。
(2)课程设置具有广泛性和多样性。伯克利基本采用化学四大基础课的模式,但本专业和跨专业选修课程非常丰富,涉及很多相关学科分支,这与化学系对专业人才的培养定位有关,即“化学专业毕业生可从事石油、化工、食品、农业、摄影、制药、生物科技及矿业等相关行业的研发,或者化工贸易、质量控制以及行政管理等工作”。伯克利化学专业学生还可以选修本专业研究生课程。剑桥大学的专业课程体系中,前沿性选修课程多,能让学生充分了解学科前沿。比如大四课程模块III的蛋白质折叠、错误折叠与疾病、磁性材料、化学生物学与药物发现、固体电极等课程,本身已经具有研究生课程的专业性和深度。
(3)设置导学课程。伯克利和剑桥大学都有针对本专业的引导性课程,如伯克利大一新生需要修读的导学课,主要包括面向新生讲解化学系各个课题组的研究工作、学院的图书馆、计算机设备、校友和高年级学生的经验交流,以及学校和学院的资源介绍等。而剑桥大学在大三和大四学期初均设置了生涯指导讲座以及安全教育。这类课程的设置能够更好地帮助学生学习与成长。
(4)重视实验教学。伯克利和剑桥大学除了专门的实验课外,很多课程都有相应的实验内容,并且内容与理论课程基本同步。
两校课程的主要差别在于:
(1)授课时段安排不同。剑桥大学化学专业基础课程不采用平行授课方式,不是从学期的第一周持续到最后一周,而是采取集中连续授课。比如用3周时间集中把A课程讲完,然后再讲授B课程。这种模式的优点是,能够使学生在短时间内集中在1~2个知识模块上学习,课后查阅大量的参考书与文献,对知识的理解更深入。而伯克利则采用的是比较常用的模式,即一门课程贯穿整个学期。
(2)课程内容构建思路有区别。伯克利的化学课程,特别是专业必修课和国内大多数研究型高校的化学专业设置基本相同,是基于二级学科内容划分的传统模式。而剑桥大学的课程设置抛弃了传统的四大化学课程模式,改为按照知识结构和学科认知规律来设置课程,避免了知识点的重复讲授。
四、南京大学化学专业课程体系改革的知与行
对照伯克利和剑桥大学等国外著名研究型大学的化学专业课程体系,我国高校传统的化学专业课程体系存在明显的不足,无法满足科学发展、国家战略以及社会产业对多元化创新型化学人才的需求,具体问题包括:(1)现有课程体系缺少导学与衔接课程,缺少对专业的兴趣培养与认知,造成新生存在较长时间的迷茫期。(2)按传统四大化学设置专业核心课程,部分知识点讲授重复较多,学科前沿内容体现不均衡。(3)在传统课程体系中,交叉课程少,对学生交叉类学科的培养措施不到位。(4)对化学产业人才培养不重视,有关产业素养培养的课程缺失。
针对以上问题,我们对专业课程体系进行了补充和优化。为大一新生设置了衔接课程,开设新生导学课,以解答学生关于化学“学什么,怎么学,去哪儿”等疑惑。为了激发学生对化学的兴趣,开阔学生知识视野,我们围绕不同主题开设了7门新生研讨课:化学与生命、化学与材料、能源与化学、化学与环境、大分子:从材料到生命、原子与分子的量子世界、高分子材料与社会发展等。
专业核心课程涵盖化学科学的基本及核心的理论内容和技能训练,是化学专业学生准出课程的主要组成部分。南京大学化学专业学生通过自主招生及高考两种模式选拔录取,这两类学生的化学知识基础差异明显。对此,我们构建并实施了因材施教的两种核心课程体系。
一是普通核心课程体系。主要针对无化学竞赛经历和专业基础的学生。我们按照从微观到宏观的思路进行了优化,并对课程内容进行调整与更新。主要是:合并无机化学与化学分析内容,设立大学化学课程;结构化学由大三调整到大二开设;增设高分子导论核心课程,形成以大学化学、结构化学、有机化学、物理化学、仪器分析、高分子导论为骨架的核心理论课程体系。
二是针对学科特长生的课程体系。自主招生选拔的学科特长生通常具有较好的无机及有机化学基础。针对这一特点,我们对核心课程进行了调整:融合无机化学与基础物理化学知识,构建了一门全新的化学原理课程;压缩了有机化学授课学时;将结构化学、结晶化学、高阶物理化学内容整合为高等物理化学。通过数理课程学习内容的强化、化学核心专业课程的整合与提升,使学生具有宽厚的数、理、化、生等理科基础,学科视野开阔,专业知识扎实,为在化学以及相关交叉学科领域的发展打下良好的基础。
同时,我们构建并实施了“基础一综合一研究”一体化、多层次、开放式的实验教学新体系,并对相应实验教学内容进行了改革。主要是合并“无机化学实验”和“定量分析化学实验”为“大学化学实验”;取消无机化学、分析化学、有机化学、物理化学和高分子专门化实验,在化学一级学科层面上开设综合化学实验课程,将科研成果及时转化为教学实验,形成了大学化学实验、有机化学实验、仪器分析实验、物理化学实验、综合化学实验这一新的实验教学课程体系:
为满足多元化人才培养需求,我们构建了多元选修课程体系:
(1)专业选修课。我们按科学知识单元组织课程,构建了知识体系完整、前沿性强的专业选修课体系,包括高等无机化学、有机合成、谱学基础、近代仪器分析法、高分子化学、化工原理、计算机与化学、化学文献、结晶化学、配位化学、催化化学、现代材料化学基础、分离科学、波谱分析、等离子化学、高分子物理及物化、胶体与界面化学、高分子材料制备等。另外,我们委托生命科学学院开设了生物化学、分子生物学等课程;选择环境化学、材料加工、药物化学、能源化学、地球化学等相关院系课程为跨院系选修课。
(2)高年级研讨课和研究生课程。高年级研讨课包括化学与纳米材料、先进高分子材料、分子识别与分析、无机交叉领域的前沿发展、有机化学现代进展。另外,我们对本科生开放了部分研究生课程,包括配位磁化学、高分子结构研究法、电分析化学基础、高等有机化学、计算量子化学等。这些课程使本科生能系统了解学科前沿领域,让学生了解并思考科学问题的发掘与解决过程,培养学生的创新意识与能力。
(3)化学产业类课程。针对化学行业对人才培养的需求,我们开设了化学化工行业就业创业指导、化学安全与防护、精细化学品开发与商业化、现代实验测试技术等与企业管理、市场需求、安全生产、环境保护、质量认证等课程。我们聘请企业专家、政府管理人员以及外校师资为学生授课,以体现行业要素,培养学生产业素养和创业能力。
一、高中化学选修模块设计理念与实施情况
《普通高中化学课程标准(实验)》对选修的规定是:“学生在高中阶段修满6个学分,即在学完化学1、化学2两个必修模块后,再从选修课程中选学1个模块,并获得学分,可达到高中化学课程学习的毕业要求。”“鼓励学生尤其是对化学感兴趣的学生在修满6个学分后,选学更多的课程模块,以拓宽知识面,提高化学素养。建议有志向于理工类专业方向发展的学生,可修至8个学分;有志于向化学及其相关专业方向发展的学生,可修至12个学分。”[1]
根据各省(市、自治区)对选修模块的选学的意见分析,它们分别对文理科学生进行了不同的考虑,除了广东、海南、江苏之外,大部分省份对倾向选择文科的学生均选修《化学与生活》或《化学与技术》,其中选择《化学与生活》为最多[2]。因为在《普通高中化学课程标准(实验)》中该模块主要设置的主题有化学与健康、生活中的材料、化学与环境保护三部分的内容,其目的是使学生进一步地了解学习化学的重要性,激发学生对化学学习的兴趣和积极性,全面提高学生的化学科学素养。对于将要选择文科的学生一般修完化学必修1、必修2两个模块后,只需从中再选择一门选修模块修满所需的学分即可以完成学业。对于倾向于理科的学生,大多数的省份选修《化学反应原理》、《有机化学基础》、《物质结构与性质》三个模块。因为这三个模块与大学化学的课程联系得较为紧密,分别对应的是《无机化学》、《有机化学》、《结构化学》的内容,是理科生或攻读化学专业学生在以后从事科学研究工作的基础和必备条件。
二、现行高中化学选修模块体系存在的问题
首先,对于教师而言,在新课标进入实验区后,大部分化学教师因对选修模块的调整无法适应而感到迷茫和困惑。他们反映选修模块的设置不合理,编写的难度较大、内容太多,有的教师对选修模块中所涉及的知识点,自己都吃不透,还要查阅大学化学的相关文献,重新再学习一遍之后才能给学生授课。另外,由于新课标教材各化学学科模块的知识内容相当丰富,而教学时间却只有短短的36学时[3]。很多教师担心课时不够,无法按照所规定的学时讲完,这样难免会影响教师教学的进度。
其次,对于学生来说,新课改下的选修模块的设置,无疑是增加了学生学习的负担。其中以山东和河南为例,在高考中理科总分为240分,其中化学占据2/3的命题内容,以7道选择题和3道非选择题的形式进行命题。所涉及的内容除必修1、必修2外,《物质结构与性质》、《有机化学基础》、《化学与技术》三个选修模块则作为选考内容,各考查8分,但是每个模块只命题1道非选择题型,以供学生作答;对于其他两个选修模块《化学与生活》和《实验化学》在高考中没作要求。根据本人对信阳师范学院化学化工学院所做的179份电子问卷调查反映,32%的学生在高中阶段选择了《化学反应原理》,35%的学生选择了《有机化学基础》,40%的学生选择《物质结构与性质》,由此可以看出,相对重要的三大选修模块的选择比率基本上持平,但是高考题型的考察是每个选修模块出一道题,学生可以自由选做,但是学校为了提高升学率,就开设所有的选修模块,这给高中生的学习带来了很大的负担和困难。
在179份有效电子调查问卷中,24%的学生反映他们对高中化学选修的学习和掌握情况并不好,49%的学生认为他们高中学习的相关选修知识点与进入大学学习的基础化学理论知识不一样,甚至对某些理论的理解存在一定的误解,造成了一种学习定势,这样反而不利于他们现在的大学化学的学习。以下笔者对高中选修模块与大学课程对应内容进行分析。
从表1中可以看出,新课标高中化学教材中设置的选修模块各自独立,六大选修模块的关联不紧密;高中选修的各个板块都与大学化学的知识有着一定的联系。而在高中生学习选修课时,选择的灵活性较大,这就造成了他们在进入大学化学学习的起点不一致。例如,选择了化学反应原理的同学,在高中阶段了解和学习了盖斯定律、化学平衡常数、吉布斯自由能、溶解平衡、原电池等基础知识点,那么这部分学生在进入大学之后,对物理化学这门课程的学习就相对容易些,而对无机化学和有机化学等课程的学习就显得相对吃力,再加上大学的授课方式与高中不相同,这就导致每一门学科的学生水平都参差不齐,不仅给大学教师的授课带来了困难,而且还可能挫伤学生学习课程的积极性。这样一来,高中设置的选修模块和所实施的教学工作就没有起到更好的作用。
三、高中化学选修模块设置的改进和优化对策
首先,高中化学选修模块应考虑学生个人的兴趣和特长,更多地体现学生自主学习能力,所以应对高中化学(倾向于理科类)三大重点选修模块的设置进行调整和删减以减轻学生的学习负担。
笔者认为高中化学选修模块删减之后不仅不会影响学生对选修知识的学习,而且还能减轻高中生学习的负担(见表2)。
其次,要以学生的学习兴趣为主,学生可以在教师的指导和建议下,进行自主的选择。这是考虑到一部分学生在完成高中学业之后,将进入大学继续深造,而另一部分学生在高中毕业之后可能直接就业,所以根据个人的情况不同,要制定出有利于他们继续深造或者直接就业的个人需求的选修方案。为此需要教师进行间接的引导,同时还需要教师必须对高中化学选修模块的内容和各个模块的特色进行深入的了解和把握,了解哪些和就业方向联系得较为紧密,哪些是进入大学学习基础化学必需的知识,从而帮助学生选择合适的选修模块来进行学习。
再次,学校可以根据“文、理分科”给学生指定所选修的模块,对于将来报考人文、社科类的文科类学生采用“2+1”的模式,除了必选的化学1、化学2之外,再选一个选修模块进行学习,建议另选的这个模块从《化学与生活》和《化学与技术》两门中任选其一,首选《化学与生活》模块,因为这个选修模块的知识结构与其他的选修模块没有交叉重叠,不受其他选修模块的限制,可以游离于其他5个选修模块而独立地进行学习。对于将来选报理科、工科专业的学生可以在完成必修模块的学习之后,从《物质结构与性质》、《化学反应原理》、《有机化学基础》、《实验化学》中任选二门作为选修。对于将来要报考化学专业以及相关专业的学生,建议采取“2+4”的模式,即修完必修化学1、化学2后,再另选择4个选修模块进行学习,因为以上这四个选修模块涉及的知识范围较为广泛,不仅是学习化学专业的基础,同时也是学习生物化学、医学、能源材料等专业的基础课程。对于六大选修模块中最后一个模块《实验化学》的开设,由于受到一定仪器设备、财力等条件的限制,这一选修模块开设的可能性较小,建议采用2~3节在一节连上的方式进行排课和教学。这样就可以有计划、有步骤地向新课改的教学目标靠拢,最终达到新课程标准选修模块的选学和教学要求。
参考文献
[1] 中华人民共和国教育部制订.普通高中化学课程标准(实验).北京:人民教育出版社,2003.
[2] 赖辉煌.高中化学选修模块选学策略探析.福建基础教育研究,2010(5).
[3]刘宝剑,任雪明.高中化学课程模块设置的反思及建议.化学教育,2009(10).
[4] 课程教材研究所.化学选修I《化学与生活》.北京:人民教育出版社,2004.
[5] 课程教材研究所.化学选修2《化学与技术》.北京:人民教育出版社,2004.
[6] 课程教材研究所.化学选修3《物质结构与性质》.北京:人民教育出版社,2004.
[7] 课程教材研究所.化学选修4《化学反应原理》.北京:人民教育出版社,2004.
1小学教育教学现状
1.1专业定位对于小学教育专业,钦州学院的人才培养方案定位在培养具有德智体美劳全面发展、掌握基础的人文地理和自然科学知识的人才,使学生毕业以后能够为小学教育工作的顺利开展提供强有力的支持.因此,对现代化学的知识体系进行优化整合和补充完善,可以使其更好的适应小学教育专业化学教学的培养方案.
1.2化学知识需求根据小学教育专业的人才培养方案,该专业学生对化学知识的掌握程度只要求学生掌握基本的原理和反应过程,掌握基本化学现象的产生原因,学生能够对日常发生的化学现象做出科普的解释.通常需要化学专业学生掌握复杂的热力学、动力学等知识,对小学教育专业的学生只要求其掌握基本的定义概念和灵活运用知识解释现象即可.
1.3化学知识体系现状我院在小学教育专业化学教学过程中,采用的化学教材是陈超球编写的《大学化学》.我们把教材中的非金属元素、金属元素、烃和烃的衍生物、化学热力学基础、化学平衡等知识进行了重新归纳,并将现有的知识体系分为无机化学、物理化学、分析化学和有机材料等知识体系.整个教材虽然只是面向小学教育专业的专用教材,但是教材中有些知识体系还是有待整合,以便更有针对性的对学生讲授.
2教学改革措施
2.1内容改革
2.1.1优化知识体系陈超球编写的《大学化学》各章节知识均深入浅出、通俗易懂,教材的知识体系可以归纳为无机化学体系、物理化学体系、分析化学体系、有机体系、材料化学体系等几个知识体系.教材在各章节均介绍得比较详细.教材中某些知识板块,如配合物的价键理论、原子结构、化学反应速率等,虽然理论非常经典,知识体系性很强,但这些知识可能在小学教育专业本科生毕业后会很少用到.因此,对教材中的知识进行重新优化整合,对知识体系重新梳理,建立一套对小学教育本科生针对性强的知识体系,使教学内容更具针对性,可以更好地提高教学效率.在分析小学教育专业学生对化学知识需求情况和目前化学知识体系的特点的基础上,我们将目前小学教育专业教材《大学化学》的知识体系进行了重新梳理并进行了以下知识体系的整合:第一知识体系包括与小学教育本科生将来应用相关性强的章节,如物质的状态、溶液、化学与能源、化学与材料、化学与农业等章节.这部分章节与小学教育专业学生将来工作的契合度较高,将来工作中很多问题需要相关知识作解释,因此我们对该知识体系进行重点教学;第二知识体系包括金属元素及其化合物、非金属元素及其化合物、烃类及衍生物等章节,这部分知识点比较多,很多小的知识点与日常生活中的例子都能结合起来,因此,对于这些知识点多的章节,我们采用以实例为载体让学生掌握记忆的方法进行教学,改变原来按部就班传授知识的教学模式;第三知识体系包括与小学教育专业应用的相关性不是很高的知识,如配合物的价键理论、原子结构、化学反应速率、电化学、化学平衡等相关章节,这部分知识的特点是知识的理论性强、相关计算题多、知识更加抽象、与实践直接相关性差,因此,我们对这些章节的知识深度的浓缩概括,让学生在理解原理的基础上只掌握相关概念就可,而对学生在这部分章节的复杂运算能力不做统一要求.根据以上的原则,把《大学化学》中包含个知识体系的章节的讲授情况进行了分类,见表1.
2.1.2完善知识体系新世纪以化学为基础的各领域如环境、卫生、材料、医药等都发展非常迅速,很多新型的材料被制备出来并在各领域中得到了非常广泛的应用.相对飞速发展的应用领域,我们经典的教材在与实际生产生活中各种新知识的结合方面却明显滞后.因此,作为新世纪的教师,需要把最新的、能激发学生积极性和创造力的化学知识不断地补充到现有知识体系里,以更好的实现教学过程,培养更优秀的新世纪人才.
2.2教学方法改革
2.2.1激发学习兴趣如何在教学过程中,通过更好的教与学的互动,最大程度的激发学生学习的自主性和创造性,这是非常重要的任务.基于这个想法,我们设计了以下的改革方案,在讲授下节新课之前,提前将要讲授的章节告诉学生,并设计几个日常生活中常见的例子,让学生结合课本知识和互联网的信息对该例子中的化学现象进行解释.这样在学习过程中,不仅学生更深刻地掌握了知识,而且学生的创造能力和学习兴趣也有很大的提高.
2.2.2多媒体教学与传统教学结合随着科技的发展,现在多媒体教学已经广泛的走入了课堂.作为一种非常生动形象的负载知识的信息载体,多媒体教学往往会使学生的学习过程变得生动形象,多媒体在各层次的教学活动中都起着越来越重要的作用.[4]但是,随着多媒体教学被广泛应用,某些不合理的应用方式也逐渐产生,照本宣读的现象很严重,特别是对推导性知识学习时,往往对推导过程印象不深刻,只用多媒体往往对推导思路掌握不牢,此时如果结合传统教学的方法,引导学生共同完成推导,把多媒体教学和传统教学的授课方式结合起来,往往能取得更好的教学效果.
2.2.3对知识进行巩固在以往的化学知识巩固方面,任课老师一般都会非常注重计算相关的化学习题的安排,这一方面可能会导致学生轻概念、重计算的问题,有时计算题能做出来,但是最基本的概念往往含糊不清,另一方面,有些计算过程很繁琐,尤其是对于小学教育专业的学生,掌握这些计算既很吃力又没有实用价值,反而会影响学生学习的积极性.因此,针对这种现状,我们布置作业,一般以生产生活中的例子为主,让学生结合所学知识分析案例中所学习的化学知识,这样不仅学生学习的学习积极性更高,而且锻炼了学生创新性的探索问题的能力.
2.3加强教学实践结合钦州学院现有丰富的基础化学实验教学资源.
实验室不仅有各种基础的传统实验,而且我们还整合现有的实验设备建设有开放性实验平台.我们利用该实验平台为学生安排了“补钙剂中钙的测定”等开发性实验,让学生在自己设计实验的过程中,掌握化学实验设计的目的、方法和规则,通过开放性实验平台的锻炼,学生的实验能力和动手创造力也均可以得到很好的激发,同时,通过自己安排设计实验,学生在熟悉科研过程和培养团队精神方面也有较大的提高.
2.4考核方式改革结合小学教育本科专业化学教学的特点和现在化学的知识体系,我们对该课程的考核方式进行了改革,改革后的考核方式将分为以下三个部分:
1)考核平时成绩:平时成绩包括平时作业成绩、平时考勤成绩和创新性实验成绩,该成绩的计算能够提升学生上课和平时学习的积极性,该成绩最后按10%的比例折算计入总成绩.
2)考核期中成绩:期中考试我们不采用常规的试卷考试形式,而是鼓励学生发现身边的一个化学现象,让学生结合课本知识对现象进行探索解释,然后指导学生写作形成论文,在这个论文的写作过程中,极大锻炼了学生的科研创造思维,激发学生的自主学习积极性.该成绩最后按30%的比例折算计入总成绩.
3)考核期末成绩:期末考试采取试卷闭卷考试的形式,在试题安排方面,尽量安排科普类的拓展学生知识面的相关知识考查,这样在学生将来的工作中,可以提供更全面的知识储备,更好的完成小学教学的任务.
关键词 高校自主招生 化学试题 考查内容 化学竞赛
自主招生是中国高等教育招生改革扩大高校自的重要措施。2003年始教育部推出22所高校进行自主招生改革试点,截止到2011年,全国拥有自主招生权利的高校共有83所。近几年来,自主招生考试越来越受到学生及家长的关注。自主招生实施主体是大学,选拔理念与高考有所不同,其命题风格及试题特点与高考也差异较大。高校的化学自主招生试题相对于高考试题而言,更加关注化学思维品质、化学学科思维方法和化学问题解决能力等的考查。
1 自主招生化学试题特点
纵观近几年各高校自主招生化学试题,其主要特点有以下5个方面:
1.1 重视知识与技能强调知识的综合运用
化学基础知识是高中生必备的知识,是开展化学实验与研究的前提。纵观几年来高校自主招生化学试题,对化学基础知识、基本技能、基本观念和基本方法的考查一直作为重点。很多试题都是从知识应用的角度考查考生对化学基础知识和基本技能的综合运用。近几年来自主招生试题涉及的化学基础知识主要有:物质的组成、结构和性质;物质的量;元素周期律;化学平衡的移动;化学反应方程式的配平;离子共存问题;pH的计算;盐类的水解;原电池,电解池;元素化合物;有机化合物结构、性质及其推断和化学实验等。试题中,测试了考生对基础知识的掌握情况,同时也考查了考生的思维能力、理解能力、推断能力和综合应用能力。
例如:2007年清华大学的自主招生化学试题中考查了同分异构体的书写这一基础知识:“请写出二甲基氯苯的苯环上的三取代物的同分异构体”;2008年上海交通大学自主招生化学试题考查了硫酸亚铁铵制备的实验原理和实验装置的选择等有关基本的化学仪器的使用方法;2011年“华约”(以清华大学领衔,包括中国科技大学、上海交通大学、中国人民大学、西安交通大学、南京大学和浙江大学共7所高校)化学试题中出现了最新获诺贝尔奖的课题石墨烯,用石墨烯的多元环来考查结构化学的基本知识,要求计算题目所划出形状的面积,由原子所在位置的贡献度,来计算每个单元的原子个数。
1.2 重视过程与方法 贴近社会生活实际
我国新世纪化学课程倡导从学生和社会发展的需要出发,帮助学生理解化学对社会发展的作用,使学生面临与化学有关的社会问题挑战时,能做出更理智、更科学的决策。高校自主招生化学试题立足社会生活实际,突出地强调了“过程与方法、学以致用”这一点。
例如:2007年北京大学自主招生化学试题结合全球变暖这一国际关注的热点问题,让学生分析有关能源利用的问题:“试分析:用酿造的C2H5OH作燃料,为何不会增加大气中CO2的含量?”。这道试题考查了与生活有关的C2H5OH的燃烧过程、植物的光合作用和葡萄糖发酵过程等相关知识。学生必须综合运用平时习得的知识和方法,从整体上分析整个过程,才能得到完整的答案;2007年上海交通大学自主招生化学试题让学生运用勒夏特列原理举2个例子解释生活或工业生产中常见的化学现象。这道试题与生产生活过程密切相关,考生只有在平时生活中积极体验相关过程,才能有的放矢,举出合适的例子,给予合理的解释。学生的生活体验不同,感受不同,举例也会不同。
1.3 重视学科交叉 考查学生的综合素养
学生的综合素养是自主招生院校考查的重要指标之一。在自主招生化学学科的命题过程中,为了考查学生的综合素养,命题者往往涉及化学与物理、数学、生物等其他学科的交叉点。近几年命题中考查到的化学知识与物理知识的交叉点主要有:溶液的依数性(包括难挥发的非电解质溶液的饱和蒸气压降低、沸点升高,非电解质溶液凝固点降低,渗透压等);电学与电化学;动力学与化学反应速率和化学平衡;力的合成与分解和极性分子与非极性分子判断等。数学知识与化学知识的交叉点有:数据处理与作图等。化学与生物学科的渗透也在加强。
例如:2005年上海交通大学自主招生化学试题中就出现了化学学科和物理学科知识的交叉。题目让学生回答:“分别用普通水和海水洗衣服,在相同条件下,哪一种衣服干得快?为什么?”本题考查了化学中的稀溶液的依数性和物理中的蒸气压等问题。由于海水中有NaCl、MgCl2等电解质,造成海水的饱和蒸气压下降,使水分子运动减缓(与纯水相比较),使海水沸点升高。因此,海水洗衣服干得慢,普通水洗衣服干得快。化学和数学的交叉在很多图像题中都有体现。2008年武汉大学的自主招生化学试题中对化学和生物知识进行了交叉考查:结合人体新陈代谢机理,让考生计算血液中HCO3/H2CO3的比值。
1.4 重视思维发散 多角度设计开放性试题
所谓开放性试题,是指以素质考查为目标,以能力考查为重点,在试题的情境、立意、设问、作答和评分等诸多方面全方位开放的试题形式。开放性试题具有条件的不完备性、结论的不确定性、内涵的可发展性和思维的不确定性等特点。纵观近几年大学自主招生化学题目,很多高校喜欢采用一些开放性试题,来考查学生的发散思维能力。
例如:2008年上海交通大学自主招生化学试题就设计了一道开放性试题。题目在介绍了有关海底可燃冰的背景和形成方式后,请考生根据相关材料和自己所学知识谈一谈可燃冰未来作为新能源的发展前景,可燃冰本身的结构和形成过程对你有什么启发。这样设计的开放式问题,没有固定的答案,很能考查学生的发散思维能力。解答这类题目时,考生要仔细阅读题面的相关内容,快速地从广泛的化学信息中抓出一些本质的知识,然后以此为核心,结合所学化学知识,进行深挖,发散思维,就可得到符合题意的答案。
1.5 重视能力拓展命题源于课标而不拘于课标
高校自主招生的选拔不是以中学教学为中心,而是以大学各自的要求为标准,命题时原则上以依据化学新课标的要求为主,但不完全拘泥于课标,不同程度上进行了延伸。相对与高考试题,自主招生化学试题设计更加灵活,很多高校的化学试题题面信息拓展了高中化学知识“生长点”上的一些内容,如:路易斯电子式、缓冲溶液、溶解沉淀平衡、阴阳离子分析、双指示剂法滴定、配位化合物、热化学反应中的焓变、具有不饱和键有机物的氧化或还原等反应、碳正离子和碳负离子稳定性和环境化学等。这些延展性知识已经部分属于大学化学知识的范畴,经常在很多化学竞赛试题中出现。
例如:2008年的自主招生化学试题中出现了这样的所谓“拓展性”的试题:下列各组元素中性质十分相近的一组是_____。
(A)H He (B)Cl Ca
(C)Li Mg (D)P Cu
这道试题的解答涉及到了新课程标准中未曾涉及的有关元素周期律中的对角线规则应用的知识。在2008年的考题中还出现了同样关于形成内酯的超出新课程标准要求范围的知识。
例如:下列有机化合物可以形成内酯的是______。
(A)异丙醇 (B)α-羟基酸
(C)β-羟基酸 (D)γ-羟基酸
2011年清华大学自主招生化学试题选择题9,B选项:AgF和LiF都是离子化合物,前者溶解度大。也同样考查到了新课标未涉及的有关卤化银的结构差异和性质比较。做这样的试题,考生必须领会试题所给的信息,并通过信息抓住知识的本质,抓住延展性知识的要点,就可迎刃而解。不行的话,使用排除法对这样的题也行之有效。由于高中教学与大学要求之间在客观上存在距离,对这样的题目,相当一部分考生感到试题太难或太偏,这也应该属于正常现象。
2 自主招生化学试题考查内容归类分析
纵观高校自主招生化学试题,其考查内容超越了中学化学课程标准要求的内容,可以说是高考知识和化学竞赛知识的有机交融。备考过程中,考生不仅要在高中教材中汲取必备的高中化学内容,还要有意识地拓展相关的化学竞赛知识。由于应试必备的基础知识在日常授课中教师已反复强调,这里不再赘述。现结合近几年各高校自主招生化学试题知识点覆盖情况,就其涉及到的有关化学基础知识拓展、迁移和拔高的部分进行归类分析。
2.1 基本概念部分拓展、迁移和拔高知识点分析
2.2 基本理论部分拓展、迁移和拔高知识点分析
2.3 元素及化合物部分拓展、迁移和拔高知识点分析
3 自主招生化学试题应对策略
通过以上对高校自主招生化学试题的分析可以看出,高校自主招生化学试题覆盖面广、涉及面宽,考试范围、考点和高考有很多的不同之处。如果想在自主招生中取得理想成绩,必须结合其试题特点,有针对性地复习备考。
3.1 夯实基础,狠抓化学基础知识的学习
夯实的化学基础知识是综合运用化学知识解决实际问题的前提和保障。基础知识对于备战高考来说非常重要,对于备战自主招生化学试题也同样重要,只有基础知识扎实,才可能在分析解决实际问题时运筹帷幄,调用自由,取得理想的成绩。
3.2 拓宽视野,注重发散思维能力的培养
自主招生化学试题“偏”、“怪”、“天马行空”,这些高校的“自主考查”行为,凸显出他们对优秀学生综合素养的要求。自主招生化学试题命题灵活,开放性强。虽然很多知识都是学过的基础知识,但在题目设置上要求发散思维。考生在复习备考中一定要开阔视野,注重发散性思维方法的养成。
3.3 关心时事,养成积累生活经验的习惯
化学与人们日常生活紧密相关。很多试题直接是与当前化学研究取得的成果或者社会生活中的卫生、环保等问题相关。如果考生对相关背景知识了解甚少,考试时可能就会束手无策,不知如何下手。考生在日常生活中要养成读报纸、看新闻,关心时政的习惯。做一个生活中的有心人,勤于思考,注重平时社会生活经验的积累,这些都有益于自主招生的备考。
3.4 研究规律,搞好适应性试题的训练
自主招生化学试题有自己的命题原则和规律,考生要及时搜集所报考院校的往年试题,研究其命题规律,由教师有针对性地编制预测题,经常进行适应性训练。学校要根据学生的学习成绩、综合能力及特长对学生进行分类推荐,选择合适的院校报考。化学教师要结合学生自身实际对其进行分类、定向辅导,帮助学生最终顺利通过自主招生考试。
此外,在自主招生化学学科的备考中,还要注意2个误区:一是追求偏难怪题的训练。有些考生平常投入很大精力学习化学竞赛的相关知识,尤其进入高三,恶补化学竞赛的内容,这是舍本求末,是不可取的。二是自学大学化学教材内容。有些考生认为,自主招生化学试题是大学教授命题,应该有很多大学化学的知识在里面,因此,抽出大量时间学学化学课本内容,这也是不可取的。这2个误区都会使学生为自主招生考试占用大量时间,最终影响正常高考的备考,值得广大教师、学生注意。
参考文献
[1] 杨悦,孟芊.教育科学,2010,(5):69
作者:王永刚 齐承刚 朱亚玲 单位:山东轻工业学院化学工程系
大学基础化学实验得到了前所未有的重视,许多院校把它从化学理论教学中分离出来,独立设置“大学基础化学实验”课,从而有了大学基础化学理论教学与实验教学之说.基础化学实验从理论教学的附属品进而走向独立,有力地促进了自身的发展,也取得了良好的教学效果.但问题接踵而来,大学基础化学理论教学与实验严重脱节,认为实验教学是基础化学实验课的事与自己不相干,似乎有一面无形的墙把两者割裂开,使基础化学教学处于不正常状态.为建造和谐统一的大学基础化学教学新秩序,我们认为应提倡研究性学习,把微型实验用于化学理论课堂教学,从而改变理论教学与实验完全脱节的局面.同时认为大学化学教师应提高自身的“实验表现能力”,丰富课堂表现手段,充分体现以实验为基础的化学学科特征.
1大学基础化学理论教学与实验教学完全脱节实验是化学得以发展的基石,是帮助学习者形成化学概念、理解和巩固化学知识、掌握化学实验技能的有效手段,也是培养学习者分析问题、解决问题和严谨求实科学态度、科学方法的重要途径.独立开设基础化学实验课,无非是想把基础化学实验提到前所未有的高度,从而改变基础化学实验教学的落后局面,同时也造成了认识上的误区,把本该和谐统一的基础化学教学分割成互不相干的两块.基础化学实验的独立课程设置似乎给了化学理论教学以解脱,四大化学理论课很少有人主动地和实验联系起来,一只粉笔或是一张光盘便是整个化学课的道具.只是泛泛讲述前人的经验理论,没有主动探索大师们开拓创新的思维方法与手段.这是非常可怕的,与设立基础化学实验课的初衷相背.
2微型化学实验——联系基础化学理论教学与实验教学的纽带微型化学实验早已引起化学教育工作者的浓厚兴趣,这方面的论文也频繁见诸学术刊物.化学药品用量少、操作简单、安全环保、具有趣味性和启迪性是它的特点.我们认为它的概念应该延伸,应把“微型化学实验”定义为:由教师主导、师共同设计,所用化学药品尽可能少,所用仪器设备简单,具有良好启迪性、开拓性的“学生实验”.它不是课堂演示实验,比大型学生实验更具灵活性和机动性,它应是理论教学的一部分,是理论教学中教师用实验处理难点、重点的教学形式.经过多年的教学实践我们认为微型化学实验不失一方良药,是引导学生进行研究性学习的良好载体,是联系基础化学理论教学与实验教学的纽带,为打破基础化学理论教学与实验教学间的割裂提供了可能.通过微型实验在课堂教学中的运用,可以把理论教学很好地同实验结合起来,充分体现以实验为基础的化学学科特点.这样,化学理论教学就可以为基础化学实验教学做出有力支撑,两者共同承担起培养学生开拓创新能力的重任.
3化学教师的实验表现能力——打破理论教学与实验教学割裂的突破点一名好的大学化学教师,不仅要有传统教师的优秀素质,还应具有超强的“实验表现能力”.“实验表现能力”是化学教师根据教学难点重点组织设计化学实验的能力.教师只有对化学教学有全新的认识,对知识点有更深的把握与理解,才能设计出优质的微型实验,从而丰富课堂表现手段.化学实验表现能力是化学教师教学能力的升华,是打破理论教学与实验教学割裂的突破点.它能使教师从空洞的教学模式中解脱出来,更好地体现实验——理论——再实验——优化理论的化学学科理念.所以只有化学教师具有了超强的实验表现能力,才有可能改变理论教学与实验完全脱节的局面,从而打破理论教学与实验教学间的割裂,创建和谐统一的大学基础化学教学新秩序.
无机化学是药学专业课程体系中的一门专业基础课,该课程主要任务是一直是为有机化学、分析化学、物理化学以及药学专业课程准备必须的基础知识,也是对高中化学知识的深化,同时还要结合药学专业特点,所以也是药学的启蒙课程,因此在课程体系中无机化学起着承前启后的重要作用,其教学质量优劣直接影响整个培养目标的实现。正是这种特殊的地位使得其教学内容涵盖面非常广泛,主要包括基本化学规律、基本的结构理论、元素性质和常见无机药物,这些内容都是后续课程的重要基础,尽管在教学计划中将教学内容划分为掌握、熟悉和了解三个层次,但是在实际教学过程中很难突出教学重点,一直以来教学效果很不理想。因此,从新认识无机化学的地位、突出教学重点、改进教学方法势在必行。
1 教学中存在的问题
1.1 教学内容多而且陈旧
尽管无机化学是化学学科中最古老的分支之一,但是在教学中无机化学被普遍认为是分析化学和物理化学等课程的简化版,导致了该课程的教学内容非常多,主要包括化学平衡部分、原子与分子结构理论部分和元素性质三部分。化学平衡涵盖了基本的化学概念和化学原理,是要求重点掌握的内容;原子和分子结构部分是该课程的重点和难点,其教学效果直接影响学生对有机药物结构的认识。另外医药院校所有的化学课程一般被看作药学专业课的基础课,因此学时安排较少,教学中化学平衡和结构理论部分几乎占用了90%的学时,导致没有时间介绍当前无机化学的最新发展动态,使得该课程长期以来教学内容更新缓慢[1]。
1.2 教学互动困难
良好的师生互动可以激发学生的学习兴趣,营造愉悦的学习氛围,是提高教学质量的重要手段,然而无机化学课程的教学对象是一年级新生,在当今应试教育背景下培养的学生,学习一般缺乏主动性而且自学能力较差[2]。缺乏主动性是应试教育的结果,自学能力不强应该归因于长期被动的“填鸭式”教学模式。为了提高学习主动性和自学能力,我们安排了许多与课堂教学内容有密切关系的课外学习内容,然后以课堂提问的方式进行检查,结果发现效果较差;另外尽管我们在课堂教学过程中有意去设计一些教学互动环节,但是效果不佳,教师课前的提问环节几乎是教师自问自答;教学互动方法中的重要一环是课后作业,然而在教学中发现随着课程的延续课后作业质量越来越差,而且到课程后期抄袭现象严重,教师已经不能从作业中了解学生真正的学习效果。
2 对无机化学课程的认识
国际上大学化学教育的第一门课程是General Chemistry,此课程在最初引入我国时, 把这门课程翻译成“普通化学”, 这种错误的译名掩盖了课程的真实教学目的,也就弄错了它的教育任务与教学内容。1952年,教育部化学课程改革小组把大学化学教育的第一门专业课程定名为“无机化学”,并一致延续至今,而在国外高校教学体系中,无机化学是一门高年级理论课,因此国内这种错误导致该课程教学内容陈旧,无法反映无机化学中的最新发展成果。我国高等医药院校同样采用了这种课程设置模式,尽管部分专业将其定名为“基础化学”,但是其教学内容仍然是无机、有机和物理化学的浓缩与简化。无机化学课程的实质应该是化学和药学教育的绪论课和启蒙课,因此应该定名为“化学概论”,具体内容除了讲授化学科学的基本原理、定量分析和元素概论以外,还应该概括讲授与药学密切相关的交叉学科,比如环境化学、药用材料学、生命科学等[3]。但是由于历史原因和学时的限制,使得本应该推陈出新的教学内容长期不变,因此必须对教学内容和教学方法适当优化和改进。
3 教学改革探讨
3.1 精选教学内容
近年来针对无机化学课程的特点以及对该课程认识的加深,我们对教学大纲进行了修订,首先是把学生可以看懂改为自学内容;其次把原理和规律相似的内容整合在一起集中讲授,比如化学平衡部分,重点讲酸碱平衡,突出平衡移动的规律的应用、强化分析解决问题的能力,在此基础上讲授其它化学平衡时,弱化平衡移动部分,将重点放在较难理解的基本概念上;第三是降低结构理论部分的难度,针对结构理论部分难度较大的状况,在与后续课程教师充分交流的基础上,只要求掌握基本概念和重要结论,弱化理论本身而注重锻炼学生运用结论的能力[1]。最后留出一定的课时介绍本学科的最新研究进展,同时积极介绍无机药物的研究成果,如少量砒霜可以治疗白血病和血癌、钌和锇制成的化合物用于治疗结肠癌和卵巢癌等癌症等等,这些最新的研究成果更加突出了无机化学的重要性以及和药学的密切联系。
3.2 发挥网络教学资源的优势
我国互联网已经基本普及,课堂教学中的知识点在其上几乎都可以检索到,而且其提供了大量的课本以外的知识,这些都是对课堂教学的有益补充。我们在教学中积极引导学生正确的利用互联网以扩大知识面,结合无机化学的教学内容,我们注意引导学生浏览一些科普网站,如科学网、中国科普网和中国科普博览等;同时建议学生适当关注一些专业网站,如美国化学会、Nature和Science等网站,了解国际科学研究的热点和重要进展,既激发学生的学习和研究兴趣,又锻炼了英文的阅读能力。