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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。
关键词:高校;无机化学;现状;改革策略
中图分类号:G652 文献标识码:A 文章编号:1671-0568(2012)41-0102-03
无机化学是一门专业的基础学科,涉及的范围很广,包括了环境工程学、食品工程学、生物工程学等,是向整个高校工科类一年级本科学生开设的化学基础学科,更是学生踏入高校后学习的第一门化学基础学科。所以,高校要特别注意相关衔接工作,重视衔接教学,实现更好的过渡,让学生能更快地从中学化学转移到大学化学中来,并且为他们今后学习相关课程打下坚实的化学基础。高校领导也要特别重视无机化学这门课程,充分发挥无机化学教研组所有教师的力量,通过大量的时间,对课程进行改革。临沧师范高等专科学校(以下简称“我校”)经过一系列的改革,无机化学逐渐把“必需、适用、实用”这些原则体现了出来。在面对学习时间压缩的情况下,也能最大限度地使学生更好地掌握无机化学基础知识,更好地领悟无机化学的精髓,实现理想的教学目的,获得良好的学习效果。通过不断完善教学方法,对无机化学教学内容进行更好的精选,合理地安排教学,加之利用多元化的教学手段,促进了教学质量的提升和教学目标的实现。
一、优化体系
我校从无机化学课程的内容和体系上出发,改进了教学内容,改变了原有课程的体系设置,将与中学化学或者其它化学课程相重复的内容进行适当的删减,坚持“必需、适用、实用”的原则,增添了实用性强的新内容。在教学过程中,提升基本理论的内涵、加强基本原理的理解、灵活多用的基本方法、计算与操作。以无机化学的基本理论作为出发点,将四大化学的平衡原理作为主线,注重应用,加强实践,打造全新的无机化学课程体系结构,层层递进地开展,使学生更容易接受。还加强改革课程结构体系,提高了教学效率。面对课程结构体系改革的不断深入,自然会给传统的无机化学教学带来诸多问题,若要更好地改善传统教学确非易事。因此,教师想尽办法,沥尽全力,将教学大纲的基本要求为出发点,彻底改善传统的教学方式,从而达到提高教学效率、增效的目的,做到“减学时,不降质量”。通过长期的教学实践,根据高校化学专业与学生的特性,大规模、系统地完善和修订了课程的理论教学大纲和实验教学大纲,让其呈现出高校独有的教学特色。根据不同专业的不同特点,还提出了分层教学的两种大纲模式:《新大学化学》和《无机化学》。为了更好地适应不同专业对化学的不同要求,合理地调整了各个层次的课程:《新大学化学》108学时,《无机化学》72学时。
无机化学课程的主要目的是:让学生掌握化学平衡、化学反应速率、物质结构、元素周期定律以及化学热力学等相关基础理论与概念,更好地理解元素以及化合物的结构、性质、反映规律,掌握其用途,激发思维能力,培养科学素养及其训练分析和解决问题的能力,引导学生应用正确的学习方法,初步掌握科研方法,树立正确的人生观、价值观、世界观、辩证唯物观,为以后的学习打下坚实的基础。根据教学大纲的要求,还需要采用学习参考书《无机化学习题与自测题》,针对每章的课堂授课内容的要求以及进度而设计的课后练习与自测题进行课后练习,目的是帮助学生及时掌握和巩固知识。自测题具有各式各样的特性,有助于学生在每章完成后检查自己的学习情况。通过对参考书的使用,不仅可以引导学生学习,还能激发他们的思维能力。
新的教学大纲从宏观的角度诠释了学生掌握知识的深度与广度,符合教学规律和高校学生的学习特征。新的教学大纲要求,必须掌握基础理论和基本概念,把握重点,详细讲解,删减重复内容,提升教学层次。根据专业特点的差异性与计划课程的要求,对内容进行筛选,将比较简单、易理解的内容划分为自学内容,将倾向于理科及理论性较强的内容划分为选修内容,符合学科专业的培养目标。新教学大纲明确指出,对每一章节需要理解、掌握、熟练,课程在部分章节中安排了比较简单的自学内容。高校学生经过高中阶段的学习,适应大学学习方法后,初步形成自学和独立理解问题的能力。对学生进行自学安排的时候,可以引导他们参考更多资料,适当地设计一些思考题,点燃学生的学习热情。
为了使一味灌输、面面俱到、平均分配的传统教学模式得以突破,在相对较少的学时中,本学科新知识、新成果、新信息要进行适当的增加,拓宽知识面,加强应用。要增加与专业密切相关的知识,例如:生物技术与化学的关系、细胞核内蛋白质动态变化研究进展、人体生命元素功能,等等,不仅加强专业与课程的密切关系,还致力于提升学习兴趣,增强学习能力。
二、无机化学教学方法的改革
新时代倡导素质教育,倡导以学生为主体,教师为主导。高校无机化学主要应用启发式的教学方法,注重实践,充分应用全方面、多元化的教学手段,提升教学质量。教学设计要坚持学生为主体,引导和启发学生,贴近学生生活,选取学生较为关心的话题。例如,有关绿色化学、大气污染等课题的讨论,都可望调动学生的学习积极性,提高学生的自学能力。在进行绿色化学相关讨论时,部分来自农村的学生通过阅读大量资料,明确今后的学业中会以回到家乡发展绿色产业为目的。教师应该掌握学生的心态,做好循序渐进的引导,让学生从被动学习转变为主动学习。教师要在课堂上掌握学生的学习情况,针对他们的基础差异性,做好分层教学。分层教学的目的不是为了选出尖子生,是要让学生都能得到发展和进步,让学生感到教学目标就在他们身边,从而能更好地实施教学手段,实现教学目标,促进学生全面发展。
在进行无机化学教学时,为了巩固课堂教学质量,理论结合实际,需要加强基本训练和平时考核。为了紧贴课堂教学内容,让学生能及时掌握和巩固知识,我校采用了学习参考书《无机化学习题与自测题》,实施两节课布置一页参考书的作业。教师认真检查作业,仔细批改,对作业情况进行评分,整个学期作业评价得分以20%纳入总成绩。通过对作业的批改,教师能及时掌握问题,方便下次在课堂上进行讲解。针对个别问题则对学生进行解答,促进学生更好掌握本章的难点和基本概念。每章完成以后,督促学生做自测题。自测题题型多样化,且有注解,有助于学生更好地检查自己对学习内容的掌握程度。
课堂教学中,充分发挥多媒体教学的作用,使教学内容形象化,将传统与先进有机结合,利用计算机进行辅助教学,将知识动态化,将微观转化为宏观,变抽象为直观,实现整个课程的最优化。例如,学习原子结构时,多媒体的加入让学生更容易理解这类抽象的知识。理论课实施启发式、参与式教学,组织学生讨论,教师解答疑难,将原本枯燥无味的无机化学变得更有生命
力,提升了学生学习的积极性。
三、激发学生动手和动脑的能力
无机化学课程具有丰富的实验内容,对实验选题要准确、恰当。改革过后的无机化学,具有20个实验、72学时。引导学生养成良好的实验素质,通过测定、原理、现象的实验,对学生的观察能力、总结能力、判断能力、动手能力、概括能力进行基本操作训练。用“微量实验”代替原来的“硫酸亚铁铵的制备常量实验”,降低了实验成本,减少了实验时间,实现了教学目标。开放性实验《三氯化六氨合钴的制备和组成测定》,是让学生在掌握基本概念和理论的基础上,灵活运用化学原理和试验方法,从开始收集资料、制定实验方案、准备实验仪器到实验结束后的数据处理与讨论,都要求独立完成,其重点在于激发学生善于动手、动脑,敢于发现、分析、解决问题,全面提升无机化学实验教学的质量。
四、完善试题库建设
学生成绩的总体状况要坚持考教分离,对评分实施统一标准,考卷及标准答案存档。要应用试题库,提高教学质量,提高课程水平,上升到更高的层次。根据高校专业和学生的特点,设计多套《无机化学》试卷及标准答案,构建试卷库,降低试题的重复率。总结学生最后的综合成绩,其目的是为了让学生重视无机化学的每一个环节,尽量坚持上课,认真学习,避免临考搞突击的现象,促进学生学好化学基础课,为今后的相关课程打下必要的基础。
五、完善课程考试改革与教学管理制度的建设
关键词:无机化学;教学;改革
【中图分类号】G642
一、新时期对高校无机化学教学的要求
1.科学技术发展的要求
伴随着世界科学技术不断的飞速发展,知识更新速度也日益加快。飞速发展的科学技术必然需要与之相适应的教育的发展,这样才能更好地将知识传承给下一代,自古以来我们都知道教育的发展又会促使科学技术的发展。作为教育的一门基础学科,化学占据着十分重要的地位,为了更好地学好无机化学,应该让经典基础学科化学与现代科学彼此交融、相互渗透、谋求共同发展。高校无机化学教学内容中应该积极体现化学的这些特点。
2.高校模式转变的要求
就目前情况而言,课程模式越来越趋向于不同形式的综合性课程。从单纯的、传统的以化学为中心的普通模式向医学化学、材料化学、医学化学、生物化学、医学化学、环境化学等多学科交叉模式转变。高校无机化学教学内容中也应该体现出这些转变。
二、当前高校无机化学教学中存在的主要问题
1.落后的传统教学模式与方法
传统教学模式中常常是以一本教材为中心、以教师为中心,教师以课堂讲授的形式给学生传授知识,这种教学模式已经不能满足现代教育发展的要求,现代教育迫切需要将以传授知识为目的的传统教育观念逐渐转变为重点让学生获取如何掌握知识的手段及方法,最终培养出更多具有创新能力、实践能力的高素质人才。西方发达国家一直很注重加强基础教育,高等教育如果要培养出更多适应全球化、信息化、国际化的高素质人才,也要积极加强基础教育,将人文社会科学知识融入课堂,培养出既拥有丰富的专业知识,又具备健康人格以及社会责任感的合格人才。当前无机化学的教材建设及教学内容中也体现出这一教育理念,大学课堂一节课的信息量很大,知识面很广,许多学生往往因为不适应大学的学习,出现考试不及格的情况。所以如果大学一年级的授课教师只顾自己上课,不能根据实际情况适当安排授课内容,学生通常就跟不上教师的思路,教学效果因此也会大打折扣。
2.课程内容的古板,缺乏灵活性
作为发展比较早的一门学科,化学又是充满活力、发展迅速的科学。在高等学校的教育中,如何能够使无机化学教学保持传统经典理论体系,又能使无机化学与当代科学相互融合,满足高校学科的迅速发展,需要我们进一步研究。就目前情况而言,我国无机化学的教材仍然比较死板,课程内容单调,课后习题也仅仅是许多教材中例题的翻版。这种缺乏灵活、内容古板的课程内容不利于培养学生的学习兴趣,会大大影响教学效果。
3.化学知识体系的庞大与无机化学教学时数的限制
作为一个充满活力的学科,化学与环境科学、生命科学、生物学、药学、材料科学等学科互相促进、共同发展,并且在发展中不断丰富其理论与知识,所以无机化学的教学内容是拥有不断增加的空间与趋势的。但是因为高校的教学时数有限,不断减少、压缩教学时数却成了教学改革总的趋势,高等院校因此也就面临一个必要的问题:如何合理解决化学教学知识内容多,但是教学课时少的矛盾。
三、高校无机化学教学改革方法
1.改进课程体系,优化教学内容
教材内容不但要坚持先进性、科学性和系统性,还应该努力做到注重基础、重点突出、内容精练、利于自学、便于讲授。就目前情况而言,高校教学课时数不断压缩,更应该精简教材内容,尽量减少与基础化学、分析化学以及中学化学重复的内容。例如原子分子结构、四大化学反应等都是无机化学中十分重要的基础理论,也是教学的难点和重点,所以在教学中应注意采用通俗易懂、深入浅出的教授方法,在给出清晰明确的概念的基础上注重应用,使学生在反复的应用实践中进一步加深理解。此外,现在有些新成就尚未写进教材中,一些旧的内容也来不及删除,这就要求教师能够做到与时俱进,不断丰富和更新自己的知识,在讲授经典的化学基础知识的同时,能够适当增加无机物在能源、环境、信息等领域的应用,适当延伸,尽量为学生展示一个丰富多彩的化学世界。
2.重视学生学习能力和思维能力的培养
对于大一新生而言,他们不能很好地处理与适应大学的学习生活,教师应积极帮助学生树立主动学习、自主学习的习惯,使学生学会如何更加合理的安排时间,如何利用图书馆资源,如何提高学习效率,如何合理利用网络平台,让学生逐步学会学习、享受学习。在授课过程中,采用多种教学方法进行课堂教学。例如,热力学部分公式较多,教学过程中可以适当采用启发式,将讲授和讨论相结合,将更多新的教学理念和教学模式融入课堂;物质结构这一部分是无机化学中较难理解的内容,教学过程中可采用传统教学与多媒体教学相结合,采取“课件讲线条,板书讲细节”的方法;元素化学部分的内容较多而且比较复杂,可以采用学生自学学习与教师重点讲解的方式有机结合,以物质结构知识为指导,加深对物质的认识。
3.重视实验教学
作为一门实验科学,无机化学实验教学的好坏直接关系到学生是否能够有效掌握科学合理的思维方法,是否能够掌握无机化学的知识与技能,因此无机化学一定要重视实验教学。首先,要精选实验教学内容。无机化学实验可以分为有课程实验和无机化学设计性实验两种形式。实验内容的安排要做到合理布局、逐步引导深化。在课程实验中,包括训练化学实验基本技能、了解化学反应的基本原理、掌握元素化合物的性质。在课程实验结束后,可以安排一周设计性实验,设计性实验的主要目的是培养学生分析问题以及解决问题的能力。设计实验主要以无机物合成为主,提前安排实验课题,让学生自主查阅文献资料,然后拟定实验方案,最后经教师审阅批准后独立完成实验,撰写实验报告。这样既实现了实验基本技能的训练,又能使学生真正掌握无机物研究的常规方法,培养了学生合理分析问题、解决问题的能力。其次,重视实验素养培养。无机化学实验是化学实践的第一步,一定要注重培养良好的实验素养。需要培养学生重视实验、勇于实践、认真求实的科学精神以及清洁整齐的工作习惯。最后,重视学生实验能力的培养。需要培养学生的动手能力,在实际操作中教师要侧重讲解为什么这样做,在做的过程中要注意什么,鼓励学生动手操作;培养学生的观察能力,在实验过程中教师可以根据实验目的,指导学生应观察什么、如何有效观察逐步培养学生的观察能力。
参考文献
1.学时及教学内容差异大。由于近年教学学时的大量缩减,目前不同学校针对不同专业开设的无机化学课程学时差异明显,大部分学校针对化学、应用化学等专业开设的无机化学在100学时左右,也有部分约70学时;对化工及制药专业学时一般50~80学时;对于非化学化工专业,学时普遍较短,多为32~60学时。对于100学时的专业,一般具有较充足的时间对理论知识、物质结构、元素化学均进行较深入的讲解,学生可以掌握全面的无机化学知识;对70学时左右的专业,一般大约45学时用于理论及物质结构讲解,元素部分约25学时,元素部分教学内容不能完全覆盖;对于50学时以下的专业,许多专业只讲解理论知识和物质结构,元素部分基本不涉及。从目前现状看,对于短学时的无机化学课程,往往以牺牲元素化学教学为代价,把在分析、物化等课程中还会涉及的理论内容讲得较深入,这导致许多学生缺乏元素化学知识、化学知识整体结构不完整、学习内容不健全。
2.教材种类多,内容编排结构多样。目前出版的无机化学教材种类繁多,每年都不断有新出或修订版无机化学教材出版。为了无机化学书有更广的应用范围,大部分教材都完全包含了传统无机化学的基本化学反应原理、物质结构及元素化学三大模块,针对短学时的无机化学教材目前相对较为缺乏。无机化学教材内容编排不同教材差异较大,有的按化学原理、物质结构及元素化学排版,有的按物质结构、化学反应原理、元素化学介绍,教材中各模块间基本相互独立、衔接较少。在有限的教学时间里,要达到良好教学效果,教学内容的合理取舍与组织对教师无疑是一个挑战。
3.与其他课程存在交叉与衔接。无机化学是大学化学第一课,其教学内容与后续分析化学、物理化学、有机化学及诸多专业课都有内容的交叉与衔接。无机化学的酸碱平衡、配位解离平衡、沉淀溶解平衡和氧化还原反应是分析化学的理论基础。无机化学基本化学原理与物理化学中的动力学热力学存在明显的递进。原子结构、分子结构理论对解释有机化学结构依然实用。应用化学、材料等专业的多门课程都涉及无机化学知识,有的甚至就是元素化学的内容,如无机材料的制备等课程。良好的无机化学基础是后续化学及专业课程学习的重要基础,也是提高学生大学学习兴趣和自信心的有力保障。
4.学生个体差异显著。我们知道,按照中国现行高考制度,许多化学及相关专业的学生所就读的专业并非其自愿选择,而是通过调剂录取,对化学的学习兴趣各有不同。按照中学化学“必修2+选修6”模块式教学,不同省份及不同学校对中学化学教学的深度及广度不同,导致不同学生的化学基础存在一定差异。而且,随着高等教育大扩招,高考录取率达70%,学生个体生理差异也较大。由于学生学习兴趣、主观能动性、中学化学知识基础等多种原因,在无机化学教学中,能明显感受到一个班的学生在学习自觉性、领悟力等方面分为几个不同层次。要保证绝大部分同学都能达到教学要求,学生个体差异也是大学教学必须充分考虑的因素,教学内容和教学方法的设置上应尽可能做到因材施教。
二、无机化学教学内容的衔接
鉴于无机化学在教学时间、课程内容、教学对象等方面的特点,在教学过程中有效组织编排教学内容,注重中学教育与大学教育的良好衔接,引导学生顺利过渡到大学学习,融会贯通前后知识,对达到理想教学效果可起到重要促进作用。
1.与中学化学教学的衔接。目前高中化学三个版本教材均采用模块式教学,将化学教学内容分为两个必修模块(《化学1》和《化学2》)和六个选修模块(《物质结构与性质》、《化学反应原理》和《有机化学基础》、《化学与生活》、《化学与技术》、《实验化学》)。必修模块涉及了化学物质分类及离子反应、氧化还原反应;元素周期表、化学键;化学能与热能、电能、化学反应的速率和限度;重要的金属及其化合物;硫、氮、氧及其化合物。《物质结构与性质》模块涉及了原子结构及性质、分子结构及性质、共价键、晶体结构及性质;《化学反应原理》涉及了化学反应与能量、化学反应速率与化学平衡、水溶液中的离子平衡等内容。从中学教学内容看,无机化学中的基本化学反应原理、物质结构及元素化学都有涉及,但是其教学程度较浅,多处于对概念的了解,且不同省区学习内容可能存在很大差异,无机化学中对各部分内容均有很大程度的提升,如化学平衡中引入了标准平衡常数、焓、熵、Gibbs函数等热力学函数。在无机化学教学内容的设置上,应根据中学化学教学内容,在对全班同学进行充分调研的基础上,为学生设计构建科学的教学大纲,安排合适的教学内容,帮助学生在现有基础上循序渐进,不断深入。
2.前后章节内容的衔接。无机化学教学一般都会涉及化学反应基本原理、物质结构与元素化学三部分内容,化学反应基本原理和物质结构通常安排在元素化学之前,各教材在化学反应基本原理和物质结构间有的将物质结构先行讲解,有的则先介绍化学反应基本原理。物质结构决定其化学性质,作者认为先介绍分子结构、化学键等物质结构知识有利于学生理解化学反应原理部分的知识(如热学函数、键能、碰撞理论、反应机理等),而且高中物理以及化学中均涉及有原子结构、化学键等相关内容,学生也容易理解接受。原子结构、分子结构、化学热力学及动力学、氧化还原、配位化学等无机化学基本理论知识很多在元素化学中将得到具体体现,并指导着元素化学的教学与研究,因此,元素化学放在最后讲解比较科学。化学反应基本原理、物质结构与元素化学三大模块除了相互存在衔接外,各模块内部各章节也存在很密切的关联,如化学反应原理部分中化学反应热力学、化学平衡知识、四大平衡反应是一脉相承的关系;物质结构部分里,原子结构、分子结构、晶体结构、配合物结构则是物质结构的逐渐深入;元素化学同区内各族之间有相似结构和相似性能但又存在变化规律。因此,注意前后章节内容的有机衔接将有助帮助学生理解掌握。
3.必修与选修内容的衔接。由于教学学时的压缩,无机化学教材涵盖的内容通常无法完全在课堂上给学生进行详细讲解,一般教材通常将教学内容分为必修和选修两部分,选修内容采用不同排版方式标注出来。延伸基础知识、难度较深的内容,如化学动力学中对化学反应机理的讲解,一般无机化学教材都设为选修内容。另外,为了扩宽学生视野,无机化学教材中也对该章节内容涉及的学科前沿知识进行补充介绍,如大连理工大学版无机化学分别在化学反应动力学和氧化还原章节补充介绍了化学动力学在考古中的应用、化学电源实例等知识,帮助学生了解理论知识的实际应用,提高学生学习兴趣和应用知识的能力。在为某些学科专门编写的、针对性较强的教材中,学科背景知识以及无机化学在该学科的应用等内容常设为选修。除了书本中明确建议的选修内容,教师也可根据学时、学生学习情况,灵活调节教学内容,将学生基础好、容易自学完成的内容设定为自学或选修内容,以节约出更多时间用于重点难点知识的讲解和实践教学。
4.理论教学与实验教学的衔接。化学是一门实验科学,让学生学习掌握基本化学实验技术,提高学生发现问题与解决问题的能力,培养学生科学严谨的工作态度和良好的实验习惯,是化学教学的一项重要任务。许多同学在中学没有条件进行化学实验教学,无机化学是他们接触的第一门化学实验课,第一门实验课的教学效果对提高学生实验课程学习兴趣、端正学习态度、养成良好实验习惯意义重大。实验教学是对理论教学的一种宏观展示,可以让学生更直观了解化学反应本质。我们需要注意的是,实验教学是建立在理论教学基础上的,因此在无机化学中必须注重理论教学与实验教学的衔接,实验教学需要将时间安排在相应理论教学之后,切不可将理论与实验教学完全独立开来。一些简单的验证性实验可以考虑以视频的方式在理论教学中直接演示给学生,节约部分实验教学时间以开设更多的实验内容。在实验教学内容设置中,需要考虑每个实验对学生实验技能的培养目的,应尽可能在不同实验中培养学生不同实验技能,让学生在有限的时间掌握更多实验技术,提高其实践动手能力。
三、无机化学教学实现衔接的教学方法
无机化学在较多层面存在教学内容的衔接,为了实现相关知识间的有效衔接,教师在授课过程中除了在教学内容的安排上要合理设置外,在教学过程中教师还需在不同环节采用不同教学方法,以达到理想的教学效果。
1.课前预习作业。无机化学教学内容多,课程任务重,每节课的信息量大,适当的课前预习有助于学生在课堂教学中集中注意力,跟随主讲老师的教学思路。老师可以为学生提供适当的预习作业帮助学生有重点的预习,预习作业最好能注重将学内容与中学知识、前面章节内容间的联系与差异,让学生觉得熟悉而新鲜,激发学生好奇心和探索热情,为课堂教学奠定良好基础。对课堂中可一带而过的教学内容,亦可在预习中引导学生自学,节约课堂时间。
2.课堂设问式教学。课堂教学是无机化学理论课最重要的环节,在课堂教学中教师更需要采用巧妙的教学方法,将各种内容有机衔接起来。在课堂中向学生提出相关问题,是调动学生思维、促使学生主动将相关知识衔接起来的好方法。例如,涉及到中学知识的,可以请学生回答中学学习内容是什么,老师再顺势介绍中学与大学知识的异同。再次出现的前面章节的内容,老师可以通过提问学生来帮助学生复习巩固,并找出前后知识的关联。
3.课后作业知识点的兼顾。课后作业也是将各种知识有效衔接的好办法,除了前后紧密相联的知识外,老师也可故意设计一些复合习题,在同一个题目中涉及前后章节知识以及多个知识点,训练学生综合分析问题的思维,教会学生解决综合问题的方法,提高其对综合知识的掌握与应用能力。如在氧化还原反应里可以将化学平衡常数、热力学函数、Hess定律、电动势、能斯特方程式等知识点关联在一起,根据具体情况可进一步计算求解酸碱平衡常数、溶解度、配合物稳定常数等物理量。
关键词:农业院校;无机化学;教学理念;教学方法
作者简介:杨昱(1977-),女,黑龙江哈尔滨人,东北农业大学理学院,讲师;徐雅琴(1964-),女,黑龙江哈尔滨人,东北农业大学理学院,教授。(黑龙江 哈尔滨 150030)
基金项目:本文系黑龙江省“十二五”高教学会课题“高等农业院校应化专业《无机化学》课程立体化教学体系的构建”(课题编号:HGJXH C110459)、黑龙江省“十二五”规划课题“化学实验无纸化网上考试系统软件研制及应用研究”(课题编号:GBC1211019)、黑龙江省“十二五”规划课题“高等农业院校《无机化学》课程体系整体优化改革的研究与实践”(课题编号:GBD1211010)的研究成果。
中图分类号:G642.423 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2013)23-0089-02
步入21世纪,我国农业院校化学教学能否跟上世界化学发展潮流,其关键是能否培养出适应21世纪农业发展的人才,因此高等农业院校化学教学改革应体现新世纪的特色及与农业院校实际相结合。“无机化学”是相关专业学生步入大学的第一门主干课,针对如何提高农业院校学生创新能力和综合能力,提高“无机化学”课程教学质量,我们在教学观念和教学方法两方面对农科“无机化学”课程进行了探索和实践,取得了一些成果。
一、适时调整教学理念,培养学生创新精神
1.重视元素化学
“无机化学”由基础理论和元素化学两部分组成。元素化学部分基本上都是叙述性内容,体系庞杂。教师在教学中一般是运用物质结构、化学热力学、配位化学等基础理论并以元素周期律为主线,向学生教授重要元素及其主要化合物的存在、制备、性质、结构和用途。虽然这部分内容与中学化学知识存在一定延续性,但是学生在学习中仍感到十分难学。因此曾有人认为,随着科技的发展,元素化学的内容都可在资料上查到,甚至可通过电子数据库进行检索,就应该在“无机化学”教学安排中去除元素化学部分。但我们认为,现代化学中的许多新发现、新理论都与元素化学有关,缺少了这一部分,学生对自然界中存在的元素及其重要化合物的性质及反应规律缺乏一个总体的了解,就不能很好地认识在工农业、食品、能源、材料等领域中一些重要现象的本质,无法了解在这些领域中采用的与化学密切相关的新技术、新方法、新材料,更谈不上在这些领域中有所创新了。[1]此外,元素化学不断地渗透到其他各学科之中,产生了许多新的边缘学科,正在成为研究热点,如有机金属化合物化学、生物无机化学、固体无机化学、物理无机化学等。因此可以说元素化学在化学科学中处于基础地位,必须高度重视。
2.突出人本教育,培养创新型化学人才
高校的人才培养目标是培养综合素质高、有创新精神和个性发展的实用型人才,在教学中培养学生创新精神和实践能力是重中之重。要培养创新型人才,首先要在教学理念上确立以人为本的教学观,即以学生为教学过程中的主体,把人的培养作为教学目标。以往的教学是以知识继承为主,学生属于被动学习,但是学生不是装知识的布袋,教师也不是传授知识的机器。正如科学史学家朱克曼在访问了41位诺贝尔奖得主后总结的那样:这些获奖者之所以会获得成功,主要得益于从导师那里学到的发现科学真理的思想方法和工作方法,而不是从导师那里获得的实际知识。作为农业院校,许多教师所进行的科研活动都是与我国现代农业发展密切相关的。可以让学生一入学就进入一些教师的科研室,即使让学生洗试管和烧杯,看管一些反应,帮助教师做一些辅工作,对学生来说既是对动手能力的锻炼,也初步了解了基础化学知识与农业生产的密切联系,提高了学习兴趣,在潜移默化下对培养学生创新能力有一定促进作用。同时,我们在“无机化学”教学中将学科教育与培养学生自主成长相统一,尝试教学“学为主导、教为辅助、同步训练、综合复习”模式,注重课堂上的互动、知识与心灵的双向交流,尊重学生自主意识,注重学生个性化发展以及对学生意志品质、道德规范、素质全面的培养,使学生知识、能力、素质协调发展。
3.探索研究型教学模式,培养科学素养和综合能力
“自主研究”型人才培养符合全球经济一体化和信息化的要求。应该尝试由传统的单向知识传授的“教学型”模式向学习研究结合的“研究型”教学模式转化。可以通过优化教学内容、课堂提问、课堂讨论、课外阅读、课程小论文和参与教师科研活动等手段,鼓励学生积极思考,敢于提问,勇于创新。[2]此外,“无机化学”课程中体现前沿性、交叉性和应用性的内容可以尝试进行小组学习,即把学生分为若干小组,进行研究协作式学习。例如“配位化合物应用”一节,教师首先给出提纲,包括配合物应用领域(各小组任意选择,重点是农业领域)、案例说明、作用机理、发展前景等。学生通过查阅资料、协作讨论,最后在课堂上展示学习结果。这种学习方式不仅使学生巩固了配位化学基础知识,了解了配合物最新应用领域,还培养了他们综合解决问题的能力,增强了学生的独立意识、创新意识和合作意识,为后续课程以及今后从事的工作打下坚实的基础。
4.尝试绿色化学教育,增强环保意识
近些年,全球生态平衡破坏程度加剧,世界各国重大自然灾害频现,严重威胁到人类的永续生存,其中很多都是与化学反应或物质相关的。为了实现人类可持续发展战略目标,绿色化学教育已不仅仅是科研战线或化工战线的任务,化学教育战线承担着普及、宣传、教育、研究的重要任务。绿色化学是利用化学的技术与方法来降低或消除化学产品设计、制造与应用中有害物质的使用与产生,使所设计的化学产品或过程与环境更加友好,是一门从源头上阻止污染的化学,是未来化学发展的方向。[3]“无机化学”是化学专业学生学习的第一门专业基础课,将绿色化学理念融入其中,使学生从大一开始就在潜移默化中受到绿色化学的教育,这对培养学生科学的环境观、资源观,提高他们的环保意识和责任感有相当大的意义。[4]结合农业院校特色,我们把食品添加剂、植物源绿色农药、反渗透海水淡化技术、超临界水的特性、有毒物质的处理等内容穿插于教学内容中,采用课堂讨论等多种教学方法与学生一起探讨我国“绿色农业”的现状、存在问题及发展前景,使他们逐步具备基本的“绿色”理念,能够适应21世纪农业发展的需要。
二、采用灵活多样的教学方法,提高教学质量
1.网络教学辅助课堂教学
随着计算机技术的发展,多媒体教学已成为必不可少的辅助教学手段。多媒体教学对于提高教学质量具有重要的作用,它克服了传统教学模式中的一些弊端,可以使教学内容更加丰富、形象和直观。此外,我们通过建设和使用“无机化学”网络课程,[5]把教学大纲、教学计划、教案、习题、多媒体课件、章节习题、模拟试题、在线自测等丰富多彩的内容材料上网开放,使学生不受时间空间限制,学习更加自由,突破只能上课听讲一种学习方法的限制,变被动为主动学习,有选择、有重点学习,充分调动学习积极性。网络教学平台不但实现教学资源共享,而且把传统的课堂从教室延伸到网络、图书馆、实验室,既扩展了教学时空,同时扩大了教育平台,为学生们自学提供了更为广阔的空间,实现了全方位、立体化、多视角的课程教学新模式。
2.多向交流提高课堂教学质量
课堂教学是大学教育的最基本途径,对大学生创新能力培养具有关键作用。在现行的课堂教学中,大多是教师对全班学生的单向交流,而教师对学生个体的交流以及学生间的交流则较少。学生在课堂教学中始终处于被动状态,没有真正以学习主体的姿态积极主动投入到课堂教学中去,学生的个性和创造性受到抑制。因此使用以师生共同的教学材料为载体,以对话为线索,以创造为主要活动方式的多向交流课堂教学模式是很有必要的。教师要在课前进行教学内容和互动手段的准备,而学生则要复习旧知识,扩大阅读面,对所学内容进行预习和初步思考。师生通过课堂上的语言互动,课堂下的在线答疑、博客等网络手段共同完成多向交流。多向交流教学方法可以提高学生的参与热情,使学生的身心重新返回课堂。
3.总结教学内容规律性,善用归纳和对比
“无机化学”内容庞杂,计算公式繁多而易混淆,元素化学部分缺乏系统性,要想在较短时间内让学生掌握,难度较大。因此在“无机化学”教学中要抓住重点和规律性的内容,并适时归纳和对比,使学生较好地掌握课程内容。例一,U、S、H和G四个状态函数及其变化量是化学热力学研究的重要内容,怎样记住状态函数的特征并与W和Q等过程量进行区分?可以通过口诀帮助学生记住规律,即“状态函数有特征,状态一定值一定,殊途同归变化等,周而复始变化零”。例二,“无机化学”的四大平衡其实都是化学平衡在不同体系溶液中的应用,都是以化学平衡常数来表示反应进行的程度,但针对每种不同体系的平衡特点,平衡常数有不同的含义,求解不同平衡体系各组分的浓度方法都各不相同,通过寻找共同规律,找出各自的特点,最终以图表的形式列出公式,使学生一目了然。例三,元素化学教学一定要以元素周期律为主线,抓住同周期、同主族元素的单质和化合物的性质递变规律。如对角线规则,含氧酸酸性,卤化物的水解性,氢化物的热稳定性及酸碱性等,学生能相对容易地掌握这些内容。此外非金属元素的含氧酸种类繁多,如磷的含氧酸包括H3PO4、H3PO3、H4P2O7、HPO3、H3PO2等,学生很容易混淆它们的名称,更不用谈掌握各自的性质了,因此我们在教学中让学生通过一些规律记忆,如“焦某酸”是两个正酸分子脱掉一分子水得到,“亚某酸”比某酸少一个氧原子,“偏某酸”比某酸少一分子水,“次某酸”中心原子氧化数为+1等,这样学生就能够准确写出各含氧酸的分子式。
4.利用化学史、生活实例及化学前沿知识激发学生学习兴趣
在教学中发现,学生对化学史,化学领域新进展、新成就,化学与日常生活的紧密联系抱有浓厚兴趣。为此,在“无机化学”教学中有意识强化了这些内容,例如讲授人们对原子结构的认知过程时,可向学生介绍从古希腊德谟克利特臆测原子的存在到现在可以通过扫描隧道显微镜看到实空间的原子排布,32岁的德布罗意因在博士论文中阐述了著名的物质波理论而成为第一个以学位论文获得诺贝尔奖金的学者,年仅28岁的丹麦物理学家玻尔与爱因斯坦等学术前辈的大论战促进了量子化学的发展等,使学生了解在科学的道路上总是充满荆棘,只有脚踏实地、勤奋工作、不畏艰险、锲而不舍,才能踏上成功之路。此外在讲授配位化合物的应用时可延伸出与配位化学联系密切的人体微量元素与健康、抗癌药物顺铂的作用机理;在酸碱反应中介绍血液的pH值与人体健康的关系,土壤pH对农作物种植的影响;在沉淀反应中介绍含氟牙膏的奇妙作用;在氧化还原中介绍燃料电池、电解制氢等新型能源技术;在卤素中介绍感光材料、阻燃材料等的应用;在碳族元素中介绍C60的结构及原子簇的概念、温室效应和全球气候变暖对农业生产的巨大影响等。通过这些实例分析和深入浅出的讲解,既满足了青年人对化学世界的好奇心,又拓宽了他们的知识面,教学效果很好。
三、结束语
新的教学理念和方法在东北农业大学应用化学专业“无机化学”理论教学中已实施5 年,取得了一些成效:充分调动了学生学习的主观能动性,激发了学生的学习热情和创新欲望,促进了创新思考;培养了学生自主学习、团结协作的能力,后学课程教师普遍反映学生分析问题、解决问题的能力显著提高。
参考文献:
[1]姚天明,等.工科无机化学教学目标与教学改革初探[J].大学化学,2001,16(3):26-27.
[2]宋继梅,等.优化课程体系培养创新人才[J].大学化学,2009,24
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[3]胡明星,宿辉.绿色化学理念在高等化学教育中的融入[J].黑龙江高教研究,2009,(7):175-176.
热力学是无机化学课程的重要组成部分,它是以热力学第一定律、热力学第二定律、热力学第三定律为基础,主要解决化学反应中能量转化及化学反应进行的方向和程度问题,其中焓变计算是解决等压情况下反应中能量转化问题、进行吉布斯自由能变变计算进而判断反应进行程度和方向的基础。
在无机化学课程中,通常忽略温度、压力对焓变的影响,同时,对于非标准状态下的反应来说,反应焓变还没有一定的计算公式。本文对无机化学中标准状态下反应焓变的计算方法进行了归纳和总结,便于学生更好地理解和掌握。
一、计算标准摩尔反应焓变的理论基础
计算标准摩尔反应焓变的理论基础是hess定律,即在恒容或恒压条件下,一个化学反应不论是一步完成或分几步完成,其反应热本文由收集整理(即摩尔反应焓变)完全相同。
hess定律的实质是指出了反应只取决于物质的初、终状态,而与经历的具体途径无关。其重要意义在于能使热化学方程式像代数方程式一样进行加、减运算,从而可以应用已知化学反应的热效应,间接算得未知化学反应的热效应,解决那些难以测量或根本不能测量的反应热效应问题。应用时要注意:将已知的热化学方程式进行线性组合的结果必须与欲求的未知化学反应的状态完全相同,包括温度、压力及各物质的相态,并且这些化学反应都是在等温、等压或等温、等容条件下进行的,都不做其他功能[1]。
焓的绝对值是无法确定的,但可以采用相对焓值。焓是状态函数,状态函数的最主要特点是其变化值只取决于系统的始态和终态,而与系统变化的途径无关。因此,以hess定律为理论基础,可以求得反应的摩尔焓变。
关键词: 无机化学;教学内容;教学方法和手段
中图分类号:O61-4 文献标识码:A 文章编号:1673-9795(2013)06(b)-0000-00
《无机化学》的课堂教学是体现教与学过程的主要表现形式,能否遵循教学规律,通过有效的教学行为,使学生在短时间内最大限度地掌握相应的知识,从而为后续各专业课程的学习打下良好的基础,是无机化学教师的教学目标,也是教师教学能力最直接的体现。但是,目前许多高校的无机化学课堂教学仍然存在教师教得苦,学生学得累,教学效率普遍不高的现象。如何搞好无机化学的教学工作,提高课堂教学效率,使教与学变得轻松有趣,是每位从事无机化学教学工作者应该深思的问题。
1 无机化学课程的教学现状及存在问题
无机化学课程涵盖基础理论和元素化学两大部分,基础理论部分涉及到“二结构”、“三原理”、“四平衡”的基本理论,其中的一些结构理论知识复杂而深奥,同分析化学、物理化学和结构化学内容既有交叉联系又有所不同,知识面宽,知识体系跨度大。元素化学部分主要讲述元素及其化合物的存在、制备、结构、性质及其变化规律,包含繁多的化学反应和化学现象,涉及的内容庞杂琐碎,系统性差。无机化学课程内容多、信息量大,而目前无机化学课程的课时量却被大大压缩。如何在有限的课时内教好这门课,让学生学好这门课,是目前我院无机课程组成员正在研究的课题。此外,由于扩招以及高考考试方案的改革,使得我校大一新生的化学基础参差不齐,学习化学时的理解力和接受能力也有很大差异。尤其是有部分学生,在高中阶段没有主修化学,化学底子薄,进入大学后学习无机化学感到比较困难。相对于大学,高中阶段的理科知识内容相对较少,且知识内容之间逻辑联系紧密、条理清晰,学生习惯于有条不紊的学习方式。而无机化学课程涵盖内容多,并且讲课速度快,这让一部分大一新生非常不适应,学习起来倍感吃力。不仅如此,大一无机化学课程知识面广泛、知识体系跨度大,其中许多地方要用到物理化学或结构化学课程的结论性知识,而这些知识的严格推理论证却需要借助高等数学和普通物理知识,然而此时学生还没有学习高等数学和普通物理知识。因此,大一新生普遍感到无机化学课程“难”,“杂、乱、多”,没有头绪,学生学习无机化学如坠云里,甚觉迷茫。
2 提高课堂教学效率的有效途径
2.1 激发学生学习兴趣,调动学生学习积极性
教育家布鲁纳说过“学习的最好刺激,乃是对所学材料的兴趣”。那么如何激发学生学习无机化学的兴趣呢?笔者认为,首先,在无机化学的课堂教学过程中应适时地穿插引入与讲授内容相关的化学史知识。例如,在讲授元素概念时适时地引入了关于元素学说发展的历史,即从元素最初被定义为“不能用任何化学方法加以分解的物质”,到原子理论出现之后被定义为“具有一定平均原子量值的原子种类”,再到学习了周期律之后,元素最终被定义为“在元素周期系中占据一定位置的原子种类”。总之,在课堂教学过程中,通过适时地穿插与讲授内容相关的史料,让学生置身于化学史的发现过程中,品尝探求理论来源的乐趣,从而唤起学生浓厚的学习兴趣和强烈的求知欲,并从史实中受到启迪。其次,教师还应注重将无机化学领域的最新发展和自己的科研成果融入教学过程,开阔学生的思维和眼界,培养学生的兴趣和知识素养。例如,在讲授元素化学内容时,将纳米技术引进课堂。如纳米陶瓷材料,作为一种良好的生物医学材料,由于其与活细胞有较好的相互结合性能,因而成为矫形科和牙科手术的良好材料。在课堂教学中,通过适当地引入一些与教学内容相关的现代化学的前沿领域、重大发现、研究热点,可以让学生开阔眼界、激发兴趣,变“死学”为“活学”的作用。
2.2 不断优化教学方法,提高授课和听课效率
首先,教师要“吃透”教材,熟悉教材内容,对教材内容理出一条主线,然后顺着主线展开、补充。其次,在吃透教材的基础上,教师还应认真研究大一学生的认知水平、兴趣和爱好等,了解他们的个性差异,便于因材施教。只有课前做好了充分的准备,讲课时才能做到深入浅出,浅者深入。课堂上,教师讲课切忌面面俱到,而要紧紧围绕课堂教学目的和任务,少而精地讲清课程的基础知识,突破难点,阐明重点,多给学生思考的时间,允许学生提问,将问题引入课堂。
在每节课的开始时,教师可用精心设置的有悬念的问题吸引住学生,引领其悄然步入学习境界。例如,在讲授配位化合物时,我从“在硫酸铜溶液中加入氨水”的实验引入配合物的概念。首先用多媒体演示实验:在硫酸铜溶液中加入氨水,会产生蓝色沉淀。接着,继续加入氨水,沉淀溶解,转变为深蓝色澄清溶液。多媒体演示实验完毕,我提出下列问题:在硫酸铜溶液中加入氨水后产生的蓝色沉淀是什么物质?再继续加入氨水后,沉淀为什么溶解?蓝色沉淀溶解后变成了什么物质?什么是配合物?配合物的组成和简单无机物有什么不同?配合物的组成有什么特点?如何命名配合物?随着问题的逐步深入,层层递进,学生的思维逐渐进入兴奋状态,注意力更集中。通过对各个问题的逐步分析、层层剖析,在学生的思考回答过程中,圆满的完成了教学目标和教学内容,也大大激发了学生的学习积极性,培养了学生分析问题和解决问题的能力,课堂教学取得了良好的效果。
在无机化学课堂上,板书有时候是必不可少的。但是,板书需要时间,致使课堂时间利用率低,课堂教授内容有限。而多媒体教学在一定程度上克服了传统教学方法的弊端,能够较为直观地展示教学中的难点,使抽象、枯燥的学习内容转化成形象、有趣的动感内容,更加通俗易懂,便于学生理解、记忆,使教师更容易完成教学目标,使学生在轻松愉快的氛围中获得知识。例如,在讲授σ键与π键的形成的时候,笔者精心制作了三维立体图,并用FLASH和PPT相结合的手段形象逼真地把σ键与π键的形成过程伴随轨道形状的改变完整地呈现出来,从而使复杂问题简单化、直观化。学生通过通俗易懂的画面,快捷、高效地接受了新知识,有助于教学目标的实现。因此,教师应根据教学内容的实际特点,结合多媒体教学和传统板书的优点,营造一个既丰富又切实有效的教学氛围,既能让学生在轻松的环境中学习,掌握更多的基本知识和基本技能,提高课堂教学质量。
参考文献
关键词:中职卫校 无机化学课程 教学改革的探索
无机化学是许多化学分支学科的基础,其理论内容包含非常广泛:化学反应的基本原理和计算;物质结构的基本理论内涵;以及各种元素及其化合物的性质、制备和用途等。无机化学课程是中职卫校的学生学习后续化学课程和相关专业课程的关键,也是开拓学生的创新精神和提高学生的实践能力的必备化学基础课程。但是因为该课程理论内容较多,实验性较强,学生学习的难度增大,而教学课时又减少,因此需对该课程进行必要的教学改革。[1]
一、精简优化理论教学内容
理论教学应该注重实际实用和联系现实生活,提高课堂授课效率,将所讲解的化学知识与现代医学、药学紧密联系起来,激发学生的学习兴趣和提高学习的积极性。对于教材中的理论知识点,教师不能按部就班地进行简单的文字解释和例子分析,而应该引导和鼓励学生将身边的事物、生活常识或者感兴趣的问题与课堂知识联系起来,联系和结合已学的知识或生活背景,多发现课堂所学知识在医学、药学方面的实际应用,增加课程学习的趣味性,加深学生对知识的理解。而且要清楚说明无机化学课程各章内容的学习要点,重点讲解其中的难点和易混淆、疏漏的地方,对重点、难点进行适当解析。同时,对于教材中的一些深奥的理论且与后续的课程联系不大的内容可以精简或适度删除,以此来降低教学难度,节约大量时间,最终使学生减少学习压力,提高学习积极性和在愉悦的环境和氛围下轻松掌握所学知识。
二、采用多种教学方法,灵活授课
在教学过程中尽量采用多种教学方法相结合的方式进行为学生灵活授课,如启发式教学、多媒体辅助教学、模型教具教学。此外,大量增加课外学习活动和积极开展实践教学活动。这样不但提高了学生的学习兴趣和积极性,同时又开拓了学生知识视野和扩大了知识面。[2]
1.采用启发教学的方法
如果学生在课堂学习中缺乏了积极的参与性,老师的授课过程就不可能取得良好的效果。而如果采用启发式的教学方法,培养学生的积极思考能力,适时的对问题进行提问、设疑和讨论,就可以很好的调动学生的学习兴趣和积极参与性、活跃课堂学习气氛、使学生由被动接受知识变为主动学习知识。同时,老师积极循序渐进地引导学生去思考问题和解决问题,以此来提高学生的创造力和思考力。而且,还会对学生进行知识掌握程度的测验,在这一过程中老师可以发现一些问题,然后对共同的错误知识点进行及时纠正,并向同学们讲解新的解题方法,鼓励学生进行一题多解和积极引导学生进行做题的举一反三,启发学生的发散思维,巩固教学效果。
2.采用多媒体教学
充分利用现代化多媒体教学方法,通过多媒体课件将繁杂的理论知识以生动活泼,图文并茂的方式演示给同学,使抽象难懂的知识内容变得具体生动而又形象逼真,有助于学生对知识的理解和掌握,提高教学质量和效率。
3.采用模型教具教学
利用球棍式模型,因为无机化学中原子、分子结构不易理解,若能在多媒体课件的基础上,配合球棍模具的演示,将抽象难懂的问题具体化,学生会更易接受和理解。而且学生还能亲自演示以加深印象,增强学生的空间想象力,这样学习掌握的效果会更好。
4.增加课外学习实践活动
通过开展多种多样的课外学习活动,来培养和激发学生学习化学知识的兴趣和热情,如举办化学知识竞赛或实验操作技能大赛。同时,也要积极开展实践教学活动,因为卫校的一些专业有对无机化学知识的大量需求,学校应增加实训课程,更多的组织学生去实训教学基地参加各种实践活动,以此来更好地巩固所学课堂知识,补充课堂的不足。
三、改革实验课的教学方法
无机化学有着很强的实验性,通过做实验能激发学生的学习好奇心和求知欲,培养和训练学生的详细观察能力、动手操作能力、理论联系实际的能力、收集并整理实验数据的能力及书写实验报告的能力。学校应该课余进行长期开放实验室,减少验证性的实验,取消掉一些老旧实验,进一步加强综合性的实验,重点进行能体现学科基础理论和锻炼操作技能的实验,使学生能通过不断做实验巩固所学的课堂知识和掌握更多的实验操作技能。实验课程的教学改革能大大调动了学生学习的积极性和主动性,提高了学生的独立思考能力及综合分析问题的能力,加强了学生智能的培养和训练,而且还培养了学生的创新意识和创新能力。[3]
四、创新课程考试方法
创新无机化学课程的传统考试方式,注重能力和综合素质的考核,积极创新课程考试的考核评价体系,从学生的知识、素质和能力培养等多方面综合考核评价学生的学习效果。建议对无机化学课程的考核采用闭卷和开卷相结合、随堂测验与期中、期末考试相结合、口试答辩和现场实验操作相结合的方式。把对基本概念和基本理论等内容的考核放在期中或期末考试中并以闭卷形式进行考核,而综合性知识建议就以平时的随堂测验形式开卷进行考核,通常教师可以根据课程的讲解进展情况,要求学生在上课时或以课后作业的形式完成,内容以考核学生综合运用所学知识进行解决实际问题的能力为主。通过考试方式的创新,学生不再为大考而过分紧张和有太大压力,同时也大大提高了学习的自主性和积极性,还很好的强化了学生的创新精神和培养了学生的实践能力。
结语:
无机化学作为一门重要基础课,起着承前启后的重要作用。教师要在课堂教学中采用多样化教学方法,加强基础实验教学和实践活动,提高学生的科学探索能力和科研创新能力。使理论联系实际,教学内容贴近生活,知识与运用并重,更好地激发学生的学习兴趣和热情,提高中职卫校无机化学的教学质量和效果。
参考文献:
[1]黄静.改革医学化学教法强化课堂教学效果[J].教书育人,2008(S6):69―70.
绿色化学又称为环境友好化学,是指[1]在制造和应用化学品时,应有效利用原料,消除废物和避免使用有毒、危险的化学试剂和溶剂。其目的是节约资源,从源头防止污染,将治理环境从治标转向治本。其两个最显著的优点是:最大限度地利用了原料和最大限度地减少了废物的排放。绿色化学的核心内容是原子经济性,即在通过化学转换获取新物质的过程中充分利用每个原子。理想的原子性反应是原料分子中的原子全部(100%)转变成产物,不产生副产物或废物,即实现废物的零排放。
1无机化学实验教学中加强环境教育
我院无机化学实验是为材化、生工、化药学院专业学生开设的一门重要基础课。无机化学实验教学中加强环境教育非常重要,当学生进入实验室做第一个实验时,指导教师应当在教学中结合实验可能用到的有毒、有害药品进行讲解,使学生明白这些药品对环境和身体健康的影响,以及它们的主要来源,污染环境的主要原因及防治方法。例如:实验室经常用到的硫酸.硫酸具有腐蚀性、强酸性。废弃硫酸会对地下水,对土壤造成污染,实验中应尽量减小其用量。在无机化学实验中还经常遇到重金属污染物主要有Hg、Pb、Cd、Cr等毒性显著的元素,它们是主要的水污染物和土壤污染物,也应严格控制用量。通常无机化学性质实验取用试剂一般1-2ml,可改为点滴板操作,试剂取用的量几滴即可,.尽量减少药品用量,减少污染源。通过教育让学生体会到有毒有害物质就在我们身边,无机化学实验是一个不可怱视的污染源,废液、废气、废渣都会对环璄造成污染,从而改变学生在实验室随意大量使用试液,乱倒废液、废渣的现象,养成良好的实验习惯,增强环境保护意识。
2无机化学实验教学中绿色化学理念的渗透
按照绿色化学理念,无机化学实验中使用化学品应遵循4R原则[2]:减少用量(Reduce)、不用危险品(Reject)、循环使用(Recycle)、回收重用(Reuse)(1)减少用量例如:在检验SO42-离子的实验中,学生往往一下子加入了较多的BaCl2溶液。假如在实验前向学生讲解钡类化合物中毒性最大的是易溶于水的BaCl2,水中钡离子最大允许浓度为1.0mg/L,过量的BaCl2转入废液中会造成水质污染、土壤污染,并且让学生通过查表知道BaSO4是溶解度很小的不溶性盐,在1L水中仅溶解1.05×10-5mol(25℃),只要加入少量的BaCl2溶液即可观察到明显的白色沉淀现象,这样既节省了试剂,又达到了实验目的,更重要的是净化了实验环境,增强了学生的绿色化学意识。(2)不用危险品例如:做沉淀反应的目的是根据溶度积规则及平衡移动原理验证沉淀的生成、分步沉淀及沉淀转化。传统沉淀反应实验选用的试剂有:Pb(NO3)2、AgNO3、K2CrO4,而Pb2+、Cr6+是有毒金属离子,Ag+是贵金属离子。根据绿色化理念在选择试剂时,尽量不用有毒化学试剂,而用低毒或者无毒试剂代替,可将沉淀离子及沉淀剂改为Cu2+、Zn2+、硫化钠、氢氧化钠,这样在降低了有毒、有害物质的排放的同时,也达到了验证溶度积规则及平衡移动原理的目的。传统实验和改进实验的对比分析详见表1。(3)循环使用例如:氧化还原反应实验中过氧化氢氧化性的验证,传统实验是Pb2++S2-=PbS黑色沉淀,PbS+4H2O2=PbSO4+4H2O,Pb2+是有毒金属,从绿色化学角度考虑应淘汰,将这个实验改为I-与H2O2反应则溶液的颜色由无色变为棕红色,即可证明H2O2将I-氧化成了I2此实验方案现象明显,使用试剂种类少,且碘是可再生原料,符合绿色化学原理。.(4)回收重用例如:四氯化碳萃取碘的水溶液得到碘的四氯化碳溶液,然后在碘的四氯化碳溶液中加入氢氧化钠溶液至紫红色刚好消失,利用反萃取把四氯化碳分离出耒,最后进行蒸馏,使四氯化碳回收再利用。通过绿色化学理念的渗透,不仅拓展了学生的思维,提高了学生做实验旳兴趣,培养了学生设计实验及创新精神,加深了对绿色化学提倡“更安全”概念的理解。
3推广微型化学实验
微型化学实验是20世纪80年代经济发达国家的高校为解决化学专业耗资巨大的三废处理问题、实验安全问题及一些试剂价格过于昂贵而发展兴起的一种新实验方法,它的试剂用量是常量实验的十分之一至千分之一。目前常规无机化学实验,药品用量较大,不仅造成浪费,还污染环境。因此在高校无机化学实验中开展微型实验非常必要,制备实验的产品数量要以不超过后期测定的需要为原则,性质实验点滴化。将常规实验裝置进行改进或采用先进的微量手段代替以往的常量测定。实验教学中充分利用现代化的仪器,如:红外、紫外、色谱、核磁共振等,可以有效的将合成与鉴定融合,并对少量产物进行定性、测定。从而实现了以尽可能少的试剂获取所需化学信息的目标。如性质实验,在不影响实验效果的前提下,尽可能降低试剂的浓度,减少试剂的用量。微型化学实验的主要优越性在于:试剂用量大大减少,同时减少了相关辅助材料、水电的消耗,降低了实验成本,大大的节约了费用,也提高了实验的安全性。此外,因为微型化学实验产生的“三废”量很少,不但改善了实验环境条件,而且极大的减少了对环境的污染。微型化学实验具有减少污染、安全、节约实验经费与时间等优点,是化学实验绿色化的重要手段,值得大力提倡和采用。
4实验废弃物的回收、处理中的绿色化学理念的渗透
无机化学实验由于实验项目内容覆盖面大,实验所需要试剂和药品种类繁多,学校实验室一般废弃物大多简单处理就直接排放,特别是一些有毒有害物质缺乏回收处理,造成了资源浪费和环境的污染,这也是成为实验教学中一个非常重要的问题[3]。因此引导学生把用过的酸类、碱类、盐类等各种废液、废渣分别回收,达到一定量后,根据其性质进行处理,这样对减少浪费和减轻污染十分必要。对于废酸可用于冲洗厕所,也可以进行中和处理并达到规定的pH值[4]后排放。对于重金属及其盐可加入碱、碳酸盐、硫化钠使金属离子变成氢氧化物、碳酸盐、硫化物沉淀。对于有的可利用离子,可以保存在专门的废液试剂瓶中,用于其它实验。无用残渣埋于地下。废铬酸洗液用高锰酸钾氧化后循环使用;含银废液可制成硝酸银变废为宝;含氰化物废液可倒入碱性亚铁盐溶液处理;汞:可以用注射器收集起来放入瓶中用水覆盖,微小汞粒撒上硫磺粉。总之,废弃物的处理应根据“变废为宝、安全废弃、分别处理”的原则。
5多媒体仿真实验是实施
绿色化实验教学的最佳选择之一多媒体实验教学可将一些试剂耗量大、价格昂贵、毒性大、对环境污染严重且不易控制的化学实验采用计算机模拟实验,让学生在计算机上操作也能达到身临其境的效果,运用科学的手段来实现化学实验“零排放”、“零污染”。它的实施将对化学实验绿色化,以及环境保护、增强学生的环境保护意识起到不可低估的作用。无机化学实验中一些元素化合物的性质实验,如Cl2、SO2、H2S、CO等气体的制备及其性质实验,产生大量有毒气体,它不仅严重地危害了人体健康而且极大地破坏了环境,若将这部分实验釆用多媒体模拟化学仿真试验,用文字、声音、图象、动画的效果,使学生在虚拟实验室里做实验并达到身临其摬的感受,既能够实现无机化学实验的绿色化,又能够帮助学生清晰、生动地观察无机化学实验现象和实验方法,又避免了污染,提高学生对实验课的学习兴趣,取得在真实的化学实验中难以实现的良好的教学效果。