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关键词:环境工程;无机化学;教学改革;教学方法
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2015)07-0095-02
当前,世界科学技术发展迅速,知识更新日益加快,教育发展应与科学的迅速崛起相对应,这样才能够将知识传给下一代,而又能够促使科学更快速地发展。化学是教育的一门基础学科,经典基础化学更应该与现代科学相互渗透、交融,实现共同发展,所以无机化学教学中有关的化学特点应有所反映。无机化学课程通过课堂理论知识讲授与实验的密切配合,使学生在获得无机化学基础理论、基本知识的同时,掌握无机化学实验的基本操作技能,独立分析和处理无机化学的问题,初步培养学生应用所学知识分析和解决问题的能力。无机化学是后续化学学科其他课程及化学化工等相关专业课程的基础,也是环境工程专业的一门必修基础课。我校环境工程专业培养的是具备环境工程领域内大气、水、噪声、固体废弃物等污染防治及环境监测等方面基本理论和知识的应用型高级工程技术人才,因此环境科学专业无机化学课程的教学不可能与化学化工类具有相同的教学模式。
要想改变僵硬的“满堂灌”授课模式,采用灵活多样的教学模式,激发学生对无机化学的学习兴趣和积极性,培养具有创新意识、创新精神、创新能力和实践能力的人才,在大学基础化学教学中发挥教师的主导作用,培养学生的自主学习能力,这是非常重要的。
一、教师积极备课
师生双方是教学中的合作伙伴,教师是主导,学生是主体,师生要为学好无机化学而共同努力。教师应在授课前充分备课,包括备教材、备学生、备方法。备教材是指教师应该对无机化学了如指掌,学生需要掌握哪些章节内容,哪些是重点,哪些是难点。备学生是指要了解学生对无机化学的掌握程度。我校环境科学专业为文理兼收专业,文科学生的化学基础薄弱,因此必须考虑他们的化学基础。新生化学基础的差异会导致其接受新知识和理解新知识的能力不一样。高校教师在教授无机化学这门课程时,可以对部分高中化学知识进行复习。备方法是指如何讲好无机化学的每一节课。在讲环境专业和无机化学的联系时,如在讲解解离平衡相关理论知识时,可以选取使含镉废水达到排放标准时溶液的pH是多少来计算。镉离子是毒性很高的重金属,讲课时可以日本富士县的“骨痛病”作为典型案例,以营造良好的教学氛围,增强教学效果。
二、指导学生适应大学学习
从中学到大学,教师的教学方法也有很大变化。中学学习有指定的教材,教师会反复讲解,重复练习。到大学后,课堂教学进度比中学快得多,讲授的知识量也会远远大于中学,导致很多学生不知道该如何学习。教师的课堂教学时间很少,知识要通过学生自主学习才能真正理解和掌握。因此,教师要指导学生适应大学的教学方法。教学中,教师可以把典型的课后习题作为作业,检验学生的理解程度。无机化学中的很多公式都是直接给出的,没有推导过程,这会让学生感觉生硬,而且难以记住公式。教师有必要告诉学生这些公式将会在物理化学中推导出来,打消他们的抵触情绪。同时,要让学生了解每章的学习要求、教学计划和成绩评定方法,明确学生要掌握的内容,提高他们的学习效率。大学学习中,学生要把握的学习环节有:预习、听课、复习、总结、记笔记、做作业、考试等,这些环节把握得好,能够为进一步地获取知识打下坚固的基础。
1.预习课本。预习是听课主动权的首要方法。预习时,要把不明白的问题记录下来,听课时可以增加求知的针对性。这既节省学习的时间,又可以提高听课的效率,是学习的十分重要的环节。做好听课笔记。上课要集中精力认真听讲,对教师反复强调的要点、难点以及独到的见解,认真记好笔记,课堂上争取弄明白所讲内容,经过认真思考、消化和吸收,使之变成自己的东西。
2.复习和总结课堂内容。课后复习,可以巩固上课所学的知识。复习时,仔细整理课堂笔记,对照课本与参考书,进行补充和归纳,把多余的内容删掉,并经过反复思考,写出自己的心得体会。每过一段时间要进行一次总结,这可以把知识融会贯通,温故而知新,从而形成自己的学习思路,清楚所学知识的来龙去脉,使知识更加系统、完整。
3.做好作业和考试。做作业可以巩固、消化所学知识,考试可以检验所学知识的掌握程度,两者都可以帮助学生找出薄弱环节,及时加以弥补。做作业时要举一反三,养成良好的学习习惯,对考试要有正确态度,不应单纯地追求高分,不作弊,要把考试当作检验自己学习效果和培养独立解决问题能力的演练。在学习中,要能够抓住这几个基本环节,反复思考,不断消化,加深理解,这样得到的知识和能力才是最扎实的。
三、提高课堂的趣味性
创设激发学生学习兴趣的问题情境,激发学生的听课兴趣。如从实验现象、生产和生活实际、化学史等入手,创设问题情境。比如,物质结构基础的教学设计中,教师可以让学生通过对德布罗意发现微观粒子波粒二象性的大胆假设,到薛定谔方程的推导,以及电子衍射证明物质微观粒子波粒二象性的历史,为枯燥的无机化学增加趣味性,同时也讲授了知识。在溶液的通性教学中,教师可先提问:为了防止冬天水箱结冰,应采取哪些措施。然后,学生会通过比较水中加入酒精后凝固点的变化,得出水中加入溶剂后溶液凝固点下降的结论。元素化学教学中,教师可让学生自己学习,提出问题,让其他学生回答的方式讲解。教师在讲授无机化学课程时,要时刻关注学生的学习情况,对他们的课堂接受情况进行了解,以便更好地把握教学进度。教学过程是师生双向互动的过程。因此,教师在教学过程中不能只注重自己讲而忽视学生的掌握情况,要应用多种教学方式,加强与学生之间的沟通和交流,从而更好地了解学生的知识理解情况,提高教学质量和教学效果。
教师可以在进行无机化学教学中通过利用无机化学教学软件拓展学生的知识面,提高他们的能力,培养他们的素质,巩固知识基础。还可以利用多媒体平台和校园网络,在网上回答并解决问题,让学生下课时间通过上网查询各类无机化学的数据、资料和文献,更加理解无机化学的基础知识以及基本理论。
四、注重实验教学
无机化学是一门实验性学科,通过实验教学,可以使学生认识物质的化学性质,揭示化学变化规律,检验化学理论,进而更好地掌握化学理论知识。因此,无机化学实验是培养学生动手能力、观察能力的重要途径,在整个无机化学的教学中占有很重要的作用。实验教学可以提高学生的动手能力和实践操作能力,因此,教师要对实验内容进行合理的安排,使学生掌握无机化学的基本操作技能,培养他们的动手能力与实践创新能力,激发对无机化学的学习兴趣。同时,考虑到中学阶段进行实验的机会较少,教师可利用课余时间组织学生参加大学生创新实践,掌握无机化学的基本操作技能。对学生无法参与的实验,教师可采取录播的方式,供学生学习。通过实验,可以让学生体会成功的乐趣,对学习无机化学起到辅助效果。
五、尝试绿色化学教育,增强环保意识
近年来,全球生态平衡破坏程度加剧,作为环境专业的学生,要在无机化学教学过程中提高自己的环保意识。例如,硫酸亚铁铵的制备实验中,包含加热、减压过滤、溶解、蒸发、浓缩、结晶等许多化学实验的基本操作技术,同时硫酸亚铁在许多工厂(如汽车厂、铁塔厂等以钢板、铁板为原料的工厂)的废弃物中会存在,以前都是被直接排放掉,既污染环境又会使土壤酸化,这时可以利用其生产出聚合硫酸铁。聚合硫酸铁是一种性能优越的无机高分子絮凝剂,广泛应用于饮用水、工业用水、各种工业废水、城市污水、污泥脱水等的净化处理方面。通过这个实验,不但可以锻炼学生已掌握的很多基本操作技术,还能使他们学到的知识得到应用,极大地提高他们的学习兴趣及学习主动性,使学生从大一开始就在潜移默化中受到绿色化学的教育,这对增强他们的环保意识、提高自身责任感有相当大的意义。
六、明确教育目标,培养创新型人才
教育目标不仅是教育活动的指南,还是教育评价的依据。高等教育的教育目标是培养具有创新精神和实践能力的高级专门人才。培养创新型人才,应确立学生的主体地位,让他们以独特的态度和方法把教师传授的内容变为知识。教师的教学水平直接影响着学生对知识的理解和掌握程度。环境工程专业教师的教学研究和环境发展密切相关,大一入学时,就应让学生参与教师的课题研究,既可以锻炼他们的动手能力,了解基础化学知识与环境的密切联系,又会培养他们的创新能力。
环境专业无机化学的课程改革,在某种程度上提高了学生的学习兴趣,锻炼了他们的动手能力,也使学生感觉到学到了大量的知识,凸显出环境专业的无机化学特色,取得明显效果。然而,由于各种原因,目前还存在很多不足,将会在今后的教学中继续改进。
参考文献:
[1]樊晓芳.高等院校无机化学教学改革探析[J].中国科技信息,2013,(3).
[2]夏金虹,莫德清,李学军.环境工程专业无机化学教学改革初探[J].高教论坛,2007,(1).
关键词:无机化学;物理化学;课程协调教学
中图分类号:O61 文献标志码:A 文章编号:1671-1602(2016)12-0286-01
化学教学具有复杂性特点,特别是不同的教学在针对不同学生的时候教学模式具有差异性特点。合理配置无机化学与物理化学课程能够提升教学质量。整合教学资源在基础教材课程体系上不断的进行课程教学完善,构建双方之间的联系纽带。将两者之间存在的重复点转换为关联教学。
1无机化学与物理化学课程协调内容
1.1整合教学知识点
根据无机化学与物理化学之间的关系,对教学知识点进行整合。结合教学的实际状况内在的重复知识点要优化。特别是在物理化学中知识点的应用需要在有限的时间内进行回顾。整合之后的知识点能够体现教学大纲的重点,根据教学进度安排进行课程设计。能够使无机化学与物理化学都具有可操作性,这样能够避免学生单调的接受化学知识,更好的引导学生开展化学学习。
1.2促进学生自主学习能力的提升
在无机化学与物理化学学习的过程中要增加学生的创新实践环节,在教学中要构建学生的主体地位。教师要转换课程教学功能,由知识的单一讲解转变为教学引导。能够根据学生的实际状况对无机化学与物理化学主要内容进行有效的整合,优化教学方式,更多的增加学生自主学习的时间。使学生能够在独立的环境中开展化学问题的思考。例如在无机化学教学的过程中要平衡教学知识点构造,针对化学计算方法进行总结,比较不同的教学模式。能够在整体上确认化学基本情况。物理化学要结合课程主要内容,重点讲解基础知识。理论性较强是学生学习的难点。因此要留给学生更多的时间进行自主的知识点异同比较,总结学习过程中遇到的问题。在不同的条件下开展化学计算,另一方面在整合教学内容的时候优化课程要根据实际情况开展,增加教学实践功能,设计合理的综合实验。学生通过实验教学将会提升科研能力,是理论与实践相互结合的重要体现。针对不同的学生开展教学方法的创新对于未来化学应用能力的提升具有重要的作用。
1.3加强学科之间的渗透
整合无机化学与物理化学之后,教师要根据教学主要内容适当性的增加两门课程的专业知识点,能够扩大学生的知识面。这样能够更好的引导学生开展化学学习。扩充的知识点并不需要系统的进行讲解,可以简单地进行说明。增加学科教学的前沿性,为学生知识水平的提升提供重要的推动力。要对学科之间的关系进行全面的了解,能够正确处理生活中实际问题。在无机化学中对于污染的处理与物理化学中有着明确的区别,物理化学主要讲解的是相关概念,为学生介绍临界流体,无机化学讲解萃取技术以及降低污染的措施。在无机化学与物理化学学习中都需要通过对课程内容进行协调,使学生能够明确教学的主要内容,针对教学的重点协调双方之间的关系,处理好潜在的矛盾,使无机化学与物理化学既能够相互促进同样能够差异存在。
2无机化学与物理化学课程协调教学方法
2.1重点教学
无机化学与物理化学课程协调要根据学科特点结合实际情况开展资源的优化整合。不能够简单的对知识点进行划分,要掌握一定的方式进行讲解。无机化学与物理化学教学内容上会出现重复,并且限于学生知识水平,需要使学生能够明确无机化学与物理化学的主要问题。注重教学主要内容,将部分内容在特定条件下系统的带入到教学主体中。无机化学与物理化学在限定条件下研究学科本身的发展规律,重点传授学生的学习方式以及基本知识,为学生开展化学研究奠定基础,同时也能够在不同的环境下应用无机化学与物理化学。
2.2统筹教学
无机化学主要研究的是无机化合物,是化学领域的重要分支学科,与有机化合物相对。物理化学是在物理学科与化学学科基础之间发展起来的将化学现象作为研究的主要对象,根据物理理论进行实验,构建化学体系,总结归纳化学的基本发展规律。是化学科学重要理论基础。物理化学能够反映化学的主要发展趋势。在无机化学中需要解决氧化还原反应,但是在物理化学中将要描述电化学的知识体系。两者作为完整的理论体系能够解决化学的基本问题。对于两者理论知识要进行合理的分配,根据学生特点进行规划。
3结束语
传统课堂教学以教师为主,教学模式简单,并不适合新时期现代教育的发展需求。无极化学与物理化学课程协调教学注重教师的引导作用,构建以学生为主体的教学理念,根据教学的主要内容结合实际情况,对于知识点进行有机配合,实现无机化学与物理化学教学相连接。实现了教学资源的合理配置,构建统一协调的课程。协调教学更加注重理论与实践的结合,使学生能够对学习到的知识进行深入性理解,掌握更多的学习方法,扩展科学思维。参考文献:
[1]王小兵,卢文贯,任健敏.无机化学和物理化学课程整合与优化初步探讨———以环境工程专业为例[J].大学化学,2014,4,28.
[2]张海永,许德平,张庆武.无机化学与物理化学课程的协调教学[J].化学教育,2015,6,18.
关键词:无机化学 教学内容 改革
“无机化学”是化学、材料、生物和环境专业主要基础课程之一,是连接中学化学和大学化学的桥梁,同时又为后继化学基础课程乃至有关专业课程打下必要和扎实的基础,因此它具有承前启后的作用。
一、调整课程体系,使之更具有系统性和科学性
现行无机化学的课程体系是依学科结构的模式确定的。其编排体系是以基础理论在先,元素化合物知识在后。教学实践证明这种课程体系削弱了理论对学习元素化合物知识的指导作用,不利于学生理解和掌握元素及化合物。造成元素及化合物内容被误解为“描述性”和“记忆性”知识的假象。同时表现出多而泛、浅而全、缺乏时代感等特征。无机化学课程的特点将以培养具有创新意识和发散思维的“全才”为特点。课程的价值不以知识量为主要评价依据,而以知识的理解及其应用为评价依据。围绕这一特点,结合无机化学课程内容的特点和学生的认知水平以及知识结构的实际,对无机化学课程建立模块教学的课程体系是十分必要的。我们对教材内容进行了提炼、归纳、充实和提高,将基本内容划分为一大溶液(包括稀溶液、电解质溶液、缓冲溶液)、二大力学(热力学、动力学)、 三大结构(原子结构、分子结构、晶体结构)、四大平衡(酸碱平衡、化学平衡、沉淀溶解平衡、氧化还原平衡)、五大分区(s区、 p区、d区、ds区、f区),讲授中遵守以溶液为基础、结构为主线、力学为主导、平衡为重点、分区重应用的规律,将结构主线始终贯穿在二大力学、四大平衡、元素化学及其应用的教学中。由浅入深、循序渐进引入知识,不仅有利于学生对知识理解,而且每个部分的知识点相互关联、难点和重点突出,可以通过比较,联想等方式加强学生分析问题、解决问题的能力。
二、增加学科新知识,体现学科发展的新特点
“贴近生活、贴近社会”应当看成是无机化学课程内容改革的一条原则[2]。增加体现社会问题的新知识,使教学内容更具有时代性,使得学生能够用已学到的知识和方法解决社会问题,不仅仅可以提高学生学习兴趣、启发和启动学生创新意识与思维过程,也可体现无机化学重要性。如,将化学的前沿领域知识如新材料化学、 环境化学、生命科学等渗入到基础教学之中。将温室效应、氢能源等知识穿插于教师的授课过程中,既能活跃课堂气氛,也有助于学生对知识的理解和记忆
三、加强与其他基础化学课程的联系
无机化学与物理化学、有机化学和分析化学之间相互渗透、交叉。结合四大化学整体内容,将现行传统的无机化学内容加以整合、重组、优化,可以使学生在知识的积累与灵活理解、理论思维方法的掌握与应用方面获得更大的收获,“无机化学”课程必须与物理化学课程相协调,从而避免同层次、低水平的重复,强化知识的整体性和连贯性。
四、结合专业内容授课
“无机化学”是化学、材料、环境和生物等专业的基础课程之一。教师在授课时, 在加强基础理论、基本反应和基本知识的同时,根据学生专业特点可以适当穿插一些如超分子化学、纳米材料化学、高分子材料的合成、结构与性能等方面的知识。
首先介绍化学的定义,不同的教材对化学的定义有着不同的表述,笔者采用的定义是:化学是一门在原子、分子、离子层次上研究物质的组成、结构、性质及其变化规律的学科。然后从“原子、分子、离子层次”、“物质”、“组成”、“结构”、“性质”、“变化规律”几个方面逐字逐句解释其内涵和联系。强调“物质的组成、结构决定性质,性质反映组成和结构,性质决定用途”这一辩证关系和基础理论对化学及相关课程学习的普遍指导意义,这一规律对于单质、无机物和有机物普遍适用。之后,介绍化学的四大分支,使学生对化学类后续课程有一个初步了解。其中,无机化学的研究对象是所有的化学元素和它们的无机化合物。无机化学课程内容主要包含两大结构(原子结构与周期系、分子结构)、四大平衡(电离平衡、沉淀溶解平衡、氧化还原平衡、配合平衡)、元素化学。同时介绍各章节分配的理论课时及其实验课时,让学生对所学内容及重点章节做到心中有数。最后,教师可以对化学发展史和无机化学的研究趋向做简单介绍,激发学生的求知欲和探索欲,也可留出时间让学生自学。
2化学与医学及检验学的联系
作为医学生,首先让学生了解化学与医学的联系。历史上,化学家很早就努力为医治疾病制造药物(如、抗生素药物等),为医学和人类文明做出了贡献。现代医学的主要任务是研究人体中生理、心理和病理现象的规律,从而寻求预防、诊断和治疗疾病的有效方法,以保障人类健康。显然,医学的研究对象是人体,而人体包含着由八十多种元素构成的上万种化学物质,这些物质间发生着复杂的化学反应,人体的一切生理现象(如消化、吸收、排泄、循环等)都是这些复杂化学变化的外在体现。此外,人体内元素含量与人体健康息息相关,人体必需元素的缺乏和过量都会导致人体化学平衡失调,进而导致多种疾病(如缺钙会导致佝偻病、缺铁会导致贫血、氟过量会导致氟骨症)。最后,治疗疾病要依靠药物,而药物本身也是化学物质,其药理作用与其化学结构和化学性质密切相关。药典中有很多无机药物如碳酸氢钠、碳酸钙、氢氧化铝、氯化铵等,可举例让学生了解。下面介绍化学与检验专业的联系。由于大一新生刚入校,还没接触检验专业课,教师可简单介绍一下检验专业:医学检验是运用现代物理、化学的方法和手段进行医学诊断的一门学科,主要研究如何通过实验室技术、医疗仪器设备为临床诊断、治疗提供依据。该学科要求使用各种光电仪器及化学试剂完成实验分析,所以偏重理科,要求有较好的化学基础。接下来让学生了解经过检验得到准确结果是治疗疾病的首要及关键步骤,激发学生学习检验专业的热情。然后结合具体例子,如临床检验常运用化学原理和方法测定血、尿、胃液等生物标本中某些成分的含量,以帮助正确诊断疾病,来说明检验专业学生打好化学基础的重要性。这部分最后可选择播放高分子化学家周其凤的《化学是你,化学是我》一歌来活跃课堂气氛。歌词中的“化学究竟是什么,化学就是你,化学就是我”,“父母生下的你我,是化学过程的结果,你我的消化系统,是化学过程的场所”,“记忆和思维活动,要借化学过程来描摹”,“即便你我的身心健康,也是化学密码解锁“这几句形象地说明了化学与人体的紧密联系。
3进一步强调无机化学课程的重要性,引导学生掌握其学习方法
关键词:无机化学;若干问题;重大进展
1新时期无机化学中的若干重大进展
1.1有机体系建设中水热合成技术的突破
根据有关无机化学研究小组的设计与研发来看,无机化学在研发中出现了最新的无机化学反应,特别是在低温状态下,该反应能够实现一系列的非氧化物纳米材料,并结合水热合成技术,以及溶剂热合成原理与水热合成技术,并在一定的密封空间进行反应,最终实现有机溶剂的化学反应,该有机化学方面的技术性突破,很多学者将其给予报道,就在不久前的美国《化学与工程新闻》杂志上,针对该研究的报道就被评为“稻草变黄金”,被认为是一种“新颖的和非常有趣的合成方法,……将促进该领域更深入的工作”,又例如无机化学领域中的多元金属硫族化合物形成的纳米材料溶剂热合成技术,就是该领域的全新研发进展,充分地运用好该技术能够实现一定的产业优势。国内针对无机水热合成技术的研究,以及国际上鉴于对该领域的突破性研究都取得了不小的成就,特别是国家重点实验室的教授应邀在2001年的美国化学研讨会上就《化学研究评述》撰写综述论文,并针对该领域实现了积极的研究,希望给无机化学带来全新的突破。
1.2纳米技术和无机聚合物方面的突破
目前,学术期刊上有大量关于纳米技术和无机聚合物方面的学术论文,很多论文具有国际化高水平,很多具有创新型的技术并得到了广大学者的广泛重视,例如合成性的纳米金属分子笼(nanometer-sizedmetallomolecularcage)成功地构建了具有Oh对称的立方体金属-有机笼子[Ni6(tpst)8Cl12],该构架模式能够容纳较多的离子和溶剂分子,是对纳米技术的全新突破。另外,针对金属纳米线和金属-有机纳米板的合成领域也有着全新的突破,特别是在自组装规律、空间结构、电子结构方面具有探索性的进展,实现了物理化学性能方面的延伸。另外还在空间结构与性质和性能方面找寻关系规律,例如学者李亚栋课题组发现了一些具有准层状结构特性的金属铋,该金属铋能够形成一种新型的单晶多壁金属纳米管,这是首例国际上比较认可的由金属形成的单晶纳米管,特别是铋纳米管的发现,为无机化学研究找寻了新的突破点,针对无机纳米管的形成机理及应用研究,使得无机化学形成新的对象和研究课题。例如很多研究者还利用人工合成的有机无机层状结构,积极的合成了金属钨单晶纳米线和高质量的WS2纳米管,该技术积极地分析了层状前驱体到纳米管的层状卷曲机制,为一维纳米线和纳米管的合成展示出全新的领域。
2新时期针对无机化学研究发展的展望
纵览过去的几年,我们看出无机化学有着瞩目的成就,许多激动人心的研究,恰如其分的实现了该学科的复兴,使得无机化学改变传统的理念,逐渐走向卓越的发展阶段,回顾已经取得的成就,及通过近几年的学术研究成果来看,无机化学和物理学科能够有效地推动科技的进步,实现各领域的全面发展。由于各学科的相互渗透、生产技术的要求、实验手段的增加,以及现代结构理论的建立与发展,使无机化学在传统领域以及在化学与生物、物理、数学等边缘学科方面都获得了重大进展。就近几年的发展来看,无机化学在某种程度上取得了突破性的进展,实现了与国际化的接轨,从传统无机化学的角度,使得其在新时代背景下有着全新的突破,保持了与国际的接轨。针对最近几年生物无机化学的发展,使得该领域形成了学术化的交流,发展中促进了该领域的学术提高,研究水平逐年提高。未来在新时期新技术科技的带动下,无机化学领域更是会突飞猛进的向前发展,就目前的总体发展水平来看,生物无机化学还与国际化的发展水平有着一定的差距,需要国家给予大力的技术支持和必要的经费投入,需要国家培养出具有一定专业知识的杰出青年,为无机化学发展做出积极地贡献。
3结语
关键词 元素无机化学;元素周期律;元素电势图
中图分类号:G642.4 文献标识码:B
文章编号:1671-489X(2015)22-0102-03
A Few Lines in Studying Elemental Part of Inorganic Chemistry//
YANG Guang
Abstract This article shows you several lines you must have in studying the elemental part of inorganic chemistry: understand and apply the periodicity of element properly; learn to use Properties are Decided by Structures; use element potential diagram correctly; make clear knowledge framework of each unit.
Key words elemental part of inorganic chemistry; periodicity of element; element potential diagram
1 前言
化学是一门中心学科,已经渗透到社会发展的各大领域,如能源、材料、医药、农业、环境、信息、生命、交通以及公安系统等,在人们的日常生活占据越来越重要的地位[1]。基于化学学科的重要性,很多高校在全校范围内开设了与化学相关的基础课、公共选修课等提高学生对化学基础知识的认识、理解,提高学生的化学基本素质,增强化学安全意识。
无机化学是四大基础化学的重要分支,它是研究无机物的组成、结构、性质和变化规律的一门学科。其中元素无机化学是无机化学的重要组成部分,其内容涉及元素周期表中所有元素单质(放射性元素除外)及其化合物的存在、物理性质、化学性质、制备以及用途,是化学从事者以及爱好者必须学习和掌握的重要内容之一。然而这部分内容庞杂,头绪繁多,掌握起来难度较大。
针对这个问题,国内很多学者对元素无机化学的教学方法进行了很多的探索和改革,对无机化学爱好者起到很好的指导作用,而涉及元素无机化学学习方法的研究却较少[2-3]。作为一名长期从事无机化学学习和研究的爱好者,笔者在学习和研究元素无机化学的过程中,总结了几条贯穿于元素无机化学整个课程的主线。掌握和运用好这几条主线,会大大促进初学者对元素无机化学内容的学习和掌握,特和大家分享。
2 学好元素无机化学必须抓住的几条主线
掌握并熟练运用元素周期律 元素周期表是俄国科学家门捷列夫对科学发展的重大贡献,是近代化学发展史上一座光辉夺目的里程碑。元素周期表蕴涵着丰富和深刻的内涵,对整个化学和自然科学的发展都具有非常普遍的指导意义[4]。
元素周期律是元素周期表的一个直观表现,它的基本内容是:随核内质子数递增,核外电子呈现周期性排布,元素性质呈现周期性递变。元素的基本性质主要包括原子半径、(第一)电离能、(第一)电子亲和能和电负性四部分内容,它们在周期表中的递变规律如表1所示[5]。掌握好这四个基本性质在元素周期表中的递变规律,有助于更好地学习、理解和掌握同族、同周期单质或化合物性质的递变规律。
其中,原子半径的周期性是四个基本性质变化规律中最基本和最重要的。结合核电荷数、原子的电子层结构等因素,原子半径的周期性决定着其他三个基本性质在周期表中的变化规律。从表1不难看出,(第一)电离能、(第一)电子亲和能、电负性在周期表中的变化规律与原子半径恰恰相反。
掌握了上述四个基本性质的周期性,可以很轻松地理解、掌握元素周期表中很有规律的一些内容,并同时学会举一反三,起到事半功倍的学习效果。例如,含氧酸酸性强弱取决于酸分子中质子转移倾向的强弱:
R-O-H+H2ORO-+H3O+
质子的转移倾向越大,含氧酸的酸性越强,反之越弱。那么,质子转移的程度又取决于什么因素呢?质子转移的难易主要取决于与氧相连的R(即含氧酸中心原子)吸引羟基氧原子的电子的能力。具体来讲,主要取决于R的三方面因素:半径、电负性和氧化数。很明显,R的半径越小、电负性越大、氧化数越高,R吸引氧原子上电子的能力就越强,含氧酸的酸性就越强。因此,只要掌握了原子半径、电负性在周期表中的变化规律,非金属含氧酸酸性在周期表中的变化规律就很容易理解和掌握了。
要深刻理解和熟练运用“结构决定性质”的科学思想 “结构决定性质”是化学学科的重要科学思想。深刻理解和掌握这个思想在元素无机化学中的运用,对促进此部分内容学习具有非常重要的意义。结构可以理解为两层含义。
第一层含义:“结构”代表的原子结构,即核外电子的排布。如s区金属,它的价层电子组态为ns1-2,因此,s区元素很容易失去一个或两个电子,达到8电子稳定结构,也就是s区金属表现出非常强的金属性,在形成化合物时,主要以离子键为主。而ds区元素的价层电子组态为(n-1)d10ns1-2,虽然它们的最外层电子数与s区金属相同,但是次外层却是18电子构型;由于18电子构型对核的屏蔽效应较小,使得原子核对最外层电子的吸引力增强,因此,ds区金属较s区金属的金属性要弱得多。同时,具有18电子构型的金属离子具有很强的极化力和变形性,因此,ds区金属很容易形成共价化合物。
再如稀有气体由于具有8电子稳定结构,因此它们很难发生化学反应而生成具有化学键的物质。直到1962年,英国科学家巴特列敏锐地观察到PtF6和Xe的第一电离能大小接近,一个史无前例的尝试打破了稀有气体完全惰性的神话。此后,很多氙的化合物被合成出来。对于这一新生事物,初学者乍掌握起来觉得很难,无法从众多的反应方程式中把握住氙化合物的总体反应特征。利用“结构决定性质”的科学思想,就会发现这类化合物表现出强氧化性。为什么呢?当稳定的8电子构型被打破,它们力求恢复到原来的稳定结构,因此,氙的化合物均表现出非常强的氧化性,且还原产物多数为单质。
第二层含义:“结构”为分子中原子在空间的排布,即分子结构。同时,还必须考虑分子其他特殊结构,如孤对电子、大∏键等对物质性质的影响。以NH3为例来说明“结构”是如何决定性质的,如表2所示。
理解了上述两层结构的含义,结合键长、键角、键的极性、分子间作用力、电负性、原子半径等因素,很多问题均可迎刃而解(表3)[7-8]。
正确运用元素电势图 发生氧化还原反应是元素单质与化合物化学性质的重要表现之一。最高氧化态化合物可具有氧化性,最低氧化态化合物可具有还原性,中间价态化合物既可具有氧化性,也可具有还原性。除此之外,还需要掌握以下两点内容。
第一,通过电极电势的大小,会判断氧化性物质、还原性物质氧化还原能力的强弱。电极电势越大,氧化性物质的氧化能力越大,还原性物质的还原能力越小,反之亦然。
第二,氧化还原反应的方向是最强的氧化剂与最强的还原剂发生反应,生成两对电极中另外两个物种。
什么是元素电势图呢?如果一种元素具有多种氧化态,将这些氧化态按照由高到低的顺序排列,两物种间以“―”相连,并且在线上方标出相邻两物种组成电对的电极电势值,这种图被称为元素电势图。利用元素电势图可以判断元素的氧化还原特性,判断歧化反应的发生。
1)判断歧化反应的发生:以酸性介质中Cu元素电势图为例来说明。
由φθ(Cu+/Cu)=0.521 V和φθ(Cu2+/Cu+)=0.153 V可知,最强的氧化剂和还原剂均为Cu+,所以会有以下反应:
2Cu+Cu2++Cu
即在酸性条件下,Cu+会发生歧化反应。即对某一物种,如果φθ右>φθ左,则该物种会发生歧化反应,生成两端的物种。这样就很容易记忆并理解Cu2O与H2SO4的化学反应方程式了。
2)利用元素电势图,判断元素的氧化还原特性。以酸性介质中Fe元素的元素电势图为例来说明(表4所示为铁的化学反应类型)。
φθA Fe3+――Fe2+――Fe
当然了,电极电势和元素电势图仅能反映出某元素物种进行氧化还原反应的特性。其他类型的化学反应,应具体情况具体对待。
清楚把握各章节的知识结构 元素无机化学知识点零散,系统性差。因此,把握好每章的知识结果对于从总体上把握本学科知识具有非常重要的意义。
纵观本课程各章节,会发现每章节的大致知识结构如图1所示。每章基本上均以本族的通性开始,介绍该族化合物在自然界中的存在、元素的一些性质和元素电势图。在分析该族元素原子结构的基础上,得出该族化合物的成键特征,每个成键特征会对应某一类具体物质(单质和化合物)。随后,本章会针对这些单质或化合物的存在、制备、性质(物理性质、化学性质)和用途等几方面逐渐展开介绍。
3 结语
总之,一个好的学习方法犹如大海灯塔,它能指引学生在知识的海洋中遨游。学好元素无机化学,应该在总体把握每章知识框架的基础上,熟练掌握并运用好元素周期律、元素电势图这两个基本工具,深刻理解结构决定性质这一重要科学思想,这必将促进对元素无机化学的学习和掌握,有助于进一步攀登知识高峰。■
参考文献
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关键词:实验引领 无机化学
中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2014)09(a)-0182-01
职教无机化学课程教学现状就是无机化学作为职教院校化工、医药等专业的一门重要的专业基础课,也是许多专业学生所接触到的第一门专业必修课和基础课,因此,对无机化学课程的改革和教学至关重要。但是,无机化学由于很多知识点比较零星,没办法实行真正意义上的一体化教学模式,因此,笔者结合无机化学课程的教学现状,根据理实一体化教学模式的理念,提出了实验引领教学模式,希望对职教无机化学课程的运用和改革,提高相应的借鉴和思考。
1 无机化学教学现状
当下的职教无机化学课程进行了许多教学模式的改革和尝试,但是根据目前的教学课程和理论实践来看,教师在进行实际教学时,仍然是以理论知识传授为主,无法实现理论知识对实验的指导作用。教师在进行无机化学课程的理论教授时,因限于传统教学模式,对学生的实验技能动手能力指导不足,理论学习的内容也相对枯燥乏味,难以获得实验所需的学生实验数据,过去的教学模式已经难以适应社会的需求。随着中等职业教育的规模扩大化,中职录取时零门槛入学,导致学生的化学基础知识参差不齐,抽象和形象能力较差。传统的授课模式,容易导致学生上课效率低下,动手能力差,在实验教学时缺乏相应理论指导,不利于高素质技能型人才的培养。此外,由于职教化工类等专业的毕业生最后毕业的服务对象是工厂生产工作的第一线,但是部分学校仍然偏向对理论知识的教授,缺失对实物、实验操作的良性认知,导致在生产企业出现重新培训,浪费社会资源。这样导致在一定程度上降低学校、学生立足于社会的能力。
2 实验引领教学模式课堂教学改革围绕以下几步骤展开
实验引领教学模式通过实验巩固化学基本知识,过实验培养学生的综合素质和能力。无机化学课程教学改革的目的是建立一个无机化学的新模式,使无机化学实验具有教学内容前瞻性、教学方法创新性、教学手段现代性的特点,积极促进无机化学实验课教学质量的提高。上课过程围绕下面几个步骤展开:领取实验任务―编制实验计划―实施与反思―总结评价。
2.1 领取实验任务―― 明确实验课教学的目的
领取实验任务明确实验课教学的目的,要介绍无机化学工作页的重要地位。无机化学工作也使我们在上课前由教师根据所学内容制定,提前发给学生的做的作业。在工作里也包括领取实验任务,实验计划和实施,实验反思以及实验总结四大部分。学生只要在课前根据相关内容完成实验前的准备这部分即可。比如:在粗盐提纯的实验中,“实验前的准备”包括几个问题:(1)粗盐的组成有哪些;(2)粗盐提纯的步骤;(3)过滤中的二低三靠是指什么内容等。学生在完成“实验前的准备”同时,不仅要翻课本,还要查一些相关的实验资料,更重要的是明确了我们实验的目的。并且培养了学生独立思考的力。
2.2 强调编制工作计划
编制工作计划是实验成功的基础,许多同学在进入实验室前,对要做的实验一无所知,教师只好花很多时间去讲原理、步骤、注意事项、数据处理等,即使这样,在做实验时,还是问题很多,导致实验紊乱、拖堂、误差大等;针对这一现象,必需要求学生课前编制工作计划,并完成工作也中的“计划的制定”通过预习使同学们熟悉了实验流程,需要的药品仪器,实验注意事项等问题,老师只要简单讲解要点,同学就能自己操作。在“粗盐提纯”的实验中,学生需要在实验前完成表1中的第一、第二列,这样一来学生可以使整个实验过程有条不紊,此举可以减少实验差错,激发学生的兴趣,使学生做完实验有成就感,同时提高了实验教学质量。在编制计划的过程,我们也是分组讨论完成的,所以同时培养了学生的团队合作意识。
2.3 实验前的准备
实验前的准备是很锻炼学生的一个重要环节,计划制定了之后,需要的仪器药品,学生得准备好,需要的溶液,学生也要独立配制,这就不断巩固学生配制溶液的技能。在粗盐提存里,教师需要讲解重要的环节,过滤操作,什么是一贴二低三靠,是重要的技能要领。所以实验前的准备室完成实验的保证。
2.4 实验的实施与反思
实验实施的过程可以把表1中的实验现象填写完成,实验完成后,要求学生进行反思。对实验结果进行分析,对结果好不好进行反思。对于粗盐提存实验中,有的同学会完成得很快,有的同学完成的很慢,那是蒸发的过程使用的时间不同。教师设计一个问题,加水量多少有何影响?学生只要回答了,答案就很清楚了。所以,在实验反思这一块,需要老师设计一些画龙点睛的问题帮助学生更好的明白整个实验,并且在做不好的地方进行分析,得到提高。
实验总结就是对整个过程,整个原理的一个复习。整个实施过程教师只起到一个引导的作用,学生在完成工作页的同时,就完成了整个实验,并且学会了相关的理论知识,所以上课前,教师要根据所学内容编制合理的工作页就很重要,另外对实验项目的选择也是一个关键。
3 精选实验内容,更新实验课教学体系
传统的无机化学实验内容中,形式机械,很大程度上降低了学生的兴趣和大学化学实验教育的新鲜感;在讲到过氧化钠的性质实验室,我们设计了滴水成火,吹气着火等趣味实验,提高了学生学习的兴趣。元素化学实验的改革,不是简单摒弃元素化学实验内容,而是在内容上选择有益于学生自我总结规律性的反应,少而精,不拘泥于课堂教学内容的系统性,而是摒弃以往元素化学实验为主的教材编写方式。在无机化学整本书中,对中职学生来说,一上来就接触物质的量等内容,会感觉很吃力,我们不妨从元素开始学习,在后面的学习中在渗透物质的的量的内容。将理论知识分解到实验教学中,从而实现理论到实践的螺旋性上升。
4 结论
综上所述,在进行实验引领教学模式中,既要体现理论和实践紧密联系,也要充分的体现无机化学课程的特点。因此,在职教无机化学的教学中应该结合教学实际,提高学生的创新能力和探究能力,实现职教化工专业培养高素质技能型人才的目标,并促进教学改革的发展。
参考文献
[1] 王秀芳.无机化学[M].2版.化学工业出版社,2005.
关键词:无机化学;高等中医药院校;立体化教材
中图分类号:G642.3 文献标识码:A 文章编号:1002-4107(2014)01-0006-02
一、无机化学精品课程建设与立体化教材体
系建立的意义
无机化学是高等中医药院校开设的一门重要基础课,开设范围涵盖中药学、药学、药物制剂、制药工程、中药资源与开发以及生物技术制药等专业。由于其授课对象是大学新生,因此在帮助新生尽快完成从中学到大学的角色转换方面起着十分重要的作用,对帮助学生养成良好的学习习惯以及科学高效的学习方法具有重要的影响。由于中医药院校学生的培养目标、教学内容以及要求均不同于普通高校化学系学生,他们需要在有限的课时内接受和掌握大量的无机化学知识及实验技能,学生面临的压力是所学内容多、跨度大、时间短,很难抓住重点,造成学习效率低下。此外,近年来伴随着高校扩招学生数量剧增,使得学校在教师、教室、教学资源等方面空前紧张,学生获得教师指导的机会大大减少。因此以纸版教材为核心的普通教材建设已经不能满足新形势下教育教学的要求,必须对传统的教学方法和手段进行改革,以帮助学生尽快适应大学的学习,激发学习兴趣,更好地掌握无机化学知识,逐步形成系统的专业知识结构。
无机化学为黑龙江中医药大学首批校级精品课程。为了降低学习难度,提高学习和教学效率,全面提升无机化学的教学质量,保证无机化学精品课程的可持续发展,在立足于现代教育理念和现代信息网络技术平台的基础上,努力开发和建立一套适合实际需要的,具有可操作性的和可持续发展的无机化学立体化教材体系是十分必要的。
二、无机化学立体化教材体系建设的实践
立体化教材又叫一体化教材,是近年来提出的教材建设新理论。“九五”以来,我国高校教材建设工作的内容、形式和手段发生了巨大的变化,过去仅为高校教学提供一本平面纸版教材和CAI课件的模式,显然无法满足和适应当前我国高校创新人才培养的需要。我国教育部领导对教育技术工作极为重视,并提出把教学改革建立在教育技术的平台上。现代教育技术的发展给教育和教学带来了新气象和新格局。在诸多改革中,教材改革是其中的重要环节。因为教材是教学信息的主要载体,是教师教与学生学的主要依据。
立体化教材是充分利用现代教育技术来完善教材建设工作的一个新理念。将各种相互作用、相互联系的媒体和资源有机地整合,形成立体化教材,形成纸质(主教材、教学参考书等)、电子和网络出版物(电子教案、CAI课件、试题库、电子书、资料库等)、学科网站相互配套,有利于提高大学生的自主学习能力与创新能力[1]。
目前全国理工科院校的化学类课程的立体化教材都已经进行了研究与实践,取得了很好的效果[2=3]。但中医药类高校化学类课程立体化教材的建设工作还很薄弱。中医药院校药学类及其相关专业本科人才对无机化学知识素养及能力要求与理工类院校的要求不同,因此立体化教材体系的建设和改革也应有所区别。充分考虑到中医药院校无机化学课程学时少以及与药学、生物科学联系紧密的特点,在两项省级教改课题和多项校级教改课题的资助下,黑龙江中医药大学药学院无机化学教研室致力于无机化学立体化教材的建设,在重点建设纸版教材的过程中,以课程教学辅助网站的建设为补充,经过几年的教学实践,基本构建了一种相互联系、相互促进的具有中医药院校特色的无机化学立体化教材体系。
(一)纸版教材的建设
纸版教材包括主教材和学习指导书。纸版教材是教学的核心,是教学中最重要的教具,是保证课堂教学质量的重要因素。我们的主教材采用中国中医药出版社出版,由黑龙江中医药大学无机化学教研室贾桂芝教授担任主编的普通高等教育“十一五”国家规划教材《无机化学》。该教材的编写理念是突出中医药院校学科专业的特点,强调其应用性以及与中药学相关专业的关系,力求做到既向学生传授专业知识,又给学生展现中药知识的背景,体现出中医药学科的特色,以激发学生学习的积极性。经过5年的教学实践,教师们积累了丰富的教学经验,该教材在使用中根据学生和教师的建议和意见,进行过多次修改,重新出版后已经进入“十二五”国家规划教材的遴选行列。
为使学生在学时少、教学进度快的情况下仍可达到“知识面宽,信息量大”的教学要求,我们配合主教材专门编写了《无机化学学习指导与习题集》,为学生剖析知识点和典型问题,并结合课程的难点和重点为学生提供相应的习题来加深理解。
(二)网络辅助教材的建设
随着计算机和网络的日益普及,各高校几乎都建立了自己的校园网络,计算机中心、网络中心可以随时向学生提供上网服务。此外在教学楼、图书馆以及学生宿舍内部都有网络接口,这些条件使无机化学课程网络教材建设成为可能。因此我们借助校园网络,运用数据库、媒体制作工具、网页制作工具建立了黑龙江中医药大学无机化学精品课程网站[4],全面实施了网络辅助教学。网站主要设立了以下四个板块。
1.教学文件。包括授课教师简介、课程简介、教学大纲、教学日历,介绍课程基本要求、考试方法、教学计划及进度安排、学习重点内容、学习方法等,方便学生随时了解授课教师、教学要求和进程,促进学生提前制订学习计划,建立正确的方法和计划,有的放矢,促进学习效率的提高。
2.教学资源。为学生提供必要的学习资源。主要介绍为学生指定的课程参考书,教师自行研制的电子课件,无机实验基本操作录像、同步习题练习、教学内容背景知识介绍等。在学校教改资金的资助下及专业人员的帮助下,课程组制作了实用、内容丰富的电子课件。课件内容在教学重点和难点内容上尽量采用动画、视听、图片等内容,学生可以随时下载电子课件,有利于学生对课堂教学内容提前预习、课后复习,为学生提供了主动学习的条件。课堂教学内容背景知识介绍可以拓展学生的视野,使学生充分了解知识的来龙去脉。教学资源板块可以充分调动学生的积极性,让学生主动参与教学活动,使学生由被动灌输式的学习转变为主动学习。
3.交流论坛和留言板(无机化学BBS):我们利用目前非常成熟的论坛架设技术[5],建立了师生交流论坛。交流论坛可以使师生交流突破时间和空间的限制,教师既可以同步与学生在线答疑,也可以异步(留言答疑)为学生解惑。当学生遇到问题,可以首先在论坛上寻找相关的答疑过程帖子,如果没有相关问题的解答,即可新的问题与教师交流互动,大大提高了答疑的效率,减轻了教师的负担。与此同时,学生可以通过论坛对教师的教学过程提出意见,教师可以通过交流论坛及时得到学生对教学效果的反馈,及时调整和改进教学。我们在辅助教学网站的应用过程中惊喜地发现,交流论坛不仅是师生之间交流,同时也是学生之间进行交流的网站。一些问题通过学生之间的探讨就得以解决,促进了学生自主学习的能力,也营造了学生自主学习的氛围。
4.学科前沿。该板块将本学科一些最前沿的知识介绍给学生,利于培养学生对前沿知识的敏感性,拓宽学生的视野,关注技术进步和技术前沿对实际生活的影响,从而增强学生对无机化学的学习兴趣,激发学生的创新热情。
网络技术的迅猛发展使网络教学得到越来越广泛的应用。网络教学模式突破了传统教学中人数及地点的限制,将传统课堂教学的以教师的“教”为中心, 转变为以学生的“学”为重点,促使了学生内因作用的发挥, 使他们从被动地接受知识转变为主动地获取知识, 符合人类认知的发展规律。我们的网络辅助教学实践表明,教学网站是一项十分受学生欢迎的第二课堂活动,是纸板教材的补充与延伸。既能使学生全面了解无机化学的教学,也能使部分学有余力的学生掌握更多的知识,教学网站为教师和学生提供一个资料丰富、方便快捷、无时空限制的互动窗口。
在建设无机化学精品课的过程中,课程组在立体化教材体系的建设上进行了有益的尝试,并取得了一定的成效。在立体化教材体系建设的实践中我们充分体会到,立体化教材体系可为师生提供一个综合性的教学环境,促进教学由以教为中心向以学为中心转变,促进学生由被动接受向自主探究学习转变,可以大大提升教学水平。立体化教材的建设是教学改革的必然趋势,也是现代教育技术发展的必然结果。立体化教材的建设工作已成为教学改革和精品课建设深入发展的强大推动力。
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在为电化学方向专业讲离子-电子法配平氧化还原反应时,我们增加讲解一些常用的电池如锌锰干电池、镍氢电池、锂离子电池的电池反应,对电池的正极电极材料和负极电极材料、优缺点及其市场分布等做一些简单介绍,使学生在学习氧化还原反应理论的同时,对其应用性也有初步了解。实践证明,我们把基础理论与学生的专业融合起来讲授,既提高了教学效果,也提高学生课堂学习的兴趣,同时拓宽学生的化学视野。另一方面,我们在讲授无机化学的基础知识时,适当地穿插一些与现代科技、生活常识的内容,突出无机化学在实际中的应用,改变学生认为无机化学知识陈旧的错误观念。二、完善教学过程,提高学生的学习兴趣学生在校期间主要任务是学习,他们的思想问题基本都与学习有关,教师能够及时解决学生的学习困难,不仅对帮助学生掌握正确的学习方法,端正学风和班风,乃至树立正确的人生观都具有极为重要的作用。如何让他们顺利地接受并掌握知识,我们需要在教学过程中科学地创新教学方法,采用多元化的全方位的教学模式。首先是优化教学过程。陶行知先生说过:“教什么和怎么教,绝不是凌空可以规定的。”由于当前大学生的课余时间安排了较多的课外活动,看书的时候并不多,因此课堂教学就显得尤为重要。为了能够在有限的时间让学生掌握住书本知识,我们在学生管理和教学方面做了如下尝试:一是改革班主任聘任制度,让大一的第一门专业基础课老师兼任该专业班主任,老师通过密切联系学生,掌握学生思想及学习程度,有选择地组织和构建教学内容,把自己的教学思想和教学方法融于教学内容之中,设计教学方案,使之适合于学生的经验、兴趣、知识水平、理解力和能力发展的现状要求。二是采取了集体备课制度,学思想,优化教学方法和内容。三是采取多种教学手段和教学方法,讲课时多媒体与板书相结合,注重激发学生的学习兴趣。其次是丰富课堂内容。教师的工作是一种用语言和肢体来传达信息,以灵魂影响塑造灵魂的劳动。讲台是老师表演的舞台,老师讲课充满激情、抑扬顿挫、风趣幽默,往往会感染学生,使他们听课更富热情,课堂学习更加轻松。尤其是学生刚从中学进入大学,课堂知识容纳量显著增多,更需要老师声情并茂的演说来促进课堂教学。电视节目“壹周立波秀”可以算一个范例,讲课也应该如此,不过这要因人而异。另外,课堂教学中多设计课堂专题的讨论与交流,以问题为中心,层层剖开,鼓励学生发表对问题的见解,活跃课堂气氛也会有很好的效果。最后是开展丰富的课外交流活动。辅导答疑、批改作业、班级座谈会、知识讲座、个别谈心等课外活动是课堂教学的重要补充环节。教学相长要求互动,课堂上的时间毕竟有限,充分利用课外活动给学生发表意见的机会就显得非常重要。通过与学生在知识上、情感上的沟通和交流,了解学生的学习问题、思想问题,教师在课堂上就可以有针对性地传道解惑,提高学生的学习兴趣和积极性。同时,教师的威信也将大幅度提高。
明确学习任务,引导学生知识体系的形成
大一学生正处于智力发展的高峰期,记忆力、观察力、思考力、逻辑思维能力与创造性都会有很大的发展。[3]他们的学习有了一定的专业性、目的性和探索性,表现出广泛的兴趣,接触到各种各样的学习方法,学习的职业定向性较为明确。调查发现:他们认为既然选择了这个专业,就要彻底搞清楚有关的一切问题。尤其无机化学是第一门专业基础课,学生的学习积极性非常高。但是无机化学内容很多,包含了几乎所有的化学中用到的基础知识,有些理论知识仅仅是为了元素化学的学习而安排在课中,讲得并不透彻,也解决不了所有问题,这就给学生认知带来了困难,学生容易产生急躁情绪,甚至会打击学习积极性。在讲授无机化学时,我们应该考虑到这一认知特点,要让学生认识到无机化学仅仅是撬开专业知识的第一把钥匙,不可能解决所有化学问题,以此来消除学生的急躁情绪。同时,还要注重介绍无机化学与其他专业课程的关系,理顺课程的系统性和连贯性。因此,在绪论部分教学中,我们花费较多的学时,向学生介绍无机化学课程的基本结构、无机化学在化学中的地位,学习无机化学现阶段的任务,与有机化学、分析化学、物理化学之间的关系等,让学生明确现阶段的学习目的和任务。在其他章节教学过程中,我们整理出各知识点在后续课程的作用,给学生明确所学知识对后续课程的帮助或在专业上的应用,暂时没办法深入探讨的内容将在后续课中作分析等等。例如,指出SP杂化理论在有机化学中的重要性、化学平衡在分析化学中的应用、固体结构对新材料的开发应用、晶体场理论解释水合离子颜色等。实践证明,这些做法都有助于学生从全局上把握知识脉络,清楚学习无机化学所要达到的目的任务,而不至于在细节上迷失。构建学生的知识体系,还要注意无机化学知识与高中知识的衔接。大学与中学化学教材中存在这种现象:同一个知识点两阶段所阐述的内涵和外延不一致,这类知识非常容易引起学生认知上的混乱,已形成的思维定势还会影响学生对大学基础化学知识的接受。教学中,我们也体会到必须强调知识的演替,让学生知道用更加科学的概念和理论纠正以前所形成的印象,消除认知上的冲突。
培养学生科学的思维方法和自学能力
无机化学教学的另一个任务就是初步培养学生科学的思维方法和自学能力,以顺应构建全民学习和终身学习的学习型社会的要求。大一学生刚进入大学,学习的依赖性较强,自学能力较差,尤其是对理论知识的学习,常感到内容多且具有“不确定性”,不易理解。因此在教学过程中,我们要不断提高学生的“免疫能力”,不要流感来了抗流感、头疼来了治头疼,要给学生打疫苗,增强抵抗力,授以渔而不授以鱼,教会学生学习方法,提高学生自学能力。要培养学生科学的思维方法和自学能力,首先教学中要重视学生对化学知识系统的理解,对科学思想形成过程的理解。无机化学知识有理论、有元素,内容多,我们讲课时通过追溯知识点的形成过程及发展演变,把孤立的知识归纳总结,从中给学生灌输科学的思维方法。比如讲述分子结构一章,通过对化学键理论的不断深化,我们可以引导学生逐一认识理论的发展过程以及思考问题的科学方法。从1916年“八电子稳定结构”理论的提出到目前“分子轨道理论”广泛应用的介绍,学生对化学键的认识,从定性到定量,从简单到复杂,可以说是步步深入。新问题的出现促使新理论的诞生。不同的理论有不同的应用领域,仅靠一个理论不能解决所有问题,所以要具体问题具体分析,辩证地思考,学生由此不仅形成了系统的、动态的知识,而且分析问题解决问题的能力得到了很大提高。在讲解元素知识的时候,我们充分地利用元素周期律把繁多的知识串联起来,理顺知识框架,帮助学生科学思维方法的形成。其次,教学中进行学习方法的引导。学习方法的引导要恰当地结合教学内容。[4]由于无机化学知识点较多、较杂,我们在教学中主要做到了两点:一是对于联系紧密的内容,把握知识点之间的联系,以点带面,化繁为简,讲解透彻一个问题,教给学生一个思路。例如化学平衡章节,详细讲解酸碱平衡,电化学平衡,而把与酸碱平衡研究思路接近的沉淀溶解平衡与配位平衡留给了学生自学;二是对于知识点联系少且难度较大的问题,把复杂问题简单化、抽象问题具体化、表观问题本质化,教会学生正确理解概念的内涵,以不变应万变,培养学生良好的学习方法。例如,有这样一道习题:298.15K时电极反应(式略)如果向体系加入(式略)同学们对这样的解答非常疑惑:电极反应的能斯特方程,是把同种电极的标准态与非标准态关系联系起来,两种不同的电极类型怎么能写在同一个能斯特方程式中?E(Ag+/Ag)怎么突然变成了E(AgCl/Ag)?解答这一问题时我们应紧紧围绕“标准态”概念的实质,不需要直接求E(AgCl/Ag)的大小,根据学生现有的认识,仍然按照原来的金属-金属离子电极类型的能斯特方程来解,慢慢推导出解决问题的思路。即(式略)