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1、助磨剂的作用机理的若干观点
国内外较为知名和有影响力的专家学者及其观点学说有:合肥水泥工业研究设计院朱宪伯等提出的“薄膜假说”。盐城工学院蔡安兰、南京工业大学江朝华的“中和未饱和电价键,防止聚集,提高粉磨速度、流动性”的观点。华南理工大学卢迪芬、魏诗榴的“平衡颗粒表面过剩价键、降低颗粒表面能”的观点。国外助磨剂理论的代表人物是(Rehbinder)列宾捷尔和(Mardulier)马杜里。列宾捷尔的学说是强度理论(或称吸附降低强度学说、强度削弱理论)。马杜里的学说是分散理论(或称颗粒分散理论、粉体流变学说)。
1.1薄膜假说
用作助磨剂的表面活性分子,在磨细的颗粒表面形成一单分子吸附薄膜,从而减少了细颗粒间的聚集及细颗粒与研磨介质何部件间的粘糊,提高了粉磨效率。根据薄膜假说,随着水泥比表面积的增加,形成单分子吸附薄膜的助磨剂用量增加,即水泥磨得越细,所需助磨剂的用量越多。对于同类型的助磨剂,分子量和密度越小,则形成单分子吸附膜所需要的量就越小,或者说是在掺量相同时,其助磨作用就越强,因此可以用分子量与密度乘积的倒数来衡量判断同类性质助磨剂助磨作用的大小;在颗粒表面形成的单分子吸收薄膜,起剂的作用,降低颗粒间的摩擦力,极大地改善了水泥的流动性,表现为磨内物料流速加快,水泥粉磨中,产品越细,表现为每个颗粒的表面积越小,就更容易形成完整的单分子薄膜,增强助磨作用,这就是助磨剂对高细水泥的助磨效果比非高细水泥更为显著的解释;物料种类不同,其特性也不同,表现为在颗粒表面的性质也是不同的,因而同一种助磨剂在颗粒表面形成的单分子薄膜的能也就不同,自然就导致同一助磨剂对不同种类的物料的助磨效果产生差异。目前,尽管对单分子薄膜的理论(假说)有待深入研究,如它的实际存在和性质,但用此来解释一些粉磨中的助磨作用,还是很有说服力的。
1.2颗粒流动性观点
助磨剂吸附颗粒表面而能减轻粘附包层,增加细掺量,提高粉磨效率:(1)助磨剂吸附于颗粒表面时,引起颗粒表面特性的许多变化,列宾捷尔发现当助磨剂存在时,物质的表面硬度以及强度发生了改变,随着物质表面吸附量的增加,耐磨力下降;在完全吸附时,耐磨能力最小。研磨是个表面现象,表面硬度的减小,无疑有助于这个过程的进行,故加入助磨剂后细度提高,细粉量增加。(2)随着粉磨过程的进行,由于各种力的影响,颗粒有团聚成较大颗粒的倾向。团聚的根源是粉碎所截断颗粒内部的共价键,大于水泥熟料而言,所涉及的就是Si-O共价键和Ca-O间的离子键,由于后者的单键键能较小,颗粒的断裂首先是大量地发生在Ca-O离子键上,由于离子键的断裂,产生了电子密度的差异,断后两侧出现一系列交错的Ca2+和O2-的活性点。它们会彼此吸引,使断裂面趋于复合。助磨剂可以提供外来离子或分子去满足断开面上未饱和电价键,消除或减弱聚集的趋势、阻止断裂面的复合。没有了团聚,用于粉碎团聚起来的粒子的能量可以用粉碎单个颗粒,使颗粒达到更细的状态。引力减小,使得颗粒具有更好的分散性,从而使流动性增加,减少或防止了粘球、糊球现象,提高了粉碎效率。(3)在球磨机里,球和物料之间相互作用导致颗粒尺寸减小,因此粉磨速度和这种作用的频率和效率成正比。任何一种能够改进球和物料相互作用的频率和效率的方法都有助于粉磨。助磨剂使物料的流动性显著性增加,物料的流动性增加使颗粒很快达到粉磨区域,因而增加了颗粒在钢球或磨机内壁捕获率,提高了粉磨速度,提高了粉磨效率。助磨剂吸附颗粒表面而能中和未饱和电价键,减小表面硬度、防止颗粒断裂面愈合及颗粒聚集、提高粉磨速度、流动性,增加细粉量,提高粉磨效率。
1.3颗粒表面能观点
(1)物料的粉碎意味着颗粒内部的价键被切断,在断裂面上出现不饱和的价键,形成带有电荷的结构单元或带有不配对的电子的游离基。助磨剂是极性物质,具有不对称结构,正、负电荷重心不重合,形成偶极矩。在力场中偶极矩随力场的方向取向。因此助磨剂在粉碎中起着防止聚结或分散的作用。
(2)根据近代的材料脆断破坏观点,裂纹的存在和扩张导致断裂。促成断裂产生的物料条件是力或能量。当物料颗粒受外力作用时,在裂纹尖端处呈现局部应力集中。当拉应力超过物质分子的引力时,则裂纹扩展。如断纹继续扩展就产生新表面,使表面自由能增加。因此助磨剂在粉碎当中起着削弱固体强度的作用,使粉碎容易进行,有利于粉磨细度和粉碎效率的提高。因此助磨剂也是一种“软化剂”。
1.4“强度削弱理论”与“颗粒分散理论”
列宾捷尔的“强度削弱理论”、马杜里的“颗粒分散理论”是助磨剂起助磨作用机理的经典学说,形成于上世纪三十年代和六十年代。列宾捷尔早在1931年就提出了 “强度削弱理论”,他在钻削花岗岩、石英岩一类硬质岩石时,加入了某种电解质的表面活性剂,使钻透速度提高了20%-60%,他认为电解质或表面活性剂在岩石晶体表面上吸附,使界面处的晶格内聚力降低,即吸附使界面张力降低,列宾捷尔理论认为助磨剂吸附在颗粒表面上,继而能够渗入颗粒固有裂缝及在外力下新形成的裂缝,扩大这些裂缝,并阻止裂缝复合,改变颗粒表面的结构,降低了颗粒的强度和硬度,使得颗粒更易粉碎,提高了粉碎效率。马杜里的颗粒分散理论认为助磨剂作为表面活性剂,对颗粒表面的电荷起平衡作用,可以显著减小或消除颗粒间的粘附和团聚,增加了颗粒的流动性,提高粉磨效率。
1.5其它观点
安徽理工大学的窦彦彬认为:在水泥粉磨过程中物料颗粒到外力作用时物料颗粒被逐渐粉碎,而物质颗粒的粉碎则意味着物质化学键的拆断和重新组合、随着颗粒不断破碎和颗粒断裂面的生成,颗粒的表面上出现不饱和的价键并带有正负电荷的结构单元,使颗粒处于亚稳定状态的高能状态,在条件合适时断裂面重新粘合或者颗粒与颗粒再聚合起来结成大颗粒,因此粉碎过程是一种分散与聚合的可逆反应。在水泥粉碎过程中,掺入适量的助磨剂,则助磨剂吸附在物料表面上,使断裂面上的价键力得到饱和、颗粒间的附聚力得到屏蔽,即屏蔽了水泥颗粒的一些带电活性点,使其电荷性质趋于平衡,从而避免了细物料的再聚合和细粉的糊球、粘磨现象。在水泥粉碎过程中助磨剂的分子能进入到水泥颗粒的裂缝中,靠其表面的活性作用帮助裂缝的扩展并防止微小裂缝在外力打击下的重新愈合,从而提高水泥的粉磨效果。
固体物料在粉碎过程中,如果不加助磨剂,磨细到几十微米以下时,粒子很小,比面积很大,系统有很大的表面能处于热力学不稳定状态,这时只能靠表面自动变小,即颗粒团聚变大来降低表面能。如果在粉碎过程中掺加了助磨剂,助磨剂分子会自动吸附到分子表面,降低表面能,屏蔽颗粒上的电荷,阻止小粒子的团聚,增加物料的流动性,强化了粉磨效率。
2、简要评述
依据对各种学说的理解,笔者认为:一种物质能够自动吸附在另一种物质上,这是物质间发生的吸附现象,助磨剂随物料共同加入磨机中,在粉磨粗磨阶段粘附颗粒表面并进入物料颗粒的裂缝,使颗粒裂缝扩张、降低颗粒强度、提高粉磨速度。继续粉磨,输入的能量使颗粒表面裂缝延伸扩展而加大,内部有缺陷的地方产生新的裂缝,物料就能够粉磨的更细。由于继续不断的输入能量或施加外力在颗粒上,又由于颗粒本身表面自由能的增加,细粉颗粒上的裂缝会复合,破裂的颗粒表面也会出现不饱和价键,且带有正负电荷的结构单元,这时可能出现颗粒的团聚。加入助磨剂的作用是助磨剂分子吸附在细颗粒表面,形成薄膜―单分子膜吸附到颗粒的表面,包括颗粒断裂形成而形成的裂缝内壁表面。助磨剂是表面活性很高的化学物质,在颗粒表面能够平移不饱和键、消除电荷,结果是降低了颗粒表面能,降低颗粒间相互吸引的作用力。表面能的降低则可避免颗粒团聚、裂缝复合。总之助磨剂分子与物料接触、粘附在颗粒表面,因其较高的表面活性、降低颗粒表面能、颗粒分散度加大、流动性改善。颗粒裂缝因助磨剂分子的契入作用,颗粒强度下降,容易粉磨了。综合效果表现为粉末速度加快、粉磨效率提高。
无机化学是我校化工类专业的本科生进入大学后面临的第一门专业基础课,总授课时为72学时。本课程既是衔接大学与中学化学知识的桥梁,又是贯穿物理化学、分析化学、有机化学等后续专业课的纽带。因此,无机化学课程学习效果的好坏会直接影响其他相关课程的学习和学生化学能力的培养。本文将从无机化学教学特点及方法上分析,得出教学方法改革的几点浅见。
一、无机化学教学特点
1.内容庞杂,学习难度大。无机化学的知识覆盖无机化学、物理化学、分析化学、结构化学和有机化学等方面,既有基本的化学反应原理,又有抽象的物质结构知识,还有知识点分散、内容繁杂的元素化学。对于不熟悉大学高信息量教学方式的大一新生,如何保证在较短的教学时间内,让学生能理清无机化学的知识脉络,掌握重点知识内容,这无疑是无机化学教学的一个难题。
2.知识更新较慢。无机化学课程的教材种类较多,内容编排也具多样性。虽然几乎每年都有新出或修订版的教材出版,但总体来说知识点更新不多,内容较为陈旧,其中还包括高中化学的知识。所以学习初期有的学生容易产生轻视的情绪,听课和练习的投入较少。而中后期课程知识量显著增大,学生心理准备不足,对于新的学习模式适应不佳,导致不能达到很好的学习效果。
3.与后续相关课程知识存在交叉。物理化学的动力学与热力学知识是无机化学相关内容的进一步深入和扩展,无机化学的平衡原理和氧化还原反应是分析化学的理论基础,而物质结构的基础知识对后续学习有机化学及结构化学也进行了扎实的准备。此外,很多化工类专业的专业课程也涉及无机化学知识。所以,无机化学知识学习效果的好坏直接影响后续课程以及相关专业课的学习,同时,也对学生的学习心态和兴趣有着重要的影响。
二、无机化学教学方法的改革
1.优化课程内容,突出重点。无机化学课程的授课学时较为紧张,在课堂上通常无法详细讲解教材的全部内容,这就需要授课教师有计划的删减知识点,优化课程内容。比如,氧族元素和卤素的相关知识在高中接触较多,知识理解起来也比较容易,其中和高中知识衔接比较紧密的部分就可以通过自学的形式让学生学习。另外,无机化学教材中一般也穿插该章节相关背景知识及实际应用的内容。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,通常此类知识也应归为自学内容。这样既能使学生将理论知识应用在实际、提高学生学习兴趣,又能节约出更多时间用于重点难点知识的讲解和实践教学。
2.采取互动式教学,引发兴趣。课堂教学中学生是主体,无机化学课程也不例外。因此,教师在教学中要充分发挥学生的主观能动性,产生良性互动。其中,在课堂上向学生设置问题就是很好的一种方式。比如,讲到电化学电池这一节时,先向学生提出一个问题:电池为什么能发电?电池发出的电能是由什么能量转化而来的?这时,学生便会思考电池发电的原理是什么?就是由化学能转化为电能。从而,便可自然的引出原电池的概念。再如,涉及到高中知识,教师可以先请学生回答高中时所学内容是什么?再详细讲解大学将要学习的新知识以及它们之间的异同点。总之,教师在课堂教学中应采用多种教学方法,充分发挥互动式教学的优势,提高学生的学习兴趣。
3.理论联系实际,提高能力。无机化学是进入大学的第一门化学基础课,也是一门实验科学。因此,在教学中就需要教师紧密结合实验实践来讲述相关知识点。比如,讲述某一具体化学反应时,应讲解其反应现象及反应机理等,便于深入理解反应事实;反过来说,对于一些简单的验证性实验就可以以视频的方式给学生直接演示,以加深印象。当然,实验实践教学环节也是十分重要的。在学生掌握一定理论知识的基础上,要求他们要自己动手正确进行实验操作。这既更利于学生理解理论知识,也能掌握化学基本实验技术,提高实际解决问题的能力。除此之外,教学中也可联系生活中的实例进行讲解。比如,讲到“缓冲溶液”,可以探讨人体自身血液中缓冲溶液的作用机理以及土壤中缓冲物质的重要作用,提高学生学习兴趣的同时,也扩大了知识面。
关键词 二级 教务 效率 优化
中图分类号:G647 文献标识码:A
Optimization Research on Management Efficiency of Secondary College Academic
ZHANG Jing
(College of Chemical and Life Sciences, Zhejiang Normal University, Jinhua, Zhejiang 321004)
Abstract The work style and work efficiency of teaching staff in second college academic has an important role to improve efficiency and management of university teaching , this article from the inherent requirements of academic staff and external security two aspects to improve the efficiency of educational administration to provide a reference.
Key words second; teaching; efficiency; optimization
随着高校招生规模的不断扩大,办学层次以及办学规模日趋多元,教务管理人员作为教学管理的直接实施者,其突出位置日益呈现出来。为确保学校拥有稳定协调发展的教学环境,下面将从两个方面阐述如何提高教务管理效率。
1 内在要求,即自身工作素养要求
1.1 不断加强端正态度意识
教务管理要求教务人员具备高度责任心。教务管理工作怕的不是难,而是责任心,唯有时刻提醒自己端正态度,真正做到尽职尽责。在纷繁的管理事物中,做到乱而不错。对待工作热情主动,认真负责,从整体利益角度考虑问题,不消极怠工。发挥主观能动性,注重条理性,减少盲目性,增强服务意识,提高服务水平。
1.2 不断增强总结、学习观念
要总结教务工作,就要先熟悉教务工作,要熟悉本学院的教学管理规章制度,熟悉专业设置、教学计划,课程设置的基本情况和专业术语、专业习惯,熟悉教学过程和教学规律,逐步总结出教学过程管理、日常事务的规律。这样,可以先行做好工作中的计划,具有一定预见性,在具体执行的时候能做到心中有数,以期提高管理效率。除了总结,还要学习,在熟悉、总结的基础上,还要精通。精通教务管理工作,要积极学习现代信息技术,充分利用信息系统,更好的应用到教务管理工作中,运用现代化管理方法,提高基层教务管理效率。另外,还要学习沟通、协调技巧。学院级教务工作并非孤立的教务工作,教务员还要接受教务处的领导,要接受学院教学领导的任务安排,另外还和广大师生有着紧密的工作联系,涉及人员较广。所以要善于沟通、协调,营造一个良好的工作氛围,以期事半功倍,提高效率。
1.3 不断规范、完善归档意识
教务档案归档是院级教学档案的组成部分,并且是很重要的部分,过往的历史材料,是了解过去的依据,也是重要的信息资源,需要不断地补充和调整,使其日益规范和完善,并随时可以提取、查阅,并且可以作为解决各类问题和进行预测的依据。如果归档做的规范、完善,在提取档案时就会快速、准确,否则,花费大量时间用在查找甚至补做上,工作效率将大打折扣。因此重视归档工作也是教务工作很重要的环节,归档工作很有价值,它也是教务人员工作效率的一个体现。
2 外在保障,即教学管理条件的改善与运用
2.1 完善执行体系,科学规范决策
在学院教学过程中,为完善教学管理体系,会出现补充调整、反复改动等现象,其目的是为了更好的服务教学,在改动中需谨慎考虑,以最优化的变动达到提高效率的目的,在修正、探索的过程中达到管理体系的完善。教学过程中的变动,如过于频繁,会导致工作人员不能很好地把握,如修改课程计划、与考试相关的手续办理,由于一些政策的过于频繁变动,管理者无法及时给予咨询的师生准确答复,致使教务处与师生之间信息脱节,工作处于被动,使得效率降低。执行是如此,决策更突显其严谨性。决策错误,执行效率无从谈起,因为错误的决策在执行时,效率越高,后果越严重。若决策在执行过程中暴露出缺陷、漏洞,应及时对原有决策仔细分析、论证,作出科学合理的判断并加以修正、补充、调整,还要追踪修改后的执行效果,及时得到反馈,最终达成科学、规范的决策。高质量的、科学的教务管理决策是学院教务管理高效率的较重要的前提。
2.2 运用现代化管理手段,加强教务管理技术革新
教务管理已经不再是纯人工管理,办公自动化的应用,是办公逐渐进入无纸化阶段,工作效率有了很大提高。近些年,我校还引入计算机软件管理,是管理效率大大提高。软件功能涉及日常教学管理的各个环节,从培养计划安排、落实教学、考试安排、成绩查询打印等,面面俱全,方便操作,灵活运用。管理人员还可后台操作,智能管理,实现了高校日益复杂的教学管理方式的简捷化。另外,它还面向全校许多部门、不同用户综合管理系统,不仅在教务管理上突显其优势,在学院其它管理部门中也体现了应用软件的优越性。管理系统的开发使用,使工作效率成倍提高,也会给高校管理带来全面革新。当然在应用信息数据的同时,要充分利用好软件设施,更好地服务于管理。如在统计教学工作量时,可引入教务管理系统的数据,这样就避免了教务工作人员重复劳动,方便统计,将繁重的教学工作量统计工作顿时化为无形。不仅减轻了工作量,还确保了统计数据的准确、无误。在结合学院实际情况下,系统需进行相应的调整,以适应院级特色的教务管理,能大大方便教务人员的工作。因此,不断加强教务管理技术的革新,也能提高教务管理效率。
2.3 营造良好的教务管理氛围,建立一定的激励机制
为营造良好的工作环境,可增加和同事之间的交流,遇到困难多和领导沟通、交流,寻求多方面的支持。通过交流不仅可以加强双方工作的认同感,还有助于各项工作顺利地开展;另外可积极通过外部引进专业人员,逐步优化教务管理系统的人员结构,营造一个高效、负责、校院沟通顺畅的教务管理工作氛围;学校还可邀请“科班”出身的专业专家做定期的专题讲座、编制学习资料,教务处可组织召开教务管理研讨会、组织教务人员到外校观摩交流,学院可支持教务人员参加在职培训和攻读高层次学位,注重教务管理人员的“再教育”和“再充电”,加强教务人员自身的学习,不断提高教务人员的业务和管理技能。
对教务工作者的日常工作也必须进行必要的监督。通过对教务人员日常工作表现的监督,可以起到防止员工懈怠和懒惰的作用,从而促进教务管理质量的提高。高校教务管理人员往往会因为教务工作不受别人尊敬,从而失去了对职业的使命感,形成消极怠工的情绪。为了提高教务管理的质量和效率,教务管理人员的地位和作用应当被大家重新的认识,通过相应的激励机制,制定相应的教务员条例,对教务人员进行相关方面的业绩考核,并对表现优秀的员工进行相应的奖励,诸如奖励一定的奖金或晋升一定的职位等方法,从而体现教务工作者的人生价值,激发他们的工作积极性,将促进教务管理质量的提高方法落到实处。
3 小结
基层教务工作是高校教学正常开展的直接保障,在中国高等教育已经较普及的新形势下,高等院校的教务管理,愈显重要,越来越高效的教务管理显得尤为重要。有了优质、高效率的工作方法,不仅可以减少工作头绪,更可以减轻工作压力,大大提高工作质量。 提高学院教务管理效率,是一项复杂的工程,不仅仅是纸上谈兵,还要有用到工作中的实践。因此,研究学院级教务管理的效率问题任重而道远。
参考文献
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[3] 谢万杰.高校教务管理人员职业倦怠探因及对策.教育探索,2009.4.
[关键词]无机化学实验;改革;心得
随着市场经济制度的不断完善和发展,高等教育中需要不断地改革和完善实践教学体系,把大学生培养成为具有较高理论水平又具有较好的实验能力、创新能力和良好实验习惯的专业人才,才能满足社会发展的需求[1]。无机化学实验作为一门以实验为基础的科学,是我院化学专业、材料化学专业以及化学工程与工艺专业的必修课之一,同时也是生物和环境等相关专业的基础课[2]。通过无机化学实验课程的学习,不仅有助于学生理解并掌握理论课程所学的化学反应原理、物质结构以及元素化学部分的理论内容,而且可以在培养学生基本实验技能和素养,养成发现问题-分析问题-解决问题的能力的同时,提升他们的创造性思维和能力。因此,无机化学实验课程在无机化学学习中的重要性不言而喻[3]。然而,当前的无机化学实验教学却面临着许多突出的问题,如学生重理论轻实验、对化学实验缺乏兴趣和热情;多数学生做实验抱着完成任务的心理“照方抓药”,不能将课堂上所学的理论知识与实验结果中的现象结合到一起。这也就使得学生对于实验过程缺乏足够的理解,实验动手能力不足,做过就忘,从而达不到学习这门课程的最终目的。因此,如何优化无机化学实验课堂教学,培养学生对实验课程的兴趣,提高学生独立思考和创新思维能力是目前我们亟待解决的问题。针对以上无机化学实验教学过程中所遇到的问题,笔者结合自身上课的经验,浅谈几点无机化学实验教学改革的心得。
1教学内容改革
规范化学实验操作是保证实验结果的重要前提[4]。因此,在教学之前就应该培养学生正确掌握无机化学实验常用仪器的基本操作,使他们打下扎实的实验基本功和标准化的实验操作技能,为以后专业实验课的学习、综合实验和设计实验的进行以及走向工作岗位打下坚实的基础。目前,无机化学实验内容多为一些简单验证性的实验,教材中较为详细地介绍了实验目的、实验原理、实验步骤以及实验注意事项等。多数学生做实验抱着完成任务的心理,学习兴趣小,不能将所学的理论课的知识与实验内容进行有效的结合,使得实验效果变差。所以为了改变这种现状,我们必须对传统无机化学实验的内容进行优化和调整。验证性实验主要是让学生熟悉和使用简单的实验仪器,掌握基本的实验操作和实验分析方法,为后续的实验奠定基础。因此,可以在验证性实验的基础上增加一些能够让学生自主参与的综合性和设计性的实验。
1.1综合性实验
综合性实验较之验证性实验不是简单的按照规定的实验要求、实验方法和实验步骤一步步向明确的实验目标靠近,要突出完成实验的综合性。往往内容和步骤都要较为复杂,需要运用多个化学论文知识。在综合性实验中,强调对于实验结果进行完整的实验分析,以达到对实验过程和实验结果的全面认识。综合性实验能够训练学生综合运用所学的理论知识和实验技能,从而培养和提高他们发现问题、分析问题和解决问题的能力[5]。
1.2设计性实验
设计性实验是根据实验目标,通过创造性地设计实验方法和实验过程,从而获得可靠的具有科学性的实验结果。主要是让学生在老师的指导和帮助下,自己查阅文献,设计实验方案和方法并分析实验结果等。在设计性实验中,强调实验设计方法和过程的科学性、创新性及完整可靠性。对于能够实现实验结果的不同实验设计和方法进行比较,从中选择出最佳的实验设计和方法。在保证实验安全的条件下,锻炼学生主动思考、分析问题和解决问题,培养学生的科学思维和创新意识[6]。
2教学方法改革
传统的实验教学通常采用的都是“填鸭式”的教学模式。教师讲解了实验目的、实验原理和操作要领以后,学生对照教材做实验,而不去思考每步实验操作所对应的实验原理以及可能出现的实验现象,对于自己记录的实验现象正确与否也不知道。这种方式忽视了学生自己的主观能动性和参与意识。为了提高学生的主观能动性,需要我们科学地指导学生进行实验[7]。首先,教学过程中,老师要通过示范操作和指导的方式严格规范实验基本操作,让学生掌握正确的实验操作技能;其次,对于综合性实验部分,要启发学生发现问题,并通过自己的思考或与其他同学间的互相讨论解决问题,借此提高学生动脑和动手的能力。最后,在设计性实验中,可以鼓励学生根据自己所掌握的理论知识,查阅资料,设计实验方案,在与老师讨论了实验方案以后,让学生自己独立或者以分组的形式完成实验,分析实验结果并完成实验报告等。通过这些改革和调整,调动学生对实验学习的主动性和兴趣,充分挖掘他们的学习潜力,培养他们的创新精神、实践能力以及团队协作能力。通过对不同类型的实验采用不同的指导方法,不仅可以使学生掌握基本的实验操作技能,培养并提高他们的动手能力;还可以充分发挥和调动学生学习的积极性和主观能动性,进而提高他们的科学思维能力、创新意识和团队协作精神。
3教学过程管理
在实验教学过程中,由于老师和学生对教学内容的认识和理解存在着一定的差异,从而可能会使教学效果达不到老师的预期目标。实验课的教学一般包括课前预习、实验部分和实验报告三个环节。因此,要加强实验教学过程中各个环节的规范化和精细化管理,对实验过程中每一步各个环节内容与指标尽可能做到量化和细化。通过老师和学生在实验教学过程中的互相交流与配合,最终达到教学结果的最大优化。因此,可以采用课前预习、实验部分、实验报告和实验总结四个环节来细化实验教学过程[8]。在开始实验之前,首先查看学生的预习报告的完成情况,通过提问检查学生是否真正达到了预习的效果,及时指出他们的不足之处并给出预习报告的成绩;在围绕本次实验讲解实验原理、实验内容和注意事项的过程中,要时时提醒学生一定要注意观察实验现象和规范实验操作,养成良好的实验习惯。在具体指导实验的过程中,要教育学生懂得尊重科学和事实,详细如实地记录自己所做实验的实验现象和实验数据,保证原始记录的真实性和可信度,时时牢记科学具有真实性和严谨性;实验结束以后,要求学生下次实验之前完成实验报告,对实验结果和实验现象尤其是异常现象要有充分的分析过程和讨论,拒绝一切形式的抄袭和伪造实验现象和实验结果。对每次的实验要有明确的结论和意见,并且要认真进行实验误差分析;在以上三个环节实施的基础上,在下次实验课开始之前,对上次实验的完成情况进行全班总结。首先纠正实验报告中出现的错误并带领学生分析出现错误的原因,同时教学生怎样进行误差分析等;其次针对试验中学生存在的一些问题择要进行回答,引导学生对存在的问题进行深入的思考。通过上述四个环节的训练和管理,不但可以提高学生做实验的积极性和主动性,达到教师预期的实验效果,而且还可以培养学生实事求是的科学素养,为他们的进一步学习和工作打下坚实的基础。
4成绩考核改革
目前,无机化学实验的考核主要是依据学生的实验报告完成的情况评定成绩。这种方法不仅缺乏全面性和合理性,同时也使得学生形成不重视实验课的习惯。认为只要实验报告完成的好就可以取得好的成绩,甚者去抄袭其他同学的实验报告,这样完全达不到我们开设实验课的真正目的。因此,实验课的考核也应该全方位、客观、合理地对学生做出评价。这就要求我们必须建立一套符合该课程特点、有利于培养学生基本实验技能和创新能力的考核方法,公正、客观地对学生的实验成绩进行评价。考核内容应该综合考察学生对无机化学实验基础理论的掌握情况、实验操作技能的熟练程度及综合创新能力,而不是仅仅只局限于实验报告完成情况。无机化学实验总成绩由平时成绩(70%)和实验考核成绩(30%)两部分组成。平时成绩通过对实验预习报告、实验操作、实验习惯和实验报告四个方面的考核评定。由老师按照平时成绩=[实验预习报告(10分)+实验操作(40分)+实验习惯(10分)+实验报告(40分)]×70%的分值比例来记录。实验考核成绩则包括笔试(50%)和实验操作(50%)两个部分。笔试是老师根据本学期的实验教学内容,考察学生对基本知识和基本原理的掌握情况。实验操作考核,老师可以根据学生掌握的理论知识和实验操作技能,提出若干个学生没做过的小实验,考察学生对已学知识和能力的运用情况[9]。这种重平时、重基础、重能力的综合考核方式,既能全面、客观、公正地反映学生实验基本能力的学习情况,又可以鼓励和激发学生自主提高自己的综合实验能力和创新意识。同时,使学生感受到实验教学的公平性和公正性,提高学生学习的积极性和主动性,从而使实验教学质量得到较大程度的提升。
5小结
无机化学实验在大学整个化学教育体系中起着极为重要的作用,学生的实验操作技能和创新能力的提高是我们开设无机化学实验教学的终极目标。但是目前依然存在着一些我们必须面临和解决的问题,需要我们努力去克服和改正。通过不断的教学改革提高学生的实践能力和创新能力,培养他们树立正确的科研态度和创新精神仍是一项复杂而又艰巨的任务。
参考文献
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1.目前无机实验教学存在的问题
1.1学生对实验重视程度不够
目前,无机化学实验教学基本是依附于理论课程的,这就决定了实验课的从属地位。学生完成实验的主要目的是验证理论课学过的知识,使得学生们重理论、轻实践,从思想上没有把实验课提升到一定的高度,认真去对待。在实验过程中有“偷工减料”、乱改数据、抄袭结果等现象,导致实验课不能达到应有的教学要求和教学目的。
1.2学生安全环保意识差
无机化学实验课一般是针对大一的学生开设,学生安全环保意识比较差,无机实验中不可避免地产生“三废”,虽数量不多,却成分复杂,有大量有毒有害的物质,不仅威胁到自身安全,还会造成环境污染。
1.3无机实验教学内容陈旧,实验谍程进度安排也不合理
传统的无机化学实验内容绝大部分实验属于验证理论的实验,内容较陈旧,创新性实验、设计性实验、综合性实验及应用性实验的内容较少,反映现代新技术发展和学科交叉的实验内容也不多。而且无机化学实验课程进度安排也不合理,即实验课的进度快于理论课,造成理论内容还没上,相应的实验就巳经先开了,学生在做实验时因缺乏理论上的指导,只能盲目、机械地完成实验内容。显然,按这种实验内容进行教学,不但学生的基本操作和创新思维得不到很好的训练,而且很大程度上降低了学生的兴趣和对无机化学实验教育的新鲜感。
1.4无机化学实验教学模式和教学方法单一传统实验教学采用“先讲后做”和“手把手教”的方法,实验前学生虽然按教师的要求写预习报告,但大部分学生也只是把实验内容照抄一遍,对实验中的重点、难点和注意事项并没有认真思考,也不能用所学的知识对实验中出现的异常现象加以解释,缺乏应有的科学态度。实验时,学生过于依赖老师或教材,离开老师或书本便不会做实验[3<。例如很多学生在使用循环水式真空泵时,发现真空度不够,他们就只能请老师来解决,缺乏自主分析问题的能力,不能充分调动学生实验的积极性和自主性。
2.无机化学实验教学改革的探索
2.1实验教学内容的改革
2.1.1重视实验室安全环保教育,加强绿色化学理念
实验室要把安全环保知识、安全制度、操作规程等列为实验教学内容之一,这在无机化学实验开设时显得尤为重要。在基础无机化学实验教学过程中,不断探索和实践,开展绿色化、连贯性实验,充分利用相关反应,将前一个实验产物作为下一个实验的反应物;强化“三废”的处理,做到回收再利用;引入现代信息技术,以多媒体形式完成一些有毒、危害性大、污染严重的实验。
把安全制度、操作规程等列为实验教学的内容之一,四川大学化学基础实验教学中心网站新建立了关于实验室安全环保知识的培训平台,新生在进入实验室前,可以在该平台上先学习强化其安全环保知识与意识,主动积极地参与到安全环保的实验教学中,为无机实验内容改革与创新提供依据,更为学生今后从事综合性探究实验奠定基础。
2.1.2优化实验教学内容,实施“应专业施教”的模式,培养学生的兴趣和创新能力
无机化学实验在整个化学实验教学中占有重要地位,学生的兴趣和学习态度会直接影响今后整体化学实验教学的效果。整合无机化学实验的内容,构筑新的实验体系。为了让学生真正地体会到其中的乐趣,精简验证性化学实验,寻找与其专业相关又有趣的实验,无机化学实验课程体系中建立一个更加符合多学科背景的实验内容体系。对于药学院的新生,开设了硫酸亚铁铵的制备,硫酸亚铁铵[(NH4)2S04?FeS04.6H20]是治疗缺铁性贫血药物的重要成分,融合无机化学理论知识和药学专业知识,为高素质药学人才的培养打下了结实的基础。同时,硫酸亚铁铵的制备是利用废铁屑为原料,变废为宝的环保型实验。然而常用的装置为敞开式,导致实验并不环保。我们可以引导学生用制备硫化氢气体的方法来改进装置,达到环保的目的,激发了学生学习无机化学和做实验的兴趣,培养了学生的独立实验能力和创新意识。
2.1.3开设综合设计型实验,发挥学生的主观能动性
无机化学实验内容应加强与现代技术的融合,增加实验的趣味性,提高实验的应用性,并且要以学生为主体,培养发现问题和解决问题的能力,发挥学生的主观能动性。在几次基础实验课程后,开设综合设计型实验。教师提前1~2周将设计实验的任务交给学生,只提示要达到的目的,要求学生通过査阅文献资料后设计出实验方案,实验方案包括:实验目的、原理、方法步骤、需用到的仪器和试液,实验预期结果及操作注意事项,经教师审阅合格后独立完成实验。例如,在完成无机化学基础实验后,选择教材中没有实验步骤的“氯化钠的提纯与精制”进行实验设计。这样不仅激发学生的自主学习兴趣,还可以提高了他们分析问题和解决问题的能力。
2.2实验教学模式的改革
2.2.1以学生为主体,运用“启发式”教学方式,激发学生的兴趣
在实验教学方法改革中,坚持“启发式”教学方法,实验课上教师首先以提问的方式展开教学,启发学生对实验原理及预习报告所出现问题展开思考,针对实验中易出现问题加以“启发式”说明,鼓励和促使学生独立思考问题、观察和分析问题,遇到困难自行寻找解决问题的办法,激发学生的学习主动性。以综合性实验硝酸钾的制备为例,该制备实验在实际操作中以硝酸钠和氯化钾作为反应原料,反应的条件一般较难控制,混合溶液中有4种盐,分别是硝酸钾、氯化钾、硝酸钠和氯化钠,在溶液中构成一个复杂的四元交互体系。在具体的实验课堂教学中,先把学生进行分组,讲授实验内容并进行讨论,然后各组同学按照不同的实'验条件进行,通过比较各组同学的实验结果,向学生提出问题。从教学效果分析,实验课堂教学中潜移默化的培养学生思维能力是有促进作用的[7]。这一做法极大地调动了学生学习的主动性,激发了自主探索的积极性,学生们以极大的兴趣展开讨论,这种“启发式”教学方法较之传统教学方法在提高学生创新能力方面的优势就更加明显了。
2.2.2引入现代信息技术,优化实验教学效果现行无机化学实验教学中计算机多媒体课件使用较少,网上资源得不到充分利用,学生的视野受到限制。实验教学过程中应充分利用多媒体技术,增大课堂教学的容量,增强教学的直观性,使学生充分认识了解化学现象、反应规律和操作步骤。如酸度计、电导率仪等常用实验仪器的使用方法,利用多媒体辅助教学,学生可以清楚看到实验的具体过程,弄懂实验的基本原理和具体步骤,自己动手完成实验更加顺利。我们也可以利用网络交流工具’如班级QQ群,采用在线或留言方式集体讨论在实验中遇到的问题。打破实验教学的地域性和时间性的约束,丰富学生的学习内容,拓展学生的视野。
2.2.3开放实验室,引导学生及早介入科研
在平时的实验教学过程中,学生缺乏自由发挥的机会。开放实验室可以为这些同学提供很好的机会,不仅弥补了普通实验教学时间紧、学生动手时间有限等缺点,而且还可提高无机化学实验室的利用率。学生可在课余时间到实验室做自己感兴趣的实验,也可参与教师的课题研究。学生可在教师所提供的根据科研项目引出的开放实验题目中选择自己感兴趣的题目,在教师指导下通过查阅国内外文献资料,自行设计实验方案。这为他们熟悉科研工作的基本过程,拓宽眼界,提高科研创新能力,今后从事科研工作奠定了一定的基础。
2.2.4做到理论教学和实验教学同步进行
传统无机化学课程出现理论教学和实验教学脱节,“先讲后做”或“先做后讲”的现象经常发生。针对这一现象,我们精心安排课程进度,做到实验内容同步于理论课程,如学完“配合物”这一章后,紧接着安排“磺基水杨酸与三价铁离子配合物的组成及稳定常数的测定”实验,便于学生理解和记忆理论知识。
2.2.5定期举行实验技能大赛
在本科实验教学中,为了积极落实素质教育,规范实验操作,提高学生的动手能力,增加学生学习无机化学实验的兴趣,应定期举行化学实验技能大赛。在参赛的整个过程都以规范操作为主线,让学生多加练习,在练习中教师要加强巡视指导,使学生不正确不规范的操作及时得到纠正,并养成良好的实验习惯,激发学生的学习兴趣和热情,提高学生解决实际问题的能力。
2.2.6报废仪器的合理使用
报废的仪器设备可以将其摆到实验室,学生可通过以拆装这些报废器材,了解仪器的主要构造、各部件的组成部分及其工作原理,熟悉仪器构造性能和操作要领。此外老师还可将这些废旧的仪器设备作为教具,在课堂上对学生进行讲解,使学生的学习更具直观性,使课堂授课的效果更佳。这样不仅可以变废为宝,发挥报废仪器的使用价值,而且还可以提高学生们创作的积极性。同时还可作为培训青年教师和实验技术人员的基地,在经验丰富教师的指导下,新的工作人员可在短期内迅速掌握仪器的构造,了解仪器易出故障和日常维护、维修,有力推动了实验技术人员的素质提高。
3.结束语
联合国教科文组织提出关于“没有实验就不算是科学研究”,把实验真正看成是实现专业培养目标重要的实践性教学环节。无机化学实验是化学实验的基础,通过对实验课教学模式和教学内容等方面对无机化学实验教学进行了改革与实践,提高了学生的学习主动性和积极性,培养了学生的创新意和创新能力,为进一步的学习和工作打下了坚实的基础。
关键词:无机化学;科研潜质;培养;能力
中图分类号:G642.41 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2014)08-0068-02
化学是一门重要的自然科学学科,其在人类社会发展和科技进步中发挥着举足轻重的作用。对于我国而言,传统的化学教育仅仅重视知识的传授,而忽视知识创新,在实际教学中缺乏对学生科学研究能力的培养,造成培养的毕业生素质下降。无机化学作为化学学科中的基础学科,对于培养化学专业的高级专门人才具有重要作用。本文中,笔者将结合自身的教学经验与体会,浅谈高校无机化学教学中如何加强对大学生科研潜质的培养。
一、重视绪论教学
无机化学课程的绪论部分旨在对课程的研究背景、研究对象、研究方法和研究意义等进行总体上的概括。然而,传统的教学模式却忽视了绪论部分的讲授,造成学生学习兴趣难以激发,学习主观能动性和创造性受到了抑制,教学效果不理想。考虑到绪论对于整个课程无机化学教学的重要性,笔者认为讲授该内容要注重以下两个方面。
1.借助现代自然科学知识,从宏观到微观让学生感受化学的魅力,了解化学的重要性。如可以从宇宙元素的起源到形成现在生命体的DNA过程,从大到天体物质演变到微观的原子运动等具体实例向学生展示化学的奇妙之处,以便激发学生好奇心,培养其学习兴趣。
2.明确无机化学是化学学科和其他自然科学的基石,借助具体的实例说明无机化学的重要性。教师要把握教材,但不能局限于教材的内容。当今社会处于知识爆炸的阶段,知识更新非常迅速,而教材通常承载着经典但已经过时的知识信息。教师需要在备课时查阅大量最新前沿的研究成果,将其图文并茂地融入到绪论介绍中,如既要讲到“门捷列夫发现世界是由一系列周期性递变的元素组成”这些经典知识,又要讲到“现在的纳米技术已经合成出机械强度超过钢铁几百倍的碳纳米管材料”等先进前沿的化学研究成果。这样,学生就能直观地感受无机化学的魅力和发展前景,激发其学习的动力和热情。
二、运用动画模型教学
虽然多媒体教学已经深入到课堂,但是大多教师的课件仍然缺少直观形象的动画模型,影响了教学效果。为了解决此问题,笔者认为多媒体动画模型教学将会极为直观地呈现基本原理和过程,帮助学生建立化学空间思维,显著加强对基本知识和原理的理解,激发其思考和创造力。如在讲述元素和元素周期律的章节时,概念繁多,知识抽象,教师若仅仅语言阐述“元素的种类是由原子核内质子数决定的,而元素周期律是原子核外电子周期性排布造成的”,此时,初学者常常因概念不清而不能理解。教师若能运用三维动画模型,逐一呈现核内质子数递增对应元素种类的变化,进而展现核外电子如何进行周期性的排布,学生理解掌握就容易多了。实践证明,运用动画模型教学,学生将会迅速接受并理解崭新概念和原理,容易形成独立思考解决问题的能力。
三、改革实验课程的设置和实验模式
传统的无机化学课程均有配套的实验课程,然而实验课程的模式和设置存在不合理之处,主要体现在:(1)理论课和实验相互脱节。传统的理论课和实验课在不同的时间段进行,授课教师往往也不同,造成学生的理论学习难以得到及时针对性的实践,从而削弱理论和实践之间相互促进的关系。(2)针对本科生的开放实验室缺乏。传统实验课程常实行集中时间集中地点实验,不允许学生依据自己学习需要随时实验,对本科生的开放实验室很少,从而缺乏对学生创新研究能力的锻炼。为了解决该问题,笔者认为可以从以下两个方面进行实验课程的改革。
1.将实验演示融入到理论课教学中。课堂实验,能够实现理论和实践之间的相互促进,提高学生发现问题,解决问题的能力。如,在讲授沉淀溶解平衡溶度积规则这一章节时,教师若仅仅进行理论讲授,往往显得简单,学生们也认为沉淀过程很简单,似乎都不存在问题。然而,实际情况并非如此,沉淀实验的操作,通常会涉及到很多问题,如过饱和效应,配位效应,离子效应等。事实上,当今的研究热点――纳米材料的合成就是建立在沉淀形成的形貌控制上。如果没有实验和理论的结合,人们是不会发现诸多的自然科学规律,更难以有科学技术的进步。因此将实验演示融入到理论课教学中将显著锻炼学生发现问题、思考问题、解决问题的能力。
2.设立固定的开放实验室,以供不同学生依据自身有针对性地进行实验。笔者在教学中发现,不少学生对实验有较大的兴趣,仅仅教学计划安排的实验内容很难满足其需要。结果造成很多具有较好创新能力的学生得不到充足的科学研究训练,阻碍其科学素质的提高。如果能够设立开放的实验室,那么每一个学生都可以依据自己感兴趣的方面进行针对性的实验,一方面能够很好地巩固理论课知识,同时还能锻炼其科学研究的能力,这对于培养21世纪新型创新性人才是非常有利的。
四、改变评价机制
传统的无机化学评价机制多侧重于用考题对学生掌握情况进行考核,通过考试分数的高低对学生学习效果进行评估。事实上,这种评价机制往往诱使学生走向题海,而非综合能力的锻炼。事实证明,高分的考生在步入研究生阶段往往表现平庸,其主要原因是科学研究需要活跃的思维,强烈的好奇心和探索精神,而非考试分数。良好的科学潜质需要在大学基础课程学习中得到培养,让学生乐于学习,乐于钻研。因此,笔者认为,可以考虑在传统考题模式外附加大学生科研立项考核。教师引导大学生,依据自身的兴趣,去发现问题,通过查阅各种资料,建立适合大学生自身的科学研究项目。最后,通过项目完成过程对学生综合能力进行全方位评估。实际上,国内已有不少高校正在尝试这样的评价机制,已经获得良好的效果。
总之,为了满足新世纪国家对新型创新型人才的需要,笔者作为一名高校化学专业一线教师,结合自身的教学经验与体会,就高校无机化学教学中如何加强对大学生科研潜质的培养做了一些有益的探索,相信在这些措施的积极作用下,无机化学专业的大学生将会显著提高学习兴趣,提升自身的科研能力,为后续继续深造奠定良好的基础。
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键词:医学院校;化学教学;探讨
Abstract: This paper analyzed the status quo of pharmaceutical Medical College Department of inorganic chemistry teaching, analyzes some factors of pharmacy inorganic chemistry course affect student learning, try to change the traditional "teacher-centered" teaching mode in pharmacy inorganic chemistry teaching, and starting from the constructivism learning theory and in conformity with the theory of constructivism teaching mode, teaching mode of pharmacy inorganic chemistry new.
Key words: Medical College; chemistry teaching; explore
中图分类号:G42
引言:无机化学课程是医学高职院校药学专业必修的一门专业基础课程。该课程主要讲授无机化学基本原理,使一年级学生能够初步应用这些理论从宏观的角度(化学平衡原理)及从微观的角度(原子分子结构及元素周期律)去学习无机物的性质及其变化规律;另一方面,通过学习元素知识,使学生能进一步应用无机化学基本原理去学习元素的单质及其化合物的存在、性质及反应性的变化规律,从而进一步加深对无机化学基本原理的理解,并运用有关原理去讨论、说明、理解、相应的化学事实,从而培养学生思考问题、提出问题、分析问题、解决问题的能力。本课程对后续的有机化学、分析化学等课程起到支撑作用,与后续药学基础课程的关系十分密切,也是这些课程的前导知识源泉。如果药学无机化学知识不足,学生不能形成良好的知识结构,则学生的专业知识学习则更不会顺利,久而久之,学生会失去学习兴趣。
1药学无机化学教学的现状分析
目前,我国高职院校药学无机化学教学普遍存在着许多问题,主要表现在以下两个方面。
1.1课时不足
课时不足似乎是国内许多大专院校课程存在的普遍现象。一些院校药学无机化学教学周课时甚至仅为4小节,但随着新知识的不断增加,各学科的教学课时普遍不足。所以,从增加无机化学教学课时数的角度解决问题是不可取的。那么,只有提高教学效果,为学生课后复习和自学提供条件才是一个积极的措施。
1.2对传统教学模式的反思
目前药学无机化学课程的教学和教改,几乎都是在基于客观主义和行为主义理论下的传统教学模式的改进。因为传统教学模式“以教师为中心”,以满堂灌输的方式传授书本知识,忽视了学生的主观能动性,忽视了学生的主体作用,忽视了学生能力和情操的培养,只把学生看做是外部环境刺激的被动反应者和知识的灌输对象,所以在传统教学模式下,学生学习无机化学知识的特点是:①学得不完整,知识点空泛,知识面脆弱;②惰性学习,无法在需要知识之时运用;③学法不灵活,无法在新的或类似的情境中迁移应用知识。
因此,改变药学无机化学传统教学模式,探索新的教学模式,以提高学生学习兴趣和积极性,使其掌握知识、提高能力、提高药学无机化学课程学习成绩,是当前药学无机化学教学中一个十分有意义的课题。
2建构主义学习理论与建构主义教学模式
建构主义学习理论是当今欧美国家非常流行的一种教学理论,该理论认为:认识是在认知主体(学习者)与客观环境(社会文化情境和自然环境)的相互作用中形成的,认识的发展是通过对认知结构不断进行意义建构中获得的。因此,学习者要真正获得知识,主要不是通过教师传授得到的,而是学习者在一定的社会文化背景和情境下,利用必要的学习资源,通过与其他人(教师和学习伙伴)的协商、交流、合作和学习者本人进行意义建构方式获得的。与该理论相适应的教学模式为:“以学生为中心,在整个教学过程中由教师起组织者、指导者、帮助者和促进者的作用,利用情境、协作、会话等学习环境要素充分发挥学生的主动性、积极性和首创精神,最终达到使学生有效地实现对当前所学知识的意义建构的目的”,即建构主义教学模式。在这种模式中,学生是知识意义的主动建构者,而不是外界刺激的被动接受者;教师是教学过程的组织者、指导者、意义建构的帮助者、促进者,而不是知识的传授者、灌输者;教材所提供的知识不再是教师传授的内容,而是学生主动建构意义的对象;媒体也不再是帮助教师传授知识的手段、方法,而是用来创设情境、进行协作学习和会话交流,即作为学生主动学习、协作式探索的认知工具。
3灵活运用多媒体教学
物质代谢途径错综复杂,所覆盖的知识点多,且大部分都是必须掌握的重点内容。如果运用传统板书教学,平铺直叙地讲解,难以展现代谢途径的多样性和复杂性,学生势必会觉得枯燥乏味,思维松懈,课上完后头脑可能还是一片空白。而多媒体教学节省了板书的时间,能将抽象、生涩的知识直观化、形象化,激发学生学习兴趣,调动其主动学习的积极性。如我们讲渗透压,就把具体过程在PPT上展示,并采用动画效果,将重要内容(渗透浓度、渗透压)用颜色标示出来加以区别,给学生以感官上的刺激。这样,一方面给学生以整体感理解渗透产生的原因,另一方面可有选择地个别讲解其中的重点步骤。通过多媒体教学,使难以理解的化学反应机理通过图像、图表、文字、数据与动画演示结合融为一体,直观地表现出来,激发了学生的学习兴趣,使学习变得轻松愉快,学习成绩得到了大幅度提高。
4联系生活实践,结合临床药学知识
人体血液是一个复杂的缓冲溶液,其中最主要的一对缓冲对为碳酸和碳酸氢钠,通过缓冲作用调节人体的酸碱度,维持人体PH值。通过来自于生活中的具体事例,可以把所学的知识和学生的亲身体会联系在一起,枯燥的知识变得更易理解接受,也更易记住。例如在讲解缓冲溶液实验课时首先复习理论知识缓冲溶液的组成及缓冲作用,PH值的计算,缓冲容量等概念;再讲解本次实验课的目的、实验内容。边讲解边演示容量瓶、移液管的使用方法;学生分成三人一组,说、学、做一体化,指导学生做实验。在实验中学生加深了对理论知识的理解。学生获得知识的同时也感到了学习的喜悦,做到了寓教于乐。
在教学过程中,适时将临床药学知识与理论联系起来,既能帮助学生理解复杂的知识,又活跃了课堂气氛,更使学生在以后从事医疗工作的过程中养成时时将基础知识与临床应用紧密结合起来的良好习惯。通过这样的联系,使学生感觉到所学的知识不纯粹是抽象的知识,而是与临床密切相关。这样不仅可以大大激发学生的学习热情,又能使学生由被动记忆转变为主动摄取,教学效果得到了明显的提高。课堂教学时突出高职高专的特点,减少知识的抽象性、理论性,多
5运用列表对比法
运用对比法在物质代谢教学中是一种非常有效的手段,不仅使学生能够较好地理解、掌握知识,更教会了学生一种非常有益的学习方法,达到了事半功倍的教学效果。为了使学生对所学内容有清晰的认识,可以采用列表对比的方法,首先列出需要比较的项目,再引导学生填充其内容,最后进行讲解。元素化学是无机化学的重点内容,可以对不同周期不同族的元素从原子结构、电离能、电子亲和能、电负性、成键特性等方面列表总结,比较各族元素的相同点和不同点;讲授元素的各种理化性质,常见的化合物等内容。通过这种教学方式,一方面能使复杂的知识简单化和条理化,能使学生更好地掌握重点内容,把容易混淆的概念区分开来;另一方面不仅体现了教学的巩固性原则,而且促使学生积极思考,激励学生发挥学习主体的作用。
[关键词]无机化学实验;考核制度;改革
化学作为以实验为基础的学科,实验教学是化学专业本科教学中极为重要的环节。无机化学实验既与无机化学专业课相辅相成,又是对专业知识的一种检验[1]。无机化学实验是本科学习有关实验的入门课程,对学生的实验观察能力和动手能力、归纳分析的能力、综合表达的能力进行强化训练,对培养学生善于思考求证的习惯、严谨的科学作风和敢于创新的精神具有指导意义[2]。而传统化学实验教学和考察模式已不适应于高等化学教育的新形式,以往的无机化学实验课程大多是“照葫芦画瓢”,学生按照课本内容亦步亦趋的做实验,既不能提高学生做实验的积极性也不能调动主动性,更不利于培养学生独立思考解决实际问题的能力[3-6]。为此我们对本科化学专业的无机化学实验课进行了改革实验。改良传统实验内容,增加开放式实验内容,给学生发挥的自由空间,并对最终的实验考核采取全新方式,以此充分调动学生的积极性和学习兴趣。
1无机化学实验中存在的问题
1.1学生不主动思考,做实验积极性不够
做实验的过程中,不明确实验目的和要求,一味机械性的按照实验课本安装实验仪器、配制或滴加试剂药品、重复实验操作、记录实验现象、数据等。
1.2理论与实验操作脱节,对不正确操作重视不够
无机化学理论课课时进度与实验课程衔接上出现脱节,导致学生上完理论部分没有及时进行实验动手强化,很快遗忘。其次,由于中学阶段,教师过于强调理论知识,实际实验操作没有足够重视,学生在实验过程中存在各种问题,操作不够规范。
1.3实验教学考核制度太过死板
导致学生做实验敷衍了事,没有起到督促和监管的作用,学生实验技能水平很难得到整体性的提高。
2无机化学实验改革的具体措施
2.1改变学生课前预习方式,使学生实验课前积极准备
实验课存在学生不主动预习实验内容的问题,由于课前没有充分预习,老师讲解实验时学生听得一头雾水,做实验时手忙脚乱,最后实验结果是否正确,更是无从知晓。这样的实验课效率极为地下。对于这个问题,我们采取学生进行课前预习准备。在实验课开始之前,学生将实验所需药品仪器列出清单,在老师的指导下配制溶液调试仪器,这样对于试验中需要哪些药品仪器,让学生做到心中有数。其次,实验课以往都是由老师讲解实验内容,学生被动接受的形式,大部分学生对于老师讲授的内容,吸收消化的效果较差。对于这种情况,我们采取以学生上台讲解为主,老师进行引导拓展为辅的方式。在准备讲解和讲解的过程中,学生能够主动预习实验内容并思考,查阅资料、梳理知识和归纳总结。讲解中的问题,师生之间可以及时讨论解决,并引导学生深入思考。
2.2设置合理课程体系,真正做到理论与实验相辅相成
以往设置课程,经常会出现无机化学理论课内容早已结束,而实验部分还没有开始,甚至出现无机化学上学期的理论知识出现在下学期的实验内容当中。以湖南城市学院为例,“银氨配离子配位数的测定”这一实验的理论部分是无机化学上册配伍化合物这一章节的内容,却安排到下学期开设。理论知识与实验操作脱节十分严重,造成学生理论部分学完就忘,做实验时又不明所以,事倍功半。对于这种情况,我们将实验的开设时间与理论课相匹配,做到上完理论课,立即就进行实验课巩固。让学生能够直观的感受到理论知识的现实具象,进而更深刻的理解理论部分,同时在理论的指导下明确实验的目的和要求,实验过程中积极思考,与老师、同学之间交流讨论,还有思维活跃的学生以新角度和新思路来重新设计实验,进行深入的研究和拓展。在开设无机化学实验第一学期的课程中,以基础制备和验证实验为主,针对新生基础薄弱,对实验缺乏认识的情况,内容上以基本实验知识、训练基本实验操作为目标。以湖南城市学院为例,我们使用的教材是中山大学出版的无机化学实验,在实验课安排上,如“置换法测定气体常数R”“酸碱滴定”“化学反应速度,反应级数和活化能的测定”。基础操作包括称量、溶解、减压抽滤、加热、重结晶、溶液配制、移液管移液和滴定操作等。学生经过大量的基本实验技能训练后,培养学生发现问题、分析解决并拓展探究则是无机化学实验第二学期课程的重心,因此,较为复杂的综合型实验的比例增大。如“三氯化六氨合钴(Ⅲ)的合成和组成的测定”。强化学生的基础操作技能,训练学生实验过程中分析解决问题的能力,提高学生对实验过程中突况的反应和处理的速度。
2.3激发学生实验兴趣,化被动为主动
对无机化学实验不够重视,实验原理复杂,实验步骤繁琐,加之实验预习工作不到位,传统的实验教学模式,导致学生对无机实验有畏难情绪,实验操作敷衍了事。针对这些问题,我们一改以往的方式,多媒体、板书、学生讲演实验原理、教师实验演示进行结合,激发学生的实验兴趣,让学生主动做实验,喜欢上做实验。此外,实验课之外,我们定时开放实验室,鼓励学生进行开放性实验,参与老师的科研项目,与老师共同进行课题研究,为学生今后走上科研道路做好铺垫。改变实验课预习不充分的情况,使原本枯燥的教学模式生动起来,使课堂教学更活泼更开放更具思考力和创造力,从而达到让学习从被动到主动的转变,提高学生学习的主动性。
2.4科学实验考核制度的建立,利用网络平台进行交流互动
由于实验课的特殊性,不能像无机化学理论用一张试卷即可测试,传统模式只是简单的将学生的实验报告作为期末成绩的评定标准,这样就容易造成某些学生实验报告写得好但实验做不好也能得高分。为了得高分,因此也出现部分学生抄袭实验报告的情况。鉴于这些缺陷,我们对最终的实验考核采取“平时表现+理论考察+实验操作能力”的全新方式,例如对制备实验的评分标准:预习10分;提问5分;纪律3分;卫生2分;操作50分;结果25分;报告处理5分,其中操作项又根据实验操作项目切割,最后成绩根据各项加和决定。研究式实验中,方案与能力分占30%,理论考察分占10%,而在专题实验中能力40%。考核成绩分为“三段式”,由平时每一个实验的评分,中期阶段考核、期末考核组成,三者比例为5︰2︰3,中期阶段考核是有目的地将本阶段的基本操作编排成一个实验进行考核,期末考核通过完成一个研究式实验进行。如“硫酸铝钾大晶体的制备”,除了对实验原理、实验现象和思考题等进行笔试考核外,老师对操作细节,最后产品的形貌、大小、透明度、规整性等均有考核,而且综合考察学生对该实验所涉及基本操作的掌握情况。如今互联网的快速发展,与传统行业的渗透也越来越深入,对于大学教育也不例外。QQ、微信等聊天平台极大方便了师生的课下交流,但也存在问题解答不够完全和学生只在聊天的情况。除了以上的聊天平台外,目前也有移动教学助手,如蓝墨云班课这样的APP,学生可以留言也可以在线交流,老师也可以在上面出试题让学生在线答题并及时纠正学生的错误。
3结语
以上改革措施有些已经实施,有些还在积极摸索探究中。总体来说,我们的实验改革初步得到教学效果的正面反馈,学生的评价也体现了改革的有效性。在强调素质教育和专业人才的培养的时代要求下,如何进一步优化教育资源,提高学生的专业动手能力仍是我们探讨和努力的方向。
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关键词:无机化学实验 教学改革 绿色化学
无机化学实验作为化学专业学生学习的第一门大学化学实验课,将绿色化学理念融入其中,实现无机化学实验绿色化,使学生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,提高他们的环保紧迫感和责任感,树立绿色化学的意识都有相当大的意义。
绿色化学是维护生态环境的化学,从长远的发展观点看,放弃有污染的传统化学实验,探索传统化学实验的绿色化,是化学实验工作的必然趋势。本文依据绿色化学在使用化学药品时遵循的5R原则,即:拒用危险品(Reject);减量使用( Reduce) ;循环使用(Recycle);重新使用(Reuse);再生(Regenerate),就如何实现无机化学实验的绿色化进行了初步的探讨。
1、寻找替代品
绿色化学的理念在于不再使用有毒、有害的物质,不再产生废物,从而也就不再需要考虑废物的处理。遵照绿色化学的理念,从源头上阻止污染,可以根据实验目的,在能够达到同样教学效果的前提条件下,寻找替代品, 尽量用低毒或无毒化学试剂替代有毒化学试剂。比如无机化学实验中多相离子平衡这个实验,实验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、溶解、分步沉淀及沉淀的转化。为了既保留传统实验的精华,又减少实验废弃物对环境的污染,我们根据绿色化学的理念以及多相离子平衡的实验原理重新选择沉淀离子及沉淀剂,并对传统实验和改进后的实验进行了对比。结果表明,改进后的实验效果也非常好,现象很明显,同样达到了实验目的,而且减少了有毒物质的使用和排放,实现了无机化学实验的绿色化。
2、推行微型实验
微型化学实验是绿色化学的一项实验方法,它是在微小型的仪器装置中,在可能的实验条件下,采用尽可能少的试剂来进行的实验。与传统实验相比,它具有节约开支、减少污染等优点。微型化学实验不是常规实验的简单缩微,也不是对常规实验的补充,更不是与常规实验的对立,它是在绿色化学理念下,用预防化学污染的新实验思想、新方法和新技术对常规实验进行改革和发展的必然结果,是化学实验方法的创新性的变革。
由于微型化学实验的成套仪器较贵,要完全实现无机化学实验的微型化,还有一些困难;但可以在能够达到实验目的的前提下,在可能的实验条件下,通过改造实验装置,使之趋于微型化。比如无机化学实验中的一些性质实验,传统的做法都是在试管中进行,试剂使用量一般为1~2mL,我们采用点滴板操作,试剂用量减少为几滴,同样可以达到实验效果,减小了化学药品对环境的污染,使这部分实验趋于绿色化。
3、发展封闭式实验
对于一些有有毒气体产生的实验,传统的做法是在通风橱中进行,这样只能避免实验室小环境的污染,有毒气体排放到空气中还是造成了环境污染。应用绿色化学的理念,可将这部分实验设计成封闭式实验,让反应在封闭体系内进行,而且能在反应系统内将尾气吸收掉, 实现零排放。
比如硫酸亚铁铵的制备,该实验通常选用机械行业产生的废弃物――铁屑为原料。从环境保护的角度来说,属于变废为宝的环保型实验;然而由于传统实验装置为敞开式,废铁屑中含有的硫、磷等杂质和硫酸反应时生成H2S、H3P等有毒气体,导致实验室弥漫着强烈的刺激性气体,直接危害师生的身体健康,不符合绿色化学的要求。我们改进实验的第一步,将硫酸亚铁的制备改为闭路回收式,借鉴文献[3]的实验装置采用碱性吸收液吸收第一步反应产生的H2S、H3P等有毒气体,实现零排放,大大改善了实验环境。
4、发展串联实验
串联实验是指通过调整实验教学计划,巧妙地安排实验项目和次序,充分利用相关反应,尽可能地使第一个反应的产物转变成下一个实验的反应物,实现实验的连续性。这也是实现无机化学实验绿色化的一个重要途径,它在一定程度上减轻了对环境的污染,有利于环境保护。根据绿色化学的理念,我们重新安排实验内容,有效地利用同一元素物质之间的转化关系,设计成串联实验,以铁的化合物的性质为例说明如下。
用煮沸过的去离子水配制(NH4)2 Fe(SO4)2溶液,酸化后,把装有煮沸过的NaOH溶液的滴管插入(NH4)2 Fe(SO4)2溶液底部,慢慢放出NaOH溶液,观察Fe(OH)2沉淀的生成, 静置一段时间,观察沉淀颜色的变化,了解Fe(Ⅱ)的还原性;滴加少许稀盐酸,观察沉淀的溶解,了解Fe(OH)3在稀盐酸中的溶解性;将溶液分成两份,一份滴加KSCN溶液,观察溶液颜色的变化,了解Fe3+的定性检验,接着滴加NH4 F溶液,观察溶液血红色的褪去,了解Fe3+与F 的配位反应;另一份滴加K4[Fe(CN)6]溶液,观察蓝色沉淀的析出,了解Prussian蓝的生成。
实践证明,改进实验后,不但可以大大减少实验废弃物的排放量,实现无机化学实验的绿色化,而且可以促进学生对物质转化关系的了解。
5、结束语
通过开展无机化学实验绿色化的研究,我们认为,要实现无机化学实验的绿色化,需在绿色化学理念的指导下,实行污染预防全过程控制。从教学管理角度出发,在制定教学计划、教学内容、教学方式等每个环节都要考虑保护生态环境,都要符合绿色化学的要求;而且,在实际教学过程中,要在保证实验教学效果的前提下,积极、合理地应用绿色化的措施,实现无机化学实验的绿色化。
参考文献:
[1]闵恩泽.绿色化学技术[M].南昌: 江西科学技术出版社,2001.
[2]孟平安,万平,何国强,等.结合实际工作推广微型实验[J].化工高等教育.
[3]梁起,黄华珍,唐建锋,等.“绿色化学”实验的探索[J].实验技术与管理,2004.