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关键词:高职高专;无机化学实验;教学改革
中图分类号:G642文献标识码:A
文章编号:1009-0118(2012)04-0136-01
一、高职高专无机化学实验教学的现状
(一)教材太过陈旧,跟不上现代社会科学的快速发展。现在大学使用的实验教材多是二十世纪八十年代的教材。经典实验虽多,但是现代实验太少。导致学生跟不上最新的科研成果。由于使用的教材陈旧,现代的实验基本没有,学生也就不知道最新的科研成果。而且在实验教学的时候,基本只安排一些经典实验,操作简单,重复性高。实验的目的是培养学生的基本学习兴趣,使学生能够摆脱枯燥的理论,开始实践。但是现在的无机化学实验根本不能说是探索创新,更不能说是对学生素质的培养。这也是与现代国家教育的宗旨素质教育和创新教育背道而驰的。
(二)教学观念太过陈旧,方法百年不变。因为使用的教材太过陈旧,势必带来很多教学观念上落后的问题。学生做实验每次都是先按照实验教材进行预习,实验之前,教师也都将实验的现象以及原理进行详细的解析,实验所需要的仪器、以及药剂配置都已经准备好了并摆在试架上,学生根本不需要自己动脑思考,只是按照书本上的操作方法一成不变地定时观察实验现象,记录实验数据。每次都以这种模式进行教育,学生早已丧失了新鲜感。也就不可能引起学生的学习兴趣。
(三)基本都是验证性固定实验,设计性实验基本没有。实验的目的大多是在有趣的教学中来帮助学生理解巩固所学知识,并对所学学科产生浓厚的兴趣。无机化学实验尤其是元素性质实验部分的教学方法基本采用验证式的教学。所以学生只要按照老师所讲解的方法进行实验,并观察、记录,就代表一个实验教学的成功结束。但由于元素教学部分的实验内容过多,实验完成后学生对于实验本身根本就没有印象。在这种单纯验证性实验教学的过程中,学生对学习的积极性和主动性势必受到很大的压抑和束缚,对化学的学习兴趣就无法激发。
(四)相对先进的仪器使用太少,创新性实验较少。化学教学使用的仪器相对于科研部门来说都是落后的、简单的、淘汰的。这样培养出来的学生就无法和国际接轨,无法和国外高校培养的学生在知识上抗衡。国外教学实验使用的仪器普遍都是非常先进的,与科研使用的仪器根本没有差别。
二、高职高专无机化学实验教学需要的改革
(一)改革教材。教材是学生学习的根本,是学生学习的依照。没有一本好的教材就无法使学生学到好的知识。不改革教材也就无法对教育进行改革。也就无法对教育理念进行改革。对于陈旧的不能赶上时展的知识大量删减。不断增加新的知识。与时俱进,站在时代的最前沿。只有掌握了最新的知识才能跟得上这个时代的发展与需要,才能与国际接轨,让祖国更加昌盛富强。只有这样才能让学生毕业之后能够拥有适应这个信息时代的能力。只有掌握了核心的科技,才能掌握美好的未来。
(二)改革教学理念。教育理念是教育的心脏。没有一个好的教育理念就没有一个健康的未来。以前的教学理念已经无法适应这个多边化发展的时代。无法适应经济化社会发展的需要。原先的实验教学模式只是让学生墨守成规的跟着老师的照葫芦画瓢。但是这样的实验只能提升学生对于实验的基本操作能力。可面对社会的需要,这样的能力远远不够。学生根本无法掌握更加实际的实验技巧和能力。由于科技发展的太快,学校已经不能很清楚的知道用人单位需要什么样的人才。不符合这个时代的就业理念,也不能紧密地结合专业特点,更无法灵活地运用实验资源,一味只图简单完成任务。致使实验教学根本无法突出针对性,导致学生缺少锻炼和发展的机会。影响了学生的发展。
(三)增加设计性实验。增加设计性实验能很好的培养学生的观察能力,想象能力以及创新能力。在课业基础上,设计性试验可以更好地发挥学生的思想和个性,不再被枯燥的课本内容所拘束,充分享受学习的乐趣。首先我们只要求学生对学过的实验进行改革以及改良。这样学生得到了应有的锻炼。等学生积累了一定设计实验的能力的时候,可以自己动手动脑进行实验来验证自己所要得到的实验结果的时候。我们只要给出设计实验的题目,就可以让学生自己去设计方案,来完成我们交给他们的题目。以此来增加学生动手能力和动脑能力。
(四)购置先进的实验仪器。就实验器材落后的问题,我们必须添加高端的实验仪器,来与国际接轨。这样他们以后到了世界上才有和发展中国家学生的竞争能力。众所周知,巧妇难为无米之炊。我们没有先进的实验仪器怎么能培养出来能够使用先进仪器的人才?我们要让他们熟练操作各种高端实验仪器。让他们的知识与时俱进。
三、规范实验教学过程
化学离不开实验,实验最重要的就是安全和环保。
(一)不少化学实验室的安全问题被忽视。实验室缺乏最基本的安全保障。化学实验避免不了要经常使用强氧化性腐蚀性的药品和玻璃器皿等,如果操作不当,及其容易引发实验事故。甚至导致学生受伤,甚至死亡。而现在许多实验室缺少完善的安全保护条件,一旦遇到意外事件,无法及时的采取必要的措施。这就很有可能因为错过最佳处理时机而引起很大的不必要的麻烦。
(二)关于环境保护这方面做的更差。很少有实验室有有效的环境保护措施。大多都不去关注学生在实验过程中产生的废水、废气和毒物的处置。以至于学生随意丢弃。虽然这些有毒有害物质在数量和强度上相对于那些工业企业所排放的有毒有害物质根本不值一提,但由于其成分复杂,而且学校场所特殊,累计效应不能忽视。万一污染环境,导致学校供水质量出现问题,就是很大的问题了。
四、总结
通过这几年来无机化学实验教学过程的探索、反思,加之社会的进步趋势。我们应该努力缩短中国与发达国家之间的教学环境差距。为祖国培养更多优秀的人才。这篇文章只是一个对现状的初步探讨和对未来的简单摸索,还不够深入。高职高专的无机化学实验教学改革是一项复杂、艰巨而又伟大的工程,还需要更多的探索,更多的努力。
参考文献:
\[1\]费正皓.无机化学实验中学生创新意识能力的培养\[J\].长春理工大学学报(高教版),2008,(04).
无机化学是化学科学中发展最早的一个分支学科,该课程是高等学校化学、化工、轻工、材料、环境和能源等有关专业的第一门化学基础课。它不仅是中学化学的延伸,而且也是后续课程(如分析化学、物理化学和结构化学等)的基础,具有承前启后的重要作用。当前,无机化学和其他化学分支一样,正从描述性的科学向推理及实用性的科学过渡、从定性向定量过渡、从宏观向微观深入,一个现代无机化学新体系正在迅速地建立起来。在此形势下,作为专业教材出版单位的编辑,笔者从实际工作中了解和掌握的情况出发,总结归纳了国内高校无机化学课程教学资源的发展脉络,并加以梳理,希望能对无机化学课程建设起到一定的作用。
(一)高等学校无机化学课程设置
无机化学课程的开设对象比较广泛,用下表说明具体情况:
无机化学的基本内容应当是元素化学及其性质。但是,现行无机化学课程教学在课程内容上大多停留在描述性介绍的水平上,而对与其相关的无机材料科学、无机合成科学、环境科学、绿色化学、新能源科学、生命科学等前沿热点研究领域知识却介绍得很少;在时间安排上,长期以来设置在大学一年级一次完成教学,因而长期没能解决好讲授元素化学所需的理论基础以及有关的前沿热点研究领域等铺垫知识与讲授元素化学的课时比例。铺垫知识比重越大、无机化学本身削弱的也就越大;铺垫知识和理论基础比重不足,又影响大一学生的化学知识从高中到大学的过渡以及后续其他基础课程必要基础知识的铺垫。并且新时期的无机化学需要更多的理论化学基础和相关知识,仅靠无机化学课程本身来铺垫更显力不从心了。因此20世纪90 年代起, 我国高校化学化工及相关专业纷纷加大无机化学课程教学改革的力度,使无机化学这门课程适应学科发展与人才培养的要求。
(二)无机化学课程教材建设
20世纪50年代初,我国学习前苏联教育经验制定了教学计划和教学大纲,在苏联教材的基础上,出版了一批无机化学课程翻译教材和自编教材。如高校化学化工类无机化学课程采用的格林卡编著的《普通化学》、戴安邦教授主编的《无机化学教程》等。这一时期出版的无机化学课程教材强调化学的基础课性质,强调学科的系统性,理论内容不深。描述化学部分以元素周期律为基础,分族分类讨论重要元素单质和相应化合物的性质。其后,我国高等教育的化学教材建设进入了一个新的发展时期,各学科教学指导委员会的成立,使高等学校教材建设与高校的教学改革更加紧密的结合起来。产生了较多具有代表性的无机化学课程教材。
1.精品教材例举
20世纪七八十年代,根据教育部相关编写教材的原则精神新编了一批质量较高、影响较大的无机化学课程教材,比较有代表性的包括:《无机化学》(武汉大学、吉林大学等校合编)、《无机化学》(大连理工大学编)、《无机化学》(天津大学编)、《无机化学》(北京师范大学、华中师范大学、南京师范大学合编)等。
2.新时期无机化学课程教材建设
近年由于无机化学领域的新发现、新成果不断引入,无机化学获得了巨大的发展,它不仅在内容上有了“爆炸”性的增加,而且在知识特性上也有了质的变化。另外,我国的高等教育也逐步由精英教育向大众化教育转变。这些都促使我国无机化学课程进行改革。在几年实践基础上,第二届化学教学指导委员会提出化学教学改革的主要思想:拓宽基础;加强素质教学和能力培养;重视实验教学。为此应减少授课学时,取消专门化课程的理论课和实验;提倡多种形式的化学专业基础课体系并存以适应我国市场经济的发展。在这种情况下,一批具有明显特色的新体系、新内容的无机化学课程教材应运而生。
(1)着意改革教材体系、按教学内容重新设计化学课程结构的教材
几十年来我国化学基础课(包括实验)体系是“四大化学”即“无机化学”、“分析化学”、“有机化学”和“物理化学”,但由于科学的发展和交叉,更由于本科教学思想的改变,使一批优秀教材脱颖而出,比较有代表性的教材有《化学原理》(印永嘉、姚天扬等)、《大学化学》(傅献彩)和《无机化学与化学分析》(史启祯)等。
(2)高年级无机化学课程教材
当前,各种新型无机化合物的合成以及化学与生命科学、材料科学之间的交叉渗透使无机化学的发展进入了一个新的时期,它要求无机化学家具备坚实的现论基础和掌握现代物理研究方法。因此,高年级无机化学课程教材必须适应这种新形势的要求。在此背景下,应运而生了《中级无机化学》(朱文祥编)、《中级无机化学》(唐宗薰编)和《高等无机化学》(陈惠兰编)等。
(三)计算机技术的发展对教学资源创新与使用的提升
2000年,教育部正式启动了“新世纪网络课程建设工程”,通过对网络课程的整合,配套文字教材和其他媒体,形成一批适用的立体化教材。这些辅助教学的资源发展到今天,已经包括:电子教案、资源库、网络课程、试题库等,覆盖到课程的方方面面。有了数字化资源体系,教师可以根据教学内容和教学目标需要,利用多媒体电脑及网上多媒体备课平台进行备课。2008年教育部在“质量工程”的实施过程中,评选出若干国家级的“教学团队”。无机化学课程相关的团队有南开大学化学学院、厦门大学化学系、浙江大学化学系、大连理工大学化学系、西北大学化学系等。这些团队,就是在群策群力方面做出了大胆尝试,使教研室范围内的教学活动真正是为了提高教学质量而展开,充分发挥集体的优势。将他们结合起来的一个重要媒介,就是数字化教学资源的二次创作与再整合。
参考文献:
[1] 柯和平,周玉芬. 数字化教学资源体系的构建与应用研究[J]. 职业技术教育, 2005(16):61-64.
【关键词】无机化学;学习兴趣;探讨
无机化学作为药学专业学生必修的第一门化学课,被安排在新生进入大学的第一学期上。与高中相比,无论从学科的知识体系和教师的授课方式都有一个比较大的飞跃,这就给学生的学习带来了一定的困难。再加上学生如果没有很好地意识到本课程对后续专业课程学习的重要性,就会导致部分学生对无机化学的学习兴趣不高,从而最终影响到教学目标的达成。因此激发学生的学习兴趣和积极性,培养学生的学习策略,培养创新能力,在整个无机化学教学过程中就显得尤为重要。
1 上好绪论课
心理学家认为:人的任何活动都是由一定的动机所激发并指向一定的目的的。学习动机是引起学习活动的动力机制,是学习活动得以发动、维持、完成的重要条件,并由此影响学习效果。所以,激发学生的学习动机,是提高学生学习兴趣首要有效途径。而通过学习绪论,能使学生认识到学习本课程的重要性,认识到本课程在整个药学专业学习中的地位和作用,激发学生的学习动机。因此,上好绪论课,提高学生对无机化学的学习兴趣也就不言而喻。在绪论课中要着重对化学与药学的关系进行介绍。
2 循序渐进,做好高中到大学的过渡
由于无机化学的教学内容与高中化学相比,内容多,理论性更强;教学进度更快,而课堂上的练习时间较少。凡此种种,使学生难以跟上老师的教学进度,一旦距离拉大,学生就会产生畏难情绪,失去学习兴趣和热情。因此,教师在开头的几次课的教学中,应适当放慢教学进度,让学生逐步适应大学的上课节奏,实现从高中到大学学习的顺利过渡。教师在教学中要充分把握好这些衔接点,尽量做好与中学知识的衔接,注意知识的承前启后性,让学生感觉新知识只是中学知识的延伸,使学生对教学内容产生认同感,增强学生对无机化学的学习信心。
3 结合教学内容,引入与药学相关的案例
教师在进行无机化学学理论课的教学中,对于教学内容中涉及到药学知识的部分,若能及时引入与药学相关的案例,将极大地提高学生对无机化学的学习兴趣。在讲授化学动力学基础知识时,应用其原理的有关知识可研究药品的稳定性。例如,以维生素C的稳定性研究为例,说明药品在常温下分解10%所需的时间,亦即贮存期。又如在讲到配合物的知识时,如能延伸出与配位化学联系密切的对头颈部癌及泌尿生殖系统癌有显著疗效的顺铂类抗癌药物PtCl2(NH3)2的发现历程;元素化学部分,结合中国药典记载的有关无机原料药(如氧化锌、硫酸锌等)及其制剂等作为教学内容的补充;在讲到酸碱平衡pH的计算时,指出青霉素G在pH=6左右较为稳定,pH值升高则很易水解失效,由此可见pH在药物中起到举足轻重的作用。这样将化学和药物联系在一起,对学生学习无机化学的目的和意义将有更好的认识和促进作用。
4 介绍学科的新领域,新进展
教材的编写速度赶不上学科发展的现状在短时间内难以改变,所以教师在教学中要注意查阅参考国内外新近发表的重要文献,通过归纳、整理,把与生活、专业相关的内容适时渗透入教学中去。在教学中引入科研前沿的新知识,一方面,使学生在学习知识的同时了解科学研究的过程和方法,也是对学生进行科学精神和唯物主义潜移默化的教育;另一方面,使学生变被动学习为主动学习,提高学生学习的自觉性,增强学生学习无机化学的兴趣,让学生自己认识到学好无机化学是他们学好专业的基础,是以后工作的必备知识。例如,在讲到配合物的知识时,给学生介绍一些药物研究的新趋势:对一些药物活性分子进行结构修饰后与金属离子作用合成新型药物的研究,越来越受到科研工作者的关注。如B-榄香烯是我国自行从中药莪术中提取的一种抗肿瘤有效成分,已被批准为二类抗癌药物应用于临床。然而,B-榄香烯属挥发油类,水溶性差,不易为人体所吸收,科研工作者为了改善它的性能,对其进行结构修饰,在B-榄香烯分子中引入氮、氧原子,然后将其与人体内一些必须的微量金属元素作用生成配合物,这样可以提高药物的水溶性、抗肿瘤活性及其靶向性。又如可结合原子、分子结构和分子晶体讲述纳米药物、靶向药物等。
5 加强对学生自学能力的培养
在教学过程中尝试以学生为主体,积极引导学生独立思考,培养学生的自学能力。在一些章节的教学中,采用PBL教学法,即由教师事先提出问题,指导学生分组课下学习,然后由学生在课堂上充当教师进行讲解。通过这种教学方法,既提高了学生的自主学习能力,又在这种“学生-教师”角色互换中,极大地激发了学生的表现欲望和学习兴趣。
总之,培养学生的学习兴趣和自学能力是高等教育的重要课题之一。结合药学专业无机化学的教学特点,积极进行无机化学教学的改革与实践,可有效提高学生的学习兴趣,最终促进教学目标的实现。
参考文献:
[1]刘利萍,钱青.对药学专业无机化学适应性教学的思考[J],药学教育,2006.22(3):31-32
[2]刘艳菊,王霞,杨怀霞.药学专业无机化学绪论课中科研前沿渗透教学探索[J],中国校外教育,2010.11:97
关键词:教学理念;教学内容;教学方法和手段;实验教学。
无机化学是高职高专化工类专业新生入学后的第一门专业基础课,也是培养化工类应用性人才必不可少的素质教育课。开设无机化学课程的目的,一方面是为今后的专业课学习奠定化学基础,另一方面是帮助学生提高独立思考的能力、为其将来从事专业工作提供更多的思路和方法,培养学生的创新意识和创新能力[1]。因此,它的教学质量的提高对于提高化工类专业学生的综合素质和良好的专业素养具有重要意义。几年来,在全体教师的共同努力下,经过反复的探索与实践,以培养应用型人才为目标,在不断的努力与充实中,取得了一些颇有成效的成果和经验。
1、坚持与时俱进,更新教学理念
教学理念是课程目标与课程结构、课程内容及课程实施之间的链接点。根据新时期培养目标和教学基本要求,为适应新时期课程改革,我们积极吸收先进的教学理念,以学生发展为本位,以教学质量为中心,本着以应用为目的,以"必须、够用"为度的原则,以课程体系、教学内容、教学方法改革为重点,以考试改革为手段强化学生基本素质、实践能力和职业技能的培养,实施"厚基础、宽口径、适应广、能力强、素质高"为基本内容的人才培养模式。构建有高职高专特色的、理论与实践并重、以岗位群技术应用能力为主线的教学体系。打破学科型模式界限,使教学内容既相互衔接又避免重复,注重理论联系实际、突出实践技能训练效果。为此,无机化学教研室从培养素质、提高能力出发,以培养素质型的合格人才为目的,坚持进行无机化学教学的改革探索。
2、创新教学体系,优化教学内容
在课程体系改革上,不断创新教学体系,优化教学内容,适时更新和精选教材,并编写与本校实际教学与时具进的新教材。同时主讲教师结合国内外同类先进教材进行教学内容的精选与重组,并依据本学科发展的最新成就,随时对教学内容进行更新和补充,注意介绍无机化学的进展与前沿,保证了教学内容的科学性、系统性、先进性和适用性。例如,以学生熟悉的生活信息情景(如"身边的化学物质","物质构成的奥秘","物质的化学变化"、"化学与社会发展")为教学的契入点,立足从自然、社会、人文、科学、技术紧密联系的角度,开发和利用化学课程资源。引导学生认识和探究材料、能源、环境、营养、健康与无机化学的关系的同时,培养和强化开发和利用化学教学活动信息资源和学习情景资源的意识及能力,使本课程的教学模式符合当前素质教育的要求,有利于培养学生的科学素质和探索精神。
3、教学方法多样,教学手段先进
以往,较多的教师由于受到各种主、客观因素的影响和制约,只是埋头教"书",照本宣科,把教学大纲视为金科玉律,把教科书作为唯一的课程资源,却忽略了书本外,学校外博大精深,绚丽多彩的化学自然世界和化学人文世界。缺乏对化学课程资源的识别、开发和运用的意识及能力,不能及时地经过充分挖掘,加工筛选和转化后运用到无机化学教学过程中,造成许许多多有价值的化学课程资源的闲置和浪费[2]。我们在无机化学的课改中,坚持教为主导,学为主体。积极创新和灵活运用多种先进的教学方式方法,引导学生主动、创造性地学习,掌握获取知识的途径和方法。课堂教学采用"启发式"、"研究式"、"引导式"、"讨论式"、"互动交流式"、"综合目标式"等多种灵活教学方式,坚持理论联系实际,精讲多练,既注重面向全体学生,又注重学生个性发展。并根据学科特点,灵活采用现代化的教学手段,根据不同的教学内容,实现传统教学手段与现代化多媒体教学手段有机结合[2]。自行开发了教学多媒体课件和独具特色的电子教案,教学中做到了重难点突出,信息量增大,变枯燥为趣味,化抽象为具体,教学效率大为提高。
4、进行考试制度与考试方法的改革,加强了无机化学试题库建设
考试改革作为教学改革总过程中的一部分,既是对学生学习和教师授课方向,方式的引导,又是对教学改革的检验,因此也是我们在摸索适合高职高专院校发展的教改路程中花大力气探索和尝试的[3],经过两年的实践检验,效果比较理想。我们本着加强学生知识、素质和能力的培养这三个方面为主要内容,考核方法的改革,具体作法是:一是实行教考分离。每位教师每学期都针对所带课程出两套试卷(附答案),所以每门课程都有试题库,学期末考试时从中抽题,可以加强学生学习和教师教授知识对重点的把握,又不会影响学习点的范围;二是实验成绩,平时成绩与学期末考试成绩相结合。实验成绩包括实验过程情况和实验报告完成情况;平时成绩则包括作业成绩,考勤,课堂表现,课后任务完成情况;期末卷面成绩,三项在总评成绩中所占比例目前我采用的是3:3:4。通过学生的总评成绩考评在校学习情况,既肯定了学生的学习过程又注重学生的学习效果,培养了学生良好的学习习惯和持之以恒的学习态度。增设的实验考核逐步实现了人才培养目标中注重学生实践操作能力,把培养应用型,技能型人才作为高职高专院校培养重点来抓。
5、创新实验教学体系,强化实践环节
化学是一门实践性和应用性很强的科学,实践教学环节对学生的能力培养至关重要。因此,我们强化了实践环节,注重学生严谨的科学态度、积极的创造性思维能力与扎实的化学实验技能培养。主要措施如下:①创新实验教学体系,优化实验项目内容,②增大设计性、综合性、研究性实验的比例,将"研究式"学习和创新教育引入实践性教学。让学生通过查阅分析文献,自行设计实验方案,经指导教师审阅后,在教师的指导下进行实验、观察实验现象,发现问题并分析原因,提出相应对策,适时调整完成实验,最后撰写实验报告。使学生独立思考、分析问题解决问题的能力和基本实验操作技能有较大提高。③定期举办实验技能大赛,化学趣味实验晚会。取得了良好教学效果。
6、积极进行无机化学实验的绿色化研究,培养学生正确的科学态度
绿色化学是最高层次的化学,由传统化学向绿色化学的转变可以看作是化学从"粗放型"向"集约型"的转变[4]。如何在无机化学的教学中加入绿色化学的内容,是摆在每一位无机化学工作者面前的首要课题,也是学习和研究的首要领域。《全日制义务教育化学课程标准》(实验稿)指出:"化学实验是进行科学探究的主要方式,它的功能是其他教学手段无法替代的"。在无机化学的教学中积极进行绿色化学实验的研究,就是把绿色化学的思想贯穿在化学教学的全过程中,这一方面可以培养学生强烈的环保意识,另一方面绿色化学实验本身就是化学教育中实施创新教育的重要内容[4]。课改中我们用实际生动的绿色化学的范例充实无机化学实验的教学内容,按照范例所涉及的知识点,自然地、生动地渗透到无机化学教学之中。实践证明,绿色化学实验方法在激发学生学习化学兴趣、强化动手能力的训练,培养创新思维,树立环保观念上有独特的地位与功效。
7、积极开展多种形式的科学研究活动,培养学生创新能力和科研能力
作为高等学校的教师,不但要给学生传授知识,更重要的是培养学生的创造能力;培养学生提出问题、分析问题和解决问题的能力[5]。为此,我们积极进行科学研究,以期通过科研带动教学质量的进一步提高。教师们一方面将科研成果反映到教学中,丰富和革新教学内容,另一方面不断提高自身的学术水平,促进教学改革。与此同时,我们还积极支持并带动学生参与教师的科研课题,在专科生中要求毕业论文,并认真指导完成。这些措施有力地带动了学生进行科学研究的热情,促进了学生创新能力和科研能力的提高。
同时营造浓厚的学术氛围,组织各种学术报告会、科研讲座,让学生及时了解化学发展前沿及发展动态,开拓学生的眼界,启迪学生的创新思维。激发学生在教学中的主动参与性,充分发挥其学习主体性,转变其被动的学习方式为科学的探究性学习方式。
通过近几年的创新教育实践,使学生的创新能力和全面素质不断提高。根据我们的追踪调查,学生毕业分配到工作岗位后大都工作严谨,踏实肯干,工作能力强,并都具有一定的科学探究能力和严谨的科学态度及团结协作精神。
总之,基础教育课程改革的全面推行已经对高职高专院校现行的化学教育教学提出了挑战。作为主干专业基础课程的《无机化学》,选择以科学探究为主的多样化教学方式,加大基础实验的综合性和探究性。充分开发利用《无机化学》课程资源,培养和强化学生充分开发利用化学课程资源的意识和能力。鼓励合作交流,促进学生自主开放、科学探究学习。加强实践活动,提高学生的科学探究能力和创新能力,是高职高专院校《无机化学》课程教学改革的当务之急。
参考文献:
[1]周双生、程俊、贾勇、张国升: 高等医药院校《无机化学》课程改革与实践 [J];安徽中医学院学报; 2006年02期; 47-49。
[2]贾陆、王学如: 谈无机化学教学的改革 [J];药学教育; 1998年01期; 27。
[3]寇军:无机化学教学方法与培养创新人才之我见 [J];中国科技信息; 2005年03期; 142-143。
无机化学内容涵盖化学基础理论知识和元素化学,知识点多,内容抽象,比如其中的“原子结构”与“分子结构”部分。然而,无机化学又是针对化学专业大一新生而开设的专业课程。面对这样的情况,教学过程往往只偏重于对专业知识的传授,忽视了对师范本科生进行教师职业技能的培养。具体表现如下:(1)迫于课时压力,教学过程大多以“教师讲授”为主,学生的“主体性”得不到充分的体现和保证。(2)多媒体技术的普遍应用使大多数老师对现代教学手段产生了依赖性,整堂课完全变成了“教师讲、学生听”的课堂灌输教学模式。(3)习题课仍旧沿袭了传统的教学模式,即教师批改,教师讲解,学生“被动接受”。(4)传统的实验教学内容使得学生的实验过程完全是“照方抓药”。
2高师院校无机化学课程教学改革的必要性
高师院校的学生职业定向主要是教师,从这点意义上讲,无机化学的教学质量在某种程度上影响学生未来的就业需要以及未来师资的人才素质。中学化学四分之三的内容都来自于无机化学,因此,高师院校无机化学教学是培养未来合格中学化学教师的关键环节。这就要求高师院校无机化学教学必须把“课程的学习性”和“师范的专业性”结合起来,即要求将教师职业技能的培养和训练深入到无机化学教学中,使专业知识的传授和师资的培养有机结合,才能有效地实现高师院校化学专业的培养目标,从而培养出合格的中学化学教师和优秀的科学后备人才[3-4]。简言之,就是要做到无机化学课程的教育专业化。
3无机化学课程的教育专业化途径
在学好专业基础知识的同时,注重师范专业学生师范技能的培养,这是无机化学课程教育专业化的目标。针对这一目标,可以在无机化学教学过程中进行必要的改革。近年来,我院无机化学教研室针对目前无机化学教学过程中存在的一些问题开展了一系列以培养学生教师职业技能为目的的教改和教研活动。其中包括:
3.1教学方法改革
要求教师根据教学内容的特点,采用灵活的教学方法进行授课。主要内容有以下几个方面:(1)改革实验教学方法。以往的实验教学主要以教师讲解为主,实验前实验教师先讲明实验原理,然后示范实验操作,强调实验注意事项,最后再让学生按教师设定好的实验方法进行实验。这样的结果使得刚进大学校门的学生往往对实验课不重视,实验操作技能较差,对实验原理常常是一知半解,实验过程也是“照单抓药”,敷衍了事。规范实验操作是化学专业本科生必须掌握的基本技能,也是培养其创新能力的前提条件。因此,要求学生在实验前认真预习实验内容,理解实验原理,对实验过程中所涉及到的操作过程要有明确的认识,此外,要求学生根据实验原理和实验内容对实验的结果具有初步的推测,大胆的猜想。培养学生的逻辑推断能力,增强学生的求知和求真欲望。在实验教学过程中,改变“教师为主”的讲授方式,鼓励学生参与讲解与交流,这样不仅培养了学生的自学能力,思维能力,还锻炼了他们的作为师范生应具备的重要的口头表达能力。(2)改革课堂教学方法。教师在教学过程中应充分调动学生的学习主动性,转换教学关系,由“师本教育”转化为“生本教育”。鼓励学生提问,积极参与课堂讨论,甚至可以让学生“试教”内容相对简单的“元素化学性质”部分的内容。激励学生深入思考问题、分析问题,这样既能使学生对所学内容留下深刻印象,同时也培养他们勤于思考、勇于提问、敢于创新的正确的科学态度。(3)更新教学手段。无机化学部分内容涉及的知识点抽象,如分子和原子模型等,按传统的教学方式需要教师花费大量精力去讲解,学生常常听得一头雾水。利用网络与多媒体提供的大量素材资料,配以各种模型、实物图片,能将抽象的知识形象化,有利于学生对抽象知识的理解和掌握。然而,多媒体教学信息量大、速度快,因而教学过程不能完全依赖于多媒体,不然将会出现学生跟不上教师讲课速度的现象。理想的教学过程应该是传统模式与多媒体模式的有机结合。传统模式重在教学过程中潜移默化地培养学生的师范技能,比如粉笔字的熟悉,而现代高科技手段,重在培养学生的创新意识、创新能力和实践能力。
3.2教学内容改革
针对师范院校本科教育的专业化,有必要将无机化学课程内容进行相应的改革。(1)对知识点侧重选讲。无机化学是中学化学的延伸,如果说中学化学是让学生“知其然”,无机化学则是让学生“知其所以然”。高师院校化学专业本科生是未来中学化学教育的后备军,从这点意义上讲,学好无机化学课程是为中学化学教育储备力量。因此,面对无机化学课程内容多、知识点多的情况,应侧重于对重点讲授内容的把握,如化学基本原理、原子结构、分子结构。这些内容是学习化学的基础,是应用化学的武器,因此需要花大量精力进行学习。(2)丰富教学内容。在学习的过程中,教师应根据教学内容不断更新和丰富教学内容。把课本内容和课外知识有机结合起来,把课本上的理论和具体的科技研究成果介绍结合起来,在避免教学内容的枯燥无味的同时,拓宽学生的知识面,开阔学生的视野,激发学生学习的兴趣和积极性。在教学过程中引入一些化学史,或者将日常生活中与人类息息相关的一些无机化学知识引入课堂,例如温室效应、臭氧层空洞以及当前人们比较关心的PM2.5等等。这样让学生体会到化学无所不在,无处不有,更能激发学生的学习热情。更新和充实教学内容,培养学生独立获取知识的学习能力和勇于创新的主体意识,将会更好地促进学生的主体性发展。(3)增设研究型实验。在实验教学过程中增设研究型实验,有助于培养学生的探究能力与创新能力。研究型实验从选题到实验到总结,每一步都需要学生的全身心投入,因此,研究型实验对于学生的学习能力、动手能力、分析问题及解决问题的能力起到了很好的培养作用。
4结语
关键词:科学本质;元素化合物;EC-NOS教学模式
文章编号:1005–6629(2013)9–0018–04 中图分类号:G633.8 文献标识码:B
帮助学生适当理解科学本质是科学教育的重要目标之一,也是培养学生科学素养的核心成分之一[1]。化学教育作为科学教育的一个重要分支,理应承载科学本质教育的任务,主动帮助学生树立科学本质的基本观念[2]。为了更好地完成科学教育中的科学本质教育任务,研究者在坚定“构建一套统一的科学本质内涵体系不仅是可能的,而且是必要的”这一信念的基础上,以“科学活动”为主线,以真实性、可接受性、完整性和认识论为原则,围绕科学活动的发生、过程、方法、结果、评价和主体六个方面,系统构建了一套立体式、全方位的科学本质内涵体系[3]。以上述观点与研究结论为依据,研究者在分别构建了基于化学史内容和化学概念原理的科学本质教学模式(即HOC-NOS模式和CCP-NOS模式)之后,进一步分析构建了以元素化合物内容为载体的科学本质教学模式——Element Compound-Nature of Science(简称EC-NOS)教学模式[4][5],并希望借此进一步促进一线教师更好地实施科学本质教学。
1 EC-NOS教学模式构建的思路与方法
同HOC-NOS和CCP-NOS两种科学本质教学模式的构建思路一样,研究者先是利用史料分析和逻辑分析相结合的方法,客观而又真实地揭示出元素化合物内容所蕴含的科学本质观念,并以此为依据分析确定中学阶段中利用元素化合物内容进行科学本质教学的可能性与可行性;紧接着再利用文献分析和文本分析两种具体研究方法,归纳总结出中学阶段元素化合物内容(element compound,简称EC)的六个主要特点(即直观性、经验性、客观性、重现性、规律性和双贴性);最后,再将元素化合物内容自身特点与研究者前期构建的科学本质具体内涵,统一于研究者第一步分析确定的可能性和可行性范畴之内,以最终实现集元素化合物内容特点和科学本质观念于一身的科学本质教学新模式——EC-NOS教学模式的合理构建。
1.1 元素化合物内容所蕴含的科学本质观念
经史料分析(主要指化学史料的分析)和逻辑分析,我们认为元素化合物内容所蕴含的科学本质观念,主要包括以下十点[6][7][8]:①在科学活动的方法中,观察和推论之间存在着区别,从观察到推论的认识过程并不是一个连续的认识序列;②科学知识必须依赖实验和观察的证实或证伪;③科学是极为严谨的,它建立在实验的基础上;④科学具有解释和预测的功能;⑤科学实验和观察是可重复的;⑥科学知识的获得基于人们对自然界的观察,但人的推理、想象和创造性起着重要作用;⑦科学充满挑战,从事科学活动从来不是一件容易的事,科学又充满奥秘,从事科学活动也决不是一件痛苦的事;⑧充足、确定、可信的证据(事实证据和逻辑证据)与不断地质疑和批判在科学社群评价科学活动结果时有着绝对重要的地位;⑨科学研究中有普遍接受的道德规范,保持记录的准确性、公开性、可重复验证性是多数科学家恪守的职业道德;⑩科学知识只能在一定范围内适用,科学不能解决所有问题。
1.2 元素化合物内容六个主要特点的具体内涵
经文献和文本分析(主要指教材文本),我们认为元素化合物内容六个特点的具体内涵如下:①直观性,也就是元素化合物内容最易为人们感觉器官感知和把握的特性;②经验性,也就是元素化合物内容作为人们建构、验证或化学科学各类抽象概念与理论最基本素材的特性;③客观性,也就是元素化合物内容作为化学基本事实的真实存在性;④重现性,也就是元素化合物内容作为直观而又客观的经验事实能够在一定条件下多次重复出现的特性;⑤规律性,也就是看似杂乱的元素化合物内容所具有的内在关联性;⑥双贴性,也就是元素化合物内容与生产生活的密切关联性。
2 EC-NOS教学模式的构成与流程
综合以上分析,我们构建了EC-NOS教学模式,它的构成与流程如图1所示:
2.1 分析主题内容,确定教学目标
本环节属于活动定向阶段,其核心任务就是通过确定元素化合物某一特定主题教学所能实现的科学本质目标,为该主题所有教与学的活动指明方向。而确定某一特定主题所能实现的科学本质目标的核心依据,主要包括“元素化合物内容所蕴含的科学本质观念”和“该主题元素化合物的主要内容与具体特点”两个方面。关于第一方面,前文已做过论述,在此不再赘述。关于“该主题元素化合物的主要内容与具体特点”,一线教师则需要在宏观把握中学阶段元素化合物基本内容和主要特点的基础上,具体问题具体分析。
为了帮助一线教师从宏观上把握中学阶段元素化合物的基本内容,我们对现阶段化学课程标准和各版本中学化学教材进行了较为客观的文本分析,结果发现:①中学阶段元素化合物的基本内容主要包括:物质组成(定性与定量两个角度)、物质性质(包括物理性质和化学性质)或者物质变化、物质结构(包括原子结构、分子结构和晶体结构)、物质制备与相互转化等的分析与探索以及物质用途或危害的常识性介绍等五个方面。②每一个元素化合物的主题,都包含以上五方面内容的某一或某几个方面。
事实上,中学阶段元素化合物的五个基本内容,并不是同样份额,同等重要。对大多数元素化合物的主题来说,最能体现科学本质观念的理想内容都是有关“物质性质(包括物理性质和化学性质)或物质变化分析与探索”的部分。这一方面是因为无论哪个版本化学教材在呈现元素化合物时都必然包含“物质性质(包括物理性质和化学性质)或物质变化分析与探索”这一部分内容;另一方面也是因为这部分内容自身蕴含的科学本质观念是最多的。与之相对应,分析探索“元素化合物性质”的教学活动也就是EC-NOS教学模式的最核心部分。
2.2 联系生产生活,引出性质教学
本环节属于活动启动阶段,其核心任务就是通过对主题引入素材和引入方式的精心选择与巧妙设计,促使教师和学生都把自身的注意力全部集中到ECNOS教学模式的最核心环节——元素化合物性质教学上来,或者说,促使教师的教学活动和学生的学习活动均得到适时、适度而有效的启动。考虑到元素化合物内容具有“双贴性”的特点,因此,“联系生产生活”是教师精心选择该类主题引入素材的最直接思路。至于如何巧妙设计引入方式,要视特定主题内容与引入素材的实际情况具体确定。众多有关教学情境创设的理论与文献,也会为一线教师巧妙设计提供思路与案例。
2.3 元素化合物性质教学
本环节属于活动运行阶段,其核心任务就是通过元素化合物性质教学的有序、有效开展,帮助学生在经历、体验、感受“性质知识”获得过程中艰辛与乐趣的基础上,自觉地去感知和领悟蕴藏于这段教学活动中的科学本质观念。其中,“元素化合物性质教学有序、有效开展”是本环节有效实现内隐于该主题中的科学本质目标的关键。为此,一线教师在设计、组织这一片段教学时,理应充分利用元素化合物“直观性”、“经验性”和“客观性”等特点,尽可能让学生在观察、体验或回顾已有体验等直观方法的帮助下,经历对观察现象与各类体验(主要包括“贮存于记忆中已有的”和“当场获得的”两大类)的客观描述、记录、分析、推理、讨论,直至得出结论的全部过程,进而形成对物质性质或变化的基本认识。
2.3.1 物理性质教学
(1)实物(或图片)观察和(或)介绍相关经验
进入物质物理性质教学以后,教师应根据主题所涉物质具体情况,能够提供实物的,组织学生观察实物;实物不易提供或实物有毒、危险性较强的,组织学生观察图片;如果受条件限制前两者均不能提供的,教师应充分利用语言技巧生动描述或设计问题帮助学生回忆已有经验。总之,无论怎样设计,让学生尽可能在感知觉的帮助下获得物质物理性质的知识,是本片段教学的基本原则。
(2)描述记录,分析推理,得出结论
引导学生用科学准确的语言和术语,客观描述并认真记录所看、所感、所想、所听,是本片段教学的首要任务。随后,组织学生依据记录结果,分析推理,得出有关物质物理性质的初步认识。
2.3.2 化学性质教学
(1)回顾组成元素相关知识
进入物质化学性质教学以后,教师应根据主题所涉物质具体情况,是单质但还没有学习原子结构知识的(这里主要指的是九年级上册化学中的部分元素化合物内容,如氧气),省去这一环节直接进入“设计实验或提供经验事实验证”环节;是单质且已学习原子结构知识的,组织学生回顾该单质组成元素原子的原子结构、元素化合价等知识;是化合物且已知晓其组成的,组织学生回顾常见化合物的主要类型以及该化合物组成各元素的相关知识。
(2)预测单质或化合物的可能性质
在上一片段教学的基础上,引导学生预测单质或化合物的可能性质。在单质化学性质教学时,我们可以利用该单质组成元素的原子结构将该单质归类,如金属或非金属,进而预测该单质可能的性质,或可能发生的具体反应;在化合物化学性质教学时,我们同样可以按照该化合物的元素组成将其归类,如无机物(酸、碱、盐、氧化物等)、有机物(烷烃、烯烃、醇、酚等),进而预测该物质可能的性质,或可能发生的具体反应。
总之,让学生尽可能在回顾、加工已有知识和经验的基础上开始学习物质化学性质,是上述两个片段教学的基本原则。
(3)实验验证
在预测单质或化合物的可能性质以后,紧接着要进行的就是实验验证了。通常,中学阶段的实验验证主要存在两种具体做法,即实验操作直接验证和提供事实间接验证。在具体的元素化合物教学中,这两种实验验证往往结合使用。如果反映物质化学性质的实验操作简单安全、现象明显,则尽可能利用“实验操作直接验证”的方法;相反,如果反映物质化学性质的实验操作复杂或存有安全隐患或无明显现象,则最好采用“提供事实间接验证”的方法。
(4)描述记录,分析推理,得出结论
如果上一环节采用的是“实验操作直接验证”法,那么这一环节教师就应该:首先,引导学生用科学准确的语言和术语,客观描述并认真记录所看、所感、所想、所听;其次,组织学生依据记录结果,分析推理,得出有关物质化学性质的初步认识。
如果上一环节采用的是“提供事实间接验证”法,那么这一环节教师就应该:首先,引导学生准确理解并认真总结有关本主题元素化合物的各种事实;其次,组织学生依据事实总结结果,分析推理,得出有关物质化学性质的初步认识。
2.3.3 概括总结,物质性质最终确定
这一环节是元素化合物性质教学的最后一个环节,也是最为关键的一个环节。本环节教学,一方面希望教师能以科学简练的语言再次明确主题所涉物质的物理与化学性质,能用巧妙的设计促使元素化合物教学顺利进入下一环节;另一方面,希望教师能简明扼要地概括和总结学生探究物质性质的过程、方法与结果,帮助学生在“性质知识”获得过程中经历、体验、感受艰辛与乐趣,让学生自觉地去感知和领悟蕴藏于这段教学活动中的科学本质观念。
2.4 物质存在形式、制备、鉴定方法、用途或危害等其他元素化合物内容的教学
本环节属于活动拓展阶段,其核心任务是为教师灵活处理不同类型的元素化合物教学预留出可以自由拓展的时间和空间。换句话说,并不是每一主题的元素化合物教学都必须涉及这一环节,都必须涉及这一环节中的每一个内容,用不用这一环节、用这一环节中的哪一部分内容,主要视具体主题内容而定,视具体课时容量而定,视具体教材版本而定,视具体教师安排而定。
2.5 联系整合,形成具体物质概念
本环节属于总结提升阶段,其核心任务是通过对“活动运行”和“活动拓展”两阶段教学的反思与总结,帮助学生在清晰再现本课题“物质知识”(包括性质知识和制备等其他拓展知识)及其获得过程的基础上,尽可能将这些“知识”与已有的知识经验联系起来,将这些“知识”整合到自己原有的认知结构当中,从而形成更加清晰、客观而又稳定的具体物质概念。
3 EC-NOS教学模式的适用范围与研究展望
本文构建的EC-NOS教学模式,主要适用于“已知元素组成的某一单质或化合物”的性质教学。由于在中学阶段还存在“分析探讨物质元素组成”或“分析探讨某一类物质性质或变化”以及EC-NOS教学模式拓展环节中提到的“物质存在形式、制备、鉴定方法、用途或危害”等其他各类元素化合物内容的教学,因此,分析构建适合这些元素化合物内容的科学本质教学模式将是研究者今后需要进一步研究和探索的重要课题。
参考文献:
[1] AAAS, American Association for the Advancement of Science. Science for all Americans. New York: Oxford University Press, 1990.
[2]魏壮伟.“质量守恒定律”的教学设计[J].化学教学,2008,(3):37~38.
[3][4][5]魏壮伟. 基于化学史内容的科学本质教学模式初探[J].内蒙古师范大学学报,2009,22(8):58~60.
关键词: 无机化学课程 教学改革 教学实践
无机化学课程是大学化学化工专业的一门重要基础专业课。无机化学课程一般开设在大学一年级,其授课对象为只具有中学化学知识基础的学生,一方面,当前教学内容与中学化学脱节现象比较严重,另一方面,跟不上现代无机化学的发展,因而远不适应创新型化学化工人才的培养。如何使无机化学课程紧跟时代要求,如何使学生对现代无机化学学科内容有真正的认识和了解,是大学无机化学课程面临的难题和挑战。我根据自己近几年来无机化学的讲授经验并结合现代无机化学的发展趋势,对无机化学课程的教学内容和教学方法进行了一定的探索和实践,具体做法如下。
一、更新教学体系,丰富课程内容
在以往的无机化学教学中,化学教育专业、化学专业、化学工程专业和应用化学专业基本上都采用同样的无机化学教材,并没有区分出各个化学化工类专业的特点和培养目标。在充分调查研究的基础之上,我们对不同专业的无机化学教材内容进行了重新选择,例如化学教育专业主要采用师范类大学编撰的教材,注重基础知识的教学,为学生以后走上教师岗位打下良好的基础;工科类化学专业要面向技术、面向应用和锻炼实践能力。同时注重各个专业的共性和共同的技能训练[1―4]。
国内的无机化学教材多为20世纪80年代出版,内容略显陈旧,多为传统无机化学的内容,而近年来新兴起的无机化学新的分支学科和领域,如生物无机化学、无机材料、纳米材料等的发展在教材中涉及较少,已不能反映当今无机化学学科的全貌。因此,我们适应新形势的需要,改革无机化学课程的教学内容,对一些传统的内容进行合并,同时在授课中加强无机化学中新理论、新知识的介绍,例如具有特殊物理、化学性质的纳米材料和在生物医学领域有广泛应用的仿生合成无机材料,等等。
二、改革讲授方法,提高教学质量
无机化学研究范围较广,因而教学内容庞杂分散,特别是元素部分知识的讲授,章节之间缺乏联系和系统性,内容枯燥无味,不便于学生对知识的掌握。因此在教学中要突出重点,寻找规律,例如可将原子结构部分的元素性质(原子半径、电离能、亲和能和电负性)周期性变化及分子结构部分的价键理论和分子轨道理论与元素部分知识的讲解联系起来,用理论来阐明具体的化学问题,通过具体事例将原本抽象、晦涩的知识变得更加形象生动,便于学生理解掌握。在化学平衡部分的学习应注意不同的平衡之间的联系和共性,酸碱平衡、沉淀溶解平衡、氧化还原平衡和配位平衡虽然类型不同,都可用化学平衡的基本原理来研究,只是化学反应平衡常数应用于不同类型的平衡时表现形式不一样,如解离常数、溶度积常数、稳定常数等。
利用传统的课堂板书讲授原子结构和分子结构等内容时,学生不能直观、形象地理解相关概念,比如,在原子结构部分中关于原子轨道的角度部分概率分布图和分子结构部分中的分子轨道图很难在黑板平面上表现出来。利用多媒体教学手段可以很好地解决这个问题,通过课件可以将抽象难懂的原子结构和分子结构以直观、形象的三维立体图展现出来,图文并茂的讲解可以调动学生学习的积极性,增加课堂传授的知识量,增强课堂教学效果[5]。此外,我们还通过校精品课程的建设建立无机化学课程的网站,提供大量的教案、课件和化合物性质的数据库等资料,便于学生在课外浏览学习。除了新的教学技术的应用外,还要重视传统教学方法的作用,例如,对一些重要的理论性较强的公式,采用板书进行详细的推导。将现代的和传统的教育技术相结合,可达到较好的教学效果。
三、重视习题课,增强掌握知识的能力
习题课并非用来应付考试,主要目的是加强学生对知识点的掌握和理解。习题内容应与理论知识相呼应,并可对不同的知识点进行对比和归纳总结,有利于学生回顾和复习学习过的内容。传统的习题课主要采用教师讲授的方式,学生主要为被动地“填鸭式”接受。我们认为应该改这种习题课的模式为讨论的方式。对一些知识的难点,由教师提出疑问,让学生对具体的内容进行分组讨论,发表自己的意见,最后由教师对讨论内容进行总结,在讨论过程中他们的思路会更加清晰,对知识的掌握也会更加透彻。在习题课的整个过程中,让学生充分参与,有疑问、有争论、有讨论,使学生的分析问题和解决问题的能力得到了提高和锻炼。
四、改革考试方法,提高综合素质
考试是人才培养的一个重要环节,也是检验学习效果和教师教学效果的一个手段。以往评价一个学生的成绩好与差,一般只看期末考试的卷面成绩的好与差。我们认为此种考核方法有一定的弊端,从适应素质教育和创新能力培养的高度来看,这种形式还是远远不够的。一方面,很多学生只注重书面知识的学习,而忽略了综合能力的提高,另一方面,一些学生平时学习不努力,考前突击复习,甚至还有作弊等投机行为。为此,我们改革了单一的考查考试方法,采用课后练习、平时测试与科研小论文相结合;笔试与口试相结合;闭卷考试与开卷考试相结合;老师评分和学生评分相结合等多种形式的考核方式。采用这种全面、丰富的考试内容和全程性、多种形式的考核方式,可对学生的知识水平、能力进行全面考查,同时能对学生综合素质的提高起到促进作用。
总之,对大学无机化学教学内容、教学方法和课程体系进行改革,既丰富了学生无机化学知识,又充分体现了现代无机化学学科的发展趋势,课程教学改革有利于提高学生的实践能力和创新能力,也有利于实现化学化工各专业的培养目标。
参考文献:
[1]大连理工大学无机化学教研室编.无机化学[M].北京:高等教育出版社,1990.
[2]北京师范大学无机化学教研室等编.无机化学[M].北京:高等教育出版社,1981.
[3]张祖德编.无机化学[M].合肥:中国科学技术出版社,2008.
1化学知识体系的庞大与无机化学教学时数的限制
随着学科的发展和知识的丰富,无机化学的教学内容越来越多,书越编越厚,除了化学平衡和元素化学的知识外,还有物理化学的热力学,反应动力学,电化学及“结构化学”的原子结构等内容,知识点密集且理论性强。以我校化学工程与工艺专业为例,所用教材为天津大学杨宏孝等主编,高等教育出版社出版的无机化学第四版,550页,教学时间为54学时,在如此短的时间内学完全部内容,显然是很费力的。因此大学老师的授课方式和对学生的引导就显得至关重要。
2学生自身条件的局限
无机化学的授课对象是刚刚考入大学的大一新生,一方面他们在高中早已习惯了题海战术,习惯了中学那种死记硬背的学习方法,面对课时少,知识面广,思维跳跃性强的大学有着强烈的不适应。在实际学习过程中,他们在学习初期很容易产生眼高手低的感觉,轻视学习,随着课堂进度加快,中后期面临着信息量大﹑重复少﹑练习少,心理准备不足,普遍感到学习起来很吃力,茫然不知所措,很容易产生焦躁和厌烦的情绪,甚至越来越不喜欢学习,这样直接影响到他们后期的学习。另一个方面他们正处在由中学角色到大学角色的转型期,他们中大都是缺少锻炼的独生子女,以前在生活和学习上极大程度地依赖老师和父母,现在突然失去监督和管理,茫然不知所措。很多学生都反映大学老师上课内容多,讲课速度快,很多时候都听不懂老师讲的是什么,课后自己看书也不太明白,导致出现“教师忙于讲解,学生难以理解”的尴尬局面。其根本原因是忽视对学生学习积极性和自主学习能力的培养,不能突出学生的主体地位。面对大学授课时间少,授课内容多的情况,培养学生的自学能力,突出学生的主体地位显得尤为重要。
3课程教学内容知识陈旧,缺少灵活性
在长达三十多年的时间里,无机化学一直以化学反应原理,物质结构基础,元素化学为课程教学基础内容,知识点更新不大,而且还含有中学的内容。以元素部分为例,元素部分的知识琐碎,系统性不强,而教材中往往只是罗列材料,削弱了理论对学习元素化合物知识的指导作用,讲起来平淡乏味,不利于学生理解和掌握,难以激发学生的兴趣。
4落后的传统教学模式的限制
“以教师为中心,以课堂为中心,以教材为中心”的单一传统教学模式,使学生对无机化学的学习感到很枯燥,认为是一大堆的英文符号和没完没了的数据以及无穷无尽的计算,严重地影响了学生学习无机化学知识的积极性,从而难以为社会提供创造性人材,达不到新的教育机制对“无机化学”教学目标的要求。
5师生之间缺乏及时的沟通交流
从老师的角度来看,学生有点太怯于与老师沟通了。大学的老师有一个共同的特点就是与学生沟通较少,很多学生每周只能和老师见上一两面。相对于高中时同老师的见面频率而言,明显少了很多。师生间面对面交流的机会随之也就大大减少,三成大学生整年“师生零交流”。从学生的角度来看,学生们通常只有在课上或是课间时才会和老师有互动,尽管大多数学生和老师愿意相互交流,但有时候似乎缺乏有效的沟通途径。
6理论教学与实验教学的不同步性
化学工程与工艺专业理论课进度相对实验课有些滞后,导致实验环节时学生对基础理论知识不理解,对实验步骤懵懵懂懂,多数学生完全按照实验书所给的步骤来做,不加以任何思考,这样就导致实验做完原理步骤忘完,完全达不到通过实验课的学习培养学生的科研能力和科学素养的目的,还会让学生认为这是一种负担。针对以上问题,优化无机化学课程的结构和内容,改革教学方式,贯彻新的教学理念,正确引导学生建立正确的学习方法,提高学习兴趣和自学能力,培养学生的创新意识和创新能力,并使学生在有限的教学时间内,尽可能多地掌握无机化学基础知识是摆在我们面前的一项重要任务,势在必行。
二、具体改革内容、改革目标和拟解决的关键问题。
1教学内容的改革
课堂教学内容的变革决定了课程改革的效果,在教学改革过程中要探索先进的教学理念,不断提高无机化学课程教学水平,使该课程在提高学生素质和能力方面发挥更大的作用。具体内容如下:
1.1精选教材内容,突出重点,分散难点
无机化学课程以“二结构、三原理、四平衡”的基本理论和元素化合物知识为主线,主要讲述化学的基本原理和元素的性质以及相关化学反应。在教学过程中既要加强与中学化学教学内容的联系,又要协调好无机化学与物理化学、有机化学和分析化学中的部分内容的关系,把握好同一知识点在不同学科之间的衔接,避免重复,更好地精简课时,提高效率。现有的无机化学教材有很多与中学化学,基础化学,分析化学重复的内容,四大化学反应,原子分子结构是工科无机化学的重要基础理论,也是教学的难点和重点。
1.2加强无机化学教学内容的针对性
以本专业企业生产、学生就业、考研的实用性为出发点选择拟讲授的内容,形成化学与工程专业,乃至应用化学,材料和环境等专业的全方位的培养模式。工科基础化学的教学改革应在注重课程整体性的基础上,选取教学内容,在以突出知识主线的前提下,把握好知识的深度与广度的平衡,就是在讲清楚重要知识的基础上,让化学原理与专业知识有机结合。
1.3理论教学与实验同步,开放性实验辅助理论教学
对化学工程与工艺专业的学生来说,实验课的学习也在教学过程中也有着重要的作用,通过对实验课的学习能够培养学生的科研能力和科学素养,为成为高素质化工类应用人才打下坚实的基础。基础理论知识的理解对学生的实验技能有着指导性的意义,所以要保证理论教学与实验教学的同步性,这样既能保证学生掌握基础的实验技能,又能促进其对基础理论知识的理解。对于理论课进度相对滞后的实验课,在实验课环节,教师要在实验前将实验知识与理论知识相结合并给予学生系统化,详细化的讲解,不能就实验讲实验,能为学生引申的尽可能引申,这样可以使学生做到心中有数,有的放矢,这样既保证了学生掌握基本的实验技能,也有利于其对后续基础理论知识的理解和掌握,理论教学与实验教学相辅相成,更好地培养了学生的动手能力,思考问题分析问题解决问题的能力以及理论联系实际的能力,进而培养了学生的科研能力和科学素养。
1.4引入多媒体演示教学
针对工科学生结构化学基础薄弱的情况,为避免教材中单纯罗列抽象概念的情况,引入多媒体辅助课堂演示教学,制作三维多媒体课件,通过计算机直观地向学生描述原子的结构,原子轨道图形,杂化轨道形状与空间取向,化学键的形成及空间图像等,以动画形式生动逼真地模拟杂化形成的全过程,充分地利用了多媒体教学的图、形、声等特点,使课堂教学形象生动,易懂易记。教师也可以在备课过程中对多媒体课件不断地进行修改和完善,使教学内容更加完整、充实。
1.5建立一定的平台及时与学生进行沟通交流
针对师生之间缺乏及时沟通交流的情况,可以建立面对面的平台或群平台等,能够让学生遇到不懂的问题,包括学术问题题和个人烦恼等等,进行及时的沟通交流,引导学生充分利用业余时间,查阅无机化学相关的文献,拓宽其知识面,调动其学习积极性,培养其自学能力。今年我带的化工班特地建了一个群,对实验中存在的问题及时进行沟通交流,对于好的素材师生共享,加深了师生之间的互相了解,拉近了师生之间的距离,从而提高了学生学习的主动性和积极性。有时候学生会因为一个老师,而喜欢上一门课。
2教学方法的改革
教学方法的改革是课程改革的重要环节,教师应该从教和学两个方面改善教学方法,将化学基础知识融于生活,科研和生产,从而培养学生的学习兴趣。具体做法如下:
2.1做好新旧知识的衔接,引导学生利用已有的知识解决新问题
培养学生养成课前预习课后复习的习惯,在讲授过程中,教师通过设问,提问等方式,引导学生对以前所学的知识进行回忆,引导学生积极思考,用已有的知识解决新问题,这样就使得学生在学习新知识点的同时,复习巩固旧知识,从而增强学生学习的成就感和学习无机化学的信心。
2.2引入学生参与的制度,充分调动学生的积极性
对于深度不高的教学内容,鉴于学时所限,可以引入学生参与的制度,提前让学生查资料,鼓励学生用PPT形式,做几分钟的演讲,这样就由原来的只有教师讲授转为师生通讲,充分调动学生课余时间学习的积极性,课后采用互评的形式,这样不仅锻炼了学生敢于发言的勇气,也让学生更好地积累经验,为下一次的成功打好基础。
2.3以科研促进教学,让专业知识与实际生活紧密结合
无机化学知识点多,理论性很强,学生学起来普遍感到枯燥,很难产生学习兴趣。在教学过程中,教师要将课本上的理论与有关的科技研究成果和生活中的具体事例相结合,既有利于避免教学内容的空洞抽象、枯燥乏味,也有利于拓宽学生的知识面,同时还能更好地激发学生学习的兴趣。同时也可以安排不同的学术讲座,就科学领域前沿的热点问题展开交流和讨论,例如,非金属材料科学,稀土金属在人类生产生活的作用,生态环境保护等课题,以丰富学生的第二课堂,让他们觉得自己所学的知识与社会的发展息息相关,从而增强了学生对本专业学习的信心。
2.4以提高教学质量为核心,培养学生的学习兴趣和自主学习能力
针对大一学生要完成从高中到大学过渡的特点,实现从以教师讲授为主向以学生自学为主的转变,教师在课堂教学中要采取有效方法(例如,把化学基础知识融入生活,将化学基础知识融入生产,将化学基础知识融入科研等),激发学生的学习兴趣,保证学生的主体性和创造性的发挥,以实现学生智力和非智力因素和谐发展,使学生由“不想学、不会学”转变为”我要学、我会学”。这对于培养学生终生的学习习惯,促进学生学习能力的发展,帮助学生积极思考等具有非常重要的意义。
3考核方式的改革
考核是检查教师教学效果和评价学生学习成效的必要方法,也是教学的重要环节。能够督促学生平日的学习和客观的评价学生的学习情况,调整如下:
3.1多元化考核评价体系的构建是检查教学效果的重要举措
在高校中普遍存在部分学生平时不学习,考前临时突击的现象。为了避免这种不良学习风气的滋生,应构建多元化的考核体系,以学生的平时考核(占30%)和期末考核(占70%)进行综合评定。考试进行的载体是试卷,试卷要以能力测试为主导,考查学生对所学基础知识、基本技能的掌握程度和综合运用所学知识分析、解决实际问题的能力作为命题的指导思想。在考试题型多样化的前提下,要将基础知识与综合能力相结合,注重对分析问题和解决问题能力的考查。因此命题教师应在期末考试中增加一定比例的综合素质题,以考察学生综合运用所学知识、原理来分析和解决实际问题的能力,从而实现通过考试来检查教学效果的目的。
3.2严格平时考核是巩固课堂教学效果的一个重要环节
在构建的多元化考核评价体系中,学生的平时考核(共计30分)共分为三个部分:出勤情况和课堂表现(占5分);作业及随堂阶段性考试(占10分);专业小论文或小报告(占15分)。布置每个学生根据所学的知识点及试题规范化要求出一份自己认为有质量的试题及答案上交,老师从学生所出的题中择优选取,考试结束后指导学生互相批改并作出评价,这样不仅提高了学生的学习兴趣同时有力地促进了学生解题能力及综合运用知识的能力。通过大量阅读文献,撰写小论文,做小报告,从而拓宽学生的知识面,也把平时成绩真正的落到实处。最后一次课,我对三个班的学生做了一个调查,在讲台上做报告,撰写论文,出一套试卷,让学生任选一样去做,会怎么选?最后参与的学生65人,做报告,46%,论文:35%,出试卷,19%。选择做报告的主要原因是具有挑战性,可以很好锻炼自己的语言表达能力,并在此过程中体会到了老师工作的不易,培养其在以后的学习和工作中学会尊重别人的劳动;撰写论文有利于拓宽自己的知识面,发现有很多东西值得进一步学习;通过出试卷发现了自己在学习中存在的问题,加深了对书本知识的理解和掌握。
3.3明确的考核制度可以促进学生端正学习态度
明确的考核制度可以促进学生端正学习态度,促使学生养成一个良好的学习习惯。而且这种针对学习过程的每个环节的量化记录,有利于教师掌握学生的学习动态,根据平时记录反馈的信息,及时调整教学方法、优化教学管理,使教学效果进一步提高。
三、结语
以中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院目前在用的《无机化学》(大连理工大学无机化学教研室主编,高等教育出版社出版,第5版)以及《物理化学》(肖衍繁等编著,天津大学出版社出版,第2版)教材为例[3-4],2门课程在内容设置上有较多重复,主要为化学反应原理这一部分,重复内容如表1所示。这些内容占据了无机化学整门课程内容的30%~40%,如果单纯从章节设置上来看,这部分重复内容更是构成了物理化学所有章节的50%以上,并且是作为重点讲授。尽管这些内容在2门课程中的呈现方式、知识点的重难点和侧重点上有所不同,但由于2门课程一般为不同的教师授课,故对知识点的简单重复难以避免。同时,物理化学作为一门理论性较强的基础课程,涉及诸多的数学和物理公式推导,给人的印象常常是深奥、抽象、晦涩、难以理解。究其原因,是在无机化学的学习过程中由于学生基础有限,对许多基本内容了解得不够深入,缺乏对整体内容的系统认识,重视结论却忽视了其理论基础[5]。因此,对于物理化学的教学,首先要注重基础知识讲解,使学生牢固地掌握物理化学的基本概念、公式及其适用范围等,其次要提高讲授的深度和广度,为学生将来应用理论解决实际问题建立牢固的基础。 按照我校对化工类相关专业培养方案的规定,物理化学课程课堂讲授64学时,在有限的课时内,如何更好地把握知识点的讲解,突出重点、讲透难点,让学生理解透彻,培养学生的逻辑思维能力以及分析和解决问题的能力[6],对于物理化学的教学来说显得尤为重要。这就要求任课教师在课堂上能够更准确地抓住重点、难点,避免不必要的重复,把有限的教学时间用在对重点、难点知识的讲解上,使教学更具有针对性。如果按照教学大纲正常讲授,则有部分重点和难点问题讲解不透彻,影响教学质量。
2无机化学和物理化学教学的协调
结合无机化学和物理化学课程的特点以及2者的实际教学情况进行整合与优化时,必须遵循一定的基本原则,而不能简单、机械地对2者涉及到的知识点进行切块划分或简单重复[2]。物理化学和无机化学知识的衔接点及衔接方式比较多,既有如热力学和熵等概念内涵和外延的变化,也有对如化学平衡和电化学等知识的深化和拓展。无机化学课程一般在大学一年级开设,学生在高考之后经历近3个月的假期,对中学所学的知识有较大程度的遗忘,限于这一阶段学生的知识水平及认知能力,无机化学作为第一门专业基础课,在讲授过程中要注意与高中知识的衔接和复习[7],在教学过程中注意与学生的互动,了解不同生源地教学大纲的区别以及不同学生的基础,同时也要讲究教学策略。例如,不同类型化学反应平衡是无机化学的重要基础理论,也是教学的重点和难点。不同类型化学反应平衡的重点在于计算,难点在于公式多,学生对酸碱平衡、沉淀—溶解平衡、配合物和氧化还原反应这4大类反应进行计算时容易将公式混淆或根本记不清。可采用对比法对不同反应的平衡进行计算和公式的推导,寻找其共同规律,又根据各自特点突出区别[8]。这种方法可将此部分内容化繁为简,不仅使学生容易理解和接受,而且脉络清晰,便于记忆,从课堂效率角度考虑,反应平衡部分也可节省1个课时左右。物质结构部分由于比较抽象,在教学过程中也要注意基础知识的讲授和复习,笔者曾在4个课时之后发现某一学生参考高中化学教辅材料对这一部分进行学习,了解之后发现该地区高考大纲对物质结构部分要求较低,学生基础较弱。而对于无机化学中与物理化学课程重复的部分,教学主要以应用为主,把这部分内容作为工具来讲,重点在于某些特定条件下的应用,而不是系统地去讲述工具本身。而在物理化学课程中,则是系统地研究这些内容在各种条件下的应用,研究的是工具的本身,重点在于向学生传授工具的来源以及工具在不同情况下的应用[5]。
例如在热力学部分,无机化学通过混乱度引入熵的概念,又通过系统与环境总熵变的计算引出吉布斯自由能,并以此作为自发反应方向性的判据,而对于熵变为可逆过程的热温商这一物理意义只是一笔带过。在物理化学课程中则是通过对卡诺循环以及其他可逆过程的研究将热温商以及熵这一函数引出,并推导了其他物理过程的熵变计算公式。通过熵增原理对恒温恒容过程和恒温恒压过程的应用引出了亥姆霍兹自由能A和吉布斯自由能G,并通过分析解释了2个函数所代表的物理意义———最大体积功和最大非体积功。这就将抽象的内容具体化,扩展了判断不同过程自发变化方向性的判据,并为后续电化学反应电动势与ΔG关系式的推导奠定基础。又如化学平衡这部分内容,在无机化学中讲了化学平衡常数和反应熵等,为判定化学反应中的方向和限度问题提供依据,并为后续不同类型反应平衡组成以及电化学计算等内容服务;而在物理化学课程中,则通过偏摩尔吉布斯函数和化学势等函数的引出概念的讲解,结合化学势与浓度(或分压)的关系公式,从本质上揭示了化学平衡与吉布斯函数之间的关系,推导出化学反应平衡常数与平衡组成之间的数量关系,加深了学生对化学平衡以及相平衡等知识的理解。而对于此部分内容的应用以及计算,则需要与无机化学课程协调,对公式的应用略加讲授,引导或要求学生参考无机化学所讲的内容,对平衡常数的计算进行复习。由于现在学生已掌握了用化学势为工具严密地推导出化学平衡以及相平衡公式,对该公式的物理意义的理解又深入了一步,在这个基础上来复习无机化学所讲的该公式的应用内容,不是简单地重复,而是进一步地提高[9]。