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【关键词】 林学;化学;教学内容;改革
化学是林业院校最重要的基础课程,大学一年级常开设无机化学、分析化学。在1999年以前的教学中,无机化学和分析化学分为两期授课,各门课程自身的系统性和规律性也得到了充分重视,但课程之间相互协调不够,两门课程之间有重复的内容。
在面向21世纪教学改革中,提出了在林业院校建立多层次化学课程体系的设想。第一层次是基础化学,包括无机及分析化学、有机化学、无机及分析化学实验和有机化学实验等四门课程。理论课教学以讲授基本理论和基本知识为主线,适当拓宽知识面,简要介绍化学科学的新进展,特别是林业科学、生命科学中与化学相关的新进展;实验课以操作训练为主,以定量内容为主,加强对学生素质和能力的培养。第二层次是中级化学,包括物理化学、仪器分析,中级化学实验、现代化学进展等若干门必修课和选修课。学生在完成基础化学层次的学业之后,再继续学习中级化学课程,较深入地学习化学理论,并受到较严格的综合实验训练,培养分析问题和解决问题的能力,掌握多种仪器的使用。第三层次是有关学科的一些专业课程和某些研究生的课程。
这种改革的思路已经纳入教育部面向21世纪教学改革项目,即“高等农林院校化学系列课程教学内容和课程体系改革 (04-8) ”课题[1-3]。开设无机及分析化学课程就是这项改革中的一个重大步骤,对原有的无机化学和分析化学两门课程的体系进行了较大的调整,对教学内容作了较多的增删和重新组合,最终由北京林业大学拟定了教学大纲,由中南林业科技大学主编了无机及分析化学教材。最近两年,我们在林学专业无机及分析化学课程内容的改革方面,主要做了以下几个方面的工作。
1 将无机及分析化学的教学内容分为三个部分
第一部分是化学的基本知识和基本理论,包括溶液、胶体、化学热力学、化学平衡、化学反应速率、物质结构等内容。第二部分是溶液中的平衡及应用,重点是在化学分析中的应用。第三部分是现代测试方法,只讲授电势分析和吸光光度分析,对仪器分析进行简单介绍。与原有的无机化学、分析化学两门课程相比较,理论课讲授减少了约20学时,删除了晶体场理论、电子互斥理论等过于难深的内容。根据林业院校的特点,增加了生物无机化学简介、稀土元素在农业上的应用、纳米材料等内容。
2 讲课中注意前后呼应,让学生举一反三
例如讲化学平衡时讲清多重平衡的条件及影响因素,则学生可以自己解决溶液中几种平衡相互影响的问题。又如对滴定曲线,重点讲清酸碱滴定曲线,而配位滴定曲线和氧化还原滴定曲线就不再详细讲授,让学生自己分析计算,自己绘制。在教材中,将酸碱平衡与酸碱滴定,配位平衡与配位滴定,氧化还原平衡与氧化还原滴定的内容安排在前后章,教学时结合在一起讲授。一方面将化学平衡的原理直接用于分析测定,另一方面也让学生了解在遇到实际问
题时,如何综合运用化学知识来分析问题和解决问题。
3 提高教学的层次与视点
例如讲授胶体时,提及宇航保温用品“轻如烟”的固体。讲Gibbs公式时,让学生自己判断Gibbs函数变与焓、熵和温度的关系,并判断化学反应的自发性,加深对Gibbs函数变判据化学反应自发性的理解,使学生在一定程度上避免了死记硬背。又如过去无机化学中讲杂化轨道理论,讲分子间作用力等时,基本上局限于无机化合物,现在则提及有机物的杂化现象,在讲分子间力时,把有机同系物熔沸点的变化规律也涵盖进来,使学生了解到化学科学的完整性,了解到这些规律无论对无机化合物或是有机化合物都同样适用。又如关于酸碱平衡,过去重点讲授电离理论,介绍质子理论,现在将改为重点讲授质子理论,并用质子理论函盖电离理论,提高了学生的视点。
4 无机及分析化学理论教学内容的确定
与北京林业大学、南京林业大学、福建农林大学、西南林学院和浙江林学院相关教师共同商讨,经过对以往教学内容的总结,新的教学内容和新教材的章节顺序确定为:
第一章溶液和胶体:溶液浓度,稀溶液的依数性,胶体溶液,表面现象
第二章化学反应的基础理论:焓、熵、自由能,化学反应速率,化学平衡
第三章分析化学概论:定量分析的一般程序,有效数字,误差,有限数据的统计处理,滴定分析计算,仪器分析简介
第四章溶液中的离子平衡:酸碱质子理论,酸碱溶液pH值计算,缓冲溶液,难溶电解质的沉淀溶解平衡,沉淀的生成与溶解
第五章酸碱滴定法:酸碱滴定曲线,酸碱指示剂,酸碱标准溶液的配制,酸碱滴定法的应用
第六章沉淀滴定法和重量分析法:
第七章配位化合物:配位化合物组成与命名,配位平衡,螯合物,配合物的应用
第八章配位滴定法:EDTA的性质,配位滴定曲线,金属指示剂,配位滴定法的应用
第九章氧化还原反应与电化学:氧化还原反应,原电池与电极电势,元素电势图
第十章氧化还原滴定与电势分析法:条件电势,氧化还原滴定曲线,氧化还原滴定指示剂,常用的氧化还原滴定方法,电势分析法的基本原理,膜电势,电势分析的定量方法
第十一章物质结构简介:原子结构,分子结构,晶体结构,分子间力与氢键
第十二章生命元素选述
第十三章分光光度分析法:物质与光的作用,光吸收定律,偏离光吸收定律的原因,分光光度法的应用第十四章化学与社会:化学和环境,化学和生命体,稀土与农林业,化学与纳米材料
与上一届高等林业院校合编的《无机化学》和《分析化学》(16开,约600页)比较,按以上内容新编了《无机及分析化学》教材,其篇幅减少了约二分之一[4]。
5 改革实验课的教学
化学是实验科学。在教学改革的方案中,独立设置无机及分析化学实验课程,实验不再是理论课的附属和验证。实验课以训练基本操作、基本技能为主,增加操作实验和综合实验。实验内容较密切地联系生产和科研实际,依照化学课程改革的要求,突出了基本操作的规范,适当增加了有利于培养实验基本操作技能、提高综合能力的制备实验、常数测定实验和设计实验,压缩了部分验证性的试管实验。在设计实验中要求学生从查阅资料开始,自己拟定实验方案,并提交完整的报告,这种训练方法,学生不再是按照实验教材“照方抓药”,而是有相当大的独立性和自主性,学生都非常感兴趣,都投入很大的精力来完成设计实验。
无机及分析化学课程的教学内容经过多年来的教学内容改革实践,不断修改完善, 学生的知识更宽,实验室动手能力得到了较大的提高,取得令人满意的教学效果。
参考文献
[1] 黄蔷蕾. 编写“面向21世纪教材——《无机及分析化学》”的思考和体会[J]. 河北农业大学学报(农林教育版), 2001.6: 29, 55
[2] 陈勇智,廖建良,宋冠华. 生物科学专业《无机及分析化学》课程的改革与探索[J]. 惠州学院学报(自然科学版), 2005.6: 117~120
【关键词】高职 无机化学 教学问题 改革措施
《无机化学》是高职化学、化工、制药及生命科学类专业的重要专业基础课,其教学质量直接影响到学生后续专业课程的学习和综合职业素质的提高。为更好地实现专业人才培养目标,我们有必要审视高职《无机化学》教学中存在的问题,并结合对问题的剖析提出切实可行的改革措施。
一、高职《无机化学》教学存在的问题
高职《无机化学》教学的主旨是积累化学知识和科学素质,培养高技能的生产一线应用型人才。由于受传统普通高等教育的长期影响,高职《无机化学》教学定位不明,与课程标准和人才市场的要求还存在很大差距,表现出诸多不容忽视的问题。首先,教学理念落后,拘泥于传统人才培养规格,对教育部强调的“高职教育必须以就业为导向,以培养生产、服务、技术和管理第一线的高级应用型人才为目标”的教学指导方针认识不够透彻,忽视了人才培养与社会需要的对接。第二,教学内容陈旧。教学中过多关注学科的理论性、系统性,教学体系主要是围绕物质结构基础知识、化学热力学与动力学基本原理、化学“四大平衡”计算等展开,对化学领域的新理论、新知识、新技术以及化学原理与方法在化工领域的应用等涉及较少。第三,教学方法僵化。教师的“填鸭”式教学使得学生的学习和思维都是按照教师的意图完成,形成了以教师为本位的师生关系和教学关系。特别是缺乏高职教育必需的实践性教学,无法让学生了解企业和社会,严重制约着学生动手能力和以所学知识解决实际问题能力的培养。第四,教学评价单一。以书面笔试为主,以终结性评价为主,评价的对应性和激励性不足,难以很好地体现评价在基本知识与基本技能、过程与方法、情感态度与价值观方面的“三维”要求。
二、高职《无机化学》教学改革的有效措施
针对高职《无机化学》教学存在的问题,我们要以现代教育教学思想和学生就业导向为指南,积极探讨富有建设性的有效改革措施。
1.优化教学理念
为了培养学生的职业适应性,使学生能够在竞争日益激烈的就业市场占得先机,高职《无机化学》教师必须遵循教育部《关于全面提高高等职业教育教学质量的若干意见》,研究社会职业岗位要求,明确高职教育是就业教育这一大前提,积极优化自己的教学观念。要清醒地认识到对于高职学生而言,较强的实践能力和动手能力是他们的主要就业竞争优势。只有摒弃理论教学占主导地位的教育理念,以够用、实用为原则,不过分追求课程理论的高深性,重视校内学习与未来实际工作的对应性,通过工学结合培养学生的动手操作技能。
2.调整教学内容
高职《无机化学》是一门理论与实践并重的基础性课程,要让学生获得未来职业岗位必需的知识和技能,教师应该对通用的教材内容进行梳理,在教学内容安排和处理上打破统编教材的设置与结构,以少、精、新为原则实施教学内容的调整。具体内涵包括:①以介绍《无机化学》与学生所学专业的密切关系,激发学生学习的积极性。②适当增删组合教学内容,强化教学针对性。如将原子、分子结构、化学键和配位键理论放在一起讲;介绍热力学平衡理论时,删掉高中学习过的平衡移动内容;将酸碱平衡、沉淀溶解平衡、氧化还原平衡和配位平衡整合在一起。③增加与学生所学专业有关的《无机化学》研究新成果,确保学生专业素质与岗位新需要的有效对接。
3.改革教学方法
现代职业教育以建构主义教学理论为指导,强调教学的重点不是知识的传授,而是学生自主获取知识能力的培养。这就要求高职《无机化学》教师在教学中能动地改革教学方法,积极采用行动导向教学法(以真实或模拟的职业工作任务为导向,学习课程知识,形成职业能力)、案例教学法(通过剖析无机化学案例,让学生把所学知识应用于专业实践活动中,提高学生的发现问题、分析问题和解决问题能力)、项目教学法(师生共同以某一生产项目为依托,将教学课题的理论与实践结合在一起)等教学方法,构建起“以学生为中心”的新型教学模式,突出教学过程中的学生主体地位和实践能力培养。
4.创新教学评价
高职《无机化学》教学评价不仅要关注学生对基本知识和基本技能的掌握,更要对学生的学习状态、情绪表现、学习态度、情感意识、意志品质等非智力因素进行科学的判断。要做到对学生的全面、公正、客观的评价,在评价方式上就应有所创新。要本着欣赏、发现和激励的原则,运用理论考试与实践操作相结合、过程评价与结果评价相结合、定量评价与定性评价相结合、教师评价与学生自评相结合等多种方式。使教学评价有针对性、贴近学生心灵,在教学评价导向功能、诊断功能和激励功能的完美发挥中促进学生职业素质的提高。
立足于求职就业导向的高职《无机化学》教学有其自身特有的规律,认识和发现这一规律是每个高职《无机化学》教师必须面对的重要课题。我们要明确教学中业已存在的问题,瞄准市场需求,本着够用为度、应用为主、加强针对性和实用性的原则,在教学理念、教学内容、教学方法和教学评价等方面进行不断的改革。努力使自己的教学鲜活、精彩、灵动,切实推动学生职业素质和就业能力的稳步提升。
【参考文献】
[1]李双妹.高职院校《无机化学》课程改革的探索与实践[J].新课程改革与实践,2010(05).
关键词:高等无机化学;教学资源库;研究生;应用
随着人类社会进入信息时代,信息传播技术的革命对高等教育产生了前所未有的冲击。计算机、多媒体和网络技术的飞速发展,使得教学资源无论从内容数量、媒体种类还是从存储、传递和提取信息的方式等多方面都较之以前发生了重大变化。尤其是学习资源的可获得性和交互性的急速增长已经打破了传统的教学方式,为知识和信息的获取注入了无限的活力。现在人们一般将电子化的教学资源称为数字教学资源,如果按课程知识体系将数字教学资源整合处理后形成的一个互动化、多媒体化的共享式资源仓库就是数字教学资源库。
高等无机化学是我国现行高等教育体系中理、工科化学与化工类专业高年级学生和相应研究生教育的必修课程之一,是学生进一步从事高层次科学研究的理论基础。近年来,虽然国内少数重点院校开始尝试编撰适合本校特色的高等无机化学纸质教材,但是目前适合我国高等教育教学体系的高等无机化学立体化数字教学资源依然相当匮乏。由于缺乏有效的富含大量信息、形式活泼、内容生动的高等无机化学数字教学资源,从而对教育质量的进一步提高产生了一定程度的制约作用。因此,建立一个方便实用、资料丰富的高等无机化学数字资源库,解决目前高等无机化学教学实践中所面临的问题已经势在必行。有鉴于此,我们在大连理工大学研究生院教改基金的支持下,在充分挖掘和利用国内外高等无机化学教育和科研成果基础上,构建了“高等无机化学数字教学资源库”,并将其初步应用于高等无机化学教学,收到了良好的效果。
一、高等无机化学数字教学资源库的构建目的和原则
1.资源库的构建目的
作为化学、化工专业高年级学生和研究生教育的必修课程,高等无机化学与基础无机化学相比具有教学难度大、学时有限、内容抽象、理论性强的特点。高等无机化学中这些抽象的理论内容往往又是课程的精髓部分,为学生进一步深造和从事科学研究工作所必需,因此往往成为教学中的难点和重点问题。为使学生在有限的学时内对高等无机化学课程体系有全面的认识和掌握,我们构建了高等无机化学数字教学资源库,将大量图片、动画以及视频教学资源汇集、整合在资源库中,使得原本抽象而枯燥的教学内容形象化和具体化。在数字教学资源库辅助下,整个高等无机化学的教学过程可以做到图、文、声、影并茂,极大激发了学生的兴趣,使学生更加容易理解和掌握课堂教学内容,提高了教学效果,深受学生的欢迎。
2.资源库的构建原则
高等无机化学数字教学资源库的构建是在采取探索、研究型教学和学习模式基础上,将现代教育技术与优秀教学资源有机结合,满足教学内容和体系、教学方法和手段以及学生学习方式的要求,使学生充分理解高等无机化学课程的本质,激发学生的求知欲望和科学研究兴趣,有效地提高研究生教育的质量,以利于创新人才的培养。高等无机化学教学资源库并不是各种资料和信息的无序杂凑,它所承载的内容在经过认真的筛选、研究、整理以及加工制作基础上,进行了科学合理的分类,各部分内容之间既相互区分又有内在的逻辑联系,整合为一个立体化、系统化的教与学的新体系,最大限度地满足科学性、艺术性、交互性、开放性和发展性的构建原则和要求。
二、高等无机化学数字教学资源库的构建方式和资源整合
1.资源库的构建方式
高等无机化学数字教学资源库的构建采用“内容分类化、资源模块化”的构建方式。“内容分类化”就是按照内容不同将资源库分为教材库、试题库、素材库、电子实验室。教材库包括各种电子图书、多媒体课件、教学和科研论文等,试题库主要含各章节的练习与考试题目,素材库包括各种视频、动画、图片和文本等,电子实验室包括一些实验装置和作图模板、虚拟实验室等内容。“资源模块化”是指按照模块化的思想开发资源库,以各领域的知识点为基础,按照一定的检索和分类原则,针对不同层次的需求,使之具有可重组性的特点。“模块化”的建设思想,可以使不同的任课教师根据自己的教学特点和需要有针对性地从资源库中选择基本单元,通过具有个性化的重组生成适用于不同教学环境的课件,有效避免千人一面。这样的资源库构建方式不但使建设者有明确的目标,而且能满足具有不同教学风格教师的使用需求,调动教师的参与积极性,使资源库能随着教师教学的进展而自然地积累和更新。
在构建好资源库的框架结构后,我们对相关的教学资源进行了构建。本科基础无机化学教改经验为高等无机化学课程建设提供了借鉴。在本科教育中,我校化学系坚持将现代教育技术引入教学之中,取得了备受瞩目的教学改革成果。步入21世纪,教育部启动了“新世纪网络课程”建设项目,高等教育出版社启动了“高等化学教学资源库”建设项目,我校化学系承担了这些建设项目,并已经取得了一些成功的经验,体现了化学系在教学方法与教学手段的改革领域中的优势地位。无疑,本科教育改革的经验奠定了高等无机化学数字教学资源库建设的基础。
2.入库资源的整合
高等无机化学数字教学资源库的资源形式主要有以下几种:(1)文本:含电子教案、教材、参考文献、论文等,电子教材及教案以DOC格式为主,其他内容格式包括PDF、TXT等。(2)视频:包括与教学内容有关的理论授课录像、实验教学录像、专题资料片、科教片等。搜集国内外优秀教学名师的经典授课录像的视频文件,以AVI格式储存。(3)图形图像:包含原子核化学、价键理论、酸碱理论、群论、配位场理论、簇合物以及金属有机化合物结构、组成、性质相关的各种图像和照片,图像以jpg格式为主,也包括bmp、gif等格式,满足使用者不同的需要。(4)动画:包括Mossbauer效应原理、不同分子点群对称操作等,用Adobe Flash MX制作成swf格式。(5)多媒体教学课件:包括自主开发的高等无机化学多媒体课件,课件主要以ppt格式储存于资源库中。
三、高等无机化学数字教学资源库的作用和功能
高等无机化学数字教学资源库的构建对于“教”与“学”两方面所起的作用是显而易见的,下面对高等无机化学数字教学资源库的作用和功能做一简单介绍。
首先,高等无机化学数字教学资源库可以更好地服务学生的学习活动。资源库中涵盖所有和高等无机化学教学内容相关的图片、多媒体课件、动画等,使得教学过程中抽象晦涩的理论知识变得形象生动、全面直观且易于接受,可以满足学生学习的要求。在研究生教学过程中,学生来源不同,针对不同层次的学生,由于接受、理解能力和本科阶段学习基础不同,在进行课堂讲解时教师有时难以把握授课进度和重点。在教学资源库辅助的情况下,学生不需要在课堂上忙于抄笔记,课下利用拷贝下载的多媒体课件可以自由复习,极大提高了教学效果和学生的学习兴趣。同时,学生通过反馈在学习中遇到的问题,可以从另一方面对资源库的内容进行有益的补充和完善,从而达到教学相长的目的。
其次,资源库的建设也是推动高等无机化学教学质量提高的重要手段。数字教学资源库的构建,极大的丰富了任课教师教学资源的来源与扩充,使多媒体课件的制作更加完善,授课内容更加丰富灵活。教师不仅能够对书本上的基础知识详尽的解释,更能随时在课件制作中增加最新最前沿的进展介绍。经过对教师授课思路的整理,更可能给研究生教育带来新的活力和学习的主动性。同时,任课教师备课时,可以根据教学内容和教学目标需要,利用教学资源库中多媒体资源中的原始素材,如文字、动画或是录像等形成具有鲜明个性特点的教案和课件。
最后,教学资源库的构建也可以成为科研工作的有益补充。在科研工作中,无论教师还是学生都可以依托数字教学资源库,方便地获得与高等无机化学课程相关的教材、资料、多媒体读物、教学软件,可以查阅有关的所有文档,了解学科的发展和前沿动态,拓展知识面。
四、高等无机化学数字教学资源库的完善和发展
大学毕业后,笔者一直在从事高师院校无机化学课程的教学。无机化学是小学自然、中学化学及日常生活化学所涉及化学知识最多的一门课程,也是大学各化学专业第一门专业必修(或专业基础)课,也称化学奠基课。因此针对刚进校的新生,在教学中如何“以生为本”,通过高质量教学来阐释高等教育的教育观和育人理念应该是教师时常思考的问题。
一、深化无机化学教学中的育人理念
1 学习精神与奋斗目标的定位
教书育人是每个教师的职责,应落实到每个教学环节中。作为大学一年级课程的无机化学,其教学对象是从高中进入大学的新生,因此,在教学中不仅要求学生掌握无机化学及相关科学知识,而帮助学生提高学习能力,培养科学精神和创新意识,形成良好的情感与做人品质以及明确人生的奋斗目标就尤为重要了。近十多年来,在每届新生进校后,都要结合专业介绍,给他们进行专题讲座,如《走进化学世界,从无机化学开始》《成材从无机化学开始》《认识神奇的大学的生活》《大学生与人才素质》等。
2 注重化学发展史的教育作用
化学发展史上拉瓦锡、门捷列夫、诺贝尔、玻尔、居里夫人等许多科学大师名垂千古,他们的功绩如一座座灯塔矗立于化学学科的海洋中,指引一代代求知青年追寻真理之岛。他们为人类留下的不仅仅是某个原理的发现或某个新物质的合成,还包括他们不畏任何艰难险阻的顽强意志、严谨求真务实的科学态度、聪明机智的研究艺术和深邃辨证的思想方法,以及光明磊落、无私奉献的崇高品质,为后代展现了一幅幅科学不断完善并促进社会进步的精神画卷,成为人类最宝贵的精神财富和文明社会发展的象征。因此,通过化学发展史教育,使学生受到科学家们治学态度、科学思想和人生观的熏陶,指导同学们正确的规划自己的人生之路。
3 强调化学与人类社会发展及自然的联系
化学与人类的进步、社会的发展息息相关。远古的人们,由于火的使用,才结束了茹毛饮血的岁月。从陶器的出现到铜铁的冶金、纸的发明、火药的使用,乃至石油和核能的开发、新材料的合成,衣食住行到重大的社会课题,诸如粮食、能源、环境、医药、计算机、信息高速公路等,一直到生命的过程包括出生、生长、生殖、衰老、死亡和记忆、思维、情感等都与化学密切相关。但不可否认的是,化学的发展也给人类社会带来诸如环境恶化、核战争等许多副作用。因此,在无机化学专业课教学中,教师应努力使学生了解人类进步历程,激发他们对人类历史文明的热爱,对人的生命的珍惜,对和谐大自然的鉴赏,以及人道主义和社会责任感。为了配合教学,还组织学生进行周边环境状况和市民环境意识调查,通过网络收集有关资料,大大增强了学生的生存和环保意识以及热爱大自然、热爱地球、热爱生活、热爱人自身的和谐人格。
二、培养学生的综合能力
1 透析无机化学的学习思路
在专业教学过程中加强对学生的学习能力、思维方法、创新意识和科学素质的培养不仅有利于学生后续课程的学习,而且将使学生终生受益,尤其是当这些师范专业学生毕业后走上中小学讲台时,这就是新教育理念带来的教育效益的延续性。因此,教室既要研究教法改革也要探讨学生的学法,使学生能发挥学习的主动性和积极性以及主动构建自己知识与能力结构的自主性,培养学生有效学习的能力和方法,是“学为主体”的具体体现。
例如在无机化学理论以及实验课程的教材中,种类繁多的化合物千变万化,反应现象和反应式十分复杂,化学原理模型也多种多样,表面上看毫无头绪,一直是刚进大学的学生学习很为头痛的事情。因此,教学中教师不仅要告诉学生化学反应和实验现象是什么,更重要的是以科学的思维分析方法引导学生透过化学反应的实验现象去揭示联系、寻找原因、总结规律,领悟无机化学乃至整个化学、自然科学的本质,这就是高质量教学内涵的深化。
(1)学会逻辑推导方法。通过“物质的性质是由物质的多层次结构所决定(电子组态原子结构分子结构、晶体结构物质的物理及化学性质物质在自然界的存在方式、制备方式及其应用)”这一理念的教学与分析,让学生学会用类似于数学逻辑推导的方法,明晰过程的脉络,理解物质存在形式和物质性质的多样性与物质结构的独特性之间的哲学关系。学生会惊叹宏观世界与微观世界的秩序奥秘,下定决心投身于对化学学科的终身追求。
(2)学会举一反三的学习方法。用不同的方法、通过不同的思路去分析同一个问题,如用结构理论、化学平衡、酸碱理论、氧化还原的原理分别讨论一个化学反应进行的原因以及反应的程度与结果。学生对问题的理解会随着视角的每一次转换而加强,从而有利于培养学生全面而深刻地观察问题、分析问题的能力,使学生视角开阔,思维敏捷。这一方法尤其适用于无机化学下册部分的教学,针对某些重点内容的教学与讨论,会帮助学生学会由点到面,举一反三的学习方法,提高学习效率。
(3)理解普遍联系变化的规律。无机化学原理部分中,许多概念、理论和公式存在着内在的联系和一致性。如从热力学的能量角度(宏观)与化学键的结构角度(微观)分别分析质子酸碱反应、配位离解反应、氧化还原反应的本质和共同点,最后得到任何化学变化都符合自然界能量最低原理的普遍变化规律的认识,使学生能理解和掌握无机化学原理及其应用的精髓。这就要求教师既能钻研教材深入进去,又要跳出教材引导学生上升到方法论的高度理解问题,使学生在化学知识、科学素养和学习能力方面达到较高的深度和广度。
2 教师职业能力的培养
对师范专业而言,最能体现其特色的就是教师职业素质与能力。一方面无机化学课程一直尝试课程结业论文写作的教学环节。同学们根据论文题目,有的反复钻研教材,有的到图书馆或上网查阅资料,有的自己拟订实验方案,利用双休日去实验室反复实验,有的去校外进行信息调查和获取数据,最后按照正规格式撰写出研究论文,举行论文报告会,最后编辑出封面设计优美、内容丰富的课程结业论文集。在此过程中涌现出的优秀学生吸收到老师的课题组,直接参与教师的教研与科研。在这种创造性教学过程中,学生在学习中的主体作用得到发挥,也打下从事教科研工作的基础。另一方面,在下学期教学中,无机化学侧重于元素制备、性质、应用,学生有了上学期的理论知识和一定的化学基础知识,每周固定一个单位时
间,在老师的指导下,让学生参与作业的研究、批改、评价。每章作业批改完后,老师组织学生一起讨论,再选出学生代表在课堂上进行作业的评价与讲解。这种让学生参与教学过程的教学模式,学生才有可能对教材作出有“意义的发现”,产生特有的学习动机。同时也可以培养学生的参与意识和合作精神,强化他们“我是教师”的观念,提高教师技能水平,同时激发学生的兴趣和求知欲望,使他们在成功与失败中完善自我,品尝“台上一分钟,台下十年功”的艰辛。学生利用课余时间和教师一起检查作业、批改作业,讲解作业。同学们不但理解了问题,提高了学习成绩,而且组织能力得到增强,综合素质得到提高。这种教学方法也与新课改的“自主、合作、探究”的理念是相一致的。
3 建立网络学习平台
《无机化学》课程建立了精品课程网络系统,系统包括首页、申报页面、课程简介、教学队伍、教学大纲、教学内容、视频教学、练习与测试、实践教学、考试大纲、参考文献、教学资源等栏目,内容丰富而充实。申报页面里的精品课程申请报告是整个《无机化学》精品课程前期建设的浓缩;课程简介介绍了无机化学课程30年发展的历史过程;教学内容和视频教学中给出了主要任课教师完整的课件教案(PP,r形式);练习与测试中,有思考题及解答,习题及解答;教学资源栏目中有课程建设规划、教师的教学研究项目与教研论文、学生的研究性学习方案与课程论文、学生对本课程的评价以及学习体会等,大量的文字与照片是多年教学过程的真实写照。通过网络平台,不仅有利于培养学生利用多种教学资源自学、自评的能力,而且丰富的材料也是最好的育人资源,使学生能够形成良好的情感与做人品质,这就是教书育人的外延,尤其对师范教育学生就更为重要了,这也是评价课程建设和教师教学的一个重要关节点,是精品课程建设所追求的一种意识、精神与境界。
三、无机化学教学育人的升华
1 化学与其他学科的联系
早在20世纪70年代的人本主义教育运动,就强调学术性课程应与社会实验课程和情意课程和谐平衡。其实自然科学发展的一个明显趋势就是许多学科的相互关联与相互渗透,甚至是与社会科学、人文科学的交融。因此,教师如果在教学中利用发散性、迁移性思维方法强调化学与其他学科的联系,并利用这种联系进行深层次的育人,会取得意想不到的效果。例如在围绕19世纪末到20世纪初原子结构模型演变内容的教学讨论中,老师进一步问:总结这个演变过程你能得到什么启示?同学们的讨论涉及创新科学实验的重要性、理论对实验探索的指导作用、学生要敢于突破老师的思维模式、对客观事物认识的哲学思考、科学思想与审美的关系等许多方面,这种讨论远远突破了教材中化学知识的局限,达到的教学效果是不言而喻的。又如在化学平衡的应用的教学讨论中,同学们讨论的话题十分广泛,从环境保护、生态平衡、文化意识、人口问题、经济发展到饮食结构、情绪与健康、个人与集体、和谐社会构建、民族性与国际性等许多领域和敏感话题。各种因素构成一种相互关联、相互制约的链。这样同学们的思维空间很自然的从化学迁移到整个自然科学和人文社会学科中,而且学会如何发现不同事物的共性与个性,寻找相互之间联系的桥梁与和谐,即不同知识的节点,并能够对当前化学热点问题和新的社会问题作出积极而友好的反应。无形之中,学生增强了对生命、社会、大自然的热爱和责任感。
2 塑造学生和谐的人生观和世界观
无机化学教学的另一个特点就是在科学、哲学、美的和谐思想指导下指导学生学习。哲学是自然科学的最高境界,美的思想无处不在,无机化学学科也不例外。优秀的教师在富有魅力的化学教学中不仅能够体现显著的科学性和思想性。而且还要让学生领悟化学中的哲理性、艺术性以及对称性、统一性和奇异性的美。例如,元素单质和化合物中有物质形态和成键方式的特殊性和多样性;物质由等离子态变为气态、液态、同态的定型过程体现变化的渐进性;化学键理论、氧化还原理论、酸碱理论、配位理论等无机化学基本原理中,充分体现了矛盾的对立统一和能量守恒与转化规律,以及许多概念、理论和公式存在着内在的联系和一致性;“点石成金”的否定之否定过程;大量无机物的形态、结构表现出简明、和谐、对称、均匀、节奏、新奇等美感。富勒烯、纳米管、分子开关等,看似深奥,其实它们都是由碳元素通过完美和谐精密地组装而形成的具有对称美感的特殊物质,是美与创新的完美结合。无机化学实验中也有实验仪器的精美,各种化合物的色彩美,在晶体的生成与结构实验中,显微镜中展现了无机物的另一个美好世界。无机化学辨证思维的哲学思想和审美意识也是与创新精神紧密相联的,历史上许多化合物的合成,定律的发现,理论的提出,化学家在创造性思维过程中都充满着对美的追求。2l世纪,绿色化学与绿色化学教育日趋受到教育界的重视,这既是人类关注自身安全的结果,又是世人追求真、善、美意识提高的反映。通过这种多视角的教学,学生会逐步领悟自然科学中所隐含的深刻哲学思想和丰富的美学内涵,认识事物的内在美的规律,运用这种规律性的东西塑造学生和谐的人生观和世界观,逐步认识到社会的进步(社会科学和自然科学的发展)就是人类对美的追求的结晶。在这种将无机化学教学与哲学与审美相结合的指导思想下,学生对无机化学(或者说对自然科学)的理解与认识就会升华到一个新的层次。
3 培育良好的育人氛围
21世纪的高等教育更注重情感教育和团队精神培养。在教学实践中意识到,我们所追求的高质量教学的目的是将化学的教学过程和学习过程变成师生共同度过的美好时光,愉悦的人生体验。因此,教师应不断追求教学的科学性和艺术性的和谐结合,用自己的人格魅力感染学生。首先教师应该表现出对知识和真理的执着、对自己的事业的敬业,这是一种美德、一种涵养、一种修炼、一种境界;同时教学中教师要尊重、关心、爱护学生,用真挚的情感去激励愉悦学生,平时应尽可能抽时间参与学生的春游、文艺晚会、体育比赛等活动,指导学生的课外学习,回答学生的各种学习和生活疑问,使师生间有正常的情感交流,达到关系融恰。这样学生对教师的敬重与爱戴会迁移为对化学的学习产生浓厚的兴趣,进而学习会变得更加自觉,会在高效率中完成学习任务,在提高智能水平的同时,在情感上得到美的熏陶;当教师在教学中由职业的需要上升到职业情感时,当学生的认知需要上升为情感需要时,教学就会超脱“有用”的功利观念,转向“移情”和“无我”的超功利意境,从而进入教学育人的和谐美境界。为了更好地营造育人微环境,结合精品课程建设(无机化学是省级精品课程),无机化学课程还建立了宣传橱窗,开办了学习园地,建立了课程建设展室等等。同时也举办优秀教师、优秀高年级学生与低年级学生之间对话与经验交流会,形成一种和谐的“成长生物链”“和谐学习氛”。
四、教书育人对教师的要求
教学是教与学之间的相互作用,高质量的教学就是教师与学生之间的和谐作用。虽说现阶段教学理念强调教师是主导,学生是主体,但要通过高质量的教学完成教书育人的目标关键在教师。古人把教师的职责归纳为“传道、授业、解惑”,作为2l世纪的教师的职责,则赋予了新的内涵,提出的标准要求更高,应该是知识、素养、能力、情感、境界的高度和谐。这种集合给学生展现的就是教师的人格魅力,它对学生的成长所产生的终身激励作用是不可估量的。
一、关于教师课堂教学的思考
1.让学生尽快适应大学化学的学习。
《无机化学》课程与高中课程相比,内容增加,难度加大,加上环境和角色的改变,使得很多大一新生对该门课程的学习感觉很吃力,甚至产生厌学心理。因此,教师要及时向学生讲解大学课程的讲授特点,大学化学的学习方法,帮助他们转变学习观念,尽快适应大学化学学习。另外可以邀请一些教师、学者或优秀的高年级同学进行学习经验交流,帮助大一新生解除迷惑,明确学习目标,提高主动学习的积极性。同时要求学生努力学习,培养自学能力,为以后课程的学习和科研工作奠定基础。
2.让学生明确学习《无机化学》课程的目的和意义。
《无机化学》课程内容庞杂,知识点零碎且理论性强,大一新生普遍感觉很难。因此,教师应该让学生清楚通过本课程的学习可以为后续课程的学习奠定坚实基础;可以获得无机化学领域的基本理论、基本知识和基本技能;可以培养学生严谨、实事求是的科学态度,以及提高学生独立分析和解决问题的能力,等等。
3.重视实验教学,提高学生实践能力。
无机化学是一门以实验为基础的学科,实验教学是其教学内容的重要组成部分,是培养学生实践能力和创新能力的重要手段,具有理论教学不可替代的作用。因此可以让学生亲自操作实验,不仅能丰富课堂内容,活跃课堂气氛,还能加深学生对无机化学理论知识的记忆和理解。例如开展综合性设计实验、化学趣味实验、实验技能大赛等可以培养他们科学研究的实际动手操作能力和创新思维能力,提高学习兴趣。
4.教学方法灵活多样。
“兴趣是最好的老师”,采用多种教学方法可以激发学生的学习兴趣,调动学生学习的积极性。首先,教师充满激情、幽默生动、亲切的教学语言能够激发学生的学习兴趣。其次,在教学中教师可以采取启发式、互动式和讨论式教学,鼓励学生参与课堂活动,启迪学生智慧,激发学生独立思考,变被动学习为主动学习[2],激发学生主动学习。
5.把科学前沿引入无机化学课堂。
在教学过程中教师把无机化学中最前沿的科研动态和自己的科研成果讲述给学生,可以拓展学生的思维,开阔学生的眼界,激发学生的学习兴趣。如在讲电化学一章时,可以介绍锂离子动力电池、电解制氢等新能源技术。同时在无机化学课堂中引入化学史教育,可以培养学生独立思考和敢于探索的科学精神。例如在讲原子结构时,可以讲述“法国王子”德布罗意两页左右的博士论文,薛定谔如何建立波动方程,还有我国配位化学的开拓者和奠基人戴安邦先生,等等,这些化学家的故事可以让学生置身于化学史的发展过程中,体会到科学研究的乐趣,从中学到科学研究的方法,激发学习兴趣。
6.合理运用多媒体辅助教学。
多媒体辅助教学具有传统教学无法比拟的演示效果,学生感到直观、清晰、新鲜,使课堂气氛生动活泼,学习兴趣浓厚。例如无机化学中杂化轨道理论、价层电子对互斥理论、分子轨道理论、金属晶体的紧密堆积等内容都比较抽象,若我们在计算机软件中,用二维、三维动画模拟显示[3],就可以将抽象枯燥的教学内容变得具体翔实、通俗易懂,加深学生对无机化学基本理论的理解与掌握。
7.严格要求自己,做好本职工作。
无机化学知识点分散、概念多,原理较抽象,教师应钻研教材,吃透学生,精通教法,讲解透彻,突出重点,抓住难点,灵活组织课堂教学。同时教师要严格要求自己,多向同行学习,学会反思,克服庸、懒、散心理,不断完善和提高自己。
二、关于学生如何学的思考
1.应加强自主学习。
《无机化学》课程是大学本科生入学后面对的第一门专业基础课,内容零碎、抽象,理论性强,同时需要具备一定的数理知识,学生不易理解,往往使学生学习目标不明确,学习主动性、积极性不高。因此学生应加强自主学习,提前预习,带着问题听课,做好课堂笔记,课后积极复习,认真完成作业,善于归纳总结,找到一套适合自己的学习方法。
2.抓住关键,构建完整知识结构体系。
《无机化学》课程让大一新生普遍感到“难、杂、乱、多”,其内容包括化学基本原理和元素化学两大部分,前者包括化学热力学和化学动力学初步,原子结构、分子结构和配位化合物结构基础知识,酸碱溶解平衡、沉淀溶解平衡等;而后者包括ⅠA至ⅦA族和零族,ⅠB,ⅡB,ⅣB至ⅦB族和Ⅷ族,ⅢB族和La系、Ar系单质及其化合物的有关知识[4]。学生学习时应该分清主次,抓住各章节的重点,把知识点串联起来,连点成线、构线成面,形成系统的学习体系,提高学习效率。
3.多看参考书或查阅相关文献资料。
除了学习无机化学课本内容外,学生应有目的地查阅相关文献、多看参考书或合理利用校园网、国际互联网中丰富的教学资源,开展综合性学习,开拓学习思路,拓宽他们的知识面,同时有效培养和提高学生的自学能力及独立获取知识的能力,使他们变被动学习为主动学习,真正成为学习的主人,提高学习质量。
4.强化实践动手能力。
学生除了要学习无机化学基本理论知识外,还应该利用课余时间参加大学生科技创新活动、社会实践或社会调查、聆听学术报告、参与教师科研课题等,培养他们的学习主动性和科研素质,锻炼他们吃苦耐劳的意志和实践能力,从而激发他们的学习热情。
5.学会合作交流。
《无机化学》课程知识面广,信息量大而课时少,学生缺少合作交流、独立获取知识的机会。学生与学生之间,学生与老师之间应该加强情感沟通和信息交流,有利于思维的撞击和智慧火花的迸发,加深对知识的印象,有利于促进学生知识水平的提高和学习能力的发展。
6.合理规划大学生活。
由于环境、角色、学习方式及人际关系等的转变,很多大一新生入学后感到迷茫、困惑,不知所措,因此应尽快进入大学生的角色,熟悉校园的环境,多与老师、同学接触沟通,参与院、学校的社团和各种活动,克服自卑心理,重新认识自我,合理规划大学生活,树立新的奋斗目标,为实现自己的理想而奋力拼搏。
【关键词】工作过程;高职;化学教学;改革
当前,我国高职院校各专业的课程设置一般都按职业素质课—职业知识课—职业能力课—职业拓展课—公共选修课体现在人才培养方案中。化工类专业的化学知识主要以职业知识课的形式安排于教学中,课程一般包括无机化学、分析化学、仪器分析、有机化学、物理化学等,这种课程设置方法其实仍是沿用着普通高校原有的传统做法,注重的是学科的完整性,各课程教材一般仍都是普通高校原有教材的删节版,基本上未能反映出高职院校所倡导的以工作过程为导向的课程特色。因此,加大力度进行高职化工类专业的化学教学改革是我们义不容辞的任务。
1.高职化工类专业化学教学存在的主要问题
审视现实,不难发现,高职化工类专业化学教学主要存在四方面问题:
1.1不同课程间有些教学内容重复
目前,由于高职教学仍基本上沿承着普通高等院校长期贯用而形成的教学体系,其最大特点是:各门课程相互独立,学科的完整性和系统性强。然而,正是由于各课程之间过于注重学科的完整性和系统性,从而造成了不同课程间有些教学内容的重复。例如,酸碱质子理论、溶液酸碱性、弱电解质电离平衡、盐类水解、缓冲溶液、沉淀溶解平衡等这些知识点,在无机化学中已作重点介绍,但在分析化学中仍列为重点内容;化学平衡理论、化学反应速率这两个知识点,在无机化学已作重点内容学习,但在物理化学中仍浓墨重彩。
1.2各门课程教学内容偏多
由于在编写化学课程时仍过于关注学科式教学体系,这种面面顾及的做法必将导致课程教学内容偏多。教学内容的偏多对学习能力普遍不高的高职学生所造成的后果是:(1)增加了学习负荷,学生难以集中精力对某些重点知识进行全面理解,出现一知半解的现象难以避免;(2)每门课程由于过于关注各自的教学体系,导致不同专业所学习的化学知识内容都相差不多,不能突出各专业的特色,学生难以理解所学内容对所读专业的普遍实际意义,因而对学习的重视程度不高;(3)由于教学内容偏多,导致学生无暇对各知识点进行梳理内化,更无法进行深度探究某个具体化学理论对所读专业的某项技能的具体实际意义,学而不精的现象因而普遍存在。
1.3大多数课程教学内容应用性差
大多数化学课程教学内容应用性差,究其原因主要有:(1)编写课程时所追求的学科完整性、系统性与解决实际问题时的零散的、不成体系性不相衬,致使所学知识向专业必需能力的转化存在很大困难。(2)传授知识时过于强调“是什么”、“为什么”而忽视“怎么用”、“如何做”,未能把所传授知识与实际工作过程紧密联系在一起,使学生感到所学知识过于抽象,感觉不到高职院校那种学以致用的氛围。
1.4未能充分发挥出化学实验的教学功能
目前,高职化学实验教学主要存在四方面的不足,即:(1)重视获得实验结论,不重视展示实验的全过程;(2)重视实验的操作或演示,忽视实验过程的问题设置;(3)照方抓药的验证性实验多,尝试设计的探究性实验少;(4)重视实验的量,不注重实验过程的质等。毋庸置疑,这样的化学实验教学只能使学生加深对相关化学知识的理解,但难以起到熏陶学生岗位职业技能的形成作用。关注实验实训过程的各环节,是促进学生岗位职业技能成长的关键,但这一点正是我们现在最缺失的。
2.高职化工类专业化学教学改革实践与探讨
针对高职化工类专业化学教学存在的问题,我们进行了较有成效的教学改革实践与探讨,主要做了五方面工作。
2.1基于工作过程选取各课程教学内容
基于工作过程理念选取无机化学、分析化学、仪器分析、有机化学、物理化学等各课程的教学内容,其基本做法就是打破各门化学课程原有的完整性和系统性,本着“必需和够用”为原则,根据各专业职业岗位需要选取在完成工作过程中所需要的化学知识和技能,并在原规定学时内有侧重的进行教学。
例如,对于化学制药专业,无机化学课程中的物质的量计算、化学反应速率、化学平衡、配位化合物、金属元素、非金属元素,分析化学课程中的四大滴定,有机化学课程中的有机化合物合成等都是与该专业关系十分密切的,这些必须作为重点内容传授;而对于无机化学课程中的原子结构、分子结构、电化学、有机化学中的石油、煤、塑料、橡胶等知识可以说与该专业不是很密切,因而可以减少学时甚至根本上可以省去。对于各课程实验内容的选择,其取舍原则同上。例如,对于工业分析专业,在无机化学实验教学中,因“滴定操作”是该专业岗位能力的重要组分,我们在无机化学和分析化学中都有意地增加了教学比重,不但安排了酸碱滴定实验,还增加了配位滴定、氧化还原滴定、无水滴定等实验内容,而对于诸如化学反应速率等实验则省略。
在选择教学内容时,我们还对不同课程间重复的内容一一进行了取舍,但其取舍是在保持各课程授课学时不变和知识能顺畅衔接的基础上进行的。实践证明,由于各课程教学内容的调整,学生感觉到所学东西在未来的实际岗位上确确实实有用,无疑激发了他们的学习兴趣,充分调动了他们的积极性。
2.2基于工作过程优化教学手段
为了使学生在各课程的化学教学中更好地得到职业岗位相关的知识和技能熏陶,我们必须基于工作过程理念优化教学手段。对于纯理论性的课型(如原子结构、分子结构等),可采用课堂教学模式,但要尽可能地借助一些模拟课件,以使一些抽象难懂的知识具体化、形象化,使学生易理解易掌握;对于一些带有可演示可实操的课型(如氧化还原滴定、无水滴定等),要尽可能地把教学由一般教室转移到实验实训室去,创设条件加大理论知识与实践的结合度;对于实验课教学,要采用学生先做教师后讲的归纳式教学方法,让学生边实验边观察边讨论,从而让自己感知掌握知识的过程,体验获得真知的喜悦;另外,我们还要求学生选择一些与职业岗位知识或技能相关的自己又感兴趣的小课题进行研究,做法是首先让学生选择由教师提供的课题题目,然后通过学生查阅资料,设计合理实验方案,然后由学校统一安排出时间将实验室全天开放,让学生利用实验室的仪器设备完成课题相关的实验,最后进行数据处理,以小论文的形式提交研究结果。
2.3基于工作过程增强教师的专业素质
高职院校的化学教师绝大多数都是从校园到校园,专业知识主要来源于课堂与课本,十分缺乏企业一线工作经验,对于所任教科目的各个化学知识点在实际工作岗位的应用价值往往不十分清楚。因此,各门化学课程的任课教师都要积极到企业中去锻炼,去探索各个化学知识和技能在生产过程中的实际应用和潜在价值,以寻求各门课程的化学知识与专业课程的结合点,从而选取化学授课内容,确定相应教学手段,把化学知识的传授融入到以工作过程为导向的教学过程中去,让学生在平时的化学学习过程中就能得到职业岗位相关的知识和技能的熏陶。我们的比较成熟做法就是在每年的学生顶岗实习期间分批次地让化学教师随着专业实习指导教师到学生的实习点进行调研学习。
2.4基于工作过程编写所教专业适应的化学课程教材
基于工作过程理念进行化学教学,因为各课程教学内容及教学手段发生了改变,这就必然要求有配套的教材与之相适应。因此,相关教师要尽可能地根据以工作过程为导向的教学形式编写出与所教专业相适应的化学课程教材。编写教材时,我们从所教专业的职业岗位技能着手,从中抽取出与化学相关的知识点和技能点,并按照学生专业职业能力成长所需的化学知识和技能的顺序进行编排,先以讲稿或讲义形式出现,经实践修订后再择机编制成教材。
2.5基于工作过程积极参与项目课程建设尝试
项目课程是以职业能力为目标确定教学内容,以工作过程为载体设计训练项目,建立起工作任务与知识、技能联系的一种课程形式。对于化工类专业的化学教师来说,项目课程的建设,意味着传统的化学课程体系被打破,将需对工作任务所需的化学理论知识与技能重新整合建构;项目课程的教学,意味着必须冲破传统教学模式的束缚和心理定势的影响,须进行科学有效地摸索。故此,我们所面临的压力是巨大的。然而项目课程的建设与实施是当前高职教育大力倡导的教育教学改革方向,我们要大胆尝试、大胆探索。
上述是我们对高职化工类专业的化学教学改革进行初步地实践与探讨。显然地,高职化工类专业的化学教学需要改革的还有很多很多,这需要我们不断地进行实践、总结与探索。
参考文献:
[1]欧盟Asia-Link项目“关于课程开发的课程设计”课题组编.学习领域课程开发手册[M].北京:高等教育出版社,2007.
1、无机化学的研究范围广,涉及许多领域。但作为化学专业的基础课程,无机化学首先是对基础的化学原理进行比较系统的学习,使同学们掌握有关化学方面的基本概念、定律和理论;然后对各种元素及其化合物的组成、结构、性质及其应用等知识进行研究,使学生对自然界的物质从本质上有一个清晰的认识;最后对无机化学的学科前沿和发展趋势进行一个简介,使我们对该学科的最新发展有一个初步了解,激发求知欲。
2、元素和化合物的性质是无机化学的重要组成部分,要把每种化合物的性质和结构的关系联系起来,并从理论上加以理解是困难的,有的目前也是不可能的。如H2O2具有热不稳定性、氧化还原性和催化分解等性质,这些性质从H2O2的结构是可以解释的,而I2与Na2S2O3反应为什么生成Na2S4O6,虽然老师告诉我们这个从理论上其实难以说明……但该反应极为重要,应加以记忆。
3、我坚信:一分耕耘一分收获。*个月的时间在公司领导和车间师傅的关心和指导下,通过系统的学习合实践各方面得到了很大提高,对钢结构有了一定的了解:钢结构是一个新兴的产业,与传统混凝土结构相比较,具有重量轻、强度高、抗震性能好等优点。适合于活荷载比例较小的结构,更适合于大跨度空间结构、高层建筑物并适合在软土地基上建造。
4、经过半年的实习在各方面我都有了量的积累质的飞跃,学到了许多书本中学不到的东西既学习了知识又培养了能力,实现个人素质的提高,同时也认识到从理论知识到实践经验运用的过程中还有一定的距离,我深知以现有的知识水平还不能赶上钢结构事业发展的速度,我将以充沛的精力全身心的投入到工作中去努力提高自己全方面的素质。
5、作为一名工科学生,本科期间建立的基本知识体系相当重要,尤其是将来确定从事本专业的同学,这个知识体系将决定我们在材料学领域能做多远。下面介绍的几门课是材料学的核心课程,其中工科高等数学是深入学习所有课程的基本工具,一定要掌握好;而无机化学、有机化学、物理化学、材料物理性能、材料力学性能,是专业基础课程,这是材料专业的理论基础,是学习专业方向课的基础;而电化学、高分子物理、高分子化学、物理冶金原理等课程是专业课,分别引导大家进入材料学不同分支的学习,是将来选择研究生方向的基础。可见我们所学的课程是构成我们知识体系的基石,是环环紧扣、层层深入的,那么如何才能学好这些课程呢?下面我逐个介绍一下。
6、物理化学作为专业基础课,也是将来的考研课,重要性不言而喻。这门课开设在大二上学期,无机化学、有机化学和材料科学与工程基础3门课程之后。物理化学研究的范畴主要分以下三个:化学热力学——研究化学平衡规律;化学动力学(以及传输过程)——研究化学反应速率规律;物质结构——研究物质结构及其性质的关系。与从前的学习对比较为显著的一点是对很多问题的探讨都上升到了定量的角度。材料专业的课程设置环环相扣,到这时我们已经对自己在学什么、将来要做什么有了一定的了解,知识也更加系统化了。
7、有机化学这门课,说好学也好学,说难也挺难。说它好学,是因为这门课从某种程度来说,是高中化学的延伸,对于高中化学基础好的同学来说,接受比较快,上手也比较容易。与高中时的学习相比,我们在这门课上学到的知识,更加系统和深入了。例如烷、烯、炔、芳环化合物、卤代烷、醇和醚、醛和酮、羧酸、硝基化合物等方面的内容,高中阶段皆有涉及,因此新增的内容除了一些略微复杂的人名反应,更重要的是对反应机理的探讨,即从分子、电子的角度,对化学反应进行分析。如路易斯酸碱是怎样的概念?该反应是亲核反应,还是亲电反应?有机化合物分子中原子的排列顺序、立置,化学键的接合状态,分子中电子的分布状态,以及他们是如何影响该有机化合物的物理与化学性质的。
8、读万卷书,行万里路,这些还需要在以后的实践工作和学习中不断提高。生活充满阳光,在今后的日子里我要本著“敬业、诚实、创新、拼搏”“清清白白做人,踏踏实实做事”的企业精神努力的工作,我将以饱满的热情和严谨的态度高度的责任感去迎接新的挑战。我相信自己的努力会让我的未来更加辉煌!
9、在专业方面,能汲取新知识,对自己不懂的问题积极向老师和车间的师傅请教,精益求精,与此同时我不仅仅囿与专业知识的圈子,学然后知不足,在不断的学习与进步之中,我觉得学的越是深入就越感到所知甚少,也正是这种强烈的求知欲,促使我不断的学习进步在实习过程中能将在校期间所学内容和生产实践有机的结合起来用所学的理论知识指导实践并从实践中加深对理论知识的认识,理解和掌握使之形成一个相辅相成的知识网。
10、这门课开设于大一下学期,为我们授课的邓元副教授毕业于清华大学,专业基础非常扎实,讲起课来,非常得心应手、生动有趣。老师的讲解将我们带进了丰富多样的有机化学的世界,从高深繁复的科研领域前沿到切实发生在我们身边的日常生活,有机化学无处不在。近来闹得沸沸扬扬的三鹿奶粉事件中,致病元凶三聚氰胺的名字以及其化学分子式因反复出现于各大媒体而广为大家熟知。那么三聚氰胺为什么会对人体造成如此危害?是由于自身的化学性质还是与人体内的其他物质发生了什么有害的反应?你可知三聚氰胺其实是工业上一种相当重要的原料?还有,获得08年诺贝尔化学奖的研究课题“荧光蛋白”可以与三鹿事件联系起来,用于制作便于随时随地检测牛奶中各种有毒物质的试纸,这些你又可曾了解?别急,有机化学会帮助你由浅入深的了解这一切。()
11、材料物理性能这门课,结合了一定固体物理的知识,对表征材料的各个物理性能及其依赖环境的变化情况进行了探讨。记得上第一节课时,虽然我们以前在无机化学、大学物理等课程上对量子力学有一点的了解,但还是觉得接受起来比较困难。然而,固体物理这一部分的内容是所有后面学习的基础,十分重要。在当今材料科学的发展中,具有功能性的材料逐渐成为研究的热点。所谓功能性,一方面是指材料起能量传输的作用时表现出来的“一次功能”,如吸隔音性、传热性、导电性、介电性等等;另外一种,是材料输入和输出的能量为不同的形式时,材料对能量进行转换的“二次性能”,如热电效应、光电效应、压电效应、化学反应等等。在这门课上,我们弄明白了金属和非金属分别是怎样导热和导电的;半导体微观的工作原理;在平行板电容器中增加电容电介质材料极化的机制;晴朗的天空为什么是湛蓝色的;材料为什么是透明的和它是怎样染色的;红外技术是怎么回事;磁盘、磁带等信息存储材料是如何工作的。有很多现象,其实从我们小的时候就已经注意到了,然而随着成长,我们是否越来越对此习以为常,而不去注意它们的神奇和美丽了?到课程结束的时候,回过头来想一想,就会发现我们所学的知识是那么紧密地与生活结合在一起。
12、符合环保与资源再利用的国策,其综合经济效益越来越为各方投资者所认同,有很好的发展潜力。掌握熟悉了公司内部相关的规章制度和管理规程,在脚踏实地锐意进取的人生态度忠实肯干的准则下一方面拓宽自己的知识面另一方面注意在学习工作生活中有意识的科学的锻炼自己的思维方式和思维的深广度,学习和生活的积累中,我储备了充分的知识锻炼了自身的能力,也培养了广泛的爱好提高了综合素质。
13、物理化学用到的概念、符号、公式很多,公式使用条件也严格,而且逻辑性强。比如从特殊的现象中总结出一般的规律,研究理想的模型、平衡态推广到真实的情况,由宏观世界深入到微观世界的研究等等。学的多了,才会发现,原来我们的人类世界、社会发展竟然也符合其中的许多规律。“熵”是描述化学体系不稳定性的概念,可以叫做“混乱度”。每当化学反应发生要产生新的物质时,体系的熵值增大,即所谓的“熵增原理”。这种变化人类历史规律十分相似。新的朝代总是诞生于上一个朝代末期的乱世纷纭,好比时代这个大体系的熵值猛然增加,于是旧时代消失,新时代开始。又如“勒-沙特列原理”——如果改变影响平衡的条件之一(如温度,压强,以及参加反应的化学物质的浓度),平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动。这个趋势是不是比较眼熟?对了,这不正是革命者们所说的“哪里有压迫,哪里就有反抗”么?先人称理科知识为“格致”——格物致知:“格,至也。物,犹事也。致,推极也,知,犹识也。”研究一门学科而能即物穷理,凡事都能弄明白,探究竟,这就是物理化学的魅力所在。
14、无机化学体现了一点论和多种处理方法的关系。所谓一点论是指物质的客观属性,但客观属性可以用不同的观点解释,或不同的方法加以处理,如同学们很快会接触到的近代共价键理论就有价键理论和分子轨道理论,而这两种理论中又有多种处理方法,如价键理论中的杂化轨道、共振等。总之,无机化学是化学专业重要的基础课,具有承前启后的作用,大家如果要学习材料专业就一定要先学好它!
关键词:无机化学教学;绿色化学;教育
中图分类号:G642文献标识码:A文章编号:1009-0118(2012)05-0133-02
随着经济的发展,传统的化学工业给环境带来了严重的污染和破坏,环境问题已成为世界各国无法回避的共同问题。人们认识到光靠治理污染已经无法从根本上保护环境,要保护环境就必须从源头消除污染。二十世纪九十年代,在可持续发展方针的指导下,形成了绿色化学的概念。绿色化学是用化学的技术和方法去减少或消除有害物质的产生和使用,但它不是一般的控制污染,而是从根本上消灭污染,它不再使用有毒有害的物质,不再产生废物,是一门从源头上防止污染的化学[1]。此后,人们赋予这一新事物不同的取名:环境无害化学、环境友好化学、清洁化学等。
一、绿色化学的内涵
绿色化学不同于环境化学,环境化学是一门研究污染物的分布、存在形式、迁移及其对环境影响的科学。绿色化学的最大特点是在始端就采用预防污染的科学手段,因而过程和终端均为零排放或零污染。绿色化学的核心内容是“原子经济性”,即充分利用反应物中的各个原子,因而既能充分利用资源,又能防止污染。绿色化学的特点是:(一)采用无毒、无害的原料;(二)在无毒、无害的反应条件(催化剂、溶剂)下进行;(三)减量、循环、重复使用;(四)具有“原子经济性”,即反应具有高选择性,极少副产品,甚至实现零排放;(五)产品应是对环境友好的;(六)满足价廉物美的传统标准[2]。目前世界上许多国家已把“化学的绿色化”作为新世纪化学发展的主要方向之一。
二、无机化学教学中绿色化学教育
(一)无机化学理论教学中的绿色化学教育
在进行理论课教学时,要充分挖掘教材中涉及有关绿色化学的内容,进行及时的、适当的知识加深与更新以及思维的拓展。例如在介绍H2O2的制备时,目前的方法是乙基蒽醌法[3]。以H2和O2为原料,乙基蒽醌和钯作为催化剂,苯作为溶剂。乙基蒽醌在钯存在时可被H2还原为乙基蒽醇,而乙基蒽醇易被O2氧化成乙基蒽醌和H2O2。生成的乙基蒽醌循环使用。反应过程中消耗的是H2和O2,生成的是H2O2。由此为切入点,可引入绿色化学的核心内容之一,即原料的重复使用,并体现了绿色化学的最大特点:在过程和终端均为零排放或零污染。较之传统的制备方法,这是一个典型的绿色化学方法。又如制备NaClO3,学生常会提出以Cl2和NaOH反应来制取,反应如下:
3Cl2+6NaOH(热)5NaCl+NaClO3+3H2O
从反应式可看出,原料中有5/6的氯生成了NaCl,未被利用,从而引出绿色化学原理的核心内容之二,反应的“原子经济性”。它的目标是在设计化学反应时使原料分子中的原子更多或全部变成最终希望的产品中的原子,使原子利用率尽可能高,最大限度地实现零排放。据此引导学生采用电解热的NaCl溶液,制备NaClO3,反应如下:
2NaCl+2H2O2NaOH+H2+Cl2
Cl2+2NaOHNaCl+NaClO+H2O
3NaClO2NaCl+NaClO3
生成的NaCl可循环使用。其实在无机化学教材中,可以挖掘的内容很多,只要是一个有心人,会发现教材中处处可见绿色化学。例如,讲到氢时,介绍氢能源的利用;讲到氧化还原反应一章时,可讲一讲干电池的污染、氢燃料电池的利用;在配合物的应用部分可介绍无氰电镀等绿色工艺。讲到卤素一章时,增加“氯气用于自来水消毒的利弊、新型消毒剂ClO2、毒气与军事、氟污染与人身心健康、氟利昂对臭氧层的破坏与保护、开发利用氟氯烃清洁替代品”等教学内容。讲到氧族、氮族元素时,组织“酸雨的危害与防治、水体大气污染与防治、臭氧层空洞、水体富营养化、光化学烟雾、汽车尾气与大气污染”等这些教学内容,不仅渗入了绿色化学的理念,而且也使课堂内容更加生动充实。
实践证明,在课堂上适时或适当地把绿色化学的思想和知识融入到无机化学的教学中,所用的教学时间多则7-8min,少则2-3min,在一节课教学中占时不多而又画龙点睛。这种方式的教学,可使学生在潜移默化中受到绿色化学教育,使他们意识到绿色化学对于人类及其所赖以生存环境的可持续发展所具有的重要性。同时又不对原本紧张的教学时间安排造成新的冲击,还可使教学内容显得丰富生动,增强学生对学习这门课程的兴趣。
(二)无机化学实验教学中的绿色化学教育
1、整合、精选实验内容
无机化学实验是为大一新生开设的实验课程,作为基础化学实验,开设的内容较多。其中有些实验与后续的实验课内容互相重叠,互相交叉,造成实验内容的重复,课程安排缺乏全局性、整体性。造成化学试剂的用量和实验室“三废”的排放量变大。特别是近几年,随着招生规模的不断扩大,学生人数不断增多,药品的消耗和产生的废物更多,因此,首先要对实验内容进行整合。例如,溶液的配制、酸碱滴定、天平的使用这些实验无机化学实验中有,分析化学实验中也出现,就可以进行实验内容上的调整、筛选和重组;玻璃加工实验也同时出现在无机和有机实验中,也可进行整合,避免重复。在实验项目的安排上不仅满足培养学生实验技能的需要,同时也要体现绿色化学的教育的思想。教师要根据教学需求,本着将毒害降低至最小的宗旨,合理选择实验内容,对实验方案进行优化。在实验内容上,尽量根据低能耗、低毒原则进行筛选。
2、开展封闭式实验[4]
对于有毒有害气体的实验,传统的方法是在通风橱内进行,这样只能避免对小环境的污染,有毒有害气体还是排放到空气中,造成对大环境的污染。为了避免这种情况,可将反应装置设计成封闭式,使反应在封闭状态下进行,并能在系统内部将反应产生的有毒气体吸收掉,实现零排放。例如,卤素实验中,既要制备氯气、氯酸钾、次氯酸钾,又要进行氯气的一系列性质实验。可将从气体发生装置出来的气体,导入收集装置,再依次通过装有NaOH的两个具支试管,这两个具支试管分别放在装有热水和冷水的烧杯中,实现次氯酸钾、氯酸钾的制备,最后气体再转移到点滴板,点滴板中依次加入品红溶液、蒸馏水、KBr溶液、KI-淀粉溶液、NaOH溶液。将气体的产生,收集、性质和尾气吸收实验串联在一起,气体不易泄露,大大减少了对环境的污染。
3、进行微型化学实验
目前,越来越多的学校将微型化引入到实验教学中来,微型化学实验是着眼于环境安全和污染预防的需要,用尽可能少的药品,在微型化的仪器装置中进行的化学实验[5]。微型化学实验具有节省试剂、减少污染、缩短实验时间、安全、节约经费、便于携带等优点。我们也进行了这方面的尝试,并作了实验上的一些改进。例如,元素性质实验,所用药品种类多,份量大,在不影响实验效果的前提下,尽可能降低试剂浓度,尽量改用点滴板替代试管做实验,或在滤纸上进行有色反应的实验,使药品用量大大减少。又例如,上面提到的卤素的实验,氯气的制备就采用微型化的注射器和具支试管。具支试管(5ml)装入KMnO4,注射器(5ml)中吸有浓HCl,这就是气体的发生装置。SO2的制备也是用这样的装置,并与点滴板联合,进行性质实验,最后用碱液吸收多余的气体。这样药品用量很少,又不影响实验现象的观察,缩短了实验时间,改善了实验环境,降低了废气和废液的排放量,大大减少了对环境的污染。
三、结语
绿色化学是在环境与发展矛盾日益突出的形势下,应运而生的一门新兴学科,但它不是一门独立的学科,它是在传统化学基础上发展起来的更高层次的化学。作为高校化学教师,要树立可持续发展的观念,应把传授绿色化学知识作为自己义不容辞的责任,用实际生动的范例充实我们的教学内容,按照范例所涉及的知识点,将绿色化学知识自然、生动地渗透到化学教学中。培养学生的环保意识和可持续发展意识,使绿色化学的理念扎根于学生的头脑中,贯穿于他们以后的工作中。实践证明,将绿色化学渗透到无机化学教学中的做法是可行的。通过绿色化学教育在无机化学教学中的渗透,学生反映他们的知识面扩展了,学习无机化学的兴趣提高了,更重要的是,他们了解了绿色化学,接受了绿色化学。因此,这种有效的做法值得我们去进一步完善和推广,为推动我国的绿色化学教育事业的发展,为保护我们的家园,作出应有的贡献。
参考文献:
\[1\]Anastas P T,Williamson T C.Green chemistry – designingchemistry for the environment\[M\].ACS Symoposium Series 626th,Washington D C:American Chemical Society,1996.
\[2\]苏惠,徐翠莲.基础化学实验绿色化的探索\[J\].河南教育学院学报(自然科学版),2006,15(3):65-66.
\[3\]天津大学无机化学教研室.无机化学\[M\].北京:高等教育出版社,2002:330.
传统的无机化学实验内容以实验教材为主,形式单一,内容陈旧。为此,我们重新调整了相应的实验题目。具体调整措施包括:(1)保证基础性和验证型实验的基础地位。对于大多数的新生而言,他们在中学阶段几乎没有或者很少接触到实验训练,因此,为了培养他们的学习兴趣,训练他们的动手能力,最初安排的实验力求简单易懂。最初的实验课程我们安排了一些涉及“实验基本操作与基本技能”训练的内容,比如:“实验仪器的认领与洗涤”,这部分内容教会学生认识常见的基本仪器,掌握各种常见仪器的正确使用方法,在此基础上,掌握常见仪器的正确洗涤方法。此外,基本操作与基本技能训练实验还包括“溶液的配制”,“酸碱中和滴定”,“粗盐的提纯”等等,通过这些实验的学习,学生基本上熟悉了无机化学实验常用的仪器及基本的操作要领,为后继实验的进行打下了扎实的基础。(2)增设设计型、综合型实验。经过基础性实验的训练之后,学生对实验基本操作与基本技能有了初步的掌握。这时,我们可以增设部分设计型和综合型实验。与基础性实验不同,设计型、综合型实验在实验的过程中融入了实验的先进性、趣味性、应用性,能充分调动学生学习的积极性,促使他们在实验的过程中发现问题、分析问题、解决问题。比如“三草酸合铁(III)酸钾的制备与性质实验”,这一实验要求学生通过查阅资料,自主设计实验方案,先合成三草酸合铁(III)酸钾晶体,再验证其感光性。整个实验过程要求学生独立完成,因此,从试剂的选择配制、实验过程的设计、实验仪器的使用,每一环节都要求学生充分发挥学习主动性,自己动手解决,因此这类实验的开设对提高学生的实验运用并灵活掌握各类实验操作技能发挥了积极的作用。(3)开设研究型实验。在实验过程中培养学生的自主创新能力是无机化学实验教学的一个重要目标。开设研究型实验有利于提高学生发现问题、分析问题和解决问题的能力,有利于调动学生自主学习的能动性,有利于培养学生的创新思维能力,而这些能力都是教师职业技能不可或缺的重要部分。为此,我们在实验教学内容中增设了研究型实验。比如,让学生参与到授课教师的科研课题,或者组织学生参与“重庆市大学生创新基金”项目。学生通过查阅文献、设计实验、实施方案、分析实验结果、撰写论文等过程的综合训练,其创新意识、创新能力以及创新精神都会得到较大程度的提高。
2教学方法改革
在教学过程中渗透对学生师范技能的培养是高师院校教育专业化的具体要求。在具体的实践中,我们主要采用了以下措施。(1)注重实验课堂教学。教师在实验课堂上的教学过程是教学技能的一种体现,一种示范。教师自身的教学艺术和魅力可以感染学生,让他们在潜移默化中进行学习和模仿。因此我们强调授课老师重视实验课堂的教学过程,要把自己的教学技能在实验课堂中发挥到极致,让学生在专业课程学习的同时接收师范技能的培训。我们教研室注重实验教学,每学期定期进行教研室活动,组织讨论实验教学过程中存在的问题及商量相应的对策。(2)强调学生的自主学习。以往的实验教学主要以教师讲授为主,教师讲解实验原理及实验内容,示范实验操作,强调实验注意事项。学生按照教师讲授的内容进行实验,久而久之,养成了实验“找单抓药”的习惯。针对这种情况,我们着重强调了学生预习实验的重要性,要求学生在实验前必须认真预习实验内容,弄清实验的具体原理是什么,围绕该实验原理将展开哪些实验操作,此外,还要求学生根据实验原理和实验内容推测可能出现的实验现象或结果。学生进行预习要认真书写实验报告,要求实验指导教师每堂课必须检查学生的预习情况,并做好记录。通过这种方式,不仅可以培养学生的自主学习能力,同时培养了他们的逻辑推断能力,激发了学生的求知和求真欲望。(3)强调课堂角色转换。实验指导老师进行实验教学的同时,可以与学生互换角色,让学生讲解部分相对简单的内容。这种角色互换的好处在于,其一,可以给学生提供师范技能训练的机会,锻炼学生的课堂组织能力,语言表达能力以及课堂应变能力等。其二,可以激励学生认真钻研教材,查阅相关资料,充分掌握和理解教学内容,了解教学目标,在教师的指导下写出详细的教案。这样极大地激发学生的学习热情和学习主动性。(4)强调灵活多变的课堂教学方式。改变传统的课堂教学方式,建立开放式的课堂教学方式,让学生积极参与课堂讨论,充分发挥学生学习的能动性。比如,在“三草酸合铁酸钾的制备与性质”实验中,可以先提出三草酸合铁酸钾的制备方法有哪些?各有何优缺点?让学生进行讨论,然后选择较好的合成路线。这样学生在讨论的同时就能加深对该实验的实验原理及实验线路的设计。此外,参与讨论可以锻炼学生的分析问题、解决问题的能力。
3实验考核的改革
理论考试主要考察学生对实验原理及相关知识部分的理解情况,其内容大多来自学生练习过的实验。因此,实验考核方式陈旧,内容相对简单,无法对学生的创新能力和动手能力进行综合公平的评判。近年来,我们教研室对实验考核进行针对性的改革,把学生的课堂表现纳入了实验考核成绩。此外,我们将增设实验也列为成绩考核的一部分。这些举措促进了对学生的综合客观的评价,同时也促进了学生的学习主动性。
4结论