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关键词:无机化学实验;教学改革;实验教学
作者简介:李艳青(1980-),女,河北满城人,华北电力大学科技学院,讲师;许佩瑶(1965-),女,河北保定人,华北电力大学环境科学与工程学院,教授。(河北?保定?071000)
中图分类号:G642.0?????文献标识码:A?????文章编号:1007-0079(2012)20-0090-02
化学是实践性很强的学科,实验教学在化学教学中占据举足轻重的地位,是一种特殊形式的教学活动。它和理论课内容环环相扣,有助于学生及时理解消化理论课的内容,并增加学生学习的兴趣,具有其他教育活动所不可取代的功能,是培养学生创新能力教育中最重要的一个环节。
无机化学是华北电力大学应用化学、能源化工、环境工程、环境科学等专业的重要专业基础课程,它紧承高中化学,不仅是各专业课的基础,同时也是其他化学基础课的基础。无机化学实验是无机化学课程的重要组成部分,是学生入学后的第一门化学实验课程,对于学生理解掌握无机化学课程的基本原理、培养动手能力和创新思维能力起着至关重要的作用。其基本教学目标可归纳为三个方面:训练学生良好的实验室工作习惯和素养;训练学生的基本实验操作技术和技能;培养学生具有独立进行实验研究工作的初步能力。[1]而在华北电力大学无机化学实验的教学中,原教学体系已经不能满足培养学生创新能力的要求,因此对原课程教学体系及教学方法进行改革变得尤为必要。
一、无机化学实验教学的现状及存在的问题
现华北电力大学应用化学和能源化工专业设立了“无机化学实验A”课程,学时32;环境工程和环境科学专业设立“无机化学实验B”课程,24学时。与其他“211”院校的对应专业相比,华北电力大学的无机化学实验学时明显偏少,如果仍延续传统的理论验证实验模式,无法达到教学目标的要求。所以如何在有限的时间内为学生提供符合学习规律、具有先进性、适合于本科生使用的无机化学实验教学体系是亟待解决的问题。
目前存在的主要问题如下:
(1)实验学时少:目前“无机化学实验A”仅能开设12个实验,主要是基本理论验证实验和常见元素性质实验,制备、分离、鉴定等综合性较强的实验较少;“无机化学实验B”只能开设9~10个实验,元素部分的实验基本无法开出,远远不能满足学生的求知需要。
(2)实验教材内容陈旧:所用的教材是2000年自编的讲义,采取“示范型”的编写方式,形式呆板,缺乏对实验理论、方法、特点的系统介绍,使实验教材停留在实验操作指导的水平上,学生在实验中基本上是“照方抓药”,处于被动状态,不能很好地达到培养实验能力的目的。
(3)实验教学方法比较单一:在实验教学中,仍局限在“验证理论”或“仪器的使用和操作方法训练”的模式上,沿用几十年不变的学生预习,教师课堂讲解,学生按实验步骤操作,课后完成实验报告的老一套做法,使实验课落后于科技的发展和时代的要求,制约了实验教学水平的提高以及学生实验能力和素质的培养。
(4)考核方式不科学:目前在实验成绩的评定上,主要依据实验报告和学生实验操作的情况。由于有部分学生无故旷课,甚至相互抄袭实验报告,或是照着实验书通篇抄写,造成实验成绩评定不能全面反映学生实验能力的高低,使得学生在思想上产生了重理论轻实验、重实验操作轻实验设计、重实验结果轻实验结果分析论证的倾向。
无机化学实验教学改革的目的是建立一个无机化学实验教学的新模式,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。对无机化学实验的教学体系进行改革,完善教学内容,改革教学方法和考核方法,引入网络教学手段以弥补学时不足,对于提高无机化学实验的教学效果,培养学生独立观察、分析实验现象和作出结论的能力以及科学工作方法显得尤为必要。
二、无机化学实验教学体系的改革
无机化学实验在化学实验教学中占有特殊地位,是学生化学实验教育的第一门实验教学课程,学生的兴趣和学习态度如何会直接影响今后整体化学实验教学的效果。[2]华北电力大学无机化学实验的教学改革应全面分析调研无机化学实验课程内容、方法,找出存在的问题,以学校培养创新人才的教学目标为宗旨,对课程体系进行全面改革,并在实际教学实践中验证改革的效果。
1.课程体系的定位
通过调研工作分析比较国内知名综合性大学、行业大学应用化学和环境专业无机化学实验设立情况。调研结果显示,国内大学无机化学实验或单独设课、与分析化学实验合并设立“无机及分析化学实验”或四大化学统一设立“大学化学实验”课程,但无机实验部分的内容80%左右相同,20%为各校根据自身特点设立的实验,如化工大学的无机制备、地质大学的岩层分析,农业大学的土壤性质[3]等;同时和后续课程教师沟通,了解后续课程对化学实验技能的要求。通过研究讨论对我院各专业无机化学实验课程教学体系有了比较明确的定位:即夯实基础,注重特色。也就是在课程体系中确定70%左右的内容为无机化学基本理论和基本知识实验,30%左右为与专业特色相关的实验。
2.教学内容改革和教材编写
将实验内容分为三个模块,分别为“一般理论验证及基本操作训练实验”、“元素性质实验”、“综合性和设计性实验”。每个模块的训练目的不同。根据华北电力大学化学和环境专业各自的特点分别编写适合的教材。在编写中注意筛选、精简、删除、合并教材实验内容,突出电力特色,如对化学专业增加“去离子水的制备和水质检验”;对环境专业,增加“电厂化学车间酸碱废水性质及处理”等与专业相关的实验内容,增加学生的学习兴趣。同时提高综合型设计性实验在整个实验课程中的比重,对原设计性实验进行修改,以期更适应学生的认知水平,在每个验证实验中也增加如混合离子的分离鉴定等设计性小实验,兼顾学生基本操作能力训练和学生创新思维能力的培养。
三、实验教学方法改革
实验教学方法的改革是改革的中心。如何在短短几十个学时中达到培养学生进行化学科学研究的能力的目的是改革要解决的主要问题。
首先,根据“三大实验模块”各自的训练目的循序渐进地采用“指导”、“启发”和“探讨”三个阶段的教学方式。在一般实验中,以“指导”为主,训练学生对实验设备、实验操作方法和化学基本原理的熟悉、掌握。在综合性实验中,启发学生如何发现问题,如何一步步地解决问题。在设计性型实验中,由学生自行拟订方案,动手实验,教学方法以探讨为主,鼓励学生充分发挥创造力和想象力,运用各方面的知识自行设计实验方案,自已探索,独立解决问题。
其次,充分利用多媒体课件、网络教学等教学资源。由于课时限制,无机化学实验很多内容都无法让学生在实验室完成。实行实验室开放制度、建立实验网络平台是解决这一问题的有效手段。[4]无机化学实验仪器和设备主要是玻璃仪器,不需要特殊维护,开放实验室几乎不需要额外的费用,可为基础好的、学有余力的学生提供课外学习和小型研究的场所;建立实验室网络平台,将无机化学课程中涉及到的各种物质图片和由于学时限制无法开出的实验制成视频上网,学生利用课余时间可以在网上观看学习。不仅可以使实验内容更加丰富,省时省力,激发学生的学习兴趣,产生较好的教学效果,还可以培养学生驾驭现代教育信息技术的能力。
四、实验教学过程管理改革
加强实验教学各环节的规范化管理,确保学生能力的提高。为此可把实验教学过程分为预习、实验、报告、总结四个环节,对四个环节的教学管理建立规范化的内容和质量指标体系。实验前要求学生写好预习报告,实验时首先提问学生实验有关的操作和现象,讲解时只给学生讲解一些注意事项,实验过程中及时指出学生操作中的问题,并对学生的操作进行打分,对每一步的内容与指标尽量做到量化,使教学双方在整个实验教学过程中都有据可依。[5]
五、改革实验考核方式,提高学生的学习积极性
建立一套有利于学生创新能力培养的实验考核方式,从措施上保证学生在实验中主动预习,主动动手,自觉提高。考核结果采用平时成绩、实验报告成绩、考核成绩相结合的方式。平时成绩主要包括出勤率、实验态度、课堂应答能力、实验操作技能等,由教师按5分制记录在册;实验报告成绩包括实验预习、实验记录、实验完成情况和实验结果的准确性及对实验结果的讨论和分析等,由老师批改实验报告给出;考核成绩拟建立实验考核试题库,根据教学目的分别采用抽签选题、现场口试、方案答辩、实验报告答辩和实验操作检查等方式,对学生的基础知识、实践能力和创新能力进行综合考核。
无机化学实验课程改革在华北电力大学2010、2011级应化、环工、环科各专业进行了实施,综合考核结果表明,学生的实验基本技能和分析解决实际问题的能力水平明显高于往届。与此同时,追踪调查发现,学生在后来其他化学实验课表现出基本操作规范、熟练,具有较高的动手能力、独立思考能力和良好的实验素质,教学改革取得了较好的效果。
参考文献:
[1]杨有为,魏建德,胡玉才.对无机化学实验教学改革的探索研究[J].化工时刊,2008,22(3):76-77.
[2]王利勇,韩媛媛,丁士文,等.大学无机化学实验教学改革的思考[J].实验室科学,2008,(3):28-29.
[3]杨昱,徐雅琴,杨玉玲.农业院校无机化学实验教学改革的几点思考[J].实验室科学,2011,14(4):35-37.
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。
关键词:无机化学;实验课教学;改革;试验
【中图分类号】G633.8
前言
实验教学是工科院校实践性教学环节的重要组成部分,不仅可以培养学生的科学实验能力和工程实践技能,更是启迪学生创新思维,创新能力的重要方法和途径。无机化学实验是化学工程与工艺、环境工程等工科专业学生进校后接触的第一门专业基础实验课程。但是因为很多原因,无机化学实验存在这一些问题亟待解决,比如无机化学实验的内容多,但是给的学时很少;实验老师讲得比较多学生动手的时间很少。为解决以上的矛盾,培养出具有良好实验技能和综合能力,符合社会需求的人才,无机化学实验课进行了以下几个方面改革。
一、无机化学实验课教学改革试验的方向
首先,无机化学实脸课教学,自成体系, 独立于无机化学课程之外 , 自成一门基拙课秘开设 , 在地位上保证了教学质量。 其次,加强实脸教学的组织领导、配备专职的实脸指导教师 , 建立实验教学小组,在组织上保证了教学质量。最后,建立无机化学实验课教学的考查和考试制度,在制度上保证了教学质量。
无机化学实验课是化学系一门重要的专业课。但多年来, 该门课程一直处于无机化学课的从属地位,所承担的任务主要是验证无机化学中的基础理论和基本知识。因此,无机化学实验课教学, 成了无机化学教学中的一个环节。由于没有把无机化学实验教学放在应有的地位, 结果造成教师不愿意教、不愿意学的竭面 , 影响了无机化学实验的教学质量的提高。通过实验教学, 培养学生具有一定的独立进行科学研究活动, 确定了无机化学实验课的基本内容如下:
1、实验的基本知识
目的的要求, 学生必须掌握实验基本实验技能包括玻璃细工、量度仪器(台天平、分析天平、 比重计、 温度计、 量筒、 移液管、容量瓶… ) 的使用 , 加热 ( 水浴 、 砂浴 、 油浴 ) 、 蒸发 、过滤 ( 常压过滤、减压过滤、 热过滤等 ) , 分离 ( 漏斗分离、离心分离 ) 、分馏 、 萃取、烘干、灼烧、冷却 、结晶、滴定, 以及常用试液和试剂的配制, 仪器和装置 , P H计, 分光光度计的使用等。
2、基础理论和元素化合物知识基础理论和主要元素及其重要化合物的性质、制取,是无机化学实验课的主要内容, 通过实验, 学生可以获得大量、生动的感性知识,因此无机化学 实验教学,是学生获得无机化学知识的重要方式。其主要内容,包括基本定律、物质结构、溶液和、胶体溶液, 反应速度与化学平衡, 电离平衡与溶解平衡, 氧化还原反应与电化学、 络合物, 主要元素及其重要化合物的性性质, 制取等。
二、无机化学实验课教学改革初步试验的步骤
1、完善实验课程体系
以往的无机化学实验教学内容,以“理论验证、性质验证”为主要实验内容,并且每个实验项目的内容是固定的。这类单一验证性的实验,占用了大量的学时,操作却很简单,不但学生的操作技能得不到很好的训练,而且还僵化了学生的思维和动手能力,更无从谈及培养学生的创新能力.所以,针对这一情况,我们对无机化学实验课程体系和内容进行了一系列的调整,改变了侧重验证性实验的状况,加强了基本操作和常用仪器使用训练,增强了学生能力培养作用较大的无机制备实验和综合性、设计性实验,努力使体系和内容趋于完善和科学。
2、加强基本操作训练实验基本操作实验占所开出实验的25%左右.对于无机化学实验的这些特点,在无机化学实验课上培养学生操作的规范性是非常有必要的也是最基本的要求,同时也是无机化学实验教学当中的重中之重。所以,实验老师将基本操作的训练的两个实验通常放在实验课程的前部先完成。这样做的好处是突出操作训练,尽量不牵涉或者较少的牵涉无机化学知识和原理,以便学生能够集中精力的学习掌握实验的基本操作。学生只有掌握好基本操作,后续课程才能顺利进行,才谈得上观察实验现象、分析解决实际化学问题的能力的培养。根据我们的经验,新生实验能力与大学要求的差距,较之化学理论知识的差距更大.若像以往将基本操作训练与化学原理相结合进行实验,势必冲击基本操作的掌握,学生顾此失彼,收效不大。特别是近年来学生负担过重,预习不充分,问题尤为突出。
3、合理调整及精简验证性实验
将验证性实验比例从所占开出实验的80%降至33%左右。通过简单现象来验证结果,“照方抓药”式的验证性实验过多,不但不能真正发挥验证实验的作用,而且容易导致学生不能正确认识科学的研究方法。另外,该类实验占用了大量的学时操作却很简单,很难激起学生的学习兴趣,许多学生对此类实验不重视,实验操作草草了事,收效甚微。为此,我们通过合理调整、合并及精简将此类实验压缩为总学时的 33%左右。学生由过去被动学习变为主动学习,大大提高了学生的学习兴趣,同时也使学生的个性、特长、能力有了发展的空间。初步培养了学生从多角度、多方位去分析和解决问题,有效地训练了学生的发散思维。这对培养学生的科学素养、创新精神和创新能力意义
4、实验课总成绩
实验课总成绩由平时成绩和期终考核成绩两部分组成,分别占60%和40%.总成绩可用下式求算:
总成绩 =A1+A2+A3+…+An /n×60% +B×40% 其中 A1~An 为每个实验的成绩,n为实验个数,B为期终考核成绩.这种考核方法不仅能比较全面地评估学生对于技术操作、知识应用以及实验态度的情况,而且还能够综合的反映出学生在实验课上的动手操作能力、观察能力以及真实的实验技能水平,从而更好的激发学生对于实验的兴趣,调动学生的主动性和积极性,促进学生能够按照教学的要求来很好的完成每个实验,使学生在实验中得到全面良好的训练,达到教书育人、提高教学质量的目的。
结语
经过几年的实践,我们深切感到以上改革的方法是可行的,也是有效的,不仅使学生的动手能力、观察能力、分析和解决问题的能力大大提高,而且学会了初步的科学研究过程,满足了工科无机化学实验的要求。
参考文献:
[1] 袁余洲,张宏志,包明龙.无机化学实验课改革的探索与实践[J].玉林师范高等专科学校学报. 2012(03). 72-75.
[2] 薛来奇.无机化学实验课的教学探讨[J].高校实验室工作研究. 2011(02). 132-135.
关键词:微课;无机化学实验;师范院校;应用化学专业
应用化学是介于化学与化工工艺之间的一个专业,其教学目的是培养理工结合的“应用”化学人才。从目前社会经济发展趋势来看,应用化学专业具有较好的社会需求,其人才培养是社会经济建设急需的应用型人才。在师范院校设立应用化学专业,就是利用师范院校化学学科扎实的理论基础,培养社会急需的应用化学专业人才[1]。无机化学实验是师范院校应用化学专业学生进入大学接触到的第一门专业基础实验课程[2],不仅可以加深学生对无机化学理论知识的理解,还可以让学生们通过各种类型的实验,掌握并提高实验基本操作技能,同时,在实验过程中,倘若出现一系列问题,就需要学生们运用所学理论知识去解决,这也无形中提高了学生运用理论知识解决实际问题的能力,并提高了他们学习化学理论知识的兴趣[3]。因此,无机化学实验是整个教学中的一个重要环节。虽然无机实验教学经过几十年的发展,取得了很大的成绩,但是,传统无机实验教学还存在一些缺陷,影响教学质量的提高,主要表现在:①课程时间短,讲授时间受限。在传统教学中,教师要讲授的内容很多,但课时有限,因此老师尽量缩短教课时间以给足学生动手时间,因此不能深入讲解理论与操作的关联,从而造成学生操作不熟练,达不到预期教学效果[4]。②教师在教学过程中采用“灌输”式教学模式,学生每次来做实验都是实验前写预习报告,老师讲解一遍,再由老师进行示范,然后学生自己动手操作[5],从而导致学生只是机械地按实验课本要求的步骤操作,养成了“照方抓药”的陋习[6]。③传统实验教学模式以课堂教学为主,时空受限大,师生交流少。④无机化学实验可能会涉及一些仪器或者操作,然而实验课上教师往往面对很多学生讲解,由于受到视角限制,很难使每位学生都清晰完整地观看到所有操作细节,从而严重影响实验教学效果[7]。随着现代通讯、多媒体和网络技术的发展,计算机、移动产品的普及,新的教学模式(微课、慕课)慢慢走进现代教学课堂,改变着无机化学实验的教和学。下面笔者将对微课在无机化学实验教学中的作用进行探讨。
一、微课是慕课的基础
慕课是一种大规模开放式的在线课程,课程可以通过视频或课件的形式在网络平台上开放式在线访问,是整门课程的在线学习[8]。微课是指以解释某一知识点为目标,以短小精悍的在线视频为表现形式,以学习或教学应用为目的的在线教学视频[9]。在慕课和微课的关系上,围绕各学科及其知识体系的重点和难点,利用微课简短精练的教学形式,形成系统且逻辑严密的课程体系,微课是慕课开发的基础。因此,在新的教育背景下,要建设好无机化学实验的慕课体系,一个重要的基础就是加强无机化学实验微课的研究和建设[10]。
二、微课在无机化学实验课程中的作用
1.微课有利于突破讲授时间的限制传统网络教学或线上课堂以45分钟(一节课)的时间间隔来设置教学视频,然而一般学生在线学习10分钟后,能力和效率都将会慢慢降低。而无机化学实验的操作或实验步骤演示一般在10分钟以内,因此,在10分钟之内演示一个操作或者一个实验步骤的微课形式,十分适合无机化学实验教学。教师可以提前将实验操作制作成微课视频,把微课视频和PPT用QQ或者微信发给学生,让学生自主学习和反复观看,这样可以打破实验的时间和进度的限制,有利于培养学生的主体性。2.微课有利于克服“照方抓药”的陋习由于无机化学实验教学的传统方式是填鸭式的讲课方式,教师讲授实验目的、实验原理、试剂及仪器、实验步骤等,然后学生按照实验指导书“照方抓药”进行实验。如果教师把微课和慕课联系起来,建立讨论群,让学生先通过微视频的形式在实验前熟悉实验仪器、操作步骤和注意事项等,并进行讨论,让学生对实验药品的量、试剂的作用、处理的步骤、可能会遇到的问题了然于胸,这样在实验的时候,既可以使实验教师节省大量的时间和精力来指导学生,纠正学生操作上的错误,又增加了师生交流,还可克服学生“照方抓药”的陋习,从而提高教学效果。3.微课有利于突破空间的限制关于无机化学实验中仪器(比如分析天平、滴定管、容量瓶、移液管)的使用,在传统教学中,由于往往面对很多学生讲解,受到视角限制,很难使每位学生都清晰完整地观看到所有操作细节,从而严重影响实验教学效果。因此教师可以把分析天平的内部元件构造和使用方法、操作步骤等,把滴定管、容量瓶、移液管的使用和滴定过程录制成视频,然后以微课的方式讲授或者传给学生自己观看,这样就会避免由于视角的限制而看不清晰的情况,从而不留下教学死角,这样学生会做实验了,实验做成功了,也会大大地提高学生做实验的积极性和主动性。
三、结论
关键词:农业院校;无机化学;创新;绿色化学
中图分类号:G642.0文献标识码:A文章编号:1007-7731(2016)03-04-117-03
作者简介:柯飞(1985-),男,安徽庐江人,博士,讲师,从事教学科研工作。
无机化学是一门内容既丰富又抽象的课程,其不仅是化学专业学生的4大基础化学(无机化学、有机化学、分析化学、物理化学)之首,也是高等农业院校一些非化学专业学生的基础课程,甚至是必修的入门课程之一[1-2]。该课程内容体系庞杂,理论性较强,尤其该课程面临的授课对象是大学一年级新生。因此,无机化学课程的教学成功与否对学生们今后的学习思维模式的培养起着一定的指导作用。然而,对于农业院校的无机化学课程的教学过程,大部分的传授者只重视课本上化学知识的传授,而忽略了相关知识点国际最新的研究进展的介绍,忽视了对学生绿色思维能力和创新能力的培养,从而造成学生上课没有积极主动的心态,缺少朝气蓬勃的求知欲望,进而造成这种模式下培养的学生整体素质偏下,没有绿色创新的概念,更没有保护世界和改造世界的科学精神[3]。
化合物的绿色合成以及清洁能源的使用将是无机化学发展必然趋势,同时各学科之间的互相渗透,形成了众多的新兴特色研究领域,所以无机化学是一门活跃有趣的特色学科。本文中作者结合自己的教学经历,对如何在高等农业院校无机化学教学中注入绿色创新思维的培养,进而激发大学生的学习热情进行了初步探讨。
1绿色创新思维理念
绿色化学理念最早产生于美国,其颁布的《PollutionPreventionActof1990》法令中第一次明确提出了绿色化学概念[4]。这一概念的提出,迅速得到了国际各国的支持。英国皇家化学会在1999年创办了国际第一个绿色化学综合期刊《GreenChemistry》,随后,该杂志在国际影响力逐年增加,2015年其影响因子已达到了8.02。由此可见,绿色化学理念深受科学工作者们的推崇。所谓绿色化学就是在实际生产中使用清洁的能源和使用环境友好的试剂和溶剂,最大程度的利用原材料,尽可能的避免污染。然而随着科学技术的快速发展,工业化程度的飞快推进,当今教育理念仅仅有绿色化学还不够,还得注重学生创新能力的培养,这就要求学生具备绿色创新思维理念,这样培养的人才在未来的国际竞争中才具有优势。
2无机化学教学中绿色创新理念的重要性
化学一方面创造了一个美丽的人造世界,另一方面也改变了这个美丽世界。甚至一些非化学专业的人们,一听到化学这个词,就联想到危险、污染、有毒等等。因此,如果要彻底改变这一现状,改变人们对化学的认识,这就需要发展绿色创新化学理念。目前,随着工农业的不断发展,新的化合物也不断的被发现和合成出来。与此同时,人类所面临的环境危机也越来越重,而这些发展和危机在一定程度上都与化学关联,化学在创造物质文明的同时,也带来了大量的有害物质,危害到人们的健康,所以环境问题已成为国际关注的热点问题之一。我们现在所面临的环境问题主要有:雾霾、酸雨等大气污染,水体富营养化、生活工业废水等污染,农药残留、固体废弃物等土壤污染等[5-6]。
因此,发展绿色创新思想,推广绿色创新教学是教育发展的大趋势。大学生是未来社会发展的希望,是创造物质文明主力军,所以教师要尽自己最大努力向学生们传授绿色创新方面的知识,然后通过大学生群体去影响周围的人群,逐渐使大家都能有这个意识,促进整个社会的和谐健康发展。无机化学是新生入学第一门开设的大学化学课程,这是他们对大学化学认识的开始,同时也是他们学习生活习惯养成以及社会责任意识形成的关键阶段。因此,大学老师要充分利用课堂这个重要教学阵地,认真挖掘无机化学教材中的知识点与最新研究报道成果的联系,向学生们传授最新的绿色创新知识,培养学生们绿色创新意识,进而按照绿色化学的原则来处理生活中的问题。因此,在高等农业院校无机化学教学中培养学生们绿色创新思维,以适应当前国际科技的高速发展非常重要。
3无机化学教学中绿色创新理念融入的策略
目前,国内部分综合高校化学专业已经开设了绿色化学这门新兴课程,但仍然处于开始阶段,对绿色创新思想的传授相对较少,而对于农业院校来说,绿色创新研究的就更少。农业院校无机化学由过去56学时调到现在为48学时,这就要根据农业院校自身的特点和培养目标,对无机化学授课内容进行调整,那么在这有限的课时中,如何将绿色创新理念融入到课堂之中就格外重要。笔者认为,可以从以下几个方面着手实施绿色创新教育:
3.1加强师生的绿色创新理念的培养
随着科技的发展,创新应用型人才对农业的发展越来越重要,高等农业院校无机化学必须把绿色创新理念作为重要的指导思想渗透到教学中。绿色创新理念的培养是对传统的无机化学教育模式的发展,该培养理念不仅能为社会培养出高层次专业素质人才,而且还注重培养学生们可持续发展意识。这就要求传授者自己要有绿色可持续的发展观念,在教学工作中将绿色创新思想渗透到课堂之中。化学教育者要不断的更新自己的知识框架,及时了解国际最新的相关领域研究进展,将课本上知识点与最新的相关绿色创新研究结合起来,课堂上以生动形象的图片或动画方式给学生们呈现,让学生们在大学一年级就养成好习惯,让绿色创新理念真正的树立在他们的脑海中,为培养具有可持续发展理念的未来化学工作者奠定基础。
3.2无机化学理论课中绿色创新理念的渗透
课堂教学是学生们的接受知识的重要途径,教师要紧跟国内外最新的绿色化学研究成果,充分挖掘课本中的理论知识,将二者结合起来,在理论教学中将最新的绿色创新思想进行渗透,并修正与该思想不相符的课本内容。引导学生们重新设计新的路线、工艺等,使整个合成绿色化,能源绿色化,避免传统的反应方法给环境带来的负面影响。无机化学理论课中很多基础知识都与创新的绿色化学有关。例如,
(1)在化学动力学基础章节中,除了介绍动力学常数的定义外,还可以介绍目前国际研究最热的新型多孔材料对水体中有机污染物(如,有机染料、苯、农药等)的吸附率随时间的变化关系,进而计算其吸附动力学常数,这样学生既了解动力学常数概念又清楚的知道怎么通过实验得到这个动力学常数;
(2)在介绍化学热力学部分的时候,除了介绍熵、焓、吉布斯自由能的概念外,还可以介绍吸附剂吸附有害物质的吸附量随温度的变化关系实验,通过该实验可以让学生了解吸附剂在该条件下的熵、焓、吉布斯自由能是怎么得到的,加深吉布斯自由能与化学反应自发进行方向的关系,进而知道怎么学以致用。为了方便吸附剂的回收循环使用,还可以介绍新型磁性多孔材料,既可以达到去除水体中的污染物,又可以通过简单的外界磁场,方便的将吸附剂从水体中分离出来,达到循环使用效果;
(3)介绍碳族元素的时候,除了介绍温室效应导致全球变暖之外,还可以介绍目前利用CO2制甲烷等最新研究成果;
(4)在介绍硫化合物的时候,介绍硫化镉等等量子点光催化剂,可以利用该光催化剂在取之不竭、用之不尽的太阳光条件下进行光催化反应。此外,教师还要根据高等农业院校自身发展的特点和优势,课堂教学中将无机化学基础知识与农业院校的茶与食品科学、环境与能源、生物工程以及农药等优势学科结合起来,达到学科间的优势互补。例如,无机化学教学中可以补充最新的制氢和储氢材料、可见光催化材料、高催化性能或吸附性能的多孔材料、农药降解材料、重金属去除材料等等。总之,教师可以根据当前国际研究的热点,有目的、有计划的将无机化学基础知识与这些最新的绿色创新研究有机地串联起来,既提高了教学质量,又使学生们知道农业科技人员的研究动态,潜移默化中增强学生们的绿色创新意识。
3.3无机化学实验课绿色创新化
化学是以实验为基础的科学,实验课是运用理论知识和验证理论知识的渠道,也是最容易产生污染的主要场所之一。因此,实现实验课的绿色创新是非常必要的,这是培养学生发现问题、分析问题以及解决问题能力的重要途径,也为培养他们良好的科研素养打下基础。
(1)加强安全教育,树立绿色创新理念。无机化学实验课是大学一年级开设的第一门化学实验课程,学生没有自己动手实验的经验。因此,老师在这个过程中作用至关重要。第一节实验课,授课老师讲解实验内容之前应该对学生们进行安全教育,宣传绿色创新理念,给学生们讲解《化学实验室安全手册》,进行实验室安全培训,培训合格的同学方可进入实验室进行后续的实验操作。同时在实验室醒目位置张贴安全标志,强化学生们安全意识、绿色创新意识以及环保意识。
(2)优化实验内容,提高绿色创新程度。使用无毒无污染的绿色原料和溶剂代替传统的有害试剂。尽量使用蒸馏水、乙醇等绿色无毒试剂,避免使用氯仿、苯胺等毒性较大试剂。合成条件避免时间长、高温高压等条件,可以采用快速的超声或微波辅助合成新方法,节约时间,增加转化率、减少污染,实现实验的绿色化创新。另外可以开设一些学生自主性比较大的实验,开展一些利用可见光为能源的催化或降解实验,让学生们自主设计实验原料、条件、方法等,充分开发学生们创新能力。
(3)重视实验室废弃物的回收,开发循环实验。实验室废弃物的妥善处理这个过程非常重要,目前大部分高校实验课都存在这种普遍的现象,实验结束后学生们就直接将反应后的试剂和药品直接倒入水池中,甚至包括一些毒性较大的试剂。这不仅危害自己也会危害到他人,增加后续无害化处理的负担。实验老师一定要指导学生将实验废弃物进行分类回收处理,严禁乱扔乱倒,这样像乙醇这类常用溶剂我们就可以回收起来,进行重新集中蒸馏制得干净的无水乙醇,从而可以循环使用。教师可以把实验的后处理作为成绩考核的一部分,督促学生养成好的习惯,为自己、为社会负责。
4结语
无机化学是一门实践性较强的课程,授课教师不仅要传授学生们基础的理论知识,更重要的是培养学生们具有在改造世界的同时更要保护好世界的能力。通过上述改革措施,本人自己课堂上取得了很好的教学效果,改变了以往无机化学课堂上沉闷的现象,大家积极思考、课堂气氛活跃、年终评教获得优秀。当然,结合最新的研究热点,宣传绿色创新理念是一项系统的工程,也是社会发展的趋势,这项工作现在还是处于起点阶段,每位化学教师都要不断的探索,提升绿色创新的教学方法,为社会培养合格的化学科技者而不懈努力。
参考文献
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【关键词】高职高专 应用化工专业 实践性教学 教学改革
【中图分类号】 G 【文献标识码】A
【文章编号】0450-9889(2014)07C-0153-02
无机化学实验是高职高专应用化工技术专业新生入学后接触到的第一门实践性课程,为应用化工技术专业后续实践课程奠定基础的重要课程。目前高职高专使用的实验教材仍存在以下一些问题:一是普遍性较高,无针对性。凡是与化学有关的专业如工业分析、冶炼、化工、药学、生物等都适用。虽然在一定程度上使学生能掌握化学实验的基本操作技能,提高学生对知识的运用,但实验内容跟后续的实践课程缺乏紧密的连贯性。二是实验类型单一。实验过程过度依赖教材机械性操作,缺少充分想象环节,实验过程一般都是老师根据实验内容给学生讲解一遍后就由学生参照教材步骤按部就班的操作。虽然实验过程能在一定程度上培养学生的观察能力和操作技能,但却忽略了化学实验所包含的科学性、思想性、探究性和发展性的功能,达不到真正意义的实验目的。因此,要使实验实践达到预期的目标,实验过程的开设就必须对应用化工技术专业所有专业课程进行探讨和研究,仔细分析无机化学实验与后续实践课程的之间关联环节,充分利用有限的实践课时,提高实践教学效率。为了适应高职高专应用化工专业教育的发展需要,本文以培养本专业人才目的为背景,结合笔者多年来自身实践教学经验及未来的发展形势,从实验内容、实验教学方法和手段以及培养目标等几个方面来思考应用化工专业无机化学实验课程改革的措施和办法。
一、优化实验项目的内容
优化的目的是提高教学效率,强化实践环节。一是坚持“必需”原则来开设实验项目。化工类专业很多,传统的无机化学实验课程是针对化工类所有专业开设的。而无机化学实验实践课程一般为一至两周,如何在有限的课时内不仅达到使学生掌握基本操作技能,培养学生创新能力和开发学生潜力,而且又要保证实验项目的开设跟后续实践有所关联的教学目的。因此,优化实验内容首先考虑哪些实验是“必须”开设的,删减那些与未来本专业其他课程无关或者关联很少的实验项目,增加一些与其他课程有连贯性的实验项目,对实验课程教学方案进行优化设计,以达到实验教学方法的最优化。二是坚持“可实行”原则来遴选实验项目。实验项目必须根据本校所提供实验设备和条件来设定,根据实验条件对实验课程进行优化整合。确保学生在实践过程中能够掌握相关的理论知识和实践知识,又能使教学资源利用率最大化。
二、增大设计性、综合性实验的比例
无机化学实验的教学过程中虽然通过验证性实验培养学生的观察能力和操作技能,但学生通过验证性实验所学到知识是被动的,思维往往被教师课堂上所讲的东西束缚,因为验证性实验整个实验原理、药品和仪器的使用,以及实验过程中出现的问题和注意事项都是由教师详细讲解。而设计性、综合性实验则是学生根据教师提供的实验任务,通过查阅相关的文献,收集各种相关知识根据现有的实验条件和实验要求,自行设计出合理是实验方案,准备实验仪器和药品,撰写实验报告,整个实验过程基本都是学生独立完成的。教师在设计性、综合性实验中只对学生做一些辅助工作比如对实验方案审阅,帮助学生分析出现问题并原因,提出相应对策。通过设计性、综合性实验使学生摆脱对实验讲义的依赖,培养自主研究、分析、解决问题的意识,对于提高学生分析问题和解决问题的能力、学生综合素质方面的提高具有重要的作用。增大设计性、综合性实验的比例不仅能使学生掌握一定的操作技能知识上,进一步加强了他们的动手能力和实际应用能力。从而达到学生培养创新意识和创新精神,提高创新能力的目的。
三、多媒体辅助教学
随着科学技术的发展,电化教学的引入使教师的教学方法和手段得以完善,教师利用多媒体技术对文本、图像、声音、视频、动画等多种素材结合起来编辑出来的课件进行实践性教学,使整个教学过程更加图文并茂、有声有色。在无机化学实验教学过程引入多媒体辅助教学的优势可从以下方面体现出来:第一,很形象地模拟出整个实验过程,更利于提高学生的观察能力。比起教师在课堂上的演示,投影视频对实验过程的扩大化更能方便学生观察,更能集中学生注意力和激发学习兴趣,提高学生学习效率。第二,更能有效地对学生进行安全教育。在实验过程中可能出现危险性操作和某些注意事项,教师不能做演示,只能通过在实验前反复强调来加强学生的安全意识。举一个简单的例子,比如浓硫酸的稀释操作,为什么只能浓硫酸倒入水中稀释而不能反过来操作?反过来操作后果会怎样?会出现什么危险?通过利用多媒体动作制作来演示反过来操作出现危险后果整个模拟过程,更能让学生理解和认知水倒入浓硫酸中的危险性和危害性,从而增强学生安全操作意识。第三,能提高教学过程的教学效率。教师在讲解一个复杂或反应时间长的验证性实验中,那些比较抽象理论知识用语言形式来描述的教学方式对空间思维较差的学生很难接受和理解。另外,反应时间长的实验由于实践课时的限制,做一个演示实验室不现实的;利用多媒体进行模拟仿真教学让学生在短时间内通过视觉和听觉来感受和认知整个实验过程,让学生更容易接受和理解实验过程中抽象的知识,从而提高学习效率。科学实验已经证实:人类通过听觉获取信息只有11%,而通过视觉获取信息则高达83%。由此可见利用多媒体对于提高教学效率是很有帮助的。
四、加强环保教育、增强学生环保意识
环境问题是当今人类面临的三大问题之一,保护人类的生存环境已成为人们的共同呼声。环境的污染、治理和保护已列入我国的基本国策。在环境污染中很多情况下是由化学污染造成的,化学污染主要来源于以下方面:一是实验室在实验过程中产生的废气以及实验结束后的液体、固体废弃物;二是化工生产及冶金行业的废气、废液、废渣;三是城市垃圾中比如废旧电池、荧光灯等物质;四是矿山选厂的废液。这些物质的排放和处理将对环境产生负面影响。作为向化工生产部门培养第一线技术应用型人才高职高专应用化工技术专业,加强环保教育、增强学生环保意识是整个实践教学中很重要的一部分。在教学过程中首先让学生充分认识化学与环境的关系,从工厂“三废”的排放、城市垃圾、日常生活用品、实验室药品和废液等各方面分析了解造成污染的原因,来增强学生的环境忧患意识。其次培养学生在实验过程中通过节约使用药品,利用最少药品达到减少废弃物的良好习惯,引导学生正确处理实验完毕后的废弃物,使学生形成自觉保护环境的意识。
五、培养学生创新能力和科研能力
高职教育自创办以来,一直以培养高素质技能型人才为宗旨,以服务区域经济发展为目标。随着社会的飞速发展,生产设备和工艺不断更新,高职高专培养的学生毕业后将会或多或少地接触新型仪器设备的使用和参与到新的工艺流程改良活动中,这就要求他们必须具有一定的分析问题和解决问题以及创新的能力;高职教育既然肩负着培养高素质高级技能型专门人才的重要使命,培养培养学生创新和科研能力也就变得很重要。教师在传授学生基本技能和操作技能过程中,应该适当培养学生的创造和创新能力;培养学生提出问题、分析问题和解决问题的能力。在开设无机化学实验课程中一至两个由教师给出课题让学生自主通过查阅文献,收集相关的知识和材料并结合已学过的知识独立对某个实验的实验条件或实验方法进行改良,设计出可行的实验过程;并通过实践总结出最佳实验条件。以培养学生如何把在课堂上所学习的知识运用于实践,并在实践中学会分析问题和解决问题的能力,为学生毕业时毕业论文的撰写以及毕业后迅速适应岗位打下扎实的基础。
六、实行无机化学实验考核评价机制
实验考核总成绩由三部分组成即平时考核占40%、期末考核占60%和实验报告占20%相结合来进行的办法。实验考核目的使教师能全面了解学生的操作熟练程度、基本知识和关键知识的掌握程度。对实验考核评价除了看实验结果外,还应该从实验素养、操作能力、实验过程、仪器使用、问题处理能力、环保意识等各方面进行统一的评价方法,使考核成绩能全面反映学生整体综合素质。
总之,高等职业教育目标是培养以适应区域经济社会发展需要,结构合理的高素质技能型专门人才。因此每个专业必须根据自身专业的特点准确把握定位和发展方向,才能培养出适应生产、社会、服务第一线需要的全面发展的高等技术应用性专门人才。
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【基金项目】新世纪广西高等教育教学改革工程项目课题(2012JGA403)
关键词:无机化学;教学;实践
无机化学是高等师范院校化学专业的第一门专业基础课程,它对学生的专业学习起着承前启后的作用。该课程的内容既要立足于学生已掌握的中学化学基础知识,又要为其它后续课程准备必要的基础理论和无机化学知识。因此,要使学生积极主动的学好这门课程,尽快适应大学的学习方式,培养其自学能力和创新精神,是我们每一位教师追求的目标。但是在高等师范院校《无机化学》的教学过程中存在着一些问题,本人就自身的教学实践,从以下几个方面进行阐述。
1无机化学教学中存在的问题
1.1无机化学内容量大和课时的缩减
我校选用的教材是吉林大学、武汉大学等校编《无机化学》第三版,教材的内容量很大,同时课时由120学时缩减为112学时,因此如何在有限的时间内完成教学任务,而且要达到很好的教学效果,是摆在我们每一位教师面前的难题。
1.2学生学习方法的问题
中学教师中“抱着走”、“注入式”的教学方法以及考试中知识记忆部分比重过大,致使学生养成了死记硬背,不消化理解内容的习惯,同时有些学生来到大学没有了教师和家长的约束,自主学习能力较差,较好的学生仍是按照中学的学习方法来学习,从而导致学生跟不上教师的讲课进度,对知识点的理解和掌握存在困难。
1.3教学方法的单一
以老师讲学生听的教学方法已不再适应当今高等教育发展的需要,本科教育要培养适量的基础性、学术型人才,但更重要的是要培养多规格、多样化的应用型、复合型人才。因此要做到“四个更加注重”:即改变重理论轻实践、重知识轻能力、重专业轻人文的现状;注重科学知识、思想品德、人文素养和实践能力的融合。这些教育需求应该在无机化学的教学过程中逐渐渗透,从而实现培养人才的目的。
1.4学生基础知识的差异性
由于我校面向全国范围招生,因此学生在高中学习阶段选修的课程不一致,有的学生学过物质结构、酸碱平衡、理想气体状态方程等与无机化学相关的内容,有的则没学过,如何在课堂教学过程中兼顾个体化学知识的差异,也是我们教师必须面对的问题。1.5传统的教学考核制度考核制度的建立应能全面评价学生的能力,提高学生的学习热情。考试方式分为两部分:期末成绩占80%,平时成绩占20%,包括作业和出勤各占10%。学生以陈旧的学习方法死记硬背知识点,注重考试结果,同时做作业的时候只会照猫画虎,题设稍有改动就没有思路。因此应建立合适的考核体系才能适应与时俱进的社会。
2无机化学教学改革措施
2.1针对教学时数的压缩,其一应该合理的选择教材内容,对其进行恰当的处理
比如说四大化学反应中的酸碱平衡和沉淀溶解平衡,必须了解高中化学知识,高中新课标已经把大学无机化学知识编入了高中化学教材体系,但是无机化学教材的内容基本没变。这样可以通过自学让学生回忆复习,在课堂上把高中没涉及的内容可以进一步加深和拓宽,以区别于中学化学,同时提高了学生的学习兴趣,但是对于后续课程中涉及的活度、活度系数以及离子强度等知识点,只要学生掌握其基本概念即可,不用深入讲解防止与分析化学或物理化学重复。其二分散难点,即将某些难于理解的知识点放到后续课程讲解。例如:将配位化学基础中的立体异构、桥联配合物、四面体场、正方形场以及软硬酸碱理论放到《配位化学》中讲授;钛副族元素和钒副族元素以及氢和稀有气体放到《中级无机化学》;镧系和锕系元素放到《稀土化学》。2.2学习方法的改变引导刚入大一的新生从中学的“赶着学”变为自主学习。不同生源地的学生学习能力具有一定的差距,让他们慢慢学会寻找适合自己的学习方法,做好大学四年的时间规划,充分利用好课堂内外时间达到良好的学习效果。比如说大学的课程设置并不是每天时时有课,没课的时候他们感到很迷茫,无所事事,这时教师应引导其去阅览室自主学习。课前一定要预习,通过预习要知道不懂的知识点,然后带着问题上课,可以提高学习效率,课后要及时复习,归纳总结本节课的内容,这样可以提高学生对知识点的把握,同时做作业以检验学生对内容掌握的程度。
2.3教学方法的改变
教学方法上注重发挥学生的主体作用,更多地采用参与式、讨论式、交互式的教学方法,同时加强现代信息技术在教学过程中的应用,引导学生自主学习,提高教学效果,逐渐将教学内容与科研相结合,构建科研反哺教学的长效机制。当前学生的手机可以随时随地上网,这样他们预习中遇到问题提前告知老师,在课堂上老师可以有的放矢的详细讲解。课后复习以及做作业也能通过网络随时了解学生对知识的掌握情况,下次上课时可以集中讲解。通过这样的实践能够使大部分同学掌握知识,同时也促进教师合理的安排课堂教学内容。学生遇到的问题及时解决增强其学习自信心。因此利用互联网随时解决学生提出的问题并听取其对授课情况的反映及时改进教学方法,可以很大的提高教学效果。
2.4对于学生已具有的基础知识参次不齐,利用课余时间对其进行调查
有些知识点只有少于5%的人中学没学过,可以通过优生帮助其学会,若有些知识点有一半人没学过,那就逐渐深入浅出地讲解,使不会的同学学会,会的同学再进一步加深以提高其学习兴趣。同时建立宿舍文化,以每个宿舍的成员为一个小组,在每个宿舍中挑选1-2名优生。比如在学习元素无机化学内容多而且杂又乱,系统性不强,可以把部分内容做成专题,让每个宿舍同学进行研究讨论,发表自己的观点交于老师,课堂上教师针对具体问题加以指导。辅导差生中学漏学的知识点,每个人参与共性问题的讨论,提出解决问题的方法,使他们尽快适应大学的学习方法。
2.5建立全面的考核评价体系
为了全面的评价学生以及适应社会的需求,改革传统的考试制度势在必行。我系采取了多种考核方式衡量学生的能力,降低期末考试的分值,提高平时成绩所占分值,期末成绩50分,平时成绩50分,包括课堂表现20分,每章总结10分,作业10分,课前预习10分。这样的考核方式降低了学生的考试压力,留出更多机会给学生参与到教学过程中,增强了学生自主学习的能力,提高了教学效果。总之,无机化学这门课程对化学等各专业学生专业基础知识及大学学习方法的掌握具有深远的意义。各大高校的教育工作者对于教学改革的实践多种多样,但是教学改革之路仍在路上,永无止尽。我系针对自身的实际情况,在教学内容、教学方法、学习方法等方面进行了教学改革实践,注重过程中始终以培养学生提出问题、分析问题以及解决问题能力的培养为核心目的,为后续大学课程的学习打下坚实的基础,同时也提高了教学质量。
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关键词:无机化学;教学内容;教学方法;成绩评定
应用本科培养适应生产、建设、管理、服务第一线需要的高等技术应用性人才。在课程的构建和教学内容选取上应以“应用”为主旨,以培养技术应用能力为主线,重视学生的技术应用能力的培养。无机化学课程是应用化工专业学生重要的专业课,该课程内容主要有化学反应速率和化学平衡、原子结构和元素周期律、气体与溶液、配位化合物、元素化学等,是化学专业基础理论知识,无机化学学习效果直接关系到后续课程的学习和掌握,无机化学实训也是学生早期接触实训课之一,对学生良好实训习惯的培养,养成严谨规范的操作的具有重要意义。
一、目前无机化学课程存在的问题
1.教学目标与应用型本科人才培养目标脱节传统无机化学课程教学目标是为培养企业一线需要的技术人才,教学内容选取偏重够用和实用,实训教学偏重基础动手能力的培养,与应用型本科人才培养生产第一线需要的高级技术应用型人才严重脱节,因此非常有必要根据学校自身的实际情况对教学目标和实验教材进行修订与完善。2.课程内容构建不合理无机化学课程知识点繁多且抽象,理论授课30学时,实训授课30学时,要完成全部教学内容显然是不可能的,所以就要对内容进行合理的取舍,对相对较深的理论内容不做涉及。且实训教学项目设置以验证性实训为主,设计型及综合型项目少,对学生的综合素质培养不利。3.教学方法与手段陈旧目前无机化学教学采用多媒体加黑板的方式,普通内容采用PPT播放,重难点黑板板书详细讲解,这种模式可以对重难点详细讲解,突破重难点,但对学生吸引力有限,而且有些抽象的知识点学习效果不理想。且实训项目与理论讲解分开进行,教师先对理论进行讲解,再安排相关实训项目,理实一体化没有完全体现。4.学生基础薄弱、学习兴趣不高学生入学成绩普遍偏低,化学基本理论知识差,实验操作能力为零,且没有形成好的学习习惯,在课堂上学习注意力不集中,开小差、说话、玩手机现象时有发生,在实训操作中不能严格按照教师示范及要求进行,存在糊弄偷懒的情况。
二、无机化学教学进行的改革和探索
关键词:无机及分析化学;教材;编写;课程建设;教学
对于近化学专业如生命科学、材料、环境、农学、医学及药学等专业的学生而言,学习无机及分析化学课程对他们学习基础知识和专业知识都是不可或缺的。将无机化学和分析化学两门课程合并为无机及分析化学一门课,经过二十多年的探索和实践已逐渐得到教育界的广泛认可。由南京大学陈荣三教授主编的《无机及分析化学》是我国最早正式出版的教材,2006年本书的第四版作为普通高等教育“十五”国家级规划教材正式出版。本文对该教材第四版的编写进行简要介绍,提出一些肤浅的体会和大家交流,以期起到抛砖引玉的作用。
一、《无机及分析化学》教材编写的回顾
由陈荣三教授主编、黄孟健教授等人参编的《无机及分析化学》一书,从1975年由南京大学自编讲义,到1978年人民教育出版社作为全国高等学校生物系通用教材正式出版至今已有三十年的历史了,这是1977年恢复高考后国内第一本《无机及分析化学》教材,最初主要供生物系及农医等院校相近专业使用。它首次将四大滴定融入四大平衡中讲授。由于生物及相关学科发展的需要,以及全国读者对这本书的厚爱,在教育部有关部门和高等教育出版社的大力支持下,全国许多综合大学和师范院校,如北京大学、南开大学、复旦大学、厦门大学、兰州大学、四川大学、武汉大学、山东大学、暨南大学、西北大学、华东师范大学、南京师范大学、华中师范大学、福建师范大学、河北师范大学等数十所高校任课教师成立了“全国高校‘无机及分析化学’课程建设与教学研讨会”。研讨会先后举办过五次。第一次于1983年6月由南京大学承办,第二次于1984年6月由云南大学承办。这两次研讨会对此书的编排和内容的选取进行了积极的讨论,并提出将化学热力学和化学动力学内容加入到教材中的必要性和可行性,认为用简明扼要的阐述,适度地引入化学热力学和化学动力学的基本概念和基本理论,有利于学生更好地学习物质结构和掌握元素化学的知识。于是在1985年出版的第二版中,首次将热力学引入无机及分析化学教材,同时为适应当时高等学校的实际情况(无机化学和分析化学分属两个不同的教研室),又将无机化学和分析化学分开编写。其后,于1986年10月,1989年10月及1993年10月分别由南开大学、武汉大学和厦门大学承办了第三、四和五次研讨会,会议对这本教材的第二版提出了不少中肯和有益的意见,同时也为修订第二版酝酿第三版做了大量的准备工作。1998年,南京大学为了博采众长,分别邀请南开大学和复旦大学教学一线的袁婉清及杜岱春两位教授参加第三版的写作。迄今该书已为全国许多高等院校生物系以及农、林、医等院校有关专业所选用,受到全国广大师生的欢迎。
历次“‘无机及分析化学’课程建设与教学研讨会”对无机及分析化学教材建设和教学中存在的问题都进行了广泛深入的讨论,对提高无机及分析化学课程的教学质量及《无机及分析化学》教材的编写起了十分重要的推动作用。
2006年8月,为了深入贯彻落实教育部第二次全国普通高等学校本科教学工作会议精神,大力推进校、省、国家三级精品课程建设,及时总结国内高等学校无机及分析化学课程的教学改革经验,在浙江大学召开了“无机及分析化学”课程建设与教学研讨会。此次会议通过广泛、深入的讨论和交流,与会者普遍认为“无机及分析化学”是为实现课程结构和教学内容整合、优化而由原来的无机化学和分析化学两大基础课程合并而成的一门重要的基础理论课程,是教学体系改革的结果。它又是近化学类专业一门重要的必修基础课程,是建立相关技术人才整体知识结构、能力结构的重要组成部分,同时也是后续化学课程的基础。
“无机及分析化学”课程建设与教学研讨会是一种很好的教学研讨形式,它能集思广益,有效促进无机及分析化学课程的建设,提高高校基础课程教学的质量,建议在现有的基础上可以采取民办公助,企业资助的形式把研讨会延续举办下去。
“无机及分析化学”对高等学校近化学类专业学生而言是一门重要的基础课程。无机化学和分析化学原本是两门独立的课程,定性分析“合”在无机化学的元素化学中已为多数人所接受。可是无机化学和定量化学分析是“合”是“分”,化学分析和仪器分析的比例和安排等问题,一直是教学改革中的争论点。“无机及分析化学”顾名思义,应和分立的无机化学和分析化学有所不同,可是在课程设置、教学安排、教材内容等方面一直存在着“合”与“分”的问题。经过近三十年的摸索与实践,这一问题亦日趋明显,已达成初步共识。因为,为了解决内容和学时的矛盾,“合”是必要的手段;无机化学和分析化学原本就是两门相近的学科,“合”也顺理成章;以“合”为上,“合”是进步,是学科发展的需要和方向,实践中已显示出“合”的优点。这方面浙江大学主编的《无机及分析化学》教材就做得较好。
二、《无机及分析化学》(第四版)的编写和体会
当前,生命科学及近化学类学科的发展一日千里,化学在这些学科中的重要性更为突出。为适应当前教学改革的形势,编者在第四版的修订过程中努力遵循“加强基础,趋向前沿,反映现代,注意交叉”的现代课程建设理念。“加强基础”就是注重基本理论和基本概念,教学中让学生在学时较为紧张的情况下很好地掌握化学的基本知识和基本实验方法,为他们日后的专业学习和科研工作打下良好基础。“趋向前沿”则是在教材的编写中增加最新的科学研究的成果,引导学生在学习知识的同时了解当前科技发展的最新动态,为进行创新型思维奠定基础。“反映现代”:在生命科学步入分子水平的今天,其重要标志就是分子生物学、分子医学、遗传组学、蛋白组学、代谢组学和纳米材料科学等学科的相继出现。如何不失时机地将化学学科作为一个整体介绍给学生,与时俱进,并在此基础上,搭建一个现代化学的教育平台,以此“反映现代”,这是我们追求的一个目标。“注意交叉”:新兴交叉学科的出现,是当今科技发展一大趋势,适应这一发展的需要,则是高校从事化学教学的教师们的一项重要任务,同时也是一个具有共性的教学研究的新课题,这需要根据各自学校的具体情况,对整个教学体系和教材建设进行必要的改革和调整。第四版的
编写中,我们也只是做了初步的尝试,有待听取大家更多的意见和建议。现将第四版中课程建设十六字理念的体现作进一步说明。
加强基础:较全面地介绍化学基本原理。在第一次介绍化学原理时是具有化学总论性质的,要使学生对化学有一个系统全面、较中学化学有更深入一步的了解。具体地说就是要较全面地介绍化学原理三个主要部分:化学变化方向和限度问题(化学热力学);化学反应速度和机理问题(化学动力学):物质结构和性能之间的关系,使学生能把握和初步利用这些基本观点处理化学问题。
趋向前沿:第四版中将“环境污染和环境化学”以及“核反应和放射性同位素的应用”增加进来,而我们在课程教学中,结合可持续发展及最新的生物技术的研究手段包括同位素技术的应用等,已在课堂教学中作为实例介绍给学生,这也是在教学中体现“趋向前沿”这一理念。这既培养了学生的学习兴趣,也引导学生进一步认识到所学知识的实际应用,从而起到一个培养兴趣及探索创新精神的作用。
反映现代:虽然第四版教材中增加了“拓展知识”这一部分内容,实际在我们的课堂教学中就已经或多或少地在相关的章节中把一些与课程内容有关的最新知识和进展增补进去,除此之外还有针对性地邀请有关专家作报告,介绍与所学基础知识有联系的新知识、新理论、新进展以开拓视野,明确方向。为更好地“反映现代”,如对物质结构部分的学习则按历史进程来讲授,不仅使内容更为生动,也可使学生领会科学家的思维方法和他们解决问题的正确途径。
注意交叉:本教材名为“无机及分析化学”,但不少学校在实际的教学中则是分为“无机化学”和“分析化学”两部分来讲授,这两者之间就有许多交叉和重复之处,如何更好衔接这两部分,是很多教师关心和需要研究的问题,如“元素化学与定性分析”、“四大平衡”与“化学滴定”处理得当,就会取得减少课时、相得益彰的效果。各校教师也可根据各自不同的见解采取行之有效的做法,我们亦愿意得到大家的指点。交叉学科的出现,是当代科技发展一大标志,徐光宪先生2006年4月在大学化学化工基础课程建设论坛的致词中就曾指出,以化学为一级学科,再到无机、分析、有机、物化、高分子、化工等二级学科,最后细分下来可分出六、七级学科,如最新的“大环化学”、“纳米材料化学”、“组合化学”等,这些都是学科交叉的结果,传统的化学分类已完全不再适用。注意到化学学科发展的这一趋势就可以同步培养学生自学和独立解决问题的能力,也只有这样才能适应社会发展的需要。
启发式教学历来是老一辈教育家所推崇的教学模式,从南京大学戴安邦院士开始就是一直崇尚启发式教学,并在当时的条件下进行了许多实践,形成了一整套完整的理念。例如在第一次研讨会上,戴先生就讲了《启发式教学八则》,后来陈荣三教授、黄孟健教授秉承了这一理念,在实际教学中又做了许多尝试。例如:注意理论化学与描述化学相互沟通,使理论化学的知识在描述化学的学习中得到运用和巩固;注意结合生物、医学及相关学科的知识来介绍化学基础知识;课后习题与课堂学习的紧密结合,使习题能起到巩固、消化和运用课文内容的作用等。
《无机及分析化学》(第四版)于2002年初被列为普通高等教育“十五”国家级规划教材,为了使第四版适应目前教学的需要,编者进行了下列改进:
1.淡化化学“数学化”倾向,如省略或减少复杂体系化学平衡的计算。
2.创新内容,为现代科学前沿预留“接口”。
3.理论联系实际,加强化学理论知识在相关专业和生产实际中的应用。
4.改革分析化学部分的编写,完善化学分析的内容,缩减较复杂而应用较少的计算。由于仪器分析已独立成一门课程,故删去第三版仪器分析部分内容,但仍保留比色法等最常见方法,为学生今后学习仪器分析打下一定基础。
第四版教材的编写,我们采取了以下步骤:
1.广泛调研国内外有关教材,选择国内外其他无机化学及分析化学教材,汲取其所长为我所用,特别关注了近年有特色的国外教材。
2.编写伊始先编写了第四版的《编写大纲》,向全国若干所大学寄发并征求意见、交流、补充第三版之不足,听取各方教师的意见。
3.先期完成了部分书稿,在2003年中南大学举办的教育部非化学化工类化学基础课程教学指导委员会的生物医药类化学教材建设研讨会上进行交流,进一步听取大家的意见和建议。
在其后的反馈中,我们陆续收了许多教师的信件,特别是武汉大学的潘祖亭教授、陕西师范大学的韩维和教授、海南师范大学的黄闻新教授等同仁的来信,这些都对第四版教材的编写起了一定的作用。
在《无机及分析化学》(第四版)的编写中,我们编写组的教师相互协作,取长补短,群策群力,围绕着编写基本要求,力争达到一个新的高度。
这本教材从自编讲义开始就有一个重要的特色,即力求与生物化学、生物医学、生产实践密切联系和结合,当初的讲义就是“开门办学”的结果,成书出版后这一特色仍然保留,编写的内容都围绕这一特色来展开。结合实际、贴近生活是第四版遵循的一个基本要求,新增的拓展知识也都是近期化学学科的一些热点,以此作为素材提供给学有余力的同学以更多的施展空间。