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关键词:高中化学;分类教学;记忆;应用
在高中化学的教学过程中,为了有效地实施分类教学,我们首先应该对我们的课程内容进行一下合理的分类,以便学生根据每一部分的知识特点采取相应的记忆方式和学习方法,从根本上杜绝学生产生知识混淆的情况。高中化学课程内容大致可以分为基本概念和原理、元素化学、计算类、实验类以及有机化学类等等,做好基本内容的分类,为学生在更为详细和复杂的知识穿插学习过程中打下一个坚实的学习基础。
一、基本概念和基本原理的分类教学
在高中化学课程内的基本概念和基本原理中,难易程度有着很明显的差别,有的概念浅显易懂,应用起来也十分得手,而有的概念则逻辑性很强,也非常的抽象,记起来比较难,也很容易与其他的概念混淆,所以根据这些概念的难易程度,我们对基本概念进行分类,对简单的概念强调举一反三,以实际应用为主;对于较为抽象的概念,应该以举例为主要教学方法,将复杂的概念简单化、实际化,方便学生的理解和记忆,同时也可以采取图解法,运用先进的多媒体教学法,将抽象的微观世界形象地用图像的形式表现出来,真实地呈现在学生面前;对于容易混淆的概念,我们可以采取类比的方法,将容易混淆的几种概念集聚在一起,分析它们的异同。
二、元素部分的分类教学
元素部分的教学是高中化学教学的重点之一,也是涉及范围最广的部分之一,在这个阶段的教学中,由于元素物质之间本身就存在着类别之分,但是不够细化也不够形象,所以我们要在物质分类的基础上再进行细分,例如,卤族元素,这类元素和物质是生活中最为常见的物质,可以运用分类的方法将其与金属类元素进行类比教学,找出它们独有的特性以及与金属元素之间显著的差异,帮助学生加强对卤族元素的记忆和理解。
三、有机物的分类教学
如果说元素部分的无机化学是种类庞杂的话,那么有机化学部分的物质种类就只能用浩如烟海来形容了,有机物的种类之多绝非高中阶段的学生能够学懂和学通的,因此,在这个部分的学习中我们应该着重强调学生对有机化学的分析和归纳,运用分类教学法从有机物的分子组成以及物理和化学性质入手,掌握有机化学的基本学习规律,真正做到举一反三。
四、化学实验的分类教学
在高中阶段的化学实验教学中,其难度相对于元素无机化学和有机化学来讲要小很多,但这并不代表着这部分的学习很容易,由于实验部分涉及化学知识的运用,所以分类教学的应用也是十分必要的,实验要求每一个步骤精确,例如,物质的制取、分类和提纯实验等等,这些实验在步骤以及器具的使用方面都存在着明显的差别,在教学的过程中应该人为地将这些实验分成若干类,利用实验过程和器具使用方面的差别,运用类比法增强学生的记忆程度。
本科教学是高等学校人才培养的重要环节,肩负传授知识和技能的重要职能。课程体系构建是本科教学的基础和核心。世界一流研究型大学的课程体系构成具有一些共性,比如:从课程模块来看,都包括通识课和专业课;从课程结构层次来看,都有必修课和选修课;从教学方法来看,都有讲座课程和研讨课程。对于研究型大学来讲,专业课程的设置和教学是构建学生专业知识体系、训练专业认知能力和养成专业思维方式的关键要素,蕴含和体现了高等学校的人才培养理念和特色。
高校人才培养目标和教育思想决定了课程体系设置。近年来,南京大学以“为社会各行各业培养具有创新精神、实践能力和国际视野的未来领军人物和拔尖创新人才”为目标,通过深入探索和实践,提出了“三三制”人才培养模式。南京大学化学化工学院在人才培养思路上一直秉承戴安邦院士的全面化学教育思想,即“全面的科学教育要求教学既传授知识和技术,更训练科学方法和思维,还培养科学精神和品德”。在新的时代背景下,南京大学化学化工学院围绕多元化创新型人才培养,在分析借鉴美国加州大学伯克利分校和英国剑桥大学等世界著名研究型大学化学专业课程设置模式和特点的基础上,对传统的化学专业课程体系进行了一系列调整和改革,构建了“激发兴趣、注重能力、多元培养、个性发展”的专业课程体系。
一、美国加州大学伯克利分校化学专业课程体系
美国加州大学伯克利分校(以下简称“伯克利”)是世界著名研究型大学,在学术界享有盛誉,也是美国最自由、最激进的大学之一。化学是伯克利的传统优势学科,在OS世界大学最新排名中,伯克利的化学学科排名第二。
伯克利学制为4年,每学年有3个学期,分别是秋季学期(一般17周),春季学期(一般17周)以及暑期学校。本科生学位要求的最低学分数为120。
伯克利的化学学院有两个系:化学与生物分子工程系和化学系。化学系的专业课程主要是按知识模块进行构建,由基础课和大量的专业课两大模块组成。根据修读课程的不同,化学系的学生可申请化学理学或者艺术学学士学位,或者化学生物学理学学士学位。本文仅介绍化学理学学士学位要求的专业课程。
上图是典型的化学专业本科生培养方案示意图。可以看出,化学系本科生在第一年主要修读大学化学和定量分析这门课(含实验),或者根据需要修读与高中课程相衔接的化学课程。二年级主要修读有机化学(含实验)。三年级需修读高等无机化学和物理化学两门课。四年级的专业课较多,包括物理化学实验、仪器分析、无机合成及反应、有机化学.高级实验方法或者原子核技术中的化学方法,这几门课均包含理论课和实验。以上课程构成了化学专业本科生的必修课,这些课程一般为3~5个学分。
伯克利认为本科毕业生应该“熟悉艺术、文学、数学、自然科学和社会科学;能够收集、筛选、综合、评价来自不同领域并以不同形式呈现的信息;理解研究过程和如何创造新的知识;能够与人合作共事;能够创造性地转换其环境;具有解决问题和作出决定所必须的技能,并能考虑决定的广泛的社会和伦理意义;能够处理模糊性,能够灵活思考并具有在职业生涯中不断发展智识的技能”。因此,化学系本科新生需要参加新生导学课。一、二年级必修的课程还包括数学、物理以及15学分的BreadthElective课程(如阅读写作、外语、人文社科类课程),类似于国内的通识课。除此之外,化学系还开设了培养团队合作(如SupervisedGroup Study和Directed Group Study)和独立工作能力(如Individual Studv forAdvancedUndergraduates)的课程。
对于高年级本科生,除了专业必修课外,还要求完成15学分的专业选修课和跨专业选修课。
伯克利化学系开设的高年级专业选修课有30多门,一般3学分,包括信息化学、生命体系中的无机化学、高等无机化学、无机合成与反应、普通生物化学和分子生物实验、高等有机化学机理、高等有机合成、有机化学一高级实验方法、量子力学和谱学、生物物理化学;物理学原理和生命分子、生物物理化学、化学生物学、伯克利能源讲座;生物质能、原子核化学、原子核技术中的化学方法、材料化学导论、生物化学工程实验、高分子科学与技术、大气化学和物理实验以及量子信息科技等课程。
化学专业建议选修的跨专业课程涉及大气、生物、土木和环境工程、计算机、地球和行星科学、经济、教育、电子工程、政策和管理、力学工程、分子和细胞生物学、营养学和毒理学,物理、植物和微生物学、公共卫生、统计等多个学科分支,多达200余门课程。另外,本科生还可以选修多达50门的研究生专业课。因篇幅有限,本文不一一列出这些课程的名称。
二、英国剑桥大学化学专业课程体系
英国剑桥大学是历史最悠久的世界著名研究型大学之一,素有“诺贝尔奖摇篮”的美誉。剑桥大学崇尚自由、创造性、人文和科技相结合的教育理念,是将传统和现代教育有机结合的典范。剑桥大学化学专业具有很高的学术声誉,在2016 TIMES英国大学优势专业中排名第一,QS世界大学最新排名中名列化学专业第三。
剑桥大学对学生的培养与管理是经典的学院制。该校有31个学院,负责学生的生活和本科生的业余辅导。教学由大学的科系负责,主要科系包括艺术和人文、生物科学、临床医学、人文和社会科学、自然科学、技术等。剑桥大学每学年的授课时间分为三个学期,包括Michaelmas学期(8周)、Lent学期(8周)、Easter学期(5周)。
化学系负责化学专业课程的设置与讲授,修读不同的化学课程前,要求修读相应的数学、物理课程。另外,学生也要学习计算机、语言以及其他人文学科。化学专业课分为三个模块。
第一学年课程为模块IA,主要是介绍化学的基本原理,与预科课程相衔接,课程包括分子形状与结构、有机化学反应与机理、热力学与平衡、化学反应动力学、元素化学。另外,要求学生参加两周一次的实验课程,实验内容安排与理论课程基本同步,实验课程没有单独学分,实验成绩计入相应课程最终成绩。
第二学年课程为模块IB,课程更深入地讲解化学原理。学生有两种化学课程类型可选择,即A类理论与物理化学类课程和B类有机与无机化学类课程。继续修读化学专业的学生要全部完成两个方向的课程。其他专业的学生根据自己以后的专业方向分别修读A或B类课程。
A类课程包括量子力学导论、分子谱学、对称与成键、分子能级与热力学、电子结构与固体性质,B类课程包括重要有机反应、结构解析、配位化学、金属有机化学、无机环化学、形状与有机活性、化学生物学导论。对应于A类与B类课程,学生要求每周参加一次或两次实验,实验成绩计入相应课程最终成绩。
第三学年开始时,化学系开设学生化学生涯指导讲座。大三学年学习模块II课程,是在模块I学习的基础上,扩展与深化对化学知识的认知。模块II课程又分为三个层次。第一层次包括5门课程,每门课程1学分。其中,4门为必修课,包括无机化学I:结构与成键、有机合成基础、高分辨分子光谱、理论技术,另外一门课程物理化学中的概念为选修课。第二层次有8门课程,包括无机化学II:过渡金属与金属有机催化、结构与性能、化学生物学I:生物催化、化学中的衍射方法、材料化学、统计力学、对称与微扰理论、有机机理研究。第三层次有7门课程,包括:无机化学III:表征方法、有机化学中的控制、大气化学、高分子导论、电子结构、化学生物学III:核酸、核磁共振中的物理基础。
大三的实验课程包括两个部分:一是现代合成化学中的技术,主要是无机及有机化合物的制备与合成;二是与物理及理论化学有关的实验与计算。两部分实验均为必修。
在大三结束时,学校筛选能进入第四学年学习的学生。第四学年主要包括课程模块III的学习和课题研究。在学期开始时,学生接受实验安全教育及生涯规划指导。模块III课程包括18门化学课程以及3门其他院系课程(篇幅关系,文中不再列出这些课程名称),要求学生根据兴趣选修8门以上课程。
三、对两校化学专业课程体系共性和差异性分析
从以上对伯克利和剑桥大学这两所具有代表性的研究型大学化学专业课程体系的分析,可以看出以下共性:
(1)课程内容层次和梯度明显。伯克利化学系对本科生实行分阶段培养。课程设置分低年级课程和高年级课程。针对专业基础不同的学生,部分课程设置了引导性或难度较低的课程。如大一年级学生可以先修读层次较低的大学化学、大学化学实验这两门课程,再修读必修的大学化学和定量分析这门课。而剑桥大学的化学专业课程则更多地从学科认知规律来体现课程内容的层次性,学生根据自身发展,也可以选择不同的课程模块。
(2)课程设置具有广泛性和多样性。伯克利基本采用化学四大基础课的模式,但本专业和跨专业选修课程非常丰富,涉及很多相关学科分支,这与化学系对专业人才的培养定位有关,即“化学专业毕业生可从事石油、化工、食品、农业、摄影、制药、生物科技及矿业等相关行业的研发,或者化工贸易、质量控制以及行政管理等工作”。伯克利化学专业学生还可以选修本专业研究生课程。剑桥大学的专业课程体系中,前沿性选修课程多,能让学生充分了解学科前沿。比如大四课程模块III的蛋白质折叠、错误折叠与疾病、磁性材料、化学生物学与药物发现、固体电极等课程,本身已经具有研究生课程的专业性和深度。
(3)设置导学课程。伯克利和剑桥大学都有针对本专业的引导性课程,如伯克利大一新生需要修读的导学课,主要包括面向新生讲解化学系各个课题组的研究工作、学院的图书馆、计算机设备、校友和高年级学生的经验交流,以及学校和学院的资源介绍等。而剑桥大学在大三和大四学期初均设置了生涯指导讲座以及安全教育。这类课程的设置能够更好地帮助学生学习与成长。
(4)重视实验教学。伯克利和剑桥大学除了专门的实验课外,很多课程都有相应的实验内容,并且内容与理论课程基本同步。
两校课程的主要差别在于:
(1)授课时段安排不同。剑桥大学化学专业基础课程不采用平行授课方式,不是从学期的第一周持续到最后一周,而是采取集中连续授课。比如用3周时间集中把A课程讲完,然后再讲授B课程。这种模式的优点是,能够使学生在短时间内集中在1~2个知识模块上学习,课后查阅大量的参考书与文献,对知识的理解更深入。而伯克利则采用的是比较常用的模式,即一门课程贯穿整个学期。
(2)课程内容构建思路有区别。伯克利的化学课程,特别是专业必修课和国内大多数研究型高校的化学专业设置基本相同,是基于二级学科内容划分的传统模式。而剑桥大学的课程设置抛弃了传统的四大化学课程模式,改为按照知识结构和学科认知规律来设置课程,避免了知识点的重复讲授。
四、南京大学化学专业课程体系改革的知与行
对照伯克利和剑桥大学等国外著名研究型大学的化学专业课程体系,我国高校传统的化学专业课程体系存在明显的不足,无法满足科学发展、国家战略以及社会产业对多元化创新型化学人才的需求,具体问题包括:(1)现有课程体系缺少导学与衔接课程,缺少对专业的兴趣培养与认知,造成新生存在较长时间的迷茫期。(2)按传统四大化学设置专业核心课程,部分知识点讲授重复较多,学科前沿内容体现不均衡。(3)在传统课程体系中,交叉课程少,对学生交叉类学科的培养措施不到位。(4)对化学产业人才培养不重视,有关产业素养培养的课程缺失。
针对以上问题,我们对专业课程体系进行了补充和优化。为大一新生设置了衔接课程,开设新生导学课,以解答学生关于化学“学什么,怎么学,去哪儿”等疑惑。为了激发学生对化学的兴趣,开阔学生知识视野,我们围绕不同主题开设了7门新生研讨课:化学与生命、化学与材料、能源与化学、化学与环境、大分子:从材料到生命、原子与分子的量子世界、高分子材料与社会发展等。
专业核心课程涵盖化学科学的基本及核心的理论内容和技能训练,是化学专业学生准出课程的主要组成部分。南京大学化学专业学生通过自主招生及高考两种模式选拔录取,这两类学生的化学知识基础差异明显。对此,我们构建并实施了因材施教的两种核心课程体系。
一是普通核心课程体系。主要针对无化学竞赛经历和专业基础的学生。我们按照从微观到宏观的思路进行了优化,并对课程内容进行调整与更新。主要是:合并无机化学与化学分析内容,设立大学化学课程;结构化学由大三调整到大二开设;增设高分子导论核心课程,形成以大学化学、结构化学、有机化学、物理化学、仪器分析、高分子导论为骨架的核心理论课程体系。
二是针对学科特长生的课程体系。自主招生选拔的学科特长生通常具有较好的无机及有机化学基础。针对这一特点,我们对核心课程进行了调整:融合无机化学与基础物理化学知识,构建了一门全新的化学原理课程;压缩了有机化学授课学时;将结构化学、结晶化学、高阶物理化学内容整合为高等物理化学。通过数理课程学习内容的强化、化学核心专业课程的整合与提升,使学生具有宽厚的数、理、化、生等理科基础,学科视野开阔,专业知识扎实,为在化学以及相关交叉学科领域的发展打下良好的基础。
同时,我们构建并实施了“基础一综合一研究”一体化、多层次、开放式的实验教学新体系,并对相应实验教学内容进行了改革。主要是合并“无机化学实验”和“定量分析化学实验”为“大学化学实验”;取消无机化学、分析化学、有机化学、物理化学和高分子专门化实验,在化学一级学科层面上开设综合化学实验课程,将科研成果及时转化为教学实验,形成了大学化学实验、有机化学实验、仪器分析实验、物理化学实验、综合化学实验这一新的实验教学课程体系:
为满足多元化人才培养需求,我们构建了多元选修课程体系:
(1)专业选修课。我们按科学知识单元组织课程,构建了知识体系完整、前沿性强的专业选修课体系,包括高等无机化学、有机合成、谱学基础、近代仪器分析法、高分子化学、化工原理、计算机与化学、化学文献、结晶化学、配位化学、催化化学、现代材料化学基础、分离科学、波谱分析、等离子化学、高分子物理及物化、胶体与界面化学、高分子材料制备等。另外,我们委托生命科学学院开设了生物化学、分子生物学等课程;选择环境化学、材料加工、药物化学、能源化学、地球化学等相关院系课程为跨院系选修课。
(2)高年级研讨课和研究生课程。高年级研讨课包括化学与纳米材料、先进高分子材料、分子识别与分析、无机交叉领域的前沿发展、有机化学现代进展。另外,我们对本科生开放了部分研究生课程,包括配位磁化学、高分子结构研究法、电分析化学基础、高等有机化学、计算量子化学等。这些课程使本科生能系统了解学科前沿领域,让学生了解并思考科学问题的发掘与解决过程,培养学生的创新意识与能力。
(3)化学产业类课程。针对化学行业对人才培养的需求,我们开设了化学化工行业就业创业指导、化学安全与防护、精细化学品开发与商业化、现代实验测试技术等与企业管理、市场需求、安全生产、环境保护、质量认证等课程。我们聘请企业专家、政府管理人员以及外校师资为学生授课,以体现行业要素,培养学生产业素养和创业能力。
关键词:环境学科专业;有机化学教学;教学改革
有机化学是高等院校化学、化工、环境、制药、医学和材料等专业的重要的基础学科,有机化学教学包括理论教学和实验教学,理论课程教学内容包括各类有机化合物的组成、结构、性质、应用以及各类有机化合物之间相互转化等[1]。随着科技的迅速发展,在内蒙古地区环境(大气、水、土壤)污染日益严重,而环境污染检测与治理人才匮乏,少数民族人才更为稀少,针对这一现象内蒙古师范大学化学与环境科学学院2004年开设环境科学专业,2015年向蒙古族考生招生,培养地方性、民族性的环境专业复合型技术和管理人才。在我学院环境学科专业课程设计中有机化学在无机化学、分析化学等理论基础上开设的必修理论课程,其教学质量对于学生的建立完整的知识结构,培养获取和应用知识的能力以及创新能力有重要作用。然而,从有机化学课程性质而言,理论性强,有机化合物种类繁多,各种官能团结构性质不同而反应机理不同,不过众多有机化合物只有C、H、O、N少数原子组成,各类官能团的化学反应有规律可循,其影响因素主要与诱导效应、共轭效应等电子效应和空间效应有关。虽说学生常常感到难理解和掌握,但是通过教学改革创新,有机化学完全可以让学生简单易懂,且记忆深刻的学科。另外,由于教学内容颇多,而课时相对少,正所谓时间紧任务重。导致学生在学习过程中出现学习压力大,查询相关文献的时间相对少,从而学习兴趣不高,失去学习积极主动性,因此达不到预期的教学目标。目前,加强环境科学专业有机化学教学改革迫在眉睫,面对有机化学教学存在的问题,立足于地方性和民族特性,从提高学生学习兴趣入手,以教学内容和方法改革提高教学质量。
1有机化学课程的教学改革
内蒙古师范大学是培养基础教育、民族教育师资和蒙汉兼通少数民族复合型人才的重要基地,奔着培养环境人才为目标,化学与环境科学学院对环境专业设置了合适的培养方案及目标。对环境专业学生而言,有机化学课程为必修理论课程,其教学内容要服务于后续开设的环境专业课程,要起到其上承下的作用。并其教学目的为:通过比较系统和全面地学习有机化学理论知识熟悉有机化合物微观结构与物理、化学性质之间的关系,掌握有机基本的反应类型及反应机理;并引导学生认识和分析环境问题,激发探究能力和创新能力,达到运用有机化学理论学习有关专业课程,解决实际问题。根据学校特色和环境专业特性对有机化学课程教学改革要求,应优化课程内容,体现专业特性。
1.1精选教材和教学内容
以我校环境专业的课程设置来看,大二学年要完成学校开设的必修课程学习以外,环境专业必修课程学习,有机化学和物理化学及其实验等基础课程学习,有机化学学习分为理论和实验部分,其中理论教学在一个学期。不同专业,有机化学内容侧重点不同。首先,根据环境专业要求,精选教材。我学院通过比较非化学专业使用的教材,选用了高等教育出版社出版的由汪小兰主编的“有机化学”进行课堂教学。这本教材涵盖了有机化合物的基本性质、结构、命名等基本理论知识和分子轨道理论以及现代光谱学原理等内容,重点介绍了反应机理和立体化学。其次,结合实际情况,精选教学内容。结合目前课时少,内容多的情况,制定了环境科学专业有机化学教学计划。由于后续开设了有机分析和波谱分析等相关课程,所以对有机化合物的分离提纯,结构分析以及光谱在有机化学中的应用等内容进行删减。除此之外,含硫和含磷有机化学其结构和性质,与含氧和含氮化合物类似,作为学生自学内容。
1.2体现环境科学专业特色
非化学专业学生普遍存在“重专业知识,轻化学知识”的观念,于是学习有机化学首要任务是使学生认识到其重要性,从而触发学习激情[1]。自入学起,环境学科的学生有困惑,那就是环境专业为何学化学知识?于是要求教师讲授有机化学时,注重与环境学科之间链接。有机化学理论知识与实验手段与环境科学专业后续开展的环境学、环境化学、环境检测等环境专业必修及其实验课程和相关选修课程内容都是息息相关的。教师将有机化学理论知识与环境实际问题结合起来,可以结合地方特性,举出身边的例子,比如黄河水内蒙古段干、直流水源是呼和浩特市人民主要饮水来源,其中有机污染物直接危害到本地区的人民(包括学生本人),来详述有机污染物的来源,结构,检测以及治理方法等。另外,教师通过介绍国内外环境科学的发展情况和先进的科学技术在环境治理中的应用,比如白色污染塑料等高分子材料通过化学手段降解形成燃料,使学生豁然开朗,提高学习积极性,主动查阅文献,切身感受到有机化学的重要性及其在环境科学中应用[2]。
2课程教学方法的改革
在有机化学教学过程中,以课堂教学为主,在环境专业有机化学教学中,结合环境科学国内外发展、地方和学校实际情况、环境科学专业课程设置与理论需求、学生学习状态,以教师深入学生,以提高学习兴趣,以使用先进的教学手段,以查阅学科前沿为辅助,以进行针对性的实验等改革教学方法,提高教学质量。
2.1因材施教,培养学生环境责任感
在教学活动中,学生是主体。环境科学专业的有机化学教学过程中,出现教师注重理论的教育忽视专业特色。因此,教师应因材施教,以培养环境科学人才为目标,针对环境专业的特色进行系统的有机化学理论教学的同时发挥专业特长,以介绍国内外环境污染情况,污染根源以及治理措施并用专业角度分析其原理等,培养学生环境责任感。
2.2旁搜远绍,激发学生学习兴趣
培养学生学习兴趣,激发学生创新能力。教师在环境专业有机化学教学中,引导学生关注身边的环境问题,培养环境责任感的同时激发应用所学的知识去改变世界的创新想法。教师巧用具体例子,促使学生认识学习有机化学理论的重要性。比如,在绪论中讲述有机化学的进展,日常生活中的有机化学,有机污染物以及药物有机化合物等内容,使学生感受到有机化学与人和社会息息相关;在讲述烷烃过程中,汽油的“辛烷值”、汽油柴油的区别、石油醚的成分等为例,讲别能够发生化学反应的基团,其化学反应在官能团的周围发生,而且化合物之间一定条件下可以相互转化,引发学生的探究能力,使学生带着兴趣去掌握和应用有机化学理论知识;从介绍苯系物对环境污染及其对人类健康的影响,介绍此类化合物的机构、性质等,引导学生去查阅文献,使了解污染源以及治理方法;以举实例如“三聚氰胺”的形成及其危害、“复旦大学的投毒案”、叠氮化合物的爆炸性、禁用偶氮染料的结构性质及生态环境的危害等等,详述含氮化合物的结构、化学性质及其相互转换等,使学生对其产生浓厚的兴趣同时培养学生环境责任感。另外,教师布置学生查阅学科前沿文献,扩展知识体系。在我学院环境科学专业学生在第一学年有“专题讲座”课程,三位环境专业科班出身、具有出国留学背景、承担国家和自治区科研项目并具有硕士研究生导师资格的教师承担这门课程,系统的介绍学科发展,学术前沿。在此基础上,教师在有机化学教学过程中,特定的内容布置相关的查阅文献任务,组织小组讨论,总结写查阅文献报告。使学生了解国内外的环境学科中有机化学理论的应用,进一步体现有机化学与环境学科之间的衔接,培养查阅文献能力,文献总结归纳能力。另外,使学生产生浓厚的兴趣,培养探究能力;扩展知识体系,初步形成科研意识[3]。
2.3殊途同归,适当使用多媒体教学手段展示不同内容
有机化合物结构复杂,反应机理中涉及到电子转移、重排以及立体化学,教师使用单一的讲述形式,使学生感到枯燥,缺乏空间想象力的同学无法跟上课程进度,从而很难达到教学目标。不同教学内容选用适当的多媒体手段,可提高教学质量和效率。比如,讲述旋光异构现象时,使用FLASH展示物质的实物和镜像不重叠的性质———手性,用图表列示物质的异构现象以及旋光异构的范畴,使用PPT简单的动画形象的描述手性物质的费歇尔投影式表示方法;在烯烃的亲电加成和卤代烃的亲核取代反应中的立体化学的讲述假如使用传统的板书展示,学生很难领悟其中立体变化,使用简单的动画视频演示物质结构和反应中的立体化学可克服此类困难;再如,单糖的结构特征,结构转换以及通过不同糖苷键形成不同类型的双糖、寡糖和多糖,氨基酸的结构特征以及通过肽键形成多肽和蛋白质,蛋白质的一级结构、二级结构、三级结构和四级结构,这两个章节内容较多,涉及到的结构复杂,使用板书讲述耗去大量的课堂时间,无法重复展示和对比介绍,使用生动的PPT和简单的动画演示,使教学内容简单易懂,同时克服课时少,内容多的弊端。然而,多媒体是一种教学辅助手段,教师在课堂上需要积极与学生互动,观察学生的反映来调整进度,重复放映或者进行对比,忌讳教师脱离主体,唱“独角戏”[4]。
2.4学以致用,理论和实验相结合
环境科学专业学生在后续开设的专业实验操作与有机化合物密不可分,需要选作针对性的实验,理论和实验相结合,掌握有机化合物的研究方法和手段,提高学生动手能力、解决和分析问题的能力。有机化学实验课程内容包括:(1)物理常数测定实验:固体化合物的熔点测定、液体化合物的沸点和沸程、旋光活性物质的旋光度的测定、液体化合物的折光率的测定等,使学生掌握有机化合物的物理常数的测定操作,了解物理常数与结构之间的关系,进一步体会物质结构决定性质的原理;(2)分离提纯实验:蒸馏方法分离提纯有机化合物、重结晶和升华的方法提纯固体有机化合物、纸上层析的方法分离氨基酸,使学生熟练的掌握有机化合物的分离提纯的方法和手段,有机化合物的物理化学性质是其分离提纯的依据;(3)简单合成实验:合成简单的环烃、醚、羧酸衍生物等有机化合物,使学生了解有机化合物之间的相互转化,熟悉根据反应物质和反应产物设计合理的实验步骤,力求达到较高的转化率,熟练掌握有机化合物的合成、分离提纯以及相关的操作手段;(4)性质实验:在有机化学理论教学中,醛酮的化学反应较复杂、反应种类多,学生很难记牢,通过性质验证试验加深理论知识,经过观察反应速度和沉淀颜色等实验现象,分析其原因,培养学生分析问题的能力。而在后续环境化学实验中,设计到有机化合物的元素定量分析、用气质联用法测定室内空气中的苯系物测定等实验,使学生进一步认识到有机化学理论和实验课程的重要性、延伸性以及实践性[5]。
2.5南腔北调,教学语言母语外语兼用
目前环境问题日益严重新型词汇屡屡涌现,有机化学教学语言需要南腔北调,解决目前出现的教学难题。我校介于少数民族地区高等院校,汉语授课班需要使用汉语兼英语教学,蒙语授课班需要蒙语兼汉语、英语进行教学,以此克服某些教学中专业术语难解释、难理解的困难。教师在专精专业有机化学教学改革中,结合地方性和学科实际情况合理制定教学目标,结合学科的专业要求精选教材和教学内容,根据整体培养计划注重环境学科专业的其他课程的衔接。结合实际情况,将教师、学生、多媒体、学科前沿、实验、教学语言等五个因素有机融入到教学实践中,实现有效的教学活动,提高教学质量。
参考文献
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[3]常雁红,李天昕,陈月芳,等.兴趣教学法在有机化学教学中的应用[J].中国冶金教育,2013(5):1-3.
[4]何兴权,刘大军.有机化学教学方法与手段的改革实践[J].现代教育科学,2009(S1):98.
【关键词】微课;有机化学;教学;现状及探索
随着多媒体技术与信息技术理念的不断深入与推进,微课以其智能化、大众化的特点吸引了众多学者的关注,并纷纷将其运用到高校课堂。“有机化学”作为一门与人们生产生活息息相关的应用型学科,许多抽象的内容在多媒体的辅助下更加直观、形象,它不仅调动了学生的学习热情,而且极大地提升了教学效果。因此,深入探索微课在大学“有机化学”教学中的积极作用就显得尤为重要。
一、微课的概念产生与特点
对于微课的概念,国内最早是由广东省佛山市教育局研究所的胡铁生引进,他对微课的定义为“一种以教学视频为主要载体,对单一知识点进行重点突破的教学模式”。随后,我国高校纷纷将微课引入课堂教学中,然而目前学者尚未给出统一的意见与解读,但是究其根本,微课的概念本质并无多大差别。在2013年,著名教育学家黎加厚对微课的定义提出了自己的见解:微课即时间控制在10分钟以内,内容单一却具有明确的目标性,以专题巩固的形式集中说明一个问题的微课程体系。据心理学研究,通常人们能够将注意力限度保持在10分钟以内,因此,微课的设置理念符合学生身心发展规律,以学习单元理论为基础,是一种高效有序的新型教学模式。另一方面,微课教学是一种创新性教学模式,是对传统课堂的补充和修缮,它能够拓宽学生的视野,丰富日常的教学课堂,让学生学习到课堂之外的知识。同时,微课对于教师的专业成长也具有一定的积极作用。教师在设计与制作微课的过程中可以对学生的学习情况进行反思,对自己授课过程中的缺憾和不足进行思考。因此,从该意义出发,微课是教师实现自我成长的重要途径。总之,微课将成为今后高校课程教学的新形式,并逐渐凸显出其广泛性和大众性的主要特征。
二、微课与常规课的比较
在实践教学中,微课与常规课之间的差异更加明显,下面着重从几个方面介绍两者之间的不同:
1.课程内容方面
微课是侧重其中一个知识点,采用多种形式进行突破和渗透,帮助学生理解;而常规课是一套全面系统的课程体系,是一节完整的课堂,从课程导入到知识讲解,最后是对本堂课程知识点的总结。
2.授课形式方面
微课的授课形式体现了多样化的特征,教师可采用文字、图片、视频、动画等多种辅助手段,将知识内容以多种形式进行再现和解读,还可以根据学习者的需求进行回放;而常规课是教师通过板书、教学语言等传统载体进行知识讲解,教授方式呈现出明显的单向性。
3.课堂时间方面
微课的授课时间保持在3~10分钟左右,恰好能充分集中学生的注意力,提高教学效率;而常规课的教学时间一般在45分钟以上,学生难以集中注意力,经常在课堂上出现思维的跳跃与听课的空白,教学效果并不理想。4.教学场地方面微课的教学场地限制相对宽松,只要有计算机和网络,学生在家中就可以学习;而常规课则不同,需要在特定的教学场所内进行。5.教学知识点方面微课教学的知识点体现出较强的针对性和专业性,会对单一知识点进行重点讲解,对于某一知识点出现盲区的学生大有裨益,学生在学习微课时可以查漏补缺,有效弥补知识漏洞;而常规课的知识点比较混乱,针对性较弱,更加注重对全局的把握和掌控。
三、微课在当前大学“有机化学”教学中的应用类型
1.三维分子模型微课的使用
在有机化学领域中,化合物的种类繁多,结构复杂,其官能团、分子键的形式可谓是错综复杂。在教授相关化合物的结构和功能时,教师可通过插入三维分子模型微课,对学生进行专题教授,积极引导学生对有机化合物的直观认识,并对各类化合物的联系和区别进行细致解读,以帮助学生对该类问题的认识和掌握,降低学习难度,从而提高学习效果。例如,醇类化合物的官能团是羟基,烯烃的标志是双键等,这种三维分子模型微课可以对物质的三维立体结构进行生动、详细的展示,有助于提高学生对不同物质的形象认识。
2.三维动画模型微课的使用
“有机化学”课程中的反应类型很多,主要是官能团的转换与化学键的重组等内容,学生只要掌握了有机化合物的反应原理,就能简单写出相关的化学反应方程式,掌握实验现象。在有机化学推导中,学生了解各类化合物的检验方法及物质判断,有助于提高他们对有机化学知识点的认知。例如,对于苯的取代反应、烯烃的加成反应、醛基的缩合反应等抽象的知识点,教师可以利用三维动画微课将化学键与官能团的变化情况展示给学生,从而加深学生对化学反应的理解。
3.实验视频微课的使用
大学生群体的求知欲与探索欲都较强,因此,化学实验是激发学生学习兴趣的关键与“钥匙”。教师要充分利用学生的好奇心理,在教学中适当引入实验,从而引导更多的学生参与到课堂之中,增加课堂活跃度。例如,在学习银镜反应、溴水与各种烃化物反应、高锰酸钾与烃化物反应、萃取实验等课程内容中,教师利用实验视频微课教学让学生清晰直观地了解反应过程及实验现象,强化了学习效果,也在一定程度上避免了化学资源浪费,实践了绿色环保的重要理念。
四、微课在大学“有机化学”教学中应用的优势
1.立足基础,拓宽知识
“有机化学”课程要求学生具备较好的抽象思维与逻辑思路,其典型特征就是凸显出较强的理论性,对于初学该课程的学生来说无疑是一个巨大的挑战。常规授课中,教师只能采用黑板、粉笔、实物模型等有限的教学道具,在教授这些抽象的概念时,教师光靠这些器具和语言表达难以体现有机化学概念及模型的本质。例如,甲烷的结构是正四面体,苯环的“特殊键”采用单双键交替的形式,共轭效应中电子云的变化等,这些内容极其抽象,即使是空间能力强的学生也难以理解。而微课可以借助文字、图片、视频等多种辅助手段,将这些有机分子的轨道、化学效应在三维空间中的形成过程展现得淋漓尽致,有助于学生从多重角度理解和观察,加深学生对基本原子轨道形成的认识,拓宽思维,加强其对三维立体空间结构的构建。同时,“有机化学”课程中化学反应的具体过程也是该课程的重点和难点,了解“旧键断裂,新键形成”是掌握该有机物变化的前提和基础,而微课就可以将该过程恰如其分地表达出来。例如,乙烯加成反应过程,教师可以利用制作的微课视频将这一反应展示出来,不但增强了该课堂的渲染力与表现力,而且大大调动了学生学习化学的积极性。因此,利用微课模式,可以帮助学生了解“有机化学”中基本概念及相关模型的具体构建过程,还可拓宽学生的知识面,为其今后“有机化学”课程的学习奠定坚实的基础。
2.加强实践,提高技能
化学作为自然科学的一个重要分支,是众多科研工作的重要理论基础。因此,要加强对学生实验能力操作技能的培养,让学生在实践中验证真理,获取知识。但是受高校课时时数的制约,学生不能将课上涉及的实验仪器及装置都进行操作,因此,要充分利用微课教学的便捷性和全面性等优势。例如,在测定旋光性物质的旋光度时,旋光仪作为一种新的实验仪器,学生只能根据旋光仪掌握读数的技巧,不能对其内部结构进行细致了解。如果拆卸仪器,不但有可能会损坏仪器,还会浪费大量的时间。而依托于微课可以有效避免这一弊端,微课视频中的图片、flash等素材可对旋光仪的内部结构进行展示,帮助学生了解其内部构造极其工作原理。另外,许多仪器具有较大的危险性和不可操作性,学校并没有开设专门的实验室让学生了解仪器的应用情况。此时,教师可以利用微课教学让学生掌握该实验的安装事项及先后顺序,帮助学生了解此类实验的注意问题及常见错误操作,进而建立对该实验的全面认知。实验作为“有机化学”课程中的一项必修、必学技能,能够培养学生求真知意识的形成,因此,微课教学在学生实践能力的培养中发挥着不可替代的作用。
3.启发思路,学有所用
“有机化学”课程要与实际生活挂钩,增强学生的知识迁移能力与综合实践能力,让学生学有所长,学以致用。对于不同专业的学生,要有所侧重地实施教学任务,制定教学计划和教学目的,将理论与实际紧密结合,增强学校课程的实用性。例如,对生物学科专业的学生要加强“有机化学”与生物学科之间的联系;对农学专业的学生要侧重讲解磷、硫等有机化合物;对医药专业的学生要着重药用医学方面知识的讲解等。并将国际最新学术前沿的动态与课堂知识有机结合,让学生真正学有所用。任课教师要充分利用微课资源并将课程信息传递给学生,增强学生独立思考的能力,激发学生的创造性,培养学生的创新意识,进而激励学生将“有机化学”的相关知识迁移运用到其他学科。
五、结语
综上所述,在高校“有机化学”课程的教学中,微课教学相较于常规课教学更具有强调和突出意义,对于促进我国高校教育发展、提高教学效果等方面有着至关重要的作用。因此,开发和构建高效、系统的微课教学体系是很有必要的。然而,我国微课教学体系发展尚不成熟,仍存在诸多问题亟待解决。作为一把“双刃剑”,我们要充分发挥微课教学的优势,制定合理的实施策略,进而促进我国高等教育教学蓬勃发展。
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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。
[摘要]高分子化学课程是高分子材料与化工专业的专业基础课,涵盖内容多,需要合理安排教学,运用其他课程知识,用学生容易接受的实例解释理论问题,能够增强学生学习的兴趣,达到较好的讲授效果。
[关键词]高分子化学;教学;实例
高分子化学课程是高分子材料与化工专业的专业基础课,是研究高分子化合物的合成原理和化学反应的科学。学生应具备一定的无机化学、有机化学、物理化学和概率论与数理统计知识才能学好该课程。国内高校多采用潘祖仁先生主编的国家级优秀教材高分子化学[1-2],对这门课的掌握程度,影响后续课程的学习。因此学生一般比较重视[3]。但对于初学者来说,认为该课程的内容较多,比较分散,系统性不强,有些知识点理解不透。
1高分子化学的课程特点
高分子化学主要介绍高分子的合成原理及高分子的化学反应,合成原理以聚合反应动力学为主线,衍生到聚合速率和分子量,而这二个指标正是工业生产控制的主要工艺参数,再通过聚合理论方程,讨论温度、介质、单体、引发剂等对聚合的影响。对于连锁聚合,每一种聚合机理都有特殊的引发体系,因此引发剂或引发体系也是高分子化学的重点内容之一。最后一章,聚合物的化学反应,主要介绍聚合物化学反应特征、聚合物的基团反应及接枝、扩链、交联、降解和老化,提出促使降解或防止老化的途径。有学者总结高分子化学课程有“五多”的特点,即内容多、概念多、头绪多、关系多和数学推导多[4]。该课程专业理论性强,概念复杂,抽象难懂,一定程度上影响了学生的学习兴趣[5]。
2课程知识点浅析
该课程序论中,除了介绍高分子化合物的基本概念、命名、发展历程及结构方面的基本知识外,重点介绍分子量。高分子的分子量大且具有一定的分布是高分子化合物的主要特点,其作为材料的力学性能主要由分子量及其分布决定。该部分内容介绍,需使学生明白高分子的分子量与小分子的相对分子质量的区别。缩合和逐步聚合反应中,首先通过二种双官能团单体参与的线形缩聚过程示例,第一步反应,得到二聚体,第二步反应可以得到三聚体、四聚体,此时体系中含有一、二、三、四聚体的分子,第三步聚合,体系中可能含有八、七、六、五、四等聚体,假若反应就此终结,体系中产物的聚合度不同,由此使同学们很容易理解聚合反应得到的产物即聚合物,分子量存在一定的分布。同时自然引入官能团等活性概念,才能从纷乱的聚合反应中抽取出本质特征,用一个速率常数描述同种官能团的反应特征。在课程体系中,活性中心等活性概念是高分子化学的基本思想,因此要借助实验数据进行例证,分子碰撞理论进行阐释。还需要明晰N0和N的含义。有二个相同的羟基,肯定体系中存在另一个分子含有二个羧基,因此平均每个分子链含有一种基团;对于均缩聚,更是如此。这点一定让同学理解,因为后面的理论方程推导要不断用到。另外,反应程度p是一个非常重要的概念和度量,定义为参与反应的基团数(N0-N)占起始基团数N0的分数[2],代表某种基团的转化率,反映了聚合反应的反应进程。缩聚反应中产物分子量分布,Flory利用统计法,根据等活性概念假设,以双官能团单体均缩聚为例,形成x-聚体每个键的成键几率为p,分子末端一个不成键几率为(1-p),推导了线形缩聚的分子量分布关系[2]。实质上,每一个键的成键几率不同,按照反应程度概念,应该是随着聚合度增大,p增大,为了处理简便,等同化,根据乘法原理,即得x-聚体的数量分布函数。后面自由基聚合、共聚合、离子聚合和配位聚合,都属于连锁或链式聚合机理,聚合一般都包含链引发、链增长、链终止和链转移几个基元反应。首先,要有活性中心的形成,进行链引发反应;正是根据其活性中心的不同,将其分为以上自由基聚合、离子聚合等。
有关其机理及分子结构的形成,与有机化学中的空间位阻效应、共轭效应有关。聚合动力学与物理化学知识有关,需要同学学前不妨复习下以前学过的有关内容。对于自由基聚合,介绍其英文词汇为Radical,含有“激进、活泼”之意,故可以作为活性中心,故教材中一般用R•表示,黑点代表单电子。聚合物中单元结构主要在链增长阶段完成,故链增长过程直接影响聚合物分子结构。①键接结构。增长过程中,结构单元间的连接存在“头—尾”、“头—头”(或“尾—尾”)两种可能形式,一般以头-尾结构为主。原因是以尾-尾连接,活化能大。列举生活中的实例,如小轿车、“和谐号”动车车头,都采用流线型,头部体积较小,阻力较小。微观上的化学反应也遵循同样道理。②立体构型。自由基上C为SP2杂化,与单体作用时既可从上方也可从下方进行作用,自由基聚合物分子链上取代基在空间的排布是无规的,但从空间位阻考虑,无规结构中,间同结构略占优势。③几何构型。双烯类单体,还存在几何异构,倾向于形成反式结构,都可以根据空间位阻进行解释。这样同学就容易理解高分子结构比较复杂的特性。另外自由基聚合的引发效率,主要是①诱导分解。诱导分解实际上是自由基向引发剂的转移反应,也就是说,自由基诱使引发剂分解,消耗掉引发剂,作无用功,故使引发效率降低。②笼蔽效应,主要指溶液聚合中,引发剂分子处于溶剂的包围中而不能发挥作用,可以想象,引发剂分子周围存在一层层的溶剂分子和单体分子相隔的球形包围圈(好像笼子一样),初级自由基遇到单体,直接作用,形成单体自由基,若遇到溶剂分子,不能作用,被弹回,有可能与下一个初级自由基结合,甚至与溶剂分子结合,使引发剂分子白白消耗,引发效率降低,称为笼蔽效应。由此派生出单体的活性与浓度、体系粘度和引发剂浓度,都影响引发效率,使同学将知识学通、学活。自由基共聚合中,关于链自由基的活性,一般认为带有共轭取代基的链自由基稳定,同学不易理解,以射击为例,若自由基上存在共轭基团,单电子不再归属于某个原子,离域程度大,行踪不定,这样用枪瞄准难度增加。单体相当于枪,就不易和它反应,故该类自由基活性差。
若链自由基带有非共轭取代基,其单电子位置固定,活动空间小,容易瞄准击中,即容易和单体发生反应,该类自由基活性高。烯类单体的离子聚合中,单体适宜于进行阳离子聚合还是阴离子聚合,主要取决于单体的结构,考虑取代基的诱导效应和工轭效应。带有π-π共轭体系的单体都能进行阴离子聚合。如果取代基具有吸电子性质,更易进行阴离子聚合。因为吸电子基降低双键上电子云密度,有利于阴离子进攻,并使形成的碳阴离子的电子云密度分散而稳定。而具有推电子取代基的烯类单体可进行阳离子聚合,因为推电子取代基增大了双键上电子云密度,有利于阳离子进攻,并使形成的碳阳离子的正电性降低而稳定。苯乙烯,丁二烯等含有共轭体系的单体,由于其π电子云的流动性强,易诱导极化,能进行阳离子、阴离子或自由基聚合。阴离子的活性聚合在理论上和实际应用中具有重要意义,要让学生明白活性聚合的原因、应用价值。配位聚合,要重新复习下无机化学中的配合物知识,其引发体系中,过渡金属为中心原子,它提供空轨道,烯类单体作为配体在空轨道上活化、按照一定的方向或方式进行配位、插入到增长链中,因此所得产物立构规整度一般较高。聚合物的化学反应,是聚合物改性、扩大聚合物品种的手段之一。接枝、交联等使聚合物分子量增大,降解、老化使聚合物分子量降低。用鲜活的实例向同学介绍,这样学生学习时不觉得生硬,便于接受。
3结语
作为一名高校教师,能够将复杂的原理讲解得浅显易懂,抽象的理论能够结合现实生活具体化、简单化,语言生动,课堂气氛活跃,学生对所讲内容有强烈的兴趣,这门课程的授课质量才有保证。
参考文献
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本文就找出那么几对看似是孪生的专业,让大家来辨别一下。
生物技术 vs 生物工程
这两个专业都属于生命科学学院,差别在于“技术”和“工程”,从字面上,基本无法很清晰地分析出区别。它们在学习的前两年的基础课程有很多重叠的部分,但是进入专业课的学习后,就开始走上不同的道路。
最大的区别在于,生物技术是理科,而生物工程是工科。前者偏理论,后者注应用。
生物技术学习的是生命科学的基本理论和系统的生物技术的基本理论和技能,学习的内容偏于理论,从微生物到细胞到分子到基因,一切都是为了向更高端的生命科学发展而努力,所以很多学生都会考研或是在研究机构做研究工作。
而生物工程相比生物技术来说,诞生的时间要晚一点。它是以生物科学为基础,应社会之需要而兴起的,所以更注重应用。简单来说,就是对生物进行创造和设计,在分子、细胞、组织和个体这些不同的层面上,对生命有机体进行新的改造,比如利用固定化菌体或固定化酶来大规模生产果糖浆来代替蔗糖。生物工程需要学习不少药学相关的课程,很多学生毕业后都进入了生物医药这样的高新技术产业做工艺和装备的研究、开发和设计工作。或者是进入政府的工商税务、海关、药检等部门从事监管工作。
高分子材料与工程 vs 材料科学与工程
想必大家已经发现这两个专业最大的差别了:“高分子”和“材料”。有机高分子材料是材料中种类非常丰富的一个大类,橡胶和塑料都属于高分子材料。材料科学与工程的“材料”里并不包括有机高分子材料,它研究的是金属材料和无机非金属材料(如陶瓷、水泥、混凝土材料)。
虽然都是材料,不过最大的区别在于,高分子材料与工程和化学的关系紧密,而材料科学与工程和物理相伴。这一点看看它们的课程设置就明白了。前者要学习无机化学、分析化学、有机化学和物理化学,基本涵盖了所有基础化学课程。后者则要学固体物理、量子力学和材料物理等课程。在学习的内容上,它们就很不一样。
就业方面,高分子更注重新型材料的运用和研发,反而是一些和化学沾边的公司更需要这一专业的学生,比如著名的陶氏化学。当然,说到橡胶和塑料,化工、汽车、电子、航空等行业同样需要相关人才。而材料科学与工程专业的学生在传统机械制造类行业更有优势,比如航天、船舶、重工业的相关企业。
环境科学 vs 环境工程
读到这里,也许你已经猜到了,这两个专业最大的区别在于前者偏理论,后者重实践,理学vs工学。的确,前者更多地注重在科研方面,而后者则注重在工程上。
环境科学专业的学习内容比较宏观,比如一个地区的生态环境的营造、环保的规划。学的是理学,对环境化学、环境毒理、环境微生物等方面的研究,偏重于理论上的学习。
相比之下,环境工程属于工程类专业,它的应用性要强得多,很多课程都是实打实地去学如何控制污染,比如水污染控制、大气污染控制、固体废弃物全过程管理,以及环境的评测。
有人开玩笑地说,这两个专业的区别在于,环境科学是指认垃圾的,而环境工程则是处理垃圾了。这种说法或许不完全正确,但可以给我们参考。
计算机科学与技术 vs 电子信息科学与技术 vs 电子科学与技术 vs 光信息科学与技术
首先,让我们镇定一下,千万别被这一连串的“科学与技术”给绕晕了。这四个专业,都和物理、计算机密不可分,但是细究起来,差别却不小。
从学习内容上来看,计算机主要学习计算机软件、硬件和应用系统的学习,学的是计算机。电子信息学的是如何获取、传输、处理和设计电子信息系统,偏重在电路和电子上,它的口径比较宽,电子、信息技术和计算机都有所涉猎,我们日常生活中所使用到的电信、广播、雷达、声呐和导航都是它的应用领域。电子科学与技术是信息科学和材料科学的交叉学科,学习的是各种电子材料、元器件、集成电路等的设计、制造和相关的知识。最后一个光信息则是现代光学和信息科学紧密结合的专业,研究的是如何用光取代电信号对声音、图像和数据等信息进行处理,比如光纤通信。
关键词:中职 药学类专业 药用化学基础 教学
中图分类号:G71 文献标识码:A 文章编号:1672-8882(2011)01-119-01
药用化学基础是中职药学类专业学生的一门专业基础课程,它将原有的无机化学、分析化学和有机化学的内容有机整合在一起,对药学类专业学生来说,药用化学基础课程是学好专业课程的基础,在其后续专业学习中起着重要作用。笔者在教学实践中充分考虑授课对象是中职药学类专业学生,学生有自身特点,将教学内容进行了合理的提炼,对教学方法和教学手段进行了改革,使学生在课时少的情况下能完整地、全面地掌握该课程的基本概念、基本内容、基本方法。下面对该课程的教学谈几点体会。
一、结合专业特点,精选教学内容
中职基础理论教学内容的教学特点是以“必需和够用为度”,因此我们在教学中要结合不同的专业特点对教学内容进行整合,从而精选教学内容。在这个过程当中我们要注意处理好几个问题,一是教学内容和专业发展特点相符合;二是教学内容和基础化学的整体性相符合;三是教学内容和后续发展相符合。教师要精心安排好教学内容,设计好内容梯度,把基本的,必要的化学基础知识传授给学生,只有学生掌握了扎实的基础的化学知识,才能学好药学专业知识,才能把握药学和其他相关学科之间的联系。教师要强化学生的学习指导,提高学生的学习效益,指导学生学会阅读,学会观察,学会总结。学生掌握了正确科学的学习方法将受益终身,而且科学的学习方法还是将化学知识转化为终身能力的桥梁和纽带。
教师还必须优化自己的知识结构,加强业务素养。教师不仅要系统掌握化学专业基础知识,对药学的相关学科也要了解,要熟悉化学与药学之间的密切联系,关注药学相关的化学问题,熟悉药学相关的科学技术领域化学的研究成果及其应用的相关知识。
二、紧扣教学大纲,设计合理的教学过程
在设计教学过程时,根据教学大纲的要求,明确教学目标。精心备课,准确把握教材的重点和难点、教材的深度和广度,设计合理的教学过程。授课过程中及时归纳总结课堂内容,做到线索清楚,重点突出,难点突破。授课时要特别注意观察学生能否跟上教师的思路,掌握情况如何,切忌只顾自己上课,不管学生能否听懂、能否消化。设计教学过程时注意与初中教材的衔接,避免有些初中已讲授过的内容重复讲授。
三、注重教学方式的多样化
不断改进教学手段是提高与保证教学质量的重要环节。随着科学技术的不断发展.我们的教学模式也从原有的一块黑板、一支粉笔的单调教学向多元化教学发展。多媒体教学凭借其声像、图文和速度方面的优势,在化学教学中起到了越来越重要的作用。笔者在教学中使用多媒体这一先进的教学手段,以声音、动画、图像、影像等丰富的材料配合文字制作多媒体教学课件应用于教学中,将枯燥、抽象的化学知识动态化,全面调动了学生的兴奋点,帮助学生学习和记忆,取得了较好教学效果。在运用多媒体教学手段的同时,也要灵活运用多样化的教学方法,如自学指导法、对比记忆法、分组讨论法、知识迁移法等,激发学生的学习兴趣,培养学生的学习能力。
四、创造良好的教学气氛,调动学生学习的积极性
教学是双向的,如果只管“满堂灌”,则难以有好的效果。认知心理学认为,学习的效率是与学生的个体心理发展及其心智能力密切相关的。中职学生学习基础差,自控能力更差,为此,教师必须更新教育理念,牢固树立以学生为主体现代教育观,教师与学生平等相处,能理解学生的出格想法与做法,学生就会感到课堂轻松,没有恐惧感。教师在课堂上与学生合作对话,能让沉闷的课堂活起来,让学生思维的火花燃起来,让课堂焕发生命活力,给学生创造一个生动活泼、民主自由的学习氛围。
五、教师必须注意激发学生的学习兴趣
教师在教学过程中必须注意激发学生的学习兴趣,学生有了兴趣,学习热情必然高涨,学习效率必然显著提高。要调动和保持学生的学习兴趣是一件相当困难的事情,光凭自己的工作热情和某些组织措施是不够的。改进教法,加强趣味性和新旧内容的联系性,以旧引新、讲新复旧。讲新概念、新知识时,利用新旧对比法和前后联系法,寻求它们间的共性和内在联系。找出它们间的个性和区别,从而把新知识纳入到旧知识的网络中,既便于掌握新知识又利于复习巩固旧知识。二是用综合对比法对知识进行总结,融会贯通。揭示规律。滴定分析的四大章学完后,我们花了两节课的时间,进行系统全面的总结。三是针对他们的畏难情绪,用亲身感受讲了坚持预习、及时复习,就可事半功倍,变恶性循环为良性循环的道理,现在大部分同学都会在课前抽出时间进行预习,课后及时进行复习,提高了学习效果。因此,教师必须时刻注意学生学习兴趣的培养,增强课堂的趣味性,变厌倦课堂为向往课堂,变“要我学”为“我要学”,变“苦学”为“乐学”。
此外,教师在教学过程中必须注意语言艺术,教师的语言是教师教学的基本功和必要素质,是教师传道授业的一个基本手段,课堂中的教学语言能体现一个老师的业务素养、能力及水平,更重要的是教师的语言直接影响着教学效果。作为化学教师,要重视语言教学,不规范的化学用语以及读音错误是可以通过教师的自身努力修正直至消失的。教师的语言应该具有规范性、科学性、针对性、鼓励性和教育性。教师在教学过程中或与学生讲话时,除了要尽可能注意语言的规范,还要注意用委婉、幽默、含蓄的语言方式去影响学生的心理和行为,使学生乐于接受。
综上所述,上好有特色的药用化学基础课,应遵循药学类专业的特点,以职业定位为导向,合理安排教学内容,创新教学方法与模式,才能激发学生的学习兴趣,达到理想的教学效果。尽管我们在教书育人和教学改革中做了一些探索并取得了一定成效,但是,随着社会需求的不断变化,欲使学生达到符合社会需求的专业培养目标,作为化学教师任重道远,还必须不断地进行探索。
参考文献
[1]习保民,张鹏鹂.药物化学教学中学生学习兴趣的培养[J].山西医科大学学报,2008,10(6):669―671.
[2] 潘伦.医药类职业院校基础化学教学改革的思考[J].中国医药指南,2009(7).
高等学校预科教育是我国高等教育的特殊层面,采取一系列高效的措施为培养高层次的人才而不断努力。预科教育的好坏在很大程度上和任课老师有着莫大的关系,如果化学老师可以给出新的教学策略和题材,充分调动各个学生的学习积极性和兴趣,合理的运用课堂教学的时间,采取高效的教学策略和预习方法,确保化学知识点的连接和区别,提升学生学习化学的效率。
一、预科教育中化学教学存在的问题
现阶段,在我国预科班教学的过程中,一直存在着这样一个严重的问题,就是指教材无法适用日益进步的教学需求,存在极大的滞后性。我国目前所用的是全国统一编写事物教材,没有其地域及针对性的特征,不能满足各个地区的实际需要。前些年,只对数学、语文、英语、阅读这些预科教学所必备的教材加以编写,这些编制的内容某些已经不符合社会发展的潮流。目前,基于素质教学思想的指引,各个阶段的教学内容及方法都在经历着翻天覆地的改革各个地区高等学校对象预科教材也要紧追大流,进行更新和改革。在新一轮的高等学校预科教育座谈会上,不同高校的代表一同表示,需要重新编制一套适应该地区学校预科教学的教材内容。预科班的教学比较特殊,依照我国经济建设及教育发展的需求,根据预科班学生的学习基础与心理特征,可以让老师把某些大学基础教学的内容和初中教材中的内容合理的融入到教学中,其讲解的内容不但可以超越高中教学的内容,也可以跨越高考的内容直接进入大学化学基础教学中。在进行新素材编制的过程中,必须根据高考纲要和成人高考复习的规律为最好途径,其讲课的内容可以划分基础概念及理论、常见元素及其化合物、有机化学、化学实验、化学计算五个部分。
二、变革高中教材顺序,深入教学内容
把大学基础知识和中学知识有效的整合起来进行教学,是培养学生较高的科学素质的有效途径,可以让学生在预科教育中获得启发,让学生思绪开阔,从而理解原来认为不存在问题的东西。比如:在进行高中教材《物质结构、元素周期律》这节课程的教学中,可以把无机化学中《原子结构和元素周期系中原子核外电子排布和元素周期表》安排在基本概念及理论之前进行讲解。可以根据知识面的内容合理的采用整体教学的办法,强化知识的网络化和系统化,重点考虑知识内容之间点、线、面三者之间的联系。把每一节知识的重点内容、难点内容进行必要的整合、梳理、点拨,确保学生进行学习的过程中眉目清楚、重点突出。这样的教学不仅强化了学生自主学习的能力,并且让他们对自己所学的知识更深层次的理解和掌握。现阶段的预科教学,相当于高中教学内容的重复复习。因为授课时间不多,所以教学内容都设置在课堂上完成,有一部分内容也可以安排到课下进行。课堂之上讲解的内容与最新传授的知识互相联系。比如:在对氮元素这节课程进行讲解时,先要把原子结构中的有关内容进行复习,进一步深化知识点的排布方式,加入一些金属及非金属元素性质判断的内容。在进行物质结构讲解的过程中,可以加入离子键、金属键、共价键的讲述,概述配位键和氢键的内容。在对晶体类型进行分析时,可以扩展四大晶体的有关知识。那部分与教授教材内容关系不多的知识点,可以放在课后进行讲解,采用课后作业、思考题的方式出现。
三、充分发挥重复复习的作用
高效的复习方式不只是单一的重复,除了要注意复习方式的各不相同之外,还有意识的确保每次复习都可以发挥其应有的效益。有一部分知识点由于讲解的时间过程,有的学生已经开始遗忘,适时的提问一下,可以强化学生的记忆,让他们把忘记的内容重新快速的记忆。在化学教学生的过程中,某些内容存在一定的相似之处,把这些内容整合到一起便于记忆和区分。有些知识点必须时时划分他们的不同之处,这就要求教师具备多年教学的丰富经验,可以合理的加以掌控。比如:在讲述二氧化硫会导致有色物质褪色的时候,就会引出教材中的过氧化钠、活性炭等物质的漂白原理。在讲解硫酸的性质时,可以把硫酸的特性及浓硝酸的特性进行分析和比较,使得学生可以更加牢固的记忆。在进行离子方程式的学习、化学平衡移动的判断等等,这部分内容都必须多次的练习才可以合理的掌握。在进行教学过程中,可以选取典型性、较为新颖的题目进行练习。所选择的题目必须满足教育的需求,强化知识的系统化,突显复习思路的联系,进一步加强学生对学习的知识灵活掌握和应用。化学知识的讲解中,某一部分的知识点需要进行扩展,可以添加新内容与复习合理的结合起来,从而提升学生综合应用知识的能力。因为某些学生对于元素的化合价认识不够清楚,可以引入一些相关的内容进行讲解。在化学教学的过程中,有很多技巧性的方法可以进行应用。比如:在讲解氧化还原的方程式配平方法时,可以引入化合价的升降法等内容。根据化合物的有关规律,运用假设化合价的方法,进而运用模糊化合价的配平方法,就可以快速的对氧化还原反应式进行配平。