前言:一篇好文章的诞生,需要你不断地搜集资料、整理思路,本站小编为你收集了丰富的普通化学和无机化学主题范文,仅供参考,欢迎阅读并收藏。
一、“教学名师”工程为广大教师指出了努力追求的方向
1 怎样做“教学名师”?“教学名师”工程为广大教师指出了努力追求的方向。“教学名师”要有一定的教育科学研究能力,有丰富的教学经验和独特的教学风格,这使过去长期困扰“谁教得好”的软尺子有了硬标准:
“教学名师”要有高尚的师德和真挚的教育感情。他们具有高尚的道德品质和教师职业道德,敬业爱岗,忠诚党的教育事业,有高度的事业心和强烈的责任感,为人师表,教书育人。我校首位国家级教学名师奖得主史启祯教授就是这样的人。史启祯教授除了在外开会和生病,每日(包括假期)都早早来到办公室,思索着学科的发展,精心的耕耘,在爽朗的笑声和细语中与学生探讨论文和教材。他说:“教师应该用自己的风范来影响感化学生,更要用自己最真挚的情感关心和爱护学生。”
“教学名师”要有扎实宽厚、广博精深的知识结构。教师知识渊博,思维活泼,才能在教学中把握全局,融会贯通。史启祯教授曾三次赴美国西北大学与美国科学院院士、原美国化学学会主席巴索洛教授合作、学习,巴索洛教授称他是“实验艺术家”。史启祯教授任教期间,先后主持了7次国家自然科学基金研究项目,其中有两项中美之间的国际合作研究项目,280余篇研究论文中有140多篇是发表在sci源期刊上。在世界著名杂志《美国化学会志》上发表的4篇论文被国外杂志、专著引用600余次。作为学术带头人,最早成立了国内第一个物理无机化学研究所和陕西省物理无机化学重点实验室,于2007年与化学系其他两个省重点实验室一起组建了西北大学合成与天然功能分子化学教育部重点实验室。先生的教学理念“科学研究可以改变一个人的气质,可以改变一个人的风范,可以改变一个人对书本知识的看法,甚至可以改变一个人的世界观,而老师就是要通过课堂教学这个渠道,将这些变化传递给学生,进而引发他们的变化”,在改变着、丰满着我校的无机化学学科。
“教学名师”要创造性地从事教育工作。教师的观念一方面影响自己的教育行为,一方面对学生的身心发展存在显著的影响。史启祯教授善于突破原有的凝固的思维模式,创造性地获取、加工、输出新的教育信息,不断更新教学理念和内容,在教学手段、教学的组织形式上突出创造性的特点,努力培养具有创新精神和实践能力的人才。他在11年中将《无机化学与化学分析》出版了三个版本,使之成为迄今教指委为应化专业立项编写的唯一一本专业基础课教材。先生主笔翻译出版了《过渡元素金属有机化学》、《无机化学》、《无机化学前沿》、和《空气敏感化合物的操作》,通过精品教材引进先进教学理念。他以“瞄准国际前沿,推动我国无机化学课程体系和教材内容的现代化”获得了陕西省和国家优秀教学成果奖。
“教学名师”要有高超的教育科学研究能力、丰富的教育经验和独特的教学风格。史启祯教授在对美国大学考察的基础上,提出了“必须要改变我们已有的教育观念”,开始了新的探索,他要创建一个平台,一个能将中外高等教育理念性相融合的平台;他又提出“教学和科研是鸟的两只翅膀,二者缺一不可”。因此,先生乐此不疲,在国内外教育期刊上,率先试验“无机化学”的双语教学,耗费14年主译4本外国精品教材——体现着“只有将中国传统教学思想与西方现代教育思想实现完美融合,教学改革才有出路”的教学理念。先生认为“不能将当代标志性成果当作一种时髦的点缀,我们的着眼点甚至也不能只是介绍成果本身,而是隐含在成果背后的科学思维方法”。就是在这种先生首先拥有雄厚的科研背景、先进的教学理念、辛勤的耕耘和收获氛围中,我们才能时刻关注国际上学术研究的进展状况,消化理解这些最新研究成果,才使我校无机化学学科成为了一个锐意进取的团队。的确, “教学名师”的效应在这里产生。
2 以“教学名师”为榜样,促进了教师队伍建设。“教学名师”工程使我校开展一个以“教学名师”为榜样,促进教师队伍建设的活动,对于稳定我校良好的教学秩序,实现把我校建设成为国内一流国际知名的研究型大学的目标至关重要。首先,从思想上要认识到这一举措是办学理念的重要内容之一,名师的效应就是一所学校的效应,建设高水平的师资队伍是高校发展的根本措施。其次,要注意从基层培养抓起,从树立旗帜、建立团队抓起,抓好学校层次的名师建设。第三,要创建一个公平竞争的机制,最大限度地激发教师的积极性,营造宽松的学术气氛,激发教师的创造激情。在这样的努力下,我们无机化学教研室的唐宗薰教授荣获了第二届高等学校教学名师奖。西北大学的两位高等学校教学名师奖获得者都出在无机化学教研室,他们又同时获得陕西省教学名师奖。还有两位教授获得了校级教学名师奖(西北大学定名
转贴于
为教学质量奖)。
名师为广大教职员工树立了榜样,使广大教职员工不断提高政治素质和业务水平,牢固树立质量意识和创新意识,敬业爱岗,扎实工作,为进一步提高西北大学的教学科研水平和管理水平做出了应有的贡献。
二、“国家级精品课程建设”工程为教学质量的提高奠定了基础
教育部推进国家精品课程建设具有很强的针对性。我校在这一工程建设中,讨论了“课程建设规划要注意什么”、“教学队伍建设难在哪儿”和“关于教学如何实现现代化”问题,严格按照“一流教师队伍、一流教学内容、一流教学方法、一流教材、一流教学管理等特点”建设示范性课程。从2003年至今,我校有校级精品课程38门,省级精品课程34门,国家级精品课程11门。2007年度又有22门校级优质课程申请参评校级精品课程。唐宗薰教授主持的“中级无机化学”和高胜利教授主持的“无机化学与化学分析”两门课程被评选为国家级精品课程。这两门课程在全国得到了好评,影响巨大。其中“无机化学与化学分析”课程已建设了资源丰富、界面新颖的网络资源(全国已有53个网站使用和传播),从学生学习到同行备课,多层面起到了辐射示范作用,发挥了精品课程的带动作用,为国内同类课程教学提供了一套从教材到教案、从课堂讲授到课外学习的完整的、可行的教学模式。该课程已经受到了广泛的关注和好评,制作精良的课件被众多网络纷纷转载,得到了兄弟院校学习和讲授普通化学课程的学生、老师的一致称赞:“是大家学习和讲授普通化学课程的好帮手”。
三、“面向21世纪课程教材”建设工程为教学质量的提高打冲锋
教材改革的基本要求是在原有的基础上有所创新、有所发展;立足于我国国情,学习国外经验,为国内服务,体现中国特色;要解放思想,实事求是。我们无机化学教研室史启祯教授主编的《无机化学与化学分析》和唐宗薰教授主编的《中级无机化学》分别作为“面向21世纪课程教材”和“十五”国家级规划教材由高等教育出版社出版。这两本教材突出了人本教育、实施差异教育的思想;着眼于社会和个人的发展需要,着眼于学生能力和智慧的培养,着眼于学生素质的全面提高。合理解决了以往教材只强调学科的系统性、忽视学生综合能力培养和岗位对人才规格的要求,专业面过窄、直接影响对社会需求复合型人才的培养和课程设置与教材内容不能及时更新、内容陈旧、不能体现新知识、新技术、新工艺、新方法,不能体现科技发展的需求和时代的特征与课程结构和内容缺少弹性、缺乏设置合理的选修课目、不利于安排教学等问题。前者具有明晰的定位、实现“立体化”、全新的构架、很强的可读性和探索了低年级开展双语教学形式等特点,2007年荣获陕西普通高等学校优秀教材一等奖,先后入选高等教育“百门精品课程教材建设计划”选题研究项目、陕西省“教学研究重点项目”、国家“十一五”教材规划项目和国家自然科学基金委“国家基础科学人才培养基金教材建设项目”。后者填补了无机化学与高等无机化学之间的“中等”水平,完成了同一学科三个不同层次的课程体系。正如黄春辉院士的评价:“我认为作者自始至终在深度和广度上,在知识层次和编写方法上都认真地把握住了‘中级’这个位置。这是一本内容丰富,很有特色,符合教改方向的教材。”
四、“教学科研训练”工程是高等理科教育教学质量提高的催化剂
教育部与国家自然科学基金委联合设立的“国家基础科学人才培养基金”,旨在促进科学研究与教育的结合,加强本科生科研能力训练和综合素质的提高。这是提高高等理科教育教学质量的又一举措,取得了预期效果。在这项基金的资助下,我们化学系顺利入选国家基础科学人才培养基地,成为陕西省和国家级化学实验教学示范中心,成为陕西省“具有工学和医学背景的化学拔尖创新复合人才培养模式创新实验区”。
关键词:普通化学;教学;农林高校;大一新生
中图分类号:G642.0 文献标识码:A
1 概述
《普通化学》课程是农林高校茶学、林学、动物科学、生命科学和环境科学等农林专业的一门重要基础课程,具有基础性、理论性、先导性和综合性等特点,对农林后续专业课程学习的影响极其重大[1]。随着现代学科领域相互交叉渗透,化学因其独特的研究方法和追逐前沿的特征而迅速向农林学科领域扩张,是当今农林学科寻求突破和求得发展的重要途径[2]。但目前农林高校的《普通化学》课程存在着以下这些矛盾。
1.1 基础化学知识与学生专业知识的脱节
《普通化学》知识点零散和内容枯燥,与学生专业知识联系不紧密,针对性不强,导致学生的学习主动性差,进而影响学习兴趣与学习效果。
1.2 理论教学与实验实践教学脱节
大多数教师在讲授《普通化学》课程时主要精力放在讲基本理论,与实验知识联系较少,认为实验教学是实验课的事,与自己不相关,使基础化学教学处于不正常状态,且理论教学与实验教学的安排不合理,影响学生学习积极性和学习效果,甚至使学生丧失学习兴趣。
1.3 教与学的脱节
由于大学教师教学方法及授课方式与中学的差异性较大,且课时较少,教师没有足够的时间进行过渡性教学,教学内容跳跃性较大,影响学生学习过程中的主动参与意识,造成了教与学的严重脱节[3,4]。这些问题是应该值得思考和需要解决的。
在农林科技发展日新月异的今天,《普通化学》课程如何适应21世纪人才培养方向,将培养目标由以前传授基础理论和知识转向现在培养能力和提高素质,使所传授的知识可转化为社会需要的实际工作能力,使《普通化学》教学和学习具有更大的主动性,是当前《普通化学》教学面临的关键问题[5]。因此,从基础课自身特点和当代人才素质培养的要求出发,转变教育思想与观念,由计划经济下的被动模式转变为市场经济下的面向社会求职的主动模式,提高老师和学生对《普通化学》的认识就显得至关重要。在这种形势下,如何适应目前的改革浪潮,就本人的教学方法和措施,对《普通化学》课程谈一些个人的教学经验。
2 重视绪论课教学
“良好的开始是成功的一半”,化学是一门承上启下的中心科学,而《普通化学》课程是学生进入大学后第1学期开设的,处于中学和大学教育的衔接点上,具有承前启后的特殊地位[6]。《普通化学》绪论课是新生的第一节“入门”课,授好绪论课,将学生的思想认识带到1个与我们的社会、生活和专业密不可分的深度,则既能开阔学生的视野,又激发学生的学习动力和学习兴趣,对学生学好《普通化学》具有重要意义。
针对大一学生要完成从高中到大学过渡的特点,在绪论课上除了要介绍课程内容、化学学科分支以及化学对人类社会的贡献和意义外,还需介绍相关农林专业的研究领域和发展趋势。要特别强调化学的“中心科学”地位,特别是化学学科与农林学科的紧密联系和相互渗透。对于环境科学专业的学生,可介绍环境元素的循环、有害化学物质的控制和治理和以“零排放”为目标的绿色化学和化工等。对于生物科学专业的学生,可介绍生物材料和人工器官的合成以及神经细胞生理调控的化学机理等相关内容。这不但增强学生对化学学科的了解,也有助于学生对其专业方向的初步印象。且举出本校化学系老师利用化学解决农林问题的实例,使学生充分认识本课程对专业课程学习的必要性。化学重要的学科地位、广泛的研究范围和空前繁荣的发展趋势,对渴求知识的大一新生有巨大的激励作用。因此,授好绪论课,对于培养学生对课程的兴趣乃至专业思想的确立极其重要,可激励他们在大一学习阶段努力学好《普通化学》。
3 端正学习态度,明确学习目标
大一新生往往较难适应大学教师的授课方式,而自身又未能及时调整学习态度和学习方法,导致学生的学习自觉性和主动性不足。学生虽然也接受过入学教育和思想品德教育等,但有相当部分大学生的学习目的动机仍只是为考试及格和获取学历,不肯付出努力坚持自主学习,有的甚至平时就根本不学,把希望寄托在考前突击。
结合大一新生这一特殊的教学对象,任课教师应经常强调大学学习态度和学习方法,督促学生提高学习《普通化学》的自觉性和主动性,这不仅有利于学生学好《普通化学》,而且有利于增强他们学好专业课程的能力。表1为大学与中学教学上的不同。可以看到:在中学的教学活动中,教师和学生主要围绕着高考的指挥棒转,学生沉溺于题海战术,缺少学习的主动性和自觉性。而大学的培养目标是向社会输送合格的人才,要求对象具有很高的主动性和能动性。因此,教师应在教学过程中加强学生学习目的和专业思想教育,促使学生端正学习态度,明确学习目标,培养学生顽强的学习意志、大胆的创新精神和求实的科研态度,全面调动学生学习的积极性,培养学生自学能力及归纳总结能力[7]。“授人以鱼不如授之以渔”,教师不但要教给学生知识,更要培养学生养成良好学习习惯,掌握科学的思维方式和终身受用的学习方法,以提高学生的自学能力、实践能力和创造能力。
表1 大学与中学教学的不同
中学 大学
培养目标 升学率,考上大学 培养社会需要的人才
教学内容 授课内容少,练习多 授课内容多,练习少
学习态度 老师安排,家长督促,学生从属、被动地位 需要自觉,主动地位
学习方法 死记硬背,掌握基础知识 自学,掌握学习技能
考试类型 能力考试 水平考试
4 普通化学知识与农林专业知识相结合
农林院校的化学教师一般毕业于师范院校或综合性大学的化学专业,缺乏农林专业知识背景,不能很好地将《普通化学》教学贯穿于农林教学体系中,因此教师在备课时需多关注农林科技的进展来实现《普通化学》理论课教学上与农林科技知识相融合,同时还需在自身科研方向上寻找化学与农林学科的交叉,不断充实和完善自身的知识结构,与学生在专业上的共同语言也多了,教学也就更有针对性,进而提高自己的教学水平。
《普通化学》教师不但要重视化学在农林领域的最新科研进展,还要重视化学与农林实际生产中科技知识相结合,现有的《普通化学》教学,都忽视了化学知识与农林专业知识的联系,使学生在以后的专业课程学习、实践和工作中碰到相关化学问题也束手无策,不能学以致用。因此,应该针对各农林专业的特点,致力于将化学基本理论和知识应用到学生的专业知识中去,促进化学教学和农林科技知识的有机结合,使学生明确化学在其专业领域中的作用,培养学生农林科技意识和经济意识。例如在教授“溶液依数性”时提出在农业生产中如何增强植物的抗旱性和耐寒性的问题。在农业生产时干旱严寒来临前农民通常给农作物施肥,多种可溶物使植物体细胞液浓度上升,进而使细胞液溶液蒸气压下降和凝固点降低,从而使植物表现出一定的抗旱和耐寒性。在《普通化学》教学中紧密联系农业生产实际知识,不仅引导学生掌握农业生产中的化学知识和技能,还培养了学生的创新思维和社会实践能力。将农林专业知识融合进自己的教学中,可使《普通化学》教学不断与时俱进,适应现代知识结构更新和人才培养的需要[8]。
5 现代教学手段与传统教学手段相结合
传统教学手段―黑板板书教学具有灵活性、易把握课堂节奏、易突出重难点和便于学生对课堂知识的领悟和掌握等优点,但是效率低,内容有限。多媒体教学作为一种新型的教学手段因其内容丰富、界面生动形象以及课堂气氛活跃的特点,具有传统教学手段不可比拟的优越性,近年来已广泛应用于《普通化学》教学中。多媒体教学能够把某些微观抽象的内容形象化和生动化,增进学生的理解和记忆,有利于学生想象力和思维能力的培养,但存在着界面切换快、师生交流少和重点不突出等问题。如果过分依赖多媒体教学,教师始终照念屏幕,只能起到一台扬声器的作用,而学生不能及时理解教学内容,不能与教师形成良性互动,造成学生的思维跟不上教师讲课的步伐,使教学效果受到影响[9]。
因此,多媒体教学需和传统教学手段有机融合,相互补充,取长补短,才能更好地提高教学质量,改善教学效果。在教学活动中应以学生为主体,在课堂上注意师生的沟通,变被动学习为主动学习。重要的概念和公式在屏幕上显示,而这些概念、公式等的说明和解释可在黑板上分析;例题的题目应在屏幕上显示,而例题的讲解则应在黑板上分析推导,使整个教学过程都让学生处于一种积极思维的状态。板书教学与多媒体教学有机结合不但增进学生对所学知识的理解和记忆,有利于其想象力和思维能力的培养,进而激发学生学习兴趣。只有这2种教学手段相互融合,优势互补,教师才能把握好自己在教学中的主导地位,提高教学质量与教学效果。
6 理论教学与实验教学相结合
化学是一门以实验为基础的自然科学,直观的化学实验可帮助学生从实验现象中获得化学知识、巩固学习成果和培养实验技能。为了更好地培养学生实践能力和创新能力,许多院校把化学实验教学从理论教学中分离出来,独立开设实验课程来改变实验教学的落后局面。《普通化学实验》从理论教学的附属品走向独立,有力地促进了自身的发展,也取得了良好的效果。但本该统一的理论教学和实验教学被分割成2个独立的教学环节,导致理论教学与实验教学严重脱节。且目前,实验教学方法落后,依然是教师现场讲解示范,学生“照方抓药”;实验内容比较陈旧;很少涉及到化学学科的最新成就和发展趋势,学生理论水平与动手能力不能相互促进,相互补充,这与设立基础化学实验课程的初衷是相违背的[10]。
教师应在《普通化学》教学中将理论教学与实验教学相互渗透并有机融合,使理论教学与实验教学相辅相成、相互促进,最终提高学生理论水平和实践能力。理论教学时可通过多媒体技术将实验现象、产物和实验数据展现在学生的面前,并采用多媒体技术模拟实验,结合录像播放、图片和图表等形式,在课堂教学中讲解实验。例如在讲授缓冲溶液性质时,学生做实验时缓冲溶液遇到少量酸碱时其pH值变化很小,加了指示剂的溶液颜色不发生变化,学生对这一实验结果印象不深刻。而在理论课时教师指出50mL纯水和0.1mol・L-1pH=4.74的HAc-NaAc加入1滴(0.05mL)1mol・L-1HCl和NaOH,其pH值变化量为0.01和4,相差400倍,相对于实验现象,这样使实验知识更加清晰化,效果更明显,学生更易接受。
教师在理论教学时可借助实验加强学生对较复杂的化学概念的理解和掌握,进而去解决实验中的化学问题。例如在教授胶体概念时,提到AgNO3与KCl反应生成AgCl胶体,学生对这一知识点很困惑,因为学生中学知识是AgNO3与KCl反应会生成AgCl沉淀。这时就要强调胶体和沉淀的区别在于固体颗粒的大小,并将此与实验“粗食盐的提纯”相结合,在实验中有很多学生粗食盐提纯的最终产物并不是白色结晶状的纯NaCl,而是白色粉末状固体。这是由于在实验中学生向溶液中加入Ca2+、Ba2+、CO32-等生成CaCO3、BaCO3胶粒,如果此时过滤,胶粒会透过滤纸,不能从溶液中分离出来,导致最后不能与NaCl晶体分离开来。因此,实验时学生需将液体多煮沸一段时间,胶粒会发生碰撞长大成大颗粒而沉淀下来,过滤时会留在滤纸上与NaCl溶液分开,最后得到的是白色结晶状NaCl。这样通过理论知识和实验现象相结合,可以使学生很好地理解胶体这一知识点。在《普通化学》教学过程中应积极寻找理论教学和实验教学的结合点,使学生将零散的理论知识综合应用于实践中,学习到一些常规实验中涉及不到的知识和内容,可提高学生对理论知识的应用能力。
总之,《普通化学》教师应不断提高自身的知识水平和综合素质,精心组织好课堂教学内容,灵活应用多种教学手段,展示化学领域的最新成果和最新动态,将化学理论知识与学生专业知识、实验知识和生产实践知识相融合,激发学生学习兴趣和学习动力,树立学生的学习主体地位,才能更好地提高他们的化学素养,更好地为专业课的教学服务,使《普通化学》教学更好地适应当代人才培养需要,培养出适应时展的高素质人才。
参考文献
[1] 杨玉玲,杨昱,徐雅琴.农业院校无机化学教学方法探索[M].北京:化工高等教育,2010,114(4): 94-96.
[2] 许晶,付颖,赵青山.注重化学在农业中的应用深化普通化学教学改革[J].黑龙江教育学院学报,2010,29(9):77-79.
[3] 吴华.提高农业职业院校学生化学课程学习动力的研究[J].吉林农业科技学院学报,2009,18(2):116-118.
[4] 苟如虎,王亚玲,卢新生,等.模块化分层次推进无机化学理论教学[J].大学化学,2011,26(1):26-28.
[5] 邓玉恒,李夏,王少亭,等.普通化学原理绪论课的一点教学体会[J].首都师范大学学报(自然科学版),2007,28:6-11.
[6] 龚孟濂,乔正平,巢晖.基础无机化学教学的思考与实践[J].大学化学,2011,26(1):20-22.
[7] 董斌,吕仁庆,曹作刚.无机化学研究的前沿领域在教学中的应用[J].高等函授学报(自然科学版),2011,24(2):29-32.
[8] 刘艳菊,杨怀霞,王霞.多媒体与板书相结合提高无机化学教学效果[J].中国西部科技,2011,10(14):74-75.
[9] 张树永,张剑荣,陈六平.大学化学实验教学改革的基本问题和措施初探[J].大学化学,2009,24(4):24-28.
笔者认为,《普通化学》课程改革应以完善教学体系为目标,将化学基础理论与公安实战紧密联系,使《普通化学》课程的内容体系更适应于学生能力的培养和公安工作的需要。主要应从教学内容、教学形式和课程考核等方面开展《普通化学》课程的整体改革工作。
1 拓展教学内容。满足公安实战需求
公安院校的《普通化学》课程通常是针对刑事技术专业学生开设的,特定的教学对象决定了它不同于普通高校化学专业学生对化学知识的一般性要求。在阐述化学基础理论的深度和广度方面应灵活掌握,并体现刑事技术特色,既要立足于系统概括地讲授化学基本理论和知识,阐明化学规律,同时还要将化学知识在公安刑事技术各领域中的应用溶于教学内容之中,不断更新、充实教学内容,实现基础化学与相关专业课的拓展性对接。因此,《普通化学》的教学内容应由原来单一的基本理论改革为基本理论和拓展知识两部分内容组成。
1.1优化基础理论,调整知识深度广度
根据公安工作特色,优化调整《普通化学》的基本理论部分的知识内容。对与公安工作联系较少的结构化学相关章节压缩学时,减少知识讲授的深度和广度,将所余学时应用于无机化学和有机化学章节的讲授。
1.2拓展知识紧密对接公安实战
当代科学技术的发展表明,化学已渗透到刑事科学技术中痕迹、文检、毒物和微量物证分析等各个专业领域,在《普通化学》教学内容中增加拓展知识,可以使学生掌握与专业课紧密相关的化学知识内容。如与痕迹检验专业相关较多的含氧、含氮有机化合物部分的内容;与文专业相关的铁元素、糖类化合物的性质;与检验相关的胺类化合物的性质等等,作为拓展知识让学生先行理解,加强了基础课与后续专业课之间的衔接,有助于对专业技能的培养。
2 丰富教学形式,激发学生兴趣
《普通化学》课程知识繁杂、不易理解,必须系统地学习才能深入地掌握。传统满堂灌的授课形式,教学过程枯燥,学生不感兴趣,学习效果差。为了提高学习效率,应采取综合运用先进教学形式的方式,增强学生学习的主体地位,加强学生将化学知识灵活应用于公安实战的能力培养。
2.1积极引入计算机多媒体教学手段,替代“黑板+粉笔+讲稿”的教学手段。
《普通化学》的授课内容中,有许多知识点仅凭教师语言描述很难表达清楚。通过制作多媒体教学课件替代以往单一的“黑板+粉笔+讲稿”的教学手段,以图、文、声、像并茂的生动、形象的教学方法,弥补传统的教学方式在直观感、立体感和动态感等方面的不足,使得教学信息更为丰富,教学过程更为生动形象,更利于激发学生学习兴趣,有效提高教学效果。
2.2以学生互动讨论教学形式,替代教师“一言堂”的教学方式。
为了强化学生自学能力和综合素质的培养,将教师“满堂灌”、“一言堂”的传统教学形式改革为讲授与讨论有机结合的教学形式,活跃课堂气氛,开拓学生思路,提高教学过程中学的参与度。过去学生的任务是“学会”,即通过学习知道某些知识。采用师生互动讨论教学形式后,保证了学生学习主体地位的发挥。教师布置命题后,学生需要自己查找资料、并对素材进行总结归纳。使学生在学习过程中不再是被动听讲的状态,而是处于听课和自学相结合、学习和思考相结合的学习状态中,激发了学生学习的主动性和积极性,促进学生自主性学习和研究性学习能力的提高。
2.3以专业家讲座形式开拓学生视野
长期从事公安刑事技术教学、科研、办案工作的知名专家和学者,具有深厚的学术基础和丰富的科研、办案经验。请专家进课堂为学生作专题讲座,通过专家讲授的公安实战经历和重大案件侦破技术,使学生从中领悟化学理论在侦查破案中的价值和作用,会进一步激发学生学习化学理论知识的热情,促进学生学习的积极主动性的提高。
3 课程考核系统化
考试作为教学过程中重要的教学环节,在保证和提高教学质量方面起着不可低估的作用。以往期末考试只是注重考核学生对基础知识、基本原理的记忆,不能全面考核学生的实际应用能力和问题分析能力,表现出了一定的局限性。为了有效提高学生知识应用能力的培养效率,应将考试作为一个系统工程,从编写考试大纲和题库、完善试题内容、注重试后环节等多方面进行改革。
3.1编写考试大纲和题库
以往《普通化学》课程只在教学大纲中关于课程考核只就考核方式为闭卷进行了简略地规定,导致课程考核的具体实施过程无章可循。为了充分发挥考试环节的重要作用,促进学生学习效率的提高,应以综合考评学生的学习成绩为指导思想,根据《普通化学》教学大纲中相关规定,制定考试大纲。
鉴于《普通化学》课程通常是在大学一年级开设,学生正处于从中学到大学的渡状态,在学习方法和学习内容上会有些不适应。根据教学对象的专业特点编写Ⅸ普通化学习题集》明确各章节的教学内容提要,重难点知识,同时针对学生需要掌握的内容,编写适当的练习题,可以协助、引导学生度过不适期,扎实掌握所学知识。
3.2考试题中增加了“选作题”
考试方式的改变也体现了一种教育思想的改变,以前只是着重于对学生所掌握的知识进行考核,而忽视了对学生能力的考查。考试改革中取消不必要的死记硬背题目,在考查学生综合能力的题型(简答题和计算题)中增加自选题,学生可以根据自己对不同知识点的掌握情况来选择。从而解决了以一题评定学生学习成绩好坏的不足。使考试结果更加客观、更有可比性。
L-fuzzy子半群的L-fuzzy双(内)理想
一类超线性收敛的投影非拟牛顿算法
L-Fuzzy子域上的L-Fuzzy代数
卡尔达诺《大术》的思想来源及影响
Ermakov系统和摩擦阻力
有限长单位冲激响应FIR数字滤波器线性相位分析和结构图
Tb3Fe29-xCrx的穆斯堡尔谱研究及其中Cr的优先占位问题的讨论
对核心期刊《物理学报》论文作者的分析
太阳热水器保温性能指标探析
氯乙酸异丙酯合成研究
2,4-二氯甲苯液相氧气氧化制2,4-二氯苯甲酸
松叶蕨科植物孢子形态的研究
转基因植物中外源基因的有效表达及其安全性评价
苔藓植物分子系统学研究进展
生物芯片浅谈
西部沙漠化与沙尘风暴问题的探讨
关于观光农业发展的若干问题之探讨
基于GIS的土地利用动态变化与预测——以井陉县威州镇为例
保护古都风貌与城市现代化
关于深化教育教学改革,提高教学质量的若干思考
开设《药物化学导论》课程的实践与体会
普通化学原理绪论课的一点教学体会
对基础实验教学改革的思考
代沟现象及其对策探讨
加强有机化学实验教学,培养大学生创新能力
效率是生命——如何提高大型精密仪器利用率
研究生课程《理论有机化学》教学改革初探
代沟现象对高校课堂教学影响的访谈研究
非高分子专业《高分子化学》教学改革初探
通过微波化学实验探索创新性教育
《分析化学》试卷分析及思考
浅谈固定资产的管理
论高校学生管理工作中的代沟困扰
易制毒化学品管理探讨
提高创新意识加强对本科生科研立项的指导
教师应该成为创新的实践者
对中级无机化学双语教学模式采用的几点思考
学分制下的高校教务管理工作的改进措施
加强高校产学研合作,促进地区经济发展
美国理科教师科学本质观研究述评
微波提取流动注射分光光度法测定纺织品中的甲醛
超高效液相色谱法测定不同提取工艺样品中钩藤碱含量
药用亚甲蓝生产工艺的研究
原生质体制备过程中各因素对酵母活力影响的研究
沙苑子中沙苑子苷A超声波提取工艺及含量测定
加拿大安大略省南部农业地域的变化——农场案例调查
经济地理位置的定量分析方法应用——以武汉经济圈为例
北方农牧交错带景观格局分形特征分析——以河北省坝上沽源县为例
工业发展对SO_2排放的影响分析
[关键词]网络课程;无机及分析化学;立体课程建设;实践
[中图分类号]G642.0 [文献标识码]A [文章编号]1005-4634(2012)02-0100-03
山东科技大学的《无机及分析化学》不仅是应用化学和化学工程与工艺专业最核心的专业基础课,也是矿物加工、生物工程、环境科学与环境工程、无机非金属材料工程和高分子材料与工程等近化学专业的核心基础课程,主要为学生进一步学习《有机化学》、《环境监测》、《食品理化检验》、《高分子化学》、《生物化学》、《生化实验技术》、《仪器分析》等核心专业基础课打以及做毕业论文打基础。
《无机及分析化学》课程是一门理论与实验相结合的课程,针对不同专业的需要,山东科技大学有两种方式进行教学:一种是将无机化学与分析化学整合成一门课程的短学时教学(近化学专业),一种是将无机化学与分析化学分开授课的长学时教学(化学专业)。
《无机及分析化学》网络立体课程主要包括理论教学和实验教学两部分,经过十多年的教学改革和课程建设,形成了一套以培养应用型人才为特色的教学内容体系:在理论教学方面,本着应用为目的,够用为度、适量超前的原则,以定量分析为主线,设置化学基础原理和化学分析原理与技术两大块教学内容,准确、简明的阐述最基本的无机及分析化学原理和规律,并使“分析与应用”贯穿于整个课程教学内容之中,体了重基础、强应用、为专业服务的特色。在实验教学方面,按照“基础一综合一应用”的思路设计的实验教学内容,突出基础技能为专业技能服务的特点,强化综合技能的训练。
1 《无机及分析化学》课程系列教材的建设实践
教材的建设体了教学思想、培养目标、教学内容和课程体系的改革,是网络立体课程建设的重要组成部分,是有效解决教学内容和教学方法存在问题的关键。
根据山东科技大学近化学、化工类专业本科生对化学基础知识的要求,以少而精、精而新的原则,将传统教学内容与代新知识相结合,对无机化学、分析化学、普通化学内容进行整合、革新和优化,注重对学生进行素质教育,编写出版了21世纪高等院校教材《无机及分析化学》、《无机及分析化学实验》和《分析化学实验》。这些教材注重处理传统学科与新兴交叉学科知识的关系,在阐述基本原理和知识的基础上注重内容的更新,体了材料、环境及生物类学科与化学学科的交叉与融合。将化学热力学知识融入全书有关章节,并将四大平衡和四大滴定分析法有机结合。理论教学以化学热力学基础、物质结构、四大平衡为重点,适当简化四大滴定分析法,而使其在实验教学中加强简化分子轨道理论、晶体场理论等难度较大的内容。编写了绿色化学概论、材料与化学、生命与化学、环境与化学等作为培养学生兴趣和扩大知识面的阅读材料。通过阅读材料部分的学习,既可使学生了解本专业的发展动态,扩大知识面,又能使学生了解化学基础理论在相关学科中的重要地位,激发他们学习化学知识的兴趣和热情。编写中力求使教材简明扼要、概念准确、重点鲜明、深入浅出、通俗易懂、理论联系实际,适用于矿物加工、材料、环境、生物工程等主要专业大类。
2 《无机及分析化学》课程立体化网站的建设实践
按照国家、学校新修改的教学大纲的要求,对《无机及分析化学》课程进行了网络立体化的全面建设,建立了《无机及分析化学》课程网络平台。将课程简介、师资队伍、理论教学、实验教学、教学互动、教学视频和化学资源等栏目的内容公布在山东科技大学的网站上。目前无机及分析化学理论教材、实验教材、学习指导书、电子教案、课程网站等学习资源已经形成了全方位、立体化的课程教学体系。学生可不受时间和空间的限制,掌控自己的学习过程。
在教学理念方面,把培养学生的科学素质和创新精神放在第一位,把无机及分析化学课建设成为既是学生学习科技知识的基础课,又是培养学生科学素质的基础课。理论课教学以无机化学基本原理为主,以物质结构基础为依据,以四大平衡原理为重点,以重要元素及其化合物的结构、组成、性质、变化规律及其含量测定为目标,以指导学生自我学习为方法。实验教学以化学分析技术和技能训练为核心和重点,强化基本技能训练,强调系统分析问题和解决问题,重视系统性、综合性、设计性实验。矿物加工、材料科学、生命科学、环境科学等诸学科的研究和发展都离不开无机化学、分析化学原理和技术的进步与发展,要不断建立矿物加工类、材料类、环境类、生物类几个模块相关专业的课程体系和教学内容。
3 在教学实践中改革教学方法,增强师生互动
网络立体化教学的多样性,给不同层次的学生提供了适合自己的教学平台。学分制的改革,作为基础课的《无机及分析化学》的学时数也在减少,这对教学内容和教师的教学水平提出了更高的要求,必须不断进行教学内容更新,教学方法、教学手段及考试方法的改革。无机及分析化学内容广泛,涉及物质结构理论基础、化学反应基本原理、溶液平衡、化学分析、元素化学、部分仪器分析等内容。课程讲授不可能面面俱到,要在吃透教材的基础上分层次合理安排讲课内容,注重难点和重点引导,精讲与对比分析讨论,如四大平衡与四大滴定,同时注意引入学科前沿知识。在教学方法上,主要是讲重点、讲难点、讲思路、讲方法、讲应用,形成了“课内讲授一课外讲座一辅导答疑一考核评估”教与学一体化的互动教学模式,既注重培养学生的逻辑思维能力,又注重培养学生的创新精神和自主学习的能力。
《无机及分析化学》的教学课程在大学一年级进行,该课程的学习不仅使学生在知识上有所积累,而且在学习能力上也应得到较大提高,要求学生做到课前预习、课中互动、课后小结,学会学习的方法。在教学中针对部分内容,要求学生自学,有些延伸内容,要求学生查阅有关学术期刊,并撰写小论文、课堂讨论,最后教师总结。同时充分运用代教育技术,将传统的教学方式与代化教学手段相结合,大大提高课堂效率。此外,也在网络课程中制作了大量的图片、图表、动画、录像等素材和资料,用以表课程教学内容。
不断进行考试方法的改革。鼓励学生撰写读书报告和科技“小论文”,培养学生科学研究的意识、习惯和能力,有助于学生对化学知识的深入理解及综合运用。期末成绩由考勤、平时作业、课堂提问、单元测验、期末考试等成绩综合评定,撰写的读书报告和科技小论文实行额外加分,根据撰写的质量在总成绩中加0~10分,若能达到公开
发表的水平最多可加10分,但课程总成绩最多为100分。
4 《无机及分析化学》实验课的改革实践
实验改革的目标是通过系统的实验教学,加强基本训练,着重能力培养,强化创新意识。创造性教育要求对学生既要有基础知识和新的专业知识的传授,又要有自学能力、独立思考能力、动手能力的培养,尤其是代意识、竞争意识的培养。自2004年起,根据山东科技大学实际情况和学生不同层次、不同专业的培养要求,对原实验课程体系、教学内容和方法进行改革,建立和完善了无机及分析化学实验课的教学内容,按照基础实验一综合实验一设计实验3个层次推进教学进程。建立了以实验技术要素为主线的实验教学体系,设计了适合山东科技大学不同学科学生的多层次实验教学内容,为学生个性发展、潜能开发以及优秀学生脱颖而出创造条件。开放实验室,使一些不能在课堂上完成的实验得到补充,同时学生也可以自己设计一些感兴趣的实验,在教师的指导下进行,从而使学生的动手能力、分析问题和解决问题的能力得到进一步提高。无机及分析化学实验形成了多层次的实验教学体系,多模块的实验教学内容,预约开放式教学模式。为此,无机及分析化学实验课程教学采取了以下改革措施。
1)对无机及分析化学实验教学内容进行了重组,并进行绿色化改造。本实验课注重在继承传统内容的基础上创新,增加设计性实验,加强综合性实验,减少验证性实验。根据无机及分析化学实验的特点,用绿色化学的观念对传统化学实验进行了改造,实了“性质实验点滴化、制备实验小量化、分析实验减量化”,这样在常规仪器中完成无机及分析化学的实验教学,不仅大量减少了化学试剂和药品的消耗,节约了实验消耗费用,而且也加强了学生的环保意识,收到了良好的效果。
2)正确认识理论课教学与实验课教学的关系。在无机及分析化学实验教学中,学生应始终处于主置,教师则处于为实验教学服务的主导位置。作为实验教学主体的学生,在继承传统知识和技术的基础上,重点进行知识和技术的应用和创新;作为主导教师,在搞好实验教学引导工作的同时,加强自身知识和技能的扩展和更新,达到知识丰富、技术熟练和教学方法科学而实用的要求。
3)多媒体辅助教学和开放实验室缓解实验课时少、内容多的矛盾。随着单一、验证性实验向综合性、设计性实验的转化,实验教学内容不断丰富,往往一个连续的系统的试验中涉及好几个相关的实验技术,由学生自己动手设计并完成整个实验,由此开设综合实验面临着如何在有限时间内让学生掌握更多实验技术的难题。对于无机及分析化学实验课,使用多媒体技术辅助教学,利用录像演示实验技术的操作要点,再实验进程和结果,增强学习效果。建立了仿真实验室,学生可以在计算机上进行无机及分析化学实验等课程的仿真实验,同时可进行相应的预习。
4)形成了基础-提高-突优-参与科研4层次的开放实验教学模式和管理方法,完善了对不同层次学生因材施教的实验教学方法。在生产实践中发、研究、分析和解决问题,这对于培养学生分析问题和解决问题的能力,培养创新意识和实践能力有着不可替代的作用。无机及分析化学实验室成为大学生科技创新创业的基地,几年来山东科技大学启动“挑战者杯”、“大学生实验技能大赛”、“大学生创新基金项目”等多项大学生科技创新资助计划,开放无机及分析化学实验室,为其高质量完成项目提供条件保证。
【关键词】材料科学与工程;物理化学;教学方法;考评方式
0 前言
物理化学是我校材料科学与工程、环境工程和给排水工程等专业的一门专业基础课[1]。物理化学课程内容抽象,内容多,公式多,逻辑性很强,教学难度较大[2-4],为了让学生真正参与到教学中,“以学定教”,我们对13材料科学与工程的50名学生进行问卷调查,研究学生的评价和学生的提议,对物理化学课堂教学进行的研究,以期待真真切切提高课堂教学质量。
1 分析问卷探索物理化学课堂教学体系
本次问卷共发50份收回49份,有效问卷48份,问卷主要从三个方面展开,即教学内容,教学方法,学生专题讨论教学模式。
1.1 物理化学课堂教学体系之教学内容
在课堂教学环节中,教学内容是首要考虑的要素,我们设置了关于课堂上教学内容掌握情况的问题,如表1所示。结合问题1,30%学生认为第七章电化学部分内容课堂上比较难掌握,19%学生认为第六章相平衡部分,16%认为第五章化学平衡,11%认为第九章动力学,5%认为第二章热力学第一定律,5%认为第三章热力学第二定律,5%认为第十章胶体化学[5]。可见,在课堂教学内容的设置上,我们在电化学部分和相平衡部分应该更加详细,并且放慢教学进度,尽量让学生在课堂上掌握其中的内容。结合问题2,对于难以在课堂上掌握的章节,38%的同学认为概念多,难理解是难学的原因,25%觉得公式多,22%觉得教学进度快,15%觉得内容多。可见,大部分学生对于物理化学中概念的理解还是觉得困难,公式多,教学进度快,内容多也是学生认为课堂上掌握知识较难的原因,因此,在课堂教学中,应该更加重视概念的理解,对公式应该分析其来源、意义和应用加深学生的理解和掌握,甚至可以编写公式、概念理解方面的小册子,辅助学生掌握。教学进度的把握应该与学生的课堂反应密切结合。
我们还设置了开放性的问题,如表1问题3所示,根据学生的回答,我们认为在教学内容设置上要想吸引学生,应该从三方面展开,第一,增加贴近专业方向的内容或前沿的研究,增加实例教学,增加习题环节,增加经典例题分析,增加对新概念,定义,公式的解释。第二,播放跟课堂内容相关的视频,引入动态Gif设计,增加有趣的图片。第三,增加期末考试试题类型的题目练习,请学生一起参与课后作业标准答案的制作。
1.2 物理化学课堂教学体系之教学方法探索
教学方法的探索主要从课堂提问,引入化学名家的介绍教学,从基础课程出发教学,由浅入深教学等方面展开,相关问题设置如表2所示。
结合问题4考查了学生对待教师课堂提问的反应,73%学生会结合课堂内容,积极思考,16%认为无所谓,10%学生觉得懒得想,不理睬。说明课堂提问的方式还是能吸引大部分学生的注意力,调动学生积极思考的,但有27%的学生态度消极。究其原因,一方面是学生根本没有用心听课,无从作答,也有可能设置的问题太难,学生望而却步。因此,在问题的设置和问题的问法上,还应深入思考。结合问题5,在《物理化学》课堂上,假如老师引入化学名家的介绍,55%学生一下子精神抖擞,比较感兴趣,33%学生觉得与课程内容无关,不感兴趣,12%学生很感兴趣,并且课下会去查相关资料,进行深入思考,受到很大的启发。结合问题6,在《物理化学》课堂上,假如老师引入与课程内容相关的应用实例或者前沿的研究,63%学生课堂上比较感兴趣,26%课堂上很感兴趣,并且课下可能会去查相关资料,进行深入思考,11%觉得不属于考试内容,不感兴趣。结合问题7,假如老师引入与课程内容相关的《物理化学实验》中的内容,51%课堂上比较感兴趣,38%不太感兴趣,10%觉得课堂上很感兴趣,并且课后会结合自己做的实验去查相关资料,进行深入思考。可见,在课堂上引入化学名家的介绍,引入与课程内容相关的应用实例或者前沿的研究,引入与课程内容相关的《物理化学实验》中的内容的教学方法都是受到大部分学生的认可,能够引起学生的兴趣,甚至小部分学生还会在课后深入思考,达到非常好的教学效果。结合问题8,在《物理化学》课堂上,假如老师结合《普通化学》或《无机化学》等基础课程内容来介绍新知识,88%的学生认为对新知识的理解变得更加容易了,例如在无机化学中学过的知识,化学反应的方向,化学平衡中标准平衡常数和吉布斯自由能变的联系,熵变,焓变;电化学中电池电动势计算,Gibbs函数等等;12%的学生认为让新知识的理解变得更加复杂了,但学生没有举例说明。由此可见,教学中结合基础知识的教学方法很受学生欢迎,值得继续探索。
综上所述,在教学方法上,我们应该充分抓课堂提问来调动学生积极性,结合化学名家的介绍在提高学生人文素养的同时,引起学生对《物理化学》课程的兴趣;注重结合与课程内容相关的应用实例或者前沿的研究教学;在讲理论的同时引入《物理化学实验》中的内容,让理论与实际之间相互联系;《普通化学》或《无机化学》等基础课程在《物理化学》课程中起着“奠基石”的作用,不能忽视[6]。
1.3 物理化学课堂教学体系之考核模式探索
前文[6]提出在考评体系中加入专题汇报和讨论模块,学生汇报专题的课题方向如表3所示。这8个方向中有的在课程讲解过程中直接提及,如催化剂,表面活性剂,超临界流体,有的在教学内容中延伸开去,如纳米材料,涂料,碳燃料电池,膜化学,有的属于学生自己选题,如X射线衍射分析。对于以上8个方向,学生以团队的形式,查资料,结合理论知识分析所选课题的内容、意义和应用,认真制作PPT,最终力求以完美的PPT制作和较强的逻辑分析能力展现给大家,这个过程对于培养学生动手能力、应用能力、分析和解决问题的能力大有裨益。
学生对该考评模式的评价情况如表4所示。问题9,假如老师给出与《物理化学》课程内容相关的前沿研究课题,请同学们分组查阅资料,再以PPT的形式进行互动交流,29%学生认为可以增强自己和团队的合作能力,17%以是否有平时成绩为前提,16%学生认为可以提高自己的语言表达能力,15%学生可以有机会就某一个专题进行系统的学习,很感兴趣,14%学生认为可以提高自己带领团队的领导能力,6%学生认为没时间去查资料,2%的学生随便加入一组,但不想做实际工作,1%的学生不感兴趣。可见,在教学考核中引入专题汇报和讨论模式,请同学们分组查阅资料,再以PPT的形式进行互动交流深得学生的喜爱,只有2%的学生随便加入一组,不想做实际工作,1%的学生不感兴趣,97%的学生都从中收获了正能量,这也可以从问题9中再次得到验证。结合问题10,13材料班的学生觉得自己在专题汇报讨论中收获颇丰,整理起来主要有三方面:第一,自己团队在准备时有收获,听取别人汇报时可以学习课外知识,讨论中可以和同学老师进行交流,这是一个调动了大家的积极性,增强学习氛围,增加自己和团队的合作能力,拓展思维的好平台;第二,学习如何查资料和文献,充分发挥出自己对于PPT的理解,知道了很多有趣的知识。第三,对所研究的专题和课内知识点的理解更深入,了解了关于纳米材料、膜化学等多方面知识,增长了知识面,觉得课堂更有趣。
综上可见,对于工科的学生来说,他们渴望将自己所学理论运用到实践中,渴望自己动手去查找资料丰富理论知识,再将自己的技能运用其中,这让他们更有自信。因此,在《物理化学》教学考核中加入专题汇报和讨论模块可行。当然,探索其他多元化的考核形式,将团队合作能力,交际能力以及对问题的分析能力在考核中得以体现和量化也值得我们在教学考核改革中多思考。
2 结语
《物理化学》课程虽然内容繁多且需要的储备知识较多,但该课程在本科学生的思维训练和素质拓展,以及专业课程、实验能力以及工作中都有很大的作用[7]。因此,根据问卷调查了解学生对教学内容、教学方法和考评方式的想法,以此来知晓课堂教学内容中学生的难点,革新教学方法以及推行新的考核模式,切切实实地提高《物理化学》课堂教学质量。
3 致谢
本课题得到了浙江省教育厅教改项目支持,项目编号Kg2013614。
【参考文献】
[1]杨丽霞,冯彩婷.增强教师责任感创新课堂教学―物理化学教学方法的改革与实践[J].周口师范学院学报,2015,32(2):87-89.
[2]江欣,杨立滨,吕玉光.物理化学双语课程教学体会[J].广东化工,2015,42(6):172-179.
[3]段煜,王晓岚.Sandwich教学法在药学专业物理化学教学中的应用(I)―表面张力教学实例[J].化学教育,2014,42(l6):47-52.
[4]石月丹,等.浅谈“物理化学”教学改革与实践[J].电力教育,2011,9:202-203.
[5]天津大学物理化学教研室.物理化学[M].北京:高等教育出版社,2010:164.
【关键词】环保;微型实验;化学
人们把以用尽可能少的试剂而获得所需的化学原理和技术称为微型化学实验。微型化学实验其试剂用量不抵常规实验的90%,它不是常规实验的压缩、微化,而是基于环境保护理念下对化学实验进行创新性设计。微型化学实验能激发学生学习化学的兴趣,培养学生分析问题、解决问题的能力。
1 微型化学实验的发展和意义
化学源于实验,重在实验。化学实验在化学发展和化学教学中的地位已被人们所重视。化学实验过程中,往往涉及某些药品昂贵,易燃易爆的危险实验,产生污染环境的“三废”(废液、废气、废渣)。针对一系列问题,上世纪八十年代美国的Mayo和Pike等在基础有机化学实验中以mmol量级试剂的微型制备实验取得成功,从而掀起了探究微型化学实验的热潮。1989年,我国高等学校化学教育研究中心首次将微型化学实验课题列入科研计划,由华东师范大学和杭州师范大学牵头成立微型化学实验研究课题组,完成微型化学实验仪器研发任务,为微型化学在中国的发展奠定基础。1992年,我国出版第一本有关微型化学实验的专著。现在已愈800所大中院校开展微型化学实验研究,其应用从有机化学到无机化学,再扩展到普通化学和中学化学。与常规实验相比,微型化学实验具有以下特点:实验仪器微型化,化学试剂微量化;减少污染;实验安全性增加;节约药品储存空间;缩短实验时间等。新时期我国以环境保护为民生国计,对学生加强绿色化学教育必不可少。教师和学生共同设计和应用微型化学实验方案,在微型化学实验教学中增强学生的环保意识、资源意识、安全意识和创新意识。
2 微型化学实验设计的原则
2.1 科W性
微型实验设计要遵循科学规律,科学性是实验的前提。实验的各个环节如实验原理、实验方法和手段、实验结果等不能违背科学规律。要不然,实验结果会偏离、曲解化学理论和实践知识,甚至造成安全隐患或事故,危及实验人员生命安全。如氢气还原氧化铜的实验,实验操作顺序是“先通气,再加热”,先通氢气排除空气再加热,若操作顺序相反“先加热,再通气”,则试管里空气中的氧气与通入的氢气在加热条件下容易发生爆炸。
2.2 安全性
化学实验的仪器设备、药品、操作过程都存在安全隐患。设计微型化学实验时,首先要考虑实验的安全性。实验装置的选择与组装应该安全、简易,不用或少用危险品,实验中减少“三废”的产生,尽可能对“三废”进行处理。实验教学中,教师要对学生进行安全教育,杜绝操作不当带来的危害。如金属钠的使用。不能用手去拿,而应用镊子夹取绿豆大小的钠与水反应。稀释浓硫酸时,应该将浓硫酸在玻棒引流下沿烧杯壁缓缓注入水中,并轻轻搅拌。
2.3 环保性
环境污染直接影响人们的身心健康。环境保护理念下的微型化学实验设计,应充分考虑实验器材微型化,实验药品微量化,实验室“三废”绿色化,消除或减少化学污染物的排放。在实验教学中,对学生进行环保教育,使学生“从我做起”,增强环保意识。如鉴别实验以点滴板代替试管,取样由原来的1毫升(20滴)降为1滴,苯、甲苯、甘油、羧酸的鉴别反应效果明显,产生的废液少。制备实验以具支试管、注射器等代替常规试验的主要仪器,例如氯气的制备实验。,因产生的氯气有毒,实验在通风厨中进行。
2.4 创新性
化学是一门与人们生活和生产密切相关的科学,化学就在生活中,化学就在我们身边。化学实验不局限于实验室,它在我们的生活中的各个方面都有应用。很多现象都可以用化学原理来解释,烧水的壶用的时间长了,里面会有一层水垢,最简单的方法就是滴食醋。就地取材,仪器和试剂生活化。如在药片的塑料板中滴白醋,再加入小苏打,可观测到有二氧化碳气泡生成。pH试纸测试可乐、牛奶、矿泉水和食醋的pH值。用毛笔蘸硝酸钾溶液写字,字迹干后,用留有火星的火柴轻点,便能完成火龙写字实验。
3 微型化学实验示例
3.1 乙炔的制备及乙炔的性质
实验仪器和药品:青霉素瓶、吸管、注射器、食盐水、电石、酸性高锰酸钾溶液、溴水
组装乙炔制备仪器,在青霉素瓶中加入电石,注入食盐水,生成乙炔气体。将乙炔分别通入酸性高锰酸钾溶液和溴水中,实验现象为高锰酸钾溶液的紫色褪去和溴水褪色。
3.2 趣味指纹鉴定实验
实验仪器和药品:试管、白纸、药片的塑料板、凡士林、酒精灯、酒精溶液、淀粉溶液、注射器
碘有升华现象。抹有凡士林的食指在白纸上按一下。取一支试管盛1粒碘,置白纸于试管口,加热试管,观察到固体碘变成紫红色碘蒸气,白纸上出现指纹印迹。将碘溶于酒精制成碘酒,可用于消毒。用注射器取碘液滴入淀粉溶液,实验现象为蓝色。
4 微型化学实验存在问题
微型化学实验所用试剂量少,仪器小巧且易得,每个学生都可亲自动手实验,深受学生喜爱,但不利于教师示教和演示实验。对于定量分析化学、合成实验如四大滴定、乙酸乙酯的蒸馏实验等很难微型化,因为常规实验现象明显,而微型化之后实验现象难以观察。微型化学实验生活化易激发学生积极性,但有些实验设计不够严谨,不够科学。由于微型化学实验与常规实验仪器差别很大,教师在设计微型化学实验时一定要注意探索实验条件。
总之,化学实验是化学课程的重要组成部分,通过实验教学,可以帮助学生理解和巩固化学基本理论知识,掌握基本操作技能。微型化学实验消耗药品很少,它能避免或减少实验引起的爆炸、中毒等危险,使师生得以安全实验。微型化学实验还能节约实验仪器、药品所需费用,增强学生动手操作能力, 培养学生的创新精神、环保意识和严谨的科学作风。
【参考文献】
氨气催化氧化是高中化学教学中的一个重要实验,对于氨气的性质和硝酸工业生产的教学有着非常重要的作用。凡是对该实验有过研究的教师都会发现,这个实验也是高中化学实验中难度较大的一个。该实验的成功与否受到若干实验条件的控制,如原料气中氧和氨的比例、水蒸气的影响、催化剂的制备、催化温度的控制等等。本文将对实验成败的关键再做研究,并对实验装置做出部分改进。
1实验成败原因的分析
1.1鼓气速度的影响
图1是氨催化氧化的经典实验装置示意图,不但在高中课本中,而且在大学无机化学或普通化学的教材中也频繁出现。不少关于此实验的操作说明或类似的实验研究文章中都会提到鼓气速度的控制,即通过控制鼓入空气的速度使氨气和氧气达到一个合理的比例,但是笔者在查阅了大量资料后发现对这个所谓的“鼓气速度”该如何控制都未作详细的说明。通常我们会理解成鼓气速度过快会从浓氨水中带出过多的氨气,而过量的氨气会和生成的NO或NO2反应形成含有硝酸铵或亚硝酸铵的白烟,而事实上大多数实验失败时确实出现了类似情况;若鼓气速度过慢则带出的氨气偏少,未达到反应所需的浓度,不但无法使催化剂保持红热状态,也不利于NO2的生成。通过多次的实验,笔者对这个不明不白的“鼓气速度”产生了怀疑。于是设计了如图2的实验装置对鼓气速度进行了初步研究,实验数据见表1。
取质量分数约为21%的浓氨水分别进行以上实验,其中鼓气速度通过每分钟按多少下打气球进行比较,用500 mL的量筒来测量排出的水的体积。四次实验均在相同的条件下进行,鼓气速度是唯一的变量。从实验数据不难看出,尽管鼓气的速度不同而且相差较大,但单位体积的空气能够带出的氨气的量却是基本不变的。显然在一定的温度和压强下,一定浓度的氨水的挥发性是恒定的。这个实验最终证明了一个简单的常识,氨水的挥发性即氨水的饱和蒸汽压只跟温度、浓度和压强有关。尽管只是初步实验,但是“氨气催化氧化”实验的成败显然与鼓气的速度没有直接的关系。当然极端的快速或慢速鼓气对实验也会造成不利的影响,这是容易理解的。
1.2浓度的影响
在排除了“鼓气速度”可能对实验的影响后,再来看看浓度。要保证实验的成功,氨水的浓度要适宜。在查阅了相关资料后发现,有人用1∶1的氨水,而有些则是2∶1或3∶2,笔者按照这些配比去做实验,结果并不能够保证每次都成功,相信其他老师也有类似的经历。其中主要原因就是每次实验的室温是不同的,造成氨水的温度不同,它的饱和蒸汽压也发生了变化,因此氨水浓度要根据室温高低加以调节。市售浓氨水的质量分数约为27%,在20 ℃时的密度为0.9 g・mL-1。笔者通过实验发现当氨水浓度接近如下关系时,可使实验获得满意效果,具体的配制方法如表2所示。
1.3催化剂及催化温度的影响
不少教师在做该实验时,用市售的三氧化二铬作催化剂,发现催化效果不好,很难达到红热的状态。难道是三氧化二铬又出了问题?笔者在比较了几种常见的过渡金属氧化物催化剂后,发现三氧化二铬的催化效果最为理想,这一点和教材中的说法是一致的。但是市售的三氧化二铬的催化效果确实不理想,而用加热分解重铬酸铵的方法制取的催化剂活性较好,可能是因为用这种方法制得的三氧化二铬非常疏松,有更大的接触面积的原因。用该方法制备的三氧化二铬可以反复使用,只要注意保存时干燥,每次使用前置于石棉网上加热烘干即可再次使用。
选择该催化剂的另一个好处就是容易观察到催化剂的红热现象,这也是该实验中最重要的实验现象之一。出现了这一现象说明氨催化氧化的实验已成功了大半。那么达到怎样的温度开始鼓入气体最容易出现催化剂的红热呢?笔者做了大量实验后发现,当催化剂的颜色随着加热,其绿色开始转暗时鼓入气体,最容易出现红热现象,并且移去酒精灯后催化剂依然能够保持红热。
2实验装置的改进
以上问题解决后已经可以看到红棕色的二氧化氮气体在烧瓶中慢慢生成了,但是同时烧瓶内却凝结了大量的水蒸气,使红棕色看起来模模糊糊的。这主要是因为氨气在氧化后生成了大量的水。水蒸气的存在不仅不利于二氧化氮的观察,而且会将其吸收形成硝酸酸雾。因此可将原有装置做如图3的改进,在燃烧管和烧瓶中增加一个装有无水氯化钙的干燥管。在这里氯化钙不但具有干燥的作用,还能吸收过量的氨气,可以更加直接清晰地观察到红棕色的二氧化氮气体。
1南京工程学院环境工程专业课程开设介绍
南京工程学院环境工程专业自2006年开设以来,已有8年的办学历史,不论是人才培养还是课程建设,都已经步入正轨,有着良好的发展态势。环境工程专业的课程设置已经具有一定的规范和模式,积极地向社会的需要和高级应用型人才的培养而努力。南京工程学院环境工程专业人才培养方案中已开设的专业课程有:①基础课为《无机化学及实验》、《有机化学及实验》、《分析化学及实验》、《物理化学及实验》、《发电厂动力设备》、《流体力学(水力学)》、《仪器分析及实验》、《环境监测及实验》、《环境化学及实验》、《工程制图与CAD》和《化工原理及课程设计》等课程;②提高课为《环境工程CAD》、《环境给排水技术》、《水污染控制工程》、《电厂水处理技术》、《大气污染控制工程》、《火电厂脱硫脱销》、《噪声污染控制工程》、《环境微生物学》、《环境土壤学》、《环境专业英语》、《固体废物的处理与处置》、《环境管理与规划》、《环境影响与评价》和《环境生态修复技术》等课程。这些课程组成了环境工程专业的人才培养框架,我们将它与一些兄弟院校做对比后可以发现,环境工程专业课程开设比较大众化,课程设置与大多数院校环境工程专业差别不大。由于专业成长仅有8年时间,走“大众化”教学路线,学习众多院校环境工程专业人才培养模式无疑是最稳健的方法。在起步中求稳,这才是对学生负责的课程开设起步方式。但是,随着课程开设时间的加长,仅停留在旧的人才培养方案是不可取的。但新的方案来之不易,不仅需要向其他院校学习,同时也要更多的考虑学生本身的需求。所以,进行环境工程专业课程设置的满意度和期望度调查十分必要。
2调查情况
2.1调查表设置调查以网络调查表的形式展开,请南京工程学院环境工程专业07级(已毕业),08级(毕业班)及09级(即将进入毕业班)三个阶段的大部分同学参与调查。调查表(见图1)分为两个板块,第一个板块是让同学们对已学过的专业课程(包括基础课和提高课)进行评分,测评学生对已开设课程的满意程度;第二个板块为未开设专业课程(包括基础课和选修课),测评学生对这些课程的期望程度。每个课程设置最高分为6分,按照“满意(期望)”到“不满意(期望)”的次序,分数依次为6分、4分、3分、2分和0分。我们不妨认定高于65%的分数(3.9分)才可被认为达到满意(期望)程度。
2.2调查表数据分析07级参与调查的人数为15人,由于他们刚走出校园,与社会、工作接轨,他们会在课程开设的意义和有效性上比未毕业同学具有更强的把握性。08级参与调查的人数为48,部分参与考研,部分参与找工作和实习,对社会的要求有了初步的接触,但考研的同学对相应报考高校考研要求专业课的重要性有深入了解。09级参与调查的人数为32人,他们对社会需求的认识不是很强,但对许多没学过的课程充满向往,对研究学生的期望度有很深刻的意义。
2.3调查结果
2.3.1已开设专业基础课满意度
课程的满意度参差不齐,但是有的学科体现出了明显的优势或劣势。我们可以从图中明显地找到如下结论:①《发电厂动力设备》课程学生打分普遍不高,评分最低,满意度低于3.9;②《环境监测》课程学生打分普遍很高,满意度在5.0以上,优势明显;③《物理化学》、《仪器分析》两门课程满意度差异性大;④《发电厂动力设备》和《流体(水力)学》两门课程满意度差异性很小;⑤《环境监测》和《工程制图与CAD》两门课程与培养方案相呼应;⑥《发电厂动力设备》课程与培养方案有明显的差距。
2.3.2已开设专业提高课满意度
课程的满意度差异也较大,有的学科体现出了明显的优势或劣势。我们可以从图中明显地找到如下结论:①《环境专业英语》和《环境管理与规划》两门课程学生评分最低,满意度低于3.9;②《水污染控制工程》和《环境影响与评价》两门课满意度均在5.0以上,优势明显;③《固体废物的处理与处置》、《环境规划与管理》两门课程满意度差异性大;④《大气污染控制工程》、《环境生态修复技术》两门课程满意度差异性很小;⑤《水污染控制工程》和《环境影响与评价》两门课程与培养方案相呼应;⑥《环境专业英语》和《环境管理与规划》两门课程与培养方案有明显的差距。
2.3.3未开设专业基础课期望度
课程的期望度尽管差异比较大,但并未出现明显的优势或劣势。我们可以从图中明显地找到如下结论:①《机械设计基础》、《工程力学》和《电工学》三门课程学生评分最低,期望度低于3.9;②没有课程期望度达到5.0以上,学科无优势,仅《环境生态学》期望度4.5分,为最高;③《普通化学》、《环境学》、《机械设计基础》、《电工学》和《环境生态学》五门课程期望度差异性大;④《生物化学》、《工程力学》和《环境工程原理》三门课程满意度差异性很小;⑤《机械设计基础》、《工程力学》和《电工学》三门课程与培养方案有明显的差距。
2.3.4未开设专业提高课期望度
课程的期望度变化幅度比较大,单课程的差异性也较大,却并没有学科表现出明显的优势或劣势。我们可以从图中明显地找到如下结论:①《环境统计学》、《垃圾填埋场设计》和《环境机械与设备》三门课程学生评分最低,期望度低于3.9;②没有课期望度在5.0以上,学科优势不明显;③《泵与泵站》、《清洁生产》和《环境经济/社会学》三门课程满意度差异性大;④《环境监测系统管理》、《环境监察》、《环境调控学》和《环境机械与设备》四门课程满意度差异性很小;⑤《环境统计学》、《垃圾填埋场设计》和《环境机械与设备》三门课程与培养方案有明显的差距。
3建议
通过学生对专业课满意度和期望度的调查可以发现很多问题,针对与培养方案有较大差距的相关课程,要分析其功能,对其进行适当删减或改进;对满意度、期望度不高的学科进行适当改动;并建议加入“专业方向选择性”教学。
3.1相关性较低课程删减或改进《发电厂动力设备》课程对环境工程实用性不强,可考虑删减。从学生就业方向可见,虽然部分同学毕业会去电厂从事相关工作,但很少能接触动力设备。从事锅炉、汽轮机等动力设备的工作,仅学这门课是不够的,而其中热学、流体力学等基础知识在《物理化学》和《化工原理》中都会细讲。《机械设计基础》可删减。该课程是机械专业课程的基础课,与环境基本没有关系,即便是环境机械设备方向也不需要用这门课做基础。环境工程专业08级开设过该课,学生的反对声音强烈。《工程力学》和《电工学》都是工程类基础课程,但工程类课程不一定对环境工程专业都适用。《电工学》实用意义不大,可删减。《工程力学》可保留,该课程对将来参与施工等工程项目的同学依然有很大用处。《环境专业英语》课程对学生的双语能力有提升,有利于学生掌握专业词汇,对外文文献阅读有帮助,该课程不能删减。但是学生满意度低说明课程效果不好,可以做适当改进,比如增加文献翻译实践、专业多方向词汇归类等活动加强学生学习兴趣。《环境管理规划》课程是绝大多数院校环境工程专业的专业课程,但课程满意度低,则需要改进。仅从课堂讲授知识会枯燥乏味,需要增加案例教学、实践调查、学生分析等环节强化学习效果。#p#分页标题#e#