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摘 要:在反应过程中加入催化剂可在更温和的水热条件下实现生物质高效气化制氢。在众多催化剂中,Ni系催化剂因其廉价并在反应中表现出较高的活性等优点而被认为是很有发展前景的制氢催化剂。该课题组针对Ni/Al2O3酸性位易于积碳引起催化剂失活的弱点,通过金属助剂的辅助作用对Al2O3为载体的负载Ni催化剂进行改性。选用Cu、Co、Sn、Ce和碱性Mg,通过共浸渍、分步浸渍和共沉淀等方法制备双金属Ni-M或者复合氧化物载体催化剂。结果表明,金属助剂Ce的引入有效提高了Ni系催化剂的催化产氢活性,催化剂的抗积碳性能亦得到有效改进,表明金属Ce是非常合适的金属助剂。MgAl2O4使催化剂水热稳定性得到改善,碱性Mg助剂可以有效抑制Ni-Al催化剂的表面结晶碳的形成。较低的热处理温度,或者分步浸渍制备Ni-Mg-Al催化剂能获取更多有效的活性位。碱性Mg助剂可以改善Ni-Al催化剂的催化活性及水热稳定性。对于溶胶-凝胶法制备的Rutile TiO2负载Ni催化剂,降低催化剂热处理温度可以获取分散性更高的Ni晶粒,从而提供较多的活性位,以促进生物质在水热条件下C-C键的断裂,水汽转化反应和甲烷化反应,从而提高生物质转化率。通过利用Aspen Plus软件根据Gibbs自由能最小化原理采用PR状态方程,以MHV2混合规则建立热力学模型来模拟水热条件下气化生物质及其模型化合物产氢的过程,对水热气化生物质及模型化合物进行了理论分析,计算出在一定温度和压力条件下达到平衡时系统的产气量,提供了催化气化生物质的方向和限度的数据。
关键词:制氢 水热气化 生物质 催化剂 热力学模型
Abstract:Highly efficient hydrogen production from biomass can be realized by using catalysts in the reaction process under more mild hydrothermal conditions. Among various catalysts, Ni based catalysts are considered as the most promising catalyst for hydrogen production due to its low cost and good catalytic activity. In order to solve the problem of catalyst deactivation caused by carbon deposion at the acid site of Ni/Al2O3,the additives were studied to modify the Ni based catalysts loaded on Al2O3 in our research group. Cu, Co, Ce and Mg were chosed as additive and bimetal Ni-M or complex oxide catalysts were prepared by co-impregnation, impregnation by step, and co-precipitation, etc. The results show that the introduction of metal Ce can effectively improve the catalytic activity of hydrogen production, and the resistance of carbon deposition can also be improved, indicating that metal Ce is a suitable additive. Mg additive can restrain the formation of crystalline carbon on the surface of Ni-Al catalyst. Much lower heat-treating temperature or impregnation by step in preparation can obtain more effective active sites for Ni-Mg-Al catalyst. Moreover, Mg additive can improve the catalytic activity and hydrothermal stability of Ni-Al catalyst. As to the Ni catalyst loaded on rutile TiO2 prepared by sol-gel process, Ni crystals with much higher dispersity can be achieved by lowering the heat-treating temperature, which provide more active sites and promote the C-C bond breaking of biomass under hydrothermal conditions as well as water gas shift reaction and methanation reaction, thus improving the conversion efficiency of biomass. The thermodynamic analysis was performed with Aspen Plus V7.3.2. The thermodynamic models was built using the P-R equation of state and the MHV2 mixing rule to predict the gas yields in the hydrothermal gasification process. Hydrothermal gasification of biomass and its model compounds was theoretically analyzed. The equilibrium state of hydrothermal gasification reaction was obtained by calculating the gas production under certain temperature and pressure, which points out the direction and limitation of hydrothermal gasification reaction.
Key Words:Hydrogen production;Hydrothermal gasification;Biomass;Catalyst;Thermodynamic model
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中图分类号:G632.41
文献标识码:B
doi:10.3969/j.issn.1008-0546.2012.06.010
新课程改革不仅需要教师不断革新教学观念,而且需要学生改变传统的学习方式。而学生学习方式的改变,需要将学生课前、课上、课后的学习作重新统筹,学习内容要整体设计,完全灌输—接受式学习方式要彻底转变,才能真正提高课堂效益。新课程改革的理念和要求是“转变学生学习方式是新课程改革的具体要求,教师要更新教学观念,在教学中引导学生进行自主学习、探究学习和合作学习,帮助学生形成终身学习的意识和能力。”正因如此,优质的“导学案”具备了这种功能性作用,为促进学生的自主发展搭建了平台。导学案一般包含以下导学环节:“学习目标”、“学习重点、难点”、“课前预习”、“自主与合作探究”、“总结反思”、“课后评价”六个模块。运用这六个模块,将课本上的学习内容进行整合,处理成有序的、符合各层次学生认知规律的自主学习方案,即把知识转化为导学问题、探究问题,并由易到难呈现出来,做到知识问题化、问题层次化,以引导学生自主探究、合作探究学习,进而使学生享受到学习成功的喜悦。所以精心编制导学案,使学生按导学案进行学习,更能有效地促进学生自己积极主动地学习,教与学更有实效性,课堂更高效。但是,教师在编制导学案时,常常会有以下误区,这需要我们在实施新课程的实践中加以研究与思考。
误区一:学习目标等同于教学目标
教师在编制导学案时,学习目标重要性的认识不足,简单照抄教参上提供的教学目标,教学目标误认为学习目标,学习目标流于形式,还有干脆没有学习目标。例如在进行编制《有机化学基础》醛的性质和应用第一课时时,教参给出的学习目标为:通过对乙醛性质的探究活动,学习醛的典型化学性质,这其实是教学目标。
对策:首先,教师应明确学习目标与教学目标的区别,学习目标是学习的出发点,也是学习的归宿。学习目标是指学生在学习中所追求的预期结果。它通过对学生的行动进行控制调节,从而使活动维持稳定的方向并指向目标的实现。而教学目标是指教学活动的主体在具体教学活动中所要达到的预期结果、标准。教学目标具体而精确地表达了教学过程结束时教师和学生共同完成的教学任务,由于它是预先设定的,故而也是衡量教学任务完成与否的标准。
其次,教师应重视学习目标对学生自主学习的引领作用。学习目标引领着学生的行动方向,学生的任何行为都是为了达到和实现学习目标,有学习目标的行为才可能取得最满意的结果。
第三,应当设定明确、具体的学习目标,且学习目标应当具有可操作性。
例如《有机化学基础》“醛的性质和应用”第一课时的学习目标可以这样设定:
1.能够搭建甲醛、乙醛的球棍模型,能够识读甲醛、乙醛的1H-NMR谱图。
2.能够熟练书写乙醛的银镜反应以及与新制Cu(OH)2反应的化学方程式。
3.知道并能说出乙醛的银镜反应以及与新制Cu(OH)2反应的实验要点。
4.能从得失氢、氧的角度和化合价升降的角度判断有机反应中的氧化反应和还原反应。
所以学习目标要具有行为导向,要具有具体的操作行为与活动体验。
误区二:“教的重点与难点”等同于“学的重点与难点”
教师在编制导学案时没有关注学生的学情,学生学习重难点由教师主观认定。例如《有机化学基础》“醛的性质和应用”第一课时许多学案给出的学习重点为醛的氧化反应和还原反应,学习难点为醛的氧化反应,这其实是教师认定的教学重难点。
对策:首先,教师应明确教的重点与难点与学的重点与难点的区别,教学难点是学习主体(知识技能水平、心理水平、生理水平)、教师(教学能力)、技术结构和环境四个方面的因素共同作用下的构成了学生学习中的障碍。学习难点是动态变化的,其中学生是发展的、不可预测的,教师能力也是在不断提高的,教学环境是瞬息万变的,从这个意义上来讲,学习难点不是一成不变的,相反是动态变化的,所以强调先有学习过程,然后才有难点。
其次,教师剖析教材,研究知识点,准确把握教学重难点,教师应剖解教材,罗列、梳理知识,厘清知识间的内在关系,认定教学重难点。
第三,分析学情,确定学习重难点,学习重点难点需要关注学生的特点,在发展上主要考虑学生的个体差异,在知识上主要考虑学生的准备状态,这样才能做到有的放矢,难点突破。
例如《有机化学基础》“醛的性质和应用”第一课时的学习过程中,学习重点和教学重点是对应一致的,但是大多数学生出现的难点恰是银镜反应方程式的书写和记忆。
误区三:课前预习等同于浏览教材
教师编制导学案时,课前预习模块教师采取阅读XX页或者把从教材中的一些内容以填空的形式简单地摘抄到“导学案”上。例如复习净水原理时这样设计:氯气与水反应的方程式:____________,其中____________可以杀菌消毒,因为其具有____________性。这样学生就会在教材上直接寻找,使得学生深度思考的过程缺失。
对策:学生通过课前预习就能明确学习目标,在学习的过程中有方向、有目标、有问题,激发了学习兴趣和学习的主动性。通过课前预习可以初步了解新课的内容,掌握课堂上要涉及的重难点和教学结构,知晓自己存在的疑点,更重要的是预习使学生发现问题、产生问题、提出问题,带着问题上课,加强听课的针对性,提高了学生学习效率。因此在编写“课前预习”模块时,要把课堂内容以问题的形式呈现出来,变取为找,变取为思。这些问题的设置应呈阶梯性,由易到难,问题层次化,可分为基础、中等、较难三个层次,目的是使学生在自主学习时,能根据“导学案”完成课前预习任务。
在编制导学案时,要以问题驱动,引导学生对学习的知识进行深度思考,重新认识,引领学生构建对知识的新的认识方式和新的认知结构,通过问题驱动产生对已学过知识的新认识,在导学中拓展学生思维空间,扩大知识使用范围,提升学生探究学习的能力,通过知识的应用,使学生形成科学的价值观和积极的学习情感。
误区四:自主探究缺乏学法指导
教师编制导学案时,自主探究模块仅是书本内容的罗列,或者是一些记忆、认知内容,学法指导无从体现。例如学习乙醛的性质时,不少教师这样设计:
A.与银氨溶液反应
[实验1]:向洁净的试管中加入1mL 2% AgNO3溶液,一边振荡试管,一边逐滴加入2%的稀氨水,至最初产生的沉淀恰好溶解(即配成银氨溶液),再滴入3滴乙醛,振荡后把试管放在热水浴中加热,观察实验现象:
实验现象____________,反应的化学方程式____________,实验结论:化合态的银被____________,乙醛被____________。
B.与新制的Cu(OH)2悬浊液反应
[实验2]:向试管里加入3mL 5%的NaOH溶液,滴入3~4滴2%的CuSO4溶液,振荡后加入0.5mL乙醛溶液,将试管放在酒精灯上加热至沸腾,观察实验现象:
实验现象____________,反应的化学方程式____________,
实验结论:化合态的铜被____________,乙醛被____________。
以上的教学设计,缺乏对学生学习方法的指导,没有引导学生对学习过程的深度思考,没有激活学生学习的探究欲望。
对策:导学案要有学法指导。学法指导彰显了导学案“导学”、“诱思”的特色,是导学案所要突出的重点。学法设计要以知识点为载体,要根据所学内容特点、学生的智力因素、已有知识水平以及认知规律,精心设计以知识为载体的学法,在导学案的学习内容中,设计学习方法提示,引导学生运用科学的方法获取知识,以让学生明白“怎么学”。通过导学案的启发和教师的引导,最终使学生学会学习。学法指导的内容主要有六个方面:摹仿性学习方法的指导,抽象概括的学习方法的指导,解决问题的学习方法的指导,形象思维的学习方法的指导,总结提高的学习方法的指导,探索创新的学习方法的指导。依这几个方面,结合我们的实验,这里提供一个案例:(1)把学生要掌握的知识点问题化,引导学生进行自主学习,由学生寻找解决方法;(2)设计能力训练点,利用学生的视觉、听觉、触觉、味觉获得各种体验,引导学生进行探究学习;(3)分组讨论研究,提出疑点问题,相互合作,悟出新知,引导学生进行合作学习;(4)引导激发学生勇于创新,大胆实践,解决新问题。
例如:学习乙醛的性质我这样设计:
1.如何制备银氨溶液和新制氢氧化铜溶液?(学生实验)
2.乙醛的银镜反应以及与新制Cu(OH)2反应实验有何不同?(学生思考)
3.分析和配平这两个方程式,有何记忆的技巧?(师生交流)
4.乙醛能被氧气、溴水、酸性高锰酸钾溶液氧化吗?(提出疑点,探究提升,感悟新知)
所以,引导学生探究问题、探究思考,寻找解决问题的方法,引导学生拓展问题的空间、拓展思维的空间,引导学生体验感悟,才能更有效地促进学生提升自主合作探究学习的能力。
误区五:总结反思缺乏引领
许多导学案都有总结反思模块,但是在导学案中都是留下空白,让学生自己填写,学生还没有达到这种高度,所以导学案使用后仍然是空白,效果不佳。
对策:好的总结反思不仅有利于培养学生的概括总结能力,而且能够使学生对所学知识进行生成、重组、整合,建构知识网络,完善认知结构,促进学生学习方式最优化,使学生在知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观等方面得到和谐的发展。因此在总结反思模块,教师应该提出具体要求,明确总结反思内容,提升学生的认知能力。
例如:学习乙醛的性质我这样设计总结反思:
(1)用概念图总结醇、醛、羧酸之间的转换关系。
(2)用一种试剂鉴别乙醇、乙醛、乙酸,如何检验CH2=CH-CHO中的碳碳双键?写出实验步骤。
所以,课堂教学中注重引领学生总结反思,可以完善和构建学生良好的知识结构和认知结构,提升学生的认知能力和思维创新能力。
误区六:课后作业缺乏选择和梯度
较多的导学案中课后作业模块多为习题的堆积,编者不注意练习的整体性、典型性和代表性,不注意学生个体的差异,很难发挥课后作业的功能与作用。
关键词:知识储备;知识结构;思维定势
近几年,普通高中化学课程改革在各个地区都在积极进行,并取得了很好的成绩,但是在各个课改区也出现了因新课程改革使得学生学习不适应,最终导致高中化学学习发生困难,学生学习成绩下降等现象。现在这种现象已经非常普遍,所以引起了教育部门的重视,本文将从高中化学新课程学习困难的定义、类型出发,并分析其认知因素。
一、化学学习困难的含义与类型
(一)化学学习困难的含义
化学学习困难也可以称作化学学习障碍,指的是学生在智力发育正常的情况下对于化学这门学科未能完成学习目标、学习效率低、无法适应学习状态。例如,学生在学习其他学科时没有问题,但是在学习化学时就是不适应,或者只是化学中的某一块知识点不会,而其他知识的学习还可以,这些都算是化学学习困难。
(二)化学学习困难的类型
由于化学学习困难包括普遍性和特殊性两种特性,所以可将其分为个体性化学困难和群体性化学困难。个体性化学困难是指,对于智力发育正常但学习化学困难的学生来说,他们只是没有将自己的智力发挥到化学学习的标准状态,因此才导致学习效率低、学习成绩不高等学习状态。而群体性化学学习困难指的是由于某一化学学习阶段或者特定的一块知识点较为难理解而导致部分学生出现学习效率低、学习成绩下滑的情况。
二、化学学习困难的因素分析
(一)个体认知发展的阶段性特点
首先,学生身心发展的阶段性特点。中学阶段时,学生的逻辑思维处于优势地位,高中生多数是理论与实际相结合后进行自主学习和归纳,因此,高中时期是学生发展智力与能力的重要时期。化学是理论与抽象性极强的学科,想要学好化学,就要靠经验与理论相结合的抽象逻辑思维。
其次,学生思维方式的改变。当学生进入高中后,就会将初中时产生的经验型抽象思维转换为理论型抽象思维。初中的化学知识多数是能力型较少的入门知识,对于学生的要求不高。另外,教师在教授不同知识和问题时会创建出统一的思维模式,因此容易导致学生出现思维定势,依赖教师的思维及教学模式。在高中化学课堂上,教师上课节奏快,课堂上注重引导学生自主学习,这就与初中时的教学模式有很大的不同,因此很多学生到了高中后都会不适应。
(二)高中化学学科学习的特征
“深”:是指高中化学知识较为深奥,学生不容易掌握其实质。与初中教科书相比,高中化学教科书中知识的深度和抽象度明显增加。
“杂”:指的是高中化学知识的产生与组成系统复杂。高中化学教科书上将知识点、必修与选修板块都标注了出来,并且对其他细小知识也有所标注,导致种类繁多,内容冗杂,不好记忆。
“混”:是指高中化学教科书在一些相近的化学问题上解释模糊不清,导致学生无法清晰辨别。
“特”:高中化学中存在很多特殊性的规律,因此导致学生出现记忆偏差、模糊等现象。
(三)化学的认知结构
化学认知结构指的是学生对于高中化学知识及内容的总结与组织。学生化学学习困难就是由于学生头脑中的化学认知结构不够完整,表现为以下四点:
1.化学“已知”储备量不够。化学学习困难的学生,通常都存在化学基础知识掌握不牢、运用技能储备量不够等问题。另外,高中生都是从不同初中考上来的,而不同的初中教师教授的化学知识也是有所不同的,但高中化学课堂上教师的教学模式都是统一的,就会使一些学生出现学习困难。因此,教师应当重视个别和群体困难,准确判断出适合学生的起点,在教授新知识时将旧知识带上,不断地进行复习,这样就会减少学习困难。
2.化学知识结构化程度低。知识的整理就像图书管理一样,如果都是散乱无章的堆积,就会造成检索困难,早晚会被遗忘在那里。但是如果整理出完整的结构体系,就会提高检索速率,加强记忆。学生出现学习困难有的时候是因为学习的知识太过零散,在实际的运用中知识无法联系起来。所以,教师在今后的课堂上,可以适时将旧知识与新知识进行串联,或者将这一知识点与下一知识点联系,这样不仅可以激活相关的化学知识,也可以激活已学过的化学知识。
3.化学知识表征不完善。化学知识的表征即为知识储存于脑中的形式。相关资料表明,同一种知识可以用不同种方式来表征,如果学生对于知识的表征是多样而有序的,则学生可以对其进行灵活运用;如果学生对于知识的表征是单一的,则学生对知识的应用就会出现僵化,产生僵化现象说明教师采用“填鸭式”教学模式,而学生采取死记硬背的学习模式。
4.思维定势的影响。思维定势,是由先前的活动而造成的一种对活动的特殊的心理准备状态,或活动的倾向性。在环境不变的条件下,定势能够使人应用已掌握的方法迅速解决问题。而在情境发生变化时,它则会妨碍人采用新的方法。而学生的学习过程是积极创建学习主体的过程,在这一过程中,学生的学习效率受到诸多因素的干扰,其中最为严重的就是思维定势。因此,打破思维定势,才能帮助学生摆脱学习困难。
以上几点为导致高中化学新课程学习困难的因素,当然,教师的教课水平和方式、学生的家庭教育或者学生自身的人际交往等都有可能影响学生对于化学的学习。本文只是针对学生的心理和对事物的认知角度进行的分析,所以不能做到面面俱到。
参考文献:
[1]王后雄.高中化学新课程学习困难及其认知因素分析[J].内蒙古师范大学学报:教育科学版,2009(06):117-123.
关键词:无机化学实验;高职农业院校;课程改革;专业型人才
随着我国农业生产形势、教育体制改革形势的发展,迫切要求高等农业院校培养更多的服务于“三农”的适应新世纪需要的应用型高级专门人才。无机化学实验课程是农业院校应用化学专业一门实践性的独立课程,是学生系统实验方法和实验技能培养的起点,其教学质量的好坏,直接关系到大一学生对本专业的兴趣和后续课程的开设效果。针对目前农业院校无机化学实验课程教学存在的诸多问题,结合多年无机化学教学经验,对无机化学教学思想、教学方法、教学内容和考核方式进行较为全面的改革,获得了一些经验和启示。
一、高职农业院校无机化学实验课程教学存在问题
无机化学实验课程是农业院校众多专业应用型学科的基础课程,经过调查与比较发现其存在以下问题和弊端:考核方式单一,不能准确评价学生对无机化学掌握的程度以及动手、观察等能力;实验内容多以验证性实验为主,应用型、综合和设计型实验较少;教材内容中理论性知识与应用型知识结构分配不当。
二、高职农业院校无机化学实验课程教学改革策略
(一)考核多元化
根据无机化学实验课程的特点,采取平时成绩+设计实验+期末考核的综合考核实验成绩的方式按比例计算总成绩,这样比较公正、客观,还能给学生极大的鼓励。平时成绩主要以实验预习、实验操作、实验报告成绩为主;设计实验考核是在每个学期后期进行,由学生在提供的题目中选择,根据设计思路、设计方法和实验效果进行综合打分;期末实验考核主要是考核学生对元素及其化合物性质掌握的综合程度及实践能力。
(二)建设综合应用教学
实验教学的考评需注重学生实验过程、实验结果和实际收效。如果能够使无机实验内容与现代科学技术和生产实际相结合,将先进性、趣味性、应用性、综合性融为一体,突出学生在实验教学过程中的主体地位,就可以使学生在验证理论的同时,培养自身发现问题、分析问题、解决问题和创新思维的能力。第一学期无机化学实验内容主要以验证性实验为主,目的是熟练和规范学生基本操作和技能。第二阶段无机实验课程安排在第二学期,主要是应用型、综合设计型实验,目的是调动学生自身的创新思维来研究和解决实际问题。例如,某校开设具有实用性的实验,如“纳米氧化铁的合成及其性能试验”“从废碘液中回收碘”;综合性实验,如“三氯化六氨合钻(111)的制备及其组成的确定”“氨基酸金属镍配合物的稳定常数测定”等,其中综合设计型实验占开出实验的42%。由于综合设计型实验要求学生在试剂的选择和配制、实验仪器的调整、实验操作与记录、结果分析等各环节均独立完成,其中每一步骤对学生来说都是全新的,充满挑战。因此,综合型实验对提高学生实际运用并灵活掌握各类实验操作技能发挥了积极作用。此外,在完成综合设计型实验过程中,尽量为学生营造一个宽松的、以学生为主的教学环境和氛围,使学生获得充分发挥想象力和自我表现的机会,对学生综合素质的培养起到了积极的作用。
(三)重构教材内容
首先,高职院校的农业无机化学专业是为了顺应时展中农业领域的需求,社会的职业供需所设置的,这赋予了高职院校农业无机化学专业课程的实践性与实用性。因此,高职院校对农业无机化学专业学生的培养应侧重于能力。然而,农业无机化学专业的出现必然是以理论发展成熟为前提的。掌握农业无机化学理论学说是掌握该专业的前提要求。高职院校应当结合这两点要求为致力于热衷于农业方向发展的学子尤其是高职学生打造合理的农业无机化学教材。
三、结论
我国是农业大国,农业的发展举足轻重。而一个行业发展的核心资源是人才。要使高职农业无机化学实验课程为农业领域在社会培养大量优秀的农业化学相关型人才,就要让农业无机化学课程在课程内容、教授方式及教材用书等方面都能调动、激发起学生的主动积极性,让学生在学习知识的过程中培养起自学、探究分析、整合、实践能力,为以后从业于农业及其相关领域做好知识与技能铺垫,为我国的农业发展提供人才资源打下坚实的教育基础。
作者:张学慧 单位:赤峰工业职业技术学院
参考文献:
[1]张燕.无机化学教学改革初探[J].高等教育研究,2011(3):47-48.
作者:史锐 张晓丽 吴品昌 单位:辽宁中医药大学
内容涉及浓度计算、结构理论、热力学初步等等,涵盖了多个化学学科知识,但像结构理论等知识主要以描述性介绍为主。这种浅、全,但内容繁多的内容很难符合现代教学要求,也不符合现代化医药人才培养的要求。内容与实用性联系较少。内容中对知识在医药学上的应用介绍较少,与实际应用联系较少。如缓冲溶液中只介绍简单的浓度计算方法,而在医药学上常用的溶液介绍非常少。(3)课程内容对不同专业无明显区别,授课无侧重点。因此需对课程内容进行调整,力求少而精。因不同专业的服务方向不同,对所学课程要求也不同,而课程的设置与教学质量直接影响学生对后续课程的学习效果,影响对学生整体目标的培养质量。因此《无机化学》怎样适应于不同专业的人才培养目标,怎样实施教学,是无机化学教学工作者们探讨和研究的时代命题。结合教学实践经验,提出以下构想。构建面向不同专业以无机化学为核心的课程体系本校无机化学教研室承担全校药学相关专业、护理学等多个专业的教学任务。并根据临床医学专业的课程设计需要,拟增加无机化学和现代无机化学课程作为临床医学相关专业的公共选修课,为其后续课程学习提供良好的铺垫,并为今后的科研工作起到引领作用。
因不同专业的服务方向不同,对所学课程要求也不同。因此,根据本校各专业培养目标的要求,构建以无机化学为核心的“1条主线和3个分支”课程体系,以适应全校不同专业对无机化学教学的需要。“1条主线”包括无机化学和现代无机化学2门课程,分别适用于药学和临床专业本科生必修和选修,体现无机化学对于药学和临床医学教学和科研的引导作用“;3个分支”包括无机化学(护理学专用)、基础化学和医用化学基础(中专护士专用),以加强非临床专业学生对本专业相关无机化学知识的学习。(1)核心课程《无机化学》是研究无机物的组成、结构、性质、变化规律的科学,重点阐述物质结构基础(原子结构、分子结构、晶体结构等)、元素周期律、化学基本定律、气体、热力学基础、动力学基础、酸碱理论、电解质溶液、氧化还原反应、配合物等。通过掌握该课程的基本理论、知识和技能将为医药学各学科的学习奠定基础,有利于将来的实际工作。无机化学是药学相关专业的必修课程,也是计划新开的临床专业公共选修课,但不同的专业对无机化学教学有不同的要求,药学专业学习重点为化学相关理论及药物制备合成相关知识;临床专业学习重点为后续有机化学和生物化学课程学习做铺垫,以及元素性质和其前沿应用的知识。因此,在上述专业的《无机化学》的教学过程中,我们将始终坚持突出专业特色、满足专业需求、体现专业水平的原则,分别制定不同的教学大纲、实验教学大纲和实验指导。(2)《现代无机化学》是药学和临床医学专业学生在掌握了无机化学及相关专业知识之后学习的一门计划新开选修课,其内容概括地总结无机化学中常用的经典理论成果,使学生有效地掌握理论工具,让学生运用所学理论知识指导对无机化学领域最新知识的学习和掌握,了解现代无机化学的主要研究方向、研究方法、应用及其发展趋势,培养学生把握无机化学学科前沿的能力及其在药学和临床医学的应用,为后续课程学习及今后从事相关研究工作打下坚实的基础。(3)《无机化学》(护理学专用)是护理学专业学生学习无机化学在护理学相关方面应用的一门专业选修课,它重点研究酸碱理论、电解质溶液、氧化还原反应、配合物等理论及相关技能,对今后从事相关工作提供重要的理论支持和技术指导。(4)《基础化学》是非临床医学专业计划开设的一门公共选修课,简述无机化学四大平衡理论、有机化合物的结构性质以及光谱分析、薄层层析、电化学分析等仪器分析的原理和方法。为其专业课的学习以及今后从事相关研究工作打下坚实的基础。(5)《医用化学基础》(中专护士专用)是研究无机物和有机物的组成、结构、性质、变化规律的科学,概括阐述化学相关知识以及化学技能在护士专业的重要应用。对护士专业今后工作具有重要的指导意义。整合新课程体系的教学内容课程教学内容的调整与整合非常必要,整合后在以下几个方面体现出特色。(1)满足学科综合化的发展趋势。无机化学学科与其它学科日益交叉、渗透、融合,学科领域不断扩展,从内容看,实用化和综合化趋势日益明显。只有对传统教学内容进行整合,并增开现代无机化学选修课,才能跟上形势的变化,做到与时俱进。(2)提高授课效率。目前教学要求与教学时数之间的矛盾突出,其中教学内容重复和衔接不畅是主要原因之一。整合后,精炼、流畅的教学内容可以有效提高授课效率,减缓缩课时与增内容之间的矛盾。(3)通过无机化学课程教学内容和方法的整合与改革,不仅提高实验教学仪器、设备的利用率,减少实验教学的重复建设,有效利用资源,缓解扩大招生与教学投入不足的矛盾,而且提高实验教学质量,培养学生科学思维、应用知识和创新能力。
探索创新性无机化学实验教学改革在原有无机化学实验教学改革成果基础上,通过实验手段的改革,教材内容的更新及实验考试方式的改革,对无机化学实验教学体系进行探索性的改革。(1)改革教学手段、更新教学内容:教学内容跟踪学科领域前沿发展变化动态,将新知识和新技术及时吸收融合到实验教学中,使学生了解学科发展动向,熟悉和掌握学科前沿的理论知识和操作技能。实验教学按基础(验证)实验、综合实验、设计探索性实验3个层次展开。并按照改革要求,编写新的实验教学大纲和实验指导。(2)改革考试方法和内容:改革单纯操作性实验考试模式。实验考试内容上实行老师指导下的学生自主选题,以小组为单位进行实验和论文撰写,以个人为单位进行论文答辩和技术考核,根据考试成绩和平时成绩对学生进行评分,提高学生学习的积极性和主动性。(3)开辟无机化学实验第二课堂:定期举行无机化学学术讲座和文献读书报告会;提倡药学专业本科生参加教师的研究课题和实验室开放项目,撰写综述和论文等方法进一步充实无机化学实验教学内涵,促进本科生创新思维和科研能力的发展。随着高校教改形势向纵深发展,中医药专业无机化学课程体系和教学内容的改革势在必行,但教学改革是一项长期而复杂的系统工程,必须积极而慎重地进行,并在实践中进一步完善。逐步加强无机化学在高等化学教育中的基础和母体地位,提高教学质量,为培养符合时展的中医药人才奠定基础。
(长安大学材料科学与工程学院,陕西 西安 710061)
【摘 要】本文针对工科院校材料科学与工程学院《无机化学》课程的基本特点,结合课堂实践教学过程,从教学内容的规划、教材的选用、教学模式的改进等三方面阐述了笔者的教学体会。
关键词 无机化学;教学模式;教学探讨
基金项目:中央高校基金(2014GB11091)。
作者简介:吴蕾(1983—),女,博士,长安大学材料科学与工程学院,主讲无机化学、分析化学、材料科学基础课程。
无机化学是化学领域的一个重要分支,而《无机化学》课程更是理工科院校化学化工类专业的一门重要的基础课,面对的学生也基本上是刚入学的大学一年级本科生,因此,这门课程教学质量的高低对学生整个大学期间的学习甚至毕业后的就业都起着举足轻重的作用。由此看来,如何提高《无机化学》课程的教学质量显得尤为重要。近年来,许多高等工科院校大幅度削减《无机化学》课程的学时,而《无机化学》课程本身知识内容又很丰富,所以工科《无机化学》课程的教学就面临着课时少、容量大、任务重的困难,对讲授这门课程的教师也提出了更高的要求。经过几年的教学实践,笔者根据工科院校材料科学与工程学院《无机化学》课程的自身特点,从不同专业的培养目标及学科发展方向出发,就工科院校《无机化学》课程的改革和建设,提出如下的自我体会和进一步探索。
1 结合专业合理安排教学内容
无机化学不但是高等学校化学化工类专业的第一门重要的专业基础课,也是材料科学、生命科学、环境科学、医药类等专业的一门重要的化学基础课[1]。因此,基本相同的教学内容要根据各专业需求的不同,讲授的侧重点有所区别。对于工科院校来说,《无机化学》课程课时少、容量多、任务紧,更是需要合理安排教学内容,把握好“掌握”“理解”“了解”这3个不同层次要求的尺度,合理分配学时。同样是材料学院,对于高分子材料专业,在化学动力学、化学热力学中要对催化剂的作用及原理,缓冲溶液的配置和选择重点讲授,分子结构中重点抓住几种成键理论,在元素介绍中着重介绍s区氢元素,p区碳族、氧族元素;对于能源与电子材料专业,尤其重点讲授电化学相关内容,如氧化还原反应、电池组成、电动势、电极电势等,在元素介绍中着重介绍s区锂元素,p区碳族元素,如C,Si,Ge等;对于材料加工专业,在讲述氧化还原反应的相关内容时要穿插金属腐蚀与防腐等相关理论,在讲授结构化学的内容时重点应放在金属晶体,在元素介绍中也着重介绍金属元素;对于无机非金属专业,在重点讲授化学动力学、化学热力学这些基础理论的基础上,还要侧重介绍结构化学及配位化学相关的内容,在元素介绍中重点介绍玻璃、陶瓷材料相关的元素,如p区碳族元素等。
2 合理选用教材
经过教研室多年的教学实践,我们最后采用了牟文生主编的《无机化学基础教程》为教材[2]。该教材结合实际,考虑到工科院校《无机化学》课程学时少、内容多的特点而编写而成。教材内容深浅适度,在确保基础理论和基本知识讲清楚、说明白的基础上,以“够用”为原则,不做过多的深入和扩展;语言简练,通俗易懂;同时也能与时俱进,恰如其分的介绍学科的新动态新发展,以拓宽学生的知识面。每个章节都精选了一些习题,帮助学生及时理解和掌握教材内容,也能锻炼和培养学生分析问题、解决问题的能力。同时,该教材还配套有《无机化学基础教程学习指导》,列出了相应教材中各个章节的教学大纲,提炼出各章重点、难点,并对各章的课后习题进行选解,对有代表性、难度较大的习题,做出详尽而规范的启发、引导和解答;除此之外,每章还配有自测练习题,可供学生自我检测学习效果。经过几年的教学实践,学生们对该教材普遍反映良好,教材难度、深度适中,自学性也很好。
3 有效提高教学质量
3.1 激发学生学习兴趣
如何提高学生的学习质量,在思想上引起学生的重视以及提高学生的学习热情是根本。因此,一开始就要让学生们意识到无机化学是一门重要的基础课。从内容上说,它既有无机化学课程自身丰富的知识内容,还承担着为后续课程做必要准备的特殊任务,是其他3门化学基础课(分析化学、有机化学和物理化学)的基础。另一方面,无机化学课程大多是在大学一年级开设,教学对象是刚步入大学的一年级本科生,他们在学习方法上还没有摆脱中学时期的内容少、练习多、课上老师反复强调的学习模式。因此,在教学模式上,要逐渐引导学生尽快适应大学的授课、学习方式,尽量培养学生自己分析和解决问题等综合能力,完成从中学到大学在学习方法和思维方式的转变。
大学的教学过程不再是简单的“教”与“授”,而更多的是“引导”、“启发”进而去“发现”,所以充分调动起学生的求知欲和积极性非常重要。比如,可以在绪论课上就让学生们了解到无机化学所涉足的领域有多广,在一些前沿科学领域的作用有多重要,可以举一些实例来激发学生们的兴趣,如列举一些无机化学在纳米材料、无机膜材料、超导材料、气敏材料等新材料、新能源的合成制备方面起到重要作用的实例。同时,每章的入题也可以采用提出问题的方式入手,调动起学生的好奇心,带着问题开始一章的学习,以寻求答案的方式去探索知识点,这样既能结合实际把知识点说透,也能培养学生分析问题、解决问题的能力。例如,在讲授饱和蒸汽压概念的时候,可以先给学生们观察一个实验现象:蔗糖水和纯水静置后水面上气压的变化是不同的,进而提出问题:“为什么会产生这样的区别?”调动起学生的好奇心,然后引导学生去寻找答案,进而展开这一章知识点的讨论学习。
3.2 借助多媒体手段
近年来,多媒体技术被越来越多的应用在大学课堂教学中,与传统的“黑板——粉笔”教学模式相比较,也体现出了许多独特的优越性,如生动、形象;信息量大;资源丰富等[3]。多年的教学实践证明,多媒体教学与传统教学模式相互结合,能达到互相补充、完善,从而有效提高教学质量的作用。然而我们发现在制作多媒体课件的过程中,有一些方面还是值得深思和进一步探索的。
首先,要保证多媒体课件内容与讲课思路的统一。课件是为授课服务,作为授课内容的载体起到辅助作用,所以,在制作课件前要吃透教材,根据教学大纲提炼出重点、难点,理清整个授课思路之后再设计出符合讲课思路的课件。其次,要注意课件的美感。借助多媒体制作软件,使得课件在背景、构图、文字、动画等方面精心搭配,既要做到清晰明了,也要赏心悦目,让学生能在愉快的气氛中接受知识;同时具有艺术性的课件也更有利于学生对知识的记忆。再则,要充分利用影像、动画资源。尤其对于一些难以理解的概念或原理,单纯文字的表述可能显得苍白无力,难以接受和消化,而如果借助一些动态的影像资料或形象的三维动画模拟,理解起来则直观简单的多。比如在讲授原子轨道、杂化轨道等一些量子化学基础理论的时候,我们就借助了三维动画模拟,效果很好,学生们接受很快,事半功倍。最后,多媒体课件不可能一次两次就能做到尽善尽美,同时它也并不是一个死板的教案,在使用中需要根据具体的教学情况和学生的反馈情况不断修改、完善,才能发挥最大的功效。
多媒体技术对于教学活动能起到有效的辅助作用,尤其是对于课时少、容量大的工科《无机化学》课程显得尤为有效。但是,多媒体教学模式并不能完全取代传统的教学方式,特别是在公式推导及例题讲解的过程中,传统的板书模式更能把问题讲清楚、思路理明白,必不可少。
3.3 重视实验课
化学是一门实验科学,而无机化学是化学中一个重要的分支,它的每一步发展都与实验密不可分,因此要学好无机化学毫无疑问必须重视实验课。(1)实验课可以培养学生实验操作的基本技能,同时锻炼学生协调多种感官进行观察,做到脑想、眼看、手动、鼻嗅、耳听。(2)可以培养学生观察、分析、解决问题的能力。在实验过程中,指导学生将观察和思维结合,观察的目的是探索和发现问题,达到对事物及其变化规律的认识。观察越丰富、准确,认识就越深刻,思维也就愈加活跃、广阔。因此,教师可以有意识的设计一些实验或者针对一些实验的异常现象,引导学生将观察和思维紧密结合,从而提高学生分析和解决问题的能力。(3)可以培养和发展学生的创新能力。通过实验,锻炼学生独立思考、大胆操作,在亲自实践的过程中培养和发展自己的创新精神。例如,教师可以提出实验课题,引导学生运用所学知识,根据实验目的及内容,自主设计实验方案,然后进行实验操作。这种教学方式有助于发展学生的创造性思维,又能获得良好的实验教学效果。同时,可以把学习到的书本知识加以实际运用,强化课堂所学知识,做到学以致用,而不是死读书读死书。(4)可以培养学生严谨的科学态度,对每一个微小的实验现象都要做到观察细微,记录仔细,在实验数据的处理上,做到科学、严谨、真实,不编造实验现象,不伪造实验数据,真实记录每一个数据和实验现象,然后做出客观分析。
4 结束语
随着学科的发展、专业需求的改变,专业课程的教学模式随之改革是势在必行的。只有在实践中,不断的总结经验,发现问题,适应需求,不断的改变、完善,才能更好的完成教学工作,提高教学质量,使学生得到更大的收获。
参考文献
[1]龚孟濂,乔正平.基础无机化学教学的思考与实践[J].大学化学,2011,26:20.
[2]牟文生,于永鲜,周硼.无机化学基础教程[M].大连:大连理工大学出版社,2007,9.
关键词: 高职高专无机化学实验 实验教学 探索
实验教学是现代高等教育的重要教学形式,它在引导学生掌握科学的研究方法、养成科学态度和方面起着关键的作用。高职类实验教学主要任务是培养学生分析问题和解决问题的能力;训练学生基本的实验操作技能和实验方法,以及良好的实验工作习惯。无机化学实验是化学化工类专业的第一门必修实验课。它既是联系课堂理论教学的桥梁,又是培养学生基础实验能力,并在科研实践中培养创造性实验能力的有效途径。学生通过做实验获得对理论知识的感性认识,深入理解和应用无机化学中的概念和理论,在实验过程中逐步培养起严格的科学态度,创新性能力,良好的实验素质,以及分析和解决问题的独立工作能力。[1]
一、传统无机化学实验教学中的问题
1.在教学观念上重理论、轻实验。理论课教学任务由高职称的专任教师承担,教学经验丰富,领导也比较重视理论课的教学效果,而实验课多由助教上课,把实验教学放在从属于理论教学的地位,导致教师对实验教学重视不够,不愿意在仪器设备的购置与维护上投入大量资金。在职称和待遇等方面,实验教师也没有得到应有的重视,师资队伍多由助教和新到岗的见习助教组成,每年都有较大变动,影响了实验教学的效果。另外,由于实验师资的不足,每次实验只配备了一名教师,学生却有30多人,学生在实验中的问题比较大,一人实难顾全大局。
2.在实验教学内容上仍以“理论验证、性质验证”或“仪器的使用和操作方法训练”为主要实验内容,其中无机化学实验里验证性实验占60%,仪器使用和操作方法训练占40%,且部分内容为了实验而实验,具有一定的重复性,使实验课落后于科技的发展和时代的要求,不能激发学生对实验课的兴趣,制约了实验教学水平的提高和学生实验能力和素质的培养。
3.在实验教学态度上,多数验证性实验均为“照方抓药”模式,在实验教师介绍实验原理、操作要领后,学生在实验的时候,对着实验书取用试剂,而不去思考每一步操作的道理和可能出现的现象,记录的实验现象是否正确也不知道。
4.在实验成绩的评定上,大多依据实验报告和期末的笔试,造成实验成绩评定不能准确地反映学生实验能力。
二、无机化学实验教学的探索
1.转变传统的教学观念。
教学有法,但无定法。新颖的教学形式和教学方法,可以极大地调动学生学习的积极性,发挥学生的主观能动性。教师应建立一套完善的成绩评分方案,实验课的成绩要以平时考查为主,占总分的50%―60%,平时成绩要以实际操作的水平为主要考核依据,对实验成绩考核的主要内容都定出具体的评分标准。教师可以对每个学生建立实验档案,详细记录学生实验过程的各项情况,给出每个实验成绩,期末综合平时成绩,这样做对于端正学生实验态度,养成良好的实验习惯有很大的帮助。为了督促学生培养自己独立实验,勤于思考,分析和解决问题的能力,教师应增大开放式实验量,给出课题,让学生自己查阅资料,设计实验方案,经教师审阅同意后付诸实施。在做实验的过程中,由2―3位学生组成一组,教师在实验过程中起指导作用,其它方面由学生自己掌握。这样做可以明显地提高学生的积极性,充分发挥他们的主观能动性,对于培养他们的自主意识和动手操作能力的作用是巨大的。教师应严格实验考试,期末实验考试可分为笔试和操作两个部分。操作考试为无机化学实验考核的重要组成部分,为了促进学生对所学知识和技能的全面掌握,操作考试应严格把关。
2.开展综合设计式教学,提高学生的创新能力。
我们采用综合设计式实验教学,将元素及其化合物的性质与无机物的制备,以及性质测定相结合,组成系列实验,并将基本实验知识、基本操作原理、基本实验技术融合到系列实验中去进行训练。由于无机化学内容丰富,但教学时数有限,我们不可能对无机化学中众多的元素及其化合物逐一进行实验研究。然而我们可根据元素在周期表中的位置和不同的差异性选择典型元素进行实验研究,以点带面,如S区确定钠、钙两个系列,P区确定铝、碳、磷、硫、氯五个系列,D区确定铬、锰、铁三个系列,D、S区确定铜、银、锌三个系列。每个系列都用廉价的原料或工厂废弃物作为起始原料进行实验。综合设计式实验教学的基本要求是:(1)实验方案由学生自己设计。实验课题提前向学生公布,由学生自己查阅有关资料,拟定实验原理、试剂(规格、浓度)、仪器、实验条件、实验步骤,再由教师审阅批准。(2)学生独立完成实验。实验的基本操作要符合规范,实验方法要科学严密,实验过程中的现象要仔细观察,实验数据要认真记录。(3)写出论文式的实验报告。综合设计式实验教学对于激发学生稳固而持久的兴趣,锻炼他们勇于突破、大胆创新的精神,鼓励他们克服以往经验的障碍、脱离思维的惯性,力争解决问题的新颖性和独特性,提高他们的创新能力是非常有效的。
3.高度重视良好的实验素养与习惯的培养。
如果说熟练的基本操作是做好实验的基础,那么良好的素养和习惯就是实验成功的保证。无机实验既是学生涉足化学实践的第一步,自然需要重视良好素质和习惯的培养。根据实验特点和学生实际,我们着重抓了三个方面:(1)培养学生重视实验,勇于实践的情感,克服当前普遍存在的重理论、轻实践,畏惧化学实验的毒害作用而不愿实验的倾向。(2)培养学生认真、求实的科学精神,纠正学生实验走过场,甚至任意涂改实验数据编造实验报告的不良学风。(3)培养学生条理、整洁的习惯。我们要求预习报告和实验报告必须简明、规范,实验中仪器药品摆放得科学、合理、整齐、方便并随时保持实验桌面洁净,取放仪器药品有条不紊,就连配发给学生的仪器也必须按确定位置存放。
4.引导学生进行思维性观察。
对实验的观察不应仅仅局限于实验中所能感知的东西,更重要的是对所感知的东西的思考。学生不仅要观察实验仪器的选择、组装,而且要分析为什么这样选,以及为什么这样组装,其他选择和组装是否可以,为什么?例如:在学习实验室制取氯气一节时,我提出了以下几个问题让学生思考:(1)比较实验室制取氯气、氧气、氢气的药品和反应条件的区别?(2)制取这三种气体各需要哪些仪器?(3)能否用制取氢气或氧气的装置来制取氯气?为什么?促使学生经过思维解决问题。在实验中不仅要求学生观察实验的操作步骤,而且要他们思考每一步的作用;不仅要观察实验中产生的现象,而且要思考产生这一现象的原因,等等。只有对实验装置,操作步骤,以及从始至终所发生的现象进行全面细致的观察,并将观察与思考结合起来,进行思维性观察,学生才能对实验中的现象有深刻的理解,才能提高实验操作技能和实验设计能力,才能使感情、意志、能力受到锻炼,真正发挥实验教学育人的功能。在教学过程中,教师应根据学生的特点及知识水平的不同阶段,提出不同的观察要求,引导学生全面地观察。对于性质实验,教师应着重要求学生观察反应条件及实验中发生的现象,并能逐步地进行思维和分析,得出正确的结论;对于定量实验,应要求学生认真观察反应中量的变化;同时,让学生自己总结,寻找同一类型的实验在仪器选择、制备方法、实验装置、注意事项、废气处理、物质鉴别等方面的共同点及不同点,达到学习新知识和增强记忆的目的。
5.加强计算机在实验教学中的应用
计算机辅助无机化学实验教学是对传统的无机化学实验教学方式的一个挑战,也是高校化学教学改革的必然趋势。比如对于一些剧毒易爆易燃物质的实验,如:砷化合物、汞及化合物、固体高氯酸盐、过硫酸盐、白磷、一氧化碳、氯气、液溴等性质的实验,教师可通过计算机辅助教学软件进行演示教学,使学生观察到发生的实验现象和反应条件,进而理解这些物质的性质,并使研究危害性的实验项目成为可能;利用计算机对一些测定实验的数据进行相关分析,使得学生能够获得实验数据的处理的方法及相关知识;对学生的测定结果进行统计分析,从而更充分、准确地了解学生实验的情况,并能有针对性地对实验教学进行改进;对学生的实验成绩进行计算机管理,使得学生的成绩更为准确、真实,更准确地了解学生的学习情况。总之,加强计算机在无机化学实验中的应用,是实验教师目前必须努力的方向。
参考文献:
[1]费正皓.无机化学实验中学生创新意识能力的培养长春理工大学学报(高教版),2008.12,(第三卷),(四).
[2]佟光进.加强无机实验教学,提高学生科学素质科技信息,2007,(36).
[3]黄成华.无机化学实验改革探讨[J].内江师范学院学报,2001,16,(4):68-72.
[4]杜仲祥.改革无机化学实验教学,促进课程结构优化[J].洛阳师范学院学报,2002,(2):107-108.
[5]朱妙琴,王祖浩.高师无机化学实验教学的改革与学生综合能力的培养[J].化学教育,2002,(11):21-22.
2601哈尔滨师范大学105会计学84管理学
2601哈尔滨师范大学109经济学80管理学
2601哈尔滨师范大学209经济学134管理学
2601哈尔滨师范大学115计算机科学与技术96高等数学
2601哈尔滨师范大学215计算机科学与技术196高等数学
2601哈尔滨师范大学120俄语141俄语实践+俄语阅读
2601哈尔滨师范大学123化学77有机化学+无机化学
2601哈尔滨师范大学223化学80有机化学+无机化学
2601哈尔滨师范大学128教育学140教育学+心理学
2601哈尔滨师范大学130学前教育116教育学+心理学
2601哈尔滨师范大学132旅游管理84管理学
2601哈尔滨师范大学133美术学135艺术概论
2601哈尔滨师范大学135日语208高级日语+日汉翻译理论与技巧
2601哈尔滨师范大学136生物科学71有机化学+无机化学
2601哈尔滨师范大学142数学与应用数学224高等数学
2601哈尔滨师范大学143信息与计算科学200高等数学
2601哈尔滨师范大学145体育教育126教育学+心理学
2601哈尔滨师范大学149音乐学152艺术概论
2601哈尔滨师范大学151英语99英语(精读)+英语(泛读)
2601哈尔滨师范大学251英语120英语(精读)+英语(泛读)
2601哈尔滨师范大学157汉语言文学95古代文学+现代汉语
2601哈尔滨师范大学166物流管理138管理学
2601哈尔滨师范大学266物流管理85管理学
2601哈尔滨师范大学566物流管理90管理学
2602哈尔滨学院114电子信息工程95高等数学
2602哈尔滨学院129小学教育(师范)82教育学+心理学
2602哈尔滨学院131历史学(师范)163中国近代史+世界近代史
2602哈尔滨学院136生物科学(师范)73有机化学+无机化学
2602哈尔滨学院236生物科学(师范)70有机化学+无机化学
2602哈尔滨学院336生物科学(师范)72有机化学+无机化学
2602哈尔滨学院137食品科学与工程106有机化学+无机化学
2602哈尔滨学院142数学与应用数学(师范)95高等数学
2602哈尔滨学院242数学与应用数学(师范)214高等数学
2602哈尔滨学院148音乐表演141艺术概论
2602哈尔滨学院151英语(师范)71英语(精读)+英语(泛读)
2602哈尔滨学院251英语(师范)87英语(精读)+英语(泛读)
2602哈尔滨学院351英语(师范)157英语(精读)+英语(泛读)
2603黑龙江大学116软件工程142高等数学
2603黑龙江大学132旅游管理94管理学
2603黑龙江大学232旅游管理84管理学
2603黑龙江大学152商务英语232英语(精读)+英语(泛读)
2603黑龙江大学176网络工程162高等数学
2604哈尔滨理工大学荣成校区102市场营销169管理学
2604哈尔滨理工大学荣成校区105会计学194管理学
2604哈尔滨理工大学荣成校区110电气工程及其自动化254高等数学
2604哈尔滨理工大学荣成校区111自动化104高等数学
2604哈尔滨理工大学荣成校区211自动化215高等数学
2604哈尔滨理工大学荣成校区311自动化223高等数学
2604哈尔滨理工大学荣成校区114电子信息工程79高等数学
2604哈尔滨理工大学荣成校区116软件工程135高等数学
2604哈尔滨理工大学荣成校区125机械设计制造及其自动化261高等数学
2604哈尔滨理工大学荣成校区132旅游管理152管理学
2604哈尔滨理工大学134热能与动力工程258高等数学
2604哈尔滨理工大学荣成校区174材料成型与控制工程256高等数学
2604哈尔滨理工大学荣成校区178工商管理83管理学
2604哈尔滨理工大学荣成校区278工商管理166管理学
2604哈尔滨理工大学荣成校区179国际经济与贸易161管理学
2605哈尔滨商业大学103会展经济与管理167管理学
2605哈尔滨商业大学105会计学103管理学
2605哈尔滨商业大学106财政学218管理学
2605哈尔滨商业大学107金融学76管理学
2605哈尔滨商业大学132旅游管理155管理学
2605哈尔滨商业大学146土木工程226高等数学
2605哈尔滨商业大学152商务英语131英语(精读)+英语(泛读)
2605哈尔滨商业大学166物流管理121管理学
2605哈尔滨商业大学172电子商务128管理学
2605哈尔滨商业大学177税收学185管理学
2606黑龙江工程学院105会计学166管理学
2606黑龙江工程学院125机械设计制造及其自动化218高等数学
2606黑龙江工程学院127车辆工程135高等数学
2606黑龙江工程学院146土木工程(岩土与地下方向)247高等数学
2606黑龙江工程学院156测绘工程229高等数学
2606黑龙江工程学院162建筑环境与能源应用工程221高等数学
2607黑龙江科技大学105会计学116管理学
2607黑龙江科技大学110电气工程及其自动化192高等数学
2607黑龙江科技大学111自动化81高等数学
2607黑龙江科技大学211自动化88高等数学
2607黑龙江科技大学311自动化153高等数学
2607黑龙江科技大学115计算机科学与技术72高等数学
2607黑龙江科技大学215计算机科学与技术138高等数学
2607黑龙江科技大学116软件工程70高等数学
2607黑龙江科技大学216软件工程81高等数学
2607黑龙江科技大学160采矿工程152高等数学
2607黑龙江科技大学161矿物加工工程136高等数学
2609东北石油大学105会计学84管理学
2609东北石油大学111自动化263高等数学
2609东北石油大学115计算机科学与技术204高等数学
2609东北石油大学124应用化学110有机化学+无机化学
2609东北石油大学146土木工程274高等数学
2609东北石油大学159环境工程169高等数学
2609东北石油大学184石油工程181高等数学
2610黑龙江八一农垦大学102市场营销81管理学
2610黑龙江八一农垦大学202市场营销97管理学
2610黑龙江八一农垦大学302市场营销151管理学
2610黑龙江八一农垦大学105会计学80管理学
2610黑龙江八一农垦大学205会计学199管理学
2610黑龙江八一农垦大学110电气工程及其自动化188高等数学
2610黑龙江八一农垦大学118动物科学71动物生理+动物生化
2610黑龙江八一农垦大学218动物科学71动物生理+动物生化
2610黑龙江八一农垦大学119动物医学81动物生理+动物生化
2610黑龙江八一农垦大学146土木工程220高等数学
2610黑龙江八一农垦大学151英语112英语(精读)+英语(泛读)
2610黑龙江八一农垦大学251英语81英语(精读)+英语(泛读)
2610黑龙江八一农垦大学351英语111英语(精读)+英语(泛读)
2610黑龙江八一农垦大学155农学71植物学+植物生理(不含生化部分)
2610黑龙江八一农垦大学255农学71植物学+植物生理(不含生化部分)
2610黑龙江八一农垦大学355农学91植物学+植物生理(不含生化部分)
2610黑龙江八一农垦大学166物流管理71管理学
2610黑龙江八一农垦大学180园艺79植物学+植物生理(不含生化部分)
2611佳木斯大学102市场营销73管理学
2611佳木斯大学202市场营销176管理学
2611佳木斯大学105会计学74管理学
2611佳木斯大学205会计学94管理学
2611佳木斯大学111自动化75高等数学
2611佳木斯大学211自动化189高等数学
2611佳木斯大学113通信工程70高等数学
2611佳木斯大学213通信工程85高等数学
2611佳木斯大学115计算机科学与技术73高等数学
2611佳木斯大学215计算机科学与技术86高等数学
2611佳木斯大学315计算机科学与技术171高等数学
2611佳木斯大学515计算机科学与技术134高等数学
2611佳木斯大学121法学103民法学+刑法学
2611佳木斯大学122护理学72人体解剖学+生理学
2611佳木斯大学127车辆工程136高等数学
2611佳木斯大学129小学教育(师范类)103教育学+心理学
2611佳木斯大学132旅游管理85管理学
2611佳木斯大学136生物科学(师范类)78有机化学+无机化学
2611佳木斯大学536生物科学(师范类)71有机化学+无机化学
2611佳木斯大学140生物技术72有机化学+无机化学
2611佳木斯大学340生物技术73有机化学+无机化学
2611佳木斯大学151英语91英语(精读)+英语(泛读)
2611佳木斯大学251英语146英语(精读)+英语(泛读)
2611佳木斯大学153园林73植物学+植物生理(不含生化部分)
2611佳木斯大学157汉语言文学(新媒体方向)74古代文学+现代汉语
2611佳木斯大学172电子商务139管理学
2612齐齐哈尔大学104财务管理73管理学
2612齐齐哈尔大学204财务管理73管理学
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2612齐齐哈尔大学121法学136民法学+刑法学
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2612齐齐哈尔大学130学前教育106教育学+心理学
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2612齐齐哈尔大学146土木工程222高等数学
2612齐齐哈尔大学147艺术设计170艺术概论
2612齐齐哈尔大学151英语154英语(精读)+英语(泛读)
2612齐齐哈尔大学157汉语言文学98古代文学+现代汉语
2612齐齐哈尔大学180园艺73植物学+植物生理(不含生化部分)
2613牡丹江师范学院110电气工程及其自动化80高等数学
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2613牡丹江师范学院310电气工程及其自动化141高等数学
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2613牡丹江师范学院121法学98民法学+刑法学
2613牡丹江师范学院132旅游管理137管理学
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2613牡丹江师范学院140生物技术73有机化学+无机化学
2613牡丹江师范学院240生物技术94有机化学+无机化学
2613牡丹江师范学院340生物技术75有机化学+无机化学
2613牡丹江师范学院153园林72植物学+植物生理(不含生化部分)
2613牡丹江师范学院157汉语言文学87古代文学+现代汉语
2614绥化学院102市场营销118管理学
2614绥化学院202市场营销137管理学
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2614绥化学院204财务管理80管理学
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2614绥化学院110电气工程及其自动化82高等数学
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2614绥化学院115计算机科学与技术79高等数学
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2614绥化学院230学前教育98教育学+心理学
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2614绥化学院237食品科学与工程102有机化学+无机化学
2614绥化学院147艺术设计154艺术概论
2614绥化学院149音乐学102艺术概论
2614绥化学院151英语95英语(精读)+英语(泛读)
2614绥化学院251英语99英语(精读)+英语(泛读)
2614绥化学院157汉语言文学82古代文学+现代汉语
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2614绥化学院466物流管理126管理学
2614绥化学院181水利水电工程180高等数学
2614绥化学院182食品质量与安全73有机化学+无机化学
2614绥化学院282食品质量与安全76有机化学+无机化学
2614绥化学院183制药工程73有机化学+无机化学
2614绥化学院283制药工程84有机化学+无机化学
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2615黑河学院152商务英语77英语(精读)+英语(泛读)
2615黑河学院252商务英语81英语(精读)+英语(泛读)
2615黑河学院452商务英语153英语(精读)+英语(泛读)
2615黑河学院552商务英语115英语(精读)+英语(泛读)
2615黑河学院157汉语言文学81古代文学+现代汉语
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2617齐齐哈尔医学院122护理学105人体解剖学+生理学
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2617齐齐哈尔医学院263康复治疗学109人体解剖学+生理学
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2617齐齐哈尔医学院168药学161有机化学+分析化学
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2618牡丹江医学院122护理学96人体解剖学+生理学
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2619黑龙江中医药大学122护理学102人体解剖学+生理学
2619黑龙江中医药大学163康复治疗学118人体解剖学+生理学
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2619黑龙江中医药大学171中药学189中药学+药用植物学
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关键词:无机化学实验;教学改革;教材建设;教学方法
化学是研究“应天地之万变,集物质之精华”的科学,药学是揭示药物与人体或药物与病原生物体间相互作用规律的科学。用于维护人类生命和健康的西药和中药都是化学物质,所以,药物对抗疾病的过程本质上就是化学反应的过程。因此,化学不仅是蓬勃发展不断变革的科学,更是我国高等药学教育的重要基础课程。无机化学和无机化学实验分别是药学院校新生升入大学之后的第一门化学理论和化学实验课程。沈阳药科大学的无机化学实验是面向全校本科新生开设的课程,其授课对象覆盖6个学院(药学院、制药工程学院、中药学院、生命科学与生物制药学院、工商管理学院以及医疗器械学院),授课人数达1900人,授课时长48学时。作为首门化学实验课程,无机化学实验的教学质量对后续化学基础、药学专业以及相应实验课程的学习效果将产生深远的影响。因此,如何提升该课程的教学水平,以培养学生规范的实验技能和良好实验习惯、提高分析与解决问题的能力、激发主观的求知热情以及增强学生自主创新意识,是本课程在教学改革中亟待解决的问题[1,2]。近年来,笔者所在的无机化学教研室联合化学实验中心,从实验教材建设、教学手段和教学方法等方面进行探索和实践,已经取得一定成效。
1教材建设
教材作为知识承载的工具,是教师进行教学的依据,是学生进行学习的参考。教材对于保证教学质量是至关重要的,好的教材能使师生如虎添翼,差的教材会令师生思维受限,甚至误导。所以,我校在无机化学实验改革中首先从教材建设入手。为突出无机化学实验的药学专业特色,在新版教材内容的选择上,我们注意与国内药学发展现状相结合,吸纳可以展现无机化学在药学领域中实际应用的素材作为实验内容。为此,在保留原有“药用氯化钠的制备及杂质限度检查”实验的基础上,新版教材中增加了经典的无机药物合成实验——药用氢氧化铝的制备、鉴别、制酸力检查及含量测定,以及药用碱式碳酸铋的制备、鉴别、制酸力检查及含量测定,这些无机药物合成实验不仅可以激发学生对药学专业的浓厚兴趣,还为后续药物合成以及药物分析课程学习奠定了良好基础,从而巧妙地完成了借助于基础化学实验课程将新生领进药学专业之门的目标。在全球一体化的大趋势下,为逐步实现与发达国家的高校教材同步接轨,以适应21世纪我国教育、科技和社会发展的需要,我们在新版教材中采用了双语编写体系。双语实验教材不仅可以帮助外国留学生快速地掌握课程内容,还可以促进国内学生在本科阶段积累化学实验专业英语,为将来去国外深造以及进行国际学术交流打下重要基础。近年来,无机纳米材料发展十分活跃,推动许多领域取得突破性进展,特别是在生物、医药、催化、传感、吸附和分离等领域,新技术材料展现出多种多样的应用潜能。为能及时了解无机化学领域近年来的科研成果,在新版教材中,我们增加了无机纳米材料的合成实验——二氧化钛纳米粒子的制备及其催化活性测定、纳米四氧化三铁的化学沉淀法制备及表征,增设这种前沿性实验旨在引导学生综合运用已学过的知识分析和解决复杂问题,通过了解纳米材料的特殊性质和实际应用拓宽学生的知识视野、培养学生的科研思维与创新意识、激发学生的学习动力和热情。无机化学实验不但可以强化学生基本化学实验的技能和技巧、培养科学思维,还可以促进无机化学的理论教学,帮助学生加深理解并掌握基本原理和元素化学性质。为实现这一目的,在新版教材中,我们对原教材中的化学原理实验和元素化学实验两部分内容进行了重新选择和优化,使实验内容覆盖了无机化学理论教学的各主要方面,包括化学热力学、化学动力学、四大化学平衡、原子结构和分子结构理论以及元素化学,实现理论教学和实验教学有机结合,相得益彰。
2教学手段
以前我校无机化学实验的授课一直采取主讲教师黑板板书讲解实验原理联合现场演示来强调基本操作技能、技巧以及注意事项的方式。这种授课方式,存在一些弊端,比如,不同班级由于主讲教师不同,导致对学生基本实验操作规范的要求不统一;对于化学实验基础参差不齐的新生来讲,没有特别措施的讲课方式无法满足所有学生的听课需求;处于不利听课位置的学生无法看清教师实验演示细节;黑板板书的教学手段形式单一、信息有限、教学效率低下等。在信息技术迅猛发展的今天,现代化教学手段——多媒体课件成为可颠覆传统课堂教学,使其内容更丰富、教学更高效、可重复学习、备受青睐的新形式。为此,在无机化学实验改革中,经过教研室全体教师集体备课研究后,统一制作出所有备选实验的ppt课件,并将课程中涉及的标准基本实验操作制作成24个规范的基本操作视频。课堂上,教师采用讲解实验ppt课件联合播放基本操作视频的方式为新的教学手段(如图1所示)。为提升教学效果,主讲教师课前半小时开始循环播放基本操作视频,对于普通学生,这可作为课前操作预习,而对实验基础薄弱的学生来讲,这是一个弥补基础知识的有效方式,另外,它还可在学生实验过程中提供研究操作细节之用。采用这种手段授课,解决了不同主讲教师对学生操作要求无法一致、学生的实验基础不齐、无法保证全部学生掌握实验操作的细节以及黑板板书的教学手段单调、信息受限等系列问题。我们总结制作的24个标准基本操作视频包括:玻璃仪器洗涤、超声波洗涤、加热方法、加热套使用、恒温干燥箱使用、冷却方法、试剂取用、托盘天平构造与使用、电子天平使用、纯化水取用、滴定管使用、pH计使用、pH试纸使用、比色管使用、恒温磁力搅拌器使用、点滴板使用、离心机使用、电动势测定、常压过滤、减压抽滤、甘汞电极-锌电极原电池组装、硝酸钾溶解度测定、药用氯化钠制备及硫酸亚铁铵的制备。这种以标准基本操作视频取代以往教师操作演示的教学模式,可以保证全班学生高效轻松地掌握全部操作要点,降低了学习难度,提高了教学效率。例如,基本操作“减压抽滤”,在视频中,我们按照实验流程录制了滤纸的剪裁、抽滤瓶的安装、布氏漏斗斜口的方向、滤液的转移、晶体的转移、先拔橡皮管后关泵、以及滤饼的转移等所有操作要领。再如,“药用氯化钠的制备”实验,目的是练习和巩固称重、调节pH、减压抽滤、常压过滤、蒸发、浓缩等基本操作,而对于新生而言,这是第一次接触到步骤繁琐的综合实验,难免手忙脚乱或对部分步骤的注意要点记忆模糊;标准基本操作视频播放的教学模式,不但能使学生更系统地了解实验流程,还能使学生对实验的每一步都有更具体明晰的掌握。
3教学方法
传统的教学方法以教师为主体,以传授知识为导向(Lecture-BasedLearning,LBL),在该法中学生处于被动地位,所以导致学生学习兴趣不高,参与性不强。当今国际上推崇的是以学生为主体,以问题为导向(Problem-BasedLearning,PBL)的教学方法[3,4]。PBL方法以注重学生能力培养的方式取代以教师知识传授为主的方式,强调学生在解决教师提出问题的过程中获取对事物的认识,以现实问题作为驱动力来培养学生自主获取和应用新知识的能力,从而帮助学生发展自主学习能力、创新能力和与人合作的能力[5,6]。在无机化学实验教学改革实践中,我们将PBL方法引入本课程的综合设计性实验教学中。比如,硫酸亚铁铵的制备实验,几乎涉及到全部的基本实验操作,学生如果能够自行设计并完成的话,既可以对本课程的主要实验技能和技巧进行复习和运用,又可以充分提升学生自主分析和解决问题的能力。为此,提前两周,教师将相关的实验问题布置给学生(比如,反应物溶液的液性是怎样的?反应温度是多少?采用怎样的固液分离方式?怎样检验产品质量等级?如何进行产品检验操作?),让学生自行设计解决方案并完成实验。为探寻“反应温度是多少?”、“怎样检验产品质量等级?”等问题,学生需要查阅大量文献,无形中培养了主动查阅文献、梳理文献和思考问题的能力。为探寻“采用怎样的固液分离方式?”、“如何进行产品检验操作?”等问题,学生需要对常压过滤、减压抽滤、比色管使用等基本操作进行复习,使学生积极主动地参与到学习活动中。为获得精确的实验结果,学生能够充分运用所学理论知识和实验技能,使知识得以综合运用、融会贯通。
4结语
从无机化学实验教学改革以来,无机教研室和化学实验中心全体同仁围绕着教材建设、教学手段及教学方法等方面,做出了大量工作和努力,并取得一定成效。今后,我们还将对该课程的教学改革在如下方面进行更深入的研究和实践:及时将最新科研成果引入实验教材中、不断探索符合教学规律的教学新思路、多渠道争取实验室建设经费以改善本科实验条件、加强教师自身素质的完善和提高,为国家培养出当今社会发展需要的、具有竞争实力和创新能力的高端药学人才。
参考文献
[1]李巧云.实验室研究与探索,2002,21(2),33.
[2]黎红梅,刘静,王险峰.大学化学,2011,26(5),39.
[3]吴明彩,毕富勇.中华医学教育探索杂志,2011,10(3),309.
[4]Neville,A.J.Med.Princ.Pract.2009,18(1),1.
[5]Hmelo-Silver,C.E.Educ.Psych.Rev.2004,16(3),235.