時間:2023-09-25 17:59:57
開篇:寫作不僅是一種記錄,更是一種創(chuàng)造,它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感,將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇大學化學重要知識點,希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友,陪伴您不斷探索和進步。
關鍵詞:大學;化學教學;問題及對策
作為一門自然學科,化學知識的掌握為我們開啟了認識與改造世界的大門。正是由于其這一特性,在大學內(nèi)化學課程的開展有著極為悠久的歷史,并且在大學的教學中占有極為重要的地位,是當前高校教育體系中一門非常重要的學科。雖然近些年來高校對化學教學進行了相應的教學改革,有效的提升了大學化學的教學質量,為學生相應知識的掌握提供了有力的保證。但是大學化學與高中時期化學教學相比其實是存在很大差異的,因而對于大學化學教育者而言,應結合當前大學化學教學的實際,有針對性的對教學中的問題進行解決。進而來有效的提升高校化學教學的質量,以促使學生能更為深入的對相應知識進行理解與掌握。
一、對大學化學教學中相應問題進行解決、改革的意義
化學是大學教學中非常重要的一門學科,該項知識于實際中被應用到了多領域中,例如醫(yī)學中、化工中都涉及化學知識。因而對于高校而言,做好化學課程教學是非常有必要的。但是近些年在人們對化學知識深入化學習應用的過程中,其對于人們化學知識的掌握相應能力的也提出了更高的要求。于此同時也將高校化學教學中一些問題凸顯了出來,那么為了強化當前高校的化學教學質量、提升高校學生知識的掌握度及綜合素質。相關的教育工作者指出,高校應針對問題對教學內(nèi)容、思路、方法等進行改革與完善。以實現(xiàn)用科學的方法來對高校化學教學進行深入改革,將問題一一解決,為學生相關知識的理解與應用奠定下良好的基礎。就這一層面而言,對大學化學教學中的問題進行解決與改革有著極為深遠的意義。
二、當前大學化學教學中所存在的主要問題
(一)教材內(nèi)容的針對性不強
大學是專業(yè)高等人才的主要培訓機構,因而相對于高中化學而言。大學化學的教學內(nèi)容知識面更廣、更深,且隨著科技的不斷發(fā)展,化學內(nèi)容知識相較于從前更為豐富。例如我們所知的材料化學、環(huán)境化學等為化學科系內(nèi)新興知識體系。但是當前在大學,教學上一味的求全,教材的編制上專業(yè)性不強,專業(yè)知識特性不突出。這一情況的存在有礙了大學化學教學的有序化、深入化進行,是當前一個具有普遍性特點的問題。
(二)授課方法過于單調、內(nèi)容陳舊
化學作為一項現(xiàn)實工作中、生活中較為常用的知識,近些年來化學知識的發(fā)展迅速,已然滲透到了我們生活中的很多領域內(nèi)。而且有很多的研究新成果問世,教學中應多將此類前沿知識引入、教授給學生。而事實上當前大學化學教學內(nèi)容較為陳舊,未能將實際與教學有效的銜接,該情況的存在非常不利于學生知識的了解與掌握。另一方面,當前大學化學教學的方法較為單一、刻板。教學的過程中師生的交流性不強,信息教學方式與傳統(tǒng)教學方式銜接度不高。尤其是一些年輕的教師過分的依賴多媒體教學方式,將傳統(tǒng)教學的板書等拋棄。而事實上這一情況的存在,令學生陷入到了被迫接受的模式當中。在這一過程中,學生的思考能力下降、知識的記憶程度不高,該問題同樣也存在于大學化學教學中。此外,作為一門實驗性極強的學科,化學課的教學是無法離開實驗的。因而實驗課程的設計與教學在大學化學教學中占有者無法動搖的地位,其可有效的激發(fā)學生學習化學的興趣,促進其的創(chuàng)造思維。但是當前大學內(nèi)的化學實驗課內(nèi)容以實驗教材為藍本進行,而這些實驗課內(nèi)容并不具備創(chuàng)新性。且有限的實驗課時被這些固定模式的實驗內(nèi)容所占據(jù)了,從而嚴重的影響到了實驗課的教學效果,失去了實驗課設置的意義。
(三)教學思想過于傳統(tǒng)
思想決定了人們的行為,正確的思想對于人們的行為有著指導性的作用。但是當前在大學內(nèi)相關教育者的教育思想過于傳統(tǒng)、陳舊,嚴重的影響到了課程的教學,當然這一情況同樣存在于化學課程的教學中,這是一個當前大學化學教學中急待解決的問題。
三、大學化學教學問題的解決對策
(一)轉換教學思想
隨著社會的不斷發(fā)展,傳統(tǒng)的大學化學教學思想已然影響到了教學的效果。因而對于當前大學內(nèi)的教育工作者而言,首先應改變自身固有的傳統(tǒng)的化學教學思想、理念,吸收并接納新的教育思想。并認真的去理解其的內(nèi)在含義,進而以此為指導來完成當前大學化學課程教學。
(二)根據(jù)專業(yè)特點對知識結構進行優(yōu)化
在大學的化學教學中,知識內(nèi)容被進一步細化,涉及面更廣。教師在授課的過程中應針對學生的特點,對重點內(nèi)容進行詳細講解,不要一味的求全。在授課的過程中應精煉內(nèi)容,并結合實際為學生進行相關知識點的講解,這樣更便于學生的理解與掌握。例如在為生物專業(yè)的學生講解化學知識時,內(nèi)容上應重點講解與基因工程方面關聯(lián)性強的化學知識。
(三)豐富教學方法,優(yōu)化內(nèi)容
另一方面,教師應豐富自身授課的方法,恰當?shù)膶⑿畔⒒绕渌冗M授課方法與傳統(tǒng)授課方法相結合。盡量以深入淺出的方式來講解化學課內(nèi)的知識點,以將抽象的化學知識鮮活化,這樣學生更容易理解、接受。另外教師在教學內(nèi)容的選擇上應與時俱進,將當前一些化學研究新成果、新知識引入到課堂中來,這樣更容易引發(fā)起學生的學習興趣。于此同時教學的過程中應盡量將理論知識與工作實際相聯(lián)系,以促使學生重視起化學知識的學習。此外,針對當前化學實驗課內(nèi)容單調、刻板問題,教師應嘗試以開放實驗設計的思路來引導學生完成大學化學實驗課。以激發(fā)學生的創(chuàng)新思維、實踐能力,促使去主動的思考,為學生化學課程學習奠定良好基礎。
四、結語
化學教學是大學課程教育體系內(nèi)非常重要的一個組成部分,教師應緊跟時代的發(fā)展來完善、提升自身的教學方法。當然在這一過程中依然存在一些問題,需要我們結合教學中的實際情況來將問題解決,恰當?shù)膩硪龑А⑤o助學生學習。
參考文獻:
[1]王楓,張會菊.大學化學教學中的問題及對策[J].科協(xié)論壇(下半月),2011(02).
關鍵詞:大學化學;科研前沿;教學;應用
中圖分類號:G642.41 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2015)35-0175-02
大學化學是各高等院校化學、生物學、材料科學、地球科學、環(huán)境、醫(yī)學、藥學等相關專業(yè)的一門基礎必修課,其包含無機化學及物理化學等方面的內(nèi)容,較抽象,且理論性強。大學化學課的教學對象是剛剛步入大學的新生,此時他們還停留于高中那種“灌輸式”的學習模式,對化學的認識僅僅局限于抽象概念、化學方程式和相關計算的生硬記憶,而對化學在生產(chǎn)和生活中的作用往往認識不足,這就迫切地需要他們向大學的學習模式轉變,由被動吸收性的學習轉變?yōu)橹鲃觿?chuàng)造性的學習。
在教學過程中,如果僅按照教材或講稿的內(nèi)容采用照本宣科式的教學方式,使用傳統(tǒng)的一講到底、與科研前沿知識完全脫節(jié)的教學方法,就是一種落后呆板的教學方式。在課堂上,只是教師的講解,卻沒有學生的參與,這種“灌輸式”的教學方式只會導致學生對那些抽象的理論課內(nèi)容失去學習的興趣和動力,從而抑制學生的主觀能動性[1]。因此,教師要在教學內(nèi)容上下功夫,提高課程的生動性和趣味性,進行創(chuàng)新性的改進,引入科研前沿的知識去充實原有的課本知識。這樣,學生可以了解一些前沿領域的最新發(fā)展動態(tài),同時也能很好地掌握所學的基礎知識和理論[2]。在大學化學教學中,適當引入學科前沿知識,調動學生的學習積極性,這樣能夠大大提高教學質量,改善教學效果。針對這些情況,本文結合大學化學教學實踐在課程的教學內(nèi)容和教學方式方面進行了有益的嘗試和探索。
一、合理安排教學內(nèi)容
應上好緒論課。作為大學化學課的第一次課,如果能取得好的教學效果,對后續(xù)教學工作的順利開展以及學生能學好這門課程至關重要。緒論的內(nèi)容應該讓學生有耳目一新的感覺,滿足他們的好奇心以及期盼心理。一般而言,學生關心的是大學化學與專業(yè)之間的關系及學好大學化學對將來的發(fā)展有怎么樣的作用。因此,緒論課要解答學生的疑問,突出大學化學這門基礎課的重要性。現(xiàn)代科技飛速發(fā)展,許多新材料隨之而生,而新材料的應用又促進了科技的進步[3]。大學化學這門課程有著極為豐富、熱門的科學前沿知識,如超導材料、記憶合金、不碎玻璃、納米材料、不銹鋼、導電塑料、石墨烯等,這些科學前沿知識能夠極大地激發(fā)學生的學習興趣。在緒論課中講述一些新材料的意外發(fā)現(xiàn),乃至研制成功,再到實際應用,這樣一些有趣的內(nèi)容,往往會引起師生的共鳴,達到期望的教學效果。實踐表明,適當講解關于科研前沿的內(nèi)容,有助于培養(yǎng)學生學學化學的興趣。
化學學科的內(nèi)涵極為豐富,學科交叉和融合是現(xiàn)代各科學發(fā)展的一大特點。在新形勢下,當前教學改革的發(fā)展趨勢要求人才須按照社會發(fā)展的需求來培養(yǎng)。因此,在大學化學的教學過程中,應當結合學生的專業(yè)方向來選取適當?shù)目茖W前沿內(nèi)容。此外,科學前沿的新成果不斷涌現(xiàn),課程的教學內(nèi)容也必將隨之不斷調整。基礎理論教學是大學化學課程教學的必不可少的關鍵環(huán)節(jié)。許多基礎理論,由于不能及時與實踐相結合,學生在學習過程中很難體會其含義,達不到學以致用的效果。例如,講解熱力學第三定律“在絕對零度,任何完美晶體的熵為零”時,學生只能從文字上得到“絕對零度不可達到”這個結論。實際上,學生對“是否存在降低溫度的極限”這一問題非常感興趣。此時,若給學生引入最新的研究報道:2014年10月22日,意大利國家核物理研究院下屬的格蘭薩索粒子物理國家實驗室宣布,他們將一立方體銅塊冷卻到6毫開(零下273.144攝氏度),這一溫度幾乎接近“絕對零度”(零下273.15攝氏度)。實踐表明,這個最新報道的引入不僅可以激發(fā)學生的學習興趣,還能讓學生了解雖然絕對零度在實際生活中似乎無法達到,但科學家還是不遺余力地嘗試著接近絕對零度。通過科學家對絕度零度的不斷追求,讓學生認識到科學永無止境,激勵他們學習科學工作者那種鍥而不舍的精神。
做到教學內(nèi)容的合理安排,這就要求教師在充分理解教材的前提下,準確地把握相應的知識體系與所設的培養(yǎng)目標。另外,為了能夠將相關科學前沿知識充分應用到大學化學的教學中,教師應深入學習該學科的新知識,追蹤該學科的相關科技研究最新發(fā)展趨勢和動態(tài),精心選取相關科學前沿知識來充實課堂教學內(nèi)容,讓學生可以學以致用。例如,在講解原子結構相關章節(jié)時,可以講解碳的不同形態(tài)的材料,如金剛石、石墨、富勒烯、碳納米管、石墨烯等。
本文以石墨烯以及單層石墨烯的誕生歷程為例來講解。單層石墨烯是由英國曼徹斯特大學的兩位科學家安德烈?杰姆和克斯特亞?諾沃肖洛夫于2004年發(fā)現(xiàn)的。他們制備單層石墨烯的方法非常簡單,先從石墨中剝離出比較厚的石墨片,之后將這個比較厚的石墨片的兩面都粘在一種特殊的膠帶上,撕開膠帶,就能把較厚的石墨片一分為二。不斷地重復這樣的操作,得到的石墨片也越來越薄,最后,他們可以得到僅由一層碳原子構成的薄片,這是單層石墨烯的誕生歷程。
從此以后,石墨烯的制備方法層出不窮,經(jīng)過近幾年的發(fā)展,科學家發(fā)現(xiàn),離單層石墨烯的工業(yè)化生產(chǎn)越來越近。安德烈?杰姆和克斯特亞?諾沃肖洛夫因其在單層石墨烯的特別貢獻獲得2010年諾貝爾物理學獎。此外,引入石墨烯的最新研究進展:石墨烯微片規(guī)模化生產(chǎn)技術已經(jīng)成熟,其下游運用研發(fā)成果層出不窮。
石墨烯未來五年在光電顯示、半導體、觸摸屏、電子器件、儲能電池、顯示器、傳感器、半導體、航天、軍工、復合材料、生物醫(yī)藥等領域將呈現(xiàn)爆發(fā)式的增長。這不但會讓學生很輕松地完成本課教學內(nèi)容的學習目標,掌握抽象理論中原子結構化學鍵與物質形態(tài)的關系,又能了解當前無機化學的前沿領域,大大增加學生對抽象結構化學的學習興趣。
二、注重理論結合實踐
在教學內(nèi)容上,要注重理論與實踐相結合,鼓勵學生探索創(chuàng)新。在固體結構章節(jié),學生對晶體中原子的周期排列、晶胞在三維方向的重復堆積,以及晶體的結構特征等知識點很難理解,認識和想象力跟不上教師的講解。此時,可以將學生帶出課堂,到實驗室中讓他們通過親身體驗去認識晶體結構。在實驗室,學生可以接觸大型的科研儀器――X射線單晶體衍射儀。X射線單晶體衍射儀的分析對象是一粒獨立的晶體,就像我們所看到的一粒鹽或一粒砂糖。單晶中,原子或原子團呈周期性排列,如果將X射線(如Cu的Kα輻射)照射到單晶上,就會發(fā)生衍射,接著對所得衍射線的數(shù)據(jù)分析可以解析出晶體中各個原子的排列情況,解析出晶體的結構。晶體的結構可通過測試的方法來確定,這對物質性能的解釋、學科的發(fā)展以及新產(chǎn)品的生產(chǎn)和研發(fā)等,具有很大的作用。例如,2014年,中科院院士、著名結構生物學家、清華大學施一公教授研究小組首次在世界上揭示人源γ分泌酶復合物的精細三維結構,發(fā)現(xiàn)人源γ分泌酶復合物與阿爾茨海默癥(俗稱老年癡呆癥)的發(fā)病直接相關,這為理解γ分泌酶復合物的工作機制以及老年癡呆癥的發(fā)病機理提供重要依據(jù)。這一例子的講解,可以極大地加深學生對晶體結構的認識,激發(fā)對晶體結構學習的興趣。
三、利用多樣的教學方式
教學方式是達成教學目標的重要環(huán)節(jié)。由于教學內(nèi)容的側重點不同,需要采取靈活的教學方式。基礎理論知識具有明顯的理論特點,課堂教學以講授為主,在多媒體課件及相關視頻的輔助下生動地呈現(xiàn)教學內(nèi)容,可以有效地提高課程教學的效率。在大學化學課的教學過程中,特別是在引入相關科學前沿知識來講解時,充分利用多媒體來教學,將一些科技現(xiàn)象和流程通過動畫形象逼真地演示出來,更能為學生提供眼、耳等感官刺激,使他們的思維變得更加活躍,對于相關的知識點也就更容易理解和接受。此外,啟發(fā)學生思考,使他們主動學習。教師在課堂上要經(jīng)常提出一些問題,引導學生進行討論,之后根據(jù)情況對某些問題的解答進行補充和擴展。教師還應注重鼓勵學生積極參加各類大學生創(chuàng)新活動或專業(yè)科技競賽,還可以讓參與教師的科研活動,通過這些活動激勵學生積極主動學習,提高他們的動手能力和創(chuàng)新能力。
四、結束語
在大學化學的教學過程中,適當?shù)匾胂嚓P的一些科研前沿知識,既能讓學生在學會課本知識的基礎上了解一些科學前沿的相關研究進展,還能激發(fā)學生的求知欲,由被動接受式學習變成主動求知型學習,提高學習興趣,真正體會到學習的樂趣。教師結合科研前沿知識,在教學內(nèi)容和教學方式方面進行改革,可以提高教學質量,達到更好的教學效果,這更符合培養(yǎng)創(chuàng)新人才理念的要求。
參考文獻:
[1]李燕.淺談如何激發(fā)學生學習有機化學的興趣[J].中國冶金教育,2014,(3):1-2.
1 當前中學化學教育和大學化學教育銜接過程中存在的問題
1.1 中學教材和教學過程中的概念描述不夠準確
中學化學教學始終是基礎教育的重要組成部分,其基礎知識點的嚴密性、科學性是實施有效教學、培養(yǎng)學生科學素養(yǎng)的重要前提。然而由于種種原因,在現(xiàn)行中學化學教材、教輔材料及教學過程中,時常出現(xiàn)一些化學基礎知識的科學性偏差。這給教師的教學工作造成一定的障礙,對學生的學習造成誤導,影響學生化學科學素養(yǎng)的培養(yǎng)。例如,“電子層數(shù)較多的原子半徑總是大于電子層數(shù)少的”。這一說法顯然是不正確的,但這些問題在教材或教學參考資料上往往都很少有確切而較深入的專題闡述,于是不少教師在教學過程中就根據(jù)自己的經(jīng)驗和理解作出了上述那樣的結論,再經(jīng)過長期的傳承,這些結論變得理所當然了,也很少有人再去質疑。再如,對Cl2分子形成的描述包括:(1)2個氯原子對共用電子對的吸引力,一個氯原子核對另一個原子核外電子的吸引力,即2個氯原子之問的異性電荷靜電吸引力;(2)2個氯原子的電子和電子之間,核和核之間的排斥力,即2個氯原子之間的同性電荷靜電排斥力。合理的描述為:當2個氯原子成鍵,原子間的距離處于平衡距離時,排斥力和吸引力相當,處于穩(wěn)定狀態(tài);當氯原子問的距離大于平衡距離時,吸引力大于排斥力,總表現(xiàn)為原子之間的吸引力;當氯原子間的距離小于平衡距離時,排斥力大于吸引力,總表現(xiàn)為原子之間的排斥力。可見,中學教材中,基本概念和基礎理論出現(xiàn)科學性偏差,這是因為,一方面,中學化學偏于注重基礎知識,其中基本概念和基礎理論所占比例較大;另一方面,基本概念和基礎理論要從內(nèi)涵和外延2方面去把握,容易產(chǎn)生科學性偏差。筆者認為,這方面的科學性問題還是比較突出的,應該引起相關人士的重視和做出適當?shù)恼{整。
1.2 不同的教育目的造成中學教育與大學教育銜接的不順利
中學化學教育的目的,一方面為社會培養(yǎng)有知識、有文化的勞動者,另一方面要為高等學校輸送高素質的人才。但由于歷史和現(xiàn)實的原因,當前中學教育實際上還是以追求升學率的應試教育為主。中學化學教師的銜接意識比較淡薄,能夠經(jīng)常注意到教學銜接的不多,平時又很少相互交流。同樣大學教師幾乎沒有到中學聽過課,對中學新課程不太熟悉或完全不熟悉。由此看來,無論是中學教師還是大學教師對學生將要學什么或已經(jīng)學了什么了解甚少,在教學中又不考慮中學與大學教學的銜接問題,必定會讓學生感到中學化學與大學化學之間出現(xiàn)斷層,難以順利地從中學過渡到大學,影響了學生的學習興趣,造成嚴重的兩極分化現(xiàn)象。這種現(xiàn)象的出現(xiàn),主要是由于中學與大學不同的管理模式,教師的銜接意識淡薄,從主觀上影響了教學銜接的開展。
1.3 不同的教學方法阻礙了中學化學教育與高等化學教育的銜接
中學化學教學的特點表現(xiàn)在基本化學事實少,基本原理涉及的概念少。有的不要求定量表述,聯(lián)系實際過少,然而對基本概念的要求過高。過多地追求嚴格的定義與相互關系,化學計算要求高,過分強調其對思維能力的訓練價值。在中學化學教學過程中,學生一般只是被動地接受知識。從這種教學模式的現(xiàn)實可以看出,在目前的教學中主要存在的問題是:(1)在教學過程中,學生處于被動地位,學生的主體性得不到充分發(fā)揮,學習主動性受到抑制。(2)教師只是向學生灌輸知識,教學的主要任務是傳授知識、學會解題,忽視對學生創(chuàng)新意識的培養(yǎng)。(3)教給學生的知識是預設的、確定的東西,對問題的解決只要求一種方案或答案,忽視對學生想象力和創(chuàng)造性思維能力的培養(yǎng),這不僅不利于而且壓制了學生創(chuàng)新能力的發(fā)展。大學化學教育以化學思想和知識整體結構講解為主,主要是化學思想、方法的運用;在中學基礎化學教育之上進行專業(yè)教育,培養(yǎng)高級專門人才,通過系統(tǒng)的專業(yè)知識的學習,提高知識水平和專業(yè)技能,為今后的職業(yè)生涯打好基礎。
2 做好中學化學教育與高等化學教育的銜接工作
2.1 教材的及時更新與教學方法的改進
教材是教學活動的依據(jù)和知識的載體,也是師生共同探究新知、獲得發(fā)展的媒體。不少教材的編寫以基本概念和基本理論為主線,過分強調教學體系的理性化,對于基本原理的核心地位、化學學科的基本思想、基本研究方法和開拓精神強調不夠,難以激發(fā)學生的熱情和興趣。為此教材的編寫應該順應形勢的發(fā)展,打破傳統(tǒng)的舊框架和舊結構,把不斷出現(xiàn)的新理論、新反應、新方法和反映化學前沿領域的新成果補充到教材和教學內(nèi)容中,更新教材內(nèi)容,使中學化學教育與高等化學教育有機地結合起來。中學化學教育仍然是應試的,盡管這一前提無法改變,但是可以將一些新題型加入到考試中,例如一些比較主觀的題目的引入能讓學生利用所學的知識以及課外積累的知識進行解釋,自圓其說即可。這樣能拓展學生的知識空間和視野,使學校,老師和學生3方面都重視學生自主思考,提升解決問題的能力。
2.2 轉變觀念提高認識,適應時代科學發(fā)展的要求,進一步提高化學教師自身的知識水平和綜合素質
盡管為高等學校輸送高素質的人才是中學化學教育的重要目標,但是學生科學素質的培養(yǎng),尤其是科學思想和科學方法的培養(yǎng)則是化學教育的重中之重。多組織教師交流、進修,更新參考書籍。只有這樣,教師自身的能力和素質才能不斷地提高,才能最大限度地調動教師的積極性,教學質量才能進一步提高。中學教師可以閱讀一些大學化學教材,了解大學階段學生學什么,面對化學學科的發(fā)展趨勢和中學化學教育改革的形勢,正確認識當前中學化學教學的現(xiàn)狀,認真分析現(xiàn)階段中學化學教學中存在的問題,進一步探索解決問題的途徑,對深化化學教學理論、培養(yǎng)學生的能力、提高學生的科學素質具有重要的意義。由于化學知識具有系統(tǒng)性與連貫性,大學教師也應該系統(tǒng)研究中學化學教材內(nèi)容。在大學教學中,應首先復習中學化學內(nèi)容,隨后指出中學化學知識的局限性,接下來通過大學化學教育去解決懸而未決的問題,充分做好中學化學教學與大學化學教學的銜接工作。與此同時,大學教師可以和中學教師進行化學教學交流,使中學教師能深入地了解高校對中學化學教學的具體要求。如果條件允許,高校還可以與中學合作,進行定向培養(yǎng),使2者的銜接更加順暢,也可以緩解高考造成的巨大壓力。
2.3 引導學生改變舊的學習方式,掌握正確的學習方法
學習方式是指學生在完成學習任務過程時基本的行為和認知的去向。學習方式不僅指具體的學習策略和方法,還指學習在自主性、探究性和合作性方面的基本特征。中學階段,學習方法比較單一,主要是以教師為主的課堂傳授書本知識,教學方法稱為“填鴨式”、“灌輸式”。教師會把所有可能考試的知識點講到,學生的思維被大量的題目以及標準答案所禁錮了。然而,大學教學包含的信息量大,僅憑借在教室里讀書是難以做到的。大學教學是以學生為主導的自學模式,是強調學習過程的新型學習模式。顯然這種教學模式的轉換對大學一年級的新生來講是難以接受的,因此要求大學教師不僅要傳授知識,更重要的是指導學生,幫助他們學會學習,掌握適合自己的學習方法。教師的作用重在引導,引導學生在學習知識的同時掌握合理的學習方法,由強調學習結果向強調學習過程過渡,引導他們學會如何發(fā)現(xiàn)問題、思考問題和解決問題,幫助他們通過各種渠道獲取信息,提高自己的能力與素質。
1加強課程與專業(yè)聯(lián)系,激發(fā)學生學習
《大學化學》課程的積極性興趣既是學習的最好老師。能否將學生自然地引入到材料化學專業(yè)的學習中來,讓學生感受到材料化學的魅力,教師上好前言課可以說至關重要。新生上第一門專業(yè)基礎課時,一般都充滿好奇與渴望。教師若照本宣科、泛泛而談,學生只能按圖索驥,被動接受教材上的受死知識,他們大多興味索然甚至大失所望。教師若能獨辟蹊徑,借助多媒體優(yōu)勢,向學生合理展示人類自古至今、特別是近年來材料科學界發(fā)展的新成就,如金剛石、寶石、發(fā)光材料、功能奇異的C60、N60、C90(目前報道的最小的碳納米管[3])、N70、碳納米管,無機超分子,原子簇化合物,無機功能材料(如功能配合物、無機納米新材料與功能材料),納米陶瓷、磁性、催化劑、氣敏及傳感材料等。事實上,這些五彩繽紛、性能奇特、形貌特異的材料大多可通過即將學習的《大學化學》課程的相關知識來制備、合成,而并不是遙不可及、的高端技術。通過這種方式,則深深吸引學生的目光,能激發(fā)學生學習的興趣。學生因此也能了解學習好《大學化學》課程的重要性,進而增強對材料化學專業(yè)學習的責任感和信心。在各章節(jié)的教學過程中,教師都應把其相關知識點與材料的合成、性能研究等密切聯(lián)系起來。比如,在學習晶體結構部分的知識時,我們在這一塊的講授就與其他專業(yè)的授課明顯不同,盡可能地把常見晶體(如NaCl、CsCl、ZnS、CaF2、K2S、CaTiO3、TiO2、Al2O3、MgAl2O4、Fe3O4、Co3O4、AgCl、AgI等)的晶體類別、空間結構等向學生講解闡述清楚,為其學習常見無機化合物、無機材料打下堅實的基礎。
2突破傳統(tǒng)的教學理念與方法,夯實理論基礎
講授法教學仍然是目前多數(shù)課程所用的最基本的教學方式,具有一定的優(yōu)勢,即教師能連貫地向學生傳授基礎知識,并配合其它方法,可將基本概念、基本原理及相關課程知識傳授給學生。教授法運用得當,不僅能將講授內(nèi)容系統(tǒng)、科學而準確地傳遞給學生,而且還能很好地突顯講授內(nèi)容的重點和難點。然而,實際教學過程中若自始至終均采用這一方法,學生極易疲勞,產(chǎn)生厭倦甚至煩躁的心理。事實上,有些教師一直喜歡滿堂灌和填鴨式教學,教師在課堂上洋洋灑灑、痛痛快快地大講特講,卻完全忽略了學生作為教學主體的作用。這種教學,只是教師知識的傾瀉,而不是傳授,其結果是教師教得非常累,學生聽得更累,因而教學效果往往顯得特別差。在近幾年材料化學專業(yè)的學生對《大學化學》課程的授課評價中我們可以清楚地看到,學生對那些采取滿堂灌式教學的教師微詞頗多,普遍要求采用靈活多樣的教學方法,要充分激發(fā)學生學習的積極性。在我系《大學化學》課程教學團隊中,我們都十分重視教學理念的轉變、更新和教學方法的改革。我們都視其為課程能否鮮活生動的源泉。首先,我們確立了以學生學習為中心的教學觀念,以學生最大程度掌握好專業(yè)基礎知識為目標。如果把教師作為工程師或技術工人,那么學生將可看成為其加工的“產(chǎn)品”。“產(chǎn)品”質量的優(yōu)劣,能否贏得市場,是檢驗作為教師教學質量是否合格的標準。要做到這一點,必須對學生進行科學合理地訓練和培養(yǎng)。因此,在課堂教學上,教師要積極引導,在十分融洽的環(huán)境下合理有序地向學生傳授知識,并能激起學生的求知欲,使其在課后有進一步跟蹤并深入研究的渴望。其次,為更好地傳授知識,改革教學方法,要采用靈活多樣、切實可行的教學方法,使學生以最直接、最有效的方式獲得知識。比如,在課前,教師要布置任務,設置問題,引導學生進行預習,通過多種途徑了解有關課題的成就以及最新發(fā)展動態(tài),以吸引學生的注意力,讓其對所學內(nèi)容產(chǎn)生濃厚的興趣。在課堂上,以多媒體教學為主,必需的板書為輔;以探討和學生參與教學作為主線,以教師補充和更正作為輔線;以經(jīng)典基礎知識的教學和實際應用為主要教學內(nèi)容,以相關科學前沿知識的穿插為輔助內(nèi)容。課后,學生以完成經(jīng)典題目作業(yè)為主要鞏固課程內(nèi)容的方式,以查閱相關知識,進行實驗和撰寫課程小論文來擴大視野,等等。《大學化學》課程理論眾多,在有限的課時里讓學生牢固掌握眾多理論,難度較大。我們主要通過精選教學內(nèi)容,采用精講、精練的方式,理論與實際相結合,科學前沿介紹與教師的科研課題相結合,深入簡出,形象生動地向學生進行傳授。通過具體的材料合成與應用示例,夯實基礎理論,加深《大學化學》與材料化學之間的聯(lián)系,使學生產(chǎn)生強烈的欲望和濃厚的興趣。
3轉變課程的管理機制
課程管理機制的建立與課程改革相適應,課程管理機制的優(yōu)劣將直接關系到課程教學質量。課程改革的深入開展應是課程教學管理的核心內(nèi)容,我們應積極探索新的教學理念,大力開展創(chuàng)新教育,逐步推進教學新模式的轉變,確保教學質量的提高。第一,我們要求《大學化學》課程教師都要進行教學研究,特別注重課堂教學、教學內(nèi)容、教學模式以及教學細節(jié)方面的探索與研究。通過對課堂教學過程、特別是教學細節(jié)等方面的研究,讓教師更加重視教學規(guī)律。第二,加強課堂教學的誠信教育和情感交流,培養(yǎng)師生感情,幫助學生正確掌握求知觀,不僅要培養(yǎng)學生的道德情操和知識品德,還要增進學生服務于社會的意識和責任感。第三,不斷轉變教學方式,由封閉式教學向開放式教學轉變,由單向式教學向雙向式教學轉變。第四,教師要轉變自己的角色,盡快由“教書匠”轉變?yōu)椤把芯空摺保芍R的“儲備者”向知識的“傳播者”轉變。教師要經(jīng)常進行反思,逐步實現(xiàn)深層次創(chuàng)新,使自己成為一個教學理念、教學實踐的開拓者和研究者,崇尚科學,崇尚學術。第五,加強課堂教學的監(jiān)督機制。我們主要通過教學督導、教研室聽課與評教、院領導隨機聽課以及學生期中進行教學評價等方式來提高課堂教學的管理與監(jiān)督機制。第六,加強課程學習的獎懲機制。對本課程學習比較優(yōu)秀的學生應及時進行表揚、鼓勵甚至獎勵,樹立模范。對那些不愛學習、偷懶疲沓的學生要及時教育、激勵以及必要的課程懲罰,如閱讀幾篇科學論文,撰寫小論文等。
4加大學生實踐與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)
創(chuàng)新是關乎國家和民族昌盛興旺的靈魂和永不衰竭的動力源泉。創(chuàng)新人才的培養(yǎng)是大學教育義不容辭的責任。當代大學生創(chuàng)新人才的培養(yǎng)可以分為創(chuàng)新能力和創(chuàng)業(yè)素質的訓練兩個部分。《大學化學》作為專業(yè)基礎學科,在大學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)方面具有更重要的基礎性作用,是其他學科無可替代的。因此,結合我系材料化學專業(yè)近幾年的發(fā)展,通過《大學化學》課程的教學與實踐,主要在以下幾個方面實施對大學生創(chuàng)新能力大力進行培養(yǎng)。(1)教師首先要有創(chuàng)新意識和創(chuàng)新實踐活動。通過教師教研和科研課題的申報與立項,教學改革的實施,教學方法的改進,教師進行各種形式的進修,通過指導學生申報課題項目,引導學生參與科學研究。帶領大學生參與各種競賽,領導學生直接服務于社會等,切實提高教師的創(chuàng)新意識和實踐活動。(2)精選并優(yōu)化教學內(nèi)容,使教學內(nèi)容更加系統(tǒng)化、科學化。將大學化學課程中無機化學與化學分析中的相關知識緊密結合起來,盡量節(jié)省課時。(3)加大基礎實驗的權重,增設綜合性、設計性實驗和開放性實驗。(4)教師進行課題講座,通過專題研究,加強《大學化學》課程與專業(yè)學習的聯(lián)系。同時,挑選一些能力較強的學生在課堂上進行小專題報告,培養(yǎng)和鍛煉學生進行理論交流的能力。(5)積極邀請學生參與教師課題組或科研課題中來。讓學生參與教師的課題研究,不僅使學生了解科研的一般途徑,更重的是培養(yǎng)了學生的科研意識和素質,能使學生在進行課程學習時不自覺地提高了科學分辯和吸收的能力。
5結語
《大學化學》作為材料化學專業(yè)首門專業(yè)基礎課程,學術對本課程學習及掌握的程度,對其以后學習專業(yè)知識影響甚大。因此,作為教師與課程管理者,應密切關注《大學化學》課程教學質量的提高,切實采取有效的途徑,以對學生和社會負責,扎扎實實地辦好材料化學專業(yè),為國家更多地輸送質量過硬的高級專門創(chuàng)新人才。
作者:潘 路 鮑 霞 朱其永 單位:淮南師范學院化學與化工系
1啟發(fā)式科學寫作引入實驗教學的意義
(1)傳統(tǒng)大學化學實驗教學流程單一,學生往往拘泥于課本內(nèi)容,缺少思考的空間。導致學生產(chǎn)生依賴心理,對實驗現(xiàn)象的描述和實驗結果討論僅僅停留在觀察階段,不能通過化學實驗的學習,系統(tǒng)理解化學相關概念和原理。將啟發(fā)式科學寫作應用到實驗教學,能夠從根本上解決學習方式單一等問題,通過學生彼此之間的交流與討論,使學生增加化學的學習興趣。(2)啟發(fā)式科學寫作主要強調兩個方面,一是整個實驗的設計和教學過程強調啟發(fā)性,二是寫作過程中重視學生的思考和主動性,教會學生用自己的語言去描述、理解和重溫先前知識,這種思考問題的方式,有利于學生理解新概念和原理,從而將新知識納入到已有知識體系中。(3)啟發(fā)式科學寫作看重的是科學知識之間的聯(lián)系、證據(jù)的表述以及現(xiàn)象的解釋,對學生培養(yǎng)科學推理能力至關重要。科學寫作的過程是不斷反思先前想法和經(jīng)驗、設法理解、發(fā)展知識的過程,因而在寫作期間學習者能建構更豐富的解釋。
2啟發(fā)式科學寫作在化學實驗教學中的應用
目前大學化學實驗主要有基礎性實驗、綜合性實驗和設計性實驗三種類型,下邊以基礎實驗和綜合性實驗為例,講解啟發(fā)性科學寫作在以上不同類型化學實驗中的應用。(1)啟發(fā)性科學寫作在基礎性實驗中的應用。與傳統(tǒng)實驗報告不同,啟發(fā)式科學寫作貫穿于實驗活動的始終,它能夠幫助學生從實驗和寫作中實現(xiàn)理解,實驗開始前需要給學生講解實驗的目的,即為什么要做此實驗,和理論教學中的哪個知識點相關。實驗后則要求學生回顧相應的化學知識以及實驗過程,并且鼓勵學生進行多方位的觀察,從而發(fā)現(xiàn)實驗證據(jù)和結論之間的關系。下邊以學生酸堿滴定反應實驗為例,其報告結構如表1所示。表1基礎性化學實驗啟發(fā)式科學寫作報告框架提出問題:做實驗之前我提出的問題有哪些?酸堿滴定終點怎么確定?試驗精度怎么控制?實驗設計:怎么做才能解決這些問題?查指示劑的表色范圍,選定指示劑;選作平行樣,降低試驗誤差。實驗觀察:通過實驗我觀察到什么?甲基橙在堿性溶液中顯紅色,終點時顯橙色。得出結論:可以用甲基橙做指示劑,由已知濃度的鹽酸測定未知濃度的氫氧化鈉。提供依據(jù):HCL+NaOH=NaCL+H2O甲基橙的變色范圍。實驗討論:我的結論和其他同學有何異同?反思:通過該實驗,我們前面學習的理論知識有沒有改變?如果有改變,則深刻地理解了中和反應的本質,明白了指示劑的選擇方法和應用。(2)科學寫作在綜合性實驗中的應用。綜合性實驗與基礎性實驗不同,強調綜合運用所學過的知識,來設計實驗,解釋所看到的實驗現(xiàn)象,要求學生有較好的實驗技能,掌握使用多種化學研究方法,主要用來培養(yǎng)學生分析問題、解決問題的能力。將科學寫作應用于綜合性實驗教學中,不僅能反映學生的實驗過程,還能為學生創(chuàng)造交流實驗結果的機會,通過交流討論使學生深入理解化學概念和原理,此外寫作、發(fā)言等活動環(huán)節(jié)還能提高學生的語言組織能力與表達能力,下面以三草酸合鐵(Ⅲ)酸鉀配合物的制備為例,講解具體的應用方法,如表2所示。(3)科學寫作在設計性實驗中的應用。大學化學設計性實驗是最具創(chuàng)造性的一類實驗,是教師根據(jù)自己的研究興趣和方向,以及課題的需要,組織學生設計實驗,開展科學探究,并對結果進行分析和梳理,然后撰寫實驗報告。此類實驗非常有利于學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng),因為在整個實驗過程中,學生的主動性要求高,需要他們在老師的指導下提出自己的思路,尋求實驗證據(jù)并進行解釋,這對學生推理能力和語言表達能力的提升意義重大,非常值得推廣。
3結語
本文嘗試將科學寫作引入到化學實驗教學中,根據(jù)化學實驗的不同類型進行了實驗報告框架設計,具有很好的示范作用。后續(xù)將會將本文設計的模式和框架應用到具體實驗教學中,根據(jù)效果反饋進行修改或者再設計。
作者:趙彤瑩 單位:武漢科技大學化學工程與技術學院
關鍵詞:工程化學;土木工程專業(yè);提高教學質量
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2016)46-0201-02
工程化學作為培養(yǎng)“基礎厚、口徑寬、能力強、素質高”的高級工程人才必需課程,是我校土木工程專業(yè)本科生的一門基礎必修課,是該專業(yè)學生大學期間所學的唯一一門化學課程,因此,該課程的開設對于學生在今后能夠有意識地運用化學原理去思考、分析和解決實際工程問題的科學思維培養(yǎng)具有重要作用。
工程化學對于大學一年級的學生來說,存在著內(nèi)容多、學時少、理論性強、概念抽象等因素,因此筆者針對我校土木工程專業(yè)認證(評估)中對《工程化學》人才培養(yǎng)的要求等特點,就如何讓工程化學的教學得以更好地實施,從而激發(fā)學生的學習動力,提高教學質量這一課題,結合自己的教學實踐,淺談幾點體會和認識。
一、重視第一堂課,激發(fā)學生的學習興趣
對每一位剛剛踏入大學的新生來說,大學是一個全新的學習和生活環(huán)境,學生對周邊的事物存在著新鮮感與好奇心。緒論課作為一門課程的第一堂課,是課程的開場白和宣言書,是師生之間的第一次接觸。俗話說:美好的開始是成功的一半,因此,上好第一堂課在整個學科教學過程中有著特殊的地位和重要的影響。筆者認為,為了上好這第一堂課,需要做好以下幾個方面:
1.注重教師的言談舉止和儀表風范。學生對任課教師的第一印象在一定程度上會影響到學生對這門課程的學習態(tài)度,因為學生對教師本身也存在著一定的好奇心。教師若能著裝整潔得體、儀表端莊大方、教態(tài)自然,并以精練、準確、幽默的語言把知識講授給學生的話,定會吸引學生并提高教師形象,進而縮短師生心靈之間的距離,達到“親其師,敬其人,信其道”的目的。
2.明確教學目的和教學要求。土木工程專業(yè)的學生拿到教材后,難免會有些困惑和不解,比如大部分學生會想“為什么要學這門課?”、“學什么?”、“學了有什么用?”等問題。說到底,這就是我們教學目的和教學內(nèi)容的問題。因此,上課之前,教師必須吃透教材內(nèi)容,明確教學目的,做到心中有數(shù)。針對土木工程專業(yè)的學生,筆者認為可以根據(jù)土木工程注冊師基礎考試大綱的要求講起,這樣既能很好地回答學生的這些問題,又能讓學生明白如果不學該學科或沒學好該學科會帶來什么后果,會給自己今后的學習和生活造成什么影響,通過這種反證法說明該學科的重要性,以引起學生對該學科的重視并端正他們的學習態(tài)度。
3.了解學生的基礎,因材施教。我校土木工程專業(yè)的學生來自全國各地,學生的知識水平參差不齊,部分學生特別是新疆、地區(qū)少數(shù)民族學生因為高考的時候沒有選擇化學,所以化學基礎比較薄弱甚至還停留在初中階段。因此,在第一堂課上,有必要了解一下學生的真實情況,對他們的化學基礎做好充分調研,為后續(xù)的教學工作做好準備。筆者所在學校針對新疆、地區(qū)少數(shù)民族學生的課程管理中,規(guī)定任課教師應對民族生增加課程輔導,并安排一定的測試,以便及時了解學生掌握情況。
二、理論聯(lián)系實際,提高學生的學習熱情
當代大學生都是“90后”,他們對于知識的學習常常是按照興趣而進行的,為了吸引學生的注意力,在教學過程中,不僅要重視對化學基礎知識的講解,還要介紹一些與專業(yè)相關的科技成果,提高學生的學習熱情。比如,材料的腐蝕是建筑工程務必關注的重要問題之一,其中鋼筋的腐蝕對工程影響較大。因此,在氧化還原與電化學章節(jié)的教學中,可以從電化學的原理出發(fā),介紹混凝土對鋼筋的保護作用以及鋼筋腐蝕的電化學性質等內(nèi)容;再如,在講解溶液和離子平衡時,可以從化學的角度分析水體的污染源以及對廢水的處理方法等,結合酸堿理論介紹用中和法處理酸性或堿性廢水,或者利用溶度積規(guī)則來判斷廢水中的某種金屬離子是否已經(jīng)完全除去,使其達到排放標準等等。這樣一來,可以讓學生體會到工程化學對他們進一步深造和未來從事的工程設計施工或管理行業(yè)具有非常重要的作用。
此外,筆者認為,在教學過程中需要穿插一些貼近生活的教學案例以豐富學習內(nèi)容,從而增強學生對化學知識的記憶。在熱力學中引入描述混亂度大小的物理量――熵時,可以多舉例一些從有序到無序的生活案例,如水自動地從高處往低處流;再如在一杯水中滴入幾滴紅墨水,則紅墨水就會自發(fā)地擴散到整杯水中等。在講解催化劑對反應速率的影響時,要讓同學們了解催化劑有正催化劑也有負催化劑,如橡膠中的防老化劑、食品中的防腐劑等都是負催化劑;此外,通過在混凝土中加入一定比例的橡膠粉,不僅可以提高混凝土的韌性、變形能力、抗沖擊性能,而且還拓展了廢舊橡膠的應用領域,實現(xiàn)了固體廢棄物的資源再利用。通過以上種種講解,使學生真切感受到化學知識可以廣泛應用于我們?nèi)粘I钪小?/p>
三、注重教學手段的改進,發(fā)揮學生的主動性
筆者認為在教學過程中應充分利用現(xiàn)代教學手段,一方面可以采用大量的圖片、視頻等生動形象地展示與知識點相關的化學原理或實際工程,使同學們對土木工程中化學知識的應用有一定的感性認識;另一方面還可以將工程化學中抽象的概念具體化,如在講解雜化軌道理論時,可以將整個雜化過程用三維立體動畫的形式表示出來,能使學生直觀地看到雜化前后軌道的數(shù)目不變,但是雜化后軌道的伸展方向和形狀卻發(fā)生了改變。
任何一種教學手段都有利有弊,多媒體教學也不例外。在公式推導等章節(jié),如弱酸或弱堿的解離平衡、緩沖溶液pH值的計算以及能斯特公式的推導和應用等,筆者認為則宜用板書書寫,適當?shù)胤怕虒W進度,可以方便學生跟進思考,便于理解和接受,提高教學效果。
四、多種教學模式的相結合,培養(yǎng)學生的自主學習能力
由于我校土木工程專業(yè)《工程化學》課程面向的是大一的新生,他們大多數(shù)人還處于初入大學的迷茫期,通常表現(xiàn)為自學能力、獨立分析問題能力、靈活運用所學知識能力、實踐和創(chuàng)新能力等方面比較欠缺。而科學的教學模式是實現(xiàn)教學目標、保證教學質量的重要手段;不同的教學內(nèi)容若能與不同的教學模式相匹配必能相得益彰。因此,在教學過程中,筆者認為教師一定要善于巧設問題情境,或將需要教師主講的一些內(nèi)容轉換成思考題的形式進行教學,盡可能采用啟發(fā)式、互動式、探索式、研究式等多種教學方法將結合,針對不同的教學內(nèi)容采用不同的形式組織課堂教學,來改變“填鴨式”的傳統(tǒng)教育模式,培養(yǎng)學生自主學習、分析問題和解決問題的能力。如每1―2次課設立一次3分鐘左右的學生講授環(huán)節(jié),選擇一位或兩位同學對已學或即將學習內(nèi)容的一個知識點進行講授;或要求學生在學習某個知識點前,走進圖書館去尋找和構建貼近自己專業(yè)的生動教學案例,鼓勵同學們主動面向全班同學進行闡述。因此,學生為了講解清楚課堂內(nèi)容必須認真預習,做好充分的準備,也達到了培養(yǎng)學生的自主學習能力的目的。
結語:
在結合專業(yè)特點和學生實際情況的前提下,教師在教學過程中應重視第一堂課,給學生留下良好的第一印象;合理組織教學內(nèi)容,理論聯(lián)系實際;改革教學方法,利用多媒體和傳統(tǒng)板書有機結合,增加實際工程或生活案例,這些方面都能夠有效地提高學生學習興趣,培養(yǎng)學生的自主學習能力,達到提高教學質量的目的。以上即為筆者講授工程化學課程中的一些體會和認識。
參考文獻:
[1]熊平.大學化學課程提高教學質量路徑的探索[J].成都工業(yè)學院學報,2015,18(2):91-93.
[2]閆勇,鄭翠紅,俞海云,林娜,朱偉長.工程化學基礎課程教學改革探討[J].安徽工業(yè)大學學報:社會科學版,2010,27(6):143-143.
[3]王耀瓊,許麗萍,許俊強,李軍.非化學化工專業(yè)《大學化學》教學中的一些體會和認識[J].廣東化工,2013,40(16):226-226.
[4]甘孟瑜,余丹梅,法煥寶,徐紅.建筑類專業(yè)大學化學課程教學探討[J].高等建筑教育,2011,20(4):57-59.
關鍵詞:無機化學;教學內(nèi)容;銜接;教學方法
中圖分類號:G642.3 文獻標志碼:A ?搖文章編號:1674-9324(2013)19-0212-03
無機化學是化學、化工、材料、生物、制藥等化學相關專業(yè)的主干基礎課,一般于第一學期開設,無機化學對化學相關專業(yè)大學教學計劃的順利實施及培養(yǎng)目標的實現(xiàn)有著重要影響。無機化學既是銜接大學與中學化學教育的橋梁,又是橫貫分析化學、物理化學、有機化學及諸多專業(yè)課的紐帶,良好的無機化學知識是進一步學習后續(xù)課程和分析解決一般化學問題的重要理論基礎。無機化學的內(nèi)容繁多,既有化學基本理論知識,又有抽象的物質結構,還有知識點分散、內(nèi)容繁雜的元素化學,對于不熟悉大學高信息量教學方式的大一新生,如何保證在較短的教學時間內(nèi),讓學生能理清無機化學的知識脈絡,掌握重點知識內(nèi)容,對無機化學教學來說無疑是一個挑戰(zhàn)。
我國中學均開設有化學課程,大一新生已具備一定的化學基礎,在無機化學教學中,如何實現(xiàn)與中學知識及大學后續(xù)課程的銜接,以及無機化學自身基礎化學反應理論、物質結構、元素化學各部分內(nèi)部及相互間的有機銜接,對于無機化學教學效果將有著非常重要的影響,本文將從無機化學教學特點、教學內(nèi)容銜接及教學方法上提出幾點拙見,與同行們探討交流。
一、無機化學教學特點
1.學時及教學內(nèi)容差異大。由于近年教學學時的大量縮減,目前不同學校針對不同專業(yè)開設的無機化學課程學時差異明顯,大部分學校針對化學、應用化學等專業(yè)開設的無機化學在100學時左右,也有部分約70學時;對化工及制藥專業(yè)學時一般50~80學時;對于非化學化工專業(yè),學時普遍較短,多為32~60學時。對于100學時的專業(yè),一般具有較充足的時間對理論知識、物質結構、元素化學均進行較深入的講解,學生可以掌握全面的無機化學知識;對70學時左右的專業(yè),一般大約45學時用于理論及物質結構講解,元素部分約25學時,元素部分教學內(nèi)容不能完全覆蓋;對于50學時以下的專業(yè),許多專業(yè)只講解理論知識和物質結構,元素部分基本不涉及。從目前現(xiàn)狀看,對于短學時的無機化學課程,往往以犧牲元素化學教學為代價,把在分析、物化等課程中還會涉及的理論內(nèi)容講得較深入,這導致許多學生缺乏元素化學知識、化學知識整體結構不完整、學習內(nèi)容不健全。
2.教材種類多,內(nèi)容編排結構多樣。目前出版的無機化學教材種類繁多,每年都不斷有新出或修訂版無機化學教材出版。為了無機化學書有更廣的應用范圍,大部分教材都完全包含了傳統(tǒng)無機化學的基本化學反應原理、物質結構及元素化學三大模塊,針對短學時的無機化學教材目前相對較為缺乏。無機化學教材內(nèi)容編排不同教材差異較大,有的按化學原理、物質結構及元素化學排版,有的按物質結構、化學反應原理、元素化學介紹,教材中各模塊間基本相互獨立、銜接較少。在有限的教學時間里,要達到良好教學效果,教學內(nèi)容的合理取舍與組織對教師無疑是一個挑戰(zhàn)。
3.與其他課程存在交叉與銜接。無機化學是大學化學第一課,其教學內(nèi)容與后續(xù)分析化學、物理化學、有機化學及諸多專業(yè)課都有內(nèi)容的交叉與銜接。無機化學的酸堿平衡、配位解離平衡、沉淀溶解平衡和氧化還原反應是分析化學的理論基礎。無機化學基本化學原理與物理化學中的動力學熱力學存在明顯的遞進。原子結構、分子結構理論對解釋有機化學結構依然實用。應用化學、材料等專業(yè)的多門課程都涉及無機化學知識,有的甚至就是元素化學的內(nèi)容,如無機材料的制備等課程。良好的無機化學基礎是后續(xù)化學及專業(yè)課程學習的重要基礎,也是提高學生大學學習興趣和自信心的有力保障。
4.學生個體差異顯著。我們知道,按照中國現(xiàn)行高考制度,許多化學及相關專業(yè)的學生所就讀的專業(yè)并非其自愿選擇,而是通過調劑錄取,對化學的學習興趣各有不同。按照中學化學“必修2+選修6”模塊式教學,不同省份及不同學校對中學化學教學的深度及廣度不同,導致不同學生的化學基礎存在一定差異。而且,隨著高等教育大擴招,高考錄取率達70%,學生個體生理差異也較大。由于學生學習興趣、主觀能動性、中學化學知識基礎等多種原因,在無機化學教學中,能明顯感受到一個班的學生在學習自覺性、領悟力等方面分為幾個不同層次。要保證絕大部分同學都能達到教學要求,學生個體差異也是大學教學必須充分考慮的因素,教學內(nèi)容和教學方法的設置上應盡可能做到因材施教。
二、無機化學教學內(nèi)容的銜接
鑒于無機化學在教學時間、課程內(nèi)容、教學對象等方面的特點,在教學過程中有效組織編排教學內(nèi)容,注重中學教育與大學教育的良好銜接,引導學生順利過渡到大學學習,融會貫通前后知識,對達到理想教學效果可起到重要促進作用。
1.與中學化學教學的銜接。目前高中化學三個版本教材均采用模塊式教學,將化學教學內(nèi)容分為兩個必修模塊(《化學1》和《化學2》)和六個選修模塊(《物質結構與性質》、《化學反應原理》和《有機化學基礎》、《化學與生活》、《化學與技術》、《實驗化學》)。必修模塊涉及了化學物質分類及離子反應、氧化還原反應;元素周期表、化學鍵;化學能與熱能、電能、化學反應的速率和限度;重要的金屬及其化合物;硫、氮、氧及其化合物。《物質結構與性質》模塊涉及了原子結構及性質、分子結構及性質、共價鍵、晶體結構及性質;《化學反應原理》涉及了化學反應與能量、化學反應速率與化學平衡、水溶液中的離子平衡等內(nèi)容。從中學教學內(nèi)容看,無機化學中的基本化學反應原理、物質結構及元素化學都有涉及,但是其教學程度較淺,多處于對概念的了解,且不同省區(qū)學習內(nèi)容可能存在很大差異,無機化學中對各部分內(nèi)容均有很大程度的提升,如化學平衡中引入了標準平衡常數(shù)、焓、熵、Gibbs函數(shù)等熱力學函數(shù)。在無機化學教學內(nèi)容的設置上,應根據(jù)中學化學教學內(nèi)容,在對全班同學進行充分調研的基礎上,為學生設計構建科學的教學大綱,安排合適的教學內(nèi)容,幫助學生在現(xiàn)有基礎上循序漸進,不斷深入。
2.前后章節(jié)內(nèi)容的銜接。無機化學教學一般都會涉及化學反應基本原理、物質結構與元素化學三部分內(nèi)容,化學反應基本原理和物質結構通常安排在元素化學之前,各教材在化學反應基本原理和物質結構間有的將物質結構先行講解,有的則先介紹化學反應基本原理。物質結構決定其化學性質,作者認為先介紹分子結構、化學鍵等物質結構知識有利于學生理解化學反應原理部分的知識(如熱學函數(shù)、鍵能、碰撞理論、反應機理等),而且高中物理以及化學中均涉及有原子結構、化學鍵等相關內(nèi)容,學生也容易理解接受。原子結構、分子結構、化學熱力學及動力學、氧化還原、配位化學等無機化學基本理論知識很多在元素化學中將得到具體體現(xiàn),并指導著元素化學的教學與研究,因此,元素化學放在最后講解比較科學。化學反應基本原理、物質結構與元素化學三大模塊除了相互存在銜接外,各模塊內(nèi)部各章節(jié)也存在很密切的關聯(lián),如化學反應原理部分中化學反應熱力學、化學平衡知識、四大平衡反應是一脈相承的關系;物質結構部分里,原子結構、分子結構、晶體結構、配合物結構則是物質結構的逐漸深入;元素化學同區(qū)內(nèi)各族之間有相似結構和相似性能但又存在變化規(guī)律。因此,注意前后章節(jié)內(nèi)容的有機銜接將有助幫助學生理解掌握。
3.必修與選修內(nèi)容的銜接。由于教學學時的壓縮,無機化學教材涵蓋的內(nèi)容通常無法完全在課堂上給學生進行詳細講解,一般教材通常將教學內(nèi)容分為必修和選修兩部分,選修內(nèi)容采用不同排版方式標注出來。延伸基礎知識、難度較深的內(nèi)容,如化學動力學中對化學反應機理的講解,一般無機化學教材都設為選修內(nèi)容。另外,為了擴寬學生視野,無機化學教材中也對該章節(jié)內(nèi)容涉及的學科前沿知識進行補充介紹,如大連理工大學版無機化學分別在化學反應動力學和氧化還原章節(jié)補充介紹了化學動力學在考古中的應用、化學電源實例等知識,幫助學生了解理論知識的實際應用,提高學生學習興趣和應用知識的能力。在為某些學科專門編寫的、針對性較強的教材中,學科背景知識以及無機化學在該學科的應用等內(nèi)容常設為選修。除了書本中明確建議的選修內(nèi)容,教師也可根據(jù)學時、學生學習情況,靈活調節(jié)教學內(nèi)容,將學生基礎好、容易自學完成的內(nèi)容設定為自學或選修內(nèi)容,以節(jié)約出更多時間用于重點難點知識的講解和實踐教學。
4.理論教學與實驗教學的銜接。化學是一門實驗科學,讓學生學習掌握基本化學實驗技術,提高學生發(fā)現(xiàn)問題與解決問題的能力,培養(yǎng)學生科學嚴謹?shù)墓ぷ鲬B(tài)度和良好的實驗習慣,是化學教學的一項重要任務。許多同學在中學沒有條件進行化學實驗教學,無機化學是他們接觸的第一門化學實驗課,第一門實驗課的教學效果對提高學生實驗課程學習興趣、端正學習態(tài)度、養(yǎng)成良好實驗習慣意義重大。實驗教學是對理論教學的一種宏觀展示,可以讓學生更直觀了解化學反應本質。我們需要注意的是,實驗教學是建立在理論教學基礎上的,因此在無機化學中必須注重理論教學與實驗教學的銜接,實驗教學需要將時間安排在相應理論教學之后,切不可將理論與實驗教學完全獨立開來。一些簡單的驗證性實驗可以考慮以視頻的方式在理論教學中直接演示給學生,節(jié)約部分實驗教學時間以開設更多的實驗內(nèi)容。在實驗教學內(nèi)容設置中,需要考慮每個實驗對學生實驗技能的培養(yǎng)目的,應盡可能在不同實驗中培養(yǎng)學生不同實驗技能,讓學生在有限的時間掌握更多實驗技術,提高其實踐動手能力。
三、無機化學教學實現(xiàn)銜接的教學方法
無機化學在較多層面存在教學內(nèi)容的銜接,為了實現(xiàn)相關知識間的有效銜接,教師在授課過程中除了在教學內(nèi)容的安排上要合理設置外,在教學過程中教師還需在不同環(huán)節(jié)采用不同教學方法,以達到理想的教學效果。
1.課前預習作業(yè)。無機化學教學內(nèi)容多,課程任務重,每節(jié)課的信息量大,適當?shù)恼n前預習有助于學生在課堂教學中集中注意力,跟隨主講老師的教學思路。老師可以為學生提供適當?shù)念A習作業(yè)幫助學生有重點的預習,預習作業(yè)最好能注重將學內(nèi)容與中學知識、前面章節(jié)內(nèi)容間的聯(lián)系與差異,讓學生覺得熟悉而新鮮,激發(fā)學生好奇心和探索熱情,為課堂教學奠定良好基礎。對課堂中可一帶而過的教學內(nèi)容,亦可在預習中引導學生自學,節(jié)約課堂時間。
2.課堂設問式教學。課堂教學是無機化學理論課最重要的環(huán)節(jié),在課堂教學中教師更需要采用巧妙的教學方法,將各種內(nèi)容有機銜接起來。在課堂中向學生提出相關問題,是調動學生思維、促使學生主動將相關知識銜接起來的好方法。例如,涉及到中學知識的,可以請學生回答中學學習內(nèi)容是什么,老師再順勢介紹中學與大學知識的異同。再次出現(xiàn)的前面章節(jié)的內(nèi)容,老師可以通過提問學生來幫助學生復習鞏固,并找出前后知識的關聯(lián)。
3.課后作業(yè)知識點的兼顧。課后作業(yè)也是將各種知識有效銜接的好辦法,除了前后緊密相聯(lián)的知識外,老師也可故意設計一些復合習題,在同一個題目中涉及前后章節(jié)知識以及多個知識點,訓練學生綜合分析問題的思維,教會學生解決綜合問題的方法,提高其對綜合知識的掌握與應用能力。如在氧化還原反應里可以將化學平衡常數(shù)、熱力學函數(shù)、Hess定律、電動勢、能斯特方程式等知識點關聯(lián)在一起,根據(jù)具體情況可進一步計算求解酸堿平衡常數(shù)、溶解度、配合物穩(wěn)定常數(shù)等物理量。
4.復習理清脈絡結構。無機化學教學內(nèi)容間存在不同的銜接方式,按不同章節(jié)或模塊進行知識疏理,理清知識脈絡結構,將有助于學生對無機化學知識整體內(nèi)容有全面的了解。因此,在每章以及化學原理、物質結構、元素化學不同模塊授課完畢,教師應和學生一起來疏理所學知識的脈絡框架,將所學內(nèi)容精簡成若干標題,再讓學生將標題里的內(nèi)容豐滿還原,鞏固學習知識。能將書本中的知識濃縮為框架圖、并再充實成“大樓”的學生應該是達到了本門課程的教學要求。
無機化學是大學化學最重要的課程之一,其學習效果不僅對無機化學知識的掌握程度是一種考量,更會對后續(xù)化學課程甚至整個大學期間學習方法、學習態(tài)度產(chǎn)生潛在重要影響,因此教師在教學過程中,充分利用無機化學承前啟后的特點,結合課程特色,在教學內(nèi)容設計、教學方法上注重知識的銜接與遞進,不但可望得到理想的無機化學教學效果,對大一新生順利完成中學到大學的蛻變,開啟愉快輕松的大學學習生活也具有極其重要的意義。
參考文獻:
[1]茍如虎,王亞玲,盧新生,劉伯渠,丁志忠,丁耀光,閆蘭,楊汝棟.模塊化分層次推進無機化學理論教學[J].大學化學,2011,26(1):26-28.
[2]付靖雯.三套高中化學新教材(必修模塊)內(nèi)容屬性的比較[D].西南大學,2011.
[3]張麗榮,徐家寧,史蘇華,宋天佑.多層次、立體化、系統(tǒng)性無機化學教材新體系的建設[J].大學化學,2010,25(10):9-11.
[4]宋天佑,徐家寧,程功臻,史蘇華.無機化學(第2版)[M].北京:高等教育出版社,2010.
[5]楊宏孝,顏秀茹.無機化學(第4版)[M].北京:高等教育出版社,2010.
[6]龔孟濂.無機化學[M].北京:科學出版社,2010.
[7]大連理工大學無機化學教研室.無機化學(第5版)[M].北京:高等教育出版社,2006.
1.1趣味實驗類化學教育游戲的特點
1946-1980年的趣味實驗可以稱為化學魔術,此時的實驗注重實驗現(xiàn)象的趣味性,而不是化學知識的學習。如心君的“水玻璃花園”趣味實驗,通過各種晶體生長速度、形狀和顏色的不同從而呈現(xiàn)出有趣的實驗現(xiàn)象。1981-1990年是趣味實驗的起步期,涉及的化學知識比較簡單,實驗器材和藥品大多來源于生活用品,屬于家庭小實驗范疇。如“會游泳的雞蛋”實驗,利用鹽酸和雞蛋殼(主要成分碳酸鈣)反應會產(chǎn)生二氧化碳氣體而使蛋殼表面產(chǎn)生氣泡的原理,使雞蛋表現(xiàn)出上下沉浮的有趣現(xiàn)象。1991-2000年是化學趣味實驗發(fā)展的轉折期。這一階段趣味實驗涉及的化學知識不斷增多,并與初高中化學課本內(nèi)容逐漸聯(lián)系起來。例如蘋果“流血”、“噴水成字”和“水果電池”實驗分別涉及了3價鐵離子的檢驗、指示劑和原電池的知識。這些趣味實驗加深了學生對所學知識的印象,并且激發(fā)起學習者學習化學的求知欲。2001-2013年是化學趣味實驗發(fā)展的上升期。一方面,實驗數(shù)量迅速增加;另一方面,實驗內(nèi)容進一步拓展到焰色反應、酸堿鹽溶解性大小、物質檢驗等中學內(nèi)容。研究者不僅對原有實驗進行了理論與方法的改進,如“水中花園實驗的新改進”,在此期間,實驗設備也更新?lián)Q代,錢揚義教授基于手持技術進行了一系列實驗研究,并在核心期刊發(fā)表多篇論文。
1.2趣味實驗類化學教育游戲的設計理念與內(nèi)容
化學趣味實驗將抽象的知識轉化成可視化的奇妙的實驗現(xiàn)象,以吸引學習者的注意力。兒童對周圍世界有著強烈的好奇心和探究欲望,因此小學階段的趣味實驗以培養(yǎng)兒童的好奇心為主,激發(fā)他們對科學本質的探究欲望,實驗內(nèi)容主要是生活中的化學小常識。中學階段是學生系統(tǒng)學習基礎化學知識的重要階段,趣味實驗旨在幫助學生提高化學學習興趣,深刻理解重要化學反應的現(xiàn)象和原理,內(nèi)容主要包括化學反應原理、實驗現(xiàn)象及有關化學反應的規(guī)律性知識。大學階段的趣味實驗意在指導學生鞏固原有知識點,并恰當?shù)貞眯轮R,以無機內(nèi)容為主。
1.3趣味實驗類化學教育游戲體現(xiàn)的核心素養(yǎng)
(1)學會學習。
化學趣味實驗游戲,能激發(fā)起學生自主學習化學的興趣,促使學生利用多樣化的學習資源與學習途徑,采用有效的策略與方法完成實驗。如進行“自制葉脈書簽”實驗時,學生必須掌握一定的操作技能和技巧,用氫氧化鈉和碳酸鈉對葉片進行處理操作。
(2)批判性思維與創(chuàng)新。
學生對于有趣的實驗現(xiàn)象擁有著強烈的好奇心,而它又能激發(fā)起學生對實驗現(xiàn)象的反思和對實驗的創(chuàng)新。在“果蔬原電池”實驗中,豆?jié){機、廢舊電池、水果等都可以作為實驗的材料,實驗不再局限于課本,實驗材料也更生活化。
(3)審美與人文素養(yǎng)。
豐富學生對美的感受,通過顏色變化、物質形態(tài)變化等使學生感受和欣賞化學的美,如利用植物制作指示劑等實驗。
2文字類化學教育游戲的設計概況
2.1文字類化學教育游戲的特點
文字類化學教育游戲主要包括化學謎語和化學口訣,主要以文字的形式呈現(xiàn),通過面對面問答或競賽的方式進行游戲,兼具教育游戲和化學學習工具的雙重功能。1981-1990年,我國出現(xiàn)化學謎語,但數(shù)量較少,主要考查元素名稱,類似于腦筋急轉彎。例如用元素名稱“鉺、鉭、鋇、鎢、鐳、砷、錳、鋰、鍶、鈮、銦、鐠、鋱、砹、鋦、锘、镥、錒、鐿、钷”組成9位著名科學家的名字;猜化學元素:錢包丟了(銩)。1991-2000年,化學口訣倍受重視,數(shù)量急速增長,內(nèi)容迅速增加。中學內(nèi)容主要包括元素符號、原子結構、分子式、化合價、物質溶解性、金屬活動性順序等中學化學中的重要無機內(nèi)容,如金屬活動性順序口訣:“鉀鈣鈉鎂鋁,鋅鐵錫鉛氫,與酸相反應;銅汞銀鉑金,氫后難進行;位置越靠前,與鹽相反應;活動性越強,前金換后金”。大學內(nèi)容主要是有機物命名,R、S構型判斷,取代規(guī)則等有機內(nèi)容。2001-2013年,隨著網(wǎng)絡的發(fā)展與普及,大量的化學謎語及口訣在網(wǎng)絡中傳播開來,在百度中以“化學謎語”、“化學口訣”等為關鍵詞進行搜索,結果數(shù)量已難以準確統(tǒng)計。
2.2文字類化學教育游戲的設計理念與內(nèi)容
化學謎語巧妙地將中學無機中的化學元素名稱、物質名稱等基礎內(nèi)容作為本體巧妙地隱藏起來作謎底,用與之相關的喻體作謎面。通過生動的文字和獨特的邏輯使學生對化學知識的印象更加深刻,教師還可以用此游戲來創(chuàng)設輕松活潑的教學情境。化學口訣是根據(jù)化學知識點“編織”而成的便于記誦的語句,把化合價、金屬活動性順序、物質溶解性、烷烴命名規(guī)則等編成押韻的口訣便于記憶。口訣內(nèi)容幾乎涵蓋了中學化學的所有知識點類型及大學化學的有機內(nèi)容。教師若能及時恰當?shù)剡\用口訣,不僅有助于自身敘述和概括知識,而且有利于學生對知識的記憶、理解和鞏固,從而提高教學質量。
2.3文字類化學教育游戲體現(xiàn)的核心素養(yǎng)
(1)審美與人文素養(yǎng)。
口訣、謎語等通常含有一定的韻律、整齊的形式、朗朗上口,可以增強學習者對中國語言的理解、表達和鑒賞,感受語言的魅力。
(2)學會學習。
化學謎語等言簡意賅,卻又含義豐富,如“左側月兒彎,右側月兒圓,彎月能取暖,圓月能助燃,有毒無色味”,簡潔明了地涵蓋了碳、氧氣和一氧化碳的分子式,以及3種物質的性質,有助于學生形成對知識歸納總結的習慣。
(3)語言素養(yǎng)。
游戲時對謎語的閱讀、口訣的記憶,都為學習者提供了更多機會,鍛煉口頭表達能力和語言組織能力,有利于提高學習者的語言素養(yǎng)。
3卡片類化學教育游戲的設計概況
3.1卡片類化學教育游戲的特點
我國化學撲克牌游戲開發(fā)起步較晚,始于20世紀80年代后期,比國外門捷列夫創(chuàng)立的元素牌晚將近100年的時間。經(jīng)統(tǒng)計,中國大陸化學教育游戲中運用的具體實物主要包括化學卡片、化學撲克和化學棋。1956-1980年,鄭威熙首先設計出元素卡片,每1張卡片上寫有1種元素名稱及其主要性質,教師將元素卡片視為化學教具,主要用于學生學習元素周期表的相關知識,娛樂性不強。1981-1990年,化學撲克誕生,并且增添了游戲功能。內(nèi)容主要涉及元素符號、分子式和簡單化學反應,有接龍、各顧各、喊分、拱豬等多種玩法,趣味性較強。1991-2000年,未出現(xiàn)有關設計化學撲克的文獻,但出現(xiàn)了4項化學撲克專利,人們對化學撲克的開發(fā)還在繼續(xù)。2001-2013年,化學撲克的內(nèi)容和玩法不斷完善,具有普通娛樂、資料卡片和化學游戲三大功能。它們內(nèi)容豐富:幾乎包含初中所有主要物質、高中所有主要無機物;有些撲克還包含有機牌、化學常識牌和實驗裝置牌;娛樂性增強:有學習物質間反應規(guī)律的“化學反應接龍游戲”、培養(yǎng)學生團結協(xié)作精神的“分組對抗賽游戲”等,學生還可自行設計不同的游戲規(guī)則進行游戲。
3.2卡片類化學教育游戲的設計理念與內(nèi)容
化學撲克游戲相比于卡片類游戲通常更為復雜,它是利用專門設計的化學撲克牌進行化學知識的學習。目前,卡片類化學教育游戲的內(nèi)容還集中在中學無機及實驗的相關知識。
3.3典型案例———“520中學化學桌游”
國內(nèi)應用最廣的是“520化學撲克”以及“520中學化學桌游”(www.520hx.com.cn/yx),“520中學化學桌游”是由華南師范大學錢揚義教授工作室經(jīng)過9年研制而成的一套化學桌游,是“520化學撲克”的升級。該款游戲設置了不同難度4種玩法,適合八年級及八年級以上的學生游戲。下面對其中的一種玩法“化學桌游”進行簡單介紹。游戲對象:已經(jīng)系統(tǒng)學習初三化學知識的學生。游戲設計:“化學桌游”由7類牌組成。在一類牌中,牌面的正面結構相似,如物質牌:每張撲克牌代表1種物質,正面涵蓋物質的化學式、名稱、物質參與反應的主要化學方程式、宏觀及微觀圖片、物理性質、化學性質及其用途;每張牌的正面左上角有一個物質分類標志,不同花色代表不同物質類型,分別為綠色雙錐表示單質、黑桃代表氧化物、紅桃代表酸、藍色梅花代表堿、黃色方片代表鹽。游戲規(guī)則:按回合制出牌,依據(jù)出牌情況增減IQ值,包括7種基本出牌法:“有效碰撞”、“連鎖反應”、“整出”、“補牌”、“對出”、“吃牌和投毒”。例如“有效碰撞”的玩法是某玩家打出一張物質牌,其他玩家依次打出可與之反應的牌;“投毒”的玩法是將“S”“P”等牌視為“毒藥”向別人打出。
3.4卡片類化學教育游戲體現(xiàn)的核心素養(yǎng)
(1)科技與信息素養(yǎng)。
在卡片牌面、游戲規(guī)則中往往包含了關鍵信息,游戲者必須從中刪選,獲取對自己有用的信息。
(2)問題解決與實踐。
如通過運用出牌技巧,調整出牌順序,打出各種玩法,從而最終贏得游戲,同時又增強了游戲者的邏輯思維能力。
(3)交往與合作。
游戲的過程即是和他人交往的過程,游戲者必須保持基本的禮儀,尊重他人,積極溝通,才能與他人建立和維持良好的人際關系,使游戲得以順利進行。
4信息技術類化學教育游戲的設計和特點
概況(2006-2013)2006-2010年,主要以用Flash制作軟件開發(fā)的角色扮演類單機版化學教育游戲為主,2009年,出現(xiàn)了首款網(wǎng)絡在線撲克游戲“520化學動漫撲克”,它也是“520化學撲克”的配套資源。西華師范大學教育技術學院王琳、刁永鋒,以《哈利•波特》為題材,改編了一段《哈利•波特與寶藏》的游戲情節(jié),講述了哈利為了不讓寶藏落入妖魔之手,歷經(jīng)坎坷,成功獲取寶藏的故事。此游戲情境性較強,知識點也較為豐富。2011-2013年,用C#(C#編程語言是由微軟公司開發(fā)小組專門為.NET平臺設計的語言,它可以使程序員移植到.NET上)等更高級的編程語言設計出的化學教育游戲軟件相繼出現(xiàn)。韓山師范學院化學系的鄭楚萍、許越、吳錦偉等為了培養(yǎng)初三學生對化學的興趣,運用C#設計了記憶游戲軟件“沉淀連連看”和同一系列游戲“化合物命名連連看”。信息技術類化學教育游戲利用網(wǎng)絡的虛擬特征,創(chuàng)設多樣的情境,將化學知識通過電腦游戲的形式呈現(xiàn)出來。游戲內(nèi)容集中在中學化學的重要知識點,游戲專題性強:如“生活化學大本營”的設計是圍繞“化學與健康”、“化學與環(huán)境”、“化學與材料”三大主題;“逃離化學王國”是針對高一鹵素的知識點而專門設計的。
5中國大陸化學教育游戲趨勢分析
目前,中國大陸傳統(tǒng)化學教育游戲穩(wěn)步發(fā)展,基于信息技術的新游戲不斷興起,并成為當前研究的熱門與前沿。整體來說,中國大陸化學教育游戲呈現(xiàn)出以下特點。
(1)游戲類型不斷增多。
游戲類型由化學趣味實驗和化學卡片拓展到化學口訣、化學謎語、化學撲克、單機版和網(wǎng)絡版化學教育游戲等,每種游戲又包含多種玩法。
(2)游戲道具更加精致。
最早的化學卡片用紙片制作,較簡陋。“520化學撲克”牌面涵蓋內(nèi)容豐富,“520中學化學桌游”更是在原有撲克的基礎上重新設計,牌面更加精致美觀。
(3)游戲形式不斷豐富。
“520化學動漫撲克”發(fā)揮了在線網(wǎng)絡游戲的特點,讓不同地域的人們通過網(wǎng)絡,方便地進行化學撲克牌游戲比賽,玩家還可通過聊天功能交流心得體會,豐富了以往單一的游戲形式。
(4)游戲內(nèi)容逐漸擴展。
關鍵詞:無機化學;物理化學;課程協(xié)調教學
中圖分類號:O61 文獻標志碼:A 文章編號:1671-1602(2016)12-0286-01
化學教學具有復雜性特點,特別是不同的教學在針對不同學生的時候教學模式具有差異性特點。合理配置無機化學與物理化學課程能夠提升教學質量。整合教學資源在基礎教材課程體系上不斷的進行課程教學完善,構建雙方之間的聯(lián)系紐帶。將兩者之間存在的重復點轉換為關聯(lián)教學。
1無機化學與物理化學課程協(xié)調內(nèi)容
1.1整合教學知識點
根據(jù)無機化學與物理化學之間的關系,對教學知識點進行整合。結合教學的實際狀況內(nèi)在的重復知識點要優(yōu)化。特別是在物理化學中知識點的應用需要在有限的時間內(nèi)進行回顧。整合之后的知識點能夠體現(xiàn)教學大綱的重點,根據(jù)教學進度安排進行課程設計。能夠使無機化學與物理化學都具有可操作性,這樣能夠避免學生單調的接受化學知識,更好的引導學生開展化學學習。
1.2促進學生自主學習能力的提升
在無機化學與物理化學學習的過程中要增加學生的創(chuàng)新實踐環(huán)節(jié),在教學中要構建學生的主體地位。教師要轉換課程教學功能,由知識的單一講解轉變?yōu)榻虒W引導。能夠根據(jù)學生的實際狀況對無機化學與物理化學主要內(nèi)容進行有效的整合,優(yōu)化教學方式,更多的增加學生自主學習的時間。使學生能夠在獨立的環(huán)境中開展化學問題的思考。例如在無機化學教學的過程中要平衡教學知識點構造,針對化學計算方法進行總結,比較不同的教學模式。能夠在整體上確認化學基本情況。物理化學要結合課程主要內(nèi)容,重點講解基礎知識。理論性較強是學生學習的難點。因此要留給學生更多的時間進行自主的知識點異同比較,總結學習過程中遇到的問題。在不同的條件下開展化學計算,另一方面在整合教學內(nèi)容的時候優(yōu)化課程要根據(jù)實際情況開展,增加教學實踐功能,設計合理的綜合實驗。學生通過實驗教學將會提升科研能力,是理論與實踐相互結合的重要體現(xiàn)。針對不同的學生開展教學方法的創(chuàng)新對于未來化學應用能力的提升具有重要的作用。
1.3加強學科之間的滲透
整合無機化學與物理化學之后,教師要根據(jù)教學主要內(nèi)容適當性的增加兩門課程的專業(yè)知識點,能夠擴大學生的知識面。這樣能夠更好的引導學生開展化學學習。擴充的知識點并不需要系統(tǒng)的進行講解,可以簡單地進行說明。增加學科教學的前沿性,為學生知識水平的提升提供重要的推動力。要對學科之間的關系進行全面的了解,能夠正確處理生活中實際問題。在無機化學中對于污染的處理與物理化學中有著明確的區(qū)別,物理化學主要講解的是相關概念,為學生介紹臨界流體,無機化學講解萃取技術以及降低污染的措施。在無機化學與物理化學學習中都需要通過對課程內(nèi)容進行協(xié)調,使學生能夠明確教學的主要內(nèi)容,針對教學的重點協(xié)調雙方之間的關系,處理好潛在的矛盾,使無機化學與物理化學既能夠相互促進同樣能夠差異存在。
2無機化學與物理化學課程協(xié)調教學方法
2.1重點教學
無機化學與物理化學課程協(xié)調要根據(jù)學科特點結合實際情況開展資源的優(yōu)化整合。不能夠簡單的對知識點進行劃分,要掌握一定的方式進行講解。無機化學與物理化學教學內(nèi)容上會出現(xiàn)重復,并且限于學生知識水平,需要使學生能夠明確無機化學與物理化學的主要問題。注重教學主要內(nèi)容,將部分內(nèi)容在特定條件下系統(tǒng)的帶入到教學主體中。無機化學與物理化學在限定條件下研究學科本身的發(fā)展規(guī)律,重點傳授學生的學習方式以及基本知識,為學生開展化學研究奠定基礎,同時也能夠在不同的環(huán)境下應用無機化學與物理化學。
2.2統(tǒng)籌教學
無機化學主要研究的是無機化合物,是化學領域的重要分支學科,與有機化合物相對。物理化學是在物理學科與化學學科基礎之間發(fā)展起來的將化學現(xiàn)象作為研究的主要對象,根據(jù)物理理論進行實驗,構建化學體系,總結歸納化學的基本發(fā)展規(guī)律。是化學科學重要理論基礎。物理化學能夠反映化學的主要發(fā)展趨勢。在無機化學中需要解決氧化還原反應,但是在物理化學中將要描述電化學的知識體系。兩者作為完整的理論體系能夠解決化學的基本問題。對于兩者理論知識要進行合理的分配,根據(jù)學生特點進行規(guī)劃。
3結束語
傳統(tǒng)課堂教學以教師為主,教學模式簡單,并不適合新時期現(xiàn)代教育的發(fā)展需求。無極化學與物理化學課程協(xié)調教學注重教師的引導作用,構建以學生為主體的教學理念,根據(jù)教學的主要內(nèi)容結合實際情況,對于知識點進行有機配合,實現(xiàn)無機化學與物理化學教學相連接。實現(xiàn)了教學資源的合理配置,構建統(tǒng)一協(xié)調的課程。協(xié)調教學更加注重理論與實踐的結合,使學生能夠對學習到的知識進行深入性理解,掌握更多的學習方法,擴展科學思維。參考文獻:
[1]王小兵,盧文貫,任健敏.無機化學和物理化學課程整合與優(yōu)化初步探討———以環(huán)境工程專業(yè)為例[J].大學化學,2014,4,28.
[2]張海永,許德平,張慶武.無機化學與物理化學課程的協(xié)調教學[J].化學教育,2015,6,18.
【文章編號】0450-9889(2017)06C-0078-02
高分子材料是化工產(chǎn)品的一個分支,是目前發(fā)展最快、應用前景最廣且最具生命力的一類化工產(chǎn)品;高分子行業(yè)的迅猛發(fā)展,急需大量復合型人才。而大多數(shù)高校高分子材料專業(yè)的人才培養(yǎng)側重在材料的合成等偏理論方面,對高分子材料加工成型為終極產(chǎn)品的工藝環(huán)節(jié)關注的程度不高。廣西大學化學工程與工藝專業(yè)在化工材料加工工藝方面開設了系統(tǒng)的專業(yè)課程群,為“高分子材料成型與工藝”課程的設置打下了堅實的理論基礎。然而,廣西大學化學工程與工藝專業(yè)沒有開設過高分子物理、高分子化學、高分子材料、聚合物加工原理、高分子材料基礎等高分子基礎或專業(yè)基礎課程,且該專業(yè)作為一個覆蓋范圍廣泛的交叉的專業(yè),開設的專業(yè)課程很多,所有的專業(yè)課程學時都高度壓縮。在高分子材料理論知識缺乏、課程學時數(shù)少、無配套實驗的背景下,本文從教學內(nèi)容、教學方法、創(chuàng)新能力培養(yǎng)等方面對“高分子材料成型與工藝”課程教學改革進行探索。
一、教材的選用
廣西大學化學化工學院“高分子材料成型與工藝”課程剛開設時,選用的教材是史玉升等編著的《高分子材料成型工藝》,學生通過學習可以掌握高分子材料的制備、性能、成型、評價及應用,全面系統(tǒng)地了解高分子材料成型技術的最新知識。教學過程中,學生反映這本教材的難度太大,因為“高分子材料成型與工藝”是一門專業(yè)技術課程,需在完成化工熱力學、化工原理、物理化學、有機化學、無機化學、分析化學、高分子物理和化學、高分子材料、聚合物加工原理、高分子材料基礎等基礎理論課和專業(yè)基礎課程后,對學生進行綜合訓練。
“高分子材料成型與工藝”課程是在大三第一學期開設的專業(yè)課,此時學生已經(jīng)修完化工熱力學、化工原理、物理化學、有機化學、無機化學、分析化學等基礎理論課,然而基本沒有學過高分子物理、高分子化學、高分子材料、聚合物加工原理、高分子材料基礎等專業(yè)基礎課,高分子材料方面的基礎較差,加上這本教材講述的理論知識較少,所以學起來較吃力。根據(jù)學生的反映,學院及時更換了教材,采用周達飛等主編的《高分子材料成型加工》“九五”重點教材,該教材高度概括了高分子材料的最基礎的知識,對加工成型影響很大的高分子流變學基礎知識進行較全面深入的介紹,全面介紹了高分子材料成型加工最常用的基本工藝,也兼顧了新技術和新方法,難度適中,得到學生好評。
二、教學內(nèi)容的改革
高分子材料成型技術涉及化學、材料、材料加工、機械等多種學科,“高分子材料成型與工藝”課程是一門專業(yè)技術課程,需要廣泛的理論知識基礎。化學工程與工藝專業(yè)的學生基本無高分子材料理論基礎知識,學習起來的確難度很大。非高分子材料專業(yè)的“高分子材料成型與工藝”課程要以“高分子材料―成型加工―制品性能”這條主線展開教學內(nèi)容,重點掌握三者的關系,強調成型加工對制品性能的重要性,這是本課程的主題思想,也是高分子材料的工程特征;選用“九五”重?c教材《高分子材料成型加工》,充分利用國內(nèi)外重要專業(yè)期刊了解行業(yè)最新動態(tài),不斷更新及補充教學內(nèi)容,確保教學內(nèi)容的先進性;在教學內(nèi)容安排上,以高分子材料成型加工的大工程觀點為著眼點,以寬專業(yè)為目標,概況高分子材料理論基礎和概念(詳細的內(nèi)容指定參考范圍讓學生利用課外時間自學),從高分子材料的加工原理出發(fā),著重對成型加工工藝進行討論。從高分子材料的成型加工的共性出發(fā),對模壓、擠出、注塑及壓延四大成型技術及工藝進行重點講授,然后講授塑料、橡膠及復合材料的成型特點和區(qū)別,對于一些新的成型方法,以及教材中未涉及而在一些科技文獻中見報道的新的成型方法及工藝,教師建立了QQ群這樣的交流平臺,并將高分子領域權威的一些微信公眾號分享到平臺上,經(jīng)常轉發(fā)高分子材料國際國內(nèi)的重要進展到平臺,引導學生關注,激發(fā)學生的學習積極性,讓學生以興趣為導向自動組成興趣學習小組的方式進行自學。筆者首先通過課內(nèi)課外結合強化高分子理論基礎與概念,對成型加工影響最大的流變性在課堂上進行詳細介紹,而其他性能如穩(wěn)定性、電性能、光性能等材料性能則作為課外學習內(nèi)容,在有限的學時內(nèi),節(jié)選核心內(nèi)容,把高分子材料合成、性能、加工及相互間的影響規(guī)律簡要完整地介紹。比如教材中同一種成型方法按不同的應用體系分成很多小結,而教學過程中每種成型工藝僅以一種材料為代表來講,但不同章節(jié)會選不同的材料體系來進行,比如講橡膠的壓延,那么注塑可能選塑料,而擠出可能選復合材料,這樣來兼顧各類高分子材料的成型。
三、教學方法的改革
教學方法是影響教學目標是否能夠實現(xiàn)、實現(xiàn)的程度和效率的關鍵。非高分子材料專業(yè)的“高分子材料成型與工藝”課程教學存在兩個難點:一是許多內(nèi)容涉及高分子加工機械、設備結構及操作過程,這要求有實際感性認識和直觀性;二是該課程的理論性和實踐性都很強,如何在教學過程中實現(xiàn)理論與實際的結合,用理論來解釋生產(chǎn)中的實際問題,或以具體實例來說明理論,促使學生真正掌握知識。針對這些問題,“高分子材料成型與工藝”課程在教學過程中對教學方法、教學手段進行了改革。
(一)現(xiàn)代化教學與傳統(tǒng)教學相結合。“高分子材料成型與工藝”課程中許多內(nèi)容涉及高分子加工機械、設備結構及操作過程,這要求有實際感性認識和直觀性,同時,該課程的理論性和實踐性都很強。筆者根據(jù)所選用教材,利用PowerPoint加入聲音、圖像、動畫、視頻等各種多媒體信息,并根據(jù)需要設計各種演示效果,將抽象、生澀難懂的知識形象生動地展示給學生,激起學生學習的興趣、吸引他們的注意力,大大加深學生對知識的理解和印象。由于化學化工學院缺乏相應的高分子材料成型教學設備,教學小組聯(lián)系外界資源制作了幾個基本成型工藝的微課,同時廣泛收集案例、動畫演示及成型錄像,不斷補充到授課內(nèi)容中,讓學生對高分子成型工藝及設備等有更直觀的認識,對課件內(nèi)容進行更新和完善,豐富課堂內(nèi)容,加大課堂信息量,使學生獲得對高分子材料成型加工的理性和感性雙重認識,使教學達到事半功倍的效果。
同時,教師也要注意吸取傳統(tǒng)教學中講解的優(yōu)點,將教師的語言、激情和應變能力體現(xiàn)在多媒體教學中,并用眼神、情感、心靈與學生溝通,必要時還要進行板書,讓學生徹底把握一些關鍵問題。
(二)采用“任務驅動”教學法和啟發(fā)式互動式教學。與傳統(tǒng)的以教師為主體的“填鴨式”“灌輸式”教學方式不同,筆者在部分知識點的授課中嘗試采用“任務驅動”教學法,從傳統(tǒng)教學的講授、灌輸和教師主宰課堂,轉變?yōu)榻M織和引導;從單純講解轉變?yōu)榕c學生進行適當?shù)慕涣骱吞接憽9P者在講述“高分子材料配方設計”這一章內(nèi)容時,并沒有按照書本來進行,而是布置了一道思考題“設計食品袋的配方”,讓學生通過自學課本內(nèi)容與上網(wǎng)查找相關知識等來完成這一思考題,并在學生完成后讓他們用PPT來展示成果,通過討論的形式與學生探討了配方設計中的一些原則與內(nèi)容。
啟發(fā)式互動式教學強調先讓學生積極思考,再進行適時啟發(fā);教師不僅要加強自身專業(yè)素養(yǎng)和知識積累,而且更重要的是建立師生互動的教學過程,并營造良好的課堂教學氛圍,實現(xiàn)教學相長;教師注意自己角色的轉變,良好的學習情境可使學生了解學習任務的必要性和與學習任務相關的學習信息,從而激發(fā)學習意愿和濃厚的學習興趣;在教學過程中,對于重要的知識點,通過案例教學,與學生共同分析和討論,啟發(fā)學生進行思考,培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。
《工程材料》是高校土木工程專業(yè)的一門重要的專業(yè)課,它不僅是一門應用技術,同時又是建筑施工等課程的基礎,該課程中涉及到的材料的組成及性能等內(nèi)容需要學生具備一定的化學知識方能學好,因此在開設該課程前,一般都需要學生具備基礎化學知識,結合《工程材料》教學內(nèi)容,主要總結了小高職基礎教育階段需要前修的化學知識模塊。
關鍵詞:
工程材料;高職;化學;教學內(nèi)容
哈爾濱鐵道職業(yè)技術學院是一所以高鐵、隧道、橋梁、建筑為主打專業(yè)的國家骨干高職院校,同時也是中國中鐵集團下屬唯一一所高職院校。我校每年為國家高速鐵路建設、城市軌道交通建設、土木工程檢測、道路橋梁建設等方面輸送大量的優(yōu)秀人才。作為一個歷史悠久的老牌土木工程類院校,我校在大一第二學期開設了《工程材料》這門課程。由于近些年高考不斷改革,高中化學知識刪減了很多,又由于高考適齡生源的減少,以及一些二本院校招生門檻的降低,使得我校招生學生的素質降低,此外,作為三年制高職教學的補充,五年制高職的學生沒有經(jīng)過高中系統(tǒng)的學習,化學知識更是為零,學生的化學基礎知識不能夠滿足《工程材料》這門課程的學習,因此,需要在講授這門課程之前,前修一部分化學基礎知識,現(xiàn)結合我校的實際情況,前修基礎課程并沒有充足的課時,也不能像高中化學教學那樣,重視基礎,精講運算,因此我們針對學生后學專業(yè)課學習的內(nèi)容,總結出三個必須掌握的化學知識模塊,即金屬元素及其化合物、硅酸鹽工業(yè)基礎、有機物及新型高分子材料,便于學生學習掌握,為后續(xù)《工程材料》課程的學習打下堅實的理論基礎。
1金屬元素及其化合物
《工程材料》主要講述建筑材料的性能和使用條件,現(xiàn)階段建筑工程中常用的金屬材料又可分為黑色金屬,例如鋼、鐵、及其合金等,還有有色金屬包括銅、鋁及其合金。從事土木工程建設的技術人員必須了解和掌握這些材料有關的知識,土木工程材料是一切土木工程的物質基礎,材料決定了建筑的形式和施工方法,因此我們的學生要想學好這部分知識,就必須先要掌握金屬元素及其化學物有關的基礎化學知識。金屬及其化合物知識點較多,由于學時有限,我們只能選取與專業(yè)課聯(lián)系比較緊密的內(nèi)容重點講解。例如:鋁、鐵、銅三種金屬及其化合物的性質是重點講解的內(nèi)容。鋁元素存在的形式主要是鋁土礦,鐵元素能夠以游離態(tài)的隕鐵和化合態(tài)的鐵礦石存在;鋁粉可以制成銀粉(白色涂料);鐵(鉻、錳)為黑金屬,其余的都為有色金屬;金屬鋁既能和強酸反應,又能和強堿反應;金屬化合物與酸和堿的反應;常用的金屬冶煉方法及原理,例如,電解法冶煉鋁,熱還原法冶煉鐵,濕法冶煉銅等;其中最主要的還是工業(yè)煉鋼、煉鐵的原理。工業(yè)煉鐵的主要原料是石灰石、鐵礦石、焦炭,在煉鐵高爐中發(fā)生三個化學反應這樣可以得到生鐵,生鐵可以作為煉鋼的原料,把生鐵冶煉成鋼的過程,就是除去大部分硫、磷等有害雜質,并且適當?shù)亟档蜕F里的含碳量,調整鋼里合金元素含量到規(guī)定范圍之內(nèi)。煉鋼時常用的氧化劑是空氣、氧氣或氧化鐵,主要化學方程式:大量鐵變成氧化亞鐵,調整硅、錳的含量,同時降低碳量,除去FeO,因它會使鋼具有熱脆性。
2硅及硅酸鹽工業(yè)基礎
建筑工程中把能夠將散粒狀材料(如砂子、石子等)和塊狀材料(各種磚或者砌塊)粘結成為具有一定強度的整體材料,成為膠凝材料。膠凝材料根據(jù)化學成分可分為無機膠凝材料和有機膠凝材料,其中無機膠凝材料又可分為氣硬性膠凝材料,例如石灰、石膏、水玻璃等,而水硬性膠凝材料主要為各類水泥。作為土木工程專業(yè)的學生,在學習這部分知識時要作為重點內(nèi)容。因此我們在講述這部分知識點時,首先要求學生要對這幾種材料的化學成分、反應方程式有一定的了解,并且知道它們之間的聯(lián)系。主要講述的內(nèi)容包括硅的性質及應用;二氧化硅的性質及用途,硅酸鹽工業(yè)主要包括玻璃、水泥和陶瓷,這三種產(chǎn)品都是建筑工程中常用的材料,尤其是水泥,因此,學生要掌握這幾種產(chǎn)品的制備原料、設備、反應原理、主要成分、特性、種類及用途。以水泥為例,其制備原料為石灰石、粘土和石膏(適量),設備為水泥回轉窯,具有水硬性,水中空氣中都可以硬化,是不可逆過程。
3有機物及高分子材料
隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展,對材料的需求越來越多,對材料的性能要求也越來越高,新型高分子復合材料越來越受到人們的重視。有機物知識點繁多,需要學生掌握的知識點主要包括:烷、烯、炔烴及笨和笨的同系物基本組成及化學性質;烴的衍生物的重要類別和各類衍生物的重要化學性質,包括鹵代烴、醇、醚、酚、醛、酮、羧酸、酯,硝基化合物等等;重要的有機反應及類型,包括:取代反應、加成反應、氧化反應、還原反應、消去反應、水解反應、熱裂化反應,聚合反應、中和反應;高分子材料是由可稱為單體的原料小分子通過聚合反應而合成的,包括碳鏈高聚物、雜鏈高聚物、元素高聚物,四類主要高聚物反應包括:加聚成碳鏈、縮聚成酯鏈、縮聚成肽鏈、酚醛(或酮)縮聚。傳統(tǒng)高分子材料包括塑料、橡膠、纖維、薄膜、膠粘劑和涂料等。其中,塑料、合成纖維和合成橡膠已經(jīng)成為國民經(jīng)濟建設與人民日常生活所必不可少的重要材料。而新型高分子材料的性能更優(yōu)越,應用更廣泛,既具備了傳統(tǒng)高分子材料機械性能,且在一定領域有特殊用途的若干種新型材料,例如有高分子分離膜、仿生的高分子材料、醫(yī)用的高分子材料、液晶高分子材料、導電塑料等等。兩者在化學結構和物質劃分上,是基本一致的,只是合成難度上、實際用途上、出現(xiàn)時間上有差異。從事建筑工程的技術人員都必須了解和掌握土木工程材料的有關技術知識。土木工程材料是一切土木工程的物質基礎,材料決定了建筑形式和施工方法。因此要學好這部分知識非常重要。知識的積累和學習是一個漫長的過程,不能一蹴而就,要循序漸進,要想學好專業(yè)課,就必須要先學好基礎課。
作者:張巍 單位:哈爾濱鐵道職業(yè)技術學院基礎教育學院
參考文獻
[1]馬蘭,劉景景.基于工程教育認證的材料專業(yè)《大學化學》課程建設思考[J].教育現(xiàn)代化,2016(6):35-37.
[2]劉榮梅.基于化學基礎知識背景的金屬材料工程專業(yè)物理化學課程教學研究[J].宿州學院學報,2013(10):96-97.
[3]唐靈生.《硅和硅酸鹽工業(yè)》導學[J].數(shù)理化學習(高中版),2003,(11):48-52.
[4]李培泰.講授中專化學基礎知識幾法[J].中等林業(yè)教育,1999,(3):38-39.
【關鍵詞】華峰班 cdio 工程教育
【中圖分類號】g642.0 【文獻標識碼】a 【文章編號】1674-4810(2011)09-0001-03
20世紀的工程教育課程主要是提高學生的動手實踐,使學生掌握相關的專業(yè)知識和解決工程實際問題的能力。然而,隨著世界經(jīng)濟全球化以及科學知識的發(fā)展,工程教育課程的教育偏向了“厚基礎、寬專業(yè)”的工程科學的培養(yǎng)模式,從而削弱了對學生解決工程實際問題的能力培養(yǎng)。這種培養(yǎng)方式導致了學生缺乏對現(xiàn)實工程情況應有的認知程度。為了解決這個難題,2000年由麻省理工學院crawley等人通過4年的探索創(chuàng)立了cdio工程教育理念。cdio作為一種新的工程教育理念,主張以產(chǎn)品研發(fā)的cdio全過程,即構思(conceive)、設計(design)、實施(implement)和運作(operate)為載體,以工程項目生命周期全過程為載體培養(yǎng)學生的工程能力、學生的職業(yè)道德、學術知識和運用知識解決實際問題的能力,以及具備終生學習和團隊交流能力。
化學工程與技術作為化學工業(yè)的主要學科領域,擔負著促進化學工業(yè)及相關行業(yè)發(fā)展與進步的重要使命,因此培養(yǎng)出具有解決實際化工過程問題能力和創(chuàng)新能力的人才是非常重要的。本文以溫州大學化學工程與工藝專業(yè)的學生作為教學改革培養(yǎng)對象,將cdio工程教育理念與化學工程與工藝的專業(yè)教育有機地結合,探索適合于以服務浙江及周邊地區(qū)經(jīng)濟為導向的化學工程與工藝專業(yè)教學模式的改革與實踐。
一 工科人才教育培養(yǎng)現(xiàn)狀
我國傳統(tǒng)的教學模式是以教師為中心、以課堂講授為主,以理論考試成績來評價學生的模式。當前,我國工程教育是通識教育模式和蘇聯(lián)教育模式的結合體。解放前,我國的先進高等工科教育主要是來自西方一些教會式的大學教育。建國后,由于化學工業(yè)發(fā)展的需要,我國效仿蘇聯(lián)搞起了專業(yè)教育。這種專業(yè)教育培養(yǎng)模式為我國的現(xiàn)代化建設作出了較大的貢獻。其缺點是過于強調教材和教學大綱的統(tǒng)一,影響了教育工作者的思維活躍性,也阻礙了對工科學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。因此,教育家們對蘇聯(lián)教育模式進行了回顧和反思,制定了通識教育和專業(yè)教育相結合的工科通識教育模式。然而,隨著我國產(chǎn)業(yè)的進一步升級以及高校的持續(xù)擴招,導致了大量的工科畢業(yè)生找不到適合自己的工作,這可能是因為通識教育過于強調基礎科學理論,而弱化了專業(yè)內(nèi)容和工程實踐,導致了工科畢業(yè)生只了解一些表面的理論,缺乏工程應具備的實踐創(chuàng)新能力。
在辦學機制上,一方面,高校過于強調科研業(yè)績考核,許多具備豐富工程經(jīng)驗的老師很少參與到實際的教學過程中,而參與教學的教師又與企業(yè)的聯(lián)系不緊密。負責教學的教師缺乏產(chǎn)業(yè)經(jīng)驗,工程教學過程又缺乏與企業(yè)的有效溝通,造成了工程教育和社會需求的嚴重脫節(jié)。另一方面,雖然在教學上安排了生產(chǎn)見習、畢業(yè)實習等環(huán)節(jié),但是不少學校在實踐教學環(huán)節(jié)上是比較薄弱的,這是因為見習、實習的時間一般比較短,相應的考核制度也不健全。
綜上所述,我國工科教育從教學模式、辦學機制等眾多方面都存在著與產(chǎn)業(yè)發(fā)展脫節(jié)的問題,嚴重影響了人才培養(yǎng)的質量。尤其是理論脫離實際、實踐環(huán)節(jié)薄弱、產(chǎn)學脫節(jié)的問題直接導致了學生找不到適合自己的工作崗位以及企業(yè)有崗位找不到合適的人才。由此可見,我國的工科人才培養(yǎng)模式已經(jīng)不能滿足產(chǎn)業(yè)升級的需求。為了更好地培養(yǎng)適合產(chǎn)業(yè)升級所需的人才,我們從培養(yǎng)模式上進行了改革探索。
二 化學工程與工藝專業(yè)cdio工程教育改革探索
cdio工程教育模式改革旨在培養(yǎng)學生系統(tǒng)工程技術能力,尤其是項目的構思、設計、開發(fā)和實施能力,以及較強的自學、組織溝通和協(xié)調能力。cdio模式以工程項目全生命周期的要求來組織教、學、做,學生需要掌握各門課程知識之間的聯(lián)系,并用于解決綜合問題。因此,課程體系的建設要突出課程之間的關聯(lián)性,這就必須打破教師單打獨斗的傳統(tǒng)教學方法,而圍繞cdio工程項目的實施進行教學計劃和課程關聯(lián)工作。
1.化工核心課程群的組織與教師隊伍建設
核心課程群由化工熱力學、傳遞過程原理、化學反應工程、分離工程、化學工藝學、化工設計6門課程組成,構成了化學工程與工藝核心專業(yè)課的主體。化工設計以其他五門課程為基礎,對提高學生分析問題、解決問題的綜合工程能力起到非常重要的作用。化工原理是講述單元操作的基本原理,是學好其他專業(yè)課程的基礎;化工熱力學則建立在分離工程的基礎之上,闡述工業(yè)條件下各種流體熱力學性質的計算;化學反應工程以傳遞過程為基礎,傳遞現(xiàn)象和化學反應工程利用數(shù)學的方法,從微觀角度闡述化學反應過程、設備設計的共性科學問題;化工工藝是關于化學品生產(chǎn)方法的技術科學,它以自然科學和工程科學規(guī)律為基礎,使化學反應達到工業(yè)化應用水平。由此可見,核心課程群的各門專業(yè)課是相輔相成的。
在課程群建設中,涉及專業(yè)課教學的老師主要通過進修、企業(yè)實踐、參加會議三種方式提高業(yè)務水平,對化工專業(yè)工程教育模式做到整體的認識,同時要求參與指導學生的化工設計。利用校企合作的機會,與企業(yè)方面的人才進行專業(yè)知識和其他方面的交流與溝通。其具體的組織與實施過程如下:
第一,教學方法改革的探索。首先,按照cdio的教育理念,要逐步形成教師引導和以學生為主體的思想,使教師從教育者轉變?yōu)橐龑д撸處煵辉偈呛唵蔚刭u知識,而是引導學生學習知識,把主要任務放到教會學生學習方法上來。在教學方面的改革要得到全校上下的支持才可能順利進行。溫州大學為課程體系建設和師資建設提供了很好的平臺,在化工核心課程群教改的過程中提供了強有力的物質基礎和政策鼓勵。在這種良好的環(huán)境下,教師也愿意投入更多的時間去聽課評課,吸納好的教學手段和方法。由于化工班都屬于小班上課(30人左右),對部分課程如化工專業(yè)英語、精細化工工藝學實施角色互換教學模式,讓學生參與到化工教學的過程中。這些課程的效果反映較好,對化工原理等課程中的部分章節(jié),我們也將逐步展開開放式的教學方法。
為了達到各門課程的知識體系能夠很好地銜接,通過教研室教師集體備課,相互切磋,討論每門課程講授的重點,個別章節(jié)內(nèi)容的舍棄和補充,做到教學的知識體系完整、重點難點突出、學時合理分配,真正做到精選、精講教學內(nèi)容。摒棄了過去教學活動中的單打獨斗,改為教學團隊授課,使各門課程有機地銜接起來。通過相互聽課并課后集體討論,指出教師課堂教學中存在的問題與不足,相互交流教學經(jīng)驗,討論改進的方法與策略,使教師的整體教學水平迅速得到提升。
第二,教師工程素質的培養(yǎng)。不少高校在引進人才方面主要考慮的是教師科研水平,其次關注人才的企業(yè)實踐經(jīng)驗。鑒于科研壓力,假期教師也不能到企業(yè)去參與實踐或者工作。此外,許多教師只對與自己科研相關的專業(yè)課非常熟悉,對其他的專業(yè)課則非常生疏。因此,利用現(xiàn)有的教學資源,培養(yǎng)教學團隊的建設是很重要的一環(huán)。溫州大學化學工程與工藝教研所以化工設計為主線,基于地方化工企事業(yè)單位為依托,派遣年輕教師每年到相關的化工企業(yè)實踐兩個月,逐步培養(yǎng)教師的專業(yè)水平。近幾年,利用學習、調研以及下派科技特派員的方式,到杭州化工研究院、衢州巨化、瑞安華峰等不同類型的企業(yè)參觀學習,不斷地提高老師的業(yè)務水平。同時,為了讓教師能夠很好地參與到企業(yè)生產(chǎn)實踐中,溫州大學對擔任科技特派員的教師提出教學科研任務減半、考核優(yōu)先等政策鼓勵。僅2010年,我們派年輕老師帶隊到衢州巨化學習15天,杭州化工研究院學習3天,華峰學習7天,溫州本地化工企業(yè)實踐1個月左右,有效地提高了教師的工程素質。教師工程素質的增強也使學生收益頗豐,在2010年省化工設計大賽和全國“三井杯”化工設計大賽中多次獲獎。
2.學生工程能力和團隊合作的培養(yǎng)
作為地方院校,溫州大學化學工程與工藝專業(yè)的辦學宗旨是以培養(yǎng)創(chuàng)新應用型人才為主,服務地方經(jīng)濟和社會的發(fā)展。經(jīng)過對近兩年該專業(yè)的畢業(yè)生調查的情況來看,目前該專業(yè)存在以下問題:(1)畢業(yè)生雖然掌握較多的書本知識,但實踐能力不強,導致他們從學校到公司需要較長的“崗位過渡時間”;(2)畢業(yè)生普遍缺乏對現(xiàn)代企業(yè)工作流程和文化的了解,缺乏團隊工作經(jīng)驗、溝通能力和創(chuàng)新能力;(3)工程職業(yè)道德、敬業(yè)精神等人文素質薄弱,責任感不強。具體體現(xiàn)在:工作不踏實、心浮氣躁、做工程不細心、不愿承擔責任,客觀上他們的實踐能力與企業(yè)要求存在較大差距,而主觀上又不能沉下心來虛心向前輩學習。
從以上的調查結果來看,以目前的培養(yǎng)方案和評價標準來指導學生的專業(yè)教育經(jīng)不起企業(yè)用人單位的考驗。為了更好地培養(yǎng)適應地方經(jīng)濟社會發(fā)展的人才,實現(xiàn)對學生創(chuàng)新思維、創(chuàng)新方法和創(chuàng)新能力的培養(yǎng),我們與溫州地區(qū)最大的化工企業(yè)華峰集團實行校企聯(lián)合培養(yǎng)本科生,實施“華峰特色班”戰(zhàn)略。目前,“華峰班”的學生采用“3+1”模式培養(yǎng)方案(即學生前三年在學校集中學習理論知識并完成實踐教學,最后一年到企業(yè),接受企業(yè)的培訓,并在企業(yè)盯班盯崗接受生產(chǎn)實踐活動)。同時在工程專家的指導下,根據(jù)企業(yè)的需要對培養(yǎng)方案進行部分修改,增設華峰提出的部分課程,使得學生在校期間所學的基本知識和專業(yè)理論更貼近于華峰實際的應用。在這種戰(zhàn)略方針下,學生在企業(yè)的環(huán)境中真正做到知識和能力之間的無縫連接,縮短了“崗位過渡時間”,增加了學生的工程實踐能力,有效地推進了cdio教學改革。在2010屆的化工專業(yè)畢業(yè)生中,華峰集團招聘了7名華峰班學生。提升了學生的工程能力、團隊合作精神以及專業(yè)素養(yǎng)。
3.逐步建立適合cdio工程理念的考核制度
正確、公平、合理且科學有效的考核制度對本專業(yè)的健康發(fā)展起著至關重要的作用,它應當是對教學效果做出真實和客觀的評價,同時有利于提高學生學習的積極性和主動性。現(xiàn)行的課程考核方法主要是通過期中和期末考試成績來評定,它能在一定程度上反映學生掌握知識的程度以及教師上課的教學效果,但不能很好地促進學生學習的主動性。部分學生比較反感現(xiàn)行的考核制度,這是因為現(xiàn)行的考核方法存在比較單一、部分學生在學習上投機取巧也能獲得高分而影響其他學生學習的積極性、不能全面反應學生的綜合應用能力等問題。
cdio教學模式以能力培養(yǎng)為目標,其主要培養(yǎng)的是學生的理論知識、職業(yè)技能、人際交流以及產(chǎn)品研發(fā)的cdio全過程。采用cdio教學模式,評價方法則應側重能力的考核,能力本位的教學觀貫穿課程設置和教學實踐的全過程。我們進行教改,其目的是提高學生的工程實際能力,因此我們的考核將使用過程能力評測替代以往單一的成績評定。
我們現(xiàn)階段的具體做法是:(1)選題:在學生進入大三學習開始,從企業(yè)選出一些與本專業(yè)相關的課題以及近兩年化工設計大賽的課題,讓學生自動組成4~5人的小團隊;(2)專業(yè)學習:上專業(yè)課的老師或工程師把握好主要的授課內(nèi)容,然后將大部分時間留給學生,讓他們針對自己的課題與本課程相關的知識點進行思考、提問、討論;(3)階段性測試:上完某些知識點后,老師或者企業(yè)工程師根據(jù)學生所做的課題和所學的專業(yè)知識進行評價,其中主要包括面試、答辯、自我評價、團隊合作能力等方面;(4)中期成績總結:這次總結是比較重要的,一般在大三上學期結束后,包括階段性測試的成績、平時的表現(xiàn)、專家化工設計大賽作品的評價、企業(yè)對學生課題的反饋等進行中期總結,由學校老師和企業(yè)專家對學生現(xiàn)階段的學習進行方法論指導,提出下學期的目標;(5)最后專業(yè)課成績評定:最后專業(yè)課成績進行a、b、c、d四個等級進行劃分,其中階段性測試占40%、中期成績總結10%、企業(yè)專家評價10%、課題完成情況10%、專業(yè)綜合能力20%、化工設計大賽10%。目前,整個評價體系尚在完善中。
三 結束語
化學工程與工藝專業(yè)學生的工程概念、分析和解決工程問題的培養(yǎng)對我國高等工科教育可持續(xù)發(fā)展以及化學工業(yè)的產(chǎn)業(yè)化升級起著非常重要的作用。本文就溫州大學化學工程與工藝專業(yè)的畢業(yè)生進行調研,發(fā)現(xiàn)學生在所學的知識和培養(yǎng)的能力和企業(yè)所需的人才具有一定的差距。本文以服務浙江及其周邊地區(qū)的經(jīng)濟作為出發(fā)點,初步建立了溫州大學化學工程與工藝專業(yè)的cdio工程教育理念,獲得了一些正面的成果,為將來進行深入教學改革奠定了基礎。同時,我們的改革嘗試也為cdio工程理念在化學工程與工藝專業(yè)的教育改革提供了一些思路。
參考文獻
[1]孫曉瑩.德國職業(yè)教育對我國職業(yè)教育發(fā)展的啟示[j].教學研究,2006(5):384~387
[2]查建中.工程教育改革戰(zhàn)略“cdio”與產(chǎn)學合作和國家化[j].中國大學教學,2008(5):16~19
[3]edward f. crawley, johan malmqvist, sören östlund, doris brodeur: rethinking engineering education: the cdio approach[m]. springer, 2007
[4]余國琮、李士雨.化學工程與工藝專業(yè)創(chuàng)新人才培養(yǎng)方案的制定與實踐[j].天津大學學報,2004(1):1~4
[5]夏淑倩、張金利、傅虹、王保國.培養(yǎng)化工類專業(yè)創(chuàng)新人才的探索[j].化工高等教育,2010(3):10~12
[6]劉長久.適應經(jīng)濟社會發(fā)展需求的化工類人才培養(yǎng)改革探索與實踐[j].高教論壇,2009(3):17~19
[7]吳洪達、李利軍.化學工程與工藝專業(yè)實踐性課程體系的構建[j].高教論壇,2007(6):105~107
[8]馮建軍、李為忠.教育發(fā)展的根本之道在于尊重教育規(guī)律[j].教育縱橫,2009(2):53~56