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開篇:寫作不僅是一種記錄,更是一種創造,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篇大學化學難點,希望這些內容能成為您創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;教學模式改革;高等院校;研究型學習
中圖分類號:G642.0 文獻標識碼:A 文章編號:1674-9324(2012)07-0222-02
大學化學課程是高等院校面向化學專業和近化學類專業開設的一門基礎課。對于化學專業,大學化學講授的內容主體上和無機化學基本一致,它既要與中學化學內容相銜接,又要為后續分析化學、有機化學、物理化學、高等無機化學、結構化學等課程的學習奠定基礎,對學生的學習起著承前啟后的作用,作為面向化學專業新生開設的第一門專業基礎課,凸顯出其重要地位。隨著我國高等教育改革的不斷深入,應用型人才培養越來越受到重視,本科教學已經不再是單純的知識傳輸,而是對知識、素質、能力等方面的綜合培養。在此背景下,我校大學化學課程組成員打破傳統教學模式,以學生為本,通過不斷深化教學模式改革,使學生在掌握基本理論知識的基礎上,養成自主學習的能力,努力使學生建立對該專業的興趣,為后續課程的開展和學生未來職業生涯規劃奠定良好基礎。本文主要介紹本課題組在大學化學課程教學模式改革過程中的一些做法和心得體會,以期為其他院校同類課程的改革提供一些經驗。
一、大學化學課程的基本內容和主要改革內容
1.大學化學課程的基本內容。本校大學化學課程總學時112學時,分為兩個學期講授,主要內容包括熱化學、化學動力學基礎、化學平衡、熵和Gibbs函數、酸堿平衡、沉淀溶解平衡、氧化還原反應、電化學基礎、原子結構、分子結構、配位化合物和元素化學部分。
2.本課程主要改革內容。①將原有的由單一老師授課模式改變為由一位老師主講,在一些特色知識環節由具有相關知識實際應用背景的老師輔助講授的模式。這樣改革的優點是可以發揮師資優勢(目前本課程組有六位老師承擔大學化學教學工作),讓學生有更多機會接觸和了解本專業老師的情況;②在課堂教學上每2~3次課設立一次3~5分鐘的學生講授環節,由當堂選擇的一位或兩位同學對自主學習內容的一個知識點進行講授、剖析。目的是改變“填鴨式”的傳統教育模式,培養學生自主學習、分析解決問題的能力,鍛煉學生的表達能力,同時改變平時教學環節中學生對自學內容基本不看、老師考試不考、流于形式的不良狀況;③在整個教學環節,每學期設計2次討論辯論課,學生分組對提前設計的專業拓展知識進行討論辯論。目的是:給學生提供更加寬松自由的學習環境;拉近師生間的關系,建立亦師亦友的關系;鍛煉學生的表達能力;鍛煉學生團結協作的能力;④以培養學生的創新精神和創新能力為目的,立足所學,加強小論文書寫環節,營造“研究型”學習氛圍。在課堂的教學過程中及時與日常生活和生產實際相結合,把抽象的理論具體化;⑤課堂講授與自主學習相結合。近幾年來為了適應高等教育的發展,人才培養方案中加大了實踐技能課程的比重,相應的理論課學時數有所減少。如何在規定的學時內將課程內容全部講完,是理論課老師遇到的新問題。在本課程授課中,我們采取了課堂講授與自主學習相結合的方式。在課堂上主要講授重點和難點,而將比較容易自學的內容布置給學生課后學習;⑥改革考核方式。考試是檢驗教師教學效果和學生對知識掌握程度的重要手段,但僅憑借一次期末考試就決定學生成績的好壞是不客觀的。在本門課程考核中我們加大了平時考核的力度,具體比例為平時成績占30%,期末理論考試成績占70%。平時考核中,除課本作業外,增加課堂討論和作為拓展知識的小論文知識的考核,其中平時成績中課堂作業和考勤占15%,課堂討論占5%,小論文占10%。
二、課程改革的實施過程
1.全體課程組老師對教學模式進行討論,分析各種教學模式的優缺點,提出適合我校應用型人才培養需要的教學模式。通過對單個教學班單一老師授課模式和單個教學班多位老師分章節授課模式的比較和分析討論,本課程組認為前一種模式的主要優點是教授內容比較系統,前后知識點容易銜接,不足之處是教學風格比較單一;后一種模式的主要優點是一年級新生學習一門課就可以接觸到多位專業課老師,享受不同特色的教學風格,不足之處是學生剛從高中邁入大學,自主學習和適應新環境的能力還不夠強,多個老師輪流上課恐怕學生不太適應,前后知識也可能不容易銜接。綜合考慮認為采用由一位老師主講,在一些特色知識環節由具有相關知識實際應用背景的老師輔助講授的模式比較好。
2.原來的化學專業和藥學專業對無機化學部分要求掌握的難易程度、內容都有很大區別,實行大類招生后大學化學如何兼顧化學、應用化學和藥學的要求,需要進一步仔細討論。另外大學化學教育是在中學化學內容上的提升,在授課中既要注意與中學知識的銜接,又要防止不必要的內容重復。為此我們組織全體課程組老師共同討論教學大綱,對教學內容基本點、重點、難點和知識實際應用的劃分形成統一的意見,在課堂教學中將教師精講和學生自學相結合。在教學過程中定期開展教學討論和學生調研,對改革中遇到的問題及時尋找合理化的解決方案。
3.討論課實施方案。老師提前一個月布置討論課,主要內容包括:①以5~6名同學為一組,全班同學分為六個小組;②每組同學自主選擇一個與所學知識相關的課題,查閱資料,準備講解;③討論課上每個小組15分鐘左右,其中主動講解環節7分鐘,問答環節8分鐘;④每位同學不僅要積極主動講解、回答問題,而且要勤于思考,向其他同學提問;⑤討論課成績總分10分,臺上講解和回答問題6分,臺下向其他組提問4分。分數由同學自主打分評定,每個同學只給其他組同學打分,以全班同學30名全勤為例,A同學的分數由其他組25位同學評定,去掉3個最高分和3個最低分后,取平均值,即為該同學的本堂討論課成績。
三、對大學化學課程教學方式改革的思考
隨著高等教育的不斷發展和社會對人才需要的不斷變化,對傳統的教學模式保持其原有優點的同時,對其不足之處進行改革是十分必要的,但是無論是什么課程,改革不能是為了改革而改革,或者為了申報課題而進行改革,而是應該實實在在地具有真正的目的和意義。對于改革中遇到的問題,有如下思考:①改革要循序漸進。如在自主學習內容的安排上,不能步子邁得太快。一方面對于剛從高中走入大學的一年級新生,在對新知識的掌握上還是主要依靠老師的傳授,另一方面絕大多數人都有點惰性,對自主學習的內容即使有一定的考核機制,學生也常常不會和課堂內容一樣用同樣的精力學習。對于為后期有機化學、物理化學等課程奠定基礎的大學化學課程,基礎一定要打好,所以自主學習內容應該適當,特別忌諱為了激發學生的能動性而設置大量自主學習環節;②授課中應重視課本理論知識和學科前沿知識相結合。盡管目前教材追蹤學科新知識較為及時,但是仍然與最新學術發展有一定的時間差。為了學生能及時獲取新的知識,在備課中應注重新知識的補充,授課中注重課本理論與最新學術成果的結合;③授課內容應注重理論與實踐相結合。對于普通地方高等院校,主要以培養應用型人才為目標。教師在講授大學化學理論知識的同時,可以多結合當前一些社會熱點問題,如環境污染、能源短缺、食品健康等問題與學生展開討論,使學生在拓展知識的同時,也能體會到學有所用,進一步激發學生的學習興趣;④注重師德修養,加強師生互動。良好的師德修養、淵博的知識、良好的課堂氛圍是保證教學質量的重要條件。“十年樹木,百年樹人。”在灌輸學生知識的過程中,以教師良好的人格魅力潛移默化地促進學生正確世界觀的塑造,才能夠培養出德才兼備的對社會有用的人才。
參考文獻:
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1新教學法—案例教學法的運用
滴加NaOH試液可使溶液pH升高后,溶液變為澄清。問題:溶液的酸堿性如何劃分?如何測定或計算溶液的pH?物質在溶液中形成沉淀,或沉淀的溶解與什么因素有關?如何控制?讓學生對這些問題充分討論后,教師總結:人體的許多生理現象和病理現象與酸堿平衡和沉淀平衡有關。人體體液酸堿平衡是人體的三大基礎平衡之一。占人體體重70%的體液有一定的酸堿度,并在較窄的范圍內保持穩定,這種酸堿平衡是維持人體生命活動的重要基礎。如果這一平衡被破壞,就會影響生命的正常活動,發生酸中毒或堿中毒并導致各種疾病。臨床上常用乳酸鈉糾正代謝性酸中毒,用氯化銨治療堿中毒。藥物的制備、分析和藥理作用研究也常常涉及酸堿反應和沉淀反應。許多藥物本身就是酸或堿。為保證臨床用藥的安全性及有效性,應注意不同藥物溶液的pH差異,避免因藥物溶液pH改變造成的不良后果。典型案例二:從2008年3月份開始,某集團陸續接到一些嬰幼兒食用某品牌嬰幼兒奶粉后患泌尿系統結石病的投訴。8月初經專家鑒定某集團涉嫌問題奶粉中有大量致腎病的三聚氰胺,并未對外公布。9月份某集團向消費者宣稱已委托某質量技術監督局對本公司產品進行檢驗,結果顯示符合國家的各項質量標準。牛奶中蛋白質測定最常用的方法是凱氏定氮法,它是測定總有機氮最準確和最簡單的方法之一,迄今被作為法定的標準檢驗方法。凱氏定氮法中測定蛋白質的方法有取樣、樣品消化、蒸餾、滴定4個步驟[3]。問題:凱氏定氮法是通過測定哪種元素含量來計算蛋白質的量?凱氏定氮法有何缺陷?如何完善此方法?讓學生對這些問題充分討論后,教師總結:凱氏定氮法是一種檢測物質中“氮元素的含量”的方法。蛋白質是一種含氮的有機化合物,食品中的蛋白質經硫酸和催化劑分解后,產生的氨能夠與硫酸結合,生成硫酸氨,再經過堿化蒸餾后,氨即成為游離狀態,游離氨經硼酸吸引,再以硫酸或鹽酸的標準溶液進行滴定,根據酸的消耗量再乘以換算系數,就可以推算出食品中的蛋白含量。凱氏定氮法不能直接測試食品中蛋白質的含量,要加入測定其他含氮化合物的方法才能完善此方法。
2化學理論突破方法———相關理論的應用以及講授化學史
在講授大學化學的部分理論性較強的概念如滲透壓等的過程中,可以介紹根據利用這些理論所得到的產品或技術如海水淡化技術。水資源問題特別是淡水資源短缺是當今全球關注的焦點問題之一,而我國淡水資源更是嚴重不足。據專家預測,2030年前中國的缺水量將達到600億m3。然而海水中的雜質通常以分子、離子形式存在,去除比較困難,通常采用蒸餾法,需要耗費大量能源。反滲透壓法(RO)是一種使用具有選擇透過性能的“半透膜”從海水中分離出鹽分,以實現海水淡化的技術。在反滲透過程中水能透過半透膜而其他離子和分子卻不能,從而實現了溶劑和溶質的分離,得到純水以及濃的鹽溶液。反滲透淡化法的理論基礎是滲透壓理論。當人為地在鹽溶液一邊施加一個額外的大于滲透壓的壓力時,于是鹽溶液中的水分子流向純水一邊,這種現象便是反滲透,反滲透過程的驅動力是外加壓力[4]。目前反滲透壓法在工業化的海水淡化技術中具有重要地位。在講授大學化學的難點如原子結構等一些理論的過程中,經常介紹些化學名家以及歷史典故,可以幫助學生搞清一些化學概念和理論的來龍去脈,增強學學化學的興趣。比如在講到微觀粒子波粒二象性時,可以簡單介紹下法國科學家德布羅意這個歷史人物。德布羅意從小酷愛讀書,并于1910年獲得歷史學位。1911年,他聽到作為第一屆物理討論會秘書莫里斯談到量子性質等問題討論后,激起了強烈的興趣,他考慮轉向研究理論物理學,當他了解到普朗克和愛因斯坦關于量子方面的工作,進一步引起他對物理學的極大興趣。經過一番思想斗爭后,德布羅意終于放棄已決定研究法國歷史的計劃,選擇了物理學的研究道路,并最終獲得諾貝爾獎[5]。
3現代多媒體技術輔助手段的運用
“工欲善其事,必先利其器”,隨著現代教育技術的發展,利用多媒體技術輔助課堂教學在化學領域中已被廣泛應用且發揮了重要作用[6]。通過制作生動的動畫可以使復雜難懂的概念和理論變得簡單而清晰,這不僅有利于學生更好地理解化學概念和原理,而且能喚起學生學學化學的熱情和興趣。例如在講到氫氣分子所形成的共價鍵時,直接用語言描述此過程,就會顯得生硬、晦澀難懂。如果利用多媒體技術制作成動畫,形成化學鍵的過程就會簡單易懂。可以把兩個氫原子制作成可以動的圓球,當電子自旋相同時,兩個圓球不能靠近;當電子自旋相反時,兩個圓球可以相互靠近,并最終固定在一定的位置上,從而表示形成了化學鍵。利用多媒體技術把靜態圖用動畫取代,把平面圖用立體圖取代,同時輔助文字和聲音對難懂的概念和理論進行注釋,圖文并茂、生動形象,強烈的視覺效果,大大激發學生學習興趣,而且有助于培養學生空間想象力[5]。
4創新思維———雜化軌道理論
當前培養大學生的創新能力是高等教育的重要目標之一,創新能力的培養與全面提高大學生的綜合素質是密切相關的。雜化軌道理論是大學化學課程的重要內容,是后續元素化合物學習的基礎。傳統上對雜化軌道理論的教學多數只注重對該理論要點的詳細講授以及運用該理論討論一些共價化合物的結構。也就是只注重具體知識層面的內容,而并未重視知識背后所蘊含的科學過程、科學方法以及科學本質。具備科學素養意味著不僅要掌握知識本身,而且要理解科學發現的過程,領悟科學的本質,正確對待科學發現過程,能夠靈活運用各種科學方法。只有同時具備了這些素養,才能實現創新。在學習雜化軌道理論之前,學生已經學習了價鍵理論。價鍵理論比較簡單地闡明了共價鍵的形成過程和本質,并成功地解釋了共價鍵的方向性、飽和性等特點。但在解釋分子的空間結構方面卻有一些不足,例如無法解釋甲烷的結構。利用價鍵理論的“不足”,創設問題情境;以問題組凸現雜化軌道理論所蘊含的科學方法;將科學本質教育有機融入雜化軌道理論教學全過程[7]。針對大學一年級新生的大學化學教學改革,首先要把調動學生的主觀能動性放在突出的位置,突破教學內容方面的理論難點,提高學生學習課程的興趣,穩步實現大學化學與中學化學的銜接與過渡,為后續的相關課程學習打下堅實基礎,并初步培養未來社會所需要的具有創新精神的人才。我們教研室把各種教學手段應用于一年級新生大學化學課程教學后,取得了一定成效,不及格率明顯降低,從最初的約20%改變到不到10%。
作者:潘炳力 單位:河南科技大學公共化學教研室
關鍵詞:大學化學;循環式;PBL教學模式;研究和構建
引言
PBL即“Problem•BasedLearning”——基于問題的學習。大學化學循環式PBL教學模式則是指將大學化學學習中遇到的復雜的、實際的內容設置到相關的問題情境中,從而將問題背后的知識點挖掘出來,在不斷的探究中提高學生分析問題、解決問題的能力,最終實現學生的全面、健康發展[1]。大學化學課程作為工科學生在大學階段的一門必修學科,對于學生靈活思維、興趣的培養都至關重要。該學科學習內容多、學生個體差異較大,傳統高等教育模式對于學生的均衡發展產生了不同程度的限制,因此學生綜合素質低下,不能滿足新時代社會的發展需要。PBL教學模式興起于國外,通過新穎的學習方法,極大激發學生參與課堂的意識,對于學生創新意識、思維技能以及自主學習能力的培養都十分關鍵。在這樣的教學模式下,學生可以體驗到團隊合作的重要性,實現自身綜合素質的提升。因此,對PBL教學模式在大學化學中的實際應用進行具體研究是高等教育階段的一項重要工作。
1PBL教學模式在國內外的研究現狀
PBL教學模式是目前西方發達國家的主流教學模式之一,這種模式在國外的研究主要分為以下幾個階段:
1.120世紀70年代的研究
這個時期的研究主要停留在理論層面,只有少數醫學院開設的部分學科采用了這種模式。直到1969年,在不斷的豐富和完善中,美國神經病學教授首次提出了“PBL教學模式”這一概念,并將這種模式的優勢、具體應用案例向高等教育界做出具體的闡述,這一模式開始在醫學教育中發展起來[2]。
1.220世紀80年代
很多學者相繼在這一教學模式中添加其他學者的學習理論,比如實用主義、情境學習理論等,真正將PBL教學模式的課程設置、實施方法以及教學、考核方法研究出來并付諸實踐。PBL教學模式開始朝著逐漸完善的方向發展。
1.320世紀90年代
PBL教學模式不僅僅應用于醫療教育界,在這個時期這一模式開始朝著其他領域發展,實現了基本的推廣。
1.421世紀初期
受經濟水平顯著提高、科技水平日新月異的影響,PBL教學模式開始進行調整,學者們逐漸認識到這一模式當中存在的問題和不足,在經驗的基礎上,這一模式朝著創新化的方向發展,相信在以后的高等教育中會發揮出更大的作用。受教育資源以及師資力量的限制,目前,我國PBL教學模式仍然處于國外第二階段后期的水平。PBL教學模式在醫療教育界已經基本上普及,目前研究者正致力于將這一模式應用于其他學科領域。但是總體來看,我國的PBL教學模式缺乏完整的學科模式的約束,沒有系統的教學實踐和綜合的考評機制,因此教學成果有限。本文從高等教育學生學習習慣出發,希望在克服這種教學模式不足的基礎上,對其進行探究和構建,希望最終達到完善的效果。
2PBL教學模式的研究內容
大學化學作為工科類學生的一門公共基礎課,上課人數多,教學內容廣,學生個體差異大。這樣的現狀決定不應該照搬國外現有的教學模式,否則會出現一些制約學生發展的因素。根據大學化學教學內容以及培養目標,本研究對循環式PBL教學模式的具體應用進行改進,希望通過完善的教學模式能夠實現學生的全面、綜合發展。
2.1PBL教學模式的構建
大學化學循環式PBL教學模式的基本結構為:提出問題——分析問題——自主探究——解決問題——成果共享——相互評價——反思成果等幾個步驟。具體實施的時候,需要根據課程需要以及學生的實際情況對學生進行分組,一般可以采用3人一小組、9-12個人一大組的形式。同時,要將每個課堂分為幾部分,六成的時間用來進行PBL模式與傳統模式的結合教學、三成時間單獨采用循環式PBL教學模式、剩余一成的時間進行成果展示。在教學過程中,教師負責將學生帶入具體的情景當中,引導學生根據課程內容提出結構性的問題。學生則需要在小組內進行分工合作,共同分析問題、查閱資料、解決問題。這樣的模式對于學生更好的理解問題背后的知識相當關鍵。同時,在這樣循環式的學習過程中,學生可以及時總結自己在學習當中存在的不足,從而為他們提供一個組內交流學習的機會,便于學生在交流中獲得更多的知識,進而進行知識體系的重新構建。教師在整個過程中扮演引導者的角色,使得學生能夠獲得自主思考的機會,實現自身綜合素質的提升。根據學生課上所討論的內容,教師可以及時發現學生的不足之處,然后在引導學生意識到自身錯誤的過程中,幫助學生提升解決問題以及團隊協作的能力。另外,學生在這個模式的制約下會獲得自主學習的機會,使得學生能夠系統的、完整的、細致的去分析相關問題,實現全面進步與提升。
2.2多元化的考核評價體系
學生在學習過程中的表現是PBL教學模式所考察的一項重點內容。根據表現可以對學生的探索意識、實踐能力、團隊合作能力進行一個全面的評價,培養學生終身學習的意識,不斷地為社會注入時代所需要的高素質人才。因此,在這些內容的制約下,PBL教學模式的考評體系應該朝著多元化的方向發展,定量評價與定性評價相結合、形成性評價與終結性評價相結合、平時表現與期末測評相結合,是考核體系的基本要求。其中量化評價需要進行自我與互相評價的結合,從而實現測評結果的客觀性。為了尊重學生的個體性差異,實現對學生的公正評價,應該注意對學生階段性的進步進行考察,真正提升學生的學習興趣。這些內容在不斷發展中就會形成一個“全方位、多層次”的評價體系,便于學生真正從PBL教學模式中受益。
2.3多維化的交互答疑體系
學生是PBL教學模式的主體,教師是主導,素質教育是這一教學模式的基本原則。因此在PBL教學模式中,學生與教師是朋友的關系,二者在相互交流中獲得共同的進步。網絡答疑平臺、信息化分組指導平臺等“多維化”的答疑體系應該被建立起來,作為師生交流的媒介,這對于學習效率的提升、交流時間的縮短至關重要。
2.4技能化的實驗教學
大學化學是一門對于學生動手操作能力有著嚴格要求的學科,因此實驗是這一學科當中必不可少的組成部分。實驗的基本操作水平、實驗操作能力以及學生個性化的培養都是實驗操作對于學生和教師的要求。教師要為學生設置階梯難度的實驗內容,使得學生自身能夠感受到自己的進步,為后續學習樹立足夠的信心。開放式實驗是PBL教學模式所具備的一個特色,這一實驗將學生學習動力、學習興趣以及創新性和科研能力的培養作為關鍵內容,以新時代人才培養目標為約束,希望在規范學生操作技能的基礎上讓學生明確科學研究的精華,明確現代實驗所具備的特點和優勢。
2.5網絡化的教學理論
隨著科技水平的顯著提升,學生的學習工具也在朝著智能化的方向發展。網上教學平臺就是積極利用計算機等新興科技進行學習的媒介,這一媒介的存在可以有效提升學生對于課程內容中重點、難點的認識,從而約束他們進行積極的探究,提升自己分析問題、解決問題的能力。為了真正實現學習成果的共享,多維立體的交流平臺應該被建立起來,在老師的幫助下組建有效的QQ群、微信群,使得學生與學生之間、學生與教師之間都能夠實現隨時隨地的溝通。
3大學化學循環式PBL教學模式應用的典型案例
3.1案例1:SO2的性質
所創設的情境:以SO2的性質為出發點,總結SO2、Cl2、CO2、CH2=CH2幾種氣體的實驗室制法以及各自的性質。情境引導:教師可以通過幾個問題對學生進行引導:(1)二氧化硫與氯氣的尾氣處理裝置有什么不同?是什么原因造成了這種不同?(2)二氧化硫和氯氣分別注入到品紅溶液以及紫色石蕊試液中,溶液顏色變化有什么區別?(3)等物質的量的氯氣與二氧化硫混合之后通入品紅溶液中有什么樣的現象產生?為什么?(4)二氧化硫和二氧化碳這兩種氣體的分辨方法是什么?依據了什么樣的原理?(5)如何驗證碳與濃硫酸反應所產生的兩種不同氣體?(6)乙烯的實驗室制法會有干擾氣體產生,如何對這兩種氣體進行區分和辨別?SO2、Cl2、CO2、CH2=CH2本來就是大學化學學習當中容易混淆的幾種氣體,在PBL教學模式的幫助下為學生進行情境的創設以及問題的分析,從而將學生引入到一個循序漸近的學習過程中,不僅可以實現學生對氣體的區分,而且在利用相關方法解決問題的過程中,學生對于不同的實驗方法以及一些化學概念進行了鞏固,提升了學生的思維意識。
3.2案例2:探究銅鋅-稀硫酸原電池的工作原理
所創設的情境:將用導線連接在一起的銅片和鋅片放入稀硫酸溶液中,觀察兩個不同金屬上所產生的不同現象。情境引導:(1)銅片上所產生的氣體是什么?(2)電子是通過什么樣的方式實現由鋅向銅的傳導的?(3)電子是沿導線進行傳遞的,這一結論應該怎樣得以驗證?實驗現象引起了學生的好奇,便會促使他們深入到實驗過程中,不斷探究更深層次的內容,這與PBL教學模式的真諦相通,在這樣的模式的幫助下,學生可以根據教學內容,逐漸提高自己的認知意識,極大的激發了學生的學習興趣,讓學生的思維一直處于活躍的狀態,引導他們進行更深層次的探究。
3.3案例3:硫以及硫化物之間的相互轉化
所創設的情境:(1)市政人員常常采用向臭水溝里加生石灰或是過氧化氫的方式除去水溝中的臭味。發出臭味的氣體實際上是硫化氫;(2)香皂中一般都含有硫磺;(3)長期暴露在空氣中的亞硫酸鈉會發生變質反應;(4)硫磺可以有效去除實驗室中的汞。情境引導:(1)硫化氫與生石灰以及過氧化氫是怎么樣反應的?這體現了硫化氫怎樣的化學性質?(2)香皂中的硫磺所起到的作用是什么?(3)亞硫酸鈉與什么反應發生了變質?反應方程式是怎樣寫的?(4)硫與汞以及硫與鐵反應的不同條件說明了什么?這些問題與學生的生活實際相聯系,學生對于生活中以及實驗室中常見的化學現象有了一個探究的機會,對于他們去解決這些問題奠定了堅實的基礎,不僅提升了學生對于知識的理解能力,而且便于學生發現知識的價值,激發他們潛在的探究意識。
4PBL教學模式應用于大學化學教學中存在的問題
盡管PBL教學模式在不斷的探究與發展中取得了顯著的成績,但是應該明確的是,這一模式一開始本就是針對醫療教育所興起的,因此將其推廣到大學化學教學中,難免會出現一些問題,常見的問題主要有以下幾個方面:首先,教育資源較少。不管是從國外,還是從國內的角度講,將這一模式應用于大學化學中的教學實踐都少之又少,目前仍處于起步階段,一直在摸著石頭過河,短期內很難取得大的長進。其次,學生沒有十足的自覺性配合大學教師來實現這一模式的真正發展。學生往往會將這一教學手段當成學習任務,體會不到其中的優勢和作用。另外,由于高等教育模式的制約,使得這一模式在推廣的過程中,沒有足夠的師資力量作為保障,無法針對學生的具體情況進行針對性的教育,不利于學生個性化的發展。最后,高等教育的評價體系還不完善,教師的功利性較強,如果PBL教學模式應用于大學化學課堂上,短期內沒有明顯的效果,這一模式將會停留在表面上,不能真正受益于學生。
5結語
總之,PBL教學模式在我國的大學化學課堂上的應用仍處于起步階段,高等教育工作者應該合理對PBL教學時間進行分配,同時結合學生的實際情況進行合理的分工,使得這一模式在大學化學中真正發揮出其應有的價值。
參考文獻
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關鍵詞:新課標高中化學;食品類專業;普通化學;現行高考模式
中圖分類號 G642.0 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731(2016)24-0132-04
The Teaching Research on the Connection between General Chemistry for Food Professional College Students and Chemistry in High School
Kong Lingyan et al.
(College of Food Science and Engineering,Nanjing University of Finance and Economic,Nanjing 210023,China)
Abstract:As a required basis course for food specialty of colleges,General Chemistry was the first chemical course for the university students. So it has played an important role. In this paper,the connection of chemistry teaching between food professional university and senior high school was introduced from the high school chemistry structure and the main points of the various modules under the new curriculum standard. And the influence of the current college entrance examination model to the general chemistry study was analyzed. And suggestions will provide reference for the reasonable arrangement of teaching progress and teaching methods for college teachers.
Key words:New curriculum standard high school chemistry;Food specialty;General chemistry;Current college entrance examination model
普通化學作為高等院校食品類專業的必修基礎課,是學生進入大學階段首先學習到的化學課程,因此處于高中化學與大學化學的銜接點上,具有重要的地位。普通化學作為整個化學學科的導論性課程,所講授內容一方面可以為其他課程如分析化學、有機化學、物理化學、生物化學、食品化學等課程提供必備的理論基礎,同時為學生的學習起著承前啟后的作用。多年普通化學教學實踐表明許多大一新生在剛進入大學時因學習習慣還停留在高中階段的“灌輸式”被動學習模式,不能很快的適應大學的學習節奏,自主學習能力、獨立分析解決問題能力等方面較為欠缺。另外,2003年開始進行的普通高中課程改革,使高中化學課程結構和高中實際教學情況都發生了很大變化。現在高等院系食品類專業招收進來的大一新生,其化學知識貯備情況,高中階段化學知識的覆蓋范圍,可否為大學化學學習提供必要基礎,以及高中化學的知識體系是否能夠成為大學化學課程體系的支撐,這些問題的解決對大學普通化學教學中幫助學生順利實現由中學化學到大學化學的過渡,激發學生學學化學的興趣,提高普通化學的教學質量起著重要作用。而在大學普通化學課程的教學中,教師對目前高中新課標知識體系與普通化學知識框架的銜接以及不斷改革的高考模式下,學生的高中化學基礎并不是很了解,在此,筆者將針對兩者之間的銜接方式,及現行高考模式對大一新生化學知識起點水平的影響展開討論,希望能夠引起相關教育工作者的關注與重視。
1 新課標下高中化學知識體系
目前,我國的基礎教育仍處在新一輪的改革中。高中化學新課程改革開始于2003年,隨著改革的逐步推進,到2010年,這一改革已在全國范圍內普遍推廣。這一改革對大學的化學教學產生了一系列的影響。因此,作為高等院校化學教師,了解高中新教材的知識體系,了解大一新生所具有的化學基礎對于提高普通化學教學質量具有重要意義。
1.1 高中化學課程設置及學習要求 2003年4月,教育部制訂頒布了《普通高中化學課程標準(實驗)》(簡稱新課標),目前新課程已實行了13a,稱之為現行高中課程。依據新課標要求,高中化學課程由若干課程模塊構成,分為必修、選修兩類。其中,必修包括2個模塊,以必修《化學》1和必修《化學》2兩本教材呈現;選修包括6個模塊,以6本選修教材呈現,分別是《化學與生活》《化學與技術》《物質結構與性質》《化學反應原理》《有機化學基礎》和選修《實驗化學》。必修課程為全體高中學生必須學習的內容,選修課程是必修課程的拓展和延伸,并且體現新課標的選擇性,可以為不同學生的個性化發展提供保障。
高中生要達到高中畢業的要求,需學習2個必修模塊內容加一個選修模塊內容。選修課程基本上是由各省市教育主管部門統一為高中生進行了模塊選擇。必修模塊內容一般安排在高一年級,所有高中生共同學習。到了高二文理分科,文科的學生一般選修《化學與社會》模塊內容,理科的學生一般選修《化學反應原理》模塊內容,并完成學業水平考試并達到合格以上,可以達到高中畢業的基本要求。各省市規定基本一致。
高考化學科目的考試內容包括必考內容和選考內容。必考內容涉及必修模塊中的“化學1”“化學2”及選修模塊中的“化學反應原理”的內容。選考內容涵蓋了選修模塊“化學與生活”“化學與技術”“物質結構與性質”“有機化學基礎”的內容,在試卷中匹配了各選修模塊的試題內容,分值相當,考生從中任選一個模塊內容考試。因此如果考生參加化學科目的考試還要繼續選修《物質結構與性質》《有機化學基礎》《化學實驗》等模塊中的1~2個,以達到高考的要求,即總共需要學習4~5個模塊的內容。
1.2 高中化學課程各模塊主要內容 高中化學教材選取的是宋心琦主編,人民教育出版社出版的普通高中化學系列教材[1]。
必修1:引入物質的量的概念,并介紹了相關定性和定量計算的知識,如物質的量濃度的計算;實驗室安全知識和基本的分離、提純操作方法以及溶液配制;物質分類的概念;離子反應、酸堿電離理物質,給出了傳統酸堿鹽的概念和水溶液中酸堿反應的實質;化合價概念,從電子轉移角度介紹氧化還原反應。
必修2:主要包括“物質結構基礎”“化學反應與能量”“有機化合物”和“化學與可持續發展”4個一級內容。通過這一模塊,學生學習了物質結構的初步知識,認識了元素周期表和元素周期律,學習了核外電子分層排布初步、化學鍵的概念;從化學反應基本原理出發,了解化學反應伴隨能量變化的本質,知道化學鍵、化學能與電能的相互轉化,定性了解化學反應速率及其影響因素和化學平衡概念;還學習了有機化學的入門知識。
以上內容充分體現高中化學內容的基礎性,與大學階段的普通化學中化學知識的基本框架性基本相符,基本能夠反映大學階段化學知識的風貌和基本輪廓。
化學與生活:注重化學與人類的關系,主要以日常生活為線索組織素材,貼近學生現實,極具親切感和科普性,體現化學與社會發展的關系以及化學的作用和應用。文科學生主要選修此模塊以達到畢業要求。
化學反應原理:包括“化學反應與能量”“化學反應速率與平衡”“溶液中的離子平衡”3個一級內容。內容上涵蓋了化學反應的基本原理,如焓變、熵變的概念及相關計算,化學平衡的概念及計算,化學反應速率的計算;還包括了溶液中的弱電解質的解離平衡以及原來大學化學的知識沉淀-溶解平衡。這些內容是必修2的延伸和擴展,與大學普通化學內容中的化學熱力學、化學反應基本原理、水溶液化學關系密切。目前各省市高中為理科學生指定選修此模塊,以達到高中畢業要求。
物質結構與性質:主要內容包括原子結構與性質、化學鍵與物質性質、分子間作用力與物質的性質。較為詳細、深入地介紹了原子結構初步知識和化學鍵以及分子間力等基本理論。還涉及了金屬晶體堆積類型的內容。有機化學基礎模塊在大學普通化學內容中未涉及,因此不作介紹。高考中考化學科目的學生一般會從這兩個模塊中選擇1個或2個模塊繼續學習。
化學與技術和實驗化學選修模塊,在目前大部分省市的高中很少會有學生選修,因此此處略去。必修模塊為學生打下了化學學科的共同基礎,是面向全體高中生的,具有基礎性和啟蒙性的價值選修模塊內容是必修模塊內容的延伸和擴展,在內容的深度和廣度上均有所加深[2]。
1.3 普通化學知識體系與高中化學知識的銜接 普通化學教材參考《普通化學》(第6版)(浙江大學普通化學教研組編著,高等教育出版社出版)[3]。主要內容包括化學熱力學初步、化學反應基本原理、物質結構基礎、水溶液化學、電化學基礎、元素化學等。新課標下高中課程設置基本上為大學化學做好了鋪墊,有些知識點是重復的,但是有些知識點之間仍然存在一些銜接問題。需要普通化學教學工作者根據具體的情況區別對待。
有待進一步深入學習的知識點:酸堿理論部分,高中化學只講了酸堿電離理論,給出了傳統酸堿鹽的概念;大學普通化學則是在酸堿電離理論基礎上著重介紹酸堿質子理論,重新定義酸、堿、兩性物質,擴大了酸、堿的范圍和酸堿反應的范圍。大學普通化學在氧化還原反應部分,引入更科學的氧化數概念取代高中化學中的化合價概念。化學反應原理中反應速率部分,高中化學采用平均速率來表示,而普通化學是以瞬時速率來表示,并考慮了反應進度。化學反應焓變的計算,高中化學采用Hess定律通過方程式的疊加間接計算,普標化學相關計算中引入標準摩爾生成焓的概念,并運用Hess定律直接計算反應的標準摩爾焓變。關于電子云的概念,高中化學只給出s、p軌道電子云輪廓圖(界面圖),未給出d軌道的圖;而普通化學通過引入波函數概念,根據波函數對電子云定量分析,得到原子軌道角度分布圖、電子云的角度分布圖、電子云的空間分布圖等3種圖。大學教師在講授這些內容時,應該以高中化學中的知識點為切入點,通過設置引導性、討論性問題的方式組織課堂教學,幫助學生順利實現由高中化學到大學化學的過渡,有利于激發學生的興趣。
普通化學獨有的內容(高中化學不涉及的內容):在大學普通化學內容中,有一部分是高中化學不曾涉及的,如系統和環境;相;化學反應的自發性;吉布斯函數變與化學反應進行的方向;反應級數、反應速率理論和活化能;稀溶液的依數性;緩沖溶液;溶度積的概念和定量計算;配位平衡;配位化合物的定義和命名;電極電勢及影響電極電勢的因素;原電池電動勢與吉布斯函數變的關系;分解電壓;電解的產物;三種分子間作用力的產生和特征;離子極化理論和鍵型的過渡。學生對這部分知識是陌生的,沒有任何知識基礎。大學化學教師在教學中要高度重視,作為難點講解,加深學生對知識點的認識。
2 高考模式對大學普通化學學習的影響
2.1 現行高考模式 自從2003年開始課程改革后,全國高考模式也隨之變化。最突出的特點是各省市可以自主命題,自己確定高考模式。改革到現在,各省市的高考模式一般為“3+X”或“3+文綜/理綜”模式。兩種模式中,“3”都指的是語文、數學、英語科目,為必考科目。在“3+X”模式中,X是指文科學生在政治、歷史、地理中任選1門或2門考試科目,理科學生在物理、化學、生物中任選1門或2門考試科目。例如目前上海市施行的是“3+1”模式,江蘇省施行的是“3+2模式”。“3+文綜/理綜”模式中,文綜考試科目是將政治、歷史、地理3門科目,綜合在一張卷子上,分成三個模塊出現;相應的理綜指的是理科的物理、化學、生物3門科目綜合在一張卷子上,分3個模塊出現。自2013年開始,理綜總分為300分(物理110分,化學100分,生物90分),例如北京市,安徽省,山東省,河南省等地區采用的是“3+文綜/理綜”模式。
施行“3+X”高考模式地區的理科考生來講,除了必考科目,任選科目中可以不選擇化學科目。在學完高中階段要求的化學內容后就不再接觸化學。這就導致目前高等院校化學專業或非化學專業大一新生化學基礎、化學知識儲備有很大的差異。
2.2 現行高考模式對大學普通化學課程學習的影響 “3+X”模式的文科考生及“3+文綜”模式的考生,在高一和高二階段完成了“化學1”“化學2”“化學與社會”3個模塊內容的學習,“3+X”模式中不考化學科目的理科考生,完成了“化學1”“化學2”“化學反應原理”3個模塊內容的學習,均達到高中畢業要求,可以不再繼續學習化學課程。因此具備了3個模塊的化學知識儲備,能夠為普通化學課程的學習提供了一定的基礎。但因為只在高中低年級學習,升入大學后再學習化學相關課程,可能將面臨“從零開始”的困境[4]。
因高考化學科目的考試內容中包括必考和選考內容,所以“3+X”模式中參加化學科目考試的理科考生及“3+理綜”模式的考生,除了完成高中畢業要求的“化學1”“化學2”“化學反應原理”3個模塊內容,一般還需要在高二及高三階段繼續學習化學課程中的選修模塊內容。有的選擇學習了“物質結構與性質”模塊,有的選擇了“有機化學基礎”模塊,有的兩個模塊均選擇。這部分學生經歷了高一到高三持續的化學課程學習、訓練,學習內容上更加深入,因此具有較好的化學基礎,將對大學階段的化學課程學習提供較大的幫助。但因為所選修模塊的差異,學生的基礎不盡相同,僅選修“有機化學基礎”模塊的學生,對后續學習有機化學課程有一定幫助,但物質結構知識方面欠缺;僅選修“物質結構與性質”模塊的學生,學習普通化學課程得心應手,但對學習有機化學課程幫助不大。
2.3 南京財經大學食品類專業學生的化學基礎情況調查 為了解現行高考模式下高等院校入學階段學生的化學知識起點情況,選擇南京財經大學校食品科學與工程學院食品科學與工程、食品安全與質量控制2個專業的13、14、15級學生為調查研究對象,采用調查訪談的方法,主要從生源地、高考模式兩個角度對學生進行了訪談。所得數據結果如下表所示。
分析表中數據可知,近3a來,我校食品科學與工程學院每年所錄取的新生中,“3+理綜”模式及“3+X”模式參加化學科目考試的學生人數較多,在每一級所訪談的學生中所占比例分別為,13級71.25%,14級72.61%,15級為71.60%。并且近3a來的比例變化不大,說明我院生源比較穩定。同時也說明7成多的學生高中起點的化學知識基礎較好。“3+X”模式中未選考化學科目及“3+文綜”模式的學生也占了一定的比例,其中13級為28.75%,14級為27.38%,15級為28.39%。說明每一級都有近30%的學生僅高中低年級階段學習了化學課程,所學內容較淺顯、不系統,同時因為間隔時間較長,因此高中化學基礎知識可能已經遺忘殆盡。
3 總結與展望
綜上所述,現行高中化學課程內容的設置,對于參加化學科目高考的學生而言,高中階段所學習的化學知識基本與大學普通化學知識框架基本符合。而對于不參加化學科目高考的學生而言,其在高中階段只需學習必修2個模塊和選修1個模塊的學習即可達到高中畢業的要求,因此所學化學知識只是具有啟蒙性加基礎性的意義。另外從現行高中化學各模塊知識點與大學普通化學銜接的角度,有些知識點是重復的,有些知識點介紹方式及深度與大學普通化學有所不同,所涉及的范圍也遠不及普通化學廣泛,知識的系統性,也有待學生在大學化學學習中進一步完善、提高。大學教師在教學中應根據普通化學知識點與高中化學知識點的銜接情況,合理安排教學內容,教學進度。對于重復的知識點可以不講或少講,將寶貴的時間放在需要加深和未曾學習過的知識點上。另外,現行的高考模式決定了食品類專業大一新生的化學知識起點參差不齊,有的學生選考了化學科目,有的考生沒有選考化學科目,有的是文科生源。因此我們應關注學生的知識差異和個性差異,依據“因材施教” 的教育原則,在細致、透徹講授知識的同時注重學習方法的引導,促進每一個學生都能發展進步。
參考文獻
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關鍵詞:燃料;燃燒;教學內容;設計
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2015)40-0113-02
在當今全球節能減排要求日益嚴格的背景下,國內外燃料、燃燒理論及燃燒應用技術發展很快,“燃料與燃燒”作為我校本科熱能與動力工程專業方向的骨干基礎課,其教學效果對學生后續專業課學習和未來工作均有重要影響。
“燃料與燃燒”課程教學內容涉及眾多專業,知識結構比較繁雜。基于我校培養適應社會發展的高素質、創新型人才的目標,在制定新版教學大綱時,廣泛征集了用人單位、兄弟院校、教師和校友的意見,重新優化設計了“燃料與燃燒”課程的教學內容,考慮到燃燒理論是所有熱機的基礎,增加了燃燒基本理論方面的內容,尤其是與內燃機、燃氣輪機和鍋爐相關的理論。
一、“燃料與燃燒”課程教學內容
1.燃料。本模塊主要包含:固體燃料、液體燃料、氣體燃料的來源、種類、組成;燃料性質、物性參數的定義和表示方法等教學內容。
2.燃燒過程的物質平衡與熱平衡。本模塊主要包含:燃料的熱值、過量空氣系數、當量比;完全燃燒所需的空氣量及燃燒產物組分的計算、不完全燃燒產生的煙氣量、不完全燃燒方程式;完全燃燒與不完全燃燒時燃燒溫度、實際燃燒溫度、提高理論燃燒溫度的途徑等教學內容。
3.化學反應動力學。本模塊主要包含:化學反應速度、基元反應、質量作用定律、反應分子數與反應級數、反應級數的確定方法;化學反應速率及其影響因素、各種級的單步化學反應、串聯反應、競爭性反應、逆反應、鏈鎖反應、鏈分枝爆炸、爆炸極限等教學內容。
4.燃燒系統守恒方程。本模塊主要包括:分子傳輸方程;基本守恒方程;流動邊界與熱邊界層等教學內容。
5.著火和燃燒界限。本模塊主要包含:燃燒現象的分類;著火爆炸與熄火現象為化學動力學控制的燃燒問題;自燃與引燃、引燃成功條件,各種參數對著火的影響;熱球點火與火花點火問題;燃燒界限的影響因素;等等教學內容。
6.預混氣的燃燒。本模塊主要包括:爆震波和緩燃波、雨果尼奧曲線及性質、雨果尼奧曲線上熵的變化、爆震波后已燃氣的速度與當地聲速的比較、爆震波的結構等教學內容。
7.層流預混火焰。本模塊教學內容包括:熱理論、化學和物理參數對火焰傳播速度的影響、火焰傳播速度的測量方法、火焰在層流氣流中駐定的原理、火焰淬熄等教學內容。
8.層流擴散燃燒。本模塊教學內容包括:層流擴散火焰的伯克和舒曼理論、燃料射流的唯象分析和層流擴散火焰射流等教學內容。
9.氣體湍流燃燒。本模塊教學內容包括:湍流火焰的唯象方法、湍流模型、非預混反應物的化學反應湍流和預混反應物的化學反應湍流等教學內容。
10.液體燃料的擴散燃燒。本模塊主要包含:斯蒂芬流、單油滴的蒸發及質量燃燒速度、液滴壽命的計算;氣流中的燃料液滴;在靜止介質中液滴的超臨界燃燒、內部回流對液滴蒸發速率的影響;火焰的位置、燃料蒸汽、氧氣、產物及溫度的分布、噴霧燃燒的概念;噴霧貫穿距離、噴霧角和顆粒平均直徑;等等教學內容。
11.固體燃料的燃燒。本模塊主要包括:固體燃料的燃燒過程、固體碳粒的燃燒、碳粒燃燒的化學反應、擴散與動力控制的碳粒表面燃燒等教學內容。
12.燃燒污染與防治。本模塊主要包括:NOx的生成與防治、SOx的生成與防治、煙塵的生成與防治等教學內容。
13.船舶動力裝置的燃燒。本模塊主要包括:船舶柴油機的燃燒技術、燃氣輪機的燃燒技術和船舶鍋爐的燃燒技術。
二、“燃料與燃燒”教學設計
“燃料與燃燒”課程教學目的是使學生掌握燃料特性和燃燒基本理論,具備利用理論知識分析和研究燃燒現象和燃燒裝置的能力。教學過程中應注意以下幾點。
1.夯實基礎知識。“燃料與燃燒”是研究燃燒規律的一門課程,它以高等數學、大學物理、大學化學和其他基礎課的知識基礎為支撐,課程中有很多非常基礎的知識點,后續燃燒理論、燃燒模型都是在其基礎上發展起來的。在課堂教學中應特別注意這些知識點,要講全講透,才有可能有良好的教學效果。
2.注重知識綜合運用。“燃料與燃燒”課程是熱能與動力工程專業的基礎課程,教學內容直接應用到后續各專業方向的骨干課程中,如“內燃機原理”、“燃機原理”、“鍋爐原理”和“內燃機排放與污染控制”等一系列課程。在課程教學中,應突出“燃料與燃燒”課程的特色內容,同時兼顧相關課程和相應的交叉課程,提高學生綜合運用知識的能力。
3.增強教學體系結構的系統性。注重與前續基礎課程、后續專業課程間的銜接,但又要避免課程內容的交叉重復。根據教學目的和檢測要求,不斷優化熱能與動力工程專業方向的課程體系教學內容結構,增強課程體系的系統性和完整性。
三、“燃料與燃燒”課程教學的重點、難點及相應解決措施
關鍵詞:化學工程實驗技術課程;改革;創新能力;策略
在量子力學的建立發展下,現代化學理論得到了快速發展,但實驗在化學研究和化學教學中仍占據非常重要的地位,高等化學教學中的實驗教學作用也日益突出。化學教學中的實驗教學在培養學生化學學習認知、研究能力和應用化學能力等方面發揮了重要的作用。在新課改的深入發展下,高等化學教學在講授了化學基本原理和化學實驗技能基礎上,開始著重培養學生獨立化學實驗設計的能力,注重對學生展開實驗技術和化學知識綜合應用能力的訓練[1-5]。高等化學實驗課程體系改革成為高等化學教育發展的重要內容,得到了越來越多人的關注。完整化的高等化學實驗教學改革內容包括化學實驗課程體系和課程內容的優化、化學實驗基地的建設、化學實驗具體實踐操作方法、化學實驗組織管理等,其中最為重要的是化學實驗課程體系。
1高等學校化學工程實驗技術課程發展現狀
在高校的擴招發展下,化學工程實驗技術課程實驗基地建設質量參差不齊,同時在學生畢業就業競爭的日益激烈下,在化學實驗教學中很多學生過度重視理論,輕視了實驗教學。現階段高等學校化學實驗教學存在的問題具體體現在以下幾個方面:(1)在化學工程技術實驗課程內容上存在“三多三少”的現象,從總體上看,依賴課堂理論教學的驗證性實驗課程較多,設計性的實驗課程少;獨立性的單元操作課程多,綜合性的實驗課程少;經典類型的實驗課程多,能反映最新科學研究成果的內容少。(2)化學工程技術實驗課程是根據化學理論課程體系設置的,在實驗課程的安排上過于強調對化學課堂教學的補充,忽視了化學實驗課程開設的本身特點,無法發揮出化學實驗課程的本身作用。(3)化學工程技術實驗課程教學模式單一,注重按照教師事先安排好的內容開展教學,無法發揮出學生學習的主觀能動性。
2化學工程技術實驗課程內容的設置
2.1精選基礎性、理論性強的化學實驗
化學工程技術實驗課程內容改革的指導思想是要加強學生動手操作能力的訓練,注重提升學生綜合素質的培養,通過化學實驗教學進一步鞏固學生在課堂上掌握的化學理論知識。為此,教師可以在有限的教學學時中,精選化學基礎理論實驗教學內容,如可以為城市土木工程建設專業的學生開設膠體溶液性質類實驗課程,在實際教學中要注重引導學生進行實驗教學方案的設計,具體包括實驗流程設計、膠體溶液的配制、實驗儀器的安裝和實驗操作等[6]。
2.2注重精簡重組驗證性化學實驗
化學工程技術實驗課程要減少驗證性實驗在總體實驗中的比重,驗證性實驗中繁多的驗證內容不利于激發學生的學習興趣,也不利于培養學生化學學習的綜合素質,浪費了有效的課堂教學時間。在原有的化學實驗教學中,“氧化還原反應與電化學”及“電解質溶液”是常見的驗證性實驗,實驗驗證過程簡單,方便學生的觀察,但在實驗操作過于簡單的情況下不利于調動學生學習積極性。為了解決這個問題,教師可以將這兩個實驗進行精簡處理,在兩個實驗的重組中以“氧化還原反應與電化學”實驗為主體內容,將“電解質溶液”的實驗內容融入到原來電池的組成和電動勢的測定中,讓學生在原有電池的電解質溶液中加入適當的物質,如氨水、硫化鈉等,之后應用精密的微安表對電池電動的情況進行觀察,從而了解物質濃度變化對電極電勢產生的影響[7-9]。這種精簡重組之后實驗的開展能夠提升學生學習的積極主動性,實現學生自主化學習。
2.3增設應用型和綜合應用型化學實驗
在化學工程技術實驗課程改革思想的指導下,教師要根據學生專業學習的特點增設應用型和綜合應用型化學實驗。例如,可以增設水硬度測定、金屬材料腐蝕和防護測定實驗、金屬材料老化等綜合型化學實驗。在水硬度測定實驗中,教師應用離子交換法和蒸餾法演示凈化水的過程,通過實驗向學生展示應用導電率來衡量和評價水純度的重要意義。學生對實驗興趣很高,為了獲得更精確的實驗數據,一次次反復驗證自己的實驗,改進自己實驗操作方式,對促進學生的化學學習具有重要意義。
3化學工程技術實驗課程教學過程
3.1教學方式的選擇
教師可以采用交互式的教學模式向學生具體介紹化學實驗技術原理和重難點問題,通過交互式實驗教學研究設計讓學生能夠有效解決化學實驗學習中遇到的難點問題。化學教師要根據化學工程技術實驗課程教學指導思想制定科學合理的教學方案。定期安排教師互相聽課,從而促進教師之間的教學交流,提升彼此教學水平[10]。應用多媒體技術開展化學工程技術實驗課程教學,通過多媒體的引入彌補傳統化學實驗教學視野狹窄的問題,緩解實驗教學經費和學生人數之間的矛盾問題。
3.2培養學生良好的化學實驗習慣
(1)教師要引導學生形成嚴謹、科學的實驗研究作風。這種作風在化學實驗操作中的表現是,學生能夠仔細觀察化學實驗操作出現的各種現象,在發現實驗現象和預期實驗構想存在出入時,學生要能夠從各方面查找誤差的原因,和其他學生進行討論,從而及時解決實驗操作中出現的問題。(2)原始性實驗記錄對于學生實驗思路的形成、實驗規律的把握等具有重要意義。為此,在實驗開始階段,需要學生仔細、規范的記錄化學實驗現象和實驗操作獲得的結果。(3)學生要養成良好的衛生習慣,在化學工程技術實驗課程過程中教師要監督學生注意做好實驗器具回收工作,不能隨意丟放實驗器材以及實驗產生的各種雜物。
3.3完善教學評價體系
在化學工程技術實驗課程教和學習的過程中建立相應的激勵評價機制,對提升學生的化學實驗能力,促進化學實驗教學發展具有重要的意義。為此,高等院校可以從化學工程技術實驗課程教學內容、教學方式、教學管理和教學評價等方面建立相應的實驗教學管理和評價考核機制[11]。在學生化學學習方面,學校要建立學生成績和學分結合的學習評價方法,具體包括學生能否按時到達實驗室、能否在實驗之間做好了充足的準備以及學生是否如實記錄了實驗操作過程和做好實驗總結。
4化學工程技術實驗課程師資隊伍建設
化學工程技術實驗課程教師隊伍的素質和能力對整個化學實驗體系運行發展具有重要的作用。為此,高校需要加快打造一支結構合理、人員素質高、掌握多種化學實驗教學技巧的教師隊伍[12]。為了充分發揮高素質化學實驗教師隊伍在化學工程技術實驗課程教學中的優勢,學校可以制定一系列能夠提升化學實驗教學質量、促進實驗化學有效運行的政策,充分發揮出教師在化學工程技術實驗課程教學中的優勢力量,培養學生化學學習綜合能力。
5完善化學工程技術實驗課程保障體系建設
高校需要從制度上進一步保障化學工程技術實驗課程教學的開展,通過化學工程技術實驗課程制度的建設,加強化學實驗指導教師對化學課程教學各個環節的重視,具體包括化學實驗教學方案、化學教學實驗過程和化學實驗結果的驗收管理等,充分發揮出化學實驗教學的重要地位和作用。
6結語
化學工程技術實驗課程的開展不僅僅是為了加強學生對所學化學理論的理解、提升學生化學基技能訓練和應用能力,更重要的是培養學生在生活實際中應用化學知識的能力。結合不同專業學生所學專業特點,進一步拓展學生化學知識面,提升學生化學學習興趣,實現學生對所學化學知識的靈活運用。學生化學工程技術能力和他們綜合能力的提升密切相關,科學合理的化學實驗內容和規范化的化學實驗技能訓練,對培養學生的自我創新藝術,提升學生的科學研究能力,增強學生在社會主義經濟市場中的競爭力具有重要作用。為此,需要有關教育人員根據不同專業學生化學學習的需要進一步完善化學實驗教學體系。
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關鍵詞 教育游戲 娛教技術 化學游戲 520化學動漫撲克
教育游戲是嚴肅游戲的一種,是專門針對特定教育目的而開發的游戲,具有教育性和娛樂性并重的特點。在國外,一般把“教育游戲”分為“Edutainment”和“Educational Games”。“Edutainment”是指教育中的娛樂形式,即通過在教學中使用各種娛樂形式,實現一定的教育目的,國內稱為“娛教技術”;而“Educational Games”則是指把教育內容以電腦游戲的形式在計算機平臺上呈現的一類教育游戲。
檢索國外Journal of Chemical Education(JCE)、science Education(SE)、Journal of Research in Science Teaching(JRST)等核心期刊的相關文獻,筆者發現從19世紀初開始國外已有一些教育游戲應用于課堂教學活動中,特別是歐美發達國家研究人員針對中學化學學科特點,開發了Quia web、Old Prof、Corel ChemLab等各種不同類型的教育游戲。但涉及內容較為單一,娛樂性較強,而學科知識性顯得不足,也并沒有得到廣泛推廣。
中國港澳臺地區有諸如香港中文大學與華南師范大學合辦的“學習村莊”,臺北教育局負責的“臺北教育入口網”,臺中教育大學開發的“科學游戲實驗室”,但只涉及到小學科學常識。中國大陸地區對教育游戲的研發起步較晚,而專門針對中學化學領域教育游戲的研發僅十幾年。雖然近幾年國內許多學者和教育專家在不斷探索中取得了一些成果,但目前為止該領域蘊藏的巨大潛能有待進一步開發。
為此,有必要對中國大陸地區中學化學教育游戲設計情況進行系統地分析。本文將分別闡述中國大陸地區“娛教類化學教育游戲”和“信息技術類化學教育游戲”的概況,特別介紹華南師范大學化學教學與資源研究所開發的產品,最后介紹該領域教育游戲開發的新進展,以便全面了解中國大陸地區中學化學教育游戲的設計研究情況,為今后設計更高水平的中學化學教育游戲提供參考與借鑒。
1 中國大陸地區娛教類中學化學教育游戲的設計概況
筆者以“化學游戲”為關鍵詞在中國期刊網全文數據庫(CNKI)和谷歌(google)、百度(baidu)等搜索引擎中進行檢索并歸類,把目前中國大陸地區娛教類中學化學教育游戲大致分為“化學實驗類游戲”和“化學卡片類游戲”2類,統計信息見表1。
1.1 化學實驗類游戲
“化學實驗類游戲”就是利用化學中的某一個或幾個知識點用魔術表演等方式呈現的游戲形式。例如,有的化學教師在化學課上利用化學知識變魔術,學生看到的“冰棒點煙”、“不沉的肥皂泡”等就屬于這類化學游戲。此類游戲利用魔術實驗引發學生的好奇心,能夠激發學生主動探究化學知識的熱情。
1.2 化學卡片類游戲
另一種游戲是“化學卡片類游戲”,這種游戲用卡片作為載體,通過一定的游戲規則考查化學用語知識。吳茂江的“實驗儀器和藥品”游戲目的是幫助學生認識化學實驗儀器的名稱、規格、性能、使用范圍及使用方法,了解常見化學藥品的名稱、化學式、物理性質、化學性質、主要用途及制備方法。此類游戲玩法單一,重在考查識記性的化學知識,趣味性不強。
化學撲克牌游戲是卡片類游戲中非常熱門且較為成熟的一類游戲。筆者在中國專利數據庫以“化學撲克牌”為關鍵詞進行搜索,共計有7種化學撲克牌申請了國家專利。在“淘寶網”、“當當網”、“亞馬遜(中國)”等國內知名網絡購物網站以“化學撲克牌”為關鍵詞進行搜索,發現僅有錢揚義課題組的“中學化學撲克牌”和“化學智力撲克牌”2種產品在淘寶網提供銷售。目前,中國大陸地區從知名度、可玩性、銷售額等關鍵指標看,影響最廣泛的化學撲克牌產品是由華南師范大學化學教學與資源研究所的錢揚義教授課題組所開發的“520中學化學撲克牌”。
初、高中化學涉及到的化學方程式、元素名稱及符號等化學用語一直都是教學重難點,呈現出教學時間短、數量多、難記憶的特點,“520中學化學撲克牌”開發的目的就是幫助學生解決識記難點,寓教于樂,輕松學好化學。每套產品包含初三化學、高中金屬及其化合物和高中非金屬及其化合物共3副撲克牌:第一盒牌(初三化學全冊)總計56張牌,涉及初中化學常見的59個方程式,第二盒牌(高中金屬及其化合物)包含56張牌,第三盒牌(高中非金屬及其化合物)有68張牌,全面覆蓋高中化學教材中86個化學反應方程式。總共180張牌展現了近70種中高考常見物質的顏色、狀態、性質和用途,不同知識水平的玩家可選擇其中的一副或多副牌來玩。它以湊齊完整化學方程式為基本原則,通過串出、單出、多補、對出等多種出牌方式進行游戲,學生還可根據化學反應規則靈活地制定更多的游戲規則。這款撲克牌既能鞏固元素化合物的知識,又能激發學生學習化學的興趣,已在華南地區和湖北、貴州等中國大陸地區的11個省、自治區、直轄市得到推廣。
縱覽以上中國大陸地區娛教類化學教育游戲,筆者認為設計者抓住了“化學是一門以實驗為基礎的自然學科”以及“不懂化學用語,就無法進入化學之門”這2個關鍵點,令化學實驗類游戲發揮了趣味性和生動性,令化學卡片類游戲體現出知識性和創造性,一定程度上激發了學生主動學習化學的內在動機。但是在信息技術迅猛發展的21世紀,傳統的游戲已經不能滿足現代教育的需求了,一場變革正在襲來。
2 中國大陸地區信息技術類中學化學教育游戲的設計概況
隨著信息技術的發展,基于信息技術的教育游戲逐漸成為學界關注與推崇的新領域。多媒體信息技術以其在生動性和直觀性方面無可比擬的優勢,對當代中學化學教學策略改革產生了巨大的作用,相關教育游戲的開發已成為熱點。從對網絡需求的角度來劃分,信息技術類中學化學教育游戲可以分為單機版游戲和網絡版游戲。
2.1 單機版化學教育游戲的發展概況
目前,中國大陸地區單機版化學教育游戲大部分都是基于flash制作軟件開發的。最初,大陸地區一些學科教師針對部分抽象的學科知識,開發了一些化學Flash小游戲:北京師大亞太實驗學校的姚斌在2003年開發了一款元素周期表Flash拼圖游戲;安陽市一中化學組教師開發了化學儀器組裝游戲;浙江洞頭二中姚宗演老師開發了開心學化學的射擊方程式游戲。這些Flash小游戲針對的知識點比較單一,學科知識性很強,情境性薄弱,制作水平比較粗糙。
之后,某些大學的教育技術專業、化學師范專業等師生也把設計學科教育游戲作為自己的研究方向,他們用C#、Java等更高級的編程語言設計出各種各樣的游戲。韓山師范學院化學系的鄭楚萍、許越、吳錦偉等設計了一款名叫“沉淀連連看”的記憶游戲軟件,目的主要在于培養初三學生對化學的興趣;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,講述了哈利為了不讓寶藏落人妖魔之手,歷經艱難坎坷,終于來到古墓,成功獲取寶藏的故事。該游戲類似于所謂的RPG(角色扮演類)游戲,它設計有4個場景,串聯起5大化學知識點,每個場景由情節展示、模擬試驗、原理講解3個環節構成,此游戲情境性較強,知識點也較為豐富。
2.2 網絡版化學教育游戲的發展概況
在中國版權保護中心(http://ccopyright.com.cn)以“化學”、“游戲”、“撲克”等關鍵詞進行檢索,僅找到一款具有計算機軟件著作權的網絡版化學教育游戲——化學動漫撲克牌游戲軟件V2.0(登記號:2008SR22697分類號69000-8700著作權人:錢揚義,陳建林)。筆者又在google和baidu等搜索引擎中鍵入“化學網絡游戲”、“在線化學游戲”等關鍵詞進行搜索,發現中國大陸地區有一款在線化學教育游戲——化學動漫撲克牌游戲,它與在中國版權保護中心檢索到的軟件是同一款游戲,由華南師范大學化學教學與資源研究所設計。該游戲系統由化學網絡撲克動漫游戲客戶端軟件和相配套的官方網站——“我愛你”游戲網(520hx.com.cn/yx)組成,2者分別為玩家提供游戲服務和相關信息。此款多人在線的化學網絡撲克動漫游戲是紙質版化學撲克牌在信息技術平臺上的延伸,該游戲結合多媒體信息技術,將所要考查的化學用語(化學式、化學方程式、物質的化學性質等)通過撲克牌的形式呈現,以湊齊完整化學方程式為基本原則,通過串出、單出、多補、對出等多種出牌方式進行游戲。它可以讓不同地域的人們通過網絡,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。
筆者的課題組選擇了廣東省河源市某中學進行該軟件的教學應用實驗。通過化學用語前測,作為被試的高一年級1班和2班的t檢驗顯著性概率為0.962(此概率>0.05),即2班整體水平相當,隨機選取1班作為實驗班,2班作為控制班。調查顯示,97%的學生存在著化學學習上的困難,40%的學生存在化學用語書寫的困難,但100%的學生會使用電腦,其中71%的學生接觸電腦時間超過2年,由此,實驗對象經過簡單的游戲培訓后,可以順利操作化學網絡撲克游戲軟件。作為對照,實驗班使用該軟件,而控制班不使用。2周后,通過讓實驗學生填寫調查問卷和化學用語后測檢驗該游戲應用效果,結果顯示,實驗班前測和后測的成績有了明顯差異,后測均值高于前測均值3.31分;實驗班和控制班的后測成績雖然差異較小,但實驗班均值高于控制班1.83分。
通過對學生們調查問卷的分析,高達90.90%比例的學生對該游戲充滿期待;52.73%的學生認為該游戲難度水平適中且比較符合學生的認知水平,而另外的18.18%學生覺得游戲偏難,需要經過一定時間的練習才能顯著增加勝率;81.82%的學生表示能夠意識到自己對化學方程式的掌握程度;47.27%的學生覺得此游戲能幫助自己學好化學,另外的21.82%學生覺得它能夠給人帶來樂趣,玩牌過程使人心情舒暢。課題組還以“期望度”、“吸引力”、“互動性”、“操作性”、“節奏感”、“沉浸感”、“趣味性”等6個關鍵指標對該游戲可玩性進行量化分析(見圖1),結果顯示該游戲可玩性較高。有同學在訪談中這樣說到:“自從上高中以來,我就覺得高中的化學方程式特別多而且特別難記,在玩化學網絡撲克牌的過程中,我不知不覺地就對化學方程式的記憶產生了興趣,游戲結束后,我會主動地去看我在玩游戲的過程中我不會的方程式,然后爭取在下次玩牌時取得勝利。”有的學生提出建議,希望能夠再增加離子反應和氧化還原反應游戲大廳,還有學生希望更有化學的特色,如把卡通人物改為知名的化學家,自由選擇人物角色等。
此外,課題組隨機選擇了110名華南師范大學2007級化學教育專業本科生作為調查對象,以李克特式5點計分法調查職前教師對化學網絡撲克動漫游戲的態度。從圖2中可以看出,職前教師對化學網絡撲克牌的推廣持積極的態度;90%以上的職前教師認為游戲化教學方式讓他們耳目一新,并認為化學網絡撲克牌是一種很有價值的教育工具;70%以上的職前教師愿意花時間來研究化學網絡撲克牌游戲教學法,并肯定了化學網絡撲克游戲能夠吸引學生的注意力,有利于學生學習和掌握化學用語。調查也顯示,眾多職前教師趨向于在課余時間而不是課堂時間使用該游戲,所以,化學網絡撲克動漫游戲的使用是否能提高課堂教學,還有待于進一步的研究。此外,職前教師還對游戲的內容、界面、功能和可持續發展方面提供了許多有參考價值的建議。
綜上所述,中國大陸地區基于信息技術的化學教育游戲吸取了娛教類的游戲設計靈感,讓部分娛教類游戲實現了與信息技術的整合。游戲題材比娛教類的更為多元,除了化學用語,也涉及到實驗儀器的組裝和實驗現象的描述等方面;部分游戲設計因為有一線教師的加盟,所以在具有一定趣味性的同時,學習目標明確;網絡版化學撲克牌游戲是大陸唯一具有軟件著作權的在線化學教育游戲,它改變了傳統的學習方式,能使學生有機會“從做中學”,有助于激發學生的學習興趣,也能夠幫助教師解決化學用語教學難點問題,通過該游戲平臺,學生可以打破地域、時間和學習水平的限制,在游戲中自主探索學習和合作學習。
但中國大陸地區信息技術類化學教育游戲設計畢竟還處于起步階段,其中還反映出很多不足之處,比如,部分游戲的形式設計盡管有趣,但游戲任務并未與學習目標緊密聯系;技術水平上與商業游戲相差甚大,大部分游戲還比較粗糙簡陋。不過可以看出,信息技術類化學教育游戲被越來越多的人所關注,尤其是更多地受到了師生們的青睞。
3 中國大陸地區中學化學教育游戲的開發進展
目前,中國大陸地區中學化學教育游戲的發展特點是:傳統娛教類游戲穩步發展,在初高中課堂逐漸推廣;新游戲緊密結合信息技術,設計與玩法不斷創新。傳統娛教類游戲的開發較為成熟,部分游戲已經走進課堂,對輔助教學起到了重要作用;信息技術類中學化學教育游戲的開發與設計是當前研究的熱門與前沿,新的游戲總結了前代產品中存在的不足與優點,目前正逐漸推廣開來。
華南師范大學化學教學與資源研究所一直致力于化學撲克牌游戲的研發。在紙質牌和網絡版在線游戲推出后,目前又推出了網頁版“520化學動漫撲克”游戲。在多人同時在線游戲條件還不成熟的情況下,該游戲設計為網頁版人機交互模式,玩家聯網后登陸游戲網址便可以隨時隨地與電腦虛擬玩家進行撲克牌游戲。玩家進入游戲界面以后,選擇合適的等級(等級分為銅牌級、銀牌級、金牌級,等級越高難度越大)后開始游戲,也可以選擇“新手教學”,該模式模擬真實出牌情況并指導玩家出牌,目的在于讓玩家盡快熟悉規則,進行“新手教學”后獲得獎勵,之后可以選擇繼續進行教學或選擇等級開始游戲。銅牌級選牌范圍包含初中階段50種較常見的單質、酸、堿、鹽等化學物質,銀牌級選牌范圍包含初高中階段72種單質、酸、堿、鹽、有機物等化學物質和點燃、加熱、氣體符號、沉淀符號等4種情境牌,金牌級選牌范圍包含游戲所涉及到的全部92種化學物質和4種情境牌。
該游戲總規則是:按化學反應方程式出牌,出牌時盡量湊齊一個完整的方程式(出牌時不考慮化學反應方程式中各物質的系數),一局中誰先將手中的牌出完,誰就是贏家。新的游戲在前代的基礎上豐富了玩法:“整牌”的含義是如果玩家手牌有一個完整方程式中所包含的全部反應物和生成物,那么玩家可一次全部打出,出牌后獲得新一輪出牌權并獎勵5個財富值;“補牌”的含義就是玩家在對方出牌后,必須出一張或一張以上能和桌面上已有牌反應的物質,如果桌面上的牌已湊齊反應物,則乙方可以出生成物,最后跟出物質的一方獲得新一輪的出牌權;“接牌”的含義就是以桌面上最后一張牌(可以是反應物或是生成物,系統自動排好)為“標準牌”,打出一張能與其發生反應的牌;“吃牌”的含義是以桌面上最后一張牌為“標準牌”,根據“金屬活動順序表”來比較化合物的金屬陽離子并打出一張比“標準牌”活潑的牌,把對方的牌“吃掉”,“吃掉”對方的“標準牌”后,可得到那張“標準牌”并獲得新一輪的出牌權;“情境牌”在打出生成物前出,也可和反應物一起出,用以表示反應條件。
關鍵詞:高分子化學;高分子物理;多媒體教學
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2013)46-0053-02
隨著高分子材料在日常生活和生產中的廣泛應用,高分子科學作為一門交叉學科,滲透到各個領域與學科,企業和社會對高分子專業的人才需求越來越大。然而,國內開設高分子專業的高校畢竟有限,遠遠不能滿足社會的需求。為了滿足社會和企業對高分子專業人才的需求,許多非高分子專業的相關專業為了提高學生的綜合能力,滿足社會對高分子專業人才的需求,開設一部分高分子方面的專業課。然而,由于學時有限,非高分子專業在開設高分子方面專業課時,往往將相關的兩門或多門高分子專業課糅合在一起,一方面,在不影響其他專業課學時的同時,使該專業的學生學習和掌握了一定的高分子方面的知識;另一方面,提高了學生的綜合專業能力,以滿足社會和企業的需求。《高分子化學與物理》課程是很多高校的非高分子專業為了滿足社會需求所開設的一門綜合性高分子課程,它是將高分子專業的《高分子化學》與《高分子物理》進行糅合,主要講述高分子的基本理論和應用,內容比較抽象,概念繁多,課程的學時數又較少,這使得授課的內容和講授方式的選擇尤為重要。通過近五年的不斷改革和實踐,筆者積累了一定的教學經驗,取得了較滿意的教學效果,本論文將近年來在高分子化學與物理教學過程的體會與非高分子專業的教師進行探討。
一、根據教學對象,安排教學內容
《高分子化學與物理》是針對非高分子專業的本科生開設的一門高分子課程,非高分子專業的本科生對高分子方面的知識完全陌生,要使他們在沒有基礎的情況下,理解并掌握比較抽象的鏈段、分子鏈的柔順性、均方末端距、高斯鏈、等效自由連接鏈和液晶等概念,教學的效果很難想象。因此,如何使教學內容由簡入難、由相識到陌生、由具體到形象,這就要求教師根據所講授對象的特點,選定教學內容。東北石油大學化學化工學院應用化學專業和化學專業均開設了《高分子化學與物理》專業課,學時數均為48學時,只有理論,沒有實驗,安排的學期均在大學三年級下學期。由于兩個專業前期學習的專業課不同,學生的基礎知識掌握也不盡相同,雖然兩個專業的學生均學習了《有機化學》、《物理化學》等基礎課程。然而應用化學專業的學生在學習這門課程之前,還學習了《合成材料助劑》、《精細化學品化學》、《水溶性高分子》等專業課,對高分子的基本概念、合成原理及應用有一定的了解。因此,在同時對這兩個專業講授《高分子化學與物理》時,在課程內容的安排上,會存在不同。筆者通過近幾年的教學實踐,將兩專業的所學《高分子化學與物理》課程進行了較詳細的內容區分,化學專業的課程內容安排傾向于高分子的基本概念、自由基聚合機理、高分子的分子結構和高分子的性能等基本理論以及高分子的發展前景,而對于陰離子聚合、配位聚合、高分子結構與性能的構效關系只做一般性的介紹。應用化學專業的課程內容安排則傾向于逐步聚合、鏈式聚合、共聚合以及聚合物的化學變化,高分子化學結構與性能的關系,聚合反應的動力學,聚合方法等。同時,在教學過程中,課堂講授與學生自學相結合,對教學內容中的重點和難點進行重點講解,通過習題的方式將學生難以理解的內容進行系統復習,加深學生對內容的理解。通過對課程系統、有針對性的安排,使具有不同高分子基礎的學生在學習《高分子化學與物理》的過程中,感到輕松、易懂,提高教學效果。
二、針對抽象內容,合理使用多媒體
《高分子化學與物理》的主要內容不僅包括《高分子化學》中的自由基聚合、逐步聚合、離子聚合、配位聚合以及共聚等聚合反應的機理、過程以及聚合反應的動力學,而且還包括《高分子物理》中的高分子的分子結構、高分子的運動、高分子的力學性能以及高分子的電學熱學等性質,概念較多、公式多、內容抽象,尤其是聚合反應的動力學、聚合反應機理以及高分子的結構與各種性能之間的關系,機理的表述和公式的推導繁雜,板書費時費力,僅僅依賴“黑板+粉筆”的教學模式,很難在較少的學時內將這些抽象的重點內容講解清楚。多媒體輔助教學具有處理信息量大、質量高、共享性好、交互性強等特點,能夠形象、直觀、生動地將傳統教學手段難以表達的抽象教學內容有條理地表現出來,拓寬課堂教學的知識體系,提高教學質量。如《高分子化學》中的自由基聚合反應機理和聚合反應動力學理論性強,該理論是建立在增長鏈自由基等活性假定、穩態假設和聚合總速率等于鏈增長速率三個基本假設的基礎上,內容抽象;又如鏈段、分子鏈的柔順性、高斯鏈以及均方末端距等概念,對非高分子專業的學生,很難在短時間內理解掌握,使用多媒體可將這些抽象枯燥乏味的理論知識直觀和形象化,利用多媒體中的動畫過程將這些抽象的理論過程生動地展示給學生,使學生在較少的學時內更快地理解所學的內容,加大教學信息量,同時能夠充分調動學生學習的積極性。然而,《高分子化學與物理》課程中概念抽象、公式繁多,多媒體課件雖然能將抽象的內容具體化,但是多媒體顯示過快,學生很難在短時間內真正對多媒體中顯示的概念和公式充分地理解掌握,這樣會使學生失去學習的興趣。因此,針對這門課,不能完全使用多媒體教學,應該將多媒體教學與板書教學相結合,聚合反應動力學公式的推導用板書一步一步進行推導,多媒體可將板書推導過程進行復習或重復演示,這樣學生可以在板書推導過程動腦思考跟上老師的思路,同時多媒體使學生對老師板書教學過程沒有真正理解掌握的內容進一步復習鞏固,從而提高教學質量。
三、講授與答疑相結合,發揮學生的主動性
《高分子化學與物理》是一門抽象、枯燥的課程。課堂是教學過程的關鍵環節,在講授的過程中,如何調動學生學習的主動性使學生將枯燥的理論教學與實際生活相結合呢?在《高分子化學與物理》的講授過程中,尤其要時刻注意教學的趣味性。如何將高分子材料的力學性能、各種彈性數學模型、高分子的溶解過程以及高分子的電學、熱學和光學性質等抽象的理論在較短的時間內讓學生真正的理解掌握呢?教學的方式或方法非常重要,教師可以結合日常生活中的例子,通過多媒體動畫或實驗演示展示給學生,使學生在學習抽象理論的同時,了解這些理論在實際生產和生活的應用。如在講授彈性數學模型時,可通過彈簧的形變過程形象地展示給學生,也可以利用彈性橡膠在受外力作用時的形變過程將這些模型展示給學生,激發學生的興趣。當然,僅僅依賴課堂的講授是遠遠不夠的,由于大學教師上課結束后,與學生交流很少,學生對課堂中的一些重點和難點仍百思不得其解,這些會影響他們學習的興趣、熱情甚至信心。因此,教師應針對課程內容,適當地結合實際,留出一部分答疑時間,與學生交流,了解學生學習過程存在的問題,及時解決學生學習過程的難點,讓學生產生學習的興趣。《高分子化學與物理》規定的講課課時非常有限,然而課程內容繁多,理論性又強,要想使學生真正掌握這門課程,教師就必須在以課堂教學為主的同時,安排適當的答疑時間,及時解決學生學習過程中存在的問題,激發學生學習的興趣。東北石油大學的應用化學和化學專業開設《高分子化學與物理》這門課程時,任課教師通過課上講授和課下答疑相結合的教學模式,使抽象、難懂的理論知識變得易懂,學生學習的主動性大大提高,也大大提高了教學質量。
《高分子化學與物理》是一門概念抽象、理論性強的課程,作為東北石油大學應用化學和化學專業的一門重要的專業基礎課,講授這門課程的教師通過多年不斷的探索,采用多媒體與板書相結合、講授與答疑相結合的教學方法,大大調動了學生學習的興趣,使非高分專業的學生能在沒有高分子專業基礎的條件下,能很好地理解和掌握高分子專業知識,提高了教學的質量。同時,講授該課程的教師從課程教授對象、課程內容、講課方式以及師生互動等多方面進行了總結,只有認真做好每一個環節,合理地運用多媒體教學手段,不斷提高自身的素質和專業知識,才能提高教學質量,成為一名合格的專業教師。
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關鍵詞:無機及分析化學 教學改革 教學實踐
1.引言
《無機及分析化學》是為實現教學內容整合和課程結構優化而設置的一門新課程,是課程體系改革的產物,同時是高校生物類、化工類、環境科學類、制藥類等專業必修的一門專業基礎課[1]。其教學質量對于后續課程如物理化學、有機化學及專業課程的學習,實現專業培養目標,提高學生整體素質,增強學生實踐能力等具有關鍵性的作用。該課程有機融合了無機化學和分析化學兩門基礎化學課程,主要教學內容包括四大平衡、定量分析、物質結構、光度法、物質分離等基礎知識,通過無機及分析化學課程的學習,使學生能夠掌握一些基本的化學原理,并且能夠運用所學化學知識解決一般的無機及分析化學問題,具有選擇正確的分析化學測試方法、正確判斷表達分析測試結果的能力,為解決生產與科學研究的實際問題打下基礎。通過本課程教學培養學生良好的學習習慣、嚴謹的工作態度、實事求是的科學作風和分析解決問題的能力,使其逐步具備科技人員應有的科學素質[2]。那么,《無機及分析化學》課程教學在整體上應該如何把握,怎樣對教學內容和教學方法作進一步改進,這些問題非常值得研究。下面,筆者結合幾年來自身的教學經驗,談談看法,僅供同行參考。
2.《無機及分析化學》課程的教學現狀
近幾年來,大多數高校都進行了大學無機及分析化學課程的教學改革研究和探索,并取得了一定效果,但目前在理論教學和實踐教學過程中仍存在以下問題[3]:(1)由于高考制度的改革,很多學生在中學階段的化學基礎薄弱,這門課程是大學一年級的重要專業基礎課,這給教學帶來一定困難。(2)重理論輕實踐。高中階段很多學生缺乏實驗經歷。目前,大學化學課程教學普遍存在課時少、內容多的矛盾,很多高校都對基礎化學學時進行大幅度壓縮,大學化學教學存在內容難以深入、實驗環節薄弱等問題。同時,目前大學化學的理論教學仍然以向學生灌輸大量書本知識為主,導致學生學學化學課程的興趣較低,學生缺乏創造性思維和動手實踐能力,教學效果欠佳。(3)教學手段和方法陳舊。一般采用大班上課,教師在臺上講授,是主體;學生在下面做筆記,是客體;突出了教師的主控地位而忽視了學生的主體地位,導致學生仍沿用中學學習化學的慣性思維,偏重記憶,學生自主學習能力薄弱。教學中過多注重科學知識的教育,對科研能力重視不夠,達不到培養學生獨立操作能力的目的。(4)考核制度沒有發生根本性改變。考核是檢驗教學質量和教學效果的有效方式和手段,現在很多高校的考核方法還是采用期末卷面考試作為對學生最終考評的主要依據,這種傳統考核方式容易造成學生為考試而學習,不利于調動學生學習的主動性,學生對所學知識的實際應用能力得不到很好的鍛煉和提高,培養學生綜合素質的目標無法落到實處,這違背了現代教育教學的目的。
3.《無機及分析化學》課程教學改革與實踐
3.1激發學生興趣,樹立良好開端,體現時代特色。
由于高考制度的改革,很多學生在中學階段未選修化學,因此他們對化學學科的特點、學習方法及化學在科學中的應用都不太熟悉。針對這種情況,我們在教學中首先采取的措施是上好緒論課,在緒論課上向學生介紹化學學科的特點和學習方法;以近年來諾貝爾化學獎獲得者所從事的與本學科交叉的研究課題為例,說明化學與本學科之間的密切聯系,讓學生了解學科的相互交叉和滲透是現代教學和學科發展的需要和趨勢,讓學生知道學好化學的重要性。通過緒論課的學習充分調動學生學習化學的積極性,為今后的化學教學打下良好基礎。另外,要激發學生的學習興趣。興趣是最好的老師。如何培養學生對這門課程的興趣是一個很重要的問題。一方面教師的課件要做得好,教師上課要有激情幽默詼諧,這樣就能激發學生的學習興趣。另一方面要將課程理論與人們的生活實際聯系起來,比如冬天下雪結冰后在路上撒鹽,有助于積雪的融化,這和凝固點降低有關。這樣可幫助學生理解知識點,提高學生的學習興趣[4]。
新世紀是信息化世紀,與化學有關的新學科、新領域不斷涌現,化學已滲透到社會的各個領域;我國的教育現狀卻是教材遠遠跟不上時代,更不能反映學科的最新進展。因此,面向21世紀的《無機及分析化學》需要趨向前沿,反映現代,在教學過程中不失時機地介紹一些與教授知識點有聯系的科技發展的最新動態,如“核反應和放射性同位素的應用”、“納米技術”、“超導材料”、“分子識別”等前沿知識。這樣既能夠讓學生了解科技前沿動態,又能夠培養學生的學習興趣[5]。
3.2提高學生學習的自主性。
教師在全面授課前應列出自學提綱,引導學生自學,將提綱中的問題以提問方式檢查,了解自學完成情況,課堂講授更有針對性。自學可以使學生在課堂聽課中更好地把握重點難點,使學生由被動向主動學習方式逐步轉變。在課程講授中,應注重知識融會貫通,強調章節后的小結,使難點、重點突出;應注意與其他課程的聯系和對比,不僅增強知識的系統性,而且拓寬知識面,降低學生學習知識的難度,調動學生學習的主動性。《無機及分析化學》是一門發展變化較快的學科,教師不可能在有限的課堂中將所有知識都傳授給學生。因此,教師的授課應該注重基本概念,注重簡繁結合,注重構建每一個基礎知識的“生長點”。例如,一些基本概念基礎知識如:原子結構、分子間作用力、配合物、化學平衡、化學鍵等內容上,講解應細致準確,使學生牢牢掌握。在每章節結束時,圍繞本章節的主要知識點,對學生提出一些綜合性的,具有一定深度的思考題,讓學生養成自己分析、應用基礎知識解決問題的能力。久而久之,學生可以養成思考和分析的習慣,可以根據興趣對某一知識點進行深入探究,提高學習質量[6]。
3.3改革現有教學方法,兼顧多媒體教學和傳統教學,實現優勢互補。
傳統的教學方法壓制了學生的想象力和創造力,不利于高素質、創新型人才的培養。為了滿足新時期國家對新型人才的需要,高等教育必須進行改革,其中重要的一點就是要對教學方法加以革新,《無機及分析化學》當然也不例外。
傳統的教學模式是灌輸式的、學生被動接受的教學形式。現代科學技術和社會經濟的發展要求大學生具有創新精神和創造能力。如何引導學生創造性地學習,使學生的學習由被動變主動,牢固掌握所學知識,掌握正確的學習方法尤為重要。針對教學內容多而教學課時少的狀況,在教學中可以采用現代化的多媒體教學與傳統教學相結合的方法,充分利用多媒體技術的視覺效果,將教學內容中一些抽象的概念、復雜的公式推導、圖表等內容,通過多媒體課件把文本、動畫、圖形、聲音、圖像等媒體結合起來,動態、形象地把抽象的教學內容展現給學生,為學生提供視覺、聽覺等多種感官刺激,有效地激發學生的學習興趣。同時我們考慮到,多媒體技術畢竟只是一種“輔助”教學手段,不能用它完全取代板書,這是由化學學科教學的特點決定的。因為課件信息量大,可以瞬間呈現教學內容,所以留下較充分的時間讓學生思考,特別是給學生記課堂筆記的時間顯得尤為重要,否則就成了“滿堂灌”。不注重教學互動,不注重學生對知識的理解和消化,就不會收到好的教學效果,提高學生的化學素質就成了空談。在教學中采取一些能使學生主動探索、積極參與的方法強化教學效果。如采用啟發式教學、比較教學法、討論式教學法、歸納法等多種教學方法,提供學法指導,切忌通篇講、滿堂灌,無休止地分析、講解。應該把培養能力、加強訓練放在首要位置[7]。
另外,一般教材的內容更新速度較慢,而且教學中不可能頻繁更換教材重修大綱。隨著科學技術的突飛猛進,特別是電子科學技術的迅速發展,分析檢測中能夠使用的新儀器、新設備不斷涌現,且設備的自動化程度越來越高,功能越來越全面,使得分析檢測過程及結果越來越精確、簡便、快捷。在儀器分析教學中,教師除了要講授課本常規知識外,還應結合分析領域的前沿技術,將新技術、新方法、新成果介紹給學生,激發學生的好奇心,提高獲取知識的熱情,從而逐漸變被動接受為主動學習[8]。
3.4改革現有考核制度。
考試是教學中的重要環節,可以檢查學生掌握知識的程度,提高學生學習的積極性。同時,能反映教學中存在的問題,讓教師及時調整教學方式和方法。長期以來,我國的應試教育使學生養成了以應試為目的學習習慣,導致高分低能的現象,這顯然與新世紀人才培養的目標相悖。為更好地體現高分高能,有必要對現行的考核方式進行改革。一個人能力的培養重要的是學習過程,考核是一種手段而不是最終目的,采用學習過程考核,能更客觀地評價學生能力。因此,考核方式不應只采用單一閉卷形式,可以將成績評定化為幾個模塊進行考核,包括平時成績、實驗成績和理論成績。平時成績重在考核學生在學習過程中的積極性和主動性、完成作業的質量、參加相關科研項目的積極性和科研項目研究成果等;實驗成績重在考核學生的實驗設計能力、動手能力和分析能力,按學生每次的預習質量、實驗操作規范度和實驗報告的質量及設計型實驗方案的合理性計分;理論成績則測試學生對基本概念、基礎理論的掌握程度和對知識點的理解,改變過去單一的閉卷考試方式,實行開卷方式,題目具有一定的靈活性和綜合性。考核的最終結果以平時成績+實驗成績+理論成績的形式累加計算。這樣學生不需要有沉重的壓力應付考試,將會更注重和享受課程的學習過程,有利于學習氛圍的活躍、專業基本技能的掌握、創新思維能力的提高、團隊合作能力的培養,更能適應社會對人才的需求[9]。
3.5改革實驗教學,培養學生創新能力。
化學是一門實驗性很強的學科,化學實驗可以加深學生對化學理論的理解,密切聯系,對鞏固基礎理論進行重要補充。因此,化學實驗教學是這門課程中非常重要且必不可少的一個部分,也是培養學生分析問題、動手實踐和自主創新能力的重要教學環節。
目前,無機及分析化學實驗教學中存在的問題是實驗的簡單、技能訓練機械重復、驗證性實驗多、設計研究性實驗涉及甚少,不能滿足能力培養要求,導致學生的主動性、積極性不高。因此,減少驗證型實驗、增加探索型、設計型實驗開發學生的創新潛能是化學教學改革中的一個關鍵所在。在實驗教學過程中,實驗教學方法的設計對培養學生的能力起到重要作用。教師在教學中應當創設“發現價值”的實驗情境,提出課題,明確目的,引導學生提出解決問題的關鍵和思路,鼓勵學生設計多種可能的實驗方案。在實施綜合設計性實驗教學時,實驗前教師給出實驗題目,指定幾個思考題和幾本參考書,學生通過討論和單獨思考完成實驗方案設計;教師通過對學生的準備工作進行把關,對實驗過程的具體思路和實驗過程中應注意的事項進行詳細講解;在教師指導下,學生自行準備實驗器材和配置相關實驗溶液;實驗操作中,教師時刻關注學生的實驗進展情況,對學生的一些不規范的操作給出及時的糾正建議;實驗完成后,讓學生對所做實驗的具體現象進行分析,找出不足之處和改進方法。增加綜合設計型實驗有利于檢測學生對所學知識的掌握程度和運用能力,提高學生的實驗綜合素養,養成良好的實驗習慣,培養學生獨立思考、分析和解決問題的能力。教學實踐表明,綜合設計型實驗能夠讓學生體驗到探索真理和創新實踐的樂趣[10]。
4.結語
在無機及分析化學的教學過程中,適當地引入相關的科研前沿知識,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,更能激發學生的求知欲,使其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,這更符合培養創新人才理念的要求。當然,教學改革是一項復雜的系統工程,只有通過改革實踐和不懈努力,才能使無機及分析化學課程教學在改革中不斷創新、逐步完善。今后,我們在教學實踐過程中將繼續探索,不斷思考,提升課程教學水平,使該課程學習在提高學生素質的過程中發揮應有作用。
參考文獻:
[1]張啟煥,齊志濤,嚴新.無機及分析化學課程教學改革探索與思考[J].安徽農學通報,2011,17(13):206-207.
摘 要:北京化工大學通過構建“三層次四模塊”實踐教學體系,形成了一個資源集中、層次清晰和分工明確的分布共享式的全校實驗教學平臺;通過對學生在整個四年學習期間實踐教學進行統籌安排,保證了本科人才實踐創新能力培養的四年不斷線;通過強化教學、科研、生產三者間的良性互動,探索出解決實踐教學難點問題的有效方法;通過開展多層次課外科技活動,取得了明顯成效。
關鍵詞:實踐教學;創新能力
本科人才培養是研究型大學建設過程中的基礎性、戰略性工作,實踐創新能力是本科人才培養質量的關鍵性指標。實踐教學作為創新人才培養中的重要環節,對于提高學生的綜合素質、培養學生的實踐創新能力具有不可替代的重要作用。北京化工大學根據自身特點,以實踐教學改革為切入點和突破口,在創建高水平研究型大學過程中對學生實踐創新能力培養作了積極的探索。
一、轉變觀念專題研討,構建“三層次四模塊”實踐教學體系
重視實踐教學環節是我校的優良傳統。為了貫徹教育部4號文件精神,加強對學生創新精神和實踐能力的培養,建立與研究型大學目標定位相適應的實踐教學體系,學校從轉變觀念入手,早在2001年就召開了實踐教學工作專題會議,對全校實驗與工程實踐教學體系、教學實驗室的改革與建設,以及與之相適應的運行機制的建立等,進行了一系列的專題研討。通過廣泛的討論與研究,進一步鞏固了實踐教學在高校創新人才培養中的重要地位,構建了“三層次四模塊”的實踐教學新體系。“三層次”是指校級基礎課程教學實驗中心、院級學科實驗平臺、系級專業(跨專業)特色方向教學實驗室和實習與創新基地。“四模塊”是指實驗教學模塊、工程基礎訓練模塊、生產過程實踐模塊和素質拓展與社會實踐模塊。該體系的構建遵循以下原則:打破原有實驗室設置和學院、專業及課程、本科生與研究生之間的界限,整個實踐教學形成一個體系,與學生培養目標相一致,在拓寬學生知識面的同時拓寬學生實踐和創新能力的培養。校級基礎課程教學實驗中心在按學生受益面大、對學生科學創新思維與科學創新能力培養中作用較大的公共基礎實驗組建;院級學科(跨學科)平臺按學科或專業大類公共實驗教學要求組建;系級專業(跨專業)特色方向教學實驗室和實習與創新基地按各專業特色實驗和實習要求組建。所有實踐教學工作必須隸屬于一個實踐教學基層單位,不同的實踐教學基層單位原則上不開設相同的實驗項目。實驗室不隸屬于某個教研室,教學實驗不附屬于課程進行設置。至此,學校先后建成了9個校級教學實驗中心、1個校級機械工程訓練中心、5個學科實驗平臺,建設了化工仿真實習基地、高分子材料加工實習基地和污水處理實習基地等1O個校內實習場所以及化工、生物、機械、電子和數學建模等5個創新基地、22個專業實驗室。目前,一個比較科學合理的實踐教學體系已日趨完善,實際效果顯著。我校獲得的國家和北京市精品課程中的有關本科教學實驗全部來自校級教學實驗中心;“大學化學實驗”2005年被評為國家級精品課程;化工教學實驗中心主任楊祖榮教授榮獲第二屆國家教學名師;有3項實踐教學項目獲國家級教學成果獎,有11項實踐教學項目獲得了北京市級教學成果獎。該體系通過對實驗室的總體布局規劃,構建了一個資源集中、層次清晰和分工明確的分布共享式的全校實驗教學平臺,大幅度調整與更新了實驗教學內容,實現了資源共享和整合優化,在時間和空間上擴大了實驗室服務范圍,為學生提供了更多進入實驗室鍛煉的機會,進一步加強了學生實踐和創新能力的培養。
二、實踐教學四年不斷線,全過程提高學生實踐創新能力
實踐教學是創新人才培養過程中貫穿始終、不可缺少的重要組成部分,是培養學生理論聯系實際、提高綜合素質與創新能力的重要手段。學校不斷完善實踐教學體系,拓寬實踐教學范疇,整合實踐教學資源,對學生在整個四年學習期間實踐教學進行統籌安排,通盤考慮,由淺入深、由易到難,形成完整的實踐教學體系,保證了本科人才實踐創新能力培養的四年不斷線。學校首先將“實踐教學四年不斷線”的育人理念通過培養方案與教學計劃落實于學生培養全過程,明確規定理工科學生4年內集中安排的實踐教學環節有實驗、課程設計、金工實習、電子實習、認識實習、生產實習、畢業實習等。共40周,經、管、文、法專業的實踐教學環節均在20周以上。為了給學生提供盡可能多的實踐機會,學校還采取增加教學流動編制政策鼓勵,教師采取多種形式開放實驗室。實驗室開放面向全校本科生,采取了全面開放、定時開放、預約開放等多種多樣的開放形式,保障了實驗時間。實驗內容的開放可以分為:學生選擇指定實驗內容的實驗、學生自立題目或自行設計的實驗、學生參加教師的科研課題、學生自立科研課題的實驗、學生參加有關競賽的實驗(實踐)訓練等。運行模式采用以學生為主體,教師啟發指導的方式。近幾年,由于各實驗室采取了適合各自特點的開放形式,實驗室開放取得了很好的效果。此外,學校還在一年級新生中開設新生研討課,采用小組互動、小組探討的形式,建立基于教師指導下的探索研究學習模式。通過新生研討課,架設起學生與教授之間互動的橋梁,幫助新生盡快適應研究性的學習環境,了解科學研究的基本方法,培養探索、研究和批判的精神。同時為學生創造一個在合作環境下進行探究式學習的機會,激發學生探究未知世界的興趣,訓練交流表達能力,引導學生自主學習。在二、三年級學生中實施大學生科研訓練計劃。在教師指導下,以學生為主體開展初步的科學研究活動。培養學生的科研意識和素養,提高創新能力。促進科研資源為本科人才培養服務,實現本科人才培養與科學研究的有機結合。學校設立了大學生科研訓練基金,每年投入50萬元資助近300個項目。針對四年級學生,學校加大了畢業環節管理力度,對不同科類畢業環節進行分類指導,嚴格選題、中期檢查、評閱、答辯等各個環節的質量標準,提高畢業論文(設計)質量。學校最近幾年建立的化工、生物、機械、電工電子、數學建模等創新基地,為學生在畢業環節前進入實驗室從事科研活動提供了更好的條件,并取得了良好的效果。學校還充分利用北京文化、科技、藝術類活動和大型展覽會多的優勢,為學生提供套票,讓學生參加或參觀有關的展覽會,組織學生參加社會實踐、志愿者服務、素質拓展及掛職鍛煉等活動,增強學生對未來事業發展和社會環境的了解,提高學生思想素質和業務水平,培養學生交流、溝通能力和團隊協作精神,促進學生知識、素質和能力的協調發展。這些各具特色的實踐教育形式,融合了學術培養與認知發展功能,貫通了課內與課外各種教育活動,覆蓋了校內和校外的時空資源,為學生的全面成長提供了廣闊的平臺。
三、產學研相互促進,全方位提高學生實踐創新能力
產學研結合教育是以培養學生實踐創新能力為重點,充分利用學校與企業、科研單位等多種不同的教育 本文為全文原貌 未安裝PDF瀏覽器用戶請先下載安裝 原版全文 環境和教育資源以及在人才培養方面的各自優勢,把以課堂傳授知識為主的學校教育與直接獲取實際經驗、實踐能力為主的生產、科研實踐有機結合的教育形式。學校堅持走教學、科研、生產良性互動的道路,依托大化工學科理論基礎厚實和科技成果產業化程度高的優勢,密切學校與企業的合作,強化教學、科研、生產三者間的相互滲透。經過長期的辦學實踐,探索出解決實踐教學難點問題的有效方法,為提高本科生實踐創新能力摸索出一條新路。
學校以科研項目為依托,不斷更新實踐教學內容、實驗方法與手段,不僅為學生實踐能力和創新能力的培養提供了必要條件,而且也派生出一批綜合性、研究型的實驗項目,并且研制出技術含量高的實驗教學儀器設備。例如,擁有“物理化學”和“大學化學實驗”等國家級精品課程的國家級優秀基地(工科基礎課程化學教學基地),改革原有的四大化學實驗教學模式,構建以培養學生能力為核心的新體系。以化學研究為主線,按照“化合物制備分離成分分析結構鑒定性質測試”來組織實驗教學;從科研課題中提煉形成了11個大學化學綜合與研究性實驗項目,有效地培養了學生的工程實踐能力。
學校利用校辦產業的技術和設備優勢,建立產學研結合的具有學校特色的校內實習基地。2000年,學校在建設國家級大學科技園時就考慮使科技園成為學生的實習園、教師的科研園和高新技術的示范園,真正成為“教學、科研、生產”三結合的實體。目前在大學科技園內建有10個校內實習基地,有效地改善了實習條件,為實踐教學提供了基本保障。例如,高分子材料加工成型實習基地擁有1.8萬平方米的生產基地,該基地引進了以研制開發新型塑料、橡膠制品為主的成套國際先進設備,建立了健全的現代企業管理制度,并根據實踐教學需要,同時建成了可容納200余位師生實習的教學用房和生活用房,為實踐教學提供了優質的服務。另外,學校在建設公共服務設施時,也盡可能考慮實踐教學的需要。例如,在學校建設中水處理站時,兼顧環境工程專業的校內實習需要,增加部分設備和場地,解決了學生校外實習難的問題。
學校以科技服務贏得企業支持,建立了穩定的校外實習基地。學校內部的工程實踐條件無論多好,都不能取代社會、工廠和企業的教育功能。首先,學生在工廠和企業可以深切地感受到大生產的氛圍;其次,學生可以通過企業了解技術、產品、生產、管理和市場的關系;再次,為適應市場競爭,企業需要不斷更新設備、工藝和發展新技術。學生看到的是發展更為迅速的物質形態和管理形態。基于此,學校主動去營造各種機會,建立起校企“雙贏”的合作機制,這是建設實踐教學體系的最佳模式和有效途徑。學校利用科研項目多、成果轉化率高的優勢,積極為校外實習基地所在單位提供科技服務,主動積極地做好工作,爭取建立穩定的長期合作關系,以保證實踐教學的需要。目前學校擁有燕山石化公司、華北制藥集團、大連化學工業公司、西安儀表廠、紅梅企業集團等80多個校外固定實習基地。
四、開展多層次的課外科技活動,學生實踐創新能力見成效
課外科技創新和學科競賽也是實踐教學的一種形式,是實現創新教育的有效載體,對于促進教學和科研相結合,激勵學生的學習積極性,培養大學生的創新能力、協作精神和理論聯系實際能力具有積極意義。我校歷來重視學生課外科技活動的開展,成立了學生課外科技活動指導小組,采取學生獨立立項、參與教師科研、學生導師制、提前進入畢業課題等方式,開展多層次、全方位的課外科技文化活動。其中有“科技學術月”、“科技文化節”、“挑戰杯學生課外科技學術作品競賽”、“數學建模大賽”、“電子設計競賽”、“大學生英語競賽”、“化學實驗競賽”、“物理實驗競賽”、“網頁設計大賽”、“創業設計大賽”、“機械創新設計大賽”、“形象設計大賽”等幾十種競賽活動。“十五”期間,我校學生在公開刊物上發表學術論文累計達280篇;在全國和北京市“挑戰杯”大學生課外科技學術作品競賽中獲得全國二等獎1個、三等獎2個、銅獎1個,獲北京市特等獎1個、一等獎1個、二等獎1個、三等獎17個;數學建模競賽、電子設計競賽中有8個隊獲全國一等獎,10個隊獲全國二等獎,40個隊獲北京市一、二等獎。2002年我校學生在全國高校4448個數學建模參賽隊中獲得最高獎“高教社杯”。
【關鍵詞】醫用化學;課堂教學;主體
1醫用化學課堂教學應符合社會需求,培養創新、實用型人才
本文結合我校醫用化學課堂教學教學經驗,以教學環節為介入點,對醫用化學教學模式進行改革與探索。以教師和學生兩大教學要素作為教學模式設計的基點,兼顧教師和學生的互動組合關系,以期引發對醫用化學課堂教學教學模式的更深層次和更具操作性的研究,最終建立以學生為主體的醫用化學課堂教學模式。
1.1在教師指導下,學生制定個性化學習計劃以學生為主體的學習是有計劃的學習,每個學生的學習動機、文化基礎、學習能力以及經歷等方面的情況都不盡相同。因此,根據自身的主客觀條件,制定符合個體實際的個性化學習計劃,并在實踐中不斷修正,是以學生為主體學習的基礎。以學生為主體的醫用化學課堂教學模式計劃的制定,應以學生對自身情況的把握為前提,以教學大綱和教學實施計劃為基礎,內容包括學習內容的安排、學習環節、學習方法等。這當中,教師通過導學的方式指導學生去認識學科的特點和教學要求,還特別要注意了解學生的基本情況,而不能象傳統的教學模式那樣只注重課堂上的幾十分鐘。可采用問卷調查、個別訪談、檢查作業等了解學生的基本情況。
1.2教師通過編寫提綱,讓學生初步完成章節知識的自學由于醫用化學講授的對象是剛剛進入中職的新生,具有自主化學習的能力的只有少數學生,大部分學生則需要引導和培養。因此,教師要扮好導學者的角色。除了有限的課堂教學時數,教師必須切實指導學生掌握如何閱讀、做摘要、做小結、做練習,如何養成良好的學習習慣。自學提綱是教師在充分研究教材、教學大綱和實施計劃的基礎上,認真分析學生的情況,對一個學期進行整體規劃。可以把教材按章節劃分成學習單元,每個單元又劃分成若干個知識點和知識鏈,從便于學生自學的角度出發,對每個單元進行梳理,形成多角度、多層次的自學引導材料,指導學生初步完成章節知識的自學。
1.3組建合作學習小組,形成以學生為主體的學習環境合作學習就是在強調自學的基礎上互幫互學,共享信息,共擔責任,共同實現一定的學習目標。由于學生的個性差異較大,學習方式和學習效果各不相同,理解知識的角度也有區別,學習小組為他們提供了交流學習的機會和主動發展的空間,從被動接受知識變為主動合作探索知識,實現學習效率的最大化。教師在引導學生采用協作學習時,應注意確定每次小組活動主題,建議采用互評、互查、互考等合作方式,安排記錄,作為期末考核的依據之一,并適當地介入小組活動,對小組活動進行評述,推廣成功學習小組的經驗,切實加強教師對小組的引導和監控。
2以學生為主體的課堂教學環境下的學習
課堂教學仍然是學生學習的重要環節。但以學生為主體的課堂教學有別于傳統的課堂教學。傳統的教學模式是以教師為中心,把學生作為知識灌輸的對象。以學生為主體的教學模式強調學生是認知的主體,課堂教學是輔助學習的環境。教師在上課前準備了大量導學材料,供學生根據自己的實際情況選擇學習,上課時則主要講解重點、難點和學習方法,教師起引導學生學習的作用。根據學生的實際情況,結合醫用化學的學科特點,采用不同的有針對性的教學策略。
2.1教師講授重點、難點:教師力爭在盡可能少的時間內解決盡可能多的問題,這是提高課堂教學效率的一個目標。但是,提高課堂教學效率,并不意味著講得越多越好,事實上,課堂教學任務完成得好壞不能只看內容豐富程度,關鍵應看學生對所學知識的掌握程度和學習能力的培養。
2.2教師選擇典型習題進行解析:在學生自學的基礎上,教師可精心編選典型習題,通過引導學生解題,消化學習內容,檢測學習效果,并在問題的解決中,掌握學習的思路和方法。習題解析包括作業講評和隨堂測驗等多種形式。在習題解析教學策略中,應當注意必須在學生自學教學內容的基礎上進行,只有學生對教學內容初步把握,習題解析才能順利進行,達到應有的教學效果。另外,應注意習題的典型性,真正科學地反映教學重點、難點,引導學生舉一反三、觸類旁通。教學策略有很多種,教學實踐中可以嘗試更豐富的教學策略,在課堂教學時間緊迫的前提下,仍可以取得最佳的教學效果。
培養適應社會需要的中職人才,是當前中職教育的重要課題。在中職醫用化學教學中,采用以學生為主體的醫用化學教學模式,在教師主導學生和學生自主學習的雙向互動中,整合個性化學習計劃制定、自學、協作學習、課堂教學、綜合練習、定期考核和開放實驗等教學環節,實現多種教學形式和多種教學媒體并存的新型教學模式,旨在培養適應社會需要的高水平中職人才。新的教學模式為學生創造了主動參與學習的條件和環境,使教與學相互依存、相互制約、相互作用,不僅可以克服學時短帶來的講授困難,而且充分調動了學生學習的主觀能動性,變被動為主動,可以激勵學生自主學習、提高學習效率。
參考文獻
[1]楊小麗;淺談醫用化學課堂教學中的導課法[J]廣州化工,2010。
關鍵詞: 無機化學課程 教學改革 教學實踐
無機化學課程是大學化學化工專業的一門重要基礎專業課。無機化學課程一般開設在大學一年級,其授課對象為只具有中學化學知識基礎的學生,一方面,當前教學內容與中學化學脫節現象比較嚴重,另一方面,跟不上現代無機化學的發展,因而遠不適應創新型化學化工人才的培養。如何使無機化學課程緊跟時代要求,如何使學生對現代無機化學學科內容有真正的認識和了解,是大學無機化學課程面臨的難題和挑戰。我根據自己近幾年來無機化學的講授經驗并結合現代無機化學的發展趨勢,對無機化學課程的教學內容和教學方法進行了一定的探索和實踐,具體做法如下。
一、更新教學體系,豐富課程內容
在以往的無機化學教學中,化學教育專業、化學專業、化學工程專業和應用化學專業基本上都采用同樣的無機化學教材,并沒有區分出各個化學化工類專業的特點和培養目標。在充分調查研究的基礎之上,我們對不同專業的無機化學教材內容進行了重新選擇,例如化學教育專業主要采用師范類大學編撰的教材,注重基礎知識的教學,為學生以后走上教師崗位打下良好的基礎;工科類化學專業要面向技術、面向應用和鍛煉實踐能力。同時注重各個專業的共性和共同的技能訓練[1―4]。
國內的無機化學教材多為20世紀80年代出版,內容略顯陳舊,多為傳統無機化學的內容,而近年來新興起的無機化學新的分支學科和領域,如生物無機化學、無機材料、納米材料等的發展在教材中涉及較少,已不能反映當今無機化學學科的全貌。因此,我們適應新形勢的需要,改革無機化學課程的教學內容,對一些傳統的內容進行合并,同時在授課中加強無機化學中新理論、新知識的介紹,例如具有特殊物理、化學性質的納米材料和在生物醫學領域有廣泛應用的仿生合成無機材料,等等。
二、改革講授方法,提高教學質量
無機化學研究范圍較廣,因而教學內容龐雜分散,特別是元素部分知識的講授,章節之間缺乏聯系和系統性,內容枯燥無味,不便于學生對知識的掌握。因此在教學中要突出重點,尋找規律,例如可將原子結構部分的元素性質(原子半徑、電離能、親和能和電負性)周期性變化及分子結構部分的價鍵理論和分子軌道理論與元素部分知識的講解聯系起來,用理論來闡明具體的化學問題,通過具體事例將原本抽象、晦澀的知識變得更加形象生動,便于學生理解掌握。在化學平衡部分的學習應注意不同的平衡之間的聯系和共性,酸堿平衡、沉淀溶解平衡、氧化還原平衡和配位平衡雖然類型不同,都可用化學平衡的基本原理來研究,只是化學反應平衡常數應用于不同類型的平衡時表現形式不一樣,如解離常數、溶度積常數、穩定常數等。
利用傳統的課堂板書講授原子結構和分子結構等內容時,學生不能直觀、形象地理解相關概念,比如,在原子結構部分中關于原子軌道的角度部分概率分布圖和分子結構部分中的分子軌道圖很難在黑板平面上表現出來。利用多媒體教學手段可以很好地解決這個問題,通過課件可以將抽象難懂的原子結構和分子結構以直觀、形象的三維立體圖展現出來,圖文并茂的講解可以調動學生學習的積極性,增加課堂傳授的知識量,增強課堂教學效果[5]。此外,我們還通過校精品課程的建設建立無機化學課程的網站,提供大量的教案、課件和化合物性質的數據庫等資料,便于學生在課外瀏覽學習。除了新的教學技術的應用外,還要重視傳統教學方法的作用,例如,對一些重要的理論性較強的公式,采用板書進行詳細的推導。將現代的和傳統的教育技術相結合,可達到較好的教學效果。
三、重視習題課,增強掌握知識的能力
習題課并非用來應付考試,主要目的是加強學生對知識點的掌握和理解。習題內容應與理論知識相呼應,并可對不同的知識點進行對比和歸納總結,有利于學生回顧和復習學習過的內容。傳統的習題課主要采用教師講授的方式,學生主要為被動地“填鴨式”接受。我們認為應該改這種習題課的模式為討論的方式。對一些知識的難點,由教師提出疑問,讓學生對具體的內容進行分組討論,發表自己的意見,最后由教師對討論內容進行總結,在討論過程中他們的思路會更加清晰,對知識的掌握也會更加透徹。在習題課的整個過程中,讓學生充分參與,有疑問、有爭論、有討論,使學生的分析問題和解決問題的能力得到了提高和鍛煉。
四、改革考試方法,提高綜合素質
考試是人才培養的一個重要環節,也是檢驗學習效果和教師教學效果的一個手段。以往評價一個學生的成績好與差,一般只看期末考試的卷面成績的好與差。我們認為此種考核方法有一定的弊端,從適應素質教育和創新能力培養的高度來看,這種形式還是遠遠不夠的。一方面,很多學生只注重書面知識的學習,而忽略了綜合能力的提高,另一方面,一些學生平時學習不努力,考前突擊復習,甚至還有作弊等投機行為。為此,我們改革了單一的考查考試方法,采用課后練習、平時測試與科研小論文相結合;筆試與口試相結合;閉卷考試與開卷考試相結合;老師評分和學生評分相結合等多種形式的考核方式。采用這種全面、豐富的考試內容和全程性、多種形式的考核方式,可對學生的知識水平、能力進行全面考查,同時能對學生綜合素質的提高起到促進作用。
總之,對大學無機化學教學內容、教學方法和課程體系進行改革,既豐富了學生無機化學知識,又充分體現了現代無機化學學科的發展趨勢,課程教學改革有利于提高學生的實踐能力和創新能力,也有利于實現化學化工各專業的培養目標。
參考文獻:
[1]大連理工大學無機化學教研室編.無機化學[M].北京:高等教育出版社,1990.
[2]北京師范大學無機化學教研室等編.無機化學[M].北京:高等教育出版社,1981.
[3]張祖德編.無機化學[M].合肥:中國科學技術出版社,2008.