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[關鍵詞]實驗教學 基本操作 實驗管理
[中圖分類號]G420 [文獻標識碼]A [文章編號]1009-5349(2012)10-0253-01
化學是實驗的科學,大學化學課程中化學實驗課是非常重要的,對大學生實驗技能的培養和提高起到至關重要的作用。著眼于21世紀的創新人才培養,化學實驗教學除了進行基礎理論和基本知識的傳授、基本技能的訓練外,還承擔著培養學生創新實踐意識和綜合實踐能力的重任。而普通化學在非化學專業本科生化學課程中占有先導地位,普通化學實驗課的教學直接影響到后續分析化學、有機化學實驗課的教學,乃至專業課的實驗教學。如何能上好普通化學實驗是普通化學課程教師的必修課。近幾年來,經過我校普化教學組的努力,普通化學實驗教學已經日臻完善。然而,受到大型儀器數量和實驗室條件的限制,雖然采取每組1~2人做實驗,在教學方式上,指導教師詳細介紹實驗內容、儀器結構和使用方法,并將實驗藥品、器材全部準備好(甚至將儀器預熱好)。多年的教學實踐表明,盡管教師做得很細致很周到,但這樣的實驗很難激起學生主動學習的積極性,教學效果不甚理想。在五年的教學中,筆者有些經驗,在這里和大家一一探討。
一、實驗課與理論課相輔相成
在講授理論課的時候,與實驗相聯系。比如在講化學反應速率一章在講授初始速率法時,簡單講授化學反應速率實驗,在講酸堿反應一章時在講授離子強度時,講授化學反應速率實驗中為何補充強電解質的原理。而在講述化學實驗課時,也要提到理論課的內容,把實驗課的原理講透。例如在講述醋酸電離度和電離常數的測定時,要講清楚這個實驗對應的理論課是酸堿平衡這章,原理是一元弱酸的理解和緩沖溶液原理。那么,通過實驗的講授和操作,也強化了酸堿反應的重點和難點,真正做到實驗課和理論課相輔相成。
二、嚴格控制實驗講授時間
實驗課和理論課區別很大,重點在對學生實驗能力的培養,所以實驗課的講授切記不可超時。經過實踐,我們已經發現,實驗課講授時間超時,比如講一個小時,語言啰嗦,重復,細節反復講授,結果學生反而實驗完成的不好。國賓夕法尼亞大學神經系統專學家戴維·丁格斯說:“人的警覺度是對疲勞最為敏感的指標之一。”反復講會使學生的警覺度降低,從而感到疲勞,注意力渙散。在教學中,往往教師講授時間很長,但講完后還有平時表現好的學生來問實驗的細節,就是因為學生專注度被分散了。有的年青教師剛剛踏上講臺,經驗不足,可說的東西不多,但為了達到一定時間,而故意重復或多講,反而分散學生對實驗知識的注意力,授課效果不好。筆者認為,實驗課講授時間控制在半小時內足以,實驗的目的、原理、操作步驟和注意事項逐一道來,不用重復,清晰流暢即可,控制在15分鐘。儀器的使用和演示控制在15分鐘,教師邊說邊講,也可以讓學生嘗試演示,這樣學生印象深刻,短期內也不會遺忘。30分鐘后,迅速開始實驗。
三、實驗基本操作反復強化
有的學生對實驗課囫圇吞棗,不注意細節,實驗有結果就高枕無憂了。結果,對后續的化學科目的實驗基礎不牢,貽笑大方。比如說在普化實驗課我們就已經講授酸堿滴定管的使用,液體藥品的取用和移液管的用法。而有的食品專業的學生到了食品化學實驗課,這些操作還不規范,類似的現象屢見不鮮。作為教師,如何從自身的教學去尋找原因,對實驗操作的基本知識反復強化呢?我們采取了一些相應的措施,在正式實驗操作之前,我們為學生加了一次實驗理論課,為學生強調實驗的安全及基本儀器的操作。用圖片和視頻演示實驗的基本操作,一旦操作會有那些后果。比如對煤氣燈的不正確使用,會引起爆鳴聲,火苗四濺等,非常直觀。如果實驗臺起火,學生應如何應對等問題都有很好的示范。在課間休息時,我們也給學生放些時間短的視頻,一節課一個主題,對基本操作反復強化。這樣在實驗課講解時學生、教師都省力不少,事半功倍。
四、加強實驗課管理
關鍵詞:普通化學;精品資源共享課;改革與實踐
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2014)32-0243-02
2011年國家級精品資源共享課建設工作正式啟動。精品資源共享課建設是國家精品開放課程建設項目的組成部分,是由原來的精品課程升級轉型而來,以高校教師和學生為服務主體,同時面向社會學習者的基礎課和專業課等各類網絡共享課程[1]。要求在原精品課程的基礎上增加課程,課程要有完整教學過程的記錄,即視頻、教案、作業、考試等。因此,精品資源共享課申報工作將成為最近幾年高校教學管理部門的重點工作之一[2]。我校《普通化學》課程在2008年被評為國家級精品課程。近幾年筆者圍繞《普通化學》課程教學目標,以“加強基礎,提高素質,立足專業背景,關注社會、生活熱點,跟蹤科技前沿,反映時代氣息”為教學改革的基本思路,在教學內容、教學方法、教學手段、實驗教學內容與組織形式、學生考評方式等方面進行了一系列的教學改革與實踐,為普通化學國家精品資源共享課建設打下了一定的基礎,在非化學化工專業《普通化學》課程教學中起到了很好的領先示范作用。
一、教學內容改革與實踐
《普通化學》是一門現代化學導論課程,其目的是要給學生以高素質的化學通才教育。為了達到這一目標,在教學內容改革上,首先強調加強基礎。俗話說得好:巧婦難為無米之炊。為此,筆者將教材中過難的部分進行壓縮或刪除,安排足夠的時間把化學基本原理和物質結構基礎作為重要的基礎知識進行介紹,突出其基礎性,使其成為解決元素及其化合物結構、性質、制備、應用等方面的重要基礎方法,教給學生思考、解決化學問題最基本的理論和方法。其次強調提高素質,學生通過教學內容的整合,不僅獲得了思維、學習、自主創新等能力素質的培養和提高,同時,還通過實驗內容的改革,減少驗證性實驗,增加綜合性、設計性、開放性實驗,使學生全面提高實踐動手能力、研究創新能力。第三,在立足專業背景方面,結合不同的專業特點,強化與專業知識密切相關的教學內容,引導學生如何利用化學知識解決專業問題。第四,關注社會、生活熱點方面,另辟一個知識模塊,即生活與化學,涉及能源、材料、環保、生命科學、健康營養等與化學密切相關的內容,使化學成為學生看得見、摸得著、用得上的一門實用、創新性學科,從而激發學生學習興趣,培養學生科學素養。第五,在跟蹤科技前沿和反映時代氣息方面,要求老師們在教學過程中,融入自己的科研課題或介紹像C60及其衍生物、納米材料、儲氫材料、人工模擬固氮、原子簇化合物、金屬有機化合物等前沿性的知識,讓學生更多地了解化學的現代成就,激發學生的學習熱情。
二、教學方法和教學手段的改革與實踐
在教學方法上,針對不同的教學內容,提出了富有特色的《普通化學》課程“三式”教學方法,即“問題式”、“討論式”、“研究式”,并在教學實踐中,靈活使用這“三式”教學方法,充分發揮學生的主動性,較好地達到讓學生“好學、會學、想學”的教學目的。教學手段上,不斷完善“《普通化學》多媒體教學課件”、“《普通化學》精品課程教學網站”和“化學基礎實驗教學網站”,教學過程中,設計以多媒體教學為主,恰當地與傳統的“黑板+粉筆”結合為輔的現代化學教學手段,形成了既能體現傳統教學手段慢而易吸收、消化、理解等優點,又能體現教學內容豐富、形象、有趣、信息量大、省時等優點的現代化教學手段,深受學生歡迎。
三、實驗教學內容和組織形式的改革與實踐
為配合課堂教學,由主講教師編寫出版了《大學化學實驗教程》教材,于2009年由冶金工業出版社出版發行。此教材在實驗內容的選擇上,除了保證學生掌握一定的化學實驗基本技能、基本知識外,減少了驗證性、演示性實驗,增加了綜合性、設計性和研究性實驗,還編入了反映教學改革新成果的實驗,編入了微型實驗和仿真實驗。組織形式上,除了正常的實驗教學外,將一些不在教學學時范圍內,但對啟迪學生思維、培養學生創新能力有利的設計性、研究性實驗,以開放實驗的形式對學生開放,讓他們利用課余時間完成,同時鼓勵學有余力、基礎較好的學生,以大學生課外科技活動立項的形式,參加到教師科研項目研究中,為學生提供了更多的提高學生實驗動手能力和創新能力等方面的綜合訓練機會。
四、學生考評方式的改革與實踐
開展考試方式的改革與實踐,在不斷完善《普通化學》試題(庫),堅持教考分離,期末采用閉卷考試的基礎上,注重對學生學習過程的考核(如作業習題、課程參與程度、實驗等環節),以全面準確地評價學生的綜合素質。在上述教學改革的同時,筆者按照精品資源共享課的技術標準,拍攝了理論課程全程錄像并上網,方便學生學習參考,讓更多的學生真正意義上受益;豐富了《普通化學》教學網站中各章作業習題、例題、常見問題、名詞術語、科學家人物、參考文獻等內容;對授課課件、教學日歷進行更新,并上網,方便學生學習;增加了學習指南、重點難點,考評方式和標準,使學生學習做到心中有數,目標更明確;在實驗教學方面,增加了實驗指導欄目,預習思考題,方便學生實驗前的預習和實驗后的復習。優質的教學資源是提高課程教學質量的重要保證,普通化學課程組重視課程資源建設,并形成以下資源特色。
1.立體化。多種媒體、多種學習方式與教學方式、多種功能教學軟件以及紙質文字教材組合成一個完整的系統。其中《普通化學》多媒體課件獲得全國第九屆多媒體課件大賽一等獎。
2.網絡化。上傳至共享平臺的所有資源,都可以在網上運行或供學習者下載。
3.精品化。(1)基本教學資源如授課錄像、多媒體課件、作業習題、例題、實驗指導等都是按照新的課程教學大綱,建立在新的課程教學內容和新的課程體系的基礎上的,這些教學資源充分體現了教師的課堂教學設計思路,對重點難點的剖析過程和教學方法。(2)拓展教學資源,豐富教學內容。拓展教學資源是理論教學和實驗教學在網絡環境中的延伸,以網絡化的形式向學生提供豐富的教學資源,是課堂教學的重要補充。普通化學課程組向學生開辟了拓展教學資源欄目,如在線考試系統、仿真實驗、師生交流等,這些教學資源豐富了的學生獲取知識的渠道,為學生課后自主學習構建了良好的平臺。
目前,我們已較好地完成了《普通化學》精品課程轉型升級為精品資源共享課的任務。
參考文獻:
[1]張鳴蕾.高校教學改革視野下的精品資源共享課建設[J].科教導刊,2013,(3):19-20.
[2]王金鳳.精品資源共享課申報工作的體會[J].學園,2013,(18):37.
關鍵詞:工程化學;教學模式;考核模式;教學改革
中圖分類號:O6C0;G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2015)47-0090-03
《普通化學》是一門介紹化學領域及其分支領域中的基本化學原理及物質結構的課程。在我校,該課程多年來一直是面向全校各工科院系的公共基礎課。由于是全校面上課程,因此一直采取全校學大綱,統一命題,統一考試的教學及考核模式。在多年的對不同院系的《普通化學》教學實踐中,我們發現,各個院系對化學知識的需求不盡相同。以材料學院為代表的非化學類院系專業在以后的工作或科研中對化學知識的需求較多,所以他們希望學到更加系統更加深入的化學知識,目前《普通化學》教學內容滿足不了他們對化學知識的“大胃口”。而以機電學院、電子工程學院、自動化學院等為代表的這些學院的學生工作后雖然也需要化學知識和思維作支撐,但是他們對化學不需要系統的純學科教學,系統地教學會使他們“吃的太撐”,“消化不良”而產生“知識過剩”,進一步使學生產生厭學情緒[1,2]。因此,如何針對各個學院對化學知識的不同需求對《普通化學》課程進行改革,讓學生做到“為用而學”、讓老師做到“為用而教”是該門課程亟需解決的問題。針對以上問題,我校基礎化學教研組在經過詳細的調研、分析、討論后,乘著我校本科培養方案改革的春風,對《普通化學》課程開展了一系列的改革,針對不同院系開設“私人定制”式的教學計劃。如:對我校機電、電子、自動化等學院開設《工程化學基礎》課程,以“少而精”為原則,避免一味強調化學的系統性,突出以這些院系的工程應用為基礎,講授化學原理、化學知識在工程中的應用。針對特定的專業將化學教學由《普通化學》轉變為《工程化學》后,如何在教學手段及內容上進行改革國內兄弟院校已有不少報道。如王艷芝等人[3]提出在教學中需要反映當代科技前沿并滲透環保意識及可持續發展思想。楊華玲等人[4]提出在教學中需將板書與多媒體技術有機結合起來。王斌等人[5]提出應在教學中引入前沿知識、設置創新實驗進而充分提高學生的科學素質和創新能力。幾年來,關于如何激發學生學習興趣并建立良好師生互動的改革也有所報到。如:吳芳輝[6]提出通過設置疑點或懸念誘發學生質疑能有效發掘學生的潛能。原長洲等人[7]提出通過構建和諧的師生關系使學生親其師而信其道。岳彩波等人[8]提出的“引誘式”教學方式可增加師生互動環節,在調節課堂氣氛的同時也加深了師生之間的友情。鈕金芬[9]也介紹了如何讓教學內容“動”起來的經驗。上述文獻中關于師生互動的改革在一定程度上提升了學生參與教學的主動性,但是關于教學中學生的“主體地位”屬性還沒有真正體現出來,另外師生互動也僅局限與課堂上,課堂外的師生互動模式還少見報道。因此,本論文本著與國內同行交流的目的,從教學方式以及考核模式等方面介紹我們在《工程化學基礎》教學方面的一些經驗及改革措施,重點突出學生參與教學的“主體地位”特性。
一、教學方式的改革
1.橫向交互式授課模式。傳統的以教師為中心的“灌輸式”教學模式,與現代教育理念已經格格不入;因此如何讓學生從被動的知識接受者變為主動的知識學習者尤為重要。這就要求老師要相應地從知識傳授者變為學生學習知識過程中的參與者,指導者。近年來在《工程化學基礎》課程的教學中,我們探索了“橫向交互式”教學模式,主要表現為兩個方面:①在老師講課過程中學生隨時可以提問,并討論。這樣,有效增加了師生互動,使學生的問題及時得到解決。但是,這種模式需要老師對學生提的問題做宏觀把控。即學生提的問題如果是共性問題,那么可以在課堂上組織大家討論并在最后給出老師的意見。如果老師認為學生的問題太過簡單,則為了避免耽誤大家的時間,則可以告訴學生下課找老師解決。②讓學生參與授課,老師作為聽眾,為學生做點評。即:老師可以找一些與最新科研動態相關聯的選題,讓學生分組去搜索、閱讀、整理資料、形成報告,并參與到課程的講授中來。如下頁圖1所示。
圖1(a)為鄭同學將化學與能源工程相結合講授關于太陽能電池方面的知識,體現了《工程化學》這門課程的工程特色。圖1(b)為王同學結合我校的國防特色,給同學們講解化學武器方面的知識,極大地激發了同學們對化學的興趣,同時也提升了同學們對我校作為一所國防特色院校的熱愛程度。圖1(c)為任同學講授太陽帆材料的選取及相關原理,與我校三航特色密切相連。圖1(d)為趙同學講解食品制作中的化學原理,并結合我校3D打印技術的優勢講解了通過3D打印技術打印食物,該同學的講授極大地引起了班上“吃貨”同學們的興趣。另外還有同學將化學知識與人的不同情緒相結合,講解了引發人們不同情緒的一些生物物質如梅拉多寧、乙酰膽堿、多巴胺等對人情緒的影響及其相關化學原理,使同學們認識到化學知識就在自己身邊。這種互動式的教學凸顯了學生學習的“主體“地位,極大地提升了學生學習的主動性,實踐表明,這種互動教學方法成效顯著。這種改革有以下幾方面的優勢:①可以提高學生學習的主動性;②可以培養學生的團隊合作精神;③通過讓學生參與講課鍛煉學生的語言表達能力以及自信心。
2.信息化手段輔助教學。在我們的教學中,除了采用傳統的郵件,電話等方式與學生交流外,還建立了QQ群,QQ群的建立與傳統的郵件或電話通訊相比,具有以下特點:①隨時隨地都可以解決學生的問題,而且一個學生提問的問題其他在群里的學生也可以看到,所以避免了同一個問題很多不同的同學來問的難題。②傳統的電話郵件只限于師生互動,而QQ群中除了師生互動外,學生之間也可以相互討論,相互交流。③QQ群的建立有助于學習資料的擴散,老師可以將一些與學習相關的講義、課外輔導資料及最新的文獻等與學生共享,為教與學提供了很好的課外互動平臺,進而有效地提高了教學成效。
如圖2(a)所示,學生之間可以通過QQ互動群進行討論,交流,同時,其討論內容群內所有同學可見,進而能夠使具有相同疑惑的同學也從討論中受益,圖2(b)所示為學生通過QQ群與老師交流,學生可以很方便地通過手機照相并發到QQ里來向老師請教問題,老師也可以用同樣的方法給學生答疑,這樣突破了傳統的在固定時間固定地點答疑的缺陷。圖2(c)所示為通過QQ群可以與學生共享學習資料,同時也可以共享學習以外的一些資料,比如:有一些勵志的,或者能對學生人生觀價值觀具有指導意義的一些資料,也可以在群眾共享,進而在學習之外,也給學生一些人生觀價值觀等的培養與指導。
二、考核模式的改革
改變以往單獨以期末考試分數作為學生對本門課程掌握程度的標準,建立更加全面科學的考核方式。將課堂提問、分組討論、專題調研小論文、自主講課、課后作業等環節納入考核范疇。分組討論主要是選擇一些工程案例,讓學生分組進行資料的收集、搜索、整理,而后討論,最后應用所學化學知識解決工程中的問題,并形成小論文,論文分數計入考試成績。該措施能夠激發學生學習的興趣,并讓學生通過分組討論形成良好的團隊精神。自主講課是指在該門課程中留出1~3次課給學生,選取比較簡單而又與工程應用比較緊密的內容讓學生經過預習、制作PPT并在課堂上講授,從而調動學生學習的主動性,而且也能鍛煉學生的表達能力以及自信心。最后的考試成績由幾個部分組成:實驗成績+平時作業成績+科研小論文成績+期末成績+互動成績等,與單純地以期末成績作為考核方式相比,這種考核模式雖然給老師帶來了較大的工作量,但是卻有效地調動了學生學習的積極性及主動性,同時能夠對學生對知識的掌握做一個更加客觀、科學的評價,能夠更有效地考核學生的整體素質。
教學容易,但要教好卻并不容易,需要老師以高度的責任心去潛心思考,像搞科研一樣去研究。簡單而言,我們認為要做好以下幾點:(1)突出學生的主體地位,與學生建立有效的互動機制,讓學生以主人翁的角色去學習;(2)與學生建立良好的師生關系對于提升教學效果也具有重要的作用,這就是所謂的“親其師,信其道”;(3)教學需與時俱進,需要與科研相結合,隨時關注國內外最新的科研動態,并將其與教學內容相融合,穿插到課堂教學中,往往能夠收到較好的教學效果。
參考文獻:
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[3]王艷芝,黃梅莉.工程化學基礎教學內容的改革與展望[J].教學研究,2000,(23):353-354.
[4]楊華玲.《工程化學》教學模式的研究與改革[J].科技信息,2014,(14):19-19.
[5]王斌,馬祥梅,馮艷,邢宏龍,何杰.關于工程化學基礎課程教學方法的探索[J].山東工業技術,2013,(14):5-5.
[6]吳芳輝.關于工程化學基礎課程教學策略的探討[J].安徽工業大學學報(社會科學版),2012,(29):121-122.
[7]原長洲,候林瑞,晉傳貴,朱偉長.工程化學基礎課程教學改革探索[J].安徽工業大學學報(社會科學版),2012,(29):131-132.
【關鍵詞】物理化學;通俗講解法;注重過程教學;考評體系
Exploration of improving the teaching effect of Physical Chemistry
WANG Xiao-hua1 ZHANG Yan2 ZHANG Shu-yi3 XIE Jin-nai4
(1.Tongji Zhejiang College, Jiaxing Zhejiang 314000, China;2.Hangzhou Xin Kai Industrial Co., Ltd., Hangzhou Zhejiang 310000, China;
3.Suzhou Tianma specialty chemicals Co., Ltd., Suzhou Jiangsu 215000, China;
4.Jiaxing City Qinghe high-strength insulation Co., Ltd., Jiaxing Zhejiang 314001, China)
【Abstract】Based on Physical Chemistry curriculum characters, we explored the teaching method of Physical Chemistry from three aspects, that is to use the“popular explanation” teaching mode, to focus on the process of teaching from the basic courses, examples and experiments and so on, to exame students through discussion in the usual results, and to establish the evaluation system with final stages.
【Key words】Physical Chemistry; “Popular explanation” teaching mode; The process of teaching; Evaluation system
0 前言
物理化學是我校材料科學工程、環境工程和給排水工程等專業的一門專業基礎課,該課程主要運用物理的原理、方法及技術,結合高等數學的知識來研究化學體系的性質和基本規律[1]。而物理化學課程內容抽象且邏輯性很強,公式繁多,且大多公式都有使用條件,以往的“一言堂”和“填鴨式”的授課模式,很容易使學生產生厭學情緒,教學效果受影響[2,3]。因此,在有限的課堂教學時間里,激發學生學習物理化學的積極性,著眼其原理和來源分析推演,聯系實際生活案例加以深入以此提高學生的綜合素質,讓物理化學課程變得輕松易懂易學成為教師值得思考的課題。本文將從以下三方面進行探索以期切實提高物理化學課堂教學質量。
1 課堂教學中多用“通俗講解法”
為了打破物理化學枯燥、沉悶的傳統教學方法,在教學內容的設計上,應該避免死板照搬知識點,要找出與知識點“接地氣”的講解方法讓學生更易懂易學,即“通俗講解法”。例如,在界面張力章節中,固體表面吸附氣體時,朗繆爾吸附等溫方程的推導復雜難懂,但如果把學生進教室坐座位的過程比作氣體被吸附到固體表面就簡單了,每位學生好比每個被吸附的氣體分子,座位好比固體表面。如果學生坐滿座位則覆蓋率等于1,否則小于1。固體表面吸附氣體的速率受哪些因素的影響呢?在覆蓋率理解的基礎上,學生會去思考,教室的空位越多,坐下的速率肯定更快,那這個空位怎么計算呢?空位率乘以空位數。如果教室外有一只猛虎追趕學生,是不是大家會努力擠進教室呢?而這只吃人的“老虎”就好比一種推動力,對于氣體分子來說就是壓力,固體表面吸附氣體時,壓力越大,吸附肯定就越快,這樣學生就能很容易理解影響氣體在固體表面吸附的因素,即空位率和壓力。學生再看吸附速率的公式就變得更容易了。這種通俗的講解辦法可以把理論性很強的知識化作簡單易懂的生活常識,調動學生積極思考,真正讓學習變復雜為簡單。
2 重過程的教學模式激發學生興趣
2.1 結合《普通化學》、《無機化學》、《高等數學》和《大學物理》等基礎課程,實現輕松學《物理化學》
《物理化學》課程一般安排在大二下學期開課,教學中多從學生學過的知識點引入,可以收到事半功倍的效果。例如,熱力學部分的術語在《普通化學》[5]和《無機化學》[6]中已經介紹過,《物理化學》課堂上只需簡單提及,學生就能回憶起來,再結合《高等數學》中微積分的知識,就能幫助學生輕松掌握功、能量守恒定律等重點內容。而在化學平衡常數的表達式相關內容講解時,也可以先引入《普通化學》和《無機化學》中標準平衡常數的表達式寫法特點,再稍加推演就可以讓學生掌握平衡常數的其他表達式[7]。
2.2 結合應用實例教學,提高學生學習興趣
許娟等[8]認為舉一些“閃光點”的實例將物理化學基本原理與實例相結合可以幫助其理解并且培養學生的物理化學視角。劉建等[9]認為教師講課備課,應該以“應用”為主旨合理取舍教材內容。因此,在物理化學教學中引入實例教學非常重要,如將實際生產中的合成氨反應與熱力學和動力學知識貫穿,粉塵爆炸與表面能相聯系,自然界水結冰,冰雪融化等與化學勢相關聯,汽車表面鍍膜與膠體化學關聯等等。
2.3 結合物理化學實驗講解和推演理論知識,讓抽象的理論變得簡單、適用
如借助凝固點測定實驗講解稀溶液的依數性之凝固點降低。單純理論上的分析和推導很乏味,若結合表1設計凝固點降低實驗,學生自己動手測凝固點并分析所得數據,就不難發現當在環己烷中加入萘后凝固點有所降低,進一步還可以設計實驗添加相同物質的量的尿素,結果如何呢?讓學生通過實驗找答案。在此基礎上,可以再向學生提問,如果是未知試劑A需要測定相對摩爾質量可否利用稀溶液的依數性?學生則可以按照表2設計凝固點降低實驗,再結合理論推導將可以完成。讓學生帶著問題去設計實驗,分析、推導和應用同時進行,提高學生動手能力,邏輯分析能力,以及創新能力。
表1 凝固點降低實驗設計
表2 利用凝固點降低實驗測A的相對摩爾質量
3 選擇合理的考評體系以激發學生學習熱情
《物理化學》課程學習難度較大,內容深且枯燥,要讓學生在課堂內外的學習熱情有增不減,平時成績可提高到40%甚至更大的比例,再擴大其考評范圍。除了通常的考勤、課后作業和課堂回答問題外,可以把學生討論交流作為平時成績。在物理化學課堂教學中,引入學生討論交流模塊[3,10]對學生獨立思考和團隊合作能力,表達和溝通能力、分析問題和解決問題的能力等的培養都大有裨益,受此啟發,筆者在2015級材料專業學生物理化學課堂上采用了專題匯報和討論模塊。由于這門課學時有限,不可能多次應用Think-Pair-Share (思考―討論―交流)模式[10]和Sandwich教學法[3],所以我們將班級49人均分為7組,每組固定專題負責人。教師給出幾個《物理化學》相關的專題,請各組自選,選定后,請同學們利用課余時間查資料,制作PPT,在學期末進行專題匯報和討論。每組給予8到10分鐘進行匯報,每組抽出一人來當評委,再邀請其他班級同學或者老師作為評委,并進行現場打分和排名,結果按比例記入平時成績。我們通過問卷調查回訪學生的反應,學生一致認為,該專題討論的課堂模式拓展了知識面,展現了大學生風采,增強了師生之間的互動交流,調動了大家的積極性,活躍了學習氛圍,值得推廣。
另外,筆者設想將《物理化學》的考試分段進行,譬如每三章出一份試卷,考試成績按比例記入期末總成績中,以此督促學生及時復習和總結。
4 結語
《物理化學》課程雖然內容繁多且需要的儲備知識較多,但該課程在本科學生的思維訓練和素質拓展,以及專業課程和實驗能力上都有很大的作用,因此,探索更多更好的教學方法和合理的考評體系來提高教學質量是我們教師持之以恒追求的話題。
【參考文獻】
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[8]許娟,楊亞提.高等農林院校物理化學與專業結合的教學模式與實踐[J].教育教學論壇,2015,(17):133-134.
在教學過程中,學生紛紛反映該科目學習內容多,各章知識聯系性不強,學習起來比較困難。這些現象除了跟科目知識點涵蓋廣,抽象理論概念多的學科特點有關外,以下幾個因素也不容忽視:
(1)學生的化學基礎相對薄弱。雖然學生學習過普通化學且部分學生修過有機化學,整體說來學生對化學相關知識掌握依舊不多,知識儲備不夠,學習重視度也不高;
(2)科目課時安排相對較少。由于課程知識點雜多,如果僅僅是重點講述部分知識內容,容易破壞科目的整體性和系統性;
(3)缺乏實際應用的案例。課堂上基本原理知識闡述過多,和現實案例及實際環節關聯較少,講解容易枯燥無味。針對上述幾個反映普遍的問題,我們和學生充分交流后針對教學方法進行了相應調整,在補充相關的化學基礎知識,改善加強知識點的復習和梳理,以及在相關章節添加生動案例等方面進行了有益嘗試并取得不錯的教學效果。
2教學方法改進的幾個方面
2.1補充化學相關基礎知識
在學院制定的培養計劃中,環境化學科目開設時間為大三第一學期,在此之前大部分學生已經修讀過普通化學和有機化學,具備了一定的化學基礎知識。但由于培養計劃對化學科目的課時分配相對較少,同時環境專業的學生對學習化學的重要性認識不夠,學生的化學基礎比較薄弱,給授課的順利進行造成了一定的困難。為了讓學生能聽明白,理解清楚,在某些章節我們適當補充相關的基礎知識,這種做法獲得學生的廣泛認可。我們采用的教材是由2006年高教出版社發行,戴樹桂教授編著的環境化學。其中大氣環境化學章節中提及自由基的穩定性,我們相應補充了鍵的解離能和共軛、誘導作用以及空間位阻與鍵穩定性的關系,引導學生從以上幾個方面綜合理解相應自由基的穩定性。談到自由基的活性時,我們把有機化學中講過的烷烴鹵代自由基反應與之關聯,學生學習新知識的同時回憶學過的內容,這樣接受起來更為容易。在講到多環芳烴的結構和性質時,我們及時幫助學生回憶了有機化學科目中對芳烴芳香性的介紹,其電子結構特點以及和化合物結構穩定性的關系,這樣學生就能更好理解多環芳烴的在環境中的穩定性,遷移和轉化的特點。同時我們要求學生在相應章節對水污染控制工程、大氣污染控制工程、環境毒理學,固體廢棄物的處理處置等科目進行對照學習,相互印證,既加強學生對相關知識點的記憶,同時也能讓學生從化學的角度深層次去理解環境問題出現的原因。
2.2總體把握教學內容,充分利用課堂時間
培養計劃中分配給環境化學48學時,在較短時間內完成八章內容,這對學生和老師都是一種挑戰。我們在正式開講前,先給學生大致剖析了一下該科目的主要脈絡,便于學生了解科目的重點章節。第一章緒論,主要闡述環境問題的出現導致環境化學的誕生以及環境當中主要污染物的類別,環境效應和遷移轉化。從第二章到第四章分別談及污染物進入大氣,水和土壤后的賦存狀態,遷移轉化等內容。第五章涉及污染物歷經上述三個圈層后進入生物體以及在生物體內的運動過程及毒性。第六章主要是一些具體的典型污染物在環境各圈層中的轉歸。第七章重點介紹受污染環境的幾種具體修復技術。而最后一章則是綠色化學的基本原理與應用。通過分析,學生大致了解了本課程的知識結構和脈絡特點,有利于學生在學習開始初步建立一個關聯體系。隨著教師授課工作的開展,學生可以把相應知識點置于關聯體系中,最后形成該科目的完整知識體系。另外針對科目課時較少而內容豐富的特點,我們要求學生必須做到課前預習和課后復習,簡單的和常識性內容僅做概述,和其他科目有交叉的章節如第二、三和五章,我們側重講述和化學相關的內容,其他部分以課堂提問或作業的方式讓學生自己學習。這樣既節省了時間,也督促學生針對相應的交叉科目如大氣污染控制工程等自主進行對照學習,增強了學生的自學能力;提高課時利用率的同時,也提高了學生學習的主動性和積極性。另外,我們設置“每課一個小結,每章一個總結”,便于學生及時復習課堂學到的知識點。
2.3補充真實典型案例,充實教學內容
環境化學中基礎理論和基本原理闡述較多,學生學習起來容易覺得枯燥乏味。引入環境中的真實典型案例,充實教材教學內容,可以有效激發學生的學習興趣,增強學生利用化學知識分析研究實際環境問題中有關污染物存在,化學特性及控制原理的能力。通過介紹11種農藥“喂養的豆角”,可爆炸的西瓜以及一系列生活中有毒的食品(毒饅頭,毒油條,瘦肉精,辣椒中的蘇丹紅,毒木耳等等),到富含有機物的工業廢水排放,揮發性有機物充斥室內外環境,以及最近出現的“霧霾”現象和人們高度重視的PM2.5等,讓學生認識到學習環境化學的重要性。在大氣污染物的遷移章節,介紹馬斯河谷煙霧事件,多諾拉煙霧事件,印度博帕爾事件,切爾諾貝利的核泄漏事件以及洛杉磯和倫敦煙霧事件,使學生把大氣中污染物擴散及對環境的影響和書本知識結合起來,充分理解大氣污染物擴散的各種影響因素及相應的處理措施和方案。另外我們也選擇在適當的章節中插入一些和環境保護相關的小故事來調節課堂的氣氛。比如在講到典型農藥在土壤中的遷移轉化時,介紹完有機氯農藥后,穿插了瑞士化學家米勒和滴滴涕以及德國科學家哈伯和毒氣的故事。這些歷史上真實出現過的血淋淋的事件,深深震撼了在座學生。課后學生紛紛上網查閱相關事件進行討論,同時也反饋了一些其他的案例供參考。通過真實典型案例的介紹和小故事的穿插,提高了學生對環境化學學習的重視程度,有效調動了學生的學習興趣和積極性,教學效果和教學質量有顯著提高。另外我們會在課余時間或答疑時間和學生充分溝通,鼓勵學生對該課程授課內容和方式提出建議,及時了解他們的想法和實際學習情況也對教學質量的改善大有裨益[6]。
3結論
關鍵詞: 難溶電解質 溶解度 溶度積 同離子效應
難溶電解質溶解度計算是沉淀溶解平衡知識板塊的重點之一,對沉淀的生成、分離、轉化、溶解等后續知識的學習有重要意義。本文作者對這部分計算進行歸納和總結,幫助學生透徹掌握溶解度概念,達到靈活應用知識之目的。
難溶電解質的溶解度S,是難溶電解質飽和水溶液的濃度,可有多種表示方式:100克水中所溶解電解質的最大質量;飽和水溶液的摩爾濃度、質量百分數、質量濃度等,單位分別為g•100g水,mol•L,%,g•L。
難溶電解質的溶度積常數K,是一定溫度下(25℃),難溶電解質在水中達沉淀溶解平衡時的標準平衡常數,此時水溶液一定是難溶電解質的飽和水溶液。
例如難溶電解質AB的溶解度為Smol•L,即AB飽和水溶液的濃度為Smol•L,其飽和水溶液中存在沉淀溶解平衡:AB(s)?葑mA(aq)+nB(aq)。
難溶電解質在水中溶解量很小,溶解的即認為全部解離,所以AB飽和水溶液中c(A)=mSmol•L;c(B)=nSmol•L,K(AB)=[A][B]=(mS)(nS)=mnS (1)
溶解度與溶度積的概念不同,但存在聯系,均能說明難溶電解質在水中的溶解能力,可由式(1)相互換算。
1.由溶度積計算溶解度
【例1】已知25℃時各難溶電解質的溶度積K如表1,比較下列三組物質的溶解度大小。
1)AgCl、AgI、FeS
2)AgS、AgCrO、Fe(OH)
3)AgCl、AgCrO
解:1)設AgCl的溶解度是Smol•L,則:
AgCl(s)?葑Ag(aq)+Cl(aq)
c/mol•L S S
K(AgCl)=[Ag][Cl]=S=1.77×10
解得S=1.33×10,所以AgCl的溶解度是1.33×10mol•L。
同理算出AgI、FeS的溶解度分別為9.23×10mol•L、2.24×10mol•L。
所以AgCl、AgI、FeS的溶解度大小順序為AgCl>AgI>FeS。
2)設AgS的溶解度是Smol•L,則:
AgS(s)?葑2Ag(aq)+S(aq)
c/mol•L 2S S
K(AgS)=[Ag][S]=(2S)S=2.51×10
解得S=1.84×10,所以AgS的溶解度是1.84×10mol•L。
同理算出AgCrO、Fe(OH)的溶解度分別為6.54×10mol•L、2.30×10mol•L.
所以AgS、AgCrO、Fe(OH)的溶解度大小順序為AgCrO>Fe(OH)>AgS.
3)由1)、2)可知AgCl的溶解度1.33×10mol•L,AgCrO的溶解度6.54×10mol•L,
所以AgCl、AgCrO溶解度大小順序為AgCrO>AgCl。
結論:相同類型(1∶1型;1∶2或2∶1型;1∶3或3∶1型)的難溶電解質在水中溶解度的大小可以通過溶度積直接比較;不同類型的難溶電解質,不能用溶度積直接比較溶解度的大小。
【例1】中1)AgCl、AgI、FeS均為1∶1型,由于大小順序為AgCl>AgI>FeS,所以溶解度大小順序也為AgCl>AgI>FeS。
2)AgS、AgCrO、Fe(OH)均為1∶2或2∶1型,K大小順序為AgCrO>Fe(OH)>AgS,所以溶解度大小順序也為AgCrO>Fe(OH)>AgS。
3)AgCl、AgCrO分別為1∶1和2∶1型,K大小順序為AgCl>AgCrO,而溶解度的大小順序為AgCrO>AgCl。
【例2】25℃,Ca(OH)的溶度積為5.02×10,求該溫度下飽和Ca(OH)水溶液的pH值。
解:設Ca(OH)的溶解度是Smol•L,
Ca(OH)(s)?葑Ca(aq)+2OH(aq)
c/mol•LS2S
解法同例1得S=1.08×10,則Ca(OH)飽和溶液中c(OH)=2S=2.16×10,
pH=14-pOH=12.33.
2.由溶解度計算溶度積
【例3】已知25℃各難溶電解質的溶解度數據如表2,計算25℃各難溶電解質的溶度積。
解:將各物質的溶解度由質量濃度換算成摩爾濃度,換算關系式c=,結果如表3所示,則AgCl的=K=S=1.77×10;BaSO的K=S=1.08×10;Fe(OH)的K=S(2S)=4.87×10;Fe(OH)的K=S(3S)=2.81×10。
由于甘汞HgCl在水中的解離按下式進行
HgCl(s)?葑Hg(aq)+2Cl(aq)
c/mol•L S 2S
所以HgCl的K=S(2S)=1.43×10.
【例4】已知25℃,Mg(OH)飽和水溶液的pH值為10.35,求該溫度下Mg(OH)的溶度積常數。
解: Mg(OH)(s)?葑Mg(aq)+2OH(aq)
c/mol•LS2S
Mg(OH)飽和水溶液的pOH=14-pH=3.65,
則c(OH)=2.24×10,Mg(OH)的溶解度S=c(OH)=1.12×10mol•L.
Mg(OH)的溶度積K=S(2S)=5.61×10(注意與【例2】比較).
3.同離子效應對溶解度的影響
【例5】計算25℃,AgCl分別在0.1mol•LNaCl溶液和0.1mol•LAgNO溶液中的溶解度,K(AgCl)如表1。
解:設AgCl在0.1mol•LNaCl溶液中的溶解度Smol•L,則:
AgCl(s)?葑Ag(aq)+Cl(aq)
c/mol•L S S+0.1
化簡:AgCl溶解度本身很小,S?塏0.1,又存在0.1mol•LCl的同離子效應,使AgCl溶解度進一步降低,所以S+0.1≈0.1,
K(AgCl)=[Ag][Cl]=S(S+0.1)≈S×0.1=1.77×10
S=1.77×10。
同理AgCl在0.1mol•LAgNO溶液中溶解度S=1.77×10。
所以AgCl在0.1mol•LNaCl和0.1mol•LAgNO3溶液中的溶解度相等,均為1.77×10mol•L,遠小于在純水中的溶解度1.33×10mol•L(純水中溶解度計算見【例1】)。
【例6】計算25℃,Fe(OH)分別在0.1mol•LFeCl和0.1mol•LNaOH溶液中的溶解度,K(Fe(OH))如表1。
解:設Fe(OH)在0.1mol•LFeCl溶液中的溶解度Smol•L,則:
Fe(OH)(s)?葑Fe(aq)+2OH(aq)
c/mol•LS+0.12S
化簡:Fe(OH)溶解度本身很小,S?塏0.1,又存在0.1mol•L的Fe的同離子效應,使Fe(OH)溶解度進一步降低,所以S1+0.1≈0.1,K(Fe(OH))=[Fe][OH]=(S+0.1)(2S)≈0.1×4S=4.87×10,S=1.10×10。
設Fe(OH)在0.1mol•LNaOH溶液中的溶解度Smol•L,則:
Fe(OH)(s)?葑Fe(aq)+2OH(aq)
c/mol•LS 2S+0.1
化簡:Fe(OH)溶解度本身很小,2S?塏0.1,又存在0.1mol•L的OH的同離子效應,使Fe(OH)溶解度進一步降低,所以2S+0.1≈0.1,K(Fe(OH))=[Fe][OH]=S(2S+0.1)≈S×0.1=4.87×10,S=4.87×10。
所以Fe(OH)在0.1mol•LFeCl和0.1mol•LNaOH溶液中的溶解度分別為1.10×10mol•L和4.87×10mol•L,并不相等,但都遠小于純水中的溶解度2.3×10mol•L(計算見【例1】)。
結論:同離子效應使難溶電解質的溶解度明顯降低,鹽效應使溶解度略微增大;二者共存時,只考慮前者。
【例7】比較25℃,BaSO在下列介質中的溶解度大小:
A.純水 B.0.1mol•LBaCl溶液
C.0.1mol•LKSO溶液 D.0.1mol•LKCl溶液
(答案:D>A>B=C)
【例8】比較25℃,AgS在下列介質中的溶解度大小:
A.純水 B.0.1mol•LNaS溶液
C.0.1mol•LAgNO溶液D.0.1mol•LKNO溶液
(答案:D>A>B>C)
注意比較【例5】與【例6】、【例7】與【例8】的差別。
我通過以上例題分析和比較,希望讀者能更好地掌握難溶電解質溶解度的相關計算,使知識融會貫通,應用熟練。
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符號說明:
腳標eq:平衡狀態
摩爾濃度:c
質量濃度:m
摩爾質量:M
[B]:相對濃度[B]=其中c=1.0mol•L
關鍵詞: 化學教學 網絡心理 多媒體 課件
引言
“羧酸衍生物的性質”課件于2011年10月獲得教育部教育管理信息中心組織的第十一屆全國多媒體課件大賽高教醫學組二等獎,筆者在開發設計過程中結合學生網絡心理,根據自己的教學經驗制作完成的多媒體化學課件。
學生網絡心理是指學生作為一類特殊的群體,對網絡的認知,和對其的情感體驗而產生的一種心理[1]。學生的網絡心理已經引起教育者和心理學家的重視,作為醫學院校的教學踐行者,將學生網絡心理地正面影響合理地運用于教學,對提高教學質量,激發學生學習興趣會收到事半功倍的效果。
多媒體化學課件是結合學科特點,有效地利用多媒體的圖、文、聲特性[2],模擬真實的化學實驗全過程,學生通過點擊和拖動鼠標來實現實驗操作,學生沒有鼠標動作,實驗將不會進行,學生操作錯誤,實驗將顯示錯誤操作帶來的嚴重后果,人機多媒體極強。這樣的實驗課件較傳統的演播式的實驗動畫有本質的區別。
本院對于學生的培養計劃,將化學基礎知識的學習放在一年級的第一學期,大學生剛走進校園,自我意識較中學階段明顯增強,面對網絡,表現出極高的認同感和參與熱情,而化學實驗課件正是利用這種大學生網絡心理的正面影響,打破教學的時空界限,為新生搭建了集文本、圖畫、聲音和影像為一體的學習平臺。下面以“羧酸衍生物的性質”課件為例,談談制作過程的心得。
1.利用首因效應,突破重點難點
本課件中羧酸衍生物的化學性質是學習重點。為了幫助學生更好地學習,我們采用圖文并茂的方式進行編排。同時針對學習難點——化學反應歷程,我們采用動畫形式[2],使其變得更生動,更直觀,學生還可以反復觀看,直至理解為止;針對學習重點——醇解反應,將理論與實踐相聯系,以首因心理效應作為指導[3],配以模擬實驗——阿司匹林的制備(圖1),讓學生在第一時間對生動的實驗產生興趣,有一個先入為主的良好學習愿望,才會進一步深入學習反應過程的理論知識。
2.模擬現實的學習環境,激發網上探險心理需求[1]
學生真實實驗過程中,由于時間和條件限制,通常不能接觸到實驗準備的前期工作,但在乙酸乙酯皂化反應速率常數測定模擬實驗(圖2)中我們將其完整呈現,添加前期準備的三步:電極選擇、電極活化和電導率常數設置,讓學生全面了解整個過程,這樣就彌補了學生真實實驗中的不足。這樣的設計促進學生知識結構的整體構建,運用海潮心理效應[3],激發大學生網上探險的心理需求。在這個模擬現實的實驗環境中,運用個體的觀察、判斷、思考和反應,滿足競爭心理。同時實現遠程教學及其教學資源的共享,是現代課堂教學的補充和完善,也為學生的課前預習和課后復習的自主學習提供的良好的平臺[4]。
在模擬實驗操作過程中,可隨時點擊“實驗目的”、“實驗原理”和“實驗步驟”來學習,這樣滿足了不同程度的學生的個性化學習,并且整個模擬實驗均由鼠標點擊拖動來進行完成,學生的每一步操作,計算機會自動對其下一步實驗步驟做出判斷,這樣的設計更好地體現人機交互和智能化的特點。
3.教學視頻與模擬實驗的對比學習,體現B-Learning的教育思想
課件所配視頻為阿司匹林制備的實驗操作過程。老師操作視頻可以和模擬實驗結合學習。該設計更好地保證了老師的最佳授課狀態和學生的最佳學習狀態同步進行。實際上這就是在重視學生自主學習、突現學生主體地位的同時,也重視充分發揮教師的主導作用,從而體現了B-Learning(Blending Learning)的教育思想[6]。從傳統的“教師為中心”的教學結構變為“主導—主體相結合”的教學結構,重在營造信息化的教學環境。
4.應用遷移效應,加深知識點的鞏固練習
本課件的綜合測試題庫中,配有多種題型,題量豐富。另外學生在學習過程中,針對需要重點掌握的知識版塊,利用遷移心理效應[7],特別添加有“隨堂練習”,觸類旁通,舉一反三,對于所學知識可以做一個及時的鞏固學習。點擊“返回”按鈕,學生可以繼續學習相關知識。
通過信息技術和教育心理學的理論相結合的開發理論設計出的多媒體化學課件,已在本院教學實踐中得到應用,通過對學生的調查發現,實現了教學質量與學生素質的提升。該課件也為課堂教學帶來了生機,為教師實現B-Learning教育理念提供了新的機遇,為學生不受時空限制提供了獲取知識的良好環境,真正實現了為教學服務的宗旨。
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關鍵詞;職業資格;環境工程;教學改革
我國的環境工程與環境科學從20世紀70年代開始起步,在80年代逐漸形成規模,90年代隨著大學擴招得到快速發展[1]。鑒于環境問題日益嚴重,因此受到人們廣泛關注。隨著全社會對環保事業投入的持續增加,越來越多的大學相繼開設環境相關專業,據統計全國有300余所大學開設環境工程(科學)專業。隨著社會經濟發展、科學技術水平不斷提高,社會分工與行業劃分越來越專業化。我國的執業資格制度也從無到有,并從1994年開始制定一些行業的職業資格標準,并逐步建立和推行更多項的專業技術執業制度。職業資格證一般包括從業資格證和執業資格證。從業資格指一般沒有強制性的規定,用人單位可以根據具體情況自行決定。而執業資格是國家對于一些專業進行強制規定,必須達到符合行業標準的人員才可以從事。隨著我國成功加入世貿組織,國際交往的頻繁,我國也必將實行一項在歐美社會已經深入實行的制度——資格準入制度,并進一步規范所有的勞動力和人才。隨著我國加入世貿組織,各方面要求均紛紛與國際接軌。各行各業都出現各式各樣的職業資格證,大學生如果有相關職業資格證書在就業時就具有很大優勢。因此在很多大學生中出現了考證熱。這反映了全社會越來越重視取得各類執業職格證書。為了提高學生就業率,學校也積極鼓勵并獎勵學生們多考取職業資格證書,這也十分符合國家的人力資源發展戰略,通過備考職業資格證也會讓學生們容易將理論與實踐結合起來,不斷提升他們的個人能力,更好地服務于社會、服務于企業。因此我國的高等教育尤其是應用型、工程本科教育應當適應社會潮流,轉變思想,改革教育體系,將職業資格考試融入本科教學工作之中。
1存在問題
1.1教育與需求脫鉤
環境專業被視作朝陽專業,但在就業市場上環境專業特色表現差強人意。以重慶文理學院為例,環境專業畢業生一次就業率96%,從事本專業的畢業生只占20%,這兩個數據并不突出,與非環境專業大致持平,與該校環境科學“特色”專業不相匹配。環境專業本科學生畢業后首選考研或考公務員、事業單位,其次才是考慮進各類環保公司。大學培養出的本科生與社會需求的環保專業人才間尚有一定差距。由于當前就業形勢的壓力不斷增大,因此急需對當前環境工程(科學)專業的本科教育進行進一步的修訂和完善。
1.2課程體系和培養方向紊亂
環境工程最初來源于各建筑工程學院土木系,給排水專業,50年代設立環境衛生專業,70年代有環境工程專業;環境工程和環境科學的后起之秀復雜得多,很多環境專業往往來源于地質專業、勘探專業、化學專業、生物工程甚至經濟管理專業。2015年的教育部本科專業目錄中環境科學與工程一級學科下共設置了4個二級學科和3個特設學科,拓寬了環境保護類專業的范圍[2]。各校環境科學與工程專業基礎課程大致如下,環境科學專業基礎課:環境化學、環境生物學、環境學、環境工程學、環境質量及評價、環境監測、環境信息系統、環境管理與環境法、生態學等課程;環境工程專業基礎課:水污染控制工程、固體廢物處理與處置技術、環境微生物、大氣污染控制技術、環境工程原理、工程流體力學、環境影響評價技術、環境法學等課程。落實到各高校,其課程體系設置,培養大綱各取所需,參差不齊。專業基礎課程選擇具有明顯的專業背景和學科傳統,與社會和就業市場需求并不完全一致。環境工程和環境科學分屬兩個一級學科,但在具體操作時二者在培養方向和教學大綱上呈現相互融合的趨勢。
2職業資格考試導向
2.1職業資格考試對職業選擇的激勵作用
近年來,隨著高校應屆畢業生人數不斷增加,再加上以往沒有就業的,就業壓力巨大。因此目前高校大學生就業問題已經成為廣受關注的社會問題。在當前形勢下,就業是高校、畢業生和家長都要面臨的一個難題。由于空前激烈的競爭,使畢業生們在職場中普遍缺乏安全感。隨著企業間競爭加劇,用人單位對技術型人才越來越關注,對技術人員的要求也越來越高。現在單靠手中的畢業證書是很難在社會中立足的,如果沒有過硬的專業技術,很難找到一個理想職業的崗位。在職業與專業技能之間職業資格證書就發揮著很大的作用。社會對技術性人才的需求培養了一批又一批的專業技術過硬的人才,使畢業生在社會上可以充分運用專業技能找到合適的職業,不必在競爭激烈的社會中艱難選擇。應用型本科學校面向職業資格的應用型教學可助推學生刻苦學習,掌握一技之長。并在今后的職業生涯中不斷進步,不斷提升自己的技能。職業資格證書就是體現畢業生的專業技能水平的最有效證明。
2.2職業資格考試對環境工程本科教育的啟示
環境工程(科學)畢業生能參加的職業資格考試大約有3種:環境影響評價師、環保工程師、給排水工程師[3-4]。環境影響評價工程師考試分4個科目:環境影響評價案例分析、環境影響評價技術導則與標準、環境影響評價相關法律法規、環境影響評價技術方法。注冊環保考試分為基礎考試(主要內容涵蓋了高等數學、普通物理、普通化學、理論力學、材料力學、流體力學、計算機應用技術、電工電子技術、工程經濟、工程流體力學與流體機械、環境工程微生物學、環境監測與分析、環境評價與環境規劃、污染防治技術和職業法規一共15個科目的內容)和專業考試(主要內容包括:環境法規和標準、污水處理與再生利用工程實踐、水污染防治工程技術、大氣污染防治工程實踐、固體廢物處理處置工程技術、大氣污染防治工程技術、物理污染控制工程技術、物理污染控制工程實踐、固體廢物處理處置工程實踐一共9個科目的內容)。參加專業考試的人員必須在基礎考試合格,并符合專業考試報名條件相關規定時才可報考。在專業考試合格以后,才能獲得《中華人民共和國注冊環保工程師資格證書》。注冊給排水工程師考試同樣分為公共基礎科目和專業科目兩類。公共基礎科目包括普通物理、高等數學、普通化學、材料力學、理論力學、計算機應用、流體力學、工程經濟、電工電子技術。專業考試又包含專業基礎和專業科目。其中專業基礎科目包括:水處理微生物學、水文學、水泵及水泵站、水分析化學和供水水文地質。專業科目包括:排水工程、建筑給排水和給水工程。通過對環境本科專業課程體系與大綱和環境影響評價師、注冊環保師、注冊給排水工程師的具體要求進行對比,發現目前環境專業本科的專業大綱和培養目標基本包括考注冊環保師和注冊環評師所需知識,但是和注冊給排水工程師所需知識要求差異較大,而且難度也較大。注冊工程師考試針對的是有工作經驗的工程師,而大學環境工程(科學)培養的是預備工程師。考察環境影響評價師、注冊環保師、注冊給排水工程師考試大綱和考試試題,可以發現,資格考試水平普遍高于環境本科專業對畢業生的要求。環保工程師和給排水工程師考試專業科目屬于典型的應用型、實踐性的科目,這對本科課程建設具有啟發作用。環境影響評價在本科階段顯然深度不夠,環境影響評價導則經常修改,教材多年不變,內容滯后;環評考試教材的核心是環保部頒發的大氣、水、固廢、噪聲、生態環境影響評價導則,由于各環境影響評價導則經常修改,環評考試教材和大綱幾乎年年修改,保持同步更新;注冊環保和注冊給排水強調工程應用和工程實踐,環境工程本科課堂教學偏重理論和基礎知識的傳授。
2.3職業資格考試對環境工程本科教學內容的導向
本科教學大綱中對專業知識的要求一般可分為掌握、熟悉、了解3個層次。其中掌握即要求學生能在實際工作中靈活運用;熟悉即要求他們能夠理解并簡單應用;了解僅要求他們具有環境影響評價相關的廣泛知識[5-6]。注冊環保、給排水、環評工程師考試要求高于本科教學大綱,注冊環保工程師考試對專業知識的要求大多為掌握和熟悉,要求相關人員要能夠在具體工作中運用基本原理并能進行分析問題和解決問題。因此需要學校在編寫與這幾個證書有關的教學大綱時,密切注意這些考試大綱的要求,力求達到將相應的內容列入各相應課程的教學大綱之中。在教學中將設計和計算作為環境工程平時考核的主要內容,強化學生實踐意識,引導學生由死背書本向注重實踐能力方面轉變。在考試題型上,也力求多結合環保工程師職業資格專業考試上面的考試題型方式,如增加相應客觀題型,內容主要以案例計算為主。并適當增加綜合性和應用性的考題,為學生今后參加相應的證書考試打下堅實基礎。環保專業考試輔導用書和各年考試試題是水、大氣、固廢、物理污染控制最佳輔導教材,以水污染控制工程為例,普遍感覺缺乏習題或習題陳舊,而環保專業科目考試提供生動的素材,稍作修改可應用于考試測驗。環保專業考試案例可作為課程設計,乃至畢業設計的樣本。為了滿足社會需求,提高畢業生的就業率,筆者認為對當前的人才培養教學大綱進行不斷修訂和充實是非常必要的。基于以上事實,可考慮以下方面:(1)順應相關職業資格考試的要求,及時修訂大綱和課程體系。(2)教學方法的改革。轉變課堂灌輸教育方式,采取案例式、融入式、討論式的教學方法。(3)及時更新教學內容,培養社會需要的應用型環境本科人才。(4)突出實踐性教學環節。其中環境影響評價,水、大氣、固體廢物等的污染治理都需要有實際工程經驗,而且環評、環保工程師考試也非常偏重于這些方面的實際問題進行命題。課程設計、畢業設計、各類實習等是學生熟悉和深入理解這些工程實踐的重要環節和手段,因此,對這些相關實踐類課程必須要給予足夠的重視和課時上的保證。(5)加強師資隊伍建設,要不斷提升專業教師的實踐能力,學校應通過鼓勵和獎勵教師到相關企業進行實踐培訓和掛職培訓,以提高雙師型教師所占比例,提升教師的理論結合實踐水平。
3職業資格考試和本科教育面臨的新挑戰
各類職業資格注冊工程師考試大綱明確指出,考試針對有實踐經驗的從業人員,普遍要求本專業或相近專業本科畢業并從事本專業5年以上,這無形加大了在校生參與考試的難度。其次,注冊考試的激烈競爭程度是另一考慮的因素,事實上只有少部分人有參加這類考試的計劃,且主要是預備考研的同學;為了更貼近證書考試,需要學校以及任課老師更多地在課程設計、大綱編寫和制定、教學內容和考試考核形式等多方面進行改革。教師只有通過注冊給排水、環保、環境影響評價工程師等職業資格考試,或在生產設計第一線培訓或掛職一定時間才有資格滿足“雙師”教師資格的基本要求。另外,目前國家對職業資格證書清理也造成不小的負面影響。2016年,隨著簡政放權,降低行業準入門檻改革的深入,在此前已取消5批職業資格許可和認定事項的基礎上,國務院再取消招標師、物業管理師、市場管理員、插花員等47個事項。加上前5批取消的272項職業資格,國務院分6批取消的職業資格將高達319項。至此,各部門設置的職業資格總量比本屆政府成立之初已減少50%以上。這一系列清理職業資格考試措施降低了“考證”熱,客觀上給環保類職業資格考試帶來一定沖擊。
參考文獻
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化學教育是我國現代高等教育教學內容構成體系中的重要組成部分,近年來,綠色化學思想理念在我國現代高等院校化學教育改革過程中應用,為有效提升我國大學化學教育工作的人文關懷水平和綠色環保特征做出了重要貢獻,本文圍繞基于綠色化學教育下大學化學教育的改革問題,選取兩個具體方面展開了簡要分析。
關鍵詞:
綠色化學教育;大學化學教育;改革探析
隨著我國高等教育事業改革工作的不斷推進,綠色化學教育理念在我國現代大學化學教育事業的開展過程中逐步獲取了充足的指導應用空間,為我國大學化學教育改革工作的具體開展,創造和提供了基礎性指導條件。隨著綠色化學指導理念在新時期大學化學教學工作過程中的引入運用,我國大學化學教學工作,在基礎教學理念、基本教學模式和教學和方法層次均發生了鮮明而深刻的變革,有效解決和突破了我國現有的大學化學教學模式在應用和發展過程中所存在的問題和缺陷,為我國高等院校化學教學事業的穩定有序發展,做出了重要貢獻,有鑒于此,本文將會圍繞基于綠色化學教育下大學化學教育的改革問題展開簡要闡釋。
一、大學化學教育過程中開展綠色化學教育的必要性
第一,綠色化學教育理念的引入運用,是開展新時期大學化學教育改革工作的基本指導理念。綠色和環保是當代世界發展過程中的基本主題,也是全新時代背景之下我國大學化學教育事業發展過程中所面對的基本課題。與初中階段和高中階段相對照,大學化學在教學內容方面具備著更加鮮明的系統性、專業性,以及廣泛性表現特征,直接導致大學化學學教學過程本身面對著鮮明的復雜性,亟需借由綠色化學教育理念的引入運用,逐步提升大學階段化學學科教學工作的科學性和完備性。要積極在大學階段化學學科實驗教學環節具體開展過程中,扎實倡導和踐行綠色化學的基本理念,為我國大學化學教育事業改革工作開展水平的不斷提升,創造和提供基礎性支持條件。要緊密關注節能環保材料研究與應用,以及能源短缺問題的研究和解決,對我國現階段大學化學教育事業具體開展過程所造成的深刻影響,不斷提升我國大學化學事業的時展水平。第二,綠色化學教育理念的引入運用,真切反映了新時期我國化學學科素質教育工作的基本訴求。在具體培養和輸出素質全面型人才的實踐過程中,教育工作者要重點關注素質教育基本思想理念的踐行實踐力度,要在為大學生引入并宣講化學學科基礎性知識內容要素基礎上,通過為大學生初步介紹綠色化學基本理論的相關內容,切實促進大學生群體初步實現對綠色化學思想理念的理解和認知,在此基礎上,要采取針對性教學實踐措施,誘導大學生在逐步形成參與化學學科知識內容學習探究,以及化學相關產業生產實踐過程中社會責任感和歷史使命感,通過實際開展的大學化學學科教學實踐活動,逐步提升呢大學生群體的自身綜合素質建構發展水平,為大學生群體實現良好有序的成長發展,以及自身綜合素質水平的不斷優化提升,創造支持條件。
二、綠色化學理念下大學化學教育改革的具體思路
在具體應用綠色化學理念指導開展大學階段化學學科教學改革工作過程中,要制定實施系統措施,促進傳統大學化學教學工作逐步實現現代化發展,要通過有效轉變大學化學學科任課教師,以及大學學生群體對化學學科的觀念認知狀態和基礎思維模式,逐步督導大學化學教師和大學生建構形成基礎性綠色化學觀念認知,逐步提升大學師生參與綠色化學教學活動的主觀積極性。要切實逐步加強針對大學生群體的基礎思想觀念宣傳普及教學工作力度,逐步提升大學生群體對綠色化學基本理念的理解認知水平,并在具體的化學學科知識內容的教學呈現過程中,時刻關注綠色化學知識理念的引入和滲透。比如在講授有機化合物工業合成制備過程中,要基于綠色化學和節能環保的技術控制理念,重點關注有機化合物工業合成制備過程中副產物的毒性,及其對自然社會環境所造成的影響效應,并針對性制定和應用恰當的技術處置措施。鑒于綠色化學教育工作是大學階段基礎性化學教育工作,與人文素質教育結合發展過程中的重要紐帶,直接要求大學教師在具體開展基礎化學教育改革實踐工作過程中,要時刻堅持和保障綠色化學思想理念的指導地位和導向地位,逐步加強和深化化學教育基礎思想理念的改革調整力度。比如在講授無機有毒氣體的實驗室制備知識內容過程中,教師要秉持系統深入的人文關懷實踐理念,優先為學生全面介紹分析無機有毒氣體物質的理化性質,督導學生實現對無機有毒氣體物質環境影響效應的清晰認識,繼而基于人文關懷的思想認知視角,切實加強無機有毒氣體物質實驗室制備和工業制備過程中的綠色環保技術屬性狀態的優化控制工作,確保大學基礎化學教育工作的人文關懷實現水平能夠實現幅度顯著的改善提升。在具體應用綠色化學思想理念指導大學階段基礎化學教學工作改革工作過程中,要切實針對現有的大學化學教學內容構成體系展開針對性的優化改良,要結合綠色化學基本理念,針對現有大學基礎化學課程教材文本實施改革處理,在針對現有知識內容章節展開基于綠色化學基本理念的改良優化基礎上,增加編寫專門性的綠色化學知識內容章節,確保綠色化學思想理念能夠在大學基礎化學學科知識內容的教學普及過程中,實現充分的滲透推廣。要重點關注綠色化學思想理念與基礎化學知識相互融合過程中的自然性,促進大學化學教學改革工作能夠順利獲取最佳的預期效果。
三、結語
針對基于綠色化學教育下大學化學教育的改革問題,本文具體選取大學化學教育過程中開展綠色化學教育的必要性,以及綠色化學理念下大學化學教育改革的具體思路兩個具體方面展開了簡要分析,旨意為相關領域的研究人員提供借鑒。
作者:符會芳 單位:寶雞職業技術學院
參考文獻:
[1]楊先炯.基于綠色化學教育下大學化學教育的改革探析[J].科學大眾(科學教育),2016(04).