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關鍵詞:無機化學實驗;教學改革;實驗教學
作者簡介:李艷青(1980-),女,河北滿城人,華北電力大學科技學院,講師;許佩瑤(1965-),女,河北保定人,華北電力大學環境科學與工程學院,教授。(河北?保定?071000)
中圖分類號:G642.0?????文獻標識碼:A?????文章編號:1007-0079(2012)20-0090-02
化學是實踐性很強的學科,實驗教學在化學教學中占據舉足輕重的地位,是一種特殊形式的教學活動。它和理論課內容環環相扣,有助于學生及時理解消化理論課的內容,并增加學生學習的興趣,具有其他教育活動所不可取代的功能,是培養學生創新能力教育中最重要的一個環節。
無機化學是華北電力大學應用化學、能源化工、環境工程、環境科學等專業的重要專業基礎課程,它緊承高中化學,不僅是各專業課的基礎,同時也是其他化學基礎課的基礎。無機化學實驗是無機化學課程的重要組成部分,是學生入學后的第一門化學實驗課程,對于學生理解掌握無機化學課程的基本原理、培養動手能力和創新思維能力起著至關重要的作用。其基本教學目標可歸納為三個方面:訓練學生良好的實驗室工作習慣和素養;訓練學生的基本實驗操作技術和技能;培養學生具有獨立進行實驗研究工作的初步能力。[1]而在華北電力大學無機化學實驗的教學中,原教學體系已經不能滿足培養學生創新能力的要求,因此對原課程教學體系及教學方法進行改革變得尤為必要。
一、無機化學實驗教學的現狀及存在的問題
現華北電力大學應用化學和能源化工專業設立了“無機化學實驗A”課程,學時32;環境工程和環境科學專業設立“無機化學實驗B”課程,24學時。與其他“211”院校的對應專業相比,華北電力大學的無機化學實驗學時明顯偏少,如果仍延續傳統的理論驗證實驗模式,無法達到教學目標的要求。所以如何在有限的時間內為學生提供符合學習規律、具有先進性、適合于本科生使用的無機化學實驗教學體系是亟待解決的問題。
目前存在的主要問題如下:
(1)實驗學時少:目前“無機化學實驗A”僅能開設12個實驗,主要是基本理論驗證實驗和常見元素性質實驗,制備、分離、鑒定等綜合性較強的實驗較少;“無機化學實驗B”只能開設9~10個實驗,元素部分的實驗基本無法開出,遠遠不能滿足學生的求知需要。
(2)實驗教材內容陳舊:所用的教材是2000年自編的講義,采取“示范型”的編寫方式,形式呆板,缺乏對實驗理論、方法、特點的系統介紹,使實驗教材停留在實驗操作指導的水平上,學生在實驗中基本上是“照方抓藥”,處于被動狀態,不能很好地達到培養實驗能力的目的。
(3)實驗教學方法比較單一:在實驗教學中,仍局限在“驗證理論”或“儀器的使用和操作方法訓練”的模式上,沿用幾十年不變的學生預習,教師課堂講解,學生按實驗步驟操作,課后完成實驗報告的老一套做法,使實驗課落后于科技的發展和時代的要求,制約了實驗教學水平的提高以及學生實驗能力和素質的培養。
(4)考核方式不科學:目前在實驗成績的評定上,主要依據實驗報告和學生實驗操作的情況。由于有部分學生無故曠課,甚至相互抄襲實驗報告,或是照著實驗書通篇抄寫,造成實驗成績評定不能全面反映學生實驗能力的高低,使得學生在思想上產生了重理論輕實驗、重實驗操作輕實驗設計、重實驗結果輕實驗結果分析論證的傾向。
無機化學實驗教學改革的目的是建立一個無機化學實驗教學的新模式,使無機化學實驗具有教學內容前瞻性、教學方法創新性、教學手段現代性的特點,積極促進無機化學實驗課教學質量的提高。對無機化學實驗的教學體系進行改革,完善教學內容,改革教學方法和考核方法,引入網絡教學手段以彌補學時不足,對于提高無機化學實驗的教學效果,培養學生獨立觀察、分析實驗現象和作出結論的能力以及科學工作方法顯得尤為必要。
二、無機化學實驗教學體系的改革
無機化學實驗在化學實驗教學中占有特殊地位,是學生化學實驗教育的第一門實驗教學課程,學生的興趣和學習態度如何會直接影響今后整體化學實驗教學的效果。[2]華北電力大學無機化學實驗的教學改革應全面分析調研無機化學實驗課程內容、方法,找出存在的問題,以學校培養創新人才的教學目標為宗旨,對課程體系進行全面改革,并在實際教學實踐中驗證改革的效果。
1.課程體系的定位
通過調研工作分析比較國內知名綜合性大學、行業大學應用化學和環境專業無機化學實驗設立情況。調研結果顯示,國內大學無機化學實驗或單獨設課、與分析化學實驗合并設立“無機及分析化學實驗”或四大化學統一設立“大學化學實驗”課程,但無機實驗部分的內容80%左右相同,20%為各校根據自身特點設立的實驗,如化工大學的無機制備、地質大學的巖層分析,農業大學的土壤性質[3]等;同時和后續課程教師溝通,了解后續課程對化學實驗技能的要求。通過研究討論對我院各專業無機化學實驗課程教學體系有了比較明確的定位:即夯實基礎,注重特色。也就是在課程體系中確定70%左右的內容為無機化學基本理論和基本知識實驗,30%左右為與專業特色相關的實驗。
2.教學內容改革和教材編寫
將實驗內容分為三個模塊,分別為“一般理論驗證及基本操作訓練實驗”、“元素性質實驗”、“綜合性和設計性實驗”。每個模塊的訓練目的不同。根據華北電力大學化學和環境專業各自的特點分別編寫適合的教材。在編寫中注意篩選、精簡、刪除、合并教材實驗內容,突出電力特色,如對化學專業增加“去離子水的制備和水質檢驗”;對環境專業,增加“電廠化學車間酸堿廢水性質及處理”等與專業相關的實驗內容,增加學生的學習興趣。同時提高綜合型設計性實驗在整個實驗課程中的比重,對原設計性實驗進行修改,以期更適應學生的認知水平,在每個驗證實驗中也增加如混合離子的分離鑒定等設計性小實驗,兼顧學生基本操作能力訓練和學生創新思維能力的培養。
三、實驗教學方法改革
實驗教學方法的改革是改革的中心。如何在短短幾十個學時中達到培養學生進行化學科學研究的能力的目的是改革要解決的主要問題。
首先,根據“三大實驗模塊”各自的訓練目的循序漸進地采用“指導”、“啟發”和“探討”三個階段的教學方式。在一般實驗中,以“指導”為主,訓練學生對實驗設備、實驗操作方法和化學基本原理的熟悉、掌握。在綜合性實驗中,啟發學生如何發現問題,如何一步步地解決問題。在設計性型實驗中,由學生自行擬訂方案,動手實驗,教學方法以探討為主,鼓勵學生充分發揮創造力和想象力,運用各方面的知識自行設計實驗方案,自已探索,獨立解決問題。
其次,充分利用多媒體課件、網絡教學等教學資源。由于課時限制,無機化學實驗很多內容都無法讓學生在實驗室完成。實行實驗室開放制度、建立實驗網絡平臺是解決這一問題的有效手段。[4]無機化學實驗儀器和設備主要是玻璃儀器,不需要特殊維護,開放實驗室幾乎不需要額外的費用,可為基礎好的、學有余力的學生提供課外學習和小型研究的場所;建立實驗室網絡平臺,將無機化學課程中涉及到的各種物質圖片和由于學時限制無法開出的實驗制成視頻上網,學生利用課余時間可以在網上觀看學習。不僅可以使實驗內容更加豐富,省時省力,激發學生的學習興趣,產生較好的教學效果,還可以培養學生駕馭現代教育信息技術的能力。
四、實驗教學過程管理改革
加強實驗教學各環節的規范化管理,確保學生能力的提高。為此可把實驗教學過程分為預習、實驗、報告、總結四個環節,對四個環節的教學管理建立規范化的內容和質量指標體系。實驗前要求學生寫好預習報告,實驗時首先提問學生實驗有關的操作和現象,講解時只給學生講解一些注意事項,實驗過程中及時指出學生操作中的問題,并對學生的操作進行打分,對每一步的內容與指標盡量做到量化,使教學雙方在整個實驗教學過程中都有據可依。[5]
五、改革實驗考核方式,提高學生的學習積極性
建立一套有利于學生創新能力培養的實驗考核方式,從措施上保證學生在實驗中主動預習,主動動手,自覺提高。考核結果采用平時成績、實驗報告成績、考核成績相結合的方式。平時成績主要包括出勤率、實驗態度、課堂應答能力、實驗操作技能等,由教師按5分制記錄在冊;實驗報告成績包括實驗預習、實驗記錄、實驗完成情況和實驗結果的準確性及對實驗結果的討論和分析等,由老師批改實驗報告給出;考核成績擬建立實驗考核試題庫,根據教學目的分別采用抽簽選題、現場口試、方案答辯、實驗報告答辯和實驗操作檢查等方式,對學生的基礎知識、實踐能力和創新能力進行綜合考核。
無機化學實驗課程改革在華北電力大學2010、2011級應化、環工、環科各專業進行了實施,綜合考核結果表明,學生的實驗基本技能和分析解決實際問題的能力水平明顯高于往屆。與此同時,追蹤調查發現,學生在后來其他化學實驗課表現出基本操作規范、熟練,具有較高的動手能力、獨立思考能力和良好的實驗素質,教學改革取得了較好的效果。
參考文獻:
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[3]楊昱,徐雅琴,楊玉玲.農業院校無機化學實驗教學改革的幾點思考[J].實驗室科學,2011,14(4):35-37.
關鍵詞:教學理念;教學內容;教學方法和手段;實驗教學。
無機化學是高職高專化工類專業新生入學后的第一門專業基礎課,也是培養化工類應用性人才必不可少的素質教育課。開設無機化學課程的目的,一方面是為今后的專業課學習奠定化學基礎,另一方面是幫助學生提高獨立思考的能力、為其將來從事專業工作提供更多的思路和方法,培養學生的創新意識和創新能力[1]。因此,它的教學質量的提高對于提高化工類專業學生的綜合素質和良好的專業素養具有重要意義。幾年來,在全體教師的共同努力下,經過反復的探索與實踐,以培養應用型人才為目標,在不斷的努力與充實中,取得了一些頗有成效的成果和經驗。
1、堅持與時俱進,更新教學理念
教學理念是課程目標與課程結構、課程內容及課程實施之間的鏈接點。根據新時期培養目標和教學基本要求,為適應新時期課程改革,我們積極吸收先進的教學理念,以學生發展為本位,以教學質量為中心,本著以應用為目的,以"必須、夠用"為度的原則,以課程體系、教學內容、教學方法改革為重點,以考試改革為手段強化學生基本素質、實踐能力和職業技能的培養,實施"厚基礎、寬口徑、適應廣、能力強、素質高"為基本內容的人才培養模式。構建有高職高專特色的、理論與實踐并重、以崗位群技術應用能力為主線的教學體系。打破學科型模式界限,使教學內容既相互銜接又避免重復,注重理論聯系實際、突出實踐技能訓練效果。為此,無機化學教研室從培養素質、提高能力出發,以培養素質型的合格人才為目的,堅持進行無機化學教學的改革探索。
2、創新教學體系,優化教學內容
在課程體系改革上,不斷創新教學體系,優化教學內容,適時更新和精選教材,并編寫與本校實際教學與時具進的新教材。同時主講教師結合國內外同類先進教材進行教學內容的精選與重組,并依據本學科發展的最新成就,隨時對教學內容進行更新和補充,注意介紹無機化學的進展與前沿,保證了教學內容的科學性、系統性、先進性和適用性。例如,以學生熟悉的生活信息情景(如"身邊的化學物質","物質構成的奧秘","物質的化學變化"、"化學與社會發展")為教學的契入點,立足從自然、社會、人文、科學、技術緊密聯系的角度,開發和利用化學課程資源。引導學生認識和探究材料、能源、環境、營養、健康與無機化學的關系的同時,培養和強化開發和利用化學教學活動信息資源和學習情景資源的意識及能力,使本課程的教學模式符合當前素質教育的要求,有利于培養學生的科學素質和探索精神。
3、教學方法多樣,教學手段先進
以往,較多的教師由于受到各種主、客觀因素的影響和制約,只是埋頭教"書",照本宣科,把教學大綱視為金科玉律,把教科書作為唯一的課程資源,卻忽略了書本外,學校外博大精深,絢麗多彩的化學自然世界和化學人文世界。缺乏對化學課程資源的識別、開發和運用的意識及能力,不能及時地經過充分挖掘,加工篩選和轉化后運用到無機化學教學過程中,造成許許多多有價值的化學課程資源的閑置和浪費[2]。我們在無機化學的課改中,堅持教為主導,學為主體。積極創新和靈活運用多種先進的教學方式方法,引導學生主動、創造性地學習,掌握獲取知識的途徑和方法。課堂教學采用"啟發式"、"研究式"、"引導式"、"討論式"、"互動交流式"、"綜合目標式"等多種靈活教學方式,堅持理論聯系實際,精講多練,既注重面向全體學生,又注重學生個性發展。并根據學科特點,靈活采用現代化的教學手段,根據不同的教學內容,實現傳統教學手段與現代化多媒體教學手段有機結合[2]。自行開發了教學多媒體課件和獨具特色的電子教案,教學中做到了重難點突出,信息量增大,變枯燥為趣味,化抽象為具體,教學效率大為提高。
4、進行考試制度與考試方法的改革,加強了無機化學試題庫建設
考試改革作為教學改革總過程中的一部分,既是對學生學習和教師授課方向,方式的引導,又是對教學改革的檢驗,因此也是我們在摸索適合高職高專院校發展的教改路程中花大力氣探索和嘗試的[3],經過兩年的實踐檢驗,效果比較理想。我們本著加強學生知識、素質和能力的培養這三個方面為主要內容,考核方法的改革,具體作法是:一是實行教考分離。每位教師每學期都針對所帶課程出兩套試卷(附答案),所以每門課程都有試題庫,學期末考試時從中抽題,可以加強學生學習和教師教授知識對重點的把握,又不會影響學習點的范圍;二是實驗成績,平時成績與學期末考試成績相結合。實驗成績包括實驗過程情況和實驗報告完成情況;平時成績則包括作業成績,考勤,課堂表現,課后任務完成情況;期末卷面成績,三項在總評成績中所占比例目前我采用的是3:3:4。通過學生的總評成績考評在校學習情況,既肯定了學生的學習過程又注重學生的學習效果,培養了學生良好的學習習慣和持之以恒的學習態度。增設的實驗考核逐步實現了人才培養目標中注重學生實踐操作能力,把培養應用型,技能型人才作為高職高專院校培養重點來抓。
5、創新實驗教學體系,強化實踐環節
化學是一門實踐性和應用性很強的科學,實踐教學環節對學生的能力培養至關重要。因此,我們強化了實踐環節,注重學生嚴謹的科學態度、積極的創造性思維能力與扎實的化學實驗技能培養。主要措施如下:①創新實驗教學體系,優化實驗項目內容,②增大設計性、綜合性、研究性實驗的比例,將"研究式"學習和創新教育引入實踐性教學。讓學生通過查閱分析文獻,自行設計實驗方案,經指導教師審閱后,在教師的指導下進行實驗、觀察實驗現象,發現問題并分析原因,提出相應對策,適時調整完成實驗,最后撰寫實驗報告。使學生獨立思考、分析問題解決問題的能力和基本實驗操作技能有較大提高。③定期舉辦實驗技能大賽,化學趣味實驗晚會。取得了良好教學效果。
6、積極進行無機化學實驗的綠色化研究,培養學生正確的科學態度
綠色化學是最高層次的化學,由傳統化學向綠色化學的轉變可以看作是化學從"粗放型"向"集約型"的轉變[4]。如何在無機化學的教學中加入綠色化學的內容,是擺在每一位無機化學工作者面前的首要課題,也是學習和研究的首要領域。《全日制義務教育化學課程標準》(實驗稿)指出:"化學實驗是進行科學探究的主要方式,它的功能是其他教學手段無法替代的"。在無機化學的教學中積極進行綠色化學實驗的研究,就是把綠色化學的思想貫穿在化學教學的全過程中,這一方面可以培養學生強烈的環保意識,另一方面綠色化學實驗本身就是化學教育中實施創新教育的重要內容[4]。課改中我們用實際生動的綠色化學的范例充實無機化學實驗的教學內容,按照范例所涉及的知識點,自然地、生動地滲透到無機化學教學之中。實踐證明,綠色化學實驗方法在激發學生學習化學興趣、強化動手能力的訓練,培養創新思維,樹立環保觀念上有獨特的地位與功效。
7、積極開展多種形式的科學研究活動,培養學生創新能力和科研能力
作為高等學校的教師,不但要給學生傳授知識,更重要的是培養學生的創造能力;培養學生提出問題、分析問題和解決問題的能力[5]。為此,我們積極進行科學研究,以期通過科研帶動教學質量的進一步提高。教師們一方面將科研成果反映到教學中,豐富和革新教學內容,另一方面不斷提高自身的學術水平,促進教學改革。與此同時,我們還積極支持并帶動學生參與教師的科研課題,在專科生中要求畢業論文,并認真指導完成。這些措施有力地帶動了學生進行科學研究的熱情,促進了學生創新能力和科研能力的提高。
同時營造濃厚的學術氛圍,組織各種學術報告會、科研講座,讓學生及時了解化學發展前沿及發展動態,開拓學生的眼界,啟迪學生的創新思維。激發學生在教學中的主動參與性,充分發揮其學習主體性,轉變其被動的學習方式為科學的探究性學習方式。
通過近幾年的創新教育實踐,使學生的創新能力和全面素質不斷提高。根據我們的追蹤調查,學生畢業分配到工作崗位后大都工作嚴謹,踏實肯干,工作能力強,并都具有一定的科學探究能力和嚴謹的科學態度及團結協作精神。
總之,基礎教育課程改革的全面推行已經對高職高專院校現行的化學教育教學提出了挑戰。作為主干專業基礎課程的《無機化學》,選擇以科學探究為主的多樣化教學方式,加大基礎實驗的綜合性和探究性。充分開發利用《無機化學》課程資源,培養和強化學生充分開發利用化學課程資源的意識和能力。鼓勵合作交流,促進學生自主開放、科學探究學習。加強實踐活動,提高學生的科學探究能力和創新能力,是高職高專院校《無機化學》課程教學改革的當務之急。
參考文獻:
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[3]寇軍:無機化學教學方法與培養創新人才之我見 [J];中國科技信息; 2005年03期; 142-143。
關鍵詞:無機化學;實驗課教學;改革;試驗
【中圖分類號】G633.8
前言
實驗教學是工科院校實踐性教學環節的重要組成部分,不僅可以培養學生的科學實驗能力和工程實踐技能,更是啟迪學生創新思維,創新能力的重要方法和途徑。無機化學實驗是化學工程與工藝、環境工程等工科專業學生進校后接觸的第一門專業基礎實驗課程。但是因為很多原因,無機化學實驗存在這一些問題亟待解決,比如無機化學實驗的內容多,但是給的學時很少;實驗老師講得比較多學生動手的時間很少。為解決以上的矛盾,培養出具有良好實驗技能和綜合能力,符合社會需求的人才,無機化學實驗課進行了以下幾個方面改革。
一、無機化學實驗課教學改革試驗的方向
首先,無機化學實臉課教學,自成體系, 獨立于無機化學課程之外 , 自成一門基拙課秘開設 , 在地位上保證了教學質量。 其次,加強實臉教學的組織領導、配備專職的實臉指導教師 , 建立實驗教學小組,在組織上保證了教學質量。最后,建立無機化學實驗課教學的考查和考試制度,在制度上保證了教學質量。
無機化學實驗課是化學系一門重要的專業課。但多年來, 該門課程一直處于無機化學課的從屬地位,所承擔的任務主要是驗證無機化學中的基礎理論和基本知識。因此,無機化學實驗課教學, 成了無機化學教學中的一個環節。由于沒有把無機化學實驗教學放在應有的地位, 結果造成教師不愿意教、不愿意學的竭面 , 影響了無機化學實驗的教學質量的提高。通過實驗教學, 培養學生具有一定的獨立進行科學研究活動, 確定了無機化學實驗課的基本內容如下:
1、實驗的基本知識
目的的要求, 學生必須掌握實驗基本實驗技能包括玻璃細工、量度儀器(臺天平、分析天平、 比重計、 溫度計、 量筒、 移液管、容量瓶… ) 的使用 , 加熱 ( 水浴 、 砂浴 、 油浴 ) 、 蒸發 、過濾 ( 常壓過濾、減壓過濾、 熱過濾等 ) , 分離 ( 漏斗分離、離心分離 ) 、分餾 、 萃取、烘干、灼燒、冷卻 、結晶、滴定, 以及常用試液和試劑的配制, 儀器和裝置 , P H計, 分光光度計的使用等。
2、基礎理論和元素化合物知識基礎理論和主要元素及其重要化合物的性質、制取,是無機化學實驗課的主要內容, 通過實驗, 學生可以獲得大量、生動的感性知識,因此無機化學 實驗教學,是學生獲得無機化學知識的重要方式。其主要內容,包括基本定律、物質結構、溶液和、膠體溶液, 反應速度與化學平衡, 電離平衡與溶解平衡, 氧化還原反應與電化學、 絡合物, 主要元素及其重要化合物的性性質, 制取等。
二、無機化學實驗課教學改革初步試驗的步驟
1、完善實驗課程體系
以往的無機化學實驗教學內容,以“理論驗證、性質驗證”為主要實驗內容,并且每個實驗項目的內容是固定的。這類單一驗證性的實驗,占用了大量的學時,操作卻很簡單,不但學生的操作技能得不到很好的訓練,而且還僵化了學生的思維和動手能力,更無從談及培養學生的創新能力.所以,針對這一情況,我們對無機化學實驗課程體系和內容進行了一系列的調整,改變了側重驗證性實驗的狀況,加強了基本操作和常用儀器使用訓練,增強了學生能力培養作用較大的無機制備實驗和綜合性、設計性實驗,努力使體系和內容趨于完善和科學。
2、加強基本操作訓練實驗基本操作實驗占所開出實驗的25%左右.對于無機化學實驗的這些特點,在無機化學實驗課上培養學生操作的規范性是非常有必要的也是最基本的要求,同時也是無機化學實驗教學當中的重中之重。所以,實驗老師將基本操作的訓練的兩個實驗通常放在實驗課程的前部先完成。這樣做的好處是突出操作訓練,盡量不牽涉或者較少的牽涉無機化學知識和原理,以便學生能夠集中精力的學習掌握實驗的基本操作。學生只有掌握好基本操作,后續課程才能順利進行,才談得上觀察實驗現象、分析解決實際化學問題的能力的培養。根據我們的經驗,新生實驗能力與大學要求的差距,較之化學理論知識的差距更大.若像以往將基本操作訓練與化學原理相結合進行實驗,勢必沖擊基本操作的掌握,學生顧此失彼,收效不大。特別是近年來學生負擔過重,預習不充分,問題尤為突出。
3、合理調整及精簡驗證性實驗
將驗證性實驗比例從所占開出實驗的80%降至33%左右。通過簡單現象來驗證結果,“照方抓藥”式的驗證性實驗過多,不但不能真正發揮驗證實驗的作用,而且容易導致學生不能正確認識科學的研究方法。另外,該類實驗占用了大量的學時操作卻很簡單,很難激起學生的學習興趣,許多學生對此類實驗不重視,實驗操作草草了事,收效甚微。為此,我們通過合理調整、合并及精簡將此類實驗壓縮為總學時的 33%左右。學生由過去被動學習變為主動學習,大大提高了學生的學習興趣,同時也使學生的個性、特長、能力有了發展的空間。初步培養了學生從多角度、多方位去分析和解決問題,有效地訓練了學生的發散思維。這對培養學生的科學素養、創新精神和創新能力意義
4、實驗課總成績
實驗課總成績由平時成績和期終考核成績兩部分組成,分別占60%和40%.總成績可用下式求算:
總成績 =A1+A2+A3+…+An /n×60% +B×40% 其中 A1~An 為每個實驗的成績,n為實驗個數,B為期終考核成績.這種考核方法不僅能比較全面地評估學生對于技術操作、知識應用以及實驗態度的情況,而且還能夠綜合的反映出學生在實驗課上的動手操作能力、觀察能力以及真實的實驗技能水平,從而更好的激發學生對于實驗的興趣,調動學生的主動性和積極性,促進學生能夠按照教學的要求來很好的完成每個實驗,使學生在實驗中得到全面良好的訓練,達到教書育人、提高教學質量的目的。
結語
經過幾年的實踐,我們深切感到以上改革的方法是可行的,也是有效的,不僅使學生的動手能力、觀察能力、分析和解決問題的能力大大提高,而且學會了初步的科學研究過程,滿足了工科無機化學實驗的要求。
參考文獻:
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關鍵詞:微課;無機化學實驗;師范院校;應用化學專業
應用化學是介于化學與化工工藝之間的一個專業,其教學目的是培養理工結合的“應用”化學人才。從目前社會經濟發展趨勢來看,應用化學專業具有較好的社會需求,其人才培養是社會經濟建設急需的應用型人才。在師范院校設立應用化學專業,就是利用師范院校化學學科扎實的理論基礎,培養社會急需的應用化學專業人才[1]。無機化學實驗是師范院校應用化學專業學生進入大學接觸到的第一門專業基礎實驗課程[2],不僅可以加深學生對無機化學理論知識的理解,還可以讓學生們通過各種類型的實驗,掌握并提高實驗基本操作技能,同時,在實驗過程中,倘若出現一系列問題,就需要學生們運用所學理論知識去解決,這也無形中提高了學生運用理論知識解決實際問題的能力,并提高了他們學習化學理論知識的興趣[3]。因此,無機化學實驗是整個教學中的一個重要環節。雖然無機實驗教學經過幾十年的發展,取得了很大的成績,但是,傳統無機實驗教學還存在一些缺陷,影響教學質量的提高,主要表現在:①課程時間短,講授時間受限。在傳統教學中,教師要講授的內容很多,但課時有限,因此老師盡量縮短教課時間以給足學生動手時間,因此不能深入講解理論與操作的關聯,從而造成學生操作不熟練,達不到預期教學效果[4]。②教師在教學過程中采用“灌輸”式教學模式,學生每次來做實驗都是實驗前寫預習報告,老師講解一遍,再由老師進行示范,然后學生自己動手操作[5],從而導致學生只是機械地按實驗課本要求的步驟操作,養成了“照方抓藥”的陋習[6]。③傳統實驗教學模式以課堂教學為主,時空受限大,師生交流少。④無機化學實驗可能會涉及一些儀器或者操作,然而實驗課上教師往往面對很多學生講解,由于受到視角限制,很難使每位學生都清晰完整地觀看到所有操作細節,從而嚴重影響實驗教學效果[7]。隨著現代通訊、多媒體和網絡技術的發展,計算機、移動產品的普及,新的教學模式(微課、慕課)慢慢走進現代教學課堂,改變著無機化學實驗的教和學。下面筆者將對微課在無機化學實驗教學中的作用進行探討。
一、微課是慕課的基礎
慕課是一種大規模開放式的在線課程,課程可以通過視頻或課件的形式在網絡平臺上開放式在線訪問,是整門課程的在線學習[8]。微課是指以解釋某一知識點為目標,以短小精悍的在線視頻為表現形式,以學習或教學應用為目的的在線教學視頻[9]。在慕課和微課的關系上,圍繞各學科及其知識體系的重點和難點,利用微課簡短精練的教學形式,形成系統且邏輯嚴密的課程體系,微課是慕課開發的基礎。因此,在新的教育背景下,要建設好無機化學實驗的慕課體系,一個重要的基礎就是加強無機化學實驗微課的研究和建設[10]。
二、微課在無機化學實驗課程中的作用
1.微課有利于突破講授時間的限制傳統網絡教學或線上課堂以45分鐘(一節課)的時間間隔來設置教學視頻,然而一般學生在線學習10分鐘后,能力和效率都將會慢慢降低。而無機化學實驗的操作或實驗步驟演示一般在10分鐘以內,因此,在10分鐘之內演示一個操作或者一個實驗步驟的微課形式,十分適合無機化學實驗教學。教師可以提前將實驗操作制作成微課視頻,把微課視頻和PPT用QQ或者微信發給學生,讓學生自主學習和反復觀看,這樣可以打破實驗的時間和進度的限制,有利于培養學生的主體性。2.微課有利于克服“照方抓藥”的陋習由于無機化學實驗教學的傳統方式是填鴨式的講課方式,教師講授實驗目的、實驗原理、試劑及儀器、實驗步驟等,然后學生按照實驗指導書“照方抓藥”進行實驗。如果教師把微課和慕課聯系起來,建立討論群,讓學生先通過微視頻的形式在實驗前熟悉實驗儀器、操作步驟和注意事項等,并進行討論,讓學生對實驗藥品的量、試劑的作用、處理的步驟、可能會遇到的問題了然于胸,這樣在實驗的時候,既可以使實驗教師節省大量的時間和精力來指導學生,糾正學生操作上的錯誤,又增加了師生交流,還可克服學生“照方抓藥”的陋習,從而提高教學效果。3.微課有利于突破空間的限制關于無機化學實驗中儀器(比如分析天平、滴定管、容量瓶、移液管)的使用,在傳統教學中,由于往往面對很多學生講解,受到視角限制,很難使每位學生都清晰完整地觀看到所有操作細節,從而嚴重影響實驗教學效果。因此教師可以把分析天平的內部元件構造和使用方法、操作步驟等,把滴定管、容量瓶、移液管的使用和滴定過程錄制成視頻,然后以微課的方式講授或者傳給學生自己觀看,這樣就會避免由于視角的限制而看不清晰的情況,從而不留下教學死角,這樣學生會做實驗了,實驗做成功了,也會大大地提高學生做實驗的積極性和主動性。
三、結論
關鍵詞:農業院校;無機化學;創新;綠色化學
中圖分類號:G642.0文獻標識碼:A文章編號:1007-7731(2016)03-04-117-03
作者簡介:柯飛(1985-),男,安徽廬江人,博士,講師,從事教學科研工作。
無機化學是一門內容既豐富又抽象的課程,其不僅是化學專業學生的4大基礎化學(無機化學、有機化學、分析化學、物理化學)之首,也是高等農業院校一些非化學專業學生的基礎課程,甚至是必修的入門課程之一[1-2]。該課程內容體系龐雜,理論性較強,尤其該課程面臨的授課對象是大學一年級新生。因此,無機化學課程的教學成功與否對學生們今后的學習思維模式的培養起著一定的指導作用。然而,對于農業院校的無機化學課程的教學過程,大部分的傳授者只重視課本上化學知識的傳授,而忽略了相關知識點國際最新的研究進展的介紹,忽視了對學生綠色思維能力和創新能力的培養,從而造成學生上課沒有積極主動的心態,缺少朝氣蓬勃的求知欲望,進而造成這種模式下培養的學生整體素質偏下,沒有綠色創新的概念,更沒有保護世界和改造世界的科學精神[3]。
化合物的綠色合成以及清潔能源的使用將是無機化學發展必然趨勢,同時各學科之間的互相滲透,形成了眾多的新興特色研究領域,所以無機化學是一門活躍有趣的特色學科。本文中作者結合自己的教學經歷,對如何在高等農業院校無機化學教學中注入綠色創新思維的培養,進而激發大學生的學習熱情進行了初步探討。
1綠色創新思維理念
綠色化學理念最早產生于美國,其頒布的《PollutionPreventionActof1990》法令中第一次明確提出了綠色化學概念[4]。這一概念的提出,迅速得到了國際各國的支持。英國皇家化學會在1999年創辦了國際第一個綠色化學綜合期刊《GreenChemistry》,隨后,該雜志在國際影響力逐年增加,2015年其影響因子已達到了8.02。由此可見,綠色化學理念深受科學工作者們的推崇。所謂綠色化學就是在實際生產中使用清潔的能源和使用環境友好的試劑和溶劑,最大程度的利用原材料,盡可能的避免污染。然而隨著科學技術的快速發展,工業化程度的飛快推進,當今教育理念僅僅有綠色化學還不夠,還得注重學生創新能力的培養,這就要求學生具備綠色創新思維理念,這樣培養的人才在未來的國際競爭中才具有優勢。
2無機化學教學中綠色創新理念的重要性
化學一方面創造了一個美麗的人造世界,另一方面也改變了這個美麗世界。甚至一些非化學專業的人們,一聽到化學這個詞,就聯想到危險、污染、有毒等等。因此,如果要徹底改變這一現狀,改變人們對化學的認識,這就需要發展綠色創新化學理念。目前,隨著工農業的不斷發展,新的化合物也不斷的被發現和合成出來。與此同時,人類所面臨的環境危機也越來越重,而這些發展和危機在一定程度上都與化學關聯,化學在創造物質文明的同時,也帶來了大量的有害物質,危害到人們的健康,所以環境問題已成為國際關注的熱點問題之一。我們現在所面臨的環境問題主要有:霧霾、酸雨等大氣污染,水體富營養化、生活工業廢水等污染,農藥殘留、固體廢棄物等土壤污染等[5-6]。
因此,發展綠色創新思想,推廣綠色創新教學是教育發展的大趨勢。大學生是未來社會發展的希望,是創造物質文明主力軍,所以教師要盡自己最大努力向學生們傳授綠色創新方面的知識,然后通過大學生群體去影響周圍的人群,逐漸使大家都能有這個意識,促進整個社會的和諧健康發展。無機化學是新生入學第一門開設的大學化學課程,這是他們對大學化學認識的開始,同時也是他們學習生活習慣養成以及社會責任意識形成的關鍵階段。因此,大學老師要充分利用課堂這個重要教學陣地,認真挖掘無機化學教材中的知識點與最新研究報道成果的聯系,向學生們傳授最新的綠色創新知識,培養學生們綠色創新意識,進而按照綠色化學的原則來處理生活中的問題。因此,在高等農業院校無機化學教學中培養學生們綠色創新思維,以適應當前國際科技的高速發展非常重要。
3無機化學教學中綠色創新理念融入的策略
目前,國內部分綜合高校化學專業已經開設了綠色化學這門新興課程,但仍然處于開始階段,對綠色創新思想的傳授相對較少,而對于農業院校來說,綠色創新研究的就更少。農業院校無機化學由過去56學時調到現在為48學時,這就要根據農業院校自身的特點和培養目標,對無機化學授課內容進行調整,那么在這有限的課時中,如何將綠色創新理念融入到課堂之中就格外重要。筆者認為,可以從以下幾個方面著手實施綠色創新教育:
3.1加強師生的綠色創新理念的培養
隨著科技的發展,創新應用型人才對農業的發展越來越重要,高等農業院校無機化學必須把綠色創新理念作為重要的指導思想滲透到教學中。綠色創新理念的培養是對傳統的無機化學教育模式的發展,該培養理念不僅能為社會培養出高層次專業素質人才,而且還注重培養學生們可持續發展意識。這就要求傳授者自己要有綠色可持續的發展觀念,在教學工作中將綠色創新思想滲透到課堂之中。化學教育者要不斷的更新自己的知識框架,及時了解國際最新的相關領域研究進展,將課本上知識點與最新的相關綠色創新研究結合起來,課堂上以生動形象的圖片或動畫方式給學生們呈現,讓學生們在大學一年級就養成好習慣,讓綠色創新理念真正的樹立在他們的腦海中,為培養具有可持續發展理念的未來化學工作者奠定基礎。
3.2無機化學理論課中綠色創新理念的滲透
課堂教學是學生們的接受知識的重要途徑,教師要緊跟國內外最新的綠色化學研究成果,充分挖掘課本中的理論知識,將二者結合起來,在理論教學中將最新的綠色創新思想進行滲透,并修正與該思想不相符的課本內容。引導學生們重新設計新的路線、工藝等,使整個合成綠色化,能源綠色化,避免傳統的反應方法給環境帶來的負面影響。無機化學理論課中很多基礎知識都與創新的綠色化學有關。例如,
(1)在化學動力學基礎章節中,除了介紹動力學常數的定義外,還可以介紹目前國際研究最熱的新型多孔材料對水體中有機污染物(如,有機染料、苯、農藥等)的吸附率隨時間的變化關系,進而計算其吸附動力學常數,這樣學生既了解動力學常數概念又清楚的知道怎么通過實驗得到這個動力學常數;
(2)在介紹化學熱力學部分的時候,除了介紹熵、焓、吉布斯自由能的概念外,還可以介紹吸附劑吸附有害物質的吸附量隨溫度的變化關系實驗,通過該實驗可以讓學生了解吸附劑在該條件下的熵、焓、吉布斯自由能是怎么得到的,加深吉布斯自由能與化學反應自發進行方向的關系,進而知道怎么學以致用。為了方便吸附劑的回收循環使用,還可以介紹新型磁性多孔材料,既可以達到去除水體中的污染物,又可以通過簡單的外界磁場,方便的將吸附劑從水體中分離出來,達到循環使用效果;
(3)介紹碳族元素的時候,除了介紹溫室效應導致全球變暖之外,還可以介紹目前利用CO2制甲烷等最新研究成果;
(4)在介紹硫化合物的時候,介紹硫化鎘等等量子點光催化劑,可以利用該光催化劑在取之不竭、用之不盡的太陽光條件下進行光催化反應。此外,教師還要根據高等農業院校自身發展的特點和優勢,課堂教學中將無機化學基礎知識與農業院校的茶與食品科學、環境與能源、生物工程以及農藥等優勢學科結合起來,達到學科間的優勢互補。例如,無機化學教學中可以補充最新的制氫和儲氫材料、可見光催化材料、高催化性能或吸附性能的多孔材料、農藥降解材料、重金屬去除材料等等。總之,教師可以根據當前國際研究的熱點,有目的、有計劃的將無機化學基礎知識與這些最新的綠色創新研究有機地串聯起來,既提高了教學質量,又使學生們知道農業科技人員的研究動態,潛移默化中增強學生們的綠色創新意識。
3.3無機化學實驗課綠色創新化
化學是以實驗為基礎的科學,實驗課是運用理論知識和驗證理論知識的渠道,也是最容易產生污染的主要場所之一。因此,實現實驗課的綠色創新是非常必要的,這是培養學生發現問題、分析問題以及解決問題能力的重要途徑,也為培養他們良好的科研素養打下基礎。
(1)加強安全教育,樹立綠色創新理念。無機化學實驗課是大學一年級開設的第一門化學實驗課程,學生沒有自己動手實驗的經驗。因此,老師在這個過程中作用至關重要。第一節實驗課,授課老師講解實驗內容之前應該對學生們進行安全教育,宣傳綠色創新理念,給學生們講解《化學實驗室安全手冊》,進行實驗室安全培訓,培訓合格的同學方可進入實驗室進行后續的實驗操作。同時在實驗室醒目位置張貼安全標志,強化學生們安全意識、綠色創新意識以及環保意識。
(2)優化實驗內容,提高綠色創新程度。使用無毒無污染的綠色原料和溶劑代替傳統的有害試劑。盡量使用蒸餾水、乙醇等綠色無毒試劑,避免使用氯仿、苯胺等毒性較大試劑。合成條件避免時間長、高溫高壓等條件,可以采用快速的超聲或微波輔助合成新方法,節約時間,增加轉化率、減少污染,實現實驗的綠色化創新。另外可以開設一些學生自主性比較大的實驗,開展一些利用可見光為能源的催化或降解實驗,讓學生們自主設計實驗原料、條件、方法等,充分開發學生們創新能力。
(3)重視實驗室廢棄物的回收,開發循環實驗。實驗室廢棄物的妥善處理這個過程非常重要,目前大部分高校實驗課都存在這種普遍的現象,實驗結束后學生們就直接將反應后的試劑和藥品直接倒入水池中,甚至包括一些毒性較大的試劑。這不僅危害自己也會危害到他人,增加后續無害化處理的負擔。實驗老師一定要指導學生將實驗廢棄物進行分類回收處理,嚴禁亂扔亂倒,這樣像乙醇這類常用溶劑我們就可以回收起來,進行重新集中蒸餾制得干凈的無水乙醇,從而可以循環使用。教師可以把實驗的后處理作為成績考核的一部分,督促學生養成好的習慣,為自己、為社會負責。
4結語
無機化學是一門實踐性較強的課程,授課教師不僅要傳授學生們基礎的理論知識,更重要的是培養學生們具有在改造世界的同時更要保護好世界的能力。通過上述改革措施,本人自己課堂上取得了很好的教學效果,改變了以往無機化學課堂上沉悶的現象,大家積極思考、課堂氣氛活躍、年終評教獲得優秀。當然,結合最新的研究熱點,宣傳綠色創新理念是一項系統的工程,也是社會發展的趨勢,這項工作現在還是處于起點階段,每位化學教師都要不斷的探索,提升綠色創新的教學方法,為社會培養合格的化學科技者而不懈努力。
參考文獻
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【關鍵詞】高職高專 應用化工專業 實踐性教學 教學改革
【中圖分類號】 G 【文獻標識碼】A
【文章編號】0450-9889(2014)07C-0153-02
無機化學實驗是高職高專應用化工技術專業新生入學后接觸到的第一門實踐性課程,為應用化工技術專業后續實踐課程奠定基礎的重要課程。目前高職高專使用的實驗教材仍存在以下一些問題:一是普遍性較高,無針對性。凡是與化學有關的專業如工業分析、冶煉、化工、藥學、生物等都適用。雖然在一定程度上使學生能掌握化學實驗的基本操作技能,提高學生對知識的運用,但實驗內容跟后續的實踐課程缺乏緊密的連貫性。二是實驗類型單一。實驗過程過度依賴教材機械性操作,缺少充分想象環節,實驗過程一般都是老師根據實驗內容給學生講解一遍后就由學生參照教材步驟按部就班的操作。雖然實驗過程能在一定程度上培養學生的觀察能力和操作技能,但卻忽略了化學實驗所包含的科學性、思想性、探究性和發展性的功能,達不到真正意義的實驗目的。因此,要使實驗實踐達到預期的目標,實驗過程的開設就必須對應用化工技術專業所有專業課程進行探討和研究,仔細分析無機化學實驗與后續實踐課程的之間關聯環節,充分利用有限的實踐課時,提高實踐教學效率。為了適應高職高專應用化工專業教育的發展需要,本文以培養本專業人才目的為背景,結合筆者多年來自身實踐教學經驗及未來的發展形勢,從實驗內容、實驗教學方法和手段以及培養目標等幾個方面來思考應用化工專業無機化學實驗課程改革的措施和辦法。
一、優化實驗項目的內容
優化的目的是提高教學效率,強化實踐環節。一是堅持“必需”原則來開設實驗項目。化工類專業很多,傳統的無機化學實驗課程是針對化工類所有專業開設的。而無機化學實驗實踐課程一般為一至兩周,如何在有限的課時內不僅達到使學生掌握基本操作技能,培養學生創新能力和開發學生潛力,而且又要保證實驗項目的開設跟后續實踐有所關聯的教學目的。因此,優化實驗內容首先考慮哪些實驗是“必須”開設的,刪減那些與未來本專業其他課程無關或者關聯很少的實驗項目,增加一些與其他課程有連貫性的實驗項目,對實驗課程教學方案進行優化設計,以達到實驗教學方法的最優化。二是堅持“可實行”原則來遴選實驗項目。實驗項目必須根據本校所提供實驗設備和條件來設定,根據實驗條件對實驗課程進行優化整合。確保學生在實踐過程中能夠掌握相關的理論知識和實踐知識,又能使教學資源利用率最大化。
二、增大設計性、綜合性實驗的比例
無機化學實驗的教學過程中雖然通過驗證性實驗培養學生的觀察能力和操作技能,但學生通過驗證性實驗所學到知識是被動的,思維往往被教師課堂上所講的東西束縛,因為驗證性實驗整個實驗原理、藥品和儀器的使用,以及實驗過程中出現的問題和注意事項都是由教師詳細講解。而設計性、綜合性實驗則是學生根據教師提供的實驗任務,通過查閱相關的文獻,收集各種相關知識根據現有的實驗條件和實驗要求,自行設計出合理是實驗方案,準備實驗儀器和藥品,撰寫實驗報告,整個實驗過程基本都是學生獨立完成的。教師在設計性、綜合性實驗中只對學生做一些輔助工作比如對實驗方案審閱,幫助學生分析出現問題并原因,提出相應對策。通過設計性、綜合性實驗使學生擺脫對實驗講義的依賴,培養自主研究、分析、解決問題的意識,對于提高學生分析問題和解決問題的能力、學生綜合素質方面的提高具有重要的作用。增大設計性、綜合性實驗的比例不僅能使學生掌握一定的操作技能知識上,進一步加強了他們的動手能力和實際應用能力。從而達到學生培養創新意識和創新精神,提高創新能力的目的。
三、多媒體輔助教學
隨著科學技術的發展,電化教學的引入使教師的教學方法和手段得以完善,教師利用多媒體技術對文本、圖像、聲音、視頻、動畫等多種素材結合起來編輯出來的課件進行實踐性教學,使整個教學過程更加圖文并茂、有聲有色。在無機化學實驗教學過程引入多媒體輔助教學的優勢可從以下方面體現出來:第一,很形象地模擬出整個實驗過程,更利于提高學生的觀察能力。比起教師在課堂上的演示,投影視頻對實驗過程的擴大化更能方便學生觀察,更能集中學生注意力和激發學習興趣,提高學生學習效率。第二,更能有效地對學生進行安全教育。在實驗過程中可能出現危險性操作和某些注意事項,教師不能做演示,只能通過在實驗前反復強調來加強學生的安全意識。舉一個簡單的例子,比如濃硫酸的稀釋操作,為什么只能濃硫酸倒入水中稀釋而不能反過來操作?反過來操作后果會怎樣?會出現什么危險?通過利用多媒體動作制作來演示反過來操作出現危險后果整個模擬過程,更能讓學生理解和認知水倒入濃硫酸中的危險性和危害性,從而增強學生安全操作意識。第三,能提高教學過程的教學效率。教師在講解一個復雜或反應時間長的驗證性實驗中,那些比較抽象理論知識用語言形式來描述的教學方式對空間思維較差的學生很難接受和理解。另外,反應時間長的實驗由于實踐課時的限制,做一個演示實驗室不現實的;利用多媒體進行模擬仿真教學讓學生在短時間內通過視覺和聽覺來感受和認知整個實驗過程,讓學生更容易接受和理解實驗過程中抽象的知識,從而提高學習效率。科學實驗已經證實:人類通過聽覺獲取信息只有11%,而通過視覺獲取信息則高達83%。由此可見利用多媒體對于提高教學效率是很有幫助的。
四、加強環保教育、增強學生環保意識
環境問題是當今人類面臨的三大問題之一,保護人類的生存環境已成為人們的共同呼聲。環境的污染、治理和保護已列入我國的基本國策。在環境污染中很多情況下是由化學污染造成的,化學污染主要來源于以下方面:一是實驗室在實驗過程中產生的廢氣以及實驗結束后的液體、固體廢棄物;二是化工生產及冶金行業的廢氣、廢液、廢渣;三是城市垃圾中比如廢舊電池、熒光燈等物質;四是礦山選廠的廢液。這些物質的排放和處理將對環境產生負面影響。作為向化工生產部門培養第一線技術應用型人才高職高專應用化工技術專業,加強環保教育、增強學生環保意識是整個實踐教學中很重要的一部分。在教學過程中首先讓學生充分認識化學與環境的關系,從工廠“三廢”的排放、城市垃圾、日常生活用品、實驗室藥品和廢液等各方面分析了解造成污染的原因,來增強學生的環境憂患意識。其次培養學生在實驗過程中通過節約使用藥品,利用最少藥品達到減少廢棄物的良好習慣,引導學生正確處理實驗完畢后的廢棄物,使學生形成自覺保護環境的意識。
五、培養學生創新能力和科研能力
高職教育自創辦以來,一直以培養高素質技能型人才為宗旨,以服務區域經濟發展為目標。隨著社會的飛速發展,生產設備和工藝不斷更新,高職高專培養的學生畢業后將會或多或少地接觸新型儀器設備的使用和參與到新的工藝流程改良活動中,這就要求他們必須具有一定的分析問題和解決問題以及創新的能力;高職教育既然肩負著培養高素質高級技能型專門人才的重要使命,培養培養學生創新和科研能力也就變得很重要。教師在傳授學生基本技能和操作技能過程中,應該適當培養學生的創造和創新能力;培養學生提出問題、分析問題和解決問題的能力。在開設無機化學實驗課程中一至兩個由教師給出課題讓學生自主通過查閱文獻,收集相關的知識和材料并結合已學過的知識獨立對某個實驗的實驗條件或實驗方法進行改良,設計出可行的實驗過程;并通過實踐總結出最佳實驗條件。以培養學生如何把在課堂上所學習的知識運用于實踐,并在實踐中學會分析問題和解決問題的能力,為學生畢業時畢業論文的撰寫以及畢業后迅速適應崗位打下扎實的基礎。
六、實行無機化學實驗考核評價機制
實驗考核總成績由三部分組成即平時考核占40%、期末考核占60%和實驗報告占20%相結合來進行的辦法。實驗考核目的使教師能全面了解學生的操作熟練程度、基本知識和關鍵知識的掌握程度。對實驗考核評價除了看實驗結果外,還應該從實驗素養、操作能力、實驗過程、儀器使用、問題處理能力、環保意識等各方面進行統一的評價方法,使考核成績能全面反映學生整體綜合素質。
總之,高等職業教育目標是培養以適應區域經濟社會發展需要,結構合理的高素質技能型專門人才。因此每個專業必須根據自身專業的特點準確把握定位和發展方向,才能培養出適應生產、社會、服務第一線需要的全面發展的高等技術應用性專門人才。
【參考文獻】
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【基金項目】新世紀廣西高等教育教學改革工程項目課題(2012JGA403)
關鍵詞:無機化學;教學;實踐
無機化學是高等師范院校化學專業的第一門專業基礎課程,它對學生的專業學習起著承前啟后的作用。該課程的內容既要立足于學生已掌握的中學化學基礎知識,又要為其它后續課程準備必要的基礎理論和無機化學知識。因此,要使學生積極主動的學好這門課程,盡快適應大學的學習方式,培養其自學能力和創新精神,是我們每一位教師追求的目標。但是在高等師范院校《無機化學》的教學過程中存在著一些問題,本人就自身的教學實踐,從以下幾個方面進行闡述。
1無機化學教學中存在的問題
1.1無機化學內容量大和課時的縮減
我校選用的教材是吉林大學、武漢大學等校編《無機化學》第三版,教材的內容量很大,同時課時由120學時縮減為112學時,因此如何在有限的時間內完成教學任務,而且要達到很好的教學效果,是擺在我們每一位教師面前的難題。
1.2學生學習方法的問題
中學教師中“抱著走”、“注入式”的教學方法以及考試中知識記憶部分比重過大,致使學生養成了死記硬背,不消化理解內容的習慣,同時有些學生來到大學沒有了教師和家長的約束,自主學習能力較差,較好的學生仍是按照中學的學習方法來學習,從而導致學生跟不上教師的講課進度,對知識點的理解和掌握存在困難。
1.3教學方法的單一
以老師講學生聽的教學方法已不再適應當今高等教育發展的需要,本科教育要培養適量的基礎性、學術型人才,但更重要的是要培養多規格、多樣化的應用型、復合型人才。因此要做到“四個更加注重”:即改變重理論輕實踐、重知識輕能力、重專業輕人文的現狀;注重科學知識、思想品德、人文素養和實踐能力的融合。這些教育需求應該在無機化學的教學過程中逐漸滲透,從而實現培養人才的目的。
1.4學生基礎知識的差異性
由于我校面向全國范圍招生,因此學生在高中學習階段選修的課程不一致,有的學生學過物質結構、酸堿平衡、理想氣體狀態方程等與無機化學相關的內容,有的則沒學過,如何在課堂教學過程中兼顧個體化學知識的差異,也是我們教師必須面對的問題。1.5傳統的教學考核制度考核制度的建立應能全面評價學生的能力,提高學生的學習熱情。考試方式分為兩部分:期末成績占80%,平時成績占20%,包括作業和出勤各占10%。學生以陳舊的學習方法死記硬背知識點,注重考試結果,同時做作業的時候只會照貓畫虎,題設稍有改動就沒有思路。因此應建立合適的考核體系才能適應與時俱進的社會。
2無機化學教學改革措施
2.1針對教學時數的壓縮,其一應該合理的選擇教材內容,對其進行恰當的處理
比如說四大化學反應中的酸堿平衡和沉淀溶解平衡,必須了解高中化學知識,高中新課標已經把大學無機化學知識編入了高中化學教材體系,但是無機化學教材的內容基本沒變。這樣可以通過自學讓學生回憶復習,在課堂上把高中沒涉及的內容可以進一步加深和拓寬,以區別于中學化學,同時提高了學生的學習興趣,但是對于后續課程中涉及的活度、活度系數以及離子強度等知識點,只要學生掌握其基本概念即可,不用深入講解防止與分析化學或物理化學重復。其二分散難點,即將某些難于理解的知識點放到后續課程講解。例如:將配位化學基礎中的立體異構、橋聯配合物、四面體場、正方形場以及軟硬酸堿理論放到《配位化學》中講授;鈦副族元素和釩副族元素以及氫和稀有氣體放到《中級無機化學》;鑭系和錒系元素放到《稀土化學》。2.2學習方法的改變引導剛入大一的新生從中學的“趕著學”變為自主學習。不同生源地的學生學習能力具有一定的差距,讓他們慢慢學會尋找適合自己的學習方法,做好大學四年的時間規劃,充分利用好課堂內外時間達到良好的學習效果。比如說大學的課程設置并不是每天時時有課,沒課的時候他們感到很迷茫,無所事事,這時教師應引導其去閱覽室自主學習。課前一定要預習,通過預習要知道不懂的知識點,然后帶著問題上課,可以提高學習效率,課后要及時復習,歸納總結本節課的內容,這樣可以提高學生對知識點的把握,同時做作業以檢驗學生對內容掌握的程度。
2.3教學方法的改變
教學方法上注重發揮學生的主體作用,更多地采用參與式、討論式、交互式的教學方法,同時加強現代信息技術在教學過程中的應用,引導學生自主學習,提高教學效果,逐漸將教學內容與科研相結合,構建科研反哺教學的長效機制。當前學生的手機可以隨時隨地上網,這樣他們預習中遇到問題提前告知老師,在課堂上老師可以有的放矢的詳細講解。課后復習以及做作業也能通過網絡隨時了解學生對知識的掌握情況,下次上課時可以集中講解。通過這樣的實踐能夠使大部分同學掌握知識,同時也促進教師合理的安排課堂教學內容。學生遇到的問題及時解決增強其學習自信心。因此利用互聯網隨時解決學生提出的問題并聽取其對授課情況的反映及時改進教學方法,可以很大的提高教學效果。
2.4對于學生已具有的基礎知識參次不齊,利用課余時間對其進行調查
有些知識點只有少于5%的人中學沒學過,可以通過優生幫助其學會,若有些知識點有一半人沒學過,那就逐漸深入淺出地講解,使不會的同學學會,會的同學再進一步加深以提高其學習興趣。同時建立宿舍文化,以每個宿舍的成員為一個小組,在每個宿舍中挑選1-2名優生。比如在學習元素無機化學內容多而且雜又亂,系統性不強,可以把部分內容做成專題,讓每個宿舍同學進行研究討論,發表自己的觀點交于老師,課堂上教師針對具體問題加以指導。輔導差生中學漏學的知識點,每個人參與共性問題的討論,提出解決問題的方法,使他們盡快適應大學的學習方法。
2.5建立全面的考核評價體系
為了全面的評價學生以及適應社會的需求,改革傳統的考試制度勢在必行。我系采取了多種考核方式衡量學生的能力,降低期末考試的分值,提高平時成績所占分值,期末成績50分,平時成績50分,包括課堂表現20分,每章總結10分,作業10分,課前預習10分。這樣的考核方式降低了學生的考試壓力,留出更多機會給學生參與到教學過程中,增強了學生自主學習的能力,提高了教學效果。總之,無機化學這門課程對化學等各專業學生專業基礎知識及大學學習方法的掌握具有深遠的意義。各大高校的教育工作者對于教學改革的實踐多種多樣,但是教學改革之路仍在路上,永無止盡。我系針對自身的實際情況,在教學內容、教學方法、學習方法等方面進行了教學改革實踐,注重過程中始終以培養學生提出問題、分析問題以及解決問題能力的培養為核心目的,為后續大學課程的學習打下堅實的基礎,同時也提高了教學質量。
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關鍵詞:無機化學;教學內容;教學方法;成績評定
應用本科培養適應生產、建設、管理、服務第一線需要的高等技術應用性人才。在課程的構建和教學內容選取上應以“應用”為主旨,以培養技術應用能力為主線,重視學生的技術應用能力的培養。無機化學課程是應用化工專業學生重要的專業課,該課程內容主要有化學反應速率和化學平衡、原子結構和元素周期律、氣體與溶液、配位化合物、元素化學等,是化學專業基礎理論知識,無機化學學習效果直接關系到后續課程的學習和掌握,無機化學實訓也是學生早期接觸實訓課之一,對學生良好實訓習慣的培養,養成嚴謹規范的操作的具有重要意義。
一、目前無機化學課程存在的問題
1.教學目標與應用型本科人才培養目標脫節傳統無機化學課程教學目標是為培養企業一線需要的技術人才,教學內容選取偏重夠用和實用,實訓教學偏重基礎動手能力的培養,與應用型本科人才培養生產第一線需要的高級技術應用型人才嚴重脫節,因此非常有必要根據學校自身的實際情況對教學目標和實驗教材進行修訂與完善。2.課程內容構建不合理無機化學課程知識點繁多且抽象,理論授課30學時,實訓授課30學時,要完成全部教學內容顯然是不可能的,所以就要對內容進行合理的取舍,對相對較深的理論內容不做涉及。且實訓教學項目設置以驗證性實訓為主,設計型及綜合型項目少,對學生的綜合素質培養不利。3.教學方法與手段陳舊目前無機化學教學采用多媒體加黑板的方式,普通內容采用PPT播放,重難點黑板板書詳細講解,這種模式可以對重難點詳細講解,突破重難點,但對學生吸引力有限,而且有些抽象的知識點學習效果不理想。且實訓項目與理論講解分開進行,教師先對理論進行講解,再安排相關實訓項目,理實一體化沒有完全體現。4.學生基礎薄弱、學習興趣不高學生入學成績普遍偏低,化學基本理論知識差,實驗操作能力為零,且沒有形成好的學習習慣,在課堂上學習注意力不集中,開小差、說話、玩手機現象時有發生,在實訓操作中不能嚴格按照教師示范及要求進行,存在糊弄偷懶的情況。
二、無機化學教學進行的改革和探索
關鍵詞:無機及分析化學;教材;編寫;課程建設;教學
對于近化學專業如生命科學、材料、環境、農學、醫學及藥學等專業的學生而言,學習無機及分析化學課程對他們學習基礎知識和專業知識都是不可或缺的。將無機化學和分析化學兩門課程合并為無機及分析化學一門課,經過二十多年的探索和實踐已逐漸得到教育界的廣泛認可。由南京大學陳榮三教授主編的《無機及分析化學》是我國最早正式出版的教材,2006年本書的第四版作為普通高等教育“十五”國家級規劃教材正式出版。本文對該教材第四版的編寫進行簡要介紹,提出一些膚淺的體會和大家交流,以期起到拋磚引玉的作用。
一、《無機及分析化學》教材編寫的回顧
由陳榮三教授主編、黃孟健教授等人參編的《無機及分析化學》一書,從1975年由南京大學自編講義,到1978年人民教育出版社作為全國高等學校生物系通用教材正式出版至今已有三十年的歷史了,這是1977年恢復高考后國內第一本《無機及分析化學》教材,最初主要供生物系及農醫等院校相近專業使用。它首次將四大滴定融入四大平衡中講授。由于生物及相關學科發展的需要,以及全國讀者對這本書的厚愛,在教育部有關部門和高等教育出版社的大力支持下,全國許多綜合大學和師范院校,如北京大學、南開大學、復旦大學、廈門大學、蘭州大學、四川大學、武漢大學、山東大學、暨南大學、西北大學、華東師范大學、南京師范大學、華中師范大學、福建師范大學、河北師范大學等數十所高校任課教師成立了“全國高校‘無機及分析化學’課程建設與教學研討會”。研討會先后舉辦過五次。第一次于1983年6月由南京大學承辦,第二次于1984年6月由云南大學承辦。這兩次研討會對此書的編排和內容的選取進行了積極的討論,并提出將化學熱力學和化學動力學內容加入到教材中的必要性和可行性,認為用簡明扼要的闡述,適度地引入化學熱力學和化學動力學的基本概念和基本理論,有利于學生更好地學習物質結構和掌握元素化學的知識。于是在1985年出版的第二版中,首次將熱力學引入無機及分析化學教材,同時為適應當時高等學校的實際情況(無機化學和分析化學分屬兩個不同的教研室),又將無機化學和分析化學分開編寫。其后,于1986年10月,1989年10月及1993年10月分別由南開大學、武漢大學和廈門大學承辦了第三、四和五次研討會,會議對這本教材的第二版提出了不少中肯和有益的意見,同時也為修訂第二版醞釀第三版做了大量的準備工作。1998年,南京大學為了博采眾長,分別邀請南開大學和復旦大學教學一線的袁婉清及杜岱春兩位教授參加第三版的寫作。迄今該書已為全國許多高等院校生物系以及農、林、醫等院校有關專業所選用,受到全國廣大師生的歡迎。
歷次“‘無機及分析化學’課程建設與教學研討會”對無機及分析化學教材建設和教學中存在的問題都進行了廣泛深入的討論,對提高無機及分析化學課程的教學質量及《無機及分析化學》教材的編寫起了十分重要的推動作用。
2006年8月,為了深入貫徹落實教育部第二次全國普通高等學校本科教學工作會議精神,大力推進校、省、國家三級精品課程建設,及時總結國內高等學校無機及分析化學課程的教學改革經驗,在浙江大學召開了“無機及分析化學”課程建設與教學研討會。此次會議通過廣泛、深入的討論和交流,與會者普遍認為“無機及分析化學”是為實現課程結構和教學內容整合、優化而由原來的無機化學和分析化學兩大基礎課程合并而成的一門重要的基礎理論課程,是教學體系改革的結果。它又是近化學類專業一門重要的必修基礎課程,是建立相關技術人才整體知識結構、能力結構的重要組成部分,同時也是后續化學課程的基礎。
“無機及分析化學”課程建設與教學研討會是一種很好的教學研討形式,它能集思廣益,有效促進無機及分析化學課程的建設,提高高校基礎課程教學的質量,建議在現有的基礎上可以采取民辦公助,企業資助的形式把研討會延續舉辦下去。
“無機及分析化學”對高等學校近化學類專業學生而言是一門重要的基礎課程。無機化學和分析化學原本是兩門獨立的課程,定性分析“合”在無機化學的元素化學中已為多數人所接受。可是無機化學和定量化學分析是“合”是“分”,化學分析和儀器分析的比例和安排等問題,一直是教學改革中的爭論點。“無機及分析化學”顧名思義,應和分立的無機化學和分析化學有所不同,可是在課程設置、教學安排、教材內容等方面一直存在著“合”與“分”的問題。經過近三十年的摸索與實踐,這一問題亦日趨明顯,已達成初步共識。因為,為了解決內容和學時的矛盾,“合”是必要的手段;無機化學和分析化學原本就是兩門相近的學科,“合”也順理成章;以“合”為上,“合”是進步,是學科發展的需要和方向,實踐中已顯示出“合”的優點。這方面浙江大學主編的《無機及分析化學》教材就做得較好。
二、《無機及分析化學》(第四版)的編寫和體會
當前,生命科學及近化學類學科的發展一日千里,化學在這些學科中的重要性更為突出。為適應當前教學改革的形勢,編者在第四版的修訂過程中努力遵循“加強基礎,趨向前沿,反映現代,注意交叉”的現代課程建設理念。“加強基礎”就是注重基本理論和基本概念,教學中讓學生在學時較為緊張的情況下很好地掌握化學的基本知識和基本實驗方法,為他們日后的專業學習和科研工作打下良好基礎。“趨向前沿”則是在教材的編寫中增加最新的科學研究的成果,引導學生在學習知識的同時了解當前科技發展的最新動態,為進行創新型思維奠定基礎。“反映現代”:在生命科學步入分子水平的今天,其重要標志就是分子生物學、分子醫學、遺傳組學、蛋白組學、代謝組學和納米材料科學等學科的相繼出現。如何不失時機地將化學學科作為一個整體介紹給學生,與時俱進,并在此基礎上,搭建一個現代化學的教育平臺,以此“反映現代”,這是我們追求的一個目標。“注意交叉”:新興交叉學科的出現,是當今科技發展一大趨勢,適應這一發展的需要,則是高校從事化學教學的教師們的一項重要任務,同時也是一個具有共性的教學研究的新課題,這需要根據各自學校的具體情況,對整個教學體系和教材建設進行必要的改革和調整。第四版的
編寫中,我們也只是做了初步的嘗試,有待聽取大家更多的意見和建議。現將第四版中課程建設十六字理念的體現作進一步說明。
加強基礎:較全面地介紹化學基本原理。在第一次介紹化學原理時是具有化學總論性質的,要使學生對化學有一個系統全面、較中學化學有更深入一步的了解。具體地說就是要較全面地介紹化學原理三個主要部分:化學變化方向和限度問題(化學熱力學);化學反應速度和機理問題(化學動力學):物質結構和性能之間的關系,使學生能把握和初步利用這些基本觀點處理化學問題。
趨向前沿:第四版中將“環境污染和環境化學”以及“核反應和放射性同位素的應用”增加進來,而我們在課程教學中,結合可持續發展及最新的生物技術的研究手段包括同位素技術的應用等,已在課堂教學中作為實例介紹給學生,這也是在教學中體現“趨向前沿”這一理念。這既培養了學生的學習興趣,也引導學生進一步認識到所學知識的實際應用,從而起到一個培養興趣及探索創新精神的作用。
反映現代:雖然第四版教材中增加了“拓展知識”這一部分內容,實際在我們的課堂教學中就已經或多或少地在相關的章節中把一些與課程內容有關的最新知識和進展增補進去,除此之外還有針對性地邀請有關專家作報告,介紹與所學基礎知識有聯系的新知識、新理論、新進展以開拓視野,明確方向。為更好地“反映現代”,如對物質結構部分的學習則按歷史進程來講授,不僅使內容更為生動,也可使學生領會科學家的思維方法和他們解決問題的正確途徑。
注意交叉:本教材名為“無機及分析化學”,但不少學校在實際的教學中則是分為“無機化學”和“分析化學”兩部分來講授,這兩者之間就有許多交叉和重復之處,如何更好銜接這兩部分,是很多教師關心和需要研究的問題,如“元素化學與定性分析”、“四大平衡”與“化學滴定”處理得當,就會取得減少課時、相得益彰的效果。各校教師也可根據各自不同的見解采取行之有效的做法,我們亦愿意得到大家的指點。交叉學科的出現,是當代科技發展一大標志,徐光憲先生2006年4月在大學化學化工基礎課程建設論壇的致詞中就曾指出,以化學為一級學科,再到無機、分析、有機、物化、高分子、化工等二級學科,最后細分下來可分出六、七級學科,如最新的“大環化學”、“納米材料化學”、“組合化學”等,這些都是學科交叉的結果,傳統的化學分類已完全不再適用。注意到化學學科發展的這一趨勢就可以同步培養學生自學和獨立解決問題的能力,也只有這樣才能適應社會發展的需要。
啟發式教學歷來是老一輩教育家所推崇的教學模式,從南京大學戴安邦院士開始就是一直崇尚啟發式教學,并在當時的條件下進行了許多實踐,形成了一整套完整的理念。例如在第一次研討會上,戴先生就講了《啟發式教學八則》,后來陳榮三教授、黃孟健教授秉承了這一理念,在實際教學中又做了許多嘗試。例如:注意理論化學與描述化學相互溝通,使理論化學的知識在描述化學的學習中得到運用和鞏固;注意結合生物、醫學及相關學科的知識來介紹化學基礎知識;課后習題與課堂學習的緊密結合,使習題能起到鞏固、消化和運用課文內容的作用等。
《無機及分析化學》(第四版)于2002年初被列為普通高等教育“十五”國家級規劃教材,為了使第四版適應目前教學的需要,編者進行了下列改進:
1.淡化化學“數學化”傾向,如省略或減少復雜體系化學平衡的計算。
2.創新內容,為現代科學前沿預留“接口”。
3.理論聯系實際,加強化學理論知識在相關專業和生產實際中的應用。
4.改革分析化學部分的編寫,完善化學分析的內容,縮減較復雜而應用較少的計算。由于儀器分析已獨立成一門課程,故刪去第三版儀器分析部分內容,但仍保留比色法等最常見方法,為學生今后學習儀器分析打下一定基礎。
第四版教材的編寫,我們采取了以下步驟:
1.廣泛調研國內外有關教材,選擇國內外其他無機化學及分析化學教材,汲取其所長為我所用,特別關注了近年有特色的國外教材。
2.編寫伊始先編寫了第四版的《編寫大綱》,向全國若干所大學寄發并征求意見、交流、補充第三版之不足,聽取各方教師的意見。
3.先期完成了部分書稿,在2003年中南大學舉辦的教育部非化學化工類化學基礎課程教學指導委員會的生物醫藥類化學教材建設研討會上進行交流,進一步聽取大家的意見和建議。
在其后的反饋中,我們陸續收了許多教師的信件,特別是武漢大學的潘祖亭教授、陜西師范大學的韓維和教授、海南師范大學的黃聞新教授等同仁的來信,這些都對第四版教材的編寫起了一定的作用。
在《無機及分析化學》(第四版)的編寫中,我們編寫組的教師相互協作,取長補短,群策群力,圍繞著編寫基本要求,力爭達到一個新的高度。
這本教材從自編講義開始就有一個重要的特色,即力求與生物化學、生物醫學、生產實踐密切聯系和結合,當初的講義就是“開門辦學”的結果,成書出版后這一特色仍然保留,編寫的內容都圍繞這一特色來展開。結合實際、貼近生活是第四版遵循的一個基本要求,新增的拓展知識也都是近期化學學科的一些熱點,以此作為素材提供給學有余力的同學以更多的施展空間。