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無機化學是化學科學中發展最早的一個分支學科,該課程是高等學校化學、化工、輕工、材料、環境和能源等有關專業的第一門化學基礎課。它不僅是中學化學的延伸,而且也是后續課程(如分析化學、物理化學和結構化學等)的基礎,具有承前啟后的重要作用。當前,無機化學和其他化學分支一樣,正從描述性的科學向推理及實用性的科學過渡、從定性向定量過渡、從宏觀向微觀深入,一個現代無機化學新體系正在迅速地建立起來。在此形勢下,作為專業教材出版單位的編輯,筆者從實際工作中了解和掌握的情況出發,總結歸納了國內高校無機化學課程教學資源的發展脈絡,并加以梳理,希望能對無機化學課程建設起到一定的作用。
(一)高等學校無機化學課程設置
無機化學課程的開設對象比較廣泛,用下表說明具體情況:
無機化學的基本內容應當是元素化學及其性質。但是,現行無機化學課程教學在課程內容上大多停留在描述性介紹的水平上,而對與其相關的無機材料科學、無機合成科學、環境科學、綠色化學、新能源科學、生命科學等前沿熱點研究領域知識卻介紹得很少;在時間安排上,長期以來設置在大學一年級一次完成教學,因而長期沒能解決好講授元素化學所需的理論基礎以及有關的前沿熱點研究領域等鋪墊知識與講授元素化學的課時比例。鋪墊知識比重越大、無機化學本身削弱的也就越大;鋪墊知識和理論基礎比重不足,又影響大一學生的化學知識從高中到大學的過渡以及后續其他基礎課程必要基礎知識的鋪墊。并且新時期的無機化學需要更多的理論化學基礎和相關知識,僅靠無機化學課程本身來鋪墊更顯力不從心了。因此20世紀90 年代起, 我國高校化學化工及相關專業紛紛加大無機化學課程教學改革的力度,使無機化學這門課程適應學科發展與人才培養的要求。
(二)無機化學課程教材建設
20世紀50年代初,我國學習前蘇聯教育經驗制定了教學計劃和教學大綱,在蘇聯教材的基礎上,出版了一批無機化學課程翻譯教材和自編教材。如高校化學化工類無機化學課程采用的格林卡編著的《普通化學》、戴安邦教授主編的《無機化學教程》等。這一時期出版的無機化學課程教材強調化學的基礎課性質,強調學科的系統性,理論內容不深。描述化學部分以元素周期律為基礎,分族分類討論重要元素單質和相應化合物的性質。其后,我國高等教育的化學教材建設進入了一個新的發展時期,各學科教學指導委員會的成立,使高等學校教材建設與高校的教學改革更加緊密的結合起來。產生了較多具有代表性的無機化學課程教材。
1.精品教材例舉
20世紀七八十年代,根據教育部相關編寫教材的原則精神新編了一批質量較高、影響較大的無機化學課程教材,比較有代表性的包括:《無機化學》(武漢大學、吉林大學等校合編)、《無機化學》(大連理工大學編)、《無機化學》(天津大學編)、《無機化學》(北京師范大學、華中師范大學、南京師范大學合編)等。
2.新時期無機化學課程教材建設
近年由于無機化學領域的新發現、新成果不斷引入,無機化學獲得了巨大的發展,它不僅在內容上有了“爆炸”性的增加,而且在知識特性上也有了質的變化。另外,我國的高等教育也逐步由精英教育向大眾化教育轉變。這些都促使我國無機化學課程進行改革。在幾年實踐基礎上,第二屆化學教學指導委員會提出化學教學改革的主要思想:拓寬基礎;加強素質教學和能力培養;重視實驗教學。為此應減少授課學時,取消專門化課程的理論課和實驗;提倡多種形式的化學專業基礎課體系并存以適應我國市場經濟的發展。在這種情況下,一批具有明顯特色的新體系、新內容的無機化學課程教材應運而生。
(1)著意改革教材體系、按教學內容重新設計化學課程結構的教材
幾十年來我國化學基礎課(包括實驗)體系是“四大化學”即“無機化學”、“分析化學”、“有機化學”和“物理化學”,但由于科學的發展和交叉,更由于本科教學思想的改變,使一批優秀教材脫穎而出,比較有代表性的教材有《化學原理》(印永嘉、姚天揚等)、《大學化學》(傅獻彩)和《無機化學與化學分析》(史啟禎)等。
(2)高年級無機化學課程教材
當前,各種新型無機化合物的合成以及化學與生命科學、材料科學之間的交叉滲透使無機化學的發展進入了一個新的時期,它要求無機化學家具備堅實的現論基礎和掌握現代物理研究方法。因此,高年級無機化學課程教材必須適應這種新形勢的要求。在此背景下,應運而生了《中級無機化學》(朱文祥編)、《中級無機化學》(唐宗薰編)和《高等無機化學》(陳惠蘭編)等。
(三)計算機技術的發展對教學資源創新與使用的提升
2000年,教育部正式啟動了“新世紀網絡課程建設工程”,通過對網絡課程的整合,配套文字教材和其他媒體,形成一批適用的立體化教材。這些輔助教學的資源發展到今天,已經包括:電子教案、資源庫、網絡課程、試題庫等,覆蓋到課程的方方面面。有了數字化資源體系,教師可以根據教學內容和教學目標需要,利用多媒體電腦及網上多媒體備課平臺進行備課。2008年教育部在“質量工程”的實施過程中,評選出若干國家級的“教學團隊”。無機化學課程相關的團隊有南開大學化學學院、廈門大學化學系、浙江大學化學系、大連理工大學化學系、西北大學化學系等。這些團隊,就是在群策群力方面做出了大膽嘗試,使教研室范圍內的教學活動真正是為了提高教學質量而展開,充分發揮集體的優勢。將他們結合起來的一個重要媒介,就是數字化教學資源的二次創作與再整合。
參考文獻:
[1] 柯和平,周玉芬. 數字化教學資源體系的構建與應用研究[J]. 職業技術教育, 2005(16):61-64.
作為高等院校化學專業的第一門實踐課程,無機化學實驗起著承上啟下的重要作用。結合河套學院教學實踐,從重視實驗預習、突出學生主體的教學方式、使用多媒體輔助教學、滲透綠色化教學等多個方面進行了探索和改進,以期適應當前對應用型人才培養的需求。
關鍵詞:
無機化學實驗;教學改革;教學實踐
金融危機以來,國際經濟形勢的變化和實體經濟的回歸對我國經濟發展、人才培養提出了新的挑戰。隨著經濟的轉型升級,為加強高層次技術技能人才培養,創辦應用型品牌大學是地方本科院校在高等教育大眾化背景下的必然選擇[1]。河套學院應用化學專業積極進行轉型發展,堅持“立足西部,培養高素質應用型專門人才”的辦學定位,突出培養應用型、復合型、創新型人才;著力構建“尚品德、厚基礎、重應用”的人才培養模式,為自治區西部轉型發展提供人才保障。無機化學實驗是河套學院應用化學專業第一門實踐性課程,相互聯系又相對獨立于無機化學理論課程。通過無機化學實驗課程的學習,能夠幫助學生理解和鞏固課堂上所學的無機化學基本理論和基本知識,更重要的是可以讓學生接受實驗技能的綜合訓練,感受科學探究的過程和方法,對于提高學生化學的學習興趣、綜合能力的發展、創新意識的培養都具有積極的意義,同時為后續實踐性教學環節的實施以及學生將來從事化學化工實驗工作和科學研究打下良好的基礎。本文針對傳統無機化學實驗教學中存在的缺點和不足,及河套學院無機化學實驗課程現狀,提出以下幾點建議和對策,作為實踐課程及教學改革的一點探索。
一、重視實驗教學前預習環節
在整個實驗教學中,實驗的預習、實驗的基本操作和完成實驗報告是三個必不可少的環節。實驗預習是學生在實驗開始前就對實驗的基本內容、操作方法和步驟,以及涉及到的實驗儀器和藥品有一定的了解,并以實驗預習報告的形式呈現,這樣使學生能夠在實驗過程中,對實驗有整體的認識,操作起來得心應手。因此,有效的實驗預習不僅有利于培養和提升學生的自主學習能力,而且是實驗順利進行的前提和保證[2-3]。但是根據以往的教學經驗,大部分學生把重點集中在實驗操作和完成實驗報告上,對實驗的預習重視不夠。在對學生的預習報告的檢查中,發現大部分學生只是一味的“照本宣科”,為完成任務而寫,達不到預習的真正目的。為使學生能夠認識到實驗預習的重要性,改變以往每做一步實驗都要看一下實驗教科書的狀況,實驗老師在課前應做以下工作:(1)及時通知學生實驗項目,留充足的時間進行預習,并對實驗內容進行簡要的描述。(2)針對不同的實驗類型,設定相應的實驗預習報告書寫要求。例如,對于驗證性實驗,需寫出試劑的用量和滴加順序,明確試劑的基本物理性質和化學性質,能預測實驗現象,并寫出相應的化學方程式,積極引導學生正確運用課堂上所學的理論知識來解釋實驗現象,將化學實踐和理論有機結合起來;對于制備性實驗,將實驗步驟以流程圖的形式呈現,層次清晰,簡明易懂。(3)將實驗中的關鍵步驟或注意事項設置若干數量的思考題,幫助學生搞清實驗原理和實驗方法,提高其分析問題、解決問題的能力。(4)根據學生書寫的實驗預習報告質量以百分制形式進行評分,及時記錄并作為期末考查成績指標之一,將成績及時反饋給學生,進一步增強學生對預習報告的重視程度。
二、突出學生主體地位,培養學生自主學習和動手能力
在傳統的無機化學實驗中,通常是實驗老師詳細介紹實驗原理、儀器使用方法和具體操作步驟、實驗過程中的注意事項,學生只是根據老師的講解“照葫蘆畫瓢”。基本上只要學生認真聽講,根據老師的思路和要求進行實驗,都能得到理想的實驗現象和結果。但是這種方法極大地限制了學生創造思維的培養。使得學生缺乏主動思考,獨立設計實驗的能力,更談不上開拓創新了。為改變這一狀態,我們采取了加強引導,鼓勵學生大膽操作,勇于探索,充分發揮學生的主觀能動性等措施。(一)精簡講授環節,還學生思考和動手操作時間。由于學生在實驗前進行了充分的預習并書寫實驗報告,因此講授重點可以集中在預習報告中的預留思考題,以討論式或問答式的形式盡可能增加學生的參與度,充分體現以學生為主的教學模式。(二)適當轉變教師和學生的角色定位,老師由原來的“指揮者”變為輔導者,并且輔導人數以15人左右為宜。這樣改革的好處體現在:首先,能夠及時處理學生在實驗中遇到的問題,進行答疑解惑;其次,根據學生參與及操作規范情況打分,并及時記錄,作為學生無機化學實驗考查的參考成績之一。以此可有效增加學生實驗的緊張感,減少“渾水摸魚”的學生,使學生能夠認真對待實驗,培養良好的工作習慣;再者,能夠及時發現學生操作中存在的錯誤,予以糾正。對于普遍性的錯誤可以立即提醒全班學生加以防避;最后,轉變角色有利于增加老師和學生之間的交流互動,以探討形式提高學生分析問題、解決問題以及團結協作的能力,培養學生扎實的基本功。
三、多媒體技術輔助,優化教學資源
在傳統無機化學實驗教學中多媒體課件使用較少,浪費了大量網絡資源。適當使用多媒體課件有助于拓展學生的視野,體會無機化學實驗的神奇與美妙。例如,在無機化學實驗基礎知識教學中均已采用了多媒體形式授課。形象直觀的動畫和圖片在一定程度上填補了嘴巴加黑板講授的缺陷。有效地提高學生的學習興趣。并將一些污染較大、耗時較長、有毒有害的合成類實驗制作成視頻進行播放,以及播放網絡實驗視頻,增加了在實驗室現行條件下無法開展的實驗。這樣不僅能夠避免有毒有害化學物質對人體和生態環境的危害,確保實驗的安全性,同時也擴大了課程容量、豐富了學生知識儲備,保證實驗教學對理論教學的實證支撐,完備理論知識體系,取得了良好的教學效果。
四、滲透綠色化教學理念,培養學生可持續發展觀
近年來,綠色化教育正受到越來越多的關注,從倡導環境教育開始,學者們日益認識到綠色教育應具有豐富的內涵。在實驗教學中融入綠色教育有利于培養學生的環保意識,培養學生尊重自然,尊重他人,追求人與自然和諧發展意識。近年來,關于綠色化教育重點集中在推廣微型實驗和使用綠色化學試劑兩個方面,可以達到準確、安全、方便和防止環境污染的目的[4-6]。例如無機化學實驗中驗證性實驗,完全可以在點滴板上進行,化學試劑的取用量與對應的常規實驗(試管中進行)相比可以減少90%以上。這也是河套學院無機化學實驗室積極改進和探索的方向和目標。此外,我們在實驗過程中著重關注學生在實驗過程中普遍存在著取用藥品和試劑“貪多貪大”、輕易反復實驗的問題。以小見大,從細節入手樹立學生環保意識,節約能源,培養嚴謹的科學態度。以上是根據河套學院無機化學實驗的實際教學情況從實驗預習、實驗操作中教師與學生的角色地位、教學中的輔助設備和融入綠色化概念四個方面進行的一些教學改革。教學實踐中發現實驗效率明顯提高,教學效果顯著改善。但是在地方本科院校向應用型大學轉型的背景下,要滿足當今社會對應用技術型人才的需求,培養符合地區發展的化學專業人才。我們需要付出更多的努力,對于無機化學實驗改革的繼續深入研究和探索仍是十分必要的。
參考文獻
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關鍵詞:無機化學實驗,創新性
中圖分類號:G420 文獻標識碼:A 文章編號1672-3791(2016)07(b)-0000-00
無機化學實驗重點要從兩個方面來培養學生,一是應用,一是創新,無機化學實驗發展這沒多年,關于應用已經無需再談,本文重點在探討如何在無機化學實驗中培養學生的創新能力。化學教學離不開實驗,在實驗教學過程中,學生用眼觀察現象、用心思考問題,通過親身體驗,完成整個實訓操作,能對化學基礎知識有深入的理解,并形成過硬的操作技能,有利于培養學生分析、解決問題的能力,樹立勇于開拓的創新意識[1]。
但是隨著國家國際現代化步伐的加快,隨著科技水平的日益發展,對高層次人才的需求和要求也越來越高,更多的用人單位需要的不僅僅是對化學基本技能的掌握,而更多的是需要一種具有創新性的復合型新型人才。因此,在增加綜合性實驗之后,教學工作者發現這還不夠,我們還需要增加一些創新性的實驗內容,以此來啟發和提高學生的創新能力。
1現階段我校無機化學實驗存在問題
目前,我國傳統的無機化學實驗教學在教學內容、教學方式( 方法與手段) 、實驗考核辦法等方面均存在或多或少的不足[2]。結合我校的實際情況,對我校的無機化學實驗教學方面存在的問題做了如下的總結:
針對以上問題我們對本校現階段的無機化學實驗的教學與考核進行了深入的分析和探討,發現本校現階段所執行的無機化學實驗存在下列問題:
1.1教學內容
本校所執行的無機化學教學大綱是從1980的華北工學院師范班脫胎而來的,后來經過幾代人的不斷完善和改進,已經從原來單一的面向一個專業的教學發展成了可以面向不同專業,不同學時,不同課程的無機化學實驗教學。無機化學實驗教學其中涉及的專業有化工、生物、環境、制藥、材料等,也有32學時的面向特種能源的長學時的無機化學實驗,也有48學時的應用化學專業長學時無機化學實驗,但是在學時改變的背后,確實實驗內容的陳舊和與社會需要的脫節,之前的大綱規定的實驗內容,有很多都是十幾二十年未曾改變過,當然對于經典的實驗我們是無需進行改動的,還有一些實驗也很經典,但是這些實驗已經是大家耳熟能翔的了,幾乎不用做實驗也能預料到會有什么樣的現象和結果。此外教學內容驗證性的化學實驗較多,研究性的化學實驗較少; 單一性的實驗較多,綜合性的實驗較少; 基礎性的實驗較多,涉新( 新技術、新方法等) 性的實驗較少。造成上述問題的原因可能是: 傳統的習慣( 包括老師的惰性) 和實驗條件所致。
1.2教學方法
目前本校無機化學實驗教學方式基本上就是上課時老師講學生做,對于有些實驗現象只能用嘴巴和粉筆進行口述和文字表達,沒有相應的教學軟件進行支持,學生只能老師給出的既定思路和方案進行實驗內容的驗證;另外學生只要有實驗教材就基本可以完成大部分的實驗,所謂的實驗報告的書寫也只是把實驗內容重新抄寫一遍,學生完全不需要動腦筋去想實驗如何完成,會有什么樣的結果,嚴重束縛了學生想象力、研究力和創新能力。
1.3考核方式
現階段的考核方式基本是靠三部分組成:學生的出勤率,學生實驗時的表現,學生的實驗報告這個考核方式是一直以來各高校無機化學實驗所沿用的,而且也是很多年沒有改變的,該方法最大的弊端是沒有對有想法和有創新能力的學生給予足夠的肯定和支持。
2對現階段無機化學實驗改革的必要性
通過上述的對本校現階段無機化學實驗教學的分析,可以發現不論是從實驗內容還是教學方法,以及考核方式,這些方面都無法體現現階段各領域對學生創新能力的培養和研究能力的提高,也沒有體現出對學生創新能力培養的重視程度,而這一點與當今社會對于本科生既需要掌握扎實的基礎知識和基本理論,又需要具有積極主動的科學研究能力和知識創新能力相矛盾,因此要滿足當前社會各領域對化學、化工、材料、環境、生物等專業本科畢業生
的要求,必須從大一的無機化學實驗開始做起,進行無機化學實驗相應的改革。
3通過實驗教學改革,提高學生的創新能力
針對前面提到過的無機化學實驗存在的局限和弊端,本課題擬對現階段的無機化學實驗做出如下的整改措施;
3.1對原有的實驗內容進行調整更換,增加具有培養學生創新研究能力的實驗
原先的實驗內容在最初的無機化學教學實驗中起到了很好的對理論課程的支撐和驗證作用,但是隨著無機化學理論課程的變化,以及學科間的滲透和社會對高校學生的多元化需求,單一的原先只注重基礎知識基本技能訓練的實驗內容已經越來越難以滿足后續課程以及用人單位對于學生的要求,因此在原先的基礎上,我們結合老一輩教師的意見和新形勢下各方面的需求對無機化學實驗內容進行了適當的刪減調整和補充,保留了經典的“氯化鈉提純”、“硫酸亞鐵銨的制備”等經典實驗,刪掉了“二氧化鉛的制備”等對環境造成污染且沒有創新性培養的實驗,調整了元素性質實驗,統一合并為“主族元素”和“副族元素”實驗,在一些原有實驗內容中增加了學生自主設計并實施的實驗內容。這些實驗內容不僅讓學生學到如何處理和再利用工業廢渣,同時也極大的提高學生的對于化學化工實驗的創新能力的培養和課題研究能力的提高。
3.2改革原有的教學方法,利用互聯網多媒體提高學生的實驗興趣
在目前網絡信息技術高速發展的形式下只依靠單純的口述和板書的教學方法已經無法引起學生的學習興趣了,因此可以充分利用網絡技術,可以利用多媒體網絡技術來講述實驗課內容,這樣可以減輕老師負擔,增加學生的興趣,而且對于有些難以用語言和文字表達的實驗原理和現象可以通過網絡視頻,或者多媒體軟件制作出來,給學生以更加直觀和深刻的感受。另外還可以以組建實驗小組的形式,對一些實驗內容比較多,工作量比較大的實驗分組進行,例如配合物分裂能的測定實驗中,就可以把學生分為三個小組,一個小組負責配位化合物的制備,一個小組進行配合物離解類型及氯離子含量的測定,最后一組同學進行配合物分裂能的測定。
此外,還可以進行開放性實驗教學,對一些實驗能力比較強,對化學實驗興趣比較大同學,可以結合老師課題開展一些需要具有實際意義和接近工業生產的實驗項目,這樣可以解決個別老師課題沒人做的困難,又能提高學生的科研實驗能力,又能夠培養學生的創新精神。
3.3改進實驗考評制度,突出對具有實驗創新能力的考核和重視
實驗成績的評定,不局限于單純的實驗結果的考核,而是應該趨于多元化多層次的考核。從過去的經驗分析,由于無機化學實驗的對象是大一學生,由高中考入大學的他們普遍存在只重視理論不重視實驗課的現象。加上傳統的實驗考核方法是考核學生的課堂表現、實驗報告、實驗操作( 或理論考試) ,為了提高學生對實驗課的重視,理解化學實驗的重要性和必要性,充分調動學習積極性,我們對傳統的實驗考核辦法進行改革與完善,以利于培養大學生的創新能力。
具體考核辦法為如下:
( 1) 最終的考核成績不能只靠最后的實驗考試成績,而應同時考慮平時的實驗成績綜合給出最終的實驗成績。這樣不但能真實反映學生的實際水平,而且避免了有的學生雖然平時不認真但期末考試能憑運氣突擊僥幸過關的行為。
( 2) 最終考核要注重實驗結果,但是同時要兼顧實驗過程。不能只注重學生實驗結果的對錯產率的高低,更要結合學生實驗過程中的具體表現出的:規范正確的實驗操作,嚴謹認真的科學態度,對團隊的協作和奉獻精神,良好的安全整潔的實驗習慣等諸多因素。這樣綜合考慮才能給出一顆科學合理的實驗成績。
( 3) 實驗操作技能考核與文字解釋表述考核相結合。在實驗過程中發現有的同學實驗報告寫的很好,但是實驗幾乎都是別人在做,而有的同學動手能力特強,但是實驗原理和結果的表達卻差強人意。因此在考核最總實驗成績時,也要注重學生對實驗現象的表述( 口頭表述尤其是文字表述) 能力。如果一個擁有較強實驗操作能力的學生,不具備真實、流暢、到位表述能力,他將不能成為一個合格的實驗科學人才。
( 4)對于某些實驗能力和創新精神表現的特別突出的學生可以另外加分,或者給予一定的物質獎勵,以提高學生對增強實驗能力積極性,和對學生創新性的充分肯定。
4結論
無機化學實驗教學是培養大一學生的基本實驗技能和素養、觀察分析問題、研究創新能力等綜合能力重要的實踐性教學環節。實驗教學改革是一項長期而艱巨的任務,也是一項涉及諸多方面的一個課題,不僅僅需要改革者堅持不懈努力研究,也需要各級部門的積極配合,只有通過上下級管理者執行者的不懈努力,將實驗教學改革不斷引向深入,無機化學實驗教學這門課程才會在提高大學生科學素質、培養創新人才方面發揮更大的作用。
參考文獻
(長安大學材料科學與工程學院,陜西 西安 710061)
【摘 要】本文針對工科院校材料科學與工程學院《無機化學》課程的基本特點,結合課堂實踐教學過程,從教學內容的規劃、教材的選用、教學模式的改進等三方面闡述了筆者的教學體會。
關鍵詞 無機化學;教學模式;教學探討
基金項目:中央高校基金(2014GB11091)。
作者簡介:吳蕾(1983—),女,博士,長安大學材料科學與工程學院,主講無機化學、分析化學、材料科學基礎課程。
無機化學是化學領域的一個重要分支,而《無機化學》課程更是理工科院校化學化工類專業的一門重要的基礎課,面對的學生也基本上是剛入學的大學一年級本科生,因此,這門課程教學質量的高低對學生整個大學期間的學習甚至畢業后的就業都起著舉足輕重的作用。由此看來,如何提高《無機化學》課程的教學質量顯得尤為重要。近年來,許多高等工科院校大幅度削減《無機化學》課程的學時,而《無機化學》課程本身知識內容又很豐富,所以工科《無機化學》課程的教學就面臨著課時少、容量大、任務重的困難,對講授這門課程的教師也提出了更高的要求。經過幾年的教學實踐,筆者根據工科院校材料科學與工程學院《無機化學》課程的自身特點,從不同專業的培養目標及學科發展方向出發,就工科院校《無機化學》課程的改革和建設,提出如下的自我體會和進一步探索。
1 結合專業合理安排教學內容
無機化學不但是高等學校化學化工類專業的第一門重要的專業基礎課,也是材料科學、生命科學、環境科學、醫藥類等專業的一門重要的化學基礎課[1]。因此,基本相同的教學內容要根據各專業需求的不同,講授的側重點有所區別。對于工科院校來說,《無機化學》課程課時少、容量多、任務緊,更是需要合理安排教學內容,把握好“掌握”“理解”“了解”這3個不同層次要求的尺度,合理分配學時。同樣是材料學院,對于高分子材料專業,在化學動力學、化學熱力學中要對催化劑的作用及原理,緩沖溶液的配置和選擇重點講授,分子結構中重點抓住幾種成鍵理論,在元素介紹中著重介紹s區氫元素,p區碳族、氧族元素;對于能源與電子材料專業,尤其重點講授電化學相關內容,如氧化還原反應、電池組成、電動勢、電極電勢等,在元素介紹中著重介紹s區鋰元素,p區碳族元素,如C,Si,Ge等;對于材料加工專業,在講述氧化還原反應的相關內容時要穿插金屬腐蝕與防腐等相關理論,在講授結構化學的內容時重點應放在金屬晶體,在元素介紹中也著重介紹金屬元素;對于無機非金屬專業,在重點講授化學動力學、化學熱力學這些基礎理論的基礎上,還要側重介紹結構化學及配位化學相關的內容,在元素介紹中重點介紹玻璃、陶瓷材料相關的元素,如p區碳族元素等。
2 合理選用教材
經過教研室多年的教學實踐,我們最后采用了牟文生主編的《無機化學基礎教程》為教材[2]。該教材結合實際,考慮到工科院校《無機化學》課程學時少、內容多的特點而編寫而成。教材內容深淺適度,在確保基礎理論和基本知識講清楚、說明白的基礎上,以“夠用”為原則,不做過多的深入和擴展;語言簡練,通俗易懂;同時也能與時俱進,恰如其分的介紹學科的新動態新發展,以拓寬學生的知識面。每個章節都精選了一些習題,幫助學生及時理解和掌握教材內容,也能鍛煉和培養學生分析問題、解決問題的能力。同時,該教材還配套有《無機化學基礎教程學習指導》,列出了相應教材中各個章節的教學大綱,提煉出各章重點、難點,并對各章的課后習題進行選解,對有代表性、難度較大的習題,做出詳盡而規范的啟發、引導和解答;除此之外,每章還配有自測練習題,可供學生自我檢測學習效果。經過幾年的教學實踐,學生們對該教材普遍反映良好,教材難度、深度適中,自學性也很好。
3 有效提高教學質量
3.1 激發學生學習興趣
如何提高學生的學習質量,在思想上引起學生的重視以及提高學生的學習熱情是根本。因此,一開始就要讓學生們意識到無機化學是一門重要的基礎課。從內容上說,它既有無機化學課程自身豐富的知識內容,還承擔著為后續課程做必要準備的特殊任務,是其他3門化學基礎課(分析化學、有機化學和物理化學)的基礎。另一方面,無機化學課程大多是在大學一年級開設,教學對象是剛步入大學的一年級本科生,他們在學習方法上還沒有擺脫中學時期的內容少、練習多、課上老師反復強調的學習模式。因此,在教學模式上,要逐漸引導學生盡快適應大學的授課、學習方式,盡量培養學生自己分析和解決問題等綜合能力,完成從中學到大學在學習方法和思維方式的轉變。
大學的教學過程不再是簡單的“教”與“授”,而更多的是“引導”、“啟發”進而去“發現”,所以充分調動起學生的求知欲和積極性非常重要。比如,可以在緒論課上就讓學生們了解到無機化學所涉足的領域有多廣,在一些前沿科學領域的作用有多重要,可以舉一些實例來激發學生們的興趣,如列舉一些無機化學在納米材料、無機膜材料、超導材料、氣敏材料等新材料、新能源的合成制備方面起到重要作用的實例。同時,每章的入題也可以采用提出問題的方式入手,調動起學生的好奇心,帶著問題開始一章的學習,以尋求答案的方式去探索知識點,這樣既能結合實際把知識點說透,也能培養學生分析問題、解決問題的能力。例如,在講授飽和蒸汽壓概念的時候,可以先給學生們觀察一個實驗現象:蔗糖水和純水靜置后水面上氣壓的變化是不同的,進而提出問題:“為什么會產生這樣的區別?”調動起學生的好奇心,然后引導學生去尋找答案,進而展開這一章知識點的討論學習。
3.2 借助多媒體手段
近年來,多媒體技術被越來越多的應用在大學課堂教學中,與傳統的“黑板——粉筆”教學模式相比較,也體現出了許多獨特的優越性,如生動、形象;信息量大;資源豐富等[3]。多年的教學實踐證明,多媒體教學與傳統教學模式相互結合,能達到互相補充、完善,從而有效提高教學質量的作用。然而我們發現在制作多媒體課件的過程中,有一些方面還是值得深思和進一步探索的。
首先,要保證多媒體課件內容與講課思路的統一。課件是為授課服務,作為授課內容的載體起到輔助作用,所以,在制作課件前要吃透教材,根據教學大綱提煉出重點、難點,理清整個授課思路之后再設計出符合講課思路的課件。其次,要注意課件的美感。借助多媒體制作軟件,使得課件在背景、構圖、文字、動畫等方面精心搭配,既要做到清晰明了,也要賞心悅目,讓學生能在愉快的氣氛中接受知識;同時具有藝術性的課件也更有利于學生對知識的記憶。再則,要充分利用影像、動畫資源。尤其對于一些難以理解的概念或原理,單純文字的表述可能顯得蒼白無力,難以接受和消化,而如果借助一些動態的影像資料或形象的三維動畫模擬,理解起來則直觀簡單的多。比如在講授原子軌道、雜化軌道等一些量子化學基礎理論的時候,我們就借助了三維動畫模擬,效果很好,學生們接受很快,事半功倍。最后,多媒體課件不可能一次兩次就能做到盡善盡美,同時它也并不是一個死板的教案,在使用中需要根據具體的教學情況和學生的反饋情況不斷修改、完善,才能發揮最大的功效。
多媒體技術對于教學活動能起到有效的輔助作用,尤其是對于課時少、容量大的工科《無機化學》課程顯得尤為有效。但是,多媒體教學模式并不能完全取代傳統的教學方式,特別是在公式推導及例題講解的過程中,傳統的板書模式更能把問題講清楚、思路理明白,必不可少。
3.3 重視實驗課
化學是一門實驗科學,而無機化學是化學中一個重要的分支,它的每一步發展都與實驗密不可分,因此要學好無機化學毫無疑問必須重視實驗課。(1)實驗課可以培養學生實驗操作的基本技能,同時鍛煉學生協調多種感官進行觀察,做到腦想、眼看、手動、鼻嗅、耳聽。(2)可以培養學生觀察、分析、解決問題的能力。在實驗過程中,指導學生將觀察和思維結合,觀察的目的是探索和發現問題,達到對事物及其變化規律的認識。觀察越豐富、準確,認識就越深刻,思維也就愈加活躍、廣闊。因此,教師可以有意識的設計一些實驗或者針對一些實驗的異常現象,引導學生將觀察和思維緊密結合,從而提高學生分析和解決問題的能力。(3)可以培養和發展學生的創新能力。通過實驗,鍛煉學生獨立思考、大膽操作,在親自實踐的過程中培養和發展自己的創新精神。例如,教師可以提出實驗課題,引導學生運用所學知識,根據實驗目的及內容,自主設計實驗方案,然后進行實驗操作。這種教學方式有助于發展學生的創造性思維,又能獲得良好的實驗教學效果。同時,可以把學習到的書本知識加以實際運用,強化課堂所學知識,做到學以致用,而不是死讀書讀死書。(4)可以培養學生嚴謹的科學態度,對每一個微小的實驗現象都要做到觀察細微,記錄仔細,在實驗數據的處理上,做到科學、嚴謹、真實,不編造實驗現象,不偽造實驗數據,真實記錄每一個數據和實驗現象,然后做出客觀分析。
4 結束語
隨著學科的發展、專業需求的改變,專業課程的教學模式隨之改革是勢在必行的。只有在實踐中,不斷的總結經驗,發現問題,適應需求,不斷的改變、完善,才能更好的完成教學工作,提高教學質量,使學生得到更大的收獲。
參考文獻
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[2]牟文生,于永鮮,周硼.無機化學基礎教程[M].大連:大連理工大學出版社,2007,9.
1化學知識體系的龐大與無機化學教學時數的限制
隨著學科的發展和知識的豐富,無機化學的教學內容越來越多,書越編越厚,除了化學平衡和元素化學的知識外,還有物理化學的熱力學,反應動力學,電化學及“結構化學”的原子結構等內容,知識點密集且理論性強。以我校化學工程與工藝專業為例,所用教材為天津大學楊宏孝等主編,高等教育出版社出版的無機化學第四版,550頁,教學時間為54學時,在如此短的時間內學完全部內容,顯然是很費力的。因此大學老師的授課方式和對學生的引導就顯得至關重要。
2學生自身條件的局限
無機化學的授課對象是剛剛考入大學的大一新生,一方面他們在高中早已習慣了題海戰術,習慣了中學那種死記硬背的學習方法,面對課時少,知識面廣,思維跳躍性強的大學有著強烈的不適應。在實際學習過程中,他們在學習初期很容易產生眼高手低的感覺,輕視學習,隨著課堂進度加快,中后期面臨著信息量大﹑重復少﹑練習少,心理準備不足,普遍感到學習起來很吃力,茫然不知所措,很容易產生焦躁和厭煩的情緒,甚至越來越不喜歡學習,這樣直接影響到他們后期的學習。另一個方面他們正處在由中學角色到大學角色的轉型期,他們中大都是缺少鍛煉的獨生子女,以前在生活和學習上極大程度地依賴老師和父母,現在突然失去監督和管理,茫然不知所措。很多學生都反映大學老師上課內容多,講課速度快,很多時候都聽不懂老師講的是什么,課后自己看書也不太明白,導致出現“教師忙于講解,學生難以理解”的尷尬局面。其根本原因是忽視對學生學習積極性和自主學習能力的培養,不能突出學生的主體地位。面對大學授課時間少,授課內容多的情況,培養學生的自學能力,突出學生的主體地位顯得尤為重要。
3課程教學內容知識陳舊,缺少靈活性
在長達三十多年的時間里,無機化學一直以化學反應原理,物質結構基礎,元素化學為課程教學基礎內容,知識點更新不大,而且還含有中學的內容。以元素部分為例,元素部分的知識瑣碎,系統性不強,而教材中往往只是羅列材料,削弱了理論對學習元素化合物知識的指導作用,講起來平淡乏味,不利于學生理解和掌握,難以激發學生的興趣。
4落后的傳統教學模式的限制
“以教師為中心,以課堂為中心,以教材為中心”的單一傳統教學模式,使學生對無機化學的學習感到很枯燥,認為是一大堆的英文符號和沒完沒了的數據以及無窮無盡的計算,嚴重地影響了學生學習無機化學知識的積極性,從而難以為社會提供創造性人材,達不到新的教育機制對“無機化學”教學目標的要求。
5師生之間缺乏及時的溝通交流
從老師的角度來看,學生有點太怯于與老師溝通了。大學的老師有一個共同的特點就是與學生溝通較少,很多學生每周只能和老師見上一兩面。相對于高中時同老師的見面頻率而言,明顯少了很多。師生間面對面交流的機會隨之也就大大減少,三成大學生整年“師生零交流”。從學生的角度來看,學生們通常只有在課上或是課間時才會和老師有互動,盡管大多數學生和老師愿意相互交流,但有時候似乎缺乏有效的溝通途徑。
6理論教學與實驗教學的不同步性
化學工程與工藝專業理論課進度相對實驗課有些滯后,導致實驗環節時學生對基礎理論知識不理解,對實驗步驟懵懵懂懂,多數學生完全按照實驗書所給的步驟來做,不加以任何思考,這樣就導致實驗做完原理步驟忘完,完全達不到通過實驗課的學習培養學生的科研能力和科學素養的目的,還會讓學生認為這是一種負擔。針對以上問題,優化無機化學課程的結構和內容,改革教學方式,貫徹新的教學理念,正確引導學生建立正確的學習方法,提高學習興趣和自學能力,培養學生的創新意識和創新能力,并使學生在有限的教學時間內,盡可能多地掌握無機化學基礎知識是擺在我們面前的一項重要任務,勢在必行。
二、具體改革內容、改革目標和擬解決的關鍵問題。
1教學內容的改革
課堂教學內容的變革決定了課程改革的效果,在教學改革過程中要探索先進的教學理念,不斷提高無機化學課程教學水平,使該課程在提高學生素質和能力方面發揮更大的作用。具體內容如下:
1.1精選教材內容,突出重點,分散難點
無機化學課程以“二結構、三原理、四平衡”的基本理論和元素化合物知識為主線,主要講述化學的基本原理和元素的性質以及相關化學反應。在教學過程中既要加強與中學化學教學內容的聯系,又要協調好無機化學與物理化學、有機化學和分析化學中的部分內容的關系,把握好同一知識點在不同學科之間的銜接,避免重復,更好地精簡課時,提高效率。現有的無機化學教材有很多與中學化學,基礎化學,分析化學重復的內容,四大化學反應,原子分子結構是工科無機化學的重要基礎理論,也是教學的難點和重點。
1.2加強無機化學教學內容的針對性
以本專業企業生產、學生就業、考研的實用性為出發點選擇擬講授的內容,形成化學與工程專業,乃至應用化學,材料和環境等專業的全方位的培養模式。工科基礎化學的教學改革應在注重課程整體性的基礎上,選取教學內容,在以突出知識主線的前提下,把握好知識的深度與廣度的平衡,就是在講清楚重要知識的基礎上,讓化學原理與專業知識有機結合。
1.3理論教學與實驗同步,開放性實驗輔助理論教學
對化學工程與工藝專業的學生來說,實驗課的學習也在教學過程中也有著重要的作用,通過對實驗課的學習能夠培養學生的科研能力和科學素養,為成為高素質化工類應用人才打下堅實的基礎。基礎理論知識的理解對學生的實驗技能有著指導性的意義,所以要保證理論教學與實驗教學的同步性,這樣既能保證學生掌握基礎的實驗技能,又能促進其對基礎理論知識的理解。對于理論課進度相對滯后的實驗課,在實驗課環節,教師要在實驗前將實驗知識與理論知識相結合并給予學生系統化,詳細化的講解,不能就實驗講實驗,能為學生引申的盡可能引申,這樣可以使學生做到心中有數,有的放矢,這樣既保證了學生掌握基本的實驗技能,也有利于其對后續基礎理論知識的理解和掌握,理論教學與實驗教學相輔相成,更好地培養了學生的動手能力,思考問題分析問題解決問題的能力以及理論聯系實際的能力,進而培養了學生的科研能力和科學素養。
1.4引入多媒體演示教學
針對工科學生結構化學基礎薄弱的情況,為避免教材中單純羅列抽象概念的情況,引入多媒體輔助課堂演示教學,制作三維多媒體課件,通過計算機直觀地向學生描述原子的結構,原子軌道圖形,雜化軌道形狀與空間取向,化學鍵的形成及空間圖像等,以動畫形式生動逼真地模擬雜化形成的全過程,充分地利用了多媒體教學的圖、形、聲等特點,使課堂教學形象生動,易懂易記。教師也可以在備課過程中對多媒體課件不斷地進行修改和完善,使教學內容更加完整、充實。
1.5建立一定的平臺及時與學生進行溝通交流
針對師生之間缺乏及時溝通交流的情況,可以建立面對面的平臺或群平臺等,能夠讓學生遇到不懂的問題,包括學術問題題和個人煩惱等等,進行及時的溝通交流,引導學生充分利用業余時間,查閱無機化學相關的文獻,拓寬其知識面,調動其學習積極性,培養其自學能力。今年我帶的化工班特地建了一個群,對實驗中存在的問題及時進行溝通交流,對于好的素材師生共享,加深了師生之間的互相了解,拉近了師生之間的距離,從而提高了學生學習的主動性和積極性。有時候學生會因為一個老師,而喜歡上一門課。
2教學方法的改革
教學方法的改革是課程改革的重要環節,教師應該從教和學兩個方面改善教學方法,將化學基礎知識融于生活,科研和生產,從而培養學生的學習興趣。具體做法如下:
2.1做好新舊知識的銜接,引導學生利用已有的知識解決新問題
培養學生養成課前預習課后復習的習慣,在講授過程中,教師通過設問,提問等方式,引導學生對以前所學的知識進行回憶,引導學生積極思考,用已有的知識解決新問題,這樣就使得學生在學習新知識點的同時,復習鞏固舊知識,從而增強學生學習的成就感和學習無機化學的信心。
2.2引入學生參與的制度,充分調動學生的積極性
對于深度不高的教學內容,鑒于學時所限,可以引入學生參與的制度,提前讓學生查資料,鼓勵學生用PPT形式,做幾分鐘的演講,這樣就由原來的只有教師講授轉為師生通講,充分調動學生課余時間學習的積極性,課后采用互評的形式,這樣不僅鍛煉了學生敢于發言的勇氣,也讓學生更好地積累經驗,為下一次的成功打好基礎。
2.3以科研促進教學,讓專業知識與實際生活緊密結合
無機化學知識點多,理論性很強,學生學起來普遍感到枯燥,很難產生學習興趣。在教學過程中,教師要將課本上的理論與有關的科技研究成果和生活中的具體事例相結合,既有利于避免教學內容的空洞抽象、枯燥乏味,也有利于拓寬學生的知識面,同時還能更好地激發學生學習的興趣。同時也可以安排不同的學術講座,就科學領域前沿的熱點問題展開交流和討論,例如,非金屬材料科學,稀土金屬在人類生產生活的作用,生態環境保護等課題,以豐富學生的第二課堂,讓他們覺得自己所學的知識與社會的發展息息相關,從而增強了學生對本專業學習的信心。
2.4以提高教學質量為核心,培養學生的學習興趣和自主學習能力
針對大一學生要完成從高中到大學過渡的特點,實現從以教師講授為主向以學生自學為主的轉變,教師在課堂教學中要采取有效方法(例如,把化學基礎知識融入生活,將化學基礎知識融入生產,將化學基礎知識融入科研等),激發學生的學習興趣,保證學生的主體性和創造性的發揮,以實現學生智力和非智力因素和諧發展,使學生由“不想學、不會學”轉變為”我要學、我會學”。這對于培養學生終生的學習習慣,促進學生學習能力的發展,幫助學生積極思考等具有非常重要的意義。
3考核方式的改革
考核是檢查教師教學效果和評價學生學習成效的必要方法,也是教學的重要環節。能夠督促學生平日的學習和客觀的評價學生的學習情況,調整如下:
3.1多元化考核評價體系的構建是檢查教學效果的重要舉措
在高校中普遍存在部分學生平時不學習,考前臨時突擊的現象。為了避免這種不良學習風氣的滋生,應構建多元化的考核體系,以學生的平時考核(占30%)和期末考核(占70%)進行綜合評定。考試進行的載體是試卷,試卷要以能力測試為主導,考查學生對所學基礎知識、基本技能的掌握程度和綜合運用所學知識分析、解決實際問題的能力作為命題的指導思想。在考試題型多樣化的前提下,要將基礎知識與綜合能力相結合,注重對分析問題和解決問題能力的考查。因此命題教師應在期末考試中增加一定比例的綜合素質題,以考察學生綜合運用所學知識、原理來分析和解決實際問題的能力,從而實現通過考試來檢查教學效果的目的。
3.2嚴格平時考核是鞏固課堂教學效果的一個重要環節
在構建的多元化考核評價體系中,學生的平時考核(共計30分)共分為三個部分:出勤情況和課堂表現(占5分);作業及隨堂階段性考試(占10分);專業小論文或小報告(占15分)。布置每個學生根據所學的知識點及試題規范化要求出一份自己認為有質量的試題及答案上交,老師從學生所出的題中擇優選取,考試結束后指導學生互相批改并作出評價,這樣不僅提高了學生的學習興趣同時有力地促進了學生解題能力及綜合運用知識的能力。通過大量閱讀文獻,撰寫小論文,做小報告,從而拓寬學生的知識面,也把平時成績真正的落到實處。最后一次課,我對三個班的學生做了一個調查,在講臺上做報告,撰寫論文,出一套試卷,讓學生任選一樣去做,會怎么選?最后參與的學生65人,做報告,46%,論文:35%,出試卷,19%。選擇做報告的主要原因是具有挑戰性,可以很好鍛煉自己的語言表達能力,并在此過程中體會到了老師工作的不易,培養其在以后的學習和工作中學會尊重別人的勞動;撰寫論文有利于拓寬自己的知識面,發現有很多東西值得進一步學習;通過出試卷發現了自己在學習中存在的問題,加深了對書本知識的理解和掌握。
3.3明確的考核制度可以促進學生端正學習態度
明確的考核制度可以促進學生端正學習態度,促使學生養成一個良好的學習習慣。而且這種針對學習過程的每個環節的量化記錄,有利于教師掌握學生的學習動態,根據平時記錄反饋的信息,及時調整教學方法、優化教學管理,使教學效果進一步提高。
三、結語