前言:想要写出一篇令人眼前一亮的文章吗?我们特意为您整理了5篇大学化学的难点范文,相信会为您的写作带来帮助,发现更多的写作思路和灵感。
关键词等效平衡;转化率;勒夏特列;口诀;减弱
【中国分类号】G633.8
“平衡”其实我们并不陌生。生物上讲“生态平衡”,物理中讲“受力平衡”,化学上涉及“化学平衡”,《易经》中讲“阴阳平衡”。事实上,万事万物都处在由不平衡到平衡的发展中,一旦条件改变,旧的平衡就会被打破,新的平衡将重新建立。
化学平衡是化学反应原理的难点,也是高考考查的热点之一。提及化学平衡,学生都会感觉很难理解,诸如化学平衡状态的判断感觉多而繁杂,勒夏特列原理难以应用,等效平衡无从下手。其实许多老师也感觉到难以突破其难点。下面我将自己在教学中如何巧妙突破化学平衡说说我的观点。
一、化学平衡状态的判断
(一)正、逆反应速率相等(V正=V逆)
只要既叙述了正反应又叙述了逆反应,而且所叙述的情况转化为同一物质时V正=V逆,就说明反应达到平衡。
(二)各组分的量保持不变
这里的不变指自身保持不变,不是相等,也不是成比例。各组分的量可以为:质量、质量分数、物质的量、物质的量分数、气体体积、体积分数和浓度等。例如氮气、氢气、氨气的浓度相等或者浓度比为1:3:2时,反应不一定达平衡,但它们各自的浓度不再变化时反应就达到平衡了。
(三)提炼出口诀:动而不变真标志,定而不变非标志。
解说:如果所叙述的这个量在反应过程中是随反应变化的,即为“动”,当这个量不变时,说明反应达到平衡;如果所叙述的这个量在反应过程中是不随反应变化,即为“定”,当这个量不变时,反应不一定达到平衡,因为无论化学反应平衡还是不平衡,这个量始终没有变化,故不是标志。
如果我们判断化学反应是否达到平衡采用这种分析来判断,就不会感觉繁杂了,只要能判断出是动还是定,就能准确判断了。
二、勒夏特列原理的理解
勒夏特列原理用来判断化学平衡移动的方向。其内容是:改变影响平衡的一个条件,平衡就向能“减弱”这种改变的方向移动。
1、平衡移动的实质:当条件改变时,V正和V逆发生了变化,导致V正和V逆不再相等,平衡的移动将使V正和V逆再次相等。当V正>V逆时,平衡正向移动,V正<V逆时,平衡逆向移动,即谁大向谁移。
2、平衡移动的结果:只能减弱“这种改变”,不能抵消“这种改变”。平衡移动只能把这种变化的程度变小。即改变变大的,平衡移动将会使它变小一点;变小的,平衡移动将会使它变大一点。
3、适用范围:勒夏特列原理适用于一切具有动态平衡特点的平衡体系,比如溶解平衡、电离平衡、水解平衡等。下面仍以N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)为例来理解勒夏特列原理。
三、等效平衡
在相同条件下,对同一可逆反应,不管是从正反应方向开始或从逆反应方向开始还是从中间某状态开始,只要达到平衡时,各成分含量保持不变,即为等效平衡。等效平衡的题其实很简单,只要抓住题目的关键词,认清是等等效还是比等效,利用口诀就可轻松解答。
口诀:定容变数等等效,定容定数比等效,定压全部比等效
解说:在容积固定时,对于反应前后气体体积不等的可逆反应,只要投料相等就是等效平衡;在容积固定时,对于反应前后气体体积相等的可逆反应,只要投料成比例就是等效平衡;在压强固定时,只要投料成比例就是等效平衡。
解题方法:抓住关键词,分清是定容还是定压,看准题目研究的方程式是定数还是变数,然后利用“一边倒法”或假设完全转化得出数据,最后按照口诀相等或者成比例列出等式即可求解.
四、平衡转化率的判断。
(一)温度和压强的变化引起平衡正向移动时,反应物的转化率增大,百分含量减小。反之,平衡向逆向移动时,反应物转化率减小,百分含量增加。
(二)对于只有一种反应物的可逆反应,如aA(g)=bB(g)+cC(g),达到平衡后,增加A的用量,平衡向正反应方向移动。反应物的转化率变化要看前后气体物质的计量数如何变化。若a=b+c,则A的转化率不变;若a>b+c,则A的转化率增大;若a<b+c,则A的转化率减小。分析这个问题时,可考虑加A的用量时,对压强来说也发生了变化,可理解为压强也使平衡发生相应的移动。
(三)对于反应物不止一种时,如aA(g)+bB(g)=cC(g)+dD(g),达到平衡后,增加A的浓度,平衡向正反应方向移动,则B的转化率增大,A的转化率减小;若按比例同倍数增加A和B的量,反应物的转化率变化要看前后气体物质的计量数如何变化。若a+b=c+d,则A的转化率不变;若a+b>c+d,则A的转化率增大;若a+b<c+d,则A的转化率减小。同样分析这个问题时,可考虑加A和B的用量时,对压强来说也发生了变化,可理解为压强也使平衡发生相应的移动。
五、利用过程假设法解题
过程假设法是把较为复杂或是难以理解的变化过程,假设为若干个简单或好理解的理想过程,从而使问题变得简单明了。
例题体积相同的甲、乙两个容器中,分别加入等物质的量的SO2和O2,在相同的温度下发生反应:2SO2(g)+O2(g)=2SO3(g),并达到平衡。在这个变化过程中,甲容器体积维持不变,乙容器压强维持不变,若甲容器中SO2的转化率为w%,则乙容器中SO2的转化率为()
A、等于w%B、大于w%C、小于w%D、无法判断
解析:以甲容器作为参照,需要对乙容器作过程假设。该反应是一个气体物质的量减小的反应,则随反应进行压强在减小。而乙容器维持压强不变,故可以将乙看做是在达到甲的平衡时再增大压强或压缩体积,则平衡在甲的状态时将向体积减小的方向移动,从而使SO2的转化率增大,故选择A。
以上五个方面是化学平衡教学中的重点,也是难点。学好这部分知识,也就为后面学习电离平衡和水解平衡打下基础。当然这些内容只是我在教学过程中的总结,如有不妥之处,望给予批评指正。
参考文献
[1]郑杰.给教师的一百条建议.上海:华东师范大学出版社,2004,10
[2]吴非.不跪着教书.上海:华东师范大学出版社,2004,10
[3]普通高中课程标准实验教科书.化学选修4.人民教育出版社,2013,06
关键词:翻转课堂;微课;大学化学教学
一、微课和翻转课堂的概念
1.微课
微课主要是指以视频为载体,通过视频记录教师教学活动的过程。一般来说,主要是记录某一知识点或教学环节的过程,时间一般控制在3到5分钟左右。微课产生于美国,源于LeRoy A.McGrew 教授的“60秒课程”。应用微课的主要目的是在课堂教学中,将教学内容与教学目标紧密联系在一起,让学生通过短小视频明确掌握教学重点和难点。
微课具有时间短、内容具体的优点,而学生集中注意力的时间一般在10~20分钟之间。通过微课视频的播放,学生能够聚焦学习内容,提高学习效率。
2.翻转课堂
翻转课堂教学模式是由乔纳森・伯尔曼和亚伦・萨姆斯提出的。根据翻转课堂的教学形式,我们可以看出其本身是课堂教学的颠倒,在教学中赋予学生更大的自由,将教学知识视频上传到网络上,让学生能够自由学习;同时,通过课堂教学进行知识的内化,让学生对教学内容进行讨论,提高学生的创新能力和学习效率。由此可见,翻转课堂实际上是对传统教学课堂的翻转,将传统的“先教后学”变为“先学后教”。
在翻转课堂的教学模式中,学生学习知识实际上是在课外进行的。学生先对知识进行了解,再在课堂上听教师对学习疑问进行解答,或是对内容进行扩展、延伸。所以,这一教学模式对学生自主学习能力的要求较高。
二、实施翻转课堂和微课教学模式的条件
在大学化学教学中,要想确保翻转课堂和微课教学模式顺利实施,就要满足基本的实施要求,重视基础设施的建设,提高教师的专业素质。
1.基础设施保障
翻转课堂和微课教学活动都离不开技术的支持。要想使教学顺利实施,就要重视网络平台的建设,在网络上实现资源共享,让学生能够在网络平台上进行交流。只有保障网络平台基础设施,才能使翻转课堂和微课教学模式顺利进行,从而提高教学效果。
2.重塑教师角色
要想在大学化学教学中应用翻转课堂和微课教学模式,化学教师就要转变观念,更新教育理念,重新进行定位。传统教学中,教师重视知识传授;而在翻转课堂中,教师注重学生的学习过程,不仅可以在教学中培养自身的化学思维,还能够培养学生的自主学习能力。
另外,化学教师在进行翻转课堂和微课教学时,要提高自身的技术应用能力,灵活操作多媒体。由于化学教学实验较多、试验步骤复杂,在微课视频的制作上,教师要尽量涵盖每一环节,制作出水平较高的微课教学视频,实现网络教育资源共享,从而提高教学水平。
三、翻转课堂和微课教学在大学化学教学中的应用
大学化学教学中,由于化学实验相对较多,教学步骤比较繁杂,学生在学习化学时,经常把握不住学习重点,导致学习效果相对较差。因此,在大学化学教学中,教师要应用翻转课堂和微课教学模式,具体问题具体分析,进而提高教学效率。
大学化学教师在翻转课堂和微课教学上,要明确教学目的,让学生在课堂教学中掌握基本的化学知识及化学反应理论,并能自主进行化学实验,掌握化学实践技能。在制作微课视频时,其内容要体现出教学的重难点,展现化学反应的原理以及实验现象等,让学生通过视频对该反应有一定的了解,然后自主进行实验。教师在学生实验过程中应给予适当的引导,让学生独立完成实验,观察化学现象,由此加深学生的记忆,增强教学效果。
四、结语
随着现代信息技术的发展,新媒体加快了微课的传播速度,将微课应用于教育教学,前景非常广阔。学生只有通过微课,掌握基本内容,了解教学重难点,才能够提出学习疑问,在课堂上与教师和其他学生进行交流,由此实现翻转课堂教学。现代化学教学中,应用翻转课堂与微课教学模式,转变了化学教师的角色,提升了学生的自学能力,增强了化学教学效果。
参考文献:
[1]刘春玲.基于翻转课堂的中学化学微课的教学设计研究[D].南充:西华师范大学,2015.
[2]文静.翻转课堂应用于高中化学教学中的实践研究[D].贵阳:贵州师范大学,2015.
摘要:本文针对大学化学的学科特点,从四个方面探讨了量子化学计算软件在大学化学教学的应用实例。运用形象直观的量子化学软件,结合多媒体教学手段,将枯燥、深奥、抽象的化学知识和概念以一种形象、生动、直观、立体的形式呈现出来,帮助学生建立形象思维,使学生进入一种喜闻乐见、生动活泼的学习氛围,从而开拓学生思路,激发学生学习兴趣。结果表明,该方法对激发学生学习化学的兴趣具有显著的促进作用,取得了良好的教学效果,同时也丰富了大学化学课程的教学方法。
关键词:量子化学;密度泛函理论;计算化学;Gaussian 09
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)50-0176-04
传统的化学是一门实验科学,它的发展已经经历了几千年的时间。发展至今,化学科学已经成为了包含有机化学、无机化学、物理化学、生物化学、分析化学、实验化学、理论化学、应用化学、精细化学、材料化学等众多子学科的中心学科。在大学化学基础理论的教学中,涉及很多抽象的化学知识和概念,比如原子、分子及晶体结构等,无法通过肉眼进行直接观测,而且微观结构难以用宏观模型进行科学的描述。传统的教学模式很难满足学生学习化学的需求,这就需要引入新型的先进教学方法和手段。上个世纪20年代开始形成了一门新的化学子学科――量子化学。量子化学是用量子力学原理研究原子、分子和晶体的电子层结构、化学键理论、分子间作用力、化学反应理论、各种光谱、波谱和电子能谱的理论,以及无机和有机化合物、生物大分子和各种功能材料的结构和性能关系的科学[1]。理论与计算化学能渗透到化学领域的很多方面,与其他学科交叉,并形成了很多分支学科,例如:物理化学方面,我们可以通过量子化学方法计算分子的热力学性质、动力学性质、光谱性质、固体的化学成键性质等,从而形成了量子电化学、量子反应动力学等子学科;在有机化学方面,可以通过量子化学计算预测异构体的相对稳定性、反应中间体性质、反应机理与谱学性质(NMR,ESR…)等,因而衍生了量子有机化学;在分析化学方面,可以借助于计算化学进行实验光谱的解析等;无机化学方面,可以进行过渡金属化合物的成键性质的解析等,并形成了量子无机化学;在生物化学领域中,也可以通过理论计算研究生物分子活性中心结构、结构环境效应、酶与底物相互作用等,并逐渐产生了量子生物化学。随着计算量子化学方法与计算机科学的发展,本世纪有望在复杂体系的精确量子化学计算研究方面取得较大进展,从而更好地从微观角度去理解和预测宏观化学现象。本文通过四个教学实例,运用形象直观的量子化学软件,结合多媒体教学手段,将枯燥、深奥、抽象的化学知识和概念以一种形象、生动、直观、立体的形式呈现出来,帮助学生建立形象思维,使学生进入一种喜闻乐见、生动活泼的学习氛围,从而开拓学生思路,激发学生学习兴趣。结果表明,该方法对激发学生学习化学的兴趣具有显著的促进作用,取得了良好的教学效果,同时也丰富了大学化学课程的教学方法。
一、常用量子化学软件Gaussian/GaussView简介
Gaussian软件是一个功能强大的量子化学综合软件包,它可以在Windows,Linux,Unix操作系统中运行,是在半经验计算和从头计算中使用最为广泛的计算化学软件之一。该软件可以计算分子的能量和结构、键和反应能量、分子轨道、原子电荷和电势、振动频率、红外和拉曼光谱、核磁性质、极化率和超极化率、热力学性质、反应路径等。该软件的量子化学计算可以对体系的基态或激发态执行,可以预测周期体系的能量,结构和分子道。因此,Gaussian可以作为功能强大的工具,用于研究许多化学领域的课题,例如取代基的影响、化学反应机理、势能曲面和激发能等等,因此我们可以从微观角度去理解和预测很多宏观的化学性质及现象。Gaussian计算软件经常与相应的可视化软件GaussView连用。目前Gaussian软件的最新版本是Gaussian 09[2]。
二、量子化学理论及软件在大学化学教学中的应用实例
1.分子稳定性预测。1,3-丁二烯分子中的碳-碳单键能够自由旋转,因而理论上可以形成顺式和反式异构体。那么两种异构体的热力学稳定性如何?我们可以通过理论计算给出合理的预测。运用密度泛函理论(density functional theory,DFT),在B3LYP/6-31G*水平,我们分别优化了顺式-1,3丁二烯和反式-1,3丁二烯的几何结构,并做了频率分析。频率计算无虚频,说明所得到的顺式-1,3丁二烯和反式-1,3丁二烯均为最小点。图1给出了B3LYP/6-31G*优化得到的顺式-1,3丁二烯和反式-1,3丁二烯的几何结构和相对应的分子的能量。理论计算结果表明,相对于顺式1,3丁二烯的能量,反式1,3-丁二烯的能量大约低3.55 kcal/mol,所以反式1,3丁二烯的热力学稳定性更强,这就解释了为什么实验上没有发现顺式-1,3丁二烯构象的存在。
2.分子的红外吸收光谱和振动模式。将一束不同波长的红外射线照射到物质的分子上,某些特定波长的红外射线被吸收,形成这一分子的红外吸收光谱。每种分子都有由其组成和结构决定的独有的红外吸收光谱,据此可以对分子进行结构分析和鉴定。红外光谱法的工作原理是由于振动能级不同,化学键具有不同的频率。因此,通过理论上的频率计算,就可以相应地得到分子的红外吸收光谱,并可以与实验得到的红外光谱进行比较。以最常见的H2O为例,基于水分子稳定点,通过DFT理论,在B3LYP/6-31G*水平计算了H2O分子的频率,并得到了相应的红外光谱图。如图2所示,在计算的水分子的红外光谱图中,一共有三个吸收峰,理论值与实验值(括号内的数值)是一致的。并且按照波数从小到大,分别对应H2O分子中O-H键的三种振动模式,分别是剪式振动,对称性伸缩振动,非对称的伸缩振动模式。通过理论计算和图形界面的动画演示,有利于加强学生对红外光谱的理解。
3.苯的前线分子轨道。分子轨道理论是结构化学教学的重点和难点内容之一。分子轨道理论是指当原子组合成分子时,原来专属于某个原子的电子将在整个分子范围内运动,其轨道也不再是原来的原子轨道,而成为整个分子所共有的分子轨道。关于分子轨道的概念非常抽象,单纯从理论和数学的角度学生难以理解[3,4]。如果能够结合量子化学软件将分子轨道图形化,有助于学生深入理解该理论。以苯分子的分子轨道计算为例,简单说明量子化学在结构化学教学中的应用。苯分子中有6个碳原子,6个π电子。这6个π电子杂化成6个π型分子轨道,其中三个成键轨道三个反键轨道。图3是通过Gaussian 09软件,在B3LYP/6-31G*水平计算得到苯分子的所有π型轨道,并通过GaussView可视化软件,将这6个π轨道显示出来。从图3中可以看出,这6个π型分子轨道的节面数分别是0,1,2或3。这6个π型轨道共有四个能级,节面为1和2的分子轨道,分别有两个简并能级。
4.溶剂化显色效应的模拟及其机理解释。溶剂分子能引起溶质吸收带的位置,强度,甚至谱线形状的变化[5]。这种现象称为溶剂化显色现象。在从微观结构研究溶剂对噻吩类化合物结构及性能影响方面,理论计算起着越来越重要的作用。图4(a)展示了含时密度泛函(TD-DFT)方法计算得到的齐聚噻吩的吸收光谱图,谱线按Lorentzian线形展开,从气相到强极性的水溶液,聚噻吩的吸收光谱发生了红移现象,与实验现象一致。根据Frank-Condon原理,垂直激发通常伴随着电荷的重新分布,因此激发过程可能会导致溶质偶极矩和能量发生变化。基于此,我们采用完全活性空间自洽场方法(complete active space self-consistent field)CASSCF(12,10)/6-31G*方法分别计算了二噻吩气相与溶液中基态和第一单重激发态的能量。如图4(b)所示,随着溶剂极性的增加,基态和激发态能量均随着溶剂极性增加而降低,但是激发态的能量降低的比基态的能量降低的要多一些,从而从本质上解释了噻吩吸收光谱发生红移的原因[6]。
运用量子化学计算软件Gaussian 09和可视化软件GaussView,结合多媒体技术,将大学化学教学中抽象难懂的化学知识以一种形象、直观、易于理解的形式呈现出来,有利于学生更加深入形象地理解化学知识,还能提高学习效率,对激发学生学习化学的兴趣具有显著的促M作用,取得了良好的教学效果,同时也丰富了大学化学课程教学的方法。
参考文献:
[1]Lewars,E. Computational Chemistry-Introduction to the Theory and Applications of Molecular and Quantum Mechanics,Kluwer Acadamic Publishers:New York,Boston,Dordrecht,London,Moscow,2004:1-5.
[2]Frisch,M. J. et al.,Gaussian 09,Revision A. 02,Gaussian,Inc.,Wallingford,CT,2009.
[3]李延伟,姚金环,杨建文,申玉芬,邹正光.量子化学计算软件在物质结构教学中的应用[J].中国现代教育装备,2012,(5).
[4]刘杨先.量子化学Gaussian软件在“燃烧学”教学中的应用[J].课程教材改革,2012,(19):41-42.
关键词:微课;化学实验;教学模式
中图分类号:G43 文献标识码:A 文章编号:1673-9132(2016)14-0290-080
微课是由美国圣胡安学院的高级教学设计师David Penrose于2008年首创,是指用建构主义方法形成的、以在线学习或移动学习为目的的实际教学内容。国内学术界普遍认为微课是以教学视频为主要载体,针对某个学科知识点(如重点、难点、疑点等)或教学环节(如学习活动、实验、任务等)而开展的教与学活动的各种资源的有机组合。作为一种新型教学形式,国内学术界和教育界对它的研究还远远不足,模式与应用都处于探索期,而针对化学实验微课的研究更少,仅有少量报道。辽宁科技大学的陈绯等以“缓冲溶液”课程微课教学为例,通过实践经验和体会来探讨微课的发展潜力与网络环境下在学校、教师和学生三方面的巨大应用前景。潍坊医学院的綦慧敏针对微课的特点,将其融入到天然药物化学实验的教学中,取得了较好的教学效果。近年来,我校教员也积极涉足微课领域,部分教员参加了2013年至2015年的全国高校微课教学大赛并取得优异成绩,2014年和2015年,我校也组织了微课教学大赛,影响广泛。
我校《大学化学》课程开设时间较短,至今尚未建立大学化学实验室,没有化学实验支撑的课堂教学成了空幻的理论讲解,严重影响学员学习化学的热情。为了满足学员的学习需求,基于微课的蓬勃发展,我们通过借助地方院校的实验室制作化学实验微课并引入课堂,采用化学实验微课与传统教学方式相结合的方式,扬长避短,初步探索出了适合我校化学教学现状和学员特点的化学实验微课教学模式,新的教学模式提高了学员学习化学的积极性和主动性,让学员感受到了化学实验的魅力。
一、化学实验微课设计的过程
本文的实践经验来自于教员引导学员制作微课实验教学视频的全过程。为了培养学员自主探究实验、自主解决问题的能力,提高学员学习化学的兴趣,化学实验微课开发小组由教学班中的学员组成,让学员们通过主动报名的方式组成化学兴趣小组,全程参与实验微课的制作。学员根据自身特长进行分工,分别负责讲授实验内容、操作实验、录制视频以及后期视频剪辑,整个过程分工明确,衔接紧密,学员们充分展示其个人才能,运用现代信息技术将实验过程完美地呈现出来,形成最终成果――实验微课。
制作出的实验微课可以引入课堂为更多学员学习所用,也可作为翻转课堂的学习资源,新的教学模式既有利于深化学员对信息技术辅助教学的认识,也能够促进教员教学能力的提升。
化学实验微课的制作包括两方面内容。
(一)查阅资料,验证实验
教员确定实验内容,学员以选定的实验为基础,查阅相关书籍,确定实验的基本操作步骤和注意事项,并将实验的基本操作步骤和注意事项制作成多媒体课件,为后期的视频采集提供基础材料。学员针对设计的实验方案进入地方院校的化学实验室进行验证,通过在实验室中的实际操作,验证其实验方案的可行性,进一步对实验步骤进行规范。整个过程学员之间共同探索、相互学习,充分理解了化学概念并实现了理论到实践的转变。
(二)录制视频,剪辑微课
完成前期各项准备工作后,开始视频的录制。学员作为讲解人讲解实验内容,并根据确定的实验步骤来完成实验,将整个实验过程进行原始视频的采集,最后将上述制备及采集的多媒体课件和视频制作成微课以供课堂上学员观摩和学习。
二、化学实验微课的主要特色
(一)创新教学体系
我校《大学化学》课程课时少,没有开设化学实验课程,而化学是一门实验性很强的学科,没有实验过程的体验,纯粹的理论讲解就类似于无源之水、无本之木,成了空中楼阁,较难理解也很容易遗忘。而没有理论铺垫和支撑的化学实验过程则耗时耗力,因此,化学课堂的理想状态就是实现“理实一体化”。基于我校实验条件不足的实际情况,这个目标的实现难度很大。
化学实验微课引入到课堂教学,即可成功地将实验室“搬进”教室,引导学员自主学习,让学员在实验环境中学习理论知识,而不再是仅仅停留在书面上空幻的概念,学习印象更加深刻,可轻松实现“理实一体化”的目标。实验微课融入课堂教学既体现了实验对化学教学的支撑作用,又弥补了我校化学实验资源不足的现状,是对我校化学教学体系的一次改革和创新。
(二)更新教学理念
现代科学教育理论认为,在化学教学中,充分利用化学学科“以实验为基础”的基本特征,挖掘和开发化学实验在探究性学习中的功能,对于改变学员的学习方法,形成终身学习的能力具有重要意义。为了实现这一目标,我们每一个微课实验的设计、素材课件的制作、实验视频的录制以及最终微课的制作等都由学员完成,教员则主要针对实验过程中出现的问题、重要的细节进行讲解和辅导,让学员在自主实验的过程中既用课堂知识去指导自己的实验设计,又通过实验结果验证和巩固课堂知识,成效颇丰,悄无声息地将协同式学习等教育理念应用其中,初步形成由“教学”到“教育”的转变,实现了教学理念的更新。同时,将录制好的微课引入到课堂,一方面方便学员获取知识,另一方面,还可将微课制作过程中的细节与学员分享,激发学员的学习兴趣,使学员由被动学习变为主动学习,优化教学过程,提高教学质量。
三、化学实验微课的实践经验
(一)严格设计实验微课
微课实验的设计是制作微课的重要环节,是对实验内容结构的布局、视听形象的表现、讲解内容的撰写以及人机界面的形式等进行周密考虑和细致安排的过程,其设计的好坏将直接影响微课的质量和最终教学效果。由于实验微课的实验设计和讲解主要由学员完成,因此实验过程是否合理、严谨,学员的语言是否精炼、有条理,都是教员必须关注的方面,也一定要做好指导。同时,在课堂上使用微课时,学员的注意力很容易被其他因素影响,导致注意力不集中,影响教学效果。因此在录制视频时,要充分考虑到这些因素,比如,实验台要干净整洁,录制过程中要对关键实验现象进行局部特写,剪辑掉如长时间加热、具体称量过程等不必要的实验过程等。
(二)巧妙引入实验微课
如何更好地将实验微课融入到课堂教学并为更多学员所用,是创新大学化学教学体系的关键所在。为了尽最大努力吸引学员的注意力,迅速进入学习实验微课的状态,化学实验内容的引入非常关键。比如,在实际的微课教学中,我们选择了“摩尔气体常数R的测定” 这个实验,摩尔气体常数R在大学化学的教学过程中多次使用到,比如理想气体状态方程、动力学中的阿伦尼乌斯公式、热力学中的范特荷夫等温式等,很多同学脑中会有个疑问:R的值是怎么得来的?教员可以首先提出这样一个简短的疑问来引出主题,激发学员探求摩尔气体常数及相关知识的兴趣,然后通过播放实验微课来满足学员的求知欲,紧接着,再深化包含上述公式在内的一些与R值相关的知识点,构成一个完整的知识体系。
(三)实验微课的优势
有效的课堂教学,应该有真实的情境、明确的教学目标、切实的能力提升,才能促进化学学科素养的形成。化学实验微课包括了实验的教学设计、多媒体课件、实验过程、教学反思等多种资源,这些资源共同组成了一个主题鲜明、类型多样、结构紧凑的资源包,营造了一个与课堂教学活动紧密结合、真实情景化的“微教学资源”,从而提高了课堂教学的有效性。教员在指导学员进行教学设计、多媒体课件的制作以及整个实验的过程中即可提高教学水平,促进自身的专业成长,又可使学员在这种新奇的实验组织方式中,自主学习,激发其潜在的探究知识的热情。
(四)教学评价
微课的好坏最终还需要通过教学效果的评价来进行判断。通过学员评价以及同行评价相结合的方式,我们得出结论:化学实验微课教学的设计和录制,可以挖掘和开发化学实验中探究性学习的功能;课堂上使用实验微课能迅速抓住学员的注意力,提升学员对该内容的兴趣,使学员在好奇和欣赏中学习化学知识,也使整个学习过程变成“揭秘式”的学习,取得很好的教学效果,课堂教学质量大大提高。但是,由于条件的限制,化学实验微课的录制只能是部分学员参与,更多的学员则是通过观看实验微课来满足其对特定实验内容的学习。
四、结语和展望
微课的出现契合了网络时代追求便捷与效率的趋势。对于学员来说,学习变得更加主动、便捷,更加充满个性;对于教员来说,则感受到了机遇背后的挑战,如果能够准确判断微课的发展趋势,更好地发挥微课正面的教学价值,将会发挥重要意义。
综上所述,化学实验微课这一新的教学方式,不仅弥补了一些院校实验条件不足的情况,还为传统理论课堂枯燥的教学模式带来了新鲜血液,注入了新的活力,促进了师生交流,引导教员改进教学方式。对学员来说,注意力很容易被实验微课中神奇的实验现象所吸引,激发学员的学习兴趣,使得学员们在好奇和欣赏中学习化学知识,由被动学习变为主动学习,也使整个学习过程变成“揭秘式”的学习,培养起学员自主学习的意识、能力与习惯。随着现代教育的不断发展,我们将不断改进大学化学课堂教学,为学员提供更多优质的课程学习资源。
参考文献:
[1] 胡铁生.“微课”:区域教育信息资源发展的新趋势[J].电化教育研究,2011(10).
[2] 李小刚,王运武,马德俊等.微型学习视野下的微课程设计及教学应用研究[J].现代教育技术,2013,23(10).
[3] 吴安艳,陈继良,张泓毅.微课理念下的教师教育技能实训方案研究[J].软件导刊,2013,12(6).
[4] 梁乐明,曹俏俏,张宝辉.微课程设计模式研究――基于国内外微课程的对比分析[J].开放教育研究,2013,19(1).
[5] 陈绯,王志有,陈林等.“缓冲溶液”课程微课教学模式应用与实践[J].辽宁科技大学学报,2013,36(3).
[6] 綦慧敏.微课在《天然药物化学》实验教学中的应用[J].生物技术世界,2013,123.
一、关于教师课堂教学的思考
1.让学生尽快适应大学化学的学习。
《无机化学》课程与高中课程相比,内容增加,难度加大,加上环境和角色的改变,使得很多大一新生对该门课程的学习感觉很吃力,甚至产生厌学心理。因此,教师要及时向学生讲解大学课程的讲授特点,大学化学的学习方法,帮助他们转变学习观念,尽快适应大学化学学习。另外可以邀请一些教师、学者或优秀的高年级同学进行学习经验交流,帮助大一新生解除迷惑,明确学习目标,提高主动学习的积极性。同时要求学生努力学习,培养自学能力,为以后课程的学习和科研工作奠定基础。
2.让学生明确学习《无机化学》课程的目的和意义。
《无机化学》课程内容庞杂,知识点零碎且理论性强,大一新生普遍感觉很难。因此,教师应该让学生清楚通过本课程的学习可以为后续课程的学习奠定坚实基础;可以获得无机化学领域的基本理论、基本知识和基本技能;可以培养学生严谨、实事求是的科学态度,以及提高学生独立分析和解决问题的能力,等等。
3.重视实验教学,提高学生实践能力。
无机化学是一门以实验为基础的学科,实验教学是其教学内容的重要组成部分,是培养学生实践能力和创新能力的重要手段,具有理论教学不可替代的作用。因此可以让学生亲自操作实验,不仅能丰富课堂内容,活跃课堂气氛,还能加深学生对无机化学理论知识的记忆和理解。例如开展综合性设计实验、化学趣味实验、实验技能大赛等可以培养他们科学研究的实际动手操作能力和创新思维能力,提高学习兴趣。
4.教学方法灵活多样。
“兴趣是最好的老师”,采用多种教学方法可以激发学生的学习兴趣,调动学生学习的积极性。首先,教师充满激情、幽默生动、亲切的教学语言能够激发学生的学习兴趣。其次,在教学中教师可以采取启发式、互动式和讨论式教学,鼓励学生参与课堂活动,启迪学生智慧,激发学生独立思考,变被动学习为主动学习[2],激发学生主动学习。
5.把科学前沿引入无机化学课堂。
在教学过程中教师把无机化学中最前沿的科研动态和自己的科研成果讲述给学生,可以拓展学生的思维,开阔学生的眼界,激发学生的学习兴趣。如在讲电化学一章时,可以介绍锂离子动力电池、电解制氢等新能源技术。同时在无机化学课堂中引入化学史教育,可以培养学生独立思考和敢于探索的科学精神。例如在讲原子结构时,可以讲述“法国王子”德布罗意两页左右的博士论文,薛定谔如何建立波动方程,还有我国配位化学的开拓者和奠基人戴安邦先生,等等,这些化学家的故事可以让学生置身于化学史的发展过程中,体会到科学研究的乐趣,从中学到科学研究的方法,激发学习兴趣。
6.合理运用多媒体辅助教学。
多媒体辅助教学具有传统教学无法比拟的演示效果,学生感到直观、清晰、新鲜,使课堂气氛生动活泼,学习兴趣浓厚。例如无机化学中杂化轨道理论、价层电子对互斥理论、分子轨道理论、金属晶体的紧密堆积等内容都比较抽象,若我们在计算机软件中,用二维、三维动画模拟显示[3],就可以将抽象枯燥的教学内容变得具体翔实、通俗易懂,加深学生对无机化学基本理论的理解与掌握。
7.严格要求自己,做好本职工作。
无机化学知识点分散、概念多,原理较抽象,教师应钻研教材,吃透学生,精通教法,讲解透彻,突出重点,抓住难点,灵活组织课堂教学。同时教师要严格要求自己,多向同行学习,学会反思,克服庸、懒、散心理,不断完善和提高自己。
二、关于学生如何学的思考
1.应加强自主学习。
《无机化学》课程是大学本科生入学后面对的第一门专业基础课,内容零碎、抽象,理论性强,同时需要具备一定的数理知识,学生不易理解,往往使学生学习目标不明确,学习主动性、积极性不高。因此学生应加强自主学习,提前预习,带着问题听课,做好课堂笔记,课后积极复习,认真完成作业,善于归纳总结,找到一套适合自己的学习方法。
2.抓住关键,构建完整知识结构体系。
《无机化学》课程让大一新生普遍感到“难、杂、乱、多”,其内容包括化学基本原理和元素化学两大部分,前者包括化学热力学和化学动力学初步,原子结构、分子结构和配位化合物结构基础知识,酸碱溶解平衡、沉淀溶解平衡等;而后者包括ⅠA至ⅦA族和零族,ⅠB,ⅡB,ⅣB至ⅦB族和Ⅷ族,ⅢB族和La系、Ar系单质及其化合物的有关知识[4]。学生学习时应该分清主次,抓住各章节的重点,把知识点串联起来,连点成线、构线成面,形成系统的学习体系,提高学习效率。
3.多看参考书或查阅相关文献资料。
除了学习无机化学课本内容外,学生应有目的地查阅相关文献、多看参考书或合理利用校园网、国际互联网中丰富的教学资源,开展综合性学习,开拓学习思路,拓宽他们的知识面,同时有效培养和提高学生的自学能力及独立获取知识的能力,使他们变被动学习为主动学习,真正成为学习的主人,提高学习质量。
4.强化实践动手能力。
学生除了要学习无机化学基本理论知识外,还应该利用课余时间参加大学生科技创新活动、社会实践或社会调查、聆听学术报告、参与教师科研课题等,培养他们的学习主动性和科研素质,锻炼他们吃苦耐劳的意志和实践能力,从而激发他们的学习热情。
5.学会合作交流。
《无机化学》课程知识面广,信息量大而课时少,学生缺少合作交流、独立获取知识的机会。学生与学生之间,学生与老师之间应该加强情感沟通和信息交流,有利于思维的撞击和智慧火花的迸发,加深对知识的印象,有利于促进学生知识水平的提高和学习能力的发展。
6.合理规划大学生活。
由于环境、角色、学习方式及人际关系等的转变,很多大一新生入学后感到迷茫、困惑,不知所措,因此应尽快进入大学生的角色,熟悉校园的环境,多与老师、同学接触沟通,参与院、学校的社团和各种活动,克服自卑心理,重新认识自我,合理规划大学生活,树立新的奋斗目标,为实现自己的理想而奋力拼搏。