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关键词:模块化;大学化学实验;教学模式
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2014)05-0251-02
随着素质教育的整体推进,以及培养学生的科学素质、实践动手能力、创新能力在学科层面的有效实施和落实,学生的实践动手能力、创新能力已经成为培养高素质应用型人才的重要目标。因此,实践类课程的重要性越来越受到高等教育的关注。化学实验中心作为我校实践教学的重要基地,向全校化学工程、石油工程及机械制造等22个与化学相关的专业开设大学化学实验课程,对我校学生实践动手能力、创新能力的培养起着至关重要的作用。
一、大学化学实验当前存在的问题和改革思路
大学化学实验是无机化学实验、有机化学实验、分析化学实验等基础类化学实验和多门化学化工专业实验课程的统称。大学化学实验具有跨学科、跨专业、面广量大的特点。通过大学化学实验,一方面,能够加深学生对实验原理、性质和应用等知识的理解和记忆,使学生能够对化学现象获得感性认识,进而补充大学化学理论教学;另一方面,能够激发学生的学习兴趣,激励学生的学习主动性,培养学生的实践动手能力、创新能力,提高学生的综合素质。但是,目前的大学化学实验大多依附于理论教学,这种依附于理论教学的实验教学,其实验内容较为枯燥,多为验证性实验,无法调动学生自主学习的积极性,抑制了学生创造力的发挥。
针对这一现象,必须转变实验教学观念,深化大学化学实验教学内容改革,打破原有传统的大学化学实验教学模式。我们提出了“模块化”教学模式改革的设想,力求通过“模块化”方式将原有的实验教学内容进行整合,合理地设置符合实际的新实验项目,将大学化学实验划分为“基本操作实验”、“综合性化学实验”及“探究性化学实验”三个模块。其中,“基本操作实验”重点关注学生基本实验技术的培养,以验证性实验为主;“综合性化学实验”则结合前面所学的知识,渐进式地融合多元的化学知识,以综合实验为主;“探究性化学实验”则是提供实验条件,学生结合所学知识,查阅文献,自主设计实验方法和路线实现实验目标,以设计性化学实验为主。在此基础上,再建立成熟有效的教学管理体制、深化实验课程考试改革、加大实验室开放力度、促进实验室与学生科技活动相结合、构建化学实验中心对外交流的平台,实现化学实验中心信息的开放和交流。
二、简析国内外“模块化”教学模式研究现状
比较国外多所著名高校的教学模式,无论是通才式的美国教育还是专才式的德国教育,他们的共同特点是以学生为中心的形式来组织教学,而我国的教育多数都过于模式化,没有充分考虑到学生在教学活动中的主体地位,使得教学活动过于枯燥,缺乏灵活性和趣味性。在目前高校要培养具有创新能力的应用型人才的培养目标下,这种教学模式必须要进行不断地改革。随着教育体制改革的不断深人,模块化教学的思想已为职教界普遍接受。目前,“模块化”教学应用于化学实验课程还处于研究和探索阶段,已有了一定的理论基础,但缺乏一套成熟有效的教学体系和运行机制。因此,如何在新形势下着力开展大学化学实验研究已经具备了研究的必要性和重要性。
三、“模块化”教学模式改革
教学模式是整个教学体系的一个重要组成,所以在教学模式改革中,相关的教学内容、教学方法及考核体系等都要进行改革和调整,以下是“模块化”教学模式改革中具体的改革内容和实施手段。
1.深化大学化学实验教学内容改革,构建“模块化”实验教学模式。依据“模块化”教学理论,深化大学化学实验教学内容改革,将大学化学实验内容划分为“基本操作实验”、“综合性化学实验”及“探究性化学实验”三个模块,每个教学模块都涵盖一定量的教学知识点,并且具有各自的教学重点。将原有的实验教学内容进行合理地划分、归类和综合,合理地设置符合实际的新实验项目。在教学过程中,“基本操作实验”模块是学生必选的内容,因为它是其他模块学习的基础,而对于“综合性化学实验”模块和“探究性化学实验”模块,学生可以根据自身的兴趣,自主选择自己感兴趣的实验,这样能够充分调动学生的学习积极性并充分发挥其自身的创造力。
2.深化大学化学实验考试改革,制订完整科学的实验成绩考核体系。以往的化学实验考核一般都是根据学生的实验报告成绩及实验课堂上的表现及操作技能进行打分的,但这种实验成绩评定受到主观因素影响比较多,不够科学和合理,尤其是进行“模块化”改革后,学生可自主选择自己感兴趣的实验内容,但是实验项目的难易程度不可能完全相同,所以在实验成绩评定上会有一定的难度,所以我们根据实验内容实际,制订了一套完整科学的、适合“模块化”教学改革的大学化学实验成绩考核体系,对学生的成绩给出了公正的评定。
3.促进学生个性和创造性发展,深化“模块化”实验教学方法改革。新的实验体系的建立,对于实验教学提出了更高的要求,采取什么样的实验教学方法来提高学生的实验技能,培养学生的实践动手能力、创新能力成为亟待解决的当务之急。在大学化学实验教学中采用多种教学方法,对于充分发挥学生自主性,培养学生创造能力有着非常重要的作用。基于此,需要在大学化学实验“模块化”教学实践中进行不断地尝试,在新的实验体系下根据大学化学实验课程中实验模块各自的特点进行实验教学方法的改革,做到因人施教、因课施教。
4.加强开放实验室的建设与管理,加大实验室的开放力度。在“模块化”改革中,第三个模块为“探究性化学实验”,此模块是学生自主实验阶段,此阶段要求实验室的极大开放,为学生实验提供场地和实验条件,所以为保证“模块化”教学模式改革的顺利进行,必须加强实验的开放,但此时必须有相应的实验室开放管理体制与之配套。加强开放实验室的建设与管理的主要措施包括:建立健全实验室开放管理制度;开辟实验室开放的多种形式;建立和完善实验室开放体系;建设与大学生科技创新活动相结合的大学生创新实验室。
5.加强化学实验中心网站建设,提供与外界进行信息交流的窗口。化学实验中心因为缺少自己的网站,致使学生对实验室信息了解甚少。为了便于学生的课程选择和学生间及学生与教师间就实验问题的探讨和交流,化学实验中心建设了自己独立的网站,为师生提供一个资源丰富、教师和学生沟通顺畅的网络平台,此项举措大大提高了实验的教学效果,使得教学不仅仅体现在课堂上。
在我们的传统中,教育是以老师为主导的,在这个过程中,教和学也都是以教师为中心的。即便是课外实践环节,包括目前很多学校开展的大学生科研立项、科研创新等活动,也大都是在老师指定的方向下进行的,所以,通过这样的活动对提高大学生的科研创新能力是有限的。对大学生而言,打破学科壁垒的一种很好的途径。事实上如果老师仅仅传授大纲里要求的知识,即使把教材的内容传授得再完美,而不注重拓展学生的学术思维和培养学生的主动创新能力,也会带来消极的影响。从学生自身来看,学生在毕业后遇到他们所不熟悉的学科上的新发现和新技术,可能会手足无措;而从长远点的观点来看,大学生作为国家的后备力量,学科交叉认识的缺陷和创新思维的缺乏必将不利于促进国家科学技术的发展。在科学教育中,科学方法可视作创新知识的“工具”。学生只有掌握了科学的方法,快乐学习而不是单纯为了应付考试而学习,才能更快地获取科学知识,更透彻地理解科学规律。而这些方法的获得很大程度上来源于教师的科学授课方法———根据不同的课程内容、不同的学科背景,给学生介绍不同的科学方法。具体方法主要表现在以下几个方面:首先在科学课题目标上,要能实现培养学生的科学探索能力和理解能力;其次通过教育过程能实现学生的独立探索和自主活动。当然,科学方法教育是一项长期而艰巨的系统工程,教师要把科学方法教育贯穿在化学教学的全过程中,对于理论知识,需要老师运用一定的科学思维方法进行加工处理;对于事实性的知识、平行性知识则只需要展示、激发、猜想等方法,从而不断地提高学生的学习水平和科学素质。
学科进展动态
具体到《大学化学》这门课而言,针对学生的专业,在主要章节教学切题处,结合课本知识,展示其在非化学专业方向的科研动态成果,激励学生对化学领域的兴趣。当今科技飞速发展,再加上发达的网络时代,学生的认知能力还是很强的,他们喜欢也乐意接受新鲜的科研成果,适当推荐科学网、小木虫等相关的学术网站,推荐阅读国内外优秀期刊上发表的学术论文及科技动态,引导学生关注最新的学科发展前沿动态。这些学科进展知识不仅开拓了学生的视野,同时也引导他们抛弃某些误导及学科偏见,从而自觉地在后期的学习中拓展学习和研究的思路,有利于交叉学科的开设和发展。同时把多专业同堂授课引起的众口难调的教学难度转化为一定的教学动力。比如,在给建材专业的学生授课时,可介绍目前绿色建材都属于化工新材料产品,如近年来国内外土木工程界备受关注的一种新型绿色环保材料———橡胶混凝土。这种混凝土是将橡胶粉掺入混凝土中配制出来的,通过橡胶粉的加入不仅提高了混凝土的韧性、变形能力、抗冲击性能,而且还拓展了废旧橡胶的应用领域,实现了固体废弃物的资源利用。
案例教学法(casemethods)
案例教学法即围绕一定培训的目的把实际中真实的情景加以典型化处理,形成供学员思考分析和决断的案例,通过独立研究和相互讨论的方式。《大学化学》课程大多是基础知识,概念多,公式多,并且是在一年级开课,大部分学生不知道学习这些知识到底有什么用处,因而对大学化学的学习不够重视,甚至不愿意学习这门课程。为此,有必要将《大学化学》的有关应用结合到本课程的教学中来。比如,在讲配合物这一章时,如果仅是按照教材上的内容一一介绍配合物的命名、配合物的结构、配合物的相关计算等等。教师讲起来空洞费力,学生听起来也兴致索然;而通过具体案例的分析讨论,结合我们人体的相关配位组成以及自然界的常见配合物,很容易被学生接受,不仅能提高学生的听课热情,有利于课堂效率的提高,还能巩固和提高教学效果。这就要求教师一定要在课前精选案例,最好是针对自己的科研领域来进行分析和探讨,不仅利于理顺自己的科研思路,同时也利于学生对知识的掌握和深刻了解,提高学习《大学化学》的乐趣和兴趣[1]。
适度培养学生的教学技能
传统上所强调的系统性教学概念是一个错误。因为它只是培养学生的接受能力,而不能培养学生的主动探索能力。在教学过程中不是一味地按照传统的灌输教学法,而是在适当的条件下,培养学生的独立思考和表达的能力,从而更好地承担专业工作。由于大学化学课堂教学的时间有限,为了充分利用和提高课堂效率,课堂上要讲清楚学科性质和研究对象;体系内容及逻辑联系;重要概念和原理。而对于酸碱解离、原电池的概念、配合物的命名等部分,由于大部分学生在高中已经初步学习过这方面的知识,因此,可以把这部分内容留给学生,鼓励学生通过自学和查参考书等准备过程之后,引导学生积极走上讲台讲解相关专题内容,通过这种方式不仅可以训练学生口头表达能力,帮助学生获得学习新知识的完整技能,同时有助于学生在自我教育中强化了某些难点的教学效果;将书本上的知识与实际生活联系起来,通过自授式教学学习中可以互相交流、彼此争论、互教互学,从而实现优势互补,促进学生知识、能力、个性等方面的发展。当然这些优点能否落到实处,需要教师从全局把握,对学生的讲解进行点评,指出其中的不足,并提出改进意见,这样学生在启发式的教学方式下,能够保持较高的学习兴趣和饱满的精神状态,不仅实现了对教学内容的正确认识,同时实现了个人能力的提升和课堂教学效果的提高[2]。
关键词:非化类专业教学模式 改革 考核方式
中图分类号:C41文献标识码: A
随着科学技术的飞速发展,各学科间的相互渗透日益加深。新时期人才观要求科技工作者应具备比较完善、合理的知识结构。对非化学化工类学生而言,化学课程是作为高等教育中实施化学教育的基础课程,对完善学生的知识能力结构,实施素质教育具有重要作用,因此化学素质教育是高等教育中不可或缺的部分[1]。此外我校启动了“卓越工程师培养计划”,旨在培养和造就一批创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量各类复合型工程技术人才,卓越计划涉及的多个非化类专业中均开设化学课程。原来非化学化工类专业基础化学课程的设置单一,教学模式固定,造成课程与专业联系不紧密。因此我们结合各专业的特点,因材施教,使化学和工程技术尽可能联系起来,使学生在今后解决实际问题不仅用到化学知识,更重要的是运用化学的思维方法近几年的实践表明,非化学化工类专业课程改革取得了良好的效果。
1.课程体系改革
1.1 结合专业特点,优化、重组教学内容
优化、重组教学内容,改革目前各专业的单一教学内容,是课程体系改革的首要任务。结合专业背景,从培养学生科学素质、创新能力出发,以工程技术的观点来组织教学。我校大学化学课程是由32学时的理论课和8学时的实验课组成。在有限的学时中,如何尽可能的减小非化学化工类学生学习的难度,提高他们的学习兴趣,是我们要解决的第一个难题。为此我们主要结合专业特点进行课程的优化重组,如:针对土木工程专业、道桥专业等增加金属腐蚀、物质结构与材料性能等内容;针对安全工程专业增加化合物和化学反应的腐蚀性、毒性、燃烧爆炸性与安全相关的性质,并让学生知道化学安全的重要性;针对新增的应用物理专业,突出电化学中原电池、电解池等过程中的物理知识,并结合手机充电这一过程激发学生学习兴趣。
1.2 注重实验教学,引入绿色化学概念
化学是一门实践性极强的学科,实验是实施素质教育、培养富有开拓创新能力的高素质人才的关键环节[2],对培养学生的动手能力和提高学生实验技能的重要作用不言而喻。简单的验证性试验内容偏多是以往的实验存在的主要问题,这不仅浪费财力物力,也不利于学生创造性思维能力的培养。在实验课程只有8学时的前提下,为满足不同专业的实验要求,我们采取设置多种类型的选做实验项目,形成寓专业性和科学性为一体的实验课程体系。 如增加贴近生活的测定性实验――醋酸解离常数的测定、趣味实验――洗发水的简单制备实验、综合性实验――碘酸铜溶度积常数的测定等。这样既训练学生化学实验的基本技能和相关知识,又提高学生的兴趣和动手、动脑能力。
同时还适时地将绿色化学的概念引入到实验中去,使学生明白实验进行时,也正在向环境排放着“三废”,而且我们学生是首当其冲的受害者。因此,我们尽可能选择对人体和环境无危害或危害小的实验药品。如过去的实验中有用SnCl2与Hg2+反应来验证Sn2+ 的还原性和 Hg2+ 的氧化性,后取消了该实验内容,改为课堂演示实验。另外要求学生养成良好的实验习惯,如将有机废液和含重金属离子的废液倒入回收瓶中等,细微之处见成效。
2.教学方法改革
无论教学方法怎样改变,其目的都是一样的,那就是提高学生学习兴趣和教学效果。鼓励教师改变过去传统单一的“传授式”教学法,运用启发式、讨论式、问题引入式等多种教学方法,渗透于每一节课程当中。注重理论联系实际并使用多媒体辅助教学手段,加强课堂教学,调动学生积极性。
2.1上好第一节绪论课
对于非化学化工专业学生来说,很多学生认为自己的专业与大学化学课程联系不大,学习这门课程用处不大,甚至觉得浪费时间。为改变这一观念,我们教研室要求任课教师结合专业特点,认真上好第一节绪论课,因材施教,将学生领进门。如采取提问式和讨论式教学方法让学生讨论一下衣、食、住、行方面与化学有关的例子,本专业为开设化学课程的必要性,化学在本专业中有哪些应用,则立刻引起了学生的热烈讨论。同时也给学生留下很多悬念问题,如常见的社会热点问题――如何利用化学知识解决诸如汽车尾气如何变为无害气体, 如何除去重金属离子污染的废水中有毒的离子,为什么船底、桥桩、储油罐的底部比上部更易遭受腐蚀,为什么海水比淡水的凝固点低等等。通过第一节绪论课,开阔了学生的视野,牢牢抓住学生的好奇心和求知欲,让学生明白这些问题都会在学习本课程过程得以解决。同时让学生明白能够运用所学的化学知识解决哪些实际问题,增强学生解决实际问题的能力,同时也激发了学生学习化学的兴趣。
2.2 注重理论联系实际
如果只注重理论知识的讲解而无应用方面的渗透,无疑会使学生觉得枯燥没用,因此要改变重理论轻应用的教学方法,提高学生解决工程技术中的实际问题。比如在讲解 “稀溶液的通性”时,采取问题引入式教学,联系实际生活中常见的与化学有关的现象,提出问题:“在寒冷的冬天,淡水湖都结冰了,而海水没有结冰,这是为什么?静脉注射为什么采用0.9%的生理盐水而不用其他浓度的?”只要留心,生活处处皆化学。最后让学生根据化学理论分析,自己来解释一下刚才的问题,学生一下子就明白了,并且掌握的更牢固。同时增添一些与现代化学及应用有关的最新科研成果内容,关注社会热点问题,给学生引进化学的概念和知识,提高学生的化学素养和科学思维能力,突出大学化学课程的社会性、应用性。
2.3 使用多媒体辅助教学手段
多媒体教学已逐渐成为当前和以后教学技术手段的主流之一。我们大学化学课程全部采用多媒体辅助教学。与普通教学相比,多媒体教学的明显优势在于其直观性、动态性、交互性,可重复性以及大的信息量和大容量。 大学化学课程内容多学时少,利用多媒体授课,首先节省了板书时间,而且屏幕清楚。其次多媒体教学图文声像并茂,多角度调动学生的情绪、注意力和兴趣。对一些比较抽象的概念,利用多媒体不仅能“讲清楚”,而且收到事半功倍的效果。如在讲共价键的类型分为键和键时,学生不容易听明白,借助多媒体动画演示可轻松解决这一问题;通过一些演示实验,实现了实验内容的扩充,既扩大学生的知识面,又培养学生的探索、创造能力。另外学生的学习水平参差不齐,课下学生还可将课件拷走,方便复习和巩固所学知识。
3.考核方式改革
课程考核是教学的一个极其重要的环节。它不仅是检测学生学习效果的重要途径, 也是检验教师教学效果的有效方法。为客观公平的评价学生的学习情况,我们的考核机制是结合学校实际校情,从三个方面综合衡量学生的学习效果:期末考试成绩占70%,实验成绩占15%,平时成绩(主要包括作业、出勤、课堂练习等)占15%。期末考试的载体是试卷,命题内容重视基础知识及其应用,考察学生分析问题和解决问题的能力。实验成绩有其严格的考核标准,从实验预习、实验过程、实验完成情况和实验报告等几方面综合评定。
结语
结合专业特点,从课程体系、教学方法和考核方式等方面进行改革,理论联系实际,既提高了学生的学习兴趣和积极性,又使学生获得了化学的思维方式去解决实际问题的能力。通过摸索和实践,建立了适合我校非化学化工专业学生实际情况的课程体系,取得了初步的理想效果。
参考文献:
2007年、2008年两届高中毕业生(一共72906人)的基础会考已经结束。从整体来看,化学学科的基础会考,2006年难度系数为0.71,2007年难度系数为0.67,达到了预期的难度系数控制在0.65-0.75的要求,多数试题的预估难度与实际难度比较吻合。说明命题充分考虑了全省学生的实际情况,努力实现了考试与学生实际接近的目标。试题的开放性、选择性,为学生的个性展示提供了空间。
会考结束后,我们组织了一定范围内的师生问卷调查。75%的学生认为基础会考很有必要,现行高中开设的课程比较合理;约90%的学生在规定的时间内完成答题;74%的学生认为试题难度适中;48%的学生认为考试的内容是平时学习的重点;83%的学生认为,只要上课认真学习,课后及时巩固,即可取得好成绩;67%的学生认为基础会考不会加重学习负担。
北京师范大学化学教育研究所化学课程标准负责人王磊教授说,看了今年的化学卷后感觉不错,第22题出得有水平,反映了化学Ⅰ的核心以及学习元素化合物知识的出发点和落脚点。
海南农垦实验中学刘芳老师说,化学就应该体现学科的特点和开放性的思维特点。老师们也应该在这方面多下功夫,而不是单纯强调记忆。