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本次培训以分机构为中心,以班级为团队进行在线讨论,大家分别创建BBS课程论坛、班级论坛,来自全国各地的老师在这里自由的交流,传授课程经验、提供经典教材、理出关键问题、吐露教学心声,在这里大家擦出了教学上的火花。网络的盛行让大家没有了距离,在这里我们可以与大师面对面,与专家面对面,从更深层面理解了普通化学相关内容。同时大家也把各自对本课程的看法也进行了相关的表达和阐述,让我们对本课程有了新的见解。
我从年开始给生命科学学院一年级学生讲授《无机化学》这门课程。大一的学生学习兴趣浓厚、积极性很高、求知欲也很强。作为一名教师,有一种很强的责任感,也有很大的压力,希望能竭尽所能将知识传授给他们,但课后总觉得这堂课效果很差,对课程内容的讲授不够清楚、深入,没有让学生学到很多东西。所以,如何提高教学质量,提高自己教学水平一直是迫切需要解决的问题。
此次培训给我提供了思路,经过思考,为了提高教学质量和效果在以后工作中做到几点:
首先,要充分利用课件的动画效果,对于无机化学中的一些问题,比如原子结构中的电子云伸展方向、分子结构中的轨道杂化、晶体结构和配合物结构章节中的部分内容采用flas演示,使抽象的问题形象化,讲解起来也比较直观;
第二,在教学中,结合具体的讲授内容,充分利用各种素材,如图片、化学故事、生活中的化学等来提高学生的学习兴趣以及活跃课堂气氛;简单介绍科研上的研究思路和方法,多启发学生,让学生逐渐学会分析和解决无机化学问题的思路、方法和手段,提高他们自学能力;
第三,对于难点重点的问题,要深入剖析,并以具体的教学案例来说明问题,使学生更好的掌握问题的实质和解决的方法;将各个章节的知识串接起来,既有利于对前面知识的复习,又有利于新知识的认识和掌握;
主修:物理化学、无机化学、有机化学、微生物学、画法几何
选修:水处理、固废处理、大气污染控制、噪声污染控制、环境影响评价等。
环境工程专业学生主要学习普通化学、工程力学、测量学、工程制图、微生物学、水力学、电工学、环境监测、环境工程学科的基本理论和基本知识。受到外语、计算机技术及绘图、污染物监测和分析、工程设计、管理及规划方面的基本训练,具有环境科学技术和给水排水工程领域的科学研究、工程设计和管理规划方面的基本能力。
(来源:文章屋网 )
关键词:环境科学;无机及分析化学;教学
中图分类号:G642文献标志码:A文章编号:2096-000X(2016)24-0140-02
Abstract:Accordingtotherequirementsofthecourse,thearticleexplainshowtoselectteachingmaterialsandteachingcontentofinorganicandanalyticalchemistrycourse.Atthesametime,onthebasisofthecharacteristicsoftheenvironmentalscienceandthestudents'situation,theteachingreformoftheclassroomteachingisdiscussed.
Keywords:environmentalscience;inorganicandanalyticalchemistry;teaching
在环境科学本科专业的培养方案中,化学课程占了比较大的比重。学生首先学习的化学专业基础课是《无机及分析化学》(有配套的无机及分析化学实验课程),由无机化学与分析化学的化学分析两大部分内容整合形成。它将为后续课程的学习奠定基础,如有机化学、仪器分析化学、物理化学和环境化学等。因此,有必要对无机及分析化学的教学进行探讨,激发学生的学习兴趣,提高课堂的教学效果,以适应科技的飞速发展。
一、教材的选择
目前,该课程采用高等教育出版社的面向21世纪课程教材,《无机化学与化学分析》(第三版),史启祯主编。教材分为两大部分-主篇和副篇,主篇的内容是基础,是对学生的基本要求,副篇的内容供教师选用和学生选读。主篇共有19章,第1章到第12章为无机化学及分析化学的基础理论知识,而第13章到第17章为元素、化合物知识,第18、19章分别介绍氢和核化学的一些相关知识。与旧版相比,新版引入了学科的前沿知识,选取的教材内容更加新颖,有助于学生初步了解学科的发展趋势。为了适应新形势下的课堂教学要求,新版也调整了部分章节内容的编排顺序。别具特色的是,教材中的习题作业全部用英语表达,并且最后还给出了一些英文词汇的解释[1]。
二、教学内容侧重点的选择
该课程是对环境科学本科专业的学生开设的,而不是化学本科专业的学生,所以课时进行了一定的压缩。因此教学过程中不可能面面俱到,不需要像化学专业的学生那么深入,要求讲授基础知识。
环境科学专业毕业生应获得以下几方面的知识和能力:
1.掌握普通化学、分析化学、物理化学、工程力学、测量学、工程制图、微生物学、水力学、电工学、环境监测与评价、环境工程学科的基本理论、基本知识;2.掌握水污染控制工程、空气污染控制工程、噪声污染控制工程、固体废物处理处置与资源化工程的基本原理和设计方法;3.具有污染物监测和分析、环境监测、环境质量评价、环境规划与管理的初步能力;4.了解环境科学与技术的理论前沿和发展动态;5.掌握文献检索、资料查询的基本方法,具有初步的科学研究和实际工作能力。由此出发,在主篇内容的教学中,应该把重点放在第1章到第12章的无机化学及分析化学理论知识上。
三、教学改革的四个方面
(一)在教学中渗透学科研究的前沿领域
高校教学必须重视各学科领域的最新发展,将其融会贯通到教学进程中,开阔学生的眼界,培养学生的兴趣,提高学生的知识素养,使教学与时俱进,不断推陈出新,保持足够的吸引力,为培养创新型人才打下夯实的基础。
对环境科学专业的《无机及分析化学》课程而言,教学中主要渗透的是环境学科以及无机、分析领域的发展。例如第六章《氧化还原反应与电化学》讲授中,介绍了废弃干电池是环境杀手,台湾成功大学研发以硫酸亚铁溶解废电池,再萃取成为磁性纳米吸附剂,反而成为污染防治的助手。第19章《核化学简介》讲授中,介绍了中国科学院东北地理与农业生态研究所环境修复材料与技术学科组研制出一种可净化放射性铯污染的新型纳米材料。同时,该材料还可在外加磁场作用下,实现吸附材料与废水的简便、快速分离,为土壤重金属污染治理研究提供了一条新的思路[2,3]。
(二)在教学中多媒体教学与传统教学相结合
目前,多媒体教学已经普遍应用于高校的各学科教学中,因其灵活多变,可以充分调动学生的积极主动性,大大提高了教学质量。
例如讲授现代价键理论的要点-原子轨道最大重叠时,运用多媒体教学,可以直观、具体、形象地演示这一抽象的微观过程,学生在动态的画面中,似乎看得见原子轨道的形状和取向,这是传统的教学手段无法达到的。
但也不能一味地全部采用多媒体教学,摒弃传统教学。不是所有的教学内容都适合使用多媒体手段。《无机及分析化学》涉及到许多基本定律和公式,教师用粉笔在黑板上层层深入地推导,通过板书、语言、动作和表情与学生进行实时交流,这比用多媒体教学更能使学生深刻地理解基本定律和公式的关键之处。例如,在讲授一元弱酸和弱碱平衡计算时,利用多媒体讲授,教师被“固定”在電脑前面,与学生的交流很少,哪怕是逐步地呈现公式,学生也不容易掌握。而在传统的黑板上,教师科学、严谨地一步步推导,加上富有逻辑性的推理语言、板书的停顿、近距离与学生眼神的交流,使学生更容易理清思路,紧跟教学的节奏,学生收获的不仅是一条定律或公式,更是一种思考方法。
因此,如果教师针对不同的章节内容采用不同的教学媒体,将多媒体技术和传统教学方式有机结合起来,将会达到事半功倍的效果[4]。
(三)在教学中创设问题情境
问题教学法是一种以问题为中心进行教学活动的方法。它是贯彻启发式教学的基本教学方法。在传统教学甚至多媒体教学中,“填鸭式”教学是主流模式,教多问少。教师即便提出一些问题,或者学生被动地回答,或者教师自问自答,或者教师只问不答,在教学中几乎没有给学生提供解決问题的时机,学生的能力也就无法提升。
在教学中如何创设问题情境?
1.利用学生代表性的错误创设问题情境
在讲化学热力学的基本概念-热和功时,教师提问:热和功属于状态函数吗?不少学生联想温度和压强,马上回答是!这时教师要求学生回忆状态函数的特性,讨论热、功与状态函数的性质比较,最后由学生自己得出热和功不属于状态函数。
2.利用学生固有知识与客观事实的矛盾创设问题情境
同样是在讨论热和功基本概念,教师提问:热和功是系统的能量吗?学生很有把握地说是。教师明确指出,并非如此。这时教师可以逐步地追问:系统的状态没有改变,有没有热和功?-系统从同样的始态到同样的终态,热和功一样?通过问题教学,学生真正理解和掌握了热和功这两个基本概念。
3.利用学生对同一问题的不同看法创设问题情境
在讲价层电子对互斥理论时,教师提问:水和氨分子的键角大小比较?学生的意见不统一,教师要求学生利用VSEPR理论计算水和氨分子的分子理想模型,继而通过电子对排斥力顺序判断分子的立体结构及键角大小,最后顺利地导出答案:水分子的键角小于氨分子的键角。
4.利用提出的假设创设问题情境
在讲化学热力学的基本概念-自发过程时,教师提出假设:热可以自动从低温物体传向高温物体。创设如下的问题:热从低温物体传向高温物体,再从高温物体传向低温物体,从始态到终态,系统和环境有什么变化?教师要求学生分组讨论。
5.利用课堂演示实验创设问题情境
对于化学课程来说,课堂演示实验是很重要的一种教学形式。结合现代化的多媒体技术,还可以进行虚拟的实验演示,在演示实验过程中,可以询问学生关于实验操作或实验现象的问题。
在教学中有时候会同时应用几种创新问题情境的方法,如提出假设并且利用学生的不同看法来提出问题。这类方法很多,教师只要用心,都可以游刃有余地应用到教学中。
如何给学生提供解决问题的时机?
要留出足够的时间给学生思考回答问题;要设计难度适中的问题给学生解决;给学生的提问要回答,切忌只问不答,尽量避免自问自答;
在教学中创设问题情境,不仅能使学生获取知识,熟练掌握基本技能,更重要的是能调动学生的积极性和主动性,培养学生独立思考、自主学习的能力[5]。
(四)在教学中加强各知识点的联系
在多年的教学生涯中,教师对《无机及分析化学》每个章节的关键点和知识点都了如指掌,在教学中也会强调对每个知识点的讲解,然而对知识点之间的联系尤其是各章节知识点的联系相对不够重视,也较少融入到教学中。如何突出各章节知识点之间的逻辑关系?借鉴思维导图,以图形方式说明各章节的主要教学内容,直观地给出各章节关键点与知识点之间的内在联系,可以反映知识点之间的层层推进,使学生形成一个较为完整的知识网络,培养学生的逻辑能力[6],例如图1反映了化学热力学和化学动力学的关系。
目前,我们正在录制慕课视频。接下来,我们将会尝试线上学习和线下教学按一定比例相结合的混合教学模式。总之,我们的教学模式也不是一成不变的,需要在教学中不断前行,摸索总结经验,提出更多、更好的教学方式、方法来改进教学质量。
作者;许妙琼
参考文献
[1]史启祯.无机化学与化学分析(第三版)[M].北京:高等教育出版社,2011.
[2]邱锐.中科院东北地理所制备出可净化核污染新型纳米材料[N].第四版.中国科学报,2014,3(6).
[3]董斌,吕仁庆,曹作刚.无机化学研究的前沿领域在教学中的应用[J].高等函授学报(自然科学版),2011,24(2):29-33.
[4]杨影洲.无机化学教学中使用多媒体技术应注意的问题[J].长春理工大学学报综合版,2006,2(2):113-114.
关键词:无机及分析化学;教学效果;教学方法
中图分类号:G642.4 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)45-0117-02
无机化学和分析化学的发展迄今有百余年的历史。无机及分析化学是随着教育的发展,在课程体系的改革中,将无机化学和分析化学两门基础课程合并成一门综合性课程的一种改革。这主要是针对我国在教育改革过程中,多数高校已经发展成为多学科性的大学。化学工作者需要面对现实,更新教学内容,完善教学体系,进而适应科技发展的要求。无机及分析化学是根据我国非化学专业化学化工类专业要求,将传统的无机化学、分析化学和普通化学进行整合而得的一门综合性基础学科[1]。
无机及分析化学将热力学知识融入有关章节,并结合四大平衡和四大滴定分析法。这门课程的目的,是使非化学类专业学生在学习这门课程后,能掌握最基本的化学原理和化学分析方法。该课程是材料、环境、化工、安全等专业最重要的基础课之一,可以为后续的课程如化工原理、化工分离等专业课打下基础,在教学环节中具有极其重要的地位和作用[2]。因此,无机及分析化学为了使学生扩大知识面,在有关部分重点介绍并拓展了相关知识的应用。
通常来说,无机及分析化学这门课程都会安排在大一第一学期进行学习。这种安排主要基于两方面的考虑。一是大一新生刚入校,可以利用学生对高中化学知识的记忆,将高中学习知识与大学的这种基础性知识结合起来;二是这门综合性基础课程的学习,可以为即将进行的专业课学习打下基础。但是,相比较于高中的学习,无机及分析化学所要求的内容较多,其特点是章节较多,概念抽象,理论性强,并且有的习题计算较为复杂。因此,有的学生产生了畏难情绪,失去了学习研究的兴趣和动力。针对这种情况的出现,为了提高学生学习的兴趣和积极性,笔者结合自己从事无机及分析化学教学工作的体会,对高校无机及分析化学理论课教学过程中,如何培养学生学习兴趣的方面进行了一些分析和总结。
一、理论和实际结合,提高学习兴趣
俗语说得好:兴趣是最好的老师。有人也把兴趣比作是唤醒学生求知欲的金钥匙。学生一般对纯粹理论的学习比较反感和厌倦。但是如果能将日常生活中的一些现象或实际生产和无机及分析化学知识联系在一起,会提高学生学习无机及分析化学的热情[3]。在讲解课堂内容时,可以将现代的一些新颖的研究知识结合起来。如在讲解液体时,可以与现在研究较多的“离子液体”的相关知识加以讲解;在讲气体的相关知识和“道尔顿分压定律”时,可以讲解“超临界流体”这种特殊“气体”的知识。这些内容的开拓,不仅能增加学生对基础知识的理解,也能培养学生对以后更进一步深造的科研热情。
二、引入史实,启迪学生思维
每一门课程的学习过程都伴随着学生思维的启迪、开发和培养。在无机及分析化学的教学中,学生思维能力的启迪、开发和培养也是必不可少的。而一般情况下,人类对客观事物认识过程都是从简单到复杂,从一般到个例的发展。因此,在讲解无机及分析化学时,要加强学生思维的锻炼,需要从简单的事实着手。所以,史实的引入对学生思维的启迪是非常重要的。如对理想气体模型的讲解时,要引入理想气体从理想状态到实际状态的转变观念,这也是一个由简单到复杂的过程转变,进而引出热力学问题的研究也是从理想气体的研究应用开始,再扩展到实际的化学反应过程。最后要求学生系统掌握知识点,并且是他们认识到,科学发展的过程也就是科学的探究过程。
三、认真备课,有备而去
由于无机及分析化学是应用化学、环境工程及化工专业学生基础课程,针对大一学生刚从中学升入大学的实际情况,老师在课程准备时力求做到深入浅出;同时,在教学安排中,尽量把课本中有别于中学的新内容传递给学生。为了给学生对物质结构基础的学习有一个直观的展示和系统的认识,可以参考多所高校相关精品课程教案,在课件制作上的制造上将分子反应的动画融入其中,让课件不仅有理论知识介绍还有生动演示。特别是在讲解《物质结构基础》这一章时,为了增加学生对于s、p、d轨道及原子轨道角度分布图和电子云角度分布图的理解,单纯将公式必定会让学生晕头转向,所以有必要给出这些图形的空间结构图,加深学生的直观理解[4]。因此,为了能上好每一堂课,教师要在备课上下了不少功夫,力争每一课都做到“有备而去”,每堂课都在课前做好充分的准备,并及时调整和补充课件,课后及时对该课作出总结。
四、增强上课技能,提高教学质量
在无机及分析化学的教学中,每次课下课后,老师都要及时与学生沟通,了解同学对这门课程的学习动态并及时调整教学内容和方法,尽可能照顾到大多数同学的学习进度。介于无机及分析化学这门课程理论比较枯燥的特点,课堂上注意精讲精练,将该课程与化学专业结合起来,多举例子,为学生进行深入细致的讲解。同时要虚心请教其他老师,找到自己和别人的差距。在教学上,有疑必问,同时多听老师的课,做到边听边讲,学习别人的优点,克服自己的不足。
五、认真布置作业,做到精读精练
为了做到习题有针对性、有层次性,教师需要收集各种辅助资料,在《无机及分析化学》的每章课程学习完后布置分章节的习题并配以详细的答案解析,力求每一次练习都起到最大的效果。教师对学生在操作过程中出现的问题及时进行解答和演示,做好课后辅导工作。为不同层次的学生进行相应的辅导,以满足不同层次的学生的需求。
六、做好与实验课的有机结合
无机及分析化学课程改革后,原来的无机化学实验和分析化学实验也进行了相应的调整,由原来的两门实验课合并成为了一门实验课,即通常称之为近代化学实验I的课程。由于这门实验课是无机化学实验和分析化学实验的综合体,所以体现出了以下特点:在数量上有所减少,但在内容的综合性上有所增强。因此,就要求在实验教学上对学生有更高层次的要求,进而也就要求老师在教学上有更高层次的提高。在近代化学实验的课程设置中,通常会与理论课程同步,即在讲完基本的数据处理及滴定方法后,一般才会要求学生进实验室做实验。为了保障学生的实验操作技能的水平,教师除了在实验室进行讲解之外,课堂上的实验基本知识的讲解也是必不可少的。
一般而言,对于实验内容的基础知识,都要求教师穿插在无机及分析化学理论课的讲解中进行。比如常见容量仪器的精度比较,要让学生树立起这样一种信念:分析实验是高标准、高精度、高灵敏的操作,所用仪器必须干净、精确,进行的实验操作必须准确,才能得到好的结果。比如,溶液的移取所用仪器的选用:如果用的是烧杯,其数据记录就为整数位;如果用的是量筒,其数据记录就应该记录到小数点后一位;如果用的是移液管,其数据记录就必须精确到小数点后两位。三种仪器中,精度最差的是烧杯,精度最高的是移液管。所以通常在滴定实验中,只能用移液管移取溶液,不允许用烧杯移取溶液。
参考文献:
[1]钟国清,蒋琪英.无机及分析化学实验教学的绿色化探索与实践[J].实验室研究与探索,2010,29(9):150-153.
[2]张树永,宋其圣.兴趣培养是综合素质和创新意识教育的前提[J].大学化学,2005,20(4):14-19.
环境工程专业主要课程有哪些
本专业学生主要学习普通化学、工程力学、测量学、工程制图、微生物学、水力学、电工学、环境监测、环境工程学科的基本理论和基本知识,受到外语、计算机技术及绘图、污染物监测和分析、工程设计、管理及规划方面的基本训练,具有环境科学技术和给水排水工程领域的科学研究、工程设计和管理规划方面的基本能力。
主要课程:水污染控制工程,大气污染控制工程,环境噪声控制工程,环境影响评价,环境工程微生物学,环境监测,固体废物处理技术,电厂水处理技术,有机化学、无机化学、物理化学、环境化学、微生物学、电厂脱硫及除尘技术等。
环境工程专业就业前景如何
随着各种环境问题日益突出和影响范围的不断扩大,环保问题是21世纪全球的焦点,环保产业也是我国重点发展的产业之一。为了实现社会、经济的可持续发展和促进人民生活质量的不断提高,国家已经把环境保护作为一项基本国策。而环境工程学科的内涵日益丰富,使得它已成为21世纪的带头学科之一,未来前景不言而喻。
我国环保产业面临严重人才不足,并且现有的环保技术人才难以适应国民经济的发展,国家十分需要专业人才来增强该领域的运作能力,尤其在一些大中城市表现最为明显。