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关键词:无机化学 实验教学 实验改进
无机化学实验是培养化学、化工、材料、生物、环境等各类专业大学生最基本操作及知识的一门重要学科,但是现有各类无机化学实验教材都是一直沿用经典实验方法,很久未进行改进及优化,致使实验方法成旧、数据不准确,造成实验结果与理论偏差过大;在国家对教育投入持续增加的背景下,开展实验教学改革,提高实验结果和数据的准确性,本人借鉴成都理工大学(省级)基础化学实验室教学示范中心的平台,对无机化学个别经典实验进行改进及优化,经过反复试验,使实验结果与理论数据基本达到一直。
一、实验装置及方法的改进
1. H2O2分解热的测定
H2O2分解热的测定在传统经典实验中[1][2],存在以下几个问题,造成实验结果与理论偏差过大。
1.1系统的反应器密闭性能差,导致系统与
环境之间的热交换无法避免;
1.2实验采用手动摇晃反应器,使反应介质不均,化学反应不完全;
1.3用秒表计时,温度计读数,导致延时误差,实验数据难以准确。
鉴于以上问题的存在,经过多次试验,对H2O2分解热的测定实验装置进行如下改进:
1.4将原实验中的反应器所用普通保温杯,改为纳米材料内胆的真空绝热保温杯,使其系统隔热系统良好;
1.5将原实验中采用手动摇晃反应,改为电动搅拌,使介质反应完全;
1.6将原实验中使用的温度计改为热电偶,连接于温差仪上,温差仪再与自动定时器相连,设置好间隔时间,按下“测量/保持”键,仪器自动跟踪记录。完成实验半自动化;
数据系统处理:可通过编程与计算机连接,即可完成实验全自动化。
2.硫酸亚铁铵的制备
硫酸亚铁铵制备的传统经典方法[1][2][3][4][5][6][7]是经过蒸发,浓缩,冷却来得到晶体,既耗时长,Fe2+又易氧化,影响硫酸亚铁铵产率及等级。此次改进利用复盐的溶解度比组成它的简单盐溶解度小的特点,而硫酸亚铁铵又不溶于乙醇及水与乙醇可任意比互溶的特征,通过常压过滤于乙醇中,即刻可得浅蓝绿色硫酸亚铁铵单斜结晶,省去经典方法中的蒸发、浓缩,冷却步骤,同时既有利于防止Fe2+被氧化,提高了硫酸亚铁铵的产率及等级,又缩短实验时间1小时左右;因实验中所用乙醇还可回收经重蒸馏重复使用,还大大降低实验成本。
实验内容
1.2.1 FeSO4的制备[1][2][3][4][5][6][7](略)
1.2.2 硫酸亚铁铵的制备
根据制得FeSO4的量,计算并称出所需(NH4)2SO4的用量,并将其加入到制得的FeSO4溶液中,同时在水浴中加入搅拌使其完全溶解。将制得的FeSO4与(NH4)2SO4的混合液趁热常压过滤与盛有50ml无水乙醇的100ml烧杯中,观察硫酸亚铁铵晶体的析出,待晶体完全析出后,将上层乙醇清液倾出并回收,烧杯中晶体用少量乙醇清液清洗至布氏漏斗中,进行减压过滤,即得浅蓝绿色硫酸亚铁铵晶体,用电吹风低温吹干称重计算产率。
二、实验数据对比
1. H2O2分解热的测定实验数据(表1,表2,表3)
表1 改进前实验相关数据
表2 改进后实验相关数据
表3 实验改进前后结果比较
2.2 硫酸亚铁铵的制备实验数据(表4,表5)
表4 改进前实验数据
表5 改进后实验数据
三、结论
由实验数据表1,2,3,4不难看出,改进后的实验方法简单、省时、接近理论数据,减小了误差。
参考文献
[ 1 ] 近代基础化学实验;梁渠主编;化学工业出版社出版;2008.9(12-15, 76-77)
[ 2 ]无机化学实验(第三版);北京师范大学无机化学教研室等编;高等教育出版社出版;2001.5(113-116, 234-235)
[ 3 ]现代化学基础实验(第三版;张勇主编;科学出版社出版;2010.8(202-204)
[ 4 ]无机化学实验(第二版);大连理工大学无机化学教研室编;高等教育出版社;2004-06
[ 5 ]普通无机化学实验(第二版);陈秉主编;同济大学出版社;2006-07-01
[ 6 ]无机化学实验(第三版);中山大学等校编;高等教育出版社;1992.5.1
【关键词】物理化学;通俗讲解法;注重过程教学;考评体系
0前言
物理化学是我校材料科学工程、环境工程和给排水工程等专业的一门专业基础课,该课程主要运用物理的原理、方法及技术,结合高等数学的知识来研究化学体系的性质和基本规律[1]。而物理化学课程内容抽象且逻辑性很强,公式繁多,且大多公式都有使用条件,以往的“一言堂”和“填鸭式”的授课模式,很容易使学生产生厌学情绪,教学效果受影响[2,3]。因此,在有限的课堂教学时间里,激发学生学习物理化学的积极性,着眼其原理和来源分析推演,联系实际生活案例加以深入以此提高学生的综合素质,让物理化学课程变得轻松易懂易学成为教师值得思考的课题。本文将从以下三方面进行探索以期切实提高物理化学课堂教学质量。
1课堂教学中多用“通俗讲解法”
为了打破物理化学枯燥、沉闷的传统教学方法,在教学内容的设计上,应该避免死板照搬知识点,要找出与知识点“接地气”的讲解方法让学生更易懂易学,即“通俗讲解法”。例如,在界面张力章节中,固体表面吸附气体时,朗缪尔吸附等温方程的推导复杂难懂,但如果把学生进教室坐座位的过程比作气体被吸附到固体表面就简单了,每位学生好比每个被吸附的气体分子,座位好比固体表面。如果学生坐满座位则覆盖率等于1,否则小于1。固体表面吸附气体的速率受哪些因素的影响呢?在覆盖率理解的基础上,学生会去思考,教室的空位越多,坐下的速率肯定更快,那这个空位怎么计算呢?空位率乘以空位数。如果教室外有一只猛虎追赶学生,是不是大家会努力挤进教室呢?而这只吃人的“老虎”就好比一种推动力,对于气体分子来说就是压力,固体表面吸附气体时,压力越大,吸附肯定就越快,这样学生就能很容易理解影响气体在固体表面吸附的因素,即空位率和压力。学生再看吸附速率的公式就变得更容易了。这种通俗的讲解办法可以把理论性很强的知识化作简单易懂的生活常识,调动学生积极思考,真正让学习变复杂为简单。
2重过程的教学模式激发学生兴趣
2.1结合《普通化学》、《无机化学》、《高等数学》和《大学物理》等基础课程,实现轻松学《物理化学》
《物理化学》课程一般安排在大二下学期开课,教学中多从学生学过的知识点引入,可以收到事半功倍的效果。例如,热力学部分的术语在《普通化学》[5]和《无机化学》[6]中已经介绍过,《物理化学》课堂上只需简单提及,学生就能回忆起来,再结合《高等数学》中微积分的知识,就能帮助学生轻松掌握功、能量守恒定律等重点内容。而在化学平衡常数的表达式相关内容讲解时,也可以先引入《普通化学》和《无机化学》中标准平衡常数的表达式写法特点,再稍加推演就可以让学生掌握平衡常数的其他表达式[7]。
2.2结合应用实例教学,提高学生学习兴趣
许娟等[8]认为举一些“闪光点”的实例将物理化学基本原理与实例相结合可以帮助其理解并且培养学生的物理化学视角。刘建等[9]认为教师讲课备课,应该以“应用”为主旨合理取舍教材内容。因此,在物理化学教学中引入实例教学非常重要,如将实际生产中的合成氨反应与热力学和动力学知识贯穿,粉尘爆炸与表面能相联系,自然界水结冰,冰雪融化等与化学势相关联,汽车表面镀膜与胶体化学关联等等。
2.3结合物理化学实验讲解和推演理论知识,让抽象的理论变得简单、适用
如借助凝固点测定实验讲解稀溶液的依数性之凝固点降低。单纯理论上的分析和推导很乏味,若结合表1设计凝固点降低实验,学生自己动手测凝固点并分析所得数据,就不难发现当在环己烷中加入萘后凝固点有所降低,进一步还可以设计实验添加相同物质的量的尿素,结果如何呢?让学生通过实验找答案。在此基础上,可以再向学生提问,如果是未知试剂A需要测定相对摩尔质量可否利用稀溶液的依数性?学生则可以按照表2设计凝固点降低实验,再结合理论推导将可以完成。让学生带着问题去设计实验,分析、推导和应用同时进行,提高学生动手能力,逻辑分析能力,以及创新能力。
3选择合理的考评体系以激发学生学习热情
《物理化学》课程学习难度较大,内容深且枯燥,要让学生在课堂内外的学习热情有增不减,平时成绩可提高到40%甚至更大的比例,再扩大其考评范围。除了通常的考勤、课后作业和课堂回答问题外,可以把学生讨论交流作为平时成绩。在物理化学课堂教学中,引入学生讨论交流模块[3,10]对学生独立思考和团队合作能力,表达和沟通能力、分析问题和解决问题的能力等的培养都大有裨益,受此启发,笔者在2015级材料专业学生物理化学课堂上采用了专题汇报和讨论模块。由于这门课学时有限,不可能多次应用Think-Pair-Share(思考—讨论—交流)模式[10]和Sandwich教学法[3],所以我们将班级49人均分为7组,每组固定专题负责人。教师给出几个《物理化学》相关的专题,请各组自选,选定后,请同学们利用课余时间查资料,制作PPT,在学期末进行专题汇报和讨论。每组给予8到10分钟进行汇报,每组抽出一人来当评委,再邀请其他班级同学或者老师作为评委,并进行现场打分和排名,结果按比例记入平时成绩。我们通过问卷调查回访学生的反应,学生一致认为,该专题讨论的课堂模式拓展了知识面,展现了大学生风采,增强了师生之间的互动交流,调动了大家的积极性,活跃了学习氛围,值得推广。另外,笔者设想将《物理化学》的考试分段进行,譬如每三章出一份试卷,考试成绩按比例记入期末总成绩中,以此督促学生及时复习和总结。
4结语
《物理化学》课程虽然内容繁多且需要的储备知识较多,但该课程在本科学生的思维训练和素质拓展,以及专业课程和实验能力上都有很大的作用,因此,探索更多更好的教学方法和合理的考评体系来提高教学质量是我们教师持之以恒追求的话题。
参考文献
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[2]江欣,杨立滨,吕玉光.物理化学双语课程教学体会[J].广东化工,2015,42(6):172-179.
[3]段煜,王晓岚.Sandwich教学法在药学专业物理化学教学中的应用(I)—表面张力教学实例[J].化学教育,2014,42(l6):47-52.
[4]余传波,邓建梅,邹敏.物理化学“启发式教+探究式学”教育模式的构建与启示[J].化学教育,2014,(l6):16-19.
[5]同济大学普通化学及无机化学教研室.普通化学[M].北京:高等教育出版社,2004:1-5.
[6]大连理工大学无机化学教研室.无机化学[M].北京:高等教育出版社,2006:22-27.
[7]天津大学物理化学教研室.物理化学[M].北京:高等教育出版社,2010:164.
[8]许娟,杨亚提.高等农林院校物理化学与专业结合的教学模式与实践[J].教育教学论坛,2015,(17):133-134.
[9]刘建,赵龙涛,张倩.浅谈应用型本科物理化学教学[J].化学教育,2014,(24):20-22.
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.
一、引言
早在20世纪80年代后期, 国际化学界就已经广泛地开展有关化学教学改革的研讨活动,提出过不少新的见解和改革方案。我国化学教育界也及时组织有关专家、
教授就化学教学体系、课程设置和专业设置等方面的问题,进行研讨,系统地研究国外优秀的化学教材,结合我国实际进行分析和探索化学教学和教材改革的问题, 并提出了许多非常有创见的意见和建议。有些院校不仅设计了新的教育教学模式,而且进行了多轮试验,取得了可观的成果。
二、教学改革
1、对课程结构进行改革,以适应时代的变化
在化学教学课程改革方案的设计中,有多种设想,大致可以归纳为两种不同的思路。一种方案以保持四门化学独立设课、分别讲授为特点,要求在强化每门课程改革的同时,重视四门课程之间的联系与综合。另一种方案则主张按照课程的性质和内在联系,或两两合并,或将四门课综合为一门课程。在这两种方案的试验过程中,都形成了各有特色的试用教材,其中的一部分已经纳入21世纪新教材的出版计划之中。教学实践表明,这两种方案都有利于化学教学的改革,得到了广大师生的支持和鼓励。无论哪种方案,改革的趋势强调的是各科之间的融合,而非孤立。
天津大学、四川联合大学等对化学系列课程的结构进行调整,即打破原有的课程设置结构,不再分无机化学、分析化学、有机化学、物理化学四门化学课程,而开设相关的新的系列课程,无机化学被主要或部分融合到基础化学或普通化学、化学原理、中级无机化学等课程中,取得了一定的教改成果。他们将四大化学重新组课,例如分析化学与无机化学合并、化学原理与物理化学基础理论部分及有机化学原理部分合并,能够解决各化学分支学科内容重复问题,同时也适应新的学科发展要求。
2、充分利用多媒体教学手段,深化大学化学教学改革
新时期大学的教育教学改革正在不断深入,要求高校教师不断深入学习和探索新的教学方法和手段。多媒体技术具有处理文字、图像、视频和音频等多种功能,课堂教学中运用多媒体技术,可以发挥其良好的交互优势和视听优势,能更大程度地提高教学效率。高校教师要充分认识多媒体在教学中的必要性,充分发挥多媒体的优势,扬长避短,深化大学化学教育教学改革。
多媒体技术不仅可以丰富课堂内容、增大课堂容量,而且能变抽象为形象、提高教学效率。比如使用化学软件可以画出晶体结构以及配合物的结构,这样就能够使抽象的知识形象化,复杂的问题简单化,微观的知识宏观化。提供交互式的学习环境,实现因材施教。使用多媒体教学,还可以为教师的教和学生的学提供良好的交互性。多媒体教学可以很好地实现教师对学生进行个体辅导,生动地体现“因材施教”原则。多媒体教学要强调学生的主体性,充分发挥其在学习过程中的主观能动性、积极性和创造性。教师在教学过程中起着主导作用,教师要使自己从知识的“讲解者”的角色自然地转变到学生学习的“导演者”。
总之,多媒体教学是当代教育教学改革的必要手段,其可以使教学重点由单纯的传播知识转向培养学生能力,扩展学生知识面,激发学生的学习兴趣和求知欲望,调动学生的学习积极性和主动性,提高教学效率。
三、实验课程建设
化学通常被视为是一门实验科学,我国著名化学教育家徐光宪院士认为:“化学是研究从原子组装成分子和泛分子的科学”;理论课的学习是一个积累知识的过程,而化学实验课不仅仅是一个积累知识和技能训练的过程,而且还是一个综合能力的培养过程,化学实验课教学不仅仅是传授知识,而且还是技能的训练和素质的培养;不仅需要学会“说”,还需学会“做”,要学会带着“问题”去做,带着“想法”去做,善于“手脑并用”。传统的“四大化学”实验教学内容陈旧,缺乏学科间的交叉,缺乏多种实验技能的相互联系和综合应用。学生缺少接受综合性实验训练的机会。传统的实验课程已经不能满足时代的需要,为了与新的化学教学改革相呼应,必须对大学化学实验课程进行相关的调整。
1、突破旧框架,建立课程新体系
针对上述问题,早在20世纪80年代,浙江大学就率先进行基础化学实验教学改革,获得显著成效。而后, 南京大学、天津大学、华东理工大学、湖南大学等著名大学均对四大化学实验课程各自作了内容和形式有所不同的教学改革,都取得成功。其教学改革的主要内容是从整体人才培养新目标出发,根据人才培养的要求,更新教学内容,优化课程体系, 打破了四大化学课程间的壁垒, 将四大化学实验与理论课剥离后合并,独立开设基础化学实验课程。这一教学成果已被全国众多大专院校接受,各种风格的实验教材也相继出版。
合肥工业大学化工学院在创建基础化学实验的整体框架时努力寻求“四大化学”实验的内在联系,以化学实验的原理和方法为主线,从而构建基础化学实验新体系, 并编写了《基础化学实验讲义》试行本。取得了很好的效果。
2、以专业为背景,设置不同学时
在多学科综合性大学中,由于培养目标和目的不同,不同学科对化学实验需求的深度和广度不同,因而在各门实验课程中,根据专业需求程度,设置不同学时。
3、加强“三基”训练,培养可持续学习技能的能力
传统教学是将所有化学“三基”训练列入教学计划,以大量学时作保证,严格教导学生,使学生掌握扎实的基本功。但存在的问题也很明显,长期以来我们的学生被认为是基本功扎实,但可持续学习能力差,科研后劲不足。 “三基”训练强调“授人以渔”,着重掌握部分“三基”训练的深层次,培养学生可持续学习掌握技能的能力。
4、开展课外实验及开放性实验
除为开设必修化学实验课程外,可考虑增设课外开放性实验。积极地利用师资及设备资源,为学生提供一个创新平台。
开放性实验是指课程外自选实验,一般为综合型实验,由学生自己选题、查阅文献、独立操作、总结实验结果,旨在培养学生的课外实验兴趣和学鼓励性评价体系强调要把评价的出发点放在促进学生的发展上。以培养学生的创新思维、创新意识、创新能力和创新精神。中南大学化学实验教学中心根据学校创新人才培养的总体要求,以本课程进行基础化学实验创新教学项目为试点,将创新教育培养落实为创新意识、创新思维、创新技能、协作能力、自我学习能力和自我评价能力的培养等各个环节,分层次进行。
四、展望
应当看到,课程的合并与否,并非当前化学教学改革的关键,至少不应当是着力点之所在。如何将“四大化学”各科进行融合,从大量的化学素材梳理出那些在基础化学学习阶段最基本、最核心和最有启迪作用的知识,组成一个最有利于学生自学和复习用的体系,并在此基础上编写出既符合少而精原则又有启迪作用,符合化学学科的现状并且关注到它在近一二十年的发展趋势的教材,可能是当务之急。
参考文献
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[2] 胡月华.无机化学课程教学改革探讨[J].黄山学院学报.2006, 8(5):151-153.
[3] 张小林,周美华,李茂康,等.论化学实验中的“设计性”实验[J].实验科学与技术, 2007, 5 (2) : 74 – 76.