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(一)教学内容的基础性和前沿性建设鞍山师范学院作为师范院校,其化学专业要培养服务于地方、能在中等学校从事化学教学、研究、教学管理工作的教师及在企事业单位从事与化学相关工作的专业人才。高等无机化学教学内容必须针对本校学生的课程和科研特点进行取舍和优化,要研究课程的基础知识和前沿学术动态,把现代化的科学、技术、文化成果完整地、及时地反映在学科结构之中,更好地解决“社会需求”、“知识体系”、“学生发展”三者之间的关系,既保证课程内容的完整性的同时,确保教学效率及学生能力培养等因素。首先是基本理论的内容。剔除那些与其他课程内容重复、陈旧过时的教学内容,保留与学科特点、研究方向相关的基本理论。比如理论内容部分中离子极化理论的内容,虽然较无机化学中的理论有所加深,但知识难度不大,可以由学生自行学习完成,故从讲授部分去除掉;分子对称性与群论部分知识与物质结构有内容重复,重点讨论分子对称性在无机中的应用,由6学时删减为4学时;而其他部分则保留。增加化学元素的周期性和周期反常性的内容,选自关鲁雄的主编《高等无机化学》,介绍周期表中元素性质的规律性以及对无机化合物性质的影响。其次,对现代无机应用领域的内容进行很多的补充和优化。教师密切追踪学科、专业发展的前沿动态,收集相关文献资料,客观总结介绍生物无机化学、无机纳米材料、无机固体材料、稀土元素化学等领域的最近研究进展及化学各学科之间相互渗透的关系,增加部分与校研究方向相关的新内容,主要是研究进展中的新理论、新方法的评述和介绍,不断把科研成果、教研成果及时转化为教学内容,以“科学性、系统性、先进性”的目标,构建理论知识(X)+科研动态(Y)的高等无机化学教学内容,注重本科教育与研究生教育、就业实践的衔接。
(二)教学方式的互动式实践和谐的教学具有动态性,是教师和学生互动交流的过程。在教学中,教师应以知识传授为依托、以能力培养为主要任务,引导学生高度参与,并充分发挥主观能动性,在讨论交流及实践中学习。1.案例教学和多维讨论。现行的高等无机化学课程体系是典型的学科结构模式,理论部分有深度,系统性强,课堂理论讲授起来枯燥无味,对于无机化学基础相对薄弱的学生,学习难度大,不易激发学习兴趣。我们在教学中注意理论联系实际,增加了“案例教学”,将所学的知识与自己周围的生活环境、当今社会的热点问题联系起来,提高运用知识的水平和解决实际问题的能力。比如在讲授传统的配合物的异构现象时,我们列举了如顺铂等一系列抗癌药物。通过案例分析,说明配合物的顺反异构、面式、经式等异构现象对物质的性质有非常重要的影响,引导学生进一步讨论如何应用配体的反位效应在实际中可控合成顺反异构体,延伸出与配位化学联系密切的生物无机化学的发展。通过这样一个简单的案例分析和深入浅出的介绍,把最基础的理论知识与科研方向联系起来,紧紧抓住前沿与基础相关联这条主线,通过事实既能满足青年人的好奇心,又能拓宽知识面,收到了良好效果。2.企业调研和实践。作为应用型人才教育,其培养过程离不开企业,企业要从学校寻找到合适的人才,学校则借助企业资源服务于人才培养。鞍山师范学院由于地处鞍山市,有鞍山钢铁公司这样的大型钢铁联合企业为依托,其以钢铁为主,还涵盖冶金、石油、化工等领域。例如无机材料领域,课堂的讲授和介绍,学生只能联想,缺少生机和实例,把学生带出课堂,走进企业,通过企业内的实际运作模式,让学生把课堂上学到的知识转化为生产实践,沉闷的制备、原理变得生机勃勃。在“高等学校大学生实践创新训练计划”支持下,我院的一大批优秀学生在大学第二年就开始学习并参与科学研究、技术开发和社会实践等创新活动中,这为发掘和培养大学生的创新精神,提高大学生的实践能力提供了较好的平台。高等无机化学课程中既有科研动态,又有当前的社会热点问题,非常适合作为大学生进行科研训练的选题。例如“含铁污水的净化与铁含量的测定”源于配合物的应用,鞍山作为钢都,工业废水的有效去污和利用一直是社会研究的热点。大学生将自己在课堂和书本上学到的知识与社会服务工作相结合,通过课程理论学习的推进训练,提高了实践能力。3.渗入式的双语教学。当今世界最为通用的语言是英语,科技交流语言更是英语。科研的进步与发展,化学学科可以通过文献见识其日新月异的程度。通过双语教学能使中国学生更有效地检索科技文献、掌握最新信息和科技,对提升应用人才的层次具有重大的意义。若全部采用外语教学,由于学生化学基础和外语基础不同,不利于本专业学生牢固掌握专业基础知识,因此在授课过程中对高等无机化学中专业词汇采用中英文对照的方式,以增加学生的专业词汇量,同时结合科研方向让学生搜集和阅读一些相关的英文文献,既有助于学生理解教学内容,又提高了学生的专业外语应用水平,为以后学习专业外语和研究生学习提供基础。
(三)评价体系的多元化探索高等无机化学在我院是一门考查类课程。考核学生对知识掌握的情况,其成绩由四部分构成,出勤考核(10%)+笔记成绩(10%)+专题报告成绩(30%)+期末笔试成绩(50%)。课程知识体系中的核心部分通过笔试成绩进行检查考核,其余部分均为过程考核。笔试采用开卷考试,以考核学生运用知识解决实际问题的能力,题目是开放性、综合性、应用性的。基础知识、基本原理类题目约占70%,分析推理型题目约占30%。专题报告的内容,由教师根据学科发展,指定参考方向,由学生通过自己所参与的科研项目或由图书馆、网络收集文献进行整理,写讲义,自制幻灯片和板书相结合,在课堂上进行10分钟的专题报告。让学生在继承传统、掌握原有知识的基础上学会迁移,学会运用,这种考核方式淡化了单一知识点的考察,从“考知识”向“考能力”转变,注重知识获取和问题的解决,以达培养能适应未来社会竞争的人才。
二、改革成效
高中化学课堂笔记改错本归纳本升入高中之后,许多学生发现拿初中学习化学的方法去应付高中化学的挑战,感觉非常吃力,成绩也很难有所提高。很多学生和家长都感到非常困惑,那么高中化学如何才能学好呢。
首先,我们应该清楚初中化学和高中化学有着本质的区别。
高中化学的学科特点是:
1.知识容量加大。看似薄薄的几本书,但包含的内容却是特别多,新教材只是给了一些纲领性的东西,这样做,就是要给我们高中教师和高中学生更大的个性发展的空间,这样我们势必要补充大量的内容,知识容量加大。
2.知识体系比较繁杂。内容包括基本概念基本理论,无机化学,有机化学,化学实验部分。这些知识点分布在必修一,必修二,选修三,选修四,选修五册书中。
3.涉及的知识面较广。化学是实用型学科,覆盖到日常生活,生产实际的各个领域。
4.实验性较强。化学是一门以实验为基础的学科,书中包括演示实验、学生实验、家庭小实验等,考试题中又涉及创新实验,实验改进,实验习题等大量与实验有关的问题。
其次,化学是文科性质比较浓的理科。记忆力在化学上的作用最明显。很多知识是靠记下来的。一些物质的物理化学性质,化学反应方程式,化学反应现象等要求学生必须记住。但是,因为化学中的概念比较抽象,只是死记硬背不去理解,应用起来也会十分困难。因此,要求学生掌握技巧、理解记忆。
一、学会听课,要有课堂笔记
听课的时候,注意力必须要集中,听不懂的地方,做一个标记,课下再问明白。高中化学课堂知识容量大,外延较多。因此必须要准备课堂笔记。这样,学生每天都把当天的笔记内容复习一遍在做题,或者在考试前快速的复习内容用,甚至高三复习时都要用到。所以,学好化学一定记好课堂笔记。记课堂笔记要做到以下几点:
1.为了不影响听课,最好先把内容写在练习本上,课下再整理增强记忆。
2.笔记要清晰有条理,不要流于形式,要有利用价值。
3.记载知识要准确齐全。
二、学会做题,要有习题改错本
有些学生做题不得法,稀里糊涂的弄来好几本练习册,埋头苦干,结果很累,却一点成效都没有。主要体现为:
第一,盲目做题,搞题海战术,做题不求甚解,看书后答案和自己的答案对上就认为自己会了,其实根本不理解题的本质,结果白白浪费了大量时间,搞得人困马乏的,很累。
第二,不注意解题技巧,现在的高考形式是理化生三科综合,第一题量大,第二化学计算量加大,时间紧任务重,大部分学生都答不完题,所以我们一定在平时要挖掘题的本质,在掌握常规做法的同时,不断探讨更好的解题方法。
那么,我们要如何做题呢?怎样提高做题质量呢?
首先,提高解题“质量”,关键要过三关。
1.审题关。要做到“三看清”,要看清题中所考的化学反应过程,看清题设条件,找到要解决的问题,这是解题的前提。
2.分析关。要做到“三想”,想化学过程所涉及的化学概念,所用到的化学原理,想所给条件与所求问题的关系,想有无隐含条件。
3.解答关。根据题意和条件,选择最佳的解题方法,如果用到其他学科知识方法时,如公式变换、数据处理等要细心,最后还有对结果进行检验分析。
其次,解题后要总结,它是提高做题效益最重要的环节。总结的内容有:命题者有什么意图?题目设计的巧妙处何在?此题的关键何在?题目有何规律?是否可推广成一类题型?此题为什么这样做?做题过程中暴露了哪些弱点?这个问题改变设置问题角度,还会变成什么样的题目?
最后,做题还要善于积累成功的经验和失败的教训。如果把平时练习和考试中做错的题目积累成集,并且经常翻阅复习,既有针对性,又节省时间,可大大提高学习效率。
三、学会总结,要有归纳本
学问,学问,有学有问,明白自己不懂的地方,在学习中逐步提高。学生提出问题要做到以下几点:
1.要做到百思不得其解时再问。不要不加思考,拿过来就问老师或同学。有的甚至还没看清题意就问,即使问会了,听明白了,不是经过自己思考得来的,很快也就忘了。所以问题要等到实在不会再问。
2.要弄清哪部分知识,哪个环节不清楚再问。有的同学把练习册往老师跟前一放,老师问哪不明白呀,回答说都不明白,再问那个地方不懂呢,回答都不懂。这样问题就是毫无目的,最终也没有掌握做题的目的。
当然学习有法,但学无定法,我们在教学中要建议学生们边学习,边思考,边反思,在实践中总结出一套符合自己的学习方法。这样才能学会学习,掌握终生学习的方法,离开了学校,也能独立学习,这也是我们学校教育的最终目的。
最后从思想上要做到以下几点:
1.有一句话“英雄不问出处”。过去不管成功还是失败,都已过去,所有的学生都一样,重新站到了同一个起跑线上,所以自信非常关键.
2.树立每个人自己的可行性目标,不要和别人比,每天都和自己比,看有没有进步,这样做不至于目标太高,达不到失去信心。
关键词:物理化学 教学改革
物理化学是以物理学的原理和技术研究化学问题的学科,是化工类各专业中最重要的的四大基础课程之一[1]。它在数学、物理学及无机化学、有机化学、分析化学的基础上,进一步系统阐述化学的理论,为后续的专业课程学习、知识应用和科学研究提供更全面、更直接的基础,是链接基础学科和应用学科、科学研究的桥梁。[1]
由于该课程内容逻辑性强、概念抽象难懂、公式较多,导致学生常常不易理解接受,难以学好。加上我校学生多来自西部民族地区,原有理论基础较为薄弱,因此结合我校实际情况,对物理化学课程的教学思想、教学方法等进行了一系列的实践与探索。
1 重新设计教学方案,体现分层教学思想
我校化工学院和生命科学与工程学院均开设物理化学课程,共涉及7个专业,在教学方案设计上,分为3个层次:第一层次为化学工程与工艺专业、高分子材料与工程专业、应用化学专业;第二层次为环境工程专业,制药工程专业;第三层次为食品工程专业,生物工程专业。针对不同专业的培养方案和要求,在实际教学中需要在各个层次上体现出教学学时,教学目的,教学内容上的差别,通过设计教学的各个环节使各专业学生达到专业培养方案中所提到的要求,因此我们制定分层次的教学大纲,制定分层次的教学进度表,在教学中除了讲授物理化学基础理论知识之外,还要整理不同专业方向的前沿知识,注重理论联系实际,体现分级教学的思想。[2]
2 大胆探索和尝试,提出3大教学法
以著名教育学家奥苏贝尔的同化理论为依据,结合物理化学课程的自身特点,充分考虑学习者的心里特征,通过教学方法的创新,使学生对知识本身和形成过程产生兴趣,从而达到良好的教学效果。
2.1框架式教学方法
物理化学分为热力学、动力学、电化学、界面化学、胶体化学五大部分,在教学中要让学生掌握每一个部分要解决的核心问题,比如热力学解决能量、方向和限度问题;动力学解决速率和机理问题;电化学解决电解质溶液理论问题,可逆电化学问题和不可逆电化学问题。对物理化学理论知识体系有一个全面的认识。
在具体到每一章每一节的学习,在教学中会把事先准备好的教学提纲材料印发给学生,提纲中包含了章节学习重点、难点;知识结构主线;要预习的内容、进度;讨论的问题;达到的学习要求等信息。
在每一个章节学习结束后,都加一个框架总结的环节,例如在物理化学热力学的教学中,要求学生做到以下几点:
① 掌握热力学中 U H F G S函数间的联系
②掌握五个函数及重要公式间的联系
③掌握重要公式间的联系
④提倡由一个公式出发推导其他公式。
2.2 科学研究辅助式教学法
科研和教学本身就是相辅相成的,以科研来带动教学,激发学生的兴趣, 拓展学生的能力,提升学生的科学素养[2],在实际教学中我们会安排二类研究性题目,一是学生感兴趣的题目;二是教师的科研题目。从实验题目的选择、实验方案的设计到实验数据的处理, 都由学生独立完成, 这既能让学生在分析问题,解决问题的过程中巩固和提高理论知识,又为学生将来的科学研究打下了良好的基础。通过这种教学方式的实施,取得了良好的教学效果,并多次在学校“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛中取得优异成绩。
2.3 互动式教学法
教学是以学生为中心的双边活动,教师在主持,设计,调整教学的过程中,应该把学生的学习主体地位摆在首位,使学生在学习过程中有着积极的兴趣和饱满的精神状态,积极主动的思考。在实际教学中,我们发现互动式学习是一个很好的教学模式。例如, “ 偏摩尔量”和“化学势” 一节的教学中, 可以采用课堂讨论方式,课前教师给学生拟定如下几个讨论题目: (1)偏摩尔量和摩尔量的区别是什么?为什么在多组分体系热力学中必须要学习偏摩尔量? (2)从化学势的定义中能够看出化学势是一个表示什么含义的物理量?(3)学完偏摩尔量、化学势和偏摩尔量集合公式,我们能从理论上解决什么问题?在交流互动中,认真听取每一个学生的发言,对独特的见解或新颖的观点, 进行鼓励。在交流互动中,对学生的观点进行归纳和总结[3],取得了良好教学效果。[3]
3 教学改革的实践效果
物理化学教学改革实施多年,在化工学院和生命科学与工程学院近40个左右的专业班级上实践,取得了良好的教学效果,主要表现为以下几个方面:
1)实现了分级教学,教学内容更加合理。
2)借鉴和吸收先进教育理论,由传统的“老师为中心”的模式转变为“学生为中心”的模式,注重了学生的学习心理。
3)在教学方法上实现转变,由传统的“教师讲学生记记笔记做习题”转变为框架式教学法、科学研究辅助式教学法、互动式教学法相结合。
总之, 物理化学课程作为化工类各专业的一门基础理论课程, 需要我们结合化工类各专业的特点和培养要求,合理选取和不断更新教学内容,大胆尝试教学内容改革;不断学习和借鉴新的教育学,心理学的最新成果和理论,大胆尝试教学方法改革。最终培养出基础知识深厚,创新意识和创新能力强的实用型专业人才。
参考文献:
[1] 苏育志 宋健华关于物理化学课程教学改革的实践和探索[J]广州师院学报.1998(4).19:14-18.
[2]高盘亮 与时俱进,实现物理化学教学的创新[J]临沂师范学院学报2004(6).26:76-78.
[3] 赵东江 高师院校物理化学教学的改革与实践[J]吉林省教育学院学报2005(2).21:54-56.
Research and Exploration on the teaching of physical chemistry curriculum reform in Ethnic Universities and colleges of Engineering Physics
PengCheng1 TianHUA1
(1 Chemical Engineering institute of Northwest University For Nationalities Gansu Lanzhou 730030)
1公式的推导讲解不深入
物理化学是一个逻辑性很强的课程,如果讲课时只是简单地给出公式以及公式的使用条件而不加以推导,虽然授课简单了,但课堂显得单薄且深度不够,但如果公式推导过多,又会导致课堂内容单调难懂,因此必须掌握公式推导的度。例如在讲述绝热过程功的计算时,不必单独再推导其专门的计算公式,而用热力学第一定律即可计算。在基尔霍夫定律的推导过程中,只需要用热熔的定义进行推导,简单清晰。对于理想气体的熵变计算公式的推导,直接采用推导通式而不是逐个过程进行推导要方便的多。而在热力学第一和第二定律之外的章节,可以减少推导过程。例如杠杆规则、二级反应积分方程的推导、开尔文公式以及吉布斯吸附等温式的推导则可以不必介绍。但对于相率来说,由于其推导过程中引入了相率中“2”的涵义是温度和压力,若在课堂上进行推导则有利于学生对公式深刻的理解。
2内容面面俱到
物理化学课时有限,不可能面面俱到,必须有所取舍。在教学过程中,可以把前后联系不紧密的留给学生自学。例如热力学中的键焓估算反应热和离子反应的热效应,亥姆霍兹能变化的计算,麦克斯韦关系式,电化学中的法拉第定律等内容可以不讲。而对于在前期课程中已经出现的内容,也可以不必深讲。但对于卡诺循环、卡诺定理以及熵的导出过程,如果不讲就直接给出热力学第二定律的数学表达式,则违背了物理化学的严谨性,人为的降低了物理化学的理论性和逻辑性,只强调能正确使用公式进行计算而不关心其内涵,使物理化学难度和形式等同于先期课程无机化学和物理学,并可能导致内容的简单重复,学生的理论水平始终达不到一定的高度。物理化学里面的概念大多学生都有接触,因此教师的任务应该转移到用系统的物理化学方法把以前学过的概念联系起来上去。
3减少习题、作业量
大学强调素质教育,因此包物理化学在内,很多课程往往不再让学生做大量的习题。物理化学有别于其它药学专业的课程,课堂和课后做一定量的习题对于知识的巩固和加深理解是很有必要的,因此在课堂上,必须有一定量的习题讲解时间。利用多媒体讲解习题,可以减轻教师抄写习题的时间。在计算比较多的章节中,应保证充分讲解2~3道典型例题。例如讲述熵变、吉布斯自由能和动力学计算时,应该精讲一部分习题,在每一周课程结束时,给学生布置1~2道作业习题是很有必要的。实践证明,合适的习题量不仅不会增加学生的负担,反而可以促进知识的吸收,更有利于对学生学习的督促,可以取得更好的教学效果。
4过多讲述药学知识
药学专业开设物理化学的主要目的在于用全面的理论知识指导药物研发和生产领域的各个过程,但是也不能过多讲解药学中的知识,以免喧宾夺主。例如表面活性剂在以后的药剂学课程中依然会详细讲解,因此在物理化学课程中应当侧重其基础的理论,而不应过多关注其应用,讲述时可以列举一些药学中应用表面活性剂的例子即可,主线仍应以表面现象的原理讲解为主,更多的应用可以留给学生作为课外阅读或者课堂论文,提高其主动性。另外,对于中药学来说,粉体也是仅讲解其和物理化学有关的内容即可,而不必过多的讲解粉体的专用术语的意义,例如休止角等概念。
5大量使用多媒体教学
多媒体由于其形象生动而被大量运用,但物理化学并不是每一章都适合用多媒体的[4],应当是多媒体辅助教学。由于多媒体预先设定好要讲的内容,限制了老师思维的发散性,如果学生产生一些疑问需要老师及时讲解,或者教师临时的思维跳跃,多媒体往往束手无策,而常规板书教学这时候却显得机动灵活。例如,在每一章节后的总结,用常规板书,可以慢慢的整理思绪,学生边听边记笔记,但如果用多媒体,节奏则显得过快,学生很难跟上教师的节奏,因此应该合理使用多媒体。
6PBL教学法不适合物理化学
基于问题的学习法在不少以案例为主要载体的课程中可以取得很好的效果,尤其是医学专业。因此PBL教学法在物理化学课程中也进行了不少的尝试[5]。但是鉴于国内班级往往人数过多,学生可以掌控的文献资料有限,因此效果并不理想。但是不能因此而放弃这一先进的教学方法。其实物理化学的部分章节也是适合采用PBL教学法进行的,例如可以设计物质摩尔质量测定方法的PBL教学,把溶液的依数性、大分子溶液等内容讲述的非常透彻;另外,热力学方向和限度的判据关系也是一个很好的案例教学内容。在案例教学中,可以不必拘泥于章节,更加有利于学生的学习积极性。但需要注意的是,对于较难的理论内容进行常规课堂教学,效果反而更好。