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关键词 高分子化学 无机化学 高职院校 教学
中图分类号:G712 文献标识码:A DOI:10.16400/ki.kjdkx.2017.01.044
“高分子化学”是高分子学科一门重要的专业必修课,是继无机化学、有机化学、分析化学和物理化学之后新开设的一门科学,主要研究高分子化合物的合成原理及其化学反应,该课程的学习为学好后继专业课程奠定了基础。然而,“高分子化学”由于内容抽象、概念多、公式复杂等特点,使得很多学生特别是高职院校的学生在学习该门课程时信心不足。因此,为了培养学生学习该课程的积极性和主动性,增加该课程学习的趣味性,提高该课程学习的质量,很多一线教师开始探索该课程的教学方法。其中,陈静、王小龙、何冰晶等①②③④认为,教学中不能孤立的去讲授该课程,应注重加强高分子化学知识和有机化学知识的有效衔接,取得了很好的教学效果。然而,笔者在教学中发现,对于高职院校的学生来说,无机化学知识在高分子化学学习中同样具有举足轻重的地位。文章Y合作者多年的教学实践和心得,分析了无机化学知识在高分子化学教学中的运用情况,既提高了教学效果,又达到了温故而知新的目的。
1 自由基聚合
自由基聚合反应是连锁聚合反应中最重要、最典型的一种聚合反应,生活中约60%高分子材料,都是按自由基聚合反应合成的,如:PE、PP、PVC、PMMA、ABS、SBS、SBR、丁氰胶、丁苯胶等。自由基聚合反应是单体借助于光、热、辐射、引发剂等的作用,使单体分子活化为活性自由基,再与单体分子连锁聚合形成高聚物的化学反应,聚合过程见图1,也就是说,要想使单体小分子转变成高聚物,活性自由基是贯穿着整个自由基聚合反应的主线,然而,什么是自由基?自由基是怎么产生的?自由基的活性以及自由基的化学反应等问题是教学中的一个难点,学生只有掌握了自由基方面的内容,才能更好的学习接下来自由基聚合机理的问题。因此,教师上课时必须首先讲自由基知识。
自由基,化学上也称为“游离基”,是指化合物的分子在光、热等外界条件下,共价键发生断裂而形成的具有不成对电子的原子或基团。授课时,应结合无机化学知识系统的复习共价键的相关知识。共价键概念最早是由美国化学家路易斯提出的,通常是指两个原子通过共用电子对形成的化学键,而这两种原子的电负性一般相差不大。共价键可以是单键,也可以是双键和三键,根据共价键的极性情况,又可以把共价键分成极性共价键和非极性共价键,极性共价键通常是由不同原子组成的,非极性共价键通常是由同种原子组成的。当学生充分了解了共价键的相关知识后,再进一步讲清楚共价键是如何断裂形成自由基的。共价键在不同的外界条件下发生断裂的方式不同,如图2。通常共价键在光、热等的条件下易发生均裂,形成的两个原子各带有一个未成对电子,叫做自由基;在极性溶剂或者催化剂作用下易发生异裂,产生了带有不同种电荷的离子。至此,学生便了解了自由基是什么,自由基是如何产生的问题。
然而,对于一个小分子来说,共价键通常有很多个,在形成自由基的时候究竟是哪一条键发生断裂呢?即影响共价键断裂的因素是什么?此时,教师又可以展开讲授共价键断裂的因素有哪些。如此讲解,帮助学生揭开了自由基神秘的面纱,从根本上解决了学生的疑虑,对接下来的学习更有信心。
在讲授自由基聚合反应时,必须要讲到它的引发体系,其中引发剂是最常用的引发方式,要重点讲解。常用的引发剂主要有偶氮双腈类、有机过氧类、无机过氧类和氧化―还原类引发剂。对于前三种引发剂,其共价键的断裂通常发生在C-N、O-O键之间,因为相对于C-C、C-H键的键能,C-N、O-O键的键能要低很多,也就是说共价键的键能越小越易断裂,越易形成自由基。然而,含有弱键的引发剂通常要在较高的温度下才能分解成自由基,若是聚合反应要求的温度较低该怎么办呢?此时可以在过氧化物类引发剂里加入还原剂,便成了氧化―还原引发体系,这里面除了有共价键方面的知识外,还涉及到无机化学里面的氧化还原反应的相关知识。如过氧化氢和亚铁离子氧化―还原引发剂引发的方式见图3,过氧化氢是氧化剂,具有氧化性,亚铁离子是还原剂,具有还原性,两者发生了氧化还原反应。
亚铁离子把自己的一个电子给了过氧化氢,形成了氢氧根离子,本身化合价升高变成了正三价铁离子。然而,在讲授过硫酸盐和亚铁离子引发体系的时候,如图4,该引发体系产生了一个带负电荷的硫酸根自由基,这和大多数学生一贯认为自由基应该是电中性的认识是不吻合的,因此这里要结合以上自由基的知识进行拓展。自由基可以是电中性的,也可以是带电的离子,判断某种物质是不是自由基,关键是看是否存在不成对的电子。
2 离子聚合
离子聚合是另一种重要的连锁聚合方式。由于反应活性种所带电荷的不同,离子聚合可以分为阳离子聚合、阴离子聚合和配位离子聚合。⑤和自由基聚合反应不同,离子聚合对体系中的水、空气及杂质等非常敏感,且通常在低温下进行,给科学实验和工业生产增加了难度。然而,离子聚合反应在高分子合成的理论研究上和工业生产上同样具有着重要的地位,有些重要的聚合物只能使用离子聚合的方式进行合成,如热塑性弹性体SBS、聚甲醛、丁基橡胶等。因此,离子聚合也要详细讲解。
多年来,我们学校无机化学实验考核模式是平时成绩(50%)与最后实验操作考试(50%)两部分组成。平时成绩主要是根据学生的出勤率及学生的实验报告情况评定,最后实验操作考试是学生随机抽取的方式考核某一个实验操作。这种考核方法根本不能全面、科学地评价学生,一是平时考核内容主观性太强,考核成绩不能客观反映学生对无机化学理论知识的掌握程度和知识的应用能力;二是实验报告中的实验数据不能完全反映学生的实际操作水平;三是期末操作考试过于简单。这种考核方式不利于学生实验的积极性和实验教学效果的提高,不利于学生严肃认真的科学态度、规范的基本操作技能及对所学知识的综合应用能力等的培养。这样的实验考核严重影响了学生素质的提高,妨碍了学生创新能力的培养。
2实验考核方式改革
2.1考核分值构成
实行实验全程考核制度,平时成绩和期末成绩都以总分100分进行计算,学期实验总成绩由平时成绩占60%,期末成绩占40%构成。平时成绩指学生每次完成老师规定的实验内容时,我们以学生对实验基本技能的掌握情况考核为主,包括实验考勤、实验预习、实验基本操作、实验卫生、实验数据的处理与结果以及实验报告等计分项目组成,实验期末考核由理论考核和实验基本操作考核组成,理论占40%,实验考核占60%。
2.2平时成绩计分方式
在第一次实验时教师将这一学期的实验安排表交给学生,使学生知道每次实验的内容及时间。要求学生每次实验前对所做实验内容进行预习并写好预习报告。学生进实验室时老师检查每个学生的预习报告的书写,符合要求记5分,不符合要求,根据情况酌情减分,没写,计分为“0”。在检查预习报告的同时又对学生进行了考勤,并根据实验考核量化表进行打分。如此次实验学生缺勤,则此次实验平时成绩记为“0”分。学生在做实验的整个过程中,主要考察学生实验操作是否规范、熟练、实验中的注意事项以及是否积极思考和解决实验过程中遇到的问题等方面而计分。比如在溶液的配制时,我们考察学生所用仪器是不是按正确的方法洗涤,电子天平使用方法是不是正确,取用药品操作是否规范等,如不规范则按照评分细则扣分。学生完成实验之后必须把自己所用的实验仪器清洗干净,并对自己所用的台面进行整理,值日生必须负责整个实验室的卫生,如不符合要求,酌情从实验卫生的5分钟予以扣除。实训数据处理与结果要考核学生原始数据的记录、有效数字的保留,试验数据的处理,结果是否准确等方面予以考虑,学生要求不得随意涂改原始数据,具备一定的数据处理能力和分析数据能力,实验结果必须准确。实验报告要求学生格式规范、字迹清晰,并要根据实验数据及结果进行讨论,否则,酌情予以扣分。一学期实验结束之后,老师根据实验考核量化表进行统计,算出平时成绩,然后乘以60%,计入学期总的实验考核成绩。虽平时成绩采取这种量化的方式进行,增加了老师的工作量,但能给学生每次实验一个公正的评价,提高了学生做实验的积极性,对培养学生实验操作能力、思维能力、解决问题的能力很有帮助,为后续实验课程的开展打下坚实的基础。
2.3期末成绩计分方式
期末考核以100分计,占实训学期总成绩的40%,分为理论考核和操作考核两个部分。其中理论考核占40分,实验考核占60分。理论考核,主要是以一学期所做实验的实验原理,实验所用的仪器的使用方法、实验设计以及实验时的一些注意事项等进行考试,总分40分。实验操作考核采用编号随机抽查并当场操作的方式,学生在给定的时间里完成全部操作考核内容,教师当场给分,并指出实验中存在的问题。为了使实验考核规范化,实验操作考核都应有相应的评分细则。
2.4期末实验考核的内容与评分方式
实验操作考核内容可以是无机化学实验这一学期所做内容,随机抽取一个,当场操作,根据评分细则当场给分。在考试前老师根据考试内容制出相应的评分细则,如表2为采用电子天平减重法称量固体Na2CO3一份(约3g)的考核标准及评分表,满分60分,时间20分钟。
3高职药学无机化学实验考核方式的实践与讨论
关键词:无机化学实验;创新素质;培养
教育部《关于进一步深化本科教学改革全面提高教学质量的若干意见》, 指出“要坚持知识、能力和素质协调发展,继续深化人才培养模式、课程体系、教学内容和教学方法等方面的改革,实现从注重知识传授向更加重视能力和素质培养的转变”。高校实验教学是培养学生创新精神和实践能力的重要环节,实验教学质量的高低直接决定了人才培养的效果。深化高等院校实验教学改革,充分发挥其重要作用,是实验教学面临的迫切任务[1]。
近3年来,我校无机化学课程组成员积极进行教学改革,在中药学、药学、药物制剂、制药工程等专业相关课程体系与实验教学内容改革的研究与实践方面做了大量工作,主持了我校多个相关理论和实验课程教学大纲、课程指南等教学文件的撰写工作;尤其在实验教学内容与方式方面进行了许多探索性的研究与尝试。全面整合实验教学内容,改革实验教学方式,开展多层次、多元化的实践教学活动,取得了显著成效。无机化学课程被评为校级精品课程;还创建了中药配位化学研究所等研究基地。本文仅就优化实验教学内容、改革实验教学方式、积极开展课外实践、无机化学实验教学绿色化研究、多元化评价实验技能等方面谈谈我们的一些实践与思考。
一、优化实验教学内容,循序渐进培养创新素质
一年级新生由于在中学化学实验训练少,大部分学生的动手能力都较差,要在无机实验中完全取消“验证性”实验,代之以“设计性”实验,无异于拔苗助长,是不可行的。如何合理选择实验内容,由浅入深,由简到繁、循序渐进地设计实验过程,对于激发学生学习兴趣,提高学习热情、培养创新素质是至关重要的。
针对传统的无机化学实验内容设置以验证性为主,探索性、研究性内容明显欠缺的弱点,我们将实验内容进行系统的整合,适当增加综合性、设计性实验比重。一方面我们保留和改进了一些经典的验证性实验,将一些基本操作融入到综合性实验中、在性质实验中穿插一些小小的设计性实验,如在缓冲溶液实验中,引导学生设计缓冲溶液的配制与检验,在氧化还原实验中要求设计金属置换实验等趣味性实验,在配合物性质中融入多种配合物的生成和应用等;另一方面,增设了3个新实验。新开实验尽可能体现本课程的前沿性、实用性、趣味性以及和药学专业的关联性。在实验课上遵守教师引导、学生为主体的原则,充分调动学生参加实验的兴趣和热情,培养自主学习能力,逐步引导学生从简到繁、由浅入深进行实验设计,培养他们的创新意识,使学生在有限的学时中得到更全面的训练和提高。
2009年7月,本课程组成员作为骨干力量参编了我校教改成果《基础化学实验Ⅰ》和《基础化学实验Ⅱ》的编写。实践证明改革后的实验教学更有助于使学生理解和掌握所学理论知识和基本技能,也可更有效的激发学习兴趣、强化动手能力、培养创新思维能力。
二、改革实验教学方法,开展层次递进的多元化实践性教学
以学生为本、学科特点为主,重视基础技能、提高综合素质。以多种形式开展第二课堂和课外兴趣小组等实践活动。如,开放性实验室,学生加实验员模式,开设课外研究小组等。鼓励学生积极思考,敢于置疑,促进科学态度和创新精神的高层次发展。
多年来,课题组成员积极鼓励学生参与教师的科研课题实验,使教学有较明确的实际应用。学生在学习课堂知识的同时,了解学科前沿领域,开阔眼界,极大地激发了学习兴趣,增强了学习的积极性、主动性和创新意识。科研和教学相结合,理论联系实际,学生较早地接触科研项目,加强了分析问题、解决问题能力的培养与训练,使学生的实践动手能力和科研素养都得到了明显的提高,成效显著。如课题组成员指导的大学生创新项目“水杨醛缩甘氨酸西佛碱配合物的降糖活性研究”和“实验室含银废液回收新法探究”分别获得我省大学生“挑战杯”课外科技作品创新大赛二等奖和三等奖。 转贴于
三、无机化学实验绿色化,在教学中渗透学生环保意识的培养和强化
无机化学实验绿色化,在化学实验教学中渗透学生环保意识的培养和强化。不仅能够合理利用资源和能源,从经济上降低教育成本,而且从源头上消除了环境污染。今天培养的高素质人才,是未来科技发展和社会建设的主力军,增强他们的环保意识,使他们关心社会,关心环境,了解个人利益与环境的关系,有助于构建明日的人与自然、人与社会的和谐关系,这是高等教育不可推卸的责任。
对传统实验内容进行改进,在不影响实验效果前提下,以尽量少的化学原料和试剂获取尽量多的化学信息。努力做到“性质实验点滴化,制备实验减量化”,同时引进新的实验项目,重新组合或设计实验内容,综合利用实验产物。在完成实验教学计划的前提下,充分利用相关反应,实现链式衔接。如将过去溶液的配制与标定训练中的碳酸钠改为氢氧化钠,再与醋酸电离常数测定相链接;将五水硫酸铜制备与硫酸四氨合铜制备相链接;硫酸亚铁铵制备与三草酸合铁酸钾合成相链接等,通过调整实验次序,使一个实验的产物或废物成为下一个实验的原料,使本来存在的几次污染变为一次污染,甚至变得没有污染。实验改革试运行2学年,收效良好[3]。
四、改革实验考核方式,多元化评价实验技能
无机化学实验考核是无机化学实验课教学的重要环节,实验成绩的评定是对学生实验习惯、实验知识、实验技能和实验过程中分析问题、解决问题能力的综合评价,它直接影响到学生开展实验的积极性和主动性,从而影响着实验教学的质量和效果。改革实验考核方式,多元化评价学生实验技能,不仅考察学生基本知识掌握的程度,而且全面评价学生理论实践灵活结合的能力等综合素质。在实验考试中,我们将创新精神和实践能力作为评定的重要指标,对学生的成绩实施了多方面的综合评价,充分体现学生在实验中的主体地位。我们采取以下方式来评价学生实验课的成绩:总成绩=实验报告(30%)+平时成绩(20%)+操作考试(20%)开卷考试(20%)+ 研究性学习(10%)[4]。
多元化的科学合理的考核方式,客观公正地评价了学生基本技能的掌握和学习能力,大大调动了学生上实验课的积极性和主动性,对于培养学生自主学习和观察思维能力,起到事半功倍的效果。
古人云:“知之者不如好之者,好之者不如乐之者。”爱因斯坦也说:“兴趣是最好的老师,它可激发人的创造热情、好奇心和求知欲。”无机化学实验在大学实验教学中占有特殊地位,
学生的兴趣和态度将会直接影响今后整体实验教学的效果。无机化学实验对于学生能力的全面发展、创新意识的萌发和实践习惯的养成,起着极其重要作用。我们优化实验教学内容,积极开展课外实践,将科研与教学紧密结合,创造条件使学生较早科研和创新活动,循序渐进培养他们的科学素养和创新能力;不仅能够有效地传递知识信息激发学生的学习热情,而且从多层次、多方位由浅入深、促进感知与思维的统一,理论与实践的结合,为我们培养新世纪创新型、综合性人才打下了坚实的基础。
参考文献:
[1]崔斌,赵建社,张逢星.大一化学实验的改革与实践[J].大学化学,2006, 21(2):19-21.
[2]吴现棉,袁芳芳,吴勇.浅论无机化学实验教学改革的方法[J].中国科教创新导刊,2009,(5):81-82.
关键词:无机化学实验;教学质量;改革;尝试与探索
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2014)08-0218-03
无机化学实验是针对高等师范院校化学教育专业的学生开设的一门专业必修课程。通过该课程的学习不仅能够巩固和深化无机化学课程所学的基础理论知识,更重要的是让刚进入大学学习的一年级新生摒弃中学时期形成的不良实验习惯,熟练掌握基本实验操作技能,培养严谨的科学态度和正确的科学研究方法,提升学生的实践动手能力与创新精神,为后续实验课程的学习打下良好的基础[1]。因此,无机化学实验课程的教学质量直接影响着高师院校所培养的中学化学师资的综合素质与能力。传统的无机化学实验教学模式已经与学科的快速发展、专业的培养目标严重脱节,极大地制约了创新人才培养的需求。如何优化整合课程教学内容、采用创新的教学方法与教学手段、改革课程考核的评价方式以有效地提升本课程的教学质量成为了培养高师院校学生的创新实践能力的关键。为提升无机化学实验课程的教学质量,本文作者在多年的无机化学实验课程的教学实践中进行了一些有益的尝试与探索。
一、优化课程教学内容,着力培养学生的创新能力
传统无机化学实验课程的教学中,基本操作、基本化学原理和元素性质实验等验证性实验在教学内容中所占的比重很大,如北京师范大学无机化学教研室编写的《无机化学实验》(第三版)[2]教材中,验证性实验的占比竟然接近60%。开展验证性实验虽然能够巩固学生的基本操作技能,加强学生对基础理论知识的理解,培养学生对实验现象的细致观察能力。但在教学中过多地选用验证性实验内容则难以适应学科发展的需要,不利于实现课程的主要教学目标――培养学生的创新思维能力。我们在近年的教学过程中逐步采用我校自编的《无机化学实验》[3]教材,将一些内容简单、与中学知识重复的验证性实验进行合并、简化,使验证性实验所占的比重下降为45%,同时大幅增加综合性、设计性实验的数目,新开设的实验项目如“微波固相合成――AlPO4的合成及组成测定”、“一维链状牛磺酸钴配位聚合物的溶剂热合成”以及“纳米二氧化钛的制备及其光催化活性”等可以让学生通过课程的学习掌握多种无机合成新技术,熟悉化合物的鉴定及组成分析方法,增强学生的实验设计能力、动手能力,对于拓展学生的知识视野、了解学科的发展前沿、增强学生的专业综合素养以及培养学生的科学研究与创新能力起到积极的作用。而趣味化学实验内容如“化学冰袋的制作”、“暖手袋的制作”、“彩色火焰蜡烛的制作”等的引入则将专业课程的学习与日常生活紧密联系起来,寓教于乐,让学生体会到化学实验的“魔力”,对实验课程的实践性有更清醒的认识。
二、利用多媒体教学手段结合教师现场演示,有效提升课堂教学效果
伴随无机化学学科的发展,专业的新知识、新技术呈几何级数增长,如何在有限的教学时间内向学生传输更多的知识内容变成了一个令任课教师棘手的问题。多媒体教学手段具有知识信息量大、形象直观的特点,将其引入无机化学实验的课程教学能够有效地提升课堂教学的效果[4]。如在“溶液的配制和滴定操作练习”实验中,可先行拍摄滴定操作的正规示范视频并制作成多媒体课件,在课堂上由教师演示滴定操作后,再将正规示范视频采用慢速方式重复播放数次,必要时进行定格展示,让学生更清楚地了解滴定操作的具体步骤和要求;在“醋酸解离常数的测定”实验中,可在多媒体课件中将酸度计的组件和操作面板以图片的形式进行直观的介绍,同时将其使用步骤在课件中呈现出来,方便学生在使用仪器的过程中随时检视自己的操作是否符合规范。此外,在复杂实验装置的组装、化学反应过程的模拟等方面多媒体教学手段与传统教学方式相比也具有明显的优势,可引起学生浓厚的兴趣,因此有必要在无机化学实验教学中广泛采用多媒体教学手段,实现更佳的教学效果。不过多媒体教学这一现代化教学手段现阶段仍然是实验课常规教学手段的一种辅助,与理论课的教学不同,我们更强调教师在实验教学中的引导作用。在讲解实验操作规范和仪器的操作步骤时必须结合现场演示,在学生面前将重要的实验操作技术逐一分解,通过自己的一举一动让学生感受到规范操作的重要性,感受到化学实验的严谨性,感受到化学科学的神奇性。现场演示也有助于在师生之间产生更多的言语、动作交流,充分加强教学效果,有助于学生对教师产生敬佩、尊重之情。
三、改革课程考核的评价体系,重视学生实践动手能力的培养
鉴于实验课程的特殊性,仅以期中和期末的笔试或操作考试来评价学生的课程学习情况显然有违科学性,教师更应该注重学生在课程学习过程中的实际表现,使课程成绩的评定更趋合理化。在教学中,我们按照平时成绩占70%,笔试和操作考试成绩占30%的标准来评定学生的实验课成绩。加大平时成绩所占的比重,能有效地促使学生在整个学习过程中保持积极性、主动性。在平时成绩的评定中,我们摈弃过去根据某学生一个学期的整体表现打分的粗略方式,而是将成绩的评定细化到每一次实验。对每一次实验的评价则由过去的教学中只依据预习报告、实验报告的书写质量对学生的学习成绩进行评价的片面手段,转而重视学生在整个实验中的具体表现,综合考虑实验的预习情况、学习态度与实验内容的完成情况、基本操作掌握情况及台面清洁、现象记录及实验结果、实验报告的书写质量等指标对学生的实验成绩进行评价,每一部分的分值均为20%,使最终的评分能更真实地反映学生的课堂学习情况,防止出现学生不认真完成实验内容而通过后期“加工雕琢”实验报告获得好成绩的现象。评价方式的变化可以让学生在实验过程中全神贯注、手脑并用,对于提高实验技能和实践动手能力具有重要的意义,同时也有利于指导教师增强责任心,加强课堂巡视,充分了解学生的基本技能是否规范、实验现象的记录是否完整、实验结果是否正确、实验态度是否端正,并可及时发现教学中存在的疏漏和不足并当场在课堂中予以纠正,避免此次教学中出现的问题影响到后续的教学。
四、逐步实现化学实验内容的“绿色化”,培养学生良好的环境保护意识
环境污染问题是21世纪世界各国尤其是发展中国家所面临的迫切问题,而化学工业作为主要的环境污染源已日渐成为“人民公敌”。实现化学过程的“绿色化”是改变化学及化学工业所面临的窘境的唯一有效办法。在高师院校的实验教学课堂上面向未来的中学化学教育工作者传授环境保护的知识,树立“绿色化学”的良好意识对于建设大众期望的环保性社会,消除化学对公众的负面影响,培养青少年的环境意识具有极为重要的意义。无机化学实验课程的教学过程中需要使用大量的有毒有害化学试剂,鉴于目前绝大多数高等院校的实验室还不具备处理实验废弃物的仪器设备,因此这些试剂本身或者实验过程中产生的废水、废渣极有可能对环境造成难以修复的污染。如何在教学过程中体现绿色环保理念,实现实验过程的“绿色化”是当前的无机化学实验教学中碰到的一个大问题。本着预防大于治理的原则,应从实验源头上对污染进行防控。为此我们首先在实验内容的选取上遵循“5R”原则(减少用量Reduce,重复使用Reuse,循环利用Recycle,再生Regeneration,拒用Rejection)[5],尽量摒弃对环境污染大的如汞、重铬酸钾、苯等试剂药品,优化实验方案与实验装置,加强实验废弃物的处理,尽量减少化学实验的污染排放;其次强调实验产物与废弃物的循环利用,通过开设“由含银废液制备硝酸银”、“由废干电池制备硫酸锰铵”、“由易拉罐合成明矾”、“由贝壳制备乳酸钙”等实验项目,使对环境有毒有害的物质在实验室内进行流转,防止废弃物对土壤、大气造成污染,不但可以节约大量的实验药品与经费,而且可以向学生灌输原子经济的概念;此外,我们还在“醋酸亚铬的制备”、“水的电解”等实验中采用微型仪器装置,在保证实验现象、结果清晰准确的前提下大幅度减少了药品用量,不但实现了实验“绿色化”的述求,而且能够促使学生更仔细地观察实验现象,注重实验操作的准确性。今后我们还将对某些严重污染环境、对学生身体健康损伤大的实验项目进行计算机仿真化,更大限度地消除无机化学实验对环境所造成的污染。
五、结语
近年来,我们在无机化学实验课程的教学过程中进行的一些有益的尝试与探索对于提升化学教育专业学生的创新实践能力已经起到了积极的作用,为后续课程的学习打下了坚实的基础。培养出的一些学生先后在全国师范生化学实验技能大赛以及广西高校大学生化学实验技能竞赛中取得优异的成绩;部分学生在进入老师的研究室开展研究工作时也表现出了良好的科研素养,在科学研究过程中取得了一些令人瞩目的成果。这些收获促使我们在今后的教学过程中进一步加强实验课的教学改革,追寻学科发展的脚步,利用更有效的手段与措施来发展学生的创新实践能力。
参考文献:
[1]朱妙琴,王祖浩.高师无机化学实验教学的改革与学生综合能力的培养J].化学教育,2002,(11):21-25.
[2]北京师范大学无机化学教研室,等.无机化学实验(第三版)[M].北京:高等教育出版社,2001.
[3]蒋毅民.无机化学实验[M].桂林:广西师范大学出版社,2013.
[4]宝金荣,朱晓伟,李文先.无机化学实验教学改革初探[J].实验室科学,2013,(2):49-51.
[5]邹少兰.绿色化学与绿色化学实验[J].萍乡高等专科学校学报,2004,(4):25-28.
关键词:高职;食品加工技术;无机与分析化学
中图分类号:G712 文献标识码:A 文章编号:1672-5727(2013)02-0098-03
高职院校食品加工技术专业的培养目标是具有必备的基础理论知识和专门知识,在此基础上掌握从事食品生产加工、设备操作、技术管理与品质控制等第一线工作所需的高级技术,并具有良好的职业道德和敬业精神的应用型专门人才。《无机与分析化学》课程是高职院校食品加工技术专业的一门重要基础课,作为学生入学后接触到的第一门化学课程,其对学生后续课程的学习有着极其重要的意义。该课程教学的目的是使学生在高中化学基础上,复习巩固无机化学基本知识、基本理论,并在介绍定量分析化学的基础上,重点介绍主要的化学分析方法的原理、测定条件、实验操作方法。通过这门课学习,学生应掌握有关理论、学习科学的验证和研究方法,提高分析问题、解决问题的能力。在培养学生严谨的科学态度、正确规范的操作技能、一丝不苟的工作作风等方面,该课程起着重要作用。因此,加强《无机与分析化学》教学改革,不断提高教学质量和教学效果,对提高学生素质,培养高素质的应用型人才具有十分重要的作用。
教学面临的挑战
当前,在高职院校食品加工技术专业,《无机与分析化学》教学主要面临的挑战有以下方面。
(一)来自新时代新需要的挑战
当前,“以能力为本位,以就业为导向”已经成为职业教育改革与发展的时代特征。高职院校培养的毕业生必须具有适应社会岗位需求的能力,具有较强的就业竞争力,这就要求学校和教师必须在教育教学的各个环节注重学生实践能力、创新能力的培养,《无机与分析化学》课程作为一门典型的理论与实践紧密联系的课程,在教学中,尤其要将学生能力的培养渗透于教学的全过程,不断完善教学改革,以适应新形势下培养高素质技术应用型人才的重任。
(二)来自学生的挑战
学生对课程认识不足 高职学生普遍学习基础较差,偏科严重,不少学生对专业认识不清,仅从字面上理解食品加工技术专业,以为所学知识仅涉及食品的制作和加工。有些学生高中理科基础极差,却选择了该专业,在入学后接触到化学课程并了解到分析化学课程仅仅是化学相关课程的基础后出现迷茫、畏难甚至排斥等情绪。这种情绪的蔓延对课程教学的开展是极其不利的。
学生基础薄弱 不少学生在入学前化学基础很差,实验基础几乎为零,特别是一部分来自农村中学的学生,由于高中教学条件所限,仅在课堂上见过教师演示实验甚至完全没有见过演示实验,对化学实验的认识一片空白。
学生学习主动性差 在接触本门课程之后,有部分学生依然存在考试蒙混过关、及格即可的心态,未意识到分析化学基础课程对其掌握实验操作技能乃至就业技能的重要意义,思想上松懈,有的学生对课程提不起兴趣,更有些学生在一两次实验失败或者发现理论课内容较难理解后产生了逃避和放弃的心态。
面对时代提出的需要,面对高职院校特殊的学生群体,面对《无机与分析化学》独特的课程体系,分析其传统的教学模式并有针对性地进行改革,是摆在教师面前刻不容缓的艰巨任务。
传统教学模式分析
以往的《无机与分析化学》教学主要存在以下问题,制约着教学质量的提高:第一,以教师为核心,忽视学生在教学中的积极主导作用。第二,教学内容死板、教学手段单一。教学内容过于刻板依照教材,教学手段多采用讲授、示范实验等方法,没有充分运用多媒体技术辅助教学。第三,课程断层化。由于理论课的考核较容易量化,所以,在以往的教学中,容易出现偏重理论教学、忽视实验操作技能训练的现象。理论课和实验课之间容易出现断层和衔接不上的情况,本课程和后续课程间更难以建立联系。第四,考核手段不完善。理论考核较容易量化,但实验考核没有建立一个比较完善的机制,导致考核成绩不能完全体现学生对本课程尤其是实践技能的掌握情况。
《无机与分析化学》课程教学的目的不仅是要求学生掌握无机化学、分析化学的基本理论知识以及验证和掌握实验技能,更重要的是培养学生严谨认真、一丝不苟的工作作风,提高学生动手、观察、思考的能力,从而使学生能灵活运用所学知识解决实际问题。为了适应新时代高速发展的《无机与分析化学》学科对人才的需求,我们进行了一系列的教学改革,取得了较好的效果。
教学改革的新措施
《无机与分析化学》教学改革以提高学生综合素质和实践技能为指导思想,从充分调动学生积极性、教学内容和教学手段的改革、加强课程衔接、考核手段的完善等方面入手,着力构建一种比较科学系统的教学模式。
(一)充分调动学生积极性
思想动员 首先,在课程开始时,即将本课程涉及的相关课程一并进行介绍,告知学生分析化学基础的扎实掌握对后续有机化学、食品生物化学、食品检验分析技术、食品检验工考证的重要意义。其次,要重点强调该课程与学生考证、就业之间的关系,以学生的切身利益为切入点,使学生在思想上重视起来。同时,给学生展示往届学生在考证、实习、就业等方面的心得体会,利用过来人的现身说法让学生深刻体会到学好基础化学课的重要意义。对于学生出现的一些困惑和迷茫情绪,必要时应采用单独谈话等形式对其进行及时疏导,鼓励学生意识到《无机与分析化学》课程并不难学,只要用心,肯学,一定可以将本课程学好。
调动学生兴趣 兴趣是最好的老师。分析化学课程较为枯燥,学生普遍觉得这门课程毫无趣味可言。教师应在枯燥中发掘出趣味来。首先,在授课时,多采用实例教学,尤其是结合食品专业相关实例。例如,在讲解样品的前处理时举奶粉、糖果、面包等学生喜闻乐见的食品为例子,在讲解酸碱滴定法的时候结合饮料酸度测定,讲解分光光度法测定时介绍肉制品中亚硝酸盐测定等。尽一切可能在课程中加入生动的例子,能有效调动学生的积极性,并为后续《食品检验分析技术》课程打下基础。另外,在多媒体课件制作时,在不影响课程教学的前提下,应尽量让课件丰富多彩,教师在授课时也应特别注意语言的组织和课堂气氛的调动,并多管齐下,采用提问、学生上台讲解等方法,让学生真正参与到课堂中来。实验课教学由于其直观、形象的特点往往较理论课更能吸引学生。所以,充分利用好实验课,是调动学生积极性的重要措施。教师应善于引导学生。首先,让学生充分预习实验。学生对“今天的实验是什么,能产生什么结果”做到心中有数,才有可能对实验产生兴趣。在教学中,每次实验课开始前应提问和检查学生的预习情况。不少学生觉得实验就是按部就班地照书做,对预习的重视程度不够,导致实验开始时手忙脚乱。因此,应严格要求学生写好预习报告。其次,在实验时,应重视创设良好的实验环境,应有整洁、有序、丰富的实验室文化,让学生感觉进实验室不是进到一个死板的空间中,而是到一个让人愉悦的环境中学习新的知识。再次,重视演示实验。分析化学实验课教学离不开演示环节,教师只有做好演示和手把手的指导才能让学生真正掌握实验技能。在演示实验环节,教师的用语应简洁、扼要、准确,同时,应生动不死板。例如,在演示滴定管的操作时,可以先提问学生在高中有无接触过滴定管的使用,若有,“你印象中的滴定管应如何使用?”通过这样简单一问,学生能立即展开积极思考。尽管学生对滴定管的使用的了解往往是模糊的,但思考的过程能使学生被深深地吸引到后续的教学中。在学生回答后,教师应明确告诉学生:“从今开始,大家必须摒弃高中对滴定管使用的模糊概念,把今天课程上教师所讲的每一个字都细细体会,因为每个字都包含着操作细节!”学生的课堂反馈显示,绝大多数学生对这样的教学过程印象深刻,教学效果较好。
(二)教学内容和教学手段的改革
改革教学内容,狠抓基本功训练 高职的教学特点和就业导向决定了高职教学不能向深度拓展,应以“必需、够用”为原则,在有限的课时内尽可能多地给学生提供有利于就业和技能提高的知识。因此,在理论课教学中,应删减或弱化一些与实际结合不大密切的章节,比如“物质结构”,而在与实验或技能关系紧密的章节中应增加课时,如“分析化学概论”。这样有的放矢地进行教学,能较好地保证教学效果。在实验环节,如何利用有限的课时多对学生进行基本功训练,也是教师应该考虑的。同样,在教学实践中可删减一些较简单或者对食品加工技术专业学生而言实用性不太强的实验,如性质鉴定实验,而加大对滴定、定容、移液等分析化学基础实验的练习,通过反复的操练提高学生的实验技能。在教学过程中,以学生能力的培养为教学重点,转化教师的角色,把教师的角色由教学中心转为教学的组织者和辅导者,要求学生熟练掌握基本操作,独立完成实验内容,学会分析和处理实验数据并得出实验结论,对实验过程中出现的问题应独立思考力求解决,在此基础上与教师探讨并得出相应结果。
教学手段的改革 传统教学主要以教师讲授和示范为主。当前,多媒体技术的普遍应用给教学带来了极大的便利。多媒体课件以其内容丰富、信息量大、展示直观等特点得到了广泛的应用。在教学中应注意传统教学方式与多媒体教学的有机结合,融二者之长为教学所用。在理论课教学中,采用多媒体教学能使学生在有限的45分钟内获取更多的信息。但由于《无机与分析化学》课程的特点,在教学中也不能忽略传统的板书。一些解题过程可以用多媒体来展现,能节约课堂时间。但也有一部分须以板书的形式展现,在板书的过程中,解题或推导过程逐步展现,使学生紧跟教师思路,能起到较好的效果。在实验课教学中,可组织学生观看有关幻灯片和录像带以开阔学生视野,一些细小的操作动作可以特写镜头的方式来展示。仪器的内部结构和原理也可以动画的形式展现。但同时也应注意,实验教学不能完全依赖多媒体课件,不能用操作视频完全替代教师演示,应以教师的演示配合详细的讲解为主,学生亲眼所见的实际演示结合多媒体演示,才能印象深刻。对于操作中的重点细节,为了强化学生印象,仍然可以大字板书写出来。教学实践表明,这样教学学生反映普遍较好。
(三)注重课程的衔接
注重课程的衔接,主要体现在两个方面,一是理论课与实验课的衔接,二是本课程与后续课程的衔接。
为了更好地达到高职的培养目标,使学生进一步提高实践技能,《无机与分析化学》可与《无机与分析化学实验》课合并为一门课,分为理论和实验两大块。理论和实验课同步,并相互关联。这样的课程设置使得原有的课程体系变为不可分割的一个整体。无论是在教学大纲、进度的编写上,还是在课时安排上都应从整体出发。而在课程教授过程中,更应注意理论与实验的紧密衔接,做到理论指导实验,实验验证和提升理论。首先,在教学大纲的设置上,应注意理论内容和实验内容的安排尽量做到同步,这样学生在学习时不会产生断层之感。其次,理论课上涉及实验的部分应重点指出,要求学生重视。有些与实验结合紧密的部分,可以移到实验课中,在实验课之前讲授。
分析化学课程是食品加工技术专业的一门基础课,与后续课程关系极其紧密。明确与后续课程的衔接不但能使学生在思想上更加重视本课程的学习,对后续课程也能起到铺垫作用。这就要求教师不但要精通本课程,还应对后续课程有比较深刻的了解。例如,应了解食品生物化学的内容、食品检验分析的内容,这样在讲授相关章节时能学生就能做到举一反三,也能更好地激发学生的学习兴趣和热情。例如,讲授样品前处理时可以举食品中蛋白质测定的例子,讲授滴定分析基本操作时可以告知学生分析化学基本操作在食品检验分析实验中及食品检验工考证中的应用。
(四)完善课程考核办法
在课程考核上,应完善原有的课程考核办法,把理论和实验成绩同步纳入总成绩中。理论和实验考核应根据其特点确定不同的考核方式。实验成绩的考量中可加大平时实验课表现、实验操作能力所占的比例,期末考核为实验操作考核。实验操作考核的方法是对每一名学生进行单独的操作考核,考核的目的主要是检查学生对所学基本技能掌握的熟练程度。教师根据学生的操作过程、熟练程度、实验结果以及每个考试项目的评分点当场打出分数,并要求学生当场计算、处理实验数据并提交实验报告,最终操作考核的分数由实验操作分和实验报告分组成。采用这种全面的考核方法,既可解决实验考核只考虑平时表现,而忽视期末成绩的普遍问题,又可避免以期末成绩一锤定音的局限性,克服单凭实验报告打分所产生的偏差,可以比较全面客观地反映学生的综合实验水平,学生的实验技能可得到充分体现,综合素质和创新能力也可得到锻炼。而理论成绩则以平时作业、课堂表现,并综合期末考试成绩进行评定,在最终的总成绩中理论成绩和实验成绩各占50%。这样,把理论和实验同步纳入总成绩中,可以有效避免学生重理论而轻实践的现象,也能更科学地评价学生对课程的掌握程度。
综上所述,在高职食品加工技术专业《无机与分析化学》教学中,应紧紧围绕培养学生的素质强化技能训练,从思想动员、充分调动学生兴趣入手,注重教学内容、教学手段的改革,注重课程衔接、完善考核方法,从而有效提高学生综合素质,为后续课程和学生未来就业打下坚实的基础。
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