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无机化学是化学科学中发展最早的一个分支学科,该课程是高等学校化学、化工、轻工、材料、环境和能源等有关专业的第一门化学基础课。它不仅是中学化学的延伸,而且也是后续课程(如分析化学、物理化学和结构化学等)的基础,具有承前启后的重要作用。当前,无机化学和其他化学分支一样,正从描述性的科学向推理及实用性的科学过渡、从定性向定量过渡、从宏观向微观深入,一个现代无机化学新体系正在迅速地建立起来。在此形势下,作为专业教材出版单位的编辑,笔者从实际工作中了解和掌握的情况出发,总结归纳了国内高校无机化学课程教学资源的发展脉络,并加以梳理,希望能对无机化学课程建设起到一定的作用。
(一)高等学校无机化学课程设置
无机化学课程的开设对象比较广泛,用下表说明具体情况:
无机化学的基本内容应当是元素化学及其性质。但是,现行无机化学课程教学在课程内容上大多停留在描述性介绍的水平上,而对与其相关的无机材料科学、无机合成科学、环境科学、绿色化学、新能源科学、生命科学等前沿热点研究领域知识却介绍得很少;在时间安排上,长期以来设置在大学一年级一次完成教学,因而长期没能解决好讲授元素化学所需的理论基础以及有关的前沿热点研究领域等铺垫知识与讲授元素化学的课时比例。铺垫知识比重越大、无机化学本身削弱的也就越大;铺垫知识和理论基础比重不足,又影响大一学生的化学知识从高中到大学的过渡以及后续其他基础课程必要基础知识的铺垫。并且新时期的无机化学需要更多的理论化学基础和相关知识,仅靠无机化学课程本身来铺垫更显力不从心了。因此20世纪90 年代起, 我国高校化学化工及相关专业纷纷加大无机化学课程教学改革的力度,使无机化学这门课程适应学科发展与人才培养的要求。
(二)无机化学课程教材建设
20世纪50年代初,我国学习前苏联教育经验制定了教学计划和教学大纲,在苏联教材的基础上,出版了一批无机化学课程翻译教材和自编教材。如高校化学化工类无机化学课程采用的格林卡编著的《普通化学》、戴安邦教授主编的《无机化学教程》等。这一时期出版的无机化学课程教材强调化学的基础课性质,强调学科的系统性,理论内容不深。描述化学部分以元素周期律为基础,分族分类讨论重要元素单质和相应化合物的性质。其后,我国高等教育的化学教材建设进入了一个新的发展时期,各学科教学指导委员会的成立,使高等学校教材建设与高校的教学改革更加紧密的结合起来。产生了较多具有代表性的无机化学课程教材。
1.精品教材例举
20世纪七八十年代,根据教育部相关编写教材的原则精神新编了一批质量较高、影响较大的无机化学课程教材,比较有代表性的包括:《无机化学》(武汉大学、吉林大学等校合编)、《无机化学》(大连理工大学编)、《无机化学》(天津大学编)、《无机化学》(北京师范大学、华中师范大学、南京师范大学合编)等。
2.新时期无机化学课程教材建设
近年由于无机化学领域的新发现、新成果不断引入,无机化学获得了巨大的发展,它不仅在内容上有了“爆炸”性的增加,而且在知识特性上也有了质的变化。另外,我国的高等教育也逐步由精英教育向大众化教育转变。这些都促使我国无机化学课程进行改革。在几年实践基础上,第二届化学教学指导委员会提出化学教学改革的主要思想:拓宽基础;加强素质教学和能力培养;重视实验教学。为此应减少授课学时,取消专门化课程的理论课和实验;提倡多种形式的化学专业基础课体系并存以适应我国市场经济的发展。在这种情况下,一批具有明显特色的新体系、新内容的无机化学课程教材应运而生。
(1)着意改革教材体系、按教学内容重新设计化学课程结构的教材
几十年来我国化学基础课(包括实验)体系是“四大化学”即“无机化学”、“分析化学”、“有机化学”和“物理化学”,但由于科学的发展和交叉,更由于本科教学思想的改变,使一批优秀教材脱颖而出,比较有代表性的教材有《化学原理》(印永嘉、姚天扬等)、《大学化学》(傅献彩)和《无机化学与化学分析》(史启祯)等。
(2)高年级无机化学课程教材
当前,各种新型无机化合物的合成以及化学与生命科学、材料科学之间的交叉渗透使无机化学的发展进入了一个新的时期,它要求无机化学家具备坚实的现论基础和掌握现代物理研究方法。因此,高年级无机化学课程教材必须适应这种新形势的要求。在此背景下,应运而生了《中级无机化学》(朱文祥编)、《中级无机化学》(唐宗薰编)和《高等无机化学》(陈惠兰编)等。
(三)计算机技术的发展对教学资源创新与使用的提升
2000年,教育部正式启动了“新世纪网络课程建设工程”,通过对网络课程的整合,配套文字教材和其他媒体,形成一批适用的立体化教材。这些辅助教学的资源发展到今天,已经包括:电子教案、资源库、网络课程、试题库等,覆盖到课程的方方面面。有了数字化资源体系,教师可以根据教学内容和教学目标需要,利用多媒体电脑及网上多媒体备课平台进行备课。2008年教育部在“质量工程”的实施过程中,评选出若干国家级的“教学团队”。无机化学课程相关的团队有南开大学化学学院、厦门大学化学系、浙江大学化学系、大连理工大学化学系、西北大学化学系等。这些团队,就是在群策群力方面做出了大胆尝试,使教研室范围内的教学活动真正是为了提高教学质量而展开,充分发挥集体的优势。将他们结合起来的一个重要媒介,就是数字化教学资源的二次创作与再整合。
参考文献:
[1] 柯和平,周玉芬. 数字化教学资源体系的构建与应用研究[J]. 职业技术教育, 2005(16):61-64.
作为高等院校化学专业的第一门实践课程,无机化学实验起着承上启下的重要作用。结合河套学院教学实践,从重视实验预习、突出学生主体的教学方式、使用多媒体辅助教学、渗透绿色化教学等多个方面进行了探索和改进,以期适应当前对应用型人才培养的需求。
关键词:
无机化学实验;教学改革;教学实践
金融危机以来,国际经济形势的变化和实体经济的回归对我国经济发展、人才培养提出了新的挑战。随着经济的转型升级,为加强高层次技术技能人才培养,创办应用型品牌大学是地方本科院校在高等教育大众化背景下的必然选择[1]。河套学院应用化学专业积极进行转型发展,坚持“立足西部,培养高素质应用型专门人才”的办学定位,突出培养应用型、复合型、创新型人才;着力构建“尚品德、厚基础、重应用”的人才培养模式,为自治区西部转型发展提供人才保障。无机化学实验是河套学院应用化学专业第一门实践性课程,相互联系又相对独立于无机化学理论课程。通过无机化学实验课程的学习,能够帮助学生理解和巩固课堂上所学的无机化学基本理论和基本知识,更重要的是可以让学生接受实验技能的综合训练,感受科学探究的过程和方法,对于提高学生化学的学习兴趣、综合能力的发展、创新意识的培养都具有积极的意义,同时为后续实践性教学环节的实施以及学生将来从事化学化工实验工作和科学研究打下良好的基础。本文针对传统无机化学实验教学中存在的缺点和不足,及河套学院无机化学实验课程现状,提出以下几点建议和对策,作为实践课程及教学改革的一点探索。
一、重视实验教学前预习环节
在整个实验教学中,实验的预习、实验的基本操作和完成实验报告是三个必不可少的环节。实验预习是学生在实验开始前就对实验的基本内容、操作方法和步骤,以及涉及到的实验仪器和药品有一定的了解,并以实验预习报告的形式呈现,这样使学生能够在实验过程中,对实验有整体的认识,操作起来得心应手。因此,有效的实验预习不仅有利于培养和提升学生的自主学习能力,而且是实验顺利进行的前提和保证[2-3]。但是根据以往的教学经验,大部分学生把重点集中在实验操作和完成实验报告上,对实验的预习重视不够。在对学生的预习报告的检查中,发现大部分学生只是一味的“照本宣科”,为完成任务而写,达不到预习的真正目的。为使学生能够认识到实验预习的重要性,改变以往每做一步实验都要看一下实验教科书的状况,实验老师在课前应做以下工作:(1)及时通知学生实验项目,留充足的时间进行预习,并对实验内容进行简要的描述。(2)针对不同的实验类型,设定相应的实验预习报告书写要求。例如,对于验证性实验,需写出试剂的用量和滴加顺序,明确试剂的基本物理性质和化学性质,能预测实验现象,并写出相应的化学方程式,积极引导学生正确运用课堂上所学的理论知识来解释实验现象,将化学实践和理论有机结合起来;对于制备性实验,将实验步骤以流程图的形式呈现,层次清晰,简明易懂。(3)将实验中的关键步骤或注意事项设置若干数量的思考题,帮助学生搞清实验原理和实验方法,提高其分析问题、解决问题的能力。(4)根据学生书写的实验预习报告质量以百分制形式进行评分,及时记录并作为期末考查成绩指标之一,将成绩及时反馈给学生,进一步增强学生对预习报告的重视程度。
二、突出学生主体地位,培养学生自主学习和动手能力
在传统的无机化学实验中,通常是实验老师详细介绍实验原理、仪器使用方法和具体操作步骤、实验过程中的注意事项,学生只是根据老师的讲解“照葫芦画瓢”。基本上只要学生认真听讲,根据老师的思路和要求进行实验,都能得到理想的实验现象和结果。但是这种方法极大地限制了学生创造思维的培养。使得学生缺乏主动思考,独立设计实验的能力,更谈不上开拓创新了。为改变这一状态,我们采取了加强引导,鼓励学生大胆操作,勇于探索,充分发挥学生的主观能动性等措施。(一)精简讲授环节,还学生思考和动手操作时间。由于学生在实验前进行了充分的预习并书写实验报告,因此讲授重点可以集中在预习报告中的预留思考题,以讨论式或问答式的形式尽可能增加学生的参与度,充分体现以学生为主的教学模式。(二)适当转变教师和学生的角色定位,老师由原来的“指挥者”变为辅导者,并且辅导人数以15人左右为宜。这样改革的好处体现在:首先,能够及时处理学生在实验中遇到的问题,进行答疑解惑;其次,根据学生参与及操作规范情况打分,并及时记录,作为学生无机化学实验考查的参考成绩之一。以此可有效增加学生实验的紧张感,减少“浑水摸鱼”的学生,使学生能够认真对待实验,培养良好的工作习惯;再者,能够及时发现学生操作中存在的错误,予以纠正。对于普遍性的错误可以立即提醒全班学生加以防避;最后,转变角色有利于增加老师和学生之间的交流互动,以探讨形式提高学生分析问题、解决问题以及团结协作的能力,培养学生扎实的基本功。
三、多媒体技术辅助,优化教学资源
在传统无机化学实验教学中多媒体课件使用较少,浪费了大量网络资源。适当使用多媒体课件有助于拓展学生的视野,体会无机化学实验的神奇与美妙。例如,在无机化学实验基础知识教学中均已采用了多媒体形式授课。形象直观的动画和图片在一定程度上填补了嘴巴加黑板讲授的缺陷。有效地提高学生的学习兴趣。并将一些污染较大、耗时较长、有毒有害的合成类实验制作成视频进行播放,以及播放网络实验视频,增加了在实验室现行条件下无法开展的实验。这样不仅能够避免有毒有害化学物质对人体和生态环境的危害,确保实验的安全性,同时也扩大了课程容量、丰富了学生知识储备,保证实验教学对理论教学的实证支撑,完备理论知识体系,取得了良好的教学效果。
四、渗透绿色化教学理念,培养学生可持续发展观
近年来,绿色化教育正受到越来越多的关注,从倡导环境教育开始,学者们日益认识到绿色教育应具有丰富的内涵。在实验教学中融入绿色教育有利于培养学生的环保意识,培养学生尊重自然,尊重他人,追求人与自然和谐发展意识。近年来,关于绿色化教育重点集中在推广微型实验和使用绿色化学试剂两个方面,可以达到准确、安全、方便和防止环境污染的目的[4-6]。例如无机化学实验中验证性实验,完全可以在点滴板上进行,化学试剂的取用量与对应的常规实验(试管中进行)相比可以减少90%以上。这也是河套学院无机化学实验室积极改进和探索的方向和目标。此外,我们在实验过程中着重关注学生在实验过程中普遍存在着取用药品和试剂“贪多贪大”、轻易反复实验的问题。以小见大,从细节入手树立学生环保意识,节约能源,培养严谨的科学态度。以上是根据河套学院无机化学实验的实际教学情况从实验预习、实验操作中教师与学生的角色地位、教学中的辅助设备和融入绿色化概念四个方面进行的一些教学改革。教学实践中发现实验效率明显提高,教学效果显著改善。但是在地方本科院校向应用型大学转型的背景下,要满足当今社会对应用技术型人才的需求,培养符合地区发展的化学专业人才。我们需要付出更多的努力,对于无机化学实验改革的继续深入研究和探索仍是十分必要的。
参考文献
[1]朱刚,吴雪梅,焦宝娟等.化工专业无机化学实验教学改革与实践[J].广东化工,2016,43(1).
[2]马占营,孙家娟,范广,等.浅议无机化学实验预习记录[J].实验室科学,2015,18(3).
[3]徐玲,王丽辉,王艳丽,等.高等院校无机化学实验课程教学综合改革[J].西部素质教育,2016,2(4).
[4]陈容,刘春.高校无机化学实验绿色化探析[J].广东化工,2016,43(4):134.
[5]陈建平,黄月琴.浅谈无机化学实验的绿色化[J].淮南师范学院学报,2011,3.
关键词:无机化学实验,创新性
中图分类号:G420 文献标识码:A 文章编号1672-3791(2016)07(b)-0000-00
无机化学实验重点要从两个方面来培养学生,一是应用,一是创新,无机化学实验发展这没多年,关于应用已经无需再谈,本文重点在探讨如何在无机化学实验中培养学生的创新能力。化学教学离不开实验,在实验教学过程中,学生用眼观察现象、用心思考问题,通过亲身体验,完成整个实训操作,能对化学基础知识有深入的理解,并形成过硬的操作技能,有利于培养学生分析、解决问题的能力,树立勇于开拓的创新意识[1]。
但是随着国家国际现代化步伐的加快,随着科技水平的日益发展,对高层次人才的需求和要求也越来越高,更多的用人单位需要的不仅仅是对化学基本技能的掌握,而更多的是需要一种具有创新性的复合型新型人才。因此,在增加综合性实验之后,教学工作者发现这还不够,我们还需要增加一些创新性的实验内容,以此来启发和提高学生的创新能力。
1现阶段我校无机化学实验存在问题
目前,我国传统的无机化学实验教学在教学内容、教学方式( 方法与手段) 、实验考核办法等方面均存在或多或少的不足[2]。结合我校的实际情况,对我校的无机化学实验教学方面存在的问题做了如下的总结:
针对以上问题我们对本校现阶段的无机化学实验的教学与考核进行了深入的分析和探讨,发现本校现阶段所执行的无机化学实验存在下列问题:
1.1教学内容
本校所执行的无机化学教学大纲是从1980的华北工学院师范班脱胎而来的,后来经过几代人的不断完善和改进,已经从原来单一的面向一个专业的教学发展成了可以面向不同专业,不同学时,不同课程的无机化学实验教学。无机化学实验教学其中涉及的专业有化工、生物、环境、制药、材料等,也有32学时的面向特种能源的长学时的无机化学实验,也有48学时的应用化学专业长学时无机化学实验,但是在学时改变的背后,确实实验内容的陈旧和与社会需要的脱节,之前的大纲规定的实验内容,有很多都是十几二十年未曾改变过,当然对于经典的实验我们是无需进行改动的,还有一些实验也很经典,但是这些实验已经是大家耳熟能翔的了,几乎不用做实验也能预料到会有什么样的现象和结果。此外教学内容验证性的化学实验较多,研究性的化学实验较少; 单一性的实验较多,综合性的实验较少; 基础性的实验较多,涉新( 新技术、新方法等) 性的实验较少。造成上述问题的原因可能是: 传统的习惯( 包括老师的惰性) 和实验条件所致。
1.2教学方法
目前本校无机化学实验教学方式基本上就是上课时老师讲学生做,对于有些实验现象只能用嘴巴和粉笔进行口述和文字表达,没有相应的教学软件进行支持,学生只能老师给出的既定思路和方案进行实验内容的验证;另外学生只要有实验教材就基本可以完成大部分的实验,所谓的实验报告的书写也只是把实验内容重新抄写一遍,学生完全不需要动脑筋去想实验如何完成,会有什么样的结果,严重束缚了学生想象力、研究力和创新能力。
1.3考核方式
现阶段的考核方式基本是靠三部分组成:学生的出勤率,学生实验时的表现,学生的实验报告这个考核方式是一直以来各高校无机化学实验所沿用的,而且也是很多年没有改变的,该方法最大的弊端是没有对有想法和有创新能力的学生给予足够的肯定和支持。
2对现阶段无机化学实验改革的必要性
通过上述的对本校现阶段无机化学实验教学的分析,可以发现不论是从实验内容还是教学方法,以及考核方式,这些方面都无法体现现阶段各领域对学生创新能力的培养和研究能力的提高,也没有体现出对学生创新能力培养的重视程度,而这一点与当今社会对于本科生既需要掌握扎实的基础知识和基本理论,又需要具有积极主动的科学研究能力和知识创新能力相矛盾,因此要满足当前社会各领域对化学、化工、材料、环境、生物等专业本科毕业生
的要求,必须从大一的无机化学实验开始做起,进行无机化学实验相应的改革。
3通过实验教学改革,提高学生的创新能力
针对前面提到过的无机化学实验存在的局限和弊端,本课题拟对现阶段的无机化学实验做出如下的整改措施;
3.1对原有的实验内容进行调整更换,增加具有培养学生创新研究能力的实验
原先的实验内容在最初的无机化学教学实验中起到了很好的对理论课程的支撑和验证作用,但是随着无机化学理论课程的变化,以及学科间的渗透和社会对高校学生的多元化需求,单一的原先只注重基础知识基本技能训练的实验内容已经越来越难以满足后续课程以及用人单位对于学生的要求,因此在原先的基础上,我们结合老一辈教师的意见和新形势下各方面的需求对无机化学实验内容进行了适当的删减调整和补充,保留了经典的“氯化钠提纯”、“硫酸亚铁铵的制备”等经典实验,删掉了“二氧化铅的制备”等对环境造成污染且没有创新性培养的实验,调整了元素性质实验,统一合并为“主族元素”和“副族元素”实验,在一些原有实验内容中增加了学生自主设计并实施的实验内容。这些实验内容不仅让学生学到如何处理和再利用工业废渣,同时也极大的提高学生的对于化学化工实验的创新能力的培养和课题研究能力的提高。
3.2改革原有的教学方法,利用互联网多媒体提高学生的实验兴趣
在目前网络信息技术高速发展的形式下只依靠单纯的口述和板书的教学方法已经无法引起学生的学习兴趣了,因此可以充分利用网络技术,可以利用多媒体网络技术来讲述实验课内容,这样可以减轻老师负担,增加学生的兴趣,而且对于有些难以用语言和文字表达的实验原理和现象可以通过网络视频,或者多媒体软件制作出来,给学生以更加直观和深刻的感受。另外还可以以组建实验小组的形式,对一些实验内容比较多,工作量比较大的实验分组进行,例如配合物分裂能的测定实验中,就可以把学生分为三个小组,一个小组负责配位化合物的制备,一个小组进行配合物离解类型及氯离子含量的测定,最后一组同学进行配合物分裂能的测定。
此外,还可以进行开放性实验教学,对一些实验能力比较强,对化学实验兴趣比较大同学,可以结合老师课题开展一些需要具有实际意义和接近工业生产的实验项目,这样可以解决个别老师课题没人做的困难,又能提高学生的科研实验能力,又能够培养学生的创新精神。
3.3改进实验考评制度,突出对具有实验创新能力的考核和重视
实验成绩的评定,不局限于单纯的实验结果的考核,而是应该趋于多元化多层次的考核。从过去的经验分析,由于无机化学实验的对象是大一学生,由高中考入大学的他们普遍存在只重视理论不重视实验课的现象。加上传统的实验考核方法是考核学生的课堂表现、实验报告、实验操作( 或理论考试) ,为了提高学生对实验课的重视,理解化学实验的重要性和必要性,充分调动学习积极性,我们对传统的实验考核办法进行改革与完善,以利于培养大学生的创新能力。
具体考核办法为如下:
( 1) 最终的考核成绩不能只靠最后的实验考试成绩,而应同时考虑平时的实验成绩综合给出最终的实验成绩。这样不但能真实反映学生的实际水平,而且避免了有的学生虽然平时不认真但期末考试能凭运气突击侥幸过关的行为。
( 2) 最终考核要注重实验结果,但是同时要兼顾实验过程。不能只注重学生实验结果的对错产率的高低,更要结合学生实验过程中的具体表现出的:规范正确的实验操作,严谨认真的科学态度,对团队的协作和奉献精神,良好的安全整洁的实验习惯等诸多因素。这样综合考虑才能给出一颗科学合理的实验成绩。
( 3) 实验操作技能考核与文字解释表述考核相结合。在实验过程中发现有的同学实验报告写的很好,但是实验几乎都是别人在做,而有的同学动手能力特强,但是实验原理和结果的表达却差强人意。因此在考核最总实验成绩时,也要注重学生对实验现象的表述( 口头表述尤其是文字表述) 能力。如果一个拥有较强实验操作能力的学生,不具备真实、流畅、到位表述能力,他将不能成为一个合格的实验科学人才。
( 4)对于某些实验能力和创新精神表现的特别突出的学生可以另外加分,或者给予一定的物质奖励,以提高学生对增强实验能力积极性,和对学生创新性的充分肯定。
4结论
无机化学实验教学是培养大一学生的基本实验技能和素养、观察分析问题、研究创新能力等综合能力重要的实践性教学环节。实验教学改革是一项长期而艰巨的任务,也是一项涉及诸多方面的一个课题,不仅仅需要改革者坚持不懈努力研究,也需要各级部门的积极配合,只有通过上下级管理者执行者的不懈努力,将实验教学改革不断引向深入,无机化学实验教学这门课程才会在提高大学生科学素质、培养创新人才方面发挥更大的作用。
参考文献
(长安大学材料科学与工程学院,陕西 西安 710061)
【摘 要】本文针对工科院校材料科学与工程学院《无机化学》课程的基本特点,结合课堂实践教学过程,从教学内容的规划、教材的选用、教学模式的改进等三方面阐述了笔者的教学体会。
关键词 无机化学;教学模式;教学探讨
基金项目:中央高校基金(2014GB11091)。
作者简介:吴蕾(1983—),女,博士,长安大学材料科学与工程学院,主讲无机化学、分析化学、材料科学基础课程。
无机化学是化学领域的一个重要分支,而《无机化学》课程更是理工科院校化学化工类专业的一门重要的基础课,面对的学生也基本上是刚入学的大学一年级本科生,因此,这门课程教学质量的高低对学生整个大学期间的学习甚至毕业后的就业都起着举足轻重的作用。由此看来,如何提高《无机化学》课程的教学质量显得尤为重要。近年来,许多高等工科院校大幅度削减《无机化学》课程的学时,而《无机化学》课程本身知识内容又很丰富,所以工科《无机化学》课程的教学就面临着课时少、容量大、任务重的困难,对讲授这门课程的教师也提出了更高的要求。经过几年的教学实践,笔者根据工科院校材料科学与工程学院《无机化学》课程的自身特点,从不同专业的培养目标及学科发展方向出发,就工科院校《无机化学》课程的改革和建设,提出如下的自我体会和进一步探索。
1 结合专业合理安排教学内容
无机化学不但是高等学校化学化工类专业的第一门重要的专业基础课,也是材料科学、生命科学、环境科学、医药类等专业的一门重要的化学基础课[1]。因此,基本相同的教学内容要根据各专业需求的不同,讲授的侧重点有所区别。对于工科院校来说,《无机化学》课程课时少、容量多、任务紧,更是需要合理安排教学内容,把握好“掌握”“理解”“了解”这3个不同层次要求的尺度,合理分配学时。同样是材料学院,对于高分子材料专业,在化学动力学、化学热力学中要对催化剂的作用及原理,缓冲溶液的配置和选择重点讲授,分子结构中重点抓住几种成键理论,在元素介绍中着重介绍s区氢元素,p区碳族、氧族元素;对于能源与电子材料专业,尤其重点讲授电化学相关内容,如氧化还原反应、电池组成、电动势、电极电势等,在元素介绍中着重介绍s区锂元素,p区碳族元素,如C,Si,Ge等;对于材料加工专业,在讲述氧化还原反应的相关内容时要穿插金属腐蚀与防腐等相关理论,在讲授结构化学的内容时重点应放在金属晶体,在元素介绍中也着重介绍金属元素;对于无机非金属专业,在重点讲授化学动力学、化学热力学这些基础理论的基础上,还要侧重介绍结构化学及配位化学相关的内容,在元素介绍中重点介绍玻璃、陶瓷材料相关的元素,如p区碳族元素等。
2 合理选用教材
经过教研室多年的教学实践,我们最后采用了牟文生主编的《无机化学基础教程》为教材[2]。该教材结合实际,考虑到工科院校《无机化学》课程学时少、内容多的特点而编写而成。教材内容深浅适度,在确保基础理论和基本知识讲清楚、说明白的基础上,以“够用”为原则,不做过多的深入和扩展;语言简练,通俗易懂;同时也能与时俱进,恰如其分的介绍学科的新动态新发展,以拓宽学生的知识面。每个章节都精选了一些习题,帮助学生及时理解和掌握教材内容,也能锻炼和培养学生分析问题、解决问题的能力。同时,该教材还配套有《无机化学基础教程学习指导》,列出了相应教材中各个章节的教学大纲,提炼出各章重点、难点,并对各章的课后习题进行选解,对有代表性、难度较大的习题,做出详尽而规范的启发、引导和解答;除此之外,每章还配有自测练习题,可供学生自我检测学习效果。经过几年的教学实践,学生们对该教材普遍反映良好,教材难度、深度适中,自学性也很好。
3 有效提高教学质量
3.1 激发学生学习兴趣
如何提高学生的学习质量,在思想上引起学生的重视以及提高学生的学习热情是根本。因此,一开始就要让学生们意识到无机化学是一门重要的基础课。从内容上说,它既有无机化学课程自身丰富的知识内容,还承担着为后续课程做必要准备的特殊任务,是其他3门化学基础课(分析化学、有机化学和物理化学)的基础。另一方面,无机化学课程大多是在大学一年级开设,教学对象是刚步入大学的一年级本科生,他们在学习方法上还没有摆脱中学时期的内容少、练习多、课上老师反复强调的学习模式。因此,在教学模式上,要逐渐引导学生尽快适应大学的授课、学习方式,尽量培养学生自己分析和解决问题等综合能力,完成从中学到大学在学习方法和思维方式的转变。
大学的教学过程不再是简单的“教”与“授”,而更多的是“引导”、“启发”进而去“发现”,所以充分调动起学生的求知欲和积极性非常重要。比如,可以在绪论课上就让学生们了解到无机化学所涉足的领域有多广,在一些前沿科学领域的作用有多重要,可以举一些实例来激发学生们的兴趣,如列举一些无机化学在纳米材料、无机膜材料、超导材料、气敏材料等新材料、新能源的合成制备方面起到重要作用的实例。同时,每章的入题也可以采用提出问题的方式入手,调动起学生的好奇心,带着问题开始一章的学习,以寻求答案的方式去探索知识点,这样既能结合实际把知识点说透,也能培养学生分析问题、解决问题的能力。例如,在讲授饱和蒸汽压概念的时候,可以先给学生们观察一个实验现象:蔗糖水和纯水静置后水面上气压的变化是不同的,进而提出问题:“为什么会产生这样的区别?”调动起学生的好奇心,然后引导学生去寻找答案,进而展开这一章知识点的讨论学习。
3.2 借助多媒体手段
近年来,多媒体技术被越来越多的应用在大学课堂教学中,与传统的“黑板——粉笔”教学模式相比较,也体现出了许多独特的优越性,如生动、形象;信息量大;资源丰富等[3]。多年的教学实践证明,多媒体教学与传统教学模式相互结合,能达到互相补充、完善,从而有效提高教学质量的作用。然而我们发现在制作多媒体课件的过程中,有一些方面还是值得深思和进一步探索的。
首先,要保证多媒体课件内容与讲课思路的统一。课件是为授课服务,作为授课内容的载体起到辅助作用,所以,在制作课件前要吃透教材,根据教学大纲提炼出重点、难点,理清整个授课思路之后再设计出符合讲课思路的课件。其次,要注意课件的美感。借助多媒体制作软件,使得课件在背景、构图、文字、动画等方面精心搭配,既要做到清晰明了,也要赏心悦目,让学生能在愉快的气氛中接受知识;同时具有艺术性的课件也更有利于学生对知识的记忆。再则,要充分利用影像、动画资源。尤其对于一些难以理解的概念或原理,单纯文字的表述可能显得苍白无力,难以接受和消化,而如果借助一些动态的影像资料或形象的三维动画模拟,理解起来则直观简单的多。比如在讲授原子轨道、杂化轨道等一些量子化学基础理论的时候,我们就借助了三维动画模拟,效果很好,学生们接受很快,事半功倍。最后,多媒体课件不可能一次两次就能做到尽善尽美,同时它也并不是一个死板的教案,在使用中需要根据具体的教学情况和学生的反馈情况不断修改、完善,才能发挥最大的功效。
多媒体技术对于教学活动能起到有效的辅助作用,尤其是对于课时少、容量大的工科《无机化学》课程显得尤为有效。但是,多媒体教学模式并不能完全取代传统的教学方式,特别是在公式推导及例题讲解的过程中,传统的板书模式更能把问题讲清楚、思路理明白,必不可少。
3.3 重视实验课
化学是一门实验科学,而无机化学是化学中一个重要的分支,它的每一步发展都与实验密不可分,因此要学好无机化学毫无疑问必须重视实验课。(1)实验课可以培养学生实验操作的基本技能,同时锻炼学生协调多种感官进行观察,做到脑想、眼看、手动、鼻嗅、耳听。(2)可以培养学生观察、分析、解决问题的能力。在实验过程中,指导学生将观察和思维结合,观察的目的是探索和发现问题,达到对事物及其变化规律的认识。观察越丰富、准确,认识就越深刻,思维也就愈加活跃、广阔。因此,教师可以有意识的设计一些实验或者针对一些实验的异常现象,引导学生将观察和思维紧密结合,从而提高学生分析和解决问题的能力。(3)可以培养和发展学生的创新能力。通过实验,锻炼学生独立思考、大胆操作,在亲自实践的过程中培养和发展自己的创新精神。例如,教师可以提出实验课题,引导学生运用所学知识,根据实验目的及内容,自主设计实验方案,然后进行实验操作。这种教学方式有助于发展学生的创造性思维,又能获得良好的实验教学效果。同时,可以把学习到的书本知识加以实际运用,强化课堂所学知识,做到学以致用,而不是死读书读死书。(4)可以培养学生严谨的科学态度,对每一个微小的实验现象都要做到观察细微,记录仔细,在实验数据的处理上,做到科学、严谨、真实,不编造实验现象,不伪造实验数据,真实记录每一个数据和实验现象,然后做出客观分析。
4 结束语
随着学科的发展、专业需求的改变,专业课程的教学模式随之改革是势在必行的。只有在实践中,不断的总结经验,发现问题,适应需求,不断的改变、完善,才能更好的完成教学工作,提高教学质量,使学生得到更大的收获。
参考文献
[1]龚孟濂,乔正平.基础无机化学教学的思考与实践[J].大学化学,2011,26:20.
[2]牟文生,于永鲜,周硼.无机化学基础教程[M].大连:大连理工大学出版社,2007,9.
1化学知识体系的庞大与无机化学教学时数的限制
随着学科的发展和知识的丰富,无机化学的教学内容越来越多,书越编越厚,除了化学平衡和元素化学的知识外,还有物理化学的热力学,反应动力学,电化学及“结构化学”的原子结构等内容,知识点密集且理论性强。以我校化学工程与工艺专业为例,所用教材为天津大学杨宏孝等主编,高等教育出版社出版的无机化学第四版,550页,教学时间为54学时,在如此短的时间内学完全部内容,显然是很费力的。因此大学老师的授课方式和对学生的引导就显得至关重要。
2学生自身条件的局限
无机化学的授课对象是刚刚考入大学的大一新生,一方面他们在高中早已习惯了题海战术,习惯了中学那种死记硬背的学习方法,面对课时少,知识面广,思维跳跃性强的大学有着强烈的不适应。在实际学习过程中,他们在学习初期很容易产生眼高手低的感觉,轻视学习,随着课堂进度加快,中后期面临着信息量大﹑重复少﹑练习少,心理准备不足,普遍感到学习起来很吃力,茫然不知所措,很容易产生焦躁和厌烦的情绪,甚至越来越不喜欢学习,这样直接影响到他们后期的学习。另一个方面他们正处在由中学角色到大学角色的转型期,他们中大都是缺少锻炼的独生子女,以前在生活和学习上极大程度地依赖老师和父母,现在突然失去监督和管理,茫然不知所措。很多学生都反映大学老师上课内容多,讲课速度快,很多时候都听不懂老师讲的是什么,课后自己看书也不太明白,导致出现“教师忙于讲解,学生难以理解”的尴尬局面。其根本原因是忽视对学生学习积极性和自主学习能力的培养,不能突出学生的主体地位。面对大学授课时间少,授课内容多的情况,培养学生的自学能力,突出学生的主体地位显得尤为重要。
3课程教学内容知识陈旧,缺少灵活性
在长达三十多年的时间里,无机化学一直以化学反应原理,物质结构基础,元素化学为课程教学基础内容,知识点更新不大,而且还含有中学的内容。以元素部分为例,元素部分的知识琐碎,系统性不强,而教材中往往只是罗列材料,削弱了理论对学习元素化合物知识的指导作用,讲起来平淡乏味,不利于学生理解和掌握,难以激发学生的兴趣。
4落后的传统教学模式的限制
“以教师为中心,以课堂为中心,以教材为中心”的单一传统教学模式,使学生对无机化学的学习感到很枯燥,认为是一大堆的英文符号和没完没了的数据以及无穷无尽的计算,严重地影响了学生学习无机化学知识的积极性,从而难以为社会提供创造性人材,达不到新的教育机制对“无机化学”教学目标的要求。
5师生之间缺乏及时的沟通交流
从老师的角度来看,学生有点太怯于与老师沟通了。大学的老师有一个共同的特点就是与学生沟通较少,很多学生每周只能和老师见上一两面。相对于高中时同老师的见面频率而言,明显少了很多。师生间面对面交流的机会随之也就大大减少,三成大学生整年“师生零交流”。从学生的角度来看,学生们通常只有在课上或是课间时才会和老师有互动,尽管大多数学生和老师愿意相互交流,但有时候似乎缺乏有效的沟通途径。
6理论教学与实验教学的不同步性
化学工程与工艺专业理论课进度相对实验课有些滞后,导致实验环节时学生对基础理论知识不理解,对实验步骤懵懵懂懂,多数学生完全按照实验书所给的步骤来做,不加以任何思考,这样就导致实验做完原理步骤忘完,完全达不到通过实验课的学习培养学生的科研能力和科学素养的目的,还会让学生认为这是一种负担。针对以上问题,优化无机化学课程的结构和内容,改革教学方式,贯彻新的教学理念,正确引导学生建立正确的学习方法,提高学习兴趣和自学能力,培养学生的创新意识和创新能力,并使学生在有限的教学时间内,尽可能多地掌握无机化学基础知识是摆在我们面前的一项重要任务,势在必行。
二、具体改革内容、改革目标和拟解决的关键问题。
1教学内容的改革
课堂教学内容的变革决定了课程改革的效果,在教学改革过程中要探索先进的教学理念,不断提高无机化学课程教学水平,使该课程在提高学生素质和能力方面发挥更大的作用。具体内容如下:
1.1精选教材内容,突出重点,分散难点
无机化学课程以“二结构、三原理、四平衡”的基本理论和元素化合物知识为主线,主要讲述化学的基本原理和元素的性质以及相关化学反应。在教学过程中既要加强与中学化学教学内容的联系,又要协调好无机化学与物理化学、有机化学和分析化学中的部分内容的关系,把握好同一知识点在不同学科之间的衔接,避免重复,更好地精简课时,提高效率。现有的无机化学教材有很多与中学化学,基础化学,分析化学重复的内容,四大化学反应,原子分子结构是工科无机化学的重要基础理论,也是教学的难点和重点。
1.2加强无机化学教学内容的针对性
以本专业企业生产、学生就业、考研的实用性为出发点选择拟讲授的内容,形成化学与工程专业,乃至应用化学,材料和环境等专业的全方位的培养模式。工科基础化学的教学改革应在注重课程整体性的基础上,选取教学内容,在以突出知识主线的前提下,把握好知识的深度与广度的平衡,就是在讲清楚重要知识的基础上,让化学原理与专业知识有机结合。
1.3理论教学与实验同步,开放性实验辅助理论教学
对化学工程与工艺专业的学生来说,实验课的学习也在教学过程中也有着重要的作用,通过对实验课的学习能够培养学生的科研能力和科学素养,为成为高素质化工类应用人才打下坚实的基础。基础理论知识的理解对学生的实验技能有着指导性的意义,所以要保证理论教学与实验教学的同步性,这样既能保证学生掌握基础的实验技能,又能促进其对基础理论知识的理解。对于理论课进度相对滞后的实验课,在实验课环节,教师要在实验前将实验知识与理论知识相结合并给予学生系统化,详细化的讲解,不能就实验讲实验,能为学生引申的尽可能引申,这样可以使学生做到心中有数,有的放矢,这样既保证了学生掌握基本的实验技能,也有利于其对后续基础理论知识的理解和掌握,理论教学与实验教学相辅相成,更好地培养了学生的动手能力,思考问题分析问题解决问题的能力以及理论联系实际的能力,进而培养了学生的科研能力和科学素养。
1.4引入多媒体演示教学
针对工科学生结构化学基础薄弱的情况,为避免教材中单纯罗列抽象概念的情况,引入多媒体辅助课堂演示教学,制作三维多媒体课件,通过计算机直观地向学生描述原子的结构,原子轨道图形,杂化轨道形状与空间取向,化学键的形成及空间图像等,以动画形式生动逼真地模拟杂化形成的全过程,充分地利用了多媒体教学的图、形、声等特点,使课堂教学形象生动,易懂易记。教师也可以在备课过程中对多媒体课件不断地进行修改和完善,使教学内容更加完整、充实。
1.5建立一定的平台及时与学生进行沟通交流
针对师生之间缺乏及时沟通交流的情况,可以建立面对面的平台或群平台等,能够让学生遇到不懂的问题,包括学术问题题和个人烦恼等等,进行及时的沟通交流,引导学生充分利用业余时间,查阅无机化学相关的文献,拓宽其知识面,调动其学习积极性,培养其自学能力。今年我带的化工班特地建了一个群,对实验中存在的问题及时进行沟通交流,对于好的素材师生共享,加深了师生之间的互相了解,拉近了师生之间的距离,从而提高了学生学习的主动性和积极性。有时候学生会因为一个老师,而喜欢上一门课。
2教学方法的改革
教学方法的改革是课程改革的重要环节,教师应该从教和学两个方面改善教学方法,将化学基础知识融于生活,科研和生产,从而培养学生的学习兴趣。具体做法如下:
2.1做好新旧知识的衔接,引导学生利用已有的知识解决新问题
培养学生养成课前预习课后复习的习惯,在讲授过程中,教师通过设问,提问等方式,引导学生对以前所学的知识进行回忆,引导学生积极思考,用已有的知识解决新问题,这样就使得学生在学习新知识点的同时,复习巩固旧知识,从而增强学生学习的成就感和学习无机化学的信心。
2.2引入学生参与的制度,充分调动学生的积极性
对于深度不高的教学内容,鉴于学时所限,可以引入学生参与的制度,提前让学生查资料,鼓励学生用PPT形式,做几分钟的演讲,这样就由原来的只有教师讲授转为师生通讲,充分调动学生课余时间学习的积极性,课后采用互评的形式,这样不仅锻炼了学生敢于发言的勇气,也让学生更好地积累经验,为下一次的成功打好基础。
2.3以科研促进教学,让专业知识与实际生活紧密结合
无机化学知识点多,理论性很强,学生学起来普遍感到枯燥,很难产生学习兴趣。在教学过程中,教师要将课本上的理论与有关的科技研究成果和生活中的具体事例相结合,既有利于避免教学内容的空洞抽象、枯燥乏味,也有利于拓宽学生的知识面,同时还能更好地激发学生学习的兴趣。同时也可以安排不同的学术讲座,就科学领域前沿的热点问题展开交流和讨论,例如,非金属材料科学,稀土金属在人类生产生活的作用,生态环境保护等课题,以丰富学生的第二课堂,让他们觉得自己所学的知识与社会的发展息息相关,从而增强了学生对本专业学习的信心。
2.4以提高教学质量为核心,培养学生的学习兴趣和自主学习能力
针对大一学生要完成从高中到大学过渡的特点,实现从以教师讲授为主向以学生自学为主的转变,教师在课堂教学中要采取有效方法(例如,把化学基础知识融入生活,将化学基础知识融入生产,将化学基础知识融入科研等),激发学生的学习兴趣,保证学生的主体性和创造性的发挥,以实现学生智力和非智力因素和谐发展,使学生由“不想学、不会学”转变为”我要学、我会学”。这对于培养学生终生的学习习惯,促进学生学习能力的发展,帮助学生积极思考等具有非常重要的意义。
3考核方式的改革
考核是检查教师教学效果和评价学生学习成效的必要方法,也是教学的重要环节。能够督促学生平日的学习和客观的评价学生的学习情况,调整如下:
3.1多元化考核评价体系的构建是检查教学效果的重要举措
在高校中普遍存在部分学生平时不学习,考前临时突击的现象。为了避免这种不良学习风气的滋生,应构建多元化的考核体系,以学生的平时考核(占30%)和期末考核(占70%)进行综合评定。考试进行的载体是试卷,试卷要以能力测试为主导,考查学生对所学基础知识、基本技能的掌握程度和综合运用所学知识分析、解决实际问题的能力作为命题的指导思想。在考试题型多样化的前提下,要将基础知识与综合能力相结合,注重对分析问题和解决问题能力的考查。因此命题教师应在期末考试中增加一定比例的综合素质题,以考察学生综合运用所学知识、原理来分析和解决实际问题的能力,从而实现通过考试来检查教学效果的目的。
3.2严格平时考核是巩固课堂教学效果的一个重要环节
在构建的多元化考核评价体系中,学生的平时考核(共计30分)共分为三个部分:出勤情况和课堂表现(占5分);作业及随堂阶段性考试(占10分);专业小论文或小报告(占15分)。布置每个学生根据所学的知识点及试题规范化要求出一份自己认为有质量的试题及答案上交,老师从学生所出的题中择优选取,考试结束后指导学生互相批改并作出评价,这样不仅提高了学生的学习兴趣同时有力地促进了学生解题能力及综合运用知识的能力。通过大量阅读文献,撰写小论文,做小报告,从而拓宽学生的知识面,也把平时成绩真正的落到实处。最后一次课,我对三个班的学生做了一个调查,在讲台上做报告,撰写论文,出一套试卷,让学生任选一样去做,会怎么选?最后参与的学生65人,做报告,46%,论文:35%,出试卷,19%。选择做报告的主要原因是具有挑战性,可以很好锻炼自己的语言表达能力,并在此过程中体会到了老师工作的不易,培养其在以后的学习和工作中学会尊重别人的劳动;撰写论文有利于拓宽自己的知识面,发现有很多东西值得进一步学习;通过出试卷发现了自己在学习中存在的问题,加深了对书本知识的理解和掌握。
3.3明确的考核制度可以促进学生端正学习态度
明确的考核制度可以促进学生端正学习态度,促使学生养成一个良好的学习习惯。而且这种针对学习过程的每个环节的量化记录,有利于教师掌握学生的学习动态,根据平时记录反馈的信息,及时调整教学方法、优化教学管理,使教学效果进一步提高。
三、结语