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教学内容的改革
以往的生物化学实验课程多采用单个小实验(每次实验只测定1个生化指标)的教学方式进行,学生多数按照实验流程机械地操作,过多地依赖于教师的讲授,实验内容之间联系较少,且多为验证性实验,学生在实验过程中缺少主动性。这种传统的实验内容和实验教学方式不利于学生综合应用和创新能力的培养,因而不能适应21世纪人才培养的需要。与以往的单一实验相比,改革后对实验内容进行了整合,将多个小实验整合为一个综合性实验(表1)。与传统的验证性实验相比,整合性实验是指在教学安排上综合多项实验内容或运用多种实验方法的实验,对学生进行基本操作的综合训练,使学生将所学知识和技能综合应用,提高他们分析问题和解决问题的能力;要求学生查阅文献资料,应用所学的理论和实验技术拟定方案并完成,这种实验有利于培养学生初步的科研能力和创新精神。综合性实验打破了传统的实验思路,突出了学生的主体地位,有助于培养学生的科研思维,提高学生的创新能力。
教学方式的改革
1传统实验教学方法存在的主要问题
传统的生物化学实验以验证性实验为主,在实验中同时应用几种简单的实验技术,这种强调传授知识的思路能起到巩固理论知识的作用,但在创新能力培养方面略显不足,不利于学生综合技能的开发与提高。在教学模式上,完全以教师为主体进行机械的“填鸭式”教学。根据实验教材,教师就实验原理、操作步骤、仪器应用、实验结果、计算方法等逐一讲解。学生完全根据教师所讲或教材所示机械性地操作,很少开动脑筋去研究实验原理、方法、过程和技巧,更不用说根据实验原理及操作步骤找出问题的原因和解决问题的方法。
【关键词】三维目标 无机化学 绪论课
【基金项目】贵州师范学院化学与生命科学学院院级教改项目:基于三维目标的大学无机化学课程教学策略研究。
【中图分类号】O61 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089(2013)10-0171-01
无机化学是化学类本科生的第一门化学基础课,绪论课是无机化学课程的第一次课。一方面,无机化学课既要完成无机化学自身丰富的教学内容,又承担着为后续课程做好准备的特殊任务,绪论课是对该课程教材内容的高度浓缩和概括,对教材的学习将起到引领、提示、导向等作用;另一方面,学生从中学到大学在学习方法和思维方式方面的过渡,也将在学习无机化学阶段得以完成。因而无机化学绪论课对于培养学生对无机化学课程的兴趣乃至专业思想的确立和巩固有着极为突出的作用。
三维目标是2001年教育部《基础教育课程改革纲要(试行)》对课程目标提出的三个维度,即从“知识与技能”、“过程与方法”、“情感态度与价值观”三方面提出了要求。新课程的“三维目标”指向学生全面发展,注重学生在品德、才智、审美等方面的成长,是国家新课程基本理念的重要体现之一。自提出到现在 ,三维目标在中国中小学教育中得到了广泛应用,在大学课堂上的应用文献报道却很少。本人在大学工作了七年,深感三维目标对大学课堂教学同样有着不容忽视的启迪和借鉴作用,并且将“三维目标”应用于无机化学绪论课堂,收到了良好的效果!
一、知识与技能在无机化学绪论课上的应用
知识与技能,是每个学科的基础知识和基本技能。无机化学绪论课内容丰富,但时间有限,因此在授课前要精心设计绪论课的教学内容,充分利用第一堂课,为今后教学打下良好的基础。在无机化学绪论课中,知识与技能应用体现在以下两个方面:1.掌握“化学”的基本概念,了解化学与其他学科及人类社会的关系;2.掌握“无机化学”的研究对象及研究内容,了解无机化学的历史,了解无机化学的地位和作用及其无机化学的应用前景。不同的知识对学生的要求不同,在绪论课中,有些知识需要学生去理解,能够用语言表述它的确切含义,知道它具有哪些本质属性及包含哪些对象;有的知识需要学生掌握,能指出知识的肯定例证和否定例证,并能按一定标准对知识进行分类,形成一定的知识系统;有些知识需要学生正确地运用,知识的运用主要表现在学生能在各种不同的具体情况下,辨认出知识的本质属性,运用知识的有关属性进行判断推理。比如:“化学”、“无机化学”的概念、研究对象、研究内容就需要学生理解、掌握;无机化学的历史、与其他学科及人类社会的关系、无机化学的应用前景就需要学生要了解生活和生产中的化学物质及化学现象,并清楚地意识它们就是所学知识的运用。在讲化学发展史时,门捷列夫的元素周期表及元素周期律的发现,能使学生更深刻地认识化学的本质,进而有助于学生对无机化学的知识的运用有了一个更全面的认识。
二、过程与方法在无机化学绪论课上的应用
通过无机化学绪论课堂实践,发现绪论教学活动中的教师不再是传统意义上的答疑解惑、传道授业者,教师的角色更像是一个导演、一个组织者。教师要把教学的重点转移到对学生的组织引导上和自身驾驭教学能力的提高上。充分发挥学生的主观能动性进行联系生活、分析思考、判断推理、自由发言、分组讨论、探究交流、得出结论。教师要引导学生看教材、看图片、想问题、进行交流、讨论、构建知识体系、发现知识间的内在联系、做出总结!那么绪论课中的过程与方法显得尤为重要。过程与方法,实际上包含了两层意思,一是教师教的过程与方法;二是学生学的过程与方法,是了解科学探究的过程和方法,学会发现问题、思考问题、解决问题的方法,学会学习,形成创新精神和实践能力等。
无机化学绪论课中通过以下几个方面来突出过程与方法:
1.通过化学概念的复习与巩固,认识无机化学的概念,初步培养学生的科学思维能力;2.运用提问、举例等手段,培养学生的归纳、描述能力,提高分析能力、解决问题的能力;3.利用分类、比较的思想探究新知识、提高迁移能力;4.通过无机化学领域最新科学研究活动、研究成果及前沿知识的渗透,培养学生的科学创新能力。
在绪论课中,我主要利用了“问”与“讲”结合,调动学生的积极学习情绪。通过七个问题贯穿整个课堂:什么是化学?化学与其他学科及其人类社会的关系如何?什么是无机化学?无机化学的作用和地位如何?大学无机化学将要学习哪些内容?无机化学的前景如何?如何学好无机化学?通过这七个问题,让学生经历、感知、探究学习的过程。在讲绪论课过程中,还要尽可能借助多媒体,应用大量的图表和图片,充分展示化学与人类社会的关系及无机化学的发展前景,同时比较我国无机化学的现状及差距,让同学们产生一种使命感。在各个提问环节,也要富有激情,富有悬念,使同学们对这门课程的学习充满期待。
三、情感态度与价值观在无机化学绪论课上的应用
经过多年的学习生活与教学生涯,使我认识到让人真正受益终生的不是知识本身,而是其背后所隐含的内在价值,思维方式,价值观念以及在知识学习过程中所获得的丰富的情感体验。化学“情感态度与价值观”是一个课程目标,涵盖“化学兴趣,物质观,辩证唯物主义,社会意识,珍惜资源、爱护环境意识,科学精神,爱国主义情感”等内容。
化学“情感态度与价值观”应将激发学生学习化学的兴趣和发展学生化学学习的能力放在首位。在绪论课的教学中,和学生的第一次见面,做自我介绍,树立好自己的形象等也是不可或缺的,学生见老师的第一感觉直接关系到学生是否喜欢老师,是否喜欢化学专业,是否喜欢无机化学课。
在绪论中,引入化学科研前沿知识,使学生变被动学习为主动学习, 提高学生学习的自觉性, 增强学生学习无机化学的兴趣, 让学生自己认识到学好无机化学是他们学好专业的基础。引入与化学有关的能源问题,培养学生的科学精神和科学态度,关注与化学有关的人类面临的可持续发展问题。引入化学与人类社会的关系,让学生发现“化学美”,学会生活!
通过比较中学与大学的学习环境的不同,教学方法不同,考试方式的不同。让学生意识到自己的学习方法需要转变:养成对问题独立思考的习惯,学会合理安排时间,善于与他人合作和交流,坚持认真、深入、严谨、求实的学习态度、需要提高自己的整体素质与能力等。
事实上,情感态度与价值观的本质是一种外显的和内隐的心理品质和信念信仰,它不可能像专业知识那样可以通过传递的方式让学生接受。在课程结束时,可以跟学生讲一个关于化学的笑话或者化学故事或是唱一首歌曲,这些看似与课堂无关的事情,却会为课堂添彩,给学生留下深刻的印象,进而喜欢上无机化学这门课,那无机化学绪论课也得到一个圆满的结局。
无机化学绪论授课过程中,离不开“知识与技能”的学习、“过程与方法”的体验、“情感态度与价值观”的渗透。课堂教学不仅要关注学生学习的知识、对技能掌握情况,更要关注学生的学习过程,思维方式及学习方法,还要关注学生的情感体验。只有这样,无机化学绪论课的重大作用才能真正体现出来。
参考文献:
[1]靳玉乐.中国基础教育新课程的创新与教育观念转变闭[J].西南师范大学学报(人文社会科学版2001(1):48
[2]赵巧丽.教学“三维目标”在大学管理专业教学中的应用[J].科技信息 2012:121
[3]黄梅.基于三维目标的化学教学策略研究[D].重庆.西南大学博士论文 2009:9-11
大学毕业后,笔者一直在从事高师院校无机化学课程的教学。无机化学是小学自然、中学化学及日常生活化学所涉及化学知识最多的一门课程,也是大学各化学专业第一门专业必修(或专业基础)课,也称化学奠基课。因此针对刚进校的新生,在教学中如何“以生为本”,通过高质量教学来阐释高等教育的教育观和育人理念应该是教师时常思考的问题。
一、深化无机化学教学中的育人理念
1 学习精神与奋斗目标的定位
教书育人是每个教师的职责,应落实到每个教学环节中。作为大学一年级课程的无机化学,其教学对象是从高中进入大学的新生,因此,在教学中不仅要求学生掌握无机化学及相关科学知识,而帮助学生提高学习能力,培养科学精神和创新意识,形成良好的情感与做人品质以及明确人生的奋斗目标就尤为重要了。近十多年来,在每届新生进校后,都要结合专业介绍,给他们进行专题讲座,如《走进化学世界,从无机化学开始》《成材从无机化学开始》《认识神奇的大学的生活》《大学生与人才素质》等。
2 注重化学发展史的教育作用
化学发展史上拉瓦锡、门捷列夫、诺贝尔、玻尔、居里夫人等许多科学大师名垂千古,他们的功绩如一座座灯塔矗立于化学学科的海洋中,指引一代代求知青年追寻真理之岛。他们为人类留下的不仅仅是某个原理的发现或某个新物质的合成,还包括他们不畏任何艰难险阻的顽强意志、严谨求真务实的科学态度、聪明机智的研究艺术和深邃辨证的思想方法,以及光明磊落、无私奉献的崇高品质,为后代展现了一幅幅科学不断完善并促进社会进步的精神画卷,成为人类最宝贵的精神财富和文明社会发展的象征。因此,通过化学发展史教育,使学生受到科学家们治学态度、科学思想和人生观的熏陶,指导同学们正确的规划自己的人生之路。
3 强调化学与人类社会发展及自然的联系
化学与人类的进步、社会的发展息息相关。远古的人们,由于火的使用,才结束了茹毛饮血的岁月。从陶器的出现到铜铁的冶金、纸的发明、火药的使用,乃至石油和核能的开发、新材料的合成,衣食住行到重大的社会课题,诸如粮食、能源、环境、医药、计算机、信息高速公路等,一直到生命的过程包括出生、生长、生殖、衰老、死亡和记忆、思维、情感等都与化学密切相关。但不可否认的是,化学的发展也给人类社会带来诸如环境恶化、核战争等许多副作用。因此,在无机化学专业课教学中,教师应努力使学生了解人类进步历程,激发他们对人类历史文明的热爱,对人的生命的珍惜,对和谐大自然的鉴赏,以及人道主义和社会责任感。为了配合教学,还组织学生进行周边环境状况和市民环境意识调查,通过网络收集有关资料,大大增强了学生的生存和环保意识以及热爱大自然、热爱地球、热爱生活、热爱人自身的和谐人格。
二、培养学生的综合能力
1 透析无机化学的学习思路
在专业教学过程中加强对学生的学习能力、思维方法、创新意识和科学素质的培养不仅有利于学生后续课程的学习,而且将使学生终生受益,尤其是当这些师范专业学生毕业后走上中小学讲台时,这就是新教育理念带来的教育效益的延续性。因此,教室既要研究教法改革也要探讨学生的学法,使学生能发挥学习的主动性和积极性以及主动构建自己知识与能力结构的自主性,培养学生有效学习的能力和方法,是“学为主体”的具体体现。
例如在无机化学理论以及实验课程的教材中,种类繁多的化合物千变万化,反应现象和反应式十分复杂,化学原理模型也多种多样,表面上看毫无头绪,一直是刚进大学的学生学习很为头痛的事情。因此,教学中教师不仅要告诉学生化学反应和实验现象是什么,更重要的是以科学的思维分析方法引导学生透过化学反应的实验现象去揭示联系、寻找原因、总结规律,领悟无机化学乃至整个化学、自然科学的本质,这就是高质量教学内涵的深化。
(1)学会逻辑推导方法。通过“物质的性质是由物质的多层次结构所决定(电子组态原子结构分子结构、晶体结构物质的物理及化学性质物质在自然界的存在方式、制备方式及其应用)”这一理念的教学与分析,让学生学会用类似于数学逻辑推导的方法,明晰过程的脉络,理解物质存在形式和物质性质的多样性与物质结构的独特性之间的哲学关系。学生会惊叹宏观世界与微观世界的秩序奥秘,下定决心投身于对化学学科的终身追求。
(2)学会举一反三的学习方法。用不同的方法、通过不同的思路去分析同一个问题,如用结构理论、化学平衡、酸碱理论、氧化还原的原理分别讨论一个化学反应进行的原因以及反应的程度与结果。学生对问题的理解会随着视角的每一次转换而加强,从而有利于培养学生全面而深刻地观察问题、分析问题的能力,使学生视角开阔,思维敏捷。这一方法尤其适用于无机化学下册部分的教学,针对某些重点内容的教学与讨论,会帮助学生学会由点到面,举一反三的学习方法,提高学习效率。
(3)理解普遍联系变化的规律。无机化学原理部分中,许多概念、理论和公式存在着内在的联系和一致性。如从热力学的能量角度(宏观)与化学键的结构角度(微观)分别分析质子酸碱反应、配位离解反应、氧化还原反应的本质和共同点,最后得到任何化学变化都符合自然界能量最低原理的普遍变化规律的认识,使学生能理解和掌握无机化学原理及其应用的精髓。这就要求教师既能钻研教材深入进去,又要跳出教材引导学生上升到方法论的高度理解问题,使学生在化学知识、科学素养和学习能力方面达到较高的深度和广度。
2 教师职业能力的培养
对师范专业而言,最能体现其特色的就是教师职业素质与能力。一方面无机化学课程一直尝试课程结业论文写作的教学环节。同学们根据论文题目,有的反复钻研教材,有的到图书馆或上网查阅资料,有的自己拟订实验方案,利用双休日去实验室反复实验,有的去校外进行信息调查和获取数据,最后按照正规格式撰写出研究论文,举行论文报告会,最后编辑出封面设计优美、内容丰富的课程结业论文集。在此过程中涌现出的优秀学生吸收到老师的课题组,直接参与教师的教研与科研。在这种创造性教学过程中,学生在学习中的主体作用得到发挥,也打下从事教科研工作的基础。另一方面,在下学期教学中,无机化学侧重于元素制备、性质、应用,学生有了上学期的理论知识和一定的化学基础知识,每周固定一个单位时
间,在老师的指导下,让学生参与作业的研究、批改、评价。每章作业批改完后,老师组织学生一起讨论,再选出学生代表在课堂上进行作业的评价与讲解。这种让学生参与教学过程的教学模式,学生才有可能对教材作出有“意义的发现”,产生特有的学习动机。同时也可以培养学生的参与意识和合作精神,强化他们“我是教师”的观念,提高教师技能水平,同时激发学生的兴趣和求知欲望,使他们在成功与失败中完善自我,品尝“台上一分钟,台下十年功”的艰辛。学生利用课余时间和教师一起检查作业、批改作业,讲解作业。同学们不但理解了问题,提高了学习成绩,而且组织能力得到增强,综合素质得到提高。这种教学方法也与新课改的“自主、合作、探究”的理念是相一致的。
3 建立网络学习平台
《无机化学》课程建立了精品课程网络系统,系统包括首页、申报页面、课程简介、教学队伍、教学大纲、教学内容、视频教学、练习与测试、实践教学、考试大纲、参考文献、教学资源等栏目,内容丰富而充实。申报页面里的精品课程申请报告是整个《无机化学》精品课程前期建设的浓缩;课程简介介绍了无机化学课程30年发展的历史过程;教学内容和视频教学中给出了主要任课教师完整的课件教案(PP,r形式);练习与测试中,有思考题及解答,习题及解答;教学资源栏目中有课程建设规划、教师的教学研究项目与教研论文、学生的研究性学习方案与课程论文、学生对本课程的评价以及学习体会等,大量的文字与照片是多年教学过程的真实写照。通过网络平台,不仅有利于培养学生利用多种教学资源自学、自评的能力,而且丰富的材料也是最好的育人资源,使学生能够形成良好的情感与做人品质,这就是教书育人的外延,尤其对师范教育学生就更为重要了,这也是评价课程建设和教师教学的一个重要关节点,是精品课程建设所追求的一种意识、精神与境界。
三、无机化学教学育人的升华
1 化学与其他学科的联系
早在20世纪70年代的人本主义教育运动,就强调学术性课程应与社会实验课程和情意课程和谐平衡。其实自然科学发展的一个明显趋势就是许多学科的相互关联与相互渗透,甚至是与社会科学、人文科学的交融。因此,教师如果在教学中利用发散性、迁移性思维方法强调化学与其他学科的联系,并利用这种联系进行深层次的育人,会取得意想不到的效果。例如在围绕19世纪末到20世纪初原子结构模型演变内容的教学讨论中,老师进一步问:总结这个演变过程你能得到什么启示?同学们的讨论涉及创新科学实验的重要性、理论对实验探索的指导作用、学生要敢于突破老师的思维模式、对客观事物认识的哲学思考、科学思想与审美的关系等许多方面,这种讨论远远突破了教材中化学知识的局限,达到的教学效果是不言而喻的。又如在化学平衡的应用的教学讨论中,同学们讨论的话题十分广泛,从环境保护、生态平衡、文化意识、人口问题、经济发展到饮食结构、情绪与健康、个人与集体、和谐社会构建、民族性与国际性等许多领域和敏感话题。各种因素构成一种相互关联、相互制约的链。这样同学们的思维空间很自然的从化学迁移到整个自然科学和人文社会学科中,而且学会如何发现不同事物的共性与个性,寻找相互之间联系的桥梁与和谐,即不同知识的节点,并能够对当前化学热点问题和新的社会问题作出积极而友好的反应。无形之中,学生增强了对生命、社会、大自然的热爱和责任感。
2 塑造学生和谐的人生观和世界观
无机化学教学的另一个特点就是在科学、哲学、美的和谐思想指导下指导学生学习。哲学是自然科学的最高境界,美的思想无处不在,无机化学学科也不例外。优秀的教师在富有魅力的化学教学中不仅能够体现显著的科学性和思想性。而且还要让学生领悟化学中的哲理性、艺术性以及对称性、统一性和奇异性的美。例如,元素单质和化合物中有物质形态和成键方式的特殊性和多样性;物质由等离子态变为气态、液态、同态的定型过程体现变化的渐进性;化学键理论、氧化还原理论、酸碱理论、配位理论等无机化学基本原理中,充分体现了矛盾的对立统一和能量守恒与转化规律,以及许多概念、理论和公式存在着内在的联系和一致性;“点石成金”的否定之否定过程;大量无机物的形态、结构表现出简明、和谐、对称、均匀、节奏、新奇等美感。富勒烯、纳米管、分子开关等,看似深奥,其实它们都是由碳元素通过完美和谐精密地组装而形成的具有对称美感的特殊物质,是美与创新的完美结合。无机化学实验中也有实验仪器的精美,各种化合物的色彩美,在晶体的生成与结构实验中,显微镜中展现了无机物的另一个美好世界。无机化学辨证思维的哲学思想和审美意识也是与创新精神紧密相联的,历史上许多化合物的合成,定律的发现,理论的提出,化学家在创造性思维过程中都充满着对美的追求。2l世纪,绿色化学与绿色化学教育日趋受到教育界的重视,这既是人类关注自身安全的结果,又是世人追求真、善、美意识提高的反映。通过这种多视角的教学,学生会逐步领悟自然科学中所隐含的深刻哲学思想和丰富的美学内涵,认识事物的内在美的规律,运用这种规律性的东西塑造学生和谐的人生观和世界观,逐步认识到社会的进步(社会科学和自然科学的发展)就是人类对美的追求的结晶。在这种将无机化学教学与哲学与审美相结合的指导思想下,学生对无机化学(或者说对自然科学)的理解与认识就会升华到一个新的层次。
3 培育良好的育人氛围
21世纪的高等教育更注重情感教育和团队精神培养。在教学实践中意识到,我们所追求的高质量教学的目的是将化学的教学过程和学习过程变成师生共同度过的美好时光,愉悦的人生体验。因此,教师应不断追求教学的科学性和艺术性的和谐结合,用自己的人格魅力感染学生。首先教师应该表现出对知识和真理的执着、对自己的事业的敬业,这是一种美德、一种涵养、一种修炼、一种境界;同时教学中教师要尊重、关心、爱护学生,用真挚的情感去激励愉悦学生,平时应尽可能抽时间参与学生的春游、文艺晚会、体育比赛等活动,指导学生的课外学习,回答学生的各种学习和生活疑问,使师生间有正常的情感交流,达到关系融恰。这样学生对教师的敬重与爱戴会迁移为对化学的学习产生浓厚的兴趣,进而学习会变得更加自觉,会在高效率中完成学习任务,在提高智能水平的同时,在情感上得到美的熏陶;当教师在教学中由职业的需要上升到职业情感时,当学生的认知需要上升为情感需要时,教学就会超脱“有用”的功利观念,转向“移情”和“无我”的超功利意境,从而进入教学育人的和谐美境界。为了更好地营造育人微环境,结合精品课程建设(无机化学是省级精品课程),无机化学课程还建立了宣传橱窗,开办了学习园地,建立了课程建设展室等等。同时也举办优秀教师、优秀高年级学生与低年级学生之间对话与经验交流会,形成一种和谐的“成长生物链”“和谐学习氛”。
四、教书育人对教师的要求
教学是教与学之间的相互作用,高质量的教学就是教师与学生之间的和谐作用。虽说现阶段教学理念强调教师是主导,学生是主体,但要通过高质量的教学完成教书育人的目标关键在教师。古人把教师的职责归纳为“传道、授业、解惑”,作为2l世纪的教师的职责,则赋予了新的内涵,提出的标准要求更高,应该是知识、素养、能力、情感、境界的高度和谐。这种集合给学生展现的就是教师的人格魅力,它对学生的成长所产生的终身激励作用是不可估量的。
关键词: 无机及分析化学 教学改革发展概况 教学改革与实践
“无机及分析化学”对高等学校近化学类专业学生而言是一门重要的基础课程。对于近化学专业如生命科学、材料、环境、农学、医学及药学等专业的学生而言,学习无机及分析化学课程对他们学习基础知识和专业知识都是不可或缺的。20世纪初以来,我国高等院校以化学为学科基础课程的学科体系,一直按照无机化学、分析化学、有机化学及物理化学这一顺序进行教学,这种传统的课程体系过于强调教学内容完整、自成体系,划分过细、缺乏相互沟通,各课程间内容重复度大,不利于发挥学生学习积极性,无法满足现代化学学科的飞速发展和国家建设对人才的要求,不能满足我国21世纪高校培养的具备基础扎实、知识面宽、能力强、素质高这4个特点人才要求。因此,更新教学内容、优化课程体系、打破学科间的壁垒、建立符合时代要求的新的课程体系势在必行。[1]各校在实施这两门课程的教学过程中,在课程设置、教学体系和教学大纲、教学内容、教学手段、教学方法等方面进行了深入的摸索、研讨与实践,积累了许多宝贵的改革经验,取得了一定的成果。
一、无机及分析化学教学改革发展概况
以化学为基础的课程改革始于20世纪80年代,当时国家一些重点院校将无机化学和分析化学两门课程合并为无机及分析化学一门课,经过20多年的探索和实践已逐渐得到教育界的广泛认可,取得了一定成果,并相继出版了多本教材。如华东理工大学也经过多年教学实践,在1992年出版了“无机化学和分析化学”教材。1995年,由华东理工大学组织的“面向21世纪理科应用化学专业教学内容和课程体系改革研究”项目被国家教委高教司批准为首批教学立项课题。由陈荣三教授主编的《无机及分析化学》一书在1975年南京大学自编讲义的基础上,于1978年人民教育出版社作为全国高等学校生物系通用教材正式出版,是我国最早正式出版的《无机及分析化学》教材。最初主要供生物系及农医等院校相近专业使用,它首次将四大滴定融入四大平衡中讲授。在教育部有关部门和高等教育出版社的大力支持下,北京大学、南开大学、复旦大学、厦门大学等数十所综合大学和师范院校的高校任课教师成立了“全国高校 ‘无机及分析化学’课程建设与教学研讨会”。[2]历次“‘无机及分析化学’课程建设与教学研讨会”对无机及分析化学教材建设和教学中存在的问题都进行了广泛深入的讨论,实现了课程结构和教学内容整合、优化和教学体系改革,《无机及分析化学》(第四版)于2002年初被列为普通高等教育“十五”国家级规划教材。
二、我校无机及分析化学的教学改革与实践
根据教学内容的需要,要完整地、系统地完成无机化学及分析化学的教学共需120个学时(不包括实验教学),而我校自2000年来《无机化学》学时数减为56个学时,《分析化学》仅有40个学时,2007年课时进一步缩减,《无机化学》减为40学时,《分析化学》减为32学时,这使得教学内容多与学时少之间产生了一定的矛盾。为适应学分制的要求及基础学科学时不断下调的情况,无机化学及分析化学的教学内容也在逐渐减少,学时数的减少不是对该课程的要求降低了,而是对教学内容和教师的教学水平提出了更高的要求,因此,必须进行教学内容的改革。1999年以来,我校开展教育改革大讨论,对《无机及分析化学》课程进行了调整,进一步压缩理论课,增加实验课的学时,并将实验单列为一门课程,建立了相应的考核方式和办法,强调了实验的重要性。同时,由于新专业的增加,使得《无机及分析化学》课程的辐射能力增强,建设力度加大,教材也采用了教育部优秀教材,2002年以来,为了提高《无机及分析化学》课程组的整体素质,满足课程建设的需要,加强相关人才的引入力度,逐步建立了一个完整的《无机及分析化学》课程组,《无机及分析化学》课程在2003年获得了淮海工学院首批精品课程建设的立项资助,在2004年成为淮海工学院的第五批优秀课程之一,在2005年通过了淮海工学院精品课程建设项目的验收与评估。经过几年的教学改革,已建立了科学、系统的无机及分析化学课程体系,获得多项优秀教学成果一等奖、二等奖,发表相关教学研究与改革论文20余篇。
1.潜心研究,突出重点,合理分配学时,注重教学内容的衔接。
无机及分析化学内容广泛,涉及现代物质结构理论基础、化学反应原理、溶液平衡、化学分析、元素化学和仪器分析6大部分。[3]教师必须熟悉教学要求,认真钻研教材,潜心研究教学内容。课堂讲授不能面面俱到,要在吃透教材的基础上,合理安排教学内容。原无机化学教学中包括四大化学平衡,即酸碱、沉淀、配位及氧化还原平衡,而在分析化学中也涉及相应的四大平衡体系,这样的教学安排,既浪费时间,又让学生感到枯燥。无机及分析化学,将原理和应用知识糅为一体。融会贯通地将原无机化学和分析化学两门课程中内容联系最紧密和重叠最多的“四大平衡和四大滴定分析方法”两个部分有机结合起来。浓缩精简后的课程安排,体现少而精的原则,严格把握必须掌握的基础概念,同时,引入了无机与分析化学学科近年来所取得的最新成果,注意了知识面的补充和延伸,满足现代无机及分析化学对各专业人才的基本要求。
2.精选内容,把握关键,因势利导进行教学。
贯彻少而精的原则,深入浅出,突出中心,针对专业课程设置和学生层次,改进教学方法。如在讲授的定量化学分析时,在四大滴定内容上先从滴定分析的基本概念入手,使学生牢牢掌握基础知识,紧紧抓住基本计算原则――量相等原则,重点讲解各类计算的解题思路、关键问题。既树立了“量”的概念,又掌握了分析问题、解决问题的方法,达到了较好的效果。四大滴定分析法以酸碱滴定法为基础,重点讲解酸碱滴定法的基本原理、滴定曲线的绘制、指示剂的选择原则、滴定终点的判断及酸碱滴定法的应用,较好地掌握滴定分析的基本原理和具体应用。其它三种滴定分析法可采取对比的方法,找出各方法的异同点,重点讲解其它滴定法的难点,达到举一反三的效果。
3.介绍学科发展的前沿知识和发展动向,激发学生的学习热情。
我国的教育现状是教材远远落后于时代的发展,教材上只能反映一些相对固定的内容,难以展示这门学科的新貌。因此,教学中要经常性地吸收现代科学发展的新成果,接触科学前沿,开扩视野,激发学习热情。例如在分光光度法教学中,结合该领域的前沿研究动态,将新方法、新成果融入教学相关部分,除去陈旧的知识,激发获取新知识、新成果的热情,既传输了获取知识的能力,又为日后工作打下了一定的基础,改变了以教师为中心,学生上课记笔记、考前背笔记的“授业传道”定式,充分调动了学生的学习积极性。
4.创新教学方法,活跃课堂气氛。
第一,引入自学模式。兴趣是学习的动力,是创造的源泉。实际上,在学生中有一种希望能发挥其学习主动性的潜在强烈愿望,自学模式满足了学生的要求。在全面授课前给出自学提纲,并注意自学的效果,将提纲中的相关部分以提问的方式予以检查,了解学生完成的情况,指出要掌握的内容,培养学生的自学习惯和自学能力,使学生由被动向主动学习方式逐步过渡。
第二,精选课堂讨论题目。课堂讨论以学生为主体,教师发挥主导作用,引导学生用学过的知识解决实际问题,从而正确理解消化所学内容。大家各抒己见,畅所欲言,最后教师总结,使学生更好地掌握相关知识,消除认识理解上的误区。
第三,引入对比教学方法。使学生前后知识连贯,融会贯通,注重每章后的小结,难点重点突出;注意与其它课程的联系,既增强了系统性,又拓宽了知识面,进一步提高学习的主动性。
第四,采用多媒体教学。为了在有限的教学学时中,增加教学信息量,提高教学效益,我们精心制作了多媒体课件,在课件中配以大量图片,一些较难的公式推导通过课件可以一目了然,使学生更易理解和掌握。
第五,为学生构建良好的知识“生长点”。由于《无机及分析化学》是一门不断发展的科学,在有限的课堂教学中,教师不可能把所有的知识都传授给学生,因此,通过知识“生长点”的构建,使学生将来能在已学知识的基础上能较好地根据自己的需要进行知识的拓展。比如:强化基础知识的讲解,力求概念准确、结论明确;在每章结束后,针对学生的学习状况,提出一些综合性的思考题,让学生结合自己所学的知识去分析、理解,既避免了死记硬背概念,又培养了分析问题和解决问题的能力;对正在处于快速发展的“热点”领域,适当补充一些发展动向和趋势,对有兴趣的学生进行引导。
5.开展预科教学。
由于全国各地的高中的教学改革实践,在我校大一新生中,每年有三分之一的学生在高中阶段没有选修化学,因此,为我们无机及分析化学正常教学的开展带来很大困难,为解决这一难题,使学生更好地适应大学学习生活,我们开展了56学时的预科教学,大部分学时用于补习高中化学知识少部分学时用于学学无机及分析化学知识。通过几年时间的努力,效果良好。
参考文献:
[1]芮光伟,蒋珍菊,岳松.无机及分析化学课程教学改革与实践[J].高等教育研究,2007,24,(3):75-76.
在为电化学方向专业讲离子-电子法配平氧化还原反应时,我们增加讲解一些常用的电池如锌锰干电池、镍氢电池、锂离子电池的电池反应,对电池的正极电极材料和负极电极材料、优缺点及其市场分布等做一些简单介绍,使学生在学习氧化还原反应理论的同时,对其应用性也有初步了解。实践证明,我们把基础理论与学生的专业融合起来讲授,既提高了教学效果,也提高学生课堂学习的兴趣,同时拓宽学生的化学视野。另一方面,我们在讲授无机化学的基础知识时,适当地穿插一些与现代科技、生活常识的内容,突出无机化学在实际中的应用,改变学生认为无机化学知识陈旧的错误观念。二、完善教学过程,提高学生的学习兴趣学生在校期间主要任务是学习,他们的思想问题基本都与学习有关,教师能够及时解决学生的学习困难,不仅对帮助学生掌握正确的学习方法,端正学风和班风,乃至树立正确的人生观都具有极为重要的作用。如何让他们顺利地接受并掌握知识,我们需要在教学过程中科学地创新教学方法,采用多元化的全方位的教学模式。首先是优化教学过程。陶行知先生说过:“教什么和怎么教,绝不是凌空可以规定的。”由于当前大学生的课余时间安排了较多的课外活动,看书的时候并不多,因此课堂教学就显得尤为重要。为了能够在有限的时间让学生掌握住书本知识,我们在学生管理和教学方面做了如下尝试:一是改革班主任聘任制度,让大一的第一门专业基础课老师兼任该专业班主任,老师通过密切联系学生,掌握学生思想及学习程度,有选择地组织和构建教学内容,把自己的教学思想和教学方法融于教学内容之中,设计教学方案,使之适合于学生的经验、兴趣、知识水平、理解力和能力发展的现状要求。二是采取了集体备课制度,学思想,优化教学方法和内容。三是采取多种教学手段和教学方法,讲课时多媒体与板书相结合,注重激发学生的学习兴趣。其次是丰富课堂内容。教师的工作是一种用语言和肢体来传达信息,以灵魂影响塑造灵魂的劳动。讲台是老师表演的舞台,老师讲课充满激情、抑扬顿挫、风趣幽默,往往会感染学生,使他们听课更富热情,课堂学习更加轻松。尤其是学生刚从中学进入大学,课堂知识容纳量显著增多,更需要老师声情并茂的演说来促进课堂教学。电视节目“壹周立波秀”可以算一个范例,讲课也应该如此,不过这要因人而异。另外,课堂教学中多设计课堂专题的讨论与交流,以问题为中心,层层剖开,鼓励学生发表对问题的见解,活跃课堂气氛也会有很好的效果。最后是开展丰富的课外交流活动。辅导答疑、批改作业、班级座谈会、知识讲座、个别谈心等课外活动是课堂教学的重要补充环节。教学相长要求互动,课堂上的时间毕竟有限,充分利用课外活动给学生发表意见的机会就显得非常重要。通过与学生在知识上、情感上的沟通和交流,了解学生的学习问题、思想问题,教师在课堂上就可以有针对性地传道解惑,提高学生的学习兴趣和积极性。同时,教师的威信也将大幅度提高。
明确学习任务,引导学生知识体系的形成
大一学生正处于智力发展的高峰期,记忆力、观察力、思考力、逻辑思维能力与创造性都会有很大的发展。[3]他们的学习有了一定的专业性、目的性和探索性,表现出广泛的兴趣,接触到各种各样的学习方法,学习的职业定向性较为明确。调查发现:他们认为既然选择了这个专业,就要彻底搞清楚有关的一切问题。尤其无机化学是第一门专业基础课,学生的学习积极性非常高。但是无机化学内容很多,包含了几乎所有的化学中用到的基础知识,有些理论知识仅仅是为了元素化学的学习而安排在课中,讲得并不透彻,也解决不了所有问题,这就给学生认知带来了困难,学生容易产生急躁情绪,甚至会打击学习积极性。在讲授无机化学时,我们应该考虑到这一认知特点,要让学生认识到无机化学仅仅是撬开专业知识的第一把钥匙,不可能解决所有化学问题,以此来消除学生的急躁情绪。同时,还要注重介绍无机化学与其他专业课程的关系,理顺课程的系统性和连贯性。因此,在绪论部分教学中,我们花费较多的学时,向学生介绍无机化学课程的基本结构、无机化学在化学中的地位,学习无机化学现阶段的任务,与有机化学、分析化学、物理化学之间的关系等,让学生明确现阶段的学习目的和任务。在其他章节教学过程中,我们整理出各知识点在后续课程的作用,给学生明确所学知识对后续课程的帮助或在专业上的应用,暂时没办法深入探讨的内容将在后续课中作分析等等。例如,指出SP杂化理论在有机化学中的重要性、化学平衡在分析化学中的应用、固体结构对新材料的开发应用、晶体场理论解释水合离子颜色等。实践证明,这些做法都有助于学生从全局上把握知识脉络,清楚学习无机化学所要达到的目的任务,而不至于在细节上迷失。构建学生的知识体系,还要注意无机化学知识与高中知识的衔接。大学与中学化学教材中存在这种现象:同一个知识点两阶段所阐述的内涵和外延不一致,这类知识非常容易引起学生认知上的混乱,已形成的思维定势还会影响学生对大学基础化学知识的接受。教学中,我们也体会到必须强调知识的演替,让学生知道用更加科学的概念和理论纠正以前所形成的印象,消除认知上的冲突。
培养学生科学的思维方法和自学能力
无机化学教学的另一个任务就是初步培养学生科学的思维方法和自学能力,以顺应构建全民学习和终身学习的学习型社会的要求。大一学生刚进入大学,学习的依赖性较强,自学能力较差,尤其是对理论知识的学习,常感到内容多且具有“不确定性”,不易理解。因此在教学过程中,我们要不断提高学生的“免疫能力”,不要流感来了抗流感、头疼来了治头疼,要给学生打疫苗,增强抵抗力,授以渔而不授以鱼,教会学生学习方法,提高学生自学能力。要培养学生科学的思维方法和自学能力,首先教学中要重视学生对化学知识系统的理解,对科学思想形成过程的理解。无机化学知识有理论、有元素,内容多,我们讲课时通过追溯知识点的形成过程及发展演变,把孤立的知识归纳总结,从中给学生灌输科学的思维方法。比如讲述分子结构一章,通过对化学键理论的不断深化,我们可以引导学生逐一认识理论的发展过程以及思考问题的科学方法。从1916年“八电子稳定结构”理论的提出到目前“分子轨道理论”广泛应用的介绍,学生对化学键的认识,从定性到定量,从简单到复杂,可以说是步步深入。新问题的出现促使新理论的诞生。不同的理论有不同的应用领域,仅靠一个理论不能解决所有问题,所以要具体问题具体分析,辩证地思考,学生由此不仅形成了系统的、动态的知识,而且分析问题解决问题的能力得到了很大提高。在讲解元素知识的时候,我们充分地利用元素周期律把繁多的知识串联起来,理顺知识框架,帮助学生科学思维方法的形成。其次,教学中进行学习方法的引导。学习方法的引导要恰当地结合教学内容。[4]由于无机化学知识点较多、较杂,我们在教学中主要做到了两点:一是对于联系紧密的内容,把握知识点之间的联系,以点带面,化繁为简,讲解透彻一个问题,教给学生一个思路。例如化学平衡章节,详细讲解酸碱平衡,电化学平衡,而把与酸碱平衡研究思路接近的沉淀溶解平衡与配位平衡留给了学生自学;二是对于知识点联系少且难度较大的问题,把复杂问题简单化、抽象问题具体化、表观问题本质化,教会学生正确理解概念的内涵,以不变应万变,培养学生良好的学习方法。例如,有这样一道习题:298.15K时电极反应(式略)如果向体系加入(式略)同学们对这样的解答非常疑惑:电极反应的能斯特方程,是把同种电极的标准态与非标准态关系联系起来,两种不同的电极类型怎么能写在同一个能斯特方程式中?E(Ag+/Ag)怎么突然变成了E(AgCl/Ag)?解答这一问题时我们应紧紧围绕“标准态”概念的实质,不需要直接求E(AgCl/Ag)的大小,根据学生现有的认识,仍然按照原来的金属-金属离子电极类型的能斯特方程来解,慢慢推导出解决问题的思路。即(式略)