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开篇:写作不仅是一种记录,更是一种创造,它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感,将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇大学化学重要知识点,希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友,陪伴您不断探索和进步。
关键词:大学;化学教学;问题及对策
作为一门自然学科,化学知识的掌握为我们开启了认识与改造世界的大门。正是由于其这一特性,在大学内化学课程的开展有着极为悠久的历史,并且在大学的教学中占有极为重要的地位,是当前高校教育体系中一门非常重要的学科。虽然近些年来高校对化学教学进行了相应的教学改革,有效的提升了大学化学的教学质量,为学生相应知识的掌握提供了有力的保证。但是大学化学与高中时期化学教学相比其实是存在很大差异的,因而对于大学化学教育者而言,应结合当前大学化学教学的实际,有针对性的对教学中的问题进行解决。进而来有效的提升高校化学教学的质量,以促使学生能更为深入的对相应知识进行理解与掌握。
一、对大学化学教学中相应问题进行解决、改革的意义
化学是大学教学中非常重要的一门学科,该项知识于实际中被应用到了多领域中,例如医学中、化工中都涉及化学知识。因而对于高校而言,做好化学课程教学是非常有必要的。但是近些年在人们对化学知识深入化学习应用的过程中,其对于人们化学知识的掌握相应能力的也提出了更高的要求。于此同时也将高校化学教学中一些问题凸显了出来,那么为了强化当前高校的化学教学质量、提升高校学生知识的掌握度及综合素质。相关的教育工作者指出,高校应针对问题对教学内容、思路、方法等进行改革与完善。以实现用科学的方法来对高校化学教学进行深入改革,将问题一一解决,为学生相关知识的理解与应用奠定下良好的基础。就这一层面而言,对大学化学教学中的问题进行解决与改革有着极为深远的意义。
二、当前大学化学教学中所存在的主要问题
(一)教材内容的针对性不强
大学是专业高等人才的主要培训机构,因而相对于高中化学而言。大学化学的教学内容知识面更广、更深,且随着科技的不断发展,化学内容知识相较于从前更为丰富。例如我们所知的材料化学、环境化学等为化学科系内新兴知识体系。但是当前在大学,教学上一味的求全,教材的编制上专业性不强,专业知识特性不突出。这一情况的存在有碍了大学化学教学的有序化、深入化进行,是当前一个具有普遍性特点的问题。
(二)授课方法过于单调、内容陈旧
化学作为一项现实工作中、生活中较为常用的知识,近些年来化学知识的发展迅速,已然渗透到了我们生活中的很多领域内。而且有很多的研究新成果问世,教学中应多将此类前沿知识引入、教授给学生。而事实上当前大学化学教学内容较为陈旧,未能将实际与教学有效的衔接,该情况的存在非常不利于学生知识的了解与掌握。另一方面,当前大学化学教学的方法较为单一、刻板。教学的过程中师生的交流性不强,信息教学方式与传统教学方式衔接度不高。尤其是一些年轻的教师过分的依赖多媒体教学方式,将传统教学的板书等抛弃。而事实上这一情况的存在,令学生陷入到了被迫接受的模式当中。在这一过程中,学生的思考能力下降、知识的记忆程度不高,该问题同样也存在于大学化学教学中。此外,作为一门实验性极强的学科,化学课的教学是无法离开实验的。因而实验课程的设计与教学在大学化学教学中占有者无法动摇的地位,其可有效的激发学生学习化学的兴趣,促进其的创造思维。但是当前大学内的化学实验课内容以实验教材为蓝本进行,而这些实验课内容并不具备创新性。且有限的实验课时被这些固定模式的实验内容所占据了,从而严重的影响到了实验课的教学效果,失去了实验课设置的意义。
(三)教学思想过于传统
思想决定了人们的行为,正确的思想对于人们的行为有着指导性的作用。但是当前在大学内相关教育者的教育思想过于传统、陈旧,严重的影响到了课程的教学,当然这一情况同样存在于化学课程的教学中,这是一个当前大学化学教学中急待解决的问题。
三、大学化学教学问题的解决对策
(一)转换教学思想
随着社会的不断发展,传统的大学化学教学思想已然影响到了教学的效果。因而对于当前大学内的教育工作者而言,首先应改变自身固有的传统的化学教学思想、理念,吸收并接纳新的教育思想。并认真的去理解其的内在含义,进而以此为指导来完成当前大学化学课程教学。
(二)根据专业特点对知识结构进行优化
在大学的化学教学中,知识内容被进一步细化,涉及面更广。教师在授课的过程中应针对学生的特点,对重点内容进行详细讲解,不要一味的求全。在授课的过程中应精炼内容,并结合实际为学生进行相关知识点的讲解,这样更便于学生的理解与掌握。例如在为生物专业的学生讲解化学知识时,内容上应重点讲解与基因工程方面关联性强的化学知识。
(三)丰富教学方法,优化内容
另一方面,教师应丰富自身授课的方法,恰当的将信息化等其他先进授课方法与传统授课方法相结合。尽量以深入浅出的方式来讲解化学课内的知识点,以将抽象的化学知识鲜活化,这样学生更容易理解、接受。另外教师在教学内容的选择上应与时俱进,将当前一些化学研究新成果、新知识引入到课堂中来,这样更容易引发起学生的学习兴趣。于此同时教学的过程中应尽量将理论知识与工作实际相联系,以促使学生重视起化学知识的学习。此外,针对当前化学实验课内容单调、刻板问题,教师应尝试以开放实验设计的思路来引导学生完成大学化学实验课。以激发学生的创新思维、实践能力,促使去主动的思考,为学生化学课程学习奠定良好基础。
四、结语
化学教学是大学课程教育体系内非常重要的一个组成部分,教师应紧跟时代的发展来完善、提升自身的教学方法。当然在这一过程中依然存在一些问题,需要我们结合教学中的实际情况来将问题解决,恰当的来引导、辅助学生学习。
参考文献:
[1]王枫,张会菊.大学化学教学中的问题及对策[J].科协论坛(下半月),2011(02).
关键词:大学化学;科研前沿;教学;应用
中图分类号:G642.41 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2015)35-0175-02
大学化学是各高等院校化学、生物学、材料科学、地球科学、环境、医学、药学等相关专业的一门基础必修课,其包含无机化学及物理化学等方面的内容,较抽象,且理论性强。大学化学课的教学对象是刚刚步入大学的新生,此时他们还停留于高中那种“灌输式”的学习模式,对化学的认识仅仅局限于抽象概念、化学方程式和相关计算的生硬记忆,而对化学在生产和生活中的作用往往认识不足,这就迫切地需要他们向大学的学习模式转变,由被动吸收性的学习转变为主动创造性的学习。
在教学过程中,如果仅按照教材或讲稿的内容采用照本宣科式的教学方式,使用传统的一讲到底、与科研前沿知识完全脱节的教学方法,就是一种落后呆板的教学方式。在课堂上,只是教师的讲解,却没有学生的参与,这种“灌输式”的教学方式只会导致学生对那些抽象的理论课内容失去学习的兴趣和动力,从而抑制学生的主观能动性[1]。因此,教师要在教学内容上下功夫,提高课程的生动性和趣味性,进行创新性的改进,引入科研前沿的知识去充实原有的课本知识。这样,学生可以了解一些前沿领域的最新发展动态,同时也能很好地掌握所学的基础知识和理论[2]。在大学化学教学中,适当引入学科前沿知识,调动学生的学习积极性,这样能够大大提高教学质量,改善教学效果。针对这些情况,本文结合大学化学教学实践在课程的教学内容和教学方式方面进行了有益的尝试和探索。
一、合理安排教学内容
应上好绪论课。作为大学化学课的第一次课,如果能取得好的教学效果,对后续教学工作的顺利开展以及学生能学好这门课程至关重要。绪论的内容应该让学生有耳目一新的感觉,满足他们的好奇心以及期盼心理。一般而言,学生关心的是大学化学与专业之间的关系及学好大学化学对将来的发展有怎么样的作用。因此,绪论课要解答学生的疑问,突出大学化学这门基础课的重要性。现代科技飞速发展,许多新材料随之而生,而新材料的应用又促进了科技的进步[3]。大学化学这门课程有着极为丰富、热门的科学前沿知识,如超导材料、记忆合金、不碎玻璃、纳米材料、不锈钢、导电塑料、石墨烯等,这些科学前沿知识能够极大地激发学生的学习兴趣。在绪论课中讲述一些新材料的意外发现,乃至研制成功,再到实际应用,这样一些有趣的内容,往往会引起师生的共鸣,达到期望的教学效果。实践表明,适当讲解关于科研前沿的内容,有助于培养学生学学化学的兴趣。
化学学科的内涵极为丰富,学科交叉和融合是现代各科学发展的一大特点。在新形势下,当前教学改革的发展趋势要求人才须按照社会发展的需求来培养。因此,在大学化学的教学过程中,应当结合学生的专业方向来选取适当的科学前沿内容。此外,科学前沿的新成果不断涌现,课程的教学内容也必将随之不断调整。基础理论教学是大学化学课程教学的必不可少的关键环节。许多基础理论,由于不能及时与实践相结合,学生在学习过程中很难体会其含义,达不到学以致用的效果。例如,讲解热力学第三定律“在绝对零度,任何完美晶体的熵为零”时,学生只能从文字上得到“绝对零度不可达到”这个结论。实际上,学生对“是否存在降低温度的极限”这一问题非常感兴趣。此时,若给学生引入最新的研究报道:2014年10月22日,意大利国家核物理研究院下属的格兰萨索粒子物理国家实验室宣布,他们将一立方体铜块冷却到6毫开(零下273.144摄氏度),这一温度几乎接近“绝对零度”(零下273.15摄氏度)。实践表明,这个最新报道的引入不仅可以激发学生的学习兴趣,还能让学生了解虽然绝对零度在实际生活中似乎无法达到,但科学家还是不遗余力地尝试着接近绝对零度。通过科学家对绝度零度的不断追求,让学生认识到科学永无止境,激励他们学习科学工作者那种锲而不舍的精神。
做到教学内容的合理安排,这就要求教师在充分理解教材的前提下,准确地把握相应的知识体系与所设的培养目标。另外,为了能够将相关科学前沿知识充分应用到大学化学的教学中,教师应深入学习该学科的新知识,追踪该学科的相关科技研究最新发展趋势和动态,精心选取相关科学前沿知识来充实课堂教学内容,让学生可以学以致用。例如,在讲解原子结构相关章节时,可以讲解碳的不同形态的材料,如金刚石、石墨、富勒烯、碳纳米管、石墨烯等。
本文以石墨烯以及单层石墨烯的诞生历程为例来讲解。单层石墨烯是由英国曼彻斯特大学的两位科学家安德烈・杰姆和克斯特亚・诺沃肖洛夫于2004年发现的。他们制备单层石墨烯的方法非常简单,先从石墨中剥离出比较厚的石墨片,之后将这个比较厚的石墨片的两面都粘在一种特殊的胶带上,撕开胶带,就能把较厚的石墨片一分为二。不断地重复这样的操作,得到的石墨片也越来越薄,最后,他们可以得到仅由一层碳原子构成的薄片,这是单层石墨烯的诞生历程。
从此以后,石墨烯的制备方法层出不穷,经过近几年的发展,科学家发现,离单层石墨烯的工业化生产越来越近。安德烈・杰姆和克斯特亚・诺沃肖洛夫因其在单层石墨烯的特别贡献获得2010年诺贝尔物理学奖。此外,引入石墨烯的最新研究进展:石墨烯微片规模化生产技术已经成熟,其下游运用研发成果层出不穷。
石墨烯未来五年在光电显示、半导体、触摸屏、电子器件、储能电池、显示器、传感器、半导体、航天、军工、复合材料、生物医药等领域将呈现爆发式的增长。这不但会让学生很轻松地完成本课教学内容的学习目标,掌握抽象理论中原子结构化学键与物质形态的关系,又能了解当前无机化学的前沿领域,大大增加学生对抽象结构化学的学习兴趣。
二、注重理论结合实践
在教学内容上,要注重理论与实践相结合,鼓励学生探索创新。在固体结构章节,学生对晶体中原子的周期排列、晶胞在三维方向的重复堆积,以及晶体的结构特征等知识点很难理解,认识和想象力跟不上教师的讲解。此时,可以将学生带出课堂,到实验室中让他们通过亲身体验去认识晶体结构。在实验室,学生可以接触大型的科研仪器――X射线单晶体衍射仪。X射线单晶体衍射仪的分析对象是一粒独立的晶体,就像我们所看到的一粒盐或一粒砂糖。单晶中,原子或原子团呈周期性排列,如果将X射线(如Cu的Kα辐射)照射到单晶上,就会发生衍射,接着对所得衍射线的数据分析可以解析出晶体中各个原子的排列情况,解析出晶体的结构。晶体的结构可通过测试的方法来确定,这对物质性能的解释、学科的发展以及新产品的生产和研发等,具有很大的作用。例如,2014年,中科院院士、著名结构生物学家、清华大学施一公教授研究小组首次在世界上揭示人源γ分泌酶复合物的精细三维结构,发现人源γ分泌酶复合物与阿尔茨海默症(俗称老年痴呆症)的发病直接相关,这为理解γ分泌酶复合物的工作机制以及老年痴呆症的发病机理提供重要依据。这一例子的讲解,可以极大地加深学生对晶体结构的认识,激发对晶体结构学习的兴趣。
三、利用多样的教学方式
教学方式是达成教学目标的重要环节。由于教学内容的侧重点不同,需要采取灵活的教学方式。基础理论知识具有明显的理论特点,课堂教学以讲授为主,在多媒体课件及相关视频的辅助下生动地呈现教学内容,可以有效地提高课程教学的效率。在大学化学课的教学过程中,特别是在引入相关科学前沿知识来讲解时,充分利用多媒体来教学,将一些科技现象和流程通过动画形象逼真地演示出来,更能为学生提供眼、耳等感官刺激,使他们的思维变得更加活跃,对于相关的知识点也就更容易理解和接受。此外,启发学生思考,使他们主动学习。教师在课堂上要经常提出一些问题,引导学生进行讨论,之后根据情况对某些问题的解答进行补充和扩展。教师还应注重鼓励学生积极参加各类大学生创新活动或专业科技竞赛,还可以让参与教师的科研活动,通过这些活动激励学生积极主动学习,提高他们的动手能力和创新能力。
四、结束语
在大学化学的教学过程中,适当地引入相关的一些科研前沿知识,既能让学生在学会课本知识的基础上了解一些科学前沿的相关研究进展,还能激发学生的求知欲,由被动接受式学习变成主动求知型学习,提高学习兴趣,真正体会到学习的乐趣。教师结合科研前沿知识,在教学内容和教学方式方面进行改革,可以提高教学质量,达到更好的教学效果,这更符合培养创新人才理念的要求。
参考文献:
[1]李燕.浅谈如何激发学生学习有机化学的兴趣[J].中国冶金教育,2014,(3):1-2.
1 当前中学化学教育和大学化学教育衔接过程中存在的问题
1.1 中学教材和教学过程中的概念描述不够准确
中学化学教学始终是基础教育的重要组成部分,其基础知识点的严密性、科学性是实施有效教学、培养学生科学素养的重要前提。然而由于种种原因,在现行中学化学教材、教辅材料及教学过程中,时常出现一些化学基础知识的科学性偏差。这给教师的教学工作造成一定的障碍,对学生的学习造成误导,影响学生化学科学素养的培养。例如,“电子层数较多的原子半径总是大于电子层数少的”。这一说法显然是不正确的,但这些问题在教材或教学参考资料上往往都很少有确切而较深入的专题阐述,于是不少教师在教学过程中就根据自己的经验和理解作出了上述那样的结论,再经过长期的传承,这些结论变得理所当然了,也很少有人再去质疑。再如,对Cl2分子形成的描述包括:(1)2个氯原子对共用电子对的吸引力,一个氯原子核对另一个原子核外电子的吸引力,即2个氯原子之问的异性电荷静电吸引力;(2)2个氯原子的电子和电子之间,核和核之间的排斥力,即2个氯原子之间的同性电荷静电排斥力。合理的描述为:当2个氯原子成键,原子间的距离处于平衡距离时,排斥力和吸引力相当,处于稳定状态;当氯原子问的距离大于平衡距离时,吸引力大于排斥力,总表现为原子之间的吸引力;当氯原子间的距离小于平衡距离时,排斥力大于吸引力,总表现为原子之间的排斥力。可见,中学教材中,基本概念和基础理论出现科学性偏差,这是因为,一方面,中学化学偏于注重基础知识,其中基本概念和基础理论所占比例较大;另一方面,基本概念和基础理论要从内涵和外延2方面去把握,容易产生科学性偏差。笔者认为,这方面的科学性问题还是比较突出的,应该引起相关人士的重视和做出适当的调整。
1.2 不同的教育目的造成中学教育与大学教育衔接的不顺利
中学化学教育的目的,一方面为社会培养有知识、有文化的劳动者,另一方面要为高等学校输送高素质的人才。但由于历史和现实的原因,当前中学教育实际上还是以追求升学率的应试教育为主。中学化学教师的衔接意识比较淡薄,能够经常注意到教学衔接的不多,平时又很少相互交流。同样大学教师几乎没有到中学听过课,对中学新课程不太熟悉或完全不熟悉。由此看来,无论是中学教师还是大学教师对学生将要学什么或已经学了什么了解甚少,在教学中又不考虑中学与大学教学的衔接问题,必定会让学生感到中学化学与大学化学之间出现断层,难以顺利地从中学过渡到大学,影响了学生的学习兴趣,造成严重的两极分化现象。这种现象的出现,主要是由于中学与大学不同的管理模式,教师的衔接意识淡薄,从主观上影响了教学衔接的开展。
1.3 不同的教学方法阻碍了中学化学教育与高等化学教育的衔接
中学化学教学的特点表现在基本化学事实少,基本原理涉及的概念少。有的不要求定量表述,联系实际过少,然而对基本概念的要求过高。过多地追求严格的定义与相互关系,化学计算要求高,过分强调其对思维能力的训练价值。在中学化学教学过程中,学生一般只是被动地接受知识。从这种教学模式的现实可以看出,在目前的教学中主要存在的问题是:(1)在教学过程中,学生处于被动地位,学生的主体性得不到充分发挥,学习主动性受到抑制。(2)教师只是向学生灌输知识,教学的主要任务是传授知识、学会解题,忽视对学生创新意识的培养。(3)教给学生的知识是预设的、确定的东西,对问题的解决只要求一种方案或答案,忽视对学生想象力和创造性思维能力的培养,这不仅不利于而且压制了学生创新能力的发展。大学化学教育以化学思想和知识整体结构讲解为主,主要是化学思想、方法的运用;在中学基础化学教育之上进行专业教育,培养高级专门人才,通过系统的专业知识的学习,提高知识水平和专业技能,为今后的职业生涯打好基础。
2 做好中学化学教育与高等化学教育的衔接工作
2.1 教材的及时更新与教学方法的改进
教材是教学活动的依据和知识的载体,也是师生共同探究新知、获得发展的媒体。不少教材的编写以基本概念和基本理论为主线,过分强调教学体系的理性化,对于基本原理的核心地位、化学学科的基本思想、基本研究方法和开拓精神强调不够,难以激发学生的热情和兴趣。为此教材的编写应该顺应形势的发展,打破传统的旧框架和旧结构,把不断出现的新理论、新反应、新方法和反映化学前沿领域的新成果补充到教材和教学内容中,更新教材内容,使中学化学教育与高等化学教育有机地结合起来。中学化学教育仍然是应试的,尽管这一前提无法改变,但是可以将一些新题型加入到考试中,例如一些比较主观的题目的引入能让学生利用所学的知识以及课外积累的知识进行解释,自圆其说即可。这样能拓展学生的知识空间和视野,使学校,老师和学生3方面都重视学生自主思考,提升解决问题的能力。
2.2 转变观念提高认识,适应时代科学发展的要求,进一步提高化学教师自身的知识水平和综合素质
尽管为高等学校输送高素质的人才是中学化学教育的重要目标,但是学生科学素质的培养,尤其是科学思想和科学方法的培养则是化学教育的重中之重。多组织教师交流、进修,更新参考书籍。只有这样,教师自身的能力和素质才能不断地提高,才能最大限度地调动教师的积极性,教学质量才能进一步提高。中学教师可以阅读一些大学化学教材,了解大学阶段学生学什么,面对化学学科的发展趋势和中学化学教育改革的形势,正确认识当前中学化学教学的现状,认真分析现阶段中学化学教学中存在的问题,进一步探索解决问题的途径,对深化化学教学理论、培养学生的能力、提高学生的科学素质具有重要的意义。由于化学知识具有系统性与连贯性,大学教师也应该系统研究中学化学教材内容。在大学教学中,应首先复习中学化学内容,随后指出中学化学知识的局限性,接下来通过大学化学教育去解决悬而未决的问题,充分做好中学化学教学与大学化学教学的衔接工作。与此同时,大学教师可以和中学教师进行化学教学交流,使中学教师能深入地了解高校对中学化学教学的具体要求。如果条件允许,高校还可以与中学合作,进行定向培养,使2者的衔接更加顺畅,也可以缓解高考造成的巨大压力。
2.3 引导学生改变旧的学习方式,掌握正确的学习方法
学习方式是指学生在完成学习任务过程时基本的行为和认知的去向。学习方式不仅指具体的学习策略和方法,还指学习在自主性、探究性和合作性方面的基本特征。中学阶段,学习方法比较单一,主要是以教师为主的课堂传授书本知识,教学方法称为“填鸭式”、“灌输式”。教师会把所有可能考试的知识点讲到,学生的思维被大量的题目以及标准答案所禁锢了。然而,大学教学包含的信息量大,仅凭借在教室里读书是难以做到的。大学教学是以学生为主导的自学模式,是强调学习过程的新型学习模式。显然这种教学模式的转换对大学一年级的新生来讲是难以接受的,因此要求大学教师不仅要传授知识,更重要的是指导学生,帮助他们学会学习,掌握适合自己的学习方法。教师的作用重在引导,引导学生在学习知识的同时掌握合理的学习方法,由强调学习结果向强调学习过程过渡,引导他们学会如何发现问题、思考问题和解决问题,帮助他们通过各种渠道获取信息,提高自己的能力与素质。
1加强课程与专业联系,激发学生学习
《大学化学》课程的积极性兴趣既是学习的最好老师。能否将学生自然地引入到材料化学专业的学习中来,让学生感受到材料化学的魅力,教师上好前言课可以说至关重要。新生上第一门专业基础课时,一般都充满好奇与渴望。教师若照本宣科、泛泛而谈,学生只能按图索骥,被动接受教材上的受死知识,他们大多兴味索然甚至大失所望。教师若能独辟蹊径,借助多媒体优势,向学生合理展示人类自古至今、特别是近年来材料科学界发展的新成就,如金刚石、宝石、发光材料、功能奇异的C60、N60、C90(目前报道的最小的碳纳米管[3])、N70、碳纳米管,无机超分子,原子簇化合物,无机功能材料(如功能配合物、无机纳米新材料与功能材料),纳米陶瓷、磁性、催化剂、气敏及传感材料等。事实上,这些五彩缤纷、性能奇特、形貌特异的材料大多可通过即将学习的《大学化学》课程的相关知识来制备、合成,而并不是遥不可及、的高端技术。通过这种方式,则深深吸引学生的目光,能激发学生学习的兴趣。学生因此也能了解学习好《大学化学》课程的重要性,进而增强对材料化学专业学习的责任感和信心。在各章节的教学过程中,教师都应把其相关知识点与材料的合成、性能研究等密切联系起来。比如,在学习晶体结构部分的知识时,我们在这一块的讲授就与其他专业的授课明显不同,尽可能地把常见晶体(如NaCl、CsCl、ZnS、CaF2、K2S、CaTiO3、TiO2、Al2O3、MgAl2O4、Fe3O4、Co3O4、AgCl、AgI等)的晶体类别、空间结构等向学生讲解阐述清楚,为其学习常见无机化合物、无机材料打下坚实的基础。
2突破传统的教学理念与方法,夯实理论基础
讲授法教学仍然是目前多数课程所用的最基本的教学方式,具有一定的优势,即教师能连贯地向学生传授基础知识,并配合其它方法,可将基本概念、基本原理及相关课程知识传授给学生。教授法运用得当,不仅能将讲授内容系统、科学而准确地传递给学生,而且还能很好地突显讲授内容的重点和难点。然而,实际教学过程中若自始至终均采用这一方法,学生极易疲劳,产生厌倦甚至烦躁的心理。事实上,有些教师一直喜欢满堂灌和填鸭式教学,教师在课堂上洋洋洒洒、痛痛快快地大讲特讲,却完全忽略了学生作为教学主体的作用。这种教学,只是教师知识的倾泻,而不是传授,其结果是教师教得非常累,学生听得更累,因而教学效果往往显得特别差。在近几年材料化学专业的学生对《大学化学》课程的授课评价中我们可以清楚地看到,学生对那些采取满堂灌式教学的教师微词颇多,普遍要求采用灵活多样的教学方法,要充分激发学生学习的积极性。在我系《大学化学》课程教学团队中,我们都十分重视教学理念的转变、更新和教学方法的改革。我们都视其为课程能否鲜活生动的源泉。首先,我们确立了以学生学习为中心的教学观念,以学生最大程度掌握好专业基础知识为目标。如果把教师作为工程师或技术工人,那么学生将可看成为其加工的“产品”。“产品”质量的优劣,能否赢得市场,是检验作为教师教学质量是否合格的标准。要做到这一点,必须对学生进行科学合理地训练和培养。因此,在课堂教学上,教师要积极引导,在十分融洽的环境下合理有序地向学生传授知识,并能激起学生的求知欲,使其在课后有进一步跟踪并深入研究的渴望。其次,为更好地传授知识,改革教学方法,要采用灵活多样、切实可行的教学方法,使学生以最直接、最有效的方式获得知识。比如,在课前,教师要布置任务,设置问题,引导学生进行预习,通过多种途径了解有关课题的成就以及最新发展动态,以吸引学生的注意力,让其对所学内容产生浓厚的兴趣。在课堂上,以多媒体教学为主,必需的板书为辅;以探讨和学生参与教学作为主线,以教师补充和更正作为辅线;以经典基础知识的教学和实际应用为主要教学内容,以相关科学前沿知识的穿插为辅助内容。课后,学生以完成经典题目作业为主要巩固课程内容的方式,以查阅相关知识,进行实验和撰写课程小论文来扩大视野,等等。《大学化学》课程理论众多,在有限的课时里让学生牢固掌握众多理论,难度较大。我们主要通过精选教学内容,采用精讲、精练的方式,理论与实际相结合,科学前沿介绍与教师的科研课题相结合,深入简出,形象生动地向学生进行传授。通过具体的材料合成与应用示例,夯实基础理论,加深《大学化学》与材料化学之间的联系,使学生产生强烈的欲望和浓厚的兴趣。
3转变课程的管理机制
课程管理机制的建立与课程改革相适应,课程管理机制的优劣将直接关系到课程教学质量。课程改革的深入开展应是课程教学管理的核心内容,我们应积极探索新的教学理念,大力开展创新教育,逐步推进教学新模式的转变,确保教学质量的提高。第一,我们要求《大学化学》课程教师都要进行教学研究,特别注重课堂教学、教学内容、教学模式以及教学细节方面的探索与研究。通过对课堂教学过程、特别是教学细节等方面的研究,让教师更加重视教学规律。第二,加强课堂教学的诚信教育和情感交流,培养师生感情,帮助学生正确掌握求知观,不仅要培养学生的道德情操和知识品德,还要增进学生服务于社会的意识和责任感。第三,不断转变教学方式,由封闭式教学向开放式教学转变,由单向式教学向双向式教学转变。第四,教师要转变自己的角色,尽快由“教书匠”转变为“研究者”,由知识的“储备者”向知识的“传播者”转变。教师要经常进行反思,逐步实现深层次创新,使自己成为一个教学理念、教学实践的开拓者和研究者,崇尚科学,崇尚学术。第五,加强课堂教学的监督机制。我们主要通过教学督导、教研室听课与评教、院领导随机听课以及学生期中进行教学评价等方式来提高课堂教学的管理与监督机制。第六,加强课程学习的奖惩机制。对本课程学习比较优秀的学生应及时进行表扬、鼓励甚至奖励,树立模范。对那些不爱学习、偷懒疲沓的学生要及时教育、激励以及必要的课程惩罚,如阅读几篇科学论文,撰写小论文等。
4加大学生实践与创新能力的培养
创新是关乎国家和民族昌盛兴旺的灵魂和永不衰竭的动力源泉。创新人才的培养是大学教育义不容辞的责任。当代大学生创新人才的培养可以分为创新能力和创业素质的训练两个部分。《大学化学》作为专业基础学科,在大学生创新能力培养方面具有更重要的基础性作用,是其他学科无可替代的。因此,结合我系材料化学专业近几年的发展,通过《大学化学》课程的教学与实践,主要在以下几个方面实施对大学生创新能力大力进行培养。(1)教师首先要有创新意识和创新实践活动。通过教师教研和科研课题的申报与立项,教学改革的实施,教学方法的改进,教师进行各种形式的进修,通过指导学生申报课题项目,引导学生参与科学研究。带领大学生参与各种竞赛,领导学生直接服务于社会等,切实提高教师的创新意识和实践活动。(2)精选并优化教学内容,使教学内容更加系统化、科学化。将大学化学课程中无机化学与化学分析中的相关知识紧密结合起来,尽量节省课时。(3)加大基础实验的权重,增设综合性、设计性实验和开放性实验。(4)教师进行课题讲座,通过专题研究,加强《大学化学》课程与专业学习的联系。同时,挑选一些能力较强的学生在课堂上进行小专题报告,培养和锻炼学生进行理论交流的能力。(5)积极邀请学生参与教师课题组或科研课题中来。让学生参与教师的课题研究,不仅使学生了解科研的一般途径,更重的是培养了学生的科研意识和素质,能使学生在进行课程学习时不自觉地提高了科学分辩和吸收的能力。
5结语
《大学化学》作为材料化学专业首门专业基础课程,学术对本课程学习及掌握的程度,对其以后学习专业知识影响甚大。因此,作为教师与课程管理者,应密切关注《大学化学》课程教学质量的提高,切实采取有效的途径,以对学生和社会负责,扎扎实实地办好材料化学专业,为国家更多地输送质量过硬的高级专门创新人才。
作者:潘 路 鲍 霞 朱其永 单位:淮南师范学院化学与化工系
1启发式科学写作引入实验教学的意义
(1)传统大学化学实验教学流程单一,学生往往拘泥于课本内容,缺少思考的空间。导致学生产生依赖心理,对实验现象的描述和实验结果讨论仅仅停留在观察阶段,不能通过化学实验的学习,系统理解化学相关概念和原理。将启发式科学写作应用到实验教学,能够从根本上解决学习方式单一等问题,通过学生彼此之间的交流与讨论,使学生增加化学的学习兴趣。(2)启发式科学写作主要强调两个方面,一是整个实验的设计和教学过程强调启发性,二是写作过程中重视学生的思考和主动性,教会学生用自己的语言去描述、理解和重温先前知识,这种思考问题的方式,有利于学生理解新概念和原理,从而将新知识纳入到已有知识体系中。(3)启发式科学写作看重的是科学知识之间的联系、证据的表述以及现象的解释,对学生培养科学推理能力至关重要。科学写作的过程是不断反思先前想法和经验、设法理解、发展知识的过程,因而在写作期间学习者能建构更丰富的解释。
2启发式科学写作在化学实验教学中的应用
目前大学化学实验主要有基础性实验、综合性实验和设计性实验三种类型,下边以基础实验和综合性实验为例,讲解启发性科学写作在以上不同类型化学实验中的应用。(1)启发性科学写作在基础性实验中的应用。与传统实验报告不同,启发式科学写作贯穿于实验活动的始终,它能够帮助学生从实验和写作中实现理解,实验开始前需要给学生讲解实验的目的,即为什么要做此实验,和理论教学中的哪个知识点相关。实验后则要求学生回顾相应的化学知识以及实验过程,并且鼓励学生进行多方位的观察,从而发现实验证据和结论之间的关系。下边以学生酸碱滴定反应实验为例,其报告结构如表1所示。表1基础性化学实验启发式科学写作报告框架提出问题:做实验之前我提出的问题有哪些?酸碱滴定终点怎么确定?试验精度怎么控制?实验设计:怎么做才能解决这些问题?查指示剂的表色范围,选定指示剂;选作平行样,降低试验误差。实验观察:通过实验我观察到什么?甲基橙在碱性溶液中显红色,终点时显橙色。得出结论:可以用甲基橙做指示剂,由已知浓度的盐酸测定未知浓度的氢氧化钠。提供依据:HCL+NaOH=NaCL+H2O甲基橙的变色范围。实验讨论:我的结论和其他同学有何异同?反思:通过该实验,我们前面学习的理论知识有没有改变?如果有改变,则深刻地理解了中和反应的本质,明白了指示剂的选择方法和应用。(2)科学写作在综合性实验中的应用。综合性实验与基础性实验不同,强调综合运用所学过的知识,来设计实验,解释所看到的实验现象,要求学生有较好的实验技能,掌握使用多种化学研究方法,主要用来培养学生分析问题、解决问题的能力。将科学写作应用于综合性实验教学中,不仅能反映学生的实验过程,还能为学生创造交流实验结果的机会,通过交流讨论使学生深入理解化学概念和原理,此外写作、发言等活动环节还能提高学生的语言组织能力与表达能力,下面以三草酸合铁(Ⅲ)酸钾配合物的制备为例,讲解具体的应用方法,如表2所示。(3)科学写作在设计性实验中的应用。大学化学设计性实验是最具创造性的一类实验,是教师根据自己的研究兴趣和方向,以及课题的需要,组织学生设计实验,开展科学探究,并对结果进行分析和梳理,然后撰写实验报告。此类实验非常有利于学生创新能力的培养,因为在整个实验过程中,学生的主动性要求高,需要他们在老师的指导下提出自己的思路,寻求实验证据并进行解释,这对学生推理能力和语言表达能力的提升意义重大,非常值得推广。
3结语
本文尝试将科学写作引入到化学实验教学中,根据化学实验的不同类型进行了实验报告框架设计,具有很好的示范作用。后续将会将本文设计的模式和框架应用到具体实验教学中,根据效果反馈进行修改或者再设计。
作者:赵彤莹 单位:武汉科技大学化学工程与技术学院
关键词:工程化学;土木工程专业;提高教学质量
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)46-0201-02
工程化学作为培养“基础厚、口径宽、能力强、素质高”的高级工程人才必需课程,是我校土木工程专业本科生的一门基础必修课,是该专业学生大学期间所学的唯一一门化学课程,因此,该课程的开设对于学生在今后能够有意识地运用化学原理去思考、分析和解决实际工程问题的科学思维培养具有重要作用。
工程化学对于大学一年级的学生来说,存在着内容多、学时少、理论性强、概念抽象等因素,因此笔者针对我校土木工程专业认证(评估)中对《工程化学》人才培养的要求等特点,就如何让工程化学的教学得以更好地实施,从而激发学生的学习动力,提高教学质量这一课题,结合自己的教学实践,浅谈几点体会和认识。
一、重视第一堂课,激发学生的学习兴趣
对每一位刚刚踏入大学的新生来说,大学是一个全新的学习和生活环境,学生对周边的事物存在着新鲜感与好奇心。绪论课作为一门课程的第一堂课,是课程的开场白和宣言书,是师生之间的第一次接触。俗话说:美好的开始是成功的一半,因此,上好第一堂课在整个学科教学过程中有着特殊的地位和重要的影响。笔者认为,为了上好这第一堂课,需要做好以下几个方面:
1.注重教师的言谈举止和仪表风范。学生对任课教师的第一印象在一定程度上会影响到学生对这门课程的学习态度,因为学生对教师本身也存在着一定的好奇心。教师若能着装整洁得体、仪表端庄大方、教态自然,并以精练、准确、幽默的语言把知识讲授给学生的话,定会吸引学生并提高教师形象,进而缩短师生心灵之间的距离,达到“亲其师,敬其人,信其道”的目的。
2.明确教学目的和教学要求。土木工程专业的学生拿到教材后,难免会有些困惑和不解,比如大部分学生会想“为什么要学这门课?”、“学什么?”、“学了有什么用?”等问题。说到底,这就是我们教学目的和教学内容的问题。因此,上课之前,教师必须吃透教材内容,明确教学目的,做到心中有数。针对土木工程专业的学生,笔者认为可以根据土木工程注册师基础考试大纲的要求讲起,这样既能很好地回答学生的这些问题,又能让学生明白如果不学该学科或没学好该学科会带来什么后果,会给自己今后的学习和生活造成什么影响,通过这种反证法说明该学科的重要性,以引起学生对该学科的重视并端正他们的学习态度。
3.了解学生的基础,因材施教。我校土木工程专业的学生来自全国各地,学生的知识水平参差不齐,部分学生特别是新疆、地区少数民族学生因为高考的时候没有选择化学,所以化学基础比较薄弱甚至还停留在初中阶段。因此,在第一堂课上,有必要了解一下学生的真实情况,对他们的化学基础做好充分调研,为后续的教学工作做好准备。笔者所在学校针对新疆、地区少数民族学生的课程管理中,规定任课教师应对民族生增加课程辅导,并安排一定的测试,以便及时了解学生掌握情况。
二、理论联系实际,提高学生的学习热情
当代大学生都是“90后”,他们对于知识的学习常常是按照兴趣而进行的,为了吸引学生的注意力,在教学过程中,不仅要重视对化学基础知识的讲解,还要介绍一些与专业相关的科技成果,提高学生的学习热情。比如,材料的腐蚀是建筑工程务必关注的重要问题之一,其中钢筋的腐蚀对工程影响较大。因此,在氧化还原与电化学章节的教学中,可以从电化学的原理出发,介绍混凝土对钢筋的保护作用以及钢筋腐蚀的电化学性质等内容;再如,在讲解溶液和离子平衡时,可以从化学的角度分析水体的污染源以及对废水的处理方法等,结合酸碱理论介绍用中和法处理酸性或碱性废水,或者利用溶度积规则来判断废水中的某种金属离子是否已经完全除去,使其达到排放标准等等。这样一来,可以让学生体会到工程化学对他们进一步深造和未来从事的工程设计施工或管理行业具有非常重要的作用。
此外,笔者认为,在教学过程中需要穿插一些贴近生活的教学案例以丰富学习内容,从而增强学生对化学知识的记忆。在热力学中引入描述混乱度大小的物理量――熵时,可以多举例一些从有序到无序的生活案例,如水自动地从高处往低处流;再如在一杯水中滴入几滴红墨水,则红墨水就会自发地扩散到整杯水中等。在讲解催化剂对反应速率的影响时,要让同学们了解催化剂有正催化剂也有负催化剂,如橡胶中的防老化剂、食品中的防腐剂等都是负催化剂;此外,通过在混凝土中加入一定比例的橡胶粉,不仅可以提高混凝土的韧性、变形能力、抗冲击性能,而且还拓展了废旧橡胶的应用领域,实现了固体废弃物的资源再利用。通过以上种种讲解,使学生真切感受到化学知识可以广泛应用于我们日常生活中。
三、注重教学手段的改进,发挥学生的主动性
笔者认为在教学过程中应充分利用现代教学手段,一方面可以采用大量的图片、视频等生动形象地展示与知识点相关的化学原理或实际工程,使同学们对土木工程中化学知识的应用有一定的感性认识;另一方面还可以将工程化学中抽象的概念具体化,如在讲解杂化轨道理论时,可以将整个杂化过程用三维立体动画的形式表示出来,能使学生直观地看到杂化前后轨道的数目不变,但是杂化后轨道的伸展方向和形状却发生了改变。
任何一种教学手段都有利有弊,多媒体教学也不例外。在公式推导等章节,如弱酸或弱碱的解离平衡、缓冲溶液pH值的计算以及能斯特公式的推导和应用等,笔者认为则宜用板书书写,适当地放慢教学进度,可以方便学生跟进思考,便于理解和接受,提高教学效果。
四、多种教学模式的相结合,培养学生的自主学习能力
由于我校土木工程专业《工程化学》课程面向的是大一的新生,他们大多数人还处于初入大学的迷茫期,通常表现为自学能力、独立分析问题能力、灵活运用所学知识能力、实践和创新能力等方面比较欠缺。而科学的教学模式是实现教学目标、保证教学质量的重要手段;不同的教学内容若能与不同的教学模式相匹配必能相得益彰。因此,在教学过程中,笔者认为教师一定要善于巧设问题情境,或将需要教师主讲的一些内容转换成思考题的形式进行教学,尽可能采用启发式、互动式、探索式、研究式等多种教学方法将结合,针对不同的教学内容采用不同的形式组织课堂教学,来改变“填鸭式”的传统教育模式,培养学生自主学习、分析问题和解决问题的能力。如每1―2次课设立一次3分钟左右的学生讲授环节,选择一位或两位同学对已学或即将学习内容的一个知识点进行讲授;或要求学生在学习某个知识点前,走进图书馆去寻找和构建贴近自己专业的生动教学案例,鼓励同学们主动面向全班同学进行阐述。因此,学生为了讲解清楚课堂内容必须认真预习,做好充分的准备,也达到了培养学生的自主学习能力的目的。
结语:
在结合专业特点和学生实际情况的前提下,教师在教学过程中应重视第一堂课,给学生留下良好的第一印象;合理组织教学内容,理论联系实际;改革教学方法,利用多媒体和传统板书有机结合,增加实际工程或生活案例,这些方面都能够有效地提高学生学习兴趣,培养学生的自主学习能力,达到提高教学质量的目的。以上即为笔者讲授工程化学课程中的一些体会和认识。
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关键词:无机化学;教学内容;衔接;教学方法
中图分类号:G642.3 文献标志码:A ?摇文章编号:1674-9324(2013)19-0212-03
无机化学是化学、化工、材料、生物、制药等化学相关专业的主干基础课,一般于第一学期开设,无机化学对化学相关专业大学教学计划的顺利实施及培养目标的实现有着重要影响。无机化学既是衔接大学与中学化学教育的桥梁,又是横贯分析化学、物理化学、有机化学及诸多专业课的纽带,良好的无机化学知识是进一步学习后续课程和分析解决一般化学问题的重要理论基础。无机化学的内容繁多,既有化学基本理论知识,又有抽象的物质结构,还有知识点分散、内容繁杂的元素化学,对于不熟悉大学高信息量教学方式的大一新生,如何保证在较短的教学时间内,让学生能理清无机化学的知识脉络,掌握重点知识内容,对无机化学教学来说无疑是一个挑战。
我国中学均开设有化学课程,大一新生已具备一定的化学基础,在无机化学教学中,如何实现与中学知识及大学后续课程的衔接,以及无机化学自身基础化学反应理论、物质结构、元素化学各部分内部及相互间的有机衔接,对于无机化学教学效果将有着非常重要的影响,本文将从无机化学教学特点、教学内容衔接及教学方法上提出几点拙见,与同行们探讨交流。
一、无机化学教学特点
1.学时及教学内容差异大。由于近年教学学时的大量缩减,目前不同学校针对不同专业开设的无机化学课程学时差异明显,大部分学校针对化学、应用化学等专业开设的无机化学在100学时左右,也有部分约70学时;对化工及制药专业学时一般50~80学时;对于非化学化工专业,学时普遍较短,多为32~60学时。对于100学时的专业,一般具有较充足的时间对理论知识、物质结构、元素化学均进行较深入的讲解,学生可以掌握全面的无机化学知识;对70学时左右的专业,一般大约45学时用于理论及物质结构讲解,元素部分约25学时,元素部分教学内容不能完全覆盖;对于50学时以下的专业,许多专业只讲解理论知识和物质结构,元素部分基本不涉及。从目前现状看,对于短学时的无机化学课程,往往以牺牲元素化学教学为代价,把在分析、物化等课程中还会涉及的理论内容讲得较深入,这导致许多学生缺乏元素化学知识、化学知识整体结构不完整、学习内容不健全。
2.教材种类多,内容编排结构多样。目前出版的无机化学教材种类繁多,每年都不断有新出或修订版无机化学教材出版。为了无机化学书有更广的应用范围,大部分教材都完全包含了传统无机化学的基本化学反应原理、物质结构及元素化学三大模块,针对短学时的无机化学教材目前相对较为缺乏。无机化学教材内容编排不同教材差异较大,有的按化学原理、物质结构及元素化学排版,有的按物质结构、化学反应原理、元素化学介绍,教材中各模块间基本相互独立、衔接较少。在有限的教学时间里,要达到良好教学效果,教学内容的合理取舍与组织对教师无疑是一个挑战。
3.与其他课程存在交叉与衔接。无机化学是大学化学第一课,其教学内容与后续分析化学、物理化学、有机化学及诸多专业课都有内容的交叉与衔接。无机化学的酸碱平衡、配位解离平衡、沉淀溶解平衡和氧化还原反应是分析化学的理论基础。无机化学基本化学原理与物理化学中的动力学热力学存在明显的递进。原子结构、分子结构理论对解释有机化学结构依然实用。应用化学、材料等专业的多门课程都涉及无机化学知识,有的甚至就是元素化学的内容,如无机材料的制备等课程。良好的无机化学基础是后续化学及专业课程学习的重要基础,也是提高学生大学学习兴趣和自信心的有力保障。
4.学生个体差异显著。我们知道,按照中国现行高考制度,许多化学及相关专业的学生所就读的专业并非其自愿选择,而是通过调剂录取,对化学的学习兴趣各有不同。按照中学化学“必修2+选修6”模块式教学,不同省份及不同学校对中学化学教学的深度及广度不同,导致不同学生的化学基础存在一定差异。而且,随着高等教育大扩招,高考录取率达70%,学生个体生理差异也较大。由于学生学习兴趣、主观能动性、中学化学知识基础等多种原因,在无机化学教学中,能明显感受到一个班的学生在学习自觉性、领悟力等方面分为几个不同层次。要保证绝大部分同学都能达到教学要求,学生个体差异也是大学教学必须充分考虑的因素,教学内容和教学方法的设置上应尽可能做到因材施教。
二、无机化学教学内容的衔接
鉴于无机化学在教学时间、课程内容、教学对象等方面的特点,在教学过程中有效组织编排教学内容,注重中学教育与大学教育的良好衔接,引导学生顺利过渡到大学学习,融会贯通前后知识,对达到理想教学效果可起到重要促进作用。
1.与中学化学教学的衔接。目前高中化学三个版本教材均采用模块式教学,将化学教学内容分为两个必修模块(《化学1》和《化学2》)和六个选修模块(《物质结构与性质》、《化学反应原理》和《有机化学基础》、《化学与生活》、《化学与技术》、《实验化学》)。必修模块涉及了化学物质分类及离子反应、氧化还原反应;元素周期表、化学键;化学能与热能、电能、化学反应的速率和限度;重要的金属及其化合物;硫、氮、氧及其化合物。《物质结构与性质》模块涉及了原子结构及性质、分子结构及性质、共价键、晶体结构及性质;《化学反应原理》涉及了化学反应与能量、化学反应速率与化学平衡、水溶液中的离子平衡等内容。从中学教学内容看,无机化学中的基本化学反应原理、物质结构及元素化学都有涉及,但是其教学程度较浅,多处于对概念的了解,且不同省区学习内容可能存在很大差异,无机化学中对各部分内容均有很大程度的提升,如化学平衡中引入了标准平衡常数、焓、熵、Gibbs函数等热力学函数。在无机化学教学内容的设置上,应根据中学化学教学内容,在对全班同学进行充分调研的基础上,为学生设计构建科学的教学大纲,安排合适的教学内容,帮助学生在现有基础上循序渐进,不断深入。
2.前后章节内容的衔接。无机化学教学一般都会涉及化学反应基本原理、物质结构与元素化学三部分内容,化学反应基本原理和物质结构通常安排在元素化学之前,各教材在化学反应基本原理和物质结构间有的将物质结构先行讲解,有的则先介绍化学反应基本原理。物质结构决定其化学性质,作者认为先介绍分子结构、化学键等物质结构知识有利于学生理解化学反应原理部分的知识(如热学函数、键能、碰撞理论、反应机理等),而且高中物理以及化学中均涉及有原子结构、化学键等相关内容,学生也容易理解接受。原子结构、分子结构、化学热力学及动力学、氧化还原、配位化学等无机化学基本理论知识很多在元素化学中将得到具体体现,并指导着元素化学的教学与研究,因此,元素化学放在最后讲解比较科学。化学反应基本原理、物质结构与元素化学三大模块除了相互存在衔接外,各模块内部各章节也存在很密切的关联,如化学反应原理部分中化学反应热力学、化学平衡知识、四大平衡反应是一脉相承的关系;物质结构部分里,原子结构、分子结构、晶体结构、配合物结构则是物质结构的逐渐深入;元素化学同区内各族之间有相似结构和相似性能但又存在变化规律。因此,注意前后章节内容的有机衔接将有助帮助学生理解掌握。
3.必修与选修内容的衔接。由于教学学时的压缩,无机化学教材涵盖的内容通常无法完全在课堂上给学生进行详细讲解,一般教材通常将教学内容分为必修和选修两部分,选修内容采用不同排版方式标注出来。延伸基础知识、难度较深的内容,如化学动力学中对化学反应机理的讲解,一般无机化学教材都设为选修内容。另外,为了扩宽学生视野,无机化学教材中也对该章节内容涉及的学科前沿知识进行补充介绍,如大连理工大学版无机化学分别在化学反应动力学和氧化还原章节补充介绍了化学动力学在考古中的应用、化学电源实例等知识,帮助学生了解理论知识的实际应用,提高学生学习兴趣和应用知识的能力。在为某些学科专门编写的、针对性较强的教材中,学科背景知识以及无机化学在该学科的应用等内容常设为选修。除了书本中明确建议的选修内容,教师也可根据学时、学生学习情况,灵活调节教学内容,将学生基础好、容易自学完成的内容设定为自学或选修内容,以节约出更多时间用于重点难点知识的讲解和实践教学。
4.理论教学与实验教学的衔接。化学是一门实验科学,让学生学习掌握基本化学实验技术,提高学生发现问题与解决问题的能力,培养学生科学严谨的工作态度和良好的实验习惯,是化学教学的一项重要任务。许多同学在中学没有条件进行化学实验教学,无机化学是他们接触的第一门化学实验课,第一门实验课的教学效果对提高学生实验课程学习兴趣、端正学习态度、养成良好实验习惯意义重大。实验教学是对理论教学的一种宏观展示,可以让学生更直观了解化学反应本质。我们需要注意的是,实验教学是建立在理论教学基础上的,因此在无机化学中必须注重理论教学与实验教学的衔接,实验教学需要将时间安排在相应理论教学之后,切不可将理论与实验教学完全独立开来。一些简单的验证性实验可以考虑以视频的方式在理论教学中直接演示给学生,节约部分实验教学时间以开设更多的实验内容。在实验教学内容设置中,需要考虑每个实验对学生实验技能的培养目的,应尽可能在不同实验中培养学生不同实验技能,让学生在有限的时间掌握更多实验技术,提高其实践动手能力。
三、无机化学教学实现衔接的教学方法
无机化学在较多层面存在教学内容的衔接,为了实现相关知识间的有效衔接,教师在授课过程中除了在教学内容的安排上要合理设置外,在教学过程中教师还需在不同环节采用不同教学方法,以达到理想的教学效果。
1.课前预习作业。无机化学教学内容多,课程任务重,每节课的信息量大,适当的课前预习有助于学生在课堂教学中集中注意力,跟随主讲老师的教学思路。老师可以为学生提供适当的预习作业帮助学生有重点的预习,预习作业最好能注重将学内容与中学知识、前面章节内容间的联系与差异,让学生觉得熟悉而新鲜,激发学生好奇心和探索热情,为课堂教学奠定良好基础。对课堂中可一带而过的教学内容,亦可在预习中引导学生自学,节约课堂时间。
2.课堂设问式教学。课堂教学是无机化学理论课最重要的环节,在课堂教学中教师更需要采用巧妙的教学方法,将各种内容有机衔接起来。在课堂中向学生提出相关问题,是调动学生思维、促使学生主动将相关知识衔接起来的好方法。例如,涉及到中学知识的,可以请学生回答中学学习内容是什么,老师再顺势介绍中学与大学知识的异同。再次出现的前面章节的内容,老师可以通过提问学生来帮助学生复习巩固,并找出前后知识的关联。
3.课后作业知识点的兼顾。课后作业也是将各种知识有效衔接的好办法,除了前后紧密相联的知识外,老师也可故意设计一些复合习题,在同一个题目中涉及前后章节知识以及多个知识点,训练学生综合分析问题的思维,教会学生解决综合问题的方法,提高其对综合知识的掌握与应用能力。如在氧化还原反应里可以将化学平衡常数、热力学函数、Hess定律、电动势、能斯特方程式等知识点关联在一起,根据具体情况可进一步计算求解酸碱平衡常数、溶解度、配合物稳定常数等物理量。
4.复习理清脉络结构。无机化学教学内容间存在不同的衔接方式,按不同章节或模块进行知识疏理,理清知识脉络结构,将有助于学生对无机化学知识整体内容有全面的了解。因此,在每章以及化学原理、物质结构、元素化学不同模块授课完毕,教师应和学生一起来疏理所学知识的脉络框架,将所学内容精简成若干标题,再让学生将标题里的内容丰满还原,巩固学习知识。能将书本中的知识浓缩为框架图、并再充实成“大楼”的学生应该是达到了本门课程的教学要求。
无机化学是大学化学最重要的课程之一,其学习效果不仅对无机化学知识的掌握程度是一种考量,更会对后续化学课程甚至整个大学期间学习方法、学习态度产生潜在重要影响,因此教师在教学过程中,充分利用无机化学承前启后的特点,结合课程特色,在教学内容设计、教学方法上注重知识的衔接与递进,不但可望得到理想的无机化学教学效果,对大一新生顺利完成中学到大学的蜕变,开启愉快轻松的大学学习生活也具有极其重要的意义。
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1.1趣味实验类化学教育游戏的特点
1946-1980年的趣味实验可以称为化学魔术,此时的实验注重实验现象的趣味性,而不是化学知识的学习。如心君的“水玻璃花园”趣味实验,通过各种晶体生长速度、形状和颜色的不同从而呈现出有趣的实验现象。1981-1990年是趣味实验的起步期,涉及的化学知识比较简单,实验器材和药品大多来源于生活用品,属于家庭小实验范畴。如“会游泳的鸡蛋”实验,利用盐酸和鸡蛋壳(主要成分碳酸钙)反应会产生二氧化碳气体而使蛋壳表面产生气泡的原理,使鸡蛋表现出上下沉浮的有趣现象。1991-2000年是化学趣味实验发展的转折期。这一阶段趣味实验涉及的化学知识不断增多,并与初高中化学课本内容逐渐联系起来。例如苹果“流血”、“喷水成字”和“水果电池”实验分别涉及了3价铁离子的检验、指示剂和原电池的知识。这些趣味实验加深了学生对所学知识的印象,并且激发起学习者学习化学的求知欲。2001-2013年是化学趣味实验发展的上升期。一方面,实验数量迅速增加;另一方面,实验内容进一步拓展到焰色反应、酸碱盐溶解性大小、物质检验等中学内容。研究者不仅对原有实验进行了理论与方法的改进,如“水中花园实验的新改进”,在此期间,实验设备也更新换代,钱扬义教授基于手持技术进行了一系列实验研究,并在核心期刊发表多篇论文。
1.2趣味实验类化学教育游戏的设计理念与内容
化学趣味实验将抽象的知识转化成可视化的奇妙的实验现象,以吸引学习者的注意力。儿童对周围世界有着强烈的好奇心和探究欲望,因此小学阶段的趣味实验以培养儿童的好奇心为主,激发他们对科学本质的探究欲望,实验内容主要是生活中的化学小常识。中学阶段是学生系统学习基础化学知识的重要阶段,趣味实验旨在帮助学生提高化学学习兴趣,深刻理解重要化学反应的现象和原理,内容主要包括化学反应原理、实验现象及有关化学反应的规律性知识。大学阶段的趣味实验意在指导学生巩固原有知识点,并恰当地应用新知识,以无机内容为主。
1.3趣味实验类化学教育游戏体现的核心素养
(1)学会学习。
化学趣味实验游戏,能激发起学生自主学习化学的兴趣,促使学生利用多样化的学习资源与学习途径,采用有效的策略与方法完成实验。如进行“自制叶脉书签”实验时,学生必须掌握一定的操作技能和技巧,用氢氧化钠和碳酸钠对叶片进行处理操作。
(2)批判性思维与创新。
学生对于有趣的实验现象拥有着强烈的好奇心,而它又能激发起学生对实验现象的反思和对实验的创新。在“果蔬原电池”实验中,豆浆机、废旧电池、水果等都可以作为实验的材料,实验不再局限于课本,实验材料也更生活化。
(3)审美与人文素养。
丰富学生对美的感受,通过颜色变化、物质形态变化等使学生感受和欣赏化学的美,如利用植物制作指示剂等实验。
2文字类化学教育游戏的设计概况
2.1文字类化学教育游戏的特点
文字类化学教育游戏主要包括化学谜语和化学口诀,主要以文字的形式呈现,通过面对面问答或竞赛的方式进行游戏,兼具教育游戏和化学学习工具的双重功能。1981-1990年,我国出现化学谜语,但数量较少,主要考查元素名称,类似于脑筋急转弯。例如用元素名称“铒、钽、钡、钨、镭、砷、锰、锂、锶、铌、铟、镨、铽、砹、锔、锘、镥、锕、镱、钷”组成9位著名科学家的名字;猜化学元素:钱包丢了(铥)。1991-2000年,化学口诀倍受重视,数量急速增长,内容迅速增加。中学内容主要包括元素符号、原子结构、分子式、化合价、物质溶解性、金属活动性顺序等中学化学中的重要无机内容,如金属活动性顺序口诀:“钾钙钠镁铝,锌铁锡铅氢,与酸相反应;铜汞银铂金,氢后难进行;位置越靠前,与盐相反应;活动性越强,前金换后金”。大学内容主要是有机物命名,R、S构型判断,取代规则等有机内容。2001-2013年,随着网络的发展与普及,大量的化学谜语及口诀在网络中传播开来,在百度中以“化学谜语”、“化学口诀”等为关键词进行搜索,结果数量已难以准确统计。
2.2文字类化学教育游戏的设计理念与内容
化学谜语巧妙地将中学无机中的化学元素名称、物质名称等基础内容作为本体巧妙地隐藏起来作谜底,用与之相关的喻体作谜面。通过生动的文字和独特的逻辑使学生对化学知识的印象更加深刻,教师还可以用此游戏来创设轻松活泼的教学情境。化学口诀是根据化学知识点“编织”而成的便于记诵的语句,把化合价、金属活动性顺序、物质溶解性、烷烃命名规则等编成押韵的口诀便于记忆。口诀内容几乎涵盖了中学化学的所有知识点类型及大学化学的有机内容。教师若能及时恰当地运用口诀,不仅有助于自身叙述和概括知识,而且有利于学生对知识的记忆、理解和巩固,从而提高教学质量。
2.3文字类化学教育游戏体现的核心素养
(1)审美与人文素养。
口诀、谜语等通常含有一定的韵律、整齐的形式、朗朗上口,可以增强学习者对中国语言的理解、表达和鉴赏,感受语言的魅力。
(2)学会学习。
化学谜语等言简意赅,却又含义丰富,如“左侧月儿弯,右侧月儿圆,弯月能取暖,圆月能助燃,有毒无色味”,简洁明了地涵盖了碳、氧气和一氧化碳的分子式,以及3种物质的性质,有助于学生形成对知识归纳总结的习惯。
(3)语言素养。
游戏时对谜语的阅读、口诀的记忆,都为学习者提供了更多机会,锻炼口头表达能力和语言组织能力,有利于提高学习者的语言素养。
3卡片类化学教育游戏的设计概况
3.1卡片类化学教育游戏的特点
我国化学扑克牌游戏开发起步较晚,始于20世纪80年代后期,比国外门捷列夫创立的元素牌晚将近100年的时间。经统计,中国大陆化学教育游戏中运用的具体实物主要包括化学卡片、化学扑克和化学棋。1956-1980年,郑威熙首先设计出元素卡片,每1张卡片上写有1种元素名称及其主要性质,教师将元素卡片视为化学教具,主要用于学生学习元素周期表的相关知识,娱乐性不强。1981-1990年,化学扑克诞生,并且增添了游戏功能。内容主要涉及元素符号、分子式和简单化学反应,有接龙、各顾各、喊分、拱猪等多种玩法,趣味性较强。1991-2000年,未出现有关设计化学扑克的文献,但出现了4项化学扑克专利,人们对化学扑克的开发还在继续。2001-2013年,化学扑克的内容和玩法不断完善,具有普通娱乐、资料卡片和化学游戏三大功能。它们内容丰富:几乎包含初中所有主要物质、高中所有主要无机物;有些扑克还包含有机牌、化学常识牌和实验装置牌;娱乐性增强:有学习物质间反应规律的“化学反应接龙游戏”、培养学生团结协作精神的“分组对抗赛游戏”等,学生还可自行设计不同的游戏规则进行游戏。
3.2卡片类化学教育游戏的设计理念与内容
化学扑克游戏相比于卡片类游戏通常更为复杂,它是利用专门设计的化学扑克牌进行化学知识的学习。目前,卡片类化学教育游戏的内容还集中在中学无机及实验的相关知识。
3.3典型案例———“520中学化学桌游”
国内应用最广的是“520化学扑克”以及“520中学化学桌游”(www.520hx.com.cn/yx),“520中学化学桌游”是由华南师范大学钱扬义教授工作室经过9年研制而成的一套化学桌游,是“520化学扑克”的升级。该款游戏设置了不同难度4种玩法,适合八年级及八年级以上的学生游戏。下面对其中的一种玩法“化学桌游”进行简单介绍。游戏对象:已经系统学习初三化学知识的学生。游戏设计:“化学桌游”由7类牌组成。在一类牌中,牌面的正面结构相似,如物质牌:每张扑克牌代表1种物质,正面涵盖物质的化学式、名称、物质参与反应的主要化学方程式、宏观及微观图片、物理性质、化学性质及其用途;每张牌的正面左上角有一个物质分类标志,不同花色代表不同物质类型,分别为绿色双锥表示单质、黑桃代表氧化物、红桃代表酸、蓝色梅花代表碱、黄色方片代表盐。游戏规则:按回合制出牌,依据出牌情况增减IQ值,包括7种基本出牌法:“有效碰撞”、“连锁反应”、“整出”、“补牌”、“对出”、“吃牌和投毒”。例如“有效碰撞”的玩法是某玩家打出一张物质牌,其他玩家依次打出可与之反应的牌;“投毒”的玩法是将“S”“P”等牌视为“毒药”向别人打出。
3.4卡片类化学教育游戏体现的核心素养
(1)科技与信息素养。
在卡片牌面、游戏规则中往往包含了关键信息,游戏者必须从中删选,获取对自己有用的信息。
(2)问题解决与实践。
如通过运用出牌技巧,调整出牌顺序,打出各种玩法,从而最终赢得游戏,同时又增强了游戏者的逻辑思维能力。
(3)交往与合作。
游戏的过程即是和他人交往的过程,游戏者必须保持基本的礼仪,尊重他人,积极沟通,才能与他人建立和维持良好的人际关系,使游戏得以顺利进行。
4信息技术类化学教育游戏的设计和特点
概况(2006-2013)2006-2010年,主要以用Flash制作软件开发的角色扮演类单机版化学教育游戏为主,2009年,出现了首款网络在线扑克游戏“520化学动漫扑克”,它也是“520化学扑克”的配套资源。西华师范大学教育技术学院王琳、刁永锋,以《哈利•波特》为题材,改编了一段《哈利•波特与宝藏》的游戏情节,讲述了哈利为了不让宝藏落入妖魔之手,历经坎坷,成功获取宝藏的故事。此游戏情境性较强,知识点也较为丰富。2011-2013年,用C#(C#编程语言是由微软公司开发小组专门为.NET平台设计的语言,它可以使程序员移植到.NET上)等更高级的编程语言设计出的化学教育游戏软件相继出现。韩山师范学院化学系的郑楚萍、许越、吴锦伟等为了培养初三学生对化学的兴趣,运用C#设计了记忆游戏软件“沉淀连连看”和同一系列游戏“化合物命名连连看”。信息技术类化学教育游戏利用网络的虚拟特征,创设多样的情境,将化学知识通过电脑游戏的形式呈现出来。游戏内容集中在中学化学的重要知识点,游戏专题性强:如“生活化学大本营”的设计是围绕“化学与健康”、“化学与环境”、“化学与材料”三大主题;“逃离化学王国”是针对高一卤素的知识点而专门设计的。
5中国大陆化学教育游戏趋势分析
目前,中国大陆传统化学教育游戏稳步发展,基于信息技术的新游戏不断兴起,并成为当前研究的热门与前沿。整体来说,中国大陆化学教育游戏呈现出以下特点。
(1)游戏类型不断增多。
游戏类型由化学趣味实验和化学卡片拓展到化学口诀、化学谜语、化学扑克、单机版和网络版化学教育游戏等,每种游戏又包含多种玩法。
(2)游戏道具更加精致。
最早的化学卡片用纸片制作,较简陋。“520化学扑克”牌面涵盖内容丰富,“520中学化学桌游”更是在原有扑克的基础上重新设计,牌面更加精致美观。
(3)游戏形式不断丰富。
“520化学动漫扑克”发挥了在线网络游戏的特点,让不同地域的人们通过网络,方便地进行化学扑克牌游戏比赛,玩家还可通过聊天功能交流心得体会,丰富了以往单一的游戏形式。
(4)游戏内容逐渐扩展。
关键词:无机化学;物理化学;课程协调教学
中图分类号:O61 文献标志码:A 文章编号:1671-1602(2016)12-0286-01
化学教学具有复杂性特点,特别是不同的教学在针对不同学生的时候教学模式具有差异性特点。合理配置无机化学与物理化学课程能够提升教学质量。整合教学资源在基础教材课程体系上不断的进行课程教学完善,构建双方之间的联系纽带。将两者之间存在的重复点转换为关联教学。
1无机化学与物理化学课程协调内容
1.1整合教学知识点
根据无机化学与物理化学之间的关系,对教学知识点进行整合。结合教学的实际状况内在的重复知识点要优化。特别是在物理化学中知识点的应用需要在有限的时间内进行回顾。整合之后的知识点能够体现教学大纲的重点,根据教学进度安排进行课程设计。能够使无机化学与物理化学都具有可操作性,这样能够避免学生单调的接受化学知识,更好的引导学生开展化学学习。
1.2促进学生自主学习能力的提升
在无机化学与物理化学学习的过程中要增加学生的创新实践环节,在教学中要构建学生的主体地位。教师要转换课程教学功能,由知识的单一讲解转变为教学引导。能够根据学生的实际状况对无机化学与物理化学主要内容进行有效的整合,优化教学方式,更多的增加学生自主学习的时间。使学生能够在独立的环境中开展化学问题的思考。例如在无机化学教学的过程中要平衡教学知识点构造,针对化学计算方法进行总结,比较不同的教学模式。能够在整体上确认化学基本情况。物理化学要结合课程主要内容,重点讲解基础知识。理论性较强是学生学习的难点。因此要留给学生更多的时间进行自主的知识点异同比较,总结学习过程中遇到的问题。在不同的条件下开展化学计算,另一方面在整合教学内容的时候优化课程要根据实际情况开展,增加教学实践功能,设计合理的综合实验。学生通过实验教学将会提升科研能力,是理论与实践相互结合的重要体现。针对不同的学生开展教学方法的创新对于未来化学应用能力的提升具有重要的作用。
1.3加强学科之间的渗透
整合无机化学与物理化学之后,教师要根据教学主要内容适当性的增加两门课程的专业知识点,能够扩大学生的知识面。这样能够更好的引导学生开展化学学习。扩充的知识点并不需要系统的进行讲解,可以简单地进行说明。增加学科教学的前沿性,为学生知识水平的提升提供重要的推动力。要对学科之间的关系进行全面的了解,能够正确处理生活中实际问题。在无机化学中对于污染的处理与物理化学中有着明确的区别,物理化学主要讲解的是相关概念,为学生介绍临界流体,无机化学讲解萃取技术以及降低污染的措施。在无机化学与物理化学学习中都需要通过对课程内容进行协调,使学生能够明确教学的主要内容,针对教学的重点协调双方之间的关系,处理好潜在的矛盾,使无机化学与物理化学既能够相互促进同样能够差异存在。
2无机化学与物理化学课程协调教学方法
2.1重点教学
无机化学与物理化学课程协调要根据学科特点结合实际情况开展资源的优化整合。不能够简单的对知识点进行划分,要掌握一定的方式进行讲解。无机化学与物理化学教学内容上会出现重复,并且限于学生知识水平,需要使学生能够明确无机化学与物理化学的主要问题。注重教学主要内容,将部分内容在特定条件下系统的带入到教学主体中。无机化学与物理化学在限定条件下研究学科本身的发展规律,重点传授学生的学习方式以及基本知识,为学生开展化学研究奠定基础,同时也能够在不同的环境下应用无机化学与物理化学。
2.2统筹教学
无机化学主要研究的是无机化合物,是化学领域的重要分支学科,与有机化合物相对。物理化学是在物理学科与化学学科基础之间发展起来的将化学现象作为研究的主要对象,根据物理理论进行实验,构建化学体系,总结归纳化学的基本发展规律。是化学科学重要理论基础。物理化学能够反映化学的主要发展趋势。在无机化学中需要解决氧化还原反应,但是在物理化学中将要描述电化学的知识体系。两者作为完整的理论体系能够解决化学的基本问题。对于两者理论知识要进行合理的分配,根据学生特点进行规划。
3结束语
传统课堂教学以教师为主,教学模式简单,并不适合新时期现代教育的发展需求。无极化学与物理化学课程协调教学注重教师的引导作用,构建以学生为主体的教学理念,根据教学的主要内容结合实际情况,对于知识点进行有机配合,实现无机化学与物理化学教学相连接。实现了教学资源的合理配置,构建统一协调的课程。协调教学更加注重理论与实践的结合,使学生能够对学习到的知识进行深入性理解,掌握更多的学习方法,扩展科学思维。参考文献:
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【文章编号】0450-9889(2017)06C-0078-02
高分子材料是化工产品的一个分支,是目前发展最快、应用前景最广且最具生命力的一类化工产品;高分子行业的迅猛发展,急需大量复合型人才。而大多数高校高分子材料专业的人才培养侧重在材料的合成等偏理论方面,对高分子材料加工成型为终极产品的工艺环节关注的程度不高。广西大学化学工程与工艺专业在化工材料加工工艺方面开设了系统的专业课程群,为“高分子材料成型与工艺”课程的设置打下了坚实的理论基础。然而,广西大学化学工程与工艺专业没有开设过高分子物理、高分子化学、高分子材料、聚合物加工原理、高分子材料基础等高分子基础或专业基础课程,且该专业作为一个覆盖范围广泛的交叉的专业,开设的专业课程很多,所有的专业课程学时都高度压缩。在高分子材料理论知识缺乏、课程学时数少、无配套实验的背景下,本文从教学内容、教学方法、创新能力培养等方面对“高分子材料成型与工艺”课程教学改革进行探索。
一、教材的选用
广西大学化学化工学院“高分子材料成型与工艺”课程刚开设时,选用的教材是史玉升等编著的《高分子材料成型工艺》,学生通过学习可以掌握高分子材料的制备、性能、成型、评价及应用,全面系统地了解高分子材料成型技术的最新知识。教学过程中,学生反映这本教材的难度太大,因为“高分子材料成型与工艺”是一门专业技术课程,需在完成化工热力学、化工原理、物理化学、有机化学、无机化学、分析化学、高分子物理和化学、高分子材料、聚合物加工原理、高分子材料基础等基础理论课和专业基础课程后,对学生进行综合训练。
“高分子材料成型与工艺”课程是在大三第一学期开设的专业课,此时学生已经修完化工热力学、化工原理、物理化学、有机化学、无机化学、分析化学等基础理论课,然而基本没有学过高分子物理、高分子化学、高分子材料、聚合物加工原理、高分子材料基础等专业基础课,高分子材料方面的基础较差,加上这本教材讲述的理论知识较少,所以学起来较吃力。根据学生的反映,学院及时更换了教材,采用周达飞等主编的《高分子材料成型加工》“九五”重点教材,该教材高度概括了高分子材料的最基础的知识,对加工成型影响很大的高分子流变学基础知识进行较全面深入的介绍,全面介绍了高分子材料成型加工最常用的基本工艺,也兼顾了新技术和新方法,难度适中,得到学生好评。
二、教学内容的改革
高分子材料成型技术涉及化学、材料、材料加工、机械等多种学科,“高分子材料成型与工艺”课程是一门专业技术课程,需要广泛的理论知识基础。化学工程与工艺专业的学生基本无高分子材料理论基础知识,学习起来的确难度很大。非高分子材料专业的“高分子材料成型与工艺”课程要以“高分子材料―成型加工―制品性能”这条主线展开教学内容,重点掌握三者的关系,强调成型加工对制品性能的重要性,这是本课程的主题思想,也是高分子材料的工程特征;选用“九五”重?c教材《高分子材料成型加工》,充分利用国内外重要专业期刊了解行业最新动态,不断更新及补充教学内容,确保教学内容的先进性;在教学内容安排上,以高分子材料成型加工的大工程观点为着眼点,以宽专业为目标,概况高分子材料理论基础和概念(详细的内容指定参考范围让学生利用课外时间自学),从高分子材料的加工原理出发,着重对成型加工工艺进行讨论。从高分子材料的成型加工的共性出发,对模压、挤出、注塑及压延四大成型技术及工艺进行重点讲授,然后讲授塑料、橡胶及复合材料的成型特点和区别,对于一些新的成型方法,以及教材中未涉及而在一些科技文献中见报道的新的成型方法及工艺,教师建立了QQ群这样的交流平台,并将高分子领域权威的一些微信公众号分享到平台上,经常转发高分子材料国际国内的重要进展到平台,引导学生关注,激发学生的学习积极性,让学生以兴趣为导向自动组成兴趣学习小组的方式进行自学。笔者首先通过课内课外结合强化高分子理论基础与概念,对成型加工影响最大的流变性在课堂上进行详细介绍,而其他性能如稳定性、电性能、光性能等材料性能则作为课外学习内容,在有限的学时内,节选核心内容,把高分子材料合成、性能、加工及相互间的影响规律简要完整地介绍。比如教材中同一种成型方法按不同的应用体系分成很多小结,而教学过程中每种成型工艺仅以一种材料为代表来讲,但不同章节会选不同的材料体系来进行,比如讲橡胶的压延,那么注塑可能选塑料,而挤出可能选复合材料,这样来兼顾各类高分子材料的成型。
三、教学方法的改革
教学方法是影响教学目标是否能够实现、实现的程度和效率的关键。非高分子材料专业的“高分子材料成型与工艺”课程教学存在两个难点:一是许多内容涉及高分子加工机械、设备结构及操作过程,这要求有实际感性认识和直观性;二是该课程的理论性和实践性都很强,如何在教学过程中实现理论与实际的结合,用理论来解释生产中的实际问题,或以具体实例来说明理论,促使学生真正掌握知识。针对这些问题,“高分子材料成型与工艺”课程在教学过程中对教学方法、教学手段进行了改革。
(一)现代化教学与传统教学相结合。“高分子材料成型与工艺”课程中许多内容涉及高分子加工机械、设备结构及操作过程,这要求有实际感性认识和直观性,同时,该课程的理论性和实践性都很强。笔者根据所选用教材,利用PowerPoint加入声音、图像、动画、视频等各种多媒体信息,并根据需要设计各种演示效果,将抽象、生涩难懂的知识形象生动地展示给学生,激起学生学习的兴趣、吸引他们的注意力,大大加深学生对知识的理解和印象。由于化学化工学院缺乏相应的高分子材料成型教学设备,教学小组联系外界资源制作了几个基本成型工艺的微课,同时广泛收集案例、动画演示及成型录像,不断补充到授课内容中,让学生对高分子成型工艺及设备等有更直观的认识,对课件内容进行更新和完善,丰富课堂内容,加大课堂信息量,使学生获得对高分子材料成型加工的理性和感性双重认识,使教学达到事半功倍的效果。
同时,教师也要注意吸取传统教学中讲解的优点,将教师的语言、激情和应变能力体现在多媒体教学中,并用眼神、情感、心灵与学生沟通,必要时还要进行板书,让学生彻底把握一些关键问题。
(二)采用“任务驱动”教学法和启发式互动式教学。与传统的以教师为主体的“填鸭式”“灌输式”教学方式不同,笔者在部分知识点的授课中尝试采用“任务驱动”教学法,从传统教学的讲授、灌输和教师主宰课堂,转变为组织和引导;从单纯讲解转变为与学生进行适当的交流和探讨。笔者在讲述“高分子材料配方设计”这一章内容时,并没有按照书本来进行,而是布置了一道思考题“设计食品袋的配方”,让学生通过自学课本内容与上网查找相关知识等来完成这一思考题,并在学生完成后让他们用PPT来展示成果,通过讨论的形式与学生探讨了配方设计中的一些原则与内容。
启发式互动式教学强调先让学生积极思考,再进行适时启发;教师不仅要加强自身专业素养和知识积累,而且更重要的是建立师生互动的教学过程,并营造良好的课堂教学氛围,实现教学相长;教师注意自己角色的转变,良好的学习情境可使学生了解学习任务的必要性和与学习任务相关的学习信息,从而激发学习意愿和浓厚的学习兴趣;在教学过程中,对于重要的知识点,通过案例教学,与学生共同分析和讨论,启发学生进行思考,培养学生的创新能力。
《工程材料》是高校土木工程专业的一门重要的专业课,它不仅是一门应用技术,同时又是建筑施工等课程的基础,该课程中涉及到的材料的组成及性能等内容需要学生具备一定的化学知识方能学好,因此在开设该课程前,一般都需要学生具备基础化学知识,结合《工程材料》教学内容,主要总结了小高职基础教育阶段需要前修的化学知识模块。
关键词:
工程材料;高职;化学;教学内容
哈尔滨铁道职业技术学院是一所以高铁、隧道、桥梁、建筑为主打专业的国家骨干高职院校,同时也是中国中铁集团下属唯一一所高职院校。我校每年为国家高速铁路建设、城市轨道交通建设、土木工程检测、道路桥梁建设等方面输送大量的优秀人才。作为一个历史悠久的老牌土木工程类院校,我校在大一第二学期开设了《工程材料》这门课程。由于近些年高考不断改革,高中化学知识删减了很多,又由于高考适龄生源的减少,以及一些二本院校招生门槛的降低,使得我校招生学生的素质降低,此外,作为三年制高职教学的补充,五年制高职的学生没有经过高中系统的学习,化学知识更是为零,学生的化学基础知识不能够满足《工程材料》这门课程的学习,因此,需要在讲授这门课程之前,前修一部分化学基础知识,现结合我校的实际情况,前修基础课程并没有充足的课时,也不能像高中化学教学那样,重视基础,精讲运算,因此我们针对学生后学专业课学习的内容,总结出三个必须掌握的化学知识模块,即金属元素及其化合物、硅酸盐工业基础、有机物及新型高分子材料,便于学生学习掌握,为后续《工程材料》课程的学习打下坚实的理论基础。
1金属元素及其化合物
《工程材料》主要讲述建筑材料的性能和使用条件,现阶段建筑工程中常用的金属材料又可分为黑色金属,例如钢、铁、及其合金等,还有有色金属包括铜、铝及其合金。从事土木工程建设的技术人员必须了解和掌握这些材料有关的知识,土木工程材料是一切土木工程的物质基础,材料决定了建筑的形式和施工方法,因此我们的学生要想学好这部分知识,就必须先要掌握金属元素及其化学物有关的基础化学知识。金属及其化合物知识点较多,由于学时有限,我们只能选取与专业课联系比较紧密的内容重点讲解。例如:铝、铁、铜三种金属及其化合物的性质是重点讲解的内容。铝元素存在的形式主要是铝土矿,铁元素能够以游离态的陨铁和化合态的铁矿石存在;铝粉可以制成银粉(白色涂料);铁(铬、锰)为黑金属,其余的都为有色金属;金属铝既能和强酸反应,又能和强碱反应;金属化合物与酸和碱的反应;常用的金属冶炼方法及原理,例如,电解法冶炼铝,热还原法冶炼铁,湿法冶炼铜等;其中最主要的还是工业炼钢、炼铁的原理。工业炼铁的主要原料是石灰石、铁矿石、焦炭,在炼铁高炉中发生三个化学反应这样可以得到生铁,生铁可以作为炼钢的原料,把生铁冶炼成钢的过程,就是除去大部分硫、磷等有害杂质,并且适当地降低生铁里的含碳量,调整钢里合金元素含量到规定范围之内。炼钢时常用的氧化剂是空气、氧气或氧化铁,主要化学方程式:大量铁变成氧化亚铁,调整硅、锰的含量,同时降低碳量,除去FeO,因它会使钢具有热脆性。
2硅及硅酸盐工业基础
建筑工程中把能够将散粒状材料(如砂子、石子等)和块状材料(各种砖或者砌块)粘结成为具有一定强度的整体材料,成为胶凝材料。胶凝材料根据化学成分可分为无机胶凝材料和有机胶凝材料,其中无机胶凝材料又可分为气硬性胶凝材料,例如石灰、石膏、水玻璃等,而水硬性胶凝材料主要为各类水泥。作为土木工程专业的学生,在学习这部分知识时要作为重点内容。因此我们在讲述这部分知识点时,首先要求学生要对这几种材料的化学成分、反应方程式有一定的了解,并且知道它们之间的联系。主要讲述的内容包括硅的性质及应用;二氧化硅的性质及用途,硅酸盐工业主要包括玻璃、水泥和陶瓷,这三种产品都是建筑工程中常用的材料,尤其是水泥,因此,学生要掌握这几种产品的制备原料、设备、反应原理、主要成分、特性、种类及用途。以水泥为例,其制备原料为石灰石、粘土和石膏(适量),设备为水泥回转窑,具有水硬性,水中空气中都可以硬化,是不可逆过程。
3有机物及高分子材料
随着国民经济的发展,对材料的需求越来越多,对材料的性能要求也越来越高,新型高分子复合材料越来越受到人们的重视。有机物知识点繁多,需要学生掌握的知识点主要包括:烷、烯、炔烃及笨和笨的同系物基本组成及化学性质;烃的衍生物的重要类别和各类衍生物的重要化学性质,包括卤代烃、醇、醚、酚、醛、酮、羧酸、酯,硝基化合物等等;重要的有机反应及类型,包括:取代反应、加成反应、氧化反应、还原反应、消去反应、水解反应、热裂化反应,聚合反应、中和反应;高分子材料是由可称为单体的原料小分子通过聚合反应而合成的,包括碳链高聚物、杂链高聚物、元素高聚物,四类主要高聚物反应包括:加聚成碳链、缩聚成酯链、缩聚成肽链、酚醛(或酮)缩聚。传统高分子材料包括塑料、橡胶、纤维、薄膜、胶粘剂和涂料等。其中,塑料、合成纤维和合成橡胶已经成为国民经济建设与人民日常生活所必不可少的重要材料。而新型高分子材料的性能更优越,应用更广泛,既具备了传统高分子材料机械性能,且在一定领域有特殊用途的若干种新型材料,例如有高分子分离膜、仿生的高分子材料、医用的高分子材料、液晶高分子材料、导电塑料等等。两者在化学结构和物质划分上,是基本一致的,只是合成难度上、实际用途上、出现时间上有差异。从事建筑工程的技术人员都必须了解和掌握土木工程材料的有关技术知识。土木工程材料是一切土木工程的物质基础,材料决定了建筑形式和施工方法。因此要学好这部分知识非常重要。知识的积累和学习是一个漫长的过程,不能一蹴而就,要循序渐进,要想学好专业课,就必须要先学好基础课。
作者:张巍 单位:哈尔滨铁道职业技术学院基础教育学院
参考文献
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【关键词】华峰班 cdio 工程教育
【中图分类号】g642.0 【文献标识码】a 【文章编号】1674-4810(2011)09-0001-03
20世纪的工程教育课程主要是提高学生的动手实践,使学生掌握相关的专业知识和解决工程实际问题的能力。然而,随着世界经济全球化以及科学知识的发展,工程教育课程的教育偏向了“厚基础、宽专业”的工程科学的培养模式,从而削弱了对学生解决工程实际问题的能力培养。这种培养方式导致了学生缺乏对现实工程情况应有的认知程度。为了解决这个难题,2000年由麻省理工学院crawley等人通过4年的探索创立了cdio工程教育理念。cdio作为一种新的工程教育理念,主张以产品研发的cdio全过程,即构思(conceive)、设计(design)、实施(implement)和运作(operate)为载体,以工程项目生命周期全过程为载体培养学生的工程能力、学生的职业道德、学术知识和运用知识解决实际问题的能力,以及具备终生学习和团队交流能力。
化学工程与技术作为化学工业的主要学科领域,担负着促进化学工业及相关行业发展与进步的重要使命,因此培养出具有解决实际化工过程问题能力和创新能力的人才是非常重要的。本文以温州大学化学工程与工艺专业的学生作为教学改革培养对象,将cdio工程教育理念与化学工程与工艺的专业教育有机地结合,探索适合于以服务浙江及周边地区经济为导向的化学工程与工艺专业教学模式的改革与实践。
一 工科人才教育培养现状
我国传统的教学模式是以教师为中心、以课堂讲授为主,以理论考试成绩来评价学生的模式。当前,我国工程教育是通识教育模式和苏联教育模式的结合体。解放前,我国的先进高等工科教育主要是来自西方一些教会式的大学教育。建国后,由于化学工业发展的需要,我国效仿苏联搞起了专业教育。这种专业教育培养模式为我国的现代化建设作出了较大的贡献。其缺点是过于强调教材和教学大纲的统一,影响了教育工作者的思维活跃性,也阻碍了对工科学生创新能力的培养。因此,教育家们对苏联教育模式进行了回顾和反思,制定了通识教育和专业教育相结合的工科通识教育模式。然而,随着我国产业的进一步升级以及高校的持续扩招,导致了大量的工科毕业生找不到适合自己的工作,这可能是因为通识教育过于强调基础科学理论,而弱化了专业内容和工程实践,导致了工科毕业生只了解一些表面的理论,缺乏工程应具备的实践创新能力。
在办学机制上,一方面,高校过于强调科研业绩考核,许多具备丰富工程经验的老师很少参与到实际的教学过程中,而参与教学的教师又与企业的联系不紧密。负责教学的教师缺乏产业经验,工程教学过程又缺乏与企业的有效沟通,造成了工程教育和社会需求的严重脱节。另一方面,虽然在教学上安排了生产见习、毕业实习等环节,但是不少学校在实践教学环节上是比较薄弱的,这是因为见习、实习的时间一般比较短,相应的考核制度也不健全。
综上所述,我国工科教育从教学模式、办学机制等众多方面都存在着与产业发展脱节的问题,严重影响了人才培养的质量。尤其是理论脱离实际、实践环节薄弱、产学脱节的问题直接导致了学生找不到适合自己的工作岗位以及企业有岗位找不到合适的人才。由此可见,我国的工科人才培养模式已经不能满足产业升级的需求。为了更好地培养适合产业升级所需的人才,我们从培养模式上进行了改革探索。
二 化学工程与工艺专业cdio工程教育改革探索
cdio工程教育模式改革旨在培养学生系统工程技术能力,尤其是项目的构思、设计、开发和实施能力,以及较强的自学、组织沟通和协调能力。cdio模式以工程项目全生命周期的要求来组织教、学、做,学生需要掌握各门课程知识之间的联系,并用于解决综合问题。因此,课程体系的建设要突出课程之间的关联性,这就必须打破教师单打独斗的传统教学方法,而围绕cdio工程项目的实施进行教学计划和课程关联工作。
1.化工核心课程群的组织与教师队伍建设
核心课程群由化工热力学、传递过程原理、化学反应工程、分离工程、化学工艺学、化工设计6门课程组成,构成了化学工程与工艺核心专业课的主体。化工设计以其他五门课程为基础,对提高学生分析问题、解决问题的综合工程能力起到非常重要的作用。化工原理是讲述单元操作的基本原理,是学好其他专业课程的基础;化工热力学则建立在分离工程的基础之上,阐述工业条件下各种流体热力学性质的计算;化学反应工程以传递过程为基础,传递现象和化学反应工程利用数学的方法,从微观角度阐述化学反应过程、设备设计的共性科学问题;化工工艺是关于化学品生产方法的技术科学,它以自然科学和工程科学规律为基础,使化学反应达到工业化应用水平。由此可见,核心课程群的各门专业课是相辅相成的。
在课程群建设中,涉及专业课教学的老师主要通过进修、企业实践、参加会议三种方式提高业务水平,对化工专业工程教育模式做到整体的认识,同时要求参与指导学生的化工设计。利用校企合作的机会,与企业方面的人才进行专业知识和其他方面的交流与沟通。其具体的组织与实施过程如下:
第一,教学方法改革的探索。首先,按照cdio的教育理念,要逐步形成教师引导和以学生为主体的思想,使教师从教育者转变为引导者,教师不再是简单地卖知识,而是引导学生学习知识,把主要任务放到教会学生学习方法上来。在教学方面的改革要得到全校上下的支持才可能顺利进行。温州大学为课程体系建设和师资建设提供了很好的平台,在化工核心课程群教改的过程中提供了强有力的物质基础和政策鼓励。在这种良好的环境下,教师也愿意投入更多的时间去听课评课,吸纳好的教学手段和方法。由于化工班都属于小班上课(30人左右),对部分课程如化工专业英语、精细化工工艺学实施角色互换教学模式,让学生参与到化工教学的过程中。这些课程的效果反映较好,对化工原理等课程中的部分章节,我们也将逐步展开开放式的教学方法。
为了达到各门课程的知识体系能够很好地衔接,通过教研室教师集体备课,相互切磋,讨论每门课程讲授的重点,个别章节内容的舍弃和补充,做到教学的知识体系完整、重点难点突出、学时合理分配,真正做到精选、精讲教学内容。摒弃了过去教学活动中的单打独斗,改为教学团队授课,使各门课程有机地衔接起来。通过相互听课并课后集体讨论,指出教师课堂教学中存在的问题与不足,相互交流教学经验,讨论改进的方法与策略,使教师的整体教学水平迅速得到提升。
第二,教师工程素质的培养。不少高校在引进人才方面主要考虑的是教师科研水平,其次关注人才的企业实践经验。鉴于科研压力,假期教师也不能到企业去参与实践或者工作。此外,许多教师只对与自己科研相关的专业课非常熟悉,对其他的专业课则非常生疏。因此,利用现有的教学资源,培养教学团队的建设是很重要的一环。温州大学化学工程与工艺教研所以化工设计为主线,基于地方化工企事业单位为依托,派遣年轻教师每年到相关的化工企业实践两个月,逐步培养教师的专业水平。近几年,利用学习、调研以及下派科技特派员的方式,到杭州化工研究院、衢州巨化、瑞安华峰等不同类型的企业参观学习,不断地提高老师的业务水平。同时,为了让教师能够很好地参与到企业生产实践中,温州大学对担任科技特派员的教师提出教学科研任务减半、考核优先等政策鼓励。仅2010年,我们派年轻老师带队到衢州巨化学习15天,杭州化工研究院学习3天,华峰学习7天,温州本地化工企业实践1个月左右,有效地提高了教师的工程素质。教师工程素质的增强也使学生收益颇丰,在2010年省化工设计大赛和全国“三井杯”化工设计大赛中多次获奖。
2.学生工程能力和团队合作的培养
作为地方院校,温州大学化学工程与工艺专业的办学宗旨是以培养创新应用型人才为主,服务地方经济和社会的发展。经过对近两年该专业的毕业生调查的情况来看,目前该专业存在以下问题:(1)毕业生虽然掌握较多的书本知识,但实践能力不强,导致他们从学校到公司需要较长的“岗位过渡时间”;(2)毕业生普遍缺乏对现代企业工作流程和文化的了解,缺乏团队工作经验、沟通能力和创新能力;(3)工程职业道德、敬业精神等人文素质薄弱,责任感不强。具体体现在:工作不踏实、心浮气躁、做工程不细心、不愿承担责任,客观上他们的实践能力与企业要求存在较大差距,而主观上又不能沉下心来虚心向前辈学习。
从以上的调查结果来看,以目前的培养方案和评价标准来指导学生的专业教育经不起企业用人单位的考验。为了更好地培养适应地方经济社会发展的人才,实现对学生创新思维、创新方法和创新能力的培养,我们与温州地区最大的化工企业华峰集团实行校企联合培养本科生,实施“华峰特色班”战略。目前,“华峰班”的学生采用“3+1”模式培养方案(即学生前三年在学校集中学习理论知识并完成实践教学,最后一年到企业,接受企业的培训,并在企业盯班盯岗接受生产实践活动)。同时在工程专家的指导下,根据企业的需要对培养方案进行部分修改,增设华峰提出的部分课程,使得学生在校期间所学的基本知识和专业理论更贴近于华峰实际的应用。在这种战略方针下,学生在企业的环境中真正做到知识和能力之间的无缝连接,缩短了“岗位过渡时间”,增加了学生的工程实践能力,有效地推进了cdio教学改革。在2010届的化工专业毕业生中,华峰集团招聘了7名华峰班学生。提升了学生的工程能力、团队合作精神以及专业素养。
3.逐步建立适合cdio工程理念的考核制度
正确、公平、合理且科学有效的考核制度对本专业的健康发展起着至关重要的作用,它应当是对教学效果做出真实和客观的评价,同时有利于提高学生学习的积极性和主动性。现行的课程考核方法主要是通过期中和期末考试成绩来评定,它能在一定程度上反映学生掌握知识的程度以及教师上课的教学效果,但不能很好地促进学生学习的主动性。部分学生比较反感现行的考核制度,这是因为现行的考核方法存在比较单一、部分学生在学习上投机取巧也能获得高分而影响其他学生学习的积极性、不能全面反应学生的综合应用能力等问题。
cdio教学模式以能力培养为目标,其主要培养的是学生的理论知识、职业技能、人际交流以及产品研发的cdio全过程。采用cdio教学模式,评价方法则应侧重能力的考核,能力本位的教学观贯穿课程设置和教学实践的全过程。我们进行教改,其目的是提高学生的工程实际能力,因此我们的考核将使用过程能力评测替代以往单一的成绩评定。
我们现阶段的具体做法是:(1)选题:在学生进入大三学习开始,从企业选出一些与本专业相关的课题以及近两年化工设计大赛的课题,让学生自动组成4~5人的小团队;(2)专业学习:上专业课的老师或工程师把握好主要的授课内容,然后将大部分时间留给学生,让他们针对自己的课题与本课程相关的知识点进行思考、提问、讨论;(3)阶段性测试:上完某些知识点后,老师或者企业工程师根据学生所做的课题和所学的专业知识进行评价,其中主要包括面试、答辩、自我评价、团队合作能力等方面;(4)中期成绩总结:这次总结是比较重要的,一般在大三上学期结束后,包括阶段性测试的成绩、平时的表现、专家化工设计大赛作品的评价、企业对学生课题的反馈等进行中期总结,由学校老师和企业专家对学生现阶段的学习进行方法论指导,提出下学期的目标;(5)最后专业课成绩评定:最后专业课成绩进行a、b、c、d四个等级进行划分,其中阶段性测试占40%、中期成绩总结10%、企业专家评价10%、课题完成情况10%、专业综合能力20%、化工设计大赛10%。目前,整个评价体系尚在完善中。
三 结束语
化学工程与工艺专业学生的工程概念、分析和解决工程问题的培养对我国高等工科教育可持续发展以及化学工业的产业化升级起着非常重要的作用。本文就温州大学化学工程与工艺专业的毕业生进行调研,发现学生在所学的知识和培养的能力和企业所需的人才具有一定的差距。本文以服务浙江及其周边地区的经济作为出发点,初步建立了温州大学化学工程与工艺专业的cdio工程教育理念,获得了一些正面的成果,为将来进行深入教学改革奠定了基础。同时,我们的改革尝试也为cdio工程理念在化学工程与工艺专业的教育改革提供了一些思路。
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