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【关键词】改革思路;课件制作;教学效果
我校《高等无机化学》课程是化学工程与技术硕士研究生的一门重要学科学位基础课,该课程对培养学生的创造能力,提高学生素质具有极其重要的作用,对“承前启后”,帮助学生巩固专业学习思想有重要影响。但《高等无机化学》课程是理论性很强的课程,如何运用现代化教学手段,探讨新的教学模式,调动学生自主学习的积极性,实现优秀教学资源的共享,切实提高高等无机化学课程的教学质量和教学效果,是广大高等无机化学教育工作者急需研究的课题。本课题广泛吸收国内外高等无机化学优秀教材的精华和全国高等无机化学课程建设的经验,并结合我校化学工程与技术硕士研究生的特点,开发研制具有我校特色的高等无机化学课件,对提高高等无机化学课程教学质量具有重要作用。
一、高等无机化学教学改革思路
我院高等无机化学课程改革的总体思路为:整合教学内容,强化对学生创新能力的培养,着重提高学生的科研能力以及科学素质。根据上述的总体思路和教学的基本要求, 着重介绍高等无机化学各分支具有开创性的新成果。 介绍当前高等无机化学的研究前沿和研究热点,以使学生能了解当前无机化学研究的发展方向,同时优化教学内容,研制高等无机化学多媒体课件,探讨高等无机化学多媒体教学效果。
二、高等无机化学多媒体课件的研制
根据化学工程与技术研究生专业的需要,以研制高等无机化学多媒体课件,其内容包括元素周期系和相对论效应、酸碱理论和非水溶液、热力学函数和无机物性质、分子对称和群论、过渡元素化学、原子簇化合物等章内容。采用理论与实践相结合的方法,边研究边实践。开发多媒体课件要求以内容丰富、特色鲜明,符合21世纪高等教育改革和发展的大趋势。课件开发力求①内容精练、重点突出;②界面美观、布局合理;③易于操作;④图文并茂、形象生动。探讨如何发挥多媒体、网络技术的优势,探讨信息化教学的新模式,切实提高高等无机化学课程的教学质量和教学效果。我们制作的高等无机化学多媒体课件共包括5章内容,第1章元素周期系和相对论效应;主要讲多电子原子的轨道能量;原子结构次级周期性及周期系中的相对论效应;第2章酸碱理论和非水溶液;主要介绍质子酸碱理论、Lewis酸碱理论、软硬酸碱理论、非水溶剂酸碱理论;第3章热力学函数和无机物性质;晶格能与离子化合物的稳定性,键能与共价物质的稳定性及热力学性质和盐类的溶解性;第4章分子对称和群论;简单介绍一些分子的对称元素、对称操作和群论的基础知识;第5章过渡元素化学;主要介绍过渡化合物的电子光谱及磁性,八面体场配合物、平面正方形场配合物与四面体场配合物取代反应的理论区别;第6章原子簇化合物。主要主要介绍硼烷、碳硼烷的基本结构和成键方式;增补了高等无机化学实验16学时,以增强学生的综合创新动手能力。高等无机化学课程用传统的教学手段很难使学生理解掌握,采用多媒体教学手段,使内容更加形象化、具体化,有助于学生的理解,使学生有更加直观的感觉,调动了学生的主观能动性、学习兴趣。
三、高等无机化学教学方法和教学手段的改革
高等无机化学教学方法和教学手段的改进是提高教学质量的措施之一,采用先进的教学方法和教学手段,拓展课堂的时间和空间,会极大地提高教学效率和教学质量。多媒体教学能改变传统的“粉笔加黑板”的教学模式和教学方法,另外,多媒体教学的信息量比较大,能增加课堂教学的生动性和直观性,大大地改善传统教学中存在的一些问题,提高教学效果。根据专业的特点,我们对高等无机化学课程内容进行了调整,调整后的课程突出了高等无机化学与其他学科的交叉,有利于学生能力的培养。
我们开发了一套高等无机化学电子课件作为学生上课使用,逐步实现高等无机化学教学与管理的网络化,有利于教与学,是提高教学效果的良好途径之一。
四、高等无机化学课件在教学中的应用
为了学生能很方便地进行自主学习,教师也能很方便地更新教学内容。为今后的学习和工作打下良好的基础。采用高等无机多媒体教学时应该注意以下环节:
1、采用灵活机动的教学方式,尝试了多种教学方法,如: 采取探索、研究型教学和学习模式启发式、讨论式、互动式、交流式、充分调动学生学习的积极性; 在组织课堂教学时,对部分教学内容鼓励学生自学,如对称操作和群论的基础知识,原子簇化合物,金属有机化合物等。引导学生如何阅读参考资料,怎样吸取知识的精华,促进学生学习的积极性和主动性,获得良好的教学效果。
2、将多媒体技术与优秀教学资源有机结合,黑板与课件有机结合,满足教学体系、教学方法和学生学习的要求,激发学生学习高等无机化学课程的兴趣,提高研究生教学的质量,建立立体化、现代化的教学的新体系,有利于创新人才的培养。
3、在教学过程中,在讲解时教师有时难以把握授课进度和重点。学生不需要在课堂上忙于抄笔记,课后利用拷贝的多媒体课件可以自由复习,提高了高等无机化学教学效果和学生的学习兴趣。,使多媒体课件的制作更加完善,授课内容更加丰富灵活。随时在课件制作中增加最新最前沿的进展内容。经过对教师授课思路的整理,更可能给研究生教育带来新的活力和学习的主动性。任课教师备课时,可以根据教学内容和教学目标需要,利用教学资源库中多媒体资源中的原始素材,如文字、动画或是录像等形成具有鲜明个性特点的教案和课件。
4、采用多媒体课件备课时间要比传统的备课花费时间更长,只要充分修改电子教案,充分认真备课,在讲上下大功夫,一定会获得满意的教学效果。
5、使用多媒体授课时,教学进度与传统的黑板授课教学进度要保持一致,多媒体授课节省时间,把剩余的时间放在内容分析上,举一反三,化难为易,这需要教师有渊博的知识面,有丰富的教学经验,才能适应教学要求。
6、课件必须授课教师亲自制作,亲自修改,用自己制作的课件上课才能发挥最佳效果,否则,采用别人的课件上课,自己又没有很好的修改,这样教学效果打折扣。如果使用他人课件上课,教师必须在认真修改课件的基础上进行教学,才能获得较好的教学效果。
7、采用课件授课,翻页要慢,给学生留有思考时间,发扬传统教学的优点和多媒体教学的优点二者有机结合,是提高多媒体教学效果的成功关键。
8、每讲完一次课,课后及时修改课件,课后备课,效果更好。
五、总结
高等无机化学作为我校化学工程与技术硕士研究生的一门重要学科学位基础课,教学难度确实很大,我们经过几年来的教学实际经验,通过采用灵活多样的教学方法,研制好多媒体课件,用好多媒体课件上课、科研与教学相互渗透, 全面提升教学效果和教学质量。
致谢
本论文得到江苏省教育科学研究所课题(2010-R-17272)资助,特此致谢!
参考文献:
[1]金安定,刘淑薇,吴勇.高等无机化学简明教程[M].南京:南京师范大学出版社,2007.
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[3]孙汉文. 教材建设的原则与实践- 关于几个关系问题的处理[J].高等理科教育,2006,(1):106-108.
关键词:生物无机化学;医学院校;课程建设
化学生物学是一门新的前沿交叉学科,是化学与生物学和医学等学科相互交叉、相互渗透的产物。它是利用化学的理论、方法、手段和策略,从分子水平认识生命现象的本质,从天然化合物或化学合成的分子中发现对生理或病理过程具有调控作用的物质,从而为生物医学科学基础研究、新药研发、临床诊断和治疗提供新途径。北京大学化学与分子工程学院、药学院在我国首先成立了化学生物学系,很多高校和科研院所也相继成立了化学生物学的硕士和博士培养点,之后,化学生物学本科专业也在全国高校中陆续成立[1-4]。前期调研发现,目前开设化学生物学专业的高校有18所,有综合性大学,有师范类、农业类等高校,医学类院校中,贵州医科大学开设了本专业。本校化学生物学专业的核心课程体系包括生物有机化学、生物无机化学、生物分析化学、化学生物学、化学生物学前沿与进展、化学生物学专业英语和化学生物学综合实验等。其中,生物无机化学是介于生物化学和无机化学之间的内容广泛的边缘学科,是在分子水平上研究生物体内与无机元素有关的各种相互作用的学科。本专业各核心课程之间相互渗透、相互联系,课程内容有部分重复。为了结合医学院校特色,培养出具有一定竞争力的人才,生物无机化学课程的教学内容、教学方式和考核方法有必要进行调整和优化。
一、教学内容改革
加强集体备课环节,使本专业不同核心课程授课教师之间熟悉各自授课内容,避免简单的重复。比如,《生物无机化学》第二章重要的生物配体中,有关氨基酸、蛋白质、核酸和酶的一些基础知识在生物化学、化学生物学中都有涉及,要突出本课程的侧重点进行讲解,即金属离子与各生物分子之间的相互作用。要紧贴生活实际,增加学科前沿知识介绍,开阔学生视野和学术思维。比如,第八章光合作用及其化学模拟中,放氧复合体的结构和放氧机理仍然是未知的,可以参考2017年8月25日和2019年8月2日分别发表在Science杂志上有关光系统II———捕光天线超级复合体的结构,2015年对放氧复合体的结构解析以及2019年10月19日发表在Science杂志上氧气释放机理的详细解释,使同学们加深对光合作用的理解。另外,参考2019年4月22日发表在《美国科学院院刊》上有关岩石表面的“矿物膜”可以将光能转换为化学能的过程与光合作用中铁和锰元素的参与密不可分的介绍,加强学生对未知事物的兴趣和探索热情。要结合医学院校特色,增加医学相关知识。比如可以将光敏剂拓展为光动力治疗在肿瘤中的应用,将抗生素对钾离子跨膜运输的影响拓展到钾离子在肿瘤免疫治疗中的作用。理论教学要与实验教学相结合,加深学生对理论知识的理解和掌握。比如,通过测定小鼠不同组织SOD的活性以及重金属离子对SOD活性的影响,加深金属离子和酶的相互作用的理解。要融入国家发展理念和法律法规,增强学生社会意识。比如将光合作用化学模拟与清洁能源、环境生物无机化学相融合,引入全面禁止洋垃圾进口和实行垃圾分类对生态文明建设的推进作用理念。总之,通过对教学内容的拓展和升华,可以很好地促进该门专业课在医学院校的发展。
二、教学方式改革
将传统教学手段与以信息技术为核心的网络技术、多媒体技术相结合,采用多元化教学方法,提高教师教学效率和学生学习效率。可以将微课与翻转课堂结合,增强学生的自主学习能力。也可以在雨课堂慕课、微课视频和作业,加强师生互动。利用信息化技术将书本知识进行模块化建设,整理更加丰富的网络教学资源,加强学生的系统性学习,加深知识点的理解。在雨课堂调查问卷,加强与学生的沟通,不断改进教学方式方法,提高学生学习积极性、主动性。总之,经过一系列的教学方式改革,探索更适合该门课程的教学方式将有力地促进其在医学院校的发展。
关键词:物理课堂教学;优化;教学设计;教学效率
课堂教学是实施新课程改革的主渠道,提高课堂教学效率是关键。提高课堂教学的效率,关键要对课堂教学设计不断创新。教学设计是提高教学质量的重要途径,是落实课改,融合、渗透新课程理念的先行举措,是实现地理课堂教学最优化的必要手段。教师的教育观念,教育科学理论修养,以及教学实践能力,都将在教学设计中充分显现出来。改革课堂结构、优化课堂教学设计,是物理教师的当务之急。那么,优化物理课堂教学设计应从哪几方面入手呢?
一、优化教学目标
不同的教学内容应有其不同的教学目标,我们要依据教学大纲、教材体系和社会需要,既要确定基础素质的素体培养,又要有能力培养,使学生所收获的不仅仅是物理知识本身,更重的是学习物理的方法。例如:“磁现象的电本质”一节,我不仅让学生理解磁现象的电本质:“磁铁磁场和电流磁场一样,都是由电荷运动形成的”,而且使学生了解科学假说的提出要有实验基础和指导思想,使学生了解假说是科学发展的形式,假说是否正确要看其能否解释实验现象,导出的结论能否跟实验相符合,在物理教学中逐渐向学生渗透科学研究的方法、科学发展的道路,对培养学生的思维能力很有好处。
二、优化教学内容
一些学生学习了不少书本知识,却不能适应高速发展的当今社会,这就要求教师不能将教材内容原封不动地硬“塞”给学生,而是要具备现代化教材观,不断学习现代教育教学理论,充分运用自己的聪明才智,调动自己的知识积累,注意学习的个体差异,把握教材、使用教材,优化教学内容,促使教学内容现代化。例如:《原子核能》一部分,内容抽象,平淡无味,若适当介绍世界上各发达国家,以及一些发展中国家和地区在核能发电上取得的发展,介绍我国正在建设中广东大亚湾和浙江秦山核电站的有关情况,指明发展核电以后以适应现代化建设事业对能源日益增长的需要,是一种必然的趋势,使学生能够正确认识我国对核电建设采取的政策和措施。这样就激发起学生的兴趣,提高了授课效果。
三、优化教学过程
现代教学论认为,教学既要让学生学会知识,又要让学生会学知识,培养学生开拓创新的能力。因此,教师要精心设计教学过程,正确处理知识、方法、能力三者的关系,设计引人入胜、轻松和谐,具有探索性、启发性、创造性和科学文化氛围的教学情景,真正体现学生为主体、教师为主导的完美结合,充分做到信任学生,实验让学生做,问题让学生提,思路让学生找,错误让学生析,是非让学生辨,异同让学生比,好坏让学生评,最大限度地给学生提供自我学习、自我调控的机会,让知识、方法、能力如泉水般地流入学生心田,滋润学生成长,如“感应电流方向―楞次定律”一节,每三人一组,每组备有:原副线圈各一(外面有明显的绕向标志),导线若干,灵敏电流表,电源、电键、滑动变阴器、然后教师发下实验用的讲义,重点指出以下几点:
a)什么是原电流、原电流方向、感应电流、感应电流方向;
b)原电流与原电流磁场的方向由学生自己控制;
c)每次实验时应明确其磁通量的变化情况;
d)感应电流方向由灵敏电流表指针的偏向测出,教师应重点指出,电流从哪一端流入,指针就偏向哪一端;
e)在测出感应电流方向后,画出副线圈中的感应电流磁场;
f)根据作图结合实验中的具体条件,找出感应电流磁场与原电流磁场方向间的规律;
g)在实验小组内相互讨论总结出规律,先用自己的语言写文字结论,然后再与课本对照,并找出楞次定律中的关键字句。采用这种方法比传统的讲授法课堂效果能提高35%。
四、优化教学方法
教学有法,但无定法,贵在得法。如:“闭合电路欧姆定律”一节,我让学生用已有的ε=U+U′,I=U/R知识自己推导出I=ε/(R+r)。这样学生记忆深刻、理解透彻。因此教师要在汲取各种教学方法精化的基础上,大胆构建适合本校本班教学实际,能真正发挥教师主导作用和学生主体作用的多种教学模式,并进行优化组合,绝不拘于某一种教学方法,更不要机械地照搬某种“最佳”教法。
教学方法多种多样,各具特色,但每种教法都有其特定的适用范围,在知识的传授,人才的培养方面起着不尽相同的作用,只有多法结合,配合使用,才能形成合力,提高教学质量。因此,我们要及时了解教学方法的新变化,熟悉各种有效的教学方法,明确其效能,及时充实到教学过程中去。
五、优化教学手段
关键词:工科专业;无机及分析化学;教学改革;教学实践;网络教学
中图分类号:G642文献标识码:A文章编号:1009-2374 (2010)18-0191-02
无机及分析化学是如化工工艺、食品科学与工程、环境工程等工科相关专业的必修基础课,对学生科学素质、专业素质和综合素质的培养起着重要作用。长期以来,我国高等院校对大学化学基础课程的教学,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性,且自成体系,但使得各课程间内容重复度大,不利于目前学生的学习。因此,更新教学内容、优化课程体系、打破学科间的壁垒、建立新课程体系势在必行。无机及分析化学是将原来的无机化学(或普通化学)和分析化学进行改革整合而来,目前已有多种版本教材可供选择。各校在教学过程中积累了许多宝贵的改革经验,取得了一定的成果。现结合多年理论课教学经历,谈谈这方面体会。
一、目前存在的问题与发展概况
目前存在的问题有:(1)课时与教学内容的矛盾;(2)教材编写纯理论化;(3)大班教学忽视学生的主体性;(4)生源高中化学基础参差不齐。
无机化学与分析化学整合的课程改革始于20世纪80年代,首先在国家一些重点院校中进行,经过近30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,相继出版了多本教材。如1978年人民教育出版社出版的陈荣三教授主编的《无机及分析化学》一书是我国最早正式出版的《无机及分析化学》教材,是在1975年南京大学自编讲义基础上编写而成的。它首次将四大滴定融入四大平衡中讲授。再如华东理工大学1992年出版的《无机及分析化学》教材,随后,在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。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、南开大学等数十所高校教师成立了“全国高校‘无机及分析化学’课程建设与教学研讨会”,历次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。
针对无机及分析化学的教学现状,我校对《无机及分析化学》课程进行了调整,并将实验单列为一门课程,建立了相应的考核方式和办法。同时,随着全校新专业的增加,开设《无机及分析化学》课程的专业增多,课程建设力度加大,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2005年获得了学院首批精品课程建设的立项资助,在2008年成为兰州理工大学的校级重点课程,建立了精品课程网站。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,并于2008年在华中科技大学出版社的大力协助下,与五校合作正式出版了《无机及分析化学》。
二、无机及分析化学理论课教学改革探索
(一)潜心研究,整合内容,构建教学新体系
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。在无机及分析化学课程的教学中,将原理和应用知识有机地结合起来。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,使得必须掌握的理论重点突出。
由于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,这教师必须熟悉教学要求,认真钻研教材,潜心研究教学内容,在吃透教材的基础上,合理安排教学内容。同时,课程内容还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,以满足现代无机及分析化学对各专业人才的基本要求。
(二)多平台教学层次满足不同专业要求
对于不同专业,教学大纲、教学内容和教学计划的安排要有所区别,为了保证基本的教学要求和整体教学水平,不同专业开设无机及分析课程要统一界定基本教学内容和教学环节(约占整体的75%)。以多平台教学层次编写教学大纲,提出各专业教学内容的基本点与侧重点,以及相应的教学方式与教学环节的要求。
(三)结合实际,改革教学方法
根据讲授与自学相结合的原则,采取了灵活多样的教学方法,抓好课堂教学,确保教学质量;采用多媒体教学,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;培养学生自学能力,在部分适合自学的教学内容学习中引入自学模式,课前给出自学提纲,并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,通过辅导答疑方式,及时了解自学的效果,使学生由被动向主动学习方式逐步过渡。为进一步调动学习积极性,在教学中课开展“部分双语教学”,对章节标题及专业术语标注英文并配以中英文讲解,收到良好的教学效果。
(四)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
我们的新教材中编写了部分前沿知识内容,例如稀土元素化学简论、生物无机化学简论、无机高分子物质简论和化学分离方法,这有助于教师在教学中,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,激发学生获取新知识、新成果的热情,也有助于改变以教师为中心,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。
经过近7年的理论课内容和教学方法的改革实践,已初步建立了一套适合我校实际情况的无机及分析化学理论课教学体系,实践证明该体系能激发学生学习兴趣,提高教学质量。 今后,还需进一步使之完善,使课程教学质量有更大提高。
参考文献
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优化教学内容,重视理论教学
无机化学由于内容多而杂,理论性强而抽象,新知识的不断引入等原因,使得在教学学时不变,教学内容却在不断增加的矛盾日显突出,因此必须抓好教材建设,依据人才培养模式,根据生源实际情况,优化整合教学内容,显得十分重要。
我们学院化工系应用化工、化工分析专业的学生目前使用的无机化学教材是教育部高职高专化学教材编写组主编的《无机化学》第二版[1];化工出版社的王建梅、旷英姿主编的《无机化学》第一版。在教学中以上面的教材为基础,结合我校学生的实际情况,从培养技术应用型人才的需要出发,进一步突出高职高专的教学特点,贯彻基础理论内容以“必须和够用”为度的原则,重视专业技能的培养,对教材进行适当的加工、处理。
1.对化学理论部分的精选
我们首先组织课题组教师对化学理论部分进行了精选,一致认为可适当“降低调子”讲授原子结构及分子结构的内容,将小字排版的内容作为学生的阅读资料,重点讲授四大化学平衡及应用。
2.元素部分的精选
对元素部分在体现周期系的原则下,尽量突出典型和通用的元素和化合物的性质及用途。对不同专业的学生,侧重点也有所不同,如化工分析专业,重点讲授元素及离子的定性检测上。
3.重视理论教学
在章节的安排上不拘泥于教材本身的知识体系,采取重点突出,难点分散,循序渐进,由浅入深,适当重复,前后呼应,归纳总结,既要介绍基本知识原理,保持课程体系本身的科学性、逻辑性和系统性,又要贴近现代生活和化工生产实际,不断用新知识、新成果、新技术充实教学内容。如讲授元素及化合物部分时,介绍“微量元素与人体健康”有密切的关系。说明铁、锌、碘、硒、锰、铜、氟、铬、钴、铝是人体必需的微量元素[2]。讲授新型无机材料,如高温结构陶瓷、纳米材料等知识[3],通过以上示例,既增加了学生的学习兴趣,又让学生了解了相关领域的新知识、新成果和新技术,使化学教学与时俱进,跟上知识更新的步伐。
改革教学方法,提高教学质量
为了提高教学质量,达到事半功倍的教学效果,我们在教学中采用多媒体课件辅助教学、启发式教学、模型教具教学等灵活多样的教学方法,即提高了学生的学习兴趣和积极性,又达到了开拓学生知识视野,扩大知识面的效果。
1.充分利用现代化教学手段
利用多媒体课件将抽象难懂的内容变得具体、生动、形象、逼真。如讲授杂化轨道理论时,原子轨道杂化的形状,不同类型杂化分子的空间构型,通过多媒体课件生动活泼,图文并茂地“演示”给同学,有利于学生的理解和掌握,加深了对教学内容的印象,提高了教学质量。
2.采用启发式教学
无机化学常被一部分学生形容为“听起来枯燥乏味,学起来费力无趣”的课程,此时,若教师只凭借一支粉笔,一块黑板,采用传统的讲授为主的教学方法严重的束缚了学生的思考能力,加之上课时忙于记笔记和背公式,使学生处于被动接受知识的位置,抑制了学生学习的积极性和主动性,导致教与学的双边活动被削弱。由于缺乏学生的积极参与,不可能取得良好的教学效果。采用启发式教学,培养学生的思考能力。适时的提问、设疑、讨论等启发教学方法,可调动学生的学习兴趣、活跃课堂气氛、变被动为主动学习、引导学生去思考问题、解决问题、提高学生的创造力和思考力。如在学习锰及重要化合物的性质时,启发学生与已经学过的铬及重要化合物的性质比较异同,通过诱导学生回答,然后由老师归纳总结出,一般常见锰(Ⅶ)的化合物有较强的氧化性,常见代表物KMnO4是常用的氧化剂、其还原产物随溶液酸碱性不同而异,而铬(VI)只在酸性条件下显氧化性;锰(Ⅳ)的常见代表物MnO2既有氧化性、又有还原性,具体在反应中显什么性质常由另一种反应物及介质而定;锰( II)的常见代表物是MnSO4,有弱的还原性,在HNO3存在时,可被强氧化剂NaBiO3氧化为七价锰的化合物,使学生轻松掌握锰常见化合物的性质和反应规律,同时也巩固了铬及常见化合物的性质。达到了事半功倍的教学效果。
3.巩固启发式教学效果
我们还充分利用习题课这一教学环节。每隔3~4章安排一次习题课(2学时),通常先用一学时对学生进行测验,此时老师可通过巡视发现一些问题,然后紧着上一学时的讲评课,对共同错误进行及时纠正,将新颖独到的解题方法推荐给其他同学,鼓励学生一题多解,引导学生举一反三,启发学生发散思维,巩固教学效果。
4.采用球棍式模型教具,提高教学效率
无机化学中原子、分子结构看不见摸不着,故学生常感到即抽象又难理解,在多媒体课件形象的描述它们的基础上,再配上模具的演示,使抽象的问题具体化,学生更易接受和理解。同时,学生还可以利用下课休息时间亲自演示,并与教材的图形比较,加深印象,增强了学生的空间想象力,从某种程度上,它比多媒体更直观易懂,效果很好。
改革实验内容,培养学生能力
化学是一门实践性很强并以实验为基础的学科,无机化学实验是学生入校后学习的第一门实验课。是学生必修的专业基础课之一,通过无机化学实验教学,使学生熟练地掌握化学实验的基本操作技能,加深对无机化学基本理论的理解、验证,巩固元素及其化合物的性质,为后续课程的学习,考取职业资格证书及今后从事化工生产技术工作打下基础。
为了配合无机化学教学改革,对无机化学实验进行了大胆的改革探索。我系教师一致认为,实验教学改革的根本是要建立一个以培养学生动手和创新能力为主的教学模式,对实验内容及重点进行调整。
1.尝试性的开展设计性实验
在保证基本操作和验证性实验的基础上,为了培养学生独立思考和创新的理念,加强实践动手能力,灵活运用所学理论及实验知识。独立分析和解决问题的能力。尝试性的开展设计性实验,该实验内容是在老师的指导下,学生根据所学无机化学理论及实验知识,查阅有关文献资料,独立地设计实验方案,并进行实验获得产品。完成实验后,同学们虽然很累,但看到自己亲自实验的结果,心理充满了成就感,实践证明这是一种让学生由被动学习为主动学习的好途径。
2.增开综合实验
为了培养学生综合运用知识的能力,全面提升学生的综合素质,增开了30学时的无机化学综合实验。经过集中强化综合训练,提高了学生自觉思考能力,理论联系实际、分析问题和解决问题的能力。
改革考试方法,科学评定学生成绩
考试是检验学生对所学知识掌握和运用能力的一种手段,同时对教师教学效果提供反馈信息。为了更加合理公正综合评价学生的学习情况,我们近两年来对传统的闭卷笔试进行了改革,对学生的成绩实施了多元化的评价。在评价过程中注意评价内容的多元化,不仅考查学生掌握书本知识的程度,而且全面评价学生灵活运用知识的能力、实验动手能力、创新意识等综合素质。具体做法是,期中考试占总成绩的10%,期末考试占总成绩的60%,平时成绩(包括课堂提问、作业、出勤等)占总成绩的10%,无机课内实验占总成绩的20%,然后将上述四项相加得出学生本学科总成绩。通过实施该考核办法,使学生对每个教学环节都很重视,达到培养学生综合素质的目的。
经过几年的无机化学课程教学改革的探索与实践,虽然目前已积累了一定的经验,但还需在实践中不断探索和完善,在教学过程中,仍需更新教学理念,深化教学改革,拓宽教学新思路,发现新问题,所以无机化学课程教学改革是一项长期艰苦的工作,需要我们不断努力、探索、实践,才能跟上时代步伐,取得更大的收获。
参考文献:
[1]高职高专化学教村编写组编.无机化学.北京:高等教育出版社,2004.
一、加强无机及分析化学课程建设
(一)改革课程结构,构建教学新体系
由于无机化学与分析化学的部分内容存在密切的内在联系,为了更好地发挥两大基础课各自的优势,减少教学内容上不必要的重复,教学中应首先抓住这两门课程的结合点,使知识揉为一体,融会贯通地将原无机化学和分析化学课程内容联系最紧密、重叠最多的“四大平衡和四大滴定分析方法”2个部分有机结合起来。即在新体系中首先介绍溶液中四大化学平衡的定义、性质及特点,然后将四大滴定分析方法和应用分别穿插在其中,将滴定分析方法和重量分析法作为四大平衡理论的引申部分和应用过程,达到内容简练、完整,思路清晰、明确,重点突出,加深了教学内容的深度和广度;其次,新的化学课程体系以高职高专教育培养目标为依据,根据就业岗位及岗位群对化学知识的需求,将化学教学内容重新调整,分为两大模块:一是理论知识模块。主要包括物质结构理论、化学平衡理论和分析检验基础理论等。二是实践技能模块。包括基础实训、分析检测(化学分析、仪器分析)等,将实验内容、操作技能及应用等与专业课紧密结合,减少了教学中的重复和脱节现象,有利于教与学的有序进行。
(二)改革教学方法,强化教学效果
随着高职院校单招政策的实施,学生普遍存在化学基础薄弱的状况,他们对化学学科的特点、学习方法以及化学在科学中的应用等知识不太熟悉,而无机及分析化学课程作为大学一年级的重要专业基础课,内容多、课时少,与高中化学跨度较大,给教学带来一定的困难。针对这种情况,一是教学中采取“分层次”教学,对于基础较差、学习困难很大、无学习兴趣的学生,在课前补充与中学内容衔接的相关知识,以缩短中学到大学的学习适应期。讲授过程中注意由浅入深、循序渐进,使学生易于接受;二是打破传统的教学模式,坚持将启发式教学贯穿始终,注重课堂教学与讨论相结合,对有规律和共异性的问题组织学生讨论,增强学生的参与意识;三是教学中组织学生进行讨论,比较各种分析方法的优缺点,既增强了授课内容的系统性,又拓宽了课程知识面。引入自学模式,培养学生的自学能力;四是对教学内容进行适当调整,适当安排学生自学,课前列出自学提纲和要求,并将提纲中的相关部分以提问的方式予以检查,通过辅导答疑方式,及时了解自学的效果,使学生变被动学习为主动学习。
二、探索以职业能力为目标的实验教学模式
(一)开设具有专业特色的综合设计性实验,培养学生的创新能力
为了适应现代化学发展的要求,应在实验教学中有意识地将各门学科相互渗透。综合设计性实验是将学生已学的基础学科理论与实验方法有效融合后开设的实验,在实验教学中针对不同专业,开设具有专业特色的综合设计性实验。实验前,由教师提供测定样品及相关信息,对实验所涉及的理论知识要求学生自学,教师根据学生的理解程度,引导学生讨论、讲授,给予正确指导,并鼓励他们查找有关资料,包括样品的预处理方法、设计分析方案、思考实验中可能出现的问题及解决的途径等。鼓励学生发现问题并寻找解决办法,由教师给予及时正确指导。在这样的实践过程中,使学生深感实验知识与专业技能的密切关系,调动了学生的学习积极性,减少实验中应付了事或盲目操作等现象,培养学生的独立思考和创新能力。
(二)技能训练和岗位职业资格考证结合,强化学生应用能力的培养
实践教学的主要目的是培养学生的技术应用能力,在教学方法上,应注重引导学生把所学知识与专业技能有效结合起来,以培养职业岗位能力为中心。实践教学中,在设计实验、实训项目时重视与职业技能考核相结合,使学生在毕业时获得学历证书的同时,又获得国家颁发的职业资格证书;在培训目标上,注重提高学生的综合素质,使学生在毕业时既具备相应专业的上岗资格,又具有直接适应某一岗位(或岗位群)的知识和技能,提高学生走向社会参与竞争的能力。实践证明,受过培训并获得“双证”的学生,其专业和技术素质高,用人单位满意。
(三)实施工学结合开放式实验教学模式,充分提高学生的综合素质
[关键词]应用化学专业;物理化学实验;教学改革
[中图分类号]O64;G642.0[文献标识码]A[文章编号]2095-3437(2016)02-0145-03
物理化学是东北大学应用化学专业的学生在完成了无机化学、分析化学的学习之后,继续修学的又一门化学基础课程。[1]物理化学实验作为理论课教学的辅助手段,综合了化学领域中各分支所需要的基础研究工具和方法,是化学实验科学的重要组成部分。[2]学生能通过实验验证所学的理论,巩固和加深对物理化学原理的理解[3],提高对物理化学知识的灵活运用能力,这有利于培养学生严谨的科学态度和创新精神[4],为后续课程的学习打下坚实的基础。因此,科学合理地设置物理化学实验课程内容,对构建完整的化学基础课程体系、提高学生的培养质量至关重要。[5]
一、应用化学专业物理化学实验课程存在的问题
应用化学专业的特点决定了其对物理化学实验内容深度、广度和综合度的要求不同于材料、冶金、成型、环境、生物工程等其他专业。东北大学化学实验中心为辽宁省级实验教学示范中心,为使学生能系统学习并掌握各种物理化学基础实验研究方法,便于教师在教学过程中实时掌控实验进度和学习效果,实验中心为应用化学专业单独开设了两个学期的物理化学实验课程,而且取得了丰硕的教学成果。然而,随着科学技术的发展以及社会对应用化学专门化人才素质要求的提高,过去曾经被师生们乐道的一些优秀的实验项目已经无法适应当前的需求。表1中分别列出了过去和现在为东北大学应用化学专业开设的物理化学实验项目。通过调查研究,我们发现过去制定的培养计划主要存在以下两个方面的问题。其一,由表1可以看出,大部分的物理化学实验为验证性实验,研究性、综合性实验较少。这显然不利于培养学生的创新能力和解决实际问题的能力。其二,过去物理化学课程体系中理论课与实验课的课时比例为2∶1,即理论课课时是实验课的2倍。教学研究表明,虽然通过理论课的学习,学生可以掌握较多的理论知识,但由于实验课时较少,学生的动手能力较差,对实验室的各种基础仪器设备的使用方法不能完全掌握,因此学生很难将所学到的各种实验知识融会贯通,这对其以后的学习和工作是十分不利的。而且由于实验项目较少、内容不新颖等问题,学生对物化实验课的重要性认识不足,普遍存在重视理论课学习而轻视实验操作训练的现象,缺乏主动学习实验技能、掌握实验技术的积极性。因此,亟须对物理化学实验课程的设置进行改革。
二、应用化学专业物理化学实验课程设置改革
(一)增加新的实验项目
为培养学生的动手能力和提升学生的综合素质,在东北大学教务处的大力支持下,根据培养科研拔尖创新人才的需要,我们重新修订了应用化学专业的培养计划和物理化学实验教学大纲。大幅提高了实验课时在物理化学课程体系中的比例,将理论课和实验课的课时比由原来的2:1调整为1:1;实验项目也由原来的12个增加到了现在的22个,并允许学生选做其中的20个实验。原教学大纲中设置的实验项目中属于热力学模块的实验较多,而属于电化学和化学反应动力学知识模块的实验较少。在教学过程中我们发现,由于学生对后两个模块中的实验项目接触较少,缺少理论联系实际的机会,所以对相关知识掌握得不好。因此,在修订物理化学实验教学大纲时,除保留原有实验外,还增加了10个实验。其中包括热力学模块实验项目1个,电化学模块实验项目3个,化学反应动力学模块实验项目5个,界面与胶体化学模块实验项目1个。增加了新的实验项目后,物理化学实验教学内容在各个知识模块间的分布变得更加合理。通过物理化学实验课程的学习,学生不仅能加深对理论知识的理解,还能开拓视野,提升综合运用理论与实验知识的能力。
(二)改革实验方案
除了增加新的实验项目以外,我们还对原来的一些实验项目进行了重新设计,以使实验方案更加合理。例如“表面张力和接触角的测定”实验,原来的实验方案是通过测定毛细管的半径和水压计的压差值,再利用气泡最大压力法中表面张力的基本公式计算出水的表面张力。这种实验内容比较单一,学生做实验的兴趣不高。通过反复的测试和调整,我们将实验方案修改为测定一系列浓度不超过0.1mol·L-1的正丁醇水溶液的界面张力,再根据吉布斯吸附公式计算溶液表面的吸附量以及正丁醇的横截面积。实验内容调整后,学生普遍反映对界面张力的性质、表面自由能的意义以及界面张力和吸附的关系了解得更透彻了。再例如“冰点下降测分子量”实验,原来的实验方案是分别测定水和浓度为0.3%的尿素水溶液的凝固点,再计算出尿素的分子量。由于尿素溶液浓度比较小,虽然选择的溶液满足稀溶液的条件,但测出的水与尿素溶液的凝固点之差不明显。为了加深学生对溶液凝固点降低这一概念的理解,提高学生对这个物理化学现象对人们生产生活所产生影响的认识,经过多次对比实验,我们最终确定将实验中所用的尿素溶液浓度提高到1%,从而使测得的凝固点降低值达到0.3℃左右,实验现象明显,获得比较好的实验效果,达到了预期实验目的。
(三)重组实验内容
针对物理化学学科的特点和应用化学专业学生培养的需要,我们对一些物理化学实验内容进行了调整。保留并整合了一些基础性实验以培养学生的基本操作能力。同时也拓展了一些经典实验内容,将不同的知识点联系在一起,使学生在实验过程中能灵活运用所学的物理化学知识。例如在新增加的实验项目“临界胶束浓度的测定”中,除了用电导法测定不同浓度的十二烷基磺酸钠的电导率以确定其临界胶束浓度外,还增加了临界胶束浓度的另一种测定方法———界面张力法———的内容。在实验过程中,学生们采用两种不同的实验方法确定相同表面活性剂体系的临界胶束浓度,加深了对表面活性剂溶液性质的理解,同时还对两种不同的实验方法进行了实际操作和比较。再例如在“原电池电动势的测定”实验中,我们采用电位差综合测试仪取代了原来使用的电位差计和检流计,显著缩短了实验过程中仪器调试占用的时间,并增加了新的内容以充分利用这些节余下来的宝贵时间。经过对实验内容的重新设计和组合,学生在测定了以铜/硫酸铜为半电池构造成的原电池电动势后,还可以继续测定不同温度和不同浓度的硫酸铜水溶液对溶液电导率的影响,进而分析对原电池电动势产生的影响。因此,重组后的“原电池电动势的测定”实验已经成为一个综合性较强的实验,而不再是一个简单的验证性实验。通过对这个实验的训练,学生可以对理论课中学到的电化学热力学基础知识有比较全面且深入的理解。
(四)开设物理化学大型综合性实验
为培养应用化学专业学生的综合素质和科研能力,从2003年开始,我们又将物理化学基础实验与教师科研成果相结合,面向应用化学专业本科学生开设了一套大型综合性实验———聚苯胺的制备、表征及性能测试。这个大型综合性实验总共包括6个子实验项目:聚苯胺的化学法制备、聚苯胺掺杂-反掺杂性能研究、聚苯胺的电化学法制备及电化学性能测试、聚苯胺电化学催化性能研究、聚苯胺气敏性研究、聚苯胺在不同pH值的酸溶液中的电化学响应。学生完成这个大型综合性实验需要24学时。在实验前,我们要求学生独立查阅相关文献资料并设计出完整的实验方案,经与指导教师讨论确认后,才能通过网上预约确定实验时间并进入实验室做实验。学生在独立完成全部子实验项目后,应按照通用的学术研究报告标准写出综述报告,并对实验过程中发现的现象及出现的问题开展分组讨论。数年的实践结果表明,这项综合实验的设置,不仅使学生熟悉了多种电化学实验仪器和设备(例如,四探针电导率测试仪、电化学工作站以及CHI软件)的使用方法,还对导电有机高分子材料有了一定的了解,有利于培养学生综合运用知识、独立解决实际问题的能力,并为学生将来从事科研工作打下了基础。
三、课程设置改革后的成效
近几年来,通过对物理化学实验课程不断研究和改革,不仅提升了学生的实验操作技能,提高了学生做实验的主动和积极性性,而且培养了学生严谨的科学态度和创新精神。实践证明,重新设置后的物理化学实验课程有助于培养学生的科研能力,对培养科研拔尖创新人才有重要意义。
参考文献
[1]王军.对大学物理化学课程教学的思考[J].教育进展,2013(3):13-16.
[2]王岩,李三鸣.新课程体系下物理化学实验教学的改革[J].实验室科学,2012(1):55-57.
[3]杨冬梅,王军.物理化学实验教学改革的总体设计及实践[J].高等理科教育,2008(6):103-105.
[4]张国林,韩莹,薛怀国,等.大学化学实验课程体系的改革与实践[J].大学化学,2010(1):23-25.
所谓PPT,即Powerpoint,是一款办公软件,可直接将外部众多文件统一起来,制成兼具文字效果、动画效果、多种声音效果及强大链接功能的教学课件.PPT课件在课堂教学中的应用,不仅可以减少板书时间,最大限度发挥课堂的教学效益,而且还能优化教学方式,使教学内容向更深度、更广度方向延伸,从而提高课堂教学的有效性.PPT在课堂教学中的应用越来越普及,中学物理教师要提高认识,充分发挥PPT课件的巨大优势,为课堂教学服务,以期提高课堂教学的质量和有效性.
一、PPT课件的特点
PPT课件受到了教师的青睐和普及,取决于其强大的功能和优势.PPT课件的特点,具体表现为:(1)简便易学.Word与PPT是Office办公软件的重要组成部分,两者之间紧密联系,且具有统一的操作平台.教师只要懂得如何使用Word,就能够使用PPT课件,简便易学,不需要再另行培训.(2)装备齐全.有别于Word,PPT自带多种装备,便于教学活动的开展,如层次分明的条目符号、多种表现手段的组合、自定义动画等.应用PPT课件不仅可以通过“格式一项目符号和编号”编辑不同类型的内容,而且还能单独或有机组合使用文字、图片、音频等.此外,PPT还能够提供强大的在线功能,有利于实现教学内容与背景的有机统一,强化教学效果.
二、PPT课件的使用原则
1.适时适度原则.包括课件内容、课件播放速度等方面,要与课堂教学目标和学生接受能力相结合,以适时适度的内容和节奏集中学生注意力,从而促进教学质量的提高.
2.辅原则.PPT课件只是作为一种辅工具,不能完全取代板书教学,因而教师在使用PPT课件时,应使之与常规教学手段相结合,最大功能发挥PPT课件的作用.
3.互动性原则.PPT课件最终是为课堂教学服务,而中学物理课堂教学以发挥学生主体地位、激发学生参与积极性为主.因而运用PPT课件进行教学时,教师应观察学生的反映,并及时与学生进行交流,留有足够时间让学生思考和发表自己的观点,从而获得最佳教学效果.
三、PPT课件动画设计的策略
1.PPT课件模板的选用
PPT能够实现在线功能,教师可根据具体教学内容,精心挑选出相应的主体模板,使之与教学内同相契合,从而强化教学效果.基于中学物理学科的特点,不管是理论教学还是实验教学,都会遇到难度不一的抽象概念,合理的PPT课件动画设计,能够将抽象概念形象化、具体化.而模板的作用是营造出具体的情境,让学生在一定的背景环境下学习,从而化抽象为具体、化陌生为熟悉、化枯燥为生动,可大大增加课件的逻辑性、引导性和趣味性.
2.PPT课件内容的安排
PPT课件动画设计,最终是为了突出教学目标和重难点,引起学生的重视.因而,中学物理教师要对PPT课件的内容进行合理安排,以期取得最佳的教学效果.PPT课件动画设计,应立足于教材,具有较强的实用性,将抽象的概念、定义等形象化、具体化,切实起到辅助课堂教学的作用.同时,PPT课件动画设计的过程同时也是艺术作品创造的过程,教师应结合学生的喜好,以艺术性的PPT动态课件扩展学生信息通道,为学生的思考提供有效的启发以及丰富的想象空间,进而全面培养学生的思维能力和创新能力.
3.PPT课件动画的展示
(一)完善法规体系,推进依法监管
法规体系进一步完善。制定出台了《浙江省水上交通安全管理条例》,《条例》进一步明确了政府及相关部门水上安全监管主体职责和责任边界。
执法行为进一步规范。积极研究、理清地方海事职责,进一步简政放权和完善事中事后监督管理制度。及时修改我省地方海事自由裁量执行标准,并结合辖区实际研究调整辖区海事执法业务流程。继续强化海事相关业务岗位任职资格培训和执法监督,全省地方海事行政处罚、许可案件,已实现通过信息化系统办理。
(二)加强服务意识,提升服务水平
推进公共服务均等化,加快渡运设施改造,促进群众安全便捷出行。近年来,我省通过实施公共服务均等化政策,加大政府补助资金投入,加快渡船更新、渡埠改造和撤渡建桥工作,使得渡船、渡埠等内河渡运设施得到明显改善。2011年来,全省投入资金近15亿元,建成撤渡建桥、渡埠改造、渡船更新等项目450余个。同时,针对农村渡口公益性特点明显,我们在渡口较为密集的县市着力推进渡运公交化改革试点工作,目前渡运公交化改革工作已在丽水、绍兴等市逐步推广。
发挥四牌一门优势,构建服务型内河海事。抓品牌服务和窗口示范。推进物联网技术在内河智能航运服务中的深化应用,建立便民的业务办理流程,实现动态科学的船舶通行调度。结合辖区船舶实际,会同浙江海事局制订全省内河1000总吨以下普通干、散货船舶最低安全配员标准,切实调整船员配备要求,减轻船舶负担。积极推进杭甬运河绍兴至宁波段500吨级内河船通航工作,实现“通航效益、企业效益和社会效益”多赢。
(三)坚持科技兴航,促进科学监管
我局高度重视现代信息技术在水上安全监管领域的应用与推广,加大对信息化安全管理工程建设的投入。通过开发和应用船联网技术,提高对内河航运的监管能力、管理决策能力和内河航道养护监管能力;通过和其它业务管理系统的有机结合,建立有效的水上安全风险控制和预警机制。
应用“浙江省船舶综合监管系统”实施辖区船舶监管的基础上,实现了浙北水网地区AIS基站的全覆盖。实施船舶违章与签证挂钩。各市根据辖区实际,针对性地建立了相应的监管系统。