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開篇:寫作不僅是一種記錄,更是一種創造,它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感,將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇大學化學課程論文,希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友,陪伴您不斷探索和進步。
關鍵詞:基礎化學課 實效性 思辨性
中圖分類號:G64 文獻標識碼:A 文章編號:1673-9795(2013)08(b)-0060-01
高校基礎化學課是高等農林院校必修基礎課之一,相對于專業課來說地位較低,但其基礎性的特點,為大學生專業知識的理解和掌握提供必不可少的依托。所以,大學基礎化學課教學的成敗直接關系到大學生科研能力的提升,關系到大學生綜合素質的發展。因此,有必要了解高校化學基礎課教學的現狀,找出不足,并制定適合學生發展需要的教學對策。下面筆者就以黑龍江八一農墾大學為例談一談高校化學基礎課目前的教學現狀,并提出一些教學改進措施,期望通過教學改進促進大學生創新能力的培養,促進教師改變教學方式,提升教學水平。
1 化學基礎課教學現狀
1.1 授課方式以傳統方式為主,學生主體地位體現不夠
化學基礎課是為我校食品、農學、生命、動科院學生開設的公共課,其基礎地位不可動搖。長期以來,學生以獲得學分為主,學生需要化學課內容少些,考試好過,所以,化學基礎課的課程內容被壓縮,一些具有探究意義的教學內容不得不減少或刪除,這樣就使得化學教師在授課過程中,只片面強調灌輸,而不是探究,片面強調教材的重要性,而不是用教材教。有時一節課能講半本書,沒有了學生在課堂上的交流和探究過程,這樣怎么能培養出合格的具有探究精神的學生呢?
1.2 學術前沿滲透不夠
大學是培養科研人才的地方,但是化學基礎課只是講述簡單的基礎知識,幾乎不涉及學術前言,因為它不是專業,學生需要的只是分數。但是,我們知道教育的本質是培養人的活動,教育目的具有社會本位論和個人本位論兩種,社會本位論強調從社會的需要出發來規定教育的目的,認為“教育應當把培養符合一定社會準則的人,使教育者社會化,保證社會生活的穩定與延續作為自己的目的。”[1]也就是說,社會本位論認為人不具有社會價值,強調人應該服從社會的需要,強調人的現實需要,那么,學生得到合格分數,順利畢業,教育目的就達到了嗎?
1.3 大學化學課堂教學相關的教育學、心理學理論缺乏
大學化學教師都是碩士、博士,可以說專業知識豐富,但不等于說教學很出色。雖然有的教師在科研方面有建樹,但教師的角色始終是第一位的,只有具有過硬的教育學、心理學知識才能稱得上是合格的教師。大學化學基礎常態化教學依然是傳授式方式,一些新的教育、教學理論基本不涉獵,如建構主義支架式教學方式,最近發展區理論,根本不知道,怎能真正促進教學質量的提高?
1.4 化學實驗課創新實踐能力不夠
化學實驗課是培養學生創新實踐能力的重要途徑,學生創新能力的培養不是一句空話,需要學生動手實踐。自然科學具有可重復性的特點,能夠在自然科學領域有所建樹的學生,一定要進行上百、上千次的實驗。但是,作為一所普通農業院校,由于化學實驗課開設不足,資金有限,化學實驗藥品、試劑缺乏,從怎能達到培養創新型人才目的。
2 教學對策
2.1 注重課堂探究、提高教學的實效性
大學化學基礎課教師,要在教學設計上下工夫,應該設計一些能夠和現實生活相近的教學內容,引起學生共鳴,讓學生參與進來主動探究。常聽學生抱怨:我為什么要學這些東西;這節課對我有什么好處。“當課程內容遠離學生經驗,遠離學生生活的時候就會成為沉重的心理負擔”。[2]因此,大學化學課堂教學內容要密切聯系實際,將一些生產生活經驗帶進課堂,提高課堂教學的實效性。教學設計上要體現合作學習,小組討論的理念,讓每個學生愉快的討論、發言,開發學生的思辨能力。同時也要懂得設置情景,注意教學環節環環相扣,引人入勝,激發學生的積極性。杜威的“在做中學”說的就是這個道理。
2.2 搭建腳手架,提高課堂的思辨性
建構主義認為知識不是通過教師傳授得到的,而是學習者在一定的情境即社會文化背景下利用必要的學習資料,通過意義建構的方式而獲得。而教師是意義建構的的幫助者、促進者,而不是知識的傳授者與灌輸者。這就要求化學教師不要總是讓學生被動的接收,要通過圖片、視頻、化學實驗演示,分子結構模型等課程資源,創設情境,引發學生思考,勾起學生對未知領域的探究欲望,這樣的課程才有思辨性。教學過程中,也可以運用學術前沿,針對同一問題,演示不同的方法,制造不同的情境,培養學生多角度、多層次看問題的能力。同時,根據最近發展區的理論,將以往的知識和新學知識進行聯系,這樣也會鞏固學生所學,學生再也不認為這樣的課沒有意思。所以,教師積極搭建腳手架,培養學生創新思維,對學生的終身發展有非常重要的意義。
2.3 指導學生參加科技創新活動,提高學生實踐能力
大學化學基礎課教學除了課堂教學,也可以給學生布置課下作業,如可以給學生鼓勵學生開展關于化學方面的課題研究,指導學生填寫開題報告,階段總結和結題報告,指導學生科技創新,把課堂中學到的專業知識運用到實踐中來。通過這樣的實踐活動,培養了學生動手實踐能力和科技創新能力,同時,也為畢業論文的撰寫準備了條件。當然也可以指導學生參加學校舉辦的其他創新類活動,解決人類在生產、生活實踐中的實際問題。
綜上所述,大學化學基礎課雖然只是公共課程之一,但其基礎地位不容忽視,對于培養學生健全人格、創新能力具有重要的作用,對學生以后的專業學習有著重要影響,為學生的終身發展起著奠基作用。
參考文獻
[1] 黃濟,王策三.現代教育論[M].北京:人民教育出版社,1996:223-224.
[2] 陳琦,劉儒德.當代教育心理學[M].北京:北京師范大學出版社,2007:29-30.
①基金項目:本文系黑龍江省高等教育教學改革項目“高等農業院校提升基礎課教師教育教學能力模式的構建”階段性成果。項目編號:
JG2012010459。
作者簡介:鄭文鳳(1978―),女,黑龍江大慶人,八一農墾大學理學院,講師,碩士,從事基礎化學課程教學論研究。
梁英(1964―),女,黑龍江賓縣人,八一農墾大學理學院基礎化學部部長,教授,博士研究生,從事基礎化學課程與教學論研究。
關鍵詞 科學寫作 大學化學實驗 教學策略 概念圖 綜合性實驗
近年來,大學化學課程改革面臨著一個重要的挑戰,即大學開設的化學實驗課程需要滿足學生因學習能力差異和學習興趣差異而造成的多樣化的學習需求。尤其是在學生剛開始學習化學實驗時,這個挑戰更加明顯。為滿足學生多樣化的學習需求,為學生的發展提供切入點,促進學生主動學習,化學教師通常采用各種教學策略和方法,其中包括科學寫作。知識創造者們一直都認為“寫作過程就是思維的過程”;在寫作中能夠較好地形成新的觀點,并將觀點在紙上或是在電腦上清晰地顯示出來。因而,將科學寫作融入到大學化學實驗中,能夠引發學生思考,促使學生樹立自己的觀點,有利于化學教師提高化學實驗教學效果。
1.科學寫作策略分類
1.1啟發式科學寫作
Keys與Hand等人發展了啟發式科學寫作用以幫助學生撰寫實驗報告。有感于學生的科學實驗經常流于食譜式的按表操作,而未能掌握實驗背后的主要概念,Keys與Hand等人依據知識建構理論與認知改變的科學寫作模式,設計了一套啟發式的科學寫作策略,引導學生通過小組討論和寫作,完成啟動先前認知經驗,觀察收集資料,討論,交流,反思等步驟,從而實現對科學概念的建構。
1.2問題引導式科學寫作
Reardon依據多年的科學寫作教學經驗,整理出十多個提示問題,以幫助學生撰寫更清楚、有條理的科學文章,例如:什么讓你感到驚訝?你最好奇的是什么?你的疑問從何而來?什么樣的問題是好問題?你如何確定你的解釋是最好的解釋?有沒有更好的解釋?如果卡住了寫不下去時你怎么辦?哪些證據你覺得最有說服力?
1.3多元讀寫素養教學策略
澳洲學者Len Unsworth發展出的多元讀寫素養教學策略,應用于科學寫作教學中,共分成3個步驟:依循示范的練習,指導式的練習,獨立練習。教師首先說明科學文章的結構與用辭語法,并且提供不同示范,協助學生規劃寫作的步驟,接下來學生開始進行寫作,教師同時持續提醒科學寫作的社會功能性,學生完成初稿之后進行修改,最后學生發表他們的作品。
1.4科學筆記薄
Campbell和Fulton發展出“科學筆記簿”的科學寫作教學策略。學生的科學筆記簿里除了有筆記、記錄、條列、圖示、觀察和表格等,很重要的一項內容是要求學生在實驗完成之后,要像科學家在科學會議中一樣,把他們撰寫的實驗結果,在班級或學校舉辦的“科學會議”中發表。通過這個真實的發表體驗,他們不僅練習了口頭表達自己的想法,也學習了必要的科學寫作技巧。
1.5概念圖
Novak和Gomwin首先對概念圖的定義和評分標準作出了明確界定,之后概念圖廣泛應用于教學與評價領域。概念圖作為教學工具應用于教學中,可呈現教材內容的組織與結構,協助學生建構清晰的學習內容;作為復習課程的工具,可呈現概念以及概念間的關系;作為科學寫作策略運用于教學中,可建構網絡化的知識結構,幫助學生提升學習效率。
2.將科學寫作應用于大學化學實驗教學的意義
2.1科學寫作改變了傳統的大學化學實驗教學模式,能夠激發學生的學習興趣
傳統大學化學實驗教學流程單一,學生往往拘泥于對課本內容的復述,缺少反思的空間,久而久之產生依賴心理。學生對實驗現象的描述,實驗結果討論,停留于觀察階段,未能做到通過化學實驗學習、理解化學概念和原理。將科學寫作融入實驗教學中,能夠改變傳統單一的學習方式,通過寫作、討論、交流使學生意識到化學實驗的真正意義和價值,從而激發學習興趣。
2.2科學寫作過程中學生嘗試以自身的方式來思考問題,有利于學生建構新知
學生科學寫作的過程是對先前所學的知識進行重組,用自己的語言建構新知的過程。寫作的過程也是強迫自己思考問題,用自己的語言解釋問題的過程,這種思考問題的方式,有利于學生理解新概念和原理,從而將新知識納入到已有知識體系中。
2.3科學寫作過程能促進學生對獲得的經驗進行反思,有利于學生科學推理能力的發展
科學寫作的過程是不斷反思先前想法和經驗,經歷迷思、設法理解、發展知識的過程,因而在寫作期間學習者能建構更豐富的解釋。科學寫作強調的是科學知識之間的聯系,證據的表述,結論的解釋,對學生科學推理能力的發展具有重要的作用。
3.科學寫作策略在化學實驗教學中的應用
目前大學化學實驗類型,一般分為3種:基礎實驗、綜合性實驗、探究性實驗。研究表明,將啟發式科學寫作、科學筆記薄、多元讀寫素養教學策略分別應用于3種類型的實驗教學中,能夠滿足學生的學習需求,提高學生思維能力、表達能力、探究能力。
3.1啟發式科學寫作在驗證性實驗中的應用
啟發式科學寫作能幫助學生從實驗和寫作中建構理解。與傳統實驗報告不同,啟發式科學寫作貫穿于實驗活動的始終,實驗前需要向學生說明寫作的目的,實驗后需要學生闡明學習的化學知識,而不只是回顧實驗而已。啟發式科學寫作強調科學合作的本質,鼓勵學生進行觀察、推論及尋找證據間的聯系,從而發展學生批判性思維能力。以學生“氧化還原反應實驗”科學寫作報告為例,具體格式見表1。
3.2科學筆記薄在綜合性實驗中的應用
綜合性實驗不僅要求學生提高實驗技能,還要求學生能夠綜合應用化學知識,學會使用多種化學研究方法,培養學生分析問題、解決問題的能力。將科學筆記薄應用于綜合性實驗教學中,不僅能反映學生的實驗過程,還能為學生創造交流實驗結果的機會,通過交流討論使學生深入理解化學概念和原理,此外寫作、發言等活動環節還能提高學生的語言組織能力與表達能力。以“配合物鍵合異構體的紅外光譜測定”為例,見下頁表2。
3.3多元讀寫素養教學策略在探究性實驗中的應用
大學化學探究性實驗是教師根據自己的研究方向,選取相關課題組織學生開展探究。實驗探究的過程可以培養學生的探究能力和創新能力;對探究結果進行梳理,撰寫論文的過程,有利于學生理順研究的思路,尋求證據,解釋證據,從而發展學生的推理能力和語言表達能力。多元讀寫素養教學策略應用于探究性實驗教學中,能夠有效地幫助學生熟悉科學論文的格式,掌握論文的撰寫方法,從而提高探究性實驗教學的效率。以學生探究“Ag+熒光探針的設計合成及性質研究”實驗為例,具體內容如下:
(1)教師提供幾篇科學文章,講解文章的結構。教師提供密切相關文獻并指導學生閱讀,如閱讀:(a)J.Kang,Mi.Choi,J.Y.Kwon,E.Y.Lee,J.Yoon,,Chem,2002,67(12):4384-4386;(b)S.Iyoshi,M.Taki,Y.Yamamoto,Inorg,Chem,2008,47(10):3946-3948。教師分析上述文章內容包括:研究領域的科學價值,本研究的意義,具體研究內容,研究結論,支持材料,文獻等,使學生初步了解科學論文的格式、內容、語言表達方式。
[關鍵詞]有機化學實驗 教學方法 基本技能 科研素質
[中圖分類號]G718.4 [文獻標識碼]A [文章編號]1009-5349(2013)08-0249-02
有機化學是農業院校許多專業十分重要的必修基礎課,有機化學實驗教學環節是學生接受和消化科學知識的重要途徑,是培養學生知識、能力、素質的重要載體,其教學效果及學生所達到的水平都直接影響到多門后繼課程的學習乃至畢業后從事相關工作的能力。[1]本科有機化學實驗不只限于培養學生的實驗操作技能,也不只限于培養學生的分析和解決有機化學問題的能力,更重要的是在鍛煉學生動手能力的同時培養學生嚴謹、認真和實事求是的科學態度,觀察、分析和判斷問題的能力,精湛、細致地進行科學研究的技能,使學生具有科學技術工作者應具備的科研素質和創新意識。[2]本研究通過改革與實踐有機化學實驗的教學內容、教學方法及考核手段,進而全面提升學生的動手能力、創新能力和科研能力。
一、合理設置教學內容
調整實驗教學內容,在注重強化基礎的同時,向綜合型、設計型和創新型實驗方向發展,使實驗內容有利于對學生進行科研素質的培養。將有機化學實驗過程分成三個階段,對應的將實驗內容由簡到繁、由易到難地設計成三個層次,即基本技能訓練、綜合技能訓練和設計技能訓練,符合學生接受知識技能的規律,有利于激發學生學習興趣,引導探索,培養創新意識和科研能力,發展綜合素質。[3]
在前期,重點培養學生基礎知識和基本操作技能,提高學生實驗動手能力。通過4次實驗:重結晶、蒸餾和分餾、薄層色譜分離色素、測定熔點,將有機化學最基本的實驗操作內容融入其中,在實驗中使學生掌握扎實的基本知識和基本操作技能。
在中期,重點訓練學生綜合實驗技能,提高學生綜合能力,為素質教育打下基礎。這一時期選擇包含較多知識點的實驗內容,以合成和提取實驗為主,如茶葉中咖啡因的提取和乙酸乙酯的制備。實驗過程涉及了物質的制備、提取、分離純化、性質檢驗,對物質的研究較系統完整,這將更直接地使學生體會到所學的基本操作的用途和意義,進一步鞏固了基本能力,也鍛煉了綜合思維及運用能力。
在后期,重點培養學生實驗設計能力,使學生具有涉足科學研究的能力。在課程的后期設置兩次設計性實驗課,以合成和天然產物提取實驗為主,合成、提取實驗影響結果的因素較多,為得到好的結果,必須優化實驗的每個細節。教師提前一周擬定設計性實驗題目,告知學生實驗題目與要求,讓學生認真查閱資料,自行設計實驗方案,學生設計出的方案經教師批改,根據設計情況分配好組數后實施,實驗結束后,全班可共享實驗結果,進行比較分析,實驗報告要求寫成科研論文的形式。在整個過程中,充分發揮了學生的主觀能動性,全面鍛煉學生的查閱文獻、歸納總結、創新等綜合能力,也培養了學生從事科學研究的能力。
二、革新教學方法與手段
在第一層次,重點培養學生基礎知識和基本操作技能階段,以提高學生實驗動手能力為主,因此,教師認真細致地講解和現場指導是非常重要的,這一階段教學以教師講解示范為主。首先,教師要使學生有明確的學習目標,激發學習興趣,講解時可采用現代化的教學手段,以實物、圖片、影像等形式將標準的操作技術直觀、形象、生動地展示給學生,使其留下深刻記憶;其次,實驗過程中,教師要流動到每個學生周圍及時發現和糾正學生的操作問題;最后,實驗結束時要進行總結并引導學生思考實驗的關鍵點。
在第二層次,重點訓練學生綜合實驗技能,這一階段的教學采用啟發式和師生互動式。課前教師要求學生做好預習,上課時,教師把實驗目的、原理、步驟、注意事項等內容設計好問題,以提問的形式,隨機叫起某幾位學生進行回答,其他學生進行補充,教師再點評,這種方法在師生討論中講解了整個實驗內容,充分發揮了學生的主觀能動作用,也鍛煉了學生的表達能力和歸納總結能力,從而提高教學的效果和質量。
在第三層次,重點培養學生實驗設計能力,使學生具有涉足科學研究的能力。此階段一項重要內容是教師指導學生查閱科技文獻,引導學生思考設計實驗,培養了學生從事科學研究的能力。
同時,教師還積極開發制作了有機化學實驗課件放在有機化學課程網站上,拓寬了教學資源,不僅可以在課堂上使用,學生也可以在課前預習和課后復習鞏固中使用,使學習更便利。
三、多元化成績考核方式調動學生學習的積極性
考核是評價學生掌握知識和能力的一種手段,也是檢查教師教學效果的一種方式,通過考核也可以為學生和教師提供調整改進學習和教學的信息。[4]以往有機化學實驗成績包括平時實驗課成績、期末操作和口答成績,由于操作考試和口答所抽取的題目少,學生通常存在僥幸心理,不太重視考試,對于實驗課訓練的技能沒能達到很好的掌握。因此,本課題研究過程中改革了實驗考核方式,通過多元化的實驗考核方式,充分鍛煉和強化學生對有機化學實驗基本知識及基本技能的掌握和科學研究能力的培養。為此,實驗課成績為100分制,平時成績占60分,操作考試20分,筆試20分。平時成績包括出勤、預習、課堂提問、實驗操作、記錄、總結報告、實驗衛生等內容。操作考試要求學生隨機抽取教師設計的實驗題目,根據相關信息自己確定實驗方案,口答式講解實驗原理,安裝所需儀器裝置。筆試內容為所學相關基本操作和基本知識,建立試題庫,隨機組合成試卷,考察的內容更多、更全面,能充分檢驗和督促學生認真做好每一個實驗并認真復習掌握。
通過多年的教學實踐,在基本技能訓練階段教師對學生的要求非常嚴格,使學生既掌握了扎實的基本技能,也培養了學生嚴謹的科研態度;在綜合性和設計性實驗中,針對不同實驗與學生共同討論后將實驗設計成多因素多水平實驗,最后分享數據,寫科技論文,使學生理解和掌握科學研究如何設計、如何實施、如何分析、如何得出結論,從而在實驗教學中滲透科學研究的基本思路和方法,進而培養了學生的科研素質;改革考核方式,使學生逐漸由被動學習型向自主學習及學以致用方向發展,為后續課程學習及畢業后順利從事工作打下良好的基礎。
【參考文獻】
[1]萬福賢,董靜,賈壽華等.農科有機化學課程建設的探索與實踐[J].大學化學,2009,24(3):37-41.
[2]高永軍,冷樹偉.論大學生科技創新活動長效機制建設[J].中國高校科技,2011,(12):68-69.
關鍵詞:材料化學專業;課程體系;優化策略
為社會培養合格的“高級材料化學專業人才”是材料化學專業教育的本質[1]。目前,各高等院校不斷優化材料化學課程體系,使其更加科學化和合理化。科學完備的課程體系是知識結構和能力培養的優化組合,材料化學專業課程體系是材料化學人才培養方案的核心,對材料化學專業人才培養起著至關重要的作用。材料化學專業課程體系的優化首先是課程體系和教學內容的整體優化。
一、優化材料化學專業課程體系的必要性
1.高等教育改革的需要。
目前,優化課程體系,改革教學內容,構建合理的知識結構,注重理論聯系實際,更新教學手段是高等教育改革的需求。優化課程體系不僅要使它所包含的專業基礎課、專業課、實踐課等形成相互聯系的統一整體,而且要充分體現培養目標和培養規格。
2.現代科學技術發展的需要。
近年來,隨著材料化學專業教育課程論及教育理念的發展,我們根據材料科學發展規律,對材料化學專業課程體系進行了兩次優化調整(分別為2008年下半年和2012年上半年)。我們優化的材料化學專業課程體系能夠體現材料化學專業教育特色,完善材料化學專業課程體系,加強材料化學專業的學科方法論教育。
3.市場經濟發展的需要。
優化材料化學專業課程體系能夠反映社會和市場經濟對綜合性專業人才的要求。優化的材料化學專業課程體系應該充分體現以就業為導向的思想。我們倡導與專業相關的知名企業家走進課堂開展必修課教學,實現在校內與企業的對接,強化學生的就業意識,提高學生的專業技能。
二、現行課程體系存在的問題及其成因
1.辦學特色不明確。
專業建設存在一些薄弱環節,如材料化學課程體系的基礎課平臺不夠規范,課程設置不夠科學,教學進程安排不夠合理,等等。此外,由于材料化學專業辦學時間短,存在專業學科定位不準,專業人才培養目標不夠明確,課程體系不夠科學等問題。近年來,為提高教學質量,適應社會對人才的需求,很多高校開展了人才培養和教學體系研究。因此,有必要對材料化學專業課程體系的建設進行思考。
2.課程設置理念滯后。
在材料化學專業課程設置中,我們受傳統的重視知識傳授的狹義專業概念的限制,不夠重視獨立思考習慣、自學能力、動手能力和生存能力的培養。同時,在課程設置中存在社會需求、學生的就業取向、市場前景等的考慮程度不夠周到等問題。合理的課程設置理念是讓每一位學生不僅受到本專業的學術訓練,而且受到廣泛的通識教育,把學生培養成有專業知識、有愛心、有責任心和有雄心的智者。
3.實驗教學條件欠缺。
優化實踐教學應該體現以下三個方面內容:一是畢業實習、畢業論文(設計)實行“分類指導,分流培養”。學生可根據個人從業需要,撰寫高水平的實習報告,獲取名副其實的學分。二是優化實踐教學進程。各專業可根據專業特點和人才培養需要,科學、合理地確定畢業實習的時間和進程。三是增設創業實踐環節。學生可通過創業訓練、第二課堂與創新活動,獲得創新、創業學分。而我們現行的材料化學專業的實踐教學環節,因人力資源和物質資源等原因,欠缺根據學生需要安排實習和創新性實踐內容。
4.師資隊伍建設力度不夠。
師資隊伍是優化課程體系的執行者,也是培養材料化學專業人才的主導者。先有優秀的教師,后有優秀的學生,再有品牌專業[2]。材料化學專業成立以來,我們加大力度引進了固體材料化學、無機功能材料、催化材料、分子生物學等領域的博士研究生數名,充實了本專業的教師隊伍。目前我們正在通過各方努力引進高水平教師,加強材料化學專業的師資隊伍建設。
三、課程體系的優化策略
課程體系是高校人才培養目標、課程指導思想、課程設置、課程結構及教學管理模式的綜合體現,是學校辦學特色、學科專業特色和人才培養特色的綜合反映。
課程體系是構建人才培養方案的核心內容,其是否科學合理,對培養高質量人才目標具有決定性的意義。我們通過選擇、整合與調適課程體系等措施優化了材料化學專業課程體系。
1.調整教學計劃,優化專業基礎課內容。
(1)優化材料化學專業的無機化學課程內容
材料化學專業課程體系是材料化學專業人才培養方案的核心,課程體系的科學性直接影響材料化學專業的人才培養質量。因此,隨著材料化學專業辦學條件的改善和教學理念的科學化,有必要優化材料化學專業課程體系。我們現行的材料化學專業課程體系中無機化學課程是大學一年級學生的必修課程。此門課程的指導思想直接影響學生在大學學習的思維模式和獲取知識的習慣,這個階段也是在大學一年級學生從中學學習模式轉變成大學學習模式的關鍵時期。因此我們有意識地培養學生的獨立思考意識和自學能力,為學生將來的學習工作打下良好的基礎。
無機化學課程內容包括理論部分和元素部分。我們認為無機化學理論部分內容是無機化學課程的核心部分,元素部分內容是輔助部分。目前無機化學課程詳細介紹理論部分內容和元素部分內容。我們對材料化學專業的三屆(2007、2008、2009級學生)90名同學進行問卷調查,結果80名同學不贊成全部介紹無機化學元素部分內容,而是希望在老師的指導下以自學方式完成無機化學元素部分內容的學習。
對元素部分內容我們采取了抓典型元素性質的分析和討論,引導學生掌握學習元素化學知識的方法;通過實例指導學生去認識一個元素、一族元素或一類元素;逐步了解結構—性能—功能之間的關系;初步掌握如何通過查閱參考書、手冊汲取知識的模式。其余元素部分內容我們設置為自學內容。
(2)優化材料化學專業的高等數學課程內容
高等數學作為高等院校的基礎學科,承擔著培養學生數學能力,提高學生邏輯思維能力,為專業課程學習提供數學思想和數理方法論的任務。高等數學是化學、生物、物理、材料物理、材料化學專業的基礎課程。目前一些普通高等院校的課程設置中有生物、化學、材料化學專業的“生化材”類高等數學教育教學。而隨著材料化學學科與數學學科的交叉日益加深,定性定量分析發展迅速,材料結構分析、材料物理性能測試計算時需要更深的高等數學知識,所以我們把材料化學專業的“生化類”高等數學調整為“理工類”高等數學教學。同時我們在材料化學專業的高等數學課程內容中增加了線性代數的內容,以便達到材料結構測試和性能計算的知識要求。
(3)材料結構分析方法課程的教學形式的優化
測試方法在材料化學專業的發展起著非常重要的作用。隨著科學技術的發展,人們對材料性能的要求日益廣發和苛刻,對材料性能及其組分和微觀結構的關系越來越感興趣,因而不斷出現新的研究方法。測試手段也越來越多樣化,實驗方法的數量隨著科學技術的發展而急速增加。因此我們把材料結構分析方法課程的教學形式進行優化。具體做法是任課老師在課堂上介紹材料結構和性能測定儀器的原理,然后到實際儀器設備房間進行教學。學生在儀器管理人員的指導下,利用化學與環境科學學院和內蒙古功能材料物理與化學重點實驗室的科學儀器設備完成本課程的學習內容。這樣設置學生自己動手測定樣品的結構和性能的課程,有助于提高學生的動手能力和解決實際問題的能力。
(4)以專業前沿知識講座充實課程內容
課程內容應當隨著社會、企業、科技的發展及時充實新知識。材料化學專業教材的內容常常是數年,甚至數十年前的人類材料科學知識的概括。所以,任課老師要根據自身研究工作經歷及時充實現代材料科學知識,優化課程內涵結構。材料化學專業老師可以采用以下三種方法:一是將現代材料科技成果恰當地融入到基礎課教學中,用新的材料科技內容去改造、替代、充實陳舊的教學內容,并處理好知識的繼承和發展的關系,使其有機地融合在一起;二是開設材料加工新技術課程內容或開展材料設計加工科技活動,激發學生的興趣,提高他們的動手能力;三是開展能夠反映本學科專業前沿知識、最新科技成就的專題講座。
2.加強實踐教學,優化課程類型。
根據“高等院校理工科教學指導委員會通訊”所提倡的高等院校材料化學專業規范討論稿的要求,材料化學專業的實踐課程有基礎課實驗、專業基礎課實驗、專業課實驗、專業實習、畢業論文等內容[3]。
多元化的實踐教學是培養學生創新和動手能力的最有效手段,通過實驗來研究物質及其變化規律,使學生獲取基本的實驗動手能力、綜合分析問題的能力、解決問題的能力,一定的科學研究能力和創新能力[4]。在材料化學專業實驗教學上,充分考慮實驗內容的科學性和系統性,選擇具有一定難度和較大覆蓋面的交叉型綜合實驗作為實驗教學的主要內容,著重培養學生的創新能力。全面開放所有實驗室,給學生創造開展專業綜合技能訓練的場所,提高學生的專業素質。
目前,在各級有關部門的支持下,按材料化學課程體系要求能完成基礎課、專業基礎課和專業課的實驗教學任務。但是經濟欠發達地區的高等院校的材料化學專業的實踐教學課程出現了一些新情況。以往三四十人的實習隊伍進入企業、經濟實體完成實踐教學任務。而今,大型企業自動化程度很高,實習生很難進入車間進行實地實踐學習,微小企業又沒有能力接收大量實習生,加上專業實習經費的缺乏等原因,材料化學專業的實踐教學課程無法實現“大部隊”形式的實習任務。所以,我們對材料化學專業實踐教學課程進行了優化。我們設置了適合地區特點的、按學生興趣分成由五—八人組成的“小組”進入不同的微小企業進行不同內容的實踐的多元化實踐教學模式。在不同的微小企業完成實踐教學課程時我們注重學生自身管理和實踐指導老師巡視管理相結合,保證實踐教學過程中的實習效率和學生安全問題。
改變材料化學專業現行畢業論文模式,允許學生做畢業論文時根據自身興趣愛好和就業取向選擇課題,可以在學院老師的指導下完成畢業論文課題,也可以在科研所、企業、經濟實體完成畢業論文課題。
3.增設自學選修課程,優化課程結構。
目前我院材料化學專業的課程體系中沒有設置自學性選修課程。材料化學專業教育不僅僅是傳授材料科學相關的知識,更重要的是傳授獲取知識的方法,以便學生順應社會需求選擇性地學習新領域的新知識而提高生存能力。社會需求多元化的當今時代,需要的人才不是單一性人才,而是綜合能力較強的復合人才。所以,在材料化學專業課程體系中增設自學性選修課程是社會和科學發展的必然要求。
培養學生的自學能力是豐富學生知識面的重要措施,是教師的基本職責,是素質教育的必然要求,是終身學習的客觀需要。優化教學理念和教學觀點是培養學生自學能力的前提條件,激發學生的學習興趣是培養學生自學能力的關鍵所在,營造學生自主主動學習的輿論氛圍是培養學生自學能力的重要環節,科學指導學生自學是培養學生自學能力的基本內容,科學的評價標準是促使學生自學的原動力[5]。在材料化學專業課程體系中增設自學性選修課是提高學生自學能力的一種措施。
目前,材料化學專業課程體系中的化學與社會、化學史等課程完全可以設置為自學性選修課程。優化的材料化學課程體系中應有無機化學元素部分的一些內容,還應有自學性選修課程。只有這樣才能給學生創建重視自學,提高自學能力的學習環境。
總之,優化材料化學專業課程體系是材料科學發展的客觀需求,是培養合格的材料化學專業人才的要求。優化材料化學專業課程體系是我們辦學條件改善和教學理念提升的產物。我們主張在課程體系設置中遵循學生的認知規律,留給學生足夠的空間,讓學生獨立思考自己有興趣的材料科學問題。同時,我們給學生創造進行獨立或在老師指導下的半獨立實踐活動的條件。采取上述無機化學課程、高等數學課程、實踐教學課程和自學性選修課程的優化措施,可培養具有獨立思考材料化學專業問題、具有一定自學能力和動手能力的符合社會需求的專業人才。
參考文獻:
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doi:10.3969/j.issn.1008-0546.2017.07.003
美國教育系統實行的是分權制的管理系統,分為聯邦政府、州政府、學區三個級別。新世紀以來,美國各州立足實證研究并結合本州實際對已有科學課程標準進行修訂與豐富,呈現出多元文化的特質。其中,德克薩斯州位于美國南部,幅員遼闊、經濟發達、人口眾多、文化多元而繁榮,其教育在美國諸州中是比較領先的。因此,本文參閱德州的2010年8月最后修訂的課程標準《德州科學基本知識與技能(高中)》(Texas Essential Knowledge and Skills for Science (High School))[1],介紹其中高中化學課程部分,以此來探析德克薩斯州高中化學課程教育設計與實施特色,以期為我國高中化學教育改革及課程標準修訂提供有價值的啟示。
一、德州高中化學課程設置簡介
德州從幼兒園階段就開始開設科學課程,其中高中科學課程內容最為豐富,難度也最大。高中科學課程可劃分為4個一級科目,8個二級科目;二級科目以選修形式滿足不同學生的需要:部分課程適合低年級學生選擇,如“生物學”、“綜合物理與化學”,部分課程要求有其他科目的知識基礎,適合高年級學生選擇,比如“化學”、“天文學”等(詳見表1)。
化學是人類用以認識和改造物質世界的主要方法和手段,現已成為生命科學、材料科學、環境科學、能源科學、信息科學等領域的重要基礎,在解決人類社會發展過程中面臨的有關問題、提高人類的生活質量、促使人與自然和諧相處等方面發揮著越來越重要的作用,化學教育在整個國民教育體系中占據著舉足輕重的作用。德州高中階段所涉及的化學課程是其高中科學體系的重要組成部分,是在初中科學的基礎上加以延伸、拓展,并且為未來學習與工作奠定基礎,具體包括“綜合物理與化學(Integrated Physics and Chemistry)”、“化學(Chemistry)”、“大學預科化學(AP Chemistry)”、“國際學位化學(IB Chemistry)”。
現將各具體化學課程的特色介紹如下:
(1)綜合物理與化學――該課程供低年級(9年級或10年級)學生選擇,以化學和物理的基本概念為基礎,旨在讓學生初步理解生活中的物理、化學現象,培養學生最基本的化學、物理素養,建立起科學與社會相互關聯的理念,如“清楚在日常生活中的能量轉移和節能減排的影響”、“了解物質的變化影響著人們每日的生活”。本課程作為學生進一步學習物理學、化學的基礎課程,學生學完后可以在未來從事如土壤化學與物理、原子與分子物理、理論化學、工程化學、核物理等專業的工作。
(2)化學――該課程供中高年級(10-12年級)學生選擇,以最基本的化學學科知識為載體,旨在培養學生最基本的化學素養,且對數學的要求比較高,如“學生必須花40%以上的學習時間在實驗室里用安全的、環保的、人性的方式進行科學探究”、“運用批判思維、科學推理來解決各種問題”。本課程為學生未來學習、從事如法醫、環境分析、化學教師、醫學與藥物化學、材料化學研究、生物化學研究、大氣化學與氣候、土壤化學與物理等化學相關專業作準備。
(3)大學預科化學――該課程適合對化學有興趣的高年級學生選擇(建議學生已修完“化學”和“代數2”兩門課程),目的是提供與大學化學一年級相當的學習經驗,內容包括大學化學課程中規定的課題,化學計算和公式、原理的理解,豐富多樣的學生實驗等。本課程為學生進入高等院校學習化學及相關專業奠定堅實基礎,未來適合從事如無機化學研究、有機化學研究、物理化學研究、高分子化學研究、高水平化學教師等相關專業的工作。
(4)國際學位化學――該課程適合有意向去世界各地學校深造的高年級學生選擇(建議已學完兩年的高中科學實驗課程),目的是為在快速全球化的環境下培養人才。該課程的綜合性很強,主要著重科學素養的培養,學生未來可以從事與化學相關的國際化工作,如在世界頂尖大學開展化學研究、在國際著名化工、食品、醫藥、電子等公司進行產品?_發與生產、在國際學校承擔化學教學工作等。
二、德州高中化學課程內容微探
《德州科學基本知識與技能(高中)》(Texas Essential Knowledge and Skills for Science (High School),以下簡稱“德州高中科學課標”)是德州教育廳依據“K-12科學教育框架”的思想,自己研制的中小學科學課程標準,由州教育委員會(The State Board of Education,SBOE)授權通過,該課標的相關要求將對學校的課程與教學提供指導性建議。
德州高中科學課標基本要素涉及三個方面:“總體要求(General requirements)”、“前言(Introduction)”、“知識與技能(Knowledge and skills)”,這是對標準整體框架所作的宏觀說明(圖1)。其中,“總體要求”從宏觀上介紹課程的學分、學習要求以及開設年級等整體狀況;“前言”部分扼要說明了科學學習的內容主題及科學本質、科學探究、科學與社會道德、科學系統的相關內容;“知識與技能”部分具體描述了學生學習每部分內容將要達到的目標,可以作為教師教學與學生學習的依據;上述三個要素蘊含著“課程理念”、“課程目標”、“課程內容”、“教學建議”以及“課程評價”等方面的具體要求,這些則直接指向學生科學素養的提升。
本文將重點探析德州高中科學課標涉及化學課程部分的特點:
1. 課程理念
德州高中化學課程理念在課程標準中并沒有直接的描述,而是滲透于“前言”和“知識與技能”兩要素中。表2從科學素養、科學本質、科學探究方法、科學與社會倫理、評估方式等角度總結概括了“綜合物理與化學”和“化學”這兩門課程的基本理念。
對比我國高中化學課程標準[2],不難得出以下認識。
兩者間的相同之處:
(1)兩者在文本中分別提到了“著眼于提高21世紀公民的科學素養”、“在科學素養上達到一定的水平”,表明兩者均注重學生科學素養的提高;
(2)兩者都鼓勵開展多種探究活動,從而“使學生體驗科學研究的過程,激發學習化學的興趣,促進學習方式的轉變”;
(3)兩者均注重從實際出發學習科學,讓學生意識到化學與社會生產、生活是緊密相連的;
(4)兩者均強調評估要多向度,如我國課標明確提出“積極倡導學生自我評價、活動表現評價等多種評價方式”,德州則在評估方法、評估內容上作了具體的說明,這都將激勵每一位學生走向成功。
德州課程理念獨特之處:
(1)德州高中化學課程始終堅持“以人為本”,基于學生未來發展的需要設置多個科目,而且指向性更加地明確,不同需要的學生根據自身可以作出適合自己的選擇;
(2)德州高中化學課程在具體內容選擇時刻體現著“職業生涯教育”這一教育思想,這不僅有利于學生進一步接受高等教育,也有利于學生進入未來的工作崗位;
(3)德州高中化學課程更注重學生對科學史內容的學習,這更有利于讓學生將“嚴苛的科學世界”與“豐富的生活世界”兩者有機統一起來,逐步加深對科學本質的理解。
2. 課程目標
德州高中化學課程構建了三層次的目標體系:高中科學總目標、化學類課程目標、具體課程內容目標(圖2)。其中,化學類課程詳細描述了綜合物理與化學、化學兩個學科的課程目標(表3)。
對比我國高中化學課程標準[2],不難得出以下認識。
兩者間相同之處:
(1)兩者都提出“理解基本的化學概念和原理”、“學習科學探究的基本方法”,表明兩者都注重“雙基”;
(2)兩者都非常重視科學探究過程,并強調在過程中?煉自主學習能力,這是考慮學生終身學習的需要;
(3)兩者都非常注重化學與社會生活的關系,充分體現了STS的教育思想;
以上內容體現了兩者均關注到了學生的“四基”發展,即不僅掌握“雙基”,更要在活動中學習“雙基”,形成基本的學科思想,最終指向于科學素養的提升。
德州課程目標獨特之處:
(1)德州高中化學課程目標沒有集中描述,而是根據不同課程模塊分別描述,更具有針對性、靈活性,可供不同未來需要的學生自由選擇;
(2)“職業生涯教育”已經成為常態教育,綜合培養學生的“人際交往能力”、“文獻查閱技能”、“數據整合能力”、“批判性思考能力”等,要求“學生用批判性思維、科學推理對課堂內部和課堂以外出現的問題作出明智的決定”,具體要求進一步細化為“在科學的各個領域,通過分析、評估、經驗證據、邏輯推理和實驗,包括科學解釋和科學證據各方面來批判科學的解釋”、“學會溝通,并學會從各種來源,如時事、新聞報道、出版的期刊文章和市場營銷材料中提取科學信息”。“職業生涯教育”克服了知識的學習與運用在時間和空間上的局限性,在所學知識與個人職業生涯之間起到了很好的過渡作用,有利于學生進一步接受高等教育,走向職業生活。
3. 課程內容
美國高中科學以綜合的形式出現在課程體系當中,“化學課程內容”是其實現提升學生科學素養的一個重要載體,所有內容均為選修,現從宏觀、中觀、微觀三個層面來簡述其體系構建。
宏觀上看,美國高中化學課程由綜合物理與化學、化學、大學預科化學與國際學位化學四個部分組成:“綜合物理與化學”是在初級階段所學物理和化學知識的基礎上有所提升,培養公民所具備的基本科學素養;“化學”則介紹高中階段最基本的化學學科知識,培養學生須具備的最起碼的化學素養;“大學預科化學”和“國際學位化學”更進一步深化化學素養有專攻的方向,與職業生涯教育相關。
中觀上看,內容以“主題式”推進學習,如“化學”的主題包括“科學的定義和方法”、“化學實驗及實地調查中的安全操作”、“科學與社會環境”、“化學與職業生涯”、“物質的性質”、“元素周期表的發展與應用”、“原子理論的發展”、“化學鍵”、“化學計量學”、“氣體定律”、“溶液化學”、“熱化學”、“核化學”等。
微觀上以“化學”課程中的“化學鍵”主題為例,其內容要求細分為以下幾點:①采用IUPAC規定的命名規則命名離子化合物、共價化合物、酸、堿;②會書寫常見的多原子離子、離子化合物、共價化合物、酸、堿的化學式;③會用電子式表示離子鍵、共價鍵;④會描述金屬鍵的性質,并將其用于解釋金屬的導熱性、導電性、延展性;⑤會用VSEPR理論預測分子的結構。
綜合來看,德州化學課程內容選擇呈現出以下幾個特點。
(1)體系中的四大化學類課程,分別適合于不同階段、不同需要的學生,注重培養學生的實際能力,為學生的職業生涯發展奠定基礎。如“化學”部分中的“化學鍵”主題要求“使用VSEPR理論預測分子的結構”,這體現了專業學習的深度。
(2)提供給有興趣的學生學習“大學預科化學”和“國際學位化學”的機會,讓學生擁有更廣闊的時間、空間視野,鼓勵學生將化學學習與個人終身發展相聯系。
(3)更重視實驗安全知識的學習,如要求“學生必須花40%以上的學習時間在實驗室里用安全、環保和人性的方式進行科學探究”,讓學生在真實體驗中去感受化學安全常識。
4. 教學建議
德州高中化學課程標準中涉及教學建議的內容融合于知識與技能板塊,主要體現如下:
(1)依據化學學科特點,重視實驗教學
將“化學實驗及實地調查中的安全操作”主題列為“化學”課程的第一主題,并多次提及“用于實驗室和實地調查的教學時間至少為40%,須展開安全、環境友好、符合道德準則的教學活動”、“恰當使用安全淋浴器、洗眼器、護目鏡和滅火器”等實驗室基本技能;化學課程的其他主題要求學生在掌握理論知識的前提下“通過實驗和實地調查,獲得樣本數據,將數據應用于理論公式、定理,驗證公式、定理的正確性”。
(2)遵循科學探究規律,關注方法培養
該課程標準提出要培養學生多種探究方法,如實驗法、描述法、對比法等等,鼓勵學生批判性思考問題。科學探究活動要求學生“規劃和實施調查程序,包括提出問題,制訂可檢驗的假設,并選擇設備和技術”、“收集數據,并做準確度和精密度的測量”、“采用科學和數學規定表達數據,包括多維分析法、科學計數法,突出化學量的數字化”、“整理,分析,評估數據,作出推論,預測數據變化趨勢”、“交流,得到以數據為支持的結論”。
(3)關注學生未來發展,體現生涯教育
該課程標準明確要求“學生用批判性思維、科學推理對課堂內部和課堂以外出現的問題作出明智的決定”、“在科學的各個領域,通過分析、評估、經驗證據、邏輯推理和實驗,包括科?W解釋和科學證據各方面來批判科學的解釋”、“學會溝通,并學會從各種來源,如時事、新聞報道、出版的期刊文章和市場營銷材料中提取科學信息”,這種學習形式的開展不僅有助于學生認識到化學與實際生活的聯系,更體現了“貫徹職業生涯教育”的主旨。
5. 評價特色
德州高中化學課程標準中涉及評價的內容也融合于知識與技能板塊,主要體現如下:
(1)豐富的評估內容
成績不再是衡量學生學習情況優劣的唯一標準,學生參與科學學習的情況也納入評估內容,若某一學生積極參加科學活動并表現出眾,他將取得較高的綜合成績。這樣的做法有利于改善目前學生被動學習的狀況,激發學生科學探究的興趣,培養學生的參與意識、合作精神、探究能力和批判性思考能力等。
(2)多樣的評價方法
評價方法包括傳統的紙筆測試、操作表現、撰寫調查報告和書面論文、口頭測試等。如在開展科學探究活動時,可以采取撰寫調查報告、口頭報告等的評價方法,這不僅豐富了課堂內容,也培養了學生的文獻摘錄能力、口頭表達能力、小組合作能力等;在開展實驗室和實地調查學習時,“學生是否恰當使用化學儀器、是否安全操作、是否合理搭置實驗裝置”都將成為操作表現評價法的評估內容。
(3)采用學分制,進行綜合評定
德州高中化學課程屬于選修,其中化學、綜合物理與化學課程在修完后將被分別授予1個學分,大學預科化學、國際學位化學在修完后將分別被授予1-1.5個學分。在具體評定時,要根據學生在相應課程中的紙筆測試、操作、調查報告和書面論文、口頭測試等中的表現進行綜合評定,并計量學生參與科學學習的機會,以決定學生是否獲得相應課程的學分。
三、德州高中化學課程特色分析
德州高中化學課程標準中有關教育理念的體現、學習層次的設置、學習形式的引導、評估方式的選定以及學生職業生涯的規劃等方面值得我們深入研究與借鑒。
1. 教育理念人本化
德州高中化學課程理念的第一條就是“每個學生都應該有接受科學教育的機會和權力,并在科學素養上達到一定的水平”,體現了教育理念中的人性平等。整個科學教育課程的課程理念的具體內容一直在遞進變化,但始終貫穿著“追求人性化”的思想,體現了“以學生為主體”的課程理念,注重學生科學素質的培養。我國在今后的教學實際中應需加強落實這一理念,以適應化學課程學科特點、時展的需要、新課程改革的訴求。
2. 學習層次進階化
德州高中化學課程目標根據不同課程設置,四大課程中前兩類課程為基礎、后兩類課程為拓展,具有更強的針對性和可操作性,更加貼切學生,循序漸進、相輔相成,更具有進階性。這樣的課程目標具體、豐富,不易產生歧義,且實用性強,便于直接實施。我國在新一輪的課程改革中,可以借鑒這一作法,充分考慮到不同學習層次的需要,為不同學生的未來發展奠定基礎。
3. 學習形式多樣化
德州高中化學課程要求將學生學習看作一個主動學習的過程,以“動手做”的方式開展教學活動,在課堂教學、實驗室實驗、實地調查過程中進行“合作與交流”,既能使學生更加主動、積極和自信,也將加深學生與學生、學生與教師之間的情感,讓學習充滿生機與活力。因此,我國要一改以往“灌輸式”教學方式,采取多樣化的學習方式,既能鞏固已學知識,又能將理論與實踐真正結合。
4. 評價方式多元化
德州高中化學課程十分重視外部效度,即“真實評估”,參考因素不再局限于理論考試,更關注學生知識的實踐應用能力,更加靈活地考查學生的學習狀況。我國目前的考試氣氛依然十分濃厚,很大程度上影響了課程改革的實施,課程標準中倡導的評價理念和方法并沒有得到很好的落實。因此,德州的評價做法對我國改變其“一考定終身”制度、轉向多元評價具有很強的參考價值。
5. 生涯教育常態化
【關鍵詞】理科平臺課 基礎化學 課程體系
【中圖分類號】G642.0 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-4810(2014)10-0066-02
我國高校化學專業本科課程體系的基本框架形成于20世紀50年代,當時借鑒前蘇聯模式,以培養高級專門人才為目標,構建了四大化學課程體系,實驗依附于理論課程,實施專業教育。近年來,隨著高等教育的不斷發展和教育改革的不斷深入,對于大學化學教育提出了新的挑戰。這些挑戰包括:(1)社會需要創新型的人才,需要在快速變革下的社會里具有應變能力和高度競爭力的人才,國內大學的教育模式發生了顯著變化;(2)社會價值觀的多元化使得教育培養的目標開始多元化,從培養專門化學人才向培養具有化學背景的高素質人才過渡;(3)學生的自主意識逐漸增強,從被動接受轉為主動選擇。學生已經擁有更多選擇課程、選擇專業甚至選擇院系的自由。
此外,課程結構不盡合理的矛盾也越來越突出。學科專業課程中,四大化學基礎課比重大、學時多,內容重復嚴重,造成學時浪費,導致講的內容用不上,要用的內容沒有講。同時課程結構和課程內容有交錯重疊或銜接不緊密的現象,嚴重影響了課程結構整體功能的發揮和教學效果的提高。
在此情況下,國內一些實力較強的學校,紛紛開展教學改革,改變原有的本科教學思想和培養目標,在課程體系、教學內容和培養方法方面開展探索,建設適合大理科模式人才培養的基礎化學課程新體系。改革的出發點都是以“加強基礎、淡化專業、因材施教、分流培養”為辦學方針,充分利用本校學科齊全的優勢和良好的教學資源,實踐本科階段低年級通識和基礎教育、高年級寬口徑專業教育相結合的培養模式,突出基礎、能力、素質三要素的全面發展,為研究生教育輸送高素質、創新型生源;同時也為社會提供適應能力強的本科畢業生。這其中做得比較好的有北京大學、南京大學、南開大學、復旦大學等,而北京大學和南京大學的理科平臺課設置方案又最具有代表性。
一 課程體系概況
北京大學首先在元培計劃實驗班中開設了理科平臺課,而南京大學與此相對應的是理科強化班。這兩個實驗班均是在低年級實行通識教育和大學基礎教育,在高年級實行寬口徑的專業教育。一般是在第一學年設置大平臺課程,學生在第一學年學習完畢后,在對自身特點、學校的學科狀況、專業設置、培養目標以及其他情況有了進一步了解后,選擇進一步學習的專業領域。第二學年按模塊設置核心課程,學生可以選修數理類、化學生物類核心課程。從這一學年開始,無論是元培計劃實驗班還是理科強化班的學生,均開始按照各院系的教學計劃進行選修課程的學習,但還歸元培班或強化班管理。從第三學年開始,學生分流到各個院系,這一學年開設課程為各個專業的核心課程,第四學年為選修課程、科研訓練課程和畢業論文階段。由此可以看出,改革后課程體系建設的重心是第一學年的大平臺課程。
二 課程體系的設計與安排
北京大學理科平臺課中的化學課程為普通化學原理,課程開設對象為化學、生物、環境、地礦類專業方向的學生(數學、物理、信息、力學與工程專業方向的學生學學化學)。對于修化學專業方向的學生,隨后開設的主干課程有定量分析、儀器分析、無機化學、有機化學、物理化學、結構化學及相關實驗等。從課程內容上來講,他們所開設的平臺課普通化學原理類似于傳統授課方式中的無機化學(上),但在內容處理上又與傳統的無機化學(上)有較大的區別。普通化學原理教材為一冊,包含的內容主要有六部分:(1)物態(氣體、液體、溶液);(2)化學熱力學初步;(3)化學動力學初步;(4)溶液化學(四大平衡);(5)物質結構(原子結構、分子結構、晶體結構和配合物);
(6)元素化學導論。
他們在課堂教學中減少了新概念比較少的四大平衡、溶液等部分內容,而把更多的時間放在對理解化學原理更為重要且學生感到比較困難的原理部分,如熱力學、動力學和結構化學等。雖然這其中也列出了元素化學部分,但其課時數較少,僅僅是對元素化學進行簡單的概況介紹,更為詳細的內容放在了化學學院開設的后學的課程無機化學中。這樣的課程設計真正體現了普通化學原理作為理科平臺課的作用,因為對于非化學專業學生來說,過多地學習元素化學的知識沒有多大必要。
南京大學理科平臺課中的化學課程為“化學原理”,從字面意思可以看出,它們與北京大學一樣,都是著重化學原理的講授,但課程開設對象更廣,包括數學、物理、天文、化學、生物、地質、地理、大氣等專業方向的學生。后續的模塊課程包括有機化學、有機化學實驗(上)、譜學原理、物理化學實驗(上)、儀器分析實驗、生物化學為化生大類學生的必修課程。有機化學實驗(下)和物理化學實驗(下)為化學生物大類學生的選修課程。在通過大理科平臺課程和化生模塊課程后,專修化學方向的學生可以進一步修讀材料與結構、結晶化學、高分子化學、高等無機化學和高等有機化學等化學專業核心課程以及其他化學類選修課程。交叉方向如生物物理方向等在通過平臺課程后,根據需要可選修譜學原理、有機化學、生物化學、有機化學實驗中的部分課程。
從南京大學的課程設計來看,他們對原有的化學課程進行了充分的整合和充實。新設計的化學原理內容豐富,包括原無機化學、分析化學(化學分析部分)和物理化學三門課程的主要內容,分上、下兩冊出版,具體內容包括:(1)物態(氣體、液體、固體);(2)溶液化學(四大平衡)及定量分析化學;(3)熱力學基礎(包含統計熱力學簡介);(4)化學動力學;(5)物質結構(原子、分子、晶體和配合物結構);(6)元素化學。
由于化學原理涵蓋的內容很多,因此不再開設后續課程無機化學。這樣設計的主要優點有:(1)從基礎化學教學的總體要求出發,刪減了原三門課程中的重復部分和陳舊內容,融入了近現代化學的思想、內容和發展成就,增加了新的涉及學科前沿的內容。(2)該課程及教材的特色是注重全面系統地介紹化學學科的基本理論,使一年級學生對整個化學領域有全面的了解和認識,從而為進一步深入學習化學及其相關的知識打下良好的基礎。(3)大大縮減學時(從原先的240學時減至140學時),為學生的主動性學習提供了時間保證。(4)配置有系列后續理論課程,如譜學原理、有機化學、生物化學、材料與結構等,構成了完整、全新的基礎化學課程體系。
從兩者的課程設計來看,南京大學的改革更徹底、更完善,課程體系中已經完全不見了無機化學和定量分析化學的蹤影。這樣的設計既有利也有弊,好處是大大縮減了學時,利于教授授課和學生自學,不利之處是這樣的課程設計極大地增加了一年級學生的學習負擔,對學生的知識接受能力要求較高。
三 實施效果
由上不難看出,通過理科平臺課模式培養出來的學生將具有知識面寬、創新意識強、對交叉、邊緣學科的適應性好的特征。學生有深厚的數理和化生基礎、獨特的知識結構,能夠在不同學科方向之間作選擇。如物理方向的學生可以在化學領域,特別具有向理論化學、量子化學等方向發展的潛力,在物理領域內也特別適合在凝聚態物理的某些方向發展;化學方向的學生也可以在物理、材料、生物、環境等學科發展,成為能適應邊緣學科和很快進入學科前沿的人才。這樣的學生將來走上科研道路后,與其他學生相比也將有更為出色的成就。據統計,南京大學強化班的學生在研究生階段普遍都有高水平高質量的于國內外科技期刊。
總之,南京大學強化班的課程設計同北京大學元培班的課程設計相比,向前邁的步子更大,培養出來的學生知識面更寬。但這種模式的推行至少需要兩個條件,一是學校的整體實力,二是學生的知識接受能力及智力水平,正因如此,這種理科平臺課的人才培養模式在短期內還不能在更多的學校內實行。
參考文獻
[1]教育部高等學校化學類專業教學指導分委員會.高等學校化學類專業指導性專業規范[M].北京:高等教育出版社,2011
一時間,應佚倫成為各方關注的焦點,大眾也很容易想象出了一個女學霸的形象。然而,應佚倫坦言,成為科學家,是她的熱愛與選擇。應佚倫研究的是快速且低成本的DNA測序技術。目前,哈佛大學實驗室正聯合科研醫藥公司,投入上億美元攻克成本難題。應佚倫的團隊除學生助手僅她一名正式研究員,卻取得了國際領先的成就。
應佚倫年少好奇時,自發上過鋼琴班、奧數、繪畫和計算機課,但都沒堅持。現在回想起來,應佚倫非常感謝她的父母,當時一直支持她去參加這些“非主流”、又不能考證加分的活動,“我記得,他們為了我的一個不成熟的想法,想利用太空輻射獲得具有超高捕蚊效率的豬籠草,幾乎跑遍上海全部的花鳥市場尋找豬籠草。如果沒有那么包容與理解的父母,我想我也不可能踏上科研的道路”。
應佚倫初中就讀于一所普通中學――婁山中學。初一時,學校和長寧區少科站合作組織活動,應佚倫照例跑去嘗鮮。培養植物組織、解剖小動物、做標本,那些玄奧的配方,色彩絢麗的菌類,請教高年級才知道的名為“氫氧化鈉”“碳酸鈉”的溶液,讓尚未接觸化學課的應佚倫大感興趣。
興趣之后是求知欲,很多實驗需要借助學科知識,應佚倫用一個暑假自學了初三化學。“我發現自己對化學特別有天賦,再長再復雜的學習內容都能很快弄懂。”婁山中學當時有免考制度,這給了學有余力的應佚倫更多發展興趣參與課外活動的機會。她的首篇“論文”完成于初二,探討植物組織培養中的影響因素。
高考成績出來后,當應佚倫把華東理工大學作為第一志愿時,老師和父母曾有疑惑,她為什么不沖一沖排名更靠前的名校。事實上,她最終的高考成績超出該校30多分。應佚倫告訴師長,之所以不“隨大流”選擇大學與專業,是因為她查閱資料后發現,以化學化工為特色的華東理工大學精細化工專業更適合她自己對未來的規劃。
華東理工設有向本科生開放科研實驗課程,鼓勵獨立承擔小課題的機制,這種提前接觸,就像是一塊關乎未來與專業選擇的“敲門磚”,對她明確自己想從事的目標有很大的助益,“通過這些實驗和課程,我發現分析化學是我喜歡的,在大三我明確了細分專業的一個目標,我想要讀分析化學”。
2007年,龍億濤教授自美國回國受聘華理,應佚倫與龍老師聊了兩小時,腦洞大開。龍老師啟發她必須思考化學的本質是什么,并建議她的科研方向是與生物、醫學、環境相關,專注苦干去攻克科研難題。她從此開始跟隨龍教授,從熟悉實驗室開始,開發數據分析軟件,展開自己的研究方向。
“對于我這樣的不冒尖的普通學生,我想我們需要的是自由成長,發現興趣,堅持選擇,家人支持與名師提攜。”應佚倫說,遇到這樣一片土壤,是她最大的幸運。
熱議銳評:人人都能成才,是人才也可能被埋沒。在科研路上能走多遠,人生目標的清晰與堅持、是否專注與忘我、所處環境適宜與否都是志趣發展不可或缺的因素。應佚倫是幸運的,30歲未至已在熱愛的科研路上行走經年。她靠的當然不單是幸運,看應佚倫,其實是看占據多數的如應佚倫般的人群的成長故事,看那些未發掘的或將流失的人才之困,以及留給人們的思考。(周彬,搜狐網)
1 問題的提出
在氧化還原性方面,PbO2是一種常用的氧化劑。國內比較權威的現行無機化學教材[1][2]682在討論PbO2的強氧化性時均做以下描述:
5PbO2+2Mn2++4H+==5Pb2++2MnO4-+2H2O
在酸性溶液中[2],PbO2還能把Mn2+氧化為MnO4-:
5PbO2+2Mn(NO3)2+4HNO3==5Pb(NO3)2+2HMnO4+2H2O
許多中學化學教學參考書也是這樣描述的,中學化學考試題在出現這部分內容時其標準答案也是按照上述觀點處理的。
文獻[3]中有這樣一段話:“在2 ml 3 mol·L-1 H2SO4和1滴0.1 mol·L-1 MnSO4的混合溶液中,加入少量PbO2,在水浴中微熱,觀察紫紅色MnO4-生成,寫出反應式。”一些指導書也采用了上述觀點。實驗研究顯示[4],按上述用量加入試劑后,生成的并不是紫紅色,而是櫻紅色。把PbO2氧化Mn2+的產物和標準高錳酸鉀溶液,以及在HNO3介質中用NaBiO3氧化Mn2+所得產物進行對照,前者與后二者產物顏色確屬不同。用UV—240分光光度計(日本)自動記錄、測定二者吸收光譜,結果吸收光譜也不同,在3 mol·L-1 H2SO4介質中,用PbO2氧化MnSO4,得到的櫻紅色物質是Mn3+,而不是MnO4-。在HNO3介質中用NaBiO3氧化MnSO4得到的紫紅色物質才是MnO4-。
2 討論
化學熱力學計算結果:
5PbO2 + 2Mn2+ + 4H+==5Pb2+ +2MnO4- + 2H2O
-217.33 -220.75 0 -24.23 -447.2 -237.129
=67.34 kJ·mol-1>0,說明該反應不能自發進行。
PbO2 + 2Mn2+ + 4H+==Pb2+ + 2Mn3+ + 2H2O
-217.33 -220.75 0 -24.23 -82.025 -237.129
=-3.70 kJ·mol-1
還可以通過計算酸度對錳、鉛兩個電對電極電勢的影響來給予說明(假定除了溶液酸度變化外,其他條件不變)。
PbO2 +2e+4H+==Pb2+ +2H2O
=1.455+
MnO4- +5e+8H+==Mn2+ +2H2O
=1.51+
Mn3++5e==Mn2+
=1.51
顯然,電對(MnO4-/Mn2+)的更高,而且在增大酸度時,(MnO4-/Mn2+)增加更多,而電對(Mn3+/Mn2+)并不隨溶液酸度變化而發生變化。因此,PbO2不可能將Mn2+氧化成MnO4-,而是在一定酸度下將Mn2+氧化成Mn3+。
因為(Mn3+/Mn2+)=1.51 V,與(MnO4-/Mn2+)相同,Mn3+顏色是櫻紅色,又與紫紅色的MnO4-相近,以往常把Mn3+誤認為MnO4-,通過此實驗予以糾正,在教材編寫時應予以更正。
3 思考與認識
錳的化學性質是無機化學實驗中一個常見的內容,有些問題值得深入思考。
1)錳化合物的各種不同氧化態在不同介質中可以相互轉化,但實驗過程中這種變化遠遠不像教材中描寫得那么簡單,而要復雜得多。
2)對實驗進行細致的研究,并運用理論知識去解釋后,對化學的理解自然要深刻得多。
3)傳統實驗方法太局限于照方抓藥,學生興趣不大,教學效果不佳是自然的事情。而開設研究性實驗,引導學生“尋找問題查閱文獻設計方案反復實驗理論分析撰寫論文”,他們學習的興趣和綜合能力的提高是不言而喻的。而且引導學生從多種角度發現問題、分析問題和解決問題的方法是很重要的,尤其對大學一年級的學生,這種訓練必將為以后的專業學習和畢業論文的完成打下扎實的基礎。
參考文獻
[1]武漢大學,吉林大學,等.無機化學[M].3版.北京:高等教育出版社,1994:745.
[2]北京師范大學,華中師范大學,南京師范大學.無機化學[M].4版.北京:高等教育出版社,2003:682,763.
【關鍵詞】 教學內容; 無機化學; 改革
隨著社會對人才培養目標現代化、社會化的要求,社會對人才類型的需要已由“專才”型向“全才”型轉化,而學生所學知識的知識面已大大拓寬;學科的發展和知識的豐富,無機化學課程的教學內容也越來越多,書越編越厚,然而無機化學的教學時間又大幅度減少,難以完成原有的教學內容,所以無機化學課程中存在許多需要解決的問題。例如理論部分的論述比較完整,但利用無機化學的實踐活動操作比較困難;元素部分的內容比較瑣碎,教師在講授時困難較大,教學內容繁多,學生接受起來比較困難。
本著培養基礎扎實、知識面寬、動手能力強、素質高人才的目標要求, 適當減少基礎課學時, 增加專業實踐和新知識介紹是必要的。如何充分利用有限的教學時間,不大幅度地減少教學內容,使學生盡可能多的學習、掌握基礎知識是擺在我們教師面前的一項重要課題。這就要求我們從課程改革中挖潛,從課程內容整合中獲得。
1 優化課程教學內容
教學內容的改革是無機化學教學改革的核心。改革與優化教學內容表現為, 剔除那些與中學教學內容重復、陳舊過時或與中學化學教學聯系極少的教學內容, 對經典的無機化學教學內容進行優化,適當補充化學前沿知識[1]。
1.1 課本內容與課外知識有機結合[2]課本上的理論與具體的科技研究成果介紹相結合,既有利于避免教師教學內容的枯燥無味、空洞抽象,也有利于拓寬學生的知識面,同時還能激發學生學習的興趣和積極性。這就要求我們教師在教學過程中相應地引入一些化學史、化學重要發現的介紹。例如諾貝爾化學獎中無機化學方面的成就包括了英國化學家W.Ramsay 對空氣中稀有氣體元素的發現、法國化學家H.Moissan發明氟元素分析法、瑞士化學家維爾納創立配位學說等。另外,教師還可以將日常生活中與人類息息相關的一些無機化學知識引入到教學當中,例如溫室效應、酸雨、臭氧空洞、微量元素與人體健康等。為適應知識經濟的特點,教師還可以將無機化學的前沿領域知識如納米技術、金屬有機化合物等滲入到基礎教學之中。這些課外知識穿插于教師的授課過程中,既能活躍課堂氣氛,也有助于學生對知識的理解和記憶。教師可在講授配位化合物的知識時延伸出與配位化學聯系密切的人體微量元素與健康、抗癌藥物順鉑的發現歷程;在沉淀反應中介紹腎結石形成的化學原理;在電化學中介紹燃料電池、電解制氫等新型能源技術;在鹵族元素的學習中,介紹感光材料、阻燃材料等的應用。
1.2 改革教材內容, 優化課程結構
1.2.1 著眼課程群建設,調整課程體系為了達到人才培養的目標,我們不僅注重課程教學內容的改革,還更注重課程體系的建設。我們在本課程建設過程中,始終注意與其它課程的協作配合,以逐步形成一個相對獨立統一的課程群模塊。該模塊包括如下課程:基礎化學原理、無機化學實驗、分析化學、物理化學。這四門課程共同瞄準無機化學這一主修課程在系統中的基礎作用及優化這個目標,統一調整教學內容,精簡學時,各自側重完成分工的局部教學任務。基礎化學原理課程使學生掌握基本的化學知識,無機化學實驗部分讓同學們了解化學實驗的分析和簡單設計;分析與物化課程使學生掌握化學的深層次內容,更大程度上學習化學理論。
1.2.2 運用現代觀念,優化課程內容,實現教學內容的現代化課程內容的優化,一是要選擇知識,再者一定要加強重點內容的提煉,明確知識點,抓住課程的“三基、三新”,即基本概念、基本原理、基本方法、新知識、新方法、新技術。基礎課調整的重點是增加新知識,專業課調整的重點是增加新技術。同時妥善處理好經典內容和現代化內容的關系,做到二者的和諧統一,同時壓縮那些起點低、簡單重復和陳舊老化的內容,使增加的教學內容與高新技術接軌[3]。
1.3 突出課程教學的重要性
1.3.1 課程教學突出基礎性、前沿性、時代性通過對現在與過去、國內與國外化學類學生培養目標,中、外無機化學教材內容對比分析、學科發展現狀復習及發展趨勢預測,在正確處理繼承與發展關系的基礎上,修訂教學目標及教學大綱,結合省級精品申報和高教研究中心批準的“十一五”教研課題,更新理論課和實驗課教學內容,探索、實施新的教學方法。課程內容在強調基本知識、基礎理論和基本技能的同時,也適當介紹重要進展。
1.3.2 課程教學突出新知識、新概念和新技術在教學內容改革方面,除了堅持無機化學傳統的基本知識、基本理論傳授,堅持無機化學內容需要不斷更新的原則,加強專業知識與科學方法論相結合,把二十一世紀化學類及相關專業的學生在無機化學學科應具有的基礎理論和最優化知識作為精品課程的內容依據,著重處理好無機化學基礎理論與無機化學前沿的新概念、新技術和新方法(如綠色化學、微波化學等)的關系,吸收無機化學發展的新知識,強化無機化學的知識結構,使教學內容不斷豐富、不斷完善;能夠使學生高效率地掌握無機化學的精髓,并將其轉化為創新能力。
1.3.3 課程教學中必須加強創造能力的培養如何在無機化學教學中加強創新能力的培養,我們在課程設置時就注重學生對社會的適應性,將培養學生創新精神和實踐能力擺到突出地位。為了加強創新意識的培養,安排每個學期至少一個“研究性課題”;為了提高解決實際問題的能力,在教學內容的選擇上更加貼近生活實際和生產實際,安排了“課程實習作業”,為培養創新意識和實踐能力提供了重要方式和途徑。
2 元素化學部分教學的改進
元素化學部分內容繁多難學,為此我們對元素化學每章內容,重點抓住原子結構與族通性的關系,引導學生通過原子結構和分子結構的原理來理解元素及其化合物的化學性質,概括歸納元素性質的變化規律性,從而突出化學的基本原理在元素化學學習上的指導作用。從學生反饋回來的教學質量調查證明,這有利于學生加深對元素及其化合物性質的理解和掌握。而對于元素及其化合物的存在方式、制備、用途等,則著重于學生的自學,讓學生查找有關的資料來認識有關化合物的最新用途或制備方法,然后讓學生撰寫有關這方面的總結文章或論文,這樣一方面增強了學生的自學能力,另一方面讓學生知道了最新的一些化合物的研究動向。這樣的教學模式調動了學生學習的自覺性,深受學生的歡迎。
無機元素化學教學難點的解決辦法是:①元素部分以元素周期表為主線[4], 深入地討論主族元素及重要化合物的結構、物理性質、穩定性、氧化還原性、物質的制備及用途。以物質結構原理和熱力學原理為基本點,從微觀和宏觀的角度去學習、討論和研究無機化學的問題,注重規律性的討論和總結,從而突出無機化學基本原理在元素無機化學學習中的應用和指導作用,加深學生對無機物性質及反應性規律的理解及對無機化學基本原理的掌握,改變元素化學在學生心目中內容繁多的印象。②以性質為中心講好重點元素。由于同族元素性質相似,所以在講授每族元素通性之后,對族內的重點元素必須較為系統地講解,以便學生對族內其它元素的學習起到觸類旁通、舉一反三的作用。③密切聯系實際。元素化學很多內容與工農業生產、日常生活,特別是中學化學教學關系十分密切。在教學中主動聯系實際問題,教學就會更加深入、生動活潑,學生學習就不至于感到枯燥無味,反而對學習產生濃厚興趣。④善于比較差異,歸納總結規律。元素化學內容多,知識零散,學生總感到難掌握,不易記憶。在教學中充分利用對比的方法可以加深學生對問題的理解,采用歸納總結規律的方法使學生學的知識系統化,這兩點都有利于學生記憶。⑤利用現代教學手段,加強教學效果。計算機輔助教學代表現代教育技術的特征,能幫助或替代教師傳遞信息,突出教學的重點和難點,增大課堂容量,能激發學生學習興趣,有強烈的感染力和豐富的表現力,其優勢是傳統教學方法無法比擬的。應用多媒體教學手段,不僅可以創設多樣化的學習情景,更可毫不費力地將傳統教學中難以描述、難以突破的難點生動、形象地表現出來。
3 教學方法和手段的改進
3.1 案例教學法以講授為主,通過典型實例教學激發教與學的課堂互動。在課堂講授中,通常將典型實例和疑難問題作為內容展開的引導和說明,始終關注社會上的熱點化學問題,分析其中的化學機理,增強該課理論的實踐性、時代性、啟發性、通俗性和生動性,便于本科生接受并調動其主觀能動性,課堂還實行課末5分鐘學生提問,及時答疑。由此,提高了課堂的效率。
3.2 問題教學法適當給予刺激和壓力,以各種形式的提問、作業和討論等輔助手段鞏固課堂教學內容。提問和作業中,既有要求當場口頭回答或書面完成的,也有要求課后完成并提交的,還有僅提供思考的。為了方便學生復習,無機化學教研室編印了供校內使用的無機化學習題集,深受學生的歡迎。
“以問題為中心”講授與討論相結合。為有效地利用課堂教學時間,在整合教學中,我們把研究性學習引入課堂,即設計學習情景,讓學生在學習新知識時做到“三先”, 即先嘗試、先討論、先思考。教師通過點撥、參與、輔導,讓教學過程成為學生自主學習、師生互動的過程。學生在不斷地發現問題、解決問題的過程中嘗到成功的樂趣,激發了學生思維的積極性,達到有效地利用課堂教學時間的目的[5]。
3.3 多媒體教學法隨著現代教學改革的推進,在無機化學的教學中,明顯地出現了內容多、課時少的矛盾,我們充分利用現代教育技術手段較好的解決了這一矛盾。通過使用多媒體、投影儀等現代教育技術手段和實物模型實施課堂教學。通過各種課件充實和拓展教學內容,增加了內容的直觀性,激發了學生的學習興趣,讓學生們在耳目愉悅中感受到化學在生活中無處不在以及在科技發展中的重要地位。所有教學課件上傳在精品課程網站上,有利于學生自學,提高了學生的自學能力。
實施無機化學內容整合教學的嘗試,其根本目的在于全面提高課堂教學質量。在教學過程中,我們運用教學設計的理論和方法來分析、研究教學問題, 設計教學策略、教學方法及教學過程,努力探索教學過程各要素、各環節相互聯系和作用的最優化,教學效果得到明顯提高。由于調整了無機化學相關內容的銜接與分工,內容突出主干,加強了學生實踐能力、創新意識的培養,對提高學生綜合素質起到了很好的作用。
無機化學是一門基礎理論性和實踐性都很強的學科,它是大學一年級唯一的專業基礎課程,對后續的專業基礎課程的學習影響很大,而提高無機化學教學質量的方法是多樣化的,需要我們不斷的討論、探索和實踐,為培養更多的高素質的現代化建設人才而努力。
參考文獻
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關鍵詞 基礎化學實驗;課程體系;人才培養
中圖分類號:G642.423 文獻標識碼:B
文章編號:1671-489X(2013)24-0113-02
化學基礎實驗是化學化工類專業的重要基礎實驗課,是培養造就高素質創新人才的重要環節,在專業基礎課程的教學中占有非常重要的地位。同時也是一門面向全校相關專業學生開設的實踐類課程。
本課程由傳統的無機化學實驗、分析化學實驗、有機化學實驗和物理化學實驗整合而成,既是一門獨立的課程,又與相應的理論課緊密聯系,具有自己獨立的培養目標、教學思想、教學內容和方法。該課程突破了四大基礎化學實驗教學體系框架的限制,按化學學科的整體性在化學一級學科的層面上安排教學過程。通過本實驗課程的開展,不僅加強了學生的“三基”能力訓練和培養,而且增強了基本知識運用能力和基本研發能力的培養;加深了對所學無機化學、有機化學、分析化學、物理化學基礎化學課程及相關課程的理論知識的綜合理解與應用;同時,為后續的專業實驗、綜合設計實驗、創新實踐課程以及畢業論文等教學環節奠定堅實的基礎,真正發揮理論與實踐之間的重要橋梁作用。
1 課程內容的改革
化學基礎實驗課程按照創新型人才培養模式,以“化學”一級學科為平臺,以能力、素質培養為基礎,構建實驗項目的課程教學新體系,徹底改變了原有化學實驗的教學模式,建立了“一體化、三層次、四模塊”的新型實驗教學體系。
1.1 重組化學基礎實驗課程體系
隨著科學技術的迅速發展,促進了各學科之間的相互滲透。一方面,學科之間的界限有時不再分得那么清楚,有些實驗項目的重復開設,不僅造成了資源的浪費,也極大程度地影響了學生的積極性;另一方面,社會需要基礎厚、知識新、素質高、能力強的創新型人才,從整體考慮,各學科適當地交叉融合,有利于創新性應用型人才的培養。在一級學科的指導思想下,進行重新組合、優化,確立了化學基礎實驗課程體系。實現了學大綱、統一實驗教材、學內容、學管理、統一實驗資源的5個統一,形成有機的統一整體。按照基礎型實驗——綜合型實驗——研究創新型實驗“三個層次”開設實驗。整個基礎化學實驗課程分成無機化學、分析化學、有機化學、物理化學“四模塊”。各個模塊之間既相互交叉,有機地結合成一體,又相互獨立,各自有著本身的教學目標。
1.2 全方位的課程建設與改革
在繼承原4門實驗課程教改成果的基礎上,更新內容、重組實驗體系,按基礎訓練——綜合訓練——創新訓練三層次推進實驗進程;從基本實驗訓練、綜合實驗訓練、課外開放實驗和創新實驗訓練三個層次,全面提高學生的實驗基本技能和素質。在實踐的基礎上,編寫實驗講義和實驗教材;課堂上采用音、視頻教學素材,用討論的方式進行教學;從教學內容、進度安排上,抓住合成與表征這條主線循序漸進,由簡單到復雜逐步提高,使課程設置符合教育教學規律和學生成長成才規律,符合專業人才培養要求。
1.3 綠色化學的理念貫穿整個化學基礎實驗過程
化學對人類作出巨大的貢獻,也對人類健康和生活環境帶來負面影響。因此,對于低年級的學生來說,在實驗過程中始終貫穿綠色化學的理念。
1)選擇教學內容,盡量采用無毒的化學試劑,減少有毒物質的產生與使用,減少對環境的污染。如鐵礦的分析采用無汞定鐵法,盡量少用洗液、鉛等有害物質。
2)化學實驗微型化。實驗過程中,在不影響實驗結果和現象的情況下,所用試劑的量盡量減少。通過多次實踐,取得一定的成果,有些研究成果還在中學化學實驗中得到推廣。
3)處理或回收有害物質,如將有毒的汞、鉛變為無毒硫化物;致癌物重鉻酸鉀回收為無害的鐵磁性材料;回收電池中的二氧化錳為碳酸錳。
1.4 依托重點學科和重點實驗室開展教學
充分利用校級重點學科、山東省“十二五”高校重點實驗室、德州學院分析測試中心等平臺資源,發揮學科群體優勢,高職稱、高學歷、高水平的教師直接參與實驗教學,加強化學基礎實驗教學的師資隊伍建設,較好地實現了科研促進教學和學科間的相互滲透融合。
2 課程改革的效果
通過大量的教學研究與改革和改革成果的應用和實踐,優化了教學內容,革新了教學方法和手段,建立了適合本校實際的化學基礎實驗課程體系。
2.1 構建了實驗教學內容新體系
在化學一級學科的平臺上,科學地設置實驗項目,按照力求先進性、科學性、開放性和創新性相結合的原則,研究探索適合專業特點和實際情況的、較為完整的、有一定特色的基礎實驗課程體系,全面培養學生的科學作風、實驗技能、分析解決實際問題的能力和創新意識。
1)對原來四大基礎實驗教學內容進行認真篩選和重新歸類,優化實驗教學內容;
2)在基本操作訓練、技術基礎實驗的基礎上,由有教學經驗的教師重新編排實驗教學內容和實驗教學大綱,學生自主選擇實驗內容,在教師的指導下進行實驗,獲取實驗數據,學會處理實驗數據,得出實驗結論,充實綜合設計實驗項目;
3)注重將實驗教學與科研結合起來,及時將科研成果轉化為實驗教學內容;
4)每個實驗模塊都提供一定數目的課內選做和課外選做的實驗項目,對實驗興趣濃厚和學有余力的學生提供更多的實驗機會,鼓勵學生參與教師的科研課題,早期接受科學研究和開發應用意識。
2.2 實現了科研促進教學和學科間的相互滲透融合
依托重點學科和重點實驗室開展基礎化學實驗教學。充分利用重點學科、重點實驗室、實驗中心、分析測試中心等平臺資源,發揮學科群體優勢,高職稱、高學歷、高水平的教師直接參與實驗教學,加強化學基礎實驗教學的師資隊伍建設,較好地實現了科研促進教學和學科間的相互滲透融合。
2.3 拓展了化學基礎實驗的外延
化學基礎實驗是一門對鍛煉學生的動手能力、創新能力至關重要的實踐類課程。學生通過該課程的學習,能夠更深刻地理解所學過的理論知識,對啟迪學生思維、培養學生學習化學的興趣和積極性以及提高學生發現問題、提出問題、分析問題和解決問題的能力具有十分重要的作用。學生可以更快地適應創新型實驗和畢業論文環節,是其他二級化學實驗課程所無法替代的。由于本課程的培養基礎,連續在2009、2010、2011三屆山東省實驗技能大賽中獲一、二、三等獎各3項;獲省級優秀畢業論文2篇。
此外,化學基礎實驗課程教師團隊發揮積極的帶動作用,注重學科前沿知識的介紹,在近幾年的大學生科技文化競賽,在全國大學生節能減排、大學生“挑戰杯”等社會實踐與科技競賽活動中,獲全國三等獎3項。
參考文獻
[1]歐陽玉祝,吳道宏,王迎春.基礎化學實驗精品課程的建設與實踐[J].實驗室研究與探索,2012(4):299-301.
關鍵詞:高校化學實驗 教學模式 創新
中圖分類號:G642.423 文獻標識碼:C DOI:10.3969/j.issn.1672-8181.2013.13.109
1 前言
隨著素質教育的不斷深入,高校化學實驗教學模式的創新成為必然。該創新是我國大學對當代大學生實施素質教育的需求,同時能使我國高校課程與教學的關系更上一層樓。高校化學實驗教學模式為課堂添加新活力,為改善化學教學質量提供良好的環境。不僅加強了化學基礎知識教育,而且使學生的探究精神和創新精神得到充分的訓練。
2 高校化學實驗教學存在問題
高校是培養高素質創新人才的基地,化學實驗課程教學是培養化學類高素質創新人才不可缺少的環節,實驗課程教學相對于理論課程教學而言,具有直觀性、綜合性、實踐性和探索性,對于學生加深理解基本理論,提高其運用基本理論發現、分析和解決實際問題的能力,樹立創新意識,都起著某種關鍵性的作用。但是,目前的高效化學實驗教學過程中存在不少問題,不利于激發學生學習興趣,更加不利于提高化學實驗的課堂教學質量。下面我們闡述了化學實驗教學存在的主要問題。
2.1 傳統實驗教學內容缺乏吸引力
傳統的化學實驗教學是把已知的化學反應過程和結果作為教學的主要內容,這是化學教學不同于一般教學的性質所決定的。雖然這種傳統的化學實驗教學已經取得了不錯的效果,但在一定的程度上極大地抑制了學生的創新精神,因為化學反應的過程是已知的,結果是確定的,僅是對已知的化學方程式的確定,對開創學生的創新精神有一定的困難。
2.2 傳統實驗教學模式固定
傳統化學實驗教學模式一般采用老師操作,學生觀察和模擬操作的模式。這種模式通常情況下就是學生在老師的指導下把實驗教學的效果和過程,重新演示并進一步驗證。而且這種傳統實驗教學模式僵化固定,僅僅是為了迎合課程教學的需要。傳統實驗教學模式的固定性忽視了學生的主導地位,令學生的教學地位處于一種“被動式”,其實該模式就是應試教學模式。
2.3 傳統實驗教學考核方式單一化
傳統實驗教學考核的單一性體現在,僅是將教學過程中的教學內容和實驗現象進行再一次的驗證和比較。需要考核的學生只要掌握了老師的操作過程,就能非常簡單地通過實驗考核。傳統的實驗教學考核模式忽略了學生的創新精神,在一定程度上抑制學生綜合素質的培養和發展。
3 高校化學實驗教學模式改革方式
在我國已有的化學實驗教學模式的基礎上,各方面都進行了改革創新,這具有十分重要的意義。實際上,在之前就有專業的人員在高校化學實驗教學模式分析的基礎上,對化學實驗教學的學生、老師角色,教學的準備、方法、內容、主題等方面進行了改革創新。
3.1 內容課程體系改革創新
進行關于實驗內容的改革創新。關于實驗內容方面,要秉承單方面到綜合發展的原則,由基礎向高層發展的原則,從而讓學生由對基礎理論知識的了解,到能綜合運用和充分發揮化學高深的理論。根據當代社會的實際需求和當前大學化學教學的實際,可以將大學本科化學實驗教學內容分成不同的層面和階段進行教學。比如說:化學基礎實驗技能培訓、設計性實驗技能培訓、研究性實驗技能培訓、綜合性實驗技能培訓。
3.2 化學實驗內容技能創新
化學基礎實驗技能包括基本的化學操作等內容。此技能培訓可以使學生熟練、正確地操作各種儀器。至于研究性技能則在畢業論文、畢業設計中得以體現。要求學生將之前學到的內容運用、體現出來,把各學科知識結合以此加強學生的創新、實踐能力。綜合性實驗技能培訓是通過增加綜合性實驗的質量和數量,提高學生運用知識、解決問題的能力。在教學過程中,教師可以對學生化學教學內容進行充實,通過計算機技術將化學教學和計算機結合,實現科技化教學,豐富教學內容。
3.3 化學課程體制改革創新
課程體系的改革創新過程中,首先要了解化學實驗教學的狀態,吸取我國重點大學的改革經驗。然后改變原有課程體系,將最能培養動手、思考能力的課安排在最重要的位置,將多門實驗課程結合,搭配進行重新整理。可以將其嘗試設置為化學基礎實驗,儀器分析使用實驗,物理化學實驗,基礎化工實驗,綜合設計實驗,研究性實驗。這種化學教學模式得到很多高校的認可。
3.4 利用實驗室獨立進行強化創新
我國很多高校的大學生在導師的指導下,可以自由選擇實驗的內容形式,進行實踐創新活動。實驗室的開放性可以使大學生自由發展思維,創新精神。而且在時間上進行了充分安排,考慮了大學生的學習實際,是比較合理的。高校化學實驗教學模式改革是為了培養高素質的化學專業人才,通過對教學體制的改革,完善,更合理地使用實驗室,讓其實驗教學的水平更加明顯。同時,講解實驗課程的老師也應提升自身能力,不斷完善自我教學講解水平,運用更高端的實驗教學方法,使實驗室得到充分利用。
4 結束語
化學實驗課的特點是啟發性、基礎性,它在化學的教學中占有不可或缺的地位。為改革化學實驗課程的體系和化學實驗教學內容,采取了一系列的措施,其中最重要的是增加具有高效性、科學性、可分性的綜合性化學實驗課。對傳統的化學實驗教學模式進行改革創新的重要性是毋庸置疑的。高校化學實驗教學要對其教學模式不斷豐富和完善,實現對教學內容的深刻改革,確保大學生在自由的學術氛圍中學習化學知識,將其理解、掌握和熟練運用,提高教學成果。
參考文獻:
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[4]陳紅梅.化學實驗教學改革及學生創新能力的培養[J].教學與管理,2007,(30).
關鍵詞:雙語有機化學;人才培養;雙語教學
中圖分類號:G642.0文獻標識碼:A文章編號:1671-0568(2012)11-0065-02
科學技術高度發展決定了知識的創新已成為人類最重要的活動,高等教育要緊跟時代步伐。鑒于此,雙語有機化學教學正是新升本科院校適應時展的必開之課程,它重在學生專業知識和英語應用能力的雙重提高,并在大學生綜合能力的培養上具有舉足輕重的作用。雙浯有機化學教學與普通教學很大的區別在于:對教師和學生的英語水平都有較高的要求,尤其是由于本科生的英語水平參差不齊,且以前沒有接觸過雙語有機化學,因此在教學準備中要力求以易懂為主,也可為學生準備一些國外教材的資源,熟悉一些專業詞匯,等等。
衢州學院原為專科學校,對學生的培養目標是以工科為主的生產一線人才,強調實際操作能力。隨著2010年升本,2011年已開設化工和高分子材料兩個本科專業。其中化工專業已有兩屆學生,很快進入大三。由于本科院校已普遍開設雙語課程,其中有機化學因其邏輯性、重要性強,成為化學化工類首選的雙語課程之一。我院擬在大三開設雙語有機化學,以下是筆者對開設此課程的一些初步思考。
一、開設雙語有機化學的必要性
首先,新升本科院校開設雙語有機化學順應了中國高等教育發展的趨勢。經濟的全球化推動了教育的全球化,[1]新升本科院校雙語有機化學教學也可以視為順應時代的需要,適應我國高等教育適應國際化發展的需要。
其次,對于化學專業研究人員來說,用于國際交流的絕大部分科研論文、著作、學術會議都使用英語。而雙語有機化學教學則有利于學生在掌握專業知識的同時學習英語,可以為學生獲取更多本學科領域最前沿的知識,為從事科學研究與國際交流奠定良好的基礎。當前,國際間的交流、合作,以英文寫作科學內容日益普遍。按照課程的目標,開展鍛煉,可以大大提高學生的實際語言和專業能力。[2]同時讓學生檢索國外專利中的目標產物合成路線和目標反應,鍛煉實際的雙語有機化學能力。
再則,新升本科院校采用雙語有機化學教學是有機化學學科發展的需要。化學學科的發展日新月異,國際交流日益頻繁。作為化學類專業基礎課,雙語有機化學教學在提高學生專業素養和實踐能力中將發揮重要作用。
二、開設雙語有機化學的條件
我院原專科學生英語成績和有機化學成績普遍較差,畢業時英語四級通過率不足20%。2010年首屆化工專業本科生兩個班共69人,已有53位學生一次通過英語四級,英語水平與以往專科生相比有很大提高。另外,本科生基礎好,學習積極性高,對有機化學的掌握也遠超原專科生,成績一般在70分以上。原專科有機化學為一個學期課程56學時。而本科有機化學為兩學期課程80學時。由于多年來擁有較強的師資隊伍,有機化學已是我院的老牌精品課程。因此無論英語還是有機化學水平,都已適合開設雙語有機化學的課程。另一方面,近年我院先后引進了一些高層次人才,如學科帶頭人,海外博士等,師資隊伍已擁有一些英語水平面較高的教師,有能力開設雙語有機化學課。
三、雙語有機化學的主要教學語言、教學內容選定和教材選用
雙語有機化學教學堅持以英語為主要教學語言,采用多媒體教學,板書和PPT電子教案全部使用英語,但在一些專業術語后面采用中文注釋,以方便學生理解。同時,在PPT教案里引入大量的已知反應和機理,附以中英文對照注釋;并且引入大量的圖片和動畫,生動形象地表達教學內容。在課程內容安排上,以一些簡單英文表達,然后逐步在教學過程中加大英語的表達難度,直至最后全部教學內容采用一些相對難度的英語表達,這樣不僅使學生在課堂上對專業知識點一目了然,很快獲得大量的專業英語信息,能夠有針對性地學習,而且為學生創設了一個適應的過程,可以很好地進入英語學習狀態,增強學習的信心。考慮到學生的基礎和特點,分別對不同的教學內容采用因材施教的方法,通過撰寫課程報告,加強學生查閱文獻,進行文字歸納的能力等。
我院本科有機化學采用高鴻賓《有機化學》教材,學生對有機分子的命名、成鍵、結構、物理性質、制備、化學性質、應用研究等已有較好的掌握。考慮到雙語有機化學的一些特點,筆者認為,雙語有機化學的教學內容既不應是大一有機化學的重復,也不應是全新的內容;應把重點放在反應和合成上,與大一有機化學的重復度以20~40%為宜,但即使是相同的反應,也應講解得更深入、重透切,同時應有更多的應用實例,以激發學生的學習興趣。
雙語有機化學教學要有合適的教材和參考書。國外有很多優秀教材,但因為每個國家的教育體制不同,所以教材的設計也不同。雙語有機化學課程使用的主教材是由Wade主編的Organic Chemistry(6th Edition);并選定McMurry的Fundementals of Organic Chemistry為主要參考用書。我院所選用的教材是L.G.Wade,Jr編著的Organic Chemistry(第六版),由王梅、姜文鳳改編的雙語有機化學教材,該書是突出雙語教材特色,既保持原作原汁原味,又適合國內實際的教材,具有國內使用的版權,價格很合理,學生能承受。同時每章結束都有中文總結以及書末的詞匯表,解決了有機化學專業術語特別多的困難,部分有機化學專業詞匯、術語及化合物名稱給出中文注釋,方便了學生查閱。該教材涉及內容廣,在全國大多數本科院校雙語教學中使用。
四、雙語有機化學的教學目的
在雙語有機化學教學的過程中,讓學生積極參與到到課堂活動中,能主動地運用所學的知識,發揮自身的潛能,在愉悅的學習環境中,提高聽說讀寫譯等方面的能力。同時,使學生通過學習雙語有機化學教材來掌握本課程的專業知識,不僅能夠閱讀本課程所涉及的專業知識與技能的英文文獻資料,而且還能夠用英語以口語和書面的形式、采用符合國際慣例的方式,處理和交流與本課程有關的專業事務和信息。學習和掌握雙語有機化學基本原理、基本知識和實驗基本操作技能,培養嚴謹的科學態度,提高分析問題和解決問題的能力,為學習后續課程和將來從事化工、環境行業打好基礎。在學習中應調動學生的積極性,變被動學習為主動學習。應注重學生能力的培養,可以通過聽課,收集閱讀參考資料,歸納總結,發現和提出問題,邏輯思維和分析綜合,文字表述,口頭表達,實驗動手,等等。
根據新升本科院校雙語有機化學現有教學的現狀,筆者認為,今后在師資上應加大專業知識培訓,注重培養英語水平較好的中青年教師,同時應提高學生英語水平面,提倡學習與實踐相結合,鼓勵學生參加科研項目的實踐,將課堂所學知識與應用相結合,培養出具有良好的專業英語水平、堅實的理論基礎知識的人才,為今后的就業打下良好的個人綜合素質基礎。也可根據學生的現實情況,建議只為有機化學與英語成績都比較好的學生選學(限選),采取小班化教學。
參考文獻: