時間:2022-03-26 11:48:35
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論文關鍵詞:就業導向;中醫藥;傳統與創新;無機化學;教學設想
論文摘要:就業導向驅動是市場經濟對教育的必然要求。市場經濟下的化學教學已不同于以往計劃經濟下的化學教學。在中醫藥院校的無機化學教學中,重視傳統教學方法的繼承與發揮,努力探索利用現代化手段進行創新,結合專業激發學生學習興趣,提高學習能力,提高綜合素質,有利于培養智慧型應用人才。
當前我國高等教育正處于由精英型教育向大眾化教育、由應試型教育向素質能力培養型教育轉軌的時期,這是我國高教事業的重大變革。為了適應這一新形勢,中醫藥院校教育必須改革,而教學改革是教育改革中的一項重要內容。目前,大多數中醫藥院校的無機化學教學,無論從教材結構、教學手段,還是從與專業結合的角度來看,都與滿足教育轉軌的需要、適應學生就業的需求有較大差距,無法滿足學生學以致用、舉一反三的實際需要。無機化學是中藥學、藥學等相關專業學生人校的第一門重要基礎課。
它不僅為后續有機化學、分析化學、物理化學等相關課程提供必備的思維方法和綜合運用能力,還擔負著使學生盡快適應大學的教育模式和學習方法的重要任務。上好無機化學課,對中醫藥學生從高中的應試教育向大學的素質教育轉化起到特殊作用。
一、重視緒論課,激發學習熱情
良好的開端,是成功的一半。無機化學緒論課的主要內容,通常是從介紹化學研究對象,到無機化學研究對象、發展前景、與中醫藥的關系,再到無機化學的學習要求和學習方法。講課時,可突出以下幾個方面。
1.無機化學是化學學科的基礎和母體。我國國務院學位委員會規定無機化學為化學學科所屬的七個二級學科之首,其余依次是核化學和放射化學、分析化學、有機化學、物理化學、高分子化學和環境化學。
2.強調無機化學與藥學的關系。某些無機物質作為礦物藥,是中藥的重要組成部分。我國地域遼闊,礦物藥種類繁多,應用礦物藥治病歷史悠久。《中藥大辭典》、《全國中草藥匯編》等專著也有礦物藥記載。目前在新藥開發中,以無機物為主的制劑也大量出現。研究金屬元素和藥物的關系,研究在生物體內由于這些元素的失衡所引起的各種疾病和治療這些疾病的藥物以及治療手段,即藥物無機化學,是近十多年來十分活躍的一個領域,可以認為是生物無機化學的一個分支。另外,最近的研究表明,在抗癌化合物的任意篩選中,從無機化合物中發現活性物質的概率要比在有機化合物中大25倍。
3.提出“做人”的道理,落實“育人”的目的。韓愈認為:“師者,所以傳道、授業、解惑也。”世界著名的牛津大學和劍橋大學都以培養有“教養”的人為目標。他們認為培養學生有“教養”,比具有高深學識更為重要,教育的成果“不是書面是人”。作為入學第一門基礎課的任課教師,當然有義務向學生進行一次“做人”的道德思想教育。
曾經兩度獲得諾貝爾獎的居里夫人在法國發現了新元素,毅然選擇自己的祖國波蘭來命名它為“釙”(Pdandium);我國化學專家侯德榜,早年留美,1920年獲得哥倫比亞大學研究院化學工程博士。1921年毅然回國,面對國際制堿托拉斯對我國堿業的壟斷,決心振興民族化學工業。他不辭勞苦,潛心研究,首先提出了聯合制堿法,被公認為侯氏制堿法,為我國制堿業做出了輝煌的貢獻③。適時對學生進行一些諸如此類的愛國主義思想教育,能激勵學生為振興我國的中醫藥事業而學習的熱情。
二、重視學習能力的培養與訓練
對于剛從高中升人大學的新生,多習慣于原來的學習方法,并以中學的教學模式要求教師。而實際上,大學課程內容多,信息量大,授課進度快,課堂復習輔導時間少,但自習課相對增多。因此,新生可能會出現兩種不良現象:一是放松學習,利用自習課、晚上時間來彌補高中階段因緊張應試而失去的玩樂時間;二是找不到適合自己的學習方法,被老師拖著疲憊地向前趕進度。為了避免這些現象,教師必須給予正確的引導。
1.重視課前預習,提高學習能力。先告訴學生每章的重點、難點,課堂講授大約幾學時,講授的基本內容,讓學生心中有數。每次提前下發預習內容,給學生布置明確、具體、帶有啟發性的閱讀提綱,或設置一系列閱讀思考題,幫助他們把握重點,了解難點,預先了解知識的脈絡體系。
2.課后歸納,啟發思考。每章內容學習完之后,要求學生先自
己歸納總結本章所學內容。歸納總結可以按照事物求同的某種屬性,運用求同思維去進行;也可以根據事物本質加以概括,使知識更加簡約,更加精練,更加便于理解和記憶。譬如理論部分可用條理式,比較式。如在“弱酸弱堿電離”、“緩沖溶液”、“沉淀平衡”中都提到了“同離子效應”的概念,有無類似之處;在“分子結構”一章中,提到了多種化學鍵理論,可比較這些理論提m的先后順序,各自的優缺點,更適用于解決那一類問題;在“酸堿平衡”一章中公式很多,它們在使用時各有什么局限性;等等。在進行這樣比較、歸納、總結后,可將前后知識梳理清晰。在此基礎上可啟發學生獨立思考融會貫通。
三、尊重傳統,結合中醫藥特點,活躍教學氣氛,啟迪智慧
諾貝爾獎獲得者楊振寧先生在比較了中美的教學方法后指出④:中國的傳統教學方法重視演繹、推理,其結果就是按部就班,嚴謹認真,基礎好,但創新精神不足;而美國的教學方法中歸納、綜合和分析相互滲透,雖不夠嚴謹,但其效果是獨立思考和創新精神強。雙螺旋結構是1953年由一位青年生物學家沃森和另一位青年物理學家克里克提出的,但他們的研究方法應該講是模仿化學家鮑林的。鮑林依靠他在結構化學方面的優勢,從原子之間的立體化學關系,氫鍵的配置,采用拼搭模型的手段,就將一螺旋的結構“猜”了出來。教學中訓練學生從大量的知識堆積中找出共性,上升到理性認識的思維方法,不僅能提高學習效率,更能培養學生分析問題、解決問題的能力。通過這種教學方式,開發了學生學習的各種潛能(分析、理解、記憶、想象等),達到了素質教育的目標。
無機化學的特點是知識繁雜,有人戲稱無機化學為“無理化學”。如果教師不注意調整教學方式,一本教材,一支粉筆,面無表情講完一本書,學生也只會死氣沉沉,心不在焉地聽完一本書。教師與學生感情上沒有溝通,教與學配合不緊密,學生對這一學科的學習就不會有太大的熱情。愛因斯坦有句名言:“興趣是最好的老師。”學生對某一學科有強烈的興趣時,就會產生積極的探索精神,從而提高學習的自覺性和學習效率。
1.理論與實際相結合,激發學生的學習熱情。如介紹無機化
合物在中藥方劑中的應用時,可治流行性乙型腦炎的“白虎湯”:生石膏50g,知母18g,甘草6g,粳米9g。方中君藥生石膏[c.so·H20]味辛甘,性大寒,善能清熱,并能止渴除煩。治療暑濕的“六一散”:滑石18g,甘草3g。方中君藥滑石[Mm(Si,O.。)(0H)】能清tl,解暑熱,滲濕利小便。暑濕證兼tl,悸怔忡,失眠多夢者,用六一散加辰砂,燈心湯調服,即“益元散”。用于清熱開竅,豁痰解毒的“安宮牛黃丸”:牛黃、郁金、黃連、朱砂、山梔、雄黃、黃芩各一兩,水牛角濃縮粉一兩,冰片、麝香各二錢五分,珍珠五錢,金箔衣。方中牛黃味苦而涼,能清心解毒,熄風定驚,豁痰開竅與麝香共為君藥;佐以朱砂【Hgs】、珍珠[CaCO,】鎮心'安神,以除煩躁不安;雄黃【As2S2】助牛黃以豁痰解毒;用金箔【Au】為衣,亦是取其重鎮安神之效⑥。這些例子學生很有興趣,也緊密聯系了無機化學與中醫藥的關系。
2.利用課堂演示實驗,增強教學互動性。如講配合物一章時,用演示實驗就可很好地導人配合物的定義,取得更好的效果。另外有很多元素性質部分的驗證實驗因學時有限,學生不能在實驗室做,對于其中重要的、經典的實驗,可在課堂上演示,并請學生毛遂自薦上臺示范。示范時一方面要先分析實驗現象;另一方面為了觀察到是否發生了反應,就要體現出是否有現象變化,那么加試劑的先后順序也應事先琢磨好。這樣學生不僅掌握了書本知識,在實際操作中鍛煉了動手能力,提高了分析能力,也使課堂氣氛更活躍,提高了學生的學習興趣。
3.探究教學方法,教學相長。教師在課堂上儀表端莊,和顏悅色,精神飽滿,思維敏捷,幽默機智,則課堂氣氛活躍,師生關系融洽。教師還應創造機會讓學生發問,加強課堂教學的雙向交流,做到教學相長,師生互動。對于學生提出或回答的問題給予肯定,保護其積極性。多給予學生表揚,多用激勵性和指導性語言來激發學生的上進性、自尊心。學生喜歡這樣的化學老師,對化學學科也會產生一種親切感,即所謂“親其師,信其道”。
四、鼓勵創新,利用現代化手段激勵學生學以致用。
進入2l世紀以來,以多媒體技術和網絡技術為核心的信息技術正以超H{人們想象的速度向前發展,并進入到社會的各個領域和環節。在這種情況下,教育也在信息技術的強烈沖擊下.在教學目標、教育內容、教學手段等方面產生重要改變。多媒體教學,因將各種聲、光、電等媒體素材組織起來,觸動了學生的感官,更能加強教學效果,激發學習興趣。教師可將多媒體組合教育方式和利用多媒體計算機個別交互學習方式結合到傳統教學方式中。借助課件制作軟件及自己的教學經驗,教師可自己設計制作教學課件、電子錄像、電子教案等以豐富教學資源。也可將教學重點、難點、習題等內容在學校的局域網上,學生對不懂的問題可通過網絡交流平臺尋求老師或同學的幫助,或對共同的疑難展開討論。這樣,讓網絡技術介入學生課后的學習和實踐活動,可以使學生的學習進行得更為完善和全面。
綜上所述,在無機化學教學中,除了要教給學生基本知識,還應教會學生學習方法,鍛煉學生的各種綜合能力,提高學生的綜合素質,為培養新世紀的中醫藥高素質人才而教書、而育人。
論文關健詞:鹽類水解溶液 酸堿性計算 酸堿質子理論 教材編排
論文摘要:將《電解質溶液與電離平衡》一章中酸堿理論的內容提到盆類水解的前面介紹,統一了鹽類水解與溶液酸堿性的公式,并與后續課程《分析化學》中酸堿滴定部分的內容前后一致,保持了連貫性.
在無機化學中,有關電離平衡的知識占有極其重要的地位,因為大部分無機反應都是在水溶液中進行的,而且弱電解質的電離平衡、沉淀一溶解平衡是《無機化學》及后續課程《分析化學》所涉及的四大平衡中兩類重要的平衡.筆者翻閱過很多版本的《無機化學》,對龐錫濤老師主編的師專《無機化學》教材中《電解質溶液與電離平衡》一章有關內容的編排,筆者作如下探討。
1.教材中電解質溶液和與高平衡一t的內容編排
當介紹完電解質溶液、弱電解質的電離平衡及緩沖溶沼后,教材接著介紹鹽類的水解,然后介紹沉淀溶解平衡,最后才介紹酸堿理論。
1.1.鹽類的水解部分介紹了四種類型鹽類的水解
它們分別為:(I)一元弱酸強堿鹽的水解:(2)一元弱堿強酸鹽的水解:(3)一元弱酸弱堿鹽的水解:(4)多元弱酸強堿鹽的水解。對于水解后溶液的酸堿性的計算均由水解方程式求出水解常數;再根據水解平衡來計算溶液中,上述四種類型鹽類水解后溶液中時分別為:
1.2.酸堿理論部分重點介紹了酸堿的質子理論在酸堿質子理論下,重新定義了:凡能給出質子的物質都叫做酸,凡能接受質子的物質都叫做堿。酸給出質子后轉變為相應的堿,喊接受質子后又轉變為相應的酸,即酸啟質子+堿,這種存在共扼互變關系的酸和堿稱為共扼酸堿對。酸堿質子理論擴大了酸堿的范圍。同時酸堿反應的范圍也隨之擴大,如水溶液中的電離反應、中和反應、水解反應等都統一歸屬于酸堿反應.
2.電解質溶液和電離平衡內容編排之我見
2.1把酸堿理論的內容提到鹽類水解之前
從上得知,按龐錫濤老師的教材編排體系,得出的鹽類水解后溶液中的計算公式形式較復雜,記憶及使用都有些不便,尤其是本章內容、公式較多,給學生的學習帶來了較大的負擔.為此,我在多年的教學中均未按本書順序依次介紹給學生,而是在介紹完第一節電解質溶液、第二節弱電解質的電離平衡、第三節緩沖溶液之后,接著介紹第六節酸堿理論,重點學習酸堿的質子理論,這里的酸、堿強度也可用來定量、衡量,且補充介紹互為共轆關系的一對共扼酸堿對的與標之間有如下關系:
以此類推。
這里由于擴大了酸、堿的范圍以及酸堿反應的范圍,以下鹽類的水解也歸結為酸堿的反應來討論。22.鹽類水解的計算公式推導上述四種鹽水解后溶液的計算公式推導如下:
一元弱酸強喊鹽的水解,如NaAc,濃度為c
Ac為一元質子堿,其與水的酸堿反應為:電離出的[OH-]公式推導與一元弱堿(如)相同,設
這就是一元弱酸強堿鹽水解[OH-]的近似計算式,與一元弱堿溶液[OH-]的近似計算式相似,便于記憶和使用.同理,可導出:
一元弱堿強酸鹽[H+]的近似計算式為
酸弱堿鹽中酸堿質子理論下弱堿的共扼酸和弱酸的共轆堿的電離常數):
多元弱酸強堿鹽
3.教材內容,新編排后的優點
3.1.將鹽類水解與酸堿電離的計算公式統一起來了
只要是酸堿質子理論定義下的酸,則 要是酸堿質子理論定義下的堿,則多元酸或堿主要考慮一級電離只不過是,若式中的不能直接查表而得,而共扼的喊(或酸) 可查表而得時,要利用共扼酸膠對的與稱的關系來求,即 (具體見2.1.).這樣學生只要會求酸堿溶液的[H+]或[OH-],鹽類水解后所得的溶液的[H+]或萬[OH-]計算也就迎刃而解了.統一了公式,簡化了計算,方便了使用。
3.2.有利于今后的學習
調整以后的計算公式與后續課程《分析化學》中《酸堿滴定》一章中溶液酸喊度的計算公式一致,加強了教材的連貫性。對《分析化學》教學而言,可減少《酸堿滴定》一章的教學內容,又可節省課時;對學生而言,為他們學習《酸喊滴定》一章打下基礎,同時又可提高學習效率,減輕學習負擔。經調查,絕大部分同學認為教材內容這樣編排比原來的教材編排好,有利于減輕他們的學習負擔;也有利于《分析比學》的學習。
論文關鍵詞: 高職 《無機化學實驗》 項目化教學 創新能力
論文摘 要: 《無機化學實驗》是一門高等職業技術學院化學化工類專業必修的以實驗操作為主的專業基礎課程。《無機化學實驗》課程推行項目化教學能提高學生的質量,符合社會經濟發展對高職學生的要求。本文針對傳統教學的弊端,對《無機化學實驗》課程實施項目化教學進行了探討。
《無機化學實驗》是一門高等職業技術學院化學化工類專業必修的以實驗操作為主的專業基礎課程。傳統無機化學實驗課程的教學方式一般是先介紹實驗目的、實驗原理、實驗儀器和藥品,然后介紹實驗步驟,學生只需要按照實驗內容完成實驗、處理實驗數據,最后完成實驗報告。這種教學模式以教師為中心,學生處于被動地位,他們無需動腦,只需機械地按要求和操作步驟進行實驗。這樣的教學方式不僅無法激發學生的學習熱情,學習效果差,而且使學生養成了“按部就班”的習慣,失去了主動學習和培養創新精神的機會。傳統教學模式培養的高職畢業生不能滿足社會經濟發展的要求,這也使很多高職學生畢業時找不到對口的工作,甚至找不到工作的重要原因。教育部在《關于全面提高高等職業教育教學質量的若干意見》(教育部[2006]16號文件)中明確指出:當前高職教育要“大力推行工學結合、校企合作,以就業為導向、職業能力培養為主線,改革人才培養模式”,培養“大量高素質技能型專門人才”。在這一精神的指導下,《無機化學實驗》課程的教學模式應該順應社會發展的需求,積極進行項目化教學的探索和實踐。
1.項目化教學特征
所謂“項目化教學”是從職業的實際出發,選擇典型事例作為教學的主題,以實踐為導向,教師為主導,學生為主體,教師和學生通過共同實施一個完整的項目,并共同評價項目工作成果而進行的教學活動。在“項目化教學”過程中,學生在教師的主持下能夠自覺、自由地選擇自己感興趣的內容和展示形式,為學生創新能力的發展提供了有效的途徑。
2.項目化教學的實施流程
項目化教學是一種“行為導向”教學法,其實施流程如下:
2.1項目確定
在項目化教學中,選擇合適的項目非常重要。所選項目既要包含無機化學的基本知識和基本實驗技能,又要密切聯系日常生活或當地化工行業的生產實際。這樣才能調動學生探究問題的積極性,使學生在項目情境下提高協作能力、人際交往能力和職業能力。例如:“設計實驗驗證高錳酸鉀在不同介質中的氧化性”這一項目中的研究對象“高錳酸鉀”,它既是實驗室常用的氧化劑,在工業上又能用作消毒劑、漂白劑,還在醫學上用于消毒、洗胃,與學習生活聯系比較緊密,學生才會有比較濃厚的興趣。
2.2項目開發
項目確定后,教師根據學生的性別、技能水平等將全班學生分成多個小組,每個小組人數最好3至5人。然后對項目進行細化,使之分解成一系列的任務,并分配給各個小組,要求學生團結協作,充分利用圖書館和網絡資源收集所需要的資料,小組內部討論、整理后做成幻燈片,每個小組派一名同學向全班同學展示、匯報。例如“設計實驗驗證高錳酸鉀在不同介質中的氧化性”這一項目可分解成以下四個任務:任務1.設計“驗證高錳酸鉀在不同介質中的氧化性”的方案;任務2.配制標準溶液,包括高錳酸鉀溶液和所需的酸堿溶液;任務3.用實驗驗證高錳酸鉀在不同介質中的氧化性;任務4.根據實驗完成實驗報告。
2.3項目方案制定
資料準備充分后每個小組就開始制訂完成任務的方案,各組派代表利用幻燈片向同學們展示制訂的方案,然后在老師的引導下大家一起討論,對初步方案進行修改和完善,使方案具有科學性、可行性、經濟性和環保性,最終師生共同歸納總結討論結果制訂出實施方案。如在2.2中所提到的任務1中,大家首先就要花較多的時間討論、選擇出合適的還原劑、酸和堿,并確定出合適的高錳酸鉀、酸和堿的濃度。在討論在這一過程中,教師應對學生進行一定的指導和引導,使學生既能學到專業知識提高專業技能,又能提高團結合作能力和口頭表達能力。
2.4項目實施
實施項目是項目化教學的關鍵階段,所以每位小組成員都要嚴格按照實施方案執行,積極利用無機化學實驗室的實訓條件開展實驗項目。在具體的實施過程中,學生會遇到這樣那樣的問題,教師則要適當的指導,讓學生多思考,獨立地完成實驗項目。這種項目實施方式,不僅可以培養學生的集體意識,而且能夠提高學生發現問題、分析問題、解決問題的能力。
2.5項目評價
學生完成實驗項目后,應及時進行考核、評價和總結。項目考核標準可參照相應專業的職業資格標準,項目考核和評價以設計的初步方案、實驗操作、實驗習慣、團隊協作能力、實驗原始記錄、實驗數據分析與處理、實驗報告、項目總結等為依據。考核和評價成績公布后,要展開小組討論,讓學生及時找出在整個項目完成過程中存在的問題與不足,以便在下一項目時不斷地改進和完善。這種考核評價機制不僅可以激勵學生,提高教學質量,而且能有效提高學生的應職應崗能力,同時積極推進“雙證書”制。
3.項目化教學的體會
這種“項目引領,任務驅動”的教學方法能將無機化學的理論知識和實驗操作有機地結合在一起,使教師、學生真正地做到“教學相長”,學生的理論基礎不斷扎實,實驗技能不斷提高。我們不能否認項目化教學有著傳統教學不可比擬的優勢,但是也應認識到以下幾個問題。
3.1教師的素質須不斷提高
項目的確定既要基于書本的教學內容,又要聯系化工生產實際,既不能太簡單,又不能太難。這就要求教師不僅要熟悉書本知識,精于實驗操作,而且要了解目前化工行業相應職業崗位的要求。因此,項目化教學對教師提出了很高的要求。如果教師沒有深厚的理論功底、較強的實驗技能、豐富的專業知識、周密的準備和一定的生產實踐經歷,就將無法應對項目化教學過程中學生遇到和提出的諸多問題。
3.2學習資源須不斷完善
在項目開發和方案制定時,教材已不能滿足學生的需要,他們將借助于更多的書籍和網絡資源。所以學院需重視圖書館建設,增加圖書館的藏書量,并不斷整合互聯網資源,構建較完善的教學平臺,為師生提供良好的學習環境。
3.3實驗教學條件須進一步改善
良好的實驗條件是提高實驗教學水平的重要保證。為保障項目實施能順利進行并達到預期目標,實驗室應配備足夠數量的實驗儀器和設備,讓每個學生都有充分動手的機會,提高他們獨立操作的能力。
總之,無機化學實驗課程的項目化教學提高了學生的質量,符合當前化工行業對化學化工類高職人才的需求,所以教師應積極推行項目化教學,為企業為社會輸送更多、更優秀的專業人才,使無機實驗教學與社會經濟發展形成良性互動。
基于綠色化學理念下的無機化學實驗
隨著一個化學教育的新課題、一門新興學科——綠色化學的倡導,無機化學實驗是化學專業的啟蒙實驗課,如果可以與綠色化學思想融會貫通,達到無機化學實驗綠色化,對提升學生的環保危機與使命感,建立綠色化學的觀念,有及其重要的意義。同時,還可以培養學生的科學環境與資源觀念。該文參照綠色化學原則,化學藥品使用時參照5r規則(reject、reduce、recycle、reuse、regenerate),依次為:遠離危險品、降量使用、循環使用、反復使用和再生,對怎樣貫徹其無機化學實驗的綠色化做了分析討論。
一、尋找替代品
按照綠色化學的思想,在源頭上防止污染源,按照實驗目的,在可以實現相同教學成效的要求下,找尋替代品,最好用低毒、無毒化學試劑替換有毒的化學試劑。
舉個簡單的例子,多相離子平衡的實驗,是遵循溶度積思想,平衡移動原理實現沉淀生成、沉淀溶解、沉淀轉化、分步沉淀。遵循實驗基理與綠色化學的思想,再次選擇沉淀離子、沉淀劑,且對以往實驗及改進后的實驗,展開比較分析,
最終的實驗結果表明:其改進后的實驗結果很好,且現象也顯著,可以實現實驗的目的,且降低了有毒的物質的使用、排放,致使無機化學實驗初步實現綠色化。
二、推行微型實驗
微型化學實驗是指微小型的實驗儀器里,在實驗條件允許的前提下,用比較少的試劑來做的實驗,改進實驗裝置,致使接近微型化,它是綠色化學常用實驗手段。它作為在綠色化學指引下,用防止化學污染的新思想、方法、技術,對傳統的實驗改進、發展的必然的趨勢,是化學實驗的方法的偉大革新。如:無機化學實驗里的性質實驗,其以往的做法是在試管里完成,其試劑用量為1ml-2ml。為此采用點滴板的做法,其試劑用量降低為幾滴,一樣實現實驗的效果,大大降低化學藥品造成環境污染,將這類實驗實現綠色化。
三、發展封閉式實驗
一些有劇毒氣體生成的實驗,采用綠色化學思想,對這類實驗改進成封閉的實驗,使反應在密閉體系里發生,且在反應體系里對廢氣處理掉,實現污染零排放。如:制備硫酸亞鐵銨,一般用廢棄物鐵屑做反應物,可是以前實驗裝置是敞開的,其廢鐵屑里含硫、磷雜質和硫酸進行反應時,生成h2s、h3p有毒氣體,致使實驗室飄著刺鼻的刺激性氣體,其危害人們的身體健康,這不是綠色化學的原則。為此,我們革新實驗的第一步反應,對制備硫酸亞鐵儀器改成閉路回收式,用堿性吸收液處理第一步反應生產的h2s、h3p有毒氣體,達到污染零排放,改善了實驗環境。
四、發展串聯實驗
串聯實驗就是根據調節實驗計劃,其巧妙安置實驗順序,合理利用相關的反應,最好使第一個反應的生成物,轉化為接下來實驗的反應物,達到實驗不間斷。如:配制溶液中的稀硫酸能和廢鐵屑反應,生成硫酸亞鐵銨,得到的產品回收利用,用作三草酸合鐵制備反應物,其制備的三草酸合鐵(ⅲ)酸鉀同樣又作為三草酸合鐵(ⅲ)配陰離子組成、電荷數測定實驗的原始材料。另外還有,制備五水硫酸銅時(使用孔雀石),產物可測定無水硫酸銅鐵含量以及結晶水含量,也可以進行差熱分析。革新實驗后,大大降低實驗廢棄物質排放量,達到無機化學實驗的綠色化,大大促進學生對物質間的轉化關系得到了解。
五、開發模擬實驗
無機化學實驗中,關于元素化合物的實驗,實驗試劑多,排放污染物較多,污染物成分紛雜多樣,且污染環境現象嚴重。另外,學生在實驗室進行實驗,就是單純地混合、滴加,學生做完實驗后掌握的不牢固,不能達到預期效果。
若把這類實驗改進成模擬實驗,可以讓學生在計算機上模擬、做實驗,根據模擬實驗的優點,可達到無機化學實驗的綠色化,從而幫助學生簡明、生動的學習無機化學實驗,防止以往無機化學實驗,帶來的危害人體健康、污染環境問題,一舉達到無機化學實驗的綠色化。
六、回收利用產物
回收實現實驗產物的利用,是實現無機化學實驗綠色化的方式手段。依照綠色化學的思想,使實驗的生成物回收利用,可以節約藥品,且降低、避免有害物進入環境,使環境污染。如:制備硫酸亞鐵銨,其實驗生成物的硫酸亞鐵銨,若把它廢棄,將污染環境,且浪費。在實際教學里,先開展硫酸亞鐵銨的制備,又把實驗產物回收保護起來,其次作三草酸合鐵的合成起始物,最終結果是節約實驗藥品,最主要一點是降低實驗廢棄物的排放,達到無機化學實驗的綠色化。
通過無機化學實驗綠色化的探索,我們可以看出,在綠色化學思想的引導下,采取污染全過程控制,可以達到無機化學實驗的綠色化。在教學管理角度出發,對制定教學計劃、教學方式、教學內容等,各個環節都要照顧到環境保護問題,都要做到綠色化學的要求;在應用到實際教學時,在確保教學效果的基礎上,合理的參照綠色化的原則,達到無機化學實驗的綠色化。
藥學專業無機化學教學中幾種意識的培養
21世紀科學技術綜合化、整體化的趨勢日益增強,科學技術的這種發展趨勢必然反映到教育上,必然要求現代教育在內容、體系上體現這種綜合化的特點。然而,傳統的無機化學教學模式忽視與藥學專業課程的相互交叉和滲透,嚴重影響了學習的積極性和創新思維的發展。筆者在教學實踐中結合無機化學的課程特點和大一學生的知識體系結構,注重培養學生的科學整體意識、自主學習意識和綠色化學意識,大大提高了學生學習的積極性。為培養出即具備扎實的基礎知識、熟練的基本技能和方法,又擁有創新精神和實踐能力的符合時代要求的大學生,奠定了良好的基礎。
1 科學整體意識的培養
學科間相互滲透和交叉、碰撞所產生的火花是科學發展的驅動力之一,也是許多創新性學科論點與方法產生的源泉,是學科發展的動力。最活躍的研究領域多位于多學科的交叉點上,而當代科技發展的趨勢和特點是學科間互相融合、互相補充、互相促進[1]。學科交叉的實質也就是知識體系的滲透和融合。根據學科專業自身的發展規律和趨勢,通過不同學科的有機滲透與組合,構建新型的學科體系,是培養具有多學科知識背景、知識和能力結構合理、基礎扎實、素質全面、適應性強的綜合性人才的關鍵。無機化學對醫藥學生來說就是和醫藥聯系起來,將所學知識更好地服務于醫藥,無機藥物化學的興起就是很好的例子。教學中每章知識都列出一些與醫藥相關聯的問題,讓學生自己查閱相關的資料去尋找答案或是通過閱讀提出自己的觀點,或以小論文的形式上交。比如講到沉淀溶解平衡時體出的問題:常用的難溶電解質藥物有哪些,是如何制備的?體內的結石的組成是什么,是如何形成的?結石的藥物是怎樣制備的?膠體是怎樣形成的,如何制備?而在原子結構這章中就要在課堂講課時將原子吸收光譜的原理參入進來,讓學生感覺到所學知識不是離應用那么遙遠。分子結構講到雜化軌道理論時,問題是青霉素為什么能夠殺死病菌呢?讓學生頗為震驚的問題,似乎不能跟無機化學聯系起來,提高了學生對無機化學的認識深度。配合物與醫藥的關聯問題就更多,而且配合物藥物是現在研究的熱點之一。草藥中的有機成分與金屬配合后生物活性提高,例如茶多酚與金屬離子(如鈣、鋅等)配合后有可能兼具二者的藥理活性[2]。鉑、銻、錫、釩、硒、鍺等的配合物在抗癌金屬配合物中占重要地位,稀土離子在抗凝血、抗炎和治療燒傷等方面的優越性引起人們對其藥理的關注,使稀土離子與細胞膜作用的研究成為熱點。讓學生查閱相關的文獻報道。通過這些問題的提出,不僅讓學生感覺到無機化學與各專業學科的相互交叉與滲透,培養了整體科學意識,而且更大地提高了學生對無機化學的重視,激發了學習的積極性,提高了學習興趣。
2 自主學習意識的培養
興趣是激發自主學習意識的前提。對醫藥院校無機化學的教學必須要充分的和專業知識聯系,這樣才能讓學生感覺到自己所學的知識是有用的,才能調動他們的學習興趣和積極性。教學中提出一些與專業相關的問題,讓學生選擇自己感興趣的問題,每10人一個小組去查找資料,由小組長負責安排小組討論會,將發現的問題再通過查資料或是跟老師一起討論,在討論課上每個小組派代表講解本組的工作,這樣既增長了見識又加深了對無機化學知識的理解。
德國教育家第斯多惠指出:“一個差的教師奉送真理,一個好的教師則教人發現真理。”,無機化學是中醫藥院校一門重要的基礎課程,擔負著培養學生從中學被動學習到大學的自主學習、從只啃課本到主動去圖書館獵取相關知識、從回答問題到自己發現問題提出問題等責任。例如,電解質溶液這章,人體各部位體液的ph是多少?正常人體血液的ph是多少?如何維持著人體血液的ph值基本不變?什么情況下人會發生酸堿平衡失調?如何看待酸堿體質這一學說?這些問題同學們非常感興趣,感覺到將要學習的酸堿電離平衡和他們的專業課有很大的聯系,就會積極的去查找資料尋找答案。這樣既可以更好地鞏固理論知識,又能拓寬知識面,而且會對當下流行的酸堿體質這一學說進行深度思考,能從科學的角度對這一理論進行評判。
3 綠色化學意識的培養
環保問題是一個刻不容緩的問題,是關系社會可持續發展的重要問題。綠色化學是實現化學污染防治的基本方法和科學手段,是一門從源頭上阻止污染的化學,綠色化學適用各種化學領域。在無機化學教學中,培養學生的綠色化學意識會產生積極的行為效果。在講解電解質溶液時,要讓學生認識到酸堿污染。目前,薯蕷皂苷元主要由薯蕷科植物(黃姜、穿龍薯蕷等)的根莖中所含的薯蕷皂苷經加酸加熱水解獲得。由于在水解過程中大量使用硫酸、鹽酸等無機強酸作為水解催化劑,造成了嚴重的環境污染,同時也使占原料大部分的淀粉、纖維素等物質的化學結構被破壞而難以綜合利用[3]。那么是如何解決這一污染問題的呢?讓學生去查閱資料,了解到有哪些更好的實驗手段避免污染。相信有了綠色化學意識,學生在以后的有關化學實驗中,必然會想辦法做到盡量減少污染或零污染。
為了加強上述三種意識在教學中的培養,筆者在評價體系上進行了相應的調整。將學生查閱的資料、討論課中給大家的講解、提出的問題等等都給予一定的分值獎勵。筆者從多年的教學經驗中,認識到三種意識的培養對無機化學藥物的開發及學生創新課題的開展有著積極的意義。
無機化學實驗中堿式碳酸銅的制備方法探討
堿式碳酸銅又名孔雀石,其形狀為細小顆粒的綠色粉末。相對密度為3.8525,折光率為1.655、1.875、1.909,加熱至220℃時分解,是一種名貴的礦物寶石。它是銅與空氣中的氧氣、二氧化碳和水等物質反應產生的物質,又稱銅銹。堿式碳酸銅可用來制造信號彈、煙火、油漆顏料、殺蟲劑、解毒劑、固體熒光粉激活劑等,也用于種子處理及作殺菌劑等。在無機鹽工業中用于制備各種銅化合物,在有機工業中用作有機合成催化劑,在電鍍銅錫合金工業中用作銅的添加劑。
常見的制備方法主要有四種:(1)由na2co3·10h2o跟cuso4·5h2o反應制備;(2)由na2co3溶液跟cuso4溶液反應制備;(3)由nahco3跟cuso4·5h2o反應制備;(4)由cu(no3)2跟na2co3反應制備。根據我校的現有實驗室條件和設備,我們一般選擇第二種方法制取堿式碳酸銅。
通過堿式碳酸銅制備條件的探求和生成物顏色、狀態的分析,研究反應物的合理配料比并確定制備反應合適的溫度條件,以培養獨立設計實驗的能力。堿式碳酸銅的制備實驗是面向化學專業大一學生開設的一個典型的設計性實驗,不僅要保證實驗質量,還要讓學生掌握獨立進行實驗設計的方法。《大學化學實驗》一書中的堿式碳酸銅制備的實驗,采用硫酸銅和碳酸鈉溶液進行復分解反應制備堿式碳酸銅,由于反應過程中,條件較難控制, 副反應多, 反應現象差異性不明顯,所以學生在優化條件選擇時出現較多的判斷失誤,僅通過顏色及反應速度的快慢是很難準確得出結論的,因此,筆者對本實驗進行改進,以達到最佳的反應效果。
一、實驗制備方法
1.實驗儀器及藥品
藥品:cuso4·5h2o(固體),na2co3(固體)。
儀器:帶標號的試管8個;燒杯(250ml)8個;容量瓶(250ml)2個;25ml移液管2個; 電子天平;恒溫水浴鍋;抽濾瓶;蒸發皿;布式漏斗(非真空);烘箱;試管架;吸耳球。
2.實驗原理
堿式碳酸銅cu2(oh)2co3為天然孔雀石的主要成分,呈暗綠色或淡藍綠色,俗稱孔雀綠,在水中的溶解度很小,溶于酸,新制備的試樣在沸水中很易分解。加熱至200℃即分解。為了適于堿式碳酸銅的生成和分離。根據堿式碳酸銅的性質和銅鹽的性質,選用硫酸銅溶液和碳酸鈉溶液。在反應過程中,反應溫度、反應物濃度及反應物配比對反應物均有影響。
3. 實驗過程
分別按合適比例取cuso4溶液和 na2co3溶液各若干毫升, 加熱到合適溫度后, 將cuso4溶液倒入na2co3溶液, 記錄沉淀的顏色和體積變化。沉淀下沉后, 洗滌沉淀數次, 抽濾, 并用少量冷蒸餾水洗滌沉淀至無 so42-為止, 抽干, 置烘箱中烘干, 稱量, 計算產率。
4.反應溶液的配置
配置0.5mol·l-1的cuso4溶液和0.5 mol·l-1 na2co3溶液各250ml。稱取固體藥品硫酸銅31.2110g和碳酸鈉13.2488g,分別倒入兩個250ml的燒杯中,用100ml蒸餾水溶解,再轉入250ml容量瓶中,配成250ml溶液,靜置,備用。
二、結果與討論
1.反應物合適配比探求
取四個已編號的試管,均加入2.0ml的0.5mol·l-1的cuso4溶液,再分別取0.5mol·l-1na2co3溶液1.6ml、2.0ml、2.4ml及2.8ml,依次加入另外四個編號的試管中。將八個試管放在75℃恒溫水浴中加熱,幾分鐘后,依次將cuso4溶液分別倒入na2co3溶液中,振蕩試管,比較各試管沉淀生成的速度、沉淀的數量及顏色。實驗結果如下表1所示:
通過對比,我們發現反應的最佳配比為1∶1,產率可以達到94.16%。
2.反應溫度的探求
在三個試管中,各加入2.0ml0.5mol·l-1cuso4溶液,另取三個試管,各加入由上述實驗得到的合適用量的0.5mol·l-1na2co3溶液。從這兩個試管中各取一個,將它們分別置于室溫25℃、50℃、75℃、100℃的恒溫水浴中,數分鐘后將cuso4溶液倒入na2co3溶液中,振蕩并觀察現象,由實驗結果確定制備反應的合適溫度。實驗結果如下表2所示:
經過對比,我們發現反應的最佳溫度為75℃,產率可以達到94.12%。
3.堿式碳酸銅制備的最佳設計
取60 ml 0.5 mol·l-1cuso4溶液和60 ml 0.5 mol·l-1na2co3溶液分別放在75℃的恒溫水浴鍋中,幾分鐘后取出,將cuso4溶液倒入na2co3溶液中,充分振蕩待沉淀完全后,用蒸餾水洗滌沉淀數次,直到沉淀中不含so42-為止,抽干。將所得產品在烘箱中烘干2h,待冷至室溫后稱量,并計算產率。實驗結果如下表3所示:
此實驗溫度探究最佳反應物配比:na2co3∶ cuso4=1∶1,最佳溫度為75℃,在85℃下烘干2h,反應溫度不能過高,如果溫度高于75℃,產生褐色的cuo。若將na2co3溶液倒入cuso4溶液中,不能充分反應,沉淀不徹底。沉淀完全后要反復清洗沉淀,然用ph試紙測試濾液中的ph值,ph=7左右確保將沉淀so42-除完,如果有殘留的so42-,干燥時會有黑色物質產生。干燥時溫度不易過高,否則會將cu2(oh)2co3分解。
三、本實驗注意事項
1.反應最佳溫度應為75℃,超過后會有褐色沉淀產生,在恒溫時需要不停攪拌。
2.沉淀要洗滌干凈,濾液中ph=7左右so42-除完。
3.沉淀應在85℃時烘干2h以上,溫度過高cu2(oh)2co3會受熱分解。
4.若反應后不能觀察到暗綠色或淡藍色沉淀產生,可將反應物保持原樣(不可將濾液濾去),靜置l~2天,再作觀察。
5.反應過程中不可將na2co3溶液倒入cuso4溶液中,應用反滴法。
6.本次實驗用布式漏斗(非真空)。
筆者有幸參加了一次教育部全國高校教師網絡培訓中心舉辦的國家精品課程《無機化學與實驗》骨干教師高級研修班,本研修班由吉林大學宋天佑教授及其教學團隊與大連理工大學孟長功教授及其教學團隊合作主持培訓和研討,在北京設立主會場,全國設有20個分會場。在為期3天的培訓中,宋天佑,孟長功,徐家寧,劉志廣等四位教授分別從無機化學與實驗課程出發,對這門國家精品課程的教學經驗、理念、技術和方法進行介紹,以問題為導向,利用示范課、案例講解等教學形式,為我們授課。經過這幾天向名師學習及與同行交流,感觸頗深。
一、教學理念與方法
教育部舉辦的全國高校教師無機化學與實驗課程的網絡培訓,給我們這些教無機化學的教師提供了一個學習、進修、交流的機會。培訓中,我們聆聽了國家級名師的授課,領略了國家級名師的風采,開闊了視野,受益匪淺。這次培訓使我們在精品課程建設、大學無機化學及實驗課程教學工作、教學方法、知識難點和重點的處理等方面受到很大的啟發,尤其是吉林大學宋天佑老師和大連理工大學孟長功老師在上述兩個方面的講解,使我們感到耳目一新,如飲甘飴。如孟長功老師的關于“培養和教會學生分析問題和解決問題的能力比教會他們關于具體問題的答案所在更重要”的觀點和教學方法得到大家的共鳴。無機化學是大學生進入大學學習的第一門專業課,要讓學生從這門課開始逐漸轉變學習方法和解決問題的思路,在大學學習中,能順利地解決一道難題并不十分重要,因為他們今后再遇到同樣問題的機會并不是很多,而形成解決問題的正確思路對他們是至關重要的。恰恰在這種教與學的過程中,學生會逐漸認識到化學這門課并不是只有枯燥的理論和公式,每個問題的解決和每種現象的發生都有內在的聯系,這樣就能激發學生學習無機化學的積極性。這將使他們在今后學習任一門課時都受益匪淺,而且必將對他們今后的深入學習和研究產生積極的影響。這也是我們無機化學工作者除了教學以外還應該考慮的問題,也是我這次培訓的主要收獲。宋天佑老師的示范課的講解也使我受益匪淺。對于一些無機化學中的難點和重點,學生的理解和接受程度很大程度上取決于授課教師在引出和講解這個問題時的方式方法。我們經常說老師的作用就是把復雜的問題用簡單的、容易理解的語言和方法告訴大家,即做到“深入淺出”。要想做一位好的教師,要有這樣的本領。
二、教師的課堂組織
當今時代是競爭的時代,當今的社會是發展迅速、知識劇增的社會,時刻都存在著競爭、機遇和挑戰。讓我們必須承認這么一個現實:學生對知識本身的獲得已經不是最重要的了,重要的是他們如何去獲得知識,開發各種潛能。傳統的課堂教學,偏重于讓學生對概念或理論的字面理解而缺乏更深一層的質疑,而學生似乎從未想過那些浩瀚如海,用以解釋各種自然現象和社會現象的觀點是如何形成的;那些公式、理論存在的依據和前提是什么;那些知識的本身存在著什么價值;而人們又是如何將這些應用到日常生活中去的,等等。對于課堂教學而言,不應僅限于教師的教,很大程度上還取決于學生的學,這就要求學生有參與意識。加強學生在課堂教學中的參與意識,使學生真正成為課堂教學的主人,是現代化學教學的趨勢。正如孟教授所說,由于很多原因,入校時學生的水平和學習方法有很大差別,因此有的學生可以接受網絡教學,而有的則不行。在這樣一個現狀下,由于學生層次不同,必須有一個大家都能夠接受的教學方式。隨著網絡的普及和地區差異的消除,教學方法應該轉變,從單一的教學方式轉變為立體式的、多方面的教學方式,滿足各個層次學生的需求。
1.教師不僅僅是教育者,更是組織者。教師在課堂教學中起主導作用,是組織者。因此學生的參與意識與教師所扮演的角色及對學生的培養有著直接的關系。
2.提高化學課堂教學中學生的參與程度,讓他們主動、自由地學習。如果離開了學生的積極主動參與,教師的主導作用也是沒有意義的。教師的“導”要具有科學性、啟發性和藝術性,能促進學生的思維活動。
3.在目前應試教育的大環境下,學生的學習方法單一,對知識的掌握能力較差,必須有教師提綱挈領,為學生提出重點,為學生解釋難點。
4.學生學習的主動性不強,必須給他們一個良好的學習環境,督促他們的學習。
5.學高為師,為學生樹立榜樣,帶動他們的學習。
三、精品課程建設
宋教授在培訓課上說,精品課程,需要一大批人堅持不懈地努力奮斗,需要十幾年,甚至幾十年時間的建設。吉林大學無機化學課程的建設過程,說明一個道理,它告訴我們課程建設要經得起時間的考驗,要做到長盛不衰。同樣,上海電力學院《無機化學》課程在老前輩努力的基礎上,由我牽頭,不斷進行改革和完善。在《無機化學》課程建設過程中,進一步完善了教學大綱,教學進度表中各章節的課時數的分配經過調整更加合理;不斷完善試題庫的建設,并已實現了教考分離;完成教學大綱、教案、習題、參考文獻目錄等上網工程,并創建了教學互動社區;將《無機化學》教學實踐與研究活動中的經驗與心得寫成小文章,分別發表在《上海電力學院學報》、《高教研究》等期刊上;走出校門,積極參加同行業的學習交流會議,2005年參加了在上海大學舉行的由教育部人事司和高等教育司聯合舉辦的“本科基礎化學骨干教師高級研修班”,2006年參加了在同濟大學舉行的由教育部人事司和高等教育司聯合舉辦的“本科基礎化學骨干教師高級研修班”。
在這幾年的教學改革活動中,《無機化學》課程建設得到了學校的大力支持和資助。《無機化學》于2005年被批準為校級一般課程建設項目,2006年被批準為校級精品課程建設項目,2007年被上海市教委批準為重點課程項目。以“具有電力行業背景的應用型高校基礎化學課程的特色教學研究”為題獲得2010年度上海市高等教育學會重點課題資助,以“基于智能電網的基礎化學課程教學改革與實踐”獲得上海高等教育“085”工程建設項目資助。利用無機化學精品課程建設的契機,指導黃靜、李昌峰、湯艷鳳等同學以“無機化學網絡資源的創建”為題申請到了2006年度的大學生科創基金,該課題現已結題,并且無機化學課程已經完成上網工程。課程建設的成果得到了學校的鼓勵和肯定。2006年“無機化學課程建設”項目獲得校級優秀教學成果獎,2006年在第四屆“上汽教育杯”上海市高校學生科技創新作品展示評優活動中,指導孫仲明同學完成的“原子結構cai(計算機輔助教學)實驗獲大賽“新穎獎”;2006年我因為指導孫仲明同學獲得上海電力學院能源與環境工程學院“優秀導師”稱號;由于在《無機化學》教學改革與實踐中較出色的表現,我獲得了2006~2007年度上海電力學院優秀主講教師稱號。相對于獲得的榮譽,所取得的成績微不足道,只有繼續埋頭苦干,潛心鉆研,努力把電力學院《無機化學》課程打造為市級精品課程。
四、多媒體技術的應用
在這次培訓中,大家就多媒體技術在教學中的應用展開了討論,下面我將多媒體技術應用的優勢和應注意的問題作一個總結。
1.多媒體課件使用的優勢。
(1)采用多媒體教學,內容形象,顯示方式生動,直觀性強,圖像中包含大量信息,并且以圖形和動畫為主要手段兼配以文字,利用文、圖、聲、動畫等去引起學生的注意和興趣,使學生如身臨其境,不僅可以接受到大量教學信息,而且能獲得清晰明快的感受,使學習內容變得生動有趣,容易記憶、理解和掌握。
例如,宋教授提出,原先在沒有使用多媒體前使用不同色彩的乒乓球模型來講授abc型原子堆積,課講完后學生的眼睛都看花了,但在使用多媒體技術后,通過電腦動畫演示,不僅使一層一層的堆積方式清晰明了,也能讓學生直觀地認識了什么是面心立方堆積方式。
(2)應用計算機軟件模擬化學反應原理,可以使學生更易于接受課堂教學的內容。
化學教學中核外電子排布、電子云、離子鍵、共價鍵等大量微觀現象的教學,長期以來教師只能靠形象比喻或展示模型來教學,但利用計算機軟件進行動畫模擬,可使不可見的微觀世界宏觀化,抽象理性問題具體化、感性化,形象、生動地表現分子、原子等微觀粒子的運動過程特征,讓學生直觀形象地認識微觀世界,了解化學變化的實質、理解化學原理。例如孟教授在講授雙原子分子軌道時應用計算機軟件去計算生成的化學鍵鍵能大小比較,這樣比教師讓學生死記硬背軌道的能量高低更易于讓學生接受和理解。
2.多媒體使用中應注意問題。
(1)防止“一哄而起”。多媒體輔助教學一靠設備,二靠技術,三靠教師現代化的教學技能,三者缺一不可,應根據實際情況分期分批實施。
(2)cai模擬實驗不能代替化學實驗,傳統的化學實驗能使學生參與實際實驗過程,對于學生的動手能力及分析思維能力的培養和鍛煉作用是cai模擬實驗所不可替代的,教師應明確化學實驗在化學教學中的重要地位,明確cai模擬實驗的輔助地位,不能因一味追求現代教學手段而減少傳統實驗教學手段的運用。cai模擬與傳統化學實驗在化學實驗教學中兩者應優勢互補、各展所長。
(3)要把握好計算機輔助教學與傳統教學方式的關系:盡量避免cai貫穿課堂的始終,否則容易使學生視覺心理疲勞,抑制大腦對信息的反饋。多媒體教學不是萬能的,并不完全代替傳統的教學方式,有的課雖用了幾分鐘軟件輔助,卻解決了難以突破的問題,可以說是畫龍點睛,堪稱好課件。
五、結語
聽了國家級名師的課,大家開闊了視野,受到了啟迪,倍感此次學習、進修、交流的機會的重要。同時大家感到此次培訓的時間實在太短,每個人都有意猶未盡的感覺,很多問題還不能得到更深入的解決,需要在今后的學習、交流中不斷深化、總結和提高。感謝全國高校教師網絡培訓中心提供的機會,使大家在一起聆聽名師的指點并進行研討,并希望以后能有更多類似的學習機會。
熱力學是無機化學課程的重要組成部分,它是以熱力學第一定律、熱力學第二定律、熱力學第三定律為基礎,主要解決化學反應中能量轉化及化學反應進行的方向和程度問題,其中焓變計算是解決等壓情況下反應中能量轉化問題、進行吉布斯自由能變變計算進而判斷反應進行程度和方向的基礎。
在無機化學課程中,通常忽略溫度、壓力對焓變的影響,同時,對于非標準狀態下的反應來說,反應焓變還沒有一定的計算公式。本文對無機化學中標準狀態下反應焓變的計算方法進行了歸納和總結,便于學生更好地理解和掌握。
一、計算標準摩爾反應焓變的理論基礎
計算標準摩爾反應焓變的理論基礎是hess定律,即在恒容或恒壓條件下,一個化學反應不論是一步完成或分幾步完成,其反應熱(即摩爾反應焓變)完全相同。
hess定律的實質是指出了反應只取決于物質的初、終狀態,而與經歷的具體途徑無關。其重要意義在于能使熱化學方程式像代數方程式一樣進行加、減運算,從而可以應用已知化學反應的熱效應,間接算得未知化學反應的熱效應,解決那些難以測量或根本不能測量的反應熱效應問題。應用時要注意:將已知的熱化學方程式進行線性組合的結果必須與欲求的未知化學反應的狀態完全相同,包括溫度、壓力及各物質的相態,并且這些化學反應都是在等溫、等壓或等溫、等容條件下進行的,都不做其他功能[1]。
焓的絕對值是無法確定的,但可以采用相對焓值。焓是狀態函數,狀態函數的最主要特點是其變化值只取決于系統的始態和終態,而與系統變化的途徑無關。因此,以hess定律為理論基礎,可以求得反應的摩爾焓變。
三、結語
標準摩爾反應焓變的計算是無機化學熱力學部分計算的基礎,焓的絕對值不可測,只能測其相對值,其概念多、計算公式多,學生掌握起來有一定的難度。通過以上的歸納和總結,使化學反應標準摩爾焓變的計算系統化,有助于大學生對焓變計算的理解和掌握,有助于提高無機化學課程教學的質量。
在無機化學教學實踐中,運用形象生動的比喻進行講解,將較為抽象的無機化學教學理論通俗化、形象化、具體化,以深入淺出的形式幫助學生理解無機化學的教學內容,提高學生的學習興趣,從而提高課堂教學質量。
無機化學是高等院校中化學工程、應用化學專業、環境專業、給水排水專業等很多專業的一門重要的必修課。無機化學的學習質量如何,直接關系到后續有機化學、物理化學等課程的學習效果,為了提高無機化學的教學效果,筆者不斷進行教學方法的探討和改進,其中之一就是運用比喻。比喻即通過打比方的方法,借助于兩種以上不同事物之間的相似點作為中介物,來比擬想要說的某一事物。在化學教學中,以不違背科學性原則為基礎,采用適當的比喻,可以促使學生理解化學概念,掌握科學知識,為產生創造性思維奠定基礎。概念教學的宏觀類比可促進學生對概念的理解。下面筆者簡單介紹一些在課堂教學中運用比喻方法,使學生深入理解無機化學知識的實例,其教學效果顯著。
一、以形象比喻講解速度控制步驟
在講到濃度對化學反應速率的影響時,對于復雜反應,反應是由兩個或者是兩個以上的基元反應步驟所組成,這些基元反應步驟的集合便是復雜反應的反應機理或者叫反應歷程。這些基元步驟中,總有一步是反應步驟中速率最慢的一步,是決定整個反應速率快慢的最關鍵的一步,稱為速率控制步驟,簡稱“速控步”。單純地講速率控制步驟,很多時候學生不容易理解,為了便于學生的理解,筆者引入了“牧羊理論”和“木桶理論”。小時候很多人可能都放過羊,牧羊理論中有一句話叫:擇其后者而鞭之。意思就是說牧羊人要想加快整個羊群的奔跑速度,就要用鞭子抽打跑得最慢的那只羊。同樣現代管理學中比較流行的“木桶理論”,要知木桶中到底能裝多少水,永遠取決于最短的那塊板,木桶中最短的那塊板代表我們的缺點,我們的每位同學如果能夠認清自己人生中最短的那塊板,并努力改變自己的缺點,將來一定會大有成就。對于化學反應也是如此,認識一個化學反應中最慢的一個步驟的重要性在于能夠有效地改善整個化學反應的速率,從而達到更高的產率。通過比喻的運用,加深了學生對概念的理解,同時也對學生進行了綜合素質教育。
二、以形象比喻講解化學鍵的特點和價鍵理論
化學鍵分為離子鍵、共價鍵和金屬鍵,離子鍵的特點是沒有飽和性也沒有方向性,而共價鍵的特點是既有飽和性又有方向性。這些抽象的概念學生理解起來特別難,于是筆者把離子鍵的特點比喻成是男女交普通朋友,一個男生可以有很多個女生朋友,一個女生也可以有很多個男生朋友,在交普通朋友時,只要是能談得來就可以成為普通朋友,沒有方向性也沒有飽和性;而把共價鍵的特點比喻成是男女談戀愛,一個男生只能與一個女生談戀愛,一個女生也只能與一個男生談戀愛,而且還會有自己的擇偶標準,有方向性又有飽和性。通過把離子鍵、共價鍵比喻成為交朋友,激發學生學習興趣的同時,也加深了學生對基本概念的理解,提高了課堂教學效果,也有助于學生進一步理解價鍵理論的特點。
三、以形象比喻講解四個量子數
電子的運動可以通過求解薛定諤方程來描述,方
程的每一組合理解亦即波函數,波函數進一步求解的結果是三個量子數(主量子數n,角量子數l,磁量子數m),再加上自旋量子數(ms)總共四個量子數一起決定電子的運動狀態。主量子數和角量子數決定電子的能級,當主量子數和角量子數相同時,即使磁量子數和自旋量子數不同,電子所對應的能量也是相同的。在講到四個量子數代表的含義以及四個量子數的關系時,學生感覺特別難于理解。于是筆者把原子比喻成學校,主量子數比喻成學校下分的院系,角量子數比喻成每個院系下面的專業,磁量子數比喻成每個專業下分的班級,而把自旋量子數比喻成每個班級的男生女生。學生畢業就業的方向取決于他所在的院系和專業,而與班級無關,學生一下子便明白了四個量子數的含義以及四個量子數之間的關系。通過比喻讓學生很容易理解這個晦澀難懂的概念,課堂教學效果顯著。
總之,比喻教學法在無機化學教學中起到了事半功倍的顯著效果。在目前高校擴招后的高等教育形勢下,大學生的心理和心態成熟程度趨向年輕化,通過比喻將一些化學原理或理論轉變成通俗易懂的形象化事物,既活躍了課堂氣氛,調動了學生聽課的興趣,也使內容變得更容易理解和記憶,這種教學方法受到學生的普遍歡迎。
生物無機化學是由無機化學、生物化學、臨床化學和醫學交叉融合而發展起來的一門新型邊緣學科,在分子水平甚至量子水平上,研究和闡明生物體內生物大分子配體與無機元素有關的各種相互作用的學科[1]。它包括兩個主要部分:一是研究生物體中天然存在的無機元素,二是把金屬引入生物體系中作為探針和藥物。
1 藥學專業無機化學教學中滲透生物無機化學的重要性
在我國很多醫藥院校的藥學專業中,藥學教育的模式一直是化學模式。由于,無機化學的理論學習中要求記憶的東西很多,較枯燥,導致了很大一部分同學在學不到一半的時候就放松了學習,明顯影響學習效果。如果能夠在教學過程中有意識地引進一些生物無機化學的新知識、研究的前沿和熱點問題,及相關的人文科學知識,將大大提高藥學專業學生的學習無機化學的興趣,為提高其綜合素質和培養其創新能力提供堅實的基礎。在我國的一些院校的化學系開設了生物無機化學的選修課程。但是對于藥學專業進行生物無機化學教學受到學制短、化學課課時少及化學和生物化學基礎知識差等客觀條件的限制。為解決這個問題,可以在學習無機化學的過程中有意識地滲透一些生物無機化學方面的知識,以達到提高學生的學習興趣等的效果。
2 在藥學專業無機化學教學中滲透生物無機化學的內容
在藥學專業使用的無機化學教材中,隱含著豐富的生物無機化學教育內容[2](圖1),教師要有計劃地把這些知識滲透到教學過程中去,使學生在學習無機化學知識的同時,獲得更多與藥學相關的知識。因此在備課時,教師需要熟讀教材,找準無機學化各章節中滲透生物無機化學知識的結合點。
2.1 緒論部分
無機化學是一門理論性較強、較抽象的課程。在緒論課時,教師適當的滲透一些無機藥物方面的知識(表1),將對提高學生學習無機化學的興趣起到事半功倍的效果。
2.2常見非金屬元素及其化合物
非金屬元素的生物無機化學的內容相對偏少,但也還是存在足夠的可講的知識點。如,三位科學家由于發現一氧化氮作為人體中一種重要的信號分子而于1998年獲得諾貝爾醫學獎。一氧化氮是第一個被發現的參與細胞信號轉導的氣體信號分子。一氧化氮是隨血液存在于人體各處,只要有血液的地方就有一氧化氮的存在。一氧化氮參與的生命活動非常廣泛,在神經、免疫、呼吸等系統中發揮著重要作用。人的機體內有很多信號系統,它們可以調節全身的血管網絡,一氧化氮可以使微循環暢通,保證含氧血運送到人體各組織和器官當中,讓人體血壓保持在適當水平。人體內生成的一氧化氮自由基,可以穿透任何細胞,到達任何組織,使信息從人體某一部分,傳至其他部分,行使著傳輸信號的功能。這樣使血管擴張,幫助控制血液流向人體的各個部位,以起到保持血管清潔、預防中風、維持正常血壓的作用,有效減輕心臟負擔,從而達到預防心臟病的效果。這就是一氧化氮作為信號分子的作用。
2.3 常見金屬及其化合物
人們對于微量元素的作用遠不如對維生素那樣熟悉。然而,微量元素對于生命的作用要比維生素重要得多,生物體本身無法制造出它所需要的微量元素。所以,缺乏微量元素就成為一個十分嚴重的問題。現代研究表明,生物體內必需的微量化元素至少有十六七種。而人體內有1/4~1/3的酶需要金屬離子參與才能發揮催功能,這些金屬離子包括fe2+、zn2+、mn2+、cu2+、co2+、mg2+、ca2+等。人們逐漸認識到生命活動無不與金屬離子有著千絲萬縷的關系,即沒有金屬離子就沒有生命。缺乏這些元素,生物體就要發生各種病變。人體的許多疾病,包括一些地方流行病,往往與微量元素的缺乏或過量有關(表2)。
2.4 配位化合物
在現代醫學中無機藥物的使用已經非常普遍。從生物必需元素到有益元素甚至放射元素都在醫學上占有一席之地,而且涉及多種疾病的診斷和治療。有些具有治療作用的金屬因其毒性大、刺激性強、難吸收等特點而不能直接在臨床上應用,若把它們變成配合物就能在一定程度上增強藥效同時降低其毒性[3-5]。由于形成金屬有機絡合物提高了化合物的脂溶性,有利于提高其吸收效率,有利于藥物分子選擇性地進入體內的一定位置。
本部分可以重點地介紹治療藥物如鉑類抗腫瘤藥物和鉍類抗潰瘍藥物[6-7],診斷藥物如核磁共振造影劑、放射診斷藥物以及中藥研發方面遇到的實際問題。
2.4.1 鉑類配合物作為抗癌藥物的應用 20世紀70年代以來,鉑配合物抗癌功能的研究在國內外引起了極大的重視[8-10]。鉑配合物的抗癌活性是基于其對癌細胞的毒性[8]。現已確定具有順式結構的均顯示抑瘤活性,其中順式二氯·二胺合鉑,簡稱順鉑抗癌活性最高。它不僅能強烈抑制實驗動物腫瘤,而且對人體生殖泌尿系統、頭頸部及其他軟組織的惡性腫瘤有顯著療效,與其他抗癌藥聯合使用時具有明顯的協同作用。目前,我國已生產“順鉑”供應市場。由于“順鉑”尚有緩解期短、毒性較大、水溶性較小等缺點,經過化學家們的不懈努力,現已制出了與順鉑抗癌活性相近而毒副作用較小的第二代、第三代抗癌金屬配合物藥物[11]。
2.4.2 釓類配合物作為核磁共振造景劑的應用 核磁共振造影技術已成為當今臨床診斷中最為有力和安全的檢測手段之一。它對疾病的診斷是通過使用外來的順磁試劑或造影劑而使得正常組織和疾病組織的1h(主要是水)的共振信號產生差別。核磁共振造影劑使得質子的弛豫時間縮短,從而達到改善組織成像的效果。多數的核磁造影劑均為gd(ⅲ)、mn(ⅱ)和fe(ⅲ)離子,因為它們具有最多的未成對電子和較長的電子自旋弛豫時間。目前臨床診斷使用的化合物主要有四種,全部是三價釓的配合物。據統計,世界上大約每年要進行500萬次核磁共振診斷,而其中20%必須使用造影劑,造影劑研究及應用的重要性不言而喻。
2.4.3 絡合作用與中藥的研發 在天然藥物研究開發過程中,往往藥物的粗提物具有明顯的生理活性,但是隨著純度的提高,其藥理活性逐漸下降,甚至消失。究其原因,可能是由于除去了微量元素等無機成分。由于中藥中含有微量金屬元素和氨基酸、皂苷類、黃酮類、多糖類、生物堿等有機組分。而這些有機組分含有多個配位原子,能與微量金屬元素通過多種鍵合作用形成各種復雜的配合物。它們具有較高的穩定性,這對于藥物在體內的生物化學作用具有重要的意義,使之表現出長效、低毒和藥性溫和。
實際上,中藥的藥理作用是中藥中的有機組分和無機組分的共同表現,它們的絡合物往往表現出較強的藥理活性。例如,博來霉素最早由鏈霉屬真菌中以銅配合物的形式提取出來,只有人們改變了發酵條件得到了一系列類似物。博來霉素作為抗生素類抗腫瘤藥物在頭頸癌、卵巢癌等的臨床治療中廣泛應用。研究發現,博來霉素需要有金屬離子才能產生活性,鐵、鈷、錳、銅等離子的存在使得博來霉素能夠對dna進行裂解。目前較公認的機制是:博來霉素首先與金屬離子如fe3+結合,金屬離子結合的博來霉素發生構型的變化,然后與活化分子氧生成活化態,后者對dna進行切割并阻止其復制。
3 在藥學專業無機化學教學中滲透生物無機化學的途徑
3.1 制訂計劃
在無機化學教學中滲透生物無機化學教育,必須有周密的計劃,這一方面是為了在有限的時間內完成教學任務,另一方面也避免了盲目性和隨意性。制訂計劃力求全、準確、具體、可行。
3.2 注重滲透方法
擯棄“滿堂灌”的教學方法,開展啟發式、自學式和討論式教學。在課堂上注重以多媒體授課的優勢,充分發揮學生在教學中的主體作用和教師的主導作用,講重點、難點,給出一些專題,課后學生廣泛查閱文獻,根據自己的興趣,寫出相關小綜述,課程結束時,在課堂上做專題發言,互相交流,共同提高。這樣,在學生不僅學到了知識,更重要的是培養了他們自己獲取知識、分析問題與綜合問題及表達能力。
3.2.1 講授法 講授法是目前教師采取的主要方法之一,也是最傳統的教學方法。在化學教學過程中,滲透生物無機化學教育就是在講授無機化學基本知識的同時,把與之相關的藥學及生物學相關的知識傳授給學生。
3.2.2多媒體課件展示法 利用多媒體課件,向學生展示生物無機化學相關的知識。在課件的制作上,采用圖、文、表并茂的方式并盡可能地增加動畫效果,以增強教學內容的趣味性,更好地激發學生學習生物無機化學課程的積極性。如,講解葉綠素的結構及其在生物的光合作用中的作用時。通過生動形象的動畫效果,讓學生形象地感受生命中的化學過程。
3.2.3 學生分組討論法 鑒于藥學專業無機化學課時少的實際情況。要求學生結合教材內容,通過查上網收集資料等形式,廣泛涉獵與無機化學相關的藥學和生物學資料,如順鉑類抗癌藥物的發現及發展過程、重鉻酸鉀等重金屬污染及其可能導致的疾病等,并在每次課堂講授結束之前,預留10 min,引導學生思考和討論,或者由學生提出他們沒有弄懂或尚未理解的問題大家一起研究解決。這旨在激發學生的學習興趣,培養學生參與討論的意識,為今后的工作打下良好的基礎。
綜上所述,在藥學專業無機化學教學中滲透生物無機化學教學除了上述幾個方面外,還需要學校領導的積極支持和老師、學生的密切配合,重視師資培訓及通過教材編寫使無機化學教材中具有很多的生物無機化學方面的知識介紹等方面的工作,才能取得應有的效果。
固體無機化學是跨越無機化學、固體物理、材料科學等學科的交叉領域尤如一個以固無機物的“結構”、“物理性能”、“化學反應性能”及“材料”為頂點的四面體是當前無機化學學科十分活躍的新興分支學科。
1 固體無機化合物的制備及應用
固體無機化合物材料的制備大多是利用高溫固相反應這些反應難以控制能耗大成本高。為此發展了其它各種合成方法如前體法、置換法、共沉淀法、熔化法、水熱法、微波法、氣相輸運法、軟化學法、自蔓延法、力化學法、分子固體反應法等。其中近年來提出的軟化學合成方法最為突出它力求在中低溫或溶液中使起始反應物在分子態尺寸上均勻混合進行可控的一步步反應經過生成前驅物或中間體最后生成具有指定組成、結構和形貌的材料。
1.1光學材料的研究。蘇勉曾等用均相沉淀法在水溶液中合成了氟氯化鋇銪(ⅱ)經過處理后制得無余輝、發光性能良好的多晶體。用這種多晶體制成的高速增感屏其增感因素是鎢酸鈣中速屏的4~5倍已被全國2000所醫院使用。1983年蘇勉曾等在系統研究氟鹵化物的x-射線發光及紫外發光現象的過程中發現了bafx:eu2+晶體經x-射線輻射后著色的現象開始注意到晶體中色心生成并于1984年開始研究晶體的x-射線誘導的光激勵發光現象及發光機理用光激勵發光材料制成了圖像板作為x-射線的面探測器。他們還設計制作了一臺由光學精密機械和計算機組成的計算x-射線圖像儀已可以獲得清晰的x-射線透視圖象和粉末晶體衍射圖像。
1.2多孔晶體材料的研究。徐如人、龐文琴等在水熱法合成各種類型分子篩的基礎上發展了溶劑熱合成法利用前驅體和模板劑制備了一系列水熱技術無法合成的新型磷酸鹽及砷酸鹽微孔晶體所合成的jdf-20是目前世界上孔口最大的微孔磷酸鋁;1989年徐如人、馮守華等首次報道了微孔硼鋁酸鹽的合成和性質之后又獲得了一系列新型微孔硼鋁氯氧化物。其中硼的配位數可取4也可取3但不會高于4;鋁、鎵、銦的配位數大多超過4有的甚至達到6。所有這些都突破了傳統分子篩純粹由四面體結構基元構成的概念為開發新型結構特征的微孔材料提供了豐富的實驗依據。
1.3金屬氫化物的研究。申泮文等設計了有特殊攪拌設備的固-液-氣多相反應釜使“金屬還原氫化反應”在400~500℃范圍內進行完全;利用此類反應以新方法合成復合金屬氫化物;以“共沉淀還原法”“置換擴散法”制備了鈦鐵系、鎳基或鎂基合金等儲氫材料;創造了釹鐵硼等永磁材料合成新工藝。
1.4 c60及其衍生物的研究。1990年底中國科學院化學研究所和北京大學開始c60團簇的合成實驗研究爾后國內10余個單位相繼開展了c60的研究取得了很好的結果如首先在國際上建立了重結晶分離c60和c70的方法;在國內首次獲得了k3c60和rb3c60超導體達到了當時的國際先進水平;發現在陰極中摻雜y2o3可以大大提高陰極沉積物中等碳納米管的含量;首先報道了直接氧化c60含氮化合物的研究成果等。
2 室溫和低熱固相化學反應
從固體無機化學的發展過程來看固相反應尤其是高溫固相反應一直是人們制備新型固體材料的主要手段之一。但長期以來由于傳統的材料主要涉及一些高熔點的無機固體如硅酸鹽、氧化物、金屬合金等通常合成反應多在高溫進行所得的是熱力學穩定的產物而那些介穩中間物或動力學控制的化合物往往只能在較低溫度下存在它們在高溫時分解或重組成熱力學穩定產物。為了得到介穩態固相反應產物擴大材料的選擇范圍有必要降低固相反應溫度。
2.1固相反應機理與合成。忻新泉等近10年來對室溫或近室溫下的固相配位化學反應進行了系統的研究探討了低。熱溫度固-固反應的機理提出并用實驗證實了固相反應的四個階段擴散-反應-成核-生長每步都有可能是反應速率的決定步驟;總結了固相反應遵循的特有的規律;利用固相化學反應原理合成了幾百個新原子簇化合物、新配合物以及固配化合物。
2.2原子簇與非線性光學材料。非線性光學材料是目前材料科學中的熱門課題。近10多年來人們對三階非線性光學材料的研究主要集中在半導體、有機聚合物、c60以及酞菁類化合物上而對金屬簇合物的非線性的研究幾乎沒有。忻新泉等在低熱固相反應合成大量簇合物的基礎上開展了探索研究發現mo(wv)-cu(ag)-s(se)簇合物具有比目前已知非線性光學材料更優越的三階非線性光限制效應使我國在這一前沿領域的創新工作中占有一席之位。
2.3合成納米材料新方法。納米材料是當前固體物理、材料化學中的又一活躍領域。制備納米材料的方法總體上可分為物理方法和化學方法兩大類。賈殿贈、忻新泉等發現用低熱或室溫固相反應法可一步合成各種單組分納米粉體并進一步開拓了固相反應法制備納米料這一嶄新領域取得了令人耳目一新的成績如在深入探討影響固相反應中產物粒子大小的因素的基礎上實現了納米粒子大小的可調變;利用納米粒子的原位自組裝制備了各種復合納米粒子。該法不僅使合成工藝大為簡化降低成本而且減少由中間步驟及高溫固相反應引起的諸如產物不純、粒子團聚、回收困難等不足為納米材料的制備提供了一種價廉而又簡易的新方法亦為低熱固相反應在材料化學中找到了極有價值的應用。
2.4綠色化學。綠色化學是一門從源頭上減少或消除污染的化學它解決的實質性問題是減少合成反應的污染或無污染。低熱固相化學反應不使用溶劑對環境的友好及獨特的節能、高效、無污染、工藝過程簡單等優點使之成為綠色合成化學值得考慮的手段之一。近年來我們在這方面做了許多有益的嘗試取得了許多有意義的結果如嘗試在低熱溫度下用固體fecl3·6h2o氧化苯偶銦類化合物成功地合成了相應的苯偶酰類化合物;嘗試將低熱固相反應合成方法用于芳醛、芳胺及過渡金屬醋酸鹽的原位縮合-配位反應高產率地合成了相應的schiff堿配合物。有關固相反應在綠色化學中的應用潛力有待進一步發掘尤其是在合成工業綠色化方面需要更多的投入。
無機化學是高等職業院校化工、環境和醫藥等專業中的一門重要的專業基礎課,也是這些專業學生所要接觸的第一門專業基礎課和專業必修課,無機化學的教學將為后續的專業基礎課和專業課的教學和學習奠定基礎。因此無機化學在相關專業的整個教學中占有舉足輕重的地位,對于培養符合社會發展需要的高級技術人才具有重要的意義。但是長期以來,由于種種原因在高職無機化學的教學中一直延續著一些比較傳統的教學模式,這些教學模式使得教學呆板、學生缺乏學習的主動性和積極性。要想改變這一現狀就必須對高職的無機化學教學進行改革。本文作者結合自己的教學實踐,探討了無機化學教學改革的幾點思考和做法。
1.對教材內容刪繁就簡,增添新知,構建符合高職學生職業發展的教學內容
無機化學發展到今天,其內容面廣點深,絕不是在短時間內就可以掌握的,也不可能在有限的學時內完成這一任務,這就要求我們在教學內容上采取少而精的原則,突出重點難點。高職教育的特點也決定了高職院校化學教學要根據職業發展需要選擇教學內容,以培養學生能力為根本出發點,以有利于學生應用能力的培養,適應職業崗位的要求為最終目的。因此,精選教學內容就顯得尤為重要。如可以刪去理論性較強但以后其他課程還會重點講解的“化學熱力學”內容,刪去重復中學教材的內容如“化學反應速度和化學平衡”中的相關內容,對于簡單而又必須了解和掌握的知識,留給學生自學;同時增加無機物在環境、材料、能源和信息等領域中的應用,以拓寬學生的知識面。對于化學基本原理中的一些較復雜、難于理解的問題,如對稱性、晶胞、鍵能、活化能,教師在教學中可以采取“點到為止”的處理方法,即以滿足講授元素化學的需要為原則,更深層次的內容留給后續課程去解決,而不把難于講授、難于接受的注釋和說明推給課堂。
2.注重加強學生的能力培養,增強學生學習的積極性和主動性,培養學生的創新精神
高等職業院校是以培養符合社會發展需要的高級技術人才為目的,隨著社會的發展,社會對高級技術人才的要求也越來越高,要在具有一定的專業知識的基礎上,具有多方面的能力,如動手能力、思維能力、創造能力、觀察能力和發展能力等,尤其要具有創新精神,因此在整個教學中必須始終注重加強學生的能力培養,加強學生學習的積極性主動性,教會學生如何學習,培養學生的創新精神和創新能力。
如在無機化學教學中,有相當一部分內容缺乏趣味性,學起來枯燥,對這些內容就要求我們有意識的創設懸念,使學習產生一種探求問題奧妙所在的神秘感,從而引起學生的興趣。例如,在講原電池時,引入一個有趣的故事:格林太太有兩顆假牙,一顆是金牙,象征著她的財富;另一顆是銅牙,是后來一次車禍中撞掉的。但是自從鑲上銅牙,格林太太就覺得頭暈,不舒服。去醫院檢查又查不出病因。同學們,你們知道是什么原因嗎?繼而用動畫的形式引出原電池裝置。原來是金牙和銅牙組成了原電池,形成電流使得格林太太不舒服,而后引出電極電勢的概念。又如在計算化學反應標準摩爾焓變、標準摩爾熵變和標準摩爾吉布斯函數變時,都利用了黑斯定律,求解的方法也相同,因此教師在講授時重點講解標準摩爾焓變的計算,讓學生自我完成并將講解標準摩爾熵變和標準摩爾吉布斯函數變計算的內容,加深學生對黑斯定律、狀態函數的理解,教師則重點強調計算過程中的一些注意事項。通過這一方法,不僅使學生加深了對所學知識的理解、運用能力,同時也培養了學生的語言表達能力和分析、思維能力。另外,教師可將最新的本領域的研究成果以論文報告的形式給同學作介紹或者對于一些章節給學生布置一些相關的題目,學生可以根據自己的興趣和愛好查閱文獻資料,進行小專題實驗研究和小論文的設計。這樣既可以擴大學生的視野,也有助于學生分析問題、解決問題能力的提高,培養應用能力。而應用能力的培養是實現創新能力與實踐能力的重要途徑。
3.多媒體教學方法與傳統方法相結合,提高教學質量
運用現代教育技術、多媒體課件進行教學,由于多媒體集文字、圖表、動畫、聲音于一體,可以刺激學生感官系統,調動學生學習積極性和主動性,可以拓寬教學內容,增大教學容量,提高教學進度。如在講授晶體結構時,我們利用晶體結構教具模型,使學生更容易理解各晶型結構的特點。再如在講授雜化軌道、原子軌道空間伸展方向等時,我們利用多媒體課件進行講解,直觀簡潔,學生容易理解,取得了較好的教學效果。同時,我們建設了無機化學教學網站,吸引了學生進行網上無機化學學習,使網絡上的在線學習、在線測試與在線答疑成了學生的第二課堂,極大地調動了學生學習的積極性和主動性。
但是,考慮到使用多媒體課件授課速度過快,部分學生的思維速度跟不上,某些無機化學內容單純用課件講課效果較差等問題,我們在使用現代教育技術的同時輔助于傳統教學手段。對于內容比較簡單的章節,如氫和稀有氣體、金屬通論、p區金屬等內容,采用“學生自學,教師概括總結”或“討論課”的形式進行。對公式推導、計算舉例仍然應用板書、講解的傳統方式進行教學,獲得了良好的收效。因此,在無機化學教學過程中,注重多媒體教學方法與傳統方法相結合,會收到事半功倍的教學效果。
4.加強自學指導,培養學生的自學能力
二十一世紀,科技飛速發展,給知識更新提出了更高的要求,“掌握探求真理的方法比獲得真理更加重要”已成共識。為此,在教學過程中一定要加強對學生學習能力的培養。無機化學的教學,由于在教材上涉及面較廣,而在課
時分配上又不可能像中學一樣做到面面俱到,這樣就容易出現教不勝教的局面。指導學生自學,不僅是無機化學教學活動的必要手段,而且對高職學生在大學階段甚至將來整個的學習過程,都有著積極的作用。因此,教學生自學的方法,使他們嘗試到“發現”的樂趣,體會到自己學習能力上質的飛躍就顯得尤為重要。
在中學階段,對于大部分學生而言,其學習主要是依賴老師的課堂講授,學生的自學能力普遍較差。所以針對大學新生的無機化學教學,如何做到培養他們的自學能力,應做到心中有數、從無到有、循序漸進,在適當的時候提出自學要求。例如:在講授氫化還原平衡及電化學基礎一章內容時,由于化學電源及電解內容不但與化學基礎知識關系密切,而且與日常生活有關,所以,我們除了講授大綱要求的內容外,對于趣味較濃、但不屬于講授大綱要求的內容,要求學生課外自學,然后讓學生在課堂上講述他們所學到的知識、理解的內容。通過這種方式,不但可以讓老師了解學生自學能力的高低,而且也是讓學生明白,自學是大學學習的一種基本方法和能力,從而掃清學生的自學障礙,提高他們的自學信心。
另外,教師應適時對學生進行自學指導,根據學生的實際情況和教材特點,靈活選擇指導重點,有時應偏重于激發興趣,創設情景,有時則偏重于學法指導,對于難度較大的章節,還應加強學習線索或難點指導,以減少學生的自學障礙。例如:在講授原子結構一章內容時,首先給出討論這部分內容的思路:由氫原子光譜實驗現象入手,討論氫原子核外電子的運動規律,得到原子能級、波函數、幾率密度、電子云等基本概念,用來討論和理解多電子原子中電子運動規律,得到多電子原子能級、核外電子排布,用來揭示元素周期律。有了研究這個問題的思路,學生聽課時,就會有主動性,看參考書時,就會有計劃、有目的、有具體內容、有程序地進行自學。
摘要:網絡的飛速發展使傳統的教學模式發生了巨大的變化,目前在教學中發揮著重要的作用。我們借助qq通訊工具構建無機化學網絡輔助教學模式,很方便地實現內容傳遞、師生交流、知識轉化等。優化了無機化學教學方法,提高了無機化學教學效率和教學質量。
關鍵詞:無機化學;網絡;輔助教學
當今,計算機的普及和網絡技術的飛速發展促進了教育教學的現代化。現代化網絡技術滲透到教學的各個環節,改變了傳統的教學模式,使知識的傳播方式和傳播速度發生重大變化。而且在改善學習途徑、更新知識結構、促進師生交流和提高教學效果方面都發揮著重要作用。[1] 無機化學是藥學各專業學生學習的第一門專業基礎課。對該課程的實施通常都是以大班授課方式進行。大班授課制的主要缺點是在課堂上教學雙方缺乏溝通、缺乏個性化交流、缺乏情感交流、缺乏對問題的深入探討、缺乏因材施教的機會等。要對這些問題進行改進,有效提高教學質量,需要新的教學策略。為此,我們在發揚優秀傳統教學模式的基礎上,構建網絡輔助教學模式,借此來提高教學效率。
一、網絡輔助教學模式的建立
為了能夠將課堂教學有效延伸,我們參考相關文獻[2],在無機化學教學過程中通過qq網絡工具設置與教學有關的專題區域進行網絡輔助教學,主要包括以下幾大區域:
(一)理論課學習指導區
該區包括理論課的課時計劃,每一課時的重點內容,預習目標,課程難點,課后復習重點及應該延伸學習的內容等。
另外,上傳一些課堂上使用的多媒體課件。由于課堂講授速度相對較快,有一些很難理解的微觀立體結構內容,學生可能會在短時間理解不了,所以就將這些課件傳到空間上讓學生復習。比如離子結構理論中晶胞的立體空間結構,分子結構理論中雜化軌道的三維空間立體構型及分子模型等。將這些難于理解的課件上傳到qq空間里,學生在課下有機會在家里、宿舍或電子閱覽室里隨時上網或下載播放觀看,使得在課堂上沒弄清楚的問題得以解決。
(二)實驗課學習指導區
包括每次實驗課的預習內容,實驗原理,操作技能要點,相關專業內容,實驗報告格式,實驗報告書寫注意事項,開放性實驗的方法及技術指導等。
對有些涉及貴重儀器的實驗我們已經利用3d-max軟件制作成虛擬實驗,將這些虛擬實驗上傳到qq空間里,供學生預習操作訓練。如開放性實驗“松花江水中重金屬離子的檢測”,學生會用到紫外——可見光譜儀和高效液相色譜儀等貴重儀器,為防止因操作不當將儀器損壞的可能,學生可以在網上虛擬實驗室里先進行多次操作,正確和熟練掌握操作要點后,再進行實際實驗操作。
(三)作業及自測系統區
傳統的作業和測試方包括人工出題、學生在紙介上測試、人工評閱、成績分析。整個過程會花費教師大量的時間和精力,效率卻不高。而且,因為學生數量多,對學生的考試成績或作業水平進行統計是一種繁瑣且易出錯的事情。所以說傳統的測試或作業方式不能適應現代化特點。因此,我們將許多代表性的無機化學習題上傳到qq空間里形成網絡作業和測試題。隨時隨地的對學生進行測試,不受時空限制,大大地簡化了過程。學生們自覺在網上定期測驗能夠幫助他們在整個學期中更好地分配自己的學習時間。
(四)前沿知識延伸閱讀區
老師在qq博客上傳一些在期刊網或互聯網上找到的中英文資料,內容以無機化學為主,又與專業知識緊密相關。如與人類某些疑難病癥的藥物學與藥理學有密切關系的生物無機化學前沿知識中抗癌金屬配合物是現代前沿領域,我們在講到配合物一章時,就上傳這些相關資料供學生課下閱讀。即擴大學生知識面,又讓學生充分將基礎課內容與將來要學的專業課知識融合。
(五)主題探討區
在每一章內容教學過程中,精選一些能夠聯系實際生活及后期課程內容,且值得探索的問題在qq群里供學生思考和探討。這還會激發一些感興趣的同學進一步進行實驗操作探索。如2009年,學到難溶電解質的沉淀溶解平衡時,老師設計一個題目為“如何設計測定美白化妝品中重金屬的存在與含量”的課題。學生通過查找資料,設計一些理論上可行的實驗方法進行探討。最后有好多同學用自己使用的化妝品作為實驗原材料,進入實驗室檢測,發現有些化妝品能夠檢測到重金屬,感覺有很大的危險性,于是在我們的qq群里倡議同學們謹慎使用美白化妝品,這是非常有意義的活動。當然在這個區域里,并不是每個同學都能得到預期的結論,但這個過程大大增強了學生的科研意識和科研方法。
(六)提問、留言區
這一區域即包括化學知識的提問,也包括其他問題的提問,如學生所關心的國事、校事及個人事。進行提問和留言,教師可以從學生的一些想法中洞察當代大學生的心理特點,從而間接指導教學。比如2008級有學生留言說“老師講課層次清晰,環環相扣,而且一絲不茍,但是缺乏幽默感,希望老師改進”。這對我有很大的激勵作用,所以在以后教學中盡量以幽默的方式活躍課堂氣氛,學生聽課效果明顯提高。學生也有很多拿不定主意的問題,會通過qq流言希望老師幫助解決,比如2010級有一學生留言問“老師,都說入黨好,我也想入黨,入黨的話平時對班級各種事物都得積極參與,可是我又想考研,想把更多的時間放在課程學習上,所以很矛盾,我該怎么辦?”于是我以我自己的看法分析了各方面利弊,幫助學生做出最后選擇。
二、應用qq網絡輔助教學的收效
幾年來借助qq通訊工具進行無機化學網絡輔助教學,受益匪淺。目前,qq網絡通訊工具已經成為我們教學中不可缺少的網絡助手,具體體現如下:
(一)突破時空界限,增加師生交流頻率
彌補了大班課堂上由于學生人數多,師生之間很難面對面交流探討問題的缺陷。不受時空限制,學生利用身邊已上網的計算機,可以隨時向老師、同學請教,還可以發表自己的見解等等。另外,教師和學生的角色不再那么清晰明確,彼此相互學習請教,創造出一個平等、自由的交流空間。學生敢于在這個平臺上給老師提一些教學上的建議或意見。同時教師可以更快的獲得各種教學反饋信息,對自己的行為、決策以及由此產生的效果進行及時地審視。而且老師和學生都可以將有意義的作品和資料傳到qq空間上,很大程度上拓寬了師生的信息來源。
(二)突破心理顧及,增強了交流真實性
利用qq上的留言功能,學生可以不必使用真名,通過書面語言的交流,反映出他們的真實想法,解決了面對面交流時不好意思直白的意見或建議。通過qq問問題的時候他們都變得直率,避免了因問問題的不確切而產生的害羞,促進了學習。另外,也避免了面對面交流時某些學生常問及一些高難或鉆牛角尖的問題,老師短時間做不出全面的回答所產生的尷尬局面,是一個兩全其美的方法。
(三)加深師生感情交流,增強師生間的理解與信任,拉近師生心靈距離
大學里,很多任課教師到上課時就講課,下課就離開。師生之間有一種陌生感,學生即使有疑問也不愿意問老師,久而久之,問題積累多了,興趣也無存了。所以大學里許多學生因為缺乏與老師溝通而導致對該課程的厭學。
我們借助qq交談,學生覺得老師像朋友,愿意跟老師交流,不僅學習上敢于提問了,生活中遇到的困難和困惑也愿意與老師交談。融洽的交流縮短了師生間的心理距離,師生關系和諧了,增強了了解和信任,一切問題便會迎刃而解。學生常表現出“愛屋及烏”的情感,親其師而重其課,使教與學易走進一個良性循環。
(四)促進隱性知識向顯性知識轉化
在面授和自主學習中,由于課程進度快,學生人數多,學生的個性和能力各有差異,對于教師提出的問題,每個學生不可能有充分的時間思考并做出令人滿意的回答。我們利用qq博客一些需要學生經過思考進行解答的研究性問題,然后通過不斷的交流來解決。這種交流形式調動了不同性格、能力和自信心的學習者的積極性。學生通過對現實問題的認真思考,表達個人看法和感想,能提高解決實際問題的能力,促進知識向應用的轉化。
(五)有利于創新能力培養
創新是人類生存和發展的基石。培養創新型人才,是教育教學的目標。qq應用于教學,為培養學生的創新能力提供了便利的網上資源,為教學創設良好的環境,對學生興趣的激發、品格的形成、視野的拓展有極大的影響。讓學生主動探求知識,主動發現問題,創造性地解決問題,這是傳統教育方式無法比擬的。比如在我們的主題探討區里,當學生看到別人對某個主題發表的見解時,會積極主動地進行批判性思考,激發自己的靈感,從而使學生的思維更加敏銳,創新能力有所增強。
三、使用qq進行網絡輔助教學時應注意的問題
qq通訊工具應用于教學是隨著教育技術和計算機網絡的發展而產生的,應用的好可以給我們的教學帶來便利,使我們更容易實現教學目標,反之會影響教學。我們必須明確,它僅是緩解“教”與“學”矛盾的工具,最根本的目的是激發學生的求知欲和探索欲,鼓勵學生積極與教師交流,促進學生對知識的直接獲取。在使用qq時,應該注意以下問題:
第一,師生都要明確這是一個學習交流平臺,切勿當成聊天平臺而弱化輔助教學的功能。
第二,師生應約定一些固定的時間上線答疑交流,無法通過qq說明的問題再預約時間和地點,面對面的交流。不要長時間掛線,上網需要有節制,勿成癮。
第三,教師對于學生的留言要及時回復,且不應遺漏,否則會打消學生提問的積極性。
第四,應注意qq上的文章要及時更新整理,否則這個教學平臺會逐漸陳舊而失去吸引力。
總之,網絡輔助教學是現代教育發展的必然趨勢,可以使教學從封閉式向開放式轉化,使教師從灌輸型向指導型轉化,使學生從應試型向素質型轉化。克服了傳統教學模式的局限性,使教學手段更加豐富多彩,拓展教師和學生的知識視野,激發學生的學習興趣和積極性。
【摘要】 無機化學課是中學化學與大學化學后續課程的銜接。如何使學生盡快適應大學學習方法, 培養學生的自學能力、實踐能力、創造能力、教學能力等, 在教學改革中尤為重要。因此, 無機化學作為地方本科院校化學專業的基礎課,教學內容的改革更是值得每位教師思考的問題。
【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。
論文關鍵詞: 高職 《無機化學實驗》 項目化教學 創新能力
論文摘 要: 《無機化學實驗》是一門高等職業技術學院化學化工類專業必修的以實驗操作為主的專業基礎課程。《無機化學實驗》課程推行項目化教學能提高學生的質量,符合社會經濟發展對高職學生的要求。本文針對傳統教學的弊端,對《無機化學實驗》課程實施項目化教學進行了探討。
《無機化學實驗》是一門高等職業技術學院化學化工類專業必修的以實驗操作為主的專業基礎課程。傳統無機化學實驗課程的教學方式一般是先介紹實驗目的、實驗原理、實驗儀器和藥品,然后介紹實驗步驟,學生只需要按照實驗內容完成實驗、處理實驗數據,最后完成實驗報告。這種教學模式以教師為中心,學生處于被動地位,他們無需動腦,只需機械地按要求和操作步驟進行實驗。這樣的教學方式不僅無法激發學生的學習熱情,學習效果差,而且使學生養成了“按部就班”的習慣,失去了主動學習和培養創新精神的機會。傳統教學模式培養的高職畢業生不能滿足社會經濟發展的要求,這也使很多高職學生畢業時找不到對口的工作,甚至找不到工作的重要原因。教育部在《關于全面提高高等職業教育教學質量的若干意見》(教育部[2006]16號文件)中明確指出:當前高職教育要“大力推行工學結合、校企合作,以就業為導向、職業能力培養為主線,改革人才培養模式”,培養“大量高素質技能型專門人才”。在這一精神的指導下,《無機化學實驗》課程的教學模式應該順應社會發展的需求,積極進行項目化教學的探索和實踐。
1.項目化教學特征
所謂“項目化教學”是從職業的實際出發,選擇典型事例作為教學的主題,以實踐為導向,教師為主導,學生為主體,教師和學生通過共同實施一個完整的項目,并共同評價項目工作成果而進行的教學活動。在“項目化教學”過程中,學生在教師的主持下能夠自覺、自由地選擇自己感興趣的內容和展示形式,為學生創新能力的發展提供了有效的途徑。
2.項目化教學的實施流程
項目化教學是一種“行為導向”教學法,其實施流程如下:
2.1項目確定
在項目化教學中,選擇合適的項目非常重要。所選項目既要包含無機化學的基本知識和基本實驗技能,又要密切聯系日常生活或當地化工行業的生產實際。這樣才能調動學生探究問題的積極性,使學生在項目情境下提高協作能力、人際交往能力和職業能力。例如:“設計實驗驗證高錳酸鉀在不同介質中的氧化性”這一項目中的研究對象“高錳酸鉀”,它既是實驗室常用的氧化劑,在工業上又能用作消毒劑、漂白劑,還在醫學上用于消毒、洗胃,與學習生活聯系比較緊密,學生才會有比較濃厚的興趣。
2.2項目開發
項目確定后,教師根據學生的性別、技能水平等將全班學生分成多個小組,每個小組人數最好3至5人。然后對項目進行細化,使之分解成一系列的任務,并分配給各個小組,要求學生團結協作,充分利用圖書館和網絡資源收集所需要的資料,小組內部討論、整理后做成幻燈片,每個小組派一名同學向全班同學展示、匯報。例如“設計實驗驗證高錳酸鉀在不同介質中的氧化性”這一項目可分解成以下四個任務:任務1.設計“驗證高錳酸鉀在不同介質中的氧化性”的方案;任務2.配制標準溶液,包括高錳酸鉀溶液和所需的酸堿溶液;任務3.用實驗驗證高錳酸鉀在不同介質中的氧化性;任務4.根據實驗完成實驗報告。
2.3項目方案制定
資料準備充分后每個小組就開始制訂完成任務的方案,各組派代表利用幻燈片向同學們展示制訂的方案,然后在老師的引導下大家一起討論,對初步方案進行修改和完善,使方案具有科學性、可行性、經濟性和環保性,最終師生共同歸納總結討論結果制訂出實施方案。如在2.2中所提到的任務1中,大家首先就要花較多的時間討論、選擇出合適的還原劑、酸和堿,并確定出合適的高錳酸鉀、酸和堿的濃度。在討論在這一過程中,教師應對學生進行一定的指導和引導,使學生既能學到專業知識提高專業技能,又能提高團結合作能力和口頭表達能力。
2.4項目實施
實施項目是項目化教學的關鍵階段,所以每位小組成員都要嚴格按照實施方案執行,積極利用無機化學實驗室的實訓條件開展實驗項目。在具體的實施過程中,學生會遇到這樣那樣的問題,教師則要適當的指導,讓學生多思考,獨立地完成實驗項目。這種項目實施方式,不僅可以培養學生的集體意識,而且能夠提高學生發現問題、分析問題、解決問題的能力。
2.5項目評價
學生完成實驗項目后,應及時進行考核、評價和總結。項目考核標準可參照相應專業的職業資格標準,項目考核和評價以設計的初步方案、實驗操作、實驗習慣、團隊協作能力、實驗原始記錄、實驗數據分析與處理、實驗報告、項目總結等為依據。考核和評價成績公布后,要展開小組討論,讓學生及時找出在整個項目完成過程中存在的問題與不足,以便在下一項目時不斷地改進和完善。這種考核評價機制不僅可以激勵學生,提高教學質量,而且能有效提高學生的應職應崗能力,同時積極推進“雙證書”制。
3.項目化教學的體會
這種“項目引領,任務驅動”的教學方法能將無機化學的理論知識和實驗操作有機地結合在一起,使教師、學生真正地做到“教學相長”,學生的理論基礎不斷扎實,實驗技能不斷提高。我們不能否認項目化教學有著傳統教學不可比擬的優勢,但是也應認識到以下幾個問題。
3.1教師的素質須不斷提高
項目的確定既要基于書本的教學內容,又要聯系化工生產實際,既不能太簡單,又不能太難。這就要求教師不僅要熟悉書本知識,精于實驗操作,而且要了解目前化工行業相應職業崗位的要求。因此,項目化教學對教師提出了很高的要求。如果教師沒有深厚的理論功底、較強的實驗技能、豐富的專業知識、周密的準備和一定的生產實踐經歷,就將無法應對項目化教學過程中學生遇到和提出的諸多問題。
3.2學習資源須不斷完善
在項目開發和方案制定時,教材已不能滿足學生的需要,他們將借助于更多的書籍和網絡資源。所以學院需重視圖書館建設,增加圖書館的藏書量,并不斷整合互聯網資源,構建較完善的教學平臺,為師生提供良好的學習環境。
3.3實驗教學條件須進一步改善
良好的實驗條件是提高實驗教學水平的重要保證。為保障項目實施能順利進行并達到預期目標,實驗室應配備足夠數量的實驗儀器和設備,讓每個學生都有充分動手的機會,提高他們獨立操作的能力。
總之,無機化學實驗課程的項目化教學提高了學生的質量,符合當前化工行業對化學化工類高職人才的需求,所以教師應積極推行項目化教學,為企業為社會輸送更多、更優秀的專業人才,使無機實驗教學與社會經濟發展形成良性互動。