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化学是实践性很强的学科,实验教学在化学教学中占据举足轻重的地位,是一种特殊形式的教学活动。它和理论课内容环环相扣,有助于学生及时理解消化理论课的内容,并增加学生学习的兴趣,具有其他教育活动所不可取代的功能,是培养学生创新能力教育中最重要的一个环节。
无机化学是华北电力大学应用化学、能源化工、环境工程、环境科学等专业的重要专业基础课程,它紧承高中化学,不仅是各专业课的基础,同时也是其他化学基础课的基础。无机化学实验是无机化学课程的重要组成部分,是学生入学后的第一门化学实验课程,对于学生理解掌握无机化学课程的基本原理、培养动手能力和创新思维能力起着至关重要的作用。其基本教学目标可归纳为三个方面:训练学生良好的实验室工作习惯和素养;训练学生的基本实验操作技术和技能;培养学生具有独立进行实验研究工作的初步能力。而在华北电力大学无机化学实验的教学中,原教学体系已经不能满足培养学生创新能力的要求,因此对原课程教学体系及教学方法进行改革变得尤为必要。
一、无机化学实验教学的现状及存在的问题
现华北电力大学应用化学和能源化工专业设立了“无机化学实验A”课程,学时32;环境工程和环境科学专业设立“无机化学实验B”课程,24学时。与其他“211”院校的对应专业相比,华北电力大学的无机化学实验学时明显偏少,如果仍延续传统的理论验证实验模式,无法达到教学目标的要求。所以如何在有限的时间内为学生提供符合学习规律、具有先进性、适合于本科生使用的无机化学实验教学体系是亟待解决的问题。
目前存在的主要问题如下:
(1)实验学时少:目前“无机化学实验A”仅能开设12个实验,主要是基本理论验证实验和常见元素性质实验,制备、分离、鉴定等综合性较强的实验较少;“无机化学实验B”只能开设9~10个实验,元素部分的实验基本无法开出,远远不能满足学生的求知需要。
(2)实验教材内容陈旧:所用的教材是2000年自编的讲义,采取“示范型”的编写方式,形式呆板,缺乏对实验理论、方法、特点的系统介绍,使实验教材停留在实验操作指导的水平上,学生在实验中基本上是“照方抓药”,处于被动状态,不能很好地达到培养实验能力的目的。
(3)实验教学方法比较单一:在实验教学中,仍局限在“验证理论”或“仪器的使用和操作方法训练”的模式上,沿用几十年不变的学生预习,教师课堂讲解,学生按实验步骤操作,课后完成实验报告的老一套做法,使实验课落后于科技的发展和时代的要求,制约了实验教学水平的提高以及学生实验能力和素质的培养。
(4)考核方式不科学:目前在实验成绩的评定上,主要依据实验报告和学生实验操作的情况。由于有部分学生无故旷课,甚至相互抄袭实验报告,或是照着实验书通篇抄写,造成实验成绩评定不能全面反映学生实验能力的高低,使得学生在思想上产生了重理论轻实验、重实验操作轻实验设计、重实验结果轻实验结果分析论证的倾向。
无机化学实验教学改革的目的是建立一个无机化学实验教学的新模式,使无机化学实验具有教学内容前瞻性、教学方法创新性、教学手段现代性的特点,积极促进无机化学实验课教学质量的提高。对无机化学实验的教学体系进行改革,完善教学内容,改革教学方法和考核方法,引入网络教学手段以弥补学时不足,对于提高无机化学实验的教学效果,培养学生独立观察、分析实验现象和作出结论的能力以及科学工作方法显得尤为必要。
二、无机化学实验教学体系的改革
无机化学实验在化学实验教学中占有特殊地位,是学生化学实验教育的第一门实验教学课程,学生的兴趣和学习态度如何会直接影响今后整体化学实验教学的效果。华北电力大学无机化学实验的教学改革应全面分析调研无机化学实验课程内容、方法,找出存在的问题,以学校培养创新人才的教学目标为宗旨,对课程体系进行全面改革,并在实际教学实践中验证改革的效果。
1.课程体系的定位
通过调研工作分析比较国内知名综合性大学、行业大学应用化学和环境专业无机化学实验设立情况。调研结果显示,国内大学无机化学实验或单独设课、与分析化学实验合并设立“无机及分析化学实验”或四大化学统一设立“大学化学实验”课程,但无机实验部分的内容80%左右相同,20%为各校根据自身特点设立的实验,如化工大学的无机制备、地质大学的岩层分析,农业大学的土壤性质等;同时和后续课程教师沟通,了解后续课程对化学实验技能的要求。通过研究讨论对我院各专业无机化学实验课程教学体系有了比较明确的定位:即夯实基础,注重特色。也就是在课程体系中确定70%左右的内容为无机化学基本理论和基本知识实验,30%左右为与专业特色相关的实验。
2.教学内容改革和教材编写
将实验内容分为三个模块,分别为“一般理论验证及基本操作训练实验”、“元素性质实验”、“综合性和设计性实验”。每个模块的训练目的不同。根据华北电力大学化学和环境专业各自的特点分别编写适合的教材。在编写中注意筛选、精简、删除、合并教材实验内容,突出电力特色,如对化学专业增加“去离子水的制备和水质检验”;对环境专业,增加“电厂化学车间酸碱废水性质及处理”等与专业相关的实验内容,增加学生的学习兴趣。同时提高综合型设计性实验在整个实验课程中的比重,对原设计性实验进行修改,以期更适应学生的认知水平,在每个验证实验中也增加如混合离子的分离鉴定等设计性小实验,兼顾学生基本操作能力训练和学生创新思维能力的培养。
三、实验教学方法改革
实验教学方法的改革是改革的中心。如何在短短几十个学时中达到培养学生进行化学科学研究的能力的目的是改革要解决的主要问题。
首先,根据“三大实验模块”各自的训练目的循序渐进地采用“指导”、“启发”和“探讨”三个阶段的教学方式。在一般实验中,以“指导”为主,训练学生对实验设备、实验操作方法和化学基本原理的熟悉、掌握。在综合性实验中,启发学生如何发现问题,如何一步步地解决问题。在设计性型实验中,由学生自行拟订方案,动手实验,教学方法以探讨为主,鼓励学生充分发挥创造力和想象力,运用各方面的知识自行设计实验方案,自已探索,独立解决问题。
其次,充分利用多媒体课件、网络教学等教学资源。由于课时限制,无机化学实验很多内容都无法让学生在实验室完成。实行实验室开放制度、建立实验网络平台是解决这一问题的有效手段。无机化学实验仪器和设备主要是玻璃仪器,不需要特殊维护,开放实验室几乎不需要额外的费用,可为基础好的、学有余力的学生提供课外学习和小型研究的场所;建立实验室网络平台,将无机化学课程中涉及到的各种物质图片和由于学时限制无法开出的实验制成视频上网,学生利用课余时间可以在网上观看学习。不仅可以使实验内容更加丰富,省时省力,激发学生的学习兴趣,产生较好的教学效果,还可以培养学生驾驭现代教育信息技术的能力。
四、实验教学过程管理改革
加强实验教学各环节的规范化管理,确保学生能力的提高。为此可把实验教学过程分为预习、实验、报告、总结四个环节,对四个环节的教学管理建立规范化的内容和质量指标体系。实验前要求学生写好预习报告,实验时首先提问学生实验有关的操作和现象,讲解时只给学生讲解一些注意事项,实验过程中及时指出学生操作中的问题,并对学生的操作进行打分,对每一步的内容与指标尽量做到量化,使教学双方在整个实验教学过程中都有据可依。
五、改革实验考核方式,提高学生的学习积极性
1无机化学研究性教学的必要性
化学实验是解决化学有关实际问题的主要途径,化学教学尤其应注重实验教学。通过化学实验开展研究性教学,可以增强学习的趣味性,提高学生学习的积极性,引导他们自觉地应用无机化学理论知识分析并解决实验中遇到的问题,同时在这一学习过程中自然而然地掌握实验技能。然而,传统的无机化学实验课所开设的内容多以验证性实验为主,实验课的主要目的是加深对无机化学理论的理解,而且每个实验相互独立,忽视了整个实验的内在联系,忽视了学生对实验中出现问题的思维能力、分析能力、综合能力、科研能力、创造能力的培养,结果培养出来的学生不能满足用人单位的实际需要,缺乏实践技能和解决生产实际工作中遇到问题的实践应用能力。为了改变这一现状,培养既具有专业基础知识的学生,又要让学生具有职业素养,具有职业发展的潜力,实践技能过硬的应用技术型化学化工人才,有必要改变原有的验证性实验教学模式为以培养学生实验技能及实践应用能力为主的研究性实验教学模式,而在课程内容上选用研究型实验取代验证性实验[3-6]。
2无机化学实验研究性教学的设计原则
开展无机化学实验的研究性教学既应强调以学生为主体,也要同时,也应该重视教师的指导作用。在研究性学习实施过程中,教师应把学生作为学习探究和解决问题的主体,并注意转变自己的指导方式,调整实验课程内容。本研究基于研究性教学模式的的设计原则构建无机化学实验研究性教学体系。
2.1主体性原则
主体性原则是指以学生为教学主体,让学生充分发挥自己的积极主动性和创造性,积极地发现、分析及解决问题。而如何调动学生的积极性,让他们成为学习的主人,这也一直是实验教学中的一个难题。可以考虑从几个方面着手,一是修改无机化学实验课程内容,开设无机化学研究型实验,改编或剔除原有的验证性实验。由于传统无机化学实验内容多偏重于元素化学实验内容,形式机械,这较大程度上降低了学生实验的兴趣和新鲜感;二是增加作为教学主体的学生活动,让学生积极参与其中。传统的教学模式,教师处于主导地位,教师活动多,而学生的活动少,或是机械重复教师的指令。研究性教学则让学生处于类似科学研究的情境中,即面对不确定或未知的情境,让学生主动去探索和发现新问题、新知识,并能尝试运用已有知识解决它。让学生在研究探索的过程既学到实验知识,又体会到做实验的乐趣。当然并不说不需要教师指导,教师要在课题的选择、实验方法、原理及技能等方面进指导,让学生学会主动学习。
2.2问题性原则
问题性原则又称课题性原则,开展研究性教学的前提条件是确定好研究课题。爱因斯坦曾说过,“发现问题比研究和解决问题更重要”。问题的确定是研究性教学的首要步骤,它直接影响研究性教学的水平、价值及学生兴趣。教师要培养学生的观察能力,引导学生从自然界、日常生活、工业生产或教科书中去选择化学相关问题或课题,围绕问题或课题去寻找资料和提出解决问题的方案。同时,也要培养学生独立和批判性地思考问题的能力,不要人云亦云,要敢于提出不同想法或实验方案,既使最后得出的结果是错误,也能锻炼自己的思维能力。
2.3可行性原则
在研究性课程教学中培养大学生的独立思维能力和创新能力毫无疑问是非常重要和必要的。然而如果我们过分强调研究性教学的研究性和主体性,一旦把握不好,则会失去对课程教学的掌控,降低教学质量,得不偿失。研究性教学应该让学生围绕“课题”展开具有研究性特征的学习,进行学习的基础是学生已经掌握的理论知识和实验技能或要求在实验中学习的新实验技能。针对大一本科生进行的研究性教学属于基于课程学习的研究性教学,而不是针对研究生开展的以课题研究、发明创造为目的的研究性教学。由于两者的教学目的不一样,因此,研究性课程教学的可行性对于大一新生显得尤为重要,这一原则的实现需要教师以教学为主体,研究作为手段,把握好所选择问题在实验上的可行性,学校现有资源的可行性及学生知识技能的储备与问题解决的可行性。总的来说,基于课程学习的研究性教学不需要太“高、大、上”,难度不应太高,尽量贴近学生层次及知识储备,选择学生耳闻目睹生活相关及与工业生产相关的无机化学问题。这一点教师要把好关,否则适得其反。同时学生已经掌握的理论知识和实验技能或要求在实验中学习的新实验技能能够解决这些问题的实施,使学生通过研究性教学中的研究手段学习到新的实验技能,加深对知识的理解,积累对解决问题的创新方法和经验,并激发学生无机化学实验学习的兴趣。
2.4创造性原则
对于大一学生而言,在研究性学习过程,不强调他们进行课题的创新发明,而强调以“研究”为手段,通过研究性教学激发学生的创造潜能,培养他们的创新能力。这也是研究性教学的主要目的之一。研究性教学对教师而言是一种需要创新的教学活动,对学生而言是一种需要创新的学习活动。整个研究性教学过程中,需要有创新思想才能发现问题,要用创新的方法从问题中筛选可行的课题,也要用创新的观念去选择适当的研究方法或实验方案,还要采用创新的手段来探索问题的本质,然后用创新的措施去分析问题的根源,最后用创新的眼光去总结课题的成果,所以创造性思维能在研究性学习活动中能得到广泛的应用。
3无机化学实验研究性教学的实施思路
实验无机化学实验研究性教学要遵循研究性教学的上述原则,坚持以学生为教学主体,研究为手段,处理好学生对理论知识和实验技能的掌握和创新能力的培养之间的关系,发挥教师在教学过程的指导作用。
3.1开设研究型实验
无机化学实验对大学化学实验是启蒙课程,课程内容的选择要考虑学生的实验技能层次,问题的提出应以无机化学实验基本操作和技能为主线,以开设研究型实验为主,初期可由教师提供课题,学生查阅资料,设计实验方案,经教师审核后独立完成实验,并学会在实验后分析实验中出现的问题和总结实验结论;后期由学生自己提供课题,方案设计及实验均独立完成。鼓励学生采取的实验方案尽量不同。每届学生提出的课题也是对课程内容很好的补充。
3.2加强教师的指导作用
尽管研究性教学强调学生的主体地位,但也不能忽视教师在教学过程的指导。研究性教学仍然属于课程教学,只是有别于传统的教师讲授为主的教学模式。首先教师要确定实验的目的及实验要学习的新实验技能,新的实验技能还是需教师讲授;其次学生课题的提出需教师的指导,使课题具有可行性;最后在实验完成阶段,教师应引导学生进行课题的探索,既不可以按已有的教学模式包办代替学生的自主学习,也不能放任自流,不闻不问。因此,教师如何恰当地把握学生的自主学习和其指导作用对研究性教学的水平和目的达成都至关重要。
3.3建立实验保障体系
要完成研究性教学,建立实验保障体系是必要的。首先,加强实验队伍建设,实现理论教师和实验教师的一体化。课程教师既负责理论课教学,又负责实验教学。这样做的好处在于可做到教师对于无机化学理论及实验技能有充分地了解,指导教师可以很好地对研究方法和路线进行严格的审查和科学的论证,保证研究方法和路线的科学性和可操作性,确保研究型实验的顺利进行;其次改革无机化学实验考核标准,从课题提出的可行性、实验方案设计的可操作性、实验操作的规范性、实验结果分析的合理性及实验的创新性等方面综合评价学生的实验成绩。
4结语
关键词: 无机化学 新实验内容 设计及实践
无机化学实验属于化学实验中十分重要的一个环节,化学是一门实验学科,化学规律及化学理论只有通过实验才能总结出来。不仅如此,对于化学理论的应用及评价等,也需要根据实际检验及探索,因此,化学教学和实验密切相关。无机化学实验课程的主要目的是培养学生实事求是的精神及科学务实的态度,通过理论结合实际,从而养成快速、准确及整洁的良好习惯,促使学生的化学素质得到提高,并且为以后从事化学相关类工作打下良好的基础。
一、无机化学实验内容改革的必要性分析
最近几年,随着我国教学改革不断深化,应当培养学生的研究能力及综合学习能力,因此,巧妙设计实验内容及调动学生的积极性,成为实验教学改革重点问题,经过研究及分析,每项实验都应当具备多种功能,不但能够调动学生实验的积极性及主动性,而且和教师可以形成良好互动,促使学生在做化学实验的过程中有所收获。因此,应当针对实验教材内容进行必要的改革,去除验证性或者理论性实验,并且加入大量综合类及设计类实验内容,从而提高学生的化学素质及实验水平。当前,新型实验教材已经投入实践教学中,在设计实验内容过程之中,相关人员应当以实验内容为例子,并且探讨选择实验内容及如何实施实验教学,从而促使无机化学实验的内容改革可以达到理想的效果。
二、未知固体鉴定目的分析
一般来讲,在无机化学实验教学过程中,化合物及元素性质的有关内容约占总内容的百分之五十以上,要求学生掌握的化学知识不但庞杂,而且十分零碎。因此,这些知识及内容如果只是由相关教师讲解,会导致学生提不起化学学习兴趣,主要是由于这部分内容枯燥乏味,引起学生的厌倦情绪。然而,如果学生亲自做实验,并且通过观察实验现象及分析解释这些化学现象出现的原因,就能达到良好的化学教育效果,但由于当前无机化学实验课时的限制,难有充分时间安排学生做化学性质的相关实验,从而导致学生对化学课程失去兴趣。为此,制定了未知固体鉴定实验,这项实验的主要目的有以下几点:
(一)巩固理论知识
本实验是考核型实验,学生进入实验室内之后,教师会给各位学生未知的固体,要求各位学生自己检验,并且学生之间不能就固体进行讨论。通过这种形式,促使学生实验预习环节中,可以主动复习化合物及元素性质,并且针对学生专业的差异性,划定未知固体的范围。如对于冶金专业学生,限定未知固体为金属,对于化学专业学生,未知固体范围可以适当扩大。
(二)培养实验能力及综合能力
通过实验,培养学生的基础实验能力及综合能力,一般来讲,学生要通过实验得知该固体为何物,就会遇到各种各样的问题需要学生开动脑筋进行思考,在这个过程中学生可以翻阅书籍或者咨询教师,有效培养学生的分析问题及解决实际问题的能力。此外,在实验过程中,包括固体液体加热操作、液体取用操作、固体取用操作及试管操作等,可以促使学生更熟悉无机化学实验的相关技能。
(三)了解定性方法
一般来讲,未知固体的定性都具有一定的分析方式,通过做本次实验,可以帮助学生掌握实验方式,促使学生对未知物的分析方式具有一定的了解,这样以后学生如果遇到同样的问题,就知道从什么角度或者用什么方式解决。
三、教学实践活动
在实验教学活动中,应当将学生自主实验和教师指导相互结合,针对无机化学实验,要求学生在预习报告中反映出实验思路并且对实验现象进行分析,教师在阅读学生的实验报告的过程中,对于学生存在的问题应当加以纠正,从而帮助学生培养良好的实验行为。根据多年教学实践,学生反映无机化学实验压力比较大,不过通过学生自己做实验,实验成功之后学生的积极性及学习兴趣普遍提高。此外,无机化学实验,做未知固体鉴定等,可以有效培养学生的独立思考能力及动手能力 。
综上所述,通过无机化学实验,可以加深学生对化学理论知识的印象,从而提高学生的化学成绩,本文主要根据多年化学实验教学经验,设计未知固体实验,要求学生通过自己做实验鉴定固体的化学性质及化学名称等,通过实验,培养学生的独立思考能力及动手能力。
参考文献:
[1]李敏.大学无机化学实验教学改革探索[J].新西部旬刊,2014,(11):144-144.
[2]姚军,李娟娟,袁洁,王磊.新疆医科大学无机化学实验教学设计改革初探[J].西北医学教育,2016,04:617-619+633.
关键词:无机化学实验;高职农业院校;课程改革;专业型人才
随着我国农业生产形势、教育体制改革形势的发展,迫切要求高等农业院校培养更多的服务于“三农”的适应新世纪需要的应用型高级专门人才。无机化学实验课程是农业院校应用化学专业一门实践性的独立课程,是学生系统实验方法和实验技能培养的起点,其教学质量的好坏,直接关系到大一学生对本专业的兴趣和后续课程的开设效果。针对目前农业院校无机化学实验课程教学存在的诸多问题,结合多年无机化学教学经验,对无机化学教学思想、教学方法、教学内容和考核方式进行较为全面的改革,获得了一些经验和启示。
一、高职农业院校无机化学实验课程教学存在问题
无机化学实验课程是农业院校众多专业应用型学科的基础课程,经过调查与比较发现其存在以下问题和弊端:考核方式单一,不能准确评价学生对无机化学掌握的程度以及动手、观察等能力;实验内容多以验证性实验为主,应用型、综合和设计型实验较少;教材内容中理论性知识与应用型知识结构分配不当。
二、高职农业院校无机化学实验课程教学改革策略
(一)考核多元化
根据无机化学实验课程的特点,采取平时成绩+设计实验+期末考核的综合考核实验成绩的方式按比例计算总成绩,这样比较公正、客观,还能给学生极大的鼓励。平时成绩主要以实验预习、实验操作、实验报告成绩为主;设计实验考核是在每个学期后期进行,由学生在提供的题目中选择,根据设计思路、设计方法和实验效果进行综合打分;期末实验考核主要是考核学生对元素及其化合物性质掌握的综合程度及实践能力。
(二)建设综合应用教学
实验教学的考评需注重学生实验过程、实验结果和实际收效。如果能够使无机实验内容与现代科学技术和生产实际相结合,将先进性、趣味性、应用性、综合性融为一体,突出学生在实验教学过程中的主体地位,就可以使学生在验证理论的同时,培养自身发现问题、分析问题、解决问题和创新思维的能力。第一学期无机化学实验内容主要以验证性实验为主,目的是熟练和规范学生基本操作和技能。第二阶段无机实验课程安排在第二学期,主要是应用型、综合设计型实验,目的是调动学生自身的创新思维来研究和解决实际问题。例如,某校开设具有实用性的实验,如“纳米氧化铁的合成及其性能试验”“从废碘液中回收碘”;综合性实验,如“三氯化六氨合钻(111)的制备及其组成的确定”“氨基酸金属镍配合物的稳定常数测定”等,其中综合设计型实验占开出实验的42%。由于综合设计型实验要求学生在试剂的选择和配制、实验仪器的调整、实验操作与记录、结果分析等各环节均独立完成,其中每一步骤对学生来说都是全新的,充满挑战。因此,综合型实验对提高学生实际运用并灵活掌握各类实验操作技能发挥了积极作用。此外,在完成综合设计型实验过程中,尽量为学生营造一个宽松的、以学生为主的教学环境和氛围,使学生获得充分发挥想象力和自我表现的机会,对学生综合素质的培养起到了积极的作用。
(三)重构教材内容
首先,高职院校的农业无机化学专业是为了顺应时展中农业领域的需求,社会的职业供需所设置的,这赋予了高职院校农业无机化学专业课程的实践性与实用性。因此,高职院校对农业无机化学专业学生的培养应侧重于能力。然而,农业无机化学专业的出现必然是以理论发展成熟为前提的。掌握农业无机化学理论学说是掌握该专业的前提要求。高职院校应当结合这两点要求为致力于热衷于农业方向发展的学子尤其是高职学生打造合理的农业无机化学教材。
三、结论
我国是农业大国,农业的发展举足轻重。而一个行业发展的核心资源是人才。要使高职农业无机化学实验课程为农业领域在社会培养大量优秀的农业化学相关型人才,就要让农业无机化学课程在课程内容、教授方式及教材用书等方面都能调动、激发起学生的主动积极性,让学生在学习知识的过程中培养起自学、探究分析、整合、实践能力,为以后从业于农业及其相关领域做好知识与技能铺垫,为我国的农业发展提供人才资源打下坚实的教育基础。
作者:张学慧 单位:赤峰工业职业技术学院
参考文献:
[1]张燕.无机化学教学改革初探[J].高等教育研究,2011(3):47-48.
[关键词] 无机化学实验 教学改革 绿色化学
高校化学医药类专业无机化学实验是以化学学科为支撑的,旨在培养学生动手能力和实验技能的一门重要课程,也是培养学生创新能力和综合素质的重要方法。因此,高校无机化学的实验教学显得尤为重要。但在无机化学实验中,由于化学试剂品种多、消耗量大,部分试剂含有较强毒性,反应过程中常放出有毒性的气体,因而无机化学实验常常带来污染,影响实验教师和学生的身体健康。如何减少实验过程中有毒试剂的用量,提高试剂的利用效率,减少对环境的污染已成为高校化学试验教学中需要解决的迫切问题。加快推进无机化学实验教学绿色化改革,即“绿色化学”教育,是解决此问题的根本途径,也是化学及化学实验课程与教学改革的重要指导思想。
一、绿色化学及绿色化学实验的内涵
绿色化学是近年来产生和发展的新兴交叉学科,是当今国际化学研究的前沿。它的主要特点是:充分利用资源和能源,采用无毒、无害的原料;在无毒、无害的条件下进行反应,以减少废物向环境的排放;提高原子的利用率,力图使所有作为原料的原子都被产品所消纳,实现“零排放”;生产出有利于环境保护、社区安全和人体健康的环境友好的产品。它的具体内涵体现在五个“R”上,即应遵循5R原则:不用危险品(Reject)、减少用量(Reduce)、循环使用(Recycle)、回收再用(Reuse)、再生(Regeneration)。绿色化学体现了化学科学、技术与社会的相互联系和相互作用,是化学科学高度发展以及社会对化学科学发展的作用产物。绿色化学实验是在绿色化学思想的指导下,充分利用现有实验设备和各种实验条件以预防化学污染的新思想和新技术为指导对常规实验进行“绿色化”设计改革而形成的化学实验,使产品循环利用,这样既可巩固学生的基本实验操作能力,又可减少实验废物的排放,减轻对环境的污染。同时对提高人才培养质量,培养学生的创新精神、创新能力和拓宽知识面十分有益,为培养合格的化学教学和医药技术人才打下坚实的基础。
二、强化绿色教育,增强环保意识
绿色化教育不仅要落实在无机化学实验过程中,而且要贯穿在实验教学的整个环节。指导教师应在学生进入实验室的第一天起就对学生进行绿色化学教育,灌输正确对待和处理无机化学实验中的“三废”问题,无机化学实验中产生的“三废”具有废物量少、成分复杂、污染面广、时间不确定、难于集中等特点,对治理污染带来一定困难,若处理不当将对环境造成很大危害。在实验过程中教师应引导学生不断寻找有毒试剂的替代品,探索无污染环保功能的替代性装置。结合实验和知识讲座把绿色化学融合到实验教学过程中,让学生明白实验用到的有关有毒、有害药品对环境、人类健康的影响,以及它们的主要来源、污染环境的原因及防治的方法。
三、改革实验教学理念,创建以人为本的绿色化学实验
化学是一门以实验为基础的自然科学,无机化学实验以基本操作为手段,以化学试剂为原料,以验证课堂讲授的基本理论和知识为内容,培养学生基本操作能力、正确观察、精密思考和分析的科学素养,以及发现问题、分析问题、解决问题的独立工作能力和严谨的科学态度。多年来,广大教育工作者为了培养学生的创新能力,对“双基”能力培养的实验教学理念进行改革创新,构建了“以人为本”和“以学生为本”的新实验教学理念。新的实验教学理念更有利于学生个性和特长的发展以及学生创新能力的培养。无机化学实验教学过程中将产生大量危害人体健康和环境安全的“三废”,为此,我们对无机化学实验的教学理念进行了改革,将“实验绿色化”理念融入“以人为本”和“以学生为本”理念中,在培养学生创新能力前提下,通过对实验教学内容、手段和方法的改革,实现实验教学绿色化。
四、改进实验设计,实现实验教学绿色化
通过调整实验教学计划,合理安排实验项目和次序,尽可能地使前一个反应的产物转变成下一个实验的反应物或原料。这不仅是实现无机化学实验绿色化的一个重要途径,而且在一定程度上减轻了对环境的污染,有利于环境保护。
在现有的条件下,我们无法将全部实验及实验的全过程实行“绿色化”,但我们努力实现无机化学实验教学绿色化,以尽量少的化学原料和试剂获取尽量多的化学信息。在不影响实验效果前提下,微型化一些验证性实验。既能让学生观察到明显的实验现象,又能节省原料减少污染。实验结束统一收集实验废液待处理后再排放。
充分利用现有实验设备和各种实验条件对部分实验进行“绿色化”设计,重新组合或设计实验内容,综合利用实验产物,最大限度地提高试剂的利用率;通过调整实验次序,使一个实验的产物或废物成为下一个实验的原料,使本来存在的几次污染变为一次污染,甚至变得没有污染。
对于有有毒气体排出的实验,可通过改进实验装置,添加尾气吸收的设备,以减少污染。
绿色化学教育是化学教育内容上的重大更新,已经得到世界各国政府、企业界和化学界的广泛关注和重视,是实施可持续发展的重要组成部分。要实施绿色化学教育,教师必须有强烈的绿色意识,首先利用自己的言行去感染学生,使其逐渐产生对绿色化学的意识,然后结合具体事例巧妙而生动地渗透到教学过程的某些环节中,这样学生在学习知识的过程中,就自然地产生了保护环境、实施绿色化学的意识。我们在无机化学实验教学过程中以不同的模式将绿色化学理念和内容贯穿始终,让学生系统地学习绿色化学知识,教育学生树立绿色化学的思维方式,以适应时代和社会发展的需要。目前要搞好绿色化学教学还有许多工作要做,只有广大教师认识到绿色化学的重要性,积极参与有关的研讨和教学实践,绿色化学教育才能得到迅速的推广和普及。
参考文献:
[1]石孟琼,刘丹丹.试论医用基础化学实验教学中的绿色化学教学.中国中医药现代远程教育,2010,(11).
[2]金安靖.浅谈绿色化学.中国校外教育,2010,(4).
[3]欧阳玉祝,陈小东,彭晓春,王迎春,基于绿色化学理念的基础化学实验教学研究.化工高等教育,2010,(2).
[4]谢志刚,宋仲容,王家平.无机化学教学中绿色化学理念的渗透.化工教育,2006,(8).
Abstract:Inorganic chemistry is an important professional course in the pharmacy majors’students of medical college.With the continuous deepening reform of the teaching method and its related technologies,how to cultivate pharmaceutical students creative ability and scientific ability has emerged as a problem.This paper was focused on the importance of teaching method in inorganic chemistry.The author combining with the experience of teaching inorganic chemistry in recent years,the related teaching contents,teaching methods and so on were discussed,to cultivate the innovation ability of students in the learning process.
Key Words:Pharmacy majors;Inorganic Chemistry;Teaching reform
无机化学是研究无机化合物的组成、结构、性质、反应规律的一门学科,是药学类专业很重要的一门专业基础课程,是中药学、药物资源、药物制剂、药物分析等专业课程的必修课程之一[1]。通过学习无机化学课程,不但可以巩固和深化药学等相关专业学生的理论知识,还可以培养他们自主学习能力、创新能力、发现问题和解决实际问题的能力等。无机化学基本概念多、知识点零碎,在学习过程中易使学生产生难学、厌倦等情绪。因此,积极探索研究无机化学的教学方法和教学重点,提高学生的学习效率和学习质量,为其他专业课程打下基础,是一个重要的课题。
1 激发学习兴趣,提高学习积极性
无机化学作为通识教育的一门重要课程,在学习过程中还要培养学生的科学思维能力,使学生能够自主地、科学地分析问题、解决问题,增强学生获取知识的独立性与主动性[2]。 药学专业是培育具有药学学科基本理论知识和实验技能,能在药品生产、检验、流通、使用和研究等领域从事药物研究、药物制剂、药物鉴定以及临床用药等方面人才的一门学科。因此,药学专业无机化学的学习需要注重化学与生命科学各学科相结合,培养学生的专业兴趣。
无机化学课程知识点比较多、元素性质多样、理论较为抽象难懂(如:原子结构、分子结构)等,这些因素通常会让学生在学习过程中感觉枯燥而丧失耐心和信心,产生厌学情绪。另外,有些学生在高中阶段,由于实验条件限制,无法学习相关实验操作,平时学习化学以死记硬背为主,对无机化学学习兴趣不高。伟大的物理学家爱因斯坦曾说过:“兴趣是最好的老师。”这句话说明培养学生的学习兴趣,激发其主动求知、探索、实践,并体会此过程中的愉快情绪和体验至关重要。将学习过程中的知识点与日常生活中的“衣食住行”关联起来,是提高学生学习兴趣的一个途径。可以将现在媒体报道较多的环境污染、食品安全等相关问题,与化学联系起来。如讲解相关元素章节时,可以举例废水、废气、废渣的乱排放,未经处理的废水、废气、废渣中含有大量的铅、汞、砷、镉、锑、镍、钴、锡、氟、铬、硒等,可使水源和土壤遭到严重污染,如日本的“水俣病”与汞污染、铅污染与神经系统疾病、镉的污染与骨质疏松症等、食品中的硝酸盐污染与化肥之间的关系等;当然,还可以结合化学元素对人体健康的重要性,如:钙广泛存在于人体的骨骼、牙齿中,它还参与血压的调解、心脏的收缩、血液的凝固等;锌是人体合成生长激素的原料,儿童缺锌会限制生长发育等;钾元素以磷酸盐形式存在,能调节血压和使心脏正常工作;这些日常生活知识的引入可以让学生充分认识在生活中无机化学的重要性,使学生从内心感受到学习无机化学的重要性。其次,将知识点与相关的科学家励志故事结合起来,从人文思想上陶冶学生情操,提高其学习化学知识的兴趣,如:镭元素与居里夫人、青霉素与弗莱明、元素周期表与门捷列夫、我国著名结构化学家卢嘉锡与低温相偏硼酸钡的发现等。
2 改革教学内容,综合利用多种教学手段
化学是医药院校药学专业学生必学的专业基础课,而无机化学的教学通常是在大学一年级进行,因此,引导学生学习好无机化学、夯实基础知识,对于学习其他的专业知识也是十分必要的。目前,无机化学教学存在内容稍显陈旧、知识点更新慢、理论与实际生产生活偏离较多,这就要求在教学过程中结合实际情况对教学内容进行改革,适应时代的发展和培养新型药学人才的需要。为了使无机化学教学适应中医药院校的具体要求和实际需要,应该对无机化学课程进行适当和必要的调整。如教学过程中要结合药学的实际需要,着重讲解无机化学相关的基础知识反应速率、氧化还原反应、沉淀溶解平衡、酸碱平衡等,再简单介绍相关的原子、分子结构、化学键理论等;与高中重复的教学内容要留给学生自学等。这样会使教学内容简洁、衔接较好,有利于学生学习和掌握。而对于学科知识点较为陈旧且更新慢的问题,授课教师应该在教学过程中结合课程内容,引入并介绍自己的科研工作、经历和感受,不用局限于教学大纲的要求,积极推介相关前沿学科的新思维、新观点,适当地介绍交叉学科的相关研究进展。这样不仅可以开阔学生的眼界、提高了学生学习兴趣,对于培养主动学习知识、应用知识、解决问题等研究性工作能力也有很大帮助。
教学方法是教师为了完成教学任务,完成教学目标,在教学过程中运用的方式与手段的总称。当教学目的和教学内容确定以后,必须辅以富有成效的教学方法,才能达到较好的教学效果[2]。因此,教学过程的成功与失败,在很大程度上取决于教学方法的选择合适与否。探索研究并积极推进一种或几种行之有效的教学方法,能够节省时间和精力,提高教学质量和效果。在教学过程中,可以根据学习章节安排,综合利用案例教学法、PBL教学法、多媒体教学法和归纳比较法等教学方法,改变在教学过程中过度依赖PPT,只是把陈旧的教学内容放到PPT上,导致学生兴趣不高等现象,提倡启发式教学、探究式的教学,提高吸引力和感染力,让学生勤于思考、主动参与。
3 培养学生自主学习能力
由于长期的教学模式影响下,课堂教学以教师为主,自主学习能力弱是大学各专业普遍存在的现象;而对于无机化学的学习,由于本科阶段化学教学与初、高中化学教学有明显不同,学科知识更加深化,而课时减少、这就加剧了本科阶段化学学习的难度,同时,由于本科阶段化学专业实验较多,很多实验学生甚至只是单纯从课本以及学术研究得来,在实际操作过程中经验不足,加之使用新型大型化学设备更加剧了学习化学的难度。这些因素导致药学专业学生在学习无机化学过程中自主学习能力不高,甚至无法适应大学化学的学习。因此,提高学习自主学习能力对于提高他们的学习兴趣,培养其自主探索、创新的能力至关重要[3]。
培养学生自主学习能力,首先要激发其学习动力,开拓视野。激发学习动力是培养学生自主学习能力的基石,转换为学习的动力,进而激发对学习知识的热情,从而达到自主探索与创新的目的。授课老师要针对在课堂教学过程中,要提高学生学习知识动力和学科认知情况,可以介绍学科发展愿景,未来就业前景与专业发展方向等;根据学校现实情况,让学生参与到大型化学实验设备的学习和实际操作,激发他们的学习兴趣;带领学生去相关就业实习单位,如药品生产企业等参观实习,扩展他们就业知识和操作欲望,激发学生的学习主动性。其次,优化课堂结构。课堂教学教师与学生教学主体的变化要求在学习过程中,教师要从知识的灌输者,评价的主体转变为课堂教学内容的提供者、服务者,真正发挥学生作为教学主体的作用。在教学过程中,教师要鼓励学生积极思考,主动发言,甚至在有些情况下,提高学生课堂教学参与度;优化师生关系,教师要增加与学生课上课下的互动,特别是在课下,要打破等级观念,积极与学生沟通,取得学生信任。最后,提高预习重要性。化学教师要鼓励学生自主预习,明确预习的目的和意义,同时,要明确预习的要求,明确下一课时学习的知识点与教材知识的衔接,特别是化学实验,要及时做好化学实验笔记。另一方面,结合适当的评价机制,提高预习重要性。检测课堂学习效果是激发学生学习主动性,培育学生成就感的有效手段。
4 重视无机化学实验教学
关键词:无机化学实验;多样化;考核方法
目前,我国高等教育处于从精英化教育到大众化教育的转型期,我国高校的学生群体从数量和质量方面都有较大的转变,因此高校急需改革教育现状以适应当今的教学需要[1]。其中,教学考核方法和评价机制对学生的学习起着主要的引导作用。高校传统教学往往采取“一考定终身”的考核方法,此种考核方法已不能适应当今的教学需求[2]。因此,高校教学急需建立一种科学的评价体系,以促进学生全面发展。实验教学是高校教学的重要组成部分,有利于加深学生对相应学科基本理论的理解和认识[3]。无机化学实验课程是化学专业学生的一门必修课程,该课程要求学生掌握基本的化学实验技能,培养学生的动手能力、思考能力和良好的科学素养[4]。此门课程通常是在学期末组织学生进行统一的笔试或操作考试以检验学生的学习效果。此种考核方法使学生养成了“被动学习”“死记硬背”和“考试突击”等弊病,不利于学生科学思维和创新能力的发展[5]。对此,笔者所在的教研室积极开展教学改革,针对无机化学实验课程的特点,转变教学方法以适应当前学生群体的需要,探讨建立多样化的考核方法和评价机制以适应现代无机化学实验教学的需要,具体措施如下。
一、预习记录评分制
课前预习是无机化学实验课程非常重要的一个环节,有助于学生更好地理解实验内容,是学生顺利完成实验的保证。虽然教师反复强调预习的重要性,但仍有部分学生仅把预习当作不得不完成的任务,在预习记录上照搬课本内容,或照抄同学的预习记录[6]。造成这种现象的主要原因一方面是学生对课前预习的重视程度不够,另一方面是教师对学生预习情况的监管力度不够。本教研室在教学过程中严格要求学生预习记录的书写格式,规定预习记录的框架内容,在课前认真检查学生的预习记录,并根据学生的具体情况给予评价,将其纳入成绩考核的一部分,以此督促学生认真预习所要完成的实验内容。
二、课堂提问评分制和课题讨论评分制
课堂提问评价的作用主要包括两方面:一是用于进一步检查学生的预习情况。有的学生书写实验记录只是为了应付教师的检查,并没有对实验内容进行仔细分析,对实验及相关知识的了解停留在表面。因此,教师在课堂中针对预习内容进行随机提问,可进一步检查学生的预习情况;二是用于检查学生对以往所学知识的掌握情况。无机化学实验操作的各项基本操作技能贯穿于整个实验课教学中,教师应时时提醒学生掌握正确的操作规范,提醒学生及时回顾所学内容[7]。教师在提问过程中,应及时记录学生的回答情况,并在课后进行整理,给予评价,纳入成绩考核。在教学中,教师可将学生分成几个讨论小组,抽取相应教学内容让学生进行讨论,并选派小组代表阐述讨论结果。教师应认真聆听每位小组代表的讨论总结,并对学生的讨论结果进行有针对性的提问,引导学生加深对所学内容的理解。对于较为复杂的实验内容,教师可引导学生分组进行课前讨论,并书写讨论报告,要求在讨论报告中详细阐述对所要进行的实验的理解、困惑和思考过程。教师依据小组口头讨论总结和讨论报告对各小组给予评价,并纳入成绩考核。
三、学生实验操作实时评价
在过去的实验课教学中,虽然学校也是根据20名学生配备1名教师的原则进行授课教师的安排,但受实验场地和学生上课时间等因素的限制,无法实现小班上课。通常一次课上的60名学生由3名教师统一负责,这就造成了教师工作过程中的权责分配不明确。本教研室在无机化学实验课程教学中,采取教师责任制,每20名学生指定一个教师负责,在学生的实验操作过程中进行跟踪评价,依据学生的课堂操作情况进行打分。这就避免了学生在操作过程中的“等、帮、靠”的思想,不仅充分调动了学生的学习积极性,还能将学生的课堂操作情况纳入成绩考核。
四、实验报告评分制
无机化学实验报告是学生对课上操作情况和所观察到的实验现象进行整理后所完成的书面报告,是学生在科学实践后对理论知识的再认识。实验报告的写作能进一步反应学生对实验内容的思考和理论知识的掌握情况。以往的教学缺乏实验报告评价依据,教师只是对实验报告给予简单的评价,使学生对于实验报告的书写重视不够。本次无机化学实验教学改革制定了实验报告的评价依据,要求学生在书写实验报告的过程中要遵守以下三项原则:①实事求是,具有科学性。②层次分明,具有逻辑性。③详略得当,具有可读性。同时也对每一份实验报告的采分点进行了详细说明。使教师在评判实验报告时有章可循,学生在书写时也能抓住重点,掌握实验报告书写规则。同时要求教师认真按照评价依据对学生的实验报告给予评价,并将评价结果作为期末成绩考核的一部分。
五、期末进行统一实验操作考试,实时评价学生操作情况
为了让学生整体回顾和掌握一学期所学的知识,期末仍组织统一的操作考试,且期末考试成绩在整个考核体系中占有一定比重。实验操作题目由教研室负责无机化学实验教学的教师根据该学期教学内容统一制定,建立操作考试题库,在操作考试过程中,操作题目由学生任意抽取、独立操作,教师全程监督。以此促使学生对所有内容进行全面复习,避免部分学生存在侥幸心理。此外,制定科学的评分标准,教师在监考过程中严格按照评分标准对学生的实际操作情况进行评价。综上所述,无机化学实验课程评分比例如下。①预习报告(10%,10分)。②课堂提问(10%,10分)。③课堂实验操作跟踪(30%,30分)。④实验报告(10%,10分)。⑤期末实验操作考试(40%,40分)。
六、结语
无机化学实验是一门培养学生实验操作技能的学科,在教授过程中教师应针对学生的具体情况,积极进行教学改革。本教研室在无机化学实验课程的教学中采取多样化考核方法对学生进行总体评价,收效颇丰。通过采用预习记录评分制、课堂提问评分制和课题讨论评分制、学生实验操作实时评价、实验报告评分制和期末统一进行实验操作考试等方法,不仅增强了学生的自主预习意识,也有效锻炼了学生的实践能力、思维能力和科学素养,最终达到了提高教学质量及学生综合素质的目的,为创新型人才和精英人才的培养奠定了基础。
作者:王丽辉 白锁柱 徐玲 段莉梅 单位:内蒙古民族大学化学化工学院
参考文献:
[1]陈红杰,翟淑红,崔节胜.无机化学实验的教学改革浅谈[J].教育改革,2012(1):26.
[2]陈绮虹,周锦兰.化学实验教学的创新与学生能力的培养[J].实验室研究与探索,2006,25(11):1429-1432.
[3]杨宏伟.无机化学实验教学内容优化整合研究[J].内蒙古师范大学学报(教育科学版),2013(3):130-133.
[4]刘宗瑞,李增春.树立绿色化学理念,推广微型化学实验[J].内蒙民族大学学报,2009,15(4):6-8.
[5]李红喜,郎建平.无机化学实验改革的探索与实践[J].苏州大学学报(自然科学版),2011,27(4):92-94.
关键词:大学无机化学;教学改革;探索和实践
中图分类号:G640 文献识别码:A 文章编号:1001-828X(2016)030-000-01
引言
无机化学是化学学科核心课之一。作为材料和化学专业大一新生必修基础课,无机化学起到了中学与大学化学知识的桥梁作用,无机化学课程为大学生今后继续学习其他化学基础课和有关专业课,为培养有具有高素质人才打下良好的基础,因此我们对无机化学课程进行重点建设,从教学内容、教学方法、实践相结合培养学生学习兴趣。
一、教学内容与方法
培养学生的科学素质与创新意识是本科教育的出发点。教师教学需要对教材和教学内容去粗取精,以体现教学的基础理论性和科学创新性。在课堂教学中需要以学生为主体,教师为引导,培养学生的动手能力和科学素养,形成“以科研促进教学,突出实践能力培养”的专业特色。
改革教学内容需要以实验基础技能来培养和训练学生。作为大一新生,无机化学实验其第一门实验课,因此不可避免会感到手忙脚乱。在实际教学时,我们需要按照教学大纲对教学内容作适当整合。比如在基础实验课增加一些感性认识:仪器的认领、洗涤和干燥等内容;并以讲解实验安全注意事项和吸滤瓶、布氏漏斗和移液管仪器等化学仪器的使用方法,加强学生的安全意识和加深实验技能的感性认识。
二、教学内容与学科实践相结合
由于无机化学的新知识和理论教多,新生对这些知识的认识有一定的困难,导致很难专心并产生学习兴趣。如果将空洞抽象的理论与科技研究成果相结合讲解,能生动和深入浅出拓宽学生的知识面和激发学生学习的兴趣。
化学与生产紧密相连,化学知识已经广泛渗透到社会生活方方面面。在讲石墨烯性质实验时,我们列出了石墨烯的产生,与诺贝尔奖的关联故事,石墨烯的优缺点及在光电等领域的应用。使学生在学习石墨烯制备的同时,对光电领域也有了初步了解。
基础理论和元素化学两部分是贯穿无机化学整个教学内容的主线。这两部分相互穿插,需要在教学上进行精巧设计。比如在基础理论中,需要教授学生充分理解概念和原理。而元素化学部分的内容由于繁琐需要进行教学变通。因此在元素部分可以先观察实验现象,再诱导出元素性质;而基础理论部分则反过来,先讲述结论,再通过实验去验证理论。有的知识点需要采用推理式教学法来提高学生的逻辑思维;而有的知识点则需要采用归纳式,对比式等教学法。
教学内容要与时俱进。随着新知识、新成果和新技术的不断引入,需要采用现代化教学手段来充分提高课堂时间的有效利用率。大一新生虽然对宏观概念有一定的理解能力,但对微观结构却缺乏足够的想象力。面对这些情况,我们在课堂教学时可以借助模型、挂图、多媒w、网络课堂等现代化和立体化的教学方式。这些教学模式的引入,都将极大提高教学效果和教学质量。
三、改革教学内容
教学内容的改革是能否教授好无机化学的关键因素。第一,在无机化学教学中,内容的选取上需要考虑中学已经学过的知识点和后面要学的复杂知识。删去化学反应速度、化学平衡等在中学已经学过的基本原理,避免重复教学。第二,对于化学热力学、动力学基础等内容应适当降低教学难度,做好介绍和铺垫为后面深入学习打好基础。总之,讲授内容时要避免重复,抓住教学重点,简化内容,阐明结构与性质、应用等的内在联系。当然,传统教学方式中那些已经被验证了具有强大生命力的正确有效的做法还应保留,作为新的教学手段的有益补充。
四、结束语
在提高教学质量的核心基础上,无机化学教学内容和教学方法改革,打破了传统的教学模式,使课堂教学变得活跃,不仅激发了学生学习的兴趣,调动学生学习的主动性,还培养了学生自主学习的能力。
参考文献:
[1]中山大学无机化学实验[M].北京:高等教育出版社,1992(3版),133.