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摘 要:在反應過程中加入催化劑可在更溫和的水熱條件下實現生物質高效氣化制氫。在眾多催化劑中,Ni系催化劑因其廉價并在反應中表現出較高的活性等優點而被認為是很有發展前景的制氫催化劑。該課題組針對Ni/Al2O3酸性位易于積碳引起催化劑失活的弱點,通過金屬助劑的輔助作用對Al2O3為載體的負載Ni催化劑進行改性。選用Cu、Co、Sn、Ce和堿性Mg,通過共浸漬、分步浸漬和共沉淀等方法制備雙金屬Ni-M或者復合氧化物載體催化劑。結果表明,金屬助劑Ce的引入有效提高了Ni系催化劑的催化產氫活性,催化劑的抗積碳性能亦得到有效改進,表明金屬Ce是非常合適的金屬助劑。MgAl2O4使催化劑水熱穩定性得到改善,堿性Mg助劑可以有效抑制Ni-Al催化劑的表面結晶碳的形成。較低的熱處理溫度,或者分步浸漬制備Ni-Mg-Al催化劑能獲取更多有效的活性位。堿性Mg助劑可以改善Ni-Al催化劑的催化活性及水熱穩定性。對于溶膠-凝膠法制備的Rutile TiO2負載Ni催化劑,降低催化劑熱處理溫度可以獲取分散性更高的Ni晶粒,從而提供較多的活性位,以促進生物質在水熱條件下C-C鍵的斷裂,水汽轉化反應和甲烷化反應,從而提高生物質轉化率。通過利用Aspen Plus軟件根據Gibbs自由能最小化原理采用PR狀態方程,以MHV2混合規則建立熱力學模型來模擬水熱條件下氣化生物質及其模型化合物產氫的過程,對水熱氣化生物質及模型化合物進行了理論分析,計算出在一定溫度和壓力條件下達到平衡時系統的產氣量,提供了催化氣化生物質的方向和限度的數據。
關鍵詞:制氫 水熱氣化 生物質 催化劑 熱力學模型
Abstract:Highly efficient hydrogen production from biomass can be realized by using catalysts in the reaction process under more mild hydrothermal conditions. Among various catalysts, Ni based catalysts are considered as the most promising catalyst for hydrogen production due to its low cost and good catalytic activity. In order to solve the problem of catalyst deactivation caused by carbon deposion at the acid site of Ni/Al2O3,the additives were studied to modify the Ni based catalysts loaded on Al2O3 in our research group. Cu, Co, Ce and Mg were chosed as additive and bimetal Ni-M or complex oxide catalysts were prepared by co-impregnation, impregnation by step, and co-precipitation, etc. The results show that the introduction of metal Ce can effectively improve the catalytic activity of hydrogen production, and the resistance of carbon deposition can also be improved, indicating that metal Ce is a suitable additive. Mg additive can restrain the formation of crystalline carbon on the surface of Ni-Al catalyst. Much lower heat-treating temperature or impregnation by step in preparation can obtain more effective active sites for Ni-Mg-Al catalyst. Moreover, Mg additive can improve the catalytic activity and hydrothermal stability of Ni-Al catalyst. As to the Ni catalyst loaded on rutile TiO2 prepared by sol-gel process, Ni crystals with much higher dispersity can be achieved by lowering the heat-treating temperature, which provide more active sites and promote the C-C bond breaking of biomass under hydrothermal conditions as well as water gas shift reaction and methanation reaction, thus improving the conversion efficiency of biomass. The thermodynamic analysis was performed with Aspen Plus V7.3.2. The thermodynamic models was built using the P-R equation of state and the MHV2 mixing rule to predict the gas yields in the hydrothermal gasification process. Hydrothermal gasification of biomass and its model compounds was theoretically analyzed. The equilibrium state of hydrothermal gasification reaction was obtained by calculating the gas production under certain temperature and pressure, which points out the direction and limitation of hydrothermal gasification reaction.
Key Words:Hydrogen production;Hydrothermal gasification;Biomass;Catalyst;Thermodynamic model
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中圖分類號:G632.41
文獻標識碼:B
doi:10.3969/j.issn.1008-0546.2012.06.010
新課程改革不僅需要教師不斷革新教學觀念,而且需要學生改變傳統的學習方式。而學生學習方式的改變,需要將學生課前、課上、課后的學習作重新統籌,學習內容要整體設計,完全灌輸—接受式學習方式要徹底轉變,才能真正提高課堂效益。新課程改革的理念和要求是“轉變學生學習方式是新課程改革的具體要求,教師要更新教學觀念,在教學中引導學生進行自主學習、探究學習和合作學習,幫助學生形成終身學習的意識和能力。”正因如此,優質的“導學案”具備了這種功能性作用,為促進學生的自主發展搭建了平臺。導學案一般包含以下導學環節:“學習目標”、“學習重點、難點”、“課前預習”、“自主與合作探究”、“總結反思”、“課后評價”六個模塊。運用這六個模塊,將課本上的學習內容進行整合,處理成有序的、符合各層次學生認知規律的自主學習方案,即把知識轉化為導學問題、探究問題,并由易到難呈現出來,做到知識問題化、問題層次化,以引導學生自主探究、合作探究學習,進而使學生享受到學習成功的喜悅。所以精心編制導學案,使學生按導學案進行學習,更能有效地促進學生自己積極主動地學習,教與學更有實效性,課堂更高效。但是,教師在編制導學案時,常常會有以下誤區,這需要我們在實施新課程的實踐中加以研究與思考。
誤區一:學習目標等同于教學目標
教師在編制導學案時,學習目標重要性的認識不足,簡單照抄教參上提供的教學目標,教學目標誤認為學習目標,學習目標流于形式,還有干脆沒有學習目標。例如在進行編制《有機化學基礎》醛的性質和應用第一課時時,教參給出的學習目標為:通過對乙醛性質的探究活動,學習醛的典型化學性質,這其實是教學目標。
對策:首先,教師應明確學習目標與教學目標的區別,學習目標是學習的出發點,也是學習的歸宿。學習目標是指學生在學習中所追求的預期結果。它通過對學生的行動進行控制調節,從而使活動維持穩定的方向并指向目標的實現。而教學目標是指教學活動的主體在具體教學活動中所要達到的預期結果、標準。教學目標具體而精確地表達了教學過程結束時教師和學生共同完成的教學任務,由于它是預先設定的,故而也是衡量教學任務完成與否的標準。
其次,教師應重視學習目標對學生自主學習的引領作用。學習目標引領著學生的行動方向,學生的任何行為都是為了達到和實現學習目標,有學習目標的行為才可能取得最滿意的結果。
第三,應當設定明確、具體的學習目標,且學習目標應當具有可操作性。
例如《有機化學基礎》“醛的性質和應用”第一課時的學習目標可以這樣設定:
1.能夠搭建甲醛、乙醛的球棍模型,能夠識讀甲醛、乙醛的1H-NMR譜圖。
2.能夠熟練書寫乙醛的銀鏡反應以及與新制Cu(OH)2反應的化學方程式。
3.知道并能說出乙醛的銀鏡反應以及與新制Cu(OH)2反應的實驗要點。
4.能從得失氫、氧的角度和化合價升降的角度判斷有機反應中的氧化反應和還原反應。
所以學習目標要具有行為導向,要具有具體的操作行為與活動體驗。
誤區二:“教的重點與難點”等同于“學的重點與難點”
教師在編制導學案時沒有關注學生的學情,學生學習重難點由教師主觀認定。例如《有機化學基礎》“醛的性質和應用”第一課時許多學案給出的學習重點為醛的氧化反應和還原反應,學習難點為醛的氧化反應,這其實是教師認定的教學重難點。
對策:首先,教師應明確教的重點與難點與學的重點與難點的區別,教學難點是學習主體(知識技能水平、心理水平、生理水平)、教師(教學能力)、技術結構和環境四個方面的因素共同作用下的構成了學生學習中的障礙。學習難點是動態變化的,其中學生是發展的、不可預測的,教師能力也是在不斷提高的,教學環境是瞬息萬變的,從這個意義上來講,學習難點不是一成不變的,相反是動態變化的,所以強調先有學習過程,然后才有難點。
其次,教師剖析教材,研究知識點,準確把握教學重難點,教師應剖解教材,羅列、梳理知識,厘清知識間的內在關系,認定教學重難點。
第三,分析學情,確定學習重難點,學習重點難點需要關注學生的特點,在發展上主要考慮學生的個體差異,在知識上主要考慮學生的準備狀態,這樣才能做到有的放矢,難點突破。
例如《有機化學基礎》“醛的性質和應用”第一課時的學習過程中,學習重點和教學重點是對應一致的,但是大多數學生出現的難點恰是銀鏡反應方程式的書寫和記憶。
誤區三:課前預習等同于瀏覽教材
教師編制導學案時,課前預習模塊教師采取閱讀XX頁或者把從教材中的一些內容以填空的形式簡單地摘抄到“導學案”上。例如復習凈水原理時這樣設計:氯氣與水反應的方程式:____________,其中____________可以殺菌消毒,因為其具有____________性。這樣學生就會在教材上直接尋找,使得學生深度思考的過程缺失。
對策:學生通過課前預習就能明確學習目標,在學習的過程中有方向、有目標、有問題,激發了學習興趣和學習的主動性。通過課前預習可以初步了解新課的內容,掌握課堂上要涉及的重難點和教學結構,知曉自己存在的疑點,更重要的是預習使學生發現問題、產生問題、提出問題,帶著問題上課,加強聽課的針對性,提高了學生學習效率。因此在編寫“課前預習”模塊時,要把課堂內容以問題的形式呈現出來,變取為找,變取為思。這些問題的設置應呈階梯性,由易到難,問題層次化,可分為基礎、中等、較難三個層次,目的是使學生在自主學習時,能根據“導學案”完成課前預習任務。
在編制導學案時,要以問題驅動,引導學生對學習的知識進行深度思考,重新認識,引領學生構建對知識的新的認識方式和新的認知結構,通過問題驅動產生對已學過知識的新認識,在導學中拓展學生思維空間,擴大知識使用范圍,提升學生探究學習的能力,通過知識的應用,使學生形成科學的價值觀和積極的學習情感。
誤區四:自主探究缺乏學法指導
教師編制導學案時,自主探究模塊僅是書本內容的羅列,或者是一些記憶、認知內容,學法指導無從體現。例如學習乙醛的性質時,不少教師這樣設計:
A.與銀氨溶液反應
[實驗1]:向潔凈的試管中加入1mL 2% AgNO3溶液,一邊振蕩試管,一邊逐滴加入2%的稀氨水,至最初產生的沉淀恰好溶解(即配成銀氨溶液),再滴入3滴乙醛,振蕩后把試管放在熱水浴中加熱,觀察實驗現象:
實驗現象____________,反應的化學方程式____________,實驗結論:化合態的銀被____________,乙醛被____________。
B.與新制的Cu(OH)2懸濁液反應
[實驗2]:向試管里加入3mL 5%的NaOH溶液,滴入3~4滴2%的CuSO4溶液,振蕩后加入0.5mL乙醛溶液,將試管放在酒精燈上加熱至沸騰,觀察實驗現象:
實驗現象____________,反應的化學方程式____________,
實驗結論:化合態的銅被____________,乙醛被____________。
以上的教學設計,缺乏對學生學習方法的指導,沒有引導學生對學習過程的深度思考,沒有激活學生學習的探究欲望。
對策:導學案要有學法指導。學法指導彰顯了導學案“導學”、“誘思”的特色,是導學案所要突出的重點。學法設計要以知識點為載體,要根據所學內容特點、學生的智力因素、已有知識水平以及認知規律,精心設計以知識為載體的學法,在導學案的學習內容中,設計學習方法提示,引導學生運用科學的方法獲取知識,以讓學生明白“怎么學”。通過導學案的啟發和教師的引導,最終使學生學會學習。學法指導的內容主要有六個方面:摹仿性學習方法的指導,抽象概括的學習方法的指導,解決問題的學習方法的指導,形象思維的學習方法的指導,總結提高的學習方法的指導,探索創新的學習方法的指導。依這幾個方面,結合我們的實驗,這里提供一個案例:(1)把學生要掌握的知識點問題化,引導學生進行自主學習,由學生尋找解決方法;(2)設計能力訓練點,利用學生的視覺、聽覺、觸覺、味覺獲得各種體驗,引導學生進行探究學習;(3)分組討論研究,提出疑點問題,相互合作,悟出新知,引導學生進行合作學習;(4)引導激發學生勇于創新,大膽實踐,解決新問題。
例如:學習乙醛的性質我這樣設計:
1.如何制備銀氨溶液和新制氫氧化銅溶液?(學生實驗)
2.乙醛的銀鏡反應以及與新制Cu(OH)2反應實驗有何不同?(學生思考)
3.分析和配平這兩個方程式,有何記憶的技巧?(師生交流)
4.乙醛能被氧氣、溴水、酸性高錳酸鉀溶液氧化嗎?(提出疑點,探究提升,感悟新知)
所以,引導學生探究問題、探究思考,尋找解決問題的方法,引導學生拓展問題的空間、拓展思維的空間,引導學生體驗感悟,才能更有效地促進學生提升自主合作探究學習的能力。
誤區五:總結反思缺乏引領
許多導學案都有總結反思模塊,但是在導學案中都是留下空白,讓學生自己填寫,學生還沒有達到這種高度,所以導學案使用后仍然是空白,效果不佳。
對策:好的總結反思不僅有利于培養學生的概括總結能力,而且能夠使學生對所學知識進行生成、重組、整合,建構知識網絡,完善認知結構,促進學生學習方式最優化,使學生在知識與技能、過程與方法、情感態度與價值觀等方面得到和諧的發展。因此在總結反思模塊,教師應該提出具體要求,明確總結反思內容,提升學生的認知能力。
例如:學習乙醛的性質我這樣設計總結反思:
(1)用概念圖總結醇、醛、羧酸之間的轉換關系。
(2)用一種試劑鑒別乙醇、乙醛、乙酸,如何檢驗CH2=CH-CHO中的碳碳雙鍵?寫出實驗步驟。
所以,課堂教學中注重引領學生總結反思,可以完善和構建學生良好的知識結構和認知結構,提升學生的認知能力和思維創新能力。
誤區六:課后作業缺乏選擇和梯度
較多的導學案中課后作業模塊多為習題的堆積,編者不注意練習的整體性、典型性和代表性,不注意學生個體的差異,很難發揮課后作業的功能與作用。
關鍵詞:知識儲備;知識結構;思維定勢
近幾年,普通高中化學課程改革在各個地區都在積極進行,并取得了很好的成績,但是在各個課改區也出現了因新課程改革使得學生學習不適應,最終導致高中化學學習發生困難,學生學習成績下降等現象。現在這種現象已經非常普遍,所以引起了教育部門的重視,本文將從高中化學新課程學習困難的定義、類型出發,并分析其認知因素。
一、化學學習困難的含義與類型
(一)化學學習困難的含義
化學學習困難也可以稱作化學學習障礙,指的是學生在智力發育正常的情況下對于化學這門學科未能完成學習目標、學習效率低、無法適應學習狀態。例如,學生在學習其他學科時沒有問題,但是在學習化學時就是不適應,或者只是化學中的某一塊知識點不會,而其他知識的學習還可以,這些都算是化學學習困難。
(二)化學學習困難的類型
由于化學學習困難包括普遍性和特殊性兩種特性,所以可將其分為個體性化學困難和群體性化學困難。個體性化學困難是指,對于智力發育正常但學習化學困難的學生來說,他們只是沒有將自己的智力發揮到化學學習的標準狀態,因此才導致學習效率低、學習成績不高等學習狀態。而群體性化學學習困難指的是由于某一化學學習階段或者特定的一塊知識點較為難理解而導致部分學生出現學習效率低、學習成績下滑的情況。
二、化學學習困難的因素分析
(一)個體認知發展的階段性特點
首先,學生身心發展的階段性特點。中學階段時,學生的邏輯思維處于優勢地位,高中生多數是理論與實際相結合后進行自主學習和歸納,因此,高中時期是學生發展智力與能力的重要時期。化學是理論與抽象性極強的學科,想要學好化學,就要靠經驗與理論相結合的抽象邏輯思維。
其次,學生思維方式的改變。當學生進入高中后,就會將初中時產生的經驗型抽象思維轉換為理論型抽象思維。初中的化學知識多數是能力型較少的入門知識,對于學生的要求不高。另外,教師在教授不同知識和問題時會創建出統一的思維模式,因此容易導致學生出現思維定勢,依賴教師的思維及教學模式。在高中化學課堂上,教師上課節奏快,課堂上注重引導學生自主學習,這就與初中時的教學模式有很大的不同,因此很多學生到了高中后都會不適應。
(二)高中化學學科學習的特征
“深”:是指高中化學知識較為深奧,學生不容易掌握其實質。與初中教科書相比,高中化學教科書中知識的深度和抽象度明顯增加。
“雜”:指的是高中化學知識的產生與組成系統復雜。高中化學教科書上將知識點、必修與選修板塊都標注了出來,并且對其他細小知識也有所標注,導致種類繁多,內容冗雜,不好記憶。
“混”:是指高中化學教科書在一些相近的化學問題上解釋模糊不清,導致學生無法清晰辨別。
“特”:高中化學中存在很多特殊性的規律,因此導致學生出現記憶偏差、模糊等現象。
(三)化學的認知結構
化學認知結構指的是學生對于高中化學知識及內容的總結與組織。學生化學學習困難就是由于學生頭腦中的化學認知結構不夠完整,表現為以下四點:
1.化學“已知”儲備量不夠。化學學習困難的學生,通常都存在化學基礎知識掌握不牢、運用技能儲備量不夠等問題。另外,高中生都是從不同初中考上來的,而不同的初中教師教授的化學知識也是有所不同的,但高中化學課堂上教師的教學模式都是統一的,就會使一些學生出現學習困難。因此,教師應當重視個別和群體困難,準確判斷出適合學生的起點,在教授新知識時將舊知識帶上,不斷地進行復習,這樣就會減少學習困難。
2.化學知識結構化程度低。知識的整理就像圖書管理一樣,如果都是散亂無章的堆積,就會造成檢索困難,早晚會被遺忘在那里。但是如果整理出完整的結構體系,就會提高檢索速率,加強記憶。學生出現學習困難有的時候是因為學習的知識太過零散,在實際的運用中知識無法聯系起來。所以,教師在今后的課堂上,可以適時將舊知識與新知識進行串聯,或者將這一知識點與下一知識點聯系,這樣不僅可以激活相關的化學知識,也可以激活已學過的化學知識。
3.化學知識表征不完善。化學知識的表征即為知識儲存于腦中的形式。相關資料表明,同一種知識可以用不同種方式來表征,如果學生對于知識的表征是多樣而有序的,則學生可以對其進行靈活運用;如果學生對于知識的表征是單一的,則學生對知識的應用就會出現僵化,產生僵化現象說明教師采用“填鴨式”教學模式,而學生采取死記硬背的學習模式。
4.思維定勢的影響。思維定勢,是由先前的活動而造成的一種對活動的特殊的心理準備狀態,或活動的傾向性。在環境不變的條件下,定勢能夠使人應用已掌握的方法迅速解決問題。而在情境發生變化時,它則會妨礙人采用新的方法。而學生的學習過程是積極創建學習主體的過程,在這一過程中,學生的學習效率受到諸多因素的干擾,其中最為嚴重的就是思維定勢。因此,打破思維定勢,才能幫助學生擺脫學習困難。
以上幾點為導致高中化學新課程學習困難的因素,當然,教師的教課水平和方式、學生的家庭教育或者學生自身的人際交往等都有可能影響學生對于化學的學習。本文只是針對學生的心理和對事物的認知角度進行的分析,所以不能做到面面俱到。
參考文獻:
[1]王后雄.高中化學新課程學習困難及其認知因素分析[J].內蒙古師范大學學報:教育科學版,2009(06):117-123.
關鍵詞:無機化學實驗;高職農業院校;課程改革;專業型人才
隨著我國農業生產形勢、教育體制改革形勢的發展,迫切要求高等農業院校培養更多的服務于“三農”的適應新世紀需要的應用型高級專門人才。無機化學實驗課程是農業院校應用化學專業一門實踐性的獨立課程,是學生系統實驗方法和實驗技能培養的起點,其教學質量的好壞,直接關系到大一學生對本專業的興趣和后續課程的開設效果。針對目前農業院校無機化學實驗課程教學存在的諸多問題,結合多年無機化學教學經驗,對無機化學教學思想、教學方法、教學內容和考核方式進行較為全面的改革,獲得了一些經驗和啟示。
一、高職農業院校無機化學實驗課程教學存在問題
無機化學實驗課程是農業院校眾多專業應用型學科的基礎課程,經過調查與比較發現其存在以下問題和弊端:考核方式單一,不能準確評價學生對無機化學掌握的程度以及動手、觀察等能力;實驗內容多以驗證性實驗為主,應用型、綜合和設計型實驗較少;教材內容中理論性知識與應用型知識結構分配不當。
二、高職農業院校無機化學實驗課程教學改革策略
(一)考核多元化
根據無機化學實驗課程的特點,采取平時成績+設計實驗+期末考核的綜合考核實驗成績的方式按比例計算總成績,這樣比較公正、客觀,還能給學生極大的鼓勵。平時成績主要以實驗預習、實驗操作、實驗報告成績為主;設計實驗考核是在每個學期后期進行,由學生在提供的題目中選擇,根據設計思路、設計方法和實驗效果進行綜合打分;期末實驗考核主要是考核學生對元素及其化合物性質掌握的綜合程度及實踐能力。
(二)建設綜合應用教學
實驗教學的考評需注重學生實驗過程、實驗結果和實際收效。如果能夠使無機實驗內容與現代科學技術和生產實際相結合,將先進性、趣味性、應用性、綜合性融為一體,突出學生在實驗教學過程中的主體地位,就可以使學生在驗證理論的同時,培養自身發現問題、分析問題、解決問題和創新思維的能力。第一學期無機化學實驗內容主要以驗證性實驗為主,目的是熟練和規范學生基本操作和技能。第二階段無機實驗課程安排在第二學期,主要是應用型、綜合設計型實驗,目的是調動學生自身的創新思維來研究和解決實際問題。例如,某校開設具有實用性的實驗,如“納米氧化鐵的合成及其性能試驗”“從廢碘液中回收碘”;綜合性實驗,如“三氯化六氨合鉆(111)的制備及其組成的確定”“氨基酸金屬鎳配合物的穩定常數測定”等,其中綜合設計型實驗占開出實驗的42%。由于綜合設計型實驗要求學生在試劑的選擇和配制、實驗儀器的調整、實驗操作與記錄、結果分析等各環節均獨立完成,其中每一步驟對學生來說都是全新的,充滿挑戰。因此,綜合型實驗對提高學生實際運用并靈活掌握各類實驗操作技能發揮了積極作用。此外,在完成綜合設計型實驗過程中,盡量為學生營造一個寬松的、以學生為主的教學環境和氛圍,使學生獲得充分發揮想象力和自我表現的機會,對學生綜合素質的培養起到了積極的作用。
(三)重構教材內容
首先,高職院校的農業無機化學專業是為了順應時展中農業領域的需求,社會的職業供需所設置的,這賦予了高職院校農業無機化學專業課程的實踐性與實用性。因此,高職院校對農業無機化學專業學生的培養應側重于能力。然而,農業無機化學專業的出現必然是以理論發展成熟為前提的。掌握農業無機化學理論學說是掌握該專業的前提要求。高職院校應當結合這兩點要求為致力于熱衷于農業方向發展的學子尤其是高職學生打造合理的農業無機化學教材。
三、結論
我國是農業大國,農業的發展舉足輕重。而一個行業發展的核心資源是人才。要使高職農業無機化學實驗課程為農業領域在社會培養大量優秀的農業化學相關型人才,就要讓農業無機化學課程在課程內容、教授方式及教材用書等方面都能調動、激發起學生的主動積極性,讓學生在學習知識的過程中培養起自學、探究分析、整合、實踐能力,為以后從業于農業及其相關領域做好知識與技能鋪墊,為我國的農業發展提供人才資源打下堅實的教育基礎。
作者:張學慧 單位:赤峰工業職業技術學院
參考文獻:
[1]張燕.無機化學教學改革初探[J].高等教育研究,2011(3):47-48.
作者:史銳 張曉麗 吳品昌 單位:遼寧中醫藥大學
內容涉及濃度計算、結構理論、熱力學初步等等,涵蓋了多個化學學科知識,但像結構理論等知識主要以描述性介紹為主。這種淺、全,但內容繁多的內容很難符合現代教學要求,也不符合現代化醫藥人才培養的要求。內容與實用性聯系較少。內容中對知識在醫藥學上的應用介紹較少,與實際應用聯系較少。如緩沖溶液中只介紹簡單的濃度計算方法,而在醫藥學上常用的溶液介紹非常少。(3)課程內容對不同專業無明顯區別,授課無側重點。因此需對課程內容進行調整,力求少而精。因不同專業的服務方向不同,對所學課程要求也不同,而課程的設置與教學質量直接影響學生對后續課程的學習效果,影響對學生整體目標的培養質量。因此《無機化學》怎樣適應于不同專業的人才培養目標,怎樣實施教學,是無機化學教學工作者們探討和研究的時代命題。結合教學實踐經驗,提出以下構想。構建面向不同專業以無機化學為核心的課程體系本校無機化學教研室承擔全校藥學相關專業、護理學等多個專業的教學任務。并根據臨床醫學專業的課程設計需要,擬增加無機化學和現代無機化學課程作為臨床醫學相關專業的公共選修課,為其后續課程學習提供良好的鋪墊,并為今后的科研工作起到引領作用。
因不同專業的服務方向不同,對所學課程要求也不同。因此,根據本校各專業培養目標的要求,構建以無機化學為核心的“1條主線和3個分支”課程體系,以適應全校不同專業對無機化學教學的需要。“1條主線”包括無機化學和現代無機化學2門課程,分別適用于藥學和臨床專業本科生必修和選修,體現無機化學對于藥學和臨床醫學教學和科研的引導作用“;3個分支”包括無機化學(護理學專用)、基礎化學和醫用化學基礎(中專護士專用),以加強非臨床專業學生對本專業相關無機化學知識的學習。(1)核心課程《無機化學》是研究無機物的組成、結構、性質、變化規律的科學,重點闡述物質結構基礎(原子結構、分子結構、晶體結構等)、元素周期律、化學基本定律、氣體、熱力學基礎、動力學基礎、酸堿理論、電解質溶液、氧化還原反應、配合物等。通過掌握該課程的基本理論、知識和技能將為醫藥學各學科的學習奠定基礎,有利于將來的實際工作。無機化學是藥學相關專業的必修課程,也是計劃新開的臨床專業公共選修課,但不同的專業對無機化學教學有不同的要求,藥學專業學習重點為化學相關理論及藥物制備合成相關知識;臨床專業學習重點為后續有機化學和生物化學課程學習做鋪墊,以及元素性質和其前沿應用的知識。因此,在上述專業的《無機化學》的教學過程中,我們將始終堅持突出專業特色、滿足專業需求、體現專業水平的原則,分別制定不同的教學大綱、實驗教學大綱和實驗指導。(2)《現代無機化學》是藥學和臨床醫學專業學生在掌握了無機化學及相關專業知識之后學習的一門計劃新開選修課,其內容概括地總結無機化學中常用的經典理論成果,使學生有效地掌握理論工具,讓學生運用所學理論知識指導對無機化學領域最新知識的學習和掌握,了解現代無機化學的主要研究方向、研究方法、應用及其發展趨勢,培養學生把握無機化學學科前沿的能力及其在藥學和臨床醫學的應用,為后續課程學習及今后從事相關研究工作打下堅實的基礎。(3)《無機化學》(護理學專用)是護理學專業學生學習無機化學在護理學相關方面應用的一門專業選修課,它重點研究酸堿理論、電解質溶液、氧化還原反應、配合物等理論及相關技能,對今后從事相關工作提供重要的理論支持和技術指導。(4)《基礎化學》是非臨床醫學專業計劃開設的一門公共選修課,簡述無機化學四大平衡理論、有機化合物的結構性質以及光譜分析、薄層層析、電化學分析等儀器分析的原理和方法。為其專業課的學習以及今后從事相關研究工作打下堅實的基礎。(5)《醫用化學基礎》(中專護士專用)是研究無機物和有機物的組成、結構、性質、變化規律的科學,概括闡述化學相關知識以及化學技能在護士專業的重要應用。對護士專業今后工作具有重要的指導意義。整合新課程體系的教學內容課程教學內容的調整與整合非常必要,整合后在以下幾個方面體現出特色。(1)滿足學科綜合化的發展趨勢。無機化學學科與其它學科日益交叉、滲透、融合,學科領域不斷擴展,從內容看,實用化和綜合化趨勢日益明顯。只有對傳統教學內容進行整合,并增開現代無機化學選修課,才能跟上形勢的變化,做到與時俱進。(2)提高授課效率。目前教學要求與教學時數之間的矛盾突出,其中教學內容重復和銜接不暢是主要原因之一。整合后,精煉、流暢的教學內容可以有效提高授課效率,減緩縮課時與增內容之間的矛盾。(3)通過無機化學課程教學內容和方法的整合與改革,不僅提高實驗教學儀器、設備的利用率,減少實驗教學的重復建設,有效利用資源,緩解擴大招生與教學投入不足的矛盾,而且提高實驗教學質量,培養學生科學思維、應用知識和創新能力。
探索創新性無機化學實驗教學改革在原有無機化學實驗教學改革成果基礎上,通過實驗手段的改革,教材內容的更新及實驗考試方式的改革,對無機化學實驗教學體系進行探索性的改革。(1)改革教學手段、更新教學內容:教學內容跟蹤學科領域前沿發展變化動態,將新知識和新技術及時吸收融合到實驗教學中,使學生了解學科發展動向,熟悉和掌握學科前沿的理論知識和操作技能。實驗教學按基礎(驗證)實驗、綜合實驗、設計探索性實驗3個層次展開。并按照改革要求,編寫新的實驗教學大綱和實驗指導。(2)改革考試方法和內容:改革單純操作性實驗考試模式。實驗考試內容上實行老師指導下的學生自主選題,以小組為單位進行實驗和論文撰寫,以個人為單位進行論文答辯和技術考核,根據考試成績和平時成績對學生進行評分,提高學生學習的積極性和主動性。(3)開辟無機化學實驗第二課堂:定期舉行無機化學學術講座和文獻讀書報告會;提倡藥學專業本科生參加教師的研究課題和實驗室開放項目,撰寫綜述和論文等方法進一步充實無機化學實驗教學內涵,促進本科生創新思維和科研能力的發展。隨著高校教改形勢向縱深發展,中醫藥專業無機化學課程體系和教學內容的改革勢在必行,但教學改革是一項長期而復雜的系統工程,必須積極而慎重地進行,并在實踐中進一步完善。逐步加強無機化學在高等化學教育中的基礎和母體地位,提高教學質量,為培養符合時展的中醫藥人才奠定基礎。
(長安大學材料科學與工程學院,陜西 西安 710061)
【摘 要】本文針對工科院校材料科學與工程學院《無機化學》課程的基本特點,結合課堂實踐教學過程,從教學內容的規劃、教材的選用、教學模式的改進等三方面闡述了筆者的教學體會。
關鍵詞 無機化學;教學模式;教學探討
基金項目:中央高校基金(2014GB11091)。
作者簡介:吳蕾(1983—),女,博士,長安大學材料科學與工程學院,主講無機化學、分析化學、材料科學基礎課程。
無機化學是化學領域的一個重要分支,而《無機化學》課程更是理工科院校化學化工類專業的一門重要的基礎課,面對的學生也基本上是剛入學的大學一年級本科生,因此,這門課程教學質量的高低對學生整個大學期間的學習甚至畢業后的就業都起著舉足輕重的作用。由此看來,如何提高《無機化學》課程的教學質量顯得尤為重要。近年來,許多高等工科院校大幅度削減《無機化學》課程的學時,而《無機化學》課程本身知識內容又很豐富,所以工科《無機化學》課程的教學就面臨著課時少、容量大、任務重的困難,對講授這門課程的教師也提出了更高的要求。經過幾年的教學實踐,筆者根據工科院校材料科學與工程學院《無機化學》課程的自身特點,從不同專業的培養目標及學科發展方向出發,就工科院校《無機化學》課程的改革和建設,提出如下的自我體會和進一步探索。
1 結合專業合理安排教學內容
無機化學不但是高等學校化學化工類專業的第一門重要的專業基礎課,也是材料科學、生命科學、環境科學、醫藥類等專業的一門重要的化學基礎課[1]。因此,基本相同的教學內容要根據各專業需求的不同,講授的側重點有所區別。對于工科院校來說,《無機化學》課程課時少、容量多、任務緊,更是需要合理安排教學內容,把握好“掌握”“理解”“了解”這3個不同層次要求的尺度,合理分配學時。同樣是材料學院,對于高分子材料專業,在化學動力學、化學熱力學中要對催化劑的作用及原理,緩沖溶液的配置和選擇重點講授,分子結構中重點抓住幾種成鍵理論,在元素介紹中著重介紹s區氫元素,p區碳族、氧族元素;對于能源與電子材料專業,尤其重點講授電化學相關內容,如氧化還原反應、電池組成、電動勢、電極電勢等,在元素介紹中著重介紹s區鋰元素,p區碳族元素,如C,Si,Ge等;對于材料加工專業,在講述氧化還原反應的相關內容時要穿插金屬腐蝕與防腐等相關理論,在講授結構化學的內容時重點應放在金屬晶體,在元素介紹中也著重介紹金屬元素;對于無機非金屬專業,在重點講授化學動力學、化學熱力學這些基礎理論的基礎上,還要側重介紹結構化學及配位化學相關的內容,在元素介紹中重點介紹玻璃、陶瓷材料相關的元素,如p區碳族元素等。
2 合理選用教材
經過教研室多年的教學實踐,我們最后采用了牟文生主編的《無機化學基礎教程》為教材[2]。該教材結合實際,考慮到工科院校《無機化學》課程學時少、內容多的特點而編寫而成。教材內容深淺適度,在確保基礎理論和基本知識講清楚、說明白的基礎上,以“夠用”為原則,不做過多的深入和擴展;語言簡練,通俗易懂;同時也能與時俱進,恰如其分的介紹學科的新動態新發展,以拓寬學生的知識面。每個章節都精選了一些習題,幫助學生及時理解和掌握教材內容,也能鍛煉和培養學生分析問題、解決問題的能力。同時,該教材還配套有《無機化學基礎教程學習指導》,列出了相應教材中各個章節的教學大綱,提煉出各章重點、難點,并對各章的課后習題進行選解,對有代表性、難度較大的習題,做出詳盡而規范的啟發、引導和解答;除此之外,每章還配有自測練習題,可供學生自我檢測學習效果。經過幾年的教學實踐,學生們對該教材普遍反映良好,教材難度、深度適中,自學性也很好。
3 有效提高教學質量
3.1 激發學生學習興趣
如何提高學生的學習質量,在思想上引起學生的重視以及提高學生的學習熱情是根本。因此,一開始就要讓學生們意識到無機化學是一門重要的基礎課。從內容上說,它既有無機化學課程自身豐富的知識內容,還承擔著為后續課程做必要準備的特殊任務,是其他3門化學基礎課(分析化學、有機化學和物理化學)的基礎。另一方面,無機化學課程大多是在大學一年級開設,教學對象是剛步入大學的一年級本科生,他們在學習方法上還沒有擺脫中學時期的內容少、練習多、課上老師反復強調的學習模式。因此,在教學模式上,要逐漸引導學生盡快適應大學的授課、學習方式,盡量培養學生自己分析和解決問題等綜合能力,完成從中學到大學在學習方法和思維方式的轉變。
大學的教學過程不再是簡單的“教”與“授”,而更多的是“引導”、“啟發”進而去“發現”,所以充分調動起學生的求知欲和積極性非常重要。比如,可以在緒論課上就讓學生們了解到無機化學所涉足的領域有多廣,在一些前沿科學領域的作用有多重要,可以舉一些實例來激發學生們的興趣,如列舉一些無機化學在納米材料、無機膜材料、超導材料、氣敏材料等新材料、新能源的合成制備方面起到重要作用的實例。同時,每章的入題也可以采用提出問題的方式入手,調動起學生的好奇心,帶著問題開始一章的學習,以尋求答案的方式去探索知識點,這樣既能結合實際把知識點說透,也能培養學生分析問題、解決問題的能力。例如,在講授飽和蒸汽壓概念的時候,可以先給學生們觀察一個實驗現象:蔗糖水和純水靜置后水面上氣壓的變化是不同的,進而提出問題:“為什么會產生這樣的區別?”調動起學生的好奇心,然后引導學生去尋找答案,進而展開這一章知識點的討論學習。
3.2 借助多媒體手段
近年來,多媒體技術被越來越多的應用在大學課堂教學中,與傳統的“黑板——粉筆”教學模式相比較,也體現出了許多獨特的優越性,如生動、形象;信息量大;資源豐富等[3]。多年的教學實踐證明,多媒體教學與傳統教學模式相互結合,能達到互相補充、完善,從而有效提高教學質量的作用。然而我們發現在制作多媒體課件的過程中,有一些方面還是值得深思和進一步探索的。
首先,要保證多媒體課件內容與講課思路的統一。課件是為授課服務,作為授課內容的載體起到輔助作用,所以,在制作課件前要吃透教材,根據教學大綱提煉出重點、難點,理清整個授課思路之后再設計出符合講課思路的課件。其次,要注意課件的美感。借助多媒體制作軟件,使得課件在背景、構圖、文字、動畫等方面精心搭配,既要做到清晰明了,也要賞心悅目,讓學生能在愉快的氣氛中接受知識;同時具有藝術性的課件也更有利于學生對知識的記憶。再則,要充分利用影像、動畫資源。尤其對于一些難以理解的概念或原理,單純文字的表述可能顯得蒼白無力,難以接受和消化,而如果借助一些動態的影像資料或形象的三維動畫模擬,理解起來則直觀簡單的多。比如在講授原子軌道、雜化軌道等一些量子化學基礎理論的時候,我們就借助了三維動畫模擬,效果很好,學生們接受很快,事半功倍。最后,多媒體課件不可能一次兩次就能做到盡善盡美,同時它也并不是一個死板的教案,在使用中需要根據具體的教學情況和學生的反饋情況不斷修改、完善,才能發揮最大的功效。
多媒體技術對于教學活動能起到有效的輔助作用,尤其是對于課時少、容量大的工科《無機化學》課程顯得尤為有效。但是,多媒體教學模式并不能完全取代傳統的教學方式,特別是在公式推導及例題講解的過程中,傳統的板書模式更能把問題講清楚、思路理明白,必不可少。
3.3 重視實驗課
化學是一門實驗科學,而無機化學是化學中一個重要的分支,它的每一步發展都與實驗密不可分,因此要學好無機化學毫無疑問必須重視實驗課。(1)實驗課可以培養學生實驗操作的基本技能,同時鍛煉學生協調多種感官進行觀察,做到腦想、眼看、手動、鼻嗅、耳聽。(2)可以培養學生觀察、分析、解決問題的能力。在實驗過程中,指導學生將觀察和思維結合,觀察的目的是探索和發現問題,達到對事物及其變化規律的認識。觀察越豐富、準確,認識就越深刻,思維也就愈加活躍、廣闊。因此,教師可以有意識的設計一些實驗或者針對一些實驗的異常現象,引導學生將觀察和思維緊密結合,從而提高學生分析和解決問題的能力。(3)可以培養和發展學生的創新能力。通過實驗,鍛煉學生獨立思考、大膽操作,在親自實踐的過程中培養和發展自己的創新精神。例如,教師可以提出實驗課題,引導學生運用所學知識,根據實驗目的及內容,自主設計實驗方案,然后進行實驗操作。這種教學方式有助于發展學生的創造性思維,又能獲得良好的實驗教學效果。同時,可以把學習到的書本知識加以實際運用,強化課堂所學知識,做到學以致用,而不是死讀書讀死書。(4)可以培養學生嚴謹的科學態度,對每一個微小的實驗現象都要做到觀察細微,記錄仔細,在實驗數據的處理上,做到科學、嚴謹、真實,不編造實驗現象,不偽造實驗數據,真實記錄每一個數據和實驗現象,然后做出客觀分析。
4 結束語
隨著學科的發展、專業需求的改變,專業課程的教學模式隨之改革是勢在必行的。只有在實踐中,不斷的總結經驗,發現問題,適應需求,不斷的改變、完善,才能更好的完成教學工作,提高教學質量,使學生得到更大的收獲。
參考文獻
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關鍵詞: 高職高專無機化學實驗 實驗教學 探索
實驗教學是現代高等教育的重要教學形式,它在引導學生掌握科學的研究方法、養成科學態度和方面起著關鍵的作用。高職類實驗教學主要任務是培養學生分析問題和解決問題的能力;訓練學生基本的實驗操作技能和實驗方法,以及良好的實驗工作習慣。無機化學實驗是化學化工類專業的第一門必修實驗課。它既是聯系課堂理論教學的橋梁,又是培養學生基礎實驗能力,并在科研實踐中培養創造性實驗能力的有效途徑。學生通過做實驗獲得對理論知識的感性認識,深入理解和應用無機化學中的概念和理論,在實驗過程中逐步培養起嚴格的科學態度,創新性能力,良好的實驗素質,以及分析和解決問題的獨立工作能力。[1]
一、傳統無機化學實驗教學中的問題
1.在教學觀念上重理論、輕實驗。理論課教學任務由高職稱的專任教師承擔,教學經驗豐富,領導也比較重視理論課的教學效果,而實驗課多由助教上課,把實驗教學放在從屬于理論教學的地位,導致教師對實驗教學重視不夠,不愿意在儀器設備的購置與維護上投入大量資金。在職稱和待遇等方面,實驗教師也沒有得到應有的重視,師資隊伍多由助教和新到崗的見習助教組成,每年都有較大變動,影響了實驗教學的效果。另外,由于實驗師資的不足,每次實驗只配備了一名教師,學生卻有30多人,學生在實驗中的問題比較大,一人實難顧全大局。
2.在實驗教學內容上仍以“理論驗證、性質驗證”或“儀器的使用和操作方法訓練”為主要實驗內容,其中無機化學實驗里驗證性實驗占60%,儀器使用和操作方法訓練占40%,且部分內容為了實驗而實驗,具有一定的重復性,使實驗課落后于科技的發展和時代的要求,不能激發學生對實驗課的興趣,制約了實驗教學水平的提高和學生實驗能力和素質的培養。
3.在實驗教學態度上,多數驗證性實驗均為“照方抓藥”模式,在實驗教師介紹實驗原理、操作要領后,學生在實驗的時候,對著實驗書取用試劑,而不去思考每一步操作的道理和可能出現的現象,記錄的實驗現象是否正確也不知道。
4.在實驗成績的評定上,大多依據實驗報告和期末的筆試,造成實驗成績評定不能準確地反映學生實驗能力。
二、無機化學實驗教學的探索
1.轉變傳統的教學觀念。
教學有法,但無定法。新穎的教學形式和教學方法,可以極大地調動學生學習的積極性,發揮學生的主觀能動性。教師應建立一套完善的成績評分方案,實驗課的成績要以平時考查為主,占總分的50%―60%,平時成績要以實際操作的水平為主要考核依據,對實驗成績考核的主要內容都定出具體的評分標準。教師可以對每個學生建立實驗檔案,詳細記錄學生實驗過程的各項情況,給出每個實驗成績,期末綜合平時成績,這樣做對于端正學生實驗態度,養成良好的實驗習慣有很大的幫助。為了督促學生培養自己獨立實驗,勤于思考,分析和解決問題的能力,教師應增大開放式實驗量,給出課題,讓學生自己查閱資料,設計實驗方案,經教師審閱同意后付諸實施。在做實驗的過程中,由2―3位學生組成一組,教師在實驗過程中起指導作用,其它方面由學生自己掌握。這樣做可以明顯地提高學生的積極性,充分發揮他們的主觀能動性,對于培養他們的自主意識和動手操作能力的作用是巨大的。教師應嚴格實驗考試,期末實驗考試可分為筆試和操作兩個部分。操作考試為無機化學實驗考核的重要組成部分,為了促進學生對所學知識和技能的全面掌握,操作考試應嚴格把關。
2.開展綜合設計式教學,提高學生的創新能力。
我們采用綜合設計式實驗教學,將元素及其化合物的性質與無機物的制備,以及性質測定相結合,組成系列實驗,并將基本實驗知識、基本操作原理、基本實驗技術融合到系列實驗中去進行訓練。由于無機化學內容豐富,但教學時數有限,我們不可能對無機化學中眾多的元素及其化合物逐一進行實驗研究。然而我們可根據元素在周期表中的位置和不同的差異性選擇典型元素進行實驗研究,以點帶面,如S區確定鈉、鈣兩個系列,P區確定鋁、碳、磷、硫、氯五個系列,D區確定鉻、錳、鐵三個系列,D、S區確定銅、銀、鋅三個系列。每個系列都用廉價的原料或工廠廢棄物作為起始原料進行實驗。綜合設計式實驗教學的基本要求是:(1)實驗方案由學生自己設計。實驗課題提前向學生公布,由學生自己查閱有關資料,擬定實驗原理、試劑(規格、濃度)、儀器、實驗條件、實驗步驟,再由教師審閱批準。(2)學生獨立完成實驗。實驗的基本操作要符合規范,實驗方法要科學嚴密,實驗過程中的現象要仔細觀察,實驗數據要認真記錄。(3)寫出論文式的實驗報告。綜合設計式實驗教學對于激發學生穩固而持久的興趣,鍛煉他們勇于突破、大膽創新的精神,鼓勵他們克服以往經驗的障礙、脫離思維的慣性,力爭解決問題的新穎性和獨特性,提高他們的創新能力是非常有效的。
3.高度重視良好的實驗素養與習慣的培養。
如果說熟練的基本操作是做好實驗的基礎,那么良好的素養和習慣就是實驗成功的保證。無機實驗既是學生涉足化學實踐的第一步,自然需要重視良好素質和習慣的培養。根據實驗特點和學生實際,我們著重抓了三個方面:(1)培養學生重視實驗,勇于實踐的情感,克服當前普遍存在的重理論、輕實踐,畏懼化學實驗的毒害作用而不愿實驗的傾向。(2)培養學生認真、求實的科學精神,糾正學生實驗走過場,甚至任意涂改實驗數據編造實驗報告的不良學風。(3)培養學生條理、整潔的習慣。我們要求預習報告和實驗報告必須簡明、規范,實驗中儀器藥品擺放得科學、合理、整齊、方便并隨時保持實驗桌面潔凈,取放儀器藥品有條不紊,就連配發給學生的儀器也必須按確定位置存放。
4.引導學生進行思維性觀察。
對實驗的觀察不應僅僅局限于實驗中所能感知的東西,更重要的是對所感知的東西的思考。學生不僅要觀察實驗儀器的選擇、組裝,而且要分析為什么這樣選,以及為什么這樣組裝,其他選擇和組裝是否可以,為什么?例如:在學習實驗室制取氯氣一節時,我提出了以下幾個問題讓學生思考:(1)比較實驗室制取氯氣、氧氣、氫氣的藥品和反應條件的區別?(2)制取這三種氣體各需要哪些儀器?(3)能否用制取氫氣或氧氣的裝置來制取氯氣?為什么?促使學生經過思維解決問題。在實驗中不僅要求學生觀察實驗的操作步驟,而且要他們思考每一步的作用;不僅要觀察實驗中產生的現象,而且要思考產生這一現象的原因,等等。只有對實驗裝置,操作步驟,以及從始至終所發生的現象進行全面細致的觀察,并將觀察與思考結合起來,進行思維性觀察,學生才能對實驗中的現象有深刻的理解,才能提高實驗操作技能和實驗設計能力,才能使感情、意志、能力受到鍛煉,真正發揮實驗教學育人的功能。在教學過程中,教師應根據學生的特點及知識水平的不同階段,提出不同的觀察要求,引導學生全面地觀察。對于性質實驗,教師應著重要求學生觀察反應條件及實驗中發生的現象,并能逐步地進行思維和分析,得出正確的結論;對于定量實驗,應要求學生認真觀察反應中量的變化;同時,讓學生自己總結,尋找同一類型的實驗在儀器選擇、制備方法、實驗裝置、注意事項、廢氣處理、物質鑒別等方面的共同點及不同點,達到學習新知識和增強記憶的目的。
5.加強計算機在實驗教學中的應用
計算機輔助無機化學實驗教學是對傳統的無機化學實驗教學方式的一個挑戰,也是高校化學教學改革的必然趨勢。比如對于一些劇毒易爆易燃物質的實驗,如:砷化合物、汞及化合物、固體高氯酸鹽、過硫酸鹽、白磷、一氧化碳、氯氣、液溴等性質的實驗,教師可通過計算機輔助教學軟件進行演示教學,使學生觀察到發生的實驗現象和反應條件,進而理解這些物質的性質,并使研究危害性的實驗項目成為可能;利用計算機對一些測定實驗的數據進行相關分析,使得學生能夠獲得實驗數據的處理的方法及相關知識;對學生的測定結果進行統計分析,從而更充分、準確地了解學生實驗的情況,并能有針對性地對實驗教學進行改進;對學生的實驗成績進行計算機管理,使得學生的成績更為準確、真實,更準確地了解學生的學習情況。總之,加強計算機在無機化學實驗中的應用,是實驗教師目前必須努力的方向。
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2603黑龍江大學132旅游管理94管理學
2603黑龍江大學232旅游管理84管理學
2603黑龍江大學152商務英語232英語(精讀)+英語(泛讀)
2603黑龍江大學176網絡工程162高等數學
2604哈爾濱理工大學榮成校區102市場營銷169管理學
2604哈爾濱理工大學榮成校區105會計學194管理學
2604哈爾濱理工大學榮成校區110電氣工程及其自動化254高等數學
2604哈爾濱理工大學榮成校區111自動化104高等數學
2604哈爾濱理工大學榮成校區211自動化215高等數學
2604哈爾濱理工大學榮成校區311自動化223高等數學
2604哈爾濱理工大學榮成校區114電子信息工程79高等數學
2604哈爾濱理工大學榮成校區116軟件工程135高等數學
2604哈爾濱理工大學榮成校區125機械設計制造及其自動化261高等數學
2604哈爾濱理工大學榮成校區132旅游管理152管理學
2604哈爾濱理工大學134熱能與動力工程258高等數學
2604哈爾濱理工大學榮成校區174材料成型與控制工程256高等數學
2604哈爾濱理工大學榮成校區178工商管理83管理學
2604哈爾濱理工大學榮成校區278工商管理166管理學
2604哈爾濱理工大學榮成校區179國際經濟與貿易161管理學
2605哈爾濱商業大學103會展經濟與管理167管理學
2605哈爾濱商業大學105會計學103管理學
2605哈爾濱商業大學106財政學218管理學
2605哈爾濱商業大學107金融學76管理學
2605哈爾濱商業大學132旅游管理155管理學
2605哈爾濱商業大學146土木工程226高等數學
2605哈爾濱商業大學152商務英語131英語(精讀)+英語(泛讀)
2605哈爾濱商業大學166物流管理121管理學
2605哈爾濱商業大學172電子商務128管理學
2605哈爾濱商業大學177稅收學185管理學
2606黑龍江工程學院105會計學166管理學
2606黑龍江工程學院125機械設計制造及其自動化218高等數學
2606黑龍江工程學院127車輛工程135高等數學
2606黑龍江工程學院146土木工程(巖土與地下方向)247高等數學
2606黑龍江工程學院156測繪工程229高等數學
2606黑龍江工程學院162建筑環境與能源應用工程221高等數學
2607黑龍江科技大學105會計學116管理學
2607黑龍江科技大學110電氣工程及其自動化192高等數學
2607黑龍江科技大學111自動化81高等數學
2607黑龍江科技大學211自動化88高等數學
2607黑龍江科技大學311自動化153高等數學
2607黑龍江科技大學115計算機科學與技術72高等數學
2607黑龍江科技大學215計算機科學與技術138高等數學
2607黑龍江科技大學116軟件工程70高等數學
2607黑龍江科技大學216軟件工程81高等數學
2607黑龍江科技大學160采礦工程152高等數學
2607黑龍江科技大學161礦物加工工程136高等數學
2609東北石油大學105會計學84管理學
2609東北石油大學111自動化263高等數學
2609東北石油大學115計算機科學與技術204高等數學
2609東北石油大學124應用化學110有機化學+無機化學
2609東北石油大學146土木工程274高等數學
2609東北石油大學159環境工程169高等數學
2609東北石油大學184石油工程181高等數學
2610黑龍江八一農墾大學102市場營銷81管理學
2610黑龍江八一農墾大學202市場營銷97管理學
2610黑龍江八一農墾大學302市場營銷151管理學
2610黑龍江八一農墾大學105會計學80管理學
2610黑龍江八一農墾大學205會計學199管理學
2610黑龍江八一農墾大學110電氣工程及其自動化188高等數學
2610黑龍江八一農墾大學118動物科學71動物生理+動物生化
2610黑龍江八一農墾大學218動物科學71動物生理+動物生化
2610黑龍江八一農墾大學119動物醫學81動物生理+動物生化
2610黑龍江八一農墾大學146土木工程220高等數學
2610黑龍江八一農墾大學151英語112英語(精讀)+英語(泛讀)
2610黑龍江八一農墾大學251英語81英語(精讀)+英語(泛讀)
2610黑龍江八一農墾大學351英語111英語(精讀)+英語(泛讀)
2610黑龍江八一農墾大學155農學71植物學+植物生理(不含生化部分)
2610黑龍江八一農墾大學255農學71植物學+植物生理(不含生化部分)
2610黑龍江八一農墾大學355農學91植物學+植物生理(不含生化部分)
2610黑龍江八一農墾大學166物流管理71管理學
2610黑龍江八一農墾大學180園藝79植物學+植物生理(不含生化部分)
2611佳木斯大學102市場營銷73管理學
2611佳木斯大學202市場營銷176管理學
2611佳木斯大學105會計學74管理學
2611佳木斯大學205會計學94管理學
2611佳木斯大學111自動化75高等數學
2611佳木斯大學211自動化189高等數學
2611佳木斯大學113通信工程70高等數學
2611佳木斯大學213通信工程85高等數學
2611佳木斯大學115計算機科學與技術73高等數學
2611佳木斯大學215計算機科學與技術86高等數學
2611佳木斯大學315計算機科學與技術171高等數學
2611佳木斯大學515計算機科學與技術134高等數學
2611佳木斯大學121法學103民法學+刑法學
2611佳木斯大學122護理學72人體解剖學+生理學
2611佳木斯大學127車輛工程136高等數學
2611佳木斯大學129小學教育(師范類)103教育學+心理學
2611佳木斯大學132旅游管理85管理學
2611佳木斯大學136生物科學(師范類)78有機化學+無機化學
2611佳木斯大學536生物科學(師范類)71有機化學+無機化學
2611佳木斯大學140生物技術72有機化學+無機化學
2611佳木斯大學340生物技術73有機化學+無機化學
2611佳木斯大學151英語91英語(精讀)+英語(泛讀)
2611佳木斯大學251英語146英語(精讀)+英語(泛讀)
2611佳木斯大學153園林73植物學+植物生理(不含生化部分)
2611佳木斯大學157漢語言文學(新媒體方向)74古代文學+現代漢語
2611佳木斯大學172電子商務139管理學
2612齊齊哈爾大學104財務管理73管理學
2612齊齊哈爾大學204財務管理73管理學
2612齊齊哈爾大學304財務管理145管理學
2612齊齊哈爾大學111自動化82高等數學
2612齊齊哈爾大學211自動化102高等數學
2612齊齊哈爾大學115計算機科學與技術77高等數學
2612齊齊哈爾大學215計算機科學與技術80高等數學
2612齊齊哈爾大學415計算機科學與技術143高等數學
2612齊齊哈爾大學217化學工程與工藝71有機化學+無機化學
2612齊齊哈爾大學121法學136民法學+刑法學
2612齊齊哈爾大學125機械設計制造及其自動化198高等數學
2612齊齊哈爾大學130學前教育106教育學+心理學
2612齊齊哈爾大學137食品科學與工程70有機化學+無機化學
2612齊齊哈爾大學237食品科學與工程136有機化學+無機化學
2612齊齊哈爾大學146土木工程222高等數學
2612齊齊哈爾大學147藝術設計170藝術概論
2612齊齊哈爾大學151英語154英語(精讀)+英語(泛讀)
2612齊齊哈爾大學157漢語言文學98古代文學+現代漢語
2612齊齊哈爾大學180園藝73植物學+植物生理(不含生化部分)
2613牡丹江師范學院110電氣工程及其自動化80高等數學
2613牡丹江師范學院210電氣工程及其自動化81高等數學
2613牡丹江師范學院310電氣工程及其自動化141高等數學
2613牡丹江師范學院410電氣工程及其自動化146高等數學
2613牡丹江師范學院510電氣工程及其自動化133高等數學
2613牡丹江師范學院121法學98民法學+刑法學
2613牡丹江師范學院132旅游管理137管理學
2613牡丹江師范學院232旅游管理88管理學
2613牡丹江師范學院332旅游管理128管理學
2613牡丹江師范學院140生物技術73有機化學+無機化學
2613牡丹江師范學院240生物技術94有機化學+無機化學
2613牡丹江師范學院340生物技術75有機化學+無機化學
2613牡丹江師范學院153園林72植物學+植物生理(不含生化部分)
2613牡丹江師范學院157漢語言文學87古代文學+現代漢語
2614綏化學院102市場營銷118管理學
2614綏化學院202市場營銷137管理學
2614綏化學院302市場營銷125管理學
2614綏化學院402市場營銷138管理學
2614綏化學院104財務管理71管理學
2614綏化學院204財務管理80管理學
2614綏化學院304財務管理123管理學
2614綏化學院110電氣工程及其自動化82高等數學
2614綏化學院210電氣工程及其自動化73高等數學
2614綏化學院310電氣工程及其自動化151高等數學
2614綏化學院410電氣工程及其自動化144高等數學
2614綏化學院114電子信息工程79高等數學
2614綏化學院115計算機科學與技術79高等數學
2614綏化學院130學前教育74教育學+心理學
2614綏化學院230學前教育98教育學+心理學
2614綏化學院332旅游管理120管理學
2614綏化學院137食品科學與工程71有機化學+無機化學
2614綏化學院237食品科學與工程102有機化學+無機化學
2614綏化學院147藝術設計154藝術概論
2614綏化學院149音樂學102藝術概論
2614綏化學院151英語95英語(精讀)+英語(泛讀)
2614綏化學院251英語99英語(精讀)+英語(泛讀)
2614綏化學院157漢語言文學82古代文學+現代漢語
2614綏化學院166物流管理73管理學
2614綏化學院466物流管理126管理學
2614綏化學院181水利水電工程180高等數學
2614綏化學院182食品質量與安全73有機化學+無機化學
2614綏化學院282食品質量與安全76有機化學+無機化學
2614綏化學院183制藥工程73有機化學+無機化學
2614綏化學院283制藥工程84有機化學+無機化學
2614綏化學院383制藥工程85有機化學+無機化學
2615黑河學院105會計學81管理學
2615黑河學院205會計學99管理學
2615黑河學院152商務英語77英語(精讀)+英語(泛讀)
2615黑河學院252商務英語81英語(精讀)+英語(泛讀)
2615黑河學院452商務英語153英語(精讀)+英語(泛讀)
2615黑河學院552商務英語115英語(精讀)+英語(泛讀)
2615黑河學院157漢語言文學81古代文學+現代漢語
2616哈爾濱醫科大學大慶校區122護理學112人體解剖學+生理學
2617齊齊哈爾醫學院122護理學105人體解剖學+生理學
2617齊齊哈爾醫學院163康復治療學77人體解剖學+生理學
2617齊齊哈爾醫學院263康復治療學109人體解剖學+生理學
2617齊齊哈爾醫學院165口腔醫學143人體解剖學+生理學
2617齊齊哈爾醫學院168藥學161有機化學+分析化學
2617齊齊哈爾醫學院169醫學檢驗104人體解剖學+生理學
2618牡丹江醫學院122護理學96人體解剖學+生理學
2618牡丹江醫學院164臨床醫學196人體解剖學+生理學
2618牡丹江醫學院173醫學影像學183人體解剖學+生理學
2619黑龍江中醫藥大學122護理學102人體解剖學+生理學
2619黑龍江中醫藥大學163康復治療學118人體解剖學+生理學
2619黑龍江中醫藥大學167中西醫臨床醫學228中醫基礎理論
2619黑龍江中醫藥大學170針灸推拿學222中醫基礎理論
2619黑龍江中醫藥大學171中藥學189中藥學+藥用植物學
2619黑龍江中醫藥大學185醫學美容技術249中醫基礎理論
關鍵詞:無機化學實驗;教學改革;教材建設;教學方法
化學是研究“應天地之萬變,集物質之精華”的科學,藥學是揭示藥物與人體或藥物與病原生物體間相互作用規律的科學。用于維護人類生命和健康的西藥和中藥都是化學物質,所以,藥物對抗疾病的過程本質上就是化學反應的過程。因此,化學不僅是蓬勃發展不斷變革的科學,更是我國高等藥學教育的重要基礎課程。無機化學和無機化學實驗分別是藥學院校新生升入大學之后的第一門化學理論和化學實驗課程。沈陽藥科大學的無機化學實驗是面向全校本科新生開設的課程,其授課對象覆蓋6個學院(藥學院、制藥工程學院、中藥學院、生命科學與生物制藥學院、工商管理學院以及醫療器械學院),授課人數達1900人,授課時長48學時。作為首門化學實驗課程,無機化學實驗的教學質量對后續化學基礎、藥學專業以及相應實驗課程的學習效果將產生深遠的影響。因此,如何提升該課程的教學水平,以培養學生規范的實驗技能和良好實驗習慣、提高分析與解決問題的能力、激發主觀的求知熱情以及增強學生自主創新意識,是本課程在教學改革中亟待解決的問題[1,2]。近年來,筆者所在的無機化學教研室聯合化學實驗中心,從實驗教材建設、教學手段和教學方法等方面進行探索和實踐,已經取得一定成效。
1教材建設
教材作為知識承載的工具,是教師進行教學的依據,是學生進行學習的參考。教材對于保證教學質量是至關重要的,好的教材能使師生如虎添翼,差的教材會令師生思維受限,甚至誤導。所以,我校在無機化學實驗改革中首先從教材建設入手。為突出無機化學實驗的藥學專業特色,在新版教材內容的選擇上,我們注意與國內藥學發展現狀相結合,吸納可以展現無機化學在藥學領域中實際應用的素材作為實驗內容。為此,在保留原有“藥用氯化鈉的制備及雜質限度檢查”實驗的基礎上,新版教材中增加了經典的無機藥物合成實驗——藥用氫氧化鋁的制備、鑒別、制酸力檢查及含量測定,以及藥用堿式碳酸鉍的制備、鑒別、制酸力檢查及含量測定,這些無機藥物合成實驗不僅可以激發學生對藥學專業的濃厚興趣,還為后續藥物合成以及藥物分析課程學習奠定了良好基礎,從而巧妙地完成了借助于基礎化學實驗課程將新生領進藥學專業之門的目標。在全球一體化的大趨勢下,為逐步實現與發達國家的高校教材同步接軌,以適應21世紀我國教育、科技和社會發展的需要,我們在新版教材中采用了雙語編寫體系。雙語實驗教材不僅可以幫助外國留學生快速地掌握課程內容,還可以促進國內學生在本科階段積累化學實驗專業英語,為將來去國外深造以及進行國際學術交流打下重要基礎。近年來,無機納米材料發展十分活躍,推動許多領域取得突破性進展,特別是在生物、醫藥、催化、傳感、吸附和分離等領域,新技術材料展現出多種多樣的應用潛能。為能及時了解無機化學領域近年來的科研成果,在新版教材中,我們增加了無機納米材料的合成實驗——二氧化鈦納米粒子的制備及其催化活性測定、納米四氧化三鐵的化學沉淀法制備及表征,增設這種前沿性實驗旨在引導學生綜合運用已學過的知識分析和解決復雜問題,通過了解納米材料的特殊性質和實際應用拓寬學生的知識視野、培養學生的科研思維與創新意識、激發學生的學習動力和熱情。無機化學實驗不但可以強化學生基本化學實驗的技能和技巧、培養科學思維,還可以促進無機化學的理論教學,幫助學生加深理解并掌握基本原理和元素化學性質。為實現這一目的,在新版教材中,我們對原教材中的化學原理實驗和元素化學實驗兩部分內容進行了重新選擇和優化,使實驗內容覆蓋了無機化學理論教學的各主要方面,包括化學熱力學、化學動力學、四大化學平衡、原子結構和分子結構理論以及元素化學,實現理論教學和實驗教學有機結合,相得益彰。
2教學手段
以前我校無機化學實驗的授課一直采取主講教師黑板板書講解實驗原理聯合現場演示來強調基本操作技能、技巧以及注意事項的方式。這種授課方式,存在一些弊端,比如,不同班級由于主講教師不同,導致對學生基本實驗操作規范的要求不統一;對于化學實驗基礎參差不齊的新生來講,沒有特別措施的講課方式無法滿足所有學生的聽課需求;處于不利聽課位置的學生無法看清教師實驗演示細節;黑板板書的教學手段形式單一、信息有限、教學效率低下等。在信息技術迅猛發展的今天,現代化教學手段——多媒體課件成為可顛覆傳統課堂教學,使其內容更豐富、教學更高效、可重復學習、備受青睞的新形式。為此,在無機化學實驗改革中,經過教研室全體教師集體備課研究后,統一制作出所有備選實驗的ppt課件,并將課程中涉及的標準基本實驗操作制作成24個規范的基本操作視頻。課堂上,教師采用講解實驗ppt課件聯合播放基本操作視頻的方式為新的教學手段(如圖1所示)。為提升教學效果,主講教師課前半小時開始循環播放基本操作視頻,對于普通學生,這可作為課前操作預習,而對實驗基礎薄弱的學生來講,這是一個彌補基礎知識的有效方式,另外,它還可在學生實驗過程中提供研究操作細節之用。采用這種手段授課,解決了不同主講教師對學生操作要求無法一致、學生的實驗基礎不齊、無法保證全部學生掌握實驗操作的細節以及黑板板書的教學手段單調、信息受限等系列問題。我們總結制作的24個標準基本操作視頻包括:玻璃儀器洗滌、超聲波洗滌、加熱方法、加熱套使用、恒溫干燥箱使用、冷卻方法、試劑取用、托盤天平構造與使用、電子天平使用、純化水取用、滴定管使用、pH計使用、pH試紙使用、比色管使用、恒溫磁力攪拌器使用、點滴板使用、離心機使用、電動勢測定、常壓過濾、減壓抽濾、甘汞電極-鋅電極原電池組裝、硝酸鉀溶解度測定、藥用氯化鈉制備及硫酸亞鐵銨的制備。這種以標準基本操作視頻取代以往教師操作演示的教學模式,可以保證全班學生高效輕松地掌握全部操作要點,降低了學習難度,提高了教學效率。例如,基本操作“減壓抽濾”,在視頻中,我們按照實驗流程錄制了濾紙的剪裁、抽濾瓶的安裝、布氏漏斗斜口的方向、濾液的轉移、晶體的轉移、先拔橡皮管后關泵、以及濾餅的轉移等所有操作要領。再如,“藥用氯化鈉的制備”實驗,目的是練習和鞏固稱重、調節pH、減壓抽濾、常壓過濾、蒸發、濃縮等基本操作,而對于新生而言,這是第一次接觸到步驟繁瑣的綜合實驗,難免手忙腳亂或對部分步驟的注意要點記憶模糊;標準基本操作視頻播放的教學模式,不但能使學生更系統地了解實驗流程,還能使學生對實驗的每一步都有更具體明晰的掌握。
3教學方法
傳統的教學方法以教師為主體,以傳授知識為導向(Lecture-BasedLearning,LBL),在該法中學生處于被動地位,所以導致學生學習興趣不高,參與性不強。當今國際上推崇的是以學生為主體,以問題為導向(Problem-BasedLearning,PBL)的教學方法[3,4]。PBL方法以注重學生能力培養的方式取代以教師知識傳授為主的方式,強調學生在解決教師提出問題的過程中獲取對事物的認識,以現實問題作為驅動力來培養學生自主獲取和應用新知識的能力,從而幫助學生發展自主學習能力、創新能力和與人合作的能力[5,6]。在無機化學實驗教學改革實踐中,我們將PBL方法引入本課程的綜合設計性實驗教學中。比如,硫酸亞鐵銨的制備實驗,幾乎涉及到全部的基本實驗操作,學生如果能夠自行設計并完成的話,既可以對本課程的主要實驗技能和技巧進行復習和運用,又可以充分提升學生自主分析和解決問題的能力。為此,提前兩周,教師將相關的實驗問題布置給學生(比如,反應物溶液的液性是怎樣的?反應溫度是多少?采用怎樣的固液分離方式?怎樣檢驗產品質量等級?如何進行產品檢驗操作?),讓學生自行設計解決方案并完成實驗。為探尋“反應溫度是多少?”、“怎樣檢驗產品質量等級?”等問題,學生需要查閱大量文獻,無形中培養了主動查閱文獻、梳理文獻和思考問題的能力。為探尋“采用怎樣的固液分離方式?”、“如何進行產品檢驗操作?”等問題,學生需要對常壓過濾、減壓抽濾、比色管使用等基本操作進行復習,使學生積極主動地參與到學習活動中。為獲得精確的實驗結果,學生能夠充分運用所學理論知識和實驗技能,使知識得以綜合運用、融會貫通。
4結語
從無機化學實驗教學改革以來,無機教研室和化學實驗中心全體同仁圍繞著教材建設、教學手段及教學方法等方面,做出了大量工作和努力,并取得一定成效。今后,我們還將對該課程的教學改革在如下方面進行更深入的研究和實踐:及時將最新科研成果引入實驗教材中、不斷探索符合教學規律的教學新思路、多渠道爭取實驗室建設經費以改善本科實驗條件、加強教師自身素質的完善和提高,為國家培養出當今社會發展需要的、具有競爭實力和創新能力的高端藥學人才。
參考文獻
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[2]黎紅梅,劉靜,王險峰.大學化學,2011,26(5),39.
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[4]Neville,A.J.Med.Princ.Pract.2009,18(1),1.
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