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在初中化學教學中除了要培養學生的綠色理念,還要注重對綠色理念的應用,將其合理應用到課外活動中,讓學生養成良好的習慣,更好地開展各種活動.合理組織課外活動,也能提高學生的知識應用能力.這是落實綠色化學理念的重要平臺.教師可以組織興趣學習小組,開展化學知識競賽等活動,以所學的初中化學知識為基礎,介紹生物系統的物質循環和能量流動等,學習人類活動與大氣、水體、森林、植物之間的關系,學生通過學習之后更加明白環境保護的重要性.同時,學習環境保護、新能源利用、食品衛生保健等,提高學生的環保意識,讓學生利用所學化學知識指導自己的實際行動.還可以采用課外宣傳、講座等形式,介紹人們所關注的環境問題,豐富學生這方面的知識,進一步提高學生的環保意識,將所學知識有效應用到日常生活之中,從而提高學習效率,同時提高初中學生的化學知識應用能力.
三、考試練習中應用綠色化學理念
在考試和練習過程中,適當增加綠色化學理念方面的內容,有意識地加強訓練,指導學生的日常行動.在布置習題和練習時,要結合教學內容和課要求,精心設計習題,合理設置環境保護方面的練習,提高學生的環保意識.例如,在講“水的組成”后,教師可以設置習題:水資源保護,節約用水的主要對策有哪些?在做“硫在氧氣中的燃燒”實驗時,為降低對周圍環境的污染,可以采取哪些有效的環境保護對策?這些習題和練習與環境保護息息相關,也是培養學生環保意識的重要策略.通過這些習題和練習,能夠培養學生的環保意識,使學生將綠色化學理念的相關理論熟記在自己腦海中,并落實到自己的實際行動中,在日常生活中積極采取相應對策,加強對周圍環境的保護工作.
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如今環境污染問題嚴峻,但是各國的治理效果卻并不理想。所以,在這樣的時代背景之下,必須找到環境污染的根源,只有滅殺其根源,才能真正地治理環境污染問題。而現在環境污染的根源,就是有害化學物質的排放量過大。那么,減少有害化學物質的排放量成了解決環境污染問題的關鍵。化工企業是人類社會正常運轉的基石,對其進行關閉不僅會使國家的財政嚴重虧損,還將極大的不利于人們的日常生活。所以,減少化學物質的排放方法,只能是化工企業加大技術改革,發展綠色化學。大學生是社會發展的主要人才,化學專業的學生更是化學技術發展的未來。因此,在學習階段就對學生灌輸綠色化學的理念,將會使學生在未來投身化學事業時銘記綠色化學的理念。學生心中以綠色化學作為準則,將會極大的推動綠色化學的發展,而綠色化學的發展,又將推動環境污染的治理和人類可持續發展社會的建立。因此,在高校化學教育中對學生進行綠色化學理念的滲透是非常有必要的,其不僅將帶動綠色化學的發展,還對治理環境污染大有好處。
2高校化學教育中滲透綠色化學理念的方法
2.1多媒體輔助教學
在教學過程中,單純的口頭說教式教學起到的作用微乎其微,高校化學教育中滲透綠色化學理念時也是如此。因此,在對學生進行綠色化學理念的培養時,應該多運用計算機,對學生進行多媒體輔助式教學。對于一些藥品消耗大或易爆、操作不易控制或必須使用有毒有害試劑,但教學內容中必須要求掌握的實驗,采用多媒體進行模擬仿真代替常規實驗或演示實驗,不僅可以明顯改善高校實驗室環境污染現狀,而且可以形成良好的實驗創新氛圍,杜絕或減少實驗室污染的產生。如分步沉淀和沉淀的轉化實驗,原電池的實驗等都可以通過多媒體動畫模擬演示,不僅效果明顯,而且也避免了藥品的浪費和對環境的污染。
2.2啟發式教學模式
對學生進行教學時,可以使用啟發式教學模式。即向學生展示相關的視頻,由學生自己感悟。啟發式教學可以向學生直觀的表現綠色化學的必要性,還可以培養學生的觀察以及總結能力。例如在學習硫、氮及其化合物的性質時,可有意識地引導學生分析酸雨形成的原因、途徑、成分及其危害,啟發學生想象并設計出減少酸雨形成的方案及采取的具體措施。以啟發式教學為主要的教學模式,以多媒體輔助教學為主要的教學方法,二者呼應之下,可以幫助學生建立綠色化學的觀念。除了視頻教學之外,教師還可以在網上尋找一些討論化學污染的論壇推薦給學生,由學生自己進行討論和思考。教師在給學生滲透綠色化學理念時,一定要保證學生的自我思考能力,最好不要對學生進行過多的干擾。因為只有學生從心里認同,其才會實踐于生活中。
2.3帶領學生前往污染地區進行實地考察
向學生播放環境污染的相關視頻,雖然是幫助學生建立綠色化學觀念的好方法,但還是缺乏一定的直觀性。所以,在實際的教學過程中,教師應該盡力帶領學生前往污染地區進行實地考察。相較于視頻,現實生活中的化學污染無疑更具直觀性和震撼性。通過實地考察,學生也可以更好地明確發展綠色化學的必要性。當然,教師在帶領學生出校考察時,一定要保證學生的人身安全。
3總結
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(3)目錄列出論文正文的一二級標題名稱及對應頁碼,附錄、參考文獻、后記等對應的頁碼。
(4)正文正文是論文的主體部分,通常由緒論(引論)、本論、結論三個部分組成。這三部分在行文上可以不明確標示。
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高中化學教育課程中綠色化學的實施
摘要:高中化學的課程目標之一就是培養學生的科學素養。隨著環境問題的凸顯,作為科學素養的一部分,綠色化學理念應該為學生所接受并內化。這就要求教師在高中化學教學中涵蓋綠色化學理念,主動創設情境,立足實驗,在課堂中滲透綠色化學理念,并對學生的綠色化學理念進行評價。
關鍵詞:高中;教育;綠色化學
一、高中綠色化學教育目標
綠色化學是用現代化學和化工生產技術,消除或減少對人類健康、生態環境有毒的原料、催化劑、試劑和溶劑的使用,不生產有毒有害產物、副產物和廢物的一門新興學科,其宗旨是實現有害物質零排放,從源頭上防止污染、保護環境。對于高中化學教育而言,綠色化學教育已經成為了不可或缺的組成部分,其教育目標具體包括以下方面:
1、知識與技能。理解綠色化學概念、原則,了解綠色化學誕生與發展,認識生產生活中的綠色化學現象;學習綠色化學的研究方法,掌握化學實驗基礎知識與技能,能夠完成簡單的綠色化學實驗;理解綠色化學與其他科學之間的聯系,能夠運用有關知識和方法解決綠色化學問題。
2、過程與方法。在探究綠色化學問題的過程中,理解綠色化學意義,學習科學研究方法,培養團隊合作精神,增強科學探究能力;掌握獲取、加工綠色化學信息的方法,能夠提出具有探究價值的綠色化學問題,提高自主學習、自主思考、自主探究綠色化學知識的能力。
3、情感態度與價值觀。培養學習綠色化學的興趣,激發參與綠色化學宣傳與科技活動的熱情,感受綠色化學與自然、社會之間的和諧發展關系;增強將綠色化學知識應用于實踐中的意識,能夠合理判斷與綠色化學有關的社會和生活問題;關注與綠色化學密切相關的熱點問題,樹立綠色意識和可持續發展觀念,主動承擔起學習綠色化學的責任,強化保護環境和造福后代的使命感。
二、綠色化學在中學化學教學中的實施途徑
1、主動創設情境,善于利用教材素材。教師在教學時,應以主動創設的或者教材中的生活化情境或問題為中心,通過主動探究式教學,鼓勵、引導學生主動建構綠色化學理念,比如可以把綠色化學的理念滲透在元素化合物教學中。如在鹵素教學中,教師可組織學生討論氯氣用于自來水消毒的利弊;在高分子材料的教學中,教師可以以廢舊塑料的再生利用為例,讓學生認識到化學對廢舊物資的綜合利用的作用,討論其可能的途徑。通過這些活動滲透綠色化學思想,學生經常了解及關注身邊的環境問題的熱點,從而提高其深入了解的興趣,培養學生的危機感和緊迫感,并將其所學知識運用到生活中,培養學生防止污染、關注人類生存發展的責任感。
2、立足實驗,滲透綠色觀念。化學是一門以實驗為基礎的自然學科,實驗是化學教學的關鍵所在,所以實驗教學是培養學生綠色化思想的重要手段。中學化學實驗中存在一些問題:一是大部分實驗的藥品用量在教材中都未明確量化,都是用“適量”、“幾滴”等籠統的詞語限定,而中學生做實驗時好奇心比較重,無法準確地把握實驗藥品的實際用量,所以造成藥品的損失,甚至可能造成污染。二是實驗的產物有毒。所以要對化學實驗進行調整,要定量,實驗室明確告訴學生藥品的用量情況,這樣既可提高實驗的科學性,又可為實驗操作規范化奠定基礎,更是減少環境污染的重要保證。三是讓學生根據有毒物質的性質,探究針對該種物質如何進行回收與處理。對于實驗可以進行細節上的優化和處理,使得實驗更綠色化。例如在萃取操作的演示實驗中,由于溴的揮發性強,毒性大,而碘的毒性較小,可以將四氯化碳萃取溴水改為萃取碘水。在銅和濃硝酸反應的實驗中,將銅片改為可調節高度的銅絲,這樣就可以控制反應的進行,當實驗結束時可以及時將銅絲取出,減少空氣污染。演示白磷和紅磷著火點對比實驗時,該實驗反應發生時燃燒物易爆濺并且燃燒時有大量白煙產生且有毒等,實驗時在鐵片上方罩個玻璃罩,取用的藥品也要盡可能少。由此可見,在實驗時,要確保實驗的安全及環保問題。另外,教師要引導學生從不污染環境、不吸入有毒煙霧及安全和便于觀察等角度出發討論、分析,共同改進完成實驗,培養學生的安全意識、環境意識及綠色化理念。
三、循環使用化學試劑、充分利用反應產物
綠色化學是一門從源頭上阻止污染的化學,所以,我們應該應用化學的處理方法,充分利用現有資源及反應產物。這不僅從源頭上防止了污染,而且增加了經濟效益。例如:在中學化學實驗用CO還原Fe2O3的實驗中,如果將反應后的混合集體(含未反應的CO)直接釋放到空氣中,既浪費了資源,又污染了空氣,產生了新的隱患。如果進行循環利用,就能達到節約化學資源和保護自然環境的目的。在實驗工作中,用綠色化學的思想來指導,更能有效地防止污染。
四、妥善處理化學實驗中的廢棄物
在中學化學實驗中,大部分實驗的藥品用量在教材中都未明確給出限量以致學生很難把握藥品的實際用量,這樣既影響實驗的科學性和實驗效果,又會造成藥品的浪費,還會對環境造成一定程度的污染,也不利于培養學生的規范化操作。若將藥品規定了用量和濃度,既方便施教,又方便操作,更易讓學生接受、觀察和記憶,從而培養學生嚴謹的實驗態度和科學的實驗方法,同時節約藥品,減少環境污染。教師實驗教學過程中,限定用量,把好的經驗傳播給學生,妥善處理化學實驗的廢棄物(回收、無害化處理),加上正確引導,既提高了實驗的科學性、為實驗操作的規范化奠定了基礎,又培養了學生良好的實驗習慣、使學生學到實際應用技術,同時也增強了學生的環境保護意識,作為減少環境污染的重要保證。
參考文獻
[1]董量耀.中學綠色化學教育實施策略探討.化學教育[J].2002,11.
[2]吳光才.中學化學實驗綠色化的探索[J].南平師專報.2001,02.
篇4
化學教育尤其大學化學教育是為經濟建設服務的。醫學類職業是與人類生死、健康休戚相關的事業,保障人類健康離不開藥物,藥物合成又離不開化學,而化學工業的發展又在很大程度上直接影響了人類的健康。如何在這三者之間構建和諧,綠色化學是唯一出路。綠色化學不應是一門獨立學科,而應是一種指導思想,是人們應該傾力追求的目標[1]。作為大學化學教師,我們首先應該結合實際情況,將綠色化學教育滲透到教學工作中去,通過廣泛的宣傳教育,讓學生樹立起綠色化學意識,培養出具有綠色化學意識的一代新人[2]。綠色化學成為醫用基礎化學教育的一個重要組成部分,給改革課堂教學、培養學生的創新精神和創新能力提供了良好的契機。
1.提高自身實施綠色化學教育的能力和專業水平。
綠色化學是化學科學與物理、生物、材料及信息等科學結合的產物,是化學科學的發展與進步。因此教學人員不但需要具備化學基礎知識、理論和技能,還要系統地學習關于綠色化學的理論知識,了解有關綠色化學技術的最新研究成果和發展方向,掌握相關學科的知識。
2.改革實驗方式,避免實驗污染物產生。
化學實驗中總有氣體、液體或固體產物的生成,或多或少地會產生有害或有毒的實驗廢棄物。筆者所在的安徽三聯學院醫用基礎化學課程針對的是文理兼收的醫藥營銷專業學生,他們畢業后從事藥物開發、合成的可能性很小,進行化學實驗實際意義不大,因此在實際教學中取消了實驗操作環節。對于個別必要的實驗,借助網絡,利用錄像、多媒體課件、Flas、計算機虛擬實驗等現代教育技術手段進行演示,避免了化學污染物的產生。
3.針對職業需要,整合醫用基礎化學知識結構,添加綠色化學教學內容,激發學生的學習興趣。
筆者選用了張法浩主編的《醫用基礎化學》,該教材包含了無機、分析及有機化學的內容。隨著教學改革的深入,根據專業的特點及教育部對高職學生理論知識“夠用為度”的原則,我院該課程總學時只有72節,比過去減少了二分之一,這就要求教師在教學思想、教學內容以及教學方法等方面做出調整,以適應新世紀人才培養目標的需要[3]。要更多地將醫藥營銷工作中實際需要的知識融入教學過程,摒棄那些不重要又晦澀難懂的知識,使醫用基礎化學真正成為理論的基石。現行教材內容與職業缺乏緊密聯系,忽視了與實際的聯系,學生學習缺乏主動性和積極性。因此,筆者對課程進行了重新整合,刪減和壓縮了教材中電解質溶液、酸堿滴定法、配位化合物、分光光度分析法、分子軌道理論等章節內容。將壓縮的理論和實驗課時用以補充綠色化學內容[4][5],多元化、多層次、多角度地向學生揭示、展現綠色化學與基礎化學的緊密聯系。對晦澀難懂的內容以教師精講為主;常識性的內容由學生講解;與生活息息相關相關的內容設計題目,讓學生發表見解、分組討論或辯論,然后由教師進行總結。這樣既突出了重點、難點,又培養了學生自學的能力,提高了學習興趣。
4.學生應用化學知識、原理,結合綠色化學,撰寫科技小論文。
作業是課程教學的一個重要環節,是課堂教學的繼續和延伸。除了布置教材習題外,為讓學生更深入更主動地將綠色化學的理念滲透到傳統化學學習中,在課程結束前,筆者布置學生選擇與“可持續發展”有關的選題,通過探究和調查,查找相關文獻、資料,并對其進行分析、解釋、評價、調查、討論、研究,寫出科技小論文。從對連續三屆學生提交的論文情況看,由于平時的教學中始終貫穿了“綠色”這個與人類健康密切相關的主題,學生興趣濃厚、選題廣泛、立意明確,從問題的提出到問題的解決,學生始終是決策者、行動者。學生從可持續發展的高度去關心環境及環境問題,更深刻地理解了人與自然、人與社會、人與人之間的相互依存關系,認識到他們的態度、行為和決定將對現在和未來的全球環境、整個社會產生影響,激發了學生的憂患意識和社會責任感。
5.改革教學方式及成績評定方式。
隨著現代教育技術的普及,多媒體教學也得到了越來越廣泛的應用。五年的教學中,筆者經歷了傳統教學――傳統教學+多媒體教學――多媒體教學這一教學手段改革過程。實踐證明,利用多媒體教學,無論信息量還是教學效果都得到了極大的提升。
完整的教學過程應該包括成績的評定,考試方法的創新是教學改革不可缺少的環節。從2005級開始,課程成績的評定項目包括:平時成績20分,科技論文40分,理論考試40分。前兩項是基本體現學生綜合素質的考核,占總分60%,比重超過了理論知識的考核,既有利于調動學生提高自身素質的積極性,又促進了教改的不斷推進和完善。
筆者經過幾年嘗試性地將綠色化學融入到醫用基礎化學的教學探索,逐漸實現了“教師為主導,學生為主體”的教學理念,激發了學生學習的主動性。教學中及時滲透綠色化學方面的知識,適當地加深和思維拓展,使學生在潛移默化中受到綠色化學教育,成為有綠色化學理念的新一代高職大學生,是時代的要求,是素質教育的要求。
參考文獻:
[1]馬莉,冉嗚.綠色化學的提出與發展.成都教育學院學報,2005,9,(6).
[2]何樹華,田開江.大學化學專業應加強綠色化學教育.涪陵師范學院學報,2000,18,(5)
篇5
一 培養具有“綠色化學”理念的大學生是人類社會對高校化學教育的基本要求
“綠色化學”是一門從源頭上阻止污染的化學,它用化學的技術和方法去減少或消滅那些對人類健康、社區安全、生態環境有害的化學物質的產生和使用,有利于引導學生熱愛自然、尊重自然、與自然和諧發展,牢固樹立綠色意識,自覺成為未來的綠色人才。“綠色化學”是人類與自然和諧的化學,是面向未來提出的化學新概念,同時也為化學教學提出了新課題。
因此,本化學教學團隊在基礎化學教別強調引入“綠色化學”理念,在緒論部分專門設有“建立綠色化學理念,推動經濟和社會的可持續發展”這一部分,強調綠色化學的必要性,并且基于“綠色化學”理念選擇教學內容。在教學過程中滲透“綠色化學”理念,將從源頭上預防化學污染的新觀點逐步深入學生心中。特別是實驗教學中,化學教學團隊根據專業特色與學生能力培養的需要,在實驗項目的設置上滲透綠色化學理念,改革實驗教學模式,實驗項目中大大減少了獨立的基本操作單元實驗和驗證性實驗,將大部分基本操作實驗和驗證性實驗安排在實驗技術網絡虛擬與仿真實驗室中實施,同時大大增加實用性、綜合性實驗,將部分基本操作融入綜合性和設計性實驗中。實驗原材料都是無毒或低毒的,刪除了一些毒性高、污染大、效果差的合成實驗。打造以“綠色化學”為特色的教學、科研實驗平臺,努力培養具有“綠色化學”理念的大學生。
二 基于“綠色化學”理念對四大基礎化學課程教學內容的整合實踐
1.教學內容的整合原則
第二軍醫大學藥學院將無機化學和物理化學兩門課程整合,很好地解決了這兩門課程中的內容重疊問題,同時使無機化學的教學內容得到了引申,使知識的系統化更加顯著。本化學教學團隊基于“綠色化學”理念將四大基礎化學進行整合,即將無機化學、分析化學、物理化學和有機化學四門課程進行整合,根據藥學專業要求,立足理工科院校注重四大基礎化學的關聯,確保整個基礎化學知識體系的完整,總課程名稱設為基礎化學,具體按照普通化學、有機化學和物理化學三門課程進行排課。本化學教學團隊一起討論、確定教學內容和相應的學時數,并且備有一些選學內容供學時稍充分的學校選用,或者供學生自學,但是緊密把握“面向藥學專業的基礎化學知識”、“知識點之間的連貫”及“難易程度循序漸進”這三個基本原則,使學生有興趣學,更輕松地學。
2.整合后教學內容的具體安排
針對大學第一學期,新生入學較晚,學習時間較短,需要一段時間適應大學學習、生活等實際情況,第一學期的普通化學先介紹藥學與化學的關系,強調化學在藥學專業中的作用,讓學生首先從思想上重視它,同時介紹“綠色化學”的基本概念和原則,突出綠色化學在醫藥工業和社會發展中的意義及必要性,站在整個基礎化學角度強調綠色化學的重要性和必要性,先行建立“綠色化學”理念。具體內容是:先介紹簡單且與中學化學銜接較多的氣體和溶液,引入大學基礎化學的教學;然后利用熱化學反應方程式引入化學反應熱、熱力學第一定律和第二定律,引出判斷化學反應自發性的吉布斯自由能判據;從吉布斯自由能變的符號判斷反應方向和大小,表示反應限度,引入化學平衡,與中學化學緊密銜接,同時進一步銜接化學反應速率,使學生易于理解;有了平衡依據后,再分別介紹酸堿平衡與酸堿滴定,沉淀溶解平衡與沉淀滴定,氧化還原平衡與氧化還原滴定,配位平衡與配位滴定;作為含量測定的加深,再介紹比色法和分光光度法。最后,聯系中學化學知識簡單介紹原子結構和分子結構的基本概念和基本理論,并且在每部分都要說明它在藥學中的作用。第一學期的理論學時經教學團隊統一討論并經學校批準后定為64學時。
基于現代藥物大多是有機物的現實,有機化學在藥學相關專業非常重要,經教學團隊統一討論并經學校批準后有機化學理論課程定為96學時,安排在第二學期和第三學期授課。并且根據結構與性質的關系按照官能團分類介紹有機化學的內容,注重與中學有機化學銜接,強調具有某一類官能團的化合物其理化性質,每部分都要介紹一些有顯著藥理活性的化合物和該類化合物的合成工藝,重點強調綠色合成工藝路線,以及該類化合物的構效關系。同時簡單介紹一些波譜知識,如紅外、質譜和核磁共振譜等,能夠推導簡單的有機化合物的化學結構,為今后的中藥化學、天然藥物化學和藥物合成打下堅實的基礎。同時,有機化學實驗重在一些綜合性、實用性的綠色化學合成,既增加了學生的學習興趣,提高了教學效果,同時也踐行了綠色化學理念。
經過一年半的大學學習后,在學生基本上都適應了大學學習、生活的情況下,而且具備了較好的數學和化學基礎之后,第四學期將深入介紹基礎化學難點部分的物理化學,在化學熱力學、化學動力學基礎上,加深對化學熱力學和化學動力學的學習,最后引入新知識相平衡,包括表面化學與膠體化學和藥學前沿知識,以及化學知識及其技術在藥學專業中的應用,要求講原理時必須講它的應用,重點是在藥學方向的應用上。最后提綱挈領,建立整個基礎化學的基本框架和知識體系。這樣就把基礎化學知識點整合,避免了重復,同時按照知識的難易程度和前后關系安排教學內容,節約了學時、方便了學生理解、提高了教學效果,以適應少學時的理工科院校藥學專業的基礎化學教學。
三 基于“綠色化學”理念對四大基礎化學課程教學內容整合的初步效果
1.學生成績明顯提高
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基金項目:本文系黑龍江省“十二五”高教學會課題“高等農業院校應化專業《無機化學》課程立體化教學體系的構建”(課題編號:HGJXH C110459)、黑龍江省“十二五”規劃課題“化學實驗無紙化網上考試系統軟件研制及應用研究”(課題編號:GBC1211019)、黑龍江省“十二五”規劃課題“高等農業院校《無機化學》課程體系整體優化改革的研究與實踐”(課題編號:GBD1211010)的研究成果。
中圖分類號:G642.423 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2013)23-0089-02
步入21世紀,我國農業院校化學教學能否跟上世界化學發展潮流,其關鍵是能否培養出適應21世紀農業發展的人才,因此高等農業院校化學教學改革應體現新世紀的特色及與農業院校實際相結合。“無機化學”是相關專業學生步入大學的第一門主干課,針對如何提高農業院校學生創新能力和綜合能力,提高“無機化學”課程教學質量,我們在教學觀念和教學方法兩方面對農科“無機化學”課程進行了探索和實踐,取得了一些成果。
一、適時調整教學理念,培養學生創新精神
1.重視元素化學
“無機化學”由基礎理論和元素化學兩部分組成。元素化學部分基本上都是敘述性內容,體系龐雜。教師在教學中一般是運用物質結構、化學熱力學、配位化學等基礎理論并以元素周期律為主線,向學生教授重要元素及其主要化合物的存在、制備、性質、結構和用途。雖然這部分內容與中學化學知識存在一定延續性,但是學生在學習中仍感到十分難學。因此曾有人認為,隨著科技的發展,元素化學的內容都可在資料上查到,甚至可通過電子數據庫進行檢索,就應該在“無機化學”教學安排中去除元素化學部分。但我們認為,現代化學中的許多新發現、新理論都與元素化學有關,缺少了這一部分,學生對自然界中存在的元素及其重要化合物的性質及反應規律缺乏一個總體的了解,就不能很好地認識在工農業、食品、能源、材料等領域中一些重要現象的本質,無法了解在這些領域中采用的與化學密切相關的新技術、新方法、新材料,更談不上在這些領域中有所創新了。[1]此外,元素化學不斷地滲透到其他各學科之中,產生了許多新的邊緣學科,正在成為研究熱點,如有機金屬化合物化學、生物無機化學、固體無機化學、物理無機化學等。因此可以說元素化學在化學科學中處于基礎地位,必須高度重視。
2.突出人本教育,培養創新型化學人才
高校的人才培養目標是培養綜合素質高、有創新精神和個性發展的實用型人才,在教學中培養學生創新精神和實踐能力是重中之重。要培養創新型人才,首先要在教學理念上確立以人為本的教學觀,即以學生為教學過程中的主體,把人的培養作為教學目標。以往的教學是以知識繼承為主,學生屬于被動學習,但是學生不是裝知識的布袋,教師也不是傳授知識的機器。正如科學史學家朱克曼在訪問了41位諾貝爾獎得主后總結的那樣:這些獲獎者之所以會獲得成功,主要得益于從導師那里學到的發現科學真理的思想方法和工作方法,而不是從導師那里獲得的實際知識。作為農業院校,許多教師所進行的科研活動都是與我國現代農業發展密切相關的。可以讓學生一入學就進入一些教師的科研室,即使讓學生洗試管和燒杯,看管一些反應,幫助教師做一些輔工作,對學生來說既是對動手能力的鍛煉,也初步了解了基礎化學知識與農業生產的密切聯系,提高了學習興趣,在潛移默化下對培養學生創新能力有一定促進作用。同時,我們在“無機化學”教學中將學科教育與培養學生自主成長相統一,嘗試教學“學為主導、教為輔助、同步訓練、綜合復習”模式,注重課堂上的互動、知識與心靈的雙向交流,尊重學生自主意識,注重學生個性化發展以及對學生意志品質、道德規范、素質全面的培養,使學生知識、能力、素質協調發展。
3.探索研究型教學模式,培養科學素養和綜合能力
“自主研究”型人才培養符合全球經濟一體化和信息化的要求。應該嘗試由傳統的單向知識傳授的“教學型”模式向學習研究結合的“研究型”教學模式轉化。可以通過優化教學內容、課堂提問、課堂討論、課外閱讀、課程小論文和參與教師科研活動等手段,鼓勵學生積極思考,敢于提問,勇于創新。[2]此外,“無機化學”課程中體現前沿性、交叉性和應用性的內容可以嘗試進行小組學習,即把學生分為若干小組,進行研究協作式學習。例如“配位化合物應用”一節,教師首先給出提綱,包括配合物應用領域(各小組任意選擇,重點是農業領域)、案例說明、作用機理、發展前景等。學生通過查閱資料、協作討論,最后在課堂上展示學習結果。這種學習方式不僅使學生鞏固了配位化學基礎知識,了解了配合物最新應用領域,還培養了他們綜合解決問題的能力,增強了學生的獨立意識、創新意識和合作意識,為后續課程以及今后從事的工作打下堅實的基礎。
4.嘗試綠色化學教育,增強環保意識
近些年,全球生態平衡破壞程度加劇,世界各國重大自然災害頻現,嚴重威脅到人類的永續生存,其中很多都是與化學反應或物質相關的。為了實現人類可持續發展戰略目標,綠色化學教育已不僅僅是科研戰線或化工戰線的任務,化學教育戰線承擔著普及、宣傳、教育、研究的重要任務。綠色化學是利用化學的技術與方法來降低或消除化學產品設計、制造與應用中有害物質的使用與產生,使所設計的化學產品或過程與環境更加友好,是一門從源頭上阻止污染的化學,是未來化學發展的方向。[3]“無機化學”是化學專業學生學習的第一門專業基礎課,將綠色化學理念融入其中,使學生從大一開始就在潛移默化中受到綠色化學的教育,這對培養學生科學的環境觀、資源觀,提高他們的環保意識和責任感有相當大的意義。[4]結合農業院校特色,我們把食品添加劑、植物源綠色農藥、反滲透海水淡化技術、超臨界水的特性、有毒物質的處理等內容穿插于教學內容中,采用課堂討論等多種教學方法與學生一起探討我國“綠色農業”的現狀、存在問題及發展前景,使他們逐步具備基本的“綠色”理念,能夠適應21世紀農業發展的需要。
二、采用靈活多樣的教學方法,提高教學質量
1.網絡教學輔助課堂教學
隨著計算機技術的發展,多媒體教學已成為必不可少的輔助教學手段。多媒體教學對于提高教學質量具有重要的作用,它克服了傳統教學模式中的一些弊端,可以使教學內容更加豐富、形象和直觀。此外,我們通過建設和使用“無機化學”網絡課程,[5]把教學大綱、教學計劃、教案、習題、多媒體課件、章節習題、模擬試題、在線自測等豐富多彩的內容材料上網開放,使學生不受時間空間限制,學習更加自由,突破只能上課聽講一種學習方法的限制,變被動為主動學習,有選擇、有重點學習,充分調動學習積極性。網絡教學平臺不但實現教學資源共享,而且把傳統的課堂從教室延伸到網絡、圖書館、實驗室,既擴展了教學時空,同時擴大了教育平臺,為學生們自學提供了更為廣闊的空間,實現了全方位、立體化、多視角的課程教學新模式。
2.多向交流提高課堂教學質量
課堂教學是大學教育的最基本途徑,對大學生創新能力培養具有關鍵作用。在現行的課堂教學中,大多是教師對全班學生的單向交流,而教師對學生個體的交流以及學生間的交流則較少。學生在課堂教學中始終處于被動狀態,沒有真正以學習主體的姿態積極主動投入到課堂教學中去,學生的個性和創造性受到抑制。因此使用以師生共同的教學材料為載體,以對話為線索,以創造為主要活動方式的多向交流課堂教學模式是很有必要的。教師要在課前進行教學內容和互動手段的準備,而學生則要復習舊知識,擴大閱讀面,對所學內容進行預習和初步思考。師生通過課堂上的語言互動,課堂下的在線答疑、博客等網絡手段共同完成多向交流。多向交流教學方法可以提高學生的參與熱情,使學生的身心重新返回課堂。
3.總結教學內容規律性,善用歸納和對比
“無機化學”內容龐雜,計算公式繁多而易混淆,元素化學部分缺乏系統性,要想在較短時間內讓學生掌握,難度較大。因此在“無機化學”教學中要抓住重點和規律性的內容,并適時歸納和對比,使學生較好地掌握課程內容。例一,U、S、H和G四個狀態函數及其變化量是化學熱力學研究的重要內容,怎樣記住狀態函數的特征并與W和Q等過程量進行區分?可以通過口訣幫助學生記住規律,即“狀態函數有特征,狀態一定值一定,殊途同歸變化等,周而復始變化零”。例二,“無機化學”的四大平衡其實都是化學平衡在不同體系溶液中的應用,都是以化學平衡常數來表示反應進行的程度,但針對每種不同體系的平衡特點,平衡常數有不同的含義,求解不同平衡體系各組分的濃度方法都各不相同,通過尋找共同規律,找出各自的特點,最終以圖表的形式列出公式,使學生一目了然。例三,元素化學教學一定要以元素周期律為主線,抓住同周期、同主族元素的單質和化合物的性質遞變規律。如對角線規則,含氧酸酸性,鹵化物的水解性,氫化物的熱穩定性及酸堿性等,學生能相對容易地掌握這些內容。此外非金屬元素的含氧酸種類繁多,如磷的含氧酸包括H3PO4、H3PO3、H4P2O7、HPO3、H3PO2等,學生很容易混淆它們的名稱,更不用談掌握各自的性質了,因此我們在教學中讓學生通過一些規律記憶,如“焦某酸”是兩個正酸分子脫掉一分子水得到,“亞某酸”比某酸少一個氧原子,“偏某酸”比某酸少一分子水,“次某酸”中心原子氧化數為+1等,這樣學生就能夠準確寫出各含氧酸的分子式。
4.利用化學史、生活實例及化學前沿知識激發學生學習興趣
在教學中發現,學生對化學史,化學領域新進展、新成就,化學與日常生活的緊密聯系抱有濃厚興趣。為此,在“無機化學”教學中有意識強化了這些內容,例如講授人們對原子結構的認知過程時,可向學生介紹從古希臘德謨克利特臆測原子的存在到現在可以通過掃描隧道顯微鏡看到實空間的原子排布,32歲的德布羅意因在博士論文中闡述了著名的物質波理論而成為第一個以學位論文獲得諾貝爾獎金的學者,年僅28歲的丹麥物理學家玻爾與愛因斯坦等學術前輩的大論戰促進了量子化學的發展等,使學生了解在科學的道路上總是充滿荊棘,只有腳踏實地、勤奮工作、不畏艱險、鍥而不舍,才能踏上成功之路。此外在講授配位化合物的應用時可延伸出與配位化學聯系密切的人體微量元素與健康、抗癌藥物順鉑的作用機理;在酸堿反應中介紹血液的pH值與人體健康的關系,土壤pH對農作物種植的影響;在沉淀反應中介紹含氟牙膏的奇妙作用;在氧化還原中介紹燃料電池、電解制氫等新型能源技術;在鹵素中介紹感光材料、阻燃材料等的應用;在碳族元素中介紹C60的結構及原子簇的概念、溫室效應和全球氣候變暖對農業生產的巨大影響等。通過這些實例分析和深入淺出的講解,既滿足了青年人對化學世界的好奇心,又拓寬了他們的知識面,教學效果很好。
三、結束語
新的教學理念和方法在東北農業大學應用化學專業“無機化學”理論教學中已實施5 年,取得了一些成效:充分調動了學生學習的主觀能動性,激發了學生的學習熱情和創新欲望,促進了創新思考;培養了學生自主學習、團結協作的能力,后學課程教師普遍反映學生分析問題、解決問題的能力顯著提高。
參考文獻:
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[2]宋繼梅,等.優化課程體系培養創新人才[J].大學化學,2009,24
(5):42-45.
篇7
(圖略)“綠色化學教育”旨在探討在化學教學中解決“教什么、學什么”和“怎么教、怎么學”的問題。那么,我們如何實施“綠色化學教育”理念呢?綠色化學教育的課堂教學模式應該是什么樣的呢?工作坊全體成員通過開展研究教材、教法和學法的工作,決定突出學法指導,用課堂實驗方式大膽實踐,探究能促進師生共同發展的有效教學新模式,即“三維六段學案輔助課堂教學模式”,以學定教,發揮學生自主學習、教師精講點撥的作用。這個教學模式體現了知識與技能、過程與方法、情感態度與價值觀的統一;體現了學生的主體與教師的主導的統一。從實踐效果來看,此教學模式得到了師生的認同。在“三維六段學案輔助課堂教學模式”中,“三維”是對于教師的教而言,指“導知、培能、導法”的過程;對于學生的學而言,則指“求知、展能、得法”的過程。“六段”包括:①前情回顧。復習前課內容,并以做練習的方式加以鞏固;②新課導入。結合生產、生活、社會實際等引入新的教學內容;③新課研學。以學習小組為單位,讓學生展示通過學案自主預習所收獲的知識、構建的知識體系以及存在的難題;④合作探究。學生分組討論自主探究過程中遇到的疑難問題,對于本組解決不了的問題,明確希望請教哪一個學習小組來幫助解答。在組與組的相互提問中引入競爭機制,激發學生的辯論激情,讓學生思維發生碰撞,并通過師生間的合作對疑難問題進行理解、分析和闡釋;⑤歸納總結。先由學生針對本節課的教學目標,結合自身在學習中已有的經驗和學生提出的問題,對本課知識進行歸納總結和拓展提升,同時梳理出本課的知識體系,教師訂正;⑥鞏固訓練。根據教學內容,設置情境問題,進行變式訓練,提高學生的解題能力與應變技巧,采取課堂上鞏固和課后作業兩個方式完成。其中“,學案輔助”是指根據上述“三維六段”的教學模式要求,教師以問題呈現的方式編寫出相對應的學案,至少在上課前一天發到學生手中,讓學生在課外先行自學探究,再在課堂上進一步深化探究。
三、“三維六段學案輔助課堂教學模式”的理論依據
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(二)高職院校開展綠色化學教育的必要性
許多環境問題都與化學物質有著直接的關系,具備一定的化學知識使得人們在碰到環境問題時能夠做出及時的辨別和判斷,并得出解決的方法手段,以減小環境危害,保障人體健康。綠色化學是化學學科的前沿,化學學科的特點,決定了綠色化學教育在培養和提升學生環境意識中具有較其他學科更多的優勢。高職院校學生,通過接受綠色化學教育,會逐步具備綠色化學的思想,具備綠色觀念,直至能用綠色化學的思維方式來指導自己的工作,用綠色化學的方法手段來解決生產生活實踐中可能碰到的環境問題,而且,他們將成為一個具有較高環境意識的群體,用自己的行為影響身邊的每一個人。現如今,國際社會已將綠色環境、綠色家園作為共同追求的目標,國內各行各業都已經意識到要生存、要發展,就必須在資源的合理利用、降低能耗、環境保護這些方面加以足夠的重視,甚至是讓其成為行業企業的發展理念和文化。基于此,行業企業對員工提出了更高的要求,也寄予了更高的期望,員工的環境意識、可持續發展意識、較強的社會責任感,將幫助行業企業長久處于不敗之地。由此可見,在高職院校中實施綠色化學教育符合社會可持續發展的需求,是必要的。在高職院校開展基于“環境意識”培養的綠色化學教育,不僅可以讓綠色化學教育的目的、目標更明確,而且教育內容、教育途徑的選擇也更易于讓高職院校所接受。
二、基于“環境意識”培養的高職綠色化學內容體系構建
綠色化學的教學內容包括以下幾大方面:綠色化學原則、綠色化學理念、綠色化學原理、綠色化學技術和綠色工藝等。基于高職學生的知識結構及能力特點,在開展綠色化學教育的過程中,內容的選擇非常關鍵,我們不需要去追求專業深度,而應該把教學重點放在原則、理念上,選擇一些貼近實際、反映學科與技術、技術與生活生產,體現環境保護的內容,同時介紹一些化學領域中涉及到環境、倫理、道德、法律等方面的知識。也就是說在高職中開展綠色化學教育,教學目標可定位在讓學生建立起一種可持續發展的理念,強化學生的綠色觀念,時刻牢記人類對于環境與社會的責任感,培養學生的環境意識。綠色化學恰好可以承載環境意識培育和環境知識傳輸這一核心任務。
三、基于“環境意識”培養的高職綠色化學教育實施途徑
課堂教學是開展綠色化學教育的主陣地,能夠較系統的讓學生接受綠色化學知識的教育,然而受到教學課時數及學生知識結構的影響,在高職院校中,綠色化學課程作為必修課開設很少,多以選修課的形式開設。為了讓綠色化學教育在高職院校中的普及面更廣,使更多學生的環境意識得到提升,可考慮靈活多樣的實施途徑。
(一)安排綠色化學教育講座
選擇學生較為關注的社會熱點問題,比如綠色食品、赤潮的危害、異常天氣的形成、新能源、生態城市建設等,從化學學科的角度,有針對性地開展專題講座,這不僅能夠使學生掌握綠色化學的相關知識,還能進一步提升環境認識。
(二)利用環境保護紀念日,開展主題宣傳
3月17日世界保護臭氧層日、3月22日世界水日、4月22日世界地球日、6月5日世界環境日,利用這些環境保護紀念日開展主題班團會,舉辦專題宣傳欄等,充分挖掘隱含的綠色化學知識,對學生進行綠色化學宣傳,教育學生在日常生活中,從身邊點點滴滴的小事做起,時刻牢記環境保護的責任,保護我們的大家小家。
篇9
1.調查方案的設計
以綠色化學的概念、作用及原則為主要調查內容,通過查閱相關文獻資料,進行問卷設計;采用問卷調查及訪談方法對山西晉中學院化學化工學院2—4年級化學(含師范)及應用化學專業學生進行調查。對獲得的第一手資料進行統計,并對有關問題進行綜合分析,在此基礎上參閱相關文獻給出相應對策與建議。本次調查采用以班發放問卷、現場答卷與收卷方法。實發問卷400份,收回有效問卷364份。
2.調查結果統計
化學化工專業學生對綠色化學認識的調查統計見表1。
3.調查結果分析
表1顯示,多數學生對綠色化學的屬性有較好的理解與認識;不少學生對綠色化學的作用理解與認識不足,甚至是錯誤的。如約74.2%的學生誤認為“綠色化學使化工過程含有廢物處理環節,因而會使整個費用增加”。這些學生不懂得,先污染后治理,不僅難度大,費用不菲,而且多數需要停產整頓,隨之而來的是更大的經濟損失。如果化工過程實現了綠色化,即做到五個“R”:第一Reduction——“減量”,即減少“三廢”排放;第二Reuse——“重復使用”,即重復使用催化劑、載體等;第三Recycling——“回收”;第四Regeneration——“再生”;第五Rejection——“拒用”,指對一些無法替代、無法回收、無法再生和重復使用的,有毒副作用及污染作用明顯的原料,拒絕在化學過程中使用,這就能有效實現節省資源、能源,減少污染,變廢為寶,降低成本的目標,避免出現先污染后治理的惡劣情況。僅約54.2%的學生能夠認識到“綠色化學追求高選擇性化學反應,極少副產品,甚至達到原子經濟性”。原因是不少學生缺少對原子經濟性的認識。原子經濟性是綠色化學的核心內容,指原料分子中究竟有百分之幾的原子轉化成了產物。理想的原子經濟反應是原料分子中的原子百分之百地轉變成產物,不產生副產物或廢物,實現廢物“零排放”。可見,綠色化學的原子經濟性反應,首先是最大限度地利用原料,其次是最大限度地減少廢物的排放。
表1中選項8-19是綠色化學的12條原則。學生對其中9條原則有較好的理解與認識。但僅約52.7%的學生能夠認識到綠色化學要求“能量使用應最小,并應考慮其對環境和經濟的影響”。以前化學家在設計化學過程時,往往考慮的是如何提高產率,而忽略了能量問題,認為該問題是工程師的事情,使得化學工業成為了耗能大戶。生產和使用能量的工程,往往也會造成污染,如以煤為燃料所提供的熱能,多用一份能量,就多一份污染。因此,設計化工過程的化學家需要對化工各階段進行調節與優化,從根本上改變其對能量的需求,從而使能量最低,減小對環境和經濟的影響,減輕對能源危機帶來的壓迫。僅約42.3%的學生能夠認識到,化工過程應盡量避免不必要的衍生步驟。衍生步驟會帶來更多的副產物,消耗更多的資源與能量。更多的產物意味著可能會對環境產生更多的污染和破壞,必然產生需要處理更多廢物的費用;更多能量的使用會使成本變高,造成不必要的能源浪費。因此,在化工過程中應最大限度地避免衍生步驟,以降低原料的消耗及對人類健康與環境的影響。僅約32.4%的學生能夠認識到化工過程中催化試劑優于化學計量試劑。化學化工專業學生應該明確,催化反應不僅具有提高原料利用率與降低廢物產生的益處,而且催化劑可以降低反應活化能,既利于控制,也可以降低反應發生所需要的溫度。選擇性催化劑是綠色化學的重要工具和重點研究方向。
4.思考與建議
不少學生對綠色化學的作用、原則缺少認識,其主要原因:一是學校對學生進行綠色化學教育重視不夠,缺少要求;二是化學類專業課的課堂教學缺少綠色化學思想與原則的滲透;三是沒有開設“綠色化學”課程,學生缺少了對綠色化學系統學習的機會。樹立綠色化學思想,不僅是化學家與化工專家的事,而且是所有從事與化學有關的人們關注的事。作為專門培養化學化工專業高級人才的高校,應把綠色化學理念滲透到化學教育的全過程中,并作為課改與教改的指導思想。
4.1在化學類的基礎課教學中滲透綠色化學思想
化學教材中蘊涵有大量綠色化學的素材,因此,在課堂教學中要時時體現綠色化學的原則和思想。通過環境污染及其危害的具體事例,讓學生了解我國乃至全球環境日益惡化的現狀,并探討相應的解決措施,使學生認識到石油、天然氣、煤炭等能源與資源作為現代工業的基礎都是不可再生的,新能源和可再生能源是重要的戰略選擇,從而對環境保護、資源與能源的重要性、必要性和緊迫性有清醒的認識,明確發展經濟不能走先污染再治理的老路。把“原子經濟性理論”、現代化學技術與方法滲透到理論課與實驗課中,就如何優化定量與定性實驗、物質合成及當前資源利用、環境污染、化學品亂用等重大問題與學生進行討論,培養學生的綠色化學思想及可持續發展戰略,為學生在校學習與以后的工作中能夠充分發揮化學的正面作用,更好地造福于人類社會奠基。
4.2在化學實驗課中培養綠色化學理念
化學化工專業,各類實驗課所占的比重很大,實驗過程中往往會產生、排放大量的污染環境的有毒有害物質,這就需要實驗教師盡量改進傳統實驗,應用先進的實驗研究新成果,以綠色化學思想與原則指導實驗儀器和試劑的選擇,指導實驗設計、實驗方法與實驗“三廢”的處理,在每一個實驗中力求減少或避免有毒有害廢物的產生,為師生和工作人員提供安全的工作環境。為此,首先,在實驗中盡量采用無毒無害的反應原料。在進行無機、有機、分析、物化等實驗時,在滿足教學需要的情況下,為避開毒害品的使用,可考慮尋找替代品,變更反應路線,設計綠色實驗方案,如用維生素B1替代劇毒的KCN做催化劑進行安息香縮合反應;以葡萄糖替代有致癌作用的苯為起始原料,用遺傳工程獲得的微生物為催化劑合成已二酸;用新型的固體溴化劑四丁基三溴化銨替代Brz與苯酚、苯胺反應制備對位的一溴代物,不僅反應產物更易于控制,避免了使用Br2帶來的有毒、易揮發、不便準確量取等弊端,而且還具有可回收利用等優點。其次,使用封閉實驗裝置,回收實驗廢料。注意化學實驗內容的選擇、設計和呈現體現綠色化。一方面盡量減少污染很嚴重的實驗,另一方面對一些實驗過程中產生有毒有害氣體、且污染環境的實驗,進行改進與創新,想方設法將其設計成為封閉的實驗裝置。包括:氣體發生與收集裝置、氣體性質反應容器、尾氣收集與處理、導氣裝置等。在無法封閉的情況下,要注意回收、通風或采取其他防護措施。對實驗過程中產生的廢料,設法予以回收或適當處理。第三,采用微型實驗。在微型化的條件下對實驗進行重新設計與探索,以達到用盡可能少的試劑來獲取盡可能多的化學信息。
4.3開設專門的綠色化學課程
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綠色化學體現了科學發展觀,是減少資源消耗、實現循環經濟和經濟可持續發展的重要科學基礎。它吸收了當代化學、物理、生物、材料、信息等學科的最新理論和技術,具有明確的科學目標和社會需要,是一門新興的交叉學科。綠色化學是化學學科發展的必然選擇,也是解決環境污染問題的重要途徑。在高校化學教學中滲透綠色化學的理念,能夠使學生在進入社會、工廠或是進入研究領域之前就牢固樹立綠色化學的意識和可持續發展的意識。開展綠色化學教學改革,一方面有利于培養高素質創新型人才,另一方面可以促進普及和傳播綠色化學的原理。近年來,我們在綠色化學教學方面進行了一些改革和探索,在創新人才培養中收到了良好的效果。
一、加強綠色化學教材建設,編寫合理的教學大綱
教材是學生獲得系統知識、進行學習的主要材料,也是教師進行教學的主要依據。教材建設是衡量專業建設與課程建設成果的重要指標,教材的質量直接體現高等教育的發展水平,也直接影響高校教學的質量。加強教材建設是搞好綠色化學教學改革的前提。綠色化學是化學發展的高級階段,教材的編寫應以化學的綠色化為主線,融合化學、物理和生物的原理知識為基礎,體現化學發展的前沿性、前瞻性和創新性。教學大綱是根據教學任務和目的規定的教學范圍、教學體系和教學要求的基本綱要,是教師組織教學的基本依據,因此需要根據各專業特色編寫合理的教學大綱。高校要根據學科專業的特色和自己的科研優勢進行教材建設和大綱制定,充分發揮各高校教育模式和教學內容的多樣性,滿足社會對不同層次人才的要求。
二、注重與學生的溝通,革新綠色化學課堂教學方法
課堂教學方法的選擇是決定課堂教學效果和效率高低的一個重要因素,是實現“教書育人”宗旨的重要途徑。在實際教學時,教師能否正確地選擇教學方法,是影響課堂教學質量的重要因素。在綠色化學教學中,選擇互動式教學和啟發式教學方式,調動學生的積極性,培養學生的獨立思考能力。教師在講解的過程中加強與學生的討論和交流是十分必要的,發揮教師的主導作用,將綠色化學專業知識和化學化工生產相融合,將綠色化學減少或消除化學污染的實例搬到課堂上,采用學生分析討論、分組辯論的方法,最后老師再加以補充和總結,增加師生的課堂互動,調動學生的積極性和主動性,培養學生的組織材料、邏輯思維和語言表達能力;同時可將本地區黃河污染的典型案例滲透到綠色化學教學中,讓學生親身體驗污染給人們生活帶來的危害,培養學生對環境保護和污染防治的責任感及實施綠色化學的重要性。為了激發學生的學習興趣,在教學中設置異彩紛呈的教學環節,采用新穎別致的教學方法,運用千姿百態的教學手段和幽默風趣的教學語言等進行教學,使學生盡快明白和掌握教材中的重點、難點和關鍵。例如《綠色化學原理》的教學難點是設計高效催化劑,正確的選用催化劑不僅可以加速反應的進程,而且能從根本上減少或消除副產物的產生,從而減少污染,在教學中選擇乙烯氧化制備環氧乙烷中氧化劑的選擇,從反應的原子經濟性和環境效益兩個方面進行分析,計算原子利用率,考察環境因子,最后確定銀催化劑可以滿足綠色化學的要求,實現乙烯氧化制備環氧乙烷清潔生產的目標。
三、應用先進教學手段,提高綠色化學教學質量
把現代化教學手段應用到化學教學中。要改變落后的教學手段和教學模式,必須發展新的教學手段。多媒體教學在綠色化學教學中已是必不可少的手段。多媒體教學與傳統教學相比較優勢如下:①信息量大,能有效增加教學容量,通過互聯網及時更新綠色化學前沿資料,例如將每年美國“總統杯”綠色化學挑戰獎最新研究成果引入教學,使學生了解綠色化學研究動態。②方便、快捷,節省了教師授課時的板書時間,提高了教學效率。③形象、直觀,如反應機理和分子結構可以形象化地模擬出來,易于學生理解。④綜合應用圖片、文字、視頻和動畫等資料來進行教學,突出重點,淡化難點,使抽象難懂的知識直觀而形象。⑤活躍課堂氣氛,使教學活動富有啟發性,增強學習的趣味,寓學于樂。多媒體教學在一定程度上有利于提高教學效率,但如果過多依賴多媒體課件,會使教師和學生之間失去互動性;教師授課節奏快,學生無法跟上講課的進度,對知識點一知半解,無法消化。因此,教師不應該完全依賴多媒體課件,正確處理好多媒體課件教學與傳統教學的關系。我們在綠色化學教學中,運用現代教學媒體,并與傳統教學手段有機組合,共同參與教學全過程,增強學習的趣味和可理解性,明顯提高了教學效果。
四、鼓勵學生參與科研項目,培養學生創新能力
教學與科研是高校工作的兩個重要職能,教學與科研的結合是培養學生創新能力的主要途徑。大學生參加科研項目的意義在于激發大學生的科研興趣,強化理論與實踐的結合,拓寬知識面,獲得更多、更新的知識,提高大學生的綜合素質。讓學生參與科研活動,不僅有利于培養團隊協作精神、鍛煉社會交際能力,而且也可以培養創新能力、正確的科學態度,為今后從事科學研究或創新性工作打下良好的基礎。從大一開始,蘭州交通大學就積極引導和鼓勵大學生參與教師科研項目,學生可以憑自己的興趣自由選擇參與科研實驗,團委和實驗管理處提供場地、資金,筆者指導的大學生創新項目組獲得第七、八屆挑戰杯甘肅省大學生課外學術科技作品競賽一等獎和三等獎,項目組成員考取了北京大學、南京大學、華東理工大學和天津大學的研究生。
五、結合綠色化學學科前沿,調動學生的積極性
營造校園濃厚的學術氛圍,邀請專家學者做綠色化學發展前沿專題報告,舉辦博士論壇,組織開展綠色化學知識和實驗競賽,吸引更多學生參與學術科研,提升我校學生的學術科研水平。并且在課外,以綠色化學原理及應用為主線,布置課程論文,讓學生應用學校館藏和網上資源,收集整理資料,撰寫論文,促進學生理解和應用理論知識,培養他們的基本科研素養,激發學生在教學中的主動參與性,充分發揮其學習主體性,轉變其被動的學習方式為科學的探究性學習方式。
總之,在綠色化學教學中通過強化教材建設、更新教學方法和教學手段、開展前沿專題講座,吸納學生參與科研等途徑,加強綠色化學理論知識與實際的聯系和融合,不斷推進綠色化學教學改革,為培養適應化學化工建設需要的創新型人才發揮其重要的基礎作用。
參考文獻:
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從期刊的影響力出發,筆者從目前化學教育研究領域比較權威的三刊(《化學教學》、《中學化學教學參考》、《化學教育》)以及以實驗儀器研究為特色的期刊《教學儀器與實驗》中的微型化學實驗論文中取材,從不同角度出發編擬化學習題。
1以微型反應裝置創設情境
如同常規實驗裝置的組裝目的一樣,微型實驗儀器同樣可以完成氣體的制備、物質的合成、氣體的干燥和凈化、尾氣的吸收等基本操作。以此創設化學試題情境,考查基礎知識、基本技能。表面上看,只是提供給學生化學常規實驗裝置的縮微化,但儀器的微型化給解題帶來了陌生感,尤其是儀器體積小帶來的特殊操作細節,例如試劑的取量、反應程度的控制、尾氣處理等――這些都是實驗論文作者闡述的實驗注意點,也恰是學生在實驗操作中容易忽略的因素。
例1、硫化氫是一種有臭雞蛋氣味的有毒氣體,采用常規儀器進行制備和性質檢驗,常因氣密性不佳而對環境產生污染。周老師采用六孔井穴板和注射器組裝出以下微型反應裝置(如圖1所示),向各井穴加入指定的試劑與物料,然后用生料帶纏繞井穴塞1-2圈后插入6 孔井穴板的井穴中并旋緊塞子,使井穴塞緊密地蓋住井穴,以細乳膠管把前一單元出氣管與相鄰單元的進氣管逐一連接起來,保證沒有硫化氫泄漏。該實驗無需通風櫥即可進行,對反應廢物摸索了實驗后處理方法,體現了綠色化學實驗的要求[2]。
(1)1號井穴里裝有少量FeS固體,實驗裝置按圖搭建完畢后,把吸有稀硫酸的注射器緩緩下推,就可以有連續平緩的氣流產生。請問1號井穴孔發生反應應為_______________________________。
(2)2號井穴內只放入一張濕潤的白色醋酸鉛試紙,且“短管進、長管出”。其作用是(填寫兩點):____________________________________。
(3)3號井穴孔盛放少量溴水,其主要作用是證明H2S的____________________(能呈現出該性質的),還可以用____________________溶液代替。
(4)4、5、6井穴孔分別盛放了0. 1 mol?L-1 ZnSO4、0.1 mol?L-1 CdSO4、0. 1 mol?L-1 CuSO4溶液,在實驗中分別產生了白色、黃色和黑色沉淀,說明了這些金屬硫化物的________(性質)。
(5)7號井穴孔盛有________(填寫藥品),其目的在于____________________。
評點:該題主要考查硫化氫氣體的制備、氣體檢驗、性質驗證、尾氣處理等。一切都基于基礎知識、基本技能,只是通過微型化學實驗裝置呈現情境。
答案:(1)FeS+2HCl=FeCl2+H2S; (2)緩沖作用(安全瓶), 檢驗硫化氫氣體; (3)還原性, 酸性高錳酸鉀; (4)難溶性; (5)NaOH溶液,吸收尾氣
例2、“電凝聚氣浮法”是一種工業上處理廢水的常用方法,我們用塑料多用滴管作為載體,以微型實驗的形式呈現了該方法的原理。先在100 mL燒杯中加約50 mL蒸餾水,再添加3滴CrCl3溶液作為無機污染物,另加少許泥沙和硫酸鈉,用玻璃棒攪拌使之渾濁,得模擬廢水,標記為A。用塑料多用滴管吸取廢水A,從液泡兩側分別插入兩根大頭針(兩針不相互接觸), 用鱷魚夾、 導線將兩根大頭針與電池(9V)相連,即可對廢水進行電解[3]。
(1)電解開始,陰極釋放出大量氣體,請寫出電極反應式________________________________;
(2)陽極現象不明顯;片刻后,溶液中生成大量綠色沉淀,隨著陰極氣泡大量逸出,綠色沉淀隨之上浮至液面。已知大頭針主要成分為鐵,請推測陽極可能發生的兩個反應式為:____________;
(3)綠色沉淀中不僅包括由陽極產生物與溶液酸堿性變化而生成的不溶物,還包括沉淀_______(填寫化學式),這就表現出對污水中的金屬離子進行清除。
(4)本實驗中在電解液中添加硫酸鈉的目的是____________________。
(5)另取一份相同廢水,滴加3滴苯酚溶液作為有機污染物,再加3滴亞甲基藍使其顯示顏色,添加食鹽至飽和,標記為B;用塑料多用滴管吸取廢水B,采用如上圖的裝置,只不過將陽極大頭針更換成全活動鉛筆專用筆芯,在電解后的溶液中滴加FeCl3溶液不發生顯色反應,說明____________。更換陽極材料原因是__________________________(用電極反應式說明);
評點:化工生產是化學教學的重要內容,但一直是實際教學中欠缺的,通過微型化學實驗模擬實際問題可以幫助中學生了解化學與技術、體會時代性增強學生學習的使命感和責任感。該類試題適用于《化學反應原理》模塊的“電解池”、《化學與技術》模塊中的“水處理技術”、《化學與生活》模塊中的“化學與環境保護”,以及《實驗化學》模塊中提出的“能發現學習和生產、生活中有意義的化學問題,并進行實驗探究”。
答案:(1)2H++2e-H2; (2)Fe-2e-Fe2+,Fe2++2OH-Fe(OH)2; (3)Cr(OH)3;(4)增強導電性; (5)苯酚在陽極釋放的強氧化性氣體作用下已發生了轉化,避免陽極材料本身被氧化。
2以微型實驗引導實驗改進思維
在各大期刊發表的微型化學實驗論文多為一線化學教師或高校實驗研究者發表,如果只是簡單地在學生面前重現這些素材,對他們自身的實驗素養提高有限;而通過試題的巧妙設置,將學生也引入到對實驗的設計思路中去,有利于提高他們對微型化學實驗的深刻認識,也有利于他們創新思維的發展。
微型化學實驗不是常規實驗的簡單縮微或減量,而是要在微型化的條件下對實驗進行重新設計和探索,達到以盡可能少的試劑獲取盡可能多的化學信息的目標。
例3、用一個小注射器和小塑料反應管做反應儀器,兩者中各有一種化學物質,反應后將注射器針頭扎入一根帶火星的香煙里推動活塞,發現竄起一大串火苗[4]。請問,塑料試管中盛放藥品為________,注射器中盛放____________藥品。該實驗可以代替常規實驗中的實驗是_______________。
評點:注射器是化學實驗改進中常用的替代品,在微型化學實驗中常常需要挖掘其功能進行設計,在命題中應用中能幫助學生體會到。圖3中的注射器代替分液漏斗,圖4中的注射器起到氧氣收集的作用。
答案:MnO2,雙氧水,氧氣的制備和氧氣的助燃性質
3以微型實驗題干提供探究和評價的平臺
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近年來科學探究實驗在化學新課程考試中廣被重視,這些實驗題不再象以往的實驗題平鋪直敘――單純的“課本知識加實驗加填空”,也不象大學知識“下放”的新信息實驗題,而是促使考生多想實驗的整個過程:“做什么”、“怎么做”、“為什么這樣做”、“選取哪些因素作為實驗變量”、“可能什么原因”、“還有沒有更好的改進方法”、“這樣的實驗有什么實際用途”等等,更加促使考生像科學家一樣進行探索,達到真正考查科學思維的目的。微型化學實驗與常規化學實驗相比,一樣能提供符合教學需要的實驗內容,更能提供多個相關實驗的優化設計過程和滿足使用者自主探究的基本條件[5]。以微型化學實驗論文素材命題,為訓練學生探究思維和評價能力提供了一個適宜的平臺,也為一線化學教師提供了巧妙的探究思路,有助于教師拓寬視野。
例4、紫甘藍,又名紫卷心菜,所含花色苷色素的顏色會隨pH改變,一般遇酸變紅,遇堿變綠。向點滴板上一凹槽滴加一滴紫甘藍汁,再滴加一滴硫酸鈉溶液,用連接導線的鱷魚夾各夾住一根鉛筆芯,將電極一端浸入紫甘藍汁液面以下[7]。
(1)當導線分別與電池兩極相連,發生現象是:
陽極_______________________________;
陰極_______________________________。
用鉛筆芯將兩極所在位置的溶液攪拌均勻,發現整個液滴呈現紫色,(用離子方程式)說明發生反應為_________________________________;
(2)若采用大頭針作為______極電極,則對以上實驗現象有極大干擾,這是因為_____________;
(3)以各類典型的酸堿鹽溶液作為輔助試劑加入紫甘藍汁中,以鉛筆芯作為電極進行電解。請預測實驗現象并完成下表1:
(4)將添加NaCl溶液的甘藍汁電解后溶液攪勻,最終竟然消褪為無色。這是因為__________;
(5)以上實驗是以_______、_______作為變量開展的探究活動,如果你是實驗設計者,從該實驗的特點出發,你還會挑選_______作為變量。(開放性問題,答案合理即可);
(6)如果你是實驗競賽的評委,你將該實驗與你們常見的電解實驗對比,請提出一些評價意見(至少寫出兩點,開放性問題,答案合理即可)。
評點:微型化學實驗試題取材于實驗探究論文,突出真實性;注重實驗條件,突出思考性。本題不僅以紫甘藍汁作為創新情境考查電解規律、中和反應等基本原理,還從異常現象原因探究、變量控制等角度促使學生對實驗原理進行深層思考,并且通過開放性的問答培養學生評價和鑒別能力。
答案:(1)2H2O-4e-O2+4H+; 2H2O+2e- H2+2OH-; H++OH-=H2O; (2)陽極;作為陽極的金屬電極比水更容易被氧化,產生有色離子如亞鐵離子、鐵離子對甘藍汁顏色有干擾; (3)電極附近溶液變紫,有氣泡產生;電極附近有大量氣泡產生;紫色;迅速冒出刺激性氣味的氣泡,電極附近溶液變紅;迅速冒出氣泡,電極附近溶液變紅; (4)電解NaCl溶液陽極產生的Cl2將電解對象漂白; (5)電極,電解質溶液;載體、電解體系等; (6)參考評價意見:評價之一:紫甘藍汁不僅充當電解對象,還兼作實驗中的酸堿指示劑,一舉兩得;評價之二:該微型實驗只采用了一滴紫甘藍汁液作為電解對象,降低成本,操作方便,大大減少了實驗時間,適合學生自己動手操作觀察探究;評價之三:紫甘藍汁取材于純天然,整個實驗用量又是微量,所以充分體現綠色環保的理念;評價之四:實驗現象明顯,有利于學生加深對電解本質的理解。
4 反思
在科學教育中引入習題的初衷是鞏固和加深對知識的理解,考查學生掌握知識的水平,培養學生應用知識解決問題的能力。每一道習題都是從原始問題抽象而來,然而有相當一部分已經把其中的一些次要細節、非本質的聯系舍去,也沒有將科學現象與事實作為背景,甚至完全脫離科學現象,學生思維的一部分已經被習題編制人員“越俎代皰”地完成了。同時,習題教學還存在著模式化傾向,缺乏科學思想的分析,太重視程序與計算、熟練與技巧。因此,在一定意義上說,我國學生創造能力的匾乏是習題教學的直接后果。事實上,科學最重要的基礎是源自實驗現象的,首都師范大學專家曾提出通過引進原始問題來逐步使習題教學與原始問題教學相結合,從而達到提高科學教育效能的目的。而發表在各種期刊上的實驗論文能表現論文作者所作出的技術性和認知性研究的原始工作,是教學科研過程中的一種生成資源[8],也是原始問題的一種表現形式。筆者近年來以微型化學實驗為主要研究方向,并嘗試將所設計的原創實驗素材融合入課堂教學、探究活動中,發現對提高學生解決問題能力、實驗分析評價能力有較明顯的促進作用;于是進而取材命題,拋磚引玉,目的之一是及時推廣課程改革中來自教學一線和高校專家的實驗研究經驗,從而使研究成果迅速轉化為“生產力”,不斷推動實驗教學研究工作向縱深發展;更希望這些原汁原味的實驗素材呈現出反映科學概念、規律本質的原始問題和未被加工的典型實驗現象和事實,使學生大腦充分開放、思維觸角充分發展,體會到與原論文作者研究過程中類似的思路和體驗,甚至在條件允許前提下,用微型化學實驗這種耗材少成本小的實驗手段完成符合綠色化學理念的驗證、改進和探究,達到知識升華的目的。
建議化學命題者可以認真研究各種期刊登載的微型化學實驗專題文章,將其素材開發為創新試題:具有提問多樣化、知識探究化、信息情境化以及形式開放化等多方面特點,為促進化學習題教學提供優質的題材[9],同時也促進微型化學實驗能在中學得到普遍重視和合理應用。
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篇12
《中藥化學》是中等職業學校中藥學專業的一門專業課程,也是一門以實驗為基礎的學科。中藥化學實驗課能幫助學生鞏固中藥化學知識,培養學生的綜合分析問題和解決問題的能力。能否及時發現實驗教學中存在的問題,并尋求解決的對策和思路,是保證實驗教學效果的關鍵。因此,筆者根據教育部關于推進職業教育改革發展的意見,結合我校實際情況及課程發展的特點,對中藥化學實驗教學及考核進行了改革,以誘導、激發學生對實驗課的學習興趣,提高實驗教學質量,培養技能型人才。
一、改革實驗教學,提高綜合職業素質
目前我校的中藥化學實驗教學還停留在傳統的知識傳授和驗證性實驗階段,影響了實驗教學質量與水平的提高。因此,筆者總結了實驗教學中存在的問題,將專業實驗教學與職業素質培養相結合,采取了相應的有效措施,以提高學生的綜合職業素質。
1.學生預習積極性差,難于保證實驗順利進行。中藥化學實驗過程相對復雜,學生必須做好課前預習,才能較好地完成實驗。但學生往往忽視預習,依賴性強,只等上課時教師講解,按部就班開展實驗。教師采取的措施是:(1)強調預習的重要性,每次實驗要求學生詳細閱讀實驗教材,理清思路,了解實驗的目的、原理。(2)做好實驗預習報告,每次實驗課前要檢查并上交老師,作為平時成績的一部分。(3)進入實驗室后根據實驗內容找到所需的用具,并合理安排各項操作,以保證實驗順利進行。
2.基礎性知識不牢固,難于提高綜合技能。中藥化學的實驗內容涉及多學科的基礎性知識,學生遇到相關理論和操作時往往一知半解。教師采取的措施是:根據學校的具體情況,將中藥化學實驗課的第一個實驗設計為基礎化學技能實驗,內容從各種提取裝置,到紙色譜、薄層色譜等,將整個實驗室里擺放的相關玻璃儀器、設備,均結合相關理論知識給學生介紹和演示,使基本的實驗技能在學生頭腦中呈現具體的形象。通過基本實驗的練習,使學生正確掌握中藥化學實驗的基本原理和操作技術,培養良好的實驗習慣,提高綜合技能。
3.綜合性實驗操作難度大、實驗條件難于控制、實驗結果偏差大。中藥化學成分的提取率與中藥材產地、采收方法、產地加工及貯藏等多種因素有關,其提取、分離、純化和檢識等步驟,耗時較長;各種儀器的操作步驟繁雜,技術要求高、難度大,需花費大量時間,往往規定課時內無法完成,學生在操作時感覺困難;而每一步操作是否嚴謹、細致、準確都將影響實驗結果,加之學生操作經驗不足,總出現偏差現象,導致實驗結果偏差大。教師采取的措施是:(1)保證藥材質量,做好預試驗,在實驗課中對藥材做詳細介紹,并強調中藥材在生產過程中的保護。(2)在整個實驗過程中,不斷巡視、觀察,嚴格要求學生的基本操作,及時糾正違規操作;使學生在實驗進程中接受和掌握。對于課內實驗時間不足,我們一般多采用合理安排時間和開放實驗室等措施加以解決,如涉及浸漬或回流提取的實驗;如有化學檢識和薄層色譜(或紙色譜)檢識時,先安排做薄層色譜(或紙色譜)檢識,再穿插化學檢識。(3)強調操作過程中容易造成偏差的要點,并及時提醒,要求實驗結果偏差在實驗報告中做作詳細分析。對一些基礎知識較好、操作較熟練的同學可設置一些“陷阱”,并引導、鼓勵學生進行分析,找出原因和解決方法,培養學生嚴謹認真的學習態度。
4.增加設計性實驗,培養創新能力。現代職業教育是著重傳授某種職業或生產所需實用知識和技能相結合的教育,與創新教育是相互依存和促進的;學校應大力開展對學生的創新教育,而實驗教學又是培養創新能力的主要教育手段,設計性實驗對中職學生進入高等職業教育和創新能力的培養尤其重要。在中藥化學實驗課程里增加綜合設計性實驗,能調動學生的主觀能動性,擴大知識面,改變依賴實驗講義做實驗的現象,培養學生的自學能力和理論聯系實際的能力、實踐創新能力。教師采取的措施是:(1)要求學生初步進行資料查新,設計實驗的整個過程。(2)引導學生從實驗室條件、技能訓練的全面性以及環保理念等方面分析、制定具體實驗方案,并經指導老師批閱修改后進實驗室操作。(3)實驗結束后總結設計性實驗教學中需要進一步改進的問題,提醒學生盡量不用主觀判斷法,而是用系統的實驗方法客觀地分析,寫出完整的分析流程圖及結論依據。在自主設計實驗的全過程中,教師為學生修改實驗方案,有時利用課余時間完成實驗,指導學生做實驗。這對教師的素質和能力提出了更高的要求,也達到了以教促學、以學促教、教學相長、共同發展的良性循環。同時,整個實驗過程中還能暴露出學生之間的差距和不足,有利于教師改進教學方法和因材施教。
5.增強環保教育,滲透綠色化學理念。中藥化學實驗教學中的環境保護問題應引起高度重視。應將綠色化學的理念、原則和方法貫穿于整個中藥化學實驗教學中,減少對環境的污染,加強自身保護,提高學生的環保意識。教師采取的措施是:(1)努力學習綠色化學理論,建立實驗室常用試劑數據庫,制定嚴格的實驗室綠色化章程,并在教學過程中有意識地遵循綠色化學的原則,加強實驗室的科學管理。(2)改進實驗內容,從是否有污染、可循環使用情況、實驗用品劑量、產品綜合利用程度等方面綜合考慮,使實驗趨于綠色化。(3)重視實驗廢物處理,回收利用有機溶劑。每次實驗結束,要求學生整理好實驗臺、合理處理廢棄物,把學生實驗中的環保工作完成情況計入實驗總分。在中藥化學實驗教學中滲透環保意識,加強環保教育,既有利于學生鞏固中藥化學知識,又培養了學生從環保角度分析問題和解決問題的能力。
6.規范實驗報告書寫,培養實事求是的科學態度。以往教師對于實驗報告的實驗目的、原理和操作較為重視,學生往往照抄教材或互相抄襲現象較為嚴重;忽視客觀記錄實驗現象,不進行實驗結果的分析和討論,不思考理論與實踐的關系。教師采取的措施是:(1)充分認識,高度重視,嚴格要求,加強學生素質的教育,使學生深刻認識到科學實驗應有科學的數據、結果,實事求是的態度。(2)強調實驗報告的重點應放在討論方面。如對實驗過程中出現的現象和原因、實驗成敗進行分析。(3)引導學生重視實驗報告的書寫,把科技寫作的基本要素融入其中,并從中得到科研寫作能力的訓練,進一步提高科研寫作能力。
通過書寫報告,培養了學生們實事求是的科學態度和作風,幫助他們樹立了學術意識,鍛煉了語言表達能力,有利于他們將來總結研究資料、撰寫論文等等。
二、改革實驗考核,加強素質教育
實驗考核是檢驗實驗教學效果的主要方法,中藥化學的實驗考核長期以來分實驗報告和實驗基本技能考核兩部分,這種考核方法只反映學生的常規方法和操作技能,不能反映學生的綜合素質;建立一套有利于培養學生實踐能力、創新能力和綜合能力的實驗教學考核模式已顯得尤為必要和迫切。為此,我們依據中藥化學實驗課的特點,改革實驗考核,將考核成績分為三部分。
1.平時實驗考核(占30%)。平時實驗考核,即實驗出勤率、每個實驗中的表現記分、實驗報告。每次實驗如實記錄學生的出勤情況和課堂表現;學生實驗分組進行,每個小組2人合作完成平時實驗,實驗成績以實際操作情況和實驗態度為主要依據,如分析問題和解決問題的能力、儀器的破損情況、臺面整潔度及環保意識等作為評分標準;實驗報告的成績評定重點放在實驗記錄、實驗結果的處理和分析討論部分。
2.強化期末實驗考核(占40%)。期末實驗考核是實驗課結束時候的考試,考核分為兩部分:實驗知識問答、基本實驗操作。在實驗室中我們選取了不同的試題對每個學生進行了實驗基本知識考查,并要求每個學生進行一項基本操作,據此打出分數。基本知識的主要內容為中藥化學實驗室規則、安全知識、環保知識、常用儀器的基本知識、實驗原理、基本操作知識、儀器及裝置的使用、實驗現象的解釋和錯誤實驗裝置圖的改正、討論等;采用閉卷,統一命題、統一時間、統一閱卷。操作技能考試的內容主要是采取綜合實驗、小項目實驗等方式分組進行,以體現中藥化學實驗基本操作。
3.綜合設計實驗測試(占30%)。教師事先給出題目,要求學生查閱文獻,提出實驗思路、設計方案,并根據實驗室條件自行修改方案,每個學生獨立完成實驗操作。最后根據整個實驗流程、操作情況、提取化學成分的質和量、數據的記錄、結果分析和實驗報告等進行綜合評分。
考核是實驗教學不可忽視的環節,通過三部分的綜合評分,與以往單一模式相比,具有注重過程與結果相結合的特點,能夠客觀地反映教與學的情況。教學實踐結果表明,該考核方法和標準具有較強的可操作性,能夠調動學生實驗的積極性和主動性,學生的實驗技能得到了充分的體現,創新精神和實踐能力也得到了鍛煉,能夠全面反映學生的實際水平。
三、結語
中藥化學實驗教學和考核的改革,提高了學生對該實驗課的重視程度,激發了學生的學習興趣。養成了學生良好的預習習慣,強化了基礎知識,拓寬了學生的思路,開闊了學生的視野;由于規范地操作,降低了儀器的破損率,提高了實驗結果的正確率;更最重要的是培養了學生解決實際問題的能力和創新意識。實驗教學中滲透綠色化學理念,有利于培養學生節約資源和能源、保護環境的意識,樹立了綠色化學的思維方式。
筆者已對2010、2011級中藥學專業學生進行了實踐,得到了較好的效果,實驗教學質量確實有所提高。雖然我們在中藥化學實驗教學中進行了一些有益的嘗試,積累了一定的經驗,但教學改革的路還很長,如何合理利用實驗室資源并加強科學管理,把實驗教學改革成果與理論教學有機地結合起來、融會貫通還有待進一步探索。
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篇13
中圖分類號:TQ;G6420 文獻標志碼:A 文章編號:1005-2909(2012)04-0053-03
在當今科技高度發展、學科交叉進一步加強的時代,化學已經滲透到建筑、信息、材料、能源、機電、生命、環保等學科領域。大學化學是高校建筑類專業的公共基礎課程,它在化學基本理論與工程具體實踐之間搭起了一座橋梁。大學化學課程對優化學生的知識結構,培養學生用化學的觀點分析、認識科學技術和社會實際中的化學問題,對把學生培養成為厚基礎、寬口徑、強能力、高素質的創新人才有著重大的現實意義。
一、圍繞專業需求,安排教學內容
大學化學是建筑類專業學生大學期間唯一一門化學類課程,具有相對的獨立性和完整性。教師在講授大學化學時,經常會犯“講得過多”和“講得過少”兩類錯誤[1]。所謂“講得過多”是指教師系統地介紹現代化學的所有內容,力圖追求化學理論知識的完善;而“講得過少”則是指教師只羅列一些與化學有關的熱點問題和案例,基本不闡述化學的基礎原理和規律。實踐證明,“講得過多”和“講得過少”都不利于理論與實際的結合,不利于建筑類專業學生創新能力的培養。
因此,要針對建筑類專業的實際需要[2],合理安排教學內容,需要對教學內容進行適當刪減、強化、增加。刪減、回避過細的化學計算和復雜的化學公式;強化水化學、膠體化學、材料化學等建筑領域中所必需的化學基礎知識的教學,使學生能運用化學理論、觀點和方法審視環境、能源、材料等社會熱點論題;增加化學學習與專業應用之間的聯系以及化學在工程實踐應用中新成果。如華中科技大學針對建筑類專業學生的特點,在電化學原理部分的教學中,增加了陽極氧化和電解拋光知識。從電化學的角度出發,介紹了陽極氧化和電解拋光原理以及電解液的選用,分析和討論這兩種工藝的應用及其優缺點,讓學生理解化學知識與專業實際息息相關,與工程技術緊密聯系,并能學以致用。
二、改革教學方法,貫徹啟發式學習理念
培養學生創新思維是教育的關鍵,而創新源于興趣、起于自主、發于嘗試。傳統“教師中心論”的教學模式,教師處于完全的主導地位,在課堂上只向學生灌輸知識,而不注意把握學生的心理,這與創新格格不入。因此要改革教學方法,貫徹啟發式學習理念,充分調動學生學習的積極性。
(一)理論講授要精心設計,遵循學生認知思路,突出以學生為中心的教學模式
教學活動是學生在教師的指導下進行的有目的、有計劃的學習活動。化學基本原理中大量公式的教學,應當是在教師引導下訓練學生有意識地進行抽象邏輯思維活動。教師要設計一系列問題,并留出學生積極思考的時間,通過師生間的討論和交流,使學生主動得出結論。如在講授化學熱力學中化學反應方向的判斷時,教師可以設計下列的教學程序。
首先,在壓力為標準態和溫度為298.15 K時,判斷標準是ΔrGθm(298.15 K),它可以由參與反應的各個物質的ΔfGθm(298.15 K)而計算出來,這一點學生都清楚。其次,教師引導學生思考“若壓力仍是標準態,但溫度不是298.15 K,該怎么辦?”并提示ΔrHθm(T)和ΔrSθm(T)與溫度無關,提醒學生可以用吉—亥公式求解。然后,進一步發問:“若壓力不是標準態,溫度也不是298.15 K,該怎么辦?”此時提示學生利用熱力學等溫方程式中的ΔrGm與ΔrGθm的關系,將非標準狀態化為標準狀態,從而求解。
通過學生和教師間的這種互動、提問、設疑、解答,學生在自覺、主動、多層次的參與過程中不但學會了復雜的化學反應原理,而且也掌握了分析問題、解決問題的科學方法。
(二)應用部分要勇于放手,讓學生走向講臺
教育的關鍵是使學生具備將所學知識應用于實際的能力。化學應用部分的目的正是培養學生利用所學的化學原理分析、解決工程實際問題的能力。在學生課后自學和相互討論的基礎上,學生和教師換位,由學生講解該部分內容,對專業中遇到的實際問題,如金屬腐蝕的防護與利用上升到化學原理加以分析,論述自己的觀點。學生為了講解清楚課堂內容必須認真預習,做好充分的準備。因此,他們在主動獲取知識的同時,無形中提高了對這門課程的學習積極性。
(三)改革考試方法,以課程論文、實驗設計代替閉卷考試
學生學學化學的基本原理和方法的目的不是為了成為化學家,而是具備基本的化學素養的化學思維,能以化學的眼光、角度、世界觀分析和解決工程實際中遇到的化學問題。若通過做習題來檢測學生的學習效果,不管是開卷或閉卷的考核形式都沒有意義。相反,布置課程論文,讓學生在查閱資料的基礎上,對一些典型案例抽象化,建立理論模型,再用課堂上所用的原理進行分析,提出自己的見解;或者要求學生運用化學基本原理,結合專業特點,對自己感興趣的內容自行構思、自擬方案,完成一個綜合實驗設計,并通過實驗驗證。這兩種方式表面上不直接考察學生理論知識,實際上考察他們運用理論知識解決實際問題的能力是更深層次的要求[4]。