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首先介紹化學(xué)的定義,不同的教材對化學(xué)的定義有著不同的表述,筆者采用的定義是:化學(xué)是一門在原子、分子、離子層次上研究物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及其變化規(guī)律的學(xué)科。然后從“原子、分子、離子層次”、“物質(zhì)”、“組成”、“結(jié)構(gòu)”、“性質(zhì)”、“變化規(guī)律”幾個方面逐字逐句解釋其內(nèi)涵和聯(lián)系。強調(diào)“物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)決定性質(zhì),性質(zhì)反映組成和結(jié)構(gòu),性質(zhì)決定用途”這一辯證關(guān)系和基礎(chǔ)理論對化學(xué)及相關(guān)課程學(xué)習(xí)的普遍指導(dǎo)意義,這一規(guī)律對于單質(zhì)、無機物和有機物普遍適用。之后,介紹化學(xué)的四大分支,使學(xué)生對化學(xué)類后續(xù)課程有一個初步了解。其中,無機化學(xué)的研究對象是所有的化學(xué)元素和它們的無機化合物。無機化學(xué)課程內(nèi)容主要包含兩大結(jié)構(gòu)(原子結(jié)構(gòu)與周期系、分子結(jié)構(gòu))、四大平衡(電離平衡、沉淀溶解平衡、氧化還原平衡、配合平衡)、元素化學(xué)。同時介紹各章節(jié)分配的理論課時及其實驗課時,讓學(xué)生對所學(xué)內(nèi)容及重點章節(jié)做到心中有數(shù)。最后,教師可以對化學(xué)發(fā)展史和無機化學(xué)的研究趨向做簡單介紹,激發(fā)學(xué)生的求知欲和探索欲,也可留出時間讓學(xué)生自學(xué)。
2化學(xué)與醫(yī)學(xué)及檢驗學(xué)的聯(lián)系
作為醫(yī)學(xué)生,首先讓學(xué)生了解化學(xué)與醫(yī)學(xué)的聯(lián)系。歷史上,化學(xué)家很早就努力為醫(yī)治疾病制造藥物(如、抗生素藥物等),為醫(yī)學(xué)和人類文明做出了貢獻。現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的主要任務(wù)是研究人體中生理、心理和病理現(xiàn)象的規(guī)律,從而尋求預(yù)防、診斷和治療疾病的有效方法,以保障人類健康。顯然,醫(yī)學(xué)的研究對象是人體,而人體包含著由八十多種元素構(gòu)成的上萬種化學(xué)物質(zhì),這些物質(zhì)間發(fā)生著復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng),人體的一切生理現(xiàn)象(如消化、吸收、排泄、循環(huán)等)都是這些復(fù)雜化學(xué)變化的外在體現(xiàn)。此外,人體內(nèi)元素含量與人體健康息息相關(guān),人體必需元素的缺乏和過量都會導(dǎo)致人體化學(xué)平衡失調(diào),進而導(dǎo)致多種疾病(如缺鈣會導(dǎo)致佝僂病、缺鐵會導(dǎo)致貧血、氟過量會導(dǎo)致氟骨癥)。最后,治療疾病要依靠藥物,而藥物本身也是化學(xué)物質(zhì),其藥理作用與其化學(xué)結(jié)構(gòu)和化學(xué)性質(zhì)密切相關(guān)。藥典中有很多無機藥物如碳酸氫鈉、碳酸鈣、氫氧化鋁、氯化銨等,可舉例讓學(xué)生了解。下面介紹化學(xué)與檢驗專業(yè)的聯(lián)系。由于大一新生剛?cè)胄?,還沒接觸檢驗專業(yè)課,教師可簡單介紹一下檢驗專業(yè):醫(yī)學(xué)檢驗是運用現(xiàn)代物理、化學(xué)的方法和手段進行醫(yī)學(xué)診斷的一門學(xué)科,主要研究如何通過實驗室技術(shù)、醫(yī)療儀器設(shè)備為臨床診斷、治療提供依據(jù)。該學(xué)科要求使用各種光電儀器及化學(xué)試劑完成實驗分析,所以偏重理科,要求有較好的化學(xué)基礎(chǔ)。接下來讓學(xué)生了解經(jīng)過檢驗得到準(zhǔn)確結(jié)果是治療疾病的首要及關(guān)鍵步驟,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)檢驗專業(yè)的熱情。然后結(jié)合具體例子,如臨床檢驗常運用化學(xué)原理和方法測定血、尿、胃液等生物標(biāo)本中某些成分的含量,以幫助正確診斷疾病,來說明檢驗專業(yè)學(xué)生打好化學(xué)基礎(chǔ)的重要性。這部分最后可選擇播放高分子化學(xué)家周其鳳的《化學(xué)是你,化學(xué)是我》一歌來活躍課堂氣氛。歌詞中的“化學(xué)究竟是什么,化學(xué)就是你,化學(xué)就是我”,“父母生下的你我,是化學(xué)過程的結(jié)果,你我的消化系統(tǒng),是化學(xué)過程的場所”,“記憶和思維活動,要借化學(xué)過程來描摹”,“即便你我的身心健康,也是化學(xué)密碼解鎖“這幾句形象地說明了化學(xué)與人體的緊密聯(lián)系。
3進一步強調(diào)無機化學(xué)課程的重要性,引導(dǎo)學(xué)生掌握其學(xué)習(xí)方法
許多無機化學(xué)實驗使學(xué)生面臨實驗安全問題,同時給環(huán)境帶來不同程度的污染。化學(xué)實驗常常使用強酸、強堿、重金屬鹽、刺激性的氣體和液體等化學(xué)實驗藥品。這些藥品大都具有腐蝕性、揮發(fā)性、劇毒性等特征,對人體的傷害和環(huán)境的污染都有較大。每次實驗所用的化學(xué)試劑種類繁多,造成的危險與污染情況就更加復(fù)雜。例如“氯氣、氯酸鉀的制備”實驗中,氯氣具有強烈的刺激性氣味且具有劇毒性,在空氣中混有氯氣的含量超過0.001mg/L,就會引起人體中毒,產(chǎn)生的尾氣和廢液影響周圍的環(huán)境。在化學(xué)實驗過程對于這些含有砷化物、氰化物、汞及其化合物、高氯酸鹽、過硫酸鹽、白磷、一氧化碳、氯氣、液溴等危險實驗藥品的實驗,必須在保證學(xué)生安全的前提下開設(shè),并合理處置產(chǎn)生的廢液,減少污染環(huán)境的影響,這對實驗室的建設(shè)提出更高的要求。
2多媒體技術(shù)對無機化學(xué)實驗教學(xué)的促進作用
多媒體輔助教學(xué)能夠在一定程度上彌補傳統(tǒng)的教學(xué)模式的不足。多媒體技術(shù),集文字、聲音、圖像、動畫于一體,使難以想象、理解的化學(xué)知識和化學(xué)實驗過程用圖像或動畫直接顯示出來,在課堂上接觸到接近真實的化學(xué)實驗過程。
2.1輔助實驗預(yù)習(xí)在傳統(tǒng)的無機化學(xué)實驗教學(xué)中,一些化學(xué)反應(yīng)機理較復(fù)雜或者操作步驟較為繁雜的實驗項目,學(xué)生僅僅通過實驗教材上的文字描述進行實驗預(yù)習(xí),了解復(fù)雜實驗操作過程。這種實驗預(yù)習(xí)方式往往使學(xué)生對所涉及的實驗操作步驟和實驗現(xiàn)象印象模糊,影響對實驗過程的預(yù)測和判斷,容易造成在課堂操作過程估計不足,導(dǎo)致手忙腳亂,不利于提高化學(xué)實驗教學(xué)的質(zhì)量和速度。但是,利用多媒體技術(shù),可以綜合文字、聲音、圖像以及動畫等多媒體元素來把抽象的、復(fù)雜的實驗教學(xué)內(nèi)容制作成多媒體仿真實驗軟件,通過互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)將仿真實驗軟件上傳到網(wǎng)上進行網(wǎng)絡(luò)實驗教學(xué),將實驗教學(xué)內(nèi)容形象地展示給學(xué)生。學(xué)生通過重復(fù)觀看多媒體軟件加深對化學(xué)實驗的理解和掌握,減少課堂實驗出錯導(dǎo)致重復(fù)實驗的次數(shù),同時提高教學(xué)效率和教學(xué)質(zhì)量。
2.2減少實驗時間,信息量豐富無機化學(xué)實驗往往涉及到結(jié)晶、重結(jié)晶、過濾、加熱、干燥、焙燒、水熱處理等實驗過程需要耗費較長的時間。在傳統(tǒng)無機化學(xué)實驗教學(xué)過程中往往占用較多的實驗學(xué)時數(shù),不利于其他實驗基本操作技能的學(xué)習(xí)。然而,多媒體技術(shù)被用來輔助無機化學(xué)實驗教學(xué),改變傳統(tǒng)實驗教學(xué)的模式,通過多媒體軟件將實驗反應(yīng)過程真實地展現(xiàn)在學(xué)生面前,同時在有限的時間內(nèi)傳授更加豐富的實驗教學(xué)內(nèi)容。對于一些耗時長的實驗過程,通過加快演示速度,將原來需要幾小時以上的時間壓縮在短短的幾分鐘,同時借助于視頻動畫形象逼真地展現(xiàn)實驗過程,加深學(xué)生對實驗過程的認識與理解。還可以將類似的實驗過程快速地展示給學(xué)生,使得學(xué)生更進一步地認識和比較這些化學(xué)實驗過程,更加深刻的掌握這些實驗操作技巧。因此,多媒體輔助實驗教學(xué)能加快實驗教學(xué)進度,逼真地展示實驗過程的每一個步驟,促進學(xué)生理解和掌握更多的化學(xué)實驗過程。
2.3綠色無污染,安全性高多媒體輔助實驗教學(xué)可以通過計算機技術(shù)隨時演示實驗反應(yīng)過程和操作過程,可以重復(fù)多次再現(xiàn)實驗過程的重難點,減少實驗次數(shù),提高實驗的成功率,避免多次操作帶來時間、經(jīng)費上的浪費以及實驗后產(chǎn)生的廢液對環(huán)境造成污染。特別是對于那些具有嚴重污染和不安全因素的化學(xué)實驗,可以采用計算機多媒體技術(shù)進行仿真實驗操作,這些實驗軟件通過文字、聲音、圖像、動畫在不同的界面上展示實驗的基礎(chǔ)原理、基本裝置、實驗操作過程以及實驗注意事項,在計算機上進行實驗演練,讓學(xué)生通過多媒體技術(shù)在計算機屏幕上進行實驗操作,能使學(xué)生有一種身臨其境的教學(xué)效果,然而,自始至終沒有實驗藥品對環(huán)境的污染,也沒有實驗安全問題。因此,利用計算機輔助設(shè)計實驗教學(xué)保證了實驗的安全性、可靠性和可重復(fù)性,同時使得實驗廢物排放少,對環(huán)境污染小。
3輔助實驗存在的問題
無機化學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科,無機化學(xué)實驗是訓(xùn)練學(xué)生動手能力的重要平臺。而多媒體技術(shù)在實驗教學(xué)中只處于從屬地位,對實驗教學(xué)效果的起輔助作用,不能代替教師在教學(xué)中的主導(dǎo)作用,所以不可盲目地、不加分析地用多媒體技術(shù)輔助教學(xué)完全代替其它教學(xué)方式。多媒體模擬實驗畢竟不是真正意義上的化學(xué)實驗,一些感覺,特別是嗅覺、味覺、觸覺等,學(xué)生是無法憑空體驗的,也不能形成對整個化學(xué)實驗正確的知覺印象,長期以這種模擬實驗取代在實驗室內(nèi)的基本操作訓(xùn)練,勢必造成學(xué)生缺少對化學(xué)實驗的感知。另外,培養(yǎng)學(xué)生動手實驗?zāi)芰κ腔瘜W(xué)實驗在化學(xué)教學(xué)中的重要目的之一,藥品的取用配制、儀器的洗滌干燥、裝置的組裝、反應(yīng)過程的操作等都有很具體的、很嚴格的規(guī)范,必須通過實際實驗操作訓(xùn)練才能掌握。因此,多媒體技術(shù)不能替代常規(guī)的化學(xué)實驗操作訓(xùn)練,過度的使用多媒體技術(shù)不利于培養(yǎng)學(xué)生對化學(xué)實驗形成準(zhǔn)確的知覺印象,也不利于培養(yǎng)學(xué)生正確處理突發(fā)事件的良好心理素質(zhì)。
4結(jié)論
物理化學(xué)實驗過程中可以很好地將理論課程上所學(xué)習(xí)到的定律、公式應(yīng)用到解決實際問題上.以蔗糖水解反應(yīng)的速率常數(shù)為例,第一組同學(xué)按照傳統(tǒng)教學(xué)過程,首先學(xué)習(xí)一級反應(yīng)動力學(xué)方程ln[A]0[A]=kt,討論一級反應(yīng)動力學(xué)的特點以及半衰期等.學(xué)會利用動力學(xué)方程求算時間、物質(zhì)濃度、速率常數(shù)、半衰期等數(shù)據(jù),然后按照給定的實驗步驟進行蔗糖水解反應(yīng)速率常數(shù)的測定實驗.第二組同學(xué)參照實驗設(shè)計教學(xué)過程,首先提出目標(biāo),需要測定蔗糖水解反應(yīng)的反應(yīng)速率常數(shù)k,然后學(xué)習(xí)一級反應(yīng)動力學(xué)方程的推導(dǎo)過程,介紹一級反應(yīng)動力學(xué)的特點.學(xué)生討論如何設(shè)計實驗測蔗糖水解反應(yīng)的反應(yīng)速率常數(shù)k:蔗糖在酸的催化下的水解反應(yīng)可看作準(zhǔn)一級反應(yīng),利用一級反應(yīng)動力學(xué)的公式ln[A]0[A]=kt,從公式ln[A]=-kt+ln[A]0中可以看出以ln[A]對t作圖得到一條直線,斜率為-k,因此需要測量不同t時刻[A]的濃度,然后以ln[A]對t作圖得到一條直線,通過斜率即可求得反應(yīng)速率常數(shù).此時教師可提出測量某一時刻物質(zhì)的濃度一般有兩種方法:化學(xué)法與物理法,其中物理法更方便操作.
所謂物理方法就是利用某些物理性質(zhì)與物質(zhì)濃度的依賴關(guān)系,使用物理儀器快速準(zhǔn)確測定出某一時刻的物理性質(zhì),再轉(zhuǎn)換成物質(zhì)濃度與時間的關(guān)系.根據(jù)蔗糖水解反應(yīng)中反應(yīng)物和產(chǎn)物都是有旋光性的,可以選擇旋光度這個物理性質(zhì)作為濃度和時間之間關(guān)系式的橋梁.利用旋光度與濃度的關(guān)系將反應(yīng)動力學(xué)方程中濃度和時間的關(guān)系轉(zhuǎn)換成旋光度和時間的關(guān)系,因此只需要測定不同時刻體系的旋光度值就可以求算出反應(yīng)速率常數(shù)k.學(xué)生選擇需要的實驗儀器和實驗材料,設(shè)計具體的實驗步驟,教師對整個流程進行評價和改進,最后在具體的實驗過程中驗證結(jié)果.實驗結(jié)束后討論問題:為什么要進行零點校正,可用什么物質(zhì)進行零點校正,蔗糖的初始濃度對實驗測定有沒有影響等等.在學(xué)完二級反應(yīng)動力學(xué)以后,教師還可提出延伸問題:如何利用電導(dǎo)率測定乙酸乙酯皂化反應(yīng)(二級反應(yīng))的速率常數(shù)?第二組同學(xué)大致可以提出相應(yīng)的實驗過程,而第一組同學(xué)則大都不知道該如何處理.兩組學(xué)生比較,第二組學(xué)生對公式的利用、實驗過程的處理等都較第一組學(xué)生要好.通過整個實驗設(shè)計流程,學(xué)生可牢牢記住相應(yīng)的動力學(xué)方程公式,同時會對具體的實驗操作過程進行積極探索,對以后理論知識的學(xué)習(xí)也有很好的促進作用.
2激發(fā)學(xué)生自我學(xué)習(xí)和自我思考的興趣
很多時候,學(xué)生不知道物理化學(xué)中的理論和定律有什么具體用途,因此學(xué)習(xí)起來沒有興趣,只是被動地背誦公式定律.物理化學(xué)實驗設(shè)計過程的教學(xué)環(huán)節(jié)能夠激發(fā)學(xué)生的主觀能動性,提高學(xué)生自我學(xué)習(xí)和思考的能力.以燃燒熱的實驗測定為例,兩組學(xué)生首先學(xué)習(xí)理論課程中燃燒熱的定義,理解恒壓熱效應(yīng)與恒容熱效應(yīng)的區(qū)別.利用氧彈式量熱器分別測定待測樣品和基準(zhǔn)物質(zhì)在量熱器中完全燃燒引起的溫度升高值,再利用基準(zhǔn)物質(zhì)已知的燃燒熱來計算待測物質(zhì)的燃燒熱.現(xiàn)在的實驗裝置大都采用自動化和計算機處理,第一組學(xué)生除了簡單掌握量熱器和壓片機的使用方法外,對物性燃燒熱方面的信息知之甚少,學(xué)生也沒有太大興趣去深入討論和研究.第二組學(xué)生采用實驗設(shè)計過程的教學(xué)方法,首先指導(dǎo)教師介紹燃燒熱在實際生活中的各種應(yīng)用,例如燃燒焓的測定廣泛應(yīng)用于各種熱化學(xué)計算中,測定有機物的燃燒焓,可計算相應(yīng)的生成焓數(shù)據(jù),從而可以了解其穩(wěn)定性、反應(yīng)性、生成機理、分子結(jié)構(gòu)、能量規(guī)律等特點,對于掌握該化合物特定組成等有重要意義.氧彈量熱法也廣泛應(yīng)用于污泥、廢物、煤發(fā)熱量的測定等等方面,對于泥煤的深度開發(fā)和綜合利用有廣泛意義.通過這些知識的講解,讓學(xué)生首先對即將學(xué)習(xí)的實驗有一個背景認識,知道將來在哪些方面可以有廣泛的用途,從而激發(fā)學(xué)生的主動學(xué)習(xí)興趣.然后再介紹氧彈技術(shù)的原理和燃燒熱測定實驗的基本過程,這時學(xué)生對實驗課程的理解和掌握就會有明顯提高.采用這種教學(xué)過程的第二組學(xué)生與第一組學(xué)生相比,首先在聽課過程中注意力就有明顯提高,思維也能隨著教學(xué)內(nèi)容靈活轉(zhuǎn)換,在實驗過程中也能夠自己分析和處理一些常見問題,這些都是學(xué)習(xí)興趣被激發(fā)出來的結(jié)果.因此,實驗設(shè)計教學(xué)過程可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣.
3提高學(xué)生的科研創(chuàng)新和分析解決具體問題的能力
創(chuàng)新是科研工作的靈魂,教學(xué)過程中應(yīng)加強培養(yǎng)和提高學(xué)生的科研創(chuàng)新能力.對于物理化學(xué)的各個研究方向來說,物理化學(xué)的實驗設(shè)計過程在不同程度上會對學(xué)生的創(chuàng)新精神和分析解決實際問題的能力具有積極的作用.以凝固點降低法測物質(zhì)相對分子質(zhì)量實驗為例,兩組同學(xué)首先同時學(xué)習(xí)稀溶液的依數(shù)性:加入少量溶質(zhì)引起溶劑性質(zhì)的改變,例如蒸氣壓下降、凝固點降低、沸點升高以及滲透壓的改變.這些性質(zhì)的改變值只與溶質(zhì)的數(shù)量有關(guān),而與溶劑的性質(zhì)無關(guān).利用一相為純物質(zhì)時兩相平衡溫度與組成的關(guān)系可以推導(dǎo)出相應(yīng)的定量關(guān)系式.其中,凝固點降低這個依數(shù)性質(zhì)是一種常用的測量相對分子質(zhì)量的實驗方法.第一組同學(xué)學(xué)習(xí)凝固點降低公式,知道凝固點降低的改變值與溶質(zhì)的質(zhì)量摩爾濃度成正比,能夠通過題意利用公式求解出相應(yīng)的數(shù)值.第二組同學(xué)在學(xué)習(xí)完凝固點降低公式后,引導(dǎo)學(xué)生利用此公式進行溶質(zhì)相對分子質(zhì)量測定的實驗設(shè)計.
首先從公式推導(dǎo)中可以看出,公式中有我們需要最后求的MB,凝固點降低常數(shù)Kf可以查得.所需要的就是純?nèi)軇┑哪厅c和加入少量溶質(zhì)后溶液的凝固點Tf的值.所以整個實驗設(shè)計的關(guān)鍵就在于如何測定液體的凝固點.所謂凝固點是指一定壓力下,隨著溫度的降低,液體中逐漸出現(xiàn)凝固現(xiàn)象,固液兩相平衡時的溫度.引導(dǎo)學(xué)生自己選擇實驗器材設(shè)計實驗:要想測得凝固點,就需要將待測液體放到一定的冷卻介質(zhì)中,例如冰水混合物,還需要精密溫度計隨時監(jiān)測液體中溫度的變化.此時教師給出提示:凝固點的準(zhǔn)確測定并不容易,包括固液平衡的判斷以及凝固熱的放出對測量的影響等等,因此采用步冷曲線法測定相應(yīng)的凝固點更為常用.學(xué)生討論具體的實驗步驟,教師進行指導(dǎo)修正,完成實驗設(shè)計過程.兩組同學(xué)同時開展凝固點降低法測定溶質(zhì)相對分子質(zhì)量的實驗,通過實驗過程中的比較可以看出,第一組同學(xué)大都只能按照書上的步驟進行機械操作,在操作過程中不知道何種因素會對實驗產(chǎn)生影響,更不明白怎樣對實驗進行改進.而經(jīng)過實驗設(shè)計過程的第二組同學(xué)大都對實驗細節(jié)比較注意,例如為什么需要冷凍管和空氣套管,冷凍管要豎直放置,不要靠在空氣套管上,還有冰浴槽的溫度、磁子的攪拌速度對實驗測定的影響等等.在實驗結(jié)束后,第二組同學(xué)在實驗數(shù)據(jù)的分析處理上也較第一組好,能夠利用步冷曲線法合適地得到相對準(zhǔn)確的凝固點數(shù)值.第一組同學(xué)在思考題的解答上也與第二組同學(xué)有明顯差距,大都不明白一些針對實驗過程的問題如何進行分析解答:例如溶質(zhì)的量是否加入的越多越好,冰浴槽的溫度過高或過低對實驗數(shù)據(jù)有什么影響,高溫高濕季節(jié)做此實驗是否會影響準(zhǔn)確度等等.
4結(jié)語
學(xué)生學(xué)習(xí)興趣淡,自學(xué)時間少。本校的無機化學(xué)教學(xué)仍然采取中學(xué)階段“填鴨式”的講解,這樣講課進度快,信息量大,卻沒有給予學(xué)生大量的練習(xí)時間,特別是對于大一學(xué)生,一時很難適應(yīng)大學(xué)的這種教學(xué)模式,導(dǎo)致出現(xiàn)“教師忙于講解,學(xué)生難以理解”的局面。其根本原因是忽視了對學(xué)生學(xué)習(xí)積極性和自學(xué)能力的培養(yǎng),不能突出學(xué)生的主導(dǎo)地位。因此,在無機化學(xué)的教學(xué)中,需要逐步提高自學(xué)內(nèi)容的比例,加大自學(xué)要求和難度,結(jié)合社會發(fā)展需要和科技發(fā)展水平,引導(dǎo)學(xué)生開展自主性學(xué)習(xí),使學(xué)生由“不想學(xué)、不會學(xué)”轉(zhuǎn)變?yōu)?ldquo;我要學(xué)、我會學(xué)”,這對于培養(yǎng)學(xué)生終生的學(xué)習(xí)習(xí)慣、促進學(xué)生學(xué)習(xí)能力的發(fā)展,具有重要的意義;同時,也有利于教師建立先進的教學(xué)理念,鉆研教學(xué)內(nèi)容,探索教學(xué)模式,實現(xiàn)教與學(xué)的結(jié)合。無機化學(xué)教學(xué)的發(fā)展趨勢應(yīng)該是準(zhǔn)確定位為“導(dǎo)學(xué)式的無機化學(xué)”,即無機化學(xué)的學(xué)習(xí)必須在教師引導(dǎo)下,以學(xué)生為主體,培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力。
無機化學(xué)教學(xué)改革實施方案
無機化學(xué)教學(xué)改革實施方案是:理清知識體系,整合教學(xué)內(nèi)容,壓縮教學(xué)時數(shù),實行模塊化分層次推進教學(xué),提高教學(xué)效率。無機化學(xué)教學(xué)的模塊化分解和教學(xué)時數(shù)分配的框架(表略)。無機化學(xué)教學(xué)整合原則如下:(1)刪掉部分內(nèi)容(稀有氣體、鑭系、錒系、核化學(xué)、金屬晶體和無機化學(xué)發(fā)展前沿),不再講解,讓學(xué)生自學(xué)。(2)壓縮部分內(nèi)容(溶液、熱力學(xué)、動力學(xué)和晶體學(xué)),在后續(xù)課程中精講。(3)合并部分內(nèi)容(化學(xué)平衡、解離平衡和溶解平衡)。(4)補充部分內(nèi)容(教學(xué)研究成果)。
無機化學(xué)教學(xué)改革方案的特色
(1)“三學(xué)二素一論”的兩部分六模塊改革。兩部分為理論部分(48學(xué)時)和元素部分(42學(xué)時)。六模塊為“三學(xué)二素一論”:“三學(xué)”為微觀學(xué)、熱力學(xué)和動力學(xué);“二素”為主族元素和副族元素;“一論”為元素通論。
(2)“三位一體”的教學(xué)模式。微觀學(xué)Ⅰ為無機化學(xué)一,熱力學(xué)Ⅱ和動力學(xué)Ⅲ為無機化學(xué)二,元素部分為無機化學(xué)三,由3個主講教師完成不同模塊,學(xué)完就考,學(xué)分加和。
(3)根據(jù)“學(xué)生學(xué)習(xí)認知過程”設(shè)計教學(xué)順序如下: ①由抽象到具體,先理論部分后元素部分;②由簡單到復(fù)雜,微觀學(xué)為“原子—分子—離子”;③由理論到應(yīng)用,熱力學(xué)為“熱力學(xué)能—化學(xué)平衡和電化學(xué)—氧化還原反應(yīng)”;④由主族到副族,先主族元素后副族元素; s區(qū)元素和ds區(qū)元素進行對比教學(xué)。
(4)利用規(guī)律性的“教學(xué)研究成果”促進教學(xué)。六模塊中有關(guān)規(guī)律的教學(xué)內(nèi)容詳見表1。在這部分教學(xué)中展示教師教學(xué)研究成果,既可以理清學(xué)生思路,解決疑點難點;又可以指導(dǎo)學(xué)生進行教學(xué)研究,以研助教,以教促研。
(5)明確重點。溶液的有關(guān)理論重點在分析化學(xué)課程中講解,而在無機化學(xué)課程中只學(xué)簡單應(yīng)用;熱力學(xué)和動力學(xué)的有關(guān)理論重點在物理化學(xué)課程中講解,而在無機化學(xué)課程中只學(xué)簡單應(yīng)用。
無機化學(xué)教學(xué)改革方案的效果
對于生物科學(xué)專業(yè)的學(xué)生來說,有機化學(xué)實驗主要是讓學(xué)生掌握最基本的操作,如重結(jié)晶、萃取等;簡單化合物的制取,如阿司匹林的制備等;最后是驗證一些常見化合物的性質(zhì),如生物堿、羧酸及其衍生物的化學(xué)性質(zhì)等為主要內(nèi)容,以上內(nèi)容基本都是以教材里已被檢驗了的實驗部分為主,這對提升學(xué)生的綜合分析能力和創(chuàng)新能力都是不可取的。
2有機化學(xué)實驗的教學(xué)實踐內(nèi)容改革的舉措
鑒于以上存在的問題我主要從授課方式、教學(xué)內(nèi)容和實驗報告的撰寫等方面對有機化學(xué)實驗進行研究。
2.1授課方式的探索首先,在上課程之前,批改學(xué)生的預(yù)習(xí)報告,知道學(xué)生預(yù)習(xí)實驗的認真程度,老師在講課的時候可以進行補充,如果是學(xué)生預(yù)習(xí)知道的東西可以簡略的帶過,對學(xué)生沒有預(yù)習(xí)到的知識進行補充,并提出在實驗的時候可能出現(xiàn)的問題抽學(xué)生回答;也可以讓學(xué)生和教師相互交換角色,讓這“教師”講解該實驗,最后教師再針對該學(xué)生的不足加以點評。在此過程中教師要鼓勵學(xué)生積極發(fā)言、各抒己見,對有創(chuàng)意的學(xué)生要給予熱情、肯定和贊揚。這樣既激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和對實驗課程的熱情,使學(xué)生做到上實驗課之前積極配合教師完成安排的工作。在每次課的結(jié)尾時,向?qū)W生宣布下一次實驗。其次,在實驗準(zhǔn)備的全過程中讓全班學(xué)生分組參與,在教師引導(dǎo)下,學(xué)生可按照實驗要求來對實驗儀器的選擇和所用試劑的配制等。同時,給一個題目,讓學(xué)生自己去查找資料,進行實驗的設(shè)計,自己根據(jù)所找資料寫出實驗方案,實驗藥品,并在老師的指導(dǎo)下對實驗方案可行性的判斷,得到老師的批準(zhǔn)后,讓學(xué)生自行實驗準(zhǔn)備,這樣有助于提升學(xué)生對實驗設(shè)計、實驗操作技能以及對整個實驗內(nèi)容的整體把握都是非常有效的。但是這對生物科學(xué)專業(yè)化學(xué)基礎(chǔ)知識較差的學(xué)生來說難度較大,對化學(xué)基礎(chǔ)知識較好的學(xué)生對實驗的積極性和創(chuàng)新能力都將得到很大的提高。對于大一的學(xué)生來說,主要是對基礎(chǔ)實驗技能的操作實踐和設(shè)計實驗原理的初步理解,比如熟悉提純的原理及操作、簡單的制備等,從而對化學(xué)實驗有了基本的認識,并能夠掌握比較基本的化學(xué)實驗理論,對學(xué)習(xí)以后的課程打下基礎(chǔ)。
2.2優(yōu)化實驗教學(xué)內(nèi)容因傳統(tǒng)教學(xué)主要是基礎(chǔ)實驗和驗證性質(zhì)實驗,本文主要將基礎(chǔ)有機實驗與有機設(shè)計實驗以及綜合實驗融合在一起,以增強學(xué)生的創(chuàng)新能力,提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識。首先,讓學(xué)生擁有扎實的基礎(chǔ)知識,開設(shè)大量的基本實驗來規(guī)范學(xué)生的操作技能,減少驗證性實驗的個數(shù)來為后續(xù)的實驗做鋪墊,比如重結(jié)晶的操作實驗,可以讓學(xué)生做苯甲酸、乙酰苯胺以及萘等來鞏固此操作。其次,多開設(shè)與生物科學(xué)專業(yè)相關(guān)的綜合性實驗。因綜合性實驗難度比驗證性實驗要大,對學(xué)生來說具有挑戰(zhàn)性。比如從茶葉中提取咖啡因,可以有兩種方法,一種方法時間短,設(shè)備簡單,但是效果不好;另一種方法用索氏提取器做,所需時間久,裝置也比較麻煩,效果明顯。還有葡萄糖酸鈣制備、從槐花米中提取蘆丁等,這些實驗都與生物相關(guān),能夠增強學(xué)生的興趣和提高學(xué)生的動手能力。
2.3實驗報告的撰寫實驗報告采用科技論文的格式,包括中英文摘要、引言、儀器與試劑、實驗方法、實驗結(jié)果與討論、結(jié)論、參考文獻等[4]。這樣寫的好處是有利于對學(xué)生以后的科研打下基礎(chǔ),知道論文的寫法,也為寫畢業(yè)論文打下一定的基礎(chǔ)。
3實驗考核體系的完善
傳統(tǒng)的實驗考核體系是以實驗報告為主,不注重學(xué)生的具體操作過程,因為預(yù)習(xí)、操作、報告以及期末考查等貫穿實驗的整個過程。傳統(tǒng)的體系導(dǎo)致學(xué)生只注重實驗報告,不注重過程,而使很多基本的操作技能都出現(xiàn)錯誤。最終不能夠地對學(xué)生進行公平的評價、更不能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,也不利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識及創(chuàng)新能力。實驗教學(xué)的特點是以學(xué)生為中心,使學(xué)生的主觀能動性得到充分地發(fā)揮,與此同時也要求教師一定要具備高度的責(zé)任意識,將不同教學(xué)項目的實驗設(shè)計其具有不同的功能,并實現(xiàn)各個教學(xué)環(huán)節(jié)上的松緊適度。此外,為提升實驗教學(xué)效果,教師應(yīng)該在實驗課的不同環(huán)節(jié),充分扮演自己的角色定位,在寬松、和諧的氛圍中有序、高效地進行實驗。通過對有機化學(xué)實驗的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式和評價體系的進行改革,既調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,增強了學(xué)生觀察、分析及解決問題的能力,又準(zhǔn)確地考核了學(xué)生的綜合素質(zhì),收到了良好的教學(xué)效果。
4結(jié)論