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關鍵詞:環境工程;無機化學;教學改革;教學方法
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2015)07-0095-02
當前,世界科學技術發展迅速,知識更新日益加快,教育發展應與科學的迅速崛起相對應,這樣才能夠將知識傳給下一代,而又能夠促使科學更快速地發展。化學是教育的一門基礎學科,經典基礎化學更應該與現代科學相互滲透、交融,實現共同發展,所以無機化學教學中有關的化學特點應有所反映。無機化學課程通過課堂理論知識講授與實驗的密切配合,使學生在獲得無機化學基礎理論、基本知識的同時,掌握無機化學實驗的基本操作技能,獨立分析和處理無機化學的問題,初步培養學生應用所學知識分析和解決問題的能力。無機化學是后續化學學科其他課程及化學化工等相關專業課程的基礎,也是環境工程專業的一門必修基礎課。我校環境工程專業培養的是具備環境工程領域內大氣、水、噪聲、固體廢棄物等污染防治及環境監測等方面基本理論和知識的應用型高級工程技術人才,因此環境科學專業無機化學課程的教學不可能與化學化工類具有相同的教學模式。
要想改變僵硬的“滿堂灌”授課模式,采用靈活多樣的教學模式,激發學生對無機化學的學習興趣和積極性,培養具有創新意識、創新精神、創新能力和實踐能力的人才,在大學基礎化學教學中發揮教師的主導作用,培養學生的自主學習能力,這是非常重要的。
一、教師積極備課
師生雙方是教學中的合作伙伴,教師是主導,學生是主體,師生要為學好無機化學而共同努力。教師應在授課前充分備課,包括備教材、備學生、備方法。備教材是指教師應該對無機化學了如指掌,學生需要掌握哪些章節內容,哪些是重點,哪些是難點。備學生是指要了解學生對無機化學的掌握程度。我校環境科學專業為文理兼收專業,文科學生的化學基礎薄弱,因此必須考慮他們的化學基礎。新生化學基礎的差異會導致其接受新知識和理解新知識的能力不一樣。高校教師在教授無機化學這門課程時,可以對部分高中化學知識進行復習。備方法是指如何講好無機化學的每一節課。在講環境專業和無機化學的聯系時,如在講解解離平衡相關理論知識時,可以選取使含鎘廢水達到排放標準時溶液的pH是多少來計算。鎘離子是毒性很高的重金屬,講課時可以日本富士縣的“骨痛病”作為典型案例,以營造良好的教學氛圍,增強教學效果。
二、指導學生適應大學學習
從中學到大學,教師的教學方法也有很大變化。中學學習有指定的教材,教師會反復講解,重復練習。到大學后,課堂教學進度比中學快得多,講授的知識量也會遠遠大于中學,導致很多學生不知道該如何學習。教師的課堂教學時間很少,知識要通過學生自主學習才能真正理解和掌握。因此,教師要指導學生適應大學的教學方法。教學中,教師可以把典型的課后習題作為作業,檢驗學生的理解程度。無機化學中的很多公式都是直接給出的,沒有推導過程,這會讓學生感覺生硬,而且難以記住公式。教師有必要告訴學生這些公式將會在物理化學中推導出來,打消他們的抵觸情緒。同時,要讓學生了解每章的學習要求、教學計劃和成績評定方法,明確學生要掌握的內容,提高他們的學習效率。大學學習中,學生要把握的學習環節有:預習、聽課、復習、總結、記筆記、做作業、考試等,這些環節把握得好,能夠為進一步地獲取知識打下堅固的基礎。
1.預習課本。預習是聽課主動權的首要方法。預習時,要把不明白的問題記錄下來,聽課時可以增加求知的針對性。這既節省學習的時間,又可以提高聽課的效率,是學習的十分重要的環節。做好聽課筆記。上課要集中精力認真聽講,對教師反復強調的要點、難點以及獨到的見解,認真記好筆記,課堂上爭取弄明白所講內容,經過認真思考、消化和吸收,使之變成自己的東西。
2.復習和總結課堂內容。課后復習,可以鞏固上課所學的知識。復習時,仔細整理課堂筆記,對照課本與參考書,進行補充和歸納,把多余的內容刪掉,并經過反復思考,寫出自己的心得體會。每過一段時間要進行一次總結,這可以把知識融會貫通,溫故而知新,從而形成自己的學習思路,清楚所學知識的來龍去脈,使知識更加系統、完整。
3.做好作業和考試。做作業可以鞏固、消化所學知識,考試可以檢驗所學知識的掌握程度,兩者都可以幫助學生找出薄弱環節,及時加以彌補。做作業時要舉一反三,養成良好的學習習慣,對考試要有正確態度,不應單純地追求高分,不作弊,要把考試當作檢驗自己學習效果和培養獨立解決問題能力的演練。在學習中,要能夠抓住這幾個基本環節,反復思考,不斷消化,加深理解,這樣得到的知識和能力才是最扎實的。
三、提高課堂的趣味性
創設激發學生學習興趣的問題情境,激發學生的聽課興趣。如從實驗現象、生產和生活實際、化學史等入手,創設問題情境。比如,物質結構基礎的教學設計中,教師可以讓學生通過對德布羅意發現微觀粒子波粒二象性的大膽假設,到薛定諤方程的推導,以及電子衍射證明物質微觀粒子波粒二象性的歷史,為枯燥的無機化學增加趣味性,同時也講授了知識。在溶液的通性教學中,教師可先提問:為了防止冬天水箱結冰,應采取哪些措施。然后,學生會通過比較水中加入酒精后凝固點的變化,得出水中加入溶劑后溶液凝固點下降的結論。元素化學教學中,教師可讓學生自己學習,提出問題,讓其他學生回答的方式講解。教師在講授無機化學課程時,要時刻關注學生的學習情況,對他們的課堂接受情況進行了解,以便更好地把握教學進度。教學過程是師生雙向互動的過程。因此,教師在教學過程中不能只注重自己講而忽視學生的掌握情況,要應用多種教學方式,加強與學生之間的溝通和交流,從而更好地了解學生的知識理解情況,提高教學質量和教學效果。
教師可以在進行無機化學教學中通過利用無機化學教學軟件拓展學生的知識面,提高他們的能力,培養他們的素質,鞏固知識基礎。還可以利用多媒體平臺和校園網絡,在網上回答并解決問題,讓學生下課時間通過上網查詢各類無機化學的數據、資料和文獻,更加理解無機化學的基礎知識以及基本理論。
四、注重實驗教學
無機化學是一門實驗性學科,通過實驗教學,可以使學生認識物質的化學性質,揭示化學變化規律,檢驗化學理論,進而更好地掌握化學理論知識。因此,無機化學實驗是培養學生動手能力、觀察能力的重要途徑,在整個無機化學的教學中占有很重要的作用。實驗教學可以提高學生的動手能力和實踐操作能力,因此,教師要對實驗內容進行合理的安排,使學生掌握無機化學的基本操作技能,培養他們的動手能力與實踐創新能力,激發對無機化學的學習興趣。同時,考慮到中學階段進行實驗的機會較少,教師可利用課余時間組織學生參加大學生創新實踐,掌握無機化學的基本操作技能。對學生無法參與的實驗,教師可采取錄播的方式,供學生學習。通過實驗,可以讓學生體會成功的樂趣,對學習無機化學起到輔助效果。
五、嘗試綠色化學教育,增強環保意識
近年來,全球生態平衡破壞程度加劇,作為環境專業的學生,要在無機化學教學過程中提高自己的環保意識。例如,硫酸亞鐵銨的制備實驗中,包含加熱、減壓過濾、溶解、蒸發、濃縮、結晶等許多化學實驗的基本操作技術,同時硫酸亞鐵在許多工廠(如汽車廠、鐵塔廠等以鋼板、鐵板為原料的工廠)的廢棄物中會存在,以前都是被直接排放掉,既污染環境又會使土壤酸化,這時可以利用其生產出聚合硫酸鐵。聚合硫酸鐵是一種性能優越的無機高分子絮凝劑,廣泛應用于飲用水、工業用水、各種工業廢水、城市污水、污泥脫水等的凈化處理方面。通過這個實驗,不但可以鍛煉學生已掌握的很多基本操作技術,還能使他們學到的知識得到應用,極大地提高他們的學習興趣及學習主動性,使學生從大一開始就在潛移默化中受到綠色化學的教育,這對增強他們的環保意識、提高自身責任感有相當大的意義。
六、明確教育目標,培養創新型人才
教育目標不僅是教育活動的指南,還是教育評價的依據。高等教育的教育目標是培養具有創新精神和實踐能力的高級專門人才。培養創新型人才,應確立學生的主體地位,讓他們以獨特的態度和方法把教師傳授的內容變為知識。教師的教學水平直接影響著學生對知識的理解和掌握程度。環境工程專業教師的教學研究和環境發展密切相關,大一入學時,就應讓學生參與教師的課題研究,既可以鍛煉他們的動手能力,了解基礎化學知識與環境的密切聯系,又會培養他們的創新能力。
環境專業無機化學的課程改革,在某種程度上提高了學生的學習興趣,鍛煉了他們的動手能力,也使學生感覺到學到了大量的知識,凸顯出環境專業的無機化學特色,取得明顯效果。然而,由于各種原因,目前還存在很多不足,將會在今后的教學中繼續改進。
參考文獻:
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關鍵詞:無機化學;物理化學;課程協調教學
中圖分類號:O61 文獻標志碼:A 文章編號:1671-1602(2016)12-0286-01
化學教學具有復雜性特點,特別是不同的教學在針對不同學生的時候教學模式具有差異性特點。合理配置無機化學與物理化學課程能夠提升教學質量。整合教學資源在基礎教材課程體系上不斷的進行課程教學完善,構建雙方之間的聯系紐帶。將兩者之間存在的重復點轉換為關聯教學。
1無機化學與物理化學課程協調內容
1.1整合教學知識點
根據無機化學與物理化學之間的關系,對教學知識點進行整合。結合教學的實際狀況內在的重復知識點要優化。特別是在物理化學中知識點的應用需要在有限的時間內進行回顧。整合之后的知識點能夠體現教學大綱的重點,根據教學進度安排進行課程設計。能夠使無機化學與物理化學都具有可操作性,這樣能夠避免學生單調的接受化學知識,更好的引導學生開展化學學習。
1.2促進學生自主學習能力的提升
在無機化學與物理化學學習的過程中要增加學生的創新實踐環節,在教學中要構建學生的主體地位。教師要轉換課程教學功能,由知識的單一講解轉變為教學引導。能夠根據學生的實際狀況對無機化學與物理化學主要內容進行有效的整合,優化教學方式,更多的增加學生自主學習的時間。使學生能夠在獨立的環境中開展化學問題的思考。例如在無機化學教學的過程中要平衡教學知識點構造,針對化學計算方法進行總結,比較不同的教學模式。能夠在整體上確認化學基本情況。物理化學要結合課程主要內容,重點講解基礎知識。理論性較強是學生學習的難點。因此要留給學生更多的時間進行自主的知識點異同比較,總結學習過程中遇到的問題。在不同的條件下開展化學計算,另一方面在整合教學內容的時候優化課程要根據實際情況開展,增加教學實踐功能,設計合理的綜合實驗。學生通過實驗教學將會提升科研能力,是理論與實踐相互結合的重要體現。針對不同的學生開展教學方法的創新對于未來化學應用能力的提升具有重要的作用。
1.3加強學科之間的滲透
整合無機化學與物理化學之后,教師要根據教學主要內容適當性的增加兩門課程的專業知識點,能夠擴大學生的知識面。這樣能夠更好的引導學生開展化學學習。擴充的知識點并不需要系統的進行講解,可以簡單地進行說明。增加學科教學的前沿性,為學生知識水平的提升提供重要的推動力。要對學科之間的關系進行全面的了解,能夠正確處理生活中實際問題。在無機化學中對于污染的處理與物理化學中有著明確的區別,物理化學主要講解的是相關概念,為學生介紹臨界流體,無機化學講解萃取技術以及降低污染的措施。在無機化學與物理化學學習中都需要通過對課程內容進行協調,使學生能夠明確教學的主要內容,針對教學的重點協調雙方之間的關系,處理好潛在的矛盾,使無機化學與物理化學既能夠相互促進同樣能夠差異存在。
2無機化學與物理化學課程協調教學方法
2.1重點教學
無機化學與物理化學課程協調要根據學科特點結合實際情況開展資源的優化整合。不能夠簡單的對知識點進行劃分,要掌握一定的方式進行講解。無機化學與物理化學教學內容上會出現重復,并且限于學生知識水平,需要使學生能夠明確無機化學與物理化學的主要問題。注重教學主要內容,將部分內容在特定條件下系統的帶入到教學主體中。無機化學與物理化學在限定條件下研究學科本身的發展規律,重點傳授學生的學習方式以及基本知識,為學生開展化學研究奠定基礎,同時也能夠在不同的環境下應用無機化學與物理化學。
2.2統籌教學
無機化學主要研究的是無機化合物,是化學領域的重要分支學科,與有機化合物相對。物理化學是在物理學科與化學學科基礎之間發展起來的將化學現象作為研究的主要對象,根據物理理論進行實驗,構建化學體系,總結歸納化學的基本發展規律。是化學科學重要理論基礎。物理化學能夠反映化學的主要發展趨勢。在無機化學中需要解決氧化還原反應,但是在物理化學中將要描述電化學的知識體系。兩者作為完整的理論體系能夠解決化學的基本問題。對于兩者理論知識要進行合理的分配,根據學生特點進行規劃。
3結束語
傳統課堂教學以教師為主,教學模式簡單,并不適合新時期現代教育的發展需求。無極化學與物理化學課程協調教學注重教師的引導作用,構建以學生為主體的教學理念,根據教學的主要內容結合實際情況,對于知識點進行有機配合,實現無機化學與物理化學教學相連接。實現了教學資源的合理配置,構建統一協調的課程。協調教學更加注重理論與實踐的結合,使學生能夠對學習到的知識進行深入性理解,掌握更多的學習方法,擴展科學思維。參考文獻:
[1]王小兵,盧文貫,任健敏.無機化學和物理化學課程整合與優化初步探討———以環境工程專業為例[J].大學化學,2014,4,28.
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關鍵詞:無機化學 教學內容 改革
“無機化學”是化學、材料、生物和環境專業主要基礎課程之一,是連接中學化學和大學化學的橋梁,同時又為后繼化學基礎課程乃至有關專業課程打下必要和扎實的基礎,因此它具有承前啟后的作用。
一、調整課程體系,使之更具有系統性和科學性
現行無機化學的課程體系是依學科結構的模式確定的。其編排體系是以基礎理論在先,元素化合物知識在后。教學實踐證明這種課程體系削弱了理論對學習元素化合物知識的指導作用,不利于學生理解和掌握元素及化合物。造成元素及化合物內容被誤解為“描述性”和“記憶性”知識的假象。同時表現出多而泛、淺而全、缺乏時代感等特征。無機化學課程的特點將以培養具有創新意識和發散思維的“全才”為特點。課程的價值不以知識量為主要評價依據,而以知識的理解及其應用為評價依據。圍繞這一特點,結合無機化學課程內容的特點和學生的認知水平以及知識結構的實際,對無機化學課程建立模塊教學的課程體系是十分必要的。我們對教材內容進行了提煉、歸納、充實和提高,將基本內容劃分為一大溶液(包括稀溶液、電解質溶液、緩沖溶液)、二大力學(熱力學、動力學)、 三大結構(原子結構、分子結構、晶體結構)、四大平衡(酸堿平衡、化學平衡、沉淀溶解平衡、氧化還原平衡)、五大分區(s區、 p區、d區、ds區、f區),講授中遵守以溶液為基礎、結構為主線、力學為主導、平衡為重點、分區重應用的規律,將結構主線始終貫穿在二大力學、四大平衡、元素化學及其應用的教學中。由淺入深、循序漸進引入知識,不僅有利于學生對知識理解,而且每個部分的知識點相互關聯、難點和重點突出,可以通過比較,聯想等方式加強學生分析問題、解決問題的能力。
二、增加學科新知識,體現學科發展的新特點
“貼近生活、貼近社會”應當看成是無機化學課程內容改革的一條原則[2]。增加體現社會問題的新知識,使教學內容更具有時代性,使得學生能夠用已學到的知識和方法解決社會問題,不僅僅可以提高學生學習興趣、啟發和啟動學生創新意識與思維過程,也可體現無機化學重要性。如,將化學的前沿領域知識如新材料化學、 環境化學、生命科學等滲入到基礎教學之中。將溫室效應、氫能源等知識穿插于教師的授課過程中,既能活躍課堂氣氛,也有助于學生對知識的理解和記憶
三、加強與其他基礎化學課程的聯系
無機化學與物理化學、有機化學和分析化學之間相互滲透、交叉。結合四大化學整體內容,將現行傳統的無機化學內容加以整合、重組、優化,可以使學生在知識的積累與靈活理解、理論思維方法的掌握與應用方面獲得更大的收獲,“無機化學”課程必須與物理化學課程相協調,從而避免同層次、低水平的重復,強化知識的整體性和連貫性。
四、結合專業內容授課
“無機化學”是化學、材料、環境和生物等專業的基礎課程之一。教師在授課時, 在加強基礎理論、基本反應和基本知識的同時,根據學生專業特點可以適當穿插一些如超分子化學、納米材料化學、高分子材料的合成、結構與性能等方面的知識。
首先介紹化學的定義,不同的教材對化學的定義有著不同的表述,筆者采用的定義是:化學是一門在原子、分子、離子層次上研究物質的組成、結構、性質及其變化規律的學科。然后從“原子、分子、離子層次”、“物質”、“組成”、“結構”、“性質”、“變化規律”幾個方面逐字逐句解釋其內涵和聯系。強調“物質的組成、結構決定性質,性質反映組成和結構,性質決定用途”這一辯證關系和基礎理論對化學及相關課程學習的普遍指導意義,這一規律對于單質、無機物和有機物普遍適用。之后,介紹化學的四大分支,使學生對化學類后續課程有一個初步了解。其中,無機化學的研究對象是所有的化學元素和它們的無機化合物。無機化學課程內容主要包含兩大結構(原子結構與周期系、分子結構)、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。同時介紹各章節分配的理論課時及其實驗課時,讓學生對所學內容及重點章節做到心中有數。最后,教師可以對化學發展史和無機化學的研究趨向做簡單介紹,激發學生的求知欲和探索欲,也可留出時間讓學生自學。
2化學與醫學及檢驗學的聯系
作為醫學生,首先讓學生了解化學與醫學的聯系。歷史上,化學家很早就努力為醫治疾病制造藥物(如、抗生素藥物等),為醫學和人類文明做出了貢獻。現代醫學的主要任務是研究人體中生理、心理和病理現象的規律,從而尋求預防、診斷和治療疾病的有效方法,以保障人類健康。顯然,醫學的研究對象是人體,而人體包含著由八十多種元素構成的上萬種化學物質,這些物質間發生著復雜的化學反應,人體的一切生理現象(如消化、吸收、排泄、循環等)都是這些復雜化學變化的外在體現。此外,人體內元素含量與人體健康息息相關,人體必需元素的缺乏和過量都會導致人體化學平衡失調,進而導致多種疾病(如缺鈣會導致佝僂病、缺鐵會導致貧血、氟過量會導致氟骨癥)。最后,治療疾病要依靠藥物,而藥物本身也是化學物質,其藥理作用與其化學結構和化學性質密切相關。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,可舉例讓學生了解。下面介紹化學與檢驗專業的聯系。由于大一新生剛入校,還沒接觸檢驗專業課,教師可簡單介紹一下檢驗專業:醫學檢驗是運用現代物理、化學的方法和手段進行醫學診斷的一門學科,主要研究如何通過實驗室技術、醫療儀器設備為臨床診斷、治療提供依據。該學科要求使用各種光電儀器及化學試劑完成實驗分析,所以偏重理科,要求有較好的化學基礎。接下來讓學生了解經過檢驗得到準確結果是治療疾病的首要及關鍵步驟,激發學生學習檢驗專業的熱情。然后結合具體例子,如臨床檢驗常運用化學原理和方法測定血、尿、胃液等生物標本中某些成分的含量,以幫助正確診斷疾病,來說明檢驗專業學生打好化學基礎的重要性。這部分最后可選擇播放高分子化學家周其鳳的《化學是你,化學是我》一歌來活躍課堂氣氛。歌詞中的“化學究竟是什么,化學就是你,化學就是我”,“父母生下的你我,是化學過程的結果,你我的消化系統,是化學過程的場所”,“記憶和思維活動,要借化學過程來描摹”,“即便你我的身心健康,也是化學密碼解鎖“這幾句形象地說明了化學與人體的緊密聯系。
3進一步強調無機化學課程的重要性,引導學生掌握其學習方法
關鍵詞:無機化學;若干問題;重大進展
1新時期無機化學中的若干重大進展
1.1有機體系建設中水熱合成技術的突破
根據有關無機化學研究小組的設計與研發來看,無機化學在研發中出現了最新的無機化學反應,特別是在低溫狀態下,該反應能夠實現一系列的非氧化物納米材料,并結合水熱合成技術,以及溶劑熱合成原理與水熱合成技術,并在一定的密封空間進行反應,最終實現有機溶劑的化學反應,該有機化學方面的技術性突破,很多學者將其給予報道,就在不久前的美國《化學與工程新聞》雜志上,針對該研究的報道就被評為“稻草變黃金”,被認為是一種“新穎的和非常有趣的合成方法,……將促進該領域更深入的工作”,又例如無機化學領域中的多元金屬硫族化合物形成的納米材料溶劑熱合成技術,就是該領域的全新研發進展,充分地運用好該技術能夠實現一定的產業優勢。國內針對無機水熱合成技術的研究,以及國際上鑒于對該領域的突破性研究都取得了不小的成就,特別是國家重點實驗室的教授應邀在2001年的美國化學研討會上就《化學研究評述》撰寫綜述論文,并針對該領域實現了積極的研究,希望給無機化學帶來全新的突破。
1.2納米技術和無機聚合物方面的突破
目前,學術期刊上有大量關于納米技術和無機聚合物方面的學術論文,很多論文具有國際化高水平,很多具有創新型的技術并得到了廣大學者的廣泛重視,例如合成性的納米金屬分子籠(nanometer-sizedmetallomolecularcage)成功地構建了具有Oh對稱的立方體金屬-有機籠子[Ni6(tpst)8Cl12],該構架模式能夠容納較多的離子和溶劑分子,是對納米技術的全新突破。另外,針對金屬納米線和金屬-有機納米板的合成領域也有著全新的突破,特別是在自組裝規律、空間結構、電子結構方面具有探索性的進展,實現了物理化學性能方面的延伸。另外還在空間結構與性質和性能方面找尋關系規律,例如學者李亞棟課題組發現了一些具有準層狀結構特性的金屬鉍,該金屬鉍能夠形成一種新型的單晶多壁金屬納米管,這是首例國際上比較認可的由金屬形成的單晶納米管,特別是鉍納米管的發現,為無機化學研究找尋了新的突破點,針對無機納米管的形成機理及應用研究,使得無機化學形成新的對象和研究課題。例如很多研究者還利用人工合成的有機無機層狀結構,積極的合成了金屬鎢單晶納米線和高質量的WS2納米管,該技術積極地分析了層狀前驅體到納米管的層狀卷曲機制,為一維納米線和納米管的合成展示出全新的領域。
2新時期針對無機化學研究發展的展望
縱覽過去的幾年,我們看出無機化學有著矚目的成就,許多激動人心的研究,恰如其分的實現了該學科的復興,使得無機化學改變傳統的理念,逐漸走向卓越的發展階段,回顧已經取得的成就,及通過近幾年的學術研究成果來看,無機化學和物理學科能夠有效地推動科技的進步,實現各領域的全面發展。由于各學科的相互滲透、生產技術的要求、實驗手段的增加,以及現代結構理論的建立與發展,使無機化學在傳統領域以及在化學與生物、物理、數學等邊緣學科方面都獲得了重大進展。就近幾年的發展來看,無機化學在某種程度上取得了突破性的進展,實現了與國際化的接軌,從傳統無機化學的角度,使得其在新時代背景下有著全新的突破,保持了與國際的接軌。針對最近幾年生物無機化學的發展,使得該領域形成了學術化的交流,發展中促進了該領域的學術提高,研究水平逐年提高。未來在新時期新技術科技的帶動下,無機化學領域更是會突飛猛進的向前發展,就目前的總體發展水平來看,生物無機化學還與國際化的發展水平有著一定的差距,需要國家給予大力的技術支持和必要的經費投入,需要國家培養出具有一定專業知識的杰出青年,為無機化學發展做出積極地貢獻。
3結語
關鍵詞 元素無機化學;元素周期律;元素電勢圖
中圖分類號:G642.4 文獻標識碼:B
文章編號:1671-489X(2015)22-0102-03
A Few Lines in Studying Elemental Part of Inorganic Chemistry//
YANG Guang
Abstract This article shows you several lines you must have in studying the elemental part of inorganic chemistry: understand and apply the periodicity of element properly; learn to use Properties are Decided by Structures; use element potential diagram correctly; make clear knowledge framework of each unit.
Key words elemental part of inorganic chemistry; periodicity of element; element potential diagram
1 前言
化學是一門中心學科,已經滲透到社會發展的各大領域,如能源、材料、醫藥、農業、環境、信息、生命、交通以及公安系統等,在人們的日常生活占據越來越重要的地位[1]。基于化學學科的重要性,很多高校在全校范圍內開設了與化學相關的基礎課、公共選修課等提高學生對化學基礎知識的認識、理解,提高學生的化學基本素質,增強化學安全意識。
無機化學是四大基礎化學的重要分支,它是研究無機物的組成、結構、性質和變化規律的一門學科。其中元素無機化學是無機化學的重要組成部分,其內容涉及元素周期表中所有元素單質(放射性元素除外)及其化合物的存在、物理性質、化學性質、制備以及用途,是化學從事者以及愛好者必須學習和掌握的重要內容之一。然而這部分內容龐雜,頭緒繁多,掌握起來難度較大。
針對這個問題,國內很多學者對元素無機化學的教學方法進行了很多的探索和改革,對無機化學愛好者起到很好的指導作用,而涉及元素無機化學學習方法的研究卻較少[2-3]。作為一名長期從事無機化學學習和研究的愛好者,筆者在學習和研究元素無機化學的過程中,總結了幾條貫穿于元素無機化學整個課程的主線。掌握和運用好這幾條主線,會大大促進初學者對元素無機化學內容的學習和掌握,特和大家分享。
2 學好元素無機化學必須抓住的幾條主線
掌握并熟練運用元素周期律 元素周期表是俄國科學家門捷列夫對科學發展的重大貢獻,是近代化學發展史上一座光輝奪目的里程碑。元素周期表蘊涵著豐富和深刻的內涵,對整個化學和自然科學的發展都具有非常普遍的指導意義[4]。
元素周期律是元素周期表的一個直觀表現,它的基本內容是:隨核內質子數遞增,核外電子呈現周期性排布,元素性質呈現周期性遞變。元素的基本性質主要包括原子半徑、(第一)電離能、(第一)電子親和能和電負性四部分內容,它們在周期表中的遞變規律如表1所示[5]。掌握好這四個基本性質在元素周期表中的遞變規律,有助于更好地學習、理解和掌握同族、同周期單質或化合物性質的遞變規律。
其中,原子半徑的周期性是四個基本性質變化規律中最基本和最重要的。結合核電荷數、原子的電子層結構等因素,原子半徑的周期性決定著其他三個基本性質在周期表中的變化規律。從表1不難看出,(第一)電離能、(第一)電子親和能、電負性在周期表中的變化規律與原子半徑恰恰相反。
掌握了上述四個基本性質的周期性,可以很輕松地理解、掌握元素周期表中很有規律的一些內容,并同時學會舉一反三,起到事半功倍的學習效果。例如,含氧酸酸性強弱取決于酸分子中質子轉移傾向的強弱:
R-O-H+H2ORO-+H3O+
質子的轉移傾向越大,含氧酸的酸性越強,反之越弱。那么,質子轉移的程度又取決于什么因素呢?質子轉移的難易主要取決于與氧相連的R(即含氧酸中心原子)吸引羥基氧原子的電子的能力。具體來講,主要取決于R的三方面因素:半徑、電負性和氧化數。很明顯,R的半徑越小、電負性越大、氧化數越高,R吸引氧原子上電子的能力就越強,含氧酸的酸性就越強。因此,只要掌握了原子半徑、電負性在周期表中的變化規律,非金屬含氧酸酸性在周期表中的變化規律就很容易理解和掌握了。
要深刻理解和熟練運用“結構決定性質”的科學思想 “結構決定性質”是化學學科的重要科學思想。深刻理解和掌握這個思想在元素無機化學中的運用,對促進此部分內容學習具有非常重要的意義。結構可以理解為兩層含義。
第一層含義:“結構”代表的原子結構,即核外電子的排布。如s區金屬,它的價層電子組態為ns1-2,因此,s區元素很容易失去一個或兩個電子,達到8電子穩定結構,也就是s區金屬表現出非常強的金屬性,在形成化合物時,主要以離子鍵為主。而ds區元素的價層電子組態為(n-1)d10ns1-2,雖然它們的最外層電子數與s區金屬相同,但是次外層卻是18電子構型;由于18電子構型對核的屏蔽效應較小,使得原子核對最外層電子的吸引力增強,因此,ds區金屬較s區金屬的金屬性要弱得多。同時,具有18電子構型的金屬離子具有很強的極化力和變形性,因此,ds區金屬很容易形成共價化合物。
再如稀有氣體由于具有8電子穩定結構,因此它們很難發生化學反應而生成具有化學鍵的物質。直到1962年,英國科學家巴特列敏銳地觀察到PtF6和Xe的第一電離能大小接近,一個史無前例的嘗試打破了稀有氣體完全惰性的神話。此后,很多氙的化合物被合成出來。對于這一新生事物,初學者乍掌握起來覺得很難,無法從眾多的反應方程式中把握住氙化合物的總體反應特征。利用“結構決定性質”的科學思想,就會發現這類化合物表現出強氧化性。為什么呢?當穩定的8電子構型被打破,它們力求恢復到原來的穩定結構,因此,氙的化合物均表現出非常強的氧化性,且還原產物多數為單質。
第二層含義:“結構”為分子中原子在空間的排布,即分子結構。同時,還必須考慮分子其他特殊結構,如孤對電子、大∏鍵等對物質性質的影響。以NH3為例來說明“結構”是如何決定性質的,如表2所示。
理解了上述兩層結構的含義,結合鍵長、鍵角、鍵的極性、分子間作用力、電負性、原子半徑等因素,很多問題均可迎刃而解(表3)[7-8]。
正確運用元素電勢圖 發生氧化還原反應是元素單質與化合物化學性質的重要表現之一。最高氧化態化合物可具有氧化性,最低氧化態化合物可具有還原性,中間價態化合物既可具有氧化性,也可具有還原性。除此之外,還需要掌握以下兩點內容。
第一,通過電極電勢的大小,會判斷氧化性物質、還原性物質氧化還原能力的強弱。電極電勢越大,氧化性物質的氧化能力越大,還原性物質的還原能力越小,反之亦然。
第二,氧化還原反應的方向是最強的氧化劑與最強的還原劑發生反應,生成兩對電極中另外兩個物種。
什么是元素電勢圖呢?如果一種元素具有多種氧化態,將這些氧化態按照由高到低的順序排列,兩物種間以“―”相連,并且在線上方標出相鄰兩物種組成電對的電極電勢值,這種圖被稱為元素電勢圖。利用元素電勢圖可以判斷元素的氧化還原特性,判斷歧化反應的發生。
1)判斷歧化反應的發生:以酸性介質中Cu元素電勢圖為例來說明。
由φθ(Cu+/Cu)=0.521 V和φθ(Cu2+/Cu+)=0.153 V可知,最強的氧化劑和還原劑均為Cu+,所以會有以下反應:
2Cu+Cu2++Cu
即在酸性條件下,Cu+會發生歧化反應。即對某一物種,如果φθ右>φθ左,則該物種會發生歧化反應,生成兩端的物種。這樣就很容易記憶并理解Cu2O與H2SO4的化學反應方程式了。
2)利用元素電勢圖,判斷元素的氧化還原特性。以酸性介質中Fe元素的元素電勢圖為例來說明(表4所示為鐵的化學反應類型)。
φθA Fe3+――Fe2+――Fe
當然了,電極電勢和元素電勢圖僅能反映出某元素物種進行氧化還原反應的特性。其他類型的化學反應,應具體情況具體對待。
清楚把握各章節的知識結構 元素無機化學知識點零散,系統性差。因此,把握好每章的知識結果對于從總體上把握本學科知識具有非常重要的意義。
縱觀本課程各章節,會發現每章節的大致知識結構如圖1所示。每章基本上均以本族的通性開始,介紹該族化合物在自然界中的存在、元素的一些性質和元素電勢圖。在分析該族元素原子結構的基礎上,得出該族化合物的成鍵特征,每個成鍵特征會對應某一類具體物質(單質和化合物)。隨后,本章會針對這些單質或化合物的存在、制備、性質(物理性質、化學性質)和用途等幾方面逐漸展開介紹。
3 結語
總之,一個好的學習方法猶如大海燈塔,它能指引學生在知識的海洋中遨游。學好元素無機化學,應該在總體把握每章知識框架的基礎上,熟練掌握并運用好元素周期律、元素電勢圖這兩個基本工具,深刻理解結構決定性質這一重要科學思想,這必將促進對元素無機化學的學習和掌握,有助于進一步攀登知識高峰。■
參考文獻
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關鍵詞:實驗引領 無機化學
中圖分類號:G642 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2014)09(a)-0182-01
職教無機化學課程教學現狀就是無機化學作為職教院校化工、醫藥等專業的一門重要的專業基礎課,也是許多專業學生所接觸到的第一門專業必修課和基礎課,因此,對無機化學課程的改革和教學至關重要。但是,無機化學由于很多知識點比較零星,沒辦法實行真正意義上的一體化教學模式,因此,筆者結合無機化學課程的教學現狀,根據理實一體化教學模式的理念,提出了實驗引領教學模式,希望對職教無機化學課程的運用和改革,提高相應的借鑒和思考。
1 無機化學教學現狀
當下的職教無機化學課程進行了許多教學模式的改革和嘗試,但是根據目前的教學課程和理論實踐來看,教師在進行實際教學時,仍然是以理論知識傳授為主,無法實現理論知識對實驗的指導作用。教師在進行無機化學課程的理論教授時,因限于傳統教學模式,對學生的實驗技能動手能力指導不足,理論學習的內容也相對枯燥乏味,難以獲得實驗所需的學生實驗數據,過去的教學模式已經難以適應社會的需求。隨著中等職業教育的規模擴大化,中職錄取時零門檻入學,導致學生的化學基礎知識參差不齊,抽象和形象能力較差。傳統的授課模式,容易導致學生上課效率低下,動手能力差,在實驗教學時缺乏相應理論指導,不利于高素質技能型人才的培養。此外,由于職教化工類等專業的畢業生最后畢業的服務對象是工廠生產工作的第一線,但是部分學校仍然偏向對理論知識的教授,缺失對實物、實驗操作的良性認知,導致在生產企業出現重新培訓,浪費社會資源。這樣導致在一定程度上降低學校、學生立足于社會的能力。
2 實驗引領教學模式課堂教學改革圍繞以下幾步驟展開
實驗引領教學模式通過實驗鞏固化學基本知識,過實驗培養學生的綜合素質和能力。無機化學課程教學改革的目的是建立一個無機化學的新模式,使無機化學實驗具有教學內容前瞻性、教學方法創新性、教學手段現代性的特點,積極促進無機化學實驗課教學質量的提高。上課過程圍繞下面幾個步驟展開:領取實驗任務―編制實驗計劃―實施與反思―總結評價。
2.1 領取實驗任務―― 明確實驗課教學的目的
領取實驗任務明確實驗課教學的目的,要介紹無機化學工作頁的重要地位。無機化學工作也使我們在上課前由教師根據所學內容制定,提前發給學生的做的作業。在工作里也包括領取實驗任務,實驗計劃和實施,實驗反思以及實驗總結四大部分。學生只要在課前根據相關內容完成實驗前的準備這部分即可。比如:在粗鹽提純的實驗中,“實驗前的準備”包括幾個問題:(1)粗鹽的組成有哪些;(2)粗鹽提純的步驟;(3)過濾中的二低三靠是指什么內容等。學生在完成“實驗前的準備”同時,不僅要翻課本,還要查一些相關的實驗資料,更重要的是明確了我們實驗的目的。并且培養了學生獨立思考的力。
2.2 強調編制工作計劃
編制工作計劃是實驗成功的基礎,許多同學在進入實驗室前,對要做的實驗一無所知,教師只好花很多時間去講原理、步驟、注意事項、數據處理等,即使這樣,在做實驗時,還是問題很多,導致實驗紊亂、拖堂、誤差大等;針對這一現象,必需要求學生課前編制工作計劃,并完成工作也中的“計劃的制定”通過預習使同學們熟悉了實驗流程,需要的藥品儀器,實驗注意事項等問題,老師只要簡單講解要點,同學就能自己操作。在“粗鹽提純”的實驗中,學生需要在實驗前完成表1中的第一、第二列,這樣一來學生可以使整個實驗過程有條不紊,此舉可以減少實驗差錯,激發學生的興趣,使學生做完實驗有成就感,同時提高了實驗教學質量。在編制計劃的過程,我們也是分組討論完成的,所以同時培養了學生的團隊合作意識。
2.3 實驗前的準備
實驗前的準備是很鍛煉學生的一個重要環節,計劃制定了之后,需要的儀器藥品,學生得準備好,需要的溶液,學生也要獨立配制,這就不斷鞏固學生配制溶液的技能。在粗鹽提存里,教師需要講解重要的環節,過濾操作,什么是一貼二低三靠,是重要的技能要領。所以實驗前的準備室完成實驗的保證。
2.4 實驗的實施與反思
實驗實施的過程可以把表1中的實驗現象填寫完成,實驗完成后,要求學生進行反思。對實驗結果進行分析,對結果好不好進行反思。對于粗鹽提存實驗中,有的同學會完成得很快,有的同學完成的很慢,那是蒸發的過程使用的時間不同。教師設計一個問題,加水量多少有何影響?學生只要回答了,答案就很清楚了。所以,在實驗反思這一塊,需要老師設計一些畫龍點睛的問題幫助學生更好的明白整個實驗,并且在做不好的地方進行分析,得到提高。
實驗總結就是對整個過程,整個原理的一個復習。整個實施過程教師只起到一個引導的作用,學生在完成工作頁的同時,就完成了整個實驗,并且學會了相關的理論知識,所以上課前,教師要根據所學內容編制合理的工作頁就很重要,另外對實驗項目的選擇也是一個關鍵。
3 精選實驗內容,更新實驗課教學體系
傳統的無機化學實驗內容中,形式機械,很大程度上降低了學生的興趣和大學化學實驗教育的新鮮感;在講到過氧化鈉的性質實驗室,我們設計了滴水成火,吹氣著火等趣味實驗,提高了學生學習的興趣。元素化學實驗的改革,不是簡單摒棄元素化學實驗內容,而是在內容上選擇有益于學生自我總結規律性的反應,少而精,不拘泥于課堂教學內容的系統性,而是摒棄以往元素化學實驗為主的教材編寫方式。在無機化學整本書中,對中職學生來說,一上來就接觸物質的量等內容,會感覺很吃力,我們不妨從元素開始學習,在后面的學習中在滲透物質的的量的內容。將理論知識分解到實驗教學中,從而實現理論到實踐的螺旋性上升。
4 結論
綜上所述,在進行實驗引領教學模式中,既要體現理論和實踐緊密聯系,也要充分的體現無機化學課程的特點。因此,在職教無機化學的教學中應該結合教學實際,提高學生的創新能力和探究能力,實現職教化工專業培養高素質技能型人才的目標,并促進教學改革的發展。
參考文獻
[1] 王秀芳.無機化學[M].2版.化學工業出版社,2005.
關鍵詞:無機化學;高等中醫藥院校;立體化教材
中圖分類號:G642.3 文獻標識碼:A 文章編號:1002-4107(2014)01-0006-02
一、無機化學精品課程建設與立體化教材體
系建立的意義
無機化學是高等中醫藥院校開設的一門重要基礎課,開設范圍涵蓋中藥學、藥學、藥物制劑、制藥工程、中藥資源與開發以及生物技術制藥等專業。由于其授課對象是大學新生,因此在幫助新生盡快完成從中學到大學的角色轉換方面起著十分重要的作用,對幫助學生養成良好的學習習慣以及科學高效的學習方法具有重要的影響。由于中醫藥院校學生的培養目標、教學內容以及要求均不同于普通高校化學系學生,他們需要在有限的課時內接受和掌握大量的無機化學知識及實驗技能,學生面臨的壓力是所學內容多、跨度大、時間短,很難抓住重點,造成學習效率低下。此外,近年來伴隨著高校擴招學生數量劇增,使得學校在教師、教室、教學資源等方面空前緊張,學生獲得教師指導的機會大大減少。因此以紙版教材為核心的普通教材建設已經不能滿足新形勢下教育教學的要求,必須對傳統的教學方法和手段進行改革,以幫助學生盡快適應大學的學習,激發學習興趣,更好地掌握無機化學知識,逐步形成系統的專業知識結構。
無機化學為黑龍江中醫藥大學首批校級精品課程。為了降低學習難度,提高學習和教學效率,全面提升無機化學的教學質量,保證無機化學精品課程的可持續發展,在立足于現代教育理念和現代信息網絡技術平臺的基礎上,努力開發和建立一套適合實際需要的,具有可操作性的和可持續發展的無機化學立體化教材體系是十分必要的。
二、無機化學立體化教材體系建設的實踐
立體化教材又叫一體化教材,是近年來提出的教材建設新理論。“九五”以來,我國高校教材建設工作的內容、形式和手段發生了巨大的變化,過去僅為高校教學提供一本平面紙版教材和CAI課件的模式,顯然無法滿足和適應當前我國高校創新人才培養的需要。我國教育部領導對教育技術工作極為重視,并提出把教學改革建立在教育技術的平臺上。現代教育技術的發展給教育和教學帶來了新氣象和新格局。在諸多改革中,教材改革是其中的重要環節。因為教材是教學信息的主要載體,是教師教與學生學的主要依據。
立體化教材是充分利用現代教育技術來完善教材建設工作的一個新理念。將各種相互作用、相互聯系的媒體和資源有機地整合,形成立體化教材,形成紙質(主教材、教學參考書等)、電子和網絡出版物(電子教案、CAI課件、試題庫、電子書、資料庫等)、學科網站相互配套,有利于提高大學生的自主學習能力與創新能力[1]。
目前全國理工科院校的化學類課程的立體化教材都已經進行了研究與實踐,取得了很好的效果[2=3]。但中醫藥類高校化學類課程立體化教材的建設工作還很薄弱。中醫藥院校藥學類及其相關專業本科人才對無機化學知識素養及能力要求與理工類院校的要求不同,因此立體化教材體系的建設和改革也應有所區別。充分考慮到中醫藥院校無機化學課程學時少以及與藥學、生物科學聯系緊密的特點,在兩項省級教改課題和多項校級教改課題的資助下,黑龍江中醫藥大學藥學院無機化學教研室致力于無機化學立體化教材的建設,在重點建設紙版教材的過程中,以課程教學輔助網站的建設為補充,經過幾年的教學實踐,基本構建了一種相互聯系、相互促進的具有中醫藥院校特色的無機化學立體化教材體系。
(一)紙版教材的建設
紙版教材包括主教材和學習指導書。紙版教材是教學的核心,是教學中最重要的教具,是保證課堂教學質量的重要因素。我們的主教材采用中國中醫藥出版社出版,由黑龍江中醫藥大學無機化學教研室賈桂芝教授擔任主編的普通高等教育“十一五”國家規劃教材《無機化學》。該教材的編寫理念是突出中醫藥院校學科專業的特點,強調其應用性以及與中藥學相關專業的關系,力求做到既向學生傳授專業知識,又給學生展現中藥知識的背景,體現出中醫藥學科的特色,以激發學生學習的積極性。經過5年的教學實踐,教師們積累了豐富的教學經驗,該教材在使用中根據學生和教師的建議和意見,進行過多次修改,重新出版后已經進入“十二五”國家規劃教材的遴選行列。
為使學生在學時少、教學進度快的情況下仍可達到“知識面寬,信息量大”的教學要求,我們配合主教材專門編寫了《無機化學學習指導與習題集》,為學生剖析知識點和典型問題,并結合課程的難點和重點為學生提供相應的習題來加深理解。
(二)網絡輔助教材的建設
隨著計算機和網絡的日益普及,各高校幾乎都建立了自己的校園網絡,計算機中心、網絡中心可以隨時向學生提供上網服務。此外在教學樓、圖書館以及學生宿舍內部都有網絡接口,這些條件使無機化學課程網絡教材建設成為可能。因此我們借助校園網絡,運用數據庫、媒體制作工具、網頁制作工具建立了黑龍江中醫藥大學無機化學精品課程網站[4],全面實施了網絡輔助教學。網站主要設立了以下四個板塊。
1.教學文件。包括授課教師簡介、課程簡介、教學大綱、教學日歷,介紹課程基本要求、考試方法、教學計劃及進度安排、學習重點內容、學習方法等,方便學生隨時了解授課教師、教學要求和進程,促進學生提前制訂學習計劃,建立正確的方法和計劃,有的放矢,促進學習效率的提高。
2.教學資源。為學生提供必要的學習資源。主要介紹為學生指定的課程參考書,教師自行研制的電子課件,無機實驗基本操作錄像、同步習題練習、教學內容背景知識介紹等。在學校教改資金的資助下及專業人員的幫助下,課程組制作了實用、內容豐富的電子課件。課件內容在教學重點和難點內容上盡量采用動畫、視聽、圖片等內容,學生可以隨時下載電子課件,有利于學生對課堂教學內容提前預習、課后復習,為學生提供了主動學習的條件。課堂教學內容背景知識介紹可以拓展學生的視野,使學生充分了解知識的來龍去脈。教學資源板塊可以充分調動學生的積極性,讓學生主動參與教學活動,使學生由被動灌輸式的學習轉變為主動學習。
3.交流論壇和留言板(無機化學BBS):我們利用目前非常成熟的論壇架設技術[5],建立了師生交流論壇。交流論壇可以使師生交流突破時間和空間的限制,教師既可以同步與學生在線答疑,也可以異步(留言答疑)為學生解惑。當學生遇到問題,可以首先在論壇上尋找相關的答疑過程帖子,如果沒有相關問題的解答,即可新的問題與教師交流互動,大大提高了答疑的效率,減輕了教師的負擔。與此同時,學生可以通過論壇對教師的教學過程提出意見,教師可以通過交流論壇及時得到學生對教學效果的反饋,及時調整和改進教學。我們在輔助教學網站的應用過程中驚喜地發現,交流論壇不僅是師生之間交流,同時也是學生之間進行交流的網站。一些問題通過學生之間的探討就得以解決,促進了學生自主學習的能力,也營造了學生自主學習的氛圍。
4.學科前沿。該板塊將本學科一些最前沿的知識介紹給學生,利于培養學生對前沿知識的敏感性,拓寬學生的視野,關注技術進步和技術前沿對實際生活的影響,從而增強學生對無機化學的學習興趣,激發學生的創新熱情。
網絡技術的迅猛發展使網絡教學得到越來越廣泛的應用。網絡教學模式突破了傳統教學中人數及地點的限制,將傳統課堂教學的以教師的“教”為中心, 轉變為以學生的“學”為重點,促使了學生內因作用的發揮, 使他們從被動地接受知識轉變為主動地獲取知識, 符合人類認知的發展規律。我們的網絡輔助教學實踐表明,教學網站是一項十分受學生歡迎的第二課堂活動,是紙板教材的補充與延伸。既能使學生全面了解無機化學的教學,也能使部分學有余力的學生掌握更多的知識,教學網站為教師和學生提供一個資料豐富、方便快捷、無時空限制的互動窗口。
在建設無機化學精品課的過程中,課程組在立體化教材體系的建設上進行了有益的嘗試,并取得了一定的成效。在立體化教材體系建設的實踐中我們充分體會到,立體化教材體系可為師生提供一個綜合性的教學環境,促進教學由以教為中心向以學為中心轉變,促進學生由被動接受向自主探究學習轉變,可以大大提升教學水平。立體化教材的建設是教學改革的必然趨勢,也是現代教育技術發展的必然結果。立體化教材的建設工作已成為教學改革和精品課建設深入發展的強大推動力。
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在為電化學方向專業講離子-電子法配平氧化還原反應時,我們增加講解一些常用的電池如鋅錳干電池、鎳氫電池、鋰離子電池的電池反應,對電池的正極電極材料和負極電極材料、優缺點及其市場分布等做一些簡單介紹,使學生在學習氧化還原反應理論的同時,對其應用性也有初步了解。實踐證明,我們把基礎理論與學生的專業融合起來講授,既提高了教學效果,也提高學生課堂學習的興趣,同時拓寬學生的化學視野。另一方面,我們在講授無機化學的基礎知識時,適當地穿插一些與現代科技、生活常識的內容,突出無機化學在實際中的應用,改變學生認為無機化學知識陳舊的錯誤觀念。二、完善教學過程,提高學生的學習興趣學生在校期間主要任務是學習,他們的思想問題基本都與學習有關,教師能夠及時解決學生的學習困難,不僅對幫助學生掌握正確的學習方法,端正學風和班風,乃至樹立正確的人生觀都具有極為重要的作用。如何讓他們順利地接受并掌握知識,我們需要在教學過程中科學地創新教學方法,采用多元化的全方位的教學模式。首先是優化教學過程。陶行知先生說過:“教什么和怎么教,絕不是凌空可以規定的。”由于當前大學生的課余時間安排了較多的課外活動,看書的時候并不多,因此課堂教學就顯得尤為重要。為了能夠在有限的時間讓學生掌握住書本知識,我們在學生管理和教學方面做了如下嘗試:一是改革班主任聘任制度,讓大一的第一門專業基礎課老師兼任該專業班主任,老師通過密切聯系學生,掌握學生思想及學習程度,有選擇地組織和構建教學內容,把自己的教學思想和教學方法融于教學內容之中,設計教學方案,使之適合于學生的經驗、興趣、知識水平、理解力和能力發展的現狀要求。二是采取了集體備課制度,學思想,優化教學方法和內容。三是采取多種教學手段和教學方法,講課時多媒體與板書相結合,注重激發學生的學習興趣。其次是豐富課堂內容。教師的工作是一種用語言和肢體來傳達信息,以靈魂影響塑造靈魂的勞動。講臺是老師表演的舞臺,老師講課充滿激情、抑揚頓挫、風趣幽默,往往會感染學生,使他們聽課更富熱情,課堂學習更加輕松。尤其是學生剛從中學進入大學,課堂知識容納量顯著增多,更需要老師聲情并茂的演說來促進課堂教學。電視節目“壹周立波秀”可以算一個范例,講課也應該如此,不過這要因人而異。另外,課堂教學中多設計課堂專題的討論與交流,以問題為中心,層層剖開,鼓勵學生發表對問題的見解,活躍課堂氣氛也會有很好的效果。最后是開展豐富的課外交流活動。輔導答疑、批改作業、班級座談會、知識講座、個別談心等課外活動是課堂教學的重要補充環節。教學相長要求互動,課堂上的時間畢竟有限,充分利用課外活動給學生發表意見的機會就顯得非常重要。通過與學生在知識上、情感上的溝通和交流,了解學生的學習問題、思想問題,教師在課堂上就可以有針對性地傳道解惑,提高學生的學習興趣和積極性。同時,教師的威信也將大幅度提高。
明確學習任務,引導學生知識體系的形成
大一學生正處于智力發展的高峰期,記憶力、觀察力、思考力、邏輯思維能力與創造性都會有很大的發展。[3]他們的學習有了一定的專業性、目的性和探索性,表現出廣泛的興趣,接觸到各種各樣的學習方法,學習的職業定向性較為明確。調查發現:他們認為既然選擇了這個專業,就要徹底搞清楚有關的一切問題。尤其無機化學是第一門專業基礎課,學生的學習積極性非常高。但是無機化學內容很多,包含了幾乎所有的化學中用到的基礎知識,有些理論知識僅僅是為了元素化學的學習而安排在課中,講得并不透徹,也解決不了所有問題,這就給學生認知帶來了困難,學生容易產生急躁情緒,甚至會打擊學習積極性。在講授無機化學時,我們應該考慮到這一認知特點,要讓學生認識到無機化學僅僅是撬開專業知識的第一把鑰匙,不可能解決所有化學問題,以此來消除學生的急躁情緒。同時,還要注重介紹無機化學與其他專業課程的關系,理順課程的系統性和連貫性。因此,在緒論部分教學中,我們花費較多的學時,向學生介紹無機化學課程的基本結構、無機化學在化學中的地位,學習無機化學現階段的任務,與有機化學、分析化學、物理化學之間的關系等,讓學生明確現階段的學習目的和任務。在其他章節教學過程中,我們整理出各知識點在后續課程的作用,給學生明確所學知識對后續課程的幫助或在專業上的應用,暫時沒辦法深入探討的內容將在后續課中作分析等等。例如,指出SP雜化理論在有機化學中的重要性、化學平衡在分析化學中的應用、固體結構對新材料的開發應用、晶體場理論解釋水合離子顏色等。實踐證明,這些做法都有助于學生從全局上把握知識脈絡,清楚學習無機化學所要達到的目的任務,而不至于在細節上迷失。構建學生的知識體系,還要注意無機化學知識與高中知識的銜接。大學與中學化學教材中存在這種現象:同一個知識點兩階段所闡述的內涵和外延不一致,這類知識非常容易引起學生認知上的混亂,已形成的思維定勢還會影響學生對大學基礎化學知識的接受。教學中,我們也體會到必須強調知識的演替,讓學生知道用更加科學的概念和理論糾正以前所形成的印象,消除認知上的沖突。
培養學生科學的思維方法和自學能力
無機化學教學的另一個任務就是初步培養學生科學的思維方法和自學能力,以順應構建全民學習和終身學習的學習型社會的要求。大一學生剛進入大學,學習的依賴性較強,自學能力較差,尤其是對理論知識的學習,常感到內容多且具有“不確定性”,不易理解。因此在教學過程中,我們要不斷提高學生的“免疫能力”,不要流感來了抗流感、頭疼來了治頭疼,要給學生打疫苗,增強抵抗力,授以漁而不授以魚,教會學生學習方法,提高學生自學能力。要培養學生科學的思維方法和自學能力,首先教學中要重視學生對化學知識系統的理解,對科學思想形成過程的理解。無機化學知識有理論、有元素,內容多,我們講課時通過追溯知識點的形成過程及發展演變,把孤立的知識歸納總結,從中給學生灌輸科學的思維方法。比如講述分子結構一章,通過對化學鍵理論的不斷深化,我們可以引導學生逐一認識理論的發展過程以及思考問題的科學方法。從1916年“八電子穩定結構”理論的提出到目前“分子軌道理論”廣泛應用的介紹,學生對化學鍵的認識,從定性到定量,從簡單到復雜,可以說是步步深入。新問題的出現促使新理論的誕生。不同的理論有不同的應用領域,僅靠一個理論不能解決所有問題,所以要具體問題具體分析,辯證地思考,學生由此不僅形成了系統的、動態的知識,而且分析問題解決問題的能力得到了很大提高。在講解元素知識的時候,我們充分地利用元素周期律把繁多的知識串聯起來,理順知識框架,幫助學生科學思維方法的形成。其次,教學中進行學習方法的引導。學習方法的引導要恰當地結合教學內容。[4]由于無機化學知識點較多、較雜,我們在教學中主要做到了兩點:一是對于聯系緊密的內容,把握知識點之間的聯系,以點帶面,化繁為簡,講解透徹一個問題,教給學生一個思路。例如化學平衡章節,詳細講解酸堿平衡,電化學平衡,而把與酸堿平衡研究思路接近的沉淀溶解平衡與配位平衡留給了學生自學;二是對于知識點聯系少且難度較大的問題,把復雜問題簡單化、抽象問題具體化、表觀問題本質化,教會學生正確理解概念的內涵,以不變應萬變,培養學生良好的學習方法。例如,有這樣一道習題:298.15K時電極反應(式略)如果向體系加入(式略)同學們對這樣的解答非常疑惑:電極反應的能斯特方程,是把同種電極的標準態與非標準態關系聯系起來,兩種不同的電極類型怎么能寫在同一個能斯特方程式中?E(Ag+/Ag)怎么突然變成了E(AgCl/Ag)?解答這一問題時我們應緊緊圍繞“標準態”概念的實質,不需要直接求E(AgCl/Ag)的大小,根據學生現有的認識,仍然按照原來的金屬-金屬離子電極類型的能斯特方程來解,慢慢推導出解決問題的思路。即(式略)