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筆者以往的印象中,專家都是以一副學者之風、埋頭做學問、文質彬彬書生氣示人,但是徐偉院長卻給筆者一種風度翩翩、談笑風生而且又是“飽讀詩書”的感覺。這也讓筆者感受到:與智者交談,受益良多。
“大咖”在人們的心中,往往都是會讓人感覺可望不可及,但是當筆者與徐偉院長面對面交談的過程中,仿佛是在聽他在給筆者傳道授業。奈何時光飛逝,總是感覺和智者的交流太少太少。
綠色建筑是國際發展趨勢
當筆者和徐偉院長在聊到綠色建筑在中國的發展現狀時,他向筆者道來:“首先,我們要界定綠色建筑的范疇——在建筑的全壽命期內,節能、節地、節水、節材和環境保護(簡稱“四節一環保”),包括室內環境和室外環境的營造。綠色建筑發展是國際發展趨勢,在當前的中國市場來說又特別的急需。經過30年的高速發展之后,我們發現過去的高能耗、高污染、高排放的代價非常之大。中國未來要走可持續發展的話,選擇綠色建筑發展是必然趨勢。”
綠色建筑的終極目標是近零能耗建筑,而近零能耗建筑的特征主要體現在四個方面:第一,集中體現現有技術先進性和產業發展水平的建筑節能技術集成;第二,適度提高現有室內環境舒適度;第三,能耗比現行居住建筑節能標準節能80%以上,比現行公共建筑節能標準節85%以上;第四,不再需要傳統的集中供熱。
建筑的建設和使用過程會產生能源消耗以及對環境產生影響。因此,傳統的高消耗發展模式必然要向高效的環保型發展模式轉變,綠色建筑的發展是實現這種轉變的必由之路,也符合現今世界建筑行業發展的潮流。可以說,綠色建筑給我們帶來生活品質的提高、環境的保護、能源的節約,總結為一句話,就是帶來了建筑的可持續發展以及社會的可持續發展。
中西方差距慢慢縮小
1978年的之后,中國推行了改革開放政策,中國開始了與世界大多數國家的文化交流學習。在談到中國的綠色建筑節能發展過程與西方發達國家的差距之時,徐偉院長表示:“與西方發達國家相比,中國的綠色建筑發展起步晚了10—15年左右,但是在最近的5年里,中國的綠色建筑發展速度非常之快。在國務院出臺了《綠色建筑行動方案》之后,包括從中央政府到地方政府,在落實行動方案中,都出臺了舉措,所以說綠色建筑這幾年處于一個快速發展的時代。”
但如果說和歐美先進的綠色建筑發展國家相比的話,在全社會范疇內,首先是我們國家人們的認識和意識方面有差距。對于行業內的專業人士而言,綠色建筑的認識和意識已經得到了普及、提高。但是在百姓參與綠色發展綠色建筑等方面,應該說還有相當大的距離。其次,從產業角度來講,特別像歐美國家,比如說美國這樣綠色建筑比較先進、比較早的國家,我們產品的性能和質量還有差距。在綠色建筑的發展過程中,我們的設計行業,也還是有一定差距。
總體來講,我們大多數綠色建筑設計,包括實施方面都還處于一種不完全的自覺行為,有一定的政府導向,或者以一種特殊的需求為主。那我們在綠色建筑的建造、運行方面來說,這個距離就更大了一些,這和我們當前建筑粗放式的發展模式是分不開的。綠色建筑除了“四節一環保”以外,在施工方面講究綠色化施工。施工過程也要強調節能、廢物利用,或者對環境保護來講,差距仍然很大。平時我們從周邊看到的一些在建的項目中,這些都是很有體會。
綠色建筑就是要求我們在生產建設全過程中做減法。樹立正確的觀念,竭力避免浪費,同時注意投資分配的合理性,將投資轉到提高建筑節能品質和節約資源的技術上,使得建筑工程總造價增量較少,甚至不增加的情況下實現綠色建筑理念。在建筑全壽命周期的時間里持續保持低能耗,從策劃、選址、規劃、設計、施工、維護運營,一直到拆除的全過程中都應該貫徹綠色建筑的低能耗理念。建筑設計在建設過程中一直都是最關鍵的環節,尤其是在目前的中國國情之下,建筑設計對綠色建筑能否順利推行至關重要。建筑師需要改變創作理念,利用現代科技手段反復推敲,讓建筑設計精細化。只有經過嚴謹的定性分析和科學的定量驗證,才能勾勒出合理的設計方案。
目前來講,暖通空調的運行并不被人們所重視,包括人才、專業技術等,還有我們的調試技術以及財力方面的支持都不夠,差距就會拉開得更大一些。總體而言,國內綠色建筑發展很快,進步很大,但是差距還是有。
建筑節能&暖通
通常,人們的印象中建筑節能和暖通是兩碼事兒。但是兩者之間的關系,徐偉院長為筆者上了一堂課:綠色建筑講究“四節一環保”,而且節能在綠色建筑發展過程中是重要的一方面,占比也最高。在節能方面來說,供暖供冷又是它的主要組成部分,因此暖通空調關注綠色建筑發展是必然的。這個關系就像在綠色建筑“四節一環保”中,節能是它的主要方面,而節能很大一部分是體現在暖通空調上,因此可以說暖通空調和綠色建筑密不可分,而且是貢獻率非常高的一方面。國際上,一些大型跨國性暖通空調公司,無一例外對綠色建筑非常關注,大家有目共睹。
從上游產業來講,首先是綠色建筑的需求,建筑的發展帶來新的產業,包括我們的設計、施工、運行等。實際上,機電、暖通空調的產品,是我們整個建筑產業發展中的基礎。所以說,暖通行業的節能性、性能、質量,包括對上游的建筑需求必須有更好的融合,或者獎勵。綠色建筑發展是我們當前發展的一種大趨勢,在這個趨勢下,應從建筑的解決方案、能源的解決方案、可持續發展的解決方案上多做文章。作為設備供應商來講,要有這種視野和眼光,如何去響應,如何去提升自己的產品,來滿足它的需求。
從當前角度來講,當下正是中國的轉型關鍵時期,不管是結構轉型、社會轉型還是產業轉型,中國的制造業和產品,都要去適應這種轉型時期帶來的變化及影響。
1.1理清物理化學課程與過程裝備與控制工程專業之間的關系
在多年的教學實踐中,很多過程裝備與控制工程專業的學生對物理化學課程有一些畏難和抵觸情緒。他們不理解學習該課程的目的和作用,也不清楚物理化學課程與過程裝備與控制工程專業之間的聯系。因此本人在教學時首先要解釋二者之間的關系。過程裝備與控制工程專業主要以過程工業為專業背景,涉及的一些物理、化學過程,主要有傳質過程、傳熱過程、流動過程、反應過程、機械過程、熱力學過程等。正是這些物理、化學過程,構成了過程工業的生產過程。物理化學課程就是研究上述化學變化及其相關聯的物理變化的各種基本原理和共同規律。正是由于它所研究的是普遍適用于各個化學分支的理論問題,物理化學也被稱之為理論化學。物理化學課程是化學、化工、輕工、材料、冶金、農林、醫藥、地質、生物、熱工等學科的理論基礎。例如化工原理是過程裝備與控制工程專業基礎課,要明確告訴學生物理化學課程是化工原理課程的先導課程,學好物理化學課程意義重大。同樣工程熱力學也是過程裝備與控制工程的一門專業課程,其主要涉及物理化學課程的重要組成內容——氣體和熱力學內容。因此如果沒有物理化學課程的講授,則工程熱力學也無從講起。同樣,過程裝備與控制工程專業所涉及到的化機設備等課程中有關設備腐蝕與防護等方面的內容,與物理化學課程中的電化學內容密切相關。因此通過以上內容的闡述和解釋,就可以理清物理化學課程與過程裝備與控制工程專業之間的關系脈絡,學生就能明白二者之間的關聯性和傳承性,對于教學質量的提高就大有裨益。
1.2針對專業特色選擇合適的教材制定教學計劃
由于課時數的限制,過程裝備與控制工程專業學生的化學專業基礎知識較為薄弱。物理化學課程概念抽象而復雜,公式推導繁瑣,尤其是熱力學理論較為抽象,類似度高、易混淆。因此選擇適宜的教材才能做到因材施教,學習內容有所側重。目前化工類專業的物理化學教材選用天津大學第五版物理化學,由高教出版社出版,上下兩冊。該教材內容全面,注重理論闡述的系統性和嚴謹性,注意與實際應用的相結合,并保持與時展的與時俱進,是普通高等教育“十一五”國家級規劃教材。但是由于過程裝備與控制工程專業教學計劃和課時數的限制,所以必須選擇少學時的化工類專業(化機、材料、輕工、紡織、制藥及環境等)的少學時大本教材才能完成教學大綱的要求。根據這一現狀,我們選擇了肖衍繁、李文斌編著、天津大學出版社的《物理化學》作為主教材,其主要內容有:氣體、熱力學第一定律、熱力學第二定律、化學平衡、多組分系統熱力學與相平衡、電化學、表面現象、化學動力學基礎、膠體化學。根據課時數來制定適宜的教學計劃,做到科學性、系統性和概括性。另一方面,在每一章中要選擇重點掌握的知識點,要求學生重點掌握,其它內容可以讓學生自學和閱讀。這樣做的目的在于不降低課程教學的總體要求的前提下,使學生能夠掌握物理化學課程的精髓和靈魂內容,保證學生在可以接受和理解的基礎上掌握知識點,過于抽象和復雜的內容則做到一般性了解即可,做到內容講解精而透、知識點掌握有側重。
1.3講好緒論課和物理化學史調動學生學習興趣
緒論是整個教材的前奏和正文內容的提綱挈領。大部分教師由于課時的限制對于緒論的講解都是簡要敘述或一言以蔽之。對于過程裝備與控制工程專業的學生初學物理化學課程時,對于該課程的體系和內容會簡單片面的理解為“物理”與“化學”兩大課程的拼合,加之學生在化學課程和知識點方面的欠缺,對于物理化學的課程內容的理解是機械和呆板的。如何上好第一課,調動學生的興趣,做到融會貫通是物理化學課程講授的一大挑戰。因此緒論課的講授就顯得非常重要。在緒論課中,首先要讓學生清楚明白課程物理化學的概念、課程體系的內容、物理化學課程與下游專業課程的關聯作用等。通過化學現象和物理現象的有機統一來闡述課程的重要性。另外一方面,為了調動學生的興趣,加強物理化學史的講述。通過介紹物理化學發展史及一些事件,使學生明白物理化學發展的軌跡和歷史沿革,了解物理化學與物理學、化學、數學及其它相關學科之間的縱橫關聯性,也就使學生對物理化學課程的學習有一個準確的定位。最后,通過緒論課和物理化學史的講述,引導學生建立良好的學習方法和態度,為后續教學內容的開展奠定良好基礎。
1.4強化高等數學知識點和基礎概念
由于高等數學的概念繁雜,很多學生考完試后基本都忘卻了一些公式和概念。物理化學課程的公式繁多,對學生的數學基礎要求較高,很多概念都是通過數學推導引出,尤其對微積分、導數等概念的掌握要求較高。因此在物理化學課程講授中,抽象概念和原理必須通過繁瑣的數學推導才能讓學生明白概念的由來及使用限制條件,理解和掌握難度較大,已成為物理化學授課中的一大障礙。本人在授課中對導數、微積分、極限等概念和常規數學方法進行復習和講解,夯實學生的數學基礎,同時要求學生在課外復習高等數學,課堂進行提問和推導,使學生利用短暫的時間回憶起所學的數學知識點,與物理化學課程的教學產生銜接和對應,可以較好的保證物理化學課程的教學,也提高了學生的學習興趣,克服畏難情緒,避免學生產生消極厭學情緒。
1.5合理利用教學手段
隨著科技的發展、教學手段的創新和現代教育手段的普及化,多媒體教學已大規模應用于物理化學教學中。多媒體課件把圖形、圖片、文字、動畫、聲音、視頻等信息進行高度集成和數字化,突出了信息的形象化和感染力,使得教學內容豐富多彩,形成良好的交互性、可控性,調動了學生的視覺和聽覺效果,有利于促進記憶,強化教學效果。由于物理化學課程中內容繁雜,理論抽象,公式推導繁瑣,因此借助于物理化學多媒體課件可以使概念形象化、加大信息量傳播。教師也可以把精力和記憶集中于重點內容的講授上,優化了備課效果,提高了教學效率。但是由于物理化學課程的自身特點,公式繁多,概念抽象,數學語言和數學符號較多,如果多媒體課件展示速度過快,導致數學公式的推導過程化弱化,無法體現出數學公式推導中的邏輯性和方向性,導致學生反應滯后,無從思考,不利于學生對課堂教學內容的吸收、消化和理解。因此,要合理利用多媒體資源,在多媒體教學中加強授課技巧,課件內容展示要合理控制節奏,不能拘泥于課件內容的限制,重點和難點內容處利用黑板教學進行推演和講解,進行啟發性講解,加強與學生的交流互動,激發學生的興趣,增強了學生的聽課效果,提高了教學質量。
1.6結合生活實例與工程實例進行課堂教學
物理化學課程是一門理論化學,其概念和原理的描述嚴謹、抽象、系統化。師者,所以傳道授業解惑也。因此如何將概念和原理內容正確教授給學生,并且使學生能夠從深度和廣度上加以理解和應用是教師授課中的重中之重。這也就要求教師本人對概念和原理要有深邃的正確理解,對其應用及條件做到觸類旁通,不能形而上學、死板教條,否則將會以訛傳訛、誤人子弟。在授課過程中教學語言樸素化,語言描述簡單明了,避免一些生僻硬拗的詞匯。對于理論性內容的講授,在不影響理論內容嚴謹性的前提下,可以用學生能理解的語言進行轉述,同時結合生活實例和工程實例進行講解,就能夠讓學生理論結合實際,提高其學習的興趣。例如,在講授水的三相點的知識點時,學生往往容易理解一些具體的相態或變化歷程,但是對于水的相圖分析感到有些困惑。可以通過解釋一般冬晚結霜、夏夜凝露的原因來加強學生對水的三相點理論的掌握。從水的相圖可知,在水的三相點溫度以上,水蒸氣才有可能凝結成液體。水氣形成霜是gs的凝結過程。從水的相圖可知:只有溫度低于三相點溫度才有可能使水氣不經液體而直接凝結成固體霜。所以,只有在冬季晚間溫度低于三相點溫度,空氣中的飽和水蒸氣才可能直接形成霜;而在夏天晚間溫度都高于三相點溫度,故白天的水氣在晚間較低溫度下達到過飽和而凝結時則形成露。例如,講解稀溶液依數性理論時,結合講述新疆冬季混凝土施工中加入無機鹽的工程實例來講解凝點下降加強混凝土抗凍性的道理,從而使學生非常容易理解依數性的相關知識點。又例如,講解原電池熱力學理論時,結合化工設備的腐蝕及防腐等工程實例對原電池電極構成,電極分類及原則,電極反應、電池反應等做系統性介紹,讓學生明白化工設備的腐蝕是一種自發的原電池反應,是一種化學能轉變為電能的自發過程的產物。在解釋清楚原理后,就可以順理成章的利用已有的電化學知識點來講解設備的防腐蝕措施。在講課過程中,尊重學生,注重和學生的交流,培養師生感情。語氣要和緩,語言表述要抑揚頓挫,調動學生情緒,活躍課堂氣氛。概念和知識點講授后要和學生積極交流,循循善誘,了解他們的理解程度和正確性。通過多方位、多實例來引導和疏通問題,做到課堂之上就能夠解疑釋惑,可以增強學生的積極性,提高學習興趣,減輕學生學習壓力。
2結論
[關鍵詞]環境化學 化學專業 化學知識 環境問題
化學專業的學生在知識結構上一般具備兩大特點:(1)具有比較扎實的化學理論和實驗基礎,(2)環境保護的意識相對較差。本文將從這兩方面入手,結合筆者近年的教學經驗和體會,對《環境化學》課程的教學方法進行探討。
一、充分利用其化學基礎知識
化學專業的學生基礎課程主要包括《無機化學》、《有機化學》、《物理化學》、《分析化學》等,根據具體專業不同還會有《油田化學》、《高分子化學》、《催化化學》等,因此,化學專業的學生一般化學基礎較好,而《環境化學》的理論基礎就是化學,因此,大部分的化學專業學生在理解《環境化學》的反應機理等基礎知識上困難較小,如果單純的講授污染物在環境中遷移轉化的基本理論和一般規律,學生接受起來會比較枯燥。我們可以充分利用其化學基礎知識,引導學生自己動手去解決生活或實驗中具體的環境問題,可以使學生思路更清晰、理解更透徹,更準確地掌握化學理論和方法在處理實際環境問題時的應用。
1.利用化學知識解決生活中的環境問題
20世紀40年代之后,隨著全球工業和汽車業的迅猛發展,光化學煙霧污染在世界各地不斷出現,如美國洛杉磯、日本東京、大阪、英國倫敦等大城市。我國近幾年汽車銷售量和保有量迅速增加,北京、南寧、蘭州、廣州等地均發生過光化學煙霧現象。由于具有較大的危害性,光化學煙霧的預防和控制已經成為人們研究的熱點問題。光化學煙霧產生的主要原因在于:汽車、工廠等污染源排入大氣的碳氫化合物和氮氧化物等一次污染物,在陽光的作用下發生化學反應,生成臭氧、醛、酮、酸、過氧乙酰硝酸酯等二次污染物。因此,控制好汽車尾氣排放中的碳氫化合物和氮氧化物成為解決這一難題的關鍵,目前比較成熟的技術就是給汽車增加三元催化裝置,通過催化劑的作用促進一次污染物轉變為無害的二氧化碳和水。而化學專業的學生都具備催化化學的基礎,尤其是與石油煉制相關的專業,催化原理和催化劑制備技術都非常熟悉,因此,可以設置相應的課后作業,讓學生改進現有的汽車三元催化裝置,提高催化效果和使用壽命,其中技術路線成熟的方案可以進入實驗室進行實驗,如果得到較好的實驗結果則可以申請專利或發表文章,還可以參加相關的創業競賽,充分調動起學生學習知識、運用知識的積極性。
2.利用化學知識解決實驗中的環境問題
化學專業的學生除了必修化學理論課之外,還會參加較多的化學實驗,例如,無機化學實驗、有機化學實驗、物理化學實驗等。這些實驗往往用到很多有毒有害物質,也會產生多種污染物,適時的將《環境化學》的理念引入到實驗當中,可以取得較好的效果。
二、重點培養其環境保護意識
當今社會環境保護的呼聲越發高漲,學生們雖能感知到這種熱度,但往往對環境保護的概念和行為的認識比較膚淺,不甚明了。因此,有必要重點加強其感性認知,培養其環境保護意識,具體可以從以下從三個方面入手:
1.結合熱點問題引出環境化學現象
在講解大氣環境化學時,可以將近年來地球上的異常天氣出現的頻率、范圍及影響穿來,如2007年颶風引發的洪水肆虐南亞,2008年初,中國南方各省市遭遇50年不遇的雪災。眾多極端氣候的出現,源自于全球變暖,而溫室效應則是全球變暖的主要原因,進而降解溫室效應的具體原理。還可以結合2009年底哥本哈根峰會的主要議題,探討溫室效應的防治方法。在講解污染物在水體中的遷移轉化行為時,可以結合松花江硝基苯污染事件進行分析,例如硝基苯在水中的擴散稀釋速度與分布,硝基苯在底泥和水體之間的分配情況,硝基苯的生物富集效應以及政府采取的活性炭吸附的原理等等。另外,還可以啟發學生自己尋找相關的熱點問題,找出現象背后的環境化學原理。
2.介紹化學院老師在環境領域取得的成績
由于本科生在學習過程中接觸科研課題的機會較少,將實際科研課題融入到教學內容中,可以使學生了解我校該領域的研究成果,激發他們的聽課興趣,增強他們對學校的自豪感,從而取得了良好的教學效果。在教學過程中,講到大氣中污染物轉化時,介紹環境學科相關老師從事的煉化企業有機廢氣的治理技術;講到水中有機污染物的遷移轉化時,介紹相關老師從事的高濃度有機廢水的治理及回用技術、循環冷卻水應用過程中的生物控制技術;在講到受污染環境的修復時,介紹相關老師從事的石油污染土壤的生物修復技術等。另外,很多化學專業的老師,也從事與環保有關的研究,并取得很多成果,這樣可以拉近化學與環境保護之間的距離,讓有意向的同學可以投身環保事業。
3.參觀實習
在教學實踐方面,強化第二課堂的教學,安排學生到學校附近的污水提升泵站和高家臺自來水廠參觀,有條件時可以安排學生到市區的城市污水處理廠、垃圾填埋場等單位參觀。另外,可以結合化學專業暑假進行的煉油廠生產實習,安排學生在進行正常的煉油工藝實習之外到相關的煉廠污水處理廠參觀實習,這樣既鞏固了學生對環境化學知識及相關環境問題的理解,提高了學習興趣,又培養了學生的環境意識。
三、結語
作為未來我國化學化工行業的主干力量,化學專業學生的環保意識和知識水平將直接關系到我國未來相關領域的環保水平。我們應針對化學專業的學生在知識結構上的特點,不斷探索相應的教學方法,激發學生的學習興趣,使學生既能掌握環境化學的基本理論,又具有運用所學知識解決環境問題的能力。
參考文獻:
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目前高等院校教學中普遍存在學生的知識連貫性不夠,思維方式科學性差,動手能力不足等缺憾。如何由知識轉向技能培養,是社會對高等院校教育的要求。任何一門學科既是孤立的又是關聯的,這就意味著不同的學科有自己的獨特理論體系和專業知識,又與其他學科有著千絲萬縷的關系,只有在與其他學科的交叉中才能更好地促進其自身發展進步。完成學科自身知識點的關聯和橫縱交叉的知識網絡建立,只完成了教學中的一部分任務。另一部分任務是協助學生在思維上完成學科間的交叉網絡化,這樣才能實現知識的連貫和思維方式的培養。因此如何在教學中很好地完成學科交叉的作用教育是現代高等教學中的一個重要的任務。中藥化學作為一門專業課,與中藥炮制、藥物制劑分析等眾多專業課有著深入的交叉和廣泛的滲透,不僅為這些學科提供相應的專業理論知識,也是這些學科的基礎。針對這一實際情況,我們在教學中不斷地探索著如何更好地在教學中將這種交叉和滲透充分引入到學生的意識中去,在學習中很好把握學科間的關聯性,有意識地為其他專業課的學習奠定基礎。在多年實踐中,我們收到良好效果,籍此文與各位老師和同學交流。
1滲透式教學
食品化學是食品專業的一門重要課程,其中的食品風味、食用色素等相關內容與中藥化學的內容有緊密聯系,它們所涉及的化學成分和化學反應一致。如中藥化學的黃酮類成分是食品化學中的天然食用色素來源之一。為加強學科之間的交叉,同時為食品化學的教學提供扎實的專業知識和基礎知識,針對食品化學與中藥化學的交叉內容,我們在教授食品專業的中藥化學時,注意收集有關食品專業和中藥化學的學術交叉發展現狀和研究資料,使得我們為食品專業的學生講授的內容更有針對性,有效地將中藥化學的內容滲透到后期學習的食品化學的內容中,啟發學生的聯想思維,引起學習興趣。如講授黃酮類化合物的顏色性質時,特別強調花色素在不同pH值條件下顏色變化在食品中應用,為食品化學的學習奠定良好基礎。又如,中藥化學中糖的糠醛反應也是食品烘制過程中產生特殊風味的一個重要反應機理。因此在講解該部分內容時我們為食品專業的學生特別引入了風味的化學成分和反應機理簡介,以興趣教學的方法擴展學生的知識面,為其后期學習作好鋪墊。同樣在中藥有效成分結構和分類教學中,也有針對性地為食品專業的學生著重介紹食藥兩用的中藥,以及中藥化學在功能食品研發中的應用實例,不僅引起學生對中藥化學理論知識應用的興趣,為其專業課的學習提供扎實專業知識,同時對其發展方向和專業優勢進行滲透式啟發教育。
2強調式教學
中藥炮制學,作為一門傳統的學科,是中醫藥院校中藥專業的專業課。由于其傳統性和特色性成為我國獨有的學科,具有獨特的學科地位。現代中藥炮制研究的重要任務之一是中藥炮制機理研究,即從炮制前后化學成分變化和藥理效應變化的角度揭示中藥的炮制作用。這個任務的一項主要工作就是炮制前后化學成分研究,這項工作要求研究者具有扎實中藥化學的理論知識,并能在實踐中自由地駕馭這些理論知識,靈活地應用。結合這一實際要求,一方面,我們在教學中著重強調中藥化學提取分離、結構研究在中藥炮制學中的應用,以及所能解決的問題,提請學生在學習該部分知識時給予足夠的重視,避免在中藥炮制學的學習中出現中藥化學專業知識薄弱而影響學習質量的問題。另一方面,結合自身在中藥炮制研究的經驗和進展,引入具體實例講解中藥化學在中藥炮制研究的用途,如色譜的選擇,顯色劑的選擇,結構解析技術等在中藥炮制學科的應用。實踐證明這種強調重點的教學方法可以讓學生很好理解中藥化學的重要用途,為其他專業的學習提供扎實的專業知識,而且能夠讓學生很好地理解學科之間的關聯性。
3結合式教育
中藥制劑分析是在分析化學的基礎上,有針對性地對藥物中化學成分的分析進行研究的學科。其主要教學內容是有關中藥化學成分的定性定量研究。這些教學內容需要結合中藥化學中有關被分析成分及其雜質獨特的理化性質才能實現良好的教學效果。例如在供試品的制備時需要參考雜質和被測成分的化學性質差異,選擇的提取方法應對被測樣品盡量完全,而盡量少地引入雜質。在這樣的思路指導下完成的工作不僅建立在中藥化學各種成分理化性質非常熟悉的基礎上,同時還要對這些性質的差異了如指掌,才能利用這些差異設計相關的方法。因此結合兩個學科這些方面交叉,我們在教學中針對每類化合物的理化性質都選擇相應的應用實例幫助學生理解理化性質及其應用,并有意選取中國藥典或相關研究論文中供試品溶液制備方法作為參考資料,供學生討論或學習,從而加強中藥化學與藥物制劑分析的結合。
關鍵詞: 中職教育 制藥專業 化學實驗 教學策略
一、制藥專業化學實驗教學的重要性
制藥專業學生要接觸各類化學藥物,同時要對各類化學藥物有清晰認知,避免出現因認識錯誤等問題導致學習中出現危險。而制藥專業中的化學實驗教學,則是幫助學生認識相關化學藥物性能,進而更好地學習制藥專業的一個重要助力。
首先,化學實驗教學能夠增強學生對各類化學藥品的認識。在化學實驗教學中,學生通過自己動手研究,能夠準確了解和掌握化學要求的性能等知識,進而增強記憶力,促進其對本專業所要涉及的一些化學藥品的認識。
其次,化學實驗教學有助學生動手能力的提高。學生在化學實驗的步驟操作過程中,通過親自動手,主動探究,有助于提高學生動手能力,進而促進其職業技能發展。
最后,化學實驗教學能夠增強學生學習興趣。在中職制藥專業教學中,很多理論知識都比較枯燥,學生學習積極性不高,甚至產生厭學心理。因此,必須通過實驗教學,讓學生親自動手操作,以激發學生學習興趣,增強學生自主性,提高學生學習積極性。
二、制藥專業中化學實驗教學中存在的問題
現以乙烯的實驗室制法為例,探究中職制藥專業中化學實驗教學存在哪些問題。
乙烯的實驗室制法的要求和步驟如下:
1.藥品:乙醇、濃硫酸。
2.裝置:圓底燒瓶、溫度計、鐵架臺、水槽、集氣瓶、雙孔橡皮塞、酒精燈、導管、石棉網等。
3.步驟:
(1)檢驗氣密性。在燒瓶里注入約20mL乙醇和濃硫酸(體積比1:3)的混合液約20mL(配制此混合液應在冷卻和攪拌下將15mL濃硫酸滿滿倒入5mL酒精中),并放入幾片碎瓷片(溫度計的水銀球要伸入液面以下)。
(2)加熱,使溫度迅速升到170℃,酒精脫水變成乙烯。
(3)用排水集氣法收集乙烯。
(4)再將氣體分別通入溴水及酸性高錳酸鉀溶液,觀察現象。
(5)先撤導管,后熄燈。
通過分析該實驗,從教學實踐情況和效果看,中職制藥專業中化學實驗教學主要存在下列幾個問題。
1.實驗內容與學生專業及能力之間的問題
首先是實驗的內容與學生的專業不對等,制藥專業中的化學實驗教學,其目的在于幫助學生理解制藥專業的相關知識,因此要加強實驗教學和制藥專業之間聯系的緊密性,但是從實際的化學實驗教學看,往往自成體系,并沒有和制藥專業的相關課程內容結合起來,形成一致性、體系化的教學發展,不利于學生更好地學習。
其次是化學實驗教學與學生的能力不對等。在中職學校,很多學生的學習能力和學習基礎都比較差,因此,化學實驗教學應該遵循由易到難的原則,但在實際教學中,化學實驗教學都比較難,學生一時難以掌握,從而挫傷學生的學習積極性,導致學生學習興趣不高。例如在上述乙烯的實驗室制法中,乙醇和濃硫酸混合液配制需要按比例精確,但是大部分學生比例配制難以掌握,乙醇和濃硫酸添加順序無法把握。
2.引導實驗的方法問題
在中職制藥專業的化學實驗中,存在教師引導實驗方法不足的問題。主要是教師對學生的能力把握不清楚,容易出現引導與學生需求脫節。此外,教師在引導實驗的過程中,缺乏循序漸進的良好意識,而是直接進行思維跨度比較大的實驗教學,導致學生理解和學習困難,不利于實驗教學目標的實現和作用發揮。又如在上述的乙烯實驗室制法中,教師通常是在演示結束后讓學生自主實驗,但是教師在操作過程中可能解說不到位,原理解釋不清楚,容易導致學生出現錯誤。因此首先需要加深學生對于原理的理解,了解混合液溫度需要迅速上升到170℃,是因為溫度在140℃時分子間脫水而生成過多副產物乙醚。對于溫度計的水銀球要伸入液面以下、放入瓷片及為什么要先撤導管后熄燈等有一個深刻理解才不會出現失誤。
3.實驗設備的問題
實驗設備是教學開展的基礎,也是學生開始實驗的前提,因此,在實驗教學中必須加強實驗設備的相關工作,但是在實際的中職制藥專業化學實驗中,實驗設備存在的問題比較明顯。
首先是實驗設備短缺問題。中職學校制藥專業的實驗設備配置不全,一些必要的實驗都無法開展,不利于實驗教學的開展和落實。
其次是實驗設備的老化問題。現有的實驗設備,大部分都已經過時,缺乏最新實驗設備,不能體現出時代感,也不能進行一些最新實驗。
以乙烯的實驗制備看,由于乙烯實驗是一個常見實驗,因此設備上并不存在短缺問題,但是乙烯實驗用到的導管、石棉網、雙孔橡皮塞等普遍存在老化問題,對于實驗的效果會產生一定影響。
4.對于實驗教學的認知問題
在實驗教學認知方面,普遍存在對實驗教學重要性認識不到位的情況。有些教師和學生并沒有充分認識到制藥專業中實驗教學的重要性,而是將之作為一個可以忽略的教學。具體表現就是,無論是實驗教學的課程設置,還是教師的實驗教學授課及學生的學習,都沒有予以足夠重視,導致實驗教學的效果難以發揮。
從學校層面看,對于實驗教學的認識不到位,就容易導致在實驗教學的課程設置等方面出現課程課時少、課程要求低等問題;從教師層面看,對于實驗教學的認識不到位,就容易導致在具體教學過程中不能真正將精力投入實驗教學中及創新教學方式,進而影響實驗教學的質量和效果。同時忽略對于學生實事求是、客觀真實的實驗精神的培養;從學生層面看,由于對實驗教學的認識不足,在學習中沒有給予足夠重視,導致實驗教學過程中學生學習效率低下,造成教學資源和學生精力的浪費,不利于學生的學習和發展,同時養成不了重視實驗、實事求是的科學實驗精神。從這三個層面看,對于實驗教學的認識不到位,會嚴重影響教學質量提升和效果發揮。
三、提升制藥專業化學實驗教學的策略
1.實驗內容的科學規劃
從制藥專業化學實驗教學的實驗內容看,實驗內容必須與制藥專業的主要課程內容相統一,避免由于實驗內容和授課內容不一致導致學生的學習難度增加,在這方面,可以從以下幾點入手。
首先,學校教務系統在進行課程排課的時候,要把實驗教學的課程設置和制藥專業其他課程設置結合起來,進而有效地達到互補的效果;其次,在教學內容上,要與其他課程的進度保持一致,幫助學生更好地學習其他課程;最后,在內容難度上,要綜合考慮到中職學生在學習方面的基礎差、底子薄等實際情況,進行適量的難度下調,避免難度過高導致學生難以有效學習。此外,在實驗內容規劃過程中,還應該注意實驗內容的不斷更新,即伴隨相關科研的進步和發展,實驗內容也要相應得到發展,不能始終停留在老舊的知識層次。
2.實驗教學方法的改進
要擺脫以往的以教師為主體的單一實驗教學方法,轉變觀念,將學生作為課堂主體,充分調動學生學習主動性,促進學生發展。
具體而言,在實驗教學過程中,教師要進行教學方法的改進,首先實現課堂主體的轉變,即以學生為課堂主體,教師起主導作用,重在引導學生積極主動參與和學習,充分調動其學習的主動性。其次,在具體實驗教學中,教師要避免原來那種思維跨度過大的教學,而應循序漸進,一點點地對知識進行詳細講解,幫助學生更好地理解知識;最后,在教學過程中,要形成預習、授課、復習相統一的教學過程,不能將所有教學目標都集中在授課環節,也要對預習環節和復習環節予以重視,這樣,才能提高學習效率。例如在上述乙烯的實驗室制法實驗中,教師要對一些細節的原理講述清楚,如為什么要放入瓷片、溫度計的水銀球為什么要伸入液面以下等,這樣有助于學生避免實驗中的錯誤。
3.實驗設備的更新
在實驗設備方面,要改變以往實驗設備不足或者實驗設備老化的問題,進行實驗設備的更新。
首先,完整的實驗設備是保障實驗教學的基礎,因此應該加強實驗設備的采購和管理,引進學校實驗教學所需的實驗設備,使之服務于學生的學習和實驗教學的開展。
其次,要加強對于實驗設備的更新管理,實驗教學中,很多實驗都是根據教材的改變進行更新的,不存在長期不變的實驗,而實驗的逐漸改變,也就意味著實驗器材的改變,此外,應該注意到,伴隨人類科技的進步,很多和高科技技術相結合的實驗器材逐漸被制造出來,因此,要注重實驗器材的更新,根據需求對實驗器材進行新換舊的管理。
4.實驗教學認知的轉變
加強對于實驗教學的正確認知,是促進實驗教學發展的前提,只有在正確認知的基礎上,才能夠促使學校、教師、學生三方共同關注實驗教學,進而促進實驗教學的發展。
首先,從學校角度看,加強對于實驗教學的正確認知,有利于學校在實驗課程的設置上,進行充分考慮,進而確保實驗課程在課時、內容等方面體現出科學合理的特征,進而幫助學生更好地學習。
其次,從教師角度看,教師加強對于實驗教學的正確認知,能夠促使教師在具體實驗教學中,更加投入地進行教學活動,并且能夠促使其主動積極地創新教學方法,促進實驗教學效率提升。同時要加強對學生實事求是的實驗精神和意識的培養。
最后,從學生角度看,使學生增強對于實驗教學的認識,能夠促使他們對實驗教學的學習更加投入,更加積極主動。
總之,在中職制藥專業中,實驗教學對于學生學習專業知識有很大幫助,能夠促使學生提高學習效率,增強理解力。因此,我們在轉變認知的基礎上,通過科學規劃實驗內容、改進實驗教學方法及更新實驗設備等手段,充分發揮實驗教學的作用,使中職制藥專業實驗教學更上一層樓。
參考文獻:
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隨著科技的發展與進步,人們更加善于利用大自然賦予的資源和能源,但在利用自然的同時,也使自然發生了無法逆轉的改變。廢棄物品的增多與能源的過度利用使自然環境已經遭到了大規模的破壞,這對人類的未來生活帶來很大的影響。為了解決環境污染問題,不少院校專門開設了環境科學專業,并設置系統的環境知識課程。環境基礎化學課程就是環境科學專業眾多課程當中最重要的專業基礎課,化學課程的存在使學生們懂得了更多處理環境污染的方法。然而,由于師資力量以及教學思想等各方面問題,該課程內容和教學方法需要進一步完善和改革,否則學生無法從該課程當中真正獲得專業相關的實踐知識。因此,為了改變環境基礎化學課程的教學現狀,立足基礎知識,適應專業需要,對該課程的教學方法做出一系列的改革。
一、環境科學釋義
環境科學是一門研究人類社會活動與環境演化規律之間的相互關系,尋求人類社會與環境協同演化、持續發展途徑的科學。在宏觀上,環境科學要研究人與環境之間的相互作用、相互制約的關系,要力圖發現社會經濟發展和環境保護之間協調的規律;在微觀上,要研究環境中的物質在有機體內遷移、轉化、蓄積的過程,以及其運動規律對生命的影響和作用機理,尤其是人類活動排放出來的污染物質。為了解決環境問題,實現人類與環境的和諧發展,需要人們學習更多的化學知識,因此環境專業的學生需要開設化學類相關課程[1]。 《環境基礎化學》是環境科學專業的學生首先要學習的一門重要的專業基礎課。
二、現有環境科學專業課程模式的弊端
在環境專業類的院校當中,學生需要涉及的知識面很廣,課程構架比較復雜[2]。 學生們不但要掌握化學基本知識、生物及生態學、環境可持續發展、工程制圖、污染控制工程、環境評價、土壤學、大氣學、海洋學等,還需要參與很多社會實踐、實習活動。由于專業特點,環境科學專業的化學類課程比較少,通常包括《環境基礎化學》、《環境化學》、《環境監測》以及《化工原理》等課程。 因為課時關系,現今狀態下的環境基礎化學在教學過程中由于教學系統的不完整,致使教師們只能按照課時來選擇其中比較重要的知識進行講解,由于講解內容比較隨意,因此學生們學習環境基礎化學時缺乏關聯性,很多時候無法將已經學習的知識運用到實踐當中。而且環境科學當中的化學課程無論是開課較多還是課程種類較少,都避免不了教學內容的重復,該種重復不僅不能使教學效率提高,反而打消了學生的學習積極性。
三、《環境基礎化學》課程教學改革
(一)注重教學內容與實踐相結合
要想改善現在的教學現狀,需要充分認識到環境基礎化學的重要性,尤其是教學過程中對于教學內容的選擇。高等院校的教學目標就是培養實用型人才和技能型人才,但在真正開展課程時往往注重理論知識的培養,反而忽略了實踐知識的教授。因此教師要根據環境專業的特征,以及該專業日后的工作崗位類型來選擇教學內容。因為環境科學專業的學生所學習的課程的大多數都與環境有關,因此在學習化學時,教師可以專門挑選跟環境有關的內容來加強學生的學習和實踐[3,4]。使學生們掌握的知識都能在日后工作當中用到,增加就業機會,成功地成為應用型人才。
(二)基礎化學教學中滲透環境教育理念
隨著化學的不斷發展,雖然豐富了人們的物質生活,但也帶來了環境問題,所以在化學教學中滲透環境教育理念有著非常重要的意義。對于環境科學專業來說,所有的教學工作應該圍繞對環境知識的教授[5]。學校在改革課程教學方法時,要注重化學課程內容與環境方面的關聯,教師所講解的案例也盡量與環境知識有關。所有的教學活動都圍繞環境專業的特征展開,可以使學生更加了解相關環境問題應該如何處理。
但是在基礎化學教學的實踐中,不能脫離教材隨心所欲地進行環境教育,否則影響教學效果。例如在 “物質的聚集狀態”一章涉及到溶液的內容時候,可增加有關水的環境污染問題,通過了解重大水污染事件,使學生加深學科認識。教師通過案例分析,并結合化學原理來引導學生思索相應的污染治理方案。在講解“滲透壓”以及“反滲透原理”時,可結合醫學以及一些生理現象,幫助學生理解抽象的概念,并結合實際廢水處理,以及海水淡化等案例,引導學生靈活地學以致用;另如在“沉淀溶液平衡及沉淀滴定”章節的學習時,可結合溶度積、同離子效應、沉淀平衡以及分步沉淀等規則,引導學生計算實際污染廢水或礦山廢水中有害金屬離子或貴金屬的最低含量,同時引導學生設計可行方案,凈化廢水, 回收提取金屬,“變廢為寶”,或“以廢治廢”,培養學生綜合利用能源的觀念。在教授基礎化學知識的同時,兼顧學生認知水平、生活經驗、教學實際等因素,對環境知識進行組織、加工,并以恰當的方式呈現, 從而使學生在不知不覺中接受環境教育,增強環保意識。總之,教師在進行化學教學的過程中加強環境知識的教育,能夠使學生在以后的工作和生活中具備環境保護意識,并通過課程的學習提高學生的環境保護能力。
(三)教學手段多元化
新型的教學模式要依托現代社會的網絡教學形式,高校在對環境基礎化學的教學改革時也要充分利用多媒體教學的優勢[6]。如果教師只是大量介紹化學原理,會顯得抽象枯燥無味,不但不能引起學生學習興趣,并弱化了環境教育的效果。為了幫助學生更容易地理解復雜的化學反應機理, 對物質結構產生直觀的認識,并同時形成環境意識,在教學中必須要形象化、生動化。那么在進行課程教育時,要用多媒體手段,把圖表、照片、錄像資料等展現出來,以生動和真實的案例,向學生展示微妙的微觀物質世界、化學反應過程,并直觀地與環境現象和環境問題相連接。譬如展示電泳過程、吸附溶膠團的形成過程以及大氣污染造成的霧霾、臭氧空洞的圖片,酸雨造成破壞的視頻資料,沙塵暴的圖片等等。利用多媒體演示對環境有毒有害的生產工藝及其造成的危害,這樣使學生感同身受,印象深刻。通過多媒體教學平臺上課件的趣味性,為學生們打造生動活潑的課堂氣氛,使原本枯燥深奧的化學公式變得更加具體簡單,且帶有圖文和動畫,學生們的思維將伴隨著多媒體課件的使用變得更加開放。借助多媒體,抽象的理論公式等將不再成為學生們學習化學知識的阻礙,并利于環境教育理念與環境基礎化學知識的融合。
除了課堂教學外,在實際教學中,還要經常利用生產實習的機會,帶學生去參觀附近的生產車間,用已有的知識去分析某些零件電鍍的生產流程,廢水、廢渣、廢氣的處理。通過學生自己親眼所見所聞,提高學生環境保護的意識。此外,教師要結合目前國內外形勢和環境科學的熱點問題,根據學生的知識基礎,定期給學生舉辦環境知識專題講座,例如,世界著名的公害事件、吸煙與健康、溫室效應、酸雨的形成與危害等。不僅開闊學生的視野,同時也使學生受到良好的環境教育。
(四)突出實踐教學方式與參與性原則
在對環境基礎化學改革的方案當中,應該注重突出實踐教學,將實踐性的教學模式貫徹到專業課程的學習當中,使理論與實踐互補,形成教學內容和職業特色相結合的教學特色[7]。環境基礎化學理論課與實驗課相互補充,為學生開放化學實驗室,通過實驗教學和實際操作,加深學生對抽象知識的理解,激發學生的求知欲望。鼓勵學生在實踐過程中根據自己的疑惑提出問題,經過教師的指導,自己動手得出最終答案。為了充分發揮學生的主體作用,鼓勵學生對現實中環境問題進行探究。教師可以根據專業特點以及環境污染問題,提煉出綜合性實驗題目,鼓勵并引導學生設計出合理方案,利用實驗室條件進行實際樣品的分析測試、和資源的再回收利用等。并在化學實驗教學中,鼓勵學生探究如何用最少的藥品,獲得最佳的效果,改善實驗環境,減少化學廢棄物污染。如果實驗教材沒有考慮到毒氣體的污染、廢液的污染情況,教師這時要引導學生對這個問題討論,找出可能產生的危害,通過共同討論,優化實驗步驟,減少實驗藥品的用量,最后再根據實驗改進方案重新進行實驗。學生經過這樣多次的體驗就會逐漸培養他們的環境意識和技能。這種教學方法的改變,能夠充分鍛煉學生的思考能力和動手能力。當學生就業以后,在工廠或者公司里就可以憑借著已經掌握的實驗技能和知識解決解決環境問題以及其他相關工作問題。
(五)實行綜合考核形式
一般情況下的教學考核通常都只注重對學生課程知識考核,經常會在期末的時間段里出一套關于專業知識的試卷,僅憑著學生對試卷的作答來考核和評定學生的能力。該種考核方法比較片面,不能使學校和教師完全了解學生的掌握知識的程度,也不能代表學生的實際能力[5]。在工作崗位當中,需要學生擁有良好的實踐能力和對待工作的責任心。實踐能力不是憑借試卷就能考核出來的,因此學校應該改變考核形式,使考核變得更加多樣化。新型的環境化學基礎考核可以包含卷面成績、日常表現成績以及綜合實驗設計及分析成績。卷面成績所考核的自然是關于環境基礎化學方面的理論知識,而日常表現成績就能評定出學生的責任心以及個人素質問題。綜合性設計實驗成績代表的是學生的動手能力和總結能力。該種考核形式能夠綜合且全面的掌握到學生的實踐能力,也能充分體現改革后環境基礎化學課程的教學效果。
四、結論
在環境科學專業的《環境基礎化學》課程的教學中,注意教學內容與實踐相結合,基礎化學教學中滲透環境教育理念,教學手段多元化,突出實踐教學方式與參與性原則,并實施綜合考核形式,將有利于提高學生的學習積極性和主動性,實現自身實踐技能的突破,提高學生學以致用、解決實際問題的能力。高等院校也需要對新的教學模式和教學理念形成一定的管理體系,確保新的教學方式行之有效地開展,并為學生提供更多的職業實踐機會,實現環境科學專業的人才培養目標。
1.1課程設置缺乏理論基礎.課程結構比例不均衡
我校所設置的課程以分科為主.較少涉及到綜合性科學課程.課程內容單一,知識面相對較窄,另外課程忽視科學、技術與社會(STS)的相關教育.在學科中較少滲透這方面知識.學科知識顯得跟不上多樣化的時展。主要表現在一是科學教育專業基礎課程主要按物理,化學、生物、教材教法四大類進行分門別類編排設置進行簡單拼盤式教學,按學期上課其學科間交叉滲透有限,除此之外課程設置中開設地理課程過少,使得學生對地理知識了解甚少,缺乏知識完整性:從時間安排上基本在前三年的集中學習.不利于認知和科學方法的建構。總之缺乏有效整合的課程設置.不利于學生科學素養的培養.也不利于學生形成科學課程教學的方式和方法二是由于我校科學教育專業開設在物理與電氣工程學院.因而其主干課程以物理類課程為主.且無論在學分和課時的分配都趨于物理學科課程.盡管如此.其中的多數實驗課程卻仍沒有獨立設置,并且實驗類型比較單一.綜合性、設計性、探究性實驗比例較少.驗證性實驗較多,這樣不可避免的導致了學生的知識和方法的殘缺。
1.2院系合作不足.教學協調性差
科學教育專業本身就需要物理、化學、生物、地理等學科所在院系緊密協作和統一部署.使學科課程之間實現較好的融通,但是在實際操作中常常是主辦院系去協調.缺乏權威性.這樣導致個別教師積極性不高、責任心不強、目的性不明確.從而致使學生興趣不高,理論課和實踐課無法較好掌握。
1.3師資隊伍不健全
師資隊伍建設是專業建設的重要方面近年來.雖然學校經過培養和引進.科學教育專業師資隊伍年齡結構、學歷結構、職稱結構有較大改善.但科學課程需要的是具有綜合素養,理、化、生、地各學科都要精通的教師來掌握.這與現行學校培養的專業人才的情況相矛盾.難以找到這樣的教師,因此,只能采取“拼盤”式教學,“你上物理,他上化學”的情況.使得專業的綜合化、交叉性方面顯得欠缺,缺乏專業認識和專業教育理念,重學科研究,輕教學研究,教學責任感不強。重視學歷和職稱層次提高.輕學術活動交流.尤其是通過教學研究活動來提高教師業務素質重視不足.科學教育類課程的師資嚴重缺乏。
1.4科學教育專業與當今社會教育環境不符
就科學課程而言,國家頒布了3—9年級的《科學課程標準》,但其相應的配套改革沒跟上,致使該專業與社會教育環境不能相互融合。主要表現在一是目前高中沒有設置科學課程.而且初中設置科學課程的學校也不多二是中考和高考改革雖然說是綜合科,但這種綜合基本上還是各學科的簡單拼盤這勢必會對人們有一種誤導“科學課沒有前途”.進而會影響科學教育專業的招生:三是小學和初中設立科學課程.而高中進行分科教學.這從銜接上困難較多,致使老師和家長難以認同:四是就業形勢嚴峻。按理,小學《科學》課程普遍開設,專業化的科學教師需求量應該較大.但由于部分學校領導和老師對科學課程不重視.不是注重培養學生的科學探究能力和科學創新精神.而是老師劃線勾圈.學生死記硬背.應付考試。這導致了實際需求量少。這也是科學教育專業畢業學生就業難的原因,有的學校寧愿引進一個小學教育專業的專科生.也不愿引進一個科學教育專業的本科生。筆者注意到有的學校從事科學課的老師是學中文或英語專業的,雖不能說他們可能做不好教學,但可看出科學老師的價值問題,是值得我們深思的。
2改善我院科學教育專業課程設置和教學現狀的建議
2.1改革科學教育專業的課程設置體系
《科學課程標準》規定的課程內容為借鑒進行課程體系構建能較好地解決以“學科本位”的科學教育課程設置中的突出問題科學課程內容總體上劃分為五大領域:科學探究(過程、方法與能力).生命科學,物質科學,地球、宇宙和空間科學,科學、技術與社會的關系。科學教育課程也應按這五大領域內容進行整合.其特點是:一是要超越學科界限.保留帶有結構性的基本內容,注意不同學科領域知識與技能之間的融通與連接:二是全面提高學生科學素養.將科學知識與技能。科學態度、情感與價值觀,過程、方法與能力進行結合和滲透,并力求反映科學、技術與社會的互動與關聯。各領域的具體內容目標均按此科學素養的四要素統一設置。對科學教育課程內容的整合則從統一的科學概念與原理.不同科學領域知識與技能之間的融通與連接,科學、技術與社會的關系以及科學探究活動等途徑進行.
2.2加強科學教育專業課程的實施和教學管理
科學教育專業涉及到跨學科領域、其目的在于打破學科界限.增強彼此之間的融合.具有“綜合”意識。但是由于種種原因.院系之間協調起來困難多多.因此學校有必要設立專門的科學教育專業機構.成立專門的科學教育領導小組.統一協調和管理這樣就避免了由開設院系去協調的尷尬.同時也顯示了學校對該專業的重視.樹立起專業建構信心。
2.3加大師資隊伍的建設力度.以滿足社會需要
科學教育專業課程應該是綜合性的課程,去掉繁雜重合的部分,用多學科融合的知識來解決科學中的問題,這樣既減輕了學生的負擔,又增強了綜合意識。但是到目前為止都是綜合化學、物理、生物、地理四大學科內的綜合課程.而沒有出現四大學科相融合的科學課程來與中小學科學課程相適應.其根本原因在于師資.因為熟悉這四學科的“通才”的教師和諳熟科學探究的教學方法并付諸教學的教師欠缺。這也是科學教育專業課程設置的尷尬所在,培養出來的學生也只是一知半解.無法成為真正意義的科學教師。因此,加大師資培養和培訓迫在眉睫。
參照國內各級各類院校環境科學專業的基礎化學課程內容體系及多所院校的教學計劃,考慮環境科學專業后續環境化學、環境監測、環境工程學等專業課程的內容,結合我校實際情況,我們將環境科學專業的基礎化學類課程分設為現代化學基礎及分析化學兩門課程。現代化學基礎分兩個學期完成,理論課時共計136學時。課程的學科內容包括現代無機化學、物理化學、有機化學等。通過對化學熱力學、化學動力學、化學平衡、化學反應的基本規律、物質結構理論、膠體和表面化學、環境科學相關的重要元素及其化合物、有機化合物等基礎知識的學習,學生可以了解現代化學的基本概念、基本原理、基本技能;學生學習后能以化學的觀點、思維方法和研究方法,激發創新意識,在未來實際工作中以化學觀點觀察物質變化的現象,對一些涉及環境科學及生活、社會實際的化學問題,具有一定的分析、解決和創新的能力。
分析化學單獨設課,其一,是因為分析化學素有“科學的眼睛”之稱,是環境科學甚至其他任何與化學相關的學科進行科學研究的基礎,學生打下扎實牢固的分析化學基礎是非常重要而必需的。其二,分析化學的課程特色主要是“量”,與其他基礎化學相比較,更強調“量”的概念,以及相應的思維方式和理念。系統學習這門課程可促使學生掌握分析化學的基礎知識和基本理論,結合實驗牢固樹立準確“量”的理念,并掌握獲得準確“量”的正確操作技術。這是環境科學專業的學生進行專業科學研究以及未來的工作中必不可少的基礎。其三,分析化學也是學生學習后續的專業課程環境化學、環境監測的重要基礎。采用上述課程結構體系,避免了教學內容的無謂重復,節約了大量的教學課時。同時也使一些環境科學專業非常需要的化學知識如膠體化學、表面化學、電化學、分析化學等得到了加強。
二、教材改革
教材是教學內容的載體,一本好的教材能使學生提高學習的興趣,便于理解和掌握知識。但目前國內還沒有完全與我們的現代化學基礎課程教學體系相配套的教材。針對上述情況,在教學過程中,根據環境科學專業的人才培養目標及特點,結合本校的課程結構體系,我們對選用的教材內容進行了適當地刪減和補充,采取了教材為主,補充講義為輔的使用方式。目前選用胡忠鯁主編的《現代化學基礎》作為主教材。但其中元素化學,有機化學兩部分教學內容則結合環境科學專業的特點,編寫補充講義。元素化學部分側重于講授常見重要元素、重要污染元素及其化合物的性質,有機化學部分則系統地介紹各類有機化合物的物理性質及化學性質。對于有機合成則不作要求。通過上述調整后,課程教學內容的針對性和實用性得到了提高。考慮到現代環境監測方法中經常需要使用儀器分析和檢測的特點,我們選用了華東理工大學及四川大學化工學院編寫的《分析化學》(第五版)作為教材。這本教材具有如下特點:一是教學內容包括了化學分析和儀器分析兩部分,與我們的課程結構體系相吻合;二是該課程教學內容的編寫注重應用,簡化了某些公式的推導,加強了數據處理和儀器分析的內容,能滿足環境科學專業的需要。
三、教學內容改革
目前,國內一些非化學化工專業的基礎化學課程雖然在結構體系方面與化學專業相比具有自己的特點,但由于教材編寫者基本都是純化學專業出身,缺乏對相應學科的專業知識與背景的深入認識和了解,因此教學內容的設置基本沿用化學專業的內容,只是在深度和難度上作些調整,沒有結合專業特點,脫離生產實際,學生認識不到化學知識在本專業中的應用前景與重要性,難以激發學習興趣。針對上述情況,我們對環境科學專業的基礎化學課程在教學內容方面進行了如下的改革:
(一)夯實基礎,注重“雙基”扎實牢固的化學基礎知識是與化學相關專業的學生學習化學知識進而將其應用于認識解決本專業問題的重要基礎。因此,我們在教學中始終不渝地堅持為學生打下牢固的化學基礎,注重基礎知識、基本概念和基本原理的教學和應用。為達到此目的,我們有針對性地精選了近1500道與課程內容相關的習題,編寫成課后練習集,讓學生通過習題練習來鞏固所學知識。
(二)結合專業,偏重應用在重視基礎知識、基本概念、基本原理的同時,我們注重選用大量環境科學中的實例來作為知識應用的案例,培養學生用化學原理和知識解決環境問題的能力。如表面化學、氧化還原與電化學、電解質溶液、化學動力學等章節的教學案例都選用了大量環境科學中的例子。又如元素化學部分,重點講述若干和環境科學密切相關的元素,P區元素主要講了Al,Si,Pb,N,P,As,O,S等常見或與環境科學密切聯系的元素及其化合物的性質;過渡元素部分則著重介紹了Cd,Hg,Cr等污染元素,以及Fe,Mn等常見元素及其化合物的性質。再如,有機化學部分講到苯基型鹵代烴的性質時,以多氯聯苯、二噁英等持久性有機污染物為例來講,使教學內容變得結合實際、生動有趣。又如分析化學中的應用實例也都選用環境科學中的應用來講,如高錳酸鹽指數、溶解氧的測定、COD的測定、總磷的測定等。
PBL模式,即基于問題的學習(Problem-basedLearningorProject-basedLearning),最早是1960年由加拿大學者提出,并于90年代進入中國。其教學過程,簡單來說,就是改變了傳統課堂講授的方式,而是由教師提供與專業知識相關的、有一定難度的問題,并將學生分組,團隊合作來解決問題。該方式增加了教師與學生的互動,引導學生進行自主學習,使學生由知識的被動接受者變為主動探索者,可增加學生學習的主動性,在教學方法上具有一定的先進性。對生物醫學工程專業的學生來說,由于學習的知識領域多而雜,如何將在學習生物化學知識的同時把已經學和要學的知識融會貫通、承上啟下,就可以使用PBL模式來進行。但是,在實踐中開展并不順利。這是因為首先該教學方法是基于問題的教學方法,授課教師提出的問題是否合理直接決定了授課效果。而我們教師大多已經習慣了傳統的教學方法,甚至本身就是受傳統教育的熏陶,所以在思維模式上會受到局限。通常給出的問題并不全面,或不具有引導性。其次,中國學生已經習慣了被動接受知識,特別是低年級的學生,性格靦腆,大多不愿開口討論,積極性很難調動。根據存在的問題,我們將PBL教學的理念與傳統教學相結合。首先,在傳統授課的同時,穿插一些小問題,逐漸引導學生進行思考、討論。比如,在講授蛋白質這章時,可引導學生思考自己生病時血液化驗單中有哪些蛋白,都代表什么,再讓學生自己在課后查找資料,課堂討論。這樣的教學效果明顯要好于傳統授課,又解決了單一PBL授課存在的問題。其次,針對教學難點和重點進行定期和不定期的課堂討論,對部分難點重點問題請學生上講臺發表見解,加深了學生對所學知識的理解,得到了很好的效果。例如,在物質代謝這部分的教學中,該部分涵蓋多個章節,知識點前后貫通,是生物化學這門課程的重點和難點章節。因此,可設計一些問題,讓每個學生都有機會上講臺發表自己對關鍵知識的見解,進行討論。將課堂討論形式設計得具有多樣性,且定期的課堂討論采用預先將題目分給每個學生,請他們做好準備,用多媒體形式進行討論和提問;不定期的課堂討論安排在部分難點重點教學以后,組織學生發表見解,進行討論。課題討論的成績計入學生的平時成績,使課堂不再局限于傳授與接受,而是引導學生主動探索知識,老師從旁指導、解惑。
二、鼓勵學生自主學習
自主學習是學生在大學階段需要掌握的一個重要學習能力,對他們在將來的學習和工作都具有重要意義。這也是大學教師教育的真正意義所在,即“授予魚不如授予漁”。而我們學校設立的生物醫學工程專業是以生物醫學電子為主要方向,強化學生的動手能力、設計能力和創新意識,培養具備生命科學、電子、信息、計算機技術的基礎知識,能在生物工程、生物醫學工程、醫學儀器、醫用電子設備、醫療信息技術及電子、儀器、信息領域等從事研究、設計、制造、應用和管理的復合型高級工程技術人才。因此,本專業所設立的專業課具有知識面廣、交叉性強的特點,尤其需要學生能夠具有很強的自主學習能力,將老師在課堂上傳授的各種知識相互貫通,并理解。在生物化學課程講授中,根據專業的特點,我們制定了如下方法來指導學生學會自主學習。首先,幫助學生制定學習計劃。要求學生自己制定或在老師的幫助下制定一份合理的學習計劃,需要詳細列出學習內容和時間安排,該安排應該與教師上課內容一致,且學習計劃應具有針對性。在給生物醫學工程專業學生授課時,有一部分學生對生物化學非常感興趣,也表示出希望在研究階段從事生物專業的學習。而生物化學作為生物專業的必修課,也是生物方向考研的必考專業課之一。這樣,我們專業所教授的生物化學知識是無法滿足學生學習需要的。這就要求這部分學生需要制定更為全面的學習計劃,除涵蓋本專業的學習要求外,還應將生物專業的知識要求加入。而對于希望從事醫學電子方向的學生來說,只需完成本專業學習計劃即可。其次,將授課教師的聯系方式和辦公室地址公布,方便學生隨時聯系老師。最后,給出精品課程及網絡課程的網上資源地址、主要參考書目及主要文獻資料和主要實踐資料,使學生能夠更好地自主學習。在完成這些工作后,也要定時聯系學生,對學生自主學習情況進行評價,讓學生寫自主學習自我總結評價,來評價他們的學習結果,使學生的學習能力得到提升。
三、在生物化學教學中引入創新實踐型教學
生物醫學工程專業是由其復雜的、龐大的知識體系交叉形成的學科,在教學中如何將各個課程融會貫通也是其教學的一個難點。而生物化學作為生物和醫學共同的基礎課,其授課的效果對后續課程的教授具有重要的意義。而創新實踐型教學對該門學科的授課質量具有重要作用。這是因為生物化學就是建立在前人不斷實驗,并將實驗結果分析總結形成理論的學科。所以,實驗教學對教好、學好這門課具有至關重要的作用。同時,想要提高學生的綜合素質和創新能力,就需要在基礎教學的基礎上進行實踐的鍛煉和積累。我們針對實踐型教學做了如下的工作。首先,設置了課內實驗和專題實驗。課內實驗是在授課同時進行開設的,可對課堂學習的知識進行鞏固和加深了解。而專題實驗,我們一般開設在高年級,此時學生已經學習了大多的專業課程,而專題實驗可將生物化學和這些專業知識融會貫通,進而增加對生化進一步認識,也鍛煉學生動手能力和獨立思考能力。其次,讓學生加入到課題研究中。如大學生創新項目,鼓勵學生積極申報,并鍛煉學生通過查找資料提出與生物化學有關的題目,并在老師的指導下寫項目書、項目計劃、實驗方案,進行實驗,最終寫結題報告,發表文章。在這過程中,提高學生能力,對學生的綜合素質和創新能力進行了培養。將創新實踐型教學與生物化學傳統教學相結合,通過實踐教學將學生從傳統的課堂教學中拉了出來,走入實驗室,運用所學知識來解決問題,讓學生對學習的理論知識有了進一步認識,提高學習積極性。
四、結論