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關鍵詞:無機化學實驗;探究式教學;改革
無機化學是高校一年級化學相關專業學生所接觸到的第一門專業課,無機化學實驗是學習無機化學基本內容和基本理論知識的基礎,甚至是學習有機化學、分析化學、物理化學等專業課的進門磚。化學是一門以實驗為基礎的學科。對于學生來說,通過無機化學實驗可以激發學生的學習興趣,實現學習方式由被動學習向主動學習的轉變;通過無機化學實驗可以培養學生的創新思維能力,實現感知能力和思維能力的結合;通過無機化學實驗可以提高學生的綜合操作能力,實現理論與實踐的結合,具備解決實際生產生活中所遇到問題的能力;通過無機化學實驗使學生的全面發展,為以后從事化學及相關領域的工作打下堅實的基礎。近年來,有多名高校工作者提出了關于無機化學實驗教學改革的方式方法,李慧泉等提出了研究型無機化學實驗教學模式,通過引入問題培養學生的學習興趣、培養學生的基本實驗技能、培養學生的科研實驗技能等七個方面構建“科學研究依托無機化學實驗教學-無機化學實驗教學支持科學研究-科學研究反哺無機化學實驗教學”模式以提高無機化學實驗教學質量。陳田將綠色化教學引入到無機化學實驗的教學中,從改革實驗內容、推廣微型化實驗、重視三廢處理、采用多媒體教學等多個方面探討了對于無機化學實驗改革的途徑和建議。魏少紅以無機化學實驗教學中存在的實驗教材部分內容陳舊、實驗教學方式存在的問題為出發點,提出增加設計行實驗、倡導綠色化學提倡微實驗、適當調整實驗順序、注重對實驗中異常顯現的分析等無機化學實驗教學中的改革建議。探究式教學,是對實驗方案和實驗方法進行探索改革,通過復合式的教學手段,激發學生的學習興趣,培養學生的創新思維能力和提高學生的綜合操作能力,實現使學生具備獨立的發現問題-分析問題-解決問題的能力。
案例一:探究問題―廚房中的加碘食鹽中的碘是游離態I2還是化合態I-或I03-(探究I-、I2、I03-的氧化還原性規律及成分檢測)?
(1)提出問題:I-–I2–I03-的氧化還原性如何變化?
(2)理論探究:φθ(I03-/I2)=1.209V,φθ(I2/I-)=0.5345V,高氧化態的I03-氧化性強還原性弱,低氧化態的I-還原性強氧化性弱。
(3)實驗設計:取食鹽試液–滴加淀粉溶液;取食鹽試液–滴加淀粉溶液–滴加氯水;取食鹽試液–滴加淀粉溶液、稀硫酸溶液、碘化鉀溶液。
(4)實驗:根據實驗設計步驟進行實驗,并觀察記錄實驗現象。
(5)歸納結果:歸納分析實驗現象,得出實驗結論,寫出反應方程式。
案例二:探究問題―如何分離鑒定溶液中含有的Pb2+、Sb3+、Fe3+?
(1)提出問題:化合物的特性及離子的分離鑒定。
(2)理論探究:化合物基本知識及離子的分離鑒定。
(3)實驗設計:取試樣溶液–滴加稀鹽酸-分離沉淀和上層溶液;取沉淀―熱水–鉻酸鉀溶液–黃色沉淀;取過濾沉淀后的上層溶液–滴加過量氫氧化鈉溶液-分離沉淀和上層溶液。取第二次過濾的沉淀–稀鹽酸–硫氰化鉀溶液–血紅色溶液;取第二次過濾沉淀后的上層溶液–錫片–黑色沉淀。
(4)實驗:根據實驗設計步驟進行實驗,并觀察記錄實驗現象。
(5)歸納結果:歸納分析實驗現象,得出實驗結論,寫出反應方程式。
無機化學學科知識點多信息量大,尤其是元素化學部分,學生通過實驗觀察實驗現象,總結實驗結果,梳理知識點,有利于內化所學的基礎知識。做好無機化學實驗是一個長期的過程,通過學生自身直觀的實驗可以激發學生學習科學知識的興趣,使學生掌握基本的實驗操作、實驗方法,引導學生進行創造性思維。通過探究式實驗教學,可以創造性的培養學生發現問題、分析問題和解決問題的能力。
參考文獻:
[1]李慧泉,祝澤周,崔玉民等.研究型無機化學實驗教學模式探索[J].阜陽師范學院學報,2013
[2]陳田.關于無機化學實驗綠色化教學的探討[J].實驗室科學,2014
關鍵詞:農業院校;無機化學;創新;綠色化學
中圖分類號 G642.0 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731(2016)03-04-117-03
Research of Inorganic Chemistry Teaching in Agricultural University Based on the Green Chemistry and Innovation Training
Ke Fei et al.
(Department of Chemistry,Anhui Agricultural University,Hefei 230036,China)
Abstract:The idea of green chemistry and innovation training has attracted increasing attention by the international higher education. This paper analyzed the disadvantages existed in the teaching process of inorganic chemistry in agricultural university. Further the significance to infiltrate the idea of green chemistry and innovation training in inorganic chemistry teaching was introduced,and some constructive opinions and suggestions were also put forward.Sequentially,the students desire for knowledge can be inflamed and the effective teaching can also be raised.
Key words:Agricultural university;Inorganic chemistry;Innovation;Green chemistry
無機化學是一門內容既豐富又抽象的課程,其不僅是化學專業學生的4大基礎化學(無機化學、有機化學、分析化學、物理化學)之首,也是高等農業院校一些非化學專業學生的基礎課程,甚至是必修的入門課程之一[1-2]。該課程內容體系龐雜,理論性較強,尤其該課程面臨的授課對象是大學一年級新生。因此,無機化學課程的教學成功與否對學生們今后的學習思維模式的培養起著一定的指導作用。然而,對于農業院校的無機化學課程的教學過程,大部分的傳授者只重視課本上化學知識的傳授,而忽略了相關知識點國際最新的研究進展的介紹,忽視了對學生綠色思維能力和創新能力的培養,從而造成學生上課沒有積極主動的心態,缺少朝氣蓬勃的求知欲望,進而造成這種模式下培養的學生整體素質偏下,沒有綠色創新的概念,更沒有保護世界和改造世界的科學精神[3]。
化合物的綠色合成以及清潔能源的使用將是無機化學發展必然趨勢,同時各學科之間的互相滲透,形成了眾多的新興特色研究領域,所以無機化學是一門活躍有趣的特色學科。本文中作者結合自己的教學經歷,對如何在高等農業院校無機化學教學中注入綠色創新思維的培養,進而激發大學生的學習熱情進行了初步探討。
1 綠色創新思維理念
綠色化學理念最早產生于美國,其頒布的《Pollution Prevention Act of 1990》法令中第一次明確提出了綠色化學概念[4]。這一概念的提出,迅速得到了國際各國的支持。英國皇家化學會在1999年創辦了國際第一個綠色化學綜合期刊《Green Chemistry》,隨后,該雜志在國際影響力逐年增加,2015年其影響因子已達到了8.02。由此可見,綠色化學理念深受科學工作者們的推崇。所謂綠色化學就是在實際生產中使用清潔的能源和使用環境友好的試劑和溶劑,最大程度的利用原材料,盡可能的避免污染。然而隨著科學技術的快速發展,工業化程度的飛快推進,當今教育理念僅僅有綠色化學還不夠,還得注重學生創新能力的培養,這就要求學生具備綠色創新思維理念,這樣培養的人才在未來的國際競爭中才具有優勢。
2 無機化學教學中綠色創新理念的重要性
化學一方面創造了一個美麗的人造世界,另一方面也改變了這個美麗世界。甚至一些非化學專業的人們,一聽到化學這個詞,就聯想到危險、污染、有毒等等。因此,如果要徹底改變這一現狀,改變人們對化學的認識,這就需要發展綠色創新化學理念。
目前,隨著工農業的不斷發展,新的化合物也不斷的被發現和合成出來。與此同時,人類所面臨的環境危機也越來越重,而這些發展和危機在一定程度上都與化學關聯,化學在創造物質文明的同時,也帶來了大量的有害物質,危害到人們的健康,所以環境問題已成為國際關注的熱點問題之一。我們現在所面臨的環境問題主要有:霧霾、酸雨等大氣污染,水體富營養化、生活工業廢水等污染,農藥殘留、固體廢棄物等土壤污染等[5-6]。因此,發展綠色創新思想,推廣綠色創新教學是教育發展的大趨勢。
大學生是未來社會發展的希望,是創造物質文明主力軍,所以教師要盡自己最大努力向學生們傳授綠色創新方面的知識,然后通過大學生群體去影響周圍的人群,逐漸使大家都能有這個意識,促進整個社會的和諧健康發展。無機化學是新生入學第一門開設的大學化學課程,這是他們對大學化學認識的開始,同時也是他們學習生活習慣養成以及社會責任意識形成的關鍵階段。因此,大學老師要充分利用課堂這個重要教學陣地,認真挖掘無機化學教材中的知識點與最新研究報道成果的聯系,向學生們傳授最新的綠色創新知識,培養學生們綠色創新意識,進而按照綠色化學的原則來處理生活中的問題。因此,在高等農業院校無機化學教學中培養學生們綠色創新思維,以適應當前國際科技的高速發展非常重要。
3 無機化學教學中綠色創新理念融入的策略
目前,國內部分綜合高校化學專業已經開設了綠色化學這門新興課程,但仍然處于開始階段,對綠色創新思想的傳授相對較少,而對于農業院校來說,綠色創新研究的就更少。農業院校無機化學由過去56學時調到現在為48學時,這就要根據農業院校自身的特點和培養目標,對無機化學授課內容進行調整,那么在這有限的課時中,如何將綠色創新理念融入到課堂之中就格外重要。筆者認為,可以從以下幾個方面著手實施綠色創新教育:
3.1 加強師生的綠色創新理念的培養 隨著科技的發展,創新應用型人才對農業的發展越來越重要,高等農業院校無機化學必須把綠色創新理念作為重要的指導思想滲透到教學中。綠色創新理念的培養是對傳統的無機化學教育模式的發展,該培養理念不僅能為社會培養出高層次專業素質人才,而且還注重培養學生們可持續發展意識。這就要求傳授者自己要有綠色可持續的發展觀念,在教學工作中將綠色創新思想滲透到課堂之中。化學教育者要不斷的更新自己的知識框架,及時了解國際最新的相關領域研究進展,將課本上知識點與最新的相關綠色創新研究結合起來,課堂上以生動形象的圖片或動畫方式給學生們呈現,讓學生們在大學一年級就養成好習慣,讓綠色創新理念真正的樹立在他們的腦海中,為培養具有可持續發展理念的未來化學工作者奠定基礎。
3.2 無機化學理論課中綠色創新理念的滲透 課堂教學是學生們的接受知識的重要途徑,教師要緊跟國內外最新的綠色化學研究成果,充分挖掘課本中的理論知識,將二者結合起來,在理論教學中將最新的綠色創新思想進行滲透,并修正與該思想不相符的課本內容。引導學生們重新設計新的路線、工藝等,使整個合成綠色化,能源綠色化,避免傳統的反應方法給環境帶來的負面影響。
無機化學理論課中很多基礎知識都與創新的綠色化學有關。例如,(1)在化學動力學基礎章節中,除了介紹動力學常數的定義外,還可以介紹目前國際研究最熱的新型多孔材料對水體中有機污染物(如,有機染料、苯、農藥等)的吸附率隨時間的變化關系,進而計算其吸附動力學常數,這樣學生既了解動力學常數概念又清楚的知道怎么通過實驗得到這個動力學常數;(2)在介紹化學熱力學部分的時候,除了介紹熵、焓、吉布斯自由能的概念外,還可以介紹吸附劑吸附有害物質的吸附量隨溫度的變化關系實驗,通過該實驗可以讓學生了解吸附劑在該條件下的熵、焓、吉布斯自由能是怎么得到的,加深吉布斯自由能與化學反應自發進行方向的關系,進而知道怎么學以致用。為了方便吸附劑的回收循環使用,還可以介紹新型磁性多孔材料,既可以達到去除水體中的污染物,又可以通過簡單的外界磁場,方便的將吸附劑從水體中分離出來,達到循環使用效果;(3)介紹碳族元素的時候,除了介紹溫室效應導致全球變暖之外,還可以介紹目前利用CO2制甲烷等最新研究成果;(4)在介紹硫化合物的時候,介紹硫化鎘等等量子點光催化劑,可以利用該光催化劑在取之不竭、用之不盡的太陽光條件下進行光催化反應。此外,教師還要根據高等農業院校自身發展的特點和優勢,課堂教學中將無機化學基礎知識與農業院校的茶與食品科學、環境與能源、生物工程以及農藥等優勢學科結合起來,達到學科間的優勢互補。例如,無機化學教學中可以補充最新的制氫和儲氫材料、可見光催化材料、高催化性能或吸附性能的多孔材料、農藥降解材料、重金屬去除材料等等。總之,教師可以根據當前國際研究的熱點,有目的、有計劃的將無機化學基礎知識與這些最新的綠色創新研究有機地串聯起來,既提高了教學質量,又使學生們知道農業科技人員的研究動態,潛移默化中增強學生們的綠色創新意識。
3.3 無機化學實驗課綠色創新化 化學是以實驗為基礎的科學,實驗課是運用理論知識和驗證理論知識的渠道,也是最容易產生污染的主要場所之一。因此,實現實驗課的綠色創新是非常必要的,這是培養學生發現問題、分析問題以及解決問題能力的重要途徑,也為培養他們良好的科研素養打下基礎。
(1)加強安全教育,樹立綠色創新理念。無機化學實驗課是大學一年級開設的第一門化學實驗課程,學生沒有自己動手實驗的經驗。因此,老師在這個過程中作用至關重要。第一節實驗課,授課老師講解實驗內容之前應該對學生們進行安全教育,宣傳綠色創新理念,給學生們講解《化學實驗室安全手冊》,進行實驗室安全培訓,培訓合格的同學方可進入實驗室進行后續的實驗操作。同時在實驗室醒目位置張貼安全標志,強化學生們安全意識、綠色創新意識以及環保意識。
(2)優化實驗內容,提高綠色創新程度。使用無毒無污染的綠色原料和溶劑代替傳統的有害試劑。盡量使用蒸餾水、乙醇等綠色無毒試劑,避免使用氯仿、苯胺等毒性較大試劑。合成條件避免時間長、高溫高壓等條件,可以采用快速的超聲或微波輔助合成新方法,節約時間,增加轉化率、減少污染,實現實驗的綠色化創新。另外可以開設一些學生自主性比較大的實驗,開展一些利用可見光為能源的催化或降解實驗,讓學生們自主設計實驗原料、條件、方法等,充分開發學生們創新能力。
(3)重視實驗室廢棄物的回收,開發循環實驗。實驗室廢棄物的妥善處理這個過程非常重要,目前大部分高校實驗課都存在這種普遍的現象,實驗結束后學生們就直接將反應后的試劑和藥品直接倒入水池中,甚至包括一些毒性較大的試劑。這不僅危害自己也會危害到他人,增加后續無害化處理的負擔。實驗老師一定要指導學生將實驗廢棄物進行分類回收處理,嚴禁亂扔亂倒,這樣像乙醇這類常用溶劑我們就可以回收起來,進行重新集中蒸餾制得干凈的無水乙醇,從而可以循環使用。教師可以把實驗的后處理作為成績考核的一部分,督促學生養成好的習慣,為自己、為社會負責。
4 結語
無機化學是一門實踐性較強的課程,授課教師不僅要傳授學生們基礎的理論知識,更重要的是培養學生們具有在改造世界的同時更要保護好世界的能力。通過上述改革措施,本人自己課堂上取得了很好的教學效果,改變了以往無機化學課堂上沉悶的現象,大家積極思考、課堂氣氛活躍、年終評教獲得優秀。當然,結合最新的研究熱點,宣傳綠色創新理念是一項系統的工程,也是社會發展的趨勢,這項工作現在還是處于起點階段,每位化學教師都要不斷的探索,提升綠色創新的教學方法,為社會培養合格的化學科技者而不懈努力。
參考文獻
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[5]瞿云龍,梁學正.綠色化學對環境與生活的影響[J].化工時刊,2015,29(7):46-49.
無機化學是藥學專業課程體系中的一門專業基礎課,該課程主要任務是一直是為有機化學、分析化學、物理化學以及藥學專業課程準備必須的基礎知識,也是對高中化學知識的深化,同時還要結合藥學專業特點,所以也是藥學的啟蒙課程,因此在課程體系中無機化學起著承前啟后的重要作用,其教學質量優劣直接影響整個培養目標的實現。正是這種特殊的地位使得其教學內容涵蓋面非常廣泛,主要包括基本化學規律、基本的結構理論、元素性質和常見無機藥物,這些內容都是后續課程的重要基礎,盡管在教學計劃中將教學內容劃分為掌握、熟悉和了解三個層次,但是在實際教學過程中很難突出教學重點,一直以來教學效果很不理想。因此,從新認識無機化學的地位、突出教學重點、改進教學方法勢在必行。
1 教學中存在的問題
1.1 教學內容多而且陳舊
盡管無機化學是化學學科中最古老的分支之一,但是在教學中無機化學被普遍認為是分析化學和物理化學等課程的簡化版,導致了該課程的教學內容非常多,主要包括化學平衡部分、原子與分子結構理論部分和元素性質三部分。化學平衡涵蓋了基本的化學概念和化學原理,是要求重點掌握的內容;原子和分子結構部分是該課程的重點和難點,其教學效果直接影響學生對有機藥物結構的認識。另外醫藥院校所有的化學課程一般被看作藥學專業課的基礎課,因此學時安排較少,教學中化學平衡和結構理論部分幾乎占用了90%的學時,導致沒有時間介紹當前無機化學的最新發展動態,使得該課程長期以來教學內容更新緩慢[1]。
1.2 教學互動困難
良好的師生互動可以激發學生的學習興趣,營造愉悅的學習氛圍,是提高教學質量的重要手段,然而無機化學課程的教學對象是一年級新生,在當今應試教育背景下培養的學生,學習一般缺乏主動性而且自學能力較差[2]。缺乏主動性是應試教育的結果,自學能力不強應該歸因于長期被動的“填鴨式”教學模式。為了提高學習主動性和自學能力,我們安排了許多與課堂教學內容有密切關系的課外學習內容,然后以課堂提問的方式進行檢查,結果發現效果較差;另外盡管我們在課堂教學過程中有意去設計一些教學互動環節,但是效果不佳,教師課前的提問環節幾乎是教師自問自答;教學互動方法中的重要一環是課后作業,然而在教學中發現隨著課程的延續課后作業質量越來越差,而且到課程后期抄襲現象嚴重,教師已經不能從作業中了解學生真正的學習效果。
2 對無機化學課程的認識
國際上大學化學教育的第一門課程是General Chemistry,此課程在最初引入我國時, 把這門課程翻譯成“普通化學”, 這種錯誤的譯名掩蓋了課程的真實教學目的,也就弄錯了它的教育任務與教學內容。1952年,教育部化學課程改革小組把大學化學教育的第一門專業課程定名為“無機化學”,并一致延續至今,而在國外高校教學體系中,無機化學是一門高年級理論課,因此國內這種錯誤導致該課程教學內容陳舊,無法反映無機化學中的最新發展成果。我國高等醫藥院校同樣采用了這種課程設置模式,盡管部分專業將其定名為“基礎化學”,但是其教學內容仍然是無機、有機和物理化學的濃縮與簡化。無機化學課程的實質應該是化學和藥學教育的緒論課和啟蒙課,因此應該定名為“化學概論”,具體內容除了講授化學科學的基本原理、定量分析和元素概論以外,還應該概括講授與藥學密切相關的交叉學科,比如環境化學、藥用材料學、生命科學等[3]。但是由于歷史原因和學時的限制,使得本應該推陳出新的教學內容長期不變,因此必須對教學內容和教學方法適當優化和改進。
3 教學改革探討
3.1 精選教學內容
近年來針對無機化學課程的特點以及對該課程認識的加深,我們對教學大綱進行了修訂,首先是把學生可以看懂改為自學內容;其次把原理和規律相似的內容整合在一起集中講授,比如化學平衡部分,重點講酸堿平衡,突出平衡移動的規律的應用、強化分析解決問題的能力,在此基礎上講授其它化學平衡時,弱化平衡移動部分,將重點放在較難理解的基本概念上;第三是降低結構理論部分的難度,針對結構理論部分難度較大的狀況,在與后續課程教師充分交流的基礎上,只要求掌握基本概念和重要結論,弱化理論本身而注重鍛煉學生運用結論的能力[1]。最后留出一定的課時介紹本學科的最新研究進展,同時積極介紹無機藥物的研究成果,如少量砒霜可以治療白血病和血癌、釕和鋨制成的化合物用于治療結腸癌和卵巢癌等癌癥等等,這些最新的研究成果更加突出了無機化學的重要性以及和藥學的密切聯系。
3.2 發揮網絡教學資源的優勢
我國互聯網已經基本普及,課堂教學中的知識點在其上幾乎都可以檢索到,而且其提供了大量的課本以外的知識,這些都是對課堂教學的有益補充。我們在教學中積極引導學生正確的利用互聯網以擴大知識面,結合無機化學的教學內容,我們注意引導學生瀏覽一些科普網站,如科學網、中國科普網和中國科普博覽等;同時建議學生適當關注一些專業網站,如美國化學會、Nature和Science等網站,了解國際科學研究的熱點和重要進展,既激發學生的學習和研究興趣,又鍛煉了英文的閱讀能力。
關鍵詞: 無機化學課程 教學改革 教學實踐
無機化學課程是大學化學化工專業的一門重要基礎專業課。無機化學課程一般開設在大學一年級,其授課對象為只具有中學化學知識基礎的學生,一方面,當前教學內容與中學化學脫節現象比較嚴重,另一方面,跟不上現代無機化學的發展,因而遠不適應創新型化學化工人才的培養。如何使無機化學課程緊跟時代要求,如何使學生對現代無機化學學科內容有真正的認識和了解,是大學無機化學課程面臨的難題和挑戰。我根據自己近幾年來無機化學的講授經驗并結合現代無機化學的發展趨勢,對無機化學課程的教學內容和教學方法進行了一定的探索和實踐,具體做法如下。
一、更新教學體系,豐富課程內容
在以往的無機化學教學中,化學教育專業、化學專業、化學工程專業和應用化學專業基本上都采用同樣的無機化學教材,并沒有區分出各個化學化工類專業的特點和培養目標。在充分調查研究的基礎之上,我們對不同專業的無機化學教材內容進行了重新選擇,例如化學教育專業主要采用師范類大學編撰的教材,注重基礎知識的教學,為學生以后走上教師崗位打下良好的基礎;工科類化學專業要面向技術、面向應用和鍛煉實踐能力。同時注重各個專業的共性和共同的技能訓練[1―4]。
國內的無機化學教材多為20世紀80年代出版,內容略顯陳舊,多為傳統無機化學的內容,而近年來新興起的無機化學新的分支學科和領域,如生物無機化學、無機材料、納米材料等的發展在教材中涉及較少,已不能反映當今無機化學學科的全貌。因此,我們適應新形勢的需要,改革無機化學課程的教學內容,對一些傳統的內容進行合并,同時在授課中加強無機化學中新理論、新知識的介紹,例如具有特殊物理、化學性質的納米材料和在生物醫學領域有廣泛應用的仿生合成無機材料,等等。
二、改革講授方法,提高教學質量
無機化學研究范圍較廣,因而教學內容龐雜分散,特別是元素部分知識的講授,章節之間缺乏聯系和系統性,內容枯燥無味,不便于學生對知識的掌握。因此在教學中要突出重點,尋找規律,例如可將原子結構部分的元素性質(原子半徑、電離能、親和能和電負性)周期性變化及分子結構部分的價鍵理論和分子軌道理論與元素部分知識的講解聯系起來,用理論來闡明具體的化學問題,通過具體事例將原本抽象、晦澀的知識變得更加形象生動,便于學生理解掌握。在化學平衡部分的學習應注意不同的平衡之間的聯系和共性,酸堿平衡、沉淀溶解平衡、氧化還原平衡和配位平衡雖然類型不同,都可用化學平衡的基本原理來研究,只是化學反應平衡常數應用于不同類型的平衡時表現形式不一樣,如解離常數、溶度積常數、穩定常數等。
利用傳統的課堂板書講授原子結構和分子結構等內容時,學生不能直觀、形象地理解相關概念,比如,在原子結構部分中關于原子軌道的角度部分概率分布圖和分子結構部分中的分子軌道圖很難在黑板平面上表現出來。利用多媒體教學手段可以很好地解決這個問題,通過課件可以將抽象難懂的原子結構和分子結構以直觀、形象的三維立體圖展現出來,圖文并茂的講解可以調動學生學習的積極性,增加課堂傳授的知識量,增強課堂教學效果[5]。此外,我們還通過校精品課程的建設建立無機化學課程的網站,提供大量的教案、課件和化合物性質的數據庫等資料,便于學生在課外瀏覽學習。除了新的教學技術的應用外,還要重視傳統教學方法的作用,例如,對一些重要的理論性較強的公式,采用板書進行詳細的推導。將現代的和傳統的教育技術相結合,可達到較好的教學效果。
三、重視習題課,增強掌握知識的能力
習題課并非用來應付考試,主要目的是加強學生對知識點的掌握和理解。習題內容應與理論知識相呼應,并可對不同的知識點進行對比和歸納總結,有利于學生回顧和復習學習過的內容。傳統的習題課主要采用教師講授的方式,學生主要為被動地“填鴨式”接受。我們認為應該改這種習題課的模式為討論的方式。對一些知識的難點,由教師提出疑問,讓學生對具體的內容進行分組討論,發表自己的意見,最后由教師對討論內容進行總結,在討論過程中他們的思路會更加清晰,對知識的掌握也會更加透徹。在習題課的整個過程中,讓學生充分參與,有疑問、有爭論、有討論,使學生的分析問題和解決問題的能力得到了提高和鍛煉。
四、改革考試方法,提高綜合素質
考試是人才培養的一個重要環節,也是檢驗學習效果和教師教學效果的一個手段。以往評價一個學生的成績好與差,一般只看期末考試的卷面成績的好與差。我們認為此種考核方法有一定的弊端,從適應素質教育和創新能力培養的高度來看,這種形式還是遠遠不夠的。一方面,很多學生只注重書面知識的學習,而忽略了綜合能力的提高,另一方面,一些學生平時學習不努力,考前突擊復習,甚至還有作弊等投機行為。為此,我們改革了單一的考查考試方法,采用課后練習、平時測試與科研小論文相結合;筆試與口試相結合;閉卷考試與開卷考試相結合;老師評分和學生評分相結合等多種形式的考核方式。采用這種全面、豐富的考試內容和全程性、多種形式的考核方式,可對學生的知識水平、能力進行全面考查,同時能對學生綜合素質的提高起到促進作用。
總之,對大學無機化學教學內容、教學方法和課程體系進行改革,既豐富了學生無機化學知識,又充分體現了現代無機化學學科的發展趨勢,課程教學改革有利于提高學生的實踐能力和創新能力,也有利于實現化學化工各專業的培養目標。
參考文獻:
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[3]張祖德編.無機化學[M].合肥:中國科學技術出版社,2008.
【關鍵詞】量子化學 薛定諤方程 非相對論近似 伯恩-奧本海墨近似 軌道近似
【基金項目】海南師范大學第六批校級教學改革研究項目(HSJG201121)資助。
【中圖分類號】G64 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089(2014)04-0158-02
無機化學是大學一年級化學專業學生接觸最早的一門基礎課,其中量子化學部分由于內容較抽象,學生普遍反應非常難理解,有些學生甚至因此失去了學習化學的勇氣[1-3]。由于這部分內容關系到學生對于后來原子結構、分子結構、晶體結構和配位化合物等相關知識的理解,所以在教學中歷來是重中之重,講解課時也是安排最多的,但是學生仍然普遍覺得內容晦澀難懂。通過多年的教學經驗以及和學生們的溝通了解,我們認為主要是課本在編排時只引用了了結果,而沒有介紹相關結果的來龍去脈,這一出發點本是為減輕學生的負擔,但反而造成知識鏈條的中斷,學生既不知其然,又不知所以然。因此,我們補充了課本中省略的相關知識點,使學生對于量子化學的處理方法有初步的了解,提高了教學效果。由于這一部分涉及許多數學知識,因此在講解時應突出研究思路,而不是讓學生鉆研數理公式。這樣就會使學生對于微觀粒子的運動方程的由來有初步了解,對于原子結構、分子結構和晶體結構的學習有一定的輔助作用。
1.非相對論近似
薛定諤方程是量子力學的基本方程,其解即為體系的波函數,一旦求得了體系的波函數,原則上體系的所有性質都可以推測出來,這是因為量子力學的理論會告訴我們如何獲取這些信息。但是由于薛定諤方程是一個偏微分方程,除少數幾種情況外,是難于求解的,所以要求采取一系列合理的理論近似及數學處理方法[4-5]。
在研究體系內有有限個原子核和電子,其運動速度遠小于光速,在這里沒有粒子的產生和湮滅的現象,即粒子數是守恒的,因而可以忽略相對論效應,而采用非相對論近似,其相應的薛定諤方程為:
但在實際計算中,一般只取一個或幾個Slater行列式計算,既能滿足要求又不致于使計算過分復雜。
經過上述的處理,才能夠求得多電子體系中電子運動的波函數和原子軌道。學生才能更好地理解多電子體系中對于電子運動狀態的描述,是在基于上述幾個近似后才求得的。
參考文獻:
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【關鍵詞】游戲教學法;無機化學;教學方法
游戲教學是指根據一定的教學內容,以游戲活動的形式或制造一定的游戲情景將教學內容形象化、具體化、生活化,使學生能在豐富多彩的游戲情景中學習,從而達到一定的教學目的。目前國內化學教學中游戲教學的應用還處于一個摸索實踐階段,游戲類型包括“趣味實驗”、“情景活動”、“自制教具”和“電腦游戲”[1]。無機化學課程內容繁多,需要學生有比較扎實的基礎知識,但在醫學專科院校,基礎課程內容多學時少,學生學習被動,傳統的教學方法難以充分調動學生學習的主觀能動性,課堂教學效率低。為了更好而有效率地提升課堂教學的“活力”,增加學生學習興趣,筆者嘗試在2014級藥學專業的無機化學教學中引入了游戲教學法輔助課堂教學,取得良好的教學效果,現將教學方法總結如下。
1研究對象與方法
1.1研究對象
選取本校2014級藥學專業學生101人為研究對象,年齡18~21歲,隨機進行分組教學,其中實驗組51人,對照組50人。將兩組學生的進校成績、年齡等進行統計學分析,無明顯差異,具有可比較性。實驗組采用“游戲教學法”輔助課堂教學;對照組采用傳統多媒體教學。
1.2研究方法
1.2.1教學內容實驗組對照組均選用牛秀明主編的人衛版教材《無機化學》(第2版)。1.2.2教學方法1.2.2.1實驗組采用“游戲教學法”輔助課堂教學,具體方法如下:在進行知識點記憶方面的學習時,采用的“情景活動”和“電腦游戲”游戲教學。例如元素周期表的學習,由于班上有中選生,層次較低,針對這部分層次較低的學生采用音樂記憶法[]記憶元素周期表及常見元素的氧化數,選取的歌曲是大家所熟悉的“小蘋果”和“三大紀律八項注意”。化學名詞的記憶則采用“化學名詞連連看”來完成記憶[3],通過自制“化學名詞連連看”的PPT,讓學生通過將名詞與解釋或表示符號一一對應完成游戲,在完成的過程中加深對該名詞的理解與記憶。在復習或課前回顧時,采用“你說我猜”的游戲環節,讓兩名學生根據提示,描述出主題內容,在這一環節中既能鍛煉學生的表達能力又能讓學生再次回顧前面所學過的知識。在教學中也采用“趣味實驗”和“自制教具”的游戲教學。例如:在教授“表面能與表面活性劑”的內容時,先演示一艘紙船在沒有任何輔助動力的情況下,只涂了一層洗潔精在尾部就可以向前行進的趣味實驗,讓學生產生興趣,再進入課堂內容,通過解釋原理讓學生能具體、形象的理解表面能、表面張力、表面活性劑等概念。也可以讓學生自制不同形狀的紙板,觀察又會出現什么情況。在教授“稀溶液的依數性”時,讓學生下去動手自制冰激凌,并解釋為什么冰塊加鹽后會使溫度低于0℃,讓學生通過稀溶液的依數性中凝固點降低這一現象在生活中的應用加深對這一知識點的理解。1.2.2.2對照組采用傳統教學方法,即根據本教材的教學大綱制定相應教學計劃,多媒體PPT教學。1.2.3教學評價課程結束后對兩組學生同時進行無機化學理論考試和問卷調查,調查表的每個問題均采用“是”與“否”進行回答[2]。1.3統計分析采用SPSS17.0統計軟件,對實驗組與對照組學生的理論考試成績和問卷調查表進行t檢驗和χ2檢驗。
2結果
2.1實驗組與對照組兩組學生的理論成績考試
成績有顯著性差異(P<0.01),實驗組學生理論考試平均成績優于對照組。見表1。
2.2通過采用
“游戲教學法”這一教學方式,增加了學生在課堂上的參與性,學生的學習興趣和主動性均有提升,同時對學生綜合能力的培養也有積極的作用。大多數學生比較喜歡這一教學方式作為輔助手段進行教學。詳見表2。
3討論
學生在學習無機化學時,主要障礙是缺乏形象思維、空間想象力和必要的情景創設,從而無法很好理解雜化軌道、溶液的依數性以及物質微觀結構等知識點。多媒體可提供豐富的圖象、動畫及影像信息等,對提高學生學習興趣有較大幫助,但這種教學的局限性在于教師是主體,學生是被動接受知識的客體,課堂參與性不高,學生處于被動學習應付考試的狀態。為了改變這一現狀,筆者將游戲教學法作為教學的輔助手段引入課堂中,實踐證明,該方法的引入大大提高了學生的學習興趣、學習的主動性和課堂參與性,并在學生的綜合能力培養上也有成效,大多數學生喜歡這一教學方法的引入。根據測驗與調查問卷結果對比,實驗組學生與對照組學生在以上方面均有顯著性差異(P<0.05),實驗組明顯優于對照組。但也存在不足之處:游戲類型還不夠多樣化,尤其在微觀結構或空間想象等較難理解的知識點方面,還未找到合適的游戲內容形象地展示出它們的運動、結合、排列等。在組織教學的過程中,還要進一步探索更加適宜的游戲教學策略,加大對教育游戲的開發力度,開發出集游戲性、教育性和與教學內容交互性為一體的化學教育游戲。
參考文獻
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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。■
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關鍵詞:食品專業;化學類課程;教學改革;借鑒
近年來,為了提升學生的綜合復雜問題的能力,許多的專家學者一直致力于尋找在理論教學過程中的教學方法,并在在教學改革中努力的改進與探索,尤其是在食品專業的領域,改革更是爭奇斗艷,這些努力也促使了食品專業的教學取得了不小的進步,同時這也促進了食品專業在教學與研究領域的改革[1-3]。食品專業“以服務為宗旨,以就業為導向,以能力為本位”的辦學方向,培養了許多的實踐能力強、基本功扎實、對社會的適應能力較強及具有解決一定復雜工程能力的人才。食品專業的學生在學習專業課前,都要學習無機化學、有機化學,分析化學、物理化學等化學課程,所以化學作為食品專業一門非常重要的專業基礎課,具有理論性強、概念抽象、化學反應多樣、且內在反應機理復雜,公式繁多等特點,食品學生大部分基礎知識水平薄弱,在學習化學類課程中存在一些問題困難,理科生的基礎尚好,但是一些對口及文科生,他們中的大部分都沒有化學基礎,甚至一些學生化學基礎從“零”開始,所以學好化學課程困難挺大。同時為了適應現代社會的發展對人才的需求及要求,又要滿足“新工科”背景下與食品專業培養目標完全一致[4-5],這就要求我們在化學類課程的教學工程中進行深刻的教學改革研究。化學類課程包括無機化學、有機化學、物理化學及分析化學,每門課程都有自己的特點,在教學過程中都有自己的需要重點學習的知識點,所以如何按照各自的特點并根據食品專業學生對化學類課程的知識需求進行教學,就成為了一個亟待解決的問題,同時為了適應現代企業對食品專業學生就業的要求,必須培養具有一定的創新能力、應用能力及解決一定復雜問題能力的學生,化學課程教學改革迫在眉睫。
1改革措施及內容
1.1化學教學要結合食品專業的培養目標
根據食品工程專業辦學方向,從學科本位向職業能力本位轉變,培養學生能做在食品領域具有生產管理、食品分析、食品檢驗以及食品生產技術研發等工作的能力,并具有一定創新能力的應用型及具有解決一定復雜工程能力人才,所以,教學的改革必須立足于學生能力的培養,尤其是創新及應用能力,在教學過程中密切聯系一些生產實際以及目前取得的一些成果。比如無機化學中熱力學理論,應重點強調化學反應熱的應用,對于食品發酵的影響等;反應速率理論中的反應速率的影響因素,應重點強調與食品中的腐敗變質的快慢聯系,建立無機化學與食品科學的聯系應用,尤其是在食品的加工及儲藏過程中的應用,如何延長保質期等等。有機化學的教學過程中的更重要的使強調有機化合物官能團對食品有機物性質的影響,比如油脂類物質的性質、農藥類物質的性質以及蛋白質的性質,建立有機化學與食品科學間的聯系;分析化學教學中重點培養學生分析能力的提升,如何以及什么情況下進行定性分析以及定量分析,對于不同的樣品在進行分析的時候采取的分析步驟是什么,這些都非常有利于學生的實際應能力的培養,在教學過程中還要不斷的提出新問題,啟發學生對于新問題的思考,培養學生的創新及解決復雜問題的能力,同時注意學科間的交叉性,包括化學檢驗分析、生物化學、儀器分析需要的化學知識點。另一方面,應結合食品科學與工程學院目前已經建立的校企合作關系,建立能夠提高學生實踐能力的實訓或實驗項目,實現協同育人的效果,加強學生的知識與實踐能力的融合。
1.2化學教學要緊扣食品科學專業的最新發展動態和趨勢
為了讓教學的知識點與時俱進,在教學過程中,尤其是每節課上課之前,應舉例該節課程與目前最新的科研動態之間的聯系,尤其是化學知識點在食品方面的應用,讓學生充分了解本節課程的在食品中的應用,加強學生對知識點的理解,明白為什么要學習本節課的知識以及學生本節課知識點對食品學科的作用,以便激發學生的學習興趣。近年來,快速凍結、冷凍干燥、超高溫瞬時殺菌、新型食品包裝技術、生物技術、食品速凍包裝技術、食品快速檢測技術等蓬勃發展,同時也使得食品種類繁多,如昆蟲食品、花卉食品、超微食品、納米食品、高壓加工食品、疫苗食品、防輻射食品、仿生食品、“氣體”食品、“紙張”食品等等,呈現出豐富多采、爭奇斗艷的局面。在教學過程中,要不斷的鼓勵學生對社會上的一些食品方面的熱點問題多多給與關注,比如一些食品添加劑的違規使用,乙基麥芽酚應用在一些食用油的添加中,三聚氰胺違規添加在奶制品當中以及農藥的濫施,造成一些蔬菜的農藥殘留嚴重超標等等,這些問題都是食品方面的一些重大問題,要了解這些問題的本質,比如乙基麥芽酚為什么不能添加在食用油中,而可以添加在一些食品中,三聚氰胺為什么添加在奶制品中可以使奶制品的蛋白質含量增高,農藥殘留的檢測需要注意什么問題等等,這些問題的關注,可以更大程度的增強學生對食品的興趣,注意對這些知識點的重點講解,也使得課程內容更加的豐富,夯實學生的化學基礎,學生的應用分析能力也可以得到較大的提升。
1.3化學教學要與教學對象實際相結合
食品專業的的學生學習化學的目的是利用化學的知識點及一些化學結論來解決食品方面的一些問題,從而達到化學為食品服務的目的,而化學知識點的繁瑣的理論公式推導甚至一些反應機理的識記,則顯得異常的不重要,所以在教學的過程中,可以將這些大膽的給與拋棄,只需要讓學生掌握其公式的使用條件就可以,這樣可以適當的減少學生學習的難度,也減輕學生的學習的輔導,將學習的精力多多用到公式的使用方面,既可以減少理論教學時間,又可以增強學習效果。例如在無機化學熱力學的教學中,對于判斷反應自發性的判斷的盤踞———吉布斯自由能,則只需要記憶其使用條件,而判斷自發的推導可以省略教學。又比如有機化學教學中,取代反應中的SN1和SN2反應機理,則只需要讓學生記憶取代反應的結果,而對于二者的區別甚至機理反應過程,可以省略講解,不要求學生記憶。所以食品專業的教學過程中,應更多的加入實際應用的知識點,尤其是在食品分析,食品加工,食品保藏等方面的知識,即可以讓課堂內容更加的豐富,同時也可以提升學生的學習應用能力,為學生以后在從事相關的工作時解決一些復雜問題打下良好的基礎。
1.4化學教學應開設具有專業特色的綜合設計性實驗,培養學生的創新能力
為了提升學生的解決問題的能力,培養其創新能力,不但要在理論教學過程中應注意各個學科之間的相互聯系[6-7],同時要注意在實驗教學中,增加綜合設計性實驗的比例,針對不同的專業開設不同的綜合設計性實驗,可以針對性的提升學生的綜合應用能力。比如對是食品科學與工程專業,可以開設一些飲料的抗氧化性的測定實驗等實驗,對于食品檢測專業,開設食品添加劑的檢測等實驗,食品質量與安全專業可開設對身體健康造成影響的食品中亞硝酸鹽等的檢測等具有綜合性質的實驗課程,在每次實驗前,教師給與學生一些實驗信息,并講解相關實驗要求,由學生查詢相關資料,了解實驗的目的、意義、原理及相關檢測方法,老師根據學生對實驗的了解情況適當給與引導及指導,鼓勵學生在實驗過程中善于發現并解決問題,重點注意實驗前處理好樣品的預處理、實驗方案的設計及實驗過程總可能出現各種問題。對于一些因實驗設備限制無法開出的試驗課程等,如液相檢測等,可以利用開課學院與第三方良好的合作關系,請第三方檢測單位的相關老師進行授課,這樣更加的突出專業性,讓學生的實踐能力進一步提升,適當建立無法開出檢測的實驗等。
1.5培養學生的高素質和道德水平
現代社會的競爭,本質是人才的競爭,而人才的的一個重要衡量的標準就是其是否具有高尚思想道德素質,所以課程改革的一個重要方面增加重視學生高素質和道德水平培養的內容,注重課程思政。目前課程思政建設已成為課程教學改革的重要方向,在每節課程適當的教學過程中,注重引入課程思政的內容,除了讓學生學習到理論知識以外,培養其高尚的思想道德情操,成為一個高素質的現代社會人才。比如在無機化學反應速率的講解時,要注意引入讓學生明白“欲速則不達”的道理;在有機化學講解農藥的有機化合物時,注意強調環境保護的重要性;講解酚類化合物時,以一些商人為了牟利,“乙基麥芽酚”的違規添加為例,強調不能為了眼前利益,而違法做事等等。課程思政的引入,不但可以豐富課堂教學的內容,更重要的可以培養一批高素質和道德水平的學生,讓他們為社會做出更大的貢獻。
2新課程特點
2.1理論內容特點
首先,重新調整課程體系,能夠將化學學科緊密結合食品專業特色,使課程體系與化學學科的交叉性更加明顯,不但可以使學生的學習更加具有針對性,學生的思想道德水平得到提高,學生的化學基礎也更加扎實,而且也可以提升食品專業學生的綜合知識應用分析實踐能力,讓學生理論和實踐結合的水平也得到提高,進而增強學生的的就業競爭力和社會競爭力。其次,新課程的教學避免了教學過程中的化學化和枯燥無味的一些公式知識點及機理的推導,課程知識點的講授更加的有針對性,更加突出化學在實際生產中的作用。同時新課程加強了講課知識點與國內外的生產、科研最新創新成果的緊密結合,專業即拓寬了學生的視野,學習到更多的知識,也培養了學生的科學研究精神,讓他們具有一定的科學的邏輯的思維分析能力和一定的創新精神和能力。再次,新課程在教學過程中增加與化學有關的思政教學,比如有機化學中具有污染性的有機化合物,通過講解,讓學生明白有機物給我們帶來生活方便的同時,也環境造成危害,應如何對待。同時一些對我們身體有害的有機物質應如何對待等等,這也是化學課程所要承擔的任務,這樣也可以改變單一的枯燥的教育方式,讓課堂教學內容更加的豐富生動,同時幫助學生樹立正確的人生觀、世界觀和價值觀,從而提升學生的思想素質和道德水平。
2.2實踐教學課程特點
(1)食品專業實踐教學目前主要是實驗教學,為了增強學生的動手操作能力,實驗教學應結合食品具體專業開設針對性的實驗課程,適當增加實驗教學的教學學時,讓實驗課程的學時與理論課程的學時達到1∶2,既可以深化實驗教學環節,又可以鞏固理論教學環節的教學成果,使二者相輔相成。(2)化學教學與當地的食品工業現狀相結合,提升協同育人程度。為了提升學生對知識點的認知能力,充分利用與食品生產企業、第三方檢測中心已經建立的良好合作關系,希望通過協商適當增加目前學生的實訓或實驗項目,提升學生的動手實操能力,開闊學生眼界,培養復合型人才。(3)在學校內部實驗條件允許的情況下,開設具有專業特色的綜合設計性實驗,培養學生的創新能力,如飲料的抗氧化性檢驗、食品中的乙基麥芽酚的測定等等,讓學生的創新能力得到提高。
3結語
綜上所述,通過對化學類課程的改革的實施,能夠使學生在有限的時間內不僅能夠掌握基礎化學知識,打實學生的化學基礎,同時又學到了很多有關食品專業的知識,使基礎化學知識與食品科學領域的知識有機的結合起來,讓學生具有扎實的化學基本功,為以后學習食品專業的課程打下堅實的化學基礎,讓學生在工作用解決復雜問題時(如食品保質、保藏中的反應速率、涉及到的化學反應等方面)提供可靠的幫助,培養學生綜合能力、創新能力和應用能力,改變學生的知識結構,實現知識和實踐能力的有效融合,為全面提高學生的整體素質奠定基礎。同時又可以對食品專業人才培養質量提升和特色化專業建設起到極大推動作用,對地方高校“新工科”人才培養的改革實踐也能起到較好的啟發、借鑒和示范作用,同時也可以培養出一批符合“新工科”要求高素質和高水平的學生。
參考文獻
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關鍵詞: 有機化學 常見考點 學習理念
隨著知識的積累,學生學科素養及學科能力的日益提高,時光把我們送到了有機化學的大門口。面對截然不同于無機化學的新知識,很多同學感到茫然不知所措,其實大可不必害怕,我們應該想到的是:現在是同一起跑線,只要我努力,就會成功。當然真正地面對有機化學,是高二的選修,經過接觸高一必修2上簡單的有機知識,學生已經有了一定的基礎,相對來說,接受起來比較輕松。為了使學生更深層次地掌握有機化學,我們要合理設計教學,指導學生學習方法,使學生得到最大限度的提高。
一、把握命題方向,緊抓高考命脈
從近幾年的高考命題來看,不僅最后的選做題中有一道有機推斷題,在選擇題中也會有一道有機題。從命題涉及的知識來看,烴類物質的命題熱點主要表現于:①新情景題中取代反應、加成反應的應用;②幾種烴類代表物的結構和性質;③有機物分子的空間結構分析;④利用燃燒規律對有機物的分子組成和結構式進行推斷;⑤烴的命名原則、基本反應類型的概念和規律;⑥基本實驗的拓展創新。烴的衍生物主要側重于:①各類含氧官能團的名稱和性質;②各種反應類型,如:取代、加成、消去和氧化反應;③鹵代烴的性質及其在有機合成中的作用;④典型有機化學方程式的書寫及有機物結構的推斷;⑤有機合成路線的設計。因此學生在學習過程中,應該緊抓這種命題的走向,有的放矢,讓自己的學習更有針對性,在有機化學學習中建立和整合知識體系。
二、認清學習重點,做到有的放矢
學習有機化學,只有知道學習的重點是什么,才可能做到心中有數,將自己學習的重心放在需要突破的地方。在學習有機化學時,我們要把握住結構決定性質這一真理,認真領會有機物的結構和性質的關系,把握各類烴的代表物(甲烷、乙烯、乙炔、苯)的結構和制備方法;掌握各類物質官能團(雙鍵、三鍵、苯環、醛基、羧基等)的性質;通過一種典型代表物的性質,掌握一類物質的性質,真正掌握各種官能團的性質。對于幾種典型的有機化學反應類型,要掌握牢固,如銀鏡反應、酯化反應、醇和鹵代烴的消去反應等,這些都是在有機合成中非常重要的化學反應,我們必須理解其實質,并能在學習過程中逐步掌握高聚物的生成途徑和單體的推斷,從反應實質上真正理解有機化學物的結構和性質。
三、加強知識對比,歸納總結規律
對知識進行對比學習,既能鞏固理解,又能加強記憶,如學習同系物、同分異構體的概念時,可將五同(同位素、同素異形體、同系物、同分異構體、同種元素的不同微粒)進行對比學習;還可以對比各類烴代表物CH4、C2H4、C2H2的結構、性質、制法。又如在學習反應類型時,可將取代反應與加成反應對比,對醇的氧化反應和消去反應、鹵代烴的消去反應和水解反應、鹵代烴的消去反應和醇的消去反應進行對比等。這樣的對比學習,可以加深學生的記憶和理解,便于學生形成知識體系。學習有機化學不僅要學會對比,還要注意在學習過程中總結規律,如有機物燃燒時的耗氧規律和體積變化規律、同分異構體的書寫規律、確定高分子化合物單體的規律……總結各種規律,形成自己的知識體系,對以后的解題大有幫助,既可節省解題時間,又可增強解題的準確性,進而提高學生的解題能力。
四、加強習題訓練,形成運用技巧
學習有機化學,必須正確對待常見概念:明確基和根的區別;掌握官能團的概念;理解幾種反應的實質是解題的關鍵。例如取代反應可用“上一下一”四個字概括,說明上去一個原子或原子團,同時下來一個原子或者原子團;加成反應可以用“斷一加二”形容,指斷開一個鍵,則加兩個原子或者原子團。全面掌握了這些基本概念,并將其運用到解題中,可以節約解題時間,形成運用技巧,逐步形成和提高自己的解題能力。
化學作為一門理科,因其知識點多、碎,而被人稱為理科中的文科,因此需要記憶的東西很多。但作為以實驗為基礎的理科,必須重視實驗技能的提高,掌握各類實驗習題的解析方法,并在學習過程中通過解題鞏固基礎知識。當然,做題不是說跳進題海,而是要有針對性地選題,按照高考命題重點、自己的薄弱知識進行有意識的對應練習,在習題解析中回憶知識,鞏固記憶,達到對基礎知識的掌握。在做題過程中要注意總結、歸納,對各類習題的解析方法形成系統性的認知。
學習的關鍵是興趣的培養,我們在有機化學中會碰到很多有趣的事情:如:按無機化學規則叫化合反應的東西在這里改名為“加成反應”;從化學式來看,本來都是CmHn一種物質,偏偏說它是雙胞胎或者多胞胎,還美其名曰“同分異構體”,所有的這一切都是我們以前所不曾認識的新奇的知識。感興趣了嗎?想探求有機化學的神秘嗎?那讓我們一起走進有機的殿堂,共同認識有機化學、學習有機化學、掌握有機化學吧。
參考文獻:
[1]張秀鋒.有機化學高考命題走向分析.天利38套紅皮書,2011.04.21.