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關鍵詞:無機及分析化學;教材;編寫;課程建設;教學
對于近化學專業如生命科學、材料、環境、農學、醫學及藥學等專業的學生而言,學習無機及分析化學課程對他們學習基礎知識和專業知識都是不可或缺的。將無機化學和分析化學兩門課程合并為無機及分析化學一門課,經過二十多年的探索和實踐已逐漸得到教育界的廣泛認可。由南京大學陳榮三教授主編的《無機及分析化學》是我國最早正式出版的教材,2006年本書的第四版作為普通高等教育“十五”國家級規劃教材正式出版。本文對該教材第四版的編寫進行簡要介紹,提出一些膚淺的體會和大家交流,以期起到拋磚引玉的作用。
一、《無機及分析化學》教材編寫的回顧
由陳榮三教授主編、黃孟健教授等人參編的《無機及分析化學》一書,從1975年由南京大學自編講義,到1978年人民教育出版社作為全國高等學校生物系通用教材正式出版至今已有三十年的歷史了,這是1977年恢復高考后國內第一本《無機及分析化學》教材,最初主要供生物系及農醫等院校相近專業使用。它首次將四大滴定融入四大平衡中講授。由于生物及相關學科發展的需要,以及全國讀者對這本書的厚愛,在教育部有關部門和高等教育出版社的大力支持下,全國許多綜合大學和師范院校,如北京大學、南開大學、復旦大學、廈門大學、蘭州大學、四川大學、武漢大學、山東大學、暨南大學、西北大學、華東師范大學、南京師范大學、華中師范大學、福建師范大學、河北師范大學等數十所高校任課教師成立了“全國高校‘無機及分析化學’課程建設與教學研討會”。研討會先后舉辦過五次。第一次于1983年6月由南京大學承辦,第二次于1984年6月由云南大學承辦。這兩次研討會對此書的編排和內容的選取進行了積極的討論,并提出將化學熱力學和化學動力學內容加入到教材中的必要性和可行性,認為用簡明扼要的闡述,適度地引入化學熱力學和化學動力學的基本概念和基本理論,有利于學生更好地學習物質結構和掌握元素化學的知識。于是在1985年出版的第二版中,首次將熱力學引入無機及分析化學教材,同時為適應當時高等學校的實際情況(無機化學和分析化學分屬兩個不同的教研室),又將無機化學和分析化學分開編寫。其后,于1986年10月,1989年10月及1993年10月分別由南開大學、武漢大學和廈門大學承辦了第三、四和五次研討會,會議對這本教材的第二版提出了不少中肯和有益的意見,同時也為修訂第二版醞釀第三版做了大量的準備工作。1998年,南京大學為了博采眾長,分別邀請南開大學和復旦大學教學一線的袁婉清及杜岱春兩位教授參加第三版的寫作。迄今該書已為全國許多高等院校生物系以及農、林、醫等院校有關專業所選用,受到全國廣大師生的歡迎。
歷次“‘無機及分析化學’課程建設與教學研討會”對無機及分析化學教材建設和教學中存在的問題都進行了廣泛深入的討論,對提高無機及分析化學課程的教學質量及《無機及分析化學》教材的編寫起了十分重要的推動作用。
2006年8月,為了深入貫徹落實教育部第二次全國普通高等學校本科教學工作會議精神,大力推進校、省、國家三級精品課程建設,及時總結國內高等學校無機及分析化學課程的教學改革經驗,在浙江大學召開了“無機及分析化學”課程建設與教學研討會。此次會議通過廣泛、深入的討論和交流,與會者普遍認為“無機及分析化學”是為實現課程結構和教學內容整合、優化而由原來的無機化學和分析化學兩大基礎課程合并而成的一門重要的基礎理論課程,是教學體系改革的結果。它又是近化學類專業一門重要的必修基礎課程,是建立相關技術人才整體知識結構、能力結構的重要組成部分,同時也是后續化學課程的基礎。
“無機及分析化學”課程建設與教學研討會是一種很好的教學研討形式,它能集思廣益,有效促進無機及分析化學課程的建設,提高高校基礎課程教學的質量,建議在現有的基礎上可以采取民辦公助,企業資助的形式把研討會延續舉辦下去。
“無機及分析化學”對高等學校近化學類專業學生而言是一門重要的基礎課程。無機化學和分析化學原本是兩門獨立的課程,定性分析“合”在無機化學的元素化學中已為多數人所接受。可是無機化學和定量化學分析是“合”是“分”,化學分析和儀器分析的比例和安排等問題,一直是教學改革中的爭論點。“無機及分析化學”顧名思義,應和分立的無機化學和分析化學有所不同,可是在課程設置、教學安排、教材內容等方面一直存在著“合”與“分”的問題。經過近三十年的摸索與實踐,這一問題亦日趨明顯,已達成初步共識。因為,為了解決內容和學時的矛盾,“合”是必要的手段;無機化學和分析化學原本就是兩門相近的學科,“合”也順理成章;以“合”為上,“合”是進步,是學科發展的需要和方向,實踐中已顯示出“合”的優點。這方面浙江大學主編的《無機及分析化學》教材就做得較好。
二、《無機及分析化學》(第四版)的編寫和體會
當前,生命科學及近化學類學科的發展一日千里,化學在這些學科中的重要性更為突出。為適應當前教學改革的形勢,編者在第四版的修訂過程中努力遵循“加強基礎,趨向前沿,反映現代,注意交叉”的現代課程建設理念。“加強基礎”就是注重基本理論和基本概念,教學中讓學生在學時較為緊張的情況下很好地掌握化學的基本知識和基本實驗方法,為他們日后的專業學習和科研工作打下良好基礎。“趨向前沿”則是在教材的編寫中增加最新的科學研究的成果,引導學生在學習知識的同時了解當前科技發展的最新動態,為進行創新型思維奠定基礎。“反映現代”:在生命科學步入分子水平的今天,其重要標志就是分子生物學、分子醫學、遺傳組學、蛋白組學、代謝組學和納米材料科學等學科的相繼出現。如何不失時機地將化學學科作為一個整體介紹給學生,與時俱進,并在此基礎上,搭建一個現代化學的教育平臺,以此“反映現代”,這是我們追求的一個目標。“注意交叉”:新興交叉學科的出現,是當今科技發展一大趨勢,適應這一發展的需要,則是高校從事化學教學的教師們的一項重要任務,同時也是一個具有共性的教學研究的新課題,這需要根據各自學校的具體情況,對整個教學體系和教材建設進行必要的改革和調整。第四版的
編寫中,我們也只是做了初步的嘗試,有待聽取大家更多的意見和建議。現將第四版中課程建設十六字理念的體現作進一步說明。
加強基礎:較全面地介紹化學基本原理。在第一次介紹化學原理時是具有化學總論性質的,要使學生對化學有一個系統全面、較中學化學有更深入一步的了解。具體地說就是要較全面地介紹化學原理三個主要部分:化學變化方向和限度問題(化學熱力學);化學反應速度和機理問題(化學動力學):物質結構和性能之間的關系,使學生能把握和初步利用這些基本觀點處理化學問題。
趨向前沿:第四版中將“環境污染和環境化學”以及“核反應和放射性同位素的應用”增加進來,而我們在課程教學中,結合可持續發展及最新的生物技術的研究手段包括同位素技術的應用等,已在課堂教學中作為實例介紹給學生,這也是在教學中體現“趨向前沿”這一理念。這既培養了學生的學習興趣,也引導學生進一步認識到所學知識的實際應用,從而起到一個培養興趣及探索創新精神的作用。
反映現代:雖然第四版教材中增加了“拓展知識”這一部分內容,實際在我們的課堂教學中就已經或多或少地在相關的章節中把一些與課程內容有關的最新知識和進展增補進去,除此之外還有針對性地邀請有關專家作報告,介紹與所學基礎知識有聯系的新知識、新理論、新進展以開拓視野,明確方向。為更好地“反映現代”,如對物質結構部分的學習則按歷史進程來講授,不僅使內容更為生動,也可使學生領會科學家的思維方法和他們解決問題的正確途徑。
注意交叉:本教材名為“無機及分析化學”,但不少學校在實際的教學中則是分為“無機化學”和“分析化學”兩部分來講授,這兩者之間就有許多交叉和重復之處,如何更好銜接這兩部分,是很多教師關心和需要研究的問題,如“元素化學與定性分析”、“四大平衡”與“化學滴定”處理得當,就會取得減少課時、相得益彰的效果。各校教師也可根據各自不同的見解采取行之有效的做法,我們亦愿意得到大家的指點。交叉學科的出現,是當代科技發展一大標志,徐光憲先生2006年4月在大學化學化工基礎課程建設論壇的致詞中就曾指出,以化學為一級學科,再到無機、分析、有機、物化、高分子、化工等二級學科,最后細分下來可分出六、七級學科,如最新的“大環化學”、“納米材料化學”、“組合化學”等,這些都是學科交叉的結果,傳統的化學分類已完全不再適用。注意到化學學科發展的這一趨勢就可以同步培養學生自學和獨立解決問題的能力,也只有這樣才能適應社會發展的需要。
啟發式教學歷來是老一輩教育家所推崇的教學模式,從南京大學戴安邦院士開始就是一直崇尚啟發式教學,并在當時的條件下進行了許多實踐,形成了一整套完整的理念。例如在第一次研討會上,戴先生就講了《啟發式教學八則》,后來陳榮三教授、黃孟健教授秉承了這一理念,在實際教學中又做了許多嘗試。例如:注意理論化學與描述化學相互溝通,使理論化學的知識在描述化學的學習中得到運用和鞏固;注意結合生物、醫學及相關學科的知識來介紹化學基礎知識;課后習題與課堂學習的緊密結合,使習題能起到鞏固、消化和運用課文內容的作用等。
《無機及分析化學》(第四版)于2002年初被列為普通高等教育“十五”國家級規劃教材,為了使第四版適應目前教學的需要,編者進行了下列改進:
1.淡化化學“數學化”傾向,如省略或減少復雜體系化學平衡的計算。
2.創新內容,為現代科學前沿預留“接口”。
3.理論聯系實際,加強化學理論知識在相關專業和生產實際中的應用。
4.改革分析化學部分的編寫,完善化學分析的內容,縮減較復雜而應用較少的計算。由于儀器分析已獨立成一門課程,故刪去第三版儀器分析部分內容,但仍保留比色法等最常見方法,為學生今后學習儀器分析打下一定基礎。
第四版教材的編寫,我們采取了以下步驟:
1.廣泛調研國內外有關教材,選擇國內外其他無機化學及分析化學教材,汲取其所長為我所用,特別關注了近年有特色的國外教材。
2.編寫伊始先編寫了第四版的《編寫大綱》,向全國若干所大學寄發并征求意見、交流、補充第三版之不足,聽取各方教師的意見。
3.先期完成了部分書稿,在2003年中南大學舉辦的教育部非化學化工類化學基礎課程教學指導委員會的生物醫藥類化學教材建設研討會上進行交流,進一步聽取大家的意見和建議。
在其后的反饋中,我們陸續收了許多教師的信件,特別是武漢大學的潘祖亭教授、陜西師范大學的韓維和教授、海南師范大學的黃聞新教授等同仁的來信,這些都對第四版教材的編寫起了一定的作用。
在《無機及分析化學》(第四版)的編寫中,我們編寫組的教師相互協作,取長補短,群策群力,圍繞著編寫基本要求,力爭達到一個新的高度。
這本教材從自編講義開始就有一個重要的特色,即力求與生物化學、生物醫學、生產實踐密切聯系和結合,當初的講義就是“開門辦學”的結果,成書出版后這一特色仍然保留,編寫的內容都圍繞這一特色來展開。結合實際、貼近生活是第四版遵循的一個基本要求,新增的拓展知識也都是近期化學學科的一些熱點,以此作為素材提供給學有余力的同學以更多的施展空間。
關鍵詞:無機及分析化學 動態需求 耦合式教學 模式研究
近年來,部分高等院校進行課程改革,把無機化學和分析化學合并成為一門課程。這種改革,一方面能夠將交叉學科中的重復內容進行整合,減輕學生的負擔,避免課程的重復。另一方面,將理論課程和實驗課程相結合,做到了理論和實踐的統一。但是在看到改革的正影響的同時,也不能忽視其對教學工作帶來的不便。在實際的教學中,無機及分析化學教學內容的增多,理論教學和實驗教學不能同期開展等一系列問題隨之呈現。如何根據學生的需求和課程的需要,更好的開展無機及分析化學的教學成為教學工作者關注的一個課題。結合一線教學工作的實際經驗,筆者認為,無機及分析化學應該從教學方式、專業需求、學科進步、學習反饋、學校實際等五個方面加以“耦合”,從而形成一個動態發展的“耦合”式化學教學模式。
一、傳統教學方式和現代教學手段的耦合
隨著信息技術的不斷發展,多媒體教學、在線開放教學等新的教學方式得以在實際中運用,傳統的化學教學方式必須要與現代教學手段充分結合,才能進一步增強課堂的有效性。將多媒體技術應用在化學課堂中就能夠將抽象的化學知識轉化為形象的理論系統,能夠吸引學生的注意,也可以讓化學課堂變得更加生動、豐富,這樣即可達到提升教學質量的目的。對于無機及分析化學這門課程而言,其中涉及到很多抽象的化學原理和化學過程,如果只是用傳統的教學方式,就不能將這些理論生動的展示出來,借助多媒體教學的手段,這些化學理論和化學過程,可以通過動畫、影像、視頻等生動形象的表現出來,方便學生的理解。無機及分析化學包括溶液和膠體、化學動力學、化學熱力學、物質結構以及化學分析等多項重點內容,這些重點內容大都比較艱澀難懂,在教學過程中,老師往往在重點、難點相關方面耗費較多時間,由于這些內容大多過于空洞,即使教師一再講解,學生仍然一知半解,容易產生疲勞感,緊扣教材中的重點難點問題有效教學是課堂教學的軸心問題,而運用多媒體課件就可以很好地突破重點、難點問題,達到優化教學的目的。
在運用現代教學手段的同時,也不能對傳統的教學手段進行徹底的否定和放棄。由于化學學科的特殊性,很多公示、符號都需要老師在黑板上進行板書,學生才能更好的理解。因此,在運用現代教學手段的同時,也要充分發揮傳統教學方式的優勢,在傳統的教學方式融入多媒體等現代教學手段,將傳統教學方式和現代教學手段相結合,通過二者的“耦合”起來,充分發揮二者的優勢特點,相互補充,更好的豐富無機及分析化學課堂教學活動。
二、教學內容與學生專業之間的耦合
無機及分析化學是一門基礎的化學課程,是很多專業的學生都要學習到的公共課程,其教學目標在于為學生的專業學習奠定基礎,使學生掌握無機和分析化學的基礎知識,并掌握一定的實驗技能。因此,在無機與分析化學的教學中,要充分考慮到教學內容與學生專業之間的耦合。
基礎課程對專業課程起到支撐作用,無機及分析化學的學習,能夠奠定學生專業課程的根基,便于學生更好的學習和理解專業課程。在實際的教學中,無機及分析化學學生涉及到各個不同的專業,各個專業的學生,對學習內容的需求也不盡相同。因此在實際的教學中,教師應該充分考慮教學內容和學生專業之間的耦合。針對不同的教學對象,采取不同的教學內容,使授課內容更能貼近學生的專業需要。教師要充分研究各個專業對無機及分析化學相關知識和技能的要求,在實際的教學中,根據要求的不同,選擇不同的知識點,并據此設計教學內容,選擇教學方式,讓無機及分析化學的基礎學科作用能夠充分發揮。
三、課程設置與化學新知識之間的耦合
隨著科學的發展,化學知識也在不斷的更新和進步,但是在大學課程中,無機及分析化學的基礎知識則相對固化。從化學反應的基本原理、物質結構基礎理論到溶液化學平衡、滴定分析、常用儀器分析、重要的生命元素等知識內容都是不變的。社會的發展和化學知識的發展,需要在傳統的教學內容中,加入新的知識,以滿足社會的需要和專業學習的需要。
在高中階段,學生就已經接觸到一些無機和分析化學的知識,如果到大學階段,再重復這些課程,學生容易喪失對學習的興趣。因此,在無機及分析化學的教學中,要將教學內容與化學的新知識互相融合,將一些化學的前沿知識以及一些新的研究和發現告訴給學生,以進一步激發學生的學習興趣,使這門課程在給學生專業學習奠定堅實基礎的同時,也能夠讓學生獲取新的知識、增長見識。
四、教學任務與學生反饋之間的耦合
作為一門公共基礎學科,無機及分析化學的教學任務是讓學生掌握化學學科的基礎知識,并掌握一定的實驗技能,以為學生專業課程的學習奠定基礎。在明確這一任務的同時,要重視學生對課堂學習的反饋,將教學的任務與學生的反饋相耦合,并根據學生的反饋情況不斷調整教學內容、教學方式,以實現課堂教學的有效性。
無機及分析化學是一門兼具理論和實踐特征的課程,要求學生掌握理論知識的同時,也兼具一些實際的實驗技巧。因此在實際的教學中,教師要將這兩個教學任務兼顧,通過科學的設定教學任務,促進學生兩方面的提高。在學生的反饋上,可以采取課堂測驗、學習反饋、學生意見表等多種方式,與學生形成良性互動,根據學生的學習要求以及具體的學習情況,對課堂教學內容的設置及教學目標的設定做出及時的調整,以促進教學目標更好的實現。
五、教學目標與學校的實際情況相耦合
在無機及分析化學的教學中,教學目標的設定還需要考慮學校的實際情況。如師資隊伍情況、專業建設情況、學生發展情況等,將這些情況考慮到實際的教學中,在設定教學目標的時候,能夠更加有針對性,實現教學目標與學校實際情況的耦合。
一些學校以農林專業為主,在無機與分析化學的學習中,就要重視其對農林專業的基礎部分,在課堂的實踐中,就重點考慮應用于農林專業的部分。一些學校以醫學專業為主,在無機化學的學習中,就要充分考慮其在醫學中的應用,通過這種有針對性的教學目標的設定,讓這一學科的基礎作用更加充分的發揮。
六、結論
在無機及分析化學的教學中,必須實現教學方式與現代教學手段、教學內容與學生的專業需求、課程設置與與化學新知識、教學任務與學生反饋、教學目標與學校實際五方面的充分耦合,為學生專業學習奠定基礎。并在實際的教學中,要注重這五種耦合模式的動態性,要根據教學的實際需要隨時做出調整,使無機與分析化學在專業學習中的基礎作用充分發揮。
參考文獻
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關鍵詞:高職;食品加工技術;無機與分析化學
中圖分類號:G712 文獻標識碼:A 文章編號:1672-5727(2013)02-0098-03
高職院校食品加工技術專業的培養目標是具有必備的基礎理論知識和專門知識,在此基礎上掌握從事食品生產加工、設備操作、技術管理與品質控制等第一線工作所需的高級技術,并具有良好的職業道德和敬業精神的應用型專門人才。《無機與分析化學》課程是高職院校食品加工技術專業的一門重要基礎課,作為學生入學后接觸到的第一門化學課程,其對學生后續課程的學習有著極其重要的意義。該課程教學的目的是使學生在高中化學基礎上,復習鞏固無機化學基本知識、基本理論,并在介紹定量分析化學的基礎上,重點介紹主要的化學分析方法的原理、測定條件、實驗操作方法。通過這門課學習,學生應掌握有關理論、學習科學的驗證和研究方法,提高分析問題、解決問題的能力。在培養學生嚴謹的科學態度、正確規范的操作技能、一絲不茍的工作作風等方面,該課程起著重要作用。因此,加強《無機與分析化學》教學改革,不斷提高教學質量和教學效果,對提高學生素質,培養高素質的應用型人才具有十分重要的作用。
教學面臨的挑戰
當前,在高職院校食品加工技術專業,《無機與分析化學》教學主要面臨的挑戰有以下方面。
(一)來自新時代新需要的挑戰
當前,“以能力為本位,以就業為導向”已經成為職業教育改革與發展的時代特征。高職院校培養的畢業生必須具有適應社會崗位需求的能力,具有較強的就業競爭力,這就要求學校和教師必須在教育教學的各個環節注重學生實踐能力、創新能力的培養,《無機與分析化學》課程作為一門典型的理論與實踐緊密聯系的課程,在教學中,尤其要將學生能力的培養滲透于教學的全過程,不斷完善教學改革,以適應新形勢下培養高素質技術應用型人才的重任。
(二)來自學生的挑戰
學生對課程認識不足 高職學生普遍學習基礎較差,偏科嚴重,不少學生對專業認識不清,僅從字面上理解食品加工技術專業,以為所學知識僅涉及食品的制作和加工。有些學生高中理科基礎極差,卻選擇了該專業,在入學后接觸到化學課程并了解到分析化學課程僅僅是化學相關課程的基礎后出現迷茫、畏難甚至排斥等情緒。這種情緒的蔓延對課程教學的開展是極其不利的。
學生基礎薄弱 不少學生在入學前化學基礎很差,實驗基礎幾乎為零,特別是一部分來自農村中學的學生,由于高中教學條件所限,僅在課堂上見過教師演示實驗甚至完全沒有見過演示實驗,對化學實驗的認識一片空白。
學生學習主動性差 在接觸本門課程之后,有部分學生依然存在考試蒙混過關、及格即可的心態,未意識到分析化學基礎課程對其掌握實驗操作技能乃至就業技能的重要意義,思想上松懈,有的學生對課程提不起興趣,更有些學生在一兩次實驗失敗或者發現理論課內容較難理解后產生了逃避和放棄的心態。
面對時代提出的需要,面對高職院校特殊的學生群體,面對《無機與分析化學》獨特的課程體系,分析其傳統的教學模式并有針對性地進行改革,是擺在教師面前刻不容緩的艱巨任務。
傳統教學模式分析
以往的《無機與分析化學》教學主要存在以下問題,制約著教學質量的提高:第一,以教師為核心,忽視學生在教學中的積極主導作用。第二,教學內容死板、教學手段單一。教學內容過于刻板依照教材,教學手段多采用講授、示范實驗等方法,沒有充分運用多媒體技術輔助教學。第三,課程斷層化。由于理論課的考核較容易量化,所以,在以往的教學中,容易出現偏重理論教學、忽視實驗操作技能訓練的現象。理論課和實驗課之間容易出現斷層和銜接不上的情況,本課程和后續課程間更難以建立聯系。第四,考核手段不完善。理論考核較容易量化,但實驗考核沒有建立一個比較完善的機制,導致考核成績不能完全體現學生對本課程尤其是實踐技能的掌握情況。
《無機與分析化學》課程教學的目的不僅是要求學生掌握無機化學、分析化學的基本理論知識以及驗證和掌握實驗技能,更重要的是培養學生嚴謹認真、一絲不茍的工作作風,提高學生動手、觀察、思考的能力,從而使學生能靈活運用所學知識解決實際問題。為了適應新時代高速發展的《無機與分析化學》學科對人才的需求,我們進行了一系列的教學改革,取得了較好的效果。
教學改革的新措施
《無機與分析化學》教學改革以提高學生綜合素質和實踐技能為指導思想,從充分調動學生積極性、教學內容和教學手段的改革、加強課程銜接、考核手段的完善等方面入手,著力構建一種比較科學系統的教學模式。
(一)充分調動學生積極性
思想動員 首先,在課程開始時,即將本課程涉及的相關課程一并進行介紹,告知學生分析化學基礎的扎實掌握對后續有機化學、食品生物化學、食品檢驗分析技術、食品檢驗工考證的重要意義。其次,要重點強調該課程與學生考證、就業之間的關系,以學生的切身利益為切入點,使學生在思想上重視起來。同時,給學生展示往屆學生在考證、實習、就業等方面的心得體會,利用過來人的現身說法讓學生深刻體會到學好基礎化學課的重要意義。對于學生出現的一些困惑和迷茫情緒,必要時應采用單獨談話等形式對其進行及時疏導,鼓勵學生意識到《無機與分析化學》課程并不難學,只要用心,肯學,一定可以將本課程學好。
調動學生興趣 興趣是最好的老師。分析化學課程較為枯燥,學生普遍覺得這門課程毫無趣味可言。教師應在枯燥中發掘出趣味來。首先,在授課時,多采用實例教學,尤其是結合食品專業相關實例。例如,在講解樣品的前處理時舉奶粉、糖果、面包等學生喜聞樂見的食品為例子,在講解酸堿滴定法的時候結合飲料酸度測定,講解分光光度法測定時介紹肉制品中亞硝酸鹽測定等。盡一切可能在課程中加入生動的例子,能有效調動學生的積極性,并為后續《食品檢驗分析技術》課程打下基礎。另外,在多媒體課件制作時,在不影響課程教學的前提下,應盡量讓課件豐富多彩,教師在授課時也應特別注意語言的組織和課堂氣氛的調動,并多管齊下,采用提問、學生上臺講解等方法,讓學生真正參與到課堂中來。實驗課教學由于其直觀、形象的特點往往較理論課更能吸引學生。所以,充分利用好實驗課,是調動學生積極性的重要措施。教師應善于引導學生。首先,讓學生充分預習實驗。學生對“今天的實驗是什么,能產生什么結果”做到心中有數,才有可能對實驗產生興趣。在教學中,每次實驗課開始前應提問和檢查學生的預習情況。不少學生覺得實驗就是按部就班地照書做,對預習的重視程度不夠,導致實驗開始時手忙腳亂。因此,應嚴格要求學生寫好預習報告。其次,在實驗時,應重視創設良好的實驗環境,應有整潔、有序、豐富的實驗室文化,讓學生感覺進實驗室不是進到一個死板的空間中,而是到一個讓人愉悅的環境中學習新的知識。再次,重視演示實驗。分析化學實驗課教學離不開演示環節,教師只有做好演示和手把手的指導才能讓學生真正掌握實驗技能。在演示實驗環節,教師的用語應簡潔、扼要、準確,同時,應生動不死板。例如,在演示滴定管的操作時,可以先提問學生在高中有無接觸過滴定管的使用,若有,“你印象中的滴定管應如何使用?”通過這樣簡單一問,學生能立即展開積極思考。盡管學生對滴定管的使用的了解往往是模糊的,但思考的過程能使學生被深深地吸引到后續的教學中。在學生回答后,教師應明確告訴學生:“從今開始,大家必須摒棄高中對滴定管使用的模糊概念,把今天課程上教師所講的每一個字都細細體會,因為每個字都包含著操作細節!”學生的課堂反饋顯示,絕大多數學生對這樣的教學過程印象深刻,教學效果較好。
(二)教學內容和教學手段的改革
改革教學內容,狠抓基本功訓練 高職的教學特點和就業導向決定了高職教學不能向深度拓展,應以“必需、夠用”為原則,在有限的課時內盡可能多地給學生提供有利于就業和技能提高的知識。因此,在理論課教學中,應刪減或弱化一些與實際結合不大密切的章節,比如“物質結構”,而在與實驗或技能關系緊密的章節中應增加課時,如“分析化學概論”。這樣有的放矢地進行教學,能較好地保證教學效果。在實驗環節,如何利用有限的課時多對學生進行基本功訓練,也是教師應該考慮的。同樣,在教學實踐中可刪減一些較簡單或者對食品加工技術專業學生而言實用性不太強的實驗,如性質鑒定實驗,而加大對滴定、定容、移液等分析化學基礎實驗的練習,通過反復的操練提高學生的實驗技能。在教學過程中,以學生能力的培養為教學重點,轉化教師的角色,把教師的角色由教學中心轉為教學的組織者和輔導者,要求學生熟練掌握基本操作,獨立完成實驗內容,學會分析和處理實驗數據并得出實驗結論,對實驗過程中出現的問題應獨立思考力求解決,在此基礎上與教師探討并得出相應結果。
教學手段的改革 傳統教學主要以教師講授和示范為主。當前,多媒體技術的普遍應用給教學帶來了極大的便利。多媒體課件以其內容豐富、信息量大、展示直觀等特點得到了廣泛的應用。在教學中應注意傳統教學方式與多媒體教學的有機結合,融二者之長為教學所用。在理論課教學中,采用多媒體教學能使學生在有限的45分鐘內獲取更多的信息。但由于《無機與分析化學》課程的特點,在教學中也不能忽略傳統的板書。一些解題過程可以用多媒體來展現,能節約課堂時間。但也有一部分須以板書的形式展現,在板書的過程中,解題或推導過程逐步展現,使學生緊跟教師思路,能起到較好的效果。在實驗課教學中,可組織學生觀看有關幻燈片和錄像帶以開闊學生視野,一些細小的操作動作可以特寫鏡頭的方式來展示。儀器的內部結構和原理也可以動畫的形式展現。但同時也應注意,實驗教學不能完全依賴多媒體課件,不能用操作視頻完全替代教師演示,應以教師的演示配合詳細的講解為主,學生親眼所見的實際演示結合多媒體演示,才能印象深刻。對于操作中的重點細節,為了強化學生印象,仍然可以大字板書寫出來。教學實踐表明,這樣教學學生反映普遍較好。
(三)注重課程的銜接
注重課程的銜接,主要體現在兩個方面,一是理論課與實驗課的銜接,二是本課程與后續課程的銜接。
為了更好地達到高職的培養目標,使學生進一步提高實踐技能,《無機與分析化學》可與《無機與分析化學實驗》課合并為一門課,分為理論和實驗兩大塊。理論和實驗課同步,并相互關聯。這樣的課程設置使得原有的課程體系變為不可分割的一個整體。無論是在教學大綱、進度的編寫上,還是在課時安排上都應從整體出發。而在課程教授過程中,更應注意理論與實驗的緊密銜接,做到理論指導實驗,實驗驗證和提升理論。首先,在教學大綱的設置上,應注意理論內容和實驗內容的安排盡量做到同步,這樣學生在學習時不會產生斷層之感。其次,理論課上涉及實驗的部分應重點指出,要求學生重視。有些與實驗結合緊密的部分,可以移到實驗課中,在實驗課之前講授。
分析化學課程是食品加工技術專業的一門基礎課,與后續課程關系極其緊密。明確與后續課程的銜接不但能使學生在思想上更加重視本課程的學習,對后續課程也能起到鋪墊作用。這就要求教師不但要精通本課程,還應對后續課程有比較深刻的了解。例如,應了解食品生物化學的內容、食品檢驗分析的內容,這樣在講授相關章節時能學生就能做到舉一反三,也能更好地激發學生的學習興趣和熱情。例如,講授樣品前處理時可以舉食品中蛋白質測定的例子,講授滴定分析基本操作時可以告知學生分析化學基本操作在食品檢驗分析實驗中及食品檢驗工考證中的應用。
(四)完善課程考核辦法
在課程考核上,應完善原有的課程考核辦法,把理論和實驗成績同步納入總成績中。理論和實驗考核應根據其特點確定不同的考核方式。實驗成績的考量中可加大平時實驗課表現、實驗操作能力所占的比例,期末考核為實驗操作考核。實驗操作考核的方法是對每一名學生進行單獨的操作考核,考核的目的主要是檢查學生對所學基本技能掌握的熟練程度。教師根據學生的操作過程、熟練程度、實驗結果以及每個考試項目的評分點當場打出分數,并要求學生當場計算、處理實驗數據并提交實驗報告,最終操作考核的分數由實驗操作分和實驗報告分組成。采用這種全面的考核方法,既可解決實驗考核只考慮平時表現,而忽視期末成績的普遍問題,又可避免以期末成績一錘定音的局限性,克服單憑實驗報告打分所產生的偏差,可以比較全面客觀地反映學生的綜合實驗水平,學生的實驗技能可得到充分體現,綜合素質和創新能力也可得到鍛煉。而理論成績則以平時作業、課堂表現,并綜合期末考試成績進行評定,在最終的總成績中理論成績和實驗成績各占50%。這樣,把理論和實驗同步納入總成績中,可以有效避免學生重理論而輕實踐的現象,也能更科學地評價學生對課程的掌握程度。
綜上所述,在高職食品加工技術專業《無機與分析化學》教學中,應緊緊圍繞培養學生的素質強化技能訓練,從思想動員、充分調動學生興趣入手,注重教學內容、教學手段的改革,注重課程銜接、完善考核方法,從而有效提高學生綜合素質,為后續課程和學生未來就業打下堅實的基礎。
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關鍵詞:無機及分析化學 理論教學 教學方法
無機及分析化學是化學工程、生物工程、醫藥、食品工程等非化學專業的學生在大學一年級時必修的一門專業基礎課,也是學生從中學進入到大學后所學的第一門專業課程,學生對于該門課程的學習和掌握程度,對后續相關專業課程的學習起著尤為關鍵的作用。如何圓滿的完成教學任務,獲得良好的教學效果,讓學生在初始階段就打下堅實的專業基礎,值得我們深思和探索。
無機及分析化學有機融合了無機化學和分析化學兩門基礎化學課程,主要內容包括四大平衡、物質結構、元素化學、物質分離等基礎知識[1],具有教學內容多,教學時數少的教育教學特點。每位教師都很關心如何在有效的教學時間內取得良好的教學效果,下面結合個人的教學實踐談幾點心得體會。
一、做好課前準備工作
備課是課堂教學的首要環節[2],備好課是上好課的前提。作為教學活動的主體,教師應在課前對上課內容做好精心的準備。備課首先需要鉆研教學大綱和教材,弄清楚該門課程的教學目的和具體章節的具體要求,了解基本內容、結構、重點章節及各章節的重點、難點。同時要精讀教材,大量參閱同類參考書,大量搜集與授課內容相關的資料,做好充分的知識儲備。因為無機及分析化學的內容包括了無機化學,分析化學的內容,還有部分物質結構和物理化學的知識,備課前我一般都會把無機化學,物質結構,物理化學,分析化學等各參考書的相關內容弄明白。在此基礎上精心設計授課內容,這需要花費很多時間和精力,尤其是對新教師來講,更需要在這一環節下大功夫。另外,還需要考慮學生的年齡特征,了解他們的知識基礎,從現實情況出發,設計教學內容和教學方法。
二、抓住第一堂緒論課
第一堂緒論課是整個課程的序幕,“良好的開始時成功的一半”,教師必須抓住該堂課的時機,激發學生的學習興趣。“興趣是最好的老師”,激發學生的學習興趣是提高學生求知欲和提高教學質量的最有效途徑之一。為了一開始就能夠讓學生對本課程產生學習興趣,在緒論課上要結合實例強調無機及分析化學在社會發展中的重要性。例如可給學生介紹無機化學中最活躍的領域之一——無機材料化學,通過圖文并茂的方式,給學生介紹一些重要的無機材料,如納米材料、超導材料、電池材料等。在強調分析化學的重要性時,可列舉與我們現實生活中學生比較熟悉的實例,如奧運會時興奮劑的檢測、牛奶中三聚氰胺的檢測、食品的安全檢測等,這樣既可以開拓學生的視野,又可以激發學生對知識的渴求。對第一堂緒論課進行精心的設計和處理,往往會在第一節課就能成功激發學生的學習熱情,為后續教學的順利開展奠定良好的基礎。
三、凝練教學內容 突出教學重點[3]
無機及分析化學的教學時數一般在80學時左右,有限的教學時數和日益嚴格的教學要求是授課教師面臨的挑戰。教師在授課過程中應凝練教學內容,找出教學內容的精髓,把精髓部分給學生講透徹、明白,然后再講相關內容的時候就會達到事半功倍的效果。例如化學平衡的相關內容(化學平衡的定義、化學平衡的移動,化學平衡的相關計算等)是后面四大平衡內容的基礎,因為解離常數、溶度積常熟、穩定常數等都是特殊的平衡常數,所以化學平衡部分內容和后面四大平衡部分內容的關系類似于辯證法中普遍與具體的關系,教師應該在化學平衡這部分內容上多花時間給學生講透,學生掌握好這部分內容,再學習后面的四大平衡就會容易理解。
四、 恰當利用多媒體輔助教學
多媒體教學的優點是:節省板書的時間,提高課堂教學容量;增強教學內容的生動性、形象性和趣味性,活躍課程氣氛,提高學生的學習興趣;還可以在很大程度上減輕教師在課堂上的勞動強度。但是板書比多媒體更具靈活性,所以在教學過程中應該將二者有機結合起來,充分發揮二者的優越性。例如在介紹原子結構、分子結構等內容時,可充分利用多媒體技術,讓學生對原子軌道和電子云的角度分布圖,分子的結構等有更加直觀和形象的理解。而在講授習題時,可將題干利用多媒體顯示,以節省板書時間,而解答推導過程則可用板書的形式呈現,這樣就可以更好的分析解題思路,使學生更容易理解解題思路和過程。
五、 培養學生的自學能力
學生也是教學活動過程主體,要充分發揮學生的自學能力。他們剛從中學進入到大學生活,中學階段他們是在老師和家長的監督下學習,這使得他們普遍習慣于被動學習,而在大學生活中,學習環境相對寬松,學生很容易缺乏學習主動性。而無機及分析化學課程的內容多,教學時數少,課堂容量較大,需要學生(尤其是化學知識比較薄弱的學生)做好課前預習。因此可以再在每次課結束前給學生留下幾個關于下節課內容的問題,讓學生帶著問題對新課進行預習,這比學生盲目看書的預習效果要好的多。新課開始之前,對預習問題進行提問,一方面可以了解學生通過預習對學習內容的掌握程度,以便在新課授課過程中把握側重點,另一方面,可以對學生的自主學習起到有效的督促作用,有利于培養他們的自學能力。此外,應注重在教學過程中積極引導學生獨立思考,培養學生的學習能力。在某些章節的教學中采用討論式教學方法,可以提出問題,先由學生討論,然后由教師補充、歸納、總結, 這樣即提高了學生學習的興趣和效果, 又提高了學生獨立思考的能力。
總之,根據無機及分析化學課程的特點,采取合理的教學方法, 做好引導工作,不僅能調動學生的學習積極性和興趣,提高學習效果, 而且有利于學生學習能力的培養。隨著教育教學的改革及全面素質教育的推進[4] , 對無機及分析化學的教學必然會提出更高要求, 需要我們在教學工作實踐中不斷探索和總結。
【參考文獻】
[1] 南京大學無機及分析化學編寫組,《無機及分析化學》(第四版),高等教育出版社
[2] 教育部人事司組編,高等教育學,高等教育出版社
[關鍵詞]無機及分析化學;能源化學工程;模塊化;教學改革
當前,大多數工科專業將無機化學和分析化學的課程內容進行重新組合,形成無機及分析化學。通過系統地學習和掌握化學的基本概念、基本理論以及化學基礎知識,培養學生對化學的興趣和解決化學問題的能力。無機及分析化學中的化學熱力學、化學動力學、物質結構、四大平衡理論是要求必須掌握的。這些基本理論和知識在能源化學中的應用是很基礎的東西,能為后續專業課程的學習奠定良好的化學基礎。[1]我們所開設的新專業能源化學工程,主要研究方向為:能源清潔轉化、煤化工、環境催化、綠色合成、環境化工。它以化工的理論與技術為應用基礎,圍繞新能源利用與化學轉化,實現能源利用和可持續發展。重視與提高課堂教學質量和推動無機及分析化學實驗在培養學生動手能力與實驗創新能力方面起著重要作用,是無機及分析化學課程改革必須直面的棘手問題。因此,進行模塊化優化無機及分析化學教學內容、多方面激發學生學習無機化學的興趣、充分利用現代多媒體技術革新教學方法、培養學生的知識運用能力、有效提高無機及分析化學課程教學質量,可以滿足社會及區域經濟的發展對人才的需求和素質教育的要求。
一、模塊化優化無機及分析化學教學內容
所謂課程模塊,描述的是圍繞特定主題或內容的教學活動的組合,或是一個內容上及時間上自成一體、帶學分、可檢測、具有限定內容的教學單元,它可以由不同的教學活動組合而成。模塊化教學強調理論教學、實踐、練習、研討的同步式一體化的教與學,強調在專業教學過程中,把理論、實踐等環節緊密結合。基于以上課程模塊化的考慮,將無機化學和分析化學兩門課程的教學內容進行模塊化教學(見表1)。由于將無機化學和分析化學的課程內容打亂后進行重新組合,導致概念和知識點多,各章節之間存在較強的獨立性。[2]因此,要合理安排大一第一學期的教學內容,這樣有助于學生轉變思維方式和學習方法。
二、多方面激發學生學習無機及分析化學的興趣
興趣是最好的老師,良好的學習興趣是主動學習的原動力。要學好無機及分析化學,激發學生的興趣至關重要。[3]在緒論教學過程中,要做好本課程的介紹及發展前景和學生學習心理方面的工作,在無機化學教學中建立好教師、學生和教材三者之間的相互關系。第一,在緒論課上介紹無機和分析化學發展過程及發展前景,讓學生認識到學習本課程的重要性,以達到激發學生學習興趣的目的;接著主要介紹無機及分析化學的作用及學習方法和相關考核辦法。第二,闡明化學與人類生活密切相關的環境、能源、材料以及人類社會生活中的熱點問題,以此為載體深入淺出地介紹化學與人類生活、社會發展的關系。第三,在專業導論課上強調無機及分析化學是能源化工類相關專業的基礎課,能為以后的專業課學習和將來從事工作奠定基礎。第四,通過新生認知見習,讓學生在參觀相關無機化工企業中獲得感性認識;在平時的課堂教學中,利用一些貼近生活的例子解答知識疑惑,激發學生的學習興趣。第五,建立合作學習小組,布置課后課題作業,利用網絡資源學習無機及分析化學,查找相關資料完成課程論文作業。
三、充分利用現代多媒體技術革新教學方法
在無機及分析化學教學中,利用現代多媒體技術革新教學方法能提高教學效果。要面對的教學問題有:課前制作精美的多媒體課件,發揮多媒體課件的優勢;主講教師課堂講授“動”與“靜”結合,活躍課堂氣氛;不可徹底忽略傳統的板書;進行多媒體技術與傳統教學技術相結合,有效提高課堂教學效果。[4]第一,使用多媒體技術教學可以模擬化學反應歷程,讓學生清晰地看到原子或分子的拆分及重新組合的過程,化抽象概念變為具體事物,這樣可以加深學生對化學概念的理解。如,Flas制作了各種類型分子雜化軌道(sp,sp2,sp3,dsp2等)的形成過程。第二,采用多媒體教學手段展示教學重點、難點,實現人機對話,有助于學生理解和記憶課本內容。第三,進行多媒體教學時,應以學生為主體,但教師依然是教學活動的組織者和引導者。
四、培養學生知識的運用能力
通過學校組織學生參加各類化工學科競賽活動是調動能源化學工程專業學生對無機及分析化學基礎課程興趣的重要舉措。[5]第一,積極組織學生參加廣西各類化學實驗技能競賽,堅持開展國家級、省部級大學生創新創業實驗項目。第二,為了鼓勵和培養大學生創新能力,學院組織學生參加化工年會化工論文競賽。第三,開放實驗室,鼓勵學生積極參與到開放實驗室的研究課題;設立創新實驗基金,由學生自由申請,對實驗取得階段性成果的學生給予創新基金資助。此外,改革無機化學教學方法,必須將傳統的驗證性實驗轉變為新型的探究性實驗,通過探究性實驗培養學生的創新能力。在導師的指導下,學生在設計實驗方案中能夠開發智力、培養良好的實驗素養,鍛煉自學能力。
五、適應能源化工專業要求方面的改革
能源化學工程專業是一個綜合性、實踐性很強的專業,在理論教學上要求學生掌握能源化學工程基礎理論和相關技能。在實踐教學上,應明確教學過程中的內容重點和難點,尤其是熱力學方面的內容應該重點詳細講解,使學生更好地理解能源轉化及利用過程中的一般規律,為低碳環保使用能源奠定基礎。我們針對實踐性很強的能源化學工程專業,依據其專業的特點實施校內實訓和校外實習相結合,使課程實驗、課程設計、畢業設計、社會實踐活動等環節能為培養具備高素質的能源化學工程專業人才服務。此外,我們還完善校內實驗實訓和校外實習基地的建設,向企業提供人才培養方案,共同建設與加強人才培養方案中的實踐性教學環節。在實踐評價體系的建設中,收集專家評價、教師評價、實習接收單位評價、系(分院)自評、學生評價等信息,做到以評促建。
六、結論
本文針對我校能源化學工程專業開設的無機及分析化學課程,在優化教學內容、激發學生興趣、利用各種教學方法、培養學生能力以及適應專業要求方面對教學環節進行了總結和探究。加強基礎理論知識教學使學生具備扎實的實踐技能,進一步培養學生的創新能力,提高教學質量,能為培養能源化學工程專業創新型人才奠定基礎。
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【關鍵詞】無機及分析化學;有效數字;運算規則;修約規則
【Abstract】Based on the importance of significant digit in inorganic and analytical chemistry, This paper introduces the concept of significant digit and the correct method of analyzing the data record, rule of operation and rules for rounding about the significant digit.
【Key words】Inorganic and analytical chemistry; Significant digit; Rule of operation;Rules for rounding
無機及分析化學是我校化工、制藥、應化、環境、海洋、食品、環工、生物、高分子及材料類等專業大一學生必修的重要基礎課程之一。它是一門實踐性很強的學科。在國民經濟的許多部門如資源勘探、生產控制、產品檢驗、環境監測等方面應用非常廣泛。在分析工作的理論研究和實驗測定中,如何正確地運用有效數字對分析數據作正確記錄、處理、計算及結果表示等具有十分重要的意義。
1 有效數字定義
在科學實驗中,需要記錄很多測量數據,一般允許最后一位是估計的,雖不太準確,但不是隨意的,它們全是有效的,所以稱為有效數字。有效數字即指實際工作中能夠測量到的數字,包括最后一位估計的不確定的數字[1-2]。記錄數據和計算結果時,究竟應該保留幾位數字,應根據所用的測定方法和所用儀器的準確程度來決定,并且在記錄數據和計算實驗結果時,所保留的有效數字中,只允許最后一位是可疑的數字。有效數字保留幾位是根據測量儀器的準確度來確定的,因此對于各種分析儀器的準確度應十分清楚, 比如滴定分析中消耗滴定劑的體積由終讀數減初讀數得到:24.05-0.02=24.03(mL)為4位有效數字。又如臺秤稱量某稱量瓶為20.8g,因為臺秤只能準確地稱到0.1g,所以該稱量瓶質量可表示為20.8g,它的有效數字是3位。如果將該稱量瓶在分析天平上稱量,得到結果是20.8126g,由于分析天平能準確地稱量到0.0001g,所以它的有效數字是6位。100 mL容量瓶表示為100.0mL;250mL容量瓶表示為250.0mL;25 mL移液管表示為25.00mL。
對于數字“0”來說, 可以是有效數字,也可以不是有效數字。當用其表示與測量精度有關的數值大小時,為有效數據, 而僅僅用來指示小數點位置時, 則是非有效數字。在一個數中, 確定數字“0”是否是有效數字的方法是, 左邊第一個非零數字之前的所有“0”都是非有效數字, 僅僅作為標定小數點位置而已;而位于右邊的最后一個非零數字之后的那些“0”都是有效數字。有效數字末尾的“0”表示可疑數字的位置,隨意增減會人為地夸大測量的準確度或測量誤差! 不得在測量數據的末尾隨意添加或刪減數字。
2 有效數字的修約規則
記錄和表示計算結果時要按照確定了的有效數字將多余的數字予以修約。棄去多余的或無意義的數字一律按“四舍六入五考慮”原則取舍。其取舍方法是:凡末位有效數字的后面第一位數字(即尾數)大于等于“6”(指 6、7、8或9)以及“5”后面還有任何非零數字時,則在末位有效數字上增加1。尾數小于等于“4”(指4、3、2、1或0)時,則舍去不計。尾數恰為“5”時(“5”后沒有數字或全為0時), 這時要看“5”之前的數字即末位有效數字是奇數還是偶數而定,若為奇數,則在末位有效數字位上增加1;是偶數,則舍去不計。尾數為“5”(“5”后面還有任何非零數字時),則在末位有效數字上增加1。不論舍去多少位,必須一次修完畢。
例如,將下列測量數據修約為四位有效數字時:
尾數≤4時舍:0.726535- - - - - - - 0.7265
尾數≥6時入:12.1585- - - - - - - 12.16
尾數=5 時, 若后面數為0或沒數時,舍5成偶:15.51500- - 15.52,415.45- -415.4
若尾數5后面還有不為0的任何數全進:512.0500100- - - - - - - 512.1
3 有效數字的運算規則
實驗中不僅要正確記錄數據,而且還要進行數據的計算。由于任何測量都存在誤差,只能是近似值,所以數據記錄和計算結果反映了近似值的大小,這在某種程度上表明了誤差。因此,數據處理運算也是重要環節。
3.1 加減運算
結果的絕對誤差應不小于各項中絕對誤差最大的數(計算結果的小數點后面的位數與各數中小數點后面位數最少者一致)。一般計算方法:先計算, 后修約。
例如:5.0416+57.45+0.756=63.247563.25
3.2 乘除運算
結果的相對誤差應與各因數中相對誤差最大的數相適應。(即與有效數字位數最少的一致。當有效數字位數最少的那個因數首位有效數字是8或9,則積或商的有效數字的位數可以比這個因數多取一位。)
例如:1.0256×7.566×0.21567=16.73532216.74
例如:6.23863×0.8964 +0.30=5 .5923 +0.30=5.89
3.3 乘方或開方運算
乘方與開方相似于有效數字位數相同的數乘除,可用乘除運算法則進行運算,故結果的有效數字與其底或被開方數有效數字位數一致。
例如:6.542=42.8
3.4 對數和反對數運算
計算時,所取對數的小數點后的位數(不包括首數)應與真數的有效位數一致。最常用的是pH與氫離子濃度的換算。
例如:[H+]=6.3×10-12 mol?L-1,pH=11.20
尾數0.20與真數都為二位有效數字,而不是四位有效數字。
3.5 計算過程中其它注意點
遇到倍數、分數關系,因其不是測量所得,可視為無限多位有效數字;常數亦可看成具有無限多位數,如π、e 。
誤差和偏差一般只需保留1~2位。
4 結束語
有效數字是無機及分析化學基礎課的教學內容之一,使學生理解有效數字的本質含義,掌握有效數字修約規則和運算規則,使其樹立準確的“量”的概念,在實際測量和計算中具有重要的現實意義。
【參考文獻】
關鍵詞:無機化學;網絡;輔助教學
當今,計算機的普及和網絡技術的飛速發展促進了教育教學的現代化。現代化網絡技術滲透到教學的各個環節,改變了傳統的教學模式,使知識的傳播方式和傳播速度發生重大變化。而且在改善學習途徑、更新知識結構、促進師生交流和提高教學效果方面都發揮著重要作用。[1] 無機化學是藥學各專業學生學習的第一門專業基礎課。對該課程的實施通常都是以大班授課方式進行。大班授課制的主要缺點是在課堂上教學雙方缺乏溝通、缺乏個性化交流、缺乏情感交流、缺乏對問題的深入探討、缺乏因材施教的機會等。要對這些問題進行改進,有效提高教學質量,需要新的教學策略。為此,我們在發揚優秀傳統教學模式的基礎上,構建網絡輔助教學模式,借此來提高教學效率。
一、網絡輔助教學模式的建立
為了能夠將課堂教學有效延伸,我們參考相關文獻[2],在無機化學教學過程中通過QQ網絡工具設置與教學有關的專題區域進行網絡輔助教學,主要包括以下幾大區域:
(一)理論課學習指導區
該區包括理論課的課時計劃,每一課時的重點內容,預習目標,課程難點,課后復習重點及應該延伸學習的內容等。
另外,上傳一些課堂上使用的多媒體課件。由于課堂講授速度相對較快,有一些很難理解的微觀立體結構內容,學生可能會在短時間理解不了,所以就將這些課件傳到空間上讓學生復習。比如離子結構理論中晶胞的立體空間結構,分子結構理論中雜化軌道的三維空間立體構型及分子模型等。將這些難于理解的課件上傳到QQ空間里,學生在課下有機會在家里、宿舍或電子閱覽室里隨時上網或下載播放觀看,使得在課堂上沒弄清楚的問題得以解決。
(二)實驗課學習指導區
包括每次實驗課的預習內容,實驗原理,操作技能要點,相關專業內容,實驗報告格式,實驗報告書寫注意事項,開放性實驗的方法及技術指導等。
對有些涉及貴重儀器的實驗我們已經利用3D-MAX軟件制作成虛擬實驗,將這些虛擬實驗上傳到QQ空間里,供學生預習操作訓練。如開放性實驗“松花江水中重金屬離子的檢測”,學生會用到紫外——可見光譜儀和高效液相色譜儀等貴重儀器,為防止因操作不當將儀器損壞的可能,學生可以在網上虛擬實驗室里先進行多次操作,正確和熟練掌握操作要點后,再進行實際實驗操作。
(三)作業及自測系統區
傳統的作業和測試方包括人工出題、學生在紙介上測試、人工評閱、成績分析。整個過程會花費教師大量的時間和精力,效率卻不高。而且,因為學生數量多,對學生的考試成績或作業水平進行統計是一種繁瑣且易出錯的事情。所以說傳統的測試或作業方式不能適應現代化特點。因此,我們將許多代表性的無機化學習題上傳到QQ空間里形成網絡作業和測試題。隨時隨地的對學生進行測試,不受時空限制,大大地簡化了過程。學生們自覺在網上定期測驗能夠幫助他們在整個學期中更好地分配自己的學習時間。
(四)前沿知識延伸閱讀區
老師在QQ博客上傳一些在期刊網或互聯網上找到的中英文資料,內容以無機化學為主,又與專業知識緊密相關。如與人類某些疑難病癥的藥物學與藥理學有密切關系的生物無機化學前沿知識中抗癌金屬配合物是現代前沿領域,我們在講到配合物一章時,就上傳這些相關資料供學生課下閱讀。即擴大學生知識面,又讓學生充分將基礎課內容與將來要學的專業課知識融合。
(五)主題探討區
在每一章內容教學過程中,精選一些能夠聯系實際生活及后期課程內容,且值得探索的問題在QQ群里供學生思考和探討。這還會激發一些感興趣的同學進一步進行實驗操作探索。如2009年,學到難溶電解質的沉淀溶解平衡時,老師設計一個題目為“如何設計測定美白化妝品中重金屬的存在與含量”的課題。學生通過查找資料,設計一些理論上可行的實驗方法進行探討。最后有好多同學用自己使用的化妝品作為實驗原材料,進入實驗室檢測,發現有些化妝品能夠檢測到重金屬,感覺有很大的危險性,于是在我們的QQ群里倡議同學們謹慎使用美白化妝品,這是非常有意義的活動。當然在這個區域里,并不是每個同學都能得到預期的結論,但這個過程大大增強了學生的科研意識和科研方法。
(六)提問、留言區
這一區域即包括化學知識的提問,也包括其他問題的提問,如學生所關心的國事、校事及個人事。進行提問和留言,教師可以從學生的一些想法中洞察當代大學生的心理特點,從而間接指導教學。比如2008級有學生留言說“老師講課層次清晰,環環相扣,而且一絲不茍,但是缺乏幽默感,希望老師改進”。這對我有很大的激勵作用,所以在以后教學中盡量以幽默的方式活躍課堂氣氛,學生聽課效果明顯提高。學生也有很多拿不定主意的問題,會通過QQ流言希望老師幫助解決,比如2010級有一學生留言問“老師,都說入黨好,我也想入黨,入黨的話平時對班級各種事物都得積極參與,可是我又想考研,想把更多的時間放在課程學習上,所以很矛盾,我該怎么辦?”于是我以我自己的看法分析了各方面利弊,幫助學生做出最后選擇。
二、應用QQ網絡輔助教學的收效
幾年來借助QQ通訊工具進行無機化學網絡輔助教學,受益匪淺。目前,QQ網絡通訊工具已經成為我們教學中不可缺少的網絡助手,具體體現如下:
(一)突破時空界限,增加師生交流頻率
彌補了大班課堂上由于學生人數多,師生之間很難面對面交流探討問題的缺陷。不受時空限制,學生利用身邊已上網的計算機,可以隨時向老師、同學請教,還可以發表自己的見解等等。另外,教師和學生的角色不再那么清晰明確,彼此相互學習請教,創造出一個平等、自由的交流空間。學生敢于在這個平臺上給老師提一些教學上的建議或意見。同時教師可以更快的獲得各種教學反饋信息,對自己的行為、決策以及由此產生的效果進行及時地審視。而且老師和學生都可以將有意義的作品和資料傳到QQ空間上,很大程度上拓寬了師生的信息來源。
(二)突破心理顧及,增強了交流真實性
利用QQ上的留言功能,學生可以不必使用真名,通過書面語言的交流,反映出他們的真實想法,解決了面對面交流時不好意思直白的意見或建議。通過QQ問問題的時候他們都變得直率,避免了因問問題的不確切而產生的害羞,促進了學習。另外,也避免了面對面交流時某些學生常問及一些高難或鉆牛角尖的問題,老師短時間做不出全面的回答所產生的尷尬局面,是一個兩全其美的方法。
(三)加深師生感情交流,增強師生間的理解與信任,拉近師生心靈距離
大學里,很多任課教師到上課時就講課,下課就離開。師生之間有一種陌生感,學生即使有疑問也不愿意問老師,久而久之,問題積累多了,興趣也無存了。所以大學里許多學生因為缺乏與老師溝通而導致對該課程的厭學。
我們借助QQ交談,學生覺得老師像朋友,愿意跟老師交流,不僅學習上敢于提問了,生活中遇到的困難和困惑也愿意與老師交談。融洽的交流縮短了師生間的心理距離,師生關系和諧了,增強了了解和信任,一切問題便會迎刃而解。學生常表現出“愛屋及烏”的情感,親其師而重其課,使教與學易走進一個良性循環。
(四)促進隱性知識向顯性知識轉化
在面授和自主學習中,由于課程進度快,學生人數多,學生的個性和能力各有差異,對于教師提出的問題,每個學生不可能有充分的時間思考并做出令人滿意的回答。我們利用QQ博客一些需要學生經過思考進行解答的研究性問題,然后通過不斷的交流來解決。這種交流形式調動了不同性格、能力和自信心的學習者的積極性。學生通過對現實問題的認真思考,表達個人看法和感想,能提高解決實際問題的能力,促進知識向應用的轉化。
(五)有利于創新能力培養
創新是人類生存和發展的基石。培養創新型人才,是教育教學的目標。QQ應用于教學,為培養學生的創新能力提供了便利的網上資源,為教學創設良好的環境,對學生興趣的激發、品格的形成、視野的拓展有極大的影響。讓學生主動探求知識,主動發現問題,創造性地解決問題,這是傳統教育方式無法比擬的。比如在我們的主題探討區里,當學生看到別人對某個主題發表的見解時,會積極主動地進行批判性思考,激發自己的靈感,從而使學生的思維更加敏銳,創新能力有所增強。
三、使用QQ進行網絡輔助教學時應注意的問題
QQ通訊工具應用于教學是隨著教育技術和計算機網絡的發展而產生的,應用的好可以給我們的教學帶來便利,使我們更容易實現教學目標,反之會影響教學。我們必須明確,它僅是緩解“教”與“學”矛盾的工具,最根本的目的是激發學生的求知欲和探索欲,鼓勵學生積極與教師交流,促進學生對知識的直接獲取。在使用QQ時,應該注意以下問題:
第一,師生都要明確這是一個學習交流平臺,切勿當成聊天平臺而弱化輔助教學的功能。
第二,師生應約定一些固定的時間上線答疑交流,無法通過QQ說明的問題再預約時間和地點,面對面的交流。不要長時間掛線,上網需要有節制,勿成癮。
第三,教師對于學生的留言要及時回復,且不應遺漏,否則會打消學生提問的積極性。
第四,應注意QQ上的文章要及時更新整理,否則這個教學平臺會逐漸陳舊而失去吸引力。
總之,網絡輔助教學是現代教育發展的必然趨勢,可以使教學從封閉式向開放式轉化,使教師從灌輸型向指導型轉化,使學生從應試型向素質型轉化。克服了傳統教學模式的局限性,使教學手段更加豐富多彩,拓展教師和學生的知識視野,激發學生的學習興趣和積極性。
參考文獻
關鍵詞:無機及分析化學 實驗室 綠色 建設
環境問題是當今世界各國所面臨的最重要的問題之一。針對人類所面臨的化學污染(如酸雨、農藥、粉塵、尾氣、致癌物、溫室效應等)的環境問題,科學家們提出了綠色化學的概念。綠色化學是指在生產、使用化學品時,最大限度地利用原料,盡量避免使用危險、有毒的化學試劑和藥品,消除廢棄物的產生,建立環境友好的生產方法和工藝,最大限度地減少了廢氣、廢液、廢渣的排放,達到從源頭防止污染、根治環境污染問題的目的,實現化學工業的可持續發展。
近年來,隨著高校招生規模的擴大、學生人數的增多,化學實驗教學過程中產生的廢氣、廢液、廢渣亦隨之增加。綠色化學是現代化學發展的必然趨勢。在這一趨勢下,將綠色化學的理念融入實驗教學的整個過程中,實現無機及分析化學實驗室的綠色化建設,既能使學生和實驗教學人員有一個良好的學習、工作環境;又能使高校的新生一開始就在腦海中植入綠色化學的理念,并通過實驗教學過程中的潛移默化,形成綠色化學實驗的習慣。這對培養學生的環保意識和節儉美德,樹立學生科學的環境觀和資源觀具有相當重要的意義。
一、將綠色化學教育融入無機及分析化學實驗教學過程中
無機及分析化學實驗是我校生物化工、食品工程、制藥工程、紡織工程專業大學一年級新生開設的基礎實驗課,是學生檢驗無機及分析化學理論知識、獲得和累積化學經驗知識的重要手段, 是提高學生科學素質和化學實驗操作技能的重要途徑[1]。在無機及分析化學實驗的教學過程中,應充分將環保意識、環境化學知識與實驗教學聯系起來,在實驗室進行環保、安全和節能減排教育,加強化學實驗廢棄物處理技術教育,使得學生對一些常見的環境污染治理方法及防范措施有所了解,通過規范化的實驗操作,節省試劑和藥品用量,減少實驗環境污染,引導學生探索治理環境污染的途徑。加深學生對一些化學品的毒性、危險性以及給環境帶來的危害的認識,培養學生良好的化學實驗習慣及綠色環保意識。
二、結合綠色化學理念,優化實驗安排
無機及分析化學實驗室綠色化建設必須從源頭上減少有毒、有害廢棄物的產生[2]。具體實施方案如下:A. 整體統籌實驗項目,合理安排實驗順序,將相互關聯的實驗項目串連起來,實現產物、副產物的循環使用和剩余試劑的回收再利用;B. 合理設計實驗教學方案,減少重復和浪費,減少試劑的用量; C. 優化每一個實驗項目,盡可能達到:原材料廉價易得、副反應少、使用的試劑無毒無害、生成物無毒或毒害性小且易處理、節約能源、對環境無污染等。
此外,對于一些較時間長、毒性強、危險大的化學實驗,可以采用仿真實驗(計算機輔助教學模擬化學實驗)的方式進行實驗教學。仿真實驗是指利用多媒體技術對實驗過程進行仿真的特殊實驗方式,其最大的優點是實現了化學試劑和儀器裝置“零投入”和“廢棄物零排放”。仿真實驗將那些毒性大、危險性較大的實驗變成了不會對人體和環境造成污染的綠色化學實驗。
三、控制藥品數量、保證藥品質量、使用無污染藥品
在無機及分析化學實驗教學過程中,為避免不必要的浪費,實驗教師應加強對學生實驗的指導和監督,嚴格控制實驗試劑的用量。同時,根據最少污染的原則,實驗員應結合學生實驗人數、實驗試劑用量, 精確計算出藥品使用量。在保證實驗效果的前提下, 溶液濃度就低不宜高,易揮發的試劑每次實驗后必須回收密封保存,固體試劑用量宜少不宜多,嚴格控制貴重藥品的用量并回收再利用,易氧化、易分解的固體藥品隨用隨購。
同時,根據實驗目的,遵循從源頭上阻止污染的原則,在取得同樣教學效果的前提條件下,盡量用低毒或無毒化學試劑替代有毒化學試劑[3]。如: 用硫代乙酞胺代替有毒的硫化氫做陽離子沉淀實驗;用煤油代替四氯化碳消除四氯化碳逸散到空氣中生成劇毒的光氣;五水硫酸銅的制備,用過氧化氫代替濃硝酸作氧化劑, 避免產物中有毒的氮氧化物產生等。研究表明:選擇替代品后的實驗效果非常好,現象很明顯,在達到了實驗目的的同時,而且減少了有毒物質的使用和排放。
四、妥善處理三廢, 達到綠色排放
在無機及分析化學實驗教學過程中,會產生一定量的廢氣(如Cl2、NH3、 H2S、SO2、NO、NO2、CO等氣體)、廢液(如鹽酸、硫酸、硝酸、磷酸、氫氧化鈉、氫氧化鉀等酸、堿廢液)和廢渣(如固體產物、剩余的固體原料、破碎的玻璃儀器、廢紙等固體廢棄物)。實驗室產生的廢氣、廢液、廢渣,如處理不及時、不合理,將對實驗室人員、居民的身體健康與環境直接造成影響[4]。如:若將酸、堿廢液直接倒入水槽,會腐蝕、損壞排水管道;若將重金屬廢液直接排入水體,不但是一種浪費,還會污染實驗室周邊的水體,而且重金屬一般不能被微生物所分解,甚至某些重金屬能通過微生物作用產生毒性更大的金屬有機物,經過食物鏈的傳遞,最終進入人體[5]。因此,在實驗教學過程中,三廢一旦產生,應及時處理,如實驗過程中產生的一些有毒廢氣,學生可以通過自制的除尾氣裝置進行處理。而對于一些難處理的三廢,由實驗室管理員按照三廢處理標準進行處理。在實驗教學過程中,我們應始終用綠色化學的理念來準備實驗和指導實驗,從源頭上阻止污染,使傳統化學實驗變為清潔、無害、環境友好的綠色化學實驗。
五、倡導節約、清潔實驗行為
5 R 原則(即reduce,reuse,rejection,recycling,regeneration)是綠色化學實驗的基本原則。綠色化學實驗要求我們主動地減少和消除化學實驗室對環境的污染,而不是被動地治理環境污染。因此,在無機及分析化學實驗教學過程中,實驗教師和學生應依據綠色化學、節省成本、循環利用、回收利用的整體思維方式, 結合所學的化學知識, 物盡其用、以廢治廢, 盡可能地減少實驗室三廢的直接排放。在保證實驗效果的前提下,充分利用日常生活中常見的廢棄材料和用品, 就地取材、變廢為寶, 盡量節省資金。如利用青霉素藥瓶制作試劑瓶、集氣瓶,利用廢電池制備碳電極,利用廢棄的玻璃電極改造為銀電極等。從5R 層面上積極開展綠色清潔的無機及分析化學實驗的教學準備工作[6]。
六、結論
將綠色化學的理念滲透到無機及分析化學實驗教學及實驗室建設中,對實驗教學過程進行優化設計、統籌安排;控制藥品數量、保證藥品質量、使用無污染藥品;合理地處理廢棄物等。這不僅可以節省實驗經費、減少環境污染,還可以提高實驗安全,改善實驗環境。建設綠色化無機及分析實驗室,需要教師及學生共同努力來完成。要做到實驗室的全面的綠色化,任重而道遠。在實驗室的綠色化建設進程中,教師、實驗室管理人員及學生都要提高綠色化學實驗的思想認識,增強環境保護的責任心和緊迫感,切實負起保護環境的責任,綠色化學實驗室將不再遙遠。
參考文獻
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[2]張秀云. 無機化學實驗室綠色化建設探究[J]. 科技信息, 2010, 7: 355.
[3]張秀芹. 基于綠色環保理念的無機化學實驗[J]. 內江科技,2008,8: 79.
[4]何麗君, 王永紅, 李生英, 徐飛. 淺議無機化學實驗室的綠色化[J]. 甘肅高師學報, 2011, 16(5): 83-84.
關鍵詞:高職高專教育 無機及分析化學 教學質量
【分類號】O6-4
《無機及分析化學》是麗江師專生科系高職高專生物教育專業、園藝技術專業、食品生物技術和食品營養與檢測專業的專業基礎課,主要培養學生掌握無機及分析化學的基本知識,以及操作、觀察、分析的能力,它具有很強的實踐性,對專業的其他課程具有承上啟下的作用,影響著許多后續課程的學習。但目前在《無機及分析化學》的教學過程中存在許多問題,為了進一步提高教學質量,教學改革迫在眉睫。本文結合麗江師專生科系開設的《無機及分析化學》的具體情況,對其改革進行初步探討。
1.教學現狀和存在的問題
1.1 生源廣、基礎差
三個專業學生的來源廣泛,有普通高中生、有職業高中生、有中等專科生,不同學生,中學化學基礎差別很大,并且總體水平很低,加之學習方法不當,學習的積極性不高,主動性不強,好的學習習慣沒有養成,導致學習效果不佳。
1.2內容多、學時少
《無機及分析化學》是在傳統的《無機化學》和《分析化學》兩門課的基礎上壓縮整合而成,雖然刪除了獨立設課時的重復內容,但仍涉及到溶液和膠體、定量分析基礎、四大平衡與滴定法、吸光光度法和原子結構等內容,而理論課時數卻只有72學時。在教學過程中,為了完成教學任務必須加快教學進度,從而可能存在學生聽不懂、記不住等情況。
1.3重理論,輕實踐
化學是一門以實驗為基礎的學科,實驗技能的培養必不可少。但目前化學實驗教學從屬于理論教學,能夠開設實驗的實驗內容設置上又不夠科學和系統,驗證性實驗過多,綜合性和設計性實驗偏少,加之學生基礎較差,實驗教學在培養學生基本操作能力、儀器使用能力、實驗現象和數據的分析處理能力、實驗創新能力等方面作用不夠明顯。
1.4考核形式單一
考試是教學中的重要環節,不但可以檢查學生掌握知識的程度,提高學生學習的積極性,還能反映出教學中存在的問題,客觀地評價教學效果。但目前只是通過期末考試成績考查學生的學習情況,并不能真實地反映大多數學生的學習水平和學習能力,也很難調動他們的學習積極性和創造性。
2.教學改革
2.1分層教學
新生入W后以問卷調查的形式對學生的化學基礎情況、學習態度、學習心理、學習方法、接受能力、學習獨立性等做出綜合評價,通過綜合評價成績將學生分為三類:A類,有較扎實的高中化學基礎知識及自學能力,對課程有較濃厚的興趣;B類,高中化學基礎知識一般,對課程較有興趣;C類,基礎化學知識較差,對課程全無興趣,甚至產生厭學等逆反心理。根據各層次的學生制定不同的教學方法、教學目標和考核標準。
通過分層教學A類學生除了能夠較好的完成課程的學習外,其分析解決問題的綜合能力也得到了較大提高;B類學生在完成課程學習外,能夠主動對教學內容進行歸納總結;C類學生則在學習中發現了自己的長處,增強了自信,激發了學習興趣。
2.2優化內容,改進教學方法和手段
根據各專業的特點、后續專業課的需要以及“專升本”,考試的要求,我們將授課內容進行挑選,并劃分為溶液與膠體、電解質溶液與電離平衡、氧化還原平衡和氧化還原滴定、配位平衡與配位滴定、定量分析概述、物質結構、吸光光度法和元素及其化合物七大部分的內容,其中元素部分安排學生自學完成。在課堂教學中,針對不同教學內容的特點采用靈活多樣教學方法,例如案例法、分組討論法等。同時適當引進多媒體輔助教學,以使抽象的教學內容具體化、形象化、生動化,不但激發了學生的學習興趣,增進學生的理解能力,還能增大教學容量,提高課堂教學效率,增強課堂教學效果。
2.3加強實踐教學環節
實踐教學應突出基礎、綜合和創新的三位一體,目的是為了培養學生的專業技能,強化學生的崗位職業技能。為此我們將《無機及分析化學》涉及到的實踐內容獨立開課、獨立考核。
首先,將基本實驗儀器的使用和基本操作作為重要部分,以加強基礎技能的培訓,培養學生的實驗動手能力,規范學生的基本操作,形成嚴謹的科學態度和良好的實驗習慣。其次,結合專業特點開設綜合性實驗,以突出學生對基礎知識的綜合運用能力。最后,開設設計性實驗,要求學生通過查閱資料、設計實驗方案、獨立完成實驗,以培養學生的創新能力。
另外,在實踐教學的方法上,我們要求學生提交預習報告。預習報告要求學生寫清實驗原理、實驗目的、實驗中涉及到藥品的物理參數等,旨在讓學生清楚實驗的過程,以及學生查閱工具書的能力等。實驗過程中要求學生操作規范、儀器裝置組裝合理、實驗記錄完整規范、有良好的實驗習慣等。
實踐教學考核要求學生通過隨機地抽取題庫中的試題,在規定時間內完成題目中的各項要求,教師在進行考試時及時指出學生的不足,使學生對成績的形成做到心中有數,這種考核方法能較為全面、客觀、真實地反映學生對知識的掌握情況,促使他們重視實驗操作技能的訓練。
2.4改革考核方式
為了改變傳統的“考試成敗定英雄”的現狀,全面、系統、科學、動態的反映教學效果,我們將學生上課考勤、平時表現和期末成績綜合評定后給出最后成績。其中上課考勤占10%,平時表現占20%,主要以課堂提問或活動的參與狀況、課程論文與課余作業為主,主要是檢測學生分析與解決化學問題的能力,以助于教師今后有針對性地講授知識;期末考試成績占70%,目的是促使學生將所學知識進行系統化復習,實現有效吸收。通過上述考核方式的改革,可以將學生的學習壓力均勻化,激發學生學習的動力。
3.結語
總之,通過上述教學的改革,我系《無機及分析化學》的教學質量明顯提高,學生學習主觀能動性和實驗技能也有了大幅提升,并能更好的為后續專業課的開設打下良好基礎,更好的培養出符合社會發展需要的高技能人才。
參考文獻:
[1]馮麗莎.高職化學教學方法的改革.新課程研究,2012(1):190-191.
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[3]周本華,張懷紅.《無機及分析化學》課程教學與改革的探索.廣東化工,2009(9):226-227.