时间:2023-03-15 14:57:16
引言:寻求写作上的突破?我们特意为您精选了12篇无机化学教学范文,希望这些范文能够成为您写作时的参考,帮助您的文章更加丰富和深入。
(1)选择典型性的消防处置案例。做好充分前期准备工作,在介绍每一章节理论后,我们会选取1~2个典型与其相关的国内外火灾案例或抢险救援特大事故案例。例如,在介绍理想气体状态方程理论时,我们引入了塞内加尔液氨储罐破裂事故、石油二厂氯气缓冲罐爆炸事故,它们涉及用理想气体状态方程求算气体的膨胀爆炸。在《卤素》一章中,介绍氯气、氯化氢的性质。我们引入重庆天原化工总厂氯气泄漏爆炸事故、氯化氢事故救援与处置等。在确保学员掌握了案例所涉及的无机化学知识后,鼓励学员利用网络资源寻找和相关章节无机物的案例。
(2)设计案例问题组织讨论。案例问题设置紧紧地将无机化学和消防业务联系在一起。如:事故中相关化学品危害性是什么?涉及化学品的性质,如颜色、状态、气味、密度、毒性、可燃性等。事故特点是什么?涉及无机化学化学扩散速率、反应速率相关理论。如何稀释堵截防爆?涉及化学品的溶解性、爆炸极限等性质。采用何种洗消法?涉及化学洗消法,即利用化学反应将有害物质转化为无害物质或低毒物质。做好事故现场清洁,对事故外溢的有毒有害物质和可能对人和环境继续造成危害的物质,予以清除,消除危害后果。相关人员处置该事故有哪些成功的经验?处置失败的教训?应急救援方案如何设计?所有要在课堂上讨论的问题都提前在课程讨论区,让学员充分做好课前准备。在课堂上根据实际案例进行分组讨论,由于学员事先都有所准备,发言能够有的放矢。通过案例问题的设置,学员能够系统地掌握相关无机物的性质,从而加深对该类物质的认识,并能和将来的消防工作任务相结合。
无机化学课程内容繁杂,特别是公式较多。通过考试要求学生这样的死记硬背,效果不好,也是没什么意义的。在现今社会资讯这样发达的条件下,概念、公式是很容易获得的,只要学生建立了较完善的知识体系,知道查找什么资料,应用知识没遇到困难,就可以解决碰到的常规问题,不需要死记硬背。因此,在教学内容安排上应该着重知识的理解运用,减少公式、概念的记忆。这样安排也有利于减轻学生的学习负担。
2调整教学方法,提高学习效果
2.1提高学习兴趣
动机是驱使人从事各种活动的内部原因。学生如果对课程内容不感兴趣,课堂上心不在焉,教学效果就会极差。如果学生能认识到所学知识是重要的,能直接应用于学习、工作的,那么就会有强烈的学习动机。因此,在教学过程中要注意与医药上的实例相结合。在章节开始时就可以提问和举应用实例,第一时间抓住学生的注意力。比如:讲授溶液的组成标度时先介绍医用生理盐水注射袋上的标注;讲授渗透压时先介绍给病人补液用的溶液浓度;讲授胶体溶液时先提问结石是如何产生的;讲授化学反应速率时先提问为何药物说明书上有一日几次的用药规定。当然,举实例也要把握好适当的“度”,不能脱离教材,浪费课时。
2.2优化多媒体教学
现今教学已普遍采用多媒体课件,课件的制作水平直接影响教学效果。好的课件生动活泼,结合了图片、音频、视频、动画等要素,可以将抽象的教学内容很直观、形象地呈现在学生面前。比如:以往学生对杂化轨道理论总是难以理解,在采用表现轨道杂化形成过程的动画后,抽象的文字转变为直观的视觉感受,印象深刻,知识掌握程度有较大提高。要制作整门课程高水平的课件,碰到的主要问题是缺乏足够的素材。如果教师个体自己制作视频、动画的话,需要投入大量的精力,而且限于技术水平,往往制作不够精良,事倍功半。应该通过国家层面来组织协调,避免重复和资源浪费。即使没有好的素材,通过改善原有课件,使色彩丰富,界面活泼,重要字段做好标注,也能提升教学效果。
2.3劳逸结合
人的精力是有限度的,注意力高度集中的时间较长就很容易会导致疲劳。一堂课的后半段往往有较多学生出现疲态,注意力不集中,教学效果就较差。可以在一堂课的中段,讲完一个知识点后放慢语速,活跃一下气氛,或归纳总结一下,或做几个习题巩固所学知识。
1.突出绪论部分的介绍,使学生对无机化学有一个大概的认识。在介绍无机化学研究对象与任务的基础上,重点介绍各章节的主要内容:四大平衡、两大结构、元素化学。其中四大平衡(电离平衡、沉淀溶解平衡、氧化还原平衡、配合平衡)占主要部分;两大结构即原子结构与周期系、分子结构;元素化学即s区、p区、d区、ds区元素、f区元素等。各章节间循序渐进,是一个有机联系的整体,通过这样的介绍使学生听后思路清晰,印象深刻,从而明确学习无机化学的目的,掌握学习方法。授课前先介绍每章节的主要内容、基本要求及授课思路,让学生有个完整的整体轮廓印象。
2.教学大纲要灵活运用。一方面应符合大纲的要求,以保证课程的基本规格和教学质量,另一方面又要在深入钻研大纲的基础上,结合学生的实际水平,以课程教学的基本要求为依据,灵活地掌握。
3.灵活组织教材顺序,合理安排课时。教学过程中,在紧扣教学大纲,围绕教学目标的同时,根据学生的具体情况,还可调整教材内容次序。教师设计教学过程时应注意与中学教材的衔接,鉴于大学和中学某些教学内容相同,只是深度和广度有所不同而已。而且无机化学大纲经过修订,课时都有所减少,因而要在规定学时内完成一门课程并使学生完全接受和掌握,教师必须妥善处理与中学的相衔接的内容,可以以提问的方式了解学生对这部分知识的掌握情况,然后概括总结加以引用,不必详细解释。
二、探索灵活多样的教学方法,培养学生综合能力
1.无机化学原理部分概念、公式的处理。针对这部分多而复杂的特点,在授课时可以采用启发式教学方法,如提问式出示材料,先有计划地向学生引入教学的内容,然后有步骤地向学生提供诱发、引导性的线索(有关的知识或相关的经验),运用科学方法对化学现象加以分析,使学生的认识由感性上升到理性,最后则引导学生得出有关的概念、公式或原理,并且教师加以总结和完善并及时设置不同的练习加以巩固。
2.采取精讲、当堂达标测试方法。课堂讲授内容有主有次,主要解决教材的重点难点。如无机化学计算重点在于四大平衡的计算,针对学生平时作业时习惯于看书后的答案,不熟悉解题过程,导致考试时一些学生对于计算题部分总是似懂非懂,无从下手,或随知道方法但不能保证解题完全正确。因而在课堂中要让学生明确目标:牢记四大平衡的有关公式、现学现用。可选针对性、综合性强的题目进行当堂测试。解题时强调独立完成,先分析后做题,然后要归纳总结此类习题的解题方法和步骤,达到触类旁通的效果。针对学生的薄弱环节,教师做必要的补充和总结。这样既活跃了课堂气氛,又培养了学生分析和解决问题的能力。
3.理论和实际相联系,增强学生学习的积极性。在无机化学的教学中,不仅要讲清楚基本概念与原理的内涵,还应联系它们的实际应用情况,如合成氨工业的工艺条件,就是化学反应速率与化学平衡原理的综合应用,可以让学生利用所学知识结合生产实例进行分析。学生就不会觉得所学内容空洞抽象了。
三、扩大知识面,锻炼学生获取知识的能力
在无机化学的教学过程中,要求学生们自学或选修文献检索课,学习利用检索工具查阅有关化学文献的方法步骤,动员学生去图书馆查阅。这样,学生除从课本上和课堂上学到知识外,还可以掌握利用文献资料,了解学科的前沿和发展动态。为扩大学生的知识面,找到一条获取知识、解决问题的途径,为将来的教学科研工作打下良好的基础。同时也促进学生热爱专业、热爱科学、活跃思维扩大知识面的作用。
课堂教学不是大学教学的惟一形式,自学是在教师的指导下进行,“丢”给学生自学的内容,还必须要辅助一定的检查手段,如作业、课堂提问、课堂练习等,并言明自学内容也纳入考试范围等,督促学生自学到位,而不是教师“丢”而不管,学生自而不学。通过这种“丢”适当的内容让学生自学,避免了课堂讲授内容重复化,学生听课疲劳化,使学生的思维随时处于准备接受新知识或探索新问题、解决新问题的状态,提高了教学效果。同时能激发学生的求知欲,培养学生进行研究性学习的能力。
利用课余时间,开展综合实践活动。让学生运用集体的力量,通过调查研究,亲自发现问题、分析问题,最终解决问题,使学生既能学到新知识,又能了解知识的发展过程,掌握学习的策略和方法,养成科学精神和科学态度,提高利用化学知识分析和解决化学问题的能力。如针对学生现有的知识设计了“餐具洗涤剂去油力和对豆类植物生长影响的比较”实践活动。
四、对学生评价方法多元化
用单一的笔试方式作为教学的唯一评价方式,显然是有失偏颇的,对学生也是不公平的,教学评价应该走向多角度和多维度全面客观地评价。加重平时成绩的比重。平时成绩占40%(包括提问、作业、实验操作、考勤小测验、学习态度、笔记等方面),学期考试占60%。化学考核的方法很多,笔者结合学生的实际,采取以下方法进行考核。
1.观察了解。时上课时教师注意观察学生听课是不是全神贯注,课上是不是积极发问和答问,课后访问学生,了解学生对学习有没有兴趣,课后喜不喜欢阅读化学读物,并认真作好记录。利用观察了解的记录,可以从中探索到具有重要价值的学生学习化学的心向,一但发现问题,及时纠正。学习方法和学习态度对化学成绩有重要的影响。
2.灵活提问。天上新课之前进行方式灵活多样的口头提问,既活跃课堂气氛,又培养了学生的口头表达能力和思维能力,也不增加学生的负担。
一传统实验教学中存在的问题
(一)实验内容更新慢,验证性多,综合设计少
无机化学实验教学内容大部分以验证实验为主,综合性、设计性实验的开设相对较少,不利于培养学生实验技能的独立性和创新性。验证实验内容陈旧、更新缓慢,无法让学生及时了解最新的科研动态及专业发展方向。学生一般只求实验结果和理论相符,缺乏数据分析及数据处理能力的锻炼,学生的创新能力及综合设计能力也很难得到有效的提高。
(二)教学内容呆板乏味,方式单一
无机化学实验大多是以教师为中心的讲授式、学生“照方抓药”实验教学模式。每次实验前都是教师准备好相应的实验仪器设备,学生按照书上的实验方法及步骤机械地进行实验。这种教学模式严重抑制学生的积极性,不利于激发和调动学生自主学习的意识和动机,不利于创新思维意识及能力培养。
(三)实验设备台套数不足
学院不断增加新的专业,学生人数也在不断增加,但实验台套数没有新增,造成了实验台套数欠缺,结果几个学生共用一套,部分学生只能在旁边观看而没有动手操作的机会,这不利于学生动手能力及综合能力的提升。
(四)实验考核方法欠完善,不利于激发学生创造力
目前的实验考核制度基本上是只注重概念、定理、公式等理论知识的掌握程度,不重视动手能力、创新能力的考核,该考核模式不利于学生对实验技术的掌握及实验操作能力的提高。考核方式的不完善导致学生动手能力特别是创新能力较差,不少学生把实验报告作为“任务”来完成。
(五)实验技术队伍基础薄弱,实验课程重视不够
实验技术人员是教学实践中一个重要组成部分,在教书育人、设备日常养护和维修、实验的正常开展等方面起着重要作用[3-5]。实验课常被看成理论环节的附属部分,认为“理论比实验重要”,导致实验课程重视度不够,教学的师资力量薄弱,没有完善的人才梯队和独特的教学风格。随着实验教学要求的逐步提高,实验技术人员技能水平的要求也逐渐提高,转型背景下的高校无机化学实验专业建设与师资培养走上转型的道路势在必行。
二实验技能竞赛推动实验教学改革
(一)重视实验教学绪论课的引导作用
无机化学实验课是化学专业学生的第一门专业实验课,绪论课对他们来说非常重要。绪论课中,教师仔细讲解实验室安全知识、实验室守则、仪器的使用、基本操作等基础知识。明确无机化学实验课目的,并提高学生对实验课程的好奇心及重视度,培养学生尊重实验结果,养成实事求是的科学态度及素养。
(二)精选实验内容,注重环保意识培养
化学实验竞赛都是以综合性、设计性实验为主,而日常教学更多的是基本技能的训练而忽略了综合性、设计性实验的重要性。我们将改革这种教学模式,重整实验项目,逐步增加综合性、设计和创新性实验的比例,力求突出地方经济发展特色。逐步形成“基础性一综合性-设计性”三段式实验教学体系。加强教学与科研相结合,尽可能将现代科学发展中的新原理、新技术、新方法及时融入到实验教学过程中,或将科研成果转化成综合性、研究性、创新性实验教学项目,既增强实验教学内容的应用性和前沿性又扩展了学生的知识面,有利于学生创新意识和创新思维的培养。另外,化学实验与社会、环境关系十分密切,对学生进行环保教育是化学教师义不容辞的责任,绿色化理念应贯穿实验教学的始终。我们将不断进行通风改造,删掉使用毒性大的试剂的实验,强调试剂用量减量或微量化操作,在保证实验教学目标前提下,培养学生节省实验材料、安全、效率高、减少污染的意识[6],在实验结束后将废液集中存放并进行无害化处理或回收再利用,以减少对周围环境造成的污染。
(三)实验教学手段、教学方法的改革
推动实验教学手段、教学方法的改革并不断深化教育创新是培养具有创新精神和能力的高素质人才的技术保障。在教学方法上我们改革传统的“我讲你听”的灌输式教学模式[1],而是采用启发式、探究式、讨论式等多种方法并用的方式引导学生主动参与学习,在教师监督和指导下进行讨论式互动教学,教师在巡视过程中发现并及时纠正实验过程中的不规范操作,激发学生的求知欲并启发学生对实验现象、结果进行分析讨论,使学生真正能体会到实验的乐趣并理解及掌握实验原理。激发学生学习兴趣,调动学习自主性,从而提高无机化学实验的教学质量和水平。
(四)改革考试方式,强化课程评价体系
对学生进行全面、客观、公正考核是评价教师教学、学生学习效果的重要手段,也是促进学生主动学习、熟练并规范操作实验的动力。改革以往的单一考核方式,建立起科学的实验成绩考核办法。考试采用闭卷、开卷、操作、实验设计等多种形式,着重检查学生运用知识的情况以及观察、分析和判断问题的能力。
(五)提升师资队伍整体水平
加强教师队伍自身建设并提高实验教学队伍素质是高质量的实验教学的根本保证。教师教育理论水平、能力、积极性和责任心等决定着实验教学质量的好坏。为提升师资队伍整体水平,一方面,尽量安排有经验的教师担任实验主讲;另一方面可通过以老带新的方式,进一步提高青年教师的专业教学水平,使青年教师不断提高自身的业务素养并尽快进入实验教学的正轨,全面提高实验教学管理水平;最重要的一点就是要努力建设“双师型”教师队伍,这也是地方本科高校在师资队伍建设上转型的最终目标。
(六)逐渐加大实验室开放力度
《无机化学》是医学检验专业的主干课程,是培养学生思维与技能的文化课程与专业课程,其教学内容和教学效果直接影响到后续课程(有机化学、分析化学、生物化学等课程)的学习和掌握。因此,如何搞好无机化学的教学工作,提高教学质量,使教与学变得轻松有趣,是值得深思的问题。针对目前我校的无机化学教学现状,从素质培养、提高能力等方面,结合教学实践,笔者对《无机化学》课程教学内容及教学方法的改进进行了探索,愿和大家一起分享与讨论。
一、无机化学的教学现状和存在问题
我校检验专业选用的是人民卫生出版社出版的“十一五”规划教材《无机化学》。本教材在贯彻“以服务为宗旨,以岗位需求为导向”的培养目标,本着“必须,够用”的原则,适当降低理论的难度,体现无机化学在医学检验专业领域的应用。教材编排内容如下:
第一章 物质结构和元素周期律
第二章 氧化还原反应
第三章 重要元素及其化合物
第四章 物质的量
第五章 溶液
第六章 化学反应速率和化学平衡
第七章 电解质溶液
第八章 配位化合物
实验指导部分(共九个实验内容)
教师在实践中主要遇到以下一些问题。
1.1课时和知识量的矛盾
由于教材内容很多,72学时要把理论知识与学生实验完成,并让学生“吸收和消化”显然是有困难。于是,教学要求与教学实践之间出现了矛盾。
1.2学生化学基础参差不齐与课堂要求的矛盾
由于我校地处边疆,整体教学水平落后,选择中等卫生职业教育的大部分学生化学基础知识相当薄弱,而这门课程是检验专业一年级的重要课程。于是在和初中教学衔接基础上要兼顾学生学习方法和思维习惯的改变,做好本学科的教学,使学生在原有知识的基础上力求最大限度的吸收新知识这给教学带来很大的压力。
1.3教材难度与学生水平的矛盾
本教材的内容针对医学检验专业设置的,知识难度与初中化学知识跨度比较大。尽管教材难度已经有所降低,但就我校学生的整体知识水平来说,知识内容是具有较大难度的。这就需要教师进行较大的整合,既要体现教材的完整性与系统性,又要让内容简约扼要,深入浅出,要使学生在现有基础上结合专业知识攻克相关的化学知识。
1.4教材内容与专业特色的矛盾
教材内容有纯化学倾向,知识内容比较抽象,概念多,一定程度的繁杂计算容易让许多学生失去学习兴趣和热情。教材过多重视科学知识的教育,而对科学能力和科学品质的培养重视不够,尤其是针对将来的医学检验专业素质来说是有所欠缺的。这就要求教学要与专业特色相结合,让学生认识到化学知识在医学检验领域的重要性,增强学生获取知识的主动性与自觉性。
二、《无机化学》教学改进探索
2.1教学内容的调整与精炼
在知识框架体系内,我根据实践做了内容上的小调整。知识内容分为三大模块。模块一:物质结构、配位化合物(配合物稳定常数放在化学平衡常数中穿插)和元素知识,这样调整的经验是在元素周期律后讲述元素知识,使知识从抽象到具体的一个过程,更符合认知规律。模块二:氧化还原反应、物质的量和化学反应速率和化学平衡。这样安排的理由是这部分知识是无机化学的精髓部分,概念,理论较多,掌握好有利于模块三的学习。模块三为溶液和电解质部分内容,这部分内容计算较多,所涉及的内容和医学专业联系更为密切。
调整后的实践证明,这样的安排能够使学生依据现有教材,深入浅出,有重点地掌握无机化学的知识精髓,提高教学效率和质量,还可以加强课程与专业的联系。在调整后为了避免知识的枯燥乏味,将复杂的计算公式的推导减少,将内容与医学检验各学科联系,加强化学与医学检验的联系。例如,在讲述溶液的酸碱性时候,就可以穿插关于体液PH值,体液酸碱平衡,讲述电解质时候可以利用盐的水解理论解释酸中毒与碱中毒的治疗原理。这样即使无机化学知识与医学联系起来,也更加符合专业的教学实际要求,让学生感受到学化学和医学是息息相关的,是学有所用的。教学中还应结合课程进度不断把学科最前沿知识和新的研究方法介绍给学生,注重知识面的补充和延伸。例如在整个无机化学的教学中,除把握教材内容外,同时可以增加一些化学史料以及交叉学科的新进展新突破,使学生对该课程保持新鲜与好奇,使得他们对化学保持浓厚的兴趣,以不断探索的精神来学习这门基础课程。例如,在介绍原子结构的时候,可通过播放一些影视文件,如Dalton原子学说、电子发现过程等来对原子结构理论发展进行回顾,使枯燥的理论学习变得形象生动。再比如,在讲授碳同素异形体时,可讲述一些碳纳米管的的应用前景,如储氢容器的制备、特殊性能复合材料的制备等,这些有利于激发学生学习化学的兴趣和求知欲望。
2.2 因材施教,改进教学方法与教学手段
教学内容的调整与精炼为保证教学质量和效果提供了可能,但教学质量最终还是要取决于教学过程的实施。《无机化学》被安排在学生第一学期学习,内容多,学时紧,学生刚从中学阶段进入中专学习。他们在学习和生活等各方面还不完全适应,特别对学习方法和学习内容上的不适应,极大地影响了他们对课程的学习。每堂课的内容远比中学要多的多,绝大多数学生生非常不适应,学习起来倍感吃力,甚至觉得迷茫。一旦他们遇到困难,就容易自暴自弃,放松对自己的要求。因此,这就要求在进入无机化学教学时,老师要充分“备”学生,了解学生的知识基础,及时讲解中等专业教育学习方向与学习方法,帮助他们转变学习观念,尽快适应与专业相关的《无机化学》的学习。另外,由于学生之间也存在着较大的个体差异,所以,这就对教学过程提出很大的考验与挑战。如何在教学中既要讲出知识点的深度,达到中等教育的目的和教学大纲的要求,又要在有限的时间内循序渐进、由浅入深地讲解知识点,让参差不齐的学生能在同一起跑线上共同进步。对此,我因材施教,对教学方法和教学手段做了以下改进。
2.2.1、做好预习、提高课堂效率
本《无机化学》主要介绍了原子结构、元素化学、化学平衡、溶液、电解质的内容。在内容多,课时少的情况下,我们既要保持无机化学学科框架的整体性,还要满足学生后续专业课学习的需求, 这就导致了我们在教学中不可能面面俱到,而是要突出重点、难点。因此我课前先列出章节要点,然后在教学结束后及时小姐回顾与习题巩固。预习的效果如何我们采用直接引用及课堂提问的方式,来了解学生对这些知识的预习情况,通过课前预习,学生对内容有了大概的了解,对不易理解的地方作出标识,上课老师讲解过程中学生就有了重点。如在讲述化学反应的时候学生通过预致了解了反应速率的概念,并且从有效碰撞理论思考了为什么浓度,温度,压强,催化剂可以改变化学反应速率。教学中教师只需要通过讨论就将该部分内容愉快的和同学分享了。总之,让学生养成课前预习的良好习惯,大大提高了学生学习的积极性,还能培养思考分析能力,大大提高了课堂效率。
2.2.2培养学生学习型思维和创新型能力
师者,“传道,授业,解惑”。我认为在知识的传承过程中,更要注重学生综合思维能力与技能的培养,使他们能具有自己掌握不断更新的科技知识的能力,以满足在以后实际工作的需要。
传统的教学模式是教师不断“强塞”,学生被动“填充”。这种灌输模式的教学不利于充分发挥学生的主观能动性,不利于学生创造性思维的培养和学习能力的提高,也不利于教学质量和效果的提高。教师教学不应只注重“教”更重要的是“导”,要引导学生提出问题,指导学生解决问题,这样才能充分发挥教师的主导作用和学生的主体作用。比如学习化学平衡,就应启发学生从勒夏特列原理理解体系是如何自发的“反抗”向着条件减弱的方向移动,在找出共性与差异后使知识系统化和条理化,就可以轻松理解掌握并准确运用知识。
采用启发式教学的方式,不仅培养了学生的思维能力,还能增强学生的学习兴趣与求知欲望。例如:在讲解溶液渗透压时,先以输液为例引入,问学生“输液时应该使用浓度多大的氯化钠溶液, 浓度过大或过小会对人体产生什么影响并造成什么后果”引起学生的思考。进而引出要讲的稀溶液的渗透压。通过这样的引入,既能培养学生提出新问题的能力,又能增强学生求知的欲望,营造了好的教学气氛,达到了好的教学效果。
2.2.3有效利于多媒体辅助教学
多媒体教学在我校已经得到快速发展,其信息容量和教学内容的具体化、形象化、生动化等方面是传统粉笔加黑板的教学手段无法相比的。采用多媒体教学,如,原子结构是无机化学中的一个难点。内容比较抽象,学生普遍感到在短时间内难以正确理解这些概念。在课堂讲授过程中,课采用多媒体教学,利用三维立体图片并借助动画来反映一些动态的变化过程,(如,共价键的形成过程)形象生动,使抽象的内容具体化,给学生留下了深刻印象,强化了课堂教学效果,提高了学生学习的兴趣。但多媒体教学也欠缺板书灵活性,我们也不能单一使用某种教学手段,而是应该把二者有机结合,取长补短,以保证最好的教学效果和效率。
3.1改革考试模式、突出实践技能
无机化学是化学、化工、材料、生物、环境、制药、冶金、轻化工等诸多专业的主干课程,是培养学生思维与技能的核心课程…。作为工科化学相关专业的第一门课程,其教学内容和教学效果直接影响到后续专业课程的学习和掌握j。因此,如何搞好无机化学的教学工作,提高教学质量,使教与学变得轻松有趣,是值得每位无机化学教师深思的问题。我们针对目前高校的无机化学教学现状,从素质培养、提高能力等方面,结合教学实践,对无机化学课程教学内容及教学方法的改革进行了探索,以满足社会发展对人才的需求和素质教育的要求。
一
、了解学生的情况,让其尽快适应大学化学的学习方法无机化学的授课对象是刚刚考人大学的大一新生,处在由中学到大学的转型期。他们在学习和生活等各方面还不完全适应,特别对学习方法和学习内容上的不适应,极大地影响了他们对课程的学习。大学一节课的内容是中学的几倍甚至几十倍,绝大多数大一新生非常不适应,学习起来倍感吃力,甚至觉得迷茫。一旦他们遇到困难,就容易自暴自弃,放松对自己的要求。因此,要及时向学生讲解大学的学习方法,帮助他们转变学习观念,尽快适应大学化学的学习。另外,由于学生之间也存在着较大的个体差异,所以,老师在教学中既要讲出知识点的深度,达到高等教育的目的和教学大纲的要求,又要在有限的时间内循序渐进、由浅入深地讲解知识点。
二、培养学生对无机化学的学习兴趣无机化学发展到现阶段,其研究内容已经突破传统意义上的范畴。近5O年发展起来的配位化学、超分子化学、生物无机化学、固体无机化学等已经使无机化学与分析化学、有机化学、物理学、材料学、生物学等相互交叉、渗透。无机化学内容庞杂,学生面对知识量大、练习少的学习模式,往往心理准备不足,容易产生焦躁、苦闷的情绪。因此,在整个无机化学的教学中,除把握教材内容外,同时可以增加一些化学史料以及交叉学科的新进展新突破,使学生对该课程保持新鲜与好奇,使得他们对化学保持浓厚的兴趣,以不断探索的精神来学习这门基础课程。例如,在介绍原子结构的时候,可通过播放一些影视文件,如Dalton原子学说、电子发现过程等来对原子结构理论发展进行回顾,使枯燥的理论学习变得形象生动。再比如,在讲授碳同素异形体时,可讲述一些碳纳米管的的应用前景,如储氢容器的制备、特殊性能复合材料的制备等,这些有利于激发学生学习化学的兴趣和求知欲望。
三、教学内容、教学方法及教学手段的改进1.教学内容的改进。正如前面所说,目前无机化学主要采用多媒体教学手段来提高教学效果。
虽然能清楚完整地展现知识点,但由于课时少,内容多,导致教学还是采取中学阶段“填鸭式”‘的讲解。讲课速度快,信息量大,这对大~新生来说往往很难接受,以致出现“教师忙于讲解,学生难以理解”的尴尬局面。因此,授课教师应考虑学生的专业,根据学生后续课程的需要,有所侧重、有针对性地对教学内容进行筛选。例如,为产品质量工程专业授课时,应重点讲述化学反应基本原理和元素化学的内容。在这些内容中,应结合中学化学内容和教学特点,选取与中学化学及后续课程衔接的部分来进行讲解。对于后续课程重复的内容(如化学热力学、动力学基础),应考虑知识掌握的深浅度,适当降低教学要求。
元素部分,中学化学已经对卤素、氧、硫、氮、磷、铁等重要无机物的性质和应用进行了学习,讲授时要避免重复,抓住教学重点,简化内容,以点带面,选取有代表性的元素及化合物进行结构、性质及其应用的阐述。
2.教学方法的改进。学生是教学过程中的主体,在整个教学过程中,要让学生参与教学,使其成为学习的主人。如何让学生在课堂上积极参与,是每位教师在教学实践中值得反复探索的课题。我们课程团队的一些经验方法是:(1)讲授新内容前预见性地提出一些问题,要求学生在课下带着问题进行预习,促使他们课后积极思考,查阅资料。这样,课堂上他们就能积极参与,踊跃发表自己的见解,从而有效地提高教学效果。
(2)师生同讲。有的教学内容理论深度不高,可以提前让学生学会主动查资料准备讲稿,鼓励优秀学生用P形式,作5~l0分钟的讲述。这样.授课方式从原来只由教师讲授转为师生同讲,使得学生学习的主动性以及自学能力得到进一步加强,同时还活跃了课堂气氛,培养了学生VI头表达以及展现自我的能力。(3)以习题的方式让学生进行归纳总结。每章内容学完后通过布置一些具有代表性的习题来帮助学生进行复习,同时锻炼他们进行归纳总结的能力。
3.教学手段的改进。目前各大高校普遍采用多媒体辅助教学手段进行教学。对于大班授课,多媒体可以使得所有的学生都能借助扩音设备听见教师的声音,借助投影设备看见教师的板书,这些优点都是传统的“黑板+粉笔”的课堂教学无法实现的j。但有的老师直接将书上的文字扫描下来,然后播放,这样的PPT比较枯燥,不容易引起学生的兴趣。而有的老师却过分追求生动活泼,课件制作得花里胡哨,这样的课件容易分散学生上课的注意力,教学效果往往也不好。
无机化学是普通高校化学、化工、轻工、材料、冶金、生物医药等相关专业开设的第一门专业基础课程,是学生进入高校学习的第一门化学专业课。无机化学与生命、材料、环境、能源等其它学科之间的相互交叉、相互渗透,形成了许多新兴的边缘学科如有机金属化合物化学、生物无机化学、无机固体化学、物理无机化学、无机高分子化学等,更为无机化学注入了新的活力,使它成为丰富多彩具有无限发展前途的学科。在这样的背景下无机化学的教学不仅要教有学生最基本的技能而且需要反映出无机化学学科的最新理论和成果。传统的无机化学教学模式是以教师为中心,通过教师的讲授、动作示范把知识传递给学生,这种模式的优点是有利于教师主导作用的发挥,便于教师组织、监控整个教学活动进程,有利于系统的传授。但是这种只重知识的传授,缺少教师和学生、学生和学生之间交流互动,忽略了对学习习惯和方法的培养,忽视知识在生产生活中的应用,使学生也感觉知识抽象、难以理解。因此,研究采用新的教学理念,挖掘开放性教学资源,让学生感觉化学有趣而且与生活生产联系紧密,激发学习热情,培养学生自主学习能力和创新意识,学会用化学思维解决实际遇到的问题,是当前无机化学教学改革的主要工作。
1重视收集和听取学生的意见
任何教学方法的改革不单纯是“方法”的改革,而首先是教学思想的转变,教学活动是“教”的活动和“学”的活动的有机统一,必须依靠师与生、教与学共同作用,协调配合去完成。学生是学习、认识和发展的主体,教学活动必须以调动学生的主动性、积极性为出发点,努力构建学生的学习主体地位。从学生中收集对无机化学教学内容、教学方法、教学进度、作业布置、考试方式和知识点等的意见和建议,适时地调整和改进无机化学课程的教学。
2创新教学体系,优化教学内容
教学内容的改革是无机化学教学改革的核心。教材在坚持科学性、先进性、系统性的前提下,应该做到内容精练,剔除那些陈旧过时的教学内容,注重基础,突出重点,分散难点,便于讲授,利于自学。例如:热力学的内容将会在物理化学中系统学习,因此只需要讲一下焓、熵、自由能的物理意义及简单计算、应用即可。而对于元素部分,内容繁杂但易懂,有些内容高中时期已经学过。教师在讲解的过程可以只讲授重点同时加以总结、归纳,便于学生理解记忆。同时,在教学过程中,既强调基础知识的重要性,强调知识的关联性,并将读国内外专业期刊、杂志、网站报道的最近相关研究成果和进展介绍给学生,使教学内容更加丰富,增加课堂教学信息量。例如:在讲解碳族元素时将碳纳米管和石墨烯等新材料的发展、应用及前景介绍给学生。
3教学方法和手段的改革
讲授方法的优化是关键,教师要以创新教育为核心,改变传统的教学理念,营造宽松和谐的学习环境,优化讲授方法,引导学生自主探究,促使学生不断创新。学生不再喜欢传统的教师讲、学生听的教学模式,这种教学模式容易造成学生上课不积极,反应迟钝,有压抑感。学生也希望教师突破传统教学模式,采用自主式教学,使其积极参与。优化讲授方法至关重要。
3.1教学氛围
教师要营造一个自由、开放、民主的教学氛围,充分利用课堂时间,和学生交流,拉近师生间的距离。在课堂讲授时,利用熟悉的生活信息情景为切入点(如“生活中的化学物质”、“物质的化学变化”、“化学与社会发展”),立足从社会、人文、科学、技术多角度来探索化学课程资源。同时,根据不同专业的培养目标,进行分层次教学,因材施教,调动其学生的积极性,树立正确的学习观念从而达到事半功倍的效果。
3.2教学方法
在教学方法上,运用互动式、启发式教学方法,注重在教学中实践“以学生为主体,以教师为主导”的素质教育指导思想,采用板书加多媒体等多元化、全方位的教学手段,努力提高教学质量,培养学生的综合能力和创新意识。例如:在教学中,可以把有关章节交给学生自学,然后通过提问、讨论、写小结等手段来检验学生的学习效果,既调动了学生的积极性,又培养了学生的自学能力。同时,定期举行学习方法交流会,加强对学生学习方法的指导和思路的介绍,让学生尽快适应从中学的应试教育到大学素质教育的转变。
3.3教学模式
开辟无机化学网络教学模式,网络教学模式可以充分利用网络资源,创造开放式学习环境,丰富教学内容;同时加强教师与学生之间的学习交流,弥补课题时间的不足;提供教师之间、学校之间的教学经验交流和资源共享。例如:通过开设电子邮箱,将每章的学习要求、预习要求以及讨论课程的题目发给学生,同时学生在学习的过程中如有疑问,教师也可以通过电子邮箱进行答疑。
4教学评价的改革
教学评价体系要从侧重基本知识的考核转到侧重应用知识能力的考核上来,因此,采用兼容并重的考核体系,多种考核评价方式并举,多角度来考察学生,避免机械地背诵书本知识应付考试,注重学习效果和过程,提高学生学生知识、素质和能力,为其它专业课的学习打下良好基础知识。我院在实际教学中经过多年的修改和完善,成绩由原来单一的闭卷考发展为3部分组成的多元化考核体系:出勤及课堂表现10%;习题作业20%;期中期末考试70%。
5实验教学的改革
通过实验教学,加深对无机化学基础理论的理解,掌握实验基本操作技能、技巧和初步进行科学实验的能力,养成严谨、认真和实事求是的科学态度,提高观察、分析和解决问题的能力及学生的综合素质。实验教学中,精选实验内容,取消陈旧实验,加强综合性实验,选择那些能体现化学学科的科学方法、基础理论和操作技能的实验;在实验教学中注重紧密联系实际,适当增加一些难度适中,有一定趣味性和应用性的实验,增强学生的专业兴趣;实验中增加学生自主创新,鼓励学生参与在研项目,强化素质教育,培养创新型人才;开展课外实验研究,通过查找资料,拓展学生的知识面,在实验研究中让学生自己去寻找和发现、解决问题;加强计算机在实验中的应用,使学生能够获得实验数据的处理的方法及相关知识。无机化学教学改革的目的是为了提高教学质量,变“强制性”教学活动为“主动性参与”教学活动,强化以创新精神、创造能力、实践能力和高尚人格为核心的素质教育观念,为国家和社会培养大量符合社会需要的高水平的创新型人才。
作者:韩冰 张捷 张静涛 刘炳坤 单位:郑州轻工业学院
参考文献:
[1]杜婕.高校无机化学课程教学现状及其改革思路研究[J].贵阳学院学报:自然科学版,2011,6(2):79-81.
[2]李海霞,符小文,吴良,等.以素质教育为中心的无机化学教学改革[J].药学教育,2012,28(1):24-36.
中图分类号:G424 文献标识码:A
Difficulties in Bilingual Education of Inorganic Chemistry
YANG Qin
(Basic Department of The Chinese People's Armed Police Force Academy, Langfang, Hebei 065000)
Abstract In this paper, four kinds of difficulties have been described in the bilingual education of inorganic chemistry based on the author's teaching practice, including: heavy workload of teacher, different reflections of students, unsuitable text and shortage of class hour. The reasons have been discussed in order to find out the corresponding solutions.
Key words inorganic chemistry; bilingual education; difficulties
0 前言
改革开放以后,我国与国际之间的交流合作越来越广泛,外语作为获取信息、交流合作的工具,其作用也愈加重要。与之相应,我国高校的教育方针越来越趋于国际化,高等教育与国际高等教学也在逐渐接轨,培养学生不但要精通专业知识,还要具备一定的外语基础,尤其是专业外语。在21世纪这个以多媒体和国际互联网为代表的信息技术时代,掌握专业外语可以使我们从网络上更快、更广泛地获得各种信息,为从事专业研究以及与国外进行技术交流打下坚实的基础。在这种情况下,双语教学应运而生。教育部于2001年秋季的教高[2011]4号文件明确提出“本科教学要创造条件使用英语等外语进行公共课和专业课教学”。①
双语教学通常是指在非外语专业(以理工类为主)的大学课程中,在基础课、专业基础课、专业课中有计划、有步骤、有重点地同时用外文和中文讲授某一课程,目前使用的外语主要是英语。我国有许多高校已开展双语教学的实践并取得了较好的效果,比如清华大学、浙江大学、厦门大学、武汉大学等名牌大学。②在我院,无机化学作为消防工程和消防指挥系的专业基础课,与消防专业知识有着异常紧密的联系,所以在无机化学课中开展双语教学非常必要。笔者从2004年开始在消防工程系学生无机化学课程中尝试进行双语教学,经过多年的教学实践,收获了宝贵的经验,同时也发现了在教学过程中存在的一些难题。
1 教师工作量大
实施双语教学对教师的要求非常严格:(1)要求授课教师首先必须精通所授专业课程内容。这里所说的“精通”,不仅仅是自己精通专业内容,更要求教师必须精通教学艺术,擅长课程的安排设计,知道怎样容易使学生掌握课程内容。(2)授课教师必须是非英语专业的英语高手。这里所说的“高手”,当然不只包括读和写,更要包括听和说。长期以来,大学里对非英语专业教师的英语要求只限于阅读和翻译,并不太重视其听、说水平,多数教师英语口语较差,难以清楚地用英语表达专业内容。但如果教师只是照本宣科已准备好的课件,不能与学生用英语交流,特别是对待学生用英语提问题时,不能准确回答,则不会有好的教学效果,双语教学只是流于表面形式。
实施双语教学的教师,必须要做到:专业词汇丰富,读音准确优美,语法正确无误,语言简洁流畅。其中最困难的是读音和会话问题。尤其是专业词汇的读音,如果没有在英语国家学习、生活的经历,就必须要仔细核对每一个词汇的读音是否正确。而且,教师用英语进行教学,会话、发音必须准确,否则将导致以下后果:(1)一些英语程度稍差的学生,由于不能分辨正确与否,很有可能受到负面影响,继而损害到学生的正常英语听说能力;(2)英语程度较好的学生,察觉到教师发音或语言不准确,会对教师产生不信服的心态,进一步失去对本门课程的兴趣。因此,进行双语教学的教师在授课前需要做大量的准备工作,包括:(1)多读:读专业英文资料;(2)多听:听英语广播或视频;(3)多译:进行英汉或汉英互译;(4)多学:向英语教师学习,向外教学习。无形中双语教师工作量远远超过了其他教师。
2 学生反应不一
学生作为双语教学的接受者,是学习的主体,其知识水平和学习兴趣直接影响着双语教学的效果和质量。
我院学生来自全国各个省份,虽然现在都是一本学员,而且我们总是挑选基础相对较好的消防工程系学生进行双语教学,但因为不同地域教学水平不一,招生分数线相差几十到一二百分,所以学员的文化水平存在着巨大差异。这种差异既表现在化学基础上,也表现在英语水平上。对于一些偏远地区的学生,如青海、等地,学生本身的化学基础就要差一些,即使用中文授课,有些学生也很难完全掌握无机化学课程内容,更何况双语教学。其他大部分学生的差别经常是体现在英语水平上。由于思维方式不同,男生和女生的语言学习能力有着明显的差距。多数女生的英语要好于男生。而男生之间的英语水平差别较大,有些学生英语水平总体要差一些,而有些则是典型的“哑巴英语”,听说能力差于读写能力。学生知识能力的差别首先影响了他们的学习信心。所以当他们得知无机化学课程进行双语教学时,出现的反应通常会有以下几种:兴奋,跃跃欲试;纠结,犹疑不定;畏惧,唉声叹气。学生这些反应会直接影响到他们以后的学习效果。第一种学生带着极高的积极性去学习,学习更为主动,乐于与教师交流,各种能力提高很快,这种成就感会刺激他们更加努力,但这部分学生所占比例并不太大;而第二种学生经过一段时间的学习后会出现一些分化,积极或者消极,这与教师对他们的关注程度直接相关;其余一些基础差的学生则因学习任务重,思想压力较大,自信心受挫,不可避免地对无机化学产生厌倦的情绪。所以在最后的问卷调查中,有些学生建议干脆取消双语教学,认为不如直接用中文授课学习效果更好。鉴于学生这些差别,对于每个学生的培养目标也必须有所区别,这也会直接影响到教学模式的选择。
3 教材难于选择
合适的教材是影响双语教学效果的一个重要因素。教材在化学双语教学的作用举足轻重。③既然是双语教学,不是英语教学,所以英文教材和中文教材缺一不可。我院学生使用的中文教材是大连理工大学主编的《无机化学》,和其他非双语教学班学生教材相同,可以保持同等的教学内容和教学进度。英文教材是美国Ralph H. Petrucci,William S. Harwood, F. Geoffrey Herring编写的《General Chemistry Principles and Modern Applications Eighth Edition》 影印版。《General Chemistry Principles and Modern Applications Eighth Edition》英文地道、通俗易懂、讲解详细、插图丰富、内容全面,有大量的例题和习题,并有相关内容的学科应用,在每一章后面都附有一个“Summary”和“Key Terms”,这是它的优点;如它与中文教材的章节编排顺序有所不同,学生在英文教材上常常找不到与中文教材对应的内容,如《General chemistry principles and Modern Applications Eighth Edition》书中,氧化还原这一章,方程式的氧化数法和离子电子法配平与氧化还原主要内容所在章节前后相隔几百页,如果不仔细寻找是不可能发现的,学生不通读此书,可能就认为本部分内容不存在了。另外,教材的知识涵盖面不完全适合我国的课程教学要求,比如,英文教材追求学科的完整性和基础性,但我国国内学生中学基础较外国要好,所以有些内容学生觉得过于简单,占用篇幅却很大,使书本厚重,有1200多页,难于携带。其他几本外文教材有的是知识深度不够,有的是语言讲述不够详细,只列出基本知识点,都不适合作教材使用。所以我们只能参考多本英文教材,参照中文教材的内容和难度,从多本原版或影印教材中摘选相关内容,编写与中文教材内容对应的英文教材。
4 授课学时不足
本校无机化学双语教学班的授课学时与其他非双语教学班完全相同,但我们在授课过程中对比发现,同样的教学内容,双语授课比中文授课进度几乎要慢一倍,原因如下:(1)补充的内容多。如,无机化学中有许多专业词汇,教师需要讲授专业词汇构词法,介绍化学物质的命名法;无机化学理论中有许多计算内容,教师需要讲授一些常用数学符号的读法;在化学中进行双语教学不只是让学生“听”,而且还要“用”,所以要教授学生文献的查阅方法、英文摘要的写法。(2)重复的次数多。专业词汇需要经常重复,以帮助学生加深印象;讲述经常重复,以确保绝大多数学生能听懂。(3)练习的时间多。除了与正常的授课内容相关的练习之外,双语班还要进行英汉互译练习。从以上原因不难看出,双语教学相当于在无形中又添加了一门无机化学专业英语课,所以原定的学时非常紧张,有些内容不得不挪到课下进行。当然,学生的学习任务比其他非双语班更繁重。
以上总结了在无机化学双语教学中经常存在的四个问题,并分析了原因。我们需要针对这些问题找出相应对策,在学校大环境不变的情况下建立适合我们自己的双语教学体系。
注释
“无机化学”是我校化学专业大一新生的专业课,由于是第一学年开设(第一学期“无机化学”上册内容为:基本概念与基本理论部分,第二学期“无机化学”下册:元素化学及配合物等内容)。长年的教学中所遇到的问题主要有如下几个方面:一是扩招后大学新生基础普遍薄弱,相当部分的学生中学化学知识还没有过关;二是新生适应大学学习生活的能力差,角色变换慢;三是对于现在的学生而言教学内容相对多,课时相对少;四是大环境下高校对学生要求低,要求保证有一定的毕业率和学位授予率,即要减小挂科率,导致学生学习动力不足,竞争意识弱。经过多年的“无机化学”教学,笔者对历届学生的学习情况进行了较长时间的比较与思考,现就扩招下的学生所显现的“无机化学”上册中基本概念与基本理论部分的教学难点进行梳理辨析(注:扩招前学生有的可能并不觉得是难点),以期帮助学生提高学习兴趣,少走弯路,提高学习效率,为后续专业课程夯实基础。目前我们采用武汉大学等学校编写的“无机化学”作为主要教材[1],本文大致依照此教材上册中的教学内容的主要编排次序即物质的状态、原子结构、化学键与分子结构、化学热力学初步、化学反应速率、化学平衡、溶液、电解质溶液、氧化还原反应,进行讲述,不足之处敬请专家同行批评指正。旨在抛砖引玉,共同上好“无机化学”这门课。
1原子结构部分
原子结构与分子结构是“无机化学”最重要也是最难学的两章。由于原子与分子看不见摸不着,属于微观世界,大一新学生普遍觉得原子结构这章内容抽象难懂,不易掌握。那么人们是如何知道原子的核外电子运动及排布的呢?讲解的方法可先给学生梳理一条由宏观到微观、由粗到细、由现象(化学性质)到本质(物质结构)脉络(如图1),让学生先有感性认识再到理性掌握,沿着图1的走向进行反向学习。由图1学生就很快理解为什么教材中要先从氢原子(最简单的单电子原子)光谱入手,由易到难、由表及里进行渐进阐述。讲解本章内容要格外注意帮助学生建立微观粒子与宏观物质的运动方式截然不同,前者的运动具有波粒二象性(符合测不准原理),其运动行为不能套用宏观物质运动的经典力学公式———牛顿定理,而要用统计学的观点,以薛定谔方程来描述。本章节另一个难点是四个量子数,即主量子数n、副量子数或角量子数l、磁量子数m、自旋量子数ms。除了帮助学生理解并掌握4个量子数的物理意义外,更重要的要掌握各量子数的功用。如图2所示,n、l决定多电子原子的电子的能量(其中H原子的电子能量仅由n决定);n、l、m决定电子的空间运动状态,即原子轨道、波函数;n、l、m、ms决定电子在原子核外的运动状态。我们把原子“轨道”叫做电子的空间运动状态,把既有一定空间运动状态又有一定自旋状态的电子称作具有一定运动状态的电子。训练学生必须具备通过关联4个量子数数值计算各电子层中可能有的电子运动状态数的能力。多电子原子的核外电子的排布要遵守三个原理及一个补充规则(俗称三把半钥匙):能量最低原理、保里不相容原理、洪特规则及其一个补充规则(全充满、半充满、或全空规则)。其中学生最难掌握并应用的是能量最低原理,因为必须掌握原子轨道的近似能级序,而大多数人往往是死记硬背。如何让学生能轻而易举的掌握原子轨道的近似能级序呢,笔者采用了如图3的方法帮助学生。图3的形式是二叠V形,即一个大V字母内套一个小V字母,再配上口诀进行讲解,学生感觉形象易懂,效果很好。如果万一忘记了,还可结合我国著名化学家徐光宪将原子轨道的能级近似计算公式对能级进行排序:(1)对于基态原子:n+0.7l;(2)对于基态阳离子:n+0.4l。图3的能量最低原理的能级序口诀:1,22,33,434,545,6456,7567,s开始,p结尾,f靠s,d靠p。口诀释义:1(1s),22(2s2p),33(3s3p),434(4s3d4p),545(5s4d5p),6456(6s4f5d6p),(7s5f6d7p)。图3将能级组、能级组内各原子轨道、元素周期表的分区、各周期的元素数目等知识有机地联系起来了。
2分子结构部分
分子结构与化学键是“无机化学”最重要也最难学的另一章。相邻原子间通过强烈的作用力(即化学键)形成了分子。由于各原子的性质不同,形成了三类不同的化学键即离子键、共价键和金属键。其中通过共价键形成的物质最广泛。为此有关共价键的理论也最多,到目前为止主要有4个,分别是现代价键理论(即电子配对理论简称VB法)、杂化轨道理论、分子轨道理论(简称MO法)、价层电子对互斥理论(简称VSEPR理论)。杂化轨道理论应用相对更为普遍。各理论的功用各有千秋,通过列表(表1),便于学生掌握。多原子共价分子ABn的极性与其键的极性和分子的空间构型(即形状)相关。如何教授学生准确快速把握共价型分子的空间构型,是教学的相对难点。为此笔者将相关知识联系起来梳理成表2,期望有事半功倍之效。表2中的等性杂化,笔者认为教材说的不够全面,应符合3个条件:(1)组成中心原子A杂化轨道的原子轨道的成分及能量均相同;(2)中心原子A无孤对电子对;(3)中心原子A与相同的端原子B或配位原子B形成)键。上述条件如果有一个不符合即为不等性杂化,如BeCl2、BCl3、PCl5、SCl6等是等性杂化,而PCl3、H2O、CH3Cl等是不等性杂化。杂化轨道理论在解释分子的空间构型时非常好用,应用广泛,尤其为后续的“有机化学”运用更多。为此,笔者有意识地对这部分内容与VSEPR理论进行对应比较教学(表3),便于学生消除这方面的难点。分子间作用力即范德华力的作用范围及产生原因是学生难以掌握的教学难点,为此笔者对此部分教学内容进行了梳理并总结列于表4,以利于学生的概念澄清,牢固掌握。从表4可知,色散力存在于一切分子之中,而取向力只存在于具有固有偶极的极性分子之间。化学键(原子间作用力)与分子间作用力(包括特殊形式的范德华力—氢键)的产生原因、产生对象、作用力大小以及力的特征等知识,有的学生也往往不易掌握,鉴于此,将它们进行了梳理比较分析,如表5,让学生一目了然,能快速准确地理解并掌握。需要指出的是,氢键的本性到底是什么,目前说法不一。有的说是静电引力,因为高电负性的F或O或N与H结合形成共价型分子HY,使得H几乎成为质子,此时的H呈现强电正性,易与另一个分子HY中的Y原子即F或O或N接近,产生静电吸引作用,结果形成氢键,表5暂时采用这一说法;有的说是共价键,因为它具有饱和性和方向性的特征,但键的数值太小,没有达到化学键范围,所以又不合理;有的以作用力大小为依据,认为氢键是特殊形式的分子间作用力,但让人不信服的是它又有饱和性与方向性的共价键特征。由化学键或分子间作用力形成的分子,其晶体往往不同,目前分为4类。为此将4种晶体的性质等知识进行综合比较得表6,目的是让学生便于厘清与掌握。
3其它章节部分
除了上述最重要的两章有较多的难点外,其它章节相对更为容易些。梳理一下主要有如下难点。
3.1化学热力学初步
状态函数的概念等知识是本章的重要内容,由于运用盖斯定律的函数必须是状态函数,所以学生要分清哪些是状态函数,哪些是非状态函数。状态函数主要有:P、V、U、H、S、G等,非状态函数有:W、Q等。注意教授学生状态函数的集合(和、差、积、商)也是状态函数[2],即+U、+H、+S和+G等也是状态函数。在U、+U、H、+H、S、+S、G、+G中,只有S有绝对值,U、H、G则没有。还要特别提醒S、+S与+H、+G单位的异同。要教会学生注意对大学化学中热力学的“标准状态”和中学化学中的“标准状况”这两个概念区分(见表7)。前者条件指的是:处于标准压力1.01×105Pa下的状态称为标准状态;后者要同时指明压力与温度即在标准压力101.325kPa和273.15K(即0℃)条件下为标准状况。关于为何规定白磷的标准摩尔生成热为0的原因,一些学生弄不明白,为此要进行特别讲解。标准摩尔生成热定义是[2]:“在标准压力1.01×105Pa和指定温度下,由最稳定的单质生成1mol该物质的等压热效应”。并规定在标准状态下最稳定单质的生成热为0,常用的是298K的数据。但是,红磷化学性质比白磷稳定,为什么规定白磷作标准摩尔生成热为0而不是用红磷(红磷的为负值)呢?其原因是[2]:(1)到目前为止,人们对白磷的结构研究相对更为成熟。研究表明,在固态、液态和673K以下的气态下,白磷均以P4分子形式存在,P4为正四面体,其键能、键角等参数业已确定;红磷的结构现在尚未弄清楚;(2)白磷的存在相对更为普遍。人们从磷酸盐中提取磷蒸气迅速导入水中冷却,结果总是得到白磷而不是其它同素异性体如红磷、黑磷等。白磷长期放置或在673K密闭加热数小时才转化成红磷;将白磷高压下或常压用汞作催化剂加热方能得到黑磷;(3)白磷的化学性质相对更为活泼。所涉及白磷的化学反应比红磷或黑磷多的多。综上所述,人为规定白磷的标准生成热为0并用以进行相关计算,则显得更方便、更实用。长期的教学经验及实践表明,讲述标准生成热定义时,将白磷作为特例作出说明,有利于学生理解最稳定单质及标准生成热等概念,学会处理矛盾的普遍性与特殊性的关系,更加理解知识是为人类生产生活服务的。
3.2溶液
溶液这章除了大纲要求掌握的基本知识外,要提示学生注意胶体溶液与高分子溶液的异同点,不然就会混淆不清,表8是为此所做的梳理、分析比较。
3.3电解质溶液
有的学生对四大酸碱理论概念及优缺点分不清楚,老师应该对此讲透(表9)。四大酸碱理论包括酸碱电离理论、酸碱质子理论、酸碱电子理论、软硬酸碱理论(严格上算不上理论,只是经验规则,它以酸碱电子理论为基础。教材将此理论安排在下册的配合物一章,为了知识的综合归类,利于学生对比掌握,故提前在此讲解)。其中软硬酸碱理论是学生最难掌握的。软硬酸碱[4-5]将酸、碱分为“硬”“软”两种。“硬”指具有较高电荷密度、较小半径的微粒(原子、离子、分子),它们具有较大的“电荷密度/粒子半径”的比值;“软”是具有较低电荷密度、较大半径的微粒,即具有较小“电荷密度/粒子半径”的比值。“硬”微粒的变形性(可极化性)较小,但极性较大;“软”粒子的变形性(可极化性)较大,但极性较小。为此软硬酸碱的概念如下(主要应用于配合物):硬酸:正电荷数、体积小、变形性小,即对外层电子抓得紧的中心原子。如:H+、Li+、Na+、Fe3+、Cr3+,等。软酸:正电荷数低、体积大、变形性大,即对外层电子抓得松的中心原子;如Hg2+、Ag+、Cu+、Cd2+,等。硬碱:电负性高、变形性小、难极化、难氧化,外层电子抓得紧、难失去的配位原子;如NH3、H2O、O2-、SO2-4,等。软碱:电负性低、变形性大、易极化、易氧化,外层电子抓得松、易失去的配位原子。如I-、S2-、CN-、CO、S2O2-3,等。位于软硬之间的酸、碱称为交界酸(如Fe2+、Sn2+、Zn2+、Co2+,等。)、交界碱(如N3-、Br-、NO-2、SO2-3,等)。硬酸和硬碱相互作用力主要是静电引力,软酸和软碱相互作用力则以共价键为主。该理论的酸碱结合的口诀是:软亲软,硬亲硬,软硬结合不稳定。
2无机化学和物理化学教学的协调
结合无机化学和物理化学课程的特点以及2者的实际教学情况进行整合与优化时,必须遵循一定的基本原则,而不能简单、机械地对2者涉及到的知识点进行切块划分或简单重复[2]。物理化学和无机化学知识的衔接点及衔接方式比较多,既有如热力学和熵等概念内涵和外延的变化,也有对如化学平衡和电化学等知识的深化和拓展。无机化学课程一般在大学一年级开设,学生在高考之后经历近3个月的假期,对中学所学的知识有较大程度的遗忘,限于这一阶段学生的知识水平及认知能力,无机化学作为第一门专业基础课,在讲授过程中要注意与高中知识的衔接和复习[7],在教学过程中注意与学生的互动,了解不同生源地教学大纲的区别以及不同学生的基础,同时也要讲究教学策略。例如,不同类型化学反应平衡是无机化学的重要基础理论,也是教学的重点和难点。不同类型化学反应平衡的重点在于计算,难点在于公式多,学生对酸碱平衡、沉淀—溶解平衡、配合物和氧化还原反应这4大类反应进行计算时容易将公式混淆或根本记不清。可采用对比法对不同反应的平衡进行计算和公式的推导,寻找其共同规律,又根据各自特点突出区别[8]。这种方法可将此部分内容化繁为简,不仅使学生容易理解和接受,而且脉络清晰,便于记忆,从课堂效率角度考虑,反应平衡部分也可节省1个课时左右。物质结构部分由于比较抽象,在教学过程中也要注意基础知识的讲授和复习,笔者曾在4个课时之后发现某一学生参考高中化学教辅材料对这一部分进行学习,了解之后发现该地区高考大纲对物质结构部分要求较低,学生基础较弱。而对于无机化学中与物理化学课程重复的部分,教学主要以应用为主,把这部分内容作为工具来讲,重点在于某些特定条件下的应用,而不是系统地去讲述工具本身。而在物理化学课程中,则是系统地研究这些内容在各种条件下的应用,研究的是工具的本身,重点在于向学生传授工具的来源以及工具在不同情况下的应用[5]。
1 药学专业无机化学教学中渗透生物无机化学的重要性
在我国很多医药院校的药学专业中,药学教育的模式一直是化学模式。由于,无机化学的理论学习中要求记忆的东西很多,较枯燥,导致了很大一部分同学在学不到一半的时候就放松了学习,明显影响学习效果。如果能够在教学过程中有意识地引进一些生物无机化学的新知识、研究的前沿和热点问题,及相关的人文科学知识,将大大提高药学专业学生的学习无机化学的兴趣,为提高其综合素质和培养其创新能力提供坚实的基础。在我国的一些院校的化学系开设了生物无机化学的选修课程。但是对于药学专业进行生物无机化学教学受到学制短、化学课课时少及化学和生物化学基础知识差等客观条件的限制。为解决这个问题,可以在学习无机化学的过程中有意识地渗透一些生物无机化学方面的知识,以达到提高学生的学习兴趣等的效果。
2 在药学专业无机化学教学中渗透生物无机化学的内容
在药学专业使用的无机化学教材中,隐含着丰富的生物无机化学教育内容[2](图1),教师要有计划地把这些知识渗透到教学过程中去,使学生在学习无机化学知识的同时,获得更多与药学相关的知识。因此在备课时,教师需要熟读教材,找准无机学化各章节中渗透生物无机化学知识的结合点。
2.1 绪论部分
无机化学是一门理论性较强、较抽象的课程。在绪论课时,教师适当的渗透一些无机药物方面的知识(表1),将对提本文由收集整理高学生学习无机化学的兴趣起到事半功倍的效果。
2.2常见非金属元素及其化合物
非金属元素的生物无机化学的内容相对偏少,但也还是存在足够的可讲的知识点。如,三位科学家由于发现一氧化氮作为人体中一种重要的信号分子而于1998年获得诺贝尔医学奖。一氧化氮是第一个被发现的参与细胞信号转导的气体信号分子。一氧化氮是随血液存在于人体各处,只要有血液的地方就有一氧化氮的存在。一氧化氮参与的生命活动非常广泛,在神经、免疫、呼吸等系统中发挥着重要作用。人的机体内有很多信号系统,它们可以调节全身的血管网络,一氧化氮可以使微循环畅通,保证含氧血运送到人体各组织和器官当中,让人体血压保持在适当水平。人体内生成的一氧化氮自由基,可以穿透任何细胞,到达任何组织,使信息从人体某一部分,传至其他部分,行使着传输信号的功能。这样使血管扩张,帮助控制血液流向人体的各个部位,以起到保持血管清洁、预防中风、维持正常血压的作用,有效减轻心脏负担,从而达到预防心脏病的效果。这就是一氧化氮作为信号分子的作用。
2.3 常见金属及其化合物
人们对于微量元素的作用远不如对维生素那样熟悉。然而,微量元素对于生命的作用要比维生素重要得多,生物体本身无法制造出它所需要的微量元素。所以,缺乏微量元素就成为一个十分严重的问题。现代研究表明,生物体内必需的微量化元素至少有十六七种。而人体内有1/4~1/3的酶需要金属离子参与才能发挥催功能,这些金属离子包括fe2+、zn2+、mn2+、cu2+、co2+、mg2+、ca2+等。人们逐渐认识到生命活动无不与金属离子有着千丝万缕的关系,即没有金属离子就没有生命。缺乏这些元素,生物体就要发生各种病变。人体的许多疾病,包括一些地方流行病,往往与微量元素的缺乏或过量有关(表2)。
2.4 配位化合物
在现代医学中无机药物的使用已经非常普遍。从生物必需元素到有益元素甚至放射元素都在医学上占有一席之地,而且涉及多种疾病的诊断和治疗。有些具有治疗作用的金属因其毒性大、刺激性强、难吸收等特点而不能直接在临床上应用,若把它们变成配合物就能在一定程度上增强药效同时降低其毒性[3-5]。由于形成金属有机络合物提高了化合物的脂溶性,有利于提高其吸收效率,有利于药物分子选择性地进入体内的一定位置。
本部分可以重点地介绍治疗药物如铂类抗肿瘤药物和铋类抗溃疡药物[6-7],诊断药物如核磁共振造影剂、放射诊断药物以及中药研发方面遇到的实际问题。
2.4.1 铂类配合物作为抗癌药物的应用 20世纪70年代以来,铂配合物抗癌功能的研究在国内外引起了极大的重视[8-10]。铂配合物的抗癌活性是基于其对癌细胞的毒性[8]。现已确定具有顺式结构的均显示抑瘤活性,其中顺式二氯·二胺合铂,简称顺铂抗癌活性最高。它不仅能强烈抑制实验动物肿瘤,而且对人体生殖泌尿系统、头颈部及其他软组织的恶性肿瘤有显著疗效,与其他抗癌药联合使用时具有明显的协同作用。目前,我国已生产“顺铂”供应市场。由于“顺铂”尚有缓解期短、毒性较大、水溶性较小等缺点,经过化学家们的不懈努力,现已制出了与顺铂抗癌活性相近而毒副作用较小的第二代、第三代抗癌金属配合物药物[11]。
2.4.2 钆类配合物作为核磁共振造景剂的应用 核磁共振造影技术已成为当今临床诊断中最为有力和安全的检测手段之一。它对疾病的诊断是通过使用外来的顺磁试剂或造影剂而使得正常组织和疾病组织的1h(主要是水)的共振信号产生差别。核磁共振造影剂使得质子的弛豫时间缩短,从而达到改善组织成像的效果。多数的核磁造影剂均为gd(ⅲ)、mn(ⅱ)和fe(ⅲ)离子,因为它们具有最多的未成对电子和较长的电子自旋弛豫时间。目前临床诊断使用的化合物主要有四种,全部是三价钆的配合物。据统计,世界上大约每年要进行500万次核磁共振诊断,而其中20%必须使用造影剂,造影剂研究及应用的重要性不言而喻。
2.4.3 络合作用与中药的研发 在天然药物研究开发过程中,往往药物的粗提物具有明显的生理活性,但是随着纯度的提高,其药理活性逐渐下降,甚至消失。究其原因,可能是由于除去了微量元素等无机成分。由于中药中含有微量金属元素和氨基酸、皂苷类、黄酮类、多糖类、生物碱等有机组分。而这些有机组分含有多个配位原子,能与微量金属元素通过多种键合作用形成各种复杂的配合物。它们具有较高的稳定性,这对于药物在体内的生物化学作用具有重要的意义,使之表现出长效、低毒和药性温和。
实际上,中药的药理作用是中药中的有机组分和无机组分的共同表现,它们的络合物往往表现出较强的药理活性。例如,博来霉素最早由链霉属真菌中以铜配合物的形式提取出来,只有人们改变了发酵条件得到了一系列类似物。博来霉素作为抗生素类抗肿瘤药物在头颈癌、卵巢癌等的临床治疗中广泛应用。研究发现,博来霉素需要有金属离子才能产生活性,铁、钴、锰、铜等离子的存在使得博来霉素能够对dna进行裂解。目前较公认的机制是:博来霉素首先与金属离子如fe3+结合,金属离子结合的博来霉素发生构型的变化,然后与活化分子氧生成活化态,后者对dna进行切割并阻止其复制。
3 在药学专业无机化学教学中渗透生物无机化学的途径
3.1 制订计划
在无机化学教学中渗透生物无机化学教育,必须有周密的计划,这一方面是为了在有限的时间内完成教学任务,另一方面也避免了盲目性和随意性。制订计划力求全、准确、具体、可行。
3.2 注重渗透方法
摈弃“满堂灌”的教学方法,开展启发式、自学式和讨论式教学。在课堂上注重以多媒体授课的优势,充分发挥学生在教学中的主体作用和教师的主导作用,讲重点、难点,给出一些专题,课后学生广泛查阅文献,根据自己的兴趣,写出相关小综述,课程结束时,在课堂上做专题发言,互相交流,共同提高。这样,在学生不仅学到了知识,更重要的是培养了他们自己获取知识、分析问题与综合问题及表达能力。
3.2.1 讲授法 讲授法是目前教师采取的主要方法之一,也是最传统的教学方法。在化学教学过程中,渗透生物无机化学教育就是在讲授无机化学基本知识的同时,把与之相关的药学及生物学相关的知识传授给学生。
【中图分类号】O61-4
化学实验是化学学习过程中必须要采用的手段,但是一些学校基于自身条件的限制和其他原因,在化学教学中采用的教学方式往往都是重理论而轻实践。这种教学方式对于化学学习非常不利。无机物化学相较于有机物化学而言,其难度要相对较大,对于无机物化学教学来讲,实验教学要比理论教学更重要。
一、教材创新与实践积累
(一)注重平时实践积累
在无机物化学的学习过程中,注重平时的积累非常重要。在化学学习中,无机物的存在随处可见,但是只有在系统的学习无机物化学的时候,老师们才会重点强调。为了加强学生们对无机化学的认识与了解,化学老师在平时的教学过程中,对于出现的无机物化学,应当对学生加以提醒和引导,使其认识到无机物化学的存在,然后进行有意向的积累。任何一门学科的知识都是由少到多积攒起来,注重平时的积累,在无机物化学的专章学习中,就不会出现力不从心的感觉,老师教起来轻松,学生学起来也不累。
(二)教材创新
就目前的化学教材而言,对于无机物化学以及理论教学多过于实践教学。老师按照这样的授课方式进行教学,造成的结果就是学生们重理论而轻实践。由于缺少实践,所以学生们对于繁琐的实验过程只有进行死记硬背,这样的知识学习方式不仅效率不高,而且学生的理解和感受也会不到位,所以在实际教学中,学校根据自身的教学特点,应该配备专门的实验教材,从理论和实验两方面入手来加深学生的理解。
二、打造以学生为主体的实验教学
(一)提前进行实验报告的预习
课堂教学本来就应以学生为主,对于无机物的实验教学更应该如此,加强学生的自主能力,使其在学习中发挥主体作用,老师再从旁辅助,方能达到预期的学习效果。在实验教学中,对于实验的认知很重要,所以在实验前,老师进行提前通知,W生们对于实验原理、实验步骤以及实验方法要按照实验报告做好相应的预习工作,只有预习工作做到位,实验效果才有可能达到。没有预习的实验,会造成实验现场混乱,对于实验安全来讲非常不利。
(二)重视实验过程的基本操作
实验有基本的规章制度。在试验中,必然会使用到化学仪器,也会接触到化学试剂,所以在实验中一定要重视实验的基本操作。化学实验的安全就在于化学试剂的使用和化学仪器的基本操作,操作不熟练或者是方法不得当,很容易发生实验安全问题,所以在实验过程中,老师必须要强调实验的基本流程和相应的规章制度。
(三)记录实验过程,规范实验报告的填写
对于实验而言,记录是必不可少的内容。让学生们在实验过程中就自己使用采取的步骤和方法进行记录,然后将产生的反应或者现象也进行详细的记录,这是实验的基本要求。一般在实验的时候,都会有一份规范的实验报告,为了保证实验的有效性,学生们在实验过程中,就实验报告涉及的内容要进行细致的填写,一方面是加深学生们对基础知识的记忆,另一方面是加深学生们对实验规范的掌握。实验是学生们对学习内容的切身感受和体验,而实验报告就是学生们对自身体验和所学内容的一个再回顾,这对于知识的牢固掌握意义重大。
三、改变考核方式
在以往的教学活动中,由于重理论轻实践,所以在学生的考核方面,对于实验的考核比重非常少,这也就造成学生们对实践的不重视。所以为了改变重理论轻实践的教学模式,达到理论和实践并重的效果,应该制定相应的考核制度。图一为考核表的主要内容。
四、采用机计算机技术进行实验模拟
在无机化学的实际教学中,学校或者是实验本身的原因是没有办法让学生进行实际动手操作,面对这样的情况,化学老师可以积极引进计算机教学,利用化学实验课件来对学生进行整个实验过程和理论的教授。除去化学实验课件以外,在化学课堂中还可以利用计算机进行模拟实验,虽然学生们无法切实感受实验内容,但是通过计算机模拟实验,学生可以直观的观看到整个实验的过程以及实验现象和结果,对学生而言,也是一种加深记忆的实验教学法。
结束语:
无机化学一直是化学教学中的难点,也是化学学习中不可避免的重点,所以积极做好无机化学的教学工作,对于化学的学习来说非常关键。通过实验的手段来加强化学学习的质量在实际教学中非常可行,所以在面对全新的教学要求,无机化学的教学,一定要理论和实践并重,加强实验教学在实际教学过程中的比重。
参考文献:
[1]周立亚.无机化学实验教学改革探讨[J].高教论坛,2008,01:113-115.
[2]周勇,土登,益西.我校无机化学实验教学改革实践与思考[J].大学学报(自然科学版),2008,01:44-47.