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關(guān)鍵詞:教學(xué);模式;學(xué)生;學(xué)習(xí)
中圖分類號:TP3-4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1007-9599 (2011) 13-0000-01
"Course of Engineering Tasks" Application Research in the Vocational"Computer Culture"Teaching
Yao Xu,Yu Yue,Yu Shuang
(Institute of Qiqihar,Qiqihar161005,China)
Abstract:"Computer Culture"course is offered by a vocational college in public basic course.It's teaching goal is to nurture students to become able in their own area of expertise,skilled use of modern management of complex computer talents.
Keywords:Teaching;Mode;Students;Learning
一、目前《計算機文化基礎(chǔ)》課程在教學(xué)中存在的問題
一方面,學(xué)生學(xué)習(xí)的起點不一,需求不同。由于計算機、網(wǎng)絡(luò)普及程度的提升,高校不再是計算機教育的起點。一些中小學(xué)已開設(shè)了計算機課程,由于各地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的不平衡和教學(xué)設(shè)施設(shè)備的差異,造成了高職院校新生入學(xué)的計算機水平參差不齊。
另一方面,教學(xué)模式陳舊,學(xué)生學(xué)習(xí)個性無法發(fā)揮。計算機教學(xué)分為理論和實驗兩部分。理論課上采用“計算機+大屏幕”的形式,教師講解的內(nèi)容多、進(jìn)程快,課堂50分鐘幾乎全都交給了老師,學(xué)生完全成了知識的被動接受者。實驗課多是“驗證性”實驗,而不是“創(chuàng)造性”實驗,很少有鼓勵、刺激學(xué)生創(chuàng)造性、開發(fā)性的實驗內(nèi)容。因此我們在教學(xué)中提出了“工程任務(wù)課程化”的教學(xué)模式,并且把它應(yīng)用到《計算機文化基礎(chǔ)課》的教學(xué)中。
二、“工程任務(wù)課程化”教學(xué)模式的內(nèi)涵
“工程任務(wù)課程化”是一種教和學(xué)的模式,是師生通過共同實施一個完整的項目工作而進(jìn)行的教學(xué)活動。它把學(xué)生融入有意義的任務(wù)完成的過程中,讓學(xué)生積極地學(xué)習(xí)、自主地進(jìn)行知識的建構(gòu),從而獲得理解和解決實際問題或任務(wù)的知識與技能。
(一)“工程任務(wù)課程化”教學(xué)應(yīng)滿足的條件。1.具有一個輪廓清晰的工程任務(wù)說明,工作成果具有一定的應(yīng)用價值,學(xué)生通過項目遇到和學(xué)到課程的核心概念。2.學(xué)生有獨立進(jìn)行計劃工作的機會,在一定的時間范圍內(nèi)可以自行組織、安排自己的學(xué)習(xí)行為,并且能夠自己克服處理在工作中出現(xiàn)的困難和問題。3.“具有一定的難度,不僅是已有知識、技能的應(yīng)用,而且還要求學(xué)生運用已有知識,在一定范圍內(nèi)學(xué)習(xí)新的知識技能,解決過去從未遇到過的實際問題”。4.與企業(yè)實際生產(chǎn)過程或商業(yè)經(jīng)營行動有直接關(guān)系。5.學(xué)習(xí)結(jié)束時,師生共同對工程任務(wù)成果進(jìn)行評價。
“工程任務(wù)課程化”教學(xué)與傳統(tǒng)的教學(xué)相比,區(qū)別主要體現(xiàn)在三個中心的轉(zhuǎn)變,即由“以教師為中心(主體),以課程為中心,以課堂為中心”轉(zhuǎn)變?yōu)椤耙詫W(xué)生為中心(主體),以項目活動為中心,以實踐、探究為中心”。所以,在進(jìn)行教學(xué)活動的時候,學(xué)生是認(rèn)知的主體,是知識意義的主動建構(gòu)者。工程任務(wù)課程化教學(xué)突破了傳統(tǒng)的教學(xué)模式,即通過解決學(xué)生身邊或未來職業(yè)崗位上的一些實際問題來實現(xiàn)學(xué)生對知識的掌握,大大提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性,使課堂教學(xué)的質(zhì)量和效益得到更大幅度的提高。
(二)實施策略。在“工程任務(wù)課程化”教學(xué)中,教師和學(xué)生都面臨一個全新的角色。在這里學(xué)生要成為學(xué)習(xí)活動的主體,在學(xué)習(xí)過程中不斷的靠自己發(fā)現(xiàn)問題、解決問題、建構(gòu)知識。教師的職責(zé)是越來越少地傳授知識,越來越多地激勵思考,越來越成為一位顧問、一位交換意見的參加者,要像學(xué)生一樣投入到學(xué)習(xí)活動中去。在實施項目教學(xué)過程中,教師的任務(wù)是先診斷出學(xué)生的學(xué)習(xí)需求,然后向?qū)W生提供他們所需的幫助。教師采取的應(yīng)是一種友好、建設(shè)性的態(tài)度和行為,既不能過多地干預(yù)學(xué)生思考的過程和結(jié)果,又不能對學(xué)生的困難和疑問袖手旁觀。
(三)實施步驟。整個項目教學(xué)的過程可以分為以下六個步驟:1.確定項目,小組分工。2.選擇主題,制定計劃;這兩個階段為準(zhǔn)備階段。3.自主協(xié)作,收集資料。4.分析資料,共享資源。5.活動探究,作品制作;這三個階段為實施階段。6.成果交流,活動評價。此階段為評價階段。
三、“工程任務(wù)課程化”教學(xué)模式在《計算機文化基礎(chǔ)》課程中運用的優(yōu)勢
“工程任務(wù)課程化”教學(xué)在高職《計算機文化基礎(chǔ)》教學(xué)中實踐,突破了傳統(tǒng)的課堂教學(xué)范式,實現(xiàn)了以“教”為中心,向以“學(xué)”為中心的轉(zhuǎn)化,體現(xiàn)了學(xué)校與企業(yè)教育的融合,實現(xiàn)了學(xué)生專業(yè)能力和職業(yè)能力的綜合培養(yǎng)。
(一)提高了學(xué)生利用計算機解決問題的能力。對于實踐性較強的《計算機文化基礎(chǔ)》課程來說,運用“工程任務(wù)課程化”教學(xué),提高了學(xué)生綜合應(yīng)用計算機知識解決實際問題的意識和能力。工程任務(wù)結(jié)束時,他們不僅學(xué)會了新知識,更重要的是培養(yǎng)了他們獲取信息的能力、思考能力和處理信息的能力。
(二)提高了學(xué)生自主、協(xié)作學(xué)習(xí)的能力。計算機課程實踐性、應(yīng)用性強,但是深奧難懂的理論較少。這為學(xué)生自主學(xué)習(xí)和協(xié)作學(xué)習(xí)提供了可能。在工程任務(wù)實施的過程中,由學(xué)生小組討論并制定完成項目的個體實施方案,學(xué)生自主決定用何種策略、何種方式、何種方法。教師的作用主要以組織、指導(dǎo)的方式去幫助學(xué)生,至于學(xué)習(xí)的步調(diào)、方式等則由學(xué)生自主決定,學(xué)生真正成為了學(xué)習(xí)的主體。另外,在小組學(xué)習(xí)過程中,每一位學(xué)生不僅要了解自己的狀況,也要了解他人的信息,并及時地與他人進(jìn)行溝通??梢允共煌潭鹊耐瑢W(xué)在互助學(xué)習(xí)的過程中從不同的角度共同得到提高,體會成就感。這對學(xué)生學(xué)習(xí)能力以及團(tuán)隊精神的培養(yǎng)大有益處。同時也讓他們畢業(yè)后走上工作崗位,能夠與他人愉快合作、順暢溝通。
(三)提高了學(xué)生探索創(chuàng)造的能力。計算機課程具有較強的發(fā)展性和創(chuàng)新性。通過開展工程任務(wù),學(xué)生可以解決復(fù)雜的問題。通過對問題的多角度考察、多途徑探討,有效地訓(xùn)練了思維的發(fā)散性、創(chuàng)造性。同時,學(xué)生還要不斷地優(yōu)化工程任務(wù)解決方案,在這樣一個觀察、思考、探索的過程中,學(xué)生的分析問題、獨立思考習(xí)慣不但得以培養(yǎng),更養(yǎng)成了探索性和創(chuàng)造性解決問題的好習(xí)慣。
(四)提高了學(xué)生高層次的思維能力。在教學(xué)中,學(xué)生圍繞著自己感興趣的主題展開研究,需要他們?nèi)?yīng)用分析、綜合、評價知識。在學(xué)生解決問題的過程中抽象專業(yè)知識的能力、解決問題的策略及學(xué)習(xí)策略會大為提高,同時也就發(fā)展了學(xué)生的高層次思維能力。
(五)提高了學(xué)生的職業(yè)、就業(yè)能力。由于在教學(xué)中,工程任務(wù)的主要內(nèi)容是真實的工作崗位上所遇到的實際問題,所以它能夠?qū)W(xué)生學(xué)到的學(xué)科知識與社會工作緊密聯(lián)系起來,充分實現(xiàn)“工學(xué)結(jié)合,深度融合”的教學(xué)目標(biāo)。因此,“工程任務(wù)課程化”教學(xué)模式也是一種幫助學(xué)生適應(yīng)未來職業(yè)要求的教學(xué)模式。
(六)促進(jìn)了專業(yè)知識的學(xué)習(xí)。將《計算機文化基礎(chǔ)》課程與專業(yè)課相結(jié)合,讓學(xué)生去完成與專業(yè)相關(guān)的任務(wù),這不僅提高了計算機知識和技能的水平,而且對專業(yè)知識進(jìn)行了學(xué)習(xí)和深化。同時,為專業(yè)后續(xù)課程的學(xué)習(xí)打下了基礎(chǔ)。
參考文獻(xiàn):
[1]姜大源.當(dāng)代德國職業(yè)教育主流教學(xué)思想研究[M].北京:清華大學(xué)出版社,2008
(1)課程的綜合性特點。
《計算機在化學(xué)化工中的應(yīng)用》是由計算機和化學(xué)化工等多個專業(yè)交叉融合而成的新課程,旨在使學(xué)生掌握利用計算機技術(shù)解決化學(xué)化工領(lǐng)域問題的基本方法,提高學(xué)生利用現(xiàn)代技術(shù)去解決本專業(yè)問題的綜合能力。這就要求大學(xué)生不僅要掌握計算機的基本理論知識,熟悉常用化學(xué)化工專業(yè)軟件的運用,還要提高通過互聯(lián)網(wǎng)獲取化學(xué)化工信息的檢索能力等。
(2)課程的實踐性特點。
《計算機在化學(xué)化工中的應(yīng)用》與其它課程的不同之處在于其實踐性非常強。除了規(guī)定的上機練習(xí)實踐教學(xué)外,在計算機命令和執(zhí)行的演示,化學(xué)化工軟件程序說明和運行的示范,計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用和信息資源檢索等都需要教師指導(dǎo)學(xué)生通過反復(fù)實踐練習(xí)才能掌握,所以采用傳統(tǒng)的單純理論講授的教學(xué)方式難以達(dá)到應(yīng)有的教學(xué)效果。
(3)課程的前沿性特點。
《計算機在化學(xué)化工中的應(yīng)用》是運用計算機技術(shù)來解決化學(xué)化工領(lǐng)域中問題的一門新課,而計算機科學(xué)與技術(shù)在現(xiàn)代科技領(lǐng)域中又是更新?lián)Q代最快的一個學(xué)科,再加上化學(xué)化工行業(yè)本身飛速發(fā)展的特點,勢必要求在教學(xué)過程中不斷探求相關(guān)知識前沿,及時注入最新的科技成果才能確保教學(xué)的質(zhì)量和效果。
2不斷拓展《計算機在化學(xué)化工中的應(yīng)用》課程的教學(xué)內(nèi)容
《計算機在化學(xué)化工中的應(yīng)用》所涉及的范圍異常廣泛,所應(yīng)用到的計算機軟件也相當(dāng)繁雜,而目前各個高校并沒有一套較權(quán)威的專門教材。為了確保教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果,我們對該課程的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了動態(tài)的設(shè)計與管理。
(1)電子講義取代紙質(zhì)課本。
隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展,計算機技術(shù)在化學(xué)化工上的應(yīng)用也日新月異。因此,為了開拓學(xué)生視野,把計算機技術(shù)在化學(xué)化工應(yīng)用的新信息、新知識和新動向及時充實到教學(xué)內(nèi)容中,以反映當(dāng)前該學(xué)科領(lǐng)域的新理論和新動態(tài),我們結(jié)合實際編寫了本課程教學(xué)的電子講義,取代了傳統(tǒng)的紙質(zhì)課本,不僅方便了學(xué)生課前預(yù)習(xí)與課后復(fù)習(xí),而且博眾家之長,有效避免了一書獨大的局限性。
(2)師生共同設(shè)計學(xué)習(xí)內(nèi)容。
傳統(tǒng)的教學(xué)方法是教師根據(jù)教學(xué)大綱來設(shè)計和安排教學(xué)的具體內(nèi)容,學(xué)生只是被動地接受知識。我們結(jié)合《計算機在化學(xué)化工中的應(yīng)用》的課程特點,由主講教師公布教學(xué)大綱和重點,廣泛征求往屆學(xué)生和應(yīng)屆學(xué)生意見,采取了教師主導(dǎo),學(xué)生參與,共同完成學(xué)習(xí)內(nèi)容設(shè)計的方法,受到了學(xué)生廣泛好評。
3積極推進(jìn)《計算機在化學(xué)化工中的應(yīng)用》課程的教學(xué)形式及教學(xué)方法改革
教學(xué)質(zhì)量的提高依賴于教學(xué)手段改進(jìn)和教學(xué)方法創(chuàng)新。在《計算機在化學(xué)化工中的應(yīng)用》的教學(xué)實踐中,我們采取了多種形式和方法進(jìn)行了教學(xué)改革與探索:
(1)理論教學(xué)與實踐教學(xué)相結(jié)合。
《計算機在化學(xué)化工中的應(yīng)用》課我們采用了2/3理論和1/3實踐的模塊教學(xué)形式。理論教學(xué)以教師課堂講授為主,課堂討論為輔的交互式教學(xué)模式。與課堂上的教學(xué)相比,學(xué)生對于實踐教學(xué)表現(xiàn)出更大的興趣。通過上機練習(xí)實踐教學(xué)不僅能鞏固和融會貫通理論知識,更重要的是能反映出學(xué)習(xí)過程中存在的問題。
(2)現(xiàn)代技術(shù)與傳統(tǒng)模式相結(jié)合。
《計算機在化學(xué)化工中的應(yīng)用》課的理論教學(xué)模塊中,我們采用多媒體與傳統(tǒng)模式并用的課堂教學(xué)方法。對于涉及計算機技術(shù)方面的內(nèi)容,我們多采用多媒體演示的形式進(jìn)行教學(xué),而對于化學(xué)化工知識方面的內(nèi)容,我們又運用了一些傳統(tǒng)的板書和實物模型展示的方式進(jìn)行教學(xué)。這種現(xiàn)代技術(shù)與傳統(tǒng)模式相結(jié)合的教學(xué)方式,豐富了課堂教學(xué)形式,提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)效率。
(3)自主探究與課外輔導(dǎo)相結(jié)合。
培養(yǎng)學(xué)生的主體性是現(xiàn)代大學(xué)的基本理念,也是我國當(dāng)前高等教育改革的重要內(nèi)容。大學(xué)生的主體性是需要通過教育實踐來培育、弘揚、規(guī)范和定型的。為此,我們通過探究式教學(xué)方法,讓學(xué)生帶著問題積極參與到教學(xué)的各個環(huán)節(jié)中,使其成為課堂學(xué)習(xí)的真正主人。在課后,教師要布置相應(yīng)的課外練習(xí)作業(yè),并輔導(dǎo)學(xué)生鞏固課堂教學(xué)內(nèi)容。
(4)大輔導(dǎo)與小專業(yè)相結(jié)合。
《[:請記住我站域名/]計算機在化學(xué)化工中的應(yīng)用》課是化學(xué)化工所有專業(yè)學(xué)生的選修科目,選修的學(xué)生人數(shù)較多,但專業(yè)方向不同。在教學(xué)中,我們采用了基礎(chǔ)知識大輔導(dǎo),模擬實踐與具體小專業(yè)方向相結(jié)合的方式,做到了個性與共性的有機統(tǒng)一。
(5)師生面對面與網(wǎng)上互動相結(jié)合。
在《計算機在化學(xué)化工中的應(yīng)用》教學(xué)中,我們不僅在課堂上面對面輔導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí),課下還通過QQ群、電子郵箱、微信群等多種形式與學(xué)生進(jìn)行課程內(nèi)容的交流與互動,從而激發(fā)了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)的興趣,拓展了傳統(tǒng)教學(xué)的內(nèi)容和空間。
4優(yōu)化創(chuàng)新《計算機在化學(xué)化工中的應(yīng)用》課程的考核方式
學(xué)生的課程成績評定是對其學(xué)習(xí)成果的一個總結(jié),學(xué)習(xí)過程是一個動態(tài)變化的過程,課程考核方式對促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)起著重要的導(dǎo)向作用。通過優(yōu)化考核方式,使教師由課程成績評定的仲裁者轉(zhuǎn)化為課程學(xué)習(xí)的鼓勵者。因此,優(yōu)化考核方式是教學(xué)改革的重要組成部分,是實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)教學(xué)效果的有力保障。在《計算機在化學(xué)化工中的應(yīng)用》課的考核中,我們改變了一張卷子定成績的傳統(tǒng)方式,開展了學(xué)習(xí)過程評價和學(xué)習(xí)結(jié)果評價相結(jié)合的多種形式并舉的考核方式探索。為提高學(xué)生對上課、作業(yè)、上機操作等各個教學(xué)環(huán)節(jié)的重視程度,也為了能科學(xué)合理的評定課程成績,達(dá)到全面客觀考核學(xué)生掌握知識情況的目的,該課程的考核方式采用平時考核、上機操作考核和期末考核相結(jié)合的方式。學(xué)生的成績分為平時成績、上機操作成績和期末考試成績?nèi)齻€部分,其中平時成績占20%,上機操作成績占20%,期末考試成績占60%。平時成績包括上課考勤、課堂互動表現(xiàn)和平時作
關(guān)鍵詞 化學(xué)計算軟件 Origin Chemoffice 自主學(xué)習(xí)
中圖分類號:G424 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A
Develop Student's Self-learning Ability in the Teaching
of Chemical Computational Software
GUO Yan, LI Jun
(College of Environmental Science and Engineering,
Nanjing University of Information Science & Technology, Nanjing, Jiangsu 21044)
Abstract With the widely increasing application of computing software in chemistry, introducing such chemical computational software into the teaching of senior undergraduate is receiving more and more attention. These courses can not only allow students to understand the progress of chemistry and useful research tool, but also lay a good foundation for students to engage in the corresponding experimental and research work. In this course, we use the question-teaching to stimulate the interest of students' self-learning. Class exercise is closely linked with the actual experiment result, to create a self-learning space. At the same time, using the examine ways of small issues or papers to develop students' self-learning ability.
Key words chemical computational software; Origin; Chemoffice; self-learning
隨著計算機科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展,硬件和軟件日新月異的更新,傳統(tǒng)的學(xué)科教學(xué)及科研已經(jīng)離不開計算機輔助的影子。當(dāng)前化學(xué)學(xué)科的研究已達(dá)到分子設(shè)計的水平,計算機在化學(xué)中的應(yīng)用也是與日俱增,特別是在深入研究化學(xué)基本理論方面顯示出了強大的作用?;瘜W(xué)化工專業(yè)的學(xué)生只學(xué)習(xí)一般的計算機技術(shù)知識顯然不足以跟上科技進(jìn)步的腳步,近年來國內(nèi)化工院?;?qū)I(yè)都或多或少開設(shè)了計算機在化學(xué)化工中應(yīng)用方面的課程。①②
國內(nèi)以往的一些介紹計算機在化學(xué)或化工方面應(yīng)用的書籍,以介紹化工算法的居多,對非計算機專業(yè)的學(xué)生已經(jīng)不太適用。因而我們在化學(xué)專業(yè)高年級的課程中開設(shè)了化學(xué)類計算軟件課程,旨在給學(xué)生們介紹當(dāng)今計算軟件在化學(xué)化工中的應(yīng)用,并要求學(xué)生們能掌握具體軟件的操作要求。
在化學(xué)專業(yè)中引入計算機軟件的教學(xué),不僅可以讓學(xué)生了解化學(xué)學(xué)科的前沿進(jìn)展和科研工具,而且有助于提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力。
1 教學(xué)中采用提問式教學(xué),激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的興趣
化學(xué)專業(yè)的基礎(chǔ)課和專業(yè)課的講授方式一般以講授為主,要分析原理、推導(dǎo)公式、并輔以一些習(xí)題。化學(xué)類計算軟件這門課程不同于這些傳統(tǒng)的專業(yè)課程,這門課程以軟件應(yīng)用為主,本質(zhì)為實踐性教學(xué)課程,從教學(xué)內(nèi)容上通常分為理論講述和上機實習(xí)兩個環(huán)節(jié)。在設(shè)置這一課程時,出于鼓勵學(xué)生在實踐中開展自主性、協(xié)作性和研究性學(xué)習(xí)的目的,將理論講述的部分調(diào)整至總學(xué)時的1/4,剩下的學(xué)時用于上機實習(xí)。③
在計算機化學(xué)的理論授課中,重點講解化學(xué)計算中常遇到的數(shù)學(xué)問題,如最小二乘法,線性方程組的求解,函數(shù)插值及擬合算法等;簡述化學(xué)學(xué)科中常用的數(shù)據(jù)處理或繪圖軟件,如Origin,ChemOffice,Matlab等。接下來學(xué)生們通過大量的上機實習(xí),來熟悉軟件的基本操作,并能熟練應(yīng)用軟件。
授課中,我們改變以往的闡述型教學(xué)方式,以提問式教學(xué)為主。以Chemoffice為例,這是一款強大的化學(xué)繪圖軟件,能過繪制各種復(fù)雜的分子式、化學(xué)方程式、二維空間結(jié)構(gòu)、分子的構(gòu)象結(jié)構(gòu)以及三維空間模型等。授課中,首先給學(xué)生們?yōu)g覽教師自己繪制的,或從文獻(xiàn)中看到的一些代表性的化學(xué)結(jié)構(gòu)或反應(yīng)流程圖片。接下來,提出問題,如何繪制出自己需要的結(jié)構(gòu)式或反應(yīng)方程式,如何做出與文獻(xiàn)上看到相一致的模型圖片。高年級的本科生大部分已經(jīng)進(jìn)入實驗室進(jìn)行相應(yīng)的課題研究或協(xié)助導(dǎo)師開展輔研究,也觸及到文獻(xiàn)及論文寫作方面的內(nèi)容,由于講課及提問內(nèi)容和學(xué)生自己的論文內(nèi)容的關(guān)聯(lián)性,激發(fā)了學(xué)生們自己探求軟件的興趣。
上機實習(xí)由提問式講解和任務(wù)練習(xí)兩部分組成。我們以提問的講授方式介紹計算機知識和化學(xué)學(xué)科內(nèi)容的結(jié)合,教會學(xué)生一些基本的操作命令。接下來提出問題,如如何繪制葡萄糖的分子結(jié)構(gòu)式,讓學(xué)生們當(dāng)堂完成。在整個上機實習(xí)中,我們的提問由易至難,層層遞進(jìn),逐步引導(dǎo),激發(fā)學(xué)生們自主學(xué)習(xí)的興趣。還是以ChemOffice的教學(xué)為例,我們從簡單分子結(jié)構(gòu)式的繪制開始,過渡到立體結(jié)構(gòu)式的繪制,接下來生物分子結(jié)構(gòu)式的繪制,進(jìn)一步學(xué)習(xí)核磁共振譜圖的模擬,最后完成漂亮的三維結(jié)構(gòu)式的繪制。
2 課堂練習(xí)緊密聯(lián)系實際實驗結(jié)果,創(chuàng)造自主學(xué)習(xí)的空間
上機練習(xí)中,我們提出的問題,布置的任務(wù)將緊密聯(lián)系實際實驗數(shù)據(jù)。上機練習(xí)過程已經(jīng)不僅僅是學(xué)生們在計算機上完成一個或多個布置的任務(wù),而是這些任務(wù)與學(xué)生自己的畢業(yè)課題或科研課題相結(jié)合。學(xué)生在完成這些問題及任務(wù)的過程中,首先逐步建構(gòu)起計算化學(xué)軟件應(yīng)用的整體認(rèn)知性,接下來應(yīng)用在自身的實驗或數(shù)據(jù)結(jié)果中,能夠起到很好的練習(xí)效果。在整個上機實習(xí)的過程中,打破了由教師教授內(nèi)容給學(xué)生的傳統(tǒng)方式,而是將教學(xué)內(nèi)容隱含在任務(wù)的背后,讓一項項的任務(wù)成為帶領(lǐng)學(xué)生了解、熟悉內(nèi)容的引線。④讓學(xué)生感到所練習(xí)任務(wù)內(nèi)容的新穎性和實用性,激發(fā)學(xué)習(xí)熱情。在這樣的上機實習(xí)過程中,教師從講授者、灌輸者變?yōu)橐龑?dǎo)者、組織者,從講臺上講解轉(zhuǎn)變?yōu)樽呦聛砼c學(xué)生交流討論,共同學(xué)習(xí),為學(xué)生創(chuàng)造自主學(xué)習(xí)的空間。
Origin軟件為一個多文檔界面的應(yīng)用程序,利用該軟件可以繪制散點圖、點線圖、柱狀圖、三維圖等,還可以對圖表進(jìn)行個性化設(shè)置,既有科學(xué)的準(zhǔn)確性又兼具審美性。⑤因而,該軟件也是化學(xué)學(xué)科中常用的繪圖軟件。在Origin軟件的課堂練習(xí)中,我們首先將Origin軟件的界面與基本操作演示給學(xué)生,引導(dǎo)學(xué)生自己進(jìn)行探求,如,探索如何調(diào)整坐標(biāo)軸、怎么加入文字及圖例說明,如何在簡單的單層圖的基礎(chǔ)上繪制多層圖,最后激發(fā)學(xué)生去嘗試?yán)L制三維圖形。在學(xué)生自己探求的時候,以他們自己的實驗數(shù)據(jù)為主,學(xué)生對于將自己得到的數(shù)據(jù)處理成規(guī)律性的圖形具有積極的主觀能動性。對于一些沒有獲得實驗數(shù)據(jù)或還沒有進(jìn)實驗室的學(xué)生,我們則提供以往實驗課堂上的數(shù)據(jù),如酸堿滴定實驗中滴定劑與pH的數(shù)據(jù),蔗糖燃燒熱的實驗數(shù)據(jù)等。學(xué)生們因為都做過相應(yīng)的實驗,手繪過相應(yīng)的實驗數(shù)據(jù)圖,對于用Origin軟件處理出來的數(shù)據(jù)不陌生,但又有新鮮感,能夠起到很好的上機實習(xí)效果。
3 以小課題或小論文的考察方式,鍛煉學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力
良好的課堂效果離不開編排合理的課堂練習(xí)以及恰如其分的考查方式。我們摒棄了傳統(tǒng)的考試這一考查方式,以結(jié)合學(xué)生自己課題或感想的小課題或小論文的方式對該門課程進(jìn)行考查?;瘜W(xué)類計算軟件的課程性質(zhì),是以老師教授為輔,學(xué)生自己探索,自主學(xué)習(xí)為主。這種計算軟件的學(xué)習(xí)應(yīng)用,突破了傳統(tǒng)意義上課堂上時間和空間的限制。并且,學(xué)生們可以在實際的學(xué)習(xí)或科研中靈活應(yīng)用,有較為豐富的應(yīng)用背景。最主要的,學(xué)生們可以根據(jù)自己的水平和需要自主選擇不同層次的軟件應(yīng)用。因而以公式、問答等傳統(tǒng)的考核方式并不適用于這門課程。我們會給定課題范圍,比如Origin軟件的基本知識介紹和其在三角相圖繪制中的應(yīng)用;以fullerene分子三維圖形繪制為基礎(chǔ)的Chemoffice軟件在化學(xué)結(jié)構(gòu)繪制中的應(yīng)用;以三維等高線圖為例介紹Matlab繪制三維圖形的處理。這些小論文題目的給出,不僅與化學(xué)學(xué)科中的基本原理和基本應(yīng)用緊密聯(lián)系,同時,能夠讓學(xué)生們在熟悉軟件的基礎(chǔ)上去探索軟件的一些高級應(yīng)用模式。
我們的考核也不僅僅局限于給出的課題范圍,更加鼓勵學(xué)生以自己的科研數(shù)據(jù)為主,舉例介紹這些軟件在他們歸納總結(jié)數(shù)據(jù)時起到的作用。這種不劃定界限,不給定課題的方式,更能鼓動學(xué)生們,尤其是已經(jīng)進(jìn)入實驗室研究的學(xué)生們對于軟件學(xué)習(xí)的熱情,達(dá)到自己的學(xué)習(xí)目標(biāo),進(jìn)而提高自身自主學(xué)習(xí)的能力。
4 結(jié)語
計算機軟件對化學(xué)學(xué)科的影響已經(jīng)是舉足輕重,因而很有必要在本科高年級階段引入該類課程。這類課程的設(shè)置不僅可以讓學(xué)生了解化學(xué)學(xué)科的前沿進(jìn)展和科研工具,為學(xué)生從事實驗及科研工作打下良好的基礎(chǔ),而且在課程的教授與考核中,有的放矢,幫助學(xué)生培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)的能力。
注釋
① 張榮國,雷家珩,陳永.計算機輔助化學(xué)教學(xué)研究.武漢理工大學(xué)學(xué)報,2004.26:93-95.
② 黃正國,徐梅芳.對計算化學(xué)的涵義與課程開設(shè)情況的調(diào)查.計算機與應(yīng)用化學(xué),2009.26:661-664.
③ 李建平.《計算機化學(xué)》課程教學(xué)方法改革的探索.湖北大學(xué)成人教育學(xué)院學(xué)報,2005.24:65-74.
1、教學(xué)內(nèi)容的選擇
為適應(yīng)我院“培養(yǎng)高素質(zhì)應(yīng)用型人才,服務(wù)地方經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展”的要求,首先應(yīng)從培養(yǎng)應(yīng)用型人才角度出發(fā),對《化工制圖》的教學(xué)體系進(jìn)行研究,針對教材、教學(xué)課件等多個環(huán)節(jié),探索并形成一種適用于應(yīng)用型人才培養(yǎng)的教學(xué)體系;其次要注意結(jié)合生產(chǎn)實踐,選擇實際生產(chǎn)中具有代表性的設(shè)計題目,組織學(xué)生去安慶石化現(xiàn)場參觀,實現(xiàn)理論與實踐相結(jié)合的目標(biāo),能夠極大的激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,從而能更好的培養(yǎng)其工程意識和空間想象能力;最后更注重實踐性教學(xué),突出對學(xué)生空間想象能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。了解AutoCAD在化工制圖中的應(yīng)用,利用現(xiàn)代化的教學(xué)手段來提高學(xué)生的繪圖技能。結(jié)合安徽大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院培養(yǎng)目標(biāo)和用人單位的需求,推進(jìn)本課程的改革,提高其教學(xué)質(zhì)量,首先要合理規(guī)劃教學(xué)內(nèi)容,進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。突出化工制圖的特點,將機器零部件、連接件和裝配圖以及化工設(shè)備圖、工藝流程圖和管道布置圖的表達(dá)特點重點講解;將國家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范貫穿教學(xué)的始終;在注重理論教學(xué)的同時,還要加大實踐教學(xué)的力度,合理安排理論和實踐的教學(xué)比例。另外,AutoCAD是現(xiàn)代工程設(shè)計的一個主要內(nèi)容,以培養(yǎng)學(xué)生較為扎實的制圖基礎(chǔ),具有空間思維能力、處理化工制圖能力,為后續(xù)課程設(shè)計服務(wù)為目的。
2、教學(xué)方法的改進(jìn)
(1)板書、化工制圖多媒體課件和AutoCAD計算機輔助設(shè)計制圖三者結(jié)合的教學(xué)模式在教學(xué)模式上,根據(jù)內(nèi)容選擇不同的教學(xué)模式,如:首先從工程實踐中抽象出具有代表性的任務(wù),使學(xué)生明確課堂的教學(xué)目標(biāo),引發(fā)學(xué)生積極動腦思考和激發(fā)學(xué)生的求知欲望;然后對給定的任務(wù)進(jìn)行分析,啟發(fā)學(xué)生嘗試運用已掌握的知識解決新問題,引發(fā)學(xué)生深入思考和創(chuàng)造思維;接著再闡述相關(guān)知識,指出教學(xué)內(nèi)容的重點和難點以及相應(yīng)的解決方法;下一步進(jìn)行課堂練習(xí),讓學(xué)生舉一反三的運用所學(xué)知識解決問題,培養(yǎng)和訓(xùn)練學(xué)生創(chuàng)造性思維,讓學(xué)生既動腦又動手,增強實踐能力和獨立解決問題的能力;最后進(jìn)行課堂小結(jié),總結(jié)要點和解決問題的方法途徑、注意事項,加深學(xué)生對教學(xué)內(nèi)容的理解。教師用黑板親自示范作圖步驟、作圖的思路以及規(guī)范等,可以引導(dǎo)和示范學(xué)生手工繪圖,例如,在畫六棱柱時應(yīng)該先畫定位軸線,再畫出上下兩個底面的三視圖,最后補全棱線。這樣有利于老師與學(xué)生互動,提高學(xué)生的動手能力。采用多媒體講授作圖,可以做到圖文并貌,并可以呈現(xiàn)二維圖形和三維模型之間的相互轉(zhuǎn)化,例如學(xué)生都感覺到換面法和截交線、相貫線很難理解,通過多媒體可以非常直觀,形象的表現(xiàn)出來,幫助學(xué)生建立空間的概念,提高空間想象力。采用AutoCAD計算機輔助作圖是現(xiàn)代工程設(shè)計中的一門基礎(chǔ)技能,在化工企業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用,它可以培養(yǎng)學(xué)生的空間想象能力和快速處理工程圖樣的能力,從而進(jìn)一步提高學(xué)生的實踐能力。
(2)化工制圖與課程設(shè)計相結(jié)合
《化工制圖與AutoCAD》是一門理論性很強的課程,如果只注重基礎(chǔ)理論教學(xué),而忽視實踐教學(xué)環(huán)節(jié),則往往會造成實踐與理論的脫節(jié),同時課堂教學(xué)的效果也不理想。充分利用各種實物模型,有機結(jié)合生產(chǎn)實際,走進(jìn)工廠,加強實踐教學(xué)環(huán)節(jié)。在學(xué)習(xí)化工制圖的過程中,將課程設(shè)計中用到的繪圖知識貫穿始終,可以讓學(xué)生階段性的練習(xí)國標(biāo)及行業(yè)規(guī)范的應(yīng)用,如何繪制工藝流程圖、零件圖及裝配圖等。對于復(fù)雜的塔器或熱交換器等化工設(shè)備,很難通過語言表達(dá)或文字?jǐn)⑹鰜肀磉_(dá)模型演示的效果,這是可以充分利用多媒體工具,AutoCAD能迅速準(zhǔn)確的繪制所需的各種化工制圖圖樣,而且具有強大的編輯功能,提高學(xué)生繪制各種化工工程圖樣的能力。這樣學(xué)生在后續(xù)的課程設(shè)計中就會對化工制圖的知識靈活運用。通過化工制圖與課程設(shè)計的結(jié)合,充分培養(yǎng)學(xué)生的形象思維能力和空間想象能力,通過啟發(fā)和誘導(dǎo),對學(xué)生進(jìn)行有效的培養(yǎng)和訓(xùn)練,為學(xué)生提供一個生動、形象的立體化教學(xué)環(huán)境,充分培養(yǎng)學(xué)生的空間思維和動手能力。
二、結(jié)語
in Medicine and Pharmacology Major
Zhang Laixin;Yang Qiong;Chen Qiang
(Baoji University of Arts and Sciences,Baoji 721013,China)
摘要:報道了對醫(yī)藥學(xué)專業(yè)有機化學(xué)實驗進(jìn)行綠色化改革的措施。通過新實驗技術(shù)的應(yīng)用、實驗內(nèi)容的更新、對環(huán)境友好試劑和反應(yīng)的選用、實驗的微量和半微量化、實驗的重新組合、廢物的回收利用等措施的實施,收到了有機實驗綠色化的良好效果。
Abstract: Present measures on greening reform of organic chemistry experiment in medicine and pharmacology major. Apply new experiment technique, renew experimental content, select environment friendly reagent and reaction, microscale and half- microscale experiment, reorganize experiment, recycle trash, and achieve good result of greening organic chemistry experiment.
關(guān)鍵詞:有機化學(xué)實驗 綠色化 改革
Key words: organic chemistry experiment; greening; reform
中圖分類號:G42 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1006-4311(2011)19-0254-02
0引言
隨著社會對環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展的日益關(guān)注,人們對化學(xué)化工的發(fā)展和環(huán)境保護(hù)提出了更高的要求。“綠色化學(xué)”的提出是21世紀(jì)可持續(xù)發(fā)展對環(huán)境保護(hù)的挑戰(zhàn),它可以看作是化學(xué)進(jìn)入到成熟期的更高層次的化學(xué)[1]。“綠色化學(xué)”的核心內(nèi)涵是在反應(yīng)過程和化工生產(chǎn)中,盡量減少或徹底消除使用和產(chǎn)生有害的化學(xué)物質(zhì)。因之,化學(xué)化工過程中的綠色化,是人類生存和自然和諧發(fā)展的需要,是我們的社會可持續(xù)發(fā)展的必由之路[2]。
有機化學(xué)實驗是醫(yī)藥學(xué)專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)醫(yī)藥學(xué)有機化學(xué)教學(xué)內(nèi)容中的重要組成部分,通過有機化學(xué)實驗操作技能的訓(xùn)練,不僅鍛煉學(xué)生的動手能力、掌握了嫻熟的實驗技能,而且也在實驗過程中加深了對理論知識的理解,增強了學(xué)生獨立分析問題和解決問題的能力。但是有機化學(xué)實驗過程中使用的試劑中大多有毒性,且操作過程中可能還產(chǎn)生多種有害廢棄物,故對周圍的環(huán)境和學(xué)生的身體健康都會有一定影響。因之,如何把有機化學(xué)實驗的綠色化融合于化學(xué)教學(xué)中,是我們醫(yī)藥學(xué)有機化學(xué)教育工作者所面臨的一個迫切解決的問題。近年來,我們以有機化學(xué)實驗教學(xué)盡可能綠色化作為指導(dǎo)思想,結(jié)合醫(yī)藥學(xué)專業(yè)特點,在醫(yī)藥學(xué)有機化學(xué)實驗教學(xué)中開展了綠色化改革的探索與實踐,從而既培養(yǎng)了學(xué)生在醫(yī)藥學(xué)化學(xué)化工學(xué)習(xí)和生產(chǎn)中的綠色化學(xué)思想,減少了有機實驗對環(huán)境的污染和學(xué)生身體健康的影響,又提高了醫(yī)藥學(xué)學(xué)生的綜合素質(zhì)、環(huán)境意識和社會責(zé)任感,使得教學(xué)與人才培養(yǎng)相得益彰。
1盡量選擇綠色實驗題目
在有機化學(xué)實驗教學(xué)中要從源頭上實現(xiàn)綠色化,首先必須以綠色化學(xué)理念,結(jié)合醫(yī)藥學(xué)專業(yè)的特點精選實驗內(nèi)容,并力爭減少有機實驗對環(huán)境的污染和對學(xué)生健康的影響。我院醫(yī)藥學(xué)專業(yè)開設(shè)有機化學(xué)實驗72學(xué)時(共18個實驗),其內(nèi)容包合基本操作、提取分離、有機合成及綜合設(shè)計實驗4個部分,針對不同部分的特點,對實驗進(jìn)行重新選擇和整合,其中:①涉及到基本操作實驗內(nèi)容中的常壓蒸餾實驗與沸點測定實驗合二為一,將水蒸氣蒸餾實驗將早期使用的苯胺和苯甲醛、溴苯改為蒸餾花椒或桂皮,使之成為純天然的綠色實驗。將層析實驗中薄層層析與柱層析合二為一;②在分離提取實驗中,將從茶葉中提取咖啡因和煙葉中提取煙堿的裝置改用乙醇在索氏提取器中提取,這樣既將提取時間減縮了2h,又減少了毒性。與此同時我們還將從黃連中提取黃連素、從槐米中提取蘆丁的實驗進(jìn)行所用溶劑和實驗裝置的改進(jìn),即將有害溶劑更換為綠色溶劑,并使裝置及實驗步驟簡化,從而使之產(chǎn)率提高且對環(huán)境友好,同時也降低了能耗;③在有機合成實驗中刪去一些毒性較大的實驗,如苯和液溴制備溴苯、苯加混酸加熱制硝基苯、硝基苯還原制苯胺等,并結(jié)合專業(yè)特點新增一些對環(huán)境友好的藥物合成實驗如:合成口服治療尿道感染藥物扁桃酸、局部麻醉劑苯佐卡因、退熱冰(曾用作解熱鎮(zhèn)痛藥)乙酰苯胺及解熱鎮(zhèn)痛抗風(fēng)濕類藥物阿司匹林;④在綜合實驗中安排了利用超聲波法從女貞子中提取藥效成分齊墩果酸內(nèi)容,該方法工藝簡單易行、產(chǎn)率高、能耗小、綠色環(huán)保、溶劑損失小。結(jié)合專業(yè)特點,增加一些與生命科學(xué)有關(guān)的性質(zhì)實驗內(nèi)容;如糖、脂類、氨基酸及蛋白質(zhì)等。從而提高和開闊了師生的眼界和思維,培養(yǎng)了學(xué)生的綠色化學(xué)意識。
2大力推廣微型實驗
微型實驗的宗旨是以盡量少的化學(xué)原料和試劑獲取盡量多的化學(xué)信息。這是現(xiàn)代科學(xué)研究進(jìn)步的重要方法之一,它所具有的優(yōu)點是:①試劑用量少;②節(jié)省時間;③安全性好;④對環(huán)境污染少;⑤儀器損耗率低、耗能低;⑥與時俱進(jìn)地體現(xiàn)現(xiàn)代實驗技術(shù),其藥品用量正好可與現(xiàn)代分析測試手段相匹配、相適應(yīng)、相融合;⑦有利于提高學(xué)生的綜合素質(zhì)和實驗水平、培養(yǎng)科技能力、啟發(fā)學(xué)生創(chuàng)新思維能力、提高科學(xué)素養(yǎng)等。
我們在醫(yī)藥學(xué)有機化學(xué)實驗中引入微型實驗技術(shù)和半微量實驗,起到了事半功倍的效果。隨著實驗的微型化和半微量化使試劑用量減少,大大縮減了“三廢”的排放,同時提高了實驗的安全度,其實驗成本降低。為此我們將安眠鎮(zhèn)靜藥物巴比妥酸的合成和香料及藥物中間體β―萘甲醚的合成均改為微型實驗,效果均佳。通過上述微型實驗的開設(shè),使學(xué)生對實驗的認(rèn)真程度和操作技能都有明顯提高,同時微型儀器的新奇也激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。當(dāng)前,在教學(xué)課程中,微型實驗及半微量實驗不僅是承擔(dān)一定教學(xué)目標(biāo)的主要環(huán)節(jié),而且在課程體系中是不可代替的構(gòu)成部分。所以,我們深層次對新的微型實驗進(jìn)行研發(fā),并發(fā)展微型實驗,從而拓展教學(xué)成果,這也是我們將來實施綠色化教學(xué)的一個主要內(nèi)容。
3在有機化學(xué)實驗中引入新方法新技術(shù)
現(xiàn)代化教學(xué)手段和實驗方法為我們開展綠色化學(xué)實驗提供了強有力的支持。在有機化學(xué)實驗中利用微波、超聲波、電化學(xué)等技術(shù),是實現(xiàn)綠色化的重要內(nèi)容。例如開設(shè)微波合成、微波消解、微波提取實驗、超聲波提取、電化學(xué)反應(yīng)等新技術(shù)實驗項目,其效果是減少了試劑用量,提高了轉(zhuǎn)化率、節(jié)省了時間、降低了能耗,縮減了“三廢”排放,實現(xiàn)了實驗綠色化。如我們利用超聲波法從女貞子中提取藥用成分齊墩果酸;利用微波輔助加熱技術(shù)合成具有解熱鎮(zhèn)痛藥物乙酰苯胺;采用微波輔助法制備解熱鎮(zhèn)痛、抗風(fēng)濕類藥物乙酰水楊酸(阿司匹林),它們的共同優(yōu)點是合成產(chǎn)率高、物耗能耗低、污染小,因之很受學(xué)生歡迎。
通過這些新技術(shù)的實施,減少了實驗的環(huán)境污染,降低了試劑用量和能耗,提高了產(chǎn)率和安全度,讓學(xué)生親自感受到新技術(shù)和新方法運用所帶來的技術(shù)革命和進(jìn)步,從而激發(fā)和培養(yǎng)了學(xué)生創(chuàng)新意識和綠色化學(xué)理念,做到寓教于中。
4利用計算機多媒體系統(tǒng)進(jìn)行模擬化學(xué)仿真實驗
對于一些在實驗過程中必須使用的有毒害試劑、易燃易爆、操作不易控制的實驗,采用現(xiàn)代化教學(xué)手段多媒體進(jìn)行模擬化學(xué)仿真是很有必要的。例如,除上述易燃、易爆、有毒、有害及不易控制的的實驗采用計算機多媒體系統(tǒng)進(jìn)行模擬化學(xué)仿真實驗教學(xué)以外,還有一些注重培養(yǎng)學(xué)生觀察能力的性質(zhì)實驗,對培養(yǎng)學(xué)生動手能力沒有太大幫助,且準(zhǔn)備這類實驗耗時耗力又耗物很大,易造成一定的環(huán)境污染,實驗效果也不理想,而采用CAI課件進(jìn)行教學(xué),既能讓學(xué)生觀察到實驗中的現(xiàn)象,以驗證理論,又避免浪費和污染。利用計算機多媒體技術(shù)對實驗原理、裝置、流程、實驗過程進(jìn)行仿真,用文字、聲音、圖像、動畫的效果讓學(xué)生有身臨其境的感受,如醚的過氧化物爆炸、有毒溶劑的燃燒、酰氯的水解和氨化等。所有這些使學(xué)生在輕松愉快的環(huán)境中學(xué)會化學(xué)原理和實驗方法,同時還避免了實驗帶來的污染、中毒和不安全因素。即使那些毒性大、危險性大、試劑昂貴的實驗變成了綠色化實驗。
5合理安排實驗順序,節(jié)約試劑,消除污染
在化學(xué)實驗中總要產(chǎn)生一些廢物,而將實驗產(chǎn)生的廢物綜合利用將是消除污染最理想的方法。為此我們將一些有關(guān)聯(lián)的實驗按先后順序“串聯(lián)”起來,如在合成實驗中設(shè)計“一條龍”實驗的編排方式,即在多個系列合成實驗中,前一個實驗的產(chǎn)品作為后一個實驗的原料,如此連鎖進(jìn)行。如在合成具有抗細(xì)菌、抗微生物的藥品對氨基苯磺酰胺(合成磺胺類藥物的重要中間體)時,我們將5個合成實驗串聯(lián)合成,即苯硝化硝基苯(還原)苯胺(乙?;┮阴1桨罚ɑ酋;σ阴0被交酋B龋ò苯猓σ阴0被交酋0罚ㄋ猓Π被交酋0贰S秩纭耙阴K畻钏岷康臏y定”實驗是利用學(xué)生自己合成的乙酰水楊酸為原料完成。在甲基橙制備實驗中將3個實驗串聯(lián)起來,即苯胺磺化對氨基苯磺酸(重氮化)重氮鹽(偶合)甲基橙。在局部麻醉劑苯佐卡因的合成中,將2個實驗串聯(lián),即對硝基苯甲酸酯化對硝基苯甲酸乙酯(還原)對氨基苯甲酸乙酯(苯佐卡因)。將水蒸氣蒸餾實驗并入肉桂酸制備實驗中等等。所有這些既使學(xué)生把學(xué)過的知識系統(tǒng)化掌握,又節(jié)約了實驗經(jīng)費開支,并減少了環(huán)境污染。
6實驗廢物的回收利用
化學(xué)實驗無疑要產(chǎn)生大量廢棄物,如不及時處理而隨意排放,不僅造成嚴(yán)重的環(huán)境污染,而且還會淡化學(xué)生的環(huán)保意識,養(yǎng)成不良的實驗習(xí)慣,因之應(yīng)盡可能做到“三廢”對環(huán)境的零排放。為此,我們在實驗中將廢棄物盡可能做到統(tǒng)一回收利用。如我們將合成實驗所得產(chǎn)品均收集起來作為性質(zhì)實驗、熔點測定實驗或溶劑使用。如將柱色譜分離甲基橙與亞甲基藍(lán)實驗和其它實驗中的乙醇廢液用于蒸餾回收95%乙醇,回收后的乙醇可重新用于柱色譜分離實驗。將合成的乙酰水楊酸、乙酰苯胺、用于重結(jié)晶實驗和微波水解實驗,將合成的甲基橙做分析化學(xué)指示劑等等??傊?,對實驗中的廢棄物,只要開動腦筋均有可回收利用的可能。在這些回收利用和循環(huán)使用的實驗中將實驗方法和技能聯(lián)系起來,不僅提高了學(xué)生分析問題和解決問題的能力,而且還使學(xué)生在少學(xué)時內(nèi)學(xué)到更多的理論知識。同時又起到了強化學(xué)生綠色化學(xué)思維和環(huán)境保護(hù)意識的作用。
千百年來,化學(xué)為人類社會文明進(jìn)步發(fā)展做出了巨大貢獻(xiàn),推動了科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和人類社會的文明進(jìn)步。但在造福人類的同時,化學(xué)也對人類生活、生態(tài)環(huán)境造成負(fù)面影響。發(fā)展綠色化學(xué)是順應(yīng)時代潮流發(fā)展,保護(hù)人類賴以生成的自然環(huán)境的一項必要措施。新實驗技術(shù)的應(yīng)用,實驗內(nèi)容的更新,對環(huán)境友好的化學(xué)試劑和反應(yīng)的選用,實驗的微量和半微量化、綜合化和產(chǎn)品及廢料的回收利用等構(gòu)成了有機化學(xué)實驗綠色化的改革方向。作為化學(xué)教育工作者應(yīng)該在實驗教學(xué)中不斷研究、發(fā)現(xiàn)和探索綠色化反應(yīng)及條件,加強對學(xué)生的綠色化教育和環(huán)保意識教育,才有可能從根本上切斷污染源,使化學(xué)化工事業(yè)得到可持續(xù)發(fā)展。
參考文獻(xiàn):
學(xué)校在1999年將“大學(xué)化學(xué)”課程列為校級教改項目,并隨著2002年院校合并、專業(yè)調(diào)整,在2004年又將“大學(xué)化學(xué)”課程列入省級教改項目進(jìn)行研究.通過幾年的教改實踐,在廣泛調(diào)研和吸收國外先進(jìn)教學(xué)經(jīng)驗基礎(chǔ)上,對“大學(xué)化學(xué)”課程從教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法上進(jìn)行了多方位改革嘗試,以期探索新形勢下“大學(xué)化學(xué)”課程的教學(xué)新模式.1課程名稱的歷史沿革大學(xué)化學(xué),曾又名普通化學(xué),與“GeneralChemistry”中文譯法有關(guān)[2].1997年以前,與國內(nèi)多數(shù)院校一樣,河南科技大學(xué)將非化學(xué)化工專業(yè)化學(xué)課程稱為“普通化學(xué)”.隨著教育教學(xué)改革的深入,普遍認(rèn)為“普通化學(xué)”譯名掩蓋了課程的真實教學(xué)目的、教育任務(wù)和教學(xué)內(nèi)容.1997年,全國開展面向21世紀(jì)課程體系和教學(xué)內(nèi)容的改革,河南科技大學(xué)借此對本科教學(xué)計劃進(jìn)行大調(diào)整,把“普通化學(xué)”更名為“工程化學(xué)”,并把“工程化學(xué)”列為各工科專業(yè)的必修課.但在實際教學(xué)中又發(fā)現(xiàn)“工程化學(xué)”的含義太窄,不能全面反映人們生產(chǎn)、生活、環(huán)境等各方面與化學(xué)的聯(lián)系.表現(xiàn)在化學(xué)已經(jīng)滲透到醫(yī)學(xué)、生物學(xué)、物理學(xué)、農(nóng)業(yè)科學(xué)、地質(zhì)科學(xué)、計算機科學(xué)等諸多學(xué)科領(lǐng)域,并影響著人類的衣食住行、生老病死等社會生活的多個方面,化學(xué)社會化已成為當(dāng)今社會的顯著特點之一.因此,21世紀(jì)的高等化學(xué)教育勢必面向全體大學(xué)生,化學(xué)課程應(yīng)與大學(xué)物理、高等數(shù)學(xué)同等重要,屬于非化學(xué)化工專業(yè)學(xué)生的素質(zhì)教育課.為此,1999年將“工程化學(xué)”更名為“大學(xué)化學(xué)”.
課程教學(xué)目標(biāo)
21世紀(jì)對工程技術(shù)人才的培養(yǎng)提出了更高的要求,更加注重培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力.未來人才質(zhì)量的差別,不僅在于專業(yè)知識和技能,更在于人才的基本素質(zhì),其中文化素質(zhì)和創(chuàng)新能力居于重要地位.化學(xué)是研究物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及其變化規(guī)律的一門基礎(chǔ)自然學(xué)科,由于自然科學(xué)發(fā)展的日益微觀化和交叉化,化學(xué)科學(xué)研究所涉及的內(nèi)容日益廣泛、深入和復(fù)雜,化學(xué)同其它學(xué)科相互滲透的關(guān)系日益密切.非化工類專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué),不僅是學(xué)習(xí)化學(xué)知識,更重要的是學(xué)習(xí)化學(xué)思想以及分析問題、解決問題的方法[3].據(jù)調(diào)查,大部分報考工科院校的中學(xué)生實際在高中二年級后就不再學(xué)化學(xué).而這些雖選考化學(xué)的中學(xué)生,大都考取的是非化學(xué)化工類專業(yè),在大學(xué)里大都只有一門化學(xué)課.因此,大一化學(xué)課程的教學(xué)內(nèi)容和培養(yǎng)要求就決定了非化學(xué)化工類學(xué)生今后所具備的化學(xué)素養(yǎng),學(xué)生通過大一化學(xué)課程的學(xué)習(xí)在化學(xué)素質(zhì)方面應(yīng)比中學(xué)生有質(zhì)的提高[4].考慮到目前中學(xué)化學(xué)課程的基本要求、中學(xué)生的實際水平以及大學(xué)中其他專業(yè)、課程的設(shè)置情況諸因素,將“大學(xué)化學(xué)”課程的教學(xué)目標(biāo)確定為:通過本課程的學(xué)習(xí),使學(xué)生熟悉化學(xué)的基礎(chǔ)理論知識,掌握必要的基本實驗技能,能以化學(xué)觀點分析、解決專業(yè)和生活中出現(xiàn)的化學(xué)現(xiàn)象和問題,具備基本的化學(xué)素養(yǎng).
課程內(nèi)容優(yōu)化與課程體系重組
依據(jù)“大學(xué)化學(xué)”課程的性質(zhì)和教學(xué)目標(biāo),該課程的教學(xué)內(nèi)容應(yīng)注重理論聯(lián)系實際,突出化學(xué)知識的科普性和應(yīng)用性.簡述化學(xué)反應(yīng)的基本原理、物質(zhì)的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)等基本理論知識,體現(xiàn)化學(xué)與多門學(xué)科間的交叉滲透及相互作用,反映化學(xué)在現(xiàn)代社會生活和工程技術(shù)中的應(yīng)用新成就.為此,在課程教學(xué)內(nèi)容方面進(jìn)行了優(yōu)化,重組了課程體系.教材是向?qū)W生傳授知識、技能和思想的重要媒介,是提升教學(xué)水平和保證教學(xué)質(zhì)量的前提,因此教材建設(shè)是全面實施“高等學(xué)校教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)改革工程”的重要一環(huán).1998年以前,河南科技大學(xué)非化學(xué)化工類專業(yè)一直沿用浙江大學(xué)化學(xué)教研組編寫的《普通化學(xué)》,1998-1999年,曾試用浙大陳林根教授編的《工程化學(xué)基礎(chǔ)》,兩種教材在內(nèi)容編排方面雖各具特色,但隨著高校的擴(kuò)招、專業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整,課程內(nèi)容有待優(yōu)化組合.為此,針對非化學(xué)化工專業(yè)特點,匯集多年的教學(xué)經(jīng)驗,結(jié)合該課程教學(xué)學(xué)時少,涉及專業(yè)面廣的具體情況,吸取兄弟院校的經(jīng)驗,借鑒同類教材的成功之處,在廣泛調(diào)查研究的基礎(chǔ)上于自編了《大學(xué)化學(xué)》教材,在教學(xué)內(nèi)容及組織編排上均作了較大調(diào)整.
1精簡理論,強化實用隨著化學(xué)學(xué)科的發(fā)展及其應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大,化學(xué)理論知識也在豐富和加深,需要向?qū)W生傳授的內(nèi)容會越來越多.因此,針對非化工類專業(yè)學(xué)生多數(shù)僅需熟悉和了解化學(xué)知識的角度出發(fā),大幅度精減了原《普通化學(xué)》中化學(xué)原理、物質(zhì)結(jié)構(gòu)、化學(xué)品制備、計算和檢測等方面的內(nèi)容,適當(dāng)保留了必要的化學(xué)基本理論,充實了應(yīng)用型實例和科普性化學(xué)知識,尤其是精選了常見的和具前沿性的應(yīng)用實例,補充了與化學(xué)學(xué)科相關(guān)的材料、環(huán)境、能源和生命等學(xué)科的內(nèi)容.
2突出化學(xué)對其他學(xué)科的滲透作用學(xué)科交叉滲透是當(dāng)代學(xué)科發(fā)展的突出特點,化學(xué)學(xué)科尤為突出,需要在各學(xué)科人才培養(yǎng)體系中必須講授化學(xué)方面的知識.“大學(xué)化學(xué)”教學(xué)內(nèi)容的改革,突破了原《普通化學(xué)》和《工程化學(xué)基礎(chǔ)》的知識體系和結(jié)構(gòu)模式,將化學(xué)與材料、化學(xué)與生命、化學(xué)與能源、化學(xué)與環(huán)境以及化學(xué)與工業(yè)用油等設(shè)專章講授,并特別體現(xiàn)了化學(xué)在工程技術(shù)中應(yīng)用的新成就.因此,自編《大學(xué)化學(xué)》教材內(nèi)容共設(shè)八章,其中1、3、5章屬化學(xué)基礎(chǔ)理論,2、4、6、7、8章為交叉學(xué)科.
3合理編排章節(jié)內(nèi)容對《大學(xué)化學(xué)》教材內(nèi)容采取優(yōu)化整合和科學(xué)編排,化學(xué)基礎(chǔ)理論集中在1、3、5三章中講述,交叉學(xué)科專章緊跟其后,形成化學(xué)理論和專業(yè)實際的有機結(jié)合,但又保持了化學(xué)知識的系統(tǒng)性和邏輯性.例如,第1章中講述化學(xué)反應(yīng)的基本原理,第2章則介紹化學(xué)能源與新能源的開發(fā)利用,第3章講述化學(xué)中溶液的特性,第4章講述環(huán)境的化學(xué)污染與保護(hù),第5章講述物質(zhì)的結(jié)構(gòu),第6、7、8三章分別講述化學(xué)與材料、工業(yè)用油及化學(xué)改性、化學(xué)與生命[5].
4拓展教材適用面根據(jù)授課專業(yè)的具體情況,主講教師可依據(jù)內(nèi)容與專業(yè)的相關(guān)性,有選擇的講授.例如:對環(huán)境設(shè)計、土木工程等專業(yè),系統(tǒng)講授第1、3、4、5章全部內(nèi)容,重點講解第6、8章部分內(nèi)容,簡單介紹第2、7章內(nèi)容;對交通、車輛專業(yè),系統(tǒng)講授第1、2、3、5章全部內(nèi)容,重點講解第4、6、7章部分內(nèi)容;對機電系的機電、液壓、機制、軸承、測儀等專業(yè),系統(tǒng)講授第1、3、4、5章,重點講授第2、6、7章部分內(nèi)容,第8章只作簡單介紹.為增強學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和興趣,可在相關(guān)章節(jié)中穿插播放一些音像材料,如第4章穿插環(huán)境問題、第6章穿插高分子材料.#p#分頁標(biāo)題#e#
5完善教材內(nèi)容與出版使用自編《大學(xué)化學(xué)》教材內(nèi)容由淺入深、通俗易懂,每章后編有適量習(xí)題和思考題,便于學(xué)生自學(xué)和練習(xí).教材初稿于1999年完成,先自行印刷在原洛陽工學(xué)院五個系18個專業(yè)試用,稍加修改后于2002年由西北工業(yè)大學(xué)出版社出第一版.2005年,融合本校和其他院校教師在授課中對本教材的使用體會,對第一版進(jìn)行了修訂完善,再由西北工業(yè)大學(xué)出版社出第二版.目前,河南科技大學(xué)工科院系中幾乎所有非化學(xué)化工專業(yè)均使用本教材,洛陽理工學(xué)院部分工科專業(yè)也選用本教材.
探討高質(zhì)量教學(xué)方法
隨著科技的快速發(fā)展,新理論、新技術(shù)將不斷涌現(xiàn),使得教學(xué)內(nèi)容的增加與教學(xué)學(xué)時的減少成為制約高等學(xué)校課堂教學(xué)的突出矛盾.因此,在探索教學(xué)內(nèi)容創(chuàng)新的同時,為提高教學(xué)質(zhì)量,還應(yīng)研究和改革“大學(xué)化學(xué)”課程的教學(xué)手段和教學(xué)方法.
1制作多媒體教學(xué)課件為配合自編《大學(xué)化學(xué)》教材的使用,目前已將授課內(nèi)容制成多媒體課件,并在2003年秋季投入使用.課件中,化學(xué)原理、物質(zhì)結(jié)構(gòu)中多數(shù)抽象內(nèi)容采用動畫、圖景、模型來表述,化學(xué)在工程和生活中的應(yīng)用實例利用錄像來演示,形象逼真,學(xué)生如同置身于社會生活、生產(chǎn)情景中,既克服了口頭表述的抽象性,又拓寬了教學(xué)內(nèi)容.
2精選授課內(nèi)容在廣泛調(diào)查研究的基礎(chǔ)上,仔細(xì)分析學(xué)生已具有的化學(xué)、物理、數(shù)學(xué)基礎(chǔ),找準(zhǔn)銜接點,避免重復(fù),使授課的重點集中對新概念的理解和新知識的綜合運用上.對學(xué)生通過自學(xué)可掌握的內(nèi)容,教師只作引導(dǎo)性或歸納性講解.比如,中學(xué)化學(xué)中有關(guān)化學(xué)平衡及平衡移動、影響反應(yīng)速率的因素、反應(yīng)的熱效應(yīng)、氧化還原與電化學(xué)等定性知識已有比較詳細(xì)的了解,但缺乏定量的概念,因此平衡常數(shù)、速率常數(shù)、熱效應(yīng)、電極電勢等的計算,在“大學(xué)化學(xué)”授課中應(yīng)作為難點和重點予以詳細(xì)講解.
3改善實驗教學(xué)內(nèi)容化學(xué)是一門實驗性很強的學(xué)科,實驗又是工科院校高素質(zhì)人才培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié).戴安邦先生曾提倡:“只重視傳授化學(xué)知識和技術(shù)的教學(xué)是片面的化學(xué)教育,全面的化學(xué)教育要求化學(xué)教學(xué)既傳授化學(xué)知識和技術(shù),更訓(xùn)練科學(xué)方法和思維,還培養(yǎng)科學(xué)精神和品德.”因此,在“大學(xué)化學(xué)”課程40學(xué)時的教學(xué)中安排了8學(xué)時的實驗課,占總學(xué)時的20%.精選了4個實驗,包括驗證性、應(yīng)用性、儀器操作和自行設(shè)計實驗.通過實驗,可以鞏固和充實課堂中所學(xué)理論知識,培養(yǎng)學(xué)生獨立分析問題、解決問題和動手能力.5課程教改成效自編《大學(xué)化學(xué)》教材及配套《大學(xué)化學(xué)實驗》指導(dǎo)書已在多屆學(xué)生中延續(xù)使用.目前,每年共有5個院系、19個專業(yè)、56個班、4200余名學(xué)生、12余位授課教師使用本教材.結(jié)合各專業(yè)特點,授課教師在授課內(nèi)容上有所側(cè)重,并通過實驗,鞏固對課程的理論學(xué)習(xí),培養(yǎng)基本的化學(xué)技能.為及時了解“大學(xué)化學(xué)”課程教改效果,近三年來,多次采用問卷調(diào)查、座談會及其他形式,征詢各方面對“大學(xué)化學(xué)”課程改革的意見.
1調(diào)整實驗課程結(jié)構(gòu),優(yōu)化實驗教學(xué)內(nèi)容
由于長期以來在物理化學(xué)實驗教學(xué)中,通常較多重視的是實驗課程的顯性功能,例如驗證化學(xué)理論、訓(xùn)練化學(xué)實驗操作、學(xué)習(xí)有關(guān)數(shù)據(jù)的處理方法等,而對訓(xùn)練學(xué)生的實驗觀察能力和創(chuàng)造能力重視不夠,缺少培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和解決問題、分析問題的能力,因此,必須從物理化學(xué)實驗課程結(jié)構(gòu)、實驗教學(xué)內(nèi)容等方面進(jìn)行改革與整合。
1.1調(diào)整實驗課程結(jié)構(gòu)
打破物理化學(xué)實驗教學(xué)隸屬于相應(yīng)理論課程開設(shè)的傳統(tǒng)模式,實驗獨立設(shè)課,構(gòu)建新的物理化學(xué)實驗課程體系,新的課程體系是以物理化學(xué)的基本原理為基礎(chǔ),以學(xué)生的實驗?zāi)芰楹诵模杂?xùn)練學(xué)生的實驗技能與操作為主線而建立。
1.2優(yōu)化實驗教學(xué)內(nèi)容
物理化學(xué)實驗內(nèi)容分成四大部分:(1)實驗基本理論與技術(shù)講座;(2)基本試驗的訓(xùn)練;(3)綜合試驗;(4)設(shè)計試驗。并以先基礎(chǔ),再綜合,后設(shè)計的實驗課程設(shè)置模式,這樣可以實現(xiàn)對學(xué)生循序漸進(jìn),靈活多樣,因材施教的教學(xué)新模式,提高了學(xué)生的綜合素質(zhì)和實驗技能,培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力和創(chuàng)新能力。
目前我校物理化學(xué)實驗可開設(shè)的實驗數(shù)目一共有13個,改革前,必做的實驗為10個,改革后必做實驗為10個,選做實驗3個。選做實驗由實驗指導(dǎo)教師向?qū)W生提供實驗題目、與實驗內(nèi)容有關(guān)的知識點、實驗的目的意義和現(xiàn)有的實驗條件、本實驗方法和手段在未來科研開發(fā)中的一些具體應(yīng)用等,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。然后學(xué)生根據(jù)實驗指導(dǎo)教師提出的要求進(jìn)行查閱文獻(xiàn),了解目前國內(nèi)外相關(guān)實驗的測試方法和手段以及研究進(jìn)展。學(xué)生通過對收集到的文獻(xiàn)進(jìn)行科學(xué)分析對比,提出自己的見解。并且每位學(xué)生在此基礎(chǔ)上制定一個較為完整的方案,雖然學(xué)生設(shè)計的實驗方案不一定合理、科學(xué),也不一定跟現(xiàn)有的實驗條件相匹配等,但是教師可以把學(xué)生組織在若干小組內(nèi),進(jìn)行討論,公開收集到的相關(guān)信息,并根據(jù)現(xiàn)有的實驗條件,探討其方案的可行性,通過多方案的對比分析,選出大家認(rèn)為較為合理的方案。在整個討論過程中,教師的作用是給予適當(dāng)?shù)闹笇?dǎo)。這樣可以培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的綜合能力和創(chuàng)新能力。
2改進(jìn)教學(xué)方法,采用現(xiàn)代教學(xué)手段
長期以來,大部分物理化學(xué)實驗教學(xué)采用灌輸式教學(xué)方法,簡單落后,教師對實驗的各個細(xì)節(jié)完全交代清楚,因此學(xué)生不知不覺就產(chǎn)生了一些依賴?yán)蠋煹乃枷?,很多學(xué)生在課前預(yù)習(xí)只是一種形式,為了完成老師布置的任務(wù)而將實驗內(nèi)容抄了一遍,葫蘆畫瓢來模仿,甚至根本就沒有通過大腦思考,無法調(diào)動學(xué)生的主觀能動性,學(xué)生感到枯燥無味,積極性和創(chuàng)造性得不到發(fā)揮,也滿足不了實驗教學(xué)對學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的要求,因此必須對傳統(tǒng)的教學(xué)方法和手段進(jìn)行改革。
2.1部分實驗先做后講
在實驗課教學(xué)過程中,我們根據(jù)不同專業(yè)的學(xué)生特點和實驗內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整教學(xué)方法。對于那些實驗原理、實驗所用的儀器及實驗內(nèi)容較為簡單時,可采用先做后講的方法。即教師在實驗前不先講解實驗內(nèi)容,實驗操作等,學(xué)生在做好實驗預(yù)習(xí)的基礎(chǔ)上直接進(jìn)行實驗,最后,教師根據(jù)實驗的情況進(jìn)行總結(jié)和解析。因此,如果學(xué)生沒有做好預(yù)習(xí),是很難按計劃完成任務(wù)的。預(yù)習(xí)與否、預(yù)習(xí)態(tài)度和質(zhì)量決定實驗的成功與否。因此,該方法可以促使學(xué)生主動預(yù)習(xí)實驗內(nèi)容。由于實驗是學(xué)生自己實施進(jìn)行,且在相互討論的基礎(chǔ)上自己進(jìn)行推斷,從而大大激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
2.2設(shè)計實驗開放式
在傳統(tǒng)的化學(xué)實驗教學(xué)中,由于大多數(shù)實驗以教科書按部就班地進(jìn)行,學(xué)生按教材上所寫的實驗步驟做完一遍,交上實驗結(jié)果,教師通過將學(xué)生的實驗結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)結(jié)果比較進(jìn)行實驗成績評定。這種教學(xué)方式在化學(xué)化工人才的實驗知識和實驗技能的培養(yǎng)過程中也發(fā)揮過重要作用。但這種教學(xué)模式很難做到因材施教,不利于培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣,難以激活創(chuàng)新思維。因此我們通過對設(shè)計實驗開放式教學(xué)來解決這個問題,并在開放式實驗教學(xué)課中,改變強調(diào)一次性獲得準(zhǔn)確結(jié)果的觀念,允許出現(xiàn)誤差或失敗,讓學(xué)生從失敗中學(xué)習(xí),通過重復(fù)實驗達(dá)到實驗教學(xué)的要求。對實驗課時長,難以在課內(nèi)重做,可在課余時間進(jìn)入實驗室訓(xùn)練。開放式實驗,有利于對學(xué)生因材施教,有利于學(xué)生個性發(fā)展,也有利于培養(yǎng)學(xué)生對化學(xué)實驗的興趣。幾年的實踐證明,學(xué)生對開放式實驗教學(xué)方式比較歡迎,普遍反映學(xué)習(xí)效果較好。
2.3教學(xué)手段現(xiàn)代化
盡管實驗教學(xué)本身就是直觀教學(xué),但由于物理化學(xué)實驗儀器水平較低,儀器數(shù)量不足;人力投入不夠和教學(xué)效果不理想等原因,因此還是要重視現(xiàn)代化教學(xué)手段的運用,特別要重視計算機多媒體在物理化學(xué)實驗教學(xué)的作用,使學(xué)生學(xué)習(xí)和掌握更多的儀器使用和操作技術(shù),更深刻地理解實驗原理和數(shù)據(jù)處理方法。例如通過多媒體課件,向?qū)W生較系統(tǒng)的講授數(shù)據(jù)處理和誤差傳遞、真空技術(shù)、溫標(biāo)及測溫技術(shù)、電工電子技術(shù)、常用儀器、實用電路及線路分析、常用配套電極的制備方法等,通過物理化學(xué)實驗技術(shù)知識講座的開設(shè)加強了學(xué)生對有關(guān)基礎(chǔ)知識、基本技能的掌握。此外,實驗數(shù)據(jù)處理能力也是物理化學(xué)實驗非常重要的一部分,加強這一能力的培養(yǎng),我們既要學(xué)生注意實驗過程中數(shù)據(jù)記錄與整理,更要注意實驗后的數(shù)據(jù)分析與處理。隨著計算機的普遍應(yīng)用,可以使用計算機處理實驗數(shù)據(jù)。物理化學(xué)實驗中最常見的數(shù)據(jù)處理是實驗數(shù)據(jù)作圖或?qū)嶒灁?shù)據(jù)計算后作圖,然后線性擬合或非線性曲線擬合求得需要的參數(shù),用Origin軟件在計算機上很快完成。如液體飽和蒸氣壓的測定、一級反應(yīng)蔗糖的轉(zhuǎn)化、丙酮碘化反應(yīng)速率常數(shù)的測定、乙酸乙酯皂化反應(yīng)速率常數(shù)的測定、氫超電勢的測定、粘度法測大分子化合物的分子量、固體比表面的測定等實驗用線性擬合的方法。
2.4考試方式多樣化
改變以往物理化學(xué)實驗成績主要根據(jù)實驗報告成績和期末筆試成績來評定的方式,建立注重平時、能力為主,兼顧理論,口筆結(jié)合的綜合考核辦法,其中課前預(yù)習(xí)、實驗操作、實驗態(tài)度、獨立工作能力、儀器保護(hù)及損壞情況、環(huán)境衛(wèi)生及實驗報告等內(nèi)容,記入學(xué)生個人學(xué)習(xí)檔案,作為平時成績,占總成績的40%;期末進(jìn)行筆試、實際操作、口試三結(jié)合的考核辦式,分別總成績的20%。筆試主要注重于實驗原理和實驗數(shù)據(jù)處理方面的內(nèi)容,實驗操作和口試是在實驗室當(dāng)場抽簽進(jìn)行,把學(xué)生做過的實驗事先做了一些改動后,然后制成卡片讓學(xué)生隨機抽取,抽到哪個實驗,卡片上設(shè)有口試題,在學(xué)生實驗操作過程中就口試題進(jìn)行解答。通過嚴(yán)格的成績考核,不只是為了給學(xué)生一個學(xué)習(xí)成績,也是該課程最后一次實驗技能進(jìn)一步強化的鞏固過程,有助于加強學(xué)生綜合素質(zhì)的培養(yǎng)。
關(guān)鍵詞:微課;微學(xué)習(xí);微平臺;微項目;微試驗;
作者簡介:鄧菊麗(1975-),女,重慶科技學(xué)院(重慶401331)化學(xué)化工學(xué)院高級工程師;
近年來,信息技術(shù)取得長足發(fā)展,成為教學(xué)改革主要動力,而多媒體技術(shù)的廣泛應(yīng)用為這一變革提供了原動力。多媒體改善了人類信息的交流,縮短了人類傳遞信息的路徑,也顯著改變了傳統(tǒng)的教學(xué)模式。經(jīng)過近20年的發(fā)展,網(wǎng)絡(luò)和多媒體的教學(xué)方法已經(jīng)逐步成為各類教學(xué)活動的主流教學(xué)手段。其圖、文、聲并茂及較好的交互性等特點激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,也提升了學(xué)生學(xué)習(xí)過程中的樂趣。但由于技術(shù)發(fā)展,多媒體教學(xué)模式的固有局限和瓶頸也隨之而來,一些不足也日益凸顯,如:(1)教學(xué)方式程式化,課程教學(xué)多以宣讀PPT為主,滿堂灌,學(xué)生在PPT中迷失,找不到教學(xué)重點和難點;(2)課程內(nèi)容展示方式單一,無法有效剖析復(fù)雜教學(xué)對象的結(jié)構(gòu)和機理,導(dǎo)致學(xué)生對知識點一知半解,知其然不知其所以然;(3)部分教學(xué)內(nèi)容缺少趣味性,內(nèi)容單調(diào)乏味,學(xué)習(xí)方式簡單枯燥,致使學(xué)生失去學(xué)習(xí)動力和興趣;(4)師生在教學(xué)過程中缺乏有效互動,尤其是課后缺乏交流;(5)學(xué)習(xí)方式不夠靈活,受時間空間等諸多條件限制等。
上述問題存在于各層次教學(xué)活動中,屬于量大面廣的共性問題。例如《化學(xué)工程》、《計算機網(wǎng)絡(luò)》等課程教學(xué)中,經(jīng)常向?qū)W生講解諸多復(fù)雜原理,如果只一味通過PPT的播放,時間一長,學(xué)生感官疲勞,注意力下降,學(xué)習(xí)效果大打折扣。因此,需要組織一些主題明確、時間精短,能詳細(xì)展示重、難點的多媒體片斷及課后自助學(xué)習(xí)的互動平臺來深化學(xué)習(xí)效果。
目前,隨著信息化技術(shù)的不斷前進(jìn),以移動通訊技術(shù)、社交媒體以及以開放、共享為理念的開放教育資源運動的蓬勃發(fā)展,“微“教學(xué)模式逐漸在全球范圍內(nèi)興起。
“微課”(Micro-lecture)作為目前“微”教學(xué)模式的代表,其雛形最早出現(xiàn)于美國北愛荷華大學(xué)LeRoyA.McGrew教授所提出的60秒課程(McGrew,1993)[1],以及英國納皮爾大學(xué)T.P.Kee提出的一分鐘演講(Kee,1995)[2-4]。而現(xiàn)今廣受關(guān)注的“微課程”概念由美國新墨西哥州圣胡安學(xué)院的高級教學(xué)設(shè)計師、學(xué)院在線服務(wù)經(jīng)理DavidPenrose在2008年提出的[5-6]。Penrose認(rèn)為微型的知識點(KnowledgeBurst)在相應(yīng)的作業(yè)與討論的支持下,能夠與傳統(tǒng)的長時間授課取得的效果媲美。同時,Penrose還認(rèn)為這將成為一種知識挖掘的框架,“微課程”將提供一個知識挖掘的平臺,并告訴學(xué)生如何根據(jù)學(xué)習(xí)所需搜索相應(yīng)的資源;允許學(xué)生對自己的學(xué)習(xí)有更多的主動權(quán),自主地挖掘所需的知識點、有針對性地開展學(xué)習(xí),并且這種主題集中的“微課程”能夠有效地節(jié)約學(xué)習(xí)時間。這種在短時間內(nèi)提煉出核心概念的微課程形式,能夠促使教師、學(xué)習(xí)者、研究者與利益相關(guān)者重新用一種新的思考方式開展教學(xué)。加拿大渥太華大學(xué)的CarolynBrophy教授基于上述思路,也開始了“微課”在《研究生英語》課程教學(xué)中的應(yīng)用探索[7-8]。
在國內(nèi),江蘇的趙海峰老師等較早提出了以“微視頻”為中心的新型教學(xué)資源———“微課”的概念?!拔⒄n”是指按照新課程標(biāo)準(zhǔn)及教學(xué)實踐要求,以教學(xué)視頻為主要載體,反映教師在課堂教學(xué)過程中針對某個知識點或教學(xué)環(huán)節(jié)而開展教與學(xué)活動的各種教學(xué)資源的有機組合,是國外“微課程”概念從教育信息資源的角度的深化研究[9-11]。但縱觀國內(nèi),“微課”的相關(guān)研究還停留在概念階段[12-13],除了對相關(guān)概念的內(nèi)涵和外延進(jìn)行界定外[14-15],尚沒有相關(guān)研究成果應(yīng)用的報道。
本課題研究將針對上述多媒體教學(xué)中的問題而展開,擬基于“微課”理念,結(jié)合“微課”專業(yè)課程教學(xué)需要,以《化學(xué)工程》、《計算機網(wǎng)絡(luò)》課程的“微課”內(nèi)容和平臺建設(shè)為突破口,開展專業(yè)課程“微課”教學(xué)模式的研究與實踐,重點突破“微內(nèi)容”、“微平臺”、“微學(xué)習(xí)”、“微實驗”等難題。使教學(xué)過程中重點突出、層次分明,學(xué)習(xí)模式更加多樣化、趣味化,提高教學(xué)質(zhì)量,改進(jìn)教學(xué)效果,并為類似的教學(xué)改革提供借鑒。
一、“微課”教學(xué)模式主要研究內(nèi)容
(一)“微課”教學(xué)模式的內(nèi)涵界定和技術(shù)方法
“微課”教學(xué)模式是在教學(xué)大綱的引導(dǎo)下,以“微教學(xué)”為主要驅(qū)動力,以課程重難點為中心,以師生高度互動教學(xué)為特征的一種新的教學(xué)模式。主要內(nèi)容涉及“微教學(xué)”、“微動畫”、“微測驗”、“微實驗”、“微討論”等。她是新信息技術(shù)發(fā)展與傳統(tǒng)教學(xué)模式的有機結(jié)合和最新發(fā)展趨勢。“微課”在技術(shù)研發(fā)方面可根據(jù)課程、授課老師及受眾需要,采用目前廣為運用的各種技術(shù),例如軟硬件開發(fā)技術(shù)等。
(二)“微課”教學(xué)方式與傳統(tǒng)多媒體教學(xué)方式的差異分析
“微課”教學(xué)模式屬于多媒體教學(xué)的一部分,是傳統(tǒng)多媒體教學(xué)的補充和發(fā)展,傳統(tǒng)多媒體教學(xué)突出課程的系統(tǒng)性和完整性,而“微課”教學(xué)模式更多的側(cè)重于課程重難點的專項解析和探討,使課程教學(xué)能夠突出重點,加強互動,提高教學(xué)質(zhì)量和效果。
(三)“微課”教學(xué)方式與傳統(tǒng)多媒體教學(xué)方式的融合
不建議“微課”教學(xué)模式在整個教學(xué)過程中全部使用,而是只針對教學(xué)的重點和難點內(nèi)容,開發(fā)有針對性的“微課”片段?!拔⒄n”教學(xué)模式需要與傳統(tǒng)教學(xué)模式進(jìn)行融合,發(fā)揮各自的優(yōu)點,提高教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果。
二、“微課”教學(xué)改革思路和實施步驟
總體實施思路采用“分析問題提煉模式形成方案設(shè)計資源投入實踐改進(jìn)模式”的6步方案進(jìn)行。
第一步、分析問題。結(jié)合前期研究基礎(chǔ),作者在加拿大UniversityofOttawa的CarolynBrophy教授處的學(xué)習(xí)經(jīng)歷,國內(nèi)外有關(guān)“微課”的相關(guān)研究,梳理研究思路,界定研究范圍,分析多媒體教學(xué)面臨的問題,“微課”教學(xué)面臨的機遇和解決問題的重點;
第二步、提煉“微課”教學(xué)模式。根據(jù)第一步獲得的問題歸納及可行性分析,提煉出一套“微課”教學(xué)模式,涉及教學(xué)方法改革、教學(xué)內(nèi)容設(shè)計、“微課”教學(xué)框架;
第三步、形成“微課”教學(xué)模式改革方案?;凇拔⒄n”教學(xué)模式框架,形成細(xì)化的、具有可操作性的“微課”教學(xué)實施計劃和詳細(xì)方案;
第四步、設(shè)計“微課”資源。按照“微課”教學(xué)模式改革方案及《化學(xué)工程》、《計算機網(wǎng)絡(luò)》教學(xué)大綱要求,選擇若干重難點進(jìn)行“微課”內(nèi)容設(shè)計,包括“微視頻”、“微動畫”、“微測驗”、“微原理”、“微實驗”等;
第五步、按照教學(xué)計劃要求,將“微課”教學(xué)模式及教學(xué)資源投入教學(xué)實踐試用;
第六步、改進(jìn)和修正“微課”教學(xué)模式。不斷評估“微課”教學(xué)模式的教學(xué)實踐,提出針對性的改進(jìn)和完善措施,對該模式進(jìn)行改進(jìn),以指導(dǎo)進(jìn)一步的教學(xué)改革。
三、“微課”資源建設(shè)及教學(xué)實踐———以《化學(xué)工程》、《計算機網(wǎng)絡(luò)》課程為例
“微課”的實現(xiàn),資源建設(shè)是關(guān)鍵。擬以《計算機網(wǎng)絡(luò)》課程為例,根據(jù)課程教學(xué)大綱要求,確定重難點,著手“微課”的資源建設(shè)。
(一)“微課”內(nèi)容建設(shè)
在內(nèi)容建設(shè)方面,主要包括以下內(nèi)容:
“微視頻”:以視頻的方式進(jìn)行介紹,例如對網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的介紹,可采用此方法,介紹網(wǎng)絡(luò)在我們生活中的各種應(yīng)用,吸引學(xué)生的興趣;
“微動畫”:采用動畫的方式進(jìn)行介紹,制作“微動畫”進(jìn)行介紹,用簡單的動畫描述復(fù)雜的原理和過程;
“微測驗”:對重要知識點進(jìn)行設(shè)計,講解完成后,要求學(xué)生很快對所學(xué)知識進(jìn)行回顯,以了解學(xué)生的知識掌握情況;
“微實驗”:對具有實驗條件的重點知識和內(nèi)容,開展相關(guān)的實驗環(huán)節(jié);
“微原理”:主要針對原理性的知識點開展,例如對《化工原理》中反應(yīng)機理等內(nèi)容、《計算機網(wǎng)絡(luò)》課程中的協(xié)議工作原理講解時,可采用此方法;
“微討論”:開展課堂討論,加深知識點的理解。
(二)“微課”平臺建設(shè)
在平臺建設(shè)方面,擬建立“《計算機網(wǎng)絡(luò)》微學(xué)習(xí)平臺”,將《計算機網(wǎng)絡(luò)》課程的“微課”學(xué)習(xí)材料放到網(wǎng)上,將課堂教學(xué)內(nèi)容延伸到課外,提升學(xué)生學(xué)習(xí)的效果和范圍。
(三)“微課”教學(xué)模式的實踐
一是按照課程教學(xué)大綱及教學(xué)進(jìn)程要求,確定“微課”實施的方案和范圍,擬以重慶科技學(xué)院《化工原理》、《計算機網(wǎng)絡(luò)》的課程教學(xué)為實施對象,通過2年的課程教學(xué)改革,實現(xiàn)《化工原理》、《計算機網(wǎng)絡(luò)》課程教學(xué)的“微課化”。
一是授課方式,將以PPT教學(xué)為重點的教學(xué)模式,轉(zhuǎn)變到以知識點為重點的“微課”教學(xué)模式;
二是授課內(nèi)容,在兼顧課程知識點的系統(tǒng)性和完整性的基礎(chǔ)上,加強對重難點知識的教學(xué)時數(shù)傾斜,對重點內(nèi)容投入更多的時間和精力;
三是考核方式的“微課化”,更加關(guān)注重點知識點的及時考核;
四是教學(xué)資源的“微學(xué)習(xí)平臺化”,建立《計算機網(wǎng)絡(luò)》“微學(xué)習(xí)平臺”,拓展知識范圍和教學(xué)地域范圍。
一、我國精細(xì)化工的現(xiàn)狀
(一)存在的問題
1、生產(chǎn)技術(shù)和生產(chǎn)水平不高
當(dāng)前我國的化工生產(chǎn)中還是一直堅持走傳統(tǒng)的道路,其在生產(chǎn)的過程中還在使用老舊的設(shè)備,一些新產(chǎn)品和新技術(shù)雖然已經(jīng)出現(xiàn),但是在很長時間之內(nèi)都沒有得到非常好的應(yīng)用,在這樣的情況下科研工作無法正常的開展和進(jìn)行,其也沒有形成一個非??茖W(xué)和完善的體系,同時其自身的品種也相對較少,其所研制出的成品很少有對社會發(fā)展真正有較大價值的類型,在這些產(chǎn)品當(dāng)中,很多都是仿制產(chǎn)品,所以沒有自主創(chuàng)新,這樣也使得產(chǎn)品的市場競爭力十分衰弱。
2、集中程度較低,無法形成一個規(guī)范的產(chǎn)業(yè)鏈條
國內(nèi)的很多化工企業(yè)在生產(chǎn)的過程中規(guī)模都不是很大,一般都是中型或者是小型企業(yè),其分布密度也不是很高,在這樣的情況下,就很難生產(chǎn)出質(zhì)量高,性能好的產(chǎn)品雖然在少部分地區(qū)我國也有一些大型的生產(chǎn)企業(yè),但是這些企業(yè)如果和國外的一些企業(yè)相比,還是存在著非常大的差距。
3、信息化落后
精細(xì)化工這一類的產(chǎn)業(yè)在發(fā)展的過程中要想實現(xiàn)更好的發(fā)展效果,提高自身的發(fā)展水平,就必須要充分的和信息技術(shù)融合在一起。但是我國的很多化工企業(yè)在市場競爭中根本談不上競爭,只是在市場中求得一個生存之地,出現(xiàn)這種情況的一個非常重要的原因就是這些企業(yè)在生產(chǎn)中對信息化技術(shù)的應(yīng)用都不是十分的重視,這樣就使得我國化工技術(shù)并沒有受益于信息技術(shù),從而也使其在市場競爭中并不占優(yōu)勢。
(二)制約因素
在精細(xì)化工發(fā)展的過程中,環(huán)境污染會對其產(chǎn)生非常不利的影響,當(dāng)前生產(chǎn)廠家更重視的是企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的實現(xiàn),但是對環(huán)境保護(hù)工作并不是十分的重視,這樣也就使得能源的使用效率通常都不是很高,這樣做會使得后期對三廢的處理要花費很大一部分的資金,這也會給企業(yè)自身的發(fā)展帶來非常明顯的不利影響。精細(xì)化工在生產(chǎn)的過程中產(chǎn)生的三廢數(shù)量非常大,這也造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染,影響了人們的正常生活,所以在當(dāng)今的發(fā)展中,采取有效的措施去減少環(huán)境污染就成了非常重要的一個問題,同時它也成為了人類社會在發(fā)展和建設(shè)過程中所要面臨的一個非常重要的問題。
二、綠色精細(xì)化工的發(fā)展
綠色精細(xì)化工的提出,象征著人類對環(huán)境保護(hù)的意識的增強,能源的利用也趨向合理化。這也體現(xiàn)出人類對環(huán)境和社會經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)發(fā)展的重視程度,綠色精細(xì)化工也是順應(yīng)歷史要求的必然產(chǎn)物。
(一)綠色精細(xì)化工
通常我們所說的綠色精細(xì)化工就是指使用綠色的生產(chǎn)技術(shù)和低污染抑或是無污染的材料開展化工生產(chǎn),在生產(chǎn)過程中更加追求的是低污染和零排放。綠色精細(xì)化工是技術(shù)在應(yīng)用的過程中應(yīng)該包含以下幾個重要的特性,首先其在生產(chǎn)的過程中應(yīng)該采用的是沒有污染、沒有毒性的材料。第二是保證反應(yīng)在無毒無害的條件下進(jìn)行,第三是其在反應(yīng)的過程中必須要具備非常好的選擇性,在反應(yīng)的過程中還要對副產(chǎn)物的產(chǎn)出量予以嚴(yán)格的控制,盡量實現(xiàn)反應(yīng)之后的零排放。第四是在反應(yīng)的過程中一定要使用可再生資源,這樣才能為其提供堅實的資源基礎(chǔ)。最后一點就是產(chǎn)品對環(huán)境本身的建設(shè)是沒有非常大的損害的。
(二)綠色精細(xì)化工的關(guān)鍵技術(shù)
綠色的精細(xì)化工和精細(xì)化工有很多的相似之處,其更新?lián)Q代的頻率比較高,技術(shù)相對比較集中,同時在這一過程中具備非常強的轉(zhuǎn)移性,精細(xì)化工的前提是精細(xì)有機合成,所以我們在技術(shù)應(yīng)用的過程中必須要將綠色合成技術(shù)當(dāng)做是重要的內(nèi)容,從而使得高分子技術(shù)具有良好的經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性。
(1)綠色催化技術(shù)
綠色催化技術(shù)在化學(xué)工藝中占據(jù)著十分重要的地位,它是很多化學(xué)反應(yīng)應(yīng)用在工業(yè)生產(chǎn)中的重要條件。催化技術(shù)通常有兩種類型,一個是生物催化,一個是化學(xué)催化,其在應(yīng)用的過程中具有非常明顯的選擇性,同時也從本質(zhì)上對副反應(yīng)進(jìn)行了控制。降低甚至是取消了副產(chǎn)物的出現(xiàn),采取多種方式保護(hù)生態(tài)環(huán)境,這也是非常重要的一個目標(biāo)。
(2)電化學(xué)合成技術(shù)
電化學(xué)合成技術(shù)是綠色化學(xué)當(dāng)中非常重要的一個內(nèi)容,它主要就是指在化學(xué)反應(yīng)器皿內(nèi)部用電子轉(zhuǎn)移的方式合成清潔有機化合物的生產(chǎn)技術(shù),這也成為了綠色化學(xué)生產(chǎn)過程別是精細(xì)化工綠色生產(chǎn)的一個非常重要的環(huán)節(jié)。所以在實際的工作中,必須要對這項技術(shù)的應(yīng)用予以高度的重視。
(3)超臨界流體技術(shù)
目前,已超臨界二氧化碳流體技術(shù)為代表的超臨界流體技術(shù)發(fā)展迅速,例如超臨界二氧化碳萃取在提取生理活性物質(zhì)領(lǐng)域具有很好的發(fā)展空間;作為環(huán)境友好反應(yīng)介質(zhì)的超臨界二氧化碳以及超臨界二氧化碳能夠參與的化學(xué)反應(yīng),能夠?qū)崿F(xiàn)平常難以進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng);超臨界流體技術(shù)在納米材料和薄膜材料等制備上也實現(xiàn)了突破,創(chuàng)造了一套全新的制備方法體系。所以,超臨界流體技術(shù)作為一種綠色化學(xué)化工技術(shù)在醫(yī)藥工業(yè)、食品工業(yè)以及精細(xì)化學(xué)工業(yè)等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。
(4)計算機分子設(shè)計技術(shù)
該技術(shù)是指將要開發(fā)研究的精細(xì)化工產(chǎn)品,參照其合成技術(shù)產(chǎn)品分子的產(chǎn)品性能、內(nèi)在結(jié)構(gòu)和加工行為間的內(nèi)在規(guī)律,通過計算機輔助設(shè)計等手段,前期以綠色、優(yōu)化和創(chuàng)新為要求,利用分子的內(nèi)在結(jié)構(gòu)把精細(xì)有機合成技術(shù)和反應(yīng)過程、分離精制工程與應(yīng)用技術(shù)帶動起來,從而找到有利于能放大的關(guān)鍵性因素,保證放大能獲得成功,實現(xiàn)無“三廢”的生產(chǎn)。
三、結(jié)語