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序论:好文章的创作是一个不断探索和完善的过程,我们为您推荐十篇分析化学的基本过程范例,希望它们能助您一臂之力,提升您的阅读品质,带来更深刻的阅读感受。
中图分类号:G712 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2014)24-0213-03
分析化学在学科中与仪器分析、有机化学、环境科学、无机化学一样是一门专业课。学习好此门课程不仅要将高中数学知识、物理、无机化学、有机化学、物理化学等基础理论知识应用到分析方法;另一方面需要掌握物质的基本分析方法和基本操作技能,从而培养严肃认真的工作作风和实事求是的科学态度。
二、分析化学理论教学的重要性
目前职院校都在提倡一体化教学,主要是以实践和导向性为主体,鼓励教师少讲或只做引导,学生多做多动脑的一种教学方法。对于分析化学课程来说,就我校的学生情况来看,理论课程的讲授不能太少,原因包括:其一,在此门课程教学中发现,大部分学生数学基础较薄弱;其二,目前学生普遍存在化学基础非常薄弱,只有极少部分的学生略懂高中化学基础知识,大部分学生就连初中化学也是一知半解,没有最基本的概念性的认识;其三,掌握此门课程的要求,要求学生有一定的理论基础构架,要求学生要系统掌握分析化学的基础知识、基本理论,才能为以后从事分析工作打好理论基础。若将实验教学单一的某种测试技术设定为主体教学部分,以学生为主体的导向性教学,将达不到分析化学教学的目标,结果是:学生一知半解,只能生搬硬套,不能发现问题和解决问题,更谈不上找到分析关键过程或关键控制点,学生还不具备自学的基本知识储备,所以要加强化学基础理论知识。
三、分析化学实验教学是理论教学的强化
分析化学实验是一门具有很强的实践性和应用性的课程,学习分析化学实验不仅是让学生加深对分析化学基本理论的理解,引导学生把知识转化为能力的认识过程,在实验教学中掌握分析化学实验的基本操作,养成良好的实验习惯和实事求是的科学态度,并且能够训练学生应用基本理论掌握科学的思维方式,提高学生提出问题、分析问题和解决问题的能力。若只单一强调在实验教学中总结、研究规律和理论,虽然在实验教学中新增加了操作技能方面的知识,但若没有理论基础,那么对学生来说即使按规范操作,其结果也只是照猫画虎,学生不能应对环境或其他样品差异性等变化做出科学的综合分析,只有掌握了基本理论,再进行操作实验分析,才能对过程及结论得出科学的分析,所以说分析化学实验教学是分析化学理论教学的强化。另外,学生自我管理和约束能力较差,实验过程危险性比较大,教师教学任务重,教师的教学还不能完全转化为导向性和学生自主的研究型教学模式,学生还不能自主学习研究和完成实验过程设计,所以要加强老师的实践过程指导作用,打破了以往同组同学1人操作,其他学生等、看的现象,减少学生在操作过程环节的压力和心理障碍,鼓励和指导学生,使学生在每一步骤过程中感到有所收获和提高,培养自信,这种教学方法往往需要两学年以上的培养,才能使学生能适应导向性教学模式和具备自主学习基本能力。
四、分析化学的教学模式及其教学组织
1.分析化学的教学模式应是理论加实验教学模式结合的方式。分析实验教学是一种知识与能力、理论与实践相结合的教学活动,它与理论教学具有同等重要的地位,是相辅相成的关系。在理论讲授过程中课堂讲授要重点突出,对重点、难点讲透。理论讲授还应完成一个双向交流的过程,一般可以通过设问、讨论、启发的方式进行;在实践教学中,多提一些开放性的问题,组织大家分析讨论,提高大家的分析能力和提高学生学习的兴趣。
2.如何分配理论和实验教学的比例,使用多媒体教学的优点。笔者通过以往的教学发现,我们不应严格划分理论和实验教学的比例,而是要“你中有我、我中有你”;也不应该根据班级人员的多少设计课时分配量,总之以达到教学目标为标准。比如学生总数比较多时,大部分人认为需要完成总体目标,如让所有学生都懂怎样规范操作,由于存在学时有限等局限,这时必然选择牺牲大部分理论课时,以补偿实验分组教学的要求。针对以上情况,此时最好的解决方法示增加一个课前的或是课堂演示教学,使用多媒体教学,充分利用多媒体教学手段优点。优点有:其一,利用多媒体信息量大,音、图、文并茂的特点,可以改善授课环境,若实验课前组织学生观看实验基本操作和安全知识相关的视频,向学生讲解正确操作的理由和违反操作对个人和环境的危害,使学生做到操作规范,减少不必要的浪费及对环境的污染,可以节约药品;其二,还可以节约重复讲解的时间和减轻教师的工作强度,还可以使教学直观,简单明了,缩短学生消化理解的时间,大大增强学生学习信心和提高学习热情。这样就把实验课分成了实验基本操作知识多媒体教学学习、过程训练和任务完成部分,前一个阶段可以减轻教师讲解的劳动强度,此时再将学生分组训练,教师参与过程指导,就比较省心省力了。
3.成立实验合作小组。采取循环式实验方式,这样既使学生得到很好的操作训练,也提高了仪器的利用率。对于学生平时实验成绩的评定,如第一次实验某学生在获得的分数来自三个方面:小组打分95分,大组打分90,教师打分85分,定好小组、大组、教师分值权重分别为0.15、0.15、0.7。那么这个学生本次实验的综合实验成绩=95×0.15+90×0.15+85×0.7=87.25(第一次),若一学期共做了四次实验,实验综合成绩按照如上方法计算为87.25(第一次)、85.21、75.15、91.25,本学生学期平均实验成绩=(87.25+85.21+75.15+91.25)/4=84.72。
五、建立合理分析化学的考核制度
本课程考试应该采用理论和实验相结合的模式。
1.对理论和实验考试内容的设置。第一,理论考试应以基础知识的测试为主,同时附加一些基本实验操作技术的试题,用以考查学生分析问题解决问题能力。第二,实验课考试则可采用更灵活的考核办法,教师可以提前一周公布几大项实验操作考试的内容,随后要求学生自行看书查资料,设计实验,考试时学生按照设计好的步骤实施实验。这样既考查了学生的分析仪器的基本操作,又锻炼了学生分析、解决问题的能力。
2.对考试成绩的评定。成绩考核模式分为理论和操作两部分,每个部分又分为平时和期末考核部分,评价分配标准和权重如下表。
本文从分析化学的教学目的出发,首先,阐述了分析化学的理论性、实践性较强,实验教学是对理论教学的强化,在教学活动中需要充分考虑其教学内容特点,转变教学观念,用适当的教学方法才能顺利实现教学目的。其次,还对理论和实验教学方法和组织进行了详细的阐释,目的是改变分析化学教学行为,运用适当的教学方法和手段,丰富教学内容,提升教学服务水平;最后,建立合理分析化学的考核制度,从考核的模块划分以及成绩的判定两个方面进行了阐述。
以上对笔者在分析教学中通过教学方法的探索和改革,在实践应用中发现对学生的能力和素质培养起到较好的效果。
参考文献:
随着人类环保意识的增强,经济发展越来越追求绿色化,而分析化学的绿色化旨在化学分析过程及技术设计过程中进行绿色化学原理的应用,以最大程度地降低分析化学对周围环境所带来的污染,因而是未来分析化学发展的一个主要方向,下文分别就分析化学绿色化的重要性、原理、特点及其方法进行了探讨。
一、分析化学绿色化的重要性
作为我国的一项基本国策之一,环境保护一直都是分析化学研究人员环境科研的一个重要方向,特别是近些年来,随着人们环保意识的普遍增强,分析化学作为环境污染排放的重要来源之一本身也越来越受到关注。例如液液萃取过程中所使用的有机溶剂中,有许多诸如二氯甲烷、氯仿及四氯化碳等等都具有极强的毒性,不仅会对环境还会对人体健康造成危害。再如某些氯代烃甚至会对大气臭氧层造成破坏,这些明显都违背了环境保护的宗旨。有毒溶剂的使用不仅危害了分析化学研究工作人员的身体健康,还大大增加了样品测试的成本,有些溶剂的废液处理也是一个棘手的问题。分析化学自上世纪60年代以来已经成为环境科学的重要的中心学科之一,不少环境分析化学研究工作人员都在从事着同环境样品相关的分析化验工作内容,以便于为环境科研、管理及其治理提供有力的科学依据。如今对于许多领域而言,环保活动及进步同分析化学的发展息息相关,只有通过分析化学相关技术手段才可以有效识别环境中污染物化及其代谢物的迁移过程或者所发生的形态变化,然后才能采取相应地措施对污染源进行有效地控制。由此可见,分析化学是大气及水资源环境保护的基础学科。
正是由于这些原因,近些年来相关研究工作者都致力于研究和发展绿色分析化学技术,尽可能少用甚至不用有污染的溶剂或其他有机化学试剂。作为绿色化学的一个主要构成方面,绿色分析化学已经成为分析化学未来发展的主要方向。
二、分析化学绿色化原理及其特点
近些年来,绿色分析化学的研究多数是围绕着催化剂、化学反应、原料、溶剂及其产品绿色化等方面而开展的。因而无论是从原理上还是从方法上都为传统的分析化学行业带来了巨大的改变。例如,可通过新型化工方法或新产品的过程中运用原子经济反应、无毒性原料、催化剂以及溶剂等实现化工的绿色生产过程,并通过所获得的新型绿色产品为人们的身体健康、环境保护等方面带来有利影响。
绿色分析化学研究的主要核心问题如下:一是确保所选择的起始原料及其试剂的绿色化;二是确保所选择的溶剂、反应条件及其催化剂的绿色化;三是确保所设计产品、目标分子及其化学品的绿色化和安全化。如今,绿色分析化学已经兴起,其要求进行化学分析的整个过程中都必须始终将环境保护作为一个前提或目标,最大程度地减少甚至不产生环境污染物质,确保分析过程本身尽可能地减少或消除对环境的影响,这即为绿色分析化学的最主要特征。除此之外,绿色分析化学的另一个主要特征还表现在其过程分析中,通常来说,环境分析主要是出现了环境问题之后进行毒物的监测及其分类的过程,而分析化学则是将分析重点放在了化学过程当中,主要是通过传感器的使用实现对整个化学反应过程监测的实时性,这样可以了解环境污染物形成的全过程,进而即可实现对痕量有害环境污染物的有效控制,并从源头上实现对污染物阻止的目的。整个化学反应过程中,若因温度、压力、原料剂量、时间改变进而导致污染物的形成,传感器会及时地将整个过程的参数进行调整,这样就可通过整个过程中参数的改变而实现对污染物产生全过程的有效控制,同时还提高了产品的质量极其纯度。因此,绿色分析化学可以对污染物进行防治和即时控制。
三、分析化学绿色化的发展方法
通常而言,分析方法是通过精密度、灵敏度、准确度、分析的速度及其校准曲线线性范围等等的多项指标来进行评价。对于分析化学的绿色化而言,除去上述指标之外,还需将其对于环境的影响程度作为首要指标进行考虑。
为了实现整个分析过程中分析化学绿色化的实现,必须将重点放在如何最大程度地减少甚至取消环境污染物的使用及其产生,可考虑如下方面:1)整个分析系统的微型化,这样可以大幅度减少试剂及其载体的流耗量,实现污染的降低,还更加经济。2)对于不得不使用大量样品进行分析的系统而言,可借助于数理统计及化学计量学等理论,尽可能实现对采样点数目优化的目的,这样就可以最大程度地减少分析过程中测量的次数及其相关试剂的使用量,实现减少环境污染物使用的目的。3)通过试剂固定化等技术实现非消耗性及微消耗性等试剂的重复使用,这样即可大幅度减少有害试剂的使用量及其有害物产生。4)通过无毒无害试剂的使用,例如,超临界流体的开发,尤其可以将超临界二氧化碳流体作为溶剂,其不仅具有常规流体都具有的良好的溶解性,同时还拥有气体所具有的相当高的传质速度,因此,借助于这种无毒无害的试剂即可实现原有毒性有机化合物的替代。5)将某些无试剂新型分析化学技术,诸如超声、微波等技术等应用到分析化学的过程当中去,例如超声萃取法、微波萃取及其消解等方法;6)有些待分析样品组成相当复杂,因而测定过程中不可避免会有干扰的出现,此时可以借助于仪器掩蔽法来实现对原有化学掩蔽法的替代,例如,可通过借助于导数以及双波长分光光度法,结合零交技术及其等吸收点法,即可在完全无任何化学试剂条件下实现对干扰的消除;7)若很难完全取代有毒试剂时,应尽量采用微型化或者使用具有较小毒性的试剂对由原有的大毒性试剂进行替代,例如,将有机相的测定方法改变为水相测定方法,以最大程度减小分析过程中自身对于环境所带来的影响。事实证明,分析化学绿色化最基本的要求及其特征已经在如今的一些分析方法中体现了出来,例如固相萃取技术、高压流体萃取技术、固相微萃取技术、微型液-液萃取技术、免疫分析技术、x射线荧光金属分析技术、超临界流体萃取技术、自动索格利特萃取技术、微萃取技术、挥发性有机化合物真空蒸馏技术及其表面声波测定技术等等,此类方法都是在测量、监测及其识别过程中,对过程中所用试剂及其所产生的产物进行控制,以最大程度地减少环境污染物的释放,因而没有造成不良的环境污染问题,所以应尽可能采用此类绿色分析化学方法进行分析。如今,分析化学正朝着综合性边缘学科方向发展,随着物理学、数学、电子学及激光技术、微波技术、分子束及计算机等的不断发展,为新型仪器分析方法奠定了基础,并为进一步实现绿色分析化学的发展提供了良好的技术及其方法支撑,如激光技术已经用于了光谱分析中,并形成了多达数十种方法,有些相当快,可实现瞬态分析。
四、结论
作为可持续发展战略的一个重要方面,绿色分析化学是解决未来环境保护及其资源短缺问题其中的一个根本出路。因此,必须制定一系列鼓励政策以支持绿色分析化学的发展,在新分析方法及其技术设计手段中应用绿色分析化学原理。分析化学绿色化的发展逐渐朝着微型化和仪器化方向进行发展。但是,应当了解的是我国如今的分析化学仪器制造科研力量仍相对较弱,因此必须以战略眼光对待绿色分析化学的进一步发展及其教育,结合我国国情,注重分析化学绿色化的研究,积极探索绿色少污染甚至无污染的分析方法及其技术,并将其应用到实际的分析检测中。
参考文献
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中图分类号:G424 文献标识码:A DOI:10.16400/ki.kjdkx.2016.06.068
Abstract Analytical Chemistry is a research material on the chemical composition and structure information of the chemical and chemistry, is the institutions of higher learning, one of the applied chemistry and materials chemistry and related professional required four professional foundation courses, is an important branch of chemistry, chemistry, chemical, biological, medicine production of essential important technology. Analysis of the current chemistry teaching definition and analytical chemistry curriculum content also with along with the social development and change, the starting from the analysis of the progress of chemistry and has the problems. Secondly, to analytical chemistry teaching idea, teaching content and teaching model reform are described. At last, the paper introduces the establishment of chemical analysis of the basic knowledge of the structure and the related courses.
Key words Analytical Chemistry; teaching reform; course construction
1 分析化学发展现状及改善问题
社会经济高速稳步发展的同时我国教育事业也在持续上升,高等教育从以往严格的选拔所产生的精英教育模式逐渐转变为大众自己的教育。分析化学作为多种专业的基础课同样有着极高的实用价值,广泛地应用于地质普查,矿产勘查、冶金、化学工业、临床化验、商品检验、考古分析以及法医刑侦鉴定等领域,同时也为人类物质文明做出了重要贡献。而在经典的分析化学内容以上慢慢导入现在分析化学思维形式,与以往的分析化学穿插研讨,使得分析化学的发展更进一步。如此,分析化学的本身含有内容将以更现代独特的方式所呈现,另外,可以将一些传统内容融入到分析化学新进步中,适宜增添完善的优秀分析技术和机器设备分析方法,这样分析化学得以加快抵达于生产一线。对于分析化学这门逐渐出现新技能新方法的学科来说,其实质就是不断改制革新,而对于教师除去自身浓厚的分析化学知识功底与实验经验,还得继续学习有关分析化学的其余知识,所以教师应当不时更新自己的分析化学知识构造,这样在分析化学课程中才能发挥好主导作用,才能组织带领学生主动加入到分析化学的教学活动中,从而率领学生朝未来奔进。①
2 分析化学教学的具体改革
2.1 教学内容的改革
现在各大学校分析化学这门学科多数是大量书中内容,学习时间却不够用,这给分析化学的教学带来了不小难度,如果按照分析化学教材中的章节排序内容授课,在学生正常在校时日内是很难完成书中教学内容的。所以,对于不同专业而言应当造就学生的自主创新化,同时对于分析化学的教学内容需要实施相对应的改革和安排。对于不相同的专业需要有相关调度,分别有各自教学的着重点,比如以药物分析这个专业来说,着重点应该放在滴定分析实践中对一些药物分析应用的介绍,同时指引学生翻阅查对一些药物分析是否符合国家标准,使学生体会认识到分析化学在现在试验中的详细运用,提升学生的试验技能以及自身的创造力。教学内容的改革是教学改革的宗旨之一,所以在分析化学的教学中应当改进各个专业的教学内容凹显其专业性和实用价值,突出不同专业的重点与特点,也要避免教学内容的重复性甚至与教学内容不相衔接,使教学内容达到全面优化,注重传授基础知识和技术培养的同时也要重视现代知识及有关科学技术的植入,做到在规定时间范围内结束书本所有内容的讲授,也做到对培养学生实践运用能力的重视。
2.2 教学模式的改革
教学模式的逐步创新以及科学技术的飞速发展,带动了分析化学教学的变革与更新,应逐渐适应这种调整。而按照分析化学课程的特点,可以进行分别的课类组织教学,关于基础意义的内容关键以讲解传授的方式进行,教师在教学过程中要做到实行针对某些内容细节深入的讲解,加以恰当的实践运用,让学生能动地认识客观世界及改造客观世界。分析化学教学中,教师需要善于引导学生,而不是一味地灌输书中内容。教授的内容达到言有尽而意无穷的作用,引导启示学生感知事物本质的能力,在学习当中主动获得知识。在分析化学教学过程中教师可以利用相关习题巩固学生所学知识,此外还能组织学生开展讨论课,比如在教师在教授某一章内容时,融合教材中所需要思考的问题,安排学生分小组进行讨论,得出问题的实际解答方案。比如在对金属离子进行测定时,介于滴定的影响因素较多,可以让学生尽量发表各自的意见,在讨论的过程中可以让学生分别写出通过实践得到的分析结果,将每个人的答案依次作比较,让学生充分认识到问题的解答以及自身对于分析化学知识了解的不足,而这种教学模式对学生而言,对本章分析化学知识内容的理解将更加透彻,所学知识也将全面提高,对相关知识内容的掌握更牢固。总之教学模式的改革对原本的分析化学教学进行了一次升级,让学生在课本学习中带着问题加以实践运用,提高对学习的兴趣以及给他们一个可以造就创新力的学习气氛。
2.3 教学方式的改革
教学中需要培养的是学生主动学习以及对学习过程中的创新能力,那不得不打破传统的教学方式。学生对枯燥的理论知识往往是不感兴趣的,若是教师在分析化学教授整个过程中采用的是将全篇知识内容灌输给学生的方式,单一地将每章知识内容传授给学生,这将打击学生学习积极性。在课堂中学生是主体,教师则是在课堂中主导学生对问题进行分析和提高化解难题的能力。而在教学过程中恰当地引进事例案件是个不错的有效方法,在引进事例案件后师生共同参与,带动学生对问题的思考,对知识的理解加深印象,鼓励学生学习。课堂中引进事例案件融合分析化学知识重点带动学生学习,引用事例案件学习的前提是拥有丰富的事例案件教学资源,建立一个专门教学的案例库。而老师在设立案例库时要根据教学指标的要求及课堂教学的重要难点,不能高于学生接受水平和知识能力,同时具有教育作用,而教师选择的事例案件应该具备针对性,可以作为分析化学某章知识内容及理论的典范,既能直接运用也适用于多个方面,且选择的事例案件要拥有相对更高的发展程度,遍布分析化学在不同区域的运用,让学生深入认识了解到分析化学的的理论,把握知识重点。此外要注意的是对事例案件的精确选择要掌握好,在事例案件的收罗中应该尊重事实,切勿列入自身假设,要从各个来源证实事例案件的真实性,坚决不能采用不正确的事例案件错误引导学生,考虑到分析化学属于动态创新的科目,选用事例案件要注意其现代性要具备当代特色,以及适时整治更新案例库。在事例案件融入到分析化学教学过程中,最关键的是案例选择是否得当,这影响到教学能否成功,根据教学知识内容去选择运用事例案件,它的内容和结构都要和分析化学教学内容有关,按照从浅到深,逐步深奥的方式。教授新内容知识时,运用简易的事例案件融合新讲授内容,引导学生进行思考,通过对事例案件的深入分析,安排学生总结主要知识内容,教育学生学以致用的宗旨。②
2.4 采取先进的教学手段及营造良好的氛围
以往采用板书为主教学方式在讲授一些测量方法是会有所限制,教师可以先利用多媒体将测量过程演示出来,而后结合分析化学基本理论为学生讲解,最后安排学生进行实践运用,遇到学生不懂的地方教师可以把演示与理论具体联系起来为学生解答,这样学生对新知识点的获取充满乐趣,还能熟悉某些仪器的使用步骤,把握试剂的常用规格,形成日后良好的实验作风。
打造一个轻松的教学氛围也是创建一个自然平等的教学环境。想要取得成功的教学效果这与教学环境有着千丝万缕的关系,身处在这个环境中不是谁听谁的单方面发声,应是容许学生对老师的观点提出异议,准许学生间的讨论,而师生间同样需要相互之间的交流。这使课堂上过于拘谨的气氛得以调节,有效减少学生与老师之间的感情距离,这种氛围下学生发现问题才敢勇于提出和渴求解决问题,其创新能力也将得到最大发挥。
3分析化学知识结构及课程设置
3.1 分析化学的知识结构
关于分析化学的知识结构,具有代表性为西方化学会联合会所推荐的《欧洲分析化学教学大纲》,这也是大家公认的大体纲要。主要分为四大块:总论;化学分析法;物理分析法;计算机分析化学(化学计量学为其主体内容)。分析化学委员会所提出的教育核心内容被称为分析化学的四大支柱。其为:色谱学、波普学、传感器、化学计量学,其中包括计算机分析化学,这四大支柱的基础理论应当列为第二层次的分析化学二级学科共有的基础理论,这是所有学化学分析的人都必须要掌握的。③
3.2 分析化学课程建设
教材建设对于课程建设而言是相当重要的,它是教学内容及教学思想的首要平台,同时也为提升教学质量起到保障作用。课程建设组教师可以参编具有系统性和完整性的有关教材,既适合教师用于课堂实验指导,又能作为学生课外自学的学生用书。此外,课程网站也是课程建设的重要组成,为教师与学生提供教学及互动的平台,课程组修改定制和改善的教学大纲及课件等所有教学资料内容都在网上开放。建设网络教室并且通过聊天软件与学生进行沟通交流。课程建设的特点要展现出教学网站内容的丰富且方便使用,使它得到广大学生的喜爱。课程建设中最后一个环节为试题库,其包括教师着重讲解的知识点及课程特色等方面完成试题库的建设。
4结束语
综以上述,我国在分析化学教学中的改革实践进一步完善,相对于以往的被动学习状态,学生逐渐转化为积极自觉去学习,不仅增添了他们学习的主动性,还提高了他们分析问题及解决问题的能力,而我国教学质量等方面也得到进一步发展,受到学生的认同和欢迎。另外,在日后的分析化学教学中还要做到进一步深入强化教育思想理念,全面探讨和改革教育模式、教育内容及教育方法等方面,从而使学生的创新能力及素质得到提高。
注释
2丰富教学资源,激发学生兴趣
高速发展的现代信息技术为分析化学的教学提供了丰富的教学资源,如网络、动画、多媒体等。鼓励学生充分利用Google、Baidu等搜索引擎查找学习资料,及时解决学习过程中遇到的疑难问题;充分利用多媒体课件图文并茂的特点,将教材中枯燥的理论、抽象的问题转换为生动形象的图形、文字、动画、视频等,使抽象的概念形象化、立体化,使枯燥的理论理解起来更形象、更直观,既可增强学生的感性认识,又能帮助学生理解那些抽象的问题,提高课堂效率。充分地、合理的利用这些资源既可弥补传统的教材、挂图及实物模型携带不方便的不足,又可活跃课堂气氛,激发学生学习兴趣,丰富课堂信息量,提高教学效果。例如在液相色谱法时,通过播放Flas演示,学生既可明了色谱仪各主要部件的作用,又可以清楚观察到液相色谱分析过程的产生,再结合教师的适当的讲解,必然加深学生对该法分离机制的理解。
3综合多种教学手段,提高教学效率
随着现代信息技术和多媒体技术的快速发展,多媒体教学已经在大多数高校普及使用。虽然,在教学过程中采用用动画、视频等多媒体手段,有助于学生对知识的理解记忆,激发学习兴趣,但传统的板书仍然有着现代教学媒体无法完全替代的优势。例如在计算公式的推导过程中,学生可跟着教师的书写记笔记,板书的过程也为学生提供了充分的思考时间。因此,在实际教学中,应将多媒体教学与传统的板书相结合,并灵活运用案例教学法、以问题为基础(PBL)的启发式教学法、课堂讲授与讨论,在线答疑等多种教学方法与手段开展教学活动,调动学生的学习积极性,不仅要向学生传授知识,更要培养学生掌握运用分析化学知识和技能解决实际问题的能力。
随着我国医疗事业的飞速发展与进步,药学研究水平越来越高。其发展主要依赖于药物分析技术,药学研究对我国医药事业开发、创新、发展等方面具有重要促进意义,能够间接提升我国经济水平,从根本上提高我国健康保障水平。
一、药物化学和分析化学的基本概念
(一)药物化学概念
所谓药物化学主要是将化学分子原理应用于药物研发,从科学角度分析化学药物的基本构成、生物效应及相应药性原理等相关内容,用于新类型药物研发。药物化学研究需要两方面来共同促成,其一是生物学,另外一方面是化学,其在药物研发中主要明确药物的活性物质或药性机制,分析患者用药治疗后,药效对机体的代谢作用,及机体对药物的适应情况及吸收情况等。
(二)分析化学概念
所谓分析化学主要是指对物质中相关药物成分、不同结构含量等进行测量,将测量的物质指标进行化学分析,其属于物质化学分析的一门科学,除此之外,有关于物质成分测量所用仪器也包含在内,属于分析化学的一部分。分析化学中对药物成分进行测量分析的方法被称为化学分析法,这种方法在测量过程中主要应用天平和所要测量的物质及试剂,将其用玻璃器皿盛放,将所测量的物质成分计量指标与测量过程中出现的化学反应两者相互对应分析,以此得出结论。另外一种分析方法即仪器分析,这种方法在满足上述作用的同时还能够进行微量分析及形态、结构分析等。
二、物理化学和分析化学的发展及作用
(一)物理化学和分析化学的发展
早在19世纪,物理化学这一概念被提出,并且于30年代和40年代蓬勃发展。物理化学概念被提出后科研人员研制出了磺胺类药物,投放于临床治疗,响应效果较好,对患者的预防感染及临床治疗均具有一定促进作用,在投放应用的10年内,β内酰胺类抗生素研发技术逐渐完善。于19世纪40年代有相关研究人员研究出了抗菌药物的药性、活性及药物机理等,将其与药物成分及结构等相关内容相互融合,用于新药的研制,就此不同种类药物越来越多。于19世纪末时,通过研究人员的努力,对于新药的研制不再仅依靠药物活性机理及其成分结构方面入手,新药的不断研制也是物理化学逐渐认识的过程,研究人员能够明确大部分种类药物在机体中出现的生化效应,能够明确不同类药物应用于人体其活性及产生的药效,就此于19世纪末可以通过不同类型、病症患者的实际患病情况入手,分析患病原因,实现新类型药物研发,对症下药治疗。于20世纪分析化学理念被提出。分析化学除了分析方法以外,其能够用于新药研制主要依赖于分析仪器,在不断探索发展的过程中,仪器分析方法逐渐占据主要地位。在整个20世纪中,40年代至80年代之间,出现了三大重要学科领域,即材料学、环境学和生命学科,这三大学科通过与仪器分析方法联合应用研究,在一定程度上成就、完善了分析化学,促进其发展进步。从当今环境来看,仪器分析方法又与计算机信息科技相互联系到一起,以计算机为载体、以网络信息为媒介,将分析化学中测量的数据、信息进行整理、收纳,最终录入电脑,实现信息传输及智能分析。目前,信息化仪器分析中最具代表性的即为传感器的发现及图谱快速检索和实验室自动化等。
(二)物理化学及分析化学的作用
从不同角度来讲,物理化学和分析化学的作用存在一定差异,是不同的。物理化学更偏向于药物活性、机理及药性和机构的研究,极大促进了早期药学的研究与发展,为后续的新类型药物研发奠定了坚实基础。同时,20世纪内的分析化学主要是用于药物成分、剂量的测量及化学实验反应研究,其属于实验方法的一种,并且在仪器分析发展进程中,挖掘了与药学有关的不同学科,为药学研究提供更全面、系统的理论支持,促进药学研究。当前,仪器分析法融合计算机信息技术,实现了仪器分析的智能化和自动化,其具有测量分析数据准确可靠、操作迅速等优势,但是从另一方面来讲,仪器设备购置昂贵并且对仪器操作者要求较高,操作繁琐,这些都是局限性。从大方面来讲,物理化学和分析化学的丰富及发展对于我国药学研究均具有一定促进作用,通过对不同药物运作机制的研究和不同药物成分实验研究,研发了不同类型的新药物,将其用于临床治疗。综上所述,药物化学和分析化学是药学的重要组成部分,两者在不断发展中融合不同新技术,为药物研发、临床治疗及医疗事业的发展都起到一定促进作用,具有重要意义。
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化学是一个发展和应用各种方法、仪器和策略,以获得物质在特定时间和空间有关组成和性质信息的科学分支[1]。它是高等学校化学、材料科学、生命科学、环境科学、医学、药学等专业的学生必修的一门重要的基础课程[1-2]。分析化学被称为“科学技术的眼睛”,在国民经济的发展和我们日常的生活中都起着非常重要的作用。因此,分析化学的教学不仅是向学生传授基本理论和基础知识,更重要的是要培养学生理论联系实际的思维能力,提高学生的综合素质和创新能力[3]。本文结合本校分析化学教学实践,从剖析分析化学的教学现状入手,尝试对分析化学“金课”的建设进行一些探讨,旨在提高分析化学教学的效果和人才培养的质量。
1分析化学课程教学现状
1.1学生对课程重要性认识不足,缺乏学习的积极性。分析化学包括化学分析法和仪器分析法两部分,其中,化学分析法主要内容为四大滴定法(酸碱滴定法、配位滴定法、氧化还原滴定法、沉淀滴定法)和重量分析法,是分析化学的理论基础。而仪器分析课程包含了分光光度法、色谱法、电位分析法等一系列仪器分析方法。在本校的化工、环工以及材料等专业开设的分析化学理论课程为40学时,同时开设有专门的仪器分析课程。因此,在分析化学的课程教学过程中侧重于化学分析法的学习。学生在学习过程中,极易将两门课程进行比较而产生错误的认识,认为所学的滴定分析法或重量分析法等内容已经过时,认为只要掌握好仪器分析法即可。因而,学生普遍对分析化学课程的学习缺乏积极性,只是为了修完学分而被动学习。此外,非化学专业的学生普遍存在“重专业课轻基础课”的心理,认为只有专业课所学的知识才能指导将来的工作实践,因而使教学变得更加被动。1.2课程内容抽象,知识点繁杂。滴定分析法、重量分析法和分析数据的统计处理是分析化学课程的重点难点内容,涉及大量的计算、变化规律及公式推导等,知识点繁杂。例如,在酸碱滴定法中,pH的计算和滴定曲线的学习;配位滴定法中,副反应系数和条件稳定常数、林邦误差公式的推导;分析数据统计处理中置信区间的计算和显著性检验等内容本身较为抽象并稍显枯燥,如果学生在课前没有及时预习,而上课时又不能集中精力,则难以理解上述知识点,进而产生厌烦心理,寄希望于通过“死记硬背”来完成知识的学习。1.3教学方式单一。互联网时代,知识的更新速度非常快。如果教师在授课的过程中,只讲课本有的,而对于课本以外的相关知识很少补充,特别是实践应用以及相关的新的技术和发展,则无法使学生明白这门课程学习的意义和价值。目前,多媒体教学已经普遍应用于高校的各学科教学中,但其主要作用只是取代黑板成为知识载体,教师授课方式仍然以“填鸭式”为主,尽管教师竭尽全力希望将知识传递给学生,但是处于完全被动学习的学生,不能充分发挥他们学习的主观能动性[3]。此外,“一言堂”的教学方式造成学生的“压迫感”,学生缺乏思考问题的时间,对于所学的知识也无法及时消化,因而,学习的效果差、效率低、也降低了学习的积极性[4]。部分教师在教学过程中,习惯单纯通过提问的方式与学生互动,整节课随处可见的“是不是”、“对不对”的互动程度非常有限,激不起学生的兴趣,甚至让学生产生腻烦的心理。1.4考评机制不完善,考核模式单一。目前分析化学课程的考核基本由平时成绩(40%)和期末成绩(60%)组成。平时成绩考核的内容以课堂笔记、课堂表现和作业组成。其中,课堂表现通常是教师对学生上课时表现的认定,主观性较强,缺乏客观公正性。布置的作业通常是所学内容中较为重要和较难理解的基本概念以及需要掌握公式的计算题。期末考核基本采用闭卷考试的方式评价学生学习效果。考试内容仍然是教材中重要的方法原理、基本概念及公式计算,理论性较强,对学生真正分析问题和解决问题的能力考察较少。因而,现有的考核方式侧重于对理论知识的掌握,但是,却给学生造成这门课程只需考前突击,死记硬背书本和教师课件中的重难点即可过关的假象,久而久之,上行下效,学生上课玩手机,课下不复习。既不利于学生良好学风的培养,也不利于教师教学能力的提升。
2分析化学“金课”建设的意义
2018年6月教育部召开了新时代全国高等学校本科教育工作会议,陈宝生部长在会议上提出,对大学生要有效“增负”,要把“水课”转变成有深度、有难度、有挑战度的“金课”。自此之后,“金课”成为高等教育领域的热点[4-7]。本校也将“建设金课、淘汰水课”作为了提升教育教学质量的工作重心。分析化学作为一门重要的基础课程,着力对其进行“金课”建设,可以更好的推进“一流本科教育”的建设,为我校化工、环境、材料等学科专业建设提供有力保障。此外,为了满足金课“两性一度”(高阶性、创新性和挑战度)的要求,教师必然更新教学的观念,优化教学内容,改变教学的方式及考评的模式,进而可以促进教师分析化学课程整体教学水平和学生学习效率的提高。
3基于网络教学平台打造分析化学金课
3.1提高认识,提升内容创新性。每门课程的教学工作基本都是从绪论课开始,很多教师自身对绪论课的认识不足,认为绪论课只是简单介绍课程的概念和学习的要求。因此,绪论课通常只是简单带过,有的老师甚至选择不讲绪论课。分析化学是一门实践性很强的学科,理论知识是基础,实践应用是目标,它们相辅相成,互相促进。因此,在绪论课上,教师应该让学生明白和了解学习分析化学在国民经济建设和我们日常生活中的作用,特别是可以结合一些本专业分析化学领域的新发展和新应用,开阔学生的眼界,培养学生的兴趣。“兴趣是最好的老师”。有兴趣才会产生激情,有激情才会有动力[8]。此外,教师还应该通过绪论课让学生明白分析化学作为专业基础课,在其专业学习中的重要性,他们才会有学习的积极性和主动性,才会自觉地参与到课程学习中来[9]。最后,通过绪论课的学习,学生还应明白分析化学课程中化学分析部分是分析化学的基础,仪器分析是分析化学的发展方向,二者不可简单比较,更不应该在学习时进行取舍。教师在教学过程中除了讲授书本中已有的概念、原理和公式等知识外,还应体现前沿性和时代性,培养学生科学探索精神、社会责任感和学习兴趣。教学中也应注意融入思政教学理念和方法。例如,基于可疑值的取舍和分析数据显著性检验培养学生严谨的科学精神,通过酸碱滴定中滴定突跃的学习强调量变引起质变规律等。3.2教学方式改革。目前,在“智慧树”“爱课程”等线上平台,可以很方便地搜索到分析化学相关的各类精品课程。然而,单纯通过网络教学平台进行慕课教学,虽然清晰简洁,但缺乏师生互动,学生的注意力很难长时间集中,因此教学效果不好。相反,线上线下混合式“金课”由于综合利用线上线下的优势,已经成为高校本科教学的主流形式。我们可以将“智慧树”“爱课程”等线上教学资源作为学生预习的一种方案,同时结合“雨课堂”“云班课”等教学手段。教师可以将制作好的课件,对应每章节中难点内容的微课视频,以及相应的习题等到“雨课堂”等学习平台,要求学生先自主学习;学生可以通过“雨课堂”讨论区向教师反馈学习中的难点和问题;教师围绕学生提出的共性问题精心设计教学过程。线下课堂教学时,教师尽可能避免“一言堂”的教学模式,以学生为中心,通过问题引导的探究式学习,教师的作用在于提供必要的指导。此外,还可以适当采用“翻转课堂”形式,发挥学生的主观能动性。最后,教师还可以将搜索的教学素材(分析化学相关的文献、视频、名人故事、前沿的知识等)到“雨课堂”平台,供学生课后阅读,以此进一步激发学生学习的兴趣和开阔学生视野,使“分析化学”成为一门“与时俱进”的课程。通过这种线上线下的混合式教学方式可以增加教学的深度,提高学生的积极性,更好地培养学生分析问题并解决问题的能力,能体现“金课”两性一度的基本要求同时也提升了分析化学的教学质量。3.3考核方式改革。科学合理的课程考核方式,才能更好地体现学生学习效果和教师的教学效果。目前,我校分析化学的考核是采用平时成绩结合期末闭卷考试的方式进行。部分学生在平时学习中偷懒,而考试前临时抱佛脚,死记硬背的现象较为严重。主要体现在填空、选择题等客观题得分高,而简答题和计算题得分偏低。可见,学生并没有真正掌握以及运用所学的知识。甚至,部分教师希望通过考试体现学生“学得好”、自己“教得好”,而在题目难度的设置上有意识减弱或者考试题目与平时作业重复性较大。这样既不能客观地反映出学生学习的实际情况,又无法反馈教师的教学情况,甚至还会导致学生学习态度不端正。因此,加强过程性考核评价,灵活采用多种考核方式对于准确判断学生的学习情况和教师的教学效果具有重要的意义。我们充分利用“雨课堂”平台,在课件中设置随堂测试题,课程小论文、专题讨论、探究性作业等多元化的过程考评方式,根据学生完成情况,统计得分并作为一部分平时成绩。同时,在每章学习结束后,可以根据所学内容进行阶段性考核,由教师从预先准备好的雨课堂测试题库中,随机抽取一定数量的题目组成试卷,由同学们在课余时间完成,成绩计入平时成绩,每个学生抽到的试题不相同。因此,每个学生必须自己独立完成,这样即可以了解学生对所学知识的理解和掌握情况,及时发现学生学习的疑难问题所在,针对出现的各种问题,采取有针对性的方法进行应对,真正达到“以考促学”的效果。由于,“雨课堂”平台可以自动统计学生成绩,一方面减轻了教师在过程化考核中的工作量,另一方面使考核的结果也更加公正合理。此外,期末考试内容增加综合性思考题或实验方案设计题,要体现出学生分析问题、解决问题的能力,提升教学效果。因此,强化过程性考核评价,构建合理的课程考核评价方式,不仅可以全面真实地反映教与学的综合水平,还可以更好地培养学生的综合能力和素养,有效提高人才培养质量。
4结语
“金课”建设是当前高等教育领域的热点,对于强化本科教育具有极大的促进作用。分析化学课程作为化工、环工、材料等专业本科生必修的一门重要基础课程,对于培养学生分析问题、解决问题的能力具有至关重要的作用。通过提高认识和教学内容创新性、教学方式改革、优化考评方式等,激发学生学习的兴趣和主动性,进一步提高教学质量,实现技能型、应用型、创新型人才培养目标。
参考文献
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分析化学是化学的一门分支学科,是关于测定物质的质和量的科学,是一门具有很强实用性,同时又有严密、系统理论与实际密切相结合的学科。分析化学作为四大基础化学之一,成为化学、生物、环境、食品乃至材料等诸多专业的学科基础课[1]。
长期教学发现分析化学在以往教学中主要存在教材内容丰富、知识点多、课时不断减少的问题,这样在教学中会影响学生对知识点的掌握和消化程度[2]。为推动分析化学教学理念,改进教学方法,提高教学质量,利用现代信息及网络技术促进学生主动积极地思考、学习,便于学生接受和掌握课程内容,所以本文对分析化学多媒体课件进行建设。
分析化学多媒体课件利用Adobe Dreamweaverruan软件制作,安装运行方法为360软件。基于简单、通俗易懂、设结构清晰、定位准确、表述规范、与课堂同步原则加以建设,适合相应认知水平的学生。操作方便、灵活,交互性强,启动时间、链接转换时间短。本课件共有以下几个模块:
1.课程介绍
分析化学这门课程实际授课包括理论部分和实验部分,且理论和实验分别为独立课程,二者是不可分割的。本环节主要介绍分析化学及实验的教学目标、教学方法、形式、主要内容。通过此环节建设,便于自学学生掌握分析化学的学习目标、学习方法及主要内容,进而充分了解分析化学的作用、任务及意义。
2.课程大纲
课程大纲是为实现培养目标而选择的教育内容及进程的总和。本课件中的大纲分为理论课程大纲和实验课程大纲,此环节建设从教学角度出发,对教学目的、教学内容确定、教学中应该注意的问题等方面做了叙述。主要介绍了各章主要内容、难点和重点。通过教学大纲,学生了解了分析化学的重点及难点,可以有的放矢,攻克难关,充分学习掌握分析化学的知识点。
3.教学ppt
理论教学ppt与实际教学同步,便于学生课前预习、课后复习,消化知识点。ppt色彩搭配协调,视觉效果好,符合视觉心理。界面布局合理、新颖、活泼、有创意,整体风格统一,导航清晰、简洁。文字、图片、音乐、视频、动画切合教学主题,和谐协调,配合适当。制作精细,吸引力强,激发学习兴趣。逻辑结构清晰,层次性强,具有内聚性。其中文字、符号、单位和公式符合国家标准,知识内容范围完整,知识体系结构合理。重点难点突出,启发引导性强,符合认知规律,有利于激发学生主动学习。学生利用ppt,对于难度较大的地方机动自主调节学习进度,不受时间空间的限制,自由自主学习、复习及消化知识点。很大程度解决学生笔记难记,复习难度降低等实际问题。通过每一章节理论ppt制作,了解每章节小结、问题提示、课外知识和知识点归纳等功能。一些相关课外知识的介绍可以提高学生对分析化学的认知,每一章节知识归纳让学生系统领悟各单元知识框架。
4.电子教材
为提高课堂教学质量和教学效益,促进教师和学生在分析化学学习领域内沟通与探讨,配合多媒体课件中的教学ppt,利用网络资源――《分析化学》华东师大等编著的第四版,实现教育资源的共享与优化,方便学生自学。通过以往对学生使用纸质教材习惯的研究对比发现,电子教材的优点是学生在学习过程中自主加入书签、标注和笔记等功能。具有丰富色彩的调色板、万能橡皮擦和荧光笔等辅助工具可以让学生随意对电子教材进行标识、擦掉不想要的标记或更改标识;选择自己喜欢的任一颜色对电子课本进行标注,通过各色荧光笔对电子教材中的难点重点进行分类。进而达到帮助学生更好地理解问题和强化记忆,从而轻松攻破知识难点,提高学习效率的学习目的。
5.实验内容
包括实验的电子教案和教学ppt,优化分析化学实验结构和数量,内容完整翔实,方便学生预习,掌握实验基本原理、实验内容,探讨、分析、解决分析实验问题。实验视频点播,直观、简洁的实验ppt教学内容容易引发学生主动思考、提高实验中学生动手做的效率;在指导教师的指导下进行有关实验,让学生的潜在能力得以最大限度发挥,造就与时俱进的、具有独立思考、实践能力和竞争能力强的高层次创新人才。
6.习题与思考题
通过此环节学生可以自主学习并对学习效果进行评价。本模块有各章书后思考题及答案,以及8套分析化学试卷,便于学生自学、复习及自我检测。由于学生自主学习某一课程对该课程需达到的目标状态缺乏全面细化的了解,造成学习过程中对知识掌握的程度,还有哪些缺陷和不足,不能轻易确定。做习题在学习中占有非常重要的位置,有助于提高学生分析问题和解决问题的能力,对掌握知识、培养能力和检验学习效果都是非常必要的,只有认真完成课堂作业,积极主动地发挥每一道习题特殊的功能和作用,才能有效提高思维能力,深化对知识的理解。
7.在线答疑
通过此模块可以学生为核心进行远程教学,支持学生在线提交疑难问题,教师通过远程电子白板进行在线解答,同时分发参考资料或各类通知给在线学生。较好的人机交互――教师和学生、学生和学生交互、讨论。通过此环节,做到问题不拖延、不积累,难点疑点及时消除,提高学习效率。
多媒体课件建设简洁不花哨,通俗易懂,与课堂同步,实用性很强。采用多媒体手段,利用网络、图、文、生等交互作用便于学生熟练系统地掌握分析化学的基础理论、基本知识,提高自学能力,实现以学生为主体,教师为主导的全新教学模式,充分发挥现代化教学方式的作用,并将大大增强教学效果。
参考文献:
近年来随着各学科不断进行交叉,物理学、数学、计算机科学以及生物学等学科成果不断融入分析化学,各学科的测量方法与技术也日渐成为分析化学的重要组成部分。通过分析实际生产以及科研所得到的数据并进行科学有效的处理,得到有用的信息与知识来解决实际问题。因此,目前分析化学界普遍认为在一些非常重要的理论意义和现实意义的化学化工人才职业培训分析化学教学中长待创新教学是很有必要的。[2]
但是现在中职化工类院校采用的教材是把理论教学和实验教学分开的,这导致了在实际教学中,老师和学生普遍认为分析化学知识是零散的有差异的,不能有机地整合成一个教学体系。课堂教学中的职业分析化学,老师往往很难把握教学的度量,这导致了学生的学习兴趣普遍不高,学习主动性很差。在实验教学中,学生按规定程序和严格的量化要求,严格按照实验步骤一步一步操作,学生的主观主动性尚未充分调动起来,学生的想象力被抑制,创新能力也就无从谈起。
二、中职分析化学教学中培养学生创新能力的措施
1.让学生身临其境,培养创新意识
创设问题情境能引起学生对于渴望学习知识的欲望,能够在教学内容和学生心理的知识体系之间营造出一个和谐的关系。通过引进常见的问题,学生身边发生的奇怪的情况,有针对性地加以引导以培养学生的创新意识,让学生产生需要探索学习的渴望。当学生们置身于一个真实的情境,适时加以引导可以激发学生强烈的探索欲望。如“在一个大型聚会上,桌上有很多美味的海鲜和可口的饮料,而狂欢之后为什么很多人突然腹泻、呕吐不止。试分析这些人腹泻的原因”。这些很平常的情景的设置,有利于促发学生的好奇心,使学生产生思考问题的兴趣,从而发展学生的创新思维能力。
2.培养学生的科学探究能力,存进学生创新能力的提高
中职化学教学是以学生自主探究为主的教学模式,教师应该积极主动,以实际问题为导向,让学生在理论知识的基础上大胆假设小心取证,培养学生科学的探究能力以及创新能力。在基础化学内容的学习过程中,教师积极引导,给与学生启发式的引导,让学生了解分析化学的本质与精髓。学生学习知识是重要的,但最重要的是获取知识的这一过程。这样学生所获得的绝不仅仅是问题解决的能力与知识的增长,学生的创新能力也得到了提高;在实验过程中,教师应该设身处地实时提出有针对性的问题,例如在乙酸 和乙醇
生成有芳香味的乙酸乙酯 这一实验中,让学生掌握低级酸和低级醇生成低级脂这一本质。只有低级酸和低级醇生成低级脂才能生成具有芳香味的低级脂(不超过六碳),而且只一酯化反应是在加热的情况下且反应不完全的可逆反应。通过举一反三,让学生掌握低级酸和低级醇以及低级脂的有关知识。
3.在化学实验教育中渗透进创新教育
实验是分析化学获取知识以及进行科学研究最基本的研究方式,一切的知识都是来源于实际,因此实验教学是学生获取知识最有效的手段方法。通过趣味实验,培养学生学习分析化学的学习兴趣与创新意识,是提高学生学习主动性的强有力手段。在教学中进行银镜反应的时候,常用的材料是乙醛和硝酸银溶液,这一反应证明了乙醛的官能团醛基具有很强的还原性,能够将银离子从硝酸银溶液中还原出来。老师可以提出其他醛类能否将银离子从硝酸银溶液中还原出来、以其他具有强还原性的物质能否进行银镜反应?银镜反应在工业中有哪些用途?着一系列问题的提出让学生在掌握银镜反应的基础上,有利于激发学生观察实验过程的兴趣,使学生对所学知识有更深、更系统的认识,也有利于培养学生的创新能力。[3]
4.改革目前的应试考试制度
考试是检验学生对于知识的掌握情况,是教学成果中重要的一个环节。在中职分析化学教学中不仅要让学生掌握最基本的理论知识,更要让学生具备较强的实践能力、思考能力、自我总结能力以及创新能力,这些综合能力才能体现出学生综合素质。但是目前的考试制度是一张试卷定分数,仅仅体现出学生的考试能力,其他能力体现不出来,因此需要改革现有的应试考试制度。
关键词 :化学 分析 实验
分析化学是研究获取物质化学组成和结构信息的分析方法及相关理论的科学,是化学学科的一个重要分支。以往技工院校沿用普通高中素质教育模式,往往在化学课程教学中采用普通化学作为主要教学内容,但随着技工院校专业设置的日新月异,许多专业都对传统的化学教学提出了更新、更高的要求。正是在这种背景影响下,不少技工院校纷纷开设分析化学课程。对于分析化学这门课程来说,实验教学是其重要的组成部分。它不仅是融理论与实验技能于一体的实践性教学活动,还是技校生强化理论知识,探索科学理论,提高动手能力和培养创新能力的重要环节,因此一直受到笔者所在技师学院师生的关注。
一、激发兴趣,科学考核
技校学生的化学基础知识较差,许多学生存在着不同程度的厌学心理,因此在实验教学开始之前,应将激发学生的兴趣放在首要环节。在实验开始之前,要求学生要认真查阅有关资料,复习以前学过的有关知识,研究实验内容,弄清实验原理、要求和操作方法,做好实验设计和时间的安排,并写出预习报告,报告内容包括实验目的、原理和步骤。教师可用实验前的提问来检查学生对实验内容的了解情况。探索性和综合性实验的增加,不仅有力地提升了学生学习化学的主观能动性,更能深入开发学生的发散性思维、创新能力。
同时为做好实验教学的考核工作,可采用多种形式的考核方式,如通过实验前的提问检查学生的预习情况,教师巡视实验过程中进行个别提问,检查学生的实验记录等。这就改变了以往学生实验成绩主要以学生平时实验报告为依据的状况,其成绩的真实性不强,并不能真实反映学生的实验操作能力,容易挫伤学生的积极性。考试总评由学习态度、操作能力、实验考试所组成,这样不仅能够全面客观地评价学生的实验情况,还强化了对学生独立思考能力和实验技能的综合培养。
二、更新教学内容,改进教学方法
多年前技师学院就开设了仪器分析课程,经过近几年的化学学科建设,逐步转化为以定量分析为基础,以仪器分析为主导的现代分析化学。因此,分析化学实验也必须作相应的变革,在设计实验内容时可分为三个层次,即定量分析实验、仪器分析实验和综合实验。在定量分析化学实验中强调基本操作训练和“量”的概念,基本操作主要是常规仪器,要求学生学会酸碱、络合、氧化还原等容量分析的正确操作方法,树立分析化学中“量”的概念,培养学生良好的实验作风;仪器分析实验内容涉及光谱分析、电化学分析和色谱分析等16个实验,使学生了解现代分析仪器的工作原理和结构,学会仪器的操作和使用,同时培养他们的动手能力和观察思考能力;综合实验为采用多种分析方法对复杂的实际样品进行分析测定,并与其他学科交叉,充分利用现代化实验的测试和表征手段为化学、冶金等研究服务,主要培养学生运用所学知识解决实际问题的能力、独立思考的能力、综合能力、灵活运用实验技能的能力、推理能力和创新能力,这也将是实验教学今后发展的重点。
当前,大多数工科专业将无机化学和分析化学的课程内容进行重新组合,形成无机及分析化学。通过系统地学习和掌握化学的基本概念、基本理论以及化学基础知识,培养学生对化学的兴趣和解决化学问题的能力。无机及分析化学中的化学热力学、化学动力学、物质结构、四大平衡理论是要求必须掌握的。这些基本理论和知识在能源化学中的应用是很基础的东西,能为后续专业课程的学习奠定良好的化学基础。[1]我们所开设的新专业能源化学工程,主要研究方向为:能源清洁转化、煤化工、环境催化、绿色合成、环境化工。它以化工的理论与技术为应用基础,围绕新能源利用与化学转化,实现能源利用和可持续发展。重视与提高课堂教学质量和推动无机及分析化学实验在培养学生动手能力与实验创新能力方面起着重要作用,是无机及分析化学课程改革必须直面的棘手问题。因此,进行模块化优化无机及分析化学教学内容、多方面激发学生学习无机化学的兴趣、充分利用现代多媒体技术革新教学方法、培养学生的知识运用能力、有效提高无机及分析化学课程教学质量,可以满足社会及区域经济的发展对人才的需求和素质教育的要求。
一、模块化优化无机及分析化学教学内容
所谓课程模块,描述的是围绕特定主题或内容的教学活动的组合,或是一个内容上及时间上自成一体、带学分、可检测、具有限定内容的教学单元,它可以由不同的教学活动组合而成。模块化教学强调理论教学、实践、练习、研讨的同步式一体化的教与学,强调在专业教学过程中,把理论、实践等环节紧密结合。基于以上课程模块化的考虑,将无机化学和分析化学两门课程的教学内容进行模块化教学(见表1)。由于将无机化学和分析化学的课程内容打乱后进行重新组合,导致概念和知识点多,各章节之间存在较强的独立性。[2]因此,要合理安排大一第一学期的教学内容,这样有助于学生转变思维方式和学习方法。
二、多方面激发学生学习无机及分析化学的兴趣
兴趣是最好的老师,良好的学习兴趣是主动学习的原动力。要学好无机及分析化学,激发学生的兴趣至关重要。[3]在绪论教学过程中,要做好本课程的介绍及发展前景和学生学习心理方面的工作,在无机化学教学中建立好教师、学生和教材三者之间的相互关系。第一,在绪论课上介绍无机和分析化学发展过程及发展前景,让学生认识到学习本课程的重要性,以达到激发学生学习兴趣的目的;接着主要介绍无机及分析化学的作用及学习方法和相关考核办法。第二,阐明化学与人类生活密切相关的环境、能源、材料以及人类社会生活中的热点问题,以此为载体深入浅出地介绍化学与人类生活、社会发展的关系。第三,在专业导论课上强调无机及分析化学是能源化工类相关专业的基础课,能为以后的专业课学习和将来从事工作奠定基础。第四,通过新生认知见习,让学生在参观相关无机化工企业中获得感性认识;在平时的课堂教学中,利用一些贴近生活的例子解答知识疑惑,激发学生的学习兴趣。第五,建立合作学习小组,布置课后课题作业,利用网络资源学习无机及分析化学,查找相关资料完成课程论文作业。
三、充分利用现代多媒体技术革新教学方法
在无机及分析化学教学中,利用现代多媒体技术革新教学方法能提高教学效果。要面对的教学问题有:课前制作精美的多媒体课件,发挥多媒体课件的优势;主讲教师课堂讲授“动”与“静”结合,活跃课堂气氛;不可彻底忽略传统的板书;进行多媒体技术与传统教学技术相结合,有效提高课堂教学效果。[4]第一,使用多媒体技术教学可以模拟化学反应历程,让学生清晰地看到原子或分子的拆分及重新组合的过程,化抽象概念变为具体事物,这样可以加深学生对化学概念的理解。如,Flas制作了各种类型分子杂化轨道(sp,sp2,sp3,dsp2等)的形成过程。第二,采用多媒体教学手段展示教学重点、难点,实现人机对话,有助于学生理解和记忆课本内容。第三,进行多媒体教学时,应以学生为主体,但教师依然是教学活动的组织者和引导者。
四、培养学生知识的运用能力
通过学校组织学生参加各类化工学科竞赛活动是调动能源化学工程专业学生对无机及分析化学基础课程兴趣的重要举措。[5]第一,积极组织学生参加广西各类化学实验技能竞赛,坚持开展国家级、省部级大学生创新创业实验项目。第二,为了鼓励和培养大学生创新能力,学院组织学生参加化工年会化工论文竞赛。第三,开放实验室,鼓励学生积极参与到开放实验室的研究课题;设立创新实验基金,由学生自由申请,对实验取得阶段性成果的学生给予创新基金资助。此外,改革无机化学教学方法,必须将传统的验证性实验转变为新型的探究性实验,通过探究性实验培养学生的创新能力。在导师的指导下,学生在设计实验方案中能够开发智力、培养良好的实验素养,锻炼自学能力。
五、适应能源化工专业要求方面的改革
能源化学工程专业是一个综合性、实践性很强的专业,在理论教学上要求学生掌握能源化学工程基础理论和相关技能。在实践教学上,应明确教学过程中的内容重点和难点,尤其是热力学方面的内容应该重点详细讲解,使学生更好地理解能源转化及利用过程中的一般规律,为低碳环保使用能源奠定基础。我们针对实践性很强的能源化学工程专业,依据其专业的特点实施校内实训和校外实习相结合,使课程实验、课程设计、毕业设计、社会实践活动等环节能为培养具备高素质的能源化学工程专业人才服务。此外,我们还完善校内实验实训和校外实习基地的建设,向企业提供人才培养方案,共同建设与加强人才培养方案中的实践性教学环节。在实践评价体系的建设中,收集专家评价、教师评价、实习接收单位评价、系(分院)自评、学生评价等信息,做到以评促建。
六、结论
本文针对我校能源化学工程专业开设的无机及分析化学课程,在优化教学内容、激发学生兴趣、利用各种教学方法、培养学生能力以及适应专业要求方面对教学环节进行了总结和探究。加强基础理论知识教学使学生具备扎实的实践技能,进一步培养学生的创新能力,提高教学质量,能为培养能源化学工程专业创新型人才奠定基础。
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