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關鍵詞:課程體系;教學內容;四大基礎化學;深化改革;提高教學質量;實踐效果
我國高等教育改革和發展進入了一個嶄新的歷史新時期,工科非化工專業化學課程體系及教學內容改革的現狀及實踐效果如何?如何進一步深化改革成果,進一步提高教學質量、培養21世紀高素質人才是廣大化學教師十分關心的課題。
一、化學課程體系及教學內容改革的必要性
教學改革以來,基礎化學教學學時大量減少,培養高素質人才的要求不僅不能降低,而且要提高。教學質量可否提高?出路何在?我們通過研究和實踐認為出路就在課程體系和教學內容的改革。因為工科化學除少學時化學專業只開普通化學外,其他專業開四大基礎化學(無機化學、有機化學、分析化學、物理化學),而四大基礎化學強調學科之間的獨立性,缺乏連續性和系統性,無機、物化、分析課程內容相互重復,如化學平衡、熱力學、化學動力學、氧化還原反應很多內容重復。另外沒有合適教材可選,造成學生學的理論知識不系統,且保證不了基本內容的講授,更不能講授現代化學發展前沿及最新成果。所以要保證教學質量的提高,工科化學課程體系及教學內容必須進行改革。化學、化工類專業現有許多高校已有改革的實踐和成果。
二、根據培養目標和要求,創建化學課程和教學內容新體系
課程體系和教學內容改革是教學改革的重點和難點。以前我校工科非化學化工多學時專業,如環境科學與工程、材料科學與工程、地球化學、地質學、資源勘探、石油工程等開設四大基礎化學課程或無機化學與物理化學,我們抓住教學改革的機遇,并充分認識到教學內容和課程體系改革,是實現培養目標,提高人才培養質量的核心,以及根據現代學科之間和化學課程之間相互滲透、重復、交叉、融合、發展的特點以及化學學時不斷降低的現實,經過多年的探索、實踐和參加了浙江大學牽頭的教育部“高校面向21世紀化學課程(非化工類專業)教學內容和課程體系改革”立項研究,我們將原來按化學二級學科分別開設“四大基礎化學”課程改革為按化學一級學科設課,設一門基礎化學課程,定名為“現代化學基礎”課程新體系。為了貼近教育改革的脈搏,彌補教材的空缺,使學生具有全面而系統的化學學科理論知識,并根據面向21世紀的高等教育培養,高素質創新人才的目標和要求結合這些專業特點,遵循加強基礎、更新教學內容、優化教材體系,反映現代科技新成果,體現工科特色,和與數學、物理學科之間銜接的原則,創建工科非化工類化學課程教學內容新體系,并精選教學內容重組四大基礎化學,編著了體現改革內容的《現代化學基礎》及其配套的實驗教材。該套教材于2000年分別由高等教育出版社和科學出版社出版。
三、改革實踐效果
實踐是檢驗真理的唯一標準。《現代化學基礎》問世以來,得到了中國科學院胡英院士、申泮文院士,中國工程院羅平亞院士等專家、教授的肯定和高度評價。被教育部列為首批高等學校面向21世紀課程教材。經教育部批準,高等教育出版社召開了全國近30所高校參加的教材研討及教師培訓會。其教學成果榮獲2001年高等教育國家級教學成果二等獎。2003年,該教材已重印3次。當時已有吉林大學、中國地質大學、長安大學等約30所大學先后使用該教材,受到師生好評。
天津大學楊宏秀教授指出:這本新教材很有自己的特色,是一次有意義的成功的探索。突出點是“課程體系新”與“改革力度大”兩個方面,并構成該書主要特色,從科學水平、思想水平、適用教學水平來講,該書是一本十分優秀的新教材。國防科技大學周世光教授指出:我認為這是一本有特色的、面向21世紀的、可與國外同類型教材交流的教材。北京大學嚴洪杰副教授談到,該書整體框架很好,體系內容完全符合目前教學改革的方向和基本要求,書中原子結構內容編得很好。鄭州大學陳靜老師談到,過去講原子結構部分時老師講課難以掌握,學生們接受也比較困難,而該書原子結構內容編得好,學生較易理解。西北大學過瑋教授談到,該教材避免重復,少而精,適合非化學專業學習。西安石油學院王玉琨教授談到,該教材很有特色,有分量、有深度,科學性、適應性很好。天津城建學院許建華教授說,過去他們學校四大化學都講,每門課40學時,結果每門都講得不深不透,此教材很好。
寧夏大學姬鴻斌教授和寧夏廣播電視大學陳青老師在“大學化學”刊物第十七卷第4期上發表了題為《(現代化學基礎)――一部新型的改革教材》一文中高度評價了該教材特色。如教材體系新,改革力度大,理論聯系工程實際,反映現代化學理論、知識和應用的最新成果,教材深入淺出,便于教師教學和學生自學等。
山東科技大學使用該教材進行的對比試驗總結指出:“我們學校長期一直想把四大化學整合,但苦于沒有合適的教材,整合的難度大,而沒有實施。《現代化學基礎》的出版為我們解決這一難題。我們使用《現代化學基礎》教材,在我院的環境科學專業進行四大化學整合試點。從試點情況看,效果顯著。同沒有試點的化工工藝專業進行比較,在沒有減少教學內容的情況下,教師教起來順手,學生學得也輕松。更重要的是節省了課時,為教師進行教學方式的改革,為教學質量的提高創造了條件,總之該教材無論在課程體系、科學性、系統性,還是滿足教學要求等方面,都是一本十分優秀的教材”。
我校在環境工程、材料科學與工程、地球化學、地質學、資源勘察工程、石油工程、核工程與核技術等專業,每年25個班、800多學生使用該教材已6年之久,師生反應良好。教師反映:教材理論聯系實際,概念清楚,條理清晰,突出重點,便于教師教學,學生自學。教材圖文水平、編校、印刷質量都很好是一本優秀的高校教材,使我們提高了教學質量。我校學生反映:“整體看,此書無論從信息時展特點,還是從教學或自學方面看都是一本好書,它既可拓寬我們的專業面,也能增強我們的適應能力,受到同學們的好評,值得推廣使用”。我校現代化學基礎課程已被四川省評為省級精品課程建設。
四、深化教學內容改革,鞏固提高教改成果,提高教學質量
非化工專業化學課程內容體系改革,實踐效果良好,受到了國內同行專家的肯定,在全國起到示范推廣作用。但教學質量是一個系統工程,需要進一步深化改革,如轉變思想觀念、加強課程建設,特別是精品課程建設,加強師資隊伍建設和實驗室建設,改進教學方法和手段,提高課堂教學質量,加強校風、學風、教風建設等,才能鞏固、提高教改成果,進一步提高教學質量。
1.轉變教學思想觀念,堅持改革道路
隨著高等教育的改革與發展,傳統的教育思想和觀念在不斷更新,在教學思想上,把學科專業劃分過窄、知識分割過細的觀念與強調整體性和綜合性的素質教育;單純傳授具體知識的觀念與強調科學思維、科學方法、實踐技能、創新能力;先生講、學生聽的注入式和啟發式的教學方法;傳統的教學手段與利用現代教學技術進行教學的兩種思想觀念并存。根據這些現狀,我們通過與授課有關教學負責人座談、討論改革目的、必要性和可行性以及改革前后教學質量的對比,溝通了思想,轉變教學思想觀念,為堅持改革鋪平了道路。
2.精益求精,編著高質量的《現代化學基礎》第二版
《現代化學基礎》在經過5年使用,廣泛征求意見,總結經驗的基礎上,于2004年由高等教育出版社召開了《現代化學基礎》第二版審稿會,出席會議的有北京大學、南開大學、天津大學、吉林大學、廈門大學、西北工業大學、云南大學、西南交通大學、中國地質大學等20多所院校的30多位專家教授。會上對第一版教材進行了充分的肯定,并對第二版教材初稿提出了許多寶貴意見。會后,由申泮文院士、楊宏秀教授主審,胡忠鯁教授統稿定稿,在2005年6月由高等教育出版社出版。
根據第二版教材出版后兩年多我校和其他大學使用該教材情況反映,師生反映良好,普遍認為該教材具有如下特點:
(1)保持第一版教材的特色,體系框架結構整合更加合理。該教材以物理化學為主線,以物質的聚集狀態和物質結構為先導,以熱力學、化學動力學,化學平衡貫穿于相平衡、氧化還原和電化學、界面和膠體化學,著眼于闡明單質和化合物(無機、有機)的結構、制備,特別是性質,并將四大化學平衡與三大化學滴定分析法:酸堿、配位、氧化還原滴定法和重量分析法有機結合起來。該教材在框架結構上先微觀、后宏觀、先理論、后應用、理論聯系應用,應用中有理論,理論聯系專業工程實際和社會、生活有關的化學熱點問題。使學生能掌握系統和全面的化學理論知識。
(2)內容更加精煉,教學適應性更強,專業適用面更寬。該教材適用于總學時在130~250學時(包括實驗)的所有工科非化工專業(多學時)。本書以介紹基本理論、基本知識為主。為了減少該教材篇幅,有些內容放在實驗中去完成,書中未作更多的介紹。根據專業需要和學時,教師還可對某些內容作適當的增減。
(3)先進性進一步提高。該教材注重化學理論的科學性和系統性、先進性,培養學生的創新能力。刪去陳舊經典內容,增加現代化學新成果,如用先進的酸堿質子平衡代替電離平衡,物質的聚集狀態增加了等離子體,超高密度態,玻色一愛因斯坦冷凝態與費密冷凝態的介紹和液晶,超分子,配位場理論,C60等。對名詞和概念盡量采用最新最先進科學的提法。
(4)教材內容深廣度更加適中,便于教師教學和學生自學。考慮到專業需要和學時數的情況,某些內容深度適當降低。如刪去了統計熱力學簡介,精減了三組分系統相平衡和化學反應速率理論中的計算公式的推證等內容。對結構內容盡量做到深入淺出,通俗易懂。
(5)理論聯系實際,更具工科特色,量和單位嚴格貫徹SI。
3.加強師資隊伍建設,提高師資水平
提高教學質量不僅要有一部優秀教材,而且必須有一支勇于改革創新忠誠教育事業、結構合理,高水平的教師隊伍。發揮教師在教學工作中的主導作用。教師不僅精通教材,而且善于結合專業特點和學生基礎,采取各種手段組織好課堂教學,善于啟發學生思維,調動學生學習興趣。教師還要批改作業,輔導答疑。教師不僅教書,還要育人。
課程教學組織方式,可根據學校師資業務情況分為兩種方式:如地質學、石油工程學時只有130多學時,可由一教師講授完。環境、材料等多學時專業可將教材各章分成無機、物化、有機、分析四部分,根據教師專業特長由2~4位教師講授。以上兩種方式均有我們實踐,效果良好。
4.改進教學方法和手段
該課程教學內容多,信息量大,采用多媒體教學,是最好的現代化教學手段。因此,首先制作一部好的多媒體課件,并與傳統教學手段、方法結合以便學生復習。教學方法,盡量采取啟發式,作到課堂教學師生互動。
5.重視實踐,加強實驗室建設,提高學生的動手能力
化學是一門以實驗為基礎的自然科學。因此,現代化學基礎實驗課是本課程不可缺少的重要環節。我校投資600多萬元,加強基礎化學實驗室建設,建設四川省基礎化學教學示范基地。修改編著出版了《現代化學基礎實驗》第二版實驗教材。該教材分為基礎實驗、應用實驗,綜合性實驗和設計實驗,現代儀器測試實驗。提高了學生動手、分析問題和解決問題的能力。
6.加強精品課程建設,努力提高教學質量
通過精品課程建設,促進教學觀念的轉變,師資隊伍加強,結構更加合理,水平更加提高;促進教材建設和實驗室建設,儀器設備更新,提高學生動手能力;促進課程體系和教學內容及方法的改革更加深化、新穎,知識體系整體優化,教學質量更加提高。
關鍵詞:工程化學;教學實踐;教學改革
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2016)06-0150-02
工程化學課程是針對高等院校非化學化工專業本科生開設的公共基礎必修課程,在工科大學生的知識結構體系中占據著重要地位,工程化學教學在專業培養中的定位是傳授基礎工程化學知識、健全學生的知識結構體系,訓練學生掌握專業工程實際應用中涉及的基礎化學知識和實驗操作的技能[1]。工程化學課程從物質的化學組成、化學結構和化學反應出發密切聯系現代工程技術中遇到的如材料的選擇和壽命、環境的污染與保護、能源的開發與利用、生命科學的發展等有關化學問題,使學生掌握有現實應用價值和有潛在應用價值的基礎理論和基本知識,促使學生在今后實際工作中能有意識地運用化學觀點去思考、認識和解決問題[2]。因此,工程化學課程的學習對非化學化工專業學生的全面培養起到相當重要的作用。
由于高考化學課程所占比例有所降低,過去原本在中學化學課程中講授的內容放到大學來進行學習,工程化學基礎課程對于現在非化學化工的大學一年級學生來說,存在著內容多、學時少,新名詞新理論多、跨度大等問題,學生學習起來普遍感覺吃力、抓不住重點、掌握不住方法[3]。因而,在大學里工程化學的教學就顯得尤為重要。
新疆大學建筑工程學院自2014年通過國家教育部土木工程專業評估后,為提高我校土木工程專業學生的化學素養及基本化學實驗能力,將工程化學課程教學課時從原來的28學時調整為36學時,并增加了10學時的實驗課課程教學。因此,如何在這有限的課堂教學和實驗教學中提高我院土木工程專業學生的化學素養,讓學生能在今后的學習和工作中能夠有意識地運用化學觀點去思考、認識和解決問題,是擺在工程化學課程授課教師面前的緊迫任務[4]。對此,筆者結合我院土木工程專業講授工程化學課程的經驗,結合我院大一新生特點,根據工程化學課程的內容并結合土木工程專業后續課程內容的需要,對工程化學基礎課程的教學方法進行實踐與思考。
一、優化課程教學內容
目前,工程化學課程使用化學工業出版社出版的賈朝霞教授主編的《工程化學》一書,全書從物質的聚集狀態、化學反應的基本規律、溶液的離子平衡等基礎理論出發,結合了無機材料、有機材料、常用油品和化學與環境保護等內容,適用范圍較廣。
結合我院土木工程專業的人才培養目標,對工程化學課程的基本知識、基本原理、專業知識和技能知識的講授比例進行了優化,在保證基本知識和原理內容的教學課時的基礎上,通過增加課程學時的辦法,較大比例地增大了課程的專業性和技能性。當然,要想在有限的學時數里讓學生掌握工程化學課程中涉及的所有內容,這是不現實的。因此,就需要教師在有限的講授課時中,讓學生真正領悟到化學是一門與我們生活息息相關的科學知識,激發學生學習興趣,進而產生一股潛在的驅動力讓學生提高自主學習的能力,使他們愿意將其學好、學透。
工程化學課程相較于化學化工專業的普通化學課程而言,是讓非化學化工專業學生從較為具體和實際的化學角度認識和分析解決工程技術中的問題,這是一種通向學以致用的途徑。因而工程化學課程應該有明確的專業針對性。因此,在基礎理論的講解過程中,對于應用量子力學的知識去理解核外電子運動狀態的這部分內容,這部分教學內容筆者認為應重思維而輕具體內容,只需要求學生對量子力學解決原子結構問題的思路即可。講授過程中可以較為系統地介紹人類認識微觀世界的發展過程,從道爾頓提出的原子學說到盧瑟福的含核原子模型,由波爾理論、鮑林規則到量子力學理論的產生后,人類是如何逐步深入的探究微觀粒子的運動狀態、化學鍵和分子結構。使學生認識微觀世界的本質,了解和掌握波粒二象性、測不準原理以及化學鍵的成鍵本質;再從微觀本質的基礎上,進一步學習化學變化的宏觀現象,介紹如何運用這些原理來指導實際的科學問題。如可以現代液晶電視中分子間作用力是如何被表征的;混凝土中減水劑分子是如何通過表面化學現象實現高減水的等等。這樣可使知識的講授環環相扣,也避免了枯燥的理論滿堂灌。
二、實驗教學內容的更新和完善
工程化學實驗是工程化學課程體系的重要組成部分,是培養學生工程實踐基本素質的一個重要環節,為將來運用工程化學知識解決和化學有關的實際問題打下一定的基礎。以往工程化學課程的實驗項目多為驗證性實驗,如化學實驗儀器的基本操作、酸堿滴定等,實驗內容比較單一,綜合性和設計性實驗項目偏少,不能有效培養學生綜合運用化學知識解決問題的能力[5];并且對于土木工程專業學生來說也無法突出專業特點,與后續專業課程的學習銜接性不好。
目前,我院對工程化學實驗課的開設提出要積極增加綜合性、設計性和創新性的實驗項目,壓縮驗證性實驗項目的要求。對此,實驗室將原有化學實驗儀器的認識和電子天平的使用、雙指示劑法測定混合堿液中組分含量、水質檢驗及水硬度測定、氧化還原與電化學、固體氯化銨生成熱的測定等五個實驗調整為化學實驗儀器的認識和電子天平的使用、粗食鹽的提純、水泥熟料中二氧化硅含量的測定和金屬的防護與防腐等四個與今后專業課程內容聯系更為緊密的實驗項目。而且我院在實驗室規定的開放實驗時間內,學生可以通過查閱資料、擬定方案、設計實驗并和老師討論后可進實驗室進行實驗項目工作的開展,讓學生自我發揮的空間更大。
新開的實驗課項目在滿足實驗的基礎性和創新性的前提下,注重了實驗的設計與綜合。大學實驗課較為強調作為主體地位的學生在實驗過程要有發散性的思維,敢于試錯。指導教師要尊重學生的主體地位,不能再以教師為中心或者以知識權威者的身份進行知識的灌輸,而是把學生作為中心,圍繞學生的特點需要,以幫助學生學習不斷進步為目的,與學生商討問題,解決問題,把工程化學實驗室建造成為大一新生步入的第一個進行研究性學習的場所,讓他們學會利用大學的有利環境,鍛煉提高自身的專業能力、心理能力和社會適應能力。
通過實際教學發現,根據專業需求設置實驗項目內容,在大一新生掌握他們所需的化學知識和實驗操作技能的基礎上,還可使他們對今后所學專業的應用前景有一個初步的了解。
三、課程考核方式的改革
當前,工程化學課程在大一入學第一學期開設,我院對于土木工程專業將其設定為考查課。這對于大一新生來說,考核方式與高中一場接一場較為狹隘的學習目標有所不同。大一新生對大學的學習抱有強烈的好奇心,但經過對大學課程的接觸后就會發現大學教學內容、方式和手段與中學時有很大差異,對于長期習慣于學生和老師捆綁式的鳥兒喂食的教學方法的大一新生開始感到茫然,很難在短時間里找到適應大學階段的學習方法。而工程化學課程內容多、學時少、跨度大,入學的大一新生往往稍不努力學習,就會感覺學習吃力。高考勝利所帶來的良好感覺將逐漸消失,精神壓力也感覺較大。對此,筆者認為在授課過程就應指出大學工程化學課程與高中化學課程學習的巨大差異性,其中,課程的考核方式不在是單純依靠期末的卷面成績,而是要更多考查學生自主學習能力、實踐能力和創新能力等綜合素質的評價。
考勤(5%)+作業(5%)+實驗成績(10%)+期終卷面成績(80%)這種傳統的理論課考核權重方式和大一新生高中階段的學習考核方式相仿,比較側重于終結性的評價,筆者感覺這種方式由于與高中學習考核方式的相仿而不利于調動大一新生的學習積極性;對此,我院工程化學課程考核方式調整為考勤(5%)+作業(5%)+實驗成績(10%)+期終卷面成績(40%)+個人專題論文(20%)+團隊創新實驗(20%)這樣六部分構成。考核方式的多元化改革是希望學生逐步提高自主學習和團隊合作的能力,在這種新體系的考核方式中,更突出了過程性考核,有利于學生將來走向社會后的職業發展。
四、結束語
通過實際教學發現,化學作為一門與工程實踐緊密結合的基礎科學,不僅要讓學生掌握好基礎理論,更要讓學生學會運用所學的理論知識思考、解決所面對的生產實生活中的實際問題。
由于當前工程化學課程設置的教學時數和實驗課時數相對較少,有限的學時往往也限制了部分教學方法和手段的使用,這些問題和不足,筆者認為隨著今后互聯網的蓬勃發展,信息化建設水平的不斷提高,今后可在網絡教學平臺上搭建出一個不受教學時間和空間限制并且教師與學生能夠良好互動的24小時教室。
總之,工程化學課程的教學改革取得了一些成績,積累了一些經驗,但改革是一項長期而艱巨的任務,需要相關教師在當前學校以教學為基礎、以科研為導向的政策支持下,付出更多的努力。
參考文獻:
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[3]王衛.基礎化學原理教學改革探索[J].大學化學,2011,26(4):21-23.
【關鍵詞】理科平臺課 基礎化學 課程體系
【中圖分類號】G642.0 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-4810(2014)10-0066-02
我國高校化學專業本科課程體系的基本框架形成于20世紀50年代,當時借鑒前蘇聯模式,以培養高級專門人才為目標,構建了四大化學課程體系,實驗依附于理論課程,實施專業教育。近年來,隨著高等教育的不斷發展和教育改革的不斷深入,對于大學化學教育提出了新的挑戰。這些挑戰包括:(1)社會需要創新型的人才,需要在快速變革下的社會里具有應變能力和高度競爭力的人才,國內大學的教育模式發生了顯著變化;(2)社會價值觀的多元化使得教育培養的目標開始多元化,從培養專門化學人才向培養具有化學背景的高素質人才過渡;(3)學生的自主意識逐漸增強,從被動接受轉為主動選擇。學生已經擁有更多選擇課程、選擇專業甚至選擇院系的自由。
此外,課程結構不盡合理的矛盾也越來越突出。學科專業課程中,四大化學基礎課比重大、學時多,內容重復嚴重,造成學時浪費,導致講的內容用不上,要用的內容沒有講。同時課程結構和課程內容有交錯重疊或銜接不緊密的現象,嚴重影響了課程結構整體功能的發揮和教學效果的提高。
在此情況下,國內一些實力較強的學校,紛紛開展教學改革,改變原有的本科教學思想和培養目標,在課程體系、教學內容和培養方法方面開展探索,建設適合大理科模式人才培養的基礎化學課程新體系。改革的出發點都是以“加強基礎、淡化專業、因材施教、分流培養”為辦學方針,充分利用本校學科齊全的優勢和良好的教學資源,實踐本科階段低年級通識和基礎教育、高年級寬口徑專業教育相結合的培養模式,突出基礎、能力、素質三要素的全面發展,為研究生教育輸送高素質、創新型生源;同時也為社會提供適應能力強的本科畢業生。這其中做得比較好的有北京大學、南京大學、南開大學、復旦大學等,而北京大學和南京大學的理科平臺課設置方案又最具有代表性。
一 課程體系概況
北京大學首先在元培計劃實驗班中開設了理科平臺課,而南京大學與此相對應的是理科強化班。這兩個實驗班均是在低年級實行通識教育和大學基礎教育,在高年級實行寬口徑的專業教育。一般是在第一學年設置大平臺課程,學生在第一學年學習完畢后,在對自身特點、學校的學科狀況、專業設置、培養目標以及其他情況有了進一步了解后,選擇進一步學習的專業領域。第二學年按模塊設置核心課程,學生可以選修數理類、化學生物類核心課程。從這一學年開始,無論是元培計劃實驗班還是理科強化班的學生,均開始按照各院系的教學計劃進行選修課程的學習,但還歸元培班或強化班管理。從第三學年開始,學生分流到各個院系,這一學年開設課程為各個專業的核心課程,第四學年為選修課程、科研訓練課程和畢業論文階段。由此可以看出,改革后課程體系建設的重心是第一學年的大平臺課程。
二 課程體系的設計與安排
北京大學理科平臺課中的化學課程為普通化學原理,課程開設對象為化學、生物、環境、地礦類專業方向的學生(數學、物理、信息、力學與工程專業方向的學生學學化學)。對于修化學專業方向的學生,隨后開設的主干課程有定量分析、儀器分析、無機化學、有機化學、物理化學、結構化學及相關實驗等。從課程內容上來講,他們所開設的平臺課普通化學原理類似于傳統授課方式中的無機化學(上),但在內容處理上又與傳統的無機化學(上)有較大的區別。普通化學原理教材為一冊,包含的內容主要有六部分:(1)物態(氣體、液體、溶液);(2)化學熱力學初步;(3)化學動力學初步;(4)溶液化學(四大平衡);(5)物質結構(原子結構、分子結構、晶體結構和配合物);
(6)元素化學導論。
他們在課堂教學中減少了新概念比較少的四大平衡、溶液等部分內容,而把更多的時間放在對理解化學原理更為重要且學生感到比較困難的原理部分,如熱力學、動力學和結構化學等。雖然這其中也列出了元素化學部分,但其課時數較少,僅僅是對元素化學進行簡單的概況介紹,更為詳細的內容放在了化學學院開設的后學的課程無機化學中。這樣的課程設計真正體現了普通化學原理作為理科平臺課的作用,因為對于非化學專業學生來說,過多地學習元素化學的知識沒有多大必要。
南京大學理科平臺課中的化學課程為“化學原理”,從字面意思可以看出,它們與北京大學一樣,都是著重化學原理的講授,但課程開設對象更廣,包括數學、物理、天文、化學、生物、地質、地理、大氣等專業方向的學生。后續的模塊課程包括有機化學、有機化學實驗(上)、譜學原理、物理化學實驗(上)、儀器分析實驗、生物化學為化生大類學生的必修課程。有機化學實驗(下)和物理化學實驗(下)為化學生物大類學生的選修課程。在通過大理科平臺課程和化生模塊課程后,專修化學方向的學生可以進一步修讀材料與結構、結晶化學、高分子化學、高等無機化學和高等有機化學等化學專業核心課程以及其他化學類選修課程。交叉方向如生物物理方向等在通過平臺課程后,根據需要可選修譜學原理、有機化學、生物化學、有機化學實驗中的部分課程。
從南京大學的課程設計來看,他們對原有的化學課程進行了充分的整合和充實。新設計的化學原理內容豐富,包括原無機化學、分析化學(化學分析部分)和物理化學三門課程的主要內容,分上、下兩冊出版,具體內容包括:(1)物態(氣體、液體、固體);(2)溶液化學(四大平衡)及定量分析化學;(3)熱力學基礎(包含統計熱力學簡介);(4)化學動力學;(5)物質結構(原子、分子、晶體和配合物結構);(6)元素化學。
由于化學原理涵蓋的內容很多,因此不再開設后續課程無機化學。這樣設計的主要優點有:(1)從基礎化學教學的總體要求出發,刪減了原三門課程中的重復部分和陳舊內容,融入了近現代化學的思想、內容和發展成就,增加了新的涉及學科前沿的內容。(2)該課程及教材的特色是注重全面系統地介紹化學學科的基本理論,使一年級學生對整個化學領域有全面的了解和認識,從而為進一步深入學習化學及其相關的知識打下良好的基礎。(3)大大縮減學時(從原先的240學時減至140學時),為學生的主動性學習提供了時間保證。(4)配置有系列后續理論課程,如譜學原理、有機化學、生物化學、材料與結構等,構成了完整、全新的基礎化學課程體系。
從兩者的課程設計來看,南京大學的改革更徹底、更完善,課程體系中已經完全不見了無機化學和定量分析化學的蹤影。這樣的設計既有利也有弊,好處是大大縮減了學時,利于教授授課和學生自學,不利之處是這樣的課程設計極大地增加了一年級學生的學習負擔,對學生的知識接受能力要求較高。
三 實施效果
由上不難看出,通過理科平臺課模式培養出來的學生將具有知識面寬、創新意識強、對交叉、邊緣學科的適應性好的特征。學生有深厚的數理和化生基礎、獨特的知識結構,能夠在不同學科方向之間作選擇。如物理方向的學生可以在化學領域,特別具有向理論化學、量子化學等方向發展的潛力,在物理領域內也特別適合在凝聚態物理的某些方向發展;化學方向的學生也可以在物理、材料、生物、環境等學科發展,成為能適應邊緣學科和很快進入學科前沿的人才。這樣的學生將來走上科研道路后,與其他學生相比也將有更為出色的成就。據統計,南京大學強化班的學生在研究生階段普遍都有高水平高質量的于國內外科技期刊。
總之,南京大學強化班的課程設計同北京大學元培班的課程設計相比,向前邁的步子更大,培養出來的學生知識面更寬。但這種模式的推行至少需要兩個條件,一是學校的整體實力,二是學生的知識接受能力及智力水平,正因如此,這種理科平臺課的人才培養模式在短期內還不能在更多的學校內實行。
參考文獻
[1]教育部高等學校化學類專業教學指導分委員會.高等學校化學類專業指導性專業規范[M].北京:高等教育出版社,2011
關鍵詞:軍隊院校 大學化學 教學內容改革
軍隊院校是培養軍事人才的主陣地,軍事人才個體素質要求的變化和軍事人才隊伍結構的調整,直接推動軍隊院校教育進行相應的變革和轉型[1]。大學化學是軍隊院校重要的通識教育公共基礎課程,是培養基礎扎實、知識面寬、能力強、素質高的高級科技人才所必須的,是培養21世紀全面發展的軍事人才知識結構和能力的重要組成部分。為了我校一三旅初級指揮學員的培養,更好地讓他們適應軍隊現代化建設的需要,有必要進一步明確大學化學的定位和發展方向,對學員進行與化學相關知識的教育,努力培養具有實際任職能力的合格軍事人才。
1、大學化學的傳統教學內容
對于傳統大學化學的教學,我們的著重點是化學基礎知識、基本概念和基礎理論,即讓學員在中學化學的基礎上,對化學反應的基本規律、變化過程中的能量關系以及物質組成、結構與性能的關系等有一個比較全面的認識;對化學實驗基本方法做進一步訓練,為學習新理論、新技術和相關的科學研究奠定必要的化學基礎;使學員適當了解當前化學學科發展的特點及與其他學科的聯系、交叉和滲透,進一步了解化學對科技發展和社會進步的影響,從而使學員在部隊及日常生活中能夠運用化學的觀點和所學的化學知識分析問題和解決問題。
2、大學化學教學內容改革的方向
2.1 對學員進行軍事化學教育
現在生活離不開化學,現在軍事更離不開化學。化學知識在戰爭中的應用日益重要,兩次世界大戰、海灣戰爭、阿富汗戰爭、伊拉克戰爭等等,無一不牽動著愛好和平的人民的神經,特別是作為軍校學員,將來會擔當起保家衛國的重任,學員們也時刻關注著風云變幻的國際形勢,對學員進行化學與軍事相關知識的教育,使學員自覺地主動地為祖國的振興、民族的繁榮而努力學習化學知識顯得尤為重要。而在傳統的大學化學教學中存在著軍事特色不突出的問題,有必要對其進行改革。
就目前而言,我們所選用的教材涉及到軍事化學的內容很少,因此,作為大學化學教員,就應該不斷的更新觀念,關注軍事化學研究的發展,充實和完善自己的知識結構。教員聯系周期表,可重點闡述一些與軍事有關的典型物質的性質及應用。例如:稀土元素。在軍事方面,稀土有工業“黃金”之稱,由于其具有優良的光電磁等物理特性,能與其他材料組成性能各異、品種繁多的新型材料,比如大幅度提高用于制造坦克、導彈的鋼材、鋁合金、鈦合金的戰術性能等。稀土科技一旦用于軍事,必然帶來軍事科技的躍升。教員還可以采取講座的形式,介紹化學基本原理在軍事高科技中的應用,讓學員了解軍事戰爭中應用到的化學知識及所產生的危害,內容可包括軍用核技術、偽裝隱身技術、生化武器等等。
2.2 對學員進行綠色化學教育
綠色化學是20世紀90年代初產生的新概念,它代表了人類社會可持續發展的一種長遠利益,是化學發展的更高層次,是化學未來發展的方向。化學在人類的發展中發揮了巨大的作用,制造出了塑料、新藥品、紡織品等數千萬種醫藥和化工產品,但同時卻產生了大量的副產品——工業三廢。因此,要想享受化學給我們帶來的方便而減少化學帶來的危害就要提倡綠色化學,化學教員就承擔起了對學員進行綠色化學的普及和宣傳的任務。
教員可以聯系生活中的實例介紹綠色化學的相關知識,比如,我國每年食物中毒人數約為2~4萬人,并且估計這個數字尚不到實際發生數的1/10[2]。其原因就是農藥殘留等,如果選擇對人無毒或無殘留農藥,這些問題就迎刃而解了,這就是與我們息息相關的食品安全問題中包含的綠色化學。教員還可以在課堂上設計一些生活中與綠色化學有關的問題:為什么要使用無鉛汽油?為什么要限制含硫量高的煤的使用?通過這樣的教學方式作為教學改革的一種嘗試,可使學員在潛移默化中接受綠色化學教育,使綠色化學的思想融合于大學化學教學中,這樣也有助于提高學員學習化學的興趣。
2.3 對學員進行計算機化學教育
今天,以計算機及其網絡深入到社會各個層面為標志的數字化新世紀已經到來,這也將使傳統化學發生深刻的變化。數字化新世紀的化學不僅要靠“濕”實驗室來發展,同時也要依賴于“干”實驗室來輔助和補充。所謂“濕”實驗室就是傳統意義上的化學實驗室,“干”化學實驗室則是指數字化虛擬仿真化學實驗室。“干”、“濕”相結合才能更高效地孕育出新的化學實體,才能大大提高化學非凡的創造力。
虛擬仿真化學實驗室集成了多種關鍵軟件,融合了計算機技術、化學及其相關學科的最新理論成就。通過使用虛擬仿真實驗室,不但可以突破傳統單一化的實驗教學模式,提高學員的理解和記憶能力,還可以保證學員實驗的可重復化、實驗的安全化,實現實驗的綠色化,更好地完成教學任務[3-4]。軍隊建設正處于以信息化為標志的新的發展時期,使用以計算機為支撐的虛擬仿真實驗室來推進大學化學的教學改革,必將成為改革的一個亮點。
3、結語
通過對學員進行軍事化學、綠色化學以及計算機化學教育,既優化了大學化學的知識結構,拓寬了專業面,又在不增加學員負擔、不讓學員窮于應付的前提下,逐漸改變學員被動式學習的習慣,增強了自主學習意識,為培養基礎扎實、知識面寬、任職能力強的合格軍事人才奠定了堅實的基礎。
參考文獻
[1] 張寶書.關于推進軍隊院校教育轉型的若干思考.中國軍事科學,2004,17(5):56-64.
[2] 張春燕.綠色化學教育在大學化學教育中的作用[J].柳州師專學報,2006,21(1):90-92.
化學科學的進步和發展,與現代科學技術整體的進步發展緊密相關。大量的事實說明,現代化學科學的發展,已經從宏觀深入到微觀,從定性走向定量,從描述進入推理,從靜態發展到動態。一方面,19世紀形成的無機、分析、有機、物化四大學科的內部,在分化和綜合、交叉、滲透發展中已經和繼續填平鴻溝、模糊界線;另一方面,化學與物理學、生命科學、材料科學、環境科學、信息科學以及自然科學的其他學科乃至人文和社會科學等眾多學科相互交叉、滲透、融合和相互促進,衍生了許多邊緣學科;化學科學的發明和創造被應用于生產,轉化為生產力的周期越來越短,化學與化工、材料、能源、制藥、食品、環境、農業、軍工等產業的緊密結合,為社會創造越來越多的財富和效益。展望21世紀人們最關心的健康、環境、資源利用、水源、能源及食物等問題都與化學有關。每個人的生活都受到以化學為核心的科學成果的影響。因此,化學教育正面臨著變革。化學教育要面向全體公民,教學內容要社會化、現代化。這正是當今化學教育的發展趨勢。
國際化學教育會議(InternationalConferenceonChemicalEducation簡稱ICCE),是國際上最有影響的化學教育會議。ICCE的首屆會議由國際純粹與應用化學聯合會(IUPAC)的化學教育委員會(CEC)發起,聯合國教科文組織(UNESCO)響應,于1971年在意大利的弗拉斯卡蒂召開。以后每兩年召開一次,規模逐漸擴大,一般由IUPAC、UNESCO和主辦國的化學會共同組織。到2000年為止,共舉辦了十六屆。從近幾屆ICCE的情況,可以看到我國現代化學教育發展趨勢有以下幾個特點。
(一)化學教育改革方興未艾
“教什麼?怎樣教?學什麼?怎樣學?”這是任何時代的教育工作者都必須回答的問題。在科技飛速發展的今天,這一問題尤為突出和尖銳。從ICCE看,近幾屆會議幾乎全部以化學教育教學內容和教學方法的改革為主要議題。化學教育的教育改革思想正從強調學科中心轉向關心人的充分發展,從提高理論水平轉向加強化學與社會與生活的聯系。從我國大學化學專業的課程結構改革看,為了認真落實國家教委關于“高等教育面向21世紀教學內容和課程體系改革計劃”,復旦大學、蘇州大學、中國科技大學等8所院校的20余位教授先后在蘇州大學、復旦大學舉行了4次研討會,對化學專業基礎課的課程結構及教學內容進行了認真討論,提出了一個課程結構改革的新體系,與舊的課程結構體系相比,新體系有如下特點:(1)教學思想發生轉變,原體系先講授無機化學、分析化學和有機化學,再講物理化學和結構化學,而近代譜學分散于各課程中;新體系先講化學原理和譜學基礎,后講無機化學和有機化學,提高了學生的認知水平,避免了同層次、低水平的重復。(2)加強了基礎理論內容,如譜學、化學原理、結構和材料等。(3)引入了化學發展的熱點,如生物化學、材料化學、高分子化學等。(4)將實驗作為一門獨立的課程,按化學一級學科開設“實驗化學”。目前,新體系的部分教材已經出版并開始試點。
從我國中學化學的課程結構看,日前國務院批準了教育部《基礎教育課程改革綱要》,部分中小學課程將作重大調整,一些單科性課程將整合為綜合性課程。其中,初中的物理、化學和生物整合為科學課。各中學根據自己的能力和實際,可選擇開設單科課或綜合課。從教學內容看,新編的教材中,具有適用性的內容明顯增多,如編入了水與工農業的關系,水與人類的關系,水資源保護;介紹了酒精、醋酸、煤和石油資源;介紹了與現代生活密切相關的塑料、合成纖維及合成橡膠等三大合成材料……等。很多學校和教師注意在教學中滲透STS教育思想。在今后一段時期內,中學化學教學內容改革的趨勢將表現為:(1)化學課程的多樣化。把作為一個合格公民所必備的化學基礎知識、基本技能編入必修課,作為核心課程,每個學生必學。然后把滿足學生不同需要的內容,編入選修課程。給將要升學繼續學習化學或其他科學技術的學生,開設高水平的學術性課程,這些課程狠抓雙基和能力的培養,為學生打下堅實的化學科學基礎,培養他們的科學態度和科學方法,提高創新能力。給即將就業的學生開設具有職業特征的課程,讓學生學習之后能為今后就業做一些知識技能上的準備。(2)學科課程和綜合課程并行。學科課程有利于打好學科知識的基礎,綜合課程有利于理論聯系實際,有利于知識的綜合應用。
下面以該州為例,對德國后期中等教育完全中學化學課程目標和內容,以及大學入學資格考試化學考試標準進行概述和梳理,并分析和總結兩者的特點。
1、后期中等教育完全中學化學課程目標和內容
后期中等教育完全中學化學課程目標與前期一樣,都力圖從人格形成和一般教育的立場來揭示化學課程的教育意義,即旨在通過精確地解釋物質世界,幫助學生形成邏輯思維能力,養成關注并考慮生態環境的意識和行動能力,以及了解可持續發展相關知識等。德國巴登-符騰堡州新課程標準對后期中等教育完全中學基礎科目和達成科目的化學課程內容分別作了規定。
1.1 基礎科目化學課程內容
后期中等教育完全中學基礎科目化學課程內容歸納于表1。
表1 基礎科目化學課程內容
生物分子
了解碳水化合物、蛋白質、核酸3類天然物的分子結構;記述碳水化合物、蛋白質、核酸的生物機能;用簡單實驗方法鑒別碳水化合物和蛋白質;碳水化合物和蛋白質的特征
合成高分
子化合
用特性、類型區分合成高分子化合物;將“生物分子”中涉及到的縮合、加聚、水解原理遷移到合成高分子化合物;用單體和聚合物的結構及特征制造各種材料;列舉利用聚合反應原理實例;進行加聚反應和縮聚反應的合成實驗;說明大量利用合成高分子化合物的利弊;評述利用高分子化合物廢棄物的可能性
化學
平衡
說明化學平衡條件;在化學平衡中利用質量作用定律;將勒沙特列原理應用到各種平衡反應中;說明氨合成的社會意義;列舉氨合成中影響平衡的因素,說明技術上可以解決的問題;揭示哈伯和波施的業績;根據酸堿質子理論定義酸堿;進行酸堿反應實驗;列舉各種酸堿平衡及相關平衡反應
關鍵詞:新環境 大學 分析化學 教學方法
分析化學作為我國高等院校理工科專業的重要課程之一,是一門專門研究物質的化學組成分析方法及其理論的學科。分析化學課程教學對于以能力培養為主要目的的高等教育來說,在培養高校大學生量的概念、科研能力以及專業素養等方面具有無法取代的重要作用。與此同時,分析化學還是一門基礎性的工具科學,并且為學生今后其他專業基礎課程甚至專業課程的學習奠定良好的基礎。所以說,分析化學學科具備了承前啟后的中介橋梁作用。鑒于高等教育改革繼續深化的新環境,傳統上的分析化學課程教學已難以適應于高等素質教育以及滿足大學生就業之需求,所以,改進分析化學學科的教學方法顯得勢在必行。
一、結合實際建立分析化學嚴謹的學科體系
在一個成熟的學科體系之中,往往需要結合學生和當前學科發展的實際,通過對內容進行更新,運用現代概念以取代經典概念。這樣一來,就能讓傳統意義上的經典內容用更加新穎和靈活的形式進行表達。比如,分析化學學科中的四大滴定內容就可進行重組,從而形成更為統一的理論教學體系,可以適當地精簡關于酸堿、絡合以及氧化一還原滴定等內容,合理地壓縮沉淀滴定部分的內容,同時,合理地增加一些關于儀器分析的內容,特別是要加入一部分目前已經成熟的先進分析技術與儀器,從而讓教學更為貼近企業的生產一線。當然,教師還可把相關新進展巧妙地結合到教材的經典內容之中,從而形成更加科學、系統的學科體系。
二、對不同專業的大學生分別采取不同的教學方式
大學分析化學課程一般都是面向多個專業學生分別開設的,但是,該學科的大綱要求基本上是相同的。這樣一來,也產生了一些問題。例如不同專業的大學生學到分析化學內容均完全一樣,這就造成了分析化學教學內容在專業針對性上明顯不足。通過對不同專業分別設置不同的教學內容,制定出多個層次的不同教學計劃,就能讓教學工作更加容易展開。比如,環境工程專業大學生所學內容應當側重于化學和環境保護有關的那部分內容。通過將涉及到不同學科的內容結合分析化學教材的內容分別傳授給不同專業的大學生,將分析化學原理在不同學科領域當中的運用和交叉融入到教學之中,就能切實提升分析化學學科內容的指向性和針對性。
三、合理運用多媒體手段提升教學的效率
分析化學課程有大量的概念和原理,顯得非常抽象。在分析化學課堂教學中往往要引入大量圖表,開展大容量的公式推導以及曲線繪制工作,這可以說是分析化學學科的重點與難點之所在,同時也是學習該課程一定要掌握的知識點。然而,假如對以上內容只是單一地應用課堂講授的方法,是十分不利于大學生們進行理解的。多媒體課件具有圖文并茂,容量十分大,交互非常靈活,圖形形象而且直觀等特征。使用多媒體技術就可應用更少的文字與更多的圖像、動態而直觀地展現出各類比較抽象和難以進行理解的大學分析化學學科理論學習內容,從而提升學生們的感性認識,化復雜為簡單,化枯燥乏味為生動有趣,從而活躍分析化學課堂的氣氛,激發出大學生們的思維能力以及學習積極性,從而提升教學的成效。比如,分析化學教師在講解關于酸堿滴定曲線的繪制之時,就可應用動畫,讓學生們更為直觀地觀察到在滴定過程之中溶液pH值所產生的變化狀況,尤其是在化學計量點的附近,滴定劑體積只要有微小的改變,即可導致溶液當中pH值出現顯著的變化,從而深化了大學生們對于滴定突躍知識的認識與理解。
四、切實規范大學生的基本實驗操作
規范化的基本實驗操作是大學生們在分析化學實驗中得出準確分析結果的重要前提,也是一名合格的檢驗工作者所必須具備的條件之一,同時也是大學生們在分析化學實驗課中一定要掌握的內容。如果只是通過教師在教室中一邊講解一邊進行操作,其手部的一些微笑動作,學生們就不容易看清楚,在聽講時十分容易走神,自然難以給學生們留下較為深刻的印象,在操作過程中也往往容易出現差錯。為切實解決該問題,分析化學教師在實驗課中應當致力于讓學生們親手進行動手操作。為強化學生們的印象,教師應當在學生們進行實驗的過程中來回不斷地巡視,對于錯誤的操作應進行及時糾正,并且用照相機拍攝學生們操作的視頻,適時地播發給他們觀看,并要求其找出其中的不規范之處,切實進行改正。由于視頻中的形象正是本班級同學甚至是自己,因而大學生們往往興趣高漲,紛紛發表意見,及時糾正錯誤的操作,并通過回憶自身的操作,將其和視頻圖片加以對比,這樣一來就能讓學生們留下十分深刻的印象,促使其更好地掌握實驗操作的要領。
五、結束語
總而言之,對于分析化學這門大學基礎課程的教學而言,假如不在教學內容與教學方法上實施改革,就十分容易讓大學生們失去學習的積極性,并且影響到其后續課程的深入學習,效果自然不會理想。為此,大學分析化學教師應當通過改進各種教學方法,充分發揮自身的主導性作用以及大學生們的主體性作用,從而提高大學生們的自學、創新以及應用所學理論知識解決各類實際問題之能力,從而獲得更加理想的教學成效。
參考文獻:
[1]劉瑟容,梁香.藥學大專分析化學教學改革探討[J].井岡山醫專學報,2007,(1).
[2]王謙.分析化學實驗的教學改革與創新[J].長春師范學院學報(自然科學版),2007,(2).
關鍵詞 高校自主招生 化學試題 考查內容 化學競賽
自主招生是中國高等教育招生改革擴大高校自的重要措施。2003年始教育部推出22所高校進行自主招生改革試點,截止到2011年,全國擁有自主招生權利的高校共有83所。近幾年來,自主招生考試越來越受到學生及家長的關注。自主招生實施主體是大學,選拔理念與高考有所不同,其命題風格及試題特點與高考也差異較大。高校的化學自主招生試題相對于高考試題而言,更加關注化學思維品質、化學學科思維方法和化學問題解決能力等的考查。
1 自主招生化學試題特點
縱觀近幾年各高校自主招生化學試題,其主要特點有以下5個方面:
1.1 重視知識與技能強調知識的綜合運用
化學基礎知識是高中生必備的知識,是開展化學實驗與研究的前提。縱觀幾年來高校自主招生化學試題,對化學基礎知識、基本技能、基本觀念和基本方法的考查一直作為重點。很多試題都是從知識應用的角度考查考生對化學基礎知識和基本技能的綜合運用。近幾年來自主招生試題涉及的化學基礎知識主要有:物質的組成、結構和性質;物質的量;元素周期律;化學平衡的移動;化學反應方程式的配平;離子共存問題;pH的計算;鹽類的水解;原電池,電解池;元素化合物;有機化合物結構、性質及其推斷和化學實驗等。試題中,測試了考生對基礎知識的掌握情況,同時也考查了考生的思維能力、理解能力、推斷能力和綜合應用能力。
例如:2007年清華大學的自主招生化學試題中考查了同分異構體的書寫這一基礎知識:“請寫出二甲基氯苯的苯環上的三取代物的同分異構體”;2008年上海交通大學自主招生化學試題考查了硫酸亞鐵銨制備的實驗原理和實驗裝置的選擇等有關基本的化學儀器的使用方法;2011年“華約”(以清華大學領銜,包括中國科技大學、上海交通大學、中國人民大學、西安交通大學、南京大學和浙江大學共7所高校)化學試題中出現了最新獲諾貝爾獎的課題石墨烯,用石墨烯的多元環來考查結構化學的基本知識,要求計算題目所劃出形狀的面積,由原子所在位置的貢獻度,來計算每個單元的原子個數。
1.2 重視過程與方法 貼近社會生活實際
我國新世紀化學課程倡導從學生和社會發展的需要出發,幫助學生理解化學對社會發展的作用,使學生面臨與化學有關的社會問題挑戰時,能做出更理智、更科學的決策。高校自主招生化學試題立足社會生活實際,突出地強調了“過程與方法、學以致用”這一點。
例如:2007年北京大學自主招生化學試題結合全球變暖這一國際關注的熱點問題,讓學生分析有關能源利用的問題:“試分析:用釀造的C2H5OH作燃料,為何不會增加大氣中CO2的含量?”。這道試題考查了與生活有關的C2H5OH的燃燒過程、植物的光合作用和葡萄糖發酵過程等相關知識。學生必須綜合運用平時習得的知識和方法,從整體上分析整個過程,才能得到完整的答案;2007年上海交通大學自主招生化學試題讓學生運用勒夏特列原理舉2個例子解釋生活或工業生產中常見的化學現象。這道試題與生產生活過程密切相關,考生只有在平時生活中積極體驗相關過程,才能有的放矢,舉出合適的例子,給予合理的解釋。學生的生活體驗不同,感受不同,舉例也會不同。
1.3 重視學科交叉 考查學生的綜合素養
學生的綜合素養是自主招生院校考查的重要指標之一。在自主招生化學學科的命題過程中,為了考查學生的綜合素養,命題者往往涉及化學與物理、數學、生物等其他學科的交叉點。近幾年命題中考查到的化學知識與物理知識的交叉點主要有:溶液的依數性(包括難揮發的非電解質溶液的飽和蒸氣壓降低、沸點升高,非電解質溶液凝固點降低,滲透壓等);電學與電化學;動力學與化學反應速率和化學平衡;力的合成與分解和極性分子與非極性分子判斷等。數學知識與化學知識的交叉點有:數據處理與作圖等。化學與生物學科的滲透也在加強。
例如:2005年上海交通大學自主招生化學試題中就出現了化學學科和物理學科知識的交叉。題目讓學生回答:“分別用普通水和海水洗衣服,在相同條件下,哪一種衣服干得快?為什么?”本題考查了化學中的稀溶液的依數性和物理中的蒸氣壓等問題。由于海水中有NaCl、MgCl2等電解質,造成海水的飽和蒸氣壓下降,使水分子運動減緩(與純水相比較),使海水沸點升高。因此,海水洗衣服干得慢,普通水洗衣服干得快。化學和數學的交叉在很多圖像題中都有體現。2008年武漢大學的自主招生化學試題中對化學和生物知識進行了交叉考查:結合人體新陳代謝機理,讓考生計算血液中HCO3/H2CO3的比值。
1.4 重視思維發散 多角度設計開放性試題
所謂開放性試題,是指以素質考查為目標,以能力考查為重點,在試題的情境、立意、設問、作答和評分等諸多方面全方位開放的試題形式。開放性試題具有條件的不完備性、結論的不確定性、內涵的可發展性和思維的不確定性等特點。縱觀近幾年大學自主招生化學題目,很多高校喜歡采用一些開放性試題,來考查學生的發散思維能力。
例如:2008年上海交通大學自主招生化學試題就設計了一道開放性試題。題目在介紹了有關海底可燃冰的背景和形成方式后,請考生根據相關材料和自己所學知識談一談可燃冰未來作為新能源的發展前景,可燃冰本身的結構和形成過程對你有什么啟發。這樣設計的開放式問題,沒有固定的答案,很能考查學生的發散思維能力。解答這類題目時,考生要仔細閱讀題面的相關內容,快速地從廣泛的化學信息中抓出一些本質的知識,然后以此為核心,結合所學化學知識,進行深挖,發散思維,就可得到符合題意的答案。
1.5 重視能力拓展命題源于課標而不拘于課標
高校自主招生的選拔不是以中學教學為中心,而是以大學各自的要求為標準,命題時原則上以依據化學新課標的要求為主,但不完全拘泥于課標,不同程度上進行了延伸。相對與高考試題,自主招生化學試題設計更加靈活,很多高校的化學試題題面信息拓展了高中化學知識“生長點”上的一些內容,如:路易斯電子式、緩沖溶液、溶解沉淀平衡、陰陽離子分析、雙指示劑法滴定、配位化合物、熱化學反應中的焓變、具有不飽和鍵有機物的氧化或還原等反應、碳正離子和碳負離子穩定性和環境化學等。這些延展性知識已經部分屬于大學化學知識的范疇,經常在很多化學競賽試題中出現。
例如:2008年的自主招生化學試題中出現了這樣的所謂“拓展性”的試題:下列各組元素中性質十分相近的一組是_____。
(A)H He (B)Cl Ca
(C)Li Mg (D)P Cu
這道試題的解答涉及到了新課程標準中未曾涉及的有關元素周期律中的對角線規則應用的知識。在2008年的考題中還出現了同樣關于形成內酯的超出新課程標準要求范圍的知識。
例如:下列有機化合物可以形成內酯的是______。
(A)異丙醇 (B)α-羥基酸
(C)β-羥基酸 (D)γ-羥基酸
2011年清華大學自主招生化學試題選擇題9,B選項:AgF和LiF都是離子化合物,前者溶解度大。也同樣考查到了新課標未涉及的有關鹵化銀的結構差異和性質比較。做這樣的試題,考生必須領會試題所給的信息,并通過信息抓住知識的本質,抓住延展性知識的要點,就可迎刃而解。不行的話,使用排除法對這樣的題也行之有效。由于高中教學與大學要求之間在客觀上存在距離,對這樣的題目,相當一部分考生感到試題太難或太偏,這也應該屬于正常現象。
2 自主招生化學試題考查內容歸類分析
縱觀高校自主招生化學試題,其考查內容超越了中學化學課程標準要求的內容,可以說是高考知識和化學競賽知識的有機交融。備考過程中,考生不僅要在高中教材中汲取必備的高中化學內容,還要有意識地拓展相關的化學競賽知識。由于應試必備的基礎知識在日常授課中教師已反復強調,這里不再贅述。現結合近幾年各高校自主招生化學試題知識點覆蓋情況,就其涉及到的有關化學基礎知識拓展、遷移和拔高的部分進行歸類分析。
2.1 基本概念部分拓展、遷移和拔高知識點分析
2.2 基本理論部分拓展、遷移和拔高知識點分析
2.3 元素及化合物部分拓展、遷移和拔高知識點分析
3 自主招生化學試題應對策略
通過以上對高校自主招生化學試題的分析可以看出,高校自主招生化學試題覆蓋面廣、涉及面寬,考試范圍、考點和高考有很多的不同之處。如果想在自主招生中取得理想成績,必須結合其試題特點,有針對性地復習備考。
3.1 夯實基礎,狠抓化學基礎知識的學習
夯實的化學基礎知識是綜合運用化學知識解決實際問題的前提和保障。基礎知識對于備戰高考來說非常重要,對于備戰自主招生化學試題也同樣重要,只有基礎知識扎實,才可能在分析解決實際問題時運籌帷幄,調用自由,取得理想的成績。
3.2 拓寬視野,注重發散思維能力的培養
自主招生化學試題“偏”、“怪”、“天馬行空”,這些高校的“自主考查”行為,凸顯出他們對優秀學生綜合素養的要求。自主招生化學試題命題靈活,開放性強。雖然很多知識都是學過的基礎知識,但在題目設置上要求發散思維。考生在復習備考中一定要開闊視野,注重發散性思維方法的養成。
3.3 關心時事,養成積累生活經驗的習慣
化學與人們日常生活緊密相關。很多試題直接是與當前化學研究取得的成果或者社會生活中的衛生、環保等問題相關。如果考生對相關背景知識了解甚少,考試時可能就會束手無策,不知如何下手。考生在日常生活中要養成讀報紙、看新聞,關心時政的習慣。做一個生活中的有心人,勤于思考,注重平時社會生活經驗的積累,這些都有益于自主招生的備考。
3.4 研究規律,搞好適應性試題的訓練
自主招生化學試題有自己的命題原則和規律,考生要及時搜集所報考院校的往年試題,研究其命題規律,由教師有針對性地編制預測題,經常進行適應性訓練。學校要根據學生的學習成績、綜合能力及特長對學生進行分類推薦,選擇合適的院校報考。化學教師要結合學生自身實際對其進行分類、定向輔導,幫助學生最終順利通過自主招生考試。
此外,在自主招生化學學科的備考中,還要注意2個誤區:一是追求偏難怪題的訓練。有些考生平常投入很大精力學習化學競賽的相關知識,尤其進入高三,惡補化學競賽的內容,這是舍本求末,是不可取的。二是自學大學化學教材內容。有些考生認為,自主招生化學試題是大學教授命題,應該有很多大學化學的知識在里面,因此,抽出大量時間學學化學課本內容,這也是不可取的。這2個誤區都會使學生為自主招生考試占用大量時間,最終影響正常高考的備考,值得廣大教師、學生注意。
參考文獻
[1] 楊悅,孟芊.教育科學,2010,(5):69
(一)教學內容的基礎性和前沿性建設鞍山師范學院作為師范院校,其化學專業要培養服務于地方、能在中等學校從事化學教學、研究、教學管理工作的教師及在企事業單位從事與化學相關工作的專業人才。高等無機化學教學內容必須針對本校學生的課程和科研特點進行取舍和優化,要研究課程的基礎知識和前沿學術動態,把現代化的科學、技術、文化成果完整地、及時地反映在學科結構之中,更好地解決“社會需求”、“知識體系”、“學生發展”三者之間的關系,既保證課程內容的完整性的同時,確保教學效率及學生能力培養等因素。首先是基本理論的內容。剔除那些與其他課程內容重復、陳舊過時的教學內容,保留與學科特點、研究方向相關的基本理論。比如理論內容部分中離子極化理論的內容,雖然較無機化學中的理論有所加深,但知識難度不大,可以由學生自行學習完成,故從講授部分去除掉;分子對稱性與群論部分知識與物質結構有內容重復,重點討論分子對稱性在無機中的應用,由6學時刪減為4學時;而其他部分則保留。增加化學元素的周期性和周期反常性的內容,選自關魯雄的主編《高等無機化學》,介紹周期表中元素性質的規律性以及對無機化合物性質的影響。其次,對現代無機應用領域的內容進行很多的補充和優化。教師密切追蹤學科、專業發展的前沿動態,收集相關文獻資料,客觀總結介紹生物無機化學、無機納米材料、無機固體材料、稀土元素化學等領域的最近研究進展及化學各學科之間相互滲透的關系,增加部分與校研究方向相關的新內容,主要是研究進展中的新理論、新方法的評述和介紹,不斷把科研成果、教研成果及時轉化為教學內容,以“科學性、系統性、先進性”的目標,構建理論知識(X)+科研動態(Y)的高等無機化學教學內容,注重本科教育與研究生教育、就業實踐的銜接。
(二)教學方式的互動式實踐和諧的教學具有動態性,是教師和學生互動交流的過程。在教學中,教師應以知識傳授為依托、以能力培養為主要任務,引導學生高度參與,并充分發揮主觀能動性,在討論交流及實踐中學習。1.案例教學和多維討論。現行的高等無機化學課程體系是典型的學科結構模式,理論部分有深度,系統性強,課堂理論講授起來枯燥無味,對于無機化學基礎相對薄弱的學生,學習難度大,不易激發學習興趣。我們在教學中注意理論聯系實際,增加了“案例教學”,將所學的知識與自己周圍的生活環境、當今社會的熱點問題聯系起來,提高運用知識的水平和解決實際問題的能力。比如在講授傳統的配合物的異構現象時,我們列舉了如順鉑等一系列抗癌藥物。通過案例分析,說明配合物的順反異構、面式、經式等異構現象對物質的性質有非常重要的影響,引導學生進一步討論如何應用配體的反位效應在實際中可控合成順反異構體,延伸出與配位化學聯系密切的生物無機化學的發展。通過這樣一個簡單的案例分析和深入淺出的介紹,把最基礎的理論知識與科研方向聯系起來,緊緊抓住前沿與基礎相關聯這條主線,通過事實既能滿足青年人的好奇心,又能拓寬知識面,收到了良好效果。2.企業調研和實踐。作為應用型人才教育,其培養過程離不開企業,企業要從學校尋找到合適的人才,學校則借助企業資源服務于人才培養。鞍山師范學院由于地處鞍山市,有鞍山鋼鐵公司這樣的大型鋼鐵聯合企業為依托,其以鋼鐵為主,還涵蓋冶金、石油、化工等領域。例如無機材料領域,課堂的講授和介紹,學生只能聯想,缺少生機和實例,把學生帶出課堂,走進企業,通過企業內的實際運作模式,讓學生把課堂上學到的知識轉化為生產實踐,沉悶的制備、原理變得生機勃勃。在“高等學校大學生實踐創新訓練計劃”支持下,我院的一大批優秀學生在大學第二年就開始學習并參與科學研究、技術開發和社會實踐等創新活動中,這為發掘和培養大學生的創新精神,提高大學生的實踐能力提供了較好的平臺。高等無機化學課程中既有科研動態,又有當前的社會熱點問題,非常適合作為大學生進行科研訓練的選題。例如“含鐵污水的凈化與鐵含量的測定”源于配合物的應用,鞍山作為鋼都,工業廢水的有效去污和利用一直是社會研究的熱點。大學生將自己在課堂和書本上學到的知識與社會服務工作相結合,通過課程理論學習的推進訓練,提高了實踐能力。3.滲入式的雙語教學。當今世界最為通用的語言是英語,科技交流語言更是英語。科研的進步與發展,化學學科可以通過文獻見識其日新月異的程度。通過雙語教學能使中國學生更有效地檢索科技文獻、掌握最新信息和科技,對提升應用人才的層次具有重大的意義。若全部采用外語教學,由于學生化學基礎和外語基礎不同,不利于本專業學生牢固掌握專業基礎知識,因此在授課過程中對高等無機化學中專業詞匯采用中英文對照的方式,以增加學生的專業詞匯量,同時結合科研方向讓學生搜集和閱讀一些相關的英文文獻,既有助于學生理解教學內容,又提高了學生的專業外語應用水平,為以后學習專業外語和研究生學習提供基礎。
(三)評價體系的多元化探索高等無機化學在我院是一門考查類課程。考核學生對知識掌握的情況,其成績由四部分構成,出勤考核(10%)+筆記成績(10%)+專題報告成績(30%)+期末筆試成績(50%)。課程知識體系中的核心部分通過筆試成績進行檢查考核,其余部分均為過程考核。筆試采用開卷考試,以考核學生運用知識解決實際問題的能力,題目是開放性、綜合性、應用性的。基礎知識、基本原理類題目約占70%,分析推理型題目約占30%。專題報告的內容,由教師根據學科發展,指定參考方向,由學生通過自己所參與的科研項目或由圖書館、網絡收集文獻進行整理,寫講義,自制幻燈片和板書相結合,在課堂上進行10分鐘的專題報告。讓學生在繼承傳統、掌握原有知識的基礎上學會遷移,學會運用,這種考核方式淡化了單一知識點的考察,從“考知識”向“考能力”轉變,注重知識獲取和問題的解決,以達培養能適應未來社會競爭的人才。
二、改革成效