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【關鍵詞】 林學;化學;教學內容;改革
化學是林業院校最重要的基礎課程,大學一年級常開設無機化學、分析化學。在1999年以前的教學中,無機化學和分析化學分為兩期授課,各門課程自身的系統性和規律性也得到了充分重視,但課程之間相互協調不夠,兩門課程之間有重復的內容。
在面向21世紀教學改革中,提出了在林業院校建立多層次化學課程體系的設想。第一層次是基礎化學,包括無機及分析化學、有機化學、無機及分析化學實驗和有機化學實驗等四門課程。理論課教學以講授基本理論和基本知識為主線,適當拓寬知識面,簡要介紹化學科學的新進展,特別是林業科學、生命科學中與化學相關的新進展;實驗課以操作訓練為主,以定量內容為主,加強對學生素質和能力的培養。第二層次是中級化學,包括物理化學、儀器分析,中級化學實驗、現代化學進展等若干門必修課和選修課。學生在完成基礎化學層次的學業之后,再繼續學習中級化學課程,較深入地學習化學理論,并受到較嚴格的綜合實驗訓練,培養分析問題和解決問題的能力,掌握多種儀器的使用。第三層次是有關學科的一些專業課程和某些研究生的課程。
這種改革的思路已經納入教育部面向21世紀教學改革項目,即“高等農林院校化學系列課程教學內容和課程體系改革 (04-8) ”課題[1-3]。開設無機及分析化學課程就是這項改革中的一個重大步驟,對原有的無機化學和分析化學兩門課程的體系進行了較大的調整,對教學內容作了較多的增刪和重新組合,最終由北京林業大學擬定了教學大綱,由中南林業科技大學主編了無機及分析化學教材。最近兩年,我們在林學專業無機及分析化學課程內容的改革方面,主要做了以下幾個方面的工作。
1 將無機及分析化學的教學內容分為三個部分
第一部分是化學的基本知識和基本理論,包括溶液、膠體、化學熱力學、化學平衡、化學反應速率、物質結構等內容。第二部分是溶液中的平衡及應用,重點是在化學分析中的應用。第三部分是現代測試方法,只講授電勢分析和吸光光度分析,對儀器分析進行簡單介紹。與原有的無機化學、分析化學兩門課程相比較,理論課講授減少了約20學時,刪除了晶體場理論、電子互斥理論等過于難深的內容。根據林業院校的特點,增加了生物無機化學簡介、稀土元素在農業上的應用、納米材料等內容。
2 講課中注意前后呼應,讓學生舉一反三
例如講化學平衡時講清多重平衡的條件及影響因素,則學生可以自己解決溶液中幾種平衡相互影響的問題。又如對滴定曲線,重點講清酸堿滴定曲線,而配位滴定曲線和氧化還原滴定曲線就不再詳細講授,讓學生自己分析計算,自己繪制。在教材中,將酸堿平衡與酸堿滴定,配位平衡與配位滴定,氧化還原平衡與氧化還原滴定的內容安排在前后章,教學時結合在一起講授。一方面將化學平衡的原理直接用于分析測定,另一方面也讓學生了解在遇到實際問
題時,如何綜合運用化學知識來分析問題和解決問題。
3 提高教學的層次與視點
例如講授膠體時,提及宇航保溫用品“輕如煙”的固體。講Gibbs公式時,讓學生自己判斷Gibbs函數變與焓、熵和溫度的關系,并判斷化學反應的自發性,加深對Gibbs函數變判據化學反應自發性的理解,使學生在一定程度上避免了死記硬背。又如過去無機化學中講雜化軌道理論,講分子間作用力等時,基本上局限于無機化合物,現在則提及有機物的雜化現象,在講分子間力時,把有機同系物熔沸點的變化規律也涵蓋進來,使學生了解到化學科學的完整性,了解到這些規律無論對無機化合物或是有機化合物都同樣適用。又如關于酸堿平衡,過去重點講授電離理論,介紹質子理論,現在將改為重點講授質子理論,并用質子理論函蓋電離理論,提高了學生的視點。
4 無機及分析化學理論教學內容的確定
與北京林業大學、南京林業大學、福建農林大學、西南林學院和浙江林學院相關教師共同商討,經過對以往教學內容的總結,新的教學內容和新教材的章節順序確定為:
第一章溶液和膠體:溶液濃度,稀溶液的依數性,膠體溶液,表面現象
第二章化學反應的基礎理論:焓、熵、自由能,化學反應速率,化學平衡
第三章分析化學概論:定量分析的一般程序,有效數字,誤差,有限數據的統計處理,滴定分析計算,儀器分析簡介
第四章溶液中的離子平衡:酸堿質子理論,酸堿溶液pH值計算,緩沖溶液,難溶電解質的沉淀溶解平衡,沉淀的生成與溶解
第五章酸堿滴定法:酸堿滴定曲線,酸堿指示劑,酸堿標準溶液的配制,酸堿滴定法的應用
第六章沉淀滴定法和重量分析法:
第七章配位化合物:配位化合物組成與命名,配位平衡,螯合物,配合物的應用
第八章配位滴定法:EDTA的性質,配位滴定曲線,金屬指示劑,配位滴定法的應用
第九章氧化還原反應與電化學:氧化還原反應,原電池與電極電勢,元素電勢圖
第十章氧化還原滴定與電勢分析法:條件電勢,氧化還原滴定曲線,氧化還原滴定指示劑,常用的氧化還原滴定方法,電勢分析法的基本原理,膜電勢,電勢分析的定量方法
第十一章物質結構簡介:原子結構,分子結構,晶體結構,分子間力與氫鍵
第十二章生命元素選述
第十三章分光光度分析法:物質與光的作用,光吸收定律,偏離光吸收定律的原因,分光光度法的應用第十四章化學與社會:化學和環境,化學和生命體,稀土與農林業,化學與納米材料
與上一屆高等林業院校合編的《無機化學》和《分析化學》(16開,約600頁)比較,按以上內容新編了《無機及分析化學》教材,其篇幅減少了約二分之一[4]。
5 改革實驗課的教學
化學是實驗科學。在教學改革的方案中,獨立設置無機及分析化學實驗課程,實驗不再是理論課的附屬和驗證。實驗課以訓練基本操作、基本技能為主,增加操作實驗和綜合實驗。實驗內容較密切地聯系生產和科研實際,依照化學課程改革的要求,突出了基本操作的規范,適當增加了有利于培養實驗基本操作技能、提高綜合能力的制備實驗、常數測定實驗和設計實驗,壓縮了部分驗證性的試管實驗。在設計實驗中要求學生從查閱資料開始,自己擬定實驗方案,并提交完整的報告,這種訓練方法,學生不再是按照實驗教材“照方抓藥”,而是有相當大的獨立性和自主性,學生都非常感興趣,都投入很大的精力來完成設計實驗。
無機及分析化學課程的教學內容經過多年來的教學內容改革實踐,不斷修改完善, 學生的知識更寬,實驗室動手能力得到了較大的提高,取得令人滿意的教學效果。
參考文獻
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【關鍵詞】高職 無機化學 教學問題 改革措施
《無機化學》是高職化學、化工、制藥及生命科學類專業的重要專業基礎課,其教學質量直接影響到學生后續專業課程的學習和綜合職業素質的提高。為更好地實現專業人才培養目標,我們有必要審視高職《無機化學》教學中存在的問題,并結合對問題的剖析提出切實可行的改革措施。
一、高職《無機化學》教學存在的問題
高職《無機化學》教學的主旨是積累化學知識和科學素質,培養高技能的生產一線應用型人才。由于受傳統普通高等教育的長期影響,高職《無機化學》教學定位不明,與課程標準和人才市場的要求還存在很大差距,表現出諸多不容忽視的問題。首先,教學理念落后,拘泥于傳統人才培養規格,對教育部強調的“高職教育必須以就業為導向,以培養生產、服務、技術和管理第一線的高級應用型人才為目標”的教學指導方針認識不夠透徹,忽視了人才培養與社會需要的對接。第二,教學內容陳舊。教學中過多關注學科的理論性、系統性,教學體系主要是圍繞物質結構基礎知識、化學熱力學與動力學基本原理、化學“四大平衡”計算等展開,對化學領域的新理論、新知識、新技術以及化學原理與方法在化工領域的應用等涉及較少。第三,教學方法僵化。教師的“填鴨”式教學使得學生的學習和思維都是按照教師的意圖完成,形成了以教師為本位的師生關系和教學關系。特別是缺乏高職教育必需的實踐性教學,無法讓學生了解企業和社會,嚴重制約著學生動手能力和以所學知識解決實際問題能力的培養。第四,教學評價單一。以書面筆試為主,以終結性評價為主,評價的對應性和激勵性不足,難以很好地體現評價在基本知識與基本技能、過程與方法、情感態度與價值觀方面的“三維”要求。
二、高職《無機化學》教學改革的有效措施
針對高職《無機化學》教學存在的問題,我們要以現代教育教學思想和學生就業導向為指南,積極探討富有建設性的有效改革措施。
1.優化教學理念
為了培養學生的職業適應性,使學生能夠在競爭日益激烈的就業市場占得先機,高職《無機化學》教師必須遵循教育部《關于全面提高高等職業教育教學質量的若干意見》,研究社會職業崗位要求,明確高職教育是就業教育這一大前提,積極優化自己的教學觀念。要清醒地認識到對于高職學生而言,較強的實踐能力和動手能力是他們的主要就業競爭優勢。只有摒棄理論教學占主導地位的教育理念,以夠用、實用為原則,不過分追求課程理論的高深性,重視校內學習與未來實際工作的對應性,通過工學結合培養學生的動手操作技能。
2.調整教學內容
高職《無機化學》是一門理論與實踐并重的基礎性課程,要讓學生獲得未來職業崗位必需的知識和技能,教師應該對通用的教材內容進行梳理,在教學內容安排和處理上打破統編教材的設置與結構,以少、精、新為原則實施教學內容的調整。具體內涵包括:①以介紹《無機化學》與學生所學專業的密切關系,激發學生學習的積極性。②適當增刪組合教學內容,強化教學針對性。如將原子、分子結構、化學鍵和配位鍵理論放在一起講;介紹熱力學平衡理論時,刪掉高中學習過的平衡移動內容;將酸堿平衡、沉淀溶解平衡、氧化還原平衡和配位平衡整合在一起。③增加與學生所學專業有關的《無機化學》研究新成果,確保學生專業素質與崗位新需要的有效對接。
3.改革教學方法
現代職業教育以建構主義教學理論為指導,強調教學的重點不是知識的傳授,而是學生自主獲取知識能力的培養。這就要求高職《無機化學》教師在教學中能動地改革教學方法,積極采用行動導向教學法(以真實或模擬的職業工作任務為導向,學習課程知識,形成職業能力)、案例教學法(通過剖析無機化學案例,讓學生把所學知識應用于專業實踐活動中,提高學生的發現問題、分析問題和解決問題能力)、項目教學法(師生共同以某一生產項目為依托,將教學課題的理論與實踐結合在一起)等教學方法,構建起“以學生為中心”的新型教學模式,突出教學過程中的學生主體地位和實踐能力培養。
4.創新教學評價
高職《無機化學》教學評價不僅要關注學生對基本知識和基本技能的掌握,更要對學生的學習狀態、情緒表現、學習態度、情感意識、意志品質等非智力因素進行科學的判斷。要做到對學生的全面、公正、客觀的評價,在評價方式上就應有所創新。要本著欣賞、發現和激勵的原則,運用理論考試與實踐操作相結合、過程評價與結果評價相結合、定量評價與定性評價相結合、教師評價與學生自評相結合等多種方式。使教學評價有針對性、貼近學生心靈,在教學評價導向功能、診斷功能和激勵功能的完美發揮中促進學生職業素質的提高。
立足于求職就業導向的高職《無機化學》教學有其自身特有的規律,認識和發現這一規律是每個高職《無機化學》教師必須面對的重要課題。我們要明確教學中業已存在的問題,瞄準市場需求,本著夠用為度、應用為主、加強針對性和實用性的原則,在教學理念、教學內容、教學方法和教學評價等方面進行不斷的改革。努力使自己的教學鮮活、精彩、靈動,切實推動學生職業素質和就業能力的穩步提升。
【參考文獻】
[1]李雙妹.高職院校《無機化學》課程改革的探索與實踐[J].新課程改革與實踐,2010(05).
關鍵詞:高等無機化學;教學資源庫;研究生;應用
隨著人類社會進入信息時代,信息傳播技術的革命對高等教育產生了前所未有的沖擊。計算機、多媒體和網絡技術的飛速發展,使得教學資源無論從內容數量、媒體種類還是從存儲、傳遞和提取信息的方式等多方面都較之以前發生了重大變化。尤其是學習資源的可獲得性和交互性的急速增長已經打破了傳統的教學方式,為知識和信息的獲取注入了無限的活力。現在人們一般將電子化的教學資源稱為數字教學資源,如果按課程知識體系將數字教學資源整合處理后形成的一個互動化、多媒體化的共享式資源倉庫就是數字教學資源庫。
高等無機化學是我國現行高等教育體系中理、工科化學與化工類專業高年級學生和相應研究生教育的必修課程之一,是學生進一步從事高層次科學研究的理論基礎。近年來,雖然國內少數重點院校開始嘗試編撰適合本校特色的高等無機化學紙質教材,但是目前適合我國高等教育教學體系的高等無機化學立體化數字教學資源依然相當匱乏。由于缺乏有效的富含大量信息、形式活潑、內容生動的高等無機化學數字教學資源,從而對教育質量的進一步提高產生了一定程度的制約作用。因此,建立一個方便實用、資料豐富的高等無機化學數字資源庫,解決目前高等無機化學教學實踐中所面臨的問題已經勢在必行。有鑒于此,我們在大連理工大學研究生院教改基金的支持下,在充分挖掘和利用國內外高等無機化學教育和科研成果基礎上,構建了“高等無機化學數字教學資源庫”,并將其初步應用于高等無機化學教學,收到了良好的效果。
一、高等無機化學數字教學資源庫的構建目的和原則
1.資源庫的構建目的
作為化學、化工專業高年級學生和研究生教育的必修課程,高等無機化學與基礎無機化學相比具有教學難度大、學時有限、內容抽象、理論性強的特點。高等無機化學中這些抽象的理論內容往往又是課程的精髓部分,為學生進一步深造和從事科學研究工作所必需,因此往往成為教學中的難點和重點問題。為使學生在有限的學時內對高等無機化學課程體系有全面的認識和掌握,我們構建了高等無機化學數字教學資源庫,將大量圖片、動畫以及視頻教學資源匯集、整合在資源庫中,使得原本抽象而枯燥的教學內容形象化和具體化。在數字教學資源庫輔助下,整個高等無機化學的教學過程可以做到圖、文、聲、影并茂,極大激發了學生的興趣,使學生更加容易理解和掌握課堂教學內容,提高了教學效果,深受學生的歡迎。
2.資源庫的構建原則
高等無機化學數字教學資源庫的構建是在采取探索、研究型教學和學習模式基礎上,將現代教育技術與優秀教學資源有機結合,滿足教學內容和體系、教學方法和手段以及學生學習方式的要求,使學生充分理解高等無機化學課程的本質,激發學生的求知欲望和科學研究興趣,有效地提高研究生教育的質量,以利于創新人才的培養。高等無機化學教學資源庫并不是各種資料和信息的無序雜湊,它所承載的內容在經過認真的篩選、研究、整理以及加工制作基礎上,進行了科學合理的分類,各部分內容之間既相互區分又有內在的邏輯聯系,整合為一個立體化、系統化的教與學的新體系,最大限度地滿足科學性、藝術性、交互性、開放性和發展性的構建原則和要求。
二、高等無機化學數字教學資源庫的構建方式和資源整合
1.資源庫的構建方式
高等無機化學數字教學資源庫的構建采用“內容分類化、資源模塊化”的構建方式。“內容分類化”就是按照內容不同將資源庫分為教材庫、試題庫、素材庫、電子實驗室。教材庫包括各種電子圖書、多媒體課件、教學和科研論文等,試題庫主要含各章節的練習與考試題目,素材庫包括各種視頻、動畫、圖片和文本等,電子實驗室包括一些實驗裝置和作圖模板、虛擬實驗室等內容。“資源模塊化”是指按照模塊化的思想開發資源庫,以各領域的知識點為基礎,按照一定的檢索和分類原則,針對不同層次的需求,使之具有可重組性的特點。“模塊化”的建設思想,可以使不同的任課教師根據自己的教學特點和需要有針對性地從資源庫中選擇基本單元,通過具有個性化的重組生成適用于不同教學環境的課件,有效避免千人一面。這樣的資源庫構建方式不但使建設者有明確的目標,而且能滿足具有不同教學風格教師的使用需求,調動教師的參與積極性,使資源庫能隨著教師教學的進展而自然地積累和更新。
在構建好資源庫的框架結構后,我們對相關的教學資源進行了構建。本科基礎無機化學教改經驗為高等無機化學課程建設提供了借鑒。在本科教育中,我校化學系堅持將現代教育技術引入教學之中,取得了備受矚目的教學改革成果。步入21世紀,教育部啟動了“新世紀網絡課程”建設項目,高等教育出版社啟動了“高等化學教學資源庫”建設項目,我校化學系承擔了這些建設項目,并已經取得了一些成功的經驗,體現了化學系在教學方法與教學手段的改革領域中的優勢地位。無疑,本科教育改革的經驗奠定了高等無機化學數字教學資源庫建設的基礎。
2.入庫資源的整合
高等無機化學數字教學資源庫的資源形式主要有以下幾種:(1)文本:含電子教案、教材、參考文獻、論文等,電子教材及教案以DOC格式為主,其他內容格式包括PDF、TXT等。(2)視頻:包括與教學內容有關的理論授課錄像、實驗教學錄像、專題資料片、科教片等。搜集國內外優秀教學名師的經典授課錄像的視頻文件,以AVI格式儲存。(3)圖形圖像:包含原子核化學、價鍵理論、酸堿理論、群論、配位場理論、簇合物以及金屬有機化合物結構、組成、性質相關的各種圖像和照片,圖像以jpg格式為主,也包括bmp、gif等格式,滿足使用者不同的需要。(4)動畫:包括Mossbauer效應原理、不同分子點群對稱操作等,用Adobe Flash MX制作成swf格式。(5)多媒體教學課件:包括自主開發的高等無機化學多媒體課件,課件主要以ppt格式儲存于資源庫中。
三、高等無機化學數字教學資源庫的作用和功能
高等無機化學數字教學資源庫的構建對于“教”與“學”兩方面所起的作用是顯而易見的,下面對高等無機化學數字教學資源庫的作用和功能做一簡單介紹。
首先,高等無機化學數字教學資源庫可以更好地服務學生的學習活動。資源庫中涵蓋所有和高等無機化學教學內容相關的圖片、多媒體課件、動畫等,使得教學過程中抽象晦澀的理論知識變得形象生動、全面直觀且易于接受,可以滿足學生學習的要求。在研究生教學過程中,學生來源不同,針對不同層次的學生,由于接受、理解能力和本科階段學習基礎不同,在進行課堂講解時教師有時難以把握授課進度和重點。在教學資源庫輔助的情況下,學生不需要在課堂上忙于抄筆記,課下利用拷貝下載的多媒體課件可以自由復習,極大提高了教學效果和學生的學習興趣。同時,學生通過反饋在學習中遇到的問題,可以從另一方面對資源庫的內容進行有益的補充和完善,從而達到教學相長的目的。
其次,資源庫的建設也是推動高等無機化學教學質量提高的重要手段。數字教學資源庫的構建,極大的豐富了任課教師教學資源的來源與擴充,使多媒體課件的制作更加完善,授課內容更加豐富靈活。教師不僅能夠對書本上的基礎知識詳盡的解釋,更能隨時在課件制作中增加最新最前沿的進展介紹。經過對教師授課思路的整理,更可能給研究生教育帶來新的活力和學習的主動性。同時,任課教師備課時,可以根據教學內容和教學目標需要,利用教學資源庫中多媒體資源中的原始素材,如文字、動畫或是錄像等形成具有鮮明個性特點的教案和課件。
最后,教學資源庫的構建也可以成為科研工作的有益補充。在科研工作中,無論教師還是學生都可以依托數字教學資源庫,方便地獲得與高等無機化學課程相關的教材、資料、多媒體讀物、教學軟件,可以查閱有關的所有文檔,了解學科的發展和前沿動態,拓展知識面。
四、高等無機化學數字教學資源庫的完善和發展
大學畢業后,筆者一直在從事高師院校無機化學課程的教學。無機化學是小學自然、中學化學及日常生活化學所涉及化學知識最多的一門課程,也是大學各化學專業第一門專業必修(或專業基礎)課,也稱化學奠基課。因此針對剛進校的新生,在教學中如何“以生為本”,通過高質量教學來闡釋高等教育的教育觀和育人理念應該是教師時常思考的問題。
一、深化無機化學教學中的育人理念
1 學習精神與奮斗目標的定位
教書育人是每個教師的職責,應落實到每個教學環節中。作為大學一年級課程的無機化學,其教學對象是從高中進入大學的新生,因此,在教學中不僅要求學生掌握無機化學及相關科學知識,而幫助學生提高學習能力,培養科學精神和創新意識,形成良好的情感與做人品質以及明確人生的奮斗目標就尤為重要了。近十多年來,在每屆新生進校后,都要結合專業介紹,給他們進行專題講座,如《走進化學世界,從無機化學開始》《成材從無機化學開始》《認識神奇的大學的生活》《大學生與人才素質》等。
2 注重化學發展史的教育作用
化學發展史上拉瓦錫、門捷列夫、諾貝爾、玻爾、居里夫人等許多科學大師名垂千古,他們的功績如一座座燈塔矗立于化學學科的海洋中,指引一代代求知青年追尋真理之島。他們為人類留下的不僅僅是某個原理的發現或某個新物質的合成,還包括他們不畏任何艱難險阻的頑強意志、嚴謹求真務實的科學態度、聰明機智的研究藝術和深邃辨證的思想方法,以及光明磊落、無私奉獻的崇高品質,為后代展現了一幅幅科學不斷完善并促進社會進步的精神畫卷,成為人類最寶貴的精神財富和文明社會發展的象征。因此,通過化學發展史教育,使學生受到科學家們治學態度、科學思想和人生觀的熏陶,指導同學們正確的規劃自己的人生之路。
3 強調化學與人類社會發展及自然的聯系
化學與人類的進步、社會的發展息息相關。遠古的人們,由于火的使用,才結束了茹毛飲血的歲月。從陶器的出現到銅鐵的冶金、紙的發明、火藥的使用,乃至石油和核能的開發、新材料的合成,衣食住行到重大的社會課題,諸如糧食、能源、環境、醫藥、計算機、信息高速公路等,一直到生命的過程包括出生、生長、生殖、衰老、死亡和記憶、思維、情感等都與化學密切相關。但不可否認的是,化學的發展也給人類社會帶來諸如環境惡化、核戰爭等許多副作用。因此,在無機化學專業課教學中,教師應努力使學生了解人類進步歷程,激發他們對人類歷史文明的熱愛,對人的生命的珍惜,對和諧大自然的鑒賞,以及人道主義和社會責任感。為了配合教學,還組織學生進行周邊環境狀況和市民環境意識調查,通過網絡收集有關資料,大大增強了學生的生存和環保意識以及熱愛大自然、熱愛地球、熱愛生活、熱愛人自身的和諧人格。
二、培養學生的綜合能力
1 透析無機化學的學習思路
在專業教學過程中加強對學生的學習能力、思維方法、創新意識和科學素質的培養不僅有利于學生后續課程的學習,而且將使學生終生受益,尤其是當這些師范專業學生畢業后走上中小學講臺時,這就是新教育理念帶來的教育效益的延續性。因此,教室既要研究教法改革也要探討學生的學法,使學生能發揮學習的主動性和積極性以及主動構建自己知識與能力結構的自主性,培養學生有效學習的能力和方法,是“學為主體”的具體體現。
例如在無機化學理論以及實驗課程的教材中,種類繁多的化合物千變萬化,反應現象和反應式十分復雜,化學原理模型也多種多樣,表面上看毫無頭緒,一直是剛進大學的學生學習很為頭痛的事情。因此,教學中教師不僅要告訴學生化學反應和實驗現象是什么,更重要的是以科學的思維分析方法引導學生透過化學反應的實驗現象去揭示聯系、尋找原因、總結規律,領悟無機化學乃至整個化學、自然科學的本質,這就是高質量教學內涵的深化。
(1)學會邏輯推導方法。通過“物質的性質是由物質的多層次結構所決定(電子組態原子結構分子結構、晶體結構物質的物理及化學性質物質在自然界的存在方式、制備方式及其應用)”這一理念的教學與分析,讓學生學會用類似于數學邏輯推導的方法,明晰過程的脈絡,理解物質存在形式和物質性質的多樣性與物質結構的獨特性之間的哲學關系。學生會驚嘆宏觀世界與微觀世界的秩序奧秘,下定決心投身于對化學學科的終身追求。
(2)學會舉一反三的學習方法。用不同的方法、通過不同的思路去分析同一個問題,如用結構理論、化學平衡、酸堿理論、氧化還原的原理分別討論一個化學反應進行的原因以及反應的程度與結果。學生對問題的理解會隨著視角的每一次轉換而加強,從而有利于培養學生全面而深刻地觀察問題、分析問題的能力,使學生視角開闊,思維敏捷。這一方法尤其適用于無機化學下冊部分的教學,針對某些重點內容的教學與討論,會幫助學生學會由點到面,舉一反三的學習方法,提高學習效率。
(3)理解普遍聯系變化的規律。無機化學原理部分中,許多概念、理論和公式存在著內在的聯系和一致性。如從熱力學的能量角度(宏觀)與化學鍵的結構角度(微觀)分別分析質子酸堿反應、配位離解反應、氧化還原反應的本質和共同點,最后得到任何化學變化都符合自然界能量最低原理的普遍變化規律的認識,使學生能理解和掌握無機化學原理及其應用的精髓。這就要求教師既能鉆研教材深入進去,又要跳出教材引導學生上升到方法論的高度理解問題,使學生在化學知識、科學素養和學習能力方面達到較高的深度和廣度。
2 教師職業能力的培養
對師范專業而言,最能體現其特色的就是教師職業素質與能力。一方面無機化學課程一直嘗試課程結業論文寫作的教學環節。同學們根據論文題目,有的反復鉆研教材,有的到圖書館或上網查閱資料,有的自己擬訂實驗方案,利用雙休日去實驗室反復實驗,有的去校外進行信息調查和獲取數據,最后按照正規格式撰寫出研究論文,舉行論文報告會,最后編輯出封面設計優美、內容豐富的課程結業論文集。在此過程中涌現出的優秀學生吸收到老師的課題組,直接參與教師的教研與科研。在這種創造性教學過程中,學生在學習中的主體作用得到發揮,也打下從事教科研工作的基礎。另一方面,在下學期教學中,無機化學側重于元素制備、性質、應用,學生有了上學期的理論知識和一定的化學基礎知識,每周固定一個單位時
間,在老師的指導下,讓學生參與作業的研究、批改、評價。每章作業批改完后,老師組織學生一起討論,再選出學生代表在課堂上進行作業的評價與講解。這種讓學生參與教學過程的教學模式,學生才有可能對教材作出有“意義的發現”,產生特有的學習動機。同時也可以培養學生的參與意識和合作精神,強化他們“我是教師”的觀念,提高教師技能水平,同時激發學生的興趣和求知欲望,使他們在成功與失敗中完善自我,品嘗“臺上一分鐘,臺下十年功”的艱辛。學生利用課余時間和教師一起檢查作業、批改作業,講解作業。同學們不但理解了問題,提高了學習成績,而且組織能力得到增強,綜合素質得到提高。這種教學方法也與新課改的“自主、合作、探究”的理念是相一致的。
3 建立網絡學習平臺
《無機化學》課程建立了精品課程網絡系統,系統包括首頁、申報頁面、課程簡介、教學隊伍、教學大綱、教學內容、視頻教學、練習與測試、實踐教學、考試大綱、參考文獻、教學資源等欄目,內容豐富而充實。申報頁面里的精品課程申請報告是整個《無機化學》精品課程前期建設的濃縮;課程簡介介紹了無機化學課程30年發展的歷史過程;教學內容和視頻教學中給出了主要任課教師完整的課件教案(PP,r形式);練習與測試中,有思考題及解答,習題及解答;教學資源欄目中有課程建設規劃、教師的教學研究項目與教研論文、學生的研究性學習方案與課程論文、學生對本課程的評價以及學習體會等,大量的文字與照片是多年教學過程的真實寫照。通過網絡平臺,不僅有利于培養學生利用多種教學資源自學、自評的能力,而且豐富的材料也是最好的育人資源,使學生能夠形成良好的情感與做人品質,這就是教書育人的外延,尤其對師范教育學生就更為重要了,這也是評價課程建設和教師教學的一個重要關節點,是精品課程建設所追求的一種意識、精神與境界。
三、無機化學教學育人的升華
1 化學與其他學科的聯系
早在20世紀70年代的人本主義教育運動,就強調學術性課程應與社會實驗課程和情意課程和諧平衡。其實自然科學發展的一個明顯趨勢就是許多學科的相互關聯與相互滲透,甚至是與社會科學、人文科學的交融。因此,教師如果在教學中利用發散性、遷移性思維方法強調化學與其他學科的聯系,并利用這種聯系進行深層次的育人,會取得意想不到的效果。例如在圍繞19世紀末到20世紀初原子結構模型演變內容的教學討論中,老師進一步問:總結這個演變過程你能得到什么啟示?同學們的討論涉及創新科學實驗的重要性、理論對實驗探索的指導作用、學生要敢于突破老師的思維模式、對客觀事物認識的哲學思考、科學思想與審美的關系等許多方面,這種討論遠遠突破了教材中化學知識的局限,達到的教學效果是不言而喻的。又如在化學平衡的應用的教學討論中,同學們討論的話題十分廣泛,從環境保護、生態平衡、文化意識、人口問題、經濟發展到飲食結構、情緒與健康、個人與集體、和諧社會構建、民族性與國際性等許多領域和敏感話題。各種因素構成一種相互關聯、相互制約的鏈。這樣同學們的思維空間很自然的從化學遷移到整個自然科學和人文社會學科中,而且學會如何發現不同事物的共性與個性,尋找相互之間聯系的橋梁與和諧,即不同知識的節點,并能夠對當前化學熱點問題和新的社會問題作出積極而友好的反應。無形之中,學生增強了對生命、社會、大自然的熱愛和責任感。
2 塑造學生和諧的人生觀和世界觀
無機化學教學的另一個特點就是在科學、哲學、美的和諧思想指導下指導學生學習。哲學是自然科學的最高境界,美的思想無處不在,無機化學學科也不例外。優秀的教師在富有魅力的化學教學中不僅能夠體現顯著的科學性和思想性。而且還要讓學生領悟化學中的哲理性、藝術性以及對稱性、統一性和奇異性的美。例如,元素單質和化合物中有物質形態和成鍵方式的特殊性和多樣性;物質由等離子態變為氣態、液態、同態的定型過程體現變化的漸進性;化學鍵理論、氧化還原理論、酸堿理論、配位理論等無機化學基本原理中,充分體現了矛盾的對立統一和能量守恒與轉化規律,以及許多概念、理論和公式存在著內在的聯系和一致性;“點石成金”的否定之否定過程;大量無機物的形態、結構表現出簡明、和諧、對稱、均勻、節奏、新奇等美感。富勒烯、納米管、分子開關等,看似深奧,其實它們都是由碳元素通過完美和諧精密地組裝而形成的具有對稱美感的特殊物質,是美與創新的完美結合。無機化學實驗中也有實驗儀器的精美,各種化合物的色彩美,在晶體的生成與結構實驗中,顯微鏡中展現了無機物的另一個美好世界。無機化學辨證思維的哲學思想和審美意識也是與創新精神緊密相聯的,歷史上許多化合物的合成,定律的發現,理論的提出,化學家在創造性思維過程中都充滿著對美的追求。2l世紀,綠色化學與綠色化學教育日趨受到教育界的重視,這既是人類關注自身安全的結果,又是世人追求真、善、美意識提高的反映。通過這種多視角的教學,學生會逐步領悟自然科學中所隱含的深刻哲學思想和豐富的美學內涵,認識事物的內在美的規律,運用這種規律性的東西塑造學生和諧的人生觀和世界觀,逐步認識到社會的進步(社會科學和自然科學的發展)就是人類對美的追求的結晶。在這種將無機化學教學與哲學與審美相結合的指導思想下,學生對無機化學(或者說對自然科學)的理解與認識就會升華到一個新的層次。
3 培育良好的育人氛圍
21世紀的高等教育更注重情感教育和團隊精神培養。在教學實踐中意識到,我們所追求的高質量教學的目的是將化學的教學過程和學習過程變成師生共同度過的美好時光,愉悅的人生體驗。因此,教師應不斷追求教學的科學性和藝術性的和諧結合,用自己的人格魅力感染學生。首先教師應該表現出對知識和真理的執著、對自己的事業的敬業,這是一種美德、一種涵養、一種修煉、一種境界;同時教學中教師要尊重、關心、愛護學生,用真摯的情感去激勵愉悅學生,平時應盡可能抽時間參與學生的春游、文藝晚會、體育比賽等活動,指導學生的課外學習,回答學生的各種學習和生活疑問,使師生間有正常的情感交流,達到關系融恰。這樣學生對教師的敬重與愛戴會遷移為對化學的學習產生濃厚的興趣,進而學習會變得更加自覺,會在高效率中完成學習任務,在提高智能水平的同時,在情感上得到美的熏陶;當教師在教學中由職業的需要上升到職業情感時,當學生的認知需要上升為情感需要時,教學就會超脫“有用”的功利觀念,轉向“移情”和“無我”的超功利意境,從而進入教學育人的和諧美境界。為了更好地營造育人微環境,結合精品課程建設(無機化學是省級精品課程),無機化學課程還建立了宣傳櫥窗,開辦了學習園地,建立了課程建設展室等等。同時也舉辦優秀教師、優秀高年級學生與低年級學生之間對話與經驗交流會,形成一種和諧的“成長生物鏈”“和諧學習氛”。
四、教書育人對教師的要求
教學是教與學之間的相互作用,高質量的教學就是教師與學生之間的和諧作用。雖說現階段教學理念強調教師是主導,學生是主體,但要通過高質量的教學完成教書育人的目標關鍵在教師。古人把教師的職責歸納為“傳道、授業、解惑”,作為2l世紀的教師的職責,則賦予了新的內涵,提出的標準要求更高,應該是知識、素養、能力、情感、境界的高度和諧。這種集合給學生展現的就是教師的人格魅力,它對學生的成長所產生的終身激勵作用是不可估量的。
一、關于教師課堂教學的思考
1.讓學生盡快適應大學化學的學習。
《無機化學》課程與高中課程相比,內容增加,難度加大,加上環境和角色的改變,使得很多大一新生對該門課程的學習感覺很吃力,甚至產生厭學心理。因此,教師要及時向學生講解大學課程的講授特點,大學化學的學習方法,幫助他們轉變學習觀念,盡快適應大學化學學習。另外可以邀請一些教師、學者或優秀的高年級同學進行學習經驗交流,幫助大一新生解除迷惑,明確學習目標,提高主動學習的積極性。同時要求學生努力學習,培養自學能力,為以后課程的學習和科研工作奠定基礎。
2.讓學生明確學習《無機化學》課程的目的和意義。
《無機化學》課程內容龐雜,知識點零碎且理論性強,大一新生普遍感覺很難。因此,教師應該讓學生清楚通過本課程的學習可以為后續課程的學習奠定堅實基礎;可以獲得無機化學領域的基本理論、基本知識和基本技能;可以培養學生嚴謹、實事求是的科學態度,以及提高學生獨立分析和解決問題的能力,等等。
3.重視實驗教學,提高學生實踐能力。
無機化學是一門以實驗為基礎的學科,實驗教學是其教學內容的重要組成部分,是培養學生實踐能力和創新能力的重要手段,具有理論教學不可替代的作用。因此可以讓學生親自操作實驗,不僅能豐富課堂內容,活躍課堂氣氛,還能加深學生對無機化學理論知識的記憶和理解。例如開展綜合性設計實驗、化學趣味實驗、實驗技能大賽等可以培養他們科學研究的實際動手操作能力和創新思維能力,提高學習興趣。
4.教學方法靈活多樣。
“興趣是最好的老師”,采用多種教學方法可以激發學生的學習興趣,調動學生學習的積極性。首先,教師充滿激情、幽默生動、親切的教學語言能夠激發學生的學習興趣。其次,在教學中教師可以采取啟發式、互動式和討論式教學,鼓勵學生參與課堂活動,啟迪學生智慧,激發學生獨立思考,變被動學習為主動學習[2],激發學生主動學習。
5.把科學前沿引入無機化學課堂。
在教學過程中教師把無機化學中最前沿的科研動態和自己的科研成果講述給學生,可以拓展學生的思維,開闊學生的眼界,激發學生的學習興趣。如在講電化學一章時,可以介紹鋰離子動力電池、電解制氫等新能源技術。同時在無機化學課堂中引入化學史教育,可以培養學生獨立思考和敢于探索的科學精神。例如在講原子結構時,可以講述“法國王子”德布羅意兩頁左右的博士論文,薛定諤如何建立波動方程,還有我國配位化學的開拓者和奠基人戴安邦先生,等等,這些化學家的故事可以讓學生置身于化學史的發展過程中,體會到科學研究的樂趣,從中學到科學研究的方法,激發學習興趣。
6.合理運用多媒體輔助教學。
多媒體輔助教學具有傳統教學無法比擬的演示效果,學生感到直觀、清晰、新鮮,使課堂氣氛生動活潑,學習興趣濃厚。例如無機化學中雜化軌道理論、價層電子對互斥理論、分子軌道理論、金屬晶體的緊密堆積等內容都比較抽象,若我們在計算機軟件中,用二維、三維動畫模擬顯示[3],就可以將抽象枯燥的教學內容變得具體翔實、通俗易懂,加深學生對無機化學基本理論的理解與掌握。
7.嚴格要求自己,做好本職工作。
無機化學知識點分散、概念多,原理較抽象,教師應鉆研教材,吃透學生,精通教法,講解透徹,突出重點,抓住難點,靈活組織課堂教學。同時教師要嚴格要求自己,多向同行學習,學會反思,克服庸、懶、散心理,不斷完善和提高自己。
二、關于學生如何學的思考
1.應加強自主學習。
《無機化學》課程是大學本科生入學后面對的第一門專業基礎課,內容零碎、抽象,理論性強,同時需要具備一定的數理知識,學生不易理解,往往使學生學習目標不明確,學習主動性、積極性不高。因此學生應加強自主學習,提前預習,帶著問題聽課,做好課堂筆記,課后積極復習,認真完成作業,善于歸納總結,找到一套適合自己的學習方法。
2.抓住關鍵,構建完整知識結構體系。
《無機化學》課程讓大一新生普遍感到“難、雜、亂、多”,其內容包括化學基本原理和元素化學兩大部分,前者包括化學熱力學和化學動力學初步,原子結構、分子結構和配位化合物結構基礎知識,酸堿溶解平衡、沉淀溶解平衡等;而后者包括ⅠA至ⅦA族和零族,ⅠB,ⅡB,ⅣB至ⅦB族和Ⅷ族,ⅢB族和La系、Ar系單質及其化合物的有關知識[4]。學生學習時應該分清主次,抓住各章節的重點,把知識點串聯起來,連點成線、構線成面,形成系統的學習體系,提高學習效率。
3.多看參考書或查閱相關文獻資料。
除了學習無機化學課本內容外,學生應有目的地查閱相關文獻、多看參考書或合理利用校園網、國際互聯網中豐富的教學資源,開展綜合性學習,開拓學習思路,拓寬他們的知識面,同時有效培養和提高學生的自學能力及獨立獲取知識的能力,使他們變被動學習為主動學習,真正成為學習的主人,提高學習質量。
4.強化實踐動手能力。
學生除了要學習無機化學基本理論知識外,還應該利用課余時間參加大學生科技創新活動、社會實踐或社會調查、聆聽學術報告、參與教師科研課題等,培養他們的學習主動性和科研素質,鍛煉他們吃苦耐勞的意志和實踐能力,從而激發他們的學習熱情。
5.學會合作交流。
《無機化學》課程知識面廣,信息量大而課時少,學生缺少合作交流、獨立獲取知識的機會。學生與學生之間,學生與老師之間應該加強情感溝通和信息交流,有利于思維的撞擊和智慧火花的迸發,加深對知識的印象,有利于促進學生知識水平的提高和學習能力的發展。
6.合理規劃大學生活。
由于環境、角色、學習方式及人際關系等的轉變,很多大一新生入學后感到迷茫、困惑,不知所措,因此應盡快進入大學生的角色,熟悉校園的環境,多與老師、同學接觸溝通,參與院、學校的社團和各種活動,克服自卑心理,重新認識自我,合理規劃大學生活,樹立新的奮斗目標,為實現自己的理想而奮力拼搏。
【關鍵詞】工作過程;高職;化學教學;改革
當前,我國高職院校各專業的課程設置一般都按職業素質課—職業知識課—職業能力課—職業拓展課—公共選修課體現在人才培養方案中。化工類專業的化學知識主要以職業知識課的形式安排于教學中,課程一般包括無機化學、分析化學、儀器分析、有機化學、物理化學等,這種課程設置方法其實仍是沿用著普通高校原有的傳統做法,注重的是學科的完整性,各課程教材一般仍都是普通高校原有教材的刪節版,基本上未能反映出高職院校所倡導的以工作過程為導向的課程特色。因此,加大力度進行高職化工類專業的化學教學改革是我們義不容辭的任務。
1.高職化工類專業化學教學存在的主要問題
審視現實,不難發現,高職化工類專業化學教學主要存在四方面問題:
1.1不同課程間有些教學內容重復
目前,由于高職教學仍基本上沿承著普通高等院校長期貫用而形成的教學體系,其最大特點是:各門課程相互獨立,學科的完整性和系統性強。然而,正是由于各課程之間過于注重學科的完整性和系統性,從而造成了不同課程間有些教學內容的重復。例如,酸堿質子理論、溶液酸堿性、弱電解質電離平衡、鹽類水解、緩沖溶液、沉淀溶解平衡等這些知識點,在無機化學中已作重點介紹,但在分析化學中仍列為重點內容;化學平衡理論、化學反應速率這兩個知識點,在無機化學已作重點內容學習,但在物理化學中仍濃墨重彩。
1.2各門課程教學內容偏多
由于在編寫化學課程時仍過于關注學科式教學體系,這種面面顧及的做法必將導致課程教學內容偏多。教學內容的偏多對學習能力普遍不高的高職學生所造成的后果是:(1)增加了學習負荷,學生難以集中精力對某些重點知識進行全面理解,出現一知半解的現象難以避免;(2)每門課程由于過于關注各自的教學體系,導致不同專業所學習的化學知識內容都相差不多,不能突出各專業的特色,學生難以理解所學內容對所讀專業的普遍實際意義,因而對學習的重視程度不高;(3)由于教學內容偏多,導致學生無暇對各知識點進行梳理內化,更無法進行深度探究某個具體化學理論對所讀專業的某項技能的具體實際意義,學而不精的現象因而普遍存在。
1.3大多數課程教學內容應用性差
大多數化學課程教學內容應用性差,究其原因主要有:(1)編寫課程時所追求的學科完整性、系統性與解決實際問題時的零散的、不成體系性不相襯,致使所學知識向專業必需能力的轉化存在很大困難。(2)傳授知識時過于強調“是什么”、“為什么”而忽視“怎么用”、“如何做”,未能把所傳授知識與實際工作過程緊密聯系在一起,使學生感到所學知識過于抽象,感覺不到高職院校那種學以致用的氛圍。
1.4未能充分發揮出化學實驗的教學功能
目前,高職化學實驗教學主要存在四方面的不足,即:(1)重視獲得實驗結論,不重視展示實驗的全過程;(2)重視實驗的操作或演示,忽視實驗過程的問題設置;(3)照方抓藥的驗證性實驗多,嘗試設計的探究性實驗少;(4)重視實驗的量,不注重實驗過程的質等。毋庸置疑,這樣的化學實驗教學只能使學生加深對相關化學知識的理解,但難以起到熏陶學生崗位職業技能的形成作用。關注實驗實訓過程的各環節,是促進學生崗位職業技能成長的關鍵,但這一點正是我們現在最缺失的。
2.高職化工類專業化學教學改革實踐與探討
針對高職化工類專業化學教學存在的問題,我們進行了較有成效的教學改革實踐與探討,主要做了五方面工作。
2.1基于工作過程選取各課程教學內容
基于工作過程理念選取無機化學、分析化學、儀器分析、有機化學、物理化學等各課程的教學內容,其基本做法就是打破各門化學課程原有的完整性和系統性,本著“必需和夠用”為原則,根據各專業職業崗位需要選取在完成工作過程中所需要的化學知識和技能,并在原規定學時內有側重的進行教學。
例如,對于化學制藥專業,無機化學課程中的物質的量計算、化學反應速率、化學平衡、配位化合物、金屬元素、非金屬元素,分析化學課程中的四大滴定,有機化學課程中的有機化合物合成等都是與該專業關系十分密切的,這些必須作為重點內容傳授;而對于無機化學課程中的原子結構、分子結構、電化學、有機化學中的石油、煤、塑料、橡膠等知識可以說與該專業不是很密切,因而可以減少學時甚至根本上可以省去。對于各課程實驗內容的選擇,其取舍原則同上。例如,對于工業分析專業,在無機化學實驗教學中,因“滴定操作”是該專業崗位能力的重要組分,我們在無機化學和分析化學中都有意地增加了教學比重,不但安排了酸堿滴定實驗,還增加了配位滴定、氧化還原滴定、無水滴定等實驗內容,而對于諸如化學反應速率等實驗則省略。
在選擇教學內容時,我們還對不同課程間重復的內容一一進行了取舍,但其取舍是在保持各課程授課學時不變和知識能順暢銜接的基礎上進行的。實踐證明,由于各課程教學內容的調整,學生感覺到所學東西在未來的實際崗位上確確實實有用,無疑激發了他們的學習興趣,充分調動了他們的積極性。
2.2基于工作過程優化教學手段
為了使學生在各課程的化學教學中更好地得到職業崗位相關的知識和技能熏陶,我們必須基于工作過程理念優化教學手段。對于純理論性的課型(如原子結構、分子結構等),可采用課堂教學模式,但要盡可能地借助一些模擬課件,以使一些抽象難懂的知識具體化、形象化,使學生易理解易掌握;對于一些帶有可演示可實操的課型(如氧化還原滴定、無水滴定等),要盡可能地把教學由一般教室轉移到實驗實訓室去,創設條件加大理論知識與實踐的結合度;對于實驗課教學,要采用學生先做教師后講的歸納式教學方法,讓學生邊實驗邊觀察邊討論,從而讓自己感知掌握知識的過程,體驗獲得真知的喜悅;另外,我們還要求學生選擇一些與職業崗位知識或技能相關的自己又感興趣的小課題進行研究,做法是首先讓學生選擇由教師提供的課題題目,然后通過學生查閱資料,設計合理實驗方案,然后由學校統一安排出時間將實驗室全天開放,讓學生利用實驗室的儀器設備完成課題相關的實驗,最后進行數據處理,以小論文的形式提交研究結果。
2.3基于工作過程增強教師的專業素質
高職院校的化學教師絕大多數都是從校園到校園,專業知識主要來源于課堂與課本,十分缺乏企業一線工作經驗,對于所任教科目的各個化學知識點在實際工作崗位的應用價值往往不十分清楚。因此,各門化學課程的任課教師都要積極到企業中去鍛煉,去探索各個化學知識和技能在生產過程中的實際應用和潛在價值,以尋求各門課程的化學知識與專業課程的結合點,從而選取化學授課內容,確定相應教學手段,把化學知識的傳授融入到以工作過程為導向的教學過程中去,讓學生在平時的化學學習過程中就能得到職業崗位相關的知識和技能的熏陶。我們的比較成熟做法就是在每年的學生頂崗實習期間分批次地讓化學教師隨著專業實習指導教師到學生的實習點進行調研學習。
2.4基于工作過程編寫所教專業適應的化學課程教材
基于工作過程理念進行化學教學,因為各課程教學內容及教學手段發生了改變,這就必然要求有配套的教材與之相適應。因此,相關教師要盡可能地根據以工作過程為導向的教學形式編寫出與所教專業相適應的化學課程教材。編寫教材時,我們從所教專業的職業崗位技能著手,從中抽取出與化學相關的知識點和技能點,并按照學生專業職業能力成長所需的化學知識和技能的順序進行編排,先以講稿或講義形式出現,經實踐修訂后再擇機編制成教材。
2.5基于工作過程積極參與項目課程建設嘗試
項目課程是以職業能力為目標確定教學內容,以工作過程為載體設計訓練項目,建立起工作任務與知識、技能聯系的一種課程形式。對于化工類專業的化學教師來說,項目課程的建設,意味著傳統的化學課程體系被打破,將需對工作任務所需的化學理論知識與技能重新整合建構;項目課程的教學,意味著必須沖破傳統教學模式的束縛和心理定勢的影響,須進行科學有效地摸索。故此,我們所面臨的壓力是巨大的。然而項目課程的建設與實施是當前高職教育大力倡導的教育教學改革方向,我們要大膽嘗試、大膽探索。
上述是我們對高職化工類專業的化學教學改革進行初步地實踐與探討。顯然地,高職化工類專業的化學教學需要改革的還有很多很多,這需要我們不斷地進行實踐、總結與探索。
參考文獻:
[1]歐盟Asia-Link項目“關于課程開發的課程設計”課題組編.學習領域課程開發手冊[M].北京:高等教育出版社,2007.
1、無機化學的研究范圍廣,涉及許多領域。但作為化學專業的基礎課程,無機化學首先是對基礎的化學原理進行比較系統的學習,使同學們掌握有關化學方面的基本概念、定律和理論;然后對各種元素及其化合物的組成、結構、性質及其應用等知識進行研究,使學生對自然界的物質從本質上有一個清晰的認識;最后對無機化學的學科前沿和發展趨勢進行一個簡介,使我們對該學科的最新發展有一個初步了解,激發求知欲。
2、元素和化合物的性質是無機化學的重要組成部分,要把每種化合物的性質和結構的關系聯系起來,并從理論上加以理解是困難的,有的目前也是不可能的。如H2O2具有熱不穩定性、氧化還原性和催化分解等性質,這些性質從H2O2的結構是可以解釋的,而I2與Na2S2O3反應為什么生成Na2S4O6,雖然老師告訴我們這個從理論上其實難以說明……但該反應極為重要,應加以記憶。
3、我堅信:一分耕耘一分收獲。*個月的時間在公司領導和車間師傅的關心和指導下,通過系統的學習合實踐各方面得到了很大提高,對鋼結構有了一定的了解:鋼結構是一個新興的產業,與傳統混凝土結構相比較,具有重量輕、強度高、抗震性能好等優點。適合于活荷載比例較小的結構,更適合于大跨度空間結構、高層建筑物并適合在軟土地基上建造。
4、經過半年的實習在各方面我都有了量的積累質的飛躍,學到了許多書本中學不到的東西既學習了知識又培養了能力,實現個人素質的提高,同時也認識到從理論知識到實踐經驗運用的過程中還有一定的距離,我深知以現有的知識水平還不能趕上鋼結構事業發展的速度,我將以充沛的精力全身心的投入到工作中去努力提高自己全方面的素質。
5、作為一名工科學生,本科期間建立的基本知識體系相當重要,尤其是將來確定從事本專業的同學,這個知識體系將決定我們在材料學領域能做多遠。下面介紹的幾門課是材料學的核心課程,其中工科高等數學是深入學習所有課程的基本工具,一定要掌握好;而無機化學、有機化學、物理化學、材料物理性能、材料力學性能,是專業基礎課程,這是材料專業的理論基礎,是學習專業方向課的基礎;而電化學、高分子物理、高分子化學、物理冶金原理等課程是專業課,分別引導大家進入材料學不同分支的學習,是將來選擇研究生方向的基礎。可見我們所學的課程是構成我們知識體系的基石,是環環緊扣、層層深入的,那么如何才能學好這些課程呢?下面我逐個介紹一下。
6、物理化學作為專業基礎課,也是將來的考研課,重要性不言而喻。這門課開設在大二上學期,無機化學、有機化學和材料科學與工程基礎3門課程之后。物理化學研究的范疇主要分以下三個:化學熱力學——研究化學平衡規律;化學動力學(以及傳輸過程)——研究化學反應速率規律;物質結構——研究物質結構及其性質的關系。與從前的學習對比較為顯著的一點是對很多問題的探討都上升到了定量的角度。材料專業的課程設置環環相扣,到這時我們已經對自己在學什么、將來要做什么有了一定的了解,知識也更加系統化了。
7、有機化學這門課,說好學也好學,說難也挺難。說它好學,是因為這門課從某種程度來說,是高中化學的延伸,對于高中化學基礎好的同學來說,接受比較快,上手也比較容易。與高中時的學習相比,我們在這門課上學到的知識,更加系統和深入了。例如烷、烯、炔、芳環化合物、鹵代烷、醇和醚、醛和酮、羧酸、硝基化合物等方面的內容,高中階段皆有涉及,因此新增的內容除了一些略微復雜的人名反應,更重要的是對反應機理的探討,即從分子、電子的角度,對化學反應進行分析。如路易斯酸堿是怎樣的概念?該反應是親核反應,還是親電反應?有機化合物分子中原子的排列順序、立置,化學鍵的接合狀態,分子中電子的分布狀態,以及他們是如何影響該有機化合物的物理與化學性質的。
8、讀萬卷書,行萬里路,這些還需要在以后的實踐工作和學習中不斷提高。生活充滿陽光,在今后的日子里我要本著“敬業、誠實、創新、拼搏”“清清白白做人,踏踏實實做事”的企業精神努力的工作,我將以飽滿的熱情和嚴謹的態度高度的責任感去迎接新的挑戰。我相信自己的努力會讓我的未來更加輝煌!
9、在專業方面,能汲取新知識,對自己不懂的問題積極向老師和車間的師傅請教,精益求精,與此同時我不僅僅囿與專業知識的圈子,學然后知不足,在不斷的學習與進步之中,我覺得學的越是深入就越感到所知甚少,也正是這種強烈的求知欲,促使我不斷的學習進步在實習過程中能將在校期間所學內容和生產實踐有機的結合起來用所學的理論知識指導實踐并從實踐中加深對理論知識的認識,理解和掌握使之形成一個相輔相成的知識網。
10、這門課開設于大一下學期,為我們授課的鄧元副教授畢業于清華大學,專業基礎非常扎實,講起課來,非常得心應手、生動有趣。老師的講解將我們帶進了豐富多樣的有機化學的世界,從高深繁復的科研領域前沿到切實發生在我們身邊的日常生活,有機化學無處不在。近來鬧得沸沸揚揚的三鹿奶粉事件中,致病元兇三聚氰胺的名字以及其化學分子式因反復出現于各大媒體而廣為大家熟知。那么三聚氰胺為什么會對人體造成如此危害?是由于自身的化學性質還是與人體內的其他物質發生了什么有害的反應?你可知三聚氰胺其實是工業上一種相當重要的原料?還有,獲得08年諾貝爾化學獎的研究課題“熒光蛋白”可以與三鹿事件聯系起來,用于制作便于隨時隨地檢測牛奶中各種有毒物質的試紙,這些你又可曾了解?別急,有機化學會幫助你由淺入深的了解這一切。()
11、材料物理性能這門課,結合了一定固體物理的知識,對表征材料的各個物理性能及其依賴環境的變化情況進行了探討。記得上第一節課時,雖然我們以前在無機化學、大學物理等課程上對量子力學有一點的了解,但還是覺得接受起來比較困難。然而,固體物理這一部分的內容是所有后面學習的基礎,十分重要。在當今材料科學的發展中,具有功能性的材料逐漸成為研究的熱點。所謂功能性,一方面是指材料起能量傳輸的作用時表現出來的“一次功能”,如吸隔音性、傳熱性、導電性、介電性等等;另外一種,是材料輸入和輸出的能量為不同的形式時,材料對能量進行轉換的“二次性能”,如熱電效應、光電效應、壓電效應、化學反應等等。在這門課上,我們弄明白了金屬和非金屬分別是怎樣導熱和導電的;半導體微觀的工作原理;在平行板電容器中增加電容電介質材料極化的機制;晴朗的天空為什么是湛藍色的;材料為什么是透明的和它是怎樣染色的;紅外技術是怎么回事;磁盤、磁帶等信息存儲材料是如何工作的。有很多現象,其實從我們小的時候就已經注意到了,然而隨著成長,我們是否越來越對此習以為常,而不去注意它們的神奇和美麗了?到課程結束的時候,回過頭來想一想,就會發現我們所學的知識是那么緊密地與生活結合在一起。
12、符合環保與資源再利用的國策,其綜合經濟效益越來越為各方投資者所認同,有很好的發展潛力。掌握熟悉了公司內部相關的規章制度和管理規程,在腳踏實地銳意進取的人生態度忠實肯干的準則下一方面拓寬自己的知識面另一方面注意在學習工作生活中有意識的科學的鍛煉自己的思維方式和思維的深廣度,學習和生活的積累中,我儲備了充分的知識鍛煉了自身的能力,也培養了廣泛的愛好提高了綜合素質。
13、物理化學用到的概念、符號、公式很多,公式使用條件也嚴格,而且邏輯性強。比如從特殊的現象中總結出一般的規律,研究理想的模型、平衡態推廣到真實的情況,由宏觀世界深入到微觀世界的研究等等。學的多了,才會發現,原來我們的人類世界、社會發展竟然也符合其中的許多規律。“熵”是描述化學體系不穩定性的概念,可以叫做“混亂度”。每當化學反應發生要產生新的物質時,體系的熵值增大,即所謂的“熵增原理”。這種變化人類歷史規律十分相似。新的朝代總是誕生于上一個朝代末期的亂世紛紜,好比時代這個大體系的熵值猛然增加,于是舊時代消失,新時代開始。又如“勒-沙特列原理”——如果改變影響平衡的條件之一(如溫度,壓強,以及參加反應的化學物質的濃度),平衡將向著能夠減弱這種改變的方向移動。這個趨勢是不是比較眼熟?對了,這不正是革命者們所說的“哪里有壓迫,哪里就有反抗”么?先人稱理科知識為“格致”——格物致知:“格,至也。物,猶事也。致,推極也,知,猶識也。”研究一門學科而能即物窮理,凡事都能弄明白,探究竟,這就是物理化學的魅力所在。
14、無機化學體現了一點論和多種處理方法的關系。所謂一點論是指物質的客觀屬性,但客觀屬性可以用不同的觀點解釋,或不同的方法加以處理,如同學們很快會接觸到的近代共價鍵理論就有價鍵理論和分子軌道理論,而這兩種理論中又有多種處理方法,如價鍵理論中的雜化軌道、共振等。總之,無機化學是化學專業重要的基礎課,具有承前啟后的作用,大家如果要學習材料專業就一定要先學好它!
關鍵詞:無機化學教學;綠色化學;教育
中圖分類號:G642文獻標識碼:A文章編號:1009-0118(2012)05-0133-02
隨著經濟的發展,傳統的化學工業給環境帶來了嚴重的污染和破壞,環境問題已成為世界各國無法回避的共同問題。人們認識到光靠治理污染已經無法從根本上保護環境,要保護環境就必須從源頭消除污染。二十世紀九十年代,在可持續發展方針的指導下,形成了綠色化學的概念。綠色化學是用化學的技術和方法去減少或消除有害物質的產生和使用,但它不是一般的控制污染,而是從根本上消滅污染,它不再使用有毒有害的物質,不再產生廢物,是一門從源頭上防止污染的化學[1]。此后,人們賦予這一新事物不同的取名:環境無害化學、環境友好化學、清潔化學等。
一、綠色化學的內涵
綠色化學不同于環境化學,環境化學是一門研究污染物的分布、存在形式、遷移及其對環境影響的科學。綠色化學的最大特點是在始端就采用預防污染的科學手段,因而過程和終端均為零排放或零污染。綠色化學的核心內容是“原子經濟性”,即充分利用反應物中的各個原子,因而既能充分利用資源,又能防止污染。綠色化學的特點是:(一)采用無毒、無害的原料;(二)在無毒、無害的反應條件(催化劑、溶劑)下進行;(三)減量、循環、重復使用;(四)具有“原子經濟性”,即反應具有高選擇性,極少副產品,甚至實現零排放;(五)產品應是對環境友好的;(六)滿足價廉物美的傳統標準[2]。目前世界上許多國家已把“化學的綠色化”作為新世紀化學發展的主要方向之一。
二、無機化學教學中綠色化學教育
(一)無機化學理論教學中的綠色化學教育
在進行理論課教學時,要充分挖掘教材中涉及有關綠色化學的內容,進行及時的、適當的知識加深與更新以及思維的拓展。例如在介紹H2O2的制備時,目前的方法是乙基蒽醌法[3]。以H2和O2為原料,乙基蒽醌和鈀作為催化劑,苯作為溶劑。乙基蒽醌在鈀存在時可被H2還原為乙基蒽醇,而乙基蒽醇易被O2氧化成乙基蒽醌和H2O2。生成的乙基蒽醌循環使用。反應過程中消耗的是H2和O2,生成的是H2O2。由此為切入點,可引入綠色化學的核心內容之一,即原料的重復使用,并體現了綠色化學的最大特點:在過程和終端均為零排放或零污染。較之傳統的制備方法,這是一個典型的綠色化學方法。又如制備NaClO3,學生常會提出以Cl2和NaOH反應來制取,反應如下:
3Cl2+6NaOH(熱)5NaCl+NaClO3+3H2O
從反應式可看出,原料中有5/6的氯生成了NaCl,未被利用,從而引出綠色化學原理的核心內容之二,反應的“原子經濟性”。它的目標是在設計化學反應時使原料分子中的原子更多或全部變成最終希望的產品中的原子,使原子利用率盡可能高,最大限度地實現零排放。據此引導學生采用電解熱的NaCl溶液,制備NaClO3,反應如下:
2NaCl+2H2O2NaOH+H2+Cl2
Cl2+2NaOHNaCl+NaClO+H2O
3NaClO2NaCl+NaClO3
生成的NaCl可循環使用。其實在無機化學教材中,可以挖掘的內容很多,只要是一個有心人,會發現教材中處處可見綠色化學。例如,講到氫時,介紹氫能源的利用;講到氧化還原反應一章時,可講一講干電池的污染、氫燃料電池的利用;在配合物的應用部分可介紹無氰電鍍等綠色工藝。講到鹵素一章時,增加“氯氣用于自來水消毒的利弊、新型消毒劑ClO2、毒氣與軍事、氟污染與人身心健康、氟利昂對臭氧層的破壞與保護、開發利用氟氯烴清潔替代品”等教學內容。講到氧族、氮族元素時,組織“酸雨的危害與防治、水體大氣污染與防治、臭氧層空洞、水體富營養化、光化學煙霧、汽車尾氣與大氣污染”等這些教學內容,不僅滲入了綠色化學的理念,而且也使課堂內容更加生動充實。
實踐證明,在課堂上適時或適當地把綠色化學的思想和知識融入到無機化學的教學中,所用的教學時間多則7-8min,少則2-3min,在一節課教學中占時不多而又畫龍點睛。這種方式的教學,可使學生在潛移默化中受到綠色化學教育,使他們意識到綠色化學對于人類及其所賴以生存環境的可持續發展所具有的重要性。同時又不對原本緊張的教學時間安排造成新的沖擊,還可使教學內容顯得豐富生動,增強學生對學習這門課程的興趣。
(二)無機化學實驗教學中的綠色化學教育
1、整合、精選實驗內容
無機化學實驗是為大一新生開設的實驗課程,作為基礎化學實驗,開設的內容較多。其中有些實驗與后續的實驗課內容互相重疊,互相交叉,造成實驗內容的重復,課程安排缺乏全局性、整體性。造成化學試劑的用量和實驗室“三廢”的排放量變大。特別是近幾年,隨著招生規模的不斷擴大,學生人數不斷增多,藥品的消耗和產生的廢物更多,因此,首先要對實驗內容進行整合。例如,溶液的配制、酸堿滴定、天平的使用這些實驗無機化學實驗中有,分析化學實驗中也出現,就可以進行實驗內容上的調整、篩選和重組;玻璃加工實驗也同時出現在無機和有機實驗中,也可進行整合,避免重復。在實驗項目的安排上不僅滿足培養學生實驗技能的需要,同時也要體現綠色化學的教育的思想。教師要根據教學需求,本著將毒害降低至最小的宗旨,合理選擇實驗內容,對實驗方案進行優化。在實驗內容上,盡量根據低能耗、低毒原則進行篩選。
2、開展封閉式實驗[4]
對于有毒有害氣體的實驗,傳統的方法是在通風櫥內進行,這樣只能避免對小環境的污染,有毒有害氣體還是排放到空氣中,造成對大環境的污染。為了避免這種情況,可將反應裝置設計成封閉式,使反應在封閉狀態下進行,并能在系統內部將反應產生的有毒氣體吸收掉,實現零排放。例如,鹵素實驗中,既要制備氯氣、氯酸鉀、次氯酸鉀,又要進行氯氣的一系列性質實驗。可將從氣體發生裝置出來的氣體,導入收集裝置,再依次通過裝有NaOH的兩個具支試管,這兩個具支試管分別放在裝有熱水和冷水的燒杯中,實現次氯酸鉀、氯酸鉀的制備,最后氣體再轉移到點滴板,點滴板中依次加入品紅溶液、蒸餾水、KBr溶液、KI-淀粉溶液、NaOH溶液。將氣體的產生,收集、性質和尾氣吸收實驗串聯在一起,氣體不易泄露,大大減少了對環境的污染。
3、進行微型化學實驗
目前,越來越多的學校將微型化引入到實驗教學中來,微型化學實驗是著眼于環境安全和污染預防的需要,用盡可能少的藥品,在微型化的儀器裝置中進行的化學實驗[5]。微型化學實驗具有節省試劑、減少污染、縮短實驗時間、安全、節約經費、便于攜帶等優點。我們也進行了這方面的嘗試,并作了實驗上的一些改進。例如,元素性質實驗,所用藥品種類多,份量大,在不影響實驗效果的前提下,盡可能降低試劑濃度,盡量改用點滴板替代試管做實驗,或在濾紙上進行有色反應的實驗,使藥品用量大大減少。又例如,上面提到的鹵素的實驗,氯氣的制備就采用微型化的注射器和具支試管。具支試管(5ml)裝入KMnO4,注射器(5ml)中吸有濃HCl,這就是氣體的發生裝置。SO2的制備也是用這樣的裝置,并與點滴板聯合,進行性質實驗,最后用堿液吸收多余的氣體。這樣藥品用量很少,又不影響實驗現象的觀察,縮短了實驗時間,改善了實驗環境,降低了廢氣和廢液的排放量,大大減少了對環境的污染。
三、結語
綠色化學是在環境與發展矛盾日益突出的形勢下,應運而生的一門新興學科,但它不是一門獨立的學科,它是在傳統化學基礎上發展起來的更高層次的化學。作為高校化學教師,要樹立可持續發展的觀念,應把傳授綠色化學知識作為自己義不容辭的責任,用實際生動的范例充實我們的教學內容,按照范例所涉及的知識點,將綠色化學知識自然、生動地滲透到化學教學中。培養學生的環保意識和可持續發展意識,使綠色化學的理念扎根于學生的頭腦中,貫穿于他們以后的工作中。實踐證明,將綠色化學滲透到無機化學教學中的做法是可行的。通過綠色化學教育在無機化學教學中的滲透,學生反映他們的知識面擴展了,學習無機化學的興趣提高了,更重要的是,他們了解了綠色化學,接受了綠色化學。因此,這種有效的做法值得我們去進一步完善和推廣,為推動我國的綠色化學教育事業的發展,為保護我們的家園,作出應有的貢獻。
參考文獻:
\[1\]Anastas P T,Williamson T C.Green chemistry – designingchemistry for the environment\[M\].ACS Symoposium Series 626th,Washington D C:American Chemical Society,1996.
\[2\]蘇惠,徐翠蓮.基礎化學實驗綠色化的探索\[J\].河南教育學院學報(自然科學版),2006,15(3):65-66.
\[3\]天津大學無機化學教研室.無機化學\[M\].北京:高等教育出版社,2002:330.
傳統的無機化學實驗內容以實驗教材為主,形式單一,內容陳舊。為此,我們重新調整了相應的實驗題目。具體調整措施包括:(1)保證基礎性和驗證型實驗的基礎地位。對于大多數的新生而言,他們在中學階段幾乎沒有或者很少接觸到實驗訓練,因此,為了培養他們的學習興趣,訓練他們的動手能力,最初安排的實驗力求簡單易懂。最初的實驗課程我們安排了一些涉及“實驗基本操作與基本技能”訓練的內容,比如:“實驗儀器的認領與洗滌”,這部分內容教會學生認識常見的基本儀器,掌握各種常見儀器的正確使用方法,在此基礎上,掌握常見儀器的正確洗滌方法。此外,基本操作與基本技能訓練實驗還包括“溶液的配制”,“酸堿中和滴定”,“粗鹽的提純”等等,通過這些實驗的學習,學生基本上熟悉了無機化學實驗常用的儀器及基本的操作要領,為后繼實驗的進行打下了扎實的基礎。(2)增設設計型、綜合型實驗。經過基礎性實驗的訓練之后,學生對實驗基本操作與基本技能有了初步的掌握。這時,我們可以增設部分設計型和綜合型實驗。與基礎性實驗不同,設計型、綜合型實驗在實驗的過程中融入了實驗的先進性、趣味性、應用性,能充分調動學生學習的積極性,促使他們在實驗的過程中發現問題、分析問題、解決問題。比如“三草酸合鐵(III)酸鉀的制備與性質實驗”,這一實驗要求學生通過查閱資料,自主設計實驗方案,先合成三草酸合鐵(III)酸鉀晶體,再驗證其感光性。整個實驗過程要求學生獨立完成,因此,從試劑的選擇配制、實驗過程的設計、實驗儀器的使用,每一環節都要求學生充分發揮學習主動性,自己動手解決,因此這類實驗的開設對提高學生的實驗運用并靈活掌握各類實驗操作技能發揮了積極的作用。(3)開設研究型實驗。在實驗過程中培養學生的自主創新能力是無機化學實驗教學的一個重要目標。開設研究型實驗有利于提高學生發現問題、分析問題和解決問題的能力,有利于調動學生自主學習的能動性,有利于培養學生的創新思維能力,而這些能力都是教師職業技能不可或缺的重要部分。為此,我們在實驗教學內容中增設了研究型實驗。比如,讓學生參與到授課教師的科研課題,或者組織學生參與“重慶市大學生創新基金”項目。學生通過查閱文獻、設計實驗、實施方案、分析實驗結果、撰寫論文等過程的綜合訓練,其創新意識、創新能力以及創新精神都會得到較大程度的提高。
2教學方法改革
在教學過程中滲透對學生師范技能的培養是高師院校教育專業化的具體要求。在具體的實踐中,我們主要采用了以下措施。(1)注重實驗課堂教學。教師在實驗課堂上的教學過程是教學技能的一種體現,一種示范。教師自身的教學藝術和魅力可以感染學生,讓他們在潛移默化中進行學習和模仿。因此我們強調授課老師重視實驗課堂的教學過程,要把自己的教學技能在實驗課堂中發揮到極致,讓學生在專業課程學習的同時接收師范技能的培訓。我們教研室注重實驗教學,每學期定期進行教研室活動,組織討論實驗教學過程中存在的問題及商量相應的對策。(2)強調學生的自主學習。以往的實驗教學主要以教師講授為主,教師講解實驗原理及實驗內容,示范實驗操作,強調實驗注意事項。學生按照教師講授的內容進行實驗,久而久之,養成了實驗“找單抓藥”的習慣。針對這種情況,我們著重強調了學生預習實驗的重要性,要求學生在實驗前必須認真預習實驗內容,弄清實驗的具體原理是什么,圍繞該實驗原理將展開哪些實驗操作,此外,還要求學生根據實驗原理和實驗內容推測可能出現的實驗現象或結果。學生進行預習要認真書寫實驗報告,要求實驗指導教師每堂課必須檢查學生的預習情況,并做好記錄。通過這種方式,不僅可以培養學生的自主學習能力,同時培養了他們的邏輯推斷能力,激發了學生的求知和求真欲望。(3)強調課堂角色轉換。實驗指導老師進行實驗教學的同時,可以與學生互換角色,讓學生講解部分相對簡單的內容。這種角色互換的好處在于,其一,可以給學生提供師范技能訓練的機會,鍛煉學生的課堂組織能力,語言表達能力以及課堂應變能力等。其二,可以激勵學生認真鉆研教材,查閱相關資料,充分掌握和理解教學內容,了解教學目標,在教師的指導下寫出詳細的教案。這樣極大地激發學生的學習熱情和學習主動性。(4)強調靈活多變的課堂教學方式。改變傳統的課堂教學方式,建立開放式的課堂教學方式,讓學生積極參與課堂討論,充分發揮學生學習的能動性。比如,在“三草酸合鐵酸鉀的制備與性質”實驗中,可以先提出三草酸合鐵酸鉀的制備方法有哪些?各有何優缺點?讓學生進行討論,然后選擇較好的合成路線。這樣學生在討論的同時就能加深對該實驗的實驗原理及實驗線路的設計。此外,參與討論可以鍛煉學生的分析問題、解決問題的能力。
3實驗考核的改革
理論考試主要考察學生對實驗原理及相關知識部分的理解情況,其內容大多來自學生練習過的實驗。因此,實驗考核方式陳舊,內容相對簡單,無法對學生的創新能力和動手能力進行綜合公平的評判。近年來,我們教研室對實驗考核進行針對性的改革,把學生的課堂表現納入了實驗考核成績。此外,我們將增設實驗也列為成績考核的一部分。這些舉措促進了對學生的綜合客觀的評價,同時也促進了學生的學習主動性。
4結論