材料物理化學論文范文
時間:2023-04-07 10:45:43
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篇1
[關鍵詞]科研實踐;物理化學;教學
物理化學是一門借助物理的基本原理,揭示化學基本規律的學科,也是一門理論性、系統性、邏輯性很強的學科,具有理論公式多,推導復雜的學科特點。初學者往往感到抽象難懂,對數學知識要求高,容易產生畏難情緒,也往往認為理論知識學了沒有用途,導致失去學習的興趣。為了解決物理化學中抽象難懂的問題,通常采用的方法是在教師授課時列舉一些與生活實踐相關的現象,借助物理化學知識加以解決,但是這只是一些簡單的應用,并且借助于互聯網絡都能得到容易理解的結果,但是對于有一定知識水平的大學生似乎顯得過于簡單,并不能激發他們對物理化學學習興趣,解決他們對物理化學理論學習的困惑,展示理論知識與科學實踐和生產實踐的緊密聯系,從而體現物理化學作為基礎學科的價值。另外,物理化學中化學規律和數學公式都是從科學實踐總結出來的,能指導科學實踐活動。因而,在物理化學實際教學中,除了要結合生活實踐之外,教師應該適當闡述理論公式的實際科研來源以及這些理論知識在科學前沿研究和生產實踐的應用價值,才能引導學生逐漸認識到物理化學知識理論學習的重要性,同時也可以通過科研實例刺激學生的好奇心和求知欲,從而激發學生對物理化學學習的興趣。因此,教師科研能促進物理化學理論教學,也能促進學生對當前科研前沿的了解,激發學生的求知欲,培養學生的科學素養,為今后的發展奠定基礎。
1科研實踐對物理化學教學的促進作用
1.1物理化學理論在科研實踐中的應用
盡管物理化學科研實踐的實驗方法和手段比較復雜,但是常常使用了大學物理化學書本上的基本原理和基礎知識,因而,我們可以選擇一些合適的科研實踐活動將其應用到物理化學教學中,以提高學生對物理化學基礎理論重要性的認識,幫助他們更好地理解這些基礎知識,激發他們對物理化學學習的興趣。這里我們以原電池的基本原理在科研中的應用來闡述物理化學基礎理論知識學習的重要性。已有文獻報道具有缺陷的碳納米管浸入到一定濃度的氯鉑酸或者氯金酸溶液中,通過原子力顯微鏡能夠觀察到在碳納米管的邊壁缺陷上快速形成金屬鉑納米粒子或者金納米粒子[1]。這金屬離子自發還原沉積碳納米管上的現象歸因于金屬離子與碳納米管之間的原電池效應,電極反應分別是PtCl42-+2e-=Pt+4Cl-,AuCl4-+3e-=Au+4Cl-。根據電極電勢的數學公式計算出PtCl42-和AuCl4-的還原電勢以及碳納米管的氧化電勢,并比較它們的大小,從而能判斷出金屬鉑或者金粒子是否能沉積在碳納米管的邊壁上。更進一步地研究表明利用原電池效應可以在碳納米管的表面邊壁上沉積四氧化三鐵、氧化亞銅、二氧化釩等中間價態的金屬氧化物,計算這些金屬離子與碳納米管之間的電極電勢ΔE=φ(Fe3+/Fe2+)-φ(R-CNTs/O-CNTs)、ΔE=φ([Cu(NH3)4]2+/[Cu(NH3)2]+)-φ(R-CNTs/O-CNTs)和ΔE=φ(V5+/V4+)-φ(R-CNTs/O-CNTs),通過控制溶液的pH值和碳納米管的結構等反應條件實現中間價態的金屬氧化物沉積在碳納米管的表面,關鍵是通過原電池效應合成的碳納米管-金屬氧化物復合材料在催化加氫反應、苯酚羥基化反應等催化反應中展示了比其他方法合成的該種復合材料更加優異的性能,體現了合理的使用電化學方法合成材料具有重要的應用價值[2-4]。盡管這些科研工作涉及的內容比較廣泛,考慮的因素復雜,但是在材料合成方面的基本原理仍然是物理化學中原電池電極電勢的相關基礎知識。實際上,物理化學中熱力學、溶液中的化學勢、物質的相圖、吸附脫附、動力學研究等基本知識在當前的科研都有廣泛的應用,利用這些基本知識來驗證過程的可行性或者借助它們推斷出物理化學及其相關學科中更深層次的機理或者原理[5-7]。因此,物理化學的基礎知識在當前的科學研究工作中仍然具有重要的價值,是學生為今后工作和學習所必須要掌握的。
1.2科研實踐對學生物理化學學習的促進作用
物理化學中的基礎知識都是比較抽象,數學公式比較多,這增大了學生學習的困難,但是這些基礎知識都是來自科學實踐,相應地能用來指導科學實踐活動,因而,學習物理化學基礎知識的時候借助于科研實踐來展示這些知識,能幫助學生更好了解和掌握這些知識。首先,科研實踐的學術論文為了更好地解釋相關原理往往都使用大量的圖表或者視頻,直觀地展示和支撐他們的實驗結果,幫助讀者理解論文的結論。教師可以根據物理化學相關章節的內容提煉這些學術論文,在教學中利用論文中直觀的圖片或者視頻給學生展示對應的知識點,使得抽象的知識圖像化、具體化,同時將枯燥無味的理論知識形象生動地呈現到學生的面前,加深學生對該知識點的印象,促進學生對該知識點的理解和掌握。其次,物理化學的教學過程中可以借助科研實踐論文生動地展示給學生,不僅能幫助學生理解這些知識點,更能讓學生意識到物理化學課程中基礎知識與生產實際有緊密的聯系,而不是為了學習抽象的知識而學習這些知識。它們能夠直接應用到實際科研和生產實踐中,并指導科學實踐和生產實踐活動,使得學生不再認為理論知識難學而沒有用途,更不會消極地學習和理解這些物理化學基礎理論知識。學生會更加積極主動理解和掌握所學知識點,甚至通過網絡數據庫等相關工具,更進一步地詳細了解與物理化學書本上相關知識內容,從而間接地提高他們的自學能力,培養他們積極主動學習的能力。最后,借助物理化學教學引入科研生產實踐的概念,讓學生接觸基礎知識應用到令人好奇的未知世界,從而提高學生學習物理化學基礎知識的興趣。既使學生學習到必須掌握的物理化學基礎知識,同時又接觸到物理化學方向科研和生產實踐的前沿,掌握當前物理化學科研和生產實踐的動態。讓學生從一開始學習基礎知識灌輸科研實踐的相關知識,引導學生關注本學科發展前沿和科研動態,使學生浸潤在科研的氛圍下,產生濃烈的科研傾向[8]。從而使學生尋找自身喜歡的學習方向和學習興趣,建立嚴謹的科研和學習態度,刺激學生對未知世界的求知欲望,并潛移默化地培養他們的科學素養,為今后的工作學習提供基礎。因此,物理化學教學中引進科研實踐,不僅將枯燥無味的理論知識形象生動化,而且能讓學生認識到物理化學理論知識學習的重要性,培養他們的基本科學素養,激發他們對未知世界的求知欲望。
1.3教師科研實踐對物理化學教學的重要影響
對于普通本科院校來講,無論什么樣的教學改革都是圍繞教學方式和手段在課堂教學過程中的運用,無法代替教師的角色,無法改變教師授課主體的本質,因而,教師在教學過程中起著重要的作用。只有通過教師的教導和示范作用才能使課堂教學變得更加生動鮮活,也對學生的學習和行為有直接地引導作用。因而,教師自身的專業水平決定了他的教學水平和教學能力,而科研實踐活動對教師有很大的鍛煉和啟發作用,增加了教師的業務知識水平,對課堂教學有非常大的促進作用,因而,要提高教師的專業水平應該鼓勵教師積極參與科研實踐工作[9]。首先,本學科專業教師開展科研實踐工作之前必須不斷查閱大量新的文獻資料,了解當前科技發展的動態,及時跟蹤本學科領域的最新進展,更新和豐富本學科的理論和知識。這個過程有利于提高教師發現問題、分析問題和解決問題的能力,并不斷更新和完善自己的知識體系,能更好地將當前本學科科技發展動態傳授給學生,同時隨著知識水平的提高教師將以新的高度去思考學科發展趨勢,自然而然地應用到教育教學和人才培養的模式,進而思考未來人才的發展趨勢和人才培養的最佳方法。其次,教師從事科研工作對該學科未知領域的探索研究是一個長期而艱苦的過程,能提高教師的邏輯思維能力和表達能力,能培養教師一絲不茍和勇于創新的嚴謹治學態度、頑強拼搏的精神以及良好的科研素質,激發教師的創新思想,迎合當前國家鼓勵創新創業的潮流。教師在科研中的鍛煉往往對學生起到表率作用,促進培養學生的創新能力、頑強拼搏精神以及嚴謹的科學作風,對學生成才起到推動作用。此外,教師的科研成果能讓學生直接感受到科研并非遙不可及,對學生有很大的引導和促進作用,同時可以激發學生對科研的興趣和求知欲望,主動參與到教師的科研實踐,激起他們對物理化學基礎理論學習的熱情[9]。因此,教師要實現物理化學教學的改革創新,適應當前形式下物理化學教學的發展,僅憑教學經驗是遠遠不夠的,必須從事科學研究去實踐、去探索、去創新,進一步提高本學科的知識結構,從而加快教育觀念的更替,逐步形成具有自身特色的教學方式,將新理論、新方法滲透到物理化學教學實踐中,才能改變多年從教的疲憊與困惑,同時也激發了自身潛在的創造力。
2結論
篇2
關鍵詞:物理化學課程 教學方法 職業教育
物理化學是冶金、材料各專業的一門基礎課程,物理化學學習的差與好影響到接下來專業理論課程的學習。作為一門必修課,相比其他高職高專中有機化學等化學課程,物理化學具有概念的抽象性、邏輯性強,規律的前后相關性強,學習過程中應用其他學科的知識面廣,計算公式繁多等特點。因此,學習者要想掌握好物理化學這門課程,不僅要具有良好的基礎化學知識,還必須具有一定的高等數學和普通物理學的基礎。物理化學課程作為材料專業與冶金專業學生學習的一門必修課、一門理論課、一門專業基礎課,教師怎樣教好、學生如何學好這門枯燥難學的課程,都存在困難。本文從物理化學課程教學的自身特點和逐步培養學生學習興趣方面入手,對這門主要的基礎課的教學方法進行一些粗淺的探討。
一、適當減少理論深度,加強應用
物理化學這門課理論性、系統性很強,內容較多而抽象,公式又多,每個公式有其特定的使用條件和范圍,所以學生接受起來感到有一定的困難,特別對于高職高專層次的學生,數學、物理和化學基礎比較薄弱,學起物理化學來倍感吃力,聽課很辛苦、作業很難做。這就對老師的課堂教學提出了更高的要求,作為教師應該因材施教,充分考慮到授課對象是基礎比較差的學生,對物理化學理論的獲得不應以大而多為目標,而是以夠用、能懂為標準,并且能滿足各專業學生學習專業課的需要,就可以了。對于大量的物理化學公式,推導過程復雜并且涉及到大量的高等數學的知識,要讓學生都記住和掌握是不可能的,也是沒有必要的。其實數學推導過程只是獲得結果的一種手段,不是目的,所以對于一般公式及其推導過程,要求理解就可以不要求掌握,對于特別重要的公式要掌握其使用條件和物理意義并且要牢記。物理化學理論性很強并且概念規律偏于抽象,授課過程中要適當加以淡化,并且多聯系一些簡單易懂的實例。如在熱力學第一定律和熱力學第二定律的講解中,遇到具體的計算時,重點關注化學反應過程的能量改變、反應的方向與限度以及反應的速率,而淡化對抽象物理的講述,方便學生理解和接受。
二、根據不同專業需要,側重不同教學內容
物理化學這門課程內容的覆蓋程度廣、綜合度高,它包括了熱力學、化學動力學、表面化學、溶液等知識內容。在實際的講授過程中,不同專業對同一課程有不同的要求。對于物理化學這門課程,不同的專業不能用同樣的講課方法講述同樣的內容。根據不同的專業的教學大綱要求,對教學內容進行刪減取舍。作為物理化學核心內容的熱力學第一定律和熱力學第二定律,是每個學習物理化學的學生必須學習的內容,可以不考慮是否與專業理論密切相關。而對于化學動力學應用部分,則可以根據實際教學情況,根據不同專業自身教學大綱和學時安排的要求,有選擇、有側重地講述。如材料成型與控制技術專業在熱力學應用部分要加大學時,重點講授。化學平衡、表面化學應是材料工程技術專業的重點內容,在該專業的濕法冶金中經常用到化學平衡原理、表面活性物質等概念。而化學反應速率應是冶金專業有色方向的重點內容,多項反應、擴散等內容出現在鋁電解的課程中,溶液應是冶金黑色方向專業的重點內容,而膠體化學、電化學和冶金技術專業相關很少,基本不用作為教學內容。應該特別指出的是,物理化學刪減教學內容不是刪減一些該講的內容,要綜合考慮教學大綱和整門課程體系的完整性,抓關鍵抓主要。
三、教學中恰當安排隨堂加強直觀教學
實驗教學在物理化學課程的教學中占有十分重要的地位,它與物理化學課程緊密配合,通過實驗教學,學生不僅可以鞏固和加深對物理化學原理的理解,提高學生對物理化學知識靈活應用的創新能力,還培養了觀察和分析問題的能力,加強學生動手能力,培養嚴肅認真、實事求是的科學態度和作風。例如,在講解多相平衡反應這一章節時,我們讓學生先做碳酸鈣熱分解的測定實驗,這是一個典型的多項平衡反應。在學生有了對多項反應感性認識的基礎上講授這部分內容。像這樣的做法還有很多,如實驗室用蒸餾水洗滌容器為什么要少量多次和分配定律相聯系,分離操作中的陳化原理和開爾文公式相聯系等。
總之,恰當地將教學內容與實驗操作聯系起來,遵循“實驗操作中的問題――引入講授新內容――給出答案”,可以培養學生的科學思維能力與解決問題能力,提高學習物理化學的積極性。
四、列舉實際生活實例,提高學生學習興趣
物理化學知識其實存在于我們生活中的方方面面,只要稍加留意,就會在衣食住行中找到和物理化學有關的現象。因此在組織教學內容時,特別注意恰當地將教學內容和生活中學生遇到的實例結合起來,使學生認識到理論學習可以幫助解決實際問題,以此激發學生對物理化學這門課程濃厚的學習興趣。將復雜的規律、原理、方法通過用熟悉、生動、簡單的生活實例進行講解,使學生容易接受,并且逐步培養興趣。如考古工作中怎樣根據動力學原理估算尸體的埋葬時間?根據一級反應的動力學方程,由于古尸上裹的碎布片中放射性元素碳14的衰變是一級反應,利用衰變半衰期及其活性可以計算出來。其他如陶瓷制品表面的結晶釉會產生富麗堂皇、光彩奪目的效果;打濕了的化纖衣服比全棉衣服易干,等等,這些奇妙的現象激起學生的興趣后,就能促使他們去學習,當學生最終恍然大悟時,會深感學以致用的無限樂趣,從而投入到積極主動的思維之中,激發濃厚的學習興趣,保證課堂教學效果。
五、貫穿人文教育,培養科學文化素養
物理化學中涉及的科學家很多,如蓋斯、范托夫、克勞休斯、能斯特、范德華、阿倫尼烏斯、吉布斯等。他們發現建立的物理化學定理的方法不同,個人成長、成功經歷也不同,在講課過程中根據內容讓學生去查閱科學家的生平、傳記,了解他們成長的經歷,寫出小論文,有助于科學文化素質的養成。同時,在講課過程中還可穿插一些科學家的小故事,把科學家觀念的創新和科學思維的動人情節引入課堂教學,啟發學生的創新激情,充分調動學生學習的積極性。比如發現了溶液中的化學動力學法則的荷蘭科學家范托夫是第一位諾貝爾化學獎獲得者,其他科學家像阿倫尼烏斯等等也曾獲得過諾貝爾獎,通過在課堂中穿插這樣的科學小故事,逐步培養學生的科學素養。同時,還可以講講我國物理化學的發展及作出貢獻的中國物理化學科學家,培養學生們的愛國熱情。
因此,物理化學的教學不應僅僅是向學生傳授綜合了數學化學的理論知識,培養其實驗操作能力,更應是一種課程文化、科學文化的熏陶。
物理化學課程是一門基礎理論性和實踐性都較強的課程,對其他相關學科的專業課基礎理論產生一定作用和影響。它在冶金與材料各專業教學中具有重要的基礎地位。通過對教材選擇、內容取舍、深淺把握、教學應用等方面多做思考研究,以取得更加良好的教學效果。
參考文獻:
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篇3
關鍵詞:物理化學;改革;結合
中圖分類號:O642.0 文獻標識碼:A 文章編號:167Z-3198(2009)05-0188-02
物理化學是物理學與化學交叉的邊緣學科,是化學學科的一個重要分支,是化學學科的理論基礎。該課程是化工技術類專業一門必修的重要的基礎課,它在化學與化工人才培養中有負有極其重要的作用,對學生科學世界觀和綜合素質的培養、動手能力和創造思維能力的培養起著至關重要的作用。因此必須加強物理化學課程建設,不斷深化教學改革,提高教學質量,創建精品課程,才能完成時代賦予我們的使命。
物理化學教學改革包括教學內容(即教材)改革、教學過程改革、教學方法手段改革、教學管理(包括教學時間、教學安排、考試內容、考試方法、評分標準等等)改革。
1 教學內容改革。即教材改革
我們先后使用了天津大學王正烈主編的《物理化學》第一版、第二版,教學過程中,不斷選用新教材,對老師來說要加重負擔,要不斷寫新的備課筆記。但我們體會到,寫備課筆記可以加深對內容理解,提高教學效果。近些年來由于量子力學、微電子技術、波譜技術的發展,新材料、新催化劑、納米材料的出現,促進了物理化學的發展。因此在教學內容上就不能局限于教材,要把物理化學的新知識、新成果介紹給學生。
2 教學過程改革中。采用“六個相結合”
①宏觀與微觀相結合。對于難理解的概念,先從微觀上解釋,說明其物理化學意義,再從宏觀上形象化。比如介紹熵的物理意義時,我們可以將紅墨水滴入水中,紅墨水不斷擴散。系統混亂度逐漸增大,來描述熵是系統混亂度的量度。
②理論與實際相結合。例如講孤立體系熵增加,而開放體系因為可以有負熵流,可使開放體系熵減少。教學中聯系生物體成長、壯大、死亡過程與熵的變化情況;還聯系我國的改革開放政策,孤立體系――“一個封閉的山村”,熵值會越來越大,發展的動力就越來越小,經濟落后,人民受窮,而要改變面貌。必須改革開放,把山村變成開放體系,“要想富先修路,少生孩子多種樹”,引進外資、引進先進科學技術,就是引進負熵流,使體系熵值減少,才能快速發展。這樣既加深了對熵定律理論的理解,又能從自然科學角度說明黨的改革開放政策是正確性。
③內容與方法論相結合。對物理化學中一些原理、定律的建立,除了要講清原理的內容外,還要說明該原理是采用何種研究方法得來的。例如講理想氣體、理想溶液、理想吸附時,向學生說明這是采用理想模型法得來的;講可逆過程時,說明這是采用科學抽象法得來的;講標準燃燒熱、標準生成熱、標準電極電位等時,說明這是采用相對數值法得來的。還結合教學內容向學生說明逆向思維、發散思維、類比思維方法的運用,教學中注意培養學生創造思維能力。
④基礎知識與前沿知識相結合。在教材的每一章末尾。或習題課上,介紹與本章內容相關物理化學前沿新知識、新理論、新成果、新技術。
⑤課堂教學與教學研究相結合。在課堂教學中,要把教學研究成果結合進去。例如在講熵判據時,結合教研論文“對化學熱力學熵判據的討論”,來討論“熵總是過程方向的判據嗎?”,在講化學平衡移動時,結合教研論文“反應組分濃度對化學平衡的影響”,來討論“增加反應的濃度平衡一定向產物方向移動嗎?”等等。
⑥理論教學與化工生產相結合。我們是職業院校,培養的大多數學生將來要到化工生產第一線,因此更要注重實驗環節,增強學生學習興趣,培養高技能,高水平的應用性人才。例如在講化學反應速率時,結合工業合成氨的具體狀況。探討如何提高反應速率,增加氨的產量。
3 習題課是提高教學質量的重要環節
物理化學課程是一門十分強調概念、定律和邏輯推理的理論課程。要學好它很不容易的,物理化學被認為是化工技術類專業中最難學的課程。難學的原因在于它有許多基本概念、基本定律,非常抽象不好理解,不好掌握,習題難解。我們在教學實踐中體會到,要化難為易。提高學生學習積極性,除了上好理論課外,習題課是一個重要的、必有可少的環節。學過物理化學的人都知道,必需多做習題。在解題過程中,加深對理論的熟悉與理解,培養分析問題、解決問題能力,解題過程是理論聯系實際的過程。上習題課要象上理論課一樣,認真備課、寫好教案。我們習題課的內容一般包括下列幾個部分:
①擴大知識面的新理論、新知識介紹。
②歸納總結一章中所學的知識。學生每節課所學的知識往往是“零碎”的感覺、片段的知識,只有把它們聯系在一起,形成相互關聯的知識系統,才能更深刻理解,更好掌握。為此,每一章學習后,我們幫助學生把一章中所學的知識點以“聯絡圖”形式進行歸納總結。
③總結學生作業中問題。對學生作業中的錯誤,特別是典型的有代表性的錯誤要及時指出,對有特色的解題技巧要介紹推廣。
④組織討論思考題。一般教材的每章后面,都有一些思考題。我們先布置給學生先思考、解答,習題課時進行討論講解。
⑤做一定數量的練習題。每章學習后,我們都印發給學生一些數量的練習題,其中選擇題20個左右,計算題5至8個。這些練習題都是歷年教學中精心挑選出來的,有代表性,有一定的難度。我們一般提前發給學生,要學生先做一遍,上習題課時,老師選擇其中典型試題講解。
4 把現代化教學手段應用到物理化學教學中
20世紀90年代以來,計算機技術與網絡技術飛快發展,多媒體計算機集文字、聲音、圖形、圖像、動畫、影視等為一體,突破了時空限制,虛擬現實。多媒體計算機與網絡成為重要的教學手段、教學工具,把多媒體計算機應用到教學上,實現教學現代化。多媒體計算機在教學上應用,使教學的思想、教學的理論發生了變化,教學手段、教學方法、教學觀點與形式發生了變化,課堂教學的結構與內容、課外輔導的內容與形式、考試內容與方式、學生成績評定的標準與手段等發生了變化。國內外的大量實踐表明,進行計算機輔助教學,提高了教學質量,提高了學生的素質。把多媒體計算機和網絡技術應用到教學中,是教學改革的一個重要方向。計算機輔助教學有以下建議和思考
①編制課堂教學的電子教案與教學課件。
②對教材的思考題、練習題、習題進行詳細解答。并且輸入到計算機中,形成word文檔。
③編制計算機輔助教學課件(CAI)。
篇4
關鍵詞:工科學生;物理化學;本科教學
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2014)45-0197-03
物理化學課程是化學化工類專業的一門重要學科基礎課程,也是學好后續專業課的必要準備。由于物理化學是在前人大量實驗資料的基礎上進行分析、綜合和歸納,從而得到很多的各種定律理論及公式,所以歷來的化學化工類學生都對之望而生畏。盡管物理化學公式多、概念多、模型多,但是很多知識源于物理的原理和實驗,而且經常用高等數學為工具進行推導和演算。總之,該課程理論性強,邏輯思維性強,抽象概念多,因此,如何在課堂上將物理化學講授的生動、形象,激發工科學生的學習興趣就顯得尤為重要了。興趣是最好的老師,學生有了興趣,教師才能較好的指導。我校涉及工科的化學化工類本科專業主要有:應用化學、高分子科學與工程、化學工程與工藝、環境工程等。以下是我們在課堂教學活動中,關于如何激發學生學習興趣的一些方法。
一、提出問題法
提出問題,引發學生思考。進行探究式教學是提高學生學習興趣的重要手段。例如講授“Carnot循環”一節時,可從Carter小時候觀察奶奶燒開水,看到水在鍋里沸騰將鍋蓋頂起來,受此啟發,長大后Carter發明了蒸汽機。一種工作在高溫熱源(鍋爐內水蒸汽)與低溫熱源(空氣)之間,源源不斷地將高溫熱源吸收的熱轉變為功并將部分熱量傳遞給低溫熱源,其最大效率是多少(工業上能提高生產效率)?然后聯系前面講過的可逆過程特點(系統膨脹對環境做最大功,壓縮得到最小功),引出Carnot循環。
又例,講授偏摩爾量時,理想混合物如苯(A)和甲苯(B),沒有體積效應,即Vmix=nAV*mA+nBV*mB,而真實混合物如水(A)和乙醇(B),具有體積效應,即Vmix≠nAV*mA+nBV*mB,為什么呢?這是由于兩種分子(A和B)的結構和分子之間范德華相互作用力不同造成的。
二、例舉一些與講授知識緊密相關的自然現象或工業上的應用
實踐是認識的來源。認識是主體對客體的能動性反應,這種反應只有在實踐中,在主體和客體的相互作用中才能完成實踐是認識發展的動力。認識產生于實踐的需要,實踐為認識的發展提供日益完備的認識工具,鍛煉和提高人的認識能力。例如,講授“Henry”一節前,舉例啤酒、碳酸飲料開瓶后,大量氣泡從瓶口溢出,問學生為什么?講授“Raoult”一節前,舉例為什么海水在低于0℃結冰?“表面物理化學”一章涉及許多自然現象或應用,例如,講授“表面張力”一節前,可舉例為什么水滴自動形成球形?可從以下兩個角度進行解釋,若形成不規則形狀,則各處的曲率不同,附加壓力不同,不穩定;形成球形表面積最小,則表面吉布斯自由能最小。講授“附加壓力及Kelvin公式”一節前,可舉例如下:人工降雨;干旱的稻田土壤龜裂,在縫隙里比較濕潤;香菇干在梅雨季節若沒有密封包裝,則容易受潮;等等。Kelvin公式可以解釋兩種重要的現象:(1)毛細凝聚現象:在多孔固體表面,水蒸汽被吸附時,在細孔道內彎曲液面上的蒸汽壓比平液面上小,容易發生凝聚。例如,干香菇在梅雨季節很容易受潮;多孔性結構的物質如活性碳、硅膠等常作為干燥劑;泥土中孔道和縫隙常常保持潮濕狀態;等等。(2)亞穩狀態的存在:例如過飽和溶液、過熱液體、過冷液體、過飽和蒸汽等亞穩現象。亞穩狀態在熱力學上不穩定,在動力學上卻能保持暫時穩定的狀態。講授“固體表面吸附”一節前,可舉例活性炭用于蔗糖汁脫色制白沙糖。
三、例舉一些與講授知識緊密相關的物理化學實驗
實驗是一種實踐,它是感性的,而理論是理性的。從感性上升到理論是邏輯必然,是認識更加深入的過程。理論指導實踐,反過來實踐或應用推動理論的發展。從生動、鮮活的實踐提煉上升到理論是認識的飛躍。例如,講授“熱化學―等壓熱效應與等容熱效應”一節前,講述氧彈量熱器測量物質燃燒熱―等容熱效應,如何換算為等壓熱效應?從Gay-Lussac-Joule實驗講授理想氣體熱力學能變和焓變,從Joule-Thomson實驗講授實際氣體的熱力學能變和焓變及其節流膨脹的應用,從鉍―鎘相圖的步冷曲線測量實驗講述簡單的低共融二元相圖等。
四、類比法
類比推理是一種重要的思維手段,類比教學法對于引發學生的學習動機、幫助學生理解抽象的事物和概念、發展學生的求異性思維以及培養學生學習的主動性具有重要意義。類比教學法在課堂教學中被廣泛運用,形式多樣,但是類比教學的運用也有一定的局限性,類比的運用要適度,不能盲目依賴。例如,講授“電解質溶液的電導”一節時,將離子導體與金屬導體進行相應的對比講述,讓學生對這兩種導體的特點、影響導體電阻的因素等有明確的認識。再比如,可以提問學生,電化學反應其實也是一種氧化還原反應,那么,這種氧化還原反應與普通的氧化還原反應有何區別?引導學生經過思考后加深對電極反應的認識。
五、講述科學家的生平故事,特別是他們的科學精神
講述科學家的生平故事,可激勵學生以他們為榜樣,勇攀科學高峰。涉及的物理化學家主要有:Carnot、Joule、Clausius、Gibbs、Helmholtz、Claperon、Faraday、Nernst、Arrhenius等。比如在講Ag|AgCl電極時,可以講周公度先生的一個親身經歷。周先生早年在北大做實驗助理教師時制備Ag|AgCl電極,第一次制備時發現電極上有一個黑點,他一開始認為可能是實驗操作問題,然后重新做,結果第二次還有,這時,他認為這可能不是實驗操作的問題,而是有相關實驗現象產生。于是,周先生對電極上的黑點進行了詳細的結構分析,結果發現了一個文獻中還沒有報道過的晶體結構,并將研究結果發表在國際相關主流學術期刊上,該研究成果奠定了其在國內結構化學領域的領軍地位。經過這一事例可以教育學生要善于發現問題,并勇于解決問題。這一點不僅可以教書,而且還可以育人。
六、學生課堂練習法
講授氣體混合物中各組分的化學勢――理想氣體及其混合物的化學勢時,先讓學生做以下例題。
計算1.0 mol理想氣體在等溫下從標準壓力P變化到任意壓力P化學勢的變化。
標準態:在T、P的純理想氣體。以上就是化學勢表示式。
七、介紹科技前沿法
教師在教學過程中應當結合現代科學技術的新發展,把一些與課程有聯系的最新科技進展穿插在理論的講授中,學生通常對這部分比較感興趣,既拓展了學生的科學視野,也提高了學生的學習興趣。例如教授“化學電源”一節,除了介紹教材上列舉的蓄電池(如鉛酸、金屬氫化物―鎳電池等)和燃料電池,還補充介紹了目前廣泛使用的鋰離子電池。隨著全球礦物能源的日益減少和環境問題的日益突出,對于新能源的利用和研發越來越重要,因此特別介紹了鋰離子動力電池和超級電容器作為替代轎車傳統發動機的能源動力,可達到減少環境污染和減少對石油的依賴。
八、提問學生法
對于比較容易和簡單的講授內容,可采用此法。一方面可提出下面講課的內容,另一方面可檢查學生的預習情況。例如講授“Hess定律”一節時,可以提問學生:Hess定律的內容是什么?Hess定律在什么條件下成立?等問題。
此外,還有先講結論法、歸納法、演繹法等。總之,要根據授課內容來選擇合適的激發學生學習興趣的方法。讓學生感到物理化學重要(是其他化學基礎課程的理論基礎)、有用(工農業生產應用,解析自然現象等)、形象而不抽象,達到學生自覺和主動學習的目的,從而促進學生掌握物理化學知識。
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篇5
【關鍵詞】教學內容改革;實驗教學改革;教學管理改革
【中圖分類號】H191 【文獻標識碼】B【文章編號】2095-3089(2012)13-0005-02
物理化學是藥學專業學生的一門重要的必修基礎課程。當代科技發展的特點,是學科間相互交叉、相互結合,物理化學的基本概念、基本理論、基本技術已滲透到藥學領域,產生了巨大的推動作用。由于該課程是一門概念性、理論性、系統性和邏輯性都很強的學科,涉及的公式多、應用條件嚴格并且比較抽象,因而無論是理科學生還是工科學生普遍感覺物理化學是一門比較難學的課程[1]。同時傳統的教學方法也不易讓學生產生學習興趣,教學達不到預期的要求和效果。在醫藥專業物理化學理論課時不斷減少的現狀下如何使枯燥、難學的物理化學變得有趣、易學,如何在有限的課時內講好此門課程如何能提高物理化學課堂教學質量這些問題是廣大師生共同所關注的。我們結合山西中醫學院的實際情況,在學院領導的大力支持下,對藥學專業物理化學教學從課程體系與教學內容、教學方法與手段、網絡教學平臺建設、實驗教學、教學管理等方面進行探索改革:
1課程體系與教學內容的改革
本校的物理化學課程是為中藥學、中藥分析、制藥工程、臨床中藥等理工科類專業每屆200多名學生開設的專業基礎課,根據我學院培養合格的藥學人才的辦學定位和學生需要比較扎實的理論化學知識目標要求:本課程開設目標定位于使開設《物理化學》課程專業的學生通過本課程的學習,了解化學現象和物理現象的內在關系,牢固掌握物質化學變化的基本規律和物理化學原理以及其行為條件與相關的理論計算方法。同時使學生獲得物理化學科學的研究方法訓練和邏輯能力的培養,強化創新意識,提高發現問題、分析問題和解決問題的能力,從而為其后續專業課程學習打下堅實的化學理論基礎。針對本課程面向我校不同專業實際及其專業課程需求的情況,課程授課內容分為兩個方向,并制定了相關的大綱及基本要求。第一層次面向藥學類理科專業,要求較全面掌握物理化學課所涉及內容的基本概念、基本知識和基本原理以及其應用于藥學相關領域研究進展新動態,例如穿插物理藥學、生物藥劑學等等相關專業知識及科研應用推廣。第二層次則面向制藥工程等工程類專業,課程授課內容除了加強基本概念、基礎理論外,重點在于化學熱力學和反應動力學理論及其應用計算和制藥工業新進展的內容,以適應其工程類專業學習知識的需要,提高其從化學角度出發的工程設計能力。按照以上教學目標設定我們重新編排物理化學教材:
首先,在教材內容的選擇上注重先進性與基礎性的結合,精選出國內經典教材中的物理化學學科基礎內容摻入本專業各相關知識點的應用及推廣,內容的編排與選擇體現出物理化學教學基本要求以及學科發展的最新成果,兼顧知識體系的科學規律和教育規律。
其次,在教材章節的處理上注重專業性與普適性相結合。在教材的選用過程中,充分考慮了各專業教學的特點和統一性。為增強教學內容的普適性,各專業教學內容的編排均超出了本專業的教學大綱,授課教師可依據具體專業要求靈活地進行節選。
再次,建立專業全面的物理化學題庫。依據各章知識點、測點及對各專業學生的不同要求,分類編排了選擇、填空、簡答、計算及證明等多種題型,各類題目編排由易到難,題目數量大、內容涉及面廣,其中的一些問題來自生活實際、生產現場,有些則來自最新的科技期刊。并選出一些優秀的應用性試題做為例題,幫助學生理解物理化學在藥學上的應用拓展。
最后,建立具有專業特色的多媒體輔助教學軟件,使得整個教材立體化。將課件設計為開放系統,教師可根據專業所需增加或刪減有關內容,對授課內容進行及時更新。教師能夠充分利用課件所提供的媒體資料以及自己所需添加的相關內容組織適合自己教學風格的特色課件,從而體現教師個人教學的個性和特點。我們搜集了大量豐富的教學素材,利用動畫影音播放等形式輔助理論教學,極大的激發了學生對物理化學課程的興趣。教師在課前必須認真準備,針對課程內容、專業需求、課堂氣氛適時調節等問題,在電子版書的文字、畫面、速度等問題上仔細進行教學設計。
2教學方法與手段的改革
在教學方法上我們采用互動啟發式教學方法,利用多媒體手段進行課堂教學。如果能激發起學生對所學知識的興趣就會使他們產生強烈的求知欲,變被動學習為主動學習。為此我們在課程伊始的緒論介紹中就向學生闡明物理化學課程的重要性、特殊性以及課程內容和特點,并特別注重介紹物理化學原理在藥學研究、制藥工業中的實際應用。例如物理化學可為藥物新劑型的開發提供理論指導[2],混懸液、乳狀液、膠體等劑型的藥物配制都需要應用表面化學和膠體的知識點。比方說固體分散體是提高藥物吸收效果和生物利用度的有效方法,利用物化中的低共熔相圖原理,使藥物與載體以低共熔比例共存時,制成的藥物具有均勻的微細分散結構可大大改善其溶出速度。如灰黃霉素—酒石酸低共熔混合物的溶出速度比純灰黃霉素的大2.7倍;48%尿素與52%磺胺噻唑制成的低共熔混合物的溶出速度是純磺胺噻唑的12倍。在課堂教學中還必須改革傳統的教學方法注意理論教學貼近生活,適時地列舉一些活生生的生活實例,使學生能感受到“學以致用”的樂趣,從而激發他們濃厚的學習興趣和學習熱情保證課堂教學效果。例如在介紹節流效應過程時提出“空調的工作原理是怎樣的”;在學習化學動力學時提問學生“為什么夏天牛奶、食物容易變餿”、“為何生病吃藥時要求每天要定時定量服藥”;在講授界面現象時可聯系生活中常見的現象如 “為什么玻璃管中水呈凹面汞卻成凸面”、“氣泡、小液滴、露珠為何呈球狀”等等實際問題并加以解決。
在課堂教學活動中,教師應成為課程的設計師,依據課程內容以及不同要求,充分利用多媒體技術的靈活、多樣以及方便性,設計豐富多樣的課堂教學模式。比如講熵函數時,由多媒體動畫動態模擬氣缸中氣體的做功過程,再由卡諾定理、可逆循環、不可逆循環,演繹得到熵增加原理、熵判據,說明隔離系統總是自發趨于平衡,趨向于無序;再如講相平衡時,通過氣液平衡儀、精餾裝置等動畫動態模擬實驗進行狀態,使同學對氣液平衡、混合物的精餾分離有直觀的認識,加深同學對不同氣液平衡體系相圖的理解,利用靈活的超連接功能,對相關相圖進行對比、分析,即節省時間又直觀具體。
3網絡教學平臺建設
同時我們還在積極尋求網絡教學平臺的合作建設。從本質上講,教育是一個信息交流的過程,網絡的發展對教育產生了深遠的影響,網絡輔助教學已成為一種重要的教育方式[3]。在網絡輔助教學中,教師根據現階段的教學條件和教學需要,通過網絡來輔助教學,從而提高教學效果。將豐富、齊全的多媒體教學資源網絡化,使得概念性強、學習難度大的物理化學課程教學可以在網上遠程開展,給學生創造了不受課堂教學時間、地域限制的自主學習空間。同時依托數字化資源信息承載量大、信息呈現方式多樣的特點,用網絡平臺輔助進行課堂教學和考核改革的實踐,拓展了教改渠道。我們可以將多媒體課件、教科書、參考書、教案、習題答疑以及筆記等都放在網絡教學平臺上,這樣學生就可以根據自己的情況,參考不同的資料,這也滿足了不同水平同學對知識的需求[4,5]。網絡答疑系統、網上討論組等輔助功能使得課堂教學內容得以拓展、深化,師生之間、學生之間的交流更加方便、及時,成為教學的第二渠道。將課程教學大綱、教學日歷、課程教學錄像、綜合思考題、試卷標準答案等資源上網,配合開展研討式、遷移式、問題式等課堂新模式教學的研究。
4實驗教學的改革
在整個教學過程中,實驗課是其中的重要組成部分,它既將物理化學的基本理論、知識和技能通過典型實驗的設計、分析和操作,將理論與實踐相結合,幫助學生鞏固課堂知識學習,又培養學生的獨立思考、分析和操作能力。目前藥學專業物理化學實驗課主要由訓練基本技能、強化課堂內容的驗證性、經典性實驗為主。現行的藥學專業物理化學實驗課程體系還沒有完全擺脫“化學模式”的影響,有關藥學方面的內容很少,這就使學生難以認識到物理化學在藥學中的重要性,從而逐漸產生輕視物理化學課的想法[6]。我們積極調整實驗內容,適當縮減經典物理化學實驗課的內容,增加近代物理化學實驗技術;并準備將一般驗證性實驗采用附有文字材料的多媒體教學,而集中有限的經費重點開設好難度較大的綜合性實驗;補充一些和藥學關系密切的藥物穩定性預測、藥物溶解度影響實驗等,改善藥學人才的知識結構。并準備運用多媒體計算機輔助語言教學,制作形式精美內容前沿的實驗課件,形成多角度、多層次的信息刺激,強化學生對知識的記憶和理解,縮短學生對知識的掌握時間,教師也可以從大量重復性勞動中解放出來,這對有限的實驗教學課程非常重要。在畢業論文設計實驗中增設一些藥學相關內容的綜合性實驗,題目可以是學生在教師的指導下進行選題,使學生在查閱資料,文獻,實驗設計,實驗操作,數據歸納處理,實驗結果討論等方面受到很好的訓練。開放實驗室,給學生足夠的空間和時間,增加動手的機會,充分調動學生的主動性、創造性,進而提高學生對化學知識的靈活應用能力和獨立解決實際問題的能力。
5教學管理的改革
在整個教學過程中,作為任課教師要嚴格遵守理論和實驗教學大綱、物理化學課程安排表、物理化學實驗等制訂的計劃去實施教學計劃完成教學任務。但在新時代,教師和學生都可隨時上網獲得系統共享信息,進行網上交流,通過學生反應來隨時更改教學進度和調整教學重點,使得整個教學過程更有活力[7]。進入實驗室采取登記制度對藥品和防火等都有嚴格的規章制度,將來也可以通過網絡來登記老師學生出入。考核是教學的重要環節,如何設計適合的考核方法,提高學生的學習動力和積極性,對學生的學習效果和綜合素質的提高給出合理的評價,也是廣大教師應當思考的問題[8]。我們主要采取了開卷與閉卷、平時成績和考試成績相結合的方式,并積極了解學習國內優秀院校及國外大學物理化學考核辦法。如由華南理工大學謝逢春教授介紹的美國田納西大學物理化學專業的結構性考核[9]。結構性考核由形成性考核與終結性考核兩部分組成。形成性考核的一部分是課堂問答與討論,將學生的積極參與程度及回答正確與否作為課程考核的一部分;另一部分是課堂測驗,調用課件中的相關試題進行章節測試,起到了對學習過程的監控作用,引導學生更加關注學習過程,培養了同學學習的主動性。終結性考核是指課程全部結束后的期末考試。結構性考核能夠更客觀地反映學生對于整門課程的掌握情況,也能為大多數同學所接受。我們正在調整課程設置,希望可以結合本校實際情況運用結構式考核更好的幫助學生學習本課程。
為了適應社會的發展,改革物理化學課程的教學方式,提高教學效果,已經成為當務之急。我們以培養高等技術應用性專門人才為根本任務,以適應社會需要為目標,物理化學教研室還需不斷改革,把物理化學課程建設工作推向新的高度。他山之石、可以攻玉,我們通過不斷學習研究借鑒各兄弟院校物理化學課程建設,將以教師為中心的教學模式轉變為以學生為中心的教學模式,積極調動學生參與教學、大力激發學生的主觀能動性,努力提高物理化學教學效果。可以相信通過努力,通過對物理化學教學的不斷改革,我們可以培養出具有物理化學的基本理論、基本知識和基本技能的優秀學生,使他們養成既重視理論又重視實驗的科學作風,從而為學習藥學專業課打下堅實的基礎。總之,物理化學教學的改革涉及到教學過程的方方面面,改革需要多方面、多層次的努力。物理化學教學改革是一項長期艱巨的任務,不能期望一揮而就、一步到位,只有不懈努力,不斷探索,把注重學生的能力培養作為教學的重要任務,為國家培養出更多有用人才,為科教興國做出應有的貢獻。
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篇6
論文摘要:本文指出專業教學計劃制定是統領專業課程建設的綱,是學生學習能力、實踐能力、創新能力培養的宏觀框架。通過用人單位的反饋說明我校應用化學專業畢業生基本達到了專業教學計劃要求的知識和能力。
關鍵詞:西安工程大學 應用化學專業 專業教學計劃 課程建設 學生能力
新形勢下人才需求的多樣性及人才培養模式的多樣化對高校課程建設與改革提出了新的要求。隨著《國家中長期教育改革和發展規劃綱要》[1]的制定與實施,培養造就適應我國經濟建設發展需要的高質量多樣化人才成為新形勢下我國高等教育教學改革的重點。專業教學計劃是學生學習能力、實踐能力、創新能力的培養的宏觀框架。專業建設是通過教學計劃的制定和計劃中的課程的設置來實現的,而課程是人才培養的基本單元。所以專業教學計劃的制定是統領專業課程建設的綱。
目前,國內外的高校對教學計劃的制定主要采取了兩種形式。一種是由學生自己選課,自己制定自己的教學計劃;而另一種是由專業統一制定教學計劃。前一種可以照顧學生的興趣,更能體現以人為本,但對學生的素質要求更高,但是也要有學校的框架性指導。我校根據自己的特點,采取的是后一種形式。
我校應用化學專業2001年開始招生,目前已有七屆畢業生。我校應用化學專業特色是以無機化學、分析化學、有機化學和物理化學四大化學為基礎;已形成材料物理與化學、界面與膠體化學、精細化學品化學與工業分析四個專業方向;擁有博士后1人,博士6人,教授1人,副教授8人,教學和實驗人員共19人的穩定合理的教學團隊,(團隊絕大多數成員出身是211大學),在教學科研上取得了省級化學實驗教學示范中心一個,校級特色專業,校級精品課程一門,兩項國家自然科學基金,幾十項省部級科研項目,發表數十篇sci科研論文,申報數項專利的顯著成績。七年來學生年就業率平均為90%。我校應用化學專業(本科)培養目標是培養適應社會主義現代化建設需要、德智體美全面發展、具備較堅實的化學基礎理論、較寬廣的應用化學知識、較強的基本實驗技能、現代實驗技術及初步科研能力,并具有一定的化學工藝生產知識和化工技能,能從事化學、化工應用基礎研究、科研開發與管理、解決一般化工生產問題的應用型人才。業務培養要求為本專業學生,主要學習化學及其應用方面的基礎知識、基本理論、基本技能及相關工程技術知識,使學生受到化學基礎研究和應用基礎研究方面的科學思維方法和科學實驗的訓練,具備運用所學知識和實驗技能進行應用研究、技術開發和科研管理的基本技能。畢業生應獲得知識和能力。
(1)具有本專業所需的數學、物理等自然科學基礎知識和基本理論,較強的計算機應用能力和外語綜合能力,具有良好的專業外語文獻閱讀能力,并熟悉文獻檢索方法。
(2)掌握化學及化學工程的基礎理論、基本知識、基本實驗技能和方法;受到較為系統的科學研究訓練;具有較為寬廣的知識面和適應能力,能夠分析解決與化學有關的生產、科研與開發過程中的技術問題。
(3)了解一般化工過程特點及單元操作工業基礎知識;具有化工制圖的基本技能。
(4)了解化學的理論前沿、應用前景、發展動態及相關學科的發展狀況。具有新產品、新工藝、新技術研究開發的初步能力。
(5)了解計算機基本原理,具有運用計算機進行計算、圖文處理和信息管理的能力,能熟練上機操作。
根據以上原則,我們專業的教學計劃的課程結構體系包括公共基礎教育、學科基礎教育和專業教育三大部分。公共基礎教育涉及人文社科管理系列、體育系列、校公共選修課,外語系列,自然科學系列。其中外語系列包括大學英語和自然科學雙語課程;自然科學系列包括高等數學、大學物理和計算機應用等理論和實驗課。學科基礎教育涉及工程基礎系列、技術基礎系列、專業基礎系列和選修課。工程基礎系列包括化工原理、化工制圖及化工(廠)設計、金工實習;技術基礎系列包括電工學、儀器分析、波譜分析基礎及應用;專業基礎系列包括無機化學、有機化學、分析化學、物理化學和結構化學;專業教育包括界面與膠體化學、材料化學基礎、有機合成、化學反應工程、專業實習、專業綜合實驗、畢業設計與專題等。這個教學計劃保質保量的實施可以達到重基礎、寬口徑、學生實踐能力和創新能力培養的目的。我們專業建設這幾年取得了比較大的成績,從反饋途徑了解到學生的能力得到了用人單位的肯定。但我們并不能掉以輕心,今后我們要突出品德和業務能力兩個方面培養,培養目標也要與時俱進,向更高、更好的方向發展,在研究生培養方面,要著重通過畢業論文環節進一步加強品德教育和創新能力的培養,使我校的應用化學專業能突飛猛進,走入全省乃至全國先進行列。
參考文獻:
篇7
【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
篇8
一、在實驗教學環中更好的為學生構建知識體系 在化工原理的實驗教學中不能一味的追求作出實驗的結果,其中應更加注重理論和實際的結合。《化工原理》課程本身就是一門綜合學科,其中的理論知識和工程的方法既需要多學科作為支撐,又需要有新的理解和研究方法,因此構建學生和知識體系的重要性并不低于動手的實驗本身。因此,在開設實驗課之前應該對過去的知識進行梳理,提出相關的公式的相關性以及工程中的區別,在了解實驗設備的前提下進行實踐,對實際工廠中的生產設備有所了解,再去通過實驗去了解怎樣通過其去解決實際的問題。
二、隨著科技日新月異的發展,計算機模擬技術已經很成熟,在很多的實際科研中已經取得了很多成果,對實際的生產起到了輔助甚至預測作用。并且在化工原理實驗課往往受到場地和實驗裝置的限制,很難讓每個學生真正的完成整個實驗。因此引入計算機模擬可以解決這兩個方面的問題。其對于提高整體教學效果的作用是非常明顯的。在很大程度上,計算機模擬技術可以輔助仿真實驗,在構建模型的基礎上能讓同學們更好的理解整個過程中生產設備的運作和在使用上,更好的結合實際的情況和理論的結合。其能不受時間、場地、安全等實際實驗條件的限制。化工原理實驗教學中開展仿真實驗和計算機模擬結合應該會成為化工原理實驗教學改革的新方向。
三、采用分討論小組的實驗教學模式 為了培養學生的興趣和創新力,爭取逐步建成更完善的學習小組,根據學生的實際情況對學生進行分組,對實驗的理論、過程、和能應用的場合進行討論和匯報。合理安排學習討論內容 [1]:基本實驗,對所學的知識進行匯總,處理數據得出實驗結果。[2]總結公式對比實驗式、理論式、經驗式,將用到的公式進行匯總,構建簡單的模擬模型,用計算機模擬實際情況。[3]將實驗中的知識結合實際,探討其在實際中的應用,和在實際生產工程中應用可能出現的問題,解決方法。
篇9
吉林大學2014年招收直接攻讀博士學位研究生招生簡章
根據教育部相關文件的規定,結合我校的實際,我校繼續在國家重點一級學科開展招收直接攻讀博士學位研究生(以下簡稱直博生)工作。現通知如下:
一、招收專業
數學及其包含的二級學科:基礎數學、計算數學、概率論與數理統計、應用數學、運籌學與控制論;化學及其包含的二級學科:無機化學、分析化學、有機化學、物理化學、高分子化學與物理;機械工程及其包含的二級學科:機械制造及其自動化、機械電子工程、機械設計及理論、車輛工程;地質資源與地質工程及其包含的二級學科:礦產普查與勘探、地球探測與信息技術、地質工程。
直博生名額占用2016年各學院博士生招生計劃。
二、招收條件
1、從2014年推薦免試碩士研究生中擇優選拔,招收類型為學術型碩士研究生;
2、生源本科畢業學校應為國家“985”工程重點建設學校;
3、本科學習期間英語通過國家六級考試(或參加英語六級新題型考試成績達到425分以上);
4、本科在校學習成績為所在專業(年級)前20%。
三、考核程序
1、資格審查
凡欲報考我校的學生,請登陸吉林大學招生網主頁(zsb.jlu.edu.cn)或吉林大學研究生院主頁(yjsy.jlu.edu.cn),填寫和打印《吉林大學2014年招收推薦免試攻讀碩士學位研究生(直博生)申請表》并提交所需材料,于2013年10月5日前(郵件以郵戳為準)通過EMS(中國郵政特快)寄(送)吉林大學招生辦公室研究生招生科進行資格審查。過期不再接受申請。全部材料一經收到,恕不退還。
申請者須提供的材料:
a.吉林大學2014年招收推薦免試攻讀碩士學位研究生(直博生)申請表(附件一);
b.身份證和學生證的復印件各一份;
c.在學證明一份(由所在學校的教務部門出具并加蓋公章);
d.本科階段正式成績單一份(加蓋所在學校教務部門公章,密封后在該信封的封口處加蓋公章);
e.在校期間發表的論文、出版刊物或代表學術水平的工作成果,獲獎證書和外語水平考試證書等材料復印件。
2、考核
資格審查合格者,招生辦公室將及時通知考生到所報考的學院進行考核。考核采取筆試或面試的形式,具體辦法由負責考核的學院制定并在學院網頁上公示,請學生及時與所報考學院聯系。
經考核合格的學生要填寫教育部統一制定的《全國推薦免試攻讀碩士學位研究生(直博生)登記表》,經報考學院審核蓋章后報學校審定。
四、網上報名
各學院將考核合格名單上報招生辦公室研究生招生科并在學院網頁上公示。直博生在國家規定的時間內以推薦免試碩士研究生的身份進行網上報名(10月31日前登錄“中國研究生招生信息網”公網網址:http://yz.chsi.com.cn ,教育網址:yz.chsi.cn)。11月10日--14日到吉林大學現場報名點進行確認。
五、學制
直博生學制一般為5—6年,按培養方案入學兩年后進行中期考核,合格者繼續攻讀博士學位;中期考核不合格者轉入攻讀碩士學位。
六、獎助待遇
直博生入學后,當年可直接獲得研究生國家獎學金2萬元,并享受吉林大學研究生獎助體系中所規定的其他待遇,具體辦法按學校相關規定執行。第一、二學年享受在校碩士研究生待遇,從第三學年開始在規定的學制內按在校博士生對待。
篇10
論文摘要: 本文針對教師對后進生在實施高中化學新課程必修模塊中遇到的問題,對必修模塊的教學策略分析。
雖然高中化學新課程進入我省已經三年時間了,但在實施必修模塊教學中,筆者發現教師最大的困惑是必修1和必修2的知識幾乎涵蓋了以前高中化學所有教學內容,即使學優生學習起來都有困難,更何況那些后進生。新課程標準制定了“知識與技能,過程與方法,情感與價值觀”三維教學目標,表明新課程正在“由以學科為本向以學生發展為本轉變”,體現出了人本主義的教育觀念,這一轉變是有利于化學后進生的發展的,我們只要摒棄以標準的智力測驗為重點的評價觀,采取適當的教學策略方法對后進生進行教學,就會取得很好的效果。我針對教師對后進生在實施高中化學必修模塊過程中遇到的問題,從以下幾方面進行了分析和探討。
1.利用后進生的智能特點,促進化學學習
加德納的多元智能體系包括以下幾種智能:(1)言語—語言智能;(2)音樂—節奏智能;(3)邏輯—數理智能;(4)視覺—空間智能;(5)身體—運動智能;(6)自知—自我認識能力;(7)交往—人際關系智能;(8)自然觀察者智能。多元智能理論所倡導的學生觀是一種積極的學生觀。加德納認為,每個人都具有八種智能,只是其組合和發揮程度不同。每個學生都有自己的優勢智能領域,有自己的學習類型和方法,學校里不存在“差生”,全體學生都是具有自己的智能特點、學習類型和發展方向的可造就人才。學生的問題不再是聰明與否的問題,而是在哪些方面聰明和怎樣聰明的問題。我們應該樹立這樣一種信念:每個學生都具有某一方面的發展潛力,只要為他們提供合適的教學方式,每個學生都能成才。教師只要善于發現化學后進生的優勢智能領域,幫助學生將優勢智能領域遷移到化學學習中去,很可能就會發現這部分學生在化學學習上有很好的表現力。比如我們可以利用后進生的語言智能進一步開發其數理智能。化學知識具有多而雜的特點,且相似、相關的概念相互交織,從而造成一部分后進生對化學基本概念、原理、化學用語、物質性質等記憶存在困難。針對這部分后進生,教師可編出一系列的順口溜,如化合價口訣、氧化還原反應口訣、金屬活動性順序口訣等來發展學生的語言智能,使其熟練掌握并加以應用。
2.準確把握內容深廣度,激發后進生學習興趣
在教學實踐中,教師最大的困惑就是無法控制好這個“度”的問題。在必修1中第三章《金屬及其化合物》,大綱要求只是掌握金屬鈉、鋁、鐵及其化合物的一些基本物理化學性質,然而不少教師在這處內容處理上采取“挖洞”式教學,一一羅列,如講到鈉時,鈉、氧化鈉、過氧化鈉、氫氧化鈉、碳酸鈉、碳酸氫鈉……幾乎把所有有關鈉及鈉的化合物的物理化學性質一一進行講解,導致課時嚴重不夠。為了解決這一問題,一些學校只好增加課時,學生的負擔加重,學生學習化學積極性受到了極大的傷害。退一步講,高一化學后進生主要為學業水平測試而戰,沒有必要挖這么深;進一步講,就是為了高考而在化學必修課程中采取揠苗助長的做法也是十分不妥的,與新課程的理念是背道而馳的。
3.開展探究式學習,激發學習興趣
教師以探究的方式開展教學,創設問題情境和提供相關材料,可以啟發學生主動思考,幫助學生形成良好的思維方式,領悟形成知識結論的科學方法和科學態度。在教學中教師應將演示實驗與學生自主實驗相結合,堅持以學生為本,突出過程分析,即教學過程不只是關注學生掌握知識結論情況,而是更關注學生對知識形成過程的探索與理解。雖然一些后進生不僅學習化學比較困難,而且動手能力和課堂自律性均很差,但對實驗還是很感興趣的。如在基于前面已學過金屬鈉與水反應并做過這個實驗的背景知識下,我提出鐵不能與冷水、熱水反應,但能否與水蒸氣反應?再給出設計裝置的要點,進行實驗探究活動,使學生的學習方式向自主學習、合作學習轉變。這也正是新課改理念的重要指導思想。后進生有可能無法完成教師布置的任務,我就讓學優生帶動他們,起到一個示范作用,直到由他們獨立完成。他們通過鍛煉,一次一次得到及時的表揚和肯定,感受到“通過努力是可以成功”的道理。
4.對高一化學后進生純理論知識的教學
雖然探究式課堂教學有眾多優點,但并不是所有內容都適合探究。教材的內容、課堂的容量、教學任務等客觀因素決定能否采取這種方法。常規的新概念、新知識教學是要去情景化的,比如物質的量的概念和應用,大量化學方程式的記憶,等等。讀者去看一看必修模塊的內容就可以看出編者的用心良苦。在“物質的量”這一節之前,編者先編排了一節學生熟悉的實驗——粗鹽的提純,即使初中沒學好化學的學生看到這個實驗也會覺得很親切,從而拉近了學生與化學的距離。“物質的量”這個知識點是高中化學教學的重、難點之一,是比較抽象的概念,學習并掌握這個概念有助于激發學習化學的興趣和動力。要想后進生接受這個知識點,教師需要把抽象知識形象化,利用形象的比喻引入課題。如我們買一打手套,大家都知道一打為十二副,那么這一定數量的集合體即為物質的量,它的單位是摩爾,然后從日常生活入手,把物質的量與米、厘米等學生所共知的單位作類比,“用米、厘米等計量長度的單位;用克、千克計量質量的單位。同樣,人們用摩爾計量物質的量的單位”,使學生知道“物質的量”這個概念,并且指出“物質的量”是計量微觀粒子的物理量。總之,在講解這部分純理論知識時,引入與講解要淺顯易懂,貼近學生生活,符合學生的認知特點,這樣才能容易引導學生構建合理的認知結構。
總之,教師在教學過程中要學會善待后進生,盡量地以鼓勵的語氣調動他們的積極性。教師的一個微笑、一個眼神,都會在學生的心靈里映出美麗的圖像。“讓學生愛你,親近你,你才能羸得學生的心,才能勝任教師的崇高使命”。同時,教師要言傳身教,要站在學生的角度給學生做示范,給學生以模仿的機會,用他們喜歡的方式上課,用他們喜歡的語言交流,營造民主、平等、和諧的課堂文化,使得后進生也能完成新課標所要求的多維目標的要求。
參考文獻
[1]中華人民共和國教育部訂.普通高中化學課程標準.