大学化学论文[集合15篇]
在学习和工作中,大家都写过论文,肯定对各类论文都很熟悉吧,借助论文可以有效训练我们运用理论和技能解决实际问题的的能力。那么问题来了,到底应如何写一篇优秀的论文呢?下面是小编帮大家整理的大学化学论文,仅供参考,欢迎大家阅读。
大学化学论文1
1 化学工程与工艺概述
化学工程,简称化工,是研究以化学工业为代表的,以及其他过程工业生产过程中有关化学过程与物理过程的一般原理和规律,如石油炼制工业、冶金工业、食品工业、印染工业等,并应用这些规律来解决过程及装置开发、设计、操作等问题,它是以数学及少量的物理观念为基础应用于化学工业上,主要研究大规模改变物料中的化学组成及其机械和物理性质,来替生产化学品或是物料工厂提供一个反应流程设计方式。实验研究、理论分析和科学计算已经成为当代化工研究中不可或缺的三种主要手段。
化学工程的研究领域最初只是化工单元操作,如:输送现象(为化工学科当中“单元操作”的理论基础)、化工热力学输送现象。随着发展,后来又发展出一些新的分支,化学工程领域的分支庞大,可应用在各类化学相关领域的研究及实务上的操作,因应现代工业发展的需要,以化工的知识背景为基础,例如半导体工业。随计算机的快速发展,数值模拟(cfd)在化工的发展占据重要的地位。
2 化学工程与工艺专业简介
2.1 化学工程与工艺任务。根据化学工程与工艺专业的性质,化学工程与工艺专业的任务是培养学习化学工程学与化学工艺学等方面的基本理论和基本知识,受到化学与化工实验技能、工程实践、计算机应用、科学研究与工程设计方法的基本训练.具有对现有企业的生产过程进行模拟优化、革新改造,对新过程进行开发设计和对新产品进行研制的基本能力。由于涉及化工的'学科和领域很多,化学工程与工艺专业除了让学生学习一般应用化工的基本知识和基本技能外,还应该结合本地区、本行业及本校的实际情况,重点学习化工在某个或某几个领域中的具体应用,以便形成不同高校应用化工专业的特色专业方向。
2.2 化学工程以及化学工业的一些特点。以物理学、化学和数学为基础,并结合工业经济基本法则,研究化工单元操作以及有关的流体力学、传热和传质原理、热力学和化学动力学等在化学工业上的应用,以指导各种过程及其设备的开发、改进和发展属于化学工程学的内容。化学工程是随着化学工业的大规模生产发展而形成的。化学工程包括过程动态学及控制、化工系统工程、传递过程、单元操作、化工热力学、化学反应工程等方面。化学反应是化工生产的核心部分,提供过程分析和设计所需的有关基础数据,研究传递过程的方向和极限,化工热力学是单元操作和反应工程的理论基础,它决定着产品的收率,对生产成本产生重要影响。对单元操作的研究,可用来指导各类产品的生产和化工设备的设计;传递过程是单元操作和反应工程的共同基础,化学工业在新的形势下要求处于化学核心地位的催化技术和化学工程都必须用跨学科的战略进行多学科的研究。动量传递、热量传递和质量传递,这三种传递,实质上就是各种单元操作设备和反应装置中进行的物理过程。
3 化学工程与工艺实验数据处理分析
传统的化工实验的数据处理是相当复杂的,需要花费大量的人力物力,由于化工实验需要平行实验,数据处理过程的重复性也非常大。借助MATLAB软件的应用,可以使人们从大量的数据处理当中解脱出来。
化学工程与工艺专业实验是初步了解、学习和掌握化学工程与工艺科学实验研究方法的一个重要的实践性环节。化工实验的特点流程较长,规模较大,数据处理也较为复杂。因此依靠计算机处理数据会使繁琐的数据处理过程变得简单快捷,大大提高工作效率。数据处理是每一个化学工程实验必不可少的步骤,也是至关重要的一个步骤。通过实验可以建立过程模型、分析工艺技术的可行条件。但是化工实验数据的处理往往并不是那么简单,它需要通过复杂的数学计算,若仅仅依靠手工计算则需要花费大量的时间,而且化工实验数据的处理量很大、重现性很高,因此应用计算机来处理实验数据可以大大提高工作效率。化学工程与工艺专业是一个以实验为基础的专业学科。实验的目的是通过有限的实验点去寻找某一对象或某一过程中各参数之间的定量关系,从而揭示某化工过程所遵循的客观规律。
MATLAB在化学工程与工艺实验中的应用进行初步的尝试。传统的化工实验的数据处理是相当复杂的,需要花费大量的人力物力,由于化工实验需要平行实验,数据处理过程的重复性也非常大。而MATLAB是一个强大的数学软件,能够方便地绘出各种函数图形,一方面可以解决符号演算问题,另一方面可以解决数学中的数值计算问题。MATLAB的应用范围非常广,包括信号和图像的处理、通讯、控制系统设计、测试和测量、财务建模和分析以及计算生物学等众多应用领域。它已成为国际控制界的标准计算软件。借助MATLAB软件的应用,可以使人们从大量的数据处理当中解脱出来,利用MATLAB软件编写一个数据处理程序:只需输入任意一组原始数据,就可以把实验结果,数据模型以及作图一起显示出来。
4 结束语
21世纪世界进入资源、能源短缺的时代,解决由国家提出的节约资源对保护自然生态环境的任务,需要化学与化工学科的共同发展,社会经济的可持续发展,我国提出转变经济发展模式,为此,化工教育首先要端正学生和家长对化工产生的片面认识。融合从分子水平的化学到大规模制各工程科学的宽阔视野,现代化学工程教育内容既应跨越和涵盖整个化学和化工领域,也仍要重视工程教育的特征,强化工程实践环节,培养学生解决复杂问题的能力,完成化学工程教育的历史任务,探讨化工与其他学科的跨学科交叉,并落实到教学实践中,正确认识化学工程的学科范式和内涵。
大学化学论文2
论文题目: 大学有机化学实验课堂教学方法探究
摘要: 本文对大学有机化学实验的“三层次”递进式教学模式进行了探究,针对“三层次”的实验内容:基础规范性实验、综合设计性实验、研究探索性实验,分别设计了“问题引领互动式”、“任务导向参与式”、“专题研讨探究式”三种实验教学方法模型,该方法促进了学生自主学习、自主实验、自主创新能力的培养,提高了学生综合素质。
关键词: 实验教学;“三层次”方法;设计
实验教学作为高等教育中的重要实践教学环节,是培养学生综合素质和创新能力的重要教学手段。因此,探索高校实验教学模式与方法,培养学生自主学习、自主实验、自主创新(“三自主”)能力是高校实验教学的重要研究课题[1-2]。有机化学实验是化学、化工及其他近化类专业学生必修的一门基础课,近年来,浙江工业大学基础化学实验中心在基础化学实验国家精品课程建设过程中,对有机化学实验课程内容重新进行了规划设计,构建了实验内容的三个层次,即:基础规范性实验、综合设计性实验、研究探索性实验;在教学方法上不同内容采用不同方法,形成了“三层次”递进式的教学特色,充分体现了教师为主导、学生为主体的教学理念;在培养学生“三自主”能力方面取得了显著成效,充分发挥了作为国家级实验教学示范中心建设单位的示范和辐射作用。
一、有机化学实验“三层次”递进式实验教学模式的设计思路
有机化学实验开设的时间多数高校是在大学一、二年级,根据学生在不同学习阶段(大学低年级)的知识和能力结构的要求,课题组把有机化学实验内容划分为基础规范性实验、综合设计性实验、研究探索性实验三个层次,循序渐进地培养学生的自主学习、自主实验、自主创新能力,提高学生综合素质。“三层次”递进式实验教学设计思路如图1所示:
第一层次为基础规范性实验,是学生学好有机化学实验的基本原理、基本操作技能的基础,也是培养学生实事求是的、严谨的科学态度,良好的科研素养以及良好的实验室工作习惯的关键。第二层次为综合设计性实验,是训练、巩固学生基本操作的重要环节,也是提高学生自主学习能力、自主实验能力的过程;第三层次为研究探索性实验,是拓展思路、提高科研素质、培育创新意识、锻炼创新能力的过程。
二、“三层次”递进式实验教学模式的分层设计
课题组以培养学生“三自主”能力为目标,围绕有机化学实验“三层次”的内容,探索设计了三种教学方法。基础规范性实验采用“问题引领互动式”教学,意在调动学生的思维,侧重培养学生规范的实验操作技能、自主学习能力;综合设计性实验采用“任务导向参与式”教学,激发学生学习积极性,培养学生自主学习、自主实验能力;研究探索性实验采用“专题研讨探究式”教学,以科研问题为导向,培养学生自主探索、自主创新能力。
1.基础规范性实验———问题引领互动式教学。
有机化学基础规范性实验包括有机化学基本操作和基础实验,目的是强化基本操作技能训练,夯实基础。采用问题引领互动式教学,主要通过以下三个环节来完成:
第一,实验前教师要针对每个实验内容,围绕教学目标设置问题,让学生带着问题去预习,并拟出解决问题的方案,培养学生自主学习能力,提高实验预习效果。
第二,教师要在实验课堂上启发学生思路,调动学生思维,引导学生争论;学生在互动讨论问题的同时,思维得到拓展;对实验的内容也有了更深层次的理解,为动手操作做好了充分的准备。第三,教师总结点评,学生梳理思路,得出结论。通过这种教学方法,学生在实验操作中思路清晰,错误率大大降低,同时,也会及时发现实验中的问题,有利于培养学生自主学习、分析问题、解决问题的能力,培养学生勤动脑、善思考、细观察的良好实验习惯。以上过程可由图2模型设计展示出来。
2.综合设计性实验———任务导向参与式教学。
在实验教学中要培养学生的“三自主”能力,必须在实验课堂上为他们创造必要的条件,让学生通过亲自设计实验、参与实验,培养他们独特的思考能力和动手能力[3]。有机化学综合设计性实验是一些经典的.、有代表性的合成实验,目的是在加强合成实验训练的同时,增强学生综合实验能力。任务导向参与式教学是一种以具体教学内容作为任务,实验前教师要将任务分解,学生以团队的方式参与到实验的设计、讲解、操作、讨论、成绩评定等各个环节,这种角色互换的方式可以有效激发学生的学习兴趣和潜能,学生的自主学习能力、语言表达能力以及学生的自信心都会大幅提升,同时学生的自主实验能力也会明显增强,创新意识提高[4]。由于该方法由学生团队和教师共同完成,因此,在学期初,教师需要向学生公布实验教学任务,并组建团队,一般5~6人为一个团队。该教学过程设计模型如图3所示。
3.研究探索性实验———专题研讨探究式教学。
研究探索性实验是在基础规范性实验、综合设计性实验的基础上开设的。该实验集“综合性、设计性、研究性”为一体,以培养科研能力和创新能力为目标,并兼顾实验内容与实践的联系,可以为学生今后就业和从事科研工作打下良好的基础。专题研讨探究式教学,是学生根据某一专题的目的要求,查阅文献,研究讨论,运用相关知识和技能对实验方法、步骤、仪器等进行设计并实施,最后分析、讨论,评价其结果,是“科学探究式”的学习[5]。主要经过实验准备、开题报告、过程探索、拓展延伸四个阶段。经过这样的训练,学生学会查阅文献资料,设计实验方案,确定实验步骤,自己选择实验仪器,自己操作实验全过程;发现问题,自己解决;实验结束,每组同学完成一篇科研论文式的“小论文”,并写一篇实验感想。这一过程将科研思维方式和方法引入教学,提高学生综合利用已有知识不断创新的科研素质,充分发挥了学生的自主学习、主动探索的积极性和创造性。该教学过程的设计如图4所示。
“三层次”递进式的实验教学,经过浙江工业大学化学工程学院的实验研究,教学成效显著,但“教无定法”,只有不断地改进、创新实验教学方法,才能有效发挥学生的主动性、积极性和创造性,提高实验课堂教学质量。
参考文献:
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大学化学论文3
大学化学不仅是化学化工专业的基础课,同时也是材料、环境、机械、地质、食品、医学、海洋工程等专业的公共基础课,它不仅阐述了化学的基本概念与基本原理,也对上述概念和原理在工程材料、生物医疗、能源危机、环境污染与治理,以及日常生活等领域的应用进行了紧密关联。与此同时,大学化学在目前仍然是许多专业必修课的基础性课程,对大学化学知识的掌握程度将极大地影响后续课程的学习与理解,因此大学化学课程的学习在整个大学课程学习中占据着至关重要的地位。尽管如此,目前许多学生对于大学化学这门课程的学习仍然不尽如人意。
究其原因,主要可以归结为以下几点:
(1)课程理论性强:课程内容包含许多烦琐的公式推导与抽象的化学概念,内容相对枯燥,导致许多学生学习兴趣不高。
(2)与高中化学脱节:授课时往往开门见山、直截了当,学生无法从中学化学知识中找到相应的支撑点,容易使学生产生断档的感觉,从而增大了学习难度。
(3)教学模式单一:“填鸭式”教学模式使学生学习十分被动,无法有效地与教师交流,更无法对知识点进行深入理解与应用。
(4)知识结构框架不够清晰:章节学习完成后未该部分知识点进行总结与提炼,使学生无法构建知识结构框架,导致对所学知识点无法进行融会贯通。
针对上述问题,本文将在自己大学化学教学实践的基础上,就如何提高大学生学习大学化学效率进行初步探索,并提出相应的教学策略。
一、与高中化学相衔接,建立学习大学化学的信心。
大学化学课程往往开设在大一年级的第一学期,该时期学生不仅要适应全新的大学生活,而且还要适应高中教学与大学教学的教学进度上巨大差异;加之大学化学课程理论性强、公式繁多,若此时在大学化学教学中开门见山、直奔主题,会让学生产生一种断档的感觉,无法找到他们心中的化学基础支撑点。久而久之,学生对大学化学学习的信心将逐渐丧失,甚至到最后会出现一种“不求甚解、只求及格”的状态。
事实上,大学化学的教学内容是建立在高中化学知识基础上的,可以说大多大学化学的知识点是对高中化学的深化与推广。因此,当学生们翻阅教材后的第一感觉就是“似曾相似”,但是当他们继续细看后又会发现其中的知识点较高中化学要抽象得多、复杂得多,出现一种不知从何下手的感觉。针对该现象,授课教师必须要思考如何将高中化学与大学化学中类似的知识点顺畅地衔接起来。
例如,学生在高中化学中学习了吕·查德里原理,学会了对化学反应平衡的移动的定性判断,而在大学化学中的化学反应基本原理这一章节对该知识点进行了深化,要求学生不仅要判断反应平衡移动的方向,而且还要掌握定量计算平衡移动到了哪个程度。在阐述这个知识点时,教师应该首先复习吕·查德里原理,一方面可以让学生唤起该知识点的回忆,另一方面也可以让高中未掌握该知识的学生进行一个补充学习,起到查漏补缺的作用。随后教师才可以引出吕·查德里原理成立的热力学理论依据,分析反应平衡与吉布斯函数变、反应熵、标准平衡常数间的热力学关系,并用公式进行逐步推导。在经历上述步骤后,学生在学习过程中会经历一个循序渐进的过程,感觉也不会突兀。
总之,将大学化学与高中化学进行适当的衔接不仅可以逐渐建立学生学习大学化学的信心,甚至还可以调动学生的学习热情。
二、与社会热点问题相结合,激发大学化学学习兴趣。
大学化学这门课程涉及了许多公式推导与抽象概念,容易使学生产生困难感、枯燥感与厌倦感,从而恶化大学化学学习效率。笔者曾在课堂上发现,凡是讲到一点社会热点问题时,学生的兴致颇高,但是一讲到烦琐的`公式推导、理论计算时,学生的学习热情就逐渐下降了。如果整节课一直在传授理论性知识的话,学生的学习效率就会很低。
因此作为一名教师要尽可能将讲授的理论知识与学生感兴趣的社会热点与科技前沿相结合起,激发大学生学习大学化学的兴趣。例如,在讲述电化学这章节内容时,可以将环境能源与海洋防腐与电化学知识很好地结合起来。目前,国内许多城市正经受着雾霾的侵袭,而雾霾的形成与汽车尾气的排放有较大的关系。如果采用燃料电池来取代目前的柴油或汽油动力,可有效地解决汽车尾气排放问题,同时燃料电池作为一种新能源还可以成功地替代石油这类不可再生的资源。因此,燃料电池的应用前景可以引起学生的兴趣,而通过燃料电池又可引出原电池装置以及其中的氧化还原反应原理,并进一步引申到电极电势、电动势的求解。电化学知识还可以跟海洋防腐紧密结合起来,包括利用电解生成金属氧化物保护膜来隔绝氧气与水汽,从而起到防腐蚀的作用,另外还可以使用阴极保护法、牺牲阳极法等电化学措施对海洋浪花飞溅区钢构进行很好的保护。在配位化合物学习中,可以将王水为什么能溶解金、铂等贵金属的原理与配位化合物理论相结合起来,从而引发学生的好奇心,推动学生加深对配位化学物理论的理解。通过上述等串联,学生在学习大学化学这么课程的时候就不会觉得单调,学习积极性也将显著增强。
总之,在大学化学教学过程中可以经常强调化学在社会生活中的作用,展示化学令人振奋的发展前景,开阔学生的视野,激发学生浓厚的求知欲和强烈的探索精神。
三、增强师生互动,夯实学生的大学化学知识基础。
在课堂中讲述社会热点问题与科技前沿问题,容易吸引学生的目光,但是大学化学课程是基础课,不是前沿讲座型课程,因此在适当吸引学生眼球的同时,还必须要将基础知识阐述明白,让学生较快地掌握并能够灵活运用。笔者发现在课堂教学中,一些学生对某些知识点明明只是一知半解,却不会主动提出问题以求透彻地理解这些知识点。这就需要增强师生间的互动,在教学过程中要时刻注意学生反馈,甚至要加强学生的反馈。
对一些重要的知识点与难点,可以采用课堂讨论的方式进行解决。例如在课堂上可以抛出这么一个问题,升高温度或增加体系压力会让反应平衡如何移动,标准平衡常数、正逆反应速率与正逆反应速率常数分别会发生怎样的变化,然后让学生进行分组讨论。讨论完成后,教师要对各组的主要结论与观点进行提取与总结,然后进行对比、分析,如果说结论错,应该进一步分析错在哪里,为什么会错。通过这个讨论过程,学生对问题的思考程度明显加大,对知识点的掌握程度明显加深,学生学习的积极性也相应提高。更重要的是通过这种小组讨论获取的知识,会让学生增强大学化学学习的成就感。
总之,在教学活动中应采用多种形式,加大学生的参与度,同样能提高学习效率,达到提高教学质量的目的。
四、梳理章节主线条,让学生构建自己的知识框架。
大学化学理论性强,知识点多,因此在每章节学习后必须要进行适当总结与归类,否则在一定时间后非常容易遗忘或者混淆。笔者认为,教师应当在每章结束后对整个章节的内容进行系统地梳理,提炼出知识主线条,然后围绕主线理清各知识点间的逻辑关系,便于学生加深理解,并进一步构建知识结构框架,使学生能够对知识点进行融会贯通,不用强行记忆就能掌握整个章节的知识点。例如,学生普遍反映化学反应平衡这部分内容理论性强、公式推导复杂,是大学化学中较难学习的一部分内容。
事实上这部分的内容总结起来主要有两个问题需要解决:
(1)反应能否进行?
(2)如果可以进行,能够反应到哪个程度?判断反应能否进行,主要看反应的摩尔吉布斯函数变ΔrGm是否小于0。
而ΔrGm可由以下式子计算,ΔrGm=ΔrGθm +RTlnQ(式1),其中ΔrGθm 为反应的标准摩尔吉布斯函数变(由标准态下反应的焓变与熵变计算得到),Q为反应商,R为气体摩尔常数,T为温度。若ΔrGm小于0,则反应向正方向进行。若要判断反应进行的程度,则要具体计算反应的平衡常数。当反应达到平衡时(ΔrGm等于0),此时标准平衡常数Kθ等于Q,根据式1可得lnKθ=-ΔrGθm /RT(式2)。由式2即可计算出反应的平衡常数,并可进一步计算出反应平衡时的转化率。同时由式1与式2可进一步得到:ΔrGm=RTlnQKθ(式3),根据此式,只要比较Q与Kθ的大小即可判断平衡移动的方向。通过上述关系的梳理,学生只要理解上述主线条与逻辑关系,就可比较完整地掌握反应平衡这块内容。
总之,教学过程中一定要及时梳理知识主线,便于学生尽快地将复杂的公式、抽象的理论进行消化、吸收,并构建自己的知识框架。五、结语大学化学作为一门基础课程,对学生后续专业课程的学习起着承上启下的作用,对学生整个大学知识结构的构建也将至关重要。
因此,提升大学化学的学习效率颇具意义。鉴于大学化学的课程特点与上述分析,增强师生互动是教好大学化学这门课程的前提与基础。在互动中不断培养学生的学习信心,不断激发学生的学习兴趣,在互动中不断强化课程基础知识与核心内容的学习,不断梳理各个章节的知识主线,才有利于学生不断地提升大学化学这门课程的学习效率。学生的学习效率上去了,我们教师最终追求的教学效果与质量的提升才不会成为一句空谈。
大学化学论文4
目前我国信息技术高速发展,为了适应现在学生的学习特点与要求,随之产生了“微课堂”,微课堂是将教学的内容集中化,将其中一部分知识点制作成短视频的形式以此进行教学讲课,微课堂很巧妙地将新的课程设计与教学理念完美结合在一起、重点突出教学中非常难学的知识以及未学会的疑点。本文根据化学实验的讲课特征与要求,制定出将微课堂应用在化学实验教学中的方法及应用心得。
一、微课堂的定义
微课堂是现阶段新出的一种教育模式,通过“短、小、精、活”的形式进行教学,受到广泛大学生的热爱。微课堂通过使用短视频的方式和平板电脑、智能手机等与网络终端相结合的形式向每位学习者提供信息化的一种网络教学,打破以往的教学形式,通过制作成短片的形式将其出现在学习者的视野中。
二、微课堂的优点
微课堂讲课的方式是以短小、精炼的视频内容进行讲课,通过学习与使用电子终端设备进行自学,并且具有以下几个优点:
(一)讲课时间短。微课堂通过用短片的形式展示学习内容,时间通常为10分钟左右,在一定程度上能集中学生的注意力。讲课者要积极运用现实课堂重点掌握其中一个知识点,其中包括概念、例题、课后复习、习题练习等,由于时间的问题,教学者根据对知识的构思与表达一直是进行教育工作者的一大挑战,同时也是考验教师智力的体现。
(二)教学内容少。微课堂一般情况下,讲课内容比较集中,没有那么复杂与繁琐。通常状况下,微课堂只专门讲解其中一个知识要点,其特点是针对性较强、内容简洁明了、主题突出。因此在进行讲课时,教学者要将其重点、难点以及疑点进行相互融合,以此达到想要达到的教学目的。与此同时保证好教育可持续性,虽然微课堂视频短,但其内容精炼,保证了教育的完整性。
(三)资源容量小。微课堂是目前新兴的一种新型教学方式,信息内容多,视频短小并支持在线播放,师生之间能进行在线观看并且能实现远程教学,能实现教师之间相互交流沟通以及评价。
(四)资源构成情境化。微课堂将课本、教案、试题形成一体组成一个短视频,成为集教学为一体的教学资源。微课堂可以通过视频反应教课记录,也可以通过辅助资料进行学习,使学习者更具主动性,微课堂视频内容包括丰富的教学资源内容,其中包括教学理念、课程设计、多媒体素材与幻灯片等这些内容将其构成一个内容丰富,结构紧凑的“教学包”,为学生的学习提供了方便。
三、微课堂的设计原理
微课是充分利用先进的微信息化技术,运用在较短的时间内将其传统的教学内容进行视频化,它不能将某个学科的所有知识点概括,也不能将其传统课堂上的所有重点概括。所以,微课堂不能进行传统课堂的教学,只能作为一种辅助教学方式。所以在整个教学设计中,微课应遵循一定的原则。
(一)短小精悍且结构完整。微课堂有一定的时间限制,因此微课堂不仅要体现“微”又要体现“课”,而且一定要围绕中心简单易懂,突出重难点又讲解清楚,杜绝滔滔不绝的讲解要吸引人注意,要语言精准不能说些无关紧要的话,总之要做到有引人注目且语言精练、新颖。
(二)易学实用且生动有趣。微课应主要集中在其中一个知识点上,要求一定要简短有吸引力、生动且实用、自成篇章、易学易懂。在进行设计制作时要将其视频动画、图像声音以及字幕背景等方面进行统一,保证多媒体软件技术有效搭配,保证微课的吸引力。
(三)完整性与共享性。微课堂是以小课堂而深受大家追捧,不仅有头又有尾,而且将其引导思考布置任务的责任一并承担,这就要求不仅要突出重点而且要形象直观,以此实现较好的教学目的。微课堂一般情况下是运用网络传输的,一方面可以使学习者在多种移动终端上进行随时随地的学习,比起课堂的集中教学,另一方面比较省时省力又节约资源,达到了教学资源共享。
四、微课堂在大学化学教学中的实际应用
化学课作为医科高职缺一不可的基本课,其主要讲解了化学中的基本原理以及相关的知识点,通过将化学中的基本知识鱼特征和社会生活紧密联系在一块,旨在培养新的一批技术人员。我校学习大学化学课程的多半是高一新生,由于高一新生来自我国各个地方,首先在接受能力方面就存在一定差异,其次对于内容的认识以及知识概括相对于中学来说进展较快,学生不能全部适应。大学化学内容难理解、概念涉及的区域大况且与中学体系差距较大,再加上学生本身自学能力较薄弱,积极性较低、总是需要老师强迫着去学习。因此在学习大学化学时,那些重点以及难点可以采用微课进行自主学习。在进行大学化学教学实践时,第一步要将大学化学中的难点进行深入学习;第二歩是要注意课堂教学设计,主动改变教学方式与教学质量。另外不能直接进入课题,首先要引导并且教师说话要得体,教案要简单明了,讲完课后要迅速的总结小结。
(一)微课堂中心内容的确定。微课堂的核心是将教学中的设计作为重点。将文章中的'重点、内容以及结构的重点引导学生能够自发学习教学中的简单的知识点。例如:讲原子构成时,可通过视频的形式将原子的结构、显现出来。可以采用小动画的形式将抽象的物体简单简单化,带给学生新的认识,及时帮助理解这些难点和重点。
(二)将内容结合学科特点。我们要将微课程与自己的学科相融合,才能取得更好的效果。例如使用到在高职化学教学中,可以实现将生活化的东西重新在微课中体现出来,让同学们更加清楚地观察以及发现生活,从中感悟到其中的奥妙。对于微课程的开发需要我们齐心协力的总结教学中的重点以及疑点,设立一个小目标。
(三)针对中心点进行教学活动设计。将教学活动设计好导语,围绕核心点进行教学活动设计,点出重点问题。重点问题要紧抓中心点,并对中心点展开仔细的分析。其中课堂总结是对课程中心点与核心摘要的再次练习,通过反复练习增加对知识的记忆,指引学生进行反复性思维练习,争取做到对知识数往知来。但值得注意的是视频实质所显现的设计和超高水平的视频制作技术,高水平的拍摄,才能增加学生对学习知识的兴趣。进行视频的制作,例如将有关镜头的设计及写作还有音频与视频等相关东西与讲课内容相结合,同学生的兴趣紧紧联系在一起。对于学生,有字体的微课更加容易学习。相反对讲课老师来说,有字体的内容需要加强录制时口语问题。根据大纲整体思路,从符合实际教学的中心点出发,重点将热力学与氧化还原以及化学平衡等课程采用微课教学。主要涉及的重难点以及常见知识点集中在热力学、吉布斯函数、微观物质结构、四个量子数以及杂化轨道等问题上。根据视频制作以及相关老师、教学效果来看,经常见的重点以及知识要点要集中使用微课教学效果最好。根据物质结构基础的纯薛定谔方程结果显示表明,四个量子数在进行学习制作时使用了图表,最后收尾处同样进行了总结与练习,知识点总结效率高,但微课堂的特点是教课时间短,因此使得整个知识点讲的不清晰,导致教学效果下降。例如热力学部分中吉布斯函数求解由于自身局限性的问题,不适合使用模型、动画等方式教学。在进行教学设计时,使用了公式推导并结合典型例题,讲授过程中采用启发式、对比式、总结式微课教学方式,加强了学生对公式的理解与使用能力。在进行电化学中原电池进行微课学习时,可以使用新的教学设计方案。不是直击主题,而是以大家非常熟知的各种电池为引线并与实际相结合,首先应当让学生有一种全新认识,之后再慢慢引入到原电池中关于电池的核心内容以及主要概念。并运用图片、动画、视频等多种方法进行教学讲解,使用这种方法教学得到有效提高,因此获得了学校举办的微课堂比赛活动一等奖。
(四)微课堂可化难为易。将抽象的内容具体分析,将难点问题简单化,从难理解的重点开始讲解,结合科目特点进行一一讲解,首先做好分类,其次全方位展开,不能快速,要稳定走精度路线,才能更好地推广。由于制作微课堂的比较多,所以要以知识的中心为出发点,进行学科微课程关乎的知识点通常比较科学与准确,因此不能随意改变。况且以知识点为中心进行制作微课堂,可以使每个科目操作简单化。对于杂化轨道我们可以采用多种方法,这个量就比较大,面也广,可以采用模型图片、动画、视频与必要的板书进行讲解,运用启发式提问方法并总结教学实际,进行对比,取得了良好的效果。
结束语
根据以上分析可得:课文只能适当地运用到理科的大学化学中去。相对于某些知识点,例如:简介性质简单明了,知识点比较少的知识可以使用微课堂进行教学,能达到想要的效果,并且能进一步加强记忆,帮助学生达到自学的目的。那些比较复杂且难点和重点较多的知识,一般情况下10分钟左右不能讲解清楚,这样的知识点不建议使用微课,即使使用了也很难达到想要的效果。
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大学化学论文5
摘 要:[摘要] 以高等农业院校本科应用型人才培养为目标,对大学化学实验课程进行改革。提出了改革教学模式、拓展教学内容、完善评价体系等三个模块。真正实现了学生为主体,教师为主导,能力为本位的教学目的,有效激发学生学习积极性,提升学生综合素质,增强学
关键词:大学化学论文
[摘要]以高等农业院校本科应用型人才培养为目标,对大学化学实验课程进行改革。提出了改革教学模式、拓展教学内容、完善评价体系等三个模块。真正实现了“学生为主体,教师为主导,能力为本位”的教学目的,有效激发学生学习积极性,提升学生综合素质,增强学生团队协作能力,实现终身学习的理念。
[关键词]教学内容;教学模式;评价体系
[中图分类号]G642[文献标志码]A[文章编号]1008-2549(20xx)06-0109-02
东北农业大学化学实验课主要针对工科学生所设立,是一门重要的公共基础实验课。一直以来都存在着学生层次差距较大,实验内容设置单一,评价体系难以量化,不同层次的学生不能充分发挥自身优势,学生缺乏课堂参与、讨论的机会,难以激发学生的积极性和调动学生的主动性。在理论知识上不求甚解,实验过程中,遇到特殊现象不主动分析原因,使学生养成被动接受,机械地完成实验内容。进入21世纪,人才需求的发展趋势正向知识与能力并重型转变,变革实验教学内容与重构大学教学模式和评价体系成为当前亟待解决的问题之一。为了激发学生的学习热情,开拓学生的创新思路、发展高层次的思维技能、增强解决问题能力、自主学习能力,促进学生相互沟通、团队相互协作的能力,实现终身学习的理念,需要创立新的多元立体化的教学模式。让大学化学实验课教学真正达到以“学生为主体,教师为主导,能力为本位”的教学目的。真正实现由应试教育向素质教育转化,从以“教”为中心向以“学”为中心转化,由继承性学习向创新性学习的教育转化。
一优化整合实验内容
传统的大学化学实验课程内容设置顺序没有与学生相应理论课内容同步,并且课程内容设置存在知识点重复、内容枯燥,有些实验内容数十年不变,教材体系明显不符合化学实验发展的特点,与高等教育培养具有现代化开拓精神和自主创新人才的战略目标不相适应。大学化学实验主要针对大一学生开设,实验内容首先应从学生实验基本操作水平出发,循序渐进的提高学生实验能力,注重个性化、兴趣化培养。所以我校在实验课开课时间略迟于理论课,在操作难度设置上采取阶梯式培养。依据“重基础,强能力,宽专业,高素质”的新时代人才培养目标,大学化学实验教学体系既要注重规范的实验基本操作技能,又要吸收专业实验及科研课题的精华,突出现代化学实验的特点[1]。在实验内容方面上首先设置验证性试验,例如粗实验提纯、醋酸离解度测定验证性试验主要为了培养学生基本操作技能以及培养学生良好的实验习惯和安全意识,严谨、实事求是的科学态度,提高分析、解决问题能力。拓展实验内容相应提高综合性实验和自行设计实验设置比例,综合性实验内容的选择要立足基础、贴近实际生产和生活、跟踪科技前沿、涉及多学科的研究方法,有效提高学生文献查阅、综合分析问题等素质。针对授课的对象层次不同,为了让基础较好的学生有更大的提升空间,设置了开放实验,给学生提供宽松的学习环境和实验条件,实验内容为老师科研课题或课题相关方向,也可以是老师选择与日常生活相关的课题,学生通过兴趣选择题目,通过课余时间查阅资料,选择实验仪器药品,确定实验方法,设计实验方案,通过兴趣化进行实验,不仅能增进理论知识的学习,提高操作能力,激发创新意识[2],也为将来继续深入学习,打下了坚实的基础。
二强化教学模式的改革
1导学-助学-自学的学习模式根据调查将学生按性格、基础、专长等特点分组,采用2人小组,8人大组的分组方法,教师作为课堂的组织者、引导者,在课前预留结构性问题,以问题为纽带引导学生进行预习,学生通过查询网上资源等方法更有效、快速的预习。鼓励对将进行的实验细节提出改进,通过组间讨论和教师的'协助,对可行性改进方面,实际进行操作验证,这种预习模式能有效地通过预习增强对实验操作细节的了解,通过验证促进对实验内容和原理的理解。而且用小组为单位探讨回答老师课前预留的问题,渐进地实施“基于问题导向”的教学模式,可以有效避免学生消极和焦虑情绪,增强学生的学习动机、效能感和团队协作能力。课堂上教师首先应当创造民主和谐的教学氛围,给学生预留充足的思考问题和发表见解的时间。引导和协助学生完成实验,培养学生探索问题、善于发现问题、自主解决问题能力。选取适合的实验,采用师生互换角色教学模式,学生自主选择题目,组内根据学生性格、专长选择收集资料、总结观点、课堂展示等分工,这种教学模式有效地发展学生个性培养;开展组内讨论,增强学生之间团队合作精神,提高学生总结问题的能力;教师要在此期间,适当地给予指导,促进学生养成“想问、敢问、好问、会问”的习惯[3],培养学生主动积极的问题意识、善于提问的质疑精神及总结归纳知识的能力;课堂上成果展示,组间讨论交流,有利于知识体系深入化、系统化、完整化。2.教育技术现代化建设信息科技的迅猛发展,学生学习工具逐渐智能化,为了使教师和学生沟通无极限、无时限,构建多维网络立体信息交流平台是大势所趋,沟通平台以QQ群和微信群为主要的联系承载方式,真正的实现了随时、随地、随需的无缝学习。充分利用多媒体的功能,逐渐提高网络技术在实验教学中的应用,增强学生对实验课程重点和难点知识讲解的实效,不断提高实验教学的效果。
三完善实验成绩评价体系
目前实验课成绩评价很难量化,实验课成绩评定一直是实验教学过程的难点。现在教师大多对学生实验课成绩评定主要考察学生对实验基本操作掌握,实验报告书写情况等。但实验课成绩应当体现学生的实验操作技能、综合分析能力、自主学习、创新精神、进步程度等方面综合素质的客观评价。所以构建评价主体多元化、考核内容多元化、考核方式多元化、科学、完善、公正的化学实验成绩评定体系,可以激发学生主动学习,积极思考改变实验操作细节提高创新思维,养成良好的科研习惯。我校主要采用定量评价和定性评价相结合,形成性评价与终结性评价相结合、学生自我评价与相互评价相结合、团队评价和个人评价相结合以及学生在学习过程中的进步记录,构建大学化学实验“多元化”教学模式考评体系。教学考评体系力求实现全面性、开放性、公平性的评价标准。具体考察点见表1[4]。1形成性评价考核教师普遍都是通过课前提问形式来考察学生的预习情况,但课前提问只针对少部分的学生,学生会心存侥幸不重视预习,我校主要通过预习报告来检验学生课前准备情况,这种形式具有普遍性,而且学生可以通过多种方式提出改进实验操作细节的建议检验预习情况。2实验基本操作能力考核容量瓶、移液管、滴定管的使用等基本操作及典型有机化学合成装置的搭制用操作考核制来检验,对学生逐个进行考核打分,既可以量化学生成绩,又起到了督促学生规范化基本操作的作用。3综合素质考核综合设计性实验考查,由学生自己设计实验方案,选取测定方法,根据所得数据分析数据的可靠性。有效地体现出学生独立应对问题、分析问题与解决问题的能力及总结写作的水平。4化学实验理论知识考核为了弥补实验考核及课堂上无法体现的操作之外其他相关知识点,我们有针对性地设计并制作了化学实验网上考试系统。利用自主开发的网上实验考试系统进行实验理论知识考核。学生通过考试系统可随机抽取客观题,由计算机系统直接批阅,主观题教师在线批阅试卷。系统根据班级章节题型难易度进行统计分析,帮助教师了解学生知识的掌握情况[5]。总之,培养创新的实验人才是现代高校化学实验教学改革的重要目标之一,构建多层次的创新实验教学体系是完成目标的有效途径。大学化学实验课通过优化实验内容,教学模式多样化,完善试验考核体系,有效地提高了学生的科研素质、实验技能和创新能力。大学化学实验教学改革是是全面实施素质教育的需要,为培养创新型人才发挥了很大作用。
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大学化学论文6
摘要:在充分了解我国大学化学实验教学改革的背景下,构建综合性与创新性并重的新型大学化学实验课程教学体系。根据扬州大学化学化工学院的专业性质和学生特点,自主探索出版大学化学实验综合性教材,倡导绿色化学环保主义理念,同时引入“导师制”,通过学生自主探究性学习,培养学生解决问题的能力和激发学生自主创新意识,使学生真正成为实验教学的中心者和受益者。
关键词:大学化学实验;教学改革;综合性;导师制
大学实验教学是大学化学教学理论与实践结合,培养学生探究能力、创新能力、实践能力的重要环节[1-4]。回顾我国高等教育历史,在启动本轮教学改革前,我国高等院校的实验教学多为学生提供传统的填鸭式“菜谱”实验手册,教师依据实验手册对实验步骤进行详细演示,学生依据“菜谱”按部就班地实验操作,这些“菜谱”实验大多为验证式实验,不利于培养学生的创新能力。进入上世纪末,随着教学质量工程的启动,掀起了一轮教学改革热潮,大学化学实验教学也随之展开了彻底的改革工作,其基本思路是依据化学实验的认知规律,自成体系,单独设课,并将实验分成三个层次:基础实验、综合实验和探究实验,也取得了许多有建设性的成功经验。
1我国大学实验改革背景
20世纪90年代起,尤其是1999年教育部在第三次教育工作会议上发出“推进素质教育,培养创新人才”号召以来,国内诸多高校掀起实验改革热潮,改革的基本思路为:一是实验课单独设课;二是将实验课程划分为:基础实验、综合试验、探究性实验,以适应新形势下社会对化学人才的需求[5]。
2扬州大学化学实验教学体系介绍
以扬州大学化学化工学院为例,从1999年以来尝试实验教学改革,于20xx年在探索和实践中建立一套独特的实验教学体系,并编写出《大学实验讲义》,经过多年实践教学验证,《大学化学实验》和《新编大学化学实验》两套教材先后出版。改革初期,学院通过走访调研,尤其是到全国兄弟院校参观、学习,结合自身实际,对原实验教学体系进行了全方位的改革,形成了一套新型的、行之有效的实验教学方案,具体做法如下:
2.1实验中心简介
我院实验中心依托扬州大学测试中心和省级化学实验中心平台,对大型仪器进行集中管理,促进教学和科研资源的互补共享,提高资源利用率。中心主要承担化学化工学院五个专业即化学、应用化学、高分子材料与工程、化学工程与工艺、制药工程的基础化学实验和专业化学实验的教学任务,同时还承担全校工、农、医科等各类专业的公共化学实验教学工作。
2.2实验室管理
我院实验中心实行校院两级管理:学校实验室与设备管理处在实验室建设、管理和实验队伍建设上起指导作用。化学化工学院对实验中心直接领导与管理,职责明确。中心资源实行“一体化”管理,对实验课教师、技术人员、实验室、实验仪器、设备及实验经费在中心范围内统一管理、统一调配,实现资源共享。在日常管理中,我们发现以下问题有待整改,例如:实验室管理人员与实验教师沟通不到位;实验员与实验教师对接不紧密,实验员只着手准备实验仪器,不参与整个实验过程,造成有些实验仪器使用较频繁,出现了仪器损坏后未及时维修现象,可能影响到实验教学正常进度等。针对以上问题,我院切实加强实验室管理,要求院领导和督导听课查课时,不少于20%的课程为实验课;基础化学实验室主任和副主任不定期抽查实验教学和装置情况,对教学执行不到位、仪器维护不合理现象及时督促整改维修,安全隐患第一时间进行处理,对不整改、不落实的实验室进行院内通报批评;为鼓励教师从事实验教学工作,学院从职称评聘、工作量计算等方面对从事实验教学的教师倾斜;给予实验专任教师充分的科学研究空间,请其根据个人方向,有机筛选部分研究内容,请学生自主选择并进行自主实验,将该类创新实验作为基础化学实验的拓展内容,同时将学生成绩纳入基础化学实验最终考核成绩[6]。
2.3师资队伍
我院从事实验教学的教师近80%具有副高及以上职称。为进一步加强实验技术队伍建设,在实验中心13名实验人员的配备基础上,20xx年我院又引起了3名专职实验员,其中1名为博士学历,2名为硕士学历;为提升实验技术队伍综合素质,我院加大实验中心人员专业培训力度,提升其业务能力水平,鼓励在职攻读硕士、博士学位,采用“走出去、请进来”的.原则,即定期聘请国内实验管理领域专家教授来院开设实验技能与管理培训讲座,还组织实验中心人员赴兄弟院校参观交流,学习实验教学管理模式与先进经验。
2.4实验室安全
在提升绿色化学环保主义的同时,实验室安全管理也是实验教学工作中的关键[7],我院每学期都组织学生统一进行实验室安全培训,详细介绍各种实验仪器的使用方法,特别针对实验时易发生的安全隐患,进行细致分析,提出合理应对措施,增强学生对突发性事件的预防与抵御能力,例如:进实验室必须穿实验服、戴护目镜,并在实际教学中落实;请消防员对学生进行灭火器使用培训,并进行模拟练习,确保学生能正确使用灭火器;学院定期举行安全逃生演练,合理规划逃生路线,增强学生对突发事件的自救能力;仪器使用落实责任到人,使用前后需签名并写明用途及注意事项。我院还选聘了一批责任感强烈、工作严谨的研究生任实验室安全员,配合做好实验室安全管理,建立安全员QQ和微信群,确保沟通畅通无阻。安全员的聘任对学生来说既是荣誉,又是责任,有利于学生自我加强安全意识,让学生充分参与到实验室安全管理工作中[8]。
2.5实验教材
我院以“厚基础、宽口径、求创新”的理念为学科中心,开放多学科交汇式化学实验平台,构建多层次化学实验教学课程体系,依据以上理念,由扬州大学牵头,八校合编的《新编大学化学实验》教材应运而生,本教材共4册,分为基础知识与仪器、基本操作、仪器与参数测量、综合与探究。此教材体现“齐全、细致、创新”。全书囊括了214个教学实验,涵盖基础类综合类探究类各项实验内容,为反映实验教学的发展历史,适当增加基础实验量,安排了部分自动化程度相对较低的仪器进行测量实验,既确保各校根据自身实验装置和人才培养情况自主选择教学内容,又有利于加深学生对实验测量基本原理的认识程度;考虑到现代分析技术发展迅速,特别在仪器介绍部分增设了目前科学研究中经常使用的先进仪器介绍,以适应不同教学需要,也可供相关专业人员参考。教材利用我院教师自身的科研优势,将其可转化的最新科研成果演变成实验案例,使实验训练即接近科学前沿,又接近生产实际;一切从实验教学出发,本着“化繁为简、精益求精”的原则,将基本实验技能尽量全面体现在不同实验中,将原本单一的化学实验进行整合,强调实验之间的相互关联性,由浅入深、循序渐进,并注重加强综合性,部分实验提供了多个实验方案,一方面供各校结合自身情况自行选择,另一方面拓宽了学生的知识视野[9]。2.6TA制站在安全、环保、绿色的化学实验教学改革舞台上,我们力求让学生真正成为主角。于是,我院设立TA(TeachingAssistant)制,即选聘一批优秀的研究生担任实验助教,协助教师进行实验教学,确保在安全第一的前提下,学生能获得即时的指导和帮助,TA的设立既减轻了实验教师的工作压力,又提供给研究生一个良好的锻炼平台。TA在每次实验前进行预实验,熟练掌握操作流程,做好备课工作,以保证实验的顺利开展。对实验中可能出现的问题进行预设,查找相关文献,提前准备好解决方案。在指导本科生进行实验时,针对出现问题,进行适当引导点拨,并鼓励其自主探究,寻找问题症结。在我院综合性化学实验中,主要以案例和情境教学为主:教师根据实验教材内容,放手让学生自主设计实验,将学生分为几个小组,请每个小组实验前通过各种方式进行资料搜集和实验预习,自主设计预习报告和实验方案,经指导教师或TA检查合格后,学生开始自主进行探究性实验,鼓励学生对实验中产生的问题存疑存异,即使实验没有呈现预设结果,也请学生进行书面性的总结,鼓励学生在教师和TA的点拨下抽丝剥茧、自主找出实验中存在的疑难杂症[10]。例如:在“纳米多孔材料ZIF-8合成与表征”的探究性实验中,通过介绍当今世界前沿研究热点金属有机框架(Metal-organicframeworks,MOFs)的研究背景、发展历史及应用领域,将同学们带入了多彩斑斓的MOFs世界,以设问形式进行情境导入,比如:MOFs中类沸石骨架结构材料的ZIF-8的形貌和尺寸可控制备。首先,请学生搜集查找相关文献,自主了解ZIF-8的结构特征、制备条件、以及使用扫描电子显微镜(Scanningelectronmicroscope,SEM)、透射电子显微镜(Transmissionelectronmicroscope,TEM)、粉末X射线衍射(PowderX-raydiffraction,PXRD)等分析表征手段,最后自行设计实验方案。引导学生自主探究,小组合作完成实验。在实验报告的写作上,改变千篇一律的填写报告纸,引导学生多自主查阅文献,了解并阅读中外专业杂志,尝试以发表论文的格式来撰写实验报告,既开拓了学生视野,又为学生今后自主撰写论文打下了坚实的基础。TA制的设立从课上延伸到课外,研究生充分发挥科研经验方面的优势,帮助本科生树立学术科技创新观念,打造学习共同体,指导他们进入实验室开展科技创新活动,建立了大学生创新实验平台。20xx年,我院本科生参与江苏省大学生创新训练计划收获颇丰,有178名本科生参与其中,有6个项目被评为国省项目、18个项目被评为校重点项目,多名本科生以第一作者身份在CoordinationChemistryReviews、AdvancedScience、Small、Nanoscale等国际高水平杂志上发表论文。
3结语
以上介绍了扬州大学化学化工学院及部分高校联合开展化学实验教学改革的现状,虽然不能以偏概全,代表全国教学改革之现状,但也反应了我国整体化学实验教学改革之方向。还有许多需要进一步学习和推进的地方,例如在实验教材方面,我们习惯于使用正规出版的教材,而不是讲义,前者的优点是保证了教材的科学性、严谨性,但不利于及时引入创新的研究成果,难以跟上学科发展的步伐;同时在如何提升学生的学习积极性与主动性方面也是我们今后需要进一步探讨的课题,总之,尽管我们在过去的一个阶段,在化学实验教学中已经采取了一系列改革措施,也取得了不错的教学效果。但化学实验教学改革任重道远,需要不断引进新的教学理念和教学方法与技术,不断提升化学实验教学质量,才能真正成为高水平、创新型人才培养中不可或缺的重要一环。
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大学化学论文7
[摘要]对大学化学实验在创新人才培养方面的要求进行了概述,论述了培养学生的化学实验动手创新能力、实验设计创新能力以及学生在化学实验中的思维创新能力方面的具体要求。在此基础上,重点论述了大学化学实验如何根据上述创新人才培养的具体要求来开展教学活动,从转变教师的教学思维、丰富教学内容以及多样化教学模式分别提高学生的化学实验的动手创新能力、实验设计创新能力以及学生的实验思维创新能力等,为教师的教学提供了一定的参考。
[关键词]大学化学实验;创新人才;教学改革
作为高等教育,大学阶段的教育相比中小学更加注重对学生学习习惯、学习方法以及创新能力、探究能力方面的培养。大学化学实验作为基础性课程,对学生创新能力、探究能力的培养有着重要的作用和意义,需要教师立足于培养创新人才积极开展教学改革,从而促进学生在化学实验动手能力创新、实验设计创新以及化学思维能力方面有创新性的发展,促进当代大学生创新性的培养,为我国的发展提供创新性人才。
一、大学化学实验在创新人才培养中的作用
(一)培养学生的化学实验动手创新能力
创新人才的培养,首要方面就是检验提高大学生的动手实践能力,而大学的化学实验课程的教学在创新人才培养方面,需要教师予以重视。教师在大学化学实验方面对创新人才的培养表现在帮助学生提高化学实验的动手创新能力,提供了把学生培养成为创新人才的实践基础。
(二)提高学生的化学实验设计创新能力
学生的实验设计创新能力是大学生在化学实验方面创新水平高低的衡量指标。学生的化学实验创新能力的提升,是教师在大学化学实验教学中培养创新性人才的重要方面,是与化学实验教师的具体教学实践活动的开展息息相关的`,需要教师在教学中对学生创新设计化学实验方面予以重视。
(三)增强学生的化学实验思维创新能力
创新人才的培养,最终来讲还是培养学生的创新意识、创新思维等等,让学生学习如何进行创新,如何有效进行创新是大学化学实验课程培养创新人才的重点之一。增强学生的化学实验思维创新能力是大学化学实验课程在创新人才培养方面的最高目标。
二、在大学化学实验中培养创新人才的措施
在明确大学化学实验课程在创新人才培养方面的作用后,教师就要根据这些具体的教学方面设计合理有效的实验教学。
(一)转变教学思维,引导学生自主动手参与化学实验
培养学生的化学实验动手创新能力,需要教师明确学生在实验教学中的具体位置,需要教师转变教学思维,给学生充足的学习空间,让学生能够在实验中自主参与,积极动手,将各种实验的原理、实验注意事项以及不同实验条件带来实验结果之间的区分等内容与具体的化学实验实践相结合。教师在教学过程中,要让学生进行自主探索,让学生积极主动参与到实验中,从而提高学生的实验积极性,提高学生的实验创新动手能力。例如,化学键以及化学能的释放等化学实验内容的教学就需要教师引导学生进行适当的预习,并生成问题,在课堂实验过程中予以动手实验练习,提高学生的实验动手创新能力。
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摘 要:(二)丰富教学内容,在化学实验课本内容的基础上引导学生进行创新 教学内容的丰富是提高学生化学实验设计创新能力的必由之路。培养创新人才需要教师在化学实验课本教学内容的基础上,鼓励学生、引导学生在化学实验
关键词:大学化学论文
(二)丰富教学内容,在化学实验课本内容的基础上引导学生进行创新
教学内容的丰富是提高学生化学实验设计创新能力的必由之路。培养创新人才需要教师在化学实验课本教学内容的基础上,鼓励学生、引导学生在化学实验的设计方面进行创新。例如,在电解质溶液的设计以及评定实验中,需要教师引导学生探究不同的电解质溶液的特点,并让学生创新选择不同的溶液进行对比实验,让学生自主探究设计实验,从而尝试降低实验误差,或者在该实验的基础上得到一些新的实验设计研究成果等。
(三)多样化教学模式,提高学生在化学实验学习中思维创新深度
多样化教学模式,在大学化学实验教学中,主要指教师要积极运用探究式教学模式、情景教学模式等,让学生在这些开放的教学模式环境下,让学生能够在学习中独立思考,能够不断迸发出探究创新的火花,促进学生化学思维深度的不断深化发展以及思维宽度的广化发展。例如,教师可以采用情景教学模式,给学生一个实验创新或者实验验证的命题,让学生自由结组开展实验的设计、安排以及动手操作,自己解决实验中面临的问题,锻炼学生的思维创新能力等。综上所述,大学化学实验对创新性人才的培养需要立足于课程基础以及学生的学习现状,明确大学化学实验在创新人才培养方面的要求。根据这些要求,教师在大学化学实验教学中要转变教学思维,丰富教学内容以及多样化的教学模式,从而促进大学化学实验对创新性人才的培养,提高教师的教学效率以及学生的学习效率。
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大学化学论文8
前言
思维属于人脑对周边客观事物的概括以及间接的反应。一般情况下,思维包含综合、概括、比较、分析、归纳、推理等能力。在化学教学中对学生的思维能力进行培养,目的就是让学生把握物质的变化和规律,最終让其能够正确认识物质的变化规律。
1.应用归类比较法来培养学生认识物质性质以及化学反应的能力
比较就是将客观事物之间的共同点以及差异进行确定的方法,而归类就是将客观事物的内在联系以及外部特征进行分类的方法。而比较属于归类的基本条件,归类属于比较的主要依据,二者具有辩证统一的关系。在教学的过程中,采用比较以及归类的方法,在一定程度上能够让学生全面了解以及加深对知识点的印象,并且让学生了解和掌握同类物质和同类反应之间的共性和个性的特点。
例如,在讲解过氧化物和钠的氧化物时,可在两支试管中分别加入等量的过氧化钠固体和氧化钠固体。首先让学生观察两种固体的状态和颜色,并做好记录。随后,用胶头滴管分别往两支试管滴入相同量的水,再用带有火星的小木条插入试管,检查哪一支试管中的带火星的木条复燃。随后,向两支试管中分别加入5毫升水,并且加入相同滴数的酚酞试液震荡,观察试管中溶液的颜色变化。上述实验主要是探究过氧化钠和氧化钠之间的共性和个性,该实验得出的结论为:
共同点:两种物质均属于金属氧化物,两种物质都可以和水反生反应成氢氧化钠。
不同点:过氧化钠的颜色为淡黄色,氧化钠的颜色为白色;过氧化钠与水反应还能够生成氧气;过氧化钠接触空气中的二氧化碳能够生成氧气。
通过对氧化钠和过氧化钠的比较和归类,让学生能够更加深入了解两种氧化物的性质,进而让学生明白共性存在于个性中,在一定程度上能够培养学生的概括能力以及独立思考的能力。
2.通过设问、解惑以及推理的方法来培养学生的逻辑思维以及辩证思维能力
辩证思维需要应用唯物辩证法对问题进行分析、判断以及推理,而逻辑思维则以正确的判断以及概念作为主要依据。由此可知,想要培养学生的逻辑思维,就需要加强概念方面教学的力度。
例如,在色谱教学的过程中,可将色谱的定义总结归纳为“色谱属于一个分离的过程,色谱主要是利用不相同的组分在相互不溶和相对运动中的两相,也就是相对运动流动相和相对静止固定相中的吸附力、离子交换的能力、分子大小以及分配系数等差别,在经过多次质量交换之后,从而让不相同组分进行分离”,通常学生对色谱的熟悉度较低,因此对于较长的定义更是无法理解。教师可以先向学生介绍色谱相对典型的例子(传统柱色谱法分离植物色素)。学生可自行假想在做植物色素实验,将碳酸钙置入玻璃柱内,随后将植物色素溶液倒进玻璃柱内,再向玻璃柱倒入石油醚,随后即可看到色素溶液出现分层现象。教师可向学生讲解色素分离的过程就是色谱分离,其中使用的石油醚就是流动相,而碳酸钙就是相对静止固定相,而植物色素溶液就是不同组分样品,使用的玻璃柱就是色谱柱。随后可向学生进行提问,石油醚和碳酸钙的作用是什么,实验中使用的物品是唯一的选择吗等。如此一来,学生能够对该知识点进行深入理解,从而能够培养学生的逻辑思维和辩证能力,使其对学习产生兴趣。
3.精心设计问题,激发学生的思考能力
思考起源于疑惑,没有问题就不会出现思考,思考都是以解决问题作为起点。在化学教学的过程中,化学教师需要提出具有启发性的.问题或者是具有质疑性的问题,为学生建立较为新颖的学习环境,为学生创造良好的思维环境,让学生通过深刻的思考、判断、分析和比较来掌握知识。
4.应用多种方式来训练学生的思维能力
4.1分析比较思维训练
在教学的过程中,不断增加新知识和新概念,吸收的知识既存在区别又存在联系。例如,滴定管、量筒、容量瓶,其均属于容量仪器,它们均能够量出液体的体积,导致学生在使用这些容量仪器时很容易会出现混淆。因此教师需要引导学生从这些容量仪器的容量范围、形状、刻度规格等进行细致的比较,让学生弄清楚何时使用何种容量仪器。让学生对易混淆知识进行思考和比较,将知识点之间易误导的地方指出,对混淆原因进行分析,让学生能够正确掌握知识的精髓,从而提升学生思路的清晰度,并且提升学生对问题分析和比较的能力。
4.2整体思维
整体思维主要是指思维的高度、宽度等。化学属于基础学科,该门学科与人们的日常生活、环境保护、工业、农业以及国防等都有非常密切的联系。因此,在教学过程中需要时刻将实际生活和理论知识进行结合。
例如,在学习二氧化碳时,结合实际生活向学生介绍温室效应;在学习卤化银时,向学生介绍变色镜的化学原理;在学习乙酸时,向学生介绍中医采用食醋医治感冒等。只有将理论知识与实际生活结合进行讲解,才能在一定程度上扩展学生的知识面并且能够提升学生对化学的兴趣。
5.小结
综上所述,在化学教学过程中,教师不仅需要重视知识的传授,还需要培养学生的逻辑思维能力,让学生能够养成独立思考以及自主学习的能力。
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一、合理安排教学内容
应上好绪论课。作为大学化学课的第一次课,如果能取得好的教学效果,对后续教学工作的顺利开展以及学生能学好这门课程至关重要。绪论的内容应该让学生有耳目一新的感觉,满足他们的好奇心以及期盼心理。一般而言,学生关心的是大学化学与专业之间的关系及学好大学化学对将来的发展有怎么样的作用。因此,绪论课要解答学生的疑问,突出大学化学这门基础课的重要性。现代科技飞速发展,许多新材料随之而生,而新材料的应用又促进了科技的进步[3]。大学化学这门课程有着极为丰富、热门的科学前沿知识,如超导材料、记忆合金、不碎玻璃、纳米材料、不锈钢、导电塑料、石墨烯等,这些科学前沿知识能够极大地激发学生的学习兴趣。在绪论课中讲述一些新材料的意外发现,乃至研制成功,再到实际应用,这样一些有趣的内容,往往会引起师生的共鸣,达到期望的教学效果。实践表明,适当讲解关于科研前沿的内容,有助于培养学生学习大学化学的兴趣。化学学科的内涵极为丰富,学科交叉和融合是现代各科学发展的一大特点。在新形势下,当前教学改革的发展趋势要求人才须按照社会发展的需求来培养。因此,在大学化学的教学过程中,应当结合学生的专业方向来选取适当的科学前沿内容。此外,科学前沿的新成果不断涌现,课程的教学内容也必将随之不断调整。基础理论教学是大学化学课程教学的必不可少的关键环节。
许多基础理论,由于不能及时与实践相结合,学生在学习过程中很难体会其含义,达不到学以致用的效果。例如,讲解热力学第三定律“在绝对零度,任何完美晶体的熵为零”时,学生只能从文字上得到“绝对零度不可达到”这个结论。实际上,学生对“是否存在降低温度的极限”这一问题非常感兴趣。此时,若给学生引入最新的研究报道:20xx年10月22日,意大利国家核物理研究院下属的格兰萨索粒子物理国家实验室宣布,他们将一立方体铜块冷却到6毫开(零下273.144摄氏度),这一温度几乎接近“绝对零度”(零下273.15摄氏度)。实践表明,这个最新报道的引入不仅可以激发学生的学习兴趣,还能让学生了解虽然绝对零度在实际生活中似乎无法达到,但科学家还是不遗余力地尝试着接近绝对零度。通过科学家对绝度零度的不断追求,让学生认识到科学永无止境,激励他们学习科学工作者那种锲而不舍的精神。做到教学内容的合理安排,这就要求教师在充分理解教材的前提下,准确地把握相应的知识体系与所设的培养目标。另外,为了能够将相关科学前沿知识充分应用到大学化学的教学中,教师应深入学习该学科的新知识,追踪该学科的相关科技研究最新发展趋势和动态,精心选取相关科学前沿知识来充实课堂教学内容,让学生可以学以致用。例如,在讲解原子结构相关章节时,可以讲解碳的不同形态的材料,如金刚石、石墨、富勒烯、碳纳米管、石墨烯等。本文以石墨烯以及单层石墨烯的诞生历程为例来讲解。单层石墨烯是由英国曼彻斯特大学的两位科学家安德烈·杰姆和克斯特亚·诺沃肖洛夫于20xx年发现的。他们制备单层石墨烯的方法非常简单,先从石墨中剥离出比较厚的石墨片,之后将这个比较厚的石墨片的两面都粘在一种特殊的胶带上,撕开胶带,就能把较厚的石墨片一分为二。不断地重复这样的操作,得到的石墨片也越来越薄,最后,他们可以得到仅由一层碳原子构成的薄片,这是单层石墨烯的诞生历程。从此以后,石墨烯的制备方法层出不穷,经过近几年的.发展,科学家发现,离单层石墨烯的工业化生产越来越近。安德烈·杰姆和克斯特亚·诺沃肖洛夫因其在单层石墨烯的特别贡献获得20xx年诺贝尔物理学奖。此外,引入石墨烯的最新研究进展:石墨烯微片规模化生产技术已经成熟,其下游运用研发成果层出不穷。石墨烯未来五年在光电显示、半导体、触摸屏、电子器件、储能电池、显示器、传感器、半导体、航天、军工、复合材料、生物医药等领域将呈现爆发式的增长。这不但会让学生很轻松地完成本课教学内容的学习目标,掌握抽象理论中原子结构化学键与物质形态的关系,又能了解当前无机化学的前沿领域,大大增加学生对抽象结构化学的学习兴趣。
二、注重理论结合实践
在教学内容上,要注重理论与实践相结合,鼓励学生探索创新。在固体结构章节,学生对晶体中原子的周期排列、晶胞在三维方向的重复堆积,以及晶体的结构特征等知识点很难理解,认识和想象力跟不上教师的讲解。此时,可以将学生带出课堂,到实验室中让他们通过亲身体验去认识晶体结构。在实验室,学生可以接触大型的科研仪器———X射线单晶体衍射仪。X射线单晶体衍射仪的分析对象是一粒独立的晶体,就像我们所看到的一粒盐或一粒砂糖。单晶中,原子或原子团呈周期性排列,如果将X射线(如Cu的Kα辐射)照射到单晶上,就会发生衍射,接着对所得衍射线的数据分析可以解析出晶体中各个原子的排列情况,解析出晶体的结构。晶体的结构可通过测试的方法来确定,这对物质性能的解释、学科的发展以及新产品的生产和研发等,具有很大的作用。例如,20xx年,中科院院士、著名结构生物学家、清华大学施一公教授研究小组首次在世界上揭示人源γ分泌酶复合物的精细三维结构,发现人源γ分泌酶复合物与阿尔茨海默症(俗称老年痴呆症)的发病直接相关,这为理解γ分泌酶复合物的工作机制以及老年痴呆症的发病机理提供重要依据。这一例子的讲解,可以极大地加深学生对晶体结构的认识,激发对晶体结构学习的兴趣。
三、利用多样的教学方式
教学方式是达成教学目标的重要环节。由于教学内容的侧重点不同,需要采取灵活的教学方式。基础理论知识具有明显的理论特点,课堂教学以讲授为主,在多媒体课件及相关视频的辅助下生动地呈现教学内容,可以有效地提高课程教学的效率。在大学化学课的教学过程中,特别是在引入相关科学前沿知识来讲解时,充分利用多媒体来教学,将一些科技现象和流程通过动画形象逼真地演示出来,更能为学生提供眼、耳等感官刺激,使他们的思维变得更加活跃,对于相关的知识点也就更容易理解和接受。此外,启发学生思考,使他们主动学习。教师在课堂上要经常提出一些问题,引导学生进行讨论,之后根据情况对某些问题的解答进行补充和扩展。教师还应注重鼓励学生积极参加各类大学生创新活动或专业科技竞赛,还可以让参与教师的科研活动,通过这些活动激励学生积极主动学习,提高他们的动手能力和创新能力。
四、结束语
在大学化学的教学过程中,适当地引入相关的一些科研前沿知识,既能让学生在学会课本知识的基础上了解一些科学前沿的相关研究进展,还能激发学生的求知欲,由被动接受式学习变成主动求知型学习,提高学习兴趣,真正体会到学习的乐趣。教师结合科研前沿知识,在教学内容和教学方式方面进行改革,可以提高教学质量,达到更好的教学效果,这更符合培养创新人才理念的要求。
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一、引言
随着我国高等教育改革的不断深入,复合型、创新型人才培养越来越受到重视,本科教学已经不再是单纯的专业知识传输,而是对知识、素质、能力等方面的综合培养。化学学科作为一门中心科学与应用型科学,与物理学、材料学、生命科学等多种学科相互交叉、相互渗透,已成为许多高校非化学专业学生的一门重要的基础课程。通过《大学化学》课程的学习可以帮助学生掌握必需的化学基本理论和基本技能,能运用化学的理论、观点、方法审视公众关注的材料、能源、环境保护、生命科学、国防、医药卫生、资源利用等热点问题。在知识经济快速发展的今天,加强大学化学课程教育,培养具有一定化学基础知识和应用能力的学生是非常必要的。它顺应了教学改革的要求,有助于提高学生的综合素质,增强学生在就业市场上的竞争力,拓宽学生的人生发展道路。
而《大学化学》课程教学模式改革是一个系统而漫长的过程,如何尽可能的调动所有有益教学的因素,充分利用教学资源,为培养创新型、复合型人才服务是许多教育工作者关心的问题。在此背景下,许多高校针对《大学化学》课程进行了诸多有益的尝试,包括从教学内容、考试模式、活力课堂建设和实验教学等方面进行的教学改革,这些对培养学生的创新意识、探究能力和动手能力,提高教学效果等方面都提供了有益的经验。本文将针对我校材料专业的《大学化学》对人才培养的要求等特点,结合多年的高校一线教师的授课经验,就大学化学课程设计、教学理念、教学方法等方面的教学思考,浅谈如何以学生为主体,提高《大学化学》课程教学质量。
二、前沿问题
大学化学是一门中心性和实用性的学科,作为一门自然科学基础课,是培养大学生的基本素质课程。国内各高校根据不同的非化学专业的需要开设的基础化学课程也各不相同。主要有大学化学(或普通化学、应用化学)、无机化学、有机化学、物理化学、分析化学及相关实验课程等。因此《大学化学》这类课程的开设目的,并不是培养化学家,而是旨在使相关专业的学生对化学学科有较为全面的了解并初步掌握化学领域内必需的基础知识,为后续课程和各自专业课程的学习打下坚实的基础,这与化学专业的化学教育有很大的不同。因此,在进行教学时应根据授课对象的专业背景对教学内容进行合理取舍和调整,使其能与学生的专业结合起来,使学生了解到所学内容能为其所用,从而调动其学习积极性和主动性。
对于非化学专业的学生来说,他们既要掌握丰富的化学科学知识,涉猎有关化学的前沿领域和历史动态,掌握与化学基础知识和基本能力有关的各专业学科的'相关知识,学习任务相对教重。那么如何激发学生的学习动力、提高大学化学课程的教学效果,在有限的教学时间把学生教好,是每位大学化学老师要面对的一个亟待解决的问题。另外现有的该课程设置在各大高校中主要是理论课,而无配套实验。实验教学是化学教学的重要组成部分,是非化学化工专业学生将化学理论与实际相结合的为数不多的途径之一,在学生能力培养方面具有不可替代的作用。但实际情况是,大学化学课程学时通常较少,根本无法开展实验教学。这些问题的存在,一定程度上会挫伤学生的学习积极性和主动性。以上诸多问题都是现在化学课程开展中的不利方面,因此大学化学课程的改革是十分必要的。
三、教学过程的思考
非化学专业与化学专业的化学教育有很大的不同,因此任课教师在进行课堂实践教学时应十分明确教学目的和任务,在进行教学时应根据授课对象的培养目标及专业背景等特点对教学内容进行合理取舍和调整。既能有利于学生科学素养的综合提高,又能为后续专业课程学习提供一定基础。因此面向非化学专业的大学化学课程重点在拓宽学生们的知识面,注重对整体化学体系的把握和观察,而不是仅局限于某个理论的详尽解释或某一复杂化学问题的计算等,在给学生们提供基础理论知识之时要注重学科交叉融合及前沿动态。本文认为:“突出重点”、“改进教学方法”、“注重实践”为达到非化学专业的《大学化学》教学模式改革目标的有效途径。具体内容如下:
1.突出重点,适当把握及精选《大学化学》教学内容大学化学课程的内容选自四大化学(无机化学、有机化学、分析化学、物理化学),内容多、渗透性强,这对学生的知识结构及对学习提出了较高的要求。此外该课程理论性和实践性都很强,可以说它既是一门基本理论学科,又是一门以实验为基础的学科。在教学内容上,如果试图全面详尽给学生提供化学各学科基础知识及严谨理论计算,很容易使非化学专业的学生进入一种“云深不知处”的学习状态,对于并非立志从事化学的学生来说,他们可能还没领略到化学之美就只被铺天盖地的化学知识给掩埋了,给学生的印象也就成了知识的堆砌。这时何谈学习的乐趣及动力呢?因此应结合学生专业特点及人才培养的目标,对教学计划、教学内容作相应的调整。笔者所处的化学教学是面向无机非金属材料专业学生开设,因此在教学过程中对大学化学的基本教学内容进行适当取舍,包括调整后的内容能使得学生可以整体把握大学化学的学科脉络,但对某些复杂的化学计算部分,比如化学平衡的各种计算,进行了淡化处理,引入前沿科技或应用领域时加强与后续课程的衔接和联系,介绍一些现代化学的前沿领域或教师本人的科研课题,并适当围绕智能材料、纳米材料、液晶材料、新型陶瓷材料、光电转换材料等新材料的结构性能及应用进行阐述。以此开阔学生眼界,激发学生的学习兴趣。
2.改进教学方法,培养学生的自主学习能力教学方法是促使教学内容内化为学生素质的手段,起着导向、中介和内化的作用,不同的课程内容要和相应的教学方法匹配对应,才能相得益彰。近年来各高校通过开展讨论,推行多媒体教学和启发式、讲座式教学,教学效果有所提高。在本人的教学过程中,通常针对不同的教学内容,采取不同的形式组织课堂教学。例如物质结构基础这部分内容较抽象,往往多引用模型和多媒体技术等现代教学手段为主。例如元素和化合物性质这部分,因为大多学生高中时学过相关知识,因此可以由学生自学,组织课堂讨论,教师引导答疑。例如表征体系混乱度的“状态函数—熵”时,多延伸举例各种体系从有序到无序的倾向性案例,利用认知心理中用已知经验去理解未知事件的心理行为,帮助学生们快速拉近与新知识的陌生感和距离感,从而深刻理解该部分概念。在教学的同时不要拘泥于原有框架,应鼓励学生有新思想和新见解,培养学生开拓未知领域的兴趣,也有利于课堂气氛,提高课堂的教学效率。
3.注重实践,加强实验教学,提高创新技能化学是以实验为基础的学科,化学学科的魅力在于其生动及复杂多变,具有强烈的视觉效果及生动感。通过实验可以把书本学习中的复杂科学理论和严谨的化学语言进行生动再现及验证,同时实验过程也是培养学生严谨求实的科学作风、动手能力和创新精神的重要手段,所以我们应为学生提供更多的实验动手机会。具体实施中,应增加该类课程中的实验学时,利用各自学校的化学实验室为学生们提供实验条件。相应设计配套实验内容,包括基础实验、综合实验、开放性实验。基础实验和综合实验面向全体学生开放,主要是对学生进行基本实验技能训练和综合能力的培养,加深对理论教学的理解。开放性试验面向部分学生开放,主要形式以学生自学和独立实验为主、教师辅导为辅,鼓励他们勇于探索与创新,主要是对学生的动手能力和创新精神的培养。对于非化学专业学生们来说,受条件制约,这方面还有很多工作可做。但实验教学对于提高教学效果,改变教学模式,带动学生学习化学的积极性,改变传统教学内容中封闭被动的模式,向开放型、主动性模式转变,都具有极大的作用。
四、小结
对于非化学专业的大学生来说,大学化学是作为一门专业方面的基础课程,讲授的内容虽然和中学化学内容有部分重叠,但更深入全面和复杂,并且要为后续的各类专业课程,比如无机非金属材料、功能材料、材料工艺基础、晶体学、复合材料等的学习奠定基础,因此又起着对学生的大学学习承前启后的作用。同时大学化学作为大学新生开设的第一门专业基础课,对于学生们的学习兴趣及专业热情有着极大的影响,因此如何有效的从课程模式方面进行改革和探索,从而提高大学化学课程的教学效果,在有限的教学时间把学生教好,是每位大学化学老师要面对的一个亟待解决的问题。
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[摘要]大学化学实验课程对于非化学专业的学生来说至关重要,它不仅锻炼了学生的动手操作能力,同时对学生思维的开发,自主创新能力的提高也具有深远的意义。文章结合化学实验教学实践,针对现在大学化学实验教学存在的问题,探讨了提升大学化学实验教学质量的体会。
[关键词]大学化学论文;实验教学;教学质量
众所周知,大学化学实验在培养大学生认识、研究、掌握和应用化学现象及变化规律中起了至关重要的作用。戴爱邦教授说过:“实验室应该是学生学习化学最有效和收获最丰富的的处所”。学生通过化学实验掌握基本理论知识,学习实验技巧,提高动手能力,丰富思想,开拓眼界,养成实事求是的学习态度,提升学生自主创新能力,分析能力以及解决问题的实际能力。化学实验是传递知识,培养能力的最好载体之一。这对我国培养创新型人才具有重要性的意义,因而,提升大学化学实验教学的质量成为了重中之重。
1大学化学实验教学中存在的一些问题
大学化学实验教学对于培养学生的动手能力,创新能力,理论联系实际能力,思维开拓能力有着至关重要的作用。在我校以培养创新型人才为宗旨的前提下,虽然学校对化学实验教学进行了相应的改革,并且也在不断地完善,但是仍然还有很多不足之处,主要罗列为以下几点。
1.1实验耗材浪费严重
在开设的很多大学化学实验中,都存在实验耗材浪费的问题。在电化学实验中,有电解碘化钾的实验项目。很多同学在取电解液的时候,都是不加思索的拿100毫升的烧杯去盛放电解液。电解实验主要观察溶液颜色的变化,学生完全可以拿小的烧杯接取适量的电解液来观测这一实验现象。在电解质在水溶液中的离子平衡实验中,有用到pH试纸来检测不同解离程度的电解质的pH情况。很多同学常常将一整条试纸放入点滴板中检测,其实一条试纸是可分成三次使用的。这也造成了资源的浪费。以上问题归根结底是学生的思想中缺乏节俭意识。
1.2学生态度不积极
很多学生都不太重视实验教程,在进入实验室之前,没有做好实验的预习工作,照本宣科,实验学习过程就是囫囵吞枣的过程。相比于课程教学,实验教学给予了学生更多的自由空间。然而很多同学在实验过程随便走动,进出实验室,捏造实验数据,以达到完成作业的目的。这些足以证明学生对待化学实验的不重视,不积极,没有实事求是的学习态度。
1.3动手能力差
有些同学不敢一个人做实验,需要跟其他同学组成一组进行实验。对实验过程该怎么进行,为什么这样进行完全无想法。对于一些自主设计的实验,更是不知所措。
1.4遇到问题,缺乏探究能力
在实验的过程中,我们难免会遇到问题,遇到问题很少有同学主动的去思考问题,为了更快的解决问题,习惯性的去问老师,如某个实验现象没有变色,就会怀疑是药品有问题,而不是从自己的操作方法上找原因。在实验过程中,实验现象与书本结果不相符合时,不知道原因,更不会去分析产生这个现象的原因。
1.5缺乏整理意识和环保意识
一些学生在做完实验后,药品没有还原到规定位置。实验仪器没有及时清洗干净,对于滤纸、pH试纸等随手扔到下水道中。
2针对现有问题的解决措施
2.1教师着重强调细节
教师在平时教学中应着重强调实验的细节以及容易出错的实验步骤。教师应把实验教学作为期末考试的一部分,以此来提高实验教学在学生心中的地位,激励学生重视实验。
2.2以学生为中心,激发学习兴趣
在以往的教学中,一般是老师讲解实验目的,实验器材,实验过程等。学生们只是根据老师所讲进行实验,不会思考问题,没有积极性。为提高学生的积极性,可以采取老师提问,学生回答的模式或者学生提问,大家讨论的方式。以此来提高学生思考问题,解决问题的能力。强调提高教学的互动性和学生的自主学习[1]。这样不仅加深了学生对理论知识的理解,更激发了学生探求新知的兴趣,对其科研探索奠定基础。
2.3完善化学实验教学的辅助手段
随着互联网技术的发展,越来越多的精品视频公开课、资源共享课等在线教育模式对传统高等教育形成了巨大冲[2]。因而多媒体辅助教学成为了大学化学实验教程的重要手段。依托我校的网络自主平台,可以建立大学化学实验网上虚拟实验室,从而让学生学到很多知识,明白实验原理及过程,提高自己的.动手能力。交流自己的看法,提出自己的疑问和见解。这对于自身的提高会有很大帮助。
2.4提高学生的创新能力
在新的形势下,社会对化学人才的需求已经从服务型人才转为创新型人才[3]。我们不再以先前模式来禁锢学生的思想及创新。教师为学生们提供一些创新性题材,其他全部由学生自己来完成。学生自己查阅文献,制定实验方案,根据自己的想法独立完成实验。这样,学生就会拥有充足时间来修改方案,观察实验现象,得出实验结果,而不会仅仅照抄照搬的按书本的框架进行。因而会大大提高学生的自主创新能力,分析问题的能力以及解决问题的能力。化学教育需要有创新的能力。其实很多时候,学生不是没有创新能力,而是被一些外在条件淹没了创新能力。
2.5强化绿色环保意识
20世纪90年代初,美国化学会提出了绿色化学理念,从污染预防的基本思想出发,在化学产品生产的始端就采用预防的科学手段,努力实现整个过程和终端均为零排放的目标[4]。在化学实验过程中,学生应该有绿色环保意识,不仅能够节省资源,从始端防止污染,而且也能够提高学生解决实验中出现的环保问题以及可持续发展的思想。实验后,对于废液,实验室要分开进行收集,处理好之后在进行排放。在进行有机合成实验时,尽可能采用环保节能的合成路线,在节约资源的同时,也有利于环境的保护。绿色化学的理念,应成为化学课程与教学改革的重要指导思想[5]。
3对化学实验教学的改革措施
3.1针对学生基础,开设多样实验课程
虽然开设的课程的名称都为大学化学实验,但学生的基础不同。不同的学科专业招收的学生的分数不同。一部分学生在进入大学之前没有做过实验,甚至对化学教科书很反感。另一部分学生本身就对化学有强烈的求知欲望,学习起来也相对得心应手。那么,让具有不同基础的同学做同样的实验,结果肯定会参差不齐。因而,学校可以开设多层次的实验课程,让学生有更多选择的机会。学生根据自己的实际情况及兴趣选择适合自己的课程。基础不好的可以从最基础的做起,逐渐加深难度。对于基础比较好的学生,可以做一些创新型的、设计型的实验。
3.2开放性实验教学
开放性实验教学能够激发学生的创新思维,锻炼学生的实践能力。开放性实验教学并不是说简单的把实验室的大门打开,延长实验时间,而是学生在做实验的过程中有很多的选择性。首先,学生可以自己选择实验方向,根据所选方向自己制定实验方案,准备实验,教师只需要根据你所做的实验来进行审核。其次,开放性实验教学侧重理论与实际相结合的原则,与现代企业应用的科学技术同步甚至超前。开放性实验教学不仅综合单一学科的知识,而且涉及多个学科的内容,对学生的实践能力有很大的促进作用。最后,开放性实验教学不只是对本院学生开放,其他学院有兴趣的学生也可以在实验室做实验。因而,这为所有对化学实验有兴趣爱好的学生敞开了大门,同时也为培养多领域新型人才奠定了基础。
3.3化学实验的微型化
微型化实验是国内近20年发展较快的一种新的化学实验形式,体现了化学实验绿色化的趋势[6]。化学实验的微型化之所以会如此热门,不仅在于它能大大的节省原料,节省时间,节省经费,而且操作安全,污染小。实践表明,微型实验的试剂用量比常规实验节省80%。微型实验仪器来源广泛,甚至可以做到人手一份,因而学生们不用共享一台实验器材,这对提高学生的效率有很大的帮助。微型实验比较简单,只要教师能够积极引导,学生就会独立完成实验。这不仅调动了学生们的参与,培养他们的创新能力,而且也刺激了学生们进行化学实验的兴趣。同时,微型化实验满足了可持续发展的需求,对资源的节约,环境的保护都有着至关重要的作用。这也是国家所提倡的实验方式,必然会成为以后实验的潮流方向。
4结束语
根据国家的发展和对人才的需求,学校必须提升对大学化学实验教学的质量,培养创新型、综合型、全面型的人才。大学实验室是培养科研型、创新型、复合型、应用型人才的基地,很多学生毕业后会继续从事相关专业的研究。因而大学期间,提升化学实验教学质量尤为重要。改革之后的教学模式能够适应学校大类招生,培养学生的创新思维和实践能力。在开放性实验教学中,将化学与其他学科有机的联系在一起,提升学生的综合能力。
参考文献
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[4]钟婵娟,谢宝华,曹小华,等.化学实验“绿色化”四法[J].实验技术与管理,20xx,27(3):140-141.
[5]张凤秀,叶霞.绿色化学在我国化学实验教学改革中的应用[J].大学化学,20xx(3):29-34.
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微生物燃料电池(MFC)是一种可以将废水中有机物的化学能转化为电能同时处理废水的新型电化学装置。但输出功率低、运行费用高且性能不稳定等严重制约了MFC的实际应用。影响MFC性能的主要因素有产电微生物、阴极催化剂、电极材料、反应器构型及运行参数等。其中,阴极是影响MFC性能及运行成本的重要因素。目前,有学者通过筛选电极材料及对电极材料进行改性来提高MFC性能和降低成本,效果较为显着。因此,笔者采用HNO3氧化碳毡,制作改性碳毡空气阴极,研究化学氧化改性对碳毡空气阴极表面特征的影响;并通过循环伏安测试,考察改性后碳毡阴极的稳定性。
1材料与方法
1.1试验装置及材料
采用连续流运行方式,试验装置主体是由有机玻璃制成的圆柱体,中间阳极室有效容积为36mL(内径为2cm,高为11.5cm),为确保阳极室的厌氧环境,用密封柱密封。阴极在阳极室外侧壁围绕。装置总容积为3.92L,密封盖上有阳极孔、阴极孔及检测孔,以便用铜导线、鳄鱼夹来连接外电路,外接1000Ω电阻作为负载。进水口设计在底部中央,制备成无膜上升流式反应器。阳极是直径为1cm的碳棒,阴极是厚度为3cm的碳毡,输出电压由万用表采集。
1.2原水水质及运行参数
垃圾渗滤液取自沈阳市老虎冲垃圾填埋场的集水井,其水质如表1所示。接种微生物为取自UASB反应器中的厌氧颗粒污泥,接种量为25mL。启动期的进水流量控制在30mL/h,COD约为500mg/L。稳定运行后进水流量逐步提升到90mL/h,COD提升到1500mg/L。
装置在32℃下恒温运行。MFC接种厌氧污泥后,先用COD为1000mg/L的垃圾渗滤液驯化一个周期,使阳极的产电微生物成功挂膜,MFC运行稳定后,再以COD为1500mg/L的垃圾渗滤液作为阳极进水。
1.3改性碳毡空气阴极的制备
阴极预处理:将碳毡剪成所需尺寸,然后浸泡在1mol/L的盐酸溶液中,目的是去除碳毡中的杂质离子,24h后取出,用去离子水反复清洗直至清洗液为中性,放入105℃烘箱中干燥2h。
碳毡改性:将预处理过的碳毡浸入65%~68%的浓硝酸中,用水浴加热至75℃,处理不同时间后取出并用蒸馏水反复清洗直至清洗液为中性,放入105℃烘箱中干燥2h。
催化剂吸附:将经改性后的碳毡放入Fe/C催化剂溶液(硝酸铁浓度为0.25mol/L,活性炭粉为1g)中,于磁力搅拌器上搅拌30min,然后取出碳毡放入105℃烘箱中烘干。
1.4分析项目和方法
外电阻R通过可调电阻箱控制,电压由万用表直接读取,功率密度P通过公式P=U2/RV计算得到,其中U为电池电压,V为阳极室体积。
表观内阻采用稳态放电法测定。
循环伏安测试以饱和甘汞电极作为参比电极,采用传统三电极体系,电化学工作站为EC705型。
电极电导率采用伏特计测定,COD采用快速密闭消解法测定,NH+4-N采用纳氏试剂光度法测定。
2结果与讨论
2.1改性时间对催化剂担载量的影响
电极表面催化剂担载量是影响电极性能的直接因素,而化学改性将影响电极吸附催化剂的担载量(如表2所示)。碳毡经过HNO3化学氧化处理不同时间后,其质量均出现一定程度的减少,且随着处理时间的增加,单位质量碳毡减少量也逐步增加,同时,单位质量碳毡所吸附催化剂的量也增加。这是由于HNO3的氧化作用使碳毡结构发生了变化,表面沟壑加深加密,粗糙度和表面积增加。同时碳毡表面的H+易被催化剂Fe3+取代,也有利于阴极催化剂的吸附。
2.2化学改性时间对电导率的影响
电极电导率是表征电极性能的重要参数之一。考察了碳毡空气阴极化学改性时间对其电导率的影响,
经改性后碳毡空气阴极的电导率明显提高,且随着处理时间的增加,电导率升高,当化学改性时间达到6h后,电导率趋于稳定。
这是因为碳毡具有石墨层状结构,层与层之间主要是以范德华力相结合,故层间较易引入其他分子、原子或离子而形成层间化合物。应用HNO3处理碳毡时,HNO3分子嵌入层间,同时吸引石墨电子,使其内部空穴增多,因此大大提高了碳毡的电导率。当碳毡层间嵌入的HNO3分子达到饱和时,将不再影响碳毡的电导率。
2.3改性时间对MFC电化学性能的影响
2.3.1对产电性能的影响
分别选取经HNO3氧化0、2、4、6、8、10h的碳毡制备碳毡空气阴极,并以石墨棒为阳极,垃圾渗滤液为燃料构建MFC,进行产电试验。极化曲线斜率和功率密度是表征MFC产电性能的两个重要参数,因此,通过测定输出电压和电流等参数,分别得到极化曲线和功率密度曲线。整个试验过程保持进水流量为120mL/h,反应温度为32℃。经HNO3改性的碳毡空气阴极MFC的极化都经历了活化极化、欧姆极化和浓度极化三个阶段。随着HNO3改性时间的延长,活化极化、欧姆极化和浓度极化损耗逐渐减小,电池的极化曲线斜率逐渐减小,即表观内阻逐渐降低;当改性时间为6h时,极化曲线斜率达到最小,表明此时表观内阻最小(358Ω)。之后,随改性时间的增加,极化曲线斜率增大,即表观内阻增大。
随着处理时间的增加,电池的功率密度同样经历了一个先增高再降低的过程,与图2的规律基本一致。其中当处理时间为6h时,电池的产电性能最好,最大功率密度达到6265.67mW/m3,较未经HNO3处理的MFC的最大功率密度(1838.46mW/m3)增大了2.4倍。由此可知,通过HNO3化学氧化改性碳毡空气阴极是改善MFC产电性能的有效方式之一。
2.3.2对CV曲线的影响
循环伏安法(CV)是表征MFC放电容量的重要方法之一。化学改性碳毡空气阴极MFC的CV曲线如图4所示。其中,扫描速度为50mV/s,扫描范围为-1~1V。扫描曲线以下的积分面积代表了电池的放电容量。由此可知,随着处理时间的增加,放电容量先增加后减小,化学氧化时间为6h时,构建的MFC放电容量最大,即MFC性能最好。综上所述,HNO3化学氧化碳毡空气阴极的最佳时间为6h。
2.4MFC的产电除污稳定性
2.4.1产电性能稳定性
对经HNO3化学氧化处理6h的`碳毡空气阴极MFC进行了CV测试,共进行了21次循环扫描,结果表明:随着循环次数的增加,曲线形状几乎没有改变,第1、6、11、16、21次的循环伏安曲线基本重合,面积近乎恒定,即放电容量几乎没有变化,说明电池性能比较稳定,能够长期稳定运行。
在其他条件不变的情况下,采用经HNO3氧化6h的碳毡作为阴极,保持进水流量为120mL/h,外接1000Ω电阻持续运行14d,每天记录输出电压。
在最初的3d内,输出电压从62mV增加到483mV,第4天达到最大为492mV,接下来的一周则稳定在470mV左右。随着运行时间的增加,电压略有下降,这可能是阳极室溶液的不断流动,冲刷阳极,带出一定量产电菌同时增加了电池的内阻所致,但总体上电池的运行比较稳定。
2.4.2除污性能稳定性
采用经HNO3化学氧化6h的碳毡作为阴极、石墨棒作为阳极、外接1000Ω电阻的MFC,以连续流方式处理垃圾渗滤液。试验过程中原水COD为(2376±200)mg/L,NH+4-N为(151±10)mg/L,保持进水流量为120mL/h、温度为32℃,反应初期(1~5d),出水COD浓度急剧下降,之后出水COD浓度逐渐趋于稳定。
COD由初始的(2376±200)mg/L降到(238±15)mg/L,去除率达到89.9%~91.2%,高于谢珊等采用两瓶型MFC处理垃圾渗滤液对COD的去除率(78.3%)。而氨氮则由初始的(151±10)mg/L降到(86±5)mg/L,去除率达到39.3%~46.8%。去除的氨氮中部分以NH+4形式随水流进入阴极室,在阴极室扩散到空气中或转化为其他形式的氮,部分在阳极室作为电子供体被氧化。He等的研究也证实了氨氮可以作为MFC的燃料。
3结论
①碳毡空气阴极吸附的催化剂量随着HNO3化学氧化碳毡时间的增加而增加,但是过量的催化剂不但不能促进反应,反而会增加电池内阻从而降低电池产电性能。碳毡空气阴极电导率随着HNO3化学氧化碳毡时间的增加而增加,并逐渐趋于稳定。
②随着HNO3化学氧化碳毡时间的增加,碳毡空气阴极MFC的功率密度、放电容量呈现先升高后降低的趋势,而极化曲线斜率呈现先降低后升高的趋势。
③HNO3化学氧化碳毡的最佳时间为6h。阴极改性6h后电池产电性能较稳定,最大功率密度比未改性增大2.4倍,达到了6265.67mW/m3,内阻降低到358Ω。
④阴极改性6h后的MFC处理垃圾渗滤液的性能稳定。当进水COD为(2376±200)mg/L、NH+4-N为(151±10)mg/L时,对两者的去除率分别为(89.9%~91.2%)和(39.3%~46.8%)。
参考文献:
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大学化学论文13
引言
化学的应用给人类文明带来了翻天覆地的变化,在建筑领域,基于化学基础上的新型建筑建材的开发和利用提高了建筑的质量及建筑的安全性、稳定性、美观性等,是现代建筑研究的重要话题。此外,随着地球资源的日益紧张,环境污染的日益严峻,现代建材的研究和应用更为人们所重视,基于化学分子力学对建筑建材的选择和应用途径也日趋广泛。
1 建筑建材的选择和应用
1.1 现代建筑建材选择和应用的现状
伴随着人类文明的发展,建筑建材的生产工艺日益改进,生产技术的现代化,实现了建筑建材生产的智能化、自动化,各类建筑材料在科技发展的影响下不断优化。例如,混凝土的应用,它不仅是一种建筑材料,更具有装饰等作用。如利用混凝土砌块装饰建筑物墙壁,不但具有一定的美观性,还具有保温、隔热等效果。在高分子化学建材应用上,国外的发展要优于国内,例如塑料地板、高分子防水卷材等高分子化学建材最早出现与国际市场,被一些发达国家广泛应用。当前,建筑建材的选择和应用趋于高科技、多功能化,人们对建筑建材的性能、装饰效果、环保作用等有了更高要求。例如,涂料的选择,功能多、污染小、性能高、装饰效果强的材料更受欢迎。总之,人们对建筑建材的选择已由传统的实用性,转向了性价比高、性能好、低碳环保、功能多等多元方向。
1.2 新型化学建筑材料
新型化学建筑建材能赋予建筑新功能,在节约能源、优化环境等方面也有突出表现。例如建筑物墙体,可选择非粘土砖、建筑墙体板材、钢结构、玻璃结构等,其性能明显优于传统墙体。如玻璃结构,透光性好、装饰性强,给人以时尚、美观、大气之感。同时,新型化学建筑建材的多样性,使其具备更广泛的功能。例如塑料,新型塑料门窗,不仅美观、轻便、易安装,还具有很好的隔热性、耐腐性等; 又如新型的塑料管材,不但克服可传统管材的易腐蚀、易生锈、易老化等缺点,还具质轻、易安装、无污染等特点,极适合现代建筑环境; 再如塑料地板,节省原料,运输、施工方便,能带给人更好的舒适,具有良好的装饰效果好,是现代建筑建材的“新宠”。此外,混凝土、涂料等,在化学发展的影响下也具有更多、更广泛的用途,例如涂料的防水、防火、防毒、杀虫、隔音、保温等作用。
1.3 建筑建材的选择和应用原则
建筑建材的选择首先要满足应用需求,确保建筑建材选择的应用性能,确保其应用方便、应用安全和应用效果。其次,考虑建筑建材的美观性,建筑不是把好的东西堆积起来,而是一种艺术的创造与实践。
再次,充分考虑建筑建材的性价比,确保建筑工程的综合效益。在选择建筑建材时,先对建筑建材的特点、性能进行充分的`了解,结合建筑需求,科学的选择适当的建筑建材。再对建筑建材的使用环境、使用目标进行综合的分析和研究,确保建筑建材应用的效果和性能,提高建筑物的功能性、美观性。最后,要全面认知建筑建材的应用工艺,确保建筑建材性能的发挥。例如混凝土,不但要了解各种混凝土的特点、配置比例等,还要重视其混合工艺,确保混凝土能到达理想的建筑效果。因此,建筑建材的选择是需要非常慎重的,而且需要遵循必要的应用原则。
2 化学分子力学对建筑建材的选择和应用的影响
新型建筑建材种类繁多、功能齐全。例如涂料,有有机水性涂料、溶剂类涂料等,在应用上也有较大区别。新型涂料应用化学知识,使涂料具有低污染、高性能、隔热、防火等多种功能,在材料选择时,要充分考虑建筑建材的应用目的,以达到工程施工的最大效益。又如保温隔热材料,现在常用的有玻璃棉、泡沫塑料等,这些材料的选择和应用与化学分子力学息息相关。以混凝土为例,要选择高性能的混凝土,首先,要了解混凝土的特点,它是一种由水泥、砂石、水、胶凝材料等按一定比例混合而成的复合材料。在材料的选择与应用中,必须认清其复合材料性质和各种混合比例,同时掌握混凝土的搅拌、成型、养护等等。
其次,在混凝土基本特点基础上,科学认知混凝土的集中搅拌特点,科学搭配各种材料比例,确保建筑建材的工作性、效益性和性价比。再次,在实践中结合理论科学的进行建筑建材的选择和应用。如通常情况下,建筑中会使用硅酸盐水泥,在该类建筑建材的选择上,不能单方面的考虑某一方面,要综合考虑,全面了解、可选选择。例如,在配置C40 以下的流态混泥土时,选择 42. 5Mpa 普硅水泥就不太合适,应结合应用需求,选择 32. 5Mpa 普硅水泥,避免选择的盲目性带来施工的不便。
此外,混凝土的选择要科学的利用化学知识,如相同标号的混凝土,要选择强度系数大,确保混凝土的耐久性; 相同强度的混凝土,则要选择需水量小的,降低水泥用量,确保水灰比例的科学性。同时,注重季节、气候等对于建筑建材化学性能的影响,如在混凝土配置中选择水泥,如在冬季施工则易采用 R 型硅酸盐水泥,搭配合适的掺料、外加剂等,确保混凝土性能。总之,化学丰富了现代建筑建材市场,为建筑提供了更多的选材机遇,而新型的建筑建材的使用一定要避开盲目性、跟风性,应在建筑目的的指导下,结合建筑建材性能,利用化学分子力学等知识,科学的、适当的对其进行选择和应用,以提高建筑建材的应用效果和应用价值。化学的分子力学,在建筑建材中应用非常广泛,基于建筑建材的化学分子力学应用,可以将建材的使用效率和使用效果做到最佳。总之,要充分利用化学分子力学的原理,在建筑建材中实现广泛的推广性使用,逐步加强对于化学原理的实际应用,从而达到推动行业发展的目的。
3 结语
高科技带来了建筑建材的高性能、多功能及轻便、美观等等。如玻璃材料钢化、夹丝、夹层等工艺不但提高了玻璃的安全性、抗压性,还对玻璃的隔音性、保温性等有很大的优化作用。随着化学工业的发展,越多的不可能变为可能,玻璃墙、塑料地板等,不断的丰富人类的建筑需求,提升建筑品味,使城市建设的风景更加多姿多彩。
参考文献
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大学化学论文14
[摘要]为了对目前我国本科生学习的积极性和纪律性进行探讨,在两次大学化学课程的教学实践中对本科生进行了不同的课堂纪律要求,并采用了不同的课堂表现激励,观测到学生在课堂学习积极性、纪律性方面比较显著的差异。使用难度接近的试卷进行测试,严格进行课堂纪律要求并采用一定课堂表现激励的班级在平时作业成绩、考试成绩、实验成绩三个方面均有一定的提高。此对比结果说明在目前本科教学过程中对学生课堂专注力和积极性进行调控的必要性。
[关键词]大学化学;本科生;积极性;课堂纪律;授课质量
大学化学是本单位理学院建立后承担的首门为非化学化工专业本科生授课的自然科学基础课。本课程48个学时,由32个学时的课堂授课与16个学时的实验课组成。内容包括化学热力学、化学动力学、化学平衡等化学基本原理,电解质溶液的解离平衡,电化学,原子、分子(含配合物)结构和晶体结构知识以及对界面现象和胶体分散系的介绍。两个班级授课期间在课堂纪律要求方面进行了两种不同风格的尝试,在班级1授课期间采用比较宽松和自由的纪律要求,从形式上来讲接近一些欧美国家本科与研究生教学的课堂气氛[1-3]。授课时未对学生准时到课、准时上交平时作业(习题)等行为进行严格要求,在班级2授课期间则对准时到课进行了明确规定,同时明确不接受补交的平时作业。另外,在班级2授课过程中增加了课堂表现加分与扣分机制,明确规定对出现上课迟到、上课看手机等行为的学生进行每次2分的平时成绩扣减,对主动并正确回答课堂问题、提出有创意的新问题的学生进行每次2分的加分,计入平时成绩。除上述差异之外,两次授课的内容与授课方式没有显著差异。下面对两次授课的效果从课堂表现和学习效果这两个方面进行比较并针对比较的结果进行了分析:
1课堂表现
因为对班级2进行了明确要求,所以学生在提前到课这方面的表现明显优于班级1。班级1的学生在上课开始前一般可保证90%左右的入座率,少数学生会在上课时间开始后2-3分钟内陆续进入教室并寻找座位。因此,每次讲课前需要刻意提醒学生进入安静状态。班级2的学生在上课时间之前基本可以保证完全入座,并在开始讲课时自动进入听课状态。同时,班级2的课堂秩序也显著优于班级1。在班级1授课时会出现少量睡觉、长时间看手机等现象,有时需要中断上课进行管理。此类行为在班级2基本不出现,因此,在班级2授课时无需在课堂上进行秩序管理。在平时成绩中引进的课堂回答问题加分的机制,显著提高了学生的课堂活跃程度与专注度,主动举手回答提问的学生比率显著上升。在平时作业的上交方面,班级1学生在预定的上交时间尚存在大量的因为未带作业本、未完成课后习题而不及时上交,或者上交作业但未完成全部习题的现象。在班级2则基本不存在此类现象,习题的准时上交率在99%左右,同时,习题的完成率也显著提高。
2学习效果
课程的考核由平时成绩(习题)10%,闭卷考试(70%)和实验成绩(20%,包括实验预习、操作和实验报告评价)三部分形成。在试题难度与评分标准与班级1接近的现状下,班级2学生的考试成绩有了显著提高,其中70分的闭卷考试成绩从平均52.7分增加为60.4分。同时,学生的实验课成绩也从平均17.3分提高到18.0分,平时成绩平均分从8.4增加为9.6。因为平时成绩上限为10分,同时获得课堂表现加分的学生平时成绩普遍较好,因此,由课堂加分影响的学生成绩仅影响少数几名学生平时成绩的1~2分。由此看出,平时成绩平均分从8.4到9.6的增加主要来自于大部分学生在课后作业的完成率和准确率方面的'提高。闭卷考试成绩的显著提高也说明班级2的课堂纪律要求与课堂激励机制对学生课堂专注度和知识点的掌握有明显的促进作用。从学生的总成绩分布柱状图(图1)看出,班级2的学生总成绩分布比班级1的学生总成绩分布明显向高分段移动。由此可以看出班级2学生对本课程内容的掌握程度显著提高。
3分析讨论
从以上对比的结果可以看出,相较于宽松自由的课堂环境,在大学本科教学中采用比较严格的课堂纪律要求并不会显著导致学生的抵触情绪,从而导致沉闷的课堂气氛。从两个班级授课过程中学生的课堂表现可以看出,在使用相对比较严格的课堂纪律要求之后,如果采用适当的课堂激励机制,可以保持学生的课堂积极性和专注度,仍然可以获得比较好的授课效果。课堂纪律在外界约束下的显著改善也说明目前我国大学本科生在自我行为的调控方面还存在不足,需要由教师进行提醒和督促。怎样保持我国本科学生在课程学习、特别是一些自然科学基础课程学习过程中的积极性与主动性,仍将是一个值得探讨的问题。
参考文献
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大学化学论文15
[摘要]大学化学课程是高校非化学化工类专业的公共基础课程,为了在我校汽车专业更好地实施大学化学课程,必须抓住学生的兴趣点,改革大学化学课程教学内容和方式,培养学生能初步运用大学化学理论知识解决实际问题。
[关键词]汽车专业;大学化学;教学改革
化学是研究物质的组成、结构、性质、以及变化规律的科学,是人类在征服自然的进程中逐步形成的一门自然科学学科,也是人类用以认识和改造物质世界的主要方法和手段之一。随着现代科学技术的高速发展,各学科之间的相互渗透日益增强,化学已深入渗透到机械、电气、热能、材料、建筑、信息、生命等各个学科领域,为了优化学生的知识、能力结构,培养出基础扎实、知识面宽、能力强、素质高的创新人才,在高等院校开设相应的化学类基础课程,是时代发展的必然。
1在汽车相关专业实施大学化学课程的目的和意义
大学化学课程是高校非化学化工类专业的公共基础课程,是培养知识结构合理的现代工程技术人员的一门重要课程。将化学系列课程的教学和实验活动与培养学生的科学观、社会观、价值观结合起来,全面提高学生的科学素养,培养出基础扎实、知识面宽、具有开拓创新能力的人才。
我校汽车学院为重庆市建立“西部汽车城”、“世界摩托车之都”的重要依托单位。目前设有车辆工程、机械设计制造及其自动化、工业设计、工业工程、汽车服务工程、热能与动力工程、理论与应用力学、地面武器机动工程8个本科专业,其中车辆工程为国家级和市级特色专业。今年对所有大一新生新开设了大学化学课程。其目的在于使学生了解近代化学基本理论,掌握必要的实验技能,在工程实践中对一些涉及与化学相关的实际问题,有初步分析的能力,培养学生正确的学习和研究方法。
大学化学作为一门基础课程,有的化学知识是汽车类专业的重要理论基础,有的直接与汽车类专业的实际应用密切相关,有的在汽车类专业的基础课或专业课中需要进一步深化学习。为了满足汽车类专业的教学需求,使学生感受到化学与所学专业的密切关系,提高他们的学习兴趣,需要对目前我校的大学化学课程教学内容、教学方式等进行进一步优化。
2紧密结合专业知识,培养学生对大学化学课程的兴趣
兴趣是最好的老师,为了让汽车专业的新生更好的学习大学化学,必须首先培养学生们的兴趣。个人认为有以下几个方面的途径。
2.1与中学化学知识的全面衔接
由于我校《大学化学》课程面向的是大一的新生,他们大多数人还处于初入大学的迷茫期,常常表现为自学自治能力、独立分析问题能力、灵活运用所学知识能力、实践和创新能力等方面较欠缺。同时中学化学中很多知识点相对较简单,没有完整的理论构架,学生只能掌握“皮”;而大学化学知识点完整,结构合理,学生能够看到“肉”。因此,这就要求老师在教学中既要讲出知识点的深度,达到高等教育的目的和教学大纲的要求,又要在有限的时间内循序渐进,对比中学的所学,由浅入深地讲解知识点,并及时了解学生的学习感受,调整教学方法,使所有的学生都能理解和掌握,达到基本的学习要求和目的。
2.2与专业知识紧密结合,对教学内容进行不同侧重点的区分讲解对于汽车专业的学生而言,会对与专业相关的知识表现出更大的兴趣。需要教师对教材进行提炼,紧密结合汽车专业的实际,有针对性的区分讲解。例如,对于目前电动车的大力发展,提出动力来源,进而引申出清洁能源的相关知识以及电池的基本原理和结构,进一步可以对太阳能电池、锂离子电池、铅酸电池等各种不同电池之间进行优劣比较。也可以通过对金属材料的性能研究,使学生对汽车各种零部件的功能加以改进。还可以将热力学原理与汽车内燃机工作过程相结合进行讲述,提高学生的兴趣。
2.3与前沿科技接轨,激发学生兴趣在介绍基本原理和基本方法上,结合当前专业方向和本学科的最新发展和科学成果,适当介绍一些现代化学的前沿领域或重大发现或教师本人的科研课题,启迪学生思维,开阔学生眼界激发学习兴趣,抓住学科的精髓。例如,学习环境保护时,可以针对全球变暖的话题引出对于各种环境污染的最新治理方法。又如可以结合现实生活中的重大事件讲解化学对人们生活带来的变化和影响。福岛事件、“神八”升空等事件,都是我们鲜活的素材。
3抓住大学化学课程的特点,积极运用多种教学方法
3.1课堂讲授法和互动式教学相结合讲授法是教师通过语言系统连贯地向学生传授知识的方法。
而互动式教学则能在最大程度激发学生的上课热情,使学生逐渐养成“勤学善思”的'习惯。在课堂教学中,留有一定时间用于课堂讨论。可以根据科研和工业生产实际提出一些实际科研或生产问题,启发学生带着实际问题听课思考,并随着教学内容的展开,自己讨论问题的答案,自己回答这些工业实际问题,最后教师总结。在课堂讨论中,让学生自己发言,发表他们的观点和看法,这不仅可以诱导和启发学生思维,变被动学习为主动学习,还可以培养他们的语言表达能力和归纳总结能力。经历这样的教学互动,基础理论与生产实际的结合,不仅让所学的理论不再成为空中楼阁,而且又实实在在地增加了学生们的工业知识。
3.2多媒体的运用
多媒体课件是当前课堂教学中被广泛使用的教学手段。多媒体课件的广泛应用为新型的教学课堂带来非常好的条件,可以大大提高教学效率。采用幻灯片的形式可以插入图片和视频,可以让很多物质的结构以及装置等更形象、更真实地反映出来,大大提高了学生的注意力和对教学内容的理解。
3.3与现实生活相结合的课堂实验示范化学是一门以实验为基础的学科,实验可以激发学生学习化如果将温度定在150℃更有利于游离水的脱除。另外,加氢装置常用理论烘炉曲线中的升温速度[3]均较示例装置升温速度慢,在低温下控制低的升温速度有利于游离水的充分脱除。此外,升温速度还必须依据炉衬里的具体性质来确定。
2.2 DCS停电
由图2实际烘炉曲线可以看出,当烘炉至41 h时,炉膛温度突然下降,反应加热炉熄火停炉。造成该事故的原因是电源切换时,不间断应急电源(UPS)未正常供电,导致DCS停电,反应加热炉主火嘴切断阀联锁切断,熄火停炉。停炉5 h 34 min后重新点炉,点炉前对燃料气管线进行氮气置换,测得燃料气管线中氧含量<0.5%(v)后,引燃料气置换氮气,用蒸汽吹扫至炉膛内可燃气体含量分析合格后,点长明灯,以10℃/h升温,将反应加热炉温度升至110℃,并恒温39 h10 min,再升温。
2.3紧急泄压阀故障
烘炉至112 h时,紧急泄压阀仪表故障,突然打开,导致反应加热炉主火嘴切断阀再次联锁切断,加热炉主火嘴熄灭。操作人员立即在软按钮控制面板上关闭紧急泄压阀,联锁复位并打开加热炉主火嘴切断阀,点火升温。由于该事故并未造成加热炉熄火停炉,所以未进行炉膛置换及燃料气管线置换,而是迅速点燃主火嘴,恢复升温。
2.4炉膛温度突增
加热炉炉膛温度升至350℃恒温期间,在瓦斯压力、流量未发生明显变化、未增点长明灯及主火嘴、且未改变其燃烧状况下,炉膛温度迅速窜增约100℃。经排查,温度突增的原因为仪表故障,炉膛两个温度热电偶同时升高了约100℃,但是炉管温度相对稳定。针对这种突发情况,操作人员以炉管温度为准,控制炉膛温度在460℃恒温,同时联系仪表人员对炉膛热电偶进行校对,确认仪表正常后,内操方以炉膛温度为准,控制烘炉温度及烘炉速度。
2.5衬里脱水问题
脱除游离水阶段发现炉膛衬里脱水[4]上下部不均匀,上部衬里脱水快,下部衬里脱水慢,且戴手套触摸时,下部衬里局部为常温,主要原因为:长明灯点的少,导致部分衬里无法烘到;长明灯燃烧状况不好,有的长明灯手阀卡量,导致燃烧不充分。
处理方法:定期切换长明灯,保证炉膛各部位受热尽量均匀;
调整长明灯燃烧情况,保证其充分燃烧。
2.6未安装O2、CO含量分析仪
由于烘炉前尚未安装烟气O2、CO含量分析仪[5],无法根据烟气氧含量进行调节,导致加热炉热效率偏低,且燃料气消耗增加,炉管氧化加快。
3烘炉后的检查及问题处理
烘炉后进入反应加热炉炉内检查发现的问题及处理情况(见表2)。
4烘炉小结
(1)烘炉操作中要注意低温下定期切换长明灯且确保火焰充分燃烧,使炉膛各部位受热均匀,尽量降低衬里皲裂的可能性。
(2)个别火盆耐火砖之间裂度过大。一方面加强施工过程中耐火砖砌筑质量的控制;另一方面避免出现烘烤不到的盲点,导致高温状态下盲点部位迅速升温而产生裂缝。
(3)烘炉前务必仔细检查并充分调试好设备、仪表、电气并尽量避免人为偶发事件的发生,如烘炉过程中炉膛温度的突增、DCS停电、紧急切断阀触片松动等,如上现象不仅延长了烘炉进程,也影响了烘炉的效果。
(4)烘炉曲线的制定问题。烘炉实践发现脱除游离水的温度定在150℃更有利于游离水的脱除。
(5)部分炉管与支撑脱离。该问题反映了施工过程中的缺失,炉管的施工影响到加热炉的长期稳定运行。另外,炉衬的施工对保证加热炉的使用寿命起着至关重要的作用。在今后的施工过程中需要更加严把质量关,确保加热炉的安全平稳运行。
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(本文文献格式:田建军,汪鹏飞.如何确保加热炉烘炉的效果[J].广东化工,20xx,39(3):170-171)
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