大学化学原理范例

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大学化学原理

大学化学原理范文1

学校在1999年将“大学化学”课程列为校级教改项目,并随着2002年院校合并、专业调整,在2004年又将“大学化学”课程列入省级教改项目进行研究.通过几年的教改实践,在广泛调研和吸收国外先进教学经验基础上,对“大学化学”课程从教学内容和教学方法上进行了多方位改革尝试,以期探索新形势下“大学化学”课程的教学新模式.1课程名称的历史沿革大学化学,曾又名普通化学,与“GeneralChemistry”中文译法有关[2].1997年以前,与国内多数院校一样,河南科技大学将非化学化工专业化学课程称为“普通化学”.随着教育教学改革的深入,普遍认为“普通化学”译名掩盖了课程的真实教学目的、教育任务和教学内容.1997年,全国开展面向21世纪课程体系和教学内容的改革,河南科技大学借此对本科教学计划进行大调整,把“普通化学”更名为“工程化学”,并把“工程化学”列为各工科专业的必修课.但在实际教学中又发现“工程化学”的含义太窄,不能全面反映人们生产、生活、环境等各方面与化学的联系.表现在化学已经渗透到医学、生物学、物理学、农业科学、地质科学、计算机科学等诸多学科领域,并影响着人类的衣食住行、生老病死等社会生活的多个方面,化学社会化已成为当今社会的显著特点之一.因此,21世纪的高等化学教育势必面向全体大学生,化学课程应与大学物理、高等数学同等重要,属于非化学化工专业学生的素质教育课.为此,1999年将“工程化学”更名为“大学化学”.

课程教学目标

21世纪对工程技术人才的培养提出了更高的要求,更加注重培养学生的综合素质和创新能力.未来人才质量的差别,不仅在于专业知识和技能,更在于人才的基本素质,其中文化素质和创新能力居于重要地位.化学是研究物质的组成、结构、性质及其变化规律的一门基础自然学科,由于自然科学发展的日益微观化和交叉化,化学科学研究所涉及的内容日益广泛、深入和复杂,化学同其它学科相互渗透的关系日益密切.非化工类专业学生学习化学,不仅是学习化学知识,更重要的是学习化学思想以及分析问题、解决问题的方法[3].据调查,大部分报考工科院校的中学生实际在高中二年级后就不再学化学.而这些虽选考化学的中学生,大都考取的是非化学化工类专业,在大学里大都只有一门化学课.因此,大一化学课程的教学内容和培养要求就决定了非化学化工类学生今后所具备的化学素养,学生通过大一化学课程的学习在化学素质方面应比中学生有质的提高[4].考虑到目前中学化学课程的基本要求、中学生的实际水平以及大学中其他专业、课程的设置情况诸因素,将“大学化学”课程的教学目标确定为:通过本课程的学习,使学生熟悉化学的基础理论知识,掌握必要的基本实验技能,能以化学观点分析、解决专业和生活中出现的化学现象和问题,具备基本的化学素养.

课程内容优化与课程体系重组

依据“大学化学”课程的性质和教学目标,该课程的教学内容应注重理论联系实际,突出化学知识的科普性和应用性.简述化学反应的基本原理、物质的结构基础等基本理论知识,体现化学与多门学科间的交叉渗透及相互作用,反映化学在现代社会生活和工程技术中的应用新成就.为此,在课程教学内容方面进行了优化,重组了课程体系.教材是向学生传授知识、技能和思想的重要媒介,是提升教学水平和保证教学质量的前提,因此教材建设是全面实施“高等学校教学质量与教学改革工程”的重要一环.1998年以前,河南科技大学非化学化工类专业一直沿用浙江大学化学教研组编写的《普通化学》,1998-1999年,曾试用浙大陈林根教授编的《工程化学基础》,两种教材在内容编排方面虽各具特色,但随着高校的扩招、专业结构的调整,课程内容有待优化组合.为此,针对非化学化工专业特点,汇集多年的教学经验,结合该课程教学学时少,涉及专业面广的具体情况,吸取兄弟院校的经验,借鉴同类教材的成功之处,在广泛调查研究的基础上于自编了《大学化学》教材,在教学内容及组织编排上均作了较大调整.

1精简理论,强化实用随着化学学科的发展及其应用领域的扩大,化学理论知识也在丰富和加深,需要向学生传授的内容会越来越多.因此,针对非化工类专业学生多数仅需熟悉和了解化学知识的角度出发,大幅度精减了原《普通化学》中化学原理、物质结构、化学品制备、计算和检测等方面的内容,适当保留了必要的化学基本理论,充实了应用型实例和科普性化学知识,尤其是精选了常见的和具前沿性的应用实例,补充了与化学学科相关的材料、环境、能源和生命等学科的内容.

2突出化学对其他学科的渗透作用学科交叉渗透是当代学科发展的突出特点,化学学科尤为突出,需要在各学科人才培养体系中必须讲授化学方面的知识.“大学化学”教学内容的改革,突破了原《普通化学》和《工程化学基础》的知识体系和结构模式,将化学与材料、化学与生命、化学与能源、化学与环境以及化学与工业用油等设专章讲授,并特别体现了化学在工程技术中应用的新成就.因此,自编《大学化学》教材内容共设八章,其中1、3、5章属化学基础理论,2、4、6、7、8章为交叉学科.

3合理编排章节内容对《大学化学》教材内容采取优化整合和科学编排,化学基础理论集中在1、3、5三章中讲述,交叉学科专章紧跟其后,形成化学理论和专业实际的有机结合,但又保持了化学知识的系统性和逻辑性.例如,第1章中讲述化学反应的基本原理,第2章则介绍化学能源与新能源的开发利用,第3章讲述化学中溶液的特性,第4章讲述环境的化学污染与保护,第5章讲述物质的结构,第6、7、8三章分别讲述化学与材料、工业用油及化学改性、化学与生命[5].

4拓展教材适用面根据授课专业的具体情况,主讲教师可依据内容与专业的相关性,有选择的讲授.例如:对环境设计、土木工程等专业,系统讲授第1、3、4、5章全部内容,重点讲解第6、8章部分内容,简单介绍第2、7章内容;对交通、车辆专业,系统讲授第1、2、3、5章全部内容,重点讲解第4、6、7章部分内容;对机电系的机电、液压、机制、轴承、测仪等专业,系统讲授第1、3、4、5章,重点讲授第2、6、7章部分内容,第8章只作简单介绍.为增强学生的学习积极性和兴趣,可在相关章节中穿插播放一些音像材料,如第4章穿插环境问题、第6章穿插高分子材料.#p#分页标题#e#

5完善教材内容与出版使用自编《大学化学》教材内容由浅入深、通俗易懂,每章后编有适量习题和思考题,便于学生自学和练习.教材初稿于1999年完成,先自行印刷在原洛阳工学院五个系18个专业试用,稍加修改后于2002年由西北工业大学出版社出第一版.2005年,融合本校和其他院校教师在授课中对本教材的使用体会,对第一版进行了修订完善,再由西北工业大学出版社出第二版.目前,河南科技大学工科院系中几乎所有非化学化工专业均使用本教材,洛阳理工学院部分工科专业也选用本教材.

探讨高质量教学方法

随着科技的快速发展,新理论、新技术将不断涌现,使得教学内容的增加与教学学时的减少成为制约高等学校课堂教学的突出矛盾.因此,在探索教学内容创新的同时,为提高教学质量,还应研究和改革“大学化学”课程的教学手段和教学方法.

1制作多媒体教学课件为配合自编《大学化学》教材的使用,目前已将授课内容制成多媒体课件,并在2003年秋季投入使用.课件中,化学原理、物质结构中多数抽象内容采用动画、图景、模型来表述,化学在工程和生活中的应用实例利用录像来演示,形象逼真,学生如同置身于社会生活、生产情景中,既克服了口头表述的抽象性,又拓宽了教学内容.

2精选授课内容在广泛调查研究的基础上,仔细分析学生已具有的化学、物理、数学基础,找准衔接点,避免重复,使授课的重点集中对新概念的理解和新知识的综合运用上.对学生通过自学可掌握的内容,教师只作引导性或归纳性讲解.比如,中学化学中有关化学平衡及平衡移动、影响反应速率的因素、反应的热效应、氧化还原与电化学等定性知识已有比较详细的了解,但缺乏定量的概念,因此平衡常数、速率常数、热效应、电极电势等的计算,在“大学化学”授课中应作为难点和重点予以详细讲解.

3改善实验教学内容化学是一门实验性很强的学科,实验又是工科院校高素质人才培养的重要环节.戴安邦先生曾提倡:“只重视传授化学知识和技术的教学是片面的化学教育,全面的化学教育要求化学教学既传授化学知识和技术,更训练科学方法和思维,还培养科学精神和品德.”因此,在“大学化学”课程40学时的教学中安排了8学时的实验课,占总学时的20%.精选了4个实验,包括验证性、应用性、仪器操作和自行设计实验.通过实验,可以巩固和充实课堂中所学理论知识,培养学生独立分析问题、解决问题和动手能力.5课程教改成效自编《大学化学》教材及配套《大学化学实验》指导书已在多届学生中延续使用.目前,每年共有5个院系、19个专业、56个班、4200余名学生、12余位授课教师使用本教材.结合各专业特点,授课教师在授课内容上有所侧重,并通过实验,巩固对课程的理论学习,培养基本的化学技能.为及时了解“大学化学”课程教改效果,近三年来,多次采用问卷调查、座谈会及其他形式,征询各方面对“大学化学”课程改革的意见.

大学化学原理范文2

从电化学的角度出发,介绍了阳极氧化和电解抛光原理以及电解液的选用,分析和讨论这两种工艺的应用及其优缺点,让学生理解化学知识与专业实际息息相关,与工程技术紧密联系,并能学以致用。

改革教学方法,贯彻启发式学习理念

培养学生创新思维是教育的关键,而创新源于兴趣、起于自主、发于尝试。传统“教师中心论”的教学模式,教师处于完全的主导地位,在课堂上只向学生灌输知识,而不注意把握学生的心理,这与创新格格不入。因此要改革教学方法,贯彻启发式学习理念,充分调动学生学习的积极性。

(一)理论讲授要精心设计,遵循学生认知思路,突出以学生为中心的教学模式教学活动是学生在教师的指导下进行的有目的、有计划的学习活动。化学基本原理中大量公式的教学,应当是在教师引导下训练学生有意识地进行抽象逻辑思维活动。教师要设计一系列问题,并留出学生积极思考的时间,通过师生间的讨论和交流,使学生主动得出结论。如在讲授化学热力学中化学反应方向的判断时,教师可以设计下列的教学程序。首先,在压力为标准态和温度为298.15K时,判断标准是ΔrGθm(298.15K),它可以由参与反应的各个物质的ΔfGθm(298.15K)而计算出来,这一点学生都清楚。其次,教师引导学生思考“若压力仍是标准态,但温度不是298.15K,该怎么办?”并提示ΔrHθm(T)和ΔrSθm(T)与温度无关,提醒学生可以用吉—亥公式求解。然后,进一步发问:“若压力不是标准态,温度也不是298.15K,该怎么办?”此时提示学生利用热力学等温方程式中的ΔrGm与ΔrGθm的关系,将非标准状态化为标准状态,从而求解。通过学生和教师间的这种互动、提问、设疑、解答,学生在自觉、主动、多层次的参与过程中不但学会了复杂的化学反应原理,而且也掌握了分析问题、解决问题的科学方法。

(二)应用部分要勇于放手,让学生走向讲台教育的关键是使学生具备将所学知识应用于实际的能力。化学应用部分的目的正是培养学生利用所学的化学原理分析、解决工程实际问题的能力。在学生课后自学和相互讨论的基础上,学生和教师换位,由学生讲解该部分内容,对专业中遇到的实际问题,如金属腐蚀的防护与利用上升到化学原理加以分析,论述自己的观点。学生为了讲解清楚课堂内容必须认真预习,做好充分的准备。因此,他们在主动获取知识的同时,无形中提高了对这门课程的学习积极性。

(三)改革考试方法,以课程论文、实验设计代替闭卷考试学生学学化学的基本原理和方法的目的不是为了成为化学家,而是具备基本的化学素养的化学思维,能以化学的眼光、角度、世界观分析和解决工程实际中遇到的化学问题。若通过做习题来检测学生的学习效果,不管是开卷或闭卷的考核形式都没有意义。相反,布置课程论文,让学生在查阅资料的基础上,对一些典型案例抽象化,建立理论模型,再用课堂上所用的原理进行分析,提出自己的见解;或者要求学生运用化学基本原理,结合专业特点,对自己感兴趣的内容自行构思、自拟方案,完成一个综合实验设计,并通过实验验证。这两种方式表面上不直接考察学生理论知识,实际上考察他们运用理论知识解决实际问题的能力是更深层次的要求[4]。实践证明,布置论文或综合实验设计的考核方式行之有效,很多学生写出了较高质量的论文,大学化学实验设计也深受学生欢迎,真正达到了培养学生创新能力的目的。

(四)开设专题讲座,配合课堂教学抽出一定时间讲授绿色化学、新型化学电源、膜分离、纳米材料、超分子、生物芯片等体现科技发展前沿的内容[5]。专题讲座可以拓展学生的视野,加大教学信息量,把枯燥的理论知识变得生动、鲜明而易于理解和掌握,同时使学生体验到化学与人类的美好生活、科技的繁荣、生产的进步息息相关,感受到化学无比广阔的应用前景,认识到化学是一门满足人类、社会需要的具有实用型、创造性的中心科学,从而激发学生学习化学、学好化学、用好化学的热情,启迪学生的创新思维和创新意识。

实行本科生导师制、以科研促进教学

21世纪对未来人才的要求,不仅要具有宽厚的基础知识和专业知识,更应该具备创新精神和创造能力。着力培养学生的创新精神应当成为大学化学课程教学中的一项重要内容,而提高学生科研能力则是培养其创新精神的立足点、突破口。科研工作的实质是一种发现新问题、提出新见解、拟定新对策的创造性活动,而发现、分析和解决新问题的过程,正是一个人创新意识、创造性思维能力和创造能力及奉献科学精神的全面展现过程。学校通过实行本科生导师制,给每一名学生指定一位导师,确定学生的科研方向。在导师的具体指导下,学生首先了解科学研究的思路和方法,然后结合自己的知识结构,在教师的科研项目中选择合适的研究切入点,不求研究体系的完整性和理论的突破,通过收集文献、查阅资料,拟定出研究方案和主要技术路线,把握研究特色或关键因素,努力将自己研究的课题做精做深,实现有价值的创新[6]。科研主要是创新,而创新以基础理论知识的掌握为基础,基础理论因创新而体现活力。没有牢固掌握大学化学的基础理论不可能完成相应课题的研究,若学生成功完成了自己的课题研究,那么他们对教材上相应知识点的理解会更加深刻。

大学化学原理范文3

关键词:大学化学实验;考核方法;考核标准

大学化学实验是化学实验课中的一个重要分支,同时也是工科专业,如化工、环境、医学、药学、材料等专业本科生进入大学后所学习的第一门基础性实验课。大学化学实验和理论课程具有同等重要的地位[1-3]。因此,大学化学实验课不仅面临着与高中化学实验课程衔接的任务,还为后续实验课程培养学生的基本操作能力,同时更要培养学生良好的科学素养,实事求是的科学态度、良好的实验室工作习惯,以及分析、解决问题和实践创新的能力[4]。大学化学实验课程考核是实验教学环节的重要组成部分,其考核方式的改革和考核标准的制定对学生创新素质的培养以及课程教学质量的提高,起着极其重要的作用[5]。作为理工类本科院校,本校诸多专业的学生都要学学化学实验,大学在增加实验教学投入,更新实验仪器,调整师资方面做了改进,然而,大学生的实验技能仍需不断提高。本文分析了我院当前的大学化学实验考核标准与方式,提出了改革的方向,初步构建了相应的评价体系。

1传统大学化学实验考核方式存在的问题

传统的大学化学实验多以预习报告和实验报告成绩为主要考核依据,忽视了对实验过程中操作技能的考查。这种单纯依靠实验报告给出分数的考核方法不够客观,会给部分学生造成实验报告是实验课最重要环节的错觉,从而在课前预习、实验操作、现象观察、数据记录与结果分析环节得不到最好的锻炼[6]。大学化学实验课程是一门以实验操作为主的实践课程,必须将实验操作考核贯穿于整个实验教学过程[7]。因此,我们从建立实验考核标准入手,在考核方法、手段上进行了行之有效的尝试,从而提高了学生学学化学实验课的积极性和主动性,同时也激发了学生的学习热情;不仅培养了学生实验动手能力,更锻炼了他们分析问题、解决问题能力,从而提高了大学化学实验课的教学质量。

2新考核方式的具体内容

新的考核方式更注重实验过程考核,大学化学实验成绩依然采用的是百分制,具体考核方式为平时与期末考核相结合。对平时每一次实验,进行随堂考核;在期末进行实验基础知识和操作技能考核,成绩分配按照平时成绩70%,期末成绩占30%。

2.1平时考核

平时成绩占实验总成绩的70%,以百分制计分。从预习报告、实验操作、实验结果以及课后实验报告多方面综合评分。预习报告、实验操作规范和实验报告(包括实验结果)分别占平时成绩的20%、40%和40%。

2.2实验预习

课前预习是大学化学实验课不可忽视的环节。化学教研室的老师们精心制作了大学化学实验网络课程,内容包括实验目的、原理、操作步骤、思考题,并有详细的ppt供学习。实验开展之前,学生需在认真学习网络课程的基础上,正确回答十个问题,网络课程系统会自动给出成绩,成绩达标后,本次实验预习就算合格。该部分成绩占据平时成绩的20%。

2.3实验操作规范评价

大学化学实验按照实验内容可以分为:无机化合物性质验证、无机化合物合成、化学分析以及综合实验。根据不同的实验类型,拟定相应的实验操作规范评分标准。比如,无机化合物性质验证实验主要是培养学生观察、记录实验现象的能力,因此考核侧重于检查实验结果;无机化合物合成实验则侧重于操作过程,涉及溶解、蒸发、结晶和过滤等操作,每个操作步骤都需要教师仔细评判,并及时纠正操作有误的地方;化学分析即滴定实验,侧重的是各仪器的规范使用、滴定终点的判断、实验结果的准确记录,这些都需要教师全程跟踪,及时纠错,实时评价。为了更好的培养学生的实验能力,教师在学生实验前,为学生重点讲述实验原理和操作步骤,同时讲解实验中的注意事项。学生在实验过程中,老师给出科学的评价,该部分成绩占据平时成绩的40%。

2.4实验报告

对实验报告的考查主要从以下几方面:(1)实验报告格式是否规范;(2)实验原理是否清晰;(3)实验内容记录是否完整,数据是否可靠;(4)是否完成了课后思考题。通过实验报告的撰写,可以培养学生们认真记录实验数据的习惯,为将来进入研究生阶段的学习,打下坚实的基础。在实验报告批改过程中,教师将学生实验结果记录在册,然后给出相应的成绩。该部分成绩占据平时成绩的40%。

2.5期末考核

期末考核成绩占总成绩的30%。期末考核分为理论考试和操作考试两个环节,理论考试的内容涉及实验原理、仪器设备使用注意事项、各个实验中重要的实验现象和注意事项等,该部分可以以闭卷考试的形式进行考核,所得成绩占据期末考核成绩的40%。期末考核的重点是操作考核,在所开设的实验中,选择一个综合实验作为考试内容,这样可以全面地考核学生的基本实验动手能力。例如我们在此次大学化学实验考核改革过程中选用的考试实验:硫酸亚铁铵的制备与含量分析[8]。该实验由三部分内容组成,一是硫酸亚铁铵的制备,这是属于无机合成部分的实验,主要考察学生水浴加热、蒸发结晶和过滤等基本操作技能;第二部分实验内容是高锰酸钾法测定亚铁离子的含量,这是属于化学分析部分的实验,主要考察学生准确称量和滴定的技能;三是无机化合物性质实验,通过实验现象的观察对样品进行半定量分析。具体考核时,要求学生在预习的前提下自选仪器,在规定时间内合成目标化合物、并对其进行半定量分析和定量分析,最后完成数据分析,给出明确的结果。教师根据学生在实验过程中的各方面表现进行打分,所得成绩占据期末考核成绩的60%。这种考核方式,在检验学生学习成效的同时,也能提高学生学习的积极主动性,收到较好的教学效果。

3结论

大学化学实验课程改革是对考核方式和考核标准的细化、量化规定。这种改革不仅体现在形式上,更体现在过程中。无论是课前、课上以及期末考试,都对学生提出了更高、更具体的要求。采取多种考查方式,全面科学的评价学生的实验成绩,不仅考查同学们对实验的掌握情况,也可以调动同学们的学习主动性和积极性,同时也培养了学生们正确的实验观念,科学的操作规范,为其后续课程奠定良好的基础。

参考文献

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[5]罗峰,冯雪风.化学实验课程考核方式新思路[J].江西化工,2015(2):155-156.

[6]赵强,刘小娣,党元林.大学无机化学实验存在的问题及改革[J].广州化工,2017,45(1):159-171.

[7]李红喜,郎建平.无机化学实验教学改革的探索与实践[J].苏州大学学报(自然科学版),2011,27(4):92-94.

大学化学原理范文4

关键词:媒体资源;化学实验设计;化学问题;实验步骤

进入二十一世纪以来,互联网技术、信息化技术以及新媒体技术的发展和进步,为人们获取各种媒体资源提供了非常大的便利。目前,各个行业领域已经广泛运用各种媒体资源来促进自身的发展,其中在大学化学实验课程学习中,学生们利用媒体资源来进行化学实验设计,能够进一步巩固所学化学知识,进行深入的探索,以不断提高自身的化学水平。

1利用多媒体资源推动大学化学实验设计的意义

1)丰富大学化学实验课程内容。由于大学化学实验教学时间相对有限,学生们难以在特定的时间内充分进行化学实验操作,这在很大程度上造成了大学生在实验方法和相关知识结构的把握方面存在一定问题[1]。大学教师可充分利用相关媒体资源,对大学生实际实践过程中难以实现的化学实验进行合理设计,以有效开阔学生视野,为以后的学习奠定良好基础。2)充分弥补学生在化学实验课程预习中的不足。化学实验设计是大学生进行化学学习的难点部分,但大部分学生对这方面还没有深刻认知,在化学实验课前也没有进行充分的预习。而利用媒体资源进行化学实验设计,则能够有效解决这些问题,充分提高学生的试验预习效率和效果。

2利用媒体资源推动大学化学实验设计应遵循的原则

1)可运用的媒体资源所涵盖的化学知识应符合大学生的基本认知水平,使大多数学生能够在经过自己充分的思考、查询以及探究之后获得实际所需要的答案,进而有效激发学生们参与化学实验设计的热情。2)可运用的媒体资源所涵含的化学问题必须要具有一定的挑战性,以激励学生从不同角度和层次出发,进行全方位的思考。诸多学生的积极参与,能够在不同层次范围内获得不同的化学实验以及相关方法与结论,并在多层次探讨之后,逐步形成自主探究的理念,从而提高学生的创新创造能力[2]。3)媒体资源在化学实验设计中的应用,应将设计内容与学生现有知识经验之间的联系充分体现出来,应高度重视将所用媒体资源问题与学生所学化学知识密切联系起来,并在此基础上不断拓展。促使学生在熟练掌握所学知识的基础上,建立起探索未知化学知识的兴趣,并根据相关化学理论知识积极进行自主思考,主动探索相关问题的不同解决方式,在现有基础上不断进行创新。

3实例分析

3.1媒体资源的运用

互联网的普及为人们充分展示自我、积极发表自身观点提供了基本平台,例如围绕生活中的稀奇事物所进行的激烈讨论等。其中有个关于蛋清刻字的现象,受到很多网友的热议。针对这个现象,可通过相应的化学实验设计来进行分析和探索[3]。

3.2化学实验设计

设计前准备:查询相关媒体资料,获知蛋清刻字的基本原理,即醋酸在溶解蛋壳后,一部分溶入到了蛋白内。鸡蛋白主要组成部分是氨基酸,在弱酸环境中会发生水解现象,生成多肽等物质,其中的肽键与铜离子相遇就会发生络合反应,从而使蛋白表面出现紫色或蓝色字迹。根据这个原理,可自行设计相应的化学实验[4]。具体如下:实验材料:生鸡蛋1个、硫酸铜溶液、醋酸、毛笔、烧杯、酒精灯、石棉网、三脚架、打火机。实验步骤:第一步,将生鸡蛋表面污渍清洗掉并擦干;第二步;使用毛笔蘸取适量醋酸,在蛋壳表面写字,写字时应避开鸡蛋的气室;第三步,醋酸挥发基本结束后,将鸡蛋置于稀硫酸铜溶液内开煮;第四步,将煮熟的鸡蛋冷却,然后剥开蛋壳即可看到蛋白上印有的紫色或蓝色的字迹,但蛋壳表面无痕迹。

4结束语

总之,利用媒体资源推动大学化学实验设计,对学生化学水平的提升以及其创新能力的发展有十分重要的现实意义。因此,各大高校必须深刻认知到媒体资源推动化学实验设计的重要意义,充分把握利用媒体资源推动大学化学实验设计应遵循的基本原则,并在此基础上有效利用媒体资源,合理设计化学实验,不断巩固和探索已知、未知的化学理论知识,从而促进自身化学综合素质的不断提高。

参考文献

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[3]赵红昆,杨恩翠,李娜,等.化学综合实验教学资源实现网络信息化初探[J].实验室科学,2017,20(3):94-96.

大学化学原理范文5

关键词:物理化学实验;教学内容;新实验设计

化学是一门实验性学科,实验教学在化学类专业人才培养过程中有着不可替代的作用,是培养学生动手能力、科学素养和可持续发展能力的重要依托[1]。一直以来,复旦大学化学系有着重视化学实验教学的优良传统。20世纪90年代,复旦大学化学系对大学本科的化学实验课程体系进行了深入改革,逐步形成以创新能力培养为核心、以技术要素为主线的实验教学体系及相应的管理机制[2]。随着时代和学科的快速发展,部分化学实验教学内容不能适应现代化学研究的技术需求。近年来,我们针对物理化学实验教学中的“实验仪器设备相对落后”“实验教学内容滞后于科学研究发展的步伐”“理论教学与实验教学脱节”等问题,通过与国内外实验教学内容的比较,对本系物理化学实验教学内容进行了梳理和更新探索,以期满足高等教育法中“培养具有创新精神和实践能力的高级专门人才”和新一轮“高等学校化学实验室建设和实验教学改革”对学生培养的要求[3–7],并逐步实现“国际领先、国内一流”的课程建设目标。本课程内容设置充分依托本系学科优势,突出“衔接前沿、兼顾基础”,在满足经典传承的基础上,加大综合性、研究探索性实验的比例,注重培养学生信息获取和加工能力、实验整体安排和有序操作能力、数据处理和综合分析能力以及团队协作等能力[8]。希望通过本课程教学的实施,让学生了解和掌握一定的前沿科学研究技术和方法,加深对实验原理的理解以及对实际科研工作的指导,促进学生探索能力、科研创新能力的发展,提高学生的综合能力,做好本科学习和研究生培养的衔接。上述理念早在2014年的教学论文里已有阐述[9],那时大部分实验内容还处于设想阶段,经过几年的努力和实践,我们逐步将设想变为现实。下面结合具体实验案例,谈谈我们在实验教学改革中遇到的问题和解决的思路,希望能给国内同行提供一定的借鉴。

1经典与现代的融合

差热分析实验是经典物理化学实验内容,大多高校都开设了同类的实验内容。复旦大学化学系最初是通过自制实验装置,对五水硫酸铜加热分解进行跟踪,记录电位-时间曲线,再通过温度-电位工作曲线,将原始数据转化为温差-时间曲线,让学生观察并理解五水硫酸铜加热分解过程中的吸放热变化。随着时展及仪器元件老化,导致实验数据的可控性和再现性都不理想,为此我们引入热重-差热分析(TG-DTA)一体化热分析仪,仪器采集数据速度大大提升,原先6学时的教学内容,现在3学时就可完成。为提高教学效率,克服实验内容相对单薄的问题,我们将升温速率对五水硫酸铜热分解的影响引入教学,考查不同升温速率对样品热分解峰峰顶温度及失重数据的影响,经数据处理,学生可以获得每步热分解过程中的活化能,并直观地理解反应活化能对反应难易程度的影响,进一步拓展了教学内容的深度和广度。

2教学理念、教学方法的改革

复旦大学化学系每年有学生参加不同国家、地区的学习交流。在学习过程中,学生经常选修物理化学实验课程。比如对比台湾清华大学物理化学实验内容,我们发现两校在教材和实验教学实施上有较大差别。对于仪器操作水平要求较高的实验,台湾清华大学要求学生先要做好课前预习、提出自己的实验方案并与授课教师讨论确认后再进行实验,在实验教学中更注重发挥学生的自主性和主观能动性。受到该经验的启发,我们将“铈镍复合氧化物的制备及其基本性质的表征”实验分为样品制备、粉末衍射图谱扫描、氮气吸脱附测试、数据处理讲解4个实验模块。按照常规的实验习惯,先进行样品制备再进行相应性质测试,在一个教学单元内若完成4个模块内容,时间远远不够。为了避免这一缺憾,我们将实验顺序进行了调整,每次在实验课堂上,学生先对上一组学生制备好的样品进行预处理,等待样品预处理的过程中,完成样品X射线衍射(XRD)图谱的扫描;图谱扫描结束后,再将预处理好的样品转移到氮气吸脱附仪上进行氮气吸脱附性能测试;氮气吸脱附测试的过程中,学生开始样品制备以备下一组学生使用;当样品制备初步完成(后续的样品干燥、焙烧由实验室工作人员协助完成)后,再对测试数据处理进行详细讲解,这样学生更容易理解数据处理的原则和目的。采用这种提供现成样品给学生进行实验的安排,大大节省了学生操作的时间,提高了实验效率,而且实验模块间的衔接以及实验进程完全依靠学生的自主安排和规划,这对实验内容预习、思考提出了更高要求,只有非常熟悉内容、清楚每个模块实验的目标才能高效地完成全部实验内容。对学生科学管理和统筹安排实验能力的培养很有帮助。由于课时限制,每个学生只能完成一个样品的制备及性质表征。而通过单个样品的性质数据分析,学生很难理解样品制备条件对性质的影响,所以我们要求每位学生采用不同的实验条件并进行数据共享,通过数据分析,理解制备条件对样品比表面积、晶化程度等性质的影响。这样的安排,一方面可以促进学生间的团结协作,关心同组成员实验操作的规范性和数据处理的合理性;另一方面还可以引导学生对实验数据进行更深入的分析和讨论,培养学生对数据的分析、思考和挖掘能力,使学生能更好地理解样品性质表征的意义。在这个过程中,教师一直坚持引导学生学习如何对氮气吸附脱附数据进行正确处理,才能获得样品的孔径分布、孔的形状等微观结构性质;引导学生掌握如何分析XRD图谱,除获取样品结晶程度外,还可通过精细分析估算出样品的粒径以及晶胞参数等等。此外,在实验课程开设过程中,低年级学生在实验前经常会向高年级的学生请教,探讨实验的重点、难点以及注意事项,会探讨实验数据处理方法和技巧。探讨过后,学生会主动查阅文献,从科研文献中学习对数据分析讨论的方式方法,而学生的实验报告也会启发授课教师更好地把握今后实验内容的讲解,无形中做到教学相长。课堂教学效果尤其是实验教学效果的提升,不仅局限在课堂上,课前准备或预习以及课后的思考或讨论对课堂效果的提升同样重要。在这种理念的引导下,我们进行了为期4年的实验改革探索,发现学生实验报告的数据分析与讨论内容越来越丰富,理解越来越深刻。

3新原理、新实验内容的开发

受实验条件限制等各种因素的影响,新原理、新实验内容的开发更具挑战,既要兼顾原有课程内容的整体布局,又要兼顾实验内容与本科教学特点的相容性。基于以上两点,我们引入了“纳米金催化苯甲醇的选择性氧化”实验。该实验具有以下几个特点:1)相比于复杂的有机合成,苯甲醇选择性氧化作为简单的有机反应,容易被学生接受;2)反应本身是一个典型的连续反应,产物选择性的控制与理论课堂教学相互印证、衔接;3)采用气相色谱定量分析方法跟踪该反应进程,也是采用新的分析手段改革原有物理化学实验教学内容的一个成功尝试。而且该实验的引入将有助于学生对催化原理的理解、催化特点的把握以及催化效果评判的理解。在实验开展过程中,会遇到一些操作细节问题。比如:1)液固分离装置的改进。可以采用滤膜与一次性1mL进样针组成的微过滤系统,既能做到固液相有效分离,又能尽可能降低每次取样量对动力学反应的影响;2)反应条件的控制。对于苯甲醇选择性氧化反应的探索有大量文献研究报道,氧气做氧化剂是最佳选择。但气、液、固三相反应体系的控制对实验设备和操作的要求相对较高,而用叔丁基过氧化氢替代氧气,可以使实验操作大大简化;3)动力学数据分析。学生对反应动力学数据分析并不陌生,但对反应级数的判断在实践环节上还有些欠缺。问题解决过程是实验方案不断完善和提升的过程。而在本实验的数据处理时,学生容易关注数据的数字分析,发现反应级数越高,数据拟合的线性越好,实验报告中经常看到对苯甲醇的反应级数是4或者5的结论,这显然与实际化学反应体系不符,而实验报告结果的反馈会促进学生对化学反应动力学的分析及研究方法有更深刻的理解。在同样的理念下,我们还引入了“TiO2与Ag3PO4光催化降解RhB染料的活性研究”光催化实验与“H2在Cu表面势能面的构建”量子化学计算实验。

4结语

在过去几年,为适应新世纪形势的要求,我们在化学系物理化学教学团队和国家条件建设项目的支持下与教育部本科教学工作审核评估等的推动下,以建立有利于培养创新人才的化学实验课程体系和教学模式为目标,一方面不断引入新原理、新技术、新方法和新应用,更新实验内容,将最新科研成果中共性的和基础的内容通过精选和改造转化为实验项目,避免实验内容过专过窄;另一方面将经典实验的研究型改造纳入创新型实验教学建设项目,不断发掘和提升经典实验的教学效果,努力把物理化学实验课改造成为培养学生动手能力和科学素质的重要场所,取得了一系列较为成功的经验。

参考文献

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大学化学原理范文6

关键词:大学化学实验;交互平台;翻转设计;实践

一、大学化学实验教学现状

化学是一门研究物质的组成、结构、性质以及变化规律的自然科学[1];而化学实验是大学化学教学中的一个关键环节,具有学生量大、学时数有限、实践性强等特点[2]。实验课的开展为学生认识世界提供了实践平台,是培养学生实验技能、激发学习兴趣的必要手段。因而,在大学化学教学过程中要充分重视实验教学,通过实验操作不断提高学生的实践动手和思维分析能力,并逐步培养学生形成基本的科学技能[3]。当前大学化学实验教学课程还依然停留在简单的三个环节:课前自学实验内容;课中大量时间讲解和演示,如“实验原理”、“实验仪器”、“实验步骤”、“操作注意事项”、“数据处理方法”等;余下时间学生按照规定步骤完成实验,并撰写实验报告。然而,多数学生反映,实验结束后很快就忘记了实验流程及摄取药品的剂量;且在实验考试过程中,容易出现对实验原理及设备名称记忆不清、操作过程混乱等现象;实验教学效果不理想。对于这种传统式课堂教学模式,一些学者提出了质疑。例如“课程现代化”中两个学派的代表人物,苏联的赞可夫和美国的布鲁纳。布鲁纳认为学生是一个积极的探究者,教学应使学生学习和掌握学科的基本结构,同时促进每个学生综合发展;赞可夫认为在实验中教师首先应着眼于发展学生的观察能力、逻辑思维能力和操作能力。经科学研究表明,通过各种感官获得信息的效率依次为:“读”10%,“听”20%,“看”30%,“听”与“看”结合50%,“理解后叙述”70%,“语言描述与动手操作相结合”90%。爱因斯坦也曾指出:学校的目标应当是培养有独立行动和独立思考的人。因此,大学化学实验教学的重点是不仅要充分调动学生的好奇心,还要引导学生进行动手操作。不断激发学生的头脑风暴,使思维与实践动手能力相结合,帮助学生养成娴熟的实验技能和良好的操作习惯。而实践表明,学生的基础知识掌握程度和学习能力良莠不齐,导致实验教学难度大、效果差;进而形成教师很辛苦、学生很痛苦,学生对化学学习兴趣减退,甚至不愿意学习化学的恶性循环。

二、翻转课堂及其优点

随着信息技术与课程整合的日渐深入,网络平台学习环境已成为课堂教学的重要补充,翻转课堂也成为了当前国内外教育改革研究的热点[4]。“翻转课堂”是一种颠覆了传统课堂教学模式的新型网络教学模式。传统模式一般以教师为主体,表现为教师在课堂上单向讲授、学生被动接受学习的境地,导致学生学习的积极性和主动性被忽略,甚至被抑制。而在翻转课堂的教学模式下,着重强调以学生为主体、教师为辅助者(即教师角色由“讲师”向“导师”转变)的新理念。颠覆知识传授和内化吸收这两个过程,以学生为中心,注重自主学习与合作学习,对传统课堂进行改革创新[5]。翻转课堂的优点主要体现在以下三个方面。

(一)学习进度自主掌控

在移动通讯和电子设备上观看教学视频时,学生可以依据自己的实际情况控制时间和进度。接受能力强的学生会快速地看完教学视频,接受能力相对弱的学生可以在自己不理解或需要思考的地方暂停或反复观看。同时,学生还可以借助在线交互平台向老师和同学发问,就某一知识点进行讨论,教师则从中给予正确引导。

(二)教学视频精炼

教师在设计教学视频时,首先要考虑到学生注意力集中的时间范围(大概为10-15分钟),并根据上述时间对录制时长进行合理控制。录制视频时着重突出本节课的知识点、重点和难点问题。视频作到短小精悍,以便于学生查找观看。

(三)便于复习检测及互动

学生在交互平台上观看完视频资料后,会根据提示作答教师为学生设计的5-8个实验问题。这样有利于教师及时检测学生的学习成效,也便于学生了解自身学习情况。在交互平台上作答提交后,系统会有相应的提示“恭喜你,合格”、“对不起,不合格”等字样。当系统给出不合格时,学生将没有获得实验派位的资格,在这种情况下需要学生认真思考并重新作答。翻转课堂中形成的视频学习资料便于学生后期查阅和巩固复习;而且教师也可以根据学生的答题及视频观看情况,对学生的学习境况有个全面的了解和认识。依据上述实证性资料,教师可以将学生进行分组,把存在共同疑惑的学生放在同一组,便于学生的相互讨论和教师的集中辅导。翻转课堂以课前自主学习、课堂互动、课后交流的学习方式取代了传统式的“满堂灌”或“填鸭式”教学模式;为学生提供个性化学习空间,为教师提供个性化教学平台[6]。它能够充分激发学生学习兴趣,实现深度学习,增加师生互动和生生间的讨论;对培养学生的自学、交流、探究、批判和协作等能力都有很好的实用价值。为了更好地引导学生学学化学,本文利用交互平台将大学化学实验教学过程进行翻转设计,以增强学生的自主学习及实践动手能力,促进学生形成独立思考的思维模式,培养学生的创新精神,提高学生的综合素质,进而提升教学质量,并形成新型的、符合现代化的教学模式。

三、大学化学实验的翻转设计与实践

实验是大学化学教学中不可或缺的环节。将实验教学与翻转课堂新理念结合,能够进一步地发挥学生在化学实验操作过程中的主导地位,促进学生由课堂上被动接受知识的学习者转变为实践操作活动中积极主动的求知者[7],为学生创建出主动求知、探索的大环境,在这个环境里学生拥有充分的话语权,使每一个学生都能得到个性化教育,两者结合后形成的教学模式很好地弥补了传统实验教学模式的严重缺陷。

(一)大学化学实验教学结构优化设计

网络交互平台可以及时推送各种有关化学方面的趣味消息,提高学生们的求知欲和学习兴趣;另外,交互式教学模式下教师能够在第一时间掌握学生的学习情况。学生在学习过程中遇到疑问时也可以及时在讨论平台上,便于生生讨论和师生交流。根据本校实际情况,这里将网络交互平台设计为三大模块:即课前预习模块、课中交互模块和课后评阅模块。

1.课前预习模块

课前预习模块是引导学生在进行实验操作前的基础知识预习及实验操作观摩,主要是为了使学生对化学实验产生兴趣和求知欲,激发学生自己主动探究的欲望,逐步学会科学探究[8]。课前预习模块主要内容包括:本节知识点;视频操作演示;网上预约、测试及派位。学生首先通过预览书中本节实验课的知识点,对实验的基本原理有所了解;再通过观看相关视频、资料,内化吸收,掌握实验步骤和相关知识。视频与资料由核心视频、辅助视频以及课外补充资料等组成。核心视频由教师录制,根据实验覆盖面及难度录制2-3个视频,每个视频时间为10-15分钟;可依据实验目标、原理及重难点,实验任务清单和重点操作演示及注意事项逐层深入,以适应学生的学习节奏。辅助视频则是针对某一项内容展开介绍,补充知识,如仪器、化学史、化学科学家介绍等,不限时长。课外补充材料主要是与本实验相关的科技文献、科技报道等电子文档。后两者供学生选择查看,拓宽学生视野、激发学生对化学实验的兴趣。通过学习,学生将疑问及时推送到公共信息交互平台上,此平台会将信息即时推送到教师或同学们的客户端,教师和同学可以第一时间给予回复,使知识信息有了更好的时效性。最后,进入课前网上预约、测试及派位阶段。学生根据自己的时间和任课老师实际情况,通过交互平台提交预约选课表,系统会在五秒内生成随机网上测试题,测试时间为10分钟,总分20分。系统设置预习准入派位门槛为成绩大于12分,否则就需要重新测试。只有通过预习准入派位门槛的学生才可以获得进入实验室进行正式实验的资格。交互平台会对学生自学进行跟踪,包括线上学习时长、成绩、题目错误率、交流互动流量和反馈信息等进行统计,可通过大数据分析对学生的自学效果进行评价。

2.课中交互模块

在实验的教与学过程中,为了实现师生在过程与方法、情感态度与价值观更高层次的互动交流,设置大学化学实验翻转课堂中的灵魂即交互模块。通过预习准入派位门槛的学生,进入实验室,经过教师简要介绍原理、注意事项和讲解学生预习中错误率高的题目后,直接进行实验操作。在操作过程中如有疑问,可随时向任课老师请教。教师可有针对性地进行个别指导,促进学生对实验知识的消化吸收和记忆理解。实验结束后,学生整理数据、现象等信息,交由教师审核,教师对实验过程中发现的问题进行总结点评。学生完成本次实验考核记录,刷卡退出实验室。时间充裕时,学生可将实验数据信息直接输入个人客户端,展示自己的实验结果,并于课后形成电子实验报告,上传至交互平台供教师评阅。通过这种探究式的实验教学活动,使学生充分参与实验过程,体验科学研究的乐趣,激发其学习化学的兴趣;进而培养科学的学习态度和严谨的治学方法,促进传统教学方式的改革。

3.课后评阅模块

课后评阅模块包括考察和反馈两个层次。此模块是为了使学生站在更高的能力层次和操作方法层次上去熟练、灵活地解决在实验过程中遇到的相关问题。教师在课前利用管理员的身份,将本次实验正确数据录入到相应的模块,并设置数据相应的浮动范围。学生提交电子实验报告后,教师根据设置的数据对学生提交的实验报告进行评分。每次实验分数都会存入学生个人实验成绩统计模块中,作为期末成绩的参考依据。整个实验课的成绩组成包括:课前预习(占总成绩的30%)、实验操作(占总成绩30%)、实验室纪律(占总成绩10%)和实验报告(占总成绩30%)。另外,学生每次实验之后可在交互平台的反馈模块,对此次实验学习和实践中的各个环节提出建议,供教师参考,改进教学设计。在期末考试前,教师向学生提供几个具有代表性的实验题目,以供学生备考。通过一个实验的实际操作测试,反映学生掌握实验过程及相关知识的程度和实践动手能力水平。学生进入实验室后,随机抽取考试题目进行实验操作,在限定时间内完成实验并提交简要电子版实验报告。教师对实验成绩进行记录统计,按比例折合进学生期末考试成绩。学生通过实验操作测试,既训练了个人的动手能力,又能将本学期的教学效果反馈给教师。

(二)大学化学实验的翻转实践教学

根据实验教学优化结构方案的构建思路,将实验教学的具体安排尽可能地与化学理论教学协调配合,充分利用化学理论资源为实验教学服务。下面以大学化学实验课“乙酸解离常数的测定”为例,引入翻转课堂设计,对实验教学结构进行优化。交互平台界面针对该实验设置多个栏目,包括:实验原理及方法、预习测试、讨论与反馈、实验报告。教师和学生在交互平台自由选择栏目进行操作。以应化卓越151班为实验对象(共36人),分3~4组不同时段进行实验。学生可以借助24小时开放的网络交互平台,根据自己的时间选择学习课前预习模块,浏览完本节知识点,掌握解离度和解离常数概念和测试原理,再观看相应的演示实验视频。演示实验视频有利于吸引学生注意力,加深学生对理论知识的理解。核心视频主要内容为:教师根据课程标准和教学目标,从弱电解质的解离概念引入乙酸的解离和解离平衡(HAc=H++Ac-),重点讲解pH计法测定乙酸解离度和解离常数的原理,介绍不同浓度的乙酸溶液的配制,演示和说明pH计的正确使用方法。视频内容要重点突出,思路清晰,语言严谨,具有启发性和互动性。在辅助视频和课外补充材料内,添加乙酸的性质、用途、价值,pH的由来和提出、测试方法,pH测试设备,常规液体的pH范围,丹麦生物化学家SorenPeterLauritzSorensen介绍,解离常数定义及测试与计算方法等。让学生根据自己的情况自主选择资源,丰富自己的知识体系。教师在交互平台的后台设置有关本节实验课重、难点的若干选择题,供学生随机抽取并进行学习程度测试。例如:(1)pH计法测定乙酸的解离度和解离常数的原理是什么?(2)使用pH计测定不同浓度的乙酸时需要注意哪些问题?(3)pH计为什么要用标准溶液校准?测试结束后系统自动评分,通过测试成功者可以进入预约实验派位系统,测试失败者可以依据评分指南参考测试答案,反思后进行再次学习与测试直至成功。测试结束时,学生可查看每个题目在当前时间学生人数下的错误率,这样可引起学生对该题目的重视、反思学习。同时,在平台上可设置部分思考题,让学生自主思考。如:(1)烧杯是否需烘干,且还需怎样处理?(2)不同浓度乙酸溶液解离度是否相同,解离常数是否相同?(3)测定pH时,测试溶液浓度按由稀到浓还是由浓到稀次序进行?学生可在交互平台中对某一知识点进行深入讨论,教师作为组织者参与其中,引导学生找到答案,如:(1)解离常数的测试方法还有哪些?(2)弱电解质解离平衡是什么状态?以激发学生学习兴趣,让学生自己去寻求答案,拓展眼界和知识面。另外,学生也可在反馈模块中提供建议,如增加补充材料或文献资料等,经教师审核后提交至平台。教师需高度重视学生课前的实验预习,并将其在课前预习模块中的预习时长、线上测试结果、交互平台讨论参与情况记录分析,实现网络监控,并对错误率高的题目进行整理总结,为课堂设计提供素材和依据。课中交互模块以学生为中心展开,是以自主式、合作式、研究式为主的实验教学和学习方法。课堂中教师帮助学生领会、吸收和应用课前所学知识。部分学生可能仅仅依靠强行记忆通过了课前预习模块的测试,也将存在的疑惑即时推送到交互平台进行讨论,但仍可能存在一些细节问题不能理解,而这些问题往往因人而异。例如:(1)界定乙酸溶液浓度的原因;(2)pH计测酸的内在根据和如何校正;(3)弱酸解离常数的测试方法等。因此,在实验开始前设置10分钟的学生向教师自由发问环节,老师做出初步回答并提供更深层次解决方案供学生探究,为学生拓宽知识面,激发学生的好奇心和主动性,开展初步的师生互动。教师简要介绍乙酸解离常数实验的重难点和注意事项(如烧杯需润洗),并在对课前预习中出错频率高的题目给予讲解后,学生分组进行实验。鼓励学生独立操作,对于存在的困惑和不解,小组内进行相互交流,这样有利于培养学生自主、独立的思维能力和团队协作能力。主要实验步骤:不同浓度的乙酸溶液配制;测定乙酸溶液的pH;计算解离度和解离常数。教师通过观察、针对学生实际情况个别指导和点拨,如仪器的不正确使用及取送化学药品的错误方式等进行个别纠正,协助学生完成本次实验。实验完成后,学生通过数据整理,展示自己的成果并提交教师审核,也可上传至交互平台,展现实验结果。同时可以分享在使用pH计测试过程中遇到的问题和解决办法、实验中应注意的事项。给学生一个自我展示的平台,提高自信和成就感;同时避免了课后抄袭或篡改实验数据。教师对课堂中学生实际操作情况给予总结和评价,对不足的地方,引导学生自我反思。课后,学生将电子实验报告上传到课后评阅模块,由教师进行审阅,核算给出评分结果,并保存到反馈信息中。教师通过后台可以在线了解学生的学习结果,并及时获知学生对本次实验的掌握程度。对所有数据和资料整理分析,改进教学思路,以备下次课程的开展。

四、结论

大学化学原理范文7

关键词:大学化学;绪论课;土木工程;教学思考

《大学化学》是土木工程专业开设的一门基础平台课,课程主要通过化学热力学、化学动力学、物质结构基础以及化学与社会、化学与生活等来阐述化学的基本原理和知识,是该专业学生的通识教育课程,对于提高大学生的科学素养和发展专业知识结构发挥着重要的作用。但在多年教学过程中发现部分本专业同学对于大学化学存在不少疑惑,例如“大学化学学习哪些内容?”“土木工程专业为什么要学习化学?”和“怎样才能学好大学化学?”等问题。甚至有部分同学由于高中化学成绩较差而对大学化学存在畏难和抵触情绪。而课程第一课-绪论课正是就这些问题作出阐述和解答。基于多年教学实践经验作者就大学化学绪论课教学总结出如下几点思考。

一、绪论课程内容设置

绪论课程犹如电影的先导片一样,第一印象很重要。在绪论课程的内容设置上更是如此,若是能在第一次课程上就牢牢抓住学生的心,后续的课程内容学习会事半功倍。这就意味着绪论课程内容的设置必须合理、紧凑和具有吸引力。

(一)先导课程引入,消除基础不一

虽然土木工程专业学生均为理科生,但部分省份学生在高中阶段没有选修化学,因此造成部分同学化学基础薄弱的情况。为使大学化学课程学习进展顺利,拉平起点线,在正式开课之前已向学生提供课前先导知识。其中包括物质构成、分类,化学用语、反应类型、反应方程式和计算相关等内容。通过先导知识的学习,使学生能够及时进入大学化学的学习状态,不至于因为某些基本知识理解困难,而产生畏难情绪,影响后续课程学习。

(二)课程内容简介,统领全局

由前期先导知识的引入,让学生们了解化学的基本概念、研究对象和方法。但大学化学包含的知识面较多,区别于高中化学的是大学化学从元素的包括分子、原子或离子等层面上来研究物质的组成、结构和性能,以及在相互作用过程中产生的能量关系和反应特征等内容。通过各章节知识框架结构和学时介绍,让学生们产生全局意义,更高维度来了解各章节的特点和章节之间的衔接关系,以达到有的放矢、融会贯通的目的。

(三)化学发展史,激发探索欲

化学是一门基础性学科,发展历史悠久。从古代化学时期、近代化学时期到现代化学时期,每个时期都有其标志性的特征,纵观化学的发展史发现,化学是源于劳动人民生活和生产实践,化学原理产生也会经历一系列的过程和阶段,尤其是通过实验中得出的结果,初期会存在不完善有缺陷的情况,但通过后人的努力会逐步来完善。例如氧化还原反应的特征从有氧参与到电子得失最终到电子得失或偏移。也给大一新生一些启发,高中教育应试为主,一切课本为上,但在大学阶段,鼓励大家应多思考,勿局限于课本内容,应全面客观发展性地看待问题,同时鼓励学生们创新创造。

(四)土木与化学的联系,提高学习兴趣

众所周知化学是一门社会需要的实用科学,与人类的关系十分密切,人类的衣食住行都离不开化学。例如食物中添加剂、衣料的印染和化学处理等。但对于土木工程专业,又存在哪里化学的因素呢?为什么土木还要学习化学呢?在这个问题抛出后,引发了学生们的思考,但由于学生们才大一,对自己专业及应具备的能力还认识不足,因此需要结合专业特色来介绍化学与土木的联系。在大土木学科体系中,普地地质学、工程材料、混凝土结构设计、水处理工程等均与化学紧密相连。例如跨海大桥桥墩的材料中需要考虑到防渗防裂混凝土、环氧涂层钢筋等。地铁施工中盾构设备同样需要考虑防腐问题,尤其在卤水产出区域。在地质工程中,变质岩的形成中就存在也化学反应的变化,后续普地实习中观察到的燧石结核就与胶体聚沉有关。

二、教学与学习方法

(一)教学方法多样

心理学表明,人类首先是利用感觉器官直接感知学习材料,生动形象的对象更容易激发人体大脑的兴奋,并且总是伴随着快乐、欢喜、满意等积极的情感体验。完善的绪论课内容也要有合适的教学方式来体现,纯粹靠说教就显得冗长枯燥了。所以在授课形式上充分利用现代化的教学手段。除了传统的PPT课件配合板书之外,充分利用其他多媒体和信息技术。在课件中典型案例可以用图片、动画或视频等多种形式来体现,感性和理性认识同时进行,使学生们印象深刻并提高兴趣。例如“大象牙膏”“魔术中的碘钟反应”和上几届学生完成的监测校园水体水质等开放性实验等有趣的小实验视频,非常吸引眼球,也增强了大家的学习动力,充满期待跃跃欲试。其他例如先导知识部分,可以提前在“课立方”之类的授课应用软件中进行,方便学生们随时查看练习,同时也能够实时反馈学习情况。利用反馈的大数据,可以有针对性地对普遍存在的难点问题进行重点介绍。当然一味地输出也不可取,大学教育模式以不同于高中教育,两者在教育理念、学习目标、学习环境、管理模式和生活环境等诸多方面存在显著差异。

(二)学习方法多样

大一新生刚进入大学阶段,处于从原本应试教育的环境中进入到大学自主学习的过渡阶段。大学阶段的课程容量大,概况性强,需要学生们在课后多做总结思考完成练习,除此之外还需要收集资料进行课外阅读或根据兴趣展开专题研究。为了使学生们能更快得适应大学的学习节奏,缩短过渡期,在绪论课中也给学生们提供各类课后补充练习和阅读的方式方法。例如现在微课、慕课之类网络课程内容很多,可以在线观看大学化学类精品课程作为学习补充。对于课程扩展内容和前沿知识部分可以通过文献搜索来了解。在绪论课程中,简要介绍文献搜索相关内容,培养新生搜集和整理资料的能力,从而形成主动学习和系统思维能力。同时也鼓励学生可在后续课程中将自己整理出的新知识新发现来进行全班分享和讨论。此外在信息化程度日益提高的当下,计算机的使用越来越普及,各种软件应用也是必备知识,也是需要同学们掌握的基本技能。除了日常所使用的Office之类基本文档处理软件之外,还有化学专业软件,例如常用的Chemoffice、Origin、Gaussian等。通过演示Chemof-fice绘制某一物质结构式、反应式等,让学生了解到学习方式的多样性,利用各种软件工具带来的便捷和高效。

三、结语

良好的开端是成功的一半,总结以上几点,在绪论课程中通过合理安排教学内容,做到提纲挈领、有的放矢,同时提高了学生的学习兴趣又激发了学习动力。再结合土木工程专业特色,将大学化学和专业课程进行联系,配合学习方法介绍,引领学生更主动参与教学活动,为后续课程学习打下坚实基础。

参考文献:

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[4]雷兰.混凝土中的化学腐蚀[J].科技情报开发与经济,2000,(10):40-41.

大学化学原理范文8

[关键词]媒体资源;大学;化学实验设计

媒体资源是社会发展的导向,通过采用媒体资源解决化学问题,能够使高等教育教材知识变得更加立体化,结合理论、联系实际对已有知识进行相应的巩固与复习,对不知道的知识进行探索。经过媒体资源,不但可以增强大学生社会责任意识,还可以提高大学生对化学知识的求知欲,因而利用媒体资源可以有效推动大学化学实验设计更好更快地发展。

一、利用多媒体资源推动大学化学实验设计的作用

(一)将大学化学实验课程内容丰富化

因为教师教学的时间有一定的限制性,学生无法在有限的时间内开展较多的化学实验,这就导致学生在实验方法以及知识结构中出现了一些不好的问题。为了解决这一问题,可以采用大学化学实验媒体资源,实现部分在有限的实践中无法开展的大学化学实验设计,拓宽学生的知识面,给学生进一步学习化学打下坚实的基础。

(二)解决大学化学实验课程学生预习不到位的问题

大学化学实验设计是学生学习的难点,可是,学生并没有关注到这一点,在上课之前也没有好好预习。面对如此乏味且难度大的教材,很难产生学习的兴趣。而实验课上,教师不过是“根据方子拿药”。化学教师对实验的理论知识以及步骤等的讲述,常常是自己讲得动听,学生听得糊涂,到了正式开始化学实验的时候,学生就手足无措了。因而,采用媒体资源开展大学化学实验设计,可以充分解决该问题,从而使大学化学实验预习变得充分,提升大学化学实验预习效果。

(三)将学生学习的积极性激发出来

因为学生学习水平不一样,在理解化学实验以及掌握化学实验内容的基础上是有着很大的差异性的。而媒体资源的最大特征就是能够利用人机对话的性能,开展个别化教育教学。相同的课件能够对不一样的学生施行不一样风格的教学,学生可依据自身学习的情况有针对性地学习,这样就可以将学生学习的积极性激发出来。

二、利用媒体资源推动大学化学实验设计的方法分析

(一)运用分析

在互联网中热烈议论的一个话题是刷马桶是可乐等碳酸性饮料的核心功效,导致很多人对可乐产生了恐慌,人们认为,连马桶都可以刷干净的可乐,很有可能对自己的身体健康造成威胁。因而,此次研究可以以这一生活问题展开探索。可乐是一种酸性饮料,并且酸性较强,该类食用液体除去可乐之外,还有白醋以及雪碧等,因而,此次研究确定了设计酸性食用液体对尿碱的处理实验设计。经过安排学生查询相关资源,找到了可乐清洗马桶的实验原理。马桶上的污垢很难洗干净,其最核心的成分就是马桶壁上黄色的尿垢,成分是尿碱,尿液里面蕴含了一些钙离子和空气中的二氧化碳相结合,从而生成沉淀,且有磷酸钙,因此其整体是呈碱性的。可乐的成分包含了磷酸与柠檬酸,PH值等于3。由此可知,可乐的酸性较强,能够把碱性磷酸钙以及碳酸钙变为在水里溶解度大的磷酸氢钙以及碳酸氢钙,从而清洁掉马桶上面的污垢。

(二)化学实验设计分析

在商店中买了两种品牌不一样的可乐、两种品牌不一样的雪碧和一种食用醋,开展大学化学实验。依照尿碱的核心成分配置模拟尿碱,用酸性食用液体来处理模拟尿碱,然后对比模拟尿碱的清洁状况,检查反应之前与之后食用液体的PH值产生变化的实际状况。接着将不一样酸性的食用液体提供质子量的情况计算出来,最终得到结论。

(三)化学实验的基本步骤

1.进行尿碱的制作和准备。把10克的碳酸氢钠添加50毫升去离子水,进行溶解,添加较少的磷酸,到细粒物变成颗粒大的磷酸钙,将溶液放好,把上层清液使用倾斜的方式倒掉。余下的沉淀暴露于空气之中,空气里面的二氧化碳让沉淀中余下的氢氧化钙转变为碳酸钙,该磷酸钙与碳酸钙相混合的沉淀就是模拟尿碱。2.溶解模拟尿碱。(1)准备好5个比较干净的烧杯,然后分别称1克模拟尿碱,在1到5号烧杯内分别添加上50毫升的可乐与雪碧。用玻璃棒搅拌两分钟以后,放在一旁,检测上层清液的PH值。(2)准备好4个比较干净的烧杯,分别称0.35克的模拟尿碱,然后在1到4号烧杯内分别添加上50毫升的去离子水、可乐与雪碧。同样采用玻璃棒拌和两分钟放在一旁,采用倾斜的方式消除上层清液,对比所余下的沉淀量。根据所释放的质子量可以了解可乐大于雪碧对模拟尿碱的处理能力,可是在处理马桶污垢的时候,结果是不一样的,可乐对马桶尿碱的处理能力比雪碧强。这样可以促进学生综合思考问题,且通过让学生查询有关资料,展开深入探索发现,可乐成分除了以上所提到的,还存在着很多的肉桂、肉豆蔻油等有机物,对代表值的溶解效果比较好。而有机物质的溶解有益于尿碱蓬松,可以有效清洁马桶污垢。通过利用媒体资源,可以使大学生在完成化学实验的时候增强思考的积极性,以立体化的方式学习教材知识,还可以让参加化学实验设计的学生对化学产生强烈的兴趣,改善化学理论学习的限制性。并且,在利用媒体资源的时候,相关指导教师应当遵从几个基本原则,即适合学生认知水平的原则;化学问题应具备挑战性的原则;满足媒体报道需求的原则,以此推动大学化学实验设计。

参考文献:

[1]符会芳.大学化学实验中的设计性实验研究[J].山东工业技术,2017(14):277.