材料物理化学论文范文
时间:2023-04-07 10:45:43
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篇1
[关键词]科研实践;物理化学;教学
物理化学是一门借助物理的基本原理,揭示化学基本规律的学科,也是一门理论性、系统性、逻辑性很强的学科,具有理论公式多,推导复杂的学科特点。初学者往往感到抽象难懂,对数学知识要求高,容易产生畏难情绪,也往往认为理论知识学了没有用途,导致失去学习的兴趣。为了解决物理化学中抽象难懂的问题,通常采用的方法是在教师授课时列举一些与生活实践相关的现象,借助物理化学知识加以解决,但是这只是一些简单的应用,并且借助于互联网络都能得到容易理解的结果,但是对于有一定知识水平的大学生似乎显得过于简单,并不能激发他们对物理化学学习兴趣,解决他们对物理化学理论学习的困惑,展示理论知识与科学实践和生产实践的紧密联系,从而体现物理化学作为基础学科的价值。另外,物理化学中化学规律和数学公式都是从科学实践总结出来的,能指导科学实践活动。因而,在物理化学实际教学中,除了要结合生活实践之外,教师应该适当阐述理论公式的实际科研来源以及这些理论知识在科学前沿研究和生产实践的应用价值,才能引导学生逐渐认识到物理化学知识理论学习的重要性,同时也可以通过科研实例刺激学生的好奇心和求知欲,从而激发学生对物理化学学习的兴趣。因此,教师科研能促进物理化学理论教学,也能促进学生对当前科研前沿的了解,激发学生的求知欲,培养学生的科学素养,为今后的发展奠定基础。
1科研实践对物理化学教学的促进作用
1.1物理化学理论在科研实践中的应用
尽管物理化学科研实践的实验方法和手段比较复杂,但是常常使用了大学物理化学书本上的基本原理和基础知识,因而,我们可以选择一些合适的科研实践活动将其应用到物理化学教学中,以提高学生对物理化学基础理论重要性的认识,帮助他们更好地理解这些基础知识,激发他们对物理化学学习的兴趣。这里我们以原电池的基本原理在科研中的应用来阐述物理化学基础理论知识学习的重要性。已有文献报道具有缺陷的碳纳米管浸入到一定浓度的氯铂酸或者氯金酸溶液中,通过原子力显微镜能够观察到在碳纳米管的边壁缺陷上快速形成金属铂纳米粒子或者金纳米粒子[1]。这金属离子自发还原沉积碳纳米管上的现象归因于金属离子与碳纳米管之间的原电池效应,电极反应分别是PtCl42-+2e-=Pt+4Cl-,AuCl4-+3e-=Au+4Cl-。根据电极电势的数学公式计算出PtCl42-和AuCl4-的还原电势以及碳纳米管的氧化电势,并比较它们的大小,从而能判断出金属铂或者金粒子是否能沉积在碳纳米管的边壁上。更进一步地研究表明利用原电池效应可以在碳纳米管的表面边壁上沉积四氧化三铁、氧化亚铜、二氧化钒等中间价态的金属氧化物,计算这些金属离子与碳纳米管之间的电极电势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),通过控制溶液的pH值和碳纳米管的结构等反应条件实现中间价态的金属氧化物沉积在碳纳米管的表面,关键是通过原电池效应合成的碳纳米管-金属氧化物复合材料在催化加氢反应、苯酚羟基化反应等催化反应中展示了比其他方法合成的该种复合材料更加优异的性能,体现了合理的使用电化学方法合成材料具有重要的应用价值[2-4]。尽管这些科研工作涉及的内容比较广泛,考虑的因素复杂,但是在材料合成方面的基本原理仍然是物理化学中原电池电极电势的相关基础知识。实际上,物理化学中热力学、溶液中的化学势、物质的相图、吸附脱附、动力学研究等基本知识在当前的科研都有广泛的应用,利用这些基本知识来验证过程的可行性或者借助它们推断出物理化学及其相关学科中更深层次的机理或者原理[5-7]。因此,物理化学的基础知识在当前的科学研究工作中仍然具有重要的价值,是学生为今后工作和学习所必须要掌握的。
1.2科研实践对学生物理化学学习的促进作用
物理化学中的基础知识都是比较抽象,数学公式比较多,这增大了学生学习的困难,但是这些基础知识都是来自科学实践,相应地能用来指导科学实践活动,因而,学习物理化学基础知识的时候借助于科研实践来展示这些知识,能帮助学生更好了解和掌握这些知识。首先,科研实践的学术论文为了更好地解释相关原理往往都使用大量的图表或者视频,直观地展示和支撑他们的实验结果,帮助读者理解论文的结论。教师可以根据物理化学相关章节的内容提炼这些学术论文,在教学中利用论文中直观的图片或者视频给学生展示对应的知识点,使得抽象的知识图像化、具体化,同时将枯燥无味的理论知识形象生动地呈现到学生的面前,加深学生对该知识点的印象,促进学生对该知识点的理解和掌握。其次,物理化学的教学过程中可以借助科研实践论文生动地展示给学生,不仅能帮助学生理解这些知识点,更能让学生意识到物理化学课程中基础知识与生产实际有紧密的联系,而不是为了学习抽象的知识而学习这些知识。它们能够直接应用到实际科研和生产实践中,并指导科学实践和生产实践活动,使得学生不再认为理论知识难学而没有用途,更不会消极地学习和理解这些物理化学基础理论知识。学生会更加积极主动理解和掌握所学知识点,甚至通过网络数据库等相关工具,更进一步地详细了解与物理化学书本上相关知识内容,从而间接地提高他们的自学能力,培养他们积极主动学习的能力。最后,借助物理化学教学引入科研生产实践的概念,让学生接触基础知识应用到令人好奇的未知世界,从而提高学生学习物理化学基础知识的兴趣。既使学生学习到必须掌握的物理化学基础知识,同时又接触到物理化学方向科研和生产实践的前沿,掌握当前物理化学科研和生产实践的动态。让学生从一开始学习基础知识灌输科研实践的相关知识,引导学生关注本学科发展前沿和科研动态,使学生浸润在科研的氛围下,产生浓烈的科研倾向[8]。从而使学生寻找自身喜欢的学习方向和学习兴趣,建立严谨的科研和学习态度,刺激学生对未知世界的求知欲望,并潜移默化地培养他们的科学素养,为今后的工作学习提供基础。因此,物理化学教学中引进科研实践,不仅将枯燥无味的理论知识形象生动化,而且能让学生认识到物理化学理论知识学习的重要性,培养他们的基本科学素养,激发他们对未知世界的求知欲望。
1.3教师科研实践对物理化学教学的重要影响
对于普通本科院校来讲,无论什么样的教学改革都是围绕教学方式和手段在课堂教学过程中的运用,无法代替教师的角色,无法改变教师授课主体的本质,因而,教师在教学过程中起着重要的作用。只有通过教师的教导和示范作用才能使课堂教学变得更加生动鲜活,也对学生的学习和行为有直接地引导作用。因而,教师自身的专业水平决定了他的教学水平和教学能力,而科研实践活动对教师有很大的锻炼和启发作用,增加了教师的业务知识水平,对课堂教学有非常大的促进作用,因而,要提高教师的专业水平应该鼓励教师积极参与科研实践工作[9]。首先,本学科专业教师开展科研实践工作之前必须不断查阅大量新的文献资料,了解当前科技发展的动态,及时跟踪本学科领域的最新进展,更新和丰富本学科的理论和知识。这个过程有利于提高教师发现问题、分析问题和解决问题的能力,并不断更新和完善自己的知识体系,能更好地将当前本学科科技发展动态传授给学生,同时随着知识水平的提高教师将以新的高度去思考学科发展趋势,自然而然地应用到教育教学和人才培养的模式,进而思考未来人才的发展趋势和人才培养的最佳方法。其次,教师从事科研工作对该学科未知领域的探索研究是一个长期而艰苦的过程,能提高教师的逻辑思维能力和表达能力,能培养教师一丝不苟和勇于创新的严谨治学态度、顽强拼搏的精神以及良好的科研素质,激发教师的创新思想,迎合当前国家鼓励创新创业的潮流。教师在科研中的锻炼往往对学生起到表率作用,促进培养学生的创新能力、顽强拼搏精神以及严谨的科学作风,对学生成才起到推动作用。此外,教师的科研成果能让学生直接感受到科研并非遥不可及,对学生有很大的引导和促进作用,同时可以激发学生对科研的兴趣和求知欲望,主动参与到教师的科研实践,激起他们对物理化学基础理论学习的热情[9]。因此,教师要实现物理化学教学的改革创新,适应当前形式下物理化学教学的发展,仅凭教学经验是远远不够的,必须从事科学研究去实践、去探索、去创新,进一步提高本学科的知识结构,从而加快教育观念的更替,逐步形成具有自身特色的教学方式,将新理论、新方法渗透到物理化学教学实践中,才能改变多年从教的疲惫与困惑,同时也激发了自身潜在的创造力。
2结论
篇2
关键词:物理化学课程 教学方法 职业教育
物理化学是冶金、材料各专业的一门基础课程,物理化学学习的差与好影响到接下来专业理论课程的学习。作为一门必修课,相比其他高职高专中有机化学等化学课程,物理化学具有概念的抽象性、逻辑性强,规律的前后相关性强,学习过程中应用其他学科的知识面广,计算公式繁多等特点。因此,学习者要想掌握好物理化学这门课程,不仅要具有良好的基础化学知识,还必须具有一定的高等数学和普通物理学的基础。物理化学课程作为材料专业与冶金专业学生学习的一门必修课、一门理论课、一门专业基础课,教师怎样教好、学生如何学好这门枯燥难学的课程,都存在困难。本文从物理化学课程教学的自身特点和逐步培养学生学习兴趣方面入手,对这门主要的基础课的教学方法进行一些粗浅的探讨。
一、适当减少理论深度,加强应用
物理化学这门课理论性、系统性很强,内容较多而抽象,公式又多,每个公式有其特定的使用条件和范围,所以学生接受起来感到有一定的困难,特别对于高职高专层次的学生,数学、物理和化学基础比较薄弱,学起物理化学来倍感吃力,听课很辛苦、作业很难做。这就对老师的课堂教学提出了更高的要求,作为教师应该因材施教,充分考虑到授课对象是基础比较差的学生,对物理化学理论的获得不应以大而多为目标,而是以够用、能懂为标准,并且能满足各专业学生学习专业课的需要,就可以了。对于大量的物理化学公式,推导过程复杂并且涉及到大量的高等数学的知识,要让学生都记住和掌握是不可能的,也是没有必要的。其实数学推导过程只是获得结果的一种手段,不是目的,所以对于一般公式及其推导过程,要求理解就可以不要求掌握,对于特别重要的公式要掌握其使用条件和物理意义并且要牢记。物理化学理论性很强并且概念规律偏于抽象,授课过程中要适当加以淡化,并且多联系一些简单易懂的实例。如在热力学第一定律和热力学第二定律的讲解中,遇到具体的计算时,重点关注化学反应过程的能量改变、反应的方向与限度以及反应的速率,而淡化对抽象物理的讲述,方便学生理解和接受。
二、根据不同专业需要,侧重不同教学内容
物理化学这门课程内容的覆盖程度广、综合度高,它包括了热力学、化学动力学、表面化学、溶液等知识内容。在实际的讲授过程中,不同专业对同一课程有不同的要求。对于物理化学这门课程,不同的专业不能用同样的讲课方法讲述同样的内容。根据不同的专业的教学大纲要求,对教学内容进行删减取舍。作为物理化学核心内容的热力学第一定律和热力学第二定律,是每个学习物理化学的学生必须学习的内容,可以不考虑是否与专业理论密切相关。而对于化学动力学应用部分,则可以根据实际教学情况,根据不同专业自身教学大纲和学时安排的要求,有选择、有侧重地讲述。如材料成型与控制技术专业在热力学应用部分要加大学时,重点讲授。化学平衡、表面化学应是材料工程技术专业的重点内容,在该专业的湿法冶金中经常用到化学平衡原理、表面活性物质等概念。而化学反应速率应是冶金专业有色方向的重点内容,多项反应、扩散等内容出现在铝电解的课程中,溶液应是冶金黑色方向专业的重点内容,而胶体化学、电化学和冶金技术专业相关很少,基本不用作为教学内容。应该特别指出的是,物理化学删减教学内容不是删减一些该讲的内容,要综合考虑教学大纲和整门课程体系的完整性,抓关键抓主要。
三、教学中恰当安排随堂加强直观教学
实验教学在物理化学课程的教学中占有十分重要的地位,它与物理化学课程紧密配合,通过实验教学,学生不仅可以巩固和加深对物理化学原理的理解,提高学生对物理化学知识灵活应用的创新能力,还培养了观察和分析问题的能力,加强学生动手能力,培养严肃认真、实事求是的科学态度和作风。例如,在讲解多相平衡反应这一章节时,我们让学生先做碳酸钙热分解的测定实验,这是一个典型的多项平衡反应。在学生有了对多项反应感性认识的基础上讲授这部分内容。像这样的做法还有很多,如实验室用蒸馏水洗涤容器为什么要少量多次和分配定律相联系,分离操作中的陈化原理和开尔文公式相联系等。
总之,恰当地将教学内容与实验操作联系起来,遵循“实验操作中的问题――引入讲授新内容――给出答案”,可以培养学生的科学思维能力与解决问题能力,提高学习物理化学的积极性。
四、列举实际生活实例,提高学生学习兴趣
物理化学知识其实存在于我们生活中的方方面面,只要稍加留意,就会在衣食住行中找到和物理化学有关的现象。因此在组织教学内容时,特别注意恰当地将教学内容和生活中学生遇到的实例结合起来,使学生认识到理论学习可以帮助解决实际问题,以此激发学生对物理化学这门课程浓厚的学习兴趣。将复杂的规律、原理、方法通过用熟悉、生动、简单的生活实例进行讲解,使学生容易接受,并且逐步培养兴趣。如考古工作中怎样根据动力学原理估算尸体的埋葬时间?根据一级反应的动力学方程,由于古尸上裹的碎布片中放射性元素碳14的衰变是一级反应,利用衰变半衰期及其活性可以计算出来。其他如陶瓷制品表面的结晶釉会产生富丽堂皇、光彩夺目的效果;打湿了的化纤衣服比全棉衣服易干,等等,这些奇妙的现象激起学生的兴趣后,就能促使他们去学习,当学生最终恍然大悟时,会深感学以致用的无限乐趣,从而投入到积极主动的思维之中,激发浓厚的学习兴趣,保证课堂教学效果。
五、贯穿人文教育,培养科学文化素养
物理化学中涉及的科学家很多,如盖斯、范托夫、克劳休斯、能斯特、范德华、阿伦尼乌斯、吉布斯等。他们发现建立的物理化学定理的方法不同,个人成长、成功经历也不同,在讲课过程中根据内容让学生去查阅科学家的生平、传记,了解他们成长的经历,写出小论文,有助于科学文化素质的养成。同时,在讲课过程中还可穿插一些科学家的小故事,把科学家观念的创新和科学思维的动人情节引入课堂教学,启发学生的创新激情,充分调动学生学习的积极性。比如发现了溶液中的化学动力学法则的荷兰科学家范托夫是第一位诺贝尔化学奖获得者,其他科学家像阿伦尼乌斯等等也曾获得过诺贝尔奖,通过在课堂中穿插这样的科学小故事,逐步培养学生的科学素养。同时,还可以讲讲我国物理化学的发展及作出贡献的中国物理化学科学家,培养学生们的爱国热情。
因此,物理化学的教学不应仅仅是向学生传授综合了数学化学的理论知识,培养其实验操作能力,更应是一种课程文化、科学文化的熏陶。
物理化学课程是一门基础理论性和实践性都较强的课程,对其他相关学科的专业课基础理论产生一定作用和影响。它在冶金与材料各专业教学中具有重要的基础地位。通过对教材选择、内容取舍、深浅把握、教学应用等方面多做思考研究,以取得更加良好的教学效果。
参考文献:
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[2]何红岩,马晶军,藏晓欢,李卫宁,任希霞,高等农林院校《物理化学》课程教学改革刍议.河北农业大学学报(农林教育版),2006(12)
[3]蔡邦宏.物理化学教学的几点体会.科教平台,2006(1)
篇3
关键词:物理化学;改革;结合
中图分类号:O642.0 文献标识码:A 文章编号:167Z-3198(2009)05-0188-02
物理化学是物理学与化学交叉的边缘学科,是化学学科的一个重要分支,是化学学科的理论基础。该课程是化工技术类专业一门必修的重要的基础课,它在化学与化工人才培养中有负有极其重要的作用,对学生科学世界观和综合素质的培养、动手能力和创造思维能力的培养起着至关重要的作用。因此必须加强物理化学课程建设,不断深化教学改革,提高教学质量,创建精品课程,才能完成时代赋予我们的使命。
物理化学教学改革包括教学内容(即教材)改革、教学过程改革、教学方法手段改革、教学管理(包括教学时间、教学安排、考试内容、考试方法、评分标准等等)改革。
1 教学内容改革。即教材改革
我们先后使用了天津大学王正烈主编的《物理化学》第一版、第二版,教学过程中,不断选用新教材,对老师来说要加重负担,要不断写新的备课笔记。但我们体会到,写备课笔记可以加深对内容理解,提高教学效果。近些年来由于量子力学、微电子技术、波谱技术的发展,新材料、新催化剂、纳米材料的出现,促进了物理化学的发展。因此在教学内容上就不能局限于教材,要把物理化学的新知识、新成果介绍给学生。
2 教学过程改革中。采用“六个相结合”
①宏观与微观相结合。对于难理解的概念,先从微观上解释,说明其物理化学意义,再从宏观上形象化。比如介绍熵的物理意义时,我们可以将红墨水滴入水中,红墨水不断扩散。系统混乱度逐渐增大,来描述熵是系统混乱度的量度。
②理论与实际相结合。例如讲孤立体系熵增加,而开放体系因为可以有负熵流,可使开放体系熵减少。教学中联系生物体成长、壮大、死亡过程与熵的变化情况;还联系我国的改革开放政策,孤立体系――“一个封闭的山村”,熵值会越来越大,发展的动力就越来越小,经济落后,人民受穷,而要改变面貌。必须改革开放,把山村变成开放体系,“要想富先修路,少生孩子多种树”,引进外资、引进先进科学技术,就是引进负熵流,使体系熵值减少,才能快速发展。这样既加深了对熵定律理论的理解,又能从自然科学角度说明党的改革开放政策是正确性。
③内容与方法论相结合。对物理化学中一些原理、定律的建立,除了要讲清原理的内容外,还要说明该原理是采用何种研究方法得来的。例如讲理想气体、理想溶液、理想吸附时,向学生说明这是采用理想模型法得来的;讲可逆过程时,说明这是采用科学抽象法得来的;讲标准燃烧热、标准生成热、标准电极电位等时,说明这是采用相对数值法得来的。还结合教学内容向学生说明逆向思维、发散思维、类比思维方法的运用,教学中注意培养学生创造思维能力。
④基础知识与前沿知识相结合。在教材的每一章末尾。或习题课上,介绍与本章内容相关物理化学前沿新知识、新理论、新成果、新技术。
⑤课堂教学与教学研究相结合。在课堂教学中,要把教学研究成果结合进去。例如在讲熵判据时,结合教研论文“对化学热力学熵判据的讨论”,来讨论“熵总是过程方向的判据吗?”,在讲化学平衡移动时,结合教研论文“反应组分浓度对化学平衡的影响”,来讨论“增加反应的浓度平衡一定向产物方向移动吗?”等等。
⑥理论教学与化工生产相结合。我们是职业院校,培养的大多数学生将来要到化工生产第一线,因此更要注重实验环节,增强学生学习兴趣,培养高技能,高水平的应用性人才。例如在讲化学反应速率时,结合工业合成氨的具体状况。探讨如何提高反应速率,增加氨的产量。
3 习题课是提高教学质量的重要环节
物理化学课程是一门十分强调概念、定律和逻辑推理的理论课程。要学好它很不容易的,物理化学被认为是化工技术类专业中最难学的课程。难学的原因在于它有许多基本概念、基本定律,非常抽象不好理解,不好掌握,习题难解。我们在教学实践中体会到,要化难为易。提高学生学习积极性,除了上好理论课外,习题课是一个重要的、必有可少的环节。学过物理化学的人都知道,必需多做习题。在解题过程中,加深对理论的熟悉与理解,培养分析问题、解决问题能力,解题过程是理论联系实际的过程。上习题课要象上理论课一样,认真备课、写好教案。我们习题课的内容一般包括下列几个部分:
①扩大知识面的新理论、新知识介绍。
②归纳总结一章中所学的知识。学生每节课所学的知识往往是“零碎”的感觉、片段的知识,只有把它们联系在一起,形成相互关联的知识系统,才能更深刻理解,更好掌握。为此,每一章学习后,我们帮助学生把一章中所学的知识点以“联络图”形式进行归纳总结。
③总结学生作业中问题。对学生作业中的错误,特别是典型的有代表性的错误要及时指出,对有特色的解题技巧要介绍推广。
④组织讨论思考题。一般教材的每章后面,都有一些思考题。我们先布置给学生先思考、解答,习题课时进行讨论讲解。
⑤做一定数量的练习题。每章学习后,我们都印发给学生一些数量的练习题,其中选择题20个左右,计算题5至8个。这些练习题都是历年教学中精心挑选出来的,有代表性,有一定的难度。我们一般提前发给学生,要学生先做一遍,上习题课时,老师选择其中典型试题讲解。
4 把现代化教学手段应用到物理化学教学中
20世纪90年代以来,计算机技术与网络技术飞快发展,多媒体计算机集文字、声音、图形、图像、动画、影视等为一体,突破了时空限制,虚拟现实。多媒体计算机与网络成为重要的教学手段、教学工具,把多媒体计算机应用到教学上,实现教学现代化。多媒体计算机在教学上应用,使教学的思想、教学的理论发生了变化,教学手段、教学方法、教学观点与形式发生了变化,课堂教学的结构与内容、课外辅导的内容与形式、考试内容与方式、学生成绩评定的标准与手段等发生了变化。国内外的大量实践表明,进行计算机辅助教学,提高了教学质量,提高了学生的素质。把多媒体计算机和网络技术应用到教学中,是教学改革的一个重要方向。计算机辅助教学有以下建议和思考
①编制课堂教学的电子教案与教学课件。
②对教材的思考题、练习题、习题进行详细解答。并且输入到计算机中,形成word文档。
③编制计算机辅助教学课件(CAI)。
篇4
关键词:工科学生;物理化学;本科教学
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2014)45-0197-03
物理化学课程是化学化工类专业的一门重要学科基础课程,也是学好后续专业课的必要准备。由于物理化学是在前人大量实验资料的基础上进行分析、综合和归纳,从而得到很多的各种定律理论及公式,所以历来的化学化工类学生都对之望而生畏。尽管物理化学公式多、概念多、模型多,但是很多知识源于物理的原理和实验,而且经常用高等数学为工具进行推导和演算。总之,该课程理论性强,逻辑思维性强,抽象概念多,因此,如何在课堂上将物理化学讲授的生动、形象,激发工科学生的学习兴趣就显得尤为重要了。兴趣是最好的老师,学生有了兴趣,教师才能较好的指导。我校涉及工科的化学化工类本科专业主要有:应用化学、高分子科学与工程、化学工程与工艺、环境工程等。以下是我们在课堂教学活动中,关于如何激发学生学习兴趣的一些方法。
一、提出问题法
提出问题,引发学生思考。进行探究式教学是提高学生学习兴趣的重要手段。例如讲授“Carnot循环”一节时,可从Carter小时候观察奶奶烧开水,看到水在锅里沸腾将锅盖顶起来,受此启发,长大后Carter发明了蒸汽机。一种工作在高温热源(锅炉内水蒸汽)与低温热源(空气)之间,源源不断地将高温热源吸收的热转变为功并将部分热量传递给低温热源,其最大效率是多少(工业上能提高生产效率)?然后联系前面讲过的可逆过程特点(系统膨胀对环境做最大功,压缩得到最小功),引出Carnot循环。
又例,讲授偏摩尔量时,理想混合物如苯(A)和甲苯(B),没有体积效应,即Vmix=nAV*mA+nBV*mB,而真实混合物如水(A)和乙醇(B),具有体积效应,即Vmix≠nAV*mA+nBV*mB,为什么呢?这是由于两种分子(A和B)的结构和分子之间范德华相互作用力不同造成的。
二、例举一些与讲授知识紧密相关的自然现象或工业上的应用
实践是认识的来源。认识是主体对客体的能动性反应,这种反应只有在实践中,在主体和客体的相互作用中才能完成实践是认识发展的动力。认识产生于实践的需要,实践为认识的发展提供日益完备的认识工具,锻炼和提高人的认识能力。例如,讲授“Henry”一节前,举例啤酒、碳酸饮料开瓶后,大量气泡从瓶口溢出,问学生为什么?讲授“Raoult”一节前,举例为什么海水在低于0℃结冰?“表面物理化学”一章涉及许多自然现象或应用,例如,讲授“表面张力”一节前,可举例为什么水滴自动形成球形?可从以下两个角度进行解释,若形成不规则形状,则各处的曲率不同,附加压力不同,不稳定;形成球形表面积最小,则表面吉布斯自由能最小。讲授“附加压力及Kelvin公式”一节前,可举例如下:人工降雨;干旱的稻田土壤龟裂,在缝隙里比较湿润;香菇干在梅雨季节若没有密封包装,则容易受潮;等等。Kelvin公式可以解释两种重要的现象:(1)毛细凝聚现象:在多孔固体表面,水蒸汽被吸附时,在细孔道内弯曲液面上的蒸汽压比平液面上小,容易发生凝聚。例如,干香菇在梅雨季节很容易受潮;多孔性结构的物质如活性碳、硅胶等常作为干燥剂;泥土中孔道和缝隙常常保持潮湿状态;等等。(2)亚稳状态的存在:例如过饱和溶液、过热液体、过冷液体、过饱和蒸汽等亚稳现象。亚稳状态在热力学上不稳定,在动力学上却能保持暂时稳定的状态。讲授“固体表面吸附”一节前,可举例活性炭用于蔗糖汁脱色制白沙糖。
三、例举一些与讲授知识紧密相关的物理化学实验
实验是一种实践,它是感性的,而理论是理性的。从感性上升到理论是逻辑必然,是认识更加深入的过程。理论指导实践,反过来实践或应用推动理论的发展。从生动、鲜活的实践提炼上升到理论是认识的飞跃。例如,讲授“热化学―等压热效应与等容热效应”一节前,讲述氧弹量热器测量物质燃烧热―等容热效应,如何换算为等压热效应?从Gay-Lussac-Joule实验讲授理想气体热力学能变和焓变,从Joule-Thomson实验讲授实际气体的热力学能变和焓变及其节流膨胀的应用,从铋―镉相图的步冷曲线测量实验讲述简单的低共融二元相图等。
四、类比法
类比推理是一种重要的思维手段,类比教学法对于引发学生的学习动机、帮助学生理解抽象的事物和概念、发展学生的求异性思维以及培养学生学习的主动性具有重要意义。类比教学法在课堂教学中被广泛运用,形式多样,但是类比教学的运用也有一定的局限性,类比的运用要适度,不能盲目依赖。例如,讲授“电解质溶液的电导”一节时,将离子导体与金属导体进行相应的对比讲述,让学生对这两种导体的特点、影响导体电阻的因素等有明确的认识。再比如,可以提问学生,电化学反应其实也是一种氧化还原反应,那么,这种氧化还原反应与普通的氧化还原反应有何区别?引导学生经过思考后加深对电极反应的认识。
五、讲述科学家的生平故事,特别是他们的科学精神
讲述科学家的生平故事,可激励学生以他们为榜样,勇攀科学高峰。涉及的物理化学家主要有:Carnot、Joule、Clausius、Gibbs、Helmholtz、Claperon、Faraday、Nernst、Arrhenius等。比如在讲Ag|AgCl电极时,可以讲周公度先生的一个亲身经历。周先生早年在北大做实验助理教师时制备Ag|AgCl电极,第一次制备时发现电极上有一个黑点,他一开始认为可能是实验操作问题,然后重新做,结果第二次还有,这时,他认为这可能不是实验操作的问题,而是有相关实验现象产生。于是,周先生对电极上的黑点进行了详细的结构分析,结果发现了一个文献中还没有报道过的晶体结构,并将研究结果发表在国际相关主流学术期刊上,该研究成果奠定了其在国内结构化学领域的领军地位。经过这一事例可以教育学生要善于发现问题,并勇于解决问题。这一点不仅可以教书,而且还可以育人。
六、学生课堂练习法
讲授气体混合物中各组分的化学势――理想气体及其混合物的化学势时,先让学生做以下例题。
计算1.0 mol理想气体在等温下从标准压力P变化到任意压力P化学势的变化。
标准态:在T、P的纯理想气体。以上就是化学势表示式。
七、介绍科技前沿法
教师在教学过程中应当结合现代科学技术的新发展,把一些与课程有联系的最新科技进展穿插在理论的讲授中,学生通常对这部分比较感兴趣,既拓展了学生的科学视野,也提高了学生的学习兴趣。例如教授“化学电源”一节,除了介绍教材上列举的蓄电池(如铅酸、金属氢化物―镍电池等)和燃料电池,还补充介绍了目前广泛使用的锂离子电池。随着全球矿物能源的日益减少和环境问题的日益突出,对于新能源的利用和研发越来越重要,因此特别介绍了锂离子动力电池和超级电容器作为替代轿车传统发动机的能源动力,可达到减少环境污染和减少对石油的依赖。
八、提问学生法
对于比较容易和简单的讲授内容,可采用此法。一方面可提出下面讲课的内容,另一方面可检查学生的预习情况。例如讲授“Hess定律”一节时,可以提问学生:Hess定律的内容是什么?Hess定律在什么条件下成立?等问题。
此外,还有先讲结论法、归纳法、演绎法等。总之,要根据授课内容来选择合适的激发学生学习兴趣的方法。让学生感到物理化学重要(是其他化学基础课程的理论基础)、有用(工农业生产应用,解析自然现象等)、形象而不抽象,达到学生自觉和主动学习的目的,从而促进学生掌握物理化学知识。
参考文献:
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篇5
【关键词】教学内容改革;实验教学改革;教学管理改革
【中图分类号】H191 【文献标识码】B【文章编号】2095-3089(2012)13-0005-02
物理化学是药学专业学生的一门重要的必修基础课程。当代科技发展的特点,是学科间相互交叉、相互结合,物理化学的基本概念、基本理论、基本技术已渗透到药学领域,产生了巨大的推动作用。由于该课程是一门概念性、理论性、系统性和逻辑性都很强的学科,涉及的公式多、应用条件严格并且比较抽象,因而无论是理科学生还是工科学生普遍感觉物理化学是一门比较难学的课程[1]。同时传统的教学方法也不易让学生产生学习兴趣,教学达不到预期的要求和效果。在医药专业物理化学理论课时不断减少的现状下如何使枯燥、难学的物理化学变得有趣、易学,如何在有限的课时内讲好此门课程如何能提高物理化学课堂教学质量这些问题是广大师生共同所关注的。我们结合山西中医学院的实际情况,在学院领导的大力支持下,对药学专业物理化学教学从课程体系与教学内容、教学方法与手段、网络教学平台建设、实验教学、教学管理等方面进行探索改革:
1课程体系与教学内容的改革
本校的物理化学课程是为中药学、中药分析、制药工程、临床中药等理工科类专业每届200多名学生开设的专业基础课,根据我学院培养合格的药学人才的办学定位和学生需要比较扎实的理论化学知识目标要求:本课程开设目标定位于使开设《物理化学》课程专业的学生通过本课程的学习,了解化学现象和物理现象的内在关系,牢固掌握物质化学变化的基本规律和物理化学原理以及其行为条件与相关的理论计算方法。同时使学生获得物理化学科学的研究方法训练和逻辑能力的培养,强化创新意识,提高发现问题、分析问题和解决问题的能力,从而为其后续专业课程学习打下坚实的化学理论基础。针对本课程面向我校不同专业实际及其专业课程需求的情况,课程授课内容分为两个方向,并制定了相关的大纲及基本要求。第一层次面向药学类理科专业,要求较全面掌握物理化学课所涉及内容的基本概念、基本知识和基本原理以及其应用于药学相关领域研究进展新动态,例如穿插物理药学、生物药剂学等等相关专业知识及科研应用推广。第二层次则面向制药工程等工程类专业,课程授课内容除了加强基本概念、基础理论外,重点在于化学热力学和反应动力学理论及其应用计算和制药工业新进展的内容,以适应其工程类专业学习知识的需要,提高其从化学角度出发的工程设计能力。按照以上教学目标设定我们重新编排物理化学教材:
首先,在教材内容的选择上注重先进性与基础性的结合,精选出国内经典教材中的物理化学学科基础内容掺入本专业各相关知识点的应用及推广,内容的编排与选择体现出物理化学教学基本要求以及学科发展的最新成果,兼顾知识体系的科学规律和教育规律。
其次,在教材章节的处理上注重专业性与普适性相结合。在教材的选用过程中,充分考虑了各专业教学的特点和统一性。为增强教学内容的普适性,各专业教学内容的编排均超出了本专业的教学大纲,授课教师可依据具体专业要求灵活地进行节选。
再次,建立专业全面的物理化学题库。依据各章知识点、测点及对各专业学生的不同要求,分类编排了选择、填空、简答、计算及证明等多种题型,各类题目编排由易到难,题目数量大、内容涉及面广,其中的一些问题来自生活实际、生产现场,有些则来自最新的科技期刊。并选出一些优秀的应用性试题做为例题,帮助学生理解物理化学在药学上的应用拓展。
最后,建立具有专业特色的多媒体辅助教学软件,使得整个教材立体化。将课件设计为开放系统,教师可根据专业所需增加或删减有关内容,对授课内容进行及时更新。教师能够充分利用课件所提供的媒体资料以及自己所需添加的相关内容组织适合自己教学风格的特色课件,从而体现教师个人教学的个性和特点。我们搜集了大量丰富的教学素材,利用动画影音播放等形式辅助理论教学,极大的激发了学生对物理化学课程的兴趣。教师在课前必须认真准备,针对课程内容、专业需求、课堂气氛适时调节等问题,在电子版书的文字、画面、速度等问题上仔细进行教学设计。
2教学方法与手段的改革
在教学方法上我们采用互动启发式教学方法,利用多媒体手段进行课堂教学。如果能激发起学生对所学知识的兴趣就会使他们产生强烈的求知欲,变被动学习为主动学习。为此我们在课程伊始的绪论介绍中就向学生阐明物理化学课程的重要性、特殊性以及课程内容和特点,并特别注重介绍物理化学原理在药学研究、制药工业中的实际应用。例如物理化学可为药物新剂型的开发提供理论指导[2],混悬液、乳状液、胶体等剂型的药物配制都需要应用表面化学和胶体的知识点。比方说固体分散体是提高药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图原理,使药物与载体以低共熔比例共存时,制成的药物具有均匀的微细分散结构可大大改善其溶出速度。如灰黄霉素—酒石酸低共熔混合物的溶出速度比纯灰黄霉素的大2.7倍;48%尿素与52%磺胺噻唑制成的低共熔混合物的溶出速度是纯磺胺噻唑的12倍。在课堂教学中还必须改革传统的教学方法注意理论教学贴近生活,适时地列举一些活生生的生活实例,使学生能感受到“学以致用”的乐趣,从而激发他们浓厚的学习兴趣和学习热情保证课堂教学效果。例如在介绍节流效应过程时提出“空调的工作原理是怎样的”;在学习化学动力学时提问学生“为什么夏天牛奶、食物容易变馊”、“为何生病吃药时要求每天要定时定量服药”;在讲授界面现象时可联系生活中常见的现象如 “为什么玻璃管中水呈凹面汞却成凸面”、“气泡、小液滴、露珠为何呈球状”等等实际问题并加以解决。
在课堂教学活动中,教师应成为课程的设计师,依据课程内容以及不同要求,充分利用多媒体技术的灵活、多样以及方便性,设计丰富多样的课堂教学模式。比如讲熵函数时,由多媒体动画动态模拟气缸中气体的做功过程,再由卡诺定理、可逆循环、不可逆循环,演绎得到熵增加原理、熵判据,说明隔离系统总是自发趋于平衡,趋向于无序;再如讲相平衡时,通过气液平衡仪、精馏装置等动画动态模拟实验进行状态,使同学对气液平衡、混合物的精馏分离有直观的认识,加深同学对不同气液平衡体系相图的理解,利用灵活的超连接功能,对相关相图进行对比、分析,即节省时间又直观具体。
3网络教学平台建设
同时我们还在积极寻求网络教学平台的合作建设。从本质上讲,教育是一个信息交流的过程,网络的发展对教育产生了深远的影响,网络辅助教学已成为一种重要的教育方式[3]。在网络辅助教学中,教师根据现阶段的教学条件和教学需要,通过网络来辅助教学,从而提高教学效果。将丰富、齐全的多媒体教学资源网络化,使得概念性强、学习难度大的物理化学课程教学可以在网上远程开展,给学生创造了不受课堂教学时间、地域限制的自主学习空间。同时依托数字化资源信息承载量大、信息呈现方式多样的特点,用网络平台辅助进行课堂教学和考核改革的实践,拓展了教改渠道。我们可以将多媒体课件、教科书、参考书、教案、习题答疑以及笔记等都放在网络教学平台上,这样学生就可以根据自己的情况,参考不同的资料,这也满足了不同水平同学对知识的需求[4,5]。网络答疑系统、网上讨论组等辅助功能使得课堂教学内容得以拓展、深化,师生之间、学生之间的交流更加方便、及时,成为教学的第二渠道。将课程教学大纲、教学日历、课程教学录像、综合思考题、试卷标准答案等资源上网,配合开展研讨式、迁移式、问题式等课堂新模式教学的研究。
4实验教学的改革
在整个教学过程中,实验课是其中的重要组成部分,它既将物理化学的基本理论、知识和技能通过典型实验的设计、分析和操作,将理论与实践相结合,帮助学生巩固课堂知识学习,又培养学生的独立思考、分析和操作能力。目前药学专业物理化学实验课主要由训练基本技能、强化课堂内容的验证性、经典性实验为主。现行的药学专业物理化学实验课程体系还没有完全摆脱“化学模式”的影响,有关药学方面的内容很少,这就使学生难以认识到物理化学在药学中的重要性,从而逐渐产生轻视物理化学课的想法[6]。我们积极调整实验内容,适当缩减经典物理化学实验课的内容,增加近代物理化学实验技术;并准备将一般验证性实验采用附有文字材料的多媒体教学,而集中有限的经费重点开设好难度较大的综合性实验;补充一些和药学关系密切的药物稳定性预测、药物溶解度影响实验等,改善药学人才的知识结构。并准备运用多媒体计算机辅助语言教学,制作形式精美内容前沿的实验课件,形成多角度、多层次的信息刺激,强化学生对知识的记忆和理解,缩短学生对知识的掌握时间,教师也可以从大量重复性劳动中解放出来,这对有限的实验教学课程非常重要。在毕业论文设计实验中增设一些药学相关内容的综合性实验,题目可以是学生在教师的指导下进行选题,使学生在查阅资料,文献,实验设计,实验操作,数据归纳处理,实验结果讨论等方面受到很好的训练。开放实验室,给学生足够的空间和时间,增加动手的机会,充分调动学生的主动性、创造性,进而提高学生对化学知识的灵活应用能力和独立解决实际问题的能力。
5教学管理的改革
在整个教学过程中,作为任课教师要严格遵守理论和实验教学大纲、物理化学课程安排表、物理化学实验等制订的计划去实施教学计划完成教学任务。但在新时代,教师和学生都可随时上网获得系统共享信息,进行网上交流,通过学生反应来随时更改教学进度和调整教学重点,使得整个教学过程更有活力[7]。进入实验室采取登记制度对药品和防火等都有严格的规章制度,将来也可以通过网络来登记老师学生出入。考核是教学的重要环节,如何设计适合的考核方法,提高学生的学习动力和积极性,对学生的学习效果和综合素质的提高给出合理的评价,也是广大教师应当思考的问题[8]。我们主要采取了开卷与闭卷、平时成绩和考试成绩相结合的方式,并积极了解学习国内优秀院校及国外大学物理化学考核办法。如由华南理工大学谢逢春教授介绍的美国田纳西大学物理化学专业的结构性考核[9]。结构性考核由形成性考核与终结性考核两部分组成。形成性考核的一部分是课堂问答与讨论,将学生的积极参与程度及回答正确与否作为课程考核的一部分;另一部分是课堂测验,调用课件中的相关试题进行章节测试,起到了对学习过程的监控作用,引导学生更加关注学习过程,培养了同学学习的主动性。终结性考核是指课程全部结束后的期末考试。结构性考核能够更客观地反映学生对于整门课程的掌握情况,也能为大多数同学所接受。我们正在调整课程设置,希望可以结合本校实际情况运用结构式考核更好的帮助学生学习本课程。
为了适应社会的发展,改革物理化学课程的教学方式,提高教学效果,已经成为当务之急。我们以培养高等技术应用性专门人才为根本任务,以适应社会需要为目标,物理化学教研室还需不断改革,把物理化学课程建设工作推向新的高度。他山之石、可以攻玉,我们通过不断学习研究借鉴各兄弟院校物理化学课程建设,将以教师为中心的教学模式转变为以学生为中心的教学模式,积极调动学生参与教学、大力激发学生的主观能动性,努力提高物理化学教学效果。可以相信通过努力,通过对物理化学教学的不断改革,我们可以培养出具有物理化学的基本理论、基本知识和基本技能的优秀学生,使他们养成既重视理论又重视实验的科学作风,从而为学习药学专业课打下坚实的基础。总之,物理化学教学的改革涉及到教学过程的方方面面,改革需要多方面、多层次的努力。物理化学教学改革是一项长期艰巨的任务,不能期望一挥而就、一步到位,只有不懈努力,不断探索,把注重学生的能力培养作为教学的重要任务,为国家培养出更多有用人才,为科教兴国做出应有的贡献。
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篇6
论文摘要:本文指出专业教学计划制定是统领专业课程建设的纲,是学生学习能力、实践能力、创新能力培养的宏观框架。通过用人单位的反馈说明我校应用化学专业毕业生基本达到了专业教学计划要求的知识和能力。
关键词:西安工程大学 应用化学专业 专业教学计划 课程建设 学生能力
新形势下人才需求的多样性及人才培养模式的多样化对高校课程建设与改革提出了新的要求。随着《国家中长期教育改革和发展规划纲要》[1]的制定与实施,培养造就适应我国经济建设发展需要的高质量多样化人才成为新形势下我国高等教育教学改革的重点。专业教学计划是学生学习能力、实践能力、创新能力的培养的宏观框架。专业建设是通过教学计划的制定和计划中的课程的设置来实现的,而课程是人才培养的基本单元。所以专业教学计划的制定是统领专业课程建设的纲。
目前,国内外的高校对教学计划的制定主要采取了两种形式。一种是由学生自己选课,自己制定自己的教学计划;而另一种是由专业统一制定教学计划。前一种可以照顾学生的兴趣,更能体现以人为本,但对学生的素质要求更高,但是也要有学校的框架性指导。我校根据自己的特点,采取的是后一种形式。
我校应用化学专业2001年开始招生,目前已有七届毕业生。我校应用化学专业特色是以无机化学、分析化学、有机化学和物理化学四大化学为基础;已形成材料物理与化学、界面与胶体化学、精细化学品化学与工业分析四个专业方向;拥有博士后1人,博士6人,教授1人,副教授8人,教学和实验人员共19人的稳定合理的教学团队,(团队绝大多数成员出身是211大学),在教学科研上取得了省级化学实验教学示范中心一个,校级特色专业,校级精品课程一门,两项国家自然科学基金,几十项省部级科研项目,发表数十篇sci科研论文,申报数项专利的显著成绩。七年来学生年就业率平均为90%。我校应用化学专业(本科)培养目标是培养适应社会主义现代化建设需要、德智体美全面发展、具备较坚实的化学基础理论、较宽广的应用化学知识、较强的基本实验技能、现代实验技术及初步科研能力,并具有一定的化学工艺生产知识和化工技能,能从事化学、化工应用基础研究、科研开发与管理、解决一般化工生产问题的应用型人才。业务培养要求为本专业学生,主要学习化学及其应用方面的基础知识、基本理论、基本技能及相关工程技术知识,使学生受到化学基础研究和应用基础研究方面的科学思维方法和科学实验的训练,具备运用所学知识和实验技能进行应用研究、技术开发和科研管理的基本技能。毕业生应获得知识和能力。
(1)具有本专业所需的数学、物理等自然科学基础知识和基本理论,较强的计算机应用能力和外语综合能力,具有良好的专业外语文献阅读能力,并熟悉文献检索方法。
(2)掌握化学及化学工程的基础理论、基本知识、基本实验技能和方法;受到较为系统的科学研究训练;具有较为宽广的知识面和适应能力,能够分析解决与化学有关的生产、科研与开发过程中的技术问题。
(3)了解一般化工过程特点及单元操作工业基础知识;具有化工制图的基本技能。
(4)了解化学的理论前沿、应用前景、发展动态及相关学科的发展状况。具有新产品、新工艺、新技术研究开发的初步能力。
(5)了解计算机基本原理,具有运用计算机进行计算、图文处理和信息管理的能力,能熟练上机操作。
根据以上原则,我们专业的教学计划的课程结构体系包括公共基础教育、学科基础教育和专业教育三大部分。公共基础教育涉及人文社科管理系列、体育系列、校公共选修课,外语系列,自然科学系列。其中外语系列包括大学英语和自然科学双语课程;自然科学系列包括高等数学、大学物理和计算机应用等理论和实验课。学科基础教育涉及工程基础系列、技术基础系列、专业基础系列和选修课。工程基础系列包括化工原理、化工制图及化工(厂)设计、金工实习;技术基础系列包括电工学、仪器分析、波谱分析基础及应用;专业基础系列包括无机化学、有机化学、分析化学、物理化学和结构化学;专业教育包括界面与胶体化学、材料化学基础、有机合成、化学反应工程、专业实习、专业综合实验、毕业设计与专题等。这个教学计划保质保量的实施可以达到重基础、宽口径、学生实践能力和创新能力培养的目的。我们专业建设这几年取得了比较大的成绩,从反馈途径了解到学生的能力得到了用人单位的肯定。但我们并不能掉以轻心,今后我们要突出品德和业务能力两个方面培养,培养目标也要与时俱进,向更高、更好的方向发展,在研究生培养方面,要着重通过毕业论文环节进一步加强品德教育和创新能力的培养,使我校的应用化学专业能突飞猛进,走入全省乃至全国先进行列。
参考文献:
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【关键词】理科平台课 基础化学 课程体系
【中图分类号】G642.0 【文献标识码】A 【文章编号】1674-4810(2014)10-0066-02
我国高校化学专业本科课程体系的基本框架形成于20世纪50年代,当时借鉴前苏联模式,以培养高级专门人才为目标,构建了四大化学课程体系,实验依附于理论课程,实施专业教育。近年来,随着高等教育的不断发展和教育改革的不断深入,对于大学化学教育提出了新的挑战。这些挑战包括:(1)社会需要创新型的人才,需要在快速变革下的社会里具有应变能力和高度竞争力的人才,国内大学的教育模式发生了显著变化;(2)社会价值观的多元化使得教育培养的目标开始多元化,从培养专门化学人才向培养具有化学背景的高素质人才过渡;(3)学生的自主意识逐渐增强,从被动接受转为主动选择。学生已经拥有更多选择课程、选择专业甚至选择院系的自由。
此外,课程结构不尽合理的矛盾也越来越突出。学科专业课程中,四大化学基础课比重大、学时多,内容重复严重,造成学时浪费,导致讲的内容用不上,要用的内容没有讲。同时课程结构和课程内容有交错重叠或衔接不紧密的现象,严重影响了课程结构整体功能的发挥和教学效果的提高。
在此情况下,国内一些实力较强的学校,纷纷开展教学改革,改变原有的本科教学思想和培养目标,在课程体系、教学内容和培养方法方面开展探索,建设适合大理科模式人才培养的基础化学课程新体系。改革的出发点都是以“加强基础、淡化专业、因材施教、分流培养”为办学方针,充分利用本校学科齐全的优势和良好的教学资源,实践本科阶段低年级通识和基础教育、高年级宽口径专业教育相结合的培养模式,突出基础、能力、素质三要素的全面发展,为研究生教育输送高素质、创新型生源;同时也为社会提供适应能力强的本科毕业生。这其中做得比较好的有北京大学、南京大学、南开大学、复旦大学等,而北京大学和南京大学的理科平台课设置方案又最具有代表性。
一 课程体系概况
北京大学首先在元培计划实验班中开设了理科平台课,而南京大学与此相对应的是理科强化班。这两个实验班均是在低年级实行通识教育和大学基础教育,在高年级实行宽口径的专业教育。一般是在第一学年设置大平台课程,学生在第一学年学习完毕后,在对自身特点、学校的学科状况、专业设置、培养目标以及其他情况有了进一步了解后,选择进一步学习的专业领域。第二学年按模块设置核心课程,学生可以选修数理类、化学生物类核心课程。从这一学年开始,无论是元培计划实验班还是理科强化班的学生,均开始按照各院系的教学计划进行选修课程的学习,但还归元培班或强化班管理。从第三学年开始,学生分流到各个院系,这一学年开设课程为各个专业的核心课程,第四学年为选修课程、科研训练课程和毕业论文阶段。由此可以看出,改革后课程体系建设的重心是第一学年的大平台课程。
二 课程体系的设计与安排
北京大学理科平台课中的化学课程为普通化学原理,课程开设对象为化学、生物、环境、地矿类专业方向的学生(数学、物理、信息、力学与工程专业方向的学生学学化学)。对于修化学专业方向的学生,随后开设的主干课程有定量分析、仪器分析、无机化学、有机化学、物理化学、结构化学及相关实验等。从课程内容上来讲,他们所开设的平台课普通化学原理类似于传统授课方式中的无机化学(上),但在内容处理上又与传统的无机化学(上)有较大的区别。普通化学原理教材为一册,包含的内容主要有六部分:(1)物态(气体、液体、溶液);(2)化学热力学初步;(3)化学动力学初步;(4)溶液化学(四大平衡);(5)物质结构(原子结构、分子结构、晶体结构和配合物);
(6)元素化学导论。
他们在课堂教学中减少了新概念比较少的四大平衡、溶液等部分内容,而把更多的时间放在对理解化学原理更为重要且学生感到比较困难的原理部分,如热力学、动力学和结构化学等。虽然这其中也列出了元素化学部分,但其课时数较少,仅仅是对元素化学进行简单的概况介绍,更为详细的内容放在了化学学院开设的后学的课程无机化学中。这样的课程设计真正体现了普通化学原理作为理科平台课的作用,因为对于非化学专业学生来说,过多地学习元素化学的知识没有多大必要。
南京大学理科平台课中的化学课程为“化学原理”,从字面意思可以看出,它们与北京大学一样,都是着重化学原理的讲授,但课程开设对象更广,包括数学、物理、天文、化学、生物、地质、地理、大气等专业方向的学生。后续的模块课程包括有机化学、有机化学实验(上)、谱学原理、物理化学实验(上)、仪器分析实验、生物化学为化生大类学生的必修课程。有机化学实验(下)和物理化学实验(下)为化学生物大类学生的选修课程。在通过大理科平台课程和化生模块课程后,专修化学方向的学生可以进一步修读材料与结构、结晶化学、高分子化学、高等无机化学和高等有机化学等化学专业核心课程以及其他化学类选修课程。交叉方向如生物物理方向等在通过平台课程后,根据需要可选修谱学原理、有机化学、生物化学、有机化学实验中的部分课程。
从南京大学的课程设计来看,他们对原有的化学课程进行了充分的整合和充实。新设计的化学原理内容丰富,包括原无机化学、分析化学(化学分析部分)和物理化学三门课程的主要内容,分上、下两册出版,具体内容包括:(1)物态(气体、液体、固体);(2)溶液化学(四大平衡)及定量分析化学;(3)热力学基础(包含统计热力学简介);(4)化学动力学;(5)物质结构(原子、分子、晶体和配合物结构);(6)元素化学。
由于化学原理涵盖的内容很多,因此不再开设后续课程无机化学。这样设计的主要优点有:(1)从基础化学教学的总体要求出发,删减了原三门课程中的重复部分和陈旧内容,融入了近现代化学的思想、内容和发展成就,增加了新的涉及学科前沿的内容。(2)该课程及教材的特色是注重全面系统地介绍化学学科的基本理论,使一年级学生对整个化学领域有全面的了解和认识,从而为进一步深入学习化学及其相关的知识打下良好的基础。(3)大大缩减学时(从原先的240学时减至140学时),为学生的主动性学习提供了时间保证。(4)配置有系列后续理论课程,如谱学原理、有机化学、生物化学、材料与结构等,构成了完整、全新的基础化学课程体系。
从两者的课程设计来看,南京大学的改革更彻底、更完善,课程体系中已经完全不见了无机化学和定量分析化学的踪影。这样的设计既有利也有弊,好处是大大缩减了学时,利于教授授课和学生自学,不利之处是这样的课程设计极大地增加了一年级学生的学习负担,对学生的知识接受能力要求较高。
三 实施效果
由上不难看出,通过理科平台课模式培养出来的学生将具有知识面宽、创新意识强、对交叉、边缘学科的适应性好的特征。学生有深厚的数理和化生基础、独特的知识结构,能够在不同学科方向之间作选择。如物理方向的学生可以在化学领域,特别具有向理论化学、量子化学等方向发展的潜力,在物理领域内也特别适合在凝聚态物理的某些方向发展;化学方向的学生也可以在物理、材料、生物、环境等学科发展,成为能适应边缘学科和很快进入学科前沿的人才。这样的学生将来走上科研道路后,与其他学生相比也将有更为出色的成就。据统计,南京大学强化班的学生在研究生阶段普遍都有高水平高质量的于国内外科技期刊。
总之,南京大学强化班的课程设计同北京大学元培班的课程设计相比,向前迈的步子更大,培养出来的学生知识面更宽。但这种模式的推行至少需要两个条件,一是学校的整体实力,二是学生的知识接受能力及智力水平,正因如此,这种理科平台课的人才培养模式在短期内还不能在更多的学校内实行。
参考文献
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一、在实验教学环中更好的为学生构建知识体系 在化工原理的实验教学中不能一味的追求作出实验的结果,其中应更加注重理论和实际的结合。《化工原理》课程本身就是一门综合学科,其中的理论知识和工程的方法既需要多学科作为支撑,又需要有新的理解和研究方法,因此构建学生和知识体系的重要性并不低于动手的实验本身。因此,在开设实验课之前应该对过去的知识进行梳理,提出相关的公式的相关性以及工程中的区别,在了解实验设备的前提下进行实践,对实际工厂中的生产设备有所了解,再去通过实验去了解怎样通过其去解决实际的问题。
二、随着科技日新月异的发展,计算机模拟技术已经很成熟,在很多的实际科研中已经取得了很多成果,对实际的生产起到了辅助甚至预测作用。并且在化工原理实验课往往受到场地和实验装置的限制,很难让每个学生真正的完成整个实验。因此引入计算机模拟可以解决这两个方面的问题。其对于提高整体教学效果的作用是非常明显的。在很大程度上,计算机模拟技术可以辅助仿真实验,在构建模型的基础上能让同学们更好的理解整个过程中生产设备的运作和在使用上,更好的结合实际的情况和理论的结合。其能不受时间、场地、安全等实际实验条件的限制。化工原理实验教学中开展仿真实验和计算机模拟结合应该会成为化工原理实验教学改革的新方向。
三、采用分讨论小组的实验教学模式 为了培养学生的兴趣和创新力,争取逐步建成更完善的学习小组,根据学生的实际情况对学生进行分组,对实验的理论、过程、和能应用的场合进行讨论和汇报。合理安排学习讨论内容 [1]:基本实验,对所学的知识进行汇总,处理数据得出实验结果。[2]总结公式对比实验式、理论式、经验式,将用到的公式进行汇总,构建简单的模拟模型,用计算机模拟实际情况。[3]将实验中的知识结合实际,探讨其在实际中的应用,和在实际生产工程中应用可能出现的问题,解决方法。
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吉林大学2014年招收直接攻读博士学位研究生招生简章
根据教育部相关文件的规定,结合我校的实际,我校继续在国家重点一级学科开展招收直接攻读博士学位研究生(以下简称直博生)工作。现通知如下:
一、招收专业
数学及其包含的二级学科:基础数学、计算数学、概率论与数理统计、应用数学、运筹学与控制论;化学及其包含的二级学科:无机化学、分析化学、有机化学、物理化学、高分子化学与物理;机械工程及其包含的二级学科:机械制造及其自动化、机械电子工程、机械设计及理论、车辆工程;地质资源与地质工程及其包含的二级学科:矿产普查与勘探、地球探测与信息技术、地质工程。
直博生名额占用2016年各学院博士生招生计划。
二、招收条件
1、从2014年推荐免试硕士研究生中择优选拔,招收类型为学术型硕士研究生;
2、生源本科毕业学校应为国家“985”工程重点建设学校;
3、本科学习期间英语通过国家六级考试(或参加英语六级新题型考试成绩达到425分以上);
4、本科在校学习成绩为所在专业(年级)前20%。
三、考核程序
1、资格审查
凡欲报考我校的学生,请登陆吉林大学招生网主页(zsb.jlu.edu.cn)或吉林大学研究生院主页(yjsy.jlu.edu.cn),填写和打印《吉林大学2014年招收推荐免试攻读硕士学位研究生(直博生)申请表》并提交所需材料,于2013年10月5日前(邮件以邮戳为准)通过EMS(中国邮政特快)寄(送)吉林大学招生办公室研究生招生科进行资格审查。过期不再接受申请。全部材料一经收到,恕不退还。
申请者须提供的材料:
a.吉林大学2014年招收推荐免试攻读硕士学位研究生(直博生)申请表(附件一);
b.身份证和学生证的复印件各一份;
c.在学证明一份(由所在学校的教务部门出具并加盖公章);
d.本科阶段正式成绩单一份(加盖所在学校教务部门公章,密封后在该信封的封口处加盖公章);
e.在校期间发表的论文、出版刊物或代表学术水平的工作成果,获奖证书和外语水平考试证书等材料复印件。
2、考核
资格审查合格者,招生办公室将及时通知考生到所报考的学院进行考核。考核采取笔试或面试的形式,具体办法由负责考核的学院制定并在学院网页上公示,请学生及时与所报考学院联系。
经考核合格的学生要填写教育部统一制定的《全国推荐免试攻读硕士学位研究生(直博生)登记表》,经报考学院审核盖章后报学校审定。
四、网上报名
各学院将考核合格名单上报招生办公室研究生招生科并在学院网页上公示。直博生在国家规定的时间内以推荐免试硕士研究生的身份进行网上报名(10月31日前登录“中国研究生招生信息网”公网网址:http://yz.chsi.com.cn ,教育网址:yz.chsi.cn)。11月10日--14日到吉林大学现场报名点进行确认。
五、学制
直博生学制一般为5—6年,按培养方案入学两年后进行中期考核,合格者继续攻读博士学位;中期考核不合格者转入攻读硕士学位。
六、奖助待遇
直博生入学后,当年可直接获得研究生国家奖学金2万元,并享受吉林大学研究生奖助体系中所规定的其他待遇,具体办法按学校相关规定执行。第一、二学年享受在校硕士研究生待遇,从第三学年开始在规定的学制内按在校博士生对待。
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论文摘要: 本文针对教师对后进生在实施高中化学新课程必修模块中遇到的问题,对必修模块的教学策略分析。
虽然高中化学新课程进入我省已经三年时间了,但在实施必修模块教学中,笔者发现教师最大的困惑是必修1和必修2的知识几乎涵盖了以前高中化学所有教学内容,即使学优生学习起来都有困难,更何况那些后进生。新课程标准制定了“知识与技能,过程与方法,情感与价值观”三维教学目标,表明新课程正在“由以学科为本向以学生发展为本转变”,体现出了人本主义的教育观念,这一转变是有利于化学后进生的发展的,我们只要摒弃以标准的智力测验为重点的评价观,采取适当的教学策略方法对后进生进行教学,就会取得很好的效果。我针对教师对后进生在实施高中化学必修模块过程中遇到的问题,从以下几方面进行了分析和探讨。
1.利用后进生的智能特点,促进化学学习
加德纳的多元智能体系包括以下几种智能:(1)言语—语言智能;(2)音乐—节奏智能;(3)逻辑—数理智能;(4)视觉—空间智能;(5)身体—运动智能;(6)自知—自我认识能力;(7)交往—人际关系智能;(8)自然观察者智能。多元智能理论所倡导的学生观是一种积极的学生观。加德纳认为,每个人都具有八种智能,只是其组合和发挥程度不同。每个学生都有自己的优势智能领域,有自己的学习类型和方法,学校里不存在“差生”,全体学生都是具有自己的智能特点、学习类型和发展方向的可造就人才。学生的问题不再是聪明与否的问题,而是在哪些方面聪明和怎样聪明的问题。我们应该树立这样一种信念:每个学生都具有某一方面的发展潜力,只要为他们提供合适的教学方式,每个学生都能成才。教师只要善于发现化学后进生的优势智能领域,帮助学生将优势智能领域迁移到化学学习中去,很可能就会发现这部分学生在化学学习上有很好的表现力。比如我们可以利用后进生的语言智能进一步开发其数理智能。化学知识具有多而杂的特点,且相似、相关的概念相互交织,从而造成一部分后进生对化学基本概念、原理、化学用语、物质性质等记忆存在困难。针对这部分后进生,教师可编出一系列的顺口溜,如化合价口诀、氧化还原反应口诀、金属活动性顺序口诀等来发展学生的语言智能,使其熟练掌握并加以应用。
2.准确把握内容深广度,激发后进生学习兴趣
在教学实践中,教师最大的困惑就是无法控制好这个“度”的问题。在必修1中第三章《金属及其化合物》,大纲要求只是掌握金属钠、铝、铁及其化合物的一些基本物理化学性质,然而不少教师在这处内容处理上采取“挖洞”式教学,一一罗列,如讲到钠时,钠、氧化钠、过氧化钠、氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠……几乎把所有有关钠及钠的化合物的物理化学性质一一进行讲解,导致课时严重不够。为了解决这一问题,一些学校只好增加课时,学生的负担加重,学生学习化学积极性受到了极大的伤害。退一步讲,高一化学后进生主要为学业水平测试而战,没有必要挖这么深;进一步讲,就是为了高考而在化学必修课程中采取揠苗助长的做法也是十分不妥的,与新课程的理念是背道而驰的。
3.开展探究式学习,激发学习兴趣
教师以探究的方式开展教学,创设问题情境和提供相关材料,可以启发学生主动思考,帮助学生形成良好的思维方式,领悟形成知识结论的科学方法和科学态度。在教学中教师应将演示实验与学生自主实验相结合,坚持以学生为本,突出过程分析,即教学过程不只是关注学生掌握知识结论情况,而是更关注学生对知识形成过程的探索与理解。虽然一些后进生不仅学习化学比较困难,而且动手能力和课堂自律性均很差,但对实验还是很感兴趣的。如在基于前面已学过金属钠与水反应并做过这个实验的背景知识下,我提出铁不能与冷水、热水反应,但能否与水蒸气反应?再给出设计装置的要点,进行实验探究活动,使学生的学习方式向自主学习、合作学习转变。这也正是新课改理念的重要指导思想。后进生有可能无法完成教师布置的任务,我就让学优生带动他们,起到一个示范作用,直到由他们独立完成。他们通过锻炼,一次一次得到及时的表扬和肯定,感受到“通过努力是可以成功”的道理。
4.对高一化学后进生纯理论知识的教学
虽然探究式课堂教学有众多优点,但并不是所有内容都适合探究。教材的内容、课堂的容量、教学任务等客观因素决定能否采取这种方法。常规的新概念、新知识教学是要去情景化的,比如物质的量的概念和应用,大量化学方程式的记忆,等等。读者去看一看必修模块的内容就可以看出编者的用心良苦。在“物质的量”这一节之前,编者先编排了一节学生熟悉的实验——粗盐的提纯,即使初中没学好化学的学生看到这个实验也会觉得很亲切,从而拉近了学生与化学的距离。“物质的量”这个知识点是高中化学教学的重、难点之一,是比较抽象的概念,学习并掌握这个概念有助于激发学习化学的兴趣和动力。要想后进生接受这个知识点,教师需要把抽象知识形象化,利用形象的比喻引入课题。如我们买一打手套,大家都知道一打为十二副,那么这一定数量的集合体即为物质的量,它的单位是摩尔,然后从日常生活入手,把物质的量与米、厘米等学生所共知的单位作类比,“用米、厘米等计量长度的单位;用克、千克计量质量的单位。同样,人们用摩尔计量物质的量的单位”,使学生知道“物质的量”这个概念,并且指出“物质的量”是计量微观粒子的物理量。总之,在讲解这部分纯理论知识时,引入与讲解要浅显易懂,贴近学生生活,符合学生的认知特点,这样才能容易引导学生构建合理的认知结构。
总之,教师在教学过程中要学会善待后进生,尽量地以鼓励的语气调动他们的积极性。教师的一个微笑、一个眼神,都会在学生的心灵里映出美丽的图像。“让学生爱你,亲近你,你才能羸得学生的心,才能胜任教师的崇高使命”。同时,教师要言传身教,要站在学生的角度给学生做示范,给学生以模仿的机会,用他们喜欢的方式上课,用他们喜欢的语言交流,营造民主、平等、和谐的课堂文化,使得后进生也能完成新课标所要求的多维目标的要求。
参考文献
[1]中华人民共和国教育部订.普通高中化学课程标准.