无机化学实验理论范文
时间:2024-01-10 17:52:19
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篇1
物理化学实验过程中可以很好地将理论课程上所学习到的定律、公式应用到解决实际问题上.以蔗糖水解反应的速率常数为例,第一组同学按照传统教学过程,首先学习一级反应动力学方程ln[A]0[A]=kt,讨论一级反应动力学的特点以及半衰期等.学会利用动力学方程求算时间、物质浓度、速率常数、半衰期等数据,然后按照给定的实验步骤进行蔗糖水解反应速率常数的测定实验.第二组同学参照实验设计教学过程,首先提出目标,需要测定蔗糖水解反应的反应速率常数k,然后学习一级反应动力学方程的推导过程,介绍一级反应动力学的特点.学生讨论如何设计实验测蔗糖水解反应的反应速率常数k:蔗糖在酸的催化下的水解反应可看作准一级反应,利用一级反应动力学的公式ln[A]0[A]=kt,从公式ln[A]=-kt+ln[A]0中可以看出以ln[A]对t作图得到一条直线,斜率为-k,因此需要测量不同t时刻[A]的浓度,然后以ln[A]对t作图得到一条直线,通过斜率即可求得反应速率常数.此时教师可提出测量某一时刻物质的浓度一般有两种方法:化学法与物理法,其中物理法更方便操作.
所谓物理方法就是利用某些物理性质与物质浓度的依赖关系,使用物理仪器快速准确测定出某一时刻的物理性质,再转换成物质浓度与时间的关系.根据蔗糖水解反应中反应物和产物都是有旋光性的,可以选择旋光度这个物理性质作为浓度和时间之间关系式的桥梁.利用旋光度与浓度的关系将反应动力学方程中浓度和时间的关系转换成旋光度和时间的关系,因此只需要测定不同时刻体系的旋光度值就可以求算出反应速率常数k.学生选择需要的实验仪器和实验材料,设计具体的实验步骤,教师对整个流程进行评价和改进,最后在具体的实验过程中验证结果.实验结束后讨论问题:为什么要进行零点校正,可用什么物质进行零点校正,蔗糖的初始浓度对实验测定有没有影响等等.在学完二级反应动力学以后,教师还可提出延伸问题:如何利用电导率测定乙酸乙酯皂化反应(二级反应)的速率常数?第二组同学大致可以提出相应的实验过程,而第一组同学则大都不知道该如何处理.两组学生比较,第二组学生对公式的利用、实验过程的处理等都较第一组学生要好.通过整个实验设计流程,学生可牢牢记住相应的动力学方程公式,同时会对具体的实验操作过程进行积极探索,对以后理论知识的学习也有很好的促进作用.
2激发学生自我学习和自我思考的兴趣
很多时候,学生不知道物理化学中的理论和定律有什么具体用途,因此学习起来没有兴趣,只是被动地背诵公式定律.物理化学实验设计过程的教学环节能够激发学生的主观能动性,提高学生自我学习和思考的能力.以燃烧热的实验测定为例,两组学生首先学习理论课程中燃烧热的定义,理解恒压热效应与恒容热效应的区别.利用氧弹式量热器分别测定待测样品和基准物质在量热器中完全燃烧引起的温度升高值,再利用基准物质已知的燃烧热来计算待测物质的燃烧热.现在的实验装置大都采用自动化和计算机处理,第一组学生除了简单掌握量热器和压片机的使用方法外,对物性燃烧热方面的信息知之甚少,学生也没有太大兴趣去深入讨论和研究.第二组学生采用实验设计过程的教学方法,首先指导教师介绍燃烧热在实际生活中的各种应用,例如燃烧焓的测定广泛应用于各种热化学计算中,测定有机物的燃烧焓,可计算相应的生成焓数据,从而可以了解其稳定性、反应性、生成机理、分子结构、能量规律等特点,对于掌握该化合物特定组成等有重要意义.氧弹量热法也广泛应用于污泥、废物、煤发热量的测定等等方面,对于泥煤的深度开发和综合利用有广泛意义.通过这些知识的讲解,让学生首先对即将学习的实验有一个背景认识,知道将来在哪些方面可以有广泛的用途,从而激发学生的主动学习兴趣.然后再介绍氧弹技术的原理和燃烧热测定实验的基本过程,这时学生对实验课程的理解和掌握就会有明显提高.采用这种教学过程的第二组学生与第一组学生相比,首先在听课过程中注意力就有明显提高,思维也能随着教学内容灵活转换,在实验过程中也能够自己分析和处理一些常见问题,这些都是学习兴趣被激发出来的结果.因此,实验设计教学过程可以激发学生的学习兴趣.
3提高学生的科研创新和分析解决具体问题的能力
创新是科研工作的灵魂,教学过程中应加强培养和提高学生的科研创新能力.对于物理化学的各个研究方向来说,物理化学的实验设计过程在不同程度上会对学生的创新精神和分析解决实际问题的能力具有积极的作用.以凝固点降低法测物质相对分子质量实验为例,两组同学首先同时学习稀溶液的依数性:加入少量溶质引起溶剂性质的改变,例如蒸气压下降、凝固点降低、沸点升高以及渗透压的改变.这些性质的改变值只与溶质的数量有关,而与溶剂的性质无关.利用一相为纯物质时两相平衡温度与组成的关系可以推导出相应的定量关系式.其中,凝固点降低这个依数性质是一种常用的测量相对分子质量的实验方法.第一组同学学习凝固点降低公式,知道凝固点降低的改变值与溶质的质量摩尔浓度成正比,能够通过题意利用公式求解出相应的数值.第二组同学在学习完凝固点降低公式后,引导学生利用此公式进行溶质相对分子质量测定的实验设计.
首先从公式推导中可以看出,公式中有我们需要最后求的MB,凝固点降低常数Kf可以查得.所需要的就是纯溶剂的凝固点和加入少量溶质后溶液的凝固点Tf的值.所以整个实验设计的关键就在于如何测定液体的凝固点.所谓凝固点是指一定压力下,随着温度的降低,液体中逐渐出现凝固现象,固液两相平衡时的温度.引导学生自己选择实验器材设计实验:要想测得凝固点,就需要将待测液体放到一定的冷却介质中,例如冰水混合物,还需要精密温度计随时监测液体中温度的变化.此时教师给出提示:凝固点的准确测定并不容易,包括固液平衡的判断以及凝固热的放出对测量的影响等等,因此采用步冷曲线法测定相应的凝固点更为常用.学生讨论具体的实验步骤,教师进行指导修正,完成实验设计过程.两组同学同时开展凝固点降低法测定溶质相对分子质量的实验,通过实验过程中的比较可以看出,第一组同学大都只能按照书上的步骤进行机械操作,在操作过程中不知道何种因素会对实验产生影响,更不明白怎样对实验进行改进.而经过实验设计过程的第二组同学大都对实验细节比较注意,例如为什么需要冷冻管和空气套管,冷冻管要竖直放置,不要靠在空气套管上,还有冰浴槽的温度、磁子的搅拌速度对实验测定的影响等等.在实验结束后,第二组同学在实验数据的分析处理上也较第一组好,能够利用步冷曲线法合适地得到相对准确的凝固点数值.第一组同学在思考题的解答上也与第二组同学有明显差距,大都不明白一些针对实验过程的问题如何进行分析解答:例如溶质的量是否加入的越多越好,冰浴槽的温度过高或过低对实验数据有什么影响,高温高湿季节做此实验是否会影响准确度等等.
4结语
篇2
1 无机化学实验教学发展特点分析
无机化学作为一门基础性的学科,对其他相关学科的学习有重要的指导意义,因此,该学科教学改革广受关注,本文对其发展过程进行分析后,对课程发展特点进行如下总结:
1.1 实验教学逐渐深入化 无机化学实验教学改革研究工作在近几年取得了显著成绩,教学方向由传统的实验方法、考核形式等内容的研究转为与科技前沿相结合的研究,研究性实验总量上升,研究范围逐渐由教学过渡到创新性、微型化、绿色化以及学生参与性等,研究工作更具实用性。
1.2 实验教学的绿色化 绿色化学是用化学技术和化学方法减少化学反应中原材料、催化剂、溶剂和试剂等的使用对人体和环境造成的损害,同时尽可能减少有毒有害物质的产生。目前,无机化学实验涉及的药品种类较多,用量较大,部分试剂具有一定的毒性,且还会随着反应释放有毒物质,对人体和环境造成很大伤害。为减少以上问题的发生,在无机化学实验教学时要注重环保意识的培养,使学生树立可持续的环境观;通过化学生产工艺的合理化,提高试剂利用率,减少药品排放量;提高实验设计水平,从源头上控制有毒有害物质的使用,选择低毒或无毒的化学试剂代替有毒物质。如氯气(Cl2)制取实验可与酸碱中和滴定实验或二氧化锰回收试验组合起来,提高原子利用率,使其成为无污染的绿色化学实验。
1.3 实验教学微型化 微型实验最早是由美国提出的一种化学实验理念,该理念提倡用小巧实验仪器代替传统的试验仪器,减少化学药品的用量,从而达到降低成本,减少污染,保护环境的目的。微型化学实验可与常规实验有机结合,提高学生的实验技能。当然,目前微型化实验教学还面临着一些问题,物质产品低,配套教材少,使用范围受到了很大限制。
1.4 实验教学的精细化 无机化学实验教学研究不断深化,其精细化程度越来越高,研究者已经将无机化学实验特点与无机化学课程的教学实践相结合,从实验评定、过程管理等多个环节进行规范化,提升了无机化学实验教学质量。随着改革的不断深入,无机化学实验将进一步精细化,逐步实现个性化指导,充分挖掘每个学生的潜力。
1.5 多媒体教学手段的引入 计算机技术在多个领域得到广泛应用,在化学实验教学方面同样具有很好的利用空间。如一些研究性实验或者有毒实验,可通过计算机模拟技术得到试验结果。计算机技术的应用一方面提高了工作效率,让学生在有限的时间内获取更多的知识,扩大了学生的视野,提高了学生的学习兴趣,另一方面虚拟仿真技术的应用还实现了绿色化教学,提高无机实验教学生动性,同时减少了化学试剂的用量。
2 无机化学实验教学改革探讨
从教学改革现状以及所取得的成效来看,无机化学实验在整个实验课程体系中的作用将越来越重要,只有做好无机化学实验教学,才能培养具有专业操作能力和一定创新意识的人才。为此,笔者对无机化学实验教学改革的未来发展进行了如下分析:
2.1 无机化学实验的基础性作用更加明显 无机化学实验的内容设置应以基础性为主,从开始阶段培养学生基本的实验技能。如化学试剂等级、固、液、气的取用方法,仪器的洗涤和使用等;教学中可通过无机化合物的合成和提纯实验基本操作练习,使学生在巩固理论知识的同时,提升自身的科研素养。化学实验纷繁复杂,学生要能在实验过程中从复杂现象中发现问题,利用不同的方法解决问题,提升学生的观察能力、知识运用能力以及解决问题的能力。如氢氧化锌(Zn(OH)2)两性验证实验中,要控制好反应条件,否则将会得出相反结果。正确操作为向Zn2+中逐滴加入氢氧化钠(NaOH),然后能观察到生成白色沉淀,继续滴加沉淀消失,最后变为无色溶液;若学生没有控制好NaOH的用量,将直接略过沉淀生成过程,学生就会得出“Zn2+不与NaOH反应”的错误结论。无机化学实验要注重基础操作,培养学生严谨的科研态度和观察能力,为其他学科的学习奠定基础。
2.2 无机化学实验教学注重综合性和研究性 无机化学实验教学除要注重学生基础能力的培养外,还可设计一系列具有一定难度的、应用型或趣味型的综合试验。如测定鸡蛋壳中钙元素(Ca)、镁元素(Mg)的含量、废弃物中有效物质的回收利用等,既可锻炼学生的基本实验技能,还能提高学生的综合设计能力和探索能力。化学学科的发展离不开化学实验,没有实验,任何新的物质都无法被探知,因此化学实验可被视为研究学习的有效途径。为充分发挥化学实验的研究功能,无机化学实验教学中应适当增加设计性实验,教师为学生提供参考资料和实验指导,学生利用已有知识进行创新性研究或对未知物质进行性能探究。如在做完“硫酸铜晶体制备实验”后,可进一步引导测“五水硫酸铜晶体的含量和纯度”。学生可独立或者分组设计实验路线,通过实际操作验证实验方法是否科学、合理,然后通过后续的改进提升实验方案的可行性。
篇3
关键词:无机化学实验,创新性
中图分类号:G420 文献标识码:A 文章编号1672-3791(2016)07(b)-0000-00
无机化学实验重点要从两个方面来培养学生,一是应用,一是创新,无机化学实验发展这没多年,关于应用已经无需再谈,本文重点在探讨如何在无机化学实验中培养学生的创新能力。化学教学离不开实验,在实验教学过程中,学生用眼观察现象、用心思考问题,通过亲身体验,完成整个实训操作,能对化学基础知识有深入的理解,并形成过硬的操作技能,有利于培养学生分析、解决问题的能力,树立勇于开拓的创新意识[1]。
但是随着国家国际现代化步伐的加快,随着科技水平的日益发展,对高层次人才的需求和要求也越来越高,更多的用人单位需要的不仅仅是对化学基本技能的掌握,而更多的是需要一种具有创新性的复合型新型人才。因此,在增加综合性实验之后,教学工作者发现这还不够,我们还需要增加一些创新性的实验内容,以此来启发和提高学生的创新能力。
1现阶段我校无机化学实验存在问题
目前,我国传统的无机化学实验教学在教学内容、教学方式( 方法与手段) 、实验考核办法等方面均存在或多或少的不足[2]。结合我校的实际情况,对我校的无机化学实验教学方面存在的问题做了如下的总结:
针对以上问题我们对本校现阶段的无机化学实验的教学与考核进行了深入的分析和探讨,发现本校现阶段所执行的无机化学实验存在下列问题:
1.1教学内容
本校所执行的无机化学教学大纲是从1980的华北工学院师范班脱胎而来的,后来经过几代人的不断完善和改进,已经从原来单一的面向一个专业的教学发展成了可以面向不同专业,不同学时,不同课程的无机化学实验教学。无机化学实验教学其中涉及的专业有化工、生物、环境、制药、材料等,也有32学时的面向特种能源的长学时的无机化学实验,也有48学时的应用化学专业长学时无机化学实验,但是在学时改变的背后,确实实验内容的陈旧和与社会需要的脱节,之前的大纲规定的实验内容,有很多都是十几二十年未曾改变过,当然对于经典的实验我们是无需进行改动的,还有一些实验也很经典,但是这些实验已经是大家耳熟能翔的了,几乎不用做实验也能预料到会有什么样的现象和结果。此外教学内容验证性的化学实验较多,研究性的化学实验较少; 单一性的实验较多,综合性的实验较少; 基础性的实验较多,涉新( 新技术、新方法等) 性的实验较少。造成上述问题的原因可能是: 传统的习惯( 包括老师的惰性) 和实验条件所致。
1.2教学方法
目前本校无机化学实验教学方式基本上就是上课时老师讲学生做,对于有些实验现象只能用嘴巴和粉笔进行口述和文字表达,没有相应的教学软件进行支持,学生只能老师给出的既定思路和方案进行实验内容的验证;另外学生只要有实验教材就基本可以完成大部分的实验,所谓的实验报告的书写也只是把实验内容重新抄写一遍,学生完全不需要动脑筋去想实验如何完成,会有什么样的结果,严重束缚了学生想象力、研究力和创新能力。
1.3考核方式
现阶段的考核方式基本是靠三部分组成:学生的出勤率,学生实验时的表现,学生的实验报告这个考核方式是一直以来各高校无机化学实验所沿用的,而且也是很多年没有改变的,该方法最大的弊端是没有对有想法和有创新能力的学生给予足够的肯定和支持。
2对现阶段无机化学实验改革的必要性
通过上述的对本校现阶段无机化学实验教学的分析,可以发现不论是从实验内容还是教学方法,以及考核方式,这些方面都无法体现现阶段各领域对学生创新能力的培养和研究能力的提高,也没有体现出对学生创新能力培养的重视程度,而这一点与当今社会对于本科生既需要掌握扎实的基础知识和基本理论,又需要具有积极主动的科学研究能力和知识创新能力相矛盾,因此要满足当前社会各领域对化学、化工、材料、环境、生物等专业本科毕业生
的要求,必须从大一的无机化学实验开始做起,进行无机化学实验相应的改革。
3通过实验教学改革,提高学生的创新能力
针对前面提到过的无机化学实验存在的局限和弊端,本课题拟对现阶段的无机化学实验做出如下的整改措施;
3.1对原有的实验内容进行调整更换,增加具有培养学生创新研究能力的实验
原先的实验内容在最初的无机化学教学实验中起到了很好的对理论课程的支撑和验证作用,但是随着无机化学理论课程的变化,以及学科间的渗透和社会对高校学生的多元化需求,单一的原先只注重基础知识基本技能训练的实验内容已经越来越难以满足后续课程以及用人单位对于学生的要求,因此在原先的基础上,我们结合老一辈教师的意见和新形势下各方面的需求对无机化学实验内容进行了适当的删减调整和补充,保留了经典的“氯化钠提纯”、“硫酸亚铁铵的制备”等经典实验,删掉了“二氧化铅的制备”等对环境造成污染且没有创新性培养的实验,调整了元素性质实验,统一合并为“主族元素”和“副族元素”实验,在一些原有实验内容中增加了学生自主设计并实施的实验内容。这些实验内容不仅让学生学到如何处理和再利用工业废渣,同时也极大的提高学生的对于化学化工实验的创新能力的培养和课题研究能力的提高。
3.2改革原有的教学方法,利用互联网多媒体提高学生的实验兴趣
在目前网络信息技术高速发展的形式下只依靠单纯的口述和板书的教学方法已经无法引起学生的学习兴趣了,因此可以充分利用网络技术,可以利用多媒体网络技术来讲述实验课内容,这样可以减轻老师负担,增加学生的兴趣,而且对于有些难以用语言和文字表达的实验原理和现象可以通过网络视频,或者多媒体软件制作出来,给学生以更加直观和深刻的感受。另外还可以以组建实验小组的形式,对一些实验内容比较多,工作量比较大的实验分组进行,例如配合物分裂能的测定实验中,就可以把学生分为三个小组,一个小组负责配位化合物的制备,一个小组进行配合物离解类型及氯离子含量的测定,最后一组同学进行配合物分裂能的测定。
此外,还可以进行开放性实验教学,对一些实验能力比较强,对化学实验兴趣比较大同学,可以结合老师课题开展一些需要具有实际意义和接近工业生产的实验项目,这样可以解决个别老师课题没人做的困难,又能提高学生的科研实验能力,又能够培养学生的创新精神。
3.3改进实验考评制度,突出对具有实验创新能力的考核和重视
实验成绩的评定,不局限于单纯的实验结果的考核,而是应该趋于多元化多层次的考核。从过去的经验分析,由于无机化学实验的对象是大一学生,由高中考入大学的他们普遍存在只重视理论不重视实验课的现象。加上传统的实验考核方法是考核学生的课堂表现、实验报告、实验操作( 或理论考试) ,为了提高学生对实验课的重视,理解化学实验的重要性和必要性,充分调动学习积极性,我们对传统的实验考核办法进行改革与完善,以利于培养大学生的创新能力。
具体考核办法为如下:
( 1) 最终的考核成绩不能只靠最后的实验考试成绩,而应同时考虑平时的实验成绩综合给出最终的实验成绩。这样不但能真实反映学生的实际水平,而且避免了有的学生虽然平时不认真但期末考试能凭运气突击侥幸过关的行为。
( 2) 最终考核要注重实验结果,但是同时要兼顾实验过程。不能只注重学生实验结果的对错产率的高低,更要结合学生实验过程中的具体表现出的:规范正确的实验操作,严谨认真的科学态度,对团队的协作和奉献精神,良好的安全整洁的实验习惯等诸多因素。这样综合考虑才能给出一颗科学合理的实验成绩。
( 3) 实验操作技能考核与文字解释表述考核相结合。在实验过程中发现有的同学实验报告写的很好,但是实验几乎都是别人在做,而有的同学动手能力特强,但是实验原理和结果的表达却差强人意。因此在考核最总实验成绩时,也要注重学生对实验现象的表述( 口头表述尤其是文字表述) 能力。如果一个拥有较强实验操作能力的学生,不具备真实、流畅、到位表述能力,他将不能成为一个合格的实验科学人才。
( 4)对于某些实验能力和创新精神表现的特别突出的学生可以另外加分,或者给予一定的物质奖励,以提高学生对增强实验能力积极性,和对学生创新性的充分肯定。
4结论
无机化学实验教学是培养大一学生的基本实验技能和素养、观察分析问题、研究创新能力等综合能力重要的实践性教学环节。实验教学改革是一项长期而艰巨的任务,也是一项涉及诸多方面的一个课题,不仅仅需要改革者坚持不懈努力研究,也需要各级部门的积极配合,只有通过上下级管理者执行者的不懈努力,将实验教学改革不断引向深入,无机化学实验教学这门课程才会在提高大学生科学素质、培养创新人才方面发挥更大的作用。
参考文献
篇4
关键词:无机化学 实验教学 实验改进
无机化学实验是培养化学、化工、材料、生物、环境等各类专业大学生最基本操作及知识的一门重要学科,但是现有各类无机化学实验教材都是一直沿用经典实验方法,很久未进行改进及优化,致使实验方法成旧、数据不准确,造成实验结果与理论偏差过大;在国家对教育投入持续增加的背景下,开展实验教学改革,提高实验结果和数据的准确性,本人借鉴成都理工大学(省级)基础化学实验室教学示范中心的平台,对无机化学个别经典实验进行改进及优化,经过反复试验,使实验结果与理论数据基本达到一直。
一、实验装置及方法的改进
1. H2O2分解热的测定
H2O2分解热的测定在传统经典实验中[1][2],存在以下几个问题,造成实验结果与理论偏差过大。
1.1系统的反应器密闭性能差,导致系统与
环境之间的热交换无法避免;
1.2实验采用手动摇晃反应器,使反应介质不均,化学反应不完全;
1.3用秒表计时,温度计读数,导致延时误差,实验数据难以准确。
鉴于以上问题的存在,经过多次试验,对H2O2分解热的测定实验装置进行如下改进:
1.4将原实验中的反应器所用普通保温杯,改为纳米材料内胆的真空绝热保温杯,使其系统隔热系统良好;
1.5将原实验中采用手动摇晃反应,改为电动搅拌,使介质反应完全;
1.6将原实验中使用的温度计改为热电偶,连接于温差仪上,温差仪再与自动定时器相连,设置好间隔时间,按下“测量/保持”键,仪器自动跟踪记录。完成实验半自动化;
数据系统处理:可通过编程与计算机连接,即可完成实验全自动化。
2.硫酸亚铁铵的制备
硫酸亚铁铵制备的传统经典方法[1][2][3][4][5][6][7]是经过蒸发,浓缩,冷却来得到晶体,既耗时长,Fe2+又易氧化,影响硫酸亚铁铵产率及等级。此次改进利用复盐的溶解度比组成它的简单盐溶解度小的特点,而硫酸亚铁铵又不溶于乙醇及水与乙醇可任意比互溶的特征,通过常压过滤于乙醇中,即刻可得浅蓝绿色硫酸亚铁铵单斜结晶,省去经典方法中的蒸发、浓缩,冷却步骤,同时既有利于防止Fe2+被氧化,提高了硫酸亚铁铵的产率及等级,又缩短实验时间1小时左右;因实验中所用乙醇还可回收经重蒸馏重复使用,还大大降低实验成本。
实验内容
1.2.1 FeSO4的制备[1][2][3][4][5][6][7](略)
1.2.2 硫酸亚铁铵的制备
根据制得FeSO4的量,计算并称出所需(NH4)2SO4的用量,并将其加入到制得的FeSO4溶液中,同时在水浴中加入搅拌使其完全溶解。将制得的FeSO4与(NH4)2SO4的混合液趁热常压过滤与盛有50ml无水乙醇的100ml烧杯中,观察硫酸亚铁铵晶体的析出,待晶体完全析出后,将上层乙醇清液倾出并回收,烧杯中晶体用少量乙醇清液清洗至布氏漏斗中,进行减压过滤,即得浅蓝绿色硫酸亚铁铵晶体,用电吹风低温吹干称重计算产率。
二、实验数据对比
1. H2O2分解热的测定实验数据(表1,表2,表3)
表1 改进前实验相关数据
表2 改进后实验相关数据
表3 实验改进前后结果比较
2.2 硫酸亚铁铵的制备实验数据(表4,表5)
表4 改进前实验数据
表5 改进后实验数据
三、结论
由实验数据表1,2,3,4不难看出,改进后的实验方法简单、省时、接近理论数据,减小了误差。
参考文献
[ 1 ] 近代基础化学实验;梁渠主编;化学工业出版社出版;2008.9(12-15, 76-77)
[ 2 ]无机化学实验(第三版);北京师范大学无机化学教研室等编;高等教育出版社出版;2001.5(113-116, 234-235)
[ 3 ]现代化学基础实验(第三版;张勇主编;科学出版社出版;2010.8(202-204)
[ 4 ]无机化学实验(第二版);大连理工大学无机化学教研室编;高等教育出版社;2004-06
[ 5 ]普通无机化学实验(第二版);陈秉主编;同济大学出版社;2006-07-01
[ 6 ]无机化学实验(第三版);中山大学等校编;高等教育出版社;1992.5.1
篇5
关键词:无机化学;实验教学;实践探讨
【中图分类号】O61-4
化学实验是化学学习过程中必须要采用的手段,但是一些学校基于自身条件的限制和其他原因,在化学教学中采用的教学方式往往都是重理论而轻实践。这种教学方式对于化学学习非常不利。无机物化学相较于有机物化学而言,其难度要相对较大,对于无机物化学教学来讲,实验教学要比理论教学更重要。
一、教材创新与实践积累
(一)注重平时实践积累
在无机物化学的学习过程中,注重平时的积累非常重要。在化学学习中,无机物的存在随处可见,但是只有在系统的学习无机物化学的时候,老师们才会重点强调。为了加强学生们对无机化学的认识与了解,化学老师在平时的教学过程中,对于出现的无机物化学,应当对学生加以提醒和引导,使其认识到无机物化学的存在,然后进行有意向的积累。任何一门学科的知识都是由少到多积攒起来,注重平时的积累,在无机物化学的专章学习中,就不会出现力不从心的感觉,老师教起来轻松,学生学起来也不累。
(二)教材创新
就目前的化学教材而言,对于无机物化学以及理论教学多过于实践教学。老师按照这样的授课方式进行教学,造成的结果就是学生们重理论而轻实践。由于缺少实践,所以学生们对于繁琐的实验过程只有进行死记硬背,这样的知识学习方式不仅效率不高,而且学生的理解和感受也会不到位,所以在实际教学中,学校根据自身的教学特点,应该配备专门的实验教材,从理论和实验两方面入手来加深学生的理解。
二、打造以学生为主体的实验教学
(一)提前进行实验报告的预习
课堂教学本来就应以学生为主,对于无机物的实验教学更应该如此,加强学生的自主能力,使其在学习中发挥主体作用,老师再从旁辅助,方能达到预期的学习效果。在实验教学中,对于实验的认知很重要,所以在实验前,老师进行提前通知,W生们对于实验原理、实验步骤以及实验方法要按照实验报告做好相应的预习工作,只有预习工作做到位,实验效果才有可能达到。没有预习的实验,会造成实验现场混乱,对于实验安全来讲非常不利。
(二)重视实验过程的基本操作
实验有基本的规章制度。在试验中,必然会使用到化学仪器,也会接触到化学试剂,所以在实验中一定要重视实验的基本操作。化学实验的安全就在于化学试剂的使用和化学仪器的基本操作,操作不熟练或者是方法不得当,很容易发生实验安全问题,所以在实验过程中,老师必须要强调实验的基本流程和相应的规章制度。
(三)记录实验过程,规范实验报告的填写
对于实验而言,记录是必不可少的内容。让学生们在实验过程中就自己使用采取的步骤和方法进行记录,然后将产生的反应或者现象也进行详细的记录,这是实验的基本要求。一般在实验的时候,都会有一份规范的实验报告,为了保证实验的有效性,学生们在实验过程中,就实验报告涉及的内容要进行细致的填写,一方面是加深学生们对基础知识的记忆,另一方面是加深学生们对实验规范的掌握。实验是学生们对学习内容的切身感受和体验,而实验报告就是学生们对自身体验和所学内容的一个再回顾,这对于知识的牢固掌握意义重大。
三、改变考核方式
在以往的教学活动中,由于重理论轻实践,所以在学生的考核方面,对于实验的考核比重非常少,这也就造成学生们对实践的不重视。所以为了改变重理论轻实践的教学模式,达到理论和实践并重的效果,应该制定相应的考核制度。图一为考核表的主要内容。
四、采用机计算机技术进行实验模拟
在无机化学的实际教学中,学校或者是实验本身的原因是没有办法让学生进行实际动手操作,面对这样的情况,化学老师可以积极引进计算机教学,利用化学实验课件来对学生进行整个实验过程和理论的教授。除去化学实验课件以外,在化学课堂中还可以利用计算机进行模拟实验,虽然学生们无法切实感受实验内容,但是通过计算机模拟实验,学生可以直观的观看到整个实验的过程以及实验现象和结果,对学生而言,也是一种加深记忆的实验教学法。
结束语:
无机化学一直是化学教学中的难点,也是化学学习中不可避免的重点,所以积极做好无机化学的教学工作,对于化学的学习来说非常关键。通过实验的手段来加强化学学习的质量在实际教学中非常可行,所以在面对全新的教学要求,无机化学的教学,一定要理论和实践并重,加强实验教学在实际教学过程中的比重。
参考文献:
[1]周立亚.无机化学实验教学改革探讨[J].高教论坛,2008,01:113-115.
[2]周勇,土登,益西.我校无机化学实验教学改革实践与思考[J].大学学报(自然科学版),2008,01:44-47.
[3]王晓明.中学与大学无机化学实验教学衔接问题调查与研究[D].内蒙古师范大学,2013.
篇6
关键词:无机化学实验;创新发展理念;教学改革;教学模式;实践能力
高等院校是新时代下培养创造型人才的主要基地,本科生是高素质创造型人才培养的最大群体,其中实验教学则是造就创造型人才的摇篮。无机化学实验是我校化学、材料、生命科学、食品科学与工程、食品质量与安全等相关专业学生进入大学后开设的第一门专业基础实践性课程,在本科生培养方案中占据基础地位。《国家中长期教育改革和发展规划纲(2010-2020年)》着重强调:“深化教学改革,支持学生参与科学研究,强化实践教学环节。”无机化学实验是一门实践课程,在学生巩固提升专业理论知识和培养独立分析、发现并解决问题的能力等方面具有独特的地位和作用。该课程的学习为培养学生的创新精神、创新意识、创新思维、创新能力提供重要途径和突破口。而且在培养学生严谨治学的科学态度、主动求知能力和融入思政教育等方面都起着非常重要的作用。目前,本校的无机化学实验在培养学生综合实践能力方面取得了一定的成绩,但与国家、地方对人才的需求仍存在一定的差距。因此,深入对我校的无机化学实验教学进行改革是非常必要的。为达到更好的教学效果,不仅需要激发学生的兴趣,调动学生学习的主动性,更需要规范学生实验操作技能和实验设计反思能力的提高,在当前无机化学教学改革中,先进的教学模式、合理的教学内容和实验考核模式的规范等方面显得尤为重要。
1当前无机化学实验教学中存在的问题
1.1学生学习现状和需求分析
无机化学实验是化学专业和相关专业学生刚进入大学最先学习的实验课程,由于学生在中学很少进行实验操作,甚至未做过实验,大多数学生对实验课程的学习兴趣虽浓厚,但实验目的却略显初浅,对实验内容也差理解,大多是将理论课堂上学到的理论知识进行验证,对实验欠缺主动思考、理解和发散,对实践环节不够重视。在思想认知上并没有将实验课与理论考试课地位等同,在实验报告中出现与实验记录不同的实验数据、复制别人的实验结果等情况。
1.2实验教学模式单一
我校仍采用传统的实验教学模式,即课前预习、“先讲后做”、实验操作和实验报告,学生多数是按照教材中描述的实验步骤逐步完成实验,对于实验的设计缺少思考,为了实验而实验。虽然能够完成培养计划中大纲设置的教学任务,但教学效果并不理想。教学实践别注重对学生主观能动性和创造性思维和能力的培养,在调研学生的后期学习和发展中虽然看到了一定的成效,比如一些就读于其他高校的硕士研究生受到导师的好评,但仍存在教学模式较为单一的问题,在一定程度上不能适应学生的个性发展。因此,我们需要从教学方法上进行革新。
1.3实验课考核制度不合理
现行的考核制度基本是实验报告和其他(实验操作、记录等)分别占70%和30%。实验报告质量不高,存在“抄袭”现象。因此,为了更加全面、公平合理的评估每个学生的综合实验能力,建立合理的考核制度也是尤为重要的。综上所述,需对我校的无机化学实验教学进行深入改革,使其迈入创新无机化学实验新教学阶段,进一步提升我校本科教学质量和人才培养质量。如何提高新时代学生学习的投入性和创造性,以及如何使实验教学适应新时期人才培养的要求,实现知识传授、能力培养和素质提高的紧密结合,是我校实验教学改革的核心问题。我们在教学改革中秉持以“学生的学习和发展为中心”的教育理念[1-2],优化教学过程。在实验教学模式改革过程中,充分引导学生主动思考,提高学生实验学习能力,加强学生参与实验和反思实验能力的训练,这些对于学生的科学素养、创新思维的培养都十分关键。因此,本论文针对原实验教学过程中出现的问题和不足,根据本课程的特点,反思改革思路,以学生成长为核心,尝试改进教学模式和教学手段,以提高教学质量和学生的实践创新能力,并在无机化学实验教学实践中探索出一套新方法和新对策。
2无机化学实验教学的具体改革内容
2.1精选整合实验内容,合理安排实验进度
我校无机化学实验教学内容进行了整改,引入综合性和设计性实验,但在基础无机化学实验中合成和制备实验还相对较少,不利于培养学生的独立能力和创新能力。在现有实验教学内容的基础上,更新和整合验证性实验。加强教学与科研的结合,增加一些相对成熟的本校最新的无机化学领域实验成果。
2.2改革实验教学模式
学生虽然能够按照老师教授的实验步骤完成整个实验,但对于实验目的和能力培养欠缺思考,把无机化学实验课程当成一门实验操作训练课。究其原因与教学目标不明确、教学模式都有一定的关系,因此改进教学模式才能适应当前形势下人才培养的总体目标。更新实验教学方法和手段,采用混合式教学模式,即线下和线上相结合教学模式,引入多媒体辅助实验教学,网络资源共享课教学。教师收集一些演示实验视频和实验现象视频,采用PBL方法引导学生思考,培养学生自主探究能力,提高学生的学习效率[3]。2.2.1重视学生预习环节,注重提升学生自主设计能力,细化实验预习报告考核机制实验课前预习是学生做好实验的前提和保障。在多年教学经验的基础上,梳理了实验教学内容,将实验中涉及的基本操作以微视频讲解的形式提供给学生,例如,量取液体、溶液的配制、固体的溶解、减压过滤等基本操作,通过学校网络教学平台提供学生课前理解和掌握,为实验课上学生的规范操作提供保障。学生可以根据自己实际情况自行控制进度,实现自主学习。教师将实验知识完整地制作为多媒体课件,突出重点和难点,将实验的注意事项以图片或视频形式进行总结。学生在预习时,结合教师提出的问题进行思考,同学们可提前通过互联网查找相关资料,初步获得理论上的指导[4]。不懂的部分和疑点可以课堂重点攻克。通过规范实验预习环节,学生在实验过程中就可以做到心中有数,实验效果也会明显提高。学生是实验课的主体,教师在课上只需辅助学生解决实验难点,学生通过动手操作各个实验,观察、记录和分析实验现象,特别是实验中遇到不理解的问题,及时通过互联网,或课堂师生讨论得出结果。2.2.2把优质视频资源引入无机化学实验课教学由于中学时学生做实验的机会较少,学生对实验课充满期待,却又有几分担心。期待自己亲自操作并看到化学实验的神秘性,担心做不好实验和实验的危险性。对于初做实验的大学低年级学生来说,基本操作技能训练和良好规范的实验习惯养成,是实验教学的基本指导思想和重点内容。因为规范的操作和良好的实验室习惯是实验室安全最重要的保障。实验指导老师无法一对一、面对面指导完成每个实验。近年来以微视频手段进行“翻转课堂”,利用微视频来完成教学过程,教学效果显著[5-7]。我们引入慕课资源。组织学生观看实验室安全教育视频,实验室事故处理方法视频等。同时我们也制作了部分实验的实验原理及基本操作微课视频。原因是微视频具有以下几个特征:①内容明确。每一个微视频针对性强,集中解决特定问题;②篇幅短小。用于课堂教学的微视频长度控制10分钟左右,克服了部分学生看不到老师演示操作的问题,效率更高;③进度可控[8]。微视频引入实验教学后,学生参与实验的积极性与操作的规范性有了明显提高。学生可以根据自己的掌握情况,充分发挥主观能动性,对不清楚的环节反复观摩,胸有成竹地完成实践操作。教师在实验课堂中主要承担协作者的角色,让学生真正成为课堂主体。这种方式切实解决了原实验课堂上学生不明白、不愿问、胡乱做的难题,大大提高了实验效率。教师课堂教学的针对性更加明确,只需讲解示教少数共性问题。这种以问题为导向的学习方式极大地促进了学生创新思维的开拓和实践动手能力的提高。另外,微视频将教学内容永久存档于学校网络学习平台,学生如需要复习、补漏等,只需点击网络课程即可。2.2.3微量实验探索,创建环保实验新理念无机化学实验中“三废”的污染与利用问题,一直备受关注[9]。对“三废”进行绿色无害化处理和减少有毒产物的产生是实验改进的关键,也是对大学生进行绿色环保教育、创新教育和思政教育的有效途径。具体解决方法为:①进行微量实验的探索;②针对有毒有害气体的实验,尽可能放在密闭的容器中进行,设计出合理的气体收集和处理方案,主要采用三种方法:转化、吸收和吸附。例如对于元素部分实验会有Cl2、H2S、NO2等气体,可以将气体产物直接通入NaOH溶液或用浸有NaOH溶液的棉花球吸收。对于有重金属离子及其化合物的液体和固体化合物产生的实验,一是要控制反应量减少,二是对其必须科学处理,尽可能环保绿色处理,才能使我们的生活环境得到有效保护。这样的做法不仅创新了教学内容与教学模式,而且提升了师生的综合实验能力、创新能力和自觉环保意识。2.2.4引入仿真实验教学手段对一些产生污染严重、毒害大,实验现象不明显,反应时间太长的实验,利用仿真实验呈现出来,如氯气的制备,镉、汞的相关实验。仿真实验具有零污染、零排放的特点[10],利用我校仿真实验室,开展部分仿真实验教学。2.2.5建设实验试题题库通过网络教学平台,建立无机化学网上课程,建立并逐步完善实验试题题库。通过题库,加强学生对基础操作理论性知识的掌握,可以从中抽调试题对学生进行期末笔试。
2.3改革无机化学实验考核评价方式
我校无机化学实验的考核方式是以实验报告和实验操作、课堂表现、预习报告、出勤等来确定学生的最终成绩。实验成绩百分制为:实验报告成绩(70分)、实验操作成绩(20分)和其他成绩(10分)。这种考核方式虽然看似公平合理,但有部分同学存在抄袭数据现象,造成用心做实验的同学未必能得到高分,而敷衍做实验的同学可能会有较高的分值。不能真实反映每位同学的实验综合能力和实验态度。因此,改革实验课期末成绩的百分制组成,探索精细合理的考核内容,具体包含五部分:预习成绩(20%)、实验成绩(50%)、学期实验总结(10%)、笔试成绩(10%)、其他(10%)。每个实验结束后,立刻上交本次实验结果,老师详细记录或存档保存,避免相互抄袭。增加学期实验总结的目的是促进学生对所做实验进行整体梳理,对基本操作加深印象,提高综合应用的能力。选用多元化考核方法,加强过程性考核已被广泛推广[11-12]。此外,我们在教学改革中,为普遍提高学生学习效果和多元化选拔培养优秀学生,探索建立了互动答疑和课程竞赛等环节。
3结语
篇7
关键词:无机化学实验;自主学习;信息选择;独立思考
中图分类号:G642文献标识码:A文章编号:1673-260X(2016)01-0234-02
在科学技术飞速发展的今天,社会迫切需要具有实践能力和创新能力的应用性人才,学生由高中到大学存在很多方面的转变,包括学习方式、思维方式等,而大一的时候是实现这种转变的关键时期.高中时期,学生主要注重知识的积累、理解,侧重于理论知识的学习,对于实验现象的感官认知主要是靠观察教师的演示性实验,动手能力相对较弱,理论与实践的结合比较薄弱.而理论和实践相结合的地方恰恰是高校的实验室和实验教学.化学是一门以实验为基础的学科,化学实验是化学理论发展的基础,是检验化学原理的唯一标准,而无机化学实验是基础实验的基础.《无机化学实验》是以实验操作为主的技能课程,它是与理论课《无机化学》相辅相成的,同时也是化工,物化、材料等相关专业的基础课程,该课程是其他后续理论与实验课程的基础和示范,《无机化学实验》课程的建设,对于化学等专业的发展有着极为重要的基础作用和实际意义.该课程开设时间在新生大学一年级,对于实现学生思维能力、思维方式的转变,理论与实践的结合起到极其重要的作用,该具有自己的培养目标、教学思想、教学内容和方法.课程的目标是:在培养学生掌握实验的基本操作、基本技能和基本知识的同时,努力培养学生的自主学习的能力,进而是学生具备创新意识与创新能力.为了提高学生自主学习与动手能力,我们在无机化学实验的教学过程中将课程内容分为三个层次:
1.基础实验:包括基础操作和验证性实验,其目的是使学生规范地掌握化学实验的基本操作和基本技能及一些常见仪器的操作,培养学生观察分析实验现象的能力,能准确诚实记录实验现象与结果,培养学生实际动手能力,逻辑推理能力及解决实际化学问题的实验思维能力.
2.无机材料的合成:如过氧化钙的制备,硫酸亚铁铵的制备等,利用多种方法制备常见的无机材料,通过比较各种方法的优缺点,培养学生的判断能力与自主思考的能力.
3.综合实验:包括实验方案的设计,优缺点的比较,确定实验方案,及最后实验的确定.培养学生独立思考的能力.
1通过基础实验培养学生的动手能力及观察能力
大学无机化学实验是在大学一年级的时候开课的,由于多数学生在中学阶段缺乏扎实而系统的基础实验理论的学习,比如仪器的清洗,学生并不清楚什么样的污渍应该选用怎么样的清洗方式,而且对于玻璃仪器洗涤干净的判断标准也不是很清楚,因此,在无机化学实验开课前,应加强学生对基础知识进行系统学习.而且在实验过程中,我们发现学生对于理论知识与实际实验操作之间缺乏一致性,比如,用滴管向试管中滴加液体,理论知识的学习使同学都知道滴加的时候应该垂直、悬空,而且试管中溶液的量不应超过试管容积的二分之一,烧杯等一些玻璃仪器在加热时不能直接加热,但在实际的实验操作过程中,可能由于紧张等原因,并未垂直、悬空,而且有时候现象不明显的时候学生会不断滴加液体,使液体的量超过试管容积的二分之一.所以,在实验过程中除了要培养学生的动手能力、观察能力,同时还应该加强学生基础知识的系统学习以及理论与实验操作的一致性,规范学生的基本操作,严格要求学生做到规范操作、药品用量精确、仪器操作规范,避免由于错误操作或不规范操作而造成试剂的浪费.在传统的实验教学中,主讲教师在教学中对实验原理、仪器使用方法、具体操作步骤等细节进行详细讲解,而且还要为学生进行实验示范演示,学生只是按照老师的实验示范“依葫芦画瓢”.如在减压抽滤的基本操作,实验老师要讲解基本操作并示范:修剪滤纸,使其略小于布式漏斗,但要覆盖所有的虑孔,并滴加蒸馏水润湿使滤纸与漏斗连接紧密,过滤完之后,先拔掉抽滤瓶接管,后关抽气泵;然后学生依照老师的讲解进行操作至于为什么要这样操作也仅限于老师的讲解.这样就会使一些学生不主动思考,也就更谈不上寻求创新了,因此学生的思维能力和创新能力得不到培养.为了改变这一状态,在实验过程中教师应加强引导,鼓励学生勇于创新、勇于探索、不怕失败,发挥学生的主观能动性,培养他们善于从失败中吸取教训,归纳提炼出新思路的能力.实践也充分证实了只有在实验教学中注重发挥教师的主导作用和学生的主体意识,才能调动学生学习的积极性、主动性,从而提升学生综合素质,包括实验过程中实验台面的整洁程度、时间的统筹安排.
2通过简单无机材料的合成培养学生信息收集的能力
所谓信息收集就是学生观察记录社会显性现象的过程,是科学绘图、信息分析的前提条件.在社会活动中,每个人都是生活的参与者,具备良好的信息收集能力,有助于学生更好地认知社会、适应社会.在无机化学实验中,学生需要收集的信息主要是各种操作所带来的实验改变.提升学生的信息收集能力主要体现在“三理解一掌握”,即让学生理解为什么收集信息,收集什么样的信息,明白收集的信息是否有效,掌握规范的信息记录方法.其中,“三理解”相对容易理解,需要强调的是“一掌握”.众所周知,数据是信息的符号载体,其可以是数字、文字、图像等表达形式.因每个人的认知水平及习惯上的差异,要想让别人了解数据所承载的信息,收集者就必须将收集到的信息转化为人们能够读懂的数据,并对数据背景进行相应地解读,即掌握规范的信息记录方法.对于无机化学实验,信息主要是以表格的形式记录,虽然表格对于大多数大学生都不陌生,但真正掌握其中要点的还是少数.一个完整的表格应该包含以下几部分内容:表格标题、边框、表头、行标题、列标题、数据项等,其中表格标题不能忽略,同时为了方便上下文引用,应在标题前注明表格编号;表格边框应采用实线表示,如果是三线式表格,标题行必须加边框;表格表头应根据实际需要选择合适的形式;表格行标题及列标题要归类清晰,有单位的物理量必须注明相应的单位.此外,如有必要,还需要注明数据收集的环境参数,比如室温、大气压等.总之,在化学实验教学中通过“三理解一掌握”等情况的落实,切实提升学生的信息收集能力.同时,为了拓展学生的知识面,在实验理论知识的学习过程中,教师应当适当的向学生讲述文献资料查阅的方法,增强学生收集材料的能力,有利于后续综合设计型实验及本科毕业论文的进行.
3通过综合实验培养学生自主学习与独立思考的能力
针对无机实验部分,验证性实验较多,实验药品的加入量、加入顺序、每一步会产生什么样的现象教材上都有明确的说明,实验的目的主要是为了规范学生的基本操作和提升其观察、记录实验现象的能力,进而对课本知识进行验证,学生自己主动动脑思考的机会较少,应多开展综合性实验.首先,实验研究项目的选择是关键,选题原则是与实验内容有关但难度略高于学生现有水平,即为学生设置适当高度的台阶通过努力就能迈过,这能激发学生的挑战性.然后,教师的指导作用有几方面:指导学生如何查阅资料;指导学习如何分析资料,找出能为自己所用的有用资料;指导学生如何分析与筛选资料.最后,指导学生撰写实验方案,并按优化的实验方案进行实验.现行的无机化学验教材中,内容多为服务于理论教学而设.而自主创新型实验则能很好地弥补这种缺陷,使学生逐步发展为能够自觉思考,主动发现问题,进而寻求方法解决问题,成为真正具有创新能力的适应社会需求的人才.学校可以设立开放实验室,鼓励学生自主选题并拟定实验内容,再将内容交由教师审定并给出指导意见,在学生独立操作的前提下,于实验过程中给予适当的辅导和帮助,最大程度上培养学生的自主意识和创新精神.鼓励学生参与教师的在研科研项目也是一个培养创新型人才的有效方法.课堂实验以经典和验证性的实验培养学生的动手能力和观察、记录现象的能力.通过让学有余力的学生在课余时间参加在研项目,可以让他们了解本学科最新的研究方向和研究方法,促进学生创新性思维的养成.
4在实验过程推行微型化实验的进行
无机化学实验对仪器设备的要求非常低,但在实验过程中需要大量的化学试剂,特别是一些性质实验,如:离子的鉴定与分离,如果使用不当会造成较为严重的环境污染,因此,除了在实验过程中要培养学生的动手能力及观察能力、信息收集的能力、自主学习与独立思考的能力,还应培养学生把绿色化学的观点贯穿在实验的整个过程中,一方面可以节约药品,降低实验成本,另一方面可以减少污染,保护大家的身体健康.为了既可以明显的观察到实验现象,又可以减少对环境的污染,在实验过程中,除了妥善处理废气、废液,也应该推行微型化实验,比如在离子的分离与鉴定的实验中,最初用到的是试管,药品的用量较多,实验后期的要处理的废液也比较多,如果处理不好会造成重金属离子污染,后来改用井穴板,根据沉淀的颜色选用不同颜色的井穴板,既可以明显的看到实验现象,又可以减少药品的用量,减少对于环境的污染.在实验过程中除了,培养学生的观察能力、动手能力、信息收集能力以及培养学生环境保护的意识,为了更好的培养学生独立思考的能力,在每次实验结束的时候,最好应该给学生留出一些时间,让学生对实验过程中的一些环节、现象进行思考,与老师探讨一些自己解决不了的问题,同时还可以将自己在实验过程中的经验与教训进行总结,与同学分享,通过这种方式逐渐提高学生分析问题、解决问题的能力.在无机化学实验培养学生独立思考与创新能力的同时,我们也应该继续关注大学化学实验的改革,不再将化学实验明确的分为无机实验、有机实验、分析及物理化学实验,而是按照实验的难以程度及对仪器的依赖程度,将实验分为基础实验、综合实验、设计实验等,在基础实验中主要是基本知识的学习、一些简单仪器的使用,如天平、烘箱以及一些蒸馏装置的搭建等,锻炼学生的动手能力、观察能力.这样避免像酸碱滴定此类的实验重复开展.
5结语
总之,虽然无机化学实验作为一门与中学化学教学密切联系的基础课程,但是在无机化学实验的教学过程中,通过对基础知识的系统学习、实验内容的调整,实现对学生动手能力、自主学习能力和创新能力的培养是有可能的也是非常必要的,同时也应该培养学生的环保意识。
参考文献:
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篇8
作者:史锐 张晓丽 吴品昌 单位:辽宁中医药大学
内容涉及浓度计算、结构理论、热力学初步等等,涵盖了多个化学学科知识,但像结构理论等知识主要以描述性介绍为主。这种浅、全,但内容繁多的内容很难符合现代教学要求,也不符合现代化医药人才培养的要求。内容与实用性联系较少。内容中对知识在医药学上的应用介绍较少,与实际应用联系较少。如缓冲溶液中只介绍简单的浓度计算方法,而在医药学上常用的溶液介绍非常少。(3)课程内容对不同专业无明显区别,授课无侧重点。因此需对课程内容进行调整,力求少而精。因不同专业的服务方向不同,对所学课程要求也不同,而课程的设置与教学质量直接影响学生对后续课程的学习效果,影响对学生整体目标的培养质量。因此《无机化学》怎样适应于不同专业的人才培养目标,怎样实施教学,是无机化学教学工作者们探讨和研究的时代命题。结合教学实践经验,提出以下构想。构建面向不同专业以无机化学为核心的课程体系本校无机化学教研室承担全校药学相关专业、护理学等多个专业的教学任务。并根据临床医学专业的课程设计需要,拟增加无机化学和现代无机化学课程作为临床医学相关专业的公共选修课,为其后续课程学习提供良好的铺垫,并为今后的科研工作起到引领作用。
因不同专业的服务方向不同,对所学课程要求也不同。因此,根据本校各专业培养目标的要求,构建以无机化学为核心的“1条主线和3个分支”课程体系,以适应全校不同专业对无机化学教学的需要。“1条主线”包括无机化学和现代无机化学2门课程,分别适用于药学和临床专业本科生必修和选修,体现无机化学对于药学和临床医学教学和科研的引导作用“;3个分支”包括无机化学(护理学专用)、基础化学和医用化学基础(中专护士专用),以加强非临床专业学生对本专业相关无机化学知识的学习。(1)核心课程《无机化学》是研究无机物的组成、结构、性质、变化规律的科学,重点阐述物质结构基础(原子结构、分子结构、晶体结构等)、元素周期律、化学基本定律、气体、热力学基础、动力学基础、酸碱理论、电解质溶液、氧化还原反应、配合物等。通过掌握该课程的基本理论、知识和技能将为医药学各学科的学习奠定基础,有利于将来的实际工作。无机化学是药学相关专业的必修课程,也是计划新开的临床专业公共选修课,但不同的专业对无机化学教学有不同的要求,药学专业学习重点为化学相关理论及药物制备合成相关知识;临床专业学习重点为后续有机化学和生物化学课程学习做铺垫,以及元素性质和其前沿应用的知识。因此,在上述专业的《无机化学》的教学过程中,我们将始终坚持突出专业特色、满足专业需求、体现专业水平的原则,分别制定不同的教学大纲、实验教学大纲和实验指导。(2)《现代无机化学》是药学和临床医学专业学生在掌握了无机化学及相关专业知识之后学习的一门计划新开选修课,其内容概括地总结无机化学中常用的经典理论成果,使学生有效地掌握理论工具,让学生运用所学理论知识指导对无机化学领域最新知识的学习和掌握,了解现代无机化学的主要研究方向、研究方法、应用及其发展趋势,培养学生把握无机化学学科前沿的能力及其在药学和临床医学的应用,为后续课程学习及今后从事相关研究工作打下坚实的基础。(3)《无机化学》(护理学专用)是护理学专业学生学习无机化学在护理学相关方面应用的一门专业选修课,它重点研究酸碱理论、电解质溶液、氧化还原反应、配合物等理论及相关技能,对今后从事相关工作提供重要的理论支持和技术指导。(4)《基础化学》是非临床医学专业计划开设的一门公共选修课,简述无机化学四大平衡理论、有机化合物的结构性质以及光谱分析、薄层层析、电化学分析等仪器分析的原理和方法。为其专业课的学习以及今后从事相关研究工作打下坚实的基础。(5)《医用化学基础》(中专护士专用)是研究无机物和有机物的组成、结构、性质、变化规律的科学,概括阐述化学相关知识以及化学技能在护士专业的重要应用。对护士专业今后工作具有重要的指导意义。整合新课程体系的教学内容课程教学内容的调整与整合非常必要,整合后在以下几个方面体现出特色。(1)满足学科综合化的发展趋势。无机化学学科与其它学科日益交叉、渗透、融合,学科领域不断扩展,从内容看,实用化和综合化趋势日益明显。只有对传统教学内容进行整合,并增开现代无机化学选修课,才能跟上形势的变化,做到与时俱进。(2)提高授课效率。目前教学要求与教学时数之间的矛盾突出,其中教学内容重复和衔接不畅是主要原因之一。整合后,精炼、流畅的教学内容可以有效提高授课效率,减缓缩课时与增内容之间的矛盾。(3)通过无机化学课程教学内容和方法的整合与改革,不仅提高实验教学仪器、设备的利用率,减少实验教学的重复建设,有效利用资源,缓解扩大招生与教学投入不足的矛盾,而且提高实验教学质量,培养学生科学思维、应用知识和创新能力。
探索创新性无机化学实验教学改革在原有无机化学实验教学改革成果基础上,通过实验手段的改革,教材内容的更新及实验考试方式的改革,对无机化学实验教学体系进行探索性的改革。(1)改革教学手段、更新教学内容:教学内容跟踪学科领域前沿发展变化动态,将新知识和新技术及时吸收融合到实验教学中,使学生了解学科发展动向,熟悉和掌握学科前沿的理论知识和操作技能。实验教学按基础(验证)实验、综合实验、设计探索性实验3个层次展开。并按照改革要求,编写新的实验教学大纲和实验指导。(2)改革考试方法和内容:改革单纯操作性实验考试模式。实验考试内容上实行老师指导下的学生自主选题,以小组为单位进行实验和论文撰写,以个人为单位进行论文答辩和技术考核,根据考试成绩和平时成绩对学生进行评分,提高学生学习的积极性和主动性。(3)开辟无机化学实验第二课堂:定期举行无机化学学术讲座和文献读书报告会;提倡药学专业本科生参加教师的研究课题和实验室开放项目,撰写综述和论文等方法进一步充实无机化学实验教学内涵,促进本科生创新思维和科研能力的发展。随着高校教改形势向纵深发展,中医药专业无机化学课程体系和教学内容的改革势在必行,但教学改革是一项长期而复杂的系统工程,必须积极而慎重地进行,并在实践中进一步完善。逐步加强无机化学在高等化学教育中的基础和母体地位,提高教学质量,为培养符合时展的中医药人才奠定基础。
篇9
关键词:观察;实验;理解
中图分类号:G632 文献标识码:A 文章编号:1002-7661(2013)03-123-01
无机化学实验课程教学内容存在的问题教学内容陈旧,经典实验多,现代实验少实验教学一般只安排一些经典的实验,重复性好,简单操作。无机化学实验只是培养学生的基本操作技能。无机化学实验教学改革提高了化学实验教学效果,激发了学生对化学实验的兴趣,增强了学生的实验基本操作能力,为进一步培养学生的创新能力打下了良好的基础。
化学是一门以实验为基础的自然科学。通过实验,可以使学生获得直观的感性知识,从而把难以理解的化学知识或现象更好地理解、巩固,促进学生观察、分析和解决问题等各方面能力的提高,也可以激发学生学习化学的兴趣。
教学观念陈旧,方法单一无机化学实验是化学专业开设的第一门实验课,考虑到学生在中学阶段,亲自动手操作的机会不多,怕学生不能独立操作来完成实验,所以实验之前,教师将实验的原理、要求、难点、实验现象以及注意事项等进行了详细的讲解,以确保实验成功。
一、教学过程中,教师最好把每节新课改为先预习、再实验、后总结的做法。
即每次实验结束后,将下一次实验的内容和相应有针对性的思考题布置给学生,通过思考题把下一次实验教学的重点、难点和关键点变成学生学习的目标,在此基础上写出预习报告。经过这样的环节,学生在课前预习时就有较强的目的性和针对性,上课讨论时会感到目的明确,心中有数,积极思考。在课堂教学和讨论的过程中,教师要鼓励同学积极参与,营造出一种民主的气氛。
二、学会搜集事实 搜集的方法有观察和实验。
实验是控制条件下的观察。化学研究特别重视实验,因为自然界的化学变化现象都很复杂,直接观察不易得到事物的本质。例如,铁生锈是常见的化学变化,若不控制发生作用的条件,如水气、氧、二氧化碳、空气中的杂质和温度等就不易了解所起的反应和所形成的产物。无论观察或实验,所搜集的事实必须切实准确。化学实验中的各种操作,如沉淀、过滤、灼烧、称重、蒸馏、滴定、结晶、萃取等等,都是在控制条件下获得正确可靠事实知识的实验手段。正确知识的获得,既要靠熟练的技术,也要靠精密的仪器,近代化学是由天平的应用开始的。通过对每一现象的测量,并用数字表示,才算对此现象有了确切知识。
三、无机化学是重要的基础学科,研究物质的组成、结构、性质、及其变化规律。化学是为适应医学各专业的特点和需要而开设的一门化学基础课。
学好化学的方法:
1、课前预习:在学习新课以前要先自学一遍,这样能对教师本节课要讲授的内容有所了解,听课时特别要注意预习时未理解的部分。
2、课堂认真听讲:课堂听讲十分关键。听讲时要紧跟老师的思路,积极思考,产生共鸣。听课时适当做些笔记,有利于课后复习,也有利于在课堂集中注意力。
3、课后复习:课后的复习是消化和掌握所学知识的重要过程。本门课程的特点是理论性较强,有些概念比较抽象,不能企图一听就懂,一看就会。一定要通过反复自学和思考,才能逐渐加深理解并掌握其实质。
4、课后作业:课后完成一定量的习题有助于深入理解课堂内部。也有助于培养独立思考和自学能力的极好方法。每次课后,老师会布置一些习题。大学要认真解答。独立完成,按时交作业。
5、查阅参考书:除预习、复习、做练习外,阅读参考书是一个重要环节。也是培养独立思考和自学能力的极好方法。
除了学好课本的内容,还必须重视无机化学实验,实验不仅能验证课本中的内容,有助于加深对所学知识的理解。而且还能锻炼大家的动手能力和实际操作能力。
四、自我归纳总结
篇10
关键词:无机化学实验;教学模式;探索创新
无机化学实验课是化工专业学生学习的第一门以实验为主的专业课。它是以实验为手段,研究和验证无机化学中重要理论和典型元素及其化合物变化规律的一门课程。通过实验课的学习,学生很好地掌握化学实验基本操作和基本技能,加深和巩固对无机化学相关理论知识的理解和掌握,提高自主学习能力,培养创新意识和创新思维,为后续实验课程的学习奠定扎实的基础。
1原有的教学模式
现在高校对无机化学实验课程重视不够,大多还以原有的教学模式进行,以教师为主、学生为辅,教师讲实验,学生听实验。教师按照教学大纲和教学要求,讲解实验目的、内容、操作步骤以及注意事项等,学生按照教师讲授的内容,结合教材和教师设计好的实验步骤进行实验。这种实验课采用的是被动式、填鸭式的教学,学生没有学习的积极性和主动性,对实验过程也是敷衍了事,马马虎虎,遇到特殊情况完全不知道如何处理。这样极大地约束了学生独立思考、处理问题和解决问题的能力,不利于学生创新思维的养成。为了提高教学质量和教学效果,培养学生的创新思维和创新意识,探索多维度的教学模式势在必行[1-2]。
2多维度教学模式的应用
2.1增加设计性和综合性实验比例
现在的无机化学实验课大多是以验证性实验为主,设计性、综合性以及创新性实验所占比例很小。验证性实验是对已知的结果进行实验验证,例如,溶液浓度的标定、二氧化碳分子量的测定、化学反应速率和活化能的测定、常见非金属阴离子分离鉴定等实验。这类实验在无机化学实验中所占比重较大,基本教学方法也大体相同,实验前教师把本次实验的目的、内容、原理、步骤及注意事项交代完毕,然后学生按步骤进行实验。学生对实验内容不需要思考,因为教材中严格规定了实验所需要的仪器、药品种类以及用量,实验步骤也是固定的,学生只需按部就班地完成实验,得出实验结果即可。这样做实验不利于学生创新意识的培养,还会抑制学生独立思考问题和处理问题的能力。设计性实验能培养学生理解、查阅、整理、设计、动手及表达等多方面能力,从而使学生具备分析问题、解决问题以及协同工作的能力。通过设计性实验,学生由对教师提出问题的分析和理解,到查阅资料、设计方案、动手实验、观察现象、测定数据,然后加以处理和总结,并把实验结果正确地表达出来,这是学生全面发展的过程。综合性实验是在学生掌握基本实验知识、基本操作原理、基本实验技能以及必要的实验基础上进行的。通过综合性实验,学生的组织能力、动手能力、分析问题和解决问题能力以及实验技巧都有了不同程度的提高。从整个过程来看,设计性、综合性实验的设置,能有效提高学生学习的积极性和主动性,培养学生的创新能力,提高学习质量。所以,在无机化学实验中,适当地增加设计性和综合性实验是非常有必要的。
2.2变验证性实验为设计性和综合性实验
无机化学实验按内容可以分为:基本操作训练、化学基本原理的应用及常数的测定、无机物的制备、元素及其化合物性质、应用性实验等。基本操作训练、化学原理、常数测定、元素性质等实验基本都是验证性实验。当前各高校都在探索教学模式的改革,以适应新形势下学生综合能力的培养。许多高校无机化学实验课减少了验证性实验数量,增加了设计性和综合性实验的比例。但由于各种原因,增加的比例并不是很大。这就需要专业教师在授课过程中采用灵活多样的教学方法和手段,选择合适的实验项目进行教学方式的改革。在原有实验的基础上,变验证性实验为设计性和综合性实验。例如,阿伏伽德罗常数的测定、二氧化碳相对分子量的测定、硫酸铜结晶水含量的测定等验证性实验,都可以转变为设计性实验;粗盐提纯、碱式碳酸铜的制备等实验都可以作为综合性实验来设计教学。教师指定实验项目的类型,打破教材原有的实验步骤和过程,让学生自行设计实验方案,并通过实验来检验其方案的可行性。通过这种教学方式的改变,在原有实验内容的基础上增加了设计性和综合性实验内容,极大地激发了学生对实验课的兴趣,开阔了学生的思路和视野,培养了学生的实验技能和创新思维。
2.3利用BB平台辅助实验教学
BB教学平台是专门用于网络教学、辅助课堂教学并提供互动、评价等教学环节的平台。通过BB教学平台,教师可以有效提高教学效果,学生能够提高自主学习能力,提升学习效果。在无机化学实验课中,教师应用BB教学平台,可以设计个性化的实验模块[3-4]。基本模块包括教学大纲、实验目的、实验内容、操作步骤、实验注意事项、实验报告、讨论交流等,可以根据不同的实验要求增减相应的模块。例如,粗盐提纯、氯化铵的制备等实验是必须要有实验流程的,学生根据流程图就能准确把握实验过程,提高实验效率。通过BB实验教学平台,教师还可以为学生提供灵活、开放的实验空间和丰富的实验内容,对很多实验设置知识拓展模块。通过拓展模块的学习,学生开阔了眼界,扩大了知识面。例如,碘盐的制备与检验实验,在知识拓展模块中,让学生利用同离子效应提纯氯化钠、氧化还原滴定法测定碘盐中碘的含量。在BB平台上,学生可以与教师或其他学生进行互动,以实时或非实时交流方式,对实验内容和相关问题进行讨论交流,使学习不再局限于课堂。BB教学平台的应用,对无机化学实验课起到了很好的辅助作用,激发了学生的学习热情,丰富了教学内容,提升了教学效果。
2.4引入PBL教学模式
PBL教学模式又称为基于问题的教学模式,顾名思义,就是把学习置于问题情境中,学生通过对问题的解决而获得知识的过程[5]。学生的整个学习过程围绕问题展开,教师通过提问的方式来调动学生自主学习。与原有的教学模式相比,PBL教学模式充分体现了“以教师为主导,以学生为主体”的教学理念[6],培养学生自主学习、探知创新和与人合作的能力。在无机化学实验教学中引入PBL方法,例如,硫酸亚铁铵的制备和检验实验是无机化学实验中比较经典的实验,几乎涉及全部的实验操作,包括抽滤、水浴加热、蒸发浓缩、结晶等。教师让学生自行设计并完成实验。教师提前一周将此实验以问题的形式布置给学生,并将学生分成实验小组,小组成员在实验过程中分工合作,共同完成实验。各小组按照教师提出的问题设计实验方案,并在后期实验中检验该实验方案的可行性及效果。例如,实验原理、实验步骤、如何计算硫酸铵固体的加入量、蒸发过程中溶液的颜色变化、在减压过滤操作中需要注意的事项等。根据教师提出的问题设计实验方案时,学生需要查阅相关资料,应复习曾经学过的知识点,更需要协同合作才能获得最佳的实验方案和准确的实验结果。为探寻如何将固液分离、采用何种方法、如何进行产品检验操作等问题,学生需要复习常压过滤、减压抽滤、比色管的使用等基本操作。通过完成实验,学生变被动学习为主动学习,整个学习过程中学生是主体,教师只起到引导和指导作用。PBL实验教学模式提高了学生理解问题、分析问题和解决问题的能力,培养了学生的团队合作精神。
2.5拓展相关知识
无机化学实验相关知识的拓展和延伸,不仅是对教材内容的补充和完善,更能加深学生对课堂知识的理解和掌握,增加学生对相关知识的储备和积累,激发学生的探索欲,培养学生的创造性思维。例如,离平衡及电离平衡常数的测定实验拓展,教师可以让学生自行设计一个验证同离子效应使弱碱的电离度降低的实验。学生设计这个实验时,还可以尝试用固体氯化铵或者醋酸钠代替固体醋酸铵,分析其实验效果。通过实验验证,其效果并不理想,这是因为强酸弱碱盐或强碱弱酸盐水解后呈现的是酸性或碱性,不能推论实验结果完全是由同离子效应引起的。教师可以引导学生思考还有哪种方法进行醋酸电离平衡常数的测定。学生通过查找资料文献得知,还可以用目测比色法、电导法、滴定曲线法等方法对醋酸电离平衡常数进行测定。通过实验拓展,学生进一步充实知识、开阔视野、提升实验课的学习效果。
2.6举行实验技能竞赛
为了激发学生对无机化学实验课的兴趣和热情,增强学生自主学习意识,提高其动手能力和创新思维,可以定期组织化学实验竞赛。化学实验技能竞赛是一种行之有效的方法[7]。竞赛的类型和方式可以根据本校实验条件选择,可分为个人基本技能实验操作竞赛和团队创新设计实验竞赛。例如,在个人竞赛中,为了检验学生基本实验技能,提高化学基础实验教学质量,可以开展化学实验基本操作技能大赛;为了提高学生实验室安全意识,加强实验室安全教育,可以开展实验室安全知识竞赛。在团体竞赛中,为了加强团队合作的意识,提高学生创新思维和创新能力,化学实验竞赛题目多选择设计性和综合性实验。设计性和综合性实验更能考查学生的文献调研、知识综合应用、实验设计、分析问题和解决问题等能力,同时注重实验结果的归纳、总结等综合能力的训练。例如,氯化铵制备实验可作为团体竞赛的选题,它是一个集设计性和综合性于一体的实验,参赛团队要自主设计实验方案、实验步骤和检验方法,自行检验实验方案的可行性。通过这个竞赛的开展,不但培养了学生团结协作精神、克服困难的信心和勇气,也为其日后走向工作岗位奠定了坚实的基础。
3结语
无机化学实验课的改革仍在不断地研究、探索和实践中,探寻合理的实验教学模式,增加多样化的教学方法,完善相应的教学手段,提高实验教学质量,增强学生综合实验能力,培养学生创新思维和自主学习能力,从而培养全面发展的新时代创新人才。
参考文献
[1]侯海霞,汪婷,王胜碧.无机化学实验教学改革研究[J].中小企业管理与科技,2015(8):214-214.
[2]张义建,沈良,刘训高.无机化学实验教学模式改革与实践[C].中国化学会2013年中西部地区无机化学化工学术研讨会.
[3]沈宏,张国辉.基于BB教学平台进行高校教学模式改革的研究[J].现代企业教育,2012(9):105.
[4]詹雪艳,孙毅坤,,等.基于BB教学平台化学分析分层次教学的探索[J].中医教育,2015,34(2):29-31.
[5]花开慧,范洪波,谭桂平.“PBL”教学模式在无机化学实验教学中的应用探究[J].东莞理工学院学报,2018,25(5):115-118.
[6]孙长艳,李文军,董彬,等.“PBL”教学模式在无机化学实验课程中的应用[J].实验室研究与探索,2012,31(5):135-137.
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