2020年关于无机化学科技创新教育的论文.doc

关于无机化学科技创新教育的论文 国家中长期科学和技术发展规划纲要（20XX-2020年）明确提出了到2020年将我国建设成创新型国家的战略目标。高等教育是培养创新型人才的主要阵地，在建设创新型国家中具有不可替代的重要作用。因此，国家中长期教育改革和发展规划纲要（20XX-2020年）将“坚持以人为本，推进素质教育”提升为教育改革发展的战略主题。在实施素质教育、培养创新型人才的过程中，教师是最重要的实施者，课程教学则是最主要的载体。教师在课程教学中应以培养学生创新能力为己任，着力提高学生的自主学习能力、实践能力、创新能力。无机化学是高师化学本科教学中第一门专业基础课。该课程一方面与中学教学联系密切，另一方面又是后继专业课程的基础，对学生在本科阶段学习方法的形成、创新思维方式和创新能力的养成具有十分重要的作用。近年来，我们围绕无机化学科技创新课程的教学，在加强学生科学素质和创新能力的培养上开展了一些工作。 一、以兴趣为导向、问题为驱动，培养学生的专业兴趣 学习兴趣是推动学生探求新知识、研究新问题、形成创新意识与能力的内在动力。我们多年来通过对新生的跟踪调查发现，多数学生在专业的选择上主要根据家长和中学教师的意见，根据自己的兴趣而进行专业选择平均不到20%。针对这种情况，对大一学生来说，培养其专业兴趣显得尤其重要。 1.感知生活中的化学，让学生觉得学有所用 对于刚进入大学学习，还不具备较高化学素养的学生来说，让他们感知身边的化学，体会化学与人类生活的密切关系，可以培养他们善于观察、勤于思考的学习习惯，增强他们化学学习的兴趣。例如，在讲授缓冲溶液时，我们从pH缓冲系统对维持生物体的酸碱平衡的重要性入手，在介绍生物体中重要pH缓冲体系的基础上，学习缓冲溶液的缓冲原理，再由缓冲作用定性的描述，深入定量的表达，进而分析如何合理选择缓冲体系，如何配制缓冲溶液。在学习元素化学时，我们适当介绍微量元素在生命机体中的存在及作用，如：铁在血液中的存在形式为配合物，它控制着生命体内极其重要的化学作用，是血红蛋白和肌红蛋白，是具有运输和贮存氧的作用的基本元素；锌是过氧化物岐化酶（SOD）的中心元素，有抗脂质过氧化、保护生物膜完整的作用，帮助学生在了解金属元素对生命活动的极其重要作用的同时，激发他们深入学习配合物的结构和性能，掌握金属元素在生命体中的存在方式与其特殊性质的关系。 2.通过问题驱动活跃学生的思维 善于提出问题，养成存疑释疑习惯，是学生培养创新思维、提升创新能力的基础。在教学过程中，我们一方面根据知识传授的需要设置问题，在不断存疑释疑中使学生增长知识；另一方面鼓励学生用探究的眼光，发现教材、课堂、社会生活乃至生产实践中的化学问题，大胆提问。例如，在学习化学反应速率时，我们以学生都非常熟悉的合成氨反应为例设置了一组基本问题：如何表述反应的快慢？反应的快慢受什么因素制约？如何调节？该反应是由两个氮分子和三个氢分子同时反应生成吗？等一些基本问题。在此基础上我们设置了一组提高性的问题：生产条件、设备的要求以及能耗可以降低吗？催化剂可循环利用吗？现行的合成氨工艺如何进一步提高反应的转化率和反应速率？让学生在对问题的逐步深入思考中增长知识。 3.在教学内容中融入学科前沿知识 化学是中心科学，它是一门生机勃勃、充满挑战和机会的重要基础学科。无机化学应与材料科学、生命科学、信息科学、环境科学等新兴学科的交叉融合而呈现出巨大的发展前景。因此，无机化学教学在保持课程体系逻辑性和系统性的同时，需要不断用新知识、新成果充实教学内容。例如，在介绍碳族元素时，我们介绍中国科学技术大学钱逸泰院士等根据在碳的简单化合物如CCl4等与金刚石结构中的碳同样具有四面体结构的特点，以CCl4和金属钠为原料，在700时制造出纳米级金刚石，被科学家高度评价为“稻草变黄金”。在学习配位化学时，我们介绍了中科院长春应化所王鹏研究员在染料敏化太阳能电池染料开发方面取得的重要进展。再如，在学习分子间作用力时，根据人们在分子组装和超分子结构方面的新成果来讨论有关分子间相互作用力的产生原因及其应用。对无机化学前沿知识的介绍，使学生感受到该课程的活力，从而充分调动了他们的学习热情和创新激情。 二、以“参与式”教学为手段，增强学生的创新意识 “参与式”教学是以学习者为中心，鼓励其参与教学过程，成为其中积极成分的一种教学方法。实施“参与式”教学，有利于激发学生内在的求知欲与学习兴趣，提高其学习的积极性与主动性，更有利于促进学生个性的发展，提高学生的综合素质。因此，刚刚公布的国家中长期教育改革和发展规划纲要(20XX2020年)提出：“倡导启发式、探究式、讨论式、参与式教学，帮助学生学会学习”。在无机化学教学中，我们根据教学内容，运用“提出问题探究问题总结评价延伸学习”为主线的“参与式”教学手段，重在培养学生的创新学习能力。 （1）提出问题是参与式教学开展的基础。在教学过程中设置问题时，我们要注重以下方面：区域自然资源及文化特点。在学生具备一定相关知识的基础上，提出值得研讨的问题。例如，在学习卤素时，我们结合淮安地下盐矿资源，提出诸如氯化钠、硫酸钠如何分离，如何利用NaCl和Na2SO4开发下游产品，电解氯化钠饱和溶液的技术有哪些进步等一系列需要学生深入调研、思考的问题。关注能源、环境等重大问题。例如，在学习电化学时，我们设计了诸如化学电源与化石能源各有何特点及优缺点，如何提高化学电源的工作效率，如何降低化学电源对环境可能造成的污染等问题让学生通过查阅资料，综述目前国内化学电源的开发与使用情况。关注重大科技成就。例如，在我国航天技术不断取得重大突破之时，我们引导学生思考依靠什么样的推进剂才能使火箭顺利升空，这些化学物质的构性关系如何等，设法让学生在被这些重大科学成就鼓舞的同时，学习相关科学知识，培养其科学品德。 （2）学生根据教师布置的问题，以及自己在相关问题的启发下而产生的新问题，进行独立思考、互相讨论并解决问题，在存异和求同的过程中学习知识、提升能力。教师的角色是教学活动的组织者、合作者和平等交流者，教师应该根据学生的性格、心态、能力以及知识基础等方面的个性，充分调动他们参与讨论的热情。 （3）总结评价可以教师，也可以学生。我们采用口头总结、问卷调查、讨论报告等多种形式，帮助学生梳理在研讨过程中已经解决的问题以及产生的新问题。 （4）延伸学习是对课堂教学的补充。一方面我们目前仍然是50人左右的大班上课，再加上课堂教学时间与空间的局限性，学生在课堂上对问题的深度与广度的研讨受到制约，学生的参与面也受到限制。我们积极开发第二课堂，利用第二课堂深化课堂教学中对问题的学习与讨论。另一方面，利用第二课堂，采取开放实验室的形式，让学生对一些在研讨中产生的问题在实践中进行探索。此外，我们还利用第二课堂开设学术讲座，邀请校内外的学者介绍无机化学的学科动态和热点问题，进一步拓宽学生的知识面，启发他们的创新思维，通过感受学者们对科学的追求精神与人格魅力提升学生的专业素养和创新激情。 三、构建多层次的实践训练体系，提升学生的创新能力 著名化学家戴安邦教授曾说过：“学生在化学实验中是学习的主体，在教师的指导下进行实验，训练用实验解决化学问题，使多项智力因素皆得到发展，故化学实验是全面化学教育的一种最有效的教学形式。”在教学实践中，我们通过构建多层次的实验实践体系，培养学生的科学探究能力，养成其创造性思维的习惯。 （1）做好基础实验。在学习无机化学时，学生尚没有经过专业的实验基本能力和实验规范的训练，在学生的创新能力培养中要十分重视学生基础实验的教学，在教学过程中，学习规范的实验操作方法、养成认真仔细的实验习惯，确立化学实验量的概念。 （2）安排综合设计实验，提升学生实验能力。利用综合设计实验，训练学生科学制订实验计划的能力，基本掌握化学研究的一般方法，养成良好的科学素质。在实验中，需要综合运用多种实验操作技能或多个化学学科理论知识，改变单纯的技能训练和照方抓药的实验形式。 （3）开展科技创新活动，引导学生个性化发展。在学生掌握了基本的实验规范和一般的研究方法之后，根据学生的学习状况、兴趣爱好，引导学生开展科技创新活动是培养其创新能力的重要途径。主要采取了以下几种形式：根据无机化学学习的相关内容，由教师定题，学生来选做。例如，在学习多碘化物时，我们拟定了“碘伏中碘含量测定”的研究题目，学生系统地研究了碘的化学检测方法，提出了一些很好的思路。吸引部分学生参与教师科研项目。我们将自己的科研课题根据学生的情况进行分解，由学生分工合作完成。由于这些课题是探索性的、尝试性的，学生在探索失败再探索的过程中学习知识，不断出现具有创新性的思维火花和成果，这种锻炼对于他们的学习和成长都有好处。充分利用各级各类“创新性试验计划”。国家教育部从xx年起推出了“国家大学生创新性实验计划”资助本科学生从低年级开始承担研究项目，江苏省和本校也相继实施了类似计划。这是一项以本科学生为主体的创新性实验改革，旨在调动学生的主动性、积极性和创造性，激发学生的创新思维和创新意识。以我们省级的“金属羰基化合物及其衍生物用于汽油抗爆剂的研究”项目为例，项目组的学生从学习化学、保护环境的角度出发，查阅了大量的文献，撰写了一篇关于汽油抗爆剂研究进展状况的综述报告，合成了10余种五羰基合铁的衍生物，并研究了将其用于汽油抗爆剂的可行性。在项目研究的过程中，他们的创新热情得到了展示，实践能力得到了提高，创新性思维也得到了很好地发展。 绿色环保是社会的重要课题，在化学实验教学中，创建绿色化教学，降低化学药品污染，更符合当前社会发展要求。 1.绿色化学实验内涵 绿色化学实验的内涵主要体现在五个方面，即充分利用资源提高原子利用率，减少三废排放、重复使用、回收、再生、用无污染原料。在实验过程中将绿色化学思想作为指导，对现有实验设备以及实验条件进行充分利用，在新思想以及新技术指导下绿色化设计常规实验，对化学实验进行改革，能够使实验室废物排放减少，使环境污染减轻。提高学生的绿色化学意识和创新能力，培养更符合社会需求的医学人才。 2.医用无机化学实验绿色化教学有效途径 2.1用多媒体进行仿真化学实验 在实际实验教学过程中有些试剂有毒有害，在很大程度上破坏环境。对于该类实验，在实际教学过程中可以利用多媒体技术进行演示，不但能够使学生将实验现象看到，将实验操作流程掌握，另外还能够防止污染人体以及环境，从而也就能够使绿色化实验教学得以真正实现。此外，对于有些实验而言，其需要较大投资，设备比较复杂，实验反应速度比较慢，并且对于操作条件有着较高要求，从而导致在实际教学过程中无法开展，而利用多媒体技术能够通过多媒体形式将实验生动有趣地表现出来，实现欢乐教学，从而能够得到较好教学效果，并且能够得到较好社会效益。 2.2多选择微型化实验 微型化学实验就是尽量利用最少化学试剂得到较明显化学反应结果，并且得到准确化学信息。微型化学实验并非简单微缩常规实验，而是实验费用在较大程度上减少，并且能够在很大程度上将化学实验覆盖面扩大，将化学教学质量提高。 该方法在出现之初便被广大教师以及学生所接受，并且在我国近几年来得到十分迅速普及以及发展。当前社会对科学发展观大力提倡，所以对微型化学实验进行推广以及普及有着十分重要的时代意义。 2.3系列实验方法的优化设计 对分散的几个实验进行合理设计，从而使其成为一个整体，使得在实验过程中一个实验产物成为另外一个实验中原料。比如关于铁化合物性质实验中，便能够将其设计成为系列实验，将KMnO4溶液及（NH4）2SO4FeSO4溶液进行混合，用H2SO酸化，观察颜色变化。学生能够明白Fe2+还原性；然后加2滴KS溶液后，溶液变成血红色，可完成Fe3+定性检测实验；然后加入少量NaF，血红色消失，学生可以明白掩蔽Fe3+的方法，以及F-的配位反应；继续可以滴加NaOH，Fe（OH）3沉淀析出，能使学生明白配位平衡的移动。将性质实验如此设计能够大大减少化学试剂的使用以及废液的排放，同时也能够使学生更深刻理解所学知识。 2.4实验废弃物的优化处理 在实验过程中，设计废弃物处理装置，对于能够再利用废弃物应当进行处理后再次利用，对于不可回收废弃物应当进行适当处理，如固体以及液体废物应当倒入废物池内，进行专门处理达到排放标准后排