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[關(guān)鍵詞] 化學(xué)反應(yīng)工程;教學(xué)改革;教學(xué)方法
化學(xué)反應(yīng)工程是精細(xì)化工專業(yè)一門必修的,建立在數(shù)學(xué)、化學(xué)等基礎(chǔ)學(xué)科及物理化學(xué)、化工熱力學(xué)、化工傳遞過程等知識領(lǐng)域,內(nèi)容新穎而難點較多的專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課。通過該課程的學(xué)習(xí),學(xué)生應(yīng)能掌握化學(xué)反應(yīng)工程最基本的原理和計算方法,能夠理論聯(lián)系實際,提高對工業(yè)反應(yīng)器進(jìn)行設(shè)計與分析能力。
面對這樣一門課程,必須讓學(xué)生能系統(tǒng)掌握本課程的內(nèi)容,使教學(xué)內(nèi)容較為合理,并在教學(xué)方法和手段方面進(jìn)行改革,力求把化學(xué)反應(yīng)工程基本觀點與實際緊密聯(lián)系起來,現(xiàn)介紹該課程教學(xué)中的幾點體會。
1 闡明化學(xué)反應(yīng)工程課程地位,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣
化學(xué)工程與工藝專業(yè)的核心知識可概括為“三傳一反”,“反”是核心。對各種不同類型反應(yīng)器的設(shè)計與分析正是化學(xué)反應(yīng)工程課程的主要內(nèi)容。因此要讓學(xué)生懂得該課程的重要地位,激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣。一旦他們能認(rèn)識到該課程的重要性,就會自覺地下功夫?qū)W習(xí),主動克服學(xué)習(xí)中遇到的困難。目前碩士研究生入學(xué)考試只考化工原理,并不是意味著它沒有化工原理課程重要,主要由于化學(xué)反應(yīng)工程課程難度較大,一些重點高校在碩士研究生復(fù)試時要加試化學(xué)反應(yīng)工程,這也可激發(fā)學(xué)習(xí)的積極性。
2 教學(xué)內(nèi)容和目標(biāo)的改革
在準(zhǔn)確把握化學(xué)反應(yīng)工程學(xué)科總體框架和教學(xué)中心的基礎(chǔ)上,課程強(qiáng)調(diào)重點、基本理論和基本方法和專業(yè)知識的系統(tǒng)性,因為基礎(chǔ)理論不扎實,會限制學(xué)生解決問題能力的發(fā)揮與創(chuàng)新;同時強(qiáng)調(diào)工程應(yīng)用能力的訓(xùn)練,強(qiáng)調(diào)與其他課程,如數(shù)值計算、化學(xué)動力學(xué)、化工原理、傳遞現(xiàn)象、催化原理和計算機(jī)技術(shù)等的銜接、貫通。因此,這門課的學(xué)習(xí),要求學(xué)生綜合利用所學(xué)的知識來解決工業(yè)反應(yīng)器設(shè)計問題。為此,在組織教學(xué)過程中,要求學(xué)生在課下認(rèn)真復(fù)習(xí)所需的基礎(chǔ)知識。
在教材選擇上,精心挑選精細(xì)化工專業(yè)適合的教材,以許志美的《化學(xué)反應(yīng)工程原理》為主,以李紹芬的《反應(yīng)工程》、陳甘裳的《化學(xué)反應(yīng)工程》、朱炳辰的《化學(xué)反應(yīng)工程》等為輔來講授,將當(dāng)今世界上最流行的英文教材如Levenspiel主編的《Chemical Reaction Engineering》為參考來組織教學(xué),同時將最新的科學(xué)研究成果融入課堂教學(xué),如膜反應(yīng)器等。
3 教學(xué)方法和手段的改革
鑒于本課程涉及的工程數(shù)學(xué)知識較多,且要求有一定的邏輯思維能力,課堂講授的內(nèi)容和方法必須適當(dāng)。在講授每一章時都應(yīng)該利用幾分鐘的時間將本章加以概括。同時,注意將課程體系進(jìn)行系統(tǒng)化處理,教學(xué)內(nèi)容包括:反應(yīng)動力學(xué)基礎(chǔ)、釜式反應(yīng)器、管式反應(yīng)器、停留時間分布與反應(yīng)器的流動模型、多相系統(tǒng)中的化學(xué)反應(yīng)與傳遞現(xiàn)象、多相催化反應(yīng)器的設(shè)計與分析等。建立物料衡算式、能量衡算式和動量衡算式這三類方程的依據(jù)分別是質(zhì)量守恒定律、能量守恒定律和動量守恒定律是各類反應(yīng)器章節(jié)的基本內(nèi)容。學(xué)生若能抓住各類反應(yīng)器設(shè)計與分析的最基本的內(nèi)容,就能從總體上掌握化學(xué)反應(yīng)工程學(xué)科的知識體系。
對于那些學(xué)生用現(xiàn)有知識無法解決的問題,如數(shù)值積分中的Simpson法,教會學(xué)生使用多種手段進(jìn)行解決,如程序設(shè)計、Excel計算、Origin繪圖及MatLab計算等實用方法。平時的作業(yè)也直接在計算機(jī)完成,然后直接發(fā)至主講教師的電子郵箱,實現(xiàn)了無紙化作業(yè)。同時上課過程中注意制造懸念,促進(jìn)學(xué)生思考,復(fù)習(xí)舊知識,提出新問題,讓學(xué)生處于索取狀態(tài),刺激學(xué)生的大腦興奮,主動想去獲取問題答案。
化學(xué)反應(yīng)工程中有很多的圖表說明、例題演算等,一般情況一節(jié)課需7~8個黑板版面,這就需要利用計算機(jī)進(jìn)行演示。而且利用生動的動畫來模擬事物的變化過程,說明科學(xué)原理,將一些抽象、復(fù)雜的內(nèi)的合成與應(yīng)用容具體化,便于學(xué)生理解和掌握。但是,對于一些難度較大的內(nèi)容,由于學(xué)生的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)參差不齊,其過程推導(dǎo)還需要用板書的形式進(jìn)行,由淺入深,可引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會推導(dǎo)的方法、思路,也便于學(xué)生記錄筆記。
4 考核方式的改革
態(tài)度決定一切,而獨立的態(tài)度更是其中的重中之重.因此,要培養(yǎng)學(xué)生獨立的學(xué)習(xí)態(tài)度,進(jìn)而使學(xué)生形成自己獨立的學(xué)習(xí)風(fēng)格.只有擁有獨立的學(xué)習(xí)風(fēng)格的學(xué)生才能取得進(jìn)步,不然,他們就只能活在他人背后,人云亦云.日常生活中,如果一個人不能獨立,那么他的生活定然是一團(tuán)糟,對于學(xué)習(xí)也是一樣.就算是當(dāng)今社會召喚擁有極強(qiáng)合作能力的人,也是以一定的獨立能力作為基礎(chǔ)的,因此,我認(rèn)為,唯有獨立方能合作.試想,如果一個實驗小組內(nèi)的成員都不具備獨立的能力,那么這個小組就必定是低效的.實驗是一項龐大的工程,一個化學(xué)實驗的完成需要用到藥品、裝置等,這就需要組內(nèi)的成員將一個個裝置連接起來,將藥品合理的放置于裝置之中,還要檢查裝置的完整性和氣密性……這些過程都需要各個成員單獨完成.試想如果組內(nèi)的成員連整個任務(wù)中的一部分都無法獨立完成的話,這樣的小組又有什么價值可言.尤其是對于化學(xué)這樣的對邏輯能力要求較高的學(xué)科來說,形成自己獨立的學(xué)習(xí)風(fēng)格就更加重要了.即便是社會分工到多么細(xì)化的程度,個人的邏輯思維是別人無法替代的,別人的思維始終都只是別人的.而獨立的學(xué)習(xí)風(fēng)格更是可以幫助學(xué)生培養(yǎng)創(chuàng)造性的思維.因為,獨立能避免人云亦云,獨立能使人甘于沉寂、潛心研究,獨立能使人學(xué)會依靠自己的力量取得成果,這對一個人的發(fā)展何其重要.
二、要培養(yǎng)學(xué)生良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣
習(xí)慣可以影響一個人的性格,而性格可以決定一個人的命運(yùn).所以,要培養(yǎng)學(xué)生良好的學(xué)習(xí)品質(zhì),對學(xué)生學(xué)習(xí)習(xí)慣的培養(yǎng)必然不能忽視.比如,在上課過程中要培養(yǎng)學(xué)生記筆記的習(xí)慣.上課過程中,由于叫教材的篇幅限制,教師勢必會引用一些書上沒有的東西,所以,學(xué)生就必須養(yǎng)成記筆記的習(xí)慣,而且一定要善于記筆記.再比如,講完一章或幾章的知識內(nèi)容后,教師就要試著讓學(xué)生進(jìn)行總結(jié),學(xué)會把知識分類,這樣才能與之前的知識經(jīng)驗更好的融會貫通.如在講到元素的化合物的知識時,就可以利用元素周期表上每一族元素化學(xué)性質(zhì)基本相似這一特征整理知識脈絡(luò).而當(dāng)學(xué)生看到兩個元素處于同一主族時,知道了其中一種比較常見的元素的化學(xué)性質(zhì)后,利用知識之間的遷移,另一種元素的化學(xué)性質(zhì)自然也就清楚了.
三、要培養(yǎng)學(xué)生良好的思維能力
(一)存在的問題分析
1.學(xué)生情況高等職業(yè)教育一般學(xué)制三年,學(xué)生年齡在20歲左右,與本科學(xué)生相比,高職學(xué)生生源質(zhì)量相對較差;部分學(xué)生基礎(chǔ)差,而且沒有養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣。前期在高職學(xué)習(xí)的兩年里,由于高職院校的定位與本科院校有差異,從而造成學(xué)生對相應(yīng)課程的掌握程度不夠,有些學(xué)生仍沒有養(yǎng)成好的學(xué)習(xí)習(xí)慣,學(xué)習(xí)能力相對較差。
2.課程銜接本科教育培養(yǎng)的是研究設(shè)計型人才,理論知識的廣度和深度遠(yuǎn)超出??频囊蟆8呗殞?平逃囵B(yǎng)的是應(yīng)用操作型的人才,理論知識貫徹“必需”和“夠用”的原則,強(qiáng)調(diào)動手能力和實際操作能力的培養(yǎng)與訓(xùn)練。因此,??圃盒5恼n程設(shè)置中,基礎(chǔ)理論知識的課時數(shù)和學(xué)習(xí)深度遠(yuǎn)比不上本科院校,有些課程沒有開設(shè)。[7]對于本學(xué)院參加自學(xué)考試“專接本”的學(xué)生來說,由于對“高等數(shù)學(xué)”、“物理化學(xué)”等先期課程的知識掌握得不夠扎實,加上本身的抽象思維能力差、工程課程基礎(chǔ)薄弱等原因,從而使得其在“化學(xué)反應(yīng)工程”課程的學(xué)習(xí)過程中遇到的問題較多,一時難以適應(yīng)。
(二)課程教學(xué)內(nèi)容設(shè)定和教材選取
1.教學(xué)內(nèi)容設(shè)定的思想“化學(xué)反應(yīng)工程”課程的內(nèi)容十分豐富,在相對較短的時間內(nèi)要將所有內(nèi)容都講授完很困難。對于參加自學(xué)考試“專接本”的學(xué)生來說,由于學(xué)習(xí)的時間緊,學(xué)完全部內(nèi)容有些困難,這樣就需要對內(nèi)容進(jìn)行精簡提煉。由于自學(xué)考試“專接本”目的明確,教學(xué)內(nèi)容設(shè)定時,應(yīng)緊扣江蘇省高等教育自學(xué)考試“化學(xué)反應(yīng)工程”科目的考試大綱的要求,根據(jù)大綱要求來設(shè)定教學(xué)內(nèi)容并組織實施,以做到有的放矢,從而提高教學(xué)效率。
2.教學(xué)內(nèi)容的具體設(shè)置根據(jù)大綱的要求,均相反應(yīng)動力學(xué)和理想反應(yīng)器、非理想流動、非均相反應(yīng)這幾部分內(nèi)容是考核的重點,也自然是教學(xué)內(nèi)容的重點。下面對這幾部分進(jìn)行分解,以確定具體實施的教學(xué)內(nèi)容。均相反應(yīng)動力學(xué)和理想反應(yīng)器著重介紹:影響反應(yīng)速率的因素;反應(yīng)速率方程式的建立方法;兩種理想流動模式的特點以及由此造成的兩種理想反應(yīng)器內(nèi)溫度、濃度、反應(yīng)速率分布的區(qū)別,進(jìn)而影響到反應(yīng)器的生產(chǎn)能力和反應(yīng)的選擇性;反應(yīng)器的教學(xué)模型———物料、熱量衡算式,在不同反應(yīng)器不同操作方式下的建立方法;理想反應(yīng)器的設(shè)計計算;如何根據(jù)反應(yīng)特性和反應(yīng)器特性進(jìn)行反應(yīng)器型式和操作方法的評選等等。非理想流動部分的重點是:搞清楚反應(yīng)器內(nèi)返混的概念,返混與停留時間分布的區(qū)別和聯(lián)系;停留時間分布密度函數(shù)E(t)和停留時間分布函數(shù)F(t)的物理意義;理想反應(yīng)器的E(t)和F(t);如何由示蹤實驗數(shù)據(jù)確定E(t)或F(t)和分布函數(shù)的特征值,并由此確定非理想流動模型的模型參數(shù)。非均相反應(yīng)主要是熟悉掌握氣固催化反應(yīng)和固定床反應(yīng)器。非均相反應(yīng)部分的重點是:如何判別是否存在內(nèi)擴(kuò)散影響,內(nèi)擴(kuò)期的影響程度如何,以及在有內(nèi)擴(kuò)散影響下如何確定催化劑的有效系數(shù)。
3.教材選取本門課程的講授過程中采用以主要教材為主、參考教材為輔的理念,要求學(xué)生對大綱涉及內(nèi)容進(jìn)行系統(tǒng)、深入地閱讀、思考。選用的主要教材為陳甘棠先生主編的“十一五”國家級規(guī)劃教材《化學(xué)反應(yīng)工程》第三版,該教材內(nèi)容全面豐富。
(三)課程教學(xué)實施
1.參考考試大綱和歷年試題,以基礎(chǔ)知識為主組織教學(xué)根據(jù)考試大綱要求,本門課程自學(xué)考試試題側(cè)重于檢驗基本概念、基本原理和基本計算方法的理解掌握和靈活應(yīng)用的程度。試題面覆蓋各章,但體現(xiàn)重點章節(jié)。體現(xiàn)對內(nèi)容了解、理解、掌握三個深度的要求。另外,根據(jù)對前幾年本課程自學(xué)考試的試卷的分析,發(fā)現(xiàn)有相當(dāng)部分的題目考查的都是基礎(chǔ)知識,所以基礎(chǔ)知識是根本。教學(xué)過程中,注重基礎(chǔ)知識的講授。通過對基礎(chǔ)知識的深入講解,使學(xué)生較好掌握基礎(chǔ)知識并在此基礎(chǔ)上能舉一反三。如:化學(xué)反應(yīng)速率的表達(dá)式,貫穿反應(yīng)動力學(xué)的基本知識,形式雖然相對簡單,但根據(jù)條件的不同,會有多種變化形式,講解時要求學(xué)生把握基本,再依據(jù)所給條件進(jìn)行相應(yīng)變化,以期達(dá)到融會貫通的效果。授課時,要求學(xué)生按章做讀書筆記,理出主要的概念、原理、公式和方法。
2.注重習(xí)題的訓(xùn)練學(xué)習(xí)反應(yīng)工程者,往往能看懂書上的概念,但不會做題目。因而必須盡可能多做習(xí)題。首先可從看懂教材中例題入手,然后可以選擇一些反應(yīng)工程例題與習(xí)題書上的例題進(jìn)行試做,將結(jié)果與題解對照。在獨立解題時,對于計算復(fù)雜的題目,可以只列出解題思路。同時,由于實際考試時的題型分為選擇題、填充題、名詞解釋、簡答題和計算題等多種形式,學(xué)生做習(xí)題時也要多接觸各類題型;學(xué)生做過習(xí)題后,教師對典型的題型進(jìn)行集中講解,以幫助學(xué)生理清不同題型的解題思路和掌握相應(yīng)的解題方法。在總復(fù)習(xí)階段,教師詳細(xì)分析講解一到兩套模擬試題,學(xué)生獨立完成幾套模擬試題的練習(xí)是非常重要的環(huán)節(jié),可以讓學(xué)生清醒了解自己對課程知識的掌握程度,利于復(fù)習(xí)提高。
3.傳統(tǒng)授課方式和多媒體教學(xué)相結(jié)合采用多媒體技術(shù),能用圖、文、聲、像和動態(tài)視頻等效果直觀地把傳統(tǒng)媒體技術(shù)條件下難以表述的現(xiàn)象與過程主動而形象地顯現(xiàn)出來,所以采用多媒體技術(shù)來輔助教學(xué),通過形象的手段來表達(dá)抽象的內(nèi)容,往往可以收到事半功倍的效果。由于本課程涉及的內(nèi)容相對抽象,學(xué)生開始學(xué)習(xí)時,往往難以理解和掌握。采用形象的多媒體教學(xué),能加深學(xué)生對知識的理解和掌握,起到較好的效果。如對于各種反應(yīng)器的型式和結(jié)構(gòu)、流動模型、氣固相催化反應(yīng)步驟等知識點,采用多媒體動畫能幫助學(xué)生更形象、直觀地理解所學(xué)內(nèi)容。
4.培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)能力高職教學(xué)要求學(xué)生識記的比重相對較大,理解掌握的內(nèi)容相對較少,學(xué)生分析解決實際問題的能力相對較差,習(xí)慣被動地接受知識?!盎瘜W(xué)反應(yīng)工程”課程的知識理論性相對較強(qiáng),處理問題時要求學(xué)生有較強(qiáng)的獨立思維和抽象思維能力。因此,課程的講授時注重對學(xué)生思維能力的培養(yǎng)。進(jìn)行課程講授時根據(jù)教材的特點,對教材要點、難點、關(guān)鍵之處羅列提綱,通過設(shè)疑、引讀,引導(dǎo)學(xué)生養(yǎng)成預(yù)習(xí)、自學(xué)的習(xí)慣。同時,由于時間的關(guān)系,課程講授時相對較快,會有部分學(xué)生跟不上節(jié)奏,這樣就要求學(xué)生在課后能養(yǎng)成自學(xué)的習(xí)慣,能根據(jù)自學(xué)考試大綱的要求,結(jié)合教師的講授,有針對性地進(jìn)行自學(xué)。
二、課程教學(xué)效果
通過以上對“化學(xué)反應(yīng)工程”課程的教學(xué)實施,學(xué)生基本能較好地掌握課程的基礎(chǔ)知識和內(nèi)容,除個別學(xué)生因后來中途綴學(xué)外,絕大部分學(xué)生都能順利通過自學(xué)考試,從而達(dá)到了教學(xué)目標(biāo)。圖1為本?!盎瘜W(xué)反應(yīng)工程”自考近年來的通過率,全省平均通過率為65-70%左右。從圖1可以看出,本?!盎瘜W(xué)反應(yīng)工程”的自考通過率高于全省平均水平,課程教學(xué)取得一定的效果。
三、結(jié)束語
社會與科學(xué)的進(jìn)步促使國際間的交流與合作不斷地擴(kuò)展,對人才的要求也漸為提高,專業(yè)人才不僅要具有扎實的專業(yè)水平,還要具有較強(qiáng)的外語功底。為了適應(yīng)科學(xué)與社會發(fā)展對人才培養(yǎng)的需要,教育部在2001年印發(fā)了《關(guān)于加強(qiáng)高等學(xué)校本科教學(xué)工作提高教學(xué)質(zhì)量的若干意見》,提出“積極推動使用英語等外語進(jìn)行教學(xué)”,“本科教育要創(chuàng)造條件使用英語等外語進(jìn)行公共課和專業(yè)課教學(xué)”。根據(jù)這一形式,我校在2000年也對化工類主干課程《化學(xué)反應(yīng)工程》課程教學(xué)進(jìn)行了改革,采用了雙語教學(xué)的模式。歷經(jīng)幾年的實踐,我們對雙語教學(xué)取得了一些認(rèn)識。
1、雙語教學(xué)的意義
雙語教學(xué)是在非語言類學(xué)科中以兩種語言作為教學(xué)語言的教育[1],其中一種是學(xué)生的母語,使學(xué)生掌握非語言類學(xué)科知識。研究者將雙語教學(xué)模式分成三類[2],第一類,學(xué)校只使用一種非學(xué)生母語的語言進(jìn)行教學(xué),即浸入型雙語教學(xué);第二類,學(xué)生進(jìn)入學(xué)校后部分或者全部使用母語,然后逐步轉(zhuǎn)變成只使用第二種語言進(jìn)行教學(xué),這種模式稱為過渡型雙語教學(xué);第三類,學(xué)生剛進(jìn)入學(xué)校是使用母語,然后逐漸地使用第二種語言進(jìn)行部分學(xué)科的教學(xué),其他學(xué)科仍然使用母語教學(xué),這種模式稱為保留型雙語教學(xué)。
采用雙語教學(xué)具有多方面的意義。首先,雙語課程多采用國外原版教材,通過課程的學(xué)習(xí),學(xué)生在掌握該課程內(nèi)容的同時,可自然習(xí)得外語的運(yùn)用,提高外語的應(yīng)用能力。其次,外語學(xué)習(xí)的目的在于應(yīng)用,在高校中往往花費諸多的學(xué)時在外語課程上,而學(xué)生的外語運(yùn)用能力往往不理想,在運(yùn)用外語進(jìn)行交流的場合,往往很難表述自己的想法,涉及到專業(yè)用語,更是不知如何表達(dá),外語的學(xué)用脫節(jié)問題嚴(yán)重。雙語教學(xué)的開展無疑可以有效地解決這一問題。雙語教學(xué)把課程知識的學(xué)習(xí)和外語的學(xué)習(xí)有機(jī)結(jié)合在一起,使學(xué)生真正運(yùn)用自己的外語技能實現(xiàn)課程知識的學(xué)習(xí),切身感受到外語的重要性,實現(xiàn)學(xué)以致用。并且,國外原版優(yōu)秀教材的采用,使得課程教學(xué)體系與國外一致,從而可以吸納國外同類課程的精華。再者,通過雙語教學(xué),使更多的學(xué)生既具有較強(qiáng)的專業(yè)知識,又具有很好的外語運(yùn)用能力,從而可以促進(jìn)國際間的交流,推進(jìn)對國際先進(jìn)科技與創(chuàng)新理念的理解與接受。
2、《化學(xué)反應(yīng)工程》課程的雙語教學(xué)實踐
我校《化學(xué)反應(yīng)工程》課程選擇國外名校教材《chemical reaction engineering》(octave levenspiel 主編,3rd ed.,john wiley & son,inc.,該教材2002年由化學(xué)工業(yè)出版社作為國外名校名著引進(jìn)出版)進(jìn)行教學(xué),該書文字流暢,內(nèi)容簡明,條理清晰,較適合作為雙語教學(xué)的教材,但是內(nèi)容上與我們的教學(xué)大綱不完全相符,我們在授課中根據(jù)需要對課程內(nèi)容做適當(dāng)取舍或調(diào)整。主講教師均具有較好的英語基礎(chǔ),教師專業(yè)水平較高,均已取得博士學(xué)位或者正在攻讀博士學(xué)位。教師授課時,板書為英語,起始時以漢語講授為主,在學(xué)生能夠接受的前提下,采用部分英語授課,隨著時間的推移,逐漸加大英語授課的強(qiáng)度。按照教學(xué)模式分類,本課程屬于保留型雙語教學(xué)。
教師授課過程中,絕大部分時間講解課程知識,根據(jù)學(xué)生的英語掌握情況,提示部分專業(yè)詞匯或者講解部分英語段落、語句。授課過程中,具體采用多大份額的英語講授,每次課不同,根據(jù)學(xué)生掌握知識點的情況來調(diào)整,以大部分學(xué)生能夠掌握主要知識點為準(zhǔn)。
課程作業(yè)為英文教材所配備的習(xí)題,對學(xué)生提交作業(yè)的語言不作硬性要求,英語表達(dá)能力強(qiáng)的學(xué)生可以采用英文,英語表達(dá)能力差的學(xué)生可以采用部分英文部分漢語的方式,鼓勵學(xué)生盡可能采用英語??荚嚥捎糜⑽脑嚲?,答題語言也不作硬性規(guī)定。
教學(xué)方式上除了教師授課、學(xué)生聽課、記筆記的常規(guī)形式,還采用了很多靈活的形式。例如,在一次課結(jié)束時,對下一次課要講的內(nèi)容提出一些問題,要求學(xué)生預(yù)習(xí),再上課時,由學(xué)生就這些問題發(fā)表意見,甚至給同學(xué)講課,之后教師進(jìn)行評價、討論。采用英文教材需要學(xué)生付出更多的精力來閱讀、理解,這種教學(xué)方式可以增加學(xué)生閱讀教材、分析問題的積極性。又如,為了增強(qiáng)學(xué)生對知識點的掌握,每次課前均對上一次課所講授的知識點進(jìn)行回顧,講清各知識點之間的前后聯(lián)系。同時每個階段我們均進(jìn)行小結(jié),把該階段的內(nèi)容前后聯(lián)系起來,每一階段均配合相應(yīng)的綜合練習(xí)題,鞏固已學(xué)知識。
同時,我校《化學(xué)反應(yīng)工程》教學(xué)網(wǎng)站已于2006年建成,上傳并了許多重要的教學(xué)資源,如課程信息、授課課件、教案、電子版參考資料(著作、論文)、拓展資源等,并經(jīng)常更新,學(xué)生可以利用網(wǎng)絡(luò),瀏覽教學(xué)資源及下載。該網(wǎng)站的建成,對《化學(xué)反應(yīng)工程》雙語課程的日常教學(xué)起到了很好的輔助作用。
教學(xué)實踐的結(jié)果表明,大部分學(xué)生閱讀、理解教材的能力明顯提高,能夠基本上掌握課程的主要知識點。每次課程結(jié)束,均對學(xué)生進(jìn)行調(diào)研,結(jié)果表明,學(xué)生認(rèn)為該雙語課程講授的內(nèi)容充實,信息量大,能及時反映學(xué)科前沿內(nèi)容,對該雙語課程的教學(xué)方法基本滿意,該課程的學(xué)習(xí),對英語應(yīng)用能力的提高有很大幫助。校教學(xué)巡視員對《化學(xué)反應(yīng)工程》雙語課程的教學(xué)也給予了高度評價,一致認(rèn)為課程組教師講授知識準(zhǔn)確,教學(xué)方法和手段先進(jìn)、合理,理論聯(lián)系實際。
3、雙語教學(xué)中存在的問題
在《化學(xué)反應(yīng)工程》課程教學(xué)實踐中,我們也逐步認(rèn)識到了雙語教學(xué)中存在的一些問題。
首先,在本課程的教學(xué)中,常常不能完整地完成教學(xué)大綱規(guī)定的全部內(nèi)容,這是由于雙語教學(xué)中需要花費一定的時間來幫助學(xué)生對語言的理解,以保證學(xué)生對知識的接受,所以會損失一部分教學(xué)內(nèi)容。這一問題的存在也是必然的,因為我們的語言大環(huán)境是漢語環(huán)境,學(xué)生對于外語所表達(dá)知識的接受存在較大的障礙。要想完全解決這一問題,目前存在較大的困難,需要從我們的語言環(huán)境著手,增大外語的運(yùn)用力度。我們考慮可以充分利用現(xiàn)代化的交流手段,例如通過網(wǎng)上質(zhì)疑和答疑,增強(qiáng)學(xué)生課后復(fù)習(xí)和預(yù)習(xí)的強(qiáng)度;同時提供合適的中文參考書供學(xué)生參考,把教學(xué)內(nèi)容的損失減到最低。
其次,教師本身的外語運(yùn)用能力有待進(jìn)一步提高。優(yōu)秀的雙語教師應(yīng)該不僅可以用外語進(jìn)行流利的日常會話,而且精通專業(yè)內(nèi)容、學(xué)科專業(yè)英語,能流暢自如地應(yīng)用雙語進(jìn)行教學(xué)。在教學(xué)中我們已經(jīng)認(rèn)識到教師本身存在的一些不足,盡管我們進(jìn)行雙語教學(xué)的教師都是英語基礎(chǔ)較好的優(yōu)秀教師,但是畢竟不是以英語為母語,要想實現(xiàn)流利的英語授課尚存在一定的困難,需要加強(qiáng)雙語教師的培養(yǎng)與培訓(xùn)。目前我校也采取了一些措施,例如選送雙語課教師由外教進(jìn)行強(qiáng)化訓(xùn)練并短期出國培訓(xùn),已取得了一些成效,但仍需進(jìn)一步加強(qiáng)這一方面的工作內(nèi)容。
再者,部分學(xué)生不能認(rèn)同雙語教學(xué)模式,認(rèn)為雙語教學(xué)沒有必要,在學(xué)習(xí)中處于被動,直接影響到其對知識的接受。而且,我校《化學(xué)反應(yīng)工程》課程的所有課堂均設(shè)置為雙語,該課程是化學(xué)工程與工藝專業(yè)學(xué)生的必修主干課,學(xué)生沒有選擇的余地,有些學(xué)生英語基礎(chǔ)較差,聽讀能力跟不上,課上講解的知識往往因為語言理解的問題而不能接受,隨著授課內(nèi)容的深入,這一部分學(xué)生往往產(chǎn)生消極情緒,進(jìn)一步影響對課程知識的接受。如前所述,課上我們已經(jīng)采取了各種手段來加強(qiáng)學(xué)生對知識的理解,盡管如此,學(xué)生對雙語教學(xué)的態(tài)度積極與否仍然是雙語教學(xué)的關(guān)鍵一環(huán)。這就提示我們,進(jìn)行雙語教學(xué)不可急于求成,需要根據(jù)學(xué)生的特點制定教學(xué)計劃,提高學(xué)生對雙語課程的積極性。
4、結(jié)束語
1、雙語教學(xué)的意義
雙語教學(xué)是在非語言類學(xué)科中以兩種語言作為教學(xué)語言的教育[1],其中一種是學(xué)生的母語,使學(xué)生掌握非語言類學(xué)科知識。研究者將雙語教學(xué)模式分成三類[2],第一類,學(xué)校只使用一種非學(xué)生母語的語言進(jìn)行教學(xué),即浸入型雙語教學(xué);第二類,學(xué)生進(jìn)入學(xué)校后部分或者全部使用母語,然后逐步轉(zhuǎn)變成只使用第二種語言進(jìn)行教學(xué),這種模式稱為過渡型雙語教學(xué);第三類,學(xué)生剛進(jìn)入學(xué)校是使用母語,然后逐漸地使用第二種語言進(jìn)行部分學(xué)科的教學(xué),其他學(xué)科仍然使用母語教學(xué),這種模式稱為保留型雙語教學(xué)。
采用雙語教學(xué)具有多方面的意義。首先,雙語課程多采用國外原版教材,通過課程的學(xué)習(xí),學(xué)生在掌握該課程內(nèi)容的同時,可自然習(xí)得外語的運(yùn)用,提高外語的應(yīng)用能力。其次,外語學(xué)習(xí)的目的在于應(yīng)用,在高校中往往花費諸多的學(xué)時在外語課程上,而學(xué)生的外語運(yùn)用能力往往不理想,在運(yùn)用外語進(jìn)行交流的場合,往往很難表述自己的想法,涉及到專業(yè)用語,更是不知如何表達(dá),外語的學(xué)用脫節(jié)問題嚴(yán)重。雙語教學(xué)的開展無疑可以有效地解決這一問題。雙語教學(xué)把課程知識的學(xué)習(xí)和外語的學(xué)習(xí)有機(jī)結(jié)合在一起,使學(xué)生真正運(yùn)用自己的外語技能實現(xiàn)課程知識的學(xué)習(xí),切身感受到外語的重要性,實現(xiàn)學(xué)以致用。并且,國外原版優(yōu)秀教材的采用,使得課程教學(xué)體系與國外一致,從而可以吸納國外同類課程的精華。再者,通過雙語教學(xué),使更多的學(xué)生既具有較強(qiáng)的專業(yè)知識,又具有很好的外語運(yùn)用能力,從而可以促進(jìn)國際間的交流,推進(jìn)對國際先進(jìn)科技與創(chuàng)新理念的理解與接受。
2、《化學(xué)反應(yīng)工程》課程的雙語教學(xué)實踐
我?!痘瘜W(xué)反應(yīng)工程》課程選擇國外名校教材《Chemical Reaction Engineering》(Octave Levenspiel 主編,3rd ed.,John Wiley & Son,Inc.,該教材2002年由化學(xué)工業(yè)出版社作為國外名校名著引進(jìn)出版)進(jìn)行教學(xué),該書文字流暢,內(nèi)容簡明,條理清晰,較適合作為雙語教學(xué)的教材,但是內(nèi)容上與我們的教學(xué)大綱不完全相符,我們在授課中根據(jù)需要對課程內(nèi)容做適當(dāng)取舍或調(diào)整。主講教師均具有較好的英語基礎(chǔ),教師專業(yè)水平較高,均已取得博士學(xué)位或者正在攻讀博士學(xué)位。教師授課時,板書為英語,起始時以漢語講授為主,在學(xué)生能夠接受的前提下,采用部分英語授課,隨著時間的推移,逐漸加大英語授課的強(qiáng)度。按照教學(xué)模式分類,本課程屬于保留型雙語教學(xué)。
教師授課過程中,絕大部分時間講解課程知識,根據(jù)學(xué)生的英語掌握情況,提示部分專業(yè)詞匯或者講解部分英語段落、語句。授課過程中,具體采用多大份額的英語講授,每次課不同,根據(jù)學(xué)生掌握知識點的情況來調(diào)整,以大部分學(xué)生能夠掌握主要知識點為準(zhǔn)。
課程作業(yè)為英文教材所配備的習(xí)題,對學(xué)生提交作業(yè)的語言不作硬性要求,英語表達(dá)能力強(qiáng)的學(xué)生可以采用英文,英語表達(dá)能力差的學(xué)生可以采用部分英文部分漢語的方式,鼓勵學(xué)生盡可能采用英語。考試采用英文試卷,答題語言也不作硬性規(guī)定。
教學(xué)方式上除了教師授課、學(xué)生聽課、記筆記的常規(guī)形式,還采用了很多靈活的形式。例如,在一次課結(jié)束時,對下一次課要講的內(nèi)容提出一些問題,要求學(xué)生預(yù)習(xí),再上課時,由學(xué)生就這些問題發(fā)表意見,甚至給同學(xué)講課,之后教師進(jìn)行評價、討論。采用英文教材需要學(xué)生付出更多的精力來閱讀、理解,這種教學(xué)方式可以增加學(xué)生閱讀教材、分析問題的積極性。又如,為了增強(qiáng)學(xué)生對知識點的掌握,每次課前均對上一次課所講授的知識點進(jìn)行回顧,講清各知識點之間的前后聯(lián)系。同時每個階段我們均進(jìn)行小結(jié),把該階段的內(nèi)容前后聯(lián)系起來,每一階段均配合相應(yīng)的綜合練習(xí)題,鞏固已學(xué)知識。
同時,我?!痘瘜W(xué)反應(yīng)工程》教學(xué)網(wǎng)站已于2006年建成,上傳并了許多重要的教學(xué)資源,如課程信息、授課課件、教案、電子版參考資料(著作、論文)、拓展資源等,并經(jīng)常更新,學(xué)生可以利用網(wǎng)絡(luò),瀏覽教學(xué)資源及下載。該網(wǎng)站的建成,對《化學(xué)反應(yīng)工程》雙語課程的日常教學(xué)起到了很好的輔助作用。
教學(xué)實踐的結(jié)果表明,大部分學(xué)生閱讀、理解教材的能力明顯提高,能夠基本上掌握課程的主要知識點。每次課程結(jié)束,均對學(xué)生進(jìn)行調(diào)研,結(jié)果表明,學(xué)生認(rèn)為該雙語課程講授的內(nèi)容充實,信息量大,能及時反映學(xué)科前沿內(nèi)容,對該雙語課程的教學(xué)方法基本滿意,該課程的學(xué)習(xí),對英語應(yīng)用能力的提高有很大幫助。校教學(xué)巡視員對《化學(xué)反應(yīng)工程》雙語課程的教學(xué)也給予了高度評價,一致認(rèn)為課程組教師講授知識準(zhǔn)確,教學(xué)方法和手段先進(jìn)、合理,理論聯(lián)系實際。
3、雙語教學(xué)中存在的問題
在《化學(xué)反應(yīng)工程》課程教學(xué)實踐中,我們也逐步認(rèn)識到了雙語教學(xué)中存在的一些問題。
首先,在本課程的教學(xué)中,常常不能完整地完成教學(xué)大綱規(guī)定的全部內(nèi)容,這是由于雙語教學(xué)中需要花費一定的時間來幫助學(xué)生對語言的理解,以保證學(xué)生對知識的接受,所以會損失一部分教學(xué)內(nèi)容。這一問題的存在也是必然的,因為我們的語言大環(huán)境是漢語環(huán)境,學(xué)生對于外語所表達(dá)知識的接受存在較大的障礙。要想完全解決這一問題,目前存在較大的困難,需要從我們的語言環(huán)境著手,增大外語的運(yùn)用力度。我們考慮可以充分利用現(xiàn)代化的交流手段,例如通過網(wǎng)上質(zhì)疑和答疑,增強(qiáng)學(xué)生課后復(fù)習(xí)和預(yù)習(xí)的強(qiáng)度;同時提供合適的中文參考書供學(xué)生參考,把教學(xué)內(nèi)容的損失減到最低。
其次,教師本身的外語運(yùn)用能力有待進(jìn)一步提高。優(yōu)秀的雙語教師應(yīng)該不僅可以用外語進(jìn)行流利的日常會話,而且精通專業(yè)內(nèi)容、學(xué)科專業(yè)英語,能流暢自如地應(yīng)用雙語進(jìn)行教學(xué)。在教學(xué)中我們已經(jīng)認(rèn)識到教師本身存在的一些不足,盡管我們進(jìn)行雙語教學(xué)的教師都是英語基礎(chǔ)較好的優(yōu)秀教師,但是畢竟不是以英語為母語,要想實現(xiàn)流利的英語授課尚存在一定的困難,需要加強(qiáng)雙語教師的培養(yǎng)與培訓(xùn)。目前我校也采取了一些措施,例如選送雙語課教師由外教進(jìn)行強(qiáng)化訓(xùn)練并短期出國培訓(xùn),已取得了一些成效,但仍需進(jìn)一步加強(qiáng)這一方面的工作內(nèi)容。
再者,部分學(xué)生不能認(rèn)同雙語教學(xué)模式,認(rèn)為雙語教學(xué)沒有必要,在學(xué)習(xí)中處于被動,直接影響到其對知識的接受。而且,我?!痘瘜W(xué)反應(yīng)工程》課程的所有課堂均設(shè)置為雙語,該課程是化學(xué)工程與工藝專業(yè)學(xué)生的必修主干課,學(xué)生沒有選擇的余地,有些學(xué)生英語基礎(chǔ)較差,聽讀能力跟不上,課上講解的知識往往因為語言理解的問題而不能接受,隨著授課內(nèi)容的深入,這一部分學(xué)生往往產(chǎn)生消極情緒,進(jìn)一步影響對課程知識的接受。如前所述,課上我們已經(jīng)采取了各種手段來加強(qiáng)學(xué)生對知識的理解,盡管如此,學(xué)生對雙語教學(xué)的態(tài)度積極與否仍然是雙語教學(xué)的關(guān)鍵一環(huán)。這就提示我們,進(jìn)行雙語教學(xué)不可急于求成,需要根據(jù)學(xué)生的特點制定教學(xué)計劃,提高學(xué)生對雙語課程的積極性。
關(guān)鍵詞:評價方式;化學(xué)課堂;美國課堂;多樣化;高考改革
文章編號:1008-0546(2016)10-0025-03 中圖分類號:G632.41 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:B
doi:10.3969/j.issn.1008-0546.2016.10.009
評價學(xué)生是教師的工作內(nèi)容之一,對學(xué)生具有重要、長遠(yuǎn)的影響。2014年開始公布的全國高考改革,便是希望將育人的方向從“單純育分”調(diào)整為“全面育人”,從追求“學(xué)科成績”轉(zhuǎn)向促進(jìn)“學(xué)生成長”,將思想品德、學(xué)業(yè)水平、藝術(shù)素養(yǎng)和社會實踐能力兼顧其中。由此,國內(nèi)教師也要真正改變評價標(biāo)準(zhǔn),從考試與分?jǐn)?shù)為主向?qū)W生全面發(fā)展的目標(biāo)轉(zhuǎn)變。國家教育部初高中化學(xué)國家課程標(biāo)準(zhǔn)研制組組長,華東師范大學(xué)化學(xué)系王祖浩教授,最近在上海市浦東外國語學(xué)校作“化學(xué)課程的隱形內(nèi)容研究”報告時再三強(qiáng)調(diào),中學(xué)化學(xué)教學(xué)要注重化學(xué)學(xué)科本質(zhì)、化學(xué)的社會價值、化學(xué)的研究方法、化學(xué)的思想觀念、化學(xué)知識內(nèi)在聯(lián)系和化學(xué)史等六方面的隱形內(nèi)容,而不是知識點數(shù)量的疊加。那么,當(dāng)教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)內(nèi)容發(fā)生變化后,教學(xué)評價勢必也要做出更新。美國的中學(xué)課堂學(xué)生學(xué)習(xí)評價方法恰好為我們作了很好的參考。
一、美國高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)簡介
美國高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)包含在美國基礎(chǔ)科學(xué)教育課程標(biāo)準(zhǔn)中,全美主要采用2013年公布的《下一代科學(xué)標(biāo)準(zhǔn)》(Next Generation Science Standards,簡稱NGSS)。NGSS把基礎(chǔ)教育各個階段講授的科學(xué)知識劃分為物理科學(xué)(涵蓋了物理和化學(xué)學(xué)科)、生命科學(xué)、地球與空間科學(xué)、工程技術(shù)及科學(xué)的應(yīng)用共四個學(xué)科領(lǐng)域,并在此基礎(chǔ)上明確了各階段、各年級、各學(xué)科教學(xué)的主要內(nèi)容。[1,2]例如,在高中階段,學(xué)生必須利用元素周期律和元素周期表來預(yù)測原子最外層電子排布相似的元素的遞變性(僅限主族元素,僅限定性了解);建立基于總鍵能變化的化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)模型(只限得出反應(yīng)物與生成物的相對能量高低,不需計算某一反應(yīng)具體的總鍵能數(shù)據(jù));應(yīng)用科學(xué)原理和證據(jù)解釋化學(xué)反應(yīng)速率隨溫度及反應(yīng)微粒濃度變化的影響(僅限兩種反應(yīng)物的反應(yīng),不要求得出因素與速率間的定量聯(lián)系)等。該標(biāo)準(zhǔn)還要求從三個維度構(gòu)建科學(xué)學(xué)習(xí):科學(xué)與工程的實踐、學(xué)科核心原理、跨學(xué)科概念。比如上述例舉的第一條學(xué)習(xí)內(nèi)容,科學(xué)與工程實踐維度的要求包括建立基于解釋闡述系統(tǒng)間或系統(tǒng)內(nèi)組分間關(guān)系證據(jù)的模型,使用模型預(yù)測系統(tǒng)之間或系統(tǒng)內(nèi)組分間的相互關(guān)系等等;在學(xué)科核心原理維度要求掌握原子是由帶正電的原子核及帶負(fù)電的核外電子構(gòu)成,原子核又由質(zhì)子與中子組成等等;跨學(xué)科概念維度上要掌握在核反應(yīng)過程中,原子不再是變化的最小單位(不再守恒),但是質(zhì)子和中子總數(shù)仍然守恒等等。三個維度的科學(xué)學(xué)習(xí)是美國科學(xué)教育的重大轉(zhuǎn)變,開啟了更為豐富和科學(xué)的評價方式。NGSS開發(fā)與制定協(xié)會強(qiáng)調(diào)課堂評價是教和學(xué)的融合,并指出課堂評價應(yīng)包含形成性評價任務(wù)和終結(jié)性評價任務(wù)。[1]
二、美國高中化學(xué)課堂學(xué)習(xí)評價調(diào)查與分析
課堂評價可能包括正式的測驗或?qū)υ捫缘男y驗,也可以基于課堂活動中產(chǎn)生的作品,而不僅僅單純依賴專門為評價設(shè)計的任務(wù)。這些作品包括學(xué)生在課堂中、家庭作業(yè)中形成的作品;學(xué)生在一個單元或一個學(xué)年的作品的檔案袋;或是使用計算機(jī)技術(shù)完成的活動。以美國加利福尼亞州洛杉磯市Arcadia高中化學(xué)基礎(chǔ)課為例,每位選擇該門課程的學(xué)生都有一本課堂記錄冊(檔案袋),內(nèi)含所有與學(xué)生考評相關(guān)的歷史資料(圖1)。一位學(xué)生最終這門課的成績,由以下多個方面的表現(xiàn)綜合衡量:
1. 筆記(Notes)
美國教師授課方式分為演講(lecture)與研討(seminar)等,化學(xué)筆記一般出現(xiàn)在演講中,用于教授新課。由于化學(xué)筆記多,教師經(jīng)常給學(xué)生準(zhǔn)備學(xué)案,學(xué)生需填入關(guān)鍵的筆記。學(xué)案中還設(shè)置一些開放性問題和計算等練習(xí)題,通常用作課后作業(yè)。
例如,在“原子量”一課學(xué)習(xí)中,課堂筆記如下,加下劃線的內(nèi)容需學(xué)生邊聽講解邊填入:
A. 原子質(zhì)量很小,使用不便?;瘜W(xué)家改用原子質(zhì)量單位。
(1) 一個原子質(zhì)量單位定義為C-12原子質(zhì)量的1/12 。C-12穩(wěn)定,來源廣泛常見。
(2)元素周期表中碳原子量采用12.01,而不是12,為什么?
a. 元素原子量是其所有天然同位素的加權(quán)平均值。
b. C-12只是碳原子的一種,自然界中還存在C-13,C-14。
c. C-12占所有C原子的98.89%,C-13占1.110%,C-14比例可以忽略。
d. 原子量=同位素1的原子量×1的豐度+同位素2的原子量×2的豐度+……
例如:C的原子量=12×0.9889+13×0.0110 =12.0098≈12.01
開放性問題①:如何得到元素同位素的豐度值?
e. 為找出每一元素同位素的豐度,科學(xué)家使用一種先進(jìn)的儀器,稱為質(zhì)譜儀,來氣化并分離同位素。
題1:根據(jù)硅同位素質(zhì)譜圖,計算硅的原子量。
開放性問題②:為何質(zhì)譜可用于犯罪偵查?
題2:X元素有兩種同位素,X-69原子量68.9u,豐度為60.2%;X-71原子量70.9u,豐度為39.8%,則X原子量為多少?
題3:鎂元素有3種同位素,已知Mg-24原子量23.99u,豐度78.99%;Mg-25原子量24.99u,豐度10.00%;則Mg-26原子量和豐度各為多少?
以上筆記總結(jié)了學(xué)科核心概念、原理和知識點,并通過開放性問題與計算的設(shè)置,在實踐維度評價了學(xué)生明確問題、設(shè)計方案、分析解釋數(shù)據(jù)和運(yùn)用數(shù)學(xué)等能力。
2. 天天問(Daily Questions)
在每節(jié)課之初,教師會出2-3個問題請學(xué)生寫在紙上上交,內(nèi)容是剛學(xué)過的知識。除了考查學(xué)生是否回家溫習(xí)功課,也能發(fā)現(xiàn)學(xué)生的不懂之處。
例如,在上完“原子結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)史”一課后,在下一節(jié)課形成以下問題題目:誰發(fā)現(xiàn)了電子、原子核和中子?描述湯姆生或盧瑟福的實驗并說出它的重要意義。
“天天問”復(fù)習(xí)的教學(xué)內(nèi)容主要來自學(xué)科核心概念??茖W(xué)教育中的學(xué)科核心原理的學(xué)習(xí),要貫穿基礎(chǔ)教育的所有階段和所有學(xué)科,成為教師和學(xué)生關(guān)注的焦點。
3. 閱讀(Reading)
學(xué)生可通過網(wǎng)絡(luò)獲取與教學(xué)相關(guān)的教材等材料和教師預(yù)設(shè)的問題,并在自主學(xué)習(xí)后作答。閱讀內(nèi)容并不局限于文字材料,圖片、音頻或視頻等多媒體形式都有。新課預(yù)習(xí)任務(wù)通常通過閱讀這一環(huán)節(jié)完成。
4. 周周練(Quiz)
小型的測驗,比較簡單,五到十分鐘左右,每周一次。
例如,“物質(zhì)的量濃度”一課的周周練如下:
a. 1.5 L 0.025 mol/L Cu(NO3)2溶液與1.25 L 0.05 mol/L NaOH溶液混合,得到多少克沉淀?
b. 以下強(qiáng)電解質(zhì)溶液中含Cl-數(shù)目最多的是哪個:100.0 mL 0.30 mol/L AlCl3、50.0 mL 0.60 mol/L MgCl2、200.0 mL 0.40 mol/L NaCl
“氧化還原反應(yīng)”一課練習(xí)題:半反應(yīng)法配平以下氧化還原反應(yīng):I-(aq)+ClO-(aq)I3-(aq)+Cl-(aq)(酸性條件)
5. 單元測驗(Test)
一個小時左右的時間,每個單元結(jié)束后進(jìn)行測試。之前教師會提供答疑機(jī)會。
6. 化學(xué)實驗(Lab)
課堂實驗步驟不多,難度不大,每學(xué)期有十幾次實驗課。根據(jù)實驗預(yù)習(xí)、實驗操作、實驗報告情況打分。
例如實驗“大家都是煉金師――銅變‘銀’和‘銀’變‘金’”,該實驗理論背景基于原子結(jié)構(gòu)的組成和人類對原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識過程。實驗方法如下:在燒杯中加入1g鋅粉與15mL 1 mol/L的氫氧化鈉溶液,置于煤氣燈上加熱至近沸,放入銅幣(一美分),繼續(xù)保持近沸狀態(tài)幾分鐘后將硬幣翻面再反應(yīng)幾分鐘后取出,洗凈。銅幣表面呈現(xiàn)銀色。夾取已呈銀色的硬幣置于煤氣燈火焰上灼燒,硬幣轉(zhuǎn)為金黃色。問題:詳細(xì)描述第一步及第二步反應(yīng)后硬幣分別發(fā)生的變化;用天平稱量硬幣反應(yīng)前后的質(zhì)量,有何變化;你認(rèn)為這真的是銀/金么,為什么?
7.以小組或個人為單位,做學(xué)科性質(zhì)的海報或模型,完成網(wǎng)上的閱讀,寫篇某一主題的綜述等。這些任務(wù)通常從科學(xué)與工程的實踐維度幫助學(xué)生了解科學(xué)知識發(fā)現(xiàn)和運(yùn)用的過程,構(gòu)建理論知識與現(xiàn)實實踐之間的聯(lián)系,形成科學(xué)世界觀的同時也是對教學(xué)效果的綜合性評估。有些任務(wù)還需要跨學(xué)科概念的相互融合與借鑒,以對世界形成整體的、清晰的、有邏輯性的認(rèn)識。
例如,電子云模型制作(圖2):學(xué)生利用泡沫塑料、木棍、包裝紙等常見材料自制球形的s軌道、紡錘形的p軌道等電子云理論模型。課堂中的科學(xué)和工程實踐本身就為評價活動提供了很好的證據(jù)。比如,當(dāng)學(xué)生在開發(fā)和使用模型時,他們將被給予機(jī)會來解釋他們的模型,并和同學(xué)進(jìn)行討論,從而就可以為教師提供形成性評價的機(jī)會,并幫助教師進(jìn)一步規(guī)劃教學(xué)計劃。
例如:“販賣”元素(圖3):每位學(xué)生隨機(jī)分配一種元素,填寫元素名稱、符號、原子序數(shù)、原子量、密度等基本信息,還要制作一份廣告海報,不但要體現(xiàn)該元素的使用價值,還要有良好的廣告效應(yīng),讓人看了海報就有“購買”的沖動。該任務(wù)包含多重要素,因而需從學(xué)科核心知識應(yīng)用、計算機(jī)檢索、藝術(shù)效果、內(nèi)容構(gòu)思等多方面形成最終的作品評價。
三、美國化學(xué)課堂帶來的啟示
我國的普通高中課堂教學(xué)評價與美國的公立高中課堂教學(xué)評價相比,既有相似之處又各具特色。標(biāo)準(zhǔn)化測試仍是中美兩國評價學(xué)生學(xué)業(yè)進(jìn)步、診斷教與學(xué)的重要方式,特別是在數(shù)學(xué)、閱讀及寫作這幾大領(lǐng)域,近年來美國法律強(qiáng)制要求每一年級都開展測試。而美國中學(xué)的其他學(xué)科,除了被許多學(xué)院和大學(xué)用作入學(xué)考試的SAT、AP等統(tǒng)一測試,高中四年只有一次極其簡單的全州畢業(yè)考。在日常中學(xué)課堂,沒有像我國頻繁出現(xiàn)的各種校級、區(qū)級、市級或省級學(xué)科統(tǒng)一測試,但這并不意味美國學(xué)生日常不需要參加任何考試。相反,美國學(xué)生每天都在接受試題型的微小型測試,比如簡答題性質(zhì)的“天天問”,填空或計算性質(zhì)的小練習(xí),問答題性質(zhì)的“開放性問題”,也有正規(guī)的以班為單位進(jìn)行的單元測試。既有形成性評價,也有終結(jié)性評價,評價內(nèi)容和標(biāo)準(zhǔn)由任課教師決定。美國中學(xué)沒有教研組和備課組,也沒有頻繁的研活動,教師教學(xué)自由度非常大,老師一天上五節(jié)課,整日在教室備課或上課,只有每學(xué)期若干次能不上課大家坐在一起開個會,商量大致的教學(xué)安排。以中學(xué)化學(xué)為例,相同時間段不同教師的教學(xué)內(nèi)容五花八門,教比熱容、原子結(jié)構(gòu)、核化學(xué)的都有,相應(yīng)的過程性評價內(nèi)容或方式因此也因課堂而異。對比上海的學(xué)校,對教師一直有高度的管理和約束,每學(xué)期之初,年級備課組要統(tǒng)一制定教學(xué)進(jìn)度并上報到區(qū),一個學(xué)校測試統(tǒng)一度較高,測試難度比國外普遍大,且測試內(nèi)容遠(yuǎn)不如國外豐富。
雖然測試等手段一定程度上有助于對學(xué)生的學(xué)習(xí)成就或教師的教學(xué)成就作出判斷,但大部分測試僅僅測量一部分能力。美國心理學(xué)家加德納認(rèn)為,構(gòu)成智力者乃是以下八種能力:語言智能、數(shù)學(xué)邏輯智能、空間智能、身體運(yùn)動智能、音樂智能、人際智能、自我認(rèn)知智能、自然認(rèn)知智能,要從多維度的、全面的、發(fā)展的眼光來評價學(xué)生。對學(xué)習(xí)物理、化學(xué)、生命科學(xué)等理科的學(xué)生,進(jìn)行實驗技能評價必不可少,中美課堂均認(rèn)可實驗這種評價方式。不同的是,美式課堂是走班制,教室設(shè)計成多功能,既能上理論課,又有足夠的實驗臺,因此,美國學(xué)生進(jìn)行課堂實驗的機(jī)會更多,也更便捷。國內(nèi)若要進(jìn)行學(xué)生實驗,需去專門的實驗室,基礎(chǔ)課上實驗機(jī)會不多。但是,在專門的實驗室,設(shè)施會更完善,可以進(jìn)行更復(fù)雜、更高級的實驗。而且,國內(nèi)還有一點明顯的不同,將實驗技能進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化評價,例如上海市針對所有高二學(xué)生的實驗操作進(jìn)行會考??梢哉f,在很多方面美國教育仍重視廣度(盡管新的教育改革已經(jīng)提出了改進(jìn)),我國重視深度。但是,目前上海市許多中學(xué)通過開發(fā)校本課程,開設(shè)拓展課,根據(jù)學(xué)生需求彌補(bǔ)了基礎(chǔ)課部分的不足。
美國課堂評價較國內(nèi)課堂最大的不同,是諸多新穎的評價方式,學(xué)科模型的自制、學(xué)科海報的設(shè)計等都是常規(guī)作業(yè)之一。正如文中實例中提到的,在學(xué)習(xí)元素周期表的時候,為了讓高一學(xué)生盡快對元素的基本表達(dá)方式產(chǎn)生印象和興趣,布置了一份題為“販賣元素”的作業(yè)。學(xué)生積極性特別高,充分利用圖書館、網(wǎng)絡(luò)搜集資料,把元素海報做得既學(xué)術(shù)又藝術(shù)。這一任務(wù)的設(shè)置,既考察了學(xué)生對知識技能的掌握,又促進(jìn)了藝術(shù)、探究和動手等多種智能的發(fā)展。在國內(nèi),只有美術(shù)課會布置制作海報的作業(yè)。人生來都有一定的創(chuàng)新性和探究性,人的成長之路就是探究之路。但是教師只有不斷且充分給予學(xué)生創(chuàng)新或探究的機(jī)會,學(xué)生才會不斷累積相關(guān)的經(jīng)驗,才可能在未來成為創(chuàng)新之源。
參考文獻(xiàn)
[關(guān)鍵詞]有機(jī)化學(xué)教學(xué);電子理論;化學(xué)史;安全意識
有機(jī)化學(xué)是高等教育中非常重要的一門專業(yè)基礎(chǔ)課[1],是化學(xué)、化工、藥學(xué)[2-4]、醫(yī)學(xué)、食品[5]等眾多專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課,涉及的專業(yè)面和學(xué)生面都很廣。如何上好有機(jī)化學(xué)課,如何在有限的時間內(nèi)提高學(xué)生的有機(jī)化學(xué)素養(yǎng)是有機(jī)化學(xué)教師面臨的一個重要問題。有機(jī)化學(xué)是一門博大精深的課程,涉及眾多有機(jī)化合物的性質(zhì)和大量的有機(jī)反應(yīng),并且有機(jī)反應(yīng)的變化非常豐富、應(yīng)用及其靈活。在有限的課程時間內(nèi),如何通過學(xué)習(xí)有機(jī)化學(xué)這門課程使學(xué)生具有較好的有機(jī)化學(xué)的思維和素養(yǎng),對有機(jī)化學(xué)教師而言是極具挑戰(zhàn)的。通過多年的有機(jī)化學(xué)教學(xué)實踐,筆者認(rèn)為在有機(jī)化學(xué)課程中必須抓住主線,利用有機(jī)反應(yīng)中的電子理論[6,7]把眾多復(fù)雜的有機(jī)反應(yīng)進(jìn)行整合,如親電加成、親電取代、親核取代、親核加成等。反復(fù)利用電子理論對這些反應(yīng)進(jìn)行系統(tǒng)的講解,使學(xué)生在本質(zhì)上理解反應(yīng)的為什么發(fā)生、如何發(fā)生及其反應(yīng)結(jié)果。同時在課堂教學(xué)中引入相關(guān)化學(xué)史的知識提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和他們的全面素質(zhì),以及在課程中加強(qiáng)安全意識的教育都不容忽視。
1在有機(jī)反應(yīng)中引入電子理論進(jìn)行教學(xué)
在講解有機(jī)反應(yīng)過程和反應(yīng)活性等知識內(nèi)容時,引入電子理論教學(xué),引入較為合理的邏輯概念,有利于學(xué)生對有機(jī)反應(yīng)本質(zhì)的理解和反應(yīng)活性之間的差別。有機(jī)電子理論是用正負(fù)電荷吸引的性質(zhì),來說明化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生方式,即發(fā)生的位置和順序,發(fā)生的難易程度。因此,它把分子中電子攜帶的電荷分布情況,也就是以電子密度作為基礎(chǔ)概念來思考化學(xué)反應(yīng)。電子密度的大小、增量已被量子中的理論計算和物理測定所證實,并獲得化學(xué)界的承認(rèn)?;瘜W(xué)家中把這種電子密度當(dāng)做類推的基本概念,廣泛用于說明和理解各種化學(xué)現(xiàn)象。電子理論認(rèn)為,分子中,電子(攜帶負(fù)電荷聚集的位置,即電子密度大的位置),容易與攜帶正電荷的試劑(親電試劑具有吸引電子的性質(zhì))發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。反之,電子密度小的位置容易與攜帶負(fù)電荷的試劑(親核試劑,具有排斥電子性質(zhì)的一方)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。利用電子理論能夠輕而易舉的解釋有機(jī)反應(yīng)中的離子型反應(yīng),而我們大學(xué)有機(jī)化學(xué)的教學(xué)當(dāng)中,大部分反應(yīng)是離子型反應(yīng),如親電加成反應(yīng)、親核取代反應(yīng)、親電取代反應(yīng)、親核加成反應(yīng)等。當(dāng)然電子理論的理解有一個過程,學(xué)生在剛開始接觸的時候很難理解電子密度的概念。在教學(xué)過程中需要逐步為學(xué)生打下一定的物理基礎(chǔ),如電子-電子云-電子密度等概念,使學(xué)生能夠從微觀的角度、物理的角度去理解有機(jī)分子、有機(jī)原子,同時強(qiáng)化電負(fù)性、誘導(dǎo)效應(yīng)、立體效應(yīng)、共軛效應(yīng)等概念,讓學(xué)生從高中學(xué)習(xí)化學(xué)的思維中轉(zhuǎn)變過來,使用一種全新的有機(jī)化學(xué)微觀思維方式來理解反應(yīng)為什么發(fā)生、為什么在這個位點最容易發(fā)生、反應(yīng)活性變化等現(xiàn)象。從而從本質(zhì)上理解反應(yīng),在以后的學(xué)習(xí)和工作中能夠舉一反山,真正達(dá)到學(xué)習(xí)有機(jī)化學(xué)的目的。
2在課堂中引入化學(xué)史教學(xué)
在有機(jī)化學(xué)中有大量的人名反應(yīng),每個重要反應(yīng)的發(fā)現(xiàn)過程都是一個傳奇,里面閃耀著人性的光輝,科學(xué)家對真理的孜孜不倦的追求。比如第一堂緒論課中講解有機(jī)化學(xué)的發(fā)展史,介紹維勒偉大的工作-尿素的人工合成,以及維勒和伯者里之間的故事,他們的書信往來-關(guān)于尿素人工合成的探討,展現(xiàn)了維勒治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)、堅持科學(xué)真理的品質(zhì)。在講解鹵代烴這一章時,一定會介紹格式試劑,介紹法國化學(xué)家格利雅的生平,向?qū)W生介紹他突然發(fā)奮圖強(qiáng),并在幾年后在科學(xué)界做出了巨大的貢獻(xiàn),因此一個人無論什么時候努力都不晚。鼓勵學(xué)生,特別是高考發(fā)揮失常的學(xué)生,一定要振作,調(diào)整心態(tài),大學(xué)不是人生的結(jié)束,而是人生的開始,只要在大學(xué)期間認(rèn)真為了自己的理想,不斷努力,一定會取得很好的成績。在學(xué)習(xí)芳烴這一章節(jié)中,講解F-K反應(yīng)時,引入法國化學(xué)家傅里德里和美國化學(xué)家克拉夫次之間國際合作研究以及科研工作無窮的魅力,激發(fā)學(xué)生對科學(xué)的熱愛,對真理的崇敬和追求。在講解硝基化合物這一章節(jié)時,可介紹諾貝爾的事跡,他那種無畏的追求真理的精神和崇高的人格??傊谟袡C(jī)化學(xué)各個章節(jié)中,傳插介紹有機(jī)化學(xué)史的內(nèi)容有助于提高學(xué)生的綜合素質(zhì),鼓勵、激發(fā)學(xué)生對科學(xué)知識的學(xué)習(xí)熱情,對真理的追求,學(xué)習(xí)化學(xué)家們各方面的優(yōu)秀品質(zhì)。
3在課堂中引入安全概念
很多有機(jī)化合物性質(zhì)活潑,在處理它們的時候需要特別注意。安全在有機(jī)化學(xué)課堂中非常重要。很多學(xué)生聽說有機(jī)化學(xué)具有一定的危險性,但是理解的不深刻。對于學(xué)完一門有機(jī)化學(xué)課程的學(xué)生來說,他必須建立一定的安全意識,知道它們的危險性并能夠正確的處理,這是有機(jī)化學(xué)素質(zhì)的一個重要表現(xiàn)。因此,筆者認(rèn)為有機(jī)化學(xué)教師在有機(jī)化學(xué)課程上,要不失時機(jī)地介紹化合物安全性方面的知識,使學(xué)生能夠建立安全意識,也有助于他們以后走上工作崗位之后能夠正確合理的處理一些突況。比如,在講解正丁基和叔丁基的性質(zhì)不同時,可介紹兩種化合物,正丁基鋰(n-BuLi)和叔丁基鋰(t-BuLi),介紹它們的性質(zhì)差別,正丁基鋰很活潑,不能接觸空氣,需要惰性氣體保存,在使用的時候也有特殊的要求;但是叔丁基鋰更加活潑,它遇到空氣直接燃燒,處理時要非常小心。在講解醇時,醇能夠與金屬鈉發(fā)生反應(yīng)生成氫氣,反應(yīng)溫和,但金屬鈉與水的反應(yīng)非常劇烈,因此可以提問,如果實驗室當(dāng)中有過量的金屬鈉需要處理,我們該怎么辦?可以用水處理嗎?可以倒入垃圾桶嗎?該怎么辦呢?最后給出合理的方案,可以在空曠的水泥地上,讓金屬鈉與過量乙醇發(fā)生反應(yīng),反應(yīng)溫和。大多數(shù)有機(jī)化合物容易燃燒,易燃易爆,因此要避免火源,在學(xué)生的頭腦中不斷的灌輸這樣的理念。
4板書與計算機(jī)教學(xué)相結(jié)合
使用計算機(jī)(ppt)進(jìn)行教學(xué)的時候,信息量大,對教師來說比較方便,但是也存在一定弊端。比如反應(yīng)方程式放的太快,并不適合有機(jī)反應(yīng)方程的學(xué)習(xí),以及有機(jī)化學(xué)機(jī)理的講解,反應(yīng)過程的講解。在我們有機(jī)化學(xué)教學(xué)實踐中發(fā)現(xiàn)對反應(yīng)過程、反應(yīng)機(jī)理的講解還是使用傳統(tǒng)的板書教學(xué)較為合適,板書教學(xué)靈活,細(xì)致,可以把教師需要講解給學(xué)生的每一個細(xì)節(jié)步驟都表現(xiàn)出來,板書的過程就是教師教學(xué)的思路過程,速度相對緩慢,學(xué)生通過看教師板書,記筆記等方式跟上老師的思路和教師步驟,相對而言更容易掌握復(fù)雜的化學(xué)過程和反應(yīng)機(jī)理,教學(xué)效果較好。
5結(jié)束語
在有機(jī)化學(xué)課程上,通過這樣的課程設(shè)計和教學(xué)方法改革,學(xué)生通過理解而不是死記硬背掌握眾多的有機(jī)反應(yīng),從本質(zhì)上理解反應(yīng),從而在以后的學(xué)習(xí)工作中能夠舉一反三,達(dá)到真正學(xué)習(xí)的目的。同時化學(xué)史有助于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,并從化學(xué)家們的身上學(xué)到更多寶貴的品質(zhì),引導(dǎo)他們?nèi)ラ喿x更多化學(xué)家的傳記,拓展學(xué)習(xí)內(nèi)容,提高綜合素質(zhì)。安全意識教育在有機(jī)化學(xué)中非常重要,在有機(jī)化學(xué)課程中不可忽視。
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