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關鍵詞:化學工程;節能;綠色化學;工程工藝
中圖分類號:TE08 文獻標識碼: A
前言:進入21世紀以來,環境問題越來越嚴重,而且,隨著人口的繼續增加,能源的持續減少,不可再生資源已經臨近枯竭,生活垃圾核工業污染物也在無情的破壞著生態環境,人與自然的矛盾就這樣不斷被激化。在化學生產過程中,通過不再使用有毒、有害的物質,不再產生以及處理廢物,生產無污染無傷害的目的正是綠色化學的設想。這雖然只是設想,但通過改進化學技術和方法,是可以達到減少有危害的化學產物的,綠色化學工程與工藝正是為了保證人類健康、生態環境,為促進化學工業節能目標而實施的。
一、綠色化學工業的概念
總結我們前面所闡述的,我們可以把其定義為無污染化學,所以在進行綠色化學工藝的過程中所產生的某種手段就是綠色化學工業技術,利用其原理從根源對普通化學反應產生的破壞進行整治。就綠色化學的特點來說,有以下兩點,第一,綠色化學的本質就在于適中保持人與自然的和諧相處,近幾年的快速發展而導致的環境破壞也就加速了綠色化學的快速發展;第二呢,綠色化學形成的結果是對環境友好的,綠色化學可以漸漸對付各種環境中產生的不利人類和自然發展
的因素。
但是究其根基,綠色化學是對環境的保護以及防范;而我們所說的環境化學就是對預防之后而無法達到效果的環境進行進一步的革新和處理,所以綠色化學和環境化學在起點和終點都是不一樣的。那么在其反應過程中,對于有害物質進行擯棄,就可以制止不利產物的生成,但是在當前發展來看,這種想法只停留在表層,但是我們相信,通過科學家們的不斷努力,這種想法終究會實現的。
二、傳統化學與綠色化學的根本區別
化學可以理解為是研究從反應物向其生成物轉化的的科學。傳統化學在一定程度上是以資源過渡消耗和環境嚴重污染為代價的先污染后治理的化學工藝,其導致的危害是資源不可再生和環境污染,嚴重地威脅著人類生存和可持續發展,如目前全世界每年產生的廢物達3-4 億噸;而綠色化學(也稱為環境友好化學)是從源頭上防止環境污染的新興科學。雖然傳統的化學與綠色化學都為人類生活做出了巨大貢獻,但綠色化學的根本思想是運用高選擇性和原子經濟性的反應,使用無毒無害的助劑、原料,生成環境友好的產品,而且經濟合理,從而在節約資源的同時變廢為寶。
綠色化學是對傳統化學思維模式的革新和發展,也就是說,綠色化學可簡單地描述為在化工生產反應過程中,改變了傳統化學的“先污染后治理”,是“從源頭上消除污染”,盡量不使用有毒有害物質,并減少或不生產廢棄物和有毒有害物質。近年來的綠色化學發展,充分體現了綠色化學與可持續發展之間的密切關系,
因此,綠色化學也被稱為“綠色與可持續化學”。
三、綠色化學應遵循的基本原則
1、污染預防優于末端治理污染;
2、盡可能的不用分離溶劑、試劑等輔助物質,若是不得已使用時,也應該是無毒、無害的;
3、在采用生產方法中盡量不使用和不產生對人類健康和對環境有毒有害的物質;
4、合成方法應具原子經濟性(atom economy),原料分子中的原子更多或全部地進入最終的產品是原子經濟性的核心目標。綠色化學的原子經濟性有兩個顯著有點:一是最大程度地利用了原材料,二是最大程度地減少排放廢棄物;
5、使用高選擇性的催化劑優于化學計量試劑;
6、生產過程能耗應最低且在溫和的壓力和溫度下進行;
7、設計具有高使用效益、低環境毒性的化學品;
8、在技術可行和經濟合理的前提下,盡可能地使用可再生原料;
9、盡量減少或避免非必要的衍生反應步驟(如使用物理化學過程、屏蔽基團、保護復原的臨時性變更等);
10、選擇參與化學過程的物質,盡量避免發生意外事故的風險;
11、化學產品在使用完后應能降解成可以進入自然生態循環無害的物質;
12、發展適時分析技術以監控有害物質的形成。
四、綠色化學工程與工藝的開發
傳統的化學工程與工藝對有害污染物的處理很被動,有滯后性,并且達不到根除污染物的效果,不但治理成本高,而且治標不治本。比如利用煙氣除塵、脫硫,雖然凈化了氣體,卻把污染物轉化成了廢渣廢水,不但沒有解決問題,反應復雜了處理方式。綠色化學工程與工藝,以零排放、清潔生產為原則,從化學反應著手,對污染進行有效的防止和控制。
1、采用綠色化學原料
化學生產原料是決定化學生產流程和工藝的主要因素,傳統化學工程采用的綠色原料大多為不可再生能源,選取這種化學材料,不僅增大了我國不可再生能源的消耗量,同時也增加了化學生產污染物質的排放量,所以采用綠色化學原料是綠色化學工程重點研發項目,選用可再生、無污染的化學原料,如自然物質、綠色化學物質等。苞米桿、蘆葦、纖維植物等農副產品廢棄物,這些物質是典型的綠色化學原料,將其投入到化工生產中,可以轉化成醇、酮、酸類的化學品,在轉化過程中,這些化學原料只會產生氫氣,不會產生任何有毒、有害物質。
2、采用高效高選擇性的反應原料
對于化學工業來說,化學反應是決定化學工業生產過程中生產成本和生產難度、充分利用化學資源等各方面的重要性因素。可以降低工業生產的成本,而且能夠提高產物純度,減少無效反應產物的排放,節約化學資源,在化學工業中,有機物的反應復雜,研究機制不確定,所以選擇合適的反應原料,不斷提高工業技術是對化學工業的發展有著重要的意義。
3、提高化學反應的選擇性
烴類選擇性氧化是一類具有強放熱性的反應,石油化工工業中時常發生這種反應,但是,它的生成物不穩定,很容易被進一步氧化,生成H2O和CO2。在各類的催化反應中,此反應一般不會被選擇,因為有時生成物中還會存在同分異構提,不利于得到最終產物,所以,為了簡化生產,一般都會使用選擇性高的試劑。這樣不僅可以降低分離產品和純化產品的難度,還提高了反應的選擇性,還能夠起到降低成本,節約資源,減少環境污染的作用。所以加強這一方面的研究會有很強的實用性,比如開發載氧能力強、選擇性好的新型催化劑,就可以應對不同的烴類氧化反應。
4、采用無毒無害的化學催化劑
近年來,化學反應越來越多的應用到了工業化的生產中,而催化劑對提高反應速率有著明顯的效果,所以開發新型高效、無毒無害的催化劑以成為綠色化學工藝的發展方向之一。如今,相關部門都在研發新的烷基化固相催化劑,此外,分子篩催化劑也得到了很好的開發和應用。
五、尋找高效綠色的化學催化劑對提升工業生產水平的作用
1、 污染治理
目前,化學工業有其是石油、化工、煤炭等重工業對環境造成重大污染,危害生存環境,破壞原有生態平衡,威脅人類生存。引起國際上廣泛關注,美國
1996年設立“綠色化學挑戰獎”表彰在綠色化學領域中做出貢獻的人。綠色化學的目標就是從化學生產的源頭上實現環境治理,消除環境污染,綠色化學改變了傳統化學工業先污染后治理的模式,實現預防、監測、零污染,預先環境治理,保護環境,資源可持續發展。
2、優化資源
化學工業絕大多數工藝都是上個世紀開發的,受技術發展的限制,化工領域是勞動密集型產業,高耗能、重污染、浪費原料、勞動力成本高,對大氣、水和土壤等環境排放高。使產品成本中附帶原料浪費、能源消耗、污染治理等成本。據統計,美國化工業1992年用于環保經費達1150億美元,治理污染經費達7000億美元,化學品銷售中資源節約和環境治理成本提升。綠色化學從約資源方面,提高使用效率,減少環境破壞,降低新產品經濟成本,有利于倡導節約型社會。
3、節能減排
節能減排就是節約能源、降低能源消耗、減少污染物排放。世界各國都制定了相關計劃來實現這一目標,美國綠色化學目標:2020年將廢棄物減少40-50%,化學生產行業消耗原材料降低20-25%。日本制定新陽光計劃,在環境化學領域倡導綠色技術,減少環境污染,發展減排新技術應用。中國2006年提出降低能源消耗和對外石油依賴,希望2010年,單位GDP能耗比2005年降低兩成、主要污染物排放減少一成。2013年國家發改委表示,為確保今后節能減排目標、推進綠色低碳發展,深入推進節能減排各項工作。綠色化學正是實現節能減排和環境保護重要工具。國家倡導在重點領域節能減排,推進企業節能低碳行動,開展綠色化工行動,加強環境治理,加大治理力度,引導循環經濟,著力增強全民節能減排意識,實現共創和諧社會,建設美好家園。
4、化學工業中綠色化學的應用
綠色化學的核心就是要利用化學原理從源頭消除污染,做到完全無公害無污染,因此它又被稱為清潔化學,應用范圍廣泛,它涉及有機合成、催化、生物化學、分析化學等學科。工業中化學反應發生的條件一般都是高溫高壓,在反應過程中,只有適宜的溫度和壓力才能使用現代化學工業的技術,另外加上綠色化學的高效催化劑,這項工程才得以不斷發展。例如上文提到的低維材料碳納米管,催化裂解反應中有很大的化學功效。
5、化學工業中綠色化學和現代生物結合的應用。
講到了催化劑,這就涉及到另外的技術性學科生物技術。生物技術的就是高科技與高端專業知識結合的產物,學科內又分為細胞工程、基因工程、胚胎工程等等。在化學產業中主要應用于生物化學。在化學工業生產過程中,選取有機的生物材料,主要是動植物的原料,另外也會采用他們經過上千年演變的產物―地下的煤炭等。催化劑主要由人工催化劑和自然催化劑,分別由人工合成以及采用天然動植物的生物酶。這樣能夠滿足現代化學工業發展的需要,同時也能切合可持續發展的指導思想,節約能源,維持現在生態平衡的狀態,推動化學工業發展。
六、結束語
綜上所述,可持續發展在當今社會顯得越來越重要,因此化學工業生產中也要遵循這個指導性思想,采用選擇性高的原材料,節能減排,利用高新化學催化劑,最大程度的減少污染物排放,不斷增高有效產物純度,在資源有限的前提下,保護生態環境,維護現有的生態平衡。綠色化學在整個化學工業的發展中,有著實質性的意義,高新技術性產物催化劑的使用能改變現有產業結構和傳統的生產過程,加速化學工業發展。
參考文獻:
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目前,催化原理的教學主要是采用“講授知識—教師演示—學生模仿練習—教師總結”的方式。這種教學方式能夠促進學生理解催化基本概念和原理,但是不利于培養學生發現問題—分析問題—解決問題的能力,更難以激發學生的自主性和創造性學習。當然,催化原理教學內容中的反應動力學部分要靠數學推導,因此適當采用傳統的教學方式是必要的。但是,對于不同催化劑體系的理論,要有效地實現教學目標,案例教學法就顯得非常重要。一些教學實踐表明:通過案例教學法講授催化基本概念和原理,學生能明顯提高學習興趣、自學能力、分析問題能力和實驗設計能力;同時,理論考試成績和文獻閱讀能力也能夠得到提高。事實上,催化原理課程往往是在學生完成無機化學、有機化學、分析化學和物理化學等基礎課程學習之后開設的。催化原理中涉及的基本概念和原理,都與這四大基礎化學課程密切相關。但是,學生們在學習催化原理過程中往往忘記聯系已學知識,對基本概念和原理死記硬背,教條地處理問題。而精心設計的案例,可以引導并幫助學生總結和歸納基礎課程的知識,分析和發現已學知識與新知識的關聯,讓學生認識到催化原理是始于基礎化學而又有別于基礎化學的,這樣就加深了他們對催化基本原理的理解,同時也培養了其分析問題和解決問題的能力。
二、案例教學法的問題
在實際教學中,由于教師對案例教學法了解不準確、案例庫建設不足等原因,案例教學的實施常常存在下面一些問題。
(一)案例教學內涵理解存在誤區
很多授課老師把案例教學法簡單理解為舉例子。實際上,兩者是有本質區別的。案例教學中學生是主角,居于主要地位,由學習的客體轉變為主體;而舉例教學中授課教師是主動的,居于主導地位。案例教學是引導學生通過對案例本身的分析、交流、討論,做出相應的判斷及決策,提高分析問題和解決問題的能力,幫助學生較深刻地把握和理解基本概念和原理;而舉例教學是在講授完基本概念和方法的前提下,讓學生通過例子理解和運用知識。值得指出的是,催化原理案例教學中的案例,必須具有典型性、完整性、啟發性和真實性。
(二)案例庫建設不足
催化原理的教學往往是通過實例的歸納總結來闡述基本概念和理論。選用實際的催化劑或催化反應例子為素材,能夠增加教學的生動性和趣味性。但是,教師不能把案例教學簡單地理解為對實際例子的歸納和總結,它應該是一種由教師提出問題并讓學生去分析和解決問題的教學方法。國內的催化原理案例教學尚處于發展階段,盡管關于催化劑和催化反應的相關實例非常多,但是能夠通過合理的設計和提煉成為符合案例教學要求的案例數目仍很有限,特別是結合能源化工生產的案例。
(三)教學對象背景復雜
催化原理是多數化學工程學院開設的選修課程。由于選課學生的專業不同,而不同專業的課程設置有差別,導致選修該課程的學生理論基礎差別較大。因此,教師一方面需要調整理論講授內容,采用案例教學培養學生的學習興趣和運用理論去分析、解決問題的能力;另一方面應該在引入案例教學時考慮學生的知識儲備,特別是對化學相關基礎知識的掌握情況。
三、單一典型案例教學
【關鍵詞】改革思路;課件制作;教學效果
我校《高等無機化學》課程是化學工程與技術碩士研究生的一門重要學科學位基礎課,該課程對培養學生的創造能力,提高學生素質具有極其重要的作用,對“承前啟后”,幫助學生鞏固專業學習思想有重要影響。但《高等無機化學》課程是理論性很強的課程,如何運用現代化教學手段,探討新的教學模式,調動學生自主學習的積極性,實現優秀教學資源的共享,切實提高高等無機化學課程的教學質量和教學效果,是廣大高等無機化學教育工作者急需研究的課題。本課題廣泛吸收國內外高等無機化學優秀教材的精華和全國高等無機化學課程建設的經驗,并結合我校化學工程與技術碩士研究生的特點,開發研制具有我校特色的高等無機化學課件,對提高高等無機化學課程教學質量具有重要作用。
一、高等無機化學教學改革思路
我院高等無機化學課程改革的總體思路為:整合教學內容,強化對學生創新能力的培養,著重提高學生的科研能力以及科學素質。根據上述的總體思路和教學的基本要求, 著重介紹高等無機化學各分支具有開創性的新成果。 介紹當前高等無機化學的研究前沿和研究熱點,以使學生能了解當前無機化學研究的發展方向,同時優化教學內容,研制高等無機化學多媒體課件,探討高等無機化學多媒體教學效果。
二、高等無機化學多媒體課件的研制
根據化學工程與技術研究生專業的需要,以研制高等無機化學多媒體課件,其內容包括元素周期系和相對論效應、酸堿理論和非水溶液、熱力學函數和無機物性質、分子對稱和群論、過渡元素化學、原子簇化合物等章內容。采用理論與實踐相結合的方法,邊研究邊實踐。開發多媒體課件要求以內容豐富、特色鮮明,符合21世紀高等教育改革和發展的大趨勢。課件開發力求①內容精練、重點突出;②界面美觀、布局合理;③易于操作;④圖文并茂、形象生動。探討如何發揮多媒體、網絡技術的優勢,探討信息化教學的新模式,切實提高高等無機化學課程的教學質量和教學效果。我們制作的高等無機化學多媒體課件共包括5章內容,第1章元素周期系和相對論效應;主要講多電子原子的軌道能量;原子結構次級周期性及周期系中的相對論效應;第2章酸堿理論和非水溶液;主要介紹質子酸堿理論、Lewis酸堿理論、軟硬酸堿理論、非水溶劑酸堿理論;第3章熱力學函數和無機物性質;晶格能與離子化合物的穩定性,鍵能與共價物質的穩定性及熱力學性質和鹽類的溶解性;第4章分子對稱和群論;簡單介紹一些分子的對稱元素、對稱操作和群論的基礎知識;第5章過渡元素化學;主要介紹過渡化合物的電子光譜及磁性,八面體場配合物、平面正方形場配合物與四面體場配合物取代反應的理論區別;第6章原子簇化合物。主要主要介紹硼烷、碳硼烷的基本結構和成鍵方式;增補了高等無機化學實驗16學時,以增強學生的綜合創新動手能力。高等無機化學課程用傳統的教學手段很難使學生理解掌握,采用多媒體教學手段,使內容更加形象化、具體化,有助于學生的理解,使學生有更加直觀的感覺,調動了學生的主觀能動性、學習興趣。
三、高等無機化學教學方法和教學手段的改革
高等無機化學教學方法和教學手段的改進是提高教學質量的措施之一,采用先進的教學方法和教學手段,拓展課堂的時間和空間,會極大地提高教學效率和教學質量。多媒體教學能改變傳統的“粉筆加黑板”的教學模式和教學方法,另外,多媒體教學的信息量比較大,能增加課堂教學的生動性和直觀性,大大地改善傳統教學中存在的一些問題,提高教學效果。根據專業的特點,我們對高等無機化學課程內容進行了調整,調整后的課程突出了高等無機化學與其他學科的交叉,有利于學生能力的培養。
我們開發了一套高等無機化學電子課件作為學生上課使用,逐步實現高等無機化學教學與管理的網絡化,有利于教與學,是提高教學效果的良好途徑之一。
四、高等無機化學課件在教學中的應用
為了學生能很方便地進行自主學習,教師也能很方便地更新教學內容。為今后的學習和工作打下良好的基礎。采用高等無機多媒體教學時應該注意以下環節:
1、采用靈活機動的教學方式,嘗試了多種教學方法,如: 采取探索、研究型教學和學習模式啟發式、討論式、互動式、交流式、充分調動學生學習的積極性; 在組織課堂教學時,對部分教學內容鼓勵學生自學,如對稱操作和群論的基礎知識,原子簇化合物,金屬有機化合物等。引導學生如何閱讀參考資料,怎樣吸取知識的精華,促進學生學習的積極性和主動性,獲得良好的教學效果。
2、將多媒體技術與優秀教學資源有機結合,黑板與課件有機結合,滿足教學體系、教學方法和學生學習的要求,激發學生學習高等無機化學課程的興趣,提高研究生教學的質量,建立立體化、現代化的教學的新體系,有利于創新人才的培養。
3、在教學過程中,在講解時教師有時難以把握授課進度和重點。學生不需要在課堂上忙于抄筆記,課后利用拷貝的多媒體課件可以自由復習,提高了高等無機化學教學效果和學生的學習興趣。,使多媒體課件的制作更加完善,授課內容更加豐富靈活。隨時在課件制作中增加最新最前沿的進展內容。經過對教師授課思路的整理,更可能給研究生教育帶來新的活力和學習的主動性。任課教師備課時,可以根據教學內容和教學目標需要,利用教學資源庫中多媒體資源中的原始素材,如文字、動畫或是錄像等形成具有鮮明個性特點的教案和課件。
4、采用多媒體課件備課時間要比傳統的備課花費時間更長,只要充分修改電子教案,充分認真備課,在講上下大功夫,一定會獲得滿意的教學效果。
5、使用多媒體授課時,教學進度與傳統的黑板授課教學進度要保持一致,多媒體授課節省時間,把剩余的時間放在內容分析上,舉一反三,化難為易,這需要教師有淵博的知識面,有豐富的教學經驗,才能適應教學要求。
6、課件必須授課教師親自制作,親自修改,用自己制作的課件上課才能發揮最佳效果,否則,采用別人的課件上課,自己又沒有很好的修改,這樣教學效果打折扣。如果使用他人課件上課,教師必須在認真修改課件的基礎上進行教學,才能獲得較好的教學效果。
7、采用課件授課,翻頁要慢,給學生留有思考時間,發揚傳統教學的優點和多媒體教學的優點二者有機結合,是提高多媒體教學效果的成功關鍵。
8、每講完一次課,課后及時修改課件,課后備課,效果更好。
五、總結
高等無機化學作為我校化學工程與技術碩士研究生的一門重要學科學位基礎課,教學難度確實很大,我們經過幾年來的教學實際經驗,通過采用靈活多樣的教學方法,研制好多媒體課件,用好多媒體課件上課、科研與教學相互滲透, 全面提升教學效果和教學質量。
致謝
本論文得到江蘇省教育科學研究所課題(2010-R-17272)資助,特此致謝!
參考文獻:
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[3]孫漢文. 教材建設的原則與實踐- 關于幾個關系問題的處理[J].高等理科教育,2006,(1):106-108.
關鍵詞:多媒體;普通化學;教學方法
多媒體技術的優點在于可以將問題直觀、形象地展現出來,樂于被同學們所接受。多媒體技術運用視頻、動畫、圖片等資料將很難理解的問題通俗易懂展示給學生,這也帶動同學們學習的積極性,強化學習動機,完善學習方法,挖掘學生無限潛能[1]。因此多媒體作為教學的平臺有著得天獨厚的優越性。作為一門通識教育課程,普通化學主要包括有機化學、無機化學、分析化學和物理化學四大化學。其主要教學目標是不僅讓學生認識和了解化學的一般規律和基本原理,此外,還注重基本概念和原理的闡述,科學思維方法的培養,啟發學生了解化學在自然科學發展中的地位和化學在提高人類生活水平方面的作用。普通化學的教學結合計算機多媒體的獨一無二的特點,可以提高學生對化學學習的熱情和學習效率,對抽象難懂的化學可以有更深一步的理解。本文是作者基于多年實際教學探索,并結合多媒體計算機本身特點與我校學生學習的實際情況,所進行的一些思考和相關探討。
1多媒體計算機有利于激發學生的學習興趣和認知主體作用的發揮
計算機區別于其他媒介最大的特點是信息及時反饋。譬如,電視機將視覺聽覺合一,而計算機新媒體不僅如此,還真正意義上實現了人與機器的互動,不僅信息以圖文并茂的形式呈現出,且豐富多彩,激發了人們的興趣。課堂教學要想取得良好效果,需要彼此良好的溝通互動,這對課堂教學具有重大意義。而計算機新媒體可以滿足這種需求,這樣一來,既能快速有效的刺激學生學習的欲望,又能深入和強化學生學習的原動力,使得他們的學習效率大大獲得提升。計算機和多媒體計算機這種獨一無二的優勢不僅成為教學的有效手段,而且成為改變傳統教學模式乃至教學思想的一個重要因素。在傳統的教學中,老師總是按照既定好的計劃把知識傳授給學生,在整個課堂教學過程中,學生的角色很被動,即處于被灌輸的狀態[2]。然而,如果通過多媒體計算機來進行同樣的學習過程,則學習的氛圍完全不同:學生可以根據自己的興趣有選擇性的選取自己感興趣的主題和內容,并且可以根據自己的基礎適當選取適合自己的學習方式和內容。由于學習方式的改變,使學習的方式更加符合自身的習慣更容易激發出學生學習的欲望。只有外界刺激與人的內部心理過程相互作用才能獲得意想不到的效果,可以充分發揮學生的主動性、積極性,真正體現學生的認知主體作用。
2使用多媒體教學能有效提高課堂授課的質量和深度,拓寬視野
多媒體教學對于解決目前高校壓縮教學課時問題的解決優勢明顯,是一個很好的選擇。在多媒體教學方式的輔助下,教師能夠將一些抽象難懂的理論用更加簡單易懂的方式形象地表達出來,不僅促進了課堂授課的質量,而且可大大節省講課和板書時間。例如在講解粘彈性時,如果單純口頭講述各種模型,如麥克斯韋模型和開爾文-沃伊特模型,雖可表示出高聚物粘彈的主要特征,但由于高聚物中實際運動的單元的多重性,須用多元件組合的力學模型來描述。這有些抽象,很難被學生所接受,如何能更好的展現出整個模型作用的過程,我們采用計算機作圖模擬,將整個過程生動形象的表示出來,也樂于被同學們接受。對于學生而言,學習的過程變得更為容易掌握;對于教師而言,教學的時間得到大大節省,一舉兩得。不僅如此,利用數字化的多媒體教學方式授課,還能有效地提高課堂授課的質量和深度,拓寬學生的知識面和視野。例如在實際應用中,利用flas展示整個反應的流程,不僅簡單,而且可以更好地讓學生對整個反應過程在頭腦中形成系統,或知識框架,加深了對整個反應認識。促進學生的求知欲和激發探索精神,開發學生的創造能力和內在潛力。
3多媒體教學有利于突破普通化學教學中的重點和難點
將擁有優秀的圖文處理能力特點的多媒體技術應用于普通化學的教學理念和過程中,可以把微觀的知識進行宏觀的模擬,把復雜的問題能夠簡單的模擬出來,把枯燥無味的知識變為形象的記憶。進而解決了在學習中遇到的許多實際問題,把抽象難懂的問題變得直觀化,減小了學習的難度,更加順利的突破了在教學中遇到的疑難點。因為這種方法有趣,能吸引學生的注意力,因此也帶動了學生的學習熱情。在傳統的教學中,總是借助一些模型或掛圖等來輔助講解普通化學中遇到的難點,因為模型是完全靜止的,所以讓學生理解起來仍舊很困難。在多媒體課堂上,可以把抽象的、靜止的知識做成活動的、可視的動畫,增加了感性的成分,使學生更容易接受和理解[3]。例如,在《接觸法制硫酸》的課件制作過程中,運用多媒體技術把吸收塔內的吸收過程這一無法用肉眼觀察到的微觀變化,模擬成宏觀圖像加以演示,同時運用相關軟件穿插了對化學過程的解釋和原理分析,并加深了學生與老師的互動,達到最佳的教學效果。在普通化學的教學中,普遍的重點和難點主要集中于工藝流程和化學原理的講解,因學生缺乏空間結構意識和空間想象力,黑板上的平面板書無論如何也難以喚起學生的共鳴。利用CAI多媒體技術可以將相關的工藝流程從多個方面進行展示,并且對其中涉及的化學原理進行詳細詮釋,可以通過逼真的主體畫面和精練的規律歸納,牢牢地吸引住學生的眼球,同時激發出他們的求知欲,達到完美的傳授和學習的雙重效果。
4利用多媒體模擬輔助普通化學的實驗教學工作
作為一門以基本理論和實驗為基礎的課程,普通化學的實驗教學在整個教學過程中具有非常重要的地位,對于培養學生的實際動手能力和創新能力有著不可替代的作用。在普化實驗方面,可以通過計算機模擬幫助學生熟悉一些較為復雜且對身體具有一定危害性的實驗[4]。例如,向AgNO3溶液中滴加NaCl溶液生成的白色AgCl沉淀。學生往往只觀察到白色沉淀。有些實驗反應中含有中間體,如合成絡合物等。一些化學實驗由于實驗成本很高,這些實驗無法在學生們中廣泛開展實驗研究,早先這些令人頭痛的問題現在由于計算機的存在便可迎刃而解。在科學研究的前沿,理論指導實踐,大多科學家采取了利用計算機模擬模型,機理研究等,這便充分發揮計算機新媒體的功能。通過多年的教學經驗,我們發現學生們非常歡迎和喜愛一些利用Flash軟件制作的視頻和動畫形式,他們可以自主的通過生動的動畫界面,自由選擇適合自己的實驗,然后進一步選擇實驗目的、相關儀器使用原理、操作步驟和實驗結果等,達到良好的教學效果。但與此同時,應當注意到,用計算機模擬實驗作為一種手段,無法替代常規的實際化學實驗,它只是常規實驗的一種補充和強化手段。
5結語
總之,社會的發展,時代的進步,技術的日新月異,我們以創新的理念指導教學工作。在計算機新媒體中,繁冗的文字被生動的圖片代替,難以理解的概念被動畫代替。這使原本沉悶的課堂生動化,并有助于拓寬有限的教學內容。但作為一名教師,我堅信課堂上的精彩源于課堂下的精心制作,如果只把多媒體教學僅僅看作一種省心省力的教學手段,則很難達到預期的教學目標[5]。我們應秉承開拓創新,不斷探索的理念,使多媒體教學在普通化學教學過程中發揮更大的作用。
參考文獻
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關鍵詞: 預科教學 化學教學 民族院校
民族預科教育是基于我國少數民族政策關懷下的一個特殊高等教育層次,是我國高等教育的有機組成部分。同時黨和政府提出開發西部的偉大戰略目標,為西部民族教育工作提出莊嚴而神圣的任務,科技開發,教育先行,民族教育肩負著為民族地區培養“品德好,有戰略眼光的科技師才”的重任,民族預科是民族教育的重要組成部分,是為邊遠民族地區培養“科技帥才”不可或缺的環節。我院預科教育自2000年學院成立起即開始招生,規模逐步擴大,成為我院為自治區培養少數民族技能人才的重要途徑,成為學校的特色之一。其中民族預科理科班化學課是一門必修基礎主干課程。預科學生對化學課程的學習,對其升入本科后的專業學習具有比較重要的意義。本文結合教學實踐,通過對民族預科化學教學現狀的分析,對民族預科化學教學工作改進進行探討。
1.化學在預科教學中的作用
預科化學課是緊密圍繞預科教育目標開設的。預科學生經過了高考選拔,又被本科院校錄取,他們當中的大多數對化學要求較高。化學教育、應用化學、化學工程、生物及生化等專業學生到本科后,化學基礎課和專業課是他們的主課;文史、財經、政法類學生本科后將開設化學選修課,由于國家和地方某些法律和法令,以及某些政策和法規,都有明顯的科技背景,因此文理滲透已是必然規律[1]。因此,化學在預科教育中是很重要的,如何使學生在短短一年時間里,既能打好基礎又有一定程度提高,是我們在教學實踐中不斷研究、探索的重點課題。
2.少數民族預科化學教學現狀分析
2.1學生及學習現狀
2.1.1學生及學習現狀調查。
2014年6月對2013級即將預科畢業的300名理科預科生進行學習情況問卷調查,結果為:
(1)在高中階段進實驗室做過實驗的只占54%。46%的學生對化學的學習是純理論的,必然導致學生對理論知識的理解不深刻、不形象,動手能力極差,必將影響今后大學階段的學習。
(2)在預科學習一年當中,認真學習化學的占34%,沒有認真學習化學的占48%,學習態度一般的占18%。說明大部分同學學習化學的興趣不濃。
(3)認為有必要學習化學的占79%,原因大多為專業需要及興趣因素,少部分是因為生活離不開化學,學習化學可以擴充自身知識;沒有必要學習化學的占21%,主要原因是今后專業不需要。仍有部分同學意識不到學習化學的重要性。
(4)希望在預科班學習過程中引入大學知識的占81%,對預科教學中重復補習高中知識感到很厭倦的占46%。說明同學們對新知識有強烈的渴求及愿望。
調查結果總體顯示,我院預科學生總體基礎較差,學習成績參差不齊,學習積極性和主動性有很大差別。
2.1.2學生及學習現狀分析。
2.1.2.1學生化學素質參差不齊,總體基礎較差。
由于大多數學生來自貧困邊遠山區,山區師資短缺,數量質量跟不上,不得不利用非化學專業的教師教授化學,教師專業素養不夠高,導致許多學生基礎知識較差,有的人甚至連最基本的概念,如物質的量、物質的量濃度、摩爾質量、電離、水解等都不清楚。但是有少數學生的基礎還是相當不錯的,這就對教師教學提出更高要求。教師按照“預補結合”的原則教學,執行起來總有偏差,“預”多了,基礎弱的學生“吃不了”;“補”多了,一些成績好的學生“吃不飽”,教師在教學中很難把握好尺度。
2.1.2.2多數學生重理論輕實踐。
化學課程是一門實踐性很強的課程,實驗教學是化學課程教學別重要的環節,是將書本理論知識形象化、具體化的重要途徑,也是培養學生創新能力、觀察能力和操作能力的重要手段[2]。來自邊遠山區的學生由于教學設施差,實驗少,有的學生根本沒有進過實驗室,因而形成重理論輕實驗、重書本理論知識輕操作能力和觀察能力的學習習慣。
2.1.2.3缺乏學習主動性與積極性。
剛進大學的學生,一方面,他們的思想意識和行為習慣還停留在中學階段,習慣被動遵守學校與教師安排的學習與規則,還沒有形成自我管理學習與生活能力和習慣,缺乏學習主動性與積極性。另一方面,預科班的學生沒有正式進入大學相應專業學習,似乎對目前學習感到茫然,不明確學習方向與目的,缺乏主動性、積極性和學習動力,有的人甚至覺得自己將來不學化學專業,可以不聽化學課程,對化學課學習持可有可無態度。加之很多同學的學習是以應試為目的的,在沒有高考壓力的預科學習環境中,同學們不再有動力學習化學,認為預科就是保險箱,消極怠慢得過且過,在學習生活上都比較放松。不少學生高考前承受了極大的學習壓力,都有一種對學習畏懼和厭倦的心理。另外,民族預科學生大多數來自老、少、邊、窮地區,就其學習成績來說,是降低一定分數段錄取進校的,與直錄大學生在分數檔次上有區別。使學生容易產生自卑心理和低落情緒,導致學習積極性不高,甚至自暴自棄、自甘沉淪。
2.1.2.4缺乏良好的學習習慣。
一些學生缺乏良好的學習習慣、學習方法和思維方法,既沒有上課做筆記的習慣,又沒有自覺看書閱讀的習慣,更沒有獨立思考問題、鉆研解決問題的習慣。在學習方法上,有些學生希望大學教師像中學教師那樣細致、緩慢、反復訓練,學生沒有養成自學能力和習慣,有的甚至連作業也不能完成。某些學生沒有把學習當成一件重要的事情對待,常常對著電腦、手機娛樂上網,有的通宵玩游戲,從未想過認真對待學習。一部分學生認為考上大學后學習就不重要了,拿到畢業證去工作即可。
2.2教師、教學及教材現狀。
2.2.1師資短缺,教學效果不理想。
課堂教育的成敗主要取決于教師的組織和引導。教師既要有淵博的科學文化知識,扎實的專業基礎知識,較強的課堂組織能力和教學機智,又要有高尚的人格魅力。而預科是一個比較特殊的中學向大學過渡的階段,教學特點是既“補”又“預”,教學時間只有短短一年,要想既補習高中知識,又預習本科內容,對預科教師而言要求更高。預科化學教師不僅要熟悉高中化學知識及教學方法,而且要熟悉大學階段化學知識,才能既補好高中知識,又嫻熟地引入大學知識,順理成章地完成預科化學向大學化學的過渡。雖然預科學生的目標不再是高考,教師可以不按照高考教學方式進行教學,但是也不能完全拋棄高考教學模式,畢竟學生剛剛從高考模式過來,如果突然中斷曾經的教學模式,則學生會感到不適應,因此教學中仍然要適當保留高中教學方法,教師要有一定的高中化學教學經驗才能滿足學生要求。一味按照高中教學模式也不行,學生沒有新鮮感,很快產生厭學情緒。當前我院化學教師短缺,沒有長期固定的預科化學教師。頻繁更換的教師教學經驗不足,自身對大學化學知識是比較熟悉的,但是高中教材及知識把握還不太好,使教學效果不理想,從而影響學生學習狀態。
2.2.2教學學時少、教法單一、重理論輕實踐。
民族預科化學教學存在學時少、內容多的現象,教師在教學過程中要達到預補結合,往往顧此失彼。現有學時僅夠復習高中知識,要充分過渡到大學化學知識顯得時間很緊張。
教師在教的方面存在一些問題。首先,由于學院教學條件、硬件設施跟不上,因此預科化學教學手段比較落后,一律采用板書教學。其次,教法單一,使整個教學過程枯燥無味,缺乏充分激發學生學習興趣和熱情的舉措。
由于教學設備落后、學時少等原因,因此我院預科化學未開實驗課,大體還是沿襲中學時期從概念至原理到公式到運算的單一授課方式。結果使學生的理論水平有所提高,但操作能力和觀察能力仍停留在中學階段,使學生逐漸喪失學習興趣。
2.2.3教材銜接性不好、缺乏針對性。
民族預科化學課教學的指導方針是“預補結合、以預為主,銜接性教學”,以此選定教學內容為復習高中化學知識,預學化學課程。由于沒有專門適合預科生的教材,因此我們把教材定位在高中水平上,現用教材選擇的是關于高中化學總復習的資料書。由于該書以復習高中化學知識為主,雖然有些內容與大學化學稍有銜接,但畢竟太過簡單和淺顯,從預科化學到本科化學的銜接性和過渡性明顯不夠,必然給教師備課帶來負擔,教師需要自行準備相關大學知識進行補充。可見,現行教材完全體現不出預科教學銜接性的特色,這種情況已嚴重影響教師和學生教與學的積極性。
同時,我們現招的理科預科生包含化學、生物、物理、數學、計算機科學等專業學生,而使用的教材卻是相同的,沒有針對性。教務部門并未將不同專業學生分班上課,僅按照文理分班,導致不同專業學生不得不接受相同教學模式及相同教學內容。如此缺乏針對性和層次感的教學活動,很難適應不同專業學生的學習需要,必然使學生學習積極性大為降低。
2.3學生對教學的期望。
調查問卷中,在談及對預科化學的學習及教學愿望時,調查結果多種多樣。主要愿望如下:
①希望能夠進實驗室,多做實驗。
②希望老師多講課外有趣化學現象、生活常識、新聞、社會話題,希望老師有激情、有幽默感,上課時想辦法活躍課堂。
③基礎好的同學希望老師多講些題型鞏固所學知識,希望老師講授的題型難度大一些,講課力求點到為止,不用反復強調分析;基礎差的同學希望老師講簡單題型,分析時盡量詳細,但基礎差的同學出于好奇仍然希望老師多引入大學知識。
⑤希望在預科班的學習能按照本科專業分班上課(當前是按照文理分班),便于同學間相互交流。
可見,學生存在各種合情合理的愿望,教學工作需要充分改進。
3.少數民族預科化學的教學改進
3.1多媒體結合板書教學,增強教學效果。
多少年來,預科化學教學一直都是粉筆加黑板的傳統教學方法,這種方法是教學資源缺乏情況下常用的,雖有其實用性但也存在不足之處,顯著表現為影響健康、內容多而時間少、教學手段單調。這種只借助書寫的講授會導致學生產生畏學、厭學情緒。同時,某些內容僅用板書表達不夠形象,不便學生理解,教學效果較差。如果在教學中引入多媒體教學,用一種形象的方式緩解語言障礙,就會大大增強教學效果。
多媒體技術指以計算機為核心,交互地綜合處理文字、圖形、圖像、聲音、動畫及視頻等多媒體信息,并使這些信息建立起邏輯連接,以表達更豐富、更復雜的思想的方法[3]。
多媒體教學使抽象的內容形象化,給我們提供克服傳統教學弊端的全新教學方式,使抽象、枯燥的學習內容轉化成形象的、有趣的動感內容,讓知識傳遞更通俗易懂。如金屬和非金屬元素的核外電子的運動狀況、化合后化學鍵的形成過程、電子的排布、各種烴類化合物分子的空間結構、氧化還原反應為基礎的電化學反應過程等,這些微觀過程可以在多媒體手段中得到較好的詮釋。另外,化學是以實驗為基礎的一門自然科學,由于化學實驗室硬件條件的限制,并考慮到實驗經費和實驗時間、安全等因素,很多實驗難以作為演示實驗或學生實驗走進課堂,此時借助多媒體播放演示實驗,效果非常理想。
3.2預科化學教材建設迫在眉睫。
教材是教師講課的依據,傳授知識的根本,是學生的學習資料,獲取知識的重要來源,教材是課程建設的重要環節,是提高教學質量的關鍵,對我院現行采用的教材不能符合預科化學教學要求。因此,預科化學教材建設迫在眉睫,內容不能照搬高中和大學的知識,關鍵是如何體現銜接性,以符合預科教學的指導方針。同時要以人為本,符合學生實際情況,符合時展和化學知識更新。
3.3提高學生對化學的學習興趣。
興趣是推動學生自覺學習、積極思考的重要動力,是創造力產生的必然條件。任何一門學科,只要學生對它發生了興趣,就能自覺主動地學習、思考,就一定能把它學好。但學生的學習興趣不是與生俱來的,是需要后天培養的。教師在教學過程中不可單一地講解理論、概念,單一的概念、原理、理論、運算教學方式枯燥無味,容易導致學生喪失學習興趣[4]。教學過程中可把化學課程教學與當下社會關注的熱點問題和生活中常見的問題聯系起來,則容易吸引學生,刺激學生求知欲,激發其主動思考和學習的興趣。例如,結合課程教學內容,向學生講解當前人類社會最關心的環保、能源、材料問題,介紹當前生態文明建設和可持續發展戰略等問題,選擇環境污染對人類生活影響的特別案例進行分析。另外,化學現象鮮明、生動,最能引起學生的注意力,更能激發學生學習興趣,教師教學過程應加強演示實驗,激發學生學習化學的興趣。
3.4安排學生實驗。
化學是一門實踐性很強的學科,也是一門以實驗為基礎的課程。實驗是化學的靈魂,是化學的魅力和激發學生學習興趣的主要源泉,更是培養和發展學生思維能力和創新能力的重要方法和手段。民族預科學生多來自老、少、邊、窮地區,他們在中學時代的化學課學習基本從書本至書本,從理論到原理,很少上實驗課。在預科學習階段,同樣由于設備不足的原因,化學實驗課基本無法開展,教學方式基本還是從概念到原理到理論到運算,學生動手能力很薄弱。同時,由于缺少生動的實驗過程,學生學習興趣大大降低。因此,在預科階段很有必要開設學生實驗,從而銜接中學化學實驗和大學化學實驗的功能,彌補知識缺陷,強化操作技能,為后續化學課學習打下良好基礎。
總之,在化學教學實踐中,只有通過對教學內容適時改革,加快教材更新,推進教學方法和教學手段改革,才能有效達到預期教學目的。另外,教師要愛護學生、尊重學生、關心學生,了解他們的學習生活情況,關心他們的思想動態,幫助他們解決實際困難,才能激發學生學習興趣。教務部門應按專業分班,以便教師能進行針對性教學,學生更能積極主動地學習,對教學具有更大促進作用。
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關鍵詞:語言;理論;語法;詞匯
中圖分類號:H0文獻標志碼:A 文章編號:1673-291X(2008)15-0229-02
語言是人類特有的最寶貴的財富。語言與各界各業的每一個人都有實際的關系,因為我們每做一件事情幾乎都得使用語言。語言的使用,在多數情況下,是自動的,十分自然的,并不比呼吸和心臟的跳動更引起人們的注意。但是當我們碰到別人的說話跟自己不大一樣而感到奇怪,或者觀察孩子學話,或者對某種說法寫法是否正確有懷疑的時候,語言也會引起我們的注意。
此外,許多人要了解一些關于語言的情況是出于職業的需要,這跟只是會使用語言是兩碼事。下面是些例子:
1.語言糾正者,他的任務是幫助別人克服語言運用中的困難和障礙。
2.本族語的作文教師,他要了解語言的理由大致同上。
3.外語教師。
4.文藝家,他必須了解自己的工具及其能力,正像畫家必須了解顏料畫筆和色彩一樣。文學批評家關心語言也出于類似的原因。
5.心理學家,他知道語言是區分人類的行為和老鼠猿猴的行為的關鍵因素之一。
6.人類學家,他要了解語言出于兩方面的原因: 首先語言是他所謂的“文化”的一部分;其次,在人類學的調查工作中他常常面臨與語言有關的一些實際問題。
7.傳教士,他不得不學習某種完全陌生的語言,這種語言沒有現成的課本或詞典可用,學習它不僅是為了處理日常事務,而且也是為了更好地傳教和翻譯圣經。
8.歷史學家,他關心語言是因為他的資料來源是文獻,也就是過去的語言的書面記載。
9.哲學家,特別是在他研究邏輯,語義,和所謂“邏輯句法”等問題的時候,需要語言知識。
10.通訊工程師,他的一部分職責是用口頭形式(電話,無線電)或書面形式(電報,電傳)在兩地間傳遞信息。
語言學和運用語言知識的其他種種領域之間的關系很像純化學和化學工程之間的關系。假定一家工廠過去一直用天然染料印染產品,后來染料的來源受到了威脅,或者價格猛漲,于是尋找一種容易獲得而價格又比較便宜的有效代用品就成了化學工程師的任務。解決這個問題,他需要利用純化學的各種已知的事實,然而許多事實并不是為了這種應用才被發現的。
當然,“純”和“應用”之間的關系并不總是協調的。有時,面對實際語言問題的人不耐煩去請教 “純”語言學家;有時請教了又得不到幫助。這偶爾是因為這位語言學家對這一問題不感興趣,更常見的是他迄今收集到的系統知識還無助于解決這一問題。當這種情況發生時,搞“應用”的人就自己去探索,找出可行的解決辦法。對語言學的許多主要貢獻正是這樣做出來的,它來自從古典語文學到電機工程的各個領域。任何人發現的有關語言的任何情況都是語言學家加工的原料。
語言學不是一門天生困難的學科,但有幾點常常給初學者造成麻煩。一部分僅僅是術語問題;可是另一部分則是由外行人和專家們對語言的不同看法造成的。
(1)語言學家區分語言和文字,而外行人則傾向于把這兩者混同起來。 “說的語言”和 “寫的語言”這些外行的說法意味著言語和文字基本上只是同一個東西的兩種不同的表現。外行人常常以為文字比言語更為基本,其實情況幾乎完全相反。
人類在幾百萬年以前就會說話了,與此相比,文字是晚期的發明。個把世紀以前,在文明的國家里,識字是特權階級的權利,千百萬人不會讀,也不會寫。甚至今天,世界上有些地方還有大量的文盲。
根本改變對語言和文字關系的誤解,是不容易做到的。舊習慣十分頑固。掌握了直接討論語言的適當專門詞匯很久的人,不通過文字仍不免出現失誤。如果知道語言學界完成這種根本的轉變也花了幾百年的工夫,我們就會感到心平氣和了。
(2)外行人討論語言,很多時間是花在“正確性”的問題:it is I 是否比 it’s me 更“正確”? To whom 是否比 who to 更“正確”? ain’t 錯在那兒? “不正確”的形式是不是在任何情況下都得避免?
說來可能會使人感到吃驚:語言學家對這些問題并不特別地感興趣。可是請不要誤解,這并不意味著語言學家贊成不正確的形式,或者不承認正確形式和不正確形式之間確實存在區別。語言學家作為語言的使用者,也跟別人一樣,要受社會習慣的約束,在習慣的范圍之內享有跟別人同樣種類和同樣程度的自由。他在語言的使用中可以是個純語派,也可以不是。可是這跟他特別關心的事情,即分析語言,沒有什么關系。
語言學家作為語言的分析者,不論“正確的”形式還是“錯誤的”形式他都得觀察并記錄下來。
(3)語言和文學之間的關系是天然密切的。文藝家用語言手段進行創作,正如畫家用色彩,作曲家用音響進行創作一樣。雖然如此,兩者的研究卻是不可混同的。畫家和化學家都對顏料感興趣。畫家的興趣集中在不同色彩的有效選擇和搭配以及畫布上的形象結構上。化學家的興趣則是畫家所用的顏料的化學構成。有些物理學家專門研究聲音,甚至當他們處理樂器產生的音響時,他們的興趣也跟作曲家演奏者或音樂聽眾很不相同。同樣,語言學家也關心文藝家的原材料,但他不管這些原材料是用于文學目的還是別的什么目的。
現今世界上語言的數目大約是三四千種。精確的數字說不出來。一個原因是:有些地區、特別是南美洲和西太平洋的部分地區的語言缺乏可靠的資料。另一個更基本的原因是:即使資料充足,也無法總能判定兩群人的話是不同的語言,還是一種語言的不同方言。
每種語言都定出一個語言社會,即通過共同的語言能直接和間接地彼此進行交際的一整群人。語言社會之間的界限不是很明顯的。有些人能實際運用兩種或兩種以上的語言,叫做雙語人或多語通,不同語言社會的成員可以通過這些人建立接觸。多語通大抵基本上屬于一個語言社會,只是部分的掌握別種語言,可是偶爾也有例外。
在多數情況下,語言社會的界限與政治疆界是一致的。例如過去在美洲的許多印第安部落的全體成員說的語言,沒有別的社會說這種語言。今天在世界的許多地方仍然能夠見到。但是這一概括也有例外。瑞士是單一政治實體,它有四種不同的語言。相反地,英語是一種語言,不僅英國和英聯邦的許多國家說它,美國也說它。
今天的有些語言社會是非常大的。英語有幾億人把它當做本族語言,還有千百萬說其他語言的人為了事務專業或政治目的學習它。俄語法語西班牙語德語漢語和少數其他語言,也有非常多的人使用。有些專家說, “漢語是一群有親屬關系的語言而不是一種語言。但即使把這群語言分開來計算,至少其中的北方話仍可列入上面的名單之中。
契梯馬查語則是另一種極端,它是美洲的一種印第安語,30年代后期只有兩個人說它。一種語言落到如此地步,它的命運就注定了新一代人不去學它,隨著老年人的死亡,這種語言也死亡了。但是如果一種語言有幾百人使用,對它的前途就不敢作這樣的預斷。
現今的語言里只有很少一部分有書面記載,使我們知道它們過去的情況。例如我們有早在公元世紀末的英語文獻,它們看來不像英語,但確實是英語的文獻:文獻里所用的語言逐漸變化,經過一千二百年的時間,變成了我們現在所說的英語。
我們也有書面記載證明,有些語言先前曾經存在過,現在已經完全消失了。我們有從古代意大利留傳下來的大量碑銘和一些文獻,它們除拉丁語之外還用別的幾種語言寫成。這些語言中的奧斯干語昂伯里安語跟拉丁語相近,別的語言,如埃特魯斯干語則不然。所有這幾種語言都隨著羅馬政治霸權的興起而被拉丁語湮沒了,就如契梯馬查語不久前被英語湮沒了一樣。今天,只有拉丁語以所謂羅曼語的形式幸存下來。羅曼語包括:法語葡萄牙語西班牙語加答郎語意大利語羅馬尼亞語和少數其他語言。這些后起的形式中,還有也消亡了。我們知道,最后一個講達爾馬提亞語(羅曼語的一種,說這種語言的人居住在現在的南斯拉夫)的人是不是1898年在一次礦井爆炸中死亡的。
關鍵詞:石油化工機械;防腐設計
中圖分類號:S611文獻標識碼: A
腐蝕介質廣泛地存在于化工企業的日常生產工作環境中,在這樣的環境中,機械設備的腐蝕程度通常會更加嚴重也更快,所造成的損失也較大。因此要加強化工行業機械設備的防腐蝕能力,對提高機械設備的使用年限,降低企業的生產成本等,都具有較大的意義。
1 設備發生腐蝕的原因及分類
1.1 發生腐蝕的原因
眾所周知,化工機械設備本身是金屬構成的,只要是金屬它就會因為溫度、濕度等外界條件的影響,從而導致金屬發生銹蝕。在當下環境中的工業企業,特別是各個化工企業內,其環境中都含有大量的 CO2、SO2、硫化物、氫氧化物等一些有害物質,再加上不同的企業不同的廠房在不同環境下的溫度和濕度都較高、較大,因此在這些環境因素的綜合作用和影響之下,金屬就可能會與這些有害的物質發生強烈的化學反應,進而形成了腐蝕。
1.2 腐蝕的分類
1.2.1 按照腐蝕所產生的原因以及表象進行分類。可以將腐蝕分為:疲勞服役,剝層腐蝕,工業大氣腐蝕,高溫氧化腐蝕以及酸性大氣腐蝕,等等。
1.2.2 按照腐蝕所產生的機理進行分類,化工機械中的腐蝕主要可以分為化學腐蝕和電化學腐蝕兩種。
電化學腐蝕,則主要是指金屬材料在與電解質溶液進行接觸以后,發生了電極反應而發生腐蝕,這種反應是一種氧化還原反應,主要因為環境的潮濕所致。
化學腐蝕的含義主要是指金屬的表面與周圍的介質發生了化學反應,進而使金屬遭受了破壞,主要是因為環境溫度過高、較為干燥所致。
2 腐蝕產生的化學機理
2.1 電化學腐蝕機理
金屬發生的電化學腐蝕,主要就是因為金屬的表面層與離子導電介質所發生的電化學作用,從而遭到了破壞。任何按照電化學機理所產生的腐蝕,都會包含至少一個的陽極反應和陰極反應,同時還會通過金屬內部的電子流,以及在介質中的離子流進行聯系。
陽極所發生的是氧化過程,主要就是金屬離子從金屬中轉移出來,轉移至介質中,同時放出電子流,然后與介質中所存在的離子流進行聯系,結合到一起。
而陰極反應則相對的是介質中的氧化劑組成成分,通過吸收來自于陽極的電子進行還原的過程。電化學腐蝕因為電流不會對外進行做工,都會在腐蝕電池的內陰極發生自耗反應,這樣的反應,無疑就會加快金屬被腐蝕的速度。
2.2 工業大氣的腐蝕機理
在工業污染較為嚴重的地區中,空氣中所包含的 CO2、SO2、硫化物、氫氧化物以及鹽等揮發物,還包括一些工業粉塵,這些都是一些腐蝕性的介質。在以上介質物中,在潮濕的條件情況下,酸性氣體就會與水結合生成無機酸,而這些酸就具有極強的腐蝕作用。例如一些鐵制的合金,在這樣的介質中,就會發生一連串的化學反映,致使鋼材被嚴重的破壞。
在工業大氣的環境下,機械腐蝕是由電化學腐蝕和直接化學腐蝕綜合作用的。從電化學腐蝕以及化學腐蝕的本質來看,都是因為金屬原子在失去電子以后變成離子的一個氧化過程。其主要的區別就是發生的環境背景不同而已,化學腐蝕是金屬與周圍介質在高溫、干燥的環境中所發生的化學反應,而電化學腐蝕則是發生在潮濕的環境下,發生的氧化過程。
3 化工機械設備的防腐蝕設計、裝置工藝
金屬材料極容易遭到腐蝕破壞,所以在機械設備的采購過程中,應該要對機械設備的采購選用、安裝使用等環節進行綜合的考慮,并且要選擇合適的配套附件,對設備的附件功能以及防腐蝕設計,具有相同的重要作用。
3.1 材料的選擇
被用在制造業中的機械設備材料,大多都是碳素鋼。這種鋼價格較低,同時采購較為方便,而且便于對其進行加工。這樣的鋼在普通的工作環境中使用,不會發生較大的腐蝕,對機械設備的使用,也不會造成較大的危害。但是如果是在化工行業中使用,其工作環境就可能會對其造成較為嚴重侵蝕。
例如常用的 Q235 鋼,在濃度較高的腐蝕性介質中,其腐蝕速度十分的高,即使對設備進行防腐涂漆,但是很容易造成漆膜出現局部脫落或是劃傷,也可能會致使其腐蝕面積不斷擴展,大大降低了機械設備的使用壽命。因此,化工企業通常都不會選擇使用這樣的材料,而選擇一些具有耐腐蝕性能的普通低合金鋼,作為機械設備的制造基材。低合金鋼的價格雖然稍高,但是其所能夠取得的總體經濟效益,要比碳鋼好很多。
3.2 結構與工藝
如果機械構件的集合形狀設計,過于復雜或是不合理,就可能會引起熱應力、積塵、機械應力以及積液等缺陷,進而導致接卸的局部發生腐蝕情況,因此應該從防腐蝕的角度對結構的設計進行綜合性的考慮,通常情況下,要符合以下要求:
3.2.1機械構件的形狀易簡單;
3.2.2 防止機械構件表面有傷痕或是遭到損壞;
3.2.3 機械構件應該盡量選擇使用同一種金屬材料;
3.2.4 盡量減少機械構件中存在的縫隙;
3.2.5 選擇較為優質的防銹漆以及結構形式,以便于保證腐蝕介質與機械構件能夠完全隔離,尤其是要注意對焊縫進行涂漆,較為合理的涂漆結構,能夠保證構件的任何一面或部位,都能夠進行涂漆;
3.2.6 防止殘余水分在機械設備上有滯留情況,在設計的時候要盡量避免具有向上的容器狀凹處,如果不能夠盡量避免,應該要設置排水孔;
3.2.7 在對機械設備進行焊接時,要盡量防止出現應力集中或者是內應力的現象,要盡量采取連續的焊接工藝,間斷的焊接就容易產生內應力;
3.2.8 要盡量避免出現焊接缺陷,例如咬邊、焊瘤、未焊透等現象,這些都可能會導致其形成新的腐蝕點。例如咬邊就可能會導致出現應力集中,其凹陷邊也可能會形成夾縫,而焊瘤不僅僅會造成應力集中,還會致使焊瘤與母材之間形成一定的夾縫。以上這兩種焊接缺陷,都會造成較為嚴重的腐蝕現象;
3.2.9 為了能夠進一步防止發生縫隙腐蝕現象,對于構件的連接處的夾縫,要進行科學合理的設計。對于常見的構件連接形式,主要包括對接以及搭接兩種,這樣的連接中應該采用焊接的連接,同時還應該采取雙面連續的填角焊接,同時對于對接的接頭,還應該采用雙面連續的對接焊接,進而避免出現縫隙腐蝕的情況發生。
4 設備的防腐蝕方法
對機械設備進行防腐蝕的方法有很多,主要就是為了能夠改善金屬本身的特質,將腐蝕介質能夠與被保護的金屬進行隔開,或者是對金屬表面進行合理的處理,以改善電化學保護以及腐蝕環境等等。電化學保護法,主要就是依據電化學的相關原理,進而在金屬設備上采用一定的措施,進而使之能夠成為腐蝕電池中的陰極,從而減輕甚至是防止金屬腐蝕的方法,主要包括外加電流法以及犧牲陽極保護法。
外加電流法,主要是指將保護金屬與另一個附加電極作為電池的兩極,同時將被保護的金屬作為電池的印記,然后在外加直流電的作用之下,對陰極進行保護;
而犧牲陽極保護法,是采用電極電勢將被保護的金屬或是合金,作為電池的陽極,將其固定在被保護的金屬表面上,從而形成了腐蝕電池,而被保護金屬作為陰極,從而得到保護。
根據電化學的相關腐蝕原理,采取犧牲陽極保護法對機械設備進行保護是一種較為科學、合理且有效的方法。而目前,各個國家也廣泛的采用此方法,將其應用在各種較容易發生腐蝕的機械設備上,對其進行保護,并取得了較好的效果。
參考文獻:
關鍵詞:物理化學實驗;考核評價體系;探索實踐
高校課程學習效果評價是教學活動的重要環節。學生是教學活動的主體,考核是評價學生學習效果的常用手段,也是教學評價的核心內容。學業考評機制對驅動學生自主學習、培養學生創新思維具有舉足輕重的重要作用。評價結果也是學生保送研究生、評獎學金、出國留學申請等方面相對客觀的重要參考依據[1]。
1目前我國高校采用的主要考評機制
百分制考核在我國學生教育的小學、初中和高中階段,在一定程度上成為學生積極進取,學習理論文化知識的重要驅動手段。考試分數的高低成為學校特別是高等學校選拔學生的重要依據和客觀標準。這一體系沿用至今且仍然在我國眾多高校學習評價體系中占有絕對統治地位。然而進入大學階段,百分制考試手段的弊端日益凸顯,一定程度上喪失了其驅動學生掌握科學文化知識的功能。這與現行的學業評價考核方式———百分制考核有很大關系。當前高校通用的百分制考核,學生考試成績達到六十分即可全部獲得該課程的學分,“六十分萬歲”依然在學生觀念中根深蒂固,嚴重阻礙了學生在學業上的積極進取以及主觀能動性的發揮。等級制考評體系則完全以學生的學習獲得為依據,未設定“六十分”門檻,采用級差評定學生的學業效果。具有“模糊”和“清晰”的雙重屬性[2]。清晰的等級有效淡化了分數效應和競爭,使學生在學習過程中更加注重學習能力和創新思維的培養。另一方面,也有利于緩解學生的心理壓力和精神負擔,有助于培養學生的健康心理,避免學生之間“分”“分”計較。但等級制考評體系有其明顯的缺陷,一是等級制考核的“模糊性”不利于學生查漏補缺和在以后的學習中針對性的完善自己。二是學習能力較為接近但仍有區別的學生,對高校的人才選拔、評獎評優造成困難,難以取舍。百分制考評與等級制考評是當前高校正在采用的兩種主要學習評價機制,如南開大學主要采用百分制,清華大學采用等級制。兩種評價體系各有利弊,具體采用何種評價機制應根據課程特點具體問題具體分析,加以靈活應用。
2物理化學實驗課程的特點
物理化學實驗課程與理論課程,既密切聯系,又有所區別,各有側重。因此完全套用理論課程的百分制考核方式,一考百了,不利于學生創新實踐能力的培養,與開設物理化學實驗課程的目的背道而馳[7]。因此探討和建立對理工類院校實驗實踐類課程教學模式、教學內容以及實驗學習過程考核和實驗結果考核評價的新方法、新體系,勢在必行。我們在多年的實驗課教學過程中,以安徽工業大學物理化學實驗課的學生學習評價體系為藍本,結合物理化學實驗課程“基于理論,注重實驗”的特點,在原有考評體系的基礎上,建立了一套新的學生實驗課程學習能力的考評機制,采取了“百分制考核+等級制考核”的考評體系
2.1物理化學實驗學習體系的構成
高等學校物理化學實驗課程是提高學生動手能力以及培養學生探索精神和創新能力的一門基礎實驗課,是不僅能夠鞏固學生無機、分析及有機化學實驗的基本實驗技能,而且能夠使學生掌握物理化學的研究方法,從而加深對物理化學理論課所學理論知識的理解[3-6]。實驗課程的考核應當由實驗學習過程的考核和實驗結果的考核以及實驗理論知識的筆試考核三部分構成。涵蓋了從學習開始到結束的整個過程。三者相互結合,各占一定比重,從不同側面反應學生學習效果,對學生的實驗學習效果進行客觀評價,促進學生取長補短,完善自我。
2.2物理化學實驗課程的考評特點
目前對物理化學實驗課程的學習,各高校、高校內不同專業學習效果的評價機制各不相同。有的高校對物理化學實驗課程的學習仍然采用筆試考試百分制制,與物理化學理論課的考核內容大同小異;有的高校則只考核操作,但物理化學實驗的特殊性在于,每個實驗的專屬設備臺套數有限,難以保證所有同學同時操作考核,其公平公正性大打折扣;還有高校開設物理化學實驗的非化學化工類專業,如基本放棄了對學生實踐能力的考核,喪失了設置物理化學實驗課程的初衷。
3原有評價機制的弊端與不足
在我們實驗教學實踐過程中發現,三階段考核的評價方式在實驗學習過程的考核和實驗結果的考核過程中存在弊端。物理化學實驗區別于其它實驗的一個基本特點是對實驗設備的依賴,需要通過對物質、反應體系基本物理量變化的監測,探索客觀體系的內在規律。實驗設備臺套數有限,不能滿足所有學生同時進行單人實驗。分組小班上課,上課學生多,教學量大,教學任務重,數個老師同時展開實驗教學,對實驗學習過程的考核和實驗結果的考核(實驗報告)仍然沿用百分制考核,不同老師衡量標準不同,難以公平公正的評價不同學生學習效果,有的老師評價分數在五十分到九十分區間分布,而有的老師則所評分數幾乎全部在九十分以上,從九十一到九十九,實際上九十一與九十九分轉化到對學生課程結束后的最終評價上,差別幾乎體現不出來,因此不同老師個體評價標準具有差異性、隨機性大。實驗學習過程的考核和實驗結果的考核基本失去了對學生學習過程客觀公正評價的功能。
4創新評價機制的有效探索
我們以安徽工業大學化工學院物理化學實驗課程體系為樣本,嘗試建立新型的、適于評價學生學習效果的考核機制,驅動學生對真知的探索和實踐創新能力的培養。該評價機制可概括為“等級制+百分制=百分制”,一定程度上剔出了等級制和百分制的弊端,揚長避短,最終的表現形式認為百分制,既有利于學生對自身學習效果形成正確評價,又有利于高校的人才選拔,評獎評優等教學激勵工作的開展。具體來講,物理化學實驗課程的“等級制+百分制=百分制”考核機制概括如下:實驗學習過程的考核和實驗結果的考核以及實驗理論知識的考核三段式評價涵蓋了學生實驗課程學習的整個過程,在實驗學習過程的考核和實驗結果的考核階段實施等級制考核,不同等級與相應分數相對應,分別以A、B、C、D、E、F形式記錄,等級A以90分計;等級B對應80分;等級C對應70分;等級D對應60分;等級E對應50分;等級F對應未參加考核學生,按0分計。實驗理論知識的考核采用百分制。三階段考核各自占不同比例,如實驗學習過程考核占20%,實驗結果考核占30%,實驗理論知識考核占50%,轉化為學生的最終百分制成績。也即實驗學習過程考核×20%+實驗結果考核×30%+實驗理論知識考核×50%=最終實驗課程學習效果的百分制評價,計算中實驗學習過程和實驗結果考核的等級評價結果轉化為對應分值計算。如某學生實驗學習過程考核為A,實驗結果考核為B,實驗理論知識考核為90分,那么該生的最終學習評價為:90×20%+80×30%+90×50%=87分。實驗學習過程的考核和實驗結果的考核注重學習過程,實驗理論知識考核注重學習結果,三階段考評貫穿整個學習過程,每個階段根據該階段特點采用不同考核方式,同時使得學生在整個學習過程中,能對自己的學習效果進行提醒、監控,避免某些自制能力差的學生等到課程結束后考核時,才意識到自身學習情況問題的出現。
5創新評價機制的實施效果與思考
安徽工業大學物理化學實驗教學團隊從2015年9月開始,對學習物理化學實驗課程的應用化學、高分子化學、化學工程與工藝以及化學生物學本科生,實施創新評價機制,將三階段教學法及其評價方式落實在教學過程的各個階段。取得了良好效果,體現在以下幾個方面:(1)加強了對學生的學習過程監控,避免了學生學期末“悔不當初”情況的出現,有效降低了學生的不通過率。同時說明部分學生自我控制、自我約束能力不強,不注重平時積累,導致期末結課難以通過現象的發生。因此該評價機制對其它課程的考核也有一定的借鑒意義和作用。(2)學習過程中的等級評價,驅動不同層次的學生在學習過程中,通過努力學習不斷提搞等級層次,目標明確,能力得到提升,避免了百分制考核中“六十分”即可現象的出現。(3)改評價機制的最終表現形式為百分制,精確描述了學生對該門課程學習效果的最終評價,反應了學生各種能力的細微差別。同時也給教師以及學校激勵選拔人才提供了重要參考依據。(4)教師根據各個階段評價結果以及學生的最終評價結果,找出教學薄弱環節,查漏補缺,調節三階段在最終評價中所占比重,在后續教學過程中予以加強。綜上所述,針對當前高校物理化學實驗課程評價體系的不足,分析了等機制和百分制在學生學習評價中的不足之處,各取所長,結合實驗實踐類課程特點,提出了用“等級制+百分制=百分制”體系評價物理化學實驗課程的學習效果,并在本科生教學中進行了有益嘗試,通過對學生學習過程評價的監控,加強了平時學習積累,驅動了學生的內在學習興趣,有利于學生創新思維的培養。教學效果顯著改善,對其它實驗實踐類課程的學習考核評價具有一定借鑒意義。
參考文獻
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關鍵詞:學科文化;中學化學教學;育人功能
文章編號:1005–6629(2013)10–0010–04 中圖分類號:G633.8 文獻標識碼:B
學科文化是在學科的發展過程中形成的獨特知識體系、學科價值體系、語言系統與行為習慣等方面的總和,它在理想人格塑造、價值取向引導、思維方式養成與行為方式導向各維度上對學生的發展具有極其重要的教育影響力。承擔著學科文化傳承任務的相應課程,既是學科知識的載體,也是學科文化的載體。從學科文化視角研究和探索中學化學學科的育人功能,能夠豐富和發展中學化學課程的教育價值,更多地體現出對人的一種訓練和培養,使中學化學學科教育真正為提升學生的科學精神和人文素養服務。
1 化學學科文化的構成
化學是自然科學中的一個分支,在科學技術和社會生活的方方面面正起著越來越大的作用。化學科學成果的應用,極大地促進了社會生產力的發展,成為人類進步的標志。化學發展成為自然科學的重要學科之一,經歷了古代化學時期、近代化學時期和現代化學時期3個階段。今天化學已發展到擁有無機化學、有機化學、分析化學、物理化學、高分子化學與化學工程學等幾大分支,并由此衍生出了許多新興的交叉學科。
化學學科文化是指在化學學科發展的過程中,創造和形成的化學學科理論體系,所具有的思想、方法、概念、定律,所采用的語言符號、價值標準、科學和人文精神、文化產品,以及教學和行為習慣的總和[1]。而化學學科知識、價值、思維、語言、教學和行為習慣等是化學學科文化的核心要素[2~4]。
1.1 化學知識和價值觀點
化學學科知識與化學學科文化之間具有密切的聯系。一方面,化學學科知識的發展是化學學科文化產生的基礎和存在的依據,并豐富了化學學科文化。如人類對原子結構的認識,經歷了道爾頓實心模型、湯姆遜糕棗模型、盧瑟福行星模型、玻爾模型和量子力學模型等,在其發展過程中不但發展了原子結構的知識和理論,其“依據事實-提出假設-抽象建模-實驗驗證”的研究思想和方法也豐富了化學學科文化;人類對酸堿的認識經歷了樸素酸堿概念、酸堿電離理論、酸堿溶劑理論、酸堿質子理論、酸堿電子理論和軟硬酸堿理論等發展過程,豐富了“堅韌不拔、不斷求索”的化學學科精神。另一方面,化學學科文化是維系學科學術共同體的基石,也是化學學科知識發展的內在動力。學科共同體成員堅信化學學科是造福人類的,追求人與自然、社會和諧發展的價值取向,遵循化學學科研究的行為規范,以偉大的化學家為榜樣,不斷探索化學科學的真諦,使化學學科知識得以豐富和發展。如新元素的發現、稀有氣體化合物的合成等,正是化學科學方法得以科學應用所取得的成果。
從哲學意義上說,學科價值是指學科對人類的有用性。這種學科的有用性包括了理論與實踐上的有用性,個體與社會層面上的有用性等等,不同的學科有用性反映了不同的學科價值,形成學科之間區別的重要標志。化學是理論和實驗結合、基礎和創新并重的學科。化學學科的價值主要體現的兩個方面,一是通過揭示客觀事物的變化運動規律而得到價值體現,二是通過創造和識別能服務于人類社會發展的新物質而得到價值體現的。
1.2 思維方法和語言系統
學科方法實際上是學科內開展科學研究的基本方式與途徑,不同的學科往往以不同的方法論指導學科內開展科學研究,形成了不同學科之間思維方式的差異。學科方法(也可以說成是學科共同體成員的思維方式)是學科文化的內核,是學科共同體所有成員特有的研究和思維方式。
化學學科研究方法主要有觀察法、科學實驗法、歸納法、數學方法、假說與模型等等。化學學科共同體成員習慣于根據實驗事實,進行歸納概括、抽象推理的思維,習慣于從實物粒子的微觀結構視角揭示物質變化本質的思維;習慣于關注環境因素對體系狀態和性質影響的思維;習慣于提出假設、建構模型、實驗論證的思維。
化學實驗方法在化學學科方法中具有特殊的地位。化學是以實驗為主要研究方法的基礎科學,即使是計算化學迅速發展的今天,化學實驗依然是檢驗化學原理和計算結構的唯一標準。正如化學教育家傅鷹先生所說,只有實驗才是化學的最高法庭。
語言是文化的產物、載體和現象,是思維的物質外殼與呈現形式,是學科文化的窗口。每一學科獨特的思維方式決定了其獨特的語言方式或言語體系,學科共同體成員用這些專業言語體系進行學術上、思想上和情感上的交流,傳遞建立在學科知識和信仰體系之上的宇宙觀、人生觀和知識觀。
化學學科在發展過程中形成和豐富了自身學科語言。化學語言主要包括文字語言、符號語言和圖表語言等。普適、通用和簡捷的化學語言,能將眾多的物質結構、組成、變化和性質等化學事實表達出來(如化學符號CO,表達了一氧化碳分子的組成、共價鍵成鍵情況、孤對電子數目等信息)。化學學科共同體成員用化學語言表示物質的組成、結構、性能及其變化規律,化學語言是化學學科共同體成員進行化學思維、學術和思想交流不可缺少的工具和中介。
1.3 化學研究和教學行為習慣
學科研究和學科教學是學科最主要的學術活動形式,學科研究習慣和學科教學行為不但是學科文化的重要要素,更是學科文化傳承和發展的基本保障。學科共同體成員的學科教學與研究習慣具有一致性,正是這種一致性保證了學科及其學科文化的延續和發展。學科共同體成員在長期的學術研究和教學過程中,學科知識和觀點逐漸內化成學科成員的學識和信仰,逐漸改變著個人的人生觀和價值觀。伴隨著學科知識的獲取和傳授,學科文化就在不知不覺中深深地影響著所有學科共同體成員的思想、規范、行為和習慣等,并成為他們參加社會生活的重要經驗和手段。
化學教學是由教師的教和學生的學所組成的雙邊活動。在教師有目的、有計劃、有組織的指導下,學生掌握系統的化學科學基礎知識和基本技能,并在此基礎上發展能力,形成一定的學科素養和社會所期望的道德品質。化學教學行為體現了化學學科前輩們進行研究和教學的行為習慣,化學教學行為能夠內化為學生的行為習慣。
化學的學科特點和價值觀點一定程度上決定著化學研究和教學行為習慣。化學服務于人類社會發展的價值取向,促使化學研究和教學關注化學在生產和生活中的應用;化學研究著力解決生產、生活和社會發展中的問題,化學教學關注對學生應用化學知識解決實際問題能力的培養;化學揭示客觀事物本質及其規律的價值取向,要求化學研究應具有懷疑的、思辨的品質,促使化學教學教真實的化學、有用的化學,重視實驗探究在化學研究和教學中的作用;而“化學是一門實驗的科學”這一學科特點也同樣決定了化學研究必須以實驗為主要研究手段,化學教學也應引導學生進行以化學實驗為主要方式的探究學習。
2 化學學科文化的育人功能
教育既是一個知識傳授的過程,又是一個文化育人的過程。這就表明學科教育存在兩個維度,一是知識維度,即以知識為中心,追求知識的系統性、理論體系的完備性,把對事物的認識作為主要目的的教育。二是文化維度,即以文化為中心,在知識教育基礎上關注文化,使學科教育成為關注學生如何適應社會并成為全面發展的人的教育。學科文化是教育最主要的文化資源、最基本的教育內容。從文化視角研究和探索學科教育思想、方法,可以豐富、發展和完善當前的教育理論,有助于開闊教學的視野,優化師生的知識結構。
今天的化學教育已經不單純是化學知識的教育,通過化學課程的實施,培養學生的科學素養和人文精神是化學教育的最終目標。作為中學課程結構中科學領域的一個科目的化學,既是一種科學知識體系,又是一個教育科目。這就決定了化學學科的知識體系,既必須符合科學知識本身的規律,又要符合學生的學習與認知規律,符合學校的教學規律。《普通高中化學課程標準(實驗)》明確要求,要在人類文化背景下構建化學課程體系,理解化學課程的人文內涵,發揮化學課程對培養學生人文精神的重要作用;要在化學課程實施中,結合人類探索物質及其變化的歷史與現代化學科學發展的趨勢,引導學生形成科學的世界觀;要從學生已有的經驗和將要經歷的社會生活實際出發,讓學生認識化學與人類生活的密切關系,關注人類面臨的與化學相關的社會問題,培養其社會責任感、參與意識和決策能力;要通過化學課程的實施,讓學生養成務實求真、勇于創新、積極實踐的科學態度。
因此,化學學科文化的育人功能是指化學學科文化主體、學科文化場域,以及包括知識理論體系、學科價值體系等在內的學科文化核心要素,對學生理想人格的塑造、價值觀念的形成、思維方式與行為習慣的養成等方面施加影響的能力[5~7]。化學學科文化中的價值取向、思維方式、行為規范、語言系統等都是豐富的教育資源,對于學生的成長和發展具有重要的定向和規范作用。在中學化學課程實施中,在重視化學學科知識的教育意義的同時,關注化學學科知識背后潛藏的文化背景和價值體系的教育意義,既能引導學生思維和行為方式的養成,又能培養他們形成認識世界的科學態度與高尚理想人格,從而提高綜合素質。
2.1 運用化學學科文化,塑造學生的理想人格
人格是人的內在品質結構與外部行為方式的一種相對穩定的個性綜合特征。人格既是個人所獨有的特質,又是個人經社會化所獲得的整體,具有鮮明的時代特征。當代學生的理想人格應該包括“有理想、有信念,具有與時俱進的人生觀和價值觀;既具有良好的自我意識和獨立能力,又具有良好的團隊精神和和諧的人際關系;能積極參與社會實踐,勇于開拓創新,具有強烈的社會責任感”等。學生人格的塑造事關社會的進步和發展,基礎教育承載著幫助學生建構既適應時代的需求又不失學生個性特色的理想人格的任務。
徐光憲先生曾經說“化學是一門承上啟下的中心學科”。他認為科學可按照它的研究對象由簡單到復雜的程度分為上游、中游和下游。數學、物理學是上游,化學是中游,生命、材料、環境、能源等朝陽科學是下游。化學是中心科學,是從上游到下游的必經之地。盡管今天的化學看上去沒有那些學科炫耀和光彩,卻始終默默地發揮著本學科必不可少的作用。化學學科發展的終極目標是促進人類社會發展。從生產生活實踐中孕育產生的化學科學,從誕生之日起就深深打上了服務于人類社會的烙印,化學學科共同體成員在化學學科中所進行的研究都是以服務于人類社會為終極目標的。化學學科不僅與人類的衣、食、住、行等方面密切相關,而且通過與相關學科的滲透、交叉與融合而產生了眾多新興的應用性更強的學科和研究領域,其成果應用極大地推動了人類社會進步和發展,并造福了人類。化學學科服務于社會發展的價值取向能夠有效地塑造學生報效社會的價值觀,培養學生的社會責任感和使命感。
在化學科學發展進程中,許多化學家為化學科學的發展做出了杰出的貢獻,他們為科學而獻身的事跡是化學學科價值的核心內容。化學家們的事跡是我們進行學科文化教育,塑造學生理想人格的重要資源,門捷列夫對元素周期表的編制、居里夫婦對放射元素鐳的發現、候德榜制堿工藝的發明,無一不閃爍著為科學進步和為社會發展堅持信仰、勇于創新、不懈追求的人格力量。而化學學科所取得的每一進步,都體現著“在爭論中堅持追求、在合作中取得創新、在堅守中獲得成功”的特點,更能對學生進行理想人格的塑造。
2.2 運用化學學科文化,培養學生的思維方法
不同的學科中有著各自公認的觀察問題、分析問題和解決問題的方式及衡量標準。學生通過學科學習,在耳濡目染中習得了該學科文化定的感知、思維和行為模式,即學會了本學科特有的觀察問題、分析問題和解決問題的方式,形成了該學科特定的專業習性。學生在學科學習中形成的學科習性不僅限于專業領域之內觀察問題與分析問題的方式,也會(自覺或不自覺地)影響到學生觀察社會和世界的方式。
化學科學形成和發展過程中經常運用的、具有化學學科特征的化學科學研究方法是很好的培養學生思維方式的素材。化學在研究客觀事物及其變化、創造和識別物質的過程中,運用觀察、實驗、分析比較、假說、建模、概括、歸納和抽象演繹等科學方法,推動了化學科學的發展。例如,化學對物質結構認識所經歷的“歸納事實提出假設建構模型發現新的事實實驗驗證……”的發展模式,化學原理和理論發現(如酸堿理論的發展)經歷的“歸納實驗事實提出理論假設實踐檢驗……”的發展歷程,都是化學教育的重要內容。這一整套科學的學習和訓練過程,使得學生在掌握學科知識的同時,不斷內化形成看待問題的嚴謹的邏輯分析能力和思辨的實證精神。因此,在化學學習中形成和發展的科學思維方法,不僅有利于化學學習,而且更能夠為學生的終身發展服務。
2.3 運用化學學科文化,規導學生的行為習慣
化學教學對學生行為習慣的養成具有重要意義。通過化學課程的教學實施,可以幫助學生了解化學科學發展的線索,了解化學基本概念和基本理論演進變革的總輪廓,并透過歷史過程,認識它們的發展規律;通過化學課程的教學,能讓學生更好地理解化學理論和實踐的辯證關系,具體地展示化學學科發展是如何依賴于化學實驗的進步,在實驗的推動下發展和更新理論,新的理論又如何反過來指導和開拓新實驗、新技術;通過化學課程學習,能讓學生明確化學發展的動力,認識化學發展同社會生產和科學技術發展的關系;通過化學課程教學,能夠讓學生了解化學發展歷史上有不少具有真知灼見、不畏艱難、孜孜以求、勇于創新的化學家,在曲折崎嶇的科學征途上,為后人留下他們的業績,他們高尚的思想情操,大膽的創新精神,嚴謹的科學態度,刻苦的治學道路,是永遠值得借鑒與學習的。
化學研究的對象是分子層次的實物粒子及其聚集體,實物粒子的客觀存在性決定了化學學科具有真實性的特征。教真實的化學,可以幫助學生形成講真話、做真人的行為準則。化學堅持將化學實驗作為衡量化學理論和原理的準繩,以實驗為基礎,讓事實說話。教實驗的化學,在做中學化學,可以幫助學生形成實事求是的科學態度,鍥而不舍、頑強執著的科學精神。化學學科產生于社會實踐,化學學科發展促進了人類物質文明,可以引導學生更加關注社會實踐活動,培養學生的實干精神。而實驗教學、情景教學、探究教學、問題解決教學、合作學習等化學教學方式的應用,則能更好地培養學生在學習和生活方面良好的行為習慣。
傳承化學學科文化、促進學生發展的化學課程的實施,一定要構建“知識與技能”、“過程與方法”、“情感態度與價值觀”相融合的化學課程目標體系;一定要重視化學方法教育,重視化學實驗教學,重視化學服務于人類社會發展的教育;一定要強化科學探究意識,促進學習方式的轉變,引導學生像科學家那樣進行探究學習;一定要幫助學生認識化學與人類生活的密切關系,關注人類面臨的與化學相關的社會問題,培養學生應用化學知識解決實際問題的能力;一定要理解化學課程的人文內涵,發揮化學課程對培養學生人文精神和科學素養的重要作用。
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