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關(guān)鍵詞:無機化學 精品課程建設 思考與實踐
中圖分類號:G64 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2015)05(b)-0141-02
精品課程建設是教育部實施“質(zhì)量工程”的重要內(nèi)容之一。通過開展精品課程建設,可以切實推進教育創(chuàng)新,深化教學改革,促進現(xiàn)代信息技術(shù)在教學中的應用,實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)教學資源共享,并以此為契機,進一步規(guī)范課程管理,提高課程質(zhì)量和教學水平,使學生得到好的教育,從而全面提高教學質(zhì)量。
1 明確課程的教學目標定位
提高人才培養(yǎng)質(zhì)量是課程建設的主要目標。因此,精品課程建設要根據(jù)學校人才培養(yǎng)目標,明確該課程的教學定位[1]?!稛o機化學》課程是為該校的藥學、檢驗兩個專業(yè)學生開設的專業(yè)基礎課,根據(jù)該校培養(yǎng)合格的高素質(zhì)技能型人才的辦學定位,對該課程的教學目標進行準確定位:使學生通過無機化學的學習,掌握無機化學的基本概念、基本原理等基本知識,熟悉無機化學基本概念、基本理論及其在藥學、檢驗等領(lǐng)域的應用。同時使學生熟練掌握無機化學實驗的基本操作,學會使用常見的儀器及設備,培養(yǎng)學生的科學思維能力、嚴謹?shù)目茖W態(tài)度和創(chuàng)新精神,為其它后續(xù)課程的學習及今后的發(fā)展打好基礎。
2 修訂教學大綱
針對該課程面向該校兩個專業(yè)的教學實際,將課程授課內(nèi)容分為兩個層次,并制定相應的教學大綱及基本要求。第一層次面向藥學專業(yè),第二層次面向檢驗專業(yè)。例如,對化學動力學和化學熱力學初步的內(nèi)容,檢驗專業(yè)對這一部分內(nèi)容應用不多,所以只講授化學動力學的基本理論和要點,但對于藥學專業(yè)的學生來說,化學動力學的內(nèi)容是一個重點的部分,對學生的要求就比檢驗專業(yè)的要高??傊褪窃诮虒W大綱的制定上結(jié)合人才培養(yǎng)目標,體現(xiàn)兩個專業(yè)的差異。
3 加強師資隊伍建設,更新教師教學理念
教學質(zhì)量的穩(wěn)定與提高有賴于一支優(yōu)秀的教師隊伍。因此,培養(yǎng)一支知識、學歷、年齡、學緣結(jié)構(gòu)合理,學術(shù)水平高,教學效果好的優(yōu)秀教師團隊是精品課程建設的前提。通過引進和人才培養(yǎng)并舉的方式,精品課程建設等質(zhì)量工程建設項目,著力打造一支年齡、職稱、學歷、專業(yè)等結(jié)構(gòu)合理,教學、實踐相結(jié)合的、引領(lǐng)職業(yè)教育方向的優(yōu)秀課程特色團隊。
科學先進的教學與育人理念是精品課程建設,實施教學改革的先導和保障。高職教育是技能教育,高職教育的教學應以教學質(zhì)量為中心,以應用為目的,以學生發(fā)展為本,以“必需、夠用、實用”為原則,培養(yǎng)學生的實踐能力和創(chuàng)新能力。為實現(xiàn)高職人才培養(yǎng)的目標,就需要對教師傳統(tǒng)的、固化的教學理念進行更新。傳統(tǒng)的教學理念以“知識中心、教師權(quán)威、精英主義”為基石,在信息化背景下的高等教育大眾化時期已顯得陳舊落伍?,F(xiàn)代教學理念突出了教師主導性、學生主體性以及知識構(gòu)建性在教學中的作用和地位[2]。在教學過程中,基于現(xiàn)代教學理念的要求,要逐步實現(xiàn)教師主導向?qū)W生主體的教學理念轉(zhuǎn)化;由傳統(tǒng)的教學模式向現(xiàn)代教學模式轉(zhuǎn)化;由知識單一型向知識復合型教師轉(zhuǎn)化。
4 優(yōu)化教學內(nèi)容
高職藥學專業(yè)無機化學的教學面對的困境是教材的教學內(nèi)容較多,難度較大,課時較緊,學生對該課程的學習往往感到困惑,存在畏難心理。而且教材的內(nèi)容多注重化學學科本身的系統(tǒng)性,強調(diào)化學基礎理論知識,與藥學專業(yè)結(jié)合的內(nèi)容不足。在高職人才培養(yǎng)理念的指導下,我們對《無機化學》教學內(nèi)容進行了優(yōu)化。
4.1 突出專業(yè)特色
結(jié)合專業(yè)定位,從藥學專業(yè)和檢驗專業(yè)的職業(yè)崗位群的角度來組織教材,力爭做到既向?qū)W生傳授科學知識,又給學生展現(xiàn)藥學專業(yè)和檢驗專業(yè)技術(shù)的背景,不斷激發(fā)學生學習的積極性,使學生盡早形成良好專業(yè)意識和專業(yè)情感。初步訓練學生的科學合理地分析、解決工作中遇到的實際問題的能力。適當刪減與專業(yè)聯(lián)系不大的內(nèi)容,例如熱力學的部分內(nèi)容,還有一些公式的推導過程,降低學生的學習難度。
4.2 滲透生物無機化學的內(nèi)容
由于無機化學的理論學習比較抽象,比較枯燥,學生的學習興趣不高,如果在教學中適時地、有計劃地引進一些生物無機化學的新知識,將大大提高學學生對學習無機化學的興趣。使學生在學習無機化學知識的同時,獲得更多與藥學和醫(yī)學檢驗相關(guān)的知識。例如,在講配位化合物時,可以重點地介紹治療藥物如鉑類抗腫瘤藥物和鉍類抗?jié)兯幬颷3],診斷藥物如核磁共振造影劑、放射診斷藥物以及中藥研發(fā)方面遇到的實際問題。
4.3 滲透綠色化學
綠色化學又稱環(huán)境無害化學、環(huán)境友好化學、清潔化學。綠色化學即是用化學的技術(shù)和方法去消滅或減少那些對人類健康、社區(qū)安全、生態(tài)環(huán)境有害的原料、催化劑、溶劑和試劑在生產(chǎn)過程中的使用,同時也要在生產(chǎn)過程中不產(chǎn)生有毒有害的副產(chǎn)物、廢物和產(chǎn)品[2]。在課堂教學中,適當?shù)脑黾恿艘恍┡c綠色化學及環(huán)保方面知識有關(guān)的教學內(nèi)容。例如:在溶液一章的教學中可加入水污染、水資源的保護及其應用、酸雨的知識及其治理;在氧化還原與電極電勢一章中可加入廢舊電池的回收與處理;在元素及其化合物一章中加入:重金屬元素對人體和環(huán)境的危害、臭氧空洞、硫和氮的氧化物對空氣的污染及其防治等。
4.4 充分引入學科前沿成果
在課堂教學中,及時地引入了現(xiàn)代化學研究領(lǐng)域最新的成果,開闊學生的視野,跟上現(xiàn)代科技發(fā)展的步伐。例如,在配合物的學習中,向?qū)W生介紹新型配合物特別是新型分子納米磁體的知識;在元素部分介紹無機固體化學研究這一前沿領(lǐng)域的相關(guān)知識;在學習碳族元素時介紹富勒烯、石墨烯、碳納米管等無機碳化學的知識。實踐證明,把化學理論知識與當前無機化學的前沿領(lǐng)域結(jié)合起來,有助于培養(yǎng)學生們的學習興趣和學習的好奇心,并取得良好的教學效果。
5 更新教學方法和教學手段
影響高職教學質(zhì)量的因素是多維的,其中教師所采用的教學方法是一個主要的影響因素。為了確保無機化學課程的教學質(zhì)量,最有效的措施之一就是改進教師的教學方法。教學過程中我們主要采用了以下的多種教學方法:項目教學法、情境教學法、任務驅(qū)動式教學法、小組合作學習法、自學指導法等教學方法,有效地提高了學生學習的參與度,同時有效地避免了“滿堂灌”,給學生留有一定思維空間、自學空間。
現(xiàn)代教學手段和傳統(tǒng)教學手段有機結(jié)合是精品課程建設的重要途徑。課程組教師配合無機化學教材,結(jié)合課程特點,精心制作了優(yōu)質(zhì)的《無機化學》課件。在課程的教授過程中,采用多媒體課件和板書相結(jié)合的教學手段進行教學。積極打造精品課程的網(wǎng)絡教學平臺,將電子教案、課件、習題、實訓指導、參考文獻目錄等上網(wǎng)開放,使優(yōu)質(zhì)教育資源共享,為學生自主學習、個性化學習提供豐富的網(wǎng)絡教學資源。建立教學班級的微信群,通過微信這一平臺布置作業(yè)、輔導答疑,與學生進行互動交流等。
6 改革實踐教學
6.1 改革實踐課程體系
在課程的教學體系上,為更好地達成高職教育以技能培養(yǎng)為主的人才培養(yǎng)目標,我們強化了《無機化學》課程的實踐教學環(huán)節(jié),并充實、革新實驗內(nèi)容,將理論課與實踐課學時比例由原來的72:8逐步調(diào)整為現(xiàn)在的72:20。在注重基礎訓練和綜合能力培養(yǎng)的基礎上,注重與專業(yè)課銜接,選擇有代表性的實踐內(nèi)容進行教學。對課程體系進行改革,減少驗證性的內(nèi)容,增加綜合性和設計性的實踐內(nèi)容。
6.2 改革實踐教學方法
在傳統(tǒng)的無機化學實踐教學中,指導教師在教學中不僅要告知學生實驗的具體內(nèi)容,對實驗原理、儀器使用方法、具體操作步驟等細節(jié)進行詳細講解,而且還要為學生進行實驗操作演示,而學生也就只照老師的示范實驗“依葫蘆畫瓢”,糊里糊涂地就做完了實驗。為了改變這種狀況,首先,我們在實踐課前要求學生認真預習。在課堂上,充分發(fā)揮學生學習的主動性,實驗中的注意事項的歸納和一些操作演示交由學生來完成。其次就是在實踐教學中引入多媒體教學手段,從而豐富教學方法,改進和激發(fā)學生對實驗的興趣。通過在實踐教學中播放網(wǎng)絡上搜集的和課程組教師自己制作的的視頻資料,化靜態(tài)為動態(tài),化抽象為直觀,省時省力地幫助學生領(lǐng)會操作方法和要領(lǐng),并對一些精密儀器的使用方法有初步的認識。在學生實踐操作結(jié)束后,加入實踐結(jié)果討論這一環(huán)節(jié),組織學生分組討論總結(jié)實踐中的成與敗,分析其原因并找出對策,有效地提高學生的實踐操作技能。
7 改進考評機制
為了促進學自主學習能力的培養(yǎng),全面衡量學生的學習情況,我們結(jié)合該課程的教學目標和特點,對課程的考核形式、評價方式、考核權(quán)重等方面進行了改進。期末閉卷考試的卷面成績占60%;實驗技能占20%,其中,實驗報告的書寫和平時的操作占10%,實驗技能操作考核占10%;平時成績占20%,學習態(tài)度占10%,平時作業(yè)和測驗各占5%。
8 結(jié)語
無機化學精品課程作為紅河衛(wèi)生職業(yè)學院的院級精品課程,經(jīng)過兩年的建設,已逐步形成了合理的教學梯隊,全面修訂了教學大綱,對課程內(nèi)容進行了優(yōu)化整合,建設了立體化的教材,對具有高職特色的教學方法和手段做了一些有益的探索和實踐,也取得了一些成效。但精品課程建設是一項系統(tǒng)工程,任重而道遠,對如何形成自身的特色,如何將課程真正做成“精品”,這些問題是我們課程組一直在思考的,期待通過不懈的努力和探索,更好地實現(xiàn)無機化學精品課程建設的目標。
參考文獻
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【關(guān)鍵詞】理科平臺課 基礎化學 課程體系
【中圖分類號】G642.0 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-4810(2014)10-0066-02
我國高?;瘜W專業(yè)本科課程體系的基本框架形成于20世紀50年代,當時借鑒前蘇聯(lián)模式,以培養(yǎng)高級專門人才為目標,構(gòu)建了四大化學課程體系,實驗依附于理論課程,實施專業(yè)教育。近年來,隨著高等教育的不斷發(fā)展和教育改革的不斷深入,對于大學化學教育提出了新的挑戰(zhàn)。這些挑戰(zhàn)包括:(1)社會需要創(chuàng)新型的人才,需要在快速變革下的社會里具有應變能力和高度競爭力的人才,國內(nèi)大學的教育模式發(fā)生了顯著變化;(2)社會價值觀的多元化使得教育培養(yǎng)的目標開始多元化,從培養(yǎng)專門化學人才向培養(yǎng)具有化學背景的高素質(zhì)人才過渡;(3)學生的自主意識逐漸增強,從被動接受轉(zhuǎn)為主動選擇。學生已經(jīng)擁有更多選擇課程、選擇專業(yè)甚至選擇院系的自由。
此外,課程結(jié)構(gòu)不盡合理的矛盾也越來越突出。學科專業(yè)課程中,四大化學基礎課比重大、學時多,內(nèi)容重復嚴重,造成學時浪費,導致講的內(nèi)容用不上,要用的內(nèi)容沒有講。同時課程結(jié)構(gòu)和課程內(nèi)容有交錯重疊或銜接不緊密的現(xiàn)象,嚴重影響了課程結(jié)構(gòu)整體功能的發(fā)揮和教學效果的提高。
在此情況下,國內(nèi)一些實力較強的學校,紛紛開展教學改革,改變原有的本科教學思想和培養(yǎng)目標,在課程體系、教學內(nèi)容和培養(yǎng)方法方面開展探索,建設適合大理科模式人才培養(yǎng)的基礎化學課程新體系。改革的出發(fā)點都是以“加強基礎、淡化專業(yè)、因材施教、分流培養(yǎng)”為辦學方針,充分利用本校學科齊全的優(yōu)勢和良好的教學資源,實踐本科階段低年級通識和基礎教育、高年級寬口徑專業(yè)教育相結(jié)合的培養(yǎng)模式,突出基礎、能力、素質(zhì)三要素的全面發(fā)展,為研究生教育輸送高素質(zhì)、創(chuàng)新型生源;同時也為社會提供適應能力強的本科畢業(yè)生。這其中做得比較好的有北京大學、南京大學、南開大學、復旦大學等,而北京大學和南京大學的理科平臺課設置方案又最具有代表性。
一 課程體系概況
北京大學首先在元培計劃實驗班中開設了理科平臺課,而南京大學與此相對應的是理科強化班。這兩個實驗班均是在低年級實行通識教育和大學基礎教育,在高年級實行寬口徑的專業(yè)教育。一般是在第一學年設置大平臺課程,學生在第一學年學習完畢后,在對自身特點、學校的學科狀況、專業(yè)設置、培養(yǎng)目標以及其他情況有了進一步了解后,選擇進一步學習的專業(yè)領(lǐng)域。第二學年按模塊設置核心課程,學生可以選修數(shù)理類、化學生物類核心課程。從這一學年開始,無論是元培計劃實驗班還是理科強化班的學生,均開始按照各院系的教學計劃進行選修課程的學習,但還歸元培班或強化班管理。從第三學年開始,學生分流到各個院系,這一學年開設課程為各個專業(yè)的核心課程,第四學年為選修課程、科研訓練課程和畢業(yè)論文階段。由此可以看出,改革后課程體系建設的重心是第一學年的大平臺課程。
二 課程體系的設計與安排
北京大學理科平臺課中的化學課程為普通化學原理,課程開設對象為化學、生物、環(huán)境、地礦類專業(yè)方向的學生(數(shù)學、物理、信息、力學與工程專業(yè)方向的學生學學化學)。對于修化學專業(yè)方向的學生,隨后開設的主干課程有定量分析、儀器分析、無機化學、有機化學、物理化學、結(jié)構(gòu)化學及相關(guān)實驗等。從課程內(nèi)容上來講,他們所開設的平臺課普通化學原理類似于傳統(tǒng)授課方式中的無機化學(上),但在內(nèi)容處理上又與傳統(tǒng)的無機化學(上)有較大的區(qū)別。普通化學原理教材為一冊,包含的內(nèi)容主要有六部分:(1)物態(tài)(氣體、液體、溶液);(2)化學熱力學初步;(3)化學動力學初步;(4)溶液化學(四大平衡);(5)物質(zhì)結(jié)構(gòu)(原子結(jié)構(gòu)、分子結(jié)構(gòu)、晶體結(jié)構(gòu)和配合物);
(6)元素化學導論。
他們在課堂教學中減少了新概念比較少的四大平衡、溶液等部分內(nèi)容,而把更多的時間放在對理解化學原理更為重要且學生感到比較困難的原理部分,如熱力學、動力學和結(jié)構(gòu)化學等。雖然這其中也列出了元素化學部分,但其課時數(shù)較少,僅僅是對元素化學進行簡單的概況介紹,更為詳細的內(nèi)容放在了化學學院開設的后學的課程無機化學中。這樣的課程設計真正體現(xiàn)了普通化學原理作為理科平臺課的作用,因為對于非化學專業(yè)學生來說,過多地學習元素化學的知識沒有多大必要。
南京大學理科平臺課中的化學課程為“化學原理”,從字面意思可以看出,它們與北京大學一樣,都是著重化學原理的講授,但課程開設對象更廣,包括數(shù)學、物理、天文、化學、生物、地質(zhì)、地理、大氣等專業(yè)方向的學生。后續(xù)的模塊課程包括有機化學、有機化學實驗(上)、譜學原理、物理化學實驗(上)、儀器分析實驗、生物化學為化生大類學生的必修課程。有機化學實驗(下)和物理化學實驗(下)為化學生物大類學生的選修課程。在通過大理科平臺課程和化生模塊課程后,專修化學方向的學生可以進一步修讀材料與結(jié)構(gòu)、結(jié)晶化學、高分子化學、高等無機化學和高等有機化學等化學專業(yè)核心課程以及其他化學類選修課程。交叉方向如生物物理方向等在通過平臺課程后,根據(jù)需要可選修譜學原理、有機化學、生物化學、有機化學實驗中的部分課程。
從南京大學的課程設計來看,他們對原有的化學課程進行了充分的整合和充實。新設計的化學原理內(nèi)容豐富,包括原無機化學、分析化學(化學分析部分)和物理化學三門課程的主要內(nèi)容,分上、下兩冊出版,具體內(nèi)容包括:(1)物態(tài)(氣體、液體、固體);(2)溶液化學(四大平衡)及定量分析化學;(3)熱力學基礎(包含統(tǒng)計熱力學簡介);(4)化學動力學;(5)物質(zhì)結(jié)構(gòu)(原子、分子、晶體和配合物結(jié)構(gòu));(6)元素化學。
由于化學原理涵蓋的內(nèi)容很多,因此不再開設后續(xù)課程無機化學。這樣設計的主要優(yōu)點有:(1)從基礎化學教學的總體要求出發(fā),刪減了原三門課程中的重復部分和陳舊內(nèi)容,融入了近現(xiàn)代化學的思想、內(nèi)容和發(fā)展成就,增加了新的涉及學科前沿的內(nèi)容。(2)該課程及教材的特色是注重全面系統(tǒng)地介紹化學學科的基本理論,使一年級學生對整個化學領(lǐng)域有全面的了解和認識,從而為進一步深入學習化學及其相關(guān)的知識打下良好的基礎。(3)大大縮減學時(從原先的240學時減至140學時),為學生的主動性學習提供了時間保證。(4)配置有系列后續(xù)理論課程,如譜學原理、有機化學、生物化學、材料與結(jié)構(gòu)等,構(gòu)成了完整、全新的基礎化學課程體系。
從兩者的課程設計來看,南京大學的改革更徹底、更完善,課程體系中已經(jīng)完全不見了無機化學和定量分析化學的蹤影。這樣的設計既有利也有弊,好處是大大縮減了學時,利于教授授課和學生自學,不利之處是這樣的課程設計極大地增加了一年級學生的學習負擔,對學生的知識接受能力要求較高。
三 實施效果
由上不難看出,通過理科平臺課模式培養(yǎng)出來的學生將具有知識面寬、創(chuàng)新意識強、對交叉、邊緣學科的適應性好的特征。學生有深厚的數(shù)理和化生基礎、獨特的知識結(jié)構(gòu),能夠在不同學科方向之間作選擇。如物理方向的學生可以在化學領(lǐng)域,特別具有向理論化學、量子化學等方向發(fā)展的潛力,在物理領(lǐng)域內(nèi)也特別適合在凝聚態(tài)物理的某些方向發(fā)展;化學方向的學生也可以在物理、材料、生物、環(huán)境等學科發(fā)展,成為能適應邊緣學科和很快進入學科前沿的人才。這樣的學生將來走上科研道路后,與其他學生相比也將有更為出色的成就。據(jù)統(tǒng)計,南京大學強化班的學生在研究生階段普遍都有高水平高質(zhì)量的于國內(nèi)外科技期刊。
總之,南京大學強化班的課程設計同北京大學元培班的課程設計相比,向前邁的步子更大,培養(yǎng)出來的學生知識面更寬。但這種模式的推行至少需要兩個條件,一是學校的整體實力,二是學生的知識接受能力及智力水平,正因如此,這種理科平臺課的人才培養(yǎng)模式在短期內(nèi)還不能在更多的學校內(nèi)實行。
參考文獻
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我校無機化學屬于公共基礎課,師資力量不足只能采用大班制(一般都在150人左右)教學方式,從而限制了無機化學教學考核方式多樣性的實施。無機化學課程現(xiàn)行的考核方式還是以閉卷考試為主,考核總成績通常包括期中考試和期末考試,采取期中考試(閉卷筆試)成績占30%,期末考試(閉卷筆試)占70%的計算方式??梢钥闯?,考核評價形式比較粗放單一,絕大部分以閉卷考試為主,很少進行開卷考評;考核內(nèi)容注重書本上的理論知識,忽視理論與實踐應用相結(jié)合能力的考查,并且評價內(nèi)容較窄,僅僅限在一些比較重要的知識點,不能全面衡量學生的學習情況以及個體之間的差異,更不利于學生自主學習和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。另外,如果學生期末考試發(fā)揮失常就直接影響學生這門功課的成績,對學生以后的學習熱情打擊很大。值得一提的是,這種考核評價方式把考核主體和客置顛倒,置學生于被動接受評價的地位,把考核主體和客體關(guān)聯(lián)性割裂,結(jié)果導致學生不能發(fā)揮主觀能動性和進行創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。
2改革方式
2.1階段性習題解答教研室的全體老師通過長期的一線教學經(jīng)驗以及教學質(zhì)量考核結(jié)果,結(jié)合藥學專業(yè)的特色編寫一本內(nèi)部使用的課外習題集,希望通過一定的無機化學習題的練習加深學生對理論課上所學知識的理解,真正掌握課上所學的內(nèi)容。習題集的內(nèi)容包括每一章的重點、基礎知識及相關(guān)章節(jié)相聯(lián)系的綜合性試題(題目都可以培養(yǎng)學生的能力)。例如,在編寫涉及到《化學動力學》章節(jié)的習題時,盡量與《藥物動力學》專業(yè)課程結(jié)合,選擇藥物在人體內(nèi)反應的動力學作為案例。再如,在編寫《配合物》章節(jié)習題時,盡量把一些藥物配合物(順鉑、卡鉑等)作為例題??傊?,習題集選擇習題遵循“摒棄題海,挑選精良,結(jié)合學科”的原則。同時教師會對習題集的題目進行專門的“在線詳解、課堂精解”,以便根據(jù)學生在中學對化學的掌握程度解答學生在解題過程中所遇到的問題,并在考試前安排專門的答疑時間。教師可以根據(jù)學生的解答情況給一定成績作為平時成績部分。這種方法存在2個方面的優(yōu)點:①學生要想解答習題就必須先把所學過的知識點都復習一遍,也就是說做習題的過程是認真分析推理和全面復習鞏固的過程;②訓練學生理論知識的解答能力,習題集為考試前站,一定程度上推動了考試改革。
2.2自學筆記對教學中不是很難的部分(例如:物質(zhì)的聚集狀態(tài)、元素部分等),要求學生在課前撰寫自學筆記。在課堂上,教師可以通過提問和同學互相探討的方式檢查學生自學的效果,專門抽出時間讓學生將自學過程中遇到的重要知識點及難點拿出來學習和探究,最后,教師對自學部分進行總結(jié)和考核。教師再根據(jù)自學筆記內(nèi)容的深度、形式,同時結(jié)合學生課堂討論的積極性及準確度給予相應的成績,最后選取最優(yōu)的與最有特色的自學筆記貼在班級的宣傳板上或班級BBS上面進行鼓勵與督促。以上教學方式不僅可以提高學生的自學能力,提高看書的主觀能動性,在自學過程中培養(yǎng)學生更好的整理、分析、儲存、推理、類比及總結(jié)能力,并能初步的概括性的找出知識的規(guī)律性,同時可以發(fā)揮學生的創(chuàng)造性思維能力。為了發(fā)揮學生的主觀創(chuàng)新能力,課前對自學筆記的形式不作統(tǒng)一規(guī)定,學生的自學筆記的形式可自由發(fā)揮,多種多樣。根據(jù)以往的結(jié)果可以看出,自學筆記形式有的像教師的備課筆記、有的像教師的教學總結(jié)報告,有的像手抄報,有的可能全部都是一問一答形式,還有的像隨筆、讀后感,甚至有的像小論文等等??傊?,自學筆記的形式多樣、內(nèi)容豐富,由此教師可以根據(jù)學生自學筆記的認真態(tài)度給予不同的評估。自學筆記的教學考評形式促成了學生的學習個性,同時在一定程度上培養(yǎng)了其創(chuàng)新能力。
2.3課外作業(yè)結(jié)合書本上的基礎理論,要求學生將其與自己熟悉的生活、了解的生產(chǎn)過程聯(lián)系起來,以一個個小命題的形式來完成。具體的操作形式是將成績有差異的學生進行搭配,每10人分成一組,在給定的時間內(nèi)要求獨立完成自己小組的命題。最終每人選擇一個命題提交一份綜述論文,教師按照論文評定分數(shù),兩個命題的平均分就是這一組10個學生的成績(每組學生的成績相同)。舉個例子,在講解到“配合物”這一章的理論時,結(jié)合藥學專業(yè)給學生留下“抗癌藥物阿霉素的前世與今生”為命題。針對這個題目,學生不僅可以查閱大量的資料,也可根據(jù)資料總結(jié)出很多重要和合理的相關(guān)內(nèi)容。再如日常生活中“飲用鋇餐為什么不會中毒”、“油條也不是一無是處——治療胃病”、“含氟牙膏可以防蛀的原理”、“人體是一個很大的緩沖體系”等。課外作業(yè)的完成過程是督促學生閱讀大量的課外讀物,感受化學就在身邊的一次學習之旅,勢必會增強學習藥學的興趣。同時,這種給分形式鍛煉同組同學之間的合作意識和增強不同組之間的競爭意識。
2.4綜述性小論文及開放性實驗通過老師們多年的無機化學教學活動,發(fā)現(xiàn)教學的關(guān)鍵是如何啟發(fā)學生的學習熱情、教會學生學習的方法和獲取知識的途徑與渠道。因此,在新生入學上無機化學理論課的初期,教師結(jié)合學生以后所學的專業(yè)給學生一些反映無機化學與藥學前沿相關(guān)聯(lián)的命題(如“生物熒光探針量子點與無機化學合成”、“無機納米材料載藥系統(tǒng)”、“無機元素與生命”、“磁性靶向藥物載體Fe3O4的制備及性能研究”等),或是開設幾個教學以外的開放性實驗(如葡萄糖酸鋅制備、用于載藥的多孔納米硅制備、熒光CdTe量子點制備等)。學生可以任選一個命題或者一個開放實驗在教師的指導下查閱資料撰寫小論文或進行實驗。這種形式可以促使學生閱讀大量的課外讀物,要求學生的論文及實驗后面所附的參考文獻,之后進行統(tǒng)計查看學生查取資料的情況。通過資料的查取和小論文的撰寫及實驗操作,培養(yǎng)了學生獨立工作、善于總結(jié)工作及動手的能力,最終大大地提高了學生學習化學的興趣。老師可以根據(jù)綜述論文書寫或者開放實驗情況給學生打分。
2.5組織“知識講座”除正常教學考核外,平時教師可以根據(jù)學生的專業(yè)選擇一些前瞻性、通俗性和趣味性且專業(yè)相關(guān)的文獻,然后將學生分組,指導學生閱讀并查閱與所給內(nèi)容相關(guān)文獻,做出PPT,然后每組派出一名代表以口頭報告的形式向全班甚至全校學生進行“知識講座”。講座結(jié)束后聽講座的學生和老師可以根據(jù)講座的內(nèi)容進行自由提問。這種形式可以使參加講座的學生在專業(yè)知識水平、語言組織和表達能力以及臨場應變能力得到了極大的提高。同時也能增強團隊協(xié)作能力。教師可以根據(jù)PPT形式、口頭報告效果、文獻分析以及報告思路給出該團隊一個相應的成績。此種方式認可學生的勞動成果,可以激發(fā)學生對未知領(lǐng)域求知熱情。
2.6考前補考考前補考是為了緩沖學生期末考前壓力,也就是在每學期的期末考試前,給平時成績不好或者平時成績不及格的學生提供一個所謂的“補考”的機會。補考的具體過程包括以下幾點:首先,補考的學生可以根據(jù)自己的實際情況遞交一份書面申請報告;然后,教研室統(tǒng)一安排時間,幾名教師參加的以題簽和提問相結(jié)合方式面試;最后,取最高成績作為最后的平時成績一個部分。通過這種考核方式,不僅可以再給學生一個爭取更好的考核成績的機會,也可以鍛煉學生臨場發(fā)揮和應變的能力和增強實戰(zhàn)經(jīng)驗。
2.7考核結(jié)果最終在給學生該科目考核成績時也是一動態(tài)過程,通常根據(jù)學生自身的特點調(diào)節(jié)以上6個方面和期末考試成績的比重,使學生基本達到滿意的成績。
3改革的預期結(jié)果
3.1打破傳統(tǒng)的追求“學會”,向追求“會學”的學習方式轉(zhuǎn)換改革考核方法的直接結(jié)果就是考核的多樣性及考題的靈活性,使學生的學習方式和態(tài)度從被動的接受轉(zhuǎn)變成主動的攝取,達到學生對已學過的知識進行理解、消化和吸收與對知識的加強、擴充和更新并舉。同時,這種可喜的變化也對教師的知識水平、科研能力和教學創(chuàng)新提出了更高和更廣的要求,也是一種“教與學互長”動態(tài)過程。充分發(fā)揮學生學習的主觀能動性,讓學生在接觸專業(yè)課程之前就對化學在藥學學科中的地位和作用有個初步了解,為學生以后學習分析化學、有機化學、物理化學等基礎學科的能動性。
3.2學生更能充分展示個性特征、增強合作意識、拓寬眼界與調(diào)動學習熱心與激情這種方式打破了傳統(tǒng)的“教師上課忙和學生上課玩、考試糊亂忙”的格局。把枯燥的理論與生活生活實踐相結(jié)合,與學生知識構(gòu)架提高相結(jié)合,達到教與學并舉。
以PowerPoint2003為例,用戶需要制作動畫時,選中需添加動畫效果的對象,單擊菜單欄“幻燈片放映”,選擇“自定義動畫”菜單項,再選擇右側(cè)的“添加效果”按鈕,此時會彈出:進入、強調(diào)、退出、動作路徑等四項動畫效果選項,這四項效果選項中還有很多具體的動作效果提供給用戶選擇。按PowerPoint軟件菜單中提供的動畫,主要是自定義動畫,自定義動畫又分為進入、強調(diào)、退出、動作路徑等四大種類型的動畫,如圖2-1所示。“進入”動畫是指PPT頁面出現(xiàn)后,對象在頁面中從無到有的過程,例如:百葉窗、飛入、盒狀等效果;“強調(diào)”動畫是指素材已在頁面出現(xiàn)時,由于用戶的具體需要而對對象進行的動畫操作,例如:放大/縮小、更改字體、更改字型、陀螺旋等效果;“退出”動畫是指對象從頁面退出(消失)等的過程,例如:消失、飛出、切出等效果,它是進入動畫的逆過程。“動作路徑”是指對象沿著某一路徑移動的動畫效果,用戶可以使用“動作路徑”來實現(xiàn)有規(guī)則的或無規(guī)則的移動動畫,它是PPT動畫中自由度最大的動畫效果。如果從對象呈現(xiàn)的效果來分類,PowerPoint的自定義動畫可以分為十大類,如圖2-2所示。
事實上,PowerPoint提供了飛入、切入、浮入、飛出、浮出、直線路徑、升起、上浮、下浮、字幕式、跳動式、平動式、旋轉(zhuǎn)式、呈現(xiàn)式、暗淡變化、大小變化、狀變化、閃爍式、走動式等近百種效果的自定義動畫,在制作PPT課件時,用戶可以根據(jù)需要選擇某種動畫或選擇多種動畫組合以現(xiàn)實想要的動畫效果。對動畫對象的動畫效果(進入、強調(diào)、退出)、順序以及屬性進行設置,可以控制動畫展示時間、順序、速度等,以達到所需要的動畫效果,還可以通過觸發(fā)器來控制動畫從而實現(xiàn)互動效果。配合幻燈片的頁面切換效果,可以對幻燈片切換的效果、切換時的聲音、切換速度以及切換方式(通過單擊鼠標和設置等待時間)等進行選擇,使幻燈片的播放精彩有趣。
二、中學物理教學中PPT課件動畫設計策略的探討
PPT動畫的設計是根據(jù)教師的教學策略和教學意圖,通過對文本框和圖片等素材添加一系列組合動畫,教師可以根據(jù)教學步驟和教學內(nèi)容,設計和控制對象出現(xiàn)的先后順序、主次順序、位置改變、字體及字號的變化、放大/縮小等效果,吸引學生的注意力,引導學生的學習思路,從而實現(xiàn)教學目標?;谖锢淼膶W科特點,在中學的物理教學中,無論是實驗還是理論課,教師都會遇到一些難以講述清楚的抽象的概念,比如在初中物理教學中,對于剛接觸物理,抽象思維還沒有成熟的初中生來說,電學部分學生比較難理解,部分學生無論如何都無法理解電流的形成原理,難以理解電場磁場的存在等等這些都是教學中比較棘手的問題。在課件中合理地使用動畫,可大大增加課件的邏輯性、引導性和趣味性,化抽象為形象,化枯燥為生動。但并不是使用動畫越多教學效果就越好,動畫設置應適量、適當、適度,符合教學內(nèi)容,動畫展現(xiàn)時機和方式要恰當。因此,動畫的合理應用顯得尤為重要。根據(jù)筆者在中學物理教學中使用PPT課件的經(jīng)驗,對PPT動畫的應用提出以下幾點想法:
(1)能用文字表達,就不用動畫來展示教學PPT課件不同于宣傳展示類PPT,一般情況下應盡量少用動畫效果,能不用就不用,以避免把簡單問題復雜化?;脽羝瑯祟}、表格、全屏圖片等內(nèi)容等最好不要設置有動畫效果。常見的內(nèi)容按一定的順序出現(xiàn),采用的動畫也不要跨度太大,如采用出現(xiàn)等基本動畫效果。一般頁面切換場轉(zhuǎn)效果也不宜過多使用。動畫音效也盡量少用,確實需要時在同一課件中也不宜使用太多,特別注意的是不要用爆炸、疾馳等刺激性強的聲音。動畫的進入和退出的速度要適中,避免太快或太慢。
(2)內(nèi)容展現(xiàn)的動畫方式要恰當要根據(jù)教學設計要求來展現(xiàn)教學思想,動畫效果要簡潔,文本框一般選擇出現(xiàn)、切入、上浮等較溫和的動畫效果,圖片一般選擇切入、縮放、淡出、盒狀、形狀等動畫效果,線條和形狀選擇擦除和展開等動畫效果。特別注意的是,內(nèi)容的出現(xiàn)往往還要考慮出現(xiàn)的方向何去何從且同一頁面中,方向的改變也不要過。
(3)動畫呈現(xiàn)的時間要合理根據(jù)教學設計要求設計好每個對象的動畫呈現(xiàn)時間,做到利于學生觀察的合理時間。避免時間過長或過短而影響學生的觀察效果。物理學科的演示中,常對線條、形狀、圖片等對象進行放大、填充(變化)顏色、閃爍等強調(diào)效果。需要說明的是,一般情況下不建議在課件中經(jīng)常使用強調(diào)效果,這樣會既浪費教師寶貴的時間,又會增加內(nèi)容的預設,從而造成教學缺少彈性。需要指出的是,中學物理教學中PPT課件的動畫往往是用PowerPoint提供的各種動畫效果組合而成的,例如利用旋轉(zhuǎn)、閃爍、自定義路徑動畫等組合,可以制作中學物理實驗演示,比如,圓周運動、拋體運動、天體運動、原子運動模型、電磁場的模擬電路、電路中的電流演示等這些實驗,各種動畫效果的呈現(xiàn)時間的選擇是否合適十分重要。
(4)藝術(shù)性與實用性相結(jié)合在課堂上出現(xiàn)的課件,首先實用性是必要的。即課件動畫一定要起到輔助課堂教學的作用,如果適得其反的話,倒不如不用。其次要有藝術(shù)性,每個PPT動畫都應該是一件創(chuàng)造性的藝術(shù)作品。一個優(yōu)秀的PPT動畫作品應該牢牢地抓住觀看者的“眼球”,在物理課堂上利用多媒體手段引起學生們的注意,拓展學生的信息通道,為學生的思考提供有效地啟發(fā)以及豐富的想象空間,進而提高學生的學習興趣。
(5)形象性與直觀性相結(jié)合PPT動畫的動作安排、界面布置以及配色必須經(jīng)過反復設計,要符合審美的要求,動畫是把抽象的東西形象化。在課堂輔助學生理解實驗的本質(zhì),因此,動畫要做得形象、直觀,有利于學生觀察物理現(xiàn)象和理解物理知識。
(6)趣味性與靈活性相結(jié)合。在課堂上使用課件也應該盡可能調(diào)動學生的學習積極性,所以動畫一定結(jié)合趣味性與靈活性,引起學生的興趣,激發(fā)其就知的欲望。動畫是一種運動的模擬,其實現(xiàn)方法是在屏幕上快速連續(xù)地播放一系列畫面,給視覺造成畫面在動的效應。因此實現(xiàn)動畫的基礎是圖像的顯示和使圖像快速的翻轉(zhuǎn)、變形或變化等。制作PPT動畫要有一定的策略,才能快速準確地制作想要的動畫。制作動畫時要明確所要表達的動畫效果,明確動畫所要表達的目標。比如制作物理實驗的虛擬實驗時,要了解整個實驗過程,知道每一個步驟的動作要點。根據(jù)實驗過程的這些動作特點,構(gòu)思在PPT中用那些動畫效果來表達這些動作。有些效果不是一眼就能看出來的,這時就需要深入的研究PPT中每一個動畫效果的屬性,或者組合幾種動畫效果來實現(xiàn)所要表達的動畫。
三、結(jié)束語
關(guān)鍵詞:瀝青路面;除冰;融雪;鹽化物;橡膠顆粒。
0 引言
在道路積雪的情況下,路面附著能力降低,會導致汽車剎車失靈、方向失控,造成嚴重的交通事故,給道路暢通和行車安全帶來嚴重危害。因此,科學有效的路面除冰雪技術(shù)的開發(fā)研究具有非常重要的社會經(jīng)濟價值。目前,國內(nèi)外采用的路面除冰雪技術(shù)分為路面外部除冰雪技術(shù)和路面內(nèi)部除冰雪技術(shù)[1]。路面內(nèi)部除冰雪技術(shù)中,近年來抑制凍結(jié)鋪裝技術(shù)成為研究熱點,其主要分為物理和化學兩大類。本文主要介紹化學類中的鹽化物自融雪瀝青路面,及物理類的橡膠顆粒除冰瀝青混合料。
2 抑制凍結(jié)鋪裝技術(shù)
2.1 物理類抑制凍結(jié)鋪裝技術(shù)
物理類抑制凍結(jié)鋪裝技術(shù)是路面內(nèi)部除冰雪技術(shù)的一種,常用的方法有添加橡膠顆粒、粗糙瀝青路面、鑲嵌類技術(shù)、空隙填充類技術(shù)。
添加橡膠顆粒的瀝青混合料是將廢舊的橡膠輪胎破碎成一定形狀和粒徑的顆粒,以骨料的形式直接添加于瀝青混合料中,用以替代部分集料形成具有抑制凍結(jié)功能的新型瀝青混合料。其破冰原理是彈性材料具有較強變形能力,改變了路面的變形特性和路面與輪胎的接觸狀態(tài),路面在外部荷載作用下產(chǎn)生自應力可使冰雪破碎融化,從而達到抑制路面積雪結(jié)冰的效果,提高路面的抗滑性能。
2.2 化學類抑制凍結(jié)鋪裝技術(shù)
化學類抑制凍結(jié)技術(shù)是指在瀝青混合料中添加一定量的化學類抑制凍結(jié)材料,或者在道路表面添加、噴灑一定量的化學類抑制凍結(jié)材料,形成具有抑制凍結(jié)功能的路面。主要有抗凝冰涂料技術(shù)、添加蓄鹽沸石材料和添加化學類抑制凍結(jié)材料等。
3 鹽化物自融雪瀝青路面
鹽化物自融雪瀝青路面有效融雪成分為鹽化物中的鹽分,通過鹽分主動析出達到自融雪的目的。鹽化物通過替代混合料中的部分礦料或者以外摻的方式添加,拌和形成的瀝青混合料統(tǒng)稱為鹽化物自融雪瀝青混合料,所鋪筑的路面稱為鹽化物自融雪瀝青路面。
3.1 鹽化物融雪劑的研制
融雪劑的開發(fā)經(jīng)歷了單一的食鹽型、氯化鈣型到現(xiàn)今的非氯化物型、復合防腐蝕型,出于經(jīng)濟性和高效性的考慮,目前還有很多學者進行氯化物融雪劑的改進研究工作。
2007年鄭州大學的王小光[2]研制的PSA系列融雪劑在成分上作了一些改良,效能上己經(jīng)遠遠優(yōu)于傳統(tǒng)的融雪劑,Cl一含量較氯化鈉來說低的多,大大降低了對鋼板和混凝土的腐蝕,已將氯鹽型融雪劑的危害降低到了極低程度。
2013年長安大學的彭磊[3]從總結(jié)國內(nèi)外路面融雪技術(shù)優(yōu)缺點著手,運用自主研發(fā)的設備制備自融雪外加劑Iceguard。
3.2 鹽化物自融雪瀝青路面路用性能研究
添加MFL的瀝青混合料在日本得到廣泛研究,MFL替代礦粉添加礦料質(zhì)量的6%~8%到普通瀝青混合料中,各項路用性能滿足使用要求;將MFL添加到排水式瀝青路面中,添加量為混合料質(zhì)量的2%,路用性能滿足使用要求[4]。
2010年重慶交通大學的崔龍錫[5]研究了蓄鹽類物質(zhì)(NaCl、MgSO4、CaCl2)具有可釋性,添加到瀝青混合料中,其路用性能滿足要求,同時,將V-260外摻到瀝青混合料中,高溫穩(wěn)定性得到了一定的提高,水穩(wěn)定性滿足規(guī)范要求。
2013年長安大學的彭磊[3]對摻加Iceguard的瀝青混合料進行高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性、集料抗飛散性、抗滑性進行檢驗,結(jié)果表明各項性能都滿足使用要求。同時對混合料中Iceguard鹽分析出后,路用性能進行檢驗也滿足使用要求。
3.3 鹽化物自融雪瀝青路面融雪性能研究
歐洲國家將添加和不添加鹽化物的馬歇爾試件置于低溫環(huán)境箱內(nèi),灑水使其凍結(jié)然后鏟除冰層,添加鹽化物的試件鏟除比較省力,但這些方法只能定性評價鹽化物的作用效果。
長安大學張麗娟[7]、王峰[8]等將添加鹽化物的馬歇爾試件置于一定量的溶液內(nèi),利用電導率儀測定48h內(nèi)鹽化物溶液的電導率,計算鹽化物析出量,間接評價鹽化物瀝青混合料融雪性能的長期性。
姜紹升[9]、張麗娟[7]等通過測定輪碾成型試件在不同凍結(jié)狀態(tài)下的擺值,同溫度下路面擺值衰減量、擺值平均加權(quán)衰減量等參數(shù)的變化,從而分析鹽化物路面凍結(jié)抑制效果的影響。
長安大學孫玉齊[10]將馬歇爾試件置于密封容器內(nèi),加入定量蒸餾水,利用比對不同時間下溶液的比重,換算鹽化物析出量,評價鹽化物作用效果長期性。
長安大學陳杰[11]分析了溫度與降雨量對鹽化物融雪瀝青路面性能持久性影響,分析了夏季降雨對混合料融雪效能削減效應,預測了不同氣候分區(qū)下鹽化物融雪瀝青路面使用年限。
4 橡膠顆粒除冰瀝青混合料
目前橡膠粉改性瀝青技術(shù)在世界各國的應用都已經(jīng)比較成熟,而關(guān)于利用橡膠顆粒增加路面彈性進而用于路面除冰的技術(shù)在世界各國均處于初期階段,需要做更多的進一步深入的研究。
現(xiàn)代意義上的橡膠瀝青混合料最早出現(xiàn)在上個世紀40~60年代的美國,研究將4.75mm~9.5mm的橡膠顆粒添加入混合料中,試驗結(jié)果表明,橡膠顆粒用量越多,除冰雪效果越明顯。但未很好地解決混合料的成型和耐久性等問題。
日本的做法是在剛完工的瀝青路面上鋪撒直徑2cm的橡膠顆粒,用壓路機將其壓入瀝青路面,橡膠顆粒有小部分露出路面,增加了路面的摩擦力。同時,車輛荷載的作用使橡膠顆粒變形,車輛通過后的反彈力使冰破碎。
2006年,哈爾濱工業(yè)大學的周純秀等對橡膠顆粒瀝青混合料的性能和彈性除冰路面的除冰性能進行了研究。
2009年,長安大學的張洪偉對橡膠顆粒的技術(shù)性質(zhì)、橡膠顆粒瀝青混合料的路用性能、除冰機理和試驗儀器開發(fā)等方面進行了研究,并與陜西省交通建設集團合作,鋪設了橡膠顆粒除冰試驗路。
2011年,長安大學的張碩對橡膠顆粒瀝青混合料的組成設計、成型工藝、路用性能和除冰雪效果進行了研究,并提出在混合料中摻入水泥和消石灰提高耐久性的方法。
參考文獻
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參照國內(nèi)各級各類院校環(huán)境科學專業(yè)的基礎化學課程內(nèi)容體系及多所院校的教學計劃,[1-4]考慮環(huán)境科學專業(yè)后續(xù)環(huán)境化學、環(huán)境監(jiān)測、環(huán)境工程學等專業(yè)課程的內(nèi)容,結(jié)合我校實際情況,我們將環(huán)境科學專業(yè)的基礎化學類課程分設為現(xiàn)代化學基礎及分析化學兩門課程?,F(xiàn)代化學基礎分兩個學期完成,理論課時共計136學時。課程的學科內(nèi)容包括現(xiàn)代無機化學、物理化學、有機化學等。通過對化學熱力學、化學動力學、化學平衡、化學反應的基本規(guī)律、物質(zhì)結(jié)構(gòu)理論、膠體和表面化學、環(huán)境科學相關(guān)的重要元素及其化合物、有機化合物等基礎知識的學習,學生可以了解現(xiàn)代化學的基本概念、基本原理、基本技能;學生學習后能以化學的觀點、思維方法和研究方法,激發(fā)創(chuàng)新意識,在未來實際工作中以化學觀點觀察物質(zhì)變化的現(xiàn)象,對一些涉及環(huán)境科學及生活、社會實際的化學問題,具有一定的分析、解決和創(chuàng)新的能力。
分析化學單獨設課,其一,是因為分析化學素有“科學的眼睛”之稱,是環(huán)境科學甚至其他任何與化學相關(guān)的學科進行科學研究的基礎,學生打下扎實牢固的分析化學基礎是非常重要而必需的。其二,分析化學的課程特色主要是“量”,與其他基礎化學相比較,更強調(diào)“量”的概念,以及相應的思維方式和理念。系統(tǒng)學習這門課程可促使學生掌握分析化學的基礎知識和基本理論,結(jié)合實驗牢固樹立準確“量”的理念,并掌握獲得準確“量”的正確操作技術(shù)。這是環(huán)境科學專業(yè)的學生進行專業(yè)科學研究以及未來的工作中必不可少的基礎。其三,分析化學也是學生學習后續(xù)的專業(yè)課程環(huán)境化學、環(huán)境監(jiān)測的重要基礎。采用上述課程結(jié)構(gòu)體系,避免了教學內(nèi)容的無謂重復,節(jié)約了大量的教學課時。同時也使一些環(huán)境科學專業(yè)非常需要的化學知識如膠體化學、表面化學、電化學、分析化學等得到了加強。
二、教材改革
教材是教學內(nèi)容的載體,一本好的教材能使學生提高學習的興趣,便于理解和掌握知識。但目前國內(nèi)還沒有完全與我們的現(xiàn)代化學基礎課程教學體系相配套的教材。針對上述情況,在教學過程中,根據(jù)環(huán)境科學專業(yè)的人才培養(yǎng)目標及特點,結(jié)合本校的課程結(jié)構(gòu)體系,我們對選用的教材內(nèi)容進行了適當?shù)貏h減和補充,采取了教材為主,補充講義為輔的使用方式。目前選用胡忠鯁主編的《現(xiàn)代化學基礎》作為主教材。但其中元素化學,有機化學兩部分教學內(nèi)容則結(jié)合環(huán)境科學專業(yè)的特點,編寫補充講義。元素化學部分側(cè)重于講授常見重要元素、重要污染元素及其化合物的性質(zhì),有機化學部分則系統(tǒng)地介紹各類有機化合物的物理性質(zhì)及化學性質(zhì)。對于有機合成則不作要求。通過上述調(diào)整后,課程教學內(nèi)容的針對性和實用性得到了提高。
考慮到現(xiàn)代環(huán)境監(jiān)測方法中經(jīng)常需要使用儀器分析和檢測的特點,我們選用了華東理工大學及四川大學化工學院編寫的《分析化學》(第五版)作為教材。這本教材具有如下特點:一是教學內(nèi)容包括了化學分析和儀器分析兩部分,與我們的課程結(jié)構(gòu)體系相吻合;二是該課程教學內(nèi)容的編寫注重應用,簡化了某些公式的推導,加強了數(shù)據(jù)處理和儀器分析的內(nèi)容,能滿足環(huán)境科學專業(yè)的需要。
三、教學內(nèi)容改革
目前,國內(nèi)一些非化學化工專業(yè)的基礎化學課程雖然在結(jié)構(gòu)體系方面與化學專業(yè)相比具有自己的特點,但由于教材編寫者基本都是純化學專業(yè)出身,缺乏對相應學科的專業(yè)知識與背景的深入認識和了解,因此教學內(nèi)容的設置基本沿用化學專業(yè)的內(nèi)容,只是在深度和難度上作些調(diào)整,沒有結(jié)合專業(yè)特點,脫離生產(chǎn)實際,學生認識不到化學知識在本專業(yè)中的應用前景與重要性,難以激發(fā)學習興趣。針對上述情況,我們對環(huán)境科學專業(yè)的基礎化學課程在教學內(nèi)容方面進行了如下的改革:
(一)夯實基礎,注重“雙基”
扎實牢固的化學基礎知識是與化學相關(guān)專業(yè)的學生學習化學知識進而將其應用于認識解決本專業(yè)問題的重要基礎。因此,我們在教學中始終不渝地堅持為學生打下牢固的化學基礎,注重基礎知識、基本概念和基本原理的教學和應用。為達到此目的,我們有針對性地精選了近1500道與課程內(nèi)容相關(guān)的習題,編寫成課后練習集,讓學生通過習題練習來鞏固所學知識。
(二)結(jié)合專業(yè),偏重應用
在重視基礎知識、基本概念、基本原理的同時,我們注重選用大量環(huán)境科學中的實例來作為知識應用的案例,培養(yǎng)學生用化學原理和知識解決環(huán)境問題的能力。如表面化學、氧化還原與電化學、電解質(zhì)溶液、化學動力學等章節(jié)的教學案例都選用了大量環(huán)境科學中的例子。又如元素化學部分,重點講述若干和環(huán)境科學密切相關(guān)的元素,P區(qū)元素主要講了Al,Si,Pb,N,P,As,O,S等常見或與環(huán)境科學密切聯(lián)系的元素及其化合物的性質(zhì);過渡元素部分則著重介紹了Cd,Hg,Cr等污染元素,以及Fe,Mn等常見元素及其化合物的性質(zhì)。再如,有機化學部分講到苯基型鹵代烴的性質(zhì)時,以多氯聯(lián)苯、二噁英等持久性有機污染物為例來講,使教學內(nèi)容變得結(jié)合實際、生動有趣。又如分析化學中的應用實例也都選用環(huán)境科學中的應用來講,如高錳酸鹽指數(shù)、溶解氧的測定、COD的測定、總磷的測定等。
關(guān)鍵詞: 物理教學 生活化情境 探究動力
物理與社會生活、生產(chǎn)技術(shù)等都息息相關(guān),而這一特點決定了物理教學必須貼近生活,正如美國教育學家杜威所說:“教育即生活?!蔽锢韺W的理論知識正是來源于社會生活,物理學的發(fā)展也會推動生產(chǎn)技術(shù)的變革,因此,在新課改背景下,高中物理課堂教學生活化將成為一種必然趨勢,我認為可以從以下方面入手,進行生活化的情境創(chuàng)設。
一、廣泛搜集生活資料,進行生活化的課堂導入
備課是構(gòu)建高效課堂的先決條件,因此高中物理生活化情境的創(chuàng)設要從備課開始。首先,教師在備課過程中要注意材料的選擇,既要滿足學生的好奇心,激發(fā)學生的興趣,又要與現(xiàn)實生活密切相關(guān)。此外,教師所選擇的生活素材要顯現(xiàn)出教學的重點并充分體現(xiàn)教學內(nèi)容,引發(fā)學生共鳴,這就要求教師廣泛搜集生活資料,利用這些生活素材進行教學設計。問題是探索的源泉,也是學生學習的原動力,因此,創(chuàng)設物理生活化情境的另一重要途徑就是進行生活化的課堂導入,教師要立足學生實際,引入生活實例。在以往的物理教學過程中,教師往往會從學科的角度提出問題,引出課題,使學生感到生疏,因此教師要進行生活化的教學設計和課堂導入。例如,在講述“牛頓第三定律”這一內(nèi)容時,可以讓學生用手拍擊桌子,提問學生:手掌有什么感覺?為什么用手拍桌子,手掌會感到疼痛?想不想知道原因?進而引出課題,也可以為學生列舉一些生活現(xiàn)象,例如足球運動員用身體頂球的時候,球會飛出去,用雞蛋敲擊桌子時,蛋殼會破裂,等等,利用學生熟悉的生活經(jīng)驗,讓學生的學習從感興趣的生活情境入手,進而使學生在生活中感受物理的魅力,體驗物理知識的生活價值。
二、采用生活化的教學方式,合理利用多媒體技術(shù)
物理來源于生活,采用生活化的教學方式是使物理聯(lián)系生活實際的重要途徑,教師可以利用多媒體技術(shù),充分發(fā)揮多媒體技術(shù)生動形象、直觀便捷的特點,采取學生所喜聞樂見的方式進行物理教學,使學生感到物理就在生活中,激發(fā)學生的學習興趣和探究能力,培養(yǎng)學生的問題意識。在高中物理教學過程中經(jīng)常會涉及一些物理現(xiàn)象和規(guī)律,但這些物理現(xiàn)象和規(guī)律在生活中往往又很難觀察到,學生更不可能有機會全部親身體驗,且高中物理涉及很多容易混淆的重難點內(nèi)容,普通的實驗演示可能效果并不顯著,而多媒體技術(shù)就可以有效解決這一問題,通過圖表、漫畫、視頻、錄像等形式將靜態(tài)的物理符號動態(tài)化,充分調(diào)動學生多感官,吸引學生注意力,節(jié)約時間,提高上課效率。例如,教師在講述“圓周運動”這一內(nèi)容時,就可以借助多媒體,為學生播放過山車過圓形軌道、運動員花樣滑冰、游樂園旋轉(zhuǎn)木馬等情景,通過這些生活經(jīng)驗的情境再現(xiàn),幫助學生理解圓周運動和力學定律,使學生圍繞自己身邊的問題展開探究。在講解“電流”這一概念時,由于電流是看不見、摸不著的,教師就可以通過多媒體課件的制作向?qū)W生演示電流在電路中流動的畫面,使學生理解這些現(xiàn)象。這樣做可以有效提高學生對物理知識的應用能力,效果也比教師一味地講述有意思得多,在加深學生印象的同時提高學生的動態(tài)思維能力,激發(fā)學生探究動力。
三、加強實驗活動創(chuàng)設,引導學生主動參與教學過程
物理是一門具有很強實驗性的學科,對于物理的學習應該充分利用實驗活動,創(chuàng)設生活化情境,給學生動手操作的機會,引導學生主動參與教學過程,培養(yǎng)學生探究動力。首先,教師在進行物理教學時應提供足夠的實驗設備,全面把握學生的心理特征,滿足學生的求知欲、好奇心和自我表現(xiàn)欲望,通過模擬生活情景解決生活實際問題。例如,教師在講述“電學”這一內(nèi)容時,可以讓學生動手制作簡易的串并聯(lián)電路,加深對電學的理解,另外,在實驗過程中要充分利用身邊的生活資源,例如可以用鉛筆芯作為變阻器,將導線一端與鉛筆芯連接好,導線的另外一端在鉛筆芯上滑動,通過連入電路長短的改變來改變燈泡的亮度,這樣做不僅可以加深學生對于滑動變阻器的原理的理解,還可以有效增強教學效果。實驗活動的創(chuàng)設,可以將物理內(nèi)容與生活問題巧妙結(jié)合在一起,營造良好的課堂氣氛,此外,通過實驗教學,還可以使學生在操作過程中掌握相關(guān)物理概念,并從中歸納分析出一般規(guī)律,使學生感受物理實驗與生活實際的密切關(guān)系,并通過物理實驗解決生活中的實際問題。因此,教師要在物理課中加強實驗活動活動,創(chuàng)設生活化情境,將學習的主動權(quán)交還給學生,使學生真正成為物理課堂的主人。
結(jié)語
創(chuàng)設物理生活化情境,激發(fā)學生的探究動力是對傳統(tǒng)物理課堂教學的一種改革,不僅有助于課堂教學活動的全面進行,而且有助于學生的全面發(fā)展。引入生活化實例,采用生活化的教學方式,加強實驗活動創(chuàng)設,這些都是創(chuàng)設生活化情境的最佳方法,教師要注意引導學生主動探索,幫助學生在生活中感受物理的魅力,體驗學習物理的樂趣,弘揚全新的教學理念,逐步提高教學質(zhì)量,收獲良好的教學效果。
參考文獻:
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學校現(xiàn)在已發(fā)展為多學科的醫(yī)學院校,雖然醫(yī)學化學是普通基礎課,但醫(yī)學和理工等專業(yè)差別大、跨度大,專業(yè)人才培養(yǎng)要求也不同,應該進行相應的改革。目前,我校在醫(yī)學和理工類等專業(yè)都采用醫(yī)學化學同一本教材,在應用物理學、醫(yī)學影像學、生物工程等專業(yè)開設了醫(yī)學化學課程,學時在30~80學時不等,占3~4學分,理論和實驗課的比例約為3∶1,課程基本都在大學一年級進行。從歷年學生學習的情況看,生物類專業(yè)大部分學生能認真對待學習,但不知怎樣去學;非生物類專業(yè)部分學生認為醫(yī)學化學對自己的專業(yè)沒什么用處;更有一些學生僅僅是應付學習,能通過考試拿到學分就行。近年來,隨高校規(guī)模和新上專業(yè)的增加,怎樣培養(yǎng)適應社會發(fā)展需要的人才,怎樣讓學生成材,也是各專業(yè)教師應有的責任和使命。筆者近年來在理工類專業(yè)的醫(yī)學化學教學中進行了一些教學內(nèi)容的改革探索,取得了積極的效果。
二、醫(yī)學化學課程應包含的主要內(nèi)容
近年來,隨著各新興交叉學科發(fā)展的需要,新的分支學科正不斷涌現(xiàn),化學各分支學科的研究內(nèi)容也在不斷擴充。如何在醫(yī)學化學教學中,做到從化學學科內(nèi)在知識結(jié)構(gòu)的要求出發(fā),將化學學科系統(tǒng)而又不失重點地傳授給理工類專業(yè)的學生,確實是一個值得重視的首要問題。在幾代化學教育家和廣大教師多年的教學實踐中,在各綜合性大學目前的化學教學中,教師普遍認為,將化學學科以理論化學(結(jié)構(gòu)化學與物理化學)、化合物的合成制備與性質(zhì)(無機與有機化學)及化合物的測量與表征(分析化學)為主要線索來介紹化學知識是符合目前科技發(fā)展和經(jīng)濟發(fā)展的趨勢和要求的。因此,大學醫(yī)學化學的教學也應遵循這樣的原則,也就是以化學原理、制備與性質(zhì)、測量與表征為醫(yī)學化學教學的主要內(nèi)容。
三、醫(yī)學化學的教學如何適應理工類等相關(guān)專業(yè)
醫(yī)學化學在我校授課的專業(yè)主要有應用物理學、醫(yī)學影像學、生物工程等專業(yè)。這些專業(yè)的醫(yī)學化學教學與一般大學理工科的化學教學,無論內(nèi)容和難度及要求都是不同的。如何做到既能系統(tǒng)地將化學學科的基礎知識介紹給學生,又能考慮到各專業(yè)學生的培養(yǎng)目標和特殊要求,這應是大學醫(yī)學化學教學的基本思路。不同專業(yè)人才培養(yǎng)要求不同,教學內(nèi)容應因?qū)I(yè)不同而在難度和重點方面有所不同。如結(jié)構(gòu)化學、化學熱力學和化學動力學是物理化學的主要內(nèi)容,也是化學學科的理論基礎和知識框架。過去在原先醫(yī)學化學的教學中,一直都屬于略講或不講的部分。也正是由于這種狀態(tài),使上述專業(yè)的學生對化學不感興趣,實際上起了削弱化學學科重要性的作用。
1.應用物理學(醫(yī)學物理學方向)學為主的應用型人才,對于該專業(yè)的醫(yī)學化學理論教學內(nèi)容,應遵循理論夠用,應用為主的原則。在參照教學大綱的前提下,在《氧化還原反應與電極電勢》一章增加了化學傳感器的內(nèi)容,這在醫(yī)學診斷和環(huán)境檢測中都有重要的應用;在《滴定分析法》一章中,增加部分儀器分析的內(nèi)容,這部分內(nèi)容涉及儀器的正常使用維護,是物理學的主要應用,對保證儀器靈敏度、準確度、選擇性等指標非常重要,例如電化學分析與光譜分析中如何降低信噪比等等?!队袡C化學的對映異構(gòu)》一章涉及物理學光學的應用,要重點講解,其它內(nèi)容一般了解即可。以下是本專業(yè)修訂后的醫(yī)學化學理論授課內(nèi)容
2.醫(yī)學影像學專業(yè)醫(yī)學影像學專業(yè)是以培養(yǎng)面向醫(yī)學理論與應用并重的理、工、醫(yī)多學科結(jié)合的專業(yè)人才為目標,除了按醫(yī)學化學的教學要求教學外,還涉及較多的物理學的理論知識,實際應用中又要使用各種現(xiàn)代先進診斷儀器。因此在教學中,第一要突出物理化學中動力學的內(nèi)容。因影像專業(yè)要接觸放射性同位素,要熟悉其物理化學變化規(guī)律。第二,無機化學教學內(nèi)容中要突出配合物的內(nèi)容,因涉及腫瘤病人的化療使用的配合物類藥物,如順鉑和卡鉑類化療藥物。第三,影像診斷經(jīng)常使用的造影劑大多是有機化合物,所以有機化學的內(nèi)容重點應講基本有機物的性質(zhì),主要是藥物性和毒性方面的知識。第四,要增加分析化學的儀器分析內(nèi)容。因為醫(yī)學影像專業(yè)是以診斷為主的專業(yè),常用磁共振、CT等大型先進儀器,因此學生應對現(xiàn)代分析手段有所了解﹑熟悉,才能更好地掌握儀器的正常使用和維護。以下是本專業(yè)修訂后的醫(yī)學化學理論授課內(nèi)容,
四、結(jié)束語
進入21世紀,隨著科學技術(shù)的飛速發(fā)展,電子計算機的應用已經(jīng)滲透到各學科的每一個領(lǐng)域之中,各學科的進一步發(fā)展對計算機的依賴程度越來越高,化學工程學科也不例外。目前,計算機已經(jīng)深入應用到化工模擬、計算化學和化工制圖等化學工程學科的各個層面之中,對化學工程的發(fā)展起著巨大的促進推動作用?;瘜W工作者應該抓住機遇,在新時期努力學習計算機知識、熟練掌握運用計算機,將其應用到化工設計、化學本文由收集整理計算中去,使化工學科能夠更快地發(fā)展。
化學工程作為一門基礎學科,長期以來是以實驗為基礎發(fā)展起來的,是一門理論與實驗相結(jié)合的學科。隨著計算機技術(shù)和信息技術(shù)的發(fā)展日新月異,化學工程的研究中又增加了計算與計算機模擬的方法,它已經(jīng)逐漸成為化學工程中最富有生命力的研究方法。隨著電子計算機在化學工程中的廣泛應用,傳統(tǒng)的化學工程學科已逐漸成為一門集實驗、計算、理論于一體的綜合性學科。
從20世紀50年代開始,科研工作者就利用計算機解算化工過程的數(shù)學模型,使研究方法出現(xiàn)了一個革新。經(jīng)過幾十年的發(fā)展,化工過程模擬已經(jīng)成為普遍采用的常規(guī)手段,被廣泛應用于化工過程的研究、開發(fā)、設計、生產(chǎn)操作的控制與優(yōu)化、操作培訓和技術(shù)改造之中。
一、流程模擬
化工過程流程模擬或流程模擬是根據(jù)化工過程的數(shù)據(jù),諸如物料的壓力、溫度、流量、組成和有關(guān)的工藝操作條件、工藝規(guī)定、產(chǎn)品規(guī)格以及一定的設備參數(shù),如蒸餾塔的板數(shù)、進料位置等,采用適當?shù)哪M軟件,將一個有許多個單元過程組成的化工流程用數(shù)學模擬描述,用計算機模擬實際生產(chǎn)過程,并在計算機上通過改變各種有效條件得到所需要的結(jié)果,其中包括最受關(guān)心的原材料消耗、公用工程消耗和產(chǎn)品、副產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量等重要數(shù)據(jù)。
流程模擬就是在計算機上“再現(xiàn)”實際生產(chǎn)過程,由于這一“再現(xiàn)”過程不涉及實際裝置的任何管線、設備以及能源的變動,因此給化工模擬人員最大的自由度,可以在計算機上任意進行不同方案和工藝條件的探討、分析。流程模擬式計算機技術(shù)是化工方面的最重要應用之一。應用流程模擬系統(tǒng)不僅可以節(jié)省時間,也可節(jié)省大量資金和操作費用,提高產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量,降低消耗。流程模擬系統(tǒng)還可以對經(jīng)濟效益、過程優(yōu)化、環(huán)境評價進行全面地分析和精確評估,并可以對化工過程的規(guī)劃、研究和開發(fā)及技術(shù)可靠性做出分析,并快速準確地對多種流程方案進行分析和對比。
二、單元模擬
化工工業(yè)處理的過程是以質(zhì)量、動量和能量的連續(xù)流動為特征,傳統(tǒng)手段對這一過程的處理很大程度上是依靠經(jīng)驗以及一些宏觀參數(shù)表達的經(jīng)驗關(guān)系式?,F(xiàn)代流程模擬技術(shù)中,絕大部分單元過程仍被處理為“黑箱”模型,對流動、傳質(zhì)、熱、反應比較敏感的單元過程的設計、放大,需要了解有關(guān)質(zhì)量、動量、能量流更多微觀和深入的信息,單元模擬技術(shù)就是為了解決這一問題而產(chǎn)生的。
在單元模擬過程中,單元內(nèi)部的介質(zhì)基本是多組分或多相的,傳質(zhì)、傳熱、反應過程相互耦合。單元模擬技術(shù)通過離散方法求解這一耦合體系,以獲得空間和時間的速度分布、溫度分布、壓力分布、濃度分布、相分數(shù)分布等。單元模擬技術(shù)可以提供傳統(tǒng)手段難以獲得的大量信息,如單元過程內(nèi)部所有參數(shù)的空間分布和動態(tài)變化,通過這些信息可以深入理解單元過程內(nèi)部的機理,在發(fā)生異常時亦有助于分析原因。因此,它是一種低成本的調(diào)優(yōu)手段,當結(jié)構(gòu)形式或結(jié)構(gòu)參數(shù)變化后,單元過程內(nèi)部隨工藝參數(shù)和操作參數(shù)而變化的過程,可以在計算機上很方便地進行試驗,直接用于優(yōu)化和改造手段,而且單元模擬的計算不是經(jīng)驗性的,比較可靠,目前單元模擬主要用于化工生產(chǎn)的工程放大、優(yōu)化設計、診斷及擴能改造、生產(chǎn)調(diào)優(yōu)及控制四個方面。
三、反應動力學模擬
化學反應動力學是一門研究各種因素對反應速率的影響規(guī)律和反應機理的科學,在根據(jù)實驗結(jié)果和對反應機理研究的基礎上建立了化學反應動力學方程,它們對反應器的設計、最優(yōu)化條件的選擇都是必不可少的理論基礎。
目前所采用的物理化學教材對一系列對峙、平行、連
續(xù)等復雜反應的動力學方程僅給出分離變量法或消元法等單一的數(shù)學處理方法,這種方法對于非常簡單的復雜反應可以求出解析解,但大多數(shù)化學反應的反應機理非常復雜,由于從反應機理得到的微分方程組,非常不便求解,因此借助電子計算機用數(shù)值解法,可以方便地求解從反應機理得到的微分方程組。
計算機模擬在復雜化學反應動力學的計算中有著廣泛的應用,通過計算機模擬計算得到的結(jié)果可以預知反應過程中各反應物質(zhì)濃度的變化,通過對連續(xù)反應最佳時間的計算可以控制反應時間以得到所需要的物質(zhì)的最大濃度,通過計算平行反應和對峙放熱反應最佳溫度,可以控制反應溫度,優(yōu)化反應條件,使生成產(chǎn)物的速率達到最大值,這些計算機模擬計算的數(shù)值可以為實際工業(yè)生產(chǎn)中工藝條件的控制以及反應器的設計提供重要的參考數(shù)據(jù)。
四、分子模擬
從分子水平來研究化工過程及產(chǎn)品的開發(fā)和設計,無疑是21 世紀化學工程的一個重要方向,計算機模擬研究已漸成為與實驗研究及理論研究相平衡的認識自然規(guī)律的第三種重要方法?;崃W數(shù)據(jù)對于化學工業(yè)過程的設計、操作以及優(yōu)化具有重要的作用。熱力學數(shù)據(jù)一般通過三個途徑取得:即實驗測定、理論總結(jié)及計算機分子模擬。通過計算機分子模擬,可以較為嚴格地從流體的微觀相互作用出發(fā),預測流體的宏觀熱力學性質(zhì)。特別是在一些極端的條件(如高溫、高壓、劇毒)下,進行實驗是很困難的,計算機模擬則較易實現(xiàn),并且比較經(jīng)濟。采用計算機分子模擬方法,可以得到相當可靠的熱力學體系的徑向分布函數(shù)、宏觀熱力學性質(zhì)以及輸運性質(zhì),這為我們建立與改進各種描述實際現(xiàn)象的理論或模型提供可靠的依據(jù)。
化學是一門基礎性學科,是以實驗為基礎發(fā)展起來的理論與實驗相結(jié)合的學科,隨著計算機技術(shù)在化學學科中的廣泛應用,逐漸形成了應用計算機研究化學反應和物質(zhì)變化的獨立學科,它以計算機為技術(shù)手段,進行化學反應方面的數(shù)值計算,這就是計算化學。
計算化學是理論化學的重要分支,是利用電子計算機、通過數(shù)值計算解決化學問題的一門方法學。計算化學是一門新興的、多學科交叉的邊緣科學,它運用數(shù)學、統(tǒng)計學與計算機程序設計的方法,進行化學方面的理論計算、實驗設計、數(shù)據(jù)與信息處理、分類、分析和預測。隨著化學儀器對自動化要求越來越高,許多化學實驗過程用人工進行控制相當困難,需要可靠的控制技術(shù)系統(tǒng),因此計算機計算模擬技術(shù)從根本上改變了化學實驗技術(shù)。
計算化學以數(shù)值計算為基礎,用高級語言及其編程技術(shù),解決化學中的數(shù)值計算問題,它將數(shù)學的計算方法通過計算機程序具體地應用于化學過程中,通常用來研究化學中一些常用的、共同的、較為常見的計算方法,是化學計算的核心。實驗數(shù)據(jù)的內(nèi)插、函數(shù)擬合、線性方程組求解、高階方程組求解、解微分方程組、求本征值與本征向量等,它們均與化學中量子化學、分析化學、化學平衡、化學動力學和試驗數(shù)據(jù)處理等密切相關(guān)?,F(xiàn)代計算化學技術(shù)的發(fā)展,已經(jīng)能夠?qū)⒏鞣N化學性質(zhì)與分子結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系定量地聯(lián)系起來,化學因此正從實驗科學邁向?qū)嶒?、計算、理論相結(jié)合的綜合性學科,化學已經(jīng)由多實驗少計算,演變?yōu)橄葘嶒炘儆嬎?,也必將逐步演變?yōu)橄扔嬎阍賹嶒灐?/p>
目前計算化學在無機化學、分析化學、有機化學、物理化學、結(jié)構(gòu)化學中都有廣泛地運用,具體來說,計算化學要完成的任務主要有量子結(jié)構(gòu)計算、分子從頭計算、半經(jīng)驗計算和分子力學計算等量子化學和結(jié)構(gòu)化學范疇,以及物理化學參數(shù)計算,包括反應焓、偶極距、振動頻率、光譜熵、反應自由能、反應速率等理論計算,這些屬于化學熱力學、化學動力學及統(tǒng)計熱力學范疇。在計算化學中,數(shù)值計算是最根本的任務,其目的是將已知參數(shù)通過適當?shù)臄?shù)學計算得到一個預期的結(jié)果,這個結(jié)果可以和實驗結(jié)果相比較,也可以和前人的研究成果相比較,最終得出結(jié)論,用來指導化學實驗的實施。
化學工程設計具體的任務涉及物料衡算、能量衡算、廠區(qū)布置圖繪制、車間布置圖繪制、設備裝備圖繪制、管道布置圖繪制、帶控制點工藝流程圖繪制、設備選型及強度校核計算等許多工作,如此眾多繁雜的工作,如能引入計算機輔助,將大大減輕化工設計工作的強度。
過去那種利用普通紙筆繪制化工圖樣、利用計算尺和計算器進行的各種計算將被計算機軟件應用所取代。計算機輔助設計制圖和普通制圖相比不僅具有繪制精確、圖面整潔等優(yōu)點,而且還具有隨意修改、重復利用、按需打印等普通手工繪制無法具備的特點,利用計算機輔助設計
進行化工工程圖繪制已經(jīng)是21世紀的基本趨勢。