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译者说明:国际化学竞赛过去只有理论原理的大纲没有实验竞赛的大纲。1998年10月在斯洛伐克布拉津斯拉伐斯的摩尔尼斯宫会议中心举行的国际化学奥林匹克指导委员会工作会议上,提出了一个实验竞赛大纲,现译制如下。这个大纲跟理论大纲的格式相同,分一、二、三级,其具体说明请参照理论大纲,不再细述,应强调的只是:属于第三级的内容在竞赛前由主办国发出的预备题中提及的才能作为下届国际化学竞赛的实验竞赛内容。建议我国全国化学竞赛的实验竞赛的内容参照此大纲进行调整。
1.无机物与有机物的合成
1.1使用燃具和电热板加热1
1.2液体的加热1
1.3易燃物和易燃材料的处理与操作1
1.4用分析天平称量1
1.5量筒、移液管、滴定管的使用1
1.6由固体和溶剂制备溶液1
1.7溶液的混合与稀释1
1.8液体的混合与搅拌1
1.9搅拌器和电磁搅拌器的使用2
1.10滴液漏斗的使用1
1.11在平底烧瓶里进行合成-一般原理1
1.12在圆底烧瓶里进行合成-一般原理1
1.13在密闭仪器装置里进行合成--一般原理1
1.14用微型仪器进行合成3
1.15回流下加热反应混合物2
1.16常压蒸馏2
1.17减压蒸馏3
1.18水蒸气蒸馏3
1.19透过平摊的滤纸的过滤1
1.20透过卷拢的滤纸的过滤1
1.21减压水泵操作1
1.22布氏漏斗操作1
1.23玻璃漏斗(垂熔漏斗、烧结漏斗)过滤1
1.24倾析法洗涤沉淀1
1.25在漏斗上洗涤沉淀2
1.26在漏斗上用恰当的溶剂干燥沉淀2
1.27在水溶液中重结晶1
1.28在给定的(已知的)有机溶剂里进行重结晶2
1.29选择适当的溶剂进行重结晶3
1.30在干燥箱里进行干燥2
1.31在保干器里进行干燥2
1.32洗气瓶的连结和使用2
1.33用不相溶的溶剂进行萃取1
2.无机物和有机物的鉴定--一般原理
2.1试管反应1
2.2使用点滴板和滤纸的反应操作技术1
2.3命题人选定某些阳离子和阴离子进行分组反应检出2
2.4命题人选定某些阳离子和阴离子通过个别反应检出2
2.5命题人选定某些阳离子和阴离子通过特殊反应检出3
2.6用铂丝、MgO棒、钴玻璃的焰色反应检出元素2
2.7使用手持光谱仪/煤气灯光谱仪3
2.8使用Kofler熔点测定仪或类似仪器3
2.9命题人选定有机物基本官能团的定性检出2
2.10使用特殊试剂检出有机物3
3.无机物和有机物的测定--一般原理
3.1利用沉淀反应的定量测定2
3.2沉淀在坩埚里灼烧1
3.3容量分析1
3.4滴定的规则1
3.5移液球的使用1
3.6标准溶液的制备2
3.7酸碱滴定2
3.8酸碱滴定中的指示剂变色2
3.9直接滴定与间接滴定(返滴定)3
3.10磁性测定3
3.11碘量法3
3.12基于氧化还原反应的其他测定类型3
3.13配合滴定3
3.14配合滴定中溶液的颜色变化3
3.15沉淀滴定3
3.16量热滴定3
4.特殊测量和操作步骤
4.1用pH计的测量2
4.2薄层色谱3
4.3柱层析3
4.4离子交换分离3
4.5紫外可见光谱3
4.6电导测定3
5.实验结果处理
就连续性问题情境的涵义来看,连续性问题情境主要包括以下因素:1.要具备新的事物,可以说,这是产生连续性问题情境的主要核心因素;2.要有想要了解答案的欲望或渴求,这是形成连续性问题情境的基本要素;3.学生要具备一定的认识和知识水平,因为有一定的知识储备是产生思维动机的前提与保障.创建连续性问题情境,实质上就是提出一定的问题,之后构建必须要解决问题的矛盾或冲突.也就是说,构建一种使学生原有知识储备与现有新知识之间的一种冲突,进一步激化学生意识矛盾的情境,进而达到激发学生学习兴趣和提高学生学习动机的目的和效果.
二、构建连续性问题情境的原则
1.启发诱导性原则
在中学化学课堂教学中,教师提出的问题应带有一定的启发性,也就是说,问题要能进一步激发学生的学习兴趣,进而促使他们主动思考,去探索问题的答案.为此,在进行连续性问题情境教学方式下,中学化学教师要保证设置的相关情境能够在一定程度上激发学生的认知矛盾,进而推动学生积极主动地思考问题、解决问题.
2.适度恰当性原则
适度性原则要求教师在进行连续性问题情境教学时,对于情境的设置一定要恰当合理.也就是说,教师在提出相关问题时,一定要依据特定的教学内容和教学目标,并且设置的问题要能将学生原有的知识与未有的即将接触的知识紧密联系起来.为此,教师在连续性情境教学中设置的问题既不能过于简单也不能过于繁杂.过难或过易的问题设置都不能很好地促进学生的思考,进而不能更好地达到连续性问题情境教学的目的和效果.
3.层次性原则
层次性原则也就是要求教师在进行问题设置时,一定要依照由简单到复杂、由表面到实质、由单一到综合的顺序构建一系列问题.换言之,教师在设置问题时,要注重问题与问题之间的衔接,运用铺垫等手法使问题的设置更加具有层次,进一步提高问题的整体水平.
4.共同促进原则
教师在进行连续性问题情境教学时,要通过问题的提出和解决进一步活跃学生的思维,引导学生朝着正确的方向进行深入的思考探究,进而提出不同的问题,这也是培养学生创造性思维的重要途径之一.另外,随着学生提出问题的增加,学生学习的积极主动性也将进一步提高.通过学生提出的一系列问题,教师还能实时了解学生对于教学内容的吸收程度,通过相互之间的交流沟通,教师与学生之间能够相互促进、共同进步,进而不断地提高教学效果.
三、构建连续性问题情境的途径
1.充分发挥语言艺术的作用
在提出相关教学问题时,化学教师应当在一定程度上展示自己的艺术能力,而不是始终以一种一成不变的面孔进行课堂教学.尽管科学是十分严谨的,但课堂氛围却应当是活跃的.为此,教师在课堂教学中,可以运用一些比较有创意和吸引力的口头语言、肢体语言和相关实验等作为连续性问题情境教学的载体,进一步激发学生的化学学习兴趣.将乐趣融入到连续性问题情境教学中,是目前教学的迫切需要.
2.组织进行一些化学实验
化学实验以其生动直观的特点可以使学生更快地融入到情境教学中,为此,中学化学教师要充分运用化学实验的优点,进一步提高学生的思维活跃度.化学实验过程中,影响其结果的因素很多,产生的实验现象也十分多样.所以,教师在进行化学实验时,一定要对实验方案进行精心的设计安排,同时要控制好实验条件,尽量以最佳的实验方式对一些化学问题进行阐释.另外,在进行问题情境设置时,教师可以通过一些与常理认识相违背的实验现象引导出相关教学问题,这样不仅可以在一定程度上提高学生对一些化学问题的探索兴趣,还可以培养学生的思维和创新能力.
3.课后留置一些问题让学生进行思考
《无机及分析化学》是精细化学品生产技术专业的一门必修课,也是一门专业基础课。为找准课程定位,明确课程培养目标,并为课程教学内容改革及课程建设提供充分的依据,《无机及分析化学》课程教学团队于2013年9月至12月在西安北方惠安化学工业有限公司、渭南海泰电子材料有限公司等13家企业和3所同类职业技术院校从企业生产、质量管理、分析检验等方面进行了调研,为该课程的定位和课程建设提供了充分的依据。
2课程调研基本情况
2.1调研背景和意义
2.1.1课程发展历程
《无机及分析化学》是由《无机化学》与《分析化学》两门课程整合形成的[1]。《无机及分析化学》的发展经历了三个阶段:①整合前,《无机化学》与《分析化学》分别强调无机化学的理论性和基础性、分析化学的实践性。②整合后,《无机及分析化学》强调无机内容与分析内容的有机结合和融汇贯通。③工学结合、行动导向下的《无机及分析化学》课程教学模式。
2.1.2工学结合人才培养的要求
2010年教育部、财政部联合下发的《教育部财政部关于进一步推进“国家示范性高等职业院校建设计划”实施工作的通知》即教高〔2010〕8号文件和教育部教高〔2006〕16号文件,明确提出“要积极推行与生产劳动和社会实践相结合的学习模式,把工学结合作为高等职业教育人才培养模式改革的重要切入点,带动专业调整与建设,引导课程设置、教学内容和教学方法改革”。“加大课程建设与改革的力度,增强学生的职业能力。课程建设与改革是提高教学质量的核心,也是教学改革的重点和难点。高等职业院校要积极与行业企业合作开发课程,根据技术领域和职业岗位(群)的任职要求,参照相关的职业资格标准,改革课程体系和教学内容”[2-3]。因此,深入行业、企业调研,了解企业的岗位设置归纳岗位职业能力,找准课程定位,明确培养目标是我们亟待解决的问题。
2.2调研思路与方法
本课程的调研思路是:从生产实际出发,调研企业关于分析检验等岗位设置,人才的需求,并分析岗位与能力的需求关系,再基于工作过程设计课程的学习单元,制定课程标准。课程组到精细化学品生产企业、同类高职院校考察,采用问卷调查、座谈、专家探讨等形式对分析检验及相关岗位设置和人才能力等方面开展市场调研;收集整理调研及专家讨论的材料,分析职业岗位和职业能力,确定企业对人才质量的要求。
2.3调研企业
西安北方惠安化学工业有限公司、渭南海泰电子材料有限公司、江苏大和氯碱化工有限公司、陕西渭河煤化工集团有限责任公司、陕西宝塔山油漆股份有限公司、陕西天宏硅材料有限责任公司、宝鸡阜丰生物科技有限公司、甘肃银光化学工业集团有限公司、西安高科理化技术有限公司、西安唐星生物科技有限公司、西安彩晶光电科技股份有限公司、西安瑟福能源科技有限公司、西安万邦制漆有限公司、陕西工业职业技术学院、杨凌职业技术学院兰州、承德职业技术学院。
2.4调研内容
调研的内容主要包括:需要无机及分析化学知识和技能的岗位有哪些、需要具备的知识是什么、需要具备的能力有哪些、本课程主要欠缺的方面、学生取得相关职业资格证书的重要性、本课程的意见和建议等。
2.5调研对象和方式
与企业负责人、企业人力资源部门负责人、生产一线单位负责人、生产一线的技术人员、管理人员和生产人员、同类高校专业技术人员进行访谈;参观精细化学品生产企业现场,在精细化学品生产企业质量部顶岗实习,填写《无机及分析化学》课程调查表等方式了解企业基本情况、企业生产组织情况、岗位设置、人才需求情况以及对课程知识的要求等信息。共发放问卷139份,回收有效问卷128份,有效回收率为92.09%。
3课程调研结果与分析
通过行业企业调研,取得到了第一手调研资料,通过对这些调研资料的整理,掌握了课程岗位方向和能力需求。
3.1岗位对相关知识和技能的能力要求
通过调研,确定了生产操作、分析检验、质量管理三个岗位需要用到《无机及分析化学》相关知识和技能,如表1所示。
3.2胜任工作岗位需要的相关知识或技能
①气体和溶液性质;②化学反应速率和化学平衡;③物质结构;④定量分析基础;⑤酸碱平衡和酸碱滴定法;⑥重量分析法和沉淀滴定法;⑦氧化还原反应和氧化还原滴定法;⑧配位平衡和配位滴定法;⑨吸光光度法;⑩元素及其化合物。以所选项目的数量按降序进行排列,依次为:④、⑨、③、⑤、②、⑧、⑦、⑥、⑩、①。
3.3胜任工作岗位需要的相关技能
①滴定分析;②仪器分析;③无机物制备;④物质分离、鉴定;⑤其他。以所选项目的数量按降序进行排列,依次为:③、①、④、②、⑤。
3.4课程在培养目标的具体要求上的不足方面
①基础知识;②基本理论;③基本技能;④基本能力;⑤综合素质;⑥整体协调发展;⑦综合能力提高;⑧特长培养;⑨其他。以所选项目的数量按降序进行排列,依次为:⑤、⑥、⑧、⑦、④、③、②、①、⑨。
3.5在课程中加强实践性教学环节的最有效方式
①加强社会调查;②增大实践性教学环节比例;③增加实验、实训;④举办专题讲座;⑤增加现场实习;⑥开展技能竞赛;⑦举办相关知识竞赛;⑧教学做一体化;⑨其他。以所选项目的数量按降序进行排列,依次为:⑧、⑤、②、③、①、⑥、④、⑦、⑨。
3.6课程改革应主要从哪些方面进行
①加强课程整合;②使课程模块化;③搭建课程平台;④使课程“小”学时化;⑤加强实践性教学环节;⑥增设专题讲座。以所选项目的数量按降序进行排列,依次为:②、⑤、③、④、⑥、①。
3.7实训内容安排
①让学生自己设计,分组讨论,确定实训方案,老师归纳总结,任务实施;②保持现有模式;③任务驱动,学生自主完成,老师检查辅导。以所选项目的数量按降序进行排列,依次为:③、①、②。
3.8在学习中哪些教学资源对你帮助最大
①主教材;②辅导教材;③实验教材;④参考资料;⑤直播课堂;⑥网络课程;⑦CAI课件;⑧网上动态资源。以所选项目的数量按降序进行排列,依次为:①、⑧、⑦、⑥、⑤、③、②、④。
3.9在学习中哪些方面可以提高你的学习动力
①老师的表扬;②同学的认可;③疑问解决时的快乐;④无论怎么样都不喜欢学习;⑤其他。以所选项目的数量按降序进行排列,依次为:③、①、②、④、⑤。
3.10学生学习评价应该怎样确立
①老师根据平时表现自主确定;②老师和部分同学讨论后共同确定;③其他。以所选项目的数量按降序进行排列,依次为:②、③、①。
3.11对《无机及分析化学》课程的意见或建议
经对128份有效问卷进行统计分析,有以下几点建议:1)课程主要欠缺和应增强的方面是实际的动手操作能力,查阅一般无机及分析化学书刊、选择分析方法以及正确判断和表达分析结果的能力也有待加强。2)《无机及分析化学》课程应该增强专业基础理论知识、专业实操技能、实践检验的数据处理能力。3)建议《无机及分析化学》课程将实践内容大幅增加,理论与实践有效结合,同时采取更丰富的教学手段和教学方法,使课堂内容更加生动有趣。4)通过本课程和后续相关课程的学习,取得中级分析工职业资格证书是必要的。调研结果表明:《无机及分析化学》是精细化学品生产技术专业的基础课程,该课程的教学对学生掌握精细化学品生产技术的基本知识与技能起到重要的作用,是精细化学品生产技术专业学生职业能力培养和职业素质养成的重要部分,是衔接学校教育与精细化学品生产企业人才要求的关键课程。课程应在课程的定位以及课程目标的确定、更新教学内容、加强学生的实践动手能力的培养、选择合适的教材及教学手段等方面加强建设,通过建设,将本课程建设成为教学理念先进,教学方法和教学手段灵活有效,高等职业教育教学特色鲜明,工学结合的示范性精品课程。
4《无机及分析化学》课程建设建议
4.1课程的定位以及课程目标的确定
4.1.1课程定位
《无机及分析化学》是一门专业基础课,其中分析化学内容更强调实践性,偏向于专业岗位技能的拓展[2-3]。本课程主要包括无机化学和分析化学两门分支学科的基本内容,是一门阐述无机化学和分析化学基本理论、基本知识和应用性的综合性基础课程。
4.1.2课程性质
《无机及分析化学》是精化专业进行岗位能力培养的一门基础课程,本课程针对精化人才需求组织教学内容,按照工作过程设计教学环节,为化工分析岗位需求提供职业能力,为培养高素质技能型专门人才提供保障。
4.1.3课程任务
通过本课程的学习,使学生了解近代物质结构理论的基本知识;掌握化学变化及水溶液中四大平衡的基本规律;熟悉常见元素及化合物的性质与作用;掌握滴定分析的基本原理与方法及在相关岗位中的应用。培养学生具备认真、严谨、务实的职业素质,为取得《化工分析工》职业资格证书打下良好的基础。
4.2优化课程设置,更新教学内容
在素质教育的前提下,构建全新的课程方案,完善学生的知识结构;以岗位能力培养为主线,开发教学项目;加强实训教学,充分调动学生的学习兴趣;在教学中努力培养学生自主学习能力,为学生未来可持续发展奠定基础[4-5]。
4.3加强学生的实践动手能力的培养
充分利用我院教学资源,进一步改革、完善、充实实训内容。重点培养学生动手能力,充分发挥“教、学、做”一体化教学职能。
4.4选择合适的教材
在教材的选择上充分考虑岗位任务、岗位能力的要求,选择按照项目化教学改革编写的教材,如果没有合适的则建议在教学实践中自行编写相关教材。
4.5改进教学手段
4.5.1多媒体教学手段
尽量采用现代化教学手段。多媒体教学手段及现代教育技术的应用,能有效提高教学质量和效果[6-7]。多媒体技术所展示的图、文、声、像并茂,生动活泼,具有强烈的感染力和吸引力,能激发学生兴趣,活跃思维。
4.5.2网络教学手段
课程教学中教师制作该课程的电子课件、电子教材、习题、教学素材库、试卷库等教学资源,形成网络课程,使之具备助教系统、助学系统、自测系统。教师利用助教系统进行网上备课、网上教学、网上答疑。学生利用助学系统进行课后复习、完成作业、网上答疑、进行学习测试等。这一教学手段的应用将提高学生课后灵活学习、自主学习的积极性。
4.5.3情境教学手段