研究性课程教学方案汇编——《无机及分析化学》

发布者:陆菁菁发布时间:2015-12-25浏览次数:86

一、课程分析

(一)课程性质与地位

《无机及分析化学》是无机化学、分析化学两大基础课内容整合和结构优化后而设置的一门课程。通过本课程的学习,要求学生不仅掌握无机与分析化学的基本原理,掌握四大平衡及四大滴定分析方法和实际应用,熟悉仪器分析测试的基本原理和适用范围,了解元素化学的性质与应用,并且能熟练运用基本原理,结合相关知识解决实际问题,正确理解和掌握基本的化学分析方法,养成良好的实验习惯和严谨求实的科学作风,培养学生分析问题与解决问题的能力,达到培养学生的综合素质与创新能力的目标。

无机及分析化学的相关知识在科学研究和人类各项活动中都发挥着重要作用。在现代科学的四大领域(生命科学、信息科学、材料科学和环境科学)以及人们当前所面临的资源、环境、能源、人口和粮食这“五大危机”中,所有问题的发现和解决都离不开无机及分析化学,因此《无机及分析化学》是生物与环境学院环境科学、环境工程、生物技术、生物工程、生物制药、食品质量与安全、食品科学等各专业必修的第一门重要的基础课程。根据教学计划安排于大一第一学期开设,《无机及分析化学》理论教学学时为64另外,同步开设《无机及分析化学实验》,实验教学学时为48

 

从课程体系上看,《无机及分析化学》与同步实验课程《无机及分析化学实验》是《有机化学》、《有机化学实验》和《仪器分析》等基础课程的前导课程。这五门基础课程为后续生物技术、生物工程和生物制药专业的《生物化学》、《药物化学》;食品科学与工程、食品质量与安全的《食品化学》、《食品理化检验》;环境科学和环境工程的《环境化学》、《环境监测》以及专业实习、实践、实训和提供必要的基础(图1)。

(二)课程目标、任务与要求

《无机及分析化学》通过系统讲授溶液与胶体、化学反应的基本原理、物质结构等化学基本原理;讲授化学计量、误差与数据处理方法、四大平衡和四大滴定,可见分光光度法等化学分析原理与技术,达到如下的课程教学目标:(1)使学生完整的了解和掌握必要的无机及分析化学基础知识和基础理论;(2)培养学生运用化学知识分析和解决问题的能力;(3)培养学生科学思维能力和自学能力,为后续专业基础课程和专业课的学习打下一定的化学知识基础,并使学生能够运用无机及分析化学的理论知识在各自专业领域中进一步得到发挥和应用。

课程的任务是使学生:(1)完整了解和掌握物质结构,溶液与胶体,化学反应的基本原理,四大化学平衡和容量分析,吸光光度分析的基础知识和基本理论;(2)为容量分析和吸光光度分析的实验课程教学准备必需的理论知识;(3)了解各主、副族元素的结构特点与性质,了解各族重要化合物的性质;(4)学生初步具备研究性学习能力。

《无机及分析化学》课程的具体要求如下:

1通过化学反应热力学和动力学的学习,了解热力学能(内能)、焓、熵和吉布斯自由能等状态函数的概念和相关计算,会用自由能变ΔG来判断化学反应的方向及温度对ΔG的影响;正确理解平衡常数的意义及表示方法,掌握Gibbs自由能变与平衡常数的关系和有关计算;利用Vant Hoff等温式判断任意给定条件下化学反应的方向;运用平衡移动原理说明温度、浓度压力对化学平衡移动的影响;了解化学反应速率的概念及其实验测定方法;掌握质量作用定律、化学反应的速率方程和阿累尼乌斯经验式,并能用活化分子、活化能等概念解释外界因素对反应速率的影响;通过原子结构、化学键与分子结构的学习,要求学生掌握原子的电子层填充规律及其与元素周期律的关系,元素若干性质(原子半径、电离能、电子亲和能和电负性)与原子结构的关系,能用轨道杂化理论来解释一般分子的构型,用价层电子对互斥理论来预言一般主族元素化合物的分子构型;了解离子极化和分子间作用力的概念;能够依据化合物的结构和成键类型,初步判断相应化合物的物理和化学性质。

2)了解滴定分析法的基本知识,掌握滴定分析法的相关计算;了解试样的分析的基本步骤;掌握溶液的依数性和活度系数的含义;学习误差理论,要求学生牢固树立“量”的概念,掌握分析测试数据的处理方法、有效数字的计算与运用和分析结果的合理表达方法。

3)要求学生从质子平衡的观点理解酸碱的概念,掌握缓冲溶液的基本原理,掌握溶液中氢离子浓度的计算方法;了解配位化合物的命名、结构和成键特点;掌握氧化还原反应方程式的配平以及电极电势的概念与应用;掌握溶解度、溶度积的计算和影响沉淀溶解度的诸多因素。将四大平衡与四大滴定的概念与实验内容有机地结合起来,要求学生掌握滴定分析的特点与方式,了解指示剂的变色原理、变色范围和选用原则,掌握各类滴定曲线的共性、个性及其计算,了解各种滴定方法的实际应用。

4)了解重要金属、非金属元素及其化合物的性质、结构特点及其应用,掌握常见离子的鉴定方法。

5)了解可见分光光度法的特点和分析方法;掌握光的吸收定律及其适用范围;了解光度法仪器测量的误差及测量条件的选择;了解吸光光度法的应用。

6)授课中坚持理论联系实际的原则,注意介绍学科发展的前沿与最新成果,拓宽学生的思路和视野,注意培养学生的科学精神和探究能力,培养学生的自学能力以及解决实际问题的能力;坚持研究性学习的理念,培养学生自主学习能力和良好的合作精神。

(三)课程特点与学情分析

《无机及分析化学》是理论性和实践性很强课程,在课程体系和人才培养方案中起着重要的作用。但是《无机及分析化学》是无机化学与分析化学两门课程整合后开设的课程,课程教学内容繁多、抽象、涉及面宽;而目前我院生物、环境和食品相关专业开设《无机及分析化学》的学分为4,总学时为64,因此客观上就存在教学内容多与学时短少之间的矛盾

我们教学的对象以高考第二批入取的学生为主,这些学生思维活跃;但知识储备欠缺,自信心不强,自学能力与自控能力都比较弱。根据以往的教学经验,学生能够认识到该课程的重要性,但是在学习过程中,由于相对于高中化学课程的难度和内容的提升,大部分学生感觉《无机及分析化学》与高中相比不在同一个层次上,难度系数大幅提高。所以学生必须在上课时集中注意力,一旦学生在课程学习过程中走神,或控制不住,没有认真听课,下课后又没用足够的时间和能力进行自学,就会出现部分内容没有跟上或比较吃力,这样就会导致其学习的自信心受到打击,从而挫伤学习的积极性。所以提高保证上课质量,充分调动学生学习积极性和自信心是学好该课程的首要条件。

另外,学生从小学到高中,十几年以来一直习惯于老师满堂灌“填鸭式”教学,不善于提出问题和思考问题,导致学生自主学习能力不强,缺少创新意识及独立思考问题的能力。且学生刚升入大学,没有完全适应大学的学习节奏,课后学习自觉性和学习方法上还有欠缺,这样学生关注教师讲课的多,自主学习少的被动局面,也就很容易形成“上课听得懂,下课不会做”的怪现象,

综上所述,在有限的教学时数内怎样以更有效的教学方式传授给学生够用的无机及分析化学知识,怎样在教学中充分发挥学生的主体作用和教师的主导作用,有效激发学生的自信心和兴趣感,是本课程建设需要思考的问题。

(四)教学团队构成及教学要求

目前《无机及分析化学》课程教学团队有5名教师组成,其中教授1人,副教授2人,讲师2人;有“双师型”教师5人。尽管本团队教师教学经验丰富,教学效果比较优秀,但是教无止境、学无止境,任课教师的教学观念、教学能力与教学方法还要不断更新,与时俱进,具体重点关注以下几方面:

1)教师的观念更新。观念的更新常常比技术的进步更重要。现代教学论认为,学生是学习活动的主体,他们是一群有思想、有情感、有创造精神和创造能力的人。面对这样的群体,任课教师不但要自觉接受终身教育的思想,主动了解无机化学和分析化学学科的前沿动态,更新知识,以适应时代发展的需要,满足学生求知的需要,而且要具备勇于开拓的精神,随时把握时代的脉搏,以丰富的会计教育内涵来增强学生的创新意识,以自身的创新形象来激励学生的创造精神。

2)教师的能力培养。创造能力是创造性教学活动的关键。要适应当今会计教学改革的需要,教师就要自觉提高以下两方面的能力:一是调整知识结构的能力;二是更新教学方法和技术的能力。主要表现在根据教学实际,来创造和开发先进的教学方法和技术,使学生能在良好的教学氛围中,发挥创造力。

3)科学合理利用网络教学和多媒体教学。在信息时代,采用多媒体教学手段,在同等的时间里加大信息的传输量。利用moodle教学平台,合理安排教学内容。例如课程PPT、习题答案等教学资源、作业、答疑、测试都可以通过moodle网络教学平台来完成。多媒体教学一方面给“互动型”学习方法创造物质条件,另一方面可加大课堂教学信息量,提高授课效率。切忌多媒体教学给人一种“拉洋片”照“屏”宣科的感觉,束缚学生的学习主动性。教育的理论和实践都已证明,合作研讨式的学习方法,是目前被认为较为有效的学习方法,而多媒体手段比任何一种媒体都更适用于这种学习。由此可见,在教学中真正用好网络教学和多媒体手段不是一件简单容易的事情,新的教育技术对教学带来好处的同时也对教师提出了新的能力要求

(4)实验教学能力。《无机及分析化学》课程应用性很强,在教学过程中,教师必须注重实践教学环节。教师一方面通过《无机及分析化学》理论课,指导学生更好的理解同步课程《无机及分析化学实验》的原理,提高学生理论联系实际的能力;另一方面也要求学生将《无机及分析化学实验》的实验结果验证《无机及分析化学》理论课程,要求学生通过教师的提示,由学生根据自己的理解和构思,能将两者作为一个完整的整体,并有能力应用这些知识独立完成一个实验的设计。

二、课程设计

(一)课程设计原则

针对生物、环境、食品等相关专业的特点,以及课程和学生特色,《无机及分析化学》课程组本着应用为目的,够用为度,适量超前的原则,以定量分析为主线,以溶液与胶体、物质结构、平衡原理等无机化学知识为支撑设置无机及分析化学理论教学内容体系。在新的教学理念指导下,我们对教学内容进行了整合重组,注重基础,强化应用,突出为专业服务的特点,使学生在有限的教学中完整的了解和掌握必要的无机及分析化学基本原理、基本方法。在教学过程中,我们以学习指导单为抓手,基于moodle平台设计教学方法,注重课堂教学,努力提升课堂授课效率,并将以讲授为主向的教学方式慢慢向以导学为主转变,充分发挥学生的主动性、积极性,提高学生的综合能力;利用现代化教学手段和moodle教学平台,提高教学效率;实施多样化、重能力的评价方法,强化学习的过程,促进学生能力的发展。

(二)主要教学参考资料选择

《无机及分析化学》的主要参考资料为《无机及分析化学》、《无机及分析化学例题与习题》,这两本书由我校课程组教师与浙大宁波理工学院主编,由科学出版社出版,为应用型本科十二五国家级规划教材。

1《无机及分析化学》教材

本教材基于第二批招生学生的特殊性,根据教育部理工科无机化学和分析化学的基本要求,按照应用型人才培养的要求,把无机化学与分析化学有机地结合到一起编写而成。教材内容安排遵循实用及开放的原则,循序渐进、重点突出,同时设置了较多的延伸、拓展内容,便于同学们更好地学习相关内容,激发同学们的学习兴趣。本书内容共分12章,包括化学基本原理、物质结构、四大化学平衡(酸碱平衡、沉淀溶解平衡、氧化还原平衡、配位解离平衡)及相关的四大滴定、定量分析基础、常用仪器分析、重要元素化学等内容。

教材特色如下:

1)分栏设计:本书为提高同学们的学习兴趣、拓展同学们的知识面,在内容的安排上进行了细致的设计,将页面设计为两栏。主栏为课程主体内容,附栏设计了相关的思考题、实例图片、延伸内容等,可以更好引发同学思考。

 

2)问题解决模式:每章以案例引出问题,以问题引出解决的方法,以解决方法形成基本概念和原理,以原理指导问题的解决;以此促进同学们的科学研究兴趣、科学思维方法的形成、自主学习的动力;所选案例切合学生的知识面和时代的发展要求,以减少同学们对学习的畏难情绪。

3)专业渗透:每章安排合适的开放性的案例,进行适当的专业知识拓展,让同学们感到学有所用,而不单单是完成枯燥的作业。

2《无机及分析化学例题与习题》

由于学时数少,教学内容多,也有与中学化学教学内容的衔接和学习方法等原因,学生在无机及分析化学的基本理论和基本知识的学习上往往不得要领,经常出现教材看得懂,讲授内容听得懂,遇到习题却无从下手的情况,为使学生能在有限的时间里掌握无机及分析化学知识要点,提高学习效率和教学效果,我们编写了与理论教材配套的练习书——《无机及分析化学例题与习题》。全书共有十一章,各章内容分为四个部分:

1)基本知识导学:介绍该章节教学内容的基本要求和重点,难点。

2)例题解析:通过对例题的解题思路分析,帮助学生进行科学思维方法和表达能力的训练,引导学生深入思考,举一反三,提高分析和解决问题的能力。

3)习题:为加强对基本概念和基本知识的理解与应用,本书的习题主要包括判断题、选择题、填空题和计算题等四种题型。

4)习题答案:针对习题的参考性答案,供读者作自我检查。

另外,书后还有模拟试题可供学生对教学内容作综合检查用。这种形式在已出版的化学习题集中尚不多见,是适用于第二批招生学生使用的一本辅助教材。

 

(三)教学内容框架设计

根据“应用为目的,够用为度,适量超前的原则”课程教学内容设计原则,课程组对教学内容进行了整合重组,注重基础,强化应用,突出为专业服务的特点,使学生在有限的教学中完整的了解和掌握必要的无机及分析化学基本原理、基本方法。课程教学内容框架如图4所示,框架体系特别关注以下几个特点:

 

1)“注重基础”,就是注重基本理论和基本概念的教学,让学生在学时较为紧张的情况下很好地掌握化学的基本知识,为后面的学习打下良好基础。

较全面地介绍以下几部分化学基础原理:溶液与胶体(溶液组成量度的表示方法,稀溶液的依数性,胶团结构,溶胶的稳定性和聚沉)、物质结构(基态原子核外电子的排布与运动状态,原子核外电子结构与元素基本性质的周期性,共价键与原子轨道杂化理论,分子的极性和分子间力,氢键)、化学反应一般原理(化学变化方向和限度问题,化学反应速率)等。

精炼教学内容,略去元素电势图、径向分布函数等与专业相关度较小,而学习难度又较大的内容;放弃质子条件式计算pH值等繁杂的数学推导。力求准确、简明的阐述最基本的无机及分析化学原理和规律,使学生能够有效地掌握,并初步具备利用基本化学原理和规律处理化学问题的能力。

2)“强化应用”,就是根据专业特点,设置化学分析原理与技术篇章,将“分析与应用”贯穿于整个课程教学内容,突出基础为专业服务的思想。

将四大平衡融入四大滴定,突出定量分析部分的教学,使学生能用无机知识解决分析问题,并做到举一反三。

将原来安排于仪器分析课程中的电位分析和电位滴定的内容移至氧化还原反应和氧化还原滴定一章中;增加可见光度分析原理与技术等分析内容。

理论联系实际,加强化学理论知识在相关专业和生产实际中应用的传授;并把与教材内容相关的专业知识、学科前沿、科研动态,如生命与化学、环境污染与环境化学、氧化和食品保鲜等及时补充到教学内容中,培养学生的专业和科研兴趣。

这样一方面有利于学生掌握化学分析的基本原理和技术,准确建立“量”的概念,满足生物、环境、食品等专业对化学知识的需求;另一方面拓宽他们的专业知识面,增加信息量,更加激发学生专业学习的兴趣。

根据专业知识结构要求,无机及分析化学课程教学内容采用讲授和自学两种方式进行。讲授的内容主要由四大平衡与滴定和紫外可见分光光度法两大部分构成,具体内容包括溶液与胶体、化学反应的一般原理、物质结构、定量分析概论、酸碱平衡与酸碱滴定、沉淀溶解平衡与沉淀滴定法、氧化还原反应与氧化还原滴定、配位化合物与配位滴定法、紫外可见吸光光度法。元素及其重要化合物等部分的内容要求学生自学。无机及分析化学知识模块、对应的教材章次和学时分配如下表:

1 无机及分析化学知识模块、对应的教材章次和学时

教学内容

教材章次

学时

化学基础原理

溶液与胶体(分散体系)

2

5

物质结构

9

10

化学反应一般原理

3

8

化学分析原理与技术

定量分析概论(化学计量、误差与数据处理)

1

4

酸碱平衡与酸碱滴定法

4章和第8

10

沉淀溶解平衡与沉淀滴定法

5章和第8

5

氧化还原反应与氧化还原滴定法

6章和第8

10

配位化合物与配位滴定法

7章和第8

8

可见分光光度法

10

4

元素

11

自学6

总学时

64

(四)教学内容、重难点及解决方法

根据课程的教学目标,考虑到以往的教学经验与学生的实际情况,我们研究并确定了本课程每个章节的课堂教学内容、课后拓展内容以及教学重、难点,如表2所示:

2无机及分析化学教学内容及重难点

章次

具体内容

1章定量分析概论(化学计量、误差与数据处理)

课堂教学内容

量、量纲、化学计量关系和反应进度的基本概念;化学中常用的量及其单位;系统误差,偶然误差,准确度与误差,精密度与偏差的基本概念及有关计算;有效数字及其修约和运算规则;有限测量数据的处理和报告方法。

课后拓展内容

线性回归分析及应用

重点内容

有效数字和运算规则;定量分析的误差及表示方法;实验数据的统计处理。

难点内容

测量数据的处理及运算结果的有效数字的表示

2章溶液与胶体(分散体系

课堂教学内容

稀溶液的依数性;分散系和胶体分散系的特征;溶胶的制备和性质;溶胶的胶团结构和电动电势;溶胶的稳定性和聚沉。

课后拓展内容

用依数性的原理解释生物、食品、环境技术领域的某些现象。

重点内容

稀溶液的依数性;溶液浓度的表示。

难点内容

稀溶液的依数性的定量应用。

3化学反应的一般原理

课堂教学内容

化学热力学的基本概念;能量守恒定律;化学反应的热效应和热化学方程式;盖斯定律和化学反应热效应的计算。熵和反应的熵变;热力学第二定律和第三定律;吉布斯自由能和化学反应的方向。可逆反应和化学平衡;化学反应平衡常数及其计算;化学平衡移动;标准平衡常数与反应的标准吉布斯自由能变的关系。化学反应速率及其表示方法;影响化学反应速率的因素;反应速率理论。

课后拓展内容

热力学定律的应用,飞秒化学。

重点内容

盖斯定律、标准摩尔生成焓和化学反应热效应的计算;反应的熵变、吉布斯自由能变和化学反应方向的判断;化学反应平衡常数及计算;标准平衡常数与标准吉布斯自由能变的关系。

难点内容

化学反应热效应的计算和自发反应方向的判断。

4酸碱平衡和酸碱滴定

课堂教学内容

酸碱质子理论和酸碱反应;各类弱电解质溶液中的解离平衡及pH计算,质子条件与pH计算;同离子效应及盐效应;缓冲溶液;酸碱指示剂;酸碱滴定曲线及指示剂的选择;酸碱滴定法的应用。

课后拓展内容

生物、食品、环境技术领域常用的缓冲溶液及配制。

重点内容

各类弱电解质溶液中的解离平衡及酸度计算;同离子效应及盐效应;缓冲溶液;盐溶液的酸碱性及计算;酸碱质子理论

难点内容

酸碱平衡中有关组分的分布系数与分布曲线,各类弱电解质溶液酸(碱)度的计算,影响弱电解质解离平衡的同离子效应及其计算。

5沉淀溶解平衡和沉淀滴定

课堂教学内容

沉淀溶解平衡和溶度积常数;溶解度与溶度积的换算;沉淀溶解平衡中的同离子效应和盐效应;溶度积规则及沉淀的生成、溶解、转化。沉淀反应应用于沉淀滴定法应具备的条件;银量法简介。

课后拓展内容

应用沉淀平衡原理解释生物、食品、环境技术领域的某种现象,如蛀牙及其预防。

重点内容

沉淀溶解平衡和溶度积常数;溶解度与溶度积的换算;溶度积规则及沉淀的生成、分布沉淀、沉淀的溶解。

难点内容

难溶电解质的溶度积与离子积的表达式,影响沉淀溶解平衡的同离子效应及其计算。

6氧化还原平衡与氧化还原滴定

课堂教学内容

氧化还原反应的实质,氧化数,氧化、还原反应的离子电子式和氧化还原电对,氧化还原反应方程式的配平;原电池、电极反应、电池反应和原电池符号;电极电势和电池电动势;标准氢电极和标准电极电势;能斯特方程式;电极电势的应用。氧化还原滴定应具备的条件;副反应系数及条件电极电势;氧化还原滴定曲线;氧化还原指示剂;常用的氧化还原滴定法及其应用,氧化还原滴定的计算。

课后拓展内容

pH计的原理及使用方法,化学电池

重点内容

氧化还原反应的实质,氧化数,氧化、还原反应的离子电子式和氧化还原反应方程式的配平;电极反应、电池反应;电极电势和电池电动势;标准氢电极和标准电极电势;能斯特方程式;电极电势的应用。氧化还原滴定反应应具备的条件;副反应系数及条件电极电势;氧化还原滴定曲线及指示剂选择;常用的氧化还原滴定法及其应用;氧化还原滴定的计算。

难点内容

离子电子式及配平,能斯特方程式的表达及根据电极电势判断氧化还原反应进行方向,利用标准电极电势计算难溶电解质的溶度积和第二类电极的标准电极电势。条件电极电势;氧化还原滴定曲线。

7配位化合物与配位滴定法

课堂教学内容

配位化合物的定义、组成、类型和命名,配位化合物的价键理论,配位化合物的解离平衡和平衡常数,配位解离平衡的移动;螯合物和氨羧配位剂。氨羧配位剂在溶液中的解离平衡和EDTA与金属离子的配位平衡;配位反应的副反应系数和条件稳定常数;配位滴定曲线和酸效应曲线;金属指示剂;配位滴定法的应用。

课后拓展内容

应用配位化学原理解释生物技术领域的某种现象

重点内容

配位化合物的基本概念,配位化合物的命名,配位平衡的计算。

难点内容

配位解离平衡相关计算;配位反应的副反应系数和条件稳定常数。

8物质结构

课堂教学内容

波尔理论;微观粒子的运动特征;波函数和原子轨道;概率密度和电子云;原子轨道和电子云的图像;四个量子数及多电子原子的能级和近似能级图,屏蔽效应和钻穿效应;基态原子核外电子的排布规则及原子的电子结构的表示方式;原子电子层结构与元素周期系,元素基本性质的周期性。离子键的形成及特点;离子的特征;价键理论和共价键的特征、类型和键参数;原子轨道杂化理论;价层电子对互斥理论及共价键的分子轨道理论简介;分子的极性和分子间力;离子的极化;氢键的形成条件、特点及对物质性质的影响。

课后拓展内容

晶体知识简介,硅基太阳能电池。

重点内容

原子轨道与核外电子运动状态的量子数;常见元素基态原子的核外电子排布式和价电子构型;屏蔽效应、钻穿效应;元素周期性;杂化轨道的类型;共价键的饱和性和方向性;分子间作用力;氢键对化合物性质的影响。

难点内容

波函数、原子轨道与电子云角度分布图;价层电子对互斥理论预测分子构型;分子轨道理论;离子极化现象;晶体的结构与性质。

9紫外可见分光光度法

课堂教学内容

物质对光的选择性吸收和物质对光吸收的本质;朗伯-比耳定律;偏离比耳定律的原因;显色反应和显色条件的选择;紫外-可见分光光度计;吸光光度法的测量误差和测量条件的选择;吸光光度法应用。

课后拓展内容

紫外可见分光光度计的类型和使用方法。

重点内容

物质对光的选择性吸收;朗伯-比耳定律;显色反应;吸光光度法的测量误差。

难点内容

应用光吸收定律进行定量分析的条件控制。

10元素

课堂教学内容

元素的分类和存在形态;生命必需元素;s区元素及其重要化合物。p区元素及其重要化合物。过渡元素的特征,dsd区元素的电子构型与性质的递变规律,铜、锌、镉、汞的单质和重要化合物,钛、铬、锰、铁、钴及其重要化合物,dsd区主要离子的鉴定。

重点内容

各区元素的电子构型与基本性质的递变规律,s区元素和ds区元素单质、氧化物及其水化物性质上的差异,含氧酸及含氧酸根的结构,含氧酸盐的热稳定性和氧化反应性,重要离子的鉴定方法。

难点内容

元素的电子构型与基本性质的递变规律。

对于重点问题,老师通过“学习指导单”进行课前导学,让学生对问题有初步的了解,然后带着问题听课;教师在理论授课时从案例导入,深入浅出地详细讲解;同时结合实验教学内容,达到理论联系实际的目的。通过多种教学手段的相互配合,增强教学效果。对于难点问题,老师除了在课堂上进行精讲、精练之外,还要借助于moodle平台进论。

对于拓展内容,首先让同学们在课外查找相关资料,在小组内部进行课外交流讨论,然后再在班级课堂上在指导教师的引导下,进一步讨论,进而达到融会贯通的目的。

(五)教学方法与教学手段设计

理论课采用课堂精讲(以学习指导单为抓手提高课堂教学效果;采用启发式、互动式教学法)、课外自主学习(充分利用moodle学习平台,加强课前预习,课后勤练并进行自主性研讨)相结合的组织形式,转变主要由教师单向传授知识、学生被动学习的教学过程,建立“学生为主体、教师为主导”的学习模式。具体如下:

1、设计学习指导单

学习指导单是以“学生为主体、教师为主导”的学习模式下,使学生进行自主探究的过程中所使用的一种辅助学习工具。

《无机及分析化学》课程组教师深入研究了课程的教学内容,依据教学大纲要求、并切合教学重难点内容,在联系学生自身实际的基础上设计了每个章节重难点内容的学习指导单。我们设计的学习指导单主要包括以下几块内容:课前预习提纲和思考,课中练习,课后拓展及讨论内容。学习指导单的具体操作方法如下:

课前,课程组老师将该学习单在作为预习提纲放在moodle教学平台上,学生根据学习单的内容明确该章节内容的主要教学目标,并有目的的对重难点内容进行预习。学习指导单中通过预习能看得懂的思考和练习内容学生可以先行完成,不会的内容可以不用做,等待教师上课讲解,这样在提高预习效率的同时,也有利于学生带着问题听课课中,教师将学习单下发给学生,要求学生边听,边记,边做,边学,完成学习单,下课后学生及时上交学习单,这样保证了学生在上课时必须紧紧跟上教师的上课节奏,不做与上课无关的事情,达到我们预期的通过学习单紧紧抓住课堂,提升课堂教学效果的目的课后,教师将批改完的学习单及时反馈给学生并要求学生完成拓展和讨论的内容,有利于学生利用学习指导单进行课堂教学内容的复习、归纳总结和拓展提高;关于课后拓展及讨论内容则要求学生以小组为单位,在课余时间讨论,讨论的结果以组为单位上交moodle平台。

2、课堂精讲,讲练结合,突出重点

1)精简课堂讲授内容。教师在授课时突出重点,特别是“平衡-滴定”这条主线。对于难点问题或有争议的答案,鼓励学生课后阅读参考书或参考文献,给学生自主学习的空间,以调动学生学习的主动性,培养学生的自学和获取化学信息的能力。

2)加强讲练结合、小组讨论等多种形式。课堂上加强讲练结合,安排启发式、互动式小组讨论,加深学生对知识点的理解。选择学生感兴趣的问题、热点问题和难点问题,如:对依数性应用、酸碱体系pH值的计算、pH计原理和电极电势的应用、特殊的配位化合物、化学键理论等,使学生在讨论中大胆地表达自己的感受、意见和结论,而不是去揣度教师的标准答案,以提高学生的思辨能力和口头表达能力。

3)结合专业实际进行教学。在理论教学内容中根据不同专业的培养目标和需要,适当地向学生介绍与环境、生物、食品等相关的无机化学、分析化学相关内容或科研成果。

4)自主性研讨,进行“分类总结”,即在每章内容学习完之后,以有机官能团为线索,以有机结构为出发点,总结出各类有机物由结构所决定的性质。这项工作是由学生课后完成,此方法是针对有机化学内容多,内容杂的特点而采取的一种有效学习方法,不但有助于学生知识的掌握,而且又是对学生自学能力的培养。

3、充分利用现代化教学手段

“依托信息技术,完善教学手段建设”是提升教学质量,培养应用型人才的有效方法。近两年,基于建构主义教育理论开发的课程管理系统——“Moodle”交互平台已不断完善。《无机及分析化学》以“Moodle”为网络环境下的交互平台,充分应用现代化手段进行教学(图5,具体内容见moodle平台《无机及分析化学》(生物技术)课程),这样不仅能打破学生学习和师生互动交流的时空限制,促进沟通交流,且加大信息量,拓宽学生的专业视野,提高教学的质量和效率。

 利用“Moodle”建立《无机及分析化学》的网络学习平台,主要包括资源下载、互动交流和成果提交三大板块

资源下载板块包括课程学习指导单、课程进度及安排、课件以及视频、动画、软件等。课前,教师在“Moodle”平台上将需要解决的问题和实验预习提前发布,学生根据平台上提供的资料、讲义和其它扩展性的学习资源,如网站链接等,提前做好预习准备。另外这些资源也可用于学生课后复习,以利于进一步巩固课程教学内容。

互动交流板块设置多个功能区供师生之间互相交流,如:问题讨论区、在线抢答区、测试和评价反馈等,以达到师生、生生有效互动,提高学生学习兴趣,提升学习效果;另外也使教师能及时了解学生对学习内容掌握的整体水平,适时调整教学设计。

成果提交板块,使学生可以方便提交各项任务成果,教师可以随时随地批阅成果。在我们《无机及分析化学》课程的“Moodle”平台中,学生提交的成果有以下两种:一是小组协作成果,小组成员根据活动任务设计,分工承担一部分子任务,讨论后共同合作完成的小组论文、PPT、小组总结等;二是个人作品,即由个人完成,比如平时作业、读书笔记和个人小论文等。

 

(六)评价方法设计

考核是教学过程的一个重要环节,它是评定学生对所学知识理解程度与运用能力的一种方法。《无机及分析化学》课程组以“掌握基础知识,提高能力,培养应用型为核心”,建立既注重过程又注重结果的课程考核方法。课程采用期末考试(考核学生的基本知识、基本理论);过程学习(课堂提问、个人作业、提问和抢答、moodle测试等)等多种形式相结合的考核办法,多方面、多角度对学生学习效果进行评价,全面衡量学生的理论知识掌握情况与创新能力,激发学生学习兴趣,促进学生全面发展。

成绩比例分配如下:(1)期末考试成绩占总成绩50%;(2)过程成绩占总成绩50%,如图9所示,即过程性评价30%moodle平台测试成绩,随堂和课后作业,到课率和课堂提问;自主性学习评价20%:配套练习,课程论文,Moodle提问和抢答。

9 课程评价方法

(七)课外学习资源

1、推荐使用教材

陈德余主编,《无机及分析化学》,科学出版社,2012.9

徐伟民主编,《无机及分析化学例题与习题》,科学出版社,2014.9

2、其他参考书

徐伟民主编,《基础化学实验》,浙江大学出版社,2009.9

南京大学主编,《无机及分析化学》(第四版),高等教育出版社,2007.5

赵中一主编,无机与分析化学题解》,华中科技大学出版社,2001.8

呼世斌,黄蔷蕾主编,《无机及分析化学》(面向21世纪教材),高等教育出版社,2001.7

徐勉懿主编,《无机及分析化学》(第二版),武汉大学出版社,1994.1

陈虹锦主编,《无机及分析化学》,科学出版社,2002.8

刘耘,《无机及分析化学》,山东大学出版社,2001.1

张仕勇,《无机及分析化学》,浙江大学出版社,2000.9

李保山主编,《基础化学》(化学化工),科学出版社,2003.9

颜秀茹主编,《无机化学与化学分析》(化工、材料、轻工),天津大学出版社, 2004.9

徐家宁主编,《无机化学例题与习题》,高等教育出版社,2000.7

竺际舜等,《无机化学习题精解》,科学出版社,2001.9

张祖德等编,《无机化学—要点·例题·习题》(第二版),中国科技大学出版社,2001.6

贺克强等编,《无机化学与普通化学题解》,华中科技大学出版社,2003.4

张正奇主编,《分析化学》,科学出版社,2001.9

孟凡昌等编,《分析化学核心教程》,科学出版社,2005.2

刘约权等编,《实验化学》(面向21世纪教材) 高等教育出版社,1999.10

徐勉懿,《无机及分析化学实验》(第二版),武汉大学出版社

金谷等编,《定量分析化学实验》,中国科学技术大学出版社,2005.8

郭伟强主编,《大学化学基础实验》,科学出版社,2005.7

3、主要参看的课程网站

课程网站链接见Moodle平台。

http://iac.js.zwu.edu.cn/

http://zlq.zust.edu.cn/wjfx/

http://course.ycit.cn/Wangluoketang/PPTdianbo.html

三、课程预期教学效果分析

《无机及分析化学》课程“本着应用为目的,够用为度,适量超前的原则”进行课程内容设计;“以学习指导单为抓手,基于moodle平台”设计教学方法,注重课堂教学,提升课堂授课效率。已经基本摒弃了“填鸭式”的教学方法,确立了老师、学生互为主体的教学理念,促进了师生、生生互动。课程组的教师认为在此课程设计原则的指引下,通过课前有针对性的预习,课中精讲,课后练习,学生完全能够系统地学会无机及分析化学的基本理论、基本概念等基本知识。学生自主学习moodle平台的各种资源,并进行在线抢答、在线测试可以逐步培养他们的自主学习能力,充分激发他们的学习兴趣,调动他们的主观能动性,学会自主学习,而且能积极投入到教学活动中来。可以预见通过《无机及分析化学》课程学习,学生可以较牢固的掌握无机化学和分析化学的理论知识,为后续专业课程的学习以及实验、实习和实训课程打下良好的基础,真正实现知识、能力与素质协调发展。

四、教学案例设计

教学案例

酸碱滴定法——滴定曲线(2课时,90min

1、教学目标:掌握滴定曲线的绘制方法、掌握直接用强酸或强碱滴定及分步滴定的判断,掌握滴定终点时pH值计算及指示剂的选择

2、教学重点:酸碱滴定曲线及酸碱指示剂的选择。

3、教学难点:强酸碱滴定弱碱酸过程滴定曲线的绘制。

4、教学方法:“以学习指导单为抓手,充分应用moodle平台,课堂以启发式,互动式的方法精讲主要教学内容,适当穿插学生练习,提升课堂授课效率。

5、教学过程:

1)预习环节(课前进行)

【学生活动】

学生根据学习指导单进行预习。

10 酸碱滴定曲线教学过程设计的学习指导单

课前的主要思考内容为:

Ø酸碱滴定的实验过程中如何确定滴定终点?

Ø在滴定过程中,如何选择指示剂,降低误差?

【设计意图】

培养学生自学能力,实现以学生为主体,教师为主导的讲授模式。

2)问题引入(时长:10min

【教师活动】

提出问题:各种类型酸碱溶液pH值的计算方法以及酸碱滴定过程中指示剂变色原理及选择原则。

【学生活动】

根据已学内容重现知识点,并与实验过程相结合,以达到掌握已有知识点,开拓思维的效果。

【教师活动】

总结归纳,以表格的形式清晰的呈现知识点,并引出讲课内容。

【设计意图】

为后续几个特殊滴定点pH值的计算及指示剂的选择进行铺垫,培养学生的总结归纳能力。

3)一元强碱酸滴定一元强酸碱的滴定曲线(时长:35min

【教师活动】

提出案例:以0.1000mol·L-1NaOH溶液滴定20.00mL 0.1000mol·L-1HCl溶液

【学生活动】

根据已复习的各种类型酸碱溶液pH值的计算方法计算几个特殊滴定点(滴定前、滴定开始到滴定终点前、滴定终点时和滴定终点后四个阶段)的pH值。

【教师活动】

总结归纳,提出滴定突跃的概念以及影响滴定突跃的因素,并根据滴定突跃拓展讲解指示剂的选择原则。

【学生活动】

完成学习指导单中的第一个练习:以0.1000mol·L-1HCl溶液滴定20.00mL 0.1000mol·L-1NaOH溶液。a.计算滴定突跃范围,画出滴定曲线;b.选择何种指示剂,为什么?c.继续绘制0.01000mol·L-1 HCl溶液滴定20.00mL0.01000mol·L-1NaOH溶液的滴定曲线。

【设计意图】

创设的问题情境,可以使学生用自己现有的知识提出思路,从而有效地培养学生思维的广阔性和灵活性。及时肯定、鼓励学生的创造性思维,形成热烈的课堂气氛围。

4)一元强碱酸滴定一元弱酸碱的滴定曲线(时长:40min

【教师活动】

提出案例:以0.1000 mol·L-1NaOH溶液滴定20.00mL 0.1000 mol·L-1HAc溶液。

【学生活动】

根据已复习的各种类型酸碱溶液pH值的计算方法计算几个特殊滴定点(滴定前、滴定开始到滴定终点前、滴定终点时和滴定终点后四个阶段)的pH值,比较强酸碱滴定强碱酸和强酸碱滴定弱碱酸过程的滴定曲线。

【教师活动】

总结归纳,再一次强调滴定突跃范围与酸碱以及溶液浓度的关系。

【学生活动】

完成学习指导单中的第二个练习:以0.1000mol·L-1HCl溶液滴定20.00mL 0.1000mol·L-1NH3溶液。a.计算滴定突跃范围,画出滴定曲线?b.选择何种指示剂,为什么?c.继续绘制0.01000mol·L-1 HCl溶液滴定20.00mL 0.01000mol·L-1NH3溶液的滴定曲线。

【设计意图】

创设的问题情境,可以使学生用自己现有的知识提出思路,从而有效地培养学生思维的广阔性和灵活性。及时肯定、鼓励学生的创造性思维,形成热烈的课堂气氛围。

5)课程内容总结(时长:5min

【教师活动】

总结归纳整堂课的内容,再一次提炼教学重难点内容,提出课后拓展和讨论内容。a.一元和多元酸碱准确滴定的条件及原因。b.硼酸能直接滴定吗?为什么?请设计硼酸直接滴定的实验方案。

布置作业。

【学生活动】

上交课堂上完成的学习指导单。课后复习,完成作业;自学并讨论完成拓展内容。

【设计意图】

让知识条理化,系统化,培养学生逻辑思维能力,严谨求学的科学态度;鼓励学生课外的自学、拓展与提高,以使学生牢固的掌握必须掌握的基础知识。