基于“虚拟化学实验室”的在线课堂深度学习——以“价层电子对互斥模型(VSEPR)”在线教学设计为例

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在线课堂作为一种远程教育方式,往往会导致学生缺乏学习社区感.面对抽象的理论性知识,学生易陷入一种“离身”的困境.基于此,借助虚拟化学实验室,设计一堂“身临其境”“做中学”的价层电子对互斥模型课,实现“抽象内容具身认知化”“在线学习互动现实化”的在线课堂深度学习.
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南开大学物理化学课程有着优良的历史传承和积淀.近年来,根据教育部一流本科课程建设精神,针对该课程理论性强和概念抽象等教学挑战,诸措并举,发展建立了“四结合”立体化教学模式:教材与习题指导相结合;课堂教学与视频资源相结合;教师主讲与学生讨论相结合;基础知识与科学前沿相结合.在提高学生的学习主动性和学习效果、培养学生批判性思维和创新意识等方面效果显著.
“能量”是学生认识化学变化的重要维度,本实验借助手持红外热成像仪“看到”化学反应中的能量变化.在实验中通过拍摄等量的不同酸溶液与氢氧化钠溶液混合反应时的热成像图,从“温度”高低间接反映出热量变化,从宏观的能量变化建立模型,推理微观的成键、断键等过程,探究酸碱中和反应过程的放热以及弱酸电离过程的吸热,并培养学生的证据推理能力和科学探究意识.
依托SPOC的“自主学习+合班授课+小班讨论”教学模式,在对课程思政元素进行梳理和提炼的基础上,将思政元素融入到SPOC教学的全过程,通过“三结合”的教学方式形成本课程的教学特色.学生无记名问卷调查统计结果表明,在SPOC教学模式下开展课程思政教学是完全可行的,取得了良好的教学效果,学生满意度非常高.
从教学团队、课程内容、教学模式、教学条件及考核模式等方面的改革介绍了基础化学实验一流课程建设,即以开展实验教学培训、鼓励交流合作、打破编制壁垒建设实验教学团队;以科研反哺教学、开展实验竞赛、注重教材建设改革课程内容;以“讲一练二考三”“简易混合式”“思想实验”等创新教学模式培养学生创新能力;以更新仪器设备及运用信息技术改进教学条件;并通过评教机制及魅力化学实验课堂机制改革基础实验考核模式.
本实验运用电化学的方法,将简单易得的材料用于快速制备铜锈,在几十秒到几分钟不等的时间就会迅速产生铜锈.依据XRD图谱对产物进行分析,确定了形成碱式氯化铜(Cu2Cl-(OH)3)的最佳电解质溶液配比,并成功制备了碱式碳酸铜(Cu2(CO3)(OH)2).实验结果可用作中学化学教学演示实验和学生实验,也可用于指导学生探究不同条件对铜锈制备的影响,进行探索性学习练习.此外,相关实验原理可提供试题情境对学生学习质量进行评价.
综合化学实验是一门面向化学专业高年级学生的实验课程,经过几代教师不断改革创新逐渐建设成为一门教学形式新颖多样、教学内容层次丰富的创新性化学实验课程,有效帮助学生整合实验理论和方法,锻炼和提升化学相关实验技能,培养学生综合运用所学知识技能深度分析和解决化学相关科学问题的能力,引导学生独立思考、勇于创新的科研习惯的形成和科研素养的提升.对综合化学实验课程近年来在教学设计、教学内容和教学方法等方面的改革和实践进行总结,并对课程未来的建设思路予以展望.
在以新材料、新能源、新技术等为代表的“新工科”发展战略的大背景下,日益呈现出学科之间彼此渗透、交叉与融合的态势.鉴于此,南开大学应用化学专业将“新工科”理念作为本专业建设的“催化剂”,在教师队伍建设、课程设置、教学实践及人才培养等诸多环节积极探索与实践,以期培育出具有高素质的应用型、创新型、复合型的应用化学专业人才.
结合南开大学化学学院计算化学方向现有的人员结构和课程设置,阐述了采用“多元化课程”模式建设理论基础与实际应用相结合的计算化学导论课程的一些探索和尝试,探讨了计算化学课程授课内容和教学方法的改革.
1 问题的提出rn化学式是初中生继元素符号之后学习的第二种化学用语,是学习化学方程式不可或缺的基础.然而,一直以来有关化学式的教学普遍存在片面追求技能掌握,导致学生学习分化严重的问题.具体表现为:化学式定义的简单呈现,化学式含义的直接告知和元素化合价的强行记忆,目的是将更多的时间和精力用于进行化学式的书写及相关计算.由于缺乏理解,学生的学习只能依赖于死记硬背和反复操练.枯燥无味的学习内容,被动强制的接受式学习,导致部分学生畏难和厌学情绪严重.“素养为本”的教学是当下课堂行为的价值引领,基于“素养为本”的理
期刊
回顾了南开大学化学学院物理化学课程组紧跟时代步伐建设高水平物理化学教材的历程.不断将科研、教学研究、教学改革成果及思政建设融入教材.编著出版的物理化学教材获2009年国家级教学成果一等奖,2021年天津市高校课程思政优秀教材.继续发扬南开化学优良传统,将物理化学教材建设代代相传.