對應用化學的認識和理解
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對應用化學的認識和理解范文第1篇
［關鍵詞］應用化學專業；物理化學實驗；教學改革
［中圖分類號］O64；G642.0［文獻標識碼］A［文章編號］2095-3437（2016）02-0145-03
物理化學是東北大學應用化學專業的學生在完成了無機化學、分析化學的學習之后，繼續修學的又一門化學基礎課程。[1]物理化學實驗作為理論課教學的輔助手段，綜合了化學領域中各分支所需要的基礎研究工具和方法，是化學實驗科學的重要組成部分。[2]學生能通過實驗驗證所學的理論，鞏固和加深對物理化學原理的理解[3]，提高對物理化學知識的靈活運用能力，這有利于培養學生嚴謹的科學態度和創新精神[4]，為后續課程的學習打下堅實的基礎。因此，科學合理地設置物理化學實驗課程內容，對構建完整的化學基礎課程體系、提高學生的培養質量至關重要。[5]
一、應用化學專業物理化學實驗課程存在的問題
應用化學專業的特點決定了其對物理化學實驗內容深度、廣度和綜合度的要求不同于材料、冶金、成型、環境、生物工程等其他專業。東北大學化學實驗中心為遼寧省級實驗教學示范中心，為使學生能系統學習并掌握各種物理化學基礎實驗研究方法，便于教師在教學過程中實時掌控實驗進度和學習效果，實驗中心為應用化學專業單獨開設了兩個學期的物理化學實驗課程，而且取得了豐碩的教學成果。然而，隨著科學技術的發展以及社會對應用化學專門化人才素質要求的提高，過去曾經被師生們樂道的一些優秀的實驗項目已經無法適應當前的需求。表1中分別列出了過去和現在為東北大學應用化學專業開設的物理化學實驗項目。通過調查研究，我們發現過去制定的培養計劃主要存在以下兩個方面的問題。其一，由表1可以看出，大部分的物理化學實驗為驗證性實驗，研究性、綜合性實驗較少。這顯然不利于培養學生的創新能力和解決實際問題的能力。其二，過去物理化學課程體系中理論課與實驗課的課時比例為2∶1，即理論課課時是實驗課的2倍。教學研究表明，雖然通過理論課的學習，學生可以掌握較多的理論知識，但由于實驗課時較少，學生的動手能力較差，對實驗室的各種基礎儀器設備的使用方法不能完全掌握，因此學生很難將所學到的各種實驗知識融會貫通，這對其以后的學習和工作是十分不利的。而且由于實驗項目較少、內容不新穎等問題，學生對物化實驗課的重要性認識不足，普遍存在重視理論課學習而輕視實驗操作訓練的現象，缺乏主動學習實驗技能、掌握實驗技術的積極性。因此，亟須對物理化學實驗課程的設置進行改革。
二、應用化學專業物理化學實驗課程設置改革
（一）增加新的實驗項目
為培養學生的動手能力和提升學生的綜合素質，在東北大學教務處的大力支持下，根據培養科研拔尖創新人才的需要，我們重新修訂了應用化學專業的培養計劃和物理化學實驗教學大綱。大幅提高了實驗課時在物理化學課程體系中的比例，將理論課和實驗課的課時比由原來的2:1調整為1:1；實驗項目也由原來的12個增加到了現在的22個，并允許學生選做其中的20個實驗。原教學大綱中設置的實驗項目中屬于熱力學模塊的實驗較多，而屬于電化學和化學反應動力學知識模塊的實驗較少。在教學過程中我們發現，由于學生對后兩個模塊中的實驗項目接觸較少，缺少理論聯系實際的機會，所以對相關知識掌握得不好。因此，在修訂物理化學實驗教學大綱時，除保留原有實驗外，還增加了10個實驗。其中包括熱力學模塊實驗項目1個，電化學模塊實驗項目3個，化學反應動力學模塊實驗項目5個，界面與膠體化學模塊實驗項目1個。增加了新的實驗項目后，物理化學實驗教學內容在各個知識模塊間的分布變得更加合理。通過物理化學實驗課程的學習，學生不僅能加深對理論知識的理解，還能開拓視野，提升綜合運用理論與實驗知識的能力。
（二）改革實驗方案
除了增加新的實驗項目以外，我們還對原來的一些實驗項目進行了重新設計，以使實驗方案更加合理。例如“表面張力和接觸角的測定”實驗，原來的實驗方案是通過測定毛細管的半徑和水壓計的壓差值，再利用氣泡最大壓力法中表面張力的基本公式計算出水的表面張力。這種實驗內容比較單一，學生做實驗的興趣不高。通過反復的測試和調整，我們將實驗方案修改為測定一系列濃度不超過0.1mol·L-1的正丁醇水溶液的界面張力，再根據吉布斯吸附公式計算溶液表面的吸附量以及正丁醇的橫截面積。實驗內容調整后，學生普遍反映對界面張力的性質、表面自由能的意義以及界面張力和吸附的關系了解得更透徹了。再例如“冰點下降測分子量”實驗，原來的實驗方案是分別測定水和濃度為0.3%的尿素水溶液的凝固點，再計算出尿素的分子量。由于尿素溶液濃度比較小，雖然選擇的溶液滿足稀溶液的條件，但測出的水與尿素溶液的凝固點之差不明顯。為了加深學生對溶液凝固點降低這一概念的理解，提高學生對這個物理化學現象對人們生產生活所產生影響的認識，經過多次對比實驗，我們最終確定將實驗中所用的尿素溶液濃度提高到1%，從而使測得的凝固點降低值達到0.3℃左右，實驗現象明顯，獲得比較好的實驗效果，達到了預期實驗目的。
（三）重組實驗內容
針對物理化學學科的特點和應用化學專業學生培養的需要，我們對一些物理化學實驗內容進行了調整。保留并整合了一些基礎性實驗以培養學生的基本操作能力。同時也拓展了一些經典實驗內容，將不同的知識點聯系在一起，使學生在實驗過程中能靈活運用所學的物理化學知識。例如在新增加的實驗項目“臨界膠束濃度的測定”中，除了用電導法測定不同濃度的十二烷基磺酸鈉的電導率以確定其臨界膠束濃度外，還增加了臨界膠束濃度的另一種測定方法———界面張力法———的內容。在實驗過程中，學生們采用兩種不同的實驗方法確定相同表面活性劑體系的臨界膠束濃度，加深了對表面活性劑溶液性質的理解，同時還對兩種不同的實驗方法進行了實際操作和比較。再例如在“原電池電動勢的測定”實驗中，我們采用電位差綜合測試儀取代了原來使用的電位差計和檢流計，顯著縮短了實驗過程中儀器調試占用的時間，并增加了新的內容以充分利用這些節余下來的寶貴時間。經過對實驗內容的重新設計和組合，學生在測定了以銅/硫酸銅為半電池構造成的原電池電動勢后，還可以繼續測定不同溫度和不同濃度的硫酸銅水溶液對溶液電導率的影響，進而分析對原電池電動勢產生的影響。因此，重組后的“原電池電動勢的測定”實驗已經成為一個綜合性較強的實驗，而不再是一個簡單的驗證性實驗。通過對這個實驗的訓練，學生可以對理論課中學到的電化學熱力學基礎知識有比較全面且深入的理解。
（四）開設物理化學大型綜合性實驗
為培養應用化學專業學生的綜合素質和科研能力，從2003年開始，我們又將物理化學基礎實驗與教師科研成果相結合，面向應用化學專業本科學生開設了一套大型綜合性實驗———聚苯胺的制備、表征及性能測試。這個大型綜合性實驗總共包括6個子實驗項目：聚苯胺的化學法制備、聚苯胺摻雜-反摻雜性能研究、聚苯胺的電化學法制備及電化學性能測試、聚苯胺電化學催化性能研究、聚苯胺氣敏性研究、聚苯胺在不同pH值的酸溶液中的電化學響應。學生完成這個大型綜合性實驗需要24學時。在實驗前，我們要求學生獨立查閱相關文獻資料并設計出完整的實驗方案，經與指導教師討論確認后，才能通過網上預約確定實驗時間并進入實驗室做實驗。學生在獨立完成全部子實驗項目后，應按照通用的學術研究報告標準寫出綜述報告，并對實驗過程中發現的現象及出現的問題開展分組討論。數年的實踐結果表明，這項綜合實驗的設置，不僅使學生熟悉了多種電化學實驗儀器和設備（例如，四探針電導率測試儀、電化學工作站以及CHI軟件）的使用方法，還對導電有機高分子材料有了一定的了解，有利于培養學生綜合運用知識、獨立解決實際問題的能力，并為學生將來從事科研工作打下了基礎。
三、課程設置改革后的成效
近幾年來，通過對物理化學實驗課程不斷研究和改革，不僅提升了學生的實驗操作技能，提高了學生做實驗的主動和積極性性，而且培養了學生嚴謹的科學態度和創新精神。實踐證明，重新設置后的物理化學實驗課程有助于培養學生的科研能力，對培養科研拔尖創新人才有重要意義。
參考文獻
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［4］張國林，韓瑩，薛懷國，等.大學化學實驗課程體系的改革與實踐［J］.大學化學，2010（1）：23-25.
對應用化學的認識和理解范文第2篇
關鍵詞：工程化素質；培養；應用化學；教學改革
應用化學專業是以化學學科為基礎的應用型理工科專業。國家教育部頒布的本科專業目錄明確規定：應用化學專業屬于理科專業，畢業生可根據所在學校教學計劃及培養目標授予理學或工學學士學位。這說明應用化學是以理為主的理工結合專業，是研究化學理論在相關領域中應用的理科專業，是產品開發或技術應用型專業，而不是工科專業。但是，從應用化學學位授予現狀來看，學士一般授予理科學位，碩士則可授予理科或工科學位。說明應用化學具有工科專業的特點。另外，目前全國有近400所高校開設應用化學專業，覆蓋本、?？撇煌瑢哟魏屠砉ぁ⑥r林、師范等不同類型高校。其中大多數是新辦或改辦的。大量的應用化學專業畢業生除了小部分從事教育、研究和質檢等行業工作外，其余的勢必要進入企業從事產品開發和工程管理工作。而當前相當數量的本科生畢業后在工作中感覺實踐能力和動手能力較差，進而影響到創新能力的提升，最終勢必限制其職業發展。因此，在本科階段，應用化學專業學生應該具有一定的工科或工程化素質，對其研究生深造或工作實踐打下工程化基礎具有重要作用。
另一方面，當前，地方本科院校是我國高等教育發展的重要新生力量，此類高校大多能夠把握形勢、明確定位，以地方性、應用型為辦學方向，走特色化發展道路。此類高校更要防止一味追求大而全、趕研究型大學的時髦、進而陷入同質化的境地。因此，此類高校在特色發展中，工科專業的培育和發展更應從基礎抓起，在使學生掌握基本工科課程知識的同時，應使學生具有基本的工程化素養。
針對目前國內應用化學專業數量多、方向雜、規范性不足等問題，參照近期教育部專業教學指導委員會制定的教學基本要求，結合許昌學院應用化學專業多年來的建設體會，發現傳統教學模式存在的問題：首先，沒有特色，或沒有按特色化發展去設置培養方案；其次，師資力量薄弱，實踐教師人員匱乏，雙師型教師幾乎沒有；第三，教學方法仍流于說教；第四，實踐環節不符合工程化素質人才培養。本文相應地從創新培養方案、靈活師資培養、案例法教學、實踐教學改革等四個方面論述了以工程化素質培養為導向的教學改革。以期為規范和辦好應用化學理科專業提供理論依據和實踐經驗。
一、創新培養方案
從當前我國地方高校中應用化學專業設置的范圍來看，有趨同的傾向。對于像許昌學院這樣的地方新升本院校，如果不走特色化道路，勢必在激烈的競爭中慘遭出局，對應用化學專業來說更是如此。我校的定位為地方性、應用型、服務中原城市群建設、依托地方經濟發展、目前通過校企合作、服務經濟對改造專業建設、推進學科建設起到了顯著的作用。對以往單純旨在培養研究型人才的培養方案加以調整，注入了工程化、應用型人才培養的元素。首先，將“工程實踐”能力作為一項重要的技能寫進培養目標中。其次，在培養規格中增加“工程實踐”能力一條，具體闡述為“具有將產品實現從實驗室規模到工業規模的認識和初步能力”。最后，最根本的是課程設置目標更加明確、為專業特色服務的目的突出，凝練了專業方向，加強了專業課分量和深度。
2010年之前，應用化學專業完全按照理科專業模式設置，專業課除了四大化學、儀器分析、化工基礎等必修課之外，選修課則是按照四個模塊設置，具體為，納米材料模塊：納米材料學、納米材料的檢測與表征、應用X射線衍射技術。光電材料模塊：新能源材料、太陽能電池材料、光功能材料。工業分析模塊：色譜與分離、光譜分析、環境分析。化工模塊：化工制圖、反應工程基礎、化工分離技術。其它的選修課則有催化、有機合成設計、應用電化學、無機合成化學、精細化學品化學、化學工藝學、化工產品開發概論等以及一些必修課選論（主要為考研學生開設，主要是講解典型例題，如物理化學選論等）。從上述課程設置來看，課程模塊太多，每個模塊課程單?。槐匦拚n基本完全是專業基礎課，而專業課則直接過渡選修課，專業課設置薄弱，顯然不能滿足專業特色方向設置對課程的要求。因此，2010年后，我們對應用化學專業設置了兩個方向，分別是精細化工和高分子材料，相應地設置了必修課（專業基礎、專業課）和選修課（專業課），加深了專業課程基礎，凝練了方向，取得了良好的效果。具體為，精細化工模塊：精細化工工藝學、精細有機合成單元反應、精細化工過程及設備、精細化工實驗。相應的選修課有化工產品開發概論、分離工程、表面活性劑、涂料、膠黏劑、香精香料、紡織助劑等，可任選。高分子材料模塊：高分子物理、高分子化學、高分子實驗、高分子材料加工。相應的選修課有化工產品開發概論、分離工程、材料學、塑料、橡膠、纖維等，可任選。
二、靈活師資培養
教師給學生上課，并不是簡單地照本宣科、傳遞知識，而是要培養學生認識問題、分析問題、解決問題的能力。因此，教師要掌握的就不僅僅是書本知識，更多的應該是見識，即真正的工程實踐經驗、理論在實踐中的應用實例。
當前，地方高校處在高速發展和擴張之際，每年都會招聘一批新教師。但是，限于政策，這些新教師主要是剛畢業的博士、碩士，基本沒有教師的從業經歷，更沒有企業實踐經驗。因此，教師自身對實踐教學、企業生產等沒有基本的認識。我院同樣面臨此類問題。我們的解決方法主要從三個方面入手，即理科向工科轉變；攻讀學位和專業培訓結合，以專業培訓為主；企業技術人員兼職承擔理論教學和實踐教學，以實踐教學為主。
第一，理科背景教師向工科轉變。首先要明確專業建設的需要，讓理科教師產生我要轉變的原動力；其次，從政策和經費上支持理科教師的工科能力進修和培訓。第二，在企業內進行專業培訓。比如，新教師報到入校后，在第一學期被派往企業定崗實習，期間對車間工藝、設備和部分工段操作基本掌握。在學期開始后，還安排其在老教師帶領和指導下赴實習單位進行指導學生實習工作。另外，在第二年該新教師即將承擔實習指導任務前的暑期，學院會安排其先期赴企業進行輪崗實習學習，掌握實習的第一手資料，提高其指導和教學水平。經過這樣兩年的學習、培訓和指導訓練，到第三年該新教師獨立指導學生實習時，已經具備能夠圓滿完成實習指導任務的能力。該教師自身的工程實踐能力的提高無疑為學生工程化素質培養提供了保障。第三，充分利用好企業師資。由企業技術人員兼職承擔實踐教學任務。我們對實習單位的技術人員作為師資的利用包括幾部分，除了在學生實習時給學生講解之外，還在對我方新進教師進行師資培訓、來我校進行課程輔導和講授中承擔重要角色。我們采取靈活的待遇方案，使企業技術人員的積極性得到提高，我院的教師和學生均得到全面的培訓和輔導，對提高實習水平和效果起到很好地促進作用。
三、案例法教學
案例教學法是在教師的引導下，再現案例實景，把學生帶入特定事件的現場，通過深入角色，提高學生實際運用知識能力的一種教學方法。實踐結果表明，該方法對促進學生更快、更深理解和掌握基本知識有明顯成效。
應用化學專業講授的專業課不但有理論性強的課程還有實踐性強的課程。前者如物理化學、反應工程；后者如精細化學品化學、工業催化、表面活性劑化學等。國外教育界有句名言：告訴給我，我會忘記；演示給我，我會理解；讓我參與，我會學會。但是，讓學生理解掌握知識點不可能完全通過實驗來實現。所以我們通過案例教學法有效實現了此目標。
根據學生的認知水平和規律，我們采取了從“告訴”“演示”“參與”的模擬步驟，循序漸進，使學生易于理解和掌握知識點。當然，其中的“參與”步驟更多地仍是通過課堂模擬講述或結合實驗實踐課程來實現。首先，在一系列活生生的案例基礎上提出學生感興趣且切中基礎理論核心的問題；然后回答問題，逐步深入，反向推理，最終使學生對物理化學的基本原理很輕松、很自然地理解、掌握、接受；最后要強調掌握部分重要的參數和指標。這樣的結果就使學生掌握了基本且必要的產品作用原理和重要性能參數，符合教學要求和就業入門的目的。
該步驟示例如下：首先引出案例，例如提到農民鋤地的原因，有的學生認為是松土，而正確答案應是保墑。因為土壤中有很多氣孔，類似于毛細管，由于附加壓力的作用，導致水分和養料喪失，鋤地可以破壞毛細管，起到保留水分和養料的目的。接下來分析該案例，提出涉及的原理和知識點，即毛細管的附加壓力及其產生原理（書本上的理論知識）。從土地水分喪失聯想到毛細管產生附加壓力，再到拉普拉斯公式和開爾文公式，從生活化的案例到理論知識的輕松理解和掌握。
其次，用生活中的多個實例來顯示表面活性劑的其它作用。例如，透明狀、水溶性注射針劑生產中表面活性劑的增溶作用；化妝品和農藥乳狀液產品中表面活性劑的乳化作用；墨水的制備中表面活性劑的分散作用；漿料中表面活性劑的消泡作用；在新型紡織品材料中的防水、防污作用等。從這些實例繼續講述膠束、表面活性劑的兩親性結構、性能參數（CMC值、HLB值）等重要理論知識就很容易被學生接受和理解掌握了。
以“表面活性劑”部分為例。首先引入肥皂和洗衣粉的實用案例。肥皂和洗衣粉是人們日常生活經常接觸的化學品，可謂是“看得見摸得著”的例子，雖然可能部分學生對這類洗滌劑有初步的認識，但真正了解其洗滌作用原理的并不多。因此，此案例滿足“聽說過但不熟悉”的要求。在運用多媒體教學時可在肥皂和洗衣粉的種類、造型、顏色以及使用對象和部位等方面充分展現其多樣性，使學生認識到該類日用品還有很多“高端產品”，還有很大的開發空間和前景。在此過程中還可以簡要說明肥皂的來歷等科技發展歷史。
四、實踐教學改革
實踐教學改革分別從實驗課、實習實訓和畢業論文（設計）三方面開展。
傳統的實驗課以驗證性實驗為主，且內容陳舊，達不到培養學生創新能力的目的。我們的做法是改進傳統實驗項目、引入教師科研課題和企業課題。
首先是內容陳舊，部分實驗項目已被證明不適合本科實驗訓練、鍛煉動手能力，或難以體現知識重點，需要改進。比如，物理化學實驗中測定電勢-pH曲線項目主要的考查目標為理解一定條件下能斯特方程中濃度的負對數即pH值與電勢φ成正比，并掌握pH值測定的原理。但事實上學生對此興趣不大，感覺這是必然的，老師在講的時候已經把結果給展示了，沒有創造性。因此，我們增加了電極的原理和組裝、pH計的原理和組裝實驗，放在測定電勢-pH曲線實驗之前，使學生親自組裝了電極、pH計，到測定電勢-pH曲線時自然理解清晰、操作得心應手。
引入教師科研課題和企業課題。首先使學生接觸實際存在或生產中的問題，對培養其求知欲和提高探索的興趣具有顯著作用，同時還培養了學生的專業自信；其次鍛煉了教師，增強其將理論與實驗實際相結合的能力。
實習實訓按一般常規情況就是帶領學生去工廠實習幾周，請工廠的技術人員講課，然后參觀生產車間，就算完成生產實習任務。結果是每年學校都要投入大量的財力，學生實習則走馬觀花，成了走過場，效果自然難以體現。
目前，在前述加強師資的前提下，使得我們擁有了一定的工程化素質的教師隊伍，結合企業技術人員，為做好實習實訓打下了良好的人力資源基礎。另外，我們采用了新的管理模式和綜合實習實訓考核方式，起到了較好的效果。具體做法為：管理采用封閉管理、集體上下班、隨時考勤等，保證學生的實習時間和在崗率；考核不但要參考其實習報告，還要引入筆試和面試、單獨崗位操作和答辯等，保證了學生真正掌握、理解生產過程，起到實習的目的。
畢業論文目前面臨的最大問題是學生由于要備考研究生，導致實驗時間難以保證。我們的改進做法是：其一，嚴格畢業論文（設計）出口機制，讓達不到要求水平的畢業論文（設計）作者延期畢業，重新答辯，使學生重視，教師認真對待。其二，一部分學生在大二或大三即進入教師實驗室，進行科研創新實驗。每年學期初由年級輔導員、班導師向有需求的教師推薦一些學有余力、感興趣的學生去進行科研創新實驗。對學生鞏固實驗課所學的技能和知識有顯著作用，還可培養其實踐動手能力，另外還可以為畢業論文寫作打下基礎。其三，畢業論文或設計可以與畢業實習結合。通過延長企業實習時間，并提煉出課題或模擬出設計任務讓部分感興趣的學生選做，這樣就可以使學生提前了解了課題的背景，為做論文或設計打下了堅實的基礎，同時節省了時間。
五、效果與探討
2010年以來，我院應用化學專業通過上述教學改革，取得了明顯成效：
第一，青年教師投身于教學改革的熱情更加高漲，并從工程化素質提升和教學過程中得到成長。3年來，青年教師積極總結教學經驗并申報教學研究項目，共獲立項校級教研項目4項，發表教研論文5篇。同時，有2位教師獲聘副教授，2位教師獲聘講師，其中有2位教師獲聘雙師稱號。
第二，學生動手能力和解決問題的能力得到提高。首先在后期實驗中，學生的動手能力顯著提高，比如物理化學實驗，90%的學生能夠在3個學時的規定時間里保質保量完成實驗任務，而在過去則一般需要延長1個學時才能完成；其次，學生參與教師科研創新實驗的積極性空前高漲，畢業論文質量也相應大幅度提高；最后，3年來，學生參與“挑戰杯”創新大賽、企業獎學金項目、校級創新課題等立項、獲獎共計35項。
第三，學生學習成績提高，考研錄取率顯著升高。從2002級到2009級，考研錄取率從最早的10%上升到60%。這固然與學生的刻苦學習有關，但顯然與上述教學改革有一定關系，尤其是實踐教學改革結出了碩果，比如提高了學生動手能力、增強了其考研面試競爭力這一結果，勢必會提高學生被錄取的機會。
參考文獻：
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對應用化學的認識和理解范文第3篇
關鍵詞：方程式；教學；效果；教學策略
一、概念界定
“教學”：是指由教師引起，維持或促進學生學習的所有行為。關注的是“教”學生如何“學”。新課程明確要求改變過去強調接受學習、死記硬背、機械訓練的現狀，倡導學生主動參與、樂于探究、勤于動手，培養學生搜索和處理信息的能力、獲取新知識的能力、分析和解決問題的能力，以及交流與合作的能力。
“效果”：是指教師在經過一段時間的教學之后，學生獲得的具體進步和發展，其關注的重點是學生有沒有學到什么或者學得好不好。
“教學策略”：是指教師在教學過程中為幫助學生以自己的學習努力達到每個目標而采取的一系列相對系統的行為。它既包含解決某一實際問題的教學理論，又包含解決某一實際問題帶有規律性的教學方法。課堂教學策略依據教學的一般規律和學生年齡特征，對課堂教學程序以及方法進行指向性調節和控制操作，以逐步實現創新教學目標的教學活動方式，其落腳點是培養學生創新精神和實踐能力。它包含以下幾層含義：第一，教學策略包括教學活動的元認知過程、教學活動的調節過程和教學方法的執行過程。第二，教學策略不同于教學設計，也不同于教學方法，它是教師在現實的教學過程中對教學活動的整體性把握和推進的措施。第三，教師在教學策略的制定、選擇與運用中要從教學活動的全過程入手和著眼，要兼顧教學的目的、任務、內容、學生的狀況和現有的教學資源，靈活機動地采取措施，保證教學的有效有序進行。第四，教學策略是一系列有計劃的動態過程，具有不同的層次和水平。
二、研究的目的、意義
化學方程式是化學用語應用的集中體現，它具有簡明直觀、涵義豐富的特點。牢固掌握化學方程式，學會用化學符號進行邏輯思維，是教師向學生傳播化學知識的媒介，是學生掌握化學知識必不可少的工具。
化學方程式的教學不僅是化學教學的基礎，更是學生認識物質及物質間的變化規律、掌握化學知識的重點教學內容。以往的教學中學生感到記憶和理解困難，教師感到難教，一定程度上影響整個化學知識的教學進度。通過研究可以解決這一關鍵難題，使學生認識到世界是物質的，物質是變化的，變化是有規律的，學一個變化采用宏觀、微觀、符號相聯系的方式感知及書寫化學方程式，在化學變化觀念樹立起的同時努力提高化學教學成績。
三、研究的依據
《化學課程標準》指出：依據學生的己有經驗，心理發展水平和全面發展的需求選擇化學課程內容，力求反映化學學科的特點，重視科學、技術與社會的聯系，以“科學探究”“身邊的化學物質”“物質構成的奧秘”“物質的化學變化”和“化學與社會發展”為主題，規定具體的課程內容。這些內容是學生終身學習和適應現代社會生活所必需的化學基礎知識，也是對學生進行科學廣泛和情感、態度、價值觀教育的載體。
心理學觀點：“皮亞杰強調兒童心理發展的本質是主體通過動作對客體的適應，是內外因相互作用的結果。他指出，真正的學習是學生主動的、自發的學習，而不是教師傳授的學習。正確的教育能夠加速兒童的發展?！彼赋觯骸傲己玫姆椒梢栽鲞M學生的效能，乃至加速他們的心理成長而無所損害?！?/p>
四、研究內容和目標
我國基礎教育新課程的核心理念是“為了每一個學生的發展”，所以我們必須把關愛自然、追求人與自然的可持續發展作為重要的價值追求，為了滿足這樣的基本價值追求，新課程確立了新的知識觀、學生觀和課程與社會生活的連續性，使個性發展成為課程的根本目標，并使新課程深深植根于生活的土壤。應該說，新課程較為全面地關注了生命的價值。其主要體現在以下幾方面：
（一）化學新課程體現了促進學生適應未來社會發展的價值。
化學新課程將引導學生去思考人類面臨的挑戰，理解化學對社會發展的影響，并懂得如何運用化學的知識和方法去治理環境、合理地開發利用化學能源以及有效地解決人類所面臨的種種問題。
（二）化學新課程體現了化學服務于生活的實用價值。
化學新課程將引導學生從科學的視角去認識化學在社會生活中的作用，視密切聯系學生的生活世界，對教材內容的選擇和設計盡可能把化學與他們的日常生活拉近，與生活實際密切聯系，讓學生看到學習化學的實用價值。
（三）化學新課程體現了培養學生綜合素養和發展個性的價值。
化學新課程以“科學探究”作為課程改革的突破口，力求讓學生在探究與實踐的活動中，更好地認識、理解化學的現象和原理；學會交流，學會合作；發展思維能力，培養創新精神；新課程將引導學生通過化學的學習，初步建立起科學的物質觀，樹立起崇尚科學、反對迷信、追求真理、敢于批判和善于創新的科學精神，并學會用科學的態度和觀點去評析社會問題。
1.研究具體內容。
（1）了解初中生書寫化學方程式能力的現狀，找出書寫錯誤的原因。
（2）研究元素、元素符號、常見元素和原子團的化合價的記憶方法。
（3）研究化學式、化學方程式書寫的教學策略，總結書寫規律和技巧。
（4）宏觀，微觀，符號三重表征之間的聯系對學生化學思維的影響。
2.研究的目標。
（1）真正實現教師觀念的轉變：不僅抓好基礎知識教學，基本技能，還要進行好化學基本觀念教學。
（2）教師樹立起為學生服務的思想。想方設法創造良好的學習氛圍和情景，讓學生能在輕松愉快中較好地接受和學到知識。
（3）使學生樹立世界是變化的，變化是有規律的，可以用符號表示的觀念。
（4）使學生熟練掌握化學方程式的書寫，讀法，理解其深刻的內涵。
五、研究的方法
（1）問卷調查法。通過設計調查問卷對八、九年級學生進行調查，了解學生學寫化學方程式的實際思想、需求和學生的心理特點等現狀。
（2）文獻研究法。廣泛收集、閱讀有關化學教學理論及教學文章，用心解讀新課標，解讀課本的編排意圖，深刻理解化學方程式教學的教育價值功能，并靈活地滲透于課題研究之中，結合有關材料總結出順口溜等記憶方法。
（3）個案分析法。了解學生的基本情況，通過對過去八、九年級學生的作業、試卷中的有關化學方程式部分的研究分析學生學習化學方程式的問題。選取典型個案進行分析研究，從而有助于對所有學生的學習興趣進行總體的引導。
（4）經驗總結法。對課題開展情況及時進行階段性總結，針對取得的成績和存在的不足加以反思，為這一課題的深入研究奠定基礎。
六、措施及策略
（一）注重學習興趣的培養。
“知之者不如好之者，好之者不如樂之者?！薄皹穼W”是對學習有濃厚興趣，能感受到學習的快樂，是學習的最高境界。初中化學是化學啟蒙教學，要特別重視對學習興趣的培養?；瘜W第一節課并不急于上新課，而是演示一組有趣實驗：如“清水變牛奶”、“白紙顯字”、“生產藍色果凍”等，讓學生在“觀察——驚嘆——疑問”中獲得體驗，感受化學世界的神奇，從而達到引發、調動、培養、激發學生學習化學的興趣的目的。
（二）分散難度，減少坡度，循序漸進。
教學中，根據教材內容，有計劃的分散難點，提前逐步滲透，減少學習的坡度，循序漸進，讓學生在不知不覺的快樂中就學到了許多的化學用語。將化學用語的教學大致分為三個階段：
第一階段：從“緒言”到第三單元，是元素符號和部分化學式、化學反應的識記階段。對元素符號的記憶，抓住學生剛學化學有極大的興趣，就鼓勵學生去看教材P75表4-6常見的元素及符號，并每天記2個，第二周由學習小組檢測，并適時加以比賽，激發學生興趣。
第二階段：第四、五單元是化學用語的理解階段。讓學生理解元素符號、化學式、化學方程式的意義，理解化合價與離子的區別和聯系，理解符號周圍數字的含義等，掌握元素符號、化學式、化學方程式的書寫規律、化學方程式常見的配平方法等。
第三階段：第六單元到第十二單元，著重鞏固、擴大和應用化學用語。
（三）注重規范化訓練。
規范意識是一種有序的嚴密性科學準則，規范意識體現了科學教育的人文素養和科學素質。首先，教師在化學用語教學和組織訓練環節，教師自身要做到板書嚴謹、表述規范。其次對學生嚴格要求讀寫并重，不僅要直觀認識，快捷讀出不同的化學用語，更要會順利書寫，還能完整表達中文意義，兩種方式采取不斷重復的烙印記憶。
（四）注重對學生記憶方法和技能的培養，采取多種形式記憶化學用語。
1.歸納記憶。引導學生歸納梳理同一專題，學會類比分析，已形成的知識體系才能條理化、系統化。
2.比較記憶法。充分調動學習材料的相互滲透作用，尋找相關化學用語之間的共同特性，注意比較類似用語的微小差別，強烈刺激記憶的興奮點。
3.順口流記憶。運用記憶的聯想技巧，可以自編化合價口訣。
4.推理記憶。根據各類元素的原子結構特點，推出原子最外層電子數與對應元素化合價的關系，進而記住一些常見元素的化合價。
參考文獻
[1]《初中化學課程標準》，2012.09.
對應用化學的認識和理解范文第4篇
化學語言是在化學學科產生和發展過程中形成的特有的學科語言，是化學研究與學習活動中進行表達、交流、加工和儲存、傳承化學思想信息的手段與工具。雖然我們經常使用化學語言，但不少人對化學語言還存在著一些模糊認識，需要澄清和深化認識?，F從多種學科審視化學語言，就有關的問題做一些討論。
1 從語言學、符號學等角度再認識化學語言
1.1 化學語言與“化學用語”、化學術語的區分
化學用語主要包括元素符號、化學式、化學方程式以及其他化學圖式，用于表示物質的組成、結構和化學變化等，是學習化學的重要工具，因而是基礎化學的重要內容，受到化學教師的普遍重視。早在上世紀80年代初我國就有學者通過量化研究證明，化學用語的學習跟化學學科學習成績有很強的相關性。
有不少人認為，化學語言、化學符號就是化學用語，這種認識是不恰當的。要弄清這個問題，先要弄清什么是語言、什么是符號。
語言是以語音為物質外殼，由詞匯和語法構成并能表達人類思想的符號系統。作為符號學的基本概念之一，“符號”是指代一定意義的意象，可以是圖形圖像、標志符號、文字組合，也可以是聲音信號、建筑造型，甚至可以是一種思想文化、一個時事人物，外延要比日常語言中的“符號”廣泛得多。符號總是負載著某些信息，是信息的攜帶者和高級載體，是信息傳播的最重要的工具。語言是交流、保存和傳遞人類文明成果的工具，是文化的重要組成部分，因而是人類最重要的符號系統，在各種符號系統中也是最復雜的。為了記錄、傳遞和交流思想，人類在創造了語言之后又創造了文字。由此，語言符號包括口頭語言和以書寫符號（文字）形態出現的書面語言。文字是語言的視覺形式，是在特定的環境中，為了特定的需要而產生的。文字突破了口語在空間和時間上所受的限制，能夠發揮更大的作用[1～3]。
從語言學角度看，語言可以分為自然語言和人工語言兩大類。自然語言通常是指自然地隨文化演化的語言，漢語、英語等就是自然語言的例子。人工語言又稱人造語言，是因特定目的、用途而人為創造出來，有特定詞匯和語法，為特定族群共同約定和使用的語言?？茖W語言是人工語言的主要種類之一，是以特定的語法、邏輯和規則建構的、描述和說明科學理論的符號系統，是科學思想的承載者。科學語言不僅囊括了科學知識和科學思想，而且也積淀著科學方法和科學精神，體現了語言是認識世界的中介。語言的功能主要分為社會功能和思維功能兩方面，科學語言還具有創造功能和審美功能?；瘜W語言是一種科學語言。
化學語言是以有關符號按照一定規則來表示一定化學內容的，基本上具有對應的各種語言元素。通常所說“化學用語”特指元素符號和各類化學式、化學方程式及其拓展，即還包括（原子、離子、分子）結構示意圖、電子式、示性式等圖式以及價態符號、價鍵符號、核素符號、軌道符號等特殊符號，是化學專用的符號。從語言分類學角度看，化學語言系統包括符號語言、文字語言和圖表語言等3類。
化學符號用簡潔和清晰的方式承載著物質組成、結構和化學性質等方面的信息，可以表示物質組成、結構和化學反應的一般規律，構造物質組成、結構和化學反應的模型，表達化學思維模式等等，是化學思維活動的物質載體。化學符號具有確定性、簡潔性和統一性，使人們得以擺脫大量的記憶和模糊不清的語言糾纏，讓思維能夠專注于物質的組成、結構和化學反應性能等問題，更加清晰、簡約和專業化，是化學思維的最佳工具?；瘜W語言因為使用了化學符號而進一步增強了抽象性、描述的準確性和應用的廣泛性，成為科學的共同語言，在化學科學的發展和化學知識的應用中發揮了重要的作用。
“化學用語”，即專用的化學符號舍棄了物質的其他方面信息（例如顏色、氣味以及實驗操作等等），難以全面、完整地描述物質及其變化，常常要借用部分日常語言來配合。因此，它只是化學語言（或廣義的化學符號）的一部分。化學符號是逐步發展形成的，它還會繼續發展、變化以適應化學科學的發展。例如，經典的化學符號是不能表征物質具有導電性的，現在，人們已嘗試用共軛結構表征某些物質具有導電性；用結構變化式來表征某些分子的開關性能[4]。
“化學用語”容易跟“化學語言”混淆，其實它只是視覺形式的化學語言，其功能也跟化學語言有所不同：化學語言能表達化學學科中的各種事物、狀態、思想和操作，進行有關的觀念交流；而“化學用語”的完備性、獨立性是有限的，就是作為符號語言也是不完備的。舍棄“化學用語”這個名稱，改稱為“化學（專）用符（號）”會更準確一點。
人類文明的歷史源于文字符號的創立，人類的文明大廈是建筑在文字符號根基之上的。只有創造了化學符號系統之后，人類才得以建造化學科學大廈。換句話說，化學符號系統是建立化學科學的重要前提，它對于化學科學的創建和發展是功績至偉的。但是，化學符號系統（化學語言）不僅僅是指“化學用語”，還應該包括描述各種化學事物的語言，才能完整地表達、交流、加工和儲存通過抽象反映各種化學現象的概念、術語，以及由概念產生的判斷、推理、假說、理論及模型等等。沒有它們，光靠“化學用語”，復雜的化學科學大廈是無法建成的。因此，在化學語言中混合使用日常語言是自然的、正常的，這跟化學與日常生活的密切聯系有關。
術語是專門用于某種科學或技術的、意義固定的詞語，其中蘊涵著一些高級的科學概念。各門獨立的科學以及有獨立性的技術，都有它自己的專用術語。術語具有精確和固定的意義，因此才能夠把科學技術跟常識區分開來[5]。有些術語可以用專門符號來表示。例如在化學方程式中，可以用“”表示加熱，用“”表示生成氣體，用“”表示生成沉淀……術語常常借用日常語言詞匯來構成，例如（電腦）桌面、后臺、防火墻、云（計算）、（分子）篩、（氧）橋、（羥）橋、風化、手性、糖、油脂、蛋白質、孔雀綠、水浴、石灰、石膏、（電子）云、樹脂……
1.2 化學語言的屬性
化學語言具有語言的基本屬性。例如：
語言是用于表達事物、動作、思想和狀態，進行現實觀念交流的工具，是人類重要的交際工具語言之一，是人們進行溝通交流的表達符號。
語言同思維有密切的聯系，是人類思維過程中最一般和最核心的符號形式，是思維的工具、載體、物質外殼和表現形式，也離不開思維。語言作為思維的工具，只有在思維過程中運用才有存在的意義。如果沒有思維活動，無所謂交際和思想，語言工具也就失去了存在的價值，沒有必要存在了。思維對語言有一定影響，語言和思維是相互依存，共同發展的。所以，語言和思維是相輔相成的，二者各以對方為存在條件。
語言并不排斥人類直觀思維、動作思維和其他特殊類型思維。
語言是一種社會現象，是人類的創造，等等[6～7]。
語言具有結構性、意義性、約定俗成性和創造性，還具有指代性、符號性、系統性等特性。任何語言都是概念的映像，即具有所指性。化學語言也具有這些特性。
基于上述認識，教師教學元素符號和化學式時，應該說明它們是化學中常用的符號，可以給化學的學習和研究帶來很大方便，使用時要重視思考和理解它們的化學含義，切忌把它們說成是一種語言，更不宜把它們跟外語類比。
2 從表征角度再認識化學語言
2.1 兩種不同涵義的“表征”
“表征”現在成了一個比較熱門的新詞：除了在認知心理學中常常出現外，更多地被用于教育教學、化學、材料科學、地質學乃至文學、社會學等領域（例如“良好課堂氣氛的表征”、“石墨烯結構性能表征”、“高分子材料老化表征”、“磷灰石礦物表征”、“金屬力學性能的表征”、“乙肝纖維化表征”、“分散性的表征”、“陳述性知識的表征”、“文藝作品風格的基本表征”、“社會分層的新聞表征”、“道德企業的表征”、“后現代的表征”等等）。不同領域中的“表征”涵義有所不同，對此需要做一些考察。
在心理學中，表征跟英語中的“representation”一詞對應，是認知心理學的核心概念之一，意指信息或知識在心理活動中的表現和記載方式，是外部事物在心理活動中的內部再現。例如，汪安圣把信息的記載或表達方式稱為對這種信息的表征，認為表征“代表”著相應的信息；心理學把信息在頭腦中的記載方式稱為心理表征，在不易產生誤解的情況下則簡稱為表征[8]。在心理學中“表征”實際上是心理表征或知識表征的簡稱，語言表征是語言材料所負載的信息在頭腦中存在的方式。
在其他領域，表征多跟英語中的“characterization”一詞對應，基本的涵義是（特性/特征的）表述、描述，在不同的場合涵義有所不同，常常被引申而賦予檢測、參數和性能表述、鑒定、方法甚至于評價或者（對書或戲劇中人物的）刻畫、塑造等意思，跟心理學中的“表征”是不同的。有人望文生義，把“表征”解釋為“表現的特征”，是不可取的。
表征對于認知是必要的。一個清楚存在的事實是：人類的高級認知是通過符號能力實現的?？梢詫⒄J知能力劃分為3個發展水平：（1）最初認知水平：感覺運動認知。（2）初級認知水平：意象認知。這時認知活動可以在頭腦中想象地進行，可以在頭腦中預演事情，但又極大地依賴于身體活動的表達能力。（3）高級認知水平或言語思維水平：語言認知。這一水平的認知擺脫了受限于身體活動表達的時空局限，抽象世界的發展成為可能。意象表征始終是具體的，而語言可以表征抽象的含義。真正的語言水平的認知是感覺運動-意象-語言混合的認知，而意象的認知是感覺運動-意象的認知[9]。
人類最重要的認識活動是以語言表征的方式進行的，表征（意象的和語言的）是人類最重要的認知和學習方式。但是，不是所有水平的認知活動都是符號表征，因為存在非語言的認知活動（例如，氣味的識別和確定不以有聲語言和書面語言為載體），因而表征對于認知不是充分的，而不完全的表征在人類的認知活動中是普遍存在的。
大多數認知科學家都認為，心智中的知識是由心理表征構成的[10]。因此，知識的表征實際上就是心理表征。
2.2 化學認知中的“表征”
早在1964年，布魯納就曾經指出：人們以表現的、圖像的和符號的方式來表征知識，這3種表征方式依次形成發展過程。所謂表現性表征包括動作反應以及操作物體和事物的表現；圖像性表征是進行沒有動作的心像活動或圖像轉換思維活動，識別物體、思考物體的屬性或擬采取的動作等；符號性表征是用語言、數學符號等對知識進行編碼，可以表示抽象的、隨意的知識。符號性表征模式是最后形成的，并很快成為最主要和常用的模式，它可以使學習者用更為靈活和有力的方式來表述知識。
1991年，瓊斯通（H. Johnstone）提出，化學學習存在三種水平：宏觀水平、微觀水平、符號水平：宏觀水平對應于可以描述宏觀現象；微觀水平對應于可以在原子、分子層次上解釋物質的存在和化學變化；符號水平是能用化學符號來表征物質及其化學變化。1993年，他進一步指出，化學課程應有3個基本組成部分：可觸摸、可見的宏觀化學；原子、分子等微觀化學；符號、方程式、計量學、數學的表征化學；這3個基本組成部分存在著三角關系。但是，經典化學只關心宏觀和表征兩個角，把每條邊都給分開了，微觀、結構部分通常被忽視。
瓊斯通認為，掌握這3種水平以及它們之間的聯系，有助于學生提高化學學習水平，學生就可以把它作為一個有力的工具來認識世界。這是一個漫長的過程，“填鴨式”的教學無助于它的形成。他通過調查發現，學生通常更傾向于一次只在一種水平上，特別是更愿意在宏觀水平上學習化學。他特別指出：學生必須首先充分理解如何將符號轉換成它所表征的富有意義的信息。重要的是教師要理解這3種水平的聯系，只有教師領悟了，才有可能有效地傳授給學生。
上述有關表征及其水平的論述，可以給我們提供有益的啟示，幫助我們更準確地把握化學符號在化學教學中的定位和功能，自覺地改進化學教學：
（1）要在搞好宏觀化學教學和微觀化學教學的基礎上搞好表征化學的教學。
（2）在表征化學的教學中要注意引導學生了解符號表征的蘊涵，使符號表征成為概括、提升宏觀認識與微觀認識的重要環節。
（3）在表征化學的教學中還要注意宏觀化學與微觀化學的聯系，使符號表征成為聯系宏觀認識與微觀認識的紐帶，跟宏觀認識、微觀認識相互聯系，三維一體。
實際上，宏觀認識和微觀認識都是具象的，而符號表征是抽象的，既有宏觀意蘊又有微觀意蘊；宏觀和微觀都是認識的范疇，不是認識的工具，而符號是認識發展的結果，可以作為認識的工具。把它們并列為3種表征方式似欠妥當，瓊斯通等人也沒有這樣做。
3 從化學科學角度再認識化學用語
化學科學是研究化學學科系統的組成（要素）、結構及發生、發展的科學。從化學科學角度認識化學用語，有助于準確地為化學用語定位，從而更好地把握它。
為了簡潔明了地表示物質，化學家制定了元素符號和化學式；為了簡潔明了地表示物質的化學變化，化學家提出了化學方程式概念及其規則系統。元素符號、化學式和化學方程式自然都跟物質有關。描述物質及其化學性質自然離不開元素符號、化學式和化學方程式。作為交流和思維的工具，它們跟概念和理論知識有著密切的聯系：在中學化學中，通常把教學內容分為概念和化學理論、元素與化合物（包括有機化合物）、化學實驗、化學計算和化學用語幾部分。學習化學概念、化學理論、元素與化合物知識、化學實驗和化學計算時，都要用到元素符號和化學式；而化學符號總是跟一定的化學概念、化學理論聯系著。
科學理論一般含有下列組成部分：（1）支撐和指導這種理論的科學觀念（常常是隱含的，并不明確說明）；（2）由核心概念及其拓展概念、輔助概念、次要概念等組成的概念系統；（3）運用概念進行推理形成的命題、假說、規律系統；（4）基本科學事實，以及描述和解釋有關事實、進行理論思維的工具――語言符號系統（觀察與實驗語言、理論語言）。每一個理論都有它特定的語言符號（不排除跟相近理論共用某些語言符號）。例如，物質組成理論有元素概念和元素符號等；原子-分子理論有原子、分子概念以及化學式等；化學鍵理論有價鍵式（電子式、結構式）等；空間結構理論有構型式、構象式等；分子軌道理論有軌道符號、軌道表示式等等。至于化學實驗和化學計算，因為它們跟物質及其化學變化有關，當然少不了有關的概念和語言、符號的支持。
4 從教學論角度再認識化學語言
掌握化學符號語言是學好化學的重要條件。為此，需要遵從有關的規律，首先是語言學習的一般規律；其次，還要注意化學語言學習的特殊性。
4.1 語言學習的一般規律
語言教學論總結了語言學習的一般規律[11]，主要是：
（1）語言能力是個體在與他人交往時運用語言工具順利進行信息傳遞的一種心理條件，是在言語的生理素質基礎上，通過交往活動或接受系統的教育而習得和逐步發展起來的，包括聽、說、讀、寫等方面。
（2）語言學習是在言語活動中實現的。語言學習過程包括對一系列聲音或符號及其約定俗成意義的識別、再認和重現，對語法規則的理解，以及對使用語言所必需的動作技能（如發音、書寫等）的掌握。
（3）語言學習是由簡單到復雜，由模仿到理解的過程。
（4）語言學習必須多聽，多看，多讀，多寫，多用等等。
4.2 化學語言學習的特殊性
化學語言的特殊性決定了化學語言學習的特殊性?；瘜W語言的特殊性主要是：
（1）化學語言跟物質的組成、結構和化學反應等緊密地聯系在一起，能表達化學學科中的各種事物、動作、思想和狀態，進行有關的觀念交流，跟化學思維有密切的聯系。
（2）化學符號表征以對物質進行化學操作、形成有關表象為基礎，以對宏觀化學與微觀化學的了解為基礎；化學符號表征是概括、提升、融合宏觀認識與微觀認識的重要環節；化學符號表征蘊含著宏觀化學表征與微觀化學表征兩個重要方面；化學符號表征是聯系宏觀認識與微觀認識的紐帶。
（3）僅憑元素符號、化學式和化學方程式不能完成全部的化學認識交流活動。
（4）現行的國際通用的元素符號大多用拉丁字母表示，是以相應的拉丁文詞匯第一個字母為基礎構成的，不便于中國學生的記憶和學習，特別是集中記憶和學習。
（5）元素符號、化學式和化學方程式有一定的抽象性，使得一些中學生在化學符號的理解、轉換、構造、書面表達等方面存在一定的困難。但是它們又有較強的具象性，難度并不大，經過努力絕大多數學生都是可以學好的。
4.3 化學語言教學的有效策略與方法
根據語言學習的一般規律、化學語言學習的特殊性以及化學語言教學的經驗，化學語言教學可采取下列有效策略與方法：
4.3.1 為學生學習化學語言奠定堅實的知識基礎
搞好物質組成、結構和化學反應的教學，從宏觀和微觀兩方面對物質的組成、結構和化學反應進行化學思維操作，使宏觀認識與微觀認識相結合，在此基礎上形成的有關表象和概念是學生學習化學語言的知識基礎和必要前提。不考慮學習化學語言的知識基礎，讓學生集中提前死記的做法是錯誤的。
4.3.2 為學生學習化學語言奠定有利的心理基礎
以元素符號為例：元素符號是初中學生最先接觸的化學符號。即使在初中，其數量也不算少，容易形成學習困難。對此，可以采取兩方面措施：
一是誘發學習化學符號的迫切心理。例如，先讓學生用漢字來寫二氧化碳、五氧化二磷等物質的名稱，用漢字來表示有關的化學反應過程，使他們感覺到不便、麻煩，再伺機介紹有關的元素符號和化學式，使他們體驗使用化學符號的方便等優點，形成學習化學符號的愿望和興趣。
4.3.3 引導學生掌握蘊涵，注重名實結合
所謂“名實結合”，一是指化學符號（名）與化學符號所承載、蘊含的宏觀意義和微觀意義等實質內容（實）結合；二是指名（稱）與化學式（實）聯系記憶。
著名化學教育家劉知新教授曾精辟地概括了“名實結合”、“名實互現”、“名實發展”等化學符號教學原則。他指出，要讓學生“把化學用語與化學事實或概念結合起來，形成正確的聯想”；“要盡量使具體物質、具體反應、化學概念和原理借助于化學用語來抽象概括，減少不必要的假借”；“要突出化學用語的意義，在學生初步掌握了化學用語之后又進而結合物質及其變化使之具體化、深刻化，達到運用于發展的目的”[12]。劉知新教授提出的這些原則我們應好好體會、回味。
4.3.4 引導學生總結、掌握有關規律
例如，化學式的讀寫規律（先讀后寫，后讀先寫）、化合價代數和規律（化學式中各元素正負化合價代數和為零）以及氧化物、堿、酸、鹽的化學式讀寫規律等等。
4.3.5 嚴格要求，遵守規范
不僅重視化學符號的教學，教師注意做好示范作用并嚴格要求學生遵守有關的讀說和書寫規范，而且注重全面地提高學生的化學語言能力。
4.3.6 抓好應用環節，為學生創造常用常練的機會
化學符號學習要抓好識、讀、寫、意（義理解）、練等環節，特別是應用環節。要結合有關事實、概念練習應用，通過經常的識、讀、寫、意、練，使學生增強聯想能力，加深理解和記憶，逐步達到熟練水平?；瘜W符號以外的化學語言也要多為學生創造常用常練的機會，例如，經常組織討論，布置一些論述題、簡述題，而不只是打鉤、畫線、選擇、填空等。
化學語言的教學看似簡單，實際上未必。它給我們提供了開展教學研究的空間，需要我們在教學實踐中不斷地研究、探索。
4.4 當前化學語言教學中需要注意的問題
目前的高中化學教學，往往只在高一新生剛入學時以及高中畢業復習時對化學語言有所重視，其余時間則“無暇顧及”。少數教師甚至認為化學語言教學是初中教師的事，這種認識對化學語言教學十分不利，要努力糾正。
在初中化學中，化學語言教學存在著下列需要重視的問題：（1）化學符號教學超標。以中考標準代替課程標準，甚至以“強化”為名隨意增加數量、提高教學要求。（2）化學符號教學亂序。一步到位，提前“達標”：要求學生提前強記中考可能涉及的元素符號、化學式和化學方程式。（3）不重視表達訓練，學生缺乏應用化學語言的機會。（4）化學符號教學失策。只強調結果，不講方法。一些教師往往以復習課模式代替新課模式。由于初中化學只在九年級開課，任教教師都要承擔初中化學復習迎接中考的任務，而高中化學教師不一定承擔復習迎考的任務，所以初中化學的“超標”、“亂序”和“失策”等情況比高中普遍和嚴重。
概括存在的問題，就是任性施教、粗暴施教。當然，這只是極端情況，不同教師的情況有所不同，也有不少教師能夠堅持正確的做法。
造成上述問題的原因主要有：
（1）對教學內容缺乏深入認識。一些教師主要是從升學考試角度“感覺”到化學語言很重要，是迫于升學考試需要來抓化學語言教學，對化學符號的本質和內外聯系缺乏深入認識，不是從化學學科特點和學生發展需要來抓化學符號教學。
（2）對教學規律缺乏深入理解。雖然在“化學教學論”課程或者化學教材教法培訓中學習過化學符號教學規律及教學方法等內容，但不求甚解，缺乏深入理解。
（3）對教學規律缺乏敬畏之心。出于功利之心，急于求成，浮躁任性，不屑于按照教學規律辦事，肆意違背教學規律。
對應用化學的認識和理解范文第5篇
1問題的提出
世界著名學術期刊Nature的顧問編委員Philip Ball在對多位世界著名化學家就什么是化學學科的大問題進行專題訪談后，撰寫了題為“化學家想知道什么(What chemists want to know)的專論[1]”。設問的中心議題是：化學在絕大多數科學技術領域中已經成為具有關鍵作用的學科組成之一，是否意味著它將被視為僅僅是一種得心應手的“工具？”或者說它仍然有著自身的主要化學問題等待著繼續深入和突破？該文發表在2006年8月3日出版的Nature上[Nature 442, 3 August(2006)50-52]。所談及的問題和學者們的真知灼見，對于化學學科的建設、發展以及化學教育的改革都有參考價值。
人們所以關注這個問題，起因很多，主要可以歸結為以下兩個方面，一個是有志于就讀大學化學專業的優秀學生生源出現持續下降的趨勢，迫使國外多所院校的化學系改變名稱，或者縮小招生規模；另一方面，化學家在配合其他領域的發展方面，存在著過分關注具有強烈應用背景的課題的傾向。在融入其他學科或相關技術領域的過程中，呈現出化學的基礎科學面貌變得模糊不清的問題。而和化學同為基礎學科的物理學和生物學，在積極參與相關先進科學技術的前期研究、發明或開發的同時，對本學科中的大問題的研究熱情卻一直有增無減。例如物理學家始終熱衷于諸如宇宙起源、以及從原子到天體的整個尺度范圍內的空間、時間和物質是由什么來控制的等問題；又如生物學家在試圖通過DNA的解碼、以及如何支配蛋白質的結構和相互作用來回答Erwin Schroedinger提出的“什么是生命”的問題等。面對公眾對化學的日益漠視，甚至認為化學作為一門基礎學科的時代已經結束等誤解，化學界必須正視并認真回答這個問題，也就是作為三大基礎科學之一的化學，還是一門富有生命力的基礎學科嗎？它的大問題又是什么呢？
此外，近年來人類社會一直受到能源、資源和環境等問題的嚴重困擾，其中，涉及人們日常生活的各個方面的環境問題，不僅關系到人類社會的持續發展，而且直接影響到人體的健康和壽命的長短，更是日益受到社會的普遍關注。盡管環境問題的產生和作為自然科學之一的化學并無直接的關系，但是由于人們在談及污染問題時，多以污染物的存在和危害性為依據(例如上個世紀70年現的與臭氧空洞生成有關的氟里昂和近日由有毒奶粉引出的三聚氰胺事件)，自然會聯想到與研究和合成物質密切相關的化學，當人們不能嚴格分清化學學科和包含著化學過程的物質生產過程之間的差別時，把環境污染問題更多地歸因于化學，應當是一種可以理解的誤解。從污染物的源頭來看，它可能是人工合成的，也可能是原來就存在于自然界的，即所謂“純天然的”。它們的發現、分離、分析和化學合成工作屬于經典的化學工作?；瘜W家從物質組成、結構和變化等方面幫助人們認識了它們，并且學會了利用現有的物質作為原材料合成它們和新的物質，或通過化學修飾以改善它們的性能和某些功能，以及發現或發明能夠對抗某些有毒或有害物質和病蟲害的藥物等。通過化學家們幾百年的工作，人類社會所能應用和享用的化學物質日益豐富，以科學技術為基礎的社會生產力和人類的生活質量也因此得以持續發展。但是必須明確的是：科學技術的應用、社會生產力發展所選擇的主要途徑、對社會各界需求的物質資源和生活資源的生產和分配等等任務，并不是化學科學的基本任務。所以，依據一切(化學)物質都是化學的研究對象，因而簡單地把化學物質的存在等同于化學，即由所謂“處處有化學”推衍出來的“因為我們生活在一個物質世界中，化學不可須臾別離，所以化學是最重要的基礎學科”和“因為所有的污染物都是化學物質，所以化學是環境污染的罪魁禍首”兩種極端而片面的看法的同時存在，就不足為奇了。
由于對化學的誤解一直沒有得到徹底的澄清，而且以上兩種相互對立的極端觀點依然在通過教學、科普活動及大眾媒體廣為散布，不僅導致所謂厭化學癥(chemophobia)的形成，并致使國內外不少高?；瘜W系的招生質量逐年下降(盡管就業比率仍然保持中等水平)和紛紛改變系名(就連美國化學會在2004年都曾經有過改名為分子科學與工程學會的建議[1])等現象的存在，應當認為都是事出有因的了。因此，化學是否仍然是一門基礎的自然科學，是否絕大部分的重要化學問題通過融入其他學科領域后，僅僅保留為一種“化學”視角？已經成為一個迫切需要面對并回答的問題，而且必須以化學是否仍然有著亟待解決的、富有挑戰性的大問題來回答。Ball所寫專論的重要性也在于此。
2什么是化學中的大問題
文中簡要介紹的大問題，非常具有啟發性和前瞻性，通過它們可以預見到化學在今后20年或更長一點的時期將呈現于世人之前的新面貌，同時它作為中心科學的作用將得到進一步地發展和深化。如果化學界和化學教育界能夠就此形成共識，必將對化學專業建設和人才培養起到振聾發聵的作用。不僅如此，它對于初等化學教育和教學改革也有重要的指導作用，因為這是現在的中小學生未來步入社會時將要面對的實際啊！Ball根據專家訪談時收集到的意見和看法，歸納為以下幾個方面的大問題。茲分述如下，為了有助于讀者理解專家們的意見并形成自己的看法，在撰寫本文時將盡可能地引用他們的原話。
2.1化學合成雖然無可替代仍然有著亟待解決的大問題
和其他“發現”科學如物理學、生物學、天文學以及地球科學相比，化學合成一直被認為是化學的最獨特之處，而且通常是無可代替的。1890年法國化學家Marcelin就曾經自豪地用“Chemistry creats its objects”來描述化學的這個特點。曾經擔任美國化學會會長的Ron Breslow(美國哥倫比亞大學的有機化學教授)進一步擴展了Marcelin的說法，他指出：“化學合成使得化學得以設立一個大多數其他學科無法企及的目標?！辈⑻岢觥笆欠窨梢詣摿⒁婚T合成天文學？即通過改變引力常數來影響宇宙萬物的性質，從而使其優化”的建議。盡管目前合成生物學也已經成為一門獨立學科，但是在化學家看來，它不過是應用化學的另一個基于如DNA合成和蛋白質設計的分支而已。加州理工學院的核酸化學家Jacqueline Barton則強調：“化學是唯一能夠制備前所未有的物質的科學”。
但是過于關注合成化學有可能使得化學家們不自覺地扮演著“修補匠”的角色，為了滿足好奇心或者為了獲利做著玩轉分子世界的工作。由于工業發展帶來的挑戰已成為科學創造的重要推動力，因而致使工業化學和學科化學的分界線變得模糊不清。所以Barton指出：“化學是為工業添加燃料的科學事業。例如石油化工，還有制藥、生物技術以及計算機芯片”。Breslow同意化學面對的大問題不如實際生活中提出的挑戰性問題來得多的看法。例如從日光獲取能量的實用方法，制造能夠荷載大電流的室溫超導體；還有迫切需要學習如何在完成生產過程的同時不至于損害環境等問題，都是些面對實際的挑戰性問題。
沒有人會低估應用和工業化學的重要性。但是如果化學家們對什么是我們能夠知道的問題的關注遠遠不如什么是我們能夠做的問題時，亦即過分關注為特定問題尋求特定解決方案的現狀，是否會影響到化學作為一門基礎科學的發展前景和進展的步伐？這是一個值得認真思考的問題。
倫敦皇家研究所有無機化學家John Meurig Thomas認為，化學是一門很特別的科學，例如，人們可以認同化學鍵的一般原理但是在特殊的分子中，卻經常會遇到必須做出新的規定或修改原有理論的情況。他還說：“如果想找到一個能夠普遍適用于酶、材料、表面等等的催化理論是一件荒謬可笑的事情”。值得關注的是，在大部分化學家垂青于實際問題和一些領域逐漸偏離化學的形勢下，化學是否還存在某些大問題？如果是這樣，它能否和物理學及生物學的學科前沿問題一樣具有強烈的激勵作用？
2.2細胞的化學基礎和功能分子的結構功能關系問題
對于其他領域中的前沿問題，化學家確有協助解答的能力和義務。Nature所征得的比較一致的意見是，化學家們最關心的問題中有很大一部分被認為是屬于生物學的。Stanford大學的物理化學家Richard Zare說：“對我來說，最大的有待回答的問題是關于生命過程的化學”。Barton對此表示同意，他說：“要真正地了解生命過程，一定要回歸到化學”。
Harvard大學的化學家，George Whitesides的看法更加明確。他說：“細胞的本質完全是一個分子層次的問題”，而且“只靠生物學真的解決不了”。他認為生物學中“真正需要著力的”部分，如精確定量和分子層次的探究一直受到忽視的原因在于生物學家研究的是整個器官。Salk Institute for Biological Studies (San Diego, California)的分子生物學家，諾貝爾獎得主Sydney Brenner對此持有相同的看法。
對于分子生物學中基本過程的認識至今依然存在著許多困惑：如蛋白質折疊、生物分子功能的基因標記、以及高度選擇性的分子識別等，基本上都屬于分子層次的問題，即化學問題。盡管分子生物學家可以認為對于上述過程已經有了較全面的了解，但是從化學來看，卻并非如此。生物醫學和藥物開發迫切需要的、基于分子層次的、合理且有預見性的科學依據的不足，就是最有力的例證之一。
University of California(Santa Barbara)的化學工程師Matthew Tirrell認為，涉及生物分子過程化學本質的信號傳遞是一個關鍵問題。也就在這個意義上，化學被視為一門信息科學。1894年德國化學家Emil Fischer用于解釋生物分子識別的鎖鑰概念，可以看成是法國University of Louis Pasteur (Strasbourg)的超分子化學家，諾貝爾獎得主Jean-Marie Lehn把化學稱作信息物質科學的由起。
自組織現象使得化學家產生了這樣的認識，即分子可以按照某種程序相互作用并以某種特定方式聚集，而人工復制的分子聚集體則隱含著化學信息具有定向傳遞和放大的可能。Lehn說：“就我而言，認為化學對于所有的大問題都有著最重要的貢獻，包括研究自組織過程是如何產生的，以及它又如何使得宇宙成為一個能夠反映其母源物種的物質世界等在內?！盠ehn相信，下一步的工作將是設計分子的‘學習體系’，這種體系不僅可以編程，而且可以訓練。事實上，很多化學家所關注的另一個化學生物學關鍵問題就是記憶的化學基礎。Barton認為：“當我們一旦得到答案之后，就有可能設計新的思維和記憶方式，至少做到學會如何保存舊有的思想和記憶?！盬hiteside則希望知道如何能夠運用化學使硅電子器件和灰質結合在一起，他問道：“怎樣才能把我的計算機裝入我的大腦？”這類問題看起來似乎應該屬于神經科學家和電子工程師研究的范疇，但是神經元之間的信號傳遞則屬于化學過程；這種類型的中介過程需要用化學語言提供指令。
呈現在化學家們面前的這些研究方向，能否確認為真正的化學問題？Whiteside持完全肯定的態度，他說：“我所持的觀點就是，目前令人感興趣的科學，就是化學”。因為即使是那些明顯和化學相去甚遠的領域例如天文學中的關鍵問題，就像‘還有多少類似于地球的星球’或‘土星的月球Titan上面有什么？’等基本上都屬于分子層面的問題。當談及學科交叉問題時，他認為由于物理學和生物學在解決分子層次的機制問題時存在著某些困難。促使化學家致力于了解(或預測)分子結構和功能之間的關系，從而成為對化學的最重要挑戰之一，例如構效關系對于藥物分子設計的重要性。Barton問道：“我們怎樣能夠對特定的細胞、器官或組織的分子做上特定的標記？又怎樣能夠使得在需要分子移動時，它就會移動？”構效關系的深入了解，對于工業合成用催化劑的設計也很重要，目前僅對簡單小分子合成用的催化劑所涉及的構效關系了解比較充分，而且遺留的細節問題仍然不少。
2.3分子的動態特性和難以窮盡的化學物質世界
諾貝爾獎獲得者，加州理工學院的物理化學家Ahmed Zewail指出，分子的動態行為和它們的分子結構一樣，對于分子的活動性有著重大的影響。顯然，生物分子間的相互作用并不像鎖鑰匹配關系(亦即只要在結合部位和底物分子間達到很好的幾何匹配，就可以有效地完成整個過程)那樣簡單。例如分子和溶劑間相互作用時的動態學就有可能起著關鍵的作用。
目前，化學家對化學反應的動態過程研究，是以復雜的多維勢能面(類似于崎嶇的山地)為基礎的。例如把蛋白質折疊的問題簡約成為分子中肽鏈跨越勢能面時的軌跡問題，以及它最后是如何停在和正確折疊構象對應的“能谷”中的問題等。Thomas說：“生物學對構效關系的考慮一般是不充分的，必須了解分子在勢能面上的運動情況?！睋Q句話說，動態學才是關鍵。即使化學家破解了分子設計的原理，化學家又能怎樣運用它們呢？Barton說：“即使達到了這樣的階段，例如人們能夠在實驗室中以100%的產率合成任何一種分子，不再需要研究生花上一年的時間來完成它時，也不能算是真正地掌握了合成。所以涉及使原子能夠按照預先設定的方式并有效地聚集成為新分子的過程和規律是個大問題。只有解決了這個大問題，我們才能夠制造任何我們所想要的物質。”同時，能源、資源以及其他生產成本都達到最優化，而且對環境最友好的化工生產工藝和企業的誕生，將成為現實。這個涉及到化學合成的大問題，不僅具有重大的學科價值，而且可以極大程度地體現出化學在解決人類社會發展中所能起到的無可替代的作用。
只有化學家才知道加工原子和分子到底有多么困難，而有些分子是很多其他學科所依存的。例如，物理學家和生物學家是不會去制造室溫超導體和人造微生物的。但是，如果化學被肢解并分屬于其他學科，這類能夠觸及物質奧秘的訓練基礎也就不復存在了。認為化學的核心-推理式合成缺乏智慧的看法是錯誤的。有關化學家除了試圖了解這個世界，還試圖了解所有可能的世界的學科特色，Breslow說得好：“化學有其實用的方面，但是這不是基礎科學。當我們確定地知道，自然界能夠提供的分子和反應是非常有限，相對于處在繼續創造和發現過程中的奇妙化學世界而言，不過是一個巨大無比的水桶中的一滴微小水珠時，化學的基礎科學的性質就再也明白不過了?！?/p>
根據訪談，Ball在文中歸納出化學應當面對的6個方面的大問題，它們分別是：
(1)如何設計出具有特定功能和動態特性的分子？
(2)什么是細胞的化學基礎？
(3)怎樣制造未來在能源、空間或醫藥領域所需要的材料？
(4)什么是思維和記憶的化學基礎？
(5)地球上的生命起源問題，以及在其他星球上如何才能夠出現生命？
(6)如何才能夠查明所有元素間的可能組合？
3化學學科發展的主線和對化學教育及教學改革的啟示
Philip Ball在這篇專論中所提及的化學大問題，雖然涉及化學學科的很多領域，但是未必已經窮盡。參與訪談的化學家們各自由本領域的視角出發，提出的問題非常精辟，視角獨到，脈絡清晰，不僅有振聾發聵的作用，而且具有很好的啟示作用，卻也未必能夠完全覆蓋化學學科的所有領域。但是他們針對化學學科發展提出的意見和設想，不僅能夠開闊我們的視野，更有很好的示范和啟示作用。未盡之處，應當是留給我們的思考和想象空間。它將有助于人們從現代化學的眾多成就中，辨明學科的發展主線和前進的軌跡。
例如根據估算，由常見元素組成的，和典型藥物分子大小相當的分子總數，可能達到1040的量級。Breslow說：“目前，已知的化學世界，包括化學家已經使之‘膨脹’了的自然界在內的分子總數，還不到它的1%?！边@是反對試圖把化學還原為一種目標狹窄的學科的主要原因。諾貝爾獎得主，Cornell大學(Ithaca,NY)的理論化學家Roald Hoffmann則明確指出：“不能把宇宙還原為少數幾種基本粒子或者是數以百計的元素，應當擴展到所有可能被合成的數量無限的分子。分子能夠具有的結構和性能是難以窮盡的。”
此外，查明并制備化學元素之間可能生成的所有分子和使化學合成產率都能達到100%，本身就是一個大問題。而且是化學所特有的大問題。由于化學物質的性質決定于分子的組成和結構(有時還要考慮體系所處的環境)，分子的形成過程則取決于相應組分在給定反應體系中的動態歷程和作用機制。因此僅僅滿足于經典的活化分子有效碰撞理論和依據缺乏‘柔性’的鎖鑰關系而做出的分子設計，顯然是難以完成這個歷史任務的。Lehn近年來提出的Constitutional Dynamic Chemistry(組分動態化學)Adaptive Chemistry(適配化學)思想[2]，以及在這個思想指導下完成的一系列組成和結構都相當復雜的化學合成研究，為他在上個世紀80年代提出的化學信息論提供了新的實驗證明。從中可以隱約地看到解決化學合成領域中大問題的一線曙光。
我們可以把目前化學學科發展中最值得重視的問題歸結為：對什么是我們能夠知道的問題的關注遠不及于什么是我們能夠做的問題。其實，這也是我們在目前進行的化學專業教育以及中學化學教學改革中，同樣應該關注的問題??！
參考文獻：
