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以前陳舊落后的教學理念已經無法適應知識更新比較快的時代了,這就需要我們根據社會需要,注重對學生動手操作能力的綜合素質的培養[2]。在新的實驗教學理念的指導下,學生會更加清楚社會需要什么樣的人才,從而更主動的參與到實驗教學當中,變被動為主動,真正實現學生的主體地位,學生對無機化學實驗的興趣也會大大增加,而不再是機械的模仿實驗教師的操作,不加入任何自己動腦思考的過程,有針對性的選擇與實際生產密切相關的實驗操作,靈活有效的利用實驗資源,增加學生自我鍛煉的機會,培養出適應社會需要的高素質應用型人才。
2精選實驗內容,實施綠色化實驗教學
無機化學實驗教學長期處于理論課的附屬,選擇的實驗內容基本上是都是對理論課上所講的理論的驗證。要想滿足教學大綱所規定的培養目標的要求,就必須精心選擇實驗內容,盡量減少驗證性實驗的比例,增加綜合性、設計性實驗的比例,將綠色化學理念貫穿在實驗教學過程中,減少有毒有害實驗藥品的用量,在實驗過程中盡量避免有毒有害的化學產物或副產物的生成,減少對周圍環境造成的污染。提高實驗試劑的利用率和藥品的使用率,將實驗產生的廢液集中存放并按要求進行無害化處理,盡可能的回收再利用,注重對學生環保意識的培養。
3在實驗教學中引入多媒體教學手段
多媒體技術是近年來發展非常迅速的網絡技術之一,在無機化學實驗教學中,一些抽象的原理和現象,很難通過單純的語言講解讓學生理解,因此可以通過多媒體教學把難懂的原理和現象,具體而形象的展現的屏幕上,來幫助學生理解與掌握。多媒體教學具有較強的直觀性,引入的素材較多,能夠聲形并茂的將抽象的原理,形象直觀的表達出來,提高知識傳授的效率,充分調動學生的學習積極性,學生的主體地位能得到更深刻的體現。
4更新實驗教學方法
目前無機化學實驗的教學方法有很多種,包括注入式、啟發式、探究式等,而在實際教學過程中并不是只用一種方法,二是采用多種方法并用的形式,我們要改變傳統的知識灌輸式的把知識全部灌輸給學生,學生只是被動的接受,取而代之的是,引導學生去主動學習,學生對實驗內容中的知識點進行小組討論,老師在實驗過程中只起到監督和指導的作用,及時糾正學生的實驗過程中的不規范操作,引導學生認真觀察、分析解釋實驗現象,并以小組的形式討論實驗結果,使學生正確的理解和掌握實驗原理。在實際教學過程中,采用多種方法聯合并用的方式,從而提高無機化學實驗的教學質量和水平。
5改善實驗室的硬件設施
實驗室是無機化學實驗教學實施過程的主要場所,學生在這里不僅增長了實驗技能,也提高了實踐創新能力。在無機化學實驗的內容里會涉及一些基本儀器的使用操作,這些儀器的更新程度直接反映出實驗室的教學水平。隨著時代的發展,科技的進步,儀器設備的更新換代非???只有跟上發展的步伐,引入先進的儀器設備,才能培養出與國際接軌的人才。因此,高校要增加實驗經費的投資,建設高標準、高水平的無機化學實驗室,健全實驗室的管理體制,完善基礎設施建設,建立更高級別的無機化學實驗教學基地。
6結語
綠色化工技術是通過改進改良現有的化學技術及方法,對化學原理的應用和使用工程技術來減少甚至消除化工原料、催化劑、溶劑、化學廢物或化工產品等能夠污染環境的物質,實現廢物零排放,減少其對人類健康和生態環境的危害,建立友好環境。用“資源-產品-再生資源”這種全新的循環物質流動過程替換掉過去的“資源-廢物”方式排放的流動過程。利用先進的綠色化工技術,研究出新型環保產品,及綠色工藝技術的運用實現清潔生產,從而大幅度降低三廢排放量【1】。21世紀,綠色化工技術已經被國際發達國家在化學有機合成、生物化學、分析化學、催化等領域列為主要的研究發展方向之一。在我國制定的“九五”發展規劃中,綠色化學與技術在釀造、制藥、造紙、印染、海水淡化等行業作為應逐漸補充及開發應用的重大研究項目。
2綠色化工技術的開發
2.1原料的選用
綠色化工科技的發展,如果不從化工污染、化學反應的源頭著手,那么始終是治標不治本而且十分被動的措施。那么化工科技及工藝發展過程中,選擇無毒害溶劑、原料、催化劑等化學原料來進行化工生產、制作化工產品可實現零排放、零污染的清潔生產和加工原則,有效防止和控制化學污染的產生。近年較為常見的無害化學原料為:野生植物、農作物等生產物質。將蘆葦、樹木等天然野生植物纖維,以及稻草、麥秸和蔗渣等農副產品的廢棄物作為原料加工糠醛、醇、酮、酸等化工原料。還有利用生物質氣化產生氫氣等,都是綠色化工技術中原料選擇應用的非常好的例子。
2.2無毒害催化劑的選用
在百分之九十的化工生產中催化劑是提高反應速率的必需品。然而在綠色化工科技的開發過程中,無毒害的烷基化固相催化劑是國內外研發工作的重點。南京大學徐國際【2】利用環境友好性綠色化合成過程對烯丙基醇類化合物作為烷基化試劑,在無溶劑的條件下對1,3-二羰基化合物進行直接烷基化反應,反應后處理步驟簡單,且催化體系可以循環使用,四次催化循環后收率仍然能大于84%。
3綠色化工技術在化學工業中的應用
3.1清潔生產技術
清潔生產技術是無毒、無害、無污染、無廢物排放的綠色化工技術,包括輻射熱加工技術,綠色催化技術,臨界流體技術等。在冶金工業、印染工業、煤氣化、制甲醇、垃圾處理、海水淡化等行業都得到了很好的運用。此外先進的脫硝脫硫技術、垃圾制沼氣技術、高效清潔的煤氣化技術、利用風能太陽能等自然能發電技術等等這些都利用了清潔生產技術。例如,海水淡化技術的應用不僅解決了我國淡水資源匱乏的現狀,還利用有效的化學方法將海水中的鹽水分離,在海水淡化的預處理過程中不會產生任何對環境狀況的不良影響,也沒有對生態環境造成傷害。而且,在海水淡化預處理過程中所產生的氫氧化鎂作為一種成本低廉、工藝簡單、不產生二次污染的清潔化工產品,具有非常廣闊的發展前景。
3.2生物技術
生物技術領域包含細胞、基因、微生物和酶等技術范疇,其主要應用在化學仿生學和生物化工兩個方面。生物酶在作為一種在生物體內的催化劑,具有高效、轉移性,可以參與到各個生物化工的合成過程中。另外,化學仿生學中的膜化學技術也是這一領域中廣泛應用的生物技術。在綠色化工技術中采用生物技術,可以利用再生資源合成化學品。從早期來源于動植物中的有機化合物原料,到后來以石油和煤炭作為原料。例如,在綠色化學工程與工藝中,制備丙烯酰胺,利用自然界中的酶替代丙烯腈催化合成丙烯酰胺后,大大降低能耗,且沒有污染環境副產物產生。由此可見,利用廣泛存在于自然界中的酶當做催化劑,與工業酶及一般的化學催化劑相比,自然界中的酶具有無污染、反應條件溫和、產物性質優良的特點。
3.3生產環境友好型產品
化學工程技術支持著化工工業的前進與發展,化學工程技術從理論到實驗,再到實踐,最后投入生產成品,是必不可少的一個環節。然而,從實驗室到工業生產,特別是大規模的生產,需要解決裝置的放大問題,其直接影響企業工業生產規模的擴大及經濟利益的增加,裝置放大可以節省資金,減少不必要的消耗,節省勞動力。但是要考慮到,裝置放大過程中,物流的一系列物理過程的相關條件很可能改變,達到的某些指標通常低于實驗室的小型技術設備產生的結果。這種起源于放大過程的效應被籠統稱為“放大效應”,包含很多已知及未知物理因素的影響?,F代化工對于一套裝置一年的產量,一般情況下按照目前的工業生產規模可以達到大于或者等于數十萬噸,大規模的生產使其面臨工程方面的問題,且在指標方面也有所降低,這對于工業而言會造成較大的資金損失?;瘜W工程技術的進步,主要體現在新產品及工藝的不斷創造,而這些都需要借助化工工業,除此之外,還需合理的經濟和技術。就上述情況而言,凡是關于工業化的東西,一般情況下都歸屬于化學工程的研究范疇。在日常生活中,化學工程無處不在。如:煙筒排放物中的硫、氮氧化物等有害物質,需要經過嚴格的處理,才能對外排放,以防污染生態環境。在實驗室達到要求后,要在工業規模中實現大量煙氣的凈化,就必須考慮大規模凈化的經濟性和可行性,要考慮的問題與實驗室研究不同。又如,化工工業生產中,要求以十分純凈的產品為原料,對實驗室操作來說,這比較容易達到。對大型生產裝置的要求是,消耗低而且經濟方面可行,這表明課題存在很大的不同之處。
2化學工程技術的研究對象及復雜性
化學工程是以物理學、化學和數學為基礎,并結合工業經濟基本法則,研究化學工業中的物理變化和化學變化過程及其有關機理和設備的共性規律,并將之應用于化工裝置的開發、設計、操作、控制、管理、強化以及自動化等過程中,在化工工藝與化工設備之間起著承上啟下的橋梁和紐帶作用的一門工程技術學科。一般情況下,化學工程的對象的情況較為復雜,具體如下:首先,該過程自身具有一定的復雜特點,包括化學與物理,而且兩者經常發生,彼此影響。其次,物系方面較為復雜,流體與固體,或者兼而有之。流體特質變化較大,如有低粘度和高粘度、牛頓型和非牛頓型等。最后,物系流動時邊界復雜,由于設備的形狀較為多樣,而且其在填充物方面的形狀也不正常,如催化劑、填料等,使得設備在流動邊界方面的設置較為復雜而且在確定方面不準確。
3化工工業的現狀及發展
目前從形式上看,現代的化學工業經歷了單元操作和傳遞原理與化學反應這兩個發展階段,正準備走向一個新的階段。但種類多樣、制造過程復雜以及生產產品款式較多,造成排放物復雜、量多及危害大,因此,目前化工工業應重點關注污染問題。與此同時,在加工、貯存、運用或者處理化工產品時應防止操作對環境生態以及人類健康造成危害。在化工生產中應遵循國家可持續發展戰略,制定正確的方案。隨著我們國家科學技術的快速發展,各行各業進行生產都要接觸化學工藝,涉及制藥、石油、材料、能源等行業的發展和污染問題,這都是現代化學工業需要面對的問題。目前,我國的化學工業經過了半個世紀的發展,已經形成了門類比較齊全,品種大體配套并基本可以滿足國內需要的化學工業體系。2001年全國國有及規模以上非國有企業的石油加工工業和化學工業總產值達到10990.6億元人民幣,占全國工業總產值的9.8%,實現利稅747.8億元,石油和化學工業企業13765個,資產總額13344.2億元。我國化學工業獲得長足進步的同時,環境保護工作也不斷得到加強。但是化學工業在實施可持續發展戰略過程中,仍存在不少問題和障礙,嚴重制約著我國化學工業的發展。
4二者的發展探究
1.1關于綠色化學的反應技術
所謂的綠化化學主要指的就是能夠對環境不會造成污染,同時也能夠十分有利于保護環境的化學工程。簡單的一點來說主要是采用化學的技術以及方法來有效的減少或者是消除一些對于人類有害以及防治社會安全發展的不利的因素。綠色化學主要就是將污染從源頭進行有效的消除,其中也包括了含有原子經濟性以及高選擇性的一些反應,同時綠化化學能夠生產出來對于環境有利的一些材料,并且也能夠經過回收廢物進行循環利用的科學。
1.2關于新的分離技術
從廣義的角度來看,所謂的分離強化首先就是要對設備進行不斷的強化,然而在對生產的工藝進行強化,進而從整體上來說就是只要能夠將設備變小以及能量轉化效率提高的技術變為化學的分離技術強化的結果。這樣做不僅僅能夠更好的有利于可持續發展的理念,同時也是化學分離技術的發展趨勢之一。但是,傳統的化工分離技術主要是根據沸點的不同,把一些不同組成成分的物質進行分析,然而隨著科學技術的不斷發展以及對于該項工作的不斷研究,進而得出該項技術具有著十分廣闊的發展前景,但是在應用的過程中還是存在著很多的問題,主要是這項技術的研究對分子蒸餾的基礎理論研究相對來說還是比較少,并且在理論方面也沒有能夠得到充分的說明。但是隨著科學技術的不斷發展,分解技術也得到了不斷深入的研究,并且也取得了不錯的效果,并且也漸漸的把信息技術引入到了分離技術的研究以及開發當中,進而在對熱力學以及傳遞的性質進行的研究,對于分子模擬大大的提高了預測熱力學的平衡等,因此在進行研究以及開發的過程中對于分離技術具有著十分深遠的意義。
2在熱傳導過程中的研究進展以及方向
2.1關于微細尺度傳熱的研究
所謂的微細尺度主要是從空間尺度以及時間尺度微細的研究以及對傳熱學規律的研究,目前在傳熱學當中已經是成立了一個分支,并且其發展的前景也是十分的廣闊。在物體的特征尺寸要大于載體離子的平均尺寸的時候,就是連續的介質便依然是成立的,然而因為尺度是微細的,并且以前的假設影響因素也將會隨著發生著改變,進而將會導致流動以及傳熱的規律出現一定程度的改變。當前隨著納米以及微米的技術得到了不斷的發展,并且已經是受到了人們十分廣泛的關注,在很多的領域當中也都在是圍繞著微細尺度傳熱學進行不斷的研究,并且已經是在不少的領域當中取得了不錯的成果,比如在微型熱管以及高集成的電子設備當中。
2.2關于強化傳熱過程中的研究
對于這項研究主要是從改進換熱器的設備方面進行入手的,其研究開始的目的主要是為了能夠更好的提高傳熱的效率,同時也是為了能夠改進設備的持續對外放熱,對于這項研究的改進主要是包括了傳熱材料以及生產工藝的改進,同時將傳統的設計進度優化等內容。
2.3關于傳熱的理論研究
在最近的幾年來,該項工作的研究人員主要是在滴狀冷凝在生產中的應用進行研究,但是一直到目前也沒有能夠得到實現。其主要的問題便是怎樣的獲得實現的滴狀冷凝,以及如何的是冷凝的表面壽命得到延長。目前其主要的問題就是如何改變冷凝界面的性質,以及怎樣才能夠將冷凝應用到工業當中進行傳染改造。在沸騰傳熱的過程中,其傳熱的方式不僅僅在機械以及石油化工行業當中得到了十分廣泛的應用,同時也在航天行業當中得到了十分廣泛的應用。長期以來人們也一直對于液體出現核態沸騰的主要原因進行著不斷的研究。
3結語
關鍵詞:素質;文化教育功能;數學教育是文化系統;數學精神的教育價值
中圖分類號:G40-011文獻標識碼:A文章編號:1672-3198(2008)02-0192-02
1 不同的數學觀和價值觀導致不同的數學教育觀念,從而形成了不同的數學教育
如果把數學看成是數學知識的匯集(即數學活動的結果),就會把數學教學看成是數學知識(技能)的教學。如果把數學看成是一種思維活動,就會把數學教學看成是數學思維活動的教學。這正是近年來數學教學研究的重大成果,它已經被廣大的數學教育工作者所接受并產生了深遠的影響。如果把數學看成一種文化系統,就應該把數學教育看成是數學文化教育,和前面兩種數學教育相比,這是一種全新的數學教育觀念。
2 把數學教育看成是文化系統,是從社會――歷史的角度,即從宏觀的角度來考察數學的結果
眾所周知,數學活動不僅僅是個人的活動,它還打上了社會的歷史的烙印,因此還必須對它作宏觀上的考察和分析,這樣就產生了數學是一種文化的認識,其基本觀點可以概括如下:現代數學已經發展為一種超越民族和地域界限的文化。數學文化是由知識性成份(數學知識)和觀念性成份(數學觀念系統)組成的。它們都是數學思維活動的創造物。數學家在創造數學文化的同時,也在創造和改造著自身。在長期的數學活動中形成了具有鮮明特征的共同的生活方式(這種生活方式是數學觀念成份所制約的),并形成了一個相對固定的文化群體――數學共同體(數學文化的主體)。
3 一般地說,數學教育的價值體現在如下幾個方面
(1)實用價值――提供了一種有力的工具;
(2)形式訓練的價值――提供了一種思維的方式和方法;
(3)文化價值――提供了一種價值觀,倡導一種精神:它集中地表現為數學觀念在人的觀念以及社會的觀念的形成和發展中的作用。 知識型的數學教育看重數學的實用價值,能力型的數學教育看重數學的能力訓練價值,而文化型的數學教育則在注意到數學教育的實用價值和形式訓練價值的同時特別看重數學的文化教育價值。
(4)作為一個例子,我們可以從愛因斯坦學習平面幾何的感受來體會一下數學的文化價值。愛因斯坦說:“在12歲時,我經歷了另一種性質完全不同的驚奇,就是在一個學年的開始時,當我得到一本關于歐幾里德平面幾何的小書時所經歷的,這本書里有許多斷言,比如,三角形的三個高交于一點,它們本身雖然不是顯而易見的,但是可以很可靠地加以證明,以至任何懷疑似乎都不可能,這種明晰性和可靠性給我造成了一種難以想象的印象 ……如果我能依據一些其有效性在我看來是無容置疑的命題來加以證明,那么我就完全心滿意足了……對于第一次經驗到它的人來說,在純粹思維中竟能達到如此可靠而又純粹的程度,就象希臘人在幾何學中笫一次告訴我們的那樣,是足夠令人驚訝的了?!睈垡蛩固拐f,正是這種“邏輯體系的奇跡,推理的這種可贊嘆的勝利,使人們的理智獲得了為取得以后的成就所必需的信心”。 愛因斯坦的感受,體現了歐氏幾何所蘊藏著的文化價值,而這正是文化型的數學教育所致力開發的。
4 數學的文化教育價值集中地體現在數學觀念的價值之中
數學觀念是數學文化的核心,它是數學共同體(數學文化的主體)在長期的數學活動中形成的價值觀和行為規范。數學精神、數學意識、數學思想和數學思維方式等等都是數學觀念系統的重要組成部分。
社會文化學認為:觀念系統是文化的核心內容,它是文化特質的最深刻的體現。不論是文化對特定的社會成員的影響,還是文化對社會的影響,都是通過觀念系統的作用來實現的。具體來說,數學教育對學生的影響,是通過數學觀念對學生的價值觀和行為方式的影響來實現的;數學教育對社會的影響則要通過數學觀念對社會觀念的影響來實現。由于人的觀念是構成其心理素質的核心要素,而社會觀念又是構成民族素質的核心要素,這就從根本上決定了數學文化教育是一種素質教育。
5 除了數學觀以外,數學文化教育觀念的形成還受到了人本主義的教育觀的影響
人本主義的教育觀以人為本,把促進人的發展,提高人的素質看成是教育的最終目標。顯然,這和數學文化教育觀念的價值觀是完全一致的。由于數學觀念實際上是數學共同體成員在長期的數學活動中形成的深刻而穩定的人格模式,表現為一種心理和行為的傾向性,處于心理結構的最深處。因此,重視數學觀念系統的發展就成為促進人的發展的一個最為重要的方面。
6 十分重視數學觀念特別是數學精神的教育價值,就成為文化型的數學教育的一項根本特征
當然,能力型的數學教育也十分重視數學觀念的發展,但是它的著眼點卻是和文化型的數學教育不同的。在能力型的數學教育中,僅僅把發展學生的數學觀念看成是提高數學思維能力的手段(盡管是一項重要的手段)。但對于文化型的數學教育來說,發展數學觀念系統就不僅僅是一項手段,而且是數學教育的一項重要目標了。因此,文化型的數學教育不僅要充分發揮數學觀念的智力教育價值,而且更注意充分發揮數學觀念,特別是數學精神在促進學生的人格發展方面的巨大作用。
7 能力型的數學教育和文化型的數學教育的差別還表現在前者看重數學觀念在方法論方面的意義,而后者則更看重數學觀念系統在價值觀方面的意義
能力型的數學教學和文化型的數學教學都希望通過數學教育促進學生心理的發展,因此都重視遷移,都提出了為遷移而教的口號。但是應該看到兩者之間的側重點還是有差別的。和能力型的數學教育相比,文化型數學教育更追求數學活動的成果向非數學領域的遷移。因為它的目的并不是要培養數學家,并不一定企求學生具有很強的數學能力,只希望學生能通過數學學習掌握一定的數學知識,建立起正確的價值觀,形成良好的行為規范和良好的精神品德。顯然,這后兩項任務只有通過這種大范圍的遷移才能實現。這樣,文化型的數學教學就表現出如下的特點:
(1)更注重數學和其它學科的聯系,特別是數學和生活的聯系。注意從生活的例子中找到數學知識、方法、思想和觀念的胚芽。
(2)適當地降低“硬數學”(數學知識、數學技巧、數學能力等)的要求,提高對“軟數學”(數學思想、數學觀念等)的要求。
(3)降低形式化的要求,注重理解和應用。
概括地說,文化型的數學教育具有“泛數學化”的傾向。
(1)數學觀念和能力都是在數學活動中形成和發展起來的。因此,不論是能力型的數學教學,還是文化型的數學教學都十分強調過程。但是,即使在這個方面,這兩種形式的數學教育也是有區別的。能力型的數學教育特別強調數學思維過程。這當然是無可非議的。因為從本質上講,數學活動確實是一種思維活動,數學思維活動構成了數學活動的主體。但是,文化型的數學教學在重視思維活動的價值以外,還注重情感活動、審美活動的教育價值,并且認為即使在數學教育中,這種價值也可以獨立于思維活動而存在。這樣一來,文化型的數學教育就突破了“數學教學是思維活動的教學”的框架。
由此可見,今天,我們已經不能把數學教育僅僅看成是“能力的教育”、“思維的教育”了,應該看到數學教育同樣具有文化教育的性質,這樣的認識可以為數學教育開辟出更廣闊的空間。
(2)即便在思維活動中,這兩類不同的數學教學也有著不同的側重點。為了培養學生的理性精神和求真意識,就必須突出邏輯和演繹的地位,這往往會過分地加大教學的難度,過分地增強數學教育的專業色彩,造成學生學習的困難,這就違背了數學文化教育的初衷。因此,在文化型的數學教學中,必須根據文化教育的價值取向,采用一些策略,以取得兩者的平衡。如:
①要堅持數學的嚴謹性。要讓學生體會到,原來世界上還存在著一種價值觀和思維方法,是十分強調嚴謹的(以至于在數學證明中只承認演繹的結果)認識到經驗、觀察和直覺往往是不可靠的,因此我們不能相信它們!讓學生認識到演繹思維的價值,認識到對演繹方法與理性精神間的關系,并自覺地接受數學對證明的要求。
②當然,這里所說的“超出想象的嚴謹”,是以學生的眼光為參照系的,追求過度的嚴謹不僅沒有必要,而且也不可能。事實上,只要能讓學生感覺數學是嚴謹的,而且這種對嚴謹的要求是有道理的,就基本上達到了文化教育的要求。為此,應該注意以下幾點:重視提出問題的思維環節,注意介紹問題的背景。讓學生從中感受到數學的理性探索精神;重視問題的概略性解決的思維環節(即大思路),以突出數學觀念在解決問題中的作用。淡化問題特殊性解決的環節,淡化特殊的技巧,避開對解題細節的糾纏,降低教學的難度。
(3)適當降低形式化的要求。注重實質,注重理解,追求“悟”的境界。必須在重視邏輯思維和演繹推理的同時,注意直覺思維和合情推理的作用。要嚴格地區分猜想和定理,做到“大膽猜想,小心求證”。注意對直覺進行邏輯的分析,追尋導致直覺產生的原因。注意對邏輯過程進行“直覺的濃縮”,實現邏輯與直覺的轉換。
(4)重視對思維活動的反思,自覺地分析思維過程,加強對思維過程的監控和評價,這應該是在文化型的數學教學特別要注意的地方。
(5)適當采用局部公理化等方法,在不增加難度的前提下達到嚴謹的要求。
(6)文化的養成,觀念的養成,主要是對文化的繼承,這反映了文化教育的社會性。數學觀念的形成主要是一種“文化繼承”行為,和技能與能力不同,現代的數學觀念并不是通過訓練(那怕是強化訓練)就能建立起來的,它的形成是一個潛移默化的過程。另一方面,具體的文化繼承行為又是由每一個個體完成的,因此,文化型的數學教學十分注意尊重學生的個性。
以上兩方面都要求我們為需要給學生提供一個自由活動的空間和寬松的環境,具體地,它在課堂教學中表現出如下特征:①淡化目標。這里要淡化的是“目標管理”式的,功利主義的目標,而不是數學教育的總目標。文化型的數學教學的總目標是十分明確的,這就是通過教育來影響學生的觀念(特別是價值觀)、思維方式和行為,以達到提高其素質的目的。這個目標必須通過長期而復雜的心理過程才能實現。因此那種目標管理式的教學方法不僅不適用于文化型的數學教學,而且是有害的。
②重過程,重體驗,輕結果,淡化功利色彩,不以成敗論英雄。③尊重學生的個性,淡化教師的主導作用。④重視范例的作用。著名科學哲學家庫恩把“科學傳統稱之為范式”。他說:“對于科學傳統的繼承而言”,“具體的范式比抽象的道理更重要,也更具有直接的指導意義。” 在教學中,教師要提供這類范例,讓學生認真學習、欣賞這些范例,并仿照它們進行自己的工作。值得指出的是,教師的行為也應該具有范例的作用。⑤重視學生的潛意識活動。⑥注意師生間、學生間的情感交流,注意建立課堂文化的新規范,形成寬松、自由、熱烈的氛圍。⑦文化型的數學教育對數學教師也提出了新的要求。 在文化型的數學教學中教師是作為現代數學文化的代表參于教學活動的。教師的價值觀念在他的教學活動和日常言行中會得到充分的反映,并對學生產生決定性的影響。正如美國數學教師全國委員會(NCTM)的《教師規范》中所指出的:“如果我們希望培養學生對數學的興趣,一個必要條件就是他們能由教師而感染到對數學的熱愛以及體會到數學是人類思想的一種創造。”
除此以外,文化型的數學教育對教師的知識結構同樣提出了新的要求。它不僅要求教師要具備專業的知識,還要求他們具有更寬廣的知識面。數學教師應該熟悉數學史、科學史、文化史,應該具有哲學、數學哲學、社會學等方面的基本素養??傊?,教師只有在熟悉了數學文化的規范,并自覺地接受它對數學活動的全部要求的前提下才能勝任文化型的數學教學的任務。
(7)實際的數學教育應該是多層面的,多視角的。
通過前面的分析,我們可以看到,能力型的數學教育和文化型的數學教育在提高學生的素質方面都是可以發揮作用的,只是側重點有所不同而已。因此,為了充分發揮數學教育在提高學生以至提高民族素質方面的作用,我們的數學教育應該是綜合性的,應該兼有知識教育、能力教育、文化教育的成分,并根據不同的教育對象和教育階段對其側重點做出調整。一般地說,在義務制教育階段,應該適當地加大文化教育的成分。
參考文獻
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事實上,傳統的數學教育一直漠視數學文化及其教育功能,這種做法背離了數學教育的目的。本文通過對數學文化、數學教育目的的探究,使廣大教師充分地理解數學文化的教育功能,確立數學文化與數學教育融合的觀念。同時,使更多地經歷了中小學、大學等各個階段數學教育的學習者,深刻體會數學文化的科學價值、應用價值、人文價值、開闊視野,更好地發揮數學文化所蘊含的特殊作用,體會數學文化的教育功能,以便適度地加大數學文化教育的力度。
1什么是數學文化
文化,從廣義來說,是指人類在社會實踐中所創造的物質財富與精神財富的總和。從狹義來說,是指社會的意識形態,以及與之相適應的制度和組織機構。按照這樣的理解就可把一切非自然的,即由人類所創造的事物或對象都看成文化物。由于數學對象并非物質世界中的真實存在,而是人類抽象思維的產物、是人類文化的組成部分。數學不僅是關于數的世界、形的世界或更廣闊世界的科學,數學還是一門充滿人文精神的科學。因此,數學就是一種文化。
數學是一種文化,是20世紀60年代數學教育界提出的一種新觀點。最早系統提出數學文化觀的是美國學者懷爾德(RWilder1896-1982)在他的著作《數學概念的進化》和《作為文化系統的數學》中從文化生成的理論、發展理論等方面提出數學文化系統的概念及有關理論。懷爾德認為數學是一個由于其內在力量與外在力量共同作用而處于不斷發展和變化之中的文化系統。數學文化即由數學傳統及數學本身所組成,懷爾德在書中明確列舉了影響數學文化發展的11種力量。它們是[1|:①環境的力量;②遺傳的力量;③符號化;④文化傳播;⑤抽象;⑥一般化;⑦一體化;⑧多樣化;⑨文化阻滯;⑩文化抵制;?選擇。從這11個方面可清楚地看到,數學文化的發展并非是自生自滅的封閉系統,而是一個開放系統,社會文化為數學文化提供了廣闊的活動空間。
當今世界在各門科學日益數學化的趨勢下,數學作為科學具有更加重要的地位。一方面,數學的內容、思想、方法和語言,深刻地影響著人類文明的進步;另一方面,數學又從一般文化的發展中汲取營養,受到所處時代的文化的制約。正如音樂不僅僅是音符節拍,繪畫不僅僅是線條和顏色,數學也不僅僅是一些公式、規則、方程式的堆砌。數學和其他人類創建的文明一樣,也具有特定的文化價值。數學的確定性、簡單性、深刻性、抽象性和自我完善性,在促進人類思想解放、使人類擺脫宗教迷信、不斷創新的歷史等都有許多功績。從這個意義上講,數學教育就是數學文化的教育,在數學文化觀下的數學教育有著深刻的現實意義。
2數學教育的目的
著名的美國數學史學家M克萊因(M〇ikie1908-1992)在《西方文化中的數學》中指出12:數學是一種精神,一種理性的精神。正是這種精神,激發、促進、鼓舞并驅使人類的思維得以運用到最完善的程度,也正是這種精神,試圖決定性地影響人類的物質、道德和社會生活;試圖回答人類自身存在提出的問題;努力去理解和控制自然;盡力去探求和確立己經獲得知識的最深刻和最完美的內涵”因此,充分認識數學文化及其教育價值,確立科學與人文融合的新教育價值觀,是全面實施數學教育的嶄新課題。
數學是科學發展、人類文化發展的燈塔。數學,作為各級各類學校最廣泛的學習科目數學教育的意義不僅見之于物,還應見之于人。數學教育研究的核心課題之一,是要把人類創立的數學文明中的精華部分,以符合時代精神的方式,構建數學課程,通過教師的示范和引導,讓學生理解、吸收和掌握優秀的數學|31。數學教育是培養人的活動,數學教育的價值首先應從認得發展方面去衡量。對所有研究和教授數學的人們來說,明了數學的人文精神教育價值是非常重要的。
數學教育的功能和任務主要體現在兩個方面:首先,提供給學生一門技術性、工具性的學科,以適應今后生活及工作的需要;其次,訓練和培養學生的思維能力,提高人們的科學素養。但是,也不得不承認,不同崗位、不同層次的人對數學的感悟和應用是千差萬別的,那么其中是不是有一個共同的東西可以讓每一個人都能夠終身受益呢?
傳統的數學教育,強調的是學科知識的邏輯性、科學性及完備性,讓學生見到的是一個個完美無暇的果實,難有機會見到繁枝茂葉,更見不到滿山遍野的鮮花。數學,作為人類社會財富與文化的重要組成部分,它是社會進步的產物,也是推動社會發展的化人性、陶冶心靈的功能。
3數學文化的教育功能
“數學學科并不是一系列的技巧。這些技巧只不過是它微不足道的方面:它們遠不能代表數學,就如同調配顏色遠不能當作繪畫一樣。技巧是將數學的激情、推理、美和深刻的內涵剝落后的產物……。數學在形成現代生活和思想中起重要作用……”“數學一直是形成現代文化的主要力量”14。任何一門學科都有它的教育功能,而數學文化觀下數學的教育功能中除了教會學生掌握這門工具之外,還通過數學文化對學生進行其他方面的培養,使學生學會怎樣做人,怎么立足社會。當然這不同于政治理論的灌輸,更不是對數學知識貼標簽,而是挖掘數學知識的思想內涵,將教育的內容滲透到知識的學習過程中一這就是數學文化的教育功能。當然,這也是深層理解和消化數學知識的需要。那么,數學文化觀下的數學教育包括哪些主要的教育功能呢?
3.1有利于培養創新精神
開拓、創新精神是人的創造性的體現,而數學是人類理性文明高度發展的結晶,體現出人的巨大的創造力。同時,數學又是人類創新的銳利工具。無論數學知識的應用或是數學知識的發展,都需要研究新問題,根據實際情況做出恰如其分地分析,并由此找到解決問題的途徑。這里沒有現成的答案可循,需要某種程度上的創新,而這種創新能力的培養,正是我們的教育目的之一。學習數學知識,應用數學知識,正是一種培養學生創新精神的有效途徑。
一個具有高度創造力的人是利他主義的,精力旺盛的,刻苦勤勉的,百折不撓的。創造,它能使人獲得一種滿足感消除受挫感,因此給人提供了一種對于自己以及對于生活的積極態度。致力于創造精神的培養和教育,乃是教育工作者最大的責任和義務,而要啟發人類獨有的這種高貴的品質,莫過于妥善利用數學教育。
前蘇聯著名物理學家卡皮查(KaitaPeterLenidovicji1894-1978)認為,培養學生創造精神最合適的學科是數學和物理??v觀整個數學發展史,可以說就是一種創造的演化史。如果沒有創造,沒有數學家的創造活動,數學就不會發展,歷史的時鐘將會倒退數千數萬年。貫穿于數學理論中的無限、非歐幾何、極限、變量、微分、積分、概率等等,無不閃 題為例,它向人腦提出的挑戰,激發了人類想象力,是思想中任何其他單個問題都無法比擬的。無限顯得既生疏又熟悉,有時超出我們的領悟能力,有時又自然而易于理解。在征服它的過程中,人也砸碎了將自己束縛在地球上的鐐銬。為了實現這一征服,需要調動人的一切能力一人的推理能力、詩一般的想象力以及求知的渴望。因此,數學對培養創造精神具有獨特的作用,作為數學教育工作者,只有充分展示數學知識的深刻內涵,實現對人的素質的培養,才能算是名副其實的教育家。
32有利于理性思維的發展
前蘇聯教育家加里寧duaujiHBaHOBnqK_hmh,1875-1946)兌過,“數學是思想的體操”,說的就是數學對培養嚴格的邏輯思維有非常重要的作用。它深刻地表明數學可以訓練一個人的思維。盡管大多數學生將來不會成為數學家,但是條理性、邏輯性作為一種文化素質對他們將來從事任何一種職業都是需要的。
“拋棄理性思維的傾向是群眾不安定和政治不穩定的標志”理性思維是一種歷史的、科學的、富有哲理的思考,是批判的思維,是求異或創造性的思維,是一種在更高層次上進行的道德推理。在數學教育中,數學科學是培養人們理性思維素質最有效的學科。數學是人類思維所能達到的最嚴謹的理性。正是通過數學,引入了理性,從此人們才有可能開始靠理性,而不是憑感覺去判斷是非曲直。由數學精神產生的這種理性、確定性、永恒的不可抗拒規律性等一系列思想,在人類文化發展史上占據了重要地位。
數學中理性的思維、講邏輯證明就是要言必有據。但是,世上所謂“證明”,其目的是為了說服別人相信某個真理,而說服人的方法有許多種,不能也不必都用邏輯方法。例如
■引用權威人士的話證明是真理。
■舉例說明,使人相信。
。以多數人的意見證明某事正確。
■用歷史材料證明。
。用觀察、實驗證實。
。舉不出反例,故而該事不能不真。
其實,大多數的“使人信服”的證明,都出自以上幾種情況。這些都是有效的證明方法,只不過在數學的理性思維下,由邏輯證明得到的結論在某體系內是絕對正確的、無可辯駁的,而上述證明方法則可能出錯,不能完全使人信服。“舉個例子就是證行的,使用數學式的邏輯證明畢竟還是少數。
33有利于數學精神的渲染
踏實細微、嚴肅認真、精益求精的良好作風是人的高尚品質的具體呈現,而數學文化在數學科學中所渲染出的數學精神、思想和方法正是人們數學活動的延續,是培養人的高尚情操、改善人的心理素質所不可或缺的組成部分。數學學習的目的不僅是為了獲取數學知識,更重要的是通過數學的學習來感受數學精神、思想和方法的熏陶,提高思維能力,培養意志品質,并且在學習、工作、生活等諸多領域使得數學精神發揚光大。
例如在英國的大學里,律師專業的學生被要求學習許多數學課程,這是基于經過嚴格的數學訓練后,能夠使人養成一種堅定不移而又客觀公正的品格,形成一種嚴格而又精確的思維習慣考慮的。同樣,在美國著名的西點軍校,也開設有數學課程,其目的不僅是培養學生的邏輯思維能力,更是基于使學生養成嚴謹分析問題的習慣,使學生具有把握軍事行動的能力和適應性,從而為他們今后馳騁疆場打下堅實的基礎。
事實上,學習數學的人都有這樣深刻的體會,數學的學習常常需要對問題進行仔細分析、深思熟慮,這不僅能夠培養學生熱愛數學,還能夠培養學生的耐心、毅力與對事業的執著精神。數學的思維方式、數學的文化精神能使人養成周密、有條理的思維方式,有助于培養學生一絲不茍的工作態度、敬業精神和強烈的責任感良好的數學文化素養也為人的一生可持續發展奠定了堅實的基礎。
34有利于培養科學的審美觀
數學文化的教育有利于美育教育和科學教育相結合,培養科學的審美觀。人們對美的理解各不相同,但總之美和完善、完美、和諧、秩序等相聯系。而數學及數學文化對世界秩序和內在結構的精確描述,使之成為美學四大中心建構(史詩、音樂、造型、數學)之一,具有極其豐富的藝術內涵和審美價值。數學之美主要體現在對稱美、簡單美、統一美、和諧美、奇異美,以至數學常常被作為一種特殊的審美形態一數學美而為人們所普遍欣賞和追求。
正如數學家龐加萊(HP〇ncr1854-1912)所說,數學中的美“就是各個部分之間的和諧、對稱、恰到好處的平衡。一句話,那就是秩序井然,統一協調,……”事實上,數學發明創造的實質也就是對這種數學內在美的深刻認識。中學數學是數學學科的基礎知識,雖然不能完全反映數學本質的全 當充分。例如,數學符號以簡潔的外形表示豐富的內涵,給人以美的感受。符號na表示a+a+…+a(nt)等,都是簡潔的外形表示了復雜的內容。中學數學到處都可以發現對稱美:平行四邊形是中心對稱的,等腰三角形是軸對稱的等。實系數一元二次方程aX+bx+c=〇的判別式A=b-4&當A>0時方程有兩個不等實根;當A=0時有兩個相等的實根;當A<〇時方程無實根,體現了內在的和諧統一。集合論中的悖論是對奇異美的追求,而公理化方法是數學抽象美的高層次顯示。因而,數學及其文化之美能熏陶人、激勵人,并形成一種高雅的審美情趣。
4結語
1構建實踐教學體系框架
完善的實踐教學體系是保證整個實踐教學環節能夠順利進行的重要因素,所以實踐教學目標體系的建設要符合區域經濟和社會發展要求及符合重點服務區域或行業發展對高素質技術技能型人才需求,符合學生全面發展要求。體系的定位要體現應用化工技術專業自身縱向發展的需要。所以完善的實踐教學體系的建設是建立在對區域或行業高素質技術技能人才需求的數量、層次,就業崗位所需知識、能力、素質等進行了充分調研論證的基礎上建立起來的。完善的實踐教學體系還應與專業人才培養目標及高素質技術技能人才培養目標相適應,與畢業生就業相匹配。
2實踐教學目標體系建設
實踐教學體系的目標應圍繞學校目標及人才培養目標展開,并與之形成一個有機整體。所有實踐教學目標體系應包括專業核心能力、職業素養、創新能力三個方面。2.1專業核心能力建設。專業核心能力的培養要從學生入學開始抓起,開發以構建學生能力為根本的課程體系,培養出既具有專業理論知識又具備企業崗位所必須的專業技能。所以目標體系的建設必須在充分調研區域或行業內產業需求的基礎上,結合學校辦學特色和辦學優勢,明確學校專業建設重點和特色,體現行業、區域內支柱產業、優勢產業、新興產業的發展要求。呼倫貝爾煤炭資源豐富,探明及預測儲量1948.48億噸,是黑龍江、吉林、遼寧三省總和的1.8倍,其中褐煤占絕大多數,呼倫貝爾地表水資源儲量272億立方米,占全國地表水資源的1%,占水資源儲量的73%,良好的水煤組合為本地區煤化工的發展奠定了良好的基礎,無論是自治區“十三五”發展規劃、呼倫貝爾“十三五”發展規劃還是呼倫貝爾“兩區三地一家園”的發展思路都提出將呼倫貝爾建設成為清潔能源及新型煤化工基地。我校應用化工技術專業實踐教學目標體系正是在充分調研本地區行業、產業對技術技能人才的需求,并結合專業建設特點的基礎之上,明確應用化工技術專業發展方向和目標定位。并以此制定相應的專業建設規劃,按照專業建設實施計劃,每年對建設實施情況進行監督、檢查、反饋、評價,實現實施過程全監控,并根據定期開展的企業調研、畢業生反饋調研等活動,建立專業動態調整機制和優化機制。2.2職業素養建設。解決就業問題是全球各國面臨的一個嚴峻考驗,國際勞工組織通過的《全球就業議程》強調:“工作是人們生活的核心,這使得工作成為社會和政治穩定的一個關鍵因素”,而中國人口眾多,青壯年基數巨大,導致就業壓力較大;中國有句古話,“人非有品不能閑,小人閑居為不善”。那么要解決大多數人的就業問題,就要從全面提高國民素質,提高就業率及從業質量入手,這也是職業教育義不容辭的責任,所以職業教育必須堅持“以就業為根本”滿足社會需要。既然社會需要具有較高的職業素養的畢業生,那么,高職院校就應該把職業素養建設作為其重要目標建設之一。同時,現代社會提倡聯合辦學,即社會、企業參與到辦學中來,共同培養大學生的職業素養。職業素養包含職業道德、職業思想(意識)、職業行為習慣及職業技能四個方面,其中前三項屬于世界觀、價值觀、人生觀的范疇是職業素養中最根基的部分。而職業技能,是通過學習、實踐、培訓獲得。例如,應用化工技術專業的技能,可以通過三年左右的時間通過專業、系統的學習掌握入門技術,在后續的實習、實踐中逐漸熟練進而成為專家。因此,無論學習的理論教學還是實踐教學的培養方案不僅要包括學生職業素養教育,即培養方案要有完成知識、技能等顯性職業素養的培養;還要有意識地培養學生具備良好的職業道德、職業態度、職業作風等方面的隱性素養。以此作為為大學生將來職業需要的儲備。2.3創新能力培養。隨著社會發展、科技進步,高職院校越來越認識到培養學生創新能力的重要性,而高職教學中的實踐教學是培養學生具有創新意識、創新能力的主戰場,所以實踐教學體系框架最重要的一點就是要依據人才培養目標,結合地方經濟發展的需要及企業崗位需求,以提升學生就業競爭力為目標,創新實踐教學育人模式,積極構建新型的高職院校實踐教學育人模式。
3實踐教學內容體系建設
實踐教學的終極目標就是解決學生就業,這也是實踐教學體系建設的核心;這一核心在實踐教學內容體系建設中得到了很好的體現,無論是在課程體系建設、還是課程設置都應該滿足就業崗位的知識、能力、素質要求,并且要與人才培養目標相匹配、與職業標準相融合。我校應用化工技術專業在實踐教學內容的制定上即滿足以上標準,還新增了考取國家職業資格證書的內容,即實行“雙證書”制度,這也是為了更好的促進學生就業;學生在校期間修完相應學分后會拿到畢業證,完成相應理論知識和實踐技能的基礎上,具備化工專業特定崗位所需的特定技能、專門知識后,通過職業技能鑒定,考取相應的職業資格證書;例如:可以在考取氨合成工、化工總控工、尿素加工工等諸多工種的職業資格證書;學生可以同時獲得學歷證書和相應的職業資格證書;真正做到教學與考核結合起來,既讓教學考核保持職業方向性,又達到了知識和能力的相互滲透和融合。
4實踐教學評價體系及內部質量保障體系建設
高職院校的辦學定位決定了高職院校必須緊緊圍繞地方經濟的發展,服務地方經濟為本地區相應的行業、企業培養生產、建設、管理、服務等一線的高素質技能型專門人才。要達到這一高標準、高要求,實現培養學生實踐技能、創新能力、協作能力、綜合素質的提高,僅僅具有完善的實踐教學目標體系及內容體系還不足以完成,還要有對這些體系進行評價和保障的實踐教學評價體系及內部質量保障體系。4.1實踐教學評價體系建設。實踐教學能否達到預期的目標,能否實現培養高素質技能型人才的要求,都需要對實踐教學的效果及達到的水平進行評價,即建立校內、校外實踐教學評價體系、學生評價和教師評價及社會評價相結合的三方評價體系;定期對實踐教學內容、過程及要達到的效果;實訓室、實驗室教師的師資隊伍建設;實踐教學的管理、改革等進行評價;例如:定期對實習實訓基地、實驗室現狀進行分析評價;對實驗、實訓項目及開出率進行統計、分析、評價。并制訂明確的實習實訓基地、課程、師資、教材等建設的評價標準及評價方案;對師資隊伍建設和實習實訓條件建設經費預算,額度是否符合相關制度要求,與專業建設需求是否相匹配進行評價。并分析評價結果,找出影響實踐教學的主要原因及問題癥結所在,形成有針對性的整改方案并落實。4.2內部質量保障體系建設。隨著社會對高素質、高技能復合人才的需求越來越旺盛,實踐教學的重要性也被很多高職院校重視起來。我院應用化工技術專業為了保障實踐教學能順利高效的完成,促進實踐教學質量快速提高,建立了針對實踐教學的內部質量保證體系,這個體系不是孤立的,而是與實踐教學評價體系緊密聯系在一起。通過這個體系能夠正確處理實踐教學效果與評價的關系,也體現了實踐教學體系獨特的特點。我院應用化工技術專業注重加強實踐教學計劃、課程大綱、學生實習、實訓報告等文件資料的撰寫和管理制度建設,按照制度要求做到組織管理工作到位、教學環節合理銜接。在校內開展了對實踐課程建設水平和教學質量的診改,形成常態化的實踐課程質量保證機制;按照實踐教學體系建設思路開展實踐教學工作,強化學生基本實踐技能訓練(開展合成氨仿真實訓、化工機泵、管路拆裝理實一體實訓等)、實驗教學(化學分析、儀器分析等課程的實驗實訓)、實習(學生頂崗實習)、畢業論文設計等實踐教學環節的管理;完善實踐教學考核評價制度;進一步提高實踐教學的質量,并取得了一定的成效。
5結束語
實踐教學是鞏固理論知識和加深對理論認識的有效途徑,是培養高素質、技能型復合人才的重要保障。所以應用化工技術專業的實踐教學不能局限于理論知識,不能與現實崗位脫節。我院根據應用化工技術專業人才培養目標,認真篩選實踐教學內容,把培養學生技能和提高學生職業素養有機結合起來,注重提升學生的綜合能力,突出強調職業崗位的適應性和針對性,從而大大增強學生的擇業競爭能力。
參考文獻
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