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開篇:寫作不僅是一種記錄,更是一種創造,它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感,將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇大學化學實驗總結,希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友,陪伴您不斷探索和進步。
關鍵詞:化學;實驗實踐;教學改革
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2015)38-0079-02
在實驗實踐教學中,化學實驗由于其學科特點,可以有效地激發學生的學習興趣,培養務實的科學態度,提高學生的動手能力,是培養學生創新性思維和提高綜合能力的有力途徑。對于我校這樣的民航類院校,非化學專業學生人數眾多,但化學實驗課時較少,更有部分專業刪減了化學方向的公共基礎課程,使化學實驗處于弱勢地位,也使得學生和老師對化學實驗課程重視程度都不夠。而化學實驗教學的一個重要環節是全面發展和提高學生綜合素質和創新能力,結合本校近些年來非(近)化學類基礎化學實驗教學實際情況,提出幾點改革措施。
一、多種教學模式相結合,構建完善的非(近)化學專業的化學實驗教學體系
隨著教學方式的改革,相對于傳統的封閉式教學,開放式實驗教學、創新創業等教學模式已逐漸進入人們的視野,根據本校非(近)化學專業不同專業的特色及培養目標,利用不同的教學模式,分三個層次構建了非(近)化學專業化學實驗課程教學體系,第一個層次是公共基礎課教學,該層次教學主要針對近化學專業(材料物理和油氣儲運專業),以《大學化學》課程為依托,理論和實驗同步進行,實驗課程中的內容設定為基礎實驗,多涉及與學生所學專業相關聯的腐蝕與防護方面的實驗內容;第二層次是公共選修課教學,以《化學實驗與生活》課程為依托,從化學角度對日常生活中常見的化學問題給出合理解釋,并用實驗加以證明,激發學生對化學實驗的興趣,以此來滿足非(近)化學專業需求。通過化學實驗學習,提高動手力能,以期在本專業運用化學意識,提高所屬專業畢業生的綜合素質;第三層次為提高性教學,主要面向對化學有興趣的學生群體開設,我們以開放實驗、科技立項、創新創業、及實驗競賽等多種方式開展教學,所涉及的實驗內容為綜合、設計性實驗,以培養學生的創新能力為目標,該體系不僅能解決課時有限的實際情況,更能強化了能力培養和素質教育。圖1是構建非(近)化學專業實驗教學體系的說明。
二、更新教學制度和教學方法
(一)建立和完善非(近)化學專業的《大學化學實驗》和《化學實驗與生活》的教學實施環節
1.結合專業特點,選擇開設的實驗內容。根據非(近)化學專業的專業特色和教學實踐經驗的總結,我們精心安排化學實驗課的教學內容。非(近)化學專業《大學化學實驗》和《化學實驗與生活》實驗課程內容的選擇既要與大學化學理論課內容相互關聯,進而達到理論和實踐相結合的目的,通過有限的實驗課程使學生既能練習和掌握大部分的實驗基本操作技能和技巧,又能加深學生對大學化學原理的理解和掌握,進而真正實現通過化學實驗教學培養學生能力的目的,又要根據不同專業學生的專業特點,合理地選擇所開設的實驗內容,真正把《大學化學實驗》和《化學實驗與生活》教學內容與專業特點密切聯系起來。
2.加強對學生進行實驗安全教育和實驗基本操作的訓練。由于化學實驗的專業特點,在實驗過程中無可避免地會使用一些易燃易爆的藥品,往往一些小的錯誤操作不僅會使實驗失敗,而且可能會發生巨大的危險。因此,實驗的安全問題和規范的實驗操作對所有的學生和任課教師都應該是必須關注的首要問題。在化學實驗課堂上,實驗教師要對實驗的內容講解得更為細致,強調每一個需要注意的地方,并對整個實驗操作過程進行規范的演示。在整個實驗過程中,對于學生的錯誤實驗操作,實驗教師要及時提出并糾正,這樣做既可以規范實驗操作技能和技巧,又避免了一些不必要的實驗危險的發生。為了保證實驗能夠順利、有效地進行,在實驗過程中讓學生多進行一些基本的實驗訓練,注重實驗細節是非常必要的。
3.改變傳統教學方法,充分調動和發揮學生學習主動性。在傳統的化學實驗課教學中,學生只是按部就班地依據老師的講解對實驗進行操作,并沒有經過自己大腦的加工思考。對于實驗的結果只是知其然而不知其所以然。在實驗過程中遇到和教科書上的描述不一致時便束手無策,不去思考如何會出現這種現象以及解決的辦法。這樣做就不利于對學生發現問題、解決問題能力的培養,往往會使學生漸漸失去對學習的興趣。在實際的教學中,我們發現了這一問題后,采取一系列有效措施,例如在實驗進行前要求每個學生認真預習本節實驗課內容,認真書寫實驗預習報告;要求每個學生必須認真總結該節實驗課應注意的事項;實驗課開始前給學生布置思考題,要求學生必須通過查相關資料解答問題,幫助學生加深對該節實驗課的基本理論的理解,培養學生解決問題的能力;改革教師的實驗課的授課方式,對于一些比較簡單的實驗,可以讓學生獨立預習,然后在實驗課上讓學生通過預習來講解整個實驗過程,培養學生獨立解決問題的能力;在實驗課上要把某個學生遇到的問題要向所有的同學提問,讓大家一起討論,尋找解決問題的途徑和方法,也可在學生實驗過程中提出某一問題,培養學生獨立思考的能力,使學生能夠充分地發揮其學習主動性,激發學習興趣。通過以上的措施,既可以調動學生的學習積極性,活躍課堂氣氛,使學生真正成為教學的主體,又可以增強學生自信心和成就感,培養學生創新能力,促進學生能力的全面提高。
4.細化評分標準,完善考核制度。如何對實驗教學效果進行成績考核一直是實驗教學一個難點。我們把實驗的評分標準進行了細化,例如對實驗的遲到和出勤、預習報告的預習情況、實驗操作是否規范、實驗的衛生狀況和對實驗報告的處理等進行評分細化;改革期末考試的方式,主要考核學生的實驗技能,準備好實驗題目讓學生隨機抽取并現場操作和解答題簽上的思考題,教師根據學生的實驗操作是否規范操以及回答問題情況給出考試成績;綜合上述成績按不同比例給出最終成績,這樣的考核方法在一定程度上避免了偶然因素的影響。通過改革實驗教學的考核方法,對學生的學習效果進行了全方位的評估,學生的學習效果比較真實地反映出來并且在能夠較好地調動學生學習的積極性。通過對實驗教學考核制度的改革,非(近)化學類專業化學實驗課程教學效果和學生滿意度都有了一定程度提高。
(二)建立和健全開放實驗、科技立項、創新創業、實驗競賽
根據不同的專業特點和學生的興趣選擇一些綜合性和設計性實驗作為開放實驗、科技立項、創新創業、實驗競賽。具體措施:(1)根據所開設的實驗題目和內容,學生通過查閱相關資料,制定實驗方案,而教師所要做的是審核和完善實驗方案。(2)根據實驗方案,學生自己動手進行具體的實驗操作,實驗要獨立完成,仔細觀察實驗現象,翔實記錄實驗結果。教師負責監督和指導學生,規范學生的操作,對于失敗的實驗要鼓勵學生查找失敗的原因,最終取得實驗的成功。對于實驗的結果,指導教師要認真地檢查和分析實驗數據,充分調動學生的主觀能動性,加強學生嚴謹的科研意識。(3)學生對實驗結果進行總結,認真撰寫實驗報告,教師根據學生的表現客觀評價學生的實驗能力。實驗全部完成后,以小組為單位提交一份總結報告,內容包括實驗方案的討論、實驗方案的制定、實驗取得的成績與不足和對實驗方案的改進措施等。學生把所得的實驗數據進行分析、歸納和總結,得出相應的結論,以小論文的形式完成實驗報告,并提出自己的見解和體會。
三、加強教材改革,推進網絡平臺建設
為適應知識的更新和新的培養方案,我們在教材建設上狠下功夫,先后自編了《大學化學實驗》和《化學實驗與生活》電子教材,教材的內容和結構不斷更新,更能適應實驗教學改革的需要。
為使實驗平臺建設適應新的教學模式的需要,在現有實驗條件的基礎上,對實驗室配置進行了優化,將實驗室的實驗藥品、儀器和物資進行統一管理,根據需要統一調配和使用。實驗室按照功能進行重新設置,搭建了一個資源共享的基礎化學實驗教學本科平臺。為了使學生及時掌握和應用新的儀器和測試方法,將熒光分光光度計、紅外分光光度計、差熱分析儀等儀器設備納入本科實驗平臺管理,為學生研究性實驗教學提供必要的保證。為了解決一些在課堂教學學時內開設比較困難但學生有興趣的實驗項目,設立了學生科技創新活動實驗室,采取開放式管理,開展自主學習、開放學習、探究學習,在興趣和實踐中培養學生的創新意識和創新能力。
四、結語
高等學校的教育不是工廠的生產線,它的目的是培養自主、創新的人才,讓每個本科畢業生都具備更全面的素質,畢業后能更快更好地與社會接軌。化學實驗教學具有獨特的學科優勢,在培養學生動手能力,激發學生探索精神、樹立嚴謹科學思維方式等方面具有極大作用。
參考文獻:
[1]張春曄.提高非化學專業實驗課教學質量的探索與實踐[J].江蘇大學學報:高教研究班,2003,(25).
[2]鄒憲芝,尹榮.非化學專業基礎化學實驗的教學改革與實踐[J].沈陽教育學院學報,2009,(11).
關鍵詞:基礎差異;實驗方案;評價體系;無機化學
無機化學實驗是大一新生進入大學階段初次接觸的實驗內容,具有承上啟下的重要作用。其不僅能幫助學生鞏固在課堂上學習的理論知識,鍛煉基本實驗技能,培養學生觀察、分析和解決問題的基本科學實驗能力,也是為提高學習化學的興趣、學習后續課程和未來的科學研究及實際工作打下良好的基礎[1]。很多大學新生在剛進入大學時,很難適應大學的教學模式。大學課程與高中課程的差異較大,不論是在學習方法上還是在學習的知識點的深度上,都有明顯差異[2,3]。主要體現在下面幾個方面。①地區差異:在高中階段,不同地區的學生的課程設置不同。相對而言,沿海城市的教育資源比較豐富,沿海地區的學生在學習化學基礎知識的同時,能夠有機會在學校實驗室接觸到教材中提到的實驗過程或實驗現象,甚至有可能有自己親自動手做實驗的機會。在這樣的過程中,學生不僅能學到一些基本的實驗操作方法,而且能很好地幫助學生理解書本中的內容。而不少中西部地區的學生,在高中階段僅僅只能學習課本上的知識,基本沒有動手操作實驗的機會。因而導致不同地區的學生的基礎差異很大,使大學老師的實驗課程教學實施起來困難重重且教學效果不好。②學習目的和學習方法不同:在現行的應試教育背景下,高中生的學習往往是被動的,家長和老師起主導作用。為了在高考中取得好的成績,去一所理想的學校,在家長和老師的共同監督下,大部分的高中學生可以埋頭學習考試大綱規定的考試內容。而大學需要學生們的自我學習和自我提升能力,大學老師往往只起到引導的作用,學生的學習是自主學習。高中的教學方法以提高解題能力為主而進行的大量解題技巧的練習。
高中生課前預習的習慣并未得到挖掘,在課堂上更是很少記課堂筆記,課后也不會翻看課本回顧知識要點,僅僅是完成老師布置的習題任務,學生學習主動性較差,對教師有很強的依賴性。同時,由于高中升學壓力的影響,學生很少有空余時間去閱讀一些相關的課外資料,不能很好地拓展自己的知識體系。而在大學中,課時相對較少,但教學信息量多,知識點較深入,因此就要求學生進行課前預習,課上記筆記,課后進行大量相關書籍或資料的閱讀,這樣學生才能領會到知識的精髓,才有可能將其運用到以后的學習和實踐中;另外,高中的教學活動都是以教材為依據的,高中化學與大學化學體系基本相同,但其深度相差較大,高中的教材編寫是以基本概念與理論知識為主要內容,基本只涉及基本原理,重點關注思維能力的訓練,常將復雜的問題進行簡化處理,而化學發展的客觀規律和事實講述較少,不能聯系實際。但大學化學不僅關注最基本的原理、思想、研究方法,更注重學生創新精神的培養。在大學化學課程中,學生除了要對化學的基本概念,化學反應的基本規律以及能量關系、不同結構的物質的異同點等有全面的認識了解外,對涉及的化學實驗基本技能等能夠熟練掌握,并能在實踐中加以利用。③學生成績評價不夠全面:目前的實驗課程教學成績主要由實驗預習報告、實驗操作和實驗數據分析組成。實驗預習僅通過預習報告評價預習的效果,教師很難了解學生的真實預習情況。實驗操作往往是在實驗過程中的表現及產物的外觀等。這種評價方法難以全面地評價學生的學習效果。因此,很難做到公平公正地評價學生的學習情況。因此,讓學生在無機化學實驗課程中理解和吸收我們教給他們的知識和實驗技巧是每一個高校教師的職責。同時,作為高等教育工作的參與者,我們必須要正確認識高等教育和基礎教育的差異,尤其是教學目的的差異。高等教育是以基礎教育為基礎的專業化教育,主要目的就是培養具有獨立思想和較高創新能力的高級專業型人才。基于此我們可以從如下三個方面著手探索符合現代教學要求的教學方法。
1利用現代的通訊技術,做好高中和大學的銜接
并努力減少地區學生在實驗課程方面的差異首先,我們要對當前無機化學實驗教材在銜接高中知識結構中存在的問題有明確認知,熟悉各個地區高中化學教育的內容和要求,結合現有教材的實際情況,探索出適合不同地區、不同基礎的學生的普適性教學方法。基于現代通訊技術的大學化學實驗課前的預備知識學習[4]。在熟悉不同地區高中化學教學情況的基礎上,通過優化整合教學資源,建立大學化學實驗課程教學資源庫(包含與大學化學實驗相關的基礎性知識,相關的實驗操作示范視頻和拓展材料)。與大學化學實驗相關的基礎性知識包括與課程相關的預備知識(可能是不少地區高中課程的學習內容)及無機化學課程內容資源;實驗操作示范視頻包括接下來實驗中涉及的操作規范及高中階段應該了解的實驗操作等;拓展材料包括與實驗相關的現階段的重要科學進展、趣味化學知識和國家級精品課程學習網站等。這些資源將通過班級微信或QQ群分享給學生,使學生在課前了解足夠多的信息。同時,教學資源庫中的素材在深度和廣度上都有不同層次的區分,可以滿足不同基礎學生的需求。相對基礎薄弱的學生可以完善基礎理論的學習,而有一定基礎的同學可以閱讀稍有難度和拓展性的知識,為以后的科學創新打下基礎。同時,為了進一步了解學生的學習及預習情況,我們將建設在線平臺。可以實時了解每個學生的學習動態,包括學習時長,學內容等;同時學生也可以通過留言或在線交流等方式與教師交流討論。這樣教師就能及時解決了學生在預習中所碰到的問題,為后續進入實驗室試驗的順利進行打下基礎。同時,我們會根據學生在平臺上的課前預習情況給學生打分,并作為學生最終成績的一部分而計入最終成績。通過這樣的過程可以優化教學體系,也能讓學生了解更多的前沿科學知識,豐富學生的知識體系,有助于培養學生知識運用能力和創造能力。
2完善實驗內容并注重實驗方案的優化創新
化學是一門以實驗為核心的自然學科,通過基本的實驗鍛煉,讓學生建立嚴謹的科學態度,提高學生在科學實驗方面的基本能力和技巧。首先我們通過現代傳媒技術讓學習基礎相對差的學生得到提高,達到或基本達到教學的要求。同時,無機化學實驗作為大一新生首次接觸到的比較系統的實驗鍛煉機會,也是學生思維能力形成的關鍵時期,是培養創新意識的重要階段[5,6]。我們在實驗過程中需要利用多種方法和模式引導學生創新意識的形成。在實驗前我們首先要向學生介紹相關的實驗安全知識,實驗室的一些規章制度。對于基礎化學實驗,我們應介紹實驗中涉及的基本概念,基本規律和理論。在實驗過程,要求學生掌握基本的操作規范,實驗原始數據記錄的規范化;對于在實驗中不按要求(亂加試劑或改變添加試劑的順序)的學生,要求他們認真觀察實驗現象,記錄并分析實驗結果,加強對實驗現象背后科學本質的了解和學習;同時,創新是民族進步的力量源泉,也是民族發展的動力和潛在希望,是發展之基。高等教育是培養創新人才的搖籃。因此,對于實驗中積極思考,改進實驗方案的同學,我們應積極鼓勵,哪怕實驗結果沒有達到預期,只要實驗方案可行,且對實驗現象和結果進行了深入的分析,我們都應該給予高分。同時我們也應該結合無機化學課程的基本知識結構,增加設計型或研究型實驗的次數,以提升學生的科學素養(包括個人和團隊)。例如在學習原電池之后,可以讓學生到實驗室參觀一下燃料電池的制備過程,然后自己做一個蘋果電池等。這樣開放式的試題,會讓學生從多角度思考問題,跳出固定思維的模式,從而提高學生創新思維。另外,也可以讓學生可以根據實驗結果的要求自己設計實驗,鼓勵學生對觀察到的實驗現象進行積極討論,讓學生獨立挖掘實驗現象背后的根本原因,同時也會促使學生回顧和歸納總結所學的知識要點。通過以上這些措施不僅可以鍛煉學生主動學習無機化學的基本理論,培養學生的創新思維,更能培養學生的科學素質,特別是科學方法和科學的思維方式。
3完善實驗教學評價體系
為了完善實驗教學評價體系,分模塊考核將得使實驗教學考核更客觀[7,8]。因此,我們設計了分模塊的考核方式,其具體的評價體系如表1。
高等學校是培養未來工程師的搖籃,化學是理工農醫類各專業的重要基礎課程,因此在高等教育中滲透綠色化學的理念,進而從高等教育的源頭上杜絕環境污染是十分必要的。綠色化學(GreenChemistry),又稱環境友好化學(EnvironmentallyFriendlyChemistry),是以化學反應“原子經濟性”為基本原則,即在獲取新物質的化學反應中充分利用參與反應的每個原料原子,在始端就采用實現污染預防的科學手段,因而過程和終端均為零排放和零污染,是一門從源頭阻止污染的化學。它不但是化學科學與化學工業可持續發展的必由之路,還是2l世紀化學技術的發展方向,已成為當今國際化學科學研究的前沿。將綠色化學理念融入化學教育的全過程,使學生樹立起綠色意識,培養學生綠色化學研究能力,提高科學素質水平,成為高等學校人才培養目標之一。為此,我們在大學化學教學實踐中,通過理論教學和實驗教學中的各環節,構建新的教學體系,對學生灌輸綠色化學理念,培養適應國家可持續發展的高素質綜合型人才。
1大學化學教學中灌輸綠色化學理念的重要性與必要性
近年來,隨著環境污染的愈發嚴重和公眾對環境問題的日益關心,尤其是近年來我國多地連續出現大面積的霧霾天氣,迫使人們思考保護環境和發展經濟的兩者關系問題。究竟是先發展經濟后治理環境,還是在發展經濟的同時就杜絕環境污染的發生?人們開始對化學工業提出質疑,認為這一切主要是由化學造成的。面對這種情況,化學教師在日常教學中對學生進行綠色化學理念教育就顯得尤為必要,是培養具有綠色意識和環保能力高素質人才的基礎,也是解決環境問題的根本出路。同時化學工作者也應該深刻反思,回過頭去看看化學給環境帶來了哪些負面影響,總結經驗教訓,按照綠色化學12條原則的要求,研究出新的原子經濟合成路線,開發出新的綠色化合物。綠色化學與環境保護不同之處在于:綠色化學不是被動地治理環境污染,而是主動地防止化學污染,從而在根本上切斷污染源。目前綠色化學在節約能源、防治污染、保障人類健康與安全等方面發揮著日益顯著的作用,受到了社會的極大關注,發展綠色化學成為當今社會的迫切需要和大勢所趨。讓學生們堅信,化學在創造出更多的高新技術材料的同時,也一定能避免無用的、有害的物質產生。教師應該用實際生動的范例充實我們課堂教學的內容,按照范例所涉及的知識點,自然地、形象地滲透到大學化學中。滿足社會的需要是大學化學教學的重要目的之一,21世紀社會需要的是具備高科學素質的“綠色工程師”,他們肩負著建設祖國未來的使命,是國家的棟梁之才。學生在校學習階段就牢固樹立起綠色化學和環境保護的意識,使他們自覺的成為未來環境的保護者。因此,作為培養未來高級專業人才的高等學校,為適應21世紀社會對高級人才培養需求,在大學化學的教學中,融入綠色化學的理念,使學生了解綠色化學,認識綠色化學,構建起綠色化學思維,方能從根本上預防環境污染事件的發生,解決目前環境面臨的困境。
2大學化學實驗教學中構建綠色化學理念的探索
化學是以實驗為基礎的自然學科,實驗教學在大學化學教學中有舉足輕重的作用,但實驗也是產生污染的主要渠道之一。人們的傳統思想是化學實驗造成污染是不可避免的事情,“環境保護”就是治理污染,更不會想到還可以從源頭上防止污染的產生。首先我們在實驗教學中,堅持讓學生在實驗前對實驗內容預習,并寫出預習報告,在預習報告中包含設計具體實驗步驟,盡量減少試劑用量,實驗結束對實驗室廢液的如何處理,減少“三廢”的排放,以降低污染和減少浪費,從而實現綠色化學的理想和目標,其次對實驗教學內容進行“綠色化”改革和創新,在保證學生基本實驗技能得以訓練的前提下,盡可能開設對環境友好的實驗。具體來說要做好以下兩方面的工作。一方面,改革實驗部分內容。遵照綠色化學的理念,從實驗項目和內容抓起,從源頭上阻止污染。因此,在實驗教學中要實現教學內容的綠色化,最先考慮的是實驗項目的設置,既要能體現實驗教學的目的,又要能達到化學實驗的“綠色化”。如沉淀溶解平衡實驗,經典的Pb(NO3)2和K2CrO4生成黃色PbCrO4沉淀,盡管現象明顯,但Pb、Cr都是有毒重金屬,會對水資源造成嚴重污染。為此選擇Na2SO4和BaCl2作為沉淀試劑,生成白色BaSO4沉淀,現象明顯,實驗效果良好,既達到了實驗目的,又減少了有毒物質的使用和排放。對于某些與綠色化學理念相悖有毒的驗證性實驗,亦不能提高學生的綜合操作技能,則予以刪除,選取具有代表性的無毒的實驗來鍛煉學生的基本操作技能。如有機化學醛酮、糖等性質實驗,所用化學試劑毒性很大,取而代之的是測定葡萄糖旋光度的實驗,徹底杜絕了有毒物質的使用和排放。
另一方面處理實驗廢棄物,杜絕污染物的排放。我們在大一新生剛開始做第一個化學實驗時,就以綠色化學理念引導學生正確處理實驗室廣泛使用的鉻酸洗液。若不經處理的含鉻廢水直接排入下水道,就會造成嚴重的鉻污染,這樣既消除了鉻的污染,又得到副產品Cr(OH)3和Fe(OH)3。再如廢酸廢堿的中和處理,含銀鹽的廢液通過加入金屬鋅進行還原回收金屬銀,變廢為寶,一舉兩得,保證實驗全過程的綠色化。第三利用現代信息技術建設網絡虛擬仿真實驗室,將有毒實驗進行仿真實驗演示。例如沉淀溶解平衡碘化汞沉淀的生成,碘化銀在氰化鉀中溶解等實驗,分別需要用到極毒試劑氯化汞和氰化鉀,實驗后的廢液雖經過處理但仍對環境造成極大危害。將類似的有毒實驗由老師集中做并現場錄像或從網上下載有關視頻,制作成多媒體光盤掛在網上,供學生下載觀看。同時加強實驗管理,嚴格要求操作規范,培養學生良好的實驗習慣,將實驗教學對環境的損害降到最低限度。把綠色環保的辦學理念滲透到實驗細微之處,將綠色化學的理念印入腦海,提高環保意識,達到化學實驗綠色化的宗旨。
3大學化學理論教學內容的綠色化
大學化學涵蓋無機化學、分析化學和有機化學等內容,教學內容十分豐富,其中的綠色化學反應例子很多,為綠色化學教學提供廣闊的平臺。教師應該在教學中須對教材進行優化重組、拓展和創新,結合具體的內容對學生灌輸綠色理念。教材中涉及到綠色化學的反應加以重點強調,對未體現出綠色化學的教學內容進行及時的補充、適當的拓寬。例如乙烯被氧化成環氧乙烷[8]制備重要化工原料乙二醇的反應就符合原子經濟性原則。在講授碳的氧化物時,介紹CO2在綠色化學中的重要用途,當CO2在臨界點(溫度31.1℃,壓力73.8個大氣壓)以上時,CO2具有液體的密度和常規液態溶劑的強度;同時它又具有氣體的粘度,因而有很高的傳質速度,而且具有很大的可壓縮性,這些特點使超臨界二氧化碳成為一種優良的溶劑,它無毒、不可燃、而且價廉,已發現許多反應能在超臨界二氧化碳中進行。因此,研究超臨界二氧化碳溶劑代替揮發性有機化合物作溶劑,從而消除它們對環境的污染,這就符合綠色化學不使用有毒溶劑的理念。農作物秸稈的綜合利用是當前我國面料的實際難題之一,植物生物質的主要成分是木質素~纖維素和半纖維素,它們都可以轉化成極為寶貴的能源和化工原料。但是為了充分和高效地轉化它們,必須在木質素降解酶催化下水解,得到葡萄糖等小分子物質之后,再把它們轉化成需要的有機化學制品,從而實現生物質替代石油作化工原料。例如,氫氣是綠色清潔能源,但氫氣的制取一直困擾著氫氣的推廣使用。用木材及農作物殘渣為原料,以NaOH作催化劑,用Ca(OH)2作CO2吸收劑。該工藝優點:不使用氰化物和甲醛,操作安全,生產步驟少,產率高。
大學化學教學內容中有關綠色化學的例子很多,只要教師耐心去挖掘,改變講課思路,使學生在潛移默化中受到綠色化學教育,增加綠色素養,同時也使學生加深對所講內容的印象和理解,收到事半功倍的效果。我們教師應該與時俱進,開拓創新,充分利用現代化教學手段。將現代教育方法融入課堂教學中,利用多媒體技術集圖、文、聲、像和三維動畫為一體的特性,開發使用多媒體教學課件,展示綠色化學理念下的化學理論教學、化學實驗教學、綠色化學工藝、綠色能源等。使綠色化學理念在學生頭腦中生根發芽,視環境保護為己任,將來走向工作崗位后,為改善我們居住的環境,看見碧水藍天做出貢獻。
作者:張長水 單位:河南科技大學 化工與制藥學院
關鍵詞:化學教育;素質教育;課堂教學;實驗教學
素質教育是以提高受教育者綜合素質為目標的教育模式,它重視人的思想道德素質、能力培養、個性發展、身體健康和心理健康教育。21世紀的高等教育將不斷提高學生的綜合素質作為努力方向。越來越多的高等教育工作者認識到必須對本科生進行全面素質教育,使學生具有厚實、廣博的知識基礎,并培養他們綜合素質和創新能力。化學不僅在生命、材料、環境等領域內具有核心學科的地位,而且在社會生活中亦及其重要,化學教育是培養全面發展的工程技術人員知識結構和能力的重要組成部分。因此,許多高校在本科培養計劃中都重視非化學化工類專業的大學化學理論和實驗課程教育,旨在全面提高學生的化學素養和開拓學生的知識層次,以吻合21世紀的高等教育方向。
那么,如何利用化學教學所具有的學科特點培養出具有創新精神和實踐能力的專門人才,是值得化學教育者認真探討和總結的工作。
作為多年從事高校化學教育者,本人結合自身的教學經驗和體會,以創新教育為本,以教學改革為實,全面進行教育教學改革,加強對學生綜合素質尤其是創新思維、創新能力的培養,落實非化學化工類專業的大學化學理論和實驗課程的教學,并將教學心得撰于書面,以與大家共勉。
一、更新教學觀念,開拓創新教育
素質教育的核心是創新教育。高校教育應以創新教育為本,注重實踐開放性。培養學生的創新能力非常重要,也是教學改革的重要目的。創新能力主要指發現新問題,提出新方法,建立新理論,發明新技術的能力,是創新型人才必須具備的基本能力。創新能力包括一般工作能力、信息加工能力、運用創新的技法的能力以及成果的表現表達能力等,可分成創新學習能力和創新實踐能力兩大方面。創新學習能力包括敏銳的感知能力、持久的注意力、較強的工作能力、豐富的創新想象能力以及基于發散性思維和批判性思維的創新思維能力。創新教育的核心問題也是創新能力的重點在于創新思維能力的培養,而創新能力的最終表現則是把創新的思維、創新的思想轉化為解決問題的實踐能力。
全面進行教育教學改革,加強對學生創新能力的培養,已是對大學生素質教育的共識。創新能力的培養重在培養創新思維能力、動手操作和實踐能力,以及最終解決問題的能力。因此,要培養學生的創新能力,重在實踐,做到興趣的激發,思維的碰撞,心智的啟迪,知識的創新,情感的陶冶,人際的合作,信息的交流,智力的開發,技能的培養,成果的展示。創新意識培養是以培養創新人才為價值取向的素質教育,是推進素質教育的一個重要突破口,教學創新是實施創新意識培養的基本途徑。搞好教學創新,要明確教學創新的內容體系,探索創新性教學模式。
二、優化課堂教學,培養創新能力
素質教育并不是一種教育教學模式,而是教育面向未來的一種理念,應當體現在各項教育制度設計理念中,反映在相關的教育內容和方法上。而課堂教學是全面貫徹教育方針的主陣地,是全面落實素質教育的主渠道,是全面提高教學質量的主旋律,也是學生創新意識培養的主陣地。在化學素質教育教學中,優化課堂教學模式既是教學重點,也是實施素質教育之渠道。教育者必須做到:優化教學模式,提升學生自主學習能力;激發學生興趣,培養學生創新能力。
傳統的大學化學教學工作在基本素質、創新能力的培養方面較為簿弱。為此,教學改革的重點是教學內容和課程體系的改革。“學會學習”這一主題隨著人類邁入21世紀顯得越來越重要。課堂教學改革中的許多思路得益于這一主題,素質教育也不例外。培養學生的創造性思維和創新能力的創新教育,是素質教育中的一個核心問題。
教師應以培養學生獨立思考能力和自我管理能力為目標,為學生提供未來獨立學習所需的技巧和能力。首先,充分利用課堂教學形式,教好化學教學大綱中所規定的教學內容;同時,為學生的健康成長創造相對寬松的環境,提供必要的時間和空間條件保證;進而壓縮基礎課時,改革教學內容,減少知識重復講述,增加與社會發展要求相適應的新知識,增設前沿和交叉學科課程內容,以培養學生創新能力,改變學生的知識結構,全面提高學生的基本素質。教學內容和教學方法的改革應服務于學生適應社會發展、接受新知識能力的培養。引進多媒體技術,建立多層次、多渠道、多方面的立體信息交流網絡;改革傳統教學模式,優化教學過程,從知識傳授者這一角色中解放出來,成為學生學習的激發者、輔導者、各種能力的培養者;不僅拓寬學生的知識面,改變知識結構,而且利于學生的學習能力和創新能力的培養。
三、重塑實驗教學,激發創新思維
大學化學實驗不僅是一種驗證性的實踐活動,而且是一種探究性的實踐活動,它在創新教育中具有不可替代的作用。
新世紀的化學科學發展具有四大時代特點:一是發展迅速、成果驚人;二是進一步深化各學科間的相互交叉、相互滲透,增強科學技術綜合化、整體化的趨勢;三是極大拓展研究領域的時空與對象;四是研究成果轉化為生產力、從理論研究到實際生產應用的周期日臻縮短。因此,非化學化工專業化學教育不可避免地需要對化學實驗教學進行調整和重新整合,建立并完善化學實驗課程體系。
關鍵詞:化學工程實驗技術課程;改革;創新能力;策略
在量子力學的建立發展下,現代化學理論得到了快速發展,但實驗在化學研究和化學教學中仍占據非常重要的地位,高等化學教學中的實驗教學作用也日益突出。化學教學中的實驗教學在培養學生化學學習認知、研究能力和應用化學能力等方面發揮了重要的作用。在新課改的深入發展下,高等化學教學在講授了化學基本原理和化學實驗技能基礎上,開始著重培養學生獨立化學實驗設計的能力,注重對學生展開實驗技術和化學知識綜合應用能力的訓練[1-5]。高等化學實驗課程體系改革成為高等化學教育發展的重要內容,得到了越來越多人的關注。完整化的高等化學實驗教學改革內容包括化學實驗課程體系和課程內容的優化、化學實驗基地的建設、化學實驗具體實踐操作方法、化學實驗組織管理等,其中最為重要的是化學實驗課程體系。
1高等學校化學工程實驗技術課程發展現狀
在高校的擴招發展下,化學工程實驗技術課程實驗基地建設質量參差不齊,同時在學生畢業就業競爭的日益激烈下,在化學實驗教學中很多學生過度重視理論,輕視了實驗教學。現階段高等學校化學實驗教學存在的問題具體體現在以下幾個方面:(1)在化學工程技術實驗課程內容上存在“三多三少”的現象,從總體上看,依賴課堂理論教學的驗證性實驗課程較多,設計性的實驗課程少;獨立性的單元操作課程多,綜合性的實驗課程少;經典類型的實驗課程多,能反映最新科學研究成果的內容少。(2)化學工程技術實驗課程是根據化學理論課程體系設置的,在實驗課程的安排上過于強調對化學課堂教學的補充,忽視了化學實驗課程開設的本身特點,無法發揮出化學實驗課程的本身作用。(3)化學工程技術實驗課程教學模式單一,注重按照教師事先安排好的內容開展教學,無法發揮出學生學習的主觀能動性。
2化學工程技術實驗課程內容的設置
2.1精選基礎性、理論性強的化學實驗
化學工程技術實驗課程內容改革的指導思想是要加強學生動手操作能力的訓練,注重提升學生綜合素質的培養,通過化學實驗教學進一步鞏固學生在課堂上掌握的化學理論知識。為此,教師可以在有限的教學學時中,精選化學基礎理論實驗教學內容,如可以為城市土木工程建設專業的學生開設膠體溶液性質類實驗課程,在實際教學中要注重引導學生進行實驗教學方案的設計,具體包括實驗流程設計、膠體溶液的配制、實驗儀器的安裝和實驗操作等[6]。
2.2注重精簡重組驗證性化學實驗
化學工程技術實驗課程要減少驗證性實驗在總體實驗中的比重,驗證性實驗中繁多的驗證內容不利于激發學生的學習興趣,也不利于培養學生化學學習的綜合素質,浪費了有效的課堂教學時間。在原有的化學實驗教學中,“氧化還原反應與電化學”及“電解質溶液”是常見的驗證性實驗,實驗驗證過程簡單,方便學生的觀察,但在實驗操作過于簡單的情況下不利于調動學生學習積極性。為了解決這個問題,教師可以將這兩個實驗進行精簡處理,在兩個實驗的重組中以“氧化還原反應與電化學”實驗為主體內容,將“電解質溶液”的實驗內容融入到原來電池的組成和電動勢的測定中,讓學生在原有電池的電解質溶液中加入適當的物質,如氨水、硫化鈉等,之后應用精密的微安表對電池電動的情況進行觀察,從而了解物質濃度變化對電極電勢產生的影響[7-9]。這種精簡重組之后實驗的開展能夠提升學生學習的積極主動性,實現學生自主化學習。
2.3增設應用型和綜合應用型化學實驗
在化學工程技術實驗課程改革思想的指導下,教師要根據學生專業學習的特點增設應用型和綜合應用型化學實驗。例如,可以增設水硬度測定、金屬材料腐蝕和防護測定實驗、金屬材料老化等綜合型化學實驗。在水硬度測定實驗中,教師應用離子交換法和蒸餾法演示凈化水的過程,通過實驗向學生展示應用導電率來衡量和評價水純度的重要意義。學生對實驗興趣很高,為了獲得更精確的實驗數據,一次次反復驗證自己的實驗,改進自己實驗操作方式,對促進學生的化學學習具有重要意義。
3化學工程技術實驗課程教學過程
3.1教學方式的選擇
教師可以采用交互式的教學模式向學生具體介紹化學實驗技術原理和重難點問題,通過交互式實驗教學研究設計讓學生能夠有效解決化學實驗學習中遇到的難點問題。化學教師要根據化學工程技術實驗課程教學指導思想制定科學合理的教學方案。定期安排教師互相聽課,從而促進教師之間的教學交流,提升彼此教學水平[10]。應用多媒體技術開展化學工程技術實驗課程教學,通過多媒體的引入彌補傳統化學實驗教學視野狹窄的問題,緩解實驗教學經費和學生人數之間的矛盾問題。
3.2培養學生良好的化學實驗習慣
(1)教師要引導學生形成嚴謹、科學的實驗研究作風。這種作風在化學實驗操作中的表現是,學生能夠仔細觀察化學實驗操作出現的各種現象,在發現實驗現象和預期實驗構想存在出入時,學生要能夠從各方面查找誤差的原因,和其他學生進行討論,從而及時解決實驗操作中出現的問題。
(2)原始性實驗記錄對于學生實驗思路的形成、實驗規律的把握等具有重要意義。為此,在實驗開始階段,需要學生仔細、規范的記錄化學實驗現象和實驗操作獲得的結果。
(3)學生要養成良好的衛生習慣,在化學工程技術實驗課程過程中教師要監督學生注意做好實驗器具回收工作,不能隨意丟放實驗器材以及實驗產生的各種雜物。
3.3完善教學評價體系
在化學工程技術實驗課程教和學習的過程中建立相應的激勵評價機制,對提升學生的化學實驗能力,促進化學實驗教學發展具有重要的意義。為此,高等院校可以從化學工程技術實驗課程教學內容、教學方式、教學管理和教學評價等方面建立相應的實驗教學管理和評價考核機制[11]。在學生化學學習方面,學校要建立學生成績和學分結合的學習評價方法,具體包括學生能否按時到達實驗室、能否在實驗之間做好了充足的準備以及學生是否如實記錄了實驗操作過程和做好實驗總結。
4化學工程技術實驗課程師資隊伍建設
化學工程技術實驗課程教師隊伍的素質和能力對整個化學實驗體系運行發展具有重要的作用。為此,高校需要加快打造一支結構合理、人員素質高、掌握多種化學實驗教學技巧的教師隊伍[12]。為了充分發揮高素質化學實驗教師隊伍在化學工程技術實驗課程教學中的優勢,學校可以制定一系列能夠提升化學實驗教學質量、促進實驗化學有效運行的政策,充分發揮出教師在化學工程技術實驗課程教學中的優勢力量,培養學生化學學習綜合能力。
5完善化學工程技術實驗課程保障體系建設
高校需要從制度上進一步保障化學工程技術實驗課程教學的開展,通過化學工程技術實驗課程制度的建設,加強化學實驗指導教師對化學課程教學各個環節的重視,具體包括化學實驗教學方案、化學教學實驗過程和化學實驗結果的驗收管理等,充分發揮出化學實驗教學的重要地位和作用。
6結語
化學工程技術實驗課程的開展不僅僅是為了加強學生對所學化學理論的理解、提升學生化學基技能訓練和應用能力,更重要的是培養學生在生活實際中應用化學知識的能力。結合不同專業學生所學專業特點,進一步拓展學生化學知識面,提升學生化學學習興趣,實現學生對所學化學知識的靈活運用。學生化學工程技術能力和他們綜合能力的提升密切相關,科學合理的化學實驗內容和規范化的化學實驗技能訓練,對培養學生的自我創新藝術,提升學生的科學研究能力,增強學生在社會主義經濟市場中的競爭力具有重要作用。為此,需要有關教育人員根據不同專業學生化學學習的需要進一步完善化學實驗教學體系。
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關鍵詞:教學團隊;教學研究;教育教學;化學
中圖分類號:G642 文獻標識碼:A文章編號:16721101(2010)04009304
收稿日期:20100828
基金項目:安徽省高校重點教研基金項目資助(2008jyxm342)
作者簡介: 徐國財(1963-),男,安徽五河人,教授,博士,主要從事化學教學與研究工作。
Meditation on the construction of chemistry teaching team
XU Guo-cai,ZHANG Xiao-mei,
HE Jie,XING Hong-long,JI Xiao-li,YANG Yong-hui
(School of Chemical Engineering, Anhui University of Science and Technology, Huainan, Anhui232001, China)
Abstract: As strengthening the construction of teaching team is an important measure for implementing quality project of higher education, it is necessary to deeply comprehend the idea of constructing chemistry teaching team and to fully acknowledge the connotation of its construction. This paper expounds mainly the specialty and objectives of constructing chemistry teaching team in the two aspects of reform in chemistry practical teaching and chemistry education teaching.
Key words: teaching team; teaching and research; education teaching; chemistry
在國家教學質量工程建設中,教學團隊建設是其一項重要組成部分。所謂教學團隊,就是指以教學工作為主線,以學生為服務對象,以一些技能互補而又相互協作的教師為主體,以先進的教育思想理念為指導,以教學內容和教學方法的改革為主要途徑,以系列課程和專業建設為平臺,以提高教師教學水平、提高教育質量為目標,開展教學研究和教學建設的一種創新型的教學基本組織形式。化學教學團隊是2008年我校首次評選出的五個團隊之一,2010年推薦申報安徽省級優秀教學團隊。目前教學團隊共有教師26人,其中教授4人,副教授15人,具有博士學位5人,碩士學位19人。有教學輔助人員9人,其中高級實驗師1人。目前,化學教學團隊面向全校化學工程與技術、材料科學與工程、環境科學與工程、礦業工程、安全工程與技術、地質工程、機械工程等一級學科下的16個本科專業開設普通化學、工科化學、無機化學、無機與分析化學、分析化學、有機化學、物理化學等基礎化學課程,年均教學班級100多個。化學教學團隊是一支團結協作的集體。在教學上,有一批教學時間長、教學能力強、師德高尚、教學經驗豐富、教學特色鮮明、深受學生愛戴的主講教師。不僅能夠講授基礎化學課程,還為化工學院相關專業開設現代儀器分析技術、高分子化學、納米科技導論、工業催化、化工安全導論等專業選修課或通選課。教學團隊成員都具有受教育個性化的背景。教學團隊成員大多來自全國著名高校,有理科類學校、工科類學校、師范類學校、農林類學校等,有化學知識背景或化工專業背景,帶有各自學校的專業特色,基礎知識扎實。大多數都受過高層次學歷專業教育,業務知識系統,形成了集體特色鮮明的教學團隊。
一、化學教學團隊建設的理念
化學教學團隊的建設理念首先是構建一個和諧的團隊環境。所謂團隊,是指有一定技能、愿意為了共同的目標而由相互協作的個體所組成的群體。化學教學團隊就是基于化學教學平臺具有基本的化學教學技能和職業資格的教師構成的化學教學組織。所謂和諧就是融洽,和諧的本意就是和睦協調,和諧環境就是團結協作的氣氛。和諧環境的特征就是本環境中的成員彼此相互尊重相互學習相互促進共同進步。化學團隊的和諧環境就是把化學教育教學演繹為生動活潑的舞臺,團隊成員都有一個共同的愿景,在團結協調的氣氛中酣暢淋漓的工作。團隊的每一位成員都有一致的目標,就是以責任心、高水平的教學相長態度對待每一位大學生、每一門課程和每一堂課。成員個體的目標也反映了團隊的目標,而團隊的目標不僅如此,同時還包括促進團隊成員成長和進步。構建一個化學團隊的和諧環境,有利于提升教師特別是青年教師的認同感和歸屬感、完善其職業認知、提高其工作積極性和創造性。和諧團隊環境可以促進教師之間知識的融合、思路的啟迪,可實現成員之間的優勢互補、相互借鑒和共同提高。在一個和諧的教學團隊中,圍繞化學教學進行溝通、交流,容易得到相互支持和尊重,能夠打造一個中流砥柱的教學組織。
化學教學團隊要構建成一個學習型組織。團隊中的每個人都具有一種共同使命、共同價值觀和共同目標,既是學習者又是助學者。學習型組織的最好體現就是為了完成共同的化學教學任務而開展各種化學教研活動,或是示范教學、嘗試教學等是團隊成員反思基本業務素質的良好時機;或是小型化學論壇、化學講座都是團隊成員拓展知識視野取長補短的平臺;或是板書教學比賽、實驗教學比賽都是團隊成員教學技能學習提高的機會。團隊成員的成長與發展離不開教師群體組織的影響和推動、離不開成員之間的相互學習和借鑒。學習型組織是化學教學團隊的建設理念的具體體現。
化學教學團隊要構筑成一個優質教學資源庫。團隊成員通過開展教學觀摩、公開教學、示范教學等活動,展開探討、切磋經驗,彼此間進行交流和溝通,提升自我認識知識駕馭知識的能力、內化教學意識,凝練教學內容、探索教學規律,提高教學技能,創新教學方法和手段,每一位成員都將逐步成為優質資源,整個團隊成為一個優質資源群,從而為課堂教學提供一個優質的教學資源,從整體上提高教學質量和效果。
二、化學教學團隊建設的內涵
化學教學團隊內涵建設主要表現在教師隊伍建設、教學成果與學術交流等。隊伍建設是團隊建設的核心內容,而隊伍建設的主體內容是培養和造就成熟的青年教師,構建一個梯度合理梯級過硬的教學團隊。在教學與科研實踐中給青年教師提供更多的發展機會,把青年教師鍛造成教壇新秀和科研能手。制度保障是隊伍建設的規范性和常效性的基礎,優化隊伍建設的政策環境和激勵機制。先后以優秀教學團隊基金為基礎,制定了《關于青年教師培養的若干規定》、《青年教師指導教師職責》、《青年教師參加學術活動的規定》等規章制度,把隊伍建設中的制度建設推進一步,始終把青年隊伍的培養作為師資隊伍建設中的重點,以制度保障教師隊伍建設。
化學教學團隊依據學校現行人才政策,實行引進人才和在職培養(國內外進修)相結合的辦法,不斷提高教師隊伍的學歷層次。加強對現有人才的培養,鼓勵教師攻讀高學位或進修提高,教學隊伍中現有8名教師在南京大學等國內高校在職攻讀博士學位,2名教輔人員在本校在職攻讀碩士學位。同時選送2名青年教師到美國和日本大學進修深造,開闊眼界,中外結合,提升自己。
重視科研工作是教學團隊隊伍建設的重要方面。科研與教學互動是教師學術水平不斷提高,教學不斷進步的基礎。科研是新知識的源,教學是新知識的流,教學團隊的建設既要開源又要疏流,讓學生在新知識的源遠流長中受到滋潤和熏陶。教學團隊成員有幾個科研方向,諸如有機復合無機納米材料、有機手性合成技術、光功能高分子材料、煤化工氣化催化技術等,鼓勵教師結合書本知識把科研新知識及時傳授出來,讓學生領略科技發展的魅力,鼓勵學生發奮學習。良好的教學科研互動,尤其是青年教師在受到學生的欽佩和愛戴氣氛中增強了自信心和工作動力。化學教學團隊近幾年在科研成果的基礎上陸續出版了《納米復合材料》、《光固化技術理論與實踐》和《納米科技導論》等學術著作5部,團隊成員在提升自己的學術水平同時,有力地促進了教學水平和教學質量的提高。
積極參與或組織國內教學研討活動。化學教學團隊每年都積極參加全國大學化學化工課程論壇,以及由高等教育出版社協調各高校主辦的教學研討會,取長補短,提高自我教學改革的創新意識和水平,促進教師積極總結和撰寫教學思想教學改革體會和教學研究成果。在每年的大學化學論壇的教學文集中,團隊成員都有2-3篇接受出版的教學研究文章。利用課程論壇,自我加壓宣傳自己,只有不斷地創新教學鉆研教學、及時總結自己教學經驗,才能有的放矢介紹和宣傳團隊建設,才能贏得同行們的熱評和稱贊,才能進一步提升建設團隊的信心。2009年的大學化學化工課程論壇在合肥舉辦,利用天時地利人和的機遇,組織20多團隊成員參加了全部的會場教學交流,其中一人參加主題發言。認識教學改革的發展趨勢和最新成果,體會他人的教學特點反思自己的教學不足,提升自己的教學能力和教學質量。結合質量工程建設,2008年團隊組織了安徽省高校有機化學精品課程建設研討會,來自全省10余所高校的40多位代表進行了課程建設交流,增加了青年教師的見識,擴大了青年教師的視野,提高了青年教師鉆研教學改革的意識,增進了青年教師彼此間的友誼。在教學改革的交流中,更好地培養青年教師成長。目前化學教學團隊承擔安徽省級重點課程、精品課程等三門、國家級和安徽省級十一五規劃教材各一部。積極撰寫編寫富有自己教學特點的教學研究成果的教材,先后出版了《工科化學》、《普通化學》、《有機化學》和《化工安全導論》等教材。
三、化學團隊建設具有的特殊性――實驗教學的改革
化學教學團隊建設的一個重要方面是實驗教學建設,這是區別其他教學團隊的顯著特點。實驗教學的目的是使學生掌握化學實驗的基本操作和技能,理解化學理論課程內容,增強學生的實踐創新能力。化學團隊發揮集體協作的優越性,在實驗教學中注重實驗的綜合性與實踐性的改革,探索綜合型和設計型實驗教學的新方法新內容。
所謂綜合型實驗教學,就是以教師輔導為輔,學生獨立操作為主,實驗過程蘊含多個實驗關鍵點的實驗教學模式。通過化學實驗內容、方法、手段的綜合,掌握化學綜合知識,培養全面思考和解決化學問題的思維方式,運用綜合分析問題、解決問題的方法和手段,達到培養綜合應用化學化工知識的能力和素質。同時培養學生實事求是的科學態度和相互協作的團隊精神,并為后繼的實驗課程打下良好的基礎。在綜合型實驗訓練基礎上,為進一步訓練學生完整的實驗方法和科學研究思維,以培養學生的科研素質和創新能力,設計型實驗課應運而生。所謂設計型實驗教學,就是指學生根據實驗指導教師提供的實驗項目和可選擇題目,自選感興趣的內容,用所學的理論知識和基本實驗技能,查閱有關資料,自行設計實驗方案和實驗路線,獨立完成整個實驗過程,達到實驗目標的實驗教學模式。設計型實驗是一種充分發揮學生的智慧、創新能力和動手能力,對操作技能訓練的實驗。團隊成員為了摸索綜合型和設計型實驗的可操作性,反復實驗,將原來單一化合物的合成驗證型實驗更新為綜合型的多步合成實驗;將原來單一驗證性的性質實驗及部分單一的基本操作技能訓練實驗更新為有關的綜合性驗,對設計型實驗的多種可能性加以推敲,篩選最佳實驗路線和方案,對學生可能選定的實驗題目及其實驗路線方案,團隊成員必須心中有數,具有現場甄別力和評判力。綜合型和設計型實驗的篩選和確認,凝結了團隊成員的心血和智慧,凝聚了成員對化學教育的熱愛和追求,在實驗類型和題目的認定過程中,增強了團隊成員的凝聚力,也提升了教師實驗操作水平。
綜合型和設計型實驗教學不僅是教學形式的變化,而且是實驗教學的內在本質的體現。團隊成員在篩選和判定綜合型和設計型實驗過程中,進一步加深對化學實驗教學內在規律的認識,加深對化學實驗的內在本質的理解。通過多步化學實驗的綜合,可培養學生多方位考慮問題的大局意識;通過化學實驗方案設計,可啟迪學生的創新意識;通過化學實驗項目中的設備和儀器的調試,可培養學生的實際操作技能;通過化學實驗中出現的問題,可培養學生思考解決問題解決問題的能力。
化學教學團隊在實驗教學中既注重實驗教學的實踐性和改革創新,也注重實驗教學改革的成果集成,先后組織相關教師編寫了基礎化學實驗系列教材,出版了《物理化學實驗指導》、《有機化學實驗指導》、《普通化學實驗指導》、《無機與分析化學實驗指導》等叢書。為發揮團隊成員的團結協作精神,確立了叢書編寫的基本原則:因才施教,既滿足教學基本要求,又為學有余力者提供能力訓練的機會;既是實驗教材,又作為撰寫實驗報告的范本。通過共同努力,從而形成完整的適合我院教學特點的實驗指導系列叢書。團隊成員經過努力,富集智慧和創新精神的系列化學實驗叢書表現出應有的特色;在保證基本實驗操作得到訓練的前題下,編寫了部分趣味性實驗,使教材的趣味性增加;教材中各種實驗也盡可能從環保的角度進行選材,將實驗使用的化學試劑用量減少至最低量,以減少化學污染物的排放量,體現環保意識;綜合型實驗有較詳細的操作步驟,使學生運用綜合基礎知識、實驗技能和測試方法,培養化學實驗操的正確性和精準性。設計型實驗對學生提出實驗要求,提示實驗關鍵和參考文獻,要求學生獨立設計方案,完成實驗。
結合綜合型和設計型實驗的改革和探索,化學教學團隊針對實驗教學中存在的問題,目前正在錄制化學實驗示范教學片,結合實驗多媒體教學資源中心,創建可視化實驗室,把現場教學和可視化教學有機結合起來,以進一步提高實驗教學效果和實驗教學品位。
為了檢驗化學實驗的教學效果,化學教學團隊已連續舉辦三次大學化學實驗競賽,每次參賽學生有一千多人甚至二千人,競賽在筆試基礎上由抽簽方式決定具體實驗項目。大學化學實驗競賽,不僅提高了大學生學習化學的興趣,提供了展示大學生風采的平臺,而且檢驗了化學教學團隊成員組織化學實驗競賽的能力和化學實驗教學水平。
四、化學團隊建設的目標所在――教育教學質量提升
教師是人才培養質量保障體系中的第一要素。在化學團隊建設中,每一位團隊成員必須努力成為一名合格甚至優秀的大學教師,能夠清楚地認識到如何提高教學質量,及時總結提高教學質量的要素。
化學教學團隊在建設過程中,倡導化學教學要興趣化教與學。興趣是導師,興趣化講授和興趣化學習是教育的一種境界,把教學過程興趣化,把課堂激情化,把教室活躍化。圍繞書本知識學習這個中心,適當安排優秀學生自學講課,教師跟進補充完善,讓學生切身體會教師授課的艱辛,領受教師授課的風采。把教與學演繹為一種高尚的師生共同的游戲活動。
倡導團隊成員是做青年學生的朋友。做同學們的朋友,經常給同學們集體或個別補課,深入同學之間了解同學生活、理解同學的喜怒哀樂,盡可能為同學們排憂解難,引導學生健康愉快生活,增進師生友誼,做青年學生的知心朋友。讓學生在師生彼此理解中學習,不僅提高學習效果,而且能夠學到如何做人。
倡導團隊成員博學多才。大學教育僅講授書本知識是不夠的,必須把與書本知識相關的知識融會貫通在教學過程中。三聚氰胺奶粉事件人人皆知,在講授有機化學的分子結構時,適時穿插三聚氰胺事件的原理和危害以及防范辦法;在化工安全授課過程中巧妙地引入食品蘇丹紅事件。把書本知識社會化,生活現象理論化,社會現象哲理化。借助青年學生的好奇心,即活躍課堂授課的氣氛,又增強課堂授課的效果,擴大同學們知識面。
倡導團隊成員實時傳授傳統文化知識。大學教師要不斷豐富和更新文化知識,近幾年中央電視臺的名家講壇掀起了傳統文化傳播與學習的大潮,我們應積極從中吸取營養,豐富自己傳統文化知識。在課堂上,把傳統文化與課本知識有機結合,讓同學們在現代文明與傳統文化交匯中融匯古今,領略古人的智慧,吸納哲人的評判,欣賞前人的文采,內化自己的學識。傳統文化的傳播,展現愛國主義的精神,增強民族自豪感,熱愛自己熱愛祖國。
倡導團隊成員善于禮與德的引導。大學教育的任務是提升人的基本素質,教師應準確地引導青年學生知書達禮,把簡單事情做好,引導青年學生不闖紅燈,不在教室吃食物,按時上課,每個同學做到了,一個集體就做到了,一個局部良好的風氣就形成了,局部的整合就是整體,就能夠演化出一個良好的社會風尚。關心他人就是關心自己,和諧的集體是自己創造的,在大學時代個人成長借用孔子的話說:毋意、毋已、毋固、毋我。這樣才能提高品質,才能成為性格健全、品行端正的新時代大學生。
提高教育教學質量的根本所在是廣大教師的教育教學水平。化學教學團隊建設努力打造一批教學質量優秀的教師,所謂教學質量優秀的教師就是被廣大青年學生普遍接受、認可和歡迎的教師;是能夠激發和引導青年學生學習興趣的教師;是廣大青年學生的良師益友。
化學教學團隊的建設是長期的,每一位成員都在為團隊爭光、都以團隊建設為榮光。每一位成員都在用人格的力量內化自己,昭示學生,教學相長。
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探討了山東農業大學基礎化學實驗課程體系的改革與實踐,將原來分別附屬于各教研室的實驗課合并為一門基礎化學實驗課,成立基礎化學實驗中心,減少了課時,調整了實驗內容,改革了教學方法,建立了完善的成績評定方法,提高了教學質量和教學水平,提高了學生的實驗技能和科研素質,同時對今后該課程的進一步改革提出了設想。
關鍵詞:
農業院校;基礎化學實驗;改革
近些年,科技技術發展尤為迅速,而伴隨著科學技術的提高,傳統的化學實驗教學方式已經難以適應高等學校的教學需要。實驗是一切科學創造的源泉,沒有足夠的科學實驗研究,不但難于解決生產實際問題,也不可能提出什么突破性理論[1]。作為大學化學實驗課程,除了要讓學生更好地理解、鞏固和加深所學的理論知識,還要培養學生的科學思維,提高學生運用所學的理論知識去解決問題的能力,培養學生團結協作、獻身科學和勇于探索的精神[2-3]。基礎化學實驗課程是農業院校課程體系中重要組成部分,是當代農學專業大學生必修課程,也是其學好后續課程的重要基礎課程[4]。以前,基礎化學實驗課在農業大學的課程設置中,基本都是附設在化學理論課之中,地位不夠突出。這就使得部分教師和學生在一定程度上認為該課程不夠重要,教師授課積極性,學生學習積極性不高,這在很大程度上限制了學生的創造性,不利于學生實際操作能力和解決問題能力的培養。為此,我們著重對基礎化學實驗教學體系、教學內容、教學方法和成績評定方式進行了改革。經過教師和學生的共同努力,我們的改革取得了一定的效果。
1教學體系的改革
基礎化學實驗課程教學體系的改革是實驗教學改革順利進行的基本保證。在2003年以前,我院基礎化學實驗課程教學的任務分別屬于無機化學教研室、分析化學教研室、物理化學教研室和有機化學教研室,在課程內容設置上有一定的重復現象,儀器設備利用率不高,實驗資源浪費嚴重。在學校的大力支持下,將四大化學(無機化學、分析化學、有機化學、物理化學)實驗室合并,于2003年7月組建校級“基礎化學實驗教學中心”,設主任一名,副主任兩名,實行中心主任負責制。經過10多年的發展,實驗教學中心目前有實驗技術人員10名,實驗教師40余人。改革后,實驗中心用于基礎化學實驗教學的實驗用房有80余間。由基礎化學課程組負責確定課程內容,實驗中心負責準備實驗器材和藥品。實驗中心負責統一調配實驗儀器和設備,杜絕了實驗儀器的重復購置和利用率不高的問題。
2教學內容的改革
通過優化課程內容,將原來的無機化學實驗、分析化學實驗、有機化學實驗、物理化學實驗合并為一門單列的《基礎化學實驗》,刪除了一些重復的、陳舊的實驗內容,增加適應現代化發展的新內容,共90學時,分兩學期完成,單獨進行考試。在研究了其他院校最新教材的基礎上,并結合我校的教學工作經驗和教改成果,組織教師編寫了《基礎化學實驗》教材,已于2013年由化學工業出版社正式出版。教材中的時刻內容,主要以學習和掌握實驗的基本操作技能為主,以培養學生分析問題。解決問題的能力。如明礬的制備及產品性質檢驗、乙酰苯胺的制備等。也綜合考慮了農業院校的特點,在本教材中適當選取了一些和農業、生物科學、動物科學等專業相關的實驗,如從茶葉中提取咖啡因、從肉桂皮中提取肉桂醛、糖類化合物的性質、維生素C的測定等。在實驗過程中,注重實驗的綠色化。對有毒化學藥品遵循“微量、回收、重復使用、處理”的原則,從原料綠色化、反應綠色化、催化劑綠色化、溶劑綠色化、產品綠色化等方面綜合考慮。氧化還原反應實驗中關于H2O2氧化性的實驗,一般是Pb2++S2-=PbS,PbS+4H2O2=PbSO4+4H2O。Pb2+是有毒重金屬,實驗中應該避免使用,可以用H2O2與I-反應生成I2,實驗現象也很明顯,同樣可以達到實驗目的;乙酸乙酯的合成實驗中,用硫酸作為催化劑雖然催化效果好,但是濃硫酸腐蝕性強,污染環境,可以考慮用其它路易斯酸或分子篩代替;在實驗硫酸亞鐵銨的制備與純度檢驗中,實驗完畢后產品硫酸亞鐵銨應收集,以免造成污染和浪費,還可以在后續實驗中經提純后繼續使用,如在分光光度法測鐵實驗中,就可以利用提純后的硫酸亞鐵銨配制鐵標準溶液,既實現了實驗藥品的節約,也實現了實驗的連續性。
3教學方法的改革
每次實驗前教師均集體備課,重點是該實驗的操作、改進、注意事項等,由一位教師主講,然后由其他教師進行補充,最后大家一起討論,以提高實驗的效果。所有實驗教師課前均做預試,檢驗實驗試劑有無問題,試劑用量對是否在要求范圍之內,探討學生在實驗中可能出現的問題的操作及解決方法。學生在進入實驗室做實驗前,要做好預習工作,除了了解實驗內容和實驗步驟外,還要求學生去圖書館或者運用網絡技術查詢實驗中用到藥品的理化性質,藥品使用時的注意事項等等,并按照要求皮寫出預習實驗報告。教師認真檢查學生的預習實驗報告,并在報告上簽字。對于不合格的預習報告,責令其重新寫。以此讓學生養成良好的實驗前預習的習慣。教師講解實驗時一改過去先講目的、原理,后講實驗步驟的傳統講授模式,而是多媒體授課,結合提出問題,讓學生回答的課堂討論教學方式為主[5]。將實驗教材中的具體實驗的實驗目的、實驗原理、實驗步驟、實驗注意事項、實驗儀器使用規范和注意事項等內容設計成不同的問題,讓學生參考教材回答。通過這種方式,將學生的學習積極性調動起來,轉變學生的學習方式,促進學生的主動式學習。另外,我們還將學生講解實驗與教師補充結合起來,進一步調動學生的學習積極性,增加學生對實驗的理解。在實驗課程進行過程中,任課教師要加強對學生基本操作的指導,及時發現學生操作過程中出現的問題,并做到及時就診糾正。對學生在實驗過程中提出的疑問,不要直接告訴其答案,要引導學生自己去思考,啟發學生的思維,培養學生獨立思考和解決問題的能力。實驗過程中,我們允許學生實驗失敗,但要求學生的實驗報告中要仔細總結失敗的原因,避免以后繼續出現類似的錯誤。實驗結束后,要求學生按要求獨立完成實驗報告,實驗報告中的目的、原理、步驟可以簡寫,重點是記錄實驗數據的處理,實驗中出現的問題及解決方法,對本次實驗的體會、總結,鼓勵學生對現有實驗內容提出改革方案。培養學生的獨立思考能力和創新意識。
4成績評定的改革
基礎化學實驗考核一直是高等院校實驗教學改革的熱點問題[6-7]。而將實驗考核量化、多元化、標準化和體現客觀公正一直是大家努力的方向[8]。成績是檢驗學生學習效果的重要依據,所以這個成績要全面、公正地反映學生的真實水平。經過多年教學實踐,我們將學生的基礎化學實驗成績分為四大塊:預習、操作、報告、期末考試,分別占總成績的比例為1∶3∶3∶3。預習成績包括預習實驗報告和課堂提問;操作成績包括學生操作的正確性、規范性,實驗過程中對待實驗的態度和課堂紀律,實驗數據的正確性和原始記錄的完整性,實驗完畢后的衛生情況;報告成績包括實驗報告的書寫格式是否正確,書寫是否端正,數據處理是否正確,對本次實驗的總結、體會和建議;期末考試內容主要是實驗操作,每個學生自己獨立操作一個實驗,教師評分。經過多年實踐,這種成績評定方式能較好的體現學生的實際水平,提高了學生的動手能力和解決問題的能力。
5結語
我們學院的基礎化學實驗教學改革剛剛進入起步階段,以后還有很多地方有待實踐檢驗。我們也深深體會到,在高校大規模擴招的今天,要想提高教學水平和教學質量,培養出適應21世紀的復合型人才,教學改革是唯一的道路。
作者:周云雷 殷煥順 付蕾 艾仕云 單位:山東農業大學化學與材料科學學院
參考文獻
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關鍵詞:應用化學綜合實驗;意義;創新能力;
長期以來,各高校十分重視基礎化學實驗課的教學。 實踐證明,這對于培養學生的基本技能很必要。但是,人們在教學中也發現,僅僅加強基礎訓練是不夠的。 這一點反映在學生準備畢業論文時,不能較快地投入到課題研究之中,尤其在實驗方案設計、儀器設備安裝配套、文獻消化、論文撰寫及答辯等方面不盡如人意。本文根據應用化學專業的實際情況和特點,吸取了兄弟院校的經驗,從2007年起,在大學四年級上學期學生完成了各基礎化學實驗課后,進行畢業論文之前,開設了這門必修課——《應用化學綜合實驗》課,這對提高學生的科研素質及創新能力起到了很大的作用。
一、開設《應用化學綜合實驗》課程的意義
1. 1 學科發展的需要
化學是一門實驗性極強的科學,在現代科學技術發展越來越綜合化、整體化的今天,化學也不例外,它在繼續分支的同時,更重要的趨勢是走向綜合化。19世紀形成的無機、分析、有機、物化四大學科的內部,在分支和綜合、交叉和滲透中逐漸填平模糊界線。因此為了培養“未來化學人才應具有研究,開發和創新能力”,高等化學教育也必須改變專業間的“各自為戰”的傳統,強調綜合性和整體性的素質教育,在分析—綜合的杠桿上著重向綜合一頭尋找新平衡點[ 1 ]。《應用化學綜合實驗》課程的開設,正是在四大基礎化學實驗課的基礎上,使學生學會怎樣將各門課程的知識綜合起來,解決做畢業論文面臨的并非運用某一門學科可以解決的科研實際問題。
1. 2 培養學生專業素質全面發展的需要
在開設《應用化學綜合實驗》課之前,學生進行畢業論文時,由于缺乏綜合實驗能力,常常不能很快地投入到課題研究中去, 論文的撰寫和答辯質量也受到影響。《應用化學綜合實驗》課的開設,能使學生在完成各門基礎化學實驗課學習后和進行畢業論文之前,正規、全面地接受無機、分析、有機、物化等綜合化學實驗的訓練。這門課程所開設的實驗不同以往做過的基礎化學實驗課,以往的實驗只是單純地涉及到本專業的內容。而《應用化學綜合實驗》涉及到的知識很廣,包括了四大基礎化學實驗的多門知識。學生通過實驗不僅可以鞏固這些知識,而且有助于對基礎化學知識的深化、知識結構的改變和各種能力的提高。《應用化學綜合實驗》課的開設,不僅完全符合“把化學專業的本科生培養成合格的、知識和技能全面發展的、能從事多方面實驗工作的研究人才”的教育思想,而且對增強學生的現代意識,培養學生的動手能力、科學思維能力和創新能力,養成良好的科研習慣起到了積極的作用。
二、《應用化學綜合實驗》課程的教學內容
《應用化學綜合實驗》課程內容的選擇,既要在四大基礎化學實驗課的基礎上使學生學會怎樣將各門課程的知識綜合起來,又要根據本專業課程設置情況及實際需要,融進一些有新意、能真正體現“綜合”兩字的內容。為此,大膽采用“實驗內容的科研性”[ 2 ] ,使本課程內容與課題組科學研究項目緊密結合,把科學工作的基本方法引入實驗教學中。 例如:“玉米淀粉醋酸酯的合成及物性研究” 參考了我院教師的研究成果, 將無機、分析、有機實驗的內容自然地綜合:樣品的前處理需無機化學實驗技能;合成反應需有機化學實驗技能;取代度的分析和分光光度法測透明度等需分析化學實驗技能。因此,本實驗結果達到了融合前述課內容的目的。
此外還擬增設選做方面的內容,這就是本課程的另一個重要內容。 通過學生自選實驗題目,具體內容根據學生各自的興趣來挑選,以滿足不同層次學生的興趣需要。另外,擬設立“實驗討論”課,它能加強學生的口頭表達能力,為畢業答辯及擇業做準備性訓練。
三、教學過程
3.1 培養學生的獨立科研能力
綜合化學實驗內容給予了學生更大的展現自身能力的機會,取消了一些基礎化學實驗中的強制性規定,給予了學生更多的主動性和積極性。 同時,在教學中對學生提出要求:(1) 認真預習和查閱有關資料,預習效果及查閱資料的充分程度反映在學生的實驗過程中,預習得好,不僅能較準確分析解釋實驗現象,而且對實驗步驟熟悉,操作準確,完成實驗速度快;(2) 準確做好原始記錄,記錄結果是否準確細致體現在實驗報告的結果與討論中; (3) 評價方式不以結果論實驗成功或失敗,實驗不成功可以重做,但必須分析失敗原因,弄清楚錯在哪里;(4) 不限制實驗時間,各人可以根據自己的實驗進展情況自由地延長或縮短時間,但每個學生必須對自己所做實驗負責到底,直到實驗成功。 這些舉措的實施增強了學生的科研自主性和積極性,學生查閱文獻的能力明顯提高,能科學地運用原始文獻的數據來解釋實驗現象并進行結果討論,有的甚至能創造性地提出自己的實驗方案來改進實驗裝置,特別是學生排除實驗故障能力比以前有很大的提高。
《應用化學綜合實驗》課程的教學過程旨在鍛煉培養學生獨立從事科研的能力,即獨立完成查閱文獻—列出實驗方案—獨立完成實驗—完成實驗總結報告,提高學生進行科學研究的基本能力。實驗采用“全開放”的實驗措施,教師首先定題,學生可根據自己的知識水平去查閱文獻,寫出實驗預習報告,其具體的實施方案交教師審查。此時教師要引導學生對實驗方法進行選擇,鼓勵學生勇于創新。這樣做明顯地使實驗質量得到提高,更重要的是鍛煉了學生獨立完成課題和科研任務的能力。
3. 2 發揮教師引導作用
《應用化學綜合實驗》是具有一定深度和廣度的實驗。教學過程中,學生是學習的主體,知識和能力只有內化為學生自身素質,才能達到教育的最終目的。但學生的這種“內化”并不是自動完成的,必須有教師適時的點撥。課程的開設雖然從各個方面為學生的“綜合升華”提供了外部條件,學生也能主動地投入到研究和探索中去并順利地完成實驗,但此時學生作為知識“升華”的主體,尚不能站在主體高度去縱觀全局。因此,教學中教師應充分發揮引導作用,有意識地引導學生發掘課程中各個實驗中的知識交叉點,分析知識的相關點,進而解決相關點中聯系緊密的問題。學生通過具體實驗內容的訓練,能將過去學到的理論知識用來解決具體課題,并通過查閱文獻,提出具體方案,并使實驗技巧和動手能力得到了提高,這對訓練學生掌握科研方法很有幫助。 #p#分頁標題#e#
3. 3 教學方法
由于《應用化學綜合實驗》在課程結構和內容上有重大轉變,而且強調綜合能力的培養,因而必須注意教學過程中的教學方法,故采用了“教師宏觀控制”的教學方法[ 4 ] ,但是,要達到學生能力全面提高的目的,還應注重“細微教學”:從大處著眼,小處著手。如嚴格檢查學生的原始實驗記錄,強調其規范化、完整性,并把它作為實驗報告的不可缺少的一部分。
四、開設《應用化學綜合實驗》課程的效果
《應用化學綜合實驗》的開設,是化學實驗教學的一種探索,作為實驗教學課程剛剛起步,需要我們在實踐中不斷地總結經驗,共同商討并不斷完善。課程開設后所取得的效果可從教師的評價和學生的反映看出。主要表現在以下幾個方面:
(1) 拓寬了學生的知識面。綜合實驗的內容包含了化學專業各學科(如無機、分析、物化、有機) 的實驗方法和技能及其相關的理論知識,這樣大大拓寬了學生的知識面,克服了由于專業劃分過細、知識分割過窄導致的學生知識面過窄的弊端。同時,實驗內容上增加了反映學科前沿領域(如藥物合成設計) 的實驗,實驗技術上應用了近代先進的技術(如核磁共振、紅外光譜等),這樣可使學生了解和學習到學科前沿領域的新知識和先進的現代實驗技術。
(2) 充分發揮了學生的主動性和積極性。綜合化學實驗的形式是學生自己查閱文獻資料,自己設計實驗方案,獨立開展實驗,這樣學生本人成為實驗的主人,改變了以前教師要學生做實驗的被動局面,大大提高了學生做實驗的主動性和積極性。
(3) 促進了學生能力的培養和提高。綜合化學實驗不是單一的驗證式實驗,更不是簡單的拼湊,不能按傳統的“按方抓藥”方式完成,而需要通過多種實驗方法、技能以及理論知識的綜合應用才能完成。這樣就克服了傳統實驗中各實驗方法和技能互不相關的脫節現象,培養和訓練了綜合應用的能力。
(4) 對畢業論文工作做了良好的鋪墊。據指導畢業論文的教師反映,自從開設《綜合化學實驗》后,學生的科研能力有了很大的提高。 首先體現在學生拿到指導教師的論文課題后,馬上可以著手查閱論文所需要的文獻資料,從中選擇出完成該課題的最佳方案,進而給自己的畢業論文實驗制定一個方案,如:需要些什么資料,做多少化學實驗,以及測試手段等。但是在開設《應用化學綜合實驗》課程之前,指導教師發現學生較難進入狀態,比較依賴指導教師完成畢業論文。這樣,一方面使在大學里最重要的一次科研活動成為一種任務,學生帶著壓力去完成;另一方面學生的積極性也沒有充分發揮出來,影響了學生的科研素質及創新能力的提高。《應用化學綜合實驗》開設后,它能將基礎實驗和綜合實驗知識循序漸進地聯系起來,學生的知識結構和實驗技能完整化、系統化,這樣不僅使學生能順利地進入論文階段,畢業論文的質量顯著提高,而且有利于培養合格的、知識和技能全面發展、能從事多方面實際工作的人才。
總之,《應用化學綜合實驗》的開設,改變了過去各基礎實驗自成體系,相互脫節的傳統模式,同時也克服了過去各專門化實驗內容過細過窄的不良弊端。對增強學生現代實驗意識,培養創新和科學思維能力,養成良好的科學研究習慣均起到積極的作用。這門課程的開設也符合把化學專業的本科生培養成合格的、知識和技能全面發展的、能從事多方面實驗技能的化學研究人才的教育指導思想。
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前 言
化學實驗是一門重要的課程,可以培養大學生的動手能力,鞏固理論課上學到的知識,在實驗中對化學增加感性認識[1]。實驗能力的高低是衡量大學化學專業學生綜合素養的重要標志之一。正因為此,各高校在實驗課程設置、內容目標、實驗資源、教學模式、評價方法等方面積極進行改革,以促進學生實驗能力的提高[2]。
一、大學生化學實驗課程教學改革的目的
化學實驗課程主要包括無機化學、有機化學、分析化學、儀器分析、物理化學的相關實驗,其目的是培養學生的基本化學實驗技能、基本化學計算、實驗設計、實驗操作、數據采集和分析處理能力,常規和部分貴重儀器的使用、圖譜解析,實驗總結與報告能力。進行化學實驗教學改革的目的主要有以下幾個方面[3]:
1.培養學生基本操作技能的規范性
玻璃器具使用、天平使用、真空泵使用、滴定分析、抽濾、分離、洗滌等,實驗器材的維護及正確放置、標簽的書寫、實驗廢棄物處置等,都屬于基本操作的范疇,規范地掌握這些基本操作,是形成良好實驗行為的基礎,也是學生基本科學素質的體現。這些素質的欠缺,將影響學生的未來發展,甚至人身安全,因為許多化學實驗室事故的發生都是由于操作不規范而引發的。因此,化學實驗教學必須在培養學生操作的規范性方面下足功夫,教師的指導必須嚴格到位。
2.強調基礎性實驗的作用和重要性
在當前強調培養創新人才、加強綜合性實驗的同時,不要忘記和淡化基礎性實驗。沒有基礎或基礎不牢,就談不上綜合,更談不上創新。因此,在教學資源的調配上,要始終抓好基礎性實驗的教學安排,配備足夠的師資、教學時間和教學設備等,這是需要由實驗教學管理部門統籌考慮的工作。
3.訓練學生的表達與分析能力
經過一系列測試獲得一批實驗數據,對這些數據進行科學處理與分析,進而得出科學結論,不僅是對教學實驗的總結,而且也是科研的重要環節之一。這種能力的培養十分重要,如果在這方面重視不夠,就會導致學生的歸納、總結與分析能力不強,提出問題、提出新概念的能力不強,這最終會影響學生的創造能力。
4.培養學生綜合素質
學生思維的多樣性、觀察能力、耐心、細致、沉穩、有序等素質需要依靠實驗過程的點滴訓練和積累,這是一個長期的過程,需要在實驗教學中精心培養,需要教師進行耐心細致的、科學的指導。大學生化學實驗綜合素質的培養需要從選擇題目開始,到實驗設計、實驗操作、結果分析、問題思考與解答等多個方面系統進行能力培養[4]。
5.提高化學實驗教師隊伍素質
實驗教師的授課水平和責任心是影響實驗教學質量的關鍵。實驗教學改革對于青年教師和研究生助教的培養,老教師在教學方法、教案設計、教學技巧與能力、教學態度等方面的引導,全面幫助,都有助于他們勝任實驗教學工作,科學地培養學生。
二、大學生化學實驗教學中存在的問題
化學實驗是化學教學中一門獨立課程,其目的不僅是傳授化學知識,更重要的是動手能力和優良素質的培養。通過長時間對大學實驗課程教學的切身感受和觀察分析,我們可以看出在化學實驗教學中現在主要存在以下幾個問題:
1.課程設置不重視化學實驗
許多學校對理論課程很重視,而忽略實驗操作的訓練,即存在重理論、輕實驗的現象。盡管現在強調培養創新型人才、加強綜合性化學實驗,但決不能淡化基礎實驗的訓練,基礎實驗是綜合性實驗的基礎,其基礎性和重要性是毫無疑問的。實驗指導教師要認真負責、嚴謹規范,實驗課程就會得到學生的高度重視。此外,還存在實驗課學時數占總學時的比例較低,有些實驗課學生動手的機會較少等不合理現象。
2.對學生的綜合素質培養不夠
化學實驗是化學教學中一門獨立課程,其目的不僅是傳授化學知識,更重要的是動手能力和優良素質的培養。綜合設計性實驗可以體現化學教學內容的綜合性,設計的獨立性,同時能考察出大學生的實驗技能,反映出學生的實驗綜合素質。但是現在實驗課內容較淺,一般都是驗證性的,很少有探求性和研究性的。這樣的實驗不符合培養高素質大學生的要求,也會影響學生學習的積極性。
3.實驗教學室設備陳舊,投入不足
盡管各院校都在加大對實驗教學的投資力度,購進了不少新的實驗儀器,實驗室面積較過去有所增大,但是由于過去欠賬較多,仍有不少陳舊儀器在使用,近幾年在校學生人數增加了幾倍,而實驗室的面積和實驗儀器的增加相對滯后,實驗課的教學條件沒有明顯的改善,所以對實驗課教學質量的提高必然會產生一定的影響[5]。
4.實驗課教學方法欠佳
一些教師在實驗課的講授方法上比較單一,不注意實驗課教學方法的研究,教師怎么講學生就怎么做,給予學生獨立分析問題和發揮想象的機會較少,不能充分調動學生的主觀能動性。另外,課堂討論的教學方式采用較少,現代化教學手段應用不夠,也制約著實驗教學水平的提高。
5.教師責任心不夠,對學生管理不夠嚴格
部分學生的化學實驗習慣不好。比方說,對于剛打開的天平沒有檢查是否處于水平態;使用完電子天平沒有進行清掃;用完后未關掉電源和罩上天平罩。學生在做滴定實驗時,坐站姿態不雅觀;有的學生損害儀器不匯報給帶課教師等[6]。學生實驗動作不規范也是化學實驗教師需要特別關注的問題。如果要求嚴格、動作規范,對他們的后續化學實驗課大有益處;相反,如果實驗操作動作不規范,以后很難改正。
三、大學生化學實驗教學存在原因分析
很多高校在教學中重理論輕實驗的思想仍然沒有發生根本地改變,必然會影響到實驗室的管理和建設,從而影響實驗課的教學質量[7]。
1.教師和學生對實驗課的認識不夠重視
很多大學生在學習時,仍然保持著高中的一些學習習慣,就是重理論輕實踐。到了大學以后,對實驗課的重視程度仍然輕于理論課,他們在思想上并沒有將實驗課提升到與理論課同等重要的地位。其次,諸如大學英語四六級、計算機等級的考試也占據了學生的大部分時間,這些考試都會涉及到以后學生的就業、落戶等問題,使他們沒有更多的精力投入到實驗課的學習當中去;最后,基礎實驗較多,沒有充分激發學生的興趣,結果基礎沒學好,專業實驗課也是學的一塌糊涂,操作能力自然就會很差。
2.化學實驗室建設水平落后
有的高校把實驗教學附屬于理論教學,在一定程度上削弱了實驗教學在整個教學過程中的作用。另外,在實驗教學的建設中投入非常有限,實驗儀器設備及設施老化、廢棄、數量不足,且配套不齊全,自動化程度不高,儀器設備分散,開出實驗率低,設備利用率低,實驗條件、實驗手段、實驗技術水平落后。
3.實驗課教師隊伍的素質不高
在一些高校里,實驗教師是輔助教學的二線工作人員,因此大家一直認為實驗工作無足輕重,致使不少人缺崗在編,卻很少或根本沒有從事實驗教學工作,部分人員只經過簡單培訓就上崗工作。此外,實驗室人員獨立活動能力弱,不利于充分調動實驗技術人員的積極性。
4.實驗課程管理制度的松懈。
多數高校都有實驗課考試不通過不能參加理論課考試的規定,但是幾乎所有高校學生每次實驗課都來參加,不論實驗做的如何,其實驗課程考試成績均為合格,以杜絕學生因實驗課考試未通過而不能參加理論課考試的現象發生。從而使學生滋生了輕視實驗課的想法,反正最后也能通過。
四、大學生化學實驗教學改革的具體措施
1.將理論教學與實踐教學有機結合起來
課堂教學可以使學生熟悉每種儀器分析方法和分析儀器所基于的基本理論,也可以培養學生的思維和創新能力;同時加大實踐教學的比例,使學生能有機會學習和使用這些儀器和設備,運用理論與實際相結合的教學過程,最大限度地提高學生的實踐能力。培養學生比較系統地掌握本學科、專業必需的基礎理論、基本知識,掌握本專業必要的基本技能、方法和相關知識,具有充實本專業實際工作和研究工作的初步能力。教會學生在實踐中自主地發現問題、查閱資料、處理及解決問題[8]。
2.注重更新實驗教學手段
隨著科學技術的發展,電化教學手段的廣泛應用,計算機及多媒體技術的日益普及,這些教學手段可以將實驗的全過程生動、形象、直觀地展現在學生們面前,便于學生對某些抽象、枯燥的實驗原理、理論和概念更準確、更深刻地理解和掌握,激發學生的學習的興趣,提高他們學習的積極性。在儀器分析教學和實驗中,最嚴峻的一個問題是一些大型貴重儀器的短缺。采用多媒體教學可以在某種程度上彌補機器難以普及的缺陷。
近年來開始應用的計算機輔助教學技術,可以把計算機應用和化學實驗教學緊密結合起來,利用微機模擬實驗的全過程,對拓寬學生知識面,開闊學生視野,鞏固和提高學生計算機應用能力,培養學生創造性思維有極大促進作用,這是傳統的實驗教學手段所無法比擬的。還要注意加強計算機在實驗教學中的應用,引導學生利用計算機進行繁雜的實驗數據處理和數據分析,不斷改進傳統的實驗方法和測試手段,促進實驗內容與現代科學技術的有機結合。
3.開展靈活多樣的實驗教學形式
針對目前存在的實驗教學學時數偏低的問題,在按實驗教學大綱的要求開好課內實驗的前提下,各實驗室應積極創造條件,貫徹因材施教的原則,在學有余力的學生中開展一些豐富活潑、形式多樣的課外實驗活動,如開放實驗室,在實驗室完成課程設計、畢業(論文)設計,開設實驗選修(輔修)課,開設第二課堂,成立課外科技興趣小組,參與教師的科研課題等,以此作為實驗教學的延續、補充和提高[9]。
4.強調學生在實驗教學中的主體性
在實驗過程中教師要明確學生是學習主體的觀點,在學生熟練掌握基礎實驗知識和實驗技能之后,充分利用大學生求知欲強、愿意動手、喜歡操作的特點,放手讓學生在實驗過程中唱“主角”,給學生充分的獨立思考、獨立活動和探索新知識的鍛煉機會,充分發揮學生在實驗中的主觀能動性。為進一步調動學生化學實驗的積極性和參與意識,可以讓學生自己設計實驗題目,帶著問題動手做,帶著問題去學習、去查找答案,完成實驗,提出改進實驗的思路和方法,變被動為主動。不但可以培養學生的自學能力、在知識海洋中查找資料的能力、解決問題的能力,還可以充分調整、調動學生學習化學實驗的積極性和對化學課的興趣。這種放手讓學生參與的做法激勵了學生積極思考的意識,增強了化學實驗思維能力,拓寬了學生知識面,變被動機械的學習為主動靈活的學習,學生動手能力也有了很大提高[10-12]。
5.在實驗教學中培養大學生創新能力
要培養學生的實驗創新能力,必須首先加強學生實踐動手能力的培養,科學改革實驗教學內容,減掉那些陳舊的演示性的實驗、驗證性實驗,增加一些設計性、應用性和綜合性實驗,鍛煉學生綜合運用所學知識,解決實際問題的能力。另外,也可以讓學生參與到教師的教學科研活動中,讓他們真正體驗實驗的價值與魅力所在,培養學生在紛繁復雜的科學領域發現問題,找到發明創造的方法[13]。
5.1 查閱文獻能力
通過網上查詢、圖書館文獻查詢等方式,在前人大量科研工作的基礎上,不斷總結經驗,找到研究的切入點,有所創新,將兩者完美結合,成為自己的東西,在實踐中提高創新能力[14]。
5.2 實驗設計能力
針對研究方向,在查閱資料的基礎上,討論實驗方案,根據前人的工作和化學實驗的特點,設計實驗方案和實驗的具體內容。
5.3 動手能力的培養
通過示范各種設備的使用方法,充分發揮學生的聰明才智,鼓勵他們動手動腦,遇到困難,自己想辦法克服,不要立刻告訴他們如何做,以此來磨練他們的意志。
5.4 化學實驗操作的準確性訓練
實驗操作的正確與否直接影響著實驗結果的準確性,熟練和扎實的實驗技能是學生應該具備的能力,要強調基本操作規范化的重要性和必要性。
5.5 寫作能力的培養
首先給學生一個論文的模版,按照模版撰寫論文,論文要進行反復修改,比如摘要盡量簡潔,關鍵詞要有,論文中的圖表要規范,論文文筆要流暢,內容充實,結論要總結好,還要有文獻的引用及致謝等。
6.加強學校實驗室硬件建設
提高大學生實驗創新能力的培養,必須搞好實驗室的硬件設施建設。實驗教學不僅能綜合利用學生學過的理論知識提高學生的動手實踐能力,更能夠較好的培養學生的實驗創新能力,從而提高學生的綜合素質。這些年來,大部分學校對學校的實驗室都有很大的改善,但隨著經濟的快速發展,大學生的數目越來越多,學校實驗室遠遠不能滿足實驗教學的需要。學校必須要有計劃的、有步驟地增加對實驗室的投入,對實驗室的設備要不斷更新、不斷完善,才能為實驗教學提供更好的條件[13]。
7.提高實驗教學人員的素質,促進實驗教學水平的提高
學生實驗操作水平,實驗創新能力的提高與學校實驗指導教師的能力密切相關。目前,部分學校化學實驗教師隊伍素質與社會發展不適應,長期對實驗教學的不重視,導致大量人才的流失,實驗教學人員嚴重不足,另一方面,廣大學生卻對教學要求提出了更高的要求,他們已經不能滿足實驗指導書上知識的學習,簡單的技能指導完全不能滿足他們對知識的渴望,這就要求廣大實驗指導老師不僅要專業精,還要求知識廣。為了加強實驗教學隊伍實力,還可以將一些高學歷,高能力的教師引進到教師隊伍中,把這些教師培養為實驗教師隊伍的骨干成員,學科帶頭人,從而提升實驗教學水平。
8.改進化學實驗成績的評定方法
實驗成績評定方法和量化評分標準的改進有助于促進學生的實驗興趣和科研行為的養成,根據前人實踐經驗和方法,實驗成績評定一般采用的幾種方法如下[15]:
8.1 實驗預習檢查法
檢查對整個實驗課程體系的宏觀了解和認識,既是每次實驗前的準備工作,又是做好每個實驗的保證。
8.2 實驗過程評分法
就是學生在做實驗的過程中,老師觀察每個學生做實驗的情況,按一定的方式和標準,進行現場評分。
8.3 實驗報告審閱評分法
實驗報告是學生在實驗基礎上的再加工過程,對培養學生的抽象思維能力,數據的觀察、記錄與處理能力,實驗過程的概括思維能力,科技論文寫作和表達能力,以及實事求是的科學精神與工作作風,具有不可替代的作用。
8.4 其他評判方法
如學生參與全國大賽并取得好成績,或科研創新具有特色;實驗事故率處理與新現象發現;操作規范與衛生習慣,制度與紀律遵守等,一般由老師靈活掌握,作為個性或特色適當加、減分。
9.重視化學競賽對實驗教學的推動作用
廣泛地開展化學實驗技能競賽活動,可以激發廣大學生提高化學實驗技能的熱情,培養他們的全面素質與能力,能夠有效地大面積提高教育質量,同時也有力地推動和促進高校的化學實驗教學[16]。
開展化學實驗技能競賽受到了廣大院校和師生的極大重視,各參賽院校都以實驗技能競賽為契機,加大了對化學實驗的投入,如投入經費改善設備條件,更新實驗儀器,對學生開放化學實驗室等。而參加訓練的學生也都加大了對化學實驗的精力投入從長遠上看,這些都有利于化學實驗教學的進一步深化和提高。
9.2 發現實驗教學中的不足,交流實驗教學經驗
在化學實驗技能競賽中,參賽學生所產生的諸多失誤,有相當部分反映了在實驗教學中的存在問題,對今后的實驗教學改革提供了參考資料。通過競賽與交流,各院校發現一些化學實驗教學中存在的不足之處,在后繼的實驗教學中加以改進和優化。
總之,通過調整化學理論和化學實驗教學內容和方式,改進實驗教學方法,強化教學管理,加強實驗教學條件的建設,培養學生扎實的理論基礎和規范、嫻熟的實驗操作技藝,提高學生發現問題、綜合分析問題和解決問題的能力,改善化學實驗教學的評定方法,提高化學實驗教學人員的職業素養,才能更好的促進大學生化學實驗教學的改革與發展。
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【關鍵詞】化學;有機化學實驗;教學
《有機化學實驗》是醫院校醫學相關專業學生必修的一門重要的實踐性和操作性課程,屬于醫學專業公共基礎課,對于醫學專業學生理解有機化學相關知識有著重要的作用,同時對于學生解決實際問題及培養學習興趣方面有著一定的作用。
有機化學實驗以有機合成為主線,強化基礎知識、基本操作和基本技能的訓練,包括了有機化合物的測定、定性分析和分離方法。內容涉及實驗的基本技能、經典有機實驗、綜合與應用性實驗、研究性實驗等,每個實驗包括實驗目的、實驗原理、實驗步驟、注意事項和思考題等部分,以有機化學教學大綱中對有機化學實驗的要求為標準,結合醫學專業特點,選取特定實驗項目進行教學。
醫學專業有機化學實驗教學是有機化學理論知識教學的再延伸,實驗教學環節會直接影響到學生的動手能力及解決實際問題的能力,實驗教學與課堂教學緊密配合,能夠使學生有效加深對有機化學基本原理的理解和掌握,同時又能使學生掌握實驗的基本方法和技能,從而使學生學會運用所學的知識,去解決實際遇到的化學問題。
實驗課程的教學目標是使學生系統地理解有機化學實驗基本理論,掌握有機化學實驗基本操作技術,學會有機物物理常數測定、化學性質鑒別、基本制備方法和分離技術。
醫學專業的有機實驗教學主要分為有機化學實驗常識、有機化學實驗基本操作技術、有機化合物反應及制備實驗、綜合性實驗和實驗綜合練習5個部分。首先從基本操作技術開始,讓學生系統地掌握有機化學實驗常用的一些重要操作原理和技術,以便學生能熟練掌握各項基本操作,從而為后面的實驗操作打好基礎。有機化合物反應及制備實驗是對理論課學習的重要補充,是理解理論課內容的重要途徑。綜合性實驗包括官能團化合物的鑒別、混合物的提取和分離及設計性實驗,是綜合各項操作技術的實驗內容,其中設計性實驗通過文獻調研、方案設計及實施等科研過程,提高學生實踐和創新能力。實驗教學過程中,將基本操作技能訓練結合在有機化合物反應及制備中,不單獨安排基本操作技能訓練,在藥品的選擇上盡量使用對環境污染小、便宜易得的藥品。
根據有機化學實驗課程的自身特點,結合醫學專業的培養要求,在具體的實驗教學中,做了如下嘗試:
第一,根據有機化學實驗大綱的要求,結合醫學專業學生的專業特點以及有機化學理論教學的重點知識及章節,對實驗項目進行有針對性的篩選,精選出實驗項目,充分利用有限的實驗學時,最大限度的提升學生的綜合實驗能力。比如對于臨床專業,挑選了阿司匹林的制備,阿司匹林是經常接觸到的藥品,對于如何制備阿司匹林,學生表現出了極大的興趣與熱情,實驗結束后,學生對于有機化學有了更直接的認識,使很多學生改變了理論和實驗基本沒有聯系的認識,切實的意識到自己所學的有機化學知識在具體的生活、生產及實踐中有著重要的應用。
第二,針對具體專業的特點,教學過程中,注重加強實驗基本操作的練習及實驗規范操作習慣的培養。俗語說欲蓋大廈,必先牢固基礎。在實驗教學中,有意識的加強學生掌握基本實驗操作能力的培養,可以為學生以后從事藥物相關工作提供很好的基礎。同時,規范的實驗操作習慣的培養也很重要,規范的操作可以有效地降低實驗操作過程中出現的失誤,正確的化學實驗操作對實驗結果及人身安全非常重要,規范的操作是化學實驗成功的保障。比如,實驗咖啡因的提取與分離,茶葉中含有5%~10%的咖啡因,咖啡因是一種生物堿,易溶于丙酮等有 機溶劑,通過本實驗使學生了解生物堿的提取方法,掌握從茶葉中提取咖啡因的方法、索氏提取器的原理和操作,通過該實驗使學生掌握從天然產物中提取有機物的操作方法,為以后從中草藥中分離有效成分提供基礎。
第三,在實驗教學中,注重以學生為中心,實現學生自我能力提高為主,培養學生積極思考及解決問題的能力。實驗過程會涉及到很多問題,每個問題的解決都需要學生自己本人參與思考,同時討論可行的解決辦法,最終確定操作進程。有機化學實驗往往涉及到多步序列合成實驗,該類實驗的特點是每一步產品的產率與純度都關系到下一步實驗的進行及最終產物的產率,這就要求學生對實驗的每一個環節都要非常認真。比如實驗甲基橙的制備,第一步是對氨基苯磺酸重氮鹽的制備,第二步是利用偶聯反應合成甲基橙,第一步對氨基苯磺酸重氮鹽的生成與否及產率的多少都會影響到第二步反應,因此在進行第一步操作時要學生自己分析影響反應的因素,控制好反應的條件,從而使實驗更好的向預期的方向進行。
第四,在實驗教學中,注意學生創新能力的培養。在有機化學實驗教學中,不但要讓學生自己學會具體做法,掌握一些實驗基本技能,更重要的是要引導學生尋求研究問題的思路,學會解決問題方法。在實驗過程中,學生通過仔細觀察、嘗試實踐及時發現問題,再通過相應分析思考動手解決問題,從而不斷提高創新思維能力。同一個反應,采用不同的方法,得到的實驗結果可能千差萬別,這就要求學生根據具體的情況查閱相關的資料,分析造成差異的原因,嘗試進行創新。在這個過程中,學生靈活運用儀器進行組合安裝,積極主動地設計實驗,極大地培養了學生的綜合實驗能力及創新能力。
通過以上幾點,醫學專業的有機化學實驗教學在基本實驗模塊和綜合性實驗模塊取得了良好的教學效果。學生解決實驗遇到問題的能力得到了明顯提高。相應的有機化學實驗操作更加熟練,學生的科研創新意識及學習興趣得到了很大提升。在今后的有機化學實驗教學中,將更加注重體現以學生為本的教育理念,探尋新的教學模式及方法,為進一步提高有機化學實驗教學水平繼續努力。
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關鍵詞:網絡化教學;問題式教學模式;大學化學
中圖分類號:G642.0 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2014)23-0088-02
“大學化學”是針對全校理工科學生開設的學科基礎課,一般是為大一學生開設,其授課對象基本涵蓋了高等學校中理學、工學、農學和醫學類的大部分專業。由于學科差異大,所以教學過程中的教學重點也不盡相同。為了給不同專業的學生提供相應的教學模式,僅通過課堂教學是難以實現的。為此,本課題將教學課堂進行外延,利用網絡化QQ教學手段,采用“問題式教學法”來為學生設計教學內容,通過問題的分析和解答來達到對教材知識的理解與鞏固。問題教學法被認為是培養學生科學精神和創新思維的一種比較成功的教育方法,[1-8]但是該問題教學法主要是組織學生分組現場討論問題,教師也是現場給學生講評問題,該環節需要花費不少時間去組織學生聚集在一起,給學生以及教師在時間和空間上帶來了不便。為了解決該問題,網絡化教學手段被引入到教學中,即本文提出的“網絡化問題式教學輔助模式”。在這類課上,教師根據教材并結合學生的自身水平,有針對性地對各個章節設計出一系列問題,并主要通過網絡QQ的形式將問題提前給學生,以促使學生針對這些問題進行課前預習,分析、討論并解決問題。教師則根據學生反饋的討論結果進行有針對性的課堂教學以及課外輔導。由此可見,“網絡化問題式教學輔助模式”既為學生之間以及師生之間提供了一個便利高效的交流和探索平臺,也激發了學生對“大學化學”課程的學習興趣。
一、“網絡化問題式教學輔助模式”的作用
“網絡化問題式教學輔助模式”應用于“大學化學”教學中,有利于學生之間、師生之間以及學生和教學內容之間的互動,有效地達到了教學相長的目的。具體體現如下:
第一,“網絡化問題式教學輔助模式”改變了教師現場“滿堂灌”的授課模式,把課堂教學延伸到課外,教師可以通過網絡QQ形式隨時隨地和學生進行互動。教師通過對每個章節內容有針對性地設計問題來調動學生學習的積極性和主動性,從而培養學生積極探索的精神。
第二,“網絡化問題式教學輔助模式”有利于將“大學化學”知識貫通到生物類專業各學科中。各種生物的新陳代謝、植物的培植和生長等都與大學化學的知識有關。“網絡化問題式教學輔助模式”的使用,有利于促使學生將大學化學知識融入到生物類相關專業的學科中,并和實際生命活動、生物繁殖以及生物保護聯系起來,從而激發學生對這門課程的學習興趣。
第三,“網絡化問題式教學輔助模式”有利于教師將自身的科研成果融入教學內容。科研成果轉化為教學內容是成功上課的基礎,所以教師要及時掌握學科的發展動態,結合自身的研究成果有針對性地設計問題,準確地解釋問題,所以教師自身的綜合素質在教學中是不容忽視的。
二、“網絡化問題式教學輔助模式”在“大學化學”教學中的應用
1.問題的設計
“網絡化問題式教學輔助模式”的關鍵是每個章節問題的合理設計。教師在設計問題時,既要考慮教學大綱的要求,且與生物專業相關,同時還要考慮各個學生現有的知識水平和知識結構等因素,所以教師設計的問題既要有一定的挑戰性,也要有層次性,即由基礎性問題到綜合性問題,再到實際應用性問題。例如:根據“酸堿平衡中的緩沖溶液”這一章節教學內容提出了以下問題:問題一:什么是緩沖溶液?其緩沖原理是什么?一種緩沖溶液的緩沖容量與什么因素有關?問題二:對于一個給定的酸堿滴定反應,如何來選擇緩沖溶液?問題三:緩沖溶液在人體內的新陳代謝過程以及生物體的培植中各具有什么重要意義?在基因工程中,緩沖溶液起著什么作用?等等。這些問題的提出,可以促使學生不斷思考問題和查閱相關文獻資料。問題一是針對基本知識或概念的理解,問題二是在基本知識或概念理解的基礎上,如何來運用基本知識或概念,問題三是基本知識在實際生活中的應用。學生只要把這三個問題解決了,也就掌握了整個章節的內容。這些問題的提出既可促使學生自主學習,也激發了學生對該課程的學習興趣。
2.問題的解決方案
根據考試成績將學生均衡地分成“網絡化問題式教學輔助模式班”和“滿堂灌教學模式班”兩個學班,每個學習班42人。然后對“滿堂灌教學模式班”按照教師在課堂上滿堂灌、學生被動接受的模式進行教學,而“網絡化問題式教學輔助模式班”則按以下幾個環節進行教學:第一,建立網絡學習小組:將“網絡化問題式教學輔助模式班”分成6個學習小組,每個小組7人,并推出一名組長。每個學習小組建立一個QQ群,組長為群主,負責本組問題的討論。教師給每個小組設立的問題是一樣的。每個小組圍繞這些問題主要通過網絡QQ展開討論、分析和歸納總結。第二,課前學生自主學習、交流討論以及討論結果匯總:針對教師設計好的問題,學生課前有針對性地進行預習教材,并查閱相關文獻資料。在該實踐過程中,教師應把每個章節設計好的問題提前發給學生,多留點時間和空間給學生。每個學習小組內的學生之間主要通過網絡QQ對這些問題進行討論,在他們討論的過程中,教師可以適時、適當地介入點撥,但教師的點撥不要介入太早或過晚,否則會阻礙或挫敗學生的學習熱情。每個小組長都要把本組每個學生的答案以及討論結果進行歸納和匯總,并把匯總的結果主要通過網絡QQ傳輸給教師。第三,教師課堂講評以及課外輔導相結合:教師對每個小組匯總來的討論結果進行分析和總結,找出學生共同存在的問題。根據這些結果,教師有針對性地進行課堂教學,并對學生共同存在的問題進行重點講評。對在課堂上還未聽懂的學生,教師可以課后通過網絡QQ與學生進行個別輔導,直到學生理解為止。對于一些實踐性較強的章節內容,教師還應適當地安排相應的實驗,讓學生通過具體實驗來加強對知識的理解。
三、結果
1.理論測試結果
學期末,對“滿堂灌教學班”和“網絡化問題式教學輔助模式班”兩個學習班進行期末理論測試,其結果如表1所示(試卷滿分是100分)。由表1可知,“網絡化問題式教學輔助模式班”得高分的人數明顯高于傳統的“滿堂灌教學班”,低分人數少于“滿堂灌教學班”。該結果表明,“網絡化問題式教學輔助模式”優于傳統的“滿堂灌教學模式”。
2.問卷調查評價結果
為了評價“網絡化問題式教學輔助模式”的教學效果,在學期末,教師還采用問卷的形式對“網絡化問題式教學輔助模式班”進行問卷調查。從表2中的六個方面進行教學評價,發放問卷42份,回收42份,回收率100%。
表2 “網絡化問題式教學輔助模式”的評價結果
評價內容 很好 好 一般 差
增強對知識的理解能力 16 21 5 0
提高對大學化學的學習興趣 14 20 5 3
提高網絡化學習運用能力 19 17 4 2
培養自學能力和創造思維能力 12 22 4 4
提高獨立思考和解決問題的能力 18 23 2 1
增進團隊合作精神 17 14 9 2
從問卷調查結果發現(見表2),對“網絡化問題式教學輔助模式”持肯定態度的學生占80%以上,其中對提高網絡化學習運用能力的肯定排在第一,對增強對知識的理解能力以及對提高大學化學學習興趣的肯定排在第二。此外,對其他各個方面內容的評價也較高,充分說明“網絡化問題式教學輔助模式”在“大學化學”教學中是值得應用的。
四、結論
通過對“滿堂灌教學模式班”和“網絡化問題式教學輔助模式班”的調研結果發現,傳統的滿堂灌教學模式主要是教師在課堂上照本宣科地將知識系統地灌輸給學生,而學生則被動地接受這些枯燥無味的知識,激發不了學生對這門課程的學習興趣,所以學習成績不理想。而“網絡化問題式教學輔助模式”的使用,增強了學生對教材知識的理解,激發了學生對“大學化學”課程的學習興趣。同時,網絡化的使用,便利了學生之間、師生之間、學生與教學內容之間的互動。
值得注意的是,由于“大學化學”作為基礎課一般是在大一開設,而大一學生剛從高中進入大學,加之大學教學內容較多,課時少,且大學的教學特點是以學生自學為主。因此,對于大一學生來說,他們還很難適應大學的“滿堂灌教學模式”,這也是“滿堂灌教學模式”所教的學生考試成績不理想的原因之一。而“網絡化問題式教學輔助模式”則在一定程度上彌補了“滿堂灌教學模式”的缺陷。
盡管不少高校開設了網絡教學平臺,學生可以通過學校的網絡教學平臺與教師互動,但學校設置的網絡教學平臺使用起來沒有網絡QQ方便。究其原因在于學校網絡教學平臺的設置還不是很完善,進入該網絡教學平臺的程序較復雜,且速度慢,甚至常常進不去,這樣會影響教學互動。而網絡QQ卻便利得多,隨時隨地都可以使用,所以在本課程教學中采用網絡QQ的形式作為教學的輔助手段,彌補了學校網絡教學平臺的不足。但是“網絡化問題式教學輔助模式”對大一學生來講,也存在一定的不足,如可能會占用學生在其他課程上的學習時間等。盡管如此,“網絡化問題式教學輔助模式”在多方面較傳統的“問題教學法”具有明顯的優勢。學生之間或學生與教師之間不用聚集在一起現場進行討論,只要通過網絡QQ便可實現互動。由此可知,“網絡化問題式教學輔助模式”在“大學化學”教學中是值得應用和推廣的,甚至在大學的其他課程教學中也可以應用。
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關鍵詞:普通化學;教學;農林高校;大一新生
中圖分類號:G642.0 文獻標識碼:A
1 概述
《普通化學》課程是農林高校茶學、林學、動物科學、生命科學和環境科學等農林專業的一門重要基礎課程,具有基礎性、理論性、先導性和綜合性等特點,對農林后續專業課程學習的影響極其重大[1]。隨著現代學科領域相互交叉滲透,化學因其獨特的研究方法和追逐前沿的特征而迅速向農林學科領域擴張,是當今農林學科尋求突破和求得發展的重要途徑[2]。但目前農林高校的《普通化學》課程存在著以下這些矛盾。
1.1 基礎化學知識與學生專業知識的脫節
《普通化學》知識點零散和內容枯燥,與學生專業知識聯系不緊密,針對性不強,導致學生的學習主動性差,進而影響學習興趣與學習效果。
1.2 理論教學與實驗實踐教學脫節
大多數教師在講授《普通化學》課程時主要精力放在講基本理論,與實驗知識聯系較少,認為實驗教學是實驗課的事,與自己不相關,使基礎化學教學處于不正常狀態,且理論教學與實驗教學的安排不合理,影響學生學習積極性和學習效果,甚至使學生喪失學習興趣。
1.3 教與學的脫節
由于大學教師教學方法及授課方式與中學的差異性較大,且課時較少,教師沒有足夠的時間進行過渡性教學,教學內容跳躍性較大,影響學生學習過程中的主動參與意識,造成了教與學的嚴重脫節[3,4]。這些問題是應該值得思考和需要解決的。
在農林科技發展日新月異的今天,《普通化學》課程如何適應21世紀人才培養方向,將培養目標由以前傳授基礎理論和知識轉向現在培養能力和提高素質,使所傳授的知識可轉化為社會需要的實際工作能力,使《普通化學》教學和學習具有更大的主動性,是當前《普通化學》教學面臨的關鍵問題[5]。因此,從基礎課自身特點和當代人才素質培養的要求出發,轉變教育思想與觀念,由計劃經濟下的被動模式轉變為市場經濟下的面向社會求職的主動模式,提高老師和學生對《普通化學》的認識就顯得至關重要。在這種形勢下,如何適應目前的改革浪潮,就本人的教學方法和措施,對《普通化學》課程談一些個人的教學經驗。
2 重視緒論課教學
“良好的開始是成功的一半”,化學是一門承上啟下的中心科學,而《普通化學》課程是學生進入大學后第1學期開設的,處于中學和大學教育的銜接點上,具有承前啟后的特殊地位[6]。《普通化學》緒論課是新生的第一節“入門”課,授好緒論課,將學生的思想認識帶到1個與我們的社會、生活和專業密不可分的深度,則既能開闊學生的視野,又激發學生的學習動力和學習興趣,對學生學好《普通化學》具有重要意義。
針對大一學生要完成從高中到大學過渡的特點,在緒論課上除了要介紹課程內容、化學學科分支以及化學對人類社會的貢獻和意義外,還需介紹相關農林專業的研究領域和發展趨勢。要特別強調化學的“中心科學”地位,特別是化學學科與農林學科的緊密聯系和相互滲透。對于環境科學專業的學生,可介紹環境元素的循環、有害化學物質的控制和治理和以“零排放”為目標的綠色化學和化工等。對于生物科學專業的學生,可介紹生物材料和人工器官的合成以及神經細胞生理調控的化學機理等相關內容。這不但增強學生對化學學科的了解,也有助于學生對其專業方向的初步印象。且舉出本校化學系老師利用化學解決農林問題的實例,使學生充分認識本課程對專業課程學習的必要性。化學重要的學科地位、廣泛的研究范圍和空前繁榮的發展趨勢,對渴求知識的大一新生有巨大的激勵作用。因此,授好緒論課,對于培養學生對課程的興趣乃至專業思想的確立極其重要,可激勵他們在大一學習階段努力學好《普通化學》。
3 端正學習態度,明確學習目標
大一新生往往較難適應大學教師的授課方式,而自身又未能及時調整學習態度和學習方法,導致學生的學習自覺性和主動性不足。學生雖然也接受過入學教育和思想品德教育等,但有相當部分大學生的學習目的動機仍只是為考試及格和獲取學歷,不肯付出努力堅持自主學習,有的甚至平時就根本不學,把希望寄托在考前突擊。
結合大一新生這一特殊的教學對象,任課教師應經常強調大學學習態度和學習方法,督促學生提高學習《普通化學》的自覺性和主動性,這不僅有利于學生學好《普通化學》,而且有利于增強他們學好專業課程的能力。表1為大學與中學教學上的不同。可以看到:在中學的教學活動中,教師和學生主要圍繞著高考的指揮棒轉,學生沉溺于題海戰術,缺少學習的主動性和自覺性。而大學的培養目標是向社會輸送合格的人才,要求對象具有很高的主動性和能動性。因此,教師應在教學過程中加強學生學習目的和專業思想教育,促使學生端正學習態度,明確學習目標,培養學生頑強的學習意志、大膽的創新精神和求實的科研態度,全面調動學生學習的積極性,培養學生自學能力及歸納總結能力[7]。“授人以魚不如授之以漁”,教師不但要教給學生知識,更要培養學生養成良好學習習慣,掌握科學的思維方式和終身受用的學習方法,以提高學生的自學能力、實踐能力和創造能力。
表1 大學與中學教學的不同
中學 大學
培養目標 升學率,考上大學 培養社會需要的人才
教學內容 授課內容少,練習多 授課內容多,練習少
學習態度 老師安排,家長督促,學生從屬、被動地位 需要自覺,主動地位
學習方法 死記硬背,掌握基礎知識 自學,掌握學習技能
考試類型 能力考試 水平考試
4 普通化學知識與農林專業知識相結合
農林院校的化學教師一般畢業于師范院校或綜合性大學的化學專業,缺乏農林專業知識背景,不能很好地將《普通化學》教學貫穿于農林教學體系中,因此教師在備課時需多關注農林科技的進展來實現《普通化學》理論課教學上與農林科技知識相融合,同時還需在自身科研方向上尋找化學與農林學科的交叉,不斷充實和完善自身的知識結構,與學生在專業上的共同語言也多了,教學也就更有針對性,進而提高自己的教學水平。
《普通化學》教師不但要重視化學在農林領域的最新科研進展,還要重視化學與農林實際生產中科技知識相結合,現有的《普通化學》教學,都忽視了化學知識與農林專業知識的聯系,使學生在以后的專業課程學習、實踐和工作中碰到相關化學問題也束手無策,不能學以致用。因此,應該針對各農林專業的特點,致力于將化學基本理論和知識應用到學生的專業知識中去,促進化學教學和農林科技知識的有機結合,使學生明確化學在其專業領域中的作用,培養學生農林科技意識和經濟意識。例如在教授“溶液依數性”時提出在農業生產中如何增強植物的抗旱性和耐寒性的問題。在農業生產時干旱嚴寒來臨前農民通常給農作物施肥,多種可溶物使植物體細胞液濃度上升,進而使細胞液溶液蒸氣壓下降和凝固點降低,從而使植物表現出一定的抗旱和耐寒性。在《普通化學》教學中緊密聯系農業生產實際知識,不僅引導學生掌握農業生產中的化學知識和技能,還培養了學生的創新思維和社會實踐能力。將農林專業知識融合進自己的教學中,可使《普通化學》教學不斷與時俱進,適應現代知識結構更新和人才培養的需要[8]。
5 現代教學手段與傳統教學手段相結合
傳統教學手段―黑板板書教學具有靈活性、易把握課堂節奏、易突出重難點和便于學生對課堂知識的領悟和掌握等優點,但是效率低,內容有限。多媒體教學作為一種新型的教學手段因其內容豐富、界面生動形象以及課堂氣氛活躍的特點,具有傳統教學手段不可比擬的優越性,近年來已廣泛應用于《普通化學》教學中。多媒體教學能夠把某些微觀抽象的內容形象化和生動化,增進學生的理解和記憶,有利于學生想象力和思維能力的培養,但存在著界面切換快、師生交流少和重點不突出等問題。如果過分依賴多媒體教學,教師始終照念屏幕,只能起到一臺揚聲器的作用,而學生不能及時理解教學內容,不能與教師形成良性互動,造成學生的思維跟不上教師講課的步伐,使教學效果受到影響[9]。
因此,多媒體教學需和傳統教學手段有機融合,相互補充,取長補短,才能更好地提高教學質量,改善教學效果。在教學活動中應以學生為主體,在課堂上注意師生的溝通,變被動學習為主動學習。重要的概念和公式在屏幕上顯示,而這些概念、公式等的說明和解釋可在黑板上分析;例題的題目應在屏幕上顯示,而例題的講解則應在黑板上分析推導,使整個教學過程都讓學生處于一種積極思維的狀態。板書教學與多媒體教學有機結合不但增進學生對所學知識的理解和記憶,有利于其想象力和思維能力的培養,進而激發學生學習興趣。只有這2種教學手段相互融合,優勢互補,教師才能把握好自己在教學中的主導地位,提高教學質量與教學效果。
6 理論教學與實驗教學相結合
化學是一門以實驗為基礎的自然科學,直觀的化學實驗可幫助學生從實驗現象中獲得化學知識、鞏固學習成果和培養實驗技能。為了更好地培養學生實踐能力和創新能力,許多院校把化學實驗教學從理論教學中分離出來,獨立開設實驗課程來改變實驗教學的落后局面。《普通化學實驗》從理論教學的附屬品走向獨立,有力地促進了自身的發展,也取得了良好的效果。但本該統一的理論教學和實驗教學被分割成2個獨立的教學環節,導致理論教學與實驗教學嚴重脫節。且目前,實驗教學方法落后,依然是教師現場講解示范,學生“照方抓藥”;實驗內容比較陳舊;很少涉及到化學學科的最新成就和發展趨勢,學生理論水平與動手能力不能相互促進,相互補充,這與設立基礎化學實驗課程的初衷是相違背的[10]。
教師應在《普通化學》教學中將理論教學與實驗教學相互滲透并有機融合,使理論教學與實驗教學相輔相成、相互促進,最終提高學生理論水平和實踐能力。理論教學時可通過多媒體技術將實驗現象、產物和實驗數據展現在學生的面前,并采用多媒體技術模擬實驗,結合錄像播放、圖片和圖表等形式,在課堂教學中講解實驗。例如在講授緩沖溶液性質時,學生做實驗時緩沖溶液遇到少量酸堿時其pH值變化很小,加了指示劑的溶液顏色不發生變化,學生對這一實驗結果印象不深刻。而在理論課時教師指出50mL純水和0.1mol?L-1pH=4.74的HAc-NaAc加入1滴(0.05mL)1mol?L-1HCl和NaOH,其pH值變化量為0.01和4,相差400倍,相對于實驗現象,這樣使實驗知識更加清晰化,效果更明顯,學生更易接受。
教師在理論教學時可借助實驗加強學生對較復雜的化學概念的理解和掌握,進而去解決實驗中的化學問題。例如在教授膠體概念時,提到AgNO3與KCl反應生成AgCl膠體,學生對這一知識點很困惑,因為學生中學知識是AgNO3與KCl反應會生成AgCl沉淀。這時就要強調膠體和沉淀的區別在于固體顆粒的大小,并將此與實驗“粗食鹽的提純”相結合,在實驗中有很多學生粗食鹽提純的最終產物并不是白色結晶狀的純NaCl,而是白色粉末狀固體。這是由于在實驗中學生向溶液中加入Ca2+、Ba2+、CO32-等生成CaCO3、BaCO3膠粒,如果此時過濾,膠粒會透過濾紙,不能從溶液中分離出來,導致最后不能與NaCl晶體分離開來。因此,實驗時學生需將液體多煮沸一段時間,膠粒會發生碰撞長大成大顆粒而沉淀下來,過濾時會留在濾紙上與NaCl溶液分開,最后得到的是白色結晶狀NaCl。這樣通過理論知識和實驗現象相結合,可以使學生很好地理解膠體這一知識點。在《普通化學》教學過程中應積極尋找理論教學和實驗教學的結合點,使學生將零散的理論知識綜合應用于實踐中,學習到一些常規實驗中涉及不到的知識和內容,可提高學生對理論知識的應用能力。
總之,《普通化學》教師應不斷提高自身的知識水平和綜合素質,精心組織好課堂教學內容,靈活應用多種教學手段,展示化學領域的最新成果和最新動態,將化學理論知識與學生專業知識、實驗知識和生產實踐知識相融合,激發學生學習興趣和學習動力,樹立學生的學習主體地位,才能更好地提高他們的化學素養,更好地為專業課的教學服務,使《普通化學》教學更好地適應當代人才培養需要,培養出適應時展的高素質人才。
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