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由于教学计划的改变,我校有机化学实验课存在着课时数缩减,而教学任务和教学目的却没有改变的情况,如何在有限的课时中达到应有的教学效果是摆在实验教师面前现实和首要的问题。传统的教学方法和模式是教师将实验目的、实验步骤和实验注意事项一一讲述一遍,学生按照教师的讲述根据课本的操作“照方抓药”,将实验完成。从学生的角度出发,教师的这种“满堂灌输,照本宣科”的教学方法使学生在实验过程中缺少了学习的主动性,学习兴趣下降。遵照这种模式教学的结果往往是学生被动的完成实验,没有经过自己的思考,仅仅是为了完成实验而做实验,没有达到巩固所学理论知识、锻炼动手能力的教学目的和教学效果。鉴于这种情况,做为教师,必须改变已有的教学方法和教学手段,而采用问题式教学法教学能够很好的解决以往教学中出现的一些问题。
2问题式教学法的运用
问题式教学法一般是教师根据学生需要掌握的内容提出相应的问题,学生对问题进行分析和思考,通过查资料以及其它各种方式找出解决问题的方法,教师对学生提出的方法进行总结并给出结论,最终达到学生通过思考学习知识的目的。问题式教学法最大的优势在于将学生在学习中的地位由“被动”变为“主动”,通过教师为学生设定的问题引导学生自主的进行学习思考,学生能够在思考问题并解决问题的过程中不知不觉达到学习知识的目的。问题式教学法分为“提出问题”、“分析问题”、“解决问题”、“总结深化”四个步骤,将问题式教学法运用在有机化学实验的教学中能够达到比较理想的教学效果。
2.1让学生带着问题进行实验预习
实验预习是每个学生进行实验之前必须完成的环节。预习实验一方面是为了使学生在动手实验之前做到心中有数,了解实验的目的、原理,清楚实验中使用到的仪器、装置和药品以及实验过程的操作步骤;另一方面也可以锻炼学生的自学能力同时提高了听课的效率。然而,现在的实验预习往往没有得到学生的重视,大部分学生只是将书上的内容进行了抄袭,根本没有达到实验预习应有的效果和目的,这些问题在实验过程中以各种方式被暴露出来,结果不仅会造成实验失败的后果还给实验室带来一定的安全隐患。针对这种情况,需要教师有目的的对学生的预习环节进行强化干预,事先将实验项目告知学生,并将预设问题提出,要求学生通过预习实验教材,查阅图书馆相关文献资料甚至借助互联网寻求解答。当然,预设问题的提出需要教师对教材有很强的把控力,预设的问题不仅应该具有针对性而且要切合学生实际的知识水平。例如,在进行乙酰苯胺制备实验前,可以提出以下几个问题:(1)本实验为什么要使用分馏装置?(2)反应时分馏柱柱顶温度为什么控制在105℃?过高过低有何不妥?(3)除了用水作溶剂重结晶提纯乙酸苯胺外,还可以选用其他什么溶剂?(4)本实验采取了哪些措施来提高乙酰苯胺收率?将问题提给学生后,学生将会带着这些问题运用各种方式去获知问题的答案,获知答案的过程中,学生必须了解实验的目的和原理,对实验装置和实验药品的物理性质有了清楚地认识,对实验的步骤也会进行深入地思考,使得学生对于实验有了全面、深刻的认识,达到了实验预习的目的,调动了学生学习的积极性,培养了学生的自学能力。
2.2让学生在实验过程中带着问题积极思考
通过基础实验技能的培养、有机合成实验的进一步练习,在学生打好基础的前提下,开展综合设计性实验。实验教学初期,教师在讲授有机实验基础操作的时候应做到搭装置示范,认真讲解,耐心指导。在学生打好基础后,就应该调整教学方案,改变教学模式,由主角变导演,将学生放在主角的位置上,打破传统教学中学生被动接受的弊端,采用讨论式、提问式、启发式、发现式等多种方法引导学生,由他们自己主动地去完成对本次实验课内容的理解和掌握。由有解实验变为求解实验,由知识积累变为智能开发。这种教学模式,对提高学生的主动性和独立思考能力起到积极作用。设计性实验可从实验教材中已有的合成实验的反应条件、实验装置的优化出发,逐步扩展到给定目标化合物,同学通过查阅文献、参考书,设计合成路线、实验装置,最终合成目标化合物。综合设计性实验的开设,对于培养学生独立进行科学实验的能力、良好的科研素质、独立获取相关文献资料的能力都起到了决定性作用。
2采用微型化实验方法来代替部分常规实验方法,减少实验事故的发生
微型化学实验是由美国的Mayo博士及其同事从1982年开始研究并试用的一种新型实验方法。它是以微小量的试剂,在微量化的仪器装置中进行实验。其试剂用量是常量制备实验的十分之一至千分之一,固体约为10mg~100mg,液体约为0.1mL~2mL。由于有机实验试剂毒性大,挥发性强,易燃易爆,因此有机实验的安全教学一直是教学中的一个重点。微型化实验的优势主要表现在实验试剂用量少,辅助材料用量少,反应时间短,不仅降低了实验成本,而且相应减少了爆炸、着火、中毒等事故的发生率,改善了实验环境,极大地减少了实验过程对环境的污染,提高了教学质量[6]。目前,北京大学、山东大学、中山大学、云南大学等全国几十所高校均把微型化实验列为有机实验教学的内容。北京大学摸索了小量-半微量有机合成,已在教学中使用多年,效果良好,值得我校学习。
3尽量使用低毒无毒的有机试剂,创建绿色环保的有机实验教学体系
在实验内容的安排上,应努力实现绿色化。绿色化学的基本内容是:由无毒害的原料,在无毒害的催化剂、溶剂等反应条件下,获得对环境友好的产物[7]。有机化学实验不可避免地会产生一些三废,在有机化学实验过程中应该合理收集和排放三废,如对废弃物不处理随意排放,不仅对环境造成污染,而且会淡化学生的环保意识,养成不良的实验习惯。在实验操作中要求学生将实验中产生的废气进行处理、对废液进行回收处理、对产品进行回收利用。近些年,我校在这方面做出了努力,如将基本无毒的环己烷代替苯做为共沸除水剂、反应溶剂,将乙醇代替甲醇做为重结晶使用的溶剂,及时进行实验三废的处理等。但总体感觉力度过小,有待进一步加强。
4及时向学生介绍实验新技术新仪器,与时俱进
仪器设备陈旧是高校实验教学的一个普遍问题,这不适应日新月异的实验技术的发展。为培养适合社会的新型人才,在教学中应注意及时将先进的仪器技术设备介绍给学生,例如:在介绍熔点的测定时,除介绍了毛细管测定法外,还应介绍显微熔点仪、电热熔点仪、热分析仪测定法,并演示显微熔点仪测熔点的操作;在介绍普通蒸馏装置时,应将旋转蒸发仪介绍给学生并作演示实验;在介绍制备化合物的红外光谱时,应使用傅立叶红外光谱仪就学生自己制备的产品作谱图,这样不仅扩宽了学生的知识面,开阔了视野,而且增强了学生的实验动手能力,提高了学生的学习积极性。
5建立完善的考核制度,加强实验教学质量调控
实验成绩考核制度直接影响着学生的学习态度和积极性。规范实验考核制度能充分调动学生学习的主动性,对提高学生的实验动手能力、独立思考能力和创新能力起到了至关重要的作用。为了能客观公正地反映学生的实验能力,笔者认为有机实验成绩应改变原来单纯凭印象给分的错误方法,而由平时考核、实验笔试和期末考核三部分综合量化给分,具体实施方案如下:注重平时考核,加大其在总成绩中的比例教师对于平时实验的考核应分两部分组成。一部分是由出勤率、实验态度、实验装置的搭建、实验结果、卫生情况等组成,另一部分是实验预习报告、实验记录、实验报告成绩。教师针对以上提出的几个指标制作实验考核卡片,以5分制及时记录学生实验情况,期末将每次实验的成绩总评而给出平时成绩。
6开设实验基础内容笔试,进行量化考核
为了预防学生只会做实验而不懂实验原理的现象出现,在学期末安排实验笔试考试。考核内容主要是有机化学实验的重要知识,包括实验室规则及安全常识,化学仪器的使用和养护方法,基础操作的原理及适用范围等。设置期末考核实验,充分反映学生的实验动手能力在学期末,安排一个全面涉及基础操作的合成实验作考核。就实验预习报告、实验态度、实验装置的搭建、实验情况记录、实验报告(要求当场交)完成情况、卫生情况等方面作综合考察。
7结语
[关键词] 化学实验教学论体系;存在问题;优化
[基金项目] 本文是西北民族大学2013年科研创新项目的研究成果,立项名称是:新课程理念下实验教学论在高中化学中的应用现状调查与思考,项目编号是ycx14161。
【中图分类号】 G63 【文献标识码】 A 【文章编号】 1007-4244(2014)03-020-1
自20世纪90年代以来,世界化学教育正在发生深刻变化,实验教学在化学教育中的作用也越来越显著,众多国家普遍重视并呈现以下趋势:实验已不仅仅只是一种直观手段来为学生提供感性知识,更重要的是还能激发学生学习化学的兴趣和动机,让学生掌握实验技能和化学知识,培养学生解决化学问题的能力和科学态度,成为训练学生掌握科学研究方法和从事实际工作能力的一种极其重要的途径。由先前为主的教师演示实验逐渐演变成学生实验占主导,在老师的指导下学生进行独立思考,并且设计相关实验,要求学生亲自去动手、操作并观察、由所得的数据通过分析并且得出结论。这样可以充分发挥学生的创造性、主动性和主体性。与此同时,化学实验的设备、条件和仪器也日趋完善,特别是多媒体,计算机网络技术的引入,为实验教学在化学教育中的作用充分有效地发挥提供了物质基础。为了优化实验教学的模式,在人们长期的探索和研究当中,一种用来指导实验的理论――化学实验教学论,便应运而生了。
一、存在的问题
“化学实验教学论”体系发展至今,虽经过不断的实践与探索,依然还存在着一系列问题:
首先,在教学理念方面,由于多数师范院校的目标是要把师范院校建设成综合性的研究型大学,鼓励学生考研,对专业课尤其重视,却对教学论课程另眼相看,虽然同是专业必修课,并且还能够体现师范生的特色,很多老师把它当做副课,非常不重视。
其次,在教学内容方面,近些年来,新课改进行得如火如荼,此时传统的化学实验教学论教材内容便显得老化,所选实验都是传统的中学化学实验,或大学无机、有机实验的照搬照抄,过分强调学术化,强调实验技能的训练,验证实验偏多,没有创新,不能激发学生的兴趣,和生产、生活、社会联系较少。而且,关于实验教学论中的理论部分偏少,市面上的“化学实验教学论”教材基本上都是采用了大部分的基础实验操作作补充,这样就与普通的实验教材没有了区别。我们需要更详尽的理论来更好地指导实验教学。
第三,在教学方式方面,传统的高师化学教学论实验一般采用老师讲解实验原理和注意事项或演示实验、学生进行具体实验操作的方式,这种模式不能体现师范生的特色,也不利于学生实验创新能力、实验教学能力的提高。化学教学论实验应该根据不同的实验内容和培养目标采取不同的教学方式和方法,以利于激发学生的兴趣,提高学生参与实验教学的积极性,挖掘学生的创新探究潜力,培养作为未来教师的实验教学能力,最终达到提高学生综合素质的目的。
第四,在教学评价方面,教学评价是对学生现有的以及潜在的价值做出判断的活动,它的基本目的是更好地促进学生综合素质的提高。之前的化学教学论的实验成绩主要通过平时成绩加上期末考核两部分组成,而平时成绩一般是由实验报告来评分。因为学生的不重视,最后的实验报告也是毫无创新、毫无特色,给评价结果造成了严重的误差,也起不到激励学生的作用。期末考核也只是通过一次性的实验操作来定论,只注重结果,没有关注过程。以上这些评价都与新课改的理念背道而行,严重阻碍了学生的发展。
二、优化的迫切性
“通过实验学化学”这样的趋势在化学改革中已经越来越明显,化学实验主要作为化学课的辅助手段和认知基础,通过改革,它已经在化学课程中变得无处不在,从始至终,不仅成为化学教学的重要手段和内容,而且成为学生掌握知识、学会技能、了解方法、领悟思想的重要平台和媒介。达到学生获取实验事实,了解化学概念,构建知识框架,提高科学方法和科学素养的目的。中学化学实验教学从理念到内容、形式也随之发生着深刻的变化。
第一,实验教学目标方面,从基础知识掌握和培养基本技能到全面的学生科学素养转变,突出了通过实验教学对学生进行科学方法教育,充分展示了创造性和探究性的教育思维,对学生情感态度与价值观的培养更为关注;第二,实验内容方面,从注重学科知识向联系生活、贴近社会、体现STSE思想的方向转变,呈现实验内容微型化、生活化、绿色化等特点;第三,实验方式方面,探究性实验逐渐代替验证性实验,通过探究的形式,不仅使学生掌握了知识,还能够培养科学探究的兴趣和能力,并且提高学生的科学素养。
实验手段方面,从以前的玻璃仪器向核磁共振仪、质谱仪、红外光谱等现代化实验手段发展。不但提高了化学实验的形象性和准确度,还能够与时代接轨,了解最前沿的科技;
实验评价方面,从单纯的关注实验结果转变为注重实验过程,提倡评价方式、评价主体多元化,特别是学生的自我反思性评价。由于实验教学的发展改革,所以我们更需要一个有效的理论来进行指导,实验教学论体系就应该优化,以便让师生们更加容易去适应化学实验教学的变化。
基于上述分析可知,现行的化学实验教学论体系根本不能满足当前的实验教学模式,特别是在我国,新课标的实施过程中西部地区由于经济发展水平以及师资、认知度等方面的原因,化学实验教学论的推广程度更有待提高。本文旨在归纳总结出现行的实验教学论的不足之处,希望通过实地调研,探究其具体的实践操作情况,发现问题,找出解决的对策,最后通过实践来实现对现有化学实验教学论体系的优化。
参考文献:
[1]郑长龙.化学实验教学论[M].北京:高等教育出版社,2002.
[2]马建峰.化学实验教学论[M].北京:科学出版社,2006.
[3]蔡亚萍.中学化学实验设计与教学论[M].杭州:浙江教育出版社,2005.
[4]姚如富.师范生“化学教学论”实验演说改革的实验[J].合肥师范学院学报,2008,(5).