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【关键词】心理练习 化学实验应用与尝试
化学实验是提高学习科学素质和创新能力的重要内容和手段,可以说没有化学实验,就失去了化学的魅力和兴趣。但由于化学实验活动中要求既有一定的科学性和规范性,又存在一定的污染性和安全性等问题,让学生对化学实验既产生了好奇和兴趣,但又伴随着一定的害怕、胆怯、和恐惧的心理,对化学实验产生了不良的心理体验。导致一些学生不敢做,不认真做,甚至不愿做,进而进一步造成对化学学科不感兴趣,化学实验操作能力不强等不利的学习状况;同时心理上的不良体验和动手能力的缺陷,制约了学生综合素质的提高和创新能力的发展,给今后的学习和工作带来了不利的影响,在未来的社会竞争中处于被动局面。
如何解决这一问题,破除学生对实验的不良体验,提高学生的动手能力,解决实际工作中存在的实际问题。在长期的化学实验教学中,我探索并尝试采用“心理练习”教学法,它不光可以克服学生学习畏难情绪,同时还可以通过心理模拟实验过程,为实验成功作铺垫;而实验的成功让学生重新找回了自信,获得成就感,学生的实验操作技能也能到了显著的提高。
一、心理练习教学法的理论铺垫
“心理练习”教学法是在操作活动前,操作者在了解和认知操作活动结构和要求基础上,在头脑中建立起操作活动的定向和映像,作为自己操作指南来控制自己的操作方法。也就是指不动手操作,而是在头脑中进行练习,回味并意象实际操作过程的形式,它可以不受时间、地点、器械的限制,同时身体几乎不产生疲劳。早在1952年心理学家哈比就曾对动作技能学习中的心理练习与身体练习作了比较,他发现心理练习在动作技能发展中有着显著影响,若能将心理练习和身体练习相结合,其效果将达到最好。还有我们根据加涅的学习过程模型,不难得出:增加感性知识,将短时记忆转化成长时记忆,进而得出正确的反应。
二、心理练习教学法的基本过程
1.做好心理疏导和注意力引导
在学生做实验之前,学习化学实验的安全操作规程,介绍有关注意事项,通过放投影、展示实物、提供图片或挂图,让学生克服不良心理,正确认识化学实验的重要性,强化安全意识和精细意识,激发学生学习化学知识的兴趣。
2.基本过程模式
在学生动手做实验之前,首先分发相关实验报告,将本次实验的目的、内容、注意事项向学生交待清楚,同时在实验室里学习有关实验材料,安排一定时间先在“头脑中做实验”,对实验的目的和要求、实验过程(操作步骤)、实验的结果和注意事项等,在头脑中进行想象和内化,即进行“心理实验”,同学交流,实验步骤,得出最佳方案。这样可以既做到胸有成竹,思路清楚,步骤清晰,细而不乱,又能训练集思广益,合作探究发现的意识。接着再做实验,分成小组阐述实验结果,实验结束后再进行总结和反思,以提高对实验的认识。过程总结如下:
心理疏导、交待学习分发学习材料心理练习实验交流设计实验步骤动手做实验对实验结果进行讨论总结和反思。
例如:在教学“配制溶质质量分数一定的溶液”时,先学习课本上的实验目的、用品,实验步骤,然后安排5分钟左右时间让学生进行“心理练习”即在头脑中做这一实验。学生在头脑中进行想象,完成“计算、称量、溶解、装瓶、贴签”的过程,建立起这一实验操作的定向和映像,然后,再让学生动手做实验,实验结束后再对这一实验进行思考与总结。
3.实验与结果
我们在九年级两个平行班进行了一年的“心理练习”实验,然后对学生化学实验操作技能对比成绩统计分析,结果如下:
实验班与对比班化学实验操作技能对比测试前后成绩统计表
分析:前测无显著差异,后测有显著差异。说明:“心理练习”教学法对化学实验操作技能有着显著影响。
三、注意事项
1.在实行心理练习教学时要注意教学前对学生进行实验前的准备工作、安全操作意识和规程进行耐心辅导。
2.在进行心理练习教学时,所有实验步骤应是正确和完整的,不得有错误和遗漏之处,这样才能形成正确的表象和意识,防止出现错误的,甚至于有备科学道理的步骤。
3.运用心理练习法只是我们提高实验效果,加速学生形成技能的手段,最终的科学结果,还是要通过科学实验来鉴定和证明。所以最终的过程,还要通过正确的实验来强化和加深,对于不对的表象要及时改正,对认识不到的要注意分析和补充。
四、心理练习教学法的应用与启示
1.由于学生进行了“心理练习”,对整个实验的要求、过程及结果都胸中有数,树立了能做好实验的信心以及要探究和验证实验的好奇心,从而削弱和克服了害怕实验的消极因素。而实验的成功和奇妙的化学现象激发了学生学习化学的兴趣,强化了这种积极的心理体验,这为学生学好化学实验奠定了情感基础。
2.“心理练习”教学法的应用,增强了学生进行化学实验的预见性、目的性、连续性、规范性,加快了实验速度,避免了学生看一步、做一步、记一步的“照方抓药”式的实验方式,提高了化学实验的安全性,调动了学生主动参与实验的积极性,提高了化学实验的质量。
3.学生在进行化学实验的过程中,发现一些实验现象、实验结果与“心理练习”时不一样,出现了“意外”,这样学生就产生了认知冲突。他们就会积极主动地通过实验验证,查找资料,与他人讨论,来求得问题解决。从而培养了学生发现问题、分析问题和解决问题的能力。例如学生在做“铝与盐酸反应”的实验时,发现实验过程中溶液颜色慢慢变成灰黑色,再慢变为澄清。在整个灰黑色溶液中都产生气体,发现了新情况、新问题。“这种黑色物质是什么?”学生讨论着,验证着,最后得出结论:这种黑色物质是从铝片上脱落下来的“铝颗粒”,这种“铝颗粒”在与盐酸反应产生H2,所以整个溶液中都产生气体而不局限在铝片表面。学生在实验中培养了兴趣,学习了知识,培养了创新能力。
4.“心理练习”教学法是培养学生想象能力和创新意识的重要手段。学生可以运用“心理练习”来设计实验方案、预测实验结果和改进实验方法,从而培养了学生的想象能力。学生再通过实验验证自己想象的结果,从而培养了学生的动手能力和创新意识。
1高等医学院校生物化学实验教学现状
生物化学既是高等医学院校的一门专业基础学科,又是当代医学和生命科学的前沿学科,其理论研究的深入与实验技术的革新息息相关,生物化学实验技术在生物学及医学发展的科研实践中,展现出不可限量的前景,不仅在新理论发现和开发应用新技术方面起着决定性的作用,同时也为实现科技创新和社会生产力跨越发展提供重大战略机遇。特别是进入21世纪以来,生命科学突飞猛进,生物化学实验技术已渗透到医学科学的各个领域,成为诊断、治疗、预防疾病的重要手段[5-9]。然而,相对生物化学理论教学,当前的实验教学普遍存在一些弊端和不足,难以满足学科发展与创新的需要。生物化学课程内容广泛,授课学时有限,特别是教学改革后各专业的实验课时都进行了压缩,实验课程内容往往只能选择一些简单的实验项目,实验教学模式往往是教师课上讲解、现场演示实验步骤、学生动手实验的传统模式。学生只需严格按照教师的指导被动地进行实验操作,而无需进行独立思考和自主设计。这就造成了教学内容、教学模式与新技术的不断涌现及学生多角度、多层次学习需求之间的矛盾,造成学生主动性的缺乏。现代科学技术的发展为解决这一矛盾提供了契机,“互联网+”、大数据、云计算、移动互联、多媒体、流媒体等技术能够突破时空限制,使多维度、多方位、多手段、实时实地的学习成为可能[10-12]。因此,在当前的生物化学实验教学中,采用结合现代科学技术的混合式的教学模式是解决问题的良策。
2“互联网+教育”实验教学模式研究思路
研究过程遵循“一个理念,两项策略,三点提高,四个改变”的核心思想。
2.1落实“一个理念”
新型教学模式应真正落实“以学生为中心”的教学理念。传统教学中,在传授实验步骤、强调注意事项后,让学生进行操作的方法,基本上是一种灌输式的教育模式,是以教师为中心的。新的实验教学模式则是让学生先自学实验内容,再上机进行虚拟实验操作,自己总结出问题和注意事项后再进行实践操作,这对学生的能力培养具有很好的作用。
2.2实现“两项策略”
旨在充分利用现代信息技术扩充教学资源,包括微实验制作策略和手机端平台策略。微实验制作策略。微课视频时间短、内容精、趣味强、效果佳,有利于生物化学这样内容较抽象、知识点较繁杂的学科教学。利用微实验对仪器操作技术进行放大处理,对关键问题进行重点强调,增加了直观性,有助于学生掌握操作要领和教师节省课堂讲解时间,学生能够通过反复学习达到易学、乐学的效果。手机端平台策略。蓝墨云班课、微信工作平台,因信息传播的及时性、互动性、广泛性、高效性和低成本等特点而备受教育工作者的青睐。构建生物化学实验教学手机端实验课程平台,并要求学生及时上传当天实验结果,便于查找教学问题、激发学生学习动机、考查课前预习效果、加强师学互动,以及提高学生的主体性和实验效率。
2.3应用“三点提高”
旨在提高学习使用高、精、尖生物化学实验仪器设备的效果。生物化学实验涉及许多贵重的仪器设备,如PCR仪、高速冷冻离心机、凝胶成像系统等。这些仪器设备价格昂贵、操作复杂,对操作人员素质要求较高,且需专人维护、保养,不能满足学生人人通过上机操作熟练掌握技术的需求。在实验教学过程中的具体做法是,一方面以第二课堂形式吸引部分优秀学生参与科学研究,在实践中学习;另一方面通过虚拟实验教学系统帮助学生认识和熟悉高、精、尖仪器设备的使用方法及其注意事项,提高学习使用这些仪器设备的效果。
2.4达到“四个改变”
在实验教学模式方面主要有4项改变,一是由传统的再现式学习模式改变为探究性、合作性学习模式;二是知识的传授方式使学生由被动接受变为主动学习;三是教师由原来的知识灌输者变为学习的组织者、引导者、参与者;四是学生由知识的被动接收者变为主动融入课堂。
3“互联网+教育”实验教学实践
在生物化学实验课程教学实践中,采用蓝墨云班课和手机端平台,遵循“课程视频提前推送—学生自由自主学习—师生线上线下互动”的教学模式。电脑端平台的功能包括管理课程运行、制作视频微课、上传编辑资源、编写在线测试等,手机端平台的功能包括通知、参加头脑风暴和讨论等各项活动,以及在线测试、作业互评等,实现了实验教学“线上—线下—线上”的过程。教师在切实做好课前推送的同时,精心组织课中指导和课后分析讨论,并根据各方面反馈对教学过程进行修改完善。
3.1课前资源准备
构建实验项目区、实验工具区、前沿知识链接及即时通知等课前资源。实验项目区主要针对课堂实验教学环节,上传所有实验课件、视频资料;实验工具区主要针对生物化学实验常用仪器;前沿知识链接的目的是分享生物科学前沿动态;即时通知主要涉及课前实验安排、实验计划、实验须知的。
3.2虚拟实验和微实验制作
虚拟实验如SDS-PAGE凝胶电泳、紫外可见分光光度计使用、基因克隆技术等,通过虚拟的动画演示和互动操作,能够方便学生掌握实验操作流程和注意事项。利用PowerPoint2016、Flash等软件,根据教学大纲和学生专业需求,选择WesternBlot、分光光度技术等科学研究常用技术进行微实验课制作,使实验理论和实验操作直观易懂,对注意事项和重要步骤进行字幕说明或旁白解说,对实验结果以动画形式呈现,使学生对实验过程、实验现象有直观的认知。
3.3手机端平台建设
用于构建生物化学实验教学微信平台和蓝墨云班课,能够提供实验室设备、使用时间等信息,方便学生在线预约、登记;能够在课前推送实验须知、微视频、电子课件;能够使学生上传实验结果,并在云班课APP上进行结果欣赏、分享实验趣闻等;能够使学生就实验报告进行分析讨论,激发学生的学习动机,增强学习效果,加强师生互动,提高学生的主体性和实验效率。
3.4实验室开放
高校实验教学改革的重要内容之一就是实验室开放,开放实验室对于学生参与或独立开展科研活动至关重要。实验室开放应进行规范化管理,制定安全、低值易耗品管理、易燃易爆品管理、废弃物品处理管理等规章制度,并在贯彻落实中鼓励学生参与。在一些非教学时段开放实验室,提高了实验室的利用率,对培养学生的科研思维、动手能力和管理能力有促进作用。
4结语
一、知识目标要求
1.了解化学实验常用仪器的主要用途和使用方法.
2.掌握化学实验的基本操作.
3.掌握常见气体的实验室制法(包括所用试剂、仪器、反应原理和收集方法).
4.综合运用化学知识对常见的物质(包括气体物质、无机离子)进行分离、提纯和鉴别.
5.掌握化学实验的记录方法和运用化学知识设计一些基本实验.
(1)根据实验现象,观察、记录、分析或处理数据,得出正确结论.
(2)根据实验试题要求,设计基本实验方案.
(3)能绘制和识别典型的实验仪器装置图.
6.以上各部分知识与技能的综合应用.
二、实验能力要求
1.用正确的化学实验基本操作,完成规定的“学生实验”的能力.
2.观察记录实验现象,分析实验结果和处理实验数据,得出正确结论的能力.
3.初步处理实验过程中的有关安全问题的能力.
4.能识别和绘制典型的实验仪器装置图的能力.
5.根据实验试题的要求,设计简单实验方案的能力.
三、高考试题的特点和趋势
根据近年来化学高考试题中有关化学实验内容的题目分析,下列内容是化学实验部分考查的重点:
l.实验基本操作和技能
这类试题的特点通常是给出限定的仪器、药品和一些操作步骤,要求正确完成某项实验操作,既有常见仪器的使用方法,又有基本操作的正误辨别,着重考查考生对中学化学实验基本操作技能掌握的情况,题目的难度不高,但并不容易得满分。
2.正确运用实验原理和正确认识实验装置
这类试题通常是给出限定的实验装置、反应条件、实验现象和有关数据,要求考生根据实验原理及试题中所给予的信息,结合元素化合物知识,选用仪器药品,正确认识、选择装置,说明装置中某些仪器的作用,描述实验现象,写有关化方程式,进行数据分析.指出实验中必须注意的某些问题等等,主要考查考生的观察能力与分析综合及评价的能力。这类题目具有一定的综合性,具有较大的区分度。
3.运用所学知识和技能进行实验设计或处理
近年来,实验题中新情境试题不断增多,这类试题的特点是将基本的实验操作设计置于新的情境中(主要是中学课本没有的新反应或新装置或是能使中学生理解的最新科技知识、简化的改进的装置等),结合学生原有的知识和能力,来进行仪器组装、现象描述、数据分析、考虑安全和防污等,用来考查考生自学能力、思维能力、分析综合及评价的能力。由于这类实验试题情境新颖、设问巧妙、铺垫得当、知识新、思维量大、所以区分度很好,能确实将一些基础扎实、自学能力强、思维敏捷、心理素质好的考生选拨出来。所以,新情境实验试题将是今后实验试题的命题方向。
由以上分析不难看出,尽管化学实验部分涉及到的知识和能力点是分散的,但高考试题中实验考查的内容和形式是较为稳定的,这给实验复习中突出重点提供了可能。实验复习根据考纲和高考试题的几个特点方面,设计化学实验专题加以重点复习,就会起到事半功倍的效果。
复习教学方法设计
化学实验的复习是整个化学总复习中一个非常重要的环节,它不但可以巩固和强化有关化学实验知识和能力,也能对元素化学物知识、化学基本理论和化学计算内容的掌握起到促进和深化作用。由于化学实验部分的内容多且在课本中十分的分散,在实验复习教学中,必须有的放矢、突出重点。这个“的”就是“考试说明”所规定的考查内容,而重点就是历年来高考试题中所反映的考试内容。在进行实验部分的专题复习中应该注意以下几点:
1、营造民主和谐教学环境,发挥学生的主体作用
由于化学实验知识具有内容多而散的特点,在专题复习中更应该注重学生的参与活动,切实发挥学生的主体作用。在复习教学中要进一步创设环境,让学生多动手多动脑,并师生之间和同学之间的进行多渠道多层次的交流与沟通。在复习中可以通过布置复习的知识点具体目标要求,促进学生对有关知识进行归纳和总结。通过实验室进行化学实验的展览和开放实验室活动,使学生进一步直观地复习化学实验知识,并提高学生的动手能力和创新意识。
2、集中和分散相结合,提高重要实验的复现率
化学实验专题的复习一般都安排在最后一个部分,而化学实验知识又与其它化学知识体系不可分割。在复习过程中对化学实验内容必须注意集中和分散相结合。“集中”,就是集中复习实验的基本操作和技能,集中复习一些综合性的实验专题,集中归纳总结实验知识。而“分散”则是指一些性质实验、制法实验、验证或探索性实验等应分散到元素化合物、有机物、基本理论等的复习过程中去。通过实验,进一步理解元素化合物等知识,进一步理解相关的实验原理,提高运用实验手段解决化学问题的能力,节省复习时间,提高考试成绩。
3、训练发散思维,提高信息迁移水平
在化学高考试题中出现较多的一类题目是,利用给出装好药品的单个实验装置,根据实验要求进行正确连接,或给出全部或部分实验环节,根据实验要求安排正确的实验步骤或补充实验。这类题目主要用于考查考生实验综合能力和创新评价能力。实验方案的设计往往有许多途径,为了适应中学生的知识能力水平,中学课本中的某些实验可能不是最优的方案。所以在实验复习中,要突出根据实验中的三大原理(实验原理、装置原理、操作原理)来设计实验步骤和装置的意识,使学生掌握一些装置和仪器药品的替代方法,力求使设计的实验仪器简单、操作便捷、节省试剂、现象明显、安全防污等,培养和增强实验设计能力和创造性思维能力。
4、充分运用多媒体技术,增强复习教学的效率
由于高中化学总复习具有时间短内容多任务重的特点,光靠传统的教学手段进行化学实验总复习会有一定的局限性,难以获得理想的教学效果。在化学实验总复习的教学中,除了充分利用化学实验手段和发挥化学实验室的作用以外,还注意挖掘电教媒体的辅助作用和使用技巧,从而有效地提高了化学实验总复习的教学质量。在复习过程中充分利用投影、录像特别是电子计算机技术,将以黑板和文字教材为媒体的教学过程转化成以音、像、影、视等多种媒体组成的教学过程,使复习过程更加直观、生动和快捷。在教学设计中,教师应该根据学校的教育资源情况,及时恰当地运用现代教育技术。
5、精选训练习题,强化学生运用知识的能力
通过针对性的习题进行训练,才能使学生牢固掌握和灵活运用有关知识。由于学生的复习任务重而相关的题目多如牛毛,教师在指导学生进行训练时,必须做好对习题的精选和分类工作,使学生的练习达到适量、适度。在精选习题时,应该以历年的高考试题为主,同时兼顾各地的模拟试题。在对试题讲解时要针对学生存在的问题,并注意一题多变的变式训练工作。
各单元知识要点及典型习题
一、常用仪器的使用
l.能加热的仪器
(l)试管 用来盛放少量药品、常温或加热情况下进行少量试剂反应的容器,可用于制取或收集少量气体。
使用注意事项:①可直接加热,用试管夹夹在距试管口 1/3处。
②放在试管内的液体,不加热时不超过试管容积的l/2,加热时不超过l/3。
③加热后不能骤冷,防止炸裂。
④加热时试管口不应对着任何人;给固体加热时,试管要横放,管口略向下倾斜。
(2)烧杯 用作配制溶液和较大量试剂的反应容器,在常温或加热时使用。
使用注意事项:①加热时应放置在石棉网上,使受热均匀。
②溶解物质用玻璃棒搅拌时,不能触及杯壁或杯底。
(3)烧瓶 用于试剂量较大而又有液体物质参加反应的容器,可分为圆底烧瓶、平底烧瓶和蒸馏烧瓶。它们都可用于装配气体发生装置。蒸馏烧瓶用于蒸馏以分离互溶的沸点不同的物质。
使用注意事项:①圆底烧瓶和蒸馏烧瓶可用于加热,加热时要垫石棉网,也可用于其他热浴(如水浴加热等)。
②液体加入量不要超过烧瓶容积的1/2。
(4)蒸发皿 用于蒸发液体或浓缩溶液。
使用注意事项:①可直接加热,但不能骤冷。
②盛液量不应超过蒸发皿容积的2/3。
③取、放蒸发皿应使用坩埚钳。
(5)坩埚 主要用于固体物质的高温灼烧。
使用注意事项:①把坩埚放在三脚架上的泥三角上直接加热。
②取、放坩埚时应用坩埚钳。
(6)酒精灯 化学实验时常用的加热热源。
使用注意事项:①酒精灯的灯芯要平整。
②添加酒精时,不超过酒精灯容积的2/3;酒精不少于l/4。
③绝对禁止向燃着的酒精灯里添加酒精,以免失火。
④绝对禁止用酒精灯引燃另一只酒精灯。
⑤用完酒精灯,必须用灯帽盖灭,不可用嘴去吹。
⑥不要碰倒酒精灯,万一洒出的酒精在桌上燃烧起来,应立即用湿布扑盖。
2.分离物质的仪器
(1)漏斗 分普通漏斗、长颈漏斗、分液漏斗。普通漏斗用于过滤或向小口容器转移液体。长颈漏斗用于气体发生装置中注入液体。分液漏斗用于分离密度不同且互不相溶的不同液体,也可用于向反应器中随时加液。也用于萃取分离。
(2)洗气瓶 中学一般用广口瓶、锥形瓶或大试管装配。洗气瓶内盛放的液体,用以洗涤气体,除去其中的水分或其他气体杂质。使用时要注意气体的流向,一般为“长进短出”。
(3)干燥管 干燥管内盛放的固体,用以洗涤气体,除去其中的水分或其他气体杂质,也可以使用U型管。
3.计量仪器
(l)托盘天平 用于精密度要求不高的称量,能称准到0.1g。所附砝码是天平上称量时衡定物质质量的标准。
使用注意事项:①称量前天平要放平稳,游码放在刻度尺的零处,调节天平左、右的平衡螺母,使天平平衡。
②称量时把称量物放在左盘,砝码放在右盘。砝码要用镊子夹取,先加质量大的砝码,再加质量小的砝码。
③称量干燥的固体药品应放在在纸上称量。
④易潮解、有腐蚀性的药品(如氢氧化钠),必须放在玻璃器皿里称量。
⑤称量完毕后,应把砝码放回砝码盒中,把游码移回零处。
(2)量筒 用来量度液体体积,精确度不高。
使用注意事项:①不能加热和量取热的液体,不能作反应容器,不能在量筒里稀释溶液。
②量液时,量简必须放平,视线要跟量简内液体的凹液面的最低处保持水平,再读出液体体积。
(3)容量瓶 用于准确配制一定体积和一定浓度的溶液。使用前检查它是否漏水。用玻璃棒引流的方法将溶液转入容量瓶。
使用注意事项:①只能配制容量瓶上规定容积的溶液。
②容量瓶的容积是在20℃时标定的,转移到瓶中的溶液的温度应在20℃左右。
(4)滴定管 用于准确量取一定体积液体的仪器。带玻璃活塞的滴定管为酸式滴定管,带有内装玻璃球的橡皮管的滴定管为碱式滴定管。
使用注意事项:①酸式、碱式滴定管不能混用。
②25mL、50mL滴定管的估计读数为±0.01mL。
③装液前要用洗液、水依次冲洗干净,并要用待装的溶液润洗滴定管。
④调整液面时,应使滴管的尖嘴部分充满溶液,使液面保持在“0’或
“0”以下的某一定刻度。读数时视线与管内液面的最凹点保持水平。
(5)量气装置 可用广口瓶与量筒组装而成。如图所示。排到量筒中水的体积,即是该温度、压强下所产生的气体的体积。适用于测量难溶于水的气体体积。
3.其它仪器
铁架台(铁夹、铁圈) 坩埚钳 燃烧匙 药勺 玻璃棒 温度计 冷凝管 表面皿 集气瓶 广口瓶 细口瓶 滴瓶 滴管 水槽 研钵 试管架 三角架 干燥器
二、化学实验基本操作
1、仪器的洗涤
玻璃仪器洗净的标准是:内壁上附着的水膜均匀,既不聚成水滴,也不成股流下。
2、药品的取用和保存
(1)实验室里所用的药品,很多是易燃、易爆、有腐蚀性或有毒的。因此在使用时一定要严格遵照有关规定和操作规程,保证安全。不能用手接触药品,不要把鼻孔凑到容器口去闻药品(特别是气体)的气味,不得尝任何药品的味道。注意节约药品,严格按照实验规定的用量取用药品。如果没有说明用量,一般应按最少量取用:液体l-2mL,固体只需要盖满试管底部。实验剩余的药品既不能放回原瓶,也不要随意丢弃,更不要拿出实验室,要放人指定的容器内。
(2)固体药品的取用
取用固体药品一般用药匙。往试管里装入固体粉末时,为避免药品沾在管口和管壁上,先使试管倾斜,把盛有药品的药匙(或用小纸条折叠成的纸槽)小心地送入试管底部,然后使试管直立起来,让药品全部落到底部。有些块状的药品可用镊子夹取。
(3)液体药品的取用
取用很少量液体时可用胶头滴管吸取。取用较多量液体时可用直接倾注法:取用细口瓶里的药液时,先拿下瓶塞,倒放在桌上,然后拿起瓶子(标签应对着手心)瓶、口要紧挨着试管口,使液体缓缓地倒入试管。注意防止残留在瓶口的药液流下来,腐蚀标签。一般往大口容器或容量瓶、漏斗里倾注液体时,应用玻璃棒引流。
(4)几种特殊试剂的存放
(A)钾、钙、钠在空气中极易氧化,遇水发生剧烈反应,应放在盛有煤油的广口瓶中以隔绝空气。
(B)白磷着火点低(40℃),在空气中能缓慢氧化而自燃,通常保存在冷水中。
(C)液溴有毒且易挥发,需盛放在磨口的细口瓶里,并加些水(水覆盖在液溴上面),起水封作用。
(D)碘易升华且具有强烈刺激性气味,盛放在磨口的广口瓶里。
(E)浓硝酸、硝酸银见光易分解,应保存在棕色瓶中,贮放在黑暗而且温度低的地方。
(F)氢氧化钠固体易潮解,应盛放在易于密封的干燥大口瓶中保存;其溶液盛放在无色细口瓶里,瓶口用橡皮塞塞紧,不能用玻璃塞。
3、试纸的使用
试纸的种类很多。常用的有红色石蕊试纸、蓝色石蕊试纸、PH试纸、淀粉碘化钾试纸和品红试纸等。(l)在使用试纸检验溶液的性质时,一般先把一小块试纸放在表面皿或玻璃片上,用沾有待测溶液的
玻璃棒点试纸的中部,观察颜色的变化,判断溶液的性质。]
(2)在使用试纸检验气体的性质时,一般先用蒸馏水把试纸润湿。粘在玻璃棒的一端,用玻璃棒把试纸放到盛有待测气体的试管口(注意不要接触),观察试纸的颜色变化情况来判断气体的性质。
注意:使用PH试纸不能用蒸馏水润湿。
4、溶液的配制
(l)配制溶质质量分数一定的溶液
计算:算出所需溶质和水的质量。把水的质量换算成体积。如溶质是液体时,要算出液体的体积。
称量:用天平称取固体溶质的质量;用量简量取所需液体、水的体积。
溶解:将固体或液体溶质倒入烧杯里,加入所需的水,用玻璃棒搅拌使溶质完全溶解.
(2)配制一定物质的量浓度的溶液
计算:算出固体溶质的质量或液体溶质的体积。
称量:用托盘天平称取固体溶质质量,用量简量取所需液体溶质的体积。
溶解:将固体或液体溶质倒入烧杯中,加入适量的蒸馏水(约为所配溶液体积的1/6),用玻璃棒搅拌使之溶解,冷却到室温后,将溶液引流注入容量瓶里。
洗涤(转移):用适量蒸馏水将烧杯及玻璃棒洗涤2-3次,将洗涤液注入容量瓶。振荡,使溶液混
合均匀。
定容:继续往容量瓶中小心地加水,直到液面接近刻度2-3m处,改用胶头滴管加水,使溶液凹面恰
好与刻度相切。把容量瓶盖紧,再振荡摇匀。
5.过滤 过滤是除去溶液里混有不溶于溶剂的杂质的方法。
过滤时应注意:
①一贴:将滤纸折叠好放入漏斗,加少量蒸馏水润湿,使滤纸紧贴漏斗内壁。
②二低:滤纸边缘应略低于漏斗边缘,加入漏斗中液体的液面应略低于滤纸的边缘。
③三靠:向漏斗中倾倒液体时,烧杯的夹嘴应与玻璃棒接触;玻璃棒的底端应和过滤器有三层滤纸处轻轻接触;漏斗颈的末端应与接受器的内壁相接触,例如用过滤法除去粗食盐中少量的泥沙。
6.蒸发和结晶 蒸发是将溶液浓缩、溶剂气化或溶质以晶体析出的方法。结晶是溶质从溶液中析出晶体的过程,可以用来分离和提纯几种可溶性固体的混合物。结晶的原理是根据混合物中各成分在某种溶剂里的溶解度的不同,通过蒸发减少溶剂或降低温度使溶解度变小,从而使晶体析出。加热蒸发皿使溶液蒸发时、要用玻璃棒不断搅动溶液,防止由于局部温度过高,造成液滴飞溅。当蒸发皿中出现较多的固体时,即停止加热,例如用结晶的方法分离NaCl和KNO3混合物。
7.蒸馏 蒸馏是提纯或分离沸点不同的液体混合物的方法。用蒸馏原理进行多种混合液体的分离,叫分馏。
操作时要注意:
①在蒸馏烧瓶中放少量碎瓷片,防止液体暴沸。
②温度计水银球的位置应与支管底口下缘位于同一水平线上。
③蒸馏烧瓶中所盛放液体不能超过其容积的2/3,也不能少于l/3。
④冷凝管中冷却水从下口进,从上口出。
⑤加热温度不能超过混合物中沸点最高物质的沸点,例如用分馏的方法进行石油的分馏。
8.分液和萃取 分液是把两种互不相溶、密度也不相同的液体分离开的方法。萃取是利用溶质在互不相溶的溶剂里的溶解度不同,用一种溶剂把溶质从它与另一种溶剂所组成的溶液中提取出来的方法。选择的萃取剂应符合下列要求:和原溶液中的溶剂互不相溶;对溶质的溶解度要远大于原溶剂,并且溶剂易挥发。
在萃取过程中要注意:
①将要萃取的溶液和萃取溶剂依次从上口倒入分液漏斗,其量不能超过漏斗容积的2/3,塞好塞子进行振荡。
②振荡时右手捏住漏斗上口的颈部,并用食指根部压紧塞子,以左手握住旋塞,同时用手指控制活塞,将漏斗倒转过来用力振荡。
③然后将分液漏斗静置,待液体分层后进行分液,分液时下层液体从漏斗口放出,上层液体从上口倒出。例如用四氯化碳萃取溴水里的溴。
[关键词]有机化学实验 教学改革 教学效果
制药工程专业是一门实验学科,要求学生必须具有较强的实践和动手能力。随着社会和本学科的高速发展,就业市场对大学生的实践能力要求越来越高,学生的实践和动手能力逐渐成为决定学生就业率与就业满意度的决定因素,所以在制药工程专业的实验教学中,如何培养和加强学生的实验动手能力显得日益重要。
传统的有机化学实验教学采用“注入式”教学方式,这种教学方式只是让学生验证实验结果与教材内容是否符合,学生只能学到某些机械性的操作,不能获得一个完整的实验概念(设计—测试—观察—结果—结论)。这不但严重阻碍学生创新能力的培养,而且也不利于学生综合素质的培养,很难收到实验教学应有的效果,因此实验教学改革势在必行。
本文介绍了几年来在进行有机化学实验教学时为了切实提高学生实验自主性和动手能力实行的一些具体的改革措施。主要体现在教学方法、教学内容和教学手段等方面。
(一)改革教学内容,提高学生学习兴趣
在教学内容上突出重点、难点,在此基础上结合课程、专业的发展以及自己的科研工作和取得的成果,增加一些有助于学生提高学习兴趣、提高综合素质、提升考研和就业竞争力的内容。
以往有机化学实验多为验证性实验,上实验课时学生觉得没意思,缺乏做实验的积极性。为此,我们在制定教学计划时就对传统有机化学实验内容进行大幅度的调整:首先删减所有验证性实验,保留基本操作,但不是单纯地安排独立的基本操作实验,而是把基本操作融于一个化合物的合成体系中,上步反应的产物即是下一步的原料,从一开始就给学生养成产率成本意识,迫使他们不得不认真、主动地思考和对待每一次实验、每一个操作,把实验当成自己的事而不只是为了敷衍老师,混几个学分。其次,增加大量综合性实验,如增加溴代正丁烷的制备、乙酰苯胺的制备,使学生在有效时间内掌握教学大纲规定的实验内容,强化实验操作技能。
(二)改变教学方法,让学生成为教学的主体
目前我国现行传统的实验教学, 一般遵循“验证理论”、“仪器操作方法训练”的模式,几乎所有的实验都是教师先讲解实验目的、原理、操作方法和注意事项,然后学生按照教师预设的模式、计划和步骤去达到实验的目标。学生完全被老师“扶着走”甚至“拖着走”, 不允许学生按其它实验方法步骤进行。结果教师无形的外力延伸到本应该属于学生自由发展和思考的空间, 束缚了学生的创造性思维,不利于学生实验能力和科学创新能力的培养,
我在进行实验课教学时,只在课前利用课外时间讲解一些安全注意事项,实验室的课前讲解完全取消,把实验完全彻底地交给学生自己去处理。在后续实验课《药物合成实验》和《药物化学实验》的教学中,我们甚至不给学生指定教材和实验方案,只给一个实验课题,让学生课前自己查阅大量资料,最终通过自己的努力或与老师讨论制定最佳实验方案。
(三)严格实验考核,加强学生实践操作技能和责任感的培养
在以往学生的观念里,实验课是最好混学分的,因为只要学生堂堂到课不缺席,做得好与不好都能混过60分拿到学分,考核不严格也是学生“混”实验而不是“做”实验的主要原因。我在进行有机实验教学时,对学生的每一个行为、每一个环节都作了严格的要求和规定:
1.实验的成绩,由四部分组成:
(1)预习报告(占20%),由老师在学生做实验过程中逐一检查给分。包括:实验原理,方法,主要仪器,主要药品的物理常数、规格、用量,实验步骤,实验装置图,实验记录表,注意事项。其中主要药品的物理常数必须自己查阅,因为这有利于学生判断反应终点、分辨产品的位置,便于产品后处理。而注意事项也是必须自己总结的,这是为了强迫学生自己思考一些实验细节问题。
(2)实验操作(占30%),由老师在学生做实验过程中逐一检查给分。
(3)试验结果(占30%),由老师现场监督称量结果并记录,防止学生随意篡改试验结果。
(4)试验报告(占30%)包括:实验原理,方法,实验装置图,试验结果与数据处理,讨论与体会。其中“实验装置图”和“讨论与体会”是检点,要求学生不管实验成功与否,结果好坏,产量高低,都必须认真思考,切实找到成功的原因或失败的教训。
2.强化实验室纪律:
(1)预习报告本和实验报告本必须编号,以端正学生不认真对待科学实验的态度,养成良好的科研习惯。
(2)严禁在预习报告本和实验报告本上随意涂改、涂画,防止学生随意篡改试验结果,养成严谨的科研工作作风,并规定如果因为笔误不得不修改一些内容,必须在旁边注明修改原因并签字,促使学生培养高度的责任感,对自己的一言一行都必须负责任。
(3)其它纪律:不得迟到、早退或中途离开实验室;必须穿实验服(钮扣齐全);男生不准穿拖鞋和背心、短裤进入实验室;女生不准穿高跟鞋进入实验室;不准戴耳机,手机必须振动或关机,等等。
这些严格的要求让学生立刻感到实验的严谨和严肃性,学习态度很端正,实验室秩序井然,学生不再在实验室里闲聊、闲逛。
(四)理论课和动手结合,提高学生理解能力
在讲授立体化学部分时,由于现在的大学生多为独生子女,动手能力较以前的学生有所减退,导致空间想象能力普遍不强,接受起抽象的理论来普遍非常吃力,所以有些畏难情绪。我就想方设法帮助他们解决这个难题,带领学生用一些生活和工业垃圾(如泡沫塑料)变废为宝自制立体的分子模型,不但节省了开支,而且更重要的是让学生在制作模型的过程中培养了浓厚的学习兴趣,打消了消极害怕的心理,通过感性的认识,大都能正确理解立体化学的理论知识,构架起自己的空间想象能力。
总之,有机化学实验教学的改革实践是当前教育目标所要求的。在实际进行中还存在一些问题和困难,但只要积极探索,勇于挑战,分步实现改革目标,一个优化的开放式的有机化学实验教学体系一定会随着实验教学改革深入而形成。
参考文献
[1]钱存卫,许玉生,王茂元.高师有机化学实验教学改革之探讨[J].忻州师范学院学报,2005,(2).
[2]冯宇华,车喜全,高玉祥.强化基本操作训练,全面提高学生实验综合能力——有机化学实验教学改革研究与探索[J].通化师范学院学报,2004,(12).
[3]孙培培.有机化学及实验教学改革的几点思考和探讨[J].化工高等教育,2004,(4).
[4]陈伟,张彦.有机化学实验教学改革探索[J].卫生职业教育,2007,25(11).
[5]李和平,龙晖.改革有机化学实验提高学生创新能力[J].实验科学与技术,2007,5(4).
【关键词】初中化学 实验课 探究性
【中图分类号】G632 【文献标识码】A 【文章编号】1674-4810(2014)14-0144-01
初中化学实验课的设置一方面为学生理论知识的运用提供了一个良好的平台,另一方面在学生运用知识的过程中也能增强学生自身发现问题、分析问题、解决问题的能力。鉴于此,化学探究性实验课程在教学过程中要以培养学生的动手操作能力、创造性思维能力为重点。不同于常规的试验课程,探索性实验课程注重的是学生的自主探索、自主学习,因此在内容设置上要选择与实际生活有密切关系的内容,以提高学生对试验课程的积极性和主动性。但鉴于初中化学的教学对象,探究性实验课在设计的过程中注重的是让学生学会方法、提高素养,规模如果较大会给教学对象增加难度,降低其学习积极性。基于以上几点,初中化学探究性实验课在进行课程设计的过程中要注意以下几点:
一 初中化学探究性实验课的课前准备
第一,实验预试。相比于实验演示和讲课与实验同时进行的预试,探究性实验课的预试难度更大,对教师的要求更高。教师在进行实验预试的过程中,不仅要把握好影响此次实验顺利进行的多种因素,而且要将实验的重点和难点部分着重进行演示,使学生对实验过程中可能遇到的困难做到心中有数。同时要制定好实验的注意事项以及指导方案,注意事项可以每个学生发放一份,包括仪器操作、药品配置、实验操作、观察记录、废物处理以及安全等方面的事项,而指导方案是教师用以巡视用的,包括巡视的路线、依据每个学生的学习状况确定的需要指导的内容等。
第二,实验准备。准备的内容包括实验仪器、实验药品、实验器材等,在准备的过程中要确保仪器与器材的可操作性,并且要保持实验室干净、卫生。
第三,实验分组。实验分组的依据是实验的内容及其难易程度,同时也要考虑实验仪器的数量等情况。分组的原则是确保每个学生都有自主操作的机会。
二 初中化学探究性实验课教学过程
教学过程中,教师要通过提问的方式确保学生掌握本次实验的相关事项,包括实验目的、实验内容、实验原理、操作步骤、注意事项等内容,然后进入实验前的自由讨论时间,使学生和学生、学生和教师之间进行有关实验的互动交流,加深学生对实验内容的理解和掌握。之后进行实验仪器及药品的检查阶段,由学生自主进行,以确保实验的顺利进行。最后进入到实验阶段,学生自主进行实验的操作,但在此过程中,教师要进行巡视,及时发现学生在操作过程中出现的问题,并有针对性地进行引导。
三 初中化学探究性实验课教师指导重点
第一,实验操作。正确的实验操作是确保实验顺利进行、实验结果成功呈现、学生人身安全的根本保障,因此长期以来,实验操作问题一直是化学实验课程的教学重点。教师面对学生的不规范操作,应在巡视的过程中认真观察学生的操作,及时发现问题;针对操作不规范的现象,教师要耐心进行示范和讲解,让学生意识到操作不规范可能造成的后果。
第二,实验观测。教师要针对实验过程中需观测的现象及要点对学生进行重点指导,以依据这些现象让学生判断实验是否成功。实验成功后引导学生结合观测的现象以及实验原理对实验的内容进行理解,使学生弄明白为什么会出现这种现象,这种现象说明了什么,这种现象在生活的什么地方有应用等,提高学生的探究能力;如若实验不成功,则依据失败的现象引导学生自主分析原因,并依据可能出现的原因重新对实验进行调整,直至实验成功完成,在此过程中,教师要重点培养学生发现问题、分析问题、解决问题的能力。
第三,实验记录。实验记录是由学生自主完成的,从实验目的、实验内容、实验仪器、实验药品、实验操作步骤、实验现象等内容,到实验后的分析、结论以及学生对此次实验的感受等都属于实验记录的范畴。
四 实验总结
实验结束之后,学生需做的工作包括实验仪器清洗、实验药品整理、实验废物处理、实验室打扫、实验报告填写等。教师需做的工作包括:(1)总结实验过程中学生出现的问题,看问题是否具有普遍性,如果是普遍存在的问题可以将其归入注意事项内容中;(2)总结实验过程中学生难以解决的问题,教师在进行指导之后依然效果不佳的问题就要列入重点内容,教师要针对这些问题采取多种措施予以解决;(3)对每个学生的实验课堂表现进行评价,评价的内容包括学生在实验过程中表现出来的优点和缺点、实验操作是否具有自主性、是否成功将理论运用到实验过程中、是否从实验中学到了知识等;(4)总结在实验过程中由于仪器或药品等问题造成实验失败的现象,对仪器或药品予以调整。
总而言之,按照以上几点进行初中化学探究性实验课的设计,不仅能提升教学的质量和效果,使教师在教学过程中不断得到提升,而且能提高学生的动手操作能力、对知识的运用能力以及发现问题、分析问题、解决问题的能力。
参考文献
[1]周科.谈初中化学探究实验课[N].甘肃日报,2012.4.16