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近年来化学实验安全问题成为化学教育研究的热点,尤其体现在国内外安全教育比较和国外化学教材中的安全教育分析上。朱鹏涛、周青等人针对美国2005年版新教材《化学:概念和应用》中的实验安全教育内容体系进行了介绍,归纳出系统性、规范性、可操作性、教育的连续性以及人性化、形象化等特点,并从中提出对我国化学教学中进行实验安全教育的借鉴意义。刘冰、毕华林通过对我国现行3个版本义务教育初中化学课程标准实验教科书及美国初中主流化学教科书《化学反应》中的化学实验安全教育内容的比较研究,发现我国教科书中实验安全教育内容相对薄弱,建议以教科书为载体显化实验安全教育内容、教科书中增加实验安全标志、处理好安全教育与主动探究的关系,把安全作为实验评价指标,充分发挥评价的导向功能。盛兵、王川等人比较了国内3套高中化学教材与美国高中主流理科教材《化学:概念与应用》,分析了4套教材实验安全教育的相同点以及在编排结构、内容、实施理念和重视程度等方面存在的差异。试图厘清中学化学实验安全教育的理念,吸收其他国家教材的优点,进一步完善国内化学教材实验安全教育的内容,为我国加强中学化学实验安全教育提供可借鉴的资源。已有研究往往关注某一套国外教材中的安全教育特点,尚不能概括各种安全教育的可借鉴之处,也缺少详尽、有效的吸收处理经验。本研究主要选取三套著名国外化学或科学教材进行内容分析:《科学探索者•化学反应》、《科学发现者•化学概念与应用》、圣智科学教育系列教材中的化学相关分册,分析其安全教育多元化的表现形式,总结国外科学教育中实验安全特点。考虑到化学实验安全教育的特殊表现形式,体现化学教育的广义内涵,也将国外教育中有特色的化学实验安全手册纳入研究范畴。
2国外化学教育中的实验安全特点分析
国外化学教材的安全教育大多采用提供集中指南与分散提醒相结合的方式:在附录的安全手册中集中呈现大部分的规则、图示,体现安全教育的系统性和规范性,便于学生迅速、全面了解化学实验安全的相关信息以及彼此的联系。安全操作示意图和安全提示设置在每一个具体的实验过程中。
2.1整体设计,专题阐述安全教育
将实验安全作为化学或科学教材的章节专题阐述,是高度重视实验安全教育的表现。加拿大圣智科学教育系列教材尤其重视安全教育,主要在11年级的《科学方法》和《科学视野》两本分册中将安全教育开辟成独立章节,作为具体教学内容。《科学方法》第1单元“物质和安全”非常关注社会安全教育的知识传播和法规启蒙,例如职业健康和安全法、工作场所危险品信息制度、工作场所危险品安全说明书等;作为化学知识的承载,“正确使用化学药品”阐述了不同状态的化学药品储存、易燃物质相关的化学名词等;还体现与生命科学的综合渗透,联系危险物品对人体的影响。国外化学教育常通过化学安全手册作为更加专题化的教学方式,既可以作为常规理论和实验教学的辅助用书,为师生提供丰富的实验安全知识和技能指引,也可以作为单独设置化学安全教育课程的教学素材。例如美国消费品安全委员会、健康与人类服务部、美国疾病控制与预防中心和国家职业安全与健康研究所联合推出了一本《学校化学实验室安全指南》,该书用于帮助科学教师识别学校实验室中可能用到的危险物质,提供了有毒物质的清单。使他们可以采取恰当措施避免或减少与危险品、有害品的接触以及由此带来的伤害。指南的内容包括化学实验室中化学试剂的使用、储藏、保养的信息,化学废料、安全、急救设备、化学危险品评估、常用安全标志等。
2.2活动强化,时刻关注安全教育
在教材的教学活动以及实验活动中分散设置的安全标志,是国外化学教育中强化安全意识的重要手段。实验安全标志以警示图标的形式形象地提醒学生注意可能发生的危险,并能够促使学生进一步思考具体的预防措施及解决方法,比单纯的文字叙述要简洁有效得多。教科书中增加实验安全标志是提高学生实验安全警觉的一种有效手段,使学生真正懂得实验中有哪些不安全因素,怎样去消除不安全因素,以及掌握紧急情况下的急救方法。将安全标志与具体的实验活动、课后作业相融合,可以进一步强化其警示作用和教育意义;学生在实验过程中借助这些规则和图标,可以在具体的实验操作过程中反复体验实验安全内容,随时注意实验潜在的危险,又可通过动手实践深入理解实验的安全问题,潜移默化地养成一种主动关注实验安全的好习惯。例如,美国《科学发现者•化学概念与应用》、《科学探索者•化学反应》教材中,各个章节的每个化学实验项目的实验过程旁都设置相关安全警示图标。如实验“过氧化氢、酶和你”步骤旁提供了护目镜、实验服、易碎和隔热手套等图标。这些图标可以比文字叙述、条目要求更加醒目地提示学生做此实验的安全注意事项,而且安全标志类型要与所警示的内容相吻合,与实验相吻合,针对性明确。圣智科学教育系列教材的安全教育主题还在每节设置一定开放性和互动性的探究活动,例如安全问题讨论、绘制家用化学品位置图、制作材料安全数据库安全卡、来自制造产品中的废弃物调查分析等,极大地丰富了安全教育形式,也成为促进学生强化安全意识、理解安全观点、应用安全知识的重要途径。
2.3知识融合,拓展化学实验安全教育的载体
学生的安全意识和安全能力的形成不是一蹴而就的,也不可能只通过单纯说教形成,而是通过领悟和练习逐步掌握的过程,既需要生活实际中的观察和反思,也需要结合具体的化学反应事实学习和实践经历潜移默化。化学事实性知识是学生学习其他化学知识的基础,没有丰富具体的化学反应案例,化学基本概念和原理就成为无源之水、无本之木。化学事实性知识学习过程中涉及的化学物质丰富多彩,在实验活动中难免存在潜在危险,开展化学教学活动需要通过具体性质和用途的教学渗透安全意识教育,而在安全事项提醒时也促进性质的深入认识。圣智科学教育教材尤其关注安全教育与生活、社会的融合,既体现化学学科视野下的实验安全,又利用生活、社会中关注实验安全的案例激发学生学习兴趣。《科学视野》单元C“日常化学品与安全实践”侧重于介绍具体化学物质的性质所表现的危险性,从家庭、工作场所、工业生产和环境四个角度分别表现化学品的使用安全,揭示身边的化学安全隐患,如抗生素和抗菌肥皂、办公室中的化学物质、纸浆和造纸污染的代价等。在每个方面的实践和联系都体现化学品对环境的影响和科学使用化学品对环境的裨益。这种安全教育以具体物质的物理和化学性质为载体,既融合具体的化学事实,又联系社会科技发展和生活化学应用,既凸显了安全教育在化学课程中的基础性和多维联系,又使得实验安全教育呈现方式生动,内容更加充实、拓展。
3结合国外化学实验安全教育提出的建议
3.1安全教育不止面向学生,也针对教师
只有教师以身作则,才能营造更安全的化学教学环境。可是目前大多数化学师范生和在职教师并没有接受过系统的化学实验安全课程教育与训练,仅靠零散的实验教学经验获得安全认识。他们长期只关注实验操作和化学知识的传授,缺少对实验潜在危险细节的把握,实验安全意识淡漠,所以需要接受充分的实验安全教育才能完全胜任中学化学实验教学。化学实验员是特殊的化学教师群体,他们尤其需要系统和科学的安全教育,例如化学药品储存时要将易燃品和强氧化剂分开放置,而将剧放入保险箱严密监管;化学废品的处理必须严格按照规定,不可私自处理。
3.2完善学生安全装备,提升实验安全感
提供学生完善的安全保护措施,不仅可以降低实验危险系数,还可以帮助学生从心理上消除对化学实验的恐惧感,才能在化学学习中体会安全感,这是化学实验教学活动开展的必要条件。美国中学化学课程实施中,教师和学生一般都佩戴护目镜、实验服和手套,就连简单的食盐提纯的实验都有安全装备,安全防护意识极强,实验安全意识已经深入每个学生的心中。
3.3基于实验安全的化学眼光审视生活和社会
有学者认为过多地在化学课堂上渲染化学的危害新闻,不利于学生对化学的科学认知,反而会导致大家对化学的误解和偏见加深——这样的担心不是没有道理,教师的合理引导显得尤为重要。但事实是:“担心”之下的避而不见、充耳不闻并不能减少在身边接触到化学危害的机会,反而会因为无知而导致更多的安全事故,会导致对伪科学的盲从和误解。需要让学生明白关键问题所在并不是化学本身的危害,而在于使用者的科学态度、公民道德和正确方法。所以,化学安全教育需要彰显化学眼光去审视生活和工作环境,这才是化学安全教育意义所在。例如,人教版九年级《化学》教材的第一单元课题3中指出化学实验室很多药品都是易燃、易爆、有毒、有腐蚀性的——这是化学教材中安全教育的开篇之言,此时由于学生对具体化学物质知之甚少,所以往往被一笔掠过,因此浪费了安全教育机会。建议从家居日化用品、厨房用品等入手,分析这些化学药品可能具有的特性,并讨论生活中使用时的注意点。在化学启蒙阶段,给予充分的机会引导认识身边的化学世界,既是激发学习兴趣的重要手段,也是开展化学安全教育的有益补充。在复习课阶段同样可以针对药品的四大特点进行深入探讨,例如引导学生联系教材知识和生活见闻,整理完善下表。学生在互动中总结出与一系列安全问题相关的化学物质及其在学校、家庭及工作场所的作用体现,并且联系一些简单的化学原理进行解释,既是对具体化学物质性质的系统总结反思,也是建构分类观的重要途径。化学安全往往还与职业相关,工作场所存在的化学危害是每个学生日后走上社会必须面对、承担的。学生在校阶段也需要充分认识社会、认识到不同职业中可能遇到的化学危害。虽然自己不一定从事该职业,但是将自己的经历与这些职业经历相互印证,还是会形成一些观念;用自己的知识传播、教导身边从事该职业者趋利避害,更是学习者的社会责任之一。此外,教师应该针对目前社会上故意使用化学药品毒害他人的不当行为加以谴责和批判,有必要在化学实验安全教育中融入生命教育、强化道德教育,让学生明白实验安全教育对自己以及对他人的重要性,利于保持顾及自己和他人的安全的积极态度。
3.4活动与评价形式的多元化促进实验安全意识的自我强化
一、新课程下对高中化学实验“新定位”
我国的化学教育,近 20年来在加强实验教学方面做了大量工作,也取得显著成绩,但从充分发挥并落实化学实验和实验教学的功能、体现化学实验的重要性来说,仍然处于相当薄弱的地位。实验教学本身存在一些未解决的问题和实验资源、教学时间、班级规模等各种制约因素,使人们对实验的熟悉以及化学实验教学受到理论和实践等多方面冲击,严重影响了中学化学教学的质量。高中化学新课程改革极为重视实验教学,将化学实验提高到一个全新高度,实验在地位、功能、内容以及教与学的方式等方面,都发生了较大变化。
1. 化学实验是实现高中化学课程目标的重要途径
“只重视传授化学知识和技术的教学是片面的化学教育。全面的化学教育要求化学教学既要传授化学知识与技术,更应训练科学的方法和思维,还应培养科学精神和品德”,高中化学新课程改革正体现了这一现代化学教育发展的思想,从“知识与技能”、“过程与方法”、“情感、态度与价值观”三个维度设置课程目标。实验对于实现高中化学课程目标具有不可替代作用,学生在设计实验方案、进行实验操作、观察记录现象、进行数据处理、获得实验结论过程中,不仅能获取知识、技能和方法,提高探究能力,还能形成良好的情感、态度和价值观。作为目标的化学实验主要由实验知识与技能、实验探究能力和实验情感态度与价值观三方面构成。实验知识目标主要包括化学实验事实、有关化学实验仪器和药品方面的知识、化学实验安全知识等,实验技能目标是指基本操作技能、仪器和药品的选择和综合运用技能等三个方面;实验探究能力是指学生在化学教学中运用实验来探究化学物质及其变化的本质和规律的一种能力,主要包括发现和提出实验问题能力、猜想与假设能力、实验设计能力、控制实验条件能力、收集证据能力、得出结论能力、反思与评价、讨论与交流能力;实验情感、态度与价值观目标非常丰富,主要是熟悉实验在化学科学研究和化学学习中的重要作用、体验化学实验探究活动的乐趣、实事求是完成实验、节约药品、爱护环境、化学素养的形成等。
2. 化学实验是高中化学课程不可缺少的组成部分
中学化学教学中有大量的化学实验内容,除了完整的学生实验课,在元素化合物知识教学、概念理论教学、化学用语教学和化学计算等新授课中,以及各种类型的复习课和练习课中,都会出现化学实验。实验是高中化学课程的重要组成部分,不论是必修课程还是选修课程,都将化学实验作为学生获取知识、发展能力的重要途径,通过实验帮助学生更好地领悟化学知识、体验科学探究的过程,培养学生在实验情境中运用科学方法解决问题的能力。 转贴于
3. 化学实验是化学教学中科学探究的主要形式
美国科学标准认为,探究是科学家用以研究自然界并基于此种研究获得的证据提出种种解释的多种途径,也指学生用以获取知识、理解科学的思想观念、领悟科学家研究自然界所用的方法而进行的各种活动。高中化学新课程倡导以科学探究为主的多样化学习方式,化学教学中的科学探究主要有实验探究和调查讨论两种形式。所谓实验探究是通过实验来进行的一种探究活动,它以科学证据为基础,针对特定的问题,是一种融合逻辑和想象、综合运用化学科学知识与化学实验技能、科学过程与科学方法而展开的活动,是科学探究在化学实验教学中的具体化,是在化学实验教学中落实科学素养目标的重要途径,也是以实验为基础的化学教学观的具体体现。
4. 化学实验创造了一种独特的学习情境
建构主义学习理论认为学习是一个积极、主动、协作、交互的过程,是学习者在具体的问题情境中、在个人经验基础上创建思想、解决有意义问题的过程。学习使用一种工具,不仅要了解相关的概念和规则,更重要的是要把握使用工具的场合和条件。研究表明,在日常情境中,许多学生在利用从正式学习中获得的知识和技能时常碰到问题,其原因是,源于正式学习的经验通常是脱离情境的。化学实验作为一种非凡的学习环境,为学生创设了有意义的学习情境。实验提供了师生、生生等多种交流合作的机会,能让学生在较为轻松、活泼的氛围中理解、探究化学现象,建构对化学科学知识的理解,有利于形成良好的人际关系和积极的学习态度,促进学生科学认知的发展,在班级学习的共同体中创建自己的科学观念。
二、新课程下对高中化学实验教学的“新涵义”
以实验为基础是实验探究教学的一个重要指导思想。以实验为基础,并不局限于学生动手做实验,而是把实验作为提出问题、探索问题的重要途径和手段,要求课堂教学尽可能用实验来展开。高中化学新课程倡导通过以化学实验为主的多种探究活动,使学生体验科学研究过程,激发学习化学的爱好,强化科学探究意识,促进学习方式的转变,培养学生的创新精神和实践能力,从实验探究、实验事实、实验史和实验方法等方面“突出化学的学科特征,更好地发挥实验的教育功能”。具体包含以下几点:
1. 引导学生通过实验探究活动来学习化学
例如,通过“在不同温度下,Na2S2O3 溶液与硫酸反应速率”的实验探究,帮助学生了解温度对化学反应速率的影响。这样,长期采用这种方法能告诉学生用实验来说明问题是一种有效解决问题的办法,优化了学生的创新意识。
2. 通过典型的化学实验帮助学生认识、熟悉物质及其变化的本质和规律
例如,实验探究铁与水蒸气的反应状况,演示钠块、镁带、铝片分别与水的反应,对比归纳金属与水反应的基本规律。
3. 利用化学实验史,帮助学生了解化学概念、原理的形成和发展,熟悉实验在化学学科发展中的重要作用。
一、以“精神文化”激励学生进行化学学习
在激励学生进行化学学习的过程中,要以“激励教育”作为教育学生的基础,推动化学激励教学的推进.并在“激励教育”普及的过程中,充分地意识到,进行对学生的化学学习不仅仅是督促学生进行化学知识学习,更是要激励学生不断地进行化学学习,充分地发掘学生进行化学知识学习的积极性和主动性,鼓励学生自主进步.与此同时,在进行化学教学的过程中,要秉承求实奋进的校风,严谨博爱的教学之风,踏实奋进的学风,鼓励学生积极主动的进行学习,并不断地鼓励学生形成乐观向上的心态,充分地发掘出每一个学生的学习潜能,保证学生的学习质量.例如,可以在进行初中化学教学的开始,让学生进行宣誓,提升学生进行化学知识学习的信心,教师也要向学生庄严宣誓,让学生知道教师对于自己的关心与爱护,激励学生进行化学知识学习.
二、以“制度文化”规范学生化学学习习惯
为了保证“激励教育”在初中化学教学过程中作用的发挥,要通过设置化学学习的制度文化来保证激励教学的顺利推广.具体的来说,就是在进行初中化学教学的过程中,初中化学教师对学生的特点进行总结分析,有针对性的进行教学方法的设置.与此同时,在进行教学的过程中,要充分地重视到对学生的意见的听取,让学生可以在化学课堂上敞开心扉,提出自己的观点和意见.在进行初中化学的教学过程中,为了提升学生学习化学知识的干劲,初中化学教师要善于表扬学生,尤其是在学生在课堂上用于提出自己不同的观点的时候,教师要对学生的回答给予充分的肯定,满足学生的荣誉感和成就感.与此同时,在进行对学生的鼓励过程中,要饱含真挚的情感,让学生充分的意识到,教师是真正在关心到他的成长和发展.除此之外,为了提升学生学习化学知识的积极性,可以选出优秀的学生作为学生学习的榜样,如“化学之星”,并在课堂上给予其充分的肯定,激励班级其他学生向优秀的学生学习,鼓励全体同学积极奋进,共同进步.
三、以“行为文化”塑造学生化学学习特点
在“鼓励教育”文化建设过程中,初中化学教师要充分地利用好现有的资源,丰富初中化学课堂的教学内容,利用初中生所喜爱的学习方式,创造出一种积极向上的化学知识学习氛围,循序渐进地引导学生自主的进行化学知识学习,了解到化学知识背后的基本原理,提升学生的化学理论实践能力.在进行鼓励教育“行为文化”的建设过程中,可以从以下几个层面进行建设:首先,可以在化学课堂内部开展优质化学课堂建设活动.具体的活动内容包括:第一,化学教师针对一个化学课题建立班级研究组织,并为该组织确立一个口号.例如,水污染研究课题组,氧气研究课题组等;第二,化学教师根据学生的实际特点,将班级内部的学生分为几个研究小组,并为每一个小组确立一个准确的名字;第三,为即将开展的化学课题研究活动确立相应的规则,并让课题小组在规则的限定范围内开展课题研究活动,让化学课堂充满生机活力.其次,在进行初中化学教学过程中,要将学校的实验室对学生开放,提升学生的基础化学实验动手能力,并在学生进入实验室之前,对学生的化学基础知识和实验室安全知识进行严格的审核:第一,对要即将进行的化学实验的基础知识进行对学生的提问,只有学生掌握了化学实验的基础原理才能进行实验;第二,鼓励学生在进行实验的过程中,大胆探索,了解到实验现象背后的基础原理;第三,要在进行化学实验教学的过程中,鼓励学生之间互相帮助,共同进步.最后,为了保证初中化学鼓励教育的教育效果,要不停地开展相应的化学活动,并通过开展各式各样的活动,突出初中化学教学的中心主旨,鼓励学生进行化学知识学习.例如,教师可以在课堂上开展化学知识考核,学校可以在学校范围内开展化学知识趣味竞赛,通过这样的方式,既可以保证学生对化学知识学习保持足够的兴趣,也可以鼓励学生多进行化学知识的锻炼,在同学们面前展示自己的风采,促进学生学习化学知识的动力和兴趣的提升.
四、以“物质文化”营造化学学习氛围
为了保证初中化学教育“激励教育”的顺利推广,初中化学教师要在班级范围内营造良好的化学知识学习氛围,为化学知识的学习打下良好的物质基础.例如,在进行班级的墙纸设计的过程中,可以将一些基础的化学知识原理和化学家的故事填写上去,例如居里夫人的故事,以及氧化还原反应原理的基础内容,既可以鼓励学生进行化学知识的学习,又可以帮助学生时刻温故而知新,及时回忆学习过的化学知识.在进行初中化学教学的过程中,初中化学教师还可以指导学生进行化学课题小组的标志的设置.例如,当涉及和水资源保护的相关知识的时候,教师就可以指导学生设置水滴形状的标志,并将水分子的化学表达式杂糅进水滴中,既可以保证标志的生动形象,又可以保证化学课题的相关性.
关键词:中职;中药化学实验;改革;绿色化学
中图分类号:G712 文献标志码:A?摇 文章编号:1674-9324(2013)47-0026-02
《中药化学》是中等职业学校中药学专业的一门专业课程,也是一门以实验为基础的学科。中药化学实验课能帮助学生巩固中药化学知识,培养学生的综合分析问题和解决问题的能力。能否及时发现实验教学中存在的问题,并寻求解决的对策和思路,是保证实验教学效果的关键。因此,笔者根据教育部关于推进职业教育改革发展的意见,结合我校实际情况及课程发展的特点,对中药化学实验教学及考核进行了改革,以诱导、激发学生对实验课的学习兴趣,提高实验教学质量,培养技能型人才。
一、改革实验教学,提高综合职业素质
目前我校的中药化学实验教学还停留在传统的知识传授和验证性实验阶段,影响了实验教学质量与水平的提高。因此,笔者总结了实验教学中存在的问题,将专业实验教学与职业素质培养相结合,采取了相应的有效措施,以提高学生的综合职业素质。
1.学生预习积极性差,难于保证实验顺利进行。中药化学实验过程相对复杂,学生必须做好课前预习,才能较好地完成实验。但学生往往忽视预习,依赖性强,只等上课时教师讲解,按部就班开展实验。教师采取的措施是:(1)强调预习的重要性,每次实验要求学生详细阅读实验教材,理清思路,了解实验的目的、原理。(2)做好实验预习报告,每次实验课前要检查并上交老师,作为平时成绩的一部分。(3)进入实验室后根据实验内容找到所需的用具,并合理安排各项操作,以保证实验顺利进行。
2.基础性知识不牢固,难于提高综合技能。中药化学的实验内容涉及多学科的基础性知识,学生遇到相关理论和操作时往往一知半解。教师采取的措施是:根据学校的具体情况,将中药化学实验课的第一个实验设计为基础化学技能实验,内容从各种提取装置,到纸色谱、薄层色谱等,将整个实验室里摆放的相关玻璃仪器、设备,均结合相关理论知识给学生介绍和演示,使基本的实验技能在学生头脑中呈现具体的形象。通过基本实验的练习,使学生正确掌握中药化学实验的基本原理和操作技术,培养良好的实验习惯,提高综合技能。
3.综合性实验操作难度大、实验条件难于控制、实验结果偏差大。中药化学成分的提取率与中药材产地、采收方法、产地加工及贮藏等多种因素有关,其提取、分离、纯化和检识等步骤,耗时较长;各种仪器的操作步骤繁杂,技术要求高、难度大,需花费大量时间,往往规定课时内无法完成,学生在操作时感觉困难;而每一步操作是否严谨、细致、准确都将影响实验结果,加之学生操作经验不足,总出现偏差现象,导致实验结果偏差大。教师采取的措施是:(1)保证药材质量,做好预试验,在实验课中对药材做详细介绍,并强调中药材在生产过程中的保护。(2)在整个实验过程中,不断巡视、观察,严格要求学生的基本操作,及时纠正违规操作;使学生在实验进程中接受和掌握。对于课内实验时间不足,我们一般多采用合理安排时间和开放实验室等措施加以解决,如涉及浸渍或回流提取的实验;如有化学检识和薄层色谱(或纸色谱)检识时,先安排做薄层色谱(或纸色谱)检识,再穿插化学检识。(3)强调操作过程中容易造成偏差的要点,并及时提醒,要求实验结果偏差在实验报告中做作详细分析。对一些基础知识较好、操作较熟练的同学可设置一些“陷阱”,并引导、鼓励学生进行分析,找出原因和解决方法,培养学生严谨认真的学习态度。
4.增加设计性实验,培养创新能力。现代职业教育是着重传授某种职业或生产所需实用知识和技能相结合的教育,与创新教育是相互依存和促进的;学校应大力开展对学生的创新教育,而实验教学又是培养创新能力的主要教育手段,设计性实验对中职学生进入高等职业教育和创新能力的培养尤其重要。在中药化学实验课程里增加综合设计性实验,能调动学生的主观能动性,扩大知识面,改变依赖实验讲义做实验的现象,培养学生的自学能力和理论联系实际的能力、实践创新能力。教师采取的措施是:(1)要求学生初步进行资料查新,设计实验的整个过程。(2)引导学生从实验室条件、技能训练的全面性以及环保理念等方面分析、制定具体实验方案,并经指导老师批阅修改后进实验室操作。(3)实验结束后总结设计性实验教学中需要进一步改进的问题,提醒学生尽量不用主观判断法,而是用系统的实验方法客观地分析,写出完整的分析流程图及结论依据。在自主设计实验的全过程中,教师为学生修改实验方案,有时利用课余时间完成实验,指导学生做实验。这对教师的素质和能力提出了更高的要求,也达到了以教促学、以学促教、教学相长、共同发展的良性循环。同时,整个实验过程中还能暴露出学生之间的差距和不足,有利于教师改进教学方法和因材施教。
5.增强环保教育,渗透绿色化学理念。中药化学实验教学中的环境保护问题应引起高度重视。应将绿色化学的理念、原则和方法贯穿于整个中药化学实验教学中,减少对环境的污染,加强自身保护,提高学生的环保意识。教师采取的措施是:(1)努力学习绿色化学理论,建立实验室常用试剂数据库,制定严格的实验室绿色化章程,并在教学过程中有意识地遵循绿色化学的原则,加强实验室的科学管理。(2)改进实验内容,从是否有污染、可循环使用情况、实验用品剂量、产品综合利用程度等方面综合考虑,使实验趋于绿色化。(3)重视实验废物处理,回收利用有机溶剂。每次实验结束,要求学生整理好实验台、合理处理废弃物,把学生实验中的环保工作完成情况计入实验总分。在中药化学实验教学中渗透环保意识,加强环保教育,既有利于学生巩固中药化学知识,又培养了学生从环保角度分析问题和解决问题的能力。
6.规范实验报告书写,培养实事求是的科学态度。以往教师对于实验报告的实验目的、原理和操作较为重视,学生往往照抄教材或互相抄袭现象较为严重;忽视客观记录实验现象,不进行实验结果的分析和讨论,不思考理论与实践的关系。教师采取的措施是:(1)充分认识,高度重视,严格要求,加强学生素质的教育,使学生深刻认识到科学实验应有科学的数据、结果,实事求是的态度。(2)强调实验报告的重点应放在讨论方面。如对实验过程中出现的现象和原因、实验成败进行分析。(3)引导学生重视实验报告的书写,把科技写作的基本要素融入其中,并从中得到科研写作能力的训练,进一步提高科研写作能力。
通过书写报告,培养了学生们实事求是的科学态度和作风,帮助他们树立了学术意识,锻炼了语言表达能力,有利于他们将来总结研究资料、撰写论文等等。
二、改革实验考核,加强素质教育
实验考核是检验实验教学效果的主要方法,中药化学的实验考核长期以来分实验报告和实验基本技能考核两部分,这种考核方法只反映学生的常规方法和操作技能,不能反映学生的综合素质;建立一套有利于培养学生实践能力、创新能力和综合能力的实验教学考核模式已显得尤为必要和迫切。为此,我们依据中药化学实验课的特点,改革实验考核,将考核成绩分为三部分。
1.平时实验考核(占30%)。平时实验考核,即实验出勤率、每个实验中的表现记分、实验报告。每次实验如实记录学生的出勤情况和课堂表现;学生实验分组进行,每个小组2人合作完成平时实验,实验成绩以实际操作情况和实验态度为主要依据,如分析问题和解决问题的能力、仪器的破损情况、台面整洁度及环保意识等作为评分标准;实验报告的成绩评定重点放在实验记录、实验结果的处理和分析讨论部分。
2.强化期末实验考核(占40%)。期末实验考核是实验课结束时候的考试,考核分为两部分:实验知识问答、基本实验操作。在实验室中我们选取了不同的试题对每个学生进行了实验基本知识考查,并要求每个学生进行一项基本操作,据此打出分数。基本知识的主要内容为中药化学实验室规则、安全知识、环保知识、常用仪器的基本知识、实验原理、基本操作知识、仪器及装置的使用、实验现象的解释和错误实验装置图的改正、讨论等;采用闭卷,统一命题、统一时间、统一阅卷。操作技能考试的内容主要是采取综合实验、小项目实验等方式分组进行,以体现中药化学实验基本操作。
3.综合设计实验测试(占30%)。教师事先给出题目,要求学生查阅文献,提出实验思路、设计方案,并根据实验室条件自行修改方案,每个学生独立完成实验操作。最后根据整个实验流程、操作情况、提取化学成分的质和量、数据的记录、结果分析和实验报告等进行综合评分。
考核是实验教学不可忽视的环节,通过三部分的综合评分,与以往单一模式相比,具有注重过程与结果相结合的特点,能够客观地反映教与学的情况。教学实践结果表明,该考核方法和标准具有较强的可操作性,能够调动学生实验的积极性和主动性,学生的实验技能得到了充分的体现,创新精神和实践能力也得到了锻炼,能够全面反映学生的实际水平。
三、结语
中药化学实验教学和考核的改革,提高了学生对该实验课的重视程度,激发了学生的学习兴趣。养成了学生良好的预习习惯,强化了基础知识,拓宽了学生的思路,开阔了学生的视野;由于规范地操作,降低了仪器的破损率,提高了实验结果的正确率;更最重要的是培养了学生解决实际问题的能力和创新意识。实验教学中渗透绿色化学理念,有利于培养学生节约资源和能源、保护环境的意识,树立了绿色化学的思维方式。
笔者已对2010、2011级中药学专业学生进行了实践,得到了较好的效果,实验教学质量确实有所提高。虽然我们在中药化学实验教学中进行了一些有益的尝试,积累了一定的经验,但教学改革的路还很长,如何合理利用实验室资源并加强科学管理,把实验教学改革成果与理论教学有机地结合起来、融会贯通还有待进一步探索。
参考文献:
[1]中华人民共和国教育部.教育部关于充分发挥行业指导作用推进职业教育改革发展的意见[Z].2011-06-23.
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[3]王玥霁,廖仕利,黄伟九,等.对高职学生创新能力培养的思考[J].教育教学论坛,2012,(34):216-217.
关键词: 高职教育;CBE理论;医疗卫生专业有机化学教学
中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2013)16-0263-03
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在国家大力发展职业教育和高等职业教育办学指导思想不断成熟、培养目标逐步明确的形势下,为适应卫生事业发展改革对医药卫生职业人才的需求,高职医药卫生专业有机化学教学必须体现构建和谐社会对技能型、高素质劳动者的需求、教育部门的培养目标、医药卫生部门的用人需求三者的紧密结合。有机化学又是高职院校医药卫生类药剂、医学检验、护理、药学、中药制药、影像及药品经营与管理等专业一门十分重要的文化基础和专业基础课程。结合宝鸡职业技术学院医学分院实际情况和本人二十多年的教学体会,本文对高职医学专业有机化学教学从以下几个方面分析研究。
1 有机化学是生命科学-医学的支柱
早在十七世纪初,有机化合物被认为是“有生命机能”的神秘物质,随着科学的发展,科学家们在实验室里由无机物成功地合成了有机物。例如1828年德国化学家魏勒用典型的无机物——氰酸钾和氯化铵成功合成尿素。之后,又有醋酸(1845年)和油脂(1854年)等许多有机物合成了。在陆续人工合成的成千上万种有机物的实验事实面前,化学家摆脱了生命力学说的束缚,促进了有机化学发展。如今,许多蛋白质、核酸、激素等大分子的生命物质也都可以人工合成。有机物有了准确定义:碳氢化合物极其衍生物。研究有机化合物结构、性质、合成方法、应用以及它们之间的相互转化和内在联系的科学叫有机化学。有机化学是化学的一个重要分支。
医学的发展和进步离不开有机化学。有机化学是医学的基础,与人体健康息息相关。①医学的研究对象是人体,人体组织是由蛋白质、核酸、脂肪、糖类、维生素等许多有机物质组成。人体的生命活动如呼吸、消化、循环、排泄及器官的各种生理活动,都是建立在体内的许多有机化学反应基础上的。②医学的目的是预防和治疗疾病,药物是预防、治疗疾病的主要武器。无论中药还是西药,都是有机物。疾病治疗的作用和效果都是建立在药物的化学结构和化学性质的基础之上的。③运用有机化学的原理和方法诊断疾病。医学活动首先始于疾病的诊断,临床上常运用化学原理和方法进行诊断。例如测定有机物血糖、尿糖、血酮体的含量,能够进行糖尿病的诊断;测定血液中有机物转氨酶活性的变化,能反应肝和心肌的功能等。
有机化学的成就在许多方面促进了医学科学的进步,反过来医学科学提出的课题也启示和推动了有机化学的发展。生命现象的物质基础和有机物分子的生物功能是医学研究的主题;有机化学理论和实验的成功,为现代医学的诞生和发展打下坚实基础,20世纪初,有机化合物糖、维生素、血红素等生物小分子研究成功,20世纪50年代有对核酸、蛋白质等生物大分子研究突破,21世纪初,基因组工作框架图组装完成,确定了人体细胞核中遗传性DNA的全部物质。这一切为人类根治疾病、延长寿命展现了光明前景,几乎所有生命科学中的问题都要接受有机化学的挑战。
高职医药卫生专业学生毕业后将一生从事医疗工作,应该学好有机化学课程。美国化学家布莱斯罗指出:“考虑到有机化学在了解生命过程中的重要性和药物对健康的的重要性,在医务人员的正规教育中包括不少有机化学课程一事就不足为奇了…,今天的医生要为化学在人类健康中起着更大作用的明天做好准备。”
2 高职医药卫生专业教学理念及CBE教学模式
2.1 高职医药卫生专业教学理念 职业教育的目的不仅仅是传授学科或专业知识,而是形成学生从事某种职业的能力或职业技能,培养职业能力是职业教育的核心。高职医学专业教学的培养目标定位为:以服务为宗旨、以就业为导向、以岗位需求为标准,培养与我国社会主义建设要求相适应、与就业岗位要求相符合,为医疗卫生事业发展服务的技能型的高素质劳动者。教学过程体现“以就业为导向、以能力为本位、以发展技能为核心”的职业教育理念,理论知识强调“必须、够用”、符合高职卫生职业教育生源的特点和就业的需求;强化技能培养,包括专业技能、就业技能、创业技能;体现统一性与灵活性的结合。教学内容模块化,可根据不同医学专业特点选择和组合教学内容模块以培养特色人才。强调“宽口径、重实用”的思路,优化课程结构,精选教学内容。“宽口径”是指教学内容覆盖面宽,力求使学生医学专业素质的内涵得到拓宽;“重实用”是指教学内容实际、实用,紧密联系医疗卫生工作岗位实际需求和职业资格考试、相关职业考试大纲的要求。
2.2 CBE理论 CBE含意是基于能力的教育或以能力为基础的教育,强调对学生能力特别是职业能力的培养。能力特别是职业能力是不能通过灌输而使学生掌握的,必须通过学生积极而主动的活动来培养。这一套教学方法由以下几个部分组成:
①市场分析方法,通过对人才市场的分析,确定何种职业人才是市场所需要的。
②DACUM方法,将从事该职业所需要的能力逐级分解成若干项综合能力和专项能力。具备若干专项能力则具有或形成一项综合能力,具备所有的综合能力后,就具备了从事该职业的职业能力。
③开发教学内容,即开发学生学习指导书(学习包)。根据各项技能的内容和要求,开发相应的教学内容,即学习指导书。内容包括学习这项技能应了解或掌握的相关理论知识和实践教学内容。学习包才是真正的教学内容。4是教学方法和学生的学习方法。强调学生积极主动地学习,教师只是教学活动指导者、组织者的角色。
高职院校教师主要考虑CBE理论3开发教学内容及4教学方法和学生的学习方法。本文根据中国社会文化的特点、高职院校教育的环境特点、学生学习的特点,借鉴并适当调整CBE理论,探索形成适合我国高职医学专业有机化学课程教学体系。
3 建立高职医疗卫生专业有机化学课程模块体系
3.1 高职医药卫生专业有机化学课程的任务和要求(课程目标)
①学习有机化合物的分类、异构和命名方法。
②掌握有机化合物的重要的化学性质和实验室制备、工业制备方法,并具有较强的实验操作技能和技巧。
③能根据教学大纲和培养目标的要求,运用所学的基本理论、基本知识和基本技能,熟练有机化合物的性质反应、制备方法与合成线路的选择、结构推导等内容。
④培养和发展一定的空间想象和表达能力,了解重要有机化合物的结构特征、空间结构以及反应机理,提高思维能力和自学深造能力。
⑤培养认真负责的工作态度和严谨细致的工作作风,培养良好的实验操作技能。
3.2 高职医疗卫生专业有机化学理论知识规划 高职院校基本是中专学校整合升格形成,各校的教材选取上有很大随缘性。一本好的教材在于其专业针对性、教育层面的适用性和培养目标的差异性。我校医学分院选用华中医科大学出版社出版、我参与主编的《有机化学》教材。这本教材依据专业特点精选出与医学培养目标密切相关的、最基本的、最活跃的有机化学内容,把化学知识与生命科学知识有机融合起来。依据这套教材构建的理论教学内容分为有机化学概述、各类有机化合物、立体异构、有机生命化合物及有机合成四大模块。
①第一是有机化学概述模块 就是第一章绪论,属基础有机化学。主要讲有机化合物的价键理论、有机物分子中的电子效应、有机反应机理、有机反应的类型、有机化合物的分类。对于必需的反应机理,从学生已有的结构知识,特别是价电子结构入手分析,有利于学生理解。
②第二是各类有机化合物模块 是有机化学重点之一。包括内容有:链烃、脂环烃、芳香烃、卤代烃;醇酚醚、醛和酮、羧酸及其衍生物、取代酸、有机含氮化合物、萜类和甾族化合物。
这一部分主要学习有机小分子的分类、结构、异构、命名、物理性质、化学性质、制备方法和重要的有机化合物应用等基础知识。首先使学生对各类有机物结构、化学原理和基本反应做必要的纯化学的深入理解,再教会学生把有机化学反应规律渗透到生命科学中去,了解有机物的特殊性及医药学功能,理解生物合成的有机化学过程。例如:取代酸水杨酸本身就有解热镇痛作用,但因对肠胃刺激大,所以不能直接服用。在临床上最早使用其钠盐(即水杨酸钠)作为解热镇痛和抗风湿的药物,却常常引起呕吐甚至胃出血,停止使用。后来将水杨酸合成为乙酰水杨酸(即阿司匹林),其作用要比水杨酸钠持久,还可减轻对胃肠黏膜的损伤。由于科学发展不断显示出含杂原子的N、P、S的有机物在生命体中的重要地位,因此,特别加强了对这3个杂原子形成的有机衍生物-硫醇、硫醚、胺类、酰胺、重氮、偶氮的结构和应用教学。最后,以两类重要天然产物萜类和甾族化合物的的结构和生命作用结束这部分。
③第三是立体异构模块 主要内容包括构象异构、顺反异构体、对映异构。这部分首先掌握相关概念,熟悉旋光异构的表示方法和命名,同时了解顺反异构和旋光异构在性质上的差异及在医药上的应用。理论教学与实际应用相结合,激发学生的学习兴趣。如讲授手性碳原子化合物的对映异构,结合手性药物的生理作用、药效差异很大。例如四环素类抗生素具有抗菌作用,但如果C4上的二甲氨基构型发生改变,生成C4差项异构体,原有的抗菌作用消失,而且对人体具有毒性。又如左旋氯霉素有抗菌作用,而其对映体右旋氯霉素没有此疗效。
④第四是有机生命化合物及有机合成模块 这部分不仅是现代有机化学重要组成,而且还多是前沿性的医学热点。具体内容包括:糖类;氨基酸、蛋白质、核酸;杂环化合物和生物碱;酯类、;药用高分子化合物;有机化合物的合成。
首先学习各类大分子有机化合物的重要化学反应及常用的增长和缩短碳链的方法;各类官能团形成的途径及官能团之间的互相转化规律,并注意官能团的保护和占位。杂环化合物学习放在糖类和酯类之后,把有机小分子和大分子有机物联系起来,为后续蛋白质、核酸学习打下基础。氨基酸、蛋白质、核酸是除糖之外的最重要的生命物质基础,了解编码氨基酸结构和性质,为理解肽和蛋白质的复杂结构和化学性质及揭示生命奥秘、研制新药奠定良好的化学基础。介绍核酸的结构到遗传的携带和传递,体会核酸在生命体的生存和繁衍的主宰地位。
有机合成是有机化学的中心,它不仅要合成自然界含量稀少、使用广泛的有机物及药物,也要合成自然界不存在的、具有重要意义的有机物。应用重要的反应规律,如苯环上取代反应的定位规律、不对称烯烃的马氏加成规则以及卤代烃和醇的扎依采夫消除规则、碳链的增长和缩短方法规则、官能团的转化方法规则、官能团的保护等方法规则,选择有机合成路线。熟悉格林试剂、乙酰乙酸乙酯、丙二酸二乙酯等典型试剂在有机合成中的应用。了解一些药物如:盐酸胍法辛、氨酚酸钠、吡洛芬等的化学合成实例。以生产过程为任务,讨论其生产中的反应物性质、反应条件、反应本质等。当一种有机物有几种不同的合成路线时,选择反应步骤少、原料便宜易得、操作简单、副反应少、产率高、三废很少、对环境污染很小的合成路线。
3.3 高职医疗卫生专业有机化学学生实验内容规划 由以下三个模块组成,根据不同专业选择组合下列模块实验内容。
①有机化学实验的基础知识模块。包括有机化学实验室规则、有机化学实验室安全知识(有机化学实验室安全规则、有机化学实验事故的处理)、有机化学实验常用仪器简介、有机化学实验报告的书写等。
这部分采用传统的老师黑板讲解很难面面俱到,应用多媒体技术教学,将抽象的规则要求、仪器用法、实验事故处理等直观、动态的展示出来。改变实验条件如温度、反应物等,会出现不同结果现象。犹如身临其境,弥补实验课不足,教学效果好。
②有机物的性质、制备与基本操作实验模块。包括:熔点的测定及温度计的矫正;蒸馏和沸点的测定;水蒸气蒸馏;减压蒸馏;葡萄糖溶液旋光度的测定;烃与卤代烃的性质;醇、酚、醛、酮的性质;羧酸极其衍生物、取代羧酸的性质;含氮化合物和糖类化合物;乙酸乙酯的制备;乙酰水杨酸(阿司匹林)的制备与纯化;肉桂酸的制备;乙酰苯胺的制备;对氨基苯甲酸乙酯(苯佐卡因)的制备;从茶叶中提取咖啡因实验教学是从理论到实践再认识再提高的过程,它不是理论知识的简单验证,而是培养学生动手能力,更是培养学生综合运用理论知识解决实际问题能力的重要途径。对于经典的理论与验证基本技能训练实验,对学生有基础和能力解决的问题,采用启发式、提问式。对学生难于理解和容易出现的问题采取讲授法,主要教学目标是双基培养,故主要采取教授法、演示法,并要求学生反复进行操作,达到规范操作、运用灵活的程度。
③有机化学实验设计与考核模块。考核可选下列内容:证明水杨酸结构中有醛基和酚羟基;证明水杨酸结构中有羧基和酚羟基;证明乳酸是α-羟基丙酸;证明乙酰乙酸乙酯中的互变异构现象;证明葡萄糖含有多个相邻的羟基、游离的醛基含量极少。
有机化学实验考核的目的是检测并巩固有机化学实验基本操作技能,运用所学知识和技能,独立完成简单的实验设计及相关实验的操作,提高综合分析问题和解决问题的能力。在所列试验项目中,每个学生根据本人的兴趣选择其中一项,选择同一题目的为一组。设计方案内容包括实验原理、仪器和试剂、实验步骤。经老师审阅修改的实验方案,由学生完成一切步骤,包括试剂配制和样品预处理,并要准确记录。不要求实验结果的一致,重在研究过程,实验完成后对实验结果进行讨论评审。
4 提高高职医疗卫生专业有机化学课程教学质量的途径
4.1 引导学生分析就业形势,加强有机化学与医学的联系,激发学习兴趣 高职医疗卫生专业的学生普遍认为他们毕业后从事医务工作,有机化学是公共基础课,对他们用处不大。另外学生以前接触了无机化学,例如酸、碱、盐、氧化物等多数见过,比较直观,而有机物结构复杂抽象,开始学习没有形成体系,觉得难学后来甚至放弃学有机化学。21世纪所需要的医务工作者,不仅要懂得专业理论知识,更要是懂得医疗保健、延年益寿的高素质、能力强的复合型应用人才。近年来,高职院校医学类毕业生及本科、研究生人数在剧增,高职院校医学类毕业生在县、市级医院就业受到很大冲击,只能到村、乡、镇卫生所工作。而村、乡、镇卫生所的医疗条件不齐全,附近乡民医疗卫生知识缺少,偶然突况多,医务工作很复杂。要求医务工作者不仅要会治病救人,又要组织卫生科技宣传活动,他们必须具备一定的药物结构、性质、来源、药效及副作用知识,像遗传科学及氨基酸、蛋白粉等保健药物的知识更应具备,这些都是有机化合物知识。
4.2 树立“以人为本”的教学理念,灵活运用“提问-答疑”互动教学方法,营造和谐课堂气氛 “以人为本”的教学理念是充分发挥学生自主性和创造性的主体作用,让学生成为学习的真正主人。还要真正解放学生,不用考试、作业等条条框框压迫学生。学生大胆思考,才能提出和教师不同见解,这才是学生主动参与教学,以“教师为中心”转移到“学生为中心”。教学改变满堂灌的方法,教学过程要善于向学生随时提问,同时鼓励学生向老师质疑,教师更要恰当解释疑问,使授课成为提出问题-分析问题-解决问题-又不断提出新问题的过程。例如:学习单糖的性质时,提问学生单糖的结构怎样?醛基、酮基、邻羟基各有什么性质?然后一起归纳多羟基醛或多羟基酮的单糖性质。提问式教学可以使学生把过去所学知识与现在要学的知识联系起来,活跃了课堂气氛,是学生对老师的讲授引起共鸣并达到同步思维。
参考文献:
[1]魏俊杰,刘晓冬.关于21世纪医学专业有机化学课程体系的认识与实践[J].大学化学,2004,(2).