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(1)实验技术人员与带课教师均要进行预做实验
影响有机化学实验成败的因素非常多,当实验药品、仪器某一条件发生改变时,都可能产生某种变化和差异。比如有的实验对化学试剂的要求非常高,如乙酰苯胺制备实验中的苯胺,肉桂酸的合成实验中的苯甲醛等试剂,需在实验前进行蒸馏处理;还有一些实验的操作中要求仪器干燥无水。所以无论是新开实验还是曾开设多次的实验,为保证实验教学的顺利进行,必须坚持进行预做实验。通过预做实验,可以对实验内容以及整个实验操作过程有更熟悉的掌握,对于实验要点、操作细节以及容易出现的问题有更全面的了解。对于带课教师来说,可以更好的在课上对学生进行指导;对于实验准备人员来说,可以有效避免在实验准备过程中相关物品的遗忘,提高学生实验的准确率和成功率。
(2)实验技术人员要经常与带课教师沟通
在每学期确定教学任务之后,实验人员和任课老师必须联系确定实验教学内容。进行预作实验之后,实验人员与任课教师应就实验中易出现问题的地方商量出统一的处理方案。每次实验前,实验员需要将本次实验中所准备的仪器设备的状况、试剂情况、准备过程中的各类异常和具体实验操作中的注意事项等,及时与带课教师沟通。实验课结束后,实验技术人员要及时听取教师和学生的反馈意见,发现问题及时解决。对老师及学生提出的建议和意见,在不断吸取他人的经验的同时,提高实验准备的质量。
2实验室的日常管理
(1)试剂管理
有机化学实验室的药品大多具有易燃、易爆、易挥发、腐蚀性强、有毒等危险性。必须严格按照药品的特性为其提供储存条件[2]。每开设一个实验,实验技术人员必须提前将所需试剂配制好并贴好标签,所有需要用到的药品要在上课前放在托盘中,并摆放在实验室带有通风橱的药品台上,同时将取用液体的滴管和取用固体的药匙贴上相应标签,防止弄混污染药品。实验结束后,需要将所有药品和托盘仪器放回库房。实验过程中,必须监督学生是否规范取用药品,对于危险品和一些较为贵重的药品,要求学生必须按量称取,实验结束后,必须认真查验并及时归位,以防危险品外流,发生意外事故;对于易挥发的有毒药品,必须在通风橱进行操作,以保证学生安全和防止污染环境;对于腐蚀性强的药品,必须戴乳胶手套,以防出现灼烧伤。
(2)玻璃仪器的管理
有机化学实验所用的仪器大多都是易碎的玻璃仪器,之前学生的实验柜中的仪器摆放混乱,铁夹、玻璃仪器混放在一起,很容易造成损坏。而且同一套仪器由各班轮用,使得每次实验课结束工作人员都要逐个检查实验柜的仪器破损情况,工作量很大。因此,我们对玻璃仪器的管理进行了以下的改革:常用的玻璃仪器和实验用品实行一柜一套,每班次的学生按学号1组负责1柜,首次进入实验室时进行全面清点,并让学生签名确认。上课时实验教师负责向学生讲授仪器操作方法和注意事项,监督学生正确使用仪器,每次实验后施行自我检查,如果仪器出现损坏,要填写仪器损害登记表,重新补齐,并按照仪器原价的20%进行赔偿。在学期末由教师监督统一进行仪器的交还工作并签字确认。这样的责任制增强了学生爱护公物的责任心和自觉性,使学生对仪器的清洗和保养有了更深入的了解,同时大大降低了教师检查仪器的工作量。由于学生责任心的增强有效减少了玻璃仪器的损害,延长了仪器的使用寿命,节约了资金仪器。一些较为贵重的玻璃仪器,如韦氏分留柱、索氏提取器等在一学期的实验课中仅仅使用一次或几次,如果同其他低值易耗玻璃仪器,既占空间,又增加了损坏几率,所以有必要对这些玻璃仪器进行规范化管理[3],编组标号,由实验教师单独存放,上实验课时再发放给学生,下课后及时收回库房。
(3)实验室安全管理
有机化学实验室相对其他的实验室更容易发生火灾、爆炸、中毒等安全事故,因此,实验室必须配备灭火器材、防爆器材和急救药箱,并定期检查、及时更新,以确保师生的人身安全和正常教学工作的进行[4-5]。在实验之前,要注意排查实验室的安全隐患;实验过程中,要配合带课老师认真检查和监督学生实验,及时纠正不规范的实验操作,做好随时处理突发事件的准备;实验结束后及时切断电源总开关,仔细检查水、电、门、窗是否关闭。实验室应注意通风换气,废渣、废液应分类存放、定期回收,保证师生在一个安全的环境下进行实验。
(4)实验室卫生管理
由于有机化学实验经常要用到腐蚀性强的或油状的试剂,生成的化合物很多也较难清洗,因此有机实验室较其他化学实验室更容易被污染。为此,在实验前,实验室人员应保持实验室的干净整洁,使学生在舒适干净的实验环境中感受到保持实验室卫生的重要性[6-7]。在实验过程中,我们要求学生要爱惜自己的实验台面,例如:将高温的蒸发皿或刚灼烧好的玻璃管垫在石棉网上再放到台面上,以免直接放在台面上而将台面烧焦;如果不慎将腐蚀性试剂洒到台面上,应及时擦掉,以免腐蚀更加严重。实验结束后,我们要求每组学生各自清理自己的台面并将卫生情况列入平时成绩,值日生负责公共区域的卫生。
3实验技术改革
在实验室管理人员的准备工作中,不应仅仅只是将实验需要的物品摆放出来,还应在工作中不断利用自己的专业知识,积极参与实验技术的改进和实验教学内容的改革。如有机化学实验中经常用到的冷却水一般是通过进胶管直接连接到自来水管上,而经过冷凝管后直接通过下水道排走了,这样造成了大量水资源的浪费,通过设计了一套循环水装置,用渔具泵不断的将桶中循环水泵入冷凝管,而经过冷凝管后的水又流回桶内,大大降低了水资源的浪费。如在玻璃工实验当中学生亲手拉制的毛细管可以在熔点测定中使用。如苯甲酸和苯甲醇的制备实验中的产品可以在后续实验中作为原料,实现了化学药品的循环利用,也减少对环境的污染。
1.1化学药品使用的问题
本校学生的有机化学实验内容所涉及的范围较广泛,主要分为有机液体化合物的制备和固体化合物的制备两大块,所用的试剂比如有易燃易爆的乙醚,有易腐蚀的强酸强碱如浓硫酸和强碱氢氧化钠等,还有些有毒性的如溴化氢等。如果不加强管理,学生随便取用,不注意操作规范,用完后随意放置,就会造成很大的安全隐患。因此在实验过程中化学药品的管理显得尤为重要,是属于重点管理的要素之一[3]。
1.2仪器设备的安全使用问题
有机化学实验室的设备主要分为两大类,玻璃仪器类和电器类。玻璃仪器易碎,在玻璃仪器的安装、使用以及洗涤、干燥等步骤都必须小心,很容易造成割伤等意外。在我们实验室,一根小小的温度计,经常因为在使用过程中操作不当,每年都有学生因此而被割伤,极大影响了学生做实验的进度。另外做有机化学实验通常需要加热加压等操作,需要用到水浴或者油浴,或者电热套等仪器,有些学生使用电热套不当造成短路,还有把溶剂溅入电热套而造成冒出浓烟的情况多有发生。还有使用比较频繁的干燥箱,都可能因操作不当出现故障,会打乱正常的教学工作。另外,一些老化的设备在使用过程中更要格外小心,防止造成安全事故。
1.3完成实验后的收尾工作存在的安全问题
实验完成后,我们要求学生回收实验产物,清洗清点仪器,做好实验台面和实验室清洁卫生,检查水电是否关闭,实验室门窗是否关闭。曾经有学生因窗户没有及时关闭,下雨造成实验室的漏水殃及楼下实验室的事件发生,造成不好的影响。
2培养安全意识的措施
2.1明确各方人员职责
完成一项实验,需要实验室工作人员的前期准备,作为主体参与者的学生以及指导的教师共同的分工合作协调。一般来说,实验员为学生提供实验所需的药品试剂等;指导教师负责学生的整体规划,并督促学生按规章开展实验。不管是实验员还是教师,要对学生安全使用仪器设备,实验进程的合理安排,突发事件的应急处理进行培训。作为实验的主体—学生,我们就要做进一步的要求,在进实验室之前要求他们对本次实验的实验流程和操作中的相关注意事项做好预习工作。
2.2化学药剂的安全使用
进行有机化学实验所用的药品具有有毒、易燃、易爆或腐蚀性等一些特点。下面我以大学有机化学实验的制备实验“相转移催化法合成苯甲醇”为例,探讨如何对学生进行安全教育。在这个实验中,要达到的实验目的是要掌握卤代烃制备醇的原理和方法,了解相转移催化反应的原理及其应用,掌握机械搅拌,加热回流,萃取,干燥,常压蒸馏等基本操作。使用的试剂包括:苯氯甲烷,催化剂四乙基溴化铵,无水碳酸钾,乙醚,无水硫酸镁。那么针对试剂这一块的安全教育,要求学生进实验室之前,了解所用药品的物理化学性能,比如苯氯甲烷要求学生能了解到它的腐蚀性,这样学生在加料时就要小心,不要弄到皮肤上。一旦洒到皮肤上,要立即用水处理,再用肥皂水洗,还有它的催泪效应等;比如无水乙醚的易燃易爆低沸点的性质,使用过程中周围避免明火,蒸馏时应该采用水浴加热以及回收乙醚的存放还有它的麻醉性的了解。这里举此例说明在进入实验室之前,学生应该对自己在实验过程中使用的试剂药品的物理化学性质要有全面的了解,这是保证实验成功及自身安全非常重要的一个环节。
2.3仪器设备的安全使用
现在的有机化学实验所使用的玻璃仪器大多是标准接口玻璃仪器,那么在实验前要对标准口的玻璃仪器的使用进行学习。要装配一个实验装置,主要靠的是玻璃仪器的连接,把磨口和磨塞轻微地对旋连接,不宜用力过猛,不得在有角度时强行扭转,以免玻璃仪器破损割伤自己。在进行实验时,常常使用的温度计的破损最为严重,很多学生在给温度计套上橡胶塞时,手握的距离过远,导致温度计断裂,割伤手,另外水银温度计还存在一个水银的回收处理问题。所有这些,都要求学生在实验过程中去学习锻炼,做到安全使用。仍然以“相转移催化法合成苯甲醇”为例,这个实验所用的实验装置是一台机械搅拌器。机械搅拌器使用不当,会造成仪器的破损、试剂的洒落并使实验无法完成。因此在使用前,要指导学生对仪器安全使用,比如装配时保证搅拌棒垂直,搅拌头离瓶底的高度,开启搅拌前要检查装置是否稳妥,刚启动时转速不宜太快等。当然仪器的安全使用还有很多方面,本文只是提出一个例子供参考。
2.4对实验风险的预见及处理
事故应急预案是一种预先设置的危机处理机制和安全管理措施,其目的是为有效预防,及时控制和消除实验过程中突发事件及其危害,最大限度地减少对实验室工作人员、环境和社会造成的危害[4]。当然即使对学生进行了足够的安全知识教育,学生也预习了实验过程所使用的药品的物理化学性质以及掌握了仪器的正确使用,但是实验毕竟是一种操作实践过程,作为具有自主性的学生,仍然会有突发的实验事故发生。在这种情况下,指导教师要做一些应急处理,也要培养学生处理突发事件的能力。针对实验过程中发生的一般伤害、火灾、爆炸、中毒等突发事件而制定人员隔离机制、事故处理、事故报警等应急预案[5]。
3结语
物理化学实验过程中可以很好地将理论课程上所学习到的定律、公式应用到解决实际问题上.以蔗糖水解反应的速率常数为例,第一组同学按照传统教学过程,首先学习一级反应动力学方程ln[A]0[A]=kt,讨论一级反应动力学的特点以及半衰期等.学会利用动力学方程求算时间、物质浓度、速率常数、半衰期等数据,然后按照给定的实验步骤进行蔗糖水解反应速率常数的测定实验.第二组同学参照实验设计教学过程,首先提出目标,需要测定蔗糖水解反应的反应速率常数k,然后学习一级反应动力学方程的推导过程,介绍一级反应动力学的特点.学生讨论如何设计实验测蔗糖水解反应的反应速率常数k:蔗糖在酸的催化下的水解反应可看作准一级反应,利用一级反应动力学的公式ln[A]0[A]=kt,从公式ln[A]=-kt+ln[A]0中可以看出以ln[A]对t作图得到一条直线,斜率为-k,因此需要测量不同t时刻[A]的浓度,然后以ln[A]对t作图得到一条直线,通过斜率即可求得反应速率常数.此时教师可提出测量某一时刻物质的浓度一般有两种方法:化学法与物理法,其中物理法更方便操作.
所谓物理方法就是利用某些物理性质与物质浓度的依赖关系,使用物理仪器快速准确测定出某一时刻的物理性质,再转换成物质浓度与时间的关系.根据蔗糖水解反应中反应物和产物都是有旋光性的,可以选择旋光度这个物理性质作为浓度和时间之间关系式的桥梁.利用旋光度与浓度的关系将反应动力学方程中浓度和时间的关系转换成旋光度和时间的关系,因此只需要测定不同时刻体系的旋光度值就可以求算出反应速率常数k.学生选择需要的实验仪器和实验材料,设计具体的实验步骤,教师对整个流程进行评价和改进,最后在具体的实验过程中验证结果.实验结束后讨论问题:为什么要进行零点校正,可用什么物质进行零点校正,蔗糖的初始浓度对实验测定有没有影响等等.在学完二级反应动力学以后,教师还可提出延伸问题:如何利用电导率测定乙酸乙酯皂化反应(二级反应)的速率常数?第二组同学大致可以提出相应的实验过程,而第一组同学则大都不知道该如何处理.两组学生比较,第二组学生对公式的利用、实验过程的处理等都较第一组学生要好.通过整个实验设计流程,学生可牢牢记住相应的动力学方程公式,同时会对具体的实验操作过程进行积极探索,对以后理论知识的学习也有很好的促进作用.
2激发学生自我学习和自我思考的兴趣
很多时候,学生不知道物理化学中的理论和定律有什么具体用途,因此学习起来没有兴趣,只是被动地背诵公式定律.物理化学实验设计过程的教学环节能够激发学生的主观能动性,提高学生自我学习和思考的能力.以燃烧热的实验测定为例,两组学生首先学习理论课程中燃烧热的定义,理解恒压热效应与恒容热效应的区别.利用氧弹式量热器分别测定待测样品和基准物质在量热器中完全燃烧引起的温度升高值,再利用基准物质已知的燃烧热来计算待测物质的燃烧热.现在的实验装置大都采用自动化和计算机处理,第一组学生除了简单掌握量热器和压片机的使用方法外,对物性燃烧热方面的信息知之甚少,学生也没有太大兴趣去深入讨论和研究.第二组学生采用实验设计过程的教学方法,首先指导教师介绍燃烧热在实际生活中的各种应用,例如燃烧焓的测定广泛应用于各种热化学计算中,测定有机物的燃烧焓,可计算相应的生成焓数据,从而可以了解其稳定性、反应性、生成机理、分子结构、能量规律等特点,对于掌握该化合物特定组成等有重要意义.氧弹量热法也广泛应用于污泥、废物、煤发热量的测定等等方面,对于泥煤的深度开发和综合利用有广泛意义.通过这些知识的讲解,让学生首先对即将学习的实验有一个背景认识,知道将来在哪些方面可以有广泛的用途,从而激发学生的主动学习兴趣.然后再介绍氧弹技术的原理和燃烧热测定实验的基本过程,这时学生对实验课程的理解和掌握就会有明显提高.采用这种教学过程的第二组学生与第一组学生相比,首先在听课过程中注意力就有明显提高,思维也能随着教学内容灵活转换,在实验过程中也能够自己分析和处理一些常见问题,这些都是学习兴趣被激发出来的结果.因此,实验设计教学过程可以激发学生的学习兴趣.
3提高学生的科研创新和分析解决具体问题的能力
创新是科研工作的灵魂,教学过程中应加强培养和提高学生的科研创新能力.对于物理化学的各个研究方向来说,物理化学的实验设计过程在不同程度上会对学生的创新精神和分析解决实际问题的能力具有积极的作用.以凝固点降低法测物质相对分子质量实验为例,两组同学首先同时学习稀溶液的依数性:加入少量溶质引起溶剂性质的改变,例如蒸气压下降、凝固点降低、沸点升高以及渗透压的改变.这些性质的改变值只与溶质的数量有关,而与溶剂的性质无关.利用一相为纯物质时两相平衡温度与组成的关系可以推导出相应的定量关系式.其中,凝固点降低这个依数性质是一种常用的测量相对分子质量的实验方法.第一组同学学习凝固点降低公式,知道凝固点降低的改变值与溶质的质量摩尔浓度成正比,能够通过题意利用公式求解出相应的数值.第二组同学在学习完凝固点降低公式后,引导学生利用此公式进行溶质相对分子质量测定的实验设计.
首先从公式推导中可以看出,公式中有我们需要最后求的MB,凝固点降低常数Kf可以查得.所需要的就是纯溶剂的凝固点和加入少量溶质后溶液的凝固点Tf的值.所以整个实验设计的关键就在于如何测定液体的凝固点.所谓凝固点是指一定压力下,随着温度的降低,液体中逐渐出现凝固现象,固液两相平衡时的温度.引导学生自己选择实验器材设计实验:要想测得凝固点,就需要将待测液体放到一定的冷却介质中,例如冰水混合物,还需要精密温度计随时监测液体中温度的变化.此时教师给出提示:凝固点的准确测定并不容易,包括固液平衡的判断以及凝固热的放出对测量的影响等等,因此采用步冷曲线法测定相应的凝固点更为常用.学生讨论具体的实验步骤,教师进行指导修正,完成实验设计过程.两组同学同时开展凝固点降低法测定溶质相对分子质量的实验,通过实验过程中的比较可以看出,第一组同学大都只能按照书上的步骤进行机械操作,在操作过程中不知道何种因素会对实验产生影响,更不明白怎样对实验进行改进.而经过实验设计过程的第二组同学大都对实验细节比较注意,例如为什么需要冷冻管和空气套管,冷冻管要竖直放置,不要靠在空气套管上,还有冰浴槽的温度、磁子的搅拌速度对实验测定的影响等等.在实验结束后,第二组同学在实验数据的分析处理上也较第一组好,能够利用步冷曲线法合适地得到相对准确的凝固点数值.第一组同学在思考题的解答上也与第二组同学有明显差距,大都不明白一些针对实验过程的问题如何进行分析解答:例如溶质的量是否加入的越多越好,冰浴槽的温度过高或过低对实验数据有什么影响,高温高湿季节做此实验是否会影响准确度等等.
4结语
论文摘要:建构主义是当代最为流行的学习理论。本文介绍了建构主义的基本思想,提出了基于建构主义学习理论的支架式无机化学双语教学摸式。
0引言
近二十年以来,把学生作为知识灌输对象的行为主义学习理论,已经让位于把学生看作信息加工主体的认知学习理论。随着心理学家对人类学习过程认知规律研究的不断深人,近年来,认知学习理论的一个重要分支—建构主义学习理论在西方逐渐流行。建构主义(co口蛇ru比vis功)也译作结构主义,其理论非常丰富,但其核心用一句话就可以概括:以学生为中心,强调学生对知识的主动探索、主动发现和对所学知识意义的主动建构。
1建构主义学习理论的主要教学思想
1.1学习观及学习环境的设计
建构主义的学习观是建立在其独特的知识观基础上的。它批判行为主义的把知识当成定论、当成真理的做法,认为世界是客观实在的,但是对世界的理解和意义赋予都取决于每个个体自己;知识并不是对现实的纯粹客观的反映,也不是对客观现实的准确表征,它只是一种解释、一种假设,并不是问题的最终答案,它必将随着人们认识程度的深人而不断变革、升华和改写,出现新的解释和假设;知识不是万能的,而是需要针对具体问题的情景对原有知识进行再加工和再创造;知识不可能以实体的形式存在于具体个体之外,对知识的真正理解只能是由学习者自身基于自己的经验背景而建构起来的。
为了真正实施建构主义的学习活动,建构主义特别强调学习环境的设计。建构主义的学习环境可理解为是一种支持学习者进行建构性学习的各种学习资源的组合。理想的学习环境应当包括情景、协作、交流和意义建构四个部分。建构主义认为,学习环境中的情景必须有利于学习者对所学内容的意义建构;协作,应该贯穿于整个学习活动过程中;交流是协作过程中最基本的方式或环节;意义建构是教学过程中的最终目标。
1.2师生的角色定位
1.2.1学生观
建构主义强调,学习者并不是空着脑袋进人学习情景中的。所以教学不能无视学生的已有知识经验,不能简单地从外部“填灌”,而是应当把学生原有的知识经验作为新知识的生长点,引导学生从原有的知识经验中,生长新的知识经验。教师与学生,学生与学生之间需要共同针对某些问题进行探索,并在探索过程中相互交流和质疑,了解彼此的想法。
1.2.2教师观
(1)教师是学生建构知识的忠实支持者。教师应该给学生提供复杂的真实问题。他们不仅必须开发或发现这些问题,而且必须认识到复杂问题可能有多种答案,鼓励学生提出问题解决的多种观点。教师必须创设良好的学习环境,让学生在这种环境中可以通过实验、独立探究、合作学习等方式来展开他们的学习。
(2)教师要成为学生建构知识的积极帮助者和引导者。要激发学生的学习兴趣,引导和保持学生的学习动机。通过创设符合教学内容要求的情景和提示新旧知识之间联系的线索,帮助学生建构当前所学知识的愈义。为使学生对知识愈义的建构更为有效,教师应尽可能地组织和引导协作学习,展开讨论和交流。
1.3教学棋式与教学方法
建构主义学习理论所倡导的教学模式可概括为:以学生为中心,在整个教学过程中由教师起组织者、指导者、帮助者和促进者的作用,利用情景、协作、交流等学习环境要素充分发挥学生的主动性、积极性和首创精神,最终达到使学生有效地实现对当前所学知识的意义建构的目的。
在建构主义的教学模式下,目前已开发出的比较成熟的教学方法主要有以下几种:
(1)支架式教学(ScaffoldingInstruction)。它是为学习者建构对知识的理解提供一种概念框架,这种框架中的概念是为引导学习者对问题的进一步理解所设计的,为此,要把复杂的学习任务加以分解,以便于把学习者的理解逐步引向深人。它有以下几个环节:搭脚手架(围绕学习主题,按维果茨基的“最邻近发展区”的要求建立概念框架)—进人情景—独立探索—协作学习—效果评价)。
(2)锚式教学(AnchoredInstruction)。这种教学要求建立在有感染力的真实事件或真实问题的基础上。建构主义认为,学习者要想完成对所学知识的意义建构,即达到对该知识所反映事物的性质、规律以及事物间联系的深刻理解,最好的办法是让学习者到现实世界的真实环境中去感受和体验(即通过获取直接经验来学习,正如船舶抛锚了,船员必须亲自下到海里去游泳),而不是仅仅聆听别人(例如教师)关于这种经验的介绍和讲解。它有这样几个环节:创设情景—确定问题—自主学习—协作学习—效果评价。
(3)随机进人教学(RandomAccessInstruction)。由于事物的复杂性和问题的多面性,要做到对事物内在性质和事物之间相互联系的全面了解和掌握,即真正达到对所学知识的全面而深刻的意义建构是很困难的,往往从不同的角度考虑可以得出不同的理解。为克服这方面的弊病,在教学中就要注意对同一教学内容,要在不同的时间、不同的情境下、为不同的教学目的、用不同的方式加以呈现。因此,多次进人的结果,绝不仅仅是对同一知识内容的简单重复和巩固,而是使学习者获得对事物全貌的理解与认识上的飞跃。随机进人教学主要包括以下几个环节:呈现基本情境—随机进人学习—思维发展训练—小组协作学习—学习效果评价。
2基于建构主义学习理论的支架式无机化学双语教学模式
如何保证双语教学的顺利实施?如何处理教学质量与额定课时的尖锐矛盾?笔者认为,建构主义教学模式和教学方法是我们的重要法宝。我们认为,在化学知识的英文表达上,教学的重点应该是阅读和写作,其次才是听和说。因此,我们利用宝贵的课堂时间解决化学专业术语英语表达的听和说问题,再引导学生在课内课外认真阅读英文化学教材并训练专业英文写作。下面仅以“原子结构与元素周期律”一章及其中的“多电子原子”一节为例,介绍如何采用建构主义理念下的“支架式教学模式”,引导学生以已有的知识经验背景为前提主动建构化学的双语知识。
(1)胳脚手架:围绕当前的学习主题,按“最邻近发展区”的要求建立概念框架(见图1、图2)。让学生沿着这些知识脚手架,通过自主学习,获得对知识的理解和掌握。
(2)进人情景:我们预先编写好上述概念框架式的无机化学英文精要资料,在课堂上把无机化学的系统知识用中文讲透,并用英文板书出授课提纲和化学专业术语,根据学习内容将学生引人问题情景,激励学生课中、课后自主学习。
(3)独立探索:在给定学生专业英文资料的基础上,教师引导学生根据课堂中及中文教材上掌握的化学背景知识,借助于词典独立探索化学知识的英语表达方法,在探索的过程中教师要适时提示和帮助学生沿着概念框架逐步攀升。
(4)协作学习:相互讨论、交流学习。通过讨论、交流,学生可以集思广益、博采众长;可以发现自己的错误和不足;可以在共享集体思维成果的基础上达到对当前所学知识的比较全面、正确的理解,最终达到对知识的意义建构。
(5)澈果评价:这是对所学知识的意义建构情况作出评价。可用英文布置和完成作业,用英文命题考试的方式来评价、检查、督促和巩固学生学科知识的双语学习,推动双语教学的进行。
作者:隆金桥 单位:百色学院化学与生命科学系
评价方式简单,对学生的学习没有压力有机化学实验学生学习评价方式分平时成绩和期末成绩两部分,而平时成绩主要来源于学生的实验报告,在评价实验报告时主要看报告写得怎么样及实验数据的处理和分析,对实验过程和实验态度难于评价。实验报告也是流于形式,大部分学生都是照抄教材,实验过程照搬硬套,被动地验证、机械地重复。如一个合成实验包括对实验过程的认识处理,实验仪器的安装、产品的提纯、后产物的处理等诸多连续的过程,一些学生只重视实验的结果,不重视实验的细节和过程,操作不规范、不熟练,认为过程是小事,只要做出产品就行[1]。一些学生没有良好的实验习惯和科学态度,设计实验的能力差,缺乏对实验进行修改、更新、提出异议的勇气[2]。在实验过程中一般一个老师带15个以上的学生,很难对每个学生的实验细节进行评价。
教学大纲的改进和教材编写自2006升本以年以来,实验室按照加强基础、培养技能、体现地方特色、反映最新科技新成果的原则,组织人员编写了有机化学实验教学大纲,并进行了多次修改,根据不同专业的情况,删除了验证性实验(师范类专业不删除),增加了综合性与设计性实验,整个实验大纲侧重于培养学生的基本实验技能和综合能力。在教材方面,参编了广西高校自己编写的有机化学实验,全书分为有机化学实验的一般知识、有机化学实验的基本技术、有机物的分离提纯办法、有机物物理常数测定和波谱分析、有机物的制备、天然有机物的提取、现代有机合成实验新技术与新方法、综合性化学实验和研究/设计性实验、有机化合物的性质实验等十个部分。基本操作训练立足于让学生掌握常用仪器设备的基本使用方法、实验操作的基本技能,加强有机化合物的分离、纯化技术;有机化合物的制备实验则以典型的有机反应为基础,融入一些应用及影响面广、内容较新的反应及化合物类型;天然有机物的提取实验则以典型天然化学成分的分离纯化为基础,并融入具体的生物活性;综合性化学实验突出综合训练和应用性;研究/设计性实验仅给出合成要点或思路,以学生为主体进行研究训练。本教材的定位是广西高校用的实验教材,体现了地方特色:一是乡土性,选用较多例子是和广西优势特色资源有关(当然还要注意与通用性统一);二是先进性,把有机化学研究的新成果新技术新手段反映出来,把各高校在质量工程中取得的新成果体现在实验教材之中;三是编排体系上比较新颖;四是在思考题和注释上狠下功夫;五是在研究性和设计性实验上下功夫多,侧重训练学生的思维。教学内容更新加强实验的系列性单个的合成实验在完成实验后所得产品往往同实验废液一起集中处理掉,这样会使实验的成本提高,也会造成环境污染。如果能将不同的实验内容串联起来,使上一实验的产品为下一实验的原料或溶剂,就可以节约成本、减少环境污染。在教学过程中,我们根据实验教材和实验条件具体情况加入了系列性实验,比如环己烯,己二酸和己二酸二乙酯的制备实验,我们先由环己醇脱水制备环己烯,此反应生成物环己烯作为下一个实验己二酸的原料,而生成己二酸又成为下个实验己二酸二乙酯的制备的原料,这样的系列实验,具节约了实验成本,又减少了化学药品对环境的污染。在这样的系列实验中,学生只有认真地做好上一个实验,得到理想的产物,才能为下一个实验提供好的材料。如果上一实验的产率太低、太少或产品的纯度不够,那么下一个实验就无法进行下去,或者得不到好的结果[2]。因此,在进行系列实验时,学生必须对每个实验都要充分准备,认真研究,谨慎操作,细致观察,才有可能完成这一系列实验,这即有益于学生实验技能的提高,又可以培养和激发学生对有机化学实验的兴趣,提高了学生的综合素质。加强综合性、设计性实验,培养学生的综合素质原用《有机化学实验》教材中化合物的制备,大多是单个有机化合物的制备,缺少综合性、研究性/设计性与创新性强的实验内容,不利于培养学生的动手能力、分析问题、解决问题的能力,更不利于创新能力的培养。
综合性、研究性/设计性实验是实验课程知识的综合体现,势必能够提高学生综合思考问题的能力,进一步培养学生的创新能力。所以在教学计划的制定过程中加强综合性、设计性实验,比如秦皮中七叶内酯和七叶甙的分离纯化,就是一个综合性实验,这个实验包括多种基本操作,如回流、萃取、蒸馏等,可以在短时间内让学生学会较多的实验单元操作,同时实验内容贴近生活,增强了学生的学习兴趣,培养了学生的综合素质。增加地方特色项目,培养学生的学习兴趣教学过程中,我们还注重学生学习兴趣的培养,增加了地方特色、贴近生活的实验项目,比如黑胡椒中胡椒碱的提取、从茶叶中提取咖啡因等。学生在实验过程中,所用原料是日常饮用的茶叶和煮菜用的黑胡椒,会大大激发他们的实验兴趣,提高他们的学习积极性,同时也激发了学生对于日常生活的观察和探索的兴趣,从而培养了学生科学研究的能力。更新教学模式和教学方法根据我校的教学条件和有机化学实验的特点,我们大胆进行改革,对一些基本操作训练的实验,我们通过多媒体的方式展现给学生,让学生掌握基本操作,比如简单蒸馏操作,我们通过多媒体,把蒸馏所用的仪器,实验条件,实验注意事项,安装仪器的顺序、拆仪器的顺序等一步一步的演示给学生看,让学生对蒸馏装置和实验条件有比较深刻的认识。在研究性实验中我们要求学生主动参与、根据实验内容认真查阅资料,提出实验方案,审核通过后才能进行实验研究,这样可以提高学生学习兴趣,让学生领悟科学研究的方法,从而构建了“稳基础、抓能力、促创新”的探究式有机化学实验教学模式。加强学生实验的评价,培养学生严谨科学态度加强学生实验的评价是对学生实验成果的肯定重要体现,是培养学生严谨科学态度的重要方法,学生平时成绩的评价除看学生的实验报告外,还要对学生的实验态度、实验操作,对实验过程中突发事件的处理,团结协作等方面进行评价,这样的评价才是学生平时成绩有较完好的体现。评价的方法是教师先制定相应的评价细则,从操作,实验过程,注意事项,失败及其原因,实验效果,团结协作等六个方面进行评价。导师不一定每个实验对每一个学生都进行全面的评价,可以每次实验对一、两组进行评价,依次轮流进行。
有机化学实验教学自改革以来,学生的学习积极性、主动性得到提高,实验动手能力得到加强,分析和解决问题能力有很大改善,学生进实验室的主动性增加了,探索研究的气氛浓厚了,参加广西高校大学生化学化工类论文设计竞赛和“挑战杯”大学生课外学术竞赛的学生增多了,论文质量一年比一年好。当然,有机化学实验教学改革是一项系统工程,今后将继续推进有机化学实验教学改革的深入发展,继续探索教学模式与方法,切实提高有机化学实验教学的质量;继续注重对学生动手能力、思维能力、创新精神和科研能力的培养,培养适应社会需求的高素质应用型人才。