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关键词:环境保护意识 无机化学实验 三废 绿色化学
Abstract:With the continuous development of China's economy, people's awareness of environmental protection has also been improved, inorganic chemistry experiment of university has changed from the traditional development model to green. In recent years, the inorganic chemistry experiment in university some pollution is serious, the bigger toxicity experimen
化学实验在高校教学中十分重要,我们在进行化学实验时(尤其是无机化学实验时)不可避免的会一些废气、废液或废渣即我们所说的“三废”,实验之后,如果我们不加处理就将其释放到空气中、水中或者土壤中将会给我们生存的环境产生严重的危害,从而影响人们生活质量。本文将分析大学无机化学实验中“三废”的处理状况,并从绿色化角度对大学无机化学实验中“三废”的问题提出建议,现综述如下。
一、大学无机化学实验中“三废”处理现状
“三废”直白的说就是废气、废水、废渣的总称。从资源利用角度来看,它被称为是“放错地方的资源”。由于无机实验在我国比重较大,无机实验也相对比较重要,大学不可避免的需要进行无机化学实验,而实验中产生的“三废”很多有学校进行有效的处理,虽然很多学校都提倡环保但是他们更多的是将其放在口头上,将无机化学实验中产生的“三废”直接进行排放而不采取任何措施。
二、大学大学无机化学实验中“三废”的处理
1.废气的处理
废气是指化学实验中产生的有毒、腐蚀性气体,这些废气中多含有硫氧化物等成分,如果将这些气体直接排放到空气中将会给人体产生很大危害。而我们所说的废气净化(Flue gas purification)则是指根据实验中产生的“废气”成分进行综合治理的工作 。而在很多大学无机化学实验中,主要以通风橱、通风罩等将废气排到室外,然后待废气被空气稀释后再排放出去。
2.废液的处理
废液在“三废”中占有很大比重,无机化学中的废液往往会包含废酸、废碱、等物质。对于废水处理(wastewater treatment methods)则是指实验过程中利用物理、化学以及其他方法对废水进行处理,从而达到回收利用的目的。但是,当前很多大学在无机化学实验时不注意对废液处理,经常对废液不进行任何处理直接倾倒到江河湖泊中,从而造成严重的污染。
3.废渣的处理
化学实验室中对于“废渣”的处理也比较困难,废渣中多含有废玻璃、废纸屑等,有的废渣中甚至含有强毒性化学试剂等。目前,大学实验室中还没有明确的规定及其废渣的处理方法,很多高校为了节约成本直接将废渣进行丢弃 。
三、大学无机化学实验中“三废”的绿色化处理措施
高校无机化学实验中“三废”的处理问题是一个复杂的多因素过程,处理过程中我们必须以“安全、绿色”为核心。其次,在处理无机化学实验中“三废”过程中,我们还应该遵循以下原则。
1.预先处理
高校无机化学实验中会产生一些有毒气体(如:CO等),我们要杜绝直接排放到空气中,我们应该善于将这些气体进行预先处理,利用一些物理和化学方法进行转化、吸收、收集等。此外,高校在进行一般实验时,实验中产生的有害气体相对较少,实验过程中必须打开窗户及其排风扇,避免有毒气体对人体的损害。
2.分类收集
高校在进行无机化学实验时不可避免的会产生很多毒、废液等,这些废弃物种类较多,且成飞比较复杂,一旦随意丢弃与空气中的其他成分接触,可能会产生新的有毒物质,很不利于人体健康。因此,高校无机化学实验中产生的“三废”必须经过严格的处理,学校要按照废液的类型进行分类收集,并定期统一处理。这样既能够保护环境,又能不危害人体健康。
3.回收再使用
“三废”直白的说就是废气、废水、废渣的总称。从资源利用角度来看,它被称为是“放错地方的资源”。在大学无机化学实验中产生的“三废”我们可以对其回收二次使用。如:将实验室制得氨气后的氯化钙进行回收作为其他实验的干燥剂等。因此,大学无机化学实验中产生的“三废”我们应优先考虑废物的资源化,这不仅在环境上有重要的作用,而且在经济上也具有重要的意义。
四、结束语
高校在进行无机化学实验室时,所产生的“三废”必须采取有效措施处理后才能够排放到空气中。因此,我们必须采取有效的方法进行处理,一方面,我们应该加上高校师生教育,让他们善于运用绿色化学的思想处理“三废”,提高高校实验室管理人员的环保意识,和监督意识;另一方面,我们必须加强高校校园宣传,处理过程中要遵循“从源头抓起”的原则。
参考文献
作为一种最接近人类自然语言的程序,计算机高级语言在我国很多领域都得到了广泛应用。其程序中采用了与数学符号和算式非常接近的运算符号以及预算式,不会被计算机具体结构与指令系统所局限,问题处理通用性强。针对以上特点,从计算机编程语言掌握以及知识的运用出发,对如何运用计算机编程来解决大学物理实验基本计算的实际问题进行研究,以此为学习和研究提供更加便捷、简化的途径。
1 大学物理实验基本计算存在的问题
结合分析,从物理实验的课程安排看,其属于独立的基础课程,尤其在理工院校,学生是通过实验的基本训练,提高对于大学物理知识的掌握,大学阶段作为学生系统地接受实验的开端,若提高实验方法的掌握能力,会助力于日后学业与事业的有效发展,尤其对于日后要从事科研类专业的学生,是具有积极意义的。在具体实验阶段,主要包括对物理力学、热学以及光学、电磁学等等的实验,实验过程,通过具体的数据与操作展示,提高学生认识。涉及到具体的基本计算实验包括弦振动研究和液体粘滞系数的测定,以及电位差计的使用与薄透镜焦距的测定等等。这些实验内容会利用实验计算,得出结果进行对比与研究,其体现的更是基本计算,他们之间的共性是大同小异的。也会进行平均值计算、直接不确定度与间接不确定度的计算。在处理过程中,工作较为繁琐,具体表现在实验过程需要利用计算,并且计算繁琐,要使用大量数据,计算过程存在结果除不尽情况,这就导致了繁琐、复杂性产生,即使是利用了函数计算器,也容易出现错误,很多实验过程,会进行反复工作,包括教师与学生,都会感到处理困难,通过尝试,可以运用Visual Basic编程来实现对此问题的简化,可以很好的运用到大学物理实验基本计算实践之中。
2 大学物理实验基本计算的简化方法
基于以上大学物理实验计算中存在问题,针对上述问题,对大学物理实验基本技术方法进行简化是非常必要的,下面从设计思路、实现过程、设计思路扩展等几个方面对简化方法进行几方面具体分析:
2.1 设计思路
在大学课程中进行实验的过程中,对于一些出现一些误差和不准确的现象,是非常正常的,测量的结果中都会存在一些不确定的因素。不确定因素主要是评定测量数据所在的范围。它主要会展示出在测量中出现误差的过程中,存在的一些不确定的因素,从而站在概念意义的观念和角度上,对实际测量得出的结果进行全方面的评价。
在物理实验对数据处理的过程中,对不确定因素的应用比较多,并且采用的方法也基本一致,实验过程中的特点也非常鲜明。但是在对直接不确定的数据计算的过程中,需要对其中的平均值进行测量和计算,还要对其中出现的误差进行改正,并且采用贝塞尔公式的方法,对其中的标准差进行计算,然后通过不确定A类和B类的分量,合成不确定的数值,最终科学合理的完成不确定计算的方法。另外,在对间接不确定数值计算的过程中,会出现相应的偏导问题,并且还与实际的物理公式有着密不可分的联系。所以,在这样的情况下,就会导致很难对数据进行统一的处理,从而有效的实现对一些实验过程的计算。
在对物理实验过程中对不确定度进行计算的过程中,需要运用计算机编程语言技术对数据进行详细的描述。这样就可以运用Visual Basic的编程技术,实现人工计算的发展模式,并且保证在实际运算的过程中计算机程序的流程化和规范化,从而对程序中的功能有进一步的优化,并且更好的服务用户。另外,为了能够获得比较准确的实验和测量数据,就采用了大量的手工计算放大,经过结果表明,发现对实验计算结果准确度造成影响的主要原因,就是将实验过程中产生的数据进行了四舍五入。所以,为了能够有效的解决这个问题,就需要将计算机编程的思想进行完美的结合,并且将实验过程中的数据临时存在一些文件中,这样不仅可以有效实现程序对原始和中间数据的记忆功能,还可以有效降低实验数据产生的误差。
2.2 实现过程
使用者可以在特定的空间内,将实验中获取的数据合理的输入,其中的数据主要包括单个数据和多个分散数据等等,对于不同的数据,需要运用空格和回车区别。然后等到数据输入完毕之后,可以通过单机计算的按钮触发click的事件,这样就可以促使程序对用户输入的数据有自动获取的功能,并且存在另一个硬盘中。然后需要将程序中的数据提取出来,并且贯穿到数组中,然后采用预先设置的运算步骤,从而将数组中的数据进行严格的规范。最后,就需要将得出的最终结果,存在硬盘中的文件里,依据得出的不同数据,就可以真实的反映出现实的物理意义,最终可以实现对数据储存可以合理的在前台分配。
通过提高控件和触发的时间,就可以在计算机程序显示装置图的过程中提供合理的操作功能。
2.3 设计思路扩展(下转第38页)
(上接第55页)
可以采用一样的方式和方法,根据上文中提高的思路,对数据进行不同的处理,就可以大道不同物理实验流程化计算的描述方法,从而通过在测量之后得出的数据按照实际的物理意义进行分离,从而可以有效实现能够自主选择输出计算的结果。除此之外,还可以将大量的数据,通过文件的读写方式,对数据进行严格的录入和修改。
但是如果对一些物理实验不同的数据进行计算的过程中,就可以保证在最基础的思路上,合理的增加控件和触发事件的技术,从而就可以有效实现将多个类别的实现统一在一个工程中,在保障可以提高代码和计算数组复用性的同时,提高整体的开发效率。
3 调试运行结果与分析
根据上文提到的相关设计思路,非常重要和关键的就是计算结果,就可以合理的运用Visual Basic编程语言技术。另外,还可以通过对实物的编程,从而实现更加方便的对功能的添加过程中,从而促使阶段的设计会非常便捷和简单。
如果在对实验数据处理的过程中,其中存在一些计算量较大和实验重复性次数较多的实验数据,就会更加突出编程计算过程中的优势。这就可以适当的运用尝试运用Visua Basic计算机编程语言的技术,从而可以实现直接不确定度和间接不确定的完善计算,保证对实验的数据能够变得更加简单和高效,最终保证数据的精确度比较高,并且对实验的数据进行正确的计算。
关键词:大学物理实验;项目优化;内容拓展
近年国内外经济发展形势对人才类型的需求产生了深远的影响,就目前分析,高素质应用型人才的培养是工科院校的首要目标。大学物理实验主要是针对高等学校工科学生开设的一门必修基础课程,该课程对提高学生初步的研究能力和实践学习能力是至关重要的。因此,大学物理实验的教学内容和方式与高素质应用型人才的培养息息相关。我国一般高等院校的多数物理实验项目、内容仍采用老旧的模式,主要偏重对经典验证实验,而对有助于提高应用能力、创新能力,解决实际问题的能力的拓展实验缺少开发,这与当代科学发展的综合性和交叉性趋势是相违背的,也不利于当代所需应用型人才的培养。进行大学物理实验项目优化和内容拓展势在必行[1-3]。针对大学物理实验项目、内容的改革也引起了国内学者的关注[4,5],依据辽宁工业大学(以下简称我校)的实验室设备投入情况和师资条件,抓住我校实施提高大学物理实验教师教学能力和实验设备维修能力,开发设计性、综合性实验项目能力,指导创新、创业项目的能力活动之契机,对大学物理实验项目进行了优化,对内容进行了拓展。通过具体实施、实践,结果表明,新的项目优化与内容拓展的教学模式有效地提高了工科学生应用能力、创新能力和解决实际问题的能力。
一、大学物理实验项目优化
针对我校工科学生的专业特征和应用型人才培养的需要,在现有实验室面积和实验设备数量及实验室教师的师资水平基础上,对本学期开设的实验项目:用复摆测重力加速度、稳态法测量不良导体的导热系数、用双臂电桥测低电阻、用惠斯登电桥测电阻、用模拟法测绘静电场、计算机仿真-热敏电阻的特性研究、热电偶的定标、电子束综合试验仪的使用、电子示波器的使用、光的干涉-平凸透镜曲率半径的测定、迈克尔逊干涉仪、衍射法测量微小长度、用衍射光栅测光波波长、霍尔效应测磁场这14个实验项目进行优化。为了兼顾工科各专业的学科特点和培养目标,通过现有的大学物理实验网上选课系统,将学生所上实验项目分为必做项目和选做项目两大类。必做实验项目为具有代表性的经典实验,必做实验可以使各专业学生对基本的实验知识、实验方法和实验技能得到系统地学习和掌握;而选做实验可以使学生按照自身的专业特点自行分类,发挥自己的专业特长。考虑到知识的全面性,力学、热学、电学和光学实验都不能缺少,故用复摆测重力加速度和稳态法测量不良导体的导热系数保留作为必做实验项目。同为电学实验的用双臂电桥测低电阻和用惠斯登电桥测电阻有较大的相同之处,故保留经典的用惠斯登电桥测电阻作为必做实验项目。电子束综合试验仪的实验有助于学生进一步理解电子示波器的原理,同时电子示波器又是多数工科学生必用的仪器,因此,两个实验都作为必做实验项目。用模拟法测绘静电场和计算机仿真-热敏电阻的特性研究这两个实验同为模拟实验,计算机仿真实验是目前模拟实验的典型,故选计算机仿真-热敏电阻的特性研究作为必做实验。霍尔效应测磁场作为电气、电子类专业学生的选做实验项目会更为合适。光学实验选干涉和衍射的典型实验——光的干涉-平凸透镜曲率半径的测定和用衍射光栅测光波波长作为必做实验,可以达到对光学实验的基本方法和基本操作的掌握。经过上述分析,优化后的大学物理实验项目如表1所示。在原有的大学物理实验项目的基础上进行筛选,将实验项目调整为必做实验和选做实验两大类,各工科专业学生通过必做实验可以获得有关物理实验的基本知识、基本方法和基本技能。通过选做实验,学生按照专业特点、兴趣爱好自主分类,充分调动了学生的学习兴趣。同时要求学生做选做实验时,能自己预习、自己选择实验器材、自己设计实验过程和自己分析实验结果,教师给予最后的指导和评判,实现开放式的实验教学过程,这样可以大大促进学生的独立思考和创新能力的培养。
二、大学物理实验内容拓展
通过必做和选做项目的分类固然可以使学生在专业上获得各有所长的发展,但是学生物理实验能力和水平也是参差不齐的,一些学生对物理实验的渴求远不是这些经典物理实验能够满足的。因此,还需要通过内容拓展来开发出一些创新性拓展实验,使得有这方面爱好和专长的学生有用武之地。创新性拓展实验源于基本的大学物理实验项目,但也不拘于原有的基础实验。飞速发展的电子技术使得一些基础物理实验项目的方法显得落后,而基础物理实验项目中的物理思想又是永远值得保留的智慧精髓。针对迈克尔逊干涉仪,可以拓展出一系列的创新性实验项目,如用迈克尔逊干涉仪测量钠黄光的光波长和相干长度,用迈克尔逊干涉仪测量薄玻璃片的厚度等。针对衍射法测量微小长度实验,可拓展出金属细微丝的直径的测量。在衍射法测量微小长度项目内,又可增加利用劈尖干涉测量金属丝直径的内容。针对霍尔效应测磁场实验可以拓展出非接触方式测量导线电流强度的实验,利用霍尔原理设计实验测量装置,通过测量霍尔元件两端的电势差和工作电流等物理量,利用单片机编程自动进行数据计算与处理,最后通过LED屏输出计算载流导线的磁感应强度。针对用复摆测量重力加速度实验进行内容拓展,可以要求利用光电管制作一个计时器测量周期,利用单片机处理、分析数据,计算出加速度值和不确定度,再利用LED将结果显示出来。实验内容拓展所需的软件和硬件部分分配给不同专业学生完成,又可以培养学生们团结协作的精神。这些创新性拓展实验项目被安排在必做和选做实验项目之后,而且不要求全体学生参与,也不作为必修课程,只鼓励对物理实验具有强烈爱好又拥有专业特长的学生参与,并有专门教师指导,学生以研究性的论文和作品形式展示成果。这些成果可以参加各类创新竞赛,可以用于发表文章,还可以作为毕业设计内容。
三、结论
近三年,利用创新性拓展实验项目和实验内容,组织教师和学生,设计并制作了《智能温度计》、《可视化手动发电机》、《一键式智能密度测量仪》、《智能家庭空气环境测控仪》、《一键式金属膨胀系数智能精密测量仪》、《音频与声波仪的制作》、《智能便捷加速度测量仪》、《非接触式智能电流强度测量仪》、《磁感应强度矢量自动测量仪》等设计作品,参加了近三年的“辽宁省普通高等学校本科大学生物理实验竞赛”,获得一等奖、二等奖和三等奖多项,并将设计制作的实验仪器应用在大学物理实验的教学中,对原有的实验方法、实验仪器等进行有效补充。这些作品的设计制作者和实验学生可能来自同一个专业、同一个学院,他们彼此熟悉,这样就进一步增强了学生参与实验创新的兴趣,激发了学生的创新意识和创新能力。
参考文献:
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关键词:无机化学实验;教学改革;创新能力培养
一、无机化学实验原教学过程中存在的问题
1.课程教学目标单一、规程化、实验项目缺乏专业特色。目前,我校无机化学实验教学目标还只停留在要求学生掌握“三基”即基本原理、基本知识和基本操作,规范操作验证实验教材中正确的数据和结论[2]。这一目标导致验证式实验过多,实验时间短、内容少,规程化问题较突出,无论是制药工程专业、还是食品科学工程专业开设的无机化学实验项目基本都一致,缺乏专业特色,不利于学生对自己所学专业的认知。2.实验教学管理模式较单一,不利于激发学生的创新意识。传统的实验教学管理模式都是以教师为中心,学生做什么实验、什么时间做实验、实验步骤是什么、要用到哪些实验药品仪器,一旦确定就很少改变,这种单一的教学模式无法满足学生自主设计学习过程,学生往往是被动接受知识,缺乏主观能动性,很容导致学生上实验课时不主动思考,甚至在课上出现手足无措的现象,这样很不利于激发学生的创新能力和主观能动性。3.四大化学实验室单独设置,现有实验资源浪费。我校四大化学(无机化学、有机化学、分析化学、物理化学)实验室都是独立设置并开设课程,实验资源没有互通。由于每门课程开设的时间不同,导致出现某一特定时段集中在某个实验室开展教学,实验室极度拥挤、实验试剂及仪器短缺,而有的实验室闲置无用的现象。4.现有实验教学队伍师资严重匮乏,教学经验不足,不利于保障实验教学质量。我校实验教学队伍师资队伍严重匮乏,师生比远远超过1∶8,不得不大量使用年轻教师或助教授课,但年轻教师往往由于教学经验不足,使得其对实验理解不够全面、操作不规范、指导学生不到位、批改实验报告不严谨,难以保证实验教学质量[3]。5.学生实验成绩评定的随意性大、缺少科学的评定标准。无机化学实验课程考核成绩评定一般是由平时成绩和实验报告两部分组成。学生即使没有认真做实验也可以通过抄袭别人或者教材中的实验步骤等完成考核。而且一般由于没有科学详尽的评定标准[4],教师只能根据主观判断给出一个较为笼统的分数,成绩评定存在随意性大、不合理的问题,十分不利于全面衡量学生对实验知识的掌握能力[5]。
二、大学无机化学实验教学改革与学生创新能力培养
1.丰富课程教学目标,优化调整实验教学内容,培养学生的创新能力。将无机化学实验分为三种类型:基础实验、综合性实验、创新设计性实验。①基础实验:通过无机化学的基础实验,使学生规范化、熟练化和标准化地掌握化学基本操作技能,是综合性实验和创新设计型实验能顺利进行的保证。针对很多大一同学在高中化学课中只有理论知识而没有实验经验的现象,在最新修改的无机化学教学大纲中,第一次实验课的内容就是详细系统地讲解化学基本仪器操作规范,包括:各种仪器放置规则、如何清洗玻璃仪器及洗净的判定标准、使用托盘天平的注意事项、溶液的配制、加热、过滤、冷却结晶的操作以及离心机、吸量管和容量瓶的使用等。首先由教师示范操作,然后让学生进行练习,最后随机抽查学生演示操作,让其他同学和老师进行点评,达到学生熟练掌握的目的。②综合性实验:通过综合性实验内容,如测定化学反应速率和活化能的实验,在使学生具备熟练的化学实验能力的同时,对化学反应速率和化学平衡的理论知识进行实践验证。在实验后要求学生计算反应速率和速率常数。这样不仅可以改变以往学生在实验中只是照搬照抄教材上的实验步骤、被动地学习不动脑等问题,进一步提高学生做实验的积极性和综合运用知识的能力。③创新设计性实验:创新设计性实验是提高学生创新精神和实践能力的有效途径。例如,将从废白铁中制备硫酸亚铁和硫酸亚铁铵由验证性实验改为设计性实验,要求学生设计与教材不同的制备方法。在教学实践中,大多数同学根据设计的实验方法制备了两种产物,少数同学虽然没有制备成功,但通过与同学之间的充分沟通,对失败的原因进行了探讨,较好地培养了学生的创新精神,提高了其独立设计、分析问题、解决问题的能力。2.更新实验教学方法,构建新型实验教学体系。无机化学实验不应仅仅局限在巩固学生对无机化学的理论知识,或者让学生掌握化学实验的基本操作,更重要的是培养学生的创新意识并将理论知识运用到实际操作的能力,但是传统的教学方式无法激起学生的学习兴趣,更会使学生丧失创新意识。①在传统实验课堂讲授中,一般先由教师通过板书讲解实验基本原理、实验操作步骤和注意事项等,并进行仪器操作示范,学生复制完成实验。在教学改革后,教师事先安排学生对实验内容进行预习,课堂上要求学生对本次实验当众讲解和示范,这使学生由过去的教学受体变为教学主体,有利于提高学生的主动性。当然,学生对实验内容的理解不可能完全正确,在讲解和示范过程中难免会出现错误,这时需要老师及时给予纠正和指导,加深学生的印象,更好地达到教学目的。②创新安排实验项目,同学可以根据自己感兴趣的无机化学理论知识,设计相关实验,创设教学情境,采用启发引导式的实验教学方法。在部分实验中,由教师讲解该实验可能会出现的现象或问题,引导学生思考解决问题的方法或产生实验现象的原因,从而构建出新型实验教学体系。③更新实验教学手段,加强师资队伍的建设。引入多媒体辅助实验教学,对于一些较为先进的实验技术,制药及食品专业学生需要了解,对于学生日后工作中具有指导意义,而受到实验条件的限制,又不能亲自实践的实验内容,教师在互联网上下载一些多媒体资源来引导学生探索,也可由学生组成兴趣小组,教师指导学生通过查阅参考资料、互联网资源,丰富学生的视野,避免以后工作中接触到此类技术时茫然无知。开设开放实验与课外研究,以培养学生创新性思维和研究性学习的能力。在本教改项目实施中,每年3—6月派遣相关教师赴中南大学进行实验教学技能培训。同时,将经验丰富、具有中级以上职称的实验人员纳入实验课程教学团队中,负责指导学生的基本实验和仪器操作训练,这样既减轻了实验教师的工作量,又发挥了实验人员的优势,提高实验教学效果[6]。3.实现实验室资源共享,充分利用开放实验室资源。改变传统的四大化学实验室单独设置出现的资源浪费现象,建立基础化学实验教学平台,实现实验室开放和资源共享,做到一举两得,减少人为因素导致的资源匮乏问题。为了更好地培养学生的创新精神,可以通过开放实验吸引学生利用课余时间进入实验室,鼓励学生申请国家、学校和院系多级大学生创新创业基金,让学生在这些基金的支持下,利用学校开放的化学实验教学平台,将科研与本科教学相结合,如已开展的2017年贵州省大学生创新创业项目:贵州余甘子干果与鲜果中有效成分的分析和提取工艺的研究。学生在科研过程中自主学习,从项目选题、设计实验工艺条件、实验操作、记录和处理实验结果所有过程学生都亲自参与,启发了学生创新思维,培养了创新精神。4.利用实验技能和创新竞赛促进实验教学,提高学生的学习兴趣。我院连续两年举办了全校“大学生化学实验技能大赛”,对推进、深化无机化学实验教学改革,激发学生学习化学基础课的兴趣,培养学生实验操作技能和综合应用能力发挥了重要作用。5.改进实验考核方法,有理有据地评价学生成绩。无机化学实验课实行独立的考核、考试和成绩评定,为了全面达到无机化学实验课的培养目标,发挥学生的主观能动性,促进学生创新能力的形成,需要改进、完善现有的实验考核方法。我们对无机化学实验考核内容和方式进行了重新设计,采取平时考核和期末考试相结合,平时成绩占70%,期末考核成绩占30%,平时考核包括:预习、出勤率、实验纪律、实验操作、实验结果、实验报告、实验卫生等,逐项打分。期末考试中采用设计性实验,由教师在课堂教学结束前两周给出实验目的,学生利用课外时间进行资料查阅、设计实验方案等,然后在规定时间内根据自己设计的方案来完成实验,教师对每位学生的操作进行评分,这将真正培养学生设计实验的创新能力,大大激发学生对无机化学课的兴趣。
三、结语
本文分析我校无机化学实验教学中存在的问题,从教学内容调整、教学方法、教学资源共享、教学手段及考核模式等方面提出了一些思路和方法,并在2017级制药工程、药学、食品科学与工程3个班建立无机化学实验教学改革试点,进行了教学改革实践,明显激发了学生的学习兴趣,提高了学生自主创新能力,达到了预期的效果。但无机化学实验教学涉及教学过程的各个方面,不可能一蹴而就,还需要不断提高一线实验教师的教学能力和综合素质,把注重学生的创新能力培养作为实验教学的重要任务,这样才能满足新时期社会对人才素质培养的要求。
参考文献:
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[2]江文辉,罗一鸣,唐瑞仁,等.有机化学实验教学改革的探索与实践[J].实验室研究与探索,2009,12(28):115-118.
转型背景下地方高校必须要就当前的教学结构进行适当的调整,以便提高教学的有效性,为社会培养更多优秀的实用型人才。但是就当前我国地方性高校无机化学实验教学的实际情况来看,高校在教学的有效性和实用性方面还存在较多的不足,严重限制了学生的全面发展。本文先就转型背景下地方性高校无机化学实验教学的现状和问题进行探析,然后就应该如何进行实验教学改革提出若干建议。
关键词:
地方性高校;无机化学;实验教学改革
1.引言
转型背景下国家教育部门和政府对高校技术性人才的培养尤其重视,要求各高校能够从学生的职业技能培养出发,将学生培养成为技术性人才和实用性人才,满足普通本科高校毕业生将来的就业发展,同时也有助于促进社会就业,推动社会经济的发展。无机化学实验课程是化学的基础课程,以我校为例,无机化学实验是化学、化学工程与工艺、材料化学、应用化学和环境化学等专业实验的先修课程,其在培养学生的创新能力、实践能力以及独立思考和解决问题的能力等方面具有重要的作用,要求各高校能够重视无机化学实验教学的改革,培养优秀的实用型人才。以下本文就相关内容进行简要的探讨。
2.高校无机化学实验教学中存在的问题
(1)教学内容有待优化、调整
从当前我国高校无机化学实验教学的内容来看,大部分高校采用的无机化学实验教学内容为两部分的内容,一部分为元素化学,另一部分为无机化学的原理内容。而这两部分的内容主要的作用是让学生能够准确把握元素的性质和原理知识等,也就是让学生在实验操作中掌握基本的操作技能,熟悉操作的步骤和程序等。除此之外,绝大多数现行高校无机化学实验教学中并没有要求学生进行综合性实验的操作,也没有让学生进行实验的自主设计,这就导致学生在无机化学实验教学中无法得到综合实践能力、自主学习能力、创新能力以及解决问题能力等发展的可能,无法达到将学生培养成为实用型人才的目的和作用,因此需要引起重视。多数高校对实验的应用性考虑不足,像周口师范学院定位为地方应用型本科院校,在无机化学实验内容的编排上就没有足够体现出培养实用型和应用型技术人才的理念。另外,大多数高校无机化学实验教学中并未涉及绿色化学和环境保护的理念,在大纲设计和实验设计方面体现出意识薄弱的一面,这也是需要在实验教学过程中引起重视的。为适应地方高校本科实验技能的培养要求,无机化学实验课程在教学内容的编排上,仍需要进一步的优化、调整。
(2)教学方法较为落后
部分高校无机化学实验教师在教学中采用的教学方法依然为传统的教学方法,即先对学生进行教学原理的介绍和讲解,然后给学生示范或者讲解实验的基本步骤或者原理,最后让学生进行实验操作。有的高校甚至没有将多媒体辅助教学引入无机化学实验课程。这种教学模式下学生较为依赖教师的讲解和实验示范,虽然这种教学方法下学生的实验安全性以及实验操作准确性得到了有效地提高,但是学生的学习质量却受到了巨大的影响。因为在这种情况下,大部分学生的学习属于被动学习,他们不会考虑为什么要这么操作,只知道教师要求要这么操作,也不会轻易尝试主动实验和创新实验。例如,在部分实验中,教师会要求学生先将导管或者连接器拔下,然后再关上泵。学生听课之后严格按照教师的安排和指导进行实验操作,但是却没有学生会想想为什么不能换个顺序,如果换个顺序会出现什么样的效果,以及在其他的实验操作中是否也需要遵循这样的操作规律等。这说明高校学生在这方面学习的主动性较差,学习效果也还有较大的提升空间。
(3)实践操作的力度不足
就传统的无机化学实验教学来看,为了赶超教学的进步,完成教学任务,也为了学生实验操作的安全性以及处于学校资源设备使用情况的考虑,部分教师喜欢让学生进行观察学习。即教师对学生进行示范或者直接由教师为学生播放视频,让学生进行观察学习和领悟学习,只要学生能够知道实验的具体步骤,将其背下来或者记下来即可,很少给学生进行实践操作的机会。这样的实验教学很明显是不对的,实践能力、创新能力以及实验操作技能的培养和提高必须要以实践操作为前提和基础,没有经过实践训练,或者说没有经过充分实践操作训练的实验教学必须会限制学生实践能力的发展,从而降低无机化学实验教学的有效性,无法达到理想的教学效果。
(4)实验设备、仪器的不足
由于地方性高校自身实力的不足,加上相关经费投入十分有限,很多学校现有的实验设备、仪器早已落后甚至早就要被淘汰,但仍然作为本科生无机化学实验的必要设备在一直使用着,这直接导致本科生实验条件过于简陋,实验仪器和设备非常落后,势必会影响到某些实验结果的正确性。另外,由于条件限制,有的本科生很有必要做的无机化学实验就不能做了,如此一来,就满足不了日常实验教学。
3.转型背景下高校无机化学实验教学改革的策略探析
(1)丰富、优化和调整实验教学内容
从内容上看,教学内容对教学的实践过程起着重要的指导和基础作用,转型背景下学生必须要具备的实验能力包括动手能力、创新能力以及实践技能等,因此无机化学实验教学的内容也需要体现这些方面的能力。目前我国高校无机化学实验教学内容还存在较多的不足,这就要求高校能够加强对无机化学实验教学内容的优化和调整,从学生的综合发展尤其是就业和技术发展角度出发,帮助学生进行各方面能力的培养。例如,无机化学实验教材中出现的重复性、纯理论性以及过时的内容,高校和教师需要进行删除或者减少,如光学分析知识、托盘天平知识以及酸碱滴定实验知识等。适当增加探索性实验知识、综合性实验知识以及小组实验知识内容,让学生能够在实验学习中主动进行实验研究、探索以及实验验证和自主设计,这样可以较好地启发学生的创新思维、实践思维等。
(2)创新实验教学方法
转型背景下教师需要采用更多自由和多元化的无机化学实验教学方法,要充分尊重学生在实验学习中的主动性和主体性特点,让学生进行主动的学习和摸索学习,以便提升实验教学的效果和质量。例如,在实验之前,教师可以启发学生进行积极思考,让学生通过翻找资料或者讨论学习来猜想实验的程序和步骤,然后再让学生进行具体的实验操作训练,让学生在尝试中找到正确的实验方法和实验结果。当然,为了考虑学生的安全问题,教师一定要做好课前的备课工作,事先提醒学生需要注意的安全实验事项,保证实验的安全性。除此之外,教师还可以利用多媒体技术进行实验教学的交流和沟通,让学生观看更多的实验视频或者在论坛中对实验操作有可能的进行广泛地讨论和研究,这种做法有助于加强学生对无机化学实验操作的理解,提升教学的效果。
(3)开放无机化学实验室
开放实验室的目的是让学生可以在课件或者课后时间进行实验的实践操作,有助于提高学生的实验训练力度,提高实验教学的效果和质量。不少学校和教师在无机化学实验教学中没有为学生提供充分的实验操作机会,导致学生的实践操作能力较差,理论知识和实践能力发展不成正比,限制了学生未来的就业发展和技术发展。因此,学校和教师可以采用开放实验室的模式进行无机化学实验教学,让学生在学习之外的时间也能够进行自主实验研究、自行设计实验或者进行探究实验,以便提高学生的实践能力、实验能力以及技术能力等。当然,开放实验室模式要求学校能够加强对实验室的管理,依然要做好实验室的安全管理以及学生实验操作的安全工作。
(4)加大实验设备、器材的投入及使用效率
虽然各地方高校都有可能面临本科生实验经费紧张等各方面原因而导致在这方面的投入力度多数都不大,但无机化学实验是一门很重要的先修课程,耽误不得。这需要在加大本科生实验经费投入的同时,需要对实验仪器设备、试剂等合理使用、严格管理,努力提高教学实验面积的效率,进而提高实验仪器、设备的使用效率,对提高本科生的实验技能、培养其创新能力和应用能力以及培养创新型、应用型人才有着十分重要的作用,同时也能为高校转型提供重要帮助。
4.结语
综上所述,转型时期各高校需要认识到转变人才培养模式,培养和提高人才实践能力、创新能力以及解决问题能力的重要性。目前我国高校无机化学实验教学改革中还存在不少问题,严重制约了学生在这些方面的发展,要求无机化学实验教师能够进行教学的模式和教学方法的调整,同时要求高校能够进行相应的无机化学实验教学改革,提高无机化学实验教学的效率和质量,培养更多实用型和技术型人才。
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关键词:无机化学实验室;实验室安全管理;教学改革
中图分类号:G642.0文献标志码:A文章编号:1001-9677(2015)024-0219-02
无机化学实验是学生从中学步人大学后所接触的第一门实验课,在整个化学教学中占有举足轻重的地位,该课程对于培养学生的实验操作能力,提高学生的观察能力、独立思考、分析问题、解决问题的能力,激发学生的创新意识,启发学生的科学思维方法,使学生养成严谨的科学态度和良好的实验素质等方面起着非常重要的作用。然而,当前部分高校无机化学实验室的安全管理相对滞后,存在着安全问题,实验教学中存在一些共同性问题,严重制约着无机化学实验人才培养目标的实现。
实验室安全管理方面存在着:(1)实验准备阶段粗略化、大量化,易造成实验过程中试剂用量加大、有机溶剂大量挥发等问题;(2)实验台药品架上化学试剂摆放混乱,存在安全风险;(3)实验教学过程中监管不够,部分学生将实验过程中产生的废液随意倾倒在下水道,固体废弃物随便丢弃在垃圾桶里,有些同学甚至将试剂、制备的产品等带出实验室,存在着安全问题。教学过程中存在着:(1)教学模式和教学方法单一实验课堂以教师讲授为主,实验步骤、实验现象、实验中会出现的问题等都给学生讲到,无法激发学生的创新意识、探索意识;(2)实验内容过于陈旧实验内容基本以验证基础理论为主,反映不出当前化学学科的最新成就和发展趋势,缺少综合性、设计性实验;(3)实验课考核方式单一[1]实验课考核仅重视期末考试成绩,忽视了学生平时的表现,不能客观全面地反映学生的学习情况,不利于提高学生的上课积极性。
1加强无机化学实验室的安全管理与教学改革
淮阴师范学院一直以来非常重视无机化学实验在培养创新人才能力方面的重要作用,采取了一些切实可行的措施,加强无机化学实验室的安全管理与教学改革探讨:
1.1实验室安全管理方面
(1)实验准备阶段精细化、少量化和绿色化。在实验准备阶段,充分考虑实验中化学试剂的用量,做到精细化、少量化和绿色化,从而在实验的源头上节约化学试剂,减少污染。例如,无机化学实验很多是定性实验,可以在不影响学生观察实验现象的情况下,将药品的浓度减小;在不影响实验效果的前提下,将固体实验药品的药勺由大的换成小的,液体药品装在滴瓶中,从而可以减少学生的取样量;一些易挥发、易氧化的试剂可以现场配制,学生用多少配多少,避免浪费。总之,怀着精细化、少量化和绿色化的观念,多考虑和关注实验准备阶段的细节,更加科学化的准备实验,以达到减少药品挥发、浪费,减少对环境污染的目的。
(2)药品按类别整齐摆放在药品架上。每次实验前,实验准备人员将配好的药品整齐归类的摆放在药品架上,学生用完后,必须将其放回原处,绝不允许学生将实验药品带出实验室。
(3)规范化处理实验室“三废”[2]。首先,对实验过程中产生的废物尽可能的加以回收重复利用,不能怕麻烦,如实验室所用的固体药品,无论剩余多少,一律回收再用;液体药品如实验剩余的酸、碱,可以用大瓶子回收起来。其次,可以通过合理的实验编排来处理实验过程中产生的废物,达到变废为宝的目的,如铵盐中氮的测定实验中标定的氢氧化钠溶液可以用于滴定操作练习实验中标定草酸的浓度。最后,对那些不能有效利用的实验室废物,进行集中、统一分类处理,尽可能将“三废”降到最低,可采用化学的处理方法如酸碱中和法、氧化还原法、电解法、沉淀法等来处理,以降低对环境的危害。目前,我校加大资金投入,加强排污建设,建好的废液处理池完全能满足实验废液的处理要求。
1.2实验教学改革方面
1.2.1建立以教师为主导,学生为主体的多元化教学方式
教师在授课过程中要注重因材施教,把学生的学习方式从被动变为主动,充分调动学生的学习积极性和主动性,激发学生的学习兴趣。例如,采用启发式教学、翻转课堂教学等等,学生由听从和依赖老师转变为自己思考问题,不仅能激发学生的学习热情,还能培养学生发现问题、分析问题、解决问题的能力。
1.2.2改革实验教学内容,增加综合性、设计性的实验同时融入最新的科研成果
实验内容的优化整合[5]应该以培养社会所需的创新型人才为目的。以前,无机化学实验教学内容多为验证性实验,大纲中安排的综合性、设计性实验较少,学生做验证性实验时主动性和创造性得不到发挥,不符合培养创新型人才的要求,难以提高学生的实验水平和创新能力。因此,我校2013版教学大纲对传统的无机化学实验教学内容进行了大幅度优化整合,增加了综合及设计性实验的比例,同时,尽量多的采纳学科发展前沿及技术含量高的探究性实验,使学生能够及时了解学科进展,接触前沿知识,确保课程内容的先进性和完整性,以满足新时期创新型人才培养的需要。
1.2.3充分利用现代教学手段,改进教学方法
(1)借助多媒体辅助教学[6],将多媒体、板书以及实验演示有机结合,全方位、多角度、立体化展示化学实验,从而激发学生实验兴趣,提高教学效率。比如一些实验操作(如酸碱滴定、分析天平的使用、原电池装置等等),可借助多媒体进行教学,让学生先看视频,有个直观的了解,然后再在老师的指导下自己动手,从而快速的掌握这些实验操作。
(2)充分利用网络资源。网上资源如实验教学课件、实验数据库等的充分利用不仅可以使实验内容更加丰富,省时省力,产生较好的教学效果,还可以培养学生驾驭现代教育信息技术的能力。近年来,我校加大了对无机化学实验室多媒体教学的建设,同时投入精力建设化学实验中心网站,目前,学生可以方便的从中心网站上学习化学和化学实验相关知识,并下载实验资料及课件。
(3)多元化的考核方式。无机化学实验课的考核,是无机化学实验教学的重要内容,也是检验教学效果的重要手段。根据无机化学实验的特点,我们把实验成绩考核分为两个部分,即平时考核和期末考试,实验成绩评分标准见表1(表中每一项的具体评分规则,由实验室统一规定,并在开课前向学生公示实验评分标准)。平时考核包括平时报告(预习报告和实验报告)和课堂表现两部分:预习报告和实验报告的内容占总成绩的40%,主要检查实验目的、实验原理是否清楚,报告的内容是否完整,结论、解释是否正确、合理等等;课堂表现占总成绩的40%,主要检查考勤情况,基本操作是否规范,数据或实验现象是否真实等等。期末考试为操作考试,占总成绩的20%,重点考查学生的实验基本技能和操作规范。通过成绩考核的改革,学生不仅仅重视考试,而且对平时的基础技能训练也更加严谨了,从而达到了无机化学基础实验的目的:使学生熟练掌握实验技术与技巧,学会观察现象、提出问题、分析问题和解决问题的科学方法,提高其综合素质。
2结语
在学校、学院领导的正确领导下,在广大师生的积极参与下,我们在实验室安全方面采取了:实验准备阶段精细化、少量化和绿色化;药品按类别整齐摆放在药品架上及规范化处理实验室“三废”等措施加强实验室安全管理,在实验教学改革方面采取了:建立以教师为主导,学生为主体的多元化教学方式;改革实验教学内容,增加综合性、设计性的实验同时融入最新的科研成果;充分利用现代教学手段,改进教学方法;建立多元化的考核方式等方面促进教学改革,逐渐形成了自己的特色,也积累了一定的经验。但同时,我们也应该认识到实验室安全管理及教学改革是一项长期艰巨的工作,在未来的工作中,我们应继续以开拓创新的精神和饱满的工作热情投入到这项工作中,为培养创新型人才创造条件。
参考文献
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关键词:无机化学实验 教学改革 绿色化学
无机化学实验作为化学专业学生学习的第一门大学化学实验课,将绿色化学理念融入其中,实现无机化学实验绿色化,使学生一开始就在潜移默化中受到绿色化学的教育,这对培养学生科学的环境观、资源观,提高他们的环保紧迫感和责任感,树立绿色化学的意识都有相当大的意义。
绿色化学是维护生态环境的化学,从长远的发展观点看,放弃有污染的传统化学实验,探索传统化学实验的绿色化,是化学实验工作的必然趋势。本文依据绿色化学在使用化学药品时遵循的5R原则,即:拒用危险品(Reject);减量使用( Reduce) ;循环使用(Recycle);重新使用(Reuse);再生(Regenerate),就如何实现无机化学实验的绿色化进行了初步的探讨。
1、寻找替代品
绿色化学的理念在于不再使用有毒、有害的物质,不再产生废物,从而也就不再需要考虑废物的处理。遵照绿色化学的理念,从源头上阻止污染,可以根据实验目的,在能够达到同样教学效果的前提条件下,寻找替代品, 尽量用低毒或无毒化学试剂替代有毒化学试剂。比如无机化学实验中多相离子平衡这个实验,实验的目的是根据溶度积规则及平衡移动原理验证沉淀的生成、溶解、分步沉淀及沉淀的转化。为了既保留传统实验的精华,又减少实验废弃物对环境的污染,我们根据绿色化学的理念以及多相离子平衡的实验原理重新选择沉淀离子及沉淀剂,并对传统实验和改进后的实验进行了对比。结果表明,改进后的实验效果也非常好,现象很明显,同样达到了实验目的,而且减少了有毒物质的使用和排放,实现了无机化学实验的绿色化。
2、推行微型实验
微型化学实验是绿色化学的一项实验方法,它是在微小型的仪器装置中,在可能的实验条件下,采用尽可能少的试剂来进行的实验。与传统实验相比,它具有节约开支、减少污染等优点。微型化学实验不是常规实验的简单缩微,也不是对常规实验的补充,更不是与常规实验的对立,它是在绿色化学理念下,用预防化学污染的新实验思想、新方法和新技术对常规实验进行改革和发展的必然结果,是化学实验方法的创新性的变革。
由于微型化学实验的成套仪器较贵,要完全实现无机化学实验的微型化,还有一些困难;但可以在能够达到实验目的的前提下,在可能的实验条件下,通过改造实验装置,使之趋于微型化。比如无机化学实验中的一些性质实验,传统的做法都是在试管中进行,试剂使用量一般为1~2mL,我们采用点滴板操作,试剂用量减少为几滴,同样可以达到实验效果,减小了化学药品对环境的污染,使这部分实验趋于绿色化。
3、发展封闭式实验
对于一些有有毒气体产生的实验,传统的做法是在通风橱中进行,这样只能避免实验室小环境的污染,有毒气体排放到空气中还是造成了环境污染。应用绿色化学的理念,可将这部分实验设计成封闭式实验,让反应在封闭体系内进行,而且能在反应系统内将尾气吸收掉, 实现零排放。
比如硫酸亚铁铵的制备,该实验通常选用机械行业产生的废弃物――铁屑为原料。从环境保护的角度来说,属于变废为宝的环保型实验;然而由于传统实验装置为敞开式,废铁屑中含有的硫、磷等杂质和硫酸反应时生成H2S、H3P等有毒气体,导致实验室弥漫着强烈的刺激性气体,直接危害师生的身体健康,不符合绿色化学的要求。我们改进实验的第一步,将硫酸亚铁的制备改为闭路回收式,借鉴文献[3]的实验装置采用碱性吸收液吸收第一步反应产生的H2S、H3P等有毒气体,实现零排放,大大改善了实验环境。
4、发展串联实验
串联实验是指通过调整实验教学计划,巧妙地安排实验项目和次序,充分利用相关反应,尽可能地使第一个反应的产物转变成下一个实验的反应物,实现实验的连续性。这也是实现无机化学实验绿色化的一个重要途径,它在一定程度上减轻了对环境的污染,有利于环境保护。根据绿色化学的理念,我们重新安排实验内容,有效地利用同一元素物质之间的转化关系,设计成串联实验,以铁的化合物的性质为例说明如下。
用煮沸过的去离子水配制(NH4)2 Fe(SO4)2溶液,酸化后,把装有煮沸过的NaOH溶液的滴管插入(NH4)2 Fe(SO4)2溶液底部,慢慢放出NaOH溶液,观察Fe(OH)2沉淀的生成, 静置一段时间,观察沉淀颜色的变化,了解Fe(Ⅱ)的还原性;滴加少许稀盐酸,观察沉淀的溶解,了解Fe(OH)3在稀盐酸中的溶解性;将溶液分成两份,一份滴加KSCN溶液,观察溶液颜色的变化,了解Fe3+的定性检验,接着滴加NH4 F溶液,观察溶液血红色的褪去,了解Fe3+与F 的配位反应;另一份滴加K4[Fe(CN)6]溶液,观察蓝色沉淀的析出,了解Prussian蓝的生成。
实践证明,改进实验后,不但可以大大减少实验废弃物的排放量,实现无机化学实验的绿色化,而且可以促进学生对物质转化关系的了解。
5、结束语
通过开展无机化学实验绿色化的研究,我们认为,要实现无机化学实验的绿色化,需在绿色化学理念的指导下,实行污染预防全过程控制。从教学管理角度出发,在制定教学计划、教学内容、教学方式等每个环节都要考虑保护生态环境,都要符合绿色化学的要求;而且,在实际教学过程中,要在保证实验教学效果的前提下,积极、合理地应用绿色化的措施,实现无机化学实验的绿色化。
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关键词:无机化学实验;实验教学方法;Bb教学平台
中图分类号:G642 文献标识码:C DOI:10.3969/j.issn.1672-8181.2015.23.068
《无机化学实验》是一门独立的基础实验课程[1],是化学实验的重要分支,许多化学理论和规律都源自实验,化学实验教学在化学类、医药类、生物类、环境类等专业的大学教育中占有相当重要的地位。传统的无机化学实验授课方式主要是教师单向表述,课上简单演示。教师要求学生专心听讲和被动接受,学生按照教师所讲述的进行实验,不注重对学生自主学习能力和自主设计实验能力的培养,因此课程内容和教学方法的改革显得愈发迫切、重要。网络教学平台是各高校开展网络教学的一个重要平台,目前应用较为广泛的Bb网络教学管理平台(BlackboardLearningSystem)为教师、学生提供了强大的施教和学习的网上虚拟环境。因此,将Bb教学平台应用到无机化学实验中,对教学来说具有重要意义。
1目前无机化学实验教学中存在的主要问题
1.1无机化学实验与无机化学课程衔接不紧密
无机化学实验是基础实验课,高校的化学院、生命学院、药学院、环境学院等理科专业均为实验必修课。无机化学实验对于化学院学生来说学时非常多,实验课程紧密,时常出现实验课所涉及的知识理论课还没有讲授,实验的时候学生只是模仿,不明白实验的原理是什么。
1.2学生重理论,轻实验
无机化学实验课是依附于无机化学课的,实验主要目的是验证理论课所讲过的化学概念、理论等。这就决定了实验课只能是从属地位,不能体现实验课的特点和规律。
1.3学生预习效果不好
学生普遍认为实验是听老师讲解后动手完成即可,很少会考虑预习的问题。纵然老师要求学生交预习报告,学生也只是在完成任务般的抄写,不能认真预习实验内容。甚至有些学生为了完成任务,直接抄写同学的预习报告,根本无预习目的可言。
1.4学生被动实验
由于学生对实验课的不重视,导致学生做实验过程中不能认真思考,只是机械的模仿、重复实验步骤,不明白实验现象产生的原因,甚至对错误现象也不能识别。学生本次实验中用过的实验方法、操作步骤等,当下次还需要操作时又都不记得,充分说明学生是被动的重复。1.5综合性、设计性等实验难以开展现行课程体系内容基本以验证基础理论为主,实验内容过于陈旧,需要增加综合性、设计性实验来反映出当前化学学科的最新成就和发展趋势。但现行化学实验课由于实验条件所限,很多实验涉及危险品或昂贵仪器时,这种综合性的实验就很难实施。
2Bb教学平台解决无机实验教学问题的实施方案
通过引入Bb教学平台能够解决目前无机化学实验中存在的一些问题,更好的掌握实验知识跟技能,实施方案如下:
2.1利用Bb教学平台做课前预习
针对学生不会做预习的情况,授课教师将该实验的原理、仪器的使用方法、注意事项等内容分别以PPT、文本文档等形式上传至Bb教学平台,学生登录后,参照老师提出的要点进行阅读,并预习相关问题,自己查阅预习内容并回答问题,这样提高了知识的针对性及学科的交叉性。
2.2利用Bb教学平台做预实验
学生可以利用教学平台教师上传的课程相关内容,根据原理写出反应方程式,预计实验现象,推测出实验结果。这样学生在做实验过程中,就不会只是盲目的重复步骤,有利于巩固学习效果。
2.3利用Bb教学平台做课后答疑
学生在课后写实验报告的时候,如果发现疑难问题可以通过平台与同学或老师进行交流,使学习过程不只局限课堂时间[2]。
2.4利用Bb教学平台拓展实验内容
一些危险性大、仪器设备受限制的实验,实验教师可以通过上传视频的方式,让同学自学。同时授课教师还可以上传一些国外实验课程内容,让同学们感受不同的教育方式。
3应用Bb教学平台需要注意的问题
《无机化学实验》Bb教学平台在使用中还应该注意一些问题:①为学生提供的内容是否“因材施教”。平台可以大量信息内容,授课教师必须有选择的提供给学生参考,否则容易事倍功半。②是否根据课程内容不断更新。《无机化学实验》由于课程的限制,不能做到经常换实验内容,所以在同一实验内容中要找出不同的问题重点,或贴近科研进展,扩大实验内容。③培养学生使用平台的意识。平时课上要多介绍Bb平台的使用方法及优点,调动同学使用该平台的积极性,充分利用优秀的教学资源。
参考文献:
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我们化学化工学院自学校升本以来相继建成了四个工科专业,教师中年龄在40岁以下的占75%以上。前几年多数年轻教师每学期承担了三门以上课程的教学工作,教学任务过重,导致备课时间不够充分,课堂上批改作业或实验报告、甚至离开实验室的情况时有发生。因此很容易把无机化学实验等课程上成“走过场”,疏于对学生的管理,导致课堂上学生做实验流于形式,教学目标难以达到。在学生实验成绩评价方面问题也很突出,主要是以实验报告书写内容来评分。由于实验课堂考察不到位,导致实验操作评分出现很大的盲区。另外,由于我校升本以来连续扩大招生数量,出现了生源参差不齐、质量下降等问题。部分学生基础较弱,加上对未来出路感到茫然,学习自主性不高。以上两种情况使得无机化学实验的教学效果大打折扣,难以实现培养目标。在这样的背景下,我们通过对无机化学实验教学的不断思考,近两年来对无机化学实验课堂管理与学生成绩评价进行了初步的改革探索,取得了一定的效果。
2无机化学实验教学改革文献综述
我们通过文献检索,了解到近年来很多教师对无机化学实验教学提出了改革意见和做法,如林秋月等对计算机辅助无机化学实验教学进行了研究,提出了利用音像动画代替课堂演示、采用多媒体课件进行实验教学等措施。白丽娟等认为,在培养学生基本操作技能和科学素养的基础上,培养学生的创新精神和创新能力。她提出改革后的考核内容以无机化学实验的基本知识、基本操作、应用能力和创新能力为主,采用平时考核和期终考核相结合的办法:平时考核包括预习、操作、实验素养与习惯、实验速度、实验结果、实验报告和实验创新;期终考核包括笔试、实验操作及实验小论文。殷平等提出课内课外加强师生互动、实施辅助教学手段、开放实验室、充实无机化学实验教学中的科研内容、努力提升无机化学实验教学条件等方面就无机化学实验教学改革进行了探索研究。李向清等从大学无机化学实验的基础性、无机化学实验的综合性和研究性、无机化学实验的环保性教育、无机化学实验的微型化等方面提出了改革意见,具体措施比如:安排一些简单无机化合物的合成和提纯实验,以训练学生动手能力;每节新课改为先预习、再实验、后总结的做法;每次实验结束最好能留有一定的时间以便教师和学生之间互相交流;适当增加一定量难度适中、有一定趣味性和应用性的综合实验技能训练内容,等。石振武等对工科无机化学课程实验教学提出了以下改革措施:抓好实验前预习报告培养学生自学能力,要求学生以自己的语言完成预习报告;加强学生实验操作过程的管理和考核,以实验操作是否得当正确、操作是否熟练、用时长短、实验记录的结果是否准确、仪器是否干净、实验台是否整洁等几方面作为实验操作成绩评定的基本依据;完善实验记录的方法和评定,要求学生根据实验的内容制定恰当的实验现象和结果的记录表并进行忠实详细地填写,并将该实验记录表经指导教师签字确认后黏贴在实验报告中。王霞等将ProblemBasedLearning教学法引入无机化学实验课程教学,强调学生在学习中的自主性,由学生提出问题、查阅资料、分组讨论、设计方案、动手实验、观察现象、测定数据、最后总结反思。她们并以实验“硫酸亚铁铵的制备”为例初步探讨该教学法在无机化学实验教学中的应用。关于成绩评价研究也有一些,但发表时间较早,如:杨秀清等提出无机化学实验成绩由六个部分组成,其中预习20分,实验纪律10分,实验操作20分,实验记录10分,卫生整理10分,实验报告30分。并对各部分分值提出了具体操作要求。姜润田等认为应该将开设的每个实验的成绩取平均,再乘以70%作为本门课的平时成绩;期末成绩以综合性实验考核为准,占30%;把平时和期末两块成绩加起来即为本门课的总成绩。开放性实验属选修性质,考核合格即可。
3无机化学实验教学课堂管理方面的改革探索
3.1设计问题提问,加强对学生预习情况的检查
学生在实验课前对即将要做的实验是否有整体全面的认识,是否掌握了基本知识和相关原理,是否对一些具体的细节进行过认真的思考,直接关系到其做实验的效果,甚至是成败。如何提高学生预习的积极性呢?我们做了如下改革:将以前上课刚开始一段时间的讲解改变成现在的提问。课前我们尽量做到把实验中所有的细节设计成问题,有必答题和抢答题等多种形式,然后上课时就设计的问题提问学生,并把他们回答的结果简要记录下来,留待课后打分给成绩时参考,或者当堂直接给出成绩,这个成绩将作为总评成绩的一部分。该部分成绩在最后的总评中所占的比例应事先向学生公布。设计问题的总数最好能覆盖大部分或全部同学。回答的结果要及时点评,给出正确答案,以便在接下来的实验中为学生提供正确的指导。由于回答问题的好坏直接牵涉到最后该门课的总评成绩,因此容易引起学生的重视,客观上起到了提高学生课前预习积极性的效果。另外,还要提出一些有探究性的问题,让学生在实验中去发现和总结。比如在《氧化还原反应》实验中,反应物相对量的不同会影响某些反应最终的实验现象和结果,可以就此设计问题。
3.2课堂上不断巡视,加强对学生实验操作过程的监督
在学生进入实验操作环节以后,教师不要像以前那样只顾做自己的事情,而是要加强对学生实验过程的考察。我们采取了以下做法:教师在课堂上认真巡视每位同学做实验的过程,并做好相关记录。这样做有三个目的:一是要及时掌握每位同学实验开展的情况,防止有的小组中个别同学不做实验、依靠别人,这种情况会时有发生,应及时提醒;二是要及时发现个别同学的错误操作,并给予当场纠正,对较严重的具有普遍性的问题要同时提醒全班同学加以防范;三是要注意发现操作非常认真规范的同学,适当给予表扬。另外在巡视的过程中也要及时解决学生遇到的困难,比如有学生某个知识点忘记了,要及时给予解答;有的同学仪器损坏了,要及时为其更换,也就是说教师这时候还要为学生做好服务工作。课堂考察的结果也要给出相应的分数,并确定其在总评成绩中的比例。
3.3对实验数据和产品拍照留存,加强对学生实验结果的考察
在以往的学生实验课上,我们发现有学生不够认真,没有做出实验结果就草草收场。由于当时不注意对学生实验结果的考察,对这种现象未在实验总评成绩中体现。我们对此进行了认真的思考,提出了以下改革措施:对每一位学生的实验结果进行取证,包括对实验数据原始记录和实验产品进行拍照,并对实验数据的合理性进行检查。将检查记录的结果打出成绩,并将该成绩作为总评成绩构成的一部分。我们发现,这种做法大大提高了学生做实验的认真程度。当然对实验失败的同学,我们的做法是鼓励其重新做一遍,以获得较好的实验结果。
3.4及时交流,提高学生对本次实验的再认识
等到大部分学生做完实验以后,可以考虑开始一边继续前面的工作,一边与学生进行交流,其目的主要是考察本次学生实验的整体情况,了解哪些地方比较成功,哪些地方容易失败,并督促学生进行反思,同时也为自己下一次设计问题提供素材。另外,时间允许的话,可以让做的好的同学向大家介绍经验,主要说出他在课前对哪些关键点做了深入的思考,做实验时注意了哪些方面?等等。也让做的不好甚至失败的同学分析自己本次实验没做好的原因,以免后面的同学重蹈覆辙。比如在做“硫酸亚铁铵的制备”实验时,有的同学得到的产物量多且结晶性好,而有的同学所得产品量少且呈面糊状,甚至有少数同学产品发黄,这就应要求学生结合具体情况进行分析。
4无机化学实验教学学生成绩评价方面的改革探索
4.1根据出勤情况对每位学生进行评价判分
一般来说,学生除了生病或有重要的事情才请假外,都会正常出勤的。在我们所带的三届学生无机化学实验课堂上,缺勤情况比较少见,但迟到现象比较多,也有少量学生会早退,即实验未完成或实验台没整理好就离开了实验室。因此,我们认为出勤成绩应考虑到对迟到和早退现象的处理,我们采取了如下做法:对迟到和早退现象进行酌情扣分,并按一定比例将其体现在总评成绩中。
4.2根据预习情况对每位学生进行评价判分
学生预习情况主要包括预习报告完成情况和课堂上回答问题情况。学生预习实验报告不能直接抄袭书本,应采用自己的语言书写,内容应包含新使用仪器设备的原理、使用步骤和注意事项,以及对实验课本中思考题的解答,等。由于无机化学实验大部分为验证性实验,实验思考题的解答可以通过课前查阅资料来解决。我们根据学生预习实验报告的书写情况和课堂回答问题的情况给出合理的分数,并确定其在总评成绩中的比例。
4.3根据课堂巡视情况对每位学生进行评价判分
以往对学生实验成绩的评价未充分考虑学生在实验过程中的表现,现在我们要根据上述课堂管理中课堂巡视的结果,给出学生相对公平的操作分,当然这一点做起来还是比较困难的,需要事先合理设计出给分点或扣分点。我们的做法是先设定一个基本分,然后再根据每位学生做实验过程中的表现,对操作准确到位的情况加上一定的分数,而对操作不当或出现错误的情况减去一定的分数,并将该部分分数按一定比例体现在总评成绩中。
4.4根据实验报告书写内容对每位学生进行评价判分