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【关键词】医专;化学;实验室建设
化学是医学院校的专业基础课。化学实验室是实验教学、教师科研和大学生科技创新活动的重要场所。通过化学实验教学,能够使学生巩固理论知识,提高实践技能和分析问题、解决问题的能力。教进行科研,不仅能提高自身专业素养,而且可以将科研成果服务社会。所以,加强化学实验室建设和管理是提高实验教学质量和效益的保证。
1 确立实验室建设的内涵
1.1 实验教师队伍的建设
实验室建设的关键是实训教师队伍的建设。实验教师队伍应结构合理、素质高,既有扎实的专业理论知识,又有较强的实践能力。一方面,我们鼓励实验教师开阔视野――“走出去”,了解真实岗位技能及应用,使校内实验教学与社会实践相一致。组织实验教师到企业学习,参加实验教学相关的进修、培训、见习等,参与实验基地的建设,参与社会技术服务。如我们先后组织实验教师到捷众药厂、食品药品检测所、医院检验室、市级大中型药房参观。另一方面,我们“请进来”,聘请企业专家担任实验、实习课程的指导教师,并邀请他们做专题讲座。
1.2 实验室的规划和建设
随着高职高专教育的发展,我校邀请医院、药厂、药检所等行业企业专家,共同探讨实验室的规划和建设。学校以化学、药剂、药物分析等教研室为核心,共同探讨实验室的规划和建设,现已建成实验室、天平室、准备室、精密实验室等标准实验用房。
现有校内各类化学实验室9个,其中用于实验教学的是有机化学实验室、无机和分析实验室、仪器分析室等,准备室2个,仿真实验室1个,实验面积达700多平方米。
校外实验基地是培养学生综合素质,锻炼学生实践技能的重要场所,是学生了解社会,提高就业本领的途径。设立校外见习实习基地,将课堂与实习一体化,有助于提高学生专业实际动手能力,真正实现“教学做”一体化,实现毕业生的实践能力与社会接轨。如我校药学类专业与医院、药厂、药检部门等企业行业建立合作机制,与校内实验基地统筹规划,布点合理,功能明确,为实验教学提供真实工作环境,实现学校教育与企业实践无缝对接、专业教学与就业岗位零距离。
1.3 实验室仪器设备的配置
目前,我院正在建设新校区,加强了对实验室的规划和建设的力度。我校将药分、化学、药化等实验室整合,实验实验室和仪器设备等资源共享。我校现有大型实验仪器设备,如拥有气相色谱、高效液相色谱、紫外分光光度计、722型可见光分光光度计、电位滴定计、酸度计、数码旋光仪、万分之一电子天平等仪器设备。其中有机常规实验仪器如滴定、蒸馏、回流、分馏、索氏提取等几十套,基本满足实验操作,设备设施利用率高。学生实验以2人一组,配备能满足试验大纲所需的实验仪器和设备,实验开出率达到100%。
2 加强实验室的管理
2.1 健全实验室的管理制度
健全并落实实验室管理制度是保证实验教学的重要条件。通过制度建设,管进一步明确学校领导、教师、学生和实验教师的职责。我们重新修订了《化学实验室规则》、《学生实验规则》、《化学实验安全守则》、《教学仪器(药品)管理制度》和《危险化学品安全管理守则》等。化学实验教学,安全高于一切。对于新生,实验教师要带领学生学习《化学实验室规则》《化学实验安全守则》等规章制度。学生实验时,教师要强调安全操作规程。凡是易燃易爆、有毒的化学药品,务必在实验教师掌控下使用。由教师亲自操作,或实验教师在现场指导学生实验,实验完毕,将有关药品归库。有毒的化学实验务必在通风厨中进行。建立专库存放危险化学品,严禁混放,并定期进行检查。剧毒药品应集中存入专用保险柜,并由两个人上双锁保管。实验室要配备消防器材及急救防护用品。实验完毕,整理实验室,做好水、电、化学药品及门窗的检查,防止发生事故。
2.2 责任到人,管理有序
我校建立实验中心,下设药学、临床、护理、医技实验组,化学实验室属药学实验组负责。按“统一管理、分级负责”的原则进行实验室的建设和管理,建立和落实实验室规章制度。每个实验室有人负责,尤其是精密实验室要专人专锁,贵重仪器有专人负责。实验仪器设备建立总账、明细账,纳入学校实验中心统一管理。实验教师做好仪器设备的维护、保修和管理工作,实验者必须记录仪器使用情况并存档。每次实验,实验教师要认真填写实验记录本,以便掌握实验室、实验仪器使用情况和实验教学情况。做好学期计划,填写《仪器药品预购表》、《耗材登记表》、《实验室维修登记表》等,统计实验开出率,进行学期实验总结。
3 建设体现化学特点的实验室,提高实验教学效益
3.1 建设体现化学特点的实验室
化学发展的特点是化学的各学科(无机、有机、物化、分析等)在继续发展的同时逐步趋向综合,使学科的界限逐渐淡化,互相融合。我校化学实验室承担《医用化学》、《无机化学》、《有机化学》、《分析化学》等课程的实验教学。
化学实验室作为面向全校提供化学基础实验的场所,根据各学科发展的需要和具体实验内容,将先进的教学理念和现代教学手段引入学生实验。仿真实验的应用能调动学生兴趣,使他们了解贵重仪器的结构和操作规程。一体机动画演示可以规避危险实验对实验者的伤害。多种教学方法的使用,促进学生实验技能、科学素养及实验态度的培养。
3.2 更新教学思想,构建新的教学体系。传统医实验教学是从基础课教学中独立出来,并将其系统化。化学实验不仅验证书本理论的知识和练习技能,更重要的是培养学生各种能力。这些能力包括有关知识、操作技能和使用现代化仪器设备的能力以及观察能力、科学研究与创新能力。化学实验课程按深浅程度可以分为基础知识实验、综合性实验、设计研究型实验三部分,在教学方法上分别对待。在开放式教学的前提下,完善“设计实验”,提高“研究型创新型实验”的比率。
3.3 对实验人才、技术和实验条件进行有机的整合和资源共享,保持实验室的运作处在高水平、高效益的状态。首先依据重点专业、特色专业建设、精品课程建设等项目,集中资金重点购置相关仪器设备,建立相关中心实验室。其次,逐年加大对普通实验室的建设,在实验室仪器设备的配置上投入了一定经费,改善实验条件,更新仪器设备。
总之,化学实验教学是整个化学教学的重要组成部分,学生创新能力的培养是化学实验的主要教学目标。化学实验室的建设与管理是一项长期、持续、发展性的工作。实现实验室科学化、规范化管理,提高实验技术人员水平,更新实验仪器设备等,才能在实验室的建设和管理上取得更好的成绩,为教学科研服务。
【参考文献】
关键词:操作能力;初中;化学;基本操作;教学策略
中图分类号:G421;633.8 文献标志码:A 文章编号:1008-3561(2016)31-0044-01
化学本身是一门以实验为主的自然学科,实验有利于深化学生对于所学化学知识的理解,增强学生的实践动手操作能力。特别是随着素质教育的普及,开展化学实验已经成为现阶段化学教学的重点。然而,不规范的操作可能增加实验的危险性,甚至危及学生的生命安全。因此,加强化学实验基本操作指导具有重要的意义。
一、开展安全教育,奠定扎实基础
安全是化学实验操作需要率先考虑的重要问题,所以,在开展基本操作教学时必须进行安全教育。在当前的化学实验教学中,教师大都先按照实验教材中的有关要求,将实验操作步骤和注意事项等内容直接灌输给学生,而很少对学生进行专门的安全操作教育,因而学生缺乏安全操作意识,可能使学生在后续课程学习的过程中出现安全事故。因此,在平时的化学基本操作教学中,化学教师必须进行安全操作教育。就具体的教学而言,学生首次进入化学实验室,化学教师需要让学生明确自己应该做什么和不可做哪些事情,同时还要了解和熟悉化学实验操作方面的安全规则,确保化学实验操作的安全性,避免出现安全事故。化学安全操作教育实际上就是一种培养和提升学生生存能力的教育,这主要是因为化学实验操作本身具有很大的危险性,某些化学试剂和药品具有易燃、易爆和有毒等特性。所以,帮助学生规避实验过程中的各种风险,是确保化学实验操作顺利进行的关键。虽然学生要认真听取教师的指导意见来规范自身的实验操作行为,但这并不意味着学生在实验操作过程中要畏首畏尾,而是要求学生在遇到疑惑时,及时同教师和其他学生进行沟通和交流,待一切不利因素消除之后方可进行实验操作,从而确保化学实验操作的安全性。此外,化学教师还需要引导学生合理安排实验操作时间,以使学生形成正确的实验操作行为和习惯。例如,在闻气味的过程中,不可直接将鼻子凑到待测物质上,而应该用手扇气入鼻;在化学实验操作完毕之后,要及时对各类实验仪器设备进行洗涤和整理等等。
二、加强教学指导,提升操作技能
在开展化学实验基本操作教学时,化学教师需要切实发挥自身的指导作用,切实做好实验操作的指导工作,以达到提升学生化学实验操作技能的目的。当前,初中化学基本操作方面的内容涵盖药品取用、物质称量和加热、实验仪器的洗涤和连接等。在该部分化学实验操作授课过程中,化学教师应该要求学生提前预习相关的教材,做到心中有数,接着在教师指导下自主进行实际操作,然后教师就各个学生的实际操作情况进行及时点评,及时发现和解决学生在操作过程中存在的各种错误行为。如此一来,在这种授课模式的指导下,学生会按照有关的安全操作规范进行实验,掌握实验操作技能。当前,部分化学教师认为化学实验课的管理难度比较大,这主要是由于学生对各种实验仪器充满很强的好奇心,他们会将自身的注意力集中于实验仪器本身,却忽视细心观察教师的演示操作,以致学生无法明确相应的实验操作内容,很容易在实践应用中出现差错。此时,化学教师就需要充分发挥自身的指导作用,采用即时拍照抓典型和操作比武大练兵等教学方式,提高学生的安全意识,充分激发学生参与化学实验的兴趣。例如,针对化学实验基本操作大练兵,化学教师可以先将本节课的基本实验操作要求告诉学生,接着,在接近下课的一段时间做好基本实验操作大比武活动,由教师担当“比武”的评委,操作正确加一分,错一处则扣一分,然后让大家比一比,看哪个学生最后所得的分数最高。这样,学生的化学学习兴趣会被极大激发,学习效果也比较理想。
三、延伸课堂教学,寓教于生活中
基本操作是化学实验的基础,为了确保化学实验操作的顺利进行,化学教师必须要引导学生熟记这些基本的化学实验操作要求,同时要鼓励学生将这些所学到的化学知识灵活应用到实际的生活中,以不断提升学生的实验操作技能。例如,在讲解完“化学药品取用”这部分基本操作内容之后,化学教师可以引导学生思考:日常生活中有哪些与我们所学的“化学药品取用”比较类似的行为,具体表现在哪些方面?有的学生说,在倾倒醋、酱油以及食用油等的时候,要将相应的标签朝向手心,并需要刮净瓶口的液体,这一点同化学液体药品的取用比较相似;也有的学生说,日常生活中衣服和餐具的整理等,均与实验药品的分类整理比较类似。
四、结束语
总之,新课改的推进,对化学实验教学提出了更高的要求。化学基本操作是学生开展化学实验的重要基础,其掌握的扎实度和熟练度直接关乎实验操作的质量和效率,否则可能因不合理的化学操作而引发安全问题。因此,为了确保化学实验操作的质量和安全,必须加强化学实验基本操作教学,提高学生的操作能力。
参考文献:
[1]曾亚平.初中化学实验教学改革与创新[J].中学化学教学参考,2003(12).
高校化学实验室是培养学生实验技能、开拓学生创新能力的重要场所,科学化、规范化的实验室管理对提高教学质量和科研水平有着至关重要的作用。本文从实验室制度管理、实验技术人员管理、实验试剂管理、实验仪器管理以及实验室安全管理等方面对化学实验室科学化、规范化管理进行探讨。
关键词
实验室;规范化;安全;管理
实验室是开展教学、科研、培养高素质创新型和技能型人才的重要基地,是学生验证科学理论,训练操作技能、培养科研能力的主要场所,同时也是高等院校教学实力的重要标志。随着实验室条件的改善和实验教学的加强,实验室管理工作日渐复杂,要求日益提高。如何管理好实验室,使其最大限度地发挥作用,已经成为高校管理工作中的一项重要课题。①而化学实验室易燃、易爆、腐蚀性、刺激性、剧毒性等危险物品居多,人员出入较为频繁,因此管理工作至关重要。近几年频发的化学实验室安全事故,更是提醒我们加强实验室管理刻不容缓。笔者作为高校实验系列人员,主要工作就是围绕实验教学以及实验室管理展开,有着多年的实践经验,本文就实验室管理工作谈一些具体的做法和体会。
1完善实验室管理制度,重视实验室技术人员队伍建设
实施实验室管理工作的首要任务是健全实验室规章管理制度,并认真贯彻落实。国家规定化学实验室应制定相应实验室规则及实验室安全制度,包括遵守国家对危险化学品的管理规定;实验室常用危险物品、化学试剂的性质、使用和处理方法手册;实验室废弃物处理条例等。随着我国教育事业的蓬勃发展,许多高校原有的规章制度并不能满足实验室的现状,如缺乏对实验室安全细节上的规定,缺乏生动的教材或者宣传方式,对制度的执行缺乏力度和持久性,缺乏常规评估和考核等。②因此,为了加强学校的实验室管理工作,使之更加科学化、规范化,我校除贯彻国家已有的管理条例外,还制定了《化学实验室规则》、《实验室安全防火管理规章制度》、《学生实验守则》、《实验室仪器损坏处理办法》、《实验室日志》、《化学仪器室管理员职责》等。对进入实验室的学生进行行为上的规范,增强学生遵守实验操作规范、爱护公共财物的自觉性,保护实验仪器设备,减少仪器的损耗,提高实验的成功率和安全性;同时对实验室的管理人员提出要求,使其明确自己的岗位职责,为实验室安全管理和实验教学提供更好的服务。实验技术人员作为实验室的一线管理者,是实验室管理不可或缺的一部分,其素质的高低直接影响着实验教学的质量。因此建设一支结构合理,具有优秀的专业技能以及强烈的事业心和责任感的实验技术人员队伍,对提高实验室建设管理,保证实验教学质量是非常重要的。我校的实验技术人员是通过正式的招聘程序,吸收学士、硕士、博士进入实验室管理岗位的。在正式工作之前都会进行岗前培训,一方面提高实验室技术人员的师德修养,培养其教书育人、以德修身的教学理念,同时注重培训实验室技术人员实验教学的专业知识和科学素养,提高实验教学质量。另一方面,重点加强对实验室技术人员管理专业知识的培训,请专业的管理老师授课,同时,充分利用网络多媒体信息技术,建立多渠道、多元化的培训模式,加强本校实验室管理和其他高校实验室管理的沟通与交流,学习先进的管理经验,取长补短。③正式上岗之后,定期各教研室也会组织安全管理讲座,为实验技术人员提供继续教育学习的机会,并将业务培训与实验教学的实践相结合,提升实验技术人员的素质,保证实验室管理工作顺利进行。
2加强实验室规范化管理,提高实验教学质量
在健全实验室规章管理制度、提升实验技术人员的素质的基础上,加强实验室规范化管理至关重要。实验室管理工作加强,实验室的作用和地位随之增强,就为开展实验教学工作提供了根本的保障。实验室的管理,包括实验试剂的管理、常用仪器和大型仪器的管理、环境与安全的管理等各种事项。
2.1实验试剂与药品的管理
化学实验中,有着大量的实验试剂,种类繁多、性质各异,其类别、数量、品质等关系到实验教学的质量,因此试剂管理是重要一环,应当引起足够重视。④化学试剂申报购买由专人负责。在本学期课程开始之前,各个实验课带教老师必须统计好实验所需试剂种类和数量,向专门负责药品管理的老师申报,老师根据上学期实验教学试剂剩余量和本学期实验教学的需要量,进行合理的归纳和分类,然后由科室主管教学的主任核实审批,最后购买。购买时要从有资质的正规药品销售公司购买,购买试剂上要标有名称、含量、产品标准、生产厂家、规格、生产日期及保质期等信息,入库需要验收和登记。对于验收合格的试剂分类存放。对于常见的药品试剂,按照其各自的化学性质分类后保存,比如氧化剂与还原剂,酸和碱等分开摆放;易潮解、易氧化的药品保存于电子防潮箱中;腐蚀性药品存储于腐蚀性化学试剂药品安全存储柜;毒麻药品、危险品置于专门的毒麻药品柜等。每个类别区域再根据各自特点及性质摆放,方便查找取用,比如无机物可按周期表、试剂的字头排列、阴离子排列来排放,有机物按官能团分类排放,指示剂可按功能、颜色排放等。⑤另一方面,对于配制好的试剂,按实验项目分类存放,在所有的装有化学试剂的容器上贴好标签,标明试剂名称、浓度、配制日期、保质期、存储方法、配制人等信息,以免在使用时出现混用或者存储不当的现象,从而导致不安全的事故发生。并将实验项目名称标记于柜门,以便下次准备实验查找。对化学试剂的领用要做好出库登记,填好领用人、试剂名称、数量等信息。危险品必须专柜存放、严格取用制度,确保人员和仪器设备安全。采取“五双”制度,⑥即双人管理、双本帐目、双把门锁、双人领发、双人使用,严格控制,对有剩余的危险品及时收回,防患于未然,要有安全意识。
2.2常用仪器和大型仪器的管理
化学实验所用玻璃仪器种类繁多,规格各异。烧杯、量筒、锥形瓶等均有不同规格,分门别类的收集在柜子里,并统计好数量规格,做好登记表,以方便找寻。破损的玻璃仪器单独收集,统一回收处理。对于大型仪器,必须建立大型仪器设备档案,包括采购与验收档案、仪器的管理档案等。仪器专管老师需对仪器名称、数量、生产厂家、规格型号、入库时间、入库地点、出库时间、领取人员、仪器编号和教保处编号等建立表格,做好新仪器验收登记,并存与档案室。另外登记教学仪器总分类账和明细账,并对日常仪器的使用、维修做好记录,同时及时做好破损仪器核销工作。
2.3环境与安全的管理
化学实验中常常会接触到易燃、易爆、有毒、有腐蚀性、有刺激性气味的化学药品,经常使用各种加热仪器,如电炉、电热套、酒精灯等,因此实验管理人员以及进出实验室的其他工作人员和学生必须在思想上充分认识安全问题的重要性,树立“安全第一、以防为主”的观念,事事都要把安全放在重要位置,决不能麻痹大意,关注实验室安全管理过程中的各个环节,从小事做起,营造一个绿色的、安全的实验环境。实验授课前,教员需向学生讲授实验室安全守则,加强学生安全防范意识,使其充分了解相关实验的安全注意事项,重视安全操作;学生实验时,需严格遵守各项操作规程,按有关安全规则开展实验,做好安全用电、用水、防火、防毒、防爆、防污染等安全防范工作;实验完毕,剩余试剂及时回收,妥善保存,实验废弃物不可随意处置,应分类集中回收,并定期交由有资质的公司处置,避免产生其他不安全事故或对环境造成危害,营造绿色化学实验室。另外,学生应清洗好实验仪器,整理好实验用品和实验台,值日生负责打扫实验室卫生,并必须检查实验室的水、电、气、门窗是否关好。经检查合格后,方可离开实验室。
总之,化学实验室的管理工作是一项需要不断完善、常抓不懈的基础性工作,对保障实验教学、科研有着非常重要的意义。通过多年的工作实践,笔者深刻地体会和认识到要做好化学实验室的管理工作,必须坚持以人为本的思想,不断学习,总结经验,努力提高自身的专业素质和管理能力,使实验室管理工作朝规范化、制度化、现代化的方向发展,确保实验教学和科研各项工作落到实处,努力使实验室管理工作迈上一个新的台阶。
作者:张俊娜 李明华 黄雁茹 何炜 单位:第四军医大学药学院化学教研室
注释
①王文安.加强实验室管理,促进教学水平的提高[J].科学教育,2005(9):109.
②邱琦,罗仲宽,吕维忠等.国内外高校化学实验室安全管理探究[J].广州化工,2010.38(5):273-274.
③韩宝庆.高校实验室管理队伍建设探析[J].吉林工商学院学报,2014.30(5):126-128.
④胡翔,张嘉杰.化学试剂管理与实验教学[J].实用医技杂志,2007.14(18):2482-2483.
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
关键词 化学实验 教学质量 问题 建议
中图分类号:G424 文献标识码:A
化学是一门以实验为基础的自然学科。实验的进行可以将比较抽象的化学原理现象比较直观地展现在学生面前,从而有助于学生形成系统的化学原理定律,也能很好地激发学生对新事物的好奇心、探究欲。此外,实验教学还能有效地训练学生的操作、观察分析、动手动脑思考等能力。然而,初三化学实验对于学生而言,更多的人觉得实验只是好玩、新鲜、有趣,对于有些教师而言,也仅仅只是可有可无的辅助课,并没有得到应有的重视,最终导致当前初中化学实验教学效率不高。笔者根据自己多年经验提出些许提高化学实验课教学效率的建议,对完善实验教学环节,提高化学实验教学质量具有一定意义。
1 实验课前准备充分,课后有效巩固
俗话说:凡事预则立,不预则废。只有课前做好充分的准备工作,开展实验时才能做到有条不紊,提高实验教学质量。实验课前,老师应该检查好相关的实验仪器、配置好相关药品溶液,从而保证学生不会因仪器药品不到位而停止实验。此外,为了保证能更好地解决学生在实验过程中遇到的问题,老师须得在实验前按照操作规则做一次预实验,以确定实验中操作流程、药品用量、浓度、反应时间以及反应结果现象等等,从而在教学过程中做到胸有成竹。
实验课前准备不仅仅指教师的准备,学生的课前预习准备同样重要。学生在实验前,须熟悉实验的操作流程、药品用量、浓度以及相应的急救措施等,确保实验能安全顺利有效地进行,防止常识性错误的出现(如:做粗盐提纯使用天平称量时将“左物右码”操作成“左码右物”等)。
学习就是不断接受新知识,不断巩固旧知识的过程,否则就会边学边遗忘。实验学习也是如此。因此笔者认为布置难易适中、具有典型代表性的且题量适宜的课后作业是普遍采取的方法但也是最有效的巩固旧知识的方法之一。①实例1:在演示完测定空气中氧气含量的实验后,教师可以布置相关思考问题,像红磷燃烧后产生什么现象,反应生成什么物质,其形态如何;打开弹簧夹后集气瓶内水面有无上升,如上升有无达到总体积的1/5呢,其原因是什么;红磷停止燃烧后瓶内有无剩余氧气等等。实例2:水中加生石灰,溶液温度为什么会升高,所得溶液中滴加几滴酚酞显红色的原因,向上述溶液中通入二氧化碳气体,溶液中出现什么现象等。
2 科学引导,兴趣导航,安全护驾
初中学生刚接触到化学,特别是化学实验,都会充满好奇心,觉得很有意思,然而当面对操作上的陌生,让很多学生都只能停留在“只可远观,不可近靠”的地步。笔者认为化学是一门可以充分调动和培养学生创新能力的学科,我们可以充分利用化学实验,激发同学们对化学学习的兴趣。比如:铁丝燃烧实验中,教师通过指导学生对燃烧前后铁丝的形状、颜色等观察对比,探究实验的目的及造成实验现象的原因,从而深化学生对实验的感官体验和理论兴趣,加强了学生对化学实验课的重视及热爱程度。②
如果在化学实验中操作不当或者药品用量不够准确,轻者会造成实验结果失败,重者则会造成安全隐患及相应的环境污染。因此在实验过程中,老师应该科学的引导学生,增强学生进行化学实验的安全环保节约意识和严谨的学习态度。如:硫在氧气中燃烧时,应先在燃烧匙中铺些许细沙防止燃烧温度过高,损伤燃烧匙;并且在瓶底加入少许氢氧化钠溶液,防止二氧化硫污染空气等。
3 落实多媒体实验教学方案
随着课堂多媒体的发展,应用多媒体模拟相关演示实验和实验室急救操作不再是夸夸其谈。虽然多媒体不能代替学生实践,但如果在实验课堂上应用生动形象的多媒体模拟辅助教学,将静态的抽象的内容比较直观地展现给学生,从而使得学生形成比较完整的理性认识,同时也能激发学生的学习兴趣,降低实验学习难度,增大实验课堂教学的信息量,优化实验教学过程,对于提高化学实验教学质量奠定可行性的实践基础。此外,利用多媒体模拟演示爆炸、毒性较大且不易控制的危险性实验可以大大降低学生实验过程安全事故的发生率,也能架起本校和名校名师沟通的桥梁,从而是学生在自己的学校、教室、办公室,分享到各名校名师的精彩讲解,提升自己的知识储备。如:在阐述物质发生化学变化时间有长短之分的时候,石油及天然气的形成、铜生锈等属于时间较长的化学变化,氢气爆鸣等属于耗时较短的化学变化,运用CAI课件演示这些变化现象解释化学变化源自分子原子间作用力、质量体积以及排列方式等原因将会比传统方法讲解更直观、有效,也更能激发学生对化学实验现象的探究兴趣。③
4 课堂实验分组团队完成,课后实验生活化
初中化学实验的进行一般是以班为单位,每班少则二三十人多则五六十人,每人独立完成一组实验对于一般的初中生来说是不可能的,很多实验都需要多人协同完成。如:在做“分子之间有间隙”实验之前,分组讨论,接着让学生动手做大米和黄豆的混合实验、酒精和水的混合实验等,引导学生通过讨论、查阅资料,通过直观现象理解“分子之间有间隙”这一基础知识,同时也能使同学们意识到团队协作的力量。④
化学源于生活又作用于生活。随着科技的发展,社会的进步,化学知识也广泛渗入到社会生活的各方各面。老师可以利用学生对新鲜事物的好奇心,结合教学内容试着将相应的化学实验拓展到日常生活中去。如“酸碱指示剂”实验可以让学生学会利用身边的花瓣、树叶、水果以及蔬菜等自己制作酸碱指示剂,这样学生不仅可以体会到所学的知识被应用到生活中的乐趣,也能通过自己动手,提高分析问题解决问题的能力,并且不断地探索追求,对于提高化学实验教学质量具有可行性的意义。
5 结束语
综上所述,在化学实验教学中老师应该以学生为主体,不断地总结经验,利用一切可利用的有限资源激发学生对新事物的好奇心,创新性贯彻实验教学思维,科学地引导学生探究新事物的本质及其反应规律,为完善实验教学环节,提高化学实验教学质量保驾护航。
注释
① 林炳成.对初中化学课堂教学实效性的探索[J].现代阅读,2013.3.
② 陶谋靖.对初中化学实验复习的两点意见[J].江苏教育,1985.5.
随着化学课程与教学目的观由面向少数尖子学生向面向全体学生的转变,化学实验从内容到形式上都发生了较大的变化,呈现出以下一些新的特点。
1.化学实验的趣味化
化学实验具有动机功能,可以激发学生的化学学习兴趣,这是人们的共识。但是过分强调“学科中心”的化学课程与教学,使化学实验的“学术化”倾向十分明显。国内外的各种调查显示,很多中学生对化学学习的兴趣正在明显降低,甚至一些学生放弃了化学学习。导致这一状况的原因是多方面的,但做了化学实验,是否就一定能够激发和保持学生的化学学习兴趣问题引起了人们的思考。因此,如何增加化学实验的趣味性,成了人们开始关注和研究的一个问题。
为此,人们创设了“趣味实验”这一新的化学实验形式,并注意总结、梳理已有的一些做法,使趣味实验系列化。如“火系列实验”,包括:“火山爆发”、“魔棒点火”、“神蜡自燃”、“纸炮”、“烧不坏的手帕”、“水面鞭炮”、“冰川上的火焰”、“燃烧出的文字或图案”、“滴水着火”、“火炭跳跃”、“火龙写字”、“神奇的烟灰”等;“水系列实验”,包括:“神壶”、“宝瓶”、“化学酒店”、“一杯几色”、“密写墨水”、“净水变色”、“寒来暑往”、“动物旅行”、“发射火箭”、“白花变成彩色花”、“水中火花”等。
2.化学实验的生活化
化学是一门实践性和应用性很强的科学,化学知识广泛深刻地渗透进个人和社会生活的各个方面,化学物质、化学现象、化学变化无时不在、无处不在。因此,贴近生活、贴近社会,成为化学实验改革的重要指导思想。
为此,人们创设了一些新的化学实验形式,如“生活化学实验”(香烟烟雾中的毒物的测定、温室效应模拟实验、白酒中甲醇的鉴定、印像实验、酒精燃料块制作实验)、“家庭小实验”等,以此使学生认识和理解化学科学对个人和社会的贡献和价值,对学生进行“科学的生活”和“生活中的科学”教育。
3.通过演示实验,培养学生的实验观察能力
观察是人类认识世界的开端和重要途径,是发现问题和解决问题的首要步骤,是学生学习化学知识的重要途径和方法。学生喜欢化学,往往是因为喜欢实验,而喜欢实验,主要是觉得化学变化的现象新奇好看。但喜欢不等于会观察,只有当他们通过训练掌握了一定的观察方法,才能培养浓厚的学习兴趣。教材上有许多演示实验,对学生来说有声有色很有趣,如:硫的燃烧、铁丝的燃烧、铁与硫酸铜的反应、水的电解、氧气的制取等等,教师对这些典型的演示实验应认真准备,成功演示,边演示边教给学生全面观察、重点观察、对比观察等观察方法。有些实验现象相近,或瞬间即逝,有些实验因外界条件的改变而带来现象、结论的改变,有些实验因操作顺序不同而导致不同的实验结果,等等,这一切都要求学生必须有一个科学、严谨的学习态度和全面、详实的观察能力。
3.1 通过设计实验,培养学生的创新思维能力
设计实验师提高实验教学质量,开拓学生智力和创造能力,培养学生创新思维能力的主要途径。我认为教师应有目的地选择一些实验及实验习题,要求学生按照实验目的要求,自己去设计实验方案,并动手去做。
3.2 通过课外小实验,培养学生分析问题和解决问题的能力
课外活动时课堂教学的延续和必要补充,是实施素质教育的重要阵地。教师只有引导学生走出课堂,才能使实验贴近生活,贴近社会;使学生自主探究生活、社会中的化学问题,解释、解决日常生活中的实际问题,拓展实验的功能。例如,摄影冲卷;化学小制作;对土壤成分的检测;对一些工厂排放出来的三废成分的分析及它们对自然界污染的情况;建筑、合成材料的性能和应用的了解等等。通过这些课外实验或调查活动,运用化学原理积极展开思维,就能逐步提高分析问题和解决问题的能力。
3.3 通过实验,向学生进行安全教育
关键词 初中化学;实验教学;实验能力;实验考核
中图分类号:G633.8 文献标识码:B
文章编号:1671-489X(2015)01-0109-02
化学学科是一门以实验为基础的学科,实验在化学学科中的地位毋庸置疑,许多地市也将实验操作纳入了中考考试范围,借以突出实验教学的重要性。但是很多学校在实验操作测试前的一至两周,让学生强化练习实验操作测试中规定的几个实验,不断地重复训练之后,学生确实能得到一个让人满意的实验成绩,但是这样的成绩其价值何在?如果变成其他的实验考试试题,学生又会交上怎样的答卷?
以2014年淄博市初中化学实验操作试题为例,淄博市共考查了18个化学实验,分别为:过滤粗食盐水;给试管中的液体加热;给试管中的固体加热;仪器的连接与检查装置的气密性;探究物质溶解时溶液温度的变化;配制50 g
10%的氯化钠溶液;用气密性良好的装置制取并用排水法收集一瓶氧气;用气密性良好的装置制取一瓶二氧化碳气体并验满;测定A、B溶液的pH并判断其酸碱;探究盐酸和氢氧化钠能否发生化学反应;探究盐酸的化学性质;探究碱的化学性质;探究纯碱的化学性质;蒸发一定量饱和食盐水;探究金属与酸的反应;探究金属与盐溶液的反应;观察化学变化的现象;探究酸碱指示剂在不同溶液中的颜色变化。这些实验操作中离不开以下基本操作:过滤、液体(固体)药品的取用、液体(固体)药品的加热、仪器的洗涤、仪器的连接、气密性的检查、物质的溶解、物质的称量、蒸发。所以只要学生学会最基本的实验操作,将学习化学的地基夯实,便可以以不变应万变。
以下是笔者在实验基本操作教学中的一些做法,与各位同行进行交流。
1 强化实验安全教育
在基本操作教学中,笔者第一课时的内容是安全教育。当学生第一次接触化学实验进行学习的时候,首先让学生知道进入实验室该做什么、不该做什么,了解必要的实验室安全规则。这里的安全教育实际上是一种生存能力的教育,因为化学实验是有一定危险性的,如何避免这些危险,则需要听从教师的指导,做到规范操作。但也不能因此而束手束脚,不敢尝试,若有想法,必须于教师交流,得到允许后才能实施。而实验过程中与同伴的合作、对实验时间的科学安排等则可以引导学生养成良好的实验习惯,尤其是实验结束后对实验仪器的洗涤整理更是这一习惯形成的重要载体。
2 强化实验基本操作的学习
淄博市张店七中使用的是鲁教版五四学制化学课本,化学实验基本技能训练安排在了八年级全一册课本中的第一、第二单元,包含了以下基本操作:药品的取用、物质的加热、物质的称量、仪器的连接与洗涤。针对这些内容,笔者安排了七节课:
第一课时:实验室安全和仪器的连接与洗涤
第二课时:药品的取用
第三课时:物质的加热(液体)
第四课时:物质的加热(固体)
第五课时:物质的称量(托盘天平的使用)
第六课时:物质的称量(量筒的使用)
第七课时:黄泥水的净化(过滤、蒸发)
这七节课的授课环节基本相同:1)看书了解注意事项;2)教师演示规范操作;3)学生模拟教师个别指导;4)实战演练;5)找错误。授课中采取以下方式。
1)即时拍照抓典型。学生喜欢上实验课,那种热情释放出来之后给人的感觉便是课堂秩序混乱,相信很多教师都有这样的感觉:实验课不好管理。学生对仪器药品充满了好奇,教师演示的时候他们的注意力早已被那些实验仪器所吸引,早就对实验操作跃跃欲试,教师的演示效果不理想。所以在每节课中,笔者都会寻找两类典型:一种是操作比较规范的,另一种则是出现典型错误的。找到之后拍照留念,及时上传到电脑作为当堂的达标训练:你认为以下操作中哪些有错?错在哪?相对于教师寻找的练习题而言,学生更愿意修改自己同伴出现的操作错误,当然谁也不想成为这种反面典型,于是在课堂中观察得格外仔细,课堂效率明显提高。
2)操作比武大练兵。在第一节实验安全课上,笔者便把实验基本操作的学习计划简单介绍了一下,并要求四个大组做好规划,因为每一节课留出十分钟的时间进行实验操作大比武,比武的内容便是当天所学的基本操作。要求每个大组推选一个选手、两个评委,当然每节课推选的人员必须不同。比武时选手操作、评委打分(本组评委不给本组选手打分),以十分为满分,错一处扣一分,同时必须说明为何扣分。其他学生做监督。这样七节课结束后,每个学生都有参与的机会,要么上台展示操作,要么充当评委,不论其身份如何,他都必须认真学习有关操作,否则小组的利益便会受到损失。
3 模拟测试强化基本功
七节课的操作学习结束后,笔者又安排了一节实验复习课和一节测试课。一个班六十一二个学生,即便是全校的化学教师都来充当监考教师,可能也得需要半天的时间,打乱正常的教学秩序不说,对于教师而言太辛苦,对于学生而言效果也不是最佳,最主要的是没有充分发挥学生的作用!因此,每个班由学生推荐了十个学生担任实验助理,实验助理的任务是:
1)协助老师对同学们的实验基本操作进行指导,增加老师的指导面;
2)在实验操作模拟测试中承担监考教师的职责,针对同学的操作进行评分,如有扣分需说明扣分原因;
3)每一个实验助理与本组的成员选择一个实验考题(事先制定了三道考试题:加热氧化铜和稀盐酸的混合物、将2 g食盐溶解在20 ml水中、过滤粗盐水并蒸发得到食盐),制定评分规则,并在班内交流完善,进而形成实验操作测试中的评分标准。
经过这些活动,学生在无形之中将所学的理论与实践相结合,完成了对知识的内化与提升,也将对化学实验的兴趣转化为学习化学的内驱力。经过这些准备之后,每个班在测试中低于9分的学生未超过5人。
4 将课堂延伸,从生活中寻找化学基本操作
实验基本操作是学生进行实验操作的基础,只有将这些基本操作烂熟于心,甚至在日常生活中都能有意无意地使用这些基本操作,才谈得上实验基本技能的提升。
学习了药品的取用之后,笔者提出了一个问题:生活中哪些操作与我们所学的“药品的取用”相似?其相似之处是什么?学生的回答有:1)倾倒花生油、酱油、醋等调料时,要将其标签向着手心,倒完后刮净最后一滴,且立即盖上瓶盖,并使调料瓶的标签向外――液体的取用;2)调味品如盐、鸡精等没有说明用量,取少量――固体药品的取用;3)洗盘子刷碗――仪器的洗涤;4)餐具的摆放,衣服的整理――实验室药品的分类整理;……
同样,学完过滤操作之后笔者又如法炮制,提出了下面的问题:生活中的“过滤”操作有哪些?学生的答案有:1)喝水的口杯中的纱网;2)豆浆机的滤网滤去豆渣;3)漏勺捞饺子,将饺子与饺子汤分离;4)水龙头出水处的纱网;5)家里安装的“纱窗”“纱门”,防止蚊蝇飞入;6)吃火锅时用漏勺捞菜,将菜、汤分离;7)熬中药时用纱网分离药渣和药水;8)捕鱼用渔网;9)空调出风口的空气清洁器;10)下水道篦子过滤垃圾;11)筛子筛米;12)做蛋糕时用的鸡蛋分离器,将蛋黄蛋清分离;13)香烟上的过滤嘴儿;……
通过寻找生活中的化学实验,学生对化学实验不再抱有神秘感,也不再惧怕化学实验,多数学生认识到化学实验与人们的生活真的是息息相关,在化学课堂上学习的化学实验的相关知识在实际生活中有着广泛的应用。通过在生活中有意识地操作,不仅能巩固一些实验基本操作的要点,而且能培养学生的变式思维,实现知识的活学活用,让实验基本操作成为学生在生活中的一种不自觉的行为。
参考文献
[1]王磊.中学化学实验及教学研究[M].北京:北京师范大学出版集团,2009.
[2]蒋毅民,梁宇宁,苏桂发,等.以化学实验竞赛促进实验教学改革的探索[J].教育教学论坛 2013(4):271-272.
[3]蔡毅飞,薛来,周娟.化学实验竞赛促进实验教学改革[J].实验室研究与探索,2010(3):139-141.
[4]冯建元.加强对中学生化学实验探究意识的培养[J].山西师范大学学报:自然科学版,2009(12):91-92.
关键词 教学观 探究能力 实验技能 人文精神
过去我们在化学实验教学中强调知识的掌握和基本技能的训练,学生具备基本的化学实验知识和技能是学习化学和进行探究活动的基础和保证,但这一传统教育思想远远不能满足当今教育对学生综合素质的需要。因此我对新课程化学实验教学功能有以下几点看法
一、化学实验可以充分体现以实验为基础的化学教学观
化学是与实验为基础的学科,化学实验为学生提供了最自主能动的实践活动形式。为学生创造了在亲身经历和体验中获得知识与技能、激发兴趣、培养科学精神的生动的学习情境。因此,在新的教育理念之下,我们应如何重新思考和理解“以实验为基础”的含义。
(1)以实验为基础的“实验”应该具有四重含义:即实验探究活动、是试验方法论、是实验事实、是实验史实。
(2)化学实验可以实现以上目标,同时化学实验能够贯穿于化学教学的始终。
新教材中正是通过“活动与探究”、“观察与思考”、“拓展视野”、“练习与实践”等栏目来体现以实验为基础的教学观。新课程对实验内容的选择注重实验探究活动,新教材在精选实验探究活动的同时,注重选择有利于学生学习实验方法的有关内容,并通过大量的实验活动为学生提供尽可能多的实验事实,以发挥实验室是在学生学习化学中的作用。同时,结合化学实验探究对学生进行化学实验科学史的教育,体现化学实验史对培养学生科学态度、科学情感、科学精神及科学价值观方面的作用。
二、化学实验可以发展学生科学探究能力
在以往初中化学教学中,我们更多的重视化学实验在激发学生的学习兴趣和培养实验操作技能方面的重要作用,这是无可厚非的。但坦率地说仅仅这样是不够的,化学实验是进行科学探究的重要方式,是学习化学、实现科学探究的重要途径,通过化学实验不仅可以增进学生对科学探究的理解,而且可以发展学生的科学探究能力。在实验探究的过程中,学生可以形成基本的化学实验技能,发展实验能力;反过来,化学实验技能和能力又是学生学习化学和顺利进行探究活动的基础和保证。因此,在化学实验教学中应当重视实验技能的训练和培养。将实验技能的训练与培养置于具体的实验探究活动之中,使二者有机的结合起来。换句话说,就是教师应引导学生把注意力放在实验探究活动上,在积极、主动的实验探究活动中,形成化学实验技能。在新化学课程中,有80%以上的实验要求学生亲自动手完成,50%以上的实验是作为科学探究的方式呈现的。新教材这样做是希望学生通过义务教育阶段化学课程中的实验内容的学习,不仅能激发起学习化学的兴趣,掌握实验的基本技能,而且能够逐步改变初中学生被动学习化学的倾向,初步形成科学探究的能力。
三、化学实验可以让学生学习基本的实验技能
我们知道,学生具备基本的化学实验技能是学习化学和进行探究活动的基础和保证。重视科学探究,转变学习方式并不是忽视基础,在化学新课程中,明确要求学生遵守化学实验的规则,初步形成良好的实验工作习惯,同时对实验技能提出具体的要求:
(1)能进行药品的取用、简单仪器的使用和链接、加热等基本的实验操作。
(2)能在教师的指导下根据实验目的选择实验仪器和药品,并能安全操作。
(3)初步学会配制一定溶质质量分数的溶液。
(4)初步学会根据某些性质检验和区分一些常见的物质。
(5)初步学习使用过滤、蒸发的方法对混合物进行分类。
(6)初步学习运用简单的装置和方法制取某些气体。
对学生进行实验技能的训练,是化学实验的教育教学功能之一,但不是唯一功能。过分强调实验技能的熟练化,进行专门训练的做法既枯燥,效益有不高,是需要加以扭转的。教师应当引导学生把注意力放在实验探究活动上,在积极主动的实验探究中活动中,形成化学实验技能,是实验技能的训练与培养成为实验探究活动的结果之一。
四、化学实验可以培养学生的合作精神和人文精神
“情感、态度、价值观”已作为化学新课程的教学目标被明确提出。课程标准要求的情感目标之一是“发展善于合作、勤于思考、严谨求实、勇于创新和实践的科学精神”,合作精神是科学实验成功的要素之一,对于中学生今后的发展也是非常重要的。在人文教育方面起着其他内容无法替代的作用。
(1)化学实验可以培养学生实事求是、严肃认真的科学态度,一切从客观实际出发,如实的反映实验中观察到的实验现象和化学事实。
(2)化学实验不仅为学生提供丰富的感性材料,同时还能引导学生用辩证唯物主义的观点来认识和分析化学事实,形成科学的世界观和价值观。
(3)化学实验可以培养学生关爱社会、关爱自然、与人合作的情感,在实验过程中经历成功与失败的情感体验,同时通过实验还可以的学生进行安全教育。
可以肯定,在科学教育中渗透方法、态度、价值、情感、责任等人文内涵,使学科知识与人文内容相联系,体现科学教育与人文精神的融合,是现代科学教育的一个重要趋势。
总之,只有发挥实验的教育教学功能才能落实化学新课程的总目标“提高学生的科学素养”,落实新课程的核心理念,“一切为了学生的发展”。
参考文献:
[1]刘知新主编.化学教学论.北京:高等教育出版社,2004
关键词:翻转课堂;虚拟实验室;化学实验;教学模式;支撑系统;
作者简介:徐妲,东北师范大学理想信息技术研究院在读博士,主要研究方向为虚拟仿真实验室、学习环境设计;;钟绍春,东北师范大学理想信息技术研究院教授、博士生导师,主要研究方向为信息技术与课程整合、数字化学习环境;;马相春,东北师范大学理想信息技术研究院在读博士,主要研究方向为教育软件、移动学习。
一、引言
翻转课堂(FlippedClassroom)是近几年国内外教育者们关注较多的教学模式之一,其基本思路是在信息技术的环境中将传统“课堂传授知识,课后完成作业”的教学过程彻底翻转过来,学生在课前通过观看教学视频、查阅资料、与老师同学在线交流等方式进行知识的学习;教师则利用大量课堂时间与学生进行交流、组织和参与小组活动、解答问题、指导学生完成作业等等[1,2]。实践证明,翻转课堂在激发学生学习兴趣、提高考试成绩和提升教师工作满意度等方面都具有促进作用[3,4]。
化学实验是中学化学学科的重要教学内容[5],但在实际教学过程中,由于实验课时不足、实验室开放时间有限等教学条件限制,以及受传统教学观念的影响,学生动手参与实验的机会不多,所以,实验教学效果并不理想。翻转课堂的教学模式给化学实验教学提供了一个新的思路:如果学生能够在课前完成实验相关知识的学习,就会减少教师实验课堂讲授时间,从而留给学生更多的时间进行化学实验、参与交流讨论和获得教师的指导,以解决学生动手实验机会少、实验时间不足的问题。
翻转课堂是一个较为理想化的教学模式,在实施过程中存在许多不确定的影响因素。除了教师的教学活动设计外,学生课前自主学习的有效性也是翻转课堂教学模式能否成功的关键,而这一环节恰恰是在教师的视线范围之外,在教师不在场的情况下学生是否真正参与了学习?学习效果是否有保证?学习过程中遇到问题怎么办?教师如何掌握学生的学习情况?以上都是翻转课堂实践者最为关心的问题。对于化学实验翻转课堂来讲,不仅要面对上述的问题,还需要考虑如何在课外缺少实验环境的情况下仍能让学生有效地学习和掌握实验操作技能方面知识。本文将在国内外已有翻转课堂实践者的经验基础上,针对化学实验课程的特殊性,对化学实验翻转课堂教学模式进行研究,设计并实现了相应的化学实验翻转课堂支撑系统,并结合具体案例来说明在该支撑系统中,化学实验翻转课堂教学模式的实施过程。
二、化学实验翻转课堂教学模式设计
(一)翻转课堂教学模式的关键环节
翻转课堂教学模式翻转了传统的教学流程,同时也撼动了传统课堂中教师的主体地位,形成了真正意义上的“主体—主导相结合”的教学方式,即学生是知识建构的主体、教师是教学活动的主导。翻转课堂教学模式下学生在课前进行自主学习并不代表教师就放弃了课前环节的控制权,整个教学过程还是在教师的全程设计和操控之下完成的,只是教师的角色和工作重心发生了变化:从原来的知识单向输出者转变为知识习得的引导和促进者。翻转课堂的教学结构如图1所示。
1.学习资源准备
学习资源就是指教师布置给学生的课前学习资料,学习资料形式可以有很多种,比如,最著名的翻转课堂实践者、美国科罗拉多州林地公园高中(WoodlandParkHighSchool)的两位化学老师乔纳森·伯尔曼(JonathanBergman)和亚伦·萨姆斯(AaronSams)采用了一款PPT录制软件自己录制的微视频,通过网络传递给学生,让学生回到家里学习;萨尔曼·可汗(SalmanKhan)———可汗学院(KhanAcademy)的创始人,在可汗学院的网站上提供了关于数学、历史、物理、化学、生物等很多科目的免费教学短片和课后测验,学生可以登录到网上进行学习,很多美国学校的教师直接采用可汗学院的视频作为自己课程计划的资源[6];FlippedLearningNetworkNing论坛中的来自美国威明顿的Paula认为,学习资源可以不局限于微视频,还包括文本材料、音频、视频资源等等,让学生根据自己爱好选择合适的资源进行学习[7];美国罗彻斯特的教师HeatherMaltzanMooney则提出,在翻转课堂中提供难度级别不同的学习资料,以满足不同水平、不同学习进度学生的学习需求[8]。
考虑到学生在课外的学习时间和精力有限,教师准备的学习资料不宜过多,尽量保证学生自主学习时间应该与以往的作业时间相当,不要给学生过多压力,尤其是教学视频,最好是十分钟左右长度的微视频。学生课外学习环境比较宽松,注意力很容易分散,为了保证学习的有效性,教师可以选取更为生动、更有吸引力或者任务型较强的学习资料。
2.课前自主学习
课前的自主学习是翻转课堂的关键环节,自主学习的成功与否关系到课堂活动是否能够顺利进行。但是,学生的课前学习活动不能被教师实时掌握,而且遇到的问题也不能及时得到解答,教师和学生之间的交互发生了“断层”现象。很多翻转课堂的实践者已经对这一环节开展了实践研究,并得到了很多宝贵的经验。下面列举一些值得参考的案例:
美国明尼苏达州斯蒂尔沃特市的石桥小学(StonebridgeElementargSchool)在数学翻转课堂实践中,学生在家观看课程视频之后,会接受3-5个问题测验,看他们是否理解了教学内容,并实时获得测验结果的反馈,教师则利用Moodle来观察学生在家的学习情况,了解学生是否参与了学习以及学习的效果。
密歇根州的东大急流城高中(EastGrandRapidsHighSchool)的AP生物学课程教师詹尼斯·霍夫让学生在家庭作业时间观看教学视频,针对视频进行简要的总结,然后,进入Google调查表回答上面的问题,她会根据这些来掌握学生们在学习中遇到的问题,并准备材料在上课的时候跟学生们一起讨论,或利用课堂时间来完成实验项目。
美国教师CrystalKirch提出了WSQ(Watch,Summary,Question)方法[9]。Watch代表“看”,指学生在课后观看教学视频,并回答教师预留的问题。Summary代表“总结”,学生在看完视频之后进行总结,教师根据学生总结的内容了解学生的学习情况,如果没有学会,教师会要求他们再看一遍;课堂上教师会组织学生们对他人的总结进行评价,同时讨论自己做错的东西。CrystalKirch认为,写总结的目的是:在家想和写,在学校读、说和听。Question代表“提问”,所有学生必须针对所学的内容提一个问题,该问题可以是自己在学习的时候遇到的困惑、关于概念的解释,或者认为其他同学可能会遇到的问题、老师可能会考的问题等等。CrystalKirch对自己的实践结果进行调查分析,学生们普遍认为,翻转课堂很有效,能够促进他们的学习[10]。
FlippedLearningNetworkNing论坛中的一位美国教师Bryan提出了与WSQ类似的VISA(View,Illustrate,Summary,Ask)方法。其中,View代表观“看”,学生在观看完视频之后需要填写指导笔记;Illustrate代表“绘制”,让学生绘制出自己的思考和学习进程;Summary代表“总结”,要求学生对视频内容进行总结;Ask代表“问”,让学生针对视频教学内容提出问题,如果学生认为自己对这个问题有很好的理解,可以写出自己的答案。如果学生在家里的学习需要家长帮忙,也可以扩展成VISAP方法,其中P(Parent)代表“家长”。
江苏省苏州市电化教育馆馆长金陵提出了“学习任务单”的方法[11]。所谓“学习任务单”,是教师设计的帮助学生在课前明确自主学习的内容、目标和方法,并提供相应的学习资源,以表单为呈现方式的学习路径文件包。学习任务单的设计包含学习指南、学习任务、问题设计、建构性学习资源、学习测试、学习档案和学习反思等多项内容,每个学生按照自己的步骤学习,取得自主学习实效,并帮助教师有效地组织起“翻转课堂”。
3.课堂活动
翻转课堂教学模式中,课堂活动是一个知识内化的过程。由于知识的习得已经在课前自主学习环节完成了,那么在课堂上,教师则从传统的讲台上走下来,深入到学生中间,组织学生进行协作探究、小组讨论、知识竞赛、完成课后作业等活动,并参与到这些活动中来,为学生提供有针对性的指导。
4.反馈与评价
反馈与评价在翻转课堂的实施过程中是十分必要的,因为它毕竟是一种新的教学模式,对传统的教学过程是一个挑战。虽然有很多成功案例说明了翻转课堂的优势,但是,不同类型的课具有不同的特点,不同的知识类型用翻转课堂是否都合适?如何做才能真正发挥它的效用?以上问题还需要在实践中不断地总结和摸索。所以,通过反馈和评价,教师们可以掌握到学生是否能够适应这种教学模式,从中发现问题并不断调整和修正教学策略。除了通过学生对翻转课堂进行评价,还建议多个教师可以参与课程互评,相互之间进行经验的交流,从而提升翻转课堂的应用效果。
(二)化学实验翻转课堂教学模式
化学实验翻转课堂教学模式与一般翻转课堂教学模式基本一致,都经历课前学习资源准备、学生自主学习、课堂活动、反馈与评价几个阶段。但化学实验课程的教学内容与普通知识类课程有些不同,它不仅包括定义、概念、原理等基本知识,还包括化学实验操作知识,实践性较强,操作类的知识需要通过不断的练习才能熟练掌握。教师提供的实验微视频等资源能够对学生们进行实验操作相关的概念、流程、注意事项、操作规范的讲解,并且有标准实验过程示范,但却无法提供操练环境让学生进行操作练习。“虚拟实验室”是指在计算机系统中采用多媒体、仿真和虚拟现实等技术实现的虚拟实验环境,实验者可以像在真实的环境中一样完成各种预定的实验项目[12],具有仿真性强、沉浸度高、不受时间空间限制、无需考虑实验药品和仪器的消耗等优点,是解决远程教育中缺乏实验环境等问题的有力工具。我们可以把虚拟实验室引入到化学实验翻转课堂的教学过程中来,为学生提供一个虚拟的实验环境,让学生在课外没有实验室的条件下也能进行实验操作的练习。
结合已有的翻转课堂以及虚拟实验室等工具的实践及研究成果,本文给出了化学实验翻转课堂教学模式的设计方案,具体如图2所示。教师首先根据教学需要,制作化学实验学习资源包,在课前发放给学生,其中化学资源包中有学生的学习任务单和其他辅助学习资源,此任务单参考了金陵的学习任务单概念,按照教师设计的自主学习流程将资源组织起来,供学生学习使用;学生根据学习资源包中的学习要求和相应学习资源完成一系列学习任务,并与教师和同学进行必要的交流,进行问题讨论等等;在实验课堂上,教师对课堂活动安排进行简要说明之后,学生进行分组实验,在实验过程中,教师观察学生们的实验情况、纠正学生的操作错误、解答学生的疑问、指导学生完成实验报告等等,或根据需要组织学生进行问题讨论、实验成果展示等活动;在课程结束以后,教师及时对学生的学习情况进行调查,一方面检验学生是否参与了有效的学习,另一方面收集学生对翻转课堂的体验和感受,并在教师之间展开探讨,对教学过程和成果进行经验总结,不断调整翻转课堂教学的实施方法。
三、化学实验翻转课堂支撑系统
化学实验翻转课堂的实施过程需要多种工具软件的配合,比如,录屏软件、在线交流工具、文件共享工具、在线测评工具等等,翻转课堂的有效实施需要大量的准备、计划和时间。为了减轻教师的工作负担,也为了能够给学生提供更好的学习环境,本研究设计了一套支撑系统,为化学实验翻转课堂的实施过程提供必要保证。
(一)功能定位
1.提供教学内容和资源
支撑系统需要提供与化学实验相关的基础资源,包括实验仪器、药品的介绍、实验操作规则演示视频、实验安全知识讲解等内容,以及跟具体实验相关的实验原理讲解、实验操作演示等工具。
2.提供虚拟实验环境
提供一个可交互的虚拟实验环境,学生可以随时随地进入到系统中进行虚拟实验。还能提供在常规实验条件下难以进行的实验,比如,进行一些带有危险性的实验,观察微观世界的物质运动与相互作用等等。
3.提供探究空间
科学探究是一种重要的学习方式[13],化学实验探究一般包括提出问题、猜想与假设、设计实验、进行实验、收集证据、解释与结论、反思与评价、表达与交流这八个基本环节[14]。课堂的45分钟一般很难承载如此多的步骤和内容。支撑系统能够为学生提供专题探究空间,指导学生进行实验设计、效果仿真、假设验证与结果分析,而无需考虑仪器、药品的损耗。等到学生的虚拟实验设计完成时,再到真实的实验课堂中去进行实验验证,与老师和同学们交流、分享实验设计过程和实验结论。
4.提供监控和指导
对学生的学习过程进行识别和跟踪,实时掌握学生学习情况,诊断他们在实验过程中遇到的问题,并提供必要的反馈和指导信息,辅助他们顺利完成实验操作技能的学习与训练,同时搜集学生在学习过程中的问题及时反馈给教师,使得教师能够根据学生学习情况动态调整教学策略,保证师生的教学活动是一个有效的“环路”。
5.提供交流空间
交流空间让学生们通过网络提出问题,或者针对某个话题进行讨论,与自己的同学和教师进行交流。教师则可以在交流空间中参与学生的讨论,解答学生的问题,及时地掌握学生的学习情况,并将有针对性的问题提取出来,到实际的课堂中讲解,对学生们进行个性化的指导。
(二)化学实验翻转课堂支持系统设计
化学实验翻转课堂支撑系统不仅仅是为学生提供一个虚拟的实验环境,更是一个虚拟的学习环境,将物理空间分散的教师和学生维系在一个以计算机网络为枢纽的虚拟学习空间中,支持学生的自主学习,拓展教师在课外的作用范围,有效地辅助翻转课堂的进行。本研究设计的化学实验翻转课堂支持系统包括在线课堂、交流空间和自主学习空间三个主要模块,具体如图3所示。
1.在线课堂
在线课堂分为教师端和学生端两个部分。教师端包括制作学习资源包、上传学习资源包、批改作业和学情监控四个功能模块。其中学习资源包是教师专门为翻转课堂的课下学习环节制作的学习资源,包括教师录制的微视频,还有一些相关的学习资料、化学虚拟实验学习系统内部资源链接和一些实验练习作业,供学生学习使用。
学生端包括下载学习资源包和提交作业两个主要功能。学生通过网络下载教师上传的学习资源包,然后进入学习,观看教师上传的视频、课件及其他学习资料,完成教师预留的练习作业并提交。
2.交流空间
交流空间是学生之间,师生之间的交流平台,其中包括了实验博客、论坛和即时通讯工具等模块。实验博客模块可以让学生把自己的实验成果和感想通过博客的形式记录下来,记录自己的学习过程,同时也可以设置共享,把自己的作品、心得或者问题分享出来供大家参考和学习;通过论坛,学生或者教师可以提出一些话题,大家一起进行讨论和探究,有利于学生之间、师生之间的沟通;即时通讯工具也是网络交流的一种载体,与论坛不同的是这是一种实时交流方式,沟通无时间延迟。
3.自主学习空间
自主学习空间是学生进行自主学习的环境,包含以下模块:
(1)实验基础知识。实验基础知识部分主要包括实验仪器、药品、实验操作规则以及实验安全知识的讲解和实验辅助资料。其中实验仪器、实验药品的讲解是以资料卡片形式存在的,实验仪器卡片包括了实验仪器的可视化模型、仪器功能介绍、使用规则说明、使用方法演示和错误的演示等内容。实验药品卡片包括了实验药品的可视化模型、药品的性质介绍、药品的形态变化、存放方式、取用方法、药品的用途等内容。实验规则是人们长期从实验室工作中总结出来的实验经验,是保证实验安全及实验顺利进行的前提。所以本系统添加了实验规则模块,让学生了解进行化学实验时,必须遵守的实验规则,辅之以过程动画演示。进行实验或者探究活动,安全始终是第一位的,所以,需要让学生建立安全意识,利用虚拟实验室中进行实验没有危险的特点,讲解安全事故的成因及危害。
(2)基本技能训练。基本实验操作的掌握是能够顺利进行实验的保障,新课标中对学生必须掌握的基本操作也提出了明确的要求,所以,该模块中包含基本操作的介绍,演示和练习。基本操作介绍模块包括基本实验操作的步骤和注意事项的说明;基本操作演示对标准的基本操作过程进行模拟,给学生提供良好的示范作用,其中演示包括真人录像播放和模拟动画两种方式,并在演示过程中配有讲解过程;实验操作练习是指提供实验操作环境,让学生不断进行实验操作练习,以熟练掌握基本实验操作过程,在练习过程中,系统对学生的操作过程进行监控,并根据需求给予必要的指导。
(3)同步实验。同步实验主要是与教材一致的实验内容,可以根据需要选择跟自己教学进度相同的教材,进入选择相应的同步实验。对于每个实验,都包含实验基本情况介绍、实验原理讲解、实验过程演示和虚拟实验练习几个环节。其中实验原理讲解模块有效结合了图片、影片、动画、教学工具软件等内容以辅助实验原理讲解。实验演示模块是标准的实验操作过程,一般采用真人录像的形式来让学生参考该实验的正确操作流程,并辅之以同步讲解,学生能够对实验过程播放进行控制,对操作过程复杂的部分可以重复多次播放观看;为了使用方便,对演示视频进行标签化编辑,可以根据需要直接从某个标签处开始播放,节省了视频查找时间。
虚拟实验练习模块为学生提供虚拟实验环境,系统能够对学生实验过程进行自动跟踪和记录,并给出指导信息。该模块分为四种实验模式:实验操作演示模式、带提示实验模式、不带提示实验模式和测试模式。其中,实验操作演示模式是指在虚拟实验环境中的正确操作流程演示,并提供讲解信息;带提示实验模式是指系统根据实验步骤,指导学生完成操作过程;不带提示实验模式是指学生自己进行实验操作,系统不按步骤指导学生的实验操作过程,但是,当用户出现错误操作的时候,系统给予提示和指导信息;测试模式是指学生以模拟测试的形式进行实验,过程中间系统不给出任何提示和指导,最后完成实验时,系统对学生的实验操作过程进行整体评价。
(4)专题探究。系统设置探究专题,每个专题都包括:实验指导、实验方案、探究环境和数据分析与总结。实验指导模块对探究实验的内容进行介绍,包括实验原理、实验目的和可能用到的化学知识的介绍。实验方案模块提供参考实验方案,包括问题的提出、猜想与假设、参考方案等。探究环境模块提供了探究实验所必需的实验仪器和药品,让学生在虚拟实验环境中进行实验探究。学生可以选择按某一方案进行探究,或者选择自主探究。如果选择按照某一方案进行探究,则系统按照规定好的操作步骤,提示学生进行下一步操作,直到实验结束;如果是自主探究,则系统不强制,只是在必要时对学生的误操作进行提示和指导。表格等数据分析工具是供学生分析和讨论时使用的。如果学生是按照系统提供的方案进行的自主探究,则系统会自动提供探究表格和数据变化流程。
(5)考试与练习。目前,很多省市都把基本实验操作考试成绩纳入到中考成绩当中,所以,对实验操作考试的练习也尤为重要。根据历年来常考的实验操作考试真题,系统为学生提供虚拟实验操作考试的练习环境,包括正确的实验流程演示和自由操作两个模块,让学生进行操作考试练习,并对学生的操作过程进行诊断、分析和指导,通过多次练习让学生准确掌握考试要求的实验操作方法和基本实验流程。针对实验操作考试的形式,建立一个虚拟实验操作考试环境,具有倒计时、模拟出题、考试评分等功能,提供基本的实验仪器与药品,让学生在“真实”的实验环境中进行考试,在考试结束时,对学生的操作过程进行评价,以有效提高学生实验操作技能,增强学生实验考试的自信。
(6)自由实验。自由实验模块提供的是完全自由的实验环境,没有固定的实验目的、意义等内容,学生可以根据自己的需要随意设计实验、进行实验操作练习、观察实验现象等,系统提供初中化学实验室必备的化学仪器、化学药品,以及一些常用的其他辅实验资源,还有一些诸如图表、化学计算器、文本框工具来辅助实验活动的进行,给学生充分自主的空间进行实验。学生可以将实验过程保存起来,以便下次继续进行实验。
(7)生活实验。生活实验属于课堂实验的拓展部分,提供与学生所学的实验知识相关的生活化学实验,把学生所学的书本知识有效地转化成日常生活经验,让学生了解身边的化学,激发学生的兴趣。
四、化学实验翻转课堂教学设计案例
以九年级化学第五单元课题1《质量守恒定律》为例,说明在化学实验翻转课堂支撑系统中翻转课堂的教学设计过程。
(一)教学内容与目标分析
质量守恒定律是初中化学中的一个重要定律,是从定量角度研究化学变化的基本依据,是学生学习化学方程式的基础,也是学习化学知识的重要基石[15]。该节课的教学内容包括质量守恒定律的涵义、质量守恒的原因及其应用和化学方程式的书写。通过一系列探究活动,引导学生从量的方面去研究并得到化学反应的客观规律,从微观角度使学生充分理解化学反应中质量守恒的原因[16]。
通过该课题的学习,由实验探究认识质量守恒定律,了解常见化学反应中的质量关系;从微观角度解释质量守恒定律并认识化学反应;培养学生严谨求实的科学精神;让学生学会从定量的角度认识化学反应,认识到对于化学反应不仅仅是定性研究,还要进行定量的描述;认识反应物与生成物的质量守恒关系,从而解决实际生产、生活中的化学反应的物料等相关问题[17]。
(二)翻转课堂教学过程设计
教学设计过程依照化学实验翻转课堂的过程进行,也遵循课前学习资源准备、课前自主学习、课堂活动和反馈与评价四个阶段,流程图如图4所示。
1.课前学习资源准备
教师利用化学实验翻转课堂支撑系统制作学习资源包:首先,制订实验教学计划,根据需要录制微视频片段,并查找和搜集所需资源;其次,布置学习任务单。学习任务单将资源、环境和工具按照教师设计的流程链组织起来,。当教师把学习资源包中的内容准备好之后,打包并上传至服务器,学生则在电脑上下载学习资源包,进行学习。
2.课前自主学习
学生从网络上下载学习资源包,按照学习任务单的内容进行学习,同时学生可以进入交流空间和老师或者其他同学去探讨自己的实验过程和实验现象等等。学生学习完毕之后提交填写好的学习任务单,完成课前学习内容。系统也自动记录学生虚拟实验操作过程中发生的错误和问题,一并提交上去。学生在学习过程中,可以到自主学习空间的其他模块下面进行基础知识的学习和基本技能的训练。
3.课堂活动
在课堂上,教师带领学生们进入真实实验室进行实验。教师首先简要交代下实验注意事项和本课的安排等内容,学生开始实验。
通过课下的练习,学生已经基本上知道了本次实验的内容和做法,并带着自己学习和练习的结果,以及学习过程中遇到的一些问题进行实验。在实验室中,学生直接按照自己的虚拟实验设计流程进行真实实验,观察真实的实验现象,填写实验报告。极大地提高了学生动手实验的动机和效率,加深了学生的印象,同时也节省了实验知识学习和实验准备时间,让学生更专注于实验操作过程和实验结果的讨论。由于安全问题(白磷燃烧有毒),可以安排学生只进行实验一“铁和硫酸铜溶液反应前后质量的测定”和实验二“碳酸钠粉末与盐酸反应前后质量的测定”。教师则可以随堂检查学生的实验操作过程,解答学生在实验过程中遇到的问题,同时引导学生们积极展开思考,甚至提出更好的实验方案,并进行实际验证。
等到大家实验完毕之后,教师参考虚拟实验学习系统的学情统计、交流空间和实验课堂的情况,带领大家讨论实验过程中遇到的问题和实验心得等,尤其是碳酸钠粉末与盐酸反应前后质量的测定实验中要考虑CO2气体的收集问题等等,让学生深刻理解化学实验严谨和周密性。
4.反馈与评价
教师对学生的情况进行调查,并分析翻转教学过程中的收获和问题,以为下一次实践提供参考。
五、总结