前言:一篇好文章的诞生,需要你不断地搜集资料、整理思路,本站小编为你收集了丰富的化学实验小论文主题范文,仅供参考,欢迎阅读并收藏。
【关键词】开放式化学实验实验教学创新能力
Abstract:ObjectiveTomotivatethestudents''''interestsandcultivatetheirabilityofthinkingandoperationandinnovation.MethodsThenewpatternofopenexperimentteachingshouldbeconstructedbystudenteccentric.Theexperimentcontent,process,optimaltimeandassessmentofachiemementwereresearched.ResultsIdealeffectwasobtainedthroughthismethod.ConclusionTheabilityandoriginalityofinnovationwereimprovedforstudents.
Keywords:Open;Chemicalexperiments;Experimentteaching;Innovationability
化学是一门以实验为基础的自然科学,实验是化学教学中相当重要的一个环节。实验教学能为学生正确认识物质及其变化规律提供实验事实,可以帮助学生形成化学概念,理解和巩固化学知识,培养学生观察问题、分析问题、解决问题的能力,使其初步掌握一些常用的化学实验技能,并可培养学生实事求是、严肃认真的科学态度和科学方法。实验室是实施素质教育、培养学生实验能力的主阵地之一[1,2]。决不是验收时必须的摆设,实验课更不是教学的点缀。要对化学人才培养模式、教育内容和教学方法等进行改革,首先就要改革传统的验证式实验教学模式。
1开放式实验教学简介
传统的验证式实验教学只重视对课本理论知识的验证,过多地强调实验的结果、结论,而忽视了实验的设计、方法、步骤和过程,不注重培养学生的创新精神和科研作风。首先在实验教学方法上教师过于拘泥形式,通常是准备甚至调试好实验装置和仪器,编写好实验指导书,设计出实验报告框架,让学生按照已有的设计和统一的方法操作,把数据填入统一的表格,并按给出的计算公式处理数据,得出结论。这样做严重束缚了学生的积极性和创造性,对培养学生独立分析和解决问题的能力十分不利。其次在实验教学组织安排上不合理,影响了实验效果。由于受仪器设备数量少、器材药品耗损大等因素的影响,实验通常都是分组进行,不能保证每个人都动手,更谈不上对实验操作能力的培养。此外,由于仪器、设备、教材的更新跟不上社会生产发展和知识更新的步伐,现行教材涉及的一些实验方式呆板、内容陈旧,难以调动学生的积极性,主观能动性难以发挥[2]。
开放式实验教学是改革传统的验证性实验教学的有效途径,其目的在于让学生在掌握有关知识和技能的同时,拓展知识面。获得较高的创新意识和创新能力。将教师由传授型转为指导型、将学生由被动接受验证型转为主动参与探索型,进一步提高分析问题、解决问题的能力,促进教学质量的提高。
2开放式化学实验教学的内涵
开放式化学实验教学是针对传统化学实验教学封闭性的弊端而提出的,它已经成为当前高校实验教学改革的必然选择[3]。它不光指实验室的开放,还指实验教学内容的开放、实验教学方法的开放、实验教学评价的开放等不可缺少的内涵。所以实行开放式实验教学,首先一定要充分深刻理解它的内涵。
2.1实验时间开放
开放式化学实验教学,首先意味着实验时间的开放。实验时间开放又包括两层含义:第一,学生进入实验室的时间开放;第二,学生做实验的时间时数开放,也就是每项实验在时间长短上没有限制,每个学生可以根据自己的实际情况进行实验。
2.2实验内容开放
从实验内容和学科发展的关系分析,开放式化学实验教学的教学内容应具有与时俱进的特点。开放式化学实验教学应及时根据现代科技发展的新知识、新技术和新的实验方法而发展,以先进的实验内容吸引、激发学生的求知欲。其教学内容应具有很强的实践性,与社会生产实践密切联系。教师要经常参与来自社会的实践课题,并使其及时转化为实验内容,从而使学生也参与到实践课题中来。这样既充实了实验内容,又锻炼了学生的实践能力,使课堂理论与实践密切结合。
2.3实验教学评价开放
对学生实验能力的评价,不能只重视实验的结果,更要重视实验的过程,特别是实验过程中学生所表现的独立分析问题、解决问题的能力及创新意识等等。对学生的化学实验考核要全面考核学生的实验能力,包括:学生的动手能力、思维能力、创造能力、设计能力、查阅资料的能力、提出问题的能力等等,在开放实验中有独特见解和创新的应给予较高的评价。这样不仅使我们对学生的评价公开公正,并且使学生的创造性得到极大的发挥。
3改革传统的实验教学模式刻不容缓
化学实验课的目的在于使学生加深对化学理论知识的理解,熟练掌握化学实验操作技能,提高分析问题和解决问题的能力,培养学生的创新思维和创新能力。但是,传统的化学实验教学模式局限于验证一些理论,很少让学生自己去创造、设计,教学模式基本上是“填鸭式”的。学生只需要按照实验步骤一步步做,实验往往比较顺利,不会遇到很大的困难。这样的实验中,学生处于被动的地位,对一些实验原理、方法往往掌握得不够透彻,抑制了其创造性的发挥和个性的发展。因此,改变传统的实验教学模式刻不容缓,势在必行。
4开放式综合设计性实验的实践和改革尝试
为了激发学生学习的积极性和开创精神,培养他们理论联系实际和独立分析问题解决问题的能力,在学生掌握了无机化学、分析化学及有机化学的基本理论知识和技能后,教师结合学生所学专业进行选题。例如:超声波提取植物中草药总黄酮及鉴别研究、超声波提取植物中草药总黄酮及清除羟自由基作用研究、紫茉莉红色素提取及其稳定性研究、药物有机合成、化工中间体有机合成等,笔者对部分导师组和非导师组学生(因为报考导师组学生过多,而招生名额很有限,没有被录取的部分学生也强烈要求来做实验)进行了开放式综合设计性实验的改革尝试,主要分四个阶段。
4.1第一阶段:布置设计实验的题目由教师将多个难易不同的实验题目列出发给学生,每位学生可以任选一个自己感兴趣的题目,并且将实验室所具备的条件(如药品、仪器、设备等)告知学生。学生根据现有实验条件设计分析方案,如有特殊要求也可提前向教师提出申请。实验室尽可能为学生提供条件。但为了安全起见,有毒药品一律不予提供。
4.2第二阶段:设计实验方案学生拿到题目后,可以针对选定的实验题目,查阅有关的文献资料,运用所学过的理论知识和基础实验知识,写出初步的设计方案,包括①实验原理;②所需药品以及所需溶液的配制方法;③所需要的仪器、设备;④具体的实验步骤;⑤实验数据的处理方法;⑥参考文献。设计方案完成后,交给指导教师审阅。教师认为设计方案合理可行且实验条件具备后,学生即可进入实验室实施设计方案。
4.3第三阶段:开放实验室,实施实验方案实验室在双休日和节假日实行全天开放,学生在设计好分析方案后,在开放时段内随时可以进入实验室,完成设计实验的内容。教师只是适时地给予启发性的提示,以充分发挥学生的主观能动性。学生在实验过程中,独立思考解决问题,不断改进和完善实验方案,从而以最简单、最经济的方法得到最准确的实验结果。
4.4第四阶段:写出研究论文或实验报告学生完成设计实验后,整理原始数据,分析实验结果,写出研究论文或系统性实验报告,系统性实验报告包括实验目的、实验原理、实验所需试剂和仪器、具体实验步骤、数据的处理、结果讨论及误差分析。从理论上分析实验过程中所出现的现象,并对开放式综合设计性实验做出总结。
5开放式综合设计化学实验实践的思考
5.1开放式综合设计性化学实验要充分发挥教师的主导作用开放式综合设计性化学实验的选题非常关键,要求教师了解化学在各个学科中的应用及其发展动态,给出既有基本操作,又具有设计性、研究性,符合实验教学规律的题目。由于题目多样化、综合化,在实验过程中学生会提出各种各样的问题,教师要应付自如,必须具有扎实的理论基础和较高的动手能力,对每个实验都要了如指掌,并不断地提高业务水平。因此,开放式化学实验教学对教师的要求更高了。
5.2开放式综合设计性化学实验存在的问题通过开放式化学实验教学的实践,笔者探索出了一条实验教学的新途径,提高了学生的全面素质,充分发挥了实验教学的特殊功能,使实验教学与国际上通行的教学方法接轨。笔者的教改,使学生成为最大的受益者。同时,该项实践也引起了我们深深的思考:由于高校中普遍重视科研和课堂理论教学,教师对实验教学投入的精力很少,这很可能导致实验教学水平下降。由于开放式综合设计性实验所需的药品及仪器很多,对实验室管理体制如何适应新的实验教学模式也提出了新的要求[4]。开放式综合设计性化学实验题目较多并且全天开放,教师及教辅人员工作量如何计算,这些都是有待于我们着力解决的问题。要营造开放实验教学的大环境,只有全面实施学分制,学生才能有真正自主地进实验室做实验的时间保证。
6结束语
化学实验实行开放式实验在部分导师组和非导师组学生中试点实施,已取得较好的成绩,学生公开发表了许多论文,部分论文还荣获广西高校化学化工类论文及设计竞赛二、三等奖及鼓励奖;学生组队代表学院参加实验技能竞赛荣获广西高校化学实验技能竞赛奖。通过化学实验教学方法的改革,编写新教材,开放实验室,安排设计性、综合性及研究性实验,给学生提供了更多的实践条件,扩大了学生的视野,拓宽了学生的知识面。学生变“要我做”为“我要做”实验,大大激发了对实验课的学习积极性,激励了研究化学的热情。开放式化学实验教学虽然已取得了一些成果,但受到硬件的制约,对师资要求提高了。开放式化学实验教学值得借鉴和推广。最近,我院已经出台有关开放实验室的系列文件和制度,学生可以申请进入开放实验室自主进行科学研究,这将进一步极大地推进我院开放式化学实验教学的改革。
【参考文献】
[1]黄锁义,陆海峰,潘祖光,等.民族医学院校化学实验教学改革探索[J].实验室研究与探索,2004,23(12):65.
[2]路丽华,李晓晔,尉琳琳,等.化学实验进行开放式教学的研究[J].山西医科大学学报(基础医学教育版),2004,6(3):288.
实验教学效果评价是有效实施实验教学质量监控体系的基础。合理、科学、规范的实验教学效果评价方案有利于实验教学条件的改善,有利于实验教学过程包括实验教学的理念、方法与手段、实验教学项目、内容安排等环节的优化;有利于促进实验管理的科学化。评价指标体系是评估当中的核心和依据,指标体系的好坏将直接影响评价的结果。一个好的指标体系应遵循科学性、客观性、可操作性、简易性、有效性五个基本原则。
2结果分析
从评价结果可以看出,通用化学实验技术课程教学改革取得了较大的成效,85%的学生对实验的课程总体评价好。80%以上的学生学习兴趣浓厚,积极主动,认为实验课对自己的学习、实践能力很有帮助。认为实验成绩评定公正、科学,觉得实验考核内容好、形式合理。对教师的授课满意度较高,91.9%认为教师很称职。80%以上的学生对实验条件觉得满意,其中对实验药品、试剂准备齐全和正确认同度最高,但对实验仪器设备的先进性、完好率和配套数认同度较低。85%的学生认同实验课程的授课计划,认为实验内容新颖、合理、综合性强为77.30%,50%以上学生认为实验内容难度合适。
但近50%的学生认为提供选做或设计性、开放性实验的机会较少,近20%的同学认为提供选做或设计性、开放性实验的机会太少,这在2011级同学占的比例更大。大多数学生认为教师和实验条件对实验教学效果影响最大,其次是实验内容。认为实验内容在新颖、综合性等方面还要进一步加强。学生对教师认真批阅实验报告、及时解决出现的问题认同度也较低,学生提出老师上课尽量不要离开实验室,教师要提醒预习,多开设结合实际的设计性实验,定时开放实验室,实验药品、试剂配套数要充足等建议,这些正是实验课程要加强的。实验教师除了对实验内容及仪器设备的使用很熟悉,更要在实验教学中善于培养训练学生的动手操作能力,能对学生进行正确积极的指导、纠正。提倡实事求是的作风,认真批阅实验报告、及时解决实验中出现的问题。近70%的学生认为提供选做或设计性、开放性实验的机会较少或太少,这给我们敲了警钟。
3改革方向
针对学生建议及分析结果,得出改进方向。
(1)实验室要加强管理,尽可能开放实验室。
(2)实验药品、试剂配套数量要准备充足齐全,环境整洁美观,保证实验安全、有序顺利进行。
(3)考虑教学资源有限,引导学生利用网络资源,弥补开放性以及课堂学时不足、练习不够等问题。
目前生物化学实验教学依附于理论教学,而不是作为一门单独学科进行教学,学校、老师和学生对生物化学实验教学重视不够。生物化学实验教学内容设置简单,以验证性实验为主;实验教学方式机械简单,主要表现为教师准备、讲解,学生依样画葫芦。目前的生物化学实验教学不利于学生培养,谈不上应用能力的培养,更谈不上科研素养的培养。问题主要表现在:
1.生物化学实验教学投入不够:
湖南理工学院生物工程专业为2005年新设专业,一切从零开始,实验设备不够,无法满足现代生物化学实验教学要求。实验设备台套数不够,限制了学生单独操作实验设备的可能,例如层析系统、常压色谱仪和高效液相色谱仪各一台,很难让每位学生单独操作。
2.生物化学实验教学内容陈旧:
由于生物化学实验教学经费投入有限,生物化学实验设备单一,导致生物化学实验内容设置只能以验证性实验为主。比如运用分光光度计测定物质的含量,设置的内容太多,几乎一半实验均需要使用分光光度计。这样的实验内容设置,根本无法满足学生对生物化学基本理论、基本概念的理解,更谈不上能力的培养。
3.教学过程中学生参与性不强:
实验前预备室教师做好一切准备工作。课堂上实验教师先召集学生讲解操作步骤等等。然后学生按照实验教师的讲解一步一步完成实验内容。实验完成后,教师指导学生处理实验结果,分析实验问题。一切均由实验指导教师包办。学生不用思考,只需要机械地完成一切,久而久之,学生不再思考,更谈不上在实验过程中发现问题和解决问题。如此教学方式,必将影响学生对实验课的兴趣,不利于学生能力的培养。
二、生物化学实验教学改革内容。
针对上述问题,湖南理工学院在多方面采取对策,对生物化学实验教学进行了改革,具体改革内容如下:
1.加大生物化学实验教学投入。
加强实验室基本建设,首先从实验场地建设入手,学校加大实验场地建设,为生物工程专业建设了大量实验室,保证了实验教学场地,目前建立了包括生物化学实验分室在内的大量实验分室。在进行场地建设的同时,连续多年对生物化学实验教学仪器进行投入,购置了包括5台液相色谱仪在内的大量实验教学仪器,使生物化学实验教学内容改革成为可能。近几年来,湖南理工学院不仅在实验室硬件建设方面增加了财力投入,同时在实验室人员配置上也投入人力,把教学能力强的教师配置到实验教学上,把实验教学放在一个前所没有的高度进行建设。
2.改革生物化学实验教学内容。
生物工程专业在改革前生物化学实验40学时,实验内容主要以验证性实验为主。通过改革,把生物化学实验从40学时调整为96学时,把实验教学内容将生物化学实验调整为以验证性实验为基础,以综合性实验和设计性实验为主要教学内容,重点突出综合性实验和设计性实验的实验教学内容设置,以此为基础进行生物化学实验教学。结合教师专业方向特点,我们在生物化学综合性和设计性实验设置上主要以生物大分子的分离提纯与活性测定为主。事实证明,综合性和设计性实验的开设,激发了学生的学习与研究热情,越来越多的学生主动申请进入教师课题组从事科学研究工作。考虑到学生的学习热情,我们在改革生物化学实验教学内容的同时,结合学院每位教师的科研工作,开设了生物化学创新性实验,以期学生获得进一步提高。比如2011级生物工程专业生物活性镇痛肽的合成与活性研究课题小组,在该文作者的指导下,通过Fmoc固相多肽合成、高效液相色谱纯化、复性体系二硫键形成等方式合成生物活性多肽,将活性多肽在动物模型上进行镇痛活性研究,发现合成的镇痛多肽在动物模型中具有良好的镇痛活性,该实验结果通过该文作者整理,发表在SCI杂志“Protein&PeptideLetter”杂志上。通过创新性实验开设,学生解决问题的能力越来越强。为本科生将来进入实验室从事研究工作实现无缝对接打下了坚实基础。
3.改革生物化学实验教学方式。
传统生物化学实验教学由教师主导,学生被动接受,学生缺乏主观能动性,缺乏参与性。目前我们通过改革,将教师从主导地位改为从属地位,而学生则从从属地位变为主导地位,教师只安排实验项目,也就是出题。学生则从实验设计、实验准备、实验过程到实验结果分析全部自己解决,并且每次实验完成后学生均应该能够提出问题,教师则和学生探讨实验问题,学生的实验操作技能和实验成功率得到了极大提高。同时也使学生了解了一个实验的全部内容,为学生研究性学习,为学生将来进入社会参与工作或者将来从事研究工作打下坚实基础。
4.改革生物化学实验考核方式。
针对传统生物化学实验只注重实验理论考试和期末实验考试的做法,湖南理工学院采用全程考核的方式对生物化学实验进行全程考核,也就是实验的全过程都是考核过程。对每位学生生物化学实验成绩的评定,采用平时实验成绩、实验报告和实验考试成绩相结合的办法。平时实验成绩占比50%,平时实验成绩根据每位学生每次实验的准备情况,实验过程中各种仪器设备操作规范性,实验结果的准确性,甚至包括实验过程中试剂称量、溶液配制等实验习惯性动作进行综合评定,每次实验完成现场给出平时成绩;实验报告占比20%,实验报告的撰写是学生对自己实验过程以及实验结果的重要总结,体现学生分析归纳总结能力,同时也是对学生将来从事研究工作,撰写研究论文和研究报告的重要训练,故有必要将实验报告的撰写考核单独列出,予以评分,使学生重视实验报告的撰写;实验考试成绩占比30%,实验考试成绩和传统实验考核一致,但比重显著下降,实验笔试成绩占实验考试成绩的20%;实验操作考试占实验考试成绩的80%。通过实验考核方式的改变,督促学生在生物化学实验过程中全身心投入,认真对待每一次生物化学实验,认真对待每一个实验的全部细节,认真做好每一个生物化学实验。由于考核方式的改变,只有那些从头至尾认真对待生物化学实验的学生才有可能获得高分,大大调动了学生对生物化学实验的积极性和主动性。
三、结语
预做实验
教师不论带了多少轮实验,在新的一轮实验教学前都必须亲自按实验步骤预做一次,目的是:测试仪器的工作正常、检验实验药品的有效性、进一步熟悉实验过程。例如在无机和分析实验中用到的化学药品较多,有些药品容易失效,如果实验教师没有提前预做实验,失效的药品就有可能导致实验的失败。例如:在铁矿石全铁测定实验中,还原剂氯化亚锡配制如果方法不当或配置后放置时间较长就会失效,起不到还原效果。
强化实验预习,做到实验过程中得心应手
化学实验的目的通常是验证某理论知识、锻炼学生的动手能力、训练学生的创新及综合运用知识的能力。化学实验通常步骤繁琐,实验过程中仪器使用及安全方面的注意事项较多。因此,实验教师应加强对学生实验预习情况的检查,以查看、提问、纠正错误和讲评的方式检查实验预习情况。课前实验教师快速浏览学生的预习报告,对于哪些预习报告内容不全、写作不规范的同学,将不允许参加本次课的实验。教师以“提问-问题回答”的方式讲解实验内容,包括实验目的、原理、操作步骤及结果处理等过程,并将学生的回答情况计入本次实验成绩的一部分,让学生意识到实验预习的重要性。通过预习及教师的讲解,学生们了解了整个实验环节,在实验过程中他们就会去主动思考,发现问题并提出自己的观点,使实验能够有序、安全、顺利地进行,从而提高了实验的教学效果。
加强实验过程的指导,是保障化学实验教学质量的关键
1对学生操作正确指导,培养动手能力
实验指导教师是实验教学的组织者和引导着,实验的过程重在培养学生的动手能力、规范操作方法。因此要求实验教师在实验过程中要加强巡视,对学生的不规范操作做到及时的纠正和讲解,确保学生得到正规训练,达到培养学生实际操作能力的效果。同时,记录每个学生的实验表现。对于频繁出错的同学,要适当地降低实验环节的成绩。
2严把数据记录关,培养学生求实的科学态度
只有在实验过程中各步骤操作认真、规范,才可以得到较好的实验数据,实验数据是实验效果的真实反映,实验教师应把好实验数据关。例如,对于有机合成实验,产品的外观和产量是对实验效果评价,实验教师应对每个同学得到的产品进行检查、称量,并对数据进行签字。又例如,对于滴定分析实验,要求学生进行三次平行滴定,三次数据的接近程度是评价实验结果的精密度,而三次结果的平均值是衡量结果的准确度的标志,实验记录的数据需要实验教师批阅签名后,学生方可离开。教师签名的原始实验记录要同实验报告一起上交。如此,保证实验数据的严肃性和客观性,以培养学生求实精神及严谨认真的科学态度。
指导学生撰写规范的实验报告,提高学生的综合思维能力
实验报告是学生对整个实验工作的全面总结,撰写实验报告的过程是对学生综合思维能力的培养,是初步锻炼学生对科研结果进行总结的过程,因此指导学生撰写规范的实验报告也是基本技能训练的一项内容。规范的实验报告应该是:字迹工整,文理通顺,实验目的及意义明确,清楚表明实验的原理,明确实验的具体操作步骤,附有教师签名的原始实验数据记录,求算过程清楚,图表规范,结果正确,分析合理,思考题回答正确,并对实验中存在的问题进行讨论。实验教师在批改实验报告时,要把握上面的每一细节。对于不合格的实验报告要当面返还给学生,指出不合格之处,并要求他们按要求重新进行修改后再上交。
实验考核方法合理化,增强学生对实验教学的重视程度
合理的实验考核方法是提高实验教学质量重要手段之一,我们将实验考核成绩分为两部分,包括实验成绩和实验报告成绩,对于每个实验项目分别进行考核,最后合成总的实验成绩。每个实验项目的实验成绩是由实验教师在实验的过程中,根据学生在完成每个实验项目时过程中教师给出的成绩,包括:实验预习、回答问题、实验操作、实验态度等;实验报告成绩包括:写作的规范性{包括表达、文字、图、表}、结果的正确性、分析的合理性等。根据实验课程的特点,有些实验还可以设有期末考试,将前面核算后的成绩(包括实验成绩和实验报告成绩)再与考试成绩进行核算,得出总成绩。这样得出的实验课的总成绩包括了对各环节的考核,使学生对实验的每一环节都引起重视。
以计算机作为实验教学辅助手段,进一步提高实验教学效果
近年来,计算机辅助教学(CAI)得到了迅猛发展,将其用于化学实验教学中,可以使学生在计算机屏幕上看到各种仪器实物的立体图形、基本理论知识及操作过程,使学生进入实验室前就有一个初步而直观的感性认识,这对学生全面掌握实验过程起到很好的桥梁作用。为了搞好计算机辅助教学,我们将部分有机、分析及仪器使用等实验辅助教学软件挂在校内教学网络上,鼓励学生在课前进行观看,以深入理解实验原理,熟悉操作技巧、了解实验中的注意事项,以提高实验的教学效果。另外,又由于学时的压缩,实验课开出的实验项目受到限制。网上的计算机实验辅助教学也是对没有实际开设的实验项目的一个很好的补充,能有效地扩大学生的知识面。
制定听课制度,确保实验教学达到较好的水平
学生分组实验的内容主要有:①氢氧化钠溶液和稀硫酸反应前后质量测定;②氢氧化钠和硫酸铜反应前后质量测定;③石灰石和稀盐酸反应前后质量测定。实验现象包括三种情况:生成沉淀、生成气体、既没有生成沉淀,又没有生成气体。在第三环节,笔者组织学生交流、汇报了实验结论,引导学生分析了实验结果不一致的原因,以及解决的办法。第四环节中,笔者针对实验中出现的问题进行了补充演示实验———在密闭装置中进行石灰石和稀盐酸反应,并通过引导学生评价实验装置,分析反应前后物质总质量没有变化的原因。最后一个环节,笔者利用水分子模型的拆分组合,理解水通电分解的反应实质,进而领悟到质量守恒定律的实质与内涵,即化学反应前后原子的“三不变”———原子的种类、数目和质量都没有改变。
以建构主义认知理论为指导,在教学中笔者主要采取了“发现问题提出假设设计方案验证假设总结规律揭示本质”的教学模式,在创设的问题情境中展开思维对话,一步步引领学生探究化学反应过程中反应物总量与生成物总量之间的关系,借此培养学生的科学探究意识和科学探究能力。在课堂上,笔者组织学生交流、汇报,引导学生适时总结,自主解答疑问,充分调动了学生参与的积极性、主动性,激发了学生不懈探究的热情与自信,发挥了学生的合作精神和集体智慧,从而达到了训练思维和培养实践能力的目的。在整个探究过程中,学生兴趣盎然,协作互动,师生间平等对话,积极寻找解决问题的途径和方法,主动建构知识,发展实验技能。
运用化学实验开展科学探究活动应注意的问题
1.确立地位,发挥功能。遵照《标准》的基本要求,确立化学实验在化学教学中的重要地位,把它作为学生学习化学的一种重要方式,并加以有效实施,充分发挥其应有的功能,而不能忽视或淡化其作用,把它看做化学教学的一种辅助手段。
2.凸显现象,易于观察。要保证化学实验现象的明显出现,让学生易于观察和判断。因为化学实验的本质是通过实验现象来表现的,学生只有通过观察现象才能理解物质发生的变化,认识物质的本质属性。
3.优化实验,提升内涵。教师可以根据学情,将以往验证化学知识或事实的实验,转变为通过实验来探究这些化学知识或事实的探究性实验,以提升化学实验的内涵和品质。实验过程中,教师要注意创设实验问题,激励学生主动思考与探索。
4.贴近生活,增强趣味。化学实验的内容应尽量做到“两个贴近”:一是贴近学生生活,二是贴近社会生活或生产实际。反映的事物或现象最好是学生身边经常发生的或是学生比较熟悉的,同时要增强实验的趣味性,以吸引学生眼球,激发主动参与的意识。
5.淡化界限,全员参与。演示实验和分组实验并不存在泾渭分明的界限,教师要尽可能地淡化这个界限,努力创造条件与机会,增加学生亲自参与实验的次数,让学生实实在在地体验完整的探究过程,保质保量地完成《标准》规定的“学生实验活动”。
6.注重环保,减少污染。本着“爱护环境、减少污染”的原则,尽量选择反应物和生成物无污染或污染小的实验,对实验产生的污染物要进行科学合理的回收和处理。
我在指导学生写探究性论文时是这样做的:
一、激发学生的探究热情
初三学生学习时间紧,任务重,探究论文布置下去,很少有愿意写的,理由无非是:1.作业多,没时间写;2.论文不知道怎么写;3.不想写,缺乏写的热情和动力。所以充分调动学生写论文的热情非常重要。教师要做好动员工作,引导学生珍惜探究机会,提升自己探究能力。我让学生结合各自的特长,自愿组合,组成探究小组开展活动。学生有了交流的伙伴,分工搜集准备资料,便有了探究的信心和兴趣。通过小组合作可使学生之间相互分享成果,进行思维碰撞,体验到成功的喜悦。教师要及时结合学生的活动过程及研究结果进行评价,鼓励学生发挥特长,施展才能,形成创新、进取的氛围。
小论文《电池浸出液对鱼的影响》就是其中一个学习小组完成的,他们小组几个人首先讨论研究的课题,然后分工准备:废旧电池、麦穗鱼、工具锤、标签纸、烧杯等,利用中午和课间,制定计划并进行实验。砸开电池,配置好电池浸出液,记录数据、拍照片、获得结论、反思交流。在这次探究活动中同学们表现出的兴奋和成就感,大大超出我们的意料。这篇论文在评选中获得了青岛市二等奖。
二、引导学生分别从不同方面寻找题材
选择课题是写好论文的关键。探究性学习成果的主题、内容必须与化学新课标、新教材的内容和要求相符,可以在课堂教学内容基础上创新、拓展,但不能完全脱离。在选题时指导学生注意以下几点:
1.题目的角度要小
角度小,就具有较好的指向性,文章的思路随之明朗,容易写得集中、紧凑。题目过宽,往往由于我们投入研究的精力少,专业知识不深,而难以驾驭。
2.要注意研究的可行性
包括知识方面、手头资料、实验条件、周围环境,不可贪大求深,应该量力而行。
3.选题要新颖
选题新鲜,才有阅读价值。所选课题最好是他人未曾研究或研究过但未解决或完全解决,要注意“文贵创新”。若没有独特的见解,没有新的发现,即使表达再好,论证再有力,也是瞎子点灯白费蜡。
另外我们指导学生选择自己熟悉的感兴趣的题材,所以要放手让学生自己选题,这样才能选出学生感兴趣的、能独立完成的好题材。
如我指导学生写的《验证质量守恒定律的实验探究》,就是课本实验的创新改进。他在课堂实验中细心观察,通过亲自操作,发现化学实验中的不足。在用盐酸和大理石反应验证质量守恒定律时,产生二氧化碳气体,为了保证在密闭系统中进行,我们采用气球(反应前气球内盛石灰石)收集气体,实验一开始产生的气体较少,发现反应前后质量守恒,但是过一会随着气球胀大,突然发现总质量减轻了,气球鼓的越大,减轻的质量就越大,得不出质量守恒定律的结论。寻找原因,原来是气球受到的浮力在作怪。经过多次实验,进行创新改进,效果理想。完成的探究小论文在评选中获得青岛市一等奖。
三、指导学生写化学探究小论文的技巧
研究性小论文的写作一般可以采用“提出问题、分析问题、解决问题”的写作方法。而化学探究小论文又有其自身特点:化学实验是进行科学探究的重要途径,实验方案设计是实验探究的重要环节。因此我指导学生按照这样的基本环节来解决问题:提出问题、猜想与假设、设计并进行试验、获得结论、反思与评价、表达与交流等。
小论文《电池浸出液对鱼的影响》第一次交上来时,开始很简单的两句话引入探究问题,接下来是:实验准备、实验设计、实验现象、得出结论,并进行了总结。我看后,指导他们按照科学探究的基本环节来修改和完善小论文。经过规范指导后,他们做了如下修改:
【前言】通过查资料,利用资料和数据说明废旧电池乱扔导致的危害;【提出问题】电池浸出液对鱼有影响吗?【猜想与假设】电池浸出液对鱼有影响;【设计实验】准备材料:500ml烧杯5个,三节废旧南孚电池,清水,20条大小形状相同麦穗鱼,工具锤,标签纸;讨论设计出实验步骤;进行【实验验证】;记录数据并分析【获得结论】;结论与预料的结果不太一样,提出质疑,反思实验是否某个环节出现问题了,导致实验出现了误差,于是重新设计实验,做了第二次实验;对实验进行了【反思与评价】并增加了防止废电池污染环境的建议。修改后,探究的每个环节用标点符号【……】进行修饰,既美观又起到突出强调的作用。改后的论文显得比较规范了。
作为学科课程的化学课,是以间接经验——现有的一整套系统化的知识为基础的,而活动课则以直接经验——通过实践获得的所见所闻和亲身的感受与经历为基础的。因此,两者之间并不存在科学上的严格界限,同样是学习化学范畴里的内容。学科课程注重使学生掌握已经抽象化了的基本概念和定律,以及应用这些定律进行计算的技能;而活动课却重视学生体验概念和定律产生及作用的现实状态和过程,并注重应用这些定律来解决实际问题。让学科课程的教师开设活动课,选择其较熟悉的知识领域作为切入口,是比较自然而有效的做法。
综上分析,活动课的内容是非常广泛的,选择化学方面的内容当然是可以的,但这并不是说活动课就必须与学科课程挂钩。化学教师开设化学活动课,可以作为其研究活动课程的一个起点。当然,化学活动课的活动内容不应只局限于化学领域。若把活动课作为学科课程的附属课,把学生做化学课上的一些验证性实验或练习题就作为化学活动课,这就不妥了。根据活动课的广泛性、多样性、灵活性等原则,只要其内容合适、与化学略有沾边的都可以入选。这就需要教师真正领悟活动课的内涵,真正理解开设活动课的意义。只有这样,才能把化学课与活动课有机地结合在一起,才能使活动课不只是流于形式。
笔者设计的化学活动课的具体内容和形式如下:
一、化学实验是化学活动课的主要内容和形式
化学实验既能满足学生的兴趣和好奇心,符合学生的认识规律,又能让学生动手动脑,开发创造性思维,培养创新精神和实践能力。化学实验内容可以分以下几类:
1.趣味实验。这类实验能起到激发学生学习化学知识的兴趣,促使他们思考问题,启发学生的求知欲。
2.制作实验。这类实验对操作有一定的要求,学生通过动手实践并得到一些有用的成品或工艺品,从而产生较浓厚的兴趣。这类实验对于培养学生的创造性思维和提高实验技都很有益处。
3.教学实验研究。若学科课程中没有演示的实验或配合课堂内容的补充实验,可让学生在活动课上进行实践、研究,借以锻炼基本操作,巩固和加深所学的知识。
4.探索性实验。这类实验是学生学习过相关学科的知识及原理之后,运用已有的知识解决实际问题的实验,带有一定的探索性。实验内容一般来自两个方面,一是化学教学中值得深入探讨的问题;二是由教师指定给学生的社会课题,如环境保护、三废处理等。探索性实验要求学生有较多的思考和讨论,对于操作的安排、步骤的设计、仪器药品的选择等都能提出一些问题,供学生讨论研究。
5.与生产、生活相关的实验。这类实验内容的范围很广。化工生产中各类反应的模拟实验,与食品营养、医药卫生、交通运输、建筑材料、塑料合成、纺织装饰、能源燃料等有关的各类实验,都可作为选择对象。这类实验既有较强的趣味性,又能丰富化学知识,还能培养学生的操作能力。
二、化学小论文
化学小论文的撰写,是化学活动课的又一重要的内容及形式。这类活动对培养学生的科学态度和科学方法,培养和发展学生的观察、思维、操作、写作等能力和创新精神,具有很重要的意义。学生在经过初步的调查和研究、查阅一些有关的资料、初步选定论题之后,根据自身的知识基础和研究能力及学校条件等实际情况,拟订讨论和研究方案,再进行必要的实验、调查,在分析综合的基础上得出结论,最后反复核对校正,撰写成论文。由于中学生的知识结构和研究能力有限,所以化学小论文应选择较小的论题,篇幅宜短,内容宜浅,但在科学性和语言的简洁明确方面应有严格的要求。
三、参观与调查
校外的参观与调查活动可开阔学生的视野,既培养学生的调查研究能力和观察能力,又使学生亲眼目睹化学等学科知识及技术在工农业及科技中的实际应用,从而加深和巩固所学的知识;同时在培养学生热爱祖国、保护环境、勤奋劳动等方面也有深远的教育意义。校外参观与调查的具体内容可以听取学生的意见,并根据学生的要求因地制宜地选择、组织各项活动。参观和调查的范围是很广泛的,参观活动可考虑工厂、科研所,如塑料厂、橡胶厂、炼钢厂、炼铁厂等。参观的内容经讲解后,应能被学生理解和接受,参观后可让学生写出参观报告和感想,培养学生的探索能力、发现能力和实践能力。另外,还可对当地环境情况、三废处理情况、环境污染情况和污染源进行调查分析,经过师生的论证,提出治理建议,可为有关部门提供参考;还可以对当地使用的农药、化肥的种类和特点、使用及保管中存在的问题进行调查分析,结合当地的实际提出使用和保管的科学方法,指导人们正确地使用农药、化肥,以发挥其应有的功效。
由于不受化学学科课程大纲的限制,活动课的内容和形式是极为丰富的,除了上面提到的一些还有不少形式,如化学史料、化学专题辩论会等。
关键词: 初中化学实验 绿色化意识 融入方法
一、引言
近年来,随着我国经济的不断发展,我国各项事业均取得了长足的进步,令世人瞩目。我国幅员辽阔,自然资源丰富。然而,我国处在经济高速发展的阶段,再加上人口众多,科技水平和管理水平还远未达到国际发达国家的水平,自然资源浪费的现象很严重,污染随处可见。
化学学科是一门自然学科,化学知识能够解释生活中的众多污染现象,在化学实验课中融入绿色化意识、绿色化思想,十分必要,也十分重要,本文将就此内容展开分析和讨论。
二、中学化学实验绿色化意识融入的必要性
很多人认为,在二十一世纪,没有接受过大学教育就基本是文盲,而高中教育是大学的学前班,初中教育是高中的学前班。社会普遍认为初中教学的宗旨就在于如何提高中考分数,保证更多的学生成为“尖子生”,从而考入重点高中。笔者以为这种想法是比较幼稚和肤浅的,在初中化学教学除了教授化学知识外,还应该灌输一定的环保理念、绿色化理念,其必要性主要体现如下。
1.环境不断恶化的客观要求。
在当前,随着我国经济的不断发展,很多产业(尤其是化工产业和生物产业)必须进行废物的排放,而排放物的处理又需要消耗大量的人力、物力、财力。很多企业业主片面追求企业经济效益,不经过任何处理,大肆排放废物、废气、废水等,导致全国范围内不同程度产生环境污染。
在初中化学试验中,适当进行废水、废气净化实验,不仅能够营造出活跃的课堂气氛,而且能够让学生对化学知识(特别是化学反应过程)有一个直观的、理性的认识,还能够培养他们的环保理念、绿色化理念。
2.学好化学知识的内在要求。
化学学科是一门自然学科,更是一门基础学科,学生顺利进入高中阶段,乃至于大学阶段学习的过程中还会参加化学学科,学好初中化学的重要性不言而喻。在当前,无论是我国初中化学教材的课程设置,还是化学学科教学大纲中都无一例外地融入了“绿色化”思想,在课本的很多知识点及考试过程中的考点中都会涉及绿色问题、环保问题、污水排放问题等。由此可见,初中化学试验中绿色化意识的融入是学好化学知识的内在要求。
3.教书育人的教育宗旨。
教育的宗旨,在于教人和育人,在教授科学知识的同时,更重要的是在于学生道德水平的提升,而初中阶段正是学生生理发育和心理发育的重要阶段,关系到学生未来人生观、价值观、世界观的最终确立。
在初中化学实验中融入绿色化意识,能够帮助学生认识到在日常的生产和生活过程中,哪些行为能够减少污染、保护环境,哪些行为却是在污染环境、破坏家园。
三、如何实现中学化学绿色化意识的融入
如何在初中化学实验中融入绿色化的思想呢?笔者认为可以从以下几方面入手。
1.细化实验过程,感受实验效果。
很多化学实验的过程中,反应形成化学生成物的过程中会有特殊的现象,教师可以细化这一过程,让学生近距离地观察,形成他们在视觉及味觉上的基本认识。如果在化学反应的过程中,原料或者生成物中有化学污染物,那么就可以对学生进行讲解,并将这些化学现象和现实生活的污染现象结合起来,这样学生就对化学污染有了一个理性的认识。
2.指导学生对生活现象进行观察,寻找污染现象。
教师在进行课堂知识讲述的过程中,可以发动学生在课外时间内对生活中的各类现象进行观察,寻找生活中的污染现象,并让他们采取小组讨论的形式,寻找解决的方法。化学老师要对这些化学现象进行适当的归纳和总结,并对各个小组讨论结果进行必要的检查。
3.扩大实验影响面,深化绿色化意识。
教师可以在课堂实验环节结束后利用其他渠道将绿色化思想进行深度和广度的拓展。化学教师可以在学习原电池一节时组织学生进行研究性学习,即由老师先在网上对于有关电池的发展、原理、污染、回收、发展等各个方面的资料加以收集,做成一个网站,然后通过校园网,组织学生在该网站上浏览自己感兴趣的部分,根据自己的收获总结成小论文。最后将经过筛选的优秀小论文放到网站中展示,并向全校学生发出倡议,让大家自觉地将废旧电池回收集中处理,以减少对环境的污染,扩大绿色化思想的传播范围。
四、结语
在二十一世纪,污染问题是一个重大问题,生活中污染现象绝大多数和化学反应有关。化学是一门自然学科,并不是所有的化学反应会产生污染,在初中化学实验过程中融入绿色化意识能够在讲述化学知识的同时,培养学生的环保意识、绿色化意识,也能够帮助学生对化学知识形成一个理性的认识。
参考文献:
[1]王锋.中考化学绿色化实验试题研析[J].中国教育技术装备,2009,15.
【关键词】基础化学 教学改革 化学教学
【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】1006-9682(2011)10-0106-02
高等军事院校是为部队培养高素质人才和培训有实战作战能力的高等教育机构。它在承担一般高等教育任务和遵循其一般性原则的同时,还必须依据部队实际需求和发展不断调整其发展的方向和策略。面向21世纪,西方国家重新强调理科教学要“贴近生活,贴近社会”。一个普通家庭里可以找到化学品在百种以上。这种规模已超过百年前的一个标准化学实验室所拥有的化学品。在部队中,我们所使用的各种各样高科技的武器、装备都离不开化学的身影,可以说化学与我们的生活密不可分,为了安全地使用我们身边的化学品,每个人都应具备基本的化学知识。让化学教学走向社会和生活,使学生对化学在现代科技文明所扮演的角色有正确认知,不畏惧化学、不排斥化学,增进学生对化学的正确认知。而如何使化学教育能更好的为人的生存和发展服务,使化学课程更贴近学生的实际和需要,这是每个化学工作者需要研究的重点。
一、课堂内外联系教学
化学是一门与人类生产生活联系最密切的科学理论,化学课堂教学应该是轻松愉快的、生动活泼的、妙趣横生的。课堂教学是学校教学活动的主体,课堂教学应摒弃传统的教学模式,在课内渗透社会生活中的化学,并使其紧密结合教学内容和进度来进行,只有这样才能巩固课内知识,同时也能及时拓展课外知识,使课内、外知识有机地结合起来,使学生在学习的过程中觉得所学知识更丰富,实用性更强。新的教学改革越来越强调学科知识在生活中的运用与培养学生的科学探究精神与能力。因此,我们以化学在现实生活中的突出地位为中心“活化”课堂教学内容,力求使教育教学活动与当代人类生活现实贴得更近。在本科生及研究生的课程中,坚持引导学生,从生活、生产实践中感受化学,用化学知识重新认识与体味生活,在科学知识学习与科学素质建构中,塑造科学世界观。例如:介绍世界各国共同研究的臭氧层的问题以及保护措施,使学生认识到科学技术的两面性,是化学教学中不可缺少的内容。新型材料如钛系化合物作为精细化工产品,前景诱人。四氯化钛TiCl4在军事上,尤其是在海洋战争中作为人造烟雾剂;在农业上,用TiCl4形成的浓雾复盖地面,减少夜间地面热量的散失,保护蔬菜和农作物不受严寒、霜冻的危害。如通常用氯气作自来水消毒剂,而国外已从氯消毒的自来水中鉴定出微量的多种致癌或对人体有严重危害的物质,世界环保联盟即将全面禁止在自来水中加氯,取而代之的将是一种更理想的广谱性安全、稳定性强、高效杀菌消毒剂ClO。有关磷酸盐,被作为减少环境污染而推广使用的无磷洗涤品;过多的食用蔗糖会给人体带来一系列副作用,国外正流行的无糖食品等。通过这些信息,使学生深刻地体验到社会的发展、时代的进步与自己息息相关,从而积极投入到化学学习中。
二、开展生活化学实验,培养学生用化学科学来实践生活。
化学是以实验为基础的学科,是一门实践性很强的科学。在社会生活中,化学物质、化学现象、化学变化无时不在、无处不在。从学生已有的经验出发,让他们在熟悉的生活情境中感悟化学的魅力,逐步学会用化学知识解决与化学有关的生活与生命问题,培养学生的化学思维能力。开展化学与社会生活实验,让学生通过亲身实践,增强环境保护、食品安全等意识,并对科学与生活的关系进行思考。例如:①食盐或食品中碘的简易检测:碘是人体内的一种必需微量元素,不过人体摄入过多的碘也是有害的,不可盲目“补碘”;②香烟中部分有害物质的检测,几乎所有的医生都向人们发出警告:吸烟对健康有害,它会使你患上癌症、冠心病、慢性支气管炎、肺气肿以及其它疾病;③检验司机酒后驾车的化学方法;④真假白酒的鉴别;⑤传统电池、油漆中铅的测定:现代社会中,铅对身体的危害已经被越来越多的人认识到,在发达国家,废旧电池被列为危险有毒废物,必须单独投放和回收处理。
化学实验是进行科学研究的重要手段,是培养学生动手操作能力的有效途径,在化学实验的基础上,学生从具体的形象思维转入抽象的逻辑思维,从而提高理性认识。化学实验还可以培养学生谨慎的科学态度,以贴近生活和发生在身边的化学现象为素材,组织探究实验活动,既培养学生学习化学兴趣,又使学生感受到化学在国民经济及生活中的实际运用。通过化学实验来解释和解决日常生活和社会实际问题,对于拓展化学实验的功能,提高学生的科学素养,具有十分重要的意义和价值。
三、进行与生活有关的论文写作教学
布置学生撰写小论文或课题报告,探讨实验中的问题或写出自己的体会。教师向学生介绍撰写小论文的基本要求和方法,从学生实际出发,对文字能力不做高要求,只要论据能说明论题,条理清楚,说得明白就达到了要求。例如,将“糖类”设计成主题为“糖类与生活”的拓展课,课前充分发动学生积极参与,提出他们感兴趣的课题,引导他们提炼成“糖在生活中的分布”、“血液中的葡萄糖”、“糖与糖尿病”、“糖与减肥”、“糖与健康”等小课题。然后把全班学生组合成几个组进行专题研究,同学们查找资料、走访调查、统计数据、进行实验,在组内充分交流讨论的基础上,形成课题报告。
此外,遵循自愿的原则,鼓励学生将课外新闻记者材料用自己的语言加以组织,写出科技小论文。再将阅读材料整理成文章,并发表在自己的见解的过程中,培养学生科学研究问题的学风,促进学生独立思考,提高自学能力的组织语言的能力。
四、展望未来,激励学生对自然与社会的责任感。
化学研究的是生命的基础、生活的质量和如何不断改善生活。专业化学知识意味着广阔的前途,可以籍此进入广阔的天地;化学已成为人类认识物质世界、改造世界的一种极为重要的武器,成为一个国家经济的重要支柱。展望未来,我们有责任和义务让学生关注现代社会与化学有关的问题,增强对自然与社会的责任感。如在世界面临能源危机的今天,开发利用乙醇为动力燃料,并用纤维素作为一种新的原料正受到人们越来越多的关注。利用微生物的生命活动产生的“电极活性物质”作为电池燃料,成为微生物电池,展示出美好的前景。又如,在密闭的宇宙飞船里,宇航员排出的尿用微生物中的芽孢杆菌来处理,生产出氨气,以氨作电极活性物质,就得到了微生物电池,这样既处理了尿,又得到了电能。另外称为水合甲烷的物质大量沉积在大陆架的边缘,未来洁净能源的最大一部分也许藏在海底。2005年12月15日俄罗斯独立电视台报道,俄罗斯科学家从天然金刚石(钻石的初级品)的成分――碳元素,和头发的组成中碳元素也占很大比重这一共同点出发,将人的头发经过物理化学处理后合成出美丽的人工钻石。这些都是化学创造的奇迹,化学使人们的生活丰富多彩。从生活和社会中选取素材,使学生学会学习、学会思考、学会创新;使学生感悟化学、探究化学,用化学创造生活,用化学改变世界。
参考文献
1 李琴.将社会生活中的裕学渗透在化学教学中[D].华中师范大学,2008:3~27