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作者简介:李艳青(1980-),女,河北满城人,华北电力大学科技学院,讲师;许佩瑶(1965-),女,河北保定人,华北电力大学环境科学与工程学院,教授。(河北?保定?071000)
中图分类号:G642.0?????文献标识码:A?????文章编号:1007-0079(2012)20-0090-02
化学是实践性很强的学科,实验教学在化学教学中占据举足轻重的地位,是一种特殊形式的教学活动。它和理论课内容环环相扣,有助于学生及时理解消化理论课的内容,并增加学生学习的兴趣,具有其他教育活动所不可取代的功能,是培养学生创新能力教育中最重要的一个环节。
无机化学是华北电力大学应用化学、能源化工、环境工程、环境科学等专业的重要专业基础课程,它紧承高中化学,不仅是各专业课的基础,同时也是其他化学基础课的基础。无机化学实验是无机化学课程的重要组成部分,是学生入学后的第一门化学实验课程,对于学生理解掌握无机化学课程的基本原理、培养动手能力和创新思维能力起着至关重要的作用。其基本教学目标可归纳为三个方面:训练学生良好的实验室工作习惯和素养;训练学生的基本实验操作技术和技能;培养学生具有独立进行实验研究工作的初步能力。[1]而在华北电力大学无机化学实验的教学中,原教学体系已经不能满足培养学生创新能力的要求,因此对原课程教学体系及教学方法进行改革变得尤为必要。
一、无机化学实验教学的现状及存在的问题
现华北电力大学应用化学和能源化工专业设立了“无机化学实验A”课程,学时32;环境工程和环境科学专业设立“无机化学实验B”课程,24学时。与其他“211”院校的对应专业相比,华北电力大学的无机化学实验学时明显偏少,如果仍延续传统的理论验证实验模式,无法达到教学目标的要求。所以如何在有限的时间内为学生提供符合学习规律、具有先进性、适合于本科生使用的无机化学实验教学体系是亟待解决的问题。
目前存在的主要问题如下:
(1)实验学时少:目前“无机化学实验A”仅能开设12个实验,主要是基本理论验证实验和常见元素性质实验,制备、分离、鉴定等综合性较强的实验较少;“无机化学实验B”只能开设9~10个实验,元素部分的实验基本无法开出,远远不能满足学生的求知需要。
(2)实验教材内容陈旧:所用的教材是2000年自编的讲义,采取“示范型”的编写方式,形式呆板,缺乏对实验理论、方法、特点的系统介绍,使实验教材停留在实验操作指导的水平上,学生在实验中基本上是“照方抓药”,处于被动状态,不能很好地达到培养实验能力的目的。
(3)实验教学方法比较单一:在实验教学中,仍局限在“验证理论”或“仪器的使用和操作方法训练”的模式上,沿用几十年不变的学生预习,教师课堂讲解,学生按实验步骤操作,课后完成实验报告的老一套做法,使实验课落后于科技的发展和时代的要求,制约了实验教学水平的提高以及学生实验能力和素质的培养。
(4)考核方式不科学:目前在实验成绩的评定上,主要依据实验报告和学生实验操作的情况。由于有部分学生无故旷课,甚至相互抄袭实验报告,或是照着实验书通篇抄写,造成实验成绩评定不能全面反映学生实验能力的高低,使得学生在思想上产生了重理论轻实验、重实验操作轻实验设计、重实验结果轻实验结果分析论证的倾向。
无机化学实验教学改革的目的是建立一个无机化学实验教学的新模式,使无机化学实验具有教学内容前瞻性、教学方法创新性、教学手段现代性的特点,积极促进无机化学实验课教学质量的提高。对无机化学实验的教学体系进行改革,完善教学内容,改革教学方法和考核方法,引入网络教学手段以弥补学时不足,对于提高无机化学实验的教学效果,培养学生独立观察、分析实验现象和作出结论的能力以及科学工作方法显得尤为必要。
二、无机化学实验教学体系的改革
无机化学实验在化学实验教学中占有特殊地位,是学生化学实验教育的第一门实验教学课程,学生的兴趣和学习态度如何会直接影响今后整体化学实验教学的效果。[2]华北电力大学无机化学实验的教学改革应全面分析调研无机化学实验课程内容、方法,找出存在的问题,以学校培养创新人才的教学目标为宗旨,对课程体系进行全面改革,并在实际教学实践中验证改革的效果。
1.课程体系的定位
通过调研工作分析比较国内知名综合性大学、行业大学应用化学和环境专业无机化学实验设立情况。调研结果显示,国内大学无机化学实验或单独设课、与分析化学实验合并设立“无机及分析化学实验”或四大化学统一设立“大学化学实验”课程,但无机实验部分的内容80%左右相同,20%为各校根据自身特点设立的实验,如化工大学的无机制备、地质大学的岩层分析,农业大学的土壤性质[3]等;同时和后续课程教师沟通,了解后续课程对化学实验技能的要求。通过研究讨论对我院各专业无机化学实验课程教学体系有了比较明确的定位:即夯实基础,注重特色。也就是在课程体系中确定70%左右的内容为无机化学基本理论和基本知识实验,30%左右为与专业特色相关的实验。
2.教学内容改革和教材编写
将实验内容分为三个模块,分别为“一般理论验证及基本操作训练实验”、“元素性质实验”、“综合性和设计性实验”。每个模块的训练目的不同。根据华北电力大学化学和环境专业各自的特点分别编写适合的教材。在编写中注意筛选、精简、删除、合并教材实验内容,突出电力特色,如对化学专业增加“去离子水的制备和水质检验”;对环境专业,增加“电厂化学车间酸碱废水性质及处理”等与专业相关的实验内容,增加学生的学习兴趣。同时提高综合型设计性实验在整个实验课程中的比重,对原设计性实验进行修改,以期更适应学生的认知水平,在每个验证实验中也增加如混合离子的分离鉴定等设计性小实验,兼顾学生基本操作能力训练和学生创新思维能力的培养。
三、实验教学方法改革
实验教学方法的改革是改革的中心。如何在短短几十个学时中达到培养学生进行化学科学研究的能力的目的是改革要解决的主要问题。
首先,根据“三大实验模块”各自的训练目的循序渐进地采用“指导”、“启发”和“探讨”三个阶段的教学方式。在一般实验中,以“指导”为主,训练学生对实验设备、实验操作方法和化学基本原理的熟悉、掌握。在综合性实验中,启发学生如何发现问题,如何一步步地解决问题。在设计性型实验中,由学生自行拟订方案,动手实验,教学方法以探讨为主,鼓励学生充分发挥创造力和想象力,运用各方面的知识自行设计实验方案,自已探索,独立解决问题。
其次,充分利用多媒体课件、网络教学等教学资源。由于课时限制,无机化学实验很多内容都无法让学生在实验室完成。实行实验室开放制度、建立实验网络平台是解决这一问题的有效手段。[4]无机化学实验仪器和设备主要是玻璃仪器,不需要特殊维护,开放实验室几乎不需要额外的费用,可为基础好的、学有余力的学生提供课外学习和小型研究的场所;建立实验室网络平台,将无机化学课程中涉及到的各种物质图片和由于学时限制无法开出的实验制成视频上网,学生利用课余时间可以在网上观看学习。不仅可以使实验内容更加丰富,省时省力,激发学生的学习兴趣,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。
四、实验教学过程管理改革
加强实验教学各环节的规范化管理,确保学生能力的提高。为此可把实验教学过程分为预习、实验、报告、总结四个环节,对四个环节的教学管理建立规范化的内容和质量指标体系。实验前要求学生写好预习报告,实验时首先提问学生实验有关的操作和现象,讲解时只给学生讲解一些注意事项,实验过程中及时指出学生操作中的问题,并对学生的操作进行打分,对每一步的内容与指标尽量做到量化,使教学双方在整个实验教学过程中都有据可依。[5]
五、改革实验考核方式,提高学生的学习积极性
建立一套有利于学生创新能力培养的实验考核方式,从措施上保证学生在实验中主动预习,主动动手,自觉提高。考核结果采用平时成绩、实验报告成绩、考核成绩相结合的方式。平时成绩主要包括出勤率、实验态度、课堂应答能力、实验操作技能等,由教师按5分制记录在册;实验报告成绩包括实验预习、实验记录、实验完成情况和实验结果的准确性及对实验结果的讨论和分析等,由老师批改实验报告给出;考核成绩拟建立实验考核试题库,根据教学目的分别采用抽签选题、现场口试、方案答辩、实验报告答辩和实验操作检查等方式,对学生的基础知识、实践能力和创新能力进行综合考核。
无机化学实验课程改革在华北电力大学2010、2011级应化、环工、环科各专业进行了实施,综合考核结果表明,学生的实验基本技能和分析解决实际问题的能力水平明显高于往届。与此同时,追踪调查发现,学生在后来其他化学实验课表现出基本操作规范、熟练,具有较高的动手能力、独立思考能力和良好的实验素质,教学改革取得了较好的效果。
参考文献:
[1]杨有为,魏建德,胡玉才.对无机化学实验教学改革的探索研究[J].化工时刊,2008,22(3):76-77.
[2]王利勇,韩媛媛,丁士文,等.大学无机化学实验教学改革的思考[J].实验室科学,2008,(3):28-29.
[3]杨昱,徐雅琴,杨玉玲.农业院校无机化学实验教学改革的几点思考[J].实验室科学,2011,14(4):35-37.
关键词:微课;无机化学实验;师范院校;应用化学专业
中图分类号:O6573文献标识码:A文章编号:1674-120X(2016)29-0068-02收稿日期:2016-08-18
基金项目:绵阳师范学院“高等质量工程”项目(Mmu-JY1533)。
应用化学是介于化学与化工工艺之间的一个专业,其教学目的是培养理工结合的“应用”化学人才。从目前社会经济发展趋势来看,应用化学专业具有较好的社会需求,其人才培养是社会经济建设急需的应用型人才。在师范院校设立应用化学专业,就是利用师范院校化学学科扎实的理论基础,培养社会急需的应用化学专业人才[1]。无机化学实验是师范院校应用化学专业学生进入大学接触到的第一门专业基础实验课程[2],不仅可以加深学生对无机化学理论知识的理解,还可以让学生们通过各种类型的实验,掌握并提高实验基本操作技能,同时,在实验过程中,倘若出现一系列问题,就需要学生们运用所学理论知识去解决,这也无形中提高了学生运用理论知识解决实际问题的能力,并提高了他们学习化学理论知识的兴趣[3]。因此,无机化学实验是整个教学中的一个重要环节。
虽然无机实验教学经过几十年的发展,取得了很大的成绩,但是,传统无机实验教学还存在一些缺陷,影响教学质量的提高,主要表现在:①课程时间短,讲授时间受限。在传统教学中,教师要讲授的内容很多,但课时有限,因此老师尽量缩短教课时间以给足学生动手时间,因此不能深入讲解理论与操作的关联,从而造成学生操作不熟练,达不到预期教学效果[4]。②教师在教学过程中采用“灌输”式教学模式,学生每次来做实验都是实验前写预习报告,老师讲解一遍,再由老师进行示范,然后学生自己动手操作[5],从而导致学生只是机械地按实验课本要求的步骤操作,养成了“照方抓药”的陋习[6]。③传统实验教学模式以课堂教学为主,时空受限大,师生交流少。④无机化学实验可能会涉及一些仪器或者操作,然而实验课上教师往往面对很多学生讲解,由于受到视角限制,很难使每位学生都清晰完整地观看到所有操作细节,从而严重影响实验教学效果[7]。
随着现代通讯、多媒体和网络技术的发展,计算机、移动产品的普及,新的教学模式(微课、慕课)慢慢走进现代教学课堂,改变着无机化学实验的教和学。
下面笔者将对微课在无机化学实验教学中的作用进行探讨。
一、微课是慕课的基础 慕课是一种大规模开放式的在线课程,课程可以通过视频或课件的形式在网络平台上开放式在线访问,是整门课程的在线学习[8]。微课是指以解释某一知识点为目标,以短小精悍的在线视频为表现形式,以学习或教学应用为目的的在线教学视频[9]。在慕课和微课的关系上,围绕各学科及其知识体系的重点和难点,利用微课简短精练的教学形式,形成系统且逻辑严密的课程体系,微课是慕课开发的基础。
因此,在新的教育背景下,要建设好无机化学实验的慕课体系,一个重要的基础就是加强无机化学实验微课的研究和建设[10]。
二、微课在无机化学实验课程中的作用1微课有利于突破讲授时间的限制
传统网络教学或线上课堂以45分钟(一节课)的时间间隔来设置教学视频,然而一般学生在线学习10分钟后,能力和效率都将会慢慢降低。而无机化学实验的操作或实验步骤演示一般在10分钟以内,因此,在10分钟之内演示一个操作或者一个实验步骤的微课形式,十分适合无机化学实验教学。教师可以提前将实验操作制作成微课视频,把微课视频和PPT用QQ或者微信发给学生,让学生自主学习和反复观看,这样可以打破实验的时间和进度的限制,有利于培养学生的主体性。
2微课有利于克服“照方抓药”的陋习
由于无机化学实验教学的传统方式是填鸭式的讲课方式,教师讲授实验目的、实验原理、试剂及仪器、实验步骤等,然后学生按照实验指导书“照方抓药”进行实验。如果教师把微课和慕课联系起来,建立讨论群,让学生先通过微视频的形式在实验前熟悉实验仪器、操作步骤和注意事项等,并进行讨论,让学生对实验药品的量、试剂的作用、处理的步骤、可能会遇到的问题了然于胸,这样在实验的时候,既可以使实验教师节省大量的时间和精力来指导学生,纠正学生操作上的错误,又增加了师生交流,还可克服学生“照方抓药”的陋习,从而提高教学效果。
3微课有利于突破空间的限制
关于无机化学实验中仪器(比如分析天平、滴定管、容量瓶、移液管)的使用,在传统教学中,由于往往面对很多学生讲解,受到视角限制,很难使每位学生都清晰完整地观看到所有操作细节,从而严重影响实验教学效果。因此教师可以把分析天平的内部元件构造和使用方法、操作步骤等,把滴定管、容量瓶、移液管的使用和滴定过程录制成视频,然后以微课的方式讲授或者传给学生自己观看,这样就会避免由于视角的限制而看不清晰的情况,从而不留下教学死角,这样学生会做实验了,实验做成功了,也会大大地提高学生做实验的积极性和主动性。
三、结论 微课教学模式冲击着师范院校应用化学专业无机化学实验师生的教和学,而且,这种影响力将随着学生知识视野的拓展、自学能力的提升而愈演愈烈[11]。然而,在无机化学实验课程中实行微课教学目前还处于设计阶段,还需要各方面素质的提高以实现微课与传统教学的尽快结合,从而提高学生学习兴趣,引导学生自主学习。
参考文献:
[1]田瑞芬, 周运友, 周双六师范院校应用化学专业课程体系与教学内容的改革――以安徽师范大学应用化学专业为例[J]广东化工, 2013, 40(24): 156,143.
[2]丁立军, 贺文英, 杨秋林, 等应化专业无机化学实验教学改革的实践和探索[J]内蒙古农业大学学报(社会科学版), 2013, 15(4): 66―69.
关键词: 无机化学 化学实验 计算机模拟
无机化学是一门理论性强且知识较为抽象的学科,其对化学实验教学有较高要求。由于受技师学院学生素质参差不齐的影响及无机化学实验中有毒物质的危害影响,我院传统的无机化学实验教学模式存在较大局限性,无机化学实验教学达不到应有效果。当前改变传统的无机化学实验教学模式已成为我院无机化学教学工作的重要课题。
一、无机化学实验化学实验的局限性
1.化学实验中会接触到一些有毒化学品
在无机化学实验中,无论是学生还是教师都会接触到品种繁多的化学品,其中有一些是有毒的化学物质,像做化学实验经常会用到的氯气、一氧化碳、亚硝酸盐等。还有些化学品比如氢气等具有易燃易爆的危险性。
2.传统的化学实验室无法完成一些气体及微观化学实验
无机化学中一些非常抽象的理论知识,比如化学反应速率理论中涉及的N■O■转化为NO■的反应,由于这个反应过程中有颜色的变化,可以很好地解释化学速率的快慢及化学平衡中压力对化学平衡的影响问题,但是这个实验是气体实验,还涉及气体的压力条件,在实验室根本完成不了。另外,无机化学实验中还涉及一些物质的微观结构,比如氧化还原反应中电子的得失情况,原子核外电子排布的三个原理及原子轨道的概念,以及杂化轨道理论,等等,这些利用宏观的化学实验根本解释不了。
3.学生的学习主动性差
在传统的化学实验教学中,教师讲解实验步骤,实验注意事项,演示实验过程,学生只是机械记忆,被动接受,盲目跟随老师完成既定的化学实验,很少尝试采取不同的实验途径,从而导致学生不会积极主动地深入思考,不会自己主动地解决问题。这样的实验方式导致学生独立自主的分析问题、解决问题的能力得不到锻炼和培养。
二、计算机模拟实验的优点
计算机模拟化学实验利用现达的网络技术、计算机三维动画技术,模拟真实的传统化学实验的场景和实验仪器,使学生在虚拟实验台上完成实验教学项目,提交实验报告,并完成实验技能测评。与传统化学实验相比,具有以下几方面优点。
1.提高学生自主学习能力
计算机模拟的化学实验,有动听的声音解说、生动的演示画面及详尽的文字解释,综合了静态信息和动态信息,能有效调动学生的视听感官感知信息,激发学习兴趣。在模拟实验中,学生可以自主选择实验仪器和实验药品,自行设计实验,有利于培养操作能力、分析判断能力、设计能力和创新意识。
2.创设清晰直观的学习情境
无机化学中涉及的如原子轨道杂化过程、原子轨道杂化后形成的分子在空间几何的构型等微观原子轨道杂化理论,其仅靠老师讲解,学生难以理解抽象的理论知识。但是计算机模拟实验,以动画形式模拟了分子中原子在微观状态下的轨道杂化过程,通过3D技术,使学生从三维立体的角度观察到肉眼无法看到的分子结构,这样能使得抽象的知识直观化。学生在清晰直观的情境中能有效提高学习效率。
3.实验过程绿色环保且安全
大多数化学实验试剂具有易燃、有毒和腐蚀性特点,并且实验过程中难免排出废气、废水,污染环境。但是计算机模拟化学实验,有效避免了使用有毒化学品,实验过程中学生不必进行具有危险性的实验操作,从根本上消除了较多不安全因素,也避免了实验后废弃物产生,绿色环保。计算机还会模拟一些点燃可燃性气体,由于未验纯度而造成的爆炸事故及一些由于操作不当而造成化学药品污染的现象。通过这些错误实验操作的模拟,能让学生亲身感受到错误操作带来的严重后果,从而发挥提醒与警示的作用。
三、技师学院引进计算机模拟化学实验的对策构思
根据技师学院人才培养的目标,其可以将计算机与化学实验结合,构建“一体化”的化学教学体系。通过教师的专业理论教学联系实验实践教学而达到化学教学中培养生产、建设、管理及服务所需的高技能人才培养的目的。以我院的材料系为例,材料系化学教学有条件实行“一体化”教学模式。
当然“一体化”教学模式的实施,需要我院材料系在原有教材、场地及师资等方面加以改进与优化。另外,材料系在实行“一体化”教学模式时,应该积极借鉴我院自动化系和机电系采用的“双师”教学模式,促进“学生乐学、教师愿教、教学相长”的良好局面的形成。为此,我院材料系应该从如下几方面开展工作。
1.教材一体化
实施教材一体化,需要将传统教材改为任务驱动型教材。传统教材侧重理论知识,专业操作技能所占比例太少,导致学生迟迟不能建立起专业意识。其实,经过多年教学实践,一些专业教师都积累了较丰富的教学经验,能够清晰了解学生在某一阶段所应掌握的实验操作技能与毕业技能鉴定标准,让教师编制适合学生的任务驱动型教材,有较大可行性。
2.教学场地一体化
实施教学场地的一体化,需要我院建设既能适合理论教学又能进行化学实验操作技能实训的“一体化”教学模式的实验室。只有在这种一体化教学场所中,学生才能一边听老师讲解一边进行实验操作,还有利于老师及时纠错。现阶段我院材料系要积极进行微机室改进,在微机中装上相应的计算机模拟化学实验软件,为材料化学一体化教学提供保障。
[关键词]无机化学实验;考核制度;改革
化学作为以实验为基础的学科,实验教学是化学专业本科教学中极为重要的环节。无机化学实验既与无机化学专业课相辅相成,又是对专业知识的一种检验[1]。无机化学实验是本科学习有关实验的入门课程,对学生的实验观察能力和动手能力、归纳分析的能力、综合表达的能力进行强化训练,对培养学生善于思考求证的习惯、严谨的科学作风和敢于创新的精神具有指导意义[2]。而传统化学实验教学和考察模式已不适应于高等化学教育的新形式,以往的无机化学实验课程大多是“照葫芦画瓢”,学生按照课本内容亦步亦趋的做实验,既不能提高学生做实验的积极性也不能调动主动性,更不利于培养学生独立思考解决实际问题的能力[3-6]。为此我们对本科化学专业的无机化学实验课进行了改革实验。改良传统实验内容,增加开放式实验内容,给学生发挥的自由空间,并对最终的实验考核采取全新方式,以此充分调动学生的积极性和学习兴趣。
1无机化学实验中存在的问题
1.1学生不主动思考,做实验积极性不够
做实验的过程中,不明确实验目的和要求,一味机械性的按照实验课本安装实验仪器、配制或滴加试剂药品、重复实验操作、记录实验现象、数据等。
1.2理论与实验操作脱节,对不正确操作重视不够
无机化学理论课课时进度与实验课程衔接上出现脱节,导致学生上完理论部分没有及时进行实验动手强化,很快遗忘。其次,由于中学阶段,教师过于强调理论知识,实际实验操作没有足够重视,学生在实验过程中存在各种问题,操作不够规范。
1.3实验教学考核制度太过死板
导致学生做实验敷衍了事,没有起到督促和监管的作用,学生实验技能水平很难得到整体性的提高。
2无机化学实验改革的具体措施
2.1改变学生课前预习方式,使学生实验课前积极准备
实验课存在学生不主动预习实验内容的问题,由于课前没有充分预习,老师讲解实验时学生听得一头雾水,做实验时手忙脚乱,最后实验结果是否正确,更是无从知晓。这样的实验课效率极为地下。对于这个问题,我们采取学生进行课前预习准备。在实验课开始之前,学生将实验所需药品仪器列出清单,在老师的指导下配制溶液调试仪器,这样对于试验中需要哪些药品仪器,让学生做到心中有数。其次,实验课以往都是由老师讲解实验内容,学生被动接受的形式,大部分学生对于老师讲授的内容,吸收消化的效果较差。对于这种情况,我们采取以学生上台讲解为主,老师进行引导拓展为辅的方式。在准备讲解和讲解的过程中,学生能够主动预习实验内容并思考,查阅资料、梳理知识和归纳总结。讲解中的问题,师生之间可以及时讨论解决,并引导学生深入思考。
2.2设置合理课程体系,真正做到理论与实验相辅相成
以往设置课程,经常会出现无机化学理论课内容早已结束,而实验部分还没有开始,甚至出现无机化学上学期的理论知识出现在下学期的实验内容当中。以湖南城市学院为例,“银氨配离子配位数的测定”这一实验的理论部分是无机化学上册配伍化合物这一章节的内容,却安排到下学期开设。理论知识与实验操作脱节十分严重,造成学生理论部分学完就忘,做实验时又不明所以,事倍功半。对于这种情况,我们将实验的开设时间与理论课相匹配,做到上完理论课,立即就进行实验课巩固。让学生能够直观的感受到理论知识的现实具象,进而更深刻的理解理论部分,同时在理论的指导下明确实验的目的和要求,实验过程中积极思考,与老师、同学之间交流讨论,还有思维活跃的学生以新角度和新思路来重新设计实验,进行深入的研究和拓展。在开设无机化学实验第一学期的课程中,以基础制备和验证实验为主,针对新生基础薄弱,对实验缺乏认识的情况,内容上以基本实验知识、训练基本实验操作为目标。以湖南城市学院为例,我们使用的教材是中山大学出版的无机化学实验,在实验课安排上,如“置换法测定气体常数R”“酸碱滴定”“化学反应速度,反应级数和活化能的测定”。基础操作包括称量、溶解、减压抽滤、加热、重结晶、溶液配制、移液管移液和滴定操作等。学生经过大量的基本实验技能训练后,培养学生发现问题、分析解决并拓展探究则是无机化学实验第二学期课程的重心,因此,较为复杂的综合型实验的比例增大。如“三氯化六氨合钴(Ⅲ)的合成和组成的测定”。强化学生的基础操作技能,训练学生实验过程中分析解决问题的能力,提高学生对实验过程中突况的反应和处理的速度。
2.3激发学生实验兴趣,化被动为主动
对无机化学实验不够重视,实验原理复杂,实验步骤繁琐,加之实验预习工作不到位,传统的实验教学模式,导致学生对无机实验有畏难情绪,实验操作敷衍了事。针对这些问题,我们一改以往的方式,多媒体、板书、学生讲演实验原理、教师实验演示进行结合,激发学生的实验兴趣,让学生主动做实验,喜欢上做实验。此外,实验课之外,我们定时开放实验室,鼓励学生进行开放性实验,参与老师的科研项目,与老师共同进行课题研究,为学生今后走上科研道路做好铺垫。改变实验课预习不充分的情况,使原本枯燥的教学模式生动起来,使课堂教学更活泼更开放更具思考力和创造力,从而达到让学习从被动到主动的转变,提高学生学习的主动性。
2.4科学实验考核制度的建立,利用网络平台进行交流互动
由于实验课的特殊性,不能像无机化学理论用一张试卷即可测试,传统模式只是简单的将学生的实验报告作为期末成绩的评定标准,这样就容易造成某些学生实验报告写得好但实验做不好也能得高分。为了得高分,因此也出现部分学生抄袭实验报告的情况。鉴于这些缺陷,我们对最终的实验考核采取“平时表现+理论考察+实验操作能力”的全新方式,例如对制备实验的评分标准:预习10分;提问5分;纪律3分;卫生2分;操作50分;结果25分;报告处理5分,其中操作项又根据实验操作项目切割,最后成绩根据各项加和决定。研究式实验中,方案与能力分占30%,理论考察分占10%,而在专题实验中能力40%。考核成绩分为“三段式”,由平时每一个实验的评分,中期阶段考核、期末考核组成,三者比例为5︰2︰3,中期阶段考核是有目的地将本阶段的基本操作编排成一个实验进行考核,期末考核通过完成一个研究式实验进行。如“硫酸铝钾大晶体的制备”,除了对实验原理、实验现象和思考题等进行笔试考核外,老师对操作细节,最后产品的形貌、大小、透明度、规整性等均有考核,而且综合考察学生对该实验所涉及基本操作的掌握情况。如今互联网的快速发展,与传统行业的渗透也越来越深入,对于大学教育也不例外。QQ、微信等聊天平台极大方便了师生的课下交流,但也存在问题解答不够完全和学生只在聊天的情况。除了以上的聊天平台外,目前也有移动教学助手,如蓝墨云班课这样的APP,学生可以留言也可以在线交流,老师也可以在上面出试题让学生在线答题并及时纠正学生的错误。
3结语
以上改革措施有些已经实施,有些还在积极摸索探究中。总体来说,我们的实验改革初步得到教学效果的正面反馈,学生的评价也体现了改革的有效性。在强调素质教育和专业人才的培养的时代要求下,如何进一步优化教育资源,提高学生的专业动手能力仍是我们探讨和努力的方向。
参考文献
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关键词:转型期;地方高校;无机化学实验;改革
作为高等教育的重大改革,部分地方高校向应用技术型高校转型势在必行。目前,高校转型的关键问题是学生如何掌握扎实的专业技术、获得良好的就业前景。无机化学教育家戴安邦教授说“化学实验课是实施全面的化学教育最有效的教学形式。”[1-3]化学化工专业实践性教学环节的重要组成部分是实验教学。加强实验教学不仅可以培养学生实验动手能力,还可以培养学生的创新思维和创新能力,使实验教学在培养人才中的作用得到充分的发挥。无机化学实验是惠州学院化学工程系和生物科学系专业新生的一门基础必修课,是学好其他化学课程的前提和基础,在教学计划中有非常重要的地位。无机化学实验的教学目标就是使学生掌握无机化学实验的基本操作技能、元素和化合物的基本知识和基本理论。培养学生具有实事求是的科学态度和良好的科学习惯及科学思维,为培养学生初步的科研能力打下基础。
1完善实验课程体系
惠州学院化学工程系无机实验主要分为化工专业、应化师范专业的基础实验及应化师范专业的综合实验。化工专业安排在大一上学期完成,应化师范专业的无机基础实验安排在大一学年进行,无机综合实验安排在大三进行。化学工程系不同专业的实验项目及类型是化学工程系现阶段的实验项目,在2010年时化学工程系针对无机实验作了实验课程的改革。首先,从实验的课时上进行删减,化工专业由原来的42学时调整为36学时,师范应化专业由原来的2学期72学时调整为60学时。其次,实验类型的改革,减少验证性实验,增加设计综合型实验,如删除了“氧硫”“铁钴镍”等性质实验。再者,老旧实验内容的改革,比如“台称和分析使用及操作技能测试”;此外,有毒有害的实验改革,如“锡、铅、锑、铋”“锌、镉、汞”;最后,增加2个微型实验。
2更新优化实验教学内容
2.1删减陈旧、有毒有害内容,增加前沿领域实验
化学工程系自2010年来对无机化学实验进行改革。首先,删除一部分老旧的实验,因为实验课的内容必须跟得上时代与科技发展需要。其次,删除一些有毒有害的实验,因为这些实验对环境有污染,对师生身心健康发展也是不利的。最后,增加一些化学前沿的新实验,以及介绍和了解国内外社会化学的新仪器和新技术。因此,无机课题组删除“台称和分析使用及操作技能测试”实验,因为现在的电子天平能够精确到小数点后4位,相比于多年前的分析天平,不但操作大大简化,而且精度更高。
2.2部分无机化学实验的微型化
改革后增加硫酸铜合成和过氧化钙合成2个微型实验,微型化学实验是国内外最近几年新发展的一种实验形式。相对于传统实验,微型实验使用的化学试剂比较少,减少污染,提高课堂质量。微型实验的试剂用量小,产物也少,可大幅度地减少实验室空气和水体排放污染,有益于师生的健康。仪器基本上可以做到人手一套,能实现人人动手的目标。学生通过自制仪器动手做实验,既训练了动手能力,培养了创新思维,同时提高了参与意识及动手操作能力。
2.3补充设计研究型实验,培养学生的创新精神
验证性实验项目主要涉及到元素性质方面,加深认识从学生的理论认识到实践层面,从现象到本质的项目。改革前化学工程系的实验项目中验证型占多数,考虑到验证性实验的局限性和教学方式的固化模式,针对这种状况,通过改革合理调整、精简了4个验证型的性质实验。无机化学实验还补充了“三草酸合铁(Ⅲ)酸钾的制备、组成及表征”和“铬(Ⅲ)配合物的制备和分裂能的测定”2个“设计型”实验项目,该实验包含反应制备称量、真空抽滤、热过滤、水浴加热、蒸发、结晶和分光光度计仪器分析等一系列化学实验的基本操作及数据处理,使学生的综合能力得到较全面的训练和提高。
3改进实验教学方法
原有实验教学中,老师讲得多,学生做得少;重结果,轻过程,造成学生的积极性主动性没有调动起来,使学生失去做实验原有的兴趣和热情。惠州学院无机实验改革也试图改变这些弊端,使学生成为课堂的主体,教师作为引导者,在课堂设置情景问题,激发学生的热情和潜能,主动地参与课堂。3.1实验课堂引入问题情景的教学模式这种实验课堂需要老师提前做准备工作,提前将问题设置好并布置下去,让学生在课前去查阅相关的资料和文献,并设计好实验思路与路线。在课堂上提出自己的分析意见和依据,然后老师点评,同学们一起论证实验的可行性。最终由这些思路和路线分组用实验进行验证。实验课堂引入问题情景模式能真正地锻炼学生,使他们不断地发现问题、分析问题,最终解决问题。其真正地体现了高校实验改革的宗旨,提高学生的自学能力与创新动手能力,有利于高校创新人才的发展和培养。3.2无机化学实验课堂采用实验预习报告和实验报告“两手抓”模式为了改变实验预习报告和实验报告流程化、形式化和空洞化的缺点,提出实验预习报告和实验报告“两手抓”的模式。首先实验预习报告不能像以前一样只是抄书上的实验目的、实验原理、实验药品和实验过程。必须通过自己的思考,查找相关的资料,提出实验预设的方案和实验路线,在实验预习报告中体现出来。实验课堂中结合老师的指导进行实验,记录实验真实的现象,在实验报告中总结实验实际的结果与预设结果的差异,进行结果分析,最终形成实验报告。3.3无机实验课堂引入多媒体实验教学在科学技术迅猛发展的今天,教学方式也在不断的更新变化,多媒体教学除了在理论课得到广泛的使用外,也在实验教学方面得到了极高的重视。因为多媒体教学可以将一部分有毒有害易产生污染气体的实验在实验室不能动手实践的通过课件形式展现出来。这样即使没有进行实验,但是仍然不影响学生对实验原理和理论方面的认识,还能加强学生对环境环保方面的认识和处理。此外,将多媒体实验教学引入无机化学实验中,开发和引进无机化学CAI课件向学生展示以外,实验数据绘制曲线的工作可以利用ORIGIN软件轻松完成;通过专门的化学绘图软件CHEM-DRAW可以绘制出标准的方程式及化合物结构式。当然还可以引入很多的化学画图软件为无机化学实验服务,也能提高学生的兴趣和热情。
4科学合理考核实验成绩
科学合理地考核实验成绩首先就是将实验课独立出来,不能和理论课一起考核,以前大多数都是理论课占70%、实验课占30%的模式,改革考核方式就是无机实验课作为一门课,1.5学分,每学期单独考核。实验成绩不应当是单一的成绩,建议实验成绩=预习报告(30%)+实验操作(40%)+实验报告(30%),这样多样化的考核才能够真实地考察学生的实验动手能力和创新能力。
5结语
通过多年的改革与实践,惠州学院化学工程系的无机化学实验教学取得了一定的成效。一方面,学生能够养成严谨的实事求是的科学态度,树立勇于开拓的创新意识,全面提高综合素质,为以后实际工作和科研工作打下坚实的基础;另一方面,教师要不断调整自己的知识结构,加强理论知识与实践经验,增加前沿知识与科学进步同步,为地方高校的无机化学实验的改革作出不懈的努力,使培养出来的大学生更加适应地方企事业单位的人才发展需要。
作者:谢飞燕 刁贵强 郑晓丹 单位:惠州学院化学工程系
参考文献:
[1]戴安邦.全面的化学教育与实验室教学[J].大学化学,1989,4(1):1-7.
关键词:无机化学;实验教学;教学改革;实验考核方法
0引言
高等职业教育医学检验技术培养的是具有较系统的医学检验基础理论,熟练地检验操作技能,具有较强的临床检验和实验室诊断思维及分析问题的能力,具有对各种检验结果进行初步评价的能力,了解常用检验仪器的基本构件和性能,具有良好的职业态度,能从事医学检验和实验室诊断工作的基本能力,在各级各类医院检验科、医学检验中心等相关部门医学检验岗位一线的高素质技术技能人才。无机化学是医学检验专业的文化基础课,它要为学生学习后续的有机化学、分析化学、生理学、生物化学、分子生物学以及临床检验基础、临床生物化学检验,微生物检验等基础课程和专业课程打下坚实的化学基础[1-3]。而实验课又是化学的灵魂所在[4-6],是高等学校实践教学的重要环节之一,具有很强的直观性和操作性,是对理论教学的验证和拓展,是学生将课本知识转化为实践能力的重要手段[7]。很多的规律和定律都来源于实验,而实验课又可以帮助我们验证所学知识,并使所学的知识得到很好地巩固的一种方式,所以实验课在我们无机化学的教学中间占有很重要的地位。本人根据多年来的教学经验和实践,针对无机化学实验课中间存在的问题,提出了几点改进和探索。
1改进实验课教学方法,提高学生对无机化学的兴趣
化学是一门以实验为基础的学科,很多实验的定律和结论都是来源于实验,并可以通过实验进行验证的。但是我们传统的无机化学实验课都是以老师为主,学生为辅的讲授、演示、练习为主的教学方法。这种方法已经比较陈旧,对于学生来说已经没有新鲜感,无法唤起学生对无机化学实验课的兴趣。而且经常是理论课已经学习一段时间后,才安排实验课的学习,很多同学在做实验课的时候,已经不记得之前学习的理论知识,这样无法真正做到理论和实验相结合。针对以上情况,我们采取角色互换法来进行实验课程的教学。该方法大大增强了学生对于课堂的参与度,将整个课堂交给学生来掌握,老师只指出不足和需要注意和指导的地方[8]。具体方法如下:在实验课开始之前,先将学生进行分组,每个小组在本学期必须负责一个实验的讲授,包括实验目的、实验要求、实验原理、实验步骤以及注意事项等。其他小组必须讨论并提出自己对于本实验的看法及不同。在实验的搭建和演示阶段,主要由学生来完成,老师给予一定的指导和帮助。这样既提高了学生对实验课程的参与程度增加了学生对无机化学的兴趣,又锻炼了学生语言组织能力。
2合理安排实验,提高学生对知识的掌握程度
无机化学是一门专业基础课,设置在大一第一学年并且在一个学期内完成,共72个课时,其中实验课的课时有限共14个课时。所以只能够开设比较典型的具有代表意义的课。所以合理安排实验课,提高学生对该门课程知识的掌握程度至关重要。我们该门实验课程的安排是整个教研室团队根据专业的特点及多年的教学经验和后续课程的相关性,选取具有典型意义的无机化学实验课程。这些实验课程的难易程度、实验的精准度、实验条件的成熟性以及实验的周期性都是经过我们精挑细选之后,并且符合我们的专业特色而开设的课程。这些课程的安排对于学生对我们书本知识点的掌握具有很好地作用。课程安排如表1。
3注重实验数据分析,提高教学效果
在实验教学中间,对实验数据的处理和分析在整个实验教学中占有很重要的作用,它不仅是我们对所学知识的验证,更重要的是可以培养我们分析和解决问题的能力。我们知道一个实验的结果,往往存在不同程度的差异,这些差异有的是仪器的使用不当造成的,有的是没有遵守实验操作准则,有的是没有正确地进行实验操作和记录实验数据。所以这就要求我们在做完实验之后,一定要对实验所得的数据进行分析和处理,得出实验结果的出现差异的原因所在。例如:我们在做溶液的配置和稀释的实验时,要我们配置9g/LNaCL溶液100ml。我们在做实验之前必须根据已知求出配置质量浓度为9g/LNaCL溶液100ml所需要的NaCL的质量,才能进行后面的实验。如果所需NaCL的质量求错的话,那么实验结果必定有出入。又或者是在NaCL的质量的称取时,没有很好地把握天平的精确度的话,也会造成实验结果的偏差等等。所以我们在记录完实验结果与数据后,一定要对实验结果进行分析,找出偏差的原因所在,及时纠正,提高我们对无机化学知识点的掌握程度。在实验结束后,我们通过小组汇报的形式对整个实验进行分析和汇报,包括实验目的、实验要求、实验步骤、实验结果以及实验数据的分析等。
4优化实验课的考核方式,促进学生的全面发展
在传统的实验教学中间,一个实验结束之后,老师是根据学生所撰写的实验报告进行评分的。有些成绩差或是比较懒散的同学,他就可能在做实验的时候没有认真做,或是只是在一旁观看并没有真正做。而在撰写实习报告的时候呢,就可能会抄袭那些成绩比较好,或是实验做得比较好的同学的实习报告。老师呢又是根据实验报告来评定实验成绩的,这就导致了有些懒散或没做实验的同学也可能达到比较高的成绩,造成了成绩评定的不公平性。所以,我们把实验课的考核也纳入了学生期末成绩的一部分。具体如下:期末成绩=期考成绩(60%)+平时成绩(20%)+实验课成绩(20%)。实验课的成绩又由实验课签到5分、实验课仪容仪表5分、实验课的预习10分、实验动手能力30分、实验数据分析与汇报20分、实验态度(包括实验结束后的试验工作台的整理)10分、实验报告20分共同构成。通过优化实验课的考核方式,能够很好地反应一个学生真实的水平,激发学生对学习的兴趣,提高学生分析问题的能力,促进学生的全面发展。
关键词:课程教学改革;无机化学实验;实验教学;学生能力培养
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2013)17-0090-02
化学是一门非常重要的自然科学,也是一门以实验为基础的学科,实验可以说是化学的灵魂。无机化学实验既是一门独立的课程,又与相应的理论课无机化学有着紧密的联系。如何通过改进实验教学内容和教学方法,在帮助学生更好的理解和掌握理论知识的同时,培养学生的主观能动性和创新意识,养成精准、细致的操作习惯,真正提高学生动手能力和独立分析能力,学习运用无机化学知识解决实际问题的方法等等,是无机化学实验课程改革的前沿问题之一。
一、改变传统教学方法局限性,提高学生实验技能
1.合理安排实验顺序,规范操作方法,切实提高学生实验基本功。无机化学实验是新生入校后学习的第一门基础化学实验课程。由于大多数学生在中学阶段很少真正的进入实验室进行实际操作,学生的水平参差不齐。因此,可以从学生第一次进入实验室开始,就对其进行常用实验仪器的介绍和实验基本操作训练。可以使学生对无机化学实验这门课程有循序渐进的了解,又能使他们在实验的过程中熟练规范操作,真正提高学生的动手能力。教师应该着重培养学生认真的实验态度,并且要反复强调实验者应严格遵守实验操作规范。在每个实验开始之前,教师要亲自示范学生容易出现错误的操作,讲解操作的注意事项和方法要点,先演示后练习,讲练结合。操作示范时老师要做到动作熟练、规范、清晰直观,这将对学生起到正确的引导作用。然后让学生反复练习,老师在一旁指导纠正。教师还应教育学生养成良好的操作习惯,要求学生在每次完成实验后及时整理实验台,对实验的废弃物进行妥善处理,保持实验室整洁有序。这样能让学生养成细致、整洁、精准的操作习惯,具备绿色环保的实验意识,进而提高学生实验的综合能力。
2.精选实验内容,增加趣味性实验,提高学生学习兴趣。实验教学,倡导联系生活的教学策略,目的在于让学生拥有丰富的直接的经验。传统的无机化学实验教学方式只是让学生验证实验结果与教材内容是否符合,学生只能学到某些机械性的操作,不能获得一个完整的实验概念。而且以前的实验教学模式较为呆板,实验内容不够贴近生活实际,学生基本上没有太大的学习兴趣,只是按照教材所给步骤进行机械性的实验,不能深入的分析总结。为了培养高素质应用型人才,真正提高学生的综合实验技能,提高学生的学习兴趣,应对实验教学内容按教学规律、知识层次科学地调整。一方面,考察和检验了学生基本知识和基本技能的掌握情况,激发了学生的学习积极性和主动性;另一方面,可以让学生认识到化学和生活的密切关联,使他们真正的参与到实验探究中,合作意识得到增强,学习兴趣大大提高。
二、改进实验教学方法,注重培养学生的各种能力
1.增设开放设计性实验,培养学生的创新能力。学生在教师指导下,选做一定数量的创新性实验,进行新实验项目的开发。这样的过程使学生通过实验去发现和研究解决问题的方法。学生在实验的准备阶段要充分查阅文献,设计合理的实验方案,进行自主设计探究,教师对方案进行检查,在检查无危险后,由学生独立协作开展实验。学生根据自己设计的实验进行操作后就会发现不同的方案可以得出不同的结论。对于学生在实验中遇到的问题,教师不直接的提出解决方法,而是鼓励学生自己探索,寻找问题的答案。在实验完成后,还应要求学生写出实验总结与工作体会。创新性实验项目的开设能充分调动学生的主观能动性,为学生发展自身创造性提供广阔的空间,这将显著提高学生的思维灵活性,激发学生创新能力。
2.鼓励学生对异常现象进行探索,培养学生观察思考能力。在实验课上,要求每一位学生都能集中注意力,仔细观察实验现象,特别是要对那些与预期不相同的现象进行更深入地分析。首先,应该重复实验,验证该异常现象能否出现重现性。大部分同学通常是因为加错试剂而导致出现异常现象;而其他可能导致异常现象的原因主要还有,器皿不洁净、试剂变质或者反应温度控制不当等。可以通过对照实验或改变实验条件找出异常现象的原因,进而使学生认识到每个实验现象的出现都是有原因的,不要轻易忽略任何一个异常现象。
在实验过程中出现异常现象是教学的好时机,通常学生会对自己学到的理论知识产生怀疑,如果有正确的引导不仅可以加强他们的观察能力,而且在思考的过程中可以促进他们对理论知识的认识更加深刻,取得事半功倍的教学效果。
3.建立严格的考核方式,培养学生的综合实践能力。为满足新时期教育对实践动手型人才培养的发展和要求,建立科学合理、客观公正、综合有效的实验考核方式已成为高校基础实验教学发展的主要方向。我们可以采用预习报告、课堂操作、实验报告、实验考试成绩四项相结合的考核方式对学生进行综合评定。教师应要求学生在实验前写好预习报告,其中实验主要药品的物理常数,实验的最佳方案,实验过程中的注意事项必须由学生亲自查阅、总结。预习报告由教师在学生做实验过程中逐一检查批阅。这样既可以帮助学生提前熟悉实验过程,不至于在实验时感觉无从下手,又可以促使学生明白细节问题对实验结果及实验成败的重要性。学生的课堂操作直接反映了学生的动手实践能力和实验态度。课上每2~4名学生分成一组,选出一人负责收发实验报告和安全事宜。学生在教师的讲解示范后进行独立操作,教师在指导纠正的过程中能清晰的了解每位同学的掌握情况并给出相应评定。传统的实验报告批阅过分地注重实验数据,并不能真实地反映学生平时的学习情况,甚至会导致有部分学生为了拿高分而肆意编造实验结果的情况。因此,实验报告的批阅侧重点应放在实验的每一个环节,如报告书写、计算过程、问题讨论、误差分析、图表技巧等等,而且要更注重综合设计实验的总结部分。实验考试包括口试和笔试,口试主要在学生实验的过程中回答老师提出的问题,另外,在整个实验课程结束后,还要进行笔试考试以考核学生对学科的整体掌握度。这样的考核方式能科学有效地对学生进行学习效果评定,引起学生对无机化学实验的重视,促使学生主动学习和掌握相关技能,从而提高学生的动手能力和实验基本素质。
综上所述,通过化学实验教学内容、教学方法和考核方式的改革,可以提高学生独立分析和解决问题的能力,培养学生的创新意识,使学生真正掌握实验理论知识和实验操作技能,从而达到综合能力的整体提升。进而体现教育的以人为本的课程教学改革特点,切实提高无机化学实验的教学质量和效果。为当今社会培养勤于动手、善于创新的高素质人才。
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化学实验是学生学习化学科学知识的重要方法和途径。通过实验,使学生加深对化学中基本概念、基本理论、元素及其化合物的性质和反应性能的理解,逐步学会准确地观察和分析化学反应现象以及处理数据的方法,以提高学生分析问题和解决问题的能力。但在教学实践中,实验教学常常未能得到应有的重视,其作用也未能得到充分发挥。造成这一状况的原因是多方面的,而科学有效的考核评价方式,是改变这一状况的重要手段。
1 化学实验考核改革的必要性[1~5]
过去,传统的化学实验成绩基本上是根据学生的实验报告给定的,报告反映了学生实验的部分情况,但难以反映出全部情况,特别是实验操作技能方面的情况。仅凭实验报告,无法看出学生实验操作是否规范正确,更看不出学生操作技能的高低与熟练程度。学生只重视写实验报告造成的另一个不良后果,是对实验产生厌烦情绪和草率应付的态度。这种情绪和态度,对学生良好实验素质和严谨科学态度的培养与形成是非常不利的。为改变评价学生实验成绩不够全面,激发学生对化学实验的兴趣,强化对学生实验操作能力和创新能力的培养,很有必要对实验考核进行改革。
2 化学实验考核办法的改革构想
我们以无机化学实验为试点,从以下几个方面对实验的考核进行了思考。
2.1 完善实验成绩的评定标准改变单一地依据实验报告评定实验成绩的方式,改为从实验基础理论、实验操作、实验报告、实验创新、实验纪律等几个方面进行考评,每个方面要制定若干具体的量化条件,使实验考核更加全面、真实、准确。
2.2 进行实验基础理论的闭卷考试目的是突出化学实验的一个重要教学目标,那就是通过化学实验的学习,使学生掌握化学实验的基本知识及化学实验基本操作技能;掌握化合物的一般分离和制备方法;使学生加深对化学中基本概念、基本理论、元素及其化合物的性质和反应性能的理解。
2.3 重视实验纪律和实验行为的规范化把实验纪律和实验行为的规范化纳入到考核范围中,以促进学生良好实验行为和习惯的养成。
2.4 重视实验报告的完成质量一份好的实验报告是实验完成质量的具体体现。实验报告反映了学生是否细致观察和记录现象,是否学会归纳、综合、正确的处理数据和分析实验以及用语言表达实验结果的能力。
2.5 强化对实验操作能力的考核化学实验属于实验技能课。培养实事求是的科学态度和认真细致的工作作风,为将来从事教学、科研等实际工作打下坚实的基础,是培养学生的最终目标。
2.6 增大对创新行为的评定和赋分量意在鼓励学生的创新精神,培养他们的创新能力。
3 化学实验考核改革的实践内容
无机化学实验内容除基本理论的验证外,还有无机制备、探索科研方向的综合性实验。那么如何准确测量和评价学生对无机化学实验掌握的程度以及动手能力、观测能力、查阅资料能力、思维能力、表达能力和分析问题解决问题能力的高低呢?近几年我们对无机化学实验考核办法进行了积极的探索与实践,形成了形式多样化的考核模式,经过几届学生的教学实践,达到了比较理想的教学效果。
3.1 实行实验单独考核为了使实验教学达到预期的目标,正确的考核方式是一个关键。无机化学实验的考核依据学生的实验态度、实验纪律、实验理论基础知识,实验操作的规范性、数据处理的能力以及报告完成的质量进行综合评分,成绩按百分制计分。使学生意识到无机实验是一门单独的专业课程,并不是无机化学的附属课,这样就可以引起学生思想上的足够重视,有利于学生加强对实验的学习。
3.2 无机化学实验考核改革的几种模式的探索研究与实践
3.2.1 “实验知识问答+基本实验操作+单独操作制备实验”模式2003~2004学年第1学期我们对2003级《无机化学实验》的考试进行了该模式的实践。此次考试考查内容分两部分:①实验知识问答、基本实验操作。满分为80分。②每人一组,单独操作制备实验《硫酸亚铁铵的制备》。满分为20分。
具体做法是:①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提问,并要求每个学生进行一项基本操作,据此打出分数;②《硫酸亚铁铵的制备》实验过程中,根据学生的操作情况和产品的质量、纯度进行打分。两项总分为最终分数。由于事先对该次考试的模式给同学们进行了说明,学生们积极性很高,课下进行了积极的操作演练,考试结果令人满意。
这种模式注重的是对学生实验过程的考核。实验时,实验过程是很重要的。一个实验成功与否的关键就在于它的操作过程。在考核中,我们要考核学生实验的基本操作方法、技能和技巧,看他是否知道各种无机化学实验仪器的正确使用,是否具有安装、设计简单实验装置的能力,基本操作是否熟练,新的操作能否掌握。我们对学生的考核贯穿于整个实验过程中,检查学生实验预习情况,看学生在实验中的表现,包括所作的记录是否真实,能否正确地观察实验现象,能否顺利地完成实验,实验结果是否正确。另外,在考核中,教师还要根据学生所做的实验对其进行提问,看他是否真正掌握了该实验的原理和相关操作,要求学生回答或演示实验的关键点,从而对其实验效果、实验能力、基本技能、创新意识等做出综合评价。我们对学生实验过程中出现的问题给予当场指正,实验中学生就可以自觉地用标准要求自己,改进不正确的操作习惯和实验行为,从而提高自己的实验技能与水平,而且这种近距离的考查可加强师生间的交流,形成良好互动的教学气氛。
3.2.2 “平时基本操作+制备实验+设计实验(文献资料查阅)”模式2003~2004学年第2学期我们对2003级《无机化学实验》的考试进行了该模式的实践。①平时基本操作表现占30%,我们根据平时实验报告、实验出勤率、每个实验中的表现记分;②高锰酸钾的制备实验占20%,实验在同一制备原理下,按组给出不同的反应物配比,根据制备出高锰酸钾的产率、品质给出成绩;③设计实验无机材料的新制备方法。要求每位同学通过各种渠道(图书馆、系资料室、网络)查阅文献。
在这一次的无机实验考核过程中,我们除了继续加大对学生操作能力的考查外,第1次尝试了文献资料的查阅工作。同学们积极性很高,通过各种渠道查阅目前最新的无机合成资料,培养了同学们进行科研的意识,收集文献资料、整理文献资料的能力得到了锻炼,初步形成同学们做科研的基本思路,对同学们以后进行毕业论文的设计打下了良好的基础,同时也为实验教师提供了丰富的第一手材料,师生收益都很大。
3.2.3 “元素实验设计操作考试+实验理论闭卷考试+平时实验操作表现”模式2005~2006学年第2学期我们对2005级化学专业《无机化学实验》的考试进行了该模式的实践。第2学期的实验侧重点主要是无机化学元素验证实验,涉及到的实验基本操作较少。以前考查的重点为无机元素实验理论,方式为闭卷考试,我们一直在思索如何进行元素实验的设计与操作考试,本次考试,我们进行了大胆的尝试。
本次实验考试分基本操作考试,试卷考试两部分。成绩按三部分计算,基本操作考试占总成绩的30%,试卷考试占总成绩的60%,平时实验操作表现占总成绩的10%。平时成绩根据实验报告、实验出勤率、每个实验中的表现记分。
实验理论闭卷考试的试题强调了对实验过程、实验原理的分析,突出考查学生的探究过程,增加了设计性、开放性实验内容,重视学生的创新意识,要求进行实验结果叙述,不仅较好地考查考生的语言表达能力和说明问题的能力以及综合设计能力,而且考查了学生的观察能力、分析能力、实验设计能力和实验评价能力。
为了考察学生通过本学期的性质实验、化合物的合成、综合设计实验的训练,对实验的综合设计能力,分析问题、解决问题能力的培养情况,根据该学期的实际执行的实验教学计划,我们经过精心的考虑与设计,制定了与本学期所做实验有关的元素实验操作考核十个题目。针对实验考核题目的设计要求,让学生抽签决定他所要做的是哪一个,学生要在指定的时间内完成实验,并当场写出实验设计方案和合理的实验步骤,并根据题目提供的试剂演示实验结果。由于学生对本次操作考试比较重视,考前做了充分的准备,所以成绩比较好,大部分学生分数集中在67~93之间。
这是一种透明考核方式,是教师考核与学生自我评定的一种结合。教师在巡视、指导学生实验时,通过直接观察,记录学生实验操作的过程,考查其操作水平,对学生所做实验进行考核。同时学生也会不自觉地根据评定标准,对自己的实验情况进行评定。教师的考核与学生的自我评定结合起来,就形成了每个学生的实验考核成绩。这样的考核方式,体现了对学生的尊重,避免了教师单方考核的偏差。他们了解标准,掌握尺度,实验中就可以自觉地用标准要求自己,改进不正确的操作习惯和实验行为,从而提高自己的实验技能与水平,增强了学生的参与意识,提高了其实验兴趣。
考试之后学生都深刻认识到,只有平时认真对待每一次实验,亲自动手操作,期末考核时才能做到得心应手,运用自如。通过以上方式的考核,不仅全面考查了学生的实验能力,也使学生看到了自己的不足,考核后学生仍可在教师的帮助下,进一步练习操作,学习设计,弥补不足,提高其实验能力。
4 化学实验考核改革的效果
通过这几年的无机化学实验考核办法的改革与实践,我们收到了良好的教学效果。
运用改革后的实验考核方法,我们首先了解了实验任课教师的实验素质、实验教学水平、对学生的组织指导等情况。教师通过实验考核提供的反馈信息,为实验教学中的因材施教提供了有效的参考资料,也更明确自己在实验教学中的长处和不足,从而不断提高教学质量。
化学实验考核改革之后,学生对化学实验产生了浓厚的兴趣,更重视实验的全过程。为了更好地完成实验,获得较好的实验成绩,他们实验前认真查阅相关资料,明确实验目的,知晓实验原理,了解实验的内容、步骤、操作过程和实验时应注意的事项,同时写好预习笔记,做到心中有数。在实验的过程中,学生能够按照实验步骤、试剂用量和仪器的使用方法,严肃认真地进行操作,积极、主动地完成实验任务,不放过每一步操作细节,细致观察实验现象,如实地做出记录,得出实验结果。当出现异常现象时,认真分析并找出出现异常的原因。实验完毕,对实验进行全面总结,认真完成实验报告。学生把实验作为培养自己、锻炼自己的实践机会,并产生强烈的探求欲望,从实验中他们也获得了自信心和成就感,同时也养成了良好的实验习惯。
新的实验考核方法促进了学生严肃认真、实事求是的科学态度和严谨的科学方法的养成。化学实验考核改革以后,学生更认真对待每一次实验,能够通过实验对问题作出较合理的解决。在实验中,无论是仪器的使用和装配,药品的取用和添加,还是操作方法和步骤,现象和数据的记录等,学生都能够做到严肃认真、一丝不苟、实事求是,特别是当因仪器刷洗不净、药品用量不当、溶液浓度不准,或操作不规范、反应温度控制不当,而导致实验失败或观察到的现象及所记录的数据与预期的结果有出入时,学生都能够尊重事实,不臆造或修改实验结果,并认真分析,查明原因,重新操作,有的学生还改进实验设计。这样就逐步掌握了科学的思维方法和实验方法,培养了学生勇于探索的毅力和自信心,提高了学生的科研素养。
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在无机化学实验教学考核的过程中,仅凭实验报告成绩和期末考试成绩,不能准确地衡量学生的实际实验能力。为了科学地评估学生的实验能力,需要优化传统的实验课程考核体系,建立全面的无机化学实验综合考核办法。将学生的课程成绩分为实验过程成绩、实验报告成绩、实验理论考试成绩,单项成绩不合格,则总成绩不合格。这种考核方式促使学生认真地对待每个实验环节,有效地提高了学生的综合实验素养。实验过程成绩是教师在指导学生实验过程中,根据学生实际操作情况给出的评价;实验报告成绩主要是根据学生的预习实验报告和实验报告书写、数据处理及分析等来评判;在实验理论考试中,除了常见考题外,还结合材料化学专业特点,增加了实验方案设计等考核内容,突出了综合实验能力和创新能力的考核,促进学生实验能力的全面发展。
2创建适合材料化学专业发展需求的无机化学实验教学模式
进入21世纪以来,材料科学发展愈加迅速,新材料、新技术、新产品不断问世,与此相适应,对材料化学人才培养也提出了新的要求。材料化学专业无机化学实验授课模式必需紧跟时展步伐,及时调整课程结构与内容,引入学科发展的最新成果,介绍学科内容中的多种学术观点及学术背景和发展动态,开阔学生学术视野,提高学生的学习兴趣。教无定法,教要得法。要使课程教学生动活泼,教师必须不断更新教学内容,创新教学方法与手段,增强课程教学的趣味性,促使学生积极参与,在实验中勤于动手、动脑,实现教师教学方式和学生学习方法的转变。
2.1采用多媒体辅助教学和建设实验教学网络平台
多媒体教学是利用多媒体软件对文本、声音、图像、图形、动画等信息进行处理,教师配合多媒体放映进行讲解,将教学内容用特技方法显现出来,能充分创造一个有声有色、图文并茂、生动直观的教学环境,从视觉、听觉等多方面给学生留下深刻印象。无机化学实验教学可以采用多媒体(视频)教学,它不仅教学信息量大,而且可以非常直观地演示实验操作和过程。随着现代科学技术的发展,有些实验可以采用多媒体技术进行辅助教学,如基本操作单元、仪器的使用等。这些实验项目信息量大,操作细节多,仅靠教师在课堂教学有限的时间内进行演示和讲解往往是不够的,而且总有学生没有注意到一些具体操作细节,因此,可以将这些实验演示制成多媒体课件或视频资料,放在课程网络平台上,学生可以不受时间、空间的限制,反复观看,自主地开展预习、复习。这样不仅增强了课堂教学的可视性,而且增加了教师演示的可再现性,延长了学生的学习时间,从而有益于提高学生操作的规范性,使实验教学得到延伸。
2.2将生产生活实例和教师科研项目引入实验教学课堂
不同专业对无机化学实验教学的要求是不一样的。我院材料化学专业的培养目标是培养具备材料化学相关的基本理论知识和基本技能的应用型高级专门人才。因此,学生必须掌握物质的结构与性质、性能的关系,这需要在教学中注意教学内容的层次性。在无机化学实验教学中,我们尽可能选择与专业相关的真实实验课题和实验样品,将生产生活实例引入实验课堂,营造实战氛围,做到知识性、实用性、趣味性的统一。同时,我们还选取了一些与生活息息相关的实验,如锂离子电池正极材料的制备、胶囊壳中铬含量测定等,这样的实验学生感兴趣,实验热情高,有助于学生综合能力的培养。为了进一步提高实验课堂教学质量,我们还在课堂教学中引入教师最新科研课题成果,使实验教学更加贴近科研实际,既丰富了实验教学内容,又增加了实验教学的先进性、新颖性,在加深学生对所学知识的理解和实验技能的熟悉时,还能培养他们的科研兴趣,提高理论联系实际的能力,对科研工作产生感性认识。
2.3实施开放性实验教学
在传统的无机化学实验教学中,学生往往处于被动地位,教师处于主动地位。从实验项目选择、实验方案选择、实验仪器与试剂选择,都由实验老师预先完成。在这种照方抓药的实验教学模式中,学生往往兴趣不高,应付了事。在优化实验教学内容结构的前提下,实行开放式实验教学模式,可以提高学生实验兴趣,强化教学效果。在学生自主的基础上,利用学生课余自由时间开放实验室,对于实验技能较差的同学,让他加强基本操作单元和基本技能的练习。在学生较好地掌握实验基本操作技能后,可以让学生自主选择一些设计型、综合型、应用型实验。在教师的指导下,学生独立设计实验方案,独立完成实验,并认真进行总结,以全面锻炼学生的实验能力和提高综合素质。
3结语