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【关键词】生物化学;有机化学;课程整合
有机化学和生物化学课程都是临床医学专业的基础必修课程。有机化学课程的目的和任务是使学生系统地掌握有机物的命名、结构、性质等方面知识。生物化学课程是研究生物体物质的组成、结构及其在体内的化学变化,以及这些变化与生理功能关系的一门学科。无论从化合物的结构,还是从化学反应上来讲,有机化学是生物化学的基础,生物化学是有机化学的延伸,二者相互补充[1]。而目前的教学现状是在形式上各自为政,在内容上比较割裂,这样的课程体系表现出一些显而易见的问题:(1)学生学习生物化学时,很难将有机化学的基本原理和知识应用于生命体物质代谢的理解和分析中;(2)随着基础医学知识的爆炸性增长,如果不能激发学生的自主学习,没有知识的融会贯通和迁移能力,创新性人才的培养无从谈起;(3)知识体系分散,学时数长,效率低,不利于学生早临床多临床反复临床。将有机化学与生物化学2门课程进行整合和优化是新时期临床医学教育的现实要求。从2014年1月开始,本校开始讨论和设计2门课程的整合方案和考核手段。迄今已在2个年级实施了改革后的课程体系。现将整合方式、评价体系与心得体会总结如下。
1确立课程整合的目标
从2门课程的性质、目的和任务,可以看出有机化学是生物化学的基础,二者具有整合重组的条件。2门课程整合后预期达到以下目标:(1)满足临床医师的培养目标和特点;(2)缩短理论教学时数,增加实践时数比重;(3)2门学科知识融会贯通,学生的知识迁移能力更强;(4)学生的自学能力更强,自主性更高;(5)评价方式更科学合理,对教师和学生更具有指导意义。
2建立新的模块教学体系
2门课程的整合不能是机械简单地相加,必须将内容综合化和模块化。整合后的理论课程总学时数为88学时,分为5个模块,见表1。除了章节上的整合,教师在教学过程中也更有意识地注重学以致用、融会贯通,尤其是在讲授生物化学反应体系时,将化学知识和规律引入进来。以往教师讲代谢途径,只强调底物、产物、产耗能、关键酶和反应部位,对反应过程仅仅是简单陈述,现在教师更注重分析其化学机制,引导学生推导和分析。例如,三羧酸循环的第一步,乙酰CoA与草酰乙酸缩合成柠檬酸,教师会分析乙酰基上的甲基碳原子带负电荷,对草酰乙酸上的羰基碳进行亲电取代。这样不仅让学生知其然,更知其所以然,还让学生感觉基础课与专业基础课是浑然一体的,不同于往届学生反映的割裂感和基础课无用感。
3授课形式多样化
2门课程整合后,学时数大大压缩,教学质量却不能压缩。为了保证课堂教学的效果,就必须引入更丰富的教学方式和技术手段,调动学生的主观能动性,充分利用好课余时间,把一些课堂“灌”、“填”的内容交给学生自主学习,从而给课堂留出交流和讨论的时间。3.1以问题为基础的学习(PBL)教学有机化学及生物化学本身是一些枯燥、抽象的反应,学习起来乏味吃力,课堂教学常常让教师学生都感觉很疲劳。如何既能增加课程乐趣,又启迪思维促进学生学习和应用课程的基本原理和方法,科学史上的小故事是非常优秀的素材。例如Krebs发现柠檬酸循环和鸟氨酸循环的研究历程,如何选题、如何设计实验、如何根据结果推理分析,都是极具教育意义的。但在课堂上由教师来讲,就剥夺了学生主动探究的兴趣和机会。建构主义学习理论认为,学习是处于丰富的学习情景中的,在真实的情境中发现问题和解决问题,是促进意义建构的重要手段[2]。所以提前一次课布置好阅读内容和问题,让学生在课余带着问题重演Krebs的探索历程,然后在课堂上讨论,则能事半功倍,完成一次极好的科学探索。3.2网络教学利用现代互联网技术建设的精品课程资源为课后学生的自主学习提供了一种便利的方式。教师也可利用此平台上传教学录像、自测题库、教学大纲、电子图书等,作为主体教学的进一步补充。尤其是电子图书,不同版本的教材、参考书和工具书为广大学生提供了免费学习的好资源,受到广泛的欢迎。
4建立形成性评价体系
形成性评价也称为过程性评价,1967年由美国芝加哥大学的斯克利芬提出,后来教育家Bloom将这一方式尝试引入教学评价,其理论基础是认知和建构主义学习理论。建构主义学习理论认为,学习是学习者主动建构知识的过程,而不是被动接受外来信息的过程,学习是个体的自我建构[3]。这种评价方式不同于以往单纯以一次考试成绩做评价的唯一标准,而是在教学过程中进行的过程性和发展性评估,注重对学习过程的指导和改进,旨在采用多种评估手段和形式,通过经常性的测评,跟踪教学过程,反馈教学信息,提高学生的学习效果,并改进教师的教学水平[4-5]。形成性评价有利于对学生自主学习的过程进行有效监控,有助于教师及时发现教学中的问题,提出改进措施,修正教学计划,提高教学质量。在过去的教学过程中,教师虽然也尝试了课堂提问等方式,但形式简单,没有规范的评价体系,加之教学时间有限,不能保证每名学生都有机会被考核,因此结果往往流于形式,教学效果无法提升。改革后,本校将课程评价体系分割成3个部分,并给予适当的权重,每个部分也制订出可量化易操作的考核标准。其评价体系包括学习态度评价、知识体系评价、综合素质评价,由平时考核与期末考核组成,各占课程总成绩的50%。平时考核由出勤情况(5%)、模块测验(30%)、课堂讨论(15%)组成,期末考核采用闭卷笔试(50%)。4.1出勤考核学生的出勤率是检验学生学习态度的方式之一,也是教学质量的基本保障。我们制作考勤签到表,考察学生的出勤率。4.2模块测验结合新的课程体系,在每个模块教学结束后进行模块测验。每次模块测验包括基本知识点考察和综合性题目考察,以此评估学生掌握知识点的宽度和深度。分阶段、分模块地进行考察,也有利于教师和学生及时评价学习效果,调整策略。4.3课堂讨论为了培养学生的自主学习能力,评价学生对知识点的掌握程度和表达能力,锻炼学生的团队合作和综合素质,教师特意在每个模块安排1学时的课堂讨论,内容涉及该模块的相关内容,形式多样,既可以是知识点的讨论分析,也可以是某个重要发现的研究历程。通常提前1周给出2个以上命题,学生建立互助小组,分组选题,准备资料和幻灯片,讨论时各组派出1名代表演讲,教师评分并给予针对性的当场点评。为了客观、公平、合理地评价学生表现,制作了评分表对每个指标量化考核,见表2。
5评价结果
本文是将建构理论和布鲁纳发现学习理论用于人教版高一化学第三章金属及其化合物中的教学设计与反思。
1 教学目标
1.1 知识与技能
(1)掌握铁的氧化物及氢氧化物的化学性质及制法
(2)掌握三价铁离子的检验方法
(3)掌握三价铁离子与二价铁离子的一些转化条件和反应
1.2 过程与方法
(1)利用已有的关于三氧化二铝、氢氧化铝与强酸反应的知识, 通过对比掌握作为碱性氧化物的三氧化二铁及弱碱氢氧化铁与强酸反应的化学方程式和离子方程式(两者十分相似), 在原有知识的基础上主动构建新的知识体系。
(2)利用已有的氢氧化铝分解的知识明白, 沉淀性碱氢氧化铝、氢氧化铁的分解规律相同。从而推导出氢氧化铁分解的反应方程式。(与氢氧化铝分解相似)进一步分析出三氧化二铝、氢氧化铝、三氧化二铁、氢氧化铁与强酸反应的化学方程式和离子方程式彼此十分相似的特点。
(3)利用“挫折”教育―制氢氧化亚铁的实验及对实验的改进的操作, 培养分析和解决问题的习惯和思维。
(4)通过科学探究的实验操作, 引导分析得出三价铁离子与二价铁离子在适当条件下可相互转化及一些相关反应式,培养综合分析能力。
1.3 情感态度与价值观
(1)体会化学是以实验为基础的科学。通过老师的言传身教的示范作用, 培养发现问题和解决问题的能力,培养热爱实验,勤于动手动脑的习惯,培养严谨的科学态度。
(2)通过对比,在原有知识体系上构建新的知识体系, 能牢固、主动、“轻松愉快”地掌握知识, 从而培养良好的学习方法和对学习的兴趣。
(3)通过实践活动,培养对化学学习的情感。
2教学重难点
重点:铁的氧化物及氢氧化物的化学性质及制法、三价铁离子的检验方法、三价铁离子与二价铁离子的一些转化条件
难点:氢氧化亚铁的制法、三价铁离子与二价铁离子的一些转化条件和反应
3 教学用具
实验3-9 、3-10及科学探究相关用品。以及试管夹、酒精灯、开水、火柴、长滴管、滤纸、色拉油少许。
4 教学用时
一课时(40分钟)
5 教学方法
实验、分析、阅读及对比法。以建构理论和布鲁纳的发现学习法为指导思想设计教学过程。利用多媒体教学。
6 教学程序
教学反思
本节课以建构理论和布鲁纳的发现学习法为指导思想设计教学过程。利用多媒体教学提高效率。师生实验、分析、阅读及对比法的安排增加了互动,调动了学生的积极参与课堂教学。教学只有建立在学生的经验基础上才能有利于学生主动地建构知识并获得对知识的深刻理解与把握,才能增强知识与经验的联系,体验知识的真实价值,才能进一步增强对知识的情感和对学习生活的兴趣。所以,这一课的教学设计思路主要是在了解学生的已有知识经验的前提下(如三氧化二铝、氢氧化铝)让学生在已有的知识经验基础上通过思考交流、实验、探究活动获得新知,(三氧化二铁,氢氧化铁的相互关系,与酸反应的情况。碱性氧化物及相应的碱与酸反应的通式,沉淀性碱分解的一般通式)强调突出了学生的经验是教学的基础这一教学理念。结合教学,创造性地对学生进行了挫折教育(常规方法制造氢氧化亚铁效果不好),培养环境意识,提醒做事不能墨守陈规, 特事特办(如在制氢氧化亚铁时使用滴管的实验操作), 培养应变能力。培养分析能力,和严谨细心的科学态度(如氢氧化亚铁的分解产物的分析)。
参考文献:
[1]马春生.氧化还原反应一课的教学设计[J].化学教学.2009(5):43~44.
[2]孔颖.海水晒盐第一课时教学设计[J].化学教.2009(5):45~46.
[3]宋心琦,王晶,李文鼎等著.普通高中课程标准试验教科书化学必修教材1[M].第三版,北京:人民教育出版社,2007:59~62.
教学目标:
1、掌握有关钠化合物反应的化学方程式的书写。
2、掌握碳酸钠和碳酸氢钠的化学性质和物理性质。通过对比实验方法掌握碳酸钠和碳酸氢钠的性质。
3、知道苏打和小苏打在生产、生活中用途。
教学重点及难点:
1、掌握钠其化合物的化学性质。
2、掌握过氧化钠中的氧元素的化合价及化学性质。碳酸钠和碳酸氢钠在化学性质上的差异。
教学用具:小刀、镊子、玻璃棒、滤纸、烧杯、酚酞、金属钠、碳酸钠、碳酸氢钠。酒精灯、火柴、石棉网、铁架台(附铁圈)、玻璃钠柱、集气瓶、
教学过程:
[演示实验]取一泡腾片(主成份维生素C)加入水中,泡腾片迅速溶解并产生大量的气泡,引起学生探究碳酸氢钠性质的兴趣。引入钠的碳酸盐性质的 学习。(注解:维生素C泡腾片的成份:碳酸氢钠、酒石酸氢钾。)
[板书]碳酸钠,化学式:Na2CO3,俗名:纯碱、苏打。
碳酸氢钠,化学式:NaHCO3,俗名:小苏打。
[活动与探究1]溶解性实验:取少量的碳酸钠固体和碳酸氢钠固体放入小烧杯中并加入水,观察固体的变化?
一、碳酸钠和碳酸氢钠的物理性质
Na2CO3:可溶于水。 NaHCO3:可溶于水。
[分析讲解]我们初中学过的碳酸钙、碳酸氢钙这两种物质的性质,它们在化学性质上是否会与碳酸钠和碳酸氢钠有相似之处呢?
[演示实验]分别取两支试管,在一支试管中分别滴加3亳升澄清的氢氧化钙水溶液,在试管中分别滴加1到2亳升碳酸钠溶液,振荡,观察实验现象。在另一支试管中滴入3mL氯化钙溶液,在试管中分别滴加1到2亳升碳酸钠溶液,振荡,观察实验现象。再另取一支试管中分别滴入3~5mL澄清的氢氧化钙水溶液,在试管中分别滴加1到2亳升碳酸钙溶液,振荡,观察实验现象。再取一支试管滴加1到2亳升氯化钙溶液,向试管中分别滴加1到2亳升碳酸钙溶液,振荡,观察实验现象。
[板书]:二、碳酸钠的化学性质
1、与碱反应
Ba(OH)2+Na2CO3=BaCO3+2NaOH
2、与盐反应
Ba2CO3+CaCl2=BaCO3+2NaCl
[活动与探究]阅读书本P55实验三的内容,并要求学生根据实验三的要求进行实验观察实验现象。
3、与酸反应
Na2CO3+2HNO3=2NaNO3+H2O+CO2
Na2CO3+CO2+H2O=2NaHCO3
NaHCO3 :俗称:小苏打
[活动与探究]:用pH计测碳酸钠溶液的pH值。
[活动与探究] 将一小块铜片(带有油污)的浸入装有20mL碳酸钠溶液的烧杯中,静置约5min。用镊子将铜片从溶液中取出后,用水冲洗干净。另取一块铜片(带有油污)浸入装有清水的烧杯中,同样静置约5min。观察这两块铜片表面有什么不同。你从中能得出什么结论并分析产生的原因?
4、碳酸钠溶液显碱性。
用途:去除物品表面的油污。可做洗涤剂。
原理:利用了油脂在碱性溶液中发生的水解反应,生成可溶解在水中的物质.碳酸钠利用了它的去污能力在生产生活中的应用却十分广泛。如碳酸钠可以用来制肥皂、洗涤剂等。
[回顾知识]碳酸钙和碳酸氢钙之间怎么相互转换?
[讲解]复习碳酸氢钙的化学性质,受热时也会分解为正盐、水和二氧化碳。
[思考]碳酸钠和碳酸氢钠之间同样能相互制取吗?
[学生回答]提学 生回答:在二氧化碳通入碳酸钠的水溶液中反应生成碳酸氢钠,加热碳酸氢钠,碳酸氢钠受热会分解生成碳酸钠与二氧化碳、水。
[讲解]:碳酸钙与二氧化碳、水反应生成碳酸氢钙,碳酸氢钙受热分解生成碳酸钙与二氧化碳、水。并写出化学方和式。
[板书] 2NaHCO3=Na2CO3+CO2+H2O Na2CO3+CO2+H2O=2NaHCO3
[活动与探究]一瓶失去标签的白色固体粉末是碳酸钠还是碳酸氢钠呢?
[提示] 前面我们学习碳酸钠和碳酸氢钠的性质,怎么解决这个小实验呢?
[叙述] 你们知道碳酸钠和碳酸氢钠在生产、生活中的用途吗?
三、碳酸钠的应用
1、在玻璃工业中的应用。2、染料。3、钢铁。4 、生产炸药。5、生产化肥、搪瓷、医药等,特别在生活中,是人们发面做油条的必需品。
[叙述]
四、碳酸氢钠的用途
1、做发泡剂。2、治疗胃酸过多。
[课后小练习]:下列关于金属钠的叙述,错误的是( )
A.是电和热的良导体 B.钠可以保存在四氯化碳中
C.比水轻,比煤油重 D.很软,具有银白色光泽
[板书设计]:
钠化合物的性质与应用
一、碳酸钠和碳酸氢钠的物理性质
Na2CO3:溶于水。 NaHCO3:溶于水。
二、碳酸钠和碳酸氢钠的化学性质
1.与碱反应
Ba2CO3+Ca(OH)2=BaCO3+2NaOH
2.与盐反应
Ba2CO3+CaCl2=BaCO3+2NaCl
3.与酸反应
Na2CO3+2HNO3=2NaNO3+H2O+CO2
Na2CO3+CO2+H2O=2NaHCO3
一、在无机化学教学中渗透环境保护内容
环境污染常与环境中各种化合物或元素的含量的变化有直接关系。化学是研究物质的组成、结果、性质与变化规律的科学。因此,化学教学的内容为环境教育提供了极其丰富的素材,而化学学习的方法、解决化学问题的措施等为环境污染问题的解决提供了行为指导,某些化学问题的解决直接是环境保护的有效手段。比如,用氢气这个新能源代替当前普遍使用的煤和石油与它们的提炼物,可以减少SO及氮氧化合物等污染物的排放;用乳酸或者是新的聚乙烯聚来代替制造一次性饭盒,从而减少“白色污染”。
当前,全球的环境问题,已经到了急需解决的时候了,让学生了解环境保护的重要性、急迫性,就能加强学生的环境忧患意识。在具体的教学中,教师要找到环境教育的最好切入点,使学生关注环境问题、了解解决环境污染的方法。比如,在高一无机化学教学中,学习卤族元素知识时,应该抓住时机向学生介绍臭氧空洞的形成,以及它对人类生活的影响,从而使学生自觉抵制含氟制冷剂的冰箱与空调的购买;在学习氧族元素知识时,可以结合SO的化学性质,介绍酸雨的形成,以及对农业生产的破坏作用;在学习N元素及其氧化物时,可以让学生了解城市环境污染的原因。
面对这些污染,学生要知道环境保护的重要性、迫切性,人类在自身发展的时候,要学习与环境的和谐相处,否则会遭到“环境的报复”。在具体的教学中,教师也可以从法制的角度向学生渗透环境保护意识。比如,在学习SO与HSO知识时,介绍一下《大气污染防治法》;学习电镀知识时,介绍《水污染防治法》;学习水泥制造的时候,介绍《固体废物污染防治法》,等等。
二、联系生活实际,增强学生的环保意识
教师要让学生从自己做起,从现在做起,做保护环境的主人。在化学教学中,教师要抓住时机对学生进行环境保护意识的培养,这样给学生的印象会比较深刻。比如,很多学生的家里买了新房,在装修的时候,就要考虑环境污染的因素。可以组织学生按学习小组进行调查活动,学生通过跑市场的实践调查活动,就能了解装修材料的性质;也可以让学生通过互联网的查询,了解装修材料的污染情况,比如,哪些大理石的辐射比较严重?哪些油漆的甲醛含量高?
高一无机化学主要以元素族的学习为线索,因此,每当学习一个单元后,教师就可以利用总结本单元知识时,让学生了解本单元知识与环境问题的联系,可以组织学生进行环境知识方面的交流。比如,在学习卤素这个单元后,很多学生通过交流知道了发泡摩丝、涂改液、氟立昂等物质都有破坏臭氧层的作用,从而达成了少用或不用这些物品的共识。
三、结合环境保护知识,让学生树立“持续发展观”
持续发展的内容包括经济、社会、环境三大方面的,持续发展的意识已经是当今社会各界人士的共识,主张人类与环境和谐相处是解决环境问题的重要的指导思想。主张在环境保护的基础上发展经济、提高人们的生活水平,是充分考虑到社会的发展与环境资源承载能力的协调。这样既能满足当代人的发展需要,又能满足后代人的发展需要。因此,我国将持续发展作为基本国策。当前的高中学生是新世纪的一代新人,非常有必要掌握我国的持续发展的战略思想。因此,在教学中尤其在三维教学目标――情感、态度、价值观中,努力培养学生的“可持续发展”的价值观,有利于学生逐步养成保护环境的行为习惯。
化学教学增加了资源利用等方面知识的介绍,教师可以从资源利用等问题入手,使学生深刻理解“可持续发展”这个基本国策;通过对无机化学中的元素,化合物的性质,以及它们制取、用途的学习,渗透环境保护知识,使学生逐步形成可持续发展的价值观。
元素及化合物的性质与用途的学习,能培养学生的辩证思想,从而使学生能一分为二地看问题。在对待资源问题上,就要考虑充分利用资源的同时考虑造成环境的污染。比如,P是植物生长所必要的元素,少量的含P化合物,能促进植物正常的生长,假如是大量的含P化合物,就使植物非正常的生长――疯长。当含P化合物进入水中后,就会使水营养化,最终使水变黑、变臭。因此,我国已经停止含P洗衣粉的生产。在具体的高一化学教学中,教师还要结合重要化工原来的制法,用持续发展的观点引导学生分析工业生产过程中的利弊,从而形成控制“三废”的产生、尽量能回收“三废”的意识。
教师在化学实验教学中要培养学生的“可持续发展的”的意识。实验在化学教学中有着极其重要的地位,实验教学也是对学生环境保护意识培养的好机会。化学实验需要很多的药品,实验结束时又有很多需要处理的废弃物,如果在实验后,将这些废弃物不作正确的处理,不仅会对实验室的环境造成影响,而且可能严重地影响到实验室周围的环境。因此,在化学实验教学时,教师要强调按规定取用药品的量,实验结束后,要将废弃物放到指定的容器,以便统一回收或处理。
关键词:化学知识;农村;教学;服务;农村经济建设
近些年随着农村经济建设的飞速发展,对农村经济建设所学各级各类人才也有了更高的要求。在农村调查中我们了解到:以前毕业的学生,有很多毕业回家务农后,仍然不知道化肥、农药的性能、保管和使用方法,不会将市场上出售的农药、化肥按要求配置一定的浓度,看不懂使用的说明书。不认识化学肥料的化学式,不会计算常用氮、磷、钾化肥的有效成分百分含量。调查结果,给我们以很大的震动,坚定了我们进行有针对性教学的信心,增强了农村化学学科教学改革的紧迫感。明确了化学教学必须适应当地农村发展的需要,结合教学实际,传授一些与生活实际所需的化学知识,把应试教育和实际教育恰当地结合起来,为农村经济建设培养实用人才。所以,对农村学校来说,学生学会如何把所学的化学知识应用到农村经济建设中去,是摆在我们面前的一个重要课题。由于我校地处农村,生源基本都来自于乡村,每年有一半以上的毕业生毕业后要回乡务农,参加农村经济建设,如果这部分学生不能掌握科学的种田方法,那我们的农村未来很令人担
忧。因此在平时我们根据化学这门学科与工农业生产及日常生活中有着极为密切的联系这一特点,在教学中我们努力探讨化学如何服务于农村经济建设的方法,在完成课程标准所规定的教学内容的基础上加强理论联系实际,增强教学的针对性和实效性,把书本知识和实际情况有机地结合,使学生能将学到的知识较好地应用到实践中去。我们的做法如下。
一、学会测定土壤的酸碱度
土壤里含有多种无机盐,会呈现一定的酸碱性,而作物一般适宜在中性或接近中性的土壤里生长。教学中,我们首先将土壤、适宜作物生长的土壤条件、土壤的改良等有关知识介绍给学生,然后组织学生进行如下实验:
1.取土样
我们要求居住在全乡不同村的学生,要按要求采取农村有代表性的土样。具体方法是:在20厘米左右深度取土,土样要有代表性,每块地至少有5~6个取样点,每个取样点可取5~10克,充分混合。
2.测定土壤的pH
取1克左右经过充分混合的土样,加入5毫升蒸馏水,充分震荡后静置,取清液用pH试纸测定后与标准比色卡对照读数。测试土壤的酸碱度后,根据不同作物正常生长所需要的pH范
围,结合其他土壤条件,确定栽培品种。这样便会使部分学生在回乡务农前对本村的土壤情况有一定的了解。
二、有针对性地扩展合理施用化肥的知识
W生在学习了氮肥、钾肥、磷肥的性质后,我们结合本地农作物的栽培情况向学生介绍不同的农作物适宜在酸碱度不同的土壤里生长。如玉米、大豆适于生长的pH范围是6~7,除施用农家
肥外,还可施用弱酸性或中性肥料;适宜于谷子和高粱生长的pH范围是6~8,可施用接近中性的速效化肥;白菜适宜于在pH 5~6的土壤里生长;马铃薯适宜于在pH 4.8~5.4的土壤里生长,可施用偏酸性肥料等。学生掌握这些信息后,再将这些信息反馈给家长,这不仅让他们在熟悉的生活情景中感受化学的重要性,而且也受到了家长的普遍欢迎。
三、掌握溶液的配置方法
当代农村建设中,农业的发展已经打破了传统的模式,人们可以按照植物生长所需要的元素,配制成营养液进行无土栽培,这样既节约了种植成本,又节约了有限的土地资源。把农药化肥配制成溶液后再喷洒和施用,不仅使植物更加容易吸收,而且节约了农药化肥,减少了农药化肥对周边环境的污染。而农业上选种、种子消毒和农药的喷洒大都需要配制一定质量分数的溶液。所以,我们指导学生练习配置16%的氯化钠水溶液来选种,配制一定浓度的高锰酸钾进行种苗消毒以及教会学生配制农药波尔多液等,借以增强学生的实践能力。
四、将化学知识与乡镇企业生产相联系
我们在教学中将一些企业中有关化学知识的应用进行适当拓展,讲解给学生。
五、将化学知识与生活实际相联系
将教材中与农村生活实际联系紧密的一些知识介绍给学生并适当加以扩展,如,木材存放的“自燃”现象,使学生学会用化学知识解释有关生活现象,逐步树立了崇尚科学、反对迷信的观念。
总之,化学知识与农村的生产生活联系十分密切。作为当代的化学教师,我们不仅要让学生了解生产生活中处处蕴含着化学知识,体会化学知识在农村建设中的重要作用,还要及时引导学生将学到的化学知识与生产生活实践有机地结合起来,用所学的化学知识建设和推动农村经济建设的稳步发展。
参考文献:
关键词: 任务驱动 小组合作 生物化学 教学实践
生物化学在医学基础理论课程中一直被认为是抽象、难懂和内容多、难记忆的学科。传统教学方法不能取得令人满意的效果,出现“上课老师口若悬河,学生昏昏入睡,下课不知所云”的现象。因此,改变传统的、效率低下的教学模式,提高学生的学习兴趣和积极性,进一步提高教师的教学水平显得尤为重要。笔者试图将任务驱动和小组合作相结合的教学方法运用于生化课程教学中,取得了较好的教学效果。
一、研究方法
1.研究对象。
选择医学院2011级高检1班及2班作为研究对象,其中2011级高检1班为对照班,2011级高检2班为实验班。
2.研究过程。
(1)实验前测
针对学生已有的化学基础知识出一份试卷,对选择的实验班及对照班进行检测,并记录考试成绩,进行统计分析。
(2)教学过程
①对照班采用传统教学模式;
②实验班采用基于任务驱动的小组合作教学模式。
(3)教学质量检测
以期末考试为检测手段,对两个班的成绩进行统计分析。
二、结果与分析
1.实验前测成绩。
两个班的前测成绩分数分布情况见图1。从图1可以看出实验班及对照班成绩分布非常相似,70分~80分数段人数最多,高分段人数均偏少,其他分数段人数差不多。
图1 各班前测分数分布直方
两个班前测成绩用SPSS19.0统计分析软件进行分析处理,计算各班的平均成绩、标准差并进行分数的差异性检验,结果见表1、表2。对照班平均分68.94分,标准差17.40;实验班平均分68.73分,标准差17.85。在Levenes检验中可知,P=0.962>0.05,方差齐性,说明两个班级的前成绩水平相当,因此在均值方程的T检验中,可得P=0.951>0.05,因此实验班与对照班的前成绩无显著差异。说明选择的实验对象有较好的均衡可比性,是适合的研究对象。
表1 组统计量
表2 独立样本检验
2.期末考试成绩。
期末考试成绩分数分布情况见图2。从图2可以看出对照班90分以上的人数较少,仅为10%,而低分段人数较多,占31%,最高分为97,最低分为29,极差68,学生学习能力差别较大,说明传统的教学方法无法根本顾及所有学生的学习能力。实验班各分数段人数相差不大,高分段人数略微偏多,90分以上的人占27%,远远大于对照班,不及格人数仅为17%,最高分为98,最低分为44,极差54,学生个体差异较小,说明基于任务驱动的小组合作教学模式不仅可以显著增强教学效果,而且能改变传统教学方法只对部分学生提供成功学习的体验,从而达到使不同学生掌握同样的教学内容的目的。
图2 各班期末分数分布直方
表3、表4的数据分析表明,对照班平均分71.37分,标准差17.90,实验班平均分81.15分,比对照班高出9.78分,标准差13.62;在Levenes检验中可知,P=0.041
表3 组统计量
表4 独立样本检验
三、讨论
经过实验结果分析得出,实验班的学习成绩明显高于对照班,说明基于任务驱动的小组合作教学模式优于传统教学模式,究其原因,笔者认为有以下几点。
1.基于任务驱动的小组合作教学模式有利于调动全体学生的学习积极性
在主动参与完成教师设计的任务过程中,学生可以体验成就感、满足感,从而激发他们的求知欲望。同时,合作学习教学模式采用组内交流、组间交流的形式进行教学,创造了充分宽松的环境,使部分认知水平较差、性格内向的学生有更多的机会发表自己的观点,从而弥补了传统教学中教师难以面向每一位学生的不足。
2.基于任务驱动的小组合作教学模式有利于培养学生提出问题、分析问题和解决问题的能力
传统教学中总是教师提出问题,给出问题解决的方法或结论,学生只是被动地接受,没有自己的思考,自然也就不可能提出问题。而在任务驱动背景下,学生必须学会发现疑问,提出需要解决的问题,设想解决的各种可能方案,并探究解决的方法,从而完成任务。
【关键词】初中物理;信息技术;优化整合;必由之路
【中图分类号】G456.22 【文章标识码】A 【文章编号】1326-3587(2014)04-0001-01
课程整合将信息技术看作是学习的有机组成部分,它主要是在学科的学习活动中有机结合,使用信息技术以便更好地完成课程目标。那么,在信息技术与物理学科的整理合中,怎样才能使信息持术更有助于培养学生的创新精神和实践能力?下面,我结合自己教学的实践谈几点看法。
一、信息技术与物理学科的融合
1、信息技术与物理教学内容的整合。
要将信息技术融合到物理学科教学中,加强与学科的交叉渗透,充分利用各种资源,与学科教学内容相结合,使学生的学习内容更加丰富多彩,改造传统的学科教学内容,使教材“活”起来。如做《凸透镜成像规律》实验时,先让学生通过动手做实验,探究凸透镜成像,让学生总结凸透镜成像的规律。由于学生层次参差不齐,他们只能通过实验探究出凸透镜能成放大像及缩小像、所成的像是倒立的还是正立的,不能总结出成像的规律及实像与虚像的区别。此时可以利用多媒体课件演示凸透镜成像,课件中演示出凸透镜的几个关键点(F与2F点),当用鼠标拖动“物体”(蜡烛)移动时,所成的像跟着移动变化,所成的像的大小、倒立情况、像距与物距的关系在电脑上一目了然。学生通过自己所做的实验结果与电脑动画演示的效果结合起来能很快总结出成像规律,加深了印象,巩固了知识点,效果非常明显,可以丰富学生对物理情境的感性认识,深化对于科学规律的理解。
2、可以直观展现抽象的物理知识。
物理课程涉及较多抽象的概念,如分子运动理论的相关知识、电流的形成、平抛运动等。常规的教学中运用挂图、幻灯片、模型等静态教具,缺乏准确的感性效果。而信息技术不仅可用图形、图像、动画、声音和色彩等方式向学生提供丰富的感性材料,还可以用二维或三维的图像、动画进行模拟,从而把文字材料获得的抽象概念具体化,把难以想象的微观世界宏观化,把难以演示的实验形象化。
二、信息技术与初中物理教学的优化整合
1、实现信息技术与初中物理教学整合的关键是转变教育观念。
信息技术不仅是作为教师“教”的工具,更重要的是作为学生“学”的工具。要在教学活动中充分利用信息技术和网络化资源库,以学生自主探究学习为中心,改变教师教的方式与学生学的方式。
这就要求老师紧跟时代的步伐,跟踪当前信息技术的发展,熟练掌握上网技巧、网上查找和下载资源的方法,学习各种常用的制作课件的软件,例如PowerPoint、Flash、Photoshop等。两者互相渗透、互相融合、互相促进,利用整合的优势,才能真正发挥信息技术对物理教学改革的推动作用。
2、坚持信息技术与传统教学活动的整合。
基于信息技术的活动,也必须与传统教学活动相结合,不要为了用信息技术而用信息技术,更不能用信息技术替代学生某些感性活动的经验与思维过程,因为信息技术的世界终究是虚拟的。例如:在初中物理“电功”一节的教学中,探究电功跟哪些因素有关,我花大力气制作了精美的课件,无误差地得出了电功跟电压、电流、通电时间的正比关系,非常轻松地突破了教学重点和难点,学生也十分容易地掌握了知识。但一个学生突然提出:“这是电脑做出来的,想要什么结果就做什么结果。”是呀,这是一个完全可以动手做的实验,实际中不可能有如此精确的数据关系,只能让学生通过实验去获得定性的认识,让他们自己根据实验数据去分析、去总结,从而得出结论。所以,是否使用信息技术一定要根据学习目标和具体情况而定。
3、信息技术与初中物理教学整合的教学模式实践。
(1)坚持学生在学习中的主体地位。信息技术与物理课程整合始终应该坚持学生学习的主体地位,突出学生的自主学习、探究学习、小组合作学习,让学生在学习过程中充分发挥学习主动性和创新精神。例如“压强”一课的教学,教师采用课件把教学内容呈现给学生,接受了学习任务后,学生利用实验器材和资料(或自己查找信息)进行自学和小组合作学习相结合的自主学习,并利用信息技术完成任务,最后师生一起学习、评价、反馈。
关键词: 成绩考核模式 综合性评价 过程性评价 网络学习评价 自我评价
课程学业成绩评价,即教师根据学生的课程学习能力和水平做出的成绩评定,是教学过程中非常重要的一个环节。对学生的学业评价直接关系到学生的切身利益和教师的荣誉。《植物化学保护》课程是植物保护专业的一门骨干专业课,在专业人才培养中占有重要的地位和作用。为切实有效地提高植物化学保护课程的教学质量,一些高校开展了多种形式和内容的教学改革研究,发表了多篇专题性研究论文[1]-[3]。但是,这些教学改革主要侧重于教学内容、教学方法及实验实践教学,很少涉及对课程学习成绩的评价或考核。早期的植物化学保护课程包括理论课与实验课两部分,是一门课程的两个组成,课程学习成绩来自对理论课成绩(期末考试)、实验课成绩(试验报告)及平时成绩(作业、考勤等)的综合评价,三者所占的比例各校间可能会不一致,但大多为60%~70%、20%~30%和10%。可见期末理论课考试成绩占据主导地位。笔者所在的青岛农业大学(以下简称我校)以教育部特色专业建设和山东省名校工程建设为契机,从2000年开始将植物化学保护课程拆分为理论与实验两门课程,并分开考核。
其中,传统的、已普遍采用的理论课程考核分为期末成绩(闭卷考试)、平时成绩和考勤成绩,各自所占比例分别为70%、20%和10%;实验课程考核分为实验报告、平时成绩和考勤成绩三部分,它们的比例依次为70%、20%和10%。这种考核模式虽然彰显了对实践教学课程的重视,有助于提高学生的动手操作能力,但是仍未克服以期末考试和撰写实验报告为主的单一考核模式,欠缺对学习过程的考核,学生的学习动力仍显不足,学习效果的增强幅度不大。为此,本教研组从改革课程考核方法入手,进行了大胆的探索,建立了植物化学保护理论课与植物化学保护实验课两个考核体系,并在应用中取得了较好的成效。
1.植物化学保护理论课考核体系
图1 植物化学保护理论课程成绩组成及比例改革
传统的考核模式以期末考试即闭卷考试为主,平时成绩、考勤为辅,其中期末成绩占比为70%(图1)。由于期末考试所占比重过高,学生往往更重视期末考试而忽视学习的过程,从而出现为考试而学习、考前突击、死记硬背等现象[4]。因此,传统考核模式应适当改变,以切实改善学生的学习状况,提高教学质量。教研组经过调研,在不影响传统教学的前提下,逐步调整了三者的比例,降低了期末考试成绩的比重至50%,提高了平时成绩的比重到40%,平时成绩包括自我评价、课程讨论和网络作业三个子模块,成绩各部分组成及所占比例见图1。平时成绩比重的增加,使得考核创新与实践的必要性和可能性大大增加,给予了任课教师采用多元化考核模式的空间,有利于课程考核的综合性评价和过程性评价的实现及相关考核模式的不断创新。考勤成绩比例不变,并不意味着考勤不受重视,新模式特别提出理论课程无故缺课超过1/3学时的学生,该门课程以不及格计算。
1.1综合性评价在课程考核中的应用
学业成绩评价方式必须多样,除了传统的闭卷笔试外,还应该采用其他考核方式如开卷笔试、撰写论文、课后作业相结合的方法,即综合性评价方法。在综合性评价考核方法中,除了考试和考勤之外,其他均为平时成绩范畴。提高平时成绩所占比例至40%,要求我们必须采用科学、规范和合理的综合性评价方法,更有效地对学生学习的过程和效果进行评价。在实际教学过程中,采用过多的考核方式,容易增加学生的负担,且不易操作。因此,综合植物化学保护的课程特点,配合采用三五种考核方式对学生进行学业考核,易于操作且更科学准确。本教研室通过研究和讨论,在近三年的植物化学保护和植物化学保护实验课程教学中,采用多种考核手段如闭卷考试、考勤、网络学习评价、课后作业、过程性评价和自我评价等六种方式组合的方法对学生进行学业成绩评定,其中后四种属于平时成绩的范畴,考核模式改革思路见图2。考核模式的顺利推进,需要任课教师一方面在课堂上积极引导,活跃课堂气氛,把握课堂节奏,做好课堂进行中的过程性评价,另一方面要布置相应的作业,引导学生课下做好作业,特别是利用网络资源获取有效信息,课上课下的结合使得学习效果相得益彰。此外,还要鼓励学生在不同的阶段自我评价学习效果,增强自我辨别和纠正能力,查缺补漏,达到更好的学习效果。
图2 植物化学保护课程成绩的综合性评价模式
过程性评价作为综合性评价的重要组成部分,主要是指通过对学生在讨论、探究、实践活动中的表现的观察,给予学生一定的等级和评语,激励每个学生不断地保持对课程的兴趣和学习的主动性。在这个方面,教研组通过讨论和前期试验,认为过程性评价应包括实验实践的动手能力、提出问题和回答问题情况等。为便于实际操作,在教学过程中,由主讲教师建立教学记录制度,可推荐班干部或者学生选举产生教学记录员,记录本次课程课堂发生的教学讨论、提出问题、回答问题的情况,任课教师根据记录对学生的学习情况进行过程性评价。在实际教学过程中,可以借助录音笔对课堂进行录音,课后任课教师可根据录音回放对参与的学生进行过程性评价。由于过程性评价的效果具有随机性,每节课都可以发挥的内容可能差异很大,因此任课教师需要在备课中做必要的准备,从而在课堂上引导大家参与讨论或者回答问题。
1.2网络学习评价在课程考核中的应用
为了配合教学,教研组在我校建立的网络教学平台上建立了“植物化学保护”网上课程板块[5],它突破了时空的限制,使学生在课余时间快速获取大量与课程相关的信息,并与教师开展互动式学习与交流。教研组对此进行了调查和研究,结果表明通过网络平台的交流,学生完成网络作业的质量和参与答疑讨论的热情较高,学生更重视课后的学习,可有效地进行辅助教学[6]。同时,网络教学平台也提供了一种新的成绩考核模式:网络学习评价。植物化学保护课程网络学习平台主要包括课程介绍、教学大纲、教学日历等16个模块,其中网络学习评价方法主要涉及其中的课程管理模块中的学生学习统计。该板块可有计算机自动统计汇总学生登录次数、进入课程次数、发表讨论次数、回答问题次数、查看教学材料次数等,并对学习情况进行排序,这为任课教师评价学生的课外学习情况提供了重要依据。此外,任课教师也可以根据各章节内容,要求学生完成一些具有章节特色的课后作业,进行实时上传,任课教师在网上进行批阅和回复,与传统的纸质作业相比,网络作业有效地提高了效率。教研组经过讨论研究和前期试验,认为将网络教学评价列入成绩考核方法中是合理而且可行的;从教学实际分析,其成绩占比幅度为10%,可有效地考查学生课外学习交流的情况,促进课程教学质量的提高。
1.3自我评价在课程考核中的应用
自我评价是一种重要的评价方式,已成为社会心理学、教育学和文化学等多学科关注的热门话题。学生自我评价,是指学生对自己学习效果和状况的评分,代表自己对自己学习态度和效果的认可程度,也应该列为成绩评价选项,属于平时成绩的重要组成。在近几年的实际教学中,教研组成员要求学生就课程学习情况如听课效率、课程感想、考试准备情况等做自我总结,且对自己的期末成绩进行评定,提交一份自我评价报告,作为成绩考核的重要组成部分,其在总成绩占比幅度为10%。自我评价内容包括:听课效率自我评价,知识点难易及如何克服自我评价,与任课教师互动的自我评价,期末考试成绩自我评价,课程学习对自己的影响评价等,任课教师批阅自我评价报告时应尊重同学们的想法,同时提高教学水平。经过对近三年课程教学的调查和研究表明,学生自我评价有效强化了学生的自主学习意识、自我评价能力和学习认知能力,有效提高了学生的自信心和责任心,间接提高了学生学习积极性。
2.植物化学保护实验课考核体系
图3 植物化学保护实验课程成绩组成及比例改革
传统的考核模式以实验报告成绩为主,平时成绩、考勤评分为辅,其中实验报告的成绩占70%(图3)。由于实验报告所占比重过高,学生往往更重视实验报告的写作,出现为取得较高的实验报告分数而采取抄袭甚至编造数据的现象,各种能力的提高不明显。因此,以实验报告为主的考核模式应该不断改革,从而有效地提高学生的实验操作技能和思维能力。教研组经过调研,在不影响传统教学的前提下,逐步调整了三者的比例,降低了实验报告的比重至40%,平时成绩的比例为20%,增加期末实验操作考试模块,所占比例为30%(图3)。实验报告比重的降低,并不意味着实验报告不再重要,而是引导学生对实验报告有理性的认识,不再认为实验报告就是考试,减少压力,从自己所做实验内容出发,写出高质量的实验报告,切实提高自己的实验设计、操作和结果分析能力。实验考试的增加,可以集中考查学生所学的实验内容,更具有针对性,可有效改善学生的学习态度和认真程度。平时成绩所占比例不变,但是增加平时成绩考核的内容,平时成绩包括自我评价、网络学习和实验操作表现三部分,因而考核方式多元化趋势明显。考核模式的更新,使得学生更注重实验操作日常表现,有利于综合性评价和过程性评价的实现,从而增强学生的实验设计、操作和分析能力。与理论课程相同,实验课程无故缺课超过1/3学时的同学,该门课程以不及格计算。
2.1实验考试在课程考核中的应用
在新的考核模式中,教研组加入实验考试这一模块,目的是检验学生对实验操作和分析能力的掌握情况,督促学生在具体实验中认真对待每一个实验要求,做好每一步,注重细节。教研组认为实验考试对于实验课程考试是不可缺少的,可有效地抑制学生不认真对待甚至忽视实验课程的情况,客观上提高实验报告的质量。在具体教学中,实验考试时间选择方面可分为随机考试或者期末考试,随即考试主要是在教学过程中随机组织学生进行实验测试,期末实验考试是实验课程结束时任课教师组织规划的较正规的考试,两种考试各有利弊。考试内容方面,可采用实验操作考试和纸质试卷考试。本教研组通过长期的试验,时间上采取期末实验考试的方式,内容上采取试卷和操作相结合的方式,比如在实验课程结束的第二周,由任课教师组织同学们进行实验考试,试卷由两部分组成,第一部分是笔试,时间为60分钟,主要考查学生对本课程若干题目的实验设计和分析能力及对各个实验的熟悉和掌握情况;第二部分为操作考试,考试时间30分钟,考察内容如给定的农药制剂,通过计算得出田间施用所需的推荐浓度,然后根据计算LD50所需,配制出浓度梯度,任课教师或者监考教师根据学生的实际表现结合评分标准进行评分,笔试分数和操作分数之和即为同学的实验考试分数。
2.2过程性评价在实验考核中的应用
与理论课程的改革思路相同,过程性评价应在实验课程考核中占有重要地位,主要通过观察学生的实验操作课堂教学评价学生的课堂表现,补足减少实验报告成绩所带来的不利因素,督促学生更注重实验过程,提高对实验的纠错、掌控和分析能力。过程性评价包括实验过程中的实验流程设计、操作准确程度、出现错误时的应变能力等。为便于实际操作,在实验过程中,由主讲教师担任实验记录员,根据实验记录对学生的实验情况进行评分;也可利用实验室所安装的视频设备回放功能,课后对每一位同学的实验情况进行记录和评分。教研组通过讨论和前期试验,认为过程性评价对于实验课程较重要,所占比例10%是合理的,有效地提高了学生对实验的重视程度,客观上提高了学生实验报告撰写的质量。
2.3网络评价在实验考核中的应用
网络教学平台的建设不仅为植物化学保护理论课程的学习提供了一个互动和提高的平台,而且为实验课程的学习提供了方便,提高了效率。与理论课程相似,学生可以登录网站进行课程学习,任课教师将自己的课内或课外学习资料放在网络空间上供学生随时阅读,可以进行实时的作业上传和批改。但是,与理论课程相比,实验课程的资料相对较少,因而网络学习实验课程存在一定不足,实验课程的网络学习需要认真规划。教研组经过讨论研究和前期试验,认为网络学习占比例在5%较为合适,主要以实验数据、实验图片的汇集为主,由教师和其他同学共同评价,汇聚成的图片或者数据库可以供下一届学生参考和比较。比如,在农药生物测定的板块,杀虫剂实验中,选课学生可利用智能手机拍摄昆虫的死亡或存活实验图片及实验结果做成的回归图上传至网络教学平台,共同分享实验成果,由任课教师和其他学生评价,取长补短,教学相长,共同进步,从而增强实验教学效果。
2.4自我评价在课程考核中的应用
学生自我评价,代表着自己对自己学习态度和效果的认可程度,也应该列为实验成绩评价选项。与理论课程相配套,实验课程也设置自我评价这一块,评鉴内容与理论课程略有不同,比如对某个实验的认识和熟悉程度等。教研组通过前期试验,认为实验教学中的自我评价同样能够增强学生的自信心,提高任课教师与学生关系的融洽程度,从而最终提高实验课程成绩,提高学生对实验课的兴趣和认知。
3.学习效果
教研组从改革“植物化学保护”课程考核方法入手进行实践和创新,引导教学改革向多层次、多角度发展。取得的主要效果有:课堂学习效果显著强化,学生近三年课程及格率均为100%,平均分达到80分以上;学生的动手能力明显提高,实验成绩显著提高;学生的课外学习能力、自我评价能力及网络学习水平显著提高;师生关系更为融洽,课堂利用效率和活跃程度增加;植物化学保护课程相关的科技创新立项数量逐年提高,近几年平均超过15项;近三年考研率均超过50%,居学校各个专业前列,其中大部分学生考入浙江大学、中国农业科学院等知名科研院所进行学习深造;由教研组参与申报立项的植物保护专业技能大赛,学生以较高的热情参与与植物化学保护课程相关的技能竞赛。成绩评价的多样化和规范化,促使老师不断加大自我学习自我完善的力度,使课程教学方式和考核方法多样化,同学和任课教师教学相长,促进我校植物化学保护课程教学的长远发展。
4.结语
随着社会的进步和高等教育的发展,单一和固定的课程成绩考核模式,已不能完全适应培养具有厚基础、宽口径、强能力、广适应、善创新的植保专业大学毕业生的需要。本教研组以教育部特色专业建设和山东省名校工程建设为契机,分别从植物化学保护理论课和实验课程成绩评价的现状出发,大胆探索,通过制定科学合理的成绩考核模式,采用多种考核方式相结合,注重课程成绩的综合性和过程性评价,注重网络学习评价、自我评价在日常教学中的应用,增加实验考试模块,建立新的和科学合理的学业评价模式,有效调动学生学习的积极性,提高了学习质量。
参考文献
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[3],周利娟,徐汉虹,曾鑫年.植物化学保护课程教学改革与实践[J].西南农业大学学报(社会科学版),2010,8(1):237-239.
[4]钱坤,何林,邓新平,等.农药学教学中存在的问题及教改思路浅谈[J].中国植保导刊,2013,32(12):59-60.
[5]罗兰.《植物化学保护》的教学改革与探索[J].科技信息,2010,13:14,38.
关键词:无机化学实验;教学改革;实验教学
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。
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