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小学科学实验教学的设计是运用系统论的思想和方法,以学习理论、教学理论为基础,计划和安排实验教学的各个环节、要素,以实现教学效果最优化为目的的活动。通过多年来的实验教学实践与思考,我们可以让学生像科学家那样,亲历科学探究的过程,这有利于充分发挥学生的主体作用,让学生积极主动参与到观察、实验等学习活动中去,亲自感知实验所产生的各种现象和变化,提高自行获取知识的能力,而其中比较重要的一个环节就是学生实验报告的设计与记录。在学生实验的过程中,一份好的实验报告设计,就像是一盏明灯,能给学生指引实验的目标、方向,能提供给学生形成结论的分析数据,进而培养学生科学实验的基本素养,使学生的科学实验效果达到最优化。
一、观察实验报告的填写,有利于学生在实验中观察,进一步培养学生实验的责任心和有序观察能力。
教科版四下《油菜花开了》解剖花的实验中,我设计了如下实验报告,在教学中取得了很好的效果。
《解剖 花》实验人
花的名称
实验方法:用镊子把花的各部分,从外向里一层层撕下,整齐排列并贴在相应的名称左边,数一数,填在相应的空格上。
个萼片
个花瓣
个雄蕊
个雌蕊
在班级(1)上课时我没有设计实验报告,就按照书本上的要求,先介绍解剖花的方法、花的结构,然后让学生按照书本要求独立解剖油菜花。在实验过程中,学生非常认真,且相当活跃,但检查结果时,学生雌雄蕊不分,萼片、花瓣不分,桌上、地上掉落的都是花瓣,实验效果之不佳显而易见。
后来,我根据班级(1)出现的情况,设计了如上实验报告,实验的效果就相当出色。在这个实验报告中,我并没有限制学生解剖何种花,但学生可以根据实验要求很清楚地完成解剖的任务。充分体现了以教师为主导、学生为主体的课堂教学思想;而且在实验的过程中,桌上有了这份实验报告,便时刻提醒着学生做实验究竟是何目的,做实验时必须仔细观察什么,做实验的观察步骤是什么。在解剖花的过程中,动作快的同学还可在老师的同意下,多取一两张实验报告单,多解剖几种花,因此既避免了学生在一旁闲着无所事事而打闹的局面,又进一步提高了这些学生的科学素质。至于个别有困难的学生,教师可在巡视的过程中随时发现问题并加以辅导,让他们也能够尝到独立成功的喜悦,而避免了跟在其他同学后面蒙混过关的心理,以扎扎实实地学会实验操作要领,进一步巩固课堂知识,很好地培养了学生实验的责任心。
好动、注意力容易分散、自控能力差是小学尤其低中年级学生的特点。他们的神经系统较脆弱,感知事物还比较笼统,观察事物往往只注意大概轮廓与整体形象,不能精确地感知事物,也容易忽略事物的某些细节。他们的感知活动较少受目的控制,较多受兴趣控制。[2]他们选择对象往往从兴趣出发,不按老师的要求去感知。比如,老师要求观察花的形状、结构、颜色,他们却会被叶子上的昆虫所吸引。所以,这部分孩子的感知、观察能力只有在老师的严格要求和训练下才能逐渐培养起来。对三、四年级刚刚起步学习科学的孩子来说,老师如果能够为特定的实验设计好观察实验报告,这对培养孩子的观察事物的责任心和有序观察能力能起到事半功倍的效果。
二、探究实验报告的设计,有利于学生在实验中探究,进一步培养学生独立实验的能力。
教科版四上第3单元《声音是怎样产生的》一课,书前面几个小实验都非常简单,教师如做一个实验讲一个实验,不仅浪费时间,而且学生的主观性不能充分体现出来。为此,我就专门为这课设计了一份实验报告,如下:
实验观察记录表 课题 声音是怎样产生的
实验
器材
实验步骤
观察现象并记录
归纳共同点
1
锯条
一手将锯条一端按紧在桌子边缘,另一手向下用力压锯另一端,后放手。
(1)(有,无)声音,
(2)锯条发声时
2
空盒、橡皮筋
把皮筋绷在盒子上,用手指拨动皮筋
(1)(有,无)声音,
(2)皮筋发声时
3
队鼓、上有少许豆粒、小槌
用槌把队鼓敲响
现象:小豆
说明:鼓发声时鼓面
在这个实验过程中,学生根据实验报告的要求便可独立完成实验,也不受限制,多余时间可多做一遍,多研究一遍。
在课堂实验中,教师一般都喜欢采取边讲边实验的方式。教师一边讲解实验的原理和操作要领,一边示范过程,学生一边听,一边看,仿照教师的示范进行实验,学生在同一时间内做同一实验步骤,要求一致,步调一致,课堂次序较易把控。但这种方式下,学生做实验比较被动,不能充分发挥学生的主动性和创造性,不利于培养学生独立思考的能力,也不利于培养学生的独立工作能力。如果能培养学生进行独立实验,则能取得边讲边实验的方法所无法得到的效果。但如果由学生自己独立实验,教师则不易控制纪律,往往无法达到预定目标。在这课中,我设计了以上实验报告后,实验目的、注意事项学生一目了然,学生完全能够独立完成整个实验。这样,不仅培养了学生独立思考的能力,还可以培养学生独立工作的能力,并让学生在实验中总结规律。
三、探究实验报告的设计,有利于学生在实验中探究,进一步培养学生的科学探究能力。
科学探究是科学学习的中心环节。科学探究不仅可以使小学生体验到探究的乐趣,获得自信,形成正确的思维方式,而且可以使他们识别什么是科学,什么不是科学。科学探究能力的形成依赖于学生的学习和探究活动,必须紧密结合科学知识的学习,通过动手动脑、亲自实践,在感知、体验的基础上,内化形成,而不能简单地通过讲授教给学生。③在小学阶段,对于学生的探究要求虽然不高,但如果教师在教学和学生实验的过程中,有意识地把探究的全过程或部分过程经过实验报告的填写、设计由扶到放地反复训练,那么学生对整个探究过程的基本方法便能初步地掌握,这便进一步提高了学生的科学探究能力。
科学探究的过程一般有以下八个要素: 1.提出问题 2.猜想与假设 3.制定计划 4.观察、实验、制作 5.搜集整理信息 6.思考与结论 7.反思与评价 8.表达与交流。[3]而一份较完整的实验报告一般包括以下这些部分:1.实验内容2.实验目的3.实验器材4.实验方法5.实验结果6.问题与讨论。将科学探究的实施和实验报告的填写两者相结合,老师在教学时就可以有意识地从扶到放来培养学生自主探究能力。以教科版四下三食物单元《面包发霉了》为例来设计:
问题的提出
霉菌的生长与 有关吗?
霉菌的生长与 有关吗?
猜想与假设
霉菌的生长与温度有关,温度高容易霉菌长得快。
制订实验计划
进行实验
实验方法:
相同条件:两块同样大小的面包,挑同样多少的菌丝,同时滴上10滴水,放入相同的保鲜袋扎紧。
不同的条件:一块放在厨房任一地方,一块放入冰箱
实验方法:
记录实验数据
第1天:
第2天:
第3天:
……
第1天:
第2天:
第3天:
……
结论
如果说“面包的发霉与温度有关”这一探究实验老师需要扶着走,那么另一个问题“面包的发霉与水有关吗?”学生完全可以模仿老师给出的模式自己来进行实验。这不仅能让孩子清晰地了解整个探究的过程,了解了探究的一般步骤,也教给了孩子科学的探究方法,今后再遇到相类似的科学探究问题完全能独立地运用所学的方法去解决,从而进一步提高了学生的探究能力。
四、实验报告的设计与填写,有利于学生在实验中创新,进一步培养学生创造能力和创新精神。
教科版5上《蚯蚓的选择》这一课中,设计了如下实验报告:
实验验证
蚯蚓适宜生活在
明亮还是阴暗的地方
潮湿还是干燥的地方(自己设计)
实验用品准备
一长方形纸和内涂黑,将盒低挖掉一半,贴一块透明塑料薄膜,一块黑湿布,5条蚯蚓。
实验环境准备
桌上铺一块黑湿布,布上放5条蚯蚓,用盒罩住,使蚯蚓在明暗交界处
观察记录
蚯蚓爬向 的地方。
(选择:(1)明亮(2)黑暗)
蚯蚓数量:高处暗处
(填“=”“<”“>”
得出结
论
蚯蚓适宜生活在 环境中
以上实验说明:蚯蚓适宜生活在 、 的环境中。
这张实验报告我重点设计了验证“蚯蚓适于生活在明亮的环境还是阴暗的环境”这一环节。上课前一天我便把实验报告发下去,学生可根据实验报告的要求自行先准备实验材料,而且还可自己设计验证“蚯蚓适于生活在潮湿还是干燥的地方”实验所需的材料,而后根据上课的实验结果进一步验证自己实验设计的正确性,或存在哪些方面的不足,如何改正。通过多次实验,学生自行设计实验的能力大大加强,学生的创造能力也得到进一步的发展。
五、学生实验报告的填写,还便于教师掌握信息反馈,进而针对性地进行辅导。
仍以《声音是怎样产生的》为例。第一年带学生时并没有准备实验报告,因此,在问及学生声音产生时皮筋和鼓有何新的现象,学生均能回答出“震动”。我以为学生所说的“震动”便是我想传授的“振动”,想当然地就写了“振动”两个字,便以为学生都理解了。第二年再上这课时设计了上述实验报告,许多学生根本不能写出“振动”这个词,许多学生经过细致观察能够写出“上下不停地动”“左右来回不停地动”。个别学生填写的是“震动”,“振动”这一词能填出者几乎没有。正是通过学生的实验报告,我才猛然惊醒,上届的学生岂不是稀里糊涂学了个“振动”,真的有必要清清楚楚明明白白告诉学生何为“振动”,此“振动”非那“震动”。
虽然教科版科学教科书相比原先的人教版自然教材有了一些实验记录的表格雏形,但也有一些内容并无实验报告设计,且由于科学书属于循环使用教材,学生不能在书本上随意填写,所以很多实验报告还需要老师结合学生的需要和实际重新进行设计,这就给科学教师提出了更高的要求。教师在使用实验报告的过程中应注意以下几点:
1.设计的实验报告必须以课本为基础,在尊重符合学生认知规律的前提下,巧妙地将掌握科学的学习方法融入到实验报告中。实验报告要精而细,切忌粗而广,让学生无从下手;不能过于死板,应有让学生发挥自我,创造自我的空间。
2.学生的实验报告教师必须认真批改,及时表扬并作出示范,切忌用后便置之不理。只有这样,学生才会认真对待而不马虎了事。
排水集气法
实验原理:
氧气的不易容于水
仪器药品:
高锰酸钾,二氧化锰,导气管,试管,集气瓶,酒精灯,水槽
实验步骤:
①检----检查装置气密性。
②装----装入药品,用带导管的橡皮塞塞紧
③夹----用铁夹把试管固定在铁架台上,并使管口略向下倾斜,药品平铺在试管底部。
④点----点酒精灯,给试管加热,排出管内空气。
⑤收----用排水法收集氧气。
⑥取----将导管从水槽内取出。
⑦灭----熄灭酒精灯。
实验名称:
排空气法
实验原理:
氧气密度比空气大
仪器药品:
高锰酸钾,二氧化锰,导气管,集气瓶,试管
实验者: 谢佳澎 苏竹 实验时间: 2000/3/5
气温: 24.5 ℃ 大气压: 101.47 kpa
燃烧热的测定
目的要求 一,用氧弹热量计测定萘的燃烧热
二,明确燃烧热的定义,了解恒压燃烧热与恒容燃烧热的差别
三,了解热量计中主要部分的作用,掌握氧弹热量计的实验技术
四,学会雷诺图解法校正温度改变值
仪器与试剂 氧弹卡计 贝克曼温度计 普通温度计 压片器 分析天平 台秤 万用电表 点火丝 剪刀 直尺镊子 扳手 苯甲酸 柴油 氧气钢瓶 氧气减压阀
实验数据及其处理 贝克曼温度计读数
苯甲酸
柴油
苯甲酸
柴油
样品质量 g
序号
初段
末段
初段
末段
w2
w2
1
2.157
3.458
1.528
3.440
2.2500
39.1769
2
2.162
3.461
1.533
3.480
w1
w1
3
2.169
3.464
1.538
3.520
1.5718
38.5392
4
2.175
3.467
1.541
3.550
样重
样重
5
2.180
3.469
1.542
3.558
0.6782
0.6377
6
2.185
3.470
1.544
3.561
点火丝
7
2.190
3.471
1.546
3.568
l2
l2
8
2.194
3.472
1.547
3.570
20
20
9
2.198
3.473
1.549
3.575
l1
l1
10
2.203
3.475
1.550
3.572
16
5.8
消耗
消耗
4
14.2
初段斜率
初段截距
初段斜率
初段截距
0.0051
2.153
0.0023
1.529
末段斜率
末段截距
末段斜率
末段截距
0.0018
3.458
0.0131
3.467
升温中点
12
升温中点
12.5
中点低温
中点高温
中点低温
中点高温
2.215
3.480
1.558
3.625
温升
1.265
温升
2.066
水值j/℃
14191
热值 j/g
45920
4 实验讨论 固体样品为什么要压成片状? 答:压成片状易于燃烧,和氧气充分接触,且易于称中。
2. 在量热学测定中,还有哪些情况可能需要用到雷诺温度校正方法?
答:实验中要用到温度差校正的都可以用。
关键词:检验科 血液生化检验 报告时间 临床调查
Inspection department to blood biochemistry examination time of report clinical diagnosis
Duan Yunzhi
Abstract:Objective:Understood the basic unit hospital blood biochemistry examination report sends out time. Methods:Designs a repayment time (TAT) data sheet,uses a working week to spot-check my courtyard outpatient service and in-patients biochemistry examination from draws blood the time which the report sends out needs. Results:Total TAT most is short is 70min,the most length is 220min.The conventional biochemistry examination may in front of 12:00 complete and send out the report generally in the morning. Conclusion:Compares with the large-scale hospital,basic unit hospital blood biochemistry TAT quite is quick.
Keywords:Inspection department Blood biochemistry examination Time of report Clinical investigation
【中图分类号】R-1 【文献标识码】A 【文章编号】1008-1879(2010)12-0119-01
在临床工作中,笔者经常碰到这样的情况:某些就诊病人甚至临床医生在病人抽血后10~30min左右就来检验科询问生化结果。这种情况既干扰了我们的正常工作,又使病人因此时拿不到检验报告而对我们产生意见。为了解基层医院生化检验结果的回报时间(TAT)及影响TAT的环节和原因,我们在这方面作了调查,现报告如下。
1 对象与方法
1.1 调查对象。标本来源于2006年6月我院就诊的遵医嘱做生化检查的门诊和住院病人,共260例,其中门诊118例、病房142例,均空腹在我院门诊抽血室或病房抽取静脉血。
1.2 调查方法。设计一张TAT时间记录表,其中包括抽血时间、接收标本时间、血液水浴凝固时间、离心分离时间、上机时间、审核打印报告时间、校对时间、报告发出时间。要求在该项调研工作中的当班人员按此表记录各工作点时间,共调查5天(选择常规工作周的周一~周五作为该项调查的时间段)。
1.3 检测仪器。日立7060型全自动生化仪。
1.4 检验项目。我科所开展的生化全套共40多项,这些项目根据病情的需要或病人的要求,大致可分为下列组合:生化常规10项[钾(K)、钠(Na)、氯(Cl)、钙(Ca)、磷(P)、二氧化碳(CO2)、尿酸(UA)、尿素(Urea)、肌酐(Cr)、葡萄糖(Glu)];肝功能13项[丙氨酸氨基转移酶(ALT)、门冬氨酸氨基转移酶(AST)、AST/ALT、r-谷氨酰基转肽酶(GGT)、碱性磷酸酶(ALP)、总蛋白(TP)、白蛋白(Alb)、球蛋白(Glo)、A/G、总胆红素(Tbil)、直接胆红素(Dbil)、间接胆红素(Ibil)、总胆汁酸(TBA)];血脂4项[总胆固醇(TC)、甘油三酯(TG)、高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)、低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)];心肌酶5项[肌酸激酶(CK)、肌酸激酶同工酶-MB(CK-MB)、AST、乳酸脱氢酶(LDH)、a-羟丁酸脱氢酶(HBDH)];风湿5项[抗链球菌溶血素O(ASO)、类风湿因子(RF)、C-反应蛋白(CRP)、UA、红细胞沉降率(ESR)];免疫6项[免疫球蛋白G(IgG)、免疫球蛋白A(IgA)、免疫球蛋白M(IgM)、补体C 3 (C 3)、补体C 4 (C 4)、CRP];肾功能2项(Urea、Cr)。除这40项常规生化外,还开展了淀粉酶(AMS)、胆碱酯酶CHE)、镁(Mg)等的检测。
1.5 工作流程。从标本收集到结果报告的工作流程大致为:①收集标本。门诊病人一般于上午7:30~10:30在门诊抽血室抽血,我科大约每小时派人拿回标本一次。10:30后尚有个别病人抽血,则由护士负责送至我科,但不纳入本次调查。住院病人一般于上午8:00前由该科护士将大部分检验标本送到我科,小部分标本在10:30前送到我科的也纳入本次调查。②预备阶段(检验单分类与标本预处理)。生化室人员在收到标本后,一边按处方的组合进行分类、编号,一边离心分离血清并对号入座将血清吸入检测杯。③血清标本上机分析。一般于每日上午8:30开机,开机后先用省临检中心提供的质控物做室内质控,再行病人标本的检测,单个项目和小组合先安排,大组合和生化全套后安排,如有急查项目则于急诊程序优先检测。④结果报告与审核校对。生化仪每完成一个组合的测定即给出结果,其结果实时传送到南方医学检验信息系统,通过在电脑屏幕上审核后打印出检验报告,再将此报告单与原检验单进行校对,确认无误后方可发出生化室。
2 结果
生化检验TAT调查结果,这260例标本的生化组合分布情况为:生化全套64例,占24.62%;生化常规加肝功能48例,占18.46%;生化常规44例,占16.92%;肝功能38例,占14.62%;血脂(或加Glu)29例,占11.15%;其他组合共37例,占14.23%。
3 讨论
一些农村和山区的病人、生意人或其他较忙的人,常抽时间来医院门诊部看病和检查,迫切希望尽快拿到检验结果,减少就诊时间。大多数医生也为病人着想,常督促我们尽快发出检验报告。因此,检验结果的TAT是病人和医生常常询问和关心的问题。
2、实验仪器和药品:分液漏斗,铁架台(带铁圈),溴水,CCl4
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取少量溴水加入分液漏斗,加CCl4,振荡,静置,分液
改革开放促进了黑龙江省塑料行业的发展,我省现有塑料企业200多家,产品达10大类近100个品种。为促进提高塑料产品质量,黑龙江省塑料产品质量监督检验站对塑料产品每年都要进行检验,实践中体会到,检验报告的准确与否,关系到企业的生存与发展,也是直接影响企业经济效益和社会效益的问题。检验报告既然这样重要,就给我们质检机构提出一个如何坚持检验报告的公正性、科学性、权威性的问题。下面就这三方面做一下详细说明。
一、公正性
监督检验是具有法律地位的一项工作,它最重要最本质的特征是公正性。尽管监督检验工作的对象是产品,但造成产品质量责任又涉及到人。如果质检机构提供的产品质量检验报告不真实,势必引起对产品质量判断的错误而造成对人的处理不公正。那么,它所带来的后果不仅是得不到经济效益的问题,而且会给国家、人民带来重大的损失和危害。所以质检机构的一切建设要求和管理措施都要必须围绕着有利于质检机构的公正性。所谓公正性(1)执行监督检验时,要履行自己的职责,不受任何势力的影响和左右;(2)在工作中要秉公办事,坚持原则,不得有任何的偏袒和虚假;(3)要替受检单位保守技术秘密,不得向第三者泄露产品质量技术秘密。为了保证检验工作的公正性,质检机构必须具有相对的独立性,使检验工作不受任何势力的干扰。同时还要搞好廉政建设,树立高尚的职业道德,并能自觉抵制不正之风。
二、科学性
产品质量监督检验是通过科学的手段,检测产品质量的各项质量特征,取得科学数据,以求正确地、客观地评价产品质量水平,出具可靠的技术报告和结论,作为质量监督管理部门处理质量问题的依据。因此质检机构的工作必须坚持科学的态度,严格地按照科学程序办事,坚持实事求是的原则,反对虚假和人为主观臆断,以保证检验数据真实可靠。为了保证检验工作的科学性,质检机构和它的主管机关必须对从事质量监督人员组织培训。进行资格审查和考核,按照其理论水平和实践能力分配其胜任的检验工作任务,保证其在执行监督检验活动中能正确地按照国家颁布的法律、法规、条例、管理办法、技术标准和规范办事,得出正确的判断和结论,并能以自己的实践经验向法权、标准的制定部门提出修订意见,使法规标准得到不断改进和逐步完善。检验机构必须具备技术标准中规定的精密仪器、设备、环境、条件和正确掌握这些仪器设备的使用方法、要领以及维修技术的能力;为了保证检验工作的科学性,质检机构必须建立一套严格的科学管理制度,并使这些制度得到贯彻执行,保证检验工作的质量。
三、权威性
所谓质检机构的权威性,就是该机构出具的检验技术报告得到社会各方面的信赖,而质检机构的权威性不能依靠政府赋予的职权而树起来,而是在长期实践中依靠工作的公正性和科学性以及为企业和消费者服务过程中逐步形成的。为使质检机构具有权威性,不仅要做到公正性和科学性,还要有为企业、消费者、用户服务的精神和为人民高度负责的态度。决不能把政府赋予质检机构的职权作为谋取单位利益的资本。要明确质量监督检验机构是政府的科技事业单位,是非营利性质的技术监督机构,严格遵照国家的规定和标准向受检单位收取检验工本费。坚决防止乱收费或奖金与收费挂勾的错误做法。否则就会严重影响质检机构的权威性。
上述就有关检验机构的公正性、科学性、权威性做了详细论述,笔者同时认为,为实现检验报告的公正性、科学性、权威性,除检验人员应有较高的技术业务素质外,正确操作检测仪器,保持检测仪器处于良好运行状态也是非常重要的一环。下面就如何保持检测仪器良好运行,实现检测报告准确性做一详细论述。
一、按程序操作,才能保持检测仪器良好运行
作为质量监督检验机构的检验人员,其所出具的检验报告即负有法律责任又有为企业生存的问题,为此,要实现检验报告的准确性,检验人员对自己使用的每部(台)检测仪器,必须达到正确操作,良好运行。这就要求其对检测仪器的结构、性能及使用注意事项了如指掌,操作就范。就拿我们塑料行业检测所需要的专业流变仪、蠕变仪、透气仪、透湿仪等仪器来说,其电子线路、元器件、机械运动系统的复杂程度,既要有个透彻了解,又要有熟练掌握的技能,这样操作起来才能灵敏自如,使检测仪器具有长期稳定性,从而保证检验数据的准确性。
二、建立健全监督与自我约束制度,有效地保证检测仪器良好运行
为使检测仪器经常处于良好运行的状态,质量监督检验机构必须从实际出发,建立健全一套保护检测仪器处于良好运行状态的规章制度。如我站建立了检测仪器使用规则,仪器设备修理、仪器设备使用维护保养,标准仪器设备的周期检定等制度。实施这些制度的有效方法,就是开展技术培训、单兵教练、考试合格上岗等,在提高掌握操作的基础上,要求所有检验人员树立执行制度的自觉性和责任感,从而使这些制度约束检验人员,对检测仪器自觉地进行定期维修保养,对公认难度较大的检测仪器设备,保养维修有贡献的人员还给予奖励,使检测仪器在使用寿命范围内其精度不降低,并保证了检测仪器良好运行。
三、要像珍惜生命一样,爱护检测仪器
质量监督检验机构的检验人员,要把检测仪器视为检验质量的生命,像战士爱护武器一样,精心爱护自己为法律、为企业负责的武器――检测仪器。为避免检测仪器在运行中的事故发生,检测仪器在运行中,检测人员要自觉坚守岗位,不能擅离职守,随意去办它事。检测仪器在使用中一旦发现有异常现象,应立即停止使用,找有关人员研究处理,待一致确认事故后,应及时填写维修仪器设备的报告单,经维修排除故障后,经检测仪器专管人员与有关科室验收,写出验收报告单,并将维修情况及验收结果记入使用记录簿。我们对检测仪器负责,检测仪器才能为我应用,树立自觉爱护保养检测仪器的风气的,永保检测仪器处于良好运行状态。
四、实行专人负责,确保高精密度检测仪器的精度可靠性
[关键词]教学改革;无机与分析化学实验
无机与分析化学实验是无机与分析化学课程的重要组成部分,包括无机化学和分析化学两部分内容,是农林院校一门重要的基础实验课程。该课程的主要任务是使学生熟练地掌握化学实验的基本知识和基本操作,培养学生良好的实验习惯和创新思维,最终能运用化学实验方法独立完成测试分析任务[1]。作为大学期间第一门基础实验课程,无机与分析化学实验课程的开设为农学、动物科学、食品科学、生物科学、中药科学、环境科学等学科后续专业实验课的开展打下基础。因此,无机与分析化学实验在农林院校创新应用人才培养上具有重要的作用。传统的无机与分析化学实验教学方法是教师对实验目的、实验原理和实验步骤逐一进行讲解,演示实验涉及的仪器操作,学生被动地听、被动地看,没有独立思考的过程,只是按照实验步骤“照方抓药”完成实验,很难达到实验预期目标[2]。如何变被动为主动,使学生积极主动地参与到实验中,进而发现问题以至创造性地解决问题,是无机与分析化学实验教师必须思考的问题。“重铬酸钾法测定亚铁盐中铁含量”是无机与分析化学实验中一个经典的滴定分析实验,本文以此为例探讨实验教学方式改革,以期提高学生实验的积极性和主动性。
1以设疑的方式指导学生预习实验
亚里士多德说:“思维自惊奇和疑问开始”[3]。为了引起学生的实验兴趣,避免将实验目的、实验原理和实验步骤在实验报告上简单机械地抄一遍当作预习,在上次实验结束前,公布本次实验题目“重铬酸钾法测定亚铁盐中铁含量”,教师就实验原理和实验内容提出问题、设定疑问。比如,滴定分析方法按照反应类型分主要有四种,即酸碱滴定法、配位滴定法、氧化还原滴定法和沉淀滴定法。那么这次实验内容属于哪一种滴定分析方法;滴定过程中使用的指示剂是什么;指示剂的作用原理、颜色变化;滴定前为什么要加入硫酸,使用盐酸是否可以;滴定时加入浓磷酸的作用是什么;重铬酸钾为什么能用直接法配制标准溶液;能够用直接法配制标准溶液的物质称作基准物质,那么基准物质需要具备哪些条件,等等。让学生带着这些疑问去预习本次实验、撰写预习报告。上课时教师就其中一部分问题进行提问,达到了巩固学过的理论知识、全面预习并深刻理解本次实验原理和实验内容的目的。
2学生演示、分组讨论实验操作细节
学生参与化学实验的积极性和主动性,很大程度上取决于教师的调动和激发。本次实验涉及的操作有:一是使用电子天平称量重铬酸钾和硫酸亚铁固体药品,二是使用25mL移液管吸取硫酸亚铁待测液。完成本次实验的时间很充沛,而且这两个仪器的操作是前面滴定分析实验中练习过的,因此本次实验首先请学生自愿到前面来演示25mL移液管吸取硫酸亚铁待测液的操作,其他同学认真观看。然后全班分组(4人一组)讨论这位同学的演示操作是否有不规范的地方、怎样操作才是规范的。对于移液管的使用,从无机与分析化学实验这门课开始,教师就再三强调需要注意的细节,可是每学期期末还是有学生在操作时使用拇指来堵住移液管的上端出口。移液管的规范使用步骤中首先是洗涤。洗涤分三步,分别是自来水冲洗、蒸馏水冲洗和待测液润洗。需要注意的是每次润洗吸取的溶液量大约是移液管容量的三分之一。接下来是吸取待测液,很多学生只顾着吸取溶液,吸完才想起没有试剂瓶盛装溶液。因此,在吸取待测液前先要准备好一只干净的锥形瓶。吸取待测液过程中,移液管下端要伸到试剂瓶待测液液面下1cm左右,控制洗耳球吸取溶液的速度,保持移液管中的溶液匀速上升。超过刻度线后即迅速拿下洗耳球,用食指堵住上端出口,再缓慢转动移液管,调整液面高度至刻度线。最后一步操作是转移溶液,需要注意的是移液管下端出口抵在锥形瓶的内壁,锥形瓶倾斜,保持移液管垂直。学生通过小组讨论挑出他人不规范的操作细节,反思自己,进一步明确规范操作移液管的具体步骤,使移液管的操作不规范问题得到明显的改善。
3教师以提醒的方式指导实验过程
滴定过程是实验教学最重要的实验环节。在这一过程中,教师要给予学生全面的指导,及时纠正不规范的操作。我们采取的方式是以提醒为主,鼓励学生自己改正,让学生真正成为实验课堂的主角。例如,滴定管的滴定有三种方式,即连续滴加、逐滴滴加、半滴滴加。本次实验课上发现学生临近滴定终点时不会进行半滴操作,这时建议学生查找课本中滴定分析基本操作部分,也可以观看其他同学操作。通过观察、查找、独立思考这一系列过程,让学生自己掌握半滴滴加操作方法,从而加深印象。在接下来的几次实验课上,发现学生在滴定过程中掌握了半滴滴加的要领,操作十分规范。再如,溶解固体硫酸亚铁样品需要先加硫酸再加蒸馏水,以防止硫酸亚铁发生水解。有学生直接用蒸馏水溶解,发现自己的溶液颜色较其他同学有差别却不知道原因。这时教师间接提醒一下,如硫酸亚铁容易发生哪些反应,使用过程中要注意什么。教师以提醒的方式指导实验过程,不仅培养了学生发现问题、解决问题的能力,而且激发了学生实验的兴趣,体验到成功的快乐。
4及时总结实验情况并布置课后思考题
及时总结实验过程中存在的问题,提出改进措施,规范实验操作,对培养学生良好的实验习惯,提高无机与分析化学后继实验课的教学效果具有重要意义[4]。当学生实验结束后,教师应对全班的实验情况及时进行总结,指出普遍存在的问题并提醒注意事项,表扬表现突出的学生。为了使学生充分理解实验原理和实验内容,掌握本次实验的要点,最后布置思考题[5],要求学生写在实验报告单上。(1)用二苯胺磺酸钠作指示剂,终点颜色为什么由绿色变为紫色或紫蓝色?(2)加有硫酸的硫酸亚铁待测溶液在空气中放置1小时后再进行滴定,对测定结果将有何影响?(3)为准确测得硫酸亚铁中铁的含量,实验过程中需要注意哪些操作步骤?
5学生互相批阅实验报告
实验报告是学生实验的全面总结,撰写实验报告是基本技能训练的一项重要内容[6]。实验数据处理是无机与分析化学实验报告的一项重要内容,必须注意有效数字和相关计算规则。有效数字是指在分析工作中实际能够测量到的数字,其不仅表示数值的大小,还是测量精确程度的反映,它的位数由使用仪器的精密度决定。本次实验数据处理中,有效数字是学生最容易出错的地方。如使用滴定管滴定时,消耗重铬酸钾标准溶液21.20mL,学生容易写成21.2mL,忽略有效数字的最后一位;使用电子天平称量固体药品重铬酸钾0.6020g,有学生在实验报告中写成0.602g。另一方面需要规范的是计算结果的有效数字的保留。无机与分析化学实验中,对于滴定分析结果的计算一般要求浓度和质量百分含量的结果保留4位有效数字,相对误差一般保留1~2位有效数字。为了规范学生的实验数据处理,提高撰写实验报告技能,我们采取学生互相批阅实验报告的教学方式。教师事先讲明批阅实验报告的要求和注意事项,尤其是数据处理部分。强调滴定管的读数要写到小数点后两位,而电子天平称量质量要写到小数点后四位。学生在批阅实验报告的过程中,要仔细检查有效数字的数据记录和处理,检查数据的计算结果是否正确。经过学生参与批阅实验报告这样的过程,实验报告撰写中容易出现的问题尤其是有效数字的使用错误越来越少了。
6结语
在无机与分析化学实验教学中,教师花心思策划整个实验过程,最大程度地调动了学生学习和实验的主动性,提高了学生实验过程中发现问题和解决问题的能力,取得了良好的教学效果。
[参考文献]
[1]栾国有,刘俊渤,赵成爱.无机及分析化学实验[M].北京:中国农业出版社,2016:1-2.
[2]赵桦萍,赵立杰,崔凤娟.让学生做无机及分析化学实验课堂的“主人”[J].化学教育,2016(12):27-29.
[3]徐悦华.物理化学实验教学中的“诱思探究”[J].广东化工,2006(5):102-103.
[4]张坤,徐静,宋少芳,等.提高分析化学实验课程教学效果的几点措施[J].实验科学与技术,2016(3):146-148.
[5]赵玉红,李欣,崔建林,等.维生素C含量检测实验的改革[J].实验技术与管理,2016(6):63-65.
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
在培养学生的化学实验操作技能的过程中,教师发挥的重要作用不言自明.教师要为学生做好化学实验演示工作,引导学生遵循化学实验规律,做好化学实验.具体而言,教师的操作应优美规范,操作速度要适中.毋庸讳言,教师的演示实验为学生提供了模仿的重要依据和直接可观的视觉形象.所以,教师的每一个演示实验都要做到操作优美规范,熟练准确.在实验仪器的选择、安装、装置图的绘制、基本操作等各方面都能给出规范和准确的演示.例如,持试管要三指捏,两指靠,振荡试管时要三指捏,两指蜷,不能随意抓;使用滴管给试管中加液时,胶头滴管一定要垂悬于试管上方,切不能伸入(亚铁离子与氢氧根反应的实验除外).教师的演示速度要适中,使学生能够看清每一个动作、每一个细节,对于学生第一次接触的较复杂的化学实验,教师更是要细心演示,先示范分解动作,然后再逐渐加快速度,连续操作实验,这样可以使学生在头脑中形成较为完整的操作表象,进而有效地培养他们的化学实验操作技能.
二、积极发挥正迁移的引导作用
所谓迁移,就是已经掌握的技能对于新技能的形成所产生的影响.迁移具有正迁移和负迁移之分.在化学实验操作技能方面,正迁移主要来自操作基本相同或相似的因素,而负迁移则来自于实验操作过程中看似相似,实则相去甚远的元素.例如,学生学会了“液体药品的取用”操作后,对学习“量筒量取液体”的操作有潜在的辅助作用.对于相近而实际不同的操作,教师要采用比较、分析的方法,使学生能够加以明确地区别.
三、给予学生充分的实验机会
现代教育理念积极倡导学生在教学过程中的主体地位.新课程标准明确提出,学生不仅是课堂的主人,也是主动建构知识的主人.培养学生的化学实验操作技能,不可能让教师“一手包办”,而是要让学生积极参与实验操作过程,让学生自己看、自己做,自己体会化学实验的独特魅力.从目前来看,演示实验常常因为可见度问题而影响教学效果,所以教师可以根据现有条件尽可能地把演示实验改为边讲边实验,增加学生自己动手做实验的机会,培养他们的实验操作能力.
1.讲一个内容,做一个实验.
例如,对“杂质转化法”这部分内容,先提出讨论题:怎样除去粗盐中的不溶性杂质?怎样除去硝酸钾中混有少量的氯化钠?讨论之后取得正确方法,再让学生实验,最后要求学生列表归纳,促使学生在实验中加强观察和分析.
2.做几个实验,然后概括比较.
例如,对“溶液结晶法”这部分内容,先指导学生阅读课文中有关硝酸钠溶液的内容,然后让学生做实验,实验之后讨论归纳硝酸钠溶液的性质.关于其他溶液的性质也如此处理,最后概括比较.
3.学生自己阅读课文,根据需要做实验.
例如,在讲“沉淀过滤法”时,教师可以让学生一边看课本,一边根据教材内容设计做实验,实验之后让他们自己设计表格,小结几种过滤法的性质和使用注意点,使学生充分发挥主观能动性.
四、指导学生认真完成实验报告