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【关键词】初中化学 实验能力 科学训练
中图分类号:G4 文献标识码:A DOI:10.3969/j.issn.1672-0407.2016.07.069
初中化学是培养学生了解化学基本原理、过程、训练的基础阶段,初中化学教学的任务就是帮助学生掌握基本的化学知识和技能,教师可以从学生的观察能力、思维方式、实验能力、自学能力等方面着手,采用科学的训练方法,在学生的化学学习过程给予恰当的引导。笔者在化学实验教学过程中发现,初涉化学实验的学生一方面感到新鲜、好奇,另一方面还表现出对化学实验的畏惧心理,直接导致学生接受化学知识缓慢且浮于表面化,难以对化学实验形成深层次的感悟。针对这种现象笔者提出以下教学建议,以期能够帮助学生度过这段化学懵懂期。
一、掌握基本的实验技能,明白观察的重要性
掌握基本的化学实验技能是学习化学和进行化学探究活动的基础和保证,只有掌握化学实验的基本技能才能安全、准确地进行化学实验。在进行化学实验之前教师应对化学实验常规操作集中介绍,并统一实验操作步骤,结合实验具体要求,通过严格的训练达到培养学生的实验素养,提高学生动手能力的目的。初次涉及化学实验,学生通常都会对实验中出现的光声现象兴趣盎然,但是时间久了学生往往会出现“审美疲劳”,因此,能否持续保持学生的专注度是化学实验教学成功与否的关键。依据笔者自身的化学教学经验,通过强调观察实验现象的重要性能够有效保持学生的专注度。如镁条在空气中的燃烧实验,通过教师的实际演示强调实验注意事项及怎样观察实验现象,让学生亲身进行动手练习,体验实验乐趣并近距离观察实验现象,让学生学会从颜色变化、物质生成及发光发热等方面探讨观察到的现象,为开展探究性实验活动打下良好的基础。
二、创设安全、和谐的实验探究环境
化学实验往往会用到某些危险化学药品及器具,如浓硫酸、硝酸银等,由于要近距离接触化学实验,这在很大程度上威胁到学生的人身安全,因此保证安全、和谐的实验探究环境至关重要。那么,如何创造一个安全舒适的实验环境呢?笔者认为可从以下几个方面入手。
1.电器设备或电源线路必须按规定安装和操作,杜绝超负荷用电,禁止学生擅自改动电器设备或随意拆修电器设备,禁止乱接电线。2.禁止学生未经批准在实验室中使用明火。实验室中的消防设备要醒目,易于开启和提取,并配备专门的人员管理和检查,同时,加强学生的防火意识,要求学生学会采用正确的方法扑灭在实验过程中意外出现的火灾并及时报警。3.禁止学生及其他人员在实验室乱扔脏物,要保持实验室的环境清洁,同时实验室中的实验器材、设备、材料、工具等要摆放整齐。4.对于实验所需的危险化学药品要按照要求分类保存,并且置于学生不易接触到的地方。5.实验中用到的各种化学试剂等,应按要求稀释达标后集中处理。
三、鼓励学生大胆假设,大胆实验
笔者在教学过程中发现,很多学生在接触化学实验时会表现得木讷,没有创新精神,而且会畏首畏尾,不愿接触化学试剂,这在无形中给化学实验教学增加了难度。针对这种现象,教师应在保证实验安全的前提下,鼓励学生大胆进行假设,大胆实验。对于学生在化学实验过程中因疏忽出现的错误操作或者认识,教师应及时发现并给予纠正及引导。如用烧杯罩着高低不同的两根蜡烛,让学生自己假设哪支蜡烛先熄灭,很多学生认为二氧化碳比空气重,一定是低的蜡烛先熄灭,而实验结果却恰恰相反。让学生积极感受这些有趣的实验的同时,大胆假设猜想,针对假设的成立与否进行详细的探索,这样能够使学生更加积极地学习化学知识,激发学习热情和求知欲,养成良好的思维习惯,提高自身的创新精神及实践动手能力。
四、巧设化学实验,增强实验的趣味性
化学趣味实验能够通过特殊的直观现象吸引学生的注意力。化学趣味实验不但可以活跃课堂气氛,在学生得到直观的视觉、听觉、触觉的同时用相关化学知识解释实验中的奥秘,通过这种方式能够激发学生学习化学的兴趣,让他们学习化学的热情延续下去。但是,笔者认为,趣味化学实验的设计应与教师所教授的化学知识相契合,不能一味的追求眼观刺激,这样才能帮助学生更好地将实验现象和实验原理联系起来,加深对相关化学知识的理解。
笔者曾设计过这样的趣味化学实验:点燃一只蜡烛,把它固定在桌面上,把一张白色硬纸卡片放在火苗上稍微烤一下后,迅速拿开会发现蜡烛火苗留在硬纸卡上三个不同的同心圆。为什么会这样呢?通过学生现场的分析与交流得出结论:由于焰心一般缺少氧气,所以那里的物质基本上没有燃烧,硬纸卡上便不会留下什么痕迹,内焰由燃烧着的碳素构成,因此在卡片上便留下黑色的碳垢,在最外层,可燃气体充分燃烧,温度最高,所以卡片被烧成了灰。通过该趣味实验,学生对火焰结构及各自的特性有了深刻的理解,实验中的特殊现象激起学生对化学实验的兴趣,为学生化学实验能力的培养奠定了基础。
五、充分利用多媒体,丰富教学手段
一、改变传统的课堂演示实验,锻炼学生自己动手的实验
能力
开设化学课程的本意,就是培养适应21世纪社会发展需要的人才,有较高 的科学素养和文化水平,适应社会的快速发展和未来社会的发展趋势,将所学的知识与实际生活能有效的连接起来,不仅注重学习的过程,还要善于总结学习方法,真正达到该课程所构建的体系标准。高中化学教材中,安排了相应的实验教程,不仅有助于化学教师的教学工作的展开,更加有利于学生亲自感受科学研发的过程,提高学生的创新意识,锻炼学生的时间能力。而传统意义的化学实验教学,就是化学教师在课堂上演示该实验的过程,讲解实验的原理和构造,解答实验中学生可能遇到的问题,分析实验的本质。这显然违背了化学实验课程开设的宗旨和目的。
因此,在新课标下的改革中,对化学课程尤其是化学实验课程进行了大量的变动。化学教师在化学实验课程上,以学生实际参与实验为主,锻炼学生的自己动手的能力,亲自感受实验研发的过程,发现不会、不懂的问题先进行小组讨论,最后在教师的引导和帮助下一一突破,而不是教师的全部解答。这样,既可以培养学生的思考能力,还使学生获得了实验的成功感。另外,学校配置的化学实验设备也不在成为摆设。新课标改革化学实验的理念,无疑是化学实验教学的一大进步。
二、改变传统的验证性实验教学,采用探究性实验教学的
方法
化学实验教学的方式有验证性实验教学和探究性实验教学两种方式。沿袭传统教学的方法,化学实验课程大多采用验证性实验教学。验证性实验教学,是一种方便学生学习科学研究成果的方法,使得学生了解到一个科学成果的诞生只有经过实验的证实才可以被确认,让学生在证实的过程中感受取得成果的快乐。可见,验证性实验教学在化学教学中发挥了较大的作用。
但是,验证性实验教学还存在很多的不足。如,不能使学生深入的思考,不能培养学生独立思考的能力,不能锻炼学生解决问题的能力,等等。新课程在改革中,认识到这个问题的严重性,并将探究性实验教学引进了化学实验课程中。探究性实验教学是一种培养学生自主科学探究的方式,它更加注重学生的实践动手能力。化学实验老师需要在基本讲授化学基本知识的基础上,激发学生的自主参与化学实验的积极主动性,使学生真正借助化学实验设备进行观察、发现,收集相关的资料,阅读相关的书籍,结合所学的化学知识,在化学教师的引导下,解决实验过程中遇到的问题,探究化学实验的结果,提出相关的假设和猜想,通过小组讨论和论证,增加对实验的了解和掌握,进一步巩固和升华了所学习的化学知识。
通过对实验的探究体验科学探究的过程,学习运用以实验为基础的实证研究方法。另外,还要提高学生的安全意识观念,注重化学品使用的安全标识的识别,养成良好的实验习惯。比如,测定某纯碱的纯度的实验。针对此实验,不同的学生使用不同的化学仪器,可能涉及到测量、过滤、干燥、气体的制备等化学知识。学生结合所学的化学知识,借助化学仪器的使用,锻炼实践能力,巩固所学的知识。
三、注重微型化学实验的应用
随着我国化学实验教学领域的改革,新兴起了对微型化学实验的研究,引起了国内化学界的极大关注。微型化学实验,是指通过投入少的化学试剂来换取更多实际所希望得到的化学信息的一种方法和技术。在微型化学实验中,通过使用一般实验试剂的几十分之一甚至几千分之一,可以得到准确、可靠、安全的化学实验效果,方便快捷,成本低廉,还减少了对环境的损害。
微型化学实验所使用的实验仪器,小巧轻便,便于携带,并且不易破裂,液体试剂即使在多用滴管中也不易流出,这使得每一个学生都都有条件装备自己的化学实验箱,也为化学实验课程的改革创造了有力的条件。实践证明,微型化学实验对化学教学的改革产生了较大的作用:
(一)由于微型化学实验的仪器设备小巧轻便,便于携带,成本相对低的优点,使得大部分学生真正有机会自己动手做实验,改变传统的“老师做实验,学生看实验”的现状,使得学生由被动的学习到主动的探究,启发学生的思考能力,成为“学生自己做实验,教师引导和帮助”的教育方式。
(二)激发了学生学习化学的兴起。由于微型化学实验仪器的安全系数相对较高,教师可以安排学生自己做实验,最后组织学生集体讨论研究、辩论。这样设置,更有利于学生锻炼实验能力,激发学习兴趣,培养创新意识。
(三)有利于学生将实验室的分组实验和微型小实验有机的结合起来,即可以实际动手做实验,还可以培养团队思考的能力,注重团队意识的培养。
(四)有利于培养学生既动脑又动手、理论联系实际和解决实际问题的能力。
(五)能改善实验室的环境,可以大幅度地减少水体排放的污染,有益于师生的健康。
将实验教学从理论教学中剥离,打破四大化学实验各自为政的壁垒,构建在化学一级学科水平上的独立的基础化学实验课程体系。将四大化学实验整合为《基础化学实验》课程,设置成人才培养方案中的专业基础课。从课程本身的完整性、科学性和系统性出发,结合专业特点和行业领域发展需要,对陈旧、重复内容进行删改和重组,增加综合性实验和设计性实验。从基础到应用、从传授知识到培养综合应用能力,建立“基础性实验-综合性实验-设计性实验”三级实验课程新体系。首先,加强基本实验技能的培养。实验技能包括对实验操作方法的理解、仪器设备的使用、对实验现象的认识及数据的处理等方面。这些技能的培养需要规范基础性实验,强调基础性实验在基本实验技能训练中的作用。其次,强调学生创新能力的培养,重视综合性、设计性实验。综合性实验的实验过程比较复杂,需要综合运用多种实验操作技能,涉及化学的多个分支学科。通过综合性实验,可以重点培养学生分析问题和解决问题的能力,使学生具备综合运用所学技术的能力。在强调设计性实验在整个基础化学实验中重要地位的新模式中,学生需要在教师的指导下,独自完成从查阅文献资料、准备实验、实施实验到撰写实验论文的全过程。借助设计性实验,可以培养学生独立思考的能力及对实验结果做出相应评价的判断能力,挖掘优秀学生的潜能,提高其独立开展科研工作的能力和意识。
2根据专业特色和人才培养需要,重组四大化学实验教学内容
《基础化学实验》以实验操作训练、实验方法与技能训练为主,强调综合思维能力和创新能力的培养。基础性实验主要是训练基础化学实验的基本操作和技术,包括实验操作技能、物质的分离方法、物质的制备方法、物质性质与化学鉴定方法、物质定量分析方法、物性常数的测定方法,各种无机物、有机物制备、分离、提纯,基本物理量的测量、基本实验仪器的使用和基本测量方法与误差分析等。综合性实验涉及到四大化学知识和实验技术的综合应用,培养学生综合思维能力。根据专业特点,选择特定物质作为实验目标,全面训练学生掌握物质制备、分离与提纯、组成与含量测定的方法及操作技能,例如贝诺酯的制备、8-羟基喹啉的合成。贝诺酯是一种消炎镇痛药,以阿司匹林和扑热息痛作为原料进行Schotten-Baumann反应合成得到,该实验涉及基础有机化学理论、分离提纯技术、酰基化反应原理等理论和技能的综合使用。8-羟基喹啉是一种合成卤化喹啉类抗阿米巴药物的中间体,以邻氨基苯酚和甘油作原料进行Skraup反应合成得到,该实验综合使用了水蒸气蒸馏、重结晶、基础有机化学等理论和技能。培养学生应用化学知识和实验技能解决专业实际问题的能力以及进行简单科学研究的能力,进一步提高学生对专业的认识和兴趣。以第二课堂、大学生创新训练基地为依托,组织围绕合成工艺、天然活性成分提取工艺等具有专业特色的实验课题,以项目研究方式进行实验。学生在教师指导下,在自行调研的基础上选择课题,写出调研报告、实验方案,最后完成课题,从而培养学生的综合思维和创造能力。例如茶多酚提取及抗氧化作用的研究,让学生根据已经掌握的理论知识和实验技能,设计茶多酚的提取工艺、茶多酚含量的测定方法以及茶多酚清除超氧阴离子的方法。教师对学生设计的实验方案进行可行性分析,并对其中需要注意的事项进行指导调整。学生进一步完善实验方案后,再独立完成实验。
3根据教学体系和教学内容的重构,编写基础化学实验教材
在编写教材的内容上把传统四大基础化学实验按照知识体系与教学顺序整合为一体,涵盖实验化学的基本知识和技能、基础实验、综合实验和研究与设计实验,在基础实验内容的组合上按照研究物质或药物的实际程序进行编排。加深学生对实验实际应用价值的理解,使学生在完成系统的基础训练后能有计划地开展综合实验和设计实验,初步满足培养应用型人才的需要,提高学生解决实际问题的能力和素质。
4建设具有一定规模的基础化学实践教学基地
建设“一站五区”校内实践教学基地,可满足药学、制药工程、药物制剂、给排水工程、环境工程、安全工程等相关专业基础化学实验教学需求。“一站五区”校内实践教学基地是指通过“一站”,即卓越工程师培养站,培养站中“五区”,即基础实验实训区、综合实验实训区、创新与开发实验实训区、中试实验实训区及生产实习实训区,全面开展已有的基础性、综合性、设计与开发实验实训项目,并增加实际生产过程中实验实训环节和创新与开发实验训练项目,围绕复杂的、来自真实情境的工程项目或工业产品的设计生产过程精心设计任务,以强化学生工程实践能力、工程设计能力与创新能力。同时,积极拓展培养应用型技术人才的校外实习基地。
5改革基础化学实验考核办法,重视实践能力考核
基于基础化学实验课程体系、课程内容的改革,进一步规范基础化学实验课程考核的科学性,使考核更加科学、全面、合理。基础化学实验成绩评定采取综合评分办法,由平时预习、实验操作、实验报告和综合实践考核4部分相结合,按照平时预习占10%,实验操作占40%,实验报告占10%,综合实践占40%的比例。其中,综合实践是按照项目方式进行的综合性实验考试,能比较全面地考察学生创新能力和科学探究水平。新考核方式的实施,有利于客观真实地反映学生知识水平,有利于学生创新能力的发挥。
6结语
【关键词】化学实验;课堂效率
【中图分类号】G633.8
化学是一门自然科学,它让我们从多个层面尤其是微观层面更进一步地认识了世界。而化学实验更是加深理解化学知识,直观观察和感受微观世界变化,培养学生化学技能,深入认识世界的一个重要途径。因此,关注实验教学,提高实验教学课堂的质量就显得尤为重要,目前高中化学教学仍偏重应试教育,有的教师上课不做实验,采用口头描述的方式将实验内容和现象呈现给学生,不能调动学生学习积极性,起不到科学实验探究应有的作用。实际上实验教学和高考并不背离,高考内容里也有实验,教师应让学生通过亲身经历、体验化学探究活动来激发学生的学习兴趣,在实验探究中巩固知识,提高技能,培养创新思维,提高学生综合能力。笔者将通过多年实际教学经验就如何提高高中化学实验课堂效率进行细致的分析与探讨,并提出几点建议以和大家学习交流。
一、认真研究教材内容,确立实验课题与目标
教材是教学的最基本依据,化学实验主要有实验设计、科学研究、思考讨论以及各种实践等基本形式,教师要深入研究教材,参照课程标准,结合学生的学习以及生活情况科学处理教材内容,开发新的教具,对教学内容进行拓展与完善,从而确定实验内容,明确实验的目标,采用灵活多变的方式组织有效的实验教学,联系化学相关知识,拓宽教学的空间,全面提升学生发现和解决实际问题的基本能力。
二、运用多种方法、手段开展实验教学
1.联系生活,创设情境式进行实验教学在高中化学的教学过程我发现,学生们对于化学实验兴趣点并不高,其主要是因为实验过程和效果与实际生活联系较少,只是为了验证书本上的理论,所以学生兴趣得不到激发。如果我们的实验课多进行联系生活的实验和相关教学策略,就会使得学生的积极性得到提升,并且愿意参加化学实验。因此,这就需要教师在上课之前认真观察生活,善于发现生活中的化学素材,开展情境式的教学方法,把书本上的化学知识尽可能的联系实际生活,就可以从学生身边着手,从学生司空见惯的实例出发,将学生引入熟悉的教学情境中,促进学生探究学习,这样才能真正提高化学实验教学的效率,使学生深刻感受化学知识的广大用途。
2.将部分演示实验改为探究实验高中化学教材中含有大量的演示型实验,其主要目的在于让学生学会观察,并在此基础上掌握知识。对于这些内容的处理,教师一般采取"先讲解、再演示、后总结"的教学方式,这种教学方式容易使学生处于被动地位,从而渐渐失去对化学实验的学习热情与探究欲望。我们可以将教材中的部分演示型实验改为探究实验,留给学生充足的思考空间,努力提高学生的实验探究水平。虽然探究式教学方式比较耗费时间,但是能够使学生相对牢固的掌握知识,为今后的复习节省了大量时间。当然,我们在设计实验时,没有必要将所有演示实验都设计成探究实验,只要将其中的重点、难点知识精选出来即可,相对简单一点的知识还是应该通过演示实验来帮助学生掌握。
3、实验课堂的组织形式多样化可以进行多方式的学生分组,大家互相协作,共同探究。分组实验是化学探究的重要手段,教师可以把实验能力强的和实验能力弱的学生分为一组,做实验时以优带差,即以动手能力强的学生为主体,动手弱的学生为辅,然后互换角色,让实验能力弱的同学为主体再进行实验。这样就可以真正做到互相协作,共同学习,共同发展。
4.合理运用多媒体课件辅助实验教学如今多媒体技术已经被广泛应用于课堂教学中,化学作为一门实践性较强的学科,当然更离不开多媒体技术的大力支持。多媒体技术具有容量大、省时、省力、直观等优势特征,不管在收集信息还是控制实验等方面都具有传统教学所无法比拟的优越性。此外,对于易于产生有害物质、污染环境、安全系数低的实验也可以通过多媒体进行模式,以强化实验效果,减少污染;还可以模拟有机化学或无机化学的微观反应过程,使学生清楚的观察到化学键的断裂与重组过程,将人们肉眼所观察不到的化学反应现象搬上屏幕,有效补充了常规实验的不足。
三、在课堂实验中,突出学生自主参与、合作探究的精神
高中化学学科课程标准强调实验探究是一种有效的学习方式,化学实验对培养学生的观察、动手、创新能力具有不可替代的作用。而传统教学方式是由教师演示实验,学生观察实验现象,进行分析、总结,得出结论,结果往往是教师唱独角戏,处于主体地位,学生则被动接受,容易遗忘,不利于培养学生的动手能力和创新能力。为了更好的改善课堂质量,提高教学效率,我们要让学生参与实验,以学生为主体,引导学生联系化学知识基础进行观察和实验探究活动,动手、动脑,提高学生的思维创新能力和化学实验综合能力。
一、探究性学习及特征
所谓探究,就其本意来说,是探讨和研究。探讨就是探求学问,探求真理和探求本源。研究就是研讨问题,追根求源和多方寻求答案。而探究性学习就是指在教师的启发诱导下,以学生独立自主学习和合作讨论为前提,以现行教材为基本探究内容,以学生周围世界和生活实际为参照对象,为学生提供充分自由表达、质疑、探究、讨论问题的机会,让学生通过个人、小组、集体等多种解难释疑尝试活动,将自己所学知识应用于解决实际问题的一种方式,它注重提高问题的探究能力,通过创设一定条件和氛围,引导、启发学生去模拟、探究原科学家的实践活动过程,发现“新”现象,通过联想、引导、启发学生去综合分析,目的是通过探究这一过程,使学生学会探究的方法,养成良好的习惯,从而培养学生的创新意识和创造能力。
二、探究性学习的方法
1、从思想上更新教育理念
推进新课程改革教师是关键。为确保新课程的实施首先教师要转变教育教学理念。传统的教育观是把学生的头脑当作知识的容器把学生的品格发展当作待雕的塑像认为只要能培养出考高分的学生就是教育的成功。然而这样培养出来的学生往往素质不高不能适应现代社会的发展要求。化学新课标要求教师在教学过程中不断更新理念转变角色。首先教师在教学过程中要突出学生的主体地位把提高学生的能力、学生的思想道德、科学态度、创新精神作为教育的核心和归宿。为此教师要与学生在相互尊重的基础上建立动态的、平等的对话关系。在这个对话过程中教师不再是仅仅传递知识而是作为一位参与者、合作者、指导者启发学生思考引导学生探究使学生在获得化学基础知识和基本技能的同时在情感、态度、价值观等方面都能得到充分发展。
2、通过化学实验,激发学生的学习兴趣。
教材中NaOH溶于水要放热的实验学生需用手触摸才能感知到,这给学生观察现象带来了很大的局限。笔者在化学课堂上引导学生对它进行了改进,演示时先将试管里的水煮沸,然后移离火焰,水立即停止沸腾,迅速加入两小块NaOH固体,水又沸腾了。一个小小的改进,不仅使全班同学都能观察到明显现象,而且让他意识到了创新是多么的奇妙和必要,增强了他们的创新意识。
需要注意的是要注重起点放在学生的“最近发展区”,思维阶梯要合理,学生经过努力、讨论能够回答出,不要设计得太难,跨度太大,使学生充分地感受到解决新问题中的愉悦感和成就感,培养学生自信心,激发学生喜好,将喜好转化为持久的动力,同时教学目标是高层次的。探索性实验的设置、使学生通过设计、讨论、实验,充分发挥想象力,和实际相结合,创造性地运用已有的知识,培养创新能力。同时,中学教育目的之一就是为社会造就合格的后备劳动者。中学化学教育对环境科学的学习将起着启蒙作用应很好地利用这门实践性很强的学科通过实验使学生掌握一定的教室环境保护知识。由于微型实验既安全又节约,老师可以放心地让学生一人一组做实验。通过亲手做实验,可以帮助学生进行探究式学习、培养观察和实验能力、激发学生学习化学的兴趣。同时随堂实验、家庭小实验和课外活动实验等都得以开展。在进行实验前,老师除了介绍常规的化学实验基本操作外,重点介绍以多孔井穴板、井穴塞、多用滴管为核心的微型化学仪器的用途和使用方法。在开展课堂探究实验时,尤其要注意安全问题,同时解决普通教学的供水、洗涤、废液回收等事项还要注意教室的通风。
3、重视实验教学
化学是一门以实验为基础的自然科学。实验教学是培养学生学习兴趣和提高能力的重要环节。化学新课程标准中强调“化学实验是进行科学探究的主要方式,它的功能是其他教学手段所无法替代的”。搞好实验教学要以学生为本,树立知识传授、能力培养、素质提高、协调发展的教育理念。中学化学课程必须帮助学生掌握化学实验的基本知识和技能,通过化学实验体验实验探究过程,认识物质及其变化、体会化学实验的价值。教师可结合具体实验教会学生一些基本的实验研究方法,然后让他们主动查找资料,弄清实验原理,选择合适的实验仪器、材料与实验方法。从而加深对全过程的认识、提高实验效率,培养他们的兴趣和特长。例如,在“渗析”这一实验前,“半透膜”的材料可以让学生自己寻找。学生会想到鸡蛋内膜、鱼鳔等,那么不妨拿来逐个试验。这样既培养了学生的动手能力又使学生在某种程度上获得成就感。但是受多种因素的影响目前我国中学化学实验教学仍是最薄弱的环节,严重制约了实验这一独特优势在培养学生创造力方面作用的发挥,这就要求教师要改进实验,充分利用身边的物品做化学实验,如用墨水瓶可改装成酒精灯,喝水的无色玻璃杯可代替烧杯,矿泉水瓶的上部分可做成漏斗,用输液气管代替导管,用一次性注射器做量筒,用眼药水瓶做滴管,包装药片的塑料凹槽作点滴板等。教师充分利用身边物品做实验,更能培养学生的创新意识,激发学生学习化学的兴趣,培养学生的科学素养。
关键词:基础化学实验;互联网+;创新性教育
一、目前基础化学实验教学存在的问题
(一)基础化学实验教学内容不够科学
一方面,由于课时缩减,基础化学实验课程绪论、实验室安全环保教育和玻璃仪器认领、洗涤、干燥等理论内容的教育被弱化,或考核要求不高而不受学生重视。另一方面,实验操作训练雷同的实验项目普遍存在,如滴定分析模块有酸碱滴定、配位滴定、氧化还原滴定、返滴定等内容,实验基本操作内容几乎完全相同。由于重复度过高,不仅对教育资源造成浪费,同时降低学生对实验内容的兴趣和实验积极主动性,缺乏对实验课的认真态度,严格按照规定的实验模式,既抹杀了学生的实践创新意识,又大大降低了实验课的教学质量。
(二)教学模式和方法简单化
在以往的基础化学实验教学过程中以规定的教材内容为主,侧重于学生实验操作技能的培养,课堂上主要由任课教师按照教案讲解实验原理、步骤、方法、反应现象、数据分析等内容,实验室也只准备实验必需的仪器和药品,这就使得学生上实验课只能按照固定步骤操作,思维也是固定不变,学生的主观能动性没有被充分调动起来,思考问题也不积极,不能主动寻找解决问题的办法,这样造成学生的创新能力不能得到充分发展。
(三)实验教学管理体制有待完善
一是由于“1999年高校实行扩招”以来,高校学生人数猛增,“高等教育过度问题”严重[5],仪器设备数量和质量不能满足实验教学需要。二是实验课教师教学任务过重,没有精力进行全程的巡回指导。三是基础化学实验的考核评价体系主要是依据学生在实验过程中的操作情况和实验报告书写及实验数据处理情况进行评价,由于学生在实验课中存在缺课、混课(实验课敷衍了事)及实验报告书和数据处理存在抄袭等现象,考核评价体系不能有效反映学生对知识的掌握情况和具备实验技能的高低,无法调动学生的学习积极性。四是学校对实验教学质量的监管不够,导致消极思想和情绪在师生中滋生蔓延。实际教学管理体制中那种重视理论教学、忽视实验教学和实验室建设的观念和做法,是“一条腿走路”的模式,大大阻碍了理论与实际相结合。
二、基于“互联网+”的基础化学实验教学改革思路
国家级实验教学示范中心评审指标体系中提出了实验教学的新理念[6],即“以人为本,坚持传授知识、培养能力、提高素质的协调发展”,这一新的教学理念要求在实验教学中要重视培养学生的创新能力,激发学生的潜在学习兴趣和实践能力[7]。“互联网+”教学模式是基于“学科基本知识和拓展知识的混合”,即“混合教学模式”之一[8],这种模式提供了一种用互联网思维解决目前基础化学实验教学中的共性问题,可有效提升实验教学质量,“促进教师的专业发展”[8]。
(一)基于“互联网+”的基础化学实验课程体系构建
将基础化学实验课程绪论、实验室安全环保教育和玻璃仪器认领、洗涤、干燥等理论内容,各实验项目的原理、装置、实验步骤、数据处理、注意事项等制作为多媒体课件,将主要操作内容录制视频,制作包括全部实验内容的实验教学视频或引进优质资源共享课,为学生提供丰富的网络学习资源。特别是借鉴“卖家秀”与“买家秀”的做法,将学生在实验过程中的常见错误操作的影像资料同时上传,在与正确操作的对比中使学生加深印象,提高学生的学习效果。
(二)基于“互联网+”的基础化学实验教学方法改革
基础化学实验的教学内容分为实验室安全环保教育和玻璃仪器认领、洗涤、干燥,分项目基本操作训练和能力拓展与提升三个模块,可充分利用网络资源,每个模块可采用不同的方法进行灵活教学。对实验室安全环保教育和玻璃仪器认领、洗涤、干燥等理论内容模块,可采用自学加在线考试的教学方法,学生自学完成后自主选择时间参加在线考试,系统评分90分以上者方可进行第二模块的学习。与“公共基础课采取翻转课堂教学改革”[9]相似,对分项目基本操作训练模块来说,也可以采取类似的“翻转实验课”,让学生自主完成特定实验项目原理、装置、实验步骤、数据处理、注意事项等内容的预习并测验,测验成绩合格后进入实验室进行实际操作训练,期间实验指导教师对原理、装置、实验步骤、数据处理、注意事项等内容不作讲解,集中精力对学生的操作、数据记录和实验报告撰写等进行指导,给学生营造一个对自己的实验操作技能学习负责的氛围。第三模块能力拓展与提升模块主要为综合性、设计性、创新性试验内容,由学生课前根据教师提供的原理、试剂及装置设计实验方案进行预习,在实验室独立完成实验,教师做必要的指导并对学生的整体表现(包括方案的科学性、操作的规范性、结果的可靠性和报告的规范性)进行量化评价,最大程度的拓展学生的创新思维和能力。
(三)基于“互联网+”的基础化学实验考核体系改革
基础化学实验成绩由理论成绩和操作成绩两部分构成,其中理论成绩为前两个模块成绩的均值,操作成绩为第三个模块所有量化评价的均值。这种评价考核体系有诸多优点,一是强化了基础化学实验理论部分的基础知识和基本技能的学习和考核要求,显著提升了实验理论学习效果和效率。二是克服了传统评价考核体系中以实验报告为主要依据的弊端,使评价结果更加科学、客观和公正。三是引导学生更加重视实验课程的学习,减少实验课缺课、混课、实验报告抄袭等现象,从而提升实验课教学质量。
(四)基于“互联网+”的基础化学实验教学管理改革
化学实验教学管理改革的目标应该是充分提升人员、场地及设备的工作与使用效率,以及获得更好的教学效果。充分利用网络资源强化基础化学实验教学,能最大限度地减少指导教师的课堂教学强度,使教师有更多的精力与学生互动,更好的对学生实验过程进行细致指导。对于学生来说,在确保原有教学内容不变,教学效果提高的前提下,能减少雷同实验操作训练的课时,增加了更多的实验内容的学习,增强了学生对实验课的兴趣。同时,可以将性质实验,仪器分析实验内容加入到基础化学实验体系中,主要以动画和视频形式进行展示,特别是现代仪器分析实验模块的气相色谱、液相色谱、毛细管电泳、超临界萃取等分离技术,红外光谱、紫外光谱、质谱、核磁共振谱等结构表征和检测技术,均可通过网络教学加在线测验,既拓展了学生实验技能,保证了教学质量,又节约师资和场地资源,这将使化学实验教学管理的效能大幅度提升。
(五)基于“互联网+”的基础化学实验师生信息交流平台搭建
为了促进师生交流,分享彼此的基础化学实验知识、实验操作方法和注意事项,可利用话题、圈子、投票等目前流行的交流方式搭建师生信息交流平台。话题即为开放式平台,师生共同参与,不管是学生还是教师,在平台里交流都是平等的,可引入“点赞”,拉近师生距离,还可为师生推送最新最热的话题动态,更好地促进学生与学生、教师与学生的交流和知识分享。当学生想和拥有相同兴趣的同学一起交流,或教师想和特定学生一起交流而不被打扰,就可利用圈子来实现。当整个实验课程结束或某个实验专题告一段落时,教师可发起投票,让学生表达对课程的真实感受和意见建议,从学生的视角提出课程中需要改进的部分,使教师更好的完善自己的教学工作。
关键词: 初中化学教学 微课 教学应用
微课,指基于教学设计思想,使用多媒体技术就一个知识点或围绕一个主题或为解决一个问题进行针对性讲解而开展的主要以视频为呈现形式的教学活动。因时间多在为3~5分钟,短小精悍,主题性强烈,可循环播放,近年来受到广大师生的喜欢。化学是一门以实验为基础的学科,在初中化学教学中巧妙灵活应用微课视频,能收到事半功倍的效果。下面我对微课在初中化学教学实践中的尝试提出认识,与同仁交流。
一、对于抽象的微观世界,微课具有更直观、生动的表现,易于教学难点的突破。
抽象的微观世界因看不见、摸不着,对于初中生而言,难以想象,更不能理解。动画微课能恰当、合适地解决此类问题,微课通过形象的动画,能帮助学生“看到”奇妙的微观世界。例如:在鲁教版初三化学(以下举例均为鲁教版初三化学)第二单元第三节《水分子的变化》学习中,教学难点是引导学生构建微粒观概念,帮助学生从微观理解化学反应的过程实质是分子破裂原子重新组合的过程。教材虽有图片,但学生理解起来有困难。通过微课动画,学生能形象地看到水分子在直流电的作用下是如何破裂成氧原子和氢原子,氧原子又是如何结合成氧分子,氢原子如何结合成氢分子的。极微小的分子、原子在微课中变得可视而有生命力,学生在观看此段微课视频时常常惊呼且心情愉悦。又如,在第三单元第一节《原子的构成》学习中,卢瑟福所做的α粒子冲击金箔实验,现象与原子结构的推测解释,很多同学理解上有困难。对于原子内部结构一直认为原子是实心球,电子就像运动员一样在不同的轨道上运动,这是不准确的。通过播放几种不同原子结构的解剖动画视频,引导学生正确认识原子的结构和核外电子运动的特点,构建起正确的微粒观。在突破微观教学难点,帮助学生构建微粒观概念上,微课提供了更直观、形象、生动的教学素材,具有不可或缺的作用。
二、对于化学实验教学,微课可提供更安全、效果更显著的实验素材。
在初中化学实验中,有些实验本身具有危险性,有些药品或生成物本身有毒或有腐蚀性,需要在特定的环境中进行实验。例如:第四单元《我们周围的空气》(99页)“方法探究”中,用红磷测定空气的成分。因红磷燃烧生成的五氧化二磷为酸性氧化物,具有强腐蚀性,不可用手直接触摸,也不可直接闻气味。此实验探究不能在教室里做演示实验,需要在通风橱里进行实验。如果链接相关微课视频代替实验,则学生不仅同样能观察到明显的实验现象,而且安全,也减少了对空气的污染。又如,第六单元第一节《燃烧与灭火》“氢气的燃烧和爆炸”实验探究中,氢气的爆炸实验,现象震撼,能吸引学生的注意力。但是氢气爆炸很容易伤着学生,在教室里做此演示实验很不安全。此时链接相关实验视频,不仅安全,效果也很好。
三、微课可适度弥补学校实验教学不足带来的影响。
学校的经费有限,相关的实验就难以开展,但教学中又需要展示相关实验。为弥补这些客观存在的困难给实验教学带来的不便,运用微课视频进行演示实验,效果很好,能达到教学目的。例如:第二单元第二节《自然界中的水》“蒸馏“实验。蒸馏瓶和冷凝管已不是必配仪器,如何获得实验用蒸馏水是学生迫切想知道的。引入水的蒸馏实验视频,让学生看到水的蒸馏过程,知道蒸馏水是如何得到的。这样不仅满足了学生的探究欲望,而且进一步使学生明白了蒸馏是混合物分离的一种方法,是净化水中净化程度最高的一种操作步骤。观看视频,记忆深刻,更便于理解。又如,第六单元《燃烧与燃料》活动天地6-3“乙炔的不充分燃烧和充分燃烧”,氧炔焰切割金属实验,学校没有电气焊设备,该实验不可能在课堂上进行演示,学生在现实生活中也很少见到。链接微课视频,就把生活和生产实际带到了课堂上,这样学生自然印象深刻,记忆持久。
四、微课内容的“点”状和可重复播放的功能能帮助不同程度的学生进行自主学习和复习。
在教育教学中,微课所讲授的内容呈“点”状,这些知识点,可以是教材解读、题型精讲、考点归纳,也可以是方法传授、教学经验等技能方面的知识讲解和展示。微课内容非常碎片化,非常精炼,在五分钟内讲解透彻,不泛泛而谈,以短小精悍的形式呈现一个小知识或技能,因针对学生学习中的疑难问题设计,对学生的学习尤其是自学有很大帮助。微课不仅适合于移动学习时代知识的传播,而且适合学生个性化、深度学习的需求。微课视频播放快慢可以调节,让不同程度的学生根据自己的基础和接受程度控制视频播放的速度。由于视频可以反复播放,平时反应慢又羞于发问的学生能够反复观看,较好地解决了后进生的转化问题。
五、反思。
微课虽然在化学教学中作用显著,但仍然不能完全代替课堂教学,它只能是课堂教学的有益补充。一是对于化学实验教学,能够开展的安全实验,化学实验教学要尽量开展,毕竟只有身临其境,亲自动手实验,才感受深刻。二是化学是一门以实验为基础的学科,学生动手进行实验探究是学习活动的重要组成部分,也是学生必须掌握的一项基本科学技能,不要也不能弱化化学学科的实验功能。三是微课主要是以一种全新的方式让学生借助小型多媒体播放器随时随地能够进行化学基本知识、基本技能、基本方法、基本观念的学习,有些教学难点往往不是一两句话能够说清楚的,这样就离不开教师的讲解,教师的讲解能够根据学生的反应不断进行调整。
在教育技术迅猛发展的今天,如何最大限度地发挥微课在教与学中的辅助作用,更好化为化学课堂教学服务,构建信息技术下的高效课堂,需要每一位化学教育工作者在教学实践中不断探究。
参考文献:
[1]黎加厚.微课的含义与发展.知行网.
环境问题是当今世界一个重大问题。随着现代产业的迅猛发展和人口的增长,自然资源过度开发和消耗,污染物大量排放,导致全球性的资源短缺,环境污染和生态破坏日趋严重,对人类的生存构成严重威胁。随着环境问题的日益严重和人们对环境问题认识的加深,人们越来越清楚地认识到环境教育对培养人的环境保护意识的重要性。中学生是未来的主人,如何使中学生掌握环境保护的基本知识和技能,引导他们积极主动参与环境保护尤为重要。环境教育已成为国内外中小学教育的重要课题。在中学化学教学中,结合教材,联系实际,对学生进行环境教育,是我国现代化建设的需要,也是化学教师应尽的义务。而具体来说环境教育和化学教育联系起来就形成了我们今天所要探讨的化学教育绿色化一化学教育中融入环境教育的教学方法。实验教学是化学教育绿色化的重要方面。中学化学教学实验的绿色化有着重要意义:一是预防污染,实验本身对小环境(实验室、教室)造成的污染是不容忽视的;二是培养学生的绿色意识和环保能力,形成良好的实验习惯、作风,从而提高学生的综合素质。经过对中学化学实验中的绿色化学教育的调查,我有几点看法:
一、改进实验是绿色化的有效手段
对中学化学中一些有毒物质参加或生成的实验,教科书中仍沿用旧的实验操作方法,费时费事,而且存在污染,也没有采取有效的控制措施,长期以来一直危害着化学教师和学生的身心健康。若将这类实验进行改进,使操作更合理有效,又能控制或避免污染,提高环境保护意识,培养学生相应的素质。例如,在演示白磷和红磷着火点对比实验时,可先用投影提出下列问题让学生思考:该实验反应发生时燃烧物易爆溅:燃烧时有大量自烟产牛且有毒等。实验时应采取什么措施?这时学生各抒己见:铁片前面放块木板;铁片前面放块玻璃屏;铁片上方罩一玻璃罩;取用的药品尽可能少:反应发生后立即将铁架台移到教室外;打开窗户或采用排风扇排出烟雾等等;教师接着引导学生从不污染教室环境、不吸入有毒烟雾及安全和便于观察等角度进行讨论、分析。接着教师再做演示:开启排风扇和窗户,取用最小量约0.059药品,当学生看到白磷和红磷先后燃烧的现象后,立即在燃烧物上方加盖沾有氨水的玻璃钟罩,并连同铁架台迅速移出教室外,以确保实验安全和强化学生的安全意识及环境意识。
二、微型实验是实验绿色化的重要途径
微型化学实验,是在微型的化学仪器装置中进行的化学实验。微型化学实验是近年来国内外迅速发展的一种实验方法和技术,具有现象明显、效果好、安全等优点。它是绿色化学的一项技术和方法,其不仅能够节约试剂、节省实验经费、减少环境污染、反应快速安全,而且有利于培养学生严谨的学习态度和娴熟的实验技能。从理论上讲,它是以尽可能少的化学试剂获得比较明显的反应结果和准确的化学信号的一种新型实验方法。‘微型化学实验’是一门新的实验技术,是80年代由美国几所大学首先发起的化学实验改革,它不是常规实验的简单微缩,而是在微型化的条件下对实验进行创新的再现。采取微型实验技术,不仅可以大幅度减少实验费用,而且可以扩大化学实验的覆盖面,提高化学教学质量。在环境因素困扰着可持续发展战略的今天,普及和推广微型化学实验具有特殊的时代意义。微型实验具有以下特点:(1)成本低。微型实验仪器可以利用废弃物,像青霉素药瓶可作试剂瓶、集气瓶;一次性输液器可作导气管、多用滴管:指甲油瓶可作酒精灯;塑料吸饮管可作取药管;装药片的塑料板可以作点滴板;可利用空易拉罐、胶棉引线和石棉网,制作铝热反应简易发生装置,等等。(2)试剂用t少。仅为常规实验的仅1/10至1/100。缩短实验时间(大约为常规实验的40%),同时降低了水、电能源的消耗。微型实验的开设对毒性大、药品贵、耗量大、易燃、易爆、污染严重、操作复杂的化学实验尤为必要,它能杜绝或明显减少实验过程中给环境带来的污染。如卤素的性质实验,所用药品种类多,份量大,改用透明塑料制作的微型滴管及井穴板做实验,既减少了药品消耗及废物排放量,又保证了实验现象明显。
关键词:有机化学实验教学;教学方法;教学模式
化学是一门以实验为基础的科学,通过化学实验教学可以更好地使学生理解和巩固理论知识,并提高其动手操作能力,同时也是培养学生科学思维、创新意识和激发学生求知欲的重要途径,将会为学生以后学习化学以及从事教学、科研和生产打好坚实的基础[1-4]。然而,由于有机化学实验所涉及操作较多,学生经常会出现操作不规范甚至操作错误,例如蒸馏操作时忘加沸石、温度计的放置位置不正确、冷凝管出水和进水的接口弄反等等,这些不正确操作不仅会导致实验失败,严重时甚至会危及到学生生命安全。大量的教学实践证明,在实验教学过程中如能巧用教学方法将会显著提高学生的学习兴趣和学习效率,从而降低实验失败的机率[2]。本文以有机化学实验中《蒸馏》一章为例,将重点介绍讲授法、演示法等多种教学方法相结合的教学模式在有机化学实验教学中的应用。
1讲授法
一谈到有机化学实验,大多数学生的脑海里都会不禁以有毒、危险等词来描述化学实验。因此,在学生做实验之前,教师有必要通过生动的教学让学生了解将要进行实验的基本知识,克服他们心理对实验的恐惧。这其中,讲授法是一种比较有效的可以克服学生恐惧心理的教学方法。讲授法即教师通过口头语言向学生解释概念、叙述事实、论证原理、阐明规律和描绘情境的教学方法,其包括讲述、讲解和讲演[3]。教师在运用各种教学方法进行教学的同时,大多数都伴之以讲授法,这是我国实验教学中最早使用和当前应用最广的一种教学方法。在教师进行《蒸馏》实验教学之前,有必要借助讲授法给学生讲解清楚“为什么要进行蒸馏实验”、“蒸馏的原理是什么”、“需要哪些仪器”、“仪器各自的作用是什么”、“蒸馏主要有哪些方面应用”、“蒸馏操作的注意事项”和“蒸馏过程中,遇到问题的解决方法”等内容。通过这些讲述,可以让学生对蒸馏目的与原理等有大致的了解,还可以让学生克服实验的心理压力和恐慌,从而降低实验室事故发生的机率。
2演示法
通过讲授法教学虽然可以让学生能够比较清楚的了解蒸馏目的和原理,可是对于初入有机化学实验室的学生来说,心理难免还是会恐慌。这个时候就需要教师对蒸馏过程中的大致步骤与流程进行相应的实际操作演示,使得学生对蒸馏有个更直观具体地了解,从而减小学生的心理压力,做起实验来就不会那么手忙脚乱。演示教学是教师在教学的过程中通过展示实物、教具、做示范性的实验,或通过现代教学手段,使学生获得知识的教学方法。演示法常与讲授法联合使用,它对集中学生的注意力,提高学习兴趣和发展观察能力有着重要的作用[5-6]。在《蒸馏》实验中,教师可以通过演示蒸馏装置搭设(图1),并同时在此过程中向学生讲解仪器的名称、用途、搭设装置先后顺序的原因以及搭设过程中易错之处,让学生更深刻的理解蒸馏装置搭设过程及实验中各项操作的原因。大量实践表明,演示教学法不仅能使学生获得生动而直观的知识,加深对学习对象的印象,把书本上理论知识和实际事物联系起来,形成正确而深刻的概念,而且能引起学生的学习兴趣,集中学生的注意力,有助于其对所学知识的深入理解、记忆和巩固。这些有益之处对于实验教学来说则显得尤为重要,可以将呆板的实验教材知识点形象化、具体化。
3实验法
化学是一门以实验为基础的学科。如果只是单纯的给学生讲解和演示实验,从根本上来讲,这锻炼不了学生的动手能力,提高不了学生的实验技能和科研素养,更达不到我们设置化学实验教学的真正目的。当教师进行完讲解和演示教学后,教师有必要采用实验法进行具体教学,给学生一个自己动手操作的机会,以此来提高学生自身的实验水平与科学素养。实验法是指学生在教师的亲自指导下,使用一定的材料与设备,通过控制和改变实验条件的操作过程,引起实验现象的改变,通过观察这些实验现象的变化来获取一些新知识或验证某些知识的教学方法。在化学、生物、地理、物理和自然常识等学科的教学中,实验法是一种极其重要的方法与手段。在具体实验过程中,经过学生细心操作、仔细观察、积极讨论和踊跃思索来充分激发其学习兴趣,使其各方面能力都得到全面发展[7],通过实验法,可以使学生将一些实践知识同教材上的理论知识更好地联系起来,以此获得比较完整的知识体系,同时能够培养他们的实验操作能力、独立探索知识能力及解决突发状况的反应能力和科学研究兴趣。例如,在《蒸馏》实验教学中,有些学生常常会忘记在烧瓶里加沸石防爆沸,这时教师可以在旁提醒学生们互相观察各自实验装置的异同,通过观察发现自己的错误之处,这样会防止实验室安全事故的发生,同时可以让学生更深刻的了解到沸石的作用。大量实践证明,实验教学法是化学学科必不可少的方法,是奠定学生科研能力的基础,更是培养学生良好的科研素养的重要手段,也是提高自然科学有关学科教学质量不可缺少的条件。通过具体实验,教师可以看到学生对理论知识掌握的程度,学生也可以了解自己的不足。
4启发法
“学而不思则罔,思而不学则殆”。在授课过程中,教师不能只是照本宣科,让学生被动的不加思考的接收课本上的知识,这会让学生在学习上缺少能动性和主动性,这样达不到教学的最终目的,在化学实验教学中更不能如此。所谓教学,就是以教师的“教”为辅,学生的“学”为主,教师的“教”和学生的“学”相结合,缺一不可。在有机实验教学中,教师可以采用启发式教学来达到教与学相得益彰的效果,让教师教的轻松,学生学得不费力[8-9]以由一讲一练、一问一答的形式来体现,同时可以通过教师具体生动的讲述使学生产生一定的联想,从而留下深刻印象来实现。启发是一种对各种教学方法和教学活动都具有的指导意义的教学思想,启发式教学法就是贯彻启发性教学思想的教学法。例如,在《蒸馏》实验教学中,教师讲解蒸馏的基本原理和适用条件时,可以通过启发式的提问“蒸馏的原理与之前在高中的学的分离提纯的化学方法的区别在哪些方面,可以用来提纯哪些混合物?”让学生思考或与同学讨论蒸馏方法的局限性,并让他们在实验报告上把这些问题作为思考题来回答,并提交上来,这样可以充分调动学生学习的主动性和积极性,强化学生对知识点的掌握,同时达到温故而知新的效果。
5结论
本文以《蒸馏》实验为课例详细探讨了如何将讲授法、演示法、实验法和启发法等教学方式相结合应用于有机实验教学中,来克服学生实验时的恐惧心理、规范学生基本操作、提高实验技能、培养学生创新意识,从而提高教学质量,揭示多种教学方法相结合的教学模式在有机化学实验教学中的重要作用。
参考文献:
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[3]李丽稀.浅谈讲授法[J].新课程(下旬),2014(7):80-82.
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