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随着新一轮课程改革的实施,与以前的化学教材相比,在高一阶段学生就接触到有机化学的知识,无论在教学目标、教学内容还是教学要求、教学方式等方面,都发生了相应的变化。高一学生刚刚进行半年的学习,无机化学基础还不是很牢固,又要涉及有机化学,大多数学生难以适应。在高一阶段,学生认为在数理化中最难学习的不是数学或物理,而是化学。鉴于这种情况,结合有机化学课程教学改革实践,对有机化学与无机化学教学有效衔接进行探讨具有现实的意义。
二、研究过程及成果
在研究过程中,通过了解学生的学习情况和学习心理,及时把握了学生的思想动态;通过听课请教,真实获取了第一手资料;通过读书、查阅资料,认真学习,提高了理论基础并以此来指导实践;在个人的教育教学实践中,又不断总结思考,积累了大量经检。经过一年的研究工作,现将研究过程和成果总结如下:
1.找到一个好的抓手——结构决定性质,性质决定用途,由个别到一般,让学生“有法可依”。
无机化学教学中强调“结构决定性质,性质决定用途”的思想,学生在学习有机化学的过程中应体会到这种思想,这让各类有机物的学习“有法可依”。那么,如何帮助学生找到这个“法”,就是我们在课程的教学设计中始终要关注的核心问题。在有机化学入门学习阶段,教师要及时给与学生学法指导:①记忆一些基本概念、规则和事实是学习有机化学的基础,只有这样才能保证有效的应用这些知识。要特别注意细节,如化学方程式中不用“等号”而用“箭头”,并注明反应条件;用结构简式表示物质的组成。②对照比较,找出其共性和差异,促进新知识的获得。③学生必须对已学习的知识加以组织和精加工,在零散的知识中找出其内在规律,从而结串成网。④变式练习,举一反三,促进学生知识地迁移,创造性地解决问题。
2.用生活素材创设学习情境,从生活中走进有机化学。
在教学中可以创设这样的情境:“传说在古代的中国,有个叫杜康的人发明了酒。他儿子黑塔也跟杜康学会了酿酒技术。后来,黑塔率族移居现江苏省镇江。在那里,他们酿酒后觉得酒糟扔掉可惜,就存放起来,在缸里浸泡。到了二十一日的酉时,一开缸,一股从来没有闻过的香气扑鼻而来。在浓郁的香味诱惑下,黑塔尝了一口,酸甜兼备,味道极佳,便贮藏着作为‘调味浆’。你知道这是什么吗?它就是‘酉’加‘二十一日’——醋。在日常生活中,我们饮用的食醋,其主要成分是乙酸,因此乙酸又叫醋酸,是大家非常熟悉的一种有机酸,普通醋含醋酸3%~5%,山西陈醋含醋酸7%。我们知道性质决定于结构。下面我们来了解乙酸的分子结构……”这样引入,激发学生求知的欲望,并将前一课时的内容与本节课的知识建立了联系。对于一些常见药品,教师可事先让学生查阅它的说明书,从商品名、俗名、化学名、分子式、结构式及物质的类别对身边的常见药品进行分析,讨论常用药品中的有机成分,引导学生了解有机化合物的分类方法。
3.充分利用演示实验或学生分组实验,使教学衔接工作事半功倍。
化学是一门以实验为基础的自然科学学科,在教学中改变传统的教师一言堂,学生被动接受的实验授课方式,倡导学生主动参与的探究型实验教学模式对教学大有裨益。如在学习Na和乙醇的反应时,可以先作一个对比实验——Na放在煤油中的现象。通过实验学生不仅强化了烃的性质,而且自然得出乙醇和Na反应的实质。这样就充分利用实验研究了物质的性质与反应,从结构角度深化了认识。
4.利用电教技术,活化教学衔接。
多媒体和网络技术被引入课堂教学领域,一定程度上代替了粉笔、黑板等传统媒体,实现了它们无法实现的教学功能。使用微观模拟软件可以帮助学生跨越宏观和微观的思维障碍。如在回忆复习甲烷、乙烯的结构和性质时,通过计算机课件展示甲烷、乙烯的立体结构模型;通过实验录像再现甲烷、乙烯的燃烧,以及它们与溴的四氯化碳溶液和高锰酸钾酸性溶液的反应,引导学生讨论甲烷、乙烯的结构和性质的相似点和不同点,过渡到烷烃和烯烃的结构和性质的相似性和差异性上。多媒体等网络技术的应用,丰富了教学手段,增加了教学资源,扩大了课堂容量,拓宽了学生视野,激发了学生学习兴趣。同时,传统教学和现代教学有机结合,扬长补短,相得益彰,提高了教与学的效果。
5.积极开展校本课程,通过研究性学习,联系无机化学与有机化学,拓宽学生的视野。
校本课程的开展为学生研究性学习提供了有力保障,让学生联系课堂的知识去拓展,又可以应用于课堂,打破了传统课堂教学模式,给学生以研究过程的体验,激发起学生对科学研究的意识和兴趣。在教学过程中可以和无机化学教学相类似,多开展研究性学习,实施STS教育,使学生通过实践获得直接体验。如学生就结合学习工具——修正液,提出了这样的课题,“修正液的成分分析及利弊探讨”,在这样的研究实践中,学生不仅兴致高涨,充满热情,而且综合能力也得到进一步提高。
三、结论与思考
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关键词:有机物组成和结构;教学实录;知识价值
文章编号:1005?6629(2014)3?0044?05 中图分类号:G633.8 文献标识码:B
1 教学分析
1.1 对教学内容的分析
本节课的教学内容选自苏教版选修5专题1第一单元“科学家怎样研究有机物”。“有机物组成和结构的研究”的教学内容蕴含着丰富的知识价值,主要体现在:
第一,组成和结构问题是化学的基本问题,是进一步研究反应问题的重要基础。毫无疑问,本节课的学习将会涉及有关的研究方法及其应用,可以增进学生对化学科学方法及其相互联系的了解。分子生物学、天然有机化学、医学以及材料学等领域都要涉及有机物的组成和结构研究。本节课的学习无疑可以作为这些领域的学习、研究基础,并且跟《实验化学》模块中现代实验方法的学习有着更为直接的联系。
第二,促进学生发展的认知价值。本课的内容体现了有机物研究的一般程序和方法,教学中要让学生体会到研究有机物组成和结构的基本流程和思想方法,并能将这些思想方法运用于以后的有机化学的学习中,对学生认识、了解和体会在化学问题解决中灵活应用多种学科知识和方法的重要性有着典型的意义,能有效地培养学生的有关意识,从而使学生在认知水平和认知能力上得到提升和发展。
1.2 学情分析
高二的学生已经通过化学必修2的学习对一些常见而典型的有机物的性质有一定的认识和了解,化学必修1专题1的学习培养了学生基本的实验能力和科学素养,为实验设计奠定了一定的基础。同时学生也初步具备了运用现代网络资源获取信息的能力。
但同时笔者了解到:学生常常觉得有机化学比无机化学更难学,原因在于方程式更复杂,背起来更难。在学生的头脑中,化学就是要背要记很多知识,我们把这种情况称为“学习化学还没入门”。化学学习的门到底是什么?应该是化学学科的思想和方法。如果课堂教学没有对学生思想和方法的引领,没有对教学内容内在价值的深刻理解,那么教学就只是“知识的堆砌”,学生接受的是没有形成系统的散乱的知识,而没有在头脑中形成知识的整体框架和核心观念;学生接受的是解题技巧的训练,而没有对化学学科思想和方法有初步的认识。这样的学生永远入不了化学的门。
鉴于以上对教学内容和学生情况的分析,笔者认为本节课的教学应从挖掘知识的内在价值入手,让学生体会其中的实用价值、学科价值和学习价值,从而实现从具体性知识传授到核心观念建构,从知识解析为本到促进学生认知发展为本。
2 教学目标
2.1 知识与技能
(1)了解有机化合物结构测定的一般步骤和程序,能进行确定有机物分子式的简单计算。
(2)初步学会识别质谱、红外光谱、核磁共振氢谱。
2.2 过程与方法
(1)通过有机化合物分子式的确定知道定性和定量分析在有机化学中的应用。
(2)通过有机化合物结构式的确定了解光谱分析在有机化学中的应用。
2.3 情感态度与价值观
感受现代物理学及计算机技术对有机化学发展的推动作用,体验严谨、求实的有机化合物研究过程。
3 教学实录
环节一 设置情境,悬疑激趣
[师]在人类衣食住行所需的物品中,有许多是有机物,有机物是我们生活不可或缺的物质。
[师](出示一种有机物样品R),它是生命代谢产物之一,通过测定它在血液中的含量可以测运动强度。
[投影]新闻:花游姑娘上岸就“扎针”(北青网法制晚报)
[投影]图片展示R在食品行业、医药行业、化妆品业、农畜业方面的广泛应用。
[师]如果想知道R是什么物质,你的思路是怎样的?
[生]必须先知道它的组成和结构。
[板书]有机化合物组成和结构的研究
设计意图:通过介绍未知物R在实际中的广泛应用,激发学生的认知兴趣,并将测定未知物R的结构作为一条情境线索贯穿本节课教学始终,并通过任务驱动学生的认知发展。
环节二 方案探讨,体会方法
[师]课前布置了自主学习的任务,请同学们设计实验方案测定物质R的元素组成和含量。下面请同学汇报设计方案。
[生]
先燃烧得到CO2和水,然后通过一定的物质吸收二氧化碳和水,再根据质量守恒定律,从二氧化碳和水的质量求得碳和氢的质量,再求得氧的质量。
[师]请同学评价刚才的实验方案。
[生1]方案基本可行,但是我担心燃烧是否充分。
[师]他想到了实验的一个关键点,如果燃烧不充分生成了CO,那么通过该装置测得的元素含量就不准确,显然实验中还有很多细节问题需要我们进一步考虑。
[生2]我觉得根据已知事实不能确定R中不含有C、H、O以外的其他元素!
[生3]我觉得这个装置能测定有机物的组成,但是无法测定有机物的结构。
[师]还有同学设计了这样的实验装置(如图2):
请同学评价这两套实验方案。
[生1]这个装置把O2换成了CuO,我觉得可以接触充分,保证有机物完全燃烧。
[生2]差不多,大同小异。
[师]“同”在哪里?“异”在哪里?
[生]原理大致相同,但是细节上有差别。
[师]请大家对比以下三种物质的碳含量:C4H10:82.8%;C5H12:83.3%;C6H14:83.7%。你能得出什么结论?
[生]这个测定实验的精确度要求较高,元素含量的细微差别将导致分子式测定的差异。
[师]如果有机物中还含有C、H、O以外的其他元素,用什么方法能完成对其他元素的测定呢?
[生]钠熔法、铜丝燃烧法。
[师]燃烧法和钠熔法均采取了怎样的思路完成对有机物组成的确定呢?
[生]转化为易测定的无机物,例如二氧化碳、水。
[师]是的,当遇到难以测定的物质时,应想办法转化为易测定的物质。转化法是研究的一种重要思路。
设计意图:通过讨论和评价测定有机物组成元素和含量的实验方案,让学生体会有机物研究中的重要方法――转化法和实验法,同时培养学生评价反思的能力和严谨的态度。
环节三 回顾历史,体验成功艰辛
[师]通过讨论我们基本确定了实验方案。虽然方案设计出来了,但还只是纸上谈兵,真正要将方案付诸实施,还会面临很多问题。其实大家的想法和两百年前的科学家不谋而合,科学家们将方案付诸于实践。下面我们来看几位科学家的研究工作:
[投影]
设计意图:通过确定有机物R的分子式的计算,让学生总结和体会确定有机物分子式的一般思路。
环节五 类比思维,确定结构
[师]请每个同学尝试写出分子式为C3H6O3的有机物可能的结构。
[生]书写的结构中原子之间有多种连接顺序和结合方式。
[师]大家写出了这么多种结构,你能从中确定R的结构吗?你有没有解决问题的办法呢?
[师]李比希和维勒在19世纪时就已发现同一种分子式出现不同的结构的现象,当时两人各自得到的两种性质完全不同的物质――氰酸和雷酸,但经测定这两种分子组成完全相同,随后由贝采尼乌斯提出了“同分异性”,后改为“同分异构”。
同分异构现象的存在给确定有机物结构带来了困难。怎样才能快速确定有机物的结构,这是在当时实验手段还不完善的情况下科学家面临的又一难题。李比希和维勒巧妙地解决了这个问题。他们共同提出了基团理论,最早开展了对有机分子结构理论的探索。
[投影]
[师] 1832年李比希和维勒从苦杏仁中得到液态杏仁油(化学名叫苯甲醛C7H6O),由其制备出一系列衍生物,如苯甲酸(C7H6O2)、苯酰氯(C7H5ClO)等。他们分析了这些衍生物,发现其中都存在着起基本主体作用的基团C7H5O。这种基团若加上H、OH、Cl和NH2就能生成上述各种有机物质。这种现象犹如一个氢原子加上H、OH、Cl和NH2就能生成H2、H2O、HCl和NH3分子一样。也就是说,在无机化合物里一个原子所起的作用,在有机化合物方面所不同的是一个基团(或原子团)在起着作用。
由此可见,有机物虽然复杂繁多,然而通过跟简单的无机物的对比之后,就会发现研究工作变得简单明确得多。
[师]从李比希的这项贡献中你能受到哪些启发?
[生1]李比希采用了有机物和无机物对比的方法。
[生2]可以从基团的角度研究有机物。
[师]是的。李比希提出了基团的概念,由基团衍生出另一个概念叫官能团。从基团和官能团的角度研究有机物的结构可以事半功倍。如何将有机物的结构和有机物的特性挂钩呢?
[生]可以从性质推测有机物中含有的基团或官能团,再将基团拼起来。
[投影]
设计意图:首先通过学生书写R的结构体会结构的多样性,再对比李比希的基团理论得出确定有机物结构的思路。
[师]从你所掌握的信息中,你猜测有机物R中有哪些官能团呢?
[生1] R是酸味剂、调节pH,所以有酸性,具有羧基。
[生2]能发生聚合反应,所以有羟基。
[实验1] R中加石蕊指示剂
[实验现象]溶液变红。
[实验2] R中加金属钠
[实验现象]反应剧烈,产生气体,并发生燃烧。
[师]通过实验你得出了什么结论?
[生1] R中有羧基和羟基。
[师]经红外光谱分析可以确定R中有羟基和羧基,经核磁共振谱图分析可以确定R中有四种化学环境不同的氢原子,其个数比为3:1:1:1,结合这两个结构信息,我们最后确定的R是怎样的结构?
[师]原来R就是生命活动的代谢产物之一的乳酸,它同时在生产生活的各个领域有着重要的应用。
[师]通过这堂课的学习你认为研究有机物的组成和结构常用哪些方法?
[生]谈收获和体会。
[投影]
(1)转化法是研究的一种重要方法;
(2)实验法是有机化学研究的基本方法;
(3)类比迁移法是科学研究的常用方法;
(4)基团拼接法常用于确定有机物的结构。
5 教学反思
5.1 通过历史的视角凸显学科思维方法,让学生经历科学家的探索过程
著名化学家徐光宪教授曾经说:我认为化学的教学要把21世纪化学的生动活泼的、立体多维的形象向学生展示出来。他认为:不要只讲静态的当代化学,要回顾历史和展望未来。因此本节课以李比希等科学家测定有机物分子组成和结构的研究过程为思维主线,通过三组化学史实的介绍让学生体验研究过程的艰辛,获得研究思路的启发,从而收获成功的喜悦,体验情感的冲击。
第二组化学史实是李比希提出基团理论。从李比希和维勒发现同分异构现象到为了解决这个问题尝试从结构角度思考问题,通过有机物和无机物的类比提出基团理论的全过程展现给学生,学生从中能领会科学家是怎样思考问题的,并从科学家的思路中获得研究思路的启发和灵感,从而学习解决问题的类比迁移法。
第三组化学史实是有机物结构测定在历年诺贝尔奖的获奖情况介绍,激发学生了解现代物理方法测定有机物结构的兴趣。
5.2 通过情境的设置突出知识的应用价值,让学生体验问题解决的过程
“有机物组成和结构的研究”这节课理论性较强,所以教学中应尽量贴近学生生活。因此教学中以未知物R(乳酸)的结构测定作为主线贯穿本节课的始终,从一开始以神奇的有机物R在生命活动中的作用到R在各领域的广泛应用这样的生活化情境引入课题,激发学生的探求欲望,到课的展开过程中始终以“确定R的组成和结构”作为任务进行驱动,将学生的思维始终置于悬疑状态,通过解决实际问题的形式将“裸露”的知识“包装”起来,让学生觉得学习是有意义的,为生成有效的课堂奠定了兴趣基础。
5.3 通过问题的引导突破认知瓶颈,提升学生的思维能力
教学过程中教师提问的形式、提问的内容、提问的时机都将影响学生思维能力的提升。北师大王磊教授提出:教师的提问中有利于学生认识发展的问题主要是关系性问题、为什么性问题、怎么办的问题、思路性问题。关系性问题就是引导学生认识事物和知识之间的内在联系的问题,思路性问题就是展现学生思维过程和思维方法的问题。这堂课将思路性问题贯穿课堂的始终,设计了这样几个思路性问题:
在讨论学生设计的测定有机物组成元素的实验方案时,追问设计方案的学生,“你的设计思路是怎样的?”,追问评价的同学,“你还有什么想法?”。
在完成了未知物R的分子式计算后提问,“确定有机物分子式的基本思路是怎样的?”。
在学生写出了多种R可能的结构式后,追问“对大家写出来的这么多种结构,你能从中确定R的结构吗?你有没有解决问题的办法呢?”。
在介绍了基团理论后,继续让学生思考“既然基团结构与性质之间存在着紧密的联系,那么从分子式确定有机物的结构可以遵循怎样的思路?”、“从李比希的研究过程中你能受到哪些启发?”。
通过这些问题可以更好地启发学生思考研究过程中蕴含的思路和方法,使学生达到高层次学习水平。
参考文献:
⑴基本概念和原理主要包括:
①物质的组成、性质、变化;
②化学量及化学用语;
③物质结构和元素周期律;
④化学反应速率和化学平衡;
⑤电解质溶液。
⑵元素及其化合物主要包括:
①金属部分:碱金属、镁铝、铁铜等。
②非金属部分:氢、卤素、氧族、氮族、碳族等。
⑶有机化学主要包括:
①烃:饱和烃、不饱和烃、芳香烃等。
②烃的衍生物:醇、酚、醛、羧酸、酯、卤代烃、硝基化合物、糖类、氨基酸、蛋白质等。
③有机材料:天然有机高分子材料、合成材料、新型材料等。
⑷化学实验主要包括:
①常用仪器的使用与用途;
②化学实验基本操作;
③气体的实验室制法;
④物质的分离、提纯和鉴别;
⑤化学实验的记录方法和基本实验的设计等。
⑸化学计算主要包括:
①基本计算:常用量的计算、化学式的计算、溶液的计算、化学方程式的计算等。
②综合计算:两种或两种以上基本计算的综合应用。
二、能力结构:
⒈观察能力测试要点:
能够通过对实验现象、实物、模型、图形、图表、自然界、生产、生活中的化学现象的观察,获取有关的感性知识和印象,并对这些感性知识进行初步加工和记忆。
①化学实验现象的观察:由此获得化学抽象概念,如化学原理的实验分析。
②实物及其模型的观察:由此思考实物结构特征,如化学物质的结构分析。
③化学图形图表的审视:由此捕捉化学隐含信息,如化学规律的函数分析。
④化学自然现象的观察:由此把握自然现象内涵,如自然现象的实验分析。
⑤化学生产现象的观察:由此理解化学技术价值,如生产原理的观察分析。
⒉实验能力测试要点:
①用正确的化学实验基本操作,完成规定的“学生实验”能力。
②观察记录实验现象,分析和处理实验结果和数据得出正确结论的能力。
③初步处理实验过程中有关安全问题的能力。
④能识别和绘制典型的实验仪器装置图的能力。
⑤根据实验试题的要求,设计简单实验方案的能力。
⒊思维能力测试要点:
①对中学化学知识融会贯通的能力。
②解析实际问题(包括对化学微观结构的三维想象),调用(分解、迁移、转换、重组)相关知识予以解决的能力。
③处理信息并总结成规律,并用以推理、想象的创造能力。
④选择解决问题最佳方案的评价能力。
⑤化学问题数学处理的创造能力。
思维品质的层次:
①思维的严密性(逻辑性、深刻性、精确性和科学性)和流畅性(敏捷性)。
②思维的整体性(广阔性、有序性和综合性)。
③思维的创造性(变通性、独特性)。
⒋自学能力测试要点:
①敏捷地接受试题所给出的新信息的能力。
②将试题所给的新信息,跟课内已学过的有关知识结合起来,解决问题的能力。
一、科学化概念教学的方法
化学课程的学习中首先需要学生理解与掌握一些核心概念,这是学生继续深入知识学习的前提与基础。很多化学概念由于十分抽象,且和学生熟悉的生活背景没有太大关联,使得学生在理解这些概念时有很大的认知障碍。教师在试图化解这些教学问题,构建高效概念教学的过程中,要采取更加灵活有效的方法。可以对于概念的关键点进行提炼,引导与帮助学生找到理解概念的核心;也可以采取带领学生层层剖析概念的方法来获知概念的内在含义。具体来说,还需要结合特定概念来设定针对性更强的教学实施方法,找到真正科学合理的教学指导模式,并且结合学生的理解认知水平有针对性地给予学生指导与点拨。基于这样的背景逐渐深入的概念教学才能最终收获理想的教学成效。比如,在学习“物质的量”这一章内容时,这个概念非常抽象,很多学生初次接触这一概念时很难越过理解认知上的障碍,教师再深入解释学生还是似懂非懂的状态。这时教师就要考虑在教学方法上做出转变,可以利用科学方法进行教学。比如,对于物质的量的概念就可以应用归纳方法来帮助学生得到这个概念的实质,这样能够让学生在归纳的过程中增加形象感知,通过感知积累形成概念,最后到深化理解概念的过程。化学教师可以事先准备大量的相关资料,让学生通过阅读资料从中对物质的量的概念进行提炼,并引导学生运用计算方法来进行推导,最终得到物质的量是表示一定数目粒子集体,慢慢在头脑中形成对于这个概念的基本认知,这样学生对于这个概念的理解才能真正形成与产生。
二、科学化实验教学的形式
实验教学在化学课程中极为重要,很多实验不仅考查学生基本的实验技能和实验操作水平,还考查学生对相关的实验知识及实验背后涵盖的理论知识的掌握程度。不仅如此,现在越来越多的实验类考题已经朝着越来越开放、综合程度越来越高的方向发展,实验类习题往往可以最大程度考查学生的综合知识水平和能力素养。基于这些实际情况,教师很有必要进一步提升对于实验教学的重视程度,并且要让实验教学以更加科学化的形式展开,注重从各个方面、各个层面锻炼学生的综合学科素养,这样才能进一步丰富学生上实验课堂的收获。比如,在讲授氯水性质这一章内容时,教师就可以应用科学实验法,让学生先提出对氯水性质的假想,然后分组进行实验设计来验证各自的假想,包括氯水的漂白性、氯水的酸性等,这些性质都让学生通过亲身实验设计来进行验证,在这一过程中学生自身的学习主动性和积极性被充分调动起来,不仅能够提升学生的实验能力,而且还能够培养学生的科学研究思维。实验教学中涵盖着非常丰富的内容,教师要在组织与设计实验教学时首先开放自身教学思路,多融入和学生的互动过程,激发学生对于实验的参与,让学生积极思考与探析实验过程中涉及的各类问题。在这样的背景下才能够更好地实现实验的科学教学。
三、科学化理论知识的教学
【关键词】农林院校 大学化学 问卷调查
大学化学课程在我农林院校有着举足轻重的地位,它涉及几乎所有的农林专业范围,如园艺、设施、园林、食工、农学、植科、植保、动医等各个专业,是学生今后学习的专业基础课。为了进一步搞好教学,真正实现我校培养实用型人才的教学目标。明确教学改革方向,对我校已学过这门课程的在校学生进行问卷调查,听取反馈意见,以便找出影响我校学生学习化学课程的主要因素,提出解决问题的有效方案。
一、调查对象与方法
本次调查对象为我校已学过这门课程的在校2011级(大三)和2012级(大二)学生共计270人。调查采取不记名问卷方式.在教师的指导下由学生填写。共发出问卷270份,收252份,回收率为93.33%。
二、对大学化学课程的认识和态度调查
1. 你认为化学在日常生活和生产中是否有着重要的意义?A:是 B:否
2. 你是否关注化学前沿相关的知识?A:经常 B:偶尔 C:很少 D:从不
3. 在日常生活中,你是否关注过化学与食品安全、环保等相关的新闻或常识?
A:经常 B:偶尔 C:很少 D:从不
4. 你对化学是否有浓厚的学习兴趣?A:是 B:一般 C:没有
5. 若是有机会参加化学类竞赛,你希望参加哪一方面的?
A:化学基础知识竞赛 B:实验技能操作类竞赛 C:科研创新类竞赛 D:课外拓展类竞赛(趣味实验、生活小发明等) E:其他
6. 除了教材外,你是否经常阅读一些和化学有关的课外书?A:经常 B:偶尔 C:从不
7. 化学学习过程中,你最感兴趣的部分是?(7-11选项相同)
A:基本概念理论 B:化学计算 C:元素化合物 D:有机化学 E:化学实验 F:化学前沿
8. 你认为化学课程内容重点应该放在?
9. 你认为化学课程内容难点是?
10. 认为化学课程内容与你专业联系紧密的是?
11. 与你所学专业关系不大的是?
12. 你对化学实验的态度怎样?
A:喜欢且想尝试 B:喜欢但害怕操作 C:一般但不至于反感 D:不喜欢且害怕受伤
13. 对化学实验中产生某些现象与书本不一致时,你会?
A:尽可能提出可能产生的原因 B:去问老师或与同学讨论 C:等待老师的解释
14. 以下的学习方法中,你最喜欢哪一种?
A:靠老师的传播 B:自学 C:结合老师的指导,课后继续探索 D:小组学习
15. 您目前对于化学学科的态度是
A:很有发展前途 B:非常普通 C:专业性很强 D:危险性很高
三、结果分析
问题l中有86.11%(217人)的学生认为认为化学在日常生活和生产中有着重要的意义,说明大多数学生能够从日常生活中充分感受化学与生活联系的紧密性,是不可缺少的重要基础知识。
问题2中接近80%(199人)的学生很少或者根本不关注化学前沿相关的知识,更有甚者(14人)根本不知道什么是化学前沿,因此在课堂上适当添加前沿的相关内容,如每年的化学诺贝尔奖、现行的化学热点、焦点等等。
几乎每天电视、网络等媒体都在报道食品安全、环保等相关的新闻或常识,但是问题3中只有28.17%(71人)的学生经常关注,多数对之不闻不问,这就充分说明食品安全、环境等给人类所带来的危害没有引起学生的足够重视,应加强相关知识的教育。
问题4仅有17.46%(44人)的学生对化学有着浓厚的兴趣,大多数一般(153人)或者没兴趣(55人)。这就应该引起我们教学人员的重视,如何培养学生的兴趣是我们所要探讨的问题。
问题5结果显示同学们比较喜欢实验技能操作类竞赛(187人),因此在实验过程中我们应该加强实验基本操作技能。
问题6超过85%以上的学生只是偶尔(152人)或者根本没有接触到(64人)有关化学的课外书,这也许是对化学不感兴趣的原因之一。因此在课程中应设法引起学生的学习兴趣。
问题7至11的调查结果分布比较均衡,但是普遍显示课程的难点重点在化学计算,而此块内容与其专业联系并不是特别的紧密。这就说明在学习这块内容时,我们应该选择具有代表性的一些例题,讲精讲透即可,不要花费大量的时间在化学计算上。例如,在学习酸碱平衡、沉淀溶解平衡、配位平衡和氧化还原平衡这四大平衡,对其重点进行归纳,实质就一个问题――平衡常数。
问题12仅有6.1%(15人)的学生对化学实验的态度是不喜欢且害怕受伤,102人喜欢并想尝试,47人喜欢但害怕操作,88人一般但不至于反感。这说明大多数学生还是认为通过实验课既可以增强自己的动手能力,又可以加深对相关理论知识的理解,所以我们可以针对不同的专业适当加大实验学时。
问题13当化学实验中产生某些现象与书本不一致时,有17.46%(44人)的学生只是被动地等待老师的解答,多数同学喜欢通过相互讨论或者询问(148人)来解决,这说明相对理论知识来讲,学生更喜欢实验课程。
问题14学生学习方式的调查,56人选择靠老师的传播,84人选择自学,81人选择结合老师的指导,课后继续探索,31人选择小组学习,这就说明不同学生有着不同的学习方式。我们在实施课程教学中可以针对课程内容选择不同的学习方式,如,分组讨论、辩论、让学生自己到讲台上讲解等。这样既可以丰富课堂形式,又可以提高学习效果。
化学是一门历史悠久而又富有活力的学科,它的成就是社会文明的重要标志。但问题15中53.17%(134人)的学生认为化学是一门非常普通的科学。学生们没有认识到这一点,可能是由于没有认识到化学与社会、生产、生活之间的密切联系,没有认识到化学的重要性。
四、对策
1. 优化整合教学内容
通过数据分析,我们可以对教学内容进行优化。首先,剔除大部分专业普遍反映的与所学专业关系不大的一些内容,选择部分教学内容作为各专业的共性基础化学。此外,与各相关学院、各专业相结合设置专业特色内容。如:食品工程专业应加强食品安全、仪器分析的学习,园艺、农学、植保、植科专业应加强环境化学、土壤分析的学习,畜牧兽医则应加强生物化学相关知识,其他相关专业加强绿色化学、化学与生活、化学与营养、化学与健康等的学习,从而形成特色教学体系。因此,我们在实施教学时补充相应的扩展内容,同时注重平、高起点,注重反映化学在现代科技中的应用,注重对学生自学能力和思维方法的培养。
2. 教学内容模块化
我们在组织教学内容的过程中,从当今大学生应具备的基本科学素质的高度来构架高校大学化学教学体系和框定教学内容,从培养学生科学素质、创新能力出发,以工程技术的观点来组织教学。删除了那些陈旧的或能够被新理论所涵盖的内容,增添与专业技术和社会热点有关的内容,将课程按“模块”构造,“把知识放进构造得很好的模式里面”,教给学生学科的基本结构。因此,我们可以将教学内容分为三大模块。
第一模块:化学反应的基本规律包括:化学热力学基础、化学反应速率、化学平衡
第二模块:物质结构:原子结构与周期系、化学键与分子结构、晶体结构
第三模块:化学与人类、社会:化学与食品营养、环境与化学、化学与能源、化学与分子生物学、现代分析测试技术
这三模块在内容上既相互联系,又保持一定的独立性。可以灵活选择教学模块,进行组合,以适应不同专业、不同层次的需要。
3. 拓展教学内容
学生思维活跃,观念开放,他们不满足于书本上已有知识的讲授,厌倦照本宣科式的教学,因此教师应因势利导,多向学生讲解一些课本以外的知识,适当穿插化学史教育,体现化学在社会生产中的实际应用。例如在讲解原子结构时,我们就可以增加一些在薛定谔、海森堡、玻尔、普朗克、爱因斯坦等伟人在学术上孜孜追求的故事,消除理论知识的枯燥乏味,丰富教学内容,提高学生的人文素质。
4. 鼓励学生参加课外科技活动
无论是讲授有关章节,还是介绍课外知识,教师都要采取各种办法以引起学生注意,激发学生兴趣,加强对科学结论获取过程的科学思想的分析和阐述。可以布置一些科技小论文题目,让学生查阅资料,提高学生学习的主动性,刺激学生的求知欲望。这样不仅能激发化学专业学生朝成为优秀化工人才的欲望,也会促使《大学化学》受到非化学专业学生的重视和欢迎。
5. 注重实验教学,强化学生动手能力的培养
实践是一切知识的源泉。化学是完全凭借实验发展起来的科学。通过实验,不仅可以帮助学生形成概念,理解和巩固所学的知识,而且可以培养良好的实验习惯和科学的、严谨的工作作风以及观察问题、分析问题和解决问题的能力。还可以培养学生动手能力及创新能力。
首先,要对原来的教材内容进行精简、更新,将陈旧的、实用性较差的内容精简掉,适当增加现代社会需要的、体现现代化学思想和方法的先进的实验内容,增加与社会发展有密切关联的实验内容。其次,增加综合与设计性实验内容。传统的基础化学实验验证性实验较多,学生只是机械地照做,没有新奇感。因此,我们可以在保证基础实验教学的基础上,增加综合性和设计性内容,将实验教学内容。还可以将科研成果及学科发展动态引入课堂教学和实验教学,以激发学生的学习兴趣,引导学生进行科学思考,鼓励学生积极参与科研实践,以调动学生的学习积极性和主动性。培养学生的探索精神、创新能力和优秀科学品质。例如:黄酮类化合物因其独特的化学结构具有许多重要的生理、生化作用,如抗菌、抗病毒、抗感染、抗癌、防癌、抗过敏、抗炎等而成为研究的热门,因此我们可以增加天然物中黄酮的提取项目,激发学生的学习兴趣。最后,立足专业背景,增加专业性强的一些实验项目。如:食品检验专业可以增设蛋白质检验试验,园艺、农学专业增加土壤成分分析等等。
6. 编写学习指导书
该学习指导依据大学化学教材设立章节,各章分设:知识点归纳、典型题剖析、拓展题解析、综合能力自测题等栏目,同时附有“大学化学”教材中部分难度大的习题与解答。通过配套《大学化学学习指导》中知识点的归纳和思考题、习题的训练,引导大学一年级学生入门新课程的学习,并将课程要点融会贯通,力求使学生在接受知识的同时,学习科学的思维方法,提高创新意识。
【参考文献】
[1]刘春英, 李丽,冯锡兰. 大学化学立体化教材的建设与优势[J]. 高等理科教育,2009(6):136-138.
[2]李丽, 李汝奕,冯锡兰,等. 大学化学教学体系的创新与实践[J]. 中国石油大学学报(社科版), 2008 (增刊): 60.
一、学科特点与不可回避
高中化学知识点多、能力要求高,必须要求学生具备严谨的思维能力.学生的抽象思维、逻辑推理、空间想象以及发散性思维能力主要是在高中阶段形成和铸就的.化学学习的要求与现实情境是矛盾的.每位学生谁能回避化学的学习呢?无论是在城市、乡村,作为一名高中生是回避不了化学的学习.学好高中化学不仅可以让你眼前收益(比如在江苏高考中的等级决定着你能否进入理想中的高校;小高考中对应A的加分将会使你在高考中赢得更多机会),而且化学的思维方法将会在你今后的工作和生活中不知不觉地帮你获得一个又一个成功的惊喜.静下心来,去做、去思考、去品味化学,不要怕出错,关键是找到错误的原因,从中吸取经验、教训;从畏惧讨厌到不怎么厌恶,再到渐渐地喜欢上化学是需要一个过程的.逐步培养与化学交朋友,且交上好朋友,将使你终身受益!
二、入门难要迎难而上
高中化学的入门难,主要体现在以下两个方面:
其一,初中化学与高中化学知识的严重脱节.许多化学知识在初中教材没有出现过或已出现但作为阅读材料对学生不作要求,却是学习高中化学的工具和基础.因此对于这部分内容老师在教学过程中穿插补充时,同学们一定要引起足够的重视,并下功夫加以记忆和应用.
其二,高中化学实验多,需要总结归纳记忆的内容比较烦,更重要的是要在此基础上进行比较、分析和应用.这就需要学生在课上对实验操作要勤动手;观察实验现象要勤动眼;描述现象要勤动口;总结规律方法时既要勤动脑、还必须勤动手记录下来便于以后复习之用.特别提醒那些初中自认为化学学得蛮不错的学生到了高中后仍自以为是,认为高中化学依然仅仅是记记背背即可.无数的实践证明这样定会吃大亏的.由于高中化学的多变性、复杂性、抽象性等特征,学好高中化学是需要付出很多的,仅凭点小聪明是学不好的,只有埋下头来,必须苦练加巧练才行.
三、记忆的必要与理解的重要
高中阶段的化学反应现象、化学反应方程式、化学原理错综复杂,且容易产生混淆.这就要求同学们必须在理解的基础之上加以总结归纳并进行强化记忆.比如铝及其化合物部分的化学反应,学生就可以在了解这些方程式基础上总结共性和特性,具体归纳为铝、氧化铝、氢氧化铝与非氧化性酸(如盐酸、硫酸)的反应,共同的产物是铝离子,不同的是铝与非氧化性酸是氧化还原反应因此有氢气生成;而氧化铝、氢氧化铝与非氧化性酸反应则是复分解反应类型另一种生成物为水.铝、氧化铝、氢氧化铝与碱反应,共同的为偏铝酸根,不同是与铝是也是氧化还原反应因此也有氢气产生;与氧化铝、氢氧化铝同样为复分解反应则产生水.这仅仅是一个例子,只要同学们学会做有心人,很多化学知识都可以进行归纳总结得出一些规律性的东西.
只有在理解的基础之上探究总结出来的规律,再加以有效记忆和实际应用才能得到真正地“实化”,才能切实做到应用自如.
四、解题训练是提升化学水平的必由之路
提高化学成绩,适量的解题是必由之路.适当的多做一些不同类型题目才能做到见多识广、见怪不怪.各种题型都练一练,有益无害.化学题目正如一位老教师说的那样“多如牛毛深似海”,不能一味地为了做题而做题,重要的是学会解题的方法和策略.比如:已知什么,要求什么,已知条件与问题之间有什么关系.由此条件能得到什么,根据要求的可以变换出什么.比如在解答有机合成题时,就可以这样来分析解答.已知什么信息(包括直接信息——题目中直接给出的和间接的信息——从有机推断题中归纳出来的),要合成什么样的目标产物,观察起始物与目标之间在碳链、官能团上的联系,然后再应用好所学的有机化学反应原理,使用逆推为主、顺推为辅的合成方法便可顺利地作答.
要学会通过一道题的解答总结:启发最深的是什么,在哪些地方值得注意等等;同时归纳出此类题的解法.这样才能真正做到触类旁通、举一反三.
五、讲究应试策略
平时做题一定要注意多研究,考试时候要注意多抠分!初中化学考试得满分可能会是常有的事.但高中基本是不可能的.一般能在考试的规定时间内能将试卷答完就已经很了不得了,不可能还有时间余下来再去复查.这就要求你出手成功率要高.要真正做到这一点,必须得从平时的练习、训练做起,会做题目的分数一定要做到“放在袋子里并盖上盖子”.对于实在不会的题目要学会放弃,最终还是为了更多的得到.很多时候,那些开始时的“难题”,当你将会做的做完后回头再思考时,往往会有意想不到的发现,说不准很快将其解出来了.
六、养成良好的反思、补过习惯
关键词 : 高中化学;实验教学;创新设计;调查; OCPP模式;
Abstract: To investigate the current situation of the innovation design in the chemistry experimental teaching, some high school teachers in Changde have conducted a questionnaire. The result indicates that there is a weakening tendency in the innovation design in the chemistry experimental teaching in high school. On that basis, it is not only analsizes the causes why it is weakening from the angle of chemistry teaching, but also puts forward an evaluation theory model(OCPP model)for the innovation design, which constructs, discovers or illustrates the basic theory as much as possible. The model of OCPP includes four parts: objective evaluation, content evaluation, process evaluation and product evaluation.
Keyword: chemistry in high school; experimental teaching; innovation design; investigate; OCPP model;
湖南省从2010年9月到2020年7月进行了10年的高中新课程改革,在此期间湖南省使用的是人教版高中教材(下同),人教版高中化学教材实验种类多,呈现方式也多样化,化学教材选修6《化学实验》是单独进行的模块教学。湖南省常德市在实施新课程的过程中,不少高中化学老师对实验教学创新设计感到困惑。为了全面了解高中化学实验教学创新设计的现状,使高中化学实验教学能够更加适应高中课程改革的步伐,尽可能建构、揭示或阐述实验教学创新设计的评价理论模式,特面向常德市12所普通高中学校开展了《高中化学实验教学创新设计的现状调查》的问卷调查活动。通过调查研究,比较客观地了解常德市高中化学实验教学创新设计的现状。湖南省是基础教育大省,常德市高中基础教育处于全省领先水平,此项调查研究可以反映湖南省乃至全国大部分地区的实验教学创新设计的情况,研究的成果也会对其他省市有一定的参考价值。
1 、材料与方法
通过对常德市12所普通高中化学教师进行问卷调查,以不记名的形式进行调查,共发放问卷75份,收回有效问卷72份,有效回收问卷率96.0%。参与本次调查的学校既有省级示范性中学,也有普通中学;既有城区中学,也有农村中学。本次问卷覆盖面较广,数据真实可靠,在统计分析的基础上获得了宝贵的资料。为了使本次调查有针对性,在深入研讨的基础上,按所设问题的逻辑顺序进行排列,并试图揭示问题之间的关系[1]。
2 、结果与分析
2.1 、调查结果
2.1.1 、高中化学实验开设现状
高中化学实验教学开设现状如表1所示。由表1可知,化学教材实验开设率小于50%的学校高达37.5%;学生分组实验很少开设或完全没有开设的学校达到了1/3。学生分组实验开设状况不理想的原因不是学校的实验条件,而是化学教师觉得教学时间不够、工作量大、麻烦,属于这种情况的教师占79.2%。大多数学校高一学生每周只有2课时的化学课,正常的教学任务很难完成。
表1 高中化学实验教学开设现状
2.1.2、 化学实验室硬件和师资调查
学校化学实验室硬件和师资情况调查如表2所示。超过1/2的学校只有2~3间化学实验室,一般高中学校有无机实验室和有机实验室,还有准备实验室等。各学校实验员也多为2人,分别负责无机实验和有机实验。94.4%的学校能够开设教材中75%以上的实验,这说明学校的化学实验室硬件条件在不断改善。
2.1.3、 教师对化学实验教学创新设计的主观看法
教师对化学实验教学创新设计的主观看法如表3所示。59.7%教师认为化学实验教学创新设计对学生的能力和成绩有很大的关系,但仍有36.1%的教师认为化学实验创新设计的促进作用有限。超过90%的教师对化学实验教学创新设计有兴趣。为了加强实验教学的互动性,52.8%的教师会邀请学生一起做演示实验,11.1%的教师完全让学生演示实验,但仍有11.1%的教师不重视演示实验,通过放视频代替化学实验。
表2 化学实验室硬件和师资情况调查表
表3 教师对化学实验教学创新设计的主观看法
2.1.4、 化学实验教学创新设计评价方式调查
化学实验教学创新设计评价方式调查见表4所示。29.2%的教师希望通过教学改革考查学生实验操作能力,41.7%的教师选择笔试和操作相结合,13.9%的教师希望采用过程性评价,15.2%教师选择自评、互评和教师评价相结合。这说明教师充分肯定实验教学创新设计的价值,但由于高考化学实验试题的考查方式和高中化学实验教学创新设计的评价方式较单一,学生只要会做实验题,高考也可得高分,所以化学实验教学创新设计的评价模式成了目前一个急需解决的化学实验教学问题。
表4 化学实验教学创新设计评价方式调查
2.2、 化学实验教学创新设计弱化的原因
2.2.1 、教师化学实验教学的理念有待更新
《普通高中化学课程标准》[2]对实验教学的目标进行了具体的规定,通过各模块发挥实验的教学功能。化学实验探究和创新意识是化学核心素养的核心内容,对发展学生认知能力和思维训练有重要的作用。学生学习化学的观念和方法不是靠教师讲授获得的,而是通过具体的事例,特别是通过化学实验创新设计的实践逐步形成的。实验教学要符合新课程理念,教师首先要学习新课程的教学理念,自主、合作、探究,充分发挥学生的主体作用。上述调查中有37.5%的教师认为学生分组实验麻烦,有11.1%的教师直接用视频代替演示实验,这些教师的化学实验教学理念就有待更新,没有突出化学实验教学在化学学科中的学科特征。
2.2.2 、补充知识点过多导致实验时间减少
人教版高中化学教材采用模块教学,内容的编排是根据学生的认知规律,以螺旋式方式提供给学生,不必要求学生对知识掌握一步到位。化学教材实验呈现的方式有多种形式,实验的种类和数量也明显增多,但这些实验只提供让教师自主选择。根据上述调查,41.7%的教师感觉学生分组实验时间不够。教学时间不够本质上也是教学理念的问题,很多教师因为考试的压力,不顾模块教学的特点,补充知识点过多导致化学分组实验的时间减少。在学习人教版化学必修1胶体性质时[3],有老师补充了胶体的布朗运动和电泳现象,这不仅加重了学生的负担,还势必会影响正常的化学实验教学时间。绝大多数学校高一学生每周只有2课时的化学课,如果补充知识点过多就不能保证正常的实验教学的时间,导致学生分组实验所需要的时间明显减少。
2.2.3 、高中化学教材淡化了学生分组实验
人教版高中化学教材在实验呈现的方式很多,除有章节编码的实验外,还有《科学探究》、《实践活动》、《思考与交流》、《科学视野》、《科学史话》和实践性实验习题。新课程淡化了学生分组实验与演示实验的界定。模块教学中,绝大多数学校没有开设化学选修6《实验化学》。其它化学模块教材中学生分组实验要靠教师准备实验内容,或是参考相关实验报告手册。各地区和学校的情况又有不同,教育主管部门也没有规定哪些实验是必做的学生分组实验,哪些实验是演示实验。对学生分组实验内容的选择教师没有参考的依据,淡化分组实验导致学生实验创新能力减弱。
2.2.4 、有些实验操作复杂或现象不太明显
人教版高中化学教材中有些实验的装置复杂、操作麻烦和需要较长时间,导致这些实验就很少做。比如化学必修1中,氢气在氯气中燃烧,铁粉与水蒸气的反应,很多教师在课堂教学中就嫌麻烦没有做。这样的实验,做和不做是有很大区别的。氢气在氯气中燃烧是一个演示实验,这是学生理解燃烧本质的一个重要实验。燃烧并不一定需要有氧气参加,对学生构建化学概念有很强的视觉冲击作用。铁粉与水蒸气的反应是一个科学探究的实验,通过此实验可以培养学生的创新能力,也可以让学生逐渐理解只要改变条件,较活泼的铁粉也能和水蒸气反应。在人教版化学必修2中,甲烷与氯气的取代反应是较复杂的有机实验。化学实验教学别是涉及到有毒气体或实验现象不明显时,有老师就用视频代替化学实验,导致教师实验教学创新设计的弱化。
2.2.5 、实验条件欠缺和过度担心实验安全
各校的实验室条件不同,某些学校的药品和仪器不能满足学生分组实验的需要,导致学生实验创新设计的能力得不到提高。少数学校的实验员不是化学专业的教师,没有经过系统的化学实验训练。个别学校实验员欠缺,由任课教师兼任。调查中还发现1所学校的化学实验员是1名非化学专业的人员担任。实验中需要注意安全,要有安全意识,但不能过度自我保护。曾在听课中看到化学教师在用浓硫酸、浓硝酸等试剂时使用橡胶手套,这不仅给学生带来了强烈的恐惧感,还会影响教师的实验教学。
2.2.6、 实验教学创新设计的评价方式单一
在化学实验教学创新设计评价方式调查中发现,教师对化学实验教学的作用还是充分肯定的,但高中化学实验考查方式比较单一。常德市高中学生只有1次化学学业水平实验操作考试。高考中实验试题如果不能考查学生创新设计的思维能力,学生就可以通过不断做实验题而获得高分,那最终就会导致化学实验教学创新设计的弱化,这也成了目前一个很现实的化学实验教学问题。不少学校和教师的做法就是讲实验和背实验代替做实验,而且还呈愈演愈烈的趋势。
2.3 、化学实验教学创新设计的OCPP评价模式
基于上述问卷调查分析,发现高中化学实验教学创新设计有弱化的趋势,提出化学实验教学创新设计的OCPP评价模式[4],尽可能建构、揭示或阐述实验教学创新设计的基本原理。
2.3.1、 目标评价(Objective Evaluation)
任何化学实验活动都有其目的,实验教学创新设计要明确实验目的,就是要明确实验设计要解决什么问题,为什么要设计此实验。化学实验教学创新设计的目标评价是以化学学科素养为目的。化学学科素养核心素养包括“宏观辨识和微观探析”,“变化观念和平衡思想”,“证据推理和模型认知”,“科学探究和创新意识”,“科学态度和社会责任”5个方面[5]。培养学生化学实验的问题策略是目标评价的任务之一。教材中存在这样的实验,在人教版高中化学必修2(2007年第3版)第106页的复习题第9题为:卤块的主要成分是Mg Cl2,此外还含有Fe3+、Fe2+和Mn2+等离子。若以它为原料按所示工艺流程进行生产,可制得轻质氧化镁。提供的表格中有生成氢氧化物沉淀的p H值,明确给出Fe(OH)3开始沉淀的p H为2.7,沉淀完全的p H为3.7[6]。可是人教版高中化学选修4《化学反应原理》(2007年第3版),在第三章第4节《难溶电解质的溶解平衡》中描述沉淀的生成中这样写道:“在涉及无机制备、提纯工艺的生产、科研、废水处理等领域中,常利用生成沉淀来达到分离或除去某些离子的目的。例如,工业原料氯化铵中含杂质氯化铁,使其溶解于水,再加入氨水调节p H至7~8,可使Fe3+生成Fe(OH)3沉淀而除去[7]。”这时候学生会对Fe3+生成Fe(OH)3沉淀的p H就会感到困惑,选修4的描述也不符合Fe3+生成Fe(OH)3沉淀的科学原理。教师要善于引导学生发现实验问题,进行实验教学创新设计。
2.3.2 、内容评价(Content Evaluation)
从化学实验主要内容因素来看,化学实验是由实验原理、实验试剂、实验条件、实验装置、实验操作、实验结果等要素组成的有机整体。其中化学实验原理处于诸要素的核心地位,只有弄清实验原理,才能合理设计实验[8]。化学实验教学创新设计的内容评价的核心是化学实验的化学原理。普通高中化学课程标准(2017年版)附录中明确了18个化学实验,分别是必修课程学生必做的9个实验和选修性必修课程学生必做的9个实验。以必修课程学生必做的第8个实验为例:搭建球棍模型认识有机化合物分子结构的特点。由于学生对有机化合物的立体结构的理解有一定的困难,如果将此内容进行实验原理的教学创新设计,引导学生按烷烃碳原子数逐渐增加来制作球棍模型,能迅速突破难点(同系物和同分异构体)。此实验注重对学生化学探究能力的培养,将化学学习变成为学生自主探究、研究性学习的过程。在教学过程中教师精心设计探究情境,使学生在内心深处产生一种探究的欲望,自觉、主动的探索问题,从而获得新知识。最终可以将化学教材中静态的文本概念通过实验教学创新设计达到化学实验教学的可视化。实践证明此实验是学生学好有机化学最重要的入门实验。
2.3.3 、过程评价(Process Evaluation)
化学实验教学创新设计的过程评价主要是指实验的操作、现象和结论。实验操作涉及到实验方法、条件和变量控制;实验现象涉及到实验分析;实验结论是实验的因果关系。一方面,实验的过程评价包括实验的生成(化学反应原理)、实验的干扰(化学性质)和实验的分离(物理化学性质);另一方面,实验的过程评价包括实验前的准备、实验过程和实验后的反思。开展学生感兴趣的化学实验教学创新设计的实验。学生只有做过化学实验,他们才有实验过程的体验。实验的过程既可以增强学生对高中化学基础知识的理解,也可以培养学生的实验创新设计的意识和能力。化学实验创新设计不能只局限于化学教材中的实验改进,如何通过实验培养学生的动手能力等都是化学教师应该思考的问题[9]。如积极评价学生参与家庭实验的过程。在学习电解饱和食盐水后,教师鼓励学生在家里做电解饱和食盐水的实验,要求学生把实验过程拍成视频或照片在班级学习群中进行讨论,从而增强学生参与家庭实验的兴趣和能力。目前有学者提出将化学类公众号应用于化学教学实践的建议,让学生自己动手制作家庭小实验,培养学生观察能力和实验探究能力[10]。
2.3.4、 成果评价(Product Evaluation)
化学实验教学创新设计的成果评价主要是通过化学实验形成化学实验的思维模型。通过化学实验模型指导和预测化学实验,化学实验可以证实或证伪化学模型。最终形成化学学科核心素养。化学实验教学创新设计的成果评价也是目标评价、内容评价和过程评价的一个综合性的评价过程。可以将历届高考实验试题进行创新评价。设置新颖的高考试题呈现方式和设问方式,促使学生主动思考,善于发现问题、找到新规律、得出新结论[11]。高考化学实验试题的创新设计是高中化学实验教学创新设计的导向。特别是有机化学实验,实验时间长,有些实验效果不是很明显,还有安全和污染问题,不少化学教师根本没有进行化学实验的操作,更谈不上对实验的创新与研究。参与全国高考化学命题的专家学者也很清楚化学实验教学有弱化的趋势。全国高考新课标乙卷理综曾在2012—2014年连续3年考查有机合成的实验,不断引领师生进行高中化学实验教学的创新设计。根据化学科的创新研究成果特征,将高考化学科创新性的考查要求分为推测反应现象或物质性质,在实验教学创新设计中促使学生自主思考,发现新问题,设计新路线,开发新方法,总结新规律,得出新结论[12]。
3 、结论
基于问卷调查统计分析,发现高中化学实验教学创新设计有弱化的趋势,从学科教学的角度分析了弱化的原因,并提出了化学实验教学创新设计的OCPP评价模式,尽可能建构、揭示或阐述实验教学创新设计的基本原理。OCPP模式包括化学实验教学创新设计的目标评价(Objective Evaluation)、内容评价(Content Evaluation)、过程评价(Process Evaluation)和成果评价(Product Evaluation)4个部分。
参考文献
[1]钱胜冯启能高中新课程化学实验教学现状调查报告[J].化学教学, 2015(1):20- -23.
[2]中华人民共和国教育部普通高中化学课程标准(实验)[M].北京:人民教育出版社, 2017.
[3]宋心琦普通高中课程标准实验教科书化学1(必修)[M].北京:人民教育出版社, 2019.
[4]毕华林化学课程评价的理论和模式[J].化学教育, 1994(8):20.
[5]中华人民共和国教育部普通高中化学课程标准(实验)[M].北京人民教育出版社,2017.
[6]宋心琦普通高中课程标准实验教科书化学2(必修)[M].北京人民教育出版社, 2019.
[7]宋心琦普通高中新课程标准实验教科书化学选修4[M].北京:人民教育出版社, 2019
[8]王春中学化学创新实验设计与案例研究[M]北京:北京教育出版社, 2020
[9]孙金凤,冉鸣等中学化学创新实验的研究进展[J].化学教育.2020, 41(7):106 1111
[10]霜,曹坚,肖小明化学类微信公众号的应用特征研究[J.化学教育.2020, 41(1):60.
[关键词]实验室 开放式管理 培养学生能力
1 高校实验教学存在的矛盾
实验是科学的源泉,是工程技术的基础。实验教学不仅能使学生获得知识,更重要的是能激发学生的兴趣、启迪他们的思维,培养他们的科学创新精神,掌握获取知识的方法。实验教学是其它读书活动所不能代替的。
目前,各高校普遍存在着这样的矛盾:一方面,由于扩招的缘故,学校实验经费严重不足,实验设备的更新、维护滞后。而另一方面,由于实验课时少,造成实验开出率低。实验室之间缺乏资源共享,设备重复购置,所开实验,验证性多,综合性,创新性少,缺乏对学生综合实验能力的培养。针对以上矛盾,许多老师探索改变传统的实验室管理模式,推行实验室开放制度,建立开放式试验室。
2 实验室开放管理的重要性
开放式实验室就是让学生在课余时间可以随时到实验室来做实验。开放式实验室可以为学生提供更多自己动手做实验的机会,这对提高学生独立思考和独立操作能力是非常重要的。开放式实验室对培养学生科技创新能力有着积极重要作用,它可以为学生提供一个充分发挥个人潜能的实验环境,并能适应不同水平和能力的学生的要求,从而使学生由被动学习转变为主动学习。开放式实验室可以使有限的实验设备利用率最大化。
3 开放式实验室实践的几点体会
笔者作为西安文理学院教育教学改革项目《实验室开放管理新模式的研究与实践》负责人,带领课题组成员进行了两年的实践。形成了比较成熟的试验室开放管理模式,积累了一定的经验。我们认为要做好实验室开放工作必须在以下几方面下功夫。
3.1建立健全各项规章制度
由于实验室的开放,使得进出实验室的学生人数增多,实验仪器使用频繁,各种突发、随机事件增多,因此必须建立健全各项规章制度。合理、规范、可行的规章制度的建立是为了保障试验室开放工作的顺利进行。所有学生和参与开放式实验室的指导老师都必须模范执行各种规章制度,对违反规定和要求者给于劝告警示,对经劝告警示后拒不改正者,视情节轻重给予必要的处理。
3.2严把学生入门关
学生在做实验前,必须广泛查阅相关的资料,设计出实验方案,列出详细的实验步骤,要知道所用药品的物理参数、化学性能,要掌握所选定仪器、设备的使用方法。实验方案经指导教师审阅确认后方可开始做实验。对未通过审阅的实验方案,学生须重新设计或改进方案,直至合格。坚决杜绝未经审批私自进行实验。对出入实验室的人员要作严格的登记管理,实验室工作人员要经常巡回检查。
3.3培养良好的实验习惯
细节决定成败,实验中的每一个环节都很重要,忽视任何一个都可能导致实验的失败。良好的实验习惯可以提高工作效率,降低实验成本,实现零失误,保证实验顺利进行。因此必须培养学生形成良好的实验习惯。液体药品必须自己亲自配制,要标记好药品的批号,生产日期、配制的时间、浓度。做实验的过程中保持安静,不喧哗,不窜台,及时认真记录实验数据,以便实验失败时,能查找到失败的原因。实验结束后,认真清理实验台,一切东西要归位,以便下次能够更快、更好、更方便的工作。
3.4注重学生创新能力的培养
开放式实验室管理就是给学生提供平台,使学生能够“独立设计实验、独立操作实验、独立完成实验”。首先,在实验室开放过程中要给学生提供一个适当宽松的环境,使他们能够充分发挥自我创造性、张扬个性,为创新能力的培养奠定基础。个性的自由发展是创新人才成长与发展的前提。大学要培养具有创造性的创新人才,就必须首先使他们成为一个敢作敢为人的人、真正自由的人、具有个体独立性的人,而不是成为作为工具的人、模式化的人、被套以种种条条框框的人。其次,对实验中出现的各种不符合预期结论的实验结果、实验事实不要简单的加以否定,而是鼓励学生,积极探索,分析问题,弄清问题所在。不盲从,不为条条框框所束缚,培养他们创新意识、创新精神、创新能力。树立实事求是的科学态度,掌握以事实为依据的严谨的科学方法。
3.5提高安全意识,杜绝不安全事故发生
化学实验室有大量易挥发、易燃、易爆炸、有毒、有腐蚀性物品。因此,提高安全意识,杜绝不安全事故的发生显得尤为重要。要牢固树立“以人为本”的观念,保障人身安全。坚持“安全第一,预防为主”的原则,克服麻痹大意思想,掌握基本的安全知识和救助知识。实验室要对重点安全部位做到心中有数,对存放危险品和安全用电的部位要有明显的警示标记。对可能发生的危及安全的各种紧急状态,如火灾、爆炸、腐蚀性液体倾洒、有毒气体泄漏、辐射损害、电击损害、致病微生物污染、必须建立紧急处置预案。学生要遵守仪器设备操作规程,不得违规操作或擅离职守。实验室管理人员下班前或最后一个离开实验室的人员,离开时要认真检查门窗、水、电等有关设施的关闭情况,确认安全无误后,方可离开实验室。
4 结束语
开放实验室的管理决不是单纯的行政管理,而是一门专业性、技术性很强的综合性管理工作。要做好这一工作,与之相关的后勤、资产、教务、保卫等部门必须通力合作,相互协调。愿我院开放式实验室管理工作越来越好。
参考文献:
[1]化学实验规范编写组.化学实验规范.北京:北京师范大学出版社,1987.2.
关键词 多媒体教学;初中化学;实验教学
中图分类号:G633.8 文献标识码:B 文章编号:1671-489X(2012)28-0108-02
随着教育体制改革的推进,社会上对于创新型人才的需求,以及素质教育的要求,对传统课堂教学模式提出挑战。如何让培训出来的学生更富有社会竞争力,更符合社会对于新型人才的需求?教师在教学实践中不断探索新的道路。科技的不断进步为教育的发展提供了有力的支撑,作为信息技术成功体现的多媒体技术正悄然走进各级教育的课堂。对于这一新生事物,年轻教师纷纷尝试体验,从中获得很多的成功经验。
初中化学是化学的入门阶段,非常的关键。然而化学是一门非常抽象的学科,很多地方需要有空间想象能力和数理分析能力,不能仅凭死记硬背。因此说,化学是一门难以入门,难以深入的学科。多媒体技术能够通过它的图文声像对这些抽象的内容用具体的形式展现出来,让学生易于理解和记忆,对化学的教学起到很大的促进作用。
1 多媒体教学优化初中化学教学情境
创设生动有趣的教学情境是多媒体教学的一大专长。多媒体教学声情并茂,形象生动,教学能力之强、效果之好是任何单一化教学技术所不能比拟的。它能够创设出生动活泼的教学情境,使学生很快进入化学教学情境之中,为进一步的学习做好铺垫。如在化学教学中,有许多概念和原理具有很强的抽象性,单靠语言和文字的描述很难达到预期的效果。但通过多媒体的教学就能把这些抽象的东西具体化、形象化、动态化,从而大大加强学生对于化学概念认识的深刻性。
随着三维动画技术和电子虚拟技术的进一步发展,一些难于理解的知识也变得具体可感可知,易于接受了。比如描述核外电子的运动状态是化教学中的一大难点,教师可以通过动画模拟,使学生比较直观地从电子层深入认识,亲眼目睹微观形态下的电子的变化,便于他们在头脑中形成清晰的印象。
2 多媒体教学可以优化化学实验
2.1 利用多媒体技术增强实验的可见度,强化实验演示效果
在初中化学教学中有很多教师演示实验由于反应容器太小、速度难以控制等诸多原因,致使学生无法清晰地观察到,极大地限制了学生对实验现象的理解程度。而应用多媒体技术就不同了,它能增强化学实验的可见性,强化化学实验的演示效果。
例如,教师在演示金属钠和水的反应的演示实验中,过去一直是把钠与水放在大烧杯中反应,而现在改用多媒体展示台中的投影仪,把实验改在方型投影试管中进行,教师向盛有酚酞的水中加入金属钠,学生就可以在投影屏幕上清晰地观察到实验现象,实验效果明显增强,教师也能够方便地讲解实验原理,作出实验结论。
2.2 利用多媒体技术模拟有毒、有害物质产生的实验,以减少环境污染
在初中化学实验中有些危险性比较大又很重要的实验,教师通过动画模拟实验过程同样可取得较好的教学效果。化学实验操作中有很多容易出现的错误的地方,教师不宜把错误操作直接演示给学生看,因为这样做会非常的危险。而通过计算机模拟错误实验过程,就不会造成严重的后果,学生同样印象深刻,也能达到言传身教的教学目的。
教师采用计算机动画模拟这些错误实验操作,通过放慢动作,分步骤讲解,就可以不仅把造成错误的原因展示清晰,而且可以渲染出一种浓重的气氛,让学生观察后产生深刻印象,从而加深对错误实验原因的理解。
2.3 利用多媒体技术模拟化工生产过程,让学生理解化学在生活中的应用
化学在现实生活中有着广泛的应用,如果学生了解这些应用,就会感到化学在生活中的实用性,从而激发出他们对化学的兴趣,使他们产生化学学习的主动性,使他们的学习状态变被动为主动,使他们的化学学习更富积极性和探索性。 而多数学生对一些化工生产过程,如接触法制硫酸、氨氧化法制硝酸等从未见识过,因而缺乏感性认识,教师改用多媒体计算机就可以形象逼真地再现出每一步生产过程。对于各个环节,教师也可反复演示或局部放大,加强学生对这些环节的具体感知,强化记忆化学反应过程。
2.4 利用多媒体技术模拟微观世界的化学反应过程,化抽象知识为具体现象,增强知识可感性
学生之所以感到化学难学,其原因之一就是化学所展示的知识领域太微观,学生无法用眼睛直接观察到,从而妨碍了学生对于这些知识领域的理解和交流。而教师一旦能够把这些领域反复地展示给学生,势必增强学生的理解能力。教师利用多媒体动画模拟无机或有机化学反应过程,让学生直接看到化学分子、原子的分离和重新组合的动态过程。
例如,在化学平衡一节,教师采用三维动画模拟制作氮分子、氢分子、氨分子达到平衡的动画过程,通过动画画面动静结合的形式,直观形象地分析达到化学平衡的过程和规律,把较为抽象的概念变得让学生容易理解,便于记忆。
3 利用多媒体教学增大课堂教学信息量
多媒体教学可以做到高密度的知识传授,大信息量的优化处理,极大地提高课堂效率。教师利用文字闪动、图像演示及CAI的声、光、电等多媒体软件信息,改变传统教学以“嘴巴和粉笔”为主的教学模式。教师利用编辑的网上教育资源,可以最大限度增强学生视、听、读、写功能,学生的思维由模仿思维到程序思维再发展为创造性思维,还能开拓学生视野,提高教学效率,体现了计算机辅助教学的卓越功能。
教学过程中,教师经常花较多时间板书,特别是写例题、画图例及进行总结性归纳和物质与物质的性质对比等,用时比较多。教师可以用PowerPoint这一大家都比较熟悉的软件把画图和练习题做成一些简单的课件,上课要用时只需点一下鼠标就可以把画图和练习题及答案依次呈现出来。然后根据学生的回答情况分析学生对知识的掌握程度,及时调整自己的教学。这样教师就有时间讲解更多相关的知识和现实的应用,引导他们理论联系实际,丰富课堂内容,而且从根本上改变过去“满堂灌”的教学弊端,给学生较多自由时间复习巩固,优化课堂教学,增加课堂的信息量。
4 多媒体教学可以增强学生对重点、难点知识的理解
能力