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关键词:化学实验;化学教学:学习兴趣;调控策略
化学是一门以观察和实验为基础的学科,它通过教师演示实验或组织学生亲自进行实验操作,把教材知识由微观变成宏观、由抽象变成具体、由无形变成有形,使学生更易于获取多方面的知识,调动学生学习化学的积极性,巩固学生的学习成果。因此,教师在教学过程中,应该加强化学实验探究的力度,以激发学生学习化学的兴趣。
一、演示实验,引发兴趣
1.观察实验。观察是实验的第一步,也是创新的前提。教师在演示实验时,许多学生不知道应该看什么,更不知道观察的目的。因此,教师在演示实验前,应该使学生明确实验的目的及观察对象,并教给学生观察的方法。2.操作规范。在演示实验中,教师的一举一动都会成为学生独立操作的依据和榜样,同时对学生实验技能的掌握也起着示范作用。教师在实验操作时应该按照规定有条不紊地进行,每个实验都要精心备课,保证课堂演示万无一失,最大限度地激发学生的学习兴趣。3.注意安全。演示实验要绝对安全,避免给学生造成恐惧感,保护学生的学习兴趣。为了确保实验的安全性,教师应该做到以下几点:(1)改进实验方法,清除不安全因素;(2)操作一定要正确、规范、熟练,制取易燃、易爆气体一定要检查装置气密性;(3)采取必要的针对措施,有害气体要有吸收装置,以防外溢,造成伤害。
二、动手实验,培养兴趣
1.精心设计实验,激发学生的动手欲望。化学与学生的日常生活紧密相连,生活中一些奇怪的现象大部分都可以用化学去解释,而这些理论又是靠实验得出的,实验就是要验证生活中化学现象的形成过程。对于生活中的一些现象,教师可以精心设计实验,鼓励学生亲自动手做实验,理解其中的科学道理,进而培养学生学习化学的兴趣。2.为学生多创造动手参与的条件。教师应该多为学生营造动手参与、动脑思考的课堂气氛,尽可能地将一些演示实验变为学生的小组实验。例如,向锌粒中滴加稀盐酸,铁生锈条件等实验都可以让学生自己动手操作,这样可以充分调动学生学习的积极性。3.通过家庭小实验调动学生实验的积极性。由于农村学校受当地条件的限制,缺乏实验器材,学生得不到太多自己动手操作的机会,所以适时开发家庭小实验,让学生自己寻找实验用品,自己动手做简单易做的实验是一种弥补手段。例如,把鸡蛋放入装有白醋的玻璃杯中,让学生观察实验现象,并提问冒出的气泡是什么?学生通过亲自实验,自己发现问题,又进行实验验证,在实验中获得了成功的喜悦。
三、想象实验,提高兴趣
1.指导学生想象实验结果。在教学过程中,教师要结合某些实验,给学生充分的时间,鼓励学生从多角度大胆想象,并阐明自己的想象理由。只要是学生利用所学知识加上现有智力进行想象的,都可以由教师或学生进行实验验证;如果现在条件暂时不允许的,可以由教师进行讲解点评。实践证明,这样做的教学效果比直接由实验得出结论的教学效果要好得多。2.引导学生设计实验。为了让学生成为课堂的主体,充分发挥其主体地位,让学生在学习中有所思、有所想,教师可以让学生自己设计实验,想象、推测实验过程,并启发学生画出实验装置图,制定合理的实验计划,进而把实验教学引向深入,为学生学习化学增添无穷的乐趣和动力。3.指导学生尝试实验。学生在感知了想象实验设计的方法和一般过程以后,教师可以放手让学生尝试做实验,并加以验证实验的想象结果。在这个过程中,教师要给予学生及时的指导和帮助,这样才能增强学生学习化学的信心。
四、分组实验,保持兴趣
1.让学生自由组合实验小组。以前教师总是预先将学生按成绩好坏,男学生和女学生进行搭配分组,并选出小组长负责看管本组的仪器和药品,但是这样的实验并没有达到人人参与、人人动手的实验效果。让学生自由组合后,因为是自己结组,能力相差不多,不存在上述情况,每名学生都积极参与,共同探究,这样学生的实验操作能力得到了很大的提高,同时还培养了学生互帮互助的合作意识。2.在实验中让学生自己探究实验。教师应该让学生在实验过程中按照自己的思维进行猜想,按照自己的想法进行实验探究,只有这样放手才能激活学生的思维,进而培养学生的创新能力。化学实验是初中化学教学的一项重要内容,它既能帮助学生加强对知识的理解和运用,培养动手操作能力,又能开阔视野,扩大知识面,培养学生良好的思维品质,更能优化实验教学,更好地激发学生的学习兴趣,培养学生的合作意识和团队精神。
作者:徐彩娟 单位:内蒙古赤峰市喀喇沁旗锦山第五中学
参考文献:
论文摘要:概括与分析我校近几级学生分析化学实验课考核方法以及考核过程中存在的一些问题,为保证实验教学质量,进一步提高实验教学效果,总结经验,形成了分析化学实验课自己独特的考核方法。
在高等农业院校,分析化学实验课是一门十分重要的基础课,在整个教学过程中起着极为重要的作用,它是培养学生科学素质的一种有效形式,是培养农业生产和科研等合格人才不可缺少的教学基本环节。通过学习,使学生更深刻地理解有关的理论知识,提高学生实际操作技能及分析问题、解决间题的综合能力。图分析化学实验课考核方法有笔试、操作等。实验操作考试是考查学生实际操作能力、动手能力和基本实验技能的一项考试,是培养学生基本科学素养的一项必不可少的工作。以笔试的方法进行考试无助于培养学生的动手能力和实验操作能力,在检验学生实际操作能力和基本实验技能方面,实验操作考试是其他考试形式不能替代的。为保证教学质量,提高教学效果,我们在重视教学实践的同时,不断地改革了分析化学实验课的考核方法。总结考试经验,形成了我们分析化学实验课自己独特的考核方法:即采用实验的有关理论考试与实验技能考核相结合的办法(口试加操作)。
一、我校分析化学实验课旧的考核方法
(一)2001级学生采用闭卷笔试的方式
试卷内容包括分析化学实验中的实验原理、实验现象、所加试剂的作用以及所用仪器的使用方法等。像文化课统一时间统一科目进行。考前对试题进行了保密。
(二)2002级学生采用实验操作考试
考前操作内容也是保密的。具体是:自己的老师监考,考试时间为每人30分钟,一组02人,所有学生实验操作内容一样,都是通过酸碱滴定计算溶液的浓度?学生操作完成后将数据以及计算结果记录到试卷上,老师根据记录结果打分。上实验的全部学生考了4、5天才能结束。
(三)2003级学生采用实验操作考试
具体是:每个学生考试时间10分钟,学生按班级、学号排序进行考试,一个老师一次监2个学生,10分钟后再进2名学生,依此类推。全部学生实验考试内容都相同,都是完成一次酸碱滴定,老师要对每个学生每一个操作要领和操作要求正确与否打分。5天全部学生考试完毕。
二、旧的考核方法中存在的一些问题
分析化学实验课旧的考核方法中存在很多的间题,比如笔试存在抄袭现象,所以不能体现出学生的实际水平,对学习好的学生也不公平。2002级学生虽然采用实验操作考核方法,但也没有检查学生的操作要领,只是通过最后的计算数据是否接近准确值来判分。这两种考核方法都没有关注学生实验过程中的操作是否规范,技术要领掌握与否。2003级学生采用的考核方法虽然检查了学生的实验操作技能,但不能检查出学生对实验理论知识的掌握程度。这样传下去对以后做实验的学生的影响也不好。以后的学生在做实验的过程中就不会深刻理解理论知识,也不认真观察和分析实验现象,更不分析产生误差的原因,执照老师给定的步骤完成实验,使用仪器的操作要领和要求也不管规范与否,因为考试时只要打听一下使用那种仪器,突击记忆它的正确使用方法即可过关。这样考核的结果并没有达到开设实验课的目的要求,以提高学生实际操作和动手能力以及培养学生独立思考和分析问题的能力,实验操作并不是非要让学生得出一个即定结果,而是让学生掌握实验基本知识和操作技能,这才是实验的目的。除此之外,还有一些间题如下:
(一)分数不成正态分布
实验成绩不成正态分布,一是因为闭卷考试时有些学生在考场上作弊了(有的抄袭学习好的学生的答案,有的抄了书本),二是因为操作时一次考生人数多,有的学生抄袭别人的数据,这样不能体现学生的实际水平。
(二)试题保密
我觉得实验考核试题没有必要保密。因为实验操作考试主要考查学生的动手能力与实际操作能力,而不是考查理论知识,不能像文化课统一时间统一科目进行闭卷笔试。以笔试的方法进行实验考试无助于培养学生的动手能力和实验操作能力,所以不应该保密的,再说操作考试全部学生要进行4、5天,也保密不了,所以实验考试本身应该开卷考试。
(三)突击训练问题
后面考的有的学生向已考过的学生打听操作所用仪器,然后进行突击训练。操作姿势和要求是靠平时积累和培养的,不是靠突击训练。有的仪器使用方法突击也没用。分钟内不但要完成一个完整的操作,还要考虑仪器使用方法的话时间是比较紧张的。上课使用的每种仪器老师都详细的讲到它的正确使用方法和操作姿势。只要你平时都按照要求使用,考试01分钟是足够的。
三、分析化学实验课新考核方法
为了使学生成绩能够客观地反映学生对实验基本知识和操作技能的掌握程度,激励学生学习的积极主动性,我们采用平时实验报告成绩与期末考试成绩相结合的办法给出最终成绩:即平时实验报告成绩占50%,其中包括预习报告、实验态度、实验操作技能以及实验结果的准确度与精密度。考试成绩占50%,其中包括实验有关理论考试成绩和操作考试成绩。为了提高实验课的教学效果和加强学生对实验知识的理解和掌握,我们提出新的实验考核方法:即采用实验的有关理论考试与实验技能考核相结合的办法(口试加操作。具体做法如下,
(一)试题
试题内容为口试加操作。考试试题的难易程度一致,保证考试的公平性。口试内容为实验有关理论:即所做过的分析化学实验中的实验原理、实验现象、所加试剂的作用以及所用仪器的使用方法等,比如标准溶液的配置方法有几种,Ha、Na0H溶液如何配置,标定二者使用哪种基准物质、采用哪种指示剂辨别终点以及终点颜色如何变化,自来水硬度测定终点颜色如何变化,K2C2r07测FeZ+实验中加H3P4O的作用是什么,甲醛法测N%实验原理,分光光度计的组成部分以及每部分的作用,电子天平的称量方法以及差减称量法的步骤和注意事项等内容。对实验有关理论我们摘录出来做成卡片,每一个问题一个卡片,一个卡片一个编号。实验操作内容所有学生一样,并且提前通知学生,都是完成一个完整的滴定分析操作:即将烧杯中溶液准确定容至容量瓶中,移液管准确移取一定量溶液至锥形瓶中,用标准液滴定至终点后记录滴定管数据后报告老师。操作内容及步骤我们做成试题形式。每名监考老师拿一份实验理论卡片以及实验操作要领评分细则,监考老师们考前要统一口试题的正确答案。
(二)考试过程
每个考场4张实验台,每次考试一个考场进4名学生,每个考场2名监考老师,即每个监考老师每次监2名学生。
1、试题的摆放
我们把操作内容及操作步骤试题贴在每个考生的实验台上,所需仪器和药品也整齐地摆放在实验台上。
2、学生进场考试
学生不按照平时做实验的地点和代课老师进行,而是按班级、学号排序先在准备室抽考场号,准备室的老师宜读考场规则和注意事项。每个考场先进4名学生,每个老师监2名学生。先考操作,每个学生10分钟,到时做不完的监考老师会让学生停止。监考老师根据每一步操作要领评分细则打记号,比如容量瓶的洗涤用水是否过量,从烧杯向容量瓶中转移溶液是否使用玻璃棒,定容是否过量;移液管操作手法是否规范;滴定管涂油、洗涤、润洗、装液、排气泡、读数姿势以及有效数字位数、滴定过程中活塞的控制以及终点颜色的判断等一系列的操作是否规范。实验操作结束后到监考老师处抽理论口试卡片编号,阅读完题意回答问题,时间为5分钟,在此时间内最多有三次抽卡机会,满分逐渐降低,比如第一次满分01分,第二次满分8分,第三次满分6分。考试结束后监考老师根据回答内容酌情打分。4名学生考完后监考老师收拾好仪器和药品后再进4名学生,依此类推.我觉得实验考核试题没有必要保密。因为实验操作考试主要考查学生的动手能力与实际操作能力,而不是考查理论知识,不能像文化课统一时间统一科目进行闭卷笔试。以笔试的方法进行实验考试无助于培养学生的动手能力和实验操作能力,所以不应该保密的,再说操作考试全部学生要进行4、5天,也保密不了,所以实验考试本身应该开卷考试。
(三)突击训练问题
后面考的有的学生向已考过的学生打听操作所用仪器,然后进行突击训练。操作姿势和要求是靠平时积累和培养的,不是靠突击训练。有的仪器使用方法突击也没用。分钟内不但要完成一个完整的操作,还要考虑仪器使用方法的话时间是比较紧张的。上课使用的每种仪器老师都详细的讲到它的正确使用方法和操作姿势。只要你平时都按照要求使用,考试01分钟是足够的。
三、分析化学实验课新考核方法
为了使学生成绩能够客观地反映学生对实验基本知识和操作技能的掌握程度,激励学生学习的积极主动性,我们采用平时实验报告成绩与期末考试成绩相结合的办法给出最终成绩:即平时实验报告成绩占50%,其中包括预习报告、实验态度、实验操作技能以及实验结果的准确度与精密度。考试成绩占50%,其中包括实验有关理论考试成绩和操作考试成绩。为了提高实验课的教学效果和加强学生对实验知识的理解和掌握,我们提出新的实验考核方法:即采用实验的有关理论考试与实验技能考核相结合的办法(口试加操作。具体做法如下,
(一)试题
试题内容为口试加操作。考试试题的难易程度一致,保证考试的公平性。口试内容为实验有关理论:即所做过的分析化学实验中的实验原理、实验现象、所加试剂的作用以及所用仪器的使用方法等,比如标准溶液的配置方法有几种,Ha、Na0H溶液如何配置,标定二者使用哪种基准物质、采用哪种指示剂辨别终点以及终点颜色如何变化,自来水硬度测定终点颜色如何变化,K2C2r07测FeZ+实验中加H3P4O的作用是什么,甲醛法测N%实验原理,分光光度计的组成部分以及每部分的作用,电子天平的称量方法以及差减称量法的步骤和注意事项等内容。对实验有关理论我们摘录出来做成卡片,每一个问题一个卡片,一个卡片一个编号。实验操作内容所有学生一样,并且提前通知学生,都是完成一个完整的滴定分析操作:即将烧杯中溶液准确定容至容量瓶中,移液管准确移取一定量溶液至锥形瓶中,用标准液滴定至终点后记录滴定管数据后报告老师。操作内容及步骤我们做成试题形式。每名监考老师拿一份实验理论卡片以及实验操作要领评分细则,监考老师们考前要统一口试题的正确答案。
(二)考试过程
每个考场4张实验台,每次考试一个考场进4名学生,每个考场2名监考老师,即每个监考老师每次监2名学生。
1、试题的摆放
我们把操作内容及操作步骤试题贴在每个考生的实验台上,所需仪器和药品也整齐地摆放在实验台上。
2、学生进场考试
学生不按照平时做实验的地点和代课老师进行,而是按班级、学号排序先在准备室抽考场号,准备室的老师宜读考场规则和注意事项。每个考场先进4名学生,每个老师监2名学生。先考操作,每个学生10分钟,到时做不完的监考老师会让学生停止。监考老师根据每一步操作要领评分细则打记号,比如容量瓶的洗涤用水是否过量,从烧杯向容量瓶中转移溶液是否使用玻璃棒,定容是否过量;移液管操作手法是否规范;滴定管涂油、洗涤、润洗、装液、排气泡、读数姿势以及有效数字位数、滴定过程中活塞的控制以及终点颜色的判断等一系列的操作是否规范。实验操作结束后到监考老师处抽理论口试卡片编号,阅读完题意回答问题,时间为5分钟,在此时间内最多有三次抽卡机会,满分逐渐降低,比如第一次满分01分,第二次满分8分,第三次满分6分。考试结束后监考老师根据回答内容酌情打分。4名学生考完后监考老师收拾好仪器和药品后再进4名学生,依此类推。:
3、判分及登记分数
激发了学生的学习兴趣后,重要的是如何在整个教学过程中加以强化培养,我们认为下列三个因素对其有较大影响:
1.1教师的主导因素教师良好的心里素质,严谨的治学精神及优秀的教学方法,是强化学习兴趣培养的主导因素。教师应根据教学要求设计好教学程序,努力做到讲课时语言生动,条理清楚,充满激情,同时注意遵循学生兴趣发展的规律,及时进行归纳总结,指导学生掌握学习规律,让学生感到中药化学并不枯燥,并能主动的去学习钻研。
1.2知识的拓展和更新教师在讲授过程中要及时注意知识的拓展和更新,适时介绍中药化学和医学相关的新内容,介绍学科的科研情况和取得成果,使学生把中药化学和医学相互结合和相互渗透,这样学生既掌握和巩固了中药化学的知识,有了解了较高层次知识和针对性更强的理论知识。
1.3实验的重要性中药化学是在实验基础上发展的一门课程,实验课不仅能锻炼学生动手能力,而且还能巩固理论课所学的内容,例如:学生对研究中药化学的步骤和方法有些模糊,通过实验课可以证实理论所讲的内容,由此提高了学生学习中药化学的兴趣和热情。此外,我们还准备对实验内容进行调整、改进,增加探索性的实验内容,使实验教学内容由浅到深、简单到复杂、科学地加以重组,将实验教学内容分为:基础性实验,综合设计、创新性实验。学生对实验课的改革十分感兴趣,这样更有利于培养学生动手能力和思维能力。实验教学改革是需要在教学方法、实验项目、学生的考核方法、实验室仪器更新管理、教师工作量的计算方法等多方面探索,才能逐步摆脱落后僵化的教学体系,使实验教学水平的提高。在综合设计、创新性实验中,教师给出题目和要求,让学生自由组合一个实验小组,学生根据所学的理论知识,自己去查阅文献,设计实验步骤、通过实验发现问题、想办法解决问题。这样,能充分发挥学生的想像力和创造力,使学生亲身体验知识的力量、思维的奥秘和创造的神奇,从而逐步培养创新能力。
2学习兴趣的发展
学习兴趣的发展是兴趣被激发和强化的延续,我们教研室主要在以下几个方面进行了改革和尝试。
2.1充分利用多媒体教学多媒体教学能将所需讲授的知识更加生动、直观、立体地表现出来,使学生学习中药化学中抽象的内容更易理解和接受;而且节省了教师在黑板上书写板书的时间,缓解了讲授内容多课时数少的矛盾。制作的多媒体课件时,一张幻灯片尽量说明一个问题或一个概念,即每张幻灯片的内容要精简。适宜地引入动画、声音等元素,例如:在解释苷类化合物的酸水解过程时,H+的进攻、苷键原子的质子化、苷键的断裂以及糖的形成可通过动画一步步演示出来,使抽象的内容变得生动起来。多媒体课件还可以采用图片、摄影、影像等方式展现各种实验装置,同时简述实验原理、操作步骤及提取分离的流程,调动学生感官刺激,提高学习兴趣,激发他们学习热情。另外,学生在计算机技术方面也有着一定的基础,教师可以利用这一优势,让学生参与到多媒体课件的制作中来,充分调动了学生学习的积极性。总之,教师要将多媒体课件与传统的教学方法相结合,相互补充、灵活运用,优化课堂教学。
2.2有效利用网络信息资源教学过程中鼓励学生利用学校提供的电子图书室,查阅中国知网、万方数据库。多看些参考文献,提高与普及、科学性与趣味性,与教学内容有机结合;这样不仅开阔了学生视野,而且还增加了学生的学习兴趣。
2.3开展科研活动组织科研小组,开展科研活动,通过知识介绍,查阅资料、制定、实施研究方案,分析讨论研究结果等步骤,让学生掌握科学的方法,运用所学的知识和技能解决科研中的实际问题。通过学习兴趣连续不断地被激发、强化、发展,学生学习中药化学的兴趣浓厚,保证了教学过程的良性循环,取得了较好的教学效果。
3结语
论文关键词:材料化学专业实验,实验教学,探索
材料化学是一个理工结合、学科交叉的新兴学科,在信息、能源、环境、航天等前沿科学领域起到越来越重要的作用。目前, 许多高校设置了材料化学专业实验, 我们根据我校办学经验和实际条件,并结合苏州经济社会发展对人才的需求,建立了与之相适应的培养目标及专业实验内容。为了让学生了解先进的材料合成与制备方法,掌握高技术材料性能的最佳测试技术,具体设置了材料合成与加工和材料性能测试相结合的专业实验教学大纲[1-2]。本文结合我们的教学实践过程,谈一下材料化学专业实验教学过程中的一些做法和体会。
重视实验室建设,保证教学质量。实验室建设主要包括两个方面,硬件条件和软件条件。具体的说,硬件条件包括实验室基础设施建设,实验仪器和大型设备的购置等等;软件条件包括实验教学大纲制定优化,教师队伍思想道德素质,教育教学能力等方面的建设。具备优良的实验室硬件条件和优秀的教师队伍是保证教学质量的必要条件。
1.实验室硬件条件建设
必要的基础设施和优良的实验条件,是顺利开展实验课程,保障实验室安全的先决条件。我校材料化学专业的实验室面积达到500 m2,实验室分为材料合成实验室和材料性能测试实验室两部分,主要承担了材料化学专业的专业实验和本科毕业论文等教学任务。
随着现代化仪器技术的高速发展化学论文,培养掌握现代化测试技术的人才是社会发展的迫切需要。为此,我校花大力气引进了一大批与材料化学专业有关的先进测试仪器,并为材料化学专业开设了现代分析与测试实验课程,主要目的是引导学生全面熟悉和系统掌握测试材料的常规科研方法,包括红外光谱、紫外分光光度计、荧光分光光度计、热分析仪、比表面仪、纳米粒度仪、电化学分析仪等仪器多种测试方法的介绍和使用,这些仪器偏向于基础化学性质研究,它有助于学生掌握材料的各项微观性能。
同时,我们还开设了用于研究材料电学、硬度、力学等性质测试的实验。实验仪器包含了纳米Zeta电位测试仪、体积电阻测试仪、简支梁试验机、布氏硬度计、电热平板硫化机、单螺杆挤出机、桌型老化试验机、氧指数仪等大型仪器。学生在学校里熟悉了这些仪器的操作和使用以后,我们还会积极联系一些相关的单位,引导学生到企业进行相关的实习操作,使学生能够将学到的理论知识和具体实际相结合。
2.实验室软件条件建设
软件条件建设的主要摘要对教学内容深入了解,合理组织编排,采用合适的教育教学手段,与同学多做交流,不断总结教学过程中发现的优缺点,找到最佳的传授知识手段。
2.1 紧跟专业方向特色,制定实验教学大纲
材料化学专业实验从大三开始开设,此时学生以及通过前两年的基础实验课程的学习掌握了实验的基本操作技术,更容易接受一些较为专业,相对复杂的实验项目,同时也要紧跟材料化学专业的专业方向特色,这就成了我们在制定实验教学大纲时的宗旨。
我校的材料化学的专业实验分为高分子与无机两个方向论文格式。我们根据理论课与实验课相衔接的原则,通过开设一些与高分子物理,高分子化学,无机功能材料等课程相关的典型高分子和无机材料合成实验、性能表征及加工修饰实验,加大对学生动手能力的培养力度,使他们对高分子材料研究领域有更深一步的体会,对高分子材料制备工艺、组成、结构与性能之间的相互关系及其规律有更加明确和深刻的认识。
2.2 精心选择实验,合理编排顺序
我校根据材料化学的专业背景和培养目标,对材料化学高分子方向的实验总共安排8个实验,其中6个为必修实验,2个选修实验从教学大纲中的14个实验中根据实验需要选取。8个实验中有材料的合成实验,也有材料性能加工测试实验化学论文,安排实验顺序时我们依据连贯性的原则,尽量使两个甚至三个实验能够串联起来,形成一条链,例如,我们通过“聚乙烯醇缩甲醛(PVF)胶黏剂的制备及性能测定”这个综合性实验,学生可以掌握聚乙烯醇与甲醛在酸性条件下发生缩合反应的基本原理,以及缩合反应的具体实验技术,最后收集到的产物我们可以作为下一个实验“GPC法测定聚合物分子量及分子量分布”的一个辅助测试原材料,学生可以进一步了解凝胶渗透色谱的基本原理,掌握GPC法测定聚合物分子量及分子量分布的实验技术及数据处理。这样的实验安排有利于将各自独立的单个实验有效的串联起来,增加实验的综合性,更加有利于学生以后从事科学研究思路的培养,提高学生分析、解决问题的能力。
2.3严格考核制度,提高学习效果
只有严格要求学生,规范考核制度,才能有效的提高学生的学习效果和学习积极性。我们的教学与考核方式采取实验预习报告、实验操作技能和实验报告综合评价的办法,即实验前,试验中,试验后这样一个办法。实验总成绩采用百分制记分,预习报告占总成绩的30 %,实验操作技能考核占总成绩的30 %,实验报告占总成绩的40 %。只有严格要求学生写实验预习报告,他们才会去查阅本实验相关的文献资料,对实验机理、实验步骤有相当程度的熟悉和了解,尤其对于一些设计性实验,会对实验的设计方案有更多更好的想法与思路,同时也增加了学生做实验的乐趣性。在实验的进行过程中,老师对实验的过程进行指导和监督,对学生提问,考核学生对实验的认识与理解程度,并予以打分。最后,实验报告综合反映了学生对实验的理解,数据处理等的完成情况化学论文,也是评价学生学习效果的一个重要因素。
2.4 加强师资队伍建设,提高教师素质
具备一只优秀的教师队伍是保障本科教学质量的基础和前提。我校材料化学专业实验指导教师和实验专职教师共计5人,其中教授2人,博士3人,硕士2人,已经形成了一支年龄、学历结构较为合理的实验教学队伍。实验专职教师实行坐班制,负责实验室相关仪器的日常管理和养护工作,根据实验教学大纲安排实验教学进程表。我们严格要求实验教师认真备课,每个实验项目开始前都要做预实验,对实验中可能出现的各种现象和各种注意点都记录下来,对于一些实际的样品,测出准确的数据,做到心中有数。实验教师在实验指导过程中要充分调动学生的积极性,激发学生的潜能。激发学生的潜能可以有很多方法,比如说改进实验方法,改变原料配比,改变模具形状,改变测量方式等等,都是很好的尝试[3]。教师的业务水平直接影响到实际的教学效果,所以教师在平时的教学过程中要注重积累,努力提高自身各方面素质。
3. 结语
通过材料化学专业实验的教学实践与探索,我们认识到只有努力加强实验室各方面条件的建设,在教学过程中不断培养学生的兴趣和分析、解决问题的能力,挖掘学生潜能,使学生的综合素质得到提高,从而发挥最佳的教学效果。
参考文献
[1]王秀华,刘莉,阙荣辉.材料化学专业实验教学中学生创新能力的培养.科技信息[J], 2010, 20: 443
[2]陈桂华,闫瑞强.材料化学专业实验教学研究.洛阳师范学院学报[J], 2009, 28(2): 150-151
[3]付一政,李迎春,刘亚清等.高分子材料与工程综合实验教学探索与实践[J ]. 太原科技, 2008 , (3) : 90-91
我们把“溶液的配制”放在最前面,以训练学生称量、固体溶解、量取液体体积等基本操作。实验七“酸碱标准溶液的配制与标定”,可使学生初步掌握电子分析天平、滴定管的正确使用和滴定操作技术,巩固移液管、容量瓶的正确使用方法。在实验十一“水的总硬度测定”中,进一步巩固滴定分析基本操作。把实验十二“双氧水中H2O2含量的测定(氧化还原滴定法)”作为自行设计实验,掌握滴定分析在酸碱滴定中的应用后,再应用于氧化还原滴定,强化滴定分析基本操作。另外通过“邻二氮菲分光光度法测定微量铁”实验,使学生学会可见分光光度计的使用方法,掌握仪器分析方法,学会标准曲线制作,用作图方法进行数据结果处理。笔者依据“基本实验—综合性实验—设计性实验”的教学模式以及自身三十多年的教学实践体会,新编了《医学化学实验》教材,删除一些陈旧过时、重复的实验,增加相关现代化仪器分析实验内容与综合设计实验内容,达到了优化学生知识结构且不过分依附于理论课的基础化学实验教学目标。
2认真做好预备实验,检查学生预习情况
本教研室在开展每个实验之前都会安排两位教师进行预实验。通过预实验,教师可以了解所用到的各种仪器是否正常、实验条件是否合理、药品是否失效等;能及时发现实验中可能出现的各种异常情况,掌握实验的第一手资料,以应对学生在实验过程中提出的各种问题。教师在学生实验课前进行的预实验是课堂实验顺利进行的保证。此外,预实验得出的结果,给批改实验报告提供了依据,从而更好地指导学生进行实验。同样,课前预习实验对学生进行实验也是至关重要的。通过预习,学生能够明确实验目的及原理,做到心中有数。学生动手操作前有大约30分钟的教师讲解时间,实验内容不能被详细叙述,教师必须把握住实验的重、难点。此外,在讲授中要将相关实验原理、实验操作及注意事项等分解成若干个问题随机提问学生,以此检查学生预习情况,提问成绩记入学生平时成绩,可督促学生加强实验预习,从而起到事半功倍的效果。
3阐明仪器的正确使用方法
对用到的仪器,教师在课堂上进行规范的演示操作,向学生讲清操作要领和具体注意事项,目的是指导学生正确进行实验,避免出现错误或发生危险。如以滴定分析操作为例,说明其使用方法。酸碱滴定管在使用前,应先检查是否有漏水现象,如果酸式滴定管漏水,取下活塞涂上凡士林即可;如果碱式滴定管漏水,则上下调动玻璃珠位置。在装入标准溶液之前,应先用标准溶液润洗2~3次。在赶去滴定管尖端气泡和调整好液面后,就可进行滴定了。滴定时要善于控制溶液流速,刚开始反应可以“见滴成线”,接近终点时要做到需要一滴加一滴、需要半滴加半滴。当颜色发生突变且20s不褪色时,即到达滴定终点。读数时应注意保持滴定管垂直,由于附着力和内聚力的作用,滴定管内液面呈弯月形。读数时,对于无色或浅色溶液,应读弯月面下缘的最低点对应的数值;对于有色溶液,应读弯月面上缘对应的数值。学生在使用滴定管时总喜欢左手拿锥形瓶振荡,右手操作活塞;对这个不良动作教师要演示错在何处,使学生留下深刻印象,培养学生正确操作习惯。在实验过程中,教师要巡视,发现学生错误操作及时给予纠正,这样既增强了师生之间的感情,又使学生掌握了常用仪器的规范操作方法。
4建立完善的考核制度
实验前实施安全教育考核制度
在进行化学实验课程之前,学生对化学实验了解得往往不多,虽然对实验项目兴趣浓厚,有迫切进行实验的欲望,但对实验的机理、内容和安全知识却是知者甚少。传统的安全教育安排在这个阶段,让学生系统地了解相关安全知识,确实具有一定的效果。但教师在讲并不表明学生一定在听,由于多种原因,能完全掌握安全知识的学生较少。台湾清华大学在这方面实行的是安全教育结合化学实验室的准入制度。学生在进入化学实验室之前,必须通过相应的安全教育和考试,并把通过安全考试作为进入化学实验室的必要条件。安全教育方式多样化,学生可选择选修安全教育课和网络教育等不同方式。在考试前往往还会安排进行一次集体授课,请专业的实验室安全人员来进行讲解。对于缺考或考试不合格的学生,会安排重修和考试,直至合格后才准进入实验室。在安全考试面前人人平等,即便是来访的资深教授也要在进入实验室进行实验前通过安全考试,否则是不允许进入的。我们传统的实验安全教育也有自学和集中授课环节,但往往缺乏的是安全考试制度。进行安全考试能在一定程度上提高学生安全学习的效果,同时把其作为进入实验室的必要条件,能让学生在思想上充分重视,避免了传统安全教育方式中学生可听可不听的懈怠局面。台湾清华大学在授课方面也尽可能以形象教育方式为主,用实物演示、图片展示等教育方式来提高安全教育效果。例如,在讲解实验室灭火知识时,重点强调需要沉着冷静,及时判断火势大小、原因并正确使用消防器材:局部着火,顺手用湿布、沙子等材料盖灭;火势较大时,依据着火原因和火情使用适宜的灭火器材;火势无法控制时,及时断电关气,迅速离开并立即报警。在讲解使用灭火器材时,可以把常见的各类灭火器向学生展示,同时用示范的方式给大家进行演示。通过这样的系列课前安全教育与考试,让每名学生都掌握相关安全知识,提高安全意识和安全能力。这不仅保障安全教育的效果,而且最大限度地减少了实验室安全事故。
教学过程中强化安全教育
传统安全教育方式往往只重视课前的安全教育,在教学实施过程中和结束后并没有实质性的安全教育内容。这也给学生造成误解和思维定势,认为安全教育只是走过场,对于化学实验室安全管理制度也产生不在意的心理,因而易于发生实验室安全事故。在日常实验室安全教育方面,台湾清华大学采取了一些很有特点的措施。例如在每间实验室门口都有危险提示标志,说明该实验室可能产生哪些危险,同时也提示禁止在该实验进行不恰当行为(如吸烟、带入磁性物体等)。每个实验室需要使用的危险试剂、药品都需要进行登记和专人保管使用,在实验室门口醒目的位置建立文件夹,放有该实验室使用的危险药品的性质和预防、处理措施的资料,不断提醒进入实验室的人员要时刻进行规范操作和安全处理。他们还专门成立环安中心来进行实验室安全检查和安全设施维护工作,往往每学期有多次的安全检查。相比之下,内地高校实验室的安全制度实施则相对不力,有些安全检查流于形式,这是需要认真改进的。在化学实验教学过程中需要不断强化安全教育。我校在进行每项化学实验之前,都要求学生进行预习,不仅要对实验机理和实验过程进行预习,而且需要查明实验中每一个用到的试剂与药品的物理、化学性质和安全特性(MSDS)[10]。这样能有效提高学生的安全意识,同时也能指导学生在实验中进行规范操作,避免安全事故。为了能提高学生在化学实验教学过程中的学习效果和安全觉悟,我们计划让学生自己进行实验安全监督。学生相互进行实验操作监督,对实验设施和实验环境提出安全意见,不仅使学生实验操作更加规范,而且让他们时刻具有安全意识,同时也改进了实验室环境和条件。在这个过程中,毕竟学生的经验尚浅,教师应当在合适的时候进行引导,以取得更好的实验教学和安全教育效果。学校提倡在实验前和教学过程中将实验安全教学引入案例教学方式,对社会上最近发生的安全事故和实验室以往的安全隐患进行分析。这样既可以提高学生的学习兴趣和视野,同时也让学生了解正确的安全处理方式。例如在使用金属钠的实验中,在课堂上让学生对“实验室中金属钠着火是否能直接用水进行浇灭?”进行讨论。这样不只是教师直接灌输关于金属钠的安全知识,还让学生在讨论中更加深刻了解金属钠的性质,同时也让学生正确掌握用砂土隔绝氧气而灭火的手段。当然,如果在确保安全条件下用少量金属钠为学生进行教学演示,将能取得更直观的教学效果。这些安全教学方式和手段都是在教学过程中对学生进行安全教育的强化,能让学生在潜意识上强化正确的安全理念和掌握实验安全技巧,培养学生进行化学实验的综合能力。
课后安全评价巩固安全教育效果
传统教学方式忽视了实验结束后对学生的安全教育。实验结束后,学生只是对实验过程进行复述,对实验结果进行处理并书写实验报告。在调查中发现,大多数学生都以获得实验产物的多少来衡量实验的成败,而对实验的规范操作和安全事项不加重视。为了能达到安全教育与实验教学一体化,在课后对学生的安全教育是极其重要的。引入学生对实验安全的自我总结评价方式,能让学生对实验过程的安全进行有效的总结,达到将安全教育贯穿整个实验教学过程的目的。在实验报告中增加实验安全评价一项,让学生从安全角度去审视自己的整个实验过程:实验仪器装置是否按照要求搭建,原料称取时是否有撒漏,实验过程中废气是如何处理的,实验结束后的废料是否进行规范处置等,对每次实验操作进行安全总结。只有这样才能让学生时刻意识到实验安全的重要性。对于那些实验操作不规范、存在实验安全隐患的学生,虽然侥幸得到实验预期的产品和结果,但整个实验严格来说是不合格的。传统教学方式并没有让这些学生意识到问题所在,通过实验后的安全评价能让他们进行这方面的自我批评和改正,真正在实验能力上得到提高。因此推行课后自我安全评价教育方式,能进一步巩固整个实验教学过程的安全教育效果。
在化学实验教学课堂中,教师要善于创设教学情境来吸引学生的注意力。根据学生的心理特征已经学生学习化学的表现来看,化学实验教学是能提升学生的学习的兴趣以及启发学生对化学知识强烈的求知欲。化学实验之所以能提升学生的兴趣,主要是因为试验中所产生的某些现象,例如:光、颜色的变化、燃烧、产生的气体、生成沉淀、爆鸣等。通过这些生动、形象、新奇的化学现象可直接激发学生的兴趣,从而培养学生的观察能力、主动性、积极性,以便于学生获得感性的认识意向。通过学生亲自动手操作实验获取的成功会让他们对化学产生浓厚的兴趣,从而促进他们积极的、主动的学习。
例如教师这样说到:“同学们,你们一定很喜欢化学这门学科吧,那么我们就来动手做一个比较有趣的化学小实验,这个实验的题目就叫做‘舞动的木炭’”。首先要取出一只试管,并在里面装上固体的硝酸钾3~4g,接着使用铁夹将其固定在铁架上,用酒精灯加热试管。当固体的硝酸钾在逐渐的溶解之后取以小豆粒大小的木炭放入试管中,并且要继续的加热。待一会时间观察,会发现小木炭在试管中的液面上突然跳跃起来,一会上下,一会翻转,就像是在水中跳舞一样,同时还发出了灼热的红光,看上去非常的有趣。“下面请同学们欣赏一下小木炭的优美舞姿吧!”当老师的话音刚落,就有很多的同学举手说要亲自来完成这个实验。同学们在实验的过程中,目不转睛的看着实验,看着固体硝酸钾变成液体,观察小木炭的动作,这样奇特的现象早已经将他们的注意力牢牢的吸收住了。待实验完成之后,教师提出相关的问题:有谁能告诉我,小木炭为什么会在里面舞动呢?接着学生在就在下面七嘴八舌的讨论开来,他们千奇百怪的想法让你意想不到,不过在教师的指导下,并借助化学书上的相关理论,学生们便可以得出争取的结论。原来是因为:小木炭刚放进硝酸钾液体中的时候,硝酸钾的温度还比较低,未能使小木炭燃烧起来,因此小木炭在试管中静静的躺着;待酒精灯继续加热一段时间之后,使小木炭的着火点达到了,这时才和硝酸钾发生了激烈的化学反应,同时还放出了大量的热,让小木炭立刻燃烧发光。主要是因为硝酸钾在高温的条件下分解之后放出氧气,氧气又立刻与小木炭发生了反应从而产生成二氧化碳气体,就是产生的这个气体让小木炭在试管中舞动了起来。当小木炭在跳起来之后就脱离了下面的硝酸钾液体,中断了反应,致使二氧化碳气体就不再发生任何的反应,当小木炭因为受到了重力的作用落回到硝酸钾上面的时候,反应又产生了,使小木炭再一次的跳跃起来。通过这样循往复,所以小木炭在试管中不停的舞动。通过这样生动、形象的情景教学充分的调动学生积极性的思维,促使学生在学习的过程中成为一个积极的探索新事物。通过对实验的尽心设计,不仅能提升学生学习化学的兴趣,还能促使学生积极、主动的参与到学习中来。
2发挥化学实验优势培养学生的创新精神
化学以实验为基础的自然科学,化学实验在培养学生的创新意识和能力方面有着得天独厚的优势。
例如关于NaOH溶液与CO2之间的反应,教材中是这样设计的:将NaOH溶液加入到装满CO2气体的矿泉水瓶里,通过塑料瓶变瘪的现象来证明NaOH溶液能与CO2发生反应,其现象非常的明显。但是有的学生会认为这种现象并不足以证明二者发生了反应,还有可能是CO2溶解于水所造成的,因为学生对二氧化碳在水中的溶解程度并没有直观的认识。在这里教师可以因势利导接着设计这样两个问题,从而引导学生将它继续探究下去:第一,你能不能设计一个实验来证实塑料瓶变瘪到底是不是因为CO2溶解于水造成的?第二,除了使塑料瓶变瘪,你还有没有别的思路来证明NaOH溶液究竟是否与CO2发生反应了呢?第一个问题引导学生使用对照试验解决疑问,难度相对较小,但是却激发了学生探究的热情,让学生更有兴趣来继续第二个问题。在老师的引导下,学生了解了验证反应发生与否的方法,既获得了知识和技能,又进入科学探索的情景中。这种主动探索的兴奋性,激发了学生的新欲望、培养了学生的创新精神。
3设计探究性实验,培养学生的创新能力
全日制义务教育《化学课程标准》明确指出:“科学探究是学生积极主动地获取化学知识、认识和解决化学问题的重要实践活动。它涉及提出问题、猜想与假设、制定计划、进行实验、收集证据、解释与结论、反思与评价、表达与交流等要素。学生通过亲身经历和体验科学探究活动,激发了化学学习的兴趣,增进对科学的情感,理解科学的本质,学习科学探究的方法,培养创新的能力。”按照皮亚杰的认识论观点,学生学习新知识的过程就是用原有知识和经验对新知识进行同化和顺应的过程,即认识主体对认识客体进行提取、加工、理解、重组、吸收内化的过程。这个过程主要是通过主体在中介(教师或伙伴)的帮助下,独立自主地作构建性的学习方能有效实现,这是课堂教学的核心。这就要求我们在化学教学中,不能把现成的方法和结论告诉学生,而要通过问题情境,引导学生自主地探索与构建。例如,在探究铁器生锈的条件时,先启发学生提出下列三个假设:
(1)铁器生锈是因为和空气接触,铁和空气中的氧气化合;
(2)铁器生锈是因为水分子的存在,水与铁发生了化学反应;
(3)铁器生锈是水、空气中的氧气对铁共同作用的结果。根据假设,再引导学生设计下列三个实验探究:
①在一支干燥的试管中,放一根洁净的铁钉,并用橡皮塞塞紧;
②在另一支试管中注入一定量刚煮沸过的水,往水中放入一根洁净的铁钉(铁钉浸没在水中),在水面上加一些植物油,塞上橡皮塞;
在进行教学改革的时候,充分考虑学生的理解接受能力,按照认知规律,将一些涉及过多仪器设备和较复杂操作步骤的实验进行合理分解。刚进入大学的学生的实验操作技能是非常薄弱的。有些操作要想熟练地掌握,需要一定的时间,所以课程内容的安排不可以过多,否则容易造成学得多,却都学不会的现象。例如在标准溶液的配制实验中,需要学生掌握电子天平的使用,并学会递减称量和直接称量两种称量方法。此外,还要求学生会用直接法和标定法配制标准溶液。这样一个实验,对于初进入大学的学生,在三个学时内是很难掌握的。仅仅对操作原理的理解就需要一个过程,教师更要花费较多时间讲授操作步骤。学生首先要熟悉所使用的仪器设备,才可能进入正确操作阶段,在达到正确操作后才能熟练规范化地操作,所以三个学时很少,往往是囫囵吞枣,无法达到教学目的。我们现在将该实验分成两部分:第一个课时掌握直接法配制标准溶液,熟练电子天平和相关玻璃仪器的操作;第二个课时再来学习标定法配制标准溶液。这样,学生真正领会这两种操作方法的原理和要领,掌握该实验所包括的容量瓶的使用、电子天平的使用等基本操作方法。
2.重视学生的安全素质培养,将安全教育融入每个基本实验中
安全,是实验教学顺利开展的首要条件,是对每一个实验者的基本要求。大学一年级,正是学生刚进入本科学习之时,是可塑性最强的阶段,有利于他们养成良好的实验习惯,树立科学的实验精神。学生在教学活动中需要接触到各种试剂、药品、机械和仪器设备,其中不乏易燃、易爆、有毒和有腐蚀性的试剂药品[2]。只有正确标准地执行操作步骤才能有效避免实验事故的发生,才有可能获得准确的实验结论。但是由于化学实验过程的不可预测性,因此,有些危险是无法预知的。这时,对于学生安全意识和安全保护的培训就显得尤为重要。必须把安全教育的内容列入基础操作技能培训中。为加强对学生的实验安全教育,北京大学已编写出版了《大学实验室安全基础》和《化学实验室安全知识教程》,并规定本科生不通过安全考试不能进入选课环节[4],将安全教育作为高等教育的重要内容之一。把安全教育纳入基础技能训练的内容,融入基础操作训练课程中,有较强的针对性和实践性,给学生留下深刻印象,重要的是使他们在进行本科学习的开始阶段就形成安全意识,有利于安全习惯的养成。这样的安全习惯可以使学生实验过程中自觉规范实验操作,形成自然而然的行为,而不是老师的强制性约束行为。例如,很多学生都知道酒精灯里的酒精不能超过其容积的2/3,也不能少于其容积的1/3,但是,很少有学生在使用前检查酒精灯内的酒精有多少,更不知道在使用过程中观察酒精的使用情况。虽然他们了解如何正确使用,却缺乏督促自己正确使用的意识。一些学生学习了几年之后,依然不知道实验室的电闸和消防栓在什么地方,更不知道在发生事故时,如何在第一时间作出正确的自救措施,这些都是缺乏安全意识的表现。教师在每次讲课时,都针对本次的实验操作特点,讲授安全教育,让学生明白规范操作和安全操作之间的关系,明白安全操作的重要性,让学生不仅有安全实验的意识,更学会在实验过程中如何避免伤害和一旦遇到伤害如何进行紧急处理。只有具备安全意识的学生才有资格进入实验室,才是合格的学生。
3.渗透绿色化学理念教学,构建绿色化学概念
将实验绿色化理念融入“以学生为本”理念中,在培养学生基础技能的同时,将绿色化学融合到教学过程中,贯穿每个实验教学,构建绿色化观念,使学生树立绿色化学思想。首先,在实验项目内容的选定上立足本地资源,实验原材料都是无毒或低毒的,尽量避免使用苯胺、硝基苯、苯等有毒致癌试剂,并让实验内容尽可能贴近生活,增强实验的趣味性。例如在水蒸气蒸馏实验中,实际改成冬青树叶提取冬青油或用橙子皮提取橙子精油等。这样既训练了基本操作,提高了学生的实验能力,而且潜移默化地培养了学生的环境保护意识,培养了学生的创新能力。另外,大力推行微型化实验,着重进行半微量或减量化实验改革,即在保证实验教学效果的前提下,用常量仪器减少试剂用量进行实验。例如学生做滴定操作练习实验中,将一直沿用的50mL滴定管、25mL移液管、250mL锥形瓶等玻璃器皿在实验原理、方法、操作与常量滴定分析相同的情况下,采用常规的小容量仪器,如10mL移液管、100mL锥形瓶、25mL滴定管。由于小量化实验所用仪器比传统仪器小,可减轻实验强度、缩短实验时间、大幅度减少废物排放量。
4.结语