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2蚌埠学院生物化学实验教学存在的问题
实践教学是实现教学目标最有效的方法,生物化学实验教学目前存在的主要问题有:(1)实验项目只是简单验证了理论知识(.2)部分实验内容与其他实验课程重复,同时又不完整,与其他课程没有密切的联系(.3)综合性、设计性实验相对较少(.4)实验内容更新速度相对较慢,没有赶上生物化学知识爆炸式增长的速度水平(.5)实验室、实验仪器没有充分整合,没有产生较高的利用效率(.6)专职实验老师缺口较大.
3我院生物化学实验教学改革及创新人才培养举措
2014年11月23日至28日,教育部专家对蚌埠学院进行了本科教学合格评估,我们以这次评估为切入口,改革现有的生物化学实验教学.根据蚌埠学院“地方性、应用型、工程化”的办学定位,对以前的实验教学体系进行多方位改革.根据我系目前所开设的制药工程、生物工程、食品科学与工程三个工学类本科专业的具体情况,在工学一级学科平台上构建完整的、贯通的实验课程教学体系.将这三个工学专业的生物化学实验课程进行整合、优化,具体分为《生物化学综合设计实验》、《生物化学专业实验》、《生物化学基础实验》三个不同层次,重新修订完成2014版生物化学实验大纲,组建综合实验室.
3.1构建生物化学实验课程新体系《生物化学基础实验》的内容具体涉及生命科学领域的一些主干课程如遗传学、细胞生物学、分子生物学、生物化学等课程的基础实验.在第三学期进行,为专业实验打下坚实基础《.生物化学专业实验》的内容分三个工学专业进行选做.食品科学与工程专业:课程包括生物化学无机和有机合成实验、生物化学分析测量实验、食品化学及分析实验、食品工艺学实验.生物工程专业:生物化学无机和有机合成实验、生物化学分析测量实验、分子遗传学实验、分子生物学实验等.制药工程专业:生物化学合成实验、生物化学分析测量实验、药物合成实验、药剂学实验、药理(毒理)实验等.该课程在第五学期开设《.生物化学综合设计实验》的内容以研究性和设计性实验为主,重点培养学生的创新科学思维和基本科研能力.该课程在第七学期开设.
3.2改进实验教学方法由于本课程以实验为主,要求每个学生动手进行实验操作.上课后,任课教师需向学生讲清楚课程的性质、任务、要求、课程安排和进度、平时考核内容、期末考试方法、实验守则及实验室安全制度等.实验前学生必须进行预习.实验2人1组,在规定的时间内,由学生独立完成,出现问题,教师要引导学生独立分析、解决,不得包办代替.学生应按实验目的和要求进行实验,每项实验结果须经教师检验,认可后方可离开实验室.任课教师要认真上好每一节课,实验前清点学生人数,实验中按要求做好学生实验情况及结果记录,实验后认真填写实验开出记录.每次实验结束后,学生应按照自己的实验结果独立写出实验报告.其中实验结果与分析、实验结论与讨论是每次报告的重点部分.
3.3完善实验考核手段加大对平时成绩考核的力度.本实验课程的考核标准明确,对预习、实验过程、实验报告进行综合评价,对在实验过程中肯于动脑、动手的学生给予充分肯定.采用平时考核(主要是操作技能),结合每次实验的实验报告评分,综合评定期末成绩,期末不另设独立的实验考试.期末总评成绩中平时考核占70%(出勤和实验操作各占50%),实验报告占30%.实验成绩分:优、良、中、及格、不及格五级.
3.4引入综合性和设计性实验由于学校按照教育部和安徽省教育厅的要求对生物化学理论课时进行压缩,生物化学实验的课时也相应减少,由原来的32学时改为现在的24学时,所以我们将综合性和设计性实验引入课堂,编写进生物化学实验大纲.结果显示,学生的学习兴趣和动手操作能力在有限的学时内得到最大的提升.
3.5应用PPT授课通过PPT授课,不仅节省了教师讲解的时间,同时也提高了学生学习积极性.通过一些经典的演示实验和模拟实验录像的观看,让学生了解实验的规范操作过程,养成良好的习惯.
3.6开放实验室生物化学实验在理论开课的学期向学生开放.实验老师根据实验大纲选定的实验项目准备实验材料、药品和仪器设备,学生提前一周向授课老师提出申请,经系实验室主任批准即可利用课余时间进入开放实验室自主实验.
3.7企业参与实验教学由于我系生物工程等工学专业学科多年来坚持产学研结合的办学思路,积淀下众多的合作伙伴,这些企业不仅与学校、与教师保持着良好的科研合作关系,也逐步树立起长远的眼光,重视人才培养,越来越多的企业更加主动地关心学生在校期间的教育,尤其是实验环节,并从多方面参与到生物化学实验教学当中.
3.7.1企业参与研究制定实验教学.每年学校都会组织一批相关企业与学生见面,企业掌握了学生的第一手材料后,学校会组织教师与企业的座谈,听取企业的反响,尤其对学生的知识结构、实践能力的评价,并将其作为修订实验教学大纲的重要参考.每次到企业实习时,带队的指导教师都要认真听取企业负责人、受聘的企业指导教师对学生实验能力培养的意见、建议,并带回学校,在学科教研活动中传达,从而用于指导本科实验教学.近几年来,我系根据企业的建议,优化调整了生物化学实验的部分实验内容.
3.7.2企业参与指导、考核和教材编写.生物工程等专业聘请的企业客座教授和兼职教师积极参与学生实验的整个过程,不仅对实验项目进行调整和建议,还积极参与实验指导书的编写工作,理论与实践相结合,对学生能力的培养大有裨益.
3.8重视实验教材建设和选用工作严格执行任课教师推荐教材版本、教研室集体讨论、分管教学主任审核的教材选用程序.要求优先选用省级以上获奖教材、新近出版的国家级规划教材、面向“21世纪课程教材”、教育部或教学指导委员会推荐教材,确保教材的质量.我们为本科生选用科学出版社2014年最新出版的由南京大学陈钧辉教授等主编的《生物化学实验(第五版)》教材.
2光化污染自动监测技术
开展大气光化学污染监测主要是开展臭氧以及对生成臭氧(光化烟雾)的主要前体物质和光化污染生成物的监测(NOx、NOy、CO、SO2、甲烷/非甲烷总烃、高沸点/低沸点臭氧前体物、有机气溶胶等),同时对太阳辐射强度以及城市的气象(风速、风向、温度、相对湿度等)、空气扩散条件等进行同步观测。本文根据自动监测技术的发展,对光化污染较为前沿的自动监测新技术进行介绍。
2.1O3、NOX、SO2和CO监测
O3是光化反应产生的最直接、最重要的污染物,常常作为光化烟雾污染强弱的指标,NOx=NO+NO2,NO2的存在是产生光化反应的必要条件,而SO2和CO是光化污染反应的重要前体物。以上4种参数监测技术从20世纪80年代开始发展至今,目前已非常成熟,本文就不再赘述。
2.2臭氧柱浓度的监测
柱浓度是指污染气体在空间上的垂直分布浓度,长期监测污染物的柱状浓度可以反映其在空间中的浓度变化趋势,对开展城市空气质量监测,研究区域空气污染分布以及污染通量传输具有重要作用。目前监测污染物柱状浓度主要使用的是被动DOAS监测技术,利用污染物的吸收光谱不同,采用光谱拟合技术得到污染气体的斜柱浓度,即污染气体沿光路的积分浓度,结合辐射传输模型计算出大气质量因子以及污染物的垂直柱浓度。
2.3总反应性氮氧化物NOy
总反应性氮氧化物NOy=NOx+NOz=NOx+NO3+2N2O5+HNO3+HNO4+HONO+PAN+MPAN+硝酸盐+烷基硝酸盐。对环境空气中总反应性氮氧化物NOy进行监测可以帮助了解大气中总反应性氮氧化物的组成特征以及形成光化学烟雾的机理。在监测方法上NOy与NOX相同,均为化学发光法,监测方法的区别在于:NOy的钼转化炉在样品气采样入口处,所有的含氮氧化物在采集入口处根据电磁阀的切换,一路通过钼转化炉全部转化为NO,参与化学发学反应得到NOy值,一路不通过钼转化炉直接参与化学发光反应得到NO值;而NOX的钼转化炉在仪器内部,样品气通过采样管进入仪器后,大部分非NO2的含氮氧化物已经挥发或反应成其它物质而不能被捕获。
2.4非甲烷总烃(NMHC)和挥发性有机物(VOCs)
(1)非甲烷总烃(NMHC)监测非甲烷总烃(NMHC)通常是指除甲烷以外的所有可挥发的碳氢化合物(其中主要是C2~C8),是形成光化学烟雾污染的重要前体物,长期观测NMHC,通过光化烟雾反应动力学模型和轨迹模式绘制EKMA曲线,如图1所示,以了解当地光化污染是受NHMC控制还是受NOX控制,以便做相应的污染防治工作。非甲烷总烃自动监测方法主要是采用气相色谱法,气相色谱的分离原理实质上是利用样品中各组分在色谱柱中的气相和固定相间的分配系数不同,当汽化后的试样被载气带入色谱柱中运行时,组分就在其中的两相间进行反复多次的分配(吸附-脱附-放出),由于固定相对各种组分的吸附能力不同(即保存作用不同),因此各组分在色谱柱中的运行速度就不同,经过一定的柱长后,便彼此分离,顺序离开色谱柱进入检测器,产生的离子流信号经放大后,在记录器上描绘出各组分的色谱峰。非甲烷总烃常常和甲烷一起检测,检测器一般采用氢火焰离子检测器(FID)。氢焰检测器(FID)是以氢气和空气燃烧的火焰作为能源,利用含碳氢化合物在火焰中燃烧产生离子,在外加的电场作用下,使离子形成离子流,根据离子流产生的电信号强度,检测被色谱柱分离出的组分。(2)挥发性有机物(VOCs)监测挥发性有机物(VOCs)是指沸点在50~260℃、室温下饱和蒸气压超过133.32Pa的易挥发性有机化合物。大多数VOCs化合物(如低碳数的烯烃、烷烃)具有大气化学反应活泼性,是形成光化学烟雾污染的重要前体物,VOCs日益成为表征城市大气污染的重要指标。VOCs自动监测方法主要也是采用气相色谱法,使用在线气相色谱分析仪,一般可以检测低沸点(C2~C5)项目:乙烷,乙烯,丙烷,丙烯,异丁烷,正丁烷,反式-2-丁烯,顺式-2-丁烯,1-丁烯,异戊烷,正戊烷,1,3-丁二烯,反式-2-戊烯,1-戊烯,异戊二烯。可检测高沸点(C6~C12)项目:苯,甲苯,乙苯,间、对二甲苯,邻二甲苯,1,3,5-三甲苯,1,2,4-三甲苯,1,2,3-三甲苯,2,2,4-三甲基戊烷,正己烷,正庚烷,2-甲基庚烷,辛烷等,检测器分别采用的是氢焰检测器(FID)和离子化检测器(PID)。光离子化检测器(PID)原理是使用紫外灯(UV)光源,将有机物“击碎”成可被检测器检测到的正负离子(离子化),所形成的分子碎片和电子由于分别带有正负电荷,从而在2个电极之间产生电流,根据电流信号的强度检测该组分的浓度。在被检测后,离子重新复合成原来的气体,因此PID检测器是一种非破坏性检测器。
2.5PAN/PPN在线监测
PAN(过氧乙酰硝酸酯)和PPN(过氧丙酰硝酸酯)是大气光化烟雾的特征污染物,对人体健康、植物及生态环境有极大的危害。PAN和PPN可以作为光化学反应的指示物,其浓度的获得对于正确估算光化学臭氧产生率十分重要。PAN/PPN在线气相色谱1992年开始研发,经过多次升级后于近几年从德国传入我国。其原理是样品气在低于室温的毛细管柱进行气相色谱分离后,由电子捕获器(ECD)检测。其动态的校准单元是基于NO校准气流的光化学合成PAN或PPN。
2.6OH•(羟基自由基)监测
OH•是大气中最重要的氧化剂,它控制了绝大多数大气痕量组分的氧化去除,尤其是在光化学烟雾的产生、城市大气中二次气溶胶的生成等过程中起着重要作用。虽然我国对城市大气中的常规气相污染物和颗粒物已有一些测量和研究,但对于城市大气污染产生的机制了解得并不十分清楚,而对城市大气OH•的系统测量基本上属于空白。对OH•的测量应用较广泛的技术是激光诱导荧光LIF法。LIF方法是基于OH•在308nm附近存在尖锐吸收光谱的物理特性,使用窄带激光器在此波段内照射含OH•的气体样品使得OH•产生共振荧光,在入射激光的正交方向上对307~311nm波段内荧光光子进行计数,结合标定实验导出的灵敏度,从而定量测定大气中OH•的浓度。
2.7PM10、PM2.5、PM1(颗粒物)监测
伴随光化烟雾还会有大量细粒子即二次细颗粒物(secondaryfineparticulatematters,SFPM)产生,如硫酸盐、硝酸盐、铵盐、黑炭(BC)以及有机碳(OC)等,因此对光化污染监测需对颗粒物PM10、PM2.5、PM1进行长期监测。颗粒物自动监测方法主要有β射线法、微量振荡天平法、光散射法以及β射线法联用光散射法等。β射线法、微量振荡天平法经过30多年的发展已经比较成熟,光散射法是近几年发展起来较新的技术。其原理如下:半导体激光源以高频率产生绿色激光照射样气室,其频率足够快,保证在样气中的颗粒物质量浓度在一定范围(0.1~1500μg/m3)内,不会错过穿过气室的任何颗粒物。如有颗粒物存在,激光照在上面会发生散射,在同一平面上与激光照射方向成90°角的检测器会收到被对面的反射镜聚焦的散射光,其强弱与颗粒物的直径大小有关系。光散射法单独使用不但可以测量颗粒物质量浓度,还可以测量不同粒径大小颗粒物(如直径从0.25~32μm)的数量浓度。光散射法也可以和β射线法联用,可以使颗粒物监测仪在短时间内的分辨率、准确度和精确度有很大提高。
2.8太阳辐射观测
光化烟雾反应与太阳辐射直接相关,一般太阳辐射越强,大气光化反应就越厉害,臭氧浓度会更高,因此对太阳辐射进行长期观测是很有必要的。目前测量太阳辐射光谱特性的仪器是太阳辐射计,它可用于同时测量不同波长的太阳直接辐射、天空散射辐射、地面反射辐射或太阳总辐射等辐射量,可以计算出大气中水气、臭氧以及氮氧化物等污染气体分子在整个大气层中的总含量,反演出气溶胶粒子谱和光学特性等参数。
2.9大气稳定度
大气稳定度是指叠加在大气背景场上的扰动能否随时间增强的量度。大气稳定度是影响污染物在大气中扩散的极重要因素。当大气层不稳定,热力湍流发展旺盛,对流强烈,污染物易扩散,但是全层不稳定时,湍流受到抑制,污染物不易扩散稀释,特别当逆温层出现时,通常风力弱或无风,低空像蒙上一个“盖子”,使烟尘聚集地表,造成严重污染。目前使用普遍的大气稳定度自动仪主要是基于β射线测量方法的24h自动采样和PM10颗粒物质量浓度在线监测仪器。同时,仪器在设定的每个采样分析周期中,通过盖革计数器测量所收集颗粒物样品中氡元素之放射性大小,获得大气稳定度值(与样品中氡元素之放射性大小正相关)及相关参数。
2.10气象综合观测
有利于光化反应的的气象条件除了太阳辐射强、大气稳定外,还有低湿度、低风速和高压,因此气象综合观测是必不可少的。气象监测参数包括风向、风速、温度、湿度、压力、雨量等。比较常用的机械式的气象传感器使用时间长活动部位会有结垢和腐蚀等问题,影响数据准确性,且故障率比较高。目前有一种采用超声风新技术的一体式气象仪,其风向、风速使用超声风原理,雨量传感器使用雨鼓声学振动压力感应式或多普勒方式,压力、温度和湿度传感器集成在内部(电容传感器),这类一体式传感器集成化好、维护量极低、数据较为准确和稳定。超声风工作原理:风传感器有3个等间距的超声波变换器位于同一水平面上,它们组成一个变换器阵列。通过测量超声波从1个变换器传播到另外2个变换器所用的时间来确定风速和风向。风传感器测量沿变换器阵列所形成的3条路径的传送时间(双向),此传送时间取决于沿超声波路径的风速。如果风速为零,则正向和反向传送时间相同。当风向与声音路径的方向相同时,上风向传送时间将变长,而下风向传送时间将变短。雨鼓声学振动压力感应式的原理是:其传感器上部为不锈钢鼓面,内部为空腔,空腔内部设置了高精确性的微震动传感器。在监测雨量的时候,可以将每个微弱的雨滴到鼓面的震动转变为电信号,通过仪器内部计算模块进行准确计算得出实时降雨强度。多普勒方式测雨量是根据雷达气象学原理,降水强度与降水粒子的反射因子有关,也与降水粒子的含水量有关,而反射因子与回波强度有关,回波强度与基本反射率和回波厚度有关,因此多普勒方式依据降水粒子的基本反射率、回波厚度和降水含量来定量估算降水强度。
2.11遥感监测
遥感监测技术也是这几年迅速发展起来的新技术,它是以卫星、飞机、地面基站等方式,将工作平台从地面上升到高空,因此可以得到大面积的动态信息,具有整体性和宏观性的特点,被用来弥补地面环境监测的不足。遥感监测技术主要是通过物体对大气中各种频率电磁波的辐射或反射,不与物体进行直接接触,远距离辨识及测量目标对象的一种监测技术。大气环境遥感主要监测对象是大气中的O3、C02、S02、CH4等与大气环境质量和全球环境变化密切相关的大气可变组分以及气溶胶、有害气体、沙尘暴等大气杂质。在对臭氧遥感监测中,使用较广泛的传感器有TOVS、TOMS等。其中,TOVS探测器选用9.6!m作为探测通道,通过测量地面发射的电磁辐射在臭氧9.6!m吸收带处被大气中臭氧吸收的强度来探测大气中臭氧的含量。TOMS是通过测量后向太阳紫外辐射中的4个光谱通道的辐射值(其波长分别为312、317、331和339nm),其中臭氧的最强吸收(312nm)辐射和最弱吸收(331nm)辐射的比值就可以反演出大气中臭氧的总量。
2.12其它监测
除以上监测项目外,可以根据当地实际情况,对气溶胶化学组分进行监测,如在线测量可溶性阴阳离子浓度,有助于对细颗粒物的成分进行来源解析。另外还可以对OC/EC(有机碳/元素碳)进行监测(热化学法),其中EC直接来源于化石燃料的不完全燃烧,是一次人为大气污染的很好的指标。OC则包括污染源直接排放的一次有机碳POC和碳氢化合物通过光化学反应等途径生成的二次有机碳SOC,常常用OC/EC的值来判断二次污染程度,因此准确测量OC、EC的值,对于追溯大气气溶胶污染来源及气溶胶的形成与变化过程有很重要的意义。
在竞争激烈的学生市场上,大部分技师学院考虑到招生需要,降低对难度较高专业的要求,最终体现在学生化学基础水平上,形成了技师学院生源质量参差不齐的现状。对教育教学带来了一定的难度,导致学生学习吃力,积极性降低的现象。造成恶性循环
1.2教材内容存在问题
在对技师学院现用的化学教材进行详细的研究调查后,不难发现其中存在实用性较差的问题,而且课本教材内容更新速度缓慢,内容过于陈旧,不利于学生接触学习最新的化学知识,与世界接轨。教材过分依赖本科教材,没有做到实事求是,过多的理论知识并不适用于职业教育,而自编教材也缺乏新意,难以体现化学科学的实用性、趣味性。这些都无法实现技师学院化学教育的教学目的和人才培养标准,阻碍了化学教育的完善和发展。
1.3教学模式禁锢陈旧
化学作为一门趣味性很强的实验性学科,很多教育工作者忽略了这一本质。继续沿用原有传统的教学模式,照本宣科,课堂教学教师一直在讲,学生被动的记忆,这也成为技师学院化学教育课堂的通病。单一的教学方式,不仅违背了化学科学的精神,也严重影响到了学生想学习化学的兴趣。部分学校教学严格遵循教学大纲,知识过分局限在课本,未能给学生带来更好的引导,导致学生的综合能力难以得到提升。
1.4实验课程严重弱化
众所周知,实验是化学教学的非常重要的一部分,然而在实际调查中,我们发现有相当部分的技师学院化学课堂依然主要依靠黑板板书。也有部分的化学课堂实行课堂演示的方法,很显然,这种方法只能在三尺讲台上进行,不能充分考虑到全体学生的感受,教室后排的学生基本难以参与并准确观察到实验现象。在实验教学中,大部分学生做实验都是在教师课堂讲解演示之后进行的,这样达不到锻炼学生能力的目的,难以激发学生的自主思考和创新,这也失去了实验课程教学的意义。
1.5教学设备封闭落后
在技师学院化学教学中,不完善的实验室管理制度和学生使用原则,使得实验室教师以及相关工作人员不愿意开放实验设备,造成学生有积极性而得不到满足。还有学校资金问题等原因导致教学设备的落后,也限制了学生参与实验教学的积极性。
2技师学院化学教学创新举措与思考
2.1因材施教,采取分层教学
针对技师学院生源参差不齐的现状,可以采取分层教学的方法。以基础知识为基本,立足社会职业需要的技师学院化学教育,要兼顾基本的知识储备和化学科学的实用性。采取分层教学可以真正的做到因材施教,教师通过对学生进行专业知识调研,根据学生的知识储备梯度分班,这既可以对功底较差的学生进行基础知识强化教学,分散教学目标,逐渐培养学生学习化学知识的自信,对基础较好的学生可采取另一种教学方案。此外,在学科考核评价体系上,也要考虑更多的因素,实现评价的公平最大化,这样学生学习化学的积极性会大大的提高。
2.2大胆改进教材,强化职业定位
纵观国内技师学院化学教材,大部分教材设计收受到传统编排模式的影响,一直停留在重学术理论知识而轻实用性应用的阶段上。这和技师学院教学人才培养规划相违背,所以教材改进亟待进行,在教育教学突出鲜明的职业定位。教育教材编订这应当充分结合当下技师学院化学教学的实际情况,到企业中去,了解化学科学的实际需要,以及最新的行业资讯。在教材编排上要摆脱传统模式的禁锢,突出职业定位和特点重视实践应用,突出化学科学的实用性、趣味性。
2.3优化实验体系,创新实验内容
实验教学体系的完善影响着化学教学质量的持久性,实验内容更是化学教学质量的关键。在实验教学中可以进行多层次的教学方式,基础实验、提升型实验、创新型实验相互配合针对不同需求的学生。同时实验内容也应该减少验证性实验,强化探究性实验,这为技师学院化学教学带来了更好的开放性,有利于学生形成良好的科学态度,培养适应市场需要的高技能创新型人才。
2.4转换教学方式,重视实践教育
既然化学以实验为基础,职业教育也已培养实用型技术人才,那么,传统的教学方式已经不能适应新型的人才培养目标。如此,新的教学模式应该充分贴合培养目标,注重新思维能力的培养和创新思维的指导,结合当下多媒体资源,采用丰富多样的教学方法,鼓励学生的自主性。同时也要加强实验教学设备的投入,为新型的教学模式提供良好的硬件保障。
二、“微观———化学方程式”教学
借助多媒体从微观层面进行化学方程式教学,呈现出化学反应的本质,即旧键的断裂与新键的生成.让学生更深层次观察到化学物质的构成与本质,感受化学反应的神奇.例如,在可逆反应的教学中,教师可以借助flas进行演示,让学生观察到正反应和逆反应同时进行的微观状态,让学生形成一定的化学平衡概念.这种动态化的演示对学生而言具有强烈的听觉和视觉冲击,能有效调动学生的思考能力和想象能力,进而达到提升学习质量和效率的目的.又如,在电离平衡、水解平衡和沉淀溶解平衡中,从微观层面进行分析能挖掘出化学方程式更多隐藏的知识,让学生更容易理解和掌握这些化学知识点.
三、“质量守恒———化学方程式”教学
所谓质量守恒,就是指在化学反应过程中,参与反应的所有物质的质量总和跟反应后生成物质的质量总和是相等的,而且各个元素的种类以及原子总数都没有发生变化.借助质量守恒定律进行化学方程式的教学,对于学生来说极具指导意义.因此在教学中教师要有计划性引导学生逐渐掌握这些知识.
四、“巩固———化学方程式”教学
学生学习化学方程式有关知识后,教师还要进行一个环节的教学———巩固教学.教师可以布置相应的作业或是实践活动,让学生能够将化学方程式的配平技巧、反应原理等都能知识都应用进去,达到巩固强化知识的目的.在宏观上,教师可以指导学生书写某一类化学方程式的通式,巩固学生对知识的掌握;微观上,教师可以借助叙述问题的方式将知识的形成过程灌输给学生,让学生掌握解决问题的正确方式以及思考问题的正确逻.
作为小学生在校时间呆得最长的地方——教室,无疑又是所有校园文化环境中最为重要的组成部分,小学生的学习、生活都离不开群体,离不开学校环境,也离不开教室环境,从某种意义上说,与教室环境关系更为密切。教室文化,是小学校园中独特的风景,是时尚、社会心态和时代精神的体现和反映,是小学生文明的窗口。因此,笔者认为教室文化对小学生心理素质的影响尤为重要。
小学阶段正是学生心理断乳期和自我意识萌发阶段,小学生正处于生理和心理快速发育和发展的时期,可能会产生各种心理问题。在此阶段,外界的引导和影响对其心理素质的形成来说具有十分重要的作用。教室作为学生最主要的学习场所,其文化环境是以学生为主体创造出来的,又反过来决定和影响学生的成长。
1. 教室文化有助于小学生道德情操的陶冶
第一,提高审美水平。 教室文化体现的是教室这>:请记住我站域名/
第二,培养创造力和创新意识。小学生是一群朝气蓬勃、充满活力的群体。教室作为一群生龙活虎的小学生的聚集地,必然呈现出一派活跃、生动、朝气蓬勃、充满活力的氛围。围绕教室文化建设,学生课余生活色彩斑斓,文体活动和各项知识竞赛丰富多彩。诸如教室联谊制度的建立,“教室杯”各类球赛,文娱比赛,知识竞赛,科技成果展等等,使学生精神饱满,热情洋溢,处处显示青春气息。生动活泼的氛围使学生不墨守成规,勇于创新,激励小学生奋发进取,有助于培养小学生的创新精神和创造热情。
第三,激励学生奋发进取。学生是以学习为主的人,教室文化在发挥以上功能的同时,也发挥着熏陶、感染和鞭策学生求学上进的作用。笔者在调查问卷中设计了这样一道题,“看到教室里张贴的‘比比谁最棒’的公示栏,你得到的星星最少,你会怎么办?”,有67.14%的学生选择“努力表现,认真学习,争取得到更多星星”,这表明教室文化有助于培养小学生追求学问、争取进步的意识。
2. 教室文化有助于小学生协作、竞争意识的培养
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。:
学习的成功是智力因素和非智力因素共同作用的结果。智力因素包括智力、知识和能力,属于心理结构系统。非智力因素包括动机、兴趣、情感、意志和性格,属于心理动力系统。知识技能的学习是一个非常复杂的过程,要提高学习成效,不仅需要学生智力因素的积极参与,还需要学生有正确的动机、浓厚的兴趣、热烈的情感、坚强的意志和独立自主性格,这样培养起来才能大有前途。所以,初中化学教育要注重对非智力因素的培养。
非智力因素在学习上具有动力、定向、引导、维持和强化等相互作用。如兴趣能直接转化为一个人的动力,进而产生积极性以满足学习上求知欲望。学生爱不爱学习化学,能不能学好化学,在学习态度上能不能专心致志,一丝不苟,一定程度上与动机、兴趣、情感、意志和性格诸因素密切相关。
化学学习动机是指在某种需要的基础上指向化学的一种学习意向。它对化学学习具有激活、指向及强化功能,直接影响着学生的化学学习的态度、策略和成绩。因此,在化学教学中应重视激发与维持学生的化学学习动机,以调动学生积极、主动、自觉的学习热情,实现学生主动全面地发展。例如课堂上我们可以故意错误引发认知冲突,一个“差错”带给学生的撞击远远超过教师空白的说教。如老师先是不动声色、一本正经地把学生中很容易犯的一种错误解法当作正确解法在黑板上给出。教师装着要继续往下讲课,直到有学生提出质疑。我们在教学预设时考虑学生可能会出现的错误并进行分析,并找到解决与处理的方法,在教学中有意呈现出来再由学生纠正错误,这样学生学习化学的动机更强,知识点留给他们的印象更深。
用非智力因素促进智力的发展对于刚接触到化学知识的学生来说,他们有强烈的好奇心和学习欲望,通过各种有效途径,激发兴趣和调动学生积极性,是培养学生非智力因素的关键。在教学中首先上好四个起始课:绪言课、第一堂知识课、第一堂作业评讲课和第一堂学生实验课。教师应根据学生心理特征和四个不同类型课的特点,采用灵活的教学方法,培养学生正确的动机和浓厚的兴趣。几年的教学实践证明,这样做使学生产生了强烈的学习劲头,教学上获得了很大成功。解决了“学习化学有没有用?化学课好学不好学?怎样才能学好化学?上实验时老师能不能让我们试一试?”等心理先兆,是学生今后搞好学习的潜在巨大推动力。这种动力的稳定对知识要求会越来越多,必将坚定学生的信心,促进智力的发展。其次开展第二课堂,建立外活动小组,定期或不定期的组织学生开展一些趣味活动。如举行“一些简单化学发展史”专题讲座,开展一些与书本知识有关的实验游戏“水中花园” 、 “煽风点火” 、“魔棒点灯”等;另外在化学课堂上,教师要以富有情感、生动形象的语言,点燃学生兴趣的火花,激起学生的学习热情,让学生感到教学内容生动有趣。例如用文学来赞美化学式:因为有了你,以字母和数字的神奇组合,为化学世界打开了一扇窗,铺通了一条路,架起了一座桥,让一切都变得,那么简单、明了,美哉!化学式!这样,极大地激发了学生的兴趣,扩大了学生的眼界,丰富了学生的知识面。
学生的智力和才干,在一定程度上能反映出老师的能力和知识水平,因为教师的榜样作用能影响学生的学习行为习惯等。教师只有有了雄厚的知识基础,才能唤起学生强烈的求知欲,从而发掘学生的聪明才智。作为一名化学教师,应具有广泛的基础知识,不仅掌握本学科的发展史,还应懂得一些边缘学科的知识,这是素质教育的要求,也是改革的发展方向。如初中化学中有很多知识点需要物理和生物学科的理论来加以解释,比如:在化学学科中装置的气密性检查就与物理学中的压强有关,二氧化碳与氧气的相互转化与生物中的碳氧循环有关。如果教师的知识贫乏,讲课乏味,不能吸引学生,教学任务就很难完成。所以教师的知识面宽窄和能力强弱使得教学效果显著不同。
一位具有渊博知识的教师,教学时能融会贯通、旁征博引,对学生的心理活动将产生很大的影响,甚至使学生终生受益。在教学活动中,为了引起学生兴趣、吸引学生的注意力,在讲《能源的综合利用》一节时,我给学生讲了我国的石油工业的过去、现在发展概况以及今后美好的前景和可能出现的战略危机,让学生懂得节约能源和防止污染的重要性。在讲到纯碱na2c03时,我及时向学生介绍我国著名化学家侯德榜,发明制碱新技术“候氏制碱法”,打破了西方国家对我国的技术封锁,并把制碱技术向前推进了一步。这样增强了学生的爱国热情和荣誉感,达到既教书又育人的目的。
一个教师单纯地传授知识,不去挖掘知识中的智力因素,不仅使学生的智力受到限制,而且非智力因素也得不到培养。怎样挖掘知识中的智力因素呢?首先要明确知识中的智力因素在哪里,一般说来,智力因素隐蔽在知识的继承、传递和知识“再生”之中;其次要考虑学生的可接受性问题。实践证明,挖掘的智力因素能被学生接受,非智力因素才能保持相对稳定。如在讲h2s04时,我就提出质疑: = 1 \* gb2⑴稀硫酸和铜在加热时反应不反应?(不反应)(2)放出什么气体?(水蒸气)(3)此气体遇白色硫酸铜粉末有何现象?(生成蓝色晶体)(4)随着加热进行,稀硫酸变浓,这时和铜是否反应?(反应)这一连串的问题,使学生的心理活动进入了高度集中的境界,把学生引入到积极求知的欲望之中。当学生众说不一时,我就用预先准备的实验让学生自己做,用实验去说明。因为化学学科离开了物质性、客观性和实践性,学生的兴趣、情感、意志、性格诸多非智力因素就得不到发展。这样让学生亲自动手,在实践中不仅发展了智力(观察能力、思维能力)、培养了能力(实验操作能力)、而且更主要的是培养了学生毅力和独立思考的品质,并且在非智力因素形成的基础上探索知识。
首先、通过老师实验的演示和引导,激发学生探究心理。通过老师实验的误区设置,引发学生的理性思考,激发学习兴趣。在此,要提高学生的实验操作能力,必须提高学生的对实验的注意力和观察力,而对于可能性的实验,设置实验误区却是更能够引导学生的思考、促发学生的探究心理、加强学生对实验的感悟,避免学生
自己实验不必要的麻烦。例如 “一定质量分数的溶液的配制”这一实验中,可由数个学生通过课前预习掌握一定的实验技巧后,先在全班学生面前展示溶液配制过程,操作过程中动作适当放慢,这期间必然会出现错误的实验操作,由其他学生仔细观察实验过程,指出实验中错误操作,并根据实验原理推断错误操作造成所配溶液浓度如何变化。最后由学生吸取演示学生的教训动手改进实验操作配制溶液。通过错误教学,从而达到深刻领会实验要点的目的。
其次、通过化学实验的模拟,诱发学生解读生活、创造生活的好奇心。
随着新课程改革的不断深入,“回归生活”,“贴近生活”的教学越来越显得重要。生活是课堂的外延,寻找生活与化学的契合点,通过化学实验拓展学生的生活体验,促使学生关注生活、了解生活并创造生活,这是新课改对化学教学的又一指导原则。例如:炒菜时加碘食盐要最晚放,是为了防止其中的碘的挥发;瓶胆水垢的去除也是碳酸钙与醋酸的复分解反应等;
总之,“三军可夺帅也,匹夫不可夺志也”;“知之者不如好之者,好之者不如乐之者”。 在教学和实验中,关注意志、兴趣、情感等非智力因素的开发和培养,不但对造就人才有利,而且能够在化学教学中使更多的学生掌握知识和技能,并能掌握终身学习的本领。
物理化学实验大多实验步骤较多,仪器操作比较繁琐或者数据处理过程比较复杂,学生没有预习的结果就是实验操作及数据处理过程中不断出错,甚至损坏仪器,造成时间精力的浪费和实验室财产的损失[5]。因此我们在上实验课之前要求学生认真预习实验并写好实验报告,在上课之前要上交预习报告,教师要批阅预习报告,掌握学生对本实验的了解程度。在讲解实验内容过程中还要对学生进行提问,以便发现学生是否只是敷衍了事,照抄书本上的实验内容。预习报告也将作为实验成绩的一部分,以这种方式敦促学生做好实验预习,这样学生便可以顺利地完成实验和更好地理解实验内容、提高实践能力。
2实验药品选择不必拘泥于教材
在全国提倡绿色环保的大环境下,我们对实验药品的选择也应尽量是无毒或是低毒的。现各高校使用的物理化学教材多种多样,但都包括经典的实验项目,且实验药品也基本相同。比如燃烧热的测定,几乎所有的教材都是使用萘作为测定对象,萘容易挥发和升华,吸入萘蒸气后,可引起头痛、乏力、恶心呕吐,皮肤接触后可引起皮炎。严重者会导致溶血性贫血及肝、肾损害及白内障、视神经炎和视网膜病变等[6]。从绿色环保和对学生安全的角度考虑可采用蔗糖或葡萄糖等代替萘,同样能达到实验目的。再比如最大气泡法测定表面张力的实验,我校原来采用教材上的实验药品正丁醇,但学生普遍反应此药品气味大,长时间实验感觉眼睛不舒服,因此现改为用乙醇做实验,尽管乙醇也稍有气味但无毒,学生使用安全且环保,并且学生对该药品熟悉、接触多,还会增加学生对实验的积极性,取得更好的实验效果。
3全面考核学生的实验教学成绩
以往传统的物理化学实验成绩的评定,是学生做完实验后,将实验记录下来的有关实验数据,利用课后时间将实验报告完成,老师根据学生实验报告的好坏评定出实验成绩,这样不能全面真实反映学生实验水平,往往会造成有些同学实验时认真,动手能力强,但由于实验报告写得不好而成绩不高;有些同学做实验时敷衍了事甚至不动手,课后抄袭或综合他人数据报告写的好而得高分,出现“高分低能”、“低能高分”现象,这种随意性和偶然性,势必影响到实验总成绩[7]。因此对学生实验成绩应全面考核,实验成绩的评定可包括预习报告、操作能力、现象及数据记录、实验报告等几方面内容,每一项指标均在实验总成绩中占有比例,实验教师根据学生在各个方面的表现给出成绩,避免上述状况的出现,做到对学生的成绩评定公平合理。
2.加强化学实验学习和现实生活的联系
任何学科领域都能在现实生活中找到原型,高中化学实验涉及的教学内容也不例外,脱离现实的化学实验课程,无疑会因其抽象性增大学生的理解难度。综合看来,新教材内容更注重对学生自身经验的强调,将其中化学知识内容设计得更贴近现实生活,并充分反映化学学科的思想。具体实践中,应当在备课及上课时从学生实际入手,结合学生所说的身边实际案例,将其设计进实验教学中,进而由教师引领他们进入到自己熟知的情景中,实现对化学知识的探究性学习。在寓教于乐的氛围下,促成高中学生有效实验。如学习“酸的性质”时,可结合生活中的实际案例,提出问题:“同学们都知道用醋可以除茶壶里的水垢,这其中包含着什么样的化学原理,怎样通过实验证明呢?”从而激发学生的探究欲望。还可结合生活实际,让学生自行设计实验,如学习“酯和油脂”时,可指导学生讨论探究“餐具上附着的油脂的最佳清洗方案”,让他们分组设计实验步骤,分别用冷水、热水、在冷水中加几滴洗涤剂、在热水中加几滴洗洁剂四种方案,清洗餐盘上的油脂,观察哪种方案清洗效果最好,所用时间最短,并对其中所含化学知识进行思考分析。结合生活中的例子,通过学生自主设计实验,使学生在操作过程中掌握实验方案的内容、实验设计方法、技巧等,提高学生的实验探究能力。
3.加强案例教学的运用
在新时期教学方式方面,案例教学法结合学科知识特点,促进学生有组织、有目的性地学习,进而积极锻炼学生的学习、研究能力,注重学生智力开发,作为一种启发式教学方法,其很适合现代学生综合素质的培养。通过利用案例教学的实践性和重现性,能在化学实验教学中发挥其辅助功能。如在“测定溶液pH值”的实验中,教师可为学生提供实验操作的反例:为测定某种溶液的pH值,某位同学设计了实验方案:①用干燥、洁净的玻璃棒蘸取待测液体,将其滴在润湿的pH试纸上,对比标准比色卡,确定溶液的pH值;②将试纸放入待测液体中,对比标准比色卡,得出pH值。让学生对该例子中的实验方案进行分析,探讨实验能否成功。通过对“测定溶液pH值”的实验进行分析可知,在实验操作过程中,不能使用润湿的试纸,也不能直接将溶液放入待测液体中,因此以上两个方案都是错误的。通过举出反例的方法,学生在讨论分析案例中错误之处时,更进一步了解实验设计方法,从而更好地培养学生的实验能力。另外,在运用案例教学的过程中,应注意案例的趣味性、实效性和典型性等,更应从教学定位角度开展教学。
4.开展拓展性实验
当前高中化学实验教学一般涉及很多演示实验,目前,在高中化学此类实验教学中,往往注重通过学生观察的方式学习了解化学知识,一般辅助以教师的讲解,在此基础上总结观察到的现象、结论,这种模式下先让学生始终处于被动地位,久而久之,会磨灭其对化学实验教学的兴趣,使其缺乏对实验的热情和探究欲望,这对于学生的化学实验素质培养是极其不利的。因此,教学过程中,应对此类实验进行改进,开展拓展性实验,加之融入创造方面的内容,扩大学生思考空间。实施拓展性实验教学,可以通过改变演示实验的目的、要求、材料、控制条件及处理方法、仪器、实验步骤及过程、实验场景等进行,从而创新实验教学,培养学生的实验设计和创新能力。如在学习“验证浓硫酸的脱水性”实验中,教师为学生展示需要的实验仪器,并对仪器在本实验中的作用进行解说后,引导学生分析讨论实验仪器的技术要求,待学生了解相关知识后,要求他们对替换装置或对装置进行改装,让学生利用不同实验仪器达到原实验的目的,训练学生的化学实验素养和创新思维素质。如可以从生活中取材,利用细长带有盖子的玻璃饮料瓶代替烧杯,用铁丝代替环形玻璃搅拌棒等。综合来看,虽说演示探究实验较耗时,却可以加深学生对化学知识及实验现象的理解,一定程度上减少后续的反复巩固用时,有利于学生掌握学科知识的主干,并使高中学生的知识结构和能力得到有效拓展。
因此,作为教师,要培养创新人才,必须树立创新的观念,立足于开发学生的实验潜能,点燃学生创新的火花,保护并尊重学生的主体发展和创新精神,改变“一言堂”、“满堂灌”的弊病,形成以学生为中心的生动活泼的学习局面,让学生由教的对象变为学的主体、创新的主力,这样容易激发学生的创新激情。
二、激发学生实验兴趣
美国哈佛大学校长在世界大学校长论坛讲过:“如果没有好奇心和纯粹的求知欲为动力,就不可能产生那些对社会和人类具有巨大价值的发明创造”。创新意识是指在好奇心和强烈的求知欲驱动下一种愿意发现问题、积极去探索的心理取向,是创新的动力源泉。兴趣是最好的老师,是推动学生探索知识的动力。在化学实验中,激发学生实验兴趣,有助于唤醒学生的创新意识。教师要善于利用化学实验中的发光、变色、沉淀、产生气体和状态的改变等有趣的实验现象去诱发学生的好奇心和探究欲望,使学生感觉到化学是一门充满神奇、魔幻的学科,进而激励他们去求知、去探索、去创新。
随着化学学习的发展,学生对化学的兴趣不再满足于观察演示实验,他们迫切希望自己动手做一做,自己去探索化学知识。教师应抓住时机及时满足学生的心理需要,开设学生实验,把化学变化显现出来,实验的成功会进一步激发他们的求知欲。学生还可以根据自己已经掌握的化学知识和实验技能,通过化学实验探讨新知识、解决新问题,使学生兴趣上升到更高层次。
另外,在化学教学中,利用实验激发学生的兴趣,还要进行实验教学改革。在条件许可的情况下,我们也可以对教材中安排的实验进行扩展和深化,利用计算机多媒体电化教学设备,可把一些在教室做不了的实验和不适合做的实验制成教学软件,在课堂上反映,也能取得非常好的教学效果。例如,在讲氧气的物理性质时,氧气在101千帕时,温度降到-183℃时,得到的液氧是一种淡蓝色的液体,实际上学生根本没有看到过液氧。在教学中可以制作电脑多媒体把液氧展示给学生,并将一朵鲜花放到液氧中,过一会儿把它取出,发现鲜花颜色没有发生变化,而花瓣却像玻璃一样脆,这不仅能引起学生极大的兴趣,而且将更进一步激发他们的强烈求知欲,培养学生的创新思维。
三、活跃学生的实验思维
1.尊重学生的个性
从心理学角度来看,尊重是人的基本需要之一。学生得到了尊重,才能自由自主地思考、探究,这才可能有创新和超越。首先,教师必须发挥民主,在课堂上允许学生发表不同的见解,充分发挥学生在学习中的主体作用,尊重学生的人格,使学生获得心理安全感。其次,教师还必须建立开放的教育环境,要在时间和空间上开放,给学生自由探索的时间。
2.改进实验装置和实验方法
传统的教学方法不仅造就了大批缺乏创新意识的学生,也使教师惰于创造。因此,笔者在教学中从自我做起,潜心挖掘教材,对教材中实验存在的缺憾大胆改进。如白磷燃烧前后质量的测定实验,白磷属于剧,取用时不太方便,有时将白磷置于锥形瓶内,还未称量好整个装置的质量,白磷就自燃了。因此,笔者这样改进:取一小粒火柴头(将火柴折断后得到)置于试管内,用橡皮塞塞紧,并用试管夹夹住,一同置于天平上称量,然后加热试管,让火柴头燃烧完再称量,可以观察到天平仍平衡,同时还清晰看到试管内生成的白烟且白烟不断下沉,进一步说明五氧化二磷密度比空气大。通过实验改进,不仅激发了学生探求科学知识的兴趣,而且在潜移默化中启迪了学生的智慧,活化了学生的创新思维。
3.增加探究性实验
教育教学实验表明:任何创新都源于问题。因此,根据教学内容及时提出问题,让学生带着问题去学习,再适当增加探究性实验,使其在不断的探索性学习中逐步培养创新意识。传统的化学实验教学常常是教师预先安排,学生只好依葫芦画瓢地被动实验,这样,学生就失去了对实验的“神秘感”和探索欲望,缺乏灵活性和创造性。如果教师选取具有灵活性的问题,积极创设情境,鼓励学生发散思维,进行多方位、多角度观察、思考、探索、想象,再引导学生精心收敛思维,这样不仅能培养学生的基本操作技能,而且能训练学生思维的流畅性、变通性和独立性,从而激活创造思维,更好地激发学生的求知欲,调动学生探索研究的积极性,变实验知识为实践能力。例如,讲钢铁制品锈蚀的条件就可以采用实验探究的形式进行教学。把学生分成几组,观察生锈的铁钉,让同学们讨论后猜想铁钉为什么会生锈?生锈的条件是什么?发生了什么样的变化?根据讨论进行实验设计,每天观察铁钉生锈情况,观察十天,并认真做好记录。通过对钢铁制品锈蚀的条件的探究,看同学们得出什么结论?对如何防止钢铁制品锈蚀有什么建议?
4.重视实验观察
教学中,教师应该让学生知道,观察事物是科学方法中提取大量事实的第一步,也是我们要进行任何创造和超越的第一步。我们所需要的不仅仅是大家观察到的结果,更重要的是观察这个活动本身。教师对每一次演示实验都应制定相应的程序和方法,特别是依据学生的基础,预见到学生原有知识、经验的缺陷,精心策划富有启发性的引导措施,变简单的实验“观看”过程为实验“观察”过程,以培养学生的观察能力,打好创新的基础。例如,镁带燃烧的实验目的是让学生认识化学变化是“有新物质生成”这一本质特征,所以,教师在实验过程中应有意识地引导学生重点观察反应前镁条的颜色、状态及反应后生成物的颜色、状态等,从而得出生成物是一种不同于原物质的新物质,该变化属于化学变化的正确结论。而不是仅仅停留在“观看”镁带燃烧时发出耀眼的白光这一明显但粗浅的实验现象上。在此基础上引导学生讨论观察的方法和应注意的问题,可以提示看到不同现象是由不同的原因引起的。但是具体是哪些原因,应该由学生通过多次的实验得出一定的结论,而不是教师在黑板上把各种条件罗列出,再提供给学生实验,那样做不利于学生形成创新思维。
总之,在中学化学实验教学中,教师要组织形式多样的学习活动,营造宽松的学习气氛,给学生充分的时间和空间去说、去练、去做,让化学实验课堂成为学生大胆实践、不断创新的舞台。化学实验的创新永无止境,只要教育教学工作者勤于探索、勇于开拓,坚持理论与实践相结合,就能使新课程条件下的化学实验教学更好地满足学生创新思维发展的需求。
参考文献:
[1]教育部.化学课程标准(实验稿)[S].北京:北京师范大学出版社,2001.
[2]中国教育学会化学教学专业委员会.化学教学中创新教育的研究[M].北京:人民教育出版社,2002.
[3]郅庭瑾.教会学生思维[M].北京:教育科学出版社,2004.
Abstract:Theobjectiveofnewcurriculumistocultivatestudents’innovativespiritandpracticeability.Inchemistryexperimentteaching,thecultivationofstudents’innovativeabilityshouldbepenetratedintoeachchapter,sothatchemistryexperimentteachinginnewcurriculumcanmeettheneedofdevelopingstudents’innovativethinking.
2网站构架的搭建
确定了网站建设的目的后,就要根据网站目的建立网站的大构架。一般而言,网站框架包括一些标准的内容,包括首页、简介、新闻动态、产品展示、在线留言、联系我们等。在搭建前,首先浏览国家级以及各省市级实验教学示范中心的网站,调研学习。在结合其它网站优点以及本校化工实验中心的特色下,详细地列出该中心网站需要的模块,并根据模块对网站构架进行设计,页面构架完成后尽可能不要改动,避免对先前内容产生影响,甚至破坏网站。确立了大框架,网站的主体部分也就确立了。
3制作网站相关素材的准备
这是制作网站最大的准备工作,包括实验教学相关素材以及网站设计相关素材的准备。实验教学相关素材,包括师资队伍人员介绍,设备仪器相关参数以及图片的收集与整理,实验讲义、课件、题库以及视频的准备、规范,获奖证书的集中与拍照,规章制度等。该环节设计的素材多,任务量大。要先作统一安排,把大工作切分成很多小任务,具体每项任务都下达到相关老师,规定好上交时间。收集完材料要对格式进行规范、校对,不合格的要重新反馈修改,如此反复,直到所有素材都分门别类得准备好。网站设计相关素材的准备,主要是网站上显示的各种图片等,相关素材要准备几个方案,以便统一讨论选出最优方案。