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(一)研究結果
如圖1、2所示:接受調查的對象分為兩年級,其中,高二149人,高三23人。總人數172人,42分以下有5人;45-56分有18人;57-62分有86人;62分以上有63人。如下圖所示:月收入2000以下、2000-4000、4000-6000、6000以上的人數分別有17人、35人、64人、56人;所占總人數百分比分別為10%、20%、37%、33%。
(二)因素分析
KMOandBartlett''''sTest采用KMO樣本測度及巴特萊特球形檢驗法,對變量之問的相關性進行檢驗。KMO>0.9時為非常優秀;0.8<KMO≤0.9時為優秀;0.8<KMO≤0.7時為一般;0.7<KMO≤0.6時為差;0.5<KMO≤0.6為很差;KMO≤0.5時不能做。本次調查問卷KMO值為0.806為優秀。KMO值較高,說明該數據適宜作因子分析。巴特萊特球形檢驗統計值的顯著性概率是0.000,小于l%。說明數據具有相關性,是適宜作因子分析的。
(三)家庭月收入的差異性
檢驗研究結果表明,“學生對化學實驗的主觀想法”只有這個因子與中考化學成績差異顯著。Sig值是0.049。其中隨著家庭收入的增高,學生對“化學實驗的主觀想法”也越來越強。
二、針對高中生化學實驗教學有關方面的應對措施
(一)改變傳統教學觀念,注重對學生科學素養的培養
所謂應試教育就是以考試為手段,以升學為目的,以分數高低論優劣的片面的教育模式,著眼于智育發展,忽視了德育美育等方面的提高,限制了學生潛能的發揮和全面素質的提高。應試教育對教學質量與效果產生了嚴重的負面影響,必須改變這種教育思想,才能讓學生更好、更全面地發展。
(二)嘗試多樣化實驗室管理,提高實驗室的開放率
可以將學校化學實驗室在學生的課余時間開放,這樣可以減小課時緊張、實驗室數量有限,給實驗教學帶來的壓力。在實驗室管理方面,可以采取學生輪流值日的措施,這樣可以加強學生對實驗儀器和藥品的保管意識。使他們熱愛實驗室、熱愛實驗。
(三)注重加強化學實驗教學內容的選擇,激發學生對化學學習的興趣
實驗項目類型按照要求不同可以分為3個層次:一是基礎性試驗或驗證性實驗;二是綜合實驗;三是設計研究性實驗。教師在進行高中化學實驗教學時,對高中化學實驗進行合理分配,對于基礎性實驗或驗證性實驗,應盡量讓全體學生都能親自動手,不僅鍛煉他們動手能力還能使他們掌握化學實驗的基本操作,熟練化學實驗儀器的使用。
三、總結
藥學無機化學實驗是學生涉及藥學實踐的第一步,尤其需要重視良好的實驗素質及習慣的培養,重視學生科學精神和品質的教育。良好的工作作風和習慣不僅為做好實驗、搞好學習和工作所必需,而且也反映一個人的思想修養和素質。通過無機實驗的培養和訓練,要逐步養成良好的實驗室工作習慣。
1.1增強學生重視實驗的意識和勇于實踐的情感
克服學生在普通中等教育中形成并且普遍存在的重理論輕實踐的思想,轉變學生死記硬背實驗現象的學習方法,使學生真正認識到實驗教學是理論教學的補充和延伸,是一個不可取代的重要學習環節,是培養自身實踐動手能力的重要方式。
1.2初步養成認真、仔細、緊張有序地進行實驗的習慣
實驗前做好預習,理解實驗的目的要求,了解實驗原理,理清操作步驟,查找有關數據,繪制儀器、裝置簡圖,做好記錄準備。實驗中保持安靜,多做、多想,有條不紊地進行實驗;認真、仔細觀察現象,理論聯系實際地思考其現象的本質,記錄數據和現象應真實、可靠、完整。實驗后分析現象,研究問題,得出結論,及時完成實驗報告。
1.3培養學生嚴肅—嚴謹、求真—認真、務實—求是的科學態度
糾正學生對待實驗項目敷衍了事,對待實驗數據隨意涂改或編造或抄襲的陋習。要求學生認真、仔細地觀察實驗現象,真實、準確地記錄實驗現象,完整、全面地收集實驗數據。如果出現異常現象,首先要求學生應用基礎知識獨立思考其可能性,然后再指導學生找出問題根源,最終指導教師與同學共同分析、做出結論;尤其特別鼓勵學生把問題帶到課下,通過查閱有關書籍、文獻、資料,結合自己的推理、判斷和分析,說明產生異常現象的基本原因和影響因素等。
1.4樹立厲行節約思想和滲透綠色化學、環境友好化學理念
按要求用量取藥。稱量固體藥品時不灑落在托盤上,量取液體藥品時不濺灑到實驗臺面上。儀器應輕拿輕放,貴重儀器未經教師允許不得擅自動用。一旦損壞儀器應及時報損、補領,不隨意使用他人的儀器。養成節約水、電,節約使用一切實驗用品和愛護儀器的習慣。
1.5培養學生整潔、有條理的習慣
保持自己實驗臺面的整潔。儀器、裝置擺放應有條理、便于使用,污物、廢紙等雜物應及時放入垃圾箱或實驗臺面上的雜物缸,廢液應及時倒入公共的廢液回收瓶,待實驗后統一處理。實驗結束后應及時清洗所用儀器,整理所用器具,公用物品放回原處。各種化學試劑按照相應的規律擺放整齊,擦凈實驗臺面。認真做好實驗室的保潔值日工作。
1.6自覺遵守實驗室各項規章制度
化學實驗是豐富多彩的,但同時也處處存在著一定的危險。化學試劑通常具有一定的毒性、腐蝕性、揮發性、可燃性、易爆性。因此,在學生實驗課開出之前,教師要認真組織學生學習實驗室的各項規章制度,實驗課時教師要督促學生自覺地遵守實驗室各項規章制度。譬如,在實驗課時,學生一定要穿著實驗服,必要時要佩戴防護鏡和防護手套,不允許穿著裙裝、也不允許穿著拖鞋、更不允許穿著高跟鞋,還不允許散披長發;嚴禁在實驗室飲水食物,尤其是嚴禁將飲用水和食品帶入實驗室內;嚴禁在實驗室內高聲喧嘩、追逐嬉戲、相互打鬧。對于使用劇毒試劑或有危害氣體產生的實驗中,學生必須按照要求由二人或二人以上操作、或在教師的監視、指導下完成。
2培養學生的規范操作
科學規范的操作是學生在實驗中獲取準確數據和保障實驗安全的關鍵所在,是學生必須具備的基本功,也是藥學無機化學實驗教學的重點和難點。因此,努力提高學生無機化學實驗的基本操作技能勢在必行。
2.1認清新生實驗現狀和存在的問題
藥學無機化學實驗具有承上啟下的重要作用,起著從普通中等教育學習過渡到高等專業教育學習的紐帶作用。在中學化學中,要求學生了解儀器的名稱、用途和操作原理,會使用基本儀器,并且掌握常見氣體的制備方法和一般溶液的配制,學會觀察和記錄實驗現象,并根據實驗現象得出正確的結論,如實地寫出實驗報告。但由于中學實驗條件所限或應試教育影響,化學實驗常常是紙上談兵。學生入學時普遍實驗基礎差、操作水平低,學生在實驗室手忙腳亂,無所適從,這在藥學無機化學實驗教學中表現尤為突出。
2.2從點滴入手,逐項規范操作行為
在教學之始,就應培養學生正確掌握藥學無機化學實驗的基本操作。無機化學實驗涉及到許多基本操作,例如試劑的量取、稱重、溶解;反應液攪拌、振蕩、加熱、冷卻、過濾、蒸發、濃縮、結晶;還有溶液的配制等。傳統的教學方式是指導教師在講解實驗內容的同時,做出必要的示范操作,并賦予一些問題和指出注意事項。這種教學方式可能會由于每一位指導教師對教學內容的理解程度的不同或基本操作掌握程度的不同,也可能會由于不同的指導教師的耐心程度的不同,往往使教學效果產生比較大的差異。利用現代教育手段采用多媒體,例如對每一個無機化學實驗教學內容制成幻燈片或者攝成音像片,在實驗前播放給學生觀看,并配合指導教師必要的講解,既可以提高學生的學習興趣,又可以規范教師的教學行為。這是因為幻燈片或者音像片是集體研討制作,具有一定指導性。在此基礎上,對于實驗中操作不夠規范的學生,指導教師及時地予以糾正。這樣指導教師對學生既可以嚴格地要求,又會有足夠的耐心。
2.3以多種教學手段示范規范操作
制作儀器基本操作展板、展牌。展板、展牌是很直觀的實驗教學教具。因此,把小型儀器設備(例如:酸度計、電子天平等)的操作規程做成展牌,放置在待操作的儀器處,讓學生嚴格按照規程操作,這樣做的同時也降低儀器的損壞率;把需要熟練掌握的無機化學實驗基本操作分類設計成展板,實驗課時取出將其懸掛在實驗室的黑板上,便于指導教師示范講解,也有利于學生掌握無機化學實驗基本操作流程。
3結語
1.自主性原則。在化學實驗教學中,部分化學教師對學生直接參與實驗仍然不夠放心,害怕學生犯錯或發生意外,另外,部分教師曲解學生的主體地位,當學生獲得實驗探究的機會時,仍然過多干涉學生,希望能按照教師設定的程序進行,這樣極易造成學生被動地參與實驗活動。在實驗教學中,這種思想和行為將不利于化學實驗品質的培養,學生起初產生的實驗興趣將會逐漸淡化。因此,實驗教學中,教師要真正圍繞學生組織開展教學活動,將“教為主導,學為主體”理念落實到底,充分發揮學生的主體性,以培養學生的實驗能力和品質為宗旨。2.創新性原則。在培養學生科學創新精神的活動中,教師應具備創新性的教學思想、教學內容、教學手段和科學的評價體系。例如,在實驗教學中,教師少講,學生多議,教師少干涉,學生多動手,時刻牢記“以學生發展為中心”開展教學活動;擯棄以往的“灌輸式”教學法,大膽采用探究法、實驗法和對比法等新的教學方法;恰當運用現代教育信息技術,精心制作圖文并茂的CAI課件,充分利用課件化難為易、化繁為簡地實施教學活動;在實驗教學中,教師還應將定性評價和定量評價相結合,學生自評和互評相結合,對學生提出的不尋常的想法要及時給予鼓勵和肯定。
二、化學實驗品質培養的策略
1.樹立教學新理念,推進實驗品質的培養。教師在教學理念上應重視初中生化學實驗品質的培養,化學實驗品質的培養愈來愈得到教育科研等多方面人士的關注,它是培養時展人才的需要,繼續加強教師教育觀念的轉變,要以培養國家未來發展所需的真正人才為己任,樹立培養人才的長遠目標,使培養的人才有后勁,教師要樹立“教是為了不教,培養是為了不培養”的新型教育觀念,不能只顧及個人局部的教學利益,而錯失培養學生實驗品質的最佳時期,真正做到為學生今后一生學習和長遠發展著想。2.挖掘實驗教學的潛能,促進學生實驗品質的培養。在2013~2014學年度上學期期中考試后,筆者采用調查問卷和訪談方法,對棗莊地區所轄的6所初級中學的部分教師和學生進行了廣泛調查研究。調查結果顯示,化學教師對教材規定的演示實驗開出率為86.3%,實驗開出率較高,而學生實驗開出率普遍較低,甚至部分學校的學生從來沒有走進實驗室。目前,初中階段普遍存在班級多、班額大、實驗室少、無專職實驗員等現象。面對這些困難情況,每一位化學教師都應責無旁貸,既要擔任授課教師又要擔任實驗員。化學實驗室不夠,可以讓部分班級的教學進度錯開1~2節課,備課組長負責排出學生實驗課程表,決不能以班級多為借口,讓為數不多的實驗室天天閑置。這樣,浪費教學資源是小事,耽誤學生成長是大事。3.發揮學生的主動性,增進學生驗品質的培養。大部分學生在剛開始學習化學時,特別關注化學實驗產生的神奇現象,這時化學實驗帶給學生的新奇感是暫時的,產生的興趣是不穩固的,屬于興趣的低級階段。學生通過轉變思想觀念,保持良好的情緒和情感,在教師的積極引導下,將積極主動地設計實驗或改進實驗,做到全面觀察實驗現象,及時記錄實驗數據,分析總結實驗結論。學生在自主探究實驗的過程中,逐漸將興趣由低級階段引向高級階段,從而加強化學實驗品質的培養。4.克服畏懼心理,逐步培養學生的化學實驗品質。教師把演示實驗變成師生協同實驗,在課堂上邀請學生共同完成實驗,這時,往往只有個別膽大的學生愿意展示自我,積極配合教師進行實驗,對于積極參與活動的學生,教師應給予高度評價,為其他學生樹立榜樣。絕大多數學生內心是愿意參與實驗的,由于害怕實驗發生意外或者心理負擔較重,還是不能主動參與實驗。對于這種情況,教師要及時樹立學生的自信心,明確指出即使出現錯誤也比不敢參與實驗有意義;在學生分組實驗中,教師發現部分學生縮手縮腳,害怕做實驗,生怕發生危險或實驗失敗,教師要及時消除學生的畏懼心理,鼓勵學生大膽嘗試,實驗失敗可以從頭再來,逐步培養學生不怕失敗、勇于挑戰的科學精神。
三、化學實驗品質培養的途徑
1.演示實驗導入課題。在導入新課的環節中,教師通過演示實驗創設問題情境,激發學生探求知識的好奇心,使學生集中精力地觀察、思考、分析和歸納問題,學得輕松愉快。如講金屬的化學性質這節課時,回憶哪些金屬能與氧氣發生化學反應?學生會想到鎂條、鐵絲、銅粉都能與氧氣發生化學反應,教師繼續追問:鋁粉能否在氧氣中燃燒呢?學生在激烈討論后進行猜想,然后在不知答案的情況下,讓學生更仔細地觀察教師的演示實驗過程,記錄實驗現象和結果。利用演示實驗導入課題對本節課的學習起到引領、組織和推動作用,通過演示實驗吸引學生注意力,培養學生的化學實驗興趣。2.以身示范“規范操作”。俗話說:“言教不如身教。”教師的實驗示范對學生的影響起到直接作用,學生會模仿教師的操作動作一步一步地完成實驗,在學習操作的同時受到其他方面的影響,如教師做濃酸或濃堿實驗時要穿上白色防護衣;廢液要倒入廢液桶,實驗完畢要洗滌儀器,并整理實驗臺……教師在上課前要做好充分準備,包括器材和藥品的準備及課前實驗預演,以保證演示實驗的成功和高效。教師在演示實驗時,切勿夸大實驗藥品的毒性或腐蝕性,防止學生對實驗產生畏懼,教師要以嫻熟規范的動作操作實驗,使化學演示實驗充滿神奇和魅力。如果遇到突發事故或比較危險的情況,教師要處置得當、沉著冷靜,實驗結束后要給學生科學合理的解釋,消除學生心理的畏悸。教師演示實驗的嫻熟、規范、膽大、心細和嚴謹的科學態度等優秀的實驗品質能對學生產生直接影響。3.創建科學評價體系。調查發現許多教師的教學評價觀仍然比較陳舊,教師對學生的評價只注重結果性評價,而忽視過程性評價;注重量化性評價而輕視質性評價。學生化學實驗品質的形成與發展是循序漸的內化過程,并且會受到多方面因素的影響。因此,教師對學生的評價應密切關注以下幾個方面:(1)評價內容全面性。教師對學生的評價不能僅局限于實驗興趣,要與其他化學實驗品質和實驗認知的評價相統一。(2)評價對象主體性。教師要讓學生成為評價活動的主人,引導學生學會自評或互評。(3)評價方式多樣性。堅持以過程性評價和學生自我評價為主,結果性評價和教師評價為輔的多樣性評價。(4)評價標準差異性。不刻意追求每個學生化學實驗品質都達到統一標準,但求所有學生的化學實驗品質的培養取得最大程度的進步。4.反思實驗的“得”與“失”。在實驗教學中,教師及時記錄和反思引起教與學共鳴的精彩之筆,將促進學生化學實驗品質的培養,學生的實驗興趣、情感、科學態度、意志品質和科學精神等,在實驗中如有滿意的表現,教師要及時記錄,細心總結。學生在實驗后及時反思,對自身實驗品質的培養意義重大,學生養成反思實驗“不足”的習慣,既能積累豐富的實踐經驗,又能培養嚴謹治學和一絲不茍的科學態度,反思實驗的“得”與“失”,有效推動初中生化學實驗品質的培養。
現在的大學生多數為獨生子女,在成長過程中,父母更多地注重他們的文化課學習,忽略了對其動手能力和責任心的培養;而中小學在這方面的重視程度也不夠,導致部分學生動手能力較差,責任心不強。在實驗過程中一方面表現為緊張、不敢操作;另一方面表現出對有毒有害物質的回收處理認識不夠,沒有環保意識,對水、電、易燃易爆等危險化學品的使用不當,安全意識淡薄。高分子化學實驗過程中,必然要接觸有機溶劑,易燃易爆、有毒有害物質,防火、防爆、防中毒、防止環境污染是學生時刻需要注意的問題。只有具備環保意識和安全意識,在實驗過程中具有強烈的責任心,才能防止環境污染現象的出現和安全事故的發生。高分子化學實驗正是培養學生這兩種意識的有效途徑。因此,我校教師在高分子化學實驗教學中采取了多種方式對學生進行環保與安全意識培養。
2環保意識培養
2.1在實驗教學中培養環保意識
北京的霧霾天氣,使身在其中的人們深切體會到惡劣環境對自身的不利影響。伴隨著工、農業生產的快速發展,大量化學污染物進入生態系統,對全球生態環境造成了嚴重危害,給人類生存帶來巨大威脅。因此,環境問題越來越受到重視,對“三廢”的處理提出了更高的要求。在現有條件下,與高分子化學有關的生產不可能完全避免使用有毒有害物質,因此,對學生進行環保教育至關重要。高分子化學實驗教學是對學生進行環保教育的有效途徑,不僅要培養學生的動手能力、分析和解決問題能力,還要重視傳授環保知識,使學生有機會、有能力利用所學知識,處理實驗中產生的有毒有害物質,主動參與到環境保護工作中,增強學生的環保意識。
2.2加強污染物的回收管理
在高分子化學實驗中,常會用到有毒有害、易燃易爆的試劑,最大限度減少污染物排放是師生共同的責任。實驗教師要對學生實驗過程中產生的廢棄物進行嚴格管理,以增強學生的環保意識。實驗過程中,要求學生將所有有害物質回收到指定的回收瓶中,對不能再利用的廢液進行無害化處理,對能再利用的進行提純、重復使用,減少有害物質排放。如果在實驗過程中有有害氣體生成,則實驗必須在通風櫥中進行,并對有害氣體進行無害化處理后再排放。實驗教師必須對實驗過程進行監控,發現問題及時解決,并提醒全體學生注意。通過一系列的措施,學生的環保意識不斷增強,處理有害物質的能力也不斷提高。
2.3采用小量、半微量實驗
高分子化學實驗使用的很多是易燃和毒性較大的藥品,在實驗過程中可能會產生一些對人體和環境有害的物質,因此,盡可能減少實驗中的“三廢”排放量至關重要。高分子化學基礎實驗旨在培養學生的操作能力和觀察能力,要求實驗現象明顯。實踐證明,采用小量實驗完全可以滿足這兩方面的需要。當學生具備基本操作技能后,復雜合成實驗可以采用半微量法進行。這樣既達到了實驗目的,又節約了藥品,縮短了實驗時間,減少了“三廢”的產生,減輕了對環境的污染。
2.4將環保能力列為考核內容
對學生每次實驗中試劑取用情況、廢棄物回收處理情況、有害氣體處理情況進行記錄,并記入平時成績。在學期中的實驗筆試中加入廢棄化學物品的無害化處理方法內容;在實驗操作考試中,安排廢棄物處理實驗,以抽簽方式確定考題,考試內容有:廢棄單體和聚合物的處理,高濃度有機溶劑的處理,酸、堿廢液的處理,洗滌廢液的處理等。
3安全意識的培養
3.1安全教育貫穿教學始終
首先,在理論教學中進行安全意識教育。比如,講解緒論時,在介紹高分子化合物的合成特點和物理性質后,及時舉例說明一些低燃點常用物質,如烷烴、乙醚、乙醇、丙酮、過氧化物等易燃易爆物質,告知使用時要注意防火、防爆。隨著教學的深入,逐步強化實驗安全教育,介紹常用化合物(如苯、甲苯、二甲苯、硝基苯、甲醛、苯酚等)的毒害性及使用注意事項,為實驗教學做好準備。其次,在實驗教學中加強安全教育。在第一節實驗課上,采用講解、演示等教學方式,專門進行安全教育,強調水、電、易燃易爆物質、有毒有害物質的安全使用和事故處理辦法。隨著實驗的進行,要求學生在每次實驗課之前,必須弄清楚與實驗有關物質的物理性質和注意事項;實驗課中,實驗教師檢查并確認學生的實驗裝置沒有錯誤后,學生方可繼續進行實驗;當學生的實驗裝置或操作方法有誤時,可以請其他組的學生指出并糾正錯誤,以加深學生印象,有效防止類似錯誤的發生。
3.2利用多媒體課件輔助教學
為有效提高教學和安全教育效果,實驗教師還制作了多媒體課件供學生學習。比如基本操作中的“單體的精制”,需根據被精制單體的沸點選擇熱源,要求蒸餾時不能將燒瓶中液體蒸干。由于實驗課時有限,低沸點物質的蒸餾和高沸點物質的蒸餾不能都在課上進行。雖然教師在課上對此進行了多次強調,但還是有很多學生在蒸餾操作中習慣性選擇第一次蒸餾時使用的熱源,而不考慮被蒸餾組分的沸點。還有些學生不知道何時停止蒸餾,往往一直將液體蒸干。利用多媒體輔助教學可以解決以上問題。學生可以在多媒體課件上看到不同熱源的選擇方法和蒸餾過程,也可以看到錯誤操作所造成的危害。通過多媒體輔助教學,學生在這方面犯的錯誤明顯減少了。
3.3將安全意識納入考核范圍
為引起學生對實驗安全性的高度重視,我們將實驗安全內容納入考核范圍,考核內容包括物質的物理、化學性質查閱,實驗裝置的安裝,實驗操作,化學試劑的安全量取,溶劑及產品的回收,實驗結束后水、電關閉。此外,在學期中安排一次實驗筆試考試,考試內容包含安全操作注意事項和違規操作可能產生的后果;學期末安排一次實驗操作考試,考試內容包括實驗裝置的搭建及易燃試劑的安全使用,反應過程中產生的有毒氣體的處理方法等。教師在考前將要制備的目標產物告訴學生,實驗方案和制備過程完全由學生獨自完成,一組學生(20人左右)由兩位教師監考,最后給出操作考試成績。通過以上改革,學生的安全意識普遍增強,實驗教學進行到中期時,已經看不到學生在實驗結束后不切斷電源、用明火提純易燃單體、用過的溶劑不回收等現象了。
4結語
根據傳統考試的不足,結合社會網絡科學技術,我們可以構想分析化學實驗網絡考試。在網絡平臺上創建分析化學實驗考試系統,其中包括虛擬的分析實驗室(通過配備一定數量的計算機及虛擬實驗軟件,從而可以在計算機上進行各種相關實驗設計與測試)、虛擬實驗儀器(利用現有的計算機相應的硬件和專用軟件,形成既有普通儀器的基本功能,又有一般儀器所沒有的特殊功能的高檔低價的新型儀器)、虛擬實驗(利用鼠標的點擊、拖動、將微機上虛擬的各種儀器,按實驗要求、過程組裝成一個完整的實驗系統,同時在這個系統上完成整個實驗)、分析化學實驗考試題庫(其中包括學生所學實驗而提煉出來自動組成的考試試題)、評分系統。當學生通過相應的Web頁面登錄進入管理系統或分析化學實驗考試系統時,打開界面考試題庫選擇題目后通過虛擬實驗及虛擬儀器進行考試。考試完成后學生即可看到成績和在操作過程中的問題,從而幫助學生及時地改正和提高。
二、分析化學實驗網絡考試系統的構建
1.實驗考試系統組織形式考試系統采用WWW網站形式,進入分析化學實驗考試系統。教師和學生可分別通過相應的Web頁面登錄進入管理系統或實驗考試系統。2.試題庫建立考試系統建立在試題庫之上,試題庫涵蓋分析化學的操作和理論。操作包括實驗基本原理、實驗操作要領、實驗設備儀器性能及使用方法、數據處理方法、實驗技能技巧等相關的題目。理論包括基本概念、操作過程中注意事項、儀器使用方法等。題目內容注重實際操作和使用技巧,內容來源于分析化學實驗課本或者是實驗的引申,這就要求學生有一定的實驗經驗積累,學生使用的成套考試試題隨機產生,加入智能化的干預條件,使每套試題難度相當,內容各異。
三、化學實驗網絡考試系統的功能特點
在實驗課堂上,教師一般都是先向學生講解,隨后再讓學生自行操作。在老師的講解階段,大多是老師在講臺演示,學生在臺下聽講。由于空間的限制,很多操作只有前排的學生可以看到,影響了教學效果。在學生操作階段,由于化學實驗具有一定的危險性,很容易產生各種事故,存在著一定的危險隱患。而且化學實驗相對來說比較深奧,操作比較復雜,原理也相對深奧,有些學生不能理解的地方。教師在講課的時候,經常是只講一遍,一旦學生理解跟不上,就會影響學習效果。
二、多媒體對于高中化學實驗課的作用
2.1多媒體手段方便教師演示
在教師講解的時候,通過多媒體的手段將大幅的投影投到墻壁上,就能夠讓每一個同學都看清楚,從而避免后排學生看不到的情況發生。而且多媒體動畫可以采用回放、慢放等多種方式,教師可以根據學生的課堂反應,多次播放教學視頻,促進學生的理解和掌握。而且,慢放的形式能夠讓學生看清楚具體的操作方法。從而避免在實際的操作中出現各種失誤。
2.2多媒體教學手段能夠避免化學試驗中危險發生
對于化學實驗,存在著一定的危險因素,有些操作不當,會導致爆炸,有些化學藥品有一定的腐蝕性和危險性。教師在教學過程中要不停的向學生強調規避危險。但是如果沒有感受到危險的實際發生,可能學生的警惕性就不會有那么強。多媒體教學手段,老師可以通過播放視頻或者動畫的形式以直觀的方式向學生展示不當操作帶來的后果,從而讓學生感受到危險的存在,促進學生進一步提高警惕性,從而避免化學試驗中危險的發生。
2.3增強課堂趣味
化學實驗課是很多學生愿意上的一門課,因為親自的實驗操作比較有趣。如果能夠在操作的時候配合多媒體的教學方式,則化學實驗課的氣氛會進一步活躍,其受歡迎的程度也會進一步加強,學生對于學習的喜愛程度也會進一步提高。多媒體是一種有趣的表現形式。通過多媒體的表現著實能夠提高趣味性。比如在一些不易表達或者不易演示的實驗時,就可以采用多媒體的手段予以展示。這種生動的方式能夠讓化學實驗課成為同學們爭相表達、提升好奇心的良好場所,進一步促進學生學習興趣的提高。
三、多媒體在高中化學實驗課的運用
3.1用多媒體補充實驗背景知識
背景知識的補充,是多媒體在化學課堂上運用的一個關鍵。化學課堂上有著很多的化學原理,對于這些原理的掌握,因其復雜性常常讓學生不知道該從何學起,如果能夠在化學課的學習中補充進去適當的背景知識,化學的學習就會變得容易許多。比如在關于爆炸性的學習中,可以用多媒體展示諾貝爾發明炸藥的例子。用多媒體生動的展示出爆炸的畫面,增強畫面感和視覺沖擊力。
3.2用多媒體演示化學實驗過程
在化學的學習中,有些時候由于理論較強,學生難以理解,面對這些學習中的難點和重點,善用運用多媒體,就能夠給學生一種豁然開朗的感覺。對于化學實驗的具體操作,老師可以采取多媒體的方式,將具體的操作規程和操作步驟生動有效的展示出來。比如在試管中用氫氣還原氧化銅:黑色氧化銅變為紅色物質,試管口有液滴生成。這個實驗,如果遠距離看,學生很難看到試管口的液滴。但是用多媒體的方式就能夠生動的展示出來液滴的形成。
3.3在可能存在危險的地方運用多媒體
多媒體手段的采用很大程度上能夠規避危險的產生。在一些化學實驗時候,可以在容易產生危險的地方運用多媒體。通過多媒體的手段提醒學生微信的存在,并在實際的操作中規避這種危險。比如在過量的銅投入盛有硫酸的試管,并加熱,反應畢,待溶液冷卻后加水:有刺激性氣味的氣體生成,加水后溶液呈天藍色。在這個試驗中,硫酸具有較強的腐蝕性,一定要提醒學生特別注意安全,可以通過多媒體演示出來。
四、結論
(1)實驗室設備利用率最大化,避免設備的重復購置。
傳統的生物化學實驗教學主要使用分光光度計、水浴箱和玻璃儀器,與化學實驗教學相似。因而實驗室整合后儀器共享得到了充分實現。
(2)打破院系界限。
(3)實驗室空間位置得到充分利用。
整合后對課程作統籌規劃,因而減少了實驗室閑置,目前化學分析實驗室是滿負荷運轉。
(4)減少實驗室教學輔助人員配置。
(5)減少常用化學試劑的重復購置。
生物化學實驗一般為小量實驗,有時甚至是微量實驗,所用化學試劑相對較少。實驗室整合后可減少試劑浪費。
2整合的缺點
(1)實驗室無法滿足分子生物學實驗教學需要。
分子生物學實驗技術已經成為生命科學領域中的通用技術,是學生將來進行醫學科學研究的必備手段。而現行化學分析實驗室硬件水平無法滿足分子生物學實驗教學要求。
(2)實驗室與教研室的分離嚴重制約生物化學與分子生物學學科的建設和發展。
生物化學與分子生物學學科為海南省重點學科,又為我校碩士點建設支撐學科,我校從2014年開始承擔碩士研究生生物化學與分子生物學的理論教學和實驗教學工作。同時,由于目前我校缺少科研實驗室,教學實驗室同時也作為教師科研場所。教研室與實驗室的長期分離,極大地制約了教師的科研工作,不少教師的課題研究需要到校外實驗室進行,這與未來生物化學與分子生物學學科在學校中的教學角色不匹配。
(3)生物化學實驗教學改革難以開展。
目前生物化學實驗與其他3門實驗課程整合為一門化學分析實驗課程,課程負責人為化學分析實驗室負責人,課程規劃、實驗室規劃都由課程負責人負責實施。然而化學分析實驗課程中的生物化學實驗教學仍由生物化學與分子生物學教研室教師負責教學。每次課程大綱修訂、實驗教學項目更改都需要由課程負責人跨院系召開不同教研室教師會議,難以實現多部門協調。部分生物化學實驗內容嚴重落后,學生畢業后真正能用到的知識不多。而如果由授課教師進行教學改革設計、實驗項目更新,又很難得到實驗室的支持。例如近年來被認為在實驗教學中有效的綜合性實驗和設計性實驗,目前在生物化學實驗教學中尚未開展。
(4)實驗室規劃及設備更新受到嚴重影響。
由于實驗室規劃和設備更新都由課程負責人提出并執行,因而難免受到負責人本身專業背景的影響。近10年來,生物化學實驗教學所需儀器僅對分光光度計進行了更換,而分子生物學實驗教學所需設備沒有添置和更新。
(5)實驗室教學輔助人員的培養受到嚴重影響。
由于實驗室目前隸屬于藥學院,因而生物化學實驗員無法參加生物化學與分子生物學教研室的集體備課以及教學任務、科研課題的承擔,嚴重影響實驗員的職稱評定和專業能力提高。
(6)成為急診醫學等新辦專業評估的“硬傷”。
新辦專業首屆學生畢業前,教育廳組織相關專業人員進行評估。而近年來新辦專業評估時對醫學院校沒有獨立生物化學實驗室提出較多質疑,這會影響學生科研能力的培養。
(7)教學實驗室在課余向本科生開放受到影響。
盡管學校提倡開放實驗室,促進大學生創新實驗開展。但實驗室的開放需要實驗教學人員和工作人員配合,因而目前進行的大學生生物化學創新實驗并沒有在化學分析實驗室進行。
(8)教研室和實驗室工作協調困難。
由于教研室與實驗室隸屬不同部門,涉及的跨院(系)實驗室較多,而學校規定教職工獎金津貼由各院(系)獨立核算,這些都使得教研室和實驗室之間工作協調困難。
3結語
1.1學期制度改革的意義
(1)適應人才培養的時代特征與現實需要,是學習能力培養的需要。
伴隨著信息與知識數量累積的爆炸式增長、更新周期的日益縮短、知識細分的迅速演進,對于新知識的快節奏、大容量、自適應的學習,已經成為當代學習的顯著特征,也是當前社會對人才諸多能力需求中的關鍵要素。大學畢業生是否具有良好的社會適應能力與職業發展前景,取決于自身的學習能力。當前每學期19~21周的長學期制度,在一定程度上導致“平時不刻苦、考前靠突擊”現象的大量存在,教師講得多而學生自主學習少,教學周期長而教學效率低,不能適應新時期學習能力培養的需要。
(2)是教學內容優化的需要。
目前,在培養方案的設置上仍然存在知識單元順序顛倒、內容重復、環節疏漏等問題,在培養方案的執行上也有重點偏移、難點回避、亮點不足、特點不強等客觀問題存在,使得人才培養不能達到滿意的效果。在學生總體學習時間約束條件下,在學生考研、就業等迫切要求下,如何能夠制定更加科學、合理、緊湊的培養方案,已經成為人才培養的首要問題。
(3)是實踐教學改革的需要。
實踐環節是大學教學越來越重要的組成部分,是學校以“三實一創”為核心的“兩型兩化”人才培養模式改革的關鍵環節。而目前實習、實訓和創新環節的時間安排零散,學院難于組織、學生難于深入、教師難于指導、企業難于接受,往往流于形式,對學業、就業的促進作用被弱化、淡化。因此,實踐環節需要進一步的突出和優化,其“時間較為分散、基地過于集中”的模式要逐步向“時間相對集中、基地有機分散”的模式轉變,保障有獨立、連續、較長的時間段來進行實習實訓和創新活動。
(4)是學業預警援助的需要。
大學生在學習過程中可能出現學業波動、學習效果偏差的現象。在目前的學期制度下,學業預警周期為半年,學業援助周期為半年、一年乃至更長,已直接影響了其他后續課程的學習或實踐訓練,甚至對學生畢業、獲取學位等產生嚴重影響。均衡課業負擔、加快學習節奏、及時進行預警援助,有助于形成團結緊張、嚴肅活潑的良好氛圍,更有利于育人目標的達成。
1.2目前我校安排的學季制
學校每學年按40周安排校歷,仍然分為兩個學期(semester),即第一學期(20周)、第二學期(20周)。第一學期分為秋季(10周)、文體活動周(1周,含運動會)、冬季(9周);第二學期分為春季(9周)、學術活動周(1周)、夏季(10周)。從而每個學年分為4個學季(quarter),四年學制共16個學季,五年學制共20個學季。原則上每個學季最后1周為考試周,集中安排全校性和跨學院課程考試,院內課程考試時間由學院根據規定自主安排。理解了我校學季制改革的目的和意義以及安排后,作為一門大多數院系設置的基礎技能培養的公共實驗課———有機化學雙語實驗課,筆者將對此提出相應的改革探索,以體現學季制改革后課程的改進。
2新形勢下有機化學實驗的改革
2.1傳統學期制下有機化學實驗的模式與不足
我校的有機化學實驗課程雖然于2009年評為“國家雙語教學示范課程”,在教學上全部采用雙語教學,但由于班級多(每學期48個班級)、每班人數多(平均35人/班)以及有機化學實驗本身的一些諸如反應時間長、副反應多、產品處理花費大量時間等客觀原因,為了能完整的安排每一個班級的實驗時間,實驗課程都安排在周六周日兩天,在目前的教學計劃中第一學期32學時,需要三個周六或周日,第二學期24學時需要二個周六或周日。學生上午下午分別要完成兩項單元操作,實驗任務重,時間緊。由于是雙語教學,學生同擔負著學習語言和學習專業知識的雙重任務,在傳統學期制度下,無法給教師足夠的時間去闡述問題,也無法給學生足夠的時間去理解消化問題,與正常教學進度對比,雙語教學需要的教學時數勢必要更長,因此,無法保證學習效果。除了上課時間,無法給學生安排更多的課余時間讓他們熟悉各類儀器設備并完成從實踐到理論的升華,只是機械的完成了一份實驗報告,無法得到更多的鍛煉,更是限制了學生創新能力的培養。這種學期制度下,規定內容與時間表的傳統實驗教學模式不利于培養學生的興趣與愛好、創新思維與能力。此外,也是由于計劃學時數以及課堂時間的限制,造成教師無法開展一些綜合設計性的實驗,只能交給學生一些步驟詳盡,基礎性、驗證性和重復性的實驗,掌握一些基本的操作和單元合成。雖然完成了教學任務,卻無法充分調動學生的積極性和創造性,實驗教學效果較差。
2.2新學季制下有機化學實驗的改革探索
針對我校進行的新學期制度的改革方案,以有機化學課程為例,本學年度2014-2015第二學期,有機化學理論課程計劃學時數為32學時,一周安排為四個學時,第八周可以結束理論課程的學習,相應的其他基礎課程也會在春季完成。這樣,對于實驗或者實踐課程來說有了新的教學模式的探索改革。以有機化學雙語實驗為例,第一,教學時間的安排,由于接受了完整的有機化學的基本理論,那么在對于實驗課程關鍵的預習問題就有了充足的時間。通過對實驗項目的預習,調動了學生學習的主動性,提高了學生的自學能力,更能提高學生在實驗中的安全防范意識。另外,在實驗時間安排上可以不占用學生的周末時間,用一周靈活的時間集中進行實驗,讓學生有個連貫性的系統性的時間進行有機化學實驗。教師更加認真地備課,更注重實驗教學講解的規范性,在實驗過程中對學生要求更加嚴格,實驗操作指導也更加耐心細致。學生實驗結束后有更多的時間總結所做過的每一個實驗,完成實驗報告不再照著書本抄而是有了自己的理解和認識,加深已經學習過的有機化學理論課程的印象,最終能夠達到實踐和理論的有效結合,提高了學生分析問題和解決問題的能力;第二,教學內容和教學模式的調整,傳統的有機化學實驗多為驗證性實驗,內容單調,形式呆板,與實際生活及時代的發展有很大距離;藥品用量大,易揮發、有毒、有害、有腐蝕性等危險藥品多;實驗設備儀器陳舊、過時,實際科研中已經淘汰;學生沒有了興趣,實驗只是“照方抓藥”,不利于學生素質的全面培養。在新的學季制度下,我們擬對實驗內容進行調整,重新優化重組,從“基礎、綜合、設計”三個層次上全面培養學生的動手能力和創新意識。基礎實驗主要訓練學生的基本操作技能,使得學生規范操作,養成良好的實驗習慣,為以后的科研打下堅實的基礎。基礎實驗內容包括實驗室的安全和注意事項、工具書的使用、常規儀器的熟悉和使用、化學藥品的性質、規格和使用等;還包括基本操作如蒸餾分餾、萃取和洗滌、重結晶及熔點的測定等,采用講解和演示再由學生親手操作,讓學生盡快掌握;綜合實驗以單元制備實驗為主,在各種制備實驗中反復訓練基本操作技能。例如在Perkking反應制備苯甲酸和苯甲醛的實驗中,分別訓練了液體有機化合物的提純操作和固體有機化合物的提純操作如萃取洗滌蒸餾以及重結晶等,強化了有機化學實驗的基本操作。適當設計一些開放性的題目,考查學生吸納外文文獻的能力、創造性思維和獨立解決問題的能力。在接下來的新學期改革下,新的有機化學實驗的教學模式是(3+1)型,即“基本操作實驗”,“基本單元實驗”,引領提高的“基本設計實驗”,最后外加一項培養學生創新能力的“開放實驗”,與其配套的教學程序,教學方法,測評方法等也都將做全新的改革。教學模式的改變。第三,雙語課程的加強。幫助學生提高專業英語聽說和寫作能力,將雙語教學滲透到整個學科專業中。作為雙語教學的授課對象,國內高校學生英語的聽說能力普遍較差,學生的外語水平參差不齊,考慮到學生對雙語教學的接受能力,我們也將重點解決采取什么樣的教學手段,不但可以讓學生聽的輕松,學的輕松,講的輕松,而且在學生掌握學科知識的同時,提高他們的外語水平。在新學期改革下,如何有效改革雙語教學模式,加強學科雙語課程建設對真正實施有機化學實驗雙語教學具有十分重要的意義。
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對于污染較大并且對于學生的啟發作用較小的實驗進行刪除,這部分實驗可以通過網絡教學給學生進行演示性實驗,讓學生了解實驗現象或是實驗的具體操作就可以,減少實驗過程中有毒有害物質的使用,盡量選擇一些在實驗中所用的藥品對環境污染較小的實驗,在實驗內容的選擇上我們盡量選擇“綠色化”實驗教學內容,如將原有性質實驗中易產生有毒有害氣體的實驗刪除,根據理論教學的特點加入了與理論教學密切相關的配位平衡實驗,在性質實驗上做到了綠色、環保。在物理化學實驗中,將萘的燃燒熱測定實驗改為葡萄糖的燃燒熱測定實驗,在原料上降低了對環境的污染,而同學們通過實驗依然能夠掌握物質燃燒熱的測定方法。在綜合設計性實驗中,我們也盡量采取實用性強、綠色化和與生活密切相關的實驗,如我們選擇了《橘皮中果膠的提取》以及《雞蛋殼中氧化鈣含量的測定》等實驗,這些實驗在實驗的過程中均能做到對環境不產生污染。我們通過對內容的刪選基本實現了從源頭起實現實驗的“綠色化”,為實現“實驗教學綠色化”打下了基礎。
2加強實驗設計,更新實驗教學手段
加強實驗設計、更新實驗教學手段是促進基礎化學實驗教學綠色化的重要途徑。教師和實驗員定期開展教研活動,對實驗中心所開設的全部實驗進行細致的了解,認真研究各個實驗,優化實驗操作和實驗教學手段。通過對各個實驗的合理設計,充分利用在實驗中所得到的產物或是實驗過程中大量生成的廢棄物,將實驗產物或廢棄物進行提純后用在其它實驗教學項目上,不僅可以節約大量實驗藥品還能促進學生綠色化學理念的形成。
如在《橘皮中果膠的提取》實驗中,由于使用了大量的乙醇,我們將乙醇廢棄物進行回收,在進行蒸餾,將蒸餾后的乙醇用于酒精燈的使用,這樣不僅可以節約實驗的開銷,而且也避免了大量的乙醇廢液倒入下水對環境造成污染。在實驗的過程中,多注意每個實驗之間的聯系,也就是實驗藥品的循環使用。我們不僅僅只關注對學生所開設的實驗,還要認真了解學校老師所進行的科研工作,與教師科研相聯系,將部分實驗所得產品進行認真提純后用于教師的科研工作,如在綜合設計性實驗中我們設計了《三氮唑的制備及檢測》,該實驗的產品可以為一些老師科研提供輔助配體,做到了藥品試劑的優化處理。在實驗操作技能訓練中盡量用水或無毒、價廉的藥品代替實驗藥品,采用微型實驗,藥品用量微量、半微量化實驗代替原有實驗,減少在實驗中藥品的使用量。
3加強現代化建設,構建實驗教學網絡平臺
重視實驗資源的網絡化與信息化建設,構建實驗教學的網絡教學平臺,為學生提供廣闊的實驗教學網上信息。網絡課堂是現階段教學改革非常重視的一個手段,我們將網絡教學引入到實驗教學中,通過制作模擬實驗動畫及實驗演示錄像等數字化實驗教學資料,講一些基礎性實驗和實驗儀器的使用等部分通過網絡教學進行展示,這樣不僅可以節省大量的教學時間,而且由于可以加入一些動畫效果,提高了學生的學習興趣,也可以獲得很好的教學效果,為培養學生自主獲取新知識的能力、終身學習的能力、創新的能力提供了輔助的環境和條件。在網絡上建起模擬實驗室和模擬實習基地,形成功能強大的網絡課堂。使學生無需下廠,在模擬實習基地既可以進行仿真實驗,了解在化工廠中的一些具體操作。部分實驗學生可以不用進行具體實驗,觀看老師在網絡上提供的實驗視頻,觀察實驗現象。網絡信息的提供既滿足了學生對知識的需求,也減少了進行實驗所帶來的環境污染,對實現實驗教學“綠色化”具有巨大貢獻。
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