時間:2023-01-25 16:33:38
導語:在化學實驗教學論文的撰寫旅程中,學習并吸收他人佳作的精髓是一條寶貴的路徑,好期刊匯集了九篇優秀范文,愿這些內容能夠啟發您的創作靈感,引領您探索更多的創作可能。
1.1教學理念上,注重調動學生自身主動性
應用型人才培養的教學理念要求在繼承傳統教學優勢的基礎上,大力創新教育觀念,堅持以學生為本,調動學生主動性[3]。作為一門實踐教學活動,高分子化學實驗教學要取得良好的教學效果,必然要更新教學理念。在應用型人才培養定位下,我們確立了以學生為中心地位,尊重學生意愿,充分發揮學生能動性、積極性和創新性的教學理念。在教學過程中,讓學生占據課堂的主導地位,將教師的被動教變為學生的主動學,教師定位于學生實驗的組織者。教師的主要作用不是講解,而是組織學生主動思考、動手實驗。課堂上,教師不再用權威性的語言告訴學生,什么時候準備實驗,選擇什么樣的試劑,而是把自己融入學生中,和學生一起討論和思考,學生由被動轉為主動,成為實驗教學的中心。鼓勵學生自己制定標準,自己確定實驗步驟,允許按自己設計的預習報告進行實驗,如實記錄實驗現象和實驗數據,自己分析實驗過程中存在的問題及解決辦法。實驗結束,鼓勵學生自己點評,交流實驗過程,總結成功經驗,分析失敗原因。
1.2在教學載體上,為學生提供充實的實驗材料
在教學過程中,教師工作的重點是為學生提供大量的學習資源,使學生處于一種可以選擇的、能滿足他們需求的自由實驗環境。通過開發《高分子化學實驗》課件增設多媒體教學內容,將實驗項目、基本儀器操作使用等制作課件,并將課程資料上網,學生直接申請下載、預約實驗。通過多媒體實驗演示,讓學生在較短的時間內,直觀的掌握更多的實驗內容,節省了課堂時間,提高了授課的實效性,為學生的個性培養和自主學習創造了有利的條件。學生也可自行擬定設計課題,學生自己查閱資料,預約教師進入實驗室進行指導。對學生自己設計的或自帶課題的實驗,只要所設計的實驗方案合理、實驗條件許可,就允許進入實驗室開展實驗,讓學生成為實驗的主人。上述課程改革,《高分子化學實驗》課程已被評為校級精品課程。另一方面,逐漸開放實驗室和儀器設備。常用的玻璃儀器由學生自己保管。大型儀器,如紅外光譜、元素分析、激光粒徑測定儀、X射線衍射儀、掃描電鏡等為學生全部免費開放,學生通過提前預約,可對實驗中制備的化合物隨時進行分析表征。
1.3改革教學內容,增設綜合性和設計性實驗
為了增強學生的實踐能力和獨立思考能力,在教學中注重理論與實踐相結合,結合高分子化學的基本問題,將科研成果轉化為可供學生實驗的教學內容改革教學內容,重新編寫《高分子化學實驗》教學大綱和實驗指導書,刪除了部分內容陳舊的驗證性和基礎性實驗,增設綜合性、探索性和設計性實驗,確保實驗教學內容的先進性、新穎性。通過精選實驗內容使學生加深對所學理論知識的認識,了解高分子化學領域的飛速發展和高分子材料在人們的日常生活和高科技領域中的應用,為學生將來走向工作崗位奠定基礎。在教學內容上,不設置標準答案,挑選應用性和綜合性強的實驗。將傳統的單純“灌注式”理論教學轉變為"教學-文獻查找-文獻綜述-匯報交流-自主實驗"的多環節、多方式、互動性、研究性、開放式教學。如實驗內容上增選“聚乙烯醇的縮醛化制備膠水”的實驗。此實驗應用性很強,讓學生通過實驗親身感受高分子化學的重要意義和實用價值,增強學生實際動手能力。學生在實驗中表現出濃烈的興趣,相互之間探討實驗的工藝過程和應該注意的事項,對制備的膠水質量互相比較并查找原因,收到了良好的教學效果。在"苯乙烯分散聚合的實驗"中,對同一單體選用不同的分散劑,包括有機分散劑、無機分散劑及復合分散劑。通過改變引發劑用量、攪拌速度等,使不同組的學生在不同的聚合條件下進行實驗,然后將實驗結果進行比較、討論和總結。對于設計性和研究性實驗,教師提前一周告知實驗內容,提供部分參考目錄,供學生查閱。學生自己設計出可行性的實驗方案,經教師批準后進行實驗。目前已開設的設計性和研究性實驗都是以高分子領域中的最新研究成果并結合本院教師的科研項目與科研經驗開設的,如"溫度和pH值敏感性水凝膠的制備及對藥物的釋放性能"、"無皂乳液聚合制備核-殼結構聚合物"等。設計性和研究性實驗的開設,能夠充分調動學生的學習積極性,發揮學生的主觀能動性。使學生把自己所學的理論知識、書面知識和科學研究緊密相結合,提高了學生對于科學研究的認識,同時激發和促進了學生的科研興趣。
1.4考核方式上,采取組合式考核,提高實驗教學效果
實驗考核是實驗教學的重要環節,是激勵學生學習和鞏固知識、檢查教學效果、改革教學方法的重要手段。多年來,我校沿襲的高分子化學實驗考核辦法是實驗報告和期末理論筆試各占50%。該考核方法導致學生對實驗預習、實驗操作重視程度不夠,考試前死記理論知識,綜合實踐能力薄弱。在應用型型人才培養的要求下,我們改革了傳統的實驗考核方法,建立了平時成績、實驗操作考核和筆試相結合的新型考核模式,使實驗課的考核和評價能夠更加科學化和合理化。在高分子化學實驗的考核過程中,采取平時考核和實驗考試考核相結合的辦法。平時考核側重于對學生平時學習情況的評價,包括實驗預習、實驗操作、實驗記錄、實驗報告等內容。實驗考試考核既要考查學生的實驗基本操作和綜合運用能力又要檢驗學生掌握的理論知識。考試之前教師設定合理的考核內容,包括在規定時間內完成一個完整的實驗和理論抽查。實驗考試時,將學生每4~5人一組進行分批考試,通過考察學生的基本實驗操作,實驗方案、儀器安裝、結果處理以及產品質量等,考查學生掌握實驗技能情況。實驗結束后,教師根據實驗過程的條理性、實驗操作情況以及實驗結果對學生實驗考試進行評分。操作考試結束后,針對實驗過程中的理論知識隨機抽查3~5個簡答題,考察學生對知識的掌握情況。通過平時考核和實驗考試考核相結合的方式,能科學有效地對學生進行學習效果評定,提高學生學習的積極性。
2結語
一、分析一個典型實驗,闡明一類實驗規律
根據化學教學大綱和教材,就實驗內容來講,可歸納為以下幾種類型。
1、有關制取固態、液態、氣態物質的實驗。
2、有關闡明概念,證明基本理論和定律的實驗。
3、有關研究物質的性質和各類物質之間的相互關系的實驗。
4、有關定量方面的實驗。
一般說來,每一類實驗的原理、裝置、操作等方面總有規律可循。因此我何在講每一類實驗中的第一個實驗時,首先向學生分析這類實驗的設計原理和內容要求。而后再指導學生親自動手完成實驗,在此基礎上師生通過分析、對比,共同總結出這類實驗的規律,以期達到觸類旁通、舉一反三的目的。如通過“粗鹽的提純”的實驗,我們引導學生總結出制取純凈的晶體物質的實驗原理和所需要的基礎知識以及操作等方面的規律。
在實驗原理和基礎知識方面,讓學生著重掌握:①組成混合物的各種物質的溶解度;②混合物中各類物質的性質和它們之間能否相互發生反應(若能反應,需要弄清反應條件)。在實驗技能方面讓學生掌握:①所用各種玻璃器皿的性能和使用方法;②有關物質的溶解、過濾、結晶、再結晶的操作方法。
二、明確選擇儀器的原則,正確選用儀器
實驗中,培養學生準確地選擇儀器,是保證實驗順利完成的前提之一。為此,我們從下述幾方面對學生進行指導。
1、根據反應物和生成物的性質、反應條件選擇儀器。
中學化學教材里,討論化學反應的條件有:常溫、加熱、加壓、催化劑、光和電等。根據不同的反應條件、反2、根據控制化學反應速度的要求來選擇儀器。
在實驗室里,為了達到安全而又迅速地制取某種物質,有些反應需使反應速度加快,有些要控制生成物的量,有應物的性質來制取新物質時,所需要的儀器也就不完全相同。因此,我們在初中化學講氧氣的實驗室制法時,著重向學生闡明兩點:①凡是對固體物質進行加熱制取氣體時,均可采取制取氧氣的這套反應裝置;②集氣的方法和操作,應根據氣體的溶解度、對空氣的相對密度、常溫能否與水或空氣中任一成分反應等因素而定。
因為我們在講氧氣時進行了上述分析,所以在講氨氣、甲烷等氣態物質時,就可以從啟發學生通過對反應物和生成物的性質、反應條件等因素的分析,提出實驗所需要的儀器、裝置,來完成制取上述物質的實驗。
些則反之。為此,在實驗中,要采用適應這些要求的裝置。如我們在講實驗室里制取氯氣時,就著重向學生講明教材中選用分液漏斗而不用長頸漏斗的理由。這樣分析、講解,使學生在進行實驗設計時就能正確地選好儀器。
三、分析典型實驗,培養學生的實際操作技能
實驗操作的正確與否,不僅是保證安全和實驗效果的先決條件,也是培養學生實驗技能所必需的。在這方面,我們除按實驗原理、要求提出有關的操作內容和要求外,還著重講了下述幾點:
1、剖析一個典型實驗,講清一類實驗的操作內容:
如通過實驗室里制取氧氣的實驗分析,可歸納總結出下述操作內容:①儀器的選擇、連接和固定:②裝置氣密性的檢查;③藥品的取用;④加熱方法;⑤氣體的凈化和干燥;⑥氣體的收集和放置;⑦裝置的拆卸。
對這些操作,都應講清它們的知識、理論根據。譬如在實驗室里用濃鹽酸和二氧化錳混和加熱制取氯氣時,由于濃鹽酸有揮發性,水的沸點也不高,所以制得的氯氣中可能混有氯化氫和水蒸汽。欲除去,只要用飽和的氯化鈉水溶液洗滌,不能用水,這是因氯氣與水能發生下列反應:C12+H20HCl+HC10根據化學平衡移動原理,可知增加生成物中的C1-濃度,可使平衡向左進行,以減小氯氣的溶解度。又根據氯氣的性質,要想干燥氯氣,只能選用液體或顆粒狀的酸性干燥劑,通常用濃硫酸做干燥劑。
2、通過對某些實驗操作的分析,向學生闡明實驗操作的要點。
我們在分析某些實驗操作時,為了讓學生學得會,記得牢,總是把操作要點總結成幾個字或幾句話,讓學生便于記憶。如在配制一定體積的摩爾濃度溶液時,在分析演示的基礎上我們總結出:?稱(對固態溶質要稱,?液態溶質要量)、溶(溶解)、洗(洗滌溶解時容器的內壁)、稀(稀釋至容量瓶的刻度)四字配制法。
教學實踐證明,學生根據實驗內容、操作內容和要點,獨立地進行實驗,往往能提出一些改進某些實驗的設計。如教材中關于氨氣易溶于水的“噴泉”實驗,若按教材中的實驗要求,先用氫氧化鈣與銨鹽反應制取氨氣,用于燥的燒瓶收集,再接教材中“噴泉”實驗裝置進行實驗。因為在化學實驗室里,很難將燒瓶搞得十分干燥,而氨氣易溶于水,所以在實驗過程中實驗效果往往不理想。有些同學分析了上述方法實驗失敗的原因,又重新研究了該實驗的要求,所用藥品的性質,提出了改進方法:即先在圓底燒瓶中加入2~3毫升濃氨水,然后搖晃燒瓶將濃氨水迅速倒掉,立即演示“噴泉”實驗,實驗效果比按教材中提出的實驗方法好得多。
四、根據實驗內容,處理好演示實驗
準確而有效地進行課堂演示實驗,不僅在培養學生實驗技能中起著示范作用,而且也是啟發學生思維,培養學生觀察、分析、綜合和解決問題能力的重要方法,從而更好地揭示知識的內在聯系,使知識更加系統、深化。教材中的演示實驗一般可分兩類,一是實驗難度較大的(如實驗裝置比較復雜或實驗中使用劇毒藥品和學生操作有危險的實驗),這是少數。這類實驗必須由教師演示,力求操作規范化。二是實驗技能難度較小,這是多數的實驗。對于這類實驗,有條件的學校可以改為邊講邊實驗的形式,實驗條件較差的學校,某些課題也可以讓學生到講臺上,在教師指導下去完成實驗操作過程。
實踐證明,對一些較簡單的實驗,經常在老師指導下,讓學生動手去做,除了增加他們的操作機會以外,還呵以起到兩個作用:①使學生對一些被認為是無所謂或被忽視的常規操作(如試劑的取用,取量的多少,試管夾持,一般加熱等等)?,?及時發現錯誤,及時糾正,給學生以深刻的印象。②在實驗過程中,向“學生恰當地提出問題,讓學生在解決問題的過程中,使所學的知識更加系統化和深化,而且也能提高學生的觀察問題、分析問題和解決問題的能力及實驗操作技能。
五、培養學生書寫實驗報告的能力
寫實驗報告是實驗的重要組成部分,是分析問題解決問題的過程,也是綜合運用知識的過程。但是在教學中發現有些同學即使到了二年級也還不能較好地寫出實驗報告。其原因是有些學生不知道在實驗中觀察什么、怎樣觀察、記錄什么。
有些學生對實驗報告寫什么和怎樣寫還不了解。因此,他們常常把實驗報告寫得雜亂無章,空洞無物。為此,我們從第一節化學課開始,就注意培養學生寫實驗報告的能力,其具體做法是:
1、在演示實驗中注意培養學生觀察現象的能力
為培養學生觀察現象的能力,我們對現行中師化學教材中所講到的現象進行歸納、綜合。有光、熱、聲、態(狀態)、顏色、氣味、溶解、沉淀、液化、燃燒等等。在每次演示實驗或學生實驗中,總是要求學生根據實驗內容中有無新物質的生成和上述現象內容來觀察,并將觀察的結果記錄好,認真分析,去偽存真,填寫于實驗報告中。這樣要求學生,不僅使學生知道在實驗中要觀察些什么,使學生對知識獲得比較完整的概念,而且也不會漏掉某些重要的實驗現象,以致得不到正確結論。
2、采取具體措施,培養學生書寫實驗報告的能力
為培養學生寫好實驗報告,從學生的實際出發,讓學生在演示實驗的過程中,實事求是地認真觀察、分析,并記錄于表的空格中,經過幾次填寫,學生就能比較正確、熟練地對實驗進行觀察記錄,做出解釋和結論。培養了學生書寫實驗報告的能力。
1督促學生做好實驗預習
物理化學實驗大多實驗步驟較多,儀器操作比較繁瑣或者數據處理過程比較復雜,學生沒有預習的結果就是實驗操作及數據處理過程中不斷出錯,甚至損壞儀器,造成時間精力的浪費和實驗室財產的損失[5]。因此我們在上實驗課之前要求學生認真預習實驗并寫好實驗報告,在上課之前要上交預習報告,教師要批閱預習報告,掌握學生對本實驗的了解程度。在講解實驗內容過程中還要對學生進行提問,以便發現學生是否只是敷衍了事,照抄書本上的實驗內容。預習報告也將作為實驗成績的一部分,以這種方式敦促學生做好實驗預習,這樣學生便可以順利地完成實驗和更好地理解實驗內容、提高實踐能力。
2實驗藥品選擇不必拘泥于教材
在全國提倡綠色環保的大環境下,我們對實驗藥品的選擇也應盡量是無毒或是低毒的。現各高校使用的物理化學教材多種多樣,但都包括經典的實驗項目,且實驗藥品也基本相同。比如燃燒熱的測定,幾乎所有的教材都是使用萘作為測定對象,萘容易揮發和升華,吸入萘蒸氣后,可引起頭痛、乏力、惡心嘔吐,皮膚接觸后可引起皮炎。嚴重者會導致溶血性貧血及肝、腎損害及白內障、視神經炎和視網膜病變等[6]。從綠色環保和對學生安全的角度考慮可采用蔗糖或葡萄糖等代替萘,同樣能達到實驗目的。再比如最大氣泡法測定表面張力的實驗,我校原來采用教材上的實驗藥品正丁醇,但學生普遍反應此藥品氣味大,長時間實驗感覺眼睛不舒服,因此現改為用乙醇做實驗,盡管乙醇也稍有氣味但無毒,學生使用安全且環保,并且學生對該藥品熟悉、接觸多,還會增加學生對實驗的積極性,取得更好的實驗效果。
3全面考核學生的實驗教學成績
以往傳統的物理化學實驗成績的評定,是學生做完實驗后,將實驗記錄下來的有關實驗數據,利用課后時間將實驗報告完成,老師根據學生實驗報告的好壞評定出實驗成績,這樣不能全面真實反映學生實驗水平,往往會造成有些同學實驗時認真,動手能力強,但由于實驗報告寫得不好而成績不高;有些同學做實驗時敷衍了事甚至不動手,課后抄襲或綜合他人數據報告寫的好而得高分,出現“高分低能”、“低能高分”現象,這種隨意性和偶然性,勢必影響到實驗總成績[7]。因此對學生實驗成績應全面考核,實驗成績的評定可包括預習報告、操作能力、現象及數據記錄、實驗報告等幾方面內容,每一項指標均在實驗總成績中占有比例,實驗教師根據學生在各個方面的表現給出成績,避免上述狀況的出現,做到對學生的成績評定公平合理。
4結語
化學是初中階段的最新學科,是有著很大吸引力的學科,是化學的啟蒙學科。人們對于新鮮事物都是有著充足的興趣的,學生們在這個年齡階段更是對一切的沒有接觸過的事物有著強烈的好奇心的。我們就要充分利用這一點,把這一興趣點變得無限延伸,在我們的學習過程中叫他們始終保持這種興趣,激情,為學好化學打下堅實的基礎。我在教學中主要抓以下三點。
1.把演示實驗放在教學的首位
新的教材中演示實驗的數量不少,是調動學生積極性的興奮點之一,只有把他們的愛好興趣激發到位,才能學好。演示實驗的實現,是對概念,原理的最好解釋,是對知識的驗證,是學生觀察的最佳途徑,完成教給學生操作的教學,我們教師要做到的是操作規范,演示到位,現象明顯、分析準確。例如,白磷的燃燒演示實驗,教學生認真觀察紅磷在空氣中燃燒的現象,指導孩子們閱讀教材,進一步歸納和總結出紅磷燃燒的條件。
2.家庭小小實驗的必要性
新教材中的十幾個小小的家庭小實驗,為教學提供了幫助,孩子們的興趣也進一步加強,把課內的只是延伸到了課外,對鞏固知識、培養能力有著一定的促進作用。點燃泡沫,觀察現象,孩子們動手了,觀察了現象,最后都深有體會的說不能燃燒泡沫,要做到保護環境,愛護環境。這些小實驗的利用,豐富了孩子們的課余生活,培養了動手實驗能力和觀察分析能力,加深了對知識的理解,掌握的更加牢固。
3.課余時間開發興趣小組
對化學有著興趣的學生不少,我們要利用課余時間把他們組織到一起,開展一些比較好的活動,比如舉辦專題講座,搞一些趣味化學實驗、化學小魔術等等。要鍛煉孩子們多動手操作,多開動腦筋,發揮學生的主體作用。
二、運用科學的方法,操作好實驗,鍛煉孩子們的操作能力和技術
培養良好的習慣是形成科學態度的最佳方法。掌握各種儀器的正確使用方法、操作規范、注意節約藥品和實驗安全等都是實驗的良好習慣,這些習慣的養成不是一朝一夕就能實現的,需要在每一節課都要提醒和幫助學生們做到的,做到嚴格要求學生。我們在做演示實驗時注意自己的操作要規范,實現教師的示范作用,不能糊弄完事。對于學生在實驗室中的規范也要時時提醒,做到科學、嚴謹、嚴肅。孩子們在做酸的性質的實驗的時候,叫他們認真觀察現象,認真記錄現象,每一個學生都是瞪大了眼睛去觀察,用心去觀察,及時的做著筆記,對于鹽酸過量的反應現象也做了觀察和記錄,做了比較詳盡的實驗分析和實驗報告,培養了孩子們的科學態度,最后教孩子們整理藥品、打掃衛生、整潔桌面,為后邊的實驗者掃清障礙。
對于一些比較常用的操作,我們可以采用簡潔的膾炙人口的順口溜來幫助學生,比如:如往試管里裝入粉末狀藥品要一斜、二送、三直立;裝塊狀藥品要一橫、二放、三慢豎;液體藥品要瓶塞倒放、兩口緊挨、緩慢傾倒、加蓋放回等等,還有就是酒精燈的使用兩查、兩不、兩禁止。我們在氣體制法的教學過程中,要充分把握教材,給孩子們提出幾點要點,一個是實驗原理的了解和掌握,二是對整個制取裝置中的儀器的了解和操作,三是要有正確的制取方法,四是正確的檢驗氣體的辦法。這幾點缺一不可,丟失了一點,我們就會前功盡棄,制取不出來我們想要制取的氣體,只會看著干著急,干瞪眼。最佳的學習方法適合的是我們在充分了解自己學生的基礎之上的,要做到教材,學生,教學方法三者合一,相輔相成,循序漸進。
對于化學教學中學生學習化學興趣的培養,需要通過化學實驗實現。因為化學實驗并不像化學理論知識學習那樣枯燥乏味,其具有神奇性、趣味性及奧妙性,在化學教學活動中進行化學實驗,學生將有機會動手進行實驗,從而使得學生成為化學實驗的參與者,在化學實驗中感受化學反應的神奇,這將大大提高學生學習化學的濃厚興趣。如此便充分說明了化學實驗在化學教育中的重要性。
2.化學實驗可以培養學生的觀察能力
觀察是人們在現實生活中認知事物和信息、吸收與獲取相關知識過程中必備的一種能力。化學教育的意義在于教授學生知識的同時,提高學生能力、開發學生智力、發散學生思維、提升學生素質,等等,以便使學生更好地發展。而化學教育意義的體現,需要通過化學實驗實現。因為化學實驗正是提升學生觀察能力的有效手段。可以說,很多化學反應和化學表象是在短時間內體現的,這就要求學生在做化學實驗的過程中具備較強的觀察能力,仔細觀察實驗現象,不放過任何細微的反應或現象,這樣才能準確、有效地通過實驗論證化學理論知識。所以,在對中學生進行化學教育的過程中,適當、合理地穿插化學實驗非常必要,可以培養學生通過觀察抓住現象本質,真正掌握化學知識。當然,化學實驗觀察過程中可能出現盲目觀察實驗的情況,為了避免此種情況發生,在進行化學實驗的過程中,首先要清楚地知道此次化學實驗目的、步驟與結果。其次,在師生共同進行化學實驗的過程中從化學實驗目的出發,對重要的現象予以觀察,如儀器的正確運用、實驗規范操作、化學現象等。最后,學生將所觀察的內容準確記錄下來,就可以有效地完成化學實驗及化學理論的驗證。
3.化學實驗可以幫助學生理解化學知識
在化學教學活動中,學生所學習的化學知識具有較強的學術性,很多化學物質或是食物中的一種組成成分、或是某種物質的組成成分、抑或是某種產品生產的原料。學生對化學物質幾乎沒有任何了解,對化學物質及其使用進行的學習,往往很難理解和掌握。而通過化學實驗直觀的展示化學物質之間的反應,可以使學生更容易理解和掌握化學物質。所以說,化學實驗也是促進學生有效、準確掌握化學知識的有效措施,對于強化化學教育效果具有重要作用。
4.化學實驗在化學教育中的重要作用
化學實驗具有較強的操作實踐性,教師正確指導學生進行化學實驗,學生在動手動腦操作實驗的過程中,產生濃重的化學學習興趣,而在興趣的驅使下學生將積累更多學習經驗和學習知識,學生的化學成績將有很大飛躍,這也間接促進化學教育水平提升。這充分說明了,化學實驗在化學教學中具有激發學生學習興趣、引導學生學習、啟發學生創造性思維、培養學生觀察能力的作用。而這與當前所提倡的素質教育非常符合,促使中學化學教育在素質教育背景下更好地實施。總之,化學實驗在化學教育中起到非常重要的作用。
5.結語
“電視實驗”所應用的電教媒體有大屏幕彩色電視機和攝像機。利用攝像機鏡頭的變焦功能,可以把化學演示實驗的教師操作過程和實驗現象真實、清晰地呈現于大屏幕彩色電視上,便于學生細致觀察,從而能激發學習興趣增強教學效果。
例如,在講授初中化學教材中“質量守恒定律”時,運用電教手段可彌補以前的缺陷。由于以往采用的實驗儀器中托盤天平的指針可見度小,很難觀察到清晰的實驗結果,這就給學生的學習和理解造成很大困難,難以讓學生真正地信服了解到化學反應前后物質是否質量守恒,這也很難培養學生實事求是的辯證唯物主義的科學態度。“電視實驗”恰恰彌補了這一不足之處:在演示實驗前,首先利用調節攝像機鏡頭焦距,通過“特寫鏡頭”把實驗中所要用的儀器,依次呈現于大屏幕電視上;同時教師講解儀器中錐形瓶和托盤天平的正確使用方法和用途,從而又達到了初中化學教學大綱規定的對化學實驗儀器會基本操作的教學要求。
第一組演示實驗是:用托盤天平稱量密閉于錐形瓶中白磷的燃燒前后,物質總質量是否保持不變。在這個演示實驗中,教師首先縮小攝像機焦距,拉遠鏡頭,使天平完全呈現于電視屏幕上,使學生便于觀察教師演示實驗時的操作過程。然后,教師把課前已裝有白磷的密閉錐形瓶置于托盤天平左側托盤上,調節天平指針于平衡位置,接著教師調節攝像機鏡頭焦距,引導學生在電視屏幕上依次觀察錐形瓶中白磷的色、態和天平指針平衡的“特寫鏡頭”。這樣,既讓學生觀察了教師實驗操作的全過程,也讓學生清晰地觀察到實驗儀器以及應用過程。
本文是本人在指導研究性學習在高中化學實驗應用中得出的的一點體會:
首先,弄清化學實驗與研究性學習的關系:
在中學化學教學中,充分利用化學學科“以實驗為基礎”的基本特征,挖掘和開發化學實驗在研究性學習中的功能,對于改變學生的學習方法,形成終身學習的能力具有重要的意義。
一、化學實驗是研究性學習的一種重要途徑
研究性學習是學生自主地獲取知識和技能、體驗和了解科學研究的過程和方法、形成和提高創新意識、樹立科學的價值觀和活動過程。化學實驗是學生化學學習中的能動的實踐活動形式。化學實驗為學生創設了親身參與實踐的情境,具有獲知、激趣、求真、循理、育德等教育功能。化學實驗的功能和研究性學習的特征決定了化學實驗必然是研究性學習的重要途徑。
二、化學實驗作為研究性學習途徑的教學策略
在化學教學中提倡和鼓勵學生通過化學實驗進行研究性學習,要充分挖掘化學實驗在研究性學習中的功能,發揮化學實驗在研究性學習中創設問題情境、驗證假設或猜想等環節中的作用,研究開發研究性實驗,引導學生通過實驗去發現和研究解決問題的方法,在化學實驗中培養學生的科學素質,實現學生的學習方式由被動接受式學習向主動研究性學習的根本轉變。
第二、化學實驗與研究性學習課題的選擇:
通過化學實驗開展研究性學習,必須著力培養學生的化學實驗能力和自主學習能力,同時也必須依據學生的知識能力來確定研究課題,特別是依據學生的化學實驗能力來選擇適當的研究課題。根據我們開展研究性學習的體會,在服從課題研究的原則基礎上,我們主要采用以下幾種方法選擇課題。
一、結合化學教學選擇研究課題。當今課改的重要任務就是要提高學生的實踐能力和創新精神,適當增加一些探索性實驗,有利于提高學生的探索欲望,培養學生的創新能力。例如Fe2+和Fe3+的轉化,可以改進為探索性實驗:根據現有實驗條件,如何實現Fe2+和Fe3+的轉化?讓學生首先設計實驗方案,其次交流設計思想,篩選確定最佳方案,最后實施實驗并得出實驗結論。這種探索過程比空洞的講授更能調動學生利用多種感官主動參與信息加工、構建知識,使學生的潛能得到更好的開發。
二、結合日常生活選擇研究課題。社會生活中的問題無處不在,我們引導學生從自己身邊開始思考,提出問題,并篩選確定研究課題,然后讓學生收集資料、研究實驗方案,通過實驗自主探討、自主學習,極大發揮學生的創新能力。如探討鐵生銹的原因,一方面學生選擇了生活中常見的各種鐵件,又設計了銹蝕的不同條件開展實驗,另一方面學生又到工廠、商店、居民區、農村……開展實地調查,學生對鐵生銹的原因、造成的危害及預防生銹的措施有了全面深刻的認識,寫出了較高質量的化學小論文。
三、結合當地生產實踐選擇研究課題。我們結合當地經濟建設的實際情況,結合課外活動及實踐活動的開展,讓學生大膽探索、積極創新。譬如圍繞水的問題,可以啟發學生從我縣水的資源、利用、水患、污染、監測、防治等方面去思考,學生積極性高,提出了許多問題,他們調查排污口,參觀自來水廠,監測水的pH值及重金屬離子、苯酚等含量,并請來環保局人員共同分析,取得了良好的社會效益。
四、結合化學課外活動選擇研究課題。利用化學課外小實驗、趣味化學實驗、化學小魔術等積極探討化學實驗的設計方案,研究化學實驗的現象、實驗裝置、實驗操作、實驗觀察、實驗記錄、實驗分析和實驗報告。如自制汽水的原理與方法、熱水瓶(鍋爐)中水垢成分的分析、相片沖洗原理的探索等等。
第三、研究性學習在化學實驗應用:
1.設計實驗方案
教師提出實驗目的,讓學生設計實驗方案,然后師生共同逐個討論,尋找多種方案或確定最佳方案。例如,在學習實驗室制乙烯這一內容時,先說明乙烯中會混有SO2和CO2氣體。讓學生設計實驗,證明它們的存在。結果學生都知道應先將氣體通過裝有品紅溶液的洗氣瓶,看到品紅褪色,證明有SO2氣體。但在接下來的檢驗CO2存在的操作中,意見出現了分歧,學生提出了如下方案:①將氣體通入澄清的石灰水中,石灰水變渾濁;②將氣體通過裝有足量的NaHCO3溶液的洗氣瓶后,再通入澄清的石灰水中,石灰水渾濁;③將氣體通過裝有酸性KMnO4溶液的洗氣瓶中,溶液褪色,再通入澄清的石灰水中,石灰水變渾濁;④將氣體通過裝有酸性KMnO4溶液的洗氣瓶中,溶液不褪色,再通入澄清的石灰水中,石灰水變渾濁;⑤將氣體再一次通過裝有品紅溶液的洗氣瓶中,品紅不褪色,再通入澄清的石灰水中,石灰水變渾濁。然后師生討論:方案①和③沒有將可能未與品紅溶液反應完全的SO2帶入澄清石水中,方案不合理;方案②雖完全除去了SO2氣體,但SO2與NaHCO3溶液反應會產生CO2氣體,顯然也不合理;方案④和⑤既能完全除去SO2氣體,也不會減少或生成CO2氣體,且現象明顯,上述兩個方案都合理。
2.改進實驗裝置
教材上有些實驗裝置復雜、實驗費時費藥,有些實驗現象不夠明顯,還有些實驗環境污染嚴重等等,教師可帶領學生對這些實驗進行改進。如酚醛樹脂制取實驗以后,試管難以洗凈,每次實驗只得更換試管,改進后我們用醫用廢磷霉素小瓶替代試管進行實驗,不但節省了大量的試管,而且藥品用量比原來少了許多。
3.研究不同反應條件對實驗的影響
學生做了在AlCl3溶液中滴加NaOH溶液實驗后,讓他們將上述實驗操作順序顛倒,觀察現象,并進行解釋。再如用較純凈的鋅粒與稀硫反應速度較慢,當在反應混合物中加入少量CuSO4溶液時,反應速度大大加快,可讓學生探索原理。
4.開展家庭小實驗活動
(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。
2結語
傳統的生物化學實驗教學內容相對陳舊,很多的實驗方法和實驗手段都已經逐漸被淘汰,很少再應用于當今的科研領域,已經不再適用當今對醫學生的培養和教學。而且傳統的生物化學實驗項目單一,枯燥乏味,并且大多數實驗僅僅只側重于加深學生對基本理論知識的理解,而忽略了對學生動手能力、研究興趣和科研能力的培養,因此,學生對實驗課程缺乏主動性和積極性。并且傳統的生物化學實驗安排缺乏系統性以及理論教學重于實驗教學,這不利于學生系統地掌握各種實驗技能,更談不上培養學生的創新能力。因此我們重新編寫了《生命科學基礎實驗講義》,對實驗內容進行了較大幅度的調整和改變,將沿用多年的比較陳舊實驗方法刪除,更換為更適應現在醫學生科研綜合能力培養的實驗方法和技術。這些問題表現在以下幾方面。
(一)實驗設備不足原來的實驗室設備遠遠跟不上現在生物化學技術的發展,現代生物化學實驗設備多簡單易用,極大地節省了實驗者的時間,提高了工作效率。而傳統的很多生物化學實驗方法,還局限于用簡單落后的實驗設備完成基本的生化實驗。如蛋白濃度的測定,現在大多科研機構已經改用更精確更節省樣品的酶標儀方法,而傳統的生化實驗還在使用老式分光光度計來測量蛋白濃度。
(二)教學內容單一陳舊教學內容主要集中在基礎的驗證性實驗,如考馬斯亮染色法測定蛋白質的含量、紫外吸收測定核酸的含量等。缺少對學生科研思維和獨立解決問題的能力的培養和鍛煉。
二、生物化學實驗的改革
(一)加強實驗室建設,促進實驗教學現代生命醫學的研究發展必須要依賴現代化的實驗室為基礎。目前,現代化的實驗室既是科學技術研究的基地,同時也是培養醫學生實驗技能、綜合創新能力以及卓越科研素質的主要實踐基地。實驗室作為課堂理論教學的延伸,承擔著將理論聯系實際的重要作用,讓醫學生能夠把課堂上的理論知識應用于實踐,同時,通過在實驗室的實踐進一步加深理論知識學習。因此,現代化的實驗室建設是生物化學教學的重要組成部分。所以,應當進一步加大對現代化實驗室建設經費的投入,建設一個實驗設備先進、實驗條件完善的生物化學實驗教學中心。目前,我校生化實驗中心已經投入使用,大量較為先進的實驗儀器如酶標儀、凝膠成像儀、實時定量PCR儀等已經投入實驗。這些實驗設備既符合目前生物化學實驗技術的發展,同時又能滿足生物化學實驗教學的需求。另外,我們還努力培養了一支專業化的實驗教學隊伍,將生物化學師資培養、優秀實驗技術人員培養和現代化實驗設備結合起來,為生物化學實驗教學和學生自主實驗創造有利條件。
(二)提高學生實驗基本技能的同時注重學生對新的實驗手段和技術的了解生物化學實驗既是對醫學生物化學理論知識的驗證,同時也是創新性實驗和綜合性實驗的基礎。在教學過程中,為了讓學生系統有效地了解和掌握比色、電泳、色譜、離心及生物大分子物質的分離提取等五類基本的生物化學實驗技術,我們分別選擇既具有代表性又符合現在科研需求的實驗:BCA法測定蛋白濃度、免疫印跡、層析法分離蛋白質和氨基酸等。學生通過這些實驗掌握了電泳儀、離心機、酶標儀、恒溫水浴鍋等生化儀器的使用方法,學會了生物大分子物質的分離純化方法和物質含量的分析方法。此外,我們還結合醫學生的培養需求,設立了“飲食和激素對大鼠血糖和血漿脂蛋白的影響”這個臨床生化實驗,結合臨床,讓學生認識到生物化學實驗與臨床結合的緊密型和重要性。另外,我們還會提前告知學生每次實驗的具體內容,并要求學生提前預習,實驗過程中每兩個同學一組,既讓每位同學都有動手的機會,又培養他們的團隊合作精神。允許學生根據具體的實驗內容和各組的實際情況合理安排實驗,如在蛋白測定的實驗內容中,我們要求同學們分別用考馬斯亮藍法、雙縮脲法和BCA三種方法測定同一種蛋白的濃度,每組同學可自己安排三種方法測定蛋白的先后順序,并比較三種方法的優缺點,在實際應用中如何根據自己的實際情況選擇合適的蛋白濃度測定方法,總結實驗中的注意事項和經驗,對實驗中的實驗現象和實驗結果做出合理的分析,培養學生分析問題和解決問題的能力。讓同學們通過實驗課不僅僅學會了某種實驗方法,還要學會把這些方法應用到具體的科研問題中。
(三)設立綜合性實驗,加強學生綜合研究素質培養綜合性實驗的教學能夠有效地提高學生動手能力,同時還能夠加強對學生分析問題、解決問題等綜合能力的培養。生物化學綜合性實驗選擇當前科研領域廣泛使用的microRNA方法,主要運用生物化學手段檢測microRNA對靶基因轉錄和蛋白水平的影響。讓學生運用已掌握的理論知識去分析、思考,并通過自己查閱相關文獻,了解當前科研的最新進展。通過自己動手動腦并在老師的引導和指導下總結和分析實驗結果,著重培養他們的動手能力和創新能力,并且讓他們學會分析和解決實驗中遇到的問題。通過綜合實驗的設立,學生可以鞏固已經掌握的實驗操作技能,并學會如何運用這些技能來解決科學問題。并且,綜合實驗可以有效地激發學生的生物化學學習和研究興趣,引導學生積極主動獲取知識的愿望,培養運用學習的知識解決實際問題的能力,不斷提高學生的綜合素質和實踐能力。
(四)優化實驗成績考核制度以往的教學過程中,對生物化學實驗課程的考核往往側重于實驗報告的成績和最后的實驗考試成績,這種考核方式的不足之處在于個別同學可能忽略了實驗操作的重要性,而把更多的精力用在寫出讓老師滿意的實驗報告上面,從而忽略了實驗過程,忽略對自己動手能力的培養。因此,為了提高學生對實驗操作的重視,我們將實驗考核的內容分為以下幾部分:實驗課考勤(15%)、實驗報告(25%)、實驗操作(30%)、實驗課理論考試(30%)。將實驗課考勤、實驗報告和實驗操作歸為平時成績,最后的實驗課理論考試為考試成績,將平時實驗成績和實驗考試成績相結合。老師判定平時實驗成績時可以根據學生的實驗態度是否認真、實驗報告書寫是否規范、能否如實記錄自己的實驗結果并對結果進行合理的分析和解釋、實驗操作的規范性等內容綜合評定給出。實驗考試成績則主要是通過筆試考查學生對平時教師在生物化學實驗授課中講解的生物化學基本理論知識、實驗原理的掌握情況以及對特定的實驗現象、實驗中遇到的問題的分析、解釋等。綜合性實驗主要考察學生獨立查閱文獻并進行匯總、解決問題和設計實驗能力、團隊合作意識和創新精神。
三、結論