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篇1
1.1 化學實驗課的系統完整性被其獨立性破壞
因為現代的化學實驗教學與相關理論的教學是相關聯的,而且是同步的或者稍微滯后進行的。應該說,實驗教學在很大程度是依賴于理論教學的。四大基礎理論化學完整性以及系統性全部自成體系,這就造成了一部分實驗內容出現了不必要的交叉重復現象和部分實驗項目責任不明導致出現遺漏的現象。
1.2 欠缺新的實驗教學內容
目前大多數學校的化學實驗教學內容比較陳舊,出于這種現狀,涉及化學科學的最新研究成果與發展趨勢有關聯的實驗內容非常少見。總體來說,驗證性的實驗所占的比重較大,而設計性與探究性的實驗所占的比重較小。
1.3 在實驗教學方法手段上比較欠缺
化學實驗教學在方法手段方面而言,絕大多數學校現今仍然沿襲著過去的老傳統,采用教師現場講解并且示范的方式,老師把相關的實驗內容以及步驟詳細地寫在黑板上,顯得單調而古板,抑制了學生思維能力的發展和創新能力的發揮。
2 改革措施
2.1 充分發揮實驗的魅力,激發學生的興趣,培養學生的創新思維能力
對于學生而言,除了讓其在化學學習的過程中自主地發現問題外,作為教師更要注重通過各種各樣的途徑來創設問題情境,從而引導學生能夠發現并且提出問題。應該說,化學實驗是最為形象、最為直觀的創設問題情境的方法之一。
2.2 加強基礎技能方面的培訓
對于學生而言,扎實的化學實驗技能是所有的學習化學的大學生應該具備的基礎。實驗教學的重點是,要使化學實驗基本操作技能訓練規范化、熟練化,盡量達到標準化的程度。所以說從實驗一開始就要強調操作規范化的必要性以及重要性。通過基礎操作使學生能夠認識各種實驗儀器,同時掌握實驗儀器的使用方法以及相關的注意事項,并且要學會準確地觀察實驗,重點認識如分光光度計、電導儀、分析天平等中學還沒有接觸到的儀器;同時對諸如分離、提純、結晶等基本的實驗技能也是要重視的。
2.3 要注意營造寬松、民主、自由的實驗氛圍
學生在實驗的過程中,作為教師,一定要注意觀察學生在實驗過程中的操作。一旦發現學生出現操作不正確的問題時,要注意不要過分指責,要用婉轉的語氣進行指導。在實驗的過程中,學生肯定會遇到各種意想不到的問題,而這正是考驗每個學生的時刻。學生面對實驗操作,必須要冷靜、細心、具體、有條理地去分析每一個獲得的結果和數據,并且去觀察和回顧每一個實驗的步驟以及整個過程。教師應該注意給學生營造一個相對民主、寬松、自由的氣氛,積極鼓勵學生大膽地提出自己設計的方案,即便學生提出的方案不夠全面、完善甚至出現錯誤,也應該多鼓勵、多表揚,充分地肯定他們在提出方案過程中的主動參與意識。
2.4 教師角色需轉變
在實驗的過程中,教師的角色也要進行相應的轉變,由傳授者變成指導者,學生則由被動接受轉變為進行實驗操作的探索者和實踐者。只有如此,學生的各種能力才能不斷得到提高。教師在學生進行提問的時候,應該做到四個不輕易:第一,不輕易在學生發言的時候插話;第二,不輕易否定學生得出的結論;第三,不在學生進行爭論的時候打斷;第四,不直接給出學生正確答案。做到這四個不輕易,就可以讓學生在一種相對平等的氛圍中和教師進行交流,只有這樣才能充分調動學生的積極性和發揮學生的想象力。
2.5 增加設置探究型和設計型的實驗,鼓勵自主創新型實驗
應該說,化學實驗在整個大學系統中是自成體系的,其具有相對的獨特性以及獨立性。要想真正培養創新人才,必須要在現如今的大學化學實驗教學中增加各種設計型和探究型的實驗內容。
2.6 借助多媒體的幫助進行“化學實驗”, 使化學實驗與時俱進
豐富多彩的實驗現象不僅能激發學生的好奇心,還能激發他們強烈的求知欲望,探究其中的奧妙。但不是所有的化學實驗現象都很明顯,能起到預期的教學效果。作為教師,要接觸多媒體,充分利用各種現代化的教學手段以及技術,這樣從多角度進行化學實驗教學,有些問題將會變得很簡單。
2.7 重視實驗成敗的分析
學生在完成實驗之后,需要完成實驗報告,有的老師對學生的要求是,報告內容在結尾處要完成課后的相關思考題,而筆者則認為對于學生而言,對實驗成敗以及自己得失的分析遠遠比那些思考題重要。對有機化學實驗,要注意分析影響產率高低的原因;對分析化學實驗,必須要考慮引起各組平行實驗數據差異的原因;對于物理化學實驗,應該從學生的操作熟練程度、溫度以及樣品的濃度等方面考察實驗結果和實際相偏離的原因……這樣做更能加強學生思維能力的培養。
2.8 改變傳統實驗考核,積極探索和完善實驗操作考核制度
一般而言,長久以來大學實驗課的考核依附于理論課的考核,理論課的成績越高,那么學生的總體成績就越高,如果僅僅根據這個結果是無法對學生的獨立思考以及動手能力做出準確判斷的。作為我們教研室,通過各種積累,目前已經逐步形成一套規范化的操作考試體系,即先由教師準備好十幾個操作考試題,在這些考試題中,既有學生做過的,也有從未接觸過的,學生通過抽簽的方式來確定自己的考題,然后一位教師監考一名學生。在考試的過程中,教師可以參考各種資料,教師根據提前設計好的操作標準進行相應的評分,現場給出成績。這一舉措既可以規范學生的操作,同時也能夠對學生思維的培養起到促進作用。
參考文獻:
[1]曾昭瓊.有機化學實驗[M].高等教育出版社,2008.
篇2
高等師范院校承擔著為基礎教育培養具有專業知識和教學技能的年輕教師的職責,同時還被新時代賦予了教師職后培訓的新使命,需要承擔“國培”、“省培”等很多項目的實施.做好這些工作,需要高等師范院校密切了解基礎教育.化學學科具有“以實驗為基礎”的學科特點,化學實驗教學在中學、大學均具有獨特而不容忽視的作用.近年來,許多師范院校的相關研究顯示:種種改革舉措的實施對提升高師生化學實驗綜合能力效果并不顯著.加強實驗教學研究和深化實驗教學改革是提高高校化學實驗教學質量、增強人才培養效果的基礎[1-2].顧明遠先生也曾提出:“當前教育中最突出的問題是大學和中學的銜接”[3].回顧新課程改革,中學化學在課程功能、結構、內容、實施等方面均有重大創新和突破,尤其是實驗的內涵日漸豐富.課程改革直接對中學化學教師提出了更高的要求,勢必對高師院校化學專業的教學改革產生深刻的影響.學習的終極目標應是“學以致用”,但高考制度改革和招生規模盲目擴大及其他一些因素,導致高師生的化學實驗技能仍為薄弱,尤其與中學教師所需要的實驗教學能力并不相符合.因此,研究大學與中學在化學課程尤其是實驗上的銜接有著現實意義.
2化學實驗教學現狀分析
2.1高中化學實驗設置及實施現狀
現行的高中化學教材無論人教版、蘇教版和魯科版,一方面沿襲將實驗分散于對應專題的一貫做法,如人教版、蘇教版和魯科版化學1和化學2各種類別的實驗總數分別高達58、96、107個之多[4].另一方面,均按照高中化學課程標準的要求,單獨設置《實驗化學》選修模塊.這些設置既突出“實驗是化學的核心”學科思想,又以系統化循序漸進的方式促進學生對化學實驗的深化認識.當前高考對實驗的考核僅以選擇題和實驗問答題形式考核基礎內容,甚少涉及實驗方案的設計和優化,同時因教學時間、設備、師資配置等多方面原因,中學化學實驗教學中很大程度依舊呈現“帶學生觀看實驗視頻、老師講實驗、學生背實驗”的舊面貌,教材設置的實驗雖多,但很多實驗只看視頻或教師講解實驗并不直接操作,學生印象不深,實驗能力并不能提高.因此縱然課程設置再科學合理,化學實驗再增強了靈活性,但皆因缺乏對化學實驗能力的評價,學生實驗操作技能不行,綜合實驗技能更談不上.
2.2高師化學實驗設置和實施教學現狀
高師實驗課程體系在設置、內容、開課時間上過多依附于理論課程,過分強調課程的獨立性,對不同課程之間的銜接和結合重視不夠;實驗技能的訓練則單純依附教師,方式過于單調,實驗活動形式單一;理論課數量多于實驗課,學生缺乏足夠的操作訓練;部分實驗內容陳舊或重復出現,實驗手段缺乏時代氣息;按部就班的實驗報告冊,誘導學生滋生懶惰情緒,扼殺了學生在實驗設計和優化方面的求知欲;高師實驗室擁有先進的化學實驗設備,但局限于課本上的演示或驗證性實驗,沒有發揮其應有功能,導致未來的中學教學陷入“兩難境地”—-學的無用,用的未學.調查發現高中教材中出現的先進儀器如紅外光譜儀、X-射線衍射儀、元素分析儀、核磁共振儀、反滲透膜、熔點儀、數字密度計等,中學老師自己都不認識、不清楚.同時,與中學構建校本課程的現狀相比,高師的統編教材教材建設相對滯后,實驗內容與中學化學實驗的聯系更是極為薄弱,未能體現培養“化學教師”這一根本目標和師范特色.
3實驗教學優化改革
無機化學實驗是高師生接觸到的第一門與中學化學實驗密切相關的專業課程,是中學與大學化學的銜接課程,是學生規范實驗操作、培養實驗創新能力的基礎課程,是學好化學實驗的關鍵.目前的無機化學教材內容詳盡豐富,覆蓋面全,但與現行中學化學實驗內容相比,仍有較大出入[5].因此,緊密結合中學化學相關實驗內容和教學模式開展高師無機化學實驗改革很有必要[6].
3.1做好學情及教學分析
當前師范類化學專業的學生,高中時選學的是理化生綜合,而大學里不僅要學習多門化學專業知識,還要學習化學教學論.未來的中學化學教師工作要求他們要將兩者完美結合.通過調查與訪談,大一新生多數覺得無論是實驗教學內容設置、教學模式、教學手段、考核方式等與高中都大相徑庭,適應困難.同時,高師院校配備的實驗老師基本上都是學科的專業老師,在實驗教學上比較側重基本知識的傳授和驗證實驗的結果,直接把實驗步驟給出,原理一講,學生只管做實驗,得結論;缺乏教學理念,對需要創設什么樣的實驗教學情境,學生喜歡什么,這個實驗有什么用,可以采用什么不同的實驗方式和實驗活動,缺少思考;缺乏實驗過程的引導,對實驗現象的記錄、分析、處理方法,教師引導較少.從實驗能力上看,大學教師老是抱怨現在的大學生實驗態度、基本操作、觀察記錄能力、實驗報告書寫等能力表現差,其實說到底,大學實驗老師并不了解新課改及高考環境下學生在化學實驗上達到何種水平,忽視了兩階段化學實驗間的種種“脫節”.這些事實同時影響著大學化學實驗教學質量和學生綜合實驗能力的提升.究其原因,中高考制度改革、大學擴招難逃其責;而兩階段從課程設置、學習方式到老師教學方法上均差別迥異,無形中延長了新生的適應期.因此,深入了解新生之前的學習背景、學習能力、基礎知識、實驗能力、興趣等,制定相應的措施是幫助高師生更好更快地適應大學化學實驗學習的根本.
3.2促進實驗教師教學觀念轉變
戴安邦指出:“只傳授化學知識和技術的化學教育是片面的,全面的化學教育要求是既傳授化學知識和技能,又訓練科學方法和思維,同時培養科學精神和品德,學生在化學實驗中是學習的主體,在教師指導下進行實驗,訓練用實驗解決化學問題,使各項智力因素皆得到發展,故化學實驗是全面化學教育的一種最有效的教學形式[7]”.大學教育以自學為主,但學生始終需要教師適當的指導.當前高等師范化學教育多側重于個人實驗操作技能熟練程度的培養,而中學老師需要的是實驗教學技能的應用,兩者有顯著差異.因此,應進一步轉變大學實驗教師的教學思想,在重視實驗操作技能的同時,結合教學論在學生實驗過程中融入實驗的教學功能.實驗老師應明確高師生是未來中學教師的主力軍,實驗教學著眼于未來,保證在未來的中學教學中真正做到學以致用.化學教師應樹立強烈的課程資源利用和開發的意識和責任感,利用一切可利用的實驗教學資源,豐富課堂教學信息,同時促進自身的專業化發展.
3.3調整并規范實驗教學體系
高等教育服務于社會,師范教育提高學生對未來中學教學工作的適應性,科學合理的實驗課程體系至關重要.我們提出“三層一線”實驗教學體系,即化學實驗基礎、綜合提高實驗和專業研究實驗3個層次,以培養學生實踐動手能力和創新意識為主線;化學專業實驗課設置應多于理論課;多角度強化學生的實驗技能,努力使實驗體系和內容趨于科學和完善.
3.3.1重視基本操作實驗
無機化學實驗的重點是熟練而規范的操作,這是后續化學課程順利進行及提高實驗技能的保障.傳統的“典型示范、動作分解、反復練習和及時糾錯”的規范化操作意識及基本訓練應確保,保障大型實驗儀器的選擇、組裝和系列實驗的操作都能準確有序,為實驗創新能力發展奠定基礎.影響實驗教學效果重要的因素是實驗內容和實驗方法,實驗內容應該具有先進性和綜合性,實驗方法則應以新技術、新方法和新手段為主[8-9].科技發展的今天,如何更好地利用網絡及多媒體技術值得探討.目前我們采取的方法有:實驗教師指導學生實驗課前仔細觀摩“化學實驗基本操作”相關視頻,并自行整理要點兒,初步熟悉基本操作;鼓勵學生錄制個人實驗視頻,課下反復播放尋找失誤之處,并借助重復練習來矯正;鼓勵學生交流優秀實驗視頻,方便日后在中學教學中使用;充分發揮學生的主體作用,從學生中征集“規范實驗操作”的策略和方案.
3.3.2引導學生創新實驗
高考對實驗的考核除了儀器應用相關的基礎操作,主要是實驗的糾錯、改進、設計和評價,對教師而言自主創新和設計新實驗的能力必不可缺.在加強基本技能訓練的同時,自主增加設計性明顯的綜合實驗,并削減重復性、驗證性實驗,是培養創新意識的好方法.傳統的實驗教學模式多為“課前倉促預習、課堂照本實驗、課后教師評閱”,“注入式”教學,危害極大.河北工業大學提出的無機實驗課教學模式[10](見圖1),體現了探究式教學理念,凸顯了學生的主體地位和教師的引導作用,實驗過程均由學生自行設計實驗方案并操作檢驗,教師負責組織、指導、建議、評價并匯總,值得借鑒.
3.3.3規范實驗技能考核
常規的實驗評價機制過多側重基礎知識的書面考核和基本操作的規范考核,缺乏最重要的“實驗過程跟蹤評價”.實驗能力的評價問題通過綜合評定實驗成績的機制可得以解決,即兼顧多種成績但調整其比重,如筆試成績15%、平時實驗成績55%(其中預習30%)、期末實驗操作成績30%,督促學生重視實驗過程.
4完善實驗教學方法
新課程對中學教師培養提出了新要求,只有教師自身具備探究能力和創新精神,才能在實施教學過程中達到新課程目標.教師運用扎實的化學學科知識和嫻熟的實驗技能,結合一定的實驗策略,運用觀察、操作和思維三種相互影響和交叉的心理活動,去解決某個特定的化學實驗問題,提高實驗教學能力.同時,采取與中學老師互動討論學習的方式,如開學初邀請優秀的化學老師給新生講解高中化學實驗考試、實驗教學的要點;定期請中學老師參與學生實驗課,給學生做演示實驗和常見的改進實驗,指導學生注意事項;帶領學生參與中學化學實驗課,觀察中學生在實驗中易出現的問題.通過這些措施,熟悉中學實驗教學環境,提升實驗操作和教學技能.
5結語
大學教育是中學教育的延續,中學是師范生的回歸之處.中學實驗教學水平影響著高師化學新生基本實驗技能,而高師生畢業時的實驗技能會在中學化學教學起決定作用.隨著新課程改革的深入,對中學化學老師的實驗教學能力要求越來越高;高等師范的教學改革也在深入進行,研究兩個階段教學工作的銜接,對提高師范教育質量將會產生重要作用.
參考文獻
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篇3
大學;化學實驗;設計性實驗;研究分析
根據化學實驗能夠將化學理論與實踐進行有效融合、整合、應用,對化學實驗效果提升具有重要作用。設計性實驗將實驗方法作為中心,繼而創新化學實驗模式,并做好綜合性研究。設計性實驗對學生能力的提高具有重要作用,同時具有較大研究價值。
1設計性實驗特點
1.1全面性
設計性實驗涉及學科內容眾多,化學實驗應凸顯科學、綜合、靈活性思維形式,使學生能夠在實驗中得到能力的提升,尋找到解決問題的方法,創新思維模式。如:在無機制備與有機合成知識融合中,進行表征任務分析或是利用催化劑與性能檢測融合等方法。
1.2研究性
不同實驗中包含一個實驗課題,學生在實驗過程中需自主進行資料搜集;同時結合設計實驗方案與操作性書寫論文。在課題研究中,學生應自主、獨立進行課題探究,掌握實驗過程遇到的問題,制定解決方法。利用這種模式,打破了傳統實驗教學模式,實現了創新,對學生自主學習能力、化學實驗研究性具有重要影響。
1.3創新性
大學實驗教學中,應立足多樣化、創新、環保項目內容,擴大學生知識視角與創新思維。在設計性實驗內,教師應將科研成果轉為設計性實驗,使學生能夠接受到最先進的實驗知識,對后續學習具有幫作用。
2大學化學實驗中設計性實驗不足
一些院校在化學實驗教學中,主要為有機實驗與無機實驗、分析設備監測、物理化學實驗等,使得學科項目被分解,缺少學科有效連接、實驗教學內容缺乏特點體現,多為驗證性實驗。種種原因造成教學資源使用效率平平、缺少完善的管理制度。隨著新課程教育教學的落實,多數院校開始致力于教學革新中,增加設計性實驗教學課時。不過在事實教學中,并未有明顯教學體現,仍然存在諸多問題。
2.1實驗管理制度問題
設計性實驗對實驗設備、教師水平要求較為嚴格;同時,相對于傳統基礎化學實驗,設計性實驗成本投入高于普通化學實驗。受經濟因素限制,使得設計性實驗一直未得到推廣與普及。一些院校為達到基礎評估需求,而選擇進行一些設計性實驗;但在實際實驗教學中,缺少化學實驗教學的融合,較為形式化,缺少完整的管理機制。現階段多數院校化學實驗管理制度存在諸多問題,實驗教師無法充分發揮作用優勢,實驗教學報酬得不到有效保證,理論知識教學較多而影響實驗管理,造成設計性實驗難以繼續開展下去。
2.2教學內容落后
在設計性實驗中,教學內容落后成為重要教學問題。通常狀態下,設計性實驗主要是增加綜合實驗內容,而缺少有機、無機等學科融合,課程教學缺少直接連接,以及有效教學形式進而達到全面培養目標。盡管多數學校已經致力于設計性實驗教學內容中,但缺少有效的成果轉變機制,使得學生難以達到學以致用目的,造成學習興趣的降低。
3大學化學設計性實驗方法
3.1調動學生學習興趣
大學階段,學生對化學知識已經有一定基礎,了解有關化學理論知識與實驗。對此,在這一過程中應科學應用設計性實驗,為學生創造更多知識運用機會。學生進行自主設計實驗,對能力的提升、興趣的激發具有重要作用。學生在實驗任務探究階段,能夠運用所學化學知識內容進行方案設計,進而找到有效方法與結論。在其過程中,學生完全自主獨立解決問題,當學生找到解決問題的方法與結論則會油然而生一種成就、自豪感。這對化學知識深入研究具有重要推動作用,提升學生學習興趣進而將更多精力投入到化學設計性實驗中。
3.2提升學生實踐能力、創新意識
在設計性實驗中,能夠將被動科研學習轉變為主動學習。設計性實驗中涉及眾多化學概念原理,學生可以通過無限的空間遐想創新思維。在實際操作過程中,學生利用創新型思維與探究性思維,將所思所想體現在實驗設計中。當學生完成實驗階段,創造思維得到了啟發,提升實踐能力進而發揮教學主體作用。學生在設計性實驗過程中,需要自主進行方案設計與資料搜集,結合實驗目的選擇有關實驗設備與方案。在其設計階段,學生需要獨立面對實驗過程中可能出現的問題,要靈活運用思維得到實驗答案。在這一形式下,對學生主觀能動性的發揮具有重要作用,提高實踐能力。在實驗結束后,學生進行論文寫作,論文寫作是一個將實踐轉變知識概念的過程,需要學生有嚴謹的思維模式與總結思維,對實驗中的不足與解決方法轉換為文字形式。在這一階段中,學生發現問題、探究問題、方法總結能力將得到有效培養,對學生綜合素養的的提升也具有一定推動作用。
3.3完善學生化學知識結構
設計性實驗包含眾多學科內容,例如:二級學科操作技能和理論知識;在其實驗階段,學生運用多個學科知識融合過渡至實驗中進而解決問題。在其過程中,擴大了學生知識視角、完善學生知識結構。材料、環境概念知識融入至實驗教學內能夠有效彌補以往實驗教學學科內容兩極化問題,提升了學生綜合能力。
4結語
綜合分析,設計性實驗是現代教育教學改革下的產物,對學生能力的提升具有重要作用。因此,需要有關院校引起高度重視,提倡應用設計性實驗教學。筆者著重對大學化學實驗設計性實驗進行分析,希望各院校充分發揮理論與實踐融合理念進而做好化學人才的培養。
參考文獻:
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篇4
1.2平時成績的計算和考核方法
平時成績由實驗預習、操作規范程度和實驗報告三個部分綜合評分,這三個部分分別代表了實驗前、實驗中和實驗后學生的工作,每個部分所占的比例分別為20%、40%和40%。每次實驗前學生要寫一份預作實驗報告,對實驗目的、實驗原理、實驗用品和實驗步驟等進行預習,教師根據預習報告書寫情況打分;實驗過程中,教師隨時觀察學生的實驗操作規范程度,糾正錯誤的操作,并根據每個學生的操作情況打分;實驗后,學生要上交該次實驗的實驗報告,包括原始數據記錄和數據處理,以及結果分析和思考題,教師根據實驗報告中數據的準確度和精密度、結果分析和思考題的回答情況打分。三項合在一起即為一次平時成績。為了使成績更加公正,要求教師在上課過程中要認真觀察每一個學生的實驗態度及操作情況,并在批改實驗報告時,仔細批閱每一份報告。
1.3期末成績的計算和考核方法
期末考試成績由口試和操作考試兩個部分組成,分別占40%和60%,見圖3。考試時每個學生先在監考老師處領到一張口試題卡,然后根據上面的內容當場口述答題,老師根據學生回答問題的情況打分。口試試題主要是填空(或選擇題)和簡答題,全部由試題庫抽題,學生回答題卡題目大概需要5~10分鐘。口試結束后直接進入操作考試,主要考察學生酸堿滴定實驗和無機實驗的內容,如氫氧化鈉標準溶液的標定、醋酸解離常數的測定等,每個學生隨即抽取考試內容,實驗結束后,當場進行數據處理后交給老師,方可離開考場。操作考試大概需要10~20分鐘。操作考試打分主要看學生的操作規范程度和數據處理的正確與否以及數據的準確程度。經過大學化學組教師多年的努力工作,現已建成比較完善的大學化學實驗考試的口試和操作考試的題庫,可供500名學生同時進行考試。口試題庫中的題型包括選擇題、填空題、簡答題和方案設計題,內容包括了實驗課程所涉及到的各個實驗的操作和理論知識。操作考試主要包括滴定分析實驗、性質實驗等,并制定了操作考試的評分標準,細化到每一項錯誤要扣掉多少分值,增強了評分的客觀性。
2改革的效果
通過對大學化學實驗考試的一系列改革,從課前預習、課堂操作到課后的數據處理與分析各個環節對學生進行考核,考察學生的理論基礎、實驗操作和實驗設計等各方面的綜合能力,大大提高了學生學學化學實驗的積極性和主動性,學生的實驗技能得到了顯著提高,我校2012級學生在第三屆江蘇省大學生化學化工實驗技能比賽中獲得了三等獎的好成績。通過對學生關于此種考核方式的意見調查,絕大多數學生贊同此種考核方式,認為此種考核方式更加公平地反映了學生的學習成績,而且這種考核方式更好地督促學生去認真預習和操作實驗,提高了學生的實驗能力,使學生在學習的過程中獲得了成就感和滿足感。
篇5
1大學化學實驗教學的現狀
多媒體實驗教學的目的是打破傳統的授課方式,傳統的實驗教學都是學生按照實驗指導書“照方抓藥”。學生為了完成任務拿到學分往往只注重實驗結果而忽略了實驗現象領悟不到實驗的精髓。“授人以魚不如授人以漁”開展化學實驗課的目的不僅要傳授學生化學知識和技能,還要訓練他們的科學思維和創新能力,同時培養科學精神。然而,在本科化學實驗實際教學中,會受許多客觀條件和人為因素的限制,實驗教學方面依然存在著一些問題[3]。
1.1照本宣科“填鴨式”教學
傳統的實驗教學幾乎把實驗所用的藥品、儀器、實驗操作步驟都一一給出,完全把老師和書本的思想灌輸給了學生。學生只要照方抓藥就可以,毫無創造性可言。這種教學方式難以激發學生的實驗興趣,即使做完實驗也不會有什么收獲,更談不上培養學生的創新思維創新能力。從根本上體現不出實驗的真正價值。
1.2考核單一學生重視度不夠
傳統的化學實驗課程主要以理論教學為主,成績是考核學生的主要依據。實驗操作部分占比重并不大,致使很多學生認為實驗課不重要[4],做實驗也是馬馬虎虎應付了事,甚至為了應付期末更改或者抄襲別人數據。這種不嚴謹的實驗態度不僅學不到知識而且在實驗過程中還可能會造成實驗事故。
1.3課時限制復雜實驗無法完成
眾所周知,完成復雜的實驗需要幾個小時甚至更長的時間,這樣的實驗完全按照課堂時間安排是根本完成不了的。而且每個化學實驗開始前都需要做前期準備,例如查閱資料,領取實驗相關藥品清洗實驗儀器等這些不起眼的細節都有可能導致實驗不能進行甚至實驗失敗。然而,大學生需要學習的課程是綜合性的多學科的,因此,學生沒有足夠的時間去完成一個完整的復雜的實驗。
2化學實驗改革策略
2.1學生為主體的多媒體教學
多媒體教學有許多優點,如(1)可以有效地縮短教學時間,提高記憶效率,最大限度地調動學生集中注意力。化學實驗多媒體演示教學,使授課方式變得更方便、快捷、節省出更多的時間讓學生思考并準備實驗所需藥品。從而提高教學效率,培養學生創新思維。(2)綜合運用文字、圖片、動畫和視頻等資料進行教學活動,尤其是圖片,動畫和視頻更生動直觀更形象。(3)活躍課堂氣氛,加深鞏固教學內容,讓學生學到知識的同時感到快樂,寓學于樂。因此,化學實驗采用視頻演示可以更形象快捷展示實驗流程及應注意的事項,給學生留下的印象更深。
在多媒體教學實施過程中,采用啟發式教學,老師提前錄好實驗步驟和儀器正確操作方式的視頻包括實驗過程中應注意的事項。學生提前通過視頻充分預習掌握實驗原理熟悉實驗流程。課堂上采用多媒體播放視頻授課,不僅生動形象還可以調動學生的實驗積極性。實驗過程中可以重復播放視頻學習也可以直接向實驗指導老師請教。整個實驗操作讓學生獨立完成,認真觀察實驗現象,對實驗過程中遇到問題可以提出自己的疑問和建議,例如,實驗中的危險藥品或者昂貴試劑是否可以用其他的代替,是否可以摸索改變實驗條件,得到更理想的實驗結果等。這樣的教學可以充分體現學生的主體性,培養學生的創新思維,激發學生的學習興趣和積極主動性,從而提高學生的化學綜合素養。
2.2多層次考核實驗成績
為了培養學生獨立思考動手能力,讓學生真正喜歡化學,了解這個充滿神奇的學科。考核的方式采取多元化。(1)實驗預習的考核:學生課前交預習報告,老師檢查之后,進行提問,沒有提前做實驗預習的學生不允許做實驗。(2)實驗操作過程的考核:實驗結束指導教師對每個學生實驗操作的規范性進行打分并做講解。讓學生養成良好的實驗習慣。(3)實驗結果與討論:實驗數據是否合理,數據處理是否準確。思考題解析是否透徹明了等。為了考核學生對實驗的理解程度老師也可以提出一些實驗相關的問題讓學生思。例如《大學基礎化學實驗》課本中“水的總硬度及鈣鎂含量的測定”的原理是配位滴定法[5]。在完成這個實驗后老師可以提出一個類似問題:雞蛋殼的主要成分是碳酸鈣,那么可以用什么方法來測定呢?
2.3加大開放實驗室的力度
實驗是化學知識創新的源頭,化學人才培養的基地。為了讓學生避免受到課時的限制,采取課外開放實驗室措施。這樣對化學有濃烈學習興趣又有潛質的學生可以提前向學院和實驗指導老師提出申請預約實驗室,使用時做好藥品儀器使用時間等記錄,這樣對實驗感興趣的學生就可以不受時間限制,利用課余時間或者假期進行實驗操作。提高自身創新能力實驗水平。
結束語
綜上所述,多媒體教學模式是一種長效機制,在學生和教師之間建立一個互相交流促進的平臺。學生對實驗操作或者注意事項有所困惑時可以調出視頻重新播放學習,加深印象。教師在學生動手實驗過程中觀察了解學生的特點特長,因材施教。多媒體教學讓學生學習了解化學基礎知識的同時激發學生觀察分析解決問題的能力。提高實驗操作技能,培養實驗愛好,開發創新思維,綜合提高學生化學素養,為以后的科研道路打下良好的基礎。
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文獻標志碼:A
章編號:1002-0845(2007)02-0050-02
一場實驗考試下來,總能聽到不少老師抱怨:這些學生的動手能力太差,問這也不會,問那也答不上來,他們基本沒有分析問題和解決問題的能力。
造成上述不能令人滿意的結果的原因很多,除了國家的教育經費投入不足,教材的選取不合理,學生的家庭背景、心理狀態和臨場發揮的差異等等因素外,筆者認為更重要的是傳統的教學模式在作怪。因此,必須對傳統的化學實驗課教學進行改革。
一、摒棄“依綱靠本”的觀念,編制符合校情的實驗教材
長期以來,在學校教學中有一種很流行的觀念,叫“依綱靠本”。意思是說,教師教書要依據大綱,不能離開課本。課本等于全部教學任務,教師教課、學校考試都不能超出課本范圍。這樣就使教學內容和育人目標被鎖定在一個狹小的圈子之內,教師和學生成了教材的奴隸。不難看出,這種對教材的使用方法是應試教育課程觀的產物,直接妨礙著教師對學生創新意識和實踐能力的培養。隨著現代科學技術的日新月異,教材內容的老化、脫離實際等問題也日漸突出。
為了解決上述問題,我們立足現實,結合校情,自編了一本“實驗化學”教材。該書是我們教研室多年工作的智慧結晶,體現了時代精神。時代在變,實驗內容也應作相應調整。如今年在新開設的實驗項目中就增設了“納米ZnO的制備及表征”等內容,這些實驗反映了當今世界的最新成果,讓學生實實在在地體會到了現代高科技并不是那么神秘的,它們就在自己身邊。
二、打破學科間“條塊”分割格局,引進學科交叉的實驗內容
各個學科有各個學科的特點,也就有各自的實驗教材。這些實驗內容專業性強,有其自身的特點,在一定程度上可以鍛煉學生動手能力,但對學科間的聯系缺乏銜接,這是傳統的實驗教材的通病。而涵蓋學科交叉的綜合實驗,可以更好地引導和啟發學生的思維,培養他們綜合應用所學知識去解決實際問題的能力。為此在選擇實驗內容時,我們一方面注重基礎實驗的開設,另一方面還增設了復合型實驗內容。如在“物理化學”實驗中,我們增添了“酪氨酸酶的提取及性能分析”等實驗內容,該內容將“生物化學”、“分析化學”、“物理化學”等好幾個學科交織在一起,能夠使學生思維得到綜合訓練。
三、改革傳統實驗課的教學手段和方法
傳統的實驗課是“教師講授―學生實驗―報告書寫”三段式模式,這種模式雖然對提高學生的實驗能力起到了一定的成效,但總體來看,效果并不理想。多年的執教經驗告訴我們,該法易滋生學生的惰性心理,不利于培養學生分析問題的能力。筆者就實驗教學的方法作過多次嘗試,認為學生課前預習、教師精講、示例、設問、提示、研討和評價等七個環節綜合實施更能提高學生的綜合素質。
課前預習是前提,沒有充分的課前預習,學生只能是被動地接受老師的講解,實驗的目標性就不強。教師的精講也不是面面俱到,而是重點內容重點講,實驗儀器操作要進行示范。授課時,應多增加設問內容,以引導學生去思考。當學生答不出時,不要直接給予答案,而要采用點撥的方式加以暗示,啟發學生思維。
學生實驗過程中,指導教師要眼觀六路,耳聽八方。遇到學生不正確的操作時,要用委婉的語氣加以引導,而不應過分指責。如使用托盤天平時,有些學生非左物右碼,而是右物左碼。筆者看后不覺有些好笑,只是小聲地說:“同學,一次性將被測物放在左面,用右手取放砝碼不是很順手嗎!”學生聽后,似乎悟出了一些道理,笑著說:“老師,我明白了,這樣規定原來是為了操作方便呀!”此外,實驗過程中,學生會遇到許多意想不到的問題,而這個時候,正是考驗每一位學生的最好時刻。學生必須面對現實,冷靜地、細心地、有條理地、具體地分析每一個數據和結果,觀察和回顧每一個具體實驗過程和步驟。在此基礎上,提出詳細的整改意見,不斷修正實驗方案,以便實驗能夠順利進行。每一個步驟和每一個改進,都必須十分謹慎和小心,不能有半點差錯,否則將會前功盡棄或者誤入歧途。
實驗過程中,教師的角色應由傳統的課堂“主宰者”變為學生學習迷途中的“向導”;而學生則由傳統的“被動接受的機器”轉變為在和諧、寬松環境中的實踐者和探索者。只有這樣,學生的判斷能力、分析能力以及歸納能力才會得到提高。面對學生的提問,教師要做到“四個不輕易”。即不輕易打斷學生的發言,不輕易否定學生的結論,不輕易中斷學生的爭論,不輕易給學生“正確答案”。讓學生在平等的氛圍中與教師打交道,這樣才能充分發揮學生的積極性和想象力。
實驗完成后,學生要完成實驗報告。一些老師要求報告內容的結尾要完成課后的思考題,而筆者則認為分析實驗的成敗與得失更重要。因為這樣更能培養學生的思維能力。學校開設的大學化學實驗我都指導過。對有機化學實驗,要分析影響產率高低的原因;對分析化學實驗,得考慮引起各組平行實驗數據差異的原因,是系統誤差還是偶然誤差抑或是方法不當所引起的;對物理化學實驗,應從溫度、操作熟練程度、樣品的濃度等各方面考察實驗結果與實際發生偏離的原因……。
學生作業上交后,應認真及時地全批全改。強調及時,尤為重要,因為只有這樣實驗信息才能得到及時反饋。事實證明,及時的反饋比遲到的反饋效果要好得多。作業批改完后,對完成好的同學,該鼓勵的就鼓勵,不足的地方找學生當面談清楚。這里的“當面”也十分重要。我曾見過不少學生拿到下發的作業本后,不是隨手一扔,就是放在書包里,仔細看閱者并不多。
四、改變傳統實驗考核依附于理論課考核的做法,積極探索和完善實驗操作考核制度
傳統的大學化學實驗課考核依附于理論課考核,理論課成績愈高,其總體成績就愈高,據此根本無法對學生的動手能力和獨立思考問題的能力做出評判。我們教研室多方積累,已逐步形成了一整套規范化的操作考試體系,即教師先準備好十來個操作試題,試題內容有學生做過的,也有未開設過的實驗,學生抽簽確定考題,然后由一個老師監考一個學生。考試期間學生可以看閱教材和參考書,教師則按預先設定的各操作的評分標準,根據考生的操作及數據處理,現場評分。這一舉措對規范學生的操作,培養學生的思維起到了積極的作用。
總之,通過編寫教材,選取恰當的實驗內容,全面落實七步教學法,完善考核體系后,一個學期下來,筆者所帶過的班級學生的動手能力明顯改觀:他們思維敏捷,具有一定的分析問題的能力,實驗操作考試成績大多在良好以上,有兩位同學還被選派去參加了湖北省大學化學實驗操作競賽。
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篇7
分析化學實驗課程是化工、生物等很多學科的基礎課程.通過該課程的學習,能夠培養學生的動手能力、科學素養,為更好、更深入的學習其他專業課程打下堅實基礎.然而,現階段分析化學實驗教學達不到實驗教學應有的培養目標,存在一些不容忽視的問題[1-3],這就要求不斷對分析化學實驗教學進行改革和創新,以便提高分析化學實驗課程的教學質量.
1存在的主要問題
分析化學實驗課程的學習培養學生嚴謹求是的科學態度和在學習實踐中勇于創新、獨立思考的能力.現行分析化學實驗教學中制約教學效果的問題主要體現在以下幾個方面.
1.1實驗課內容單一
目前高校分析化學實驗課因為課時的限制,開設的實驗課較少且內容較為單一,尤其在化學分析部分的實驗多為滴定分析驗證性實驗,且部分實驗與實際生活的緊密性不強.單一的實驗教學內容,不能充分調動學生對分析化學實驗課程的學習興趣,束縛了學生的創造性思維,壓抑了學生的求知欲望.
1.2缺乏靈活性
分析化學實驗對于促進理論知識的理解,培養學生的動手能力、科研能力起到重要的作用.但是長期以來,傳統封閉式分析化學實驗課教學模式,受經費、設備、師資力量以及落后的教育觀念等因素影響,學生只能被動機械地在指定的時間,按照指定的題目和課本限定的方法完成實驗.因此,傳統模式過于機械化,缺乏靈活性.
1.3學生參與主觀能動性不強
充分調動和發揮學生主觀能動性是調動學生學習興趣的前提,是引導學生進行探究性學習的基礎.在現行的教學模式中,整個過程教師充當主體角色,學生只是被動地接受知識.這樣不能充分地調動學生對學習的積極性.在教學中,應充分考慮學生的學習基礎、認知水平和學習興趣,充分調動學生對實驗課程學習的主觀能動性,激發學生自主學習的熱情,以便達到理想的教學效果.
2開放式分析化學實驗教學的探討
開放式實驗教學是以學生為中心科學、新穎的教學模式,是培養學生創新意識和動手能力的有效途徑,也是高校實驗教學改革的總趨勢[4].實踐證明,傳統的教學模式已經不能滿足日常教學需求,而開放式實驗教學模式用全新的教學理念為學生營造開放自主的學習環境、為學生提供更寬廣的探索和創新空間[5-6].
2.1鼓勵改進和創新
開放式分析化學實驗教學不對實驗方法和模式進行固定,要求學生參與整個實驗研究過程,學生在實驗過程中能夠靈活調整、修正實驗方案的不足,充實實驗內容,這樣的教學模式不僅能夠加深學生對理論知識的理解和掌握,而且還能最大限度的激發學生的實驗和科研探索興趣.另外,在學生掌握了一定的自主實驗技能的基礎上,鼓勵學生參與分析化學教師的項目,與相關人員同時進行科研實驗,在實驗過程中學習積累經驗,并且能得到教師及相關人員的指導,對于開啟學生的創新思維、拓展學生的思路,提升學生的科研能力和理論知識的運用能力都大有裨益.除此之外,學生還可以自擬課題,制定實驗方案,申請大學生科技創新實驗項目,通過這種形式培養學生申請課題能力,讓學生成為課題的申報主體、主要負責人和實施人,進一步培養學生的自主學習能力和科研能力,通過多種形式鼓勵和激發學生的創新欲、提高學生的科研探索能力.開放式實驗教學能夠為學生提供了一個開放式的實驗研究的環境,學生不再受制于教材、教師等因素的限制,學生的創新意識和創新精神能夠得到培養,個性思維能夠得到充分展現.
2.2增強學習主動性
學生對所學的內容有興趣才能夠更好的發掘他們的潛能,在此基礎上才能夠更好的培養學生的創新和探索意識.開放式實驗教學由學生自己查閱文獻資料、制定方案,準備所需試劑、實施方案和總結結果,因此可充分地調動學習積極性,培養學生分析和解決問題的能力.查閱文獻可提高學生對有關文獻的閱讀和綜合能力、自主設計方案可培養學生的設計能力和創新思維、自行配制試劑并完成和實施實驗方案可提高學生的動手能力、實驗論文的撰寫有利于提高科技論文寫作能力.開放式實驗教學以學生為主體,教師輔助指導,由學生全程參與實驗,體驗成功中的苦與樂,最大限度的調動了學生學習的積極性.
2.3促進理論課學習
開放式實驗教學要求學生結合實驗現象、結果等對相關理論知識進行總結,討論理論與實驗相互印證程度,要求學生提出自己的問題或建議,改進實驗方法,增強學習的系統性.如果實驗失敗,要求學生對失敗的原因進行分析,重新審查和調整方案,反復探索并總結經驗.因此開放式實驗教學可加深學生對分析化學理論知識的理解,真正讓學生把知識學活、學通.
3開放式分析化學實驗教學的漸進推廣
開放式教學的實施將是一個艱巨、長遠而復雜和不斷探索的過程,面臨并存在著許多新問題和困難[7-8],這些問題將影響實驗教學的實施效果,解決這樣的問題就需要積極進行探索.
3.1增加經費的投入
充足的經費是開放式分析化學實驗教學推廣的重要保障,因為開放式的實驗教學對實驗教師隊伍、試劑、儀器等都提出了更高、更多的要求,為了保證實驗課程的教學力度、質量和效果,應設有及時補充開放實驗教學所需要的設備等的基金,積極探索多種途徑的經費來源,確保開放式分析化學實驗教學的順利實施.
3.2健全實驗室管理體制和激勵機制
開放式教學需要有嚴格、細致、科學、規范的教學規章制度.在進行實驗前要求學生仔細了解管理制度,保證在有序的情況下進行開放性實驗研究.要出臺相應的激勵措施,通過建立合理有效的激勵制度來充分調動實驗教師、實驗室工作人員的積極性和工作熱情,促進開放式分析化學實驗教學的順利開展.
3.3建立多元化、科學的教學評價體系
學生實驗成績的科學評定是實驗教學過程不可或缺的環節,客觀公正地考核方法是對教學效果和教學質量進行科學評估的有效手段,會直接影響學生學習的積極性,因此,建立多元化科學的分析化學實驗成績考核體系勢在必行.在開放性教學過程中,實驗方案由學生自主設計,與傳統分析化學實驗相比具有不固定性,這使得學生之間實驗成績評定的可比性降低,實驗成績評定操作難度增大.目前已有的開放性課程的評價方法還不盡合理、不夠完善.為了能夠在現實教學中易于操作和把握,還需不斷探索,真正建立起多元化、科學的開放式分析化學實驗成績評定體系.
3.4高水平教師隊伍的建設
高水平的教師隊伍是開展開放式教學的人才保障.開放式實驗教學要求教師具有較高的業務水平,教師應不斷提升自身的專業水平和自身素質,以適應開放式教學方式帶來的各種挑戰,達到理想的教學效果.首先,要求教師既細心又要有耐心,對于學生提出的問題進行耐心、細心的解答;其次,要求教師具有較高的知識水平,教師要對學生閱讀參考文獻后設計的實驗方案進行可行性分析,并提出相應的改進方法和建議,使實驗的內容更加完善,因此要求授課教師必須更新教學理念,具有豐富的知識儲備.在實驗教學方面,可考慮與企業建立合作關系,在企業建立實驗實訓基地,還可聘任企業工程技術人員作為實驗指導教師,來彌補教育資源短缺的短板,在現實實驗教學中既發揮企業與實際生活不脫節的實踐優勢、又發揮工程技術人員的經驗優勢.
4結束語
開放式分析化學實驗教學模式是對傳統教學方法的改革,更加突出了個性發展和因材施教的教育教學理念.開放式教學能夠有效彌補傳統教學模式的不足,在培養學生創新精神、創新能力和創新思維上將發揮越來越重要的作用.目前,開放式分析化學實驗教學還沒有現成的模式可借鑒,在現實教育教學中還存在著一系列的問題需要不斷的摸索和解決,它的實施和完善將是一個漫長而艱巨的工作。
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篇8
北京化工大學是教育部直屬的全國重點大學,同時也是國家“211工程”重點建設大學。大學化學實驗作為我校化學、化工、制藥和材料類專業本科學生的化學基礎課程以及機電信息類專業通識教育課程,不僅起到傳授知識、驗證理論和訓練技能的作用,更重要的是作為創新教育的平臺,在創新人才培養中發揮重要作用。長期以來,學校十分重視實驗教學,強調實驗教學對提高學生的綜合素質、培養學生創新與實踐能力的特殊作用。將工科基礎課程化學教學基地建設、精品課程建設以及實驗教學示范中心建設相結合,以高水平的師資隊伍、先進的實驗條件、科學的實驗教學體系、現代化的教學模式、豐富的第二課堂活動、良好的管理體制和運行機制為保障,貫徹“在學習中研究,在研究中學習”的理念,實行課內教學與課外訓練相結合,教師導學與學生自學相結合,系統性學習與研究性訓練相結合,多方位、多渠道、多形式地融傳授知識、培養能力和提高素質為一體,為創新人才培養營造了良好環境。
一、以科學的實驗教學體系和現代化的教學模式為學生提供優質的第一課堂創新教育
1、 構建科學的實驗教學體系,對學生進行全面系統的培養 在深入研究化學素質及實踐能力在人才培養中的地位和作用的基礎上,從面向21世紀對人才的化學知識結構、能力結構和基本素質的要求出發,構建人才培養中相應的化學實驗教學框架,針對不同的人才培養要求,為不同類型的專業提供不同深度和廣度的化學實驗課程。打破化學二級學科的壁壘以及實驗教學依附理論課教學的傳統框架,使之成為獨立的、具有自身規律和理論方法及手段的教學體系,形成了一門新的課程―“大學化學實驗”,以化學研究為主線,按照“化合物制備一分離一成分分析一結構鑒定一性質測試”來組織實驗教學內容。在學習知識的同時,強化各種科學實驗的方法(熱力學研究方法、電化學研究方法、化學動力學研究方法等)在科學探索過程中的作用,培養學生的科學素養和創新能力。并以研究方法命名實驗室,如物性測定實驗室、無機合成與分析實驗室、有機合成實驗室、儀器分析實驗室、熱力學方法實驗室、動力學方法實驗室、電化學實驗室、表面化學實驗室等,使學生掌握化學研究的基本思路、基本技能等系統性知識,培養學生從事科學研究的能力。
2、實現以學生自我訓練為主的教學模式,培養學生的綜合實踐能力
建立循序漸進的三層次實驗教學模式,即“基礎訓練實驗一綜合實驗一設計實驗”,實驗內容由淺入深,由簡單到綜合,充分調動學生學習的主動性。學生通過“基礎訓練實驗”教學掌握基本實驗操作方法,能夠正確地使用儀器設備,準確地采集實驗數據,具備正確觀察、記錄、處理數據和表達實驗結果的能力,學會化學實驗的基本方法,為綜合實驗奠定堅實的基礎。通過“綜合實驗”,使學生掌握化學研究的一般方法,培養學生分析判斷、邏輯推理、做出結論的能力,并養成良好的科學素質。在“設計實驗”階段,學生通過查閱手冊、工具書及其他信息源獲得信息,正確選擇實驗方法、實驗條件、儀器和試劑等,培養解決實際問題的能力。在基礎訓練實驗、綜合實驗和設計實驗中,力求反映工科特色,努力聯系工程、社會和生活實際,以實驗特有的應用性和創造性激發學生的想象力和創造力,培養學生從事科學研究的能力和綜合實踐能力。
3、教學與科研相結合,使實驗內容緊跟學科發展,實驗手段和方法不斷改進和創新
依托我校化學和應用化學學科優勢,實現科研成果、科研方法、科研思維進課堂,不斷將教師的科研成果轉化為化學綜合與研究型實驗,更新實驗內容,提高實驗教學的起點,使學生盡早接觸學科前沿,體會“發現一思考一創新”的創造規律。例如:將教師的縱向科研課題“脈沖色譜法研究分子篩催化劑催化異丙苯裂解反應動力學”中的反應物轉化率、反應速率常數、反應表觀活化能的測定,轉化為綜合設計型實驗;教師在研究新型插層結構功能材料(新型的催化材料)中將“鎂鋁水滑石清潔合成、組成分析及其晶體結構表征”轉化為設計型實驗。化學實驗引進了科研的新實驗手段、方法,讓學生盡可能地使用和掌握現代化的大型儀器,培養學生從事科學研究的能力。同時自行研制實驗裝置用于實驗教學,如利用自制溶劑浮選裝置,將教師的科學研究成果轉化為“溶劑浮選吸光光度法測定痕量銅”的實驗。
4、實施開放式實驗教學,使學生得到全方位的科學研究的思維方式和研究方法的訓練
開放式實驗教學是對傳統的教學方式的改革,為了激發學生學習的積極性和開創精神,培養學生的創新思維和創新能力,我們進行了開放式綜合設計型實驗的探索與實踐。主要分五個階段:(1)教師給出實驗題目;(2)學生通過自學、自查文獻,獨立設計實驗方案;(3)經教師審批后,學生獨立完成實驗:(4)總結歸納實驗規律,以論文形式完成實驗報告;(5)舉行小型報告會。
開放式設計實驗的選題來源于教師的科研課題和各類文獻資料,并與實際生活密切相關,激發了學生解決實際問題的興趣,使學生們對基礎化學實驗在各個方面的應用有了更廣泛的了解。由于開放式實驗教學,教師只給出題目,需要由學生自擬實驗方案,學生必須通過到閱覽室或圖書館查閱有關文獻和參考書籍來制訂初步的實驗方案,從而培養了學生利用文獻工具書的能力,并通過查閱文獻資料,拓展了學生的知識面,開闊了眼界。時間的開放和選題的開放較之固定時間、固定題目的傳統教學方式給學生以更大的自主學習空間。在開放式綜合設計性實驗的全過程中,教師導學與學生自學相結合,充分發揮了教師的主導作用和學生的主體作用,調動了學生從事化學實驗的積極性和主動性,在鍛煉學生獨立動手能力、獨立觀察能力、獨立分析能力和表達能力的同時,使學生得到全面的科學研究訓練,學到了科學研究的思維方式和科學研究的方法,從能力培養上躍上了高的層次,所受的鍛煉發生了質的變化。
二、以多形式的第二課堂實踐活動,實現以學生為主體的自主學習,鼓勵學生的個性發展
1、課外開放實驗室,為學生的個性發展和創新意識的培育提供孵化器
學生在自主實踐中更容易掌握知識,訓練技能,激發創造意識,培養創新能力。開放化學實驗室為學生提供了開放式、自主性、探索性學習的平臺,體現了實驗內容的
開放與自主、實驗時間的開放與自主、實驗空間的開放與自主,激發學生自主性、研究性學習的熱情,為學生較早參加科研和創新活動創造有利條件。除課內開設開放式設計實驗外,還鼓勵和引導學生自選課題進行實驗,使學生在進行系統的知識學習的同時,從事個性化的研究訓練。
近年來,以學生為主體的北京化工大學化學創新協會(BUCT Chemistry Association)的各種科研興趣小組,包括生物小組、環境保護科研小組、材料合成小組、化學品安全預警及防護研究小組等,在化學實驗中心開展與化學相關的科學研究活動。由化學教學實驗中心提供一定研究經費及實驗室,并由化學教師作課外研究指導教師,為對化學感興趣的學生提供廣闊的天地,擴大學生的知識領域,掌握從事化學科學研究的基本科研技能。例如我校大學生科技協會中的植物生化研究小組的學生針對感興趣的植物化學,自選研究課題,提出了“青蒿素提取鑒定”、“三萜皂甙顏色反應”、“番茄堿提取”、“荊條油蒸餾”、“甲殼素提取”等研究題目,提交開題報告(包括實驗題目、實驗內容、所需儀器和試劑、實驗方案等),經教師修改認定后,自選時間,在化學教學實驗中心完成課題。研究課題的選定、實驗方案的制訂以及實驗過程中問題的解決,均由學生獨立思考、獨立完成,充分發揮學生自主管理、自主學習的潛力。教師給予適當的指導,實現教師導學與學生自學相結合,在學習中研究、在研究中學習,培養學生樂于觀察、勤于思考、追求新知、勇于創新的精神。
2、在科研中教學,使學生盡早接受高層次科研訓練
鼓勵學有余力的同學參與大學生科研訓練計劃,利用業余時間或假期參加科研活動,進入教師的科研課題組,使學生及早接觸先進的前沿科學技術,感受本學科最新的學術思想、學術概念、研究方法與分析手段,從而激發學生的求知欲,有利于開發學生的創新能力,培養基礎扎實、知識面寬、能力強、科學素質高的創新性人才。在教師的系統指導下,學生的創造能力得到充分發揮,學生的科技作品多次在全國大學生“挑戰杯”學術科技競賽中獲獎。
第二課堂活動不僅使參與實驗的學生受到綜合訓練,也為實驗教學增添新內容,為專業課的學習和畢業環節打下堅實基礎。
3、開展實驗競賽,營造創新人才培養氛圍,激發學生求知與創新的熱情
化學實驗競賽對于鞏固學生的基礎理論知識、強化實驗技能、培養學生的競爭意識、訓練學生思維的敏捷性起到積極的促進作用。每年舉行一次全校規模的大學化學實驗競賽,既活躍了創新人才培養氛圍,又促進了實驗教學的不斷改進和提高,受到了學生的歡迎。同時還組織學生參加全國大學生化學實驗競賽,與綜合型院校學生同臺競技,2002年獲該項競賽的全國二等獎一項、三等獎兩項,2004年和2006年各獲三等獎三項。
三、以優秀的師資和現代化的實驗室,為培養學生的創新能力提供環境
1、建設一支學術思想活躍、勇于創新、樂于奉獻的高水平師資隊伍
建設研究型師資隊伍是提高教學水平、促進學科發展的關鍵。擁有一批具有活躍學術思想,具備快速跟蹤、吸納、綜合反映學科前沿和高新技術信息能力的教師,才能營造出活躍的學術氛圍,才能啟迪學生活躍的學習思路,培養創造性人才。
在師資隊伍建設過程中,鼓勵教師從事科學研究、出國進修、攻讀高層次學位,不斷提高學術水平,并將科研的成果及學科前沿的知識不斷地融入到教學內容中,把化學學科領域發展的新動向、新趨勢以及生產實踐應用的知識滲透到教學過程中,既豐富了教學內容,擴大了學生的知識面,又提高了學生的學習積極性,培養了科研的興趣。目前已形成一支以教學名師為核心、以具有豐富教學經驗的老教師和中青年學科帶頭人為骨干、學歷層次高、學緣結構合理、勇于創新、樂于奉獻的教師隊伍,為創新教育提供了師資保障。
2、建立儀器設備先進、學生受益面大的實驗室
化學教學實驗中心以國內工科一流化學實驗室為目標逐步實現實驗儀器的現代化。在化學教學實驗中心建設過程中,根據化學實驗研究方法的不同,建立了一批各具特色的實驗室,添置和更新了一大批先進實驗儀器,讓學生真正了解和掌握現代化儀器在化學測試、科學研究和生產實踐中的應用。在以后走向工作崗位后,能夠學以致用。
3、建成多媒體實驗室和多功能室,為學生獲取最新化學信息提供良好的學習環境
為了努力探索和實踐將現代化教學方式和手段應用于實驗教學中,我們開發和研制了適合我校實驗教學特點的集實驗原理、實驗流程、實驗演示、實驗結果數值計算、誤差分析及實驗綜合思考為一體的多媒體教學軟件。配備微機50臺,各種化學手冊等圖書百余冊,為學生查閱網上信息、各種化學數據、開展讀書報告會等提供了物質基礎。
四、以科學的管理體制為實現創新人才培養提供保障
1、建立了校院兩級的制度化、規范化的實驗教學質量保障體系
學校建立巡視員制度,對實驗教學過程及實驗中心運行情況進行定期或隨機檢查,并及時反饋意見,促進實驗教師隊伍的素質和實驗教學效果不斷提高。學院一直堅持同行聽課制度,實驗中心主任和課程負責人都要定期隨堂聽課,了解教師指導實驗情況、技術人員準備實驗的情況,聽取學生對實驗教學管理、對實驗教師的意見。實驗教師也互相聽課,互相學習,共同提高。學校建立網上學生評教系統,學生在學期末可以通過該系統對任課教師的教學情況進行評價,教師可以通過網絡了解本人的教學效果。
2、建立完善的儀器設備管理規章制度和健全的安全管理制度
化學教學實驗中心制訂了儀器設備和實驗室等方面的管理規章制度以及各類人員崗位職責,包括《化學教學實驗中心試劑管理辦法》、《化學教學實驗中心大型和精密儀器管理辦法》、《化學教學實驗中心常規儀器設備管理辦法》、《化學教學實驗中心實驗準備和保障人員崗位職責》、《化學教學實驗中心實驗指導教師崗位職責》、《北京化工大學實驗室開放管理暫行規定》、《北京化工大學實驗室開放基金管理辦法》等,并應用現代化管理手段以促進實驗教學現代化管理,有效地保障實驗教學安全、順利的進行。實驗儀器不僅面向學生進行課內外教學和開放,同時面向教師開放,提高設備利用率,發揮實驗室整體效益,更好地為教學科研服務。
3、建立激勵機制,鼓勵高水平教師投入實驗教學中
建立良好的激勵機制,吸引高水平的理論課教師投入實驗教學,并吸收高水平專業技術人員參與實驗教學。建立新實驗開發項目基金,鼓勵教師將科研成果轉化為研究型實驗,不斷更新實驗內容。積極引導教師指導大學生科研訓練計劃、大學生創新協會的科研活動以及各種學科競賽,充分發揮教師在創新人才培養中的主導作用。
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比色皿用于放置待測樣品,平時不用的時候被放在比色皿盒里。在使用比色皿之前,一定要讓同學們看清楚比色皿的結構。如比色皿的四個側面,有兩個磨砂面和兩個透光面。只能用手接觸磨砂面,切記不可用手拿透光面,否則手上的油油漬等會對透光面造成污染,影響溶液對光的吸收,造成測量數據的誤差。此外,將溶液倒在比色皿里面,溶液不要超過容器的四分之三,否則很容易溢到樣品室內,造成樣品室的金屬腐蝕。另外,將比色皿放置到樣品室里面之前,比色皿的外表面不能沾有溶液或者水分,若有,則用濾紙輕輕地吸干,然后才能放置進去。將比色皿放置到樣品室內,一定要注意將透光面對準光路,否則得到的吸光度值是錯誤的。比色皿使用完畢,一定要將其清洗干凈,否則長時間使用的話,有色溶液會吸附在內壁,造成色差,這也會給實驗數據帶來一定的誤差。此外,比色皿屬于易耗品,在操作過程中,很容易被磕壞。在補充新的比色皿時,雖然不同的比色皿外表看起來沒有什么大的區別,但是溶液的厚度和色差或多或少都有一點差別,導致不同批次買的比色皿測出來的數據也存在一定的誤差。因此,在更換比色皿時,最好同一個比色皿盒裝的是同一批次買的比色皿。
1.2分光光度計的正確使用
對于V-1200分光光度計的使用,要求從開機到結束,每次使用儀器的時間不超過兩小時。即使需要連續使用,中間也必須關機半個小時。測試完樣品后,應仔細檢查樣品室內是否積存有溢出的溶液,經常擦拭樣品室以防止廢液對部件和光學元件的腐蝕。實驗結束后,必須切斷電源,蓋好防塵罩,在樣品室內放置干燥劑。儀器工作幾個月或搬動后,要檢查波長的精確性。長期不用儀器時,要注意環境、濕度,并保持儀器干燥。另外,儀器應進行定期校驗,以確保儀器使用的準確性,并且一機一檔,做好儀器的存檔工作。
2分光光度計的常見故障及排除方法
2.1儀器數字顯示不穩定
學生在測量樣品吸光度時,有時會發現測量數字不穩定。出現這種情況,一般是由于儀器預熱時間不夠、光電管暗盒內干燥劑失效、環境條件較差、220V交流電壓不穩及儀器接地不良等原因造成的。其改善方法是,儀器開機預熱20min以上,換干燥劑,改善工作環境,經常檢查220V交流電源無突變現象,改善接地狀態。另外,燈電源穩壓、穩流性能不良,光斑打在光電管陰極面位置不佳,光電管損壞,微電流放大器電路板及數字表故障等都可造成儀器數字顯示不穩定,檢查并排除即可。另外,如果測試數據顯示3.000,則可能的原因是拉桿沒有拉到位,導致待測溶液沒有對準光路系統。但是如果拉桿已經拉到位,反復檢測還是顯示為3.000,則是系統死機,只需要重新開機啟動即可。
2.2鎢燈壞
鎢燈作為分光光度計的易耗品,在使用幾年以后,會陸陸續續地壞掉。若儀器有一段時間沒有使用,再使用時,則需要檢查鎢燈是否損壞。由于機箱蓋打開比較麻煩,根據以往經驗,可以根據機器提供的一些數據和癥狀進行初步判斷。如果開機正常,儀器自檢也沒有問題。但是在測樣品吸光度時,發現數值始終為零。根據經驗判斷,很有可能是鎢燈壞了。如果不確定的話,在打開儀器外殼之前,可以先在儀器后面仔細查看是否有燈光,如果沒有,就可以進一步證實鎢燈壞了。然后,按照說明書的指示,打開儀器外殼,拔下舊鎢燈,換上新鎢燈。在更換鎢燈時,一定要注意先關閉電源。由于鎢燈發出燈光非常強烈刺眼,所以,在打開電源之前,一定要用書籍或者其它物品擋住鎢燈。擋住以后,打開電源,若鎢燈亮,則說明是原先的鎢燈壞了。更換新鎢燈后,檢測鎢燈發出的光是否通過聚光鏡反射到狹縫,若沒有,則需要調整聚光鏡的角度,直到聚光進入狹縫為止。機器重新安裝完畢后,開啟電源,等待機器自檢完畢后,將比色皿內裝好樣品,放入樣品室進行檢測。若測得的吸光度顯示正常,則表明鎢燈已正常使用。
2.3光學系統出錯
根據朗伯-比爾定律,測試溶液的吸光度需要一束單色光通過待測溶液。為了產生一束單色光,需要從光源到聚光鏡,以及單色器一整套光學系統(如圖2所示)的共同作用。任何一個地方出現問題,都會影響最后的測試結果。由于實驗室的空間有限,平時不使用儀器的時候,儀器被小心地存放在帶有塑料泡沫的紙箱里面。本學期在準備分光光度計這個實驗時,發現其中有兩臺儀器出現了異常。具體的癥狀如下:開機后,系統進行自檢,但是自檢的時候系統報錯,顯示波長無法校正。若按任意鍵進入操作界面時,發現人工進行波長校正也出現同樣的報錯信息。如果按“gotoλ”鍵試圖改變波長,發現增加或者減少波長,最后顯示的波長都是零。通過電話和廠家的技術人員進行溝通,初步估計是光學系統出現問題。打開機箱蓋,發現聚光沒有對準狹縫,通過調整聚光鏡的角度,最終使聚光對準狹縫。但是裝好機器以后,還是出現同樣的錯誤信息。為什么儀器還不能正常使用?將一張白紙放在樣品室,對準光路,發現運行良好的機器會在紙上顯示一個綠色的光斑,表示光路可以正常地通過樣品室。但是出現錯誤的機器卻沒有在紙上顯示光斑,即單色光沒有進入樣品室。通過比較,得出這樣的推斷,即聚光進入了狹縫,但是沒有產生單色光進入樣品室。關閉電源,再次打開儀器外殼,并進一步打開單色器的子外殼,發現了真正的“秘密”。原來是產生單色光的光學系統被污染,鏡片上出現很多霉點和灰塵。可以初步推斷,盡管平時在儀器操作上非常小心,但是由于儀器一直放置在北面的房間,濕度相對較大,平時看不到的儀器內部已經被嚴重污染。為此,將光路里面的灰塵以及鏡片上的污染小心清理干凈,重新啟動機器,發現通過了波長校正,測出來的數據準確性很好。通過這次故障的排除,對儀器的整個光學系統有了進一步的了解。即如果出現波長無法校正的錯誤,可能的原因有兩個。第一個情況是鎢燈發射出來的光通過聚光鏡反射后,沒有對準狹縫,也就是沒有聚光進去。出現這種情況的可能原因是由于在搬運機器過程中,聚光鏡片的螺絲松動,發生位置偏移導致。另一種情況,也就是本文上面所描述的情況,即聚光雖然進入狹縫,但是由于產生單色光的鏡片被污染,所以沒有產生單色光。為了避免以上兩種情況發生,以后再搬運機器的時候,盡可能地小心輕放,防止內部零件松動,并定期的檢查整個光學系統,排除任何可能的光學污染。另外,在研究光學系統過程中,還請教了專業的物理老師,對單色光的產生及影響因素有了更深入的了解。
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1.2實驗安全在線考試系統的內容完善
在建立起實驗安全在線學習考試系統框架的基礎上,中心進一步建立了化學實驗安全考試科目。與化學實驗安全考試科目相對應的化學實驗安全考試題庫,根據化學各二級學科自身專業特點,通過綜合化學學院分析、物化、無機、有機等不同方向的化學實驗室安全知識編制而成。化學實驗安全考試題庫規定為判斷題和選擇題兩種類型,便于計算機判卷的需要。試題庫按照難易程度進行分級,以適應不同院系本科生的需要。目前審核并分級后的題庫共有考題約539道題,且題庫內容處于不斷更新中。
1.3實驗安全在線考試系統的后期提升
該在線學習考試系統V5軟件研發團隊致力于軟件現有功能的升級與新功能的開發,我們作為該考試系統的使用客戶享有終生免費升級服務,如在半年內,軟件便進行了在線論壇模塊的開發與完善。如需增加同時在線考試的考員數量只需補充升級人數的差額經費即可實現,不需要重新更換軟件版本。這不僅為考試系統的持續發展提供了技術支持,而且為考試系統面向更多專業考生的推廣提供了可行空間。
2實驗安全在線考試系統的應用
實驗安全在線考試系統已經試用于化學基礎實驗教學中心實驗教師與實驗技術人員的實驗安全培訓,以及化學、化工等院系學生共計600余名學生的實驗前期安全教育。
3實驗安全在線考試系統的評價
實驗安全在線考試系統作為實驗教學團隊入職前期與學生實踐前期的培訓與考核的重要平臺,在使用初期已見成效。教師對實驗安全知識的全面掌握更能夠引領學生進行安全、環保、科學的實驗;學生對實驗安全知識的充分了解更能夠配合實驗方案進行優化、綠色、低風險的實驗。師生雙方在實驗前期通過在線實驗安全知識的學習與考試,在實驗實踐中均能夠更加穩妥地處理突發實驗事故,有效地將事故可能導致的風險降至最低水平。
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隨著素質教育的整體推進,以及培養學生的科學素質、實踐動手能力、創新能力在學科層面的有效實施和落實,學生的實踐動手能力、創新能力已經成為培養高素質應用型人才的重要目標。因此,實踐類課程的重要性越來越受到高等教育的關注。化學實驗中心作為我校實踐教學的重要基地,向全校化學工程、石油工程及機械制造等22個與化學相關的專業開設大學化學實驗課程,對我校學生實踐動手能力、創新能力的培養起著至關重要的作用。
一、大學化學實驗當前存在的問題和改革思路
大學化學實驗是無機化學實驗、有機化學實驗、分析化學實驗等基礎類化學實驗和多門化學化工專業實驗課程的統稱。大學化學實驗具有跨學科、跨專業、面廣量大的特點。通過大學化學實驗,一方面,能夠加深學生對實驗原理、性質和應用等知識的理解和記憶,使學生能夠對化學現象獲得感性認識,進而補充大學化學理論教學;另一方面,能夠激發學生的學習興趣,激勵學生的學習主動性,培養學生的實踐動手能力、創新能力,提高學生的綜合素質。但是,目前的大學化學實驗大多依附于理論教學,這種依附于理論教學的實驗教學,其實驗內容較為枯燥,多為驗證性實驗,無法調動學生自主學習的積極性,抑制了學生創造力的發揮。
針對這一現象,必須轉變實驗教學觀念,深化大學化學實驗教學內容改革,打破原有傳統的大學化學實驗教學模式。我們提出了“模塊化”教學模式改革的設想,力求通過“模塊化”方式將原有的實驗教學內容進行整合,合理地設置符合實際的新實驗項目,將大學化學實驗劃分為“基本操作實驗”、“綜合性化學實驗”及“探究性化學實驗”三個模塊。其中,“基本操作實驗”重點關注學生基本實驗技術的培養,以驗證性實驗為主;“綜合性化學實驗”則結合前面所學的知識,漸進式地融合多元的化學知識,以綜合實驗為主;“探究性化學實驗”則是提供實驗條件,學生結合所學知識,查閱文獻,自主設計實驗方法和路線實現實驗目標,以設計性化學實驗為主。在此基礎上,再建立成熟有效的教學管理體制、深化實驗課程考試改革、加大實驗室開放力度、促進實驗室與學生科技活動相結合、構建化學實驗中心對外交流的平臺,實現化學實驗中心信息的開放和交流。
二、簡析國內外“模塊化”教學模式研究現狀
比較國外多所著名高校的教學模式,無論是通才式的美國教育還是專才式的德國教育,他們的共同特點是以學生為中心的形式來組織教學,而我國的教育多數都過于模式化,沒有充分考慮到學生在教學活動中的主體地位,使得教學活動過于枯燥,缺乏靈活性和趣味性。在目前高校要培養具有創新能力的應用型人才的培養目標下,這種教學模式必須要進行不斷地改革。隨著教育體制改革的不斷深人,模塊化教學的思想已為職教界普遍接受。目前,“模塊化”教學應用于化學實驗課程還處于研究和探索階段,已有了一定的理論基礎,但缺乏一套成熟有效的教學體系和運行機制。因此,如何在新形勢下著力開展大學化學實驗研究已經具備了研究的必要性和重要性。
三、“模塊化”教學模式改革
教學模式是整個教學體系的一個重要組成,所以在教學模式改革中,相關的教學內容、教學方法及考核體系等都要進行改革和調整,以下是“模塊化”教學模式改革中具體的改革內容和實施手段。
1.深化大學化學實驗教學內容改革,構建“模塊化”實驗教學模式。依據“模塊化”教學理論,深化大學化學實驗教學內容改革,將大學化學實驗內容劃分為“基本操作實驗”、“綜合性化學實驗”及“探究性化學實驗”三個模塊,每個教學模塊都涵蓋一定量的教學知識點,并且具有各自的教學重點。將原有的實驗教學內容進行合理地劃分、歸類和綜合,合理地設置符合實際的新實驗項目。在教學過程中,“基本操作實驗”模塊是學生必選的內容,因為它是其他模塊學習的基礎,而對于“綜合性化學實驗”模塊和“探究性化學實驗”模塊,學生可以根據自身的興趣,自主選擇自己感興趣的實驗,這樣能夠充分調動學生的學習積極性并充分發揮其自身的創造力。
2.深化大學化學實驗考試改革,制訂完整科學的實驗成績考核體系。以往的化學實驗考核一般都是根據學生的實驗報告成績及實驗課堂上的表現及操作技能進行打分的,但這種實驗成績評定受到主觀因素影響比較多,不夠科學和合理,尤其是進行“模塊化”改革后,學生可自主選擇自己感興趣的實驗內容,但是實驗項目的難易程度不可能完全相同,所以在實驗成績評定上會有一定的難度,所以我們根據實驗內容實際,制訂了一套完整科學的、適合“模塊化”教學改革的大學化學實驗成績考核體系,對學生的成績給出了公正的評定。
3.促進學生個性和創造性發展,深化“模塊化”實驗教學方法改革。新的實驗體系的建立,對于實驗教學提出了更高的要求,采取什么樣的實驗教學方法來提高學生的實驗技能,培養學生的實踐動手能力、創新能力成為亟待解決的當務之急。在大學化學實驗教學中采用多種教學方法,對于充分發揮學生自主性,培養學生創造能力有著非常重要的作用。基于此,需要在大學化學實驗“模塊化”教學實踐中進行不斷地嘗試,在新的實驗體系下根據大學化學實驗課程中實驗模塊各自的特點進行實驗教學方法的改革,做到因人施教、因課施教。
4.加強開放實驗室的建設與管理,加大實驗室的開放力度。在“模塊化”改革中,第三個模塊為“探究性化學實驗”,此模塊是學生自主實驗階段,此階段要求實驗室的極大開放,為學生實驗提供場地和實驗條件,所以為保證“模塊化”教學模式改革的順利進行,必須加強實驗的開放,但此時必須有相應的實驗室開放管理體制與之配套。加強開放實驗室的建設與管理的主要措施包括:建立健全實驗室開放管理制度;開辟實驗室開放的多種形式;建立和完善實驗室開放體系;建設與大學生科技創新活動相結合的大學生創新實驗室。
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一、大學化學實驗教學現狀
傳統的實驗教學理念主要側重于學生的基本能力,即培養學生掌握基礎知識、實驗基本操作和基本實驗方法的能力。重“基礎”而輕“創新”,雖然“基礎”在整個化學實驗中至關重要,但“學以致用”的目的在于“用”,只一味強調基礎,必然阻礙學生創造性思維和創新能力的培養。
我國傳統高等教育包括化學專業的教學強調以講授為中心,以教師為中心,以教材為中心。而教師多數只重視“怎么做”,而缺乏對學生的“引導”,學生也只是機械記憶、機械操作。因此,不利于學生創新能力的培養。
二、大學化學實驗教學改革措施
1.實驗教學理念的更新
思想是行為的先導,大學化學實驗教師的教學理念直接影響著教學的效果。實驗教學理念應歸納為“立足學生,以學生創新能力的培養和綜合素質的提高為核心和目標”,教師引導學生進行“主動研究”、“探究式學習、實驗”,以培養學生成為具有創新意識、創新精神和創新能力的高級人才。
2.實驗管理制度的健全
為了更好地服務實驗教學,應健全實驗室管理制度,使實驗室的管理更加規范化、科學化,從而有利于對學生的科學管理和學生綜合能力的培養。第一,加強實驗室儀器設備和試劑管理,建立一系列從人員到設備的規章制度;第二,由實驗中心統一安排實驗教學,統一調配實驗資源,從而實現實驗資源有效利用率最大化。
3.實驗教學內容的優化
以往實驗內容主要存在以下幾個弊端:第一,實驗內容分散、重復;第二,驗證性實驗多,綜合性、設計性實驗少;第三,實驗項目的設置缺乏統籌安排。因此,不利于學生創新能力培養,實驗內容急待優化,實驗教學新體系急需建立。
(1)引進先進儀器,增加緊跟科學前沿的實驗項目,讓學生及時了解科學發展前沿,熟悉先進技術在大學化學實驗中的應用。
(2)增加綜合性、設計性實驗項目,培養學生將知識及時轉換為技能,讓學生勇于創新、大膽創新,以利于學生創新能力的培養。
(3)增加生活實驗,激發學生的學習興趣和主動性。
根據由簡到繁、由易到難、由驗證到設計的原則,使大學化學實驗成為一個統一的有機整體,在更新、重組、融匯的基礎上,構建新的實驗教學體系。
4.實驗教學方法的調整
改革實驗教學方法,有利于提高學生的綜合素質和創新能力。
(1)在實驗前檢查學生預習報告,實驗結束后檢查記錄的數據,在實驗過程中,對學生實驗操作的熟練程度、儀器安裝是否規范、實驗室是否恢復原貌等進行評分,創造一個嚴謹的實驗教學環境。
(2)在實驗教學中,應充分利用現代計算機技術,以網絡課件、基本技能網絡教學錄像和實驗軟件等現代化教學手段為輔助組織教學,從而使學生可以體驗當前實驗條件下不能實現的實驗項目,使學生的知識面更開闊,有利于學生綜合素質的提高。
(3)在一定的時間范圍內,開放實驗室[3],允許學生在空閑或周末進入實驗室,使學生有充足的時間研究實驗方案,分析實驗現象和結果,從而大大提高了學生分析問題和解決問題的能力,增加學生獨立自主性,有利于學生創新意識和創新能力的培養。
5.科學的評價體系的建立
評價手段是檢驗學生學習和實驗情況的簡捷而有效的手段,應加強對綜合性、設計性實驗各個環節的考核,注重對實驗素養的考察。考核方法可分為平時和期末兩部分,從學生平時操作技能的評價,到實驗文獻查閱的方案設計情況,再到論文的撰寫和答辯,從實驗的各個環節對學生進行全面評價,從而有利于學生綜合素質和創新能力的培養。
三、結束語
基于以上的改革措施,大學化學實驗教學改革必將在學生能力培養上起到良好的助推作用。加強實驗室建設,努力培養學生創新精神將是高校教育教學改革中的必然要求。
基金項目:黑龍江工程學院教改項目:創新人才培養的實踐教學體系的改革與實踐(項目編號:JG2012084)
參考文獻:
[1]嚴利,嚴宏東,蔡紹.高校實驗教學的創新與保障[J].重慶科技學院學報(社會科學版),2010(2):170-171.
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我們在以往學習國外化學實驗教學方法時,大多是注重對實驗教學內容和實驗技術的學習,而對他們的化學實驗教學體系研究不夠,對于發達國家的大學化學實驗教學課程設置、教學知識點、教學課時以及教學理念和教學方法設計研究不夠。國外的化學實驗教學與化學理論課程教學是如何相得益彰的,如何通過化學實驗課培養學生邏輯實證的科學思維能力和創新能力,以及如何通過化學實驗課程對學生進行國際標準化和環境保護意識的教育,如何通過化學實驗課來培養未來優秀的化學家,國外的學術機構(化學會)和實業界(化工企業和制藥公司)是如何影響他們的大學化學實驗教學體系的,這些都是值得我們學習和借鑒的。此外,還應該了解國外大學是如何評價學生從事化學實驗工作能力的,包括他們怎樣給學生化學實驗課成績,以及化學實驗課成績在學生專業能力綜合評價中所占的比重如何。應該注意中外大學之間的化學實驗教學課程設置、教學內容、教學方法以及教材的比較研究,這是以往引進教學資源方面的一個薄弱環節。通過比較研究才可以發現我國的大學化學實驗教學的優點以及與發達國家的差距在哪里,在引進、消化、吸收基礎上實現化學實驗教學的全面改革和創新。
(2)學習發達國家大學化學實驗教材的編纂方法和處理教材中有關知識產權問題的方法。
由于化學實驗教科書中采用了非常多的最新化學科研成果———化學科學理論和新技術,這些科研成果轉化為化學實驗課教學內容時,國外發達國家教科書處理知識產權問題的方法值得我們借鑒。教材還包括虛擬化學實驗教學軟件和化學實驗電子教科書,我們應該學習國外電子教材的編纂技術以及他們是怎樣應用現代信息技術寓教于樂的。
(3)學習國外大學化學教學實驗室的管理經驗和實驗室文化。
引進化學實驗教學資源還包括了解國外大學的化學教學實驗室是怎樣實現國際標準化的,他們是如何處理化學實驗室環境問題的、他們的實驗室管理制度如何,以及應用了哪些新技術管理化學教學實驗室。大學化學教學實驗室的傳統和實驗室文化對于化學科學工作者的成長具有深遠的影響,我們應該在了解和學習國外大學化學教學實驗室的傳統和實驗室文化基礎上形成自己的化學實驗室傳統和實驗室文化。
(4)學習國外大學培養化學實驗課教師和化學教學實驗室管理人員的經驗。
現在高等學校的人才結構面臨著有經驗的、高素質的實驗課教師和管理人員匱乏的問題。因此,教學資源的引進還應該包括學習國外大學對于優秀的化學實驗課教師和具有高素質的實驗管理人才的培養機制,了解他們如何吸引這些人才終生從事這一職業。
(5)擴大化學實驗教學資源引進的地域范圍。
應該引進更多不同國家的化學實驗教學資源,除以往引進資源較多的美國、英國、加拿大、俄羅斯和日本等國家以外,還應該注重引進韓國、新加坡、印度、挪威、丹麥、荷蘭、芬蘭、澳大利亞、南非等國家的化學實驗教學資源,使我國的大學化學教師對于全球大學的化學實驗教學狀況有比較全面的了解。
2引進化學實驗教學資源是化學教學改革的重要步驟
大學化學實驗教學改革正在步入新的時期,實驗教學改革是以開放為前提的,引進教學資源是開放的重要組成部分。在引進、學習和借鑒國外大學化學實驗教學資源和教學方法的過程中,應該更多地發揮化學實驗課教師的積極性,教師要積極向自己任職學校的圖書館和國家科技圖書出版機構推薦自己感興趣的化學實驗教科書、化學實驗教學方法與技術專著和虛擬化學實驗軟件。在邀請國外學者來中國的大學訪問時,要請他們講一講國外大學化學實驗教學的情況;我國留學生和出國訪問學者在回國時也應介紹一下國外大學化學實驗教學的進展。同時,應該及時了解引進資源的教學效果和學生的反映,了解社會對引進和借鑒國外實驗教學資源前后培養的人才的能力評價如何。也希望有關大學化學教育的雜志能更多地發表介紹國外大學化學實驗教學的文章和對于優秀化學實驗教科書的書評。