時間:2022-03-10 03:59:53
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1.1教學內容的梳理與整改
按照11版教學培養方案的修訂,有機化學由原來的126學時減少到108學時,上下半學期各54學時。同時,有機化學實驗也做了相應的修改,由原來的90學時減少到70學時,上下半學期各35學時。在此次教學方案修改的同時,有機教研室依據教育部規劃教材特點,結合我校化學專業長遠發展需求,立足于學生可操作性,本著“微型化、節約化”原則,進一步梳理與完善了有機化學實驗教學內容。在堅持熟練基本操作的基礎上,將教師科研方向中的一些原料合成作為教學內容引入到了有機化學實驗操作中,例如,將降冰片烯二酸酐的制備引入教學環節,讓學生在鞏固雙烯合成理論的基礎上,進一步熟練如何利用已知原料合成目標產物的方法。再如,在重結晶實驗操作中,由于原料的恒定性,學生實驗往往很容易形成機械操作、簡單重復和照方抓藥等特點。為了打破重結晶原有實驗原料的單一性,我們借助重點實驗室這一平臺,跟有科研項目的老師一起交流并達成共識,他們合成的粗產物直接應用到有機化學教學實驗中,形成了原料種類多樣性。變換原料,學生就得通過重結晶的步驟,合理選擇理想溶劑,提高了學生參與實驗的主動性,同時也為老師科研提供了保障,避免了實驗產品的浪費。另外,對先前的常量化實驗也進行了改進,引入了微量實驗儀器,樹立學生節約意識,進一步強化學生的實驗技能。
1.2教學模式的轉換
傳統的實驗教學模式只注重學生實驗結果,往往忽視了實驗過程。有機化學實驗教改過程,首先,注重實驗前的準備。讓學生通過相關文獻檢索,吃透實驗操作中的一些問題,熟悉物料性質,確保實驗順利進行(見圖1)。其次,全面干預學生實驗操作過程。在實驗操作過程中既要強化學生的實驗操作技能,對于違規操作行為,要及時糾正,必要時要作為典型案例,引導全體學生注意,同時還要全面跟蹤學生實驗過程,設立專門教師實驗臺,實現學生和教師共同實驗,在實驗操作中及時將實驗過程中出現的問題反饋給學生,進一步培養學生對一些反常現象的理解和認識,鍛煉學生分析與解決問題的能力(見圖2)。第三,做好實驗結果總結與實驗報告信息反饋。對于實驗結果來說,由于個人的操作或多或少存在差異,尤其在現象描述、收率計算和物理參數測定等方面都多少存在分歧,采取集中討論與分散交流相結合的方式,干預學生實驗結果討論,引導學生對實驗結果做出正確的判斷,為后續實驗報告的書寫奠定基礎;對于實驗報告信息反饋,一要堅持原有認真批改實驗報告的做法,二要在新的實驗開始時做好實驗報告的點評工作,既要突出表揚優秀的實驗報告,也要指出不合格的實驗報告,通過以“優幫差”,切實發揮好“傳幫帶”的作用,逐步完善學生對實驗報告的書寫。三是對學生在實驗創新中提到的一些改進措施要給予合理的解釋,激發學生積極嘗試實驗的熱情,增進學生對化學實驗的興趣。
1.3教學評價體系
老師通過實驗教學中的“預習、操作、衛生和實驗報告”可以直觀地給學生在某個實驗中給予合理的分數。反過來,學生也要發揮監督老師的作用,通過教學評價體系,可以反映出教師在實驗教學中的投入。學校雖然每年都通過教學評價系統,讓學生對老師教學做出客觀公正的評價,進一步激發教師的教學熱情,但效果往往不是很理想。我們在有機化學實驗教學環節中引入了“一個實驗一評價體系”,采取無記名信息反饋,梳理后將意見轉達給任課教師,通過教研室活動討論,確定整改措施,并及時地應用到下一個實驗中,并將有用信息擴大到了整個教研室活動中,使得教師在教學中豐富閱歷,使得學生在學習中長了見識。這種做法在學生與教師中已經形成了良性互動,并得到了很好的評價效果。
1.4科研協助教學改革
有機化學實驗是在大學二年級開設,學生已經初步掌握了一些基本的實驗技能操作,在有機化學實驗實驗教學過程中,積極引導學生參與教師科研活動,增強學生對學科前沿知識的了解,提升學生對化學實驗的興趣。具體可通過內蒙古每年舉辦的“挑戰杯”科技作品競賽和畢業生畢業論文的設計兩個途徑進行嘗試,讓學生以興趣小組形式參與到教師科研項目中,讓學生從教師科研活動中吸取寶貴的信息資料,獲得長足的進步。例如,β-氨基酮類化合物的合成(Mannich堿)是有機化學理論知識中的內容,基本的有機化學實驗教學中并沒有此類化合物的實驗操作內容,是一個綜合性很強的實驗操作,學生要從多組分溶劑的選取、TCL(薄板層析)、重結晶、熔點測定等一系列實驗技能入手,擴展了學生的思路,增強了有機實驗手段的連續性和銜接性。截至目前為止,已有兩屆學生10多人次,借助教師科研平臺,參與“挑戰杯”科技作品競賽,并獲獎;有三屆學生15人次,通過參與教師科研活動,發表了高水平的學術論文。當然,這些成績的取得反過來又促進了實驗教學的運行,在培養學生實驗技能的同時,進一步拓展了學生在實驗中“敢想、敢問、敢做”的理念,從某種意義上也完善了新版教學培養方案。
2結語
1.1樹立啟發式的實驗教育觀念
要實現由驗證型實驗教學方法向啟發式的實驗教學方法的轉變,教師應首先樹立啟發式實驗教育的教學理念,變傳統的單向知識傳授模式為知識傳授與啟發探索相結合的模式。這樣才能將研究能力和創新能力培養融入到課堂教學中,貫穿于教學的各個環節。同時,通過啟發式實驗教育,能使學生變“模仿”實驗為“探索發現”實驗。這種以學生為主體、教師為主導的課堂是將學習知識、培養技能和能力融為一體的載體,學生將會對課堂產生極大的興趣。
1.2教師啟發式的實驗教學
以往填鴨式的有機實驗課堂教學形式單調,難以激起學生的學習興趣、求知欲望和創造欲望,學生只是在眾多的知識當中被動地接受教師講授的現象、原理、規律等,缺乏主動、積極地去認知、探究。教師啟發式的實驗教學則在實驗之初,介紹目前幾種常用的實驗方案,啟發學生通過比較發現幾種方案的優缺點及適用范圍,然后引導學生提出適合實驗室應用的實驗方案或對某個步驟提出改進方案,最終讓學生分組實驗進行對比和驗證。實驗過程需要學生在全過程手腦并用,并讓學生在改進的實驗與已有的實驗步驟和現象的對比中發現問題,思考問題的根源。如用于液體混合物分離的蒸餾與分餾實驗,在教材中是兩個各自獨立的基本實驗操作,我們則將兩個實驗合并為一個實驗,讓學生通過分析自己得到的蒸餾與回流的實驗結果,得到蒸餾與分餾操作在分離液體混合物的異同,從而得到不同分離方法的適用范圍。又例如在乙酰水楊酸的實驗中,書中的方案是固定水楊酸與乙酸酐的用量,計算收率。而改進后的方案為,設置不同劑量比例的實驗組,讓同學分組操作,不同實驗組之間通過對比實驗現象與收率,分析原因,通過對不同劑量組數據的分析,使同學在這一過程中認識到酰化劑的劑量對反應的影響。通過這種改革,使學生在一種探索研究性氛圍中幫助學生掌握實驗要點、難點及注意事項,使學生深刻理解實驗步驟的設置原理,規范實驗操作。通過這種啟發式實驗教學,激發學生探索和創造性研究的積極性,從被動接受者轉變成知識的創造者,為他們將來進行畢業設計、科研工作做準備。
2啟發式科研訓練在有機化學實驗課程的實施效果
以往傳統實驗教學主要以講授法和演示法為主,學生只要“照方抓藥”式被動開展實驗,缺乏思考、分析、提煉和整合歸納知識的能力。啟發式實驗教學則實現了教學與科研的雙贏。大二年級學生在實驗課結束后感言:“有機化學實驗很鍛煉我們實驗技能”。他們在有機化學課堂中了受到科研的啟蒙教育,能主動以較大的興趣投入到課堂的科研訓練過程中,在提高綜合實踐能力的同時,創新意識和能力能夠得到明顯提高。
3結語
在實驗前兩周,教師將本實驗需預習的問題掛在教學實驗中心網站上(http://jxsys.cczu.edu.cn/),學生通過查閱文獻資料,做好充分預習。我們對苯甲酸正丁酯的合成課前預習設計了如下幾個問題:1.如何使用分液漏斗?干燥劑種類、選擇和用量?常壓蒸餾的裝置、操作和注意事項?如何提高反應的產率?2.分水器的作用和原理?帶水劑種類和選擇?3.反應后如何提純苯甲酸正丁酯?4.如何設計反應的裝置和實驗的方法?5.減壓蒸餾的原理是什么?如何正確地安裝和操作減壓蒸餾裝置?設計問題的目的:問題1是為了讓學生復習鞏固前面所學的回流、干燥、洗滌與常壓蒸餾等實驗基本操作;問題2和5是預習的重點和難點,學生可通過預習初步掌握分水器的作用、原理和使用條件等,初步了解帶水劑的種類和選用方法,初步了解減壓蒸餾的原理、適用條件、實驗裝置、使用方法和注意事項等;問題3和4是考查學生對實驗知識的綜合運用能力,也是對學生實驗技能的綜合訓練和提高。總之,通過預習實驗前設置的問題,學生不僅能鞏固所學的知識,了解實驗的目的、原理、方法,以及注意事項等基本內容,也避免了實驗前教師花費過多的時間作“注入式”的講解,并能有效地增強學生的實驗興趣,拓展其知識面。
二、實驗前討論
將實驗前教師的講解改變成以問題為中心的探討,不僅能確立學生的主體地位和教師的主導作用,而且能夠活躍課堂氣氛,提高學生的實驗興趣,更有助于學生分析問題和解決問題能力的訓練和提高。課前的預習只是讓學生對本次實驗的內容有個大致的認識和了解,但是對實驗的重點和難點,學生可能還是一知半解。因此,為了讓學生全面掌握實驗的內容,我們對實驗前的討論準備了以下的問題:
1.合成苯甲酸正丁酯的方法?反應的機理?如何提高反應的產率?大部分學生可能知道書本上的合成方法,即通過苯甲酸和正丁醇合成苯甲酸正丁酯。這時,教師可以適當補充其他合成酯的方法。這不僅能拓寬學生的知識面,而且能使學生因教師具有廣博的知識而產生敬重,從而引發更加強烈的求知欲望。對于反應的機理,可讓一名學生到黑板前邊書寫邊講解,教師既可以檢查學生對基礎理論知識掌握情況,充分體現理論與實踐的有機結合,也能訓練和提高其表達能力,提供展示自我的機會。如何提高反應的產率涉及化學反應的工藝優化。通過前面幾次實驗的練習,學生應該基本掌握了方法。教師可以對此問題直接提問,以了解學生對知識的掌握情況。根據化學反應動力學速率公式可知,降低產物的含量或將產物及時移走也可以加快反應的速率。那如何降低產物的含量或移走某一產物呢?接下來,教師可以順勢自然拋出下面的問題:
2.如何將產物移出體系?移除哪種物質比較方便?根據產物的物化性質可知,移除水顯然比移除苯甲酸正丁酯要簡單得多,怎么才能把水移除呢?對此,學生可以運用所學的知識進行思考和討論。歸納其結論,主要有以下兩種:一種是教科書上寫的采用油水分離器,一種是采用精餾裝置。對于第一種建議,教師首先要肯定學生已充分預習了教材;對于第二種建議,則要表揚其思維靈活,能學以致用,那也是工業上普遍采用的方法,這在我們以后的實驗中會涉及并運用。接下來就討論有關分水器的問題。
3.分水器的作用原理?如何設計分水器?帶水劑的種類、選擇、用量?使用注意事項?由于分水器的使用注意事項較多,我們將其分解成以下幾個主要的問題進行討論:(1)分水器如何檢漏?可以讓學生聯系分液漏斗檢漏方法。(2)在離支管下邊沿1cm處,為什么要預裝一定量的水?這主要從經濟和節約的角度出發,讓學生樹立經濟環保的思想。(3)如何觀察是否有水生成?可以提示學生在預裝水位處用筆做一個記號,便于觀察現象。(4)搭建實驗裝置的時候分水器的支管為什么要盡量遠離電熱板?這是因為活塞上涂抹的凡士林和玻璃的膨脹系數不一樣。如果把分水器放在電熱板上直接烘烤,分水器活塞將打不開,導致放不出水。(5)如何運用分水器判斷反應的終點?引導學生注意觀察分水器中分水量和回流液中含水量,培養學生的觀察能力。特別要交代的是,如果水量不再增多,說明反應已基本結束。但適當延長反應時間,反應將更加充分。以上對分水器諸多方面的分析探討,能讓學生明白有機化學實驗不僅要有較多的理論支撐,還要有更多的技巧和經驗,這需要我們善于學以致用,不斷總結經驗和教訓,才能保證實驗的順利完成,體驗到實驗的成功感。
4.如何設計本實驗的裝置和實驗的步驟?通過以上諸多問題的探討,學生自然而然就會明確本實驗的目的和方法,消化實驗的重點和難點。對于實驗的裝置,可讓一位學生結合問題的探討和預習搭一個反應裝置,其他學生進行觀摩和評價。對于實驗的步驟,可以讓一位學生進行歸納總結,教師在黑板上按其方法書寫流程圖,其他同學進行補充修改。這不僅能幫助學生及時消化所學的內容,學以致用,同時對教師也能起到督促和檢查的作用。
三、減壓蒸餾
常壓蒸餾結束后,由于實驗條件的限制,學生不能人手一臺減壓裝置,加上生成的苯甲酸正丁酯的量較少,我們要求2~3人合作進行減壓蒸餾。將減壓蒸餾放到實驗后再講解,也有助于分化難點、提高學習的效率。對于減壓蒸餾,我們設計了以下幾個問題:
1.為什么要先常壓蒸餾再減壓蒸餾?常壓下,正丁醇的沸點只有117℃,容易蒸出來,如果直接減壓蒸餾,易被抽到油泵里,會損壞油泵。另外,從原子經濟的角度看,先常壓蒸出正丁醇,也可以讓原料能夠充分回收利用。
2.減壓蒸餾的原理、適用的范圍、裝置、操作方法?大部分學生通過預習已知道減壓蒸餾的原理和適用的條件,教師可根據學生回答的情況做適當的補充。但實際操作中學生可能存在諸多的問題,因此,我們采取由一名學生示范,其他學生觀摩、糾錯,教師提出問題讓學生進行探討的方法。對于裝置的安裝,主要提醒學生每個接口都要涂油,以保證氣密性,安裝要由下至上,從左到右,橫平豎直;對于操作主要提示毛細管鼓泡速度的調節、閥門開啟的先后順序、真空數字壓力計的使用,減壓蒸餾結束時的判斷方法、閥門關閉順序等。實踐證明,這種以問題為中心,邊操作邊教學的方法要比純粹講解效果好得多。
四、課后思考題
1.實驗中不加環己烷對反應有何影響?2.能否用強堿氫氧化鈉?3.本實驗成敗的關鍵在哪些地方?有何心得體會?設計問題1和2的目的是將本課程實驗的內容進行適當拓展,擴大學生的知識面;設計問題3的目的是讓學生養成歸納總結的習慣,為以后的實驗或科研做一些積累。
五、教學效果
苯甲酸正丁酯合成的PBL實踐教學,已取得以下幾點明顯的效果:
1.通過實驗前問題的設置,學生對實驗的目的、內容、裝置、實驗步驟,以及注意事項都有比較詳細的了解,一改以往只知大概不知細節,邊翻教材邊做實驗的壞習慣。
2.預習報告的質量顯著提高。其明顯的表現就是:學生對實驗的提問能用簡練的語言回答,且正確率明顯提高;實驗裝置圖的繪制也不再是“依葫蘆畫瓢”,作圖規范且有創意;實驗步驟的設計簡潔明了,更加科學合理。
3.實驗記錄翔實。學生不僅能夠及時記錄現象,還能備注操作目的、分析產生現象的原因、問題和討論的結論,以及老師對問題的拓展等內容,杜絕了抄襲或寫回憶錄的現象。
由于人員配備和教學經費緊張等各方面的原因,一方面開放性實驗工作量很難客觀定量,難以充分調動指導著和管理者的積極性,另一方面學生實驗成績大多只重結果輕過程,考核結果很難客觀真實反映學生的實驗能力和操作技能水平,有悖于在實驗中培養學生實事求是、理論聯系實際的優良學風[4]的培養目標。(5)實驗投資不足的問題。高校的大規模擴招,實驗硬件不足,落后的儀器設備和教學、教輔人員緊張等問題,導致開放性實驗無法真正開放,也無法充分調動教與學的積極性與主動性。
2改革實驗教學,探索層次遞進的開放性實驗教學模式
有機化學實驗包括基本操作技能、分離純化、有機合成、結構檢測訓練幾大塊,結合課堂實驗教學、課外項目實驗、科技創新等形式,逐漸形成了基礎認知、綜合設計、研究創新三個層次的實驗教學體系[5]。基礎性實驗就是傳統的課程實驗,訓練基本操作技術和技能;綜合設計性實驗是學生綜合運用所學理論知識進行設計開發實驗,培養學生的綜合素質和創新能力,使學生初步具有分析問題和解決問題的能力;研究創新性實驗是在提出實驗項目后,由學生根據已有知識和實驗條件進行實驗方案設計,指導教師審查通過后,在教師的協助和指導下完成。根據我校的情況,基礎實驗采取全面預約開放形式;綜合設計實驗由課程小組共同確定實驗項目,提出目的要求,以學生為主體、教師為主導完成實驗,教師及時檢查實驗記錄,并適當進行學生實驗心得交流;研究創新實驗可以由指導教師結合自身科研課題、企業項目或結合課程建設等提出具體探究性實驗,或有學生與實際生活結合提出的趣味性題目,采用項目教學法[6]完成該層次實驗,該層次實驗通過項目立項管理,學生作為實驗項目的第一責任人,充分調動了學生的主動性,又能培養學生的管理意識、責任意識和團隊協作精神,通過文獻查閱、方案設計、實驗操作、應對突發事件、實驗總結、交流討論等實踐活動,訓練了學生各方面的綜合素質。總結近期開放性實驗教學已取得的經驗,未來開放性實驗教學的改革發展趨勢將集中體現在以下幾方面:(1)實驗教學體系的構建與完善。根據學生的專業培養要求、知識結構、學校辦學特色和實驗條件,以及實驗的難易程度等分級分層次組織實驗教學,及時修訂并完善實驗實踐教學計劃和教學大綱,從實驗教學整體出發,明確實驗課程的任務和目標,調整實驗項目和內容,構建層次遞進的實驗課程體系。(2)實驗項目和內容不斷更新。為了開放性實驗進行得有聲有色,首先要激發學生的實驗興趣,即要求開放性實驗項目及內容能對學生產生足夠的吸引力,這就要求實驗項目及內容要充分體現實驗室的特色和建設水平,讓學生有機會接觸到本學科專業發展的前沿,讓學生盡可能多的學習使用常規實驗接觸不到的儀器設備,讓學生緊跟現代科學技術的發展步伐和適應新時期的人才需求。(3)開放性實驗室管理體制的完善。隨著科技的進步,開放實驗教學及其管理體制需要不斷進行改革創新,即管理理念、管理技術手段、管理制度、管理模式的創新,充分運用計算機技術,建立與開放實驗教學相適應的管理信息系統,涵蓋開放實驗預約、學生自主學習、儀器設備管理、實驗耗材管理、實驗是安全和成績查詢等。(4)質量考核和評價體系的完善。在整個實驗教學過程中,不僅進行實驗結果的考核,更應加重對實驗過程的考核,指導教師在每次實驗操作結束時及時對學生的實驗思路、操作能力等方面做出定量或定性的評定。另外,開放性實驗教學的質量對于培養大學生創新能力、實踐能力又很重要的影響,因此,需要對開放性實驗教學質量進行評價,建立科學性、系統性、可操作性的評價指標體系是很必要的。
3層次遞進開放性實驗教學模式的實施效果
實施層次遞進開放性實驗教學模式,學生預約確定實驗項目,自主實驗,提高了學生學習的主動性和積極性,促進了學生知識、能力、素質的協調發展。實驗室開放預約一年來,實驗室幾乎成了學生的家,實驗室全天都有學生實驗,每班一半以上的學生參加了校級或省級大學生實踐創新創業項目。
4結語
目前廣東海洋大學理學院化學實驗教學中心的有機化學實驗的目前現狀是:
(1)驗證性實驗過多,探究性、設計性實驗極少,且實驗項目的選擇陳舊老化,這導致學生的實驗設計、探究能力沒有得到較好的培養;
(2)普遍存在藥品試劑用量過大的缺點;
(3)受傳統實驗教學思想和方法制約,教學效果不夠理想。
2有機化學實驗教學的改革措施
根據目前實驗教學中存在的弊端,對化學實驗的教學內容和教學方法的改革進行了初步探討。針對當前實驗教學現狀,并結合學科實際情況,我們認為以下的一些措施對提高實驗教學的效果很有幫助:
2.1精選實驗內容現有的有機化學實驗的內容選取陳舊,實驗的安排次序也不合理。例如,教材先要求單獨訓練學生的基本操作,像熔點、沸點測定等,然后再做一、兩個有機物的制備實驗和天然物的提取分離實驗,這樣的安排會使學生在學習基本操作時感到枯燥無味。此外,大部分合成實驗的產物沒有分離、純化和表征,這是做有機合成的大忌。針對上述這些情況,筆者提出以下的幾點改革措施:一、增加一些簡單有機物的制備和提取分離、純化天然物的實驗,讓學生在有趣的實驗中掌握基本的實驗操作。例如;在做乙酰苯胺的合成實驗時,最后產品純化需要用到重結晶的基本操作,而產物的表征要用到熔點的基本操作;在做乙酸乙酯的合成實驗時,最后的產品純化需要用到萃取、蒸餾的基本操作。二、在實驗中,增加對產品結構的確定以及純度驗證的教學步驟,以加強學生對合成化合物的認識。
2.2制作短小精悍的微視頻課件,實現慕課教學慕課(MOOC)的意思是大規模開放在線課程,是2012年興起的一場席卷全球的教學信息化革命。慕課的核心概念是“微課程、小測驗、實時解答、學習自由”,強調學生學習的自主性,徹底撼動現行的教育方式,使學生更容易獲得知識、吸收知識。我校葉春海副校長曾多次在報告會上動員老師要認識慕課、開發慕課并使用慕課。慕課的主要載體是十分鐘左右的微視頻,我們可以為每一個有機實驗制作一個功多個微視頻,在視頻中,除了教會學生基本的實驗操作外,還誘導學生通過不斷改變實驗條件,以獲得更佳的實驗結果。學生在實驗之前,通過慕課的學習,對實驗過程已心中有數,這樣,在具體操作時,就避免了邊看書邊做實驗的壞習慣,并且,針對老師在視頻中提出的問題,學生在實驗中尋求解決的方法,克服了以前“照方抓藥”的依賴心理,從而達到學習知識、掌握技能、培養能力的目的。
2.3實驗的微型化微型化學實驗具有一些常規化學實驗無法比擬的優點:第一,節省實驗經費,實驗表明:微型實驗的試劑用量比常規實驗節省90%,故微型實驗大大節省了實驗經費;第二,操作安全、污染小,微型實驗藥品用量少,反應產物少,實驗中不會造成危險;同時,生成的污染性物質的量少,對環境的污染就小;第三,節省實驗時間、儀器簡單、用劑量少、反應速率快、現象明顯;第四,微型儀器來源廣泛,可以做到人手一套,有利于激發學生的學習興趣。
2.4撰寫實驗報告借鑒國外的教學培養模式,實驗報告采用的格式,譬如以《有機化學》或其他雜志的格式來寫,包括中英文摘要、引言、儀器與試劑、實驗方法、實驗結果與討論、結論、參考文獻等。這種書寫方式要求學生對文獻綜合分析,數據的合理處理,實驗結果正確分析和討論,加深學生對所做反應理解和掌握,開闊學生的視野,培養學生的科學素養,同時提高學生的專業寫作能力,為今后寫畢業論文和科技論文打下堅實的基礎。
2.5構建合理的考核方案在每次實驗結束之后,老師對學生進行評價,最后以一個分數和評語的形式體現學生的實驗操作水平。據日常教學的觀察和思考,學生其實更關注老師在實驗現場當場做出的實驗分數評比,這樣能夠很快地回憶起自己哪些方面沒有做好,甚至還有機會在考核之后再一次進行反思、實踐。其實,除了給予評比之外,老師還應該發揮學生的主動性,讓他們自己談一談實驗的感想,比如在實驗中收獲了什么,哪些地方有失誤,有沒有建設性的意見等。這不僅有利于激發他們的學習興趣,提高學習的積極性,而且能夠促進整個教學實驗環節的水平提升。
3對有機化學實驗教學改革的展望
課程實施現況和成效
臨床前基礎醫學綜合實驗從2008年秋季學期首次在2006級臨床醫學和麻醉學專業開設,共5個班,總計有8個實驗組成,78學時,其中理論課18學時,實驗課60學時。由解剖學、病理學、醫學微生物學、病理生理學4個系承擔。截止2012年已有四屆學生四個專業(臨床醫學、麻醉學、生物技術、臨床檢驗)層次開設該課程,參加授課的教師共有24名,有實驗室4個,實驗技術人員2名,實驗儀器和設備90多臺(套),基本可滿足現有開設實驗課的需要。
本實驗課程的特色教學方法為:少量理論課加大量的實驗課,以病案為中心、以動物模型制作與觀察分析為手段。通過典型病例引導學生利用所學知識解決實際問題,調動學生學習的主動性,同時強調學科的實用性。教師引出問題后,帶著問題將解剖學、病理學、微生物學、病理生理學知識貫穿于機制的闡述,引導學生熱烈的討論,以體現學生的主體地位。4年來,臨床前基礎醫學綜合實驗課程教學團隊采取了多項切實可行的創新性改革措施,并取得了較好的成效。
1強調多學科參與、資深教師與青年教師同時開課,共同備課,并實行課程負責人督導制由于此課程是多學科綜合實驗課程,為了提高教師教學水平,保障教學質量,由課程負責人根據所承擔的課程內容統一制定培訓方案,以課程內容確定單元組長,各任課組長通過備課(包括理論和實驗操作)規范教學要求。理論教學實行試講制,試講時多學科同行參與并點評。讓教學經驗豐富、教學效果優秀的高年資教師負責師資的培訓和實驗教材的編寫,通過多種渠道強化青年教師的理論基礎和實驗技能。
2根據教學目標增加實驗課程內容,靈活應用從理論-實踐-理論的螺旋式提升的教學方式學時由原來的78學時增加為80學時,開設實驗10個,增加了關于遺傳學和分子生物學課程的2個實驗。
作為基礎醫學與臨床醫學早期銜接的創新性課程,采用了由理論到實踐、再由實踐上升為理論的教學法。理論教學主要是根據實驗內容進行多學科知識復習,給予典型病例的思考,由學生課下查閱資料尋找答案,在進行完實驗操作和觀察后,針對現象和問題再作分析,經過教師講解—示范—看錄像—學生操作—動物手術操作—討論—教師小結,提高了學生分析問題和動手實踐的能力。
3借助課程內容和思路,推動學生科技創新活動學生根據學習興趣在實驗室展開科技創新活動,如學習了第八章肝損傷致肝功能不全內容后,學生組成兩個科研創新小組,開展了“卵巢去勢對小鼠急性免疫性肝損傷的影響機制研究”、“氧化槐定堿對急性肝損傷的保護作用及其機制的研究”等課題研究,研究成果經過總結,參加了2010年4月在北京大學醫學部舉辦的首屆醫學生基礎醫學創新論壇及實驗設計大賽,兩個項目分獲優秀獎。
4早期接觸臨床活動,激發學生求知欲望開展假期走進基層醫院活動,多層次的接觸各類患者。通過從淺層次的理論認識到深入的接觸臨床實踐,提醒學生基礎知識是臨床課程學習的支撐,為臨床前基礎醫學實驗課程的順利開展奠定基礎。活動結束后,組織學生再分組討論,交流相互的心得體會并根據調查問卷的材料進行初步統計整理,寫出書面總結報告。
5改革考核方式成績由6部分組成,①理論課:檢查出勤率,占總成績的10%;②實驗課:在試驗前針對與實驗有關的相關知識、操作步驟進行提問,檢查復習、預習、討論和查閱文獻的情況,占總成績的10%;③針對實驗操作的規范情況進行評價,占總成績的10%;④評價實驗報告的書寫和討論內容的全面、深度情況,占總成績的20%;⑤課程結束后進行實驗操作技能考核,采用隨機抽題的方式,占總成績的20%;⑥針對實驗方法、步驟、設計、結果、討論以及相關的基礎知識進行筆試,占總成績的30%。
存在的問題
關鍵詞:實驗多媒體 ;非智力因素技能; 創造
中圖分類號:G633.8
國家的發展依靠人才素質的提高,而人才素質的提高依靠教育的改革和發展。實施素質教育是新世紀提高國民素質,培養有用人才的戰略舉措,是教育改革和發展的主攻方向。實施素質教育的主渠道是學科教學,而不同的學科都具有不同的知識體系和特點。素質教育應結合各學科的知識體系和特點進行。化學是一門以實驗為基礎的自然學科,通過實驗和多媒體課件的有機結合,不僅有助于化學知識的掌握,實驗技能的培養,而且有助于提高學生綜合素質,使學生在全面發展方面得到有益的啟發。
觀察是人們有效地探索世界、認識事物的一種極為重要的心理素質,是人們順利掌握知識完成某種活動的基本能力。觀察既有生動形象的圖片觀察,也有直觀有趣的動手演示觀察。多媒體已經成為當今教學領域的常用手段,它以文字、實物、圖像、聲音等多種途徑向學生傳遞信息,以生動直觀的形象,幫助學生建立起概念與表象之間的聯系,建立起各種感覺器官之間的聯系,使課堂教學更加多樣性,生動性,實效性,先進性,并給課堂教學平添了一股時代氣息,極大地豐富了教師教學的表現手法和形式。
我在一次多媒體教學觀摩課上,屏幕上化學反應被制作成漸變動畫放映直觀呈現的那一刻,教室里頓時靜下來,清楚的微觀分子結構一下子讓同學們折服,多媒體教學成了我必須的教學手段。
為了采取“先進的教學手段”,使學生更加興趣盎然,我從背景、聲音、動畫到技巧,藝術效果等方面出發,制作了《化學——人類進步的關鍵》、《化學平衡》、《有機化學鍵的斷裂重新組合》、《硫酸的工業生產流程》等課件,使得抽象的問題具體化,枯燥的問題趣味化,靜止的問題動態化,繁雜的問題簡單化,課件給我的課堂增添了活力,也給我帶來了榮譽。
隨著過度使用和依賴課件,課堂教學效果卻越來越不明顯,學生們逐漸喪失了興趣。經過長時間的思考和探索,我意識到:“多媒體再好,也只是個工具,他無法替代人的情感和智慧。計算機輔助教學的核心特征是“輔助”,即輔助教師,而不是取代教師。”
“告訴我,我會忘記;做給我看,我會記得;讓我親自做,我才懂得。”實驗是化學的基礎,是學生學習化學最有效途徑。教學目標包括三個維度:知識與技能,過程與方法,情感態度與價值觀。化學實驗是落實過程與方法,情感態度與價值觀最有效的方法。“從實驗中學習化學”,是化學實驗教學的立足點,重視每一位學生的親自參與性,在實驗方案設計實施上,發揮學生的主體性、合作性和創新性是我追求的目標。而這些,單純地依靠課件是根本無法實現的。實驗在化學教學中起著舉足輕重的作用。化學教學本身并不只是傳授給學生一些初步的化學概念和規律,而是通過一系列有效的教育教學手段,全面提高學生的智能,使他們能夠掌握和運用一些化學原理和實驗手段,學會科學研究的基本方法,學會辯證而客觀地認識世界,從而在將來能夠獨立地、有創造性地進一步深入學習和從事社會主義現代化建設。
我在講氨的性質做氨的噴泉實驗時,為了探究引發噴泉原理及實驗成功關鍵,事先準備了如下幾組實驗:
(一)燒瓶干燥膠頭滴管預先吸入水;
(二)燒瓶干燥膠頭滴管預先吸入酸溶液;
(三)燒瓶干燥不用滴管燒瓶底部加熱毛巾;
(四)燒瓶不干燥膠頭預先吸入水;
(五)燒瓶不干燥膠頭滴管預先吸入酸溶液。
讓十名學生到前面來依次分別做這五個實驗,然后讓同學們共同討論:在實驗室條件下噴泉實驗基本原理和成功關鍵,選用哪些組實驗較合適?為什么?在經過討論和爭論之后,同學們得出共同的結論:選用前三組適合,實驗基本原理:使容器內外產生較大壓強差;成功關鍵是:盛氣體的燒瓶必須干燥不漏氣且充滿氣體。最后,將制作的化學反應課件再進行重復或慢速播放,從而不僅使學生們牢固地掌握了噴泉實驗,而且也使學生們學會了化學實驗和多媒體有效結合的方法。
運用化學實驗,通過一系列有效的方法和手段,能夠較好地發展學生的智能,調動學生的積極性,揚化學實驗之長而避多媒體之短。在課堂教學中,我以實驗為主,中間只利用課件把反應錄像或局部特寫,做多次重復或慢速播放。這樣長短結合,簡單明了,揮灑自如的教學方式,深受學生的歡迎,教學效果明顯提高。
非智力因素的培養,在中學化學教學中也是不可忽視的問題。從課堂講授到多媒體和化學實驗等一系列過程,我始終都貫徹穿插對非智力因素動機、情感、興趣、意志、信心等的重視和培養,使之為化學課堂教學服務,大大提高了教學效果,促進了學生的全面發展。
以人為核心,重視非智力因素的培養,圍繞教學目標的實現,適時合理地選取,揚長避短才是做好高中教學的關鍵。在以后的教學中,我以是否有助于實現教學目的為使用實驗、多媒體課件的依據,做到實驗和多媒體等方面的有機結合,掌握課堂教學的主動權,始終做高中化學教學的掌拓者。
教育學生、服務學生,做高中化學教學的主人。是我在今后的教學工作中所始終堅持不懈的教學理念。
參考文獻:
高中化學教學論文:新課標人教版《化學1必修》有感
高中化學教學論文:新課標下化學教學中學生品質的培養
高中化學教學論文:學者型化學老師的素養
高中化學教學論文:化學實驗素質教育形式
高中化學教學論文:優化教學設計提高教學質量
高中化學教學論文:運用電教手段強化化學教學
論文關鍵詞:三種版本有機化學實驗部分欄目設置的比較
依據《課程標準》編寫并審定通過的新版高中化學教材有3種,分別為人民教育出版社(人教版,宋心琦主編);江蘇教育出版社(蘇教版,王祖浩主編);山東科學技術出版社(魯科版,王磊主編)。
新教材在教材研制上與舊教材最大的不同在于欄目的設置。欄目是為轉變教師的教學方式和學生的學習方式,特別是培養學生自主、合作、探究的學習方式而設計的。三種版本有機化學實驗部分在欄目的設置上各有千秋、各具特色,對其進行比較和分析,有利于廣大教師正確認識三種新版化學教材欄目各自的特點、優勢與不足,理順欄目的實施與日常教學的關系,進一步理解高中化學課程標準在教學理念的革新、教學方法的優化、教育技術的應用等方面帶來的巨大變化,從而正確把握新課標的教學尺度和高中有機化學的教學質量標準,對全面落實新課程確立的“三維目標”有著積極的促進作用。這些教材很重視有機化學實驗的改革,將實驗作為新課程倡導的教學方法和學習方式的載體,精心設計實驗方案,積極開發探究性實驗,加強了有機化學實驗在化學教學中的優勢地位。
表1:人教版(必修和《有機化學基礎》)有機化學實驗內容統計
實驗欄目
欄目意義
必修
欄目數
《有機化學基礎》欄目數
欄目總數
實驗
引導學生認真觀察教師所做的演示實驗或邊講邊實驗,準確記錄實驗現象,仔細分析現象產生的原因,不斷提高觀察能力和水平。
9
14
23
科學探究
在此欄目設置的學習活動中,學生主要通過以實驗為主的多種探究活動來揭示化學科學的奧秘教育學論文,同時培養科學素養和創新精神。
3
8
11
實踐活動
具有激發學生學習興趣,引導學生高觀點、大視野、多角度地認識化學科學的作用。
1
4
5
思考與交流
在學生已有的經驗或者熟悉的事實和現象的基礎上設置有關的學習情景并提出問題,引發思考,使學生對將要學習的內容充滿興趣。
摘要:環境保護已成為全人類謀求生存與發展的重大課題。在化學教學中滲透環境教育是時代的要求。
論文關鍵詞:環境教育;化學教學;應用
社會的不斷發展,顯示出人類利用自然、改造自然、創造自然而產生巨大力量,同時也對自然界的平衡、對人類賴以生存的地球環境帶來嚴峻的挑戰。
近幾十年來,工業的飛速發展,人們在享受著現代化帶來的巨大物質財富的同時,也承受著嚴重污染的危害。臭氧層空洞、溫室效應、淡水資源缺乏、酸雨肆虐、光化學煙霧等,諸多污染使得森林和農作物遭受破壞、湖泊酸化、魚類死亡、加速了建筑物的腐蝕、使皮膚發生癌變、兩極冰川融化、海平面上升、陸地面積減少、地表氣溫升高、土地沙漠化……
一、在化學教學中進行環保教育,提高環保意識
環境保護已成為全人類謀求生存與發展的重大課題。人們對環境保護意識的匱乏,使得環保教育在化學教學中刻不容緩。重視環境保護意識的培養是時代賦予教育的責任,加強環境保護教育是樹立和提高人們環保意識的有效途徑。化學教師在化學教學中培養學生的環保意識更是責無旁貸。環境污染大部分來自化學物質,在處理環境污染的過程中,要用化學知識對污染源、被污染物進行分析、處理;環境污染造成的危害,要用化學知識加以控制和解決。因此,在化學教學中滲透環保教育已成為化學教學不可缺少的環節。化學教師在化學教學中除了教給學生化學知識、實驗技能,還要對學生加強環境教育,培養學生的環保意識,讓他們自覺養成保護環境、減少環境污染、監督和抵制那些破壞環境的行為,為我國經濟的可持續發展,為創造美好的未來做貢獻。
二、在化學教學中進行環保教育的有效途徑
1 充分挖掘教材中的環保因素,確定教學要點,將本學科涉及環境保護教育的內容列入教學計劃。在化學教學中,注重相應的知識點,加強對環境保護的教育。例如:學習“空氣”,讓學生了解空氣的組成是比較固定的,適合人類和動植物的生存。隨著工業的飛速發展,排放到空氣中的有毒、有害氣體和煙塵、粉塵等改變了空氣的組成,造成了大氣污染,使得氣候變暖等。在介紹煤時,讓學生了解煤的組成,煤燃燒時釋放的一氧化碳、二氧化碳、二氧化硫、二氧化氮等,其中一氧化碳是劇毒物質;二氧化碳會引起溫室效應;二氧化硫、二氧化氮是酸雨形成的罪魁禍首。在學習有機化學時還可以介紹耗氧有機物,難降解有機污染物等。
2 在不影響原有實驗目的、觀察現象、效果和實驗結果的前提下,改進實驗方法、改進儀器組裝或實驗形式,以減少實驗產物對環境的污染和破壞。可著重從藥品用量、儀器組裝、廢棄物利用和處理、采用微型化學實驗等方面考慮。如用實驗方法鑒別濃硝酸和稀硝酸時,將銅片改用銅絲,不需要反應時,抽出銅絲,反應即可停止;又如銅和稀硝酸反應中,用注射器代替試管進行實驗,使裝置成為封閉體系,易于對比、觀察,藥品用量較少,效果明顯,同時能防止有毒氣體二氧化氮對空氣的污染。
在實驗教學中,不僅要學生在實驗中盡量少用藥品,減少廢棄物的排放,而且要注意妥善處理廢棄物,減少廢棄物對環境的污染。
3 密切聯系實際,開展形式多樣的環境教育。學生可利用一些小長假在家鄉開展生態環境調查。如調查當地工廠向大氣中排放了哪些有害氣體和煙塵?給人們的身心健康造成了那些危害?并組織學生進行座談討論,通過這些具體生動的事例使學生在思想上認識到環境保護的迫切性,提高學生對環境保護的認識。
學校可以成立環境保護興趣小組,在教師的指導下,學習環境保護的專業知識和技能。另一方面積極參加校內外的環保活動,如利用pH試紙測定雨水的酸度,檢查校園環境,監督學生不使用塑料餐盒和一次性筷子,請環保部門的同志向學生介紹環境現狀,環保工作的新進展等。學生在積極參加環境保護活動的過程中,切實感受到環境保護的重要性和緊迫性,使學生得到良好的環保教育。
學生可借助學校、班級的黑板報、校園廣播站等宣傳陣地,開展以“保護環境從我做起”,“放飛綠色的希望”,“讓花草芳香,讓鳥兒歌唱”等為主題的系列活動,激發學生的參與熱情,從不同渠道了解與環境有關的知識。
還可以開展形式多樣專題講座。如大氣問題專題講座、水問題專題講座等;也可以針對具體的問題如“煤的燃燒”、“一氧化碳的毒性”、“二氧化碳與溫室效應”等進行專題講座。