无机化学实验的总结和思考范文
时间:2024-01-04 17:46:22
导语:如何才能写好一篇无机化学实验的总结和思考,这就需要搜集整理更多的资料和文献,欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文,供你借鉴。
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1 目前无机化学实验教学存在的主要问题
1.1 大一新生在大学化学实验教学中实验素质不高 无机化学实验是新生刚进大学就马上开设的第一门实验课,要求为后续实验课打下基础,其地位之重要不言而喻。学生对于化学学科的学习,基本不是从实验着手而总结出理论,而普遍出现“做实验不如讲实验,讲实验不如背实验”现象[1],使学生在高中阶段几乎没有自己亲手做过实验,因此,无机化学实验课程的重要性与学生较低的实验素质形成了矛盾,导致实验教学效果不理想。
1.2 化学实验课程和无机化学理论课程不能科学统一 无机化学实验课是一门实践性很强的基础课程,它与无机化学理论教学紧密结合,化学中的一些定律、原理、学说都来源于实验,同时又受实验的检验。做无机化学实验是学好无机化学的必要手段,做好实验可以巩固和扩大课堂上所获得的知识,同时理论也可以指导实验的操作进行,分析和解决实验中出现的问题。所以两门课程必须紧密结合在一起,才能同时学好两门课程,二者缺一不可。
1.3 “照方抓药”的实验模式不利于激发学生对于无机化学实验的思考和探索 笔者在从事将近三年的无机化学实验教学中发现,学生在做实验时很少思考,是因为他们都是按照教材上已经很成熟的实验方法操作,对应实验步骤照搬完成,形成所谓“照方抓药”的实验习惯,而对于出现的实验现象很少思考为什么。出现这样的现象,笔者认为原因是学生在实验之前没有充分预习实验,对于实验出现的现象没有科学的预测,导致在实验中只是照着步骤按部就班,不思考为什么,并且对于出现的特殊实验现象不能作出科学的解释。因此如何督促学生在实验之前必需预习是值得思考的问题。
1.4 无机化学实验考核制度不能全面反应学生的实验能力 无机化学实验是独立开设的一门基础课,它不仅与无机化学理论联系紧密,而且是后续实验课的基础。但是无机化学教学实践中,实验教学往往未能得到应有的重视,其作用也未能得到充分发挥。造成这一现象的原因是多方面的,而缺乏科学的考核方式与评价手段是其中重要的原因。过去,无机化学实验成绩主要是根据实验报告给定的。但是仅凭实验报告给成绩,造成了一些学生不认真做实验,而把主要精力放在实验报告的书写上;这就导致了实验成绩高的学生,实验技能不一定高,并且慢慢对实验产生厌烦情绪和草率应付的态度[2],这样的态度对于学生良好实验素质和严谨科学态度的形成是非常不利的。
2 针对存在问题的改革措施
2.1 开展基本化学技能竞赛 对于刚走进实验室的新生来讲,由于中学几乎没有基本的实验基础,因此基本仪器的认识和规范操作是必须面对的一课,对于刚开始的实验基本技能的操作培养常常感到枯燥和乏味,甚至认为这不是化学实验,从而没有给予足够的重视。对此,学院具有针对性的开展了基本化学技能操作比赛,如溶液的配置、酸碱中和滴定、物质的称量等,这样的活动有利于学生对于基本操作的重视,激发学生的兴趣,并且相当弥补了在中学阶段实验能力的缺失。
2.2 上实验课必须先写预习报告 针对学生实验之前不预习,直接开始实验,照着教材实验步骤“照方抓药”的不良习惯,要求学生在实验之前必须先做实验预习报告,实验预习报告由实验老师根据每一个无机化学实验的具体内容设计,如在元素化学实验部分,实验预习报告应该包括以下几项:实验步骤、预测的实验现象、预测实验现象的解释、实际实验现象、实际实验现象的解释、实际现象与预测现象是否相符(若不符,请解释)。先做了这样的预习准备,学生在开始实验时,可以做到心中有数,对于出现的实验现象会有主动的思考。
2.3 改进无机化学的实验考核制度 传统的无机化学实验考核制度并不能反映学生实际的实验能力,可以做如下的改进:无机化学实验成绩的评定按五级制记录考试成绩,凡实验成绩不合格者,该门课程必须重修。学生成绩以平时成绩为主,平时成绩包括预习成绩、考勤和纪律、实验操作、卫生整理和实验报告五项,其中预习成绩以实验报告质量打分,实验操作则以每次实验中实验老师分别给出每次实验的操作分数,期末以平均值为最后成绩,实验报告成绩则以上交的实验报告的格式、数据处理、结果分析等给分。
无机化学实验成绩=平时(80%)+期末(20%)
平时=预习(20%)+考勤和纪律10(%)+实验操作(40%)+卫生整理(10%)+实验报告(10%)
期末=最后一次实验成绩
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关键词:无机化学实验;创新发展理念;教学改革;教学模式;实践能力
高等院校是新时代下培养创造型人才的主要基地,本科生是高素质创造型人才培养的最大群体,其中实验教学则是造就创造型人才的摇篮。无机化学实验是我校化学、材料、生命科学、食品科学与工程、食品质量与安全等相关专业学生进入大学后开设的第一门专业基础实践性课程,在本科生培养方案中占据基础地位。《国家中长期教育改革和发展规划纲(2010-2020年)》着重强调:“深化教学改革,支持学生参与科学研究,强化实践教学环节。”无机化学实验是一门实践课程,在学生巩固提升专业理论知识和培养独立分析、发现并解决问题的能力等方面具有独特的地位和作用。该课程的学习为培养学生的创新精神、创新意识、创新思维、创新能力提供重要途径和突破口。而且在培养学生严谨治学的科学态度、主动求知能力和融入思政教育等方面都起着非常重要的作用。目前,本校的无机化学实验在培养学生综合实践能力方面取得了一定的成绩,但与国家、地方对人才的需求仍存在一定的差距。因此,深入对我校的无机化学实验教学进行改革是非常必要的。为达到更好的教学效果,不仅需要激发学生的兴趣,调动学生学习的主动性,更需要规范学生实验操作技能和实验设计反思能力的提高,在当前无机化学教学改革中,先进的教学模式、合理的教学内容和实验考核模式的规范等方面显得尤为重要。
1当前无机化学实验教学中存在的问题
1.1学生学习现状和需求分析
无机化学实验是化学专业和相关专业学生刚进入大学最先学习的实验课程,由于学生在中学很少进行实验操作,甚至未做过实验,大多数学生对实验课程的学习兴趣虽浓厚,但实验目的却略显初浅,对实验内容也差理解,大多是将理论课堂上学到的理论知识进行验证,对实验欠缺主动思考、理解和发散,对实践环节不够重视。在思想认知上并没有将实验课与理论考试课地位等同,在实验报告中出现与实验记录不同的实验数据、复制别人的实验结果等情况。
1.2实验教学模式单一
我校仍采用传统的实验教学模式,即课前预习、“先讲后做”、实验操作和实验报告,学生多数是按照教材中描述的实验步骤逐步完成实验,对于实验的设计缺少思考,为了实验而实验。虽然能够完成培养计划中大纲设置的教学任务,但教学效果并不理想。教学实践别注重对学生主观能动性和创造性思维和能力的培养,在调研学生的后期学习和发展中虽然看到了一定的成效,比如一些就读于其他高校的硕士研究生受到导师的好评,但仍存在教学模式较为单一的问题,在一定程度上不能适应学生的个性发展。因此,我们需要从教学方法上进行革新。
1.3实验课考核制度不合理
现行的考核制度基本是实验报告和其他(实验操作、记录等)分别占70%和30%。实验报告质量不高,存在“抄袭”现象。因此,为了更加全面、公平合理的评估每个学生的综合实验能力,建立合理的考核制度也是尤为重要的。综上所述,需对我校的无机化学实验教学进行深入改革,使其迈入创新无机化学实验新教学阶段,进一步提升我校本科教学质量和人才培养质量。如何提高新时代学生学习的投入性和创造性,以及如何使实验教学适应新时期人才培养的要求,实现知识传授、能力培养和素质提高的紧密结合,是我校实验教学改革的核心问题。我们在教学改革中秉持以“学生的学习和发展为中心”的教育理念[1-2],优化教学过程。在实验教学模式改革过程中,充分引导学生主动思考,提高学生实验学习能力,加强学生参与实验和反思实验能力的训练,这些对于学生的科学素养、创新思维的培养都十分关键。因此,本论文针对原实验教学过程中出现的问题和不足,根据本课程的特点,反思改革思路,以学生成长为核心,尝试改进教学模式和教学手段,以提高教学质量和学生的实践创新能力,并在无机化学实验教学实践中探索出一套新方法和新对策。
2无机化学实验教学的具体改革内容
2.1精选整合实验内容,合理安排实验进度
我校无机化学实验教学内容进行了整改,引入综合性和设计性实验,但在基础无机化学实验中合成和制备实验还相对较少,不利于培养学生的独立能力和创新能力。在现有实验教学内容的基础上,更新和整合验证性实验。加强教学与科研的结合,增加一些相对成熟的本校最新的无机化学领域实验成果。
2.2改革实验教学模式
学生虽然能够按照老师教授的实验步骤完成整个实验,但对于实验目的和能力培养欠缺思考,把无机化学实验课程当成一门实验操作训练课。究其原因与教学目标不明确、教学模式都有一定的关系,因此改进教学模式才能适应当前形势下人才培养的总体目标。更新实验教学方法和手段,采用混合式教学模式,即线下和线上相结合教学模式,引入多媒体辅助实验教学,网络资源共享课教学。教师收集一些演示实验视频和实验现象视频,采用PBL方法引导学生思考,培养学生自主探究能力,提高学生的学习效率[3]。2.2.1重视学生预习环节,注重提升学生自主设计能力,细化实验预习报告考核机制实验课前预习是学生做好实验的前提和保障。在多年教学经验的基础上,梳理了实验教学内容,将实验中涉及的基本操作以微视频讲解的形式提供给学生,例如,量取液体、溶液的配制、固体的溶解、减压过滤等基本操作,通过学校网络教学平台提供学生课前理解和掌握,为实验课上学生的规范操作提供保障。学生可以根据自己实际情况自行控制进度,实现自主学习。教师将实验知识完整地制作为多媒体课件,突出重点和难点,将实验的注意事项以图片或视频形式进行总结。学生在预习时,结合教师提出的问题进行思考,同学们可提前通过互联网查找相关资料,初步获得理论上的指导[4]。不懂的部分和疑点可以课堂重点攻克。通过规范实验预习环节,学生在实验过程中就可以做到心中有数,实验效果也会明显提高。学生是实验课的主体,教师在课上只需辅助学生解决实验难点,学生通过动手操作各个实验,观察、记录和分析实验现象,特别是实验中遇到不理解的问题,及时通过互联网,或课堂师生讨论得出结果。2.2.2把优质视频资源引入无机化学实验课教学由于中学时学生做实验的机会较少,学生对实验课充满期待,却又有几分担心。期待自己亲自操作并看到化学实验的神秘性,担心做不好实验和实验的危险性。对于初做实验的大学低年级学生来说,基本操作技能训练和良好规范的实验习惯养成,是实验教学的基本指导思想和重点内容。因为规范的操作和良好的实验室习惯是实验室安全最重要的保障。实验指导老师无法一对一、面对面指导完成每个实验。近年来以微视频手段进行“翻转课堂”,利用微视频来完成教学过程,教学效果显著[5-7]。我们引入慕课资源。组织学生观看实验室安全教育视频,实验室事故处理方法视频等。同时我们也制作了部分实验的实验原理及基本操作微课视频。原因是微视频具有以下几个特征:①内容明确。每一个微视频针对性强,集中解决特定问题;②篇幅短小。用于课堂教学的微视频长度控制10分钟左右,克服了部分学生看不到老师演示操作的问题,效率更高;③进度可控[8]。微视频引入实验教学后,学生参与实验的积极性与操作的规范性有了明显提高。学生可以根据自己的掌握情况,充分发挥主观能动性,对不清楚的环节反复观摩,胸有成竹地完成实践操作。教师在实验课堂中主要承担协作者的角色,让学生真正成为课堂主体。这种方式切实解决了原实验课堂上学生不明白、不愿问、胡乱做的难题,大大提高了实验效率。教师课堂教学的针对性更加明确,只需讲解示教少数共性问题。这种以问题为导向的学习方式极大地促进了学生创新思维的开拓和实践动手能力的提高。另外,微视频将教学内容永久存档于学校网络学习平台,学生如需要复习、补漏等,只需点击网络课程即可。2.2.3微量实验探索,创建环保实验新理念无机化学实验中“三废”的污染与利用问题,一直备受关注[9]。对“三废”进行绿色无害化处理和减少有毒产物的产生是实验改进的关键,也是对大学生进行绿色环保教育、创新教育和思政教育的有效途径。具体解决方法为:①进行微量实验的探索;②针对有毒有害气体的实验,尽可能放在密闭的容器中进行,设计出合理的气体收集和处理方案,主要采用三种方法:转化、吸收和吸附。例如对于元素部分实验会有Cl2、H2S、NO2等气体,可以将气体产物直接通入NaOH溶液或用浸有NaOH溶液的棉花球吸收。对于有重金属离子及其化合物的液体和固体化合物产生的实验,一是要控制反应量减少,二是对其必须科学处理,尽可能环保绿色处理,才能使我们的生活环境得到有效保护。这样的做法不仅创新了教学内容与教学模式,而且提升了师生的综合实验能力、创新能力和自觉环保意识。2.2.4引入仿真实验教学手段对一些产生污染严重、毒害大,实验现象不明显,反应时间太长的实验,利用仿真实验呈现出来,如氯气的制备,镉、汞的相关实验。仿真实验具有零污染、零排放的特点[10],利用我校仿真实验室,开展部分仿真实验教学。2.2.5建设实验试题题库通过网络教学平台,建立无机化学网上课程,建立并逐步完善实验试题题库。通过题库,加强学生对基础操作理论性知识的掌握,可以从中抽调试题对学生进行期末笔试。
2.3改革无机化学实验考核评价方式
我校无机化学实验的考核方式是以实验报告和实验操作、课堂表现、预习报告、出勤等来确定学生的最终成绩。实验成绩百分制为:实验报告成绩(70分)、实验操作成绩(20分)和其他成绩(10分)。这种考核方式虽然看似公平合理,但有部分同学存在抄袭数据现象,造成用心做实验的同学未必能得到高分,而敷衍做实验的同学可能会有较高的分值。不能真实反映每位同学的实验综合能力和实验态度。因此,改革实验课期末成绩的百分制组成,探索精细合理的考核内容,具体包含五部分:预习成绩(20%)、实验成绩(50%)、学期实验总结(10%)、笔试成绩(10%)、其他(10%)。每个实验结束后,立刻上交本次实验结果,老师详细记录或存档保存,避免相互抄袭。增加学期实验总结的目的是促进学生对所做实验进行整体梳理,对基本操作加深印象,提高综合应用的能力。选用多元化考核方法,加强过程性考核已被广泛推广[11-12]。此外,我们在教学改革中,为普遍提高学生学习效果和多元化选拔培养优秀学生,探索建立了互动答疑和课程竞赛等环节。
3结语
篇3
[关键词]双语教学;无机化学;实验
双语教学的英文是“Bilingualeducation”,定义:Theuseofasecondorforeignlanguageinschoolfortheteachingofcontactsubjects。就目前国内高校开展的双语教学而言,所谓双语教学是指在课堂教学进行过程中使用母语的同时使用第二语言或外语(英语)作为教学媒介语言对学科内容进行教育传授的过程。其目的是培养学生的专业外语水平和使用两种语言掌握科学概念、理论、方法的能力,及通过外语媒介学习思考国际前沿的学科知识[1]。化学是一门实验科学,其实验教学作为理论教学的必要补充在医药类高校的学生教育中占有非常重要的地位。无机化学实验是化学实验的基础,是中国药科大学药学专业学生学习的第一门专业基础必修实验课。无机化学实验双语教学可以为药学专业学生开展后续学习和科学研究下打良好基础,也为我校其它实验课程推广双语教学打下坚实的基础。开展无机化学实验双语教学符合培养具有专业素质和能力的新世纪创新型人才的要求[2-4]。
1无机化学实验双语教学的定位
结合中国药科大学无机化学实验教学大纲和双语教学要求,无机化学实验双语教学的主要目的除了要达到传统无机化学实验课要求学生熟悉实验的基本知识,掌握规范的实验操作和技能,锻炼提高动手能力和分析解决问题的能力这一教学目的外;还要求学生能够运用专业英语来掌握科学概念、理论、方法,培养学生的专业英语水平。
2无机化学实验开展双语教学的优势
相对于我校其他基础或专业实验课,无机化学实验课涉及的理论知识相对较少,教学内容相对较为简单且与日常生活实践紧密联系,对学生的化学知识和英语水平要求都不是很高,便于双语教学开展;我校药学专业每个实验班有学生32人,配备主副讲2位老师进行无机实验双语教学,同时实验课教学时间比较宽松,灵活性较大,能够有效解决双语教学在师生比、教学时间上的冲突;实验课在实验室中进行,实验室环境严肃而活泼,教学过程中方式方法(板书、多媒体、PBL、微课等)灵活多变,可以实现边听边看边交流边实践的效果,营造良好双语教学和学习的环境,使得双语教学的开展切实可行[5]。
3我校无机化学实验双语教学的探索与实践
3.1无机化学实验双语教学存在的问题
3.1.1“学”学生是双语实验教学的主体,由于生源不同,学生能力差异较大,主要表现在两个方面:专业能力和英语能力。当下我国各省的高考模式不尽相同,以江苏“3+2”模式为例,很大一部分考生选择了物理/生物组合,化学基础薄弱;双语教学对英语听说读写能力的要求很高,而英语水平因学生个体差异良莠不齐。学生在具备专业能力能充分理解课程教学的内容的同时还要能掌握专业英语听说读写,使得双语教学较难开展。3.1.2“教”教学理论匮乏,目前国内关于双语教学的系统理论指导极为匮乏,对于如何具体开展双语教学,科学有效的评价双语教学效果无明确模式及目标。如完全照搬国外的模式,可能“水土不服”无法真正适应我国不同地区高校的校情[6],影响了双语教学的实施效果。教材的建设是双语教学顺利实施的重点和难点,也是制约当前双语教学重要因素。目前能够适合我国国情及高校的校情的无机化学实验双语教材可谓是凤毛麟角。而教学目标、教学模式的不同,同样使得我们不能简单“拿来主义”直接使用原版的外文教材,国内中英文对照的双语无机化学实验教材的缺乏,使我们在开设实验内容上受到了一定的限制。师资是双语实验教学顺利开展的首要基础条件。开展双语教学,对教师的专业能力、外语水平和教学艺术都提出了更高的要求。无机化学实验双语教学教师应不仅应具有丰富的教学经验和扎实的专业功底,也应具有较高的英语水平,能够灵活运用英汉两种语言。虽然目前我校从事无机化学实验教学工作的教师普遍具有研究生学位,专业功底扎实、教学经验丰富,为优秀的中文授课教师,专业知识水平较高。且都具有一定的专业英语的阅读和写作能力,但鉴于我国目前的英语教学模式及环境,授课教师的英语水平同样参差不齐,特别是口语水平欠缺,使得英语授课能力不足水平有待提高,真正能够满足双语教学的很少。双语师资的严重缺乏是制约双语教学普及推广的关键因素。
3.2无机化学实验双语教学对策的探索
3.2.1学以学生为主体的双语实验教学,如何激发学生同时学习化学和英语的兴趣是关键。对化学基础较差的学生,我校开设基础化学提高选修课程以加强其专业能力,同时让更多学生参与到实验的准备工作中来,调动学生的积极性;重视对学生英语的培养,除了必修的大学英语课程之外,开展丰富多彩的英语活动(例如英语演讲赛、英语角等),营造良好的英语学习氛围,以此调动学生学习英语的积极性,提高学生的英语水平特别是口语和听力水平。同时我校还开展了专业外语选修课程,使学生能够较快适应双语教学的课堂。3.2.2教完善教学理论:遵照循序渐进,由少到多的原则探索出一条适合我校双语实验教学的教学模式;通过建立发展性评价,构建科学合理的教学评价指标体系,完善了我校双语实验教学理论[7-8]。强化教材建设:根据授课对象与培养目标,中国药科大学无机化学教研室教师在现有的国内经典中文实验教材基础上,结合参考国外英文原版教材以及相关英语文献资料,自行编写并正式出版了既保持原版教材特色和英文表达习惯,又符合国内教材知识体系且具有药学特色的中英文双语实验教材《无机化学实验指导与实践》(双语教材,曹凤歧主编)[9]。增强师资力量:对专业知识和英语基础都比较好,并且对双语教学比较感兴趣的教师我校通过针对性有计划地进行系统培训(包括选派教师直接出国留学培训,如江苏省教育厅的优秀中青年教师英语强化项目及校级英语语言进修(英国,11个月)项目),或者直接引进合适外籍教师进行无机化学实验的双语教学,以保证双语授课教师语言与学科专业的并重发展。
3.3我校无机化学实验双语教学的实施
我校无机化学双语实验课程的教学分为3个主要阶段:实验预习和准备(课前)、实验讲解和操作(课上)、实验报告和考核(课后)。3.3.1实验预习和准备实验预习和准备是实验课教学的重要环节也是实验顺利开展的前提,学生应高度重视课前实验预习,了解实验原理及具体步骤,熟悉英文专业词汇,书写英文预习报告。为避免预习报告流于形式(原封不动抄写教材上的内容),要求学生以实验流程图形式对实验进行描述,锻炼学生能够通过阅读英文预习实验并简明准确描述实验内容的能力。无机化学实验实施双语教学任课教师的准备也必须非常充分,要求对课程体系、教学重点及难点、专业英语等都要十分熟悉。针对我校药学专业学生的特点和培养方案,无机教研室编写了详细的双语教学大纲和教学计划,制作了全英文多媒体课件,包含PPT、图片、动画、录像等,使学生更容易掌握相对抽象的内容,以提高课堂教学效果与效率。同时作为省级教学成果二等奖(药学基础化学实验双语教学立体化建设)的一部分,相关内容均可上网查询,以帮助学生预习。3.3.2实验讲解和操作实验讲解充分利用现代多媒体教学手段,采用多种新型教学模式(如PBL、CBL、TBL等)。教师检查预习报告,对实验相关要点进行英语提问,了解学生的预习情况。实验课件以流程图及操作图形式全英文列出原理、步骤和注意事项。教师讲解平衡使用中英两种教学语言,首先中英文对比说明实验中的专业英语词汇和相关概念,后以全英文概述实验内容,对一些复杂难懂的实验原理或实验步骤等内容配以中文辅助讲解;讲解过程中教师可对实验内容进行操作示范或播放相关教学视频,帮助学生正确地使用各种设备,熟悉实验的流程、步骤及注意事项,并随时用英语提问使学生充分体会专业英语教学。对一些重要的知识点,加入大量的生活实际和科技应用前沿案例,理论联系实际活跃课堂气氛。实验操作过程中教师认真观察学生操作情况,使用中英文与学生进行交流,及时调整教学方式,积极引导学生主动参与到双语教学中。通过这些措施有效激发学生参与双语教学的兴趣,提高双语教学效果。3.3.3实验报告和考核在老师讲解相关专业英语、展示往届优秀实验报告、规范报告格式和写作方法基础上,要求学生用英文撰写完成实验报告。实验报告最后的讨论部分允许学生使用中文,但鼓励学生用全英文写出自己的心得体会、意见和建议。通过英文实验报告的撰写培养锻炼学生运用英语分析、归纳、总结实验现象和结果的能力。同样要求教师用英文对学生的实验报告进行批改和标注。一般而言,以往传统的无机化学实验的考核评定主要依据实验报告。鉴于双语教学有其特殊性,为鼓励学生向多元化发展,重视专业知识,操作技能、语言表达等各个方面的综合素养,我们对无机化学实验的考核方法进行改革,最终的实验成绩评定依据学生的预习、实验操作、课堂互动、实验报告、讨论交流等多方面相结合进行整体考核,综合评定学生实验成绩。
4结语
无机化学实验是药学专业重要的基础实验课,根据我校药学专业特色和师生实际水平,制定了无机化学实验课程双语教学的教学大纲、操作规范、教学要求等教学文件,编撰出版了正式的无机化学实验双语教材,制作了实验多媒体课件(包括PPT,视频录像动画等),印刷了全英文实验报告册,建立了科学的无机化学实验双语教学考核方法。通过对其双语教学的系统研究和实践探索,建立完善了无机化学实验课程双语教学实践教学体系。通过无机实验双语教学,学生不仅可以掌握扎实的实验技能,还可以掌握专业英语的应用能力,提高了我校学生的素质,为学生就业和进一步深造奠定基础。
参考文献
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篇4
[关键词] 无机化学;实验教学;讨论式教学法
化学实验教学在完善学生科学素质、培养学生创新意识和训练学生创造思维能力方面起到积极的促进作用。无机化学实验是学生从中学时代步入大学学习过程中接触到的第一门必修实验课,绝大多数学生在中学的实验训练是不够的,没有受到正规而系统的实验训练。因此无机化学实验不但可以训练学生的基础性操作,培养学生的实验技能和良好作风,为后续的基础化学实验以及专业课程学习、 知识应用和科学研究打下扎实基础,还可以培养和提高学生运用无机化学基本理论分析、解决问题的能力,观察实验现象并正确记录、处理原始数据及分析实验结果的能力,学习实验研究的工作方法,使学生实验技能向研究能力进行转化。本文针对教学实践进行了分析,并提出了改革的具体思路[1]。
1、正确认识药学类专业无机化学实验教学的重要性、教学目标和存在的问题
无机化学是药学基础课程,是教学的重要环节。生命过程是极为复杂的化学过程,药物在体内的分布、吸收、代谢与排泄,以及每种药物的合成均与化学反应有关。在讲授理论课的同时开设实验课是强化学生理论知识,提高学生动手能力的必要教学手段。实验课不是理论课的简单补充,而是综合培养学生素质的有机组成部分。药学无机化学实验的基本教学目标可归纳为四个方面,即训练学生具有良好的实验室工作习惯和素养,训练学生的基本实验操作技术和技能,印证和深化相应无机化学理论课程的内容,培养学生独立进行实验研究工作的能力。目前学生实验多还停留在验证性实验模式上,学生实验还是按照实验目的、原理、 要求、步骤及讨论的格式进行,实验内容多是现有课本知识的验证,学生在实验中很少能提出自己的见解和想法,造成学生积极性和主动性不高,出现部分学生抄写实验报告的现象。我国药学类本科专业学制为4年,无机化学课程学时有限,如何利用有限的时间为学生传授基本的必备无机化学知识和基本操作技能是无机化学教师面临的突出问题。
2、优化实验内容,培养学生综合实验能力
教学内容的改革是现代化教学的重点和难点。药学专业无机化学实验教学,不应以精深为目标,应从专业实际出发,充分考虑学生的数理基础,以够用和能满足后续专业课的学习需要和提高学生实际动手能力为原则。无机化学涉及的内容极其广泛,但各专业对无机化学的需求应各有侧重,教学中应体现出更多的“专业关切”,充分考虑无机化学与药学的联系,优化教学内容,使之更加贴近现代药学教育的需要,突出专业性和学科发展方向性。为此我们针对无机化学实验教材存在的知识重复、陈旧、联系专业不够的问题,通过“删、并、增、编” 等措施优化了实验内容。“删”对教材实验内容进行适当取舍,删去现象不明显、药品毒性大及过于复杂的实验内容。“并”即把相似的几个实验合并成一个实验,如把s区、p区及d区的重要元素实验合并成实验《生物体中常见离子的鉴定》。“增”即根据药学专业培养目标及后续课程学习的需要适当增加实验,教学中增加了《镁原子量的测定》、《缓冲溶液配制》2个实验。“编”即组织编写实验讲义,分发到学生手中便于学生课前预习和课后复习。优化后的无机化学实验共需30学时,主要内容是:化学实验基本知识与基本操作食盐提纯,镁原子量的测定、缓冲溶液的配制与性质、电解质溶液的性质、电导率法测难溶电解质的溶度积、醋酸电离平衡常数的测定、氧化还原与电极电位配位化合物的性质、实验设计:离子鉴定和未知物的鉴别、生物体中常见离子的鉴定。实践表明,通过优化实验内容,既能促使学生巩固所学理论知识,不断增强分析、思考、解决问题的能力;又能激发学生实验兴趣,训练学生基本操作技能,增强学生综合实验能力,为专业技术应用能力和职业实践能力的培养奠定基础[2]。
3、改革实验课堂教学方法,提高教学效果
无机化学实验教学中,传统方法是教师先讲授实验内容,然后学生操作。这样,学生思维上处于被动状态,对教师存有依赖心理,其结果是学生实验前不预习、不思考,实验时动手不动脑,实验后不分析、不思考、不讨论,实验效果差。针对这一情况, 笔者采用“ 以学生讨论为主、教师启发释疑、师生共同归纳相结合” 的讨论式教学法,收到良好的效果。如《电导率法测难溶电解质的溶度积》实验采用讨论式教学法如下。
首先,提问设疑,引导学生预习。本实验可提出下述问题:(1)什么叫溶度积常数,什么是电导率?(2)溶度积规则是什么?(3)如何计算溶度积常数? 让学生带着问题回顾所学理论知识、预习实验内容,明确实验原理、操作步骤及注意事项,写出预习报告。其次,学生分组讨论,教师启发释疑。学生经过回顾、预习、思考,对实验内容有了初步了解,再根据所学理论知识并结合实验讲义,进行分组讨论。教师深入到各小组听取讨论意见,及时发现问题并逐步启发释疑,引导学生正确思考。再次,师生共同归纳。经过学生讨论、教师启发释疑,各小组取得基本一致的结论,教师再根据学生讨论情况及结论分析讲评,引导学生归纳总结,使学生明确实验原理、条件、操作方法、注意事项及相关理论知识。最后,学生进行实验。实验中,学生要细心操作,认真观察、思考并记录实验现象,有疑问或新的想法要及时向教师提出,切勿随意更改实验操作;教师要加强巡视指导,及时解决学生提出的问题,防止实验事故的发生;要积极引导学生正确分析实验现象,提高解决问题的能力,发展创造性思维。实验完毕,教师要对学生的实验情况进行全面的总结和讲评,指出实验注意事项、可能发生的实验事故及预防和处理措施,要求学生写出实验报告。
4、强化实验技能考核,以考核促教学
以往实验成绩的考核分两项:平时实验成绩与期末实验考试成绩。为了使每位学生都做到操作规范、认真,达到切实掌握和熟练实验内容和各项操作技能的目的。在平时实验的考核中,我们增大了平时实验成绩的比例。将平时实验成绩 又分为实验预习报告、实验操作、实验记录和实验报告。使学生明白“功夫在平 时”,促使学生对每次实验过程都给予充分的重视,使学生对实验内容、实验技能得到更好地掌握。
在以往期末实验考试中,无机化学实验教学每次学生人数较多,很难通过一次考试使学生全面掌握和熟练各项操作技能。我们将期末考核形式进行了改革。考试分8-9人一组,通过抽签方式,让考生逐一操作,其余学生在旁边观察并记录该考生的操作情况,挑出其在操作过程中存在的错误;然后教师通过提问其余学生该操作者的错误并作记录,来分别给每位考生打分:最后教师点评每位学生的操作及纠错情况并给出该次实验成绩。通过这种考核方式能更好地保证每位学生都做到操作规范、认真,达到切实掌握和熟练实验内容和各项操作技能的目的[3]。
通过对无机化学实验教学方法的改进,学生对化学实验的兴趣明显提高,实验动手能力明显增强。我相信,随着教学改革的不断深入,无机化学实验教学必定会不断得到充实和完善。
参考文献:
[1] 田润华.以教育观念的创新为先导推进高等教育改革与发展[J].中国高教研究,2003,3:90.
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【关键词】无机化学 实验教学 教学质量
【中图分类号】G642【文献标识码】A【文章编号】1006-9682(2009)05-0078-02
随着我国高等教育的飞速发展,提高教学质量已经成为高等教育发展的首要任务,是高校赖以生存和发展的生命线。[1]实验教学作为高等教育的重要组成部分,既是联系理论教学的桥梁和纽带,又是培养学生动手能力、适应能力和创新能力的途径,在高校教育过程中有着不可替代的作用。[2]无机化学实验是中药学专业学生必修的第一门基础实验课,具有一定的启蒙性。通过实验,加深对无机化学基本理论和基础知识的理解,训练基本实验操作和技能,培养学生从事科学实验的良好习惯和进行科研工作的实践能力,从而为后续课程有机化学、分析化学和中药化学等实验的学习和进行科研工作奠定良好的基础。[3]所以,实验教学质量的好坏和高低,直接影响到中医药院校中药专业的生存和发展及新世纪中药专业人才素质和能力的培养。为此,我们在平时的无机化学实验教学中,不断地进行探索与实践,努力提高教学质量和实验教学效果,以适应高素质创新人才培养的发展需要。
一、教师坚持预试,学生认真预习,做好课前准备工作。
坚持做好课前预试,是保证实验教学良好效果的前提条件。教师实验操作的基本动作是否规范,实验中所用试剂和仪器是否准备齐全,仪器设备是否正常工作和运行,直接影响到实验教学的效果。因此,每个实验教学前,我们按课本中的实验要求和步骤全部预试1~2遍。一方面,使自己的实验操作规范、准确和熟练,便于为学生做演示实验和示范操作;另一方面,对实验中可能会发生的问题和异常情况,提前预试,做到心中有数,以便在实验中能及时提醒学生避免不必要的错误和失误,正确解答学生实验中遇到的疑问,确保每个学生都能成功,从而提高实验课的教学质量。
另外,能否使实验顺利进行,学生的课前预习也非常重要。因此,我们要求学生在实验前一定要认真预习,详细阅读有关的实验内容,明确实验目的,弄懂实验原理,弄清楚基本的实验方法,对实验仪器的性能和使用方法有初步的认识,避免盲目操作,熟悉安全注意事项,让学生带着问题做实验,提高实验效率。
二、加强实验教师在实验过程中的指导
正确指导是实验教学成败的关键,在实验教学中重视对学生进行科学的全方位的指导,有助于学生实验能力的提高和培养。所以,在学生做实验的过程中,教师对学生不能放任自流,要进行全程巡视指导,随时观察学生的实验进展,及时纠正错误,努力做到“有求必应,无求有应”。所谓“有求必应”是指当学生遇到困难、疑问和无法解决的实验问题时,我们随时予以解答和指导,保证学生实验的顺利进行。所谓“无求有应”是指在巡视过程中发现学生操作的错误和不规范,教师应及时给予纠正和示范,既要耐心、细致地言传身教,又要认真、严格地要求学生,保证学生动手能力和实践能力的切实提高。
1.一些技巧性较强的实验操作要领,不但要对学生精心指导,还要让学生反复练习。如用移液管移取一定量的液体,减压过滤中剪与漏斗大小相适应的滤纸等操作,学生都要反复操练,才能掌握其操作技巧,不出现失误。
2.指导学生认真思考实验现象和实验结果,巡回辅导,发现共性问题,及时向全体学生作补充指导,发现学生的操作步骤有错误或观察判断不正确时,要及时予以纠正。例如“药用氯化钠的制备”实验中,为了检验SO42-离子是否沉淀完全,要沿烧杯内壁滴加BaCl2,观察有无沉淀生成,大部分学生不知所措,无法确定有无沉淀,此时应指导并演示沿烧杯壁滴加BaCl2,从侧面观察烧杯内壁比从上面观察的效果和现象更清楚、更明显、更易判断有无沉淀。
三、根据实验条件和实际情况,适当改变实验步骤,减少试剂用量,节约时间,提高实验效率。
如“醋酸电离度和电离平衡常数的测定”实验中,配制不同浓度的醋酸并测定其pH值,在配制溶液时将书中“由浓到稀”改为“由稀到浓”配制溶液并分别编号,既方便了下一步“由稀到浓”用pH计测定各溶液的pH值,又避免了混乱,节约了时间,从而加快了实验进度,提高了实验效率。
此外,在许多性质实验中,我们本着只要能观察到现象即可的原则,尽量减少试剂的用量,既节约了资源避免了不必要的浪费,又减少了对环境的污染;既让学生树立了构建节约型社会的科学理念,又在潜移默化中形成了环境保护的意识和绿色化学的思想,切实做到了既环保又经济。
四、更新实验教学内容,增加设计性实验项目。
无机化学实验大多为验证性实验,学生做实验只是按照书上说的去做,最后观察现象记录数据。很明显这种实践教学已不适应当今高等教育和教学的发展。为了培养高素质的人才,真正提高学生的综合实验技能和创新能力,我们对实验教学内容进行了适当的调整,删除了毒性大的重金属及其化合物的性质实验“铜、银、汞”,而增加了综合设计实验“无机阴、阳离子的鉴定和未知物的鉴别”。在设计性实验中,学生自己探索,自主设计路线和方案,自行选择合适的试剂、实验材料、仪器等。一方面,考察和检验了学生基本知识和基本技能的掌握情况和水平,培养了学生的创新能力和实践能力,激发了学生的学习积极性和主动性;另一方面,可以让学生认识到将来在实际工作中可能会遇到很多新问题,需要自己根据所学的基本理论解决出现的实际问题,同时锻炼了学生理论联系实际综合分析问题的能力,培养了良好的科研素养和实事求是的工作作风。
五、建立科学的实验成绩考核体系
为了全面、客观、公平地反映学生的实验综合能力,激发学生对无机化学实验的兴趣,我们主要从以下五个方面对无机化学实验成绩进行综合考评,并在第一次实验课时给予公布,让学生心中有数,从而引起对实验课的重视。
1.纪律、安全、卫生占20%。无机化学实验是中药专业大一新生接触的第一门实验课,有些学生在中学根本没进过实验室或很少亲自动手做实验。所以,培养科学的实验态度和良好的实验习惯至关重要。我们将学生上实验课是否迟到早退、在实验室是否打闹喧哗、是否自觉维护实验室和自己实验台面的卫生、是否遵守实验室安全守则等方面作为实验考核指标。
2.课前预习占20%。由于预习报告并不能很好地反映学生的预习情况,我们主要通过课堂提问、回答实验后面的思考题、开展实验的进展和速度、对仪器的使用情况和熟练程度等方面对学生的预习情况进行考察。
3.操作过程占20%。教师在巡视指导的过程中,应关注关心每个学生,观察他们是否严格遵守操作规程、认真操作、细心观察现象、积极思考问题,了解学生能否正确并熟练使用实验仪器和设备、能否按照完整的实验方案按时完成实验等,最终对操作过程给予评价。如遇到个别学生严重违规操作,出现安全隐患,一定要严肃批评教育并对其操作过程酌情扣分。
4.实验记录和结果占20%。在实验课期间,对学生进行口头考核,随机提问全部或一部分实验的现象,检查是否如实而有条理地记录实验现象和所得数据,观察其产品的外观、质量等,从而了解实验结果的成败与好坏。
5.实验报告占20%。实验报告除了写实验目的、原理、步骤、结果、思考题等常规内容外,还要求学生自我发挥,对每次实验的成功与不足之处进行总结和分析,及时总结经验教训,不断提高实验工作能力。同时,强调实验报告书写格式,培养规范写作科学论文的能力。在批改实验报告过程中不仅对书写内容提出修改意见,对书写格式也给出改进建议,让学生学会如何将自己的实践工作以书面的形式展示出来,努力提高写作水平,为后续实验课的学习和毕业论文的设计工作打下良好的基础。
以上是我们在日常的无机化学实验教学中提高教学质量的一些探索与实践。目前,我们的实验教学中还存在着许多不足和欠缺的地方,需要我们在以后的教学中进行不断地努力和探索,这就要求我们实验教师要积极进行实验教学改革,勇于探索新的实验教学方法,不断探究新的实验内容。只有这样,才能真正有效地培养学生的动手实践能力和创新思想,激发学生的创新动机和学习兴趣,提高学生的综合能力,切实提高无机化学实验的教学质量和效果,从而满足当今社会需要动手能力强、创新能力高、适应性强的复合型人才的要求。
参考文献
1 黄慧敏、洪秋媛.探索高校实验教学改革培养高素质创新人才[J].实验室科学,2004.1(24):22~24
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1.1自我展示
无机化学教学共两个学期,在每学期的期初组织一次自我展示演讲。演讲题目自拟,以感人为最终目的;要求团队所有成员参加,时间限制在3分钟以内。在自我展示的教学环节中,学生演讲最多的题材是对就业的困惑、对人生的感悟、对未来的向往、自己最喜欢的人或最近最热点的话题等。演讲时间虽短,但是本环节给学生提供了一个展示自己的平台,锻炼了学生的表达能力,增进了同学之间的了解。由于演讲成绩取团队成员演讲成绩的平均值,所以在演讲前每个团队成员之间都会积极准备,彼此之间互相讨论和帮助,争取本团队成员都能在比赛中完美展示,共同获得好成绩,从而可最大限度的激发学生的进取精神和团队合作精神。
1.2学生授课
每学期选出部分无机化学理论课程和实验课程分配给各个教学团队,队长组织本队成员对分配的教学内容进行教学设计。教学设计的内容包括:课堂导入、主要教学内容、课后小节等。课堂要求互动和质疑,还需要进行合理的扩展,授课时间要求在45分钟之内。教学形式不限,以生动并能激发学生的学习兴趣为目的。教学过程中,教师必须全程参与,监督和辅助学生在教学过程中对知识点准确性的把握。我们以学生主讲的无机化学理论课程设计为例:课前需要进行如下准备:①研读教材掌握教学的基本理论;②利用各种网络资源对教学内容进行深入学习,以便在教学中进行合理的知识扩展;③进行课堂教学设计,设计内容包括教学内容和教学环节的分工,以及教学互动环节等。④正式上课前,进行模拟教学,教师在模拟教学中进行质疑,提出与本节课相关的知识点,指出学生在教学中的不足、不准确和不正确的地方。在正式的课堂教学中,教师要辅助课堂教学,回答“小老师”不能准确回答的学生的质疑,在教学小结中总结本节的知识要点,并对学生的授课情况做简要的短评,让学生了解自己的优缺点,以便在以后的学习和生活中不断的提升自己。此环节中,团队成员的成绩依旧相同,因此可有效的提高学生的综合素质:首先,提高积极向上的进取精神和团队合作精神;其次,通过课外预习和资料的检索可以培养学生良好的学习习惯,增强学习能力;再次,在课堂教学过程中锻炼了自己的表达能力、应变能力、组织能力、以及发现及解决问题的能力。此外,同学的质疑过程对授课学生知识准备的充分与否、快速反应能力和学以致用能力也是考验和锻炼。
1.3撰写科研小论文
鼓励学生实时检索无机化学领域的最新研究成果,选择自己感兴趣的相关研究方向自学并撰写专业小论文。目前学生撰写的论文报告有“纳米材料”、“最新分离技术”、“石墨烯的应用”、“单壁碳纳米管的制备及应用”等。每个团队选拔出最优秀的论文,制作演示文稿,在第二课堂时间(每学期选择一个休息日)进行论文汇报。本环节中,学生的团队精神不仅得到了培养,在文献检索、阅读过程中还拓展了专业视野。另外,通过学习了解了自己感兴趣的领域,从而明确未来学习和工作领域的选择,显著提高市场竞争力。
2培养创新能力及操作性
2.1知识扩展
化学教育专业最大的特点是具有师范性,大学生的专业水平和知识视野的大小直接决定其在未来中学教育中的教学水平。因此,在教学过程中注重知识的扩展,激励学生主动学习,引导学生探究的科研思维也是教学改革的重要目标。因此,本教研室教师会在教学的相关理论中引入本领域最新的研究成果,包括教师自己课题组的相关科研成果。例如:在学习第五和第六副族元素时,教师把自己课题组最新制备的官能化杂多酸成果介绍给学生,重点介绍科研思想。因为科研成果为自己的老师研究所得,所以在进行教学过程中可以让学生感觉到创新过程和创新成果离自己没有那么遥远,从而可以激励他们的学习兴趣、提高参与意识,培养科研思维,将被动学习变成主动学习。
2.2开放实验室
此环节主要是利用学生的课余时间进行,学生可根据自己的兴趣自愿参加。2.2.1开放本科实验室每学期本科实验室开放两次,开放时间在期中,因为此时,大学生的实验技能和无机化学理论知识体系已相对完善,能够独立或合作设计完成实验活动。参与开放实验室活动的同学要先递交“申请书”,申请中写明实验内容、所需仪器和设备、相关药品及材料。学生可在实验教师指导下反复实验,直至成功达到设计目的。每学期活动的内容主要围绕如下几个方面:①鼓励学生对做过的无机化学实验设计大胆质疑,提出改进方案,并指明改造后的优势;②对做过的无机化学实验,学生在保证实验结果准确、实验现象明显的前提下,可对某个实验或某个实验步骤进行微型化设计;③在教师的介绍下与合作中学的一线化学教师共同探讨中学化学实验的教学改革,参与中学化学实验的设计及教学对学生来说是提高未来就业竞争力,搞好中学教学的重要实践渠道。此环节可以培养学生良好的思维习惯、创造性和实践操作性。同时还间接的培养了学生的学习兴趣和进取精神。2.2.2开放研究生实验室在20世纪90年代,美国首先提出了整合教育培养创新型人才的新思路[5]。以此为鉴,在无机化学课程教学的后期,允许部分实验技能较强、勤思考、爱提问的同学参与到研究生的创新性科研工作中。对于刚进入实验室本科生的培养主要包括两个层次。一是科研基本技能培训,包括学习国内外科研文献的检索方法、熟读科研文献、了解无机化学领域的理论和最新研究热点、掌握无机合成技术、掌握无机化合物制备及性质研究方法、掌握实验数据处理方法、参加研究生的科研组会并适当进行文献汇报。二是科研探索,在经历了基本的学习训练后,对于学习能力强的本科生,在保证不耽误本科课程学习的前提下,在导师的指导下和研究生的监督下完成一些可行性较强的科研项目。目前每年都有部分本科生在国内外学术期刊上公开发表科研论文,这些学生是校大学生创新和创业项目的主要申报者,也是未来攻读硕士研究生的主要生源。和其他学生相比,他们都会较早的制定人生规划,有目标、有理想、能吃苦、善于思考且动手能力强,而且在未来选择研究生报考专业时的目标更明确。
3结语
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医学检验技术是一门实验技术学科,培养学生具有较强的实验技能是医学检验技术专业学生的培养目标。实验技能的培养与化学实验的教学密切相关,学生整个化学实验过程中操作规范化的熟练程度可以反映其操作技能的高低,也是实验结果准确性的根本保证。操作技能包含顺利完成整个实验的各种能力,如:动手操作能力、观察判断能力、归纳总结能力、沟通协作能力、统筹思维能力、独立分析解决问题能力和创新能力等等。操作技能各种能力的总和就是实验技能。因此,操作技能是实验技能的基础,实验技能如何发展有赖于操作技能的提高。所以,无机化学实验教学中必须突出专业特点,紧扣培养具备工作实际能力的高素质技术应用型专门人才的目标,加强无机化学实验教学,强化操作技能训练,在此基础上再进一步培养实验技能。
2淡化学科观念强化服务意识
医学检验技术专业培养的毕业生与地方经济和医学检验相关产业发展相适应,面向医疗卫生机构一线岗位从事临床检验技术、实验室技术等方面的工作。即便是工作岗位具有先进的检验设备,医学检验人员也必须具备较强的实践操作能力,如分析仪器的校正,常用试剂的配制等,更何况农村医疗卫生机构检验设备未必都大型、先进。因此,培养的学生必须具有职业素质高、基础知识扎实、操作能力强、适应性强等特色。无机化学课程的教学必须根据学生就业岗位的需要,淡化学科意识,服务于专业课程,为学生的职业拓展提供平台,体现“以生为本”,着眼于学生人文精神和理科素养的提高,紧贴于专业培养目标的要求,服务于学生整体专业素质的培养。为此,鉴于无机化学课时少(总学时32),教材版本变换频繁,内容不统一的现状,漯河医学高等专科学校化学教研室根据各系部专业培养目标的要求,合理制定课程标准,讨论优选实验内容,开发校本实验教材《分析测试实验指导》,各专业构建新的实验教学新体系。如,漯河医学高等专科学校医学检验技术专业目前选用的《无机化学》教材是由人民卫生出版社出版、牛秀明主编的全国高职高专“十二五”规划教材,但教材中的实验部分缺少化学实验的基本知识,如实验室管理、实验室安全、常用仪器简介、化学实验基本操作规程及实验数据记录和实验报告书写等等相关规范内容,如果忽略此部分内容的学习,对医学检验专业的学生来讲,强化操作技能,培养实验技能,为后续课程的学习奠定基础,基础课为专业课和未来工作的需要服务,就成了空洞的目标。因此,我们适度增加了这些内容的教学,同时增加缓冲溶液的配制与性质实验,注意与生化检验课进行衔接;并将化学实验与医学检验专业的卫生检验员资格证书考核结合起来安排实验内容。按照校内自编教材增加此部分内容后,收到了良好的教学效果。
3掌握学生基础合理安排教学措施
开课之初,对新生进行问卷调查,对学生的化学基础摸底。招生时的文理兼收,入校后的大班学习,造成了同班学生文理基础差异显著,部分学生连常见的玻璃仪器都不能辨认,实验无法同步完成,为解决文科学生理科知识的相对薄弱、理解和接受化学知识的相对困难、动手实验能力稍差等问题,在上课学时少,教学任务重的情况下,鼓励和帮助文科学生做好实验,安排实验小组时采取文理生混合编组的方法,互补学习;严把实验制度关,如,一对一帮扶制度、独立操作制度、实验前预习制度、课堂提问讨论制度、实验后反思总结制度、书写实验报告制度、实验教学督导制度等等。这些举措较好地培养了学生的实验技能。
4创新教学方法丰富教学手段
多年的教学经验发现,传统的实验课教学方法存在弊端,尽管实验前教师将实验目标、实验原理、实验内容及步骤、实验用品及操作方法、有关实验注意事项等内容全部详细讲解,一部分学生仍然不知从何做起,尤其是文科学生,学生自己实验时需要指导教师分别重复讲解实验内容,这样既浪费时间又影响实验效率。为此,要求学生课前必须预习实验内容及实验相关知识,并写出实验预习报告,对实验关键内容及注意事项进行思考并提出问题。在实验教学时合理安排讲授时间与实验操作时间,实验课开始时,讲解实验目标、实验原理、实验内容,并在讲解时与学生之间进行互动讨论,以便鼓励学生按照实验原理对实验操作步骤询问“为什么”。待学生认领清点仪器后,再组织学生一起讲解实验操作步骤、示范性演示仪器使用方法,强调实验中的注意事项。实验完成后,要求学生对整个实验过程进行总结和分析,总结实验成功的经验,分析讨论实验中存在的问题,反思和纠正实验中的不足,通过学生自己来全面充实完善实验报告内容。这种做法减少了学生操作过程中的错误,增加了正确使用仪器的机会,同时也促进学生改变了对待实验的态度,提高了学生实验操作的自信,也对今后的实验提供借鉴和帮助。对于规范的基本实验操作、一些需要观察实验现象的实验操作、较复杂的实验操作、危险性较大的实验操作,教师实验前采用多媒体教学技术的方法,放大实验现象,提高实验能见度;提供模拟的实验环境,熟练掌握实验操作规范和操作技能;既保证了学生实验操作的正确性、规范性和安全性,又有利于增加学生实验的自信心,激发他们动手的欲望。培养了学生严格遵守技术操作规程的工作作风和相互协作、大胆工作的能力。
5贯穿绿色化学理念增强学生环保意识
无机化学实验用到的化学药品较多,在不影响实验效果的前提下,尽量减少试剂用量,增加微型实验,使无机化学实验绿色化;尽量减少和替代刺激性或有毒试剂的使用,主动地减少和消除实验室的化学污染,体现绿色化学原则;要求学生将在实验过程中产生的废液、废渣和剩余少量物品等,都分别统一收集到实验室制定的废液回收桶和废渣回收杯中,实验完毕统一处理。废气通过实验室通风装置压出。这样,既避免了“三废”对环境产生的污染,又让学生在实验的点点滴滴中接受环保教育,爱护环境,珍爱生命。在化学实验教学中培养学生保护环境的意识和责任。
6创新实验评价方法重视综合素养提高
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探讨了山东农业大学基础化学实验课程体系的改革与实践,将原来分别附属于各教研室的实验课合并为一门基础化学实验课,成立基础化学实验中心,减少了课时,调整了实验内容,改革了教学方法,建立了完善的成绩评定方法,提高了教学质量和教学水平,提高了学生的实验技能和科研素质,同时对今后该课程的进一步改革提出了设想。
关键词:
农业院校;基础化学实验;改革
近些年,科技技术发展尤为迅速,而伴随着科学技术的提高,传统的化学实验教学方式已经难以适应高等学校的教学需要。实验是一切科学创造的源泉,没有足够的科学实验研究,不但难于解决生产实际问题,也不可能提出什么突破性理论[1]。作为大学化学实验课程,除了要让学生更好地理解、巩固和加深所学的理论知识,还要培养学生的科学思维,提高学生运用所学的理论知识去解决问题的能力,培养学生团结协作、献身科学和勇于探索的精神[2-3]。基础化学实验课程是农业院校课程体系中重要组成部分,是当代农学专业大学生必修课程,也是其学好后续课程的重要基础课程[4]。以前,基础化学实验课在农业大学的课程设置中,基本都是附设在化学理论课之中,地位不够突出。这就使得部分教师和学生在一定程度上认为该课程不够重要,教师授课积极性,学生学习积极性不高,这在很大程度上限制了学生的创造性,不利于学生实际操作能力和解决问题能力的培养。为此,我们着重对基础化学实验教学体系、教学内容、教学方法和成绩评定方式进行了改革。经过教师和学生的共同努力,我们的改革取得了一定的效果。
1教学体系的改革
基础化学实验课程教学体系的改革是实验教学改革顺利进行的基本保证。在2003年以前,我院基础化学实验课程教学的任务分别属于无机化学教研室、分析化学教研室、物理化学教研室和有机化学教研室,在课程内容设置上有一定的重复现象,仪器设备利用率不高,实验资源浪费严重。在学校的大力支持下,将四大化学(无机化学、分析化学、有机化学、物理化学)实验室合并,于2003年7月组建校级“基础化学实验教学中心”,设主任一名,副主任两名,实行中心主任负责制。经过10多年的发展,实验教学中心目前有实验技术人员10名,实验教师40余人。改革后,实验中心用于基础化学实验教学的实验用房有80余间。由基础化学课程组负责确定课程内容,实验中心负责准备实验器材和药品。实验中心负责统一调配实验仪器和设备,杜绝了实验仪器的重复购置和利用率不高的问题。
2教学内容的改革
通过优化课程内容,将原来的无机化学实验、分析化学实验、有机化学实验、物理化学实验合并为一门单列的《基础化学实验》,删除了一些重复的、陈旧的实验内容,增加适应现代化发展的新内容,共90学时,分两学期完成,单独进行考试。在研究了其他院校最新教材的基础上,并结合我校的教学工作经验和教改成果,组织教师编写了《基础化学实验》教材,已于2013年由化学工业出版社正式出版。教材中的时刻内容,主要以学习和掌握实验的基本操作技能为主,以培养学生分析问题。解决问题的能力。如明矾的制备及产品性质检验、乙酰苯胺的制备等。也综合考虑了农业院校的特点,在本教材中适当选取了一些和农业、生物科学、动物科学等专业相关的实验,如从茶叶中提取咖啡因、从肉桂皮中提取肉桂醛、糖类化合物的性质、维生素C的测定等。在实验过程中,注重实验的绿色化。对有毒化学药品遵循“微量、回收、重复使用、处理”的原则,从原料绿色化、反应绿色化、催化剂绿色化、溶剂绿色化、产品绿色化等方面综合考虑。氧化还原反应实验中关于H2O2氧化性的实验,一般是Pb2++S2-=PbS,PbS+4H2O2=PbSO4+4H2O。Pb2+是有毒重金属,实验中应该避免使用,可以用H2O2与I-反应生成I2,实验现象也很明显,同样可以达到实验目的;乙酸乙酯的合成实验中,用硫酸作为催化剂虽然催化效果好,但是浓硫酸腐蚀性强,污染环境,可以考虑用其它路易斯酸或分子筛代替;在实验硫酸亚铁铵的制备与纯度检验中,实验完毕后产品硫酸亚铁铵应收集,以免造成污染和浪费,还可以在后续实验中经提纯后继续使用,如在分光光度法测铁实验中,就可以利用提纯后的硫酸亚铁铵配制铁标准溶液,既实现了实验药品的节约,也实现了实验的连续性。
3教学方法的改革
每次实验前教师均集体备课,重点是该实验的操作、改进、注意事项等,由一位教师主讲,然后由其他教师进行补充,最后大家一起讨论,以提高实验的效果。所有实验教师课前均做预试,检验实验试剂有无问题,试剂用量对是否在要求范围之内,探讨学生在实验中可能出现的问题的操作及解决方法。学生在进入实验室做实验前,要做好预习工作,除了了解实验内容和实验步骤外,还要求学生去图书馆或者运用网络技术查询实验中用到药品的理化性质,药品使用时的注意事项等等,并按照要求皮写出预习实验报告。教师认真检查学生的预习实验报告,并在报告上签字。对于不合格的预习报告,责令其重新写。以此让学生养成良好的实验前预习的习惯。教师讲解实验时一改过去先讲目的、原理,后讲实验步骤的传统讲授模式,而是多媒体授课,结合提出问题,让学生回答的课堂讨论教学方式为主[5]。将实验教材中的具体实验的实验目的、实验原理、实验步骤、实验注意事项、实验仪器使用规范和注意事项等内容设计成不同的问题,让学生参考教材回答。通过这种方式,将学生的学习积极性调动起来,转变学生的学习方式,促进学生的主动式学习。另外,我们还将学生讲解实验与教师补充结合起来,进一步调动学生的学习积极性,增加学生对实验的理解。在实验课程进行过程中,任课教师要加强对学生基本操作的指导,及时发现学生操作过程中出现的问题,并做到及时就诊纠正。对学生在实验过程中提出的疑问,不要直接告诉其答案,要引导学生自己去思考,启发学生的思维,培养学生独立思考和解决问题的能力。实验过程中,我们允许学生实验失败,但要求学生的实验报告中要仔细总结失败的原因,避免以后继续出现类似的错误。实验结束后,要求学生按要求独立完成实验报告,实验报告中的目的、原理、步骤可以简写,重点是记录实验数据的处理,实验中出现的问题及解决方法,对本次实验的体会、总结,鼓励学生对现有实验内容提出改革方案。培养学生的独立思考能力和创新意识。
4成绩评定的改革
基础化学实验考核一直是高等院校实验教学改革的热点问题[6-7]。而将实验考核量化、多元化、标准化和体现客观公正一直是大家努力的方向[8]。成绩是检验学生学习效果的重要依据,所以这个成绩要全面、公正地反映学生的真实水平。经过多年教学实践,我们将学生的基础化学实验成绩分为四大块:预习、操作、报告、期末考试,分别占总成绩的比例为1∶3∶3∶3。预习成绩包括预习实验报告和课堂提问;操作成绩包括学生操作的正确性、规范性,实验过程中对待实验的态度和课堂纪律,实验数据的正确性和原始记录的完整性,实验完毕后的卫生情况;报告成绩包括实验报告的书写格式是否正确,书写是否端正,数据处理是否正确,对本次实验的总结、体会和建议;期末考试内容主要是实验操作,每个学生自己独立操作一个实验,教师评分。经过多年实践,这种成绩评定方式能较好的体现学生的实际水平,提高了学生的动手能力和解决问题的能力。
5结语
我们学院的基础化学实验教学改革刚刚进入起步阶段,以后还有很多地方有待实践检验。我们也深深体会到,在高校大规模扩招的今天,要想提高教学水平和教学质量,培养出适应21世纪的复合型人才,教学改革是唯一的道路。
作者:周云雷 殷焕顺 付蕾 艾仕云 单位:山东农业大学化学与材料科学学院
参考文献
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一 创造性处理教材,培养学生的创新能力
在化学实验教学中,除认真做好演示实验外,有目的地设计一些开放式的实验,是很有必要的。它可以激发学生的学习兴趣,培养学生的思维能力和创新精神。如在学习化学平衡的移动时,教师演示完“浓度对化学平衡的影响”后,设问“怎样验证温度对化学平衡的影响”,给学生提供仪器和药品,让学生通过思考、实验、探索得到结论。
二 重视趣味实验,培养学生的创新能力
医药卫生类教材在《无机化学》《有机化学》《分析化学》中都编写有趣味实验,这是注重发挥学科特点、注重学生特征的具体体现,更是注重贯彻全面发展教育方针和着眼于学生素质提高的又一有效措施。在教学中要有准备、有目的地对学生进行做好趣味实验的目的、意义两者之间关系的教育,使学生认识到,做好并完成趣味实验既是学习化学的基本任务,又是学好化学的基本保证,是正确把握化学规律、学好化学知识和化学理论的需要。此间,教师要做好以下几项工作:
第一,教师要对趣味实验有足够的认识,要做好趣味实验的计划、准备工作。
第二,指导学生掌握科学的学习、观察、思维方法。学生做趣味实验是对一个简单课题的学习、思考、动手实验及研究,教学中要重视方法的指导,弄清实验原理、结论、注意事项,进行总结,得出结论,提出存在问题或改进意见。
第三,做好具体的指导工作。对布置的趣味实验从实验方式、方法,仪器、药品的准备,操作程序和观察方法,以及可能出现的情况、产生的影响和事故,都要先讲清楚,并做好必要的检查指导工作,要保证实验能安全顺利地进行。
第四,做好组织和考评工作。有些趣味实验,一个同学单独完成有困难,应根据实际情况安排学生分组进行,指定组长负责,有专人记录、有总结,对每次趣味实验,教师要布置任务,检查评估。
第五,提供必要的仪器药品。趣味实验安排的实验项目,有些是市场上买不到的药品,或是日常生活中难找到的代用品,如“液体橡皮”中用到的亚硫酸和亚硫酸钠、“化学刻花”中的氢氟酸等必要的实验仪器及药品要提供给学生,确保趣味实验能顺利开展。
第六,组织多种形式的实验竞赛、自创代用仪器展评。为了激发学生完成趣味实验的积极性,可组织趣味实验的设计、操作竞赛。举办自制代用仪器展评,奖励和表彰趣味实验做得好的同学,鼓励学生之间开展趣味实验活动的相互学习和经验交流,奖励巧设计、巧创造、巧发明。
三 把化学实验与社会实践结合起来让学生参加社会实践活动,培养学生创新能力
首先,组织学生开展课外科技活动。学生都有着强烈的求知欲,他们很希望把自己所学的知识应用于社会,教学中只要善于引导和启发,学生内在的潜力就可得到发挥。例如,学生学过“水的净化”后,让学生普查本地的水资源,初步鉴定水质。又如,学过二氧化碳的性质后,让学生测量人口中呼出的二氧化碳的体积分数。再如,组织观看科教影片写观后感,参观制药厂,自制肥皂、固体酒精,观察牵牛花浸泡在食醋中的颜色变化,测量土壤酸碱性等。通过课外科技活动,激发了学生的学习兴趣,提高了学生的科学素质和创新能力。
其次,组织学生实地考察,增强环保意识、培养创新能力。组织学生参观学校附近的工厂和化验设备,让学生了解工业生产中的化学,了解工业生产中废水处理情况。
在实验中,要以实验为基础开展教学。针对教学内容,有意识地设问,让学生带着问题进行分析、探索、比较、综合,使其在此基础上进行创新,获得新的知识,思维能力得到提高。把设问、质疑和释疑贯穿在教学中,引导学生积极参与教学活动,并在活动中发展创新能力,全面提高学生的综合素质。
四 加强实验操作考核培养和提高学生独立操作的能力
通过考核了解学生所学知识和实验技能的掌握情况,发现问题及时纠正,培养和提高学生的独立操作能力,巩固实验知识和实验操作技能,防止学生重理论轻实验的不良倾向。
进行实验操作考核时应该注意以下几点:
第一,考查目的要明确,选题要适当。编写实验试题应根据教材要求,选取实验部分的重点内容,命题时要明确每道考题的考查目的及考查要点。题目的难易要适中,涉及内容也不要过多。
第二,严格要求,周密准备。进行实验的单独考试,考试的范围要求须明确告诉学生,以便全面复习。而且要把实验的仪器有计划有秩序地安置在实验室,以便学生在开放实验室时复习练习。考试前还要制定出考查要点的评分细目表,把有关仪器、药品准备齐全,确保考试顺利进行。
第三,考试方法要灵活。通用的考试方法是多题抽签,单独面试,独立操作与适当口试相结合。另一种方法是分组考试,试题可以是统一的,也可以是基本要求一致的不同类型试题。不管选用哪种方法,都必须达到实验考核的目的,即检查学生对化学实验基础知识的理解、掌握和运用情况,检查学生化学实验的基本操作技术,检查学生分析实验现象、绘图、得出结论和运用实验手段解决实际问题的能力。
第四,评定成绩要合理。考核时必须严格按照考前制定的评分标准评分。对每个学生考核时的情况必须有简单记录,以便在最后核算成绩时参考。
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论文摘要:结合我校化学实验中心的建设,探讨了大学本科化学实验教学的创新教学模式的构建,提出了“四模块、分层段”的实验教学新模式,总结分析了新教学模式的实施效果。
在组织指导本科生学习基础理论知识的前提下,再进行相关实验课程的教学,这是化学及化学相关学科教学的特点。但是一般实验教材中的实验项目也均为经典的实验项目,从实验方法、内容、步骤到问题思考与讨论,基本上是预先设定的,学生没有太多选择和发挥的机会,难以调动学生学习的主动性和积极性。面向21世纪化学化工各学科的实验教学改革研究,现已形成了以“实验原理与技术”为主线和以“制备—分离分析—结构性能测试”为主线的2种主流的实验课程新体系,这对我国化学化工实验教学将产生深远影响。但在实验教学中如何加强实验教学改革,充分体现学生技能的训练和创新能力的培养仍是高校面对的新课题。
在实验室建设与实验教学改革方面,我院于2003年申报了山东省化学基础实验教学示范中心建设项目,从实验室建设到实验教学改革进行了较大的实践创新。
1化学实验中心的实验室设置与管理
曲阜师范大学化学科学学院原有无机化学、有机化学、分析化学、物理化学、化学工程与工艺等实验室,1999年重新组建为基础化学实验室、物理化学实验室、化学工程实验室和仪器分析实验室(测试中心)。化学实验中心建成后,经过优化调整,重新设置了9个实验室,其中应用化学实验室、绿色化学实验室、综合化学实验室、材料化学实验室和环境化学实验室为新设实验室(见图1)。
2实验课程体系和实验内容体系的改革
2. 1实验课程体系的改革
在实验课程体系改革方面,分析了高等师范院校化学实验教学现状,吸取综合大学的实验教学改革经验,从改革实验课程体系、优化实验教学内容、更新实验教学手段、实施新实验成绩考核办法等方面,探讨了高等师范院校如何培养学生的实验技能和创新能力,全面推进实验教学新体系建设。
打破原有课程设置体系,统筹安排实验内容,将无机化学实验、有机化学实验、分析化学实验、物理化学实验和仪器分析实验、化工基础实验等综合起来,重新设置为:基础化学实验I、基础化学实验n、物理化学实验、仪器分析实验、化工基础实验、综合与设计实验、现代分析测试技术、研究性实验(毕业论文)等(见图2)。
2. 2实验教学内容体系的改革创新
实验教学内容改革是本次改革的一个重点。在实验开设内容方面,按实验由简单操作到综合训练,从对基础理论的理解到理论的综合、应用的渐进过程,将大学本科化学实验教学的内容依次安排成4个层次的实验内容,即:化学基础实验技能、综合性实验、设计性实验和研究性实验,构建了“四模块、分层段”的实验教学模式(见图3)。化学基础实验技能训练内容包括基本化学实验操作等内容,在这一方面重点强调操作的规范性和实用性,使学生能够熟练、正确地使用各种常规仪器设备,充分体现教师教育特色。综合性实验提倡学科交叉,通过增加综合性实验的数量,提高学生综合运用知识、解决问题的能力。如“制备+性质测定”、“分离+分析+性质”等类型的综合性实验。设计型实验由学生根据实验课题,自己通过查阅资料完成实验内容的设计,经指导教师批准后实施,能够培养学生综合运用知识、自主研究创新的能力。研究型实验主要是以学生毕业论文或毕业设计形式体现,在这一环节中,强调学生的实验内容与教师和科研课题相关联,与应用开发相关联,通过研究性实验加强学生创新能力和实践能力的培养。
另外,学生除了在教学计划安排的时间内进行实验技能学习以外,还可利用开放实验室独立自主地进行强化和创新。所有实验室对学生开放,学生在教师指导下可以自由选择实验内容,利用实验室的开放进行实践创新活动,给学生更多的发展空间,提高自主创新的能力。
从实验时间安排上(见图4),基本实验技能方面的实验在一年级进行,综合性与设计性实验主要在二、三年级进行,设计性实验则是在进行了一定综合性实验的基础上安排,研究性实验与毕业论文环节相融合,一般安排在四年级,学生在指导教师指导下进行科研训练,并完成毕业论文。
3实验教学改革实践与人才培养成效
化学专业毕业生的去向主要有2个方面,一是直接就业,到中学担任化学教师;二是报考硕士研究生。根据这一现状,我院积极进行因材施教与分流培养,对准备直接就业的学生加大进行教育职业技能训练,增强社会竟争力,提高就业素质;对报考研究生的学生,加强化学专业知识和研究能力的培养,提高考研录取率。通过一系列措施,使本科毕业生的就业率和考研录取率一直保持在很高的水平。 2001至2005年化学专业共毕业本科生1164人,其中有761人考取硕士研究生,平均考取研究生的比率为65. 38,毕业生一次就业率5年平均达到90%以上。