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【关键词】:实验改革创新开放探索集约型
化学是一门以实验为基础的学科。搞好实验教学,不仅可以激发学生的学习兴趣,帮助学生形成正确的化学概念,抽象总结出规律性理论,培养观察能力和实验能力,提高实验技能;还能培养学生实事求是的科学态度、科学的学习方法,启迪学生的创新思维能力。但传统的实验教学基本上上“照方抓药”,不得越“雷池”一步,缺乏对学生创新能力的培养,这与未来社会对综合型人才、复合型人才、创造型人才的需要已不相适应。因此,在实验教学中,深化实验改革,培养学生创新能力已迫在眉睫。
一、变验证性实验为探索性实验。
传统的实验模式是采用教师讲授化学知识,然后通过实验验证其正确性。例如在讲Al的两性时让学生观察这一奇特实验:一铝制的盛饮料的易拉罐内充满CO2气体,然后往罐内注入NaOH溶液,立即用胶布将罐口密封,一段时间后可能会出现什么现象?首先,易拉罐向内凹,变瘪,接着瘪了的罐体重新又鼓起来了。前面的现象一般很容易解释,这是因为学生很容易从固有的思维定势出发,即分析物质发生变化时,只从加入的物质来考虑,只分析NaOH与CO2反应,就易得出前一个变化的解释。为什么会现后面的现象?深入思考,不难得出这是因为容器本身Al与NaOH也会反应并放出H2。这样的探索活动对学生的观察能力、思维能力、实验能力和科学态度的培养并举,使学生真正“学会实验”,并为将来的“发明创造”打下良好的基础。
二、变封闭式实验为开放性实验
同其他事物一样,化学的发展不是静止的,而是无止境的。人类对化学问题的认识有一定的阶段性,对某些问题不可能有完善的答案。例如,学习Na2O2时讲到它可用于潜艇等的供氧,为什么?它解决了哪些问题?可否用已学的其他的物质替代?通过讨论,学生不仅巩固了课堂知识,又理会理论应用于实践应综合考虑各种因素。再如学习CO2性质时,可与实践生活相联系创设情境:与同学出去游玩,来到一个人迹罕至的山洞前,洞前都是枯枝败叶,这时你对这个山洞十分好奇,你是否会进去?若会,你是否要采取措施才进去?若有,采取哪些措施?引入开放性实验,其意义不在于立即得到一个明确的结论,而在于激发学生不断探索、追求,在一定条件下得到相对满意的结论,这才符合科学发展的规律。
三、由“传统型”的实验教学向“集约型”的实验教学方向发展
在实验教学中,有的教师只注重实验操作要点的掌握、实验现象的描述、实验结论的得出,较少顾及环境污染问题,使学生形成“做化学实验受毒害是不可避免的,实验室向周围环境排放有毒物质是合情合理”的错误认识。因此,必须改革传统化学实验教学方向,向“集约型”的化学实验教学方向发展。在实验教学中,尽量让学生从反应原理的选择、装置的设计、尾气的吸收、废液废渣废气的处理等方面参与实验。如在做CO还原CuO的实验时,首先预习点拨:1、CO还原CuO还要在什么条件下进行?2、反应后排出的尾气有哪些成分,能否直接排放到空气中?引导学生积极思考,认真讨论最后学生可以比较快地说出两种方法:1、把它用酒精灯烧掉;2、用一个袋子将它收集起来。
由“传统型”实验教学向“集约型”实验教学的改革,这对于培养学生的创新能力,增强学生的环保意识大有裨益。
四、多开展小实验、小制作、小发明活动
根据教学计划,大多数高校开设的生物化学实验一般为36~54个学时,少数高校为72学时,在这么短的时间内要完成如此庞大的教学内容,传统的做法是每一个实验的头尾工作由教师代替完成,教师在实验前配制好实验所需的试剂,采集、培养、处理好实验材料,准备各种仪器设备,学生只是掐头去尾操作其中的一段;为了节省时间,课堂上学生被动的接受教师灌输的实验目的、原理、操作步骤等,然后,按部就班,“照方抓药”,按照思维定势,不假思索就能顺利得到预期的实验结果。这种程序化的教学方法,严重束缚了学生创新思维的拓展,抑制了学生动手能力的施展。不仅如此,开设的大多是内容简单、彼此孤立的“静态”实验,各个实验间缺乏内在联系。由于缺乏学习兴趣,部分学生不仅不动脑思考,而且根本不动手操作,缺乏主动性,丧失了通过实验课堂培养学生发现问题、分析问题、解决问题能力的功能。为了突显学生的主体地位,调动学生的学习积极性,培养学生的科学精神,提高学生的创新能力和综合素质,必须改革生物化学实验课的教学内容和教学模式。
2优化生物化学实验教学内容的策略
2.1定性与定量实验相结合
作为一门实验性学科,生物化学应该包含定性与定量实验才是完整的研究方法。定性分析就是运用物理、化学的手段,对生物活性分子进行“质”的分析,再通过归纳和演绎、抽象与概括、分析与综合等方法,对获得的各种信息进行思维加工,由表及里、去伪存真,以了解生物大分子的存在形式。定量实验是以定性实验为基础的研究活动,研究生物大分子的性质、组成和影响因素之间的数量关系,收集精确的数据,然后进行统计分析。定性和定量结合研究有助于学生对生物大分子赋予意义的基础上产生正确的认知和准确的定位,认识生物分子运行、变化的本质规律,揭示其结构与功能的内在联系。生物化学实验内容包括对糖、脂质、氨基酸、蛋白质、酶、维生素、核酸、激素等生命分子的研究,还包括物质代谢与生物氧化实验,实验方法涵盖滴定、蒸馏、离心、分光光度比色、各种层析技术(薄层、凝胶、离子交换、亲和层析)、色谱技术(气相、高效液相色谱)、电泳、荧光、旋光法等。显然,相比于大学一年级开设的无机及分析化学实验已稍显复杂,是一门从基础实验过渡到专业实验的专业基础课。凭借这门课程学生初次认识到上述生物分子,依据循序渐进的原则,在有限的课时内选择有代表性的实验内容。例如我们在实际教学中,关乎生物分子的提取、分离、纯化、鉴定等内容选作定性实验,这些多为经典实验,一般占25%;而定量测定多为综合性实验,内容涉及基本知识在解决实际问题中的应用,一般占65%;另有10%的实验为定性与定量相结合的实验,内容多为探究性实验。学生通过实验,从特定的性质洞察这些物质的存在,从精确的数据了解它们在生物体内相互制约、相互转化的过程,根据质和量的统一促进学生对生物分子的全面认识,培养学生严谨的科学态度。
2.2验证性与探究性实验相结合
人们曾一度广泛提倡要摒弃验证性实验,认为只有大量开设综合性和创新性的探究实验才能培养出社会需要的人才。这种做法是违背教学规律的。探究性生物化学实验是探索生物大分子的未知性质,了解它们的组成、生物转化和变化特征,以及在机体内与其他分子的联系等的一种实验,受学生已知知识和技能的限制。验证性生物化学实验是指为了验证生物分子已被广泛认识的性质、概念、理论,通过演示再现其事实,强调其科学性。验证性实验可以把学生从懵懂状态引入生化知识的殿堂,有利于在较短的时间内获得更多的知识,继承研究方法,规范化、程序化的训练学生的实验技能,起到承上启下的作用。一些经典的验证性实验甚至可以激发学生的学习兴趣,有的验证性实验还可以发挥潜在的作用,例如利用前人的研究成果应用到一个确定的问题上比探究如何获得新成果要重要得多。所以在大力提倡探究性实验教学的同时不可随意摒弃验证性实验。我们需要做的是正确处理好继承和发扬的关系,把内容单一、彼此孤立的实验有机的结合起来,设立系列实验,实施层次化教学。例如,利用“3,5-二硝基水杨酸定糖法”测定马铃薯中还原糖含量是一个经典的验证性实验,如果利用该法测定马铃薯中总糖含量就在原来基础上增加了一个非还原糖的水解过程,再依据其还原性测定总糖,这就成为一个综合性实验;如果利用该法比较几个同学的唾液淀粉酶活力,这就需要定义一个“酶活力单位”,掌握底物与酶专一性、温度和pH对酶活性影响等知识的基础上,将糖和酶的作用加以拓展。显然,这个验证性实验很自然地过度到了探究性实验,提高了学生的学习兴趣。探究性实验就像这样通过具体实验来回答一个感兴趣的问题,激发学生的好奇心,培养科学探究能力。再如根据三聚氰胺事件、艾滋病、地沟油等时事关注热点,探讨相关的研究工作、提出解决方案、设计创新实验,引导学生跳出课本的局限,拓展学生的思维和知识面,并利用所学知识解决实际问题。如果说验证性实验是传授知识和方法,那么创新性探究实验是传播一种科研思想,甚至是一种科研精神和社会责任。
2.3“静态”和“动态”实验相结合
《生物化学》教科书由“静态”和“动态”两部分知识构成,所谓“动态”就是新陈代谢,简称代谢,是生物体表现其生命活动的重要特征。作为实践环节的生物化学实验,往往偏重于静态部分内容,即对生物大分子的定性定量研究方面的训练比较重视,而忽视了代谢调控部分的研究。这也许是因为实验课时不好掌握,实验所需的环境条件不易控制造成的。然而,从知识完整性来考虑,这是片面的,因为生物大分子在生命体内都不是孤立存在的,彼此之间有着错综复杂的关系,它们也不是静止不变的,不停地发生着化学变化,不断得到自我更新。所以,在生物化学实验内容中应该包含一定比例的“动态”实验,通过实验使学生明白生物大分子是生命的物质基础,其特殊运动体现着生命现象,生命是生物大分子的存在形式,而且代谢使生物大分子以一定的有序性处于稳定的状态中,一旦代谢紊乱,稳定的生物分子体系就要向无序发展,机体就会病变。按照物质转化的方向,“动态”知识应该掌握两对重要的概念,即物质的分解和合成代谢过程,能量的释放和供给过程。鉴于此,生物化学实验要有的放矢涉及这方面的内容,以引导学生学会综合思考问题。例如,以“肌糖原的酵解作用”实验为代表了解在缺氧条件下经过一系列的酶促反应,最后转变成乳酸,并供给组织能量;利用琼脂糖凝胶电泳分离检测乳酸脱氢酶同功酶,可以作为某些代谢紊乱或炎症疾病诊断的依据之一。
2.4实验的“正结果”与“负结果”
传统的教学模式总是希望学生得到正确的实验结果,于是,实验前总是给学生设计好各种操作流程,学生完全“照单抓药”,无需多加思索就能够获得预计的结果,毫无悬念,以至于学生提不起精神做实验,也无以挖掘学生的创新潜质。为了改变这种状况,我们在实际教学过程中通过创设问题情境,甚至适当设置“陷阱”,使学生明确探究发现的主题,然后设计实验实施方案,在实验过程中通过自己的思考和实践解决疑难问题,以提高学习兴趣,促进知识的融会贯通。例如在“2,6-二氯酚靛酚法测定维生素C含量”实验中,故意选择紫葡萄、沙棘、西红柿等作为实验材料,在它们的提取液中含有色素类物质,给滴定终点的观察造成困难,这就要求学生自己去寻找方法解决问题。有的同学选用陶土或活性炭脱色,有的同学选择脂溶性溶剂(加1mL氯仿)萃取色素,这就很好地排除了对水相滴定终点的干扰。为了解决由于白陶土或活性炭吸附,或者氯仿萃取对维生素C造成的误差,同学们进一步测定已知标准维生素C样品的回收率来校正未知样品的结果。一个普通的验证性实验通过更换实验材料调动起学生探究的积极性,使得一个“负结果”的实验方法得以延伸和完善。此外,在实验操作步骤中有意设置漏洞,留下一块空白,在学生现有知识的基础上给予一定的提示,同学们为了规避潜在的风险,自觉地认真预习实验项目,甚至查阅文献资料,这种效果远胜于硬性强调预习的重要性。例如在“血清蛋白醋酸纤维素薄膜电泳”实验中,血清是一个混合的蛋白质样品,其中各种蛋白质的等电点大多在pH4.0~7.3之间,在pH8.6的缓冲液中均带负电荷,在电场中都向正极移动。因此,点样端应该置于电泳槽的负极端。在以往的教学中反复强调这一点,总有学生放反薄膜。现在我们只把原理讲清楚,不强调具体怎么操作,那些放反薄膜的同学势必得不到实验结果,这种失败他将会牢牢记住,再给一次重做的机会,获得成功之后的喜悦不言而喻。实践表明,得到一个“负结果”所起的作用远大于顺利地得到“正结果”,至少学生可以在失败中引起警觉和反思,进而主动探求解决方案。
3结语
学生浓厚的学习兴趣是求知的源泉,是激发思维的动力,化学实验中千变万化的实验现象使学生耳目一新,抽象的化学概念和化学规律通过化学实验变得生动直观,学生通过实验,观察与操作,亲历探索发现化学规律的过程,掌握科学的学习方法,探索化学世界的奥秘。兴趣能够激发学生学习的积极性,认真细致的观察能力是学习者的基本素养,实验现象稍纵即逝,认真观察,及时捕捉实验现象,发现实验中的变化和特征,才能得出科学的结论。在化学实验中,学生以轻松愉快的心情积极探究化学的奥秘,激发学习化学的兴趣,增强学生的自信心,提高分析问题和解决的能力,在科学实验中,培养学生终身学习的意识,化学实验能够培养学生的观察能力,化学学科从实验中发展起来,抽象的化学知识通过实验直观形象的展现出来,教师引导学生观察和描述实验现象,思考实验现象产生的原因,产生条件,发生的过程和特征。例如,“铁丝在氧气中燃烧的实验”教学,教师指导学生观察铁丝在燃烧前的颜色和状态,在氧气中燃烧时,剧烈燃烧,火星四射,并放出大量的热,燃烧后集气瓶底生成的黑色固体,实验结束后,分析探究实验现象的原因,观察伴随整个实验过程,培养学生的思维能力,实验现象直观生动,实验教学方式灵活多变,可以提高学生的思维能力。
二、利用探究性实验,培养学生的探究精神
学生通过体验实验探究的过程,培养学生实践能力,通过实验探究活动,培养学生的观察力、想象力和创造力。初三化学教师要改变教学理念,创新教学方法,提升学生严谨的科学态度,促进学生的个性形成和全面的发展,培养他们科学素养。教师精心钻研化学教材,结合学生实际,设计探究性实验,学生通过探究活动,学习化学知识,培养探究能力和创造思维能力。直观、生动的实验现象和实验结果,促进学生更深刻地思考问题,在课堂教学中,教师要引导学生积极参与探究性化学实验,依据探究的目的,选择合适的方法,设计合理的实验步骤,采用适当的方法进行实验,通过观察和比较,记录实验结果。例如,“酸碱中和反应”教学时,教师设计如下探究实验:取一支盛有少量氢氧化钠溶液的试管,向里面滴入几滴酚酞试液,让学生仔细观察实验现象;另取一支盛有少量氢氧化钠溶液的试管,向里面滴入几滴酚酞试液,再滴入盐酸溶液,让学生观察实验现象。第一个试管中溶液变成红色,第二个试管中,随着盐酸溶液的滴入红色逐渐变浅,最后消失。面对这一神奇的现象,及时提出探究的问题:“溶液变红的原因是什么?”“为什么红色会消失?”步步设问,通过实验探索和逻辑推理,化解了难点,得出结论。教师要树立探究理念,把握探究本质,将探究教学渗透在各个教学环节,发挥学生的主体性,引导学生发现问题,搜集资料,自主探究解决问题,把教学中的知识点转化为问题。探究过程中,学生运用逆向思维、求异思维、发散思维等多种思维方式,在有限时间内最大限度地获得情感体验,积累经验,建构知识,思维得到有效的训练,教师为学生打造和谐民主的课堂氛围,培养学生应用化学知识解决问题的能力,拓展丰富教材内容,让学生自主探究,感悟化学科学魅力。
三、开发课外实验,提高学生的实践能力
化学知识来源于生活,应用于生活,家庭小实验趣味性强,灵活可行,选用仪器简单,贴切学生的生活实际,是化学实验课堂教学的补充,具有独特的促进作用。探索解释生活问题,体现了化学教学的生活化目标,从生活中选择与教学内容有关的材料,设计开展生动多彩的家庭小实验,教师不仅要重视课堂实验,更要重视化学实验的课外延伸,培养学生的学习兴趣,调动学生学习化学的主动性,培养学生的观察能力及创新思维素质。实验教学实现简单化、生活化和微型化,开展绿色化学实验,引导学生关注社会,组织学生收集资料,自己设计实验方案。例如,“质量守恒定理”的实验教学,教师鼓励学生自主设计实验,依据已有的知识经验,讨论筛选出合理的实验方案进行探究,学生在实验操作中,及时调整实验方案,通过探究得到“化学反应前后各物质的质量守恒”的结论。在探究过程中,学生体验了成功的乐趣,巩固了化学知识,增强了学生动手操作的能力,提升了语言表达能力。“化肥合理施用”教学,教师发动学生到农科所访问,了解在实际农业生产中,如何合理施用化肥,减少化肥对水体和土壤的污染。“酸碱指示剂”教学,教师鼓励学生自制酸碱指示剂,从家中带来花瓣、蔬菜等植物自制酸碱指示剂,用制成的指示剂检测学校土壤的酸碱性,寻找学校花园适合种植的植物。通过家庭小实验巩固了知识,开发了智力,丰富了学生的生活,扩大了视野,培养了操作能力,培养了学生的社会责任感。例如,水污染的教学,水与人们的生产生活息息相关,教师让学生通过互联网查找有关水的资料,培养学生的节水意识,珍爱每一滴水,重视对水资源的保护,很多学生就节水和防止水污染问题提出了独到的建议,通过实验活动,增强学生的社会责任感。
四、总结
一以有机化学实验为起点
培养本科生科研素质从以上参与有机化学实验教学改革的学生中,组建本科学生课外科研兴趣小组,长期指导学生进行课外科研实验、资料查阅、实验设计、学生课题申请、论文撰写、课外学术作品竞赛和考研辅导等一系列的提高学生科研素质为目的的活动。在教师的合理引导下,在笔者所进行教改的2个实验班中,实验组有多达18名同学主动强烈要求进入教师的科研实验室参与课外科研活动。由于学生的课余科研活性以不影响学习为前提,因此笔者随后挑选了14名成绩中等及以上的同学,分成了2组,在一年二期的时候分别进入了两个不同实验室。与笔者以往通过其它途径所带的课外兴趣小组的学生相比,这些学生思想动机总体相对较端正,除了5个学生由于急功近利、功利思想较强等原因而中途流失外,其它学生一直踏踏实实,完成了多个环节的课外科研活性内容,坚持到大四完成毕业论文。在进入实验室初期,这些学生跟着老师或不同研究生学习一些最基本的实验技能,同时也参与研究生的文献检索、实验设计、汇报等工作。经过一个学期的锻炼后,尽管有专业知识的限制,但是由于学生的主动积极进取学习,大部分同学已经掌握了所在实验室的基本实验技能,熟悉了所在实验室专业中文期刊的检索,也初步懂得了简单实验的研究方案、技术路线的设计。经过一年的培养后,在教师的指导下,学生设计并进行了独立的科研实验。在二年二期的时候,利用前期实验结果,指导学生撰写并积极申报省、校级大学生创新科技计划项目。课题完成时指导学生撰写科研学术论文,利用取得的科研成果指导学生参与大学生课外学术作品等竞赛。以上完成的学生科研课题同时可以作为学生的本科毕业论文。由于科研课题在大三基本完成,因此,在大四时学生可以全身心的投入考研或者其它与就业相关的个性化活动中。通过三年多的课外科研活动及组队参与挑战杯作品竞赛,学生的潜力得到了充分的发挥,不仅培养增强了学生进行实验设计、动手操作和论文撰写等方面的科研能力,也锻炼提高了学生的自制力、毅力、团队协作等方面的能力,整体综合素质较高。例如,首先组队的两组学生中先后申请并完成了三项省大学生科技创新活动计划项目和多项校学生科研项目;同时也发表了学生第一作者的论文或会议论文3篇;其中一组学生的作品获得了第十二届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛一等奖;由于毕业论文是几年积累的结晶,这些学生的本科毕业论文整体水平较高,避免了目前普遍存在的本科毕业论文来自于教师科研成果的“拿来主义”。其次由于小团队有自己的目标和信念,大部分同学都能够至始至终坚持利用课外时间进行充电,其中有3个同学从大学一年二期到三年二期暑假,每个寒暑假都能留在实验室做实验,每个寒暑假只休息两周时间。再次,在所带教的学生中,学生的学习成绩总体不是特别好,只有一人次拿过一等奖学金,但由于综合素质强,在研究生考试中脱颖而出,有5人考取了硕士研究生,其中有北京大学和浙江大学各一名(整个学院当年考取985学校研究生仅仅3名)。
二小结与重点
院校相比,由于一般院校药学本科学生总体科研素质相比较弱,如何个性化的提高一般院校药学本科生的科研素质是非常重要的课题。笔者通过小范围的以有机化学实验教学为基础/起点培养一般院校药学本科学生的科研素质的探索,能够充分发掘出具有科研潜质的学生,并激发出了学生在科研方面的潜能,学生的综合素质也得到了进一步提升,能够为一般院校药学本科生进行科研“早教”提供一定的参考。
作者:吴建章 单位:温州医科大学药学院
(一)研究结果
如图1、2所示:接受调查的对象分为两年级,其中,高二149人,高三23人。总人数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。如下图所示:月收入2000以下、2000-4000、4000-6000、6000以上的人数分别有17人、35人、64人、56人;所占总人数百分比分别为10%、20%、37%、33%。
(二)因素分析
KMOandBartlett''''sTest采用KMO样本测度及巴特莱特球形检验法,对变量之问的相关性进行检验。KMO>0.9时为非常优秀;0.8<KMO≤0.9时为优秀;0.8<KMO≤0.7时为一般;0.7<KMO≤0.6时为差;0.5<KMO≤0.6为很差;KMO≤0.5时不能做。本次调查问卷KMO值为0.806为优秀。KMO值较高,说明该数据适宜作因子分析。巴特莱特球形检验统计值的显著性概率是0.000,小于l%。说明数据具有相关性,是适宜作因子分析的。
(三)家庭月收入的差异性
检验研究结果表明,“学生对化学实验的主观想法”只有这个因子与中考化学成绩差异显著。Sig值是0.049。其中随着家庭收入的增高,学生对“化学实验的主观想法”也越来越强。
二、针对高中生化学实验教学有关方面的应对措施
(一)改变传统教学观念,注重对学生科学素养的培养
所谓应试教育就是以考试为手段,以升学为目的,以分数高低论优劣的片面的教育模式,着眼于智育发展,忽视了德育美育等方面的提高,限制了学生潜能的发挥和全面素质的提高。应试教育对教学质量与效果产生了严重的负面影响,必须改变这种教育思想,才能让学生更好、更全面地发展。
(二)尝试多样化实验室管理,提高实验室的开放率
可以将学校化学实验室在学生的课余时间开放,这样可以减小课时紧张、实验室数量有限,给实验教学带来的压力。在实验室管理方面,可以采取学生轮流值日的措施,这样可以加强学生对实验仪器和药品的保管意识。使他们热爱实验室、热爱实验。
(三)注重加强化学实验教学内容的选择,激发学生对化学学习的兴趣
实验项目类型按照要求不同可以分为3个层次:一是基础性试验或验证性实验;二是综合实验;三是设计研究性实验。教师在进行高中化学实验教学时,对高中化学实验进行合理分配,对于基础性实验或验证性实验,应尽量让全体学生都能亲自动手,不仅锻炼他们动手能力还能使他们掌握化学实验的基本操作,熟练化学实验仪器的使用。
三、总结
1.1高中化学实验教学应当遵循新课标的要求
《高中化学新课程标准》指出:高中化学实验教学应当以学生的全面发展为宗旨,在教学过程中要注重化学实验的趣味性、安全性和无污染性。注重化学实验教学的趣味性能够有效激发学生学习化学的兴趣,使学生能够积极主动地参与到化学实验教学过程中,从而不断进行探索和发现;重视化学实验教学的安全性体现了以学生为本的思想,使学生在实验教学中不仅获得知识、开发自己的思维,还能保障自身的安全;重视化学实验的无污染性突出了对学生环保意识的培养。有些化学试剂是存在一定的污染性的,如果做完实验之后将实验器具等乱丢弃就会造成环境污染,也可能会对自身造成一定的危害。总之,化学实验教学注重学生的全面发展,是符合时代和社会的要求的。
1.2高中化学实验教学应当凸显探究性的特点
探究性的教学方式是鼓励学生自主获取知识与技能,调动学习积极性和主动性,以及塑造良好的创新意识与科学价值观的重要方式。在我国的传统高中化学实验教学中,教师是整个实验的操作者,学生只是围观教师的整个操作过程,对整个实验的过程和其中出现的实验现象很少进行思考和分析,而在自己动手操作时也只是简单模仿,目的是获得与教师一样的实验结果。这种单纯模仿和重复的过程实际上限制了学生的个性思维和思维能力的发展,因此,在化学实验教学中教师应当着重凸显探究性特点,从而激发学生的学习兴趣和探究精神,使学生的全面发展成为可能。
1.3高中化学实验教学应当强化应用性
化学是一门实践性和应用性很强的学科,与人类社会的生产和生活有紧密联系。但是在传统的化学教学中,化学实验仅仅是被当做巩固“双基”的手段和工具,其应用性基本上是被忽视的,这就导致学生认为化学实验仅仅是在化学实验室里进行定理验证和假设的,造成学生对化学学习兴趣的缺失。因此,《普通高中化学课程标准》提出:“要注重强化化学实验的应用性,将化学实验与学生的日常生产、生活实际紧密联系起来,让学生从身边熟悉的事物入手,产生对化学实验的浓厚兴趣,并积极参加化学实验,从中获益提高。”
2.高中化学实验案例设计
新课程的培养目标是培养学生的创新精神、实践能力、科学和人文素养以及环境意识,使学生具有适应终身学习的基础知识、基本技能和方法。这就要求我们改变过去实验教学依附于理论教学,只注重理论知识的验证及基本实验方法与技能训练的培养模式。在某种意义上可以说,只有创新型的教师才能实施创新教育,才能培养出创新型的学生。教师观念的陈旧已严重阻碍了学生创新思维和创新能力的发展。由于我们长期徘徊在“做实验不如讲实验,讲实验不如背实验”的应试教育的怪圈里,直到现在还有部分教师把演示实验甚至学生实验课作为讲读课来上,根本谈不上什么探索性、开放性的实验课,有悖于新课标的精神和新教材的要求。
因此,作为教师,要培养创新人才,必须树立创新的观念,立足于开发学生的实验潜能,点燃学生创新的火花,保护并尊重学生的主体发展和创新精神,改变“一言堂”、“满堂灌”的弊病,形成以学生为中心的生动活泼的学习局面,让学生由教的对象变为学的主体、创新的主力,这样容易激发学生的创新激情。
二、激发学生实验兴趣
美国哈佛大学校长在世界大学校长论坛讲过:“如果没有好奇心和纯粹的求知欲为动力,就不可能产生那些对社会和人类具有巨大价值的发明创造”。创新意识是指在好奇心和强烈的求知欲驱动下一种愿意发现问题、积极去探索的心理取向,是创新的动力源泉。兴趣是最好的老师,是推动学生探索知识的动力。在化学实验中,激发学生实验兴趣,有助于唤醒学生的创新意识。教师要善于利用化学实验中的发光、变色、沉淀、产生气体和状态的改变等有趣的实验现象去诱发学生的好奇心和探究欲望,使学生感觉到化学是一门充满神奇、魔幻的学科,进而激励他们去求知、去探索、去创新。
随着化学学习的发展,学生对化学的兴趣不再满足于观察演示实验,他们迫切希望自己动手做一做,自己去探索化学知识。教师应抓住时机及时满足学生的心理需要,开设学生实验,把化学变化显现出来,实验的成功会进一步激发他们的求知欲。学生还可以根据自己已经掌握的化学知识和实验技能,通过化学实验探讨新知识、解决新问题,使学生兴趣上升到更高层次。
另外,在化学教学中,利用实验激发学生的兴趣,还要进行实验教学改革。在条件许可的情况下,我们也可以对教材中安排的实验进行扩展和深化,利用计算机多媒体电化教学设备,可把一些在教室做不了的实验和不适合做的实验制成教学软件,在课堂上反映,也能取得非常好的教学效果。例如,在讲氧气的物理性质时,氧气在101千帕时,温度降到-183℃时,得到的液氧是一种淡蓝色的液体,实际上学生根本没有看到过液氧。在教学中可以制作电脑多媒体把液氧展示给学生,并将一朵鲜花放到液氧中,过一会儿把它取出,发现鲜花颜色没有发生变化,而花瓣却像玻璃一样脆,这不仅能引起学生极大的兴趣,而且将更进一步激发他们的强烈求知欲,培养学生的创新思维。
三、活跃学生的实验思维
1.尊重学生的个性
从心理学角度来看,尊重是人的基本需要之一。学生得到了尊重,才能自由自主地思考、探究,这才可能有创新和超越。首先,教师必须发挥民主,在课堂上允许学生发表不同的见解,充分发挥学生在学习中的主体作用,尊重学生的人格,使学生获得心理安全感。其次,教师还必须建立开放的教育环境,要在时间和空间上开放,给学生自由探索的时间。
2.改进实验装置和实验方法
传统的教学方法不仅造就了大批缺乏创新意识的学生,也使教师惰于创造。因此,笔者在教学中从自我做起,潜心挖掘教材,对教材中实验存在的缺憾大胆改进。如白磷燃烧前后质量的测定实验,白磷属于剧,取用时不太方便,有时将白磷置于锥形瓶内,还未称量好整个装置的质量,白磷就自燃了。因此,笔者这样改进:取一小粒火柴头(将火柴折断后得到)置于试管内,用橡皮塞塞紧,并用试管夹夹住,一同置于天平上称量,然后加热试管,让火柴头燃烧完再称量,可以观察到天平仍平衡,同时还清晰看到试管内生成的白烟且白烟不断下沉,进一步说明五氧化二磷密度比空气大。通过实验改进,不仅激发了学生探求科学知识的兴趣,而且在潜移默化中启迪了学生的智慧,活化了学生的创新思维。
3.增加探究性实验
教育教学实验表明:任何创新都源于问题。因此,根据教学内容及时提出问题,让学生带着问题去学习,再适当增加探究性实验,使其在不断的探索性学习中逐步培养创新意识。传统的化学实验教学常常是教师预先安排,学生只好依葫芦画瓢地被动实验,这样,学生就失去了对实验的“神秘感”和探索欲望,缺乏灵活性和创造性。如果教师选取具有灵活性的问题,积极创设情境,鼓励学生发散思维,进行多方位、多角度观察、思考、探索、想象,再引导学生精心收敛思维,这样不仅能培养学生的基本操作技能,而且能训练学生思维的流畅性、变通性和独立性,从而激活创造思维,更好地激发学生的求知欲,调动学生探索研究的积极性,变实验知识为实践能力。例如,讲钢铁制品锈蚀的条件就可以采用实验探究的形式进行教学。把学生分成几组,观察生锈的铁钉,让同学们讨论后猜想铁钉为什么会生锈?生锈的条件是什么?发生了什么样的变化?根据讨论进行实验设计,每天观察铁钉生锈情况,观察十天,并认真做好记录。通过对钢铁制品锈蚀的条件的探究,看同学们得出什么结论?对如何防止钢铁制品锈蚀有什么建议?
4.重视实验观察
教学中,教师应该让学生知道,观察事物是科学方法中提取大量事实的第一步,也是我们要进行任何创造和超越的第一步。我们所需要的不仅仅是大家观察到的结果,更重要的是观察这个活动本身。教师对每一次演示实验都应制定相应的程序和方法,特别是依据学生的基础,预见到学生原有知识、经验的缺陷,精心策划富有启发性的引导措施,变简单的实验“观看”过程为实验“观察”过程,以培养学生的观察能力,打好创新的基础。例如,镁带燃烧的实验目的是让学生认识化学变化是“有新物质生成”这一本质特征,所以,教师在实验过程中应有意识地引导学生重点观察反应前镁条的颜色、状态及反应后生成物的颜色、状态等,从而得出生成物是一种不同于原物质的新物质,该变化属于化学变化的正确结论。而不是仅仅停留在“观看”镁带燃烧时发出耀眼的白光这一明显但粗浅的实验现象上。在此基础上引导学生讨论观察的方法和应注意的问题,可以提示看到不同现象是由不同的原因引起的。但是具体是哪些原因,应该由学生通过多次的实验得出一定的结论,而不是教师在黑板上把各种条件罗列出,再提供给学生实验,那样做不利于学生形成创新思维。
总之,在中学化学实验教学中,教师要组织形式多样的学习活动,营造宽松的学习气氛,给学生充分的时间和空间去说、去练、去做,让化学实验课堂成为学生大胆实践、不断创新的舞台。化学实验的创新永无止境,只要教育教学工作者勤于探索、勇于开拓,坚持理论与实践相结合,就能使新课程条件下的化学实验教学更好地满足学生创新思维发展的需求。
参考文献:
[1]教育部.化学课程标准(实验稿)[S].北京:北京师范大学出版社,2001.
[2]中国教育学会化学教学专业委员会.化学教学中创新教育的研究[M].北京:人民教育出版社,2002.
[3]郅庭瑾.教会学生思维[M].北京:教育科学出版社,2004.
Abstract:Theobjectiveofnewcurriculumistocultivatestudents’innovativespiritandpracticeability.Inchemistryexperimentteaching,thecultivationofstudents’innovativeabilityshouldbepenetratedintoeachchapter,sothatchemistryexperimentteachinginnewcurriculumcanmeettheneedofdevelopingstudents’innovativethinking.
Keywords:experimentteaching;innovativeability;cultivation
演示实验是由教师或师生合作完成的一种直观有效的教学方法。成功地做好演示实验是搞好初中化学实验教学的第一步。有人说,讲千遍,不如做实验。要成功地做好演示实验,要做好以下三点:
1.实验准备要充分,切记匆忙上场。要充分重视演示实验,演示实验的结果直接影响学生的学习积极性和实际的教学效果。为此,化学教师首先要熟悉教材,熟悉实验内容和实验步骤,明确实验目的,考虑如何引导学生观察,观察什么,如何观察。教师要充分做好实验前的准备工作,演示实验即使是最简单的实验,教师在课前也要进行尝试,确保万无一失。由于化学实验的特殊性质,为了保证实验圆满完成,教师有必要对演示实验所需的药品和仪器列个清单,走进课堂前一一对照,看是否遗漏,东西缺一样都会影响实验的进程,从而影响学生的情绪和实际学习效果。
2.实验操作要规范,切不可给学生随意的印象。在演示实验中,教师的一举一动都会成为学生独立操作的依据和榜样,对学生的实验技能起着示范作用。教师操作应按规定进行,有条不紊,只有这样才能完成化学实验教学的第一步。教师的实验过程要规范,演示桌上要整洁,与实验无关的东西,皆不要放在演示桌上,以免影响学生观察。试剂的取用要适当,多了浪费,少了现象不明显或造成实验失败。教师要合理地进行实验,使实验现象尽可能明显,尽量做到让每一个学生都观察到,有的实验学生离得远不好观察,教师可以组织学生就近观察,不要怕耽误时间和影响课堂纪律。因为如果学生没有观察到实验现象,跟没做就没有区别。
3.教师要格外注意实验教学的安全。由于化学实验的实验药品和生成物往往是有毒有害的,教师的演示实验要绝对安全,绝对不能危害学生的身体健康。如果发生实验事故,无论是学生还是教师,哪一方受伤都会产生不良影响。尤其是在制取有毒气体时,一定要检查装置的气密性,对易燃、易爆要更小心。教师要把实验的隐患降到最低,绝对不能让化学实验影响学生和教师的健康。
二、多组织实验,提高初中生学习化学的兴趣
学生多动手实验,可以使学生获得生动的感性知识,从而更好地理解、巩固所学化学知识,形成化学概念,促进观察、分析和解决问题等各方面能力的提高,并激发学生的学习兴趣。尽可能多地组织学生实验,能够调动学生的学习积极性。为了更好地组织学生实验,教师要做到以下几点:
1.教师要做好实验前的准备工作。教师要组织学生实验,首先就要在课堂上做好演示实验。通过演示实验,学生认识实验的目的、实验的操作步骤、实验的注意事项、影响实验的成败因素,在动手实验时才会有条不紊,才能更好地体验实验的效果。
1督促学生做好实验预习
物理化学实验大多实验步骤较多,仪器操作比较繁琐或者数据处理过程比较复杂,学生没有预习的结果就是实验操作及数据处理过程中不断出错,甚至损坏仪器,造成时间精力的浪费和实验室财产的损失[5]。因此我们在上实验课之前要求学生认真预习实验并写好实验报告,在上课之前要上交预习报告,教师要批阅预习报告,掌握学生对本实验的了解程度。在讲解实验内容过程中还要对学生进行提问,以便发现学生是否只是敷衍了事,照抄书本上的实验内容。预习报告也将作为实验成绩的一部分,以这种方式敦促学生做好实验预习,这样学生便可以顺利地完成实验和更好地理解实验内容、提高实践能力。
2实验药品选择不必拘泥于教材
在全国提倡绿色环保的大环境下,我们对实验药品的选择也应尽量是无毒或是低毒的。现各高校使用的物理化学教材多种多样,但都包括经典的实验项目,且实验药品也基本相同。比如燃烧热的测定,几乎所有的教材都是使用萘作为测定对象,萘容易挥发和升华,吸入萘蒸气后,可引起头痛、乏力、恶心呕吐,皮肤接触后可引起皮炎。严重者会导致溶血性贫血及肝、肾损害及白内障、视神经炎和视网膜病变等[6]。从绿色环保和对学生安全的角度考虑可采用蔗糖或葡萄糖等代替萘,同样能达到实验目的。再比如最大气泡法测定表面张力的实验,我校原来采用教材上的实验药品正丁醇,但学生普遍反应此药品气味大,长时间实验感觉眼睛不舒服,因此现改为用乙醇做实验,尽管乙醇也稍有气味但无毒,学生使用安全且环保,并且学生对该药品熟悉、接触多,还会增加学生对实验的积极性,取得更好的实验效果。
3全面考核学生的实验教学成绩
以往传统的物理化学实验成绩的评定,是学生做完实验后,将实验记录下来的有关实验数据,利用课后时间将实验报告完成,老师根据学生实验报告的好坏评定出实验成绩,这样不能全面真实反映学生实验水平,往往会造成有些同学实验时认真,动手能力强,但由于实验报告写得不好而成绩不高;有些同学做实验时敷衍了事甚至不动手,课后抄袭或综合他人数据报告写的好而得高分,出现“高分低能”、“低能高分”现象,这种随意性和偶然性,势必影响到实验总成绩[7]。因此对学生实验成绩应全面考核,实验成绩的评定可包括预习报告、操作能力、现象及数据记录、实验报告等几方面内容,每一项指标均在实验总成绩中占有比例,实验教师根据学生在各个方面的表现给出成绩,避免上述状况的出现,做到对学生的成绩评定公平合理。
4结语