时间:2023-04-01 10:30:09
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安全实验的关键是要按照操作规定进行实验,危险也能变为安全。反之,安全也变得不安全。但也不要害怕,也不必满腹恐惧不敢动手实验;要熟悉操作规定,了解反应规律,不懂要问,不可蛮干。否则,在实验过程中一旦发生事故,危及师生的安全,甚至严重致残造成终生不幸,且会影响学生学习化学的兴趣,事关重大,务必高度警惕。
请注意下列情况下常常会发生实验事故:
一、违反操作规定
例如,点燃氢气必须先检验纯度。可是,如果你在用锌和盐酸反应制取氢气的演示实验过程中,当锌粒反应完后,打开反应器的塞又装上锌粒,塞上塞就点燃,就会引起仪器爆炸。为什么会发生爆炸事故呢?这是因为你违背了点燃氢气前必须检验纯度的操作规定。实验过程中打开塞装锌粒跟实验开始时装锌粒相同,反应器里进入了空气,氢气和氧气混合,点燃都会发生爆炸。
又如,在制乙烯时,在大试管里倒入酒精和浓硫酸,加热时,就会发生液体喷出事故。为防止这样的事故发生,在加热液体制取气体时,应加入瓷片以防爆沸。
还要注意,如果你用酒精和浓硫酸加入瓷片加热制乙烯,用排水取气法收集完毕时,先撤去了酒精灯,冷水就会沿导管流入盛浓硫酸的烧瓶,以致引起烧瓶炸裂。这是因为你违背了实验操作而引起的。
加热制取气体并用排水法收集,实验完毕时,应先把导管从水里撤出,再撤酒精灯。上面的操作正好颠倒了,先撤去了酒精灯,还没来得及取导管,水就沿导管流入反应器,引起仪器炸裂,溅出硫酸。
二、用药过量发生事故
一些实验虽然剧烈,但试剂量小并无危险,用药量稍大便会发生危险。如红磷在氧气里燃烧时,反应很剧烈,但药量少时并无危险。
在做分组实验时,让学生观察红磷在氧气里燃烧时的现象,放入的药量一定要适量,不得随意用药,否则就会发生意外事故。
又如:用小苏打和浓硫酸反应做二氧化碳的灭火实验。如果小苏打和浓硫酸用量大,产生气压过大,会冲开胶塞,喷出酸液。像这样,也曾发生过烧坏衣服,腐蚀操作者的手的事故。
再如:配制银氨溶液时,如果加入过量的氨水,且不随配随用,久置后再用,溶液中生成了容易爆炸的物质,用时就会引发爆炸事故。此实验要防止加入过量氨水,银氨溶液必须随配随用,不能久置。
三、药品混入杂质
在用氯酸钾和二氧化锰的混合物加热制取氧气时,错把木炭粉当作二氧化锰加入试管与氯酸钾混合,使得药品中混入了杂质,造成了爆炸事故。因此用药时要认真辨清药物,不得马虎从事。
又如:做甲烷的演示实验时,有人没有把空气排净就点燃甲烷气体,产生爆炸事故。此实验应先做甲烷的性质实验,再点燃甲烷气体,以防空气的混入,保证甲烷的纯度,避免爆炸事故的发生。
四、使用失落标签未经鉴定的试剂发生事故
如,在配制溶液时错把硫酸当盐酸使用,造成伤害事故。凡失落标签的试剂一定要检验确定后再使用,以避免伤害事故的发生。
五、实验室空气不流通
在演示氯气、硫化氢、二氧化氮、一氧化碳等有毒气体时,或学生实验可燃性气体。如制氢气、乙烯、乙炔等时,如果实验室空气不流通,有毒、易燃气体逸散到空气中越积越多,达到一定浓度,会引起师生中毒或其他意外事故。因此实验室应安置通风橱、换气扇等通风设施,必须做到实验室空气流通。
为安全地进行化学实验教学,实验时一定要做到以下几点:
1.一切实验一定要按照操作规定进行。
2.一切实验一定要在预备室准备好,做到实验无误,方可拿到教室或实验室做。
3.做有毒、可燃性实验时,一定要打开门窗,使空气流通。
4.有可燃性气体参加的实验,在点燃或加热前切勿混入空气或氧化剂。
5.用药量宁少勿多,不要取用未经鉴定无标签的试剂,随配随用,不可久置。
6.没做过的实验要向能者请教或查清资料再做,不要冒然实验。
7.步骤多的实验,操作顺序要记熟,不可看一步做一步。
8.实验室要有一定的安全设施。
病理实验室的工作环境一直受到多种化学品的影响,其中以甲醛、二甲苯和DAB影响最重,要想制定相应的防护措施就先要了解这些化学品对病理实验室环境危害的程度。
2化学品安全存放要求
化学品存放应以2011年国务院修订的《危险化学品安全管理条例》为依据,根据不同化学品的性质与特点建立相应的存放模式,同时对每种化学品建立MSDS(化学品安全技术说明书),让操作者更容易、更直观的了解化学品的理化特性、安全防护、泄漏处理等情况。
2.1一般化学品存放要求
化学品区域要独立,不能和其他物品混放,其内严禁吸烟和使用明火,并在存放区域醒目位置设置明显标志。化学品应存放于阴凉、通风、干燥处,避免日晒,还应隔绝火、热、电源,并注意防水。
2.2特殊化学品存放要求
2.2.1易燃易爆危险品
病理实验室常见易燃易爆危险品有乙醇、二甲苯、甲醛,该类化学品存放必须有独立的危险品仓库,坚决不能整箱堆置存放,必须拆箱分类存放于专用的化学品防爆柜中,并于防爆柜外部醒目位置张贴其相应的MSDS,并配备灭火装置。该类危险品的存储温度不能超过30℃,应在存储位置悬挂温度计由专人进行监控并记录。平时易燃易爆危险品的存储量适量即可,不提倡过多储存。
2.2.2腐蚀化学品
病理实验室常见腐蚀化学品有盐酸、硝酸,对于该类物质的存放应放置于专门的强酸、强碱储存柜中,并于箱体外侧张贴MSDS。该类储存柜采用进口的聚丙烯(PP)材料,耐酸碱强度高,也易于清洗,很多从事实验室防护设备的公司均有出售。该类物质必须与碱类物质、易燃易爆物品分开存放,不能混存,因该类腐蚀性化学品易挥发,以免发生反应造成危险。
2.2.3剧毒或致毒化学品
对于该类物质病理实验室比较少见,如氧化汞等。该类物质从安全角度考虑作者不建议病理实验室存放,本院是由药剂科联系专门机构进行存放,使用时由专人送至病理实验室,用多少取多少,用完后送回专门存放点存放。
3化学品的使用
化学品在使用时根据需要量领用,不能随意领用。在领用时要严格遵守双签名的原则,由科室负责人和化学品管理员审核签名后领用,并将使用情况详细记录于化学品使用记录表。使用过程中未使用完的试剂放置于托盘中,同时根据试剂在MSDS中的理化特性贴上相应的化学品标示。对于配制的试剂要配备相应的存放容器,并在容器醒目位置贴上标示注明其试剂名称,配制日期和有效期。对于过期试剂或失效试剂按照废弃液体处理流程处置。
4化学品防护原则及措施
4.1防护原则
病理实验室针对化学品防护要严格遵循以人为本的原则,无论是病理实验室规划设计还是个人防护物品配置都要从人的角度考虑,因为这关系到工作场所的环境保护和工作人员的身体健康,不可忽视。
4.2防护措施
病理实验室的防护措施要从两方面来阐述:病理实验室的整体规划设计和个人防护措施。
4.2.1病理实验室规划设计
病理实验室整体规划设计要严格区分污染区、半污染区、清洁区,并建立相应的缓冲带,同时要制定标本接受流程、取材工作流程和制片工作流程,将工作制度化和标准化。对于污染较大的区域要适当的增加空间,这样有利于稀释空气中挥发的有毒化学物质。对于空气污染区域要配置相应的空气净化系统,以降低空气中毒性化学物质对人体的伤害,如在取材室要安装配有标准排风系统的取材台,而制片技术室要安装通风柜,使包埋、染色等易接触有毒化学物质的操作能在通风柜中进行。对于易挥发的有毒化学物质要密封保存并加强相关区域的通风,一般要求室内与外界空气的更换次数不少于2次/h,某些特殊的室内(如取材室、标本储存室)通风至少要换进空气6次/h,有条件的单位可以使用环保试剂替代,不过相对成本会提高。取材后的标本应储存于独立的标本存放室内并配备冰柜,可有效的降低取材室的甲醛浓度。工作区的温度控制也要有相应的要求,根据P2实验室工作温度一般控制在18~27℃,温度过高,会加剧挥发性化学品的挥发。
4.2.2个人防护
(1)要加强个人的防护意识,对病理实验室工作人员要定期进行培训,危险意识不能松动。
(2)在防护物品配备方面要齐全。在接触化学品的过程中,口罩、帽子、手套、防护衣是必备品,有条件的单位还可以配备防护眼镜、活性炭口罩、防酸手套以及独立洗眼台。
(3)员工必须定期体检,可及时发现问题并解决问题。最后,要加强监督,由病理科负责人组建监督小组,针对科室内部人员工作中的防护问题进行自我内部监督。在此值得一提的是,南京组建的病理质量控制委员会对于很多单位工作环境中甲醛、二甲苯严重超标等不符合规范的情况进行监督,这种监督效果往往要好于科室内部的自我监督,南京的组建经验值得在很多地方推广。
5化学品泄漏处置
病理实验室在工作中,有时会出现化学品倾覆的事情发生,导致化学品暴露在外部。当少量泄漏时,操作人员穿好防护物品,并用干布或吸水纸吸干已暴露的化学品后置于黄色垃圾袋中,交废物运送处由专门机构集中处理。泄漏物较多时,要根据化学品处置流程与原则将泄漏处置分为初期应对、抢险救援和后期处理三个阶段,并根据这三个阶段建立规范化的化学品泄漏处置流程。本院目前使用的化学品泄漏处置流程见图7。
6化学品废弃处置
病理实验室的化学性废弃物比较多,这些废弃物如甲醛、二甲苯等有毒有害物质不能直接通过下水道进行排放。就目前情况来看,很多医院的相关责任部门不具备该类废弃化学品的处理资质和能力,这就带来了如何处理这些废弃化学品的问题。目前,病理实验室产生的化学性废弃物主要来自组织固定、组织脱水、制片染色这三个环节,由于接触环节人员较多,作者建议指定专人负责病理实验室化学性废弃物的处置。在处置过程中废弃液体放置于专门的密闭有盖的化学桶中,且最大存放量不能超过该桶的2/3。在化学桶外侧要贴上标签,注明科室和试剂成分。在这里要特别说明一点,化学废弃品不能混合放在同一个桶中,因为目前很多处理机构只能处理单一类型的化学品。当化学桶达到最高存储容量时,由医疗废物收集人员从病理实验室将其收集,用专用收集车送至专门机构作无害化处理。
7总结
关键词: 本科毕业论文指导 实验员 化工化学类毕业论文实验 角色转变
本科毕业论文是本科生教育的一个综合性科学实践教学环节,也是学生在校学习期间学习成果的综合性总结,是整个教学活动中不可缺少的重要环节。对理工科尤其是化学化工学科而言,毕业论文实验又是毕业论文工作的一个重要内容,它是培养学生综合运用所学知识和技能,理论联系实际,独立分析,解决实际问题的能力,以及训练专业科学研究思维与方法的重要环节[1]。
化学化工类毕业论文实验是一种综合性的设计实验,不同于单学科实验。在整个实验过程中,理论知识和实验内容、方法往往涉及多个学科,需要学生把所学知识有机地结合起来,才能很好地理解、掌握,这样就对论文指导提出了更高的要求[2]。然而,随着高校办学规模的扩大,招生人数的增加,毕业论文指导老师本来就有比较繁重的本科生、研究生教学与科研任务,有限的精力使得他们对毕业生实验的指导和管理经常不能到位,“带而不管、管而不力”的现象时有发生[3]。而且,学生还有可能因为实验室条件以及仪器、药品、耗材等不能到位,对实验过程拖拖拉拉,学生的侥幸心理、畏难情绪等也会影响学生毕业论文的质量。此外,当前毕业论文指导工作量的分配问题,势必会影响实验员的工作积极性,不利于毕业论文实验的顺利开展。因此,在毕业论文完成过程中,如何定位实验员的角色,发挥他们在实验室工作的优势,更好地服务本科毕业论文,提高毕业论文和人才培养质量,也将成为毕业论文教学改革研究的话题。以下就本科毕业论文指导中实验员所扮演的角色进行探讨。
1.做好实验资源规划师,实现实验资源合理利用和资源共享
近年来随着招生规模的扩大,毕业论文完成期间,进入实验室开展实验的学生人数相应增加,势必会造成实验室用房和仪器设备以及药品耗材等的紧张。因此,实验室管理人员,必须统筹规划,做好一名规划师,使实验室资源利用最大化,优势资源有效共享,保障学生毕业论文实验的正常开展。
(1)实验室用房。
我院学生毕业论文实验,一般安排在专业实验室。根据每个指导老师所带学生人数,合理分配实验室用房,有研究生用房的指导老师,会根据要求,少提供用房面积或者不提供。我院应用化学系每年拿出4个120m2的专业实验室供学生开展毕业论文实验,有效地保障了每个进入实验室开展论文实验的学生都有自己的“一亩三分地”,这样就能很好地解决实验室用房问题。
(2)实验室仪器设备、药品及耗材。
①实验室公用设备:例如电子天平、气流干燥器、超声波清洗器等,每个实验室提供一套;而干燥箱、冰箱等则放在专门的干燥实验室和冷冻实验室供学生使用。
②实验所需器材、药品等:学生在进入实验室前选题,查阅文献,统计实验所需的仪器设备、药品、耗材等,先由指导老师认真审阅签字确认,再交实验室管理人员最终审核,以指导老师为小组登记、领取。对于化学反应中常用的小型仪器,如调压器、加热套、磁力搅拌器、水浴锅,根据指导老师所带学生人数,统筹安排,保障每三个学生有两套仪器。对于药品、耗材,如高分子反应所用的引发剂,以及一些催化剂等,用量较少,而且不易保存,一般一届毕业生,共用一瓶已经足够;而耗材,如标签纸、试纸之类,一般交由指导老师小组统一领取。这样可有效避免学生“只借不用”,造成资源浪费的现象。
③大型仪器设备:如气质联用仪、流变仪、红外光谱仪等,一般由专门实验技术人员负责管理,为全校开放,保障优势资源有效共享。
2.做好实验全程的“绿化师”,加强和培养学生的环保意识
毕业论文期间,化学专业类学生,大多数都要进入实验室开展为期3个月左右的实验。实验过程中使用的有毒、有害,甚至“三致”物质等,如果进入环境,必定对环境造成污染,对人类造成危害。随着现代经济的发展和高校培养人才方式的转变,化学实验实现绿色化是化学实验教学发展的必然趋势,化学教师更应该具有绿色化学的思想,提倡绿色教育[4]。所以,实验员在毕业论文全程中,应该做好一名“绿化师”,加强和培养学生的绿色意识,严禁把废气、废液、废渣和废弃化学品等污染物直接向外界排放[5]。
在毕业论文完成过程中,要实现绿色化学,实验员首先要从源头上降低化学污染物的生成。为此,可以采取以下几方面的措施。
(1)提供微型实验装置,开展微量化学实验。如在有机合成研究课题中,实验室统一提供成套半微量玻璃仪器实验装置。这样既可以减少化学试剂的用量,降低“三废”的排放,又可以节约水电以及一些辅助耗材的消耗,降低了实验成本,并且能使爆炸、燃烧、中毒等事故相应减少,极大地改善实验环境条件,减少对环境的污染[6]。(2)提供无毒或低毒试剂和溶剂。当学生领用有毒有害试剂开展实验时,需要指导老师及学生研究讨论,考虑更换试剂,实在无法更换的,必须做好防护措施,小心操作,并且对实验过程中的所有废弃物回收处理。其次是对“三废”的有效处理。“三废”处理,必须分类集中收集,分别处理。尽可能采用废物回收、以废治废的方式,降低成本,提高实验室污染治理率[7]。如对废液中有机溶剂尤其是重结晶后的溶剂,可通过蒸馏回收,重复利用;对酸液、碱液可通过实验室提供的废液回收装置,分类集中收集,统一处理。对实验过程中产生的有毒或有异味的气体,必须采用密闭式操作或在通风橱中进行,能吸收的,进行吸收处理。对废渣,能回收利用的,回收利用,不能回收利用的,必须进行无毒化处理。最后,实验员还应该经常进入实验室,督促学生清洁实验,保持实验室卫生,培养他们的绿色意识、环保观念。
3.做好学生实验的安检员,保证毕业论文实验正常安全开展
完成毕业论文是学生自己查阅文献,确定研究思路和方案,自己搭建实验装置,分析和处理实验结果的过程。在这个过程中,实验员应该做好一名安检员,对学生实验过程中出现的不合理操作,进行适当的引导,对有危险操作步骤的学生多巡视指导,防止事故的发生,保证毕业论文实验正常安全开展。
作为一名安检员,实验员应该对以下两方面进行监督检查。第一,在实验室安全方面。首先应该给学生灌输安全思想。这方面我们采取在学生进入实验室前,全体学生集中学习实验室各种规章制度,开展安全教育,增强学生安全意识。其次是实验员还应该经常巡查有易燃易爆易腐蚀物以及有污染源的学生。例如,学生在研究混凝土高效减水剂时,用水泥净浆做性能测试,虽然学生对大量废渣已经妥善处理,如不加以提醒,忽略了烧杯壁上少量的水泥残渣,而直接冲洗进入下水道,由于积少成多,也会造成水管堵塞,影响实验室的正常运转。最后,实验员还应对精密贵重仪器以及实验室的水电、消防器材等加强监管,确保论文实验正常安全开展。学生在用气相色谱开展检测分析时,应从载气钢瓶、减压阀、注射器以及检测器等多方面给予指导,强调注意事项,并且观察学生实验过程,保证操作无误后,方能离开。第二,检查学生实验操作是否规范。论文实验过程中,由于学生素质有高有低,动手能力有强有弱,难免有操作不规范,而且只追求结果、不注重过程的人,这样就会给实验室安全带来不小隐患。学生在开展有机合成研究时,最容易造成实验装置搭建不规范。如在研究有HCl、H2S等有毒有害气体生成的实验中,没有搭接尾气吸收装置,这样既会给环境带来污染,又会给师生健康带来危害。第三,在安检方面,还应该密切关注为学生开放的精密贵重仪器室,重点检查学生操作情况与水电等,确保仪器安全。
4.做好学生问题的咨询师,服务引导毕业论文全过程
毕业论文实验期间,学生总会遇到这样那样的问题,而且学生问题覆盖毕业论文完成的全过程。实验员是学生进入实验室后离得最近的人,最有可能成为学生咨询问题的第一人。因此,实验员应该做好一名咨询师,服务引导,帮助解决论文中遇到的问题。例如,学生需要查找实验过程中的一个小步骤、药品性质;仪器不会使用,出了问题;实验过程中缺东少西,等等,这些情况学生一般都会找到实验员,要求帮助解决。在解决问题期间,实验员办公室成为服务学生的场所,实验室的办公电脑成为公用电脑,实验员成为全体学生的辅导老师。在为学生服务的过程中,实验员应充分体现优良的“敬业、献身、奉献、负责”的教育精神。
要成为一名优秀的咨询师,实验员必须加强学习,自我提高。实验员除了具备基本的人文社科素质之外[8],还应该具备文献资料查阅、仪器设备维修、结果分析处理、计算机运用以及实验操作技能等方面的能力,真正成为一名综合型、多能力的“通才”。例如,学生在用TU-1901紫外可见分光光度计对实验结果进行分析测试时,仪器初始化失败,并且出现氘灯、钨灯能量低等情形,这时,学生就会第一时间找到实验员,并且表现出束手无策的样子。其实,实验员只需打开机箱底座,松开光栅驱动轮,用手转动进行调整,再重新开机,仪器就能恢复正常。帮助学生解决问题的过程,其实就是实验员自我提高的过程,同时也是学生进入社会前进一步学习的过程。
总之,实验员在学生完成毕业论文的过程中,扮演的角色是多方面的。实验员必须正确认识自己,不断加强学习,提高自己各方面的素质,勇于承担起多重角色,发挥在实验室工作的优势,积极工作,乐于奉献,更好地服务于学生,才能真正为提高本科毕业论文和人才培养质量贡献出自己的力量。
参考文献:
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实验是根据一定的科研目的和任务,运用仪器设备等工具突破自然条件限制,在人为控制和干预客观对象的情况下,观察、探索事物本质和规律的基本方法,是探索自然奥秘和创造发明的必由之路,是自然科学技术的生命,是推动自然科学发展强有力的手段。化学是一门实践性很强的学科,化学的每一项重大发现都来源于实践,化学理论都建立在大量实验数据的基础上。因此,实验教学是化学化工类专业学生获取新知识的源泉,是实现知识与能力、理论与实践相结合的关键,是训练技能、培养创新意识的重要手段,是全面实施素质教育最有效的形式。化学实验历来为化学家所重视;在全面推行素质教育的今天,实验教学在整体教学中的地位更加突出,作用更加重要。努力培养高素质创新型人才是化学化工实验教学中心责无旁贷的任务,使命光荣,责任重大。我们将以国家级实验教学示范中心建设为契机,秉承湖南师范大学以“仁爱精勤”为核心的大学精神,按照“全力建造一流环境,坚实构筑一个平台,努力建设一支队伍,精心打造一批成果,全面培育一代英才”的中心发展战略和“融合、发展、创新”的实验室建设理念以及以学生为主体,以教师为主导,以实验专职技术人员为主力,以培养学生的实践能力和创新精神为核心,理―工―教融合,使学生的知识、素质、能力协调发展的实验教学理念,全面规划化学化工实验教学中心的建设和实验教学改革,努力使中心成为理―工―教融合特色突出,教学理念先进,专业特色明显,课程体系先进,教学内容科学,教学设备精良,网络教学资源丰富,教学环境舒适安全,实验教学队伍业务精良,管理体系规范,校企联合紧密,功能集约,开放运行,高效服务型的一流基础与专业实验教学基地、科研基地和服务基地,为培养专业基础知识雄厚、探索精神敏锐、实践创新能力强劲的应用型、复合型、创新型化学化工人才创造有利条件,为高等学校特别是师范院校实验教学与实验室建设提供示范。
湖南师范大学化学化工实验教学中心源于1938年成立的我国第一所独立设置的国立师范学院的理化系化学实验室,已故中国科学院院士吴浩青教授是创始人之一。1953年,学校进行院系调整,成立了附属于二级学科教研室的实验室。1998年,合并各教研室管理的实验室,组建基础化学实验室和应用化学实验室,实行校院二级管理,并通过了湖南省实验室合格评估。2002年,整合基础化学实验室、应用化学实验室和原隶属于医学院的医用基础化学实验室,成立湖南师范大学化学实验中心。2003年,湖南师范大学化学实验中心被国家财政部列入中央与地方共建高校基础课教学实验室。2006年获批湖南省实验教学示范中心。2012年,整合化学实验中心和化工原理与制药工程专业实验室,成立了湖南师范大学化学化工实验教学中心。经过70多年几代人的建设,中心已发展为一个资源高度共享的先进的现代化实验教学中心。中心依托湖南师范大学化学化工学院,有国家化学特色专业、国家理工教融合化学化工人才培养模式创新实验区、国家化学专业综合改革试点和国家大学生创新实验计划等国家级教学平台以及“石化新材料与资源精细利用”国家地方联合工程实验室、现代合成与分离分析化学国家“211工程”重点学科和化学生物学及中药分析省部共建教育部重点实验室等重要科研平台作支撑,有一支以中国科学院院士姚守拙教授领衔的国家级化学实验教学团队为主体的实验教学队伍。中心一直秉承湖南师范大学“仁爱精勤”的优良传统,坚持以“理论与实践并重,以高素质团队培育高素质人才”和“理工教融合”为特色,提出并实践着“以学生为主体,以教师为主导,以实验专职技术人员为主力,以培养学生的实践能力和创新精神为核心,理―工―教融合,使学生的知识、能力、素质协调发展”的新型教育理念。为湖南区域经济和全国基础教育发展培养了一大批高素质人才。
建设理―工―教融合的高素质实验教学团队
在实验教学与实验室建设改革的实践中,中心领导深深感受到,传统的各教研室分散管理的实验教学队伍,只能站在各自的二级学科平台上思考问题,不能综观全局,这种弊端严重阻碍了实验室的建设与发展,阻碍了新的实验课程体系的建立与完善,阻碍了实验教学内容的改革与教学水平的提高,因而必须在化学化工一级学科平台上组建知识结构、学缘结构合理,能综观全局、协调发展的实验教学团队。自2002年开始,中心探索用新的理念、新的思路指导化学化工实验教学团队建设,在化学化工一级学科平台上建设了一支实验与理论互通,教学、科研、技术兼容,理―工―教融合,结构合理,核心骨干相对稳定的综合型、高素质教学团队。这支化学实验教学团队于2008年被评为湖南省级教学团队,于2010年被评为国家级教学团队。
(1)落实团队组织机构,明确岗位,稳定核心骨干
近年来,中心按照中心主任―课程负责人―实验主讲教师―实验指导教师的多层次梯队式结构,组建化学化工实验教学团队。中心主任全面负责实验中心的教学和管理工作,负责实验课改革的整体构想和规划,负责理论课与实验课间和各实验课程间的相互协调。每门实验课程聘请一名有高级职称、科研能力强、实验教学经验丰富并且有很强责任心的教师担任专职课程负责人,主持本课程的建设和改革,组织实施教学教研活动,从实验课教学的角度与理论课教师沟通,并对实验室管理和建设提出相应的要求。中心主任和课程负责人是团队骨干,属专职实验教学人员,编制相对稳定。实验教师是相对流动的团队成员。学院根据年度教学任务确定实验教师人数,采用公开岗位、自主报名、平等竞争和择优录用的实验教师选拔机制和人才流动机制,并同时确立理论课与实验课同等重要的理念,促进实验教学与理论教学队伍相互沟通,吸引了大批高水平教师担任实验课教师。
(2)理―工―教融合开展实验教学队伍建设
为满足现代高校培养的学生应具备一专多能与高素质的要求,中心在教师队伍建设中注重理、工、教多学科融合,按教学需要,同时引进理学、工学和教育学三类不同知识结构的人才,特别注重引进或联合培养高素质的工学类和教育学类人才。如近年从企业引进了工学类高水平教师5人,并先后从企业和中学聘请了31名兼职教师。目前化学化工实验教学团队成员既有来自北京大学、浙江大学、吉林大学、中山大学等综合性大学(理学)的,也有来自天津大学、华中科技大学、北京理工大学、华南理工大学等工科大学(工学)的,还有来自北京师范大学、东北师范大学、西南师范大学和湖南师范大学等师范大学(教育学)的,同时还有来自中国科学院大连化学物理所、山西煤化所和上海药物所等中科院系统的,既有理学博士,也有工学博士和教育学博士。
(3)以实验课程体系、教学内容的改革吸引高水平教师加入实验教学团队
近年来,围绕创新人才培养,中心全面开展了高师本科化学实验课程体系、教学内容、教学方法、教学模式等方面的改革研究,提出了系列研究课题,研究过程不是只依赖课题申请者本人,而是发动全院教师积极参与。如在进行“高师本科化学实验课程体系及教学内容改革的研究与实践”的研究过程中,课题组多次组织全院有高级职称或博士学位的教师对拟采用的新的实验课程体系中应包括的教学内容反复讨论;中心也不失时机地制定了《关于加强本科生实验教学的几条措施》和《化学化工学院关于具有高级职称和博士学位的教师必须在本科生中开设研究设计性实验的规定》等教学文件,从而有目的地把全院教师的目光吸引到实验教学及其改革创新工作上,吸引了大批高职称、高学历的优秀人才加入实验教学团队。
教学团队通过对国内外化学类专业培养目标、规格和课程结构的比较研究,在全国师范院校中较早创建了新型的大学本科基础化学实验三层次课程体系,将历年的实验教学研究成果应用于本科实验教学,固化进本科学生培养方案,并面向湖南地方经济和“四化两型”社会需求,根据化学化工学科和湖南师范大学的教师教育特色,进一步深化改革,建立了基于一级学科的既相对独立,又覆盖相关专业各门化学化工课程和知识领域的“三位一体”“立体交叉”式的理学(化学)、工学(化工)、教育学(教师教育)融合的实验教学体系(如图1所示)。新的实验教学体系包含理学类的化学基础实验教学平台(含基本操作技能训练、综合能力训练、研究能力与创新精神培训3个层次的7门实验课)、工学类的专业实验教学平台(含专业技能训练、专业设计、科技活动与社会实践3个层次)、教育类的化学教学论实验(含师范技能、实验教学、实验设计与化学奥赛研究实验)。不同平台之间、层次之间相互支撑、渗透与有机互动。理学类的化学基础实验注重化学类多专业的共性,重点传授实验基础知识,训练基本方法与基本操作技能,培养学生的综合实践和知识创新能力;工学类专业实验注重学生的专业特色,重视社会需要,与企业联合开展教学;教育类的化学教学论实验注重教育教学特色,重点训练学生的实验教学技能,培养学生创新实验教学方法与设计新实验的能力。不同专业的学生可根据自己的兴趣爱好和发展意向交叉选课,促进了学生完成毕业论文(设计)和开展大学生创新实验。
图1 化学化工实验教学中心实验教学体系
(4)以科研反哺教学为抓手,促进高水平教师加入实验教学队伍
中心注重科研与教学结合,促进科研成果向实验教学转化,利用科研仪器为本科实验教学服务,以此吸引高水平教师加入实验教学队伍。近年中心由教师的科研成果或在研项目转化而来的教学项目达40余项,其中30余项写入已出版的《化学研究与设计性实验》教材中,为新实验教学体系不同实验平台中第三个层次的实验课的开出提供了保障,同时壮大了本科实验教师队伍。长期以来,化学化工学院化学所、催化研究所、发光材料研究室等单位的博士生导师、特聘教授等在完成研究生教学任务的同时,均利用本单位的科研设备,结合自己的研究课题,为本科生开设研究设计性或综合性实验项目,如姚守拙院士实验室的实验项目导电聚苯胺薄膜的电化学合成和EQCM表征深受学生喜爱,潇湘学者苏胜培教授的纳米材料合成与表征实验成为专业方向必修实验。
(5)加强青年教师的培养
化学化工实验教学团队一直十分重视青年教师的培养,采取多种措施督促激励青年教师投入实验教学工作,不断提高青年教师的实验教学能力:①引导重视实验教学。一方面要求每位新到岗的青年教师首先过好实验教学关。规定新到岗的青年教师必须经过一轮以上的实验教学,同时担任对应理论课的助教工作,并得到实验课程负责人的认可,才可申请对应理论课程的主讲教师。另一方面加强青年教师的思想品德教育,规范教师言行,提高教师的道德修养,要求青年教师到岗即签字遵守学院教代会通过的《教师行为准则》。②配备指导教师,以传帮带的形式培养青年教师的实验教学能力。为了让青年教师尽快熟悉实验教学,实验中心为每位青年教师配一位实验教学经验丰富的指导教师(一般是对应实验课程负责人),以传帮带的形式进行指导。如首先安排青年教师与指导教师带同一实验,一同做预备实验,在青年教师撰写好实验报告后一起分析讨论如何解决实验中可能遇到的问题。在实际教学过程中,开始阶段由指导教师讲授实验,做示范教学,然后经过试教逐步过渡到由青年教师讲授并主持实验。实践证明这种方式不仅能迅速提高青年教师的教学能力,也密切了同事间的关系,培养了全体教师的团队精神。③鼓励在职攻读学位,构建可持续发展的实验教师队伍。按照学院理―工―教融合的办学特色,化学化工实验中心在青年教师培养方面也首先考虑如何构建理―工―教融合的实验教师队伍。中心在青年教师在职攻读学位和进修时进行了规划和导向,如根据学院理科教师比例较大的实际情况,鼓励青年教师到工科院校和师范院校攻读工学学位和教育学学位,先后选拔了4人在职攻读工学博士学位,1人攻读教育学博士学位。此外,中心还有计划地选派选送青年教师出国(境)或到国内名牌大学进修、访问。④支持教学研究和教学改革。除鼓励青年教师积极申报校级以上教改课题外,学院还设立教改课题重点支持青年教师进行实验教学改革,并规定青年教师申报高级职称时必须有教改论文,支持青年教师参加各种全国性的教学研讨班或研讨会。⑤要求青年教师积极为本科生开设创新实验,将科研成果转化为实验教学项目。实验教学团队中的青年教师大部分有博士学位,科研的生力军。中心要求每个青年教师都要担任本科生的科研导师,指导学有余力的大学生开展自主性创新实验。
提高实验仪器质与量,满足教学与科研需要
经过几年的建设,化学化工实验教学中心仪器设备的档次明显提高,满足教育部化学实验教学指导委员会讨论通过的综合性大学《化学专业化学实验教学基本内容》的要求,紧跟国际化学学科实验教学的先进水平,符合适用、先进、适当超前和可以扩展的原则,也满足了学校招生规模的要求。目前化学化工实验教学中心拥有各类仪器设备1 439台(套),总价值为2 808.89万元,其中单价10万元以上的大型精密仪器设备共47台(套)。中心对所有仪器设备实行统一购置、专人管理,有健全的仪器设备管理制度,仪器设备的完好率达到98%以上。近3年来,实验中心新购置仪器设备542台(套),总价值为1 048万元。化学化工学院各科研实验室共有科研仪器设备1 275台(件),总价值为1 501.77万元。科研仪器与教学仪器设备同时为教学与科研服务。气相色谱仪、高效液相色谱仪、紫外光谱、红外光谱等大型仪器设备均有5套以上,可让本科生直接上机操作,除化工大型实验装置外,保证了基础课实验每组1人,专业课实验每组不超过2人,每个实验项目其他仪器配套数均在5套以上。
中心先后研制开发出了大型纯水设备、化学实验室中央真空系统、差热分析仪等实验装置。中心主任何红运教授主持设计安装的化学实验室中央真空系统大型实验装置可供180名学生同时进行减压过滤、真空干燥、减压蒸镏等化学实验操作(如图2所示)。分布于不同楼层的3间大实验室共用1台主机。用户接口通过真空管道直接连接在实验台上,进行实验的学生每人1个用户接口,系统压强最低可至0.003 7 MPa,即使全部用户接口同时接上,系统压强仍可稳定低于0.02 MPa,完全满足常规化学实验的要求。多年的运行证明,该装置工作可靠、减压效果好、操作简便、使用成本低、管理维修方便、整体外型美观、占地面积小,深受师生好评,适合于高等院校化学实验室。
图2 学生使用中央真空系统做减压过滤实验
实验课负责人曾跃教授指导本科生创新实验,研制设计的差热分析仪(如图3所示)已用于该院本科实验教学。如图4所示,将样品(S)和参比物(R)放入差热电炉内的样品托盘上后,差热分析仪通过热电偶(A)将温度信号以及温度差信号转换成热电势信号,将样品的温度信号(1-2)和温度差信号(1-3),直接输入多通道计算机数据采集卡(如图5所示)。数据采集卡通过自行研究设计出的,由计算机USB口采样的差热分析计算机接口接入数据采集计算机(如图6所示),计算机通过软件控制并采集温度和温度差信号。自行选用设计的数据采集卡,进行了通道间的隔离,并有稳定放大设计,性能稳定(精度达到±4 μV),可以直接稳定记录温度差信号(几十到几百微伏)。此自制差热分析仪与从市场购买的能够满足教学要求且性价比较高的差热分析仪比较,每台可节省经费约4万元。
图3 HNU-DAT-1型差热分析仪
图4 差热分析信号
图5 多通道USB计算机数据采集卡 图6 数据采集计算机
安全、舒适的实验环境,让师生安心实验
中心现有实验教学用房70余间,使用面积3 000 m2,学生分时段分班次进实验室开展实验,实验时人均使用面积4 m2。实验室基础设施建设以人为本,配套设施完备,实验台、仪器台、试剂柜布局合理,有自主设计安装的统一的纯水设备和中央真空系统。实验室宽敞明亮,通风、照明设施完好,电路、水、气管道布局安全、规范、整洁卫生。中心在智能化建设方面做了大量工作,建立了网络化的实验教学智能管理系统平台(http:///)。该平台具有教师实验管理系统、实验预约系统、实验报告提交系统、师生交流平台、仪器设备管理及预约使用系统和信息等多项功能,实现了网上辅助教学和网络化、智能化管理,有丰富的网络实验教学资源。基于这种网络化管理平台,中心充分发挥了优质教学资源的延伸作用,提高了资源的使用效益。
为保证实验教学顺利进行,消除安全隐患,中心采取了如下措施:
(1)加强对学生安全意识的培养,在学生进实验室前对学生进行专门的安全环保教育,提高学生的安全意识。
(2)实验中心制订了实验室安全及检查制度,编写了《实验室环境与安全手册》《实验室安全规则》及相关安全制度张贴在各个实验室,同时编印了实验室安全检查记录本,要求各实验员每天对所管辖的实验室进行安全自查并记录,发现异常情况及时处理并上报学院。学院每周组织一次安全工作检查。
(3)易燃、易爆、剧保存在专门的仓库,剧领用时须经实验室主任签字,做到随领随用,未用完的当日返回专门的仓库。
(4)每个实验室都配备了废液桶。有毒废液由实验室统一处理:能够经氧化变成无毒物质的达到排放要求后再排放;部分不能回收或解毒的,处理成固态难溶物后,送往获环保与公安部门批准进行处理的工厂集中处理。中心向每个实验室发放了实验室处理废液废渣情况记录本,要求实验员对学生实验中产生的废液种类、数量、处理办法和处理结果及时登记。2013年学院针对教学和科研实验室产生的废液废渣品种繁多、成分复杂、处理难度极大等问题,基于培养学生结合社会实际,开展创新研究的能力的考虑,特设专项资金,鼓励师生立项开展综合处理实验室废液废渣的创新实验研究;经学院组织专家对全院师生申报的综合处理实验室废液废渣创新实验项目进行评审,资助了10个项目立项开展研究。
(5)实验大楼安装了消防报警装置,每个实验室均配有消防器材,药品室安装了防爆电源开关和防爆电灯。
上述措施保证了师生实验的安全和校园环境的优雅宜人。中心自成立至今没有出现安全事故。
丰硕的教学与科研成果回馈中心师生
实验教学曾获国家级教学成果二等奖1项,省级教学成果一等奖2项、二等奖3项、三等奖2项。近年来实验教师发表教研教改论文80余篇,主持省级以上教改课题和国家级、省级质量工程项目20余项,主编出版教材或教学指导书5本,参编3本。基础化学实验2008年被评为湖南省级精品课程。实验课教师谢青季教授撰写的教学在化学教育类国际顶级杂志"Journal of Chemical Education"上,得到了国际同行的认可。中心主任何红运教授撰写的《以“质量工程”为契机,深入开展实验教学改革》论文被评为全国高等学校实验室工作研究会第十次学术研讨会优秀论文(全国76篇,发表在《实验室研究与探索》杂志上)。中心主编的基础化学实验新课程体系系列教材获得了国内同行专家的好评―“我认为湖南师范大学《基础化学实验》的项目先进,对学生的培养目标明确,切实可行,特色明显”(湖南大学蔡炳新教授);“该课程基础良好、特色明显、成果突出”(中南大学罗一鸣教授);“将化学基础实验、综合训练实验和研究设计实验作为一个整体建立在一级学科水平上的独立实验课程体系教材还没有,《本科化学实验》教材的编写正好填补了这方面的空白,是一次大胆的尝试”(专家评审意见表);“这套教材集成了他们在学科建设和专业建设上的一系列成果,适应化学发展的潮流,具有如下特点:第一,理工教融合。作者们将过去在人才培养工作中创立的特色贯穿到该教材中,在内容上既包括了化学实验中合成、分离和分析等全部基本要求,又包含化工的一些基础实验,还有面向中学教学的实验项目,有利于复合型人才的培养。第二,继承与创新。该教材在化学一级学科基础上构建了与原四大化学密切联系,并能覆盖相关专业各门化学课程知识领域的化学实验课程新体系,经典方法与现代方法相结合,注重通用性和多样性,有利于学生学会学习和学会创造。第三,科研转化为教学。该教材的一些实验项目源于作者在基础研究、应用研究和技术开发中取得的科研成果,面向生活、面向生产、面向社会,有助于提高学生探索未知的自信心和创造力,促进研究性学习的开展”(姚守拙院士)。多年来,学生在校园网上对教师化学化工实验课堂教学质量的评价均在90分以上,全部为优秀。
近3年中心教师承担863项目1项,国家重点基础研究发展计划973子课题1项,国家自然科学基金重大研究计划1项,国家科技重大专项子课题1项,国家自然科学基金面上项目26项,湖南省杰出青年基金、自然科学基金等20项,其他合作项目31项,获科研经费2 185万元,发表科研论文310篇,被SCI收录222篇,其中影响因子大于3.0的论文65篇。研究成果获省部级以上奖6项,其中省科技进步奖二等奖1项、三等奖1项,湖南省自然科学三等奖1项,中国侨界贡献奖1项,其他2项。申请国家发明专利18项,获授权9项。2012年,湖南师范大学化学论文被引用的ESI排名在全球前1%的1 047所顶尖学术机构中排名第785位,进入国际先进行列。
化学化工学院在校本科生获批国家大学生创新实验项目33项、湖南省大学生创新实验项目16项,申请发明专利5项,发表科学研究论文15篇,在全国和湖南省大学生课外学术科技作品竞赛、全国和湖南省大学生实验技能竞赛、全国高校化学专业师范素质大赛、全国大学生化工设计竞赛和大学生课外化学化工创新作品竞赛中先后有130余人次获奖,特别是在“三井化学杯”全国第五届大学生化工设计竞赛中参赛的F1队,获得了该赛事举办以来全国师范院校唯一的特等奖。面向生物医药产业的制药工程专业自第一届开始,连续6届毕业生就业率均为100%,化学化工学院4个本科专业的毕业生初就业率一直保持在98%以上,连续5年在全校排名第一。
化学化工实验教学中心面向中学师生开放,硕果累累,声名远扬。每年暑假期间都有大批对化学感兴趣的中学生来中心学习,与在校本科生交流,并由在校本科生指导做部分实验。这既让对化学感兴趣的中学生提前了解了大学实验教学的环境与模式,又使我校本科生对如何从事中学化学实验教学提前获得了体验。近年来,除湖南省内大批中学生外,河北、河南、江西、广东、天津、海南等省市部分中学的学生也纷纷来中心学习。经中心培训的湖南中学生在国际奥林匹克化学竞赛中获得了15枚金牌、4枚银牌。
主任简介
关键词: 高中化学实验 特点 案例设计
“化学是一门实用的中心学科,它与数学、物理学等学科共同成为当代自然科学迅猛发展的基础。化学的核心知识已经应用于自然科学的方方面面,与其他学科相辅相成,构成了创造自然、改造自然的强大力量”①。化学学科的发展与人类社会有紧密联系,社会的发展和进步离不开化学这门学科的发展与进步。化学实验作为化学学科的重要组成部分,是研究化学现象、总结化学经验的重要手段,只有通过不断模拟和探索实验才能够使问题得到解决。在高中化学教学中,化学实验教学是整个教学中的重要组成部分,同时是整个教学的重点和难点。作为一名高中化学教师,笔者认为,了解高中化学实验教学的特点是更好地实现化学教学目标的前提和基础,只有根据化学实验教学的特点设计化学实验教学才能更好地实现化学教学目标,使课堂教学的有效性得到提高。本文以高中化学实验教学为研究对象,重点分析高中化学实验教学所具备的特点。
1.高中化学实验教学的特点
1.1高中化学实验的教学内容与学生的实际生活联系密切
《普通高中化学课程标准》指出化学实验内容应当与学生的实际生活紧密联系起来,使学生学习到的化学突破书本和试卷的限制,从理论走向实际,成为有用的化学。作为基础课程,化学实验教学就是能够“通过化学实验与学生生活实际和社会实际的密切联系,一方面使学生感到化学就在自己身边,从而提高学生学习化学的兴趣。另一方面使学生在掌握化学知识的基础上,能够清楚所学的知识能做什么和怎么做,从而对化学的本质和价值有一个正确的认识”②。
1.2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。
1.3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。
1.4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
高中化学实验在设计时要注重突出化学实验的探究性、应用性及密切联系生活等特点,从而使化学实验教学能够最大限度地激发学生的学习兴趣,调动学生的学习积极性和主动性。例如,可以设计“CuSO■和NH■・H■O的配合实验”介绍配合物的性质及其作用。在这个过程中教师可以引导学生查阅相关资料后通过简单的实验仪器比较CuSO■・5H■O固体、CuSO■固体分别与氨水溶液培养产率的高低,比较Cl、H■O与Cu■的配合能力的强弱,测定CuSO■溶液和氨水溶液配合前后温度的变化。在这个过程中,学生可以发现许多物质都能够与CuSO■配合,而且反应过程也是比较明显的,易于学生观察反应现象。教师在实验过程中要不断引导学生对实验现象进行思考和总结,让他们在掌握科学知识和试验技能的同时能够积极调动自己的思维思考问题,探究该实验与日常的生产和生活的关系,从而提高自身的科学素养。
注释:
①白春礼.中国化学的发展与展望[J].大学化学,2000(4).
②吴琦.新课程中的高中化学实验的研究[D].扬州大学硕士学位论文,2004.
参考文献:
[1]白春礼.中国化学的发展与展望[J].大学化学,2000(4).
[2]吴琦.新课程中的高中化学实验的研究[D].扬州大学硕士学位论文,2004.
【关键词】开放式化学实验实验教学创新能力
Abstract:ObjectiveTomotivatethestudents''''interestsandcultivatetheirabilityofthinkingandoperationandinnovation.MethodsThenewpatternofopenexperimentteachingshouldbeconstructedbystudenteccentric.Theexperimentcontent,process,optimaltimeandassessmentofachiemementwereresearched.ResultsIdealeffectwasobtainedthroughthismethod.ConclusionTheabilityandoriginalityofinnovationwereimprovedforstudents.
Keywords:Open;Chemicalexperiments;Experimentteaching;Innovationability
化学是一门以实验为基础的自然科学,实验是化学教学中相当重要的一个环节。实验教学能为学生正确认识物质及其变化规律提供实验事实,可以帮助学生形成化学概念,理解和巩固化学知识,培养学生观察问题、分析问题、解决问题的能力,使其初步掌握一些常用的化学实验技能,并可培养学生实事求是、严肃认真的科学态度和科学方法。实验室是实施素质教育、培养学生实验能力的主阵地之一[1,2]。决不是验收时必须的摆设,实验课更不是教学的点缀。要对化学人才培养模式、教育内容和教学方法等进行改革,首先就要改革传统的验证式实验教学模式。
1开放式实验教学简介
传统的验证式实验教学只重视对课本理论知识的验证,过多地强调实验的结果、结论,而忽视了实验的设计、方法、步骤和过程,不注重培养学生的创新精神和科研作风。首先在实验教学方法上教师过于拘泥形式,通常是准备甚至调试好实验装置和仪器,编写好实验指导书,设计出实验报告框架,让学生按照已有的设计和统一的方法操作,把数据填入统一的表格,并按给出的计算公式处理数据,得出结论。这样做严重束缚了学生的积极性和创造性,对培养学生独立分析和解决问题的能力十分不利。其次在实验教学组织安排上不合理,影响了实验效果。由于受仪器设备数量少、器材药品耗损大等因素的影响,实验通常都是分组进行,不能保证每个人都动手,更谈不上对实验操作能力的培养。此外,由于仪器、设备、教材的更新跟不上社会生产发展和知识更新的步伐,现行教材涉及的一些实验方式呆板、内容陈旧,难以调动学生的积极性,主观能动性难以发挥[2]。
开放式实验教学是改革传统的验证性实验教学的有效途径,其目的在于让学生在掌握有关知识和技能的同时,拓展知识面。获得较高的创新意识和创新能力。将教师由传授型转为指导型、将学生由被动接受验证型转为主动参与探索型,进一步提高分析问题、解决问题的能力,促进教学质量的提高。
2开放式化学实验教学的内涵
开放式化学实验教学是针对传统化学实验教学封闭性的弊端而提出的,它已经成为当前高校实验教学改革的必然选择[3]。它不光指实验室的开放,还指实验教学内容的开放、实验教学方法的开放、实验教学评价的开放等不可缺少的内涵。所以实行开放式实验教学,首先一定要充分深刻理解它的内涵。
2.1实验时间开放
开放式化学实验教学,首先意味着实验时间的开放。实验时间开放又包括两层含义:第一,学生进入实验室的时间开放;第二,学生做实验的时间时数开放,也就是每项实验在时间长短上没有限制,每个学生可以根据自己的实际情况进行实验。
2.2实验内容开放
从实验内容和学科发展的关系分析,开放式化学实验教学的教学内容应具有与时俱进的特点。开放式化学实验教学应及时根据现代科技发展的新知识、新技术和新的实验方法而发展,以先进的实验内容吸引、激发学生的求知欲。其教学内容应具有很强的实践性,与社会生产实践密切联系。教师要经常参与来自社会的实践课题,并使其及时转化为实验内容,从而使学生也参与到实践课题中来。这样既充实了实验内容,又锻炼了学生的实践能力,使课堂理论与实践密切结合。
2.3实验教学评价开放
对学生实验能力的评价,不能只重视实验的结果,更要重视实验的过程,特别是实验过程中学生所表现的独立分析问题、解决问题的能力及创新意识等等。对学生的化学实验考核要全面考核学生的实验能力,包括:学生的动手能力、思维能力、创造能力、设计能力、查阅资料的能力、提出问题的能力等等,在开放实验中有独特见解和创新的应给予较高的评价。这样不仅使我们对学生的评价公开公正,并且使学生的创造性得到极大的发挥。
3改革传统的实验教学模式刻不容缓
化学实验课的目的在于使学生加深对化学理论知识的理解,熟练掌握化学实验操作技能,提高分析问题和解决问题的能力,培养学生的创新思维和创新能力。但是,传统的化学实验教学模式局限于验证一些理论,很少让学生自己去创造、设计,教学模式基本上是“填鸭式”的。学生只需要按照实验步骤一步步做,实验往往比较顺利,不会遇到很大的困难。这样的实验中,学生处于被动的地位,对一些实验原理、方法往往掌握得不够透彻,抑制了其创造性的发挥和个性的发展。因此,改变传统的实验教学模式刻不容缓,势在必行。
4开放式综合设计性实验的实践和改革尝试
为了激发学生学习的积极性和开创精神,培养他们理论联系实际和独立分析问题解决问题的能力,在学生掌握了无机化学、分析化学及有机化学的基本理论知识和技能后,教师结合学生所学专业进行选题。例如:超声波提取植物中草药总黄酮及鉴别研究、超声波提取植物中草药总黄酮及清除羟自由基作用研究、紫茉莉红色素提取及其稳定性研究、药物有机合成、化工中间体有机合成等,笔者对部分导师组和非导师组学生(因为报考导师组学生过多,而招生名额很有限,没有被录取的部分学生也强烈要求来做实验)进行了开放式综合设计性实验的改革尝试,主要分四个阶段。
4.1第一阶段:布置设计实验的题目由教师将多个难易不同的实验题目列出发给学生,每位学生可以任选一个自己感兴趣的题目,并且将实验室所具备的条件(如药品、仪器、设备等)告知学生。学生根据现有实验条件设计分析方案,如有特殊要求也可提前向教师提出申请。实验室尽可能为学生提供条件。但为了安全起见,有毒药品一律不予提供。
4.2第二阶段:设计实验方案学生拿到题目后,可以针对选定的实验题目,查阅有关的文献资料,运用所学过的理论知识和基础实验知识,写出初步的设计方案,包括①实验原理;②所需药品以及所需溶液的配制方法;③所需要的仪器、设备;④具体的实验步骤;⑤实验数据的处理方法;⑥参考文献。设计方案完成后,交给指导教师审阅。教师认为设计方案合理可行且实验条件具备后,学生即可进入实验室实施设计方案。
4.3第三阶段:开放实验室,实施实验方案实验室在双休日和节假日实行全天开放,学生在设计好分析方案后,在开放时段内随时可以进入实验室,完成设计实验的内容。教师只是适时地给予启发性的提示,以充分发挥学生的主观能动性。学生在实验过程中,独立思考解决问题,不断改进和完善实验方案,从而以最简单、最经济的方法得到最准确的实验结果。
4.4第四阶段:写出研究论文或实验报告学生完成设计实验后,整理原始数据,分析实验结果,写出研究论文或系统性实验报告,系统性实验报告包括实验目的、实验原理、实验所需试剂和仪器、具体实验步骤、数据的处理、结果讨论及误差分析。从理论上分析实验过程中所出现的现象,并对开放式综合设计性实验做出总结。
5开放式综合设计化学实验实践的思考
5.1开放式综合设计性化学实验要充分发挥教师的主导作用开放式综合设计性化学实验的选题非常关键,要求教师了解化学在各个学科中的应用及其发展动态,给出既有基本操作,又具有设计性、研究性,符合实验教学规律的题目。由于题目多样化、综合化,在实验过程中学生会提出各种各样的问题,教师要应付自如,必须具有扎实的理论基础和较高的动手能力,对每个实验都要了如指掌,并不断地提高业务水平。因此,开放式化学实验教学对教师的要求更高了。
5.2开放式综合设计性化学实验存在的问题通过开放式化学实验教学的实践,笔者探索出了一条实验教学的新途径,提高了学生的全面素质,充分发挥了实验教学的特殊功能,使实验教学与国际上通行的教学方法接轨。笔者的教改,使学生成为最大的受益者。同时,该项实践也引起了我们深深的思考:由于高校中普遍重视科研和课堂理论教学,教师对实验教学投入的精力很少,这很可能导致实验教学水平下降。由于开放式综合设计性实验所需的药品及仪器很多,对实验室管理体制如何适应新的实验教学模式也提出了新的要求[4]。开放式综合设计性化学实验题目较多并且全天开放,教师及教辅人员工作量如何计算,这些都是有待于我们着力解决的问题。要营造开放实验教学的大环境,只有全面实施学分制,学生才能有真正自主地进实验室做实验的时间保证。
6结束语
化学实验实行开放式实验在部分导师组和非导师组学生中试点实施,已取得较好的成绩,学生公开发表了许多论文,部分论文还荣获广西高校化学化工类论文及设计竞赛二、三等奖及鼓励奖;学生组队代表学院参加实验技能竞赛荣获广西高校化学实验技能竞赛奖。通过化学实验教学方法的改革,编写新教材,开放实验室,安排设计性、综合性及研究性实验,给学生提供了更多的实践条件,扩大了学生的视野,拓宽了学生的知识面。学生变“要我做”为“我要做”实验,大大激发了对实验课的学习积极性,激励了研究化学的热情。开放式化学实验教学虽然已取得了一些成果,但受到硬件的制约,对师资要求提高了。开放式化学实验教学值得借鉴和推广。最近,我院已经出台有关开放实验室的系列文件和制度,学生可以申请进入开放实验室自主进行科学研究,这将进一步极大地推进我院开放式化学实验教学的改革。
【参考文献】
[1]黄锁义,陆海峰,潘祖光,等.民族医学院校化学实验教学改革探索[J].实验室研究与探索,2004,23(12):65.
[2]路丽华,李晓晔,尉琳琳,等.化学实验进行开放式教学的研究[J].山西医科大学学报(基础医学教育版),2004,6(3):288.
目的激发学生学习化学实验的兴趣,培养学生的思维品质、动手能力和创新能力。方法构建以学生为中心的开放式实验教学新模式,开放实验内容、实验过程、实验时间段及成绩评定方式。结果取得了较理想的学习效果。结论学生获得较高的创新意识和创新能力。
【关键词】 开放式 化学实验 实验教学 创新能力
Abstract:ObjectiveTo motivate the students' interests and cultivate their ability of thinking and operation and innovation.MethodsThe new pattern of open experiment teaching should be constructed by student eccentric. The experiment content, process, optimal time and assessment of achiemement were researched. ResultsIdeal effect was obtained through this method. ConclusionThe ability and originality of innovation were improved for students.
Key words:Open; Chemical experiments; Experiment teaching; Innovation ability
化学是一门以实验为基础的自然科学,实验是化学教学中相当重要的一个环节。实验教学能为学生正确认识物质及其变化规律提供实验事实,可以帮助学生形成化学概念,理解和巩固化学知识,培养学生观察问题、分析问题、解决问题的能力,使其初步掌握一些常用的化学实验技能,并可培养学生实事求是、严肃认真的科学态度和科学方法。实验室是实施素质教育、培养学生实验能力的主阵地之一[1,2]。决不是验收时必须的摆设,实验课更不是教学的点缀。要对化学人才培养模式、教育内容和教学方法等进行改革,首先就要改革传统的验证式实验教学模式。
1 开放式实验教学简介
传统的验证式实验教学只重视对课本理论知识的验证,过多地强调实验的结果、结论,而忽视了实验的设计、方法、步骤和过程,不注重培养学生的创新精神和科研作风。首先在实验教学方法上教师过于拘泥形式,通常是准备甚至调试好实验装置和仪器,编写好实验指导书,设计出实验报告框架,让学生按照已有的设计和统一的方法操作,把数据填入统一的表格,并按给出的计算公式处理数据,得出结论。这样做严重束缚了学生的积极性和创造性,对培养学生独立分析和解决问题的能力十分不利。其次在实验教学组织安排上不合理,影响了实验效果。由于受仪器设备数量少、器材药品耗损大等因素的影响,实验通常都是分组进行,不能保证每个人都动手,更谈不上对实验操作能力的培养。此外,由于仪器、设备、教材的更新跟不上社会生产发展和知识更新的步伐,现行教材涉及的一些实验方式呆板、内容陈旧,难以调动学生的积极性,主观能动性难以发挥[2]。
开放式实验教学是改革传统的验证性实验教学的有效途径,其目的在于让学生在掌握有关知识和技能的同时,拓展知识面。获得较高的创新意识和创新能力。将教师由传授型转为指导型、将学生由被动接受验证型转为主动参与探索型,进一步提高分析问题、解决问题的能力,促进教学质量的提高。
2 开放式化学实验教学的内涵
开放式化学实验教学是针对传统化学实验教学封闭性的弊端而提出的,它已经成为当前高校实验教学改革的必然选择[3]。它不光指实验室的开放,还指实验教学内容的开放、实验教学方法的开放、实验教学评价的开放等不可缺少的内涵。所以实行开放式实验教学,首先一定要充分深刻理解它的内涵。
2.1 实验时间开放
开放式化学实验教学,首先意味着实验时间的开放。实验时间开放又包括两层含义:第一,学生进入实验室的时间开放;第二,学生做实验的时间时数开放,也就是每项实验在时间长短上没有限制,每个学生可以根据自己的实际情况进行实验。
2.2 实验内容开放
从实验内容和学科发展的关系分析,开放式化学实验教学的教学内容应具有与时俱进的特点。开放式化学实验教学应及时根据现代科技发展的新知识、新技术和新的实验方法而发展,以先进的实验内容吸引、激发学生的求知欲。其教学内容应具有很强的实践性,与社会生产实践密切联系。教师要经常参与来自社会的实践课题,并使其及时转化为实验内容,从而使学生也参与到实践课题中来。这样既充实了实验内容,又锻炼了学生的实践能力,使课堂理论与实践密切结合。
2.3 实验教学评价开放
对学生实验能力的评价,不能只重视实验的结果,更要重视实验的过程,特别是实验过程中学生所表现的独立分析问题、解决问题的能力及创新意识等等。对学生的化学实验考核要全面考核学生的实验能力,包括:学生的动手能力、思维能力、创造能力、设计能力、查阅资料的能力、提出问题的能力等等,在开放实验中有独特见解和创新的应给予较高的评价。这样不仅使我们对学生的评价公开公正,并且使学生的创造性得到极大的发挥。
3 改革传统的实验教学模式刻不容缓
化学实验课的目的在于使学生加深对化学理论知识的理解,熟练掌握化学实验操作技能,提高分析问题和解决问题的能力,培养学生的创新思维和创新能力。但是,传统的化学实验教学模式局限于验证一些理论,很少让学生自己去创造、设计,教学模式基本上是“填鸭式”的。学生只需要按照实验步骤一步步做,实验往往比较顺利,不会遇到很大的困难。这样的实验中,学生处于被动的地位,对一些实验原理、方法往往掌握得不够透彻,抑制了其创造性的发挥和个性的发展。因此,改变传统的实验教学模式刻不容缓,势在必行。
4 开放式综合设计性实验的实践和改革尝试
为了激发学生学习的积极性和开创精神,培养他们理论联系实际和独立分析问题解决问题的能力,在学生掌握了无机化学、分析化学及有机化学的基本理论知识和技能后,教师结合学生所学专业进行选题。例如:超声波提取植物中草药总黄酮及鉴别研究、超声波提取植物中草药总黄酮及清除羟自由基作用研究、紫茉莉红色素提取及其稳定性研究、药物有机合成、化工中间体有机合成等,笔者对部分导师组和非导师组学生(因为报考导师组学生过多,而招生名额很有限,没有被录取的部分学生也强烈要求来做实验)进行了开放式综合设计性实验的改革尝试,主要分四个阶段。
4.1 第一阶段 :布置设计实验的题目 由教师将多个难易不同的实验题目列出发给学生,每位学生可以任选一个自己感兴趣的题目,并且将实验室所具备的条件 (如药品、仪器、设备等)告知学生。学生根据现有实验条件设计分析方案,如有特殊要求也可提前向教师提出申请。实验室尽可能为学生提供条件。但为了安全起见,有毒药品一律不予提供。
4.2 第二阶段 :设计实验方案 学生拿到题目后,可以针对选定的实验题目,查阅有关的文献资料,运用所学过的理论知识和基础实验知识,写出初步的设计方案,包括①实验原理;②所需药品以及所需溶液的配制方法;③所需要的仪器、设备;④具体的实验步骤;⑤实验数据的处理方法;⑥参考文献。设计方案完成后,交给指导教师审阅。教师认为设计方案合理可行且实验条件具备后,学生即可进入实验室实施设计方案。
4.3 第三阶段:开放实验室,实施实验方案 实验室在双休日和节假日实行全天开放,学生在设计好分析方案后,在开放时段内随时可以进入实验室,完成设计实验的内容。教师只是适时地给予启发性的提示,以充分发挥学生的主观能动性。学生在实验过程中,独立思考解决问题,不断改进和完善实验方案,从而以最简单、最经济的方法得到最准确的实验结果。
4.4 第四阶段:写出研究论文或实验报告学生完成设计实验后,整理原始数据,分析实验结果,写出研究论文或系统性实验报告,系统性实验报告包括实验目的、实验原理、实验所需试剂和仪器、具体实验步骤、数据的处理、结果讨论及误差分析。从理论上分析实验过程中所出现的现象,并对开放式综合设计性实验做出总结。
5 开放式综合设计化学实验实践的思考
5.1 开放式综合设计性化学实验要充分发挥教师的主导作用 开放式综合设计性化学实验的选题非常关键,要求教师了解化学在各个学科中的应用及其发展动态,给出既有基本操作,又具有设计性、研究性,符合实验教学规律的题目。由于题目多样化、综合化,在实验过程中学生会提出各种各样的问题,教师要应付自如,必须具有扎实的理论基础和较高的动手能力,对每个实验都要了如指掌,并不断地提高业务水平。因此,开放式化学实验教学对教师的要求更高了。
5.2 开放式综合设计性化学实验存在的问题 通过开放式化学实验教学的实践,笔者探索出了一条实验教学的新途径,提高了学生的全面素质,充分发挥了实验教学的特殊功能,使实验教学与国际上通行的教学方法接轨。笔者的教改,使学生成为最大的受益者。同时,该项实践也引起了我们深深的思考:由于高校中普遍重视科研和课堂理论教学,教师对实验教学投入的精力很少,这很可能导致实验教学水平下降。由于开放式综合设计性实验所需的药品及仪器很多,对实验室管理体制如何适应新的实验教学模式也提出了新的要求[4]。开放式综合设计性化学实验题目较多并且全天开放,教师及教辅人员工作量如何计算,这些都是有待于我们着力解决的问题。要营造开放实验教学的大环境,只有全面实施学分制,学生才能有真正自主地进实验室做实验的时间保证。
6 结束语
化学实验实行开放式实验在部分导师组和非导师组学生中试点实施,已取得较好的成绩,学生公开发表了许多论文,部分论文还荣获广西高校化学化工类论文及设计竞赛二、三等奖及鼓励奖;学生组队代表学院参加实验技能竞赛荣获广西高校化学实验技能竞赛奖。通过化学实验教学方法的改革,编写新教材,开放实验室,安排设计性、综合性及研究性实验,给学生提供了更多的实践条件,扩大了学生的视野,拓宽了学生的知识面。学生变“要我做”为“我要做”实验,大大激发了对实验课的学习积极性,激励了研究化学的热情。开放式化学实验教学虽然已取得了一些成果,但受到硬件的制约,对师资要求提高了。开放式化学实验教学值得借鉴和推广。最近,我院已经出台有关开放实验室的系列文件和制度,学生可以申请进入开放实验室自主进行科学研究,这将进一步极大地推进我院开放式化学实验教学的改革。
参考文献
[1]黄锁义,陆海峰,潘祖光,等.民族医学院校化学实验教学改革探索[J].实验室研究与探索,2004,23(12):65.
[2]路丽华,李晓晔,尉琳琳,等.化学实验进行开放式教学的研究[J].山西医科大学学报(基础医学教育版),2004,6(3):288.
论文摘要:化学新课程标准确立了化学实验教学改革是以提高学生的科学素养为重点,重视科学、技术与社会的相互联系,倡导以科学探究为主的多样化学习方式,强化评价的诊断、激励与发展功能。本文尝试研究如何采用各种教学方法提升学生的实验操作,探究设计的能力,培养学生的科学思维,强化学生创新能力。
化学实验是化学教学的一个重要组成部分,它既是化学教学的重要基础,又是化学教学的重要内容、方法和手段。在化学教学时间中,化学实验不仅没有体现出其应发挥的作用,而且存在许多不符合新课程标准的问题。
一、实验教学改革在化学教学改革中的地位
化学新课程标准确立了化学实验教学改革以提高学生的科学素养为重点以,重视科学、技术与社会的相互联系,倡导以科学探究为主的多样化学习方式,强化评价的诊断、激励与发展功能。所以无论是新授课教学还是复习课教学,无论是概念原理的教学还是元素化合物知识的教学,都应当以化学实验为基础和重点。
二、新课标对化学实验教学的要求
(一)化学实验在学习和研究化学中的作用。
化学实验是学生获取知识、进行知识创新的重要手段,许多化学原理和规律都是通过实验发现和验证的。同时,化学实验也是培养学生学习化学的兴趣、建立学生学习化学的科学态度,训练学生学习化学的科学方法,启迪学生的科学思维的重要途径。此外,化学实验教学也是实施素质教育的重要手段之一,化学实验教学的成功实施有助于学生素质的全面提高。
(二)注重学生实验实际操作能力的培养,促进知识和技能的融合。
实验技能是指学生采用已有的陈述性知识和程序性知识,通过实验实际操作解决未知的化学问题。它包括实验的设计原理、观察、分析、总结归纳等技能,还包括实验的实际操作,所以化学实验并不是把课本上的实验简单重现的过程,而是通过自己已有的经验为基础结合外界的实验操作来构建新的理解。实验过程中遇到问题时,学生只有将掌握的知识、生活经验融会贯通,并综合运用化学知识和实验技能来设计实验方案并实施,才能更好的解决问题,提高自己的学习能力、学习激情和学习效率。
(三)加强设计性或探索性实验,提高学生创新能力。
设计性或探索性实验不仅要求学生掌握一定的化学基础知识和实验基本技能,还要求学生有创新的思维和意识,同时要求学生敢于实践。设计性和探索性实验需要学生亲自动手,近距离的观察和思考,从失败中吸取教训,从实验中获取宝贵经验,勇于面对困难,最终战胜困难。设计性和探索性实验能促进学生自主构建新知识,从而学会学习,使学生终生受益。
(四)树立绿色化学思想,形成环境保护的意识。
多数化学实验会消耗大量的药品,产生各种有毒有害的气体、液体或固体,对外界环境产生污染,处理不当会损害学生的健康。在不影响实验探究过程、观察效果的前提下改进实验操作方式,设计成微型实验,减少实验过程中产生的各种有害物质,这不仅有利于学生对化学知识的构建,更能使学生从实验中养成“从我做起,保护环境,造福人类”的高尚品德。
(五)强化实验安全意识,顺利地完成化学实验。
在化学实验中,因为要经常接触各种化学试剂,而不少化学试剂是危险性化学药品,所以在进行化学实验前,一定要对学生进行安全教育,并提供一些相应的应急措施的知识和设施。在实验过程中,指导学生规范操作,避免各种事故的发生,这既是化学实验教学应重视的问题,也是对学生安全负责。只有这样,才能确保学生顺利完成实验。
三、新课程理念指导下的实验教学改革
(一)将演示实验变为教师引导学生实验。
学生亲自参与实验比直接由教师简单的演示给他们观察到的现象更清晰直观,留下的印象更深刻,更能引发学生的思考,激发学生的探究热情,同时避免了教师机械的讲实验,学生死记实验,纸上考实验,使学生完全处于被动的“学习”状态。教师引导学生实验,使学生由被动的旁观者变为主动的实践者,保障了学生学习的主动性和自主性,学习兴趣大大提高,学生的实验技能,观察现象、分析及解决问题的能力得到充分训练和提升。一般地说,对于那些操作比较简单、耗时短、安全可靠且无污染的演示实验,只要让学生参与实验,都能达到预期的效果。 转贴于
例如“离子的检验”等许多在试管中进行的实验,在课堂上教师引导学生实验,学生会在实验过程中认真观察,实验结束后认真思考,同学之间也会积极讨论与交流。教师只需要在最后做简要小结,就能实现教学目标。通过这样社会化的交往,促成个体发展,真正实现“以生为本”教学思想。
(二)变课本上的实验为个性化、开放性实验,增加实验的设计性。
过去学生进行分组实验,一般是验证或巩固之前学过的相关化学知识。为了提高学生的实验探究能力,我们可以采用在学生分组实验前,先要求学生根据已有的知识精心构思个性化的实验方案,然后进行小组讨论,推选最佳方案,再全班交流,后由教师补充归纳得出最优方案(可能有几种)。
教师准备相关的药品和仪器,开放实验室让学生进行独立实验,教师巡回指导。学生做完实验后,如实记录实验现象、统计分析数据,得出结论,写出实验心得。这样虽然要多花费时间和精力,但增强了实验的开放性,实验更具有个性化的特点,促进学生探究兴趣的发展,对培养学生的创新意识、创新能力很有帮助。
总之,化学实验教学改革对学生化学素养的养成至关重要,不能过多沿用课本上标准化的装置和操作,只模仿不创新。我们应以现阶段的教育教学改革为契机,采用各种教学方法提升学生的实验操作,探究设计的能力,培养学生的科学思维,强化学生在学习中的创新能力。
参考文献
[1]王秋生.以新课程理念指导中学化学实验教学[J].教学仪器与实验,2005,21(3):3-4.
[2]梁吉香.谈谈中学化学实验教学中的安全教育[J].教育科研,2008(22):81.
[3]马学梅.新课标理念下中学化学实验教学功能的探索[J].中小学实验与装备,2006 (6):30-31.
论文摘 要:化学实验是化学教学的一个重要组成部分,它既是化学教学的重要基础,又是化学教学的重要内容、方法和手段。本文就如何改革化学实验教学进行了探索和研究。
化学新课程标准确立了化学实验教学改革以提高学生的科学素养为重点,重视科学、技术与社会的相互联系,倡导以科学探究为主的多样化学习方式,强化评价的诊断、激励与发展功能。所以无论是新授课教学还是复习课教学,无论是概念原理的教学还是元素化合物知识的教学,都应当以化学实验为基础和重点。
一、化学实验在化学教学中的作用和意义
1.化学实验是学生获取知识、进行知识创新的重要手段。
许多化学原理和规律都是通过实验发现和验证的。同时,化学实验也是培养学生学习化学的兴趣、建立学生学习化学的科学态度、训练学生学习化学的科学方法,是启迪学生的科学思维的重要途径。此外,化学实验教学也是实施素质教育的重要手段之一。
2.在化学实验中能够培养学生化学学习的能力。
实验技能是指学生采用已有的陈述性知识和程序性知识,通过实验实际操作解决未知的化学问题。它包括实验的设计原理、观察、分析、总结归纳等技能,还包括实验的实际操作,所以化学实验并不是把课本上的实验简单重现的过程,而是通过自己已有的经验为基础,结合外界的实验操作来构建新的理解。实验过程中遇到问题时,学生只有将掌握的知识、生活经验融会贯通,并综合运用化学知识和实验技能来设计实验方案并实施,才能很好的解决问题,提高自己的学习能力、学习激情和学习效率。
二、在化学实验教学中要注意的事项
1.加强设计性或探索性实验,提高学生创新能力。
设计性或探索性实验不仅要求学生掌握一定的化学基础知识和实验基本技能,还要求学生有创新的思维和意识,同时要求学生敢于实践。设计性和探索性实验需要学生亲自动手,近距离的观察和思考,从失败中吸取教训,从实验中获取宝贵经验,勇于面对困难,最终战胜困难。设计性和探索性实验能促进学生自主构建新知识,从而学会学习,使学生终生受益。
2.树立绿色化学思想,形成环境保护的意识。
多数化学实验会消耗大量的药品,产生各种有毒有害的气体、液体或固体,对外界环境产生污染,处理不当会损害学生的健康。在不影响实验探究过程、观察效果的前提下改进实验操作方式,设计成微型实验,减少实验过程中产生的各种有害物质,这不仅有利于学生对化学知识的构建,更能使学生从实验中养成“从我做起,保护环境,造福人类”的高尚品德。
3.强化实验安全意识,顺利地完成化学实验。
在化学实验中,因为要经常接触各种化学试剂,而不少化学试剂是危险的化学药品,所以在进行化学实验前,一定要对学生进行安全教育,并提供—些相应的应急措施的知识和设施。在实验过程中,指导学生规范操作,避免各种事故的发生,这既是化学实验教学应重视的问题,也是对学生安全负责。只有这样,才能确保学生顺利完成实验。
三、新课程理念指导下的实验教学改革措施
1.将演示实验变为教师引导学生实验。
学生亲自参与实验比直接由教师简单的演示给他们观察更清晰直观,留下的印象更深刻,更能引发学生的思考,激发学生的探究热情,同时避免了教师机械的讲实验,学生死记实验,纸上考实验,使学生完全处于被动的“学习”状态。教师引导学生实验,使学生由被动的旁观者变为主动的实践者,保障了学生学习的主动性和自主性,学习兴趣大大提高,学生的实验技能,观察现象、分析及解决问题的能力得到充分训练和提升。一般地说,对于那些操作比较简单、耗时短、安全可靠且无污染的演示实验,只要让学生参与实验,都能达到预期的效果。
例如“离子的检验”等许多在试管中进行的实验,在课堂上教师引导学生实验,学生会在实验过程中认真观察,实验结束后认真思考,同学之间也会积极讨论与交流。教师只需要在最后做简要小结,就能实现教学目标。通过这样社会化的交往,促成个体发展,真正实现“以生为本”教学思想。
2.变课本上的实验为个性化、开放性实验,增加实验的设计性。
过去学生进行分组实验,一般是验证或巩固之前学过的相关化学知识。为了提高学生的实验探究能力,我们可以采用在学生分组实验前,先要求学生根据已有的知识精心构思个性化的实验方案,然后进行小组讨论,推选最佳方案,再全班交流,后由教师补充归纳得出最优方案。
教师准备相关的药品和仪器,开放实验室让学生进行独立实验,教师巡回指导。学生做完实验后,如实记录实验现象,统计分析数据,得出结论,写出实验心得。这样虽然要多花费时间和精力,但增强了实验的开放性,实验更具有个性化的特点,促进学生探究兴趣的发展,对培养学生的创新意识、创新能力很有帮助。
总之,化学实验教学改革对学生化学素养的养成至关重要,不能过多沿用课本上标准化的装置和操作,只模仿不创新。我们应以现阶段的教育教学改革为契机,采用各种教学方法提升学生的实验操作,探究设计的能力,培养学生的科学思维,强化学生在学习中的创新能力。
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