时间：2022-06-10 03:19:28
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医学生物化学是从分子水平研究生命的化学组成和变化的一门科学,是各专业医学生必修的重要基础学科,其理论和技术已渗透到医学的各个领域。作为一门实践性很强的学科,实验教学是其不可分割的一部分,是培养学生的实践能力、创新能力和综合素质的重要手段。但是,由于传统教学模式下的“重理论,轻实践”使得实践教学在传统教育中是一个薄弱环节,随着教育观念的改变,人们已经意识到传统的医学生化实验教学存在诸多弊端,如教学内容简单、陈旧,实验技术人员年龄层次、知识结构老化等。为了培养新一代创新型医学人才,强化实验教学是一条重要的途径,因此,各医学院校都在不断地探索医学生化实验的改革。本文将结合我院的生化实验教学改革,从教学内容、教学手段和教学人员等几个方面对生化实验教学改革进行初步探讨。
1及时更新和完善实验教学内容
传统的实验教学内容单调,多为验证性实验,综合性和设计性实验内容较少,学生的观察能力、思维能力、操作能力得不到充分的锻炼;还有些实验项目过于陈旧,早已经被其他更优越的方法取代,使得实验教学与时代和科技的发展完全脱节,极大地限制了应用型人才的培养。因此我们应根据实验技术的不断发展,及时修订实验教学大纲,删减验证性实验,增加设计性和综合性实验,适当引入分子生物学实验。提高学生对知识的综合运用能力,鼓励学生创新思维,设计实验,并亲自动手验证结果,从而有利于学生创新能力的培养和实践能力的提高。如我院在生化实验教学改革中,减去了一些简单的验证性实验如酵母RNA提取鉴定、琥珀酸脱氢酶的竞争性抑制作用等,而增加了综合性设计性较强的分子生物学实验,如:细菌蛋白的SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳,γ-球蛋白的分离纯化与鉴定,质粒的提取、酶切与鉴定等;在时间安排上,首先安排的是一些基础性实验,以便培养学生的基本实验技能,使他们能掌握常见仪器的使用,熟悉生化实验的基本技术(如离心、电泳、分光光度法等),然后再进行综合性实验,进一步强化实验操作技术,更重要的是锻炼他们的独立思考、综合分析问题的能力,为培养应用型和创新型医学人才打下基础。在实验教学过程中,还应根据出现的问题不断改进实验内容和完善实验方法。如:转氨酶的活性与临床的一些诊断密切相关,因此“改良穆氏法测血清中谷丙转氨酶的活性”是医学生化实验室常做的实验,出于安全考虑,只能使用健康人血清,而我们知道,转氨酶在脏器中活性较高,正常人血清中活性较低,再加上学生在操作过程中还可能有误差,结果导致有些同学在比色时,测定管和空白管几乎无差异,从而得不到实验结果,同学会感觉很沮丧,甚至进而对生化实验失去信心和兴趣。我们在改进教学内容时,同时以动物(如家兔)肝脏为样品作一个对照,不仅能解决实验不出结果的问题,还能帮助学生掌握“转氨酶主要存在于组织中,正常人血清中酶活性很低”这个知识点,从而进一步理解测血清中转氨酶活性的临床意义。我们还将科研实验中已基本不用的圆盘电泳改为更为常用的垂直板电泳,在开始两年的电泳中,用血清作为样品,由于血清中清蛋白含量过高,影响了电泳的分辨率,后来改进为用细菌蛋白,分辨率则大大增强。
2充分利用现代化信息技术
近年来随着多媒体技术和计算机网络技术的不断发展,以网络技术为支撑的虚拟现实技术及虚拟实验室迅速发展。虚拟实验室是计算机技术与机械技术相结合的产物,它通过电脑及相关计算软件构建一个虚拟实验环境,实现传统实验室的功能,在各种虚拟的实验环境中,实验者可以像在真实的环境中一样完成各种各样预定的实验项目,所取得的实验效果等价于甚至优于在传统实验环境中所取得的效果。生物化学特别是分子生物学方面的新技术、新方法的发展日新月异,有些内容如基因工程及其他一些常用分子生物学技术如PCR反应等都是理论课上必讲的,但是由于这些实验花费较大、耗时较长等原因,难以在学生中开展,造成理论与实践严重脱节,因此生物实验教学的改革应大力提倡建立分子生物学虚拟实验室,作为传统教学的补充。虚拟实验室可降低实验成本,打破时空限制,保证实验的开出率和成功率,提高教学效果和教学质量;同时虚拟现实技术的高度沉浸性、交互性、想象性的特征,有利于激发学生的学习热情,培养学习兴趣和科学素质。虚拟分子生物学实验在我院也在初步运行。除了对难以开设的实验通过虚拟实验教学外,对于一些已开设的如质粒提取等实验,我们还先让学生进行虚拟实验,熟悉实验过程,了解可能出现的问题等,然后再进行实际操作。虚拟实验增加了实验的成功率,激发了学生的学习兴趣,取得了良好的教学效果。此外,我们还可以充分利用网络,从网上下载一些相关视频,或者教师自己操作制成视频,做成多媒体,当做演示实验给学生看,可增强他们的感性认识,并帮助他们及时捕捉和了解生物化学和分子生物学领域的各种新技术、手段、方法。
3提高实验技术人员的素质
各医学院校生化实验室均配有实验技术人员为实验课准备试剂、器材等。实验员是实验教学中不可缺少的重要力量,实验工作人员不但要有扎实的医学基础理论知识和操作技能,还要有更全面的实验素养来解决教学中疑难问题。但很多实验员存在年龄大、学历层次低、学科知识老化的问题。而随着时代的发展,实验课程也在不断改革,如近年来许多医学院校生化实验都增加了分子生物学方面的实验,年龄较大的实验员对经典的生化实验准备得心应手,但面对新的技术和方法则可能会有力不从心的感觉,这就要求实验技术人员不断学习新知识,拓宽知识结构,了解和掌握更多、更新的方法和手段。另外,高校的实验技术人员待遇也普遍偏低,技术人员缺乏工作和学习积极性。因此,高校应转变传统观念,建立各种激励机制,提高实验技术人员的地位和待遇,激发他们的积极性和创造性;有计划地安排实验人员进行进修、培训和继续教育;引进高学历的中青年实验人员,创建一支年龄和学历结构合理的高素质的实验人员队伍,为实验教学提供强有力的保障。
4教师应参与实验准备和实验室管理
长期以来,教师和实验人员的分工是泾渭分明的,实验人员负责实验准备,而教师只是到时间来上课就行了。这样,在实验过程中出现问题,也往往难以找到问题出在哪里。教师参与到实验准备和实验室管理中,对整个实验过程所需要的试剂、配制的方法,教学仪器的安装、维护等都一清二楚,可以预防或及时发现并解决一些可能出现的问题,在实验课堂上也能够更加游刃有余地进行教学和指导 ,保证实验课顺利进行。教师参与实验准备和管理,可加强教师和实验技术人员之间的横向技术交流与协作,促进实验技术人员整体素质的提高,也有利于教师更加系统、完整地学习和教授本学科的知识,从而提高自身理论水平和与实践相结合的综合能力,促进理论教学和实验教学。随着医学教育改革的不断深化,通过实验教学培养大学生的实践能力和创新能力越来越受到重视。因此,我们要推进实验教学改革,不断提高实验教学水平与质量,调动学生的主动性、积极性和创造性,使学生在本科阶段得到创新性科学研究的锻炼,培养科研的能力和创新的兴趣。
1改革实验教学内容
从培养学生能力的角度出发,改革教学内容,优化实验教学,增加基本操作实验,压缩性质验证实验,开设综合性实验、设计性实验等内容,不断提高教学质量和教学效果。基本操作实验是培养学生动手能力的基础,是进行综合性实验和设计性实验的基础,必须保证合理的课时比例,即可安排集中训练,也可穿插在有机合成实验中进行,如洗涤、蒸馏、萃取、重结晶、常用仪器操作方法、常见有机反应装置安装和使用等等,教师要强化各种基本操作的要点和使用范围,要求学生熟练掌握,必要时可进行考核,实现人人达标。性质验证实验要适当减少,对必要的验证性实验,要尽量与专业性质联系起来,与实际应用结合起来,不断改进,以提高实验的应用性和趣味性,更好的发挥实验教学的作用。如工业分析与检验专业学生做“糖类物质的性质实验”,可把这个实验改成不同糖类物质未知样品的鉴别实验,教师提供未知糖类样品,学生通过实验加以区分鉴别,既验证和巩固了基础理论知识,又从实验结果中获得了成就感,学生对实验越感兴趣,收获就越大。在经过基本操作实验和基本有机合成实验的训练后,可开设综合性实验,就是把物质的制备、分离、提纯、化学性质鉴定、组成确定、有关物理常数的测定等内容结合在一起的实验。这种实验内容多、操作繁琐、所需时间长,要求学生要全面掌握实验过程,合理安排实验时间和各个操作的衔接,对学生的基本操作技能的综合运用能力和动手能力是很好的锻炼。如“乙酰苯胺的制备”实验,通过苯胺和冰醋酸的加热回流反应制备乙酰苯胺,减压过滤后得到粗品,再经重结晶制得纯品,烘干,测定纯品的熔点,计算产品的纯度。通过完成这一综合性实验,学生练习了合成、减压过滤、重结晶、测熔点等基本操作,掌握了苯胺乙酰化反应的原理和乙酰苯胺的制备方法。学生观察、分析、联想思维和归纳总结的能力都得到提高,独立工作能力和分析问题、解决问题的能力也可以上了一个新的台阶[3]。在扎实的理论学习和严格的基本操作训练后,可以有目的、有计划的安排设计性实验,培养学生运用理论知识解决实际问题的能力。教师根据教材或者科研课题的部分内容,选取实验题目,提出具体要求,让学生去查阅相关文献和资料,确定实验方案。实验中仪器、设备的选用及组装,药品选用及配制,实验步骤的组织实施,实验结果的整理、分析、计算,实验报告的完成等一系列的内容,都由学生独立来完成。教师则要对实验方案、实验过程进行监督、把关和指导,以保证实验顺利完成,这是一个比较系统的训练和培养过程。如合成苯甲酸的实验中,就可设计两条合成路线,或选用甲苯为原料,采用高锰酸钾氧化法;或选用苯为原料,采用格氏试剂法,选择哪条合成路线更合理,更简便易行,以及如何进行实验操作,需要在教师的指导下,学生自行完成,实验中得到的经验与教训反过来也可以让学生进行思考。这种实验费事、费力,但是实验效果较好,强化了综合能力的培养,提高学生分析问题和解决问题的能力。
2改革实验教学方法
改革实验教学方式,确立学生在实验教学中的主体地位,充分发挥学生的主观能动性,培养学生的综合能力[4]。改革实验讲授方式,要求学生实验前做好预习工作,查阅资料,撰写预习报告,对实验目的、原理、过程都要做到心中有数。上实验课时,教师或采用问题教学法,就相关实验内容向学生提问,检查学生的预习情况,或采用讨论法,与学生共同讨论实验的原理、实验的关键点和注意事项,加深学生对实验的理解,调动学生学习的积极性。实验过程中,教师要督促学生严格操作规范,注重对实验现象的观察和分析,记录好数据,遇到问题,及时与教师交流讨论,在教师的启发下,立足于独立思考来解决问题,逐步提高学生自主完成实验的能力,逐步培养学生的科学素质和科研能力。将多媒体教学引入实验教学中,配合教师的讲解和操作演示,使得教学效果明显提高。通过多媒体实验演示,可以在学生面前呈现出全面、具体的实验过程,实验演示效果清晰真实,学生可以很好的了解实验步骤、实验所用仪器、操作注意事项等,对实验有了感性认识,有利于学生对实验过程的思考和探索。对于一些在目前条件下不能开设的实验项目,也可以通过多媒体课件演示,了解这些实验的现象和过程,变抽象为形象,增长了见识,开阔了视野,开拓了思路。开放式教学,定期施行实验室对学生开放的制度,鼓励学生或主动参与教师的科研项目,或根据专业特点或兴趣爱好自选课题,通过查阅相关文献,设计实验方案,与教师一起讨论研究后,独立完成实验操作,撰写相关实验报告,对于其中有创新价值的研究成果,可以鼓励学生,充分调动学生的积极性,发挥他们的潜力和创造力。
3改革实验教学评价方式
改革实验教学评价方式,引导学生注重能力培养,全面提高自身素质,成为社会所需的应用型人才。实验教学评价的目的是要考核学生掌握了基础有机化学实验知识、技能的基础上,是否具备分析问题、解决问题的能力,尤其是对综合性实验和设计性实验中所表现出的综合能力的评定,从而引导学生由过去只重视实验技能的熟练程度向重视培养综合能力的方向发展。因而,针对有机化学实验课程特点,为客观真实的反映学生的实验水平与能力,要对学生的实验成绩实行综合评定,加大平时成绩的比例,主要包括实验预习占20%、实验操作及方案设计占30%、实验报告占10%、期末考试由操作考核和笔试考核组成,各占20%,共同组成实验成绩[4-5]。在教学实践过程中发现综合评定的考核方案确实可以客观、真实地反映学生的实验水平。
4结语
总之,有机化学实验教学从教学内容、教学方法、教学评价方式等方面进行的改革,为实验教学拓展了空间,充分调动了学生的学习兴趣和积极性,有效地提高了学生的操作技能和分析解决实际问题的能力,帮助学生实现与工作岗位的零对接,成为企业发展所需的高素质技能型人才。这一改革具有重要意义,需不断地努力和探索。
化学是一门以实验为基础的学科。而化学实验则是化学学科的灵魂,化学实验不仅是学生获取直观信息、认识化学世界的窗口,而且是帮助学生认识化学规律、形成化学概念、理解和巩固化学知识、提高各种能力的重要途径，更重要的是化学实验过程本身就是培养学生创新精神和创新能力的最佳途径，是其他学科所不能替代的。本人在实验教学过程中做了以下几点尝试，对培养学生的创新精神和创新能力收到了较好的效果。
运用化学史实中的实验过程及现象激发学生的创新意识
在教学过程中很多人都会提到一句话：“温故而知新”。但由于受到许多因素的影响，有关化学史实的教学往往被很多老师所忽视。然而，化学史就是一部不断创新的科学史，是对培养学生创新意识和创新精神很好的素材。通过对化学史实中某些实验过程及现象的描述，可使学生们兴趣盎然，极大的激发了学生动脑思维、动手实验和渴望创新的积极性。
例如，在学习空气时，向学生介绍空气的发现史；学习氢气时，介绍16世纪中叶和17世纪的一些科学家发现了某些金属与酸（无强氧化性）反应产生一种可燃性气体 ---氢气的方法，在工业上虽无实用价值，但却是实验室制取少量氢气的极为简捷的方法；学习王水时，介绍丹麦著名物理学家波尔是怎样巧藏诺贝尔金质奖章的；在学习磷时，介绍法国人布兰特是怎样发现磷的等等。
二．开展探究性实验，培养学生的创新精神
目前，中学化学教材中的实验多为验证性实验。验证性实验是用实验来论证已学过的化学知识的正确性，在实验中学生处于被动接受知识的状态，这种实验模式缺乏对学生的思维能力、动手实践能力、创新精神及创新能力的培养。而将教材中的某些验证性实验改为探究性实验，可将学生带入科学探索的情景中，使学生处于一种主动探索知识的兴奋状态，这对激发学生的创新欲望、培养学生的创新精神等方面所起的作用是验证性实验所无法替代的。
例如，在讲解Fe(OH)2的制备和性质时，我就先告诉学生Fe(OH)2的颜色、状态及溶解性，然后演示新制的FeSO4和NaOH溶液的反应，让学生仔细观察，结果学生未能看到白色絮状沉淀，而看到的是灰绿色的沉淀。该现象立即就会引起了学生的思考，此时我便及时地引导学生进行探索原因：① 为什么要用新制的FeSO4溶液？② 为何要将滴管插入试管里溶液底部，慢慢地挤出NaOH溶液？③ 久置的NaOH溶液中会溶解了什么物质？当学生通过认真思考、分析得出FeSO4和Fe(OH)2易被空气中的氧气所氧化时，然后立即换一瓶经煮沸以除去氧气的NaOH溶液重新进行实验，再让学生仔细观察，结果观察到的现象是：先得到白色沉淀，但过一会儿就转变为灰绿色，随后逐渐变为红褐色。这一现象又引起学生的疑问：怎样才能使生成的Fe(OH)2被氧化的速率减慢呢？结果经过学生一系列的思考、讨论、比较以后，最后选用在FeSO4液面上滴加几滴苯作保护层，再将滴管伸入试管底部，滴加煮沸过的NaOH溶液，就得到了Fe(OH)2白色沉淀并保持了较长的时间不变色。
通过探究性实验的开展，激发了学生主动积极探索的精神，增强了学生的自信，激活了学生的创新能力。
三．利用开放性实验习题，培养学生的创新能力
开放性习题是指题目的设计是开放的，答案是灵活多样的，只要答案是合理的，都是正确的。开放性习题的出现是对传统封闭性习题的挑战，这类习题旨在鼓励学生运用已有的知识和经验，对问题发表自己的见解，不同能力的学生可以从不同的角度、不同的侧面、不同的范围、不同的层次去分析、去选择解决问题的方法和途径，学生答题的过程就是一个创新过程。利用开放性实验习题，给学生提供多角度考虑问题的机会，让学生在解决问题的过程中体验乐趣，领悟知识，感受成功的喜悦，从而激发了学生的创新精神和培养了学生的创新能力。
例如，在分液漏斗中，用一种有机溶剂提取水溶液里某无色物质时，静置分层后，如果不知道哪一层是“水层”，试设计一种简便的判断方法。
给出题目，让学生根据自己已掌握的知识，并在我的适当提示下认真思考、仔细分析、比较后，学生们便给出了以下几个合理简便的方案：
[方案一]取一只小试管，打开分液漏斗的活塞，慢慢放出少量液体（这是取样检验的常规方法，后面表述用“取样”），往其中加入少量的水。如果加水后，试管内的液体不分层，则说明分液漏斗中下层是“水层”；反之，上层为“水层”。
[方案二]取样，向其中加入少量的四氯化碳或苯，若试管中液体分层，则说明分液漏斗中的下层为“水层”；反之，上层为“水层”。
[方案三]取样，用胶头滴管取少量待测液，滴2-3滴到无水CuSO4固体上，观察白色固体上是否有蓝色出现，若有变化，则说明分液漏斗中下层为“水层”；反之，上层为“水层”。
再如，2002年理科综合能力测试的第29题第（4）问，我便先提出以下几个问题以激发学生的思维：
喷泉现象应当满足什么条件？
引发喷泉实验的原理是什么？
怎样才能引发装置II的喷泉？
然后让学生仔细思考、认真分析，得出合理的方案：
[方案一]用降温的方法。即打开夹子，用浸过冰水的毛巾捂住烧瓶，使烧瓶内气压减小到一定程度，外界大气压产生的压强将烧瓶中的水通过导管压入烧瓶，使氨气与水接触，形成喷泉。
[方案二]用升温的方法。即打开夹子，用手（或热毛巾等）将烧瓶捂热，氨气受热膨胀，赶出玻璃导管内的空气，使氨气与水接触，发生喷泉。
四．开展设计型实验，培养学生的创新能力
实践是创新的摇篮，通过学生自己思考设计实验，既可以培养学生动手动脑解决问题的能力，让学生体验到成功的喜悦，又可以培养学生的创新思维能力和创新设计能力。 例如，在钠的氧化物性质的教学中，我便要求学生根据反应原理：2Na2O2+2CO2==2Na2CO3+O2设计一个实验来证明CO2与Na2O2是否反应及反应后生成的产物。实验设计要求：（1）根据实验原理选择实验所需的试剂、药品；（2）确定实验所需的装置、仪器及连接顺序；（3）尽可能保证实验设计的科学性和严谨性。这样便迫使学生自己去发现问题、去查阅资料、去设计、去探索、去创新。布置任务后，给学生一段时间，让他们去独立思考、查阅资料、设计实验。然后再组织学生一起对他们提出的设计方案进行分析、讨论、比较设计方案的可行性和优缺点等。选择其中几组方案由学生在课堂上进行演示，对比较好的设计给予表扬，对于较差的设计则从其中找出“闪烁点”给予肯定，从而调动了各层次学生的创造积极性，并培养了他们的创新精神和创新能力。
总之，注重实验教学的探索与创新，给学生留出自由思考的空间，增加学生独立设计、独立操作实验的机会，是提高学生素质，培养学生创新精神和创新能力的有效途径 之一。以上只是本人在实验教学中的一些初步尝试，还有待在今后的教学实践中不断的提高和深化。
随着上海二期课改的进程,我们的教学理念也在不断的更新,二期课改的理念,体现以学生为本,注重学生的能力和可持续发展,特别是在学习目标上,强调知识与技能,过程与方法,情感态度与价值观的三维目标。而化学实验是化学教学中重要的组成部分,是落实教学目标的有效手段,它具有千变万化的现象,它的直观、真切和印象深刻的特点不仅激发着学生的学习兴趣,而且它的丰富的知识性对学生理解化学原理、巩固化学知识有着有力的验证作用。通过多年的教学实践,根据初中学生的心理特点,我们将化学实验分为:教师演示实验,学生分组实验,探究实验,课外兴趣小实验等 ,不同的实验在教育教学中有着不同的作用。
一.化学实验是激发学生学习兴趣的有效方法
兴趣是一种特殊的意识倾向,是动机产生的重要主观原因,良好的学习兴趣,是求知欲的源泉,是思维的动力。托尔斯泰曾经说过:“成功的教学,所需的不是强制,而是激发学生学习的兴趣。”初中学生年龄小、好奇心强,他们学习化学的动机往往是以满足好奇心和感兴趣为主的。化学实验教学的首要任务是通过激发学生对学习化学的兴趣,提高他们学习化学的主动性和积极性。因此,教师的演示实验,我们力争做全、做好,并将老师的一言堂,改为双边活动,发动大家积极参与,先让学生到讲台前做,然后,其他同学修改、补充,老师加以小结,得出正确的操作和结论。由于演示实验是多种多样的,实验中所贯穿的知识错综复杂的交织在一起,所以,这样既巩固验证了所学的知识,又激发了学生的学习兴趣。但激发兴趣容易,维持兴趣就难了,化学是一门以实验为基础的学科,它原于生活,服务于生活,奇妙的化学现象,生活中的美丽化学,又可以激发学生新的学习兴趣。因此,我们在没有课内教学实验的课程中,加进课外趣味化学小实验。如:魔棒点灯、烧不坏的手帕等,来维持学生的学习兴趣。例如:“魔棒点灯,准备的仪器:玻璃棒、酒精灯。药品:高锰酸钾、浓硫酸等。操作:用一根玻璃棒蘸取少量浓硫酸,再沾少量高锰酸钾,去点燃酒精灯,立即燃烧起来。老师演示完后,同学们感到非常惊讶,学生讨论原理,交流,使学生不断产生新的好奇心,新的兴奋点,随之就会有不断求知的兴趣,就会形成今后愉快、主动学习化学的内在动力。
二.化学实验是学生合作学习的良好平台
社会在不断的进步和发展,个体的作用越来越弱化。团队精神合作意识越发重要。为了学生的发展,让他们学会合作,善于合作,在学习中建立和谐、浓厚的学习氛围,化学分组实验为学生合作学习提供了良好的平台。在分组实验中,针对初中学生好奇、好动,有的同学忙不过来,有的同学却不知道做什么的特点,合作就显得更为重要。例如:、学生分组实验,二氧化碳的制取和性质,这个实验的反应速度较快,,在一个四人小组中,进行分工合作,一个动手能力强的同学负责装置的连接,一个同学负责加药品,一个同学验证性质,另一位同学记录现象和结论,然后交流,完成实验报告,大家在紧张、和谐、有序的气氛中,完成了实验。、课后,同学们反映,这样做大家的积极性都很高,小组有了凝聚力。经常性的合作,既锻炼了学生的动手能力,也增强了学生良好的心理品质和社会技能。为此我们选择了两个班进行实验对比,三(1)班分工合作,三(2)班小组随便做,一学期后收到了截然不同的效果。在以后的学习中,三(1)班同学不管是学习、集体活动还是运动会都有了很强的合作意识,同学间增进了友谊和理解,在一些小制作中显示出了及强的动手能力,形成了团结向上的班集体。
三.化学实验是培养学生观察能力的基本途径
观察是认识的窗口,是人们有效地探索世界、认识事物的一种极为重要的素质,是思维的前提,如果没有敏锐而细致的观察,就不能深入认识事物的本质。苏联教育学家苏霍姆林斯基指出:如果说复习是学习之母,那么观察就是思考和认识之母。可见观察能力的重要性。
化学的认识与发展过程是以实验观察为基础的,在培养学生的观察能力上,化学实验有得天独厚的优势。1、化学现象丰富多彩:在实验中,能看到的、听到的和感受到的我们都称作是现象。如;光、声、味、烟、雾、火焰、燃烧、爆炸、沉淀、溶解、颜色、气泡等都是化学实验中常见的现象。2、观察方法灵活多样:用视觉,如:二氧化碳通入紫色的石蕊试液中,看到的现象是:紫色的石蕊试液变红色,说明生成碳酸,用味觉,如:加热碳酸氢铵,在瓶口闻到刺激性的气味,说明有氨气生成,用听觉,点燃氢气,听到爆鸣声,说明氢气不纯 ,用触觉,如:镁带和稀硫酸反应,用手接触试管,感觉发烫,说明反应放出了热量。3、反应现象多样有序:如金属钠与水的反应。反应前:色态、硬度;反应中:钠浮在水面,熔成小球滚动,逐渐变小消失,伴有嘶嘶声;反应后:溶液无色透明,滴入酚酞试液显红色。为此,使学生知道观察什么,怎样观察。科学的观察顺序、严肃的观察态度,良好的观察品质灵活的观察方法都可以通过化学实验得到落实。
四.化学实验是培养学生思维的最好载体
化学实验从设计、操作到分析实验结果、总结归纳规律,都离不开科学的思维方法。化学实验常用的思维方法有;分析法、归纳法、对比法以及综合法等,应该知道思维方法比实验结果更为重要。结果主要以知识的形式出现,知识本身在人的头脑中存留的时间不会太长,日后用不到的知识很快就会被遗忘。而思维的方法是有效的、长期受益。培根说过;方法比知识更重要。象分析法,就是由浅入深、由表及里,使学生的思维从表象到本质,从感性认识到理性认识。 如:做电解水的实验时,先提出下列问题:(1)通电后,你观察到什么现象?(两极产生气泡),(2)实验一会儿后又观察到什么现象?(两极玻璃管上部汇聚大量气体,且体积2:1),(3)两极产生的气体分别是什么?如何检验?前两个问题学生可从观察演示实验中直接得到,而第3个问题,是直接观察不到的,学生还需分析、猜测两种气体可能是氧气和氢气,通过实验验证,得出结论。学生从整个实验过程中,体验了分析实验的科学思 维方法。这种通过实验提出问题,分析问题,解决问题的方法,使学生的思维能力得到提高。象比较法,有些化学现象不容易区别,比如白烟和白雾,让磷在空气中燃烧和浓盐酸在空气中挥发同时发生,去比较白烟与白雾的区别。使学生通过同时比较实验,能更清楚的比较相近现象的区别。又如学氧气、氢气、二氧化碳三大气体后,对它们的性质、制法、用途做比较,可以加深对氧气、氢气、二氧化碳三大气体的进一步理解记忆。
在化学实验教学中有意识地训练和培养学生的思维方法,使学生对实验中的思维方法有清晰的感知、深刻的领会、透彻的理解。有利于学生的可持续发展。
总之,化学实验是传递知识,培养能力,形成价值观的最好的载体之一。它以其丰富的内涵在化学教学中发挥着独特的功能和作用。为此,化学实验在教育、教学中的作用地位非常重要,重视化学实验,充分发挥化学实验的作用。正确认识化学实验的多种教育教学功能,对于深化化学实验教学理论,培养学生科学的实验素养,树立科学的人生观,全面提高教学质量,具有重要的理论与实践意义。
1、普通工科院校开设综合化学实验的必要性
国家中长期人才发展规划纲要在人才建设主要任务中指出:要创新人才培养模式,建立学校教育和实践锻炼相结合、国内培养和国际交流合作相衔接的开放式培养体系。探索并推行创新型教育方式方法,突出培养学生的科学精神、创造性思维和创新能力。实验教学是整个高等教育创新体系中创新人才培养过程不可缺少的重要组成部分,实验教学对学生综合素质的提高,对学生理论联系实际、实践能力、动手能力、创新能力的培养以及整个高等教育培养模式转换起着非常重要的作用。
对于普通工科院校,通常没有化学专业,化学作为应化、化工、制药、材料、环境等专业的基础课。学生入校后,在大一、大二期间分别学习无机化学、分析化学、有机化学及物理化学,此后即开始学习各自专业的专业课程及开展专业实验,到大四时开展毕业论文。这种传统教学模式的弊端在于,各基础课具有自身的基础理论、实验操作技能,学生在这些实验课中是分别学习的,各门课的知识和技能也是分别学习和掌握的,学生缺乏有关知识和技能的融会贯通,缺乏各种实验方法和技术的综合应用能力,学生从基础化学实验到专业实验缺乏过渡;另一方面,高年级的专业实验又由于专业划分过细,知识分割过窄,使学生学得的知识过窄,实验方法和技能也较单一,不利于创新型人才的培养[1]。
现代化学已经发展到了各学科分支间纵横交叉、互相渗透和融合的程度,在教学中如果不有意识地把各基础学科的知识和技能加以综合,就必然适应不了现代化学发展的要求。综合化学实验是一门深层次的、多学科性的和综合性实验技能训练的化学实验课程。它除培养学生熟练掌握实验技能外,还能让学生综合应用化学知识和多种化学研究方法,使“四大化学”之间能融会贯通,培养学生具有分析问题、解决问题的能力;从培养人才的角度看,开设综合化学实验课程的目的在于缩短学生在所学的专业基础知识与科研、生产实践中解决实际问题能力之间的差距,培养学生的科研能力和创新能力[2,3]。
2、综合化学实验体系的构建
“综合化学实验”与四大基础化学实验的根本差别在于它的综合性。它必须既能体现各二级学科专业方向的特色和优势,又能涵盖多个二级学科的知识点,因此要能使学生站在更高一级的层次上去理解化学各分支学科之间最本质的内在联系。我校综合化学实验课程组经过反复讨论和论证,设立了“三层次、三方向”的综合化学实验体系。“三层次”是指综合化学实验包括综合性实验、设计型实验及科研实验三部分。综合性实验主要综合四大化学的基本实验技能,让学生在一个实验项目中融会贯通四大化学基础知识;设计型实验则在一个实验项目中综合了四大化学基本实验技能与专业实验问题,为学生向专业学习及发展搭建桥梁;科研实验则指学生进入教师科研实验室,参与完成科研项目。“三方向”是指目前我校综合化学实验针对我校化学相关的特色专业(应化、环境及材料专业)分别开设相关综合化学实验。对每个方向分别根据各专业人才培养需要开设了4个综合实验和4个设计型实验,其中一部分是我化学相关专业教师长期科学研究的阶段成果。将这些成果编写成综合实验,有利于培养学生的综合思维能力和创新能力。这些实验包括金属配合物的合成、表征和性能测定;综合性分析;典型有机化合物的合成、分析鉴定;天然化合物的提取、分离、表征;催化剂的制备、表征与性能;典型环境污染物的分析、分离;材料的合成及表征等。这些综合实验项目具有以下共同的特点:
(1)综合性:综合运用合成、分析、表征等各种实验技术,一个实验是两个或两个以上二级学科知识点的有机结合,实现了知识的系统化,形成了综合性的实验课体系。
(2)先进性:以现代新技术在环境、能源、材料、生物化工等领域中的应用为重点,选择反映化学学科进展的内容,大部分实验内容来源于科学研究的成果,可以引导学生尽早了解各分支学科的国际前沿和热点,对学生将来进行科学研究提供帮助。
(3)实用性:实验的对象是现实中的样品,例如植物油渣油、茶油饼粕、虾壳、纺织污水等。实验的产物是实用的产品,例如甾醇、维生素E、生物柴油、茶皂素、壳聚糖、阳离子淀粉等,有利于激发学生实验兴趣。
3、综合化学实验教学方法
(1)启发式教学:由实验辅导老师启发式地讲解实验的基本原理和基础理论,指导学生查阅文献资料,综合分析比较,确定设计性实验方案,由辅导老师审阅。
(2)讨论式教学:在讲授综合性实验时,采用提问的方法启发学生用什么仪器,通过什么样的方法来完成实验内容,让学生自己归纳总结出实验的基本步骤、思路和特点。
(3)课内外结合式教学。建立开放实验室实验平台,这样学生既可以在课堂内学习,也可以在课堂外随时练习课堂上的实践内容,锻炼实际动手能力。
创新教育是在实施素质教育的过程中以培养学生创新意识、创新精神和创新能力的教育。创新型人才培育是我国教育改革的重要方向,是各级各类教育的共同要求。创新型人才培养的核心就是创新精神和实践能力的培养[1]。分析化学实验是我校环境工程和绿色电子材料专业本科生的一门应用性、实践性很强的专业基础课,它不仅使学生加深对分析化学理论知识的理解,训练学生熟练掌握实验操作技能,也是培养学生的科学态度和创新能力的重要途径,使学生们在学习过程中实现由知识到能力的转变。然而在传统的分析化学实验教学中存在许多不足,培养应用型创新人才,需从人才培养观念、培养视角、培养模式及考试评价制度等方面对分析化学实验进行改革创新。
1 更新人才培养观念,提升学生的主体地位
实验教学的目的是引导学生运用所学的理论知识解决实际问题,把知识转化为能力的认识过程[2]。在这一过程中切实有效的办法就是以教师为“主导”,充分发挥学生的“主体”作用。为此在分析化学实验中,我们充分重视学生的自主学习。在实验前,要求学生通过课程中心分析化学网站观看多媒体课件和实验教学录像,了解实验原理和内容,思考实验预习题,让学生带着问题去预习。学生进入实验室后,在检查学生的预习情况后,教师只需向学生提出实验中的重点难点,关键步骤和注意事项;在实验过程中,教师积极引导学生去发现问题、分析解决问题,当学生在实验中遇到疑问,教师鼓励学生开展讨论,积极启发学生自己去思考和解决。对实验中出现的一些异常现象,在排除实验操作不当的因素以外,让学生不要简单草率地对结果加以否定,而是引导其冷静思考,深入钻研,换方向多角度思维,如果在课堂上不能解决的问题,鼓励学生查阅参考文献,探索问题产生的真正原因,培养学生主动学习和积极思考的能力。通过分析化学实验,不仅要让学生“学会”,更重要的是要让学生“会学”,以提升学生主体地位为目标,充分激发学生创造欲,实现由知识到能力的培养。
2 改革人才培育视角,培养学生的创新思维
创新思维是提高创新能力的特定思维过程,是达到产生新观念的最佳思维状态并使头脑产生新观念的能力最大化,是产生原创的、多样的、精心设计的观念的思考能力,是产生思想变化和发展的一系列精神活动,是探索行动和思维多样化途径的过程[3]。从广义上讲,创新思维不仅表现为作出了完整的新发现和新发明的思维过程,而且还表现为在思考的方法和技巧上,在某些局部的结论和见解上具有新奇独到之处的思维活动。具体表现为不迷信、不盲从,凡事独立思考,勇于提出自己的想法,辨证地看待问题;在分析和解决问题过程中不拘泥于常规,善于从变异、多角度中寻求答案[4]。培养创新思维习惯需要过程,要逐步培养学生的创新意识与创新思维习惯。实验教学就是培养学生科学态度和创新精神的一个重要环节。但我们在多年的分析化学实验教学中发现,教学内容以传统的验证实验为主,“照菜谱做菜”的实验教学模式难以培养学生独立思考的能力,更谈不上创新思维的培养[5]。针对分析化学实验教学上存在的上述现象,我们从实验教学内容着手,设计了循序渐进、由浅入深的实施模式:通过基本实验操作,使学生掌握分析化学的基本操作技能;通过验证性实验,进一步加强实践能力,加深对理论知识的认识;通过设计性和综合性实验,模拟科研管理方法,实现实验教学由被动验证理论向主动参与探索的素质和能力培养型的转变,突出对学生实践能力和创新思维的培养。
3 革新人才培养模式,促进学生的全面发展
应用型创新人才的培养需要改革人才培养模式。创新人才的培养,必须尊重教育规律和人才成长规律,创新教学方法,探索多种培养方式,做到学思结合、知行统一、因材施教[6]。教学是以激发兴趣、学习知识、提升能力、挖掘潜能、鼓励创新为目标[7]。我们本着加强基础、培养素质、发展个性,突出创新的教学改革目标,以应用技术型大学的人才培养定位为基础,积极探索开放式的实验教学模式,给学生提供更多实践机会。开放式实验教学模式的内涵就是实验教学的开放性,它是改革传统的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[8]。培养学生自主学习和创新能力开放式的实验教学体系主要包括以下几方面:一是,重复计划学时内实验,当学生在计划学时内实验现象不明显,或者获得的数据不准确等,允许他们在课后进行重新实验,提供学生充足的实验机会。对于设计型实验,允许学生在开放实验室进行自行设计的其他实验方案,为学生营造科研氛围,给学生提供更多的创新机会。另一方面,是鼓励对科学研究感兴趣的学生跟随教师开展科研活动,在研究中加深对基础知识的理解,提高利用理论知识解决问题的能力和创新能力。
4 完善考核评价制度,提高学生的综合素质
考核评价制度对应用型创新人才培养起到导向作用。严格的考核是正确引导和激励学生积极性,检查学生学习效果,提高教学质量的有效方法[9]。分析化学实验具有实验时间长,操作要求严,记录数据多,数据处理量大,对数据的精密度和准确度要求高等特点[10],这些特点决定了分析化学实验考核必须克服传统评价体系仅根据是否交预习报告、出勤率以及实验报告的情况来决定最终考核成绩,只注重结果,不重注过程难以客观反映学生对实验内容的理解、掌握程度以及学生实际能力的弊端。为了能客观公正地给出学生实验成绩,我们必须对实验课程教学进行细化、量化,我们实行了将实验预习、操作技能、数据记录和处理、实验报告等对学生进行综合评价的分析化学实验评价制度,统一标准要求,有 根据地给出各部分的具体分数。以滴定分析的实验操作过程为例,对各个环节进行全面评定。从天平称量开始到滴定管读数直到滴定终点的判断,教师对各个环节进行监督指导和评分,对于操作技能较差的学生,采取个别指导的方式。这样培养了学生严谨的科学作风及分析和解决问题的能力。通过考核评价制度的完善,尽量做到合理化和公平化,同时充分体现实践教学的灵活性,重点培养学生的创新精神和实践能力,以提高学生的综合素质。
在面向大学本科的注重探索性、过程性、合作性的分析化学实验改革中,我们运用适当的教学方法和手段,倡导以学生为主体的人才培养和研究性学习的教学改革,逐步探索创新型人才培养的新模式,完善考核制度,以弥补传统分析化学实验教学的不足,充分调动学生的学习热情,对学生的实践能力培养起到较好的效果。分析化学实验教学改革,需要不断地探索与尝试,总结和完善,以适应时展的需要,培养更多具有创新精神的高素质化学人才。
PBL教学(Problem-Based learning)是以“问题为中心”的教学模式,①是美国教授Barrows于1969年首次采用的一种新教学手段。与传统的教学方法(LBL,Lecture-Based learning)相比有很大不同。其特点在于提倡“以学生为中心”的教学理念,注重把课堂的主动权交给学生,强调教师对学生的指导和评估作用,有利于培养学生发现问题与解决问题的综合能力。②③其精髓在于将学生的自学与教师的引导教学紧密结合。
1 研究方法
1.1 准备阶段
选择4学时的两个实验项目(蛋白质含量的测定方法和酶的性质)采用PBL教学模式进行。随机选取4个30人左右小班,共计124人,分成2个大组,一组实施PBL教学法,另一组实施LBL教学法,每组均由同一位教师指导,两组都分别再分成若干个小组,每组5~6人,各组选出一位组长。
准备阶段是PBL教学环节中最重要的环节之一。以蛋白质含量测定实验为例,在生物化学实验技术中,蛋白质含量的测定方法很多,根据不同蛋白质的性质合理选择测定方法是这一环节中的重点。首先按照教学大纲的内容,设计选择不同难易程度的实验材料,在实验前对学生进行简短讲解。教师在课前根据教学大纲的安排,找出能基本涵盖相关知识点的实验材料。
1.2 课前设计
PBL组上课前将教学内容的主要目标交给各小组组长,问题设置具有引导作用,要求学生预先进行小组讨论并提出与本实验内容相关的问题,并指导学生利用图书馆和网络信息资源来回答问题,通过此种途径使学生在课前即获得实验所需的相关知识,最后撰写小组讨论成果以及实验方案,在课前一并交给任课教师。
1.3 实验教学
PBL组和LBL组的任课教师、教材以及教学内容均相同。在PBL组教学中,教师先集中讲授学生撰写的实验方案中出现的共性问题,然后将问题进行分类,并以此为依据进行分组实验,再根据实验中每组学生出现的不正确操作和不理想的实验结果,再次提出问题,促使学生独立思考并找出问题所在,最后,由教师对本次实验进行全面分析和总结,并将学生的发言记录保存。在LBL组教学中,首先由教师按照教材讲授实验目的、原理、操作步骤以及实验中的注意事项,然后学生按照教师的讲解逐步进行实验内容。实验结束后,两组学生完成实验报告。
1.4 总结分析
实验结束后,由教师对本次实验的重点内容进行综合阐述,对学生在实验中仍然不清楚和操作中考虑不全面等共性问题做出重点分析,并且再次提出实验操作中需要注意的各种问题,对两组学生的综合表现进行适当的点评。
1.5 效果评价
实验教学结束后,教师对两组全部学生同时进行实验成绩的比较分析,并对PBL组和LBL组学生迸行调查问卷。内容从学生自学能力、动手能力、对所学理论知识的理解和应用、语言表达能力、创新能力的培养、团队合作意识以及拓展知识领域等多个角度进行,每个问题为是、否两个选择。结果数据运用SPSS11.0 软件进行数据处理和统计学分析。
2 结果
在上述教学效果评价的基础上,考察学生对PBL教学手段的看法和感受,与传统教学方法比较,学生有什么样特殊的收获。本次共发放问卷62份,收回62份,结果见表1和表2。从调查的结果可以看出:学生对PBL这种教学方法之前不甚了解,但是通过这次尝试,PBL组中有79.03%的学生愿意接受PBL教学,对此教学反映良好;75.81%的学生认为该教学模式适合自己,并对此产生了浓厚的兴趣;对自身素质培养的调查中有72.58%的人认为能够提高组织和语言表达能力;半数以上的同学认为PBL教学模式给予了主动学习的机会,激发了想象力,对培养创新能力和开拓精神有很大帮助。从教学效果来看,PBL教学法在提高学习积极性、独立分析和解决问题能力及开拓知识视野等方面具有积极的作用,④PBL组均优于LBL组。但也有个别学生对该教学模式没有兴趣,认为对自己的学习效果没有明显的改变 3 讨论
由于采用PBL教学涉及到教学方法和考核等方面的变化,在执行中可能会遇到一些问题。所以,教师应该以学生为中心,引导学生提出与教学内容相一致的问题,使学生带着浓厚的兴趣进行学习,引导学生自己找到疑难问题的答案,让学生学会自主学习,顺利完成教学内容,所以教师应该扮演一个指导者的角色。
此次PBL实验教学,根据实验成绩并结合调查问卷结果表明,学生对PBL教学由不清楚到产生一定的兴趣,认为PBL教学有一定的新意,能够提高学习热情,有利于加强枯燥的生物化学知识的学习和理解。同时PBL组同学认为与传统教学的不同在于,PBL通过提出问题引发学生学习的主动性。回答问题的过程中不仅局限于教材,而且可以充分利用网络上信息的优势。在解决问题的过程中,需要学生综合相关方面的知识。因此,有利于学生将各方面的知识融会贯通。在实验操作过程中,采用PBL方法,使学生对于实验现象和结果有了更好的理解,更有利于加深对理论课所学知识的掌握,加强理论联系实际,并激发了学生对新知识的兴趣和探索。以小组为单位的新形式促进了学生之间的交流和沟通,培养了学生的团队精神与合作意识,也为学生提供了一个利于自主学习和自我发展的良好平台。加之教师的参与,更利于课堂教学过程的灵活多样和激发学生的参与意识,使教学更具有目标性和方向性。
PBL教学模式以提出问题为核心,为基础生物化学的实验教学提供了新的思路。但PBL的开展还刚刚处于起步阶段,目前在具体实施过程中还存在一些问题。首先,无论学生和教师两者对 PBL 缺乏足够的认识,教师在教学中很难真正地“隐退”, 学生对PBL的内涵缺乏深入的了解,无法找到真正的学习方法,因此,很难真正发挥PBL教学模式的优势作用。正如问卷结果显示,有少数学生认为高校课程较多,四年的时间有限,应用PBL 进行教学对学习效果不会有太大的帮助,对课程的某些细节还有可能遗漏,特别是基础生物化学这类重要的基础课。而传统教学的系统性较强,具有全面讲解、重点突出等特点,正好弥补了PBL教学中的不足。其次,PBL教学模式对师资状况提出了更高的要求,要求有足够的教师和实验人员来匹配。但目前我校的师资状况难以满足PBL这一需求,同时,PBL教学对教师的理论基础与深度提出了新的挑战,新的教学经验还需要不断摸索,教师传统教学思维的转变还需要一个过程。再次,对教学效果的正确评价仍缺乏有效的手段。本次PBL实验教学采用的调查问卷与成绩考核,只是初步的尝试,还不能准确、全面地反映教学效果,还需逐步建立定量和定性相结合的客观有效的评价方法。
因此,根据我校的实际情况,将PBL这种新的教学模式引入到基础生物化学的实验教学中,并与传统的LBL教学进行有机的结合是很有必要的。一方面发挥PBL教学以学生为主体,以重能力培养替代重知识传授的优势,提高学生学习积极性,提高学生解决问题和实践能力。另一方面也发挥传统教学讲解系统性强的优点。本课题中我们选择已经在理论课学习过蛋白质化学及酶学的有关章节,开展蛋白质含量测定方法及酶的性质方面的讨论,这样有利于学生加深对酶性质的理解,并了解和掌握蛋白质含量测定方法的广泛应用,对理论课的学习起到一个很好的复习和巩固作用。生物化学是高等农业院校培养学生基本实验技能和实践能力的重要的基础教学环节,为后续专业知识的学习奠定基础。通过开展本课题发现,目前PBL教学可以应用于本科生的基础实验教学中,符合现行教育体制下教学改革的主导思想。但不能完全否定LBL传统教学,应结合本校的实际情况,逐步开展PBL教学改革,即充分发挥PBL教学模式的优势,也保留传统教学的特点,建立一个适合我校实际情况的、有特色PBL教学体系,使基础生物化学的教学质量有一个新的突破。
化学实验既是学生学习化学知识和形成技能最好的实践活动,也是学生能够充分发挥想象力和创造力,实现科学探究的主要途径。精心设计实验,在化学实验教学中起着举足轻重的作用。对“新制氯水成分的探究”—节,开展了课例研究,通过课堂教学案例分析,再现和描述教学改进过程中的问题和教学决定,旨在通过研究提高实验设计能力,改进实验教学方式,提高教学质量。
1、化学实验教学中开展课例研究的意义
1.1 教学现状的要求
《化学课程标准》明确把“倡导以科学探究为主的多样化学习方式”作为化学课程改革的突破口,化学实验教学是培养学生探究学习能力的主要平台。采取怎样的实验教学方式,使实验具有更强的问题性、探究性、实践性、参号性和开放性,从而更好地培养学生探索、创新的能力,这是广大化学教师共同面临的现实问题。但目前化学教学中课例研究相对较少,因此我们提出对化学实验教学进行课例研究的课题,探索实验教学的策略,探讨教学中存在的问题以及解决问题的方法,以便为实验教学提供相应的理论指导和实践支持。
1.2 教师专业发展的要求
新课程的核心理念是“为了每一位学生的发展”,而学生的发展必须建立在新课程的实施者一一教师专业发展的基础上。教师的专业发展需要关注实践智慧的动态发展过程,而常规教研活动中的突出问题是:“任务布置多,深入研讨少”、“问题意识差,交流对话少”。教师的专业成长迫切需要加大“研”的分量,需要有课例的专业引领,需要行为跟进的全过程反思。教师在化学实验教学中进行课例研究,探索与研究实验教学的策略,这是新课程背景下教学研究与课题研究整合的一种有益尝试,可使教师自身成为一个研究者,在观课中成长,在课堂实践中成长,在反思、重整中不断成长。“课例研究”是优秀教师成长的必然途径,对于教师自身素质的提高有着不可估量的作用。
2、课例研究的实施过程
2.1 第一阶段:确定课例研究主题、内容
实验教学方式正发生着改变,越来越多的教师关注和应用探究性实验教学。探究性实验教学是在教师指导下,学生运用已学过的知识、技能,把自己当做新知识的探索者和发现者,在实验过程中对实验进行自我设计、判断、验证和反思,通过实验亲自发现问题,探究科学结论形成和发展的过程。探究性实验教学成了课堂教学的亮点,但在教学实践过程中仍然存在亟待解决的问题:化学实验教学的设计在问题性、探究性上开放性不是很大,学生的情绪调动不充分。实验结果往往在预料中,没有新意,没有悬念,束缚学生创新思维的发展,等等。因此,确定以“化学实验教学中的课例研究”为课题,以“新制氯水成分的探究”为例开展课例研究,探索化学探究式实验教学的方式和方法。
2.2 第二阶段:立足课堂,设计-实践-反思-重构-再实践
2.2.1 第一次授课
(1)教学设计
本课例是“氯气的性质”的第二课时。通过上一课时的学习,已经知道氯气可以与金属、非金属单质反应,体现出强氧化性,这些知识为本节课的教学提供了基础。氯气与水的反应,既是本节课的重点,又是难点,因此用探究的形式让学生突破这个难点也就成了本节课的教学重点和价值所在。通过氯气跟水的反应和氯水的性质的探究实验,引导学生在实验观察中产生问题,通过观察思考、讨论互动的方法分析氯水的成分及起漂白作用的物质。具体教学流程如图2所示,学生实验报告单则如表1所示。
(2)教学效果
第一次授课通过活动与探究,既培养了学生的实验技能,又使学生学会运用观察、对比、分析等多种手段获取信息,并运用比较、分类、归纳、概括等方法对信息进行加工,较深刻地理解和掌握了氯气与水的反应和氯水的成分等相关知识,体验和了解化学科学研究物质性质的一般过程和方法,认识实验在化学学习和研究中的重要作用。
(3)教学反思
这种设计初步体现了探究的理念和方法,为学生提供了“氯气能用于自来水消毒”的情境,提供了检验氯水成分的必要试剂,并且让学生亲自通过实验分析氯水中的成分,并根据实验结果探究得出氯气与水的反应。但教学的设计过于简单和具体化:问题是教师提的,实验设计也是按照教师的思路去做,学生的思维虽然会比较集中,解决问题比较快,但却限制了思考空间,不利于学生兴趣的培养和探究程序的掌握,影响了探究效果。
2.2.2 第二次授课
(1)教学设计
根据第一次授课存在的问题,使用创设“渐进式问题—,猜想式问题一开放式问题”的策略,逐渐引导学生自主学习、自主探究、自主解决,达到促进学生“自主发展”的目的。本节课旨在改变第一次“明确问题、实验操作、验证结论”的教学模式,构建新型的教学模式,采用“创设问题情境、提出有效问题、猜想假设、实验探究、得出结论”的方式。首先利用日常生活中“养金鱼能否用自来水”的问题,并将这一生活问题转化为化学问题。通过“氯气通人干燥、湿润的红色布条”的对比实验,引导学生发现问题,提出对实验中感兴趣的、值得研究的问题。引导学生从元素组成上推测氯水中除水外的其他成分,积极组织和指导学生提出假设、设计方案、实施方案、得出结论。再根据反馈信息、进一步推论,建构合理的认知结构,掌握氯气与水的反应。最后的归宿也聚集在“用自来水怎样养金鱼”的圆满解决上。即“在解决生活的问题中学习化学”,层层深入,让学生从感性认识上升到理性认识。教学流程如图3所示,学生实验报告单如表2所示。
(2)教学效果
第二次授课围绕生活中“养金鱼能否用自来水”的问题展开,进而转化为氯气与水反应的问题探究中,教师的情境激发,师生间的演绎推理,环环相扣、推波助澜地把学生的学习逐渐推向高潮,充分展现学生的主体地位,为学生打开了运用已学知识、探索未知领域的广阔自学空间,学生中“自主、合作、探究”的生动活泼的学习氛围自然生成。本次授课既落实了知识目标,又发展学生探究设计的能力,对探究学习思路的形成有很好的奠基作用。
(3)教学反思
在探究活动中,问题是核心,没有问题就没有探究。首先要研究哪些问题是有利于主动探究的,怎样呈现这些问题才能有效地引导学生开展探究性学习。与第一次授课比较,在第二次授课过程中,问题有了一定的层次性,问题的出现基于生活现象和实验现象,问题的解决基于学生的办法,教师对问题的主线索起到引领作用。在设计实验探究这部允采用学生间“自主出题、自主实验”的开放式教学设计。这种实验探究模式突出体现教师的主导作用和学生的主体地位,强调问题的科学性、重要性、可探性,注重发现与探究,重视过程与开放,加强学生学习的主动性与信息交流的互动性。既有利于 学生发散性思维的培养,同时在探究思维方面又存在—定的指向性。在规范操作基础上,属于既扶又放的教学模式,对科学素养的培养有比较高的提升,充分发挥了学生在学习中的主体作用。具体模式如图4所示。
3、反思与总结
第一,课例研究重视积累,重视增加教师的实践智慧。研究过程既是发现和研究解决教学实际问题的过程,同时强调面对教学共同分享,合作研究,提供了实践反思、对话交流、分享经验的平台,提升教研的实效性。使化学教师能够有效驾驭“探究性实验教学”,促进了教师专业发展。
第二,化学实验教学中课例的研究,有效落实化学新课程教学目标,使学生的学习方式发生了根本改变。在实验探究中学生积极思考、主动参与、提高信息搜集与处理能力、获取新知识的能力、分析和解决问题的能力以及交流与合作的能力。
第三,化学教学中“探究性实验教学”课例的研究涉及的范围比较广泛,限于多种因素的限制,对各课型不同教学设计的比较研究还有待进一步深入,所获得成果的代表性、典型性还有待拓展。
总之,课例研究作为教育教学实践研究方式之一,架起教育理论和教育实践之间的桥梁,是一种重要的实践研究方式。课例研究不仅增长教师教学业务水平和智慧,同时切实体会到教育的长远目标在于培养学生的创新意识和实践能力。
在化学实验教学中，教师不仅要传授化学实验知识、技能，更要重视开发学生的智力。若对学生的智力开发认识不足或方法不佳，则必然要影响学生的智力开发，影响教学质量的提高。如何在实验教学中开发学生的智力呢？本文谈一点粗浅的看法。
一、充分认识在实验教学中开发学生智力的重要意义1、开发学生智力是全面贯彻党的教育方针的需要我们教育的总目标是使学生在德、智、体、美、劳诸方面都得到发展，智育即包括化学实验知识技能的传授，又包括开发学生的智力。有人认为智育就是传授知识，这显然是把“智”当作“知”来理解了，这是不全面的。人无知识不行，但光有知识没有智慧更不行，有了知识不会用，知识就是僵死的东西。有了知识又有了智慧，才能举一反三、触类旁通、灵活运用，把实验知识、技能转化为实践工作的创造性能力，因此，实验教学中须注意开发学生的智力。
2、开发学生的智力，是培养社会主义经济建设科技人才的基本措施近几十年来，由于科学技术的飞速发展，反映科技成果的科学知识也在不断的更新换代。由于新的知识层出不穷，学生毕业后必然会遇到他们所不熟悉的新科学应用技术、新的发现、新的成果，那时，他们必须发挥自己的智慧去弄懂、掌握、应用它们。因此，只有认真重视开发学生的智力，才能使学生面向现代化、面向世界、面向未来。
3、化学实验教学对开发学生的智力有其独特的优势化学实验这门课程是通过教学活动使学生把学到的理论知识在实践操作中进行论证，使理性认识转化为感性认识，并在感性认识过程中，通过实验技能知识的积累和独立思考，不断丰富观察力、想象力及分析问题和解决问题的能力，使其智力得到开发。例如，在乙醇制备乙醚的实验中，学生已知副产物有乙烯生成，但副产物是怎样产生的呢？学生在实验过程中观察发现得知：反应首先是乙醇与浓硫酸作用，生成硫酸二乙酯，反应伴有放热。然后乙醇进一步与硫酸二乙酯在加热条件下作用生成乙醚，但如果反应时温度过高，则硫酸二乙酯分解生成乙烯，同时伴有碳化副反应现象发生。
这是学生在掌握乙醇加热生成乙醚的基础上，在实验中通过观察得出新的理性认识，使其智力得到锻炼。
二、在实验教学中开发学生智力的方法1、要加强“双基”教学，为开发学生的智力奠定基础智力和知识、两者是紧密相连的。如果一个人对客观事物一无所知，就根本谈不上有什么分析问题和解决的能力。从这个意义上来说，缺乏一定的知识，就会阻碍学生智力的开发，因此，要开发学生的智力，教师就必须加强基础知识的教学和基本技能的训练。从化学实验这门学科而言，就必须通过课堂理论课的教学，把反映客观物质本质性的知识，通过实验，使学生获得的理性知识，在实验中加以检验，并对实验中的问题加以分析解决，达到智力开发的目的。要完成这个任务，教师在教学过程中就要注意讲练结合。所谓“精讲”就是画龙点睛地把实验的重点、难点和实验成败的关键讲清楚。“练”就是根据教学目的，精心安排设计各种实验内容，培养学生运用知识的能力。
2、坚持启发式教学方法，为开发学生智力创造条件智力的开发与学习知识虽有密切的联系，但智力的开发又不能简单的归结为对理论知识和实验技能的学习，更重要的是对理论知识和实验技能的灵活运用，使理论知识渗透于实验操作之中，实验的事实结果又能升华为理论。如果教师是注入式灌输的，学生就只会死记硬背、照方抓药、机械的模仿操作，智力就难以开发。如在实验过程中，学生常会得出一些反常的实验现象，有的甚至实验失败。对此，学生往往会向教师提出许多各种各样的问题，面对这些提问，教师应该与学生一道共同分析实验操作中每一个环节，引导学生找出问题所在，并让学生自己思考解决问题的途径与方法，这样才利于学生的智力开发。启发式教学的关键在于教师要深入细致地钻研教材，结合学生实验，采取各种有效方式，充分调动学生的学习积极性，启发学生积极思考、活跃思维，激发学生的求知欲，发展观察、思维和想象等方面的能力。
3、强调实验报告中的问题讨论，为开发学生的智力提供积极因素实验报告是学生学习化学实验中不可疏漏的重要环节，实验是运用理论知识指导实践，写实验报告则是将实验结果升华为理性认识，是对实验作全面的总结。在实验报告中强调对实验问题的讨论，并把它作为衡量实验报告质量的一个重要标准，使学生在实验过程中积极主动的去观察，从而发现问题，并通过思考在实践中提高解决问题的能力，这样就使学生的智力培养和开发贯穿于整个实验教学过程中。
