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大學化學實驗探析:大學化學實驗改革及創新型人才培養
摘要:圍繞普通高校化學實驗教學的現狀與大學生實驗操作技能存在的問題展開分析和討論,從培養學生思考、動手能力和團隊合作精神,組織實驗技能大賽和實地考察,鼓勵參加科研項目與培養創新能力,提高化學實驗安全意識等多方面入手,探討了大學生實驗課程教學改革的策略,進一步提高學生的化學綜合素質,推進發展的創新型化學實驗人才的培養。
關鍵詞:大學生;化學實驗教學;實驗操作技能;實驗安全
化學有別于其他課程的教學,化學實驗是科學探究和認知的理論來源,是化學課程不可缺少的組成部分,不僅為學生提供了豐富的化學理論背景,幫助學生深入理解化學概念和基本原理,而且能夠激發學生的探索興趣,訓練邏輯思維能力,培養學生觀察、操作、分析等多種實驗技能[1],養成“想”與“做”緊密結合的科學學習習慣。因此,培養化學人才,需要對大學生的化學實驗技能進行提高,同時培養學生的創新能力。
1大學化學實驗課程的現狀
我國著名的化學家戴安邦先生曾經說過:“只傳授化學知識和技術的化學教育是片面的,的化學教育要求既傳授化學知識和技能,又訓練科學方法和思維,同時培養科學精神和品德,學生在化學實驗中是學習的主體,在教師指導下進行實驗,訓練用實驗解決化學問題,使各項智力因素皆得到發展,故化學實驗是化學教育的一種最有效的教學形式。”然而,在許多高校的本科化學實驗教學中,受許多人為和客觀因素的影響,實驗教學方面依然存在著一些問題。
1.1多以基礎理論化學課為主,經典成熟的化學實驗為輔的化學學習模式
我國大學化學課程的教學,主要以理論教學為主,實驗教學為輔,注重教與學,而對實驗的創新和探索比較有限。經典的化學理論知識的儲備是不可或缺的,但是對實驗動手能力的要求、對實驗現象的觀察和分析問題的能力,也應當逐步提高。課本上的知識,可以幫助我們解釋許多有趣的實驗現象,找出實驗中遇到的問題,從而更好地設計實驗,以到達我們預期的目的。因此,熟練的操作技能和一定的操作技巧,是化學實驗過程中必不可少的基本素質。此外,大學基礎化學所接觸到實驗,大多是很成熟的經典實驗,用于驗證某個化學過程或者化學推論,對于實驗操作的每一個步驟,每個關鍵點,可能遇到的問題,可能出現的現象,以及對于這些現象的討論,都有非常的結論,這就限制了在實驗過程中激發學生實驗創新的熱情,僅僅是照著實驗課本完成一個實驗,不能很好的引導他們對實驗現象進行觀察和討論。
1.2受到課程安排的限制,對于花費時間較長的實驗,難以連續完成
眾所周知,化學實驗應該是一個連續有序的過程,不可能按照課堂的時間來切割實驗內容,有的實驗甚至24小時都不能完成,加上化學實驗前期需要做許多準備工作,諸如采購藥品,查閱文獻,清洗實驗器材等等,一個不起眼的環節都可能影響實驗進度。而大學生的課程安排多是綜合性多學科的,因此難以保障充足、連續的時間讓學生來完成一個完整的化學實驗。
1.3受場地、經費、設備數量的限制,許多貴重精密儀器的教學受到限制
許多高校在化學專業方面都搭建了的實驗平臺,擁有一批先進的科研設備和科研環境,如核磁共振儀、X射線衍射儀、X射線光電子能譜分析儀、透射電鏡、高分辨質譜儀等等,為高校的科研隊伍服務。然而許多大學本科階段的化學實驗教學,主要是認識常見的儀器(如天平、容量瓶、移液管、滴定管、冷凝管等),學習基本操作(如酒精燈的使用、樣品的稱取、酸堿滴定等),常見的簡單儀器的安裝和拆卸(蒸餾、萃取等),對于一些精密大型儀器的工作原理、簡單操作使用和日常維護,數據分析處理,則接觸的少之甚少,這就使得學生在畢業后,如果從事相關領域的工作時,又要花一定的時間和精力去熟悉這些儀器的操作技能,甚至有些應屆畢業生在確定工作方向后,又重新找老師去學習這些儀器設備的基本工作原理和操作方法。
1.4學生對實驗教學課程的重視程度不夠
傳統的化學課程教學,仍然是以課堂理論教學為主,卷面成績是評價化學成績的主要手段,實驗操作部分權重不高,導致相當一部分學生對實驗課不重視[2],認為可有可無,對的成績影響不大,隨便應付了事,這更是滋生了化學學習不嚴謹的態度和作風。
2實驗課程改革的策略
2.1舉辦大學生化學實驗競賽
自從1998年南開大學舉辦了首屆全國大學生化學實驗競賽以來,各種化學實驗技能大賽在全國范圍內引起了廣大師生廣泛關注,其開展的形式和內容也越來越多樣化[3]。化學實驗技能大賽作為一種新型的實踐教學方式,可以有效地幫助學生強化化學基礎知識和基本技能,培養學生的觀察能力、動手能力和創造能力,提高學生的綜合素質。傳統的實驗技能大賽多采用理論考試和實驗操作相結合的方式,內容設計既重視對基礎知識和技能的考察,如實驗數據記錄和處理,實驗室安全規范等,又重視對綜合實驗能力和科學素質的考察,如常規化學品安全使用,常規化學儀器操作規范等。隨著化學實驗技能大賽逐年開展,比賽的形式和內容也逐漸多樣化,不僅需要學生有豐富的知識儲備,而且充分調動了學生學習的主動性和積極性,更是提高了學生的動手能力和創新能力,培養學生的團隊精神和合作態度,推動了高素質創新型人才的培養。
2.2加強與老師、學長間的溝通,參與教師的科研活動
推薦學生參與教師的研究課題或各種大學生創新項目,這類實驗具有一定的探索性和創新性,對學生的綜合能力要求比較高,實驗小組需要做充分的前期工作,如查閱文獻,制定實驗方案,設計實驗路線和工藝,實驗操作過程中還要記錄實驗數據和分析實驗現象,及時調整實驗方案等等,這都極大的提高了學生的化學綜合素養。
2.3組織學生參加實地考察
實驗教學不僅僅只局限在課堂,局限在實驗室,可以進一步拓展到社會企業和工廠車間中,接軌先進的行業生產技術,通過實地參觀考察、交流合作學習、企業資源共享等多種形式,給學生提供技術開發與項目研究合作的機會,極大地拓展了學生的視野和理論聯系實際的能力,增加學生解決實際問題的經驗,使學生在求職時更能適應社會需求,為今后就業打下夯實的基礎[3]。
2.4提高學生實驗安全意識
由于化學實驗內容的特殊性和復雜性,存在一定的安全隱患,無論是實驗課教學,還是今后走上相關的工作崗位,安全都是及時位的。培養良好的操作習慣,規范操作方法,都可以有效地減免安全事故的發生[4]。我們在教授理論化學知識的同時,也應該注重化學實驗及實驗室安全教育,這同樣也是高校化學實驗室管理的重要內容。學生往往對化學實驗室的安全認識不夠,安全意識淡薄,通過各種形式的教學與引導,強化實驗安全教育,加強安全意識,防微杜漸,從根本上杜絕傷害事故的發生,以保障實驗教學工作順利的進行。
2.5結合多媒體技術,增加化學教學的趣味性
隨著計算機應用的日益普及和多媒體技術的多樣化,越來越多的工具應用于化學實驗教學,借助計算機輔助教學,圖文并茂,生動形象,還可以模擬各種實驗內容。例如,借助計算機將原子結構、電子得失、三維空間的變化等微觀結構和化學過程制作成宏觀的、運動的動態圖像,模擬工業生產過程和流程圖,在課堂上演示具有一定危險性的實驗,模擬時間較長的實驗過程等等[5],多媒體技術都發揮了普通課堂教學所無可比擬的優越性,對化學實驗起到很好的輔助作用,將抽象的知識變得更為形象具體,增強化學課程的互動性和趣味性。
3結語
高校學生化學實驗技能的培養,不僅有利于學生自主學習化學基礎知識和基本理論,掌握化學變化規律,而且培養了學生觀察現象、發現問題、分析問題和解決問題的能力,同時,在小組實驗的過程中,還需要各成員之間的緊密配合協作、加強溝通交流,鍛煉了學生的合作意識和團隊精神,這對于今后的學習和工作都是一筆寶貴的財富。結合學校和學生的實際情況,設計科學合理的化學實驗課程,對提高學生的素質起到良好的促進作用,更有利于創新型化學實驗人才的培養。
作者:牛燕燕 孫偉 李小寶 單位:海南師范大學化學與化工學院
大學化學實驗探析:大學化學實驗教學質量與改革措施
[摘要]大學化學實驗課程對于非化學專業的學生來說至關重要,它不僅鍛煉了學生的動手操作能力,同時對學生思維的開發,自主創新能力的提高也具有深遠的意義。文章結合化學實驗教學實踐,針對現在大學化學實驗教學存在的問題,探討了提升大學化學實驗教學質量的體會。
[關鍵詞]大學化學;實驗教學;教學質量
眾所周知,大學化學實驗在培養大學生認識、研究、掌握和應用化學現象及變化規律中起了至關重要的作用。戴愛邦教授說過:“實驗室應該是學生學習化學最有效和收獲最豐富的的處所”。學生通過化學實驗掌握基本理論知識,學習實驗技巧,提高動手能力,豐富思想,開拓眼界,養成實事求是的學習態度,提升學生自主創新能力,分析能力以及解決問題的實際能力。化學實驗是傳遞知識,培養能力的好載體之一。這對我國培養創新型人才具有重要性的意義,因而,提升大學化學實驗教學的質量成為了重中之重。
1大學化學實驗教學中存在的一些問題
大學化學實驗教學對于培養學生的動手能力,創新能力,理論聯系實際能力,思維開拓能力有著至關重要的作用。在我校以培養創新型人才為宗旨的前提下,雖然學校對化學實驗教學進行了相應的改革,并且也在不斷地完善,但是仍然還有很多不足之處,主要羅列為以下幾點。
1.1實驗耗材浪費嚴重
在開設的很多大學化學實驗中,都存在實驗耗材浪費的問題。在電化學實驗中,有電解碘化鉀的實驗項目。很多同學在取電解液的時候,都是不加思索的拿100毫升的燒杯去盛放電解液。電解實驗主要觀察溶液顏色的變化,學生可以拿小的燒杯接取適量的電解液來觀測這一實驗現象。在電解質在水溶液中的離子平衡實驗中,有用到pH試紙來檢測不同解離程度的電解質的pH情況。很多同學常常將一整條試紙放入點滴板中檢測,其實一條試紙是可分成三次使用的。這也造成了資源的浪費。以上問題歸根結底是學生的思想中缺乏節儉意識。
1.2學生態度不積極
很多學生都不太重視實驗教程,在進入實驗室之前,沒有做好實驗的預習工作,照本宣科,實驗學習過程就是囫圇吞棗的過程。相比于課程教學,實驗教學給予了學生更多的自由空間。然而很多同學在實驗過程隨便走動,進出實驗室,捏造實驗數據,以達到完成作業的目的。這些足以證明學生對待化學實驗的不重視,不積極,沒有實事求是的學習態度。
1.3動手能力差
有些同學不敢一個人做實驗,需要跟其他同學組成一組進行實驗。對實驗過程該怎么進行,為什么這樣進行無想法。對于一些自主設計的實驗,更是不知所措。
1.4遇到問題,缺乏探究能力
在實驗的過程中,我們難免會遇到問題,遇到問題很少有同學主動的去思考問題,為了更快的解決問題,習慣性的去問老師,如某個實驗現象沒有變色,就會懷疑是藥品有問題,而不是從自己的操作方法上找原因。在實驗過程中,實驗現象與書本結果不相符合時,不知道原因,更不會去分析產生這個現象的原因。
1.5缺乏整理意識和環保意識
一些學生在做完實驗后,藥品沒有還原到規定位置。實驗儀器沒有及時清洗干凈,對于濾紙、pH試紙等隨手扔到下水道中。
2針對現有問題的解決措施
2.1教師著重強調細節
教師在平時教學中應著重強調實驗的細節以及容易出錯的實驗步驟。教師應把實驗教學作為期末考試的一部分,以此來提高實驗教學在學生心中的地位,激勵學生重視實驗。
2.2以學生為中心,激發學習興趣
在以往的教學中,一般是老師講解實驗目的,實驗器材,實驗過程等。學生們只是根據老師所講進行實驗,不會思考問題,沒有積極性。為提高學生的積極性,可以采取老師提問,學生回答的模式或者學生提問,大家討論的方式。以此來提高學生思考問題,解決問題的能力。強調提高教學的互動性和學生的自主學習[1]。這樣不僅加深了學生對理論知識的理解,更激發了學生探求新知的興趣,對其科研探索奠定基礎。
2.3完善化學實驗教學的輔助手段
隨著互聯網技術的發展,越來越多的精品視頻公開課、資源共享課等在線教育模式對傳統高等教育形成了巨大沖[2]。因而多媒體輔助教學成為了大學化學實驗教程的重要手段。依托我校的網絡自主平臺,可以建立大學化學實驗網上虛擬實驗室,從而讓學生學到很多知識,明白實驗原理及過程,提高自己的動手能力。交流自己的看法,提出自己的疑問和見解。這對于自身的提高會有很大幫助。
2.4提高學生的創新能力
在新的形勢下,社會對化學人才的需求已經從服務型人才轉為創新型人才[3]。我們不再以先前模式來禁錮學生的思想及創新。教師為學生們提供一些創新性題材,其他全部由學生自己來完成。學生自己查閱文獻,制定實驗方案,根據自己的想法獨立完成實驗。這樣,學生就會擁有充足時間來修改方案,觀察實驗現象,得出實驗結果,而不會僅僅照抄照搬的按書本的框架進行。因而會大大提高學生的自主創新能力,分析問題的能力以及解決問題的能力。化學教育需要有創新的能力。其實很多時候,學生不是沒有創新能力,而是被一些外在條件淹沒了創新能力。
2.5強化綠色環保意識
20世紀90年代初,美國化學會提出了綠色化學理念,從污染預防的基本思想出發,在化學產品生產的始端就采用預防的科學手段,努力實現整個過程和終端均為零排放的目標[4]。在化學實驗過程中,學生應該有綠色環保意識,不僅能夠節省資源,從始端防止污染,而且也能夠提高學生解決實驗中出現的環保問題以及可持續發展的思想。實驗后,對于廢液,實驗室要分開進行收集,處理好之后在進行排放。在進行有機合成實驗時,盡可能采用環保節能的合成路線,在節約資源的同時,也有利于環境的保護。綠色化學的理念,應成為化學課程與教學改革的重要指導思想[5]。
3對化學實驗教學的改革措施
3.1針對學生基礎,開設多樣實驗課程
雖然開設的課程的名稱都為大學化學實驗,但學生的基礎不同。不同的學科專業招收的學生的分數不同。一部分學生在進入大學之前沒有做過實驗,甚至對化學教科書很反感。另一部分學生本身就對化學有強烈的求知欲望,學習起來也相對得心應手。那么,讓具有不同基礎的同學做同樣的實驗,結果肯定會參差不齊。因而,學校可以開設多層次的實驗課程,讓學生有更多選擇的機會。學生根據自己的實際情況及興趣選擇適合自己的課程。基礎不好的可以從最基礎的做起,逐漸加深難度。對于基礎比較好的學生,可以做一些創新型的、設計型的實驗。
3.2開放性實驗教學
開放性實驗教學能夠激發學生的創新思維,鍛煉學生的實踐能力。開放性實驗教學并不是說簡單的把實驗室的大門打開,延長實驗時間,而是學生在做實驗的過程中有很多的選擇性。首先,學生可以自己選擇實驗方向,根據所選方向自己制定實驗方案,準備實驗,教師只需要根據你所做的實驗來進行審核。其次,開放性實驗教學側重理論與實際相結合的原則,與現代企業應用的科學技術同步甚至超前。開放性實驗教學不僅綜合單一學科的知識,而且涉及多個學科的內容,對學生的實踐能力有很大的促進作用。,開放性實驗教學不只是對本院學生開放,其他學院有興趣的學生也可以在實驗室做實驗。因而,這為所有對化學實驗有興趣愛好的學生敞開了大門,同時也為培養多領域新型人才奠定了基礎。
3.3化學實驗的微型化
微型化實驗是國內近20年發展較快的一種新的化學實驗形式,體現了化學實驗綠色化的趨勢[6]。化學實驗的微型化之所以會如此熱門,不僅在于它能大大的節省原料,節省時間,節省經費,而且操作安全,污染小。實踐表明,微型實驗的試劑用量比常規實驗節省80%。微型實驗儀器來源廣泛,甚至可以做到人手一份,因而學生們不用共享一臺實驗器材,這對提高學生的效率有很大的幫助。微型實驗比較簡單,只要教師能夠積極引導,學生就會獨立完成實驗。這不僅調動了學生們的參與,培養他們的創新能力,而且也刺激了學生們進行化學實驗的興趣。同時,微型化實驗滿足了可持續發展的需求,對資源的節約,環境的保護都有著至關重要的作用。這也是國家所提倡的實驗方式,必然會成為以后實驗的潮流方向。
4結束語
根據國家的發展和對人才的需求,學校必須提升對大學化學實驗教學的質量,培養創新型、綜合型、型的人才。大學實驗室是培養科研型、創新型、復合型、應用型人才的基地,很多學生畢業后會繼續從事相關專業的研究。因而大學期間,提升化學實驗教學質量尤為重要。改革之后的教學模式能夠適應學校大類招生,培養學生的創新思維和實踐能力。在開放性實驗教學中,將化學與其他學科有機的聯系在一起,提升學生的綜合能力。
作者:李海艷 單位:河南理工大學 材料科學與工程學院
大學化學實驗探析:大學化學實驗人才培養的教學改革
[摘要]對大學化學實驗在創新人才培養方面的要求進行了概述,論述了培養學生的化學實驗動手創新能力、實驗設計創新能力以及學生在化學實驗中的思維創新能力方面的具體要求。在此基礎上,重點論述了大學化學實驗如何根據上述創新人才培養的具體要求來開展教學活動,從轉變教師的教學思維、豐富教學內容以及多樣化教學模式分別提高學生的化學實驗的動手創新能力、實驗設計創新能力以及學生的實驗思維創新能力等,為教師的教學提供了一定的參考。
[關鍵詞]大學化學實驗;創新人才;教學改革
作為高等教育,大學階段的教育相比中小學更加注重對學生學習習慣、學習方法以及創新能力、探究能力方面的培養。大學化學實驗作為基礎性課程,對學生創新能力、探究能力的培養有著重要的作用和意義,需要教師立足于培養創新人才積極開展教學改革,從而促進學生在化學實驗動手能力創新、實驗設計創新以及化學思維能力方面有創新性的發展,促進當代大學生創新性的培養,為我國的發展提供創新性人才。
一、大學化學實驗在創新人才培養中的作用
(一)培養學生的化學實驗動手創新能力
創新人才的培養,首要方面就是檢驗提高大學生的動手實踐能力,而大學的化學實驗課程的教學在創新人才培養方面,需要教師予以重視。教師在大學化學實驗方面對創新人才的培養表現在幫助學生提高化學實驗的動手創新能力,提供了把學生培養成為創新人才的實踐基礎。
(二)提高學生的化學實驗設計創新能力
學生的實驗設計創新能力是大學生在化學實驗方面創新水平高低的衡量指標。學生的化學實驗創新能力的提升,是教師在大學化學實驗教學中培養創新性人才的重要方面,是與化學實驗教師的具體教學實踐活動的開展息息相關的,需要教師在教學中對學生創新設計化學實驗方面予以重視。
(三)增強學生的化學實驗思維創新能力
創新人才的培養,最終來講還是培養學生的創新意識、創新思維等等,讓學生學習如何進行創新,如何有效進行創新是大學化學實驗課程培養創新人才的重點之一。增強學生的化學實驗思維創新能力是大學化學實驗課程在創新人才培養方面的較高目標。
二、在大學化學實驗中培養創新人才的措施
在明確大學化學實驗課程在創新人才培養方面的作用后,教師就要根據這些具體的教學方面設計合理有效的實驗教學。
(一)轉變教學思維,引導學生自主動手參與化學實驗
培養學生的化學實驗動手創新能力,需要教師明確學生在實驗教學中的具體位置,需要教師轉變教學思維,給學生充足的學習空間,讓學生能夠在實驗中自主參與,積極動手,將各種實驗的原理、實驗注意事項以及不同實驗條件帶來實驗結果之間的區分等內容與具體的化學實驗實踐相結合。教師在教學過程中,要讓學生進行自主探索,讓學生積極主動參與到實驗中,從而提高學生的實驗積極性,提高學生的實驗創新動手能力。例如,化學鍵以及化學能的釋放等化學實驗內容的教學就需要教師引導學生進行適當的預習,并生成問題,在課堂實驗過程中予以動手實驗練習,提高學生的實驗動手創新能力。
(二)豐富教學內容,在化學實驗課本內容的基礎上引導學生進行創新
教學內容的豐富是提高學生化學實驗設計創新能力的必由之路。培養創新人才需要教師在化學實驗課本教學內容的基礎上,鼓勵學生、引導學生在化學實驗的設計方面進行創新。例如,在電解質溶液的設計以及評定實驗中,需要教師引導學生探究不同的電解質溶液的特點,并讓學生創新選擇不同的溶液進行對比實驗,讓學生自主探究設計實驗,從而嘗試降低實驗誤差,或者在該實驗的基礎上得到一些新的實驗設計研究成果等。
(三)多樣化教學模式,提高學生在化學實驗學習中思維創新深度
多樣化教學模式,在大學化學實驗教學中,主要指教師要積極運用探究式教學模式、情景教學模式等,讓學生在這些開放的教學模式環境下,讓學生能夠在學習中獨立思考,能夠不斷迸發出探究創新的火花,促進學生化學思維深度的不斷深化發展以及思維寬度的廣化發展。例如,教師可以采用情景教學模式,給學生一個實驗創新或者實驗驗證的命題,讓學生自由結組開展實驗的設計、安排以及動手操作,自己解決實驗中面臨的問題,鍛煉學生的思維創新能力等。綜上所述,大學化學實驗對創新性人才的培養需要立足于課程基礎以及學生的學習現狀,明確大學化學實驗在創新人才培養方面的要求。根據這些要求,教師在大學化學實驗教學中要轉變教學思維,豐富教學內容以及多樣化的教學模式,從而促進大學化學實驗對創新性人才的培養,提高教師的教學效率以及學生的學習效率。
作者:劉順彭 單位:廣東理工學院
大學化學實驗探析:大學化學實驗課程教學改革論述
[摘要]以高等農業院校本科應用型人才培養為目標,對大學化學實驗課程進行改革。提出了改革教學模式、拓展教學內容、完善評價體系等三個模塊。真正實現了“學生為主體,教師為主導,能力為本位”的教學目的,有效激發學生學習積極性,提升學生綜合素質,增強學生團隊協作能力,實現終身學習的理念。
[關鍵詞]教學內容;教學模式;評價體系
東北農業大學化學實驗課主要針對工科學生所設立,是一門重要的公共基礎實驗課。一直以來都存在著學生層次差距較大,實驗內容設置單一,評價體系難以量化,不同層次的學生不能充分發揮自身優勢,學生缺乏課堂參與、討論的機會,難以激發學生的積極性和調動學生的主動性。在理論知識上不求甚解,實驗過程中,遇到特殊現象不主動分析原因,使學生養成被動接受,機械地完成實驗內容。進入21世紀,人才需求的發展趨勢正向知識與能力并重型轉變,變革實驗教學內容與重構大學教學模式和評價體系成為當前亟待解決的問題之一。為了激發學生的學習熱情,開拓學生的創新思路、發展高層次的思維技能、增強解決問題能力、自主學習能力,促進學生相互溝通、團隊相互協作的能力,實現終身學習的理念,需要創立新的多元立體化的教學模式。讓大學化學實驗課教學真正達到以“學生為主體,教師為主導,能力為本位”的教學目的。真正實現由應試教育向素質教育轉化,從以“教”為中心向以“學”為中心轉化,由繼承性學習向創新性學習的教育轉化。
一優化整合實驗內容
傳統的大學化學實驗課程內容設置順序沒有與學生相應理論課內容同步,并且課程內容設置存在知識點重復、內容枯燥,有些實驗內容數十年不變,教材體系明顯不符合化學實驗發展的特點,與高等教育培養具有現代化開拓精神和自主創新人才的戰略目標不相適應。大學化學實驗主要針對大一學生開設,實驗內容首先應從學生實驗基本操作水平出發,循序漸進的提高學生實驗能力,注重個性化、興趣化培養。所以我校在實驗課開課時間略遲于理論課,在操作難度設置上采取階梯式培養。依據“重基礎,強能力,寬專業,高素質”的新時代人才培養目標,大學化學實驗教學體系既要注重規范的實驗基本操作技能,又要吸收專業實驗及科研課題的精華,突出現代化學實驗的特點[1]。在實驗內容方面上首先設置驗證性試驗,例如粗實驗提純、醋酸離解度測定驗證性試驗主要為了培養學生基本操作技能以及培養學生良好的實驗習慣和安全意識,嚴謹、實事求是的科學態度,提高分析、解決問題能力。拓展實驗內容相應提高綜合性實驗和自行設計實驗設置比例,綜合性實驗內容的選擇要立足基礎、貼近實際生產和生活、跟蹤科技前沿、涉及多學科的研究方法,有效提高學生文獻查閱、綜合分析問題等素質。針對授課的對象層次不同,為了讓基礎較好的學生有更大的提升空間,設置了開放實驗,給學生提供寬松的學習環境和實驗條件,實驗內容為老師科研課題或課題相關方向,也可以是老師選擇與日常生活相關的課題,學生通過興趣選擇題目,通過課余時間查閱資料,選擇實驗儀器藥品,確定實驗方法,設計實驗方案,通過興趣化進行實驗,不僅能增進理論知識的學習,提高操作能力,激發創新意識[2],也為將來繼續深入學習,打下了堅實的基礎。
二強化教學模式的改革
1導學-助學-自學的學習模式根據調查將學生按性格、基礎、專長等特點分組,采用2人小組,8人大組的分組方法,教師作為課堂的組織者、引導者,在課前預留結構性問題,以問題為紐帶引導學生進行預習,學生通過查詢網上資源等方法更有效、快速的預習。鼓勵對將進行的實驗細節提出改進,通過組間討論和教師的協助,對可行性改進方面,實際進行操作驗證,這種預習模式能有效地通過預習增強對實驗操作細節的了解,通過驗證促進對實驗內容和原理的理解。而且用小組為單位探討回答老師課前預留的問題,漸進地實施“基于問題導向”的教學模式,可以有效避免學生消極和焦慮情緒,增強學生的學習動機、效能感和團隊協作能力。課堂上教師首先應當創造民主和諧的教學氛圍,給學生預留充足的思考問題和發表見解的時間。引導和協助學生完成實驗,培養學生探索問題、善于發現問題、自主解決問題能力。選取適合的實驗,采用師生互換角色教學模式,學生自主選擇題目,組內根據學生性格、專長選擇收集資料、總結觀點、課堂展示等分工,這種教學模式有效地發展學生個性培養;開展組內討論,增強學生之間團隊合作精神,提高學生總結問題的能力;教師要在此期間,適當地給予指導,促進學生養成“想問、敢問、好問、會問”的習慣[3],培養學生主動積極的問題意識、善于提問的質疑精神及總結歸納知識的能力;課堂上成果展示,組間討論交流,有利于知識體系深入化、系統化、完整化。2.教育技術現代化建設信息科技的迅猛發展,學生學習工具逐漸智能化,為了使教師和學生溝通無極限、無時限,構建多維網絡立體信息交流平臺是大勢所趨,溝通平臺以QQ群和微信群為主要的聯系承載方式,真正的實現了隨時、隨地、隨需的無縫學習。充分利用多媒體的功能,逐漸提高網絡技術在實驗教學中的應用,增強學生對實驗課程重點和難點知識講解的實效,不斷提高實驗教學的效果。
三完善實驗成績評價體系
目前實驗課成績評價很難量化,實驗課成績評定一直是實驗教學過程的難點。現在教師大多對學生實驗課成績評定主要考察學生對實驗基本操作掌握,實驗報告書寫情況等。但實驗課成績應當體現學生的實驗操作技能、綜合分析能力、自主學習、創新精神、進步程度等方面綜合素質的客觀評價。所以構建評價主體多元化、考核內容多元化、考核方式多元化、科學、完善、公正的化學實驗成績評定體系,可以激發學生主動學習,積極思考改變實驗操作細節提高創新思維,養成良好的科研習慣。我校主要采用定量評價和定性評價相結合,形成性評價與終結性評價相結合、學生自我評價與相互評價相結合、團隊評價和個人評價相結合以及學生在學習過程中的進步記錄,構建大學化學實驗“多元化”教學模式考評體系。教學考評體系力求實現性、開放性、公平性的評價標準。具體考察點見表1[4]。1形成性評價考核教師普遍都是通過課前提問形式來考察學生的預習情況,但課前提問只針對少部分的學生,學生會心存僥幸不重視預習,我校主要通過預習報告來檢驗學生課前準備情況,這種形式具有普遍性,而且學生可以通過多種方式提出改進實驗操作細節的建議檢驗預習情況。2實驗基本操作能力考核容量瓶、移液管、滴定管的使用等基本操作及典型有機化學合成裝置的搭制用操作考核制來檢驗,對學生逐個進行考核打分,既可以量化學生成績,又起到了督促學生規范化基本操作的作用。3綜合素質考核綜合設計性實驗考查,由學生自己設計實驗方案,選取測定方法,根據所得數據分析數據的性。有效地體現出學生獨立應對問題、分析問題與解決問題的能力及總結寫作的水平。4化學實驗理論知識考核為了彌補實驗考核及課堂上無法體現的操作之外其他相關知識點,我們有針對性地設計并制作了化學實驗網上考試系統。利用自主開發的網上實驗考試系統進行實驗理論知識考核。學生通過考試系統可隨機抽取客觀題,由計算機系統直接批閱,主觀題教師在線批閱試卷。系統根據班級章節題型難易度進行統計分析,幫助教師了解學生知識的掌握情況[5]。總之,培養創新的實驗人才是現代高校化學實驗教學改革的重要目標之一,構建多層次的創新實驗教學體系是完成目標的有效途徑。大學化學實驗課通過優化實驗內容,教學模式多樣化,完善試驗考核體系,有效地提高了學生的科研素質、實驗技能和創新能力。大學化學實驗教學改革是是實施素質教育的需要,為培養創新型人才發揮了很大作用。
作者:張鑫 徐雅琴 王麗波 徐英操 馮時 單位:東北農業大學
大學化學實驗探析:談大學化學實驗教學改革的建議
【摘要】隨著時代的發展,我國越來越重視高等學校的教育問題,在高校的化學實驗教學方面取得了不菲的成績。然而在改革大學化學實驗教學的過程中,不可避免的出現了一些問題。本文對改革高校化學實驗教學的一些措施進行了深入的探討,希望能對大學化學實驗教學改革作出一點貢獻。
【關鍵詞】大學化學;教學改革;措施
盡管隨著科學技術的發展,我國對高校實驗教學也越來越關注,但還有不少高校的改革還停留在紙上,并沒有真正的落實下去。這導致實驗教學不受重視甚至被忽略。當前社會需要高素質的創新型人才,不重視實驗教學勢必會造成學生失去動手能力,只會“夸夸其談”,無法在社會上立足,進一步對高校化學實驗進行改革勢在必行。
1實驗教學的理念
在實驗教學的過程中,一定要保障學生處在主體地位,教師只是起到一個輔助的作用,一切改革都是依靠培養學生的興趣為方法來達到提高學生實踐和創新能力的目的,都是為了真正培養出適合當代社會的高素質人才。
2實驗教學改革措施
在高校化學實驗教學改革的過程中,只有找準方向,才能達到培養適合新社會的高素質人才的目的。對此,筆者提出以下幾點建議。
2.1將實驗教學改革落實到實踐中去受資金、教學水平、設備等多種因素的限制,很多教學在進行實驗教學的過程中遇到了很多困難,造成很難真正提高學生的動手能力,高校應在國家的援助下,一方面盡量多的投入資金更新實驗器材,另一方面根據自己地區學生的特點,編寫新的實驗教材,真正把實驗的設計和應用融為一體。
2.2創建自主學習平臺
借助科技的幫助創建學生自主學習平臺,可以縮短教師和學生之間的距離,加強師生之間的交流,讓學生無論在何時何地都能對不解的問題進行探討。內容豐富的教學平臺可以在課下為實驗教學提供堅實的后盾。
2.3建立完善的獎懲制度
在實驗課上,要想令學生認真的完成實驗并對其有深層次的了解,獎懲制度是必不可少的。教師可以對學生在課前的預習程度,實驗的操作規范程度,實驗的結果等多方面進行打分,嚴格要求學生認真對待每次實驗,這樣做不僅可以規范實驗教學,提高學生的動手能力,還可以培養學生對待事情認真嚴謹的態度。
2.4開放更多的實驗室
要想真正地提升學生的實踐能力,就要給學生更多的自由支配時間,盡量讓學生養成事事靠自己的習慣,這就要求高校開放更多的實驗室,讓學生在課余時間也能在實驗室探究問題,從而提高學生的創新能力和動手能力。同時也要保障實驗室的規范性,學生實驗時盡量保障教師在場,避免發生安全問題。
2.5組織更多的實驗競賽
經常舉辦實驗競賽,有助于加強高校各個部門之間的交流,并且可以很好的調動學生的競爭精神,讓學生以極高的熱情投入到實驗學習中去,經常參加競賽可以培養學生的團隊意識,創新和動手能力。
2.6建立素質過硬的教學隊伍
高素質的教學隊伍是一切實驗教學的基礎。教師水平的高低和教學的成果有著密切的聯系。高校應采取完善的管理措施,督促教師不斷地學習先進知識去提高自身的教學能力,并對表現的教師予以嘉獎,以達到提高教學質量的目的。
2.7在實驗教育中加強安全教育
安全是實驗的及時要素,保障學生在實驗過程中的人身安全是每所高校在實驗改革中首先要考慮的,目前我國在實驗過程中的安全措施還不夠完善,防護器材配備不足,部分高校并不重視安全問題,存在著極大的安全隱患。高校應加強安全教育,保障每個學生在安全的環境下進行實驗是每所高校應盡的義務。
2.8堅持創新
我國目前的教學實驗大多為從前的經典實驗,講解繁瑣,步驟嚴苛,很難引發學生的興趣,已經不再適合運用于當代人才的培養。我國應對實驗教學中進行創新,對舊的教學實驗去其糟粕,取其精華,挑選出學生感興趣并對學生提高實踐能力有幫助的實驗內容,從而促進我國實驗教學更好更快地發展。
2.9建立教學示范中心
教學示范中心的建立對周邊高校實驗的改革有著很好的帶頭模范作用,在建立教學示范中心的過程中,我們應該堅持教學思想的創新,加強和周邊高校的交流,形成地區特色,讓教學示范中心幫助更多的教師和學生。
3大學化學實驗教學改革實例
近年來很多大學對實驗教學進行了改革并取得了一定的成果。
3.1改革思路
東北大學在教學改革的過程中,堅持把實驗和理論結合起來,運用高素質的人才進行實驗教學,如張寶硯教授、方肇倫院士等,增添了一系列符合時代特色的新課程,并采用平時成績和考試成績相結合的方式,多方位考核學生的實踐能力。在實驗中堅持嚴格管理,培養出了一大批高素質人才,而蘭州大學更是自制了化工設備運用到教學當中,在節約資金的同時又維持了實踐教學的開展。在實驗制度方面,蘭州大學建立了一系列完善的管理制度,如《實驗室安全管理制度》、《儀器設備管理制度》、《實驗員職責》等,很好地保障了實驗高效穩定安全地進行。
3.2改革成果
在近年的教學改革中,我國高校的學子和教師們取得了的成績。如蘭州大學的朱建榮在美國Innocentive公司舉辦的化學競賽中榮獲二等獎,東北大學的徐淑坤教授榮獲中科院自然科學二等獎等。
4結論
隨著時代的進步,人才的評定標準已經不再依據掌握知識的多少,而是更多的看重人的動手能力和學習能力。這就要求我們對現有的實驗教學模式進行改革,提高學生的實踐能力,培養出適合時展的高素質復合型人才。只要我們堅持對實驗教學進行深化改革,就一定能令我國的教育事業穩定快速地發展。
作者:劉超 單位:邵陽學院生物與化學工程系
大學化學實驗探析:大學化學實驗課程的開放式教學
摘要:分析化學實驗對于培養學生的動手能力、科研能力和創新能力起著十分重要的作用.分析化學開放式實驗教學是優化分析化學實驗教學和提高教學效果的有效途徑,針對分析化學實驗教學現狀,本文對分析化學實驗課程開放式教學的優勢以及存在的問題進行了探討.
關鍵詞:開放式;實驗教學;分析化學實驗
分析化學實驗課程是化工、生物等很多學科的基礎課程.通過該課程的學習,能夠培養學生的動手能力、科學素養,為更好、更深入的學習其他專業課程打下堅實基礎.然而,現階段分析化學實驗教學達不到實驗教學應有的培養目標,存在一些不容忽視的問題[1-3],這就要求不斷對分析化學實驗教學進行改革和創新,以便提高分析化學實驗課程的教學質量.
1存在的主要問題
分析化學實驗課程的學習培養學生嚴謹求是的科學態度和在學習實踐中勇于創新、獨立思考的能力.現行分析化學實驗教學中制約教學效果的問題主要體現在以下幾個方面.
1.1實驗課內容單一
目前高校分析化學實驗課因為課時的限制,開設的實驗課較少且內容較為單一,尤其在化學分析部分的實驗多為滴定分析驗證性實驗,且部分實驗與實際生活的緊密性不強.單一的實驗教學內容,不能充分調動學生對分析化學實驗課程的學習興趣,束縛了學生的創造性思維,壓抑了學生的求知欲望.
1.2缺乏靈活性
分析化學實驗對于促進理論知識的理解,培養學生的動手能力、科研能力起到重要的作用.但是長期以來,傳統封閉式分析化學實驗課教學模式,受經費、設備、師資力量以及落后的教育觀念等因素影響,學生只能被動機械地在指定的時間,按照指定的題目和課本限定的方法完成實驗.因此,傳統模式過于機械化,缺乏靈活性.
1.3學生參與主觀能動性不強
充分調動和發揮學生主觀能動性是調動學生學習興趣的前提,是引導學生進行探究性學習的基礎.在現行的教學模式中,整個過程教師充當主體角色,學生只是被動地接受知識.這樣不能充分地調動學生對學習的積極性.在教學中,應充分考慮學生的學習基礎、認知水平和學習興趣,充分調動學生對實驗課程學習的主觀能動性,激發學生自主學習的熱情,以便達到理想的教學效果.
2開放式分析化學實驗教學的探討
開放式實驗教學是以學生為中心科學、新穎的教學模式,是培養學生創新意識和動手能力的有效途徑,也是高校實驗教學改革的總趨勢[4].實踐證明,傳統的教學模式已經不能滿足日常教學需求,而開放式實驗教學模式用全新的教學理念為學生營造開放自主的學習環境、為學生提供更寬廣的探索和創新空間[5-6].
2.1鼓勵改進和創新
開放式分析化學實驗教學不對實驗方法和模式進行固定,要求學生參與整個實驗研究過程,學生在實驗過程中能夠靈活調整、修正實驗方案的不足,充實實驗內容,這樣的教學模式不僅能夠加深學生對理論知識的理解和掌握,而且還能較大限度的激發學生的實驗和科研探索興趣.另外,在學生掌握了一定的自主實驗技能的基礎上,鼓勵學生參與分析化學教師的項目,與相關人員同時進行科研實驗,在實驗過程中學習積累經驗,并且能得到教師及相關人員的指導,對于開啟學生的創新思維、拓展學生的思路,提升學生的科研能力和理論知識的運用能力都大有裨益.除此之外,學生還可以自擬課題,制定實驗方案,申請大學生科技創新實驗項目,通過這種形式培養學生申請課題能力,讓學生成為課題的申報主體、主要負責人和實施人,進一步培養學生的自主學習能力和科研能力,通過多種形式鼓勵和激發學生的創新欲、提高學生的科研探索能力.開放式實驗教學能夠為學生提供了一個開放式的實驗研究的環境,學生不再受制于教材、教師等因素的限制,學生的創新意識和創新精神能夠得到培養,個性思維能夠得到充分展現.
2.2增強學習主動性
學生對所學的內容有興趣才能夠更好的發掘他們的潛能,在此基礎上才能夠更好的培養學生的創新和探索意識.開放式實驗教學由學生自己查閱文獻資料、制定方案,準備所需試劑、實施方案和總結結果,因此可充分地調動學習積極性,培養學生分析和解決問題的能力.查閱文獻可提高學生對有關文獻的閱讀和綜合能力、自主設計方案可培養學生的設計能力和創新思維、自行配制試劑并完成和實施實驗方案可提高學生的動手能力、實驗論文的撰寫有利于提高科技論文寫作能力.開放式實驗教學以學生為主體,教師輔助指導,由學生全程參與實驗,體驗成功中的苦與樂,較大限度的調動了學生學習的積極性.
2.3促進理論課學習
開放式實驗教學要求學生結合實驗現象、結果等對相關理論知識進行總結,討論理論與實驗相互印證程度,要求學生提出自己的問題或建議,改進實驗方法,增強學習的系統性.如果實驗失敗,要求學生對失敗的原因進行分析,重新審查和調整方案,反復探索并總結經驗.因此開放式實驗教學可加深學生對分析化學理論知識的理解,真正讓學生把知識學活、學通.
3開放式分析化學實驗教學的漸進推廣
開放式教學的實施將是一個艱巨、長遠而復雜和不斷探索的過程,面臨并存在著許多新問題和困難[7-8],這些問題將影響實驗教學的實施效果,解決這樣的問題就需要積極進行探索.
3.1增加經費的投入
充足的經費是開放式分析化學實驗教學推廣的重要保障,因為開放式的實驗教學對實驗教師隊伍、試劑、儀器等都提出了更高、更多的要求,為了保障實驗課程的教學力度、質量和效果,應設有及時補充開放實驗教學所需要的設備等的基金,積極探索多種途徑的經費來源,確保開放式分析化學實驗教學的順利實施.
3.2健全實驗室管理體制和激勵機制
開放式教學需要有嚴格、細致、科學、規范的教學規章制度.在進行實驗前要求學生仔細了解管理制度,保障在有序的情況下進行開放性實驗研究.要出臺相應的激勵措施,通過建立合理有效的激勵制度來充分調動實驗教師、實驗室工作人員的積極性和工作熱情,促進開放式分析化學實驗教學的順利開展.
3.3建立多元化、科學的教學評價體系
學生實驗成績的科學評定是實驗教學過程不可或缺的環節,客觀公正地考核方法是對教學效果和教學質量進行科學評估的有效手段,會直接影響學生學習的積極性,因此,建立多元化科學的分析化學實驗成績考核體系勢在必行.在開放性教學過程中,實驗方案由學生自主設計,與傳統分析化學實驗相比具有不固定性,這使得學生之間實驗成績評定的可比性降低,實驗成績評定操作難度增大.目前已有的開放性課程的評價方法還不盡合理、不夠完善.為了能夠在現實教學中易于操作和把握,還需不斷探索,真正建立起多元化、科學的開放式分析化學實驗成績評定體系.
3.4高水平教師隊伍的建設
高水平的教師隊伍是開展開放式教學的人才保障.開放式實驗教學要求教師具有較高的業務水平,教師應不斷提升自身的專業水平和自身素質,以適應開放式教學方式帶來的各種挑戰,達到理想的教學效果.首先,要求教師既細心又要有耐心,對于學生提出的問題進行耐心、細心的解答;其次,要求教師具有較高的知識水平,教師要對學生閱讀參考文獻后設計的實驗方案進行可行性分析,并提出相應的改進方法和建議,使實驗的內容更加完善,因此要求授課教師必須更新教學理念,具有豐富的知識儲備.在實驗教學方面,可考慮與企業建立合作關系,在企業建立實驗實訓基地,還可聘任企業工程技術人員作為實驗指導教師,來彌補教育資源短缺的短板,在現實實驗教學中既發揮企業與實際生活不脫節的實踐優勢、又發揮工程技術人員的經驗優勢.
4結束語
開放式分析化學實驗教學模式是對傳統教學方法的改革,更加突出了個性發展和因材施教的教育教學理念.開放式教學能夠有效彌補傳統教學模式的不足,在培養學生創新精神、創新能力和創新思維上將發揮越來越重要的作用.目前,開放式分析化學實驗教學還沒有現成的模式可借鑒,在現實教育教學中還存在著一系列的問題需要不斷的摸索和解決,它的實施和完善將是一個漫長而艱巨的工作。
作者:烏蘭其其格 單位:赤峰學院 化學化工學院