時間：2022-06-10 03:19:28
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醫學生物化學是從分子水平研究生命的化學組成和變化的一門科學,是各專業醫學生必修的重要基礎學科,其理論和技術已滲透到醫學的各個領域。作為一門實踐性很強的學科,實驗教學是其不可分割的一部分,是培養學生的實踐能力、創新能力和綜合素質的重要手段。但是,由于傳統教學模式下的“重理論,輕實踐”使得實踐教學在傳統教育中是一個薄弱環節,隨著教育觀念的改變,人們已經意識到傳統的醫學生化實驗教學存在諸多弊端,如教學內容簡單、陳舊,實驗技術人員年齡層次、知識結構老化等。為了培養新一代創新型醫學人才,強化實驗教學是一條重要的途徑,因此,各醫學院校都在不斷地探索醫學生化實驗的改革。本文將結合我院的生化實驗教學改革,從教學內容、教學手段和教學人員等幾個方面對生化實驗教學改革進行初步探討。
1及時更新和完善實驗教學內容
傳統的實驗教學內容單調,多為驗證性實驗,綜合性和設計性實驗內容較少,學生的觀察能力、思維能力、操作能力得不到充分的鍛煉;還有些實驗項目過于陳舊,早已經被其他更優越的方法取代,使得實驗教學與時代和科技的發展完全脫節,極大地限制了應用型人才的培養。因此我們應根據實驗技術的不斷發展,及時修訂實驗教學大綱,刪減驗證性實驗,增加設計性和綜合性實驗,適當引入分子生物學實驗。提高學生對知識的綜合運用能力,鼓勵學生創新思維,設計實驗,并親自動手驗證結果,從而有利于學生創新能力的培養和實踐能力的提高。如我院在生化實驗教學改革中,減去了一些簡單的驗證性實驗如酵母RNA提取鑒定、琥珀酸脫氫酶的競爭性抑制作用等,而增加了綜合性設計性較強的分子生物學實驗,如:細菌蛋白的SDS-聚丙烯酰胺凝膠電泳,γ-球蛋白的分離純化與鑒定,質粒的提取、酶切與鑒定等;在時間安排上,首先安排的是一些基礎性實驗,以便培養學生的基本實驗技能,使他們能掌握常見儀器的使用,熟悉生化實驗的基本技術(如離心、電泳、分光光度法等),然后再進行綜合性實驗,進一步強化實驗操作技術,更重要的是鍛煉他們的獨立思考、綜合分析問題的能力,為培養應用型和創新型醫學人才打下基礎。在實驗教學過程中,還應根據出現的問題不斷改進實驗內容和完善實驗方法。如:轉氨酶的活性與臨床的一些診斷密切相關,因此“改良穆氏法測血清中谷丙轉氨酶的活性”是醫學生化實驗室常做的實驗,出于安全考慮,只能使用健康人血清,而我們知道,轉氨酶在臟器中活性較高,正常人血清中活性較低,再加上學生在操作過程中還可能有誤差,結果導致有些同學在比色時,測定管和空白管幾乎無差異,從而得不到實驗結果,同學會感覺很沮喪,甚至進而對生化實驗失去信心和興趣。我們在改進教學內容時,同時以動物(如家兔)肝臟為樣品作一個對照,不僅能解決實驗不出結果的問題,還能幫助學生掌握“轉氨酶主要存在于組織中,正常人血清中酶活性很低”這個知識點,從而進一步理解測血清中轉氨酶活性的臨床意義。我們還將科研實驗中已基本不用的圓盤電泳改為更為常用的垂直板電泳,在開始兩年的電泳中,用血清作為樣品,由于血清中清蛋白含量過高,影響了電泳的分辨率,后來改進為用細菌蛋白,分辨率則大大增強。
2充分利用現代化信息技術
近年來隨著多媒體技術和計算機網絡技術的不斷發展,以網絡技術為支撐的虛擬現實技術及虛擬實驗室迅速發展。虛擬實驗室是計算機技術與機械技術相結合的產物,它通過電腦及相關計算軟件構建一個虛擬實驗環境,實現傳統實驗室的功能,在各種虛擬的實驗環境中,實驗者可以像在真實的環境中一樣完成各種各樣預定的實驗項目,所取得的實驗效果等價于甚至優于在傳統實驗環境中所取得的效果。生物化學特別是分子生物學方面的新技術、新方法的發展日新月異,有些內容如基因工程及其他一些常用分子生物學技術如PCR反應等都是理論課上必講的,但是由于這些實驗花費較大、耗時較長等原因,難以在學生中開展,造成理論與實踐嚴重脫節,因此生物實驗教學的改革應大力提倡建立分子生物學虛擬實驗室,作為傳統教學的補充。虛擬實驗室可降低實驗成本,打破時空限制,保證實驗的開出率和成功率,提高教學效果和教學質量;同時虛擬現實技術的高度沉浸性、交互性、想象性的特征,有利于激發學生的學習熱情,培養學習興趣和科學素質。虛擬分子生物學實驗在我院也在初步運行。除了對難以開設的實驗通過虛擬實驗教學外,對于一些已開設的如質粒提取等實驗,我們還先讓學生進行虛擬實驗,熟悉實驗過程,了解可能出現的問題等,然后再進行實際操作。虛擬實驗增加了實驗的成功率,激發了學生的學習興趣,取得了良好的教學效果。此外,我們還可以充分利用網絡,從網上下載一些相關視頻,或者教師自己操作制成視頻,做成多媒體,當做演示實驗給學生看,可增強他們的感性認識,并幫助他們及時捕捉和了解生物化學和分子生物學領域的各種新技術、手段、方法。
3提高實驗技術人員的素質
各醫學院校生化實驗室均配有實驗技術人員為實驗課準備試劑、器材等。實驗員是實驗教學中不可缺少的重要力量,實驗工作人員不但要有扎實的醫學基礎理論知識和操作技能,還要有更全面的實驗素養來解決教學中疑難問題。但很多實驗員存在年齡大、學歷層次低、學科知識老化的問題。而隨著時代的發展,實驗課程也在不斷改革,如近年來許多醫學院校生化實驗都增加了分子生物學方面的實驗,年齡較大的實驗員對經典的生化實驗準備得心應手,但面對新的技術和方法則可能會有力不從心的感覺,這就要求實驗技術人員不斷學習新知識,拓寬知識結構,了解和掌握更多、更新的方法和手段。另外,高校的實驗技術人員待遇也普遍偏低,技術人員缺乏工作和學習積極性。因此,高校應轉變傳統觀念,建立各種激勵機制,提高實驗技術人員的地位和待遇,激發他們的積極性和創造性;有計劃地安排實驗人員進行進修、培訓和繼續教育;引進高學歷的中青年實驗人員,創建一支年齡和學歷結構合理的高素質的實驗人員隊伍,為實驗教學提供強有力的保障。
4教師應參與實驗準備和實驗室管理
長期以來,教師和實驗人員的分工是涇渭分明的,實驗人員負責實驗準備,而教師只是到時間來上課就行了。這樣,在實驗過程中出現問題,也往往難以找到問題出在哪里。教師參與到實驗準備和實驗室管理中,對整個實驗過程所需要的試劑、配制的方法,教學儀器的安裝、維護等都一清二楚,可以預防或及時發現并解決一些可能出現的問題,在實驗課堂上也能夠更加游刃有余地進行教學和指導 ,保證實驗課順利進行。教師參與實驗準備和管理,可加強教師和實驗技術人員之間的橫向技術交流與協作,促進實驗技術人員整體素質的提高,也有利于教師更加系統、完整地學習和教授本學科的知識,從而提高自身理論水平和與實踐相結合的綜合能力,促進理論教學和實驗教學。隨著醫學教育改革的不斷深化,通過實驗教學培養大學生的實踐能力和創新能力越來越受到重視。因此,我們要推進實驗教學改革,不斷提高實驗教學水平與質量,調動學生的主動性、積極性和創造性,使學生在本科階段得到創新性科學研究的鍛煉,培養科研的能力和創新的興趣。
1改革實驗教學內容
從培養學生能力的角度出發,改革教學內容,優化實驗教學,增加基本操作實驗,壓縮性質驗證實驗,開設綜合性實驗、設計性實驗等內容,不斷提高教學質量和教學效果?；静僮鲗嶒炇桥囵B學生動手能力的基礎,是進行綜合性實驗和設計性實驗的基礎,必須保證合理的課時比例,即可安排集中訓練,也可穿插在有機合成實驗中進行,如洗滌、蒸餾、萃取、重結晶、常用儀器操作方法、常見有機反應裝置安裝和使用等等,教師要強化各種基本操作的要點和使用范圍,要求學生熟練掌握,必要時可進行考核,實現人人達標。性質驗證實驗要適當減少,對必要的驗證性實驗,要盡量與專業性質聯系起來,與實際應用結合起來,不斷改進,以提高實驗的應用性和趣味性,更好的發揮實驗教學的作用。如工業分析與檢驗專業學生做“糖類物質的性質實驗”,可把這個實驗改成不同糖類物質未知樣品的鑒別實驗,教師提供未知糖類樣品,學生通過實驗加以區分鑒別,既驗證和鞏固了基礎理論知識,又從實驗結果中獲得了成就感,學生對實驗越感興趣,收獲就越大。在經過基本操作實驗和基本有機合成實驗的訓練后,可開設綜合性實驗,就是把物質的制備、分離、提純、化學性質鑒定、組成確定、有關物理常數的測定等內容結合在一起的實驗。這種實驗內容多、操作繁瑣、所需時間長,要求學生要全面掌握實驗過程,合理安排實驗時間和各個操作的銜接,對學生的基本操作技能的綜合運用能力和動手能力是很好的鍛煉。如“乙酰苯胺的制備”實驗,通過苯胺和冰醋酸的加熱回流反應制備乙酰苯胺,減壓過濾后得到粗品,再經重結晶制得純品,烘干,測定純品的熔點,計算產品的純度。通過完成這一綜合性實驗,學生練習了合成、減壓過濾、重結晶、測熔點等基本操作,掌握了苯胺乙?；磻脑砗鸵阴１桨返闹苽浞椒?。學生觀察、分析、聯想思維和歸納總結的能力都得到提高,獨立工作能力和分析問題、解決問題的能力也可以上了一個新的臺階[3]。在扎實的理論學習和嚴格的基本操作訓練后,可以有目的、有計劃的安排設計性實驗,培養學生運用理論知識解決實際問題的能力。教師根據教材或者科研課題的部分內容,選取實驗題目,提出具體要求,讓學生去查閱相關文獻和資料,確定實驗方案。實驗中儀器、設備的選用及組裝,藥品選用及配制,實驗步驟的組織實施,實驗結果的整理、分析、計算,實驗報告的完成等一系列的內容,都由學生獨立來完成。教師則要對實驗方案、實驗過程進行監督、把關和指導,以保證實驗順利完成,這是一個比較系統的訓練和培養過程。如合成苯甲酸的實驗中,就可設計兩條合成路線,或選用甲苯為原料,采用高錳酸鉀氧化法;或選用苯為原料,采用格氏試劑法,選擇哪條合成路線更合理,更簡便易行,以及如何進行實驗操作,需要在教師的指導下,學生自行完成,實驗中得到的經驗與教訓反過來也可以讓學生進行思考。這種實驗費事、費力,但是實驗效果較好,強化了綜合能力的培養,提高學生分析問題和解決問題的能力。
2改革實驗教學方法
改革實驗教學方式,確立學生在實驗教學中的主體地位,充分發揮學生的主觀能動性,培養學生的綜合能力[4]。改革實驗講授方式,要求學生實驗前做好預習工作,查閱資料,撰寫預習報告,對實驗目的、原理、過程都要做到心中有數。上實驗課時,教師或采用問題教學法,就相關實驗內容向學生提問,檢查學生的預習情況,或采用討論法,與學生共同討論實驗的原理、實驗的關鍵點和注意事項,加深學生對實驗的理解,調動學生學習的積極性。實驗過程中,教師要督促學生嚴格操作規范,注重對實驗現象的觀察和分析,記錄好數據,遇到問題,及時與教師交流討論,在教師的啟發下,立足于獨立思考來解決問題,逐步提高學生自主完成實驗的能力,逐步培養學生的科學素質和科研能力。將多媒體教學引入實驗教學中,配合教師的講解和操作演示,使得教學效果明顯提高。通過多媒體實驗演示,可以在學生面前呈現出全面、具體的實驗過程,實驗演示效果清晰真實,學生可以很好的了解實驗步驟、實驗所用儀器、操作注意事項等,對實驗有了感性認識,有利于學生對實驗過程的思考和探索。對于一些在目前條件下不能開設的實驗項目,也可以通過多媒體課件演示,了解這些實驗的現象和過程,變抽象為形象,增長了見識,開闊了視野,開拓了思路。開放式教學,定期施行實驗室對學生開放的制度,鼓勵學生或主動參與教師的科研項目,或根據專業特點或興趣愛好自選課題,通過查閱相關文獻,設計實驗方案,與教師一起討論研究后,獨立完成實驗操作,撰寫相關實驗報告,對于其中有創新價值的研究成果,可以鼓勵學生,充分調動學生的積極性,發揮他們的潛力和創造力。
3改革實驗教學評價方式
改革實驗教學評價方式,引導學生注重能力培養,全面提高自身素質,成為社會所需的應用型人才。實驗教學評價的目的是要考核學生掌握了基礎有機化學實驗知識、技能的基礎上,是否具備分析問題、解決問題的能力,尤其是對綜合性實驗和設計性實驗中所表現出的綜合能力的評定,從而引導學生由過去只重視實驗技能的熟練程度向重視培養綜合能力的方向發展。因而,針對有機化學實驗課程特點,為客觀真實的反映學生的實驗水平與能力,要對學生的實驗成績實行綜合評定,加大平時成績的比例,主要包括實驗預習占20%、實驗操作及方案設計占30%、實驗報告占10%、期末考試由操作考核和筆試考核組成,各占20%,共同組成實驗成績[4-5]。在教學實踐過程中發現綜合評定的考核方案確實可以客觀、真實地反映學生的實驗水平。
4結語
總之,有機化學實驗教學從教學內容、教學方法、教學評價方式等方面進行的改革,為實驗教學拓展了空間,充分調動了學生的學習興趣和積極性,有效地提高了學生的操作技能和分析解決實際問題的能力,幫助學生實現與工作崗位的零對接,成為企業發展所需的高素質技能型人才。這一改革具有重要意義,需不斷地努力和探索。
化學是一門以實驗為基礎的學科。而化學實驗則是化學學科的靈魂,化學實驗不僅是學生獲取直觀信息、認識化學世界的窗口,而且是幫助學生認識化學規律、形成化學概念、理解和鞏固化學知識、提高各種能力的重要途徑，更重要的是化學實驗過程本身就是培養學生創新精神和創新能力的最佳途徑，是其他學科所不能替代的。本人在實驗教學過程中做了以下幾點嘗試，對培養學生的創新精神和創新能力收到了較好的效果。
運用化學史實中的實驗過程及現象激發學生的創新意識
在教學過程中很多人都會提到一句話：“溫故而知新”。但由于受到許多因素的影響，有關化學史實的教學往往被很多老師所忽視。然而，化學史就是一部不斷創新的科學史，是對培養學生創新意識和創新精神很好的素材。通過對化學史實中某些實驗過程及現象的描述，可使學生們興趣盎然，極大的激發了學生動腦思維、動手實驗和渴望創新的積極性。
例如，在學習空氣時，向學生介紹空氣的發現史；學習氫氣時，介紹16世紀中葉和17世紀的一些科學家發現了某些金屬與酸（無強氧化性）反應產生一種可燃性氣體 ---氫氣的方法，在工業上雖無實用價值，但卻是實驗室制取少量氫氣的極為簡捷的方法；學習王水時，介紹丹麥著名物理學家波爾是怎樣巧藏諾貝爾金質獎章的；在學習磷時，介紹法國人布蘭特是怎樣發現磷的等等。
二．開展探究性實驗，培養學生的創新精神
目前，中學化學教材中的實驗多為驗證性實驗。驗證性實驗是用實驗來論證已學過的化學知識的正確性，在實驗中學生處于被動接受知識的狀態，這種實驗模式缺乏對學生的思維能力、動手實踐能力、創新精神及創新能力的培養。而將教材中的某些驗證性實驗改為探究性實驗，可將學生帶入科學探索的情景中，使學生處于一種主動探索知識的興奮狀態，這對激發學生的創新欲望、培養學生的創新精神等方面所起的作用是驗證性實驗所無法替代的。
例如，在講解Fe(OH)2的制備和性質時，我就先告訴學生Fe(OH)2的顏色、狀態及溶解性，然后演示新制的FeSO4和NaOH溶液的反應，讓學生仔細觀察，結果學生未能看到白色絮狀沉淀，而看到的是灰綠色的沉淀。該現象立即就會引起了學生的思考，此時我便及時地引導學生進行探索原因：① 為什么要用新制的FeSO4溶液？② 為何要將滴管插入試管里溶液底部，慢慢地擠出NaOH溶液？③ 久置的NaOH溶液中會溶解了什么物質？當學生通過認真思考、分析得出FeSO4和Fe(OH)2易被空氣中的氧氣所氧化時，然后立即換一瓶經煮沸以除去氧氣的NaOH溶液重新進行實驗，再讓學生仔細觀察，結果觀察到的現象是：先得到白色沉淀，但過一會兒就轉變為灰綠色，隨后逐漸變為紅褐色。這一現象又引起學生的疑問：怎樣才能使生成的Fe(OH)2被氧化的速率減慢呢？結果經過學生一系列的思考、討論、比較以后，最后選用在FeSO4液面上滴加幾滴苯作保護層，再將滴管伸入試管底部，滴加煮沸過的NaOH溶液，就得到了Fe(OH)2白色沉淀并保持了較長的時間不變色。
通過探究性實驗的開展，激發了學生主動積極探索的精神，增強了學生的自信，激活了學生的創新能力。
三．利用開放性實驗習題，培養學生的創新能力
開放性習題是指題目的設計是開放的，答案是靈活多樣的，只要答案是合理的，都是正確的。開放性習題的出現是對傳統封閉性習題的挑戰，這類習題旨在鼓勵學生運用已有的知識和經驗，對問題發表自己的見解，不同能力的學生可以從不同的角度、不同的側面、不同的范圍、不同的層次去分析、去選擇解決問題的方法和途徑，學生答題的過程就是一個創新過程。利用開放性實驗習題，給學生提供多角度考慮問題的機會，讓學生在解決問題的過程中體驗樂趣，領悟知識，感受成功的喜悅，從而激發了學生的創新精神和培養了學生的創新能力。
例如，在分液漏斗中，用一種有機溶劑提取水溶液里某無色物質時，靜置分層后，如果不知道哪一層是“水層”，試設計一種簡便的判斷方法。
給出題目，讓學生根據自己已掌握的知識，并在我的適當提示下認真思考、仔細分析、比較后，學生們便給出了以下幾個合理簡便的方案：
[方案一]取一只小試管，打開分液漏斗的活塞，慢慢放出少量液體（這是取樣檢驗的常規方法，后面表述用“取樣”），往其中加入少量的水。如果加水后，試管內的液體不分層，則說明分液漏斗中下層是“水層”；反之，上層為“水層”。
[方案二]取樣，向其中加入少量的四氯化碳或苯，若試管中液體分層，則說明分液漏斗中的下層為“水層”；反之，上層為“水層”。
[方案三]取樣，用膠頭滴管取少量待測液，滴2-3滴到無水CuSO4固體上，觀察白色固體上是否有藍色出現，若有變化，則說明分液漏斗中下層為“水層”；反之，上層為“水層”。
再如，2002年理科綜合能力測試的第29題第（4）問，我便先提出以下幾個問題以激發學生的思維：
噴泉現象應當滿足什么條件？
引發噴泉實驗的原理是什么？
怎樣才能引發裝置II的噴泉？
然后讓學生仔細思考、認真分析，得出合理的方案：
[方案一]用降溫的方法。即打開夾子，用浸過冰水的毛巾捂住燒瓶，使燒瓶內氣壓減小到一定程度，外界大氣壓產生的壓強將燒瓶中的水通過導管壓入燒瓶，使氨氣與水接觸，形成噴泉。
[方案二]用升溫的方法。即打開夾子，用手（或熱毛巾等）將燒瓶捂熱，氨氣受熱膨脹，趕出玻璃導管內的空氣，使氨氣與水接觸，發生噴泉。
四．開展設計型實驗，培養學生的創新能力
實踐是創新的搖籃，通過學生自己思考設計實驗，既可以培養學生動手動腦解決問題的能力，讓學生體驗到成功的喜悅，又可以培養學生的創新思維能力和創新設計能力。 例如，在鈉的氧化物性質的教學中，我便要求學生根據反應原理：2Na2O2+2CO2==2Na2CO3+O2設計一個實驗來證明CO2與Na2O2是否反應及反應后生成的產物。實驗設計要求：（1）根據實驗原理選擇實驗所需的試劑、藥品；（2）確定實驗所需的裝置、儀器及連接順序；（3）盡可能保證實驗設計的科學性和嚴謹性。這樣便迫使學生自己去發現問題、去查閱資料、去設計、去探索、去創新。布置任務后，給學生一段時間，讓他們去獨立思考、查閱資料、設計實驗。然后再組織學生一起對他們提出的設計方案進行分析、討論、比較設計方案的可行性和優缺點等。選擇其中幾組方案由學生在課堂上進行演示，對比較好的設計給予表揚，對于較差的設計則從其中找出“閃爍點”給予肯定，從而調動了各層次學生的創造積極性，并培養了他們的創新精神和創新能力。
總之，注重實驗教學的探索與創新，給學生留出自由思考的空間，增加學生獨立設計、獨立操作實驗的機會，是提高學生素質，培養學生創新精神和創新能力的有效途徑 之一。以上只是本人在實驗教學中的一些初步嘗試，還有待在今后的教學實踐中不斷的提高和深化。
隨著上海二期課改的進程,我們的教學理念也在不斷的更新,二期課改的理念,體現以學生為本,注重學生的能力和可持續發展,特別是在學習目標上,強調知識與技能,過程與方法,情感態度與價值觀的三維目標。而化學實驗是化學教學中重要的組成部分,是落實教學目標的有效手段,它具有千變萬化的現象,它的直觀、真切和印象深刻的特點不僅激發著學生的學習興趣,而且它的豐富的知識性對學生理解化學原理、鞏固化學知識有著有力的驗證作用。通過多年的教學實踐,根據初中學生的心理特點,我們將化學實驗分為:教師演示實驗,學生分組實驗,探究實驗,課外興趣小實驗等 ,不同的實驗在教育教學中有著不同的作用。
一.化學實驗是激發學生學習興趣的有效方法
興趣是一種特殊的意識傾向,是動機產生的重要主觀原因,良好的學習興趣,是求知欲的源泉,是思維的動力。托爾斯泰曾經說過:“成功的教學,所需的不是強制,而是激發學生學習的興趣?！背踔袑W生年齡小、好奇心強,他們學習化學的動機往往是以滿足好奇心和感興趣為主的?；瘜W實驗教學的首要任務是通過激發學生對學習化學的興趣,提高他們學習化學的主動性和積極性。因此,教師的演示實驗,我們力爭做全、做好,并將老師的一言堂,改為雙邊活動,發動大家積極參與,先讓學生到講臺前做,然后,其他同學修改、補充,老師加以小結,得出正確的操作和結論。由于演示實驗是多種多樣的,實驗中所貫穿的知識錯綜復雜的交織在一起,所以,這樣既鞏固驗證了所學的知識,又激發了學生的學習興趣。但激發興趣容易,維持興趣就難了,化學是一門以實驗為基礎的學科,它原于生活,服務于生活,奇妙的化學現象,生活中的美麗化學,又可以激發學生新的學習興趣。因此,我們在沒有課內教學實驗的課程中,加進課外趣味化學小實驗。如:魔棒點燈、燒不壞的手帕等,來維持學生的學習興趣。例如:“魔棒點燈,準備的儀器:玻璃棒、酒精燈。藥品:高錳酸鉀、濃硫酸等。操作:用一根玻璃棒蘸取少量濃硫酸,再沾少量高錳酸鉀,去點燃酒精燈,立即燃燒起來。老師演示完后,同學們感到非常驚訝,學生討論原理,交流,使學生不斷產生新的好奇心,新的興奮點,隨之就會有不斷求知的興趣,就會形成今后愉快、主動學習化學的內在動力。
二.化學實驗是學生合作學習的良好平臺
社會在不斷的進步和發展,個體的作用越來越弱化。團隊精神合作意識越發重要。為了學生的發展,讓他們學會合作,善于合作,在學習中建立和諧、濃厚的學習氛圍,化學分組實驗為學生合作學習提供了良好的平臺。在分組實驗中,針對初中學生好奇、好動,有的同學忙不過來,有的同學卻不知道做什么的特點,合作就顯得更為重要。例如:、學生分組實驗,二氧化碳的制取和性質,這個實驗的反應速度較快,,在一個四人小組中,進行分工合作,一個動手能力強的同學負責裝置的連接,一個同學負責加藥品,一個同學驗證性質,另一位同學記錄現象和結論,然后交流,完成實驗報告,大家在緊張、和諧、有序的氣氛中,完成了實驗。、課后,同學們反映,這樣做大家的積極性都很高,小組有了凝聚力。經常性的合作,既鍛煉了學生的動手能力,也增強了學生良好的心理品質和社會技能。為此我們選擇了兩個班進行實驗對比,三(1)班分工合作,三(2)班小組隨便做,一學期后收到了截然不同的效果。在以后的學習中,三(1)班同學不管是學習、集體活動還是運動會都有了很強的合作意識,同學間增進了友誼和理解,在一些小制作中顯示出了及強的動手能力,形成了團結向上的班集體。
三.化學實驗是培養學生觀察能力的基本途徑
觀察是認識的窗口,是人們有效地探索世界、認識事物的一種極為重要的素質,是思維的前提,如果沒有敏銳而細致的觀察,就不能深入認識事物的本質。蘇聯教育學家蘇霍姆林斯基指出:如果說復習是學習之母,那么觀察就是思考和認識之母。可見觀察能力的重要性。
化學的認識與發展過程是以實驗觀察為基礎的,在培養學生的觀察能力上,化學實驗有得天獨厚的優勢。1、化學現象豐富多彩:在實驗中,能看到的、聽到的和感受到的我們都稱作是現象。如;光、聲、味、煙、霧、火焰、燃燒、爆炸、沉淀、溶解、顏色、氣泡等都是化學實驗中常見的現象。2、觀察方法靈活多樣:用視覺,如:二氧化碳通入紫色的石蕊試液中,看到的現象是:紫色的石蕊試液變紅色,說明生成碳酸,用味覺,如:加熱碳酸氫銨,在瓶口聞到刺激性的氣味,說明有氨氣生成,用聽覺,點燃氫氣,聽到爆鳴聲,說明氫氣不純 ,用觸覺,如:鎂帶和稀硫酸反應,用手接觸試管,感覺發燙,說明反應放出了熱量。3、反應現象多樣有序:如金屬鈉與水的反應。反應前:色態、硬度;反應中:鈉浮在水面,熔成小球滾動,逐漸變小消失,伴有嘶嘶聲;反應后:溶液無色透明,滴入酚酞試液顯紅色。為此,使學生知道觀察什么,怎樣觀察?？茖W的觀察順序、嚴肅的觀察態度,良好的觀察品質靈活的觀察方法都可以通過化學實驗得到落實。
四.化學實驗是培養學生思維的最好載體
化學實驗從設計、操作到分析實驗結果、總結歸納規律,都離不開科學的思維方法?；瘜W實驗常用的思維方法有;分析法、歸納法、對比法以及綜合法等,應該知道思維方法比實驗結果更為重要。結果主要以知識的形式出現,知識本身在人的頭腦中存留的時間不會太長,日后用不到的知識很快就會被遺忘。而思維的方法是有效的、長期受益。培根說過;方法比知識更重要。象分析法,就是由淺入深、由表及里,使學生的思維從表象到本質,從感性認識到理性認識。 如:做電解水的實驗時,先提出下列問題:(1)通電后,你觀察到什么現象?(兩極產生氣泡),(2)實驗一會兒后又觀察到什么現象?(兩極玻璃管上部匯聚大量氣體,且體積2:1),(3)兩極產生的氣體分別是什么?如何檢驗?前兩個問題學生可從觀察演示實驗中直接得到,而第3個問題,是直接觀察不到的,學生還需分析、猜測兩種氣體可能是氧氣和氫氣,通過實驗驗證,得出結論。學生從整個實驗過程中,體驗了分析實驗的科學思 維方法。這種通過實驗提出問題,分析問題,解決問題的方法,使學生的思維能力得到提高。象比較法,有些化學現象不容易區別,比如白煙和白霧,讓磷在空氣中燃燒和濃鹽酸在空氣中揮發同時發生,去比較白煙與白霧的區別。使學生通過同時比較實驗,能更清楚的比較相近現象的區別。又如學氧氣、氫氣、二氧化碳三大氣體后,對它們的性質、制法、用途做比較,可以加深對氧氣、氫氣、二氧化碳三大氣體的進一步理解記憶。
在化學實驗教學中有意識地訓練和培養學生的思維方法,使學生對實驗中的思維方法有清晰的感知、深刻的領會、透徹的理解。有利于學生的可持續發展。
總之,化學實驗是傳遞知識,培養能力,形成價值觀的最好的載體之一。它以其豐富的內涵在化學教學中發揮著獨特的功能和作用。為此,化學實驗在教育、教學中的作用地位非常重要,重視化學實驗,充分發揮化學實驗的作用。正確認識化學實驗的多種教育教學功能,對于深化化學實驗教學理論,培養學生科學的實驗素養,樹立科學的人生觀,全面提高教學質量,具有重要的理論與實踐意義。
1、普通工科院校開設綜合化學實驗的必要性
國家中長期人才發展規劃綱要在人才建設主要任務中指出:要創新人才培養模式,建立學校教育和實踐鍛煉相結合、國內培養和國際交流合作相銜接的開放式培養體系。探索并推行創新型教育方式方法,突出培養學生的科學精神、創造性思維和創新能力。實驗教學是整個高等教育創新體系中創新人才培養過程不可缺少的重要組成部分,實驗教學對學生綜合素質的提高,對學生理論聯系實際、實踐能力、動手能力、創新能力的培養以及整個高等教育培養模式轉換起著非常重要的作用。
對于普通工科院校,通常沒有化學專業,化學作為應化、化工、制藥、材料、環境等專業的基礎課。學生入校后,在大一、大二期間分別學習無機化學、分析化學、有機化學及物理化學,此后即開始學習各自專業的專業課程及開展專業實驗,到大四時開展畢業論文。這種傳統教學模式的弊端在于,各基礎課具有自身的基礎理論、實驗操作技能,學生在這些實驗課中是分別學習的,各門課的知識和技能也是分別學習和掌握的,學生缺乏有關知識和技能的融會貫通,缺乏各種實驗方法和技術的綜合應用能力,學生從基礎化學實驗到專業實驗缺乏過渡;另一方面,高年級的專業實驗又由于專業劃分過細,知識分割過窄,使學生學得的知識過窄,實驗方法和技能也較單一,不利于創新型人才的培養[1]。
現代化學已經發展到了各學科分支間縱橫交叉、互相滲透和融合的程度,在教學中如果不有意識地把各基礎學科的知識和技能加以綜合,就必然適應不了現代化學發展的要求。綜合化學實驗是一門深層次的、多學科性的和綜合性實驗技能訓練的化學實驗課程。它除培養學生熟練掌握實驗技能外,還能讓學生綜合應用化學知識和多種化學研究方法,使“四大化學”之間能融會貫通,培養學生具有分析問題、解決問題的能力;從培養人才的角度看,開設綜合化學實驗課程的目的在于縮短學生在所學的專業基礎知識與科研、生產實踐中解決實際問題能力之間的差距,培養學生的科研能力和創新能力[2,3]。
2、綜合化學實驗體系的構建
“綜合化學實驗”與四大基礎化學實驗的根本差別在于它的綜合性。它必須既能體現各二級學科專業方向的特色和優勢,又能涵蓋多個二級學科的知識點,因此要能使學生站在更高一級的層次上去理解化學各分支學科之間最本質的內在聯系。我校綜合化學實驗課程組經過反復討論和論證,設立了“三層次、三方向”的綜合化學實驗體系?！叭龑哟巍笔侵妇C合化學實驗包括綜合性實驗、設計型實驗及科研實驗三部分。綜合性實驗主要綜合四大化學的基本實驗技能,讓學生在一個實驗項目中融會貫通四大化學基礎知識;設計型實驗則在一個實驗項目中綜合了四大化學基本實驗技能與專業實驗問題,為學生向專業學習及發展搭建橋梁;科研實驗則指學生進入教師科研實驗室,參與完成科研項目?！叭较颉笔侵改壳拔倚＞C合化學實驗針對我?；瘜W相關的特色專業(應化、環境及材料專業)分別開設相關綜合化學實驗。對每個方向分別根據各專業人才培養需要開設了4個綜合實驗和4個設計型實驗,其中一部分是我化學相關專業教師長期科學研究的階段成果。將這些成果編寫成綜合實驗,有利于培養學生的綜合思維能力和創新能力。這些實驗包括金屬配合物的合成、表征和性能測定;綜合性分析;典型有機化合物的合成、分析鑒定;天然化合物的提取、分離、表征;催化劑的制備、表征與性能;典型環境污染物的分析、分離;材料的合成及表征等。這些綜合實驗項目具有以下共同的特點:
(1)綜合性:綜合運用合成、分析、表征等各種實驗技術,一個實驗是兩個或兩個以上二級學科知識點的有機結合,實現了知識的系統化,形成了綜合性的實驗課體系。
(2)先進性:以現代新技術在環境、能源、材料、生物化工等領域中的應用為重點,選擇反映化學學科進展的內容,大部分實驗內容來源于科學研究的成果,可以引導學生盡早了解各分支學科的國際前沿和熱點,對學生將來進行科學研究提供幫助。
(3)實用性:實驗的對象是現實中的樣品,例如植物油渣油、茶油餅粕、蝦殼、紡織污水等。實驗的產物是實用的產品,例如甾醇、維生素E、生物柴油、茶皂素、殼聚糖、陽離子淀粉等,有利于激發學生實驗興趣。
3、綜合化學實驗教學方法
(1)啟發式教學:由實驗輔導老師啟發式地講解實驗的基本原理和基礎理論,指導學生查閱文獻資料,綜合分析比較,確定設計性實驗方案,由輔導老師審閱。
(2)討論式教學:在講授綜合性實驗時,采用提問的方法啟發學生用什么儀器,通過什么樣的方法來完成實驗內容,讓學生自己歸納總結出實驗的基本步驟、思路和特點。
(3)課內外結合式教學。建立開放實驗室實驗平臺,這樣學生既可以在課堂內學習,也可以在課堂外隨時練習課堂上的實踐內容,鍛煉實際動手能力。
創新教育是在實施素質教育的過程中以培養學生創新意識、創新精神和創新能力的教育。創新型人才培育是我國教育改革的重要方向,是各級各類教育的共同要求。創新型人才培養的核心就是創新精神和實踐能力的培養[1]。分析化學實驗是我校環境工程和綠色電子材料專業本科生的一門應用性、實踐性很強的專業基礎課,它不僅使學生加深對分析化學理論知識的理解,訓練學生熟練掌握實驗操作技能,也是培養學生的科學態度和創新能力的重要途徑,使學生們在學習過程中實現由知識到能力的轉變。然而在傳統的分析化學實驗教學中存在許多不足,培養應用型創新人才,需從人才培養觀念、培養視角、培養模式及考試評價制度等方面對分析化學實驗進行改革創新。
1 更新人才培養觀念,提升學生的主體地位
實驗教學的目的是引導學生運用所學的理論知識解決實際問題,把知識轉化為能力的認識過程[2]。在這一過程中切實有效的辦法就是以教師為“主導”,充分發揮學生的“主體”作用。為此在分析化學實驗中,我們充分重視學生的自主學習。在實驗前,要求學生通過課程中心分析化學網站觀看多媒體課件和實驗教學錄像,了解實驗原理和內容,思考實驗預習題,讓學生帶著問題去預習。學生進入實驗室后,在檢查學生的預習情況后,教師只需向學生提出實驗中的重點難點,關鍵步驟和注意事項;在實驗過程中,教師積極引導學生去發現問題、分析解決問題,當學生在實驗中遇到疑問,教師鼓勵學生開展討論,積極啟發學生自己去思考和解決。對實驗中出現的一些異常現象,在排除實驗操作不當的因素以外,讓學生不要簡單草率地對結果加以否定,而是引導其冷靜思考,深入鉆研,換方向多角度思維,如果在課堂上不能解決的問題,鼓勵學生查閱參考文獻,探索問題產生的真正原因,培養學生主動學習和積極思考的能力。通過分析化學實驗,不僅要讓學生“學會”,更重要的是要讓學生“會學”,以提升學生主體地位為目標,充分激發學生創造欲,實現由知識到能力的培養。
2 改革人才培育視角,培養學生的創新思維
創新思維是提高創新能力的特定思維過程,是達到產生新觀念的最佳思維狀態并使頭腦產生新觀念的能力最大化,是產生原創的、多樣的、精心設計的觀念的思考能力,是產生思想變化和發展的一系列精神活動,是探索行動和思維多樣化途徑的過程[3]。從廣義上講,創新思維不僅表現為作出了完整的新發現和新發明的思維過程,而且還表現為在思考的方法和技巧上,在某些局部的結論和見解上具有新奇獨到之處的思維活動。具體表現為不迷信、不盲從,凡事獨立思考,勇于提出自己的想法,辨證地看待問題;在分析和解決問題過程中不拘泥于常規,善于從變異、多角度中尋求答案[4]。培養創新思維習慣需要過程,要逐步培養學生的創新意識與創新思維習慣。實驗教學就是培養學生科學態度和創新精神的一個重要環節。但我們在多年的分析化學實驗教學中發現,教學內容以傳統的驗證實驗為主,“照菜譜做菜”的實驗教學模式難以培養學生獨立思考的能力,更談不上創新思維的培養[5]。針對分析化學實驗教學上存在的上述現象,我們從實驗教學內容著手,設計了循序漸進、由淺入深的實施模式:通過基本實驗操作,使學生掌握分析化學的基本操作技能;通過驗證性實驗,進一步加強實踐能力,加深對理論知識的認識;通過設計性和綜合性實驗,模擬科研管理方法,實現實驗教學由被動驗證理論向主動參與探索的素質和能力培養型的轉變,突出對學生實踐能力和創新思維的培養。
3 革新人才培養模式,促進學生的全面發展
應用型創新人才的培養需要改革人才培養模式。創新人才的培養,必須尊重教育規律和人才成長規律,創新教學方法,探索多種培養方式,做到學思結合、知行統一、因材施教[6]。教學是以激發興趣、學習知識、提升能力、挖掘潛能、鼓勵創新為目標[7]。我們本著加強基礎、培養素質、發展個性,突出創新的教學改革目標,以應用技術型大學的人才培養定位為基礎,積極探索開放式的實驗教學模式,給學生提供更多實踐機會。開放式實驗教學模式的內涵就是實驗教學的開放性,它是改革傳統的實驗教學的有效途徑,其目的在于讓學生在掌握有關知識和技能的同時,拓展知識面,獲得較高的創新意識和創新能力[8]。培養學生自主學習和創新能力開放式的實驗教學體系主要包括以下幾方面:一是,重復計劃學時內實驗,當學生在計劃學時內實驗現象不明顯,或者獲得的數據不準確等,允許他們在課后進行重新實驗,提供學生充足的實驗機會。對于設計型實驗,允許學生在開放實驗室進行自行設計的其他實驗方案,為學生營造科研氛圍,給學生提供更多的創新機會。另一方面,是鼓勵對科學研究感興趣的學生跟隨教師開展科研活動,在研究中加深對基礎知識的理解,提高利用理論知識解決問題的能力和創新能力。
4 完善考核評價制度,提高學生的綜合素質
考核評價制度對應用型創新人才培養起到導向作用。嚴格的考核是正確引導和激勵學生積極性,檢查學生學習效果,提高教學質量的有效方法[9]。分析化學實驗具有實驗時間長,操作要求嚴,記錄數據多,數據處理量大,對數據的精密度和準確度要求高等特點[10],這些特點決定了分析化學實驗考核必須克服傳統評價體系僅根據是否交預習報告、出勤率以及實驗報告的情況來決定最終考核成績,只注重結果,不重注過程難以客觀反映學生對實驗內容的理解、掌握程度以及學生實際能力的弊端。為了能客觀公正地給出學生實驗成績,我們必須對實驗課程教學進行細化、量化,我們實行了將實驗預習、操作技能、數據記錄和處理、實驗報告等對學生進行綜合評價的分析化學實驗評價制度,統一標準要求,有 根據地給出各部分的具體分數。以滴定分析的實驗操作過程為例,對各個環節進行全面評定。從天平稱量開始到滴定管讀數直到滴定終點的判斷,教師對各個環節進行監督指導和評分,對于操作技能較差的學生,采取個別指導的方式。這樣培養了學生嚴謹的科學作風及分析和解決問題的能力。通過考核評價制度的完善,盡量做到合理化和公平化,同時充分體現實踐教學的靈活性,重點培養學生的創新精神和實踐能力,以提高學生的綜合素質。
在面向大學本科的注重探索性、過程性、合作性的分析化學實驗改革中,我們運用適當的教學方法和手段,倡導以學生為主體的人才培養和研究性學習的教學改革,逐步探索創新型人才培養的新模式,完善考核制度,以彌補傳統分析化學實驗教學的不足,充分調動學生的學習熱情,對學生的實踐能力培養起到較好的效果。分析化學實驗教學改革,需要不斷地探索與嘗試,總結和完善,以適應時展的需要,培養更多具有創新精神的高素質化學人才。
PBL教學(Problem-Based learning)是以“問題為中心”的教學模式,①是美國教授Barrows于1969年首次采用的一種新教學手段。與傳統的教學方法(LBL,Lecture-Based learning)相比有很大不同。其特點在于提倡“以學生為中心”的教學理念,注重把課堂的主動權交給學生,強調教師對學生的指導和評估作用,有利于培養學生發現問題與解決問題的綜合能力。②③其精髓在于將學生的自學與教師的引導教學緊密結合。
1 研究方法
1.1 準備階段
選擇4學時的兩個實驗項目(蛋白質含量的測定方法和酶的性質)采用PBL教學模式進行。隨機選取4個30人左右小班,共計124人,分成2個大組,一組實施PBL教學法,另一組實施LBL教學法,每組均由同一位教師指導,兩組都分別再分成若干個小組,每組5~6人,各組選出一位組長。
準備階段是PBL教學環節中最重要的環節之一。以蛋白質含量測定實驗為例,在生物化學實驗技術中,蛋白質含量的測定方法很多,根據不同蛋白質的性質合理選擇測定方法是這一環節中的重點。首先按照教學大綱的內容,設計選擇不同難易程度的實驗材料,在實驗前對學生進行簡短講解。教師在課前根據教學大綱的安排,找出能基本涵蓋相關知識點的實驗材料。
1.2 課前設計
PBL組上課前將教學內容的主要目標交給各小組組長,問題設置具有引導作用,要求學生預先進行小組討論并提出與本實驗內容相關的問題,并指導學生利用圖書館和網絡信息資源來回答問題,通過此種途徑使學生在課前即獲得實驗所需的相關知識,最后撰寫小組討論成果以及實驗方案,在課前一并交給任課教師。
1.3 實驗教學
PBL組和LBL組的任課教師、教材以及教學內容均相同。在PBL組教學中,教師先集中講授學生撰寫的實驗方案中出現的共性問題,然后將問題進行分類,并以此為依據進行分組實驗,再根據實驗中每組學生出現的不正確操作和不理想的實驗結果,再次提出問題,促使學生獨立思考并找出問題所在,最后,由教師對本次實驗進行全面分析和總結,并將學生的發言記錄保存。在LBL組教學中,首先由教師按照教材講授實驗目的、原理、操作步驟以及實驗中的注意事項,然后學生按照教師的講解逐步進行實驗內容。實驗結束后,兩組學生完成實驗報告。
1.4 總結分析
實驗結束后,由教師對本次實驗的重點內容進行綜合闡述,對學生在實驗中仍然不清楚和操作中考慮不全面等共性問題做出重點分析,并且再次提出實驗操作中需要注意的各種問題,對兩組學生的綜合表現進行適當的點評。
1.5 效果評價
實驗教學結束后,教師對兩組全部學生同時進行實驗成績的比較分析,并對PBL組和LBL組學生迸行調查問卷。內容從學生自學能力、動手能力、對所學理論知識的理解和應用、語言表達能力、創新能力的培養、團隊合作意識以及拓展知識領域等多個角度進行,每個問題為是、否兩個選擇。結果數據運用SPSS11.0 軟件進行數據處理和統計學分析。
2 結果
在上述教學效果評價的基礎上,考察學生對PBL教學手段的看法和感受,與傳統教學方法比較,學生有什么樣特殊的收獲。本次共發放問卷62份,收回62份,結果見表1和表2。從調查的結果可以看出:學生對PBL這種教學方法之前不甚了解,但是通過這次嘗試,PBL組中有79.03%的學生愿意接受PBL教學,對此教學反映良好;75.81%的學生認為該教學模式適合自己,并對此產生了濃厚的興趣;對自身素質培養的調查中有72.58%的人認為能夠提高組織和語言表達能力;半數以上的同學認為PBL教學模式給予了主動學習的機會,激發了想象力,對培養創新能力和開拓精神有很大幫助。從教學效果來看,PBL教學法在提高學習積極性、獨立分析和解決問題能力及開拓知識視野等方面具有積極的作用,④PBL組均優于LBL組。但也有個別學生對該教學模式沒有興趣,認為對自己的學習效果沒有明顯的改變 3 討論
由于采用PBL教學涉及到教學方法和考核等方面的變化,在執行中可能會遇到一些問題。所以,教師應該以學生為中心,引導學生提出與教學內容相一致的問題,使學生帶著濃厚的興趣進行學習,引導學生自己找到疑難問題的答案,讓學生學會自主學習,順利完成教學內容,所以教師應該扮演一個指導者的角色。
此次PBL實驗教學,根據實驗成績并結合調查問卷結果表明,學生對PBL教學由不清楚到產生一定的興趣,認為PBL教學有一定的新意,能夠提高學習熱情,有利于加強枯燥的生物化學知識的學習和理解。同時PBL組同學認為與傳統教學的不同在于,PBL通過提出問題引發學生學習的主動性?；卮饐栴}的過程中不僅局限于教材,而且可以充分利用網絡上信息的優勢。在解決問題的過程中,需要學生綜合相關方面的知識。因此,有利于學生將各方面的知識融會貫通。在實驗操作過程中,采用PBL方法,使學生對于實驗現象和結果有了更好的理解,更有利于加深對理論課所學知識的掌握,加強理論聯系實際,并激發了學生對新知識的興趣和探索。以小組為單位的新形式促進了學生之間的交流和溝通,培養了學生的團隊精神與合作意識,也為學生提供了一個利于自主學習和自我發展的良好平臺。加之教師的參與,更利于課堂教學過程的靈活多樣和激發學生的參與意識,使教學更具有目標性和方向性。
PBL教學模式以提出問題為核心,為基礎生物化學的實驗教學提供了新的思路。但PBL的開展還剛剛處于起步階段,目前在具體實施過程中還存在一些問題。首先,無論學生和教師兩者對 PBL 缺乏足夠的認識,教師在教學中很難真正地“隱退”, 學生對PBL的內涵缺乏深入的了解,無法找到真正的學習方法,因此,很難真正發揮PBL教學模式的優勢作用。正如問卷結果顯示,有少數學生認為高校課程較多,四年的時間有限,應用PBL 進行教學對學習效果不會有太大的幫助,對課程的某些細節還有可能遺漏,特別是基礎生物化學這類重要的基礎課。而傳統教學的系統性較強,具有全面講解、重點突出等特點,正好彌補了PBL教學中的不足。其次,PBL教學模式對師資狀況提出了更高的要求,要求有足夠的教師和實驗人員來匹配。但目前我校的師資狀況難以滿足PBL這一需求,同時,PBL教學對教師的理論基礎與深度提出了新的挑戰,新的教學經驗還需要不斷摸索,教師傳統教學思維的轉變還需要一個過程。再次,對教學效果的正確評價仍缺乏有效的手段。本次PBL實驗教學采用的調查問卷與成績考核,只是初步的嘗試,還不能準確、全面地反映教學效果,還需逐步建立定量和定性相結合的客觀有效的評價方法。
因此,根據我校的實際情況,將PBL這種新的教學模式引入到基礎生物化學的實驗教學中,并與傳統的LBL教學進行有機的結合是很有必要的。一方面發揮PBL教學以學生為主體,以重能力培養替代重知識傳授的優勢,提高學生學習積極性,提高學生解決問題和實踐能力。另一方面也發揮傳統教學講解系統性強的優點。本課題中我們選擇已經在理論課學習過蛋白質化學及酶學的有關章節,開展蛋白質含量測定方法及酶的性質方面的討論,這樣有利于學生加深對酶性質的理解,并了解和掌握蛋白質含量測定方法的廣泛應用,對理論課的學習起到一個很好的復習和鞏固作用。生物化學是高等農業院校培養學生基本實驗技能和實踐能力的重要的基礎教學環節,為后續專業知識的學習奠定基礎。通過開展本課題發現,目前PBL教學可以應用于本科生的基礎實驗教學中,符合現行教育體制下教學改革的主導思想。但不能完全否定LBL傳統教學,應結合本校的實際情況,逐步開展PBL教學改革,即充分發揮PBL教學模式的優勢,也保留傳統教學的特點,建立一個適合我校實際情況的、有特色PBL教學體系,使基礎生物化學的教學質量有一個新的突破。
化學實驗既是學生學習化學知識和形成技能最好的實踐活動,也是學生能夠充分發揮想象力和創造力,實現科學探究的主要途徑。精心設計實驗,在化學實驗教學中起著舉足輕重的作用。對“新制氯水成分的探究”—節,開展了課例研究,通過課堂教學案例分析,再現和描述教學改進過程中的問題和教學決定,旨在通過研究提高實驗設計能力,改進實驗教學方式,提高教學質量。
1、化學實驗教學中開展課例研究的意義
1.1 教學現狀的要求
《化學課程標準》明確把“倡導以科學探究為主的多樣化學習方式”作為化學課程改革的突破口,化學實驗教學是培養學生探究學習能力的主要平臺。采取怎樣的實驗教學方式,使實驗具有更強的問題性、探究性、實踐性、參號性和開放性,從而更好地培養學生探索、創新的能力,這是廣大化學教師共同面臨的現實問題。但目前化學教學中課例研究相對較少,因此我們提出對化學實驗教學進行課例研究的課題,探索實驗教學的策略,探討教學中存在的問題以及解決問題的方法,以便為實驗教學提供相應的理論指導和實踐支持。
1.2 教師專業發展的要求
新課程的核心理念是“為了每一位學生的發展”,而學生的發展必須建立在新課程的實施者一一教師專業發展的基礎上。教師的專業發展需要關注實踐智慧的動態發展過程,而常規教研活動中的突出問題是:“任務布置多,深入研討少”、“問題意識差,交流對話少”。教師的專業成長迫切需要加大“研”的分量,需要有課例的專業引領,需要行為跟進的全過程反思。教師在化學實驗教學中進行課例研究,探索與研究實驗教學的策略,這是新課程背景下教學研究與課題研究整合的一種有益嘗試,可使教師自身成為一個研究者,在觀課中成長,在課堂實踐中成長,在反思、重整中不斷成長。“課例研究”是優秀教師成長的必然途徑,對于教師自身素質的提高有著不可估量的作用。
2、課例研究的實施過程
2.1 第一階段:確定課例研究主題、內容
實驗教學方式正發生著改變,越來越多的教師關注和應用探究性實驗教學。探究性實驗教學是在教師指導下,學生運用已學過的知識、技能,把自己當做新知識的探索者和發現者,在實驗過程中對實驗進行自我設計、判斷、驗證和反思,通過實驗親自發現問題,探究科學結論形成和發展的過程。探究性實驗教學成了課堂教學的亮點,但在教學實踐過程中仍然存在亟待解決的問題:化學實驗教學的設計在問題性、探究性上開放性不是很大,學生的情緒調動不充分。實驗結果往往在預料中,沒有新意,沒有懸念,束縛學生創新思維的發展,等等。因此,確定以“化學實驗教學中的課例研究”為課題,以“新制氯水成分的探究”為例開展課例研究,探索化學探究式實驗教學的方式和方法。
2.2 第二階段:立足課堂,設計-實踐-反思-重構-再實踐
2.2.1 第一次授課
(1)教學設計
本課例是“氯氣的性質”的第二課時。通過上一課時的學習,已經知道氯氣可以與金屬、非金屬單質反應,體現出強氧化性,這些知識為本節課的教學提供了基礎。氯氣與水的反應,既是本節課的重點,又是難點,因此用探究的形式讓學生突破這個難點也就成了本節課的教學重點和價值所在。通過氯氣跟水的反應和氯水的性質的探究實驗,引導學生在實驗觀察中產生問題,通過觀察思考、討論互動的方法分析氯水的成分及起漂白作用的物質。具體教學流程如圖2所示,學生實驗報告單則如表1所示。
(2)教學效果
第一次授課通過活動與探究,既培養了學生的實驗技能,又使學生學會運用觀察、對比、分析等多種手段獲取信息,并運用比較、分類、歸納、概括等方法對信息進行加工,較深刻地理解和掌握了氯氣與水的反應和氯水的成分等相關知識,體驗和了解化學科學研究物質性質的一般過程和方法,認識實驗在化學學習和研究中的重要作用。
(3)教學反思
這種設計初步體現了探究的理念和方法,為學生提供了“氯氣能用于自來水消毒”的情境,提供了檢驗氯水成分的必要試劑,并且讓學生親自通過實驗分析氯水中的成分,并根據實驗結果探究得出氯氣與水的反應。但教學的設計過于簡單和具體化:問題是教師提的,實驗設計也是按照教師的思路去做,學生的思維雖然會比較集中,解決問題比較快,但卻限制了思考空間,不利于學生興趣的培養和探究程序的掌握,影響了探究效果。
2.2.2 第二次授課
(1)教學設計
根據第一次授課存在的問題,使用創設“漸進式問題—,猜想式問題一開放式問題”的策略,逐漸引導學生自主學習、自主探究、自主解決,達到促進學生“自主發展”的目的。本節課旨在改變第一次“明確問題、實驗操作、驗證結論”的教學模式,構建新型的教學模式,采用“創設問題情境、提出有效問題、猜想假設、實驗探究、得出結論”的方式。首先利用日常生活中“養金魚能否用自來水”的問題,并將這一生活問題轉化為化學問題。通過“氯氣通人干燥、濕潤的紅色布條”的對比實驗,引導學生發現問題,提出對實驗中感興趣的、值得研究的問題。引導學生從元素組成上推測氯水中除水外的其他成分,積極組織和指導學生提出假設、設計方案、實施方案、得出結論。再根據反饋信息、進一步推論,建構合理的認知結構,掌握氯氣與水的反應。最后的歸宿也聚集在“用自來水怎樣養金魚”的圓滿解決上。即“在解決生活的問題中學習化學”,層層深入,讓學生從感性認識上升到理性認識。教學流程如圖3所示,學生實驗報告單如表2所示。
(2)教學效果
第二次授課圍繞生活中“養金魚能否用自來水”的問題展開,進而轉化為氯氣與水反應的問題探究中,教師的情境激發,師生間的演繹推理,環環相扣、推波助瀾地把學生的學習逐漸推向高潮,充分展現學生的主體地位,為學生打開了運用已學知識、探索未知領域的廣闊自學空間,學生中“自主、合作、探究”的生動活潑的學習氛圍自然生成。本次授課既落實了知識目標,又發展學生探究設計的能力,對探究學習思路的形成有很好的奠基作用。
(3)教學反思
在探究活動中,問題是核心,沒有問題就沒有探究。首先要研究哪些問題是有利于主動探究的,怎樣呈現這些問題才能有效地引導學生開展探究性學習。與第一次授課比較,在第二次授課過程中,問題有了一定的層次性,問題的出現基于生活現象和實驗現象,問題的解決基于學生的辦法,教師對問題的主線索起到引領作用。在設計實驗探究這部允采用學生間“自主出題、自主實驗”的開放式教學設計。這種實驗探究模式突出體現教師的主導作用和學生的主體地位,強調問題的科學性、重要性、可探性,注重發現與探究,重視過程與開放,加強學生學習的主動性與信息交流的互動性。既有利于 學生發散性思維的培養,同時在探究思維方面又存在—定的指向性。在規范操作基礎上,屬于既扶又放的教學模式,對科學素養的培養有比較高的提升,充分發揮了學生在學習中的主體作用。具體模式如圖4所示。
3、反思與總結
第一,課例研究重視積累,重視增加教師的實踐智慧。研究過程既是發現和研究解決教學實際問題的過程,同時強調面對教學共同分享,合作研究,提供了實踐反思、對話交流、分享經驗的平臺,提升教研的實效性。使化學教師能夠有效駕馭“探究性實驗教學”,促進了教師專業發展。
第二,化學實驗教學中課例的研究,有效落實化學新課程教學目標,使學生的學習方式發生了根本改變。在實驗探究中學生積極思考、主動參與、提高信息搜集與處理能力、獲取新知識的能力、分析和解決問題的能力以及交流與合作的能力。
第三,化學教學中“探究性實驗教學”課例的研究涉及的范圍比較廣泛,限于多種因素的限制,對各課型不同教學設計的比較研究還有待進一步深入,所獲得成果的代表性、典型性還有待拓展。
總之,課例研究作為教育教學實踐研究方式之一,架起教育理論和教育實踐之間的橋梁,是一種重要的實踐研究方式。課例研究不僅增長教師教學業務水平和智慧,同時切實體會到教育的長遠目標在于培養學生的創新意識和實踐能力。
在化學實驗教學中，教師不僅要傳授化學實驗知識、技能，更要重視開發學生的智力。若對學生的智力開發認識不足或方法不佳，則必然要影響學生的智力開發，影響教學質量的提高。如何在實驗教學中開發學生的智力呢？本文談一點粗淺的看法。
一、充分認識在實驗教學中開發學生智力的重要意義1、開發學生智力是全面貫徹黨的教育方針的需要我們教育的總目標是使學生在德、智、體、美、勞諸方面都得到發展，智育即包括化學實驗知識技能的傳授，又包括開發學生的智力。有人認為智育就是傳授知識，這顯然是把“智”當作“知”來理解了，這是不全面的。人無知識不行，但光有知識沒有智慧更不行，有了知識不會用，知識就是僵死的東西。有了知識又有了智慧，才能舉一反三、觸類旁通、靈活運用，把實驗知識、技能轉化為實踐工作的創造性能力，因此，實驗教學中須注意開發學生的智力。
2、開發學生的智力，是培養社會主義經濟建設科技人才的基本措施近幾十年來，由于科學技術的飛速發展，反映科技成果的科學知識也在不斷的更新換代。由于新的知識層出不窮，學生畢業后必然會遇到他們所不熟悉的新科學應用技術、新的發現、新的成果，那時，他們必須發揮自己的智慧去弄懂、掌握、應用它們。因此，只有認真重視開發學生的智力，才能使學生面向現代化、面向世界、面向未來。
3、化學實驗教學對開發學生的智力有其獨特的優勢化學實驗這門課程是通過教學活動使學生把學到的理論知識在實踐操作中進行論證，使理性認識轉化為感性認識，并在感性認識過程中，通過實驗技能知識的積累和獨立思考，不斷豐富觀察力、想象力及分析問題和解決問題的能力，使其智力得到開發。例如，在乙醇制備乙醚的實驗中，學生已知副產物有乙烯生成，但副產物是怎樣產生的呢？學生在實驗過程中觀察發現得知：反應首先是乙醇與濃硫酸作用，生成硫酸二乙酯，反應伴有放熱。然后乙醇進一步與硫酸二乙酯在加熱條件下作用生成乙醚，但如果反應時溫度過高，則硫酸二乙酯分解生成乙烯，同時伴有碳化副反應現象發生。
這是學生在掌握乙醇加熱生成乙醚的基礎上，在實驗中通過觀察得出新的理性認識，使其智力得到鍛煉。
二、在實驗教學中開發學生智力的方法1、要加強“雙基”教學，為開發學生的智力奠定基礎智力和知識、兩者是緊密相連的。如果一個人對客觀事物一無所知，就根本談不上有什么分析問題和解決的能力。從這個意義上來說，缺乏一定的知識，就會阻礙學生智力的開發，因此，要開發學生的智力，教師就必須加強基礎知識的教學和基本技能的訓練。從化學實驗這門學科而言，就必須通過課堂理論課的教學，把反映客觀物質本質性的知識，通過實驗，使學生獲得的理性知識，在實驗中加以檢驗，并對實驗中的問題加以分析解決，達到智力開發的目的。要完成這個任務，教師在教學過程中就要注意講練結合。所謂“精講”就是畫龍點睛地把實驗的重點、難點和實驗成敗的關鍵講清楚?！熬殹本褪歉鶕虒W目的，精心安排設計各種實驗內容，培養學生運用知識的能力。
2、堅持啟發式教學方法，為開發學生智力創造條件智力的開發與學習知識雖有密切的聯系，但智力的開發又不能簡單的歸結為對理論知識和實驗技能的學習，更重要的是對理論知識和實驗技能的靈活運用，使理論知識滲透于實驗操作之中，實驗的事實結果又能升華為理論。如果教師是注入式灌輸的，學生就只會死記硬背、照方抓藥、機械的模仿操作，智力就難以開發。如在實驗過程中，學生常會得出一些反常的實驗現象，有的甚至實驗失敗。對此，學生往往會向教師提出許多各種各樣的問題，面對這些提問，教師應該與學生一道共同分析實驗操作中每一個環節，引導學生找出問題所在，并讓學生自己思考解決問題的途徑與方法，這樣才利于學生的智力開發。啟發式教學的關鍵在于教師要深入細致地鉆研教材，結合學生實驗，采取各種有效方式，充分調動學生的學習積極性，啟發學生積極思考、活躍思維，激發學生的求知欲，發展觀察、思維和想象等方面的能力。
3、強調實驗報告中的問題討論，為開發學生的智力提供積極因素實驗報告是學生學習化學實驗中不可疏漏的重要環節，實驗是運用理論知識指導實踐，寫實驗報告則是將實驗結果升華為理性認識，是對實驗作全面的總結。在實驗報告中強調對實驗問題的討論，并把它作為衡量實驗報告質量的一個重要標準，使學生在實驗過程中積極主動的去觀察，從而發現問題，并通過思考在實踐中提高解決問題的能力，這樣就使學生的智力培養和開發貫穿于整個實驗教學過程中。
