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浅谈高职化学实验教学改革

时间:2022-11-02 14:40:07 来源:网友投稿

摘 要:实验教学是化学教学中一个非常重要的环节,也是21世纪大学生素质教育的一个重要组成部分。本文从强化学生的实验基本技能,开拓创造性思维,提高创新意识出发,分别对高职化学实验中教学内容、教学方法、教学手段和实验考核等多个方面改革进行了一些探讨。

关键词:高职化学;实验教学;改革

1. 引言

建立有利于培养学生实践能力和创新能力的实验教学体系,建设高素质的实验教学队伍,完善实验教学环境,推进高效运行的管理机制,全面提高实验教学水平,是当前高职院校基础实验教学中心的重点工作。大学化学实验教学是化学教学的基本环节,也是评价教学质量的重要方面,它不仅是传授知识,而且还是技能的训练和素质的培养。因此,搞好实验教学是培养学生创新能力和优良素质的有效手段,是提高化学教学质量的关键之一。为了更好地实现实验教学目标,应对当前的实验教学进行改革,必须从教学内容、方法、手段和实验考核等多个方面来促进大学化学实验教学的改革。

2. 调整实验教学内容,确立新知识体系

化学实验教学的全面改革,应以科学思维规律为基础,以实验教学的各个环节为对象,对实验课程体系进行研究,修改调整实验教学内容,使实验教学程序更加阶段化、层次化及系统化。结合二十一世纪高素质创新性人才的要求和社会主义市场经济对人才的需求,确定化学实验教学的目标和基本要求。以此为基础,建立从低到高,从基础到前沿,从接受知识型到培养综合能力型,逐级提高新的高职化学专业实验教学体系。结合素质教育特点,处理好基础性与学术性的关系,加强学生实验操作能力、思维能力和创新能力的培养,达到“注重基础、培养能力、拓宽视野”的目的。

化学实验教学内容的调整确定应从培养、训练学生解决问题和动手能力的角度出发,将培养学生的创造性实践能力贯穿实验教学始终。实验教学内容的调整应打破原二级学科之间的界限,体现化学整体技术特点及相关学科内容,删除老化知识和重复内容,科学地对整个实验内容进行整体优化设计。以基本操作和基本技能为基础,以无机合成、有机合成为重点,分析与表征并重,加强环保意识,剔除有害实验,包括实验基本知识掌握、实验技术技能训练、实验设计思想方法等。

实验教学内容的调整既要体现基础性,要求学生能从实验教学中全面学习化学实验的基础知识、基本原理和基本技能,又要体现现代性,综合性和创造性,反映当前化学科学的发展趋势,要求学生学会综合运用所学化学实验的基础理论和基本技能,通过设计性和研究性实验,培养提高自身的创造性思维和实践能力。实验教学内容应适当减少验证性实验,增加综合性和设计性实验,最大程度上消除了传统化学实验教学中的“四多四少”现象。

3. 培养学生的创新能力,提高创新意识

要培养学生的创新能力,就必须要提高学生的思维能力和创新意识。实验教学往往习惯于老师讲学生做的方法。首先,老师从实验目的、实验原理、仪器设备的使用、实验装置的安装、实验操作步骤甚至实验报告的处理都作详细的讲解。其后学生照其进行实验。这种方法对保证实验的顺利进行及取得满意的实验结果无疑起着积极的作用。但这样抱着学生走对培养、启发学生的思维与创新意识、创新能力极为不利。久而久之,自然使学生养成了对教师的依赖性,从而退化了他们积极动脑筋、想问题、找办法的主动性。在日常的实验教学中,教师应注重学生的预习报告,因为写预习报告的过程既是熟悉要做的实验,也是开动脑筋思考问题的过程。同时有意识地在实验后提出一些问题让学生进行思考、讨论。对于实验中出现的问题不是急于告诉学生解决的办法,而是引导、启发他们进行思考、分析,进而找出解决的办法。例如在“原电池电动势的测定”实验中,常常会出现检流计上的光标偏离参照点(零点),无论怎么改变电阻光标总是不动或无法回到参照点。此时,并不是简单地告诉学生解决的办法,而是引导他们从实验原理上进行分析,紧扣对消法中的“对消”二字,让学生开动脑筋并适时地加以提示、引导。这样学生最终找出了好几种可能原因,然后一一加以检查,最后找到了问题所在,继而轻松地解决了问题。这一过程,既是学生运用知识,积极、主动思维的过程。同时也使学生的创新意识得到潜移默化的培养。学生有了创新意识,自然就会在创新能力上下功夫。

4. 加强现代化教学手段,改进实验教学方法

把电子技术的现代化教学媒体引入到实验教学的各个环节,是现阶段改善教学手段单一,实验设备陈旧,提高实验教学质量的有效方法。计算机辅助实验教学直观、形象、生动、信息大、交互性强,具有人性化和科学性,能及时反馈教学信息,激发学生学习的积极性和兴趣,能提高教学质量,达到事半功倍的教学效果。实验前组织学生利用多媒体CAI化学实验课件或者网络辅助系统做好预习工作,如熟悉仪器的性能、操作条件、实验原理和设计实验方案;观看FLASH模拟动画或规范化操作录像,并在动画或录像中根据具体情况强化操作规范和注意事项,使实验过程可视化,让学生在有限的时间内更好的理解实验内容,提高预习效率,解决实验学习中普遍存在的主要疑难问题,以提高学生总体实验水平,为培养创新能力奠定基础。实验后通过使用Excel,Origin等软件,教会学生使用计算机进行实验数据的处理,如绘制滴定曲线、实验结果变化曲线等。同时,教师利用计算机可以建立实验档案,为学生科学公正合理地评定实验成绩,这样既可以减轻教师的劳动强度,又可以储存教学资料进一步改进教学,提高教学质量。化学实验课件也是对化学实验的重要补充和拓宽。例如,对于一些大型贵重的化学实验仪器和一些新开发实验,由于其自身的先进性和综合性以及实验条件的限制,学生应当在实验教学课前接触和了解,利用多媒体仿真化学实验模拟,可以使学生学习仪器原理,生动直观了解仪器内部结构等,补充实验条件的不足。

5. 加强环保意识,积极推进化学实验绿色化

绿色化学是指利用一系列原理和方法来减少或消除化学品的设计、生产及应用中有害物质的使用与产生。它是在始端就采用实现污染预防的科学手段,使过程和终端均为零排放或零污染。从根本上区别于那些通过“三废”处理与利用来治理污染的化学方法,最大限度地追求“原子经济性”[2]。绿色化学的研究主要是围绕化学反应、原料、催化剂、溶剂和产品的绿色化开展的。因此在实验教学中应围绕这几个方面,开展绿色化学教育

5.1积极推广微型实验

微型化学实验(Micro-scale Laboratory 简称ML)是指在微小型的仪器中,采用尽可能少的试剂来获取所需的化学信息的实验方法。它具有现象明显、效果良好、节约时间和材料、减少污染、安全、便于携带等优点[3]。仪器微型化不但能减少试剂在器皿上的附着量,还能够克服实验时仪器装置复杂、易燃易爆药品和副反应多以及污染环境等缺点。所以,ML不是对常规实验的简单微缩和补充,而是用绿色化学的新理念用于预防化学污染的新思想、新方法和新技术对常规实验进行改革和发展的必然结果。如:硫酸亚铁铵的制备、高锰酸钾的制备等,它不但有效地降低了化学废弃物对环境的污染,而且提高了化学实验的安全性,并大幅度节省了实验经费。

5.2妥善处理化学实验废弃物

在化学实验中,严格要求学生做到基本操作正确而规范,取放药品时做到动作正确,操作熟练并正确掌握药品的实际用量,否则既影响了实验的科学性和效率,不利于培养学生规范化的操作,又会造成药品浪费,还会对环境造成一定程度的污染。如果学生不慎多取了药品,必须在教师的指导下用科学、经济、安全的方法处理,坚决杜绝学生自行处理而污染环境的做法[4]。化学实验室产生的废液中往往含有酸、碱、重金属化合物以及氰化物、含砷化合物等,一般实验室的废液都排入下水道,这样不仅会对环境造成极大的危害,而且会淡化学生的环保意识,养成不良的习惯,影响绿色化学意识的培养与绿色化学技术的发展。在实验教学中,应限定用量,把好的经验传给学生,对废弃物进行无害化处理。比如:用中和法中和酸性或碱性废水,利用萃取法将可溶性废物在两相中溶解度不同的分配,回收酚类和重金属等。这样既可培养学生绿色化学意识,又可使学生学习绿色化学的实用技术,还可以节约资源、变废为宝、变害为利。

6. 严格实验考核,建立完整、科学的化学实验成绩评价标准

对化学实验考核,其宗旨在考核学生的基础化学实验知识、技能的基础上,加大对学生分析和解决问题的能力,尤其是在综合性、设计性实验中设计和实施能力及创新意识的评定,引导学生从基础能力向综合创新能力发展。为了客观、真实地反映学生的实验水平,笔者在教学中对化学实验的成绩实行综合评分,即以平时成绩(50%)、操作考试(20%)、笔试成绩(30%)作为评定成绩的三要素。从这三方面综合评定打分,可以比较全面客观地反映学生的综合实验水平,克服单凭实验报告打分所产生的偏差。同时,这样评定的成绩客观公正,不仅使学生信服,而且有利于培养学生严谨的学风。

6.1平时成绩考核

学生在做实验时单独操作,教师在实验室来回巡视,及时纠正学生的错误操作,回答学生提出的问题,并将学生的情况记录在案。在每一个实验结束后,教师及时对每位学生进行评分。评分标准主要为5个方面:(1)实验预习完成的情况;(2)回答教师的提问;(3)科学的实验态度;(4)实验操作能力;(5)实验报告。

6.2实验操作考核

实验操作考核的方法是对每一位学生进行单独的操作考核,考核的目的主要是检查学生对所学基本技能掌握的熟练程度。教师根据学生操作过程、熟练程度、结果以及每个考试项目的评分点当场打出分数。

6.3实验笔试成绩考试

笔试命题根据实验教学大纲的要求拟订,内容有基本操作技能问题、实验原理、实验方案的设计,内容广泛,综合性强,从笔试成绩中可以看出学生的综合能力。

综上所述,通过化学实验教学内容、教学方法、教学手段和实验考核方法的改革,可以发挥学生的主体作用,提高学生的实验基本技能,开拓创造性思维,提高创新意识,提高学生的实验理论知识和实验操作技能,培养学生分析问题与解决问题的能力,达到学生的综合能力和总体素质的整体提升。当然,化学实验教学改革是一个系统工程,任重道远,我们将继续努力。

参考文献

[1]李哲,谢鲜梅,李瑞丰. 工科基础化学实验教学改革探讨[J] . 大学化学. 2002,17(3):16-18

[2]唐建生. 化学教学中实施绿色化学教育策略研究[J]. 湘潭师范学院学报(自然科学版),2004,(3):129-131

[3]周宁怀. 微型无机化学实验[M]. 北京:华工出版社,2000.2-5

[4]马兰英,王力峰,田晓燕. 无机化学与环境保护[J]. 聊城师范学院(自然科学版). 2000:135-136

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