新課標形勢下提高化學類師范生綜合素質的實驗教學改革初探

曹玉娟

[摘 要]:全國高中新課程改革標準(新課標)的完善和新高考大綱的出臺,對中學化學教師分析問題、解決問題的能力提出了更高的要求,對師范院校的化學教學改革也是新的挑戰。在新形勢下為培養合格的中學化學教師,華南師范大學在化學專業本科二年級開設了綜合設計實驗課,本文介紹了我們的做法和經驗。

[關鍵詞]:綜合化學設計實驗 綜合素質 師范院校 新課標

2004年,山東、寧夏、廣東、海南4省區作為全國高中新課程改革的首批實驗區進入實驗,2008年6月這4個省區的高三學生將作為新課程方案的第一批考生走進高考考場。新課標高考大綱于2007年3月份出臺,引起了全社會的關注,新課程改革的重點是多樣化、選擇性和探究性,使學生全面而有個性的發展。而新大綱在維護統考的前提下,反映了新課標教學中倡導的多樣性、探究性和選擇性,注意發掘考生發現問題、提出問題和解決問題的能力,體現學生的個性化發展。新課程標準及高考大綱的出臺不僅對中學教學提出了新的要求,對師范院校的教學改革也是新的挑戰。在新形勢下為培養合格的中學化學教師,華南師范大學在化學專業本科二年級開設了綜合化學設計實驗課,針對目前存在的問題,結合新課標和新大綱的要求在課程內容設計上,著重培養學生分析問題、解決問題的能力。本文總結了“綜合化學設計實驗”課程中對學生能力培養和素質教育的情況。

化學實驗可以使學生熟練地掌握分析實驗技能和基本操作,提高觀察、分析和解決問題的能力,培養學生獨立工作和獨立思考的能力及嚴謹的工作作風和實事求是的科學態度。但在目前的高師化學實驗教學中,由于實驗教材陳舊,難以激發學生學習的興趣,學生只是機械完成教材中提供的實驗步驟,在實驗過程中基本不動腦思考問題,出現問題也不知如何解決,學生的積極性、主動性不高,缺乏發現問題、分析問題和解決問題的能力。因此,我們緊密結合新課標和新大綱的要求,參照綜合性大學在實踐教學改革過程中的成功經驗,壓縮了驗證性實驗的學時,同時有針對性地開展了綜合化學設計實驗,把教師的“教”與學生的“學”有機結合起來,激發學生的化學學習興趣,培養他們發現問題、分析問題和解決問題的能力,提高綜合素質。

一、開設綜合化學設計實驗課的實踐

綜合化學設計性實驗在大學二年級化學基礎理論和驗證性實驗基本完成后再開設,學生及時運用所學的知識,根據教師提供的實驗題目或自選的實驗題目,自己查閱文獻資料,設計實驗方案,自擬實驗操作步驟,在規定的時間內完成實驗。學生做完實驗后,以小論文的形式寫出完整的實驗報告,對實驗結果進行分析和綜合總結。為使學生順利地完成設計性實驗,我們重點把握以下幾個環節的工作。

1.選擇實驗題目

在實踐教學中主要按如下原則進行實驗選題。

(1)結合學生的興趣、愛好,針對與生活密切相關的實際應用需求,并考慮到本院具體的實驗條件,給出具體的設計性的題目。近幾年來開設的設計性實驗有:水果中維生素C的測定、米醋中氨基酸含量的測定、土壤中磷含量的測定、保險絲中鉛含量的測定、雞蛋殼中鈣鎂含量的測定、胃舒平中鋁含量的測定等,并根據學生的反饋意見定期更新實驗題目,以滿足學生的要求。

(2)教師給定題目與學生自由選題相結合。教師提供題目主要考慮的是可行性,兼顧學生的興趣愛好,但往往不能滿足學生的要求。所以我們也鼓勵學生針對自己在學習、生活過程中遇到的感興趣的問題提出實驗題目,充分發揮學生的主觀能動性,激發學生的興趣和求知欲。

2.制定實驗方案

在傳統的驗證性實驗中,實驗教材中都有具體的實驗步驟,而設計性實驗要求學生在實驗前完成實驗方案的設計。主要包括以下幾個過程。

(1)文獻查閱。學生選好實驗題目后,應充分運用所學專業知識,查閱文獻,收集資料,為制定實驗方案做好準備。

(2)實驗方案的確定。同一實驗題目可能有多種方法,例如雞蛋殼中鈣含量的測定,可以選用絡合滴定法也可以選用氧化還原滴定法。這需要學生利用所學知識綜合比較各種方法的可行性,確定實驗方案。鼓勵學生在實驗方案上大膽提出自己的設想。

(3)實驗方案可行性論證。語言表達是師范生的重要技能之一,通過組織選擇同一實驗的同學一起進行實驗方案的可行性論證。讓大家輪流闡述自己的實驗方案,并說明實驗方案中的創新性、難點及可行性。其他同學就實驗方案提出自己的疑問,大家共同討論,不斷完善實驗方案,這不僅能鍛煉學生的語言表達能力,同時培養學生發現問題和提出問題的能力,激發他們的興趣。

(4)實驗方案的確定。通過討論論證,學生對自己的實驗方案進行修改、完善補充,最后確定實驗方案。

3.實施實驗方案

這是綜合設計實驗的關鍵階段,學生的主要任務是根據自己“最佳”的實驗方案,正確準備好實驗儀器和藥品并根據擬定的實驗步驟進行實驗操作,觀察實驗現象,記錄實驗數據。并根據實驗結果及時對實驗方案進行適當的修正和補充。

(1)開放實驗室。在確定實驗方案后,學生可以在一個月內隨時進入實驗室進行實驗,保證學生有足夠的時間對實驗方案進行驗證,直至成功,讓教學實驗更接近科研和生產實踐,達到讓學生積極開動腦筋,充分發揮主動性的目的。

(2)教師指導。在開放實驗室期間,有專職實驗教師負責引導學生解決實驗過程中遇到的問題,并處理應急事件。

(3)準備實驗。驗證性實驗是老師準備好實驗,學生做實驗,但是綜合設計性實驗要求學生自己動手準備實驗,通過準備實驗,學生意識到了節約藥品的重要性。

(4)實驗實施。學生按照自己“最佳”的實驗方案進行實驗,實驗過程中注意培養學生的責任感和合作能力。實驗以小組為單位進行,為了使實驗順利實施,組員之間需要團結協作,合理安排時間。同時針對實驗過程中出現的各種問題,大家需要共同討論尋找解決方案,并從實驗中不斷對實驗方案進行調整、修正和補充。

4.實驗結果總結

為了提高師范生的文字表述能力,實驗報告要求以論文的形式提交,其中包括摘要、關鍵詞、前言、實驗儀器與試劑、實驗步驟、結果與討論及

參考文獻。要求學生按照《分析化學》期刊的論文范例完成。老師對學生提交的報告進行修改,并給出評語,同時在學生完成各自的小論文后,組織學生對實驗進行答辯,教師和學生代表擔任評委。通過論文寫作、修改和答辯,學生不僅對課程有了深刻認識,也培養了他們的化學表述能力和總結能力。

5.綜合設計實驗考核

考核分實驗方案的確定、實驗過程、實驗數據記錄、實驗報告和實驗討論答辯。學生實驗過程考核包括:實驗態度、課堂紀律、衛生習慣、操作規范等;實驗完成后,分析實驗現象,整理實驗數據,把直接的感性認識上升到理性思維階段;實驗報告的重點在于原始數據的獲得、結果與討論及結論。

二、綜合設計實驗課的教學效果

1.提高了學生學習的主動性和積極性

在綜合設計性實驗的選題、實驗方案的確定到實驗完成的整個過程中,始終貫徹以學生為主體的教學思想,教師只起到引導和督促的作用,給與學生足夠的自由發揮空間,學生能夠根據自己的興趣選定題目,收集資料、設計方案、開展實驗,充分調動了學生的積極性和主動性。

2.提高了學生分析問題和解決問題的能力

雖然在實驗設計部分通過學生自己的設計、小組成員之間的討論交流和教師提問提示等方式引導學生對實驗過程中可能出現的問題和現象有所考慮,但在設計性實驗過程中總會碰到意想不到的問題,當遇到這些問題時學生一開始的反應就是問老師或是問同學,對于這些情況,我們通過引導學生分析問題可能存在的原因,再鼓勵他們拓開思路解決問題。例如,雞蛋殼中鈣含量的測定中,采用高錳酸鉀法間接法測定時要求反應的溫度在75℃左右,由于滴定時間一般較長,而且這個設計性實驗是在冬天開設,屋內的溫度很低,反應的溫度下降較快,不容易控制。學生通過結合有機化學實驗知識,從有機基礎實驗室借來了恒溫磁力攪拌器進行水浴控溫,既簡化了操作,同時也取得了很好的實驗效果。通過在實驗中不斷發現問題、思考問題和解決問題,學生分析問題和解決問題的能力得到了極大的提升。

3.提高了學生的綜合素質

設計性實驗不僅要求學生了解所設計實驗的目的和基本原理,并據此熟練地尋找相關資料,從中篩選出有用的文獻資料進行組織,設計合適的實驗方案,同時要求學生對整個實驗過程非常熟練、操作規范才能得到相對較好的實驗結果;最后再根據實驗所得結果和數據進行分析整理,得出最后的結論,在這樣一個嚴謹的分析處理過程的鍛煉中,學生不僅掌握了基本的實驗方法和實驗技能,鍛煉了動手能力、查閱資料的能力,同時培養了學生嚴謹的科學作風、實事求是的科學態度和獨立工作的能力。正如有些同學在實驗感言中寫道“……通過本次綜合性設計實驗,增加了我們對化學和化學實驗的興趣,提高了我們的實驗動手能力,通過實驗的設計、實驗操作和實驗結果的論文撰寫,我們對化學研究的整個過程有所了解……”

4.提高了學生的創新意識

在實驗過程中我們鼓勵學生要有自己的想法,不要人云亦云。由于在實驗過程中遇到的問題很多,并不是每個問題都有合適的解決辦法,例如過濾胃舒平藥片時,由于里面添加了很多糊精,普通過濾非常慢,學生結合有機實驗中產品的抽濾分離對樣品進行過濾,同時還用實驗證明用抽濾方法不會影響實驗的準確度,而實驗時間可以大大縮短。在解決問題的過程中,學生需要不斷綜合以前所學的無機化學、分析化學、有機化學等專業課程,同時需要根據實際問題集思廣益尋找問題解決途徑,在這樣不斷的訓練中,學生的創新意識得到了的培養。

雖然我們在開展綜合化學設計性實驗中取得了一定的效果,也得到了學生的普遍認可,同時我們在學生完成驗證性實驗之后馬上給他們開設各種與實際生活聯系緊密地應用性的綜合設計實驗,讓他們能以驗證實驗為基礎,學以致用解決一些實際問題,進一步激發其化學興趣,但由于已接近學期尾聲,部分學生忙于準備期末考試而草草完成實驗,從而降低了綜合設計性實驗的效果等。此外,由于開設綜合設計實驗的時間太短,在選題的難度和廣度上不能很好地體現層次性,不能完全根據學生的具體情況確定實驗題目等。因此,我們仍在不斷完善綜合設計實驗課,為培養適應新形勢的合格化學專業師范生而努力。

參考文獻:

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