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關鍵詞:實驗改進; 鈉燃燒產物; 次氯酸的光解實驗
文章編號:1008-0546(2014)12-0093-01 中圖分類號:G633.8 文獻標識碼:B
doi:10.3969/j.issn.1008-0546.2014.12.036
實驗是化學的靈魂,演示實驗在化學教學中的地位舉重若輕,它使枯燥的課堂多了趣味性,使學生的求知欲有了主動性,為此通常要求課堂演示實驗現象明顯、操作簡單,但書本上有些實驗卻現象并不明顯、操作比較困難,這給課堂演示帶來了難度。為此,筆者查閱了相關資料,進行了總結整理,在教學實踐過程中取得了不錯的效果。
一、檢驗鈉燃燒產物的小實驗
現行的三套高中化學教材(蘇教版、魯科版、人教版),都設有鈉在空氣中燃燒這一實驗。其中,蘇教版高中《化學1(必修)》(2014年6月第6版)第49頁觀察與思考敘述為“[實驗2]將一小塊金屬鈉放在石棉網上加熱,觀察現象?!痹谡n上教師按書本做演示實驗時,實驗中卻發現只有黑色的固體生成,如圖1所示。為此查閱相關資料,在蒸發皿和不銹鋼勺中做了鈉燃燒實驗,發現在實驗過程中蒸發皿容易炸裂,如圖2所示;在不銹鋼勺中依然有大量黑色物質出現,如圖3所示。
筆者選擇了易拉罐底部的凹槽代替石棉網、蒸發皿和不銹鋼勺,起到了意想不到的效果。
實驗器材:鈉、鑷子、易拉罐、酒精燈、坩堝鉗、火柴
實驗過程:用剪刀將易拉罐剪開,留下底部的凹槽。取鈉塊放在凹槽內,用坩堝鉗夾住易拉罐底,放在酒精燈上加熱。
實驗現象:鈉塊先熔化,然后燃燒生成淡黃色的固體。如圖4所示。
二、次氯酸光解的小實驗
光照氯水實驗是中學化學較難完成的實驗之一。人民教育出版社化學教研室編著高中化學《必修1》教材及較早的中學教材中使用了圖5裝置進行實驗,因其不環保、反應慢、耗時長(日光直射4小時以上才有明顯現象)、氣體難收集等原因,致使該實驗長時間不能進入課堂用作演示。
筆者簡化了實驗,選擇了日常生活常見的廢棄物代替了實驗室儀器,起到了很好的效果。
實驗器材:氯水、小藥瓶(帶吸管)、紅筆芯
實驗過程:將氯水放入小藥瓶中,將吸管與紅筆芯下端相連,如圖6連接好(注意一定要密封),然后放在陽光下直射5分鐘。
實驗現象:陽光直射5分鐘后的紅筆芯中紅墨水明顯向上移動,如圖7所示。
兩個實驗反思:(1)取材簡單:易拉罐、小藥瓶、紅筆芯等在日常生活中非常常見、易得;(2)現象明顯:淡黃色的過氧化鈉清晰可見,排除了黑色物質對實驗現象的干擾;紅筆芯中紅墨水的移動充分說明了有氧氣生成;(3)意義深遠:給學生滲透了生活無處不化學的觀點,取材于日常生活,讓化學走進家庭生活,變廢為寶,突出了化學的生活化信息,只要認真思考,理論聯系實際,就可以做一些力所能及的化學實驗研究。讓學生充分體會到化學與生活的密切聯系,增強其學習興趣以及深入探究問題的熱情。
參考文獻
關鍵詞:必修模塊;課程內容;教學策略;評價建議
文章編號:1005-6629(2007)02-0029-03
中圖分類號:C633.8
文獻標識碼:B
高中化學新課程進入實驗區已經兩年時間了。由于新課程與現行課程在課程理念與目標、課程結構、課程內容、教材體系、教學方式,以及評價和管理方面都有較大的差異,教師在實施化學新課程中遇到了一些問題和迷惑,尤其是剛開始進入高中化學新課程,實施必修模塊的過程中,對必修模塊課程內容及其組織,教學策略與評價問題都存在一些困惑。本文針對教師在實施高中化學必修模塊過程中遇到的問題,從主要教學策略方面進行了分析和探討。
1 在真實的情景中進行具體化學知識的教學
常規物質性質的教學是去情景化的,直接介紹物質的性質,順帶物質的用途。一些學生反映化學學習很枯燥,需要記憶大量化學方程式。由于新課程的目標包括態度情感價值觀,必然要求將去情景的知識情景化,從生活到化學,從化學到社會;從自然界到實驗室,從實驗室到實際應用,提供培養學生情感態度價值觀的有效途徑和生動載體。此外,將元素化合物知識置于真實的情景中,強調化學在生產、生活和社會可持續發展中的重大作用,能夠培養學生學以致用的意識和能力,養成學生關心社會和生活實際的積極態度,增強學生的社會責任感,發展學生的創新精神和實踐能力。還有利于學生從更加開闊的視野、更加綜合的視角,更加深刻地理解科學的價值、科學的局限和科學與社會、技術的相互關系。對于學生認識和理解化學科學具有重要意義,對于發展學生分析和解決實際問題的能力也是必需的。
例如山東科技版化學1教材中,硫及其化合物性質的學習,首先通過硫元素在自然界中的存在和轉化,讓學生接觸含硫元素的物質。通過火山噴發自然現象創設教學情景,關于硫單質的性質學習,抓住學習物質性質的思路,從非金屬單質的通性和元素化合價預測硫單質的性質,通過觀察法和實驗法驗證預測。
2 抓住核心內容進行整合教學。緩解教學時間壓力
高中化學新課程目標由原來的一維(知識)變成了三維(知識與技能,過程與方法,情感態度與價值觀),再加上教學時間有限,必然要求教師能夠進行整合教學,發揮一種教學素材的多種教學功能,實施以探究為核心的多樣化教學方式,即讓學生通過探究活動獲得物質性質的知識,培養探究能力,建立相關的科學方法,形成必要的態度情感與價值觀。事實證明,過程與方法教學目標的實現,不可能僅僅通過講授達到,也不可能脫離具體化學知識的學習。情感態度與價值觀教學目標的實現,也是一樣的。讓學生在具體的學習活動中形成的情感與態度才是內化了的。
在化學1元素化合物知識的教學中。有些教師反映教學時間緊張,甚至認為新課程將原來兩年的教學內容放在36學時內,這是根本不可能的事情。對于這個問題要從兩個方面進行分析。首先,化學1中的元素化合物知識從覆蓋面上看,幾乎涵蓋了原來高中化學I中的物質。但是相關物質知識內容的深度與難度降低了,而且過于細節性的知識不作基本要求,即知識面廣、要求降低了,突出了核心內容,對主要物質性質和觀念性知識(如元素觀、分類觀、比較觀)的要求提高了。由于教師對這種變化不能適應,導致教學時間緊張。因為,在原來的教學中,一些教師擅長講解細節知識,關注枝節內容,忽視了核心知識的內在聯系,忽略了核心知識的遷移價值。因此,在必修模塊的教學中,教師要避免將某個知識點內容挖掘得過于細致,要由原來關注細節的教學轉變成關注核心知識的教學,讓學生建構核心認識。形成知識結構。
例如,鐵及其化合物內容是高中物質性質內容的重要組成部分,原來的教學一般需要三課時完成。在必修課程中,教師能夠在1課時完成教學任務嗎?怎樣才能完成呢?解決該問題的主要思路是:教師要抓住教學內容的核心――鐵及其化合物的氧化性與還原性,在相互轉化中學習即0價鐵、二價鐵和三價鐵的氧化性與還原性,避免將單質鐵、氯化鐵、氯化亞鐵、氫氧化鐵、氫氧化亞鐵等,一個一個物質的系統講解。這樣的處理實現了整合教學,發揮了單一教學內容的多種教育功能――既是學習鐵及其化合物的性質,也是鞏固與深化氧化還原反應的認識;不但學習了新的化學知識,也獲得了新的研究物質性質的思路(過程與方法)――從物質所含元素化合價角度分析物質是否具有氧化性或還原性。通過實驗進行檢驗。
3 為學生創設以探究為核心的多樣化活動
新課程要求改變學生聽著學科學、坐著學科學,被動消極、冷漠無奈地學科學的狀況,改變教師過分依賴系統講授和題海訓練,學生過分依賴死記硬背和信息的簡單接受的教學方式和學習方式。讓學生進行合作、交流、自主探究等多種學習活動,在活動中落實三維教學目標。教師的教學方式要靈活多樣,真正實現以探究為核心的多樣化教學方式。在教學過程中,教師要根據實際情況,針對核心的教學內容,開展不同的探究活動,培養學生的探究技能和問題解決能力。
討論活動在化學教學中具有非常重要的作用。讓學生參與對觀念意義的交流,其中包括對疑點、假設以及論點的提出與評價,可以增進學生原先的觀念理解。同伴間的交流能夠幫助學生對概念的理解與建構,能夠使學生進入高水平思維,使他們形成和發展關于科學現象的有意義的認識。教師應根據教材中的交流研討欄目開展多種討論活動。
問題策略和活動策略在化學教學中也非常重要?;瘜W概念理論比較抽象,設置什么樣的問題或活動能驅動學生思考?問題應該是學生感興趣的社會問題或與學生的日常生活比較接近或者學生對其具有一定的模糊認識,涉及到學生的已有經驗的問題。比如在學習“物質的量”的時候,利用曹沖稱象的故事設置問題情境,如何利用宏觀物質的質量確定微觀粒子的質量,從而使學生明白引入“物質的量”的重要意義。運用活動把對概念或理論的認識外顯。如用最大的放大鏡觀察到的水的內部情況……這些都可以大大降低抽象程度,使理論結果形象化。下面應用問題策略的具體案例。
化學反應限度教學設計:
化學反應限度是個抽象難懂的概念,也是學生學習過程中的難點,怎樣讓學生在這個概念的學習活動中積極思考呢?下面這個片斷教師主要應用了問題策略,在分析教學的知識線索,確定教學內容的知識脈絡和學生的認知脈絡基礎上構建了這個教學內容的問題線索(見下圖)。
4 準確把握內容深廣度,避免隨意擴展內容
在必修化學課程中的概念原理知識同以往的較大變化在于知識的深廣度不同。由于高中化學課程由必修和選修構成,大部分課程內容必然設計為螺
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旋上升的兩個階段。同樣,必修課程中物質性質知識的要求水平與傳統的課程相比都有了較大的變化,教師要深刻理解課程標準和教材對內容的深廣度要求。
在教學實施中,有的老師仍然用原來的高考標準和原來的課程要求處理必修教材中出現的知識內容,隨意擴展教學內容和提高教學要求的現象時有發生,給學生的學習帶來了額外負擔。例如。次氯酸、硫化氫和偏氯酸鈉等物質的性質,是原課程中的考點,但在新課程必修階段是不作基本要求的,一些實驗區的老師仍把它們作為重點進行詳細講解。
此外,對于STS知識也不能隨意擴展或者“一步到位”。例如硫酸的工業生產,在化學1中是拓展資源,不作為全體學生的基本要求。但是,有的教師將這樣的STS知識處理得很細致,給學生全面介紹工業生產硫酸的原料、原理、設備、材料的循環利用和尾氣處理等問題。實際上,硫酸生產的具體技術問題是在《化學與技術》選修模塊中才作基本要求的。類似的內容還有硝酸的工業生產、煉鐵等。因此,教師在處理這些STS知識時也要注意深廣度問題,不能“一步到位”。
案例:乙醇性質的教學片斷
提出問題:觀察乙醇的物理性質回憶乙醇的組成一討論乙醇分子中原子的連接情況,提出假設①CH3OCH3;假設②CH3CH2OH討論兩種假設結構的相同點和不同點(必要時教師從鍵的類型和連接情況點撥)一實驗驗證:乙醇與金屬鈉的反應進一步假設乙醇發生氧化反應時的斷鍵方式實驗驗證:乙醇的氧化反應總結乙醇的結構和性質提出羥基官能團。得出醇類物質的性質,介紹甲醇課后活動①小論文:調查酗酒造成的社會不安定因素,你的建議,課后活動;②課本劇,酒后駕車,課后活動;③辯論賽,公款消費與中國酒文化。
這是典型隨意拓展內容的案例,教師仍然按照原來的課程計劃實施新課程必修模塊的教學。首先.必修中的有機化合物基本要求只涉及到具體的有機化合物,不上升到類別,官能團與物質類別的層次和水平是《有機化學基礎》選修模塊中要求的。因此,在這里,只涉及到乙醇的主要性質。其次,在必修中的有機化合物性質的學習,主要是通過實驗事實總結歸納得出物質的性質,不要過多涉及到有機化合物的結構與官能團、成鍵與斷鍵方式等。因為在必修階段,這些內容不作基本要求。因此,關于乙醇性質的處理,應該主要結合學生的日常經驗和已有認識,通過實驗得出乙醇能夠與哪些物質發生反應,產物是什么。不要再像原來的處理一樣,分析乙醇分子中的成鍵方式,預測乙醇發生化學反應時的斷鍵位置等。
5 改進并優化習題教學
教師在實施必修化學的教學中,遇到了關于習題的問題。由于教師習慣于采用傳統的習題教學和訓練模式,加之教材中個別習題的表述和問點與教材正文內容之間的跨度偏大,市場上的習題教輔資源往往偏難、偏繁、偏舊,所以出現了學生“學得高興,做題痛苦”的現象。面對這種情形,教師要改變原來的習題處理方式。
首先要關注習題教學,不能將習題課簡單處理成練習課,要將典型的習題進行全面剖析,帶領學生一起分析,培養學生將新知識運用到習題的分析和解答中的遷移能力,以及用已有的知識分析解決問題的能力。這是新課程評價所倡導的,也是中學化學教育評價的趨勢。
其次。教師要將習題的處理和新知識的學習結合起來。尤其是,要將運用新知識的重要習題,在課堂新知識教學后進行處理。作為新知識的應用鞏固,及時培養學生將新知識運用于分析問題和解決問題的能力。
再者,教師要對習題教輔資源進行篩選,選擇難度適合、考查點適合的題目,不要讓習題牽絆教師的教學。有的教輔習題質量較差,掛著新課程配套資源的字樣。內容卻是原來教輔資料的簡單重組。在新課程實驗區,教師按照新課程進行教學后,學生不會做教輔中的習題,教師不是對習題進行篩選,而是將習題中涉及到的內容(新課程中不作基本要求的內容),在課堂上進行大量補充。這是不倡導的錯誤做法。
最后,教師要注意,習題的處理也要分出層次水平。例如,關于物質的量的計算,有的教師仍然按照原來的經驗,從學生接觸到相關計算的時候,就讓學生達到高考的水平。新課程的教學進度較快,在較短的時間內,很難達到原來要用一個月的教學時間達到的水平和難度。如果仍按照原來的處理,實驗區的事實證明,會導致學生連基本的計算都未能掌握。因此,關于物質的量計算的習題要分出階段,在開始只要求學生掌握最基本的計算,即簡單的公式換算,在后面的學習中,逐漸加大難度和復雜程度。
關鍵詞:環保教育;高中化學;滲透;重要作用;具體措施
當前,日益嚴重的環境問題對我們人類的居住環境與生活質量造成了極為嚴重的影響。化學污染可以說是所有環境污染源中一個最不可忽視的因素,化學元素的排放對環境造成了及其嚴重的污染,這除了不可避免的工業發展原因外,還有一個很重要的原因就是人們欠缺環保意識。由此不難推斷出,環保意識的培養應該要從學生時代抓起,不能等到環境已經被污染了,人們的各種行為意識已經固定了才開始想到要做這件事情。因此,作為高中教師,更應該肩負起培養學生環保意識的重任,將環保教育思想滲透于教學活動當中,讓學生在潛移默化中形成環保意識。
一、將環保教育滲透于高中化學課堂的重要作用
(一)促進學生環保意識的提高
在高中的化學課堂教學中滲透環保教育這一思想,能夠積極地推進我國的環保教育事業。比如,教師在對“硅酸制取”這一實驗內容進行教學時,首先會將大量飽和的硅酸鈉溶液加入試管當中,然后再滴入一定量的酚酞溶液,接著又會用膠頭滴管來滴入一定量的稀鹽酸。通過實驗結果可以看出,如果飽和硅酸鈉溶液過量,就會對環境造成污染,那么教師就應該要把教學重點放在對實驗錯誤的總結以及對錯誤所導致的結果的分析上,在學生的實驗過程中隨時提醒他們相關的注意事項,以避免造成環境污染,通過這樣一種切身體驗的方式讓學生自己去體會環保的重要性,以增強學生環保意識,促進其環保意識的提高。
(二)培養學生對自然和對社會的責任感
高中階段的化學教學是我國教育的一個重要組成部分,對我國整體教育質量和水平有著非常直接的影響。在化學課堂教學中滲透環保教育,除了能夠提高學生的環保意識之外,還能夠在一定程度上培養和增強學生對自然和對社會的一種責任感。比如,教師在對“化學物質及其變化”這一章節的知識內容進行講解時,同樣也需要讓學生走進實驗室,開展化學實驗。首先,教師要教會學生增氧來進行物質分類,再以諸如二氧化硫、二氧化碳等非金屬氧化物的電解或者諸如乙醇等有機物的電解為例,讓學生通過對實驗過程的參與,直觀地感受到這些在實驗中所產生的化學廢氣為環境所帶來的破壞,并告訴學生,當將一些易電解金屬投入水中時,也會產生同樣的效果,這些都將會給人們的生活帶來非常多的負面影響,作為社會的一份子,應該要時刻銘記自己的社會責任,嚴格規范自己的行為,為我們賴以生存的自然和社會貢獻出自己的一份力量。
二、將環保教育滲透于高中化學課堂的具體措施
(一)增加與環保教育相關的內容和實踐
在當前的高中教材中,其實有很多教學內容都與環保這一話題密切相關,并且其中還有一部分是高考所重點考察的內容,所以作為化學教師,有必要加強對其的重視和增加對其的關注。例如,在講授高中化學必修1(人教版)中《電解》這一章的知識時,教師就可適當在其中增加一些和環保教育相關的內容與實踐。具體可分為如下幾個步驟:首先,根據教材教學內容來擬定教學計劃,重點講解電解這一化學反應的原理;其次,在對電解化學反應原理及其反應過程進行講解時,就可以適當地增加一些與“有害化學污染物的產生”相關的內容,對教學內容進行一個有效的拓展。最后,當學生對相關知識點有了一個初步認識,并且掌握了之后,教師便可繼續為其講解“電解工業污染物的處理”以及“有害化合物的產生”等知識點,將生活中的環保問題融入到課堂教學當中,以增強學生的環保意識,達到環保教育這樣一目的。
(二)將環保教育滲透在化學實驗的教學當中
化學污染是當前環境污染的最主要污染源之一,正是由于化學污染物沒能夠得到有效治理,所以才使得我們的環境保護面臨了前所未有的巨大壓力。而掌握整個化學變化的過程,對實驗效果進行優化又對我們的環境保護有著非常重要的積極作用。化學實驗教學知識化學教學的一個手段,能夠有效地增強學生的實踐能力,因此,可以將環保理念滲透到化學實驗教學當中,由此來進行環保教育。例如,我們都知道,用傳統的辦法來進行氧氣制取實驗必然會產生污染廢棄物,這既不利于我們現在所極力推崇的環保。所以,教師便可用“電解水”這一實驗教學作為契機,將這一實驗和傳統實驗進行對比探究,讓學生通過直觀的觀察,對比發現“電解水”實驗的環保性。通過這樣的一個對比,學生對“電解水”這一實驗的認識也更加深刻,同時,學生的環保意識也在這一過程中得到了有效提升,相信在下一次制氧實驗選擇的時候,學生一定會毫不猶豫地選擇電解水制氧這一方式。
(三)在課堂教學中不斷延伸拓展環保內容
為了使環保教育與化學教學能夠更好融合在一起,有必要對其進行內容延伸。教師可以通過組建興趣小組或者成立環保實踐活動小組的形式來開展環保主題活動,以延伸環保和教學內容。例如,教師可根據教材內容要求,組織全體學生開展諸如“家庭洗化用品的含磷調查”“區域內電鍍行業的污染現狀調查”,以及“高中化學實驗室的污染物處理調查”等課題實踐活動,將學生在課堂上所學到的理論知識應用到實踐中去,以不斷開闊學生的視野和增強其實踐能力等。當然,教師還可以定期組織學生開展一些有意義的環?;顒樱眠@樣的方式來提高學生的環保意識。
三、結語
課堂教學是整個教學過程的重要組成部分,同時也是知識教授與教學互動最為集中的一個場所,因此它也就當之無愧地成為了環保教育的最主要平臺。教師可以在日常教學中對教學素材中所潛藏的環保知識進行挖掘,再在其基礎上適當地增加一些和教材教學內容相關的環保知識,融合起來進行教育,讓學生對教材內容以及相應的環保知識有一個更加深入的理解。其實質就是將環保意識作為其教學的一個輔助,讓課程教學與環保教育這二者相輔相成,相互促進,最終促進學生的全面發展。
【參考文獻】
[1]宋康康.高中化學教學中滲透環境教育的研究[D].山東師范大學,2014.
[2]姚敏.高中化學教學中滲透環境教育的研究[J].考試周刊,2016(78):134-135.
【關鍵詞】高中生物;“問題”設計;優化
傳統教學方式是教師講課,學生記筆記。高中生物課堂教學應改變這樣的教學方式,采取提問式教學方法,而不是向學生一味地灌輸知識點,讓他們被動地接受知識。提問式教學方法可以促進學生自主學習能力的培養,引導學生去進一步探索、發現。在生物課堂教學中,教師可以采取以下措施優化“問題”,真正激活生物課堂。
一、設計興趣性問題,吸引學生的注意力
有趣味的問題可以激發學生的學習興趣,使課堂教學效果明顯地提高。如在教學新課時教師適當地引入直觀性的材料,或通過一段軼聞趣事來導入新課,讓有趣的問題激發學生,讓學生的思維處在一種積極興奮的狀態,這樣就能很快地調動學生的思維,從而進一步激起學生主動探討知識。例如,在學習“性別決定”這一內容時,給學生講述一則新聞報道:“為什么中國年輕的女性容易產生自殺行為?”農村女性自殺人數高于城市,有一個山區婦女一連生了4個女孩,村里的人都看不起她,婆家人更是不高興,這樣就連她自己的丈夫也看不起她了,說她沒本事不能生男孩,于是她就自殺了。然后教師設計這樣的問題:生女孩是女人的過錯嗎?這個問題引起了學生的討論。但筆者沒有急于給這個問題下結論,而是繼續設問:生男生女是由什么因素來決定的呢?這樣,學生的注意力集中起來了,自然而然地進入新課學習中。
二、設計啟發性問題,發展學生創新思維
教師在教學中,為了盡快讓學生掌握新知識和學習知識的新方法,要引導學生發現新舊知識之間的銜接性,拓展學生的思維。在課堂中,教師引導學生發現新舊知識點之間的銜接點之后,設計一些啟發性的問題,難度從易到難,一步步開啟學生的思維,同時也讓學生感覺到課堂氣氛相對輕松,能夠主動學習。例如,在蘇教版必修3第二章第一節中談到抗原這一概念時,為了讓學生更易理解這一知識點,教師不妨設計以下幾個啟發性的問題給學生思考:(1)根據學過的抗原概念分析其有哪兩種性能?(2)人體內外部環境中各種物質是否都是抗原?(3)抗原有哪些性質?(4)人體的免疫系統和自身成分會有免疫反應嗎?這幾個問題提出,給學生指明了學習和思考方向,明確了學習目的。所以在課堂中老師有必要精心設計一些啟發性問題,讓學生更易理解和吸收知識點,從而發展他們的創新思維。
三、設計探究式問題 ,提高學生探究能力
高中生物新課程中,有很多知識點不是靠老師講解的,而是需要學生自主探究學習獲取,因此,教師設計探究式問題,引導學生學習尤為重要。例如,在“酶的發現”的教學過程中,關于斯帕蘭扎尼的實驗,將一塊肉放在小巧的金屬籠里讓鷹吞下,隔一段時間后將籠子取出,肉塊不見了。教師可以提出相關下列問題:科學家斯帕蘭扎尼是在什么樣前提下提出這樣的實驗假設?實驗的目的何在?實驗設計的巧妙之處是什么?如果換一種環境是否能得到一樣的實驗結果?這些問題都是值得學生自己去思考、探究的。讓學生在學習了這一實驗之后進一步探究,再次向他們提問:“如何證明斯帕蘭扎尼的實驗?”“具體的證明方法都有哪些?”“如果把實驗中的金屬籠子換了是否會有不同的結果?”這樣一來鼓勵學生通過更換實驗道具來驗證實驗的真實性,也就熟悉了這一實驗的一般過程和方法??梢?,通過設置探究問題來提高學生探究問題的能力,可以強化學生的探究意識,為他們形成良好的科學素養打下基礎。
四、設計實驗問題 ,加深對知識理解
實驗是高中生物教學的重要環節,不僅可以強化學生的動手能力,也可以加深學生對課本知識的理解與記憶。實驗課的主要步驟是:探究目的、科學原理、儀器使用方法、實驗步驟,等等。在不同的環節要注意準備好不同的授課方法,多提問、多引導,通過對實驗過程的總結和對實驗結果的反思,強化學生對于知識的理解與記憶。如“蛋白質的檢測”實驗,提問:“常見還原性糖與非還原性糖有哪些?”根據實驗所用的材料可以設問:“研磨中為何要加石英砂?不加石英砂對實驗有何影響?”回顧實驗過程時可以設問:“斐林試劑甲、乙兩液的使用方法是什么?混合的目的又是什么?為何要現混現用呢?”為了提高學生的觀察力,可以設問:“還原性糖中加入斐林試劑后,溶液顏色變化的順序是什么?”為了讓學生了解到實驗材料對實驗結果的影響,可以設問:“轉動細準焦螺旋時,若花生切片的細胞總有一部分清晰,另一部分模糊,其原因一般是什么?”每個環節都設置相對應的問題,環環相扣,讓學生通過實驗對生物知識的學習層層遞進。
五、設計生成性問題,給課堂帶來新問題
關鍵詞 基于問題 食品化學實驗 教學設計 實驗探究
中圖分類號:G424 文獻標識碼:A
食品化學實驗是我系食品營養與檢測、食品加工技術專業開設的一門實驗類專業必修課,是食品專業教學計劃中第一門食品類專業實驗課。本實驗課程是食品化學理論課程的配套課程,是食品化學理論知識的應用和實踐,是食品化學課程體系的重要組成部分。傳統的食品化學實驗課教學內容以驗證性實驗為主,教師在實驗前通常講解實驗目的、實驗原理、實驗步驟和操作要領,甚至連實驗中的注意事項也一一交代,學生只要按食品化學實驗書或講義上的步驟做實驗。這種教學模式不利于激發學生實驗學習的主動性和興趣,不利于培養學生實驗探究、創新精神和合作實驗的能力。為了打破傳統的實驗教學現狀,筆者在食品化學實驗課中應用基于問題的教學模式組織教學,取得了良好的教學效果。
1 食品化學實驗中基于問題的教學模式
食品化學實驗中基于問題的教學模式主要包括幾個環節:
(1)實驗教學目標的設計, 根據實驗大綱制定實驗教學目標。參考新課程標準中的化學教學目標,確定了三個維度的教學目標:實驗技能與知識目標、實驗過程與方法目標、實驗情感與態度目標,通過三個維度的教學目標確保實現培養學生食品化學科學素養的總體目標。
(2)實驗討論問題的提出,圍繞教學目標確定本次實驗要完成的任務,提出討論問題。
(3)實驗活動實施,學生圍繞提出的問題開展實驗活動,觀察記錄實驗現象,分析實驗中出現的問題,找出解決辦法,得出結論。教師在實驗活動中引導學生討論問題,對討論過程中的疑難問題針對性地進行講解,以保證實驗的順利進行。
(4)實驗總結評價,教師總結學生實驗探究活動中的重點內容,對難點問題集中分析講解,加強學生對難點內容的理解。
基于問題的食品化學實驗教學包括了實驗教學目標的設計、實驗討論問題的提出、實驗活動實施、實驗總結評價等幾個環節。由于“問題”是實驗教學內容的載體,它貫穿于整個實驗教學活動的始終,所以確定實驗教學目標和討論問題的提出是教學設計中要重點考慮的方面。本文將以淀粉性質實驗為例說明教學活動的具體過程。
2 以淀粉性質實驗為例的教學活動過程
本實驗教學的內容選自程云燕等主編的《食品化學》教材第九章實驗實訓部分的實驗三——淀粉實驗。
2.1 實驗教學目標的設計
淀粉性質實驗是在學生學習了糖類這一章節中關于淀粉的理論部分后開設的。通過理論的學習,對于淀粉性質有了系統全面的認識,如學習了淀粉的種類和結構性質的差異、淀粉水解是分步驟進行的等內容。在這些學習的基礎上通過淀粉性質實驗,將理論課學習的知識應用到具體的食品化學實驗中去。因此,我們確定了實驗技能與知識目標:掌握淀粉檢驗的方法,通過一系列實驗理解淀粉遇碘變藍的實質;通過實驗掌握淀粉分步水解的檢驗方法。
淀粉性質實驗內容屬于驗證性的實驗,傳統的實驗教學中只注重實驗驗證內容的現象觀察和結果記錄而忽視實驗學習過程中學生的體會和收獲。在本實驗教學設計中,我們確定了實驗過程與方法目標:通過對淀粉與碘的幾個實驗,探究不同的實驗方法,討論實驗現象分析其原因,給出合理的解釋。在實驗過程中學會不同實驗方法合理控制實驗條件,通過實驗反思,提高分析能力,學會與組員合作進行實驗的協作能力。
在實驗探究活動過程中,教師在實驗過程中起引導的作用,學生自主開展實驗活動,完成實驗記錄。在淀粉水解實驗中要求學生每隔2分鐘做一次檢驗,直到水解完成。這個過程需要較長的時間,需要學生足夠的耐心和嚴謹的實驗態度。根據實驗內容,我們確定了實驗情感與態度目標:培養學生實事求是、嚴謹認真的實驗態度;提高對淀粉理論部分學習的興趣。
2.2 實驗討論問題的提出
傳統的實驗教學中讓學生按照實驗內容完成實驗并記錄實驗現象,并由教師在實驗前講解實驗的注意事項和實驗原理?;趩栴}的教學模式教學設計中,教師應根據淀粉性質實驗內容,提出了相應的討論問題。學生實驗活動不再是單純地驗證實驗現象,而是圍繞實驗討論問題自主探究實驗的過程。
這個實驗分成兩個部分:淀粉與碘的反應、淀粉水解實驗。教師在實驗活動開始前,根據淀粉性質實驗內容,結合理論課上的學習內容簡單介紹了本實驗的要求,提出要討論的問題。在淀粉與碘的反應中,提出幾個討論問題:(1)1號試管中酒精燈上加熱后顏色怎樣變化?冷卻后顏色又怎樣變化?如果顏色冷卻后沒變化,請分析原因,找到解決的辦法。(2)仔細觀察加入氫氧化鈉溶液的試管的顏色變化,并與3號試管對比觀察實驗現象有什么不同?(3)3號試管加入乙醇后顏色有什么變化?如果顏色沒有明顯變化,請分析原因,找到解決的辦法。(4)通過這三個實驗,分析推測淀粉與碘以什么形式結合?結出合理的解釋。在淀粉水解實驗中,提出幾個討論問題:(1)怎樣判斷淀粉水解完全?(2)最后一個步驟中用班氏試劑進行實驗的作用是什么?利用的是糖的什么性質?(3)最后一個步驟怎樣保證實驗成功?
2.3 實驗活動實施
圍繞教師提出的關于淀粉與碘的反應、淀粉水解實驗的討論問題,學生自主開展實驗活動。教師盡量不參與實驗活動過程,讓學生自主完成實驗活動。
傳統的教學中教師在實驗前就把實驗的注意事項交代了,學生只要驗證即可。但基于問題的教學模式中,教師對實驗操作中的注意事項沒有講解,讓學生自主探究,發現問題、解決問題,在實驗過程中學習科學實驗的方法??此坪唵蔚膶嶒?,不同組的學生得出了不同的實驗現象,學生們圍繞教師提出的問題展開了激烈的討論,通過學生組內、組間、師生之間的交流,找出原因,找到了解決辦法。比如,在淀粉與碘的反應部分問題1中,有的組冷卻后顏色又恢復為藍色,有的組卻沒有變化,仍然為無色。教師適時地引導學生進行分析,找出原因。通過學生們自主討論,他們提出恢復為藍色表示淀粉與碘結合了,沒有變化表示淀粉與碘沒有結合。為什么會有不同的現象?實驗不同組組員進行了交流,發現冷卻沒有變化的組加熱時間較長。學生們推測,加熱時間過長,試管中的碘不見了。再結合中學學習過的碘易升華的性質,正確地解釋了實驗現象。沒有變化的組重新做了實驗,證實了自己的猜想。再如,淀粉與碘的反應部分問題3中,有的組顏色沒有變化,有的組顏色退去,有的組變渾濁。有了前一實驗的經驗,他們組間組員進行了交流,發現跟淀粉濃度和酒精加的量有關系。
通過基于問題的實驗活動,看似簡單的實驗出現了意想不到的問題,通過實驗中一個又一個問題的解決,學生們體會到成功的喜悅和實驗探究的樂趣。
2.4 實驗總結評價
教師根據學生在淀粉與碘的反應、淀粉水解等實驗活動實施過程中的情況,總結實驗中普遍存在的問題和本實驗的重難點內容。
淀粉與碘的反應的三個實驗中,問題1酒精燈加熱時間過長,使得溶液中的碘升華,所以有些組開始的實驗冷卻后沒有變化。這也證明了淀粉與碘反應,碘仍然是以分子形式存在;問題2和問題3的討論結果,氫氧化鈉與碘發生化學反應,對比3號試管,2號試管為無色透明,而3號試管卻呈碘液的淡黃色。這也證明了3號試管的碘還是以分子形式存在,只是溶解到酒精中去了,沒有跟淀粉結合。當淀粉濃度過大時,3號試管中的淀粉溶液變渾濁,證明了淀粉的溶解度小,酒精的溶解度大,水被酒精奪去;問題4的討論結果也就水到渠成了,淀粉與碘反應,碘仍以碘分子的形式存在。
淀粉水解反應中,問題1很容易回答,學生們都能給出答案,水解后的反應液不變色就表示淀粉水解完全了。通過實驗,有些組水解的速度更快,有些組水解速度更慢。通過交流討論,學生們發現跟加酸的量有關系。問題2教師提示學生根據實驗書上班氏試劑的配制方法,了解班氏試劑的成分,推測它的作用。學生們對班氏試劑不了解,針對這個問題,教師講解了班氏試劑的性質和作用,書寫了方程式。問題3,根據問題2,學生們分析討論最后一步驟的關鍵是要加足量的堿中和酸。這個部分實驗中,要注意加酸的量適當,酸過少水解速度很慢,二十分鐘都不能水解完全。酸過多水解速度過快,沒辦法觀察到分步水解的中間過程。
通過實驗總結評價,教師對學生們在實驗過程中的表現突出的組員給予中肯的評價和表揚,結合實驗活動實施過程中的表現給各組按A、B、C等級打分,以此激勵各組學生,也做為實驗期末成績評價的依據。
3 結語
我系食品化學實驗教學是分小組教學,每組最多20人,為基于問題的教學模式實施提供了有利的條件。實踐證明,這一教學模式能夠大大提高學生實驗學習興趣,培養自主探索、不斷進取的實驗精神,培養學生創新、合作與勇于探究的科學精神。這一教學模式變傳統呆板的實驗教學方式為學生圍繞問題積極主動開展實驗探究活動的教學方式,這一教學模式下的教學活動不再只是只重結果的驗證式實驗教學方式,而是以實驗技能與知識、實驗過程與方法、實驗情感與態度等多維度的教學目標為指導的重過程的探究式實驗教學方式。可見,基于問題的教學模式是食品化學實驗教學有效的教學方式。
參考文獻
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關鍵詞:實驗教學;直覺感知;思索探求;動手操作;串聯總結;創造設計
文章編號:1005-6629(2009)12-0024-03
中圖分類號:G633.8
文獻標識碼:B
分析學生對實驗認識過程的心理活動特征,可以把學生對實驗認識的發展過程劃分為五個階段:直覺感知階段、思索探求階段、動手操作階段、串聯總階段、創造設計階段。
現以人教版普通高中課程標準實驗教科書《化學》必修2第二章第二節“化學能與電能”的教學為例,把五個階段中學生的心理活動特征及每一階段的具體做法、目的綜述如下:
第一階段:直覺與啟示――直覺感知階段(啟發實驗)
教學開始時,學生的心理活動特征是:急于想了解本節知識的大概內容,特別想知道本節有哪些有趣的實驗,表現出對各種實驗有濃厚的興趣,喜歡觀察鮮明、生動、不平常的現象,在觀察實驗過程中,他們的心理活動特征是好奇,樂看,急于想了解實驗中出現各種現象變化的原因,要求解惑的心理極為迫切。根據這一特征設計第一階段的具體做法:
在學習這一節的開始,由老師指導學生演示一系列實驗:銅片與稀硫酸、鋅片與稀硫酸等;這兩個實驗是從過去的已知實驗入手,逐步向本章所涉及的未知實驗過渡,把所要演示的實驗分成若干組,同組實驗相似,組與組間注意層次發展。演示實驗的同時,根據學生想知道實驗現象的原因,急于盼解惑的心情,及時提出若干思考題:哪個實驗有明顯的現象?有現象的實驗,除了生成新物質外有無能量變化?……在一系列的為什么、是什么的問題敦促下,促使學生有條理的思索問題。
本階段的目的:
通過已經學習過的舊知識及生活、生產中與本章有聯系的知識,挖掘富有啟發性的實驗,通過大量的聲、光、色、電、嗅等的感性刺激,使學生在每章知識的學習開始時,在感官上承受大量感性刺激,獲得大量感性信息。在大量感性信息的刺激下,促使大腦進行積極的思索,產生形象思維。同時,引起學生的好奇、懷疑、困惑和矛盾,創設研究問題的情景,巧疑布陣,設置懸念,使學生在每一章的學習開始時,處于想知道、又不知道;想弄明白又糊涂的狀態。學生為尋求解決懸而未決的實驗帶的疑問及若干思考題的答案,產生學習本章知識的強烈要求。
第二階段:讀書與思考―思索探求階段(準備實驗)
此時學生的心理活動特征是:在第一程序中,通過觀察實驗,產生要求解惑的心理活動沒有得到滿足,他們如饑似渴地迫切要求解決懸而未決的問題,他們急切盼望老師能把有關實驗加以解釋而獲得解疑,學生的求知欲望不斷增強。根據此階段特征,設計了第二階段的具體做法:
在學生處于憤悱狀態中,老師應明確告訴學生,第一階段所產生的疑問,在課本中均有解釋,要求學生帶著懸而未決的問題,仔細閱讀課本。根據予先發放老師設計的提綱,由學生通讀全章。在讀書過程中,要求學生對全節內容進行三讀:一粗讀(粗略了解全節主要內容)、二細讀(細致地閱讀本節內容,在細讀中做到點、畫、勾、批、摘、問、結,深入地學習鉆研課本知識,仔細閱讀課本中出現的有關實驗,了解實驗目、操作、現象、結論)、三精讀(摘錄重點、填寫提綱、提出問題、文字積累)。在學生三讀過程中,老師巡回指導、檢查、搜集問題。
本階段的目的:
通過粗讀細讀精讀,開闊學生的視野,考慮問題有新的角度和思路、培養學生的自學能力。通過預習、學生總結、及時發現問題,提高對問題的辯析能力,起到“啟其思、廣其視”的作用。
第三階段:討論與實驗――動手操作階段(操作實驗)
此階段學生的心理活動是,想了解一下自己掌握的知識如何?理解的問題是否正確?在自學中又有許多新的疑問,為此,需要一種場合、創造一定條件,同學之間、師生之間相互研究、共同探討一些問題。在啟發實驗的誘導、準備實驗的激發下。學生已不滿足去觀察各種現象,他們企圖通過自己的活動,對各個實驗施加影響,希望能自己獨立操作,按照一定的實驗程序把課本規定的實驗演示出來。
具體做法:
教師先設置實驗程序提綱:①鋅片與稀硫酸反應屬于何種類型反應?這類反應的本質是什么?②如何證明鋅片與稀硫酸反應過程中有電子的轉移?③將銅片和鋅片不連接,同時放人盛有稀硫酸溶液的燒杯有何現象?④將銅片與鋅片相連接后同時放入盛有稀硫酸溶液的燒杯中,與前一實驗有無明顯區別?⑤將銅片與鋅片用電流計相連接后,同時放入盛有稀硫酸溶液的燒杯中有何現象?……然后分別由不同的同學在講臺上做主旨發言,對發言的同學要求觀點明確、語言簡煉、條理清楚、表態自然。同學發言之后,聽者對發言的同學提出不同的意見或咨詢,言者與聽者相互討論、明辯是非。在討論中,可能出現四種情況:①討論的問題是重、難點,及時引導學生進行深入的討論,做出明確的答案,使知識落實,重點突出、難點突破;②邊邊角角的非重點內容,不宜引導討論,注意提高課堂密集;③超越中學生應掌握的范圍,不予引導討論;④在學術界有爭論的問題,把爭論的焦點告訴學生,使有志于化學研究的同學去探討,不宜引導全班討論。
凡是討論中有演示實驗時,一律由學生到講臺前獨立進行演示。演示前,應向全班同學交待實驗目的、所有儀器、藥品、操作順序;演示中及時向同學報告在實驗中出現的正常及反常現象;實驗完畢,得出結論,寫出有關化學方程式。在學生獨立操作實驗時,老師應對儀器、藥品給以充分的準備,實驗中給以耐心的輔導。
本階段的目的:
通過討論,充分發揮老師的主導作用和學生的主體作用,使學生知識掌握牢固、能力得到培養、問題解決透徹、課堂氣氛活躍。演示實驗的獨立操作能滿足學生急切動手的心理要求,學生學習化學興趣大增、情感熱烈,使化學學習的興趣能堅持下去。
第四階段:總結與練習――串聯總結階段(串聯實驗)
此時學生的心理活動是:已不滿足掌握孤立的、單個的知識環,而想把知識環總結成知識鏈。形成系統知識;不滿足于觀察和動手操作實驗,而是想通過觀察和操作,去認識事物之間的因果關系和本質聯系,想了解自然現象的內在規律方面,想把各個單個實驗進行總結配套,形成實驗系列化。由于掌握了比較扎實的基礎知識,學生對能否用知識去解決一些實際問題,心中無數,急需一些練習,做客觀的檢查。
具體做法是:
討論完全節知識后,進行本節知識小結(采取圖示、對比式、聯系式),把本節出現的實驗,用電子轉移為串聯線索,把孤立的、單個的實驗串聯起來,形成實驗系列:Cu-Zn稀硫酸原電池、Cu-Zn硫酸銅原電池、C-Fe稀硫酸原電池等。每節后面,在程序提綱中均有配套練習,練習題按知識的層次、能力的梯度安排,有基本題、靈活題、綜合題;按一學、二練、三提高加以安排題型,讓學生進行練習。
本階段目的:
使知識進一步落實,在使知識落實及系統化的過程中,培養學生的概括總結能力、思維發展能力,進一步鞏固學生學習化學的積極性,起到“練其毅、增其知”的作用。
第五階段:考核與創新――創造設計階段(創新實驗)
此時學生的心理活動是:不滿足于了解局部的自然現象之間的相互聯系和規律,企求親自進行一些創造性的實驗和觀察活動,想用已學到的一些知識,來發現一些未知的知識,萌發了設計新實驗的意識。
具體做法:
本節學習完畢,要求學生根據本節知識的內容設計一個新實驗,新實驗既與本節內容有關,又不是本節內容的某個實驗重復,而是源于課本、高于課本。如:水果電池、燃料電池等。在設計中??梢钥磪⒖紩?,編寫出實驗計劃,經老師審閱、幫助修改、提供儀器藥品,進行實驗研究,最后寫出小論文。
本階段的目的:
關健詞:教學;化學;實驗課
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2013)01-0247-02
在醫學高職高專院校,《分析化學》是藥學、醫學檢驗、衛生檢驗與檢疫專業必修的專業基礎課,同時也是一門實踐性很強的自然學科,實驗教學在分析化學教學中起著十分重要的作用,是藥學專業、醫學檢驗和衛生檢驗與檢疫專業及有關科研人員等合格人才不可缺少的實驗教學基本的環節。學生通過操作分析化學實驗,不但能深刻地理解有關分析化學的理論知識,而且極大地提高了學生實際動手的能力及分析問題、解決問題的能力。當前,醫學高職高專院校相關專業應用型人才的培養目標對實驗課教學提出了更高的要求,如何在規定的課時數內讓學生充分掌握這些技能,本人認為教師在實驗教學中合理地運用多種教學手段來提高學生的實驗教學效果是非常有必要的。現作簡要分析如下。
一、根據實驗室的實際情況,將全班學生合理的安排分組
教師首先按實驗內容的多少和難易程度,以及實驗室的設備情況將全班學生合理的分組。分析化學實驗中容量分析實驗占整個分析化學實驗極大部分的內容(大約三分之二的內容),可見其重要性,而且所用到的儀器相對來說價格也不是很高,所以盡量讓每位學生都有動手的機會,即每人單獨配有一套常用的容量分析儀器,這樣每位學生每次的實驗都可以獨立完成,有效地遏制個別學生像別的基礎學科實驗那樣至少兩個以上學生合做同一實驗的事實,致使個別學生一直只是作為“觀察員”或“記錄員”的身份而非實驗員的身份,缺少親身實驗的機會,這樣的實驗效果是可想而知的。儀器分析因考慮有些儀器比較貴重,數量有限,所以只能由兩人或多人組合進行實驗,在時間許可的前提下盡量讓學生每人輪流操作,充分培養其合作精神,為今后的工作打下堅實的基礎。
二、實驗內容適當重排,既實用又先進
根據學校的具體情況,針對藥學、醫學檢驗、衛生檢驗與檢疫等專業課時數被縮減,《分析化學》的學時數也大幅度的減少,相應的實驗數也減少不少,故應首先加大《分析化學》實驗教學內容的改革,刪除原教材中陳舊、重復的實驗內容,精選有代表性的及與相關專業密切聯系的實驗內容,由淺入深、循序漸進。并對相關實驗教學內容進行整合與優化,消減一部分原來簡單枯燥的單元操作實驗內容,取而代之的是將這些單元操作有機地串連在一起,以更好地適應實驗教學的實際需要。
三、嚴格演示實驗操作,充分發揮示范作用
《分析化學》占極大部分(幾乎占三分之二)的實驗內容是容量滴定分析,它特別強調的是物質的“量”,即測定某物質的含量的多少,故對學生的基本操作要求比較高,學生每一步的操作都與實驗結果的準確性有著非常大的關系,若有關儀器每一步的操作都存在誤差,你認為這一誤差似乎很小,但在一個實驗中很多這樣的小誤差累積起來就會變成大誤差,誤差越大實驗的準確性也就無從談起了。例如容量分析中的常用儀器一般包括酸堿滴定管、容量瓶、移液管、刻度吸量管等,定量儀器要規范使用,準確讀數必須反復準確性的訓練。要讓學生掌握容量儀器規范的操作,教師在講解儀器操作時動作不僅要規范,而且一定要邊講解邊演示,有時為了增強學生的記憶,故意夸大動作演示,學生被逗得哈哈大笑,大笑后教師再把規范動作演示一遍,這時效果非常的好,儀器的規范動作被深深的印在學生的腦海中,這時教師趁熱打鐵,馬上讓全體同學集體操作該種儀器,并且教師給予一一指導。這樣的教學方法很有實效性,而且學生又非常容易接受,在十分輕松的環境下學習,學生的實驗積極性也得到了很大的提高,動作要領也很快的領會及掌握,學生覺得做這樣的實驗自己很有成就感。當然某樣儀器規范操作不是一次就能夠充分掌握的,需要教師在每一次的實驗中不厭其煩的反復強調,讓學生通過一定時間、一定次數練習才能完全規范的掌握。
四、教師堅持自始至終作巡回指導,及時發現與糾正學生的錯誤操作
教師自始至終巡回指導是學生能否保質保量按時完成教師布置的實驗內容的一個不可缺少的環節。一般學生自己很難發現自己在某項實驗操作中所存在的習慣性的操作錯誤,只是按照自己的操作方式來完成實驗,或不能及時總結實驗操作中的優點和成功的經驗。教師如能及時觀察到每位學生的實驗操作情況并及時給予有計劃、有針對性的指導,學生的實驗能力將會達到事半功倍的效果。有些教師“巡視員”式的走馬觀花,對學生實驗工作能力的全面提高和綜合科學素質的培養起不到應有的作用,有時還會使學生滋長依賴教師的心理,教師也往往處于疲于奔命地為學生“排憂解難”的困惑之中,失去了指導學生的主動權。若教師及時給予學生指導,有時甚至手把手地指導會使學生受到極大的鼓舞,并增長對《分析化學》實驗的興趣。
五、采用多樣化的化學教學組織架構
一般集中授課和小組化的教學管理的形式是較為合適的組織形式。讓學生參與教學管理是以學生為中心的雙向或多向的互動式學習方式。例如:教師講授、示范分析天平的稱量,然后學生練習。最后要考核,在規定時間內完成一次減重法稱量。教師一人在規定的課時內不能完成這一工作,可以組織已經過關的學生做評委來進行,二對一或一對一都行。做評委的學生非常有成就感故很認真負責,效果有時比教師自己監考都要好。這一過程也是學生雙方再學習、交流的過程。同時還可以組織一些學習小組,開展操作技能比賽等活動,實現課堂教學的有效延伸。
六、堅持并健全實驗考核制度
《分析化學》實驗涉及的儀器較多,要求基本操作技能嚴格而規范,對實驗數據的精密度和準確度要求較高,為此,在教學實踐過程中,教師始終緊緊圍繞兩個字進行,即建立一個“量”字,力求一個“準”字。這個“準”字決非一日之功,它既包含理論知識又側重于實踐。這需要嚴謹、精細、實事求是的科學作風,嫻熟的基本操作技能。為了讓學生真正重視實驗操作技能,教師除了平時對學生實驗時嚴格的要求外,加強實驗操作考核是必不可少的教學手段,這樣才能全面、合理、客觀的評定學生的實驗成績,充分發揮學生學習《分析化學》實驗的積極性,有利于提高《分析化學》實驗教學的質量。
根據本校的實際情況及大綱要求,化學教研組全體教師一起制定出與相關各專業密切聯系的能反映出教材大綱要求的若干類題目,分三次進行考核,這三次考核時間可分階段來進行,原則上基本考慮同類的實驗結束后進行。由于課時安排有限,每次考核時間又只能安排在課內進行,因此每個小班學生分兩批考核,考核時間一般為一學時,有任課教師自己監考,三次考核的成績計入總分占50%(平時成績占50%:例如出勤率、預習及實驗情況、每次實驗報告等),這樣的考核效果還是不錯的。分階段考核能對學生的實驗操作給予及時的總結,能夠及時發現自己在某一階段的實驗掌握情況,當然也反應了教師的教學水平,對教師的教學也有很大的促進。使學生真正的掌握《分析化學》的實驗技能,并為后續的專業課學習打下扎實的操作基礎??傊岣邔嶒灲虒W質量,教師在實驗教學中合理的運用多種教學手段來提高學生的實際操作能力的作用是顯而易見的。
參考文獻:
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關鍵詞:生物化學;理論教學;實驗教學;實驗教學方法
21世紀是生物科學高速發展的時代,生命科學新突破、新進展引發人們對生命現象的持續關注,生物工程技術的應用使人們的生活發生了很大的變化,同時給社會生產帶來了重大革新,這所有的變化都與生物化學學科的發展密切相關。生物化學是生物學各專業學生必修的一門專業基礎課程,學生對這門課程的掌握程度直接影響對其他課程的接受情況,生物化學被列為很多專業如生物類、農業類、醫學類等的考研或其他專業考試的科目,所以對該課程的掌握情況直接關系到學生的考研和就業。以全面培養學生的創新能力和綜合素質為目標,該課程在教學隊伍、教學內容、教學條件、教學方法與手段、教學網站建設、實驗教學、教學質量和水平、科研等方面都取得了長足進展,逐漸形成了自己的特色和優勢。2011年,生物化學被立項為臨沂大學校級精品課程,2012年被立項為山東省省級精品課程。讓學生在有限的時間內系統掌握生物化學知識和技能是教學的重要任務,然而在對2013級生物科學和生物技術專業學生的生物化學學習情況調查中發現,多數學生存在講授內容不能完全掌握、學習興趣不高等問題。在分析原因的過程中發現在理論和實驗教學中依舊存在一些問題。為了有效激發學生的學習興趣,培養其創新思維和實驗能力,擬進一步深化教學改革,全面提高教育教學質量,現分析如下。
一、目前本課程所面臨的問題
1.生物化學教材存在更新速度慢和部分重復的問題。目前生物化學課程所用教材門類繁多,但多數只重視生命的本質、生命的基本過程和基本規律,局限于以傳統的靜態生化、動態生化、機能生化為主的內容,而對生物化學的重大進展的重視不夠。生物化學課程的實用性很強,新概念、新成就、新技術層出不窮,這些都沒有體現在教材中,大大落后于學科的發展。生物化學還存在教學內容重復的問題,如糖、脂和維生素化學在無機化學和有機化學等課程中已經涉及其中大部分內容,而遺傳物質和蛋白質的生物合成及基因表達調控等與分子生物學、細胞生物學、基因工程等課程有部分重復。
2.生物化學實驗教學所占比例偏低,且驗證性實驗所占比例大。據統計,國外知名院校多單獨開設生物化學實驗課程,且實驗學時數與理論時數的比例在1.0以上,本校生物化學實驗學時較少,學時比為0.5左右。由于實驗學時少,且驗證性實驗所占比例大,如考馬斯亮藍法測定蛋白質含量、酵母RNA分離及組分鑒定等,而綜合性、開放性實驗所占比例小,學生普遍欠缺創新、設計能力,抑制了學生的主觀能動性,束縛其科學思維能力的發展,非常不利于實驗能力的培養。
3.實驗教學方法單一。生物化學實驗教學長期依附于理論教學而沒有受到應有的重視。教學方法以傳統講授形式為主,很少進行問題引導,課堂上以教師為主體,在學生動手實驗前,教師從實驗原理、方法、步驟、注意事項,甚至實驗過程中可能出現的問題都進行詳細講解,學生被動接受知識,照搬照做、步步模仿。教師在講授過程中多以單一板書的形式進行,多媒體網絡化教學手段沒有或很少應用,且沒有發揮出現代化教學手段的特色。
二、生物化學理論教學的優化———將生命科學最新進展與現有理論體系有機融合
為了解決生物化學教學內容陳舊、與其他學科存在內容重復的問題,許多學者提出了相應的解決方法。劉堰和肖訓焰提出教學內容要與時俱進,具體指出在緒論中增加生物化學研究工作的現狀與未來、在核酸化學中增加核酸的序列測定等內容。刪除蛋白質化學中蛋白質的分類,維生素和輔酶中維生素的概念。胡曉倩等提出,學生在掌握生物化學基本知識和技能的基礎上,要了解學科發展的前沿知識與高新技術。謝珍玉和郭偉良具體提出講授內容的重點部分,部分章節分配到其他學科中進行重點講解。生物化學教學內容的修改不是簡單的增刪或將部分章節分配到其他學科中講述,在增刪內容的同時需要解決該課程與其他課程內容的自然銜接問題,待添加的生命科學最新進展內容要與生物化學現有知識體系有機融合。如在講述基因調控的章節中向學生介紹該研究領域的新熱點———微RNA(microRNAs)。讓學生了解microRNAs是由非蛋白編碼基因轉錄物形成的莖環結構前體,由核酶剪切,成熟后形成長度為20~25nt的小RNA分子;真核生物、原核生物和病毒都可以編碼mi-croRNAs;與教學內容中出現的小分子干擾RNA進行對應比較;通過講述microRNAs的調控機制、功能、研究技術與方法、應用和前景使學生了解生命科學中該領域的最新發展趨勢。
三、生物化學實驗教學改革———圍繞國計民生的熱點問題設計實驗
加大生物化學實驗教學中綜合性、開放性實驗的比例,由培養學生基本實驗技能為“指揮棒”的教學模式逐漸轉變到培養學生創新性思維的模式中來。趙云濤等提出實驗項目分為基礎性、綜合性、設計型和創新型實驗。韓寒冰和劉杰鳳提出加強自主性實驗和研究性實驗教學、培養學生創新性能力的觀點。在培養創新應用型人才為目標的培養模式下,開展綜合性、開放性實驗的需求越來越迫切。開設這類實驗的目的是拉近理論和實際應用的距離,讓學生了解所學知識綜合起來可用來解決實際問題,從而激發其創新思維,培養其創新能力。在考慮到理論與實驗課程一致性和對應性的基礎上,圍繞國計民生的熱點問題設計綜合性、開放性實驗作為實驗教學改革的切入點,可用以解決教學中課堂與實驗室、理論與實踐相脫節的問題,并能實現各基礎實驗項目的有機結合。如2013年3月份報道臨沂部分地區冬小麥出現嚴重病害,表現為受害小麥葉片發黃、枯萎、矮化,嚴重地塊小麥完全枯死,導致這種病害的原因是小麥黃花葉病毒的侵染。據此設計小麥總RNA的提取及小麥黃花葉病毒檢測的實驗。提取小麥總RNA方法為實驗室常規TRIzol法,通過植物總RNA提取實驗使學生掌握核酸的基本組成、熟悉移液槍、離心機、研磨器的使用,讓學生理解RNA提取對實驗條件要求很高,原因是RNA酶無處不在,RNA易被RNA酶降解。隨后進行反轉錄及RT-PCR,以小麥黃花葉病毒的特異性引物進行擴增,獲得目的大小的特異性條帶。在實驗的過程中使學生掌握反轉錄、RT-PCR及瓊脂糖凝膠電泳等一系列生物化學基本操作。通過這類實踐性強的實驗將原有各自獨立的實驗統一到同一實驗材料和同一題目下,實現各基礎實驗項目的有機結合,體現出知識的系統性和實驗的研究性,同時同一題目下的各個小實驗一步緊連一步,增強學生的研究興趣。
四、生物化學實驗教學方法的改革———由單一到多元化的教學方法
近五年來,我校實驗中心引進一批具有博士學位的高學歷人才作為實驗員,這為生物化學實驗教學改革注入了新的活力。這些實驗員以直接或間接的方式參與生物化學實驗教學,可緩解緊張的教師資源,并且他們知識豐富、思路開闊、創造能力強、創新欲望高,能大大提高實驗教學質量。在實驗教學過程中,實驗員與本科生的年齡差別不大,興趣愛好相近,他們之間交流較容易和順暢,重要的是他們知道學生最想了解的是什么,能在相對輕松的環境中交流實驗心得,討論問題。對有獨特想法的學生,在實驗員及教師的指導下進一步深入研究,獲得更多的鍛煉。在進行實驗教學方法改革的過程中,孔繁華等提出實驗課“3+1”的教學方法;舒樂新等以啟發式、歸納式、問題式、討論式等教學法,讓學生成為教學的主體,激發他們的主動性和創造性。在進行實驗教學方法改革過程中以傳統教學方法與現代多媒體技術相結合的手段,直觀、生動地向學生展示實驗內容,充分調動其積極性。采用啟發式等的常規教學方法,要求學生在教師的啟發下獨立完成實驗準備、實施與總結,引導學生獨立思考、發現問題、解決問題,培養學生創新能力,形成開放式、互動式的教學模式。
五、結語
教學改革的目的是要增強學生素質的培養,加強對學生獲得知識、運用知識的能力。通過改革優化,調整理論課程內容,使學習內容具有基礎性、現實性和現代性。在理論與實驗教學內容對應的前提下,以社會中的熱點問題設計實驗,將理論學習中的各種基礎問題連貫起來,提高學生創新能力和實踐興趣。在精心調整生物化學教學內容的過程中,以新穎的實驗教學方法實現實驗教學效果的優化。生物化學內容復雜繁多,通過課程改革,學生在學習中得心應手,會促進其對其他課程的學習乃至對未來都會充滿信心,這將非常有利于學生的人生發展,而這樣的前景激勵著我們在生物化學課程改革的道路上不斷前進。
作者:王瑩 王浩 井文倩 郗冬梅 單位:臨沂大學生命科學學院 臨沂羅西小學 臨沂大學化學化工學院
參考文獻:
[1]沈光濤,常灝,黃耀江.我國的生物產業狀況與前景[J].生物學通報,2006,41(10):15-17.
[關鍵詞]生物安全;管理;教育
1高校醫藥生物技術實驗室安全教育的必要性
高校實驗室是校內實踐教學與實訓基地,是鍛煉大學生實踐能力、開展人才培養和社會服務活動的重要場所,具有使用頻繁、人員集中、存放重要物品資料(精密儀器、文獻資料)等特點。近年,一些高?;蚱笫聵I實驗室事故頻發,不但造成了財產損失和人員傷亡,也不利于“工匠精神”社會的構建。比如,2013年4月,南京某高校實驗室發生爆炸致使房屋坍塌;2015年12月,北京某高校化學實驗室突發爆炸火災事故,造成一實驗人員身亡;2016年5月,上海青浦某蠟業公司發生廠房爆炸,造成包括一名在讀研究生在內的3人遇難。此外,國外學者統計了美國早在2005年就發生了近萬起實驗室事故,造成2%的研究者傷亡。[1]一旦生物實驗室發生意外,產生的后果不堪設想,因而在學生中進行生物安全教育以及培訓是非常必要的。
2調查結果與現狀分析
醫學類實驗室與其他類別實驗室有所不同,所開展的實驗項目涉及人體組織樣本、動物、化學、物理等,具有較多的危險因素和安全隱患。因此,生物醫學類實驗室的安全管理工作需要從多角度、多方面入手,結合不同類別安全問題的特點,須有針對性地建立有效的管理制度及開展相應的安全教育。[2]通過文獻查閱、與學生深入訪談兩種方式確定了調查問卷內容。采用問卷星進行調查,共收到16生本專業的113份答卷,內容包括實驗室生物安全概念,生物安全柜,高壓滅菌鍋,實驗動物,氣溶膠,消毒等不同維度。生物安全課程由于學時有限,茲選取了八個章節對學生進行講授:動物實驗室生物安全、實驗室裝備操作與使用、實驗室生物安全的風險評估和安全水平、實驗室生物安全防護、生物安全法律法規、醫學實驗室管理現代化、醫學實驗室管理規程、醫學實驗室建設與安全管理。調查問卷題目如下:第1題:是否了解實驗室生物安全概念;第2題:是否清楚實驗室生物安全法規內容;第3題:是否知道實驗室生物安全防護級別;第4題:實驗課過程中老師是否對安全防護進行講解;第5題:是否了解實驗動物經常出現的人畜共患??;第6題:進行實驗動物操作時是否穿戴合適的個人防護裝備;第7題:對實驗室安全防護設施有無了解;第8題:是否了解生物安全柜的使用;第9題:哪些操作需要在生物安全柜中進行;第10題:生物安全柜內是否可以使用明火;第11題:是否了解氣溶膠;第12題:氣溶膠是否會引起實驗室內感染;第13題:是否了解高壓蒸汽滅菌器的類型;第14題:高壓蒸汽滅菌器在什么情況下可以開蓋;第15題:實驗動物生產是否需要需要許可證;第16題:實驗動物是否分級;第17題:實驗室是否要定期進行消毒;第18題:消毒劑配制好以后是否可以存放到下次使用;第19題:實驗室冰箱是否可以儲存食物;第20題:在實驗中是否佩戴防護性器具(如手套、口罩,鞋套)。2.1生物安全概念的了解程度。61.95%的學生了解實驗室生物安全概念,37.17%的學生一般了解;51.33%的學生清楚實驗室生物安全法規內容,48.67%的學生一般清楚;94.69%的學生知道實驗室生物安全防護級別,5.31%的學生不知道;98.31%的學生認可實驗課過程中老師對安全防護進行講解;98.23%的學生對實驗室安全防護實施有了解,1.77%的學生不了解。100%的同學知道在實驗中需要佩戴防護性器具。2.2實驗室設備安全了解情況。92.04%的學生了解生物安全柜的使用,8.85%的學生不了解;98.23%的學生認為感染性材料需要在生物安全柜中操作,83.19%的學生認為揮發性有害物需要在生物安全柜中操作,7.08%的學生認為非感染性材料需要在生物安全柜中操作;90.27%的學生認為生物安全柜內不能使用明火,10.62%的學生認為可以使用明火;96.46%的學生了解高壓蒸汽滅菌器的類型,5.31%的學生不了解;88.5%的學生認為高壓蒸汽滅菌器在壓力為零的情況下可以開蓋,64.6%的學生更認為高壓蒸汽滅菌器在溫度降到60度左右的情況下可以開蓋,只有2.65%的學生認為直接開蓋。2.3實驗動物安全了解情況。99.12%的同學了解實驗動物生產需要許可證,2.65%的同學不了解;91.15%的學生了解實驗動物經常出現的人畜共患病,8.85%的學生不了解;99.12%的學生會在進行實驗動物操作時穿戴合適的個人防護裝備,而0.88%的學生則不會;99.12%的同學知道實驗動物存在分級,只有0.88%的同學不知道。2.4其它情況。88.5%的學生了解氣溶膠,12.39%的學生不了解;93.81%的學生知道氣溶膠會引起實驗室內感染,7.08%的學生不知道;100%的同學知道實驗室要定期進行消毒;70.8%的同學認為消毒劑配制好以后不能存放到下次使用,32.74%的同學認為可以繼續使用;97.35%的同學知道實驗室冰箱不能存放食物,3.54%的同學認為可以存放。針對調查中發現的問題:同學們在日常學習中基本沒有接觸過生物安全柜,對生物安全柜的了解不夠,認為揮發性有害物、非感染性材料要在生物安全柜內操作,這是常識性的錯誤,今后在教學中要重點介紹生物安全柜的操作注意事項,并提供現場教學,給同學們一個直觀的認識。其中有同學提出:“需要開設實驗室生物安全相關課程,對于生物技術專業來說,需要經常在實驗室進行操作,這門課可以不需要那么多的學時。可以適當設立學生講堂,讓學生親自接觸,更多的深入了解實驗室安全管理,讓學生動手操作,加深印象,結課時可以用綜述的方式作為學期總結?!边@是非常有代表性的觀點,充分表達了同學們的主觀能動性,值得引起授課老師的重視,并將其作為課程改革的一個重要依據。在調查中,80%的同學認為生物安全教育應該以實踐為主,理論為輔。其中有同學提出,目前生物安全概論課程是作為一門選修課程,今后應作為必修課程進行講授。學校缺乏系統的安全演練,也就是化學品泄漏事故演練以及生物安全事故演練;爆炸事故演練等。實驗室管理應向其它管理先進的高校深入學習,形成一套嚴謹規范的管理制度,并貫徹執行。此次調查范圍較小,具有一定的局限性。今后可增大調查范圍,維度多樣化。
3改進對策
圍繞高校培養人的根本目標,針對實驗室安全問題,需要建立組織體系,并以制度規范約束各方行為,通過教育培訓提高實驗室安全素養,強化安全檢查來落實整改。圍繞人(組織體系)、法(制度規范)、防(專業防護)、環(環境保護)、育(教育培訓)等主要方面著力,以查(安全檢查)來監督落實,形成管理閉環,形成六要素實驗室安全管理模式。[3]3.1?;芬幏豆芾砩飳嶒炇业母黝愑布蛙浖ㄔO都有嚴格的規章制度可循。進入實驗室前,由各實驗室自行負責安全文件和知識的閱讀、培訓,成為實驗室準入制度的基礎。[4](1)嚴格管理制度,在現有管理制度的基礎上,根據實際情況進行調整更新,不斷危化品安全管理制度。(2)升級加強?;凡少彙⑷霂臁⒑瞬榄h節,可參照固定資產管理模式,采購后進行清單上報驗,入庫出庫均有電子記錄,并每年定期進行清查,做到帳物相符。(3)高校教師有義務與責任對學生進行?;钒踩嘤枺瑫r配套相關領域專家進行相關講座。(4)危化品儲存方面需要增大資金投入,各種防護系統及設備進一步完善,例如煙感報警系統等等。(5)提高?;窂U棄物處理效率,可考慮與專業公司進行合作,將?;窂U棄物管理工作做到實處。3.2定期進行安全培訓安全培訓是生物安全工作的重中之重,必須常抓不懈。針對高校教學實驗室與科研實驗室的不同情況,因地制宜,因材施教,制定系統的培訓計劃。教學實驗室使用時間固定,人數眾多;而科研實驗室使用時間長,人數相對較少。因而在進行安全培訓時可進行大班制與小班制的差別培訓,另外要根據不同的內容進行專項培訓,不能一概而論。3.3課程改革系統開設實驗室安全課程,將其作為強制性學習內容,作為必修課程進行嚴格考核,考核不過關不能進入實驗室進行下一階段的學習。目前生物安全課程只是作為選修課程,師生對其重視程度不高。進入實驗室的第一個環節應開展實驗室安全課程,嚴格考核制度,提高學生對其重視程度,加強安全意識。3.4常抓安全檢查安全檢查形成制度,自查按期進行,自查之后上報,督導部門進行二次檢查。安全檢查避免流于形式,切實到位,發現問題及時整改,整改之后上報,復查合格方能正常使用。3.5提高安全投入安全投入用于設置專門人員進行管理;防護設備充足到位。高校應重視安全管理項目投入,專人專管,防護設備做到一應俱全,并定期檢查防護設備的有效性,做到及時更換。3.6為安全管理提供信息化支撐:建立實驗室安全信息宣傳平臺,通過微信公眾號的方式宣傳生物安全的重要性,盡快建立健全管理信息系統,實現網絡化管理。3.7整體化布局:實驗室建設要注重全面性,水電容量依據實驗室專業需求設置,定期檢查用電容量是否超負荷,如有新入大功率儀器要核實用電安全方可投入使用。3.8實驗室安全管理與績效掛鉤:實驗室安全管理責任到人,高校應加大管理津貼投入,對于管理表現突出的工作人員進行獎勵,管理不到位的進行懲罰,以提高實驗室管理人員的工作積極性及責任感。
4結語
總之,高校醫藥生物技術實驗室安全教育是所有實驗課程的重中之重,通過安全教育培訓,提高學生安全意識,有助于預防風險事故的發生,防患于未然。
參考文獻
[1]付拯江,蔡琥,黃智聰,等.高校化學化工實驗室安全現狀與危險應對[J].廣東化工,2020,47(21):172.
[2]唐秋琳,黃強,黃鵬,等.高校生物醫學實驗室安全管理與教育探索[J].實驗技術與管理,2018,35(1):277.
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