基礎化學實驗開放教學的探索
隨著我國高等教育制度的不斷改革和就業(yè)競爭的日趨激烈,用人單位已從單純的學歷要求,轉(zhuǎn)向?qū)W生動手能力和綜合能力的考查。能力來源于實踐,實踐教學環(huán)節(jié)對于培養(yǎng)學生的實踐能力和創(chuàng)新能力尤為重要,而實驗教學是高校教學體系和實踐教學的重要組成部分。如何利用實驗教學,提高學生觀察、分析和解決問題的能力,培養(yǎng)學生嚴謹?shù)膶W術(shù)作風、實事求是的科學態(tài)度和創(chuàng)新精神,已經(jīng)成為高校實驗教學改革的重要目標。開放實驗是現(xiàn)代高等教育實踐教學改革的趨勢。近年來,我校化學實驗教學中心在對林業(yè)院校基礎化學實驗課調(diào)查的基礎上,分析了實驗教學存在的問題,利用現(xiàn)有資源對林業(yè)院校基礎化學實驗開放教學模式進行了一些探索,并取得了一定成效。
1 基礎化學實驗課的現(xiàn)狀與問題
基礎化學實驗是化學學科的重要組成部分,它既配合了化學理論的教學,又有相對的獨立性和系統(tǒng)性,對學生專業(yè)知識、實驗技能和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)具有重要作用。化學學科是林業(yè)學科專業(yè)發(fā)展的基礎平臺,調(diào)查表明,目前林業(yè)高等院校的基礎化學實驗教學存在著如下問題:(1)多數(shù)化學實驗課程處于輔助和從屬地位,依附于理論教學,難以適應當今人才培養(yǎng)的要求。(2)開設的實驗內(nèi)容與林業(yè)院校各專業(yè)結(jié)合不夠緊密,實用性不強,沒能貼近社會與生活,很少聯(lián)系現(xiàn)代生產(chǎn)實際。 (3)教師講實驗目的、實驗步驟,學生按照實驗指導書或教師給出的實驗步驟進行實驗,操作機械。(4)大多數(shù)學生為低年級學生,在動手、獨立分析問題、靈活運用所學知識等方面的能力較欠缺,僅靠課堂內(nèi)實踐遠遠不夠。
在這種相對封閉的實驗模式中,學生課外進行實踐能力的訓練沒有得到充分引導;學生實驗處于被動狀態(tài),很少創(chuàng)造性地改變實驗步驟或?qū)嶒灄l件進行多種嘗試; 實驗內(nèi)容缺乏吸引力,挫傷了學生的實驗積極性和主動性,限制了學生的求知熱情和創(chuàng)造性思維的發(fā)揮。因此,改革教學方式勢在必行。
2 建立基礎化學開放實驗教學模式
開放實驗是上課時間和內(nèi)容在一定范圍內(nèi)可由學生自行選擇的一種教學方式。開放式實驗教學有利于激發(fā)學生的學習熱情,培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神和實驗能力,還可以提高實驗室及儀器設備的使用率,發(fā)揮實驗教學資源的效益。我校化學實驗教學中心承擔了林學、生物學、材料學、環(huán)境科學等非化學專業(yè)的基礎化學實驗教學,結(jié)合學校基礎化學實驗室的設施條件,針對非化學專業(yè)學生,開展了開放化學實驗教學的嘗試,給學生提供自由探索和發(fā)展的空間,建立有利于培養(yǎng)學生實踐能力和創(chuàng)新能力的實驗教學體系。總結(jié)實踐工作,我們主要做了以下幾方面改革。
2.1 確定化學實驗的開放教學內(nèi)容
根據(jù)各專業(yè)的人才培養(yǎng)方案,在制定化學實驗教學大綱時,考慮將基礎訓練和創(chuàng)新培養(yǎng)相結(jié)合、必要實驗和開放實驗相結(jié)合的教學模式。必要實驗項目主要是讓學生掌握基本的實驗技能。開放實驗教學內(nèi)容選擇綜合設計性實驗,具有科學性、先進性和實用性的特點,并且具有一定創(chuàng)新性和綜合性。鼓勵學生自主開展實驗,由教師設計出貼近生活和現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)實際、與林業(yè)專業(yè)有一定聯(lián)系的實驗內(nèi)容,涉及的化學知識和實驗技能面較廣,能引起學生的興趣。每門基礎化學實驗課都開設 2~4個可供開放教學的實驗項目,如無機化學實驗:測定物質(zhì)的化學反應熱、海帶中碘的提取;分析化學實驗:食醋酸度的測定、雞蛋殼中鈣含量測定、水的硬度測定、土壤中有機碳含量測定;有機化學實驗:油脂的提取及鑒定、植物揮發(fā)性油的提取、色素的提取和分離;物理化學實驗:固體在溶液中的吸附測定、溶膠的制備凈化和穩(wěn)定性測定。同時,學生也可自主選題,確定一些感興趣的實驗項目進行開放實驗。
2.2 確定化學實驗開放教學的方法
改變傳統(tǒng)的課時限制和進出實驗室的時間規(guī)定,采用課堂時間與業(yè)余時間相結(jié)合,向?qū)W生開放實驗。實行半開放的模式,在實驗時間上,不是完全由學生決定,而是提供學生可選擇的時間段。充分運用校園網(wǎng)絡資源,將化學實驗開放教學與網(wǎng)絡學習相結(jié)合,把實驗電子課件、參考教案、實驗裝置照片、基本操作電教片等在網(wǎng)上發(fā)布,學生可根據(jù)需要選擇網(wǎng)絡學習,幫助學生了解實驗內(nèi)容,示范正確規(guī)范的實驗操作,提醒重要的注意事項。
實施開放實驗教學以學生為主,教師為輔。以植物色素的提取分離實驗為例,我們提前一個月布置課程任務,讓學生查閱文獻,在滿足科學性和可操作性的條件下, 根據(jù)資料自主設計實驗方案,寫出實驗預習報告。由教師組織班級學生集體討論,對每種方法涉及的實驗原理、具體操作步驟、實驗注意事項等都進行了詳細的分析討論。在討論中,發(fā)現(xiàn)學生對這樣的實驗模式興趣很高,積極查找資料,提出了各種實驗方案。如在材料的選擇上,有樹葉、菜葉或花瓣;提取中采用了常溫研磨法、直接溶劑萃取法、加熱攪拌溶劑萃取法等;分離上采用了柱層析法、薄層層析法;分析上采用了分光光度法分析、紫外光譜法。學生普遍反映,經(jīng)討論分析,感覺思路更清晰,能有目的開展實驗。討論后,學生向教師預約實驗時間,實行課內(nèi)學時有限開放實驗,提供幾個不同的時間段,學生自主完成實驗。在實驗過程中, 要求學生積極思考,認真操作,把實驗中的每個重要步驟及出現(xiàn)的實驗現(xiàn)象用相機拍攝下來,作為原始的實驗記錄。實驗結(jié)束后,要求學生撰寫實驗報告做PPT文檔,并進行匯報交流,鼓勵有創(chuàng)新成果的學生發(fā)表論文。通過綜合設計實驗,開放實驗教學,使學生真正得到創(chuàng)新性的訓練,培養(yǎng)他們的科研素質(zhì)。
2.3 明確化學實驗開放教學的考核方法
化學實驗開放教學,學生所做實驗項目內(nèi)容不同,操作難易程度和要求不同,所以單一的考核方式不能全面、客觀地反映學生對化學實驗的掌握情況。在考核上,綜合學生必做實驗和開放實驗兩方面的表現(xiàn),進行評定。對必做實驗項目采取現(xiàn)場抽簽進行實驗,考核基本實驗技能,并以筆試考核學生對基本實驗理論的掌握;對于開放實驗,主要在文獻資料的查閱、實驗方案的設計、討論課的表現(xiàn)、實驗操作的規(guī)范及實驗結(jié)果的有效性等方面對學生進行評價,這種做法激發(fā)了學生的學習熱情,對調(diào)動學生的主動性和積極性,樹立良好的學風起到了積極作用。
3 建設實驗教學環(huán)境,保障開放實驗教學的正常進行
林業(yè)院校基礎化學實驗教學涉及的專業(yè)和班級多,使用的儀器設備和實驗試劑復雜,實行開放實驗教學,必將對實驗室的管理和教師素質(zhì)提出巨大的挑戰(zhàn),必須建設合理的實驗教學環(huán)境,保障開放實驗教學的順利進行。在實驗室使用上,優(yōu)化配置,合理安排各類實驗室的使用,提高實驗室資源利用率。根據(jù)教學計劃的要求,針對大一、大二的學生,把每門基礎化學實驗安排在學年的不同學期,無機化學實驗和物理化學實驗主要安排在上學期,有機化學實驗和分析化學實驗安排在下學期,各類實驗室可以打通使用,以緩解開放實驗室的緊缺。建立健全各項管理制度,規(guī)范實驗室的開放和儀器設備的管理,嚴格遵守實驗室的有關(guān)安全管理規(guī)定。實驗開放教學開設后,實驗室每天接納的學生人數(shù)增多,儀器設備滿負荷運轉(zhuǎn),實驗技術(shù)人員應加強對儀器設備的日常維護,確保開放實驗教學的順利開展。指導教師應加強對學生實驗素質(zhì)、技能和嚴謹治學態(tài)度的培養(yǎng),引導學生愛護儀器設備,對化學試劑要注重節(jié)約和環(huán)保。規(guī)定學生每次實驗結(jié)束后,要清點儀器設備并按規(guī)定放好,及時歸還借用的物品,填寫儀器使用記錄,經(jīng)實驗教師或技術(shù)人員簽字后方能離開實驗室。
高素質(zhì)的實驗教師隊伍是基礎化學開放實驗教學得以實現(xiàn)的根本保證。要增強教師和實驗技術(shù)人員的工作責任心,鼓勵他們愛崗敬業(yè)。實驗室的開放不應僅是部分實驗裝置和實驗時間的開放,更重要的是教學方法、教學內(nèi)容、教與學觀念意識上的開放,教師和實驗人員必須有扎實的基礎知識和實踐技能, 并在指導學生實驗過程中不斷充實和提高自己,增強應變能力。
4 結(jié)束語
對基礎化學實驗實行開放式教學,改變了傳統(tǒng)的以教師為中心、學生被動學習的教學模式,以學生為本進行教學活動,培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)和自我發(fā)展的創(chuàng)新能力, 使其終生受益。基礎化學開放實驗教學仍然是一個需要研究的課題,在今后的教學中還應不斷探索,促進實驗室的進一步開放,給學生創(chuàng)造自主探索的環(huán)境和條件。
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