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选修手持技术实验课的学生是2009级的化学师范生,共有155人,分为6个大组,每个大组又分为8个小组,每个小组3~4名学生。每个学生3次,4个学时∕次。共12个学时。(1)系列实验1任务、内容是:介绍手持技术相关的基本知识,学生尽快熟练掌握各种传感器的使用方法、工作原理及维护方法,能利用手持技术进行简单的化学实验。(2)系列实验2任务、内容是:除了让学生进一步熟悉手持技术的操作外,进行较复杂实验。比如:同时连接2个或2个以上的传感器时如何来设置页面以及如何设置坐标轴上X轴、Y轴显示的物理量等,更主要的是以手持技术为工具的探究,体验手持技术与化学教学的整合,突出手持技术在解决化学教学中的重难点问题时的优势。(3)系列实验3任务、内容是:训练手持技术与多种传感器相连,在同一时间内进行多种数据的采集和处理,内容与社会生活相联系,通过实验感受手持技术在综合性实验中的应用,能利用手持技术设计综合实验。体现从生活走进化学、从化学走向社会的新课程理念。
2开设手持技术实验后的调查分析
手持技术实验课教学效果如何?利用手持技术进行教学的有效性、可操作性和认同性怎样呢?我们对选修“手持技术实验”课的155名学生进行了问卷调查。调查问卷由21道大选择题(包括47道小选择题)和2道开放性问答题组成。调查采用无记名方式,共发放问卷155份,收回148份,其中有效问卷144份。调查的内容主要包括:(1)手持技术的优点(第3-5题);(2)手持技术对化学教学的影响(第6-8题);(3)使用手持技术教学的态度(第13-14题);(4)影响手持技术在中学化学教学中广泛应用的因素(第15题);(5)手持技术实验课的实施效果(第16-23题)。以下是在统计分析调查问卷的基础上,结合实验过程中的观察以及对部分学生的访谈对调查结果进行的评析。
2.1手持技术操作的难易程度
通过对学生的访谈发现,在开设手持技术实验课之前,绝大多数学生从未听说过手持技术,只有个别学生通过图书、期刊等对手持技术略有了解,但从未见过实物,可见手持技术在河南并未得到广泛应用。第一次接触手持技术仪器时,80%的学生感觉很新奇,很想进一步了解。只有7%的学生对其有恐惧感。调查表明:绝大多数的学生认为手持技术的操作不难,这与当今大学生思想开放,接受新事物的能力强有很大关系。
2.2手持技术的优点
与传统化学实验相比较,使用手持技术实验的优点如表5所示。学生认为手持技术的优点排序为直观、便携、操作简单、准确、实时,其中对准确、实时2大优点的认可度较低。
2.3手持技术对化学教学的影响
学习手持技术仪器的操作是为了更好地在化学教学中应用,而在化学教学中使用手持技术产生的作用将直接影响手持技术的应用范围。调查结果表明,手持技术对学生学习化学既有正面的积极地作用(图1),又有负面的消极的影响(图2),影响程度的大小取决于具体应用手持技术的情况(图3、图4)。
2.4影响手持技术应用的因素
手持技术在中学化学中的广泛使用受到诸多因素的影响。这些影响因素大致可以分为8类:经济条件或成本问题、学校的态度问题、化学教学实践(如教学内容的选取课时数量)问题、学生方面的问题、教师的专业水平及观念意识问题、评价的问题、手持技术本身的问题及学校外部压力的问题。61.2%的学生认为手持技术有一定的教学适用范围。一是由于经济等因素无法购买手持技术设备;二是虽购买了手持技术设备,也因其他条件的限制未广泛使用;三是手持技术不能代替传统实验,有些实验用手持技术合适,而另一些实验用传统的仪器更好。手持技术要想在中学中得到推广和使用,最大的障碍是:52.1%的学生认为是学校没有设备或者设备少,43.7%的学生则认为是没有相配套的教学资源(课堂教学设计案例、实验案例),57%的学生认为学校领导的支持最为重要。
2.5学生对手持技术的认同感
应用和推广手持技术任重道远,师范生是未来的教师,担负着重大的责任,他们是否愿意成为新思想和新技术的传播者,推广和使用手持技术呢?此次问卷中设计了第13题和第14题进行相关的调查。
2.6学生对手持技术实验课实施的效果评价
2.6.1学生对系列实验1实施效果的评价
有17%的学生认为效果很好,62%的学生认为效果好。这些认为教师讲解得条理清晰,跟随教师一起操作,又通过几个小实验的练习,基本掌握了手持技术的操作步骤。
2.6.2学生对系列实验2、3实施效果的评价
从图7可以看出,14.6%的学生认为很好,59.7%的学生认为好,这说明大多数学生认可系列实验2、3的教学效果。但相比较实验2采取的指导探究式教学组织形式,学生更喜欢实验3开放式的合作探究式教学,他们认为这样有利于提高思考能力和创新能力,同时有助于提高科学探究的能力。对于系列实验2、3内容(图8),85%的学生认为贴近初、高中化学教学,对今后从事初、高中化学教学有用。从难易程度上,多数学生(64.6%)认为实验内容不难也不太简单,属于一般难度。
2.6.3学生对自我开发实验能力的评价
开设手持技术实验课,不仅是为了让学生了解手持技术,熟练掌握其基本操作,更主要的是让学生将手持技术作为一种工具,能开发出合适的案例,提高探究的能力。学生能否开发出适合的案例呢?调查表明,88.8%的学生认为自己能,但需要时间,11.2%的学生觉得自己不能开发出新的手持技术实验。这说明绝大多数的学生还是很自信的。对于开放题“您认为利用手持技术可以和初、高中化学中的哪些实验相结合或者是对哪些实验进行改进”,大多数学生写了测量反应的热效应、强弱电解质的电导率等,是比较简单的定量实验,而且还和手持技术实验课上的实验内容很相似。这对应了学生的选择“能,但需要时间”。
3结论与反思
3.1结论
调查结果表明,手持技术实验课取得了良好的教学效果,绝大多数学生对手持技术进行教学的有效性、可操作性和认同性持肯定的态度,即对化学师范生开展手持技术实验课是可行的。大多数学生认为实验内容贴近初、高中化学教学,对今后从事初、高中化学教学有实际应用价值,而且难度适中,层次性的实验教学模式恰当,所以对化学师范生开设手持技术实验课是必要的。另外,选修手持技术实验课的已是大三学生,具备一定的知识基础,在教学过程中能较快地掌握手持技术的使用方法,理解手持技术的工作原理以及仪器的维护。他们不仅了解了一种现代化实验手段,认可其在化学教学中的独特优势,愿意在条件许可时使用手持技术进行教学,而且能够与初、高中化学课程整合,开发实验,提高科学探究能力。
3.2反思
关键词:化学实验;化学教学:学习兴趣;调控策略
化学是一门以观察和实验为基础的学科,它通过教师演示实验或组织学生亲自进行实验操作,把教材知识由微观变成宏观、由抽象变成具体、由无形变成有形,使学生更易于获取多方面的知识,调动学生学习化学的积极性,巩固学生的学习成果。因此,教师在教学过程中,应该加强化学实验探究的力度,以激发学生学习化学的兴趣。
一、演示实验,引发兴趣
1.观察实验。观察是实验的第一步,也是创新的前提。教师在演示实验时,许多学生不知道应该看什么,更不知道观察的目的。因此,教师在演示实验前,应该使学生明确实验的目的及观察对象,并教给学生观察的方法。2.操作规范。在演示实验中,教师的一举一动都会成为学生独立操作的依据和榜样,同时对学生实验技能的掌握也起着示范作用。教师在实验操作时应该按照规定有条不紊地进行,每个实验都要精心备课,保证课堂演示万无一失,最大限度地激发学生的学习兴趣。3.注意安全。演示实验要绝对安全,避免给学生造成恐惧感,保护学生的学习兴趣。为了确保实验的安全性,教师应该做到以下几点:(1)改进实验方法,清除不安全因素;(2)操作一定要正确、规范、熟练,制取易燃、易爆气体一定要检查装置气密性;(3)采取必要的针对措施,有害气体要有吸收装置,以防外溢,造成伤害。
二、动手实验,培养兴趣
1.精心设计实验,激发学生的动手欲望。化学与学生的日常生活紧密相连,生活中一些奇怪的现象大部分都可以用化学去解释,而这些理论又是靠实验得出的,实验就是要验证生活中化学现象的形成过程。对于生活中的一些现象,教师可以精心设计实验,鼓励学生亲自动手做实验,理解其中的科学道理,进而培养学生学习化学的兴趣。2.为学生多创造动手参与的条件。教师应该多为学生营造动手参与、动脑思考的课堂气氛,尽可能地将一些演示实验变为学生的小组实验。例如,向锌粒中滴加稀盐酸,铁生锈条件等实验都可以让学生自己动手操作,这样可以充分调动学生学习的积极性。3.通过家庭小实验调动学生实验的积极性。由于农村学校受当地条件的限制,缺乏实验器材,学生得不到太多自己动手操作的机会,所以适时开发家庭小实验,让学生自己寻找实验用品,自己动手做简单易做的实验是一种弥补手段。例如,把鸡蛋放入装有白醋的玻璃杯中,让学生观察实验现象,并提问冒出的气泡是什么?学生通过亲自实验,自己发现问题,又进行实验验证,在实验中获得了成功的喜悦。
三、想象实验,提高兴趣
1.指导学生想象实验结果。在教学过程中,教师要结合某些实验,给学生充分的时间,鼓励学生从多角度大胆想象,并阐明自己的想象理由。只要是学生利用所学知识加上现有智力进行想象的,都可以由教师或学生进行实验验证;如果现在条件暂时不允许的,可以由教师进行讲解点评。实践证明,这样做的教学效果比直接由实验得出结论的教学效果要好得多。2.引导学生设计实验。为了让学生成为课堂的主体,充分发挥其主体地位,让学生在学习中有所思、有所想,教师可以让学生自己设计实验,想象、推测实验过程,并启发学生画出实验装置图,制定合理的实验计划,进而把实验教学引向深入,为学生学习化学增添无穷的乐趣和动力。3.指导学生尝试实验。学生在感知了想象实验设计的方法和一般过程以后,教师可以放手让学生尝试做实验,并加以验证实验的想象结果。在这个过程中,教师要给予学生及时的指导和帮助,这样才能增强学生学习化学的信心。
四、分组实验,保持兴趣
1.让学生自由组合实验小组。以前教师总是预先将学生按成绩好坏,男学生和女学生进行搭配分组,并选出小组长负责看管本组的仪器和药品,但是这样的实验并没有达到人人参与、人人动手的实验效果。让学生自由组合后,因为是自己结组,能力相差不多,不存在上述情况,每名学生都积极参与,共同探究,这样学生的实验操作能力得到了很大的提高,同时还培养了学生互帮互助的合作意识。2.在实验中让学生自己探究实验。教师应该让学生在实验过程中按照自己的思维进行猜想,按照自己的想法进行实验探究,只有这样放手才能激活学生的思维,进而培养学生的创新能力。化学实验是初中化学教学的一项重要内容,它既能帮助学生加强对知识的理解和运用,培养动手操作能力,又能开阔视野,扩大知识面,培养学生良好的思维品质,更能优化实验教学,更好地激发学生的学习兴趣,培养学生的合作意识和团队精神。
作者:徐彩娟 单位:内蒙古赤峰市喀喇沁旗锦山第五中学
参考文献:
生物化学实验的教学主要还是“填鸭式”模式,即先由实验老师讲解实验原理、实验操作步骤以及实验注意事项,然后再让学生进行实验操作的教学方式.这种教学模式实际上只注重结果,忽视学生的实验过程.结果导致学生普遍存在重视理论学习忽视实验操作、重视撰写实验报告忽视实验过程、重视理解实验原理忽视实验步骤的思想.实验的前期准备工作全部由实验老师完成,学生对此知之甚少,甚至一无所知.同时所选的实验教学内容绝大部分是验证性实验,实验结果学生已经知晓,导致部分学生对实验不感兴趣,从而限制了学生的扩散思维,束缚了学生的创新能力和创造思维的培养.
2蚌埠学院生物化学实验教学存在的问题
实践教学是实现教学目标最有效的方法,生物化学实验教学目前存在的主要问题有:(1)实验项目只是简单验证了理论知识(.2)部分实验内容与其他实验课程重复,同时又不完整,与其他课程没有密切的联系(.3)综合性、设计性实验相对较少(.4)实验内容更新速度相对较慢,没有赶上生物化学知识爆炸式增长的速度水平(.5)实验室、实验仪器没有充分整合,没有产生较高的利用效率(.6)专职实验老师缺口较大.
3我院生物化学实验教学改革及创新人才培养举措
2014年11月23日至28日,教育部专家对蚌埠学院进行了本科教学合格评估,我们以这次评估为切入口,改革现有的生物化学实验教学.根据蚌埠学院“地方性、应用型、工程化”的办学定位,对以前的实验教学体系进行多方位改革.根据我系目前所开设的制药工程、生物工程、食品科学与工程三个工学类本科专业的具体情况,在工学一级学科平台上构建完整的、贯通的实验课程教学体系.将这三个工学专业的生物化学实验课程进行整合、优化,具体分为《生物化学综合设计实验》、《生物化学专业实验》、《生物化学基础实验》三个不同层次,重新修订完成2014版生物化学实验大纲,组建综合实验室.
3.1构建生物化学实验课程新体系《生物化学基础实验》的内容具体涉及生命科学领域的一些主干课程如遗传学、细胞生物学、分子生物学、生物化学等课程的基础实验.在第三学期进行,为专业实验打下坚实基础《.生物化学专业实验》的内容分三个工学专业进行选做.食品科学与工程专业:课程包括生物化学无机和有机合成实验、生物化学分析测量实验、食品化学及分析实验、食品工艺学实验.生物工程专业:生物化学无机和有机合成实验、生物化学分析测量实验、分子遗传学实验、分子生物学实验等.制药工程专业:生物化学合成实验、生物化学分析测量实验、药物合成实验、药剂学实验、药理(毒理)实验等.该课程在第五学期开设《.生物化学综合设计实验》的内容以研究性和设计性实验为主,重点培养学生的创新科学思维和基本科研能力.该课程在第七学期开设.
3.2改进实验教学方法由于本课程以实验为主,要求每个学生动手进行实验操作.上课后,任课教师需向学生讲清楚课程的性质、任务、要求、课程安排和进度、平时考核内容、期末考试方法、实验守则及实验室安全制度等.实验前学生必须进行预习.实验2人1组,在规定的时间内,由学生独立完成,出现问题,教师要引导学生独立分析、解决,不得包办代替.学生应按实验目的和要求进行实验,每项实验结果须经教师检验,认可后方可离开实验室.任课教师要认真上好每一节课,实验前清点学生人数,实验中按要求做好学生实验情况及结果记录,实验后认真填写实验开出记录.每次实验结束后,学生应按照自己的实验结果独立写出实验报告.其中实验结果与分析、实验结论与讨论是每次报告的重点部分.
3.3完善实验考核手段加大对平时成绩考核的力度.本实验课程的考核标准明确,对预习、实验过程、实验报告进行综合评价,对在实验过程中肯于动脑、动手的学生给予充分肯定.采用平时考核(主要是操作技能),结合每次实验的实验报告评分,综合评定期末成绩,期末不另设独立的实验考试.期末总评成绩中平时考核占70%(出勤和实验操作各占50%),实验报告占30%.实验成绩分:优、良、中、及格、不及格五级.
3.4引入综合性和设计性实验由于学校按照教育部和安徽省教育厅的要求对生物化学理论课时进行压缩,生物化学实验的课时也相应减少,由原来的32学时改为现在的24学时,所以我们将综合性和设计性实验引入课堂,编写进生物化学实验大纲.结果显示,学生的学习兴趣和动手操作能力在有限的学时内得到最大的提升.
3.5应用PPT授课通过PPT授课,不仅节省了教师讲解的时间,同时也提高了学生学习积极性.通过一些经典的演示实验和模拟实验录像的观看,让学生了解实验的规范操作过程,养成良好的习惯.
3.6开放实验室生物化学实验在理论开课的学期向学生开放.实验老师根据实验大纲选定的实验项目准备实验材料、药品和仪器设备,学生提前一周向授课老师提出申请,经系实验室主任批准即可利用课余时间进入开放实验室自主实验.
3.7企业参与实验教学由于我系生物工程等工学专业学科多年来坚持产学研结合的办学思路,积淀下众多的合作伙伴,这些企业不仅与学校、与教师保持着良好的科研合作关系,也逐步树立起长远的眼光,重视人才培养,越来越多的企业更加主动地关心学生在校期间的教育,尤其是实验环节,并从多方面参与到生物化学实验教学当中.
3.7.1企业参与研究制定实验教学.每年学校都会组织一批相关企业与学生见面,企业掌握了学生的第一手材料后,学校会组织教师与企业的座谈,听取企业的反响,尤其对学生的知识结构、实践能力的评价,并将其作为修订实验教学大纲的重要参考.每次到企业实习时,带队的指导教师都要认真听取企业负责人、受聘的企业指导教师对学生实验能力培养的意见、建议,并带回学校,在学科教研活动中传达,从而用于指导本科实验教学.近几年来,我系根据企业的建议,优化调整了生物化学实验的部分实验内容.
3.7.2企业参与指导、考核和教材编写.生物工程等专业聘请的企业客座教授和兼职教师积极参与学生实验的整个过程,不仅对实验项目进行调整和建议,还积极参与实验指导书的编写工作,理论与实践相结合,对学生能力的培养大有裨益.
3.8重视实验教材建设和选用工作严格执行任课教师推荐教材版本、教研室集体讨论、分管教学主任审核的教材选用程序.要求优先选用省级以上获奖教材、新近出版的国家级规划教材、面向“21世纪课程教材”、教育部或教学指导委员会推荐教材,确保教材的质量.我们为本科生选用科学出版社2014年最新出版的由南京大学陈钧辉教授等主编的《生物化学实验(第五版)》教材.
4结语