前言:我们精心挑选了数篇优质化学试剂论文文章,供您阅读参考。期待这些文章能为您带来启发,助您在写作的道路上更上一层楼。
1.1缓蚀剂、杀菌剂等化学试剂在油田污水处理上的应用
杀菌剂,通常包括非氧化型和氧化型两种,其相关差异性在使用的功能和组成上表现得最为突出。在这当中氧化性杀菌剂具有较强的杀菌力,在众多领域都获得了广泛的应用。如次氯酸钠、氯气、溴类、过氧化氢、臭氧等,但是其药效难以长时间得以维持,缺乏稳定性、具有很大的需求量,十分容易对环境带来污染,所以较少应用于油田污水处理方面。在油田污水处理中,非氧化性杀菌剂获得了广泛的应用,非氧化性杀菌包括非离子型、离子型两种类型。非离子型杀菌剂要实现杀灭细菌或抑制细菌的目的,主要通过向细菌体内渗透或者在水中完成水解后,和细菌的某些组分产生络合物沉淀来完成,主要有醛类,如戊二醛、甲醛、氯代酚类还有相关衍生物。离子型杀菌剂主要包括两性离子杀菌剂、阳离子型杀菌剂、阴离子型杀菌剂,季铵盐精确类属于阳离子杀菌剂之一,是最广谱有效的,另外还有有机胺类、1227防藻类。两性杀菌具有十分广泛的使用范围,很少使用阴离子类。缓蚀剂,以主要化学成分为参照进行分类,主要包括有机和无机两类,缓蚀剂具有很强的适用性,能够有效控制金属的腐蚀性。同有机缓蚀剂比较,无机缓蚀剂在种类上较少,并且要想发挥效用,一定要在高浓度条件,在这当中铬酸盐缓蚀剂具有非常显著的缓蚀效果,在过去很长一段时间,使用非常广泛,但在环境保护方面,我国政府的管理力度不断加强,铬酸盐缓蚀剂慢慢从市场淡出。有机缓蚀剂有很多类型,主要有铵盐和季胺盐类缓蚀剂、杂环型缓蚀剂、咪唑啉类缓蚀剂等。
1.2阻垢、絮凝等化学试剂的现实应用
油田产生能够产生大量的污水,其中不少化学添加剂、天然的机械杂质等,会使得管线遭受腐蚀,或发生堵塞,要是对外排放势必会对环境造成一定的污染。但是在现阶段,处理油田污水的化学添加剂和天然杂质,已经开始广泛应用化学絮凝法,大多当做预处理技术同气浮法有效配合,发挥使用作用。絮凝剂成为了被经常使用的油田化学剂。现阶段絮凝剂已经有很多种类,具体涉及有机絮凝剂、无机絮凝剂、复合絮凝剂等三类。在这当中,使用有机高分子絮凝剂具有很多的优势,具体表现为能够较快获得处理,不需要太多的量,带来的污泥量不大等,絮凝剂在油田污水处理中显现出了重要的作用,其重要地位已经获得了认可。结垢通常是指在管线、储层、设备中形成的非常密实的,呈现出非正常溶解度的难溶或微溶盐类物质的垢。开发油气田,到达中期阶段与后期阶段后,在采油工艺上回注污水成为广泛应用的方式。就生产过程来说,受温度、压力等各种条件不断变化的影响,同时受水在热力学上缺乏稳定性,并且在化学上呈现出不相容性影响,通常会导致地面注水管线、地层、注水井筒出现结垢。现阶段,已经形成了多种油田污水的结垢控制技术:对不相容的水尽可能避免发生混合、对水的pH值加强控制、将成垢离子从水中清除、使用防垢剂、对物理条件控制好、磁防垢技术。将少量的防垢剂,加入水中实施化学防垢,这是应用比较多的一种方法。防垢机理是利用晶体畸变、螯合、分散等多种作用把垢粒、成垢离子在水中稳定保持,进而对结垢产生有效的阻止作用。
2结语
1.题目
毕业论文题目应该明确、精练、有概括性。题目的字数一般在25字以内,必要时可加副标题。
2.摘要与关键词
摘要
应概括地反映出毕业论文的目的、内容、方法、成果和结论。中文摘要以300~350字为宜。外文摘要内容及格式应与中文摘要一致,英文摘要约250个实词。
关键词
从论文标题或正文中挑选3~5个最能表达主要内容的词作为关键词,按词条的外延层次排列,外延大的排在前面。同时有中、英文对照,分别附于中英、文摘要后。
3.目录
目录中的标题要与正文中标题一致,要求标题层次清晰,标明页码。
4.正文
正文是毕业论文的核心部分,一般应包括绪论、主体及结论等部分。
4.1绪论(前言、引言)
绪论(前言、引言)一般作为第一部分,是毕业论文主体的开端。包括毕业论文的背景及目的、国内外研究状况和相关领域中已有的研究成果、本课题的意义、采用方法、理论依据和具备的条件、毕业论文构成及主要内容等。
4.2本论
本论是毕业论文的主体,包括实验材料、研究内容与方法、实验结果与分析(讨论)等。在本部分要运用各方面的实验结果和研究方法,分析问题,论证观点,尽量反映出自己的科研能力和学术水平。本论应该结构合理、层次清楚、重点突出、文字简练通顺。对论文中出现的名词术语、物理量、公式、数字、图表、符号、计量单位等一律采用国际、国家通用标准。
4.3结论
毕业论文的结论单独作为一章编写。结论是毕业论文的总结,是整个论文的归宿。要求精炼、准确地阐述自己的创造性工作或新的见解及其意义和作用,还可进一步提出需要讨论的问题和建议。
5.参考文献
毕业论文的撰写应本着严谨求实的科学态度,凡有引用他人成果之处,均应按论文参考或引证的先后顺序排列于参考文献中(15篇左右)。
6.致谢
致谢中主要感谢导师和对毕业论文工作有直接贡献及帮助的人士和单位。
7.附录
对于一些不便放入正文中、但作为毕业论文又是不可缺少的部分,或有重要参考价值的内容,可编入毕业论文的附录中。
化学实验论文范例赏析:
实验中异常现象的出现,会对学生造成认知冲突的失衡.教师若不及时加以正确的引导和彻底解决,势必会影响教学效果,给学生留下知识盲点,并自身失去对实验教学的信心.找出产生异常现象的原因,变“异常”为“正常”,是培养学生实事求是、严谨认真、善于观察、自主探究的科学素质的一种有效的方法和途径,对教师本身也提供了一个提高专业素质,增强分析问题和解决问题能力的机会.
一、实验现象异常的成因
1.因试剂的纯度引起的实验异常
高中化学实验中,不同的实验对其所选择的实验药品纯度的要求也是不同的.限于中学化学实验条件,有些实验往往产生“失常”现象.
例如在做甲烷的燃烧实验时,用无水醋酸钠和碱石灰制备CH4气体,在用石英玻璃管燃烧时却发现火焰呈黄色.这是由于制备气体时反应物受热不均匀,局部温度过高所致,使产生的甲烷不纯,含有丙酮等杂质气体.因此可以在实验前将无水醋酸钠和碱石灰充分炒干、研细、混匀,同时要保证碱石灰过量.
2、因试剂加入顺序的先后引起的实验异常
教师或学生在实验中,若将化学试剂的加入顺序变更以后,有可能引起实验现象不明显甚至得到截然不同的实验结果.
例如在做溴与苯酚取代实验时,将苯酚溶液加到浓溴水中,观察不到白色沉淀,而只能见到溶液变成了黄色.若将反应物的加入顺序改为“将1-2滴浓溴水滴入苯酚溶液中”,保证反应中苯酚过量,则预期现象很明显.
3.药品保存方面引起的实验异常
实验室购置的药品不一定会马上使用.有些药品会因为在实验室保存过程中,由于长时间与空气中的氧气、水蒸气等作用或者人为地药品保存不当而发生变质,最终导致实验过程中异常现象的出现.
4、因药品用量的不同引起的实验异常
实验过程中,特别是在学生做学生实验时由于实验习惯的问题,在取用药品时用量很随意,很容易出现出乎意料的现象.
例如在做银镜反应时,在一洗净的试管里注入1mlAgNO3溶液,然后加氨水到完全溶解,再滴几滴新配的乙醛溶液后水浴加热几分钟却始终得不到光亮的银镜.分析原因,应该是银氨溶液配制时氨水量未控制好引起的.在向AgNO3溶液中滴加氨水不可过量,教材描述为“氨水加到生成的沉淀刚好溶解为止”.实践经验证明,氨水过量越多,银镜反应的效果越差.所以我个人建议,加氨水时直到最初产生的沉淀溶解到还略显浑浊(不可使沉淀恰好溶解至溶液澄清)为止,这种银氨溶液氧化能力最强,实验效果非常好.
5、因副反应的存在导致实验现象异常
很多化学反应中都有副反应的存在,有些副反应甚至影响实验结果,干扰实验现象.
6.因实验温度控制不当引起的实验异常
温度是影响化学反应速率和反应趋势的一个重要方面.温度的高低往往决定了一个反应能否发生、向什么方向发生等问题.所以,温度的合理控制对实验现象与实验结果至关重要.
例如在做乙醇的氧化实验时,将螺旋状的铜丝加热变黑后,如不迅速插入乙醇,反复几次,并不会看到铜丝变红亮,也不会闻到有刺激性气味.因为铜丝插入速度太慢,使铜丝温度下降后反应就不能发生了.
在实际的实验教学中,除了上述原因以外,所用试剂的浓度大小,试剂选用的恰当与否,酸碱介质环境,仪器的选用及装置是否合理,以及实验操作者自身基本操作是否过关等方面也会引起实验的异常现象.
二、异常现象的合理利用
实验出现预料之外的情况是可能的,关键是采取正确的补救措施.如何对待实验过程中出现的异常现象?意外中蕴含着正常,关键是透过表象看到本质.如果设法搪塞或者回避的话,就错过了最好的教育时机.抓住实验中的意外,也就抓住了学生旺盛的求知欲,若能积极引导并给予合理的分析解释,也就能化慌乱为沉着、化意外为平常,反而能因化腐朽为神奇的“意外”给学生留下更深刻的记忆,教学目的也就能轻易实现,使师生双方在探索活动中相互得到提高.
1.利用异常现象提高教师自身专业素质
实验中出现的异常现象要求我们教师自觉地在教育教学实践中思考、分析、研究,并不断学习新的知识和理论,进一步使教师树立起“科研先导”的意识,提高教师的科研能力,使教师由“经验型”向“科研型”、“创新型”转化.
三、总结
关键词:网络平台;信息化教育;毕业论文
毕业论文是大学本科阶段的收官之作,更是体现学生专业综合素质和解决实际问题能力的重要途径。虽然国家加强了对学位论文抄袭作假的处罚力度,但本科毕业论文依然存在质量普遍不高、创新程度不足等问题。
2012年3月教育部印发了《教育信息化十年发展规划(2011-2020年)》,指出“以教育信息化带动教育现代化,是我国教育事业发展的战略选择”。2015年2月,教育部的2015年教育工作要点中更明确提出“加快推进教育信息化。继续加大优质数字教育资源开发和应用力度”。近几年备受关注的“互联网+”教学模式改革探究则更是离不开互联网平台和信息通信技术。由此可见,推进教育信息化是未来教育创新改革的大趋势。然而目前对于教育信息化的探讨主要集中在各课程的课堂教学和实验教学环节,而应用于综合性实践环节(如:毕业论文)的涉及甚少。因此,如能借助网络平台,对毕业论文的各环节逐一信息化,实现知识和信息的共享,让学生有更多个性化针对性的学习空间,势必能大幅提高毕业论文质量。本文以化学类专业毕业论文为对象,就基于网络平台的质量提升模式进行探讨。
一、化学类专业毕业论文的现状分析
化学类专业的毕业论文过程通常主要包含以下几个阶段:选题、文献查阅、开题、实验、论文撰写。其中,选题目前主要是采取指导老师命题和学生根据自己兴趣选题相结合的双向选择模式来确定,而在后续的文献查阅、开题报告、实验设计和论文撰写则是以学生为核心的执行过程。
(一)文献查阅
文献查阅是对毕业课题资料收集的重要一环,然而由于本科教学大多是以教材为主,因此大部分学生习惯于纸质版教材或期刊,导致对课题相关文献的收集相对陈旧有限。m然部分专业开设有文献检索的课程,但从多年带本科毕业论文的情况看,学生的文献收集能力依然不足,对文献数据库的了解亦不够充分。
(二)开题
开题是以对文献的充分理解和总结归纳为基础的,只有通过对文献的归纳总结,才能全面了解课题当前的发展状况和趋势,从而提出新颖合理的设计路线。但由于很多高品质的化学文献多在SCI收录的英文期刊上发表,因此不少高校在毕业论文过程中,对外文文献的阅读翻译提出了明确要求。然而,很多化学专业词汇和试剂名称在常规的词典或翻译软件中却根本查找不到。因此,这也无形提高了学生在开题过程中阅读理解文献的难度。
(三)实验设计
在经过对文献的收集和分析总结后,学生针对毕业选题提出实验方案,并经与指导教师讨论确认后进入实质性的操作阶段。在执行过程中,首先学生需要了解所接触试剂的理化性质及防护措施。其次,在经过初步探索后,需要系统的确定实验方案的研究内容(如:反应的影响因素,各因素对产品的影响权重大小等)。最后提出对该选题所得产品或实验结果的评价方法。
然而,本科生从教材上获取的知识原理虽然具有一定的通用性,但实验的操作经验却相对有限,难以针对具体的问题提出有效的解决方案。此外,本科生对实验的设计通常也比较随意,系统性不足。因此,往往在后期论文撰写的过程中,发现实验设计存在缺陷,从而导致论证的依据不足。
(四)论文撰写
实验完成后,学生在论文撰写过程中,首先要对现有文献进行综述,然后对合成路线或实验原理进行展现,最后对实验数据或谱图进行处理分析得出结论。但多年带毕业论文的情况显示,学生普遍存在因文献引用编辑不当,导致修改时工作量巨大,合成路线和实验原理展示不清,谱图对比不规范、数据分析无法精确到位、以及论文编辑排版格式较混乱等问题。
二、基于网络平台提升毕业论文质量的对策
在当今移动网络无处不在的时代,网络平台具备学习时间灵活、学习终端多样化、不受地域限制、且能满足个性化学习需求等特点。因此,针对上述化学类毕业论文各环节存在的问题,充分发挥网络平台优势,势必能有效提高毕业论文的质量水平。
(一)导航平台
针对本科生对化学文献数据库了解不足、化学专业词汇和试剂名称翻译理解困难、实验试剂理化性质及防护措施掌握不够深入、谱图分析困难等问题,建立了网络导航平台,并将导航平台分为化学文献、化学翻译、化学试剂、谱图数据库等板块分别与之相对应。而对于化学文献则更进一步细分为期刊论文、学位论文、专利、标准、书籍等文献数据库便于学生分类检索文献;化学翻译则提供如较学术权威的CNKI翻译助手及其它广泛使用的在线翻译网站(如:Google翻译、有道词典等)以助于学生正确理解外文文献;在化学试剂板块则提供了综合性化学试剂网站ChemicalBook(可查阅各试剂的理化特性、风险性、安全性等数据)和国内外的主要化学试剂供应商(如:Alfa Aesar、国药集团)等资源;谱图数据库则根据谱图类型细分为红外光谱、核磁谱图、质谱、拉曼光谱、光电子能谱等以供学生将测试结果与标准谱图进行对比分析。
(二)应用平台
针对毕业论文撰写过程中存在的问题,基于应用平台CAppChem主要建立了结构式绘制、文字处理、数据处理、谱图分析等核心板块。结构式绘制板块主要提供了合成路线的绘制方法、如何绘制实验装置图、如何为结构式填充颜色或添加发光效果、以及分子三维模型的建立等,以满足展示合成路线或实验原理的需求。文字处理板块则主要提供了EndNote文献管理和引用方法、目录自动生成更新、页眉页脚制作、重复表头设置、审阅修改等,让学生能更美观高效地完成毕业论文的修改和撰写工作。数据处理除提供Origin坐标、标签、图层、图例控制及数据导入等绘图基础外,还提供了散点图、柱形图、三元相图、三维柱形图等常用图形的绘制方法,以及线性拟合求解临界胶束浓度(CMC)、粘度法测定聚合物分子量、峰面积积分计算等应用实例,让学生能根据自己的实际需求,解决所遇到的问题。谱图分析则主要提供了红外谱图、核磁谱图等软件的使用教程。
此外,还设立了论文翻译、资料下载、软件动态、留言板等板块来辅助核心板块和导航平台,以满足学生的个性化要求和进一步深入学习的需求。另外,为便于学生学习分享交流,网络平台的各页面均支持微博等移动客户端分享。
三、基于网络平台的运用效果
网络平台上线运行至今,共为3届本科生的毕业论文环节提供了网络支持。学生在本科毕业论文过程中所遇到的大部分问题均能通过在网络平台学习后独立解决,同时通过学生留言也更深入地了解了学生所遇到的各种问题,从而促进了网站平台内容的更新丰富。
目前该网络平台的总访问量已超140万,独立访客数超90万。2015.7.1-2016.6.30的网站统计数据(见图1)显示,每年的3-5月是网站流量的高峰期,平均日独立访客数维持在2 300左右,高出其他月份(寒暑假除外)平均日独立访客数40%。当6月本科毕业论文答辩完成后,日立访客数逐渐回落至之前的平均水平(约1 600)。其充分说明网络平台在毕业论文期间(每年3-5月),吸引了大量的学生来自主学习,对毕业论文环节起到了显著的支撑作用。
此外,独立访客的地区分布统计数据(见图2)显示访客来自全国32个省市自治区,其中北京、江苏、上海、广东、湖北五个省(直辖市)的访客最多,约占网络平台总访客量的45%,体现出了网络平台学习不受地域限制,覆盖面广的特点;同时也反映出了在高校密集度较高的地区,网络平台的应用需求更大。
根据学生的反馈信息和近两年收集的毕业论文数据来看,该网络平台的应用对学生在毕业论文环节独立解决问题的能力有显著提高,对毕业论文在实验设计的合理性、论文的规范程度、图表和数据的分析深度以及文献管理等几个方面的完成质量亦有明显改善。实践证明,基于网络平台的化学类专业毕业论文质量提升是一种十分有意义的尝试和探究。而随着网络和通信技术的不断发展,以及国家对教育信息化的战略支持,构建基于网络平台的教学体系正成为新趋势。结合特定教学环节或课程自身的教学特点,有针对性地建设网络平台,不仅能提高教学质量水平,也能满足学生自主个性化的学习需求,更能打破地域的限制,实现教育资源的共享和教育的均衡化发展。
参考文献:
药学无机化学实验是学生涉及药学实践的第一步,尤其需要重视良好的实验素质及习惯的培养,重视学生科学精神和品质的教育。良好的工作作风和习惯不仅为做好实验、搞好学习和工作所必需,而且也反映一个人的思想修养和素质。通过无机实验的培养和训练,要逐步养成良好的实验室工作习惯。
1.1增强学生重视实验的意识和勇于实践的情感
克服学生在普通中等教育中形成并且普遍存在的重理论轻实践的思想,转变学生死记硬背实验现象的学习方法,使学生真正认识到实验教学是理论教学的补充和延伸,是一个不可取代的重要学习环节,是培养自身实践动手能力的重要方式。
1.2初步养成认真、仔细、紧张有序地进行实验的习惯
实验前做好预习,理解实验的目的要求,了解实验原理,理清操作步骤,查找有关数据,绘制仪器、装置简图,做好记录准备。实验中保持安静,多做、多想,有条不紊地进行实验;认真、仔细观察现象,理论联系实际地思考其现象的本质,记录数据和现象应真实、可靠、完整。实验后分析现象,研究问题,得出结论,及时完成实验报告。
1.3培养学生严肃—严谨、求真—认真、务实—求是的科学态度
纠正学生对待实验项目敷衍了事,对待实验数据随意涂改或编造或抄袭的陋习。要求学生认真、仔细地观察实验现象,真实、准确地记录实验现象,完整、全面地收集实验数据。如果出现异常现象,首先要求学生应用基础知识独立思考其可能性,然后再指导学生找出问题根源,最终指导教师与同学共同分析、做出结论;尤其特别鼓励学生把问题带到课下,通过查阅有关书籍、文献、资料,结合自己的推理、判断和分析,说明产生异常现象的基本原因和影响因素等。
1.4树立厉行节约思想和渗透绿色化学、环境友好化学理念
按要求用量取药。称量固体药品时不洒落在托盘上,量取液体药品时不溅洒到实验台面上。仪器应轻拿轻放,贵重仪器未经教师允许不得擅自动用。一旦损坏仪器应及时报损、补领,不随意使用他人的仪器。养成节约水、电,节约使用一切实验用品和爱护仪器的习惯。
1.5培养学生整洁、有条理的习惯
保持自己实验台面的整洁。仪器、装置摆放应有条理、便于使用,污物、废纸等杂物应及时放入垃圾箱或实验台面上的杂物缸,废液应及时倒入公共的废液回收瓶,待实验后统一处理。实验结束后应及时清洗所用仪器,整理所用器具,公用物品放回原处。各种化学试剂按照相应的规律摆放整齐,擦净实验台面。认真做好实验室的保洁值日工作。
1.6自觉遵守实验室各项规章制度
化学实验是丰富多彩的,但同时也处处存在着一定的危险。化学试剂通常具有一定的毒性、腐蚀性、挥发性、可燃性、易爆性。因此,在学生实验课开出之前,教师要认真组织学生学习实验室的各项规章制度,实验课时教师要督促学生自觉地遵守实验室各项规章制度。譬如,在实验课时,学生一定要穿着实验服,必要时要佩戴防护镜和防护手套,不允许穿着裙装、也不允许穿着拖鞋、更不允许穿着高跟鞋,还不允许散披长发;严禁在实验室饮水食物,尤其是严禁将饮用水和食品带入实验室内;严禁在实验室内高声喧哗、追逐嬉戏、相互打闹。对于使用剧毒试剂或有危害气体产生的实验中,学生必须按照要求由二人或二人以上操作、或在教师的监视、指导下完成。
2培养学生的规范操作
科学规范的操作是学生在实验中获取准确数据和保障实验安全的关键所在,是学生必须具备的基本功,也是药学无机化学实验教学的重点和难点。因此,努力提高学生无机化学实验的基本操作技能势在必行。
2.1认清新生实验现状和存在的问题
药学无机化学实验具有承上启下的重要作用,起着从普通中等教育学习过渡到高等专业教育学习的纽带作用。在中学化学中,要求学生了解仪器的名称、用途和操作原理,会使用基本仪器,并且掌握常见气体的制备方法和一般溶液的配制,学会观察和记录实验现象,并根据实验现象得出正确的结论,如实地写出实验报告。但由于中学实验条件所限或应试教育影响,化学实验常常是纸上谈兵。学生入学时普遍实验基础差、操作水平低,学生在实验室手忙脚乱,无所适从,这在药学无机化学实验教学中表现尤为突出。
2.2从点滴入手,逐项规范操作行为
在教学之始,就应培养学生正确掌握药学无机化学实验的基本操作。无机化学实验涉及到许多基本操作,例如试剂的量取、称重、溶解;反应液搅拌、振荡、加热、冷却、过滤、蒸发、浓缩、结晶;还有溶液的配制等。传统的教学方式是指导教师在讲解实验内容的同时,做出必要的示范操作,并赋予一些问题和指出注意事项。这种教学方式可能会由于每一位指导教师对教学内容的理解程度的不同或基本操作掌握程度的不同,也可能会由于不同的指导教师的耐心程度的不同,往往使教学效果产生比较大的差异。利用现代教育手段采用多媒体,例如对每一个无机化学实验教学内容制成幻灯片或者摄成音像片,在实验前播放给学生观看,并配合指导教师必要的讲解,既可以提高学生的学习兴趣,又可以规范教师的教学行为。这是因为幻灯片或者音像片是集体研讨制作,具有一定指导性。在此基础上,对于实验中操作不够规范的学生,指导教师及时地予以纠正。这样指导教师对学生既可以严格地要求,又会有足够的耐心。
2.3以多种教学手段示范规范操作
制作仪器基本操作展板、展牌。展板、展牌是很直观的实验教学教具。因此,把小型仪器设备(例如:酸度计、电子天平等)的操作规程做成展牌,放置在待操作的仪器处,让学生严格按照规程操作,这样做的同时也降低仪器的损坏率;把需要熟练掌握的无机化学实验基本操作分类设计成展板,实验课时取出将其悬挂在实验室的黑板上,便于指导教师示范讲解,也有利于学生掌握无机化学实验基本操作流程。
3结语
本着以就业需求为导向,以“应用为重”的理念.在新修订的有机化学实验教学大纲框架内,科学合理的设计了课程体系.传统的有机化学实验,基本操作、性质实验、合成实验是独立进行的.为突出“应用”主旨,侧重基本技能.我们对有机化学实验教学内容进行了优化和组合.考虑到我们的生源,我们是非重点院校,学生基础相对差一些,特别是有机化学实验,学生在高中阶段基本没有接触.有机化学实验涉及到易燃、易爆、低沸点、有毒、有害及腐蚀性强等试剂和操作.稍有不慎就有可能出现意外情况.因此,要想有效的提高学生科学“应用”能力,就必须从基础抓起.有机化学实验课程的精髓说到底还是基本操作.为此我们在有限的学时中删掉了无机实验中做过的简单玻璃工操作,适当增加其它基本操作学时,加大加强了最基本蒸馏、重结晶提纯、熔点的测定、沸点的测定、纸色谱法、薄层色谱法等操作训练内容,在此基础上把分馏、水蒸气蒸馏、减压蒸馏等基本操作融入到制备合成实验中,如环己烯的制备、肉桂酸的制备“、三乙”的制备等.基本实验操作技能的高低既影响着实验的成败,也决定着实验的安全性,一个接受瓶错误的使用、一种试剂违规的加入,都有可能发生意外.特别是学生对有机化学实验的重要性及潜在危险性认识不足,部分学生缺乏学习的积极性及主动性,实验中不能很好地训练自己的基本操作、基本技能,存在应付实验心理.而这就需要教师主导作用的发挥.为此,我们把强化操作的规范性和实验的安全性教育有机整合,顺势引导.教学中小到双顶丝、试管夹、喷灯、电热套,大到整套实验装置组装都加以规范.让学生在实验中先动脑、后动手、先观察、后思考,多设问题,多问为什么.使学生在教师的指导下掌握基本操作技能.通过基本操作、基本技能的训练让学生感性认识到其中的重要性和特殊性.激发其求知欲以及锻炼其总结归纳的能力,培养学生对问题的敏感性、创新意识和良好的思维习惯及安全观,为应用能力的获得打好基础,使其具备基本的科学素质.我们的毕业生大部分要到企业工作,安全教育至关重要.最近报道的江苏昆山某轮毂生产企业粉尘爆炸案,造成重大人员伤亡和财产损失.究其深层次原因其中之一就是管理层没有安全生产意识.有机化学实验是在一个特定的教学场所完成的.而我们正好发挥了这一优势,把安全实验、安全生产教育贯穿始终.实验中也尽量不用、少用有毒有害试剂,尽量不制备有毒有害化合物,体现安全、绿色、环保理念.适当减少性质验证实验的学时,经典的验证实验对于有机化学理论知识的理解和认识有着其他方法不可替代的作用.但传统有机化学性质实验,内容陈旧乏味,且偏多、偏杂有些现象并不明显,达不到应有的教学目的.对此,我们本着“少而精”的原则,选取了现象明显、无毒低毒经典的验证实验予以开设并保持与理论课知识同步进行,做到理论和实验很好的衔接.增开了酸性橙﹙Ⅱ﹚染料的合成及织物的染色、咖啡因的提取等实验.通过实验的应用性、趣味性激发学生的学习兴趣和创新精神,将不愿意学变为我要学.既开阔了视野、又让学生看到了在人类生产和生活中有机实验的重要性.自觉的形成了渇求新知识的意识.传统的实验教学体系因缺少开发性综合性实验,不利于应用型人才的培养,也不利于学生综合实验设计能力的培养,限制了学生的创造性思维.通过基本操作、基本技能、简单合成、多步合成的训练,使学生的实验技能在循序渐进、逐步提高的基础上,在有机实验课的后期我们开设了跨学科的亲核取代反应的动力学测量、电化学方法制备碘仿综合设计实验.同时也把新技术、新仪器引入实验教学.构建了适合化学化工学院培养目标的“两基、一验、一宗”的课程体系,为提升有机实验课的水平奠定了基础.
2改进方法、多头并用、提高教育教学质量
2.1积极进行教学模式
改革传统的有机化学实验教学一般都是老师“唱主角”,学生“做配角”.老师讲、学生听,听完重复经典的实验内容.不但教学方法单一,学生也始终处于被动接受知识地位,自小,学生的主体作用没有得到发挥.这不利于激发学生的实验兴趣.同时也抑制了学生的思维能力、应用能力、创新能力的提高.因此,这就需要我们积极进行教学模式改革.学生预习方法的改进.成功的实验,离不开实验前的预习“.给人以鱼,不如授之以渔”针对每个实验命题,除了要求学生了解实验目的,领会实验原理,了解实验操作方法、步骤以外.还要求学生查文献;想实验设计;写内容组合;议分析结果.并找到操作的注意事项.通过课前预习报告的检查,课堂互动式交流给以监督.这样的预习,学生就会积极动脑,用心领会.同时也是学生文献查阅能力、思维能力、归纳总结能力、综合运用能力得到提升的过程.不懂的问题学生也会带着疑问进入实验室,这就为做好每一个实验奠定了基础.教师角色的转变.改变了过去课堂教学中过于强调知识传授的倾向,努力形成学生积极主动学习的态度.使学生获得基础知识与基本技能的过程成为学会学习和形成正确价值观的过程.发挥学生主体作用.每次实验课都由2-3名学生依据自己预习情况,分别根据老师的提问来讲解实验目的、实验原理、实验步骤、注意事项等.教师做出必要补充、纠正、解答.部分实验可以让学生分组进行对比,如改变某些反应条件(温度、时间)看对实验结果的影响.将探究式方法揉入教学中.使学生受所讲课程的“感化”而去钻研和探寻.正是这种“感化”,才可使学生得到如何去献身未来事业的方法和应用本领.实验课的讲解既需要学生掌握基本的实验操作技能,巩固理论知识,又要形成一个完整的解决问题的思路,还要学会用类似的方法,解决类似的问题.因此指导学生掌握认知过程比掌握学习的结果更为重要,它具有相对的稳定性和长效性.具有广泛的迁移作用.在实验课教学中,教师善于引导学生发现问题,进而解决问题.这也是“应用”能力提高的过程.多媒体教学进入实验课堂.传统的“一本书、一本教案、老师满堂灌”教学模式已跟不上现在的教育发展趋势.因此,教学手段必须现代化和信息化.多媒体教学的引入,充分利用了网络教育资源.不但增大了课堂信息容量,而且还节省了老师的板书时间.特别是在安全教育方面还有其他方法不可替代的作用,通过PPT的演示可以让学生更直观看到爆炸、燃烧等现象.增加了学生的感性认识.多媒体和板书相结合的教学模式大大的提高了课堂教学效果和教学质量.绿色环保贯彻始终.无论是有机化学实验中的验证实验、还是制备合成及提取等实验都用到大量有机试剂.在保证实验现象和效果的前提下,我们都采用微量或半微量的模式来完成教学.既经济又环保还达到了教学目的.制备合成实验中得到的产品有一部分直接用于性质实验和基本操作训练(如苯甲酸、环己烯等),对实验中产生的固体废弃物和废液统一回收统一处理.最大限度的降低了对环境的污染.
2.2考核方式改革考核
一、哲学关于生命的诠释
马克思在其哲学研究中,深受黑格尔哲学思想的影响,其关于自我意识的学说就来源自于黑格尔。马克思在黑格尔哲学思想的基础上,对自我意识进行了深入的研究,使哲学把自我意识存在的矛盾推向了生命文化的高度。在此过程中,马克思创造性地提出了具有实践意义的文化哲学,他希望通过文化哲学,摆脱人在精神世界中的欲望,以及实现这些欲望所需的现实性与必然性,这是文化哲学体系的核心内容。
马克思通过对人的价值生命、感性世界及人的创造活动与实践关系的肯定,对其哲学思想体系进行了深入而充分的探讨,这种探讨着重体现在三个方面:首先,马克思针对哲学史关于偶然性认识论的规定进行了明确。他通过研究分析,确定了偶然性在本体论方面的意义。该意义的确定,标志着两种哲学思想上的矛盾得到了解决。即伊壁鸠鲁将偶然性确定为本体论范畴,而德莫克里特则将偶然性确定为认识论的范畴。它的意义在于,在哲学研究的模式上强调了偶然性的本质、本体属性,必然性则是偶然性的外部条件,而且需要不断地被否认。其次,马克思在哲学研究中,对伊壁鸠鲁哲学中的伦理学原则进行了吸收与改造,把人确定为一种价值生命在现实中的存在。马克思赞同伊壁鸠鲁的一种观点,即将伦理学的原则贯穿于哲学中,将哲学作为人享有自由和追求幸福的境界。马克思认为,伦理学是哲学体系中的最高境界,只有达到这种境界,才能获得人的价值生命,也就等于得到了真正意义上的自由。同时,马克思并不认可伊壁鸠鲁的悲观主义思想,致力于消除其哲学思想中的消极因素,对感性生活赋予能动性的创造,将感性生活当作人的价值生命创造性的体现。最后,马克思借鉴了伊壁鸠鲁关于原子偏斜观点,对感性世界中存在的矛盾进行了探讨,从而对实践在生命活动中的重要地位进行了确定。哲学认为,黑格尔的现象学说的矛盾在于,其未将应有的原则,即将精神生成方面的辩证法贯穿于哲学体系之中,这就使体系和原则产生了矛盾。该矛盾表明了黑格尔对其提出的原则并没有真正理解。黑格尔哲学关于宗教的批判,仅从表面上消除了哲学原则与体系之间的矛盾,并未从根源上解决这种矛盾。马克思认为,哲学得以实现的最佳途径就是实践,实践是哲学内在的规定性与世界的历史性。人的感性世界是一个充满矛盾的世界,实践的力量决定着感性的世界要沿着人性自我完善与自我创造的轨迹发展,人性的自我完善与自我创造的过程,就是文化形成的过程,也是人的价值生命实现的过程。通过这一研究,马克思揭示了实践在文化方面的内涵,也确立了其哲学性质。按照马克思的观点,实践在本质上是一种表现,而不是反映。反映是对客观世界的认识,表现则是对生命价值的体认。人们为了实现生命价值,通过创造的感性世界和作品作为表现本质的一种现象。人的创造性的实践是本体,人们所创造出来的感性世界以及外部世界是一种现象。
根据以上分析,表明马克思在研究感性世界和对价值生命的确认上,在对创造活动与实践的关系进行肯定上,都融入了文化哲学精神,在其研究的思维方式方面超越了黑格尔学说及近性主义学说。因此可以确定,马克思通过对偶然性范畴的厘清和改造,创造出了实践哲学的范式。该范式因为运用了文化哲学思维,因此也可以被称为实践文化哲学范式。[1]
二、文化哲学的原则
马克思对实践进行了历史与理论考察,在考察生命活动中确立了历史主义的原则,即文化哲学历史主义的原?t。他提出,有意识的自由的活动,即为人的类特性。这个诊断对生命创造中的能动性进行了阐释。
所谓类特性,指一个物种整体的特性以及种群的类特性。马克思指出,一个种群整体的特性,决定于生命活动中的性质,其含义有两个方面:一是把生命活动化作自身意志与自身意识的对象,是人自我意识的建立活动。在此活动中,人的精神实现了双重化,即生命自身与生命意识。双重化的活动是抽象能力实现和意识分离的过程,而抽象和分离能力又是进行文化创造的前提与基础,也是人的文化创造能力的一种。人之所以具有文化并创造文化,是因其生理上本来就具有文化创造的本能。可以看出,马克思对人的生命活动和动物生命活动的区分,本质上肯定了人创造文化的能力,并把这种能力看成是一种天赋。二是通过实践改造无机界、创造对象世界,证明了人是具有意识的、类存在的物种。
在对实践进行历史研究中,马克思指出,对实现手段进行异化的本身即为实践。[2]该论断以异化劳动的观点,对人类文化创造的历史性进行了说明。在马克思将人类的抽象能力与分离能力当作人类的特性时,其中就已经包含了异化劳动观点。抽象与分离即为异化劳动,二者意义相同,其不同仅体现于运用的范畴上。抽象和分离从静态的视角对人的生命活动特性进行了说明,异化劳动从动态视角对人类生命活动特性进行了说明。此外,异化劳动还蕴含现实生产活动的内容,这也是历史性活动的一种。马克思认为,这种活动有四个方面的含义:一是人与自然世界、外部世界相异化,指的是物的异化;二是人和自身生命的活动相异化,指的是人自身的异化,也称自我异化;三是人和自身类本质相异化;四是人与人的异化。这几种关系表现了人类生命活动外在的实现与内在的发展。前两种是人类生活外在的表现,后两种是人类生活内在的发展。马克思在对国民经济事实考察的基础上,认为前面两种异化导致后面两种异化,然而,根据人类特性,从人内在欲望与自我实现要求来看,二者的关系则相反。也可以说,后二者是前二者内在必然性和目的,前二者是后二者的外在表现与实现的手段。
三、文化哲学中文化发展的规律
1.1实验试剂
乳酸发酵菌种:植物乳杆菌;发酵液500mL;电极室用水:0.3mol/L的Na2SO4溶液1000mL(阴极室和阳极室各500mL);酸室和碱室为蒸馏水。发酵培养基每升含:蛋白胨10g、牛肉膏10g、酵母粉5g、葡萄糖50g、乙酸钠2g、柠檬酸二胺2g、吐温-801g、磷酸氢二钾2g、七水硫酸镁0.2g、一水硫酸锰0.05g。
1.2实验仪器
恒温振荡器、高压蒸汽灭菌锅、发酵罐、干燥箱、电子天平、pH计、生物传感分析仪、分光光度计、冰柜。其他常规实验器皿:烧杯、量筒、玻璃棒、酒精灯、接种环、培养皿、移液管等。直流稳压电源;明道式电渗析膜堆一套,外配容量为1000mL的烧杯5只,硅胶管(约0.5m)10根;小型潜水泵5个。通过发酵罐控制主机箱上的蠕动泵,将双极膜电渗析的碱液隔室与发酵罐进行连接。为了降低发酵罐中染杂菌的风险,必须对连接的管子进行灭菌操作。发酵罐内由pH计进行实时监测,当pH低于设定值时,由蠕动泵自动将双极膜电渗析的碱液隔室中的碱液泵入发酵罐进行调节。由于软管内是强碱环境,故碱液室与发酵罐之间的连接管不需要进行灭菌操作。
2实验步骤
2.1双极膜电渗析的准备
(1)组装膜堆:按“阳极板—隔板—双极膜—隔板—阴膜—隔板—阳膜—隔板—双极膜—阴极板”顺序组装膜堆,用长螺杆钉压紧膜堆。为了确保装置的严密性,应使隔板之间的垫圈厚度不超过垫圈槽,并使双极膜的阳膜侧朝向阴极板。此外,在用螺钉压紧装置时,应注意均匀用力,以防止装置变形甚至断裂。
(2)连接设备:在隔板出口分别连接出水管和进水管。将进水管与外置烧杯中的潜水泵出口连接,将出水管的出口端连接到烧杯中,以确保循环通路畅通。
(3)注入料液和电极水:在盐室中注入料液,在极室中注入电极水,在酸室和碱室中注入蒸馏水,此过程应保证料液淹没潜水泵。对于双极膜电渗析,应在实验结束后将各个隔室、烧杯和潜水泵内的料液或电解质溶液清洗干净。若长期不用,应将装置拆卸还原,并确保各组件干燥和清洁。
2.2发酵过程的准备
(1)种子培养基的培养:配制一定量的种子培养基,并在高压蒸汽灭菌锅中灭菌。灭菌条件为:121℃,20min。待培养基冷却至室温后,取新鲜斜面菌种,接入种子培养基中,在转速为150r/min的摇床中培养24h,温度恒定在37℃。
(2)发酵罐灭菌:将配制好的发酵培养基加入到发酵罐中,此处应注意体积不能超过发酵罐总体积的2/3。然后将发酵罐和培养基一起放入灭菌锅中进行灭菌。
(3)火焰接种法:先用医用酒精擦拭接种口;在火圈中加入酒精,点燃后套在接种口上;关小空气进气阀,调节进风,降低罐压,打开接种口盖;在火焰范围内打开种子培养基的瓶塞,在火焰上烧灼几秒钟后,迅速将种子液倒入发酵罐中;在火焰上烧灼接种口盖子数秒后,迅速盖好接种口盖,关闭空气进气阀。
(4)发酵培养:接种结束后,对发酵培养过程的各项参数进行设定,开始培养。发酵过程中要打开冷凝器水阀。具体操作参数:转速为150r/min;温度为37℃;pH为6.7。
2.3发酵罐与双极膜电渗析集成操作过程的监测
在集成操作过程中,要对发酵罐和双极膜电渗析同时进行监测,防止任一方出现问题导致集成操作失败。发酵过程:
①通过发酵罐的主机控制发酵的pH条件、溶氧浓度和实验温度。每1h记录pH、温度和溶氧浓度,通过数据判断发酵过程是否正常;
②每4h测量残余葡萄糖的量、生物量和乳酸的生成量,以判断细菌的生长情况和乳酸的生成情况。双极膜电渗析过程:
①双极膜电渗析过程调整稳压电源的电压和电流值来控制实验条件,每1h记录电压、电流。
②每4h测量酸室中的乳酸浓度、碱室浓度和碱室碱液体积。
3分析方法
3.1葡萄糖和乳酸的测量
在发酵过程中,要间断地取样进行监测。发酵液中含有有机酸盐、无机盐、菌丝体、蛋白质、脂肪和糖类等。双极膜电渗析过程的料液是经过超滤和脱色之后的发酵液,主要成分为有机酸盐(主要为乳酸盐)和无机盐类物质。实验中使用生物传感分析仪获得葡萄糖和乳酸含量。
3.2生物量的测量
在发酵过程中,要及时监测乳酸菌的生长情况。取样后,用0.3mol/L的稀盐酸溶液稀释,目的是消除一些沉淀性盐的影响。在波长为600nm处,测量吸光度。对于产酸量(Na)、产碱量(Nb)以及它们各自的电流效率(ηa和ηb),可根据下面的公式计算
4实验注意事项
(1)发酵实验结束后,需要完成乳酸发酵液的初步提取工作。应及时向发酵罐中加入NaHCO3,使pH升高到10左右。同时升高温度至90℃,使菌体和其他悬浮物下沉。发酵原液澄清后,将上清液收集到塑料桶中,放入冰柜中保存并用于下一步的提纯。对澄清后的沉淀物集中进行处理。
(2)在利用发酵罐控制主机进行发酵液pH调节时,要控制碱液的添加速度,以使碱液与发酵液充分混合反应,并确保发酵液的pH不被调节得过高而影响微生物生长。
(一)实验分析
高锰酸钾制取氧气是利用酒精灯、试管、铁架台、导管、集气瓶、水槽等仪器,通过加热高锰酸钾制取氧气,利用排水法来收集氧气。学生不仅要掌握实验原理、目的,实验仪器和药品的使用方法及注意事项,实验步骤、化学方程式的书写等内容,还要培养观察、分析能力和实践操作能力。
(二)《高锰酸钾制取氧气》的实验目的
(1)通过虚拟实验中的文本展示工具,使学习者了解实验目的、原理和方法。
(2)通过对虚拟实验的操作,掌握药品的选择以及仪器连接的先后顺序,能够动手制取氧气。
(3)通过对实验过程、现象的观察、分析实验反应机制,加深对实验的认知和理解。
(三)《高锰酸钾制取氧气》的虚拟实验活动设计
学生要完成虚拟实验首先需要安装Secondlife客户端,进入Secondlife虚拟环境,通过以下流程完成整个虚拟实验。
(1)准备阶段:学习者通过Secondlife提供的地图工具搜索到虚拟实验室地标并通过瞬间移动工具进入虚拟实验室。
(2)实验阶段:学习者通过人-机交互选择事先通过3D建模工具创建好的虚拟实验仪器、药品并通过资源工具查询相关仪器的使用方法及实验装置图,完成实验仪器的装置;点击各个实验仪器、添加药品来完成实验。
(3)评价反馈阶段:教师根据学生提交的实验报告和学习者的学习记录对学习者本次实验进行一个综合评价,并将评价结果通过评价反馈系统及时反馈给学习者。
二、《高锰酸钾制取氧气》的虚拟实验环境设计
本研究以《高锰酸钾制取氧气》为例设计的虚拟实验环境。以实验过程的设计为理论基础从场景及模型设计、交互设计、支持工具设计、特效设计、评价设计这几方面设计三维虚拟实验环境。
(一)实验环境的场景及模型主要虚拟教室、虚拟实验室和仪器设备组成
虚拟教室由讲台、桌椅、多媒体系统、音响设备、电子白板、书柜、书、电脑组成,供学习者实验后进行交流、报告、探究、形成实验结论。虚拟实验室主要由实验环境、实验操作台、水池、药品柜、灭火设备为为学习者完成实验并获取实验数据。仪器设备主要是酒精灯、试管、铁架台、导管、集气瓶、水槽、铁夹、烧杯。药品耗材主要是高锰酸钾等。
(二)交互系统设计
(1)人机交互设计:在实验中通过操作交互,学习者能够感受到实验设备的控制感和体验感。在Secondlife中,利用创建工具可以实现简单的“点击”“移动”“坐在上面”等操作,Secondlife提供的林登脚本语言可以设置改变物体的性质、运动方式、运动轨迹、对外力的反应等等,能够较好地支持学习者的操作交互。
(2)交流工具:学习者在实验过程中和老师、同伴交流的方式主要有在线的同步交流和异步交流。
(三)支持工具设计
实验支持工具是指支持学习者完成实验的所有工具,本研究的支持工具主要包括搜索工具、资源工具、实验认知工具、评价反馈工具等。搜索工具主要是地图工具和瞬间移动工具通过它们是搜索定位各种学习场所、用户,并瞬间移动到目的地。资源工具包含Secondlife内部资源和外部资源。内部资源主要是3D浏览器;外部资源包括各大搜索引擎。这些工具可以搜索Secondlife内部和外部各种信息资源实验认知工具主要包括3D建模工具、拍摄工具、记事本工具主要为为实验过程中学习者观察记录实验现象、采集数据提供支持。评价反馈工具主要包括问卷系统(choicer、Quizchair)、学习记录系统(Tracker)、Web-Intercom,为实验后学习者自评、反思以及教师评价反馈提供支持。
(四)特效设计
在Secondlife中,通过粒子系统结合林登脚本语言可以营造烟雾、火焰、气体、雪花等各种现象。在本实验中酒精灯加热的火焰、水槽里面的气泡、集气瓶中的氧气、反应过程中的烟雾、药品晶体的状态变化等效果都可以通过粒子系统来实现。
三、结论
1.1完善实验内容体系,为预习工作做准备
1.1.1合理减少验证性实验,引入创新型实验
要合理安排实验内容,减少验证性实验比例,保留必要的经典实验,多增加一些综合和创新型设计实验。
1.1.2整合实验内容,建立更加合理的教学体系
采取将无机化学、有机化学、分析化学、物理化学等实验融为一体等措施,将这几门学科的性质实验、元素性质实验及定性分析等紧密结合,能够很好地避免实验的重复。另外在安排实验时,尽可能与理论教学同步,让学生能够学以致用,使理论教学和实验教学相互促进,达到理论与实践的统一,建立更加完善合理的教学体系。
1.1.3增加微型化实验,倡导绿色化学
近些年,随着绿色化学的思想深入人心,各高校化学实验都在向更环保的方向发展。但是我们仍能发现有些耗费资源较为严重的实验依然进行,这违背了绿色化学的理念。为了从源头上节约原材料和时间,应增加微型化实验,这样就可大大节约实验经费,从而缓解了目前高校基础实验经费缺乏的现状,有利于培养学生严谨的科学作风和良好习惯,提高学生实验操作的熟练程度。另外将实验过程中产生的有害污染物进行合理处理后再进行排放。引导学生养成爱护环境和勤俭节约的习惯。
1.2建立网络学习平台,有效提高预习质量
构建网络学习平台,在每次实验前将有关该实验的操作视频等一些内容放到该平台上,供大家提前了解。在预习的过程中,遇到难以理解的知识或者有更好的实验方案可以通过对话窗口反馈给老师,老师会及时给予答复。另外建立相应的预习考核系统,学生在浏览完本次实验的相关内容后会出现测试习题,只有良好地通过测试才能获得实验的机会,否则继续进行学习,再进行检测。利用网络还可以建立虚拟实验室,让感兴趣的同学利用该软件进行在实验室不能完成的实验。网络平台的建立极大地提高了预习效率,保证预习的质量,促进了学生和老师之间的交流,确保每位学生做好预习工作。
2启发—验证
总体来说,目前高校的一个化学实验项目一般三个学时,然而对于大多数实验,往往是老师需要将近一半的时间进行知识讲解,这样以来,留给学生实际操作的时间就很少。而且由于学生注意力集中的时间有限,讲解时间过长,就会使得一些学生开始产生厌倦的情绪,从而对本实验的兴趣大为减少,导致学生无法带着愉快的心情顺利完成实验。为了改变这种现象,应采取启发式教学,即实验课上教师只需将实验内容和注意事项告知学生,随后提出一些问题和想法,让学生带着问题和兴趣验证实验结果。这样就将大部分的时间留给学生自己进行试验和考证,其间,教师只需对学生进行纠正性的指导。对实验过程中出现的问题不直接给予答案,而是采用“启发式”的教学模式对学生实施引导。经过师生间的互动,学生找到问题的症结所在,最终在老师的指导下顺利完成实验任务。这种教学方式有利于提高学生独立思考问题的能力,有利于发挥学生的主观能动性,有利于培养创新型人才。在启发式教学的过程中可以采用现代化教学手段,全面提升教学质量。以往的实验课基本上是老师先进行实验基本理论和内容的讲解,讲解之后给学生做示范,然后学生才开始做实验。在做演示实验时,由于实验人数较多,一些学生不能完整看到老师演示过程,造成实验过程中出现错误。为了避免这种情况发生,可借助多媒体教学进行演示实验播放的形式,确保每位同学都能看到实验的整个过程。
3创新
实验的最终目的就是要学生在掌握实验的基本操作基础上,提高学生独立思考问题、发现问题、解决问题的能力,培养学生的创新能力和创新精神。学生每完成一个项目就要达到实验的目的,实验后的拓宽练习很重要。除提交本次实验的实验报告,对本次实验进行总结外,还要给学生2~3个相关实验项目,鼓励学生上网查阅文献,认真思考,设计出具体的实验方案提交,老师批改后感兴趣的学生可与实验室老师预约时间,课余时间来实验室作实验。
4督促
在实验的过程中,部分学生对实验的操作和实验态度不端正,比如有在实验室说笑、玩手机、待实验进行一半就溜走、课后抄袭他人报告等不良现象。学生普遍比较关注最终实验成绩,利用这点建立适宜的考核制度督促和约束学生,引导、培养学生良好的实验习惯。实验成绩可由平时和期末考试成绩两大部分构成,平时成绩根据学生的预习成绩、实验报告和设计实验方案等内容评定。利用网络预习对学生预习进行督促,实验过程中指导教师要及时对学生的不良习惯进行说教,督促改正。课后根据实验报告和设计实验方案督促学生及时总结,引导学生举一反三,大胆创新。期末考试可分笔试和动手实验相结合的形式。笔试测试学生对仪器使用,实验原理和内容的理解掌握情况等。动手实验可给学生题目,让学生课下独立设计,规定时间内完成并提交实验报告。根据学生的完成情况给出合理、公正的成绩。
5结语
随着信息社会的到来,计算机的开发和应用正以前所未有的速度冲击着我们这个时代。把计算机技术应用于教育领域,在国外称为计算机辅助教学(CAI)和计算机管理教学(CMI)。我国有关CMI的研究刚刚起步,而对CAI的研究已进入推广和使用阶段,这标志着我国现代化教育技术手段的又一次飞跃。
CAI教学的发展,在国外始于60年代行为主义学习理论所倡导的程序教学法,即根据刺激反应—强化原则,及时获取教学信息的反馈,有效地实行个别化教学。由于当时的计算机发展刚刚起步,软件开发价格昂贵,操作难度大,并未受到广泛关注。80年代,计算机技术的飞速发展,为CAI创造了有利条件,尤其是认知心理学的兴起,使CAI软件开发更侧重于应用,注重知识的条理性和结构化,强调与学习者已有的认识结构相匹配,使其在原有认知结构基础上,通过计算机的辅助达到同化和顺应,从而形成新的认知结构。近几年,由于认知心理学理论的日益成熟及多媒体计算机技术的开发,使CAI更注重于学生学习能力的形成、学习策略的掌握和提供更多的个别化教学选择。CAI的发展趋势,正顺应了现代化教学的两个基本趋势,即强调教学的主体性,强调充分发展学生的个性,全面提高学生的整体素质。
目前,我国正处于“应试教育”向素质教育的转轨时期,坚持素质教育的基本观点,就要面向全体学生,即通过个体的发展,实现真正意义上的全面发展;同时,帮助学生具备各方面的基本素质,形成合理的素质结构,为学生未来发展奠定基础,使学生终身受益。而要实现个性的全面发展,必须立足于学生个体差异、因材施教,这不仅要有雄厚的知识基础,还必须掌握获取知识技能的方法,形成自学能力,这样才能适应未来社会不断变化的需要。
CAI教学的主要特点,为我们进行素质教育目标的实施,提供了有益的帮助。首先,计算机信息存贮量大,处理迅速,方便的人机交互功能,提供了良好的个别化学习环境。学生能根据自己的学习能力理解和发展水平,调节学习进度和难度,真正实现因材施教。其次,计算机的模拟功能,可使抽象内容形象化,静止内容动感化,为学生创造生动、活泼、直观、有趣的教学条件;而教师的设问和强化刺激手段可极大地调动学生的学习热情,激发学习动机,形成有意注意,消除学习的疲劳和紧张。这样做既有助于学生良好的心理品质的形成,又使学生获取准确、深刻的直观感知,从而形成完整的理性认识,提高课堂教学质量。第三,CAI可以提供培养自学能力的条件。教师可根据学生已有的认识基础,构建问题情境,指导学生独立地上机学习,并辅之以必要反馈练习,及时肯定或解答,帮助学生总结学习方法,查找学习障碍,逐步提高学生自学能力和处理实际问题的能力。此外,CAI在提高课堂效率、增大课堂容量、进行全面即时性辅导、减轻学生课业负担等方面,还具有很好的功能。
CAI的这些功能,决定了它在化学教学中会发挥日益重要的作用。近年来,虽然很多学校在计算机硬件的配置上下了很大功夫,但在软件的开发和利用上明显滞后于硬件的配置。而且,相当多的教师对CAI在化学教学中的应用认识不足,参与不够,对CAI化学教学模式的研究更鲜为人知。为此,结合我校CAI化学教学的开发和实践,我们对CAI化学教学模式提几点看法。
二、计算机辅助化学教学的几种模式
(一)计算机模拟教学模式
CAI的模拟功能,是计算机辅助教学中较早开发和利用的一种功能。目前,很多学校的软件应用是这种教学模式。
模拟教学模式,主要是指利用CAI的模拟功能把一些抽象的理论内容,或不易观察清楚、危险性较大、难于操作的实验内容,通过二维或三维动画形式,进行信息处理和图像输出,在显示屏幕上,进行微观放大,宏观缩小,瞬间变慢,短时间内调动学生多种感官参与活动,使学生获取动态图像信息,从而形成鲜明的感性认识,为进一步形成概念,上升为理性认识奠定基础。
模拟教学只是教学过程中的一个环节,比传统的挂图、模型或录像都更真实地接近于事物的本来面貌,而且可反复播放,因此更有利于学生理解知识的本质,培养他们的形象思维能力,也有助于抽象思维能力的提高。
CAI在化学教学中的模拟教学,主要适用于理论性和抽象性较强的内容:如原子核组成、电子云、核外电子运动、化学键中离子键、共价键形成、溶解和结晶、原电池、电解池、离子反应和离子方程式、NH3分子结构、有机官能团的结构等。另一方面适用于实验难以操作、危险性大而观察不明显的内容,例如,溴苯制备、氢气还原氧化铜、氨氧化、乙酸乙醋水解等。此外,工业生产知识内容,如硫酸、硝酸工业制法,炼铁也可制成CAI课件进行教学。
(二)多媒体综合教学模式
计算机可以控制多种教学媒体,这是其优于其它教学媒体的特殊功能。实际上,传统教学模式的教学中,教师上课也有声音、形象、板书、文字、挂图和实物等,教师也可根据教学过程中学生的反映来调整教学策略。但我们这里所说的多媒体有二层含义,其一是把微机与其它教学媒体相互连接,赋于其它媒体交互性,同时使用幻灯、投影、录像等手段,使多种媒体有机地贯穿于教学的全过程。其二是多媒体计算机技术的使用,即“利用计算机交互式地综合处理文字、图形、图像、声音等多种信息,使它们建立起逻辑连接,成为一个系统”,使之具有综合性,即一机多用,同时又可形成人机互动,互相交流的操作环境,形成一种身临其境的情境。
由于多媒体计算机技术是90年代在法国首先提出和使用的,我国高中配置多媒体计算机系统的学校不多。因此,主要的多媒体综合教学模式还是指前一种,但未来的发展趋势,应当是使用多媒体计算机平台,设计课件,操作使用鼠标,简单易行,而且教师并不需要有太多的计算机知识,因此具有更广阔的发展前景。
实际上,进行CAI教学,应当逐渐从单纯的CAI向多媒体组合的CAI发展。例如,在“原电池”一节的教学中,我们把原电池中原电池原理及形成条件作为本节课的重点,为了突出重点内容讲授,让学生从微观本质理解原电池的形成,不仅采用了传统的分组实验教学,利用投影给出原电池实验要求、观察步骤,指导学生实验,并利用微机模拟原电池所形成的闭合回路,通过电子转移的流动过程和声响,及两极不同颜色的Zn2+离解,H+析出标示出内外电路所构成的闭合回路,使学生认识原电池本质;最后利用录像播放不同新型原电池的工作情况,使学生最终形成对原电池比较深刻和全面的理解。
这种多媒体组合教学,可在一定程度上突破学生认识的时空限制,拓宽学生获取信息的渠道,使学生的视觉、听觉、触觉等多种感觉系统参与信息的收集过程,形成教与学的双向互动,更好地发挥学生思维的想象力和创造性,激发学习兴趣,极大地提高学习效率。
(三)计算机个别辅导教学模式
我们目前采用的主要是班级授课制,很难在全班实现个别化教学,而实现个别化教学,又是化学教学由“应试教育”向素质教育转化的重要途径。由于CAI的课件,主要强调人机交互功能,因此实现一对一的个别化教学有得天独厚的条件。
个别辅导模式,主要是用计算机部分地代替教师,按照程序教学的原则,设计不同的层次递进的教学途径,学生可根据自己的学习水平,选择不同的学习程序,提出需要学习的内容;计算机可向学生提问,并对学生的问题进行分析,作出正确与否的判断,给出高质量的反馈,如遇困难,还可以适当降低学习坡度,使学生循序渐进,得到知识的巩固和自学能力的提高。个别辅导教学模式,是一种适合自学的个别化教学方式。如果程序设计的分支越多,预想情况越丰富,越能帮助反复学习,克服障碍,共同达到教学目标,优化学习过程。
这种教学模式,虽然主要是以学生为主体,但也不能忽视教师的主导作用;教师不仅要指导学生寻找解决问题的方法,而且要针对学生的实际,精心设计程序,使学生能用最短的时间找到解决问题的途径,同时也可以帮助学生总结自己的个性特点、学习风格,从而帮助学生形成良好的学习品质和自学方法,真正实现个别化教育的目标。
个别辅导教学模式,由于受CAI课件的限制及学生计算机使用的熟练程度的影响,很难在短时间内得到大范围的推广,而现有的软件局限性又较多,因此可尝试在选修课教学中,进行小范围的试点,当课件使用比较成熟时再做推广应用。
以上我们只对现有的常用教学模式进行了归类,除此之外,CAI的问题解决、教学游戏及查询和问话等多种基本模式,在个别化教学的课件中都有所表现,在此我们限于篇幅,不再赘述。
三、计算机辅助教学的实践和体会
我校开展计算机辅助教学的时间较长,不仅在化学学科,在其它各科教学中,都设计过丰富的CAI课件,这主要源于计算机硬件的配置和得力于一批对软件开发兴趣浓厚的中青年教师群体。这样一个大的环境也在无形中推动了CAI化学教学的开发和应用。
在CAI化学教学实践中,我们感到主要是CAI课件设计比较困难。现在市售的课件,模式单一,价格较高,教师个人的教学设计和风格不同,课件使教师选择余地较小;教师本人又没有更多时间和精力参与设计程序,而要编程序,难度更大,由此需要有一个CAI教师备课系统,使教师便于选择、存储、检索加工组成课件。
学生的学习动机主要在于兴趣,而兴趣的培养不是自发的,需要老师进行有益的启发、教育和耐心的培养。这种意识渗透到整个教学过程中,可以起到事半功倍的效果。这是启发式教学必不可少的重要一步,因为它直接牵动着学生发现、探索问题的兴趣。有机化学的教学,可以通过讲与每章有关的社会热点问题或与该章有关的有趣的事来激发学生的兴趣。比如醇那一章,可以结合检测醉驾的原理来讲,讲讲如何检测酒精含量及如何醒酒。绪论可以结合日常生活中的衣、食、住、行来讲,学习有机化学可以指导人的衣、食、住、行。比如有趣的食,可以用一些大家喜欢吃的肯德基快餐、可乐为例,分析这些食品的主要有机成分,以及给人体带来的伤害。还可以讲一下最佳的膳食平衡,每种食物提供给人体哪种营养成分,这些营养成分的有机结构是什么?缺少了会怎样?等等。立体异构体那章,可以先让学生自己动手做分子模型,然后再去观察实物与镜像的关系。烯烃的亲电加成,可以先显示烯烃使溴的四氯化碳溶液褪色的实验。经验告诉我们,这样的方法可以大大提高学生学习的兴趣。
二、要激发学生的好奇心
古希腊教育家亚里士多德讲过一句名言:“思维自惊奇和疑问开始”。课堂上教师的提问可以有效地发展学生的思维能力。师生互动可以通过老师提问学生回答来完成,还可以通过学生提问老师回答来完成。这就要求老师在课堂上须巧设疑问。比如讲烯烃的化学性质,老师可以先讲几个实验现象,并把相关的反应方程式写出来,让学生分析一下主要发生了什么反应,再结合前面章节的内容,让学生大致写出反应机理,并把反应机理进行分类,比如是亲电加成还是亲核加成等等。羧酸那章就羧酸同时存在羰基和羟基,老师可以向学生提出如下问题:
1.与醛或酮相比,羧酸中羰基的亲核加成活性如何?
2.羧酸中羟基的氢原子与醇的相比,为什么酸性更强?面对这些问题,学生利用已学过的知识可以一一解答。这样该章的学习就会变得很轻松。学生可以实现由“学会”到“会学”的转变。
三、要引导学生多议
课堂上学生产生疑问怎么办?是由老师一个一个来解决,还是分类汇总后解决,抑或由学生一起讨论来解决?由于课时的限制,最好的办法就是引导学生多议多问,让学生相互之间开展讨论,自己解决发现的问题。老师可以在课堂上提问,然后分组进行讨论,引导学生自己解决问题。比如讲酯的亲核取代和克莱森缩合反应时,老师可以提出问题:以醛酮羰基的亲核加成及羟醛缩合反应为基础,分析一下酯可以发生哪些反应?以小组为单位进行讨论。最后交上来的答案基本上是完整的。当然,问题也不要总是由老师提出,老师还要引导学生自己提出问题。比如讲共轭二烯烃的1,4加成,老师可以先写第一步机理,按照单烯烃的性质先进行第一步,生成一个碳正离子中间体,第二步老师可以直接写出和单烯烃一样的1,2加成产物,然后问学生:有疑问吗?有不同的想法吗?这个例子我们曾经试过,有很多学生举手提出了疑问。学生会问,第一步生成的碳正离子中间体为什么不重排?它是烯丙型的碳正离子,正电应该可以分散到另一个碳上,这样第二步就应该形成1,4产物。学生能这样分析问题就说明他们把前面章节学的知识都掌握了,也能激发出想问题的乐趣。这样,学生课后就会按照课堂上的模式进行提问和讨论,问题也就迎刃而解了。
四、要理论与实践相结合
化学是一门实践性的科学,除了理论学习外,还要与实践相结合。我们选择部分学生特别是毕业后继续读研和从事化学化工类工作的学生,一般在大二开始进入教师课题组,在老师的指导下完成一个课题的研究。比如我们学校的有机化学课都是在大二开的。上课时,教师可以先了解学生的情况,了解有哪些学生打算考研?有哪些学生对化学有兴趣,今后有可能从事与化学有关工作的?又有哪些学生对化学没兴趣,以后不想从事与化学有关的工作?挑出一些想考研的和想从事与化学有关工作的学生参与课题组,一般是占班上人数50%的比例。然后将他们分成四个组,每个组有一个研究课题,课题与所讲的内容有关。让他们从查阅文献、总结文献开始做,由他们自己先提出实验方案,然后老师再指导他们确定最佳的实验方案。实验方案确定后,由学生自己准备药品和仪器,进行实验操作。这样,他们在查阅文献时可以了解化学的发展动态;提出实验方案时可以对所学的反应做个总结和比较;准备药品和仪器时可以了解一些化合物的结构和物理性质及一些仪器的用途。举个例子来讲,当讲到酸与醇的酯化时,教师可以让学生做一个与酯化有关的课题。由于酯化是个可逆反应,不断地有水生成,要使这个反应向右进行,最好是把产物之一水移走。实验时可以让学生做个对比实验,一个是没装分水器的,就是让水留在体系里,一个是装了分水器的,将水通过与有机溶剂共沸带出来。实验后会发现后者的酯化收率较高,这样学生就明白了移走产物之一反应会向右进行,收率会较高。每届参加课题组的学生都会有不少收获,做得好的最后还发表了论文,这些论文可以参与评奖学金,还可以参与保研等等。学生因此积极性特别高。学完了有机化学后,大部分学生还想继续留在课题组做实验。通过理论联系实际,学生不仅用实验验证了学到的理论知识,还可以锻炼动手能力,从实验中发现乐趣,提高学习的兴趣,并且可以为以后的继续深造打下很好的基础。
五、改革考核方式和内容
有机化学的考核以前主要采取一考制,即由最后的期末考试决定成绩。这种考核方式容易使学生死记硬背,而不会灵活应用,并且考完就容易忘记。我们对考核内容和考核方法进行了改革。考核方法改成由平时成绩、期中成绩、期末成绩三部分组成。平时成绩由出勤率、平时作业、平时讨论及平时实践来决定;期中考试形式可以灵活一点,可以考试,可以写论文,也可以用课堂作业甚至是综合性的设计实验;期末考试的题不要局限于选择、填空、合成、机理等类型,可以适当地加些与日常生活紧密联系的实验综合题。以前的一考制容易造成很多学生不来上课。考核加上出勤率后到课率基本上是100%。有机化学一般都是三节课连上,三节课都讲新课可以讲很多内容,学生一下消化不了,加上一点讨论题可以让课堂变得轻松,课堂气氛好很多,留出较多的时间让学生去思考。这样,师生之间及学生之间的关系会更融洽,而且学生分析问题的能力可以得到强化。参加了课题组的学生可以加上实践分,没有参加课题组的学生可以加上讨论分。这样,期末考试的压力就减轻了很多,补考率也会低很多。我们现在采取的考核方式就是平时成绩(25%),期中成绩(25%),期末成绩(50%)。平时的出勤率很高,平时作业也完成得很好,讨论题都很积极,而且印象深刻,讨论题如果出现在期末试卷上,同学们没有人不会答,参加实践的人也很多,最后取得的成绩非常好,期末考试卷面成绩不及格的很少,比以前有不少30~40分的现象好很多,总评基本上没有不及格的。这种改革逐渐改变了学生考前突击死记硬背、走出考场头脑一片空白的现象,学生在多方面得到了发展。
实验教学效果评价是有效实施实验教学质量监控体系的基础。合理、科学、规范的实验教学效果评价方案有利于实验教学条件的改善,有利于实验教学过程包括实验教学的理念、方法与手段、实验教学项目、内容安排等环节的优化;有利于促进实验管理的科学化。评价指标体系是评估当中的核心和依据,指标体系的好坏将直接影响评价的结果。一个好的指标体系应遵循科学性、客观性、可操作性、简易性、有效性五个基本原则。
2结果分析
从评价结果可以看出,通用化学实验技术课程教学改革取得了较大的成效,85%的学生对实验的课程总体评价好。80%以上的学生学习兴趣浓厚,积极主动,认为实验课对自己的学习、实践能力很有帮助。认为实验成绩评定公正、科学,觉得实验考核内容好、形式合理。对教师的授课满意度较高,91.9%认为教师很称职。80%以上的学生对实验条件觉得满意,其中对实验药品、试剂准备齐全和正确认同度最高,但对实验仪器设备的先进性、完好率和配套数认同度较低。85%的学生认同实验课程的授课计划,认为实验内容新颖、合理、综合性强为77.30%,50%以上学生认为实验内容难度合适。
但近50%的学生认为提供选做或设计性、开放性实验的机会较少,近20%的同学认为提供选做或设计性、开放性实验的机会太少,这在2011级同学占的比例更大。大多数学生认为教师和实验条件对实验教学效果影响最大,其次是实验内容。认为实验内容在新颖、综合性等方面还要进一步加强。学生对教师认真批阅实验报告、及时解决出现的问题认同度也较低,学生提出老师上课尽量不要离开实验室,教师要提醒预习,多开设结合实际的设计性实验,定时开放实验室,实验药品、试剂配套数要充足等建议,这些正是实验课程要加强的。实验教师除了对实验内容及仪器设备的使用很熟悉,更要在实验教学中善于培养训练学生的动手操作能力,能对学生进行正确积极的指导、纠正。提倡实事求是的作风,认真批阅实验报告、及时解决实验中出现的问题。近70%的学生认为提供选做或设计性、开放性实验的机会较少或太少,这给我们敲了警钟。
3改革方向
针对学生建议及分析结果,得出改进方向。
(1)实验室要加强管理,尽可能开放实验室。
(2)实验药品、试剂配套数量要准备充足齐全,环境整洁美观,保证实验安全、有序顺利进行。
(3)考虑教学资源有限,引导学生利用网络资源,弥补开放性以及课堂学时不足、练习不够等问题。
一、教学过程与学习方法的培养
中学阶段,化学可分为有机与无机两大块,结束无机化学的学习,同学刚接触到有机化学,兴趣很浓。这时候,是再一次激发学生学习兴趣的最佳时期,也是进行学习方法与学习能力培养的最佳时期。在教完甲烷、乙烯、乙炔之后,我就总结出有机化学学习的一般规律与方法:结构性质(物理性质、化学性质)用途制法(工业制法、实验室制法)一类物质。
比如“乙烯”这一节的教学,我就打破书本上的顺序,先讲乙烯的分子结构。介绍乙烯分子的结构时,先由分子组成讲到化学键类型、分子的极性、空间构型;据碳原子结合的氢原子数少于烷烃分子中碳所结合的氢原子数引出不饱和烃的概念,得出乙烯是分子中含有碳碳双键的不饱和烃。再由其结构看其物理、化学性质,展示一瓶事先收集好的乙烯气体,让学生从颜色、状态、气味、溶解性、密度、毒性等几个方面来思考;根据乙烯结构中化学键的特征——双键容易断裂讲乙烯的特征化学反应——加成反应、加聚反应,根据绝大部分有机物易燃烧的性质讲乙烯的氧化反应(补充讲乙烯能跟强氧化剂发生氧化反应)。再由乙烯的物理、化学性质来讲其用途并结合实际生活中的事例,如作有机溶剂(物理性质)、制造塑料和纤维(化学性质)等。最后对这一类含有碳碳双键的烃,介绍其物理、化学性质的相似性和递变性。
以后几节的教学,我都反复强调这样的学习方法:结构性质用途制法一类物质。到了讲烃的衍生物,我请同学自己站起来阐述这样的研究方法,我顺着这样的思路一点一点地讲下去,很清晰。学生自己掌握,复习时也就感觉到有规律可循、有方法可用。有机化学其实很好学,重要的是要培养学生学习方法,时时提醒学生,以后就是进入高一级学校,有机化学的学习与研究也采用的是同样的方法,这在一定程度上也激发了他们学习与探索的兴趣。
二、教学过程与能力培养
1.自学能力的培养
适应于有机化学的特点,在教学学习方法和知识的同时,我还加强了学生自学能力的培养。在学生基本上都掌握了有机化学的一般学习方法的基础上,我让学生自己阅读教材,自己总结。比如“乙醛”这一节,通过约20min的阅读,我就请同学自己列提纲,然后复述,重点围绕“乙醛的组成和结构是什么?有哪些物理性质(展示样品)、化学性质?由这样的物理、化学性质决定了它有哪些重要用途?工业上如何制取?这类物质(如甲醛)有哪些物理、化学性质?”进行教学,通过这样的训练,我觉得学生不但强化了方法,更培养了能力,特别是自学能力。
2.观察能力的培养
化学是一门以实验为基础的学科,在有机实验的过程中,我时时提醒同学要细致、全面,而且要有思维。比如实验室制取乙烯时,加药品的过程,温度计的摆放,实验中烧瓶、集气瓶内的变化,为什么要加石棉网、碎瓷片等等都应特别重视,不但要知其然,还要知其所以然。
3.动手能力的培养
在强调观察、思维能力培养的同时,我还特别注重动手能力的培养。比如演示完乙醛的银镜反应和乙醛与氢氧化铜的反应后,我就请两个同学来演示用甲醛代替乙醛的同样反应,要求其他同学注意观察并指出其错误。在演示完乙醇与钠的反应实验后,要求同学做钠与水反应的实验,有的同学竟用大块的钠并用手去拨。通过这些课堂实验,课堂上及时纠正错误,学生感受颇深,他们自己做实验时就很动脑筋,也很规范,提高了他们的动手能力。
有机化学是一门实践性很强的学科,掌握有机化学实验的基本操作技能是学生以后进行有机化学实验的重要基础。针对药学学科特点设计技能实验项目,如有机物物理常数的测定、有机物分离提纯等,加强学生的基本操作训练,使学生掌握规范的实验技能。药学实验中安排了21学时的基本操作实验,占总实验学时的38.9%,几乎涵盖了所有有机化学实验的基本操作。同时,将药学专业的基本操作实验分为独立实验和综合实验两部分,如将有机物熔点的测定与咖啡因提取实验结合、将有机物折光率的测定与柠檬烯提取实验结合等,既培养了学生的基本实验技能,又提高了学生对有机化学实验的认识,让学生认识到基本技能在实际工作中的重要性,为学生今后独立工作打下了坚实的基础。
2整合实验教学内容,注重新技术的应用,培养学生的科研意识和创新能力
我们通过在教学实践中不断分析和探索,整合了药学专业有机化学实验教学内容,避免了一些实验的重复设置。如有机物折光率的测定实验学生已经在物理实验中学习过,有机化学实验中不再单独设置,而是把折光率的测定与有机物的提取、合成实验整合在一起,不仅节省了时间,而且使学生对基本操作的运用范围有了全面的认识。同样,考虑到学生在中学阶段已经接触过诸如醛、酮、醇、羧酸等化合物性质的验证性实验,继续保留这些实验不仅重复,而且对学生技能的提高及能力的培养没有大的帮助,在实际应用中也存在一定的局限性,因而在教学安排中调整了验证性实验,并将验证性实验学时压缩为有机化学实验总学时的16.6%。事实证明,压缩上述实验为药学专业学生节约了时间,有利于学生将有限的学时用于强化操作技能、培养科研能力和拓展创新思维上。综合性实验和设计性实验在考查学生对基础理论知识的掌握及实验技术的应用上具有重要作用。所以,我们针对药学专业的特点,突破实验内容的限制,在教学实践中增加了综合性实验及设计性实验的比例,使此两类实验占到有机化学实验总学时的44.5%。如将阿司匹林的合成、熔点的测定和高效液相色谱技术3个不同类型的实验整合成一个综合性实验,要求学生在合成阿司匹林后,对阿司匹林进行熔点测定,在获得阿司匹林基本物理常数后,利用高效液相色谱仪对阿司匹林进行色谱分析。通过上述实验的整合,不仅加强了学生基本技能的训练,而且培养了学生综合运用知识分析问题和解决问题的能力。同时,积极引导学生对实验中出现的问题进行研究探索,激发学生参与实验的热情,提高学生对有机化学理论知识的掌握与应用。设计性实验针对药学专业学生未来的工作实践及继续深造的需要,结合本学科教师的科研内容,让学生直接参与教师的科研课题,培养学生的科研意识和创新能力。如我们在教师科研的基础上为药学专业学生设置了大黄中蒽醌苷元的提取、分离和检验识别实验,学生在完成该实验的过程中,在教师的指导下进行文献资料的检索及分析,并运用专业知识进行实验方案的设计及实验结果的分析等。通过类似的设计性实验,培养了学生查阅文献的能力,使他们及时掌握了国内外相关专业的研究现状及发展趋势,大大开阔了学生的视野,拓展了学生的思维,培养了学生的创新精神,使学生主动参与实验的意识明显增强,同时使学生对科学研究有了一个较完整的认识,培养了学生的科研意识及科研能力,为其今后工作及继续深造打下了一个良好的基础。
3实现有机化学实验的微型化、绿色化,加强学生的环保意识
x做到实验的绝对绿色化,但我们积极探索对部分实验的改进,实现绿色化设计,尽量选择低毒或无毒试剂,删除对环境危害大的实验,选择对环境污染小、用药少的实验,尽可能将实验对环境的损害降至最低。如在教学中将原来水蒸气蒸馏实验“从烟丝中提取烟碱”改为“从橙皮中提取柠檬烯”,降低了实验对环境的污染和对学生造成的伤害。同时,增加以天然无毒物质为原料的实验,如实验中设置了从茶叶中提取咖啡因、绿色叶子中色素的分离等实验,做到从原料到产物都对环境无污染,达到了保护环境的目的。积极改进实验方法,尝试开展微型化实验。微型化实验起源于埃及学者E.C.Grey的《化学实验的微型方法》一书,1982年,美国Mayo和Pike等人在有机化学实验中采取主要试剂为mmol量级的微型制备实验,取得了成功,从而掀起了研究与应用微型化学实验的热潮,并受到环保界的大力赞扬。在教学实践中,我们在保证实验成功的前提下,积极探索实施微型化实验,不仅降低了实验中药品用量过多造成的资源浪费和环境污染,而且帮助学生树立了药品定量的意识。此外,相对于常量实验,微型化实验对实验者基本操作、实验技巧及实验的准确性都提出了更高的要求,这就促使学生提高实验技能并在实验过程中形成认真细致的作风,同时培养了其缜密严谨的科学态度。在教学中将绿色化学的理念融于实践中,让学生树立起绿色环保意识。在有机化学实验中常常不可避免地产生一些废弃物,如不及时处理则会对环境造成极大污染,而且会淡化学生的环保意识,使其养成不良的实验习惯。因此,在有机化学实验教学中,应把废弃物的回收处理作为一项重要的教学和科研任务来完成。如柱层析中的洗脱剂、合成实验中的副产品等都要进行回收或进行无害化处理后再进一步利用。应将实验中废弃物的处理作为考核项目,要求学生在预习时设计实验产生的废弃物的相关处理方法,并在实验中付诸实施。通过训练,使学生灵活应用了所学的理论知识及实验技能,并养成了废弃物及时回收处理、循环使用的良好习惯,具备了从事绿色化学研究与开发的基本素质与能力。
4改进实验考核机制,培养学生良好的实验素质和综合能力
一、学者型教师的特征
现代教育理论认为,学者型教师即专家型教师、科研型教师。学者型教师除了有扎实的知识结构和过硬的专业技能外,观念新是学者型教师素养的核心。当今社会发展和我国目前教育现状,要求教育者要具备现代教学观,实现由应试教育向素质教育转化。同时,学者型教师要能用先进的教育理论来指导自己的教学实践,并加以研究、推广,实现由"教书匠"向"学者型"的转化。因此,我们把知识结构合理、专业技能过硬、有现代教育观念、会科研的教师称为学者型教师。
二、学者型化学教师的知识结构
一般合格教师的知识结构包括专业知识、教育理论知识和教学实践知识,而学者型教师的知识不仅面宽,而且质上也很显著,他们不仅对问题的深层结构敏感,而且还能结合学科特点渗透科学方法论、创新精神、人文素养、科学价值观等。笔者认为,学者型化学教师的知识结构应由以下几个方面构成。
必须掌握大学化学专业所涉及的经典化学知识和教师必备的教育科学基本理论知识。
化学与STS相关的知识。当代化学教育发展的新方向是化学与科学、技术、社会(STS)相联系,其核心是全面反映科学技术的本质及其与社会的关系。学者型化学教师能结合人们最关心的健康、环境、资源、水源及食物等焦点问题展开教学,使学生能解决未来生活与化学有关的问题及生产、生活中碰到的化学问题。
化学作为中心学科的前沿知识。当代科技飞速发展,边缘学科层出不穷,化学与相邻学科的交叉渗透使化学成为21世纪的中心学科。环境化学、生命科学、信息材料科学、能源化学、地球化学等都属于化学专业发展的新方向。学者型化学教师力争将教学与科技接轨,使学生的视野与思维更加开阔。
结合化学史渗透科学方法论。结合化学史进行教学,使教学不只局限于现在知识的静态结构,还可以追溯到它的来源和动态演变,揭示其中的科学思维和科学方法论,培养学生的科学思维和科学品德。
结合教材内容渗透人文素质教育。学者型化学教师应结合具体学科知识,使学生对社会伦理准则有所理解并产生热烈的情感,从而培养起积极的人生态度、高度的创造精神。
三、学者型化学教师的教学技能和策略
掌握策略性知识是学者型教师进行策略式教学的基础和前提。在课堂上不仅关注"教什么","如何教",还能有效地进行学法指导,并通过设计探索性实验培养学生的科学素养。
1.能运用策略性知识,设计教学策略
一个经验丰富、教学策略掌握好的学者型教师,必须具备:①内容知识,即所教科目的内容;②课程知识,即有教学内容的组织设计思想;③一般的教学知识;④教学内容有关的教学知识,即教材、教法知识;⑤有关学生及其特点知识,包括智力水平、个性特征和学习风格等;⑥有关教育环境知识;⑦有关教学目的、教育价值等教育哲学方面的知识。其中⑤⑥属于策略性知识,即研究如何有效教的问题,是创造性的劳动过程。
2.课堂上教学实施学法指导,探究实验技能
学者型教师能针对学生学习规律进行有效性教学,把握学生的学习风格进行个别教学,根据教学内容、教学情景进行针对性灵活教学,研究自己教学个性,进行创造性教学,形成自己的教学风格。
教会学生学习这是素质教育的一项战略任务,这是针对我国学生在学习中存在的问题而提出的,未来的文盲不再是不会识字的人,而是没有学会怎样学习的人。世界各国都在深入探索教会学生学习的科学理论、途径、方法,作为学者型化学教师,在由应试教育向素质教育转轨期施行学法指导,培养懂得化学基础知识的全面发展的人才具有重要意义。应该在教学设计上体现学生的积极参与性,体现基本的学习方法。基本的学习方法很多,最重要的是培养学生的阅读自学能力和思维能力。指导学生开展研究性学习,这是教育部2000年1月颁布的《全日制普通高级中学课程计划》中综合实践活动板块的一项内容,学生在教师的指导下,从自然现象、社会现象和生活中选择和确定研究专题,对培养他们的创新精神和实践能力,充分开发学习潜力具有重要意义。
化学以实验作为学科基础,实验操作与设计可培养学生大胆耐心的实践品质,果敢沉着的自信力,自觉自控的意志力,积极向上的进取心,并能养成尊重客观、勇于实践、大胆创新的科学态度,以及运用科学方法进行发现和创新的能力。探索性实验,使学生始终处于不断探索的情景中,教师及时点拨、引导,学生的思维得到启发和活化,为发挥其思维潜能创造了情境。在我国教育转轨阶段,以新的视角开展实验教学,挖掘教材中探索性的实验,优化实践课教学过程,是学者型化学教师的当务之急。
3.课后反思能力
教师反思能力是指教师在职业活动中,把自我作为意识对象,以及在教学过程中,将教学活动本身作为意识对象,不断对自我及教学进行积极主动的计划、检查、评价、反馈、控制和调节的能力。学者型教师不仅要对自身的教育经验、教学策略进行反思、总结、提高,形成自己的教学风格,而且还要对教育、教学活动的普遍规律进行反思。
四、学者型化学教师要适应现代化教育的要求
现代化教育与传统教育相比,是对传统教育的扬弃,并进行创造性转化的过程。它作为教育自身发展追求的一个目标,在一定时期内,具有特定的、质的规定性。学者型教师必须在理解素质教育的特点、基本原则的基础上,把培养学生的创新精神和实践能力以及提高自己驾驭现代化教学辅助手段的能力作为当务之急。
1.素质教育的特点与要求
应试教育以升学考试为教育的唯一价值取向和终级目标,造成学生片面、畸形发展,而素质教育以全面性、全体性、主动性为特点,二者的根本区别在于是否把考试当作最终目的。
素质教育在指导思想上把重点放在学生个性和身心的全面发展上,在教学内容上十分重视教材改革,适应新科技潮流,吸收新科技成果,大力拓展受教育者的智力空间和思维广度,诸如环境污染、人炸、资源枯竭、生态恶化等21世纪人类共同关心的话题,均应贯穿于教学内容之中。在教学方法上,强调研究法、发现法、情景教学法等的应用及最优化组合,提倡自学、贯彻启发、重视反馈。在教学组织上,改变单一的班级授课制,辅之以合作学习与多媒体辅助教学的应用等。
2.重视培养学生的创新精神和实践能力
21世纪是以知识的创新和应用为重要特征的知识经济时代,社会的信息化,经济的全球化,使创新精神和实践能力成为影响整个民族生存状况的基本因素。这是向我国传统教育提出的最严峻的挑战,也是素质教育的当务之急。
把培养学生的创新教育摆在化学教学的重要位置,让学生学会创新是学者型化学教师的重要任务。对学生创新精神的培养要求是:
具有创新意识,不因循守旧;喜欢质疑,爱独立钻研,敢于创新;想像力丰富,新颖独特,善于从多个角度去思考问题;思维能力发展较好,特别是具有较好的分析、综合能力;善于理论联系实际,具有较强的实践能力。
培养创新精神的学生,教师的创造性人格特征是基础。有关教育心理学的研究表明,在教师的人格特征中,有两个重要特征对教学效果有显著影响:一是教师的热情和同情心,二是教师富于激励和想像的倾向性,即教师要有创造性思维。学者型教师善于设计开放性问题,培养学生发散思维,中学生正处于智力发展、能力形成最佳时期,为发展思维提供了条件,教师要善于诱导。
培养创新精神和最终目的是为了指导实践,学者型化学教师要充分利用化学学科实践性强的特点,把培养学生的创新精神和实践能力结合起来。要从根本上把学生的能力提高到一个较高水平,关键是教师主动创设适于学生创新和动手的教学环境。
3.要有使用现代化教学辅助手段的能力
现在正进行以电化教育为标志的教育革命,学者型化学教师应努力探索和拓宽以计算机多媒体技术应用于学科教学的范围,把计算机带入文、图、声集成的应用领域,使教学过程得以优化。CAI软件是一种人工智能,在揭示化学教学的微观实质,展示化学思维的形成路径,描述化学思想的产生,化学概念的形成与发展等方面均有独到之处,而且还有利于形成新思想、新观念、新方法,因为对未来一代,不在于仅仅是储备了多少知识,更重要的是获取知识的能力和速度有多大,获取知识的技术手段有多先进。
五、科研能力是学者型教师素养的重要内涵
科研能力是教师自身提高的重要能力,而且也是教师素养和价值实现的重要指标。学者型化学教师要适应素质教育的要求,要具备现代教育研究的主要方法和手段,了解国内外教育改革的动态及趋势,以现代教育理论为指导,以教学实践为基础,以教育规律和教学原则为依据,选择有价值的、可行性的、实用性的素材,运用调查、研究、提炼、综合、创新等方式,凡与传统的教育思想、目的、内容、方法及教育评价有关的教育领域都是研究范畴,都要身体力行,不遗余力地探索,不断总结新经验,构建新模式。
教育科研能力包括科研意识、方法和精神,它是教师科研素质的核心成分。它包括三个层次:对教育实践活动的基本认识能力和操作能力;教育理论的研究、教育研究方法的把握、教育实验设计等;创新性思维和创造性实践能力。