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分析化學實驗教學新方向論文
化學實驗是研究化學學科重要的研究方法,也是推動化學學科發(fā)展的動力和源泉。高校化學實驗課程是化學類及相關專業(yè)學生的必修課,課程的設置不僅能幫助學生加強對理論知識的理解,提高學生的動手能力、創(chuàng)新思維,也能鍛煉學生的自主思考學習能力和解決問題的能力,進一步培養(yǎng)學生的科研能力。在現(xiàn)有的實驗內(nèi)容中,驗證性的實驗較多,研究性的實驗較少,單元操作較多,綜合實驗較少,基礎實驗多,探究型實驗少。在教學方法上,以老師講授為主,學生按步操作。在教學時間上,每個實驗幾個課時已經(jīng)僵化固守。可見傳統(tǒng)的教學內(nèi)容和教學方法顯然已經(jīng)不適應新時代對高校教育的要求。特別是對一些無法講述的化學反應現(xiàn)象和變化問題的講解具有不可替代的作用,因此高校化學實驗教學一直以來是化學教學中不斷探索、追求完善的過程。筆者結合實際教學經(jīng)驗,集中探索了化學實驗教學的新方向新思路。
1 驗證性和探究性實驗相結合
目前高校針對基礎化學教學實驗一般都是驗證性為主的重復性實驗,目的是讓學生對已學知識有一個深刻的理解,并掌握基本的化學實驗手段,實驗用品使用及實驗儀器操作,規(guī)范學生的實驗行為,夯實化學基礎。但存在同學們總是按照實驗書進行操作,大部分學生知其然不知其所以然,只是一名操作工。忽視實驗設計和創(chuàng)新能力的培養(yǎng),只能是“只會按教材做實驗的呆板式教育”。
創(chuàng)新不但是培養(yǎng)學生創(chuàng)新意識,還要培養(yǎng)學生實踐創(chuàng)新想法的能力。探究性實驗在不知曉實驗結果的前提下,通過自己實驗、探索、分析、研究得出結論,從而形成科學概念的一種認知活動。判斷實驗是屬于驗證性還是探究性的,關鍵在于教師對教學實驗目標的設定。例如,我們對于有機合成實驗,若教師先給學生以結論,而后利用實驗驗證,最后通過實驗驗證得出結論的屬于驗證性實驗。若先引導學生猜想,設計不同的合成路線,實施實驗操作,探討不同合成方法、反應條件下對合成反應的影響,通過分析實驗現(xiàn)象或數(shù)據(jù)得出結論,則該實驗就為探究性實驗。驗證性實驗是對化學理論學習的有效補充,直奔主題,能節(jié)省一定的教學時間。探究性實驗則是在于激發(fā)興趣、學習解決問題的思路與方法,以及培養(yǎng)學生的邏輯思考和動手能力。當教師對實驗進行設計的時候,教師要從實際出發(fā),認真研究學生的知識構架和認知特征,探究實驗課程內(nèi)容的選擇,采用驗證性實驗和探究性實驗相結合,以鞏固學生實驗基礎,提高學生創(chuàng)新能力動手能力為目的。
2 綜合性和設計性實驗相結合
綜合性實驗強調的是實驗內(nèi)容涉及課程的綜合知識或與本課程相關知識的實驗的綜合運用。現(xiàn)代化學已經(jīng)發(fā)展為各門學科縱橫交叉,相互滲透和相互融合的科學。為適應現(xiàn)代化學的發(fā)展,在實驗教學中應該有意識地將各種學科進行相互滲透。考查學生在具有一定知識和技能的基礎上,運用某一門課程或多門課程的知識、技能和方法綜合分析和應用。綜合性實驗設置上要避免與基礎性實驗重復,注重內(nèi)容的研究性和知識性。設計性實驗則是以學生為出發(fā)點,讓學生自己結合多門學科知識和多種實驗原理,在給定的題目及目的下,自行設計實驗方案和試驗條件,自行選定儀器設備、擬定實驗步驟、分析實驗數(shù)據(jù)完成實驗。或者在學生閱讀文獻的基礎上,自行設計實驗方案來完成實驗。實驗設計將實驗的主動權交給學生,但并不是讓學生任意為之,隨意設計。要強調實驗設計的原則,首先,安全第一,實驗設計中要對學生強調安全意識,防止有毒有害物質,注意實驗操作流程; 其次,要符合一定的化學原理,不能出現(xiàn)科學性的錯誤; 第三,程序要合理,多步驟實驗要注意實驗的先后問題; 第四,裝置設計連接要合理,要求實驗儀器的連接必須合理、正確。經(jīng)過實驗方案的設計實施過程,學生學會了如何將所學的理論應用于實踐中,并逐漸培養(yǎng)獨立科研的意識。課程過程中采用小組分工協(xié)作的方式,不僅提高個人能力,而且增強團隊合作能力。實驗后期還要按照期刊格式撰寫論文,并進行集中報告與答辯。
教育部文件《關于進一步加強高等學校本科教學工作的若干意見》指出: “積極推進研究性教學,提高大學生的創(chuàng)新能力。高等學校的所有實驗室和圖書資料室都要向學生開放,建立大學生盡早進入實驗室研究的基本制度和運行機制。要增加綜合性與創(chuàng)新性實驗,提供豐富的教學參考資料,積極推進討論式教學、案例教學等教學方法和合作式學習方式,引導大學生了解多種學術觀點并開展討論、追蹤本學科領域最新進展,提高自主學習和獨立研究的能力。”提高實驗課程中綜合性、設計性實驗比例,拓展實驗內(nèi)容,按照教學規(guī)律和實驗技能要求組織實驗。在綜合性、設計性實驗項目的選擇上,既要考慮實驗內(nèi)容的復合性、方法的多元性、手段的多樣性、培養(yǎng)的多樣性,從而達到設計實驗的培養(yǎng)目的。
3 環(huán)保型和實用型實驗相結合
化學實驗過程中不可避免的會產(chǎn)生廢棄物,如果將其直接排入下水道和大氣中,都會對環(huán)境造成污染。在注重環(huán)境保護崇尚綠色生活的今天,如何控制減少實驗污染對環(huán)境的損害是對我們每一個教學工作者的考驗。以有機實驗為例,藥品的使用和操作過程中都可能會對環(huán)境產(chǎn)生危害。因此,我們要探究對實驗進行優(yōu)化的方法。創(chuàng)設綠色環(huán)保型化學,從源頭上控制污染,實驗設計中我們要遵循不用危險品,盡量減少實驗試劑用量,藥品的循環(huán)使用和回收。
在有機實驗操作中,選用無毒或低毒試劑來替換有毒有害物質,拒絕使用一些無法替代,又無法回收、再生和重復使用的毒副作用、污染作用明顯的原料。其次,減少用量,將一些常規(guī)化實驗設計轉化為微量實驗,并通過實驗條件的優(yōu)化提高轉化率、減少損失率。重復使用實驗過程中使用的催化劑、載體等。回收未反應的原料、副產(chǎn)物、助溶劑、催化劑、穩(wěn)定劑等非反應試劑。將前一個反應的產(chǎn)物用作下一反應的原料,提高化學試劑的重復利用率。
除對實驗設計的環(huán)保要求外,我們還要通過聯(lián)系生產(chǎn),生活實踐,培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實際的能力培養(yǎng)實用型人才。高校中很多部門都肩負著研究、教學、產(chǎn)業(yè)化的任務,在實驗室設備使用過程中,對于提高教師的綜合素質,特別是提高教授跨出本專業(yè),結合化學專業(yè)知識進行系統(tǒng)學習和轉化知識,對實際操作和創(chuàng)新設計能力的提升都具有特殊的作用。產(chǎn)學研相結合可以形成強大的研究、開發(fā)、生產(chǎn)一體化的先進系統(tǒng)并進行整合,最終形成綜合優(yōu)勢。教學是大學穩(wěn)定之基,科研則是強校之本。實驗內(nèi)容可根據(jù)需要調整或擴展,以滿足不同層次的需求。為了強化學生的綜合能力,提升學生的整體素質,結合實驗室的使用情況,每學期安排開放實驗,以供學生自行安排進入實驗室。學生可以自己動手操作儀器,參與儀器的調試與操作,也可以自行選題,獨立實驗,結合以后自身發(fā)展相關的內(nèi)容,變被動為主動。把校內(nèi)實驗與校外實習相結合,讓學生自覺過渡到社會實用中去,與相關企業(yè)合作,產(chǎn)學研結合,使皽τ緋{學生提前做好融入社會的能力和心理準備。
4 結語
本文基于化學實驗教學中遇到的問題,結合新時期發(fā)展對教師和學生提出的要求,思考化學實驗教學的新方向,對傳統(tǒng)實驗教學模式進行大膽改革,夯實學生“基本原理、基本方法、基本操作的掌握、推進實驗新體系、新內(nèi)容、新方法的建設和實施、促進學生學習能力、實踐能力、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。做到驗證性和探究性,綜合性和設計性,環(huán)保型和實用型實驗相結合,努力提高本科化學實驗教學。理論聯(lián)系實際,我們要根據(jù)實際需要采取實驗焦旭改革措施提高學生學習的積極性和主動性,在實踐過程中進一步完善學生的知識體系,實驗能力和科學意識。教學方向的改變基于學校,教師和學生的共同努力,只有三者相互配合,相互支持,相互理解,教學方向才能向著預期的目標前進。明確方向,立定目標,踏實實行,認真總結,化學實驗教學中要融入各種智慧和對現(xiàn)實條件的充分認識。中國正處在各項轉型的關鍵時期,化學實驗教學也要積極努力的對自身進行改變,結合社會轉變中出現(xiàn)的問題,提高化學教學的時效性,實用性和實踐性。
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