新课标形势下提高化学类师范生综合素质的实验教学改革初探

曹玉娟

[摘 要]:全国高中新课程改革标准(新课标)的完善和新高考大纲的出台,对中学化学教师分析问题、解决问题的能力提出了更高的要求,对师范院校的化学教学改革也是新的挑战。在新形势下为培养合格的中学化学教师,华南师范大学在化学专业本科二年级开设了综合设计实验课,本文介绍了我们的做法和经验。

[关键词]:综合化学设计实验 综合素质 师范院校 新课标

2004年,山东、宁夏、广东、海南4省区作为全国高中新课程改革的首批实验区进入实验,2008年6月这4个省区的高三学生将作为新课程方案的第一批考生走进高考考场。新课标高考大纲于2007年3月份出台,引起了全社会的关注,新课程改革的重点是多样化、选择性和探究性,使学生全面而有个性的发展。而新大纲在维护统考的前提下,反映了新课标教学中倡导的多样性、探究性和选择性,注意发掘考生发现问题、提出问题和解决问题的能力,体现学生的个性化发展。新课程标准及高考大纲的出台不仅对中学教学提出了新的要求,对师范院校的教学改革也是新的挑战。在新形势下为培养合格的中学化学教师,华南师范大学在化学专业本科二年级开设了综合化学设计实验课,针对目前存在的问题,结合新课标和新大纲的要求在课程内容设计上,着重培养学生分析问题、解决问题的能力。本文总结了“综合化学设计实验”课程中对学生能力培养和素质教育的情况。

化学实验可以使学生熟练地掌握分析实验技能和基本操作,提高观察、分析和解决问题的能力,培养学生独立工作和独立思考的能力及严谨的工作作风和实事求是的科学态度。但在目前的高师化学实验教学中,由于实验教材陈旧,难以激发学生学习的兴趣,学生只是机械完成教材中提供的实验步骤,在实验过程中基本不动脑思考问题,出现问题也不知如何解决,学生的积极性、主动性不高,缺乏发现问题、分析问题和解决问题的能力。因此,我们紧密结合新课标和新大纲的要求,参照综合性大学在实践教学改革过程中的成功经验,压缩了验证性实验的学时,同时有针对性地开展了综合化学设计实验,把教师的“教”与学生的“学”有机结合起来,激发学生的化学学习兴趣,培养他们发现问题、分析问题和解决问题的能力,提高综合素质。

一、开设综合化学设计实验课的实践

综合化学设计性实验在大学二年级化学基础理论和验证性实验基本完成后再开设,学生及时运用所学的知识,根据教师提供的实验题目或自选的实验题目,自己查阅文献资料,设计实验方案,自拟实验操作步骤,在规定的时间内完成实验。学生做完实验后,以小论文的形式写出完整的实验报告,对实验结果进行分析和综合总结。为使学生顺利地完成设计性实验,我们重点把握以下几个环节的工作。

1.选择实验题目

在实践教学中主要按如下原则进行实验选题。

(1)结合学生的兴趣、爱好,针对与生活密切相关的实际应用需求,并考虑到本院具体的实验条件,给出具体的设计性的题目。近几年来开设的设计性实验有:水果中维生素C的测定、米醋中氨基酸含量的测定、土壤中磷含量的测定、保险丝中铅含量的测定、鸡蛋壳中钙镁含量的测定、胃舒平中铝含量的测定等,并根据学生的反馈意见定期更新实验题目,以满足学生的要求。

(2)教师给定题目与学生自由选题相结合。教师提供题目主要考虑的是可行性,兼顾学生的兴趣爱好,但往往不能满足学生的要求。所以我们也鼓励学生针对自己在学习、生活过程中遇到的感兴趣的问题提出实验题目,充分发挥学生的主观能动性,激发学生的兴趣和求知欲。

2.制定实验方案

在传统的验证性实验中,实验教材中都有具体的实验步骤,而设计性实验要求学生在实验前完成实验方案的设计。主要包括以下几个过程。

(1)文献查阅。学生选好实验题目后,应充分运用所学专业知识,查阅文献,收集资料,为制定实验方案做好准备。

(2)实验方案的确定。同一实验题目可能有多种方法,例如鸡蛋壳中钙含量的测定,可以选用络合滴定法也可以选用氧化还原滴定法。这需要学生利用所学知识综合比较各种方法的可行性,确定实验方案。鼓励学生在实验方案上大胆提出自己的设想。

(3)实验方案可行性论证。语言表达是师范生的重要技能之一,通过组织选择同一实验的同学一起进行实验方案的可行性论证。让大家轮流阐述自己的实验方案,并说明实验方案中的创新性、难点及可行性。其他同学就实验方案提出自己的疑问,大家共同讨论,不断完善实验方案,这不仅能锻炼学生的语言表达能力,同时培养学生发现问题和提出问题的能力,激发他们的兴趣。

(4)实验方案的确定。通过讨论论证,学生对自己的实验方案进行修改、完善补充,最后确定实验方案。

3.实施实验方案

这是综合设计实验的关键阶段,学生的主要任务是根据自己“最佳”的实验方案,正确准备好实验仪器和药品并根据拟定的实验步骤进行实验操作,观察实验现象,记录实验数据。并根据实验结果及时对实验方案进行适当的修正和补充。

(1)开放实验室。在确定实验方案后,学生可以在一个月内随时进入实验室进行实验,保证学生有足够的时间对实验方案进行验证,直至成功,让教学实验更接近科研和生产实践,达到让学生积极开动脑筋,充分发挥主动性的目的。

(2)教师指导。在开放实验室期间,有专职实验教师负责引导学生解决实验过程中遇到的问题,并处理应急事件。

(3)准备实验。验证性实验是老师准备好实验,学生做实验,但是综合设计性实验要求学生自己动手准备实验,通过准备实验,学生意识到了节约药品的重要性。

(4)实验实施。学生按照自己“最佳”的实验方案进行实验,实验过程中注意培养学生的责任感和合作能力。实验以小组为单位进行,为了使实验顺利实施,组员之间需要团结协作,合理安排时间。同时针对实验过程中出现的各种问题,大家需要共同讨论寻找解决方案,并从实验中不断对实验方案进行调整、修正和补充。

4.实验结果总结

为了提高师范生的文字表述能力,实验报告要求以论文的形式提交,其中包括摘要、关键词、前言、实验仪器与试剂、实验步骤、结果与讨论及

参考文献。要求学生按照《分析化学》期刊的论文范例完成。老师对学生提交的报告进行修改,并给出评语,同时在学生完成各自的小论文后,组织学生对实验进行答辩,教师和学生代表担任评委。通过论文写作、修改和答辩,学生不仅对课程有了深刻认识,也培养了他们的化学表述能力和总结能力。

5.综合设计实验考核

考核分实验方案的确定、实验过程、实验数据记录、实验报告和实验讨论答辩。学生实验过程考核包括:实验态度、课堂纪律、卫生习惯、操作规范等;实验完成后,分析实验现象,整理实验数据,把直接的感性认识上升到理性思维阶段;实验报告的重点在于原始数据的获得、结果与讨论及结论。

二、综合设计实验课的教学效果

1.提高了学生学习的主动性和积极性

在综合设计性实验的选题、实验方案的确定到实验完成的整个过程中,始终贯彻以学生为主体的教学思想,教师只起到引导和督促的作用,给与学生足够的自由发挥空间,学生能够根据自己的兴趣选定题目,收集资料、设计方案、开展实验,充分调动了学生的积极性和主动性。

2.提高了学生分析问题和解决问题的能力

虽然在实验设计部分通过学生自己的设计、小组成员之间的讨论交流和教师提问提示等方式引导学生对实验过程中可能出现的问题和现象有所考虑,但在设计性实验过程中总会碰到意想不到的问题,当遇到这些问题时学生一开始的反应就是问老师或是问同学,对于这些情况,我们通过引导学生分析问题可能存在的原因,再鼓励他们拓开思路解决问题。例如,鸡蛋壳中钙含量的测定中,采用高锰酸钾法间接法测定时要求反应的温度在75℃左右,由于滴定时间一般较长,而且这个设计性实验是在冬天开设,屋内的温度很低,反应的温度下降较快,不容易控制。学生通过结合有机化学实验知识,从有机基础实验室借来了恒温磁力搅拌器进行水浴控温,既简化了操作,同时也取得了很好的实验效果。通过在实验中不断发现问题、思考问题和解决问题,学生分析问题和解决问题的能力得到了极大的提升。

3.提高了学生的综合素质

设计性实验不仅要求学生了解所设计实验的目的和基本原理,并据此熟练地寻找相关资料,从中筛选出有用的文献资料进行组织,设计合适的实验方案,同时要求学生对整个实验过程非常熟练、操作规范才能得到相对较好的实验结果;最后再根据实验所得结果和数据进行分析整理,得出最后的结论,在这样一个严谨的分析处理过程的锻炼中,学生不仅掌握了基本的实验方法和实验技能,锻炼了动手能力、查阅资料的能力,同时培养了学生严谨的科学作风、实事求是的科学态度和独立工作的能力。正如有些同学在实验感言中写道“……通过本次综合性设计实验,增加了我们对化学和化学实验的兴趣,提高了我们的实验动手能力,通过实验的设计、实验操作和实验结果的论文撰写,我们对化学研究的整个过程有所了解……”

4.提高了学生的创新意识

在实验过程中我们鼓励学生要有自己的想法,不要人云亦云。由于在实验过程中遇到的问题很多,并不是每个问题都有合适的解决办法,例如过滤胃舒平药片时,由于里面添加了很多糊精,普通过滤非常慢,学生结合有机实验中产品的抽滤分离对样品进行过滤,同时还用实验证明用抽滤方法不会影响实验的准确度,而实验时间可以大大缩短。在解决问题的过程中,学生需要不断综合以前所学的无机化学、分析化学、有机化学等专业课程,同时需要根据实际问题集思广益寻找问题解决途径,在这样不断的训练中,学生的创新意识得到了的培养。

虽然我们在开展综合化学设计性实验中取得了一定的效果,也得到了学生的普遍认可,同时我们在学生完成验证性实验之后马上给他们开设各种与实际生活联系紧密地应用性的综合设计实验,让他们能以验证实验为基础,学以致用解决一些实际问题,进一步激发其化学兴趣,但由于已接近学期尾声,部分学生忙于准备期末考试而草草完成实验,从而降低了综合设计性实验的效果等。此外,由于开设综合设计实验的时间太短,在选题的难度和广度上不能很好地体现层次性,不能完全根据学生的具体情况确定实验题目等。因此,我们仍在不断完善综合设计实验课,为培养适应新形势的合格化学专业师范生而努力。

参考文献:

[1]林长春,邓明兰.大学化学化工基础课程报告论坛论文集,2006.732-734.

[2]梁桂英,王春晓.高师理科学刊,2007,27(1):91-93.

[3]王伯康,王志林,孙尔康.大学化学,2001,16(2):25-26.