时间:2023-03-06 15:57:13
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培养本科生科研素质从以上参与有机化学实验教学改革的学生中,组建本科学生课外科研兴趣小组,长期指导学生进行课外科研实验、资料查阅、实验设计、学生课题申请、论文撰写、课外学术作品竞赛和考研辅导等一系列的提高学生科研素质为目的的活动。在教师的合理引导下,在笔者所进行教改的2个实验班中,实验组有多达18名同学主动强烈要求进入教师的科研实验室参与课外科研活动。由于学生的课余科研活性以不影响学习为前提,因此笔者随后挑选了14名成绩中等及以上的同学,分成了2组,在一年二期的时候分别进入了两个不同实验室。与笔者以往通过其它途径所带的课外兴趣小组的学生相比,这些学生思想动机总体相对较端正,除了5个学生由于急功近利、功利思想较强等原因而中途流失外,其它学生一直踏踏实实,完成了多个环节的课外科研活性内容,坚持到大四完成毕业论文。在进入实验室初期,这些学生跟着老师或不同研究生学习一些最基本的实验技能,同时也参与研究生的文献检索、实验设计、汇报等工作。经过一个学期的锻炼后,尽管有专业知识的限制,但是由于学生的主动积极进取学习,大部分同学已经掌握了所在实验室的基本实验技能,熟悉了所在实验室专业中文期刊的检索,也初步懂得了简单实验的研究方案、技术路线的设计。经过一年的培养后,在教师的指导下,学生设计并进行了独立的科研实验。在二年二期的时候,利用前期实验结果,指导学生撰写并积极申报省、校级大学生创新科技计划项目。课题完成时指导学生撰写科研学术论文,利用取得的科研成果指导学生参与大学生课外学术作品等竞赛。以上完成的学生科研课题同时可以作为学生的本科毕业论文。由于科研课题在大三基本完成,因此,在大四时学生可以全身心的投入考研或者其它与就业相关的个性化活动中。通过三年多的课外科研活动及组队参与挑战杯作品竞赛,学生的潜力得到了充分的发挥,不仅培养增强了学生进行实验设计、动手操作和论文撰写等方面的科研能力,也锻炼提高了学生的自制力、毅力、团队协作等方面的能力,整体综合素质较高。例如,首先组队的两组学生中先后申请并完成了三项省大学生科技创新活动计划项目和多项校学生科研项目;同时也发表了学生第一作者的论文或会议论文3篇;其中一组学生的作品获得了第十二届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛一等奖;由于毕业论文是几年积累的结晶,这些学生的本科毕业论文整体水平较高,避免了目前普遍存在的本科毕业论文来自于教师科研成果的“拿来主义”。其次由于小团队有自己的目标和信念,大部分同学都能够至始至终坚持利用课外时间进行充电,其中有3个同学从大学一年二期到三年二期暑假,每个寒暑假都能留在实验室做实验,每个寒暑假只休息两周时间。再次,在所带教的学生中,学生的学习成绩总体不是特别好,只有一人次拿过一等奖学金,但由于综合素质强,在研究生考试中脱颖而出,有5人考取了硕士研究生,其中有北京大学和浙江大学各一名(整个学院当年考取985学校研究生仅仅3名)。
二小结与重点
院校相比,由于一般院校药学本科学生总体科研素质相比较弱,如何个性化的提高一般院校药学本科生的科研素质是非常重要的课题。笔者通过小范围的以有机化学实验教学为基础/起点培养一般院校药学本科学生的科研素质的探索,能够充分发掘出具有科研潜质的学生,并激发出了学生在科研方面的潜能,学生的综合素质也得到了进一步提升,能够为一般院校药学本科生进行科研“早教”提供一定的参考。
作者:吴建章 单位:温州医科大学药学院
要实现由验证型实验教学方法向启发式的实验教学方法的转变,教师应首先树立启发式实验教育的教学理念,变传统的单向知识传授模式为知识传授与启发探索相结合的模式。这样才能将研究能力和创新能力培养融入到课堂教学中,贯穿于教学的各个环节。同时,通过启发式实验教育,能使学生变“模仿”实验为“探索发现”实验。这种以学生为主体、教师为主导的课堂是将学习知识、培养技能和能力融为一体的载体,学生将会对课堂产生极大的兴趣。
1.2教师启发式的实验教学
以往填鸭式的有机实验课堂教学形式单调,难以激起学生的学习兴趣、求知欲望和创造欲望,学生只是在众多的知识当中被动地接受教师讲授的现象、原理、规律等,缺乏主动、积极地去认知、探究。教师启发式的实验教学则在实验之初,介绍目前几种常用的实验方案,启发学生通过比较发现几种方案的优缺点及适用范围,然后引导学生提出适合实验室应用的实验方案或对某个步骤提出改进方案,最终让学生分组实验进行对比和验证。实验过程需要学生在全过程手脑并用,并让学生在改进的实验与已有的实验步骤和现象的对比中发现问题,思考问题的根源。如用于液体混合物分离的蒸馏与分馏实验,在教材中是两个各自独立的基本实验操作,我们则将两个实验合并为一个实验,让学生通过分析自己得到的蒸馏与回流的实验结果,得到蒸馏与分馏操作在分离液体混合物的异同,从而得到不同分离方法的适用范围。又例如在乙酰水杨酸的实验中,书中的方案是固定水杨酸与乙酸酐的用量,计算收率。而改进后的方案为,设置不同剂量比例的实验组,让同学分组操作,不同实验组之间通过对比实验现象与收率,分析原因,通过对不同剂量组数据的分析,使同学在这一过程中认识到酰化剂的剂量对反应的影响。通过这种改革,使学生在一种探索研究性氛围中帮助学生掌握实验要点、难点及注意事项,使学生深刻理解实验步骤的设置原理,规范实验操作。通过这种启发式实验教学,激发学生探索和创造性研究的积极性,从被动接受者转变成知识的创造者,为他们将来进行毕业设计、科研工作做准备。
2启发式科研训练在有机化学实验课程的实施效果
以往传统实验教学主要以讲授法和演示法为主,学生只要“照方抓药”式被动开展实验,缺乏思考、分析、提炼和整合归纳知识的能力。启发式实验教学则实现了教学与科研的双赢。大二年级学生在实验课结束后感言:“有机化学实验很锻炼我们实验技能”。他们在有机化学课堂中了受到科研的启蒙教育,能主动以较大的兴趣投入到课堂的科研训练过程中,在提高综合实践能力的同时,创新意识和能力能够得到明显提高。
(1)教学体制和观念的问题。由于有限的实验教学时数,加之实验教学经常被看作理论教学的附属,在开放性实验实行过程中,仍有不少人包括教师和学生对开放性实验认识不够,导致参与这项工作的主动性和积极性不高,人员安排困难。
(2)实验室管理的问题。开放实验在运行过程中,由于实验者的多层次、实验项目更多,实验时间的不确定和指导教师直接参与指导或引导的力度减少,会导致仪器设备的损坏加大、低值易耗品的浪费、实验安全隐患增加等问题。
(3)实验过程中的指导问题。采用开放性实验教学后,学生的实验内容可变性很大,涉及知识很广,难度加大,在实验过程中随时会出现这样或那样的问题,对实验指导教师和管理人员都提出了更高的要求。
(4)教学质量评价问题。由于人员配备和教学经费紧张等各方面的原因,一方面开放性实验工作量很难客观定量,难以充分调动指导着和管理者的积极性,另一方面学生实验成绩大多只重结果轻过程,考核结果很难客观真实反映学生的实验能力和操作技能水平,有悖于在实验中培养学生实事求是、理论联系实际的优良学风的培养目标。
(5)实验投资不足的问题。高校的大规模扩招,实验硬件不足,落后的仪器设备和教学、教辅人员紧张等问题,导致开放性实验无法真正开放,也无法充分调动教与学的积极性与主动性。
2改革实验教学,探索层次递进的开放性实验教学模式
有机化学实验包括基本操作技能、分离纯化、有机合成、结构检测训练几大块,结合课堂实验教学、课外项目实验、科技创新等形式,逐渐形成了基础认知、综合设计、研究创新三个层次的实验教学体系。基础性实验就是传统的课程实验,训练基本操作技术和技能;综合设计性实验是学生综合运用所学理论知识进行设计开发实验,培养学生的综合素质和创新能力,使学生初步具有分析问题和解决问题的能力;研究创新性实验是在提出实验项目后,由学生根据已有知识和实验条件进行实验方案设计,指导教师审查通过后,在教师的协助和指导下完成。根据我校的情况,基础实验采取全面预约开放形式;综合设计实验由课程小组共同确定实验项目,提出目的要求,以学生为主体、教师为主导完成实验,教师及时检查实验记录,并适当进行学生实验心得交流;研究创新实验可以由指导教师结合自身科研课题、企业项目或结合课程建设等提出具体探究性实验,或有学生与实际生活结合提出的趣味性题目,采用项目教学法完成该层次实验,该层次实验通过项目立项管理,学生作为实验项目的第一责任人,充分调动了学生的主动性,又能培养学生的管理意识、责任意识和团队协作精神,通过文献查阅、方案设计、实验操作、应对突发事件、实验总结、交流讨论等实践活动,训练了学生各方面的综合素质。总结近期开放性实验教学已取得的经验,未来开放性实验教学的改革发展趋势将集中体现在以下几方面:
(1)实验教学体系的构建与完善。根据学生的专业培养要求、知识结构、学校办学特色和实验条件,以及实验的难易程度等分级分层次组织实验教学,及时修订并完善实验实践教学计划和教学大纲,从实验教学整体出发,明确实验课程的任务和目标,调整实验项目和内容,构建层次递进的实验课程体系。
(2)实验项目和内容不断更新。为了开放性实验进行得有声有色,首先要激发学生的实验兴趣,即要求开放性实验项目及内容能对学生产生足够的吸引力,这就要求实验项目及内容要充分体现实验室的特色和建设水平,让学生有机会接触到本学科专业发展的前沿,让学生尽可能多的学习使用常规实验接触不到的仪器设备,让学生紧跟现代科学技术的发展步伐和适应新时期的人才需求。
(3)开放性实验室管理体制的完善。随着科技的进步,开放实验教学及其管理体制需要不断进行改革创新,即管理理念、管理技术手段、管理制度、管理模式的创新,充分运用计算机技术,建立与开放实验教学相适应的管理信息系统,涵盖开放实验预约、学生自主学习、仪器设备管理、实验耗材管理、实验是安全和成绩查询等。
(4)质量考核和评价体系的完善。在整个实验教学过程中,不仅进行实验结果的考核,更应加重对实验过程的考核,指导教师在每次实验操作结束时及时对学生的实验思路、操作能力等方面做出定量或定性的评定。另外,开放性实验教学的质量对于培养大学生创新能力、实践能力又很重要的影响,因此,需要对开放性实验教学质量进行评价,建立科学性、系统性、可操作性的评价指标体系是很必要的。
3层次递进开放性实验教学模式的实施效果
实施层次递进开放性实验教学模式,学生预约确定实验项目,自主实验,提高了学生学习的主动性和积极性,促进了学生知识、能力、素质的协调发展。实验室开放预约一年来,实验室几乎成了学生的家,实验室全天都有学生实验,每班一半以上的学生参加了校级或省级大学生实践创新创业项目。
有机化学实验是有机化学教学的重要组成部分,对巩固学生的理论知识、训练学生的动手能力、提高学生的操作技能及运用理论知识解决实际问题和科技创新的能力、培养学生实事求是的科学态度等方面起着无可替代的作用[1]。随着素质教育的逐步推行,在学校各级领导的关心、支持下,有机化学课程组的全体教师共同努力,经过不断改革与实践,形成了新的实验教学体系,在教材建设、师资培养、教学内容、教学形式与方法和考核制度等方面取得了一些成果。
1.实验教材建设得到加强
为提高有机化学实验教学质量和学生学习的兴趣,我们对实验教材进行了大胆改革,自编了一套适合本校各专业实际的有机化学实验教材。教材秉承现代教育理念,摒弃“小而全、面面俱到”的常规编法,选择了有机合成实验的基本操作,使学生在学习过基本知识、基本理论后,通过实验能够掌握有机化学实验的基本操作技能,并能应用多种实验技术和方法来探究化学反应,掌握化合物的制备、分离和结构鉴定及表征的方法;精选了涵盖近年来有机化学发展起来的有代表性的新反应、新技术、新方法等的基础性实验和综合性、设计性及创新性实验,使教材体现了学科前沿,体现了对学生工程素质和意识的训练,体现了素质教育和创新能力与实践能力的培养,有利于学生知识、能力、素质的协调发展。
2.实验教学人员专业素质得以提高
实验教学质量的保证,实验教学改革深化,对学生动手能力和创新能力的培养,需要一支爱岗敬业、实验技术水平高、结构合理的高素质的教师队伍。为适应新的教学要求,我们对实验教学人员进行了全方位的培训,采用专职和兼职相结合、一带一的教学方法,提高实验教学人员的专业素质。结合实验课内容,教师把个人的科研项目介绍给学生,让学生充分地认识到实验教学的重要性。经过建设,已经形成了一支由教授、学科带头人带队,实验教师积极参与的教学理念先进、学术水平较高、科研能力强、精于实验教学并热爱实验教学的实验教学人员队伍。
3.加强实验内容和形式的改革
有机化学的实验内容和教学形式方面的改革主要体现在以下几个方面:
3.1精选基础实验。
每学年都要根据实际情况修订各专业有机化学理论课及实验课的教学大纲,课程组教师根据大纲精选基础实验,这些实验旨在训练学生掌握实验基础理论和基本操作技能与实验方法、数据测定与记录及分析实验结果的方法。通过训练,学生都能掌握基本操作技能和技巧。
3.2精心设计增开综合性、设计性实验。
除基础实验外,学生还须选做一定数量的综合性和设计性实验,进行新实验项目的“开发”[2]。为此,我们指导学生查阅文献,提出设计方案,并由教师组织学生讨论实验方案的可行性,修改实验方案,从药品试剂的准备到实验结果的分析都要求学生独立完成。在实验中遇到的问题,教师不直接告诉学生解决方法,而是要求学生自己分析,寻找问题的答案,培养学生解决实际问题的能力,并要求学生最后写出实验小结[3]。
综合性、设计性和创造性实验项目的开设,提高了学生学习有机化学实验课的兴趣,加深了学生对所学理论知识的理解,培养了他们独立思考、综合运用、创新思维等适应科研工作的能力[4]。
3.3加大实验室开放力度,培养学生的创新能力。
开放包括两方面:一是实验时间开放,有机化学实验室面向全校学生全天开放,学生可任选指导教师和实验时间,也可网上预约实验时间,学生还可以选择多次重复实验,实验做得不满意的学生可以重新再做实验;二是实验内容开放,无论是基础实验还是综合性、设计性、创新性实验,学生都可选择,在学习中遇到的困难,学生可设计成科研方案到实验室进行实验。
3.4设立学生科研基金,吸引学生参加科研。
为激发学生参与科研的积极性,鼓励师生共同从事科研,每学期设立一定数量的学生参与的科研课题由学生申报,学生自己选择指导教师,对通过“评审”的项目,由系里提供一定的科研经费资助。学生可以从实验准备工作入手,逐步过渡到承担部分科研工作。参与或承担科研工作,可以极大地提高学生学习的兴趣,为进一步学习打下良好的基础,且学生活跃的思维也对教师的科研起到促进作用。
4.利用多媒体课件,改进实验教学方法
我们在教学中引入有机化学素材库和仿真实验软件,通过多媒体演示,帮助学生理解和掌握实验全过程,让学生从视、听等各个角度全面获取教学信息,尤其是动画演示使学生有身临其境的感觉,调动了学生学习的积极性。
5.改革实验考核办法
在多年的实验教学实践中,我们不断探索、改进学生实验考核办法,形成了一套完整的、操作性强的实验考核办法。有机化学实验成绩由平时成绩和期末成绩两部分组成,前者占总成绩的60%,期末成绩占40%。平时成绩由实验预习、实验纪律和实验态度、实验操作过程、实验报告或实验小结的成绩按一定的权重相加构成。其中,实验预习、实验纪律和实验态度各占10%;实验操作过程占50%,主要根据实验内容、实验有无改进性诉求、有无创造性发挥、独特性等来综合评定;实验报告或实验小结占20%。对于基础实验,要求学生写出规范的实验报告,而对于综合性、设计性和创新性实验,要求学生写出实验小结,以培养学生的科技写作能力。期末成绩包括理论考试成绩和操作考试成绩,各占50%,理论考试在学期结束前统一进行;操作考试则由教师根据实验教学内容,选配操作组合,并制成卡片,由学生随机抽取,教师根据题目按照实验原理、操作过程的注意事项及实验中常见的现象等提出问题,学生口答或笔试后再进行操作,根据学生回答问题的准确性、操作的规范性、结果的准确度综合给予评分。
结束语
通过对有机实验课程的教材建设、师资培训、教学内容、教学形式、教学方法、考核办法和教学管理等领域的改革与实践,一个以学生为主体,重在培养学生创造性思维、开发学生创造力的“研究性教学”模式已经构建并实践。这种教学模式在有机化学实验教学中引入学科前沿知识和教师自身的科研工作,将实验内容改为以“三性”实验,即综合性、设计性和创新性实验为主,基础实验为辅的研究型教学模式,启迪了学生的创新思维,激励了学生的创新行动,培养了学生实事求是的科学态度,提高了学生观察、分析、思考、解决问题的能力。经过几年的改革与实践,取得了良好的效果。
参考文献:
[1]兰州大学,复旦大学.有机化学实验[M].北京:高等教育出版社,1994.
(1)验证性实验过多,探究性、设计性实验极少,且实验项目的选择陈旧老化,这导致学生的实验设计、探究能力没有得到较好的培养;
(2)普遍存在药品试剂用量过大的缺点;
(3)受传统实验教学思想和方法制约,教学效果不够理想。
2有机化学实验教学的改革措施
根据目前实验教学中存在的弊端,对化学实验的教学内容和教学方法的改革进行了初步探讨。针对当前实验教学现状,并结合学科实际情况,我们认为以下的一些措施对提高实验教学的效果很有帮助:
2.1精选实验内容现有的有机化学实验的内容选取陈旧,实验的安排次序也不合理。例如,教材先要求单独训练学生的基本操作,像熔点、沸点测定等,然后再做一、两个有机物的制备实验和天然物的提取分离实验,这样的安排会使学生在学习基本操作时感到枯燥无味。此外,大部分合成实验的产物没有分离、纯化和表征,这是做有机合成的大忌。针对上述这些情况,笔者提出以下的几点改革措施:一、增加一些简单有机物的制备和提取分离、纯化天然物的实验,让学生在有趣的实验中掌握基本的实验操作。例如;在做乙酰苯胺的合成实验时,最后产品纯化需要用到重结晶的基本操作,而产物的表征要用到熔点的基本操作;在做乙酸乙酯的合成实验时,最后的产品纯化需要用到萃取、蒸馏的基本操作。二、在实验中,增加对产品结构的确定以及纯度验证的教学步骤,以加强学生对合成化合物的认识。
2.2制作短小精悍的微视频课件,实现慕课教学慕课(MOOC)的意思是大规模开放在线课程,是2012年兴起的一场席卷全球的教学信息化革命。慕课的核心概念是“微课程、小测验、实时解答、学习自由”,强调学生学习的自主性,彻底撼动现行的教育方式,使学生更容易获得知识、吸收知识。我校叶春海副校长曾多次在报告会上动员老师要认识慕课、开发慕课并使用慕课。慕课的主要载体是十分钟左右的微视频,我们可以为每一个有机实验制作一个功多个微视频,在视频中,除了教会学生基本的实验操作外,还诱导学生通过不断改变实验条件,以获得更佳的实验结果。学生在实验之前,通过慕课的学习,对实验过程已心中有数,这样,在具体操作时,就避免了边看书边做实验的坏习惯,并且,针对老师在视频中提出的问题,学生在实验中寻求解决的方法,克服了以前“照方抓药”的依赖心理,从而达到学习知识、掌握技能、培养能力的目的。
2.3实验的微型化微型化学实验具有一些常规化学实验无法比拟的优点:第一,节省实验经费,实验表明:微型实验的试剂用量比常规实验节省90%,故微型实验大大节省了实验经费;第二,操作安全、污染小,微型实验药品用量少,反应产物少,实验中不会造成危险;同时,生成的污染性物质的量少,对环境的污染就小;第三,节省实验时间、仪器简单、用剂量少、反应速率快、现象明显;第四,微型仪器来源广泛,可以做到人手一套,有利于激发学生的学习兴趣。
2.4撰写实验报告借鉴国外的教学培养模式,实验报告采用的格式,譬如以《有机化学》或其他杂志的格式来写,包括中英文摘要、引言、仪器与试剂、实验方法、实验结果与讨论、结论、参考文献等。这种书写方式要求学生对文献综合分析,数据的合理处理,实验结果正确分析和讨论,加深学生对所做反应理解和掌握,开阔学生的视野,培养学生的科学素养,同时提高学生的专业写作能力,为今后写毕业论文和科技论文打下坚实的基础。
2.5构建合理的考核方案在每次实验结束之后,老师对学生进行评价,最后以一个分数和评语的形式体现学生的实验操作水平。据日常教学的观察和思考,学生其实更关注老师在实验现场当场做出的实验分数评比,这样能够很快地回忆起自己哪些方面没有做好,甚至还有机会在考核之后再一次进行反思、实践。其实,除了给予评比之外,老师还应该发挥学生的主动性,让他们自己谈一谈实验的感想,比如在实验中收获了什么,哪些地方有失误,有没有建设性的意见等。这不仅有利于激发他们的学习兴趣,提高学习的积极性,而且能够促进整个教学实验环节的水平提升。
2有机化学实验的教学实践内容改革的举措
鉴于以上存在的问题我主要从授课方式、教学内容和实验报告的撰写等方面对有机化学实验进行研究。
2.1授课方式的探索首先,在上课程之前,批改学生的预习报告,知道学生预习实验的认真程度,老师在讲课的时候可以进行补充,如果是学生预习知道的东西可以简略的带过,对学生没有预习到的知识进行补充,并提出在实验的时候可能出现的问题抽学生回答;也可以让学生和教师相互交换角色,让这“教师”讲解该实验,最后教师再针对该学生的不足加以点评。在此过程中教师要鼓励学生积极发言、各抒己见,对有创意的学生要给予热情、肯定和赞扬。这样既激发了学生的学习积极性和对实验课程的热情,使学生做到上实验课之前积极配合教师完成安排的工作。在每次课的结尾时,向学生宣布下一次实验。其次,在实验准备的全过程中让全班学生分组参与,在教师引导下,学生可按照实验要求来对实验仪器的选择和所用试剂的配制等。同时,给一个题目,让学生自己去查找资料,进行实验的设计,自己根据所找资料写出实验方案,实验药品,并在老师的指导下对实验方案可行性的判断,得到老师的批准后,让学生自行实验准备,这样有助于提升学生对实验设计、实验操作技能以及对整个实验内容的整体把握都是非常有效的。但是这对生物科学专业化学基础知识较差的学生来说难度较大,对化学基础知识较好的学生对实验的积极性和创新能力都将得到很大的提高。对于大一的学生来说,主要是对基础实验技能的操作实践和设计实验原理的初步理解,比如熟悉提纯的原理及操作、简单的制备等,从而对化学实验有了基本的认识,并能够掌握比较基本的化学实验理论,对学习以后的课程打下基础。
2.2优化实验教学内容因传统教学主要是基础实验和验证性质实验,本文主要将基础有机实验与有机设计实验以及综合实验融合在一起,以增强学生的创新能力,提高学生的学习兴趣,培养学生的创新意识。首先,让学生拥有扎实的基础知识,开设大量的基本实验来规范学生的操作技能,减少验证性实验的个数来为后续的实验做铺垫,比如重结晶的操作实验,可以让学生做苯甲酸、乙酰苯胺以及萘等来巩固此操作。其次,多开设与生物科学专业相关的综合性实验。因综合性实验难度比验证性实验要大,对学生来说具有挑战性。比如从茶叶中提取咖啡因,可以有两种方法,一种方法时间短,设备简单,但是效果不好;另一种方法用索氏提取器做,所需时间久,装置也比较麻烦,效果明显。还有葡萄糖酸钙制备、从槐花米中提取芦丁等,这些实验都与生物相关,能够增强学生的兴趣和提高学生的动手能力。
2.3实验报告的撰写实验报告采用科技论文的格式,包括中英文摘要、引言、仪器与试剂、实验方法、实验结果与讨论、结论、参考文献等[4]。这样写的好处是有利于对学生以后的科研打下基础,知道论文的写法,也为写毕业论文打下一定的基础。
3实验考核体系的完善
传统的实验考核体系是以实验报告为主,不注重学生的具体操作过程,因为预习、操作、报告以及期末考查等贯穿实验的整个过程。传统的体系导致学生只注重实验报告,不注重过程,而使很多基本的操作技能都出现错误。最终不能够地对学生进行公平的评价、更不能够激发学生的学习兴趣,也不利于培养学生的创新意识及创新能力。实验教学的特点是以学生为中心,使学生的主观能动性得到充分地发挥,与此同时也要求教师一定要具备高度的责任意识,将不同教学项目的实验设计其具有不同的功能,并实现各个教学环节上的松紧适度。此外,为提升实验教学效果,教师应该在实验课的不同环节,充分扮演自己的角色定位,在宽松、和谐的氛围中有序、高效地进行实验。通过对有机化学实验的教学内容、教学方式和评价体系的进行改革,既调动了学生的学习积极性,增强了学生观察、分析及解决问题的能力,又准确地考核了学生的综合素质,收到了良好的教学效果。
传统的有机化学实验教学模式是建立在学生客体性、受动性与依赖性的层面上,从而导致了学生主体性、能动性、独立性的不断缺失,学生主动的学习过程变成了被动的知识灌输过程,学生变成了知识的存储器和学习的奴隶,学生实验过程“照方抓药”,使得学生普遍缺乏实验的热情和主动性,更缺少独立解决问题的能力。
1.2重理论,轻实验
重理论,轻实验,这是传统实验教学方法的一个十分突出的问题,也是一个明显的教学弊端,严重影响了教学质量的提高。实验教学与理论教学是相辅相成,密不可分的。实验教学比理论教学更具有直观性和探究性,更能培养学生的创新意识以及运用理论知识解决实际问题的能力。学生对实验课的重要性认识不够,他们错误的指导思想是只要学好理论课,就学好了该课程。
2PBL教学过程
2.1确定教学对象
在2013级制药工程专业班级中选择3班学生作为实验组,学生4人一组,选1人作为小组长,采用PBL教学。选择2013级制药工程4班学生作为对照组,采用LBL教学。两个班级的理论课内容、实验内容、实验教师、考核量化评分标准均相同。
2.2编制问题库
在整个PBL的实施过程中,问题的设计是保证PBL教学能有效进行的前提。在设计问题时需要考虑以下几点:(1)设计的问题要结合学生的专业特点,符合教学目标。对于制药工程专业的学生,可把原来单一的有机化学实验内容与药物合成、天然药化等知识相结合,让学生更多的从制药方向去认识、理解和掌握有机化学实验操作,更符合制药工程专业学生的学习特点。(2)设计的问题要具有一定的深度和可探索性,可有多个解决方案,但问题的难易程度要让学生通过自主学习能够解决。(3)设计的问题要具有现实意义,值得去探究。同时,在设计问题时还要注意问题的层次性、开放性和有效性。以“重结晶法提纯乙酰苯胺”为例。
2.3学生自组学习
提前一周将下个实验的问题下发给学生,由小组长组织本组学生运用教材、工具书、网络、文献资料等进行查阅,并进行组内讨论学习实验内容,解决问题。这个环节能充分调动学生的学习积极性,培养学生的自主学习能力、表达和沟通能力、分析问题和解决问题的能力以及团队精神和协作能力。
2.4课堂讨论
在整个PBL的实施过程中,课堂讨论是PBL教学的关键。每次实验操作前,由每组选出一个代表回答问题,其他学生可就刚才的回答进行补充,再一起讨论。通过相互交流和讨论,学生可获得多个答案,扩大了知识面,更加激发了学生的学习兴趣。此过程教师控制学生发言时间,调节课堂气氛,最后教师总结。
2.5交流和总结
实验结束后,组织学生根据自己在实验中遇到的问题、解决的方法、数据的分析、还存在的问题进行交流和总结,最后写出实验报告。
3PBL教学考核方法设计
考核方式由三部分组成:平时实验综合成绩考核(40%)、实验操作考核(30%)和实验基本理论笔试考核(30%)。与以往的考核方式相比较,PBL教学考核方式中提高了平时实验综合成绩的权重,特别是提高了实验预习的分值,这样更能激发学生的实验预习动力,提高实验预习积极性;增加了实验操作考核,这样更能有效反映出PBL教学的优势。实验操作以综合性实验为考试内容。评分标准包括实验所涉及的基本操作、整体美观度、后处理、回答问题等。整体美观度主要考察学生组装仪器的效果、安全等方面;后处理主要考察学生对废液、废渣的处理及台面的整齐;问答问题主要考察学生对实验原理、注意事项等的理解。实验基本理论考试考核主要涉及有关有机化学实验的基本操作及相关原理与注意 事项等。
4PBL教学效果评价
实验课程结束后,将两个班的实验成绩进行对照、分析,结果可知,采用PBL教学方法的3班实验平均成绩优于采用传统的LBL教学方法的4班,尤其是实验操作成绩明显高于LBL教学的4班。通过有机化学实验的PBL教学,使制药工程专业的学生在以下能力方面得到了提高:(1)运用网络、文献资料、工具书、教材,查阅到关于有机化学实验的相关信息并进行自学,完成了由“学会”到“会学”的转化,提高了自主学习能力。(2)综合分析所得文献、借鉴文献,使自己具有可独立拟订课题的能力,提高了分析问题与独立解决问题的能力。(3)通过小组讨论、回答问题等环节训练,提高书面和口头语言组织和表达能力。(4)通过PBL教学,使学生熟练掌握有机实验中物质合成常见的反应装置搭建、产物的提纯分离、产品的基本物理参数测定等基本操作技能,提高了动手操作能力。(5)通过小组学习,潜移默化地培养了学生的团队学习理念,提高了学生的团队精神和协作能力。在这几个能力方面的培养,PBL教学班的学生都更胜一筹。
依据《课程标准》编写并审定通过的新版高中化学教材有3种,分别为人民教育出版社(人教版,宋心琦主编);江苏教育出版社(苏教版,王祖浩主编);山东科学技术出版社(鲁科版,王磊主编)。
新教材在教材研制上与旧教材最大的不同在于栏目的设置。栏目是为转变教师的教学方式和学生的学习方式,特别是培养学生自主、合作、探究的学习方式而设计的。三种版本有机化学实验部分在栏目的设置上各有千秋、各具特色,对其进行比较和分析,有利于广大教师正确认识三种新版化学教材栏目各自的特点、优势与不足,理顺栏目的实施与日常教学的关系,进一步理解高中化学课程标准在教学理念的革新、教学方法的优化、教育技术的应用等方面带来的巨大变化,从而正确把握新课标的教学尺度和高中有机化学的教学质量标准,对全面落实新课程确立的“三维目标”有着积极的促进作用。这些教材很重视有机化学实验的改革,将实验作为新课程倡导的教学方法和学习方式的载体,精心设计实验方案,积极开发探究性实验,加强了有机化学实验在化学教学中的优势地位。
表1:人教版(必修和《有机化学基础》)有机化学实验内容统计
实验栏目
栏目意义
必修
栏目数
《有机化学基础》栏目数
栏目总数
实验
引导学生认真观察教师所做的演示实验或边讲边实验,准确记录实验现象,仔细分析现象产生的原因,不断提高观察能力和水平。
9
14
23
科学探究
在此栏目设置的学习活动中,学生主要通过以实验为主的多种探究活动来揭示化学科学的奥秘教育学论文,同时培养科学素养和创新精神。
3
8
11
实践活动
具有激发学生学习兴趣,引导学生高观点、大视野、多角度地认识化学科学的作用。
1
4
5
思考与交流