大学化学实验范文

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大学化学实验

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中图分类号:G658.3 文献标识码:C DOI:10.3969/j.issn.1672-8181.2013.24.019

1 当今大学化学实验教学存在的一些问题

1.1 化学实验课的系统完整性被其独立性破坏

因为现代的化学实验教学与相关理论的教学是相关联的,而且是同步的或者稍微滞后进行的。应该说,实验教学在很大程度是依赖于理论教学的。四大基础理论化学完整性以及系统性全部自成体系,这就造成了一部分实验内容出现了不必要的交叉重复现象和部分实验项目责任不明导致出现遗漏的现象。

1.2 欠缺新的实验教学内容

目前大多数学校的化学实验教学内容比较陈旧,出于这种现状,涉及化学科学的最新研究成果与发展趋势有关联的实验内容非常少见。总体来说,验证性的实验所占的比重较大,而设计性与探究性的实验所占的比重较小。

1.3 在实验教学方法手段上比较欠缺

化学实验教学在方法手段方面而言,绝大多数学校现今仍然沿袭着过去的老传统,采用教师现场讲解并且示范的方式,老师把相关的实验内容以及步骤详细地写在黑板上,显得单调而古板,抑制了学生思维能力的发展和创新能力的发挥。

2 改革措施

2.1 充分发挥实验的魅力,激发学生的兴趣,培养学生的创新思维能力

对于学生而言,除了让其在化学学习的过程中自主地发现问题外,作为教师更要注重通过各种各样的途径来创设问题情境,从而引导学生能够发现并且提出问题。应该说,化学实验是最为形象、最为直观的创设问题情境的方法之一。

2.2 加强基础技能方面的培训

对于学生而言,扎实的化学实验技能是所有的学习化学的大学生应该具备的基础。实验教学的重点是,要使化学实验基本操作技能训练规范化、熟练化,尽量达到标准化的程度。所以说从实验一开始就要强调操作规范化的必要性以及重要性。通过基础操作使学生能够认识各种实验仪器,同时掌握实验仪器的使用方法以及相关的注意事项,并且要学会准确地观察实验,重点认识如分光光度计、电导仪、分析天平等中学还没有接触到的仪器;同时对诸如分离、提纯、结晶等基本的实验技能也是要重视的。

2.3 要注意营造宽松、民主、自由的实验氛围

学生在实验的过程中,作为教师,一定要注意观察学生在实验过程中的操作。一旦发现学生出现操作不正确的问题时,要注意不要过分指责,要用婉转的语气进行指导。在实验的过程中,学生肯定会遇到各种意想不到的问题,而这正是考验每个学生的时刻。学生面对实验操作,必须要冷静、细心、具体、有条理地去分析每一个获得的结果和数据,并且去观察和回顾每一个实验的步骤以及整个过程。教师应该注意给学生营造一个相对民主、宽松、自由的气氛,积极鼓励学生大胆地提出自己设计的方案,即便学生提出的方案不够全面、完善甚至出现错误,也应该多鼓励、多表扬,充分地肯定他们在提出方案过程中的主动参与意识。

2.4 教师角色需转变

在实验的过程中,教师的角色也要进行相应的转变,由传授者变成指导者,学生则由被动接受转变为进行实验操作的探索者和实践者。只有如此,学生的各种能力才能不断得到提高。教师在学生进行提问的时候,应该做到四个不轻易:第一,不轻易在学生发言的时候插话;第二,不轻易否定学生得出的结论;第三,不在学生进行争论的时候打断;第四,不直接给出学生正确答案。做到这四个不轻易,就可以让学生在一种相对平等的氛围中和教师进行交流,只有这样才能充分调动学生的积极性和发挥学生的想象力。

2.5 增加设置探究型和设计型的实验,鼓励自主创新型实验

应该说,化学实验在整个大学系统中是自成体系的,其具有相对的独特性以及独立性。要想真正培养创新人才,必须要在现如今的大学化学实验教学中增加各种设计型和探究型的实验内容。

2.6 借助多媒体的帮助进行“化学实验”, 使化学实验与时俱进

丰富多彩的实验现象不仅能激发学生的好奇心,还能激发他们强烈的求知欲望,探究其中的奥妙。但不是所有的化学实验现象都很明显,能起到预期的教学效果。作为教师,要接触多媒体,充分利用各种现代化的教学手段以及技术,这样从多角度进行化学实验教学,有些问题将会变得很简单。

2.7 重视实验成败的分析

学生在完成实验之后,需要完成实验报告,有的老师对学生的要求是,报告内容在结尾处要完成课后的相关思考题,而笔者则认为对于学生而言,对实验成败以及自己得失的分析远远比那些思考题重要。对有机化学实验,要注意分析影响产率高低的原因;对分析化学实验,必须要考虑引起各组平行实验数据差异的原因;对于物理化学实验,应该从学生的操作熟练程度、温度以及样品的浓度等方面考察实验结果和实际相偏离的原因……这样做更能加强学生思维能力的培养。

2.8 改变传统实验考核,积极探索和完善实验操作考核制度

一般而言,长久以来大学实验课的考核依附于理论课的考核,理论课的成绩越高,那么学生的总体成绩就越高,如果仅仅根据这个结果是无法对学生的独立思考以及动手能力做出准确判断的。作为我们教研室,通过各种积累,目前已经逐步形成一套规范化的操作考试体系,即先由教师准备好十几个操作考试题,在这些考试题中,既有学生做过的,也有从未接触过的,学生通过抽签的方式来确定自己的考题,然后一位教师监考一名学生。在考试的过程中,教师可以参考各种资料,教师根据提前设计好的操作标准进行相应的评分,现场给出成绩。这一举措既可以规范学生的操作,同时也能够对学生思维的培养起到促进作用。

参考文献:

[1]曾昭琼.有机化学实验[M].高等教育出版社,2008.

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2开设大学化学综合实验的条件

大学化学综合实验是完成化学基础实验教学之后,在化学学科层面对化学知识、实验方法综合运用的一门实验课程,是高等教育本科基本实验教学体系的重要组成部分。学生应在掌握基础无机化学、分析化学、有机化学和物理化学实验的基本技能的基础上进行该类实验。教师在整个实验实施过程中起到引导和解惑的作用。引导学生按照实验题目准备必要的实验仪器和试剂,教会学生科技文献的查阅方法,让学生参阅参考文献列出实验的详细步骤,培养学生连接单元操作、设计实验、分析问题和解决问题的能力。通过综合实验,拓展学生的科研思路,提高其科研工作能力。

3大学化学综合实验教学方案的设计与实施

本实验以有机合成、分光光度法测定无机金属离子为主线,辅以物理化学中表面张力的测定及临界胶束浓度(CMC)的确定方法,培养学生综合解决实际问题的能力。

3.1实验目的

(1)学习和掌握有机化学实验中水杨基荧光酮的合成方法。(2)巩固物理化学实验中表面张力的测定方法及表面活性剂临界胶束浓度(CMC)的确定方法。(3)掌握分析化学实验中分光光度法测定金属离子含量的原理及方法。

3.2实验仪器与试剂

仪器:电动搅拌器、三口烧瓶、回流冷凝器、加热套、721型(或722S型)分光光度计、pHS-3C型酸度仪。试剂:对苯二酚、乙酸酐、浓硫酸、无水乙醇、重铬酸钾、水杨醛。钼(Ⅵ)标准储备溶液:1mg/mL,准确称取0.1500g光谱纯MoO3于100mL烧杯中,加入10mL10%的氢氧化钠溶解,移入100mL容量瓶中,用水稀释至刻度,摇匀。使用时逐级稀释为1.00μg/mL的标准工作溶液;水杨基荧光酮(SAF):0.001mol/L;十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB):0.02mol/L;pH=1.8的KCl-HCl缓冲溶液。

3.3实验内容

(1)无机离子显色剂水杨基荧光酮的合成水杨基荧光酮的中文别名为邻羟基苯基荧光酮,9-(2-羟基苯基)-2,3,7-三羟基-6-荧光酮。水杨基荧光酮以其高灵敏度和较好的选择性被广泛用于铁、铜、锌、钴、钼、铝、锡、锗、钨、锰、锑、铬、钛、铑等金属离子的测定中。在岩石、矿物、药物、食品、环境水等领域的无机离子分析、药物分析以及生化分析中有着广泛的应用。水杨基荧光酮按文献[10]由30g(0.12mol)的1,2,3-三乙酰氧基苯溶解在热的400mL50%的乙醇中,滴加20mL浓硫酸,在70~80℃时与8g(0.0655mol)水杨醛反应4h.冷却,在暗处放置二周后,用乙醇重结晶而得。反应方程式如下:(2)水杨基荧光酮与金属离子钼(Ⅵ)的显色反应学生可根据实际需要选用某种金属离子与水杨基荧光酮进行显色反应。本文仅以与钼(Ⅵ)显色为例说明实验的设计过程。钼的特性和钼工业的发展为钼的分析提出更高的要求,也为钼的分析研究与发展提供良好的机遇。钼的分析方法甚多,其中分光光度法因其灵敏度高,操作简便,分析速度快而倍受欢迎。而荧光酮类试剂光度法以其高灵敏度和较好的选择性被广泛用于钼的测定中。

3.4实验方法

在25mL容量瓶中,分别加入5.0mL的1.00μg/mL钼(Ⅵ)标准溶液,2.0mLpH=1.8的KCl-HCl缓冲溶液,3.0mL0.001mol/L的水杨基荧光酮(SAF)溶液,2.0mL0.02mol/L的CTMAB表面活性剂,水定容,摇匀,10min后,以试剂空白为参比,用1cm比色皿于最大吸收波长525nm处测定溶液的吸光度。

3.5结果与讨论

(1)吸收光谱按照实验方法进行显色,测定有或无表面活性剂存在下相应配合物在不同波长下以相应试剂空白为参比的吸收光谱曲线,绘制吸收光谱,求出两种情况下最大吸收峰所对应的工作波长。探索表面活性剂是否使最大吸收波长发生红移,是否对显色反应起到增敏作用。(2)临界胶束浓度(CMC)与络合物形成的关系探索取一定量的CTMAB溶液按实验方法显色,以试剂作空白参比测量吸光度,并用表面张力仪测定相应CTMAB浓度下显色液的表面张力,得到不同浓度CTMAB溶液的吸光度和表面张力,结果见表1。以CTMAB浓度的对数lgc为横坐标,以对应的吸光度和表面张力γ为纵坐标绘制CTMAB浓度与表面张力(曲线1)和吸光度(曲线2)的关系曲线。从曲线1折点求出此体系中CTMAB的临界胶束浓度(CMC),找出吸光度与表面张力的关系见图1。(3)工作曲线取不同量的钼(Ⅵ)标准工作溶液,按实验方法测定在2.0mLCTMAB存在下的吸光度,绘制工作曲线,求出线性回归方程、表观摩尔吸光系数及25mL溶液中钼(Ⅵ)符合比尔定律范围。

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化学是一门实验性学科,其化学实验是高校化工、生物、材料、师范类化学等专业的必修课程。化学实验室在履行其实验和试验功能的同时也向环境排放着大量的污染物质,这就带来了额外的化学环境问题,环境污染的加剧其因素之一是化学品引起的危害。因此,改善环境的迫切任务就使得“化学实验绿色化”应运而生。化学实验绿色化是以绿色化学的理念和方法为核心和基本原则对化学实验进行改进,使得化学实验过程达到绿色化的方法。

1. 绿色化学的概念

1984 年美国环保局( EPA ) 提出废物最小化, 基本思想是通过减少生产废物和回收利用废物达到废物最少, 这是绿色化学的最初思想。1989年美国环保局又提出了污染预防的概念, 它是指最大限度地减少生产场地产生的废物, 包括减少使用有害物质和更有效地利用资源, 并以此来保护自然资源。至此, 绿色化学的思想初步形成。1990年美联邦政府通过防止污染行动的法令, 第一次使用绿色化学一词。1992 年美国环保局又了污染预防战略。1995 年美国政府设立了总统绿色化学挑战奖。1999 年英国皇家化学会创办第一份国际性绿色化学杂志, 日本也制定了以环境无害制造技术等绿色化学为内容的新阳光计划, 绿色化学很快成为国际化学科学的前沿。

绿色化学( Green Chemistry) 又称环境无害化学( Environmental Benign Chemistry), 是指从污染预防的基本思想出发, 在化学品生产的始端就采用预防的科学手段, 整个过程和终端均为零排放或零污染, 它研究的中心问题是使化学反应及其产物具有以下特点: (1) 采用无毒、无害的原料;(2) 在无毒、无害的反应条件( 催化剂、溶剂) 下进行; (3) 具有原子经济性, 即反应具有高选择性, 极少副产品, 甚至实现零排放; (4) 产品应是对环境友好的; (5) 满足物美价廉的传统标准。

2. 大学化学实验绿色化的主要内容

化学实验绿色化主要内容包括: (1) 化学试剂绿色化。应选择无毒或毒性较小的试剂及利用可再生资源( 如生物质作试剂) 。(2) 溶剂绿色化。应尽量选择水作溶剂, 避免有毒有害和挥发性有机溶剂的使用, 特别是卤代烃类溶剂的使用。(3) 催化剂绿色化。应采用无毒无害无腐蚀性的物质作催化剂。(4) 反应条件绿色化。应选择无有毒副产物生成或有毒副产物生成最小化的反应条件。(5) 化学反应绿色化。应选择不产生“三废”的原子经济反应。(6) 反应产物绿色化。反应的生成物( 产物和副产物) 应无毒无害, 是环境友好产品。(7) 剂量绿色化。化学反应所需试剂、溶剂、催化剂的用量在保证实验效果的前提下, 要达到实验剂量最小化。( 8) 末端处理绿色化。对实验产生的“三废”进行无毒无害化处理,确保污染最小化。即化学反应全过程绿色化。

3. 大学化学实验绿色化的途径

3.1实验项目的选择

本着从源头制止污染, 而不是在末端治理污染的原则, 尽量选择低毒、污染较小且后处理容易的具有环保型的实验项目。在高校化学实验中, 性质实验是别人已设计好的验证性实验, 综合操作技能的要求不如制备实验要求高, 化学实验过程中消耗化学试剂种类繁多, 成本较高, 每看完一个实验现象, 就要弃去这批用过的试剂, 其中不乏一些有毒、有害物质, 这样不仅造成大量的浪费, 而且对环境造成一定的污染, 这与绿色办学理念相悖。因此提倡将性质实验进行压缩, 选取具有代表性的、低毒的性质实验来锻炼学生的基本操作技能。选择与环境保护密切相关的实验, 如硫酸铜提纯中产品的回收、水的总硬度的测定以及废旧电池的回收和利用等, 让学生了解有害物质对人体和环境的危害, 学习有害物质的鉴定、分离、提纯和回收利用等方法, 这是培养学生环境保护意识和能力的重要手段。

3.2分析方法的选择

测定同一物质含量的方法常常有多种, 可以选择使用无毒或低毒、污染小的试剂方法来进行同一目的的实验。

3.3替代性试剂的寻找

绿色化目标是将化学过程危害性降至最小。实验中要尽可能不用或少用危险化学品, 如易燃、易爆、有毒、刺激或有腐蚀性的, 特别是剧毒物质。要研究取代危险化学品特别是剧毒化学品的方法,尽可能地选择对人体和环境危害小的药品, 做到低毒化。即使无危害物质也应尽可能减少使用, 因为任何化学物质过多时都会污染环境。通过化学实验中用到的有毒、有害、易腐蚀药品, 使人们明白这些药品对环境、对人类健康的影响, 感觉到有毒有害物质在人们身旁, 体会到保护环境就是保护人类自己。

3.4密封仪器的使用

用密封的成套仪器来完成有毒的化学实验, 使仪器和药品循环使用, 不存在污染毒害。

3.5推广微型化学实验

被誉为化学实验的革命的微型化学实验是近20年来发展很快的一种化学实验方法、新技术。它是在微型化的仪器装置中进行的化学实验, 其试剂用量比相应的常规化学实验节省90% 以上, 是公认的以尽可能少的试剂来获取所需化学信息的实验原理与技术。微型化学实验室是绿色化学的组成部分, 它既能从源头上节约原材料和时间, 减少污染, 又具有安全、便捷、高效等优点, 是化学实验教学改革中的一个重要方面。

3.6引进微波、超声波技术

微波作为一种新型能量形式, 其促进化学反应速度可比传统的加热技术快数倍及至数千倍,具有反应条件温和、操作方便、时间短( 节能) 、产率高、产品易纯化、减少用量或不用溶剂、加热时微波设备本身几乎不辐射能量, 可避免环境高温, 改进工作环境, 对环境友好等优点。在化学实验中引入微波、超声波技术, 如微波辅助提取、微波消化、微波灼烧、超声催化, 不但能减少环境污染, 节约能源,是实现化学实验绿色化的一个重要方法。

3.7研究对基础化学实验废液的处理

化学实验要产生大量的废弃物, 如做完实验,把废液往水池中一倒, 自来水一冲, 不及时处理随意排放, 久而久之不仅对环境造成污染, 而且会淡化人们的环保意识, 养成不良的习惯。废液绝不可以倒入下水道, 应该设有废液缸, 作统一回收处理。

放弃有污染的传统化学实验, 探索传统化学实验的绿色化改造, 是化学实验工作的必然趋势。实现大学化学实验绿色化的途径还很多。总之,全面实现化学实验绿色化的道路还很漫长, 这期间, 不但需要对化学实验教学进行绿色化改革, 更需要高校化学教育工作者对化学实验绿色化的方法进行深入的研究与探索, 推动整个高等化学教育质量的提高。

参考文献:

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由于实验课程重点强调学生的动手操作能力、独立分析问题和解决问题的能力以及理论和实践相结合的能力,所以实验课的总评成绩将平时成绩所占的比重加大到60%,期末考试成绩所占的比重为40%,见图1。将学生每一次实验课的态度、操作、数据处理等计算到平时成绩中去,这样就能更加真实地反应学生的实验能力,避免“一考定总评”的情况出现。

1.2平时成绩的计算和考核方法

平时成绩由实验预习、操作规范程度和实验报告三个部分综合评分,这三个部分分别代表了实验前、实验中和实验后学生的工作,每个部分所占的比例分别为20%、40%和40%。每次实验前学生要写一份预作实验报告,对实验目的、实验原理、实验用品和实验步骤等进行预习,教师根据预习报告书写情况打分;实验过程中,教师随时观察学生的实验操作规范程度,纠正错误的操作,并根据每个学生的操作情况打分;实验后,学生要上交该次实验的实验报告,包括原始数据记录和数据处理,以及结果分析和思考题,教师根据实验报告中数据的准确度和精密度、结果分析和思考题的回答情况打分。三项合在一起即为一次平时成绩。为了使成绩更加公正,要求教师在上课过程中要认真观察每一个学生的实验态度及操作情况,并在批改实验报告时,仔细批阅每一份报告。

1.3期末成绩的计算和考核方法

期末考试成绩由口试和操作考试两个部分组成,分别占40%和60%,见图3。考试时每个学生先在监考老师处领到一张口试题卡,然后根据上面的内容当场口述答题,老师根据学生回答问题的情况打分。口试试题主要是填空(或选择题)和简答题,全部由试题库抽题,学生回答题卡题目大概需要5~10分钟。口试结束后直接进入操作考试,主要考察学生酸碱滴定实验和无机实验的内容,如氢氧化钠标准溶液的标定、醋酸解离常数的测定等,每个学生随即抽取考试内容,实验结束后,当场进行数据处理后交给老师,方可离开考场。操作考试大概需要10~20分钟。操作考试打分主要看学生的操作规范程度和数据处理的正确与否以及数据的准确程度。经过大学化学组教师多年的努力工作,现已建成比较完善的大学化学实验考试的口试和操作考试的题库,可供500名学生同时进行考试。口试题库中的题型包括选择题、填空题、简答题和方案设计题,内容包括了实验课程所涉及到的各个实验的操作和理论知识。操作考试主要包括滴定分析实验、性质实验等,并制定了操作考试的评分标准,细化到每一项错误要扣掉多少分值,增强了评分的客观性。

2改革的效果

通过对大学化学实验考试的一系列改革,从课前预习、课堂操作到课后的数据处理与分析各个环节对学生进行考核,考察学生的理论基础、实验操作和实验设计等各方面的综合能力,大大提高了学生学学化学实验的积极性和主动性,学生的实验技能得到了显著提高,我校2012级学生在第三届江苏省大学生化学化工实验技能比赛中获得了三等奖的好成绩。通过对学生关于此种考核方式的意见调查,绝大多数学生赞同此种考核方式,认为此种考核方式更加公平地反映了学生的学习成绩,而且这种考核方式更好地督促学生去认真预习和操作实验,提高了学生的实验能力,使学生在学习的过程中获得了成就感和满足感。

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[中图分类号]G642[文献标志码]A[文章编号]1008-2549(2016)06-0109-02

东北农业大学化学实验课主要针对工科学生所设立,是一门重要的公共基础实验课。一直以来都存在着学生层次差距较大,实验内容设置单一,评价体系难以量化,不同层次的学生不能充分发挥自身优势,学生缺乏课堂参与、讨论的机会,难以激发学生的积极性和调动学生的主动性。在理论知识上不求甚解,实验过程中,遇到特殊现象不主动分析原因,使学生养成被动接受,机械地完成实验内容。进入21世纪,人才需求的发展趋势正向知识与能力并重型转变,变革实验教学内容与重构大学教学模式和评价体系成为当前亟待解决的问题之一。为了激发学生的学习热情,开拓学生的创新思路、发展高层次的思维技能、增强解决问题能力、自主学习能力,促进学生相互沟通、团队相互协作的能力,实现终身学习的理念,需要创立新的多元立体化的教学模式。让大学化学实验课教学真正达到以“学生为主体,教师为主导,能力为本位”的教学目的。真正实现由应试教育向素质教育转化,从以“教”为中心向以“学”为中心转化,由继承性学习向创新性学习的教育转化。

一优化整合实验内容

传统的大学化学实验课程内容设置顺序没有与学生相应理论课内容同步,并且课程内容设置存在知识点重复、内容枯燥,有些实验内容数十年不变,教材体系明显不符合化学实验发展的特点,与高等教育培养具有现代化开拓精神和自主创新人才的战略目标不相适应。大学化学实验主要针对大一学生开设,实验内容首先应从学生实验基本操作水平出发,循序渐进的提高学生实验能力,注重个性化、兴趣化培养。所以我校在实验课开课时间略迟于理论课,在操作难度设置上采取阶梯式培养。依据“重基础,强能力,宽专业,高素质”的新时代人才培养目标,大学化学实验教学体系既要注重规范的实验基本操作技能,又要吸收专业实验及科研课题的精华,突出现代化学实验的特点[1]。在实验内容方面上首先设置验证性试验,例如粗实验提纯、醋酸离解度测定验证性试验主要为了培养学生基本操作技能以及培养学生良好的实验习惯和安全意识,严谨、实事求是的科学态度,提高分析、解决问题能力。拓展实验内容相应提高综合性实验和自行设计实验设置比例,综合性实验内容的选择要立足基础、贴近实际生产和生活、跟踪科技前沿、涉及多学科的研究方法,有效提高学生文献查阅、综合分析问题等素质。针对授课的对象层次不同,为了让基础较好的学生有更大的提升空间,设置了开放实验,给学生提供宽松的学习环境和实验条件,实验内容为老师科研课题或课题相关方向,也可以是老师选择与日常生活相关的课题,学生通过兴趣选择题目,通过课余时间查阅资料,选择实验仪器药品,确定实验方法,设计实验方案,通过兴趣化进行实验,不仅能增进理论知识的学习,提高操作能力,激发创新意识[2],也为将来继续深入学习,打下了坚实的基础。

二强化教学模式的改革

1导学-助学-自学的学习模式根据调查将学生按性格、基础、专长等特点分组,采用2人小组,8人大组的分组方法,教师作为课堂的组织者、引导者,在课前预留结构性问题,以问题为纽带引导学生进行预习,学生通过查询网上资源等方法更有效、快速的预习。鼓励对将进行的实验细节提出改进,通过组间讨论和教师的协助,对可行性改进方面,实际进行操作验证,这种预习模式能有效地通过预习增强对实验操作细节的了解,通过验证促进对实验内容和原理的理解。而且用小组为单位探讨回答老师课前预留的问题,渐进地实施“基于问题导向”的教学模式,可以有效避免学生消极和焦虑情绪,增强学生的学习动机、效能感和团队协作能力。课堂上教师首先应当创造民主和谐的教学氛围,给学生预留充足的思考问题和发表见解的时间。引导和协助学生完成实验,培养学生探索问题、善于发现问题、自主解决问题能力。选取适合的实验,采用师生互换角色教学模式,学生自主选择题目,组内根据学生性格、专长选择收集资料、总结观点、课堂展示等分工,这种教学模式有效地发展学生个性培养;开展组内讨论,增强学生之间团队合作精神,提高学生总结问题的能力;教师要在此期间,适当地给予指导,促进学生养成“想问、敢问、好问、会问”的习惯[3],培养学生主动积极的问题意识、善于提问的质疑精神及总结归纳知识的能力;课堂上成果展示,组间讨论交流,有利于知识体系深入化、系统化、完整化。2.教育技术现代化建设信息科技的迅猛发展,学生学习工具逐渐智能化,为了使教师和学生沟通无极限、无时限,构建多维网络立体信息交流平台是大势所趋,沟通平台以QQ群和微信群为主要的联系承载方式,真正的实现了随时、随地、随需的无缝学习。充分利用多媒体的功能,逐渐提高网络技术在实验教学中的应用,增强学生对实验课程重点和难点知识讲解的实效,不断提高实验教学的效果。

三完善实验成绩评价体系

目前实验课成绩评价很难量化,实验课成绩评定一直是实验教学过程的难点。现在教师大多对学生实验课成绩评定主要考察学生对实验基本操作掌握,实验报告书写情况等。但实验课成绩应当体现学生的实验操作技能、综合分析能力、自主学习、创新精神、进步程度等方面综合素质的客观评价。所以构建评价主体多元化、考核内容多元化、考核方式多元化、科学、完善、公正的化学实验成绩评定体系,可以激发学生主动学习,积极思考改变实验操作细节提高创新思维,养成良好的科研习惯。我校主要采用定量评价和定性评价相结合,形成性评价与终结性评价相结合、学生自我评价与相互评价相结合、团队评价和个人评价相结合以及学生在学习过程中的进步记录,构建大学化学实验“多元化”教学模式考评体系。教学考评体系力求实现全面性、开放性、公平性的评价标准。具体考察点见表1[4]。1形成性评价考核教师普遍都是通过课前提问形式来考察学生的预习情况,但课前提问只针对少部分的学生,学生会心存侥幸不重视预习,我校主要通过预习报告来检验学生课前准备情况,这种形式具有普遍性,而且学生可以通过多种方式提出改进实验操作细节的建议检验预习情况。2实验基本操作能力考核容量瓶、移液管、滴定管的使用等基本操作及典型有机化学合成装置的搭制用操作考核制来检验,对学生逐个进行考核打分,既可以量化学生成绩,又起到了督促学生规范化基本操作的作用。3综合素质考核综合设计性实验考查,由学生自己设计实验方案,选取测定方法,根据所得数据分析数据的可靠性。有效地体现出学生独立应对问题、分析问题与解决问题的能力及总结写作的水平。4化学实验理论知识考核为了弥补实验考核及课堂上无法体现的操作之外其他相关知识点,我们有针对性地设计并制作了化学实验网上考试系统。利用自主开发的网上实验考试系统进行实验理论知识考核。学生通过考试系统可随机抽取客观题,由计算机系统直接批阅,主观题教师在线批阅试卷。系统根据班级章节题型难易度进行统计分析,帮助教师了解学生知识的掌握情况[5]。总之,培养创新的实验人才是现代高校化学实验教学改革的重要目标之一,构建多层次的创新实验教学体系是完成目标的有效途径。大学化学实验课通过优化实验内容,教学模式多样化,完善试验考核体系,有效地提高了学生的科研素质、实验技能和创新能力。大学化学实验教学改革是是全面实施素质教育的需要,为培养创新型人才发挥了很大作用。

参考文献

[1]崔培英.高等师范院校化学实验教学改革的探讨[J].实验技术与管理,2008,25(12):140-142.

[2]许晶,白靖文,徐宝荣,徐雅琴,邢志勇.深化分析化学实验改革,培养农业拔尖人才[J].实验科学与技术,2013,11(3):52-54.

[3]孙爱民,孙亚维,刘英,陈龙华.PBL教学法与教师角色转变[J].南方医学教育,2008(1):8-9.

[4]徐雅琴,白靖文,徐宝荣.多元化化学实验考核体系的构建[J].中国电力教育,2012(28):110-111.

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中图分类号:G64 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2015)11(c)-0244-02

大力培养具有创新思维的化学人才是新时期国家发展战略的客观要求,也是高等学校化学教育的紧迫任务。在当今激烈竞争的阶段,对学生的创新能力以及实践能力的培养,是当代教育工作者们所要考虑的重要问题,也是通过这种思考过程,加强培养学生运用自己优势的能力。创新教学是当前化学课堂的重要内容之一,也是促进学生个性发展和创新能力培养的有效方法之一。化学是一门以实验为基础的学科。而化学实验则是化学学科的灵魂,化学实验不仅是学生获取直观信息、认识化学世界的窗口,而且是帮助学生认识化学规律、形成化学概念、理解和巩固化学知识、提高各种能力的重要途径,更重要的是化学实验过程本身就是培养学生创新精神和创新能力的最佳途径,是其他学科所不能替代的。该文探析了大学化学实验培养学生创新能力的方法。

1 建立以开展合作方式、自主思考模式以及研究方式为主的教学模式

在大学的化学实验教学中,大学生就是实验教学的主体,教师是整个实验教学过程中的指导者,并且起着主要主导的作用,这样更加利于建立以开展合作方式、自主思考模式以及研究方式为主的教学模式[1]。由此可知,这样的实验教学模式对教师以及学生要求会更高,教师要有很多的实验教学经验,这样在面对实验教学中遇到的问题可以及时做出有效的针对方案。同时,参与实验学习的学生也要加强对实验内容的熟悉,以及做好完善的实验学习准备,可以通过阅读相关的实验资料,做好课前的学习预习,做好以往相同实验出现的问题以及应对问题的解决方案。另外,教师可以在上实验室教学之前,制作与实验内容以及有关事项相关的PPT在课堂上进行讲解,让同学们学习到更多有关实验的知识,也更能提高学生对实验操作的兴趣,也是让学生在实验操作之前更加熟悉实验操作的有关内容,这样在实际的操作中才能更加游刃有余,更能熟练地掌握实验相关的内容[2]。

例如:在实验操作了“测定水中的钙镁总量”的实验时,教师可以对学生进行实验过程中出现的问题进行记录,然后与学生一起进行讨论,并且分析出实验中出现这些问题放入原因。之后,让大学生分成小组的形式,教师对每个小组进行提问,让小组成员一起合作分析,共同解决问题,并将具体方法和步骤进行解说。

2 加强大学生实验学习兴趣的培养

在当代很多的高中学习中,对学生都会进行文理分科,这样就使很多的学生在高中时期并没有很深层地接触化学,或者是很多的学生在中学时代有少量的接触化学,但是局限于中学化学教学的条件,是很难接触到实验器材,更别说是自己实际操作化学实验[3]。然而,在化学的教学学习中,实验的操作是占有很大的比例,实验操作也是为了更能真实反映实验结果的可靠性,所以,实验教学在化学学习中是一大重点,同时也是培养学生创新能力的关键和学生对化学认知的基础。只有在实际的化学实验操作中,才能真正感受到化学实验的真实性,学生也能在实际化学实验的操作中,真正养成良好的化学素养、实验操作的注意事项以及熟练掌握好化学实验操作的基础技术,更加深刻地理解化学课本中实验产生的化学现象、操作实验的意义以及加强大学生实验学习兴趣的培养[4]。

例如:中华人民共和国对于国家标准中的酿造食醋的卫生检验标准,是规定酿造食醋中醋酸的含量是不能多于3.5%,然而在酿造食醋中含有游离矿酸的量要求很低,所以,在商超出售的食醋中,醋酸的含量以及游离矿酸的含量必须无法检出,那么这两个指标才是符合卫生标准的。所以,就可以让学生利用氢氧化钠标准的水溶液进行检验,利用甲基紫指示剂对游离矿酸进行检验,这样与生活贴切的实验检验更能引起学生的兴趣,才能更好地激发学生的创新意识以及创新能力的培养。

3 加大各种实验室开放的力度

对于大学化学实验培养学生创新能力,就要对学生的个性发展、特长发展以及学生潜力的发展加大重视,开放的实验室条件,更加有利于培养学生的创新能力。同时,开放的实验室在化学实验教学中起着不可或缺的作用。对于实验室开放形式有以下几种:(1)课外开放实验室,就是避免学生受到高校的学习时间的限制,因为在化学实验教学和学习中,还是有部分同学对化学实验的操作充满着浓厚的学习兴趣,但是在课余的时间里又比较紧张,还有就是学生的实验基础差想通过课后时间加强实验操作等等。所以,在课外开放实验室,可以让学生在双休时间、晚上时间以及寒暑假的时间来进行实验操作,对实验基础差的同学来说,也是一种实验基础的弥补学习。(2)课内开放实验室,是为了给学生提供更多的学习时间,让学生对实验知识点进行巩固,以及加强实验知识点的拓展,同时也是为了让同学们在尝试不同实验操作方法中,创新出更加有意义的实验方法,这样更加有利于培养学生的创新能力,也能够发挥学生内在的潜力以及对实验操作的热情。例如:在课后或学期结束的时候,教师布置一个开放实验“测定雨水的酸度”,学生首先会对雨水相关的知识进行收集和了解,参考一些化学实验文献,再利用实验室的器材对实验方案进行设计,然后进行操作,这样的实验操作就需要开放实验室来提供学生实验操作的场所,这样的开放实验室就有利于学生的创新能力培养。

4 结语

化学实验具有很强的应用性以及实践意义,是分析化学这门科目的学习基础,也是教学中一个必不可少的环节,这样不仅仅是对学生独立思考能力的培养,也是对学生对科学探索兴趣的培养,更是真切地对学生实验操作能力的一种锻炼。培养大学生创新能力的方式中,化学实验的教学是最主要的教学方法之一,化学实验的教学就要严格结合社会全新的实验内容以及社会实际实验要求来培养学生的创新能力。

参考文献

[1] 詹雪艳,袁瑞娟,段天璇,等.分析化学实验教学中培养学生实践能力和创新能力的探讨[J].药学教育,2012,28(1):43-45.

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中图分类号:O65;G642文献标识码:A文章编号:1673-260X(2016)01-0018-02

分析化学实验课程是化工、生物等很多学科的基础课程.通过该课程的学习,能够培养学生的动手能力、科学素养,为更好、更深入的学习其他专业课程打下坚实基础.然而,现阶段分析化学实验教学达不到实验教学应有的培养目标,存在一些不容忽视的问题[1-3],这就要求不断对分析化学实验教学进行改革和创新,以便提高分析化学实验课程的教学质量.

1存在的主要问题

分析化学实验课程的学习培养学生严谨求是的科学态度和在学习实践中勇于创新、独立思考的能力.现行分析化学实验教学中制约教学效果的问题主要体现在以下几个方面.

1.1实验课内容单一

目前高校分析化学实验课因为课时的限制,开设的实验课较少且内容较为单一,尤其在化学分析部分的实验多为滴定分析验证性实验,且部分实验与实际生活的紧密性不强.单一的实验教学内容,不能充分调动学生对分析化学实验课程的学习兴趣,束缚了学生的创造性思维,压抑了学生的求知欲望.

1.2缺乏灵活性

分析化学实验对于促进理论知识的理解,培养学生的动手能力、科研能力起到重要的作用.但是长期以来,传统封闭式分析化学实验课教学模式,受经费、设备、师资力量以及落后的教育观念等因素影响,学生只能被动机械地在指定的时间,按照指定的题目和课本限定的方法完成实验.因此,传统模式过于机械化,缺乏灵活性.

1.3学生参与主观能动性不强

充分调动和发挥学生主观能动性是调动学生学习兴趣的前提,是引导学生进行探究性学习的基础.在现行的教学模式中,整个过程教师充当主体角色,学生只是被动地接受知识.这样不能充分地调动学生对学习的积极性.在教学中,应充分考虑学生的学习基础、认知水平和学习兴趣,充分调动学生对实验课程学习的主观能动性,激发学生自主学习的热情,以便达到理想的教学效果.

2开放式分析化学实验教学的探讨

开放式实验教学是以学生为中心科学、新颖的教学模式,是培养学生创新意识和动手能力的有效途径,也是高校实验教学改革的总趋势[4].实践证明,传统的教学模式已经不能满足日常教学需求,而开放式实验教学模式用全新的教学理念为学生营造开放自主的学习环境、为学生提供更宽广的探索和创新空间[5-6].

2.1鼓励改进和创新

开放式分析化学实验教学不对实验方法和模式进行固定,要求学生参与整个实验研究过程,学生在实验过程中能够灵活调整、修正实验方案的不足,充实实验内容,这样的教学模式不仅能够加深学生对理论知识的理解和掌握,而且还能最大限度的激发学生的实验和科研探索兴趣.另外,在学生掌握了一定的自主实验技能的基础上,鼓励学生参与分析化学教师的项目,与相关人员同时进行科研实验,在实验过程中学习积累经验,并且能得到教师及相关人员的指导,对于开启学生的创新思维、拓展学生的思路,提升学生的科研能力和理论知识的运用能力都大有裨益.除此之外,学生还可以自拟课题,制定实验方案,申请大学生科技创新实验项目,通过这种形式培养学生申请课题能力,让学生成为课题的申报主体、主要负责人和实施人,进一步培养学生的自主学习能力和科研能力,通过多种形式鼓励和激发学生的创新欲、提高学生的科研探索能力.开放式实验教学能够为学生提供了一个开放式的实验研究的环境,学生不再受制于教材、教师等因素的限制,学生的创新意识和创新精神能够得到培养,个性思维能够得到充分展现.

2.2增强学习主动性

学生对所学的内容有兴趣才能够更好的发掘他们的潜能,在此基础上才能够更好的培养学生的创新和探索意识.开放式实验教学由学生自己查阅文献资料、制定方案,准备所需试剂、实施方案和总结结果,因此可充分地调动学习积极性,培养学生分析和解决问题的能力.查阅文献可提高学生对有关文献的阅读和综合能力、自主设计方案可培养学生的设计能力和创新思维、自行配制试剂并完成和实施实验方案可提高学生的动手能力、实验论文的撰写有利于提高科技论文写作能力.开放式实验教学以学生为主体,教师辅助指导,由学生全程参与实验,体验成功中的苦与乐,最大限度的调动了学生学习的积极性.

2.3促进理论课学习

开放式实验教学要求学生结合实验现象、结果等对相关理论知识进行总结,讨论理论与实验相互印证程度,要求学生提出自己的问题或建议,改进实验方法,增强学习的系统性.如果实验失败,要求学生对失败的原因进行分析,重新审查和调整方案,反复探索并总结经验.因此开放式实验教学可加深学生对分析化学理论知识的理解,真正让学生把知识学活、学通.

3开放式分析化学实验教学的渐进推广

开放式教学的实施将是一个艰巨、长远而复杂和不断探索的过程,面临并存在着许多新问题和困难[7-8],这些问题将影响实验教学的实施效果,解决这样的问题就需要积极进行探索.

3.1增加经费的投入

充足的经费是开放式分析化学实验教学推广的重要保障,因为开放式的实验教学对实验教师队伍、试剂、仪器等都提出了更高、更多的要求,为了保证实验课程的教学力度、质量和效果,应设有及时补充开放实验教学所需要的设备等的基金,积极探索多种途径的经费来源,确保开放式分析化学实验教学的顺利实施.

3.2健全实验室管理体制和激励机制

开放式教学需要有严格、细致、科学、规范的教学规章制度.在进行实验前要求学生仔细了解管理制度,保证在有序的情况下进行开放性实验研究.要出台相应的激励措施,通过建立合理有效的激励制度来充分调动实验教师、实验室工作人员的积极性和工作热情,促进开放式分析化学实验教学的顺利开展.

3.3建立多元化、科学的教学评价体系

学生实验成绩的科学评定是实验教学过程不可或缺的环节,客观公正地考核方法是对教学效果和教学质量进行科学评估的有效手段,会直接影响学生学习的积极性,因此,建立多元化科学的分析化学实验成绩考核体系势在必行.在开放性教学过程中,实验方案由学生自主设计,与传统分析化学实验相比具有不固定性,这使得学生之间实验成绩评定的可比性降低,实验成绩评定操作难度增大.目前已有的开放性课程的评价方法还不尽合理、不够完善.为了能够在现实教学中易于操作和把握,还需不断探索,真正建立起多元化、科学的开放式分析化学实验成绩评定体系.

3.4高水平教师队伍的建设

高水平的教师队伍是开展开放式教学的人才保障.开放式实验教学要求教师具有较高的业务水平,教师应不断提升自身的专业水平和自身素质,以适应开放式教学方式带来的各种挑战,达到理想的教学效果.首先,要求教师既细心又要有耐心,对于学生提出的问题进行耐心、细心的解答;其次,要求教师具有较高的知识水平,教师要对学生阅读参考文献后设计的实验方案进行可行性分析,并提出相应的改进方法和建议,使实验的内容更加完善,因此要求授课教师必须更新教学理念,具有丰富的知识储备.在实验教学方面,可考虑与企业建立合作关系,在企业建立实验实训基地,还可聘任企业工程技术人员作为实验指导教师,来弥补教育资源短缺的短板,在现实实验教学中既发挥企业与实际生活不脱节的实践优势、又发挥工程技术人员的经验优势.

4结束语

开放式分析化学实验教学模式是对传统教学方法的改革,更加突出了个性发展和因材施教的教育教学理念.开放式教学能够有效弥补传统教学模式的不足,在培养学生创新精神、创新能力和创新思维上将发挥越来越重要的作用.目前,开放式分析化学实验教学还没有现成的模式可借鉴,在现实教育教学中还存在着一系列的问题需要不断的摸索和解决,它的实施和完善将是一个漫长而艰巨的工作。

参考文献:

〔1〕赵燕,程苑莉.分析化学实验教学改革的研究与探索[J].实验科学与技术(ExperimentScienceandTechnolo-gy),2015,13(2):107-109.

〔2〕崔凤灵,崔延瑞,靳建华.浅谈分析化学实验教学改革与探索(LaboratoryScience),2011:40-45.

〔3〕姚思童,张进.分析化学实验教学改革与实践[J].大学化学,2010,25(3):23-26.

〔4〕刘吉轩,陈雪峰,訾艳阳,段玉岗.开放式机械创新实验教学模式体系研究与实践(ResearchandExplorationinLaboratory),2015,34(7):184-187.

〔4〕黄冬兰,陈小康,彭翠红,王少玲.开放式实验教学模式在《分析化学实验》教学中的应用研究[J].广东化工(GuangdongChemicalIndustry),2013(40):188-189.

〔5〕孔祥平,王娟,吕海涛.开放式分析化学实验教学模式研究[J].实验技术与管理(ExperimentalTechnologyandMan-agement),2011,28(7):164-166.

〔6〕成述儒,王建福,王维民,赵生国,王欣荣.高校生物技术概论开放式教学与传统教学效果分析(LaboratorySci-ence),2015,18(2):109-114.

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Preliminary research on reformation of college Chemistry experimentⅠ

for applied chemistry discipline

Sun Liping, Chen Hongyu, Sun Hong, Dong Lihua, Cao Xiaoqun

Taishan medical college, Tai'an, 271000, China

Abstract: College Chemistry experimentⅠis one of the major basic experiment courses for applied chemistry discipline. Based on the characteristics of applied chemistry discipline, a series of reformations on the curriculum, teaching content and teaching method of college chemistry experimentⅠwere studied. The result showed that, all the reforms stimulated students’ interest in learning, and the students' observation, analysis, problem-solving abilities were all proved.

Key words: applied chemistry discipline; college chemistry experimentⅠ; teaching reform

应用化学是现代化学与其他学科的交叉、渗透和融合,是介于化学与化学工艺之间的一个应用理科专业。与化学专业相比,要求应用化学专业学生接受更多的应用性、实践性知识教育[1]。我校应用化学本科专业是2009年招生的新设专业,在医学院校里办理科专业,应办出特色。通过几年的实践,我们深感要培养基础厚、创新思维广、综合能力强的本科毕业生,不仅要在理论课教学上下功夫,更要提高实践教学质量,切实做到充分调动学生学习积极性和主动性,提高学生的创新能力和实践能力。

大学化学实验Ⅰ是应用化学专业学生在大学一年级接触到的一门重要实验课,其任务是给学生提供理工科专业学习相关的无机及分析化学知识,为学生从事专业工作提供更多思路和方法,启发学生的创新精神。为此,近些年来,我们在大学化学实验Ⅰ的教学内容和方法上进行了研究和改革。

1 创建以培养实践创新能力为中心的实验课程新体系

李政道教授曾说过:“实验无论怎样强调都不会过分。”[2]新颖的实验内容是激发学生实验的原动力,近几年的教学实践使我们深深体会到这一点。而今我校教务处的教学建设专项为实验教学的改革提供了大量的经费支持。我们在改革中首先突破四大化学壁垒,合并各门实验课中的重复内容, 重新编写实验教材,使实验课程相对独立,形成一个系统的实验课程教学体系。在实验内容设计上,按照“基础训练―综合实验―设计创新实验”这3个层次组织教学,使学生从被动做实验到主动参与,使实验教学变成不仅是传授科学知识、验证学科理论的过程,更重要的是培养学生综合素质和创新能力的途径。结合我校实际情况,我们对实验内容进行了以下修改:删除“分光光度法测铁含量时λmax选择”和“分光光度法测铁含量”两个实验有;改进的实验:将“以铁钉为原料制备感光液”实验拆分为硫酸亚铁铵的制备、三草酸合铁酸钾的制备及其感光实验、氧化还原法测定三草酸合铁酸钾的组成、分光光度法测定三草酸合铁酸钾配合物最大分裂能及铁含量测定。

2 重视学生个性和兴趣培养,形成以问题为中心的研究型实验教学模式

长期以来,绝大多数的实验教学是按照教学计划和教学条件将学生成批安排,按照同样模式完成同样的实验,然后提交模式相同的实验报告。这种教学方式很难顾及学生的个性和兴趣,学生处于被动状态。实验课程教学的核心以学生为主,充分调动学生的实践积极性和主动性,形成以问题为中心的研究型实验教学模式。

2.1 在实验预习和准备阶段学会发现和提出问题

为了培养学生的问题意识,我们将每个实验室中的36名学生分成6个小组,通过预习讨论、做准备实验,发现和探究实验中的问题。要求学生充分利用现有的网络资源和学校提供的教学平台资源搜集相关资料,鼓励学生自己重新设计实验方案,从不同角度提出问题,在保证安全的前提下,创造条件让学生按照自己的实验方案进行实验。

2.2 实验过程中学会思考和解决问题

科学研究始于问题,问题的解决还需要通过实验过程收集数据,并对数据进行分析。实验过程中,要求学生按照自己的预习方案进行操作。教师可以对学生的预习方案进行检查,对没有原则性错误的方案通常不予以干涉,以保护学生创新的积极性。对于学生在实验过程中提出的问题,要善于引导学生思考,和学生共同寻求答案。同时严格要求操作的规范性,培养学生耐心、细心的实验品格。要求学生忠实记录实验过程和原始实验数据,当实验过程中出现与预测不同的结果和现象时,引导学生查询原始实验记录,寻求答案。只有这样,即便是实验失败了,也可以找出失败的原因。

2.3 实验完成后学会探讨和交流问题

实验完成后,需要做两方面的总结:(1)教师对整体教学情况的总结。对学生实验过程中遇到的一些共性问题进行回答;对实验中学生方案设计或实验操作中的优缺点进行点评;对学生的实验报告提出要求。(2)学生对自己实验过程的总结。如果说小组合作学习突出了实验的研究性和探究性,那么在实验完成后,安排以小组为单位的全班探讨和交流,则是为了培养学生的口头表达和反应能力。要求每小组将自己的实验结果进行归纳总结,并对实验过程中发现的问题提出解决方法,同时提出实验的改进方法。下次上课时,各组选派一名代表上台讲解,与其他同学分享实验结果和经验。通过介绍与评析、交流与探讨,将小组合作学习与多边互动结合起来。在互动环节中,我们常常看到有学生被“难住”了,有时大家对某些问题有了争议,你一言我一语,气氛十分热烈,打破了过去课堂上那种“教师一统天下、学生保持沉默”的局面,每名学生学习的主动性、能动性、积极性都充分展示出来了,经过这样的生生、师生合作以及互动交流与探讨,每一小组再结合自己的实验方案和实验结果进行反思,在反思中进一步完善各自的实验方案,达到对知识真正掌握的目的。

3 建立综合创新平台,鼓励学生参加各类创新竞赛,提高学生创新意识和综合能力

实验课的教学不应该只局限于课堂上,我们在实践中努力扩充教学范围,将大学化学实验Ⅰ的教学渗透到教师的科研及学生的课外活动中。为尽早给学生提供一个科学研究的环境,我院把科研讲座作为应用化学导论课程的主要内容。第一学期有多位不同研究背景的教师,专门给学生做科学研究重要性讲座,向学生讲述自己的科研成果和体会,对学生进行科研思维的启蒙教育。学生对此课程很感兴趣,也非常愿意参与到教师的科研中来。同时鼓励学生积极申请学生科研项目,培养学生自主学习的能力。明确资助的学生课外科技活动有:“山东省大学生‘调研山东’社会调查活动”“泰安市大学生科技创新行动计划”(每年两批)“泰山医学院大学生科研课题”等。每年都有多名应用化学专业学生成功申请到相关的课题。在项目实施过程中,教师精心安排计划,认真指导,学生的创新意识、创新精神和创新能力得到了很好的提高。

心理学研究表明,学习竞赛以竞赛中的名次或胜负为诱因,可以满足学生的虚荣心和自我提高的需要,从而在一定程度上提高其学习积极性,影响其学习效果[3]。教师可利用学生这一心理,通过妥善组织学习竞赛来激发学习动机,如山东省每年举行的“山东省大学生化学实验技能大赛”,学校每年举行的“化学实验技能大赛”“趣味化学知识竞赛”,应用化学专业先后有多名学生参加,并分别取得了二等奖和三等奖的好成绩。通过比赛,提高了学生对化学实践技能的重视程度,提高了学生对化学实践技能的重视程度,提高了学生的学习兴趣,拓展了学生的知识面。

4 结束语

在近两年的教学尝试中,我们发现改革后的大学化学实验Ⅰ更具有应用性、针对性和可操作性,极大地提高了学生实验的积极性和主动性。对提高学生实验理论知识和实验技能、培养学生分析问题和解决问题的能力、整体提升学生的创新能力和总体素质,都具有积极的作用。应用化学专业虽然是一个新设专业,我们相信,经过各学科教师的积极探索和配合,一定能使学生的实践创新能力得到较大的提升。

参考文献

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1民办高校学生特点及化学实验教学现状

1.1民办高校学生特点当前的民办高校在本科教育中仍处于次要地位,与此相应的是生源高考分数普遍较低,从学习态度上来看,一般表现为马虎懒散,主动性不高,尤其缺少自主思考问题的意识;而在学习能力上,则表现为基础较差,学习习惯不佳,以及学习方法不够科学等问题。但民办高校学生同样具备一些显著优点,如果在授课时予以充分的利用,也能起到事半功倍的效果,比如他们的性格活泼,头脑中形成的思维定势较少,不呆板、不教条,如果采取合适的教学手段,完全可以培养激发一些新颖独到的理解方法与学习思路;再有,民办高校学生往往觉得他人对自己的认可度低,所以常怀有较为强烈的证明自我价值的意愿,这意味着教师如果在日常学习中及时予以学生鼓励便会使他们产生积极向上的态度和直面问题的勇气。

1.2民办高校化学实验教学现状民办高校的特殊性在于其办学、科研经费处于自筹状态,这直接导致学校对于实验课程的投入力度不足,仪器设备相对落后,致使一般基础性实验数据误差较大且无法接触相应实验的前沿科学研究方法。在教学内容上则普遍存在因实验课从属于理论课教学而导致学时不充裕的问题,教授方式仍保持教师为主学生为辅的传统模式,实验内容学生无法选择,验证性实验较多,实验内容较单一等现状也使得教学质量难以提高。上述情况很容易使学生对重复性较高的各门实验课产生厌倦情绪,降低了其探究更深入、更广泛知识的兴趣,更有甚者则会因仪器的精确度低失败率高而对实验的定量定产生怀疑,误把动手实验认作无用功,只是浪费时间而已。因此,怎样才能使民办学校学生正确认识到实验的价值,并在现有的基础上培养锻造他们的创新精神已成为了一个亟待解决的问题。

2改革与创新能力的培养

2.1整合基础实验内容,激发学生学习兴趣在传统教学过程中,基本将无机化学、有机化学、分析化学和物理化学分割开来进行单独授课,其中的大部分内容只需靠单一的学科知识或者是单一的实验技能即可解决,因此造成了时间和资金上的浪费。其实,面对刚刚升入大学需要夯实基础知识和养成良好实验习惯的学生,我们只需要从繁多的验证性实验中精选一些典型而全面的项目让学生进行几次操作练习,以此使其加深对相应理论知识的理解,并达到对一般仪器、药品较为熟练的运用和掌握,同时使自己的操作达到较高的系统化、稳定化,并在数次的重复中培养正确的实验习惯即可,而后将节省的时间与物力用于将几门基础实验进行有效的穿插和整合。例如在一些制备实验中将常见的设计思路和方法贯穿于其中,并在制备完成后利用产物特有的性质对其进行多方面的鉴定检验,这样一个结合了多个基础实验的整合性项目有助于学生在低年级时即养成全方位、总结性思考解决问题的习惯和能力,为以后创新思维的培养奠定一定的基础。在增强学生实验技能的同时,我们也要着重培养他们对于动手实践的兴趣与主动性。目前教师的授课形式依然是灌输式方法,在上课伊始依照顺序将实验原理、实验步骤等向学生做硬性说明,却没有充分考虑到部分学生并没有在先前的学习阶段养成集中精力听课的习惯,从而导致在后面的实验过程中不能领会重点难点,甚至不知道如何动手操作。同时,民办高校学生依赖性较强,遇到问题不愿自己琢磨而只是一味地询问教师,因此,这种灌输式教学方法实际上是纵容学生继续以被动的方式进行学习,针对这种情况,教师应强制其在课前认真预习并在讲授时更多采取启发式教学的方法,以便让学生自动地参与到课堂中来。鉴于低年级学生的水平有限,尤其是部分学生在高中阶段从未接触过化学实验的现状,组织其利用课余时间做一些难度不大但趣味性较强的实验则有利于实验意识的养成。比如“蔬菜中维生素C测定”的实验,它的原理无非是淀粉溶液具有遇到碘变成蓝色的特性,而维生素C能与蓝色溶液中的碘发生作用,从而使溶液变成无色。这种现象明显却不费时费力的项目,会让学生们感到实验不是一门简单枯燥的科目,而是充满着快乐和未知,以此激起他们对于动手实验的兴趣和热情,这样也可以有效降低他们在以后的学习过程中产生的畏难、懒惰情绪。

2.2改革考察方式,鼓励学生培养全面的创新意识考核的作用不能被忽视,它除了能够反映学生的学习效果外,对于教师而言,更是收集教学信息,检验教学成果,评判教学方法是否得当的重要依据和环节,因此,以往主要依靠实验报告和出勤率予以成绩评定的方式显然不能使教学效果和学习成果得到应有的体现。从培养学生创新能力的角度出发,应该对能够积极参加创新实验的同学给予一定的加分奖励,作为对学生积极学习态度的肯定和鞭策。

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该在线学习考试系统V5服务端运行于Win-dows2003Server以上操作平台,使用Microsoft公司的SQLServer2005以上数据库软件,系统运行于IIS5.0上,.NET框架4.0版本。

1.2实验安全在线考试系统的内容完善

在建立起实验安全在线学习考试系统框架的基础上,中心进一步建立了化学实验安全考试科目。与化学实验安全考试科目相对应的化学实验安全考试题库,根据化学各二级学科自身专业特点,通过综合化学学院分析、物化、无机、有机等不同方向的化学实验室安全知识编制而成。化学实验安全考试题库规定为判断题和选择题两种类型,便于计算机判卷的需要。试题库按照难易程度进行分级,以适应不同院系本科生的需要。目前审核并分级后的题库共有考题约539道题,且题库内容处于不断更新中。

1.3实验安全在线考试系统的后期提升

该在线学习考试系统V5软件研发团队致力于软件现有功能的升级与新功能的开发,我们作为该考试系统的使用客户享有终生免费升级服务,如在半年内,软件便进行了在线论坛模块的开发与完善。如需增加同时在线考试的考员数量只需补充升级人数的差额经费即可实现,不需要重新更换软件版本。这不仅为考试系统的持续发展提供了技术支持,而且为考试系统面向更多专业考生的推广提供了可行空间。

2实验安全在线考试系统的应用

实验安全在线考试系统已经试用于化学基础实验教学中心实验教师与实验技术人员的实验安全培训,以及化学、化工等院系学生共计600余名学生的实验前期安全教育。

3实验安全在线考试系统的评价

实验安全在线考试系统作为实验教学团队入职前期与学生实践前期的培训与考核的重要平台,在使用初期已见成效。教师对实验安全知识的全面掌握更能够引领学生进行安全、环保、科学的实验;学生对实验安全知识的充分了解更能够配合实验方案进行优化、绿色、低风险的实验。师生双方在实验前期通过在线实验安全知识的学习与考试,在实验实践中均能够更加稳妥地处理突发实验事故,有效地将事故可能导致的风险降至最低水平。

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中图分类号: G642.0文献标识码: A 文章编号:1671-1297(2008)10-038-02

大学化学实验主要是对大学化学专业及相关专业(如:精化、食品、环境、制药、生物等)开设的实验课程,是学生在大学阶段的一门专业基础实验课,也是接受系统实验方法和实验基本技能训练的开端,对培养学生动手能力和科研能力起着重要的作用。本文结合个人教学经验和经历并系统调研了近年来国内外著名大学在化学实验教学中培养创新思维的新理念、举措和发展趋势,就综合性大学在“大学化学实验”课程中,如何培养学生科学探究能力与创新思维的教学改革模式展开探讨。

一、大学化学实验存在主要问题分析

从学生问卷或访谈来看,根据意见反映较多的前六项条列如下:

1、几大基础实验内容和体系相对独立,分支学科实验界限分明,缺乏整体的组合。各教研室根据自身的条件选择不同层次教学内容开设相对独立的基础实验,缺乏整体的实验信息交流,整个实验体系缺少整合性和系统性。

2、基础实验不同程度存在内容陈旧过时,起点偏低,而且还存在同一水平的重复,验证性实验较多;综合和设计实验较少;缺乏综合性的提高实验,不能很好地体现当代化学发展的新成就和科研成果,缺少现代化学实验的气息。

3、实验内容严重脱离社会生活实践,与学生生活息息相关的开放性实验开展得很少,缺少特色,不能很好地将现代教学新理念融合到实验教学中去,学生实验的兴趣不高,主动性差,影响了实验效果的提高。

4、实验综合性不够,测试手段落后,综合能力的培养得不到很好地落实。对于现代测试手段的相关实验不能实现单人单组,多采用多人一组,甚至采用类似演示实验的办法进行完成,造成许多同学无法进行真正意义上实验技能的训练,这在办学条件相对薄弱的学校尤为突出。

5、实验室及实验教学缺乏院系级的统一科学管理,导致人员调配失衡,实验室利用率不均,在学生人数不断增加,教学工作日较少,公共课增加的情况下课时安排见缝插针,显得较为随意,得不到应有的重视,实验教学效果和质量都难以得到很好的保证。

6、各种实验教学管理规章制度的不完善,奖惩制度不明确,新教师的增加,对实验教学的重要性认识不够等现象,也是导致管理水平不高,实验教学质量滑坡的重要因素之一。

二、大学化学实验教学中培养创新思维的举措和启示

基础性化学实验部分,在大一的第一学期开设;考虑到新生的实验知识与技能不一致,开设基础性化学实验起补齐作用。基本内容有: 1、实验基本知识的学习,包括实验数据的记录与处理;测量结果的正确表达;有效数字概念与运算等等。2、实验基本仪器的使用包括化学合成表征等各种实验的常规仪器操作,如分析天平、酸度计、玻璃容器、滴定管等仪器应用,包括这类仪器的正确读数,规范操作。3、基本实验方法的学习,如线性曲线法、标准加入法、模拟法等等。

综合性化学实验部分,这类实验要求能运用所学知识和实验技能独立探索化学问题。由于实验的内容还属于与基础性实验衔接的部分,所以大部分内容是属于探索性实验。需要独立分析课题,设计装置完成实验;要求把知识转化为能力。实验的开设方式是只给题目和器材,不给方法和答案,在一个个问题的引导下自己查阅资料和设计装置深入进行探索和完成实验。探究式化学实验部分,相对于设计性化学实验高一个层次,对于实验目标的测量较偏重于研究,研究方法是推理与判断在前,实验验证在后。而推理判断是基于前人的知识和自己的经验感知作出的,所以较适合于有理论基础和实验技能的(大二以上)学生。一般验证性实验,实验是以学生学过理论知识后,无疑的状况下完成实验验证,不是让学生自己作出判断、推理、再实验验证,失去了探究的意义和兴趣。此阶段,不但要求能写论文式的实验报告,还要求能宣讲研究论文、作小型学术报告。

开放性研究式实验部分,这类实验接近于做小课题的科学研究,是大化实验中一种高层次实验,或以优秀的高年级学生为对象。开设方式与前面的探索式相同,但难度偏高,内容具有科研性、综合性和创新性。实验基本上全靠学习者自己查资料、设计、完成研究,使学习者提高操作高档仪器的动手能力、现代技术设计能力和科学研究能力。设计性研究式实验讲义与传统的化学实验讲义不同。传统的实验讲义模式是:1、实验目的;2、实验仪器;3、实验原理;4、实验步骤;5、实验纪录;6、实验结果;设计性研究式实验讲义是:1、课题意义与要求;2、参考文献与材料;3、开题问答与问题;4、可供仪器与材料;5、设计与研究的内容。

三、大学化学实验教学中建构主义学习观的应用

改变学生的学习方式,必然要求化学教师在教学方法的改进上更多地关注学生的学习过程和方法,关注学生是用什么样的方法获得知识的,关注学生在学习过程中的探究、情感态度及其价值观。教师应该把自己定位为教学活动的参与者、协作者、促进者及学习者,与学习者相互学习。在某种程度上说,教师更是一位教学活动的倡导者、激励者、组织者及服务者。而在以研究导向为主的大学院校中,教师一方面要投入科研,加上指导研究生等,教学、科研与填写表格等已超时,而化学实验教学的改进必须投入大量时间,并以符合科学教育的原理背景,从事规划和执行实验教学改进所需的硬软体设施。在一所综合性大学要想培养一流的创新性人才,“专业的投入”或许才是根本解决问题之道。此外投入专门实验教学的教师人力与注入充足的经费十分必要;同时结合综合性大学多学科的优势、将跨系有经验而愿意献身教育事业的教师,参考国外的先进经验和配合本土国情,从事实验教材及科教探究,这样才可以建构出全面提升学生创新素质的大学化学实验教学体系。

四、化学实验课为培养学生的创新思维的改革与实践

在实验课教学改革的实践中我们深深地认识到:传统的实验教学管理体制阻碍了实验室建设的发展、阻碍了实验教学与课程体系的建立和完善、阻碍了实验内容的改革和实验水平的提高,这种高消耗、低效益的现状,对人才培养和创新体系建设极为不利,改革传统的实验教学体系是社会与时展的需要,势在必行。为适应新世纪的要求,我们不仅要把化学实验课当成培养学生动手能力和科学素质的主要场所,更注重学生创新精神的培养。以建立有利于培养创新人才的化学实验课程体系和教学模式为目标,实施创新教育,挖掘实验教学与创造思维培养的结合点,我们以其他著名高校为榜样,对化学实验课程体系、教学内容、教学方法、教学手段进行了全方位的革新提出了建议:为满足实验课教学创新的外部条件,建设高层次的实验室;为符合创新人才的培养,改革原实验教学内容,构建新实验内容的新体系;为培养学生的创新能力,改革了教学方法,实现了现代化的教学手段;为创新人才的培养提供组织保证,努力提高实验教学人员的综合素质;我们要以创新能力的培养为中心,全面推进素质教育把实验教学改革进行彻底。

结语

创新是一个民族进步的灵魂,是一个国家兴旺发达的不竭动力,大学化学实验需要从以知识传授为中心转向以创新能力培养为中心,同时以培养学生思维、创新能力为切入点把化学实验课的改革进行到底。创新性人才的培育是长期的系统工程,我们要继续探索,在实践中通过大学化学实验的创新教育实现教育创新。

参考文献

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0.前言

高等院校是培养学生创新精神和实践能力的重要场所,同时也是为社会培养大量的实践性人才的地方。其中化学实验室是大学科研研究和教学的重要场所,它在培养创新精神和实践能力的过程中有着非常重要的地位。实验室建设与管理都是高校工作的组成部分,实验室管理工作不仅影响着高校的教学秩序,还影响着高校办学的质量和水平以及人才上的培养。故而,要努力的提高大学实验室建设与管理的水平,这样就可以更好的管理大学实验室。

1.高等院校中的大学化学实验的特点

大学化学是化学化工类学生的专业基础,是化工类专业的必修课,也是以实验为主的学科。在大学教学过程中大学化学有以下两个特点:第一,化学实验比较多,其中实验的药品也就很多的。有基本的操作实验、电化学、热化学、水化学以及化学反应的基本原理等各种实验,故而,所需的实验药品也是较多的。第二,化学专业较多,所以班级也就很多。在教学过程中很多的专业领域都与化学有着很密切的联系,如:无机化学、大学化学等。根据大学化学实验的特点,我们可以完善实验室的各项规章制度和规范,安全防护化学实验室,这对实验室严格管理药品有着重要的意义。

2.高度重视大学化学实验室队伍的建设

大学化学实验队伍是实验室建设与管理的力量,在高校建设研究型大学化学实验室的过程中,它直接影响着实验室的质量、环境以及发展等方面的建设。提高实验队伍层次是重视实验室队伍建设的依据,也是实施实验室各项规章制度、发挥实验室作用和做好实验教学的重要保障。因此加强实验队伍的建设要采取相应的措施。

2.1引进高层次人才,建设具有高素质实验教师的队伍

高校实验人才队伍发展的计划,就是纳入具备实验教学的人,以提高人才素质,强化专业技能为目标,实现化学实验教学队伍建设的提高。还要不断的吸取优秀的博士、硕士以上的人才来扩充实验教学的队伍,高校要不断的改进实验队伍的构造,来提高整个实验室的水平。这样就丰富了法学化学实验教学的队伍,保证了实验教学的质量。

2.2实验教师的职称聘请不受限制

化学实验教师队伍的原来称谓的改变,高校只是在形式上得到重视,教师则是关注的是职称聘请。实验教师的体系归为教师体系当中,同时享有岗位聘请和津贴制度;在专业技术的职务聘请中,可以让硕士以上的人才申请教师系列职称,同时享有跟高校理论教师同等的待遇和进修的权力。这样就大大激发了实验教师的工作热情。

2.3实验队伍的重视要从称谓上开始

原来的教辅人员都是从事着实验工作的工作人员,也就是实验辅助人员。其主要的工作内容就是实验工作人员要负责日常的实验管理,确保实验环境良好和设备的完好率,然而工作人员的学历不是很高,在工作当中给人一种打杂的感觉,所以得不到重视。随着实验室的建设与发展,工作员工有着一定的变化,所承担的工作也有一定的变化,位置也从辅助转变到主体的位置上。对原来的教辅人员的称谓改变为实验教师。

3.大学化学实验室的管理工作

3.1化学实验室药品上的管理

在大学化学教学过程中,实验的内容很多,所用的药品种类也是比较多的,故而对药品应采取分类管理。其管理原则是:(1)易燃易爆和有毒的物品要选择单独放置。易燃易爆物品要放在阴凉的地方,而剧毒药品和易燃易爆物品要设专人管理;(2)还原性物质不能跟氧化性物质放在一起,碱和酸不可以放在一起。在实验过程中,往往实验台上一边是碱一边是酸,同时盐是按照金属离子活性顺序放置在中间的。

3.2化学实验室仪器上的管理

3.2.1 精密仪器的管理

高校化学实验室安放仪器的房间必须是对实验仪器要求符合的,这样就保证了其使用的寿命和精准度。工作人员还要做好化学实验室仪器在腐蚀、尘土等方面的防护工作。对于实验室精密的仪器则需要受到相应的培训的管理人员进行操作和管理。工作人员所用的化学试验室仪器信息都要记录下来。同时给每台精密仪器建立工作档案,这样就确保了实验的正常运行,其中包含了调试、安装、鉴定、仪器说明书以、配件清单及使用记录等方面。

3.2.2非精密仪器的管理

化学试验安放仪器的房间应符合该仪器所需要的基本要求,以确保该仪器在化学实验时使用达到要求。实验仪器应该根据实际的使用情况来建立工作档案;同时还要有专人来进行维护和保养,且还要具备一定的管理能力。

3.3 化学试验室在卫生上的管理

众所周知,实验室是教师和学生进行学习、教学以及科研研究的重要场所,这就需要我们的共同努力来保持的。一般都是实验过后,要求教师收拾好自己的实验台,并进行相应的打扫;而学生在做完实验时,也是先收拾好自己的实验台,在进行值日打扫整个实验室的卫生。最后再对水龙头开关、电源进行检查是否断开,这些检查完毕过后方可离开实验室。

4.创建研究型的化学试验室

4.1 鼓励教师积极的参与实验技术的研究

高校的实验教学研究主要是针对实验室教师队伍,其中包含以下几类:(1)实验仪器设备的改造与自制;(2)用于实验教学和管理的计算机软件的研制开发;(3)管理方式上的改革; (4)大型精密贵重仪器设备功能的开发;(5)开发新的实验项目,研究实验内容。

4.2 注重培养实验教师的开拓意识和创新意识,鼓励自己研究实验设备

在创新型实验室的建设当中,我们要着重的培养具有创新意识高,开拓能力强的实验教师队伍。且每个学校的教学都存在着不同的特色,尤其是在实验教学方面更为凸显,然而有些实验室所购买的的设备不能很好的满足实验教学的需求,因此我们要鼓励实验教师不断的创新,并大力的支持实验教师进行实验设备的自研。

5.结语

总之,探讨研究型大学化学实验室建设与管理是需要我们不断的进行探索的,是一项长期的工程,要让实验室成为一个合理、高水平、高效率的教学体系和培养创新人才的基地。

【参考文献】

[1]罗东,兰中文.对建设与研究型大学相适应的实验室队伍的思考[J].实验技术与管理,2008(3):159-163.

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