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二、阻碍学生科学素养提升的因素
从对周围从事有机化学教学相关人员的教学工作之观察,以及相关同人的交流与探讨,造成当前大学生科学修养不高的因素是多方面的,首先国内缺少培养科学素养的泥土,其次是教育体制弊病、教学活动主体思想认识偏差等要素。笔者结合几年来从事有机化学的教学以及科研的实际情况,认为在有机化学教学中主要存在以下因素阻碍学生科学素养的提升。
1.受中小学教育的影响。
我国目前在中小学的教学中实行的是应试教育,这类教育体制具有两个致命缺点:其一是中小学不看重科学素养教育的习惯在高校中被延续;其二是学生长时间疲于应对考试成为测验机器,即使到了进修环境相对轻松的高校也依然沿用以往在中学时形成的学习方法和学习态度,对于科学素养养成的重要性认知不足。现在,全国大部分的高校仍缺少针对大学生的专门科研活动,只有部分高校将大学生科研活动作为一项长效机制固定并且坚持下来,但是,缺乏专门机构做出引导和安排,在某种意义上这类体制上的遗憾使得大学校园缺少浓郁的科学素养氛围,不利于大学生科学技术的磨炼与培育。
2.教材内容陈旧、难学的问题。
有机化学是一门应用性、实践性较强的学科,有必要将有机化学的最新动态、前沿理论引入教材。然而,现在各个高校所使用的有机化学的主流教材基本上是相对比较经典的有机化学内容,其中反映现代科学技术前沿的内容很有限;方程式和人名反应繁杂,难以理解和记忆;立体化学和反应机理抽象,难以掌握理解;有机化学的课时数相对较少,使得在课堂上教师与学生之间缺乏有效的互动,从而使得教学效果不理想。
3.部分教师科研观念淡薄,无法实现有机化学教学与科研相长。
目前,在有机化学教学与科研人员的配置中,仍然存在这一现状:长期从事教学的教师基本不搞科研,而大量从事科研工作,并且成果非常优秀的教师基本不担任讲授任务。这样的人员配置有利于实现人才的专业化和高水平科研成果的产出。但是,教学与科研的完全脱离,使得科研无法促进教学;而在教学中发现的问题,也无法为科研提供有效素材和动力。
4.多媒体教授方式与传统讲授方式缺乏有效整合。
目前,有机化学存在传统教学和多媒体教学两种方式,二者各有利弊。多媒体教学在有机化学中的应用能够实现从平面式教学向立体式教学的转变,有利于学生加倍形象地、直观地了解分子结构特点;从静态展示向动态模拟的转变,有利于学生提高对化学反应机理的理解;从封闭式教学向开放式教学的转变,有利于丰富有机化学教学内容。不过,多媒体教学可能会阻碍师生的有效交流,造成教学中的形式主义。因此,需对有机化学多媒体讲授形式与传统讲授形式进行优化整合,发挥各自的比较优势。但是,从有机化学的教学实践来看,有些教师偏重于多媒体教学模式,有些教师偏重于传统教学模式,二者缺乏有效整合。
三、提高学生科学素养的途径
在有机化学教学中对学生科学素养的培养与提升,要求学生对有机化学中的基本概念、科学方法、反应机理等等具有充分的认识和理解,形成稳定的心理素质。因此,在有机化学教学中,提升大学生们的科学素养与品德,可从以下几个方面进行考虑。
(一)编写与时俱进的有机化学教材
建立有机化学教材的定期更新机制,积极更新有机化学教材,将有机化学发展中的前沿理论、前沿知识、最新动态引入有机化学教材中。在20世纪90年代初,为了解决传统有机合成方法以及传统有机合成工业对环境造成的巨大污染与破坏,化学家们提出“绿色化学”的概念,即从源头减少、甚至消除污染的产生,通过钻研和改良化学化工工艺,从本质上减少和消除副产物的产生,达到保护和改善环境的目的。在有机化学教材的编著中就可以引入“绿色化学”的内容。在有机化学教学中,适当增加与有机化学相关的社会热点问题、事件,比如三聚氰胺事件,激发学生的学习热情及兴趣。现在高等学校所开的有机化学方面专业选修课以及必修课内容枯燥,专业性强,不利于化学专业以外的其他需要学习化学课程的相关专业学生学习,提不起学生在选修课中对化学或者有机化学的兴趣,就更别谈提高科学素养。因此应该加大有机化学中与生活密切相关的教学内容,例如糖为什么是甜的?醋为什么是酸的?以及生命现象的起源等等,这些内容不仅可以让学生更深入了解身边的生活,更让学生增强对有机化学的学习兴趣,进而提高学生的科学素养。
(二)创新有机化学教学方式
充分发挥多媒体与传统教学法这两种教学法的各自优势,克服各自的缺点,最大限度地提高教学效果。精心设计多媒体课件,利用多媒体丰富多彩的表现形式,有利于模拟反应进行的过程,从而使学生了解反应机理。将相应的化学反应、发明、应用及相关历史资料短时间内呈现给学生,提高学生对有机化学的学习兴趣,扩大学生的知识面。在基础有机化学课程教学中将原理与案例结合起来,采用案例作为解释、证实实验原理和方法的资料,使学生学得更加灵活与自如,理解知识能够更加全面和深入。激发和培养学生的创新精神。
(三)强化有机化学实验的教学改革
实验教学能够激发起学生学习的兴趣,从而培养学生动手本领,增强科研能力,提高学生综合水平,培育学生的创新能力。改革传统实验教材,使实验教材与理论课讲授结合更加紧密。在当今相当一部分高校中,有专门选拔一些对化学有兴趣,并通过一定考核的本科学生,使他们直接进入该校的特定课题组,在组内协助研究生及导师完成他们所承担的科研项目,并取得一定的学分。此方法不仅使学生增强了动手本领,更使学生提早接触科研氛围,有利于学生综合能力的提高。
有机化学教学大都是由教师按照教材所编写的程序讲授,将有机化学课讲授内容停留在有机化学经典领域,而不与学科发展趋势相结合,不但授课内容单一,知识面狭窄,而且授课形式呆板,缺少变化,使学生感到枯燥乏味,甚至出现昏昏欲睡的现象。这样,不利于培养学生对有机化学的学习兴趣及开阔的学科视野。学生没有了学习的兴趣,学习的积极性大打折扣。
1.2传统教学手段被摒弃
现代课堂大都采用多媒体技术进行组织教学,教师既要备课又要做课件,教师的时间和精力又很有限,这样他们的压力也会增大。现在又是知识爆炸的时代,课堂上需要讲授的知识内容量很大。所以课堂教学追求内容多,速度快,而忽略了学生的知识接受能力。同时,几乎全部摒弃了传统的板书教学和模具教学。这样,PPT画面只是一闪而过,学生来不及记笔记,知识很难记牢,学生也很容易产生疲劳,甚至产生抵触心理。这样教学效果和教学质量就受到很大的影响。
1.3实验教学重视不够
长期以来轻实验重理论,将有机化学实验课作为附属课,得不到重视。具体表现在:有机化学实验只开设验证性的简单实验,缺乏综合性、创造性实验;实验课学时数相对不足,学生没有充足的时间完成复杂的实验;教师重视不够,讲完实验后,就让学生自行操作,没有认真观察和指导操作中出现的错误;学生不重视实验预习,讲授期间不注意听讲,已经讲过的内容,提问还是很少有人回答上来,这种情况势必造成实验过程中出现很多操作错误,打碎玻璃仪器等现象出现。
1.4教学评价不完善
过去,学生对教学的评价只是一个形式,教师的教学方法和方式也不怎么改变,没有起到什么效果。教学评价几乎形同虚设。而学生的成绩也大都以理论考试成绩记录。这样很多学生不重视平时的上课,甚至有些同学逃课,只是到最后期末考试前临阵磨枪。这种现象很普遍,最后学生考完试把知识又全部还给了老师。这样的评价体系存在很大的缺陷,不利于教学质量和学生学习能力的提高。
2改革措施
为了提高学生对有机化学的应用能力和创新能力,提高有机化学教学质量。针对上述问题,提出以下一些思路。
2.1调整教学内容,提高学生学习兴趣
有机化学教学,除了教授课本上的知识外,教学内容可涉及到很多方面。比如可将有机化学史引入课堂教学,特别是涉及人名反应的故事,以及有机化学的学科前沿发展研究,保证了教学内容的科学性和先进性。可以活跃课堂气氛,从而吸引他们的注意力,调动学生的学习积极性。还有可以通过列举生活事例,从有机化合物的毒性着手,强调其对环境污染的危害性,增强环境保护意识,提高他们的学习热情和兴趣。
2.2传统教学手段与多媒体教学结合,提高教学质量
随着多媒体技术的快速发展,多媒体技术辅助教学作为一种新的手段越来越广泛地应用于教学。在授课时,可以利用动画、声音、视频、模型等,使抽象的理论变为直观的形象展示给学生,使他们更容易理解知识。此外,由于省去了过去板书的时间,多媒体课件可以讲授较多的内容,信息量会更多。但是,如果授课信息量过大,变换过快,会造成学生对知识的印象不深,教学效果大打折扣。所以,结合板书等传统教学手段,进行多样化教学,可以激发学生的兴趣,营造良好学习氛围,进而提高教学质量。
2.3重视实验教学
有机化学实验教学是化学教育的一个重要组成部分,实验教学是培养学生的创新意识、实践能力和科学素养的重要手段,为了培养学生牢固掌握有机化学的基本技能和提高有机化学教学质量。有机化学实验教学中应注意以下几点:(1)适当开设开放性实验内容,增加设计性、创新性实验,这样可以开拓学生的思维,进一步提高实验水平。(2)学校在做培养方案是就应该合理安排实验次数和学时数,使学生有足够的时间进行实验。(3)任课教师要不断提高自身的教学能力,加强实验教学的研究,提高实验教学质量。(4)要求学生进行课前预习,对实验原理、实验步骤、实验注意事项等有全面的了解。在实验过程中,进行规范操作,如实记录,不准弄虚作假。
2.4完善教学评价方法
首先,学生及同行任课教师对授课教师进行不记名打分评价,针对教师的教学态度、教学手段、教学效果等方面。评价结果直接与教师的课酬挂钩,这样对任课教师也是一个鞭策和监督。其次,学生成绩考核体系直接影响着学生对有机化学课学习的态度和积极性。为了客观、公正地反映出学生的实际水平,我们尝试改革成绩评定制度,将成绩分为:平时成绩和期末成绩。平时成绩包括:课堂参与、笔记、作业练习三部分;期末成绩为理论考试成绩。考核办法中加大平时成绩的权重(增加到40%),让学生更加重视平时的课程学习,养成良好的学风。
二、中职有机化学教学方法
(一)应用多媒体教学,提高效率现在多媒体已经在很多领域应用,运用也越来越广,制作媒体课件成为中职有机化学教师必须会的一个技术,有机化学中存在抽象的内容就不好展示出来,然而多媒体能够很轻易地展示出来,而且使内容更加的形象生动,很好理解。
(二)调动学生的积极性,注重有机化学的应用它的理论知识比较陈旧,内容的理论性比较强,学习起来比较的枯燥,学生很容易缺乏兴趣,作为中职教师,多试着将生活中的化学引入到课堂中去。例如,在饮食方面,菠菜不能与含有较多钙的豆腐一起煮,这是因为菠菜中含有草酸,与豆腐中的钙形成草酸钙,如果长期食用会得结石;还有就是重金属中毒,如汞盐中毒,可以给病人吃乳品或者鸡蛋清,蛋白质在消化道与汞盐结合就成为了不溶解物质,阻碍有毒物质吸入身体里。像这样的例子还有很多,教师将这些新的知识融入到有机化学枯燥的学习中,可以拓宽学生的视野,提高他们学的兴趣。
(三)注重创新意识的培养中职教师不仅要让学生培养基础知识,更要让他们学以致用,把学到的知识应用到实际生活中去,敢于提出问题,培养创新意识与能力。教师在教学时设置疑问,鼓励学生大胆推理与探索,这样可以有效地提高他们的创新能力。
三、能力的培养
(一)阅读能力阅读是学生最直观的获取知识的途径,掌握科学的阅读方法,在理解一些化学概念时会比较的容易。在阅读书本里的知识时,要有所侧重,不仅要注重文字描述,还要注意各种图表。阅读的方式也很多样,有先讲后读,边讲边读,先读后讲。在学习物理性质时,可以先阅读相关内容,根据它们的颜色、状态、沸点熔点等各个方面来总结。
(二)记忆力记忆是学习化学的基础,只有在记清楚知识点的基础上才可以举一反三。在学习中对学生的记忆都会进行有意识的训练,这样可以掌握规律,可以概括书本上的句子,提高记忆。像有机化学中存在着很多的反应类型,而且表现形式不一,在学的过程会感觉比较难,这时教师可以运用形象的描述,难懂的知识就会更加的形象,学生学习起来也会比较容易。
(三)观察能力实验是化学学习的基础,有机化实验要求做到仔细、全面,具有逻辑思维。在实验室提取乙烯的过程中,摆放温度计,烧瓶、集气瓶的变化都要注意。
(四)培养实际的动手能力有机化学实验会有些基本的操作训练,目的在于提高学生的实验技能。养成良好的习惯,注意试验过程中的安全问题,在实验前熟悉实验器材的性能、使用方法等,然后教师也会对学生进行专业化的训练,让学生更加熟练地掌握设备的特点,提高学生处理实际问题的能力。
(五)思维能力在做习题时,可以把所学的知识连接起来,要掌握知识的系统性才能有利于学生展开思路,解析问题。教师在训练学生时,不要采用以往的题海战术,多对课题进行甄选,选择具有代表性的题型,提倡学生换角度思考,用多种方法解析题目,培养思维能力。
四、改善有机化教学质量的对策
(一)教师的感染力影响学生的学习教师的感染力对于学生学习化学有着很直接的影响,为了增强学生的学习兴趣,中职教师应该作为表率。教师首先本身要对化学有浓厚的兴趣,慢慢感化学生,这样学生能够对学习有机化学产生兴趣。有机化学中会有一些抽象的概念,会增加学习的难度,这就要求教师在给学生上课时运用有趣、新意的教学模式来教学生,让他们在一个相对轻松愉快的环境中学习。
按照11版教学培养方案的修订,有机化学由原来的126学时减少到108学时,上下半学期各54学时。同时,有机化学实验也做了相应的修改,由原来的90学时减少到70学时,上下半学期各35学时。在此次教学方案修改的同时,有机教研室依据教育部规划教材特点,结合我校化学专业长远发展需求,立足于学生可操作性,本着“微型化、节约化”原则,进一步梳理与完善了有机化学实验教学内容。在坚持熟练基本操作的基础上,将教师科研方向中的一些原料合成作为教学内容引入到了有机化学实验操作中,例如,将降冰片烯二酸酐的制备引入教学环节,让学生在巩固双烯合成理论的基础上,进一步熟练如何利用已知原料合成目标产物的方法。再如,在重结晶实验操作中,由于原料的恒定性,学生实验往往很容易形成机械操作、简单重复和照方抓药等特点。为了打破重结晶原有实验原料的单一性,我们借助重点实验室这一平台,跟有科研项目的老师一起交流并达成共识,他们合成的粗产物直接应用到有机化学教学实验中,形成了原料种类多样性。变换原料,学生就得通过重结晶的步骤,合理选择理想溶剂,提高了学生参与实验的主动性,同时也为老师科研提供了保障,避免了实验产品的浪费。另外,对先前的常量化实验也进行了改进,引入了微量实验仪器,树立学生节约意识,进一步强化学生的实验技能。
1.2教学模式的转换
传统的实验教学模式只注重学生实验结果,往往忽视了实验过程。有机化学实验教改过程,首先,注重实验前的准备。让学生通过相关文献检索,吃透实验操作中的一些问题,熟悉物料性质,确保实验顺利进行(见图1)。其次,全面干预学生实验操作过程。在实验操作过程中既要强化学生的实验操作技能,对于违规操作行为,要及时纠正,必要时要作为典型案例,引导全体学生注意,同时还要全面跟踪学生实验过程,设立专门教师实验台,实现学生和教师共同实验,在实验操作中及时将实验过程中出现的问题反馈给学生,进一步培养学生对一些反常现象的理解和认识,锻炼学生分析与解决问题的能力(见图2)。第三,做好实验结果总结与实验报告信息反馈。对于实验结果来说,由于个人的操作或多或少存在差异,尤其在现象描述、收率计算和物理参数测定等方面都多少存在分歧,采取集中讨论与分散交流相结合的方式,干预学生实验结果讨论,引导学生对实验结果做出正确的判断,为后续实验报告的书写奠定基础;对于实验报告信息反馈,一要坚持原有认真批改实验报告的做法,二要在新的实验开始时做好实验报告的点评工作,既要突出表扬优秀的实验报告,也要指出不合格的实验报告,通过以“优帮差”,切实发挥好“传帮带”的作用,逐步完善学生对实验报告的书写。三是对学生在实验创新中提到的一些改进措施要给予合理的解释,激发学生积极尝试实验的热情,增进学生对化学实验的兴趣。
1.3教学评价体系
老师通过实验教学中的“预习、操作、卫生和实验报告”可以直观地给学生在某个实验中给予合理的分数。反过来,学生也要发挥监督老师的作用,通过教学评价体系,可以反映出教师在实验教学中的投入。学校虽然每年都通过教学评价系统,让学生对老师教学做出客观公正的评价,进一步激发教师的教学热情,但效果往往不是很理想。我们在有机化学实验教学环节中引入了“一个实验一评价体系”,采取无记名信息反馈,梳理后将意见转达给任课教师,通过教研室活动讨论,确定整改措施,并及时地应用到下一个实验中,并将有用信息扩大到了整个教研室活动中,使得教师在教学中丰富阅历,使得学生在学习中长了见识。这种做法在学生与教师中已经形成了良性互动,并得到了很好的评价效果。
1.4科研协助教学改革
有机化学实验是在大学二年级开设,学生已经初步掌握了一些基本的实验技能操作,在有机化学实验实验教学过程中,积极引导学生参与教师科研活动,增强学生对学科前沿知识的了解,提升学生对化学实验的兴趣。具体可通过内蒙古每年举办的“挑战杯”科技作品竞赛和毕业生毕业论文的设计两个途径进行尝试,让学生以兴趣小组形式参与到教师科研项目中,让学生从教师科研活动中吸取宝贵的信息资料,获得长足的进步。例如,β-氨基酮类化合物的合成(Mannich碱)是有机化学理论知识中的内容,基本的有机化学实验教学中并没有此类化合物的实验操作内容,是一个综合性很强的实验操作,学生要从多组分溶剂的选取、TCL(薄板层析)、重结晶、熔点测定等一系列实验技能入手,扩展了学生的思路,增强了有机实验手段的连续性和衔接性。截至目前为止,已有两届学生10多人次,借助教师科研平台,参与“挑战杯”科技作品竞赛,并获奖;有三届学生15人次,通过参与教师科研活动,发表了高水平的学术论文。当然,这些成绩的取得反过来又促进了实验教学的运行,在培养学生实验技能的同时,进一步拓展了学生在实验中“敢想、敢问、敢做”的理念,从某种意义上也完善了新版教学培养方案。