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選修手持技術實驗課的學生是2009級的化學師范生,共有155人,分為6個大組,每個大組又分為8個小組,每個小組3~4名學生。每個學生3次,4個學時∕次。共12個學時。(1)系列實驗1任務、內容是:介紹手持技術相關的基本知識,學生盡快熟練掌握各種傳感器的使用方法、工作原理及維護方法,能利用手持技術進行簡單的化學實驗。(2)系列實驗2任務、內容是:除了讓學生進一步熟悉手持技術的操作外,進行較復雜實驗。比如:同時連接2個或2個以上的傳感器時如何來設置頁面以及如何設置坐標軸上X軸、Y軸顯示的物理量等,更主要的是以手持技術為工具的探究,體驗手持技術與化學教學的整合,突出手持技術在解決化學教學中的重難點問題時的優勢。(3)系列實驗3任務、內容是:訓練手持技術與多種傳感器相連,在同一時間內進行多種數據的采集和處理,內容與社會生活相聯系,通過實驗感受手持技術在綜合性實驗中的應用,能利用手持技術設計綜合實驗。體現從生活走進化學、從化學走向社會的新課程理念。
2開設手持技術實驗后的調查分析
手持技術實驗課教學效果如何?利用手持技術進行教學的有效性、可操作性和認同性怎樣呢?我們對選修“手持技術實驗”課的155名學生進行了問卷調查。調查問卷由21道大選擇題(包括47道小選擇題)和2道開放性問答題組成。調查采用無記名方式,共發放問卷155份,收回148份,其中有效問卷144份。調查的內容主要包括:(1)手持技術的優點(第3-5題);(2)手持技術對化學教學的影響(第6-8題);(3)使用手持技術教學的態度(第13-14題);(4)影響手持技術在中學化學教學中廣泛應用的因素(第15題);(5)手持技術實驗課的實施效果(第16-23題)。以下是在統計分析調查問卷的基礎上,結合實驗過程中的觀察以及對部分學生的訪談對調查結果進行的評析。
2.1手持技術操作的難易程度
通過對學生的訪談發現,在開設手持技術實驗課之前,絕大多數學生從未聽說過手持技術,只有個別學生通過圖書、期刊等對手持技術略有了解,但從未見過實物,可見手持技術在河南并未得到廣泛應用。第一次接觸手持技術儀器時,80%的學生感覺很新奇,很想進一步了解。只有7%的學生對其有恐懼感。調查表明:絕大多數的學生認為手持技術的操作不難,這與當今大學生思想開放,接受新事物的能力強有很大關系。
2.2手持技術的優點
與傳統化學實驗相比較,使用手持技術實驗的優點如表5所示。學生認為手持技術的優點排序為直觀、便攜、操作簡單、準確、實時,其中對準確、實時2大優點的認可度較低。
2.3手持技術對化學教學的影響
學習手持技術儀器的操作是為了更好地在化學教學中應用,而在化學教學中使用手持技術產生的作用將直接影響手持技術的應用范圍。調查結果表明,手持技術對學生學習化學既有正面的積極地作用(圖1),又有負面的消極的影響(圖2),影響程度的大小取決于具體應用手持技術的情況(圖3、圖4)。
2.4影響手持技術應用的因素
手持技術在中學化學中的廣泛使用受到諸多因素的影響。這些影響因素大致可以分為8類:經濟條件或成本問題、學校的態度問題、化學教學實踐(如教學內容的選取課時數量)問題、學生方面的問題、教師的專業水平及觀念意識問題、評價的問題、手持技術本身的問題及學校外部壓力的問題。61.2%的學生認為手持技術有一定的教學適用范圍。一是由于經濟等因素無法購買手持技術設備;二是雖購買了手持技術設備,也因其他條件的限制未廣泛使用;三是手持技術不能代替傳統實驗,有些實驗用手持技術合適,而另一些實驗用傳統的儀器更好。手持技術要想在中學中得到推廣和使用,最大的障礙是:52.1%的學生認為是學校沒有設備或者設備少,43.7%的學生則認為是沒有相配套的教學資源(課堂教學設計案例、實驗案例),57%的學生認為學校領導的支持最為重要。
2.5學生對手持技術的認同感
應用和推廣手持技術任重道遠,師范生是未來的教師,擔負著重大的責任,他們是否愿意成為新思想和新技術的傳播者,推廣和使用手持技術呢?此次問卷中設計了第13題和第14題進行相關的調查。
2.6學生對手持技術實驗課實施的效果評價
2.6.1學生對系列實驗1實施效果的評價
有17%的學生認為效果很好,62%的學生認為效果好。這些認為教師講解得條理清晰,跟隨教師一起操作,又通過幾個小實驗的練習,基本掌握了手持技術的操作步驟。
2.6.2學生對系列實驗2、3實施效果的評價
從圖7可以看出,14.6%的學生認為很好,59.7%的學生認為好,這說明大多數學生認可系列實驗2、3的教學效果。但相比較實驗2采取的指導探究式教學組織形式,學生更喜歡實驗3開放式的合作探究式教學,他們認為這樣有利于提高思考能力和創新能力,同時有助于提高科學探究的能力。對于系列實驗2、3內容(圖8),85%的學生認為貼近初、高中化學教學,對今后從事初、高中化學教學有用。從難易程度上,多數學生(64.6%)認為實驗內容不難也不太簡單,屬于一般難度。
2.6.3學生對自我開發實驗能力的評價
開設手持技術實驗課,不僅是為了讓學生了解手持技術,熟練掌握其基本操作,更主要的是讓學生將手持技術作為一種工具,能開發出合適的案例,提高探究的能力。學生能否開發出適合的案例呢?調查表明,88.8%的學生認為自己能,但需要時間,11.2%的學生覺得自己不能開發出新的手持技術實驗。這說明絕大多數的學生還是很自信的。對于開放題“您認為利用手持技術可以和初、高中化學中的哪些實驗相結合或者是對哪些實驗進行改進”,大多數學生寫了測量反應的熱效應、強弱電解質的電導率等,是比較簡單的定量實驗,而且還和手持技術實驗課上的實驗內容很相似。這對應了學生的選擇“能,但需要時間”。
3結論與反思
3.1結論
調查結果表明,手持技術實驗課取得了良好的教學效果,絕大多數學生對手持技術進行教學的有效性、可操作性和認同性持肯定的態度,即對化學師范生開展手持技術實驗課是可行的。大多數學生認為實驗內容貼近初、高中化學教學,對今后從事初、高中化學教學有實際應用價值,而且難度適中,層次性的實驗教學模式恰當,所以對化學師范生開設手持技術實驗課是必要的。另外,選修手持技術實驗課的已是大三學生,具備一定的知識基礎,在教學過程中能較快地掌握手持技術的使用方法,理解手持技術的工作原理以及儀器的維護。他們不僅了解了一種現代化實驗手段,認可其在化學教學中的獨特優勢,愿意在條件許可時使用手持技術進行教學,而且能夠與初、高中化學課程整合,開發實驗,提高科學探究能力。
3.2反思
關鍵詞:化學實驗;化學教學:學習興趣;調控策略
化學是一門以觀察和實驗為基礎的學科,它通過教師演示實驗或組織學生親自進行實驗操作,把教材知識由微觀變成宏觀、由抽象變成具體、由無形變成有形,使學生更易于獲取多方面的知識,調動學生學習化學的積極性,鞏固學生的學習成果。因此,教師在教學過程中,應該加強化學實驗探究的力度,以激發學生學習化學的興趣。
一、演示實驗,引發興趣
1.觀察實驗。觀察是實驗的第一步,也是創新的前提。教師在演示實驗時,許多學生不知道應該看什么,更不知道觀察的目的。因此,教師在演示實驗前,應該使學生明確實驗的目的及觀察對象,并教給學生觀察的方法。2.操作規范。在演示實驗中,教師的一舉一動都會成為學生獨立操作的依據和榜樣,同時對學生實驗技能的掌握也起著示范作用。教師在實驗操作時應該按照規定有條不紊地進行,每個實驗都要精心備課,保證課堂演示萬無一失,最大限度地激發學生的學習興趣。3.注意安全。演示實驗要絕對安全,避免給學生造成恐懼感,保護學生的學習興趣。為了確保實驗的安全性,教師應該做到以下幾點:(1)改進實驗方法,清除不安全因素;(2)操作一定要正確、規范、熟練,制取易燃、易爆氣體一定要檢查裝置氣密性;(3)采取必要的針對措施,有害氣體要有吸收裝置,以防外溢,造成傷害。
二、動手實驗,培養興趣
1.精心設計實驗,激發學生的動手欲望。化學與學生的日常生活緊密相連,生活中一些奇怪的現象大部分都可以用化學去解釋,而這些理論又是靠實驗得出的,實驗就是要驗證生活中化學現象的形成過程。對于生活中的一些現象,教師可以精心設計實驗,鼓勵學生親自動手做實驗,理解其中的科學道理,進而培養學生學習化學的興趣。2.為學生多創造動手參與的條件。教師應該多為學生營造動手參與、動腦思考的課堂氣氛,盡可能地將一些演示實驗變為學生的小組實驗。例如,向鋅粒中滴加稀鹽酸,鐵生銹條件等實驗都可以讓學生自己動手操作,這樣可以充分調動學生學習的積極性。3.通過家庭小實驗調動學生實驗的積極性。由于農村學校受當地條件的限制,缺乏實驗器材,學生得不到太多自己動手操作的機會,所以適時開發家庭小實驗,讓學生自己尋找實驗用品,自己動手做簡單易做的實驗是一種彌補手段。例如,把雞蛋放入裝有白醋的玻璃杯中,讓學生觀察實驗現象,并提問冒出的氣泡是什么?學生通過親自實驗,自己發現問題,又進行實驗驗證,在實驗中獲得了成功的喜悅。
三、想象實驗,提高興趣
1.指導學生想象實驗結果。在教學過程中,教師要結合某些實驗,給學生充分的時間,鼓勵學生從多角度大膽想象,并闡明自己的想象理由。只要是學生利用所學知識加上現有智力進行想象的,都可以由教師或學生進行實驗驗證;如果現在條件暫時不允許的,可以由教師進行講解點評。實踐證明,這樣做的教學效果比直接由實驗得出結論的教學效果要好得多。2.引導學生設計實驗。為了讓學生成為課堂的主體,充分發揮其主體地位,讓學生在學習中有所思、有所想,教師可以讓學生自己設計實驗,想象、推測實驗過程,并啟發學生畫出實驗裝置圖,制定合理的實驗計劃,進而把實驗教學引向深入,為學生學習化學增添無窮的樂趣和動力。3.指導學生嘗試實驗。學生在感知了想象實驗設計的方法和一般過程以后,教師可以放手讓學生嘗試做實驗,并加以驗證實驗的想象結果。在這個過程中,教師要給予學生及時的指導和幫助,這樣才能增強學生學習化學的信心。
四、分組實驗,保持興趣
1.讓學生自由組合實驗小組。以前教師總是預先將學生按成績好壞,男學生和女學生進行搭配分組,并選出小組長負責看管本組的儀器和藥品,但是這樣的實驗并沒有達到人人參與、人人動手的實驗效果。讓學生自由組合后,因為是自己結組,能力相差不多,不存在上述情況,每名學生都積極參與,共同探究,這樣學生的實驗操作能力得到了很大的提高,同時還培養了學生互幫互助的合作意識。2.在實驗中讓學生自己探究實驗。教師應該讓學生在實驗過程中按照自己的思維進行猜想,按照自己的想法進行實驗探究,只有這樣放手才能激活學生的思維,進而培養學生的創新能力。化學實驗是初中化學教學的一項重要內容,它既能幫助學生加強對知識的理解和運用,培養動手操作能力,又能開闊視野,擴大知識面,培養學生良好的思維品質,更能優化實驗教學,更好地激發學生的學習興趣,培養學生的合作意識和團隊精神。
作者:徐彩娟 單位:內蒙古赤峰市喀喇沁旗錦山第五中學
參考文獻:
生物化學實驗的教學主要還是“填鴨式”模式,即先由實驗老師講解實驗原理、實驗操作步驟以及實驗注意事項,然后再讓學生進行實驗操作的教學方式.這種教學模式實際上只注重結果,忽視學生的實驗過程.結果導致學生普遍存在重視理論學習忽視實驗操作、重視撰寫實驗報告忽視實驗過程、重視理解實驗原理忽視實驗步驟的思想.實驗的前期準備工作全部由實驗老師完成,學生對此知之甚少,甚至一無所知.同時所選的實驗教學內容絕大部分是驗證性實驗,實驗結果學生已經知曉,導致部分學生對實驗不感興趣,從而限制了學生的擴散思維,束縛了學生的創新能力和創造思維的培養.
2蚌埠學院生物化學實驗教學存在的問題
實踐教學是實現教學目標最有效的方法,生物化學實驗教學目前存在的主要問題有:(1)實驗項目只是簡單驗證了理論知識(.2)部分實驗內容與其他實驗課程重復,同時又不完整,與其他課程沒有密切的聯系(.3)綜合性、設計性實驗相對較少(.4)實驗內容更新速度相對較慢,沒有趕上生物化學知識爆炸式增長的速度水平(.5)實驗室、實驗儀器沒有充分整合,沒有產生較高的利用效率(.6)專職實驗老師缺口較大.
3我院生物化學實驗教學改革及創新人才培養舉措
2014年11月23日至28日,教育部專家對蚌埠學院進行了本科教學合格評估,我們以這次評估為切入口,改革現有的生物化學實驗教學.根據蚌埠學院“地方性、應用型、工程化”的辦學定位,對以前的實驗教學體系進行多方位改革.根據我系目前所開設的制藥工程、生物工程、食品科學與工程三個工學類本科專業的具體情況,在工學一級學科平臺上構建完整的、貫通的實驗課程教學體系.將這三個工學專業的生物化學實驗課程進行整合、優化,具體分為《生物化學綜合設計實驗》、《生物化學專業實驗》、《生物化學基礎實驗》三個不同層次,重新修訂完成2014版生物化學實驗大綱,組建綜合實驗室.
3.1構建生物化學實驗課程新體系《生物化學基礎實驗》的內容具體涉及生命科學領域的一些主干課程如遺傳學、細胞生物學、分子生物學、生物化學等課程的基礎實驗.在第三學期進行,為專業實驗打下堅實基礎《.生物化學專業實驗》的內容分三個工學專業進行選做.食品科學與工程專業:課程包括生物化學無機和有機合成實驗、生物化學分析測量實驗、食品化學及分析實驗、食品工藝學實驗.生物工程專業:生物化學無機和有機合成實驗、生物化學分析測量實驗、分子遺傳學實驗、分子生物學實驗等.制藥工程專業:生物化學合成實驗、生物化學分析測量實驗、藥物合成實驗、藥劑學實驗、藥理(毒理)實驗等.該課程在第五學期開設《.生物化學綜合設計實驗》的內容以研究性和設計性實驗為主,重點培養學生的創新科學思維和基本科研能力.該課程在第七學期開設.
3.2改進實驗教學方法由于本課程以實驗為主,要求每個學生動手進行實驗操作.上課后,任課教師需向學生講清楚課程的性質、任務、要求、課程安排和進度、平時考核內容、期末考試方法、實驗守則及實驗室安全制度等.實驗前學生必須進行預習.實驗2人1組,在規定的時間內,由學生獨立完成,出現問題,教師要引導學生獨立分析、解決,不得包辦代替.學生應按實驗目的和要求進行實驗,每項實驗結果須經教師檢驗,認可后方可離開實驗室.任課教師要認真上好每一節課,實驗前清點學生人數,實驗中按要求做好學生實驗情況及結果記錄,實驗后認真填寫實驗開出記錄.每次實驗結束后,學生應按照自己的實驗結果獨立寫出實驗報告.其中實驗結果與分析、實驗結論與討論是每次報告的重點部分.
3.3完善實驗考核手段加大對平時成績考核的力度.本實驗課程的考核標準明確,對預習、實驗過程、實驗報告進行綜合評價,對在實驗過程中肯于動腦、動手的學生給予充分肯定.采用平時考核(主要是操作技能),結合每次實驗的實驗報告評分,綜合評定期末成績,期末不另設獨立的實驗考試.期末總評成績中平時考核占70%(出勤和實驗操作各占50%),實驗報告占30%.實驗成績分:優、良、中、及格、不及格五級.
3.4引入綜合性和設計性實驗由于學校按照教育部和安徽省教育廳的要求對生物化學理論課時進行壓縮,生物化學實驗的課時也相應減少,由原來的32學時改為現在的24學時,所以我們將綜合性和設計性實驗引入課堂,編寫進生物化學實驗大綱.結果顯示,學生的學習興趣和動手操作能力在有限的學時內得到最大的提升.
3.5應用PPT授課通過PPT授課,不僅節省了教師講解的時間,同時也提高了學生學習積極性.通過一些經典的演示實驗和模擬實驗錄像的觀看,讓學生了解實驗的規范操作過程,養成良好的習慣.
3.6開放實驗室生物化學實驗在理論開課的學期向學生開放.實驗老師根據實驗大綱選定的實驗項目準備實驗材料、藥品和儀器設備,學生提前一周向授課老師提出申請,經系實驗室主任批準即可利用課余時間進入開放實驗室自主實驗.
3.7企業參與實驗教學由于我系生物工程等工學專業學科多年來堅持產學研結合的辦學思路,積淀下眾多的合作伙伴,這些企業不僅與學校、與教師保持著良好的科研合作關系,也逐步樹立起長遠的眼光,重視人才培養,越來越多的企業更加主動地關心學生在校期間的教育,尤其是實驗環節,并從多方面參與到生物化學實驗教學當中.
3.7.1企業參與研究制定實驗教學.每年學校都會組織一批相關企業與學生見面,企業掌握了學生的第一手材料后,學校會組織教師與企業的座談,聽取企業的反響,尤其對學生的知識結構、實踐能力的評價,并將其作為修訂實驗教學大綱的重要參考.每次到企業實習時,帶隊的指導教師都要認真聽取企業負責人、受聘的企業指導教師對學生實驗能力培養的意見、建議,并帶回學校,在學科教研活動中傳達,從而用于指導本科實驗教學.近幾年來,我系根據企業的建議,優化調整了生物化學實驗的部分實驗內容.
3.7.2企業參與指導、考核和教材編寫.生物工程等專業聘請的企業客座教授和兼職教師積極參與學生實驗的整個過程,不僅對實驗項目進行調整和建議,還積極參與實驗指導書的編寫工作,理論與實踐相結合,對學生能力的培養大有裨益.
3.8重視實驗教材建設和選用工作嚴格執行任課教師推薦教材版本、教研室集體討論、分管教學主任審核的教材選用程序.要求優先選用省級以上獲獎教材、新近出版的國家級規劃教材、面向“21世紀課程教材”、教育部或教學指導委員會推薦教材,確保教材的質量.我們為本科生選用科學出版社2014年最新出版的由南京大學陳鈞輝教授等主編的《生物化學實驗(第五版)》教材.
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