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安全實驗的關鍵是要按照操作規定進行實驗,危險也能變為安全。反之,安全也變得不安全。但也不要害怕,也不必滿腹恐懼不敢動手實驗;要熟悉操作規定,了解反應規律,不懂要問,不可蠻干。否則,在實驗過程中一旦發生事故,危及師生的安全,甚至嚴重致殘造成終生不幸,且會影響學生學習化學的興趣,事關重大,務必高度警惕。
請注意下列情況下常常會發生實驗事故:
一、違反操作規定
例如,點燃氫氣必須先檢驗純度。可是,如果你在用鋅和鹽酸反應制取氫氣的演示實驗過程中,當鋅粒反應完后,打開反應器的塞又裝上鋅粒,塞上塞就點燃,就會引起儀器爆炸。為什么會發生爆炸事故呢?這是因為你違背了點燃氫氣前必須檢驗純度的操作規定。實驗過程中打開塞裝鋅粒跟實驗開始時裝鋅粒相同,反應器里進入了空氣,氫氣和氧氣混合,點燃都會發生爆炸。
又如,在制乙烯時,在大試管里倒入酒精和濃硫酸,加熱時,就會發生液體噴出事故。為防止這樣的事故發生,在加熱液體制取氣體時,應加入瓷片以防爆沸。
還要注意,如果你用酒精和濃硫酸加入瓷片加熱制乙烯,用排水取氣法收集完畢時,先撤去了酒精燈,冷水就會沿導管流入盛濃硫酸的燒瓶,以致引起燒瓶炸裂。這是因為你違背了實驗操作而引起的。
加熱制取氣體并用排水法收集,實驗完畢時,應先把導管從水里撤出,再撤酒精燈。上面的操作正好顛倒了,先撤去了酒精燈,還沒來得及取導管,水就沿導管流入反應器,引起儀器炸裂,濺出硫酸。
二、用藥過量發生事故
一些實驗雖然劇烈,但試劑量小并無危險,用藥量稍大便會發生危險。如紅磷在氧氣里燃燒時,反應很劇烈,但藥量少時并無危險。
在做分組實驗時,讓學生觀察紅磷在氧氣里燃燒時的現象,放入的藥量一定要適量,不得隨意用藥,否則就會發生意外事故。
又如:用小蘇打和濃硫酸反應做二氧化碳的滅火實驗。如果小蘇打和濃硫酸用量大,產生氣壓過大,會沖開膠塞,噴出酸液。像這樣,也曾發生過燒壞衣服,腐蝕操作者的手的事故。
再如:配制銀氨溶液時,如果加入過量的氨水,且不隨配隨用,久置后再用,溶液中生成了容易爆炸的物質,用時就會引發爆炸事故。此實驗要防止加入過量氨水,銀氨溶液必須隨配隨用,不能久置。
三、藥品混入雜質
在用氯酸鉀和二氧化錳的混合物加熱制取氧氣時,錯把木炭粉當作二氧化錳加入試管與氯酸鉀混合,使得藥品中混入了雜質,造成了爆炸事故。因此用藥時要認真辨清藥物,不得馬虎從事。
又如:做甲烷的演示實驗時,有人沒有把空氣排凈就點燃甲烷氣體,產生爆炸事故。此實驗應先做甲烷的性質實驗,再點燃甲烷氣體,以防空氣的混入,保證甲烷的純度,避免爆炸事故的發生。
四、使用失落標簽未經鑒定的試劑發生事故
如,在配制溶液時錯把硫酸當鹽酸使用,造成傷害事故。凡失落標簽的試劑一定要檢驗確定后再使用,以避免傷害事故的發生。
五、實驗室空氣不流通
在演示氯氣、硫化氫、二氧化氮、一氧化碳等有毒氣體時,或學生實驗可燃性氣體。如制氫氣、乙烯、乙炔等時,如果實驗室空氣不流通,有毒、易燃氣體逸散到空氣中越積越多,達到一定濃度,會引起師生中毒或其他意外事故。因此實驗室應安置通風櫥、換氣扇等通風設施,必須做到實驗室空氣流通。
為安全地進行化學實驗教學,實驗時一定要做到以下幾點:
1.一切實驗一定要按照操作規定進行。
2.一切實驗一定要在預備室準備好,做到實驗無誤,方可拿到教室或實驗室做。
3.做有毒、可燃性實驗時,一定要打開門窗,使空氣流通。
4.有可燃性氣體參加的實驗,在點燃或加熱前切勿混入空氣或氧化劑。
5.用藥量寧少勿多,不要取用未經鑒定無標簽的試劑,隨配隨用,不可久置。
6.沒做過的實驗要向能者請教或查清資料再做,不要冒然實驗。
7.步驟多的實驗,操作順序要記熟,不可看一步做一步。
8.實驗室要有一定的安全設施。
病理實驗室的工作環境一直受到多種化學品的影響,其中以甲醛、二甲苯和DAB影響最重,要想制定相應的防護措施就先要了解這些化學品對病理實驗室環境危害的程度。
2化學品安全存放要求
化學品存放應以2011年國務院修訂的《危險化學品安全管理條例》為依據,根據不同化學品的性質與特點建立相應的存放模式,同時對每種化學品建立MSDS(化學品安全技術說明書),讓操作者更容易、更直觀的了解化學品的理化特性、安全防護、泄漏處理等情況。
2.1一般化學品存放要求
化學品區域要獨立,不能和其他物品混放,其內嚴禁吸煙和使用明火,并在存放區域醒目位置設置明顯標志。化學品應存放于陰涼、通風、干燥處,避免日曬,還應隔絕火、熱、電源,并注意防水。
2.2特殊化學品存放要求
2.2.1易燃易爆危險品
病理實驗室常見易燃易爆危險品有乙醇、二甲苯、甲醛,該類化學品存放必須有獨立的危險品倉庫,堅決不能整箱堆置存放,必須拆箱分類存放于專用的化學品防爆柜中,并于防爆柜外部醒目位置張貼其相應的MSDS,并配備滅火裝置。該類危險品的存儲溫度不能超過30℃,應在存儲位置懸掛溫度計由專人進行監控并記錄。平時易燃易爆危險品的存儲量適量即可,不提倡過多儲存。
2.2.2腐蝕化學品
病理實驗室常見腐蝕化學品有鹽酸、硝酸,對于該類物質的存放應放置于專門的強酸、強堿儲存柜中,并于箱體外側張貼MSDS。該類儲存柜采用進口的聚丙烯(PP)材料,耐酸堿強度高,也易于清洗,很多從事實驗室防護設備的公司均有出售。該類物質必須與堿類物質、易燃易爆物品分開存放,不能混存,因該類腐蝕性化學品易揮發,以免發生反應造成危險。
2.2.3劇毒或致毒化學品
對于該類物質病理實驗室比較少見,如氧化汞等。該類物質從安全角度考慮作者不建議病理實驗室存放,本院是由藥劑科聯系專門機構進行存放,使用時由專人送至病理實驗室,用多少取多少,用完后送回專門存放點存放。
3化學品的使用
化學品在使用時根據需要量領用,不能隨意領用。在領用時要嚴格遵守雙簽名的原則,由科室負責人和化學品管理員審核簽名后領用,并將使用情況詳細記錄于化學品使用記錄表。使用過程中未使用完的試劑放置于托盤中,同時根據試劑在MSDS中的理化特性貼上相應的化學品標示。對于配制的試劑要配備相應的存放容器,并在容器醒目位置貼上標示注明其試劑名稱,配制日期和有效期。對于過期試劑或失效試劑按照廢棄液體處理流程處置。
4化學品防護原則及措施
4.1防護原則
病理實驗室針對化學品防護要嚴格遵循以人為本的原則,無論是病理實驗室規劃設計還是個人防護物品配置都要從人的角度考慮,因為這關系到工作場所的環境保護和工作人員的身體健康,不可忽視。
4.2防護措施
病理實驗室的防護措施要從兩方面來闡述:病理實驗室的整體規劃設計和個人防護措施。
4.2.1病理實驗室規劃設計
病理實驗室整體規劃設計要嚴格區分污染區、半污染區、清潔區,并建立相應的緩沖帶,同時要制定標本接受流程、取材工作流程和制片工作流程,將工作制度化和標準化。對于污染較大的區域要適當的增加空間,這樣有利于稀釋空氣中揮發的有毒化學物質。對于空氣污染區域要配置相應的空氣凈化系統,以降低空氣中毒性化學物質對人體的傷害,如在取材室要安裝配有標準排風系統的取材臺,而制片技術室要安裝通風柜,使包埋、染色等易接觸有毒化學物質的操作能在通風柜中進行。對于易揮發的有毒化學物質要密封保存并加強相關區域的通風,一般要求室內與外界空氣的更換次數不少于2次/h,某些特殊的室內(如取材室、標本儲存室)通風至少要換進空氣6次/h,有條件的單位可以使用環保試劑替代,不過相對成本會提高。取材后的標本應儲存于獨立的標本存放室內并配備冰柜,可有效的降低取材室的甲醛濃度。工作區的溫度控制也要有相應的要求,根據P2實驗室工作溫度一般控制在18~27℃,溫度過高,會加劇揮發性化學品的揮發。
4.2.2個人防護
(1)要加強個人的防護意識,對病理實驗室工作人員要定期進行培訓,危險意識不能松動。
(2)在防護物品配備方面要齊全。在接觸化學品的過程中,口罩、帽子、手套、防護衣是必備品,有條件的單位還可以配備防護眼鏡、活性炭口罩、防酸手套以及獨立洗眼臺。
(3)員工必須定期體檢,可及時發現問題并解決問題。最后,要加強監督,由病理科負責人組建監督小組,針對科室內部人員工作中的防護問題進行自我內部監督。在此值得一提的是,南京組建的病理質量控制委員會對于很多單位工作環境中甲醛、二甲苯嚴重超標等不符合規范的情況進行監督,這種監督效果往往要好于科室內部的自我監督,南京的組建經驗值得在很多地方推廣。
5化學品泄漏處置
病理實驗室在工作中,有時會出現化學品傾覆的事情發生,導致化學品暴露在外部。當少量泄漏時,操作人員穿好防護物品,并用干布或吸水紙吸干已暴露的化學品后置于黃色垃圾袋中,交廢物運送處由專門機構集中處理。泄漏物較多時,要根據化學品處置流程與原則將泄漏處置分為初期應對、搶險救援和后期處理三個階段,并根據這三個階段建立規范化的化學品泄漏處置流程。本院目前使用的化學品泄漏處置流程見圖7。
6化學品廢棄處置
病理實驗室的化學性廢棄物比較多,這些廢棄物如甲醛、二甲苯等有毒有害物質不能直接通過下水道進行排放。就目前情況來看,很多醫院的相關責任部門不具備該類廢棄化學品的處理資質和能力,這就帶來了如何處理這些廢棄化學品的問題。目前,病理實驗室產生的化學性廢棄物主要來自組織固定、組織脫水、制片染色這三個環節,由于接觸環節人員較多,作者建議指定專人負責病理實驗室化學性廢棄物的處置。在處置過程中廢棄液體放置于專門的密閉有蓋的化學桶中,且最大存放量不能超過該桶的2/3。在化學桶外側要貼上標簽,注明科室和試劑成分。在這里要特別說明一點,化學廢棄品不能混合放在同一個桶中,因為目前很多處理機構只能處理單一類型的化學品。當化學桶達到最高存儲容量時,由醫療廢物收集人員從病理實驗室將其收集,用專用收集車送至專門機構作無害化處理。
7總結
關鍵詞: 本科畢業論文指導 實驗員 化工化學類畢業論文實驗 角色轉變
本科畢業論文是本科生教育的一個綜合性科學實踐教學環節,也是學生在校學習期間學習成果的綜合性總結,是整個教學活動中不可缺少的重要環節。對理工科尤其是化學化工學科而言,畢業論文實驗又是畢業論文工作的一個重要內容,它是培養學生綜合運用所學知識和技能,理論聯系實際,獨立分析,解決實際問題的能力,以及訓練專業科學研究思維與方法的重要環節[1]。
化學化工類畢業論文實驗是一種綜合性的設計實驗,不同于單學科實驗。在整個實驗過程中,理論知識和實驗內容、方法往往涉及多個學科,需要學生把所學知識有機地結合起來,才能很好地理解、掌握,這樣就對論文指導提出了更高的要求[2]。然而,隨著高校辦學規模的擴大,招生人數的增加,畢業論文指導老師本來就有比較繁重的本科生、研究生教學與科研任務,有限的精力使得他們對畢業生實驗的指導和管理經常不能到位,“帶而不管、管而不力”的現象時有發生[3]。而且,學生還有可能因為實驗室條件以及儀器、藥品、耗材等不能到位,對實驗過程拖拖拉拉,學生的僥幸心理、畏難情緒等也會影響學生畢業論文的質量。此外,當前畢業論文指導工作量的分配問題,勢必會影響實驗員的工作積極性,不利于畢業論文實驗的順利開展。因此,在畢業論文完成過程中,如何定位實驗員的角色,發揮他們在實驗室工作的優勢,更好地服務本科畢業論文,提高畢業論文和人才培養質量,也將成為畢業論文教學改革研究的話題。以下就本科畢業論文指導中實驗員所扮演的角色進行探討。
1.做好實驗資源規劃師,實現實驗資源合理利用和資源共享
近年來隨著招生規模的擴大,畢業論文完成期間,進入實驗室開展實驗的學生人數相應增加,勢必會造成實驗室用房和儀器設備以及藥品耗材等的緊張。因此,實驗室管理人員,必須統籌規劃,做好一名規劃師,使實驗室資源利用最大化,優勢資源有效共享,保障學生畢業論文實驗的正常開展。
(1)實驗室用房。
我院學生畢業論文實驗,一般安排在專業實驗室。根據每個指導老師所帶學生人數,合理分配實驗室用房,有研究生用房的指導老師,會根據要求,少提供用房面積或者不提供。我院應用化學系每年拿出4個120m2的專業實驗室供學生開展畢業論文實驗,有效地保障了每個進入實驗室開展論文實驗的學生都有自己的“一畝三分地”,這樣就能很好地解決實驗室用房問題。
(2)實驗室儀器設備、藥品及耗材。
①實驗室公用設備:例如電子天平、氣流干燥器、超聲波清洗器等,每個實驗室提供一套;而干燥箱、冰箱等則放在專門的干燥實驗室和冷凍實驗室供學生使用。
②實驗所需器材、藥品等:學生在進入實驗室前選題,查閱文獻,統計實驗所需的儀器設備、藥品、耗材等,先由指導老師認真審閱簽字確認,再交實驗室管理人員最終審核,以指導老師為小組登記、領取。對于化學反應中常用的小型儀器,如調壓器、加熱套、磁力攪拌器、水浴鍋,根據指導老師所帶學生人數,統籌安排,保障每三個學生有兩套儀器。對于藥品、耗材,如高分子反應所用的引發劑,以及一些催化劑等,用量較少,而且不易保存,一般一屆畢業生,共用一瓶已經足夠;而耗材,如標簽紙、試紙之類,一般交由指導老師小組統一領取。這樣可有效避免學生“只借不用”,造成資源浪費的現象。
③大型儀器設備:如氣質聯用儀、流變儀、紅外光譜儀等,一般由專門實驗技術人員負責管理,為全校開放,保障優勢資源有效共享。
2.做好實驗全程的“綠化師”,加強和培養學生的環保意識
畢業論文期間,化學專業類學生,大多數都要進入實驗室開展為期3個月左右的實驗。實驗過程中使用的有毒、有害,甚至“三致”物質等,如果進入環境,必定對環境造成污染,對人類造成危害。隨著現代經濟的發展和高校培養人才方式的轉變,化學實驗實現綠色化是化學實驗教學發展的必然趨勢,化學教師更應該具有綠色化學的思想,提倡綠色教育[4]。所以,實驗員在畢業論文全程中,應該做好一名“綠化師”,加強和培養學生的綠色意識,嚴禁把廢氣、廢液、廢渣和廢棄化學品等污染物直接向外界排放[5]。
在畢業論文完成過程中,要實現綠色化學,實驗員首先要從源頭上降低化學污染物的生成。為此,可以采取以下幾方面的措施。
(1)提供微型實驗裝置,開展微量化學實驗。如在有機合成研究課題中,實驗室統一提供成套半微量玻璃儀器實驗裝置。這樣既可以減少化學試劑的用量,降低“三廢”的排放,又可以節約水電以及一些輔助耗材的消耗,降低了實驗成本,并且能使爆炸、燃燒、中毒等事故相應減少,極大地改善實驗環境條件,減少對環境的污染[6]。(2)提供無毒或低毒試劑和溶劑。當學生領用有毒有害試劑開展實驗時,需要指導老師及學生研究討論,考慮更換試劑,實在無法更換的,必須做好防護措施,小心操作,并且對實驗過程中的所有廢棄物回收處理。其次是對“三廢”的有效處理。“三廢”處理,必須分類集中收集,分別處理。盡可能采用廢物回收、以廢治廢的方式,降低成本,提高實驗室污染治理率[7]。如對廢液中有機溶劑尤其是重結晶后的溶劑,可通過蒸餾回收,重復利用;對酸液、堿液可通過實驗室提供的廢液回收裝置,分類集中收集,統一處理。對實驗過程中產生的有毒或有異味的氣體,必須采用密閉式操作或在通風櫥中進行,能吸收的,進行吸收處理。對廢渣,能回收利用的,回收利用,不能回收利用的,必須進行無毒化處理。最后,實驗員還應該經常進入實驗室,督促學生清潔實驗,保持實驗室衛生,培養他們的綠色意識、環保觀念。
3.做好學生實驗的安檢員,保證畢業論文實驗正常安全開展
完成畢業論文是學生自己查閱文獻,確定研究思路和方案,自己搭建實驗裝置,分析和處理實驗結果的過程。在這個過程中,實驗員應該做好一名安檢員,對學生實驗過程中出現的不合理操作,進行適當的引導,對有危險操作步驟的學生多巡視指導,防止事故的發生,保證畢業論文實驗正常安全開展。
作為一名安檢員,實驗員應該對以下兩方面進行監督檢查。第一,在實驗室安全方面。首先應該給學生灌輸安全思想。這方面我們采取在學生進入實驗室前,全體學生集中學習實驗室各種規章制度,開展安全教育,增強學生安全意識。其次是實驗員還應該經常巡查有易燃易爆易腐蝕物以及有污染源的學生。例如,學生在研究混凝土高效減水劑時,用水泥凈漿做性能測試,雖然學生對大量廢渣已經妥善處理,如不加以提醒,忽略了燒杯壁上少量的水泥殘渣,而直接沖洗進入下水道,由于積少成多,也會造成水管堵塞,影響實驗室的正常運轉。最后,實驗員還應對精密貴重儀器以及實驗室的水電、消防器材等加強監管,確保論文實驗正常安全開展。學生在用氣相色譜開展檢測分析時,應從載氣鋼瓶、減壓閥、注射器以及檢測器等多方面給予指導,強調注意事項,并且觀察學生實驗過程,保證操作無誤后,方能離開。第二,檢查學生實驗操作是否規范。論文實驗過程中,由于學生素質有高有低,動手能力有強有弱,難免有操作不規范,而且只追求結果、不注重過程的人,這樣就會給實驗室安全帶來不小隱患。學生在開展有機合成研究時,最容易造成實驗裝置搭建不規范。如在研究有HCl、H2S等有毒有害氣體生成的實驗中,沒有搭接尾氣吸收裝置,這樣既會給環境帶來污染,又會給師生健康帶來危害。第三,在安檢方面,還應該密切關注為學生開放的精密貴重儀器室,重點檢查學生操作情況與水電等,確保儀器安全。
4.做好學生問題的咨詢師,服務引導畢業論文全過程
畢業論文實驗期間,學生總會遇到這樣那樣的問題,而且學生問題覆蓋畢業論文完成的全過程。實驗員是學生進入實驗室后離得最近的人,最有可能成為學生咨詢問題的第一人。因此,實驗員應該做好一名咨詢師,服務引導,幫助解決論文中遇到的問題。例如,學生需要查找實驗過程中的一個小步驟、藥品性質;儀器不會使用,出了問題;實驗過程中缺東少西,等等,這些情況學生一般都會找到實驗員,要求幫助解決。在解決問題期間,實驗員辦公室成為服務學生的場所,實驗室的辦公電腦成為公用電腦,實驗員成為全體學生的輔導老師。在為學生服務的過程中,實驗員應充分體現優良的“敬業、獻身、奉獻、負責”的教育精神。
要成為一名優秀的咨詢師,實驗員必須加強學習,自我提高。實驗員除了具備基本的人文社科素質之外[8],還應該具備文獻資料查閱、儀器設備維修、結果分析處理、計算機運用以及實驗操作技能等方面的能力,真正成為一名綜合型、多能力的“通才”。例如,學生在用TU-1901紫外可見分光光度計對實驗結果進行分析測試時,儀器初始化失敗,并且出現氘燈、鎢燈能量低等情形,這時,學生就會第一時間找到實驗員,并且表現出束手無策的樣子。其實,實驗員只需打開機箱底座,松開光柵驅動輪,用手轉動進行調整,再重新開機,儀器就能恢復正常。幫助學生解決問題的過程,其實就是實驗員自我提高的過程,同時也是學生進入社會前進一步學習的過程。
總之,實驗員在學生完成畢業論文的過程中,扮演的角色是多方面的。實驗員必須正確認識自己,不斷加強學習,提高自己各方面的素質,勇于承擔起多重角色,發揮在實驗室工作的優勢,積極工作,樂于奉獻,更好地服務于學生,才能真正為提高本科畢業論文和人才培養質量貢獻出自己的力量。
參考文獻:
[1]黃道戰.高校擴招后實驗室在畢業論文實驗管理與指導工作中的改革實踐[J].高教論壇,2003,(5):77-79.
[2]聶容春.談談化工類專業畢業論文環節中學生能力的培養[J].化工高等教育,2005,(3):115-117.
[3]閆蘭英,李天良.化學與化工系開放實驗室效果分析[J].高校實驗室工作研究,2004,(3):7-9.
[4]魏正妍,楊秀清.在研究型化學實驗中培養綠色意識[J].實驗室研究與探索,2004,23,(11):36-37.
[5]張世仙,陳文興,勾華,等.遵義師范學院化學實驗室污染調查及分析[J].遵義師范學院學報,2006,8,(1):68-71.
[6]徐常龍,曹小華,陶春元,等.通過綠色化學實驗培養學生創新能力[J].化工高等教育,2009,(3):42-44.
[7]張淑華,張杰,肖忠新,等.實驗室環境污染現狀分析與防治對策[J].首都醫科大學學報社會科學版增刊,2009,301-302.
實驗是根據一定的科研目的和任務,運用儀器設備等工具突破自然條件限制,在人為控制和干預客觀對象的情況下,觀察、探索事物本質和規律的基本方法,是探索自然奧秘和創造發明的必由之路,是自然科學技術的生命,是推動自然科學發展強有力的手段。化學是一門實踐性很強的學科,化學的每一項重大發現都來源于實踐,化學理論都建立在大量實驗數據的基礎上。因此,實驗教學是化學化工類專業學生獲取新知識的源泉,是實現知識與能力、理論與實踐相結合的關鍵,是訓練技能、培養創新意識的重要手段,是全面實施素質教育最有效的形式。化學實驗歷來為化學家所重視;在全面推行素質教育的今天,實驗教學在整體教學中的地位更加突出,作用更加重要。努力培養高素質創新型人才是化學化工實驗教學中心責無旁貸的任務,使命光榮,責任重大。我們將以國家級實驗教學示范中心建設為契機,秉承湖南師范大學以“仁愛精勤”為核心的大學精神,按照“全力建造一流環境,堅實構筑一個平臺,努力建設一支隊伍,精心打造一批成果,全面培育一代英才”的中心發展戰略和“融合、發展、創新”的實驗室建設理念以及以學生為主體,以教師為主導,以實驗專職技術人員為主力,以培養學生的實踐能力和創新精神為核心,理―工―教融合,使學生的知識、素質、能力協調發展的實驗教學理念,全面規劃化學化工實驗教學中心的建設和實驗教學改革,努力使中心成為理―工―教融合特色突出,教學理念先進,專業特色明顯,課程體系先進,教學內容科學,教學設備精良,網絡教學資源豐富,教學環境舒適安全,實驗教學隊伍業務精良,管理體系規范,校企聯合緊密,功能集約,開放運行,高效服務型的一流基礎與專業實驗教學基地、科研基地和服務基地,為培養專業基礎知識雄厚、探索精神敏銳、實踐創新能力強勁的應用型、復合型、創新型化學化工人才創造有利條件,為高等學校特別是師范院校實驗教學與實驗室建設提供示范。
湖南師范大學化學化工實驗教學中心源于1938年成立的我國第一所獨立設置的國立師范學院的理化系化學實驗室,已故中國科學院院士吳浩青教授是創始人之一。1953年,學校進行院系調整,成立了附屬于二級學科教研室的實驗室。1998年,合并各教研室管理的實驗室,組建基礎化學實驗室和應用化學實驗室,實行校院二級管理,并通過了湖南省實驗室合格評估。2002年,整合基礎化學實驗室、應用化學實驗室和原隸屬于醫學院的醫用基礎化學實驗室,成立湖南師范大學化學實驗中心。2003年,湖南師范大學化學實驗中心被國家財政部列入中央與地方共建高校基礎課教學實驗室。2006年獲批湖南省實驗教學示范中心。2012年,整合化學實驗中心和化工原理與制藥工程專業實驗室,成立了湖南師范大學化學化工實驗教學中心。經過70多年幾代人的建設,中心已發展為一個資源高度共享的先進的現代化實驗教學中心。中心依托湖南師范大學化學化工學院,有國家化學特色專業、國家理工教融合化學化工人才培養模式創新實驗區、國家化學專業綜合改革試點和國家大學生創新實驗計劃等國家級教學平臺以及“石化新材料與資源精細利用”國家地方聯合工程實驗室、現代合成與分離分析化學國家“211工程”重點學科和化學生物學及中藥分析省部共建教育部重點實驗室等重要科研平臺作支撐,有一支以中國科學院院士姚守拙教授領銜的國家級化學實驗教學團隊為主體的實驗教學隊伍。中心一直秉承湖南師范大學“仁愛精勤”的優良傳統,堅持以“理論與實踐并重,以高素質團隊培育高素質人才”和“理工教融合”為特色,提出并實踐著“以學生為主體,以教師為主導,以實驗專職技術人員為主力,以培養學生的實踐能力和創新精神為核心,理―工―教融合,使學生的知識、能力、素質協調發展”的新型教育理念。為湖南區域經濟和全國基礎教育發展培養了一大批高素質人才。
建設理―工―教融合的高素質實驗教學團隊
在實驗教學與實驗室建設改革的實踐中,中心領導深深感受到,傳統的各教研室分散管理的實驗教學隊伍,只能站在各自的二級學科平臺上思考問題,不能綜觀全局,這種弊端嚴重阻礙了實驗室的建設與發展,阻礙了新的實驗課程體系的建立與完善,阻礙了實驗教學內容的改革與教學水平的提高,因而必須在化學化工一級學科平臺上組建知識結構、學緣結構合理,能綜觀全局、協調發展的實驗教學團隊。自2002年開始,中心探索用新的理念、新的思路指導化學化工實驗教學團隊建設,在化學化工一級學科平臺上建設了一支實驗與理論互通,教學、科研、技術兼容,理―工―教融合,結構合理,核心骨干相對穩定的綜合型、高素質教學團隊。這支化學實驗教學團隊于2008年被評為湖南省級教學團隊,于2010年被評為國家級教學團隊。
(1)落實團隊組織機構,明確崗位,穩定核心骨干
近年來,中心按照中心主任―課程負責人―實驗主講教師―實驗指導教師的多層次梯隊式結構,組建化學化工實驗教學團隊。中心主任全面負責實驗中心的教學和管理工作,負責實驗課改革的整體構想和規劃,負責理論課與實驗課間和各實驗課程間的相互協調。每門實驗課程聘請一名有高級職稱、科研能力強、實驗教學經驗豐富并且有很強責任心的教師擔任專職課程負責人,主持本課程的建設和改革,組織實施教學教研活動,從實驗課教學的角度與理論課教師溝通,并對實驗室管理和建設提出相應的要求。中心主任和課程負責人是團隊骨干,屬專職實驗教學人員,編制相對穩定。實驗教師是相對流動的團隊成員。學院根據年度教學任務確定實驗教師人數,采用公開崗位、自主報名、平等競爭和擇優錄用的實驗教師選拔機制和人才流動機制,并同時確立理論課與實驗課同等重要的理念,促進實驗教學與理論教學隊伍相互溝通,吸引了大批高水平教師擔任實驗課教師。
(2)理―工―教融合開展實驗教學隊伍建設
為滿足現代高校培養的學生應具備一專多能與高素質的要求,中心在教師隊伍建設中注重理、工、教多學科融合,按教學需要,同時引進理學、工學和教育學三類不同知識結構的人才,特別注重引進或聯合培養高素質的工學類和教育學類人才。如近年從企業引進了工學類高水平教師5人,并先后從企業和中學聘請了31名兼職教師。目前化學化工實驗教學團隊成員既有來自北京大學、浙江大學、吉林大學、中山大學等綜合性大學(理學)的,也有來自天津大學、華中科技大學、北京理工大學、華南理工大學等工科大學(工學)的,還有來自北京師范大學、東北師范大學、西南師范大學和湖南師范大學等師范大學(教育學)的,同時還有來自中國科學院大連化學物理所、山西煤化所和上海藥物所等中科院系統的,既有理學博士,也有工學博士和教育學博士。
(3)以實驗課程體系、教學內容的改革吸引高水平教師加入實驗教學團隊
近年來,圍繞創新人才培養,中心全面開展了高師本科化學實驗課程體系、教學內容、教學方法、教學模式等方面的改革研究,提出了系列研究課題,研究過程不是只依賴課題申請者本人,而是發動全院教師積極參與。如在進行“高師本科化學實驗課程體系及教學內容改革的研究與實踐”的研究過程中,課題組多次組織全院有高級職稱或博士學位的教師對擬采用的新的實驗課程體系中應包括的教學內容反復討論;中心也不失時機地制定了《關于加強本科生實驗教學的幾條措施》和《化學化工學院關于具有高級職稱和博士學位的教師必須在本科生中開設研究設計性實驗的規定》等教學文件,從而有目的地把全院教師的目光吸引到實驗教學及其改革創新工作上,吸引了大批高職稱、高學歷的優秀人才加入實驗教學團隊。
教學團隊通過對國內外化學類專業培養目標、規格和課程結構的比較研究,在全國師范院校中較早創建了新型的大學本科基礎化學實驗三層次課程體系,將歷年的實驗教學研究成果應用于本科實驗教學,固化進本科學生培養方案,并面向湖南地方經濟和“四化兩型”社會需求,根據化學化工學科和湖南師范大學的教師教育特色,進一步深化改革,建立了基于一級學科的既相對獨立,又覆蓋相關專業各門化學化工課程和知識領域的“三位一體”“立體交叉”式的理學(化學)、工學(化工)、教育學(教師教育)融合的實驗教學體系(如圖1所示)。新的實驗教學體系包含理學類的化學基礎實驗教學平臺(含基本操作技能訓練、綜合能力訓練、研究能力與創新精神培訓3個層次的7門實驗課)、工學類的專業實驗教學平臺(含專業技能訓練、專業設計、科技活動與社會實踐3個層次)、教育類的化學教學論實驗(含師范技能、實驗教學、實驗設計與化學奧賽研究實驗)。不同平臺之間、層次之間相互支撐、滲透與有機互動。理學類的化學基礎實驗注重化學類多專業的共性,重點傳授實驗基礎知識,訓練基本方法與基本操作技能,培養學生的綜合實踐和知識創新能力;工學類專業實驗注重學生的專業特色,重視社會需要,與企業聯合開展教學;教育類的化學教學論實驗注重教育教學特色,重點訓練學生的實驗教學技能,培養學生創新實驗教學方法與設計新實驗的能力。不同專業的學生可根據自己的興趣愛好和發展意向交叉選課,促進了學生完成畢業論文(設計)和開展大學生創新實驗。
圖1 化學化工實驗教學中心實驗教學體系
(4)以科研反哺教學為抓手,促進高水平教師加入實驗教學隊伍
中心注重科研與教學結合,促進科研成果向實驗教學轉化,利用科研儀器為本科實驗教學服務,以此吸引高水平教師加入實驗教學隊伍。近年中心由教師的科研成果或在研項目轉化而來的教學項目達40余項,其中30余項寫入已出版的《化學研究與設計性實驗》教材中,為新實驗教學體系不同實驗平臺中第三個層次的實驗課的開出提供了保障,同時壯大了本科實驗教師隊伍。長期以來,化學化工學院化學所、催化研究所、發光材料研究室等單位的博士生導師、特聘教授等在完成研究生教學任務的同時,均利用本單位的科研設備,結合自己的研究課題,為本科生開設研究設計性或綜合性實驗項目,如姚守拙院士實驗室的實驗項目導電聚苯胺薄膜的電化學合成和EQCM表征深受學生喜愛,瀟湘學者蘇勝培教授的納米材料合成與表征實驗成為專業方向必修實驗。
(5)加強青年教師的培養
化學化工實驗教學團隊一直十分重視青年教師的培養,采取多種措施督促激勵青年教師投入實驗教學工作,不斷提高青年教師的實驗教學能力:①引導重視實驗教學。一方面要求每位新到崗的青年教師首先過好實驗教學關。規定新到崗的青年教師必須經過一輪以上的實驗教學,同時擔任對應理論課的助教工作,并得到實驗課程負責人的認可,才可申請對應理論課程的主講教師。另一方面加強青年教師的思想品德教育,規范教師言行,提高教師的道德修養,要求青年教師到崗即簽字遵守學院教代會通過的《教師行為準則》。②配備指導教師,以傳幫帶的形式培養青年教師的實驗教學能力。為了讓青年教師盡快熟悉實驗教學,實驗中心為每位青年教師配一位實驗教學經驗豐富的指導教師(一般是對應實驗課程負責人),以傳幫帶的形式進行指導。如首先安排青年教師與指導教師帶同一實驗,一同做預備實驗,在青年教師撰寫好實驗報告后一起分析討論如何解決實驗中可能遇到的問題。在實際教學過程中,開始階段由指導教師講授實驗,做示范教學,然后經過試教逐步過渡到由青年教師講授并主持實驗。實踐證明這種方式不僅能迅速提高青年教師的教學能力,也密切了同事間的關系,培養了全體教師的團隊精神。③鼓勵在職攻讀學位,構建可持續發展的實驗教師隊伍。按照學院理―工―教融合的辦學特色,化學化工實驗中心在青年教師培養方面也首先考慮如何構建理―工―教融合的實驗教師隊伍。中心在青年教師在職攻讀學位和進修時進行了規劃和導向,如根據學院理科教師比例較大的實際情況,鼓勵青年教師到工科院校和師范院校攻讀工學學位和教育學學位,先后選拔了4人在職攻讀工學博士學位,1人攻讀教育學博士學位。此外,中心還有計劃地選派選送青年教師出國(境)或到國內名牌大學進修、訪問。④支持教學研究和教學改革。除鼓勵青年教師積極申報校級以上教改課題外,學院還設立教改課題重點支持青年教師進行實驗教學改革,并規定青年教師申報高級職稱時必須有教改論文,支持青年教師參加各種全國性的教學研討班或研討會。⑤要求青年教師積極為本科生開設創新實驗,將科研成果轉化為實驗教學項目。實驗教學團隊中的青年教師大部分有博士學位,科研的生力軍。中心要求每個青年教師都要擔任本科生的科研導師,指導學有余力的大學生開展自主性創新實驗。
提高實驗儀器質與量,滿足教學與科研需要
經過幾年的建設,化學化工實驗教學中心儀器設備的檔次明顯提高,滿足教育部化學實驗教學指導委員會討論通過的綜合性大學《化學專業化學實驗教學基本內容》的要求,緊跟國際化學學科實驗教學的先進水平,符合適用、先進、適當超前和可以擴展的原則,也滿足了學校招生規模的要求。目前化學化工實驗教學中心擁有各類儀器設備1 439臺(套),總價值為2 808.89萬元,其中單價10萬元以上的大型精密儀器設備共47臺(套)。中心對所有儀器設備實行統一購置、專人管理,有健全的儀器設備管理制度,儀器設備的完好率達到98%以上。近3年來,實驗中心新購置儀器設備542臺(套),總價值為1 048萬元。化學化工學院各科研實驗室共有科研儀器設備1 275臺(件),總價值為1 501.77萬元。科研儀器與教學儀器設備同時為教學與科研服務。氣相色譜儀、高效液相色譜儀、紫外光譜、紅外光譜等大型儀器設備均有5套以上,可讓本科生直接上機操作,除化工大型實驗裝置外,保證了基礎課實驗每組1人,專業課實驗每組不超過2人,每個實驗項目其他儀器配套數均在5套以上。
中心先后研制開發出了大型純水設備、化學實驗室中央真空系統、差熱分析儀等實驗裝置。中心主任何紅運教授主持設計安裝的化學實驗室中央真空系統大型實驗裝置可供180名學生同時進行減壓過濾、真空干燥、減壓蒸鎦等化學實驗操作(如圖2所示)。分布于不同樓層的3間大實驗室共用1臺主機。用戶接口通過真空管道直接連接在實驗臺上,進行實驗的學生每人1個用戶接口,系統壓強最低可至0.003 7 MPa,即使全部用戶接口同時接上,系統壓強仍可穩定低于0.02 MPa,完全滿足常規化學實驗的要求。多年的運行證明,該裝置工作可靠、減壓效果好、操作簡便、使用成本低、管理維修方便、整體外型美觀、占地面積小,深受師生好評,適合于高等院校化學實驗室。
圖2 學生使用中央真空系統做減壓過濾實驗
實驗課負責人曾躍教授指導本科生創新實驗,研制設計的差熱分析儀(如圖3所示)已用于該院本科實驗教學。如圖4所示,將樣品(S)和參比物(R)放入差熱電爐內的樣品托盤上后,差熱分析儀通過熱電偶(A)將溫度信號以及溫度差信號轉換成熱電勢信號,將樣品的溫度信號(1-2)和溫度差信號(1-3),直接輸入多通道計算機數據采集卡(如圖5所示)。數據采集卡通過自行研究設計出的,由計算機USB口采樣的差熱分析計算機接口接入數據采集計算機(如圖6所示),計算機通過軟件控制并采集溫度和溫度差信號。自行選用設計的數據采集卡,進行了通道間的隔離,并有穩定放大設計,性能穩定(精度達到±4 μV),可以直接穩定記錄溫度差信號(幾十到幾百微伏)。此自制差熱分析儀與從市場購買的能夠滿足教學要求且性價比較高的差熱分析儀比較,每臺可節省經費約4萬元。
圖3 HNU-DAT-1型差熱分析儀
圖4 差熱分析信號
圖5 多通道USB計算機數據采集卡 圖6 數據采集計算機
安全、舒適的實驗環境,讓師生安心實驗
中心現有實驗教學用房70余間,使用面積3 000 m2,學生分時段分班次進實驗室開展實驗,實驗時人均使用面積4 m2。實驗室基礎設施建設以人為本,配套設施完備,實驗臺、儀器臺、試劑柜布局合理,有自主設計安裝的統一的純水設備和中央真空系統。實驗室寬敞明亮,通風、照明設施完好,電路、水、氣管道布局安全、規范、整潔衛生。中心在智能化建設方面做了大量工作,建立了網絡化的實驗教學智能管理系統平臺(http:///)。該平臺具有教師實驗管理系統、實驗預約系統、實驗報告提交系統、師生交流平臺、儀器設備管理及預約使用系統和信息等多項功能,實現了網上輔助教學和網絡化、智能化管理,有豐富的網絡實驗教學資源。基于這種網絡化管理平臺,中心充分發揮了優質教學資源的延伸作用,提高了資源的使用效益。
為保證實驗教學順利進行,消除安全隱患,中心采取了如下措施:
(1)加強對學生安全意識的培養,在學生進實驗室前對學生進行專門的安全環保教育,提高學生的安全意識。
(2)實驗中心制訂了實驗室安全及檢查制度,編寫了《實驗室環境與安全手冊》《實驗室安全規則》及相關安全制度張貼在各個實驗室,同時編印了實驗室安全檢查記錄本,要求各實驗員每天對所管轄的實驗室進行安全自查并記錄,發現異常情況及時處理并上報學院。學院每周組織一次安全工作檢查。
(3)易燃、易爆、劇保存在專門的倉庫,劇領用時須經實驗室主任簽字,做到隨領隨用,未用完的當日返回專門的倉庫。
(4)每個實驗室都配備了廢液桶。有毒廢液由實驗室統一處理:能夠經氧化變成無毒物質的達到排放要求后再排放;部分不能回收或解毒的,處理成固態難溶物后,送往獲環保與公安部門批準進行處理的工廠集中處理。中心向每個實驗室發放了實驗室處理廢液廢渣情況記錄本,要求實驗員對學生實驗中產生的廢液種類、數量、處理辦法和處理結果及時登記。2013年學院針對教學和科研實驗室產生的廢液廢渣品種繁多、成分復雜、處理難度極大等問題,基于培養學生結合社會實際,開展創新研究的能力的考慮,特設專項資金,鼓勵師生立項開展綜合處理實驗室廢液廢渣的創新實驗研究;經學院組織專家對全院師生申報的綜合處理實驗室廢液廢渣創新實驗項目進行評審,資助了10個項目立項開展研究。
(5)實驗大樓安裝了消防報警裝置,每個實驗室均配有消防器材,藥品室安裝了防爆電源開關和防爆電燈。
上述措施保證了師生實驗的安全和校園環境的優雅宜人。中心自成立至今沒有出現安全事故。
豐碩的教學與科研成果回饋中心師生
實驗教學曾獲國家級教學成果二等獎1項,省級教學成果一等獎2項、二等獎3項、三等獎2項。近年來實驗教師發表教研教改論文80余篇,主持省級以上教改課題和國家級、省級質量工程項目20余項,主編出版教材或教學指導書5本,參編3本。基礎化學實驗2008年被評為湖南省級精品課程。實驗課教師謝青季教授撰寫的教學在化學教育類國際頂級雜志"Journal of Chemical Education"上,得到了國際同行的認可。中心主任何紅運教授撰寫的《以“質量工程”為契機,深入開展實驗教學改革》論文被評為全國高等學校實驗室工作研究會第十次學術研討會優秀論文(全國76篇,發表在《實驗室研究與探索》雜志上)。中心主編的基礎化學實驗新課程體系系列教材獲得了國內同行專家的好評―“我認為湖南師范大學《基礎化學實驗》的項目先進,對學生的培養目標明確,切實可行,特色明顯”(湖南大學蔡炳新教授);“該課程基礎良好、特色明顯、成果突出”(中南大學羅一鳴教授);“將化學基礎實驗、綜合訓練實驗和研究設計實驗作為一個整體建立在一級學科水平上的獨立實驗課程體系教材還沒有,《本科化學實驗》教材的編寫正好填補了這方面的空白,是一次大膽的嘗試”(專家評審意見表);“這套教材集成了他們在學科建設和專業建設上的一系列成果,適應化學發展的潮流,具有如下特點:第一,理工教融合。作者們將過去在人才培養工作中創立的特色貫穿到該教材中,在內容上既包括了化學實驗中合成、分離和分析等全部基本要求,又包含化工的一些基礎實驗,還有面向中學教學的實驗項目,有利于復合型人才的培養。第二,繼承與創新。該教材在化學一級學科基礎上構建了與原四大化學密切聯系,并能覆蓋相關專業各門化學課程知識領域的化學實驗課程新體系,經典方法與現代方法相結合,注重通用性和多樣性,有利于學生學會學習和學會創造。第三,科研轉化為教學。該教材的一些實驗項目源于作者在基礎研究、應用研究和技術開發中取得的科研成果,面向生活、面向生產、面向社會,有助于提高學生探索未知的自信心和創造力,促進研究性學習的開展”(姚守拙院士)。多年來,學生在校園網上對教師化學化工實驗課堂教學質量的評價均在90分以上,全部為優秀。
近3年中心教師承擔863項目1項,國家重點基礎研究發展計劃973子課題1項,國家自然科學基金重大研究計劃1項,國家科技重大專項子課題1項,國家自然科學基金面上項目26項,湖南省杰出青年基金、自然科學基金等20項,其他合作項目31項,獲科研經費2 185萬元,發表科研論文310篇,被SCI收錄222篇,其中影響因子大于3.0的論文65篇。研究成果獲省部級以上獎6項,其中省科技進步獎二等獎1項、三等獎1項,湖南省自然科學三等獎1項,中國僑界貢獻獎1項,其他2項。申請國家發明專利18項,獲授權9項。2012年,湖南師范大學化學論文被引用的ESI排名在全球前1%的1 047所頂尖學術機構中排名第785位,進入國際先進行列。
化學化工學院在校本科生獲批國家大學生創新實驗項目33項、湖南省大學生創新實驗項目16項,申請發明專利5項,發表科學研究論文15篇,在全國和湖南省大學生課外學術科技作品競賽、全國和湖南省大學生實驗技能競賽、全國高校化學專業師范素質大賽、全國大學生化工設計競賽和大學生課外化學化工創新作品競賽中先后有130余人次獲獎,特別是在“三井化學杯”全國第五屆大學生化工設計競賽中參賽的F1隊,獲得了該賽事舉辦以來全國師范院校唯一的特等獎。面向生物醫藥產業的制藥工程專業自第一屆開始,連續6屆畢業生就業率均為100%,化學化工學院4個本科專業的畢業生初就業率一直保持在98%以上,連續5年在全校排名第一。
化學化工實驗教學中心面向中學師生開放,碩果累累,聲名遠揚。每年暑假期間都有大批對化學感興趣的中學生來中心學習,與在校本科生交流,并由在校本科生指導做部分實驗。這既讓對化學感興趣的中學生提前了解了大學實驗教學的環境與模式,又使我校本科生對如何從事中學化學實驗教學提前獲得了體驗。近年來,除湖南省內大批中學生外,河北、河南、江西、廣東、天津、海南等省市部分中學的學生也紛紛來中心學習。經中心培訓的湖南中學生在國際奧林匹克化學競賽中獲得了15枚金牌、4枚銀牌。
主任簡介
關鍵詞: 高中化學實驗 特點 案例設計
“化學是一門實用的中心學科,它與數學、物理學等學科共同成為當代自然科學迅猛發展的基礎。化學的核心知識已經應用于自然科學的方方面面,與其他學科相輔相成,構成了創造自然、改造自然的強大力量”①。化學學科的發展與人類社會有緊密聯系,社會的發展和進步離不開化學這門學科的發展與進步。化學實驗作為化學學科的重要組成部分,是研究化學現象、總結化學經驗的重要手段,只有通過不斷模擬和探索實驗才能夠使問題得到解決。在高中化學教學中,化學實驗教學是整個教學中的重要組成部分,同時是整個教學的重點和難點。作為一名高中化學教師,筆者認為,了解高中化學實驗教學的特點是更好地實現化學教學目標的前提和基礎,只有根據化學實驗教學的特點設計化學實驗教學才能更好地實現化學教學目標,使課堂教學的有效性得到提高。本文以高中化學實驗教學為研究對象,重點分析高中化學實驗教學所具備的特點。
1.高中化學實驗教學的特點
1.1高中化學實驗的教學內容與學生的實際生活聯系密切
《普通高中化學課程標準》指出化學實驗內容應當與學生的實際生活緊密聯系起來,使學生學習到的化學突破書本和試卷的限制,從理論走向實際,成為有用的化學。作為基礎課程,化學實驗教學就是能夠“通過化學實驗與學生生活實際和社會實際的密切聯系,一方面使學生感到化學就在自己身邊,從而提高學生學習化學的興趣。另一方面使學生在掌握化學知識的基礎上,能夠清楚所學的知識能做什么和怎么做,從而對化學的本質和價值有一個正確的認識”②。
1.2高中化學實驗教學應當遵循新課標的要求
《高中化學新課程標準》指出:高中化學實驗教學應當以學生的全面發展為宗旨,在教學過程中要注重化學實驗的趣味性、安全性和無污染性。注重化學實驗教學的趣味性能夠有效激發學生學習化學的興趣,使學生能夠積極主動地參與到化學實驗教學過程中,從而不斷進行探索和發現;重視化學實驗教學的安全性體現了以學生為本的思想,使學生在實驗教學中不僅獲得知識、開發自己的思維,還能保障自身的安全;重視化學實驗的無污染性突出了對學生環保意識的培養。有些化學試劑是存在一定的污染性的,如果做完實驗之后將實驗器具等亂丟棄就會造成環境污染,也可能會對自身造成一定的危害。總之,化學實驗教學注重學生的全面發展,是符合時代和社會的要求的。
1.3高中化學實驗教學應當凸顯探究性的特點
探究性的教學方式是鼓勵學生自主獲取知識與技能,調動學習積極性和主動性,以及塑造良好的創新意識與科學價值觀的重要方式。在我國的傳統高中化學實驗教學中,教師是整個實驗的操作者,學生只是圍觀教師的整個操作過程,對整個實驗的過程和其中出現的實驗現象很少進行思考和分析,而在自己動手操作時也只是簡單模仿,目的是獲得與教師一樣的實驗結果。這種單純模仿和重復的過程實際上限制了學生的個性思維和思維能力的發展,因此,在化學實驗教學中教師應當著重凸顯探究性特點,從而激發學生的學習興趣和探究精神,使學生的全面發展成為可能。
1.4高中化學實驗教學應當強化應用性
化學是一門實踐性和應用性很強的學科,與人類社會的生產和生活有緊密聯系。但是在傳統的化學教學中,化學實驗僅僅是被當做鞏固“雙基”的手段和工具,其應用性基本上是被忽視的,這就導致學生認為化學實驗僅僅是在化學實驗室里進行定理驗證和假設的,造成學生對化學學習興趣的缺失。因此,《普通高中化學課程標準》提出:“要注重強化化學實驗的應用性,將化學實驗與學生的日常生產、生活實際緊密聯系起來,讓學生從身邊熟悉的事物入手,產生對化學實驗的濃厚興趣,并積極參加化學實驗,從中獲益提高。”
2.高中化學實驗案例設計
高中化學實驗在設計時要注重突出化學實驗的探究性、應用性及密切聯系生活等特點,從而使化學實驗教學能夠最大限度地激發學生的學習興趣,調動學生的學習積極性和主動性。例如,可以設計“CuSO■和NH■?H■O的配合實驗”介紹配合物的性質及其作用。在這個過程中教師可以引導學生查閱相關資料后通過簡單的實驗儀器比較CuSO■?5H■O固體、CuSO■固體分別與氨水溶液培養產率的高低,比較Cl、H■O與Cu■的配合能力的強弱,測定CuSO■溶液和氨水溶液配合前后溫度的變化。在這個過程中,學生可以發現許多物質都能夠與CuSO■配合,而且反應過程也是比較明顯的,易于學生觀察反應現象。教師在實驗過程中要不斷引導學生對實驗現象進行思考和總結,讓他們在掌握科學知識和試驗技能的同時能夠積極調動自己的思維思考問題,探究該實驗與日常的生產和生活的關系,從而提高自身的科學素養。
注釋:
①白春禮.中國化學的發展與展望[J].大學化學,2000(4).
②吳琦.新課程中的高中化學實驗的研究[D].揚州大學碩士學位論文,2004.
參考文獻:
[1]白春禮.中國化學的發展與展望[J].大學化學,2000(4).
[2]吳琦.新課程中的高中化學實驗的研究[D].揚州大學碩士學位論文,2004.
【關鍵詞】開放式化學實驗實驗教學創新能力
Abstract:ObjectiveTomotivatethestudents''''interestsandcultivatetheirabilityofthinkingandoperationandinnovation.MethodsThenewpatternofopenexperimentteachingshouldbeconstructedbystudenteccentric.Theexperimentcontent,process,optimaltimeandassessmentofachiemementwereresearched.ResultsIdealeffectwasobtainedthroughthismethod.ConclusionTheabilityandoriginalityofinnovationwereimprovedforstudents.
Keywords:Open;Chemicalexperiments;Experimentteaching;Innovationability
化學是一門以實驗為基礎的自然科學,實驗是化學教學中相當重要的一個環節。實驗教學能為學生正確認識物質及其變化規律提供實驗事實,可以幫助學生形成化學概念,理解和鞏固化學知識,培養學生觀察問題、分析問題、解決問題的能力,使其初步掌握一些常用的化學實驗技能,并可培養學生實事求是、嚴肅認真的科學態度和科學方法。實驗室是實施素質教育、培養學生實驗能力的主陣地之一[1,2]。決不是驗收時必須的擺設,實驗課更不是教學的點綴。要對化學人才培養模式、教育內容和教學方法等進行改革,首先就要改革傳統的驗證式實驗教學模式。
1開放式實驗教學簡介
傳統的驗證式實驗教學只重視對課本理論知識的驗證,過多地強調實驗的結果、結論,而忽視了實驗的設計、方法、步驟和過程,不注重培養學生的創新精神和科研作風。首先在實驗教學方法上教師過于拘泥形式,通常是準備甚至調試好實驗裝置和儀器,編寫好實驗指導書,設計出實驗報告框架,讓學生按照已有的設計和統一的方法操作,把數據填入統一的表格,并按給出的計算公式處理數據,得出結論。這樣做嚴重束縛了學生的積極性和創造性,對培養學生獨立分析和解決問題的能力十分不利。其次在實驗教學組織安排上不合理,影響了實驗效果。由于受儀器設備數量少、器材藥品耗損大等因素的影響,實驗通常都是分組進行,不能保證每個人都動手,更談不上對實驗操作能力的培養。此外,由于儀器、設備、教材的更新跟不上社會生產發展和知識更新的步伐,現行教材涉及的一些實驗方式呆板、內容陳舊,難以調動學生的積極性,主觀能動性難以發揮[2]。
開放式實驗教學是改革傳統的驗證性實驗教學的有效途徑,其目的在于讓學生在掌握有關知識和技能的同時,拓展知識面。獲得較高的創新意識和創新能力。將教師由傳授型轉為指導型、將學生由被動接受驗證型轉為主動參與探索型,進一步提高分析問題、解決問題的能力,促進教學質量的提高。
2開放式化學實驗教學的內涵
開放式化學實驗教學是針對傳統化學實驗教學封閉性的弊端而提出的,它已經成為當前高校實驗教學改革的必然選擇[3]。它不光指實驗室的開放,還指實驗教學內容的開放、實驗教學方法的開放、實驗教學評價的開放等不可缺少的內涵。所以實行開放式實驗教學,首先一定要充分深刻理解它的內涵。
2.1實驗時間開放
開放式化學實驗教學,首先意味著實驗時間的開放。實驗時間開放又包括兩層含義:第一,學生進入實驗室的時間開放;第二,學生做實驗的時間時數開放,也就是每項實驗在時間長短上沒有限制,每個學生可以根據自己的實際情況進行實驗。
2.2實驗內容開放
從實驗內容和學科發展的關系分析,開放式化學實驗教學的教學內容應具有與時俱進的特點。開放式化學實驗教學應及時根據現代科技發展的新知識、新技術和新的實驗方法而發展,以先進的實驗內容吸引、激發學生的求知欲。其教學內容應具有很強的實踐性,與社會生產實踐密切聯系。教師要經常參與來自社會的實踐課題,并使其及時轉化為實驗內容,從而使學生也參與到實踐課題中來。這樣既充實了實驗內容,又鍛煉了學生的實踐能力,使課堂理論與實踐密切結合。
2.3實驗教學評價開放
對學生實驗能力的評價,不能只重視實驗的結果,更要重視實驗的過程,特別是實驗過程中學生所表現的獨立分析問題、解決問題的能力及創新意識等等。對學生的化學實驗考核要全面考核學生的實驗能力,包括:學生的動手能力、思維能力、創造能力、設計能力、查閱資料的能力、提出問題的能力等等,在開放實驗中有獨特見解和創新的應給予較高的評價。這樣不僅使我們對學生的評價公開公正,并且使學生的創造性得到極大的發揮。
3改革傳統的實驗教學模式刻不容緩
化學實驗課的目的在于使學生加深對化學理論知識的理解,熟練掌握化學實驗操作技能,提高分析問題和解決問題的能力,培養學生的創新思維和創新能力。但是,傳統的化學實驗教學模式局限于驗證一些理論,很少讓學生自己去創造、設計,教學模式基本上是“填鴨式”的。學生只需要按照實驗步驟一步步做,實驗往往比較順利,不會遇到很大的困難。這樣的實驗中,學生處于被動的地位,對一些實驗原理、方法往往掌握得不夠透徹,抑制了其創造性的發揮和個性的發展。因此,改變傳統的實驗教學模式刻不容緩,勢在必行。
4開放式綜合設計性實驗的實踐和改革嘗試
為了激發學生學習的積極性和開創精神,培養他們理論聯系實際和獨立分析問題解決問題的能力,在學生掌握了無機化學、分析化學及有機化學的基本理論知識和技能后,教師結合學生所學專業進行選題。例如:超聲波提取植物中草藥總黃酮及鑒別研究、超聲波提取植物中草藥總黃酮及清除羥自由基作用研究、紫茉莉紅色素提取及其穩定性研究、藥物有機合成、化工中間體有機合成等,筆者對部分導師組和非導師組學生(因為報考導師組學生過多,而招生名額很有限,沒有被錄取的部分學生也強烈要求來做實驗)進行了開放式綜合設計性實驗的改革嘗試,主要分四個階段。
4.1第一階段:布置設計實驗的題目由教師將多個難易不同的實驗題目列出發給學生,每位學生可以任選一個自己感興趣的題目,并且將實驗室所具備的條件(如藥品、儀器、設備等)告知學生。學生根據現有實驗條件設計分析方案,如有特殊要求也可提前向教師提出申請。實驗室盡可能為學生提供條件。但為了安全起見,有毒藥品一律不予提供。
4.2第二階段:設計實驗方案學生拿到題目后,可以針對選定的實驗題目,查閱有關的文獻資料,運用所學過的理論知識和基礎實驗知識,寫出初步的設計方案,包括①實驗原理;②所需藥品以及所需溶液的配制方法;③所需要的儀器、設備;④具體的實驗步驟;⑤實驗數據的處理方法;⑥參考文獻。設計方案完成后,交給指導教師審閱。教師認為設計方案合理可行且實驗條件具備后,學生即可進入實驗室實施設計方案。
4.3第三階段:開放實驗室,實施實驗方案實驗室在雙休日和節假日實行全天開放,學生在設計好分析方案后,在開放時段內隨時可以進入實驗室,完成設計實驗的內容。教師只是適時地給予啟發性的提示,以充分發揮學生的主觀能動性。學生在實驗過程中,獨立思考解決問題,不斷改進和完善實驗方案,從而以最簡單、最經濟的方法得到最準確的實驗結果。
4.4第四階段:寫出研究論文或實驗報告學生完成設計實驗后,整理原始數據,分析實驗結果,寫出研究論文或系統性實驗報告,系統性實驗報告包括實驗目的、實驗原理、實驗所需試劑和儀器、具體實驗步驟、數據的處理、結果討論及誤差分析。從理論上分析實驗過程中所出現的現象,并對開放式綜合設計性實驗做出總結。
5開放式綜合設計化學實驗實踐的思考
5.1開放式綜合設計性化學實驗要充分發揮教師的主導作用開放式綜合設計性化學實驗的選題非常關鍵,要求教師了解化學在各個學科中的應用及其發展動態,給出既有基本操作,又具有設計性、研究性,符合實驗教學規律的題目。由于題目多樣化、綜合化,在實驗過程中學生會提出各種各樣的問題,教師要應付自如,必須具有扎實的理論基礎和較高的動手能力,對每個實驗都要了如指掌,并不斷地提高業務水平。因此,開放式化學實驗教學對教師的要求更高了。
5.2開放式綜合設計性化學實驗存在的問題通過開放式化學實驗教學的實踐,筆者探索出了一條實驗教學的新途徑,提高了學生的全面素質,充分發揮了實驗教學的特殊功能,使實驗教學與國際上通行的教學方法接軌。筆者的教改,使學生成為最大的受益者。同時,該項實踐也引起了我們深深的思考:由于高校中普遍重視科研和課堂理論教學,教師對實驗教學投入的精力很少,這很可能導致實驗教學水平下降。由于開放式綜合設計性實驗所需的藥品及儀器很多,對實驗室管理體制如何適應新的實驗教學模式也提出了新的要求[4]。開放式綜合設計性化學實驗題目較多并且全天開放,教師及教輔人員工作量如何計算,這些都是有待于我們著力解決的問題。要營造開放實驗教學的大環境,只有全面實施學分制,學生才能有真正自主地進實驗室做實驗的時間保證。
6結束語
化學實驗實行開放式實驗在部分導師組和非導師組學生中試點實施,已取得較好的成績,學生公開發表了許多論文,部分論文還榮獲廣西高校化學化工類論文及設計競賽二、三等獎及鼓勵獎;學生組隊代表學院參加實驗技能競賽榮獲廣西高校化學實驗技能競賽獎。通過化學實驗教學方法的改革,編寫新教材,開放實驗室,安排設計性、綜合性及研究性實驗,給學生提供了更多的實踐條件,擴大了學生的視野,拓寬了學生的知識面。學生變“要我做”為“我要做”實驗,大大激發了對實驗課的學習積極性,激勵了研究化學的熱情。開放式化學實驗教學雖然已取得了一些成果,但受到硬件的制約,對師資要求提高了。開放式化學實驗教學值得借鑒和推廣。最近,我院已經出臺有關開放實驗室的系列文件和制度,學生可以申請進入開放實驗室自主進行科學研究,這將進一步極大地推進我院開放式化學實驗教學的改革。
【參考文獻】
[1]黃鎖義,陸海峰,潘祖光,等.民族醫學院校化學實驗教學改革探索[J].實驗室研究與探索,2004,23(12):65.
[2]路麗華,李曉曄,尉琳琳,等.化學實驗進行開放式教學的研究[J].山西醫科大學學報(基礎醫學教育版),2004,6(3):288.
目的激發學生學習化學實驗的興趣,培養學生的思維品質、動手能力和創新能力。方法構建以學生為中心的開放式實驗教學新模式,開放實驗內容、實驗過程、實驗時間段及成績評定方式。結果取得了較理想的學習效果。結論學生獲得較高的創新意識和創新能力。
【關鍵詞】 開放式 化學實驗 實驗教學 創新能力
Abstract:ObjectiveTo motivate the students' interests and cultivate their ability of thinking and operation and innovation.MethodsThe new pattern of open experiment teaching should be constructed by student eccentric. The experiment content, process, optimal time and assessment of achiemement were researched. ResultsIdeal effect was obtained through this method. ConclusionThe ability and originality of innovation were improved for students.
Key words:Open; Chemical experiments; Experiment teaching; Innovation ability
化學是一門以實驗為基礎的自然科學,實驗是化學教學中相當重要的一個環節。實驗教學能為學生正確認識物質及其變化規律提供實驗事實,可以幫助學生形成化學概念,理解和鞏固化學知識,培養學生觀察問題、分析問題、解決問題的能力,使其初步掌握一些常用的化學實驗技能,并可培養學生實事求是、嚴肅認真的科學態度和科學方法。實驗室是實施素質教育、培養學生實驗能力的主陣地之一[1,2]。決不是驗收時必須的擺設,實驗課更不是教學的點綴。要對化學人才培養模式、教育內容和教學方法等進行改革,首先就要改革傳統的驗證式實驗教學模式。
1 開放式實驗教學簡介
傳統的驗證式實驗教學只重視對課本理論知識的驗證,過多地強調實驗的結果、結論,而忽視了實驗的設計、方法、步驟和過程,不注重培養學生的創新精神和科研作風。首先在實驗教學方法上教師過于拘泥形式,通常是準備甚至調試好實驗裝置和儀器,編寫好實驗指導書,設計出實驗報告框架,讓學生按照已有的設計和統一的方法操作,把數據填入統一的表格,并按給出的計算公式處理數據,得出結論。這樣做嚴重束縛了學生的積極性和創造性,對培養學生獨立分析和解決問題的能力十分不利。其次在實驗教學組織安排上不合理,影響了實驗效果。由于受儀器設備數量少、器材藥品耗損大等因素的影響,實驗通常都是分組進行,不能保證每個人都動手,更談不上對實驗操作能力的培養。此外,由于儀器、設備、教材的更新跟不上社會生產發展和知識更新的步伐,現行教材涉及的一些實驗方式呆板、內容陳舊,難以調動學生的積極性,主觀能動性難以發揮[2]。
開放式實驗教學是改革傳統的驗證性實驗教學的有效途徑,其目的在于讓學生在掌握有關知識和技能的同時,拓展知識面。獲得較高的創新意識和創新能力。將教師由傳授型轉為指導型、將學生由被動接受驗證型轉為主動參與探索型,進一步提高分析問題、解決問題的能力,促進教學質量的提高。
2 開放式化學實驗教學的內涵
開放式化學實驗教學是針對傳統化學實驗教學封閉性的弊端而提出的,它已經成為當前高校實驗教學改革的必然選擇[3]。它不光指實驗室的開放,還指實驗教學內容的開放、實驗教學方法的開放、實驗教學評價的開放等不可缺少的內涵。所以實行開放式實驗教學,首先一定要充分深刻理解它的內涵。
2.1 實驗時間開放
開放式化學實驗教學,首先意味著實驗時間的開放。實驗時間開放又包括兩層含義:第一,學生進入實驗室的時間開放;第二,學生做實驗的時間時數開放,也就是每項實驗在時間長短上沒有限制,每個學生可以根據自己的實際情況進行實驗。
2.2 實驗內容開放
從實驗內容和學科發展的關系分析,開放式化學實驗教學的教學內容應具有與時俱進的特點。開放式化學實驗教學應及時根據現代科技發展的新知識、新技術和新的實驗方法而發展,以先進的實驗內容吸引、激發學生的求知欲。其教學內容應具有很強的實踐性,與社會生產實踐密切聯系。教師要經常參與來自社會的實踐課題,并使其及時轉化為實驗內容,從而使學生也參與到實踐課題中來。這樣既充實了實驗內容,又鍛煉了學生的實踐能力,使課堂理論與實踐密切結合。
2.3 實驗教學評價開放
對學生實驗能力的評價,不能只重視實驗的結果,更要重視實驗的過程,特別是實驗過程中學生所表現的獨立分析問題、解決問題的能力及創新意識等等。對學生的化學實驗考核要全面考核學生的實驗能力,包括:學生的動手能力、思維能力、創造能力、設計能力、查閱資料的能力、提出問題的能力等等,在開放實驗中有獨特見解和創新的應給予較高的評價。這樣不僅使我們對學生的評價公開公正,并且使學生的創造性得到極大的發揮。
3 改革傳統的實驗教學模式刻不容緩
化學實驗課的目的在于使學生加深對化學理論知識的理解,熟練掌握化學實驗操作技能,提高分析問題和解決問題的能力,培養學生的創新思維和創新能力。但是,傳統的化學實驗教學模式局限于驗證一些理論,很少讓學生自己去創造、設計,教學模式基本上是“填鴨式”的。學生只需要按照實驗步驟一步步做,實驗往往比較順利,不會遇到很大的困難。這樣的實驗中,學生處于被動的地位,對一些實驗原理、方法往往掌握得不夠透徹,抑制了其創造性的發揮和個性的發展。因此,改變傳統的實驗教學模式刻不容緩,勢在必行。
4 開放式綜合設計性實驗的實踐和改革嘗試
為了激發學生學習的積極性和開創精神,培養他們理論聯系實際和獨立分析問題解決問題的能力,在學生掌握了無機化學、分析化學及有機化學的基本理論知識和技能后,教師結合學生所學專業進行選題。例如:超聲波提取植物中草藥總黃酮及鑒別研究、超聲波提取植物中草藥總黃酮及清除羥自由基作用研究、紫茉莉紅色素提取及其穩定性研究、藥物有機合成、化工中間體有機合成等,筆者對部分導師組和非導師組學生(因為報考導師組學生過多,而招生名額很有限,沒有被錄取的部分學生也強烈要求來做實驗)進行了開放式綜合設計性實驗的改革嘗試,主要分四個階段。
4.1 第一階段 :布置設計實驗的題目 由教師將多個難易不同的實驗題目列出發給學生,每位學生可以任選一個自己感興趣的題目,并且將實驗室所具備的條件 (如藥品、儀器、設備等)告知學生。學生根據現有實驗條件設計分析方案,如有特殊要求也可提前向教師提出申請。實驗室盡可能為學生提供條件。但為了安全起見,有毒藥品一律不予提供。
4.2 第二階段 :設計實驗方案 學生拿到題目后,可以針對選定的實驗題目,查閱有關的文獻資料,運用所學過的理論知識和基礎實驗知識,寫出初步的設計方案,包括①實驗原理;②所需藥品以及所需溶液的配制方法;③所需要的儀器、設備;④具體的實驗步驟;⑤實驗數據的處理方法;⑥參考文獻。設計方案完成后,交給指導教師審閱。教師認為設計方案合理可行且實驗條件具備后,學生即可進入實驗室實施設計方案。
4.3 第三階段:開放實驗室,實施實驗方案 實驗室在雙休日和節假日實行全天開放,學生在設計好分析方案后,在開放時段內隨時可以進入實驗室,完成設計實驗的內容。教師只是適時地給予啟發性的提示,以充分發揮學生的主觀能動性。學生在實驗過程中,獨立思考解決問題,不斷改進和完善實驗方案,從而以最簡單、最經濟的方法得到最準確的實驗結果。
4.4 第四階段:寫出研究論文或實驗報告學生完成設計實驗后,整理原始數據,分析實驗結果,寫出研究論文或系統性實驗報告,系統性實驗報告包括實驗目的、實驗原理、實驗所需試劑和儀器、具體實驗步驟、數據的處理、結果討論及誤差分析。從理論上分析實驗過程中所出現的現象,并對開放式綜合設計性實驗做出總結。
5 開放式綜合設計化學實驗實踐的思考
5.1 開放式綜合設計性化學實驗要充分發揮教師的主導作用 開放式綜合設計性化學實驗的選題非常關鍵,要求教師了解化學在各個學科中的應用及其發展動態,給出既有基本操作,又具有設計性、研究性,符合實驗教學規律的題目。由于題目多樣化、綜合化,在實驗過程中學生會提出各種各樣的問題,教師要應付自如,必須具有扎實的理論基礎和較高的動手能力,對每個實驗都要了如指掌,并不斷地提高業務水平。因此,開放式化學實驗教學對教師的要求更高了。
5.2 開放式綜合設計性化學實驗存在的問題 通過開放式化學實驗教學的實踐,筆者探索出了一條實驗教學的新途徑,提高了學生的全面素質,充分發揮了實驗教學的特殊功能,使實驗教學與國際上通行的教學方法接軌。筆者的教改,使學生成為最大的受益者。同時,該項實踐也引起了我們深深的思考:由于高校中普遍重視科研和課堂理論教學,教師對實驗教學投入的精力很少,這很可能導致實驗教學水平下降。由于開放式綜合設計性實驗所需的藥品及儀器很多,對實驗室管理體制如何適應新的實驗教學模式也提出了新的要求[4]。開放式綜合設計性化學實驗題目較多并且全天開放,教師及教輔人員工作量如何計算,這些都是有待于我們著力解決的問題。要營造開放實驗教學的大環境,只有全面實施學分制,學生才能有真正自主地進實驗室做實驗的時間保證。
6 結束語
化學實驗實行開放式實驗在部分導師組和非導師組學生中試點實施,已取得較好的成績,學生公開發表了許多論文,部分論文還榮獲廣西高校化學化工類論文及設計競賽二、三等獎及鼓勵獎;學生組隊代表學院參加實驗技能競賽榮獲廣西高校化學實驗技能競賽獎。通過化學實驗教學方法的改革,編寫新教材,開放實驗室,安排設計性、綜合性及研究性實驗,給學生提供了更多的實踐條件,擴大了學生的視野,拓寬了學生的知識面。學生變“要我做”為“我要做”實驗,大大激發了對實驗課的學習積極性,激勵了研究化學的熱情。開放式化學實驗教學雖然已取得了一些成果,但受到硬件的制約,對師資要求提高了。開放式化學實驗教學值得借鑒和推廣。最近,我院已經出臺有關開放實驗室的系列文件和制度,學生可以申請進入開放實驗室自主進行科學研究,這將進一步極大地推進我院開放式化學實驗教學的改革。
參考文獻
[1]黃鎖義,陸海峰,潘祖光,等.民族醫學院校化學實驗教學改革探索[J].實驗室研究與探索,2004,23(12):65.
[2]路麗華,李曉曄,尉琳琳,等.化學實驗進行開放式教學的研究[J].山西醫科大學學報(基礎醫學教育版),2004,6(3):288.
論文摘要:化學新課程標準確立了化學實驗教學改革是以提高學生的科學素養為重點,重視科學、技術與社會的相互聯系,倡導以科學探究為主的多樣化學習方式,強化評價的診斷、激勵與發展功能。本文嘗試研究如何采用各種教學方法提升學生的實驗操作,探究設計的能力,培養學生的科學思維,強化學生創新能力。
化學實驗是化學教學的一個重要組成部分,它既是化學教學的重要基礎,又是化學教學的重要內容、方法和手段。在化學教學時間中,化學實驗不僅沒有體現出其應發揮的作用,而且存在許多不符合新課程標準的問題。
一、實驗教學改革在化學教學改革中的地位
化學新課程標準確立了化學實驗教學改革以提高學生的科學素養為重點以,重視科學、技術與社會的相互聯系,倡導以科學探究為主的多樣化學習方式,強化評價的診斷、激勵與發展功能。所以無論是新授課教學還是復習課教學,無論是概念原理的教學還是元素化合物知識的教學,都應當以化學實驗為基礎和重點。
二、新課標對化學實驗教學的要求
(一)化學實驗在學習和研究化學中的作用。
化學實驗是學生獲取知識、進行知識創新的重要手段,許多化學原理和規律都是通過實驗發現和驗證的。同時,化學實驗也是培養學生學習化學的興趣、建立學生學習化學的科學態度,訓練學生學習化學的科學方法,啟迪學生的科學思維的重要途徑。此外,化學實驗教學也是實施素質教育的重要手段之一,化學實驗教學的成功實施有助于學生素質的全面提高。
(二)注重學生實驗實際操作能力的培養,促進知識和技能的融合。
實驗技能是指學生采用已有的陳述性知識和程序性知識,通過實驗實際操作解決未知的化學問題。它包括實驗的設計原理、觀察、分析、總結歸納等技能,還包括實驗的實際操作,所以化學實驗并不是把課本上的實驗簡單重現的過程,而是通過自己已有的經驗為基礎結合外界的實驗操作來構建新的理解。實驗過程中遇到問題時,學生只有將掌握的知識、生活經驗融會貫通,并綜合運用化學知識和實驗技能來設計實驗方案并實施,才能更好的解決問題,提高自己的學習能力、學習激情和學習效率。
(三)加強設計性或探索性實驗,提高學生創新能力。
設計性或探索性實驗不僅要求學生掌握一定的化學基礎知識和實驗基本技能,還要求學生有創新的思維和意識,同時要求學生敢于實踐。設計性和探索性實驗需要學生親自動手,近距離的觀察和思考,從失敗中吸取教訓,從實驗中獲取寶貴經驗,勇于面對困難,最終戰勝困難。設計性和探索性實驗能促進學生自主構建新知識,從而學會學習,使學生終生受益。
(四)樹立綠色化學思想,形成環境保護的意識。
多數化學實驗會消耗大量的藥品,產生各種有毒有害的氣體、液體或固體,對外界環境產生污染,處理不當會損害學生的健康。在不影響實驗探究過程、觀察效果的前提下改進實驗操作方式,設計成微型實驗,減少實驗過程中產生的各種有害物質,這不僅有利于學生對化學知識的構建,更能使學生從實驗中養成“從我做起,保護環境,造福人類”的高尚品德。
(五)強化實驗安全意識,順利地完成化學實驗。
在化學實驗中,因為要經常接觸各種化學試劑,而不少化學試劑是危險性化學藥品,所以在進行化學實驗前,一定要對學生進行安全教育,并提供一些相應的應急措施的知識和設施。在實驗過程中,指導學生規范操作,避免各種事故的發生,這既是化學實驗教學應重視的問題,也是對學生安全負責。只有這樣,才能確保學生順利完成實驗。
三、新課程理念指導下的實驗教學改革
(一)將演示實驗變為教師引導學生實驗。
學生親自參與實驗比直接由教師簡單的演示給他們觀察到的現象更清晰直觀,留下的印象更深刻,更能引發學生的思考,激發學生的探究熱情,同時避免了教師機械的講實驗,學生死記實驗,紙上考實驗,使學生完全處于被動的“學習”狀態。教師引導學生實驗,使學生由被動的旁觀者變為主動的實踐者,保障了學生學習的主動性和自主性,學習興趣大大提高,學生的實驗技能,觀察現象、分析及解決問題的能力得到充分訓練和提升。一般地說,對于那些操作比較簡單、耗時短、安全可靠且無污染的演示實驗,只要讓學生參與實驗,都能達到預期的效果。 轉貼于
例如“離子的檢驗”等許多在試管中進行的實驗,在課堂上教師引導學生實驗,學生會在實驗過程中認真觀察,實驗結束后認真思考,同學之間也會積極討論與交流。教師只需要在最后做簡要小結,就能實現教學目標。通過這樣社會化的交往,促成個體發展,真正實現“以生為本”教學思想。
(二)變課本上的實驗為個性化、開放性實驗,增加實驗的設計性。
過去學生進行分組實驗,一般是驗證或鞏固之前學過的相關化學知識。為了提高學生的實驗探究能力,我們可以采用在學生分組實驗前,先要求學生根據已有的知識精心構思個性化的實驗方案,然后進行小組討論,推選最佳方案,再全班交流,后由教師補充歸納得出最優方案(可能有幾種)。
教師準備相關的藥品和儀器,開放實驗室讓學生進行獨立實驗,教師巡回指導。學生做完實驗后,如實記錄實驗現象、統計分析數據,得出結論,寫出實驗心得。這樣雖然要多花費時間和精力,但增強了實驗的開放性,實驗更具有個性化的特點,促進學生探究興趣的發展,對培養學生的創新意識、創新能力很有幫助。
總之,化學實驗教學改革對學生化學素養的養成至關重要,不能過多沿用課本上標準化的裝置和操作,只模仿不創新。我們應以現階段的教育教學改革為契機,采用各種教學方法提升學生的實驗操作,探究設計的能力,培養學生的科學思維,強化學生在學習中的創新能力。
參考文獻
[1]王秋生.以新課程理念指導中學化學實驗教學[J].教學儀器與實驗,2005,21(3):3-4.
[2]梁吉香.談談中學化學實驗教學中的安全教育[J].教育科研,2008(22):81.
[3]馬學梅.新課標理念下中學化學實驗教學功能的探索[J].中小學實驗與裝備,2006 (6):30-31.
論文摘 要:化學實驗是化學教學的一個重要組成部分,它既是化學教學的重要基礎,又是化學教學的重要內容、方法和手段。本文就如何改革化學實驗教學進行了探索和研究。
化學新課程標準確立了化學實驗教學改革以提高學生的科學素養為重點,重視科學、技術與社會的相互聯系,倡導以科學探究為主的多樣化學習方式,強化評價的診斷、激勵與發展功能。所以無論是新授課教學還是復習課教學,無論是概念原理的教學還是元素化合物知識的教學,都應當以化學實驗為基礎和重點。
一、化學實驗在化學教學中的作用和意義
1.化學實驗是學生獲取知識、進行知識創新的重要手段。
許多化學原理和規律都是通過實驗發現和驗證的。同時,化學實驗也是培養學生學習化學的興趣、建立學生學習化學的科學態度、訓練學生學習化學的科學方法,是啟迪學生的科學思維的重要途徑。此外,化學實驗教學也是實施素質教育的重要手段之一。
2.在化學實驗中能夠培養學生化學學習的能力。
實驗技能是指學生采用已有的陳述性知識和程序性知識,通過實驗實際操作解決未知的化學問題。它包括實驗的設計原理、觀察、分析、總結歸納等技能,還包括實驗的實際操作,所以化學實驗并不是把課本上的實驗簡單重現的過程,而是通過自己已有的經驗為基礎,結合外界的實驗操作來構建新的理解。實驗過程中遇到問題時,學生只有將掌握的知識、生活經驗融會貫通,并綜合運用化學知識和實驗技能來設計實驗方案并實施,才能很好的解決問題,提高自己的學習能力、學習激情和學習效率。
二、在化學實驗教學中要注意的事項
1.加強設計性或探索性實驗,提高學生創新能力。
設計性或探索性實驗不僅要求學生掌握一定的化學基礎知識和實驗基本技能,還要求學生有創新的思維和意識,同時要求學生敢于實踐。設計性和探索性實驗需要學生親自動手,近距離的觀察和思考,從失敗中吸取教訓,從實驗中獲取寶貴經驗,勇于面對困難,最終戰勝困難。設計性和探索性實驗能促進學生自主構建新知識,從而學會學習,使學生終生受益。
2.樹立綠色化學思想,形成環境保護的意識。
多數化學實驗會消耗大量的藥品,產生各種有毒有害的氣體、液體或固體,對外界環境產生污染,處理不當會損害學生的健康。在不影響實驗探究過程、觀察效果的前提下改進實驗操作方式,設計成微型實驗,減少實驗過程中產生的各種有害物質,這不僅有利于學生對化學知識的構建,更能使學生從實驗中養成“從我做起,保護環境,造福人類”的高尚品德。
3.強化實驗安全意識,順利地完成化學實驗。
在化學實驗中,因為要經常接觸各種化學試劑,而不少化學試劑是危險的化學藥品,所以在進行化學實驗前,一定要對學生進行安全教育,并提供—些相應的應急措施的知識和設施。在實驗過程中,指導學生規范操作,避免各種事故的發生,這既是化學實驗教學應重視的問題,也是對學生安全負責。只有這樣,才能確保學生順利完成實驗。
三、新課程理念指導下的實驗教學改革措施
1.將演示實驗變為教師引導學生實驗。
學生親自參與實驗比直接由教師簡單的演示給他們觀察更清晰直觀,留下的印象更深刻,更能引發學生的思考,激發學生的探究熱情,同時避免了教師機械的講實驗,學生死記實驗,紙上考實驗,使學生完全處于被動的“學習”狀態。教師引導學生實驗,使學生由被動的旁觀者變為主動的實踐者,保障了學生學習的主動性和自主性,學習興趣大大提高,學生的實驗技能,觀察現象、分析及解決問題的能力得到充分訓練和提升。一般地說,對于那些操作比較簡單、耗時短、安全可靠且無污染的演示實驗,只要讓學生參與實驗,都能達到預期的效果。
例如“離子的檢驗”等許多在試管中進行的實驗,在課堂上教師引導學生實驗,學生會在實驗過程中認真觀察,實驗結束后認真思考,同學之間也會積極討論與交流。教師只需要在最后做簡要小結,就能實現教學目標。通過這樣社會化的交往,促成個體發展,真正實現“以生為本”教學思想。
2.變課本上的實驗為個性化、開放性實驗,增加實驗的設計性。
過去學生進行分組實驗,一般是驗證或鞏固之前學過的相關化學知識。為了提高學生的實驗探究能力,我們可以采用在學生分組實驗前,先要求學生根據已有的知識精心構思個性化的實驗方案,然后進行小組討論,推選最佳方案,再全班交流,后由教師補充歸納得出最優方案。
教師準備相關的藥品和儀器,開放實驗室讓學生進行獨立實驗,教師巡回指導。學生做完實驗后,如實記錄實驗現象,統計分析數據,得出結論,寫出實驗心得。這樣雖然要多花費時間和精力,但增強了實驗的開放性,實驗更具有個性化的特點,促進學生探究興趣的發展,對培養學生的創新意識、創新能力很有幫助。
總之,化學實驗教學改革對學生化學素養的養成至關重要,不能過多沿用課本上標準化的裝置和操作,只模仿不創新。我們應以現階段的教育教學改革為契機,采用各種教學方法提升學生的實驗操作,探究設計的能力,培養學生的科學思維,強化學生在學習中的創新能力。
參考文獻: