無機及分析化學實驗是一門重要的基礎實驗課程,是近化類專業的必修課程,對于學生掌握基本的化學知識、實驗技能,培養學生的綜合能力和創新精神,以及科研能力的初步形成都起著重要的作用川。
隨著科學技術的發展,對學生的理論與實踐結合能力的要求也在不斷提高,這就要求學生不僅要有大量理論知識的儲備,而且要能夠掌握理論知識在實踐中的綜合應用,包括實踐中實驗方案的設計、實驗過程的準備、實踐過程中分析問題和解決問題的綜合能力的培養。因此,在大一的基礎化學實驗教學過程中,綜合設計性實驗的開設與教學就顯得尤為重要。
1 存在的主要問題。
長期以來,對于基礎化學實驗教學而言,基本是以驗證性實驗為主,即在理論課學習之后,通過一些原理清楚、方法明確、易于操作的實驗,對理論知識進行驗證,或者采用理論知識對實驗中的現象進行合理解釋。顯然,驗證性實驗對于學生基本技能的培養、理論和實踐的結合有著重要的作用。但在啟發學生自主思維、培養創新意識、發揮學生主觀能動性和創造性力一面則略顯欠缺,而綜合設計性實驗則能很好地改變這種現狀。
為了適應現代高等教育人才培養的新模式,許多高校在不同學科專業的基礎實驗教學中都開展了綜合設計性實驗,但由于不同專業具有各自不同的實驗教學特點,以及在綜合設計性實驗的設置要求及考核力一式上各有不同,導致開設綜合設計性實驗的效果不盡如人意。主要存在以下問題。
1.1 實驗內容的安排過于“綜合”。
很多人認為,綜合設計性實驗必須要有復雜的、高級的設備,或者在開設內容上一定要與眾不同叫。因此,很多學校在綜合設計性實驗的內容安排上,多是安排內容新穎特別、儀器設備高級、實驗量大的實驗,導致學生在準備實驗的過程中,因為能力或精力的問題,只能將方案設計簡單化,或者以應付教師為主。而在實驗過程中,也要匆忙完成實驗,幾乎沒有思考、討論、反復斟酌的時問。特別是一些相對不常用的儀器設備,由于臺\\(套\\)數的問題,導致學生不能保質保量地完成實驗,使實驗效果大打折扣。這使得很多綜合設計性實驗形式大于內容,即從教學大綱及教學計劃中看到了合理設置的綜合設計性實驗,從時問的安排及內容的選擇上似乎都很完善,但真正到了教學中,卻起不到應有的效果。
1.2 實驗時機過于“提前”。
綜合設計性實驗,即在教師給定題口或范圍、提出基本要求的基礎上,學生以小組為單位,根據個人興趣、各自特長及實驗室現有的條件,綜合運用所學的知識,獨立設計并完成具有一定水平的實驗川。也就是說,進行綜合設計性實驗,就是要打破現成的實驗方案和步驟,在一些特定的要求和條件下自行設計新的實驗方案和步驟,完成實驗要求川。由此可見,設計性實驗要求學生不但具有一定的理論知識和實驗技能,而且要具有一定的查閱文獻的能力。而無機及分析化學實驗的教學對象是一年級的新生,在學習能力和學習方法上都有諸多不足,這就導致他們在查閱文獻力一面并不能做到全面和完善。特別是互聯網的快速普及,很多學生把查閱參考文獻這項內容直接轉嫁給百度或谷歌,導致查閱所得的文獻千篇一律,設計的方案也如出一轍,討論也是集體意見。這種不顧學生的學習基礎,一味追求實驗的綜合設計性導致教學效果不能盡如人意,也與開設綜合設計性實驗的初衷相違。
1.3 實驗安排過于“機械”。
綜合設計性實驗的開設,除了要考慮實驗方案的多樣性,還要考慮各自實驗室的現有條件,以及學生的認知水平、學習興趣等。學生有興趣、有能力做的實驗,才能激發其學習的主觀能動性。而很多課程在開設綜合設計性實驗的過程中,機械地規定學生必須完成一個指定的實驗題口;或者學生根據指定的題口查閱文獻后,結合個人的理解,設計出不同的實驗方案,而不同的實驗方案可能需要不同的試劑、不同的儀器。在實驗方案的實施過程中,教師并不能提供學生實驗方案中所列的儀器或試劑,這就導致實驗方案只能是理論上的方案,在實際的實驗過程中,學生的實施方案只能朝著教師己經設定的路線修正。
因此,筆者認為,就口前而言,在綜合設計性實驗的教學安排上缺乏靈活性。
1.4 考核方法不夠全面。
作為近化類專業,學生在校期問應當學會撰寫科研論文。平時的實驗項口基本是驗證性實驗,學生只需要按照實驗口的、實驗原理、實驗內容、實驗結果、實驗討論的模板依次書寫相關內容即可。而作為綜合設計性實驗,除了在實驗前的方案設計上體現出設計性,在實驗結束后,報告的書寫上也要體現出綜合性。因此,幾乎所有的綜合設計性實驗的考核都是以科研小論文的形式體現。但是,科研小論文的要求要因人而異。
論文不同于報告,它是有規范要求的,從選題、書寫到結論都有一定的規范性。對于大一新生而言,還不了解什么是論文,如何寫論文,論文的規范格式等,在這種情況下,要求學生以論文的形式完成實驗總結,會使學生望而卻步。為了應付教師,完成考核,很多學生都借助于互聯網。這樣,在沒有個人思路或者想法的前提下,借助互聯網完成的小論文則變成了應付教師的一種手段。而教師還要在這種“粘貼合成”的論文中花費大量的時問和精力。這是導致教學中學生忙、教師累而教學效果又不好的原因之一。
2 建議。
針對綜合設計性實驗教學存在的問題,結合無機及分析化學的課程特點,筆者對無機及分析化學實驗中綜合設計性實驗的開設提出以下幾點建議。
2.1 實驗內容選擇應有代表性。
針對不同層次的學生,應開設難度不同的綜合實驗。對于剛進入大學的新生,實驗應該開設最常見最簡單的綜合設計性實驗,只要在實驗方案的設計和實驗儀器的選用過程中能夠將己通過驗證性實驗學習的知識正確應用,在實驗誤差的分析與控制上體現出創新的成分,或者學生在簡單的實驗實施過程中有新問題或新結論即可。這樣,通過力所能及的實驗,培養學生的學習興趣,而在實驗設計的過程中,學生也能體會到自己發現問題、解決問題的成就感,提高主動學習的積極性,認識到實驗不僅僅是動手即可,而是要動腦的課程,從而初步具備設計實驗的能力。例如,可以對食品專業的一年級新生開設食品的常規檢測項口:酸奶酸度的測定,其方法是無機及分析化學中的酸堿滴定內容,而學生可以通過理論課的學習,結合國家標準中的測定方法及部分文獻,選擇不同類型的樣品,形成完整的實驗方案,并獨立完成。這樣,不但能激發學生的興趣,而且可以讓學生體會到理論與實踐的關系。
2.2 綜合設計性實驗的時機要恰當。
無機及分析化學實驗通常是和無機及分析化學理論課同時面向新生開設,因此,可以將理論課與實驗課有機結合,加強學生對理論課的理解及對實驗現象或過程的認知。在開設綜合設計性實驗時,應該選擇和理論課進度匹配或略滯后的相關內容作為重點,或在理論課授課的某個階段就布置綜合設計性實驗題口,給學生留有允分的時問進行選題、準備方案、討論等。如在酸堿平衡時,啟發學生去查閱酸奶酸度及蛋白質含量的測定。同時,考慮到新生在查閱文獻或借助網絡資源力一面的能力有所不足,在授課階段,教師可以根據綜合設計性實驗的內容進行適當的引導,如在課堂上示范常規文獻的檢索方法及就不同的文獻展開初步的討論等。如可以借助國家標準的學習,啟發學生將理論課內容轉化為實驗方法。如此,學生可以在理論課教學的幫助下,在一個相對熟悉的內容力一面,借助一般的文獻檢索方法,進行初步的方案設計。在相對有序的引導下,學生能夠進行點滴積累,體會到輕松學習的快樂。
2.3 實驗安排要靈活。
實驗課的教學不同于理論課,它應更多地體現學生的主觀能動性。因此,在實驗課的安排上,要給學生更多的選擇內容和更大的自主權,以此激發他們的學習興趣。如在無機及分析化學綜合設計性實驗的教學中,指定學生完成的綜合設計性實驗可以不是一個題口,而是一系列題口中的一個,這些題口的來源可以是日常生活中常見的原料或產品,或需解決的熱點問題,或對某類常見樣品進行完整的成分分析等;而實驗內容可能是參照自己專業領域的一個國家標準或者參照一篇文獻就可以解決的問題。對學生而言,不僅完成了實驗的設計,而且在這個過程中體會到化學知識在實際生活中的應用;熟悉了查閱文獻、設計方案的過程,進行簡單思考,并在思考過程中完成了理論化的方案,而這個方案解決的問題就是生活中常見的一些問題。例如,食品專業的學生可以在以下幾個實驗中任選一個完成:海帶中海藻酸鈉的提取制備和表征,飲料中防腐劑的檢測,食品中維生素C'含量的測定,乳制品中三聚氰胺的檢測等。
2.4 實驗方案的實施要細化。
綜合設計性實驗不同于普通的驗證性實驗,它需要學生進行選題、查閱文獻、設計方案、實施方案,以及對結果的總結討論等多個環節。因此,在實驗過程中,往往需要花費很多精力進行相關內容的準備。
在這個過程中,選題基于興趣,查閱文獻是技術性行為,通過集體指導即可實施,唯獨設計方案是一個將信息綜合整理的過程,也是一個需要動腦、需要融匯各種信息并結合個人思考的過程,而這個過程決定了實驗結果的可靠性和準確性。因此,這個過程至關重要。筆者認為,在新生的綜合設計性實驗的實施過程中,方案設計環節應該有教師的參與和指導。例如,可以要求學生首先設計初步方案,然后教師給予意見和建議,學生根據教師的建議進行方案的修正。在這個過程中,也可以針對不同的題口組成不同的學習小組,在教師的參與下,進行分組討論,在集思廣益的前提下,設計相對完善的實驗方案,并將其具體實施。如此,學生會有機會表達個人的思路,同時,也可以互相啟發,在良好的學習氛圍中完成實驗方案的設計。
2.5 考核方法要因題因人而異。
不同的專業、不同的選題、不同層次的學生在完成實驗的過程中,往往有著不同的效果。事實上,在對綜合設計性實驗進行考核的過程中,設定統一的考核標準是極其困難的。而教師在教學過程中,如果沒有統一的考核標準,似乎又很難做到考核的合理性、規范性。因此,綜合設計性實驗的考核是一個值得討論的命題。筆者認為,在對大一新生進行綜合設計性實驗的考核過程中,學生如果在教師的引導下能夠進行文獻的查閱、模仿,并獨立實施實驗方案,就應該得到肯定。當然,也有學生在整理文獻的過程中,不僅模仿了某些文獻,而且對其進行了歸納總結,形成了自己的實驗方案,并將方案順利實施,得到了良好的結果,這就相當令人滿意。對于查閱文獻力一面或者實驗實施力一面都不能體現出獨創性的學生,可以從他們的實驗結果表述或者實驗討論力一面發現創新點和亮點??傊?,教師在進行綜合設計性實驗考核的過程中,應該帶有挖掘性或者尋找性的思維,而非批判性的思維。只有給與學生比較多的肯定、鼓勵,才有可能讓學生體會到學習的快樂,從而進行快樂的學習。當然,挖掘學生的可取之處并不是沒有原則地挖掘,也不等于在教學中放縱學生,在這個過程中,教師需要付出的恰恰是比采用統一標準考核更加多的精力。
3 結語。
開設綜合設計性實驗是實現素質教育和創新人才培養口標的重要環節曰。盡管在口前的實施過程中有各種各樣的不足和缺陷,表現在內容過于“綜合”、時機過于“提前”、安排過于“機械”、考核過于片面等。但總的來說,綜合設計性實驗的開設可以極大地提高學生的學習興趣,培養學生的創新能力和科研能力,同時,可以讓學生深刻地體會到“學以致用”,讓他們直觀地將理論知識熟練應用于解決實際問題,從而提高學習效率,改善教學效果。因此,在面向大一新生開設綜合設計性實驗時,要慎重選擇實驗題口,合理安排實驗時機,緊密結合熱點問題,提前組織方案討論,在有序、積極、協作的氛圍中完成實驗。
并且,在考核時,要因題、因人而異,用肯定的、積極的評價給學生更多的鼓勵。在今后的教學工作中,要就存在的問題和不足進行不斷改進和完善,使綜合設計性實驗在無機及分析化學實驗的教學中發揮更加積極的作用,也使實驗教學更加適應當前對創新性人才的培養需求。
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