非化学专业基础化学实验教学探究

2019-10-03 17:54:33

  一、基础化学实验在非化学专业中开展研究性教学的原因

  近年来针对化学学科发展的特点,以及其他学科对于化学学科知识交叉的需要,化学学科逐渐演化成以注重实践为主的理论与实践相结合的教学体系;化学实验的内容也更加注重和科研、理论、社会等因素相结合,使得实验的种类不断创新;更多高科技教学方法的使用,也使得教学课堂更加的直观、立体,互动性大大增强。近年来,教学改革一直是全社会关注的一项重要问题,它既包含教学过程中教师教学方法的改革,也包含着学生学习方法的改革,既关系到学生的未来前途,也关系到国家对于高素质创新型人才的需要。但就目前非化学专业的基础化学实验课来看,化学实验往往是承担着理论学习、方法验证和培养学生实验技能等方面的任务。但在培养学生独立的科研能力和创新实践能力上,作用是非常有限的。其原因主要还是教学理念和教学方法上的陈旧,老师还是占据着课堂的绝对主动和绝对权威,从实验设计到实验方法都是老师“大包大揽”,学生只需要在学校有限的课时中,遵照老师的实验方法,完成实验,课后完成实验报告,对实验进行总结。这种陈旧的课程教学模式,没有发挥出学生的自主学习能力,将最具有创新性的实验课,变得机械、沉闷,学生对于实验动手能力的兴趣大打折扣,化学实验课的重要性也淡化了许多,即便是实验课程的题目设置得新颖,也很难调动学生自主学习的积极性,限制了学生创新能力和实践能力的发展。对于上述问题,我们就应该考虑如何改变这种陈旧的教学模式,使得学生的科研能力、创新能力、实践能力得到相应的培养,而研究性教学方法恰恰是培养学生这三种能力最好的方法。自从上世纪90年代前后开始研究性教学方法在各大教学课堂上兴起,这种新的教学方法既是新的教学观,也是新的学习观,是引导学生充分发挥其自主学习能力,从而真正达到一个和谐、主动、活泼的课堂环境的教学方法。2005年《关于进一步加强高等学校本科教学工作的若干意见》中指出:“要积极推动研究性教学,提高大学生的创新能力。”研究性教学方法指老师为学生提供一个平台,调动学生的自主创新性。学生在老师的指导和帮助下,自主设计问题,并设计解决问题的方法和途径,整个过程充分发挥学生创新性和科研性,并在整个教学过程中提升学生的团队意识和协作意识,提升学习的主动性和学习兴趣。国内的许多高校的化学专业运用研究性教学这一教学方法后,都获得了很好的效果,但是非化学专业的化学实验中涉及的知识庞杂,学生对于化学实验的兴趣参差不齐,怎样实施好研究性教学方法和非化学专业的基础实验课程的结合,就成为了很多高校要探索的问题。在研究了研究性教学方法的理论后,笔者探索了研究性教学在非化学专业的基础化学实验课中的应用和具体的保障措施,并在东北师范大学人文学院生物技术专业和中药资源与开发专业的2013级学生中实践。

  二、研究性教学在非化学专业的基础化学实验中的运用

  依据非化学专业课程设置中对于基础化学实验培养目标的具体要求,学生最先学习的是诸如重结晶及熔点测定、蒸馏及沸点测定、柱层析等化学实验,这类实验主要是培养学生基本的实验动手能力,培养最基本的实验素养,为之后的科研能力、实验创新型等打下基础。而在此基础上结合专业的需求和学生自身的兴趣等方面,进行深层次的化学实验项目设计。如对生物技术专业和中药资源与开发专业的学生开设:茶叶中提取咖啡因的实验、乙酸乙酯合成制备实验、苯甲酸重结晶提纯实验、蔬菜中叶绿体色素的提取分离及性质鉴定实验、薄层色谱法鉴定镇痛药片中阿司匹林和咖啡因等设计性实验,让学生进行自主设计。研究性教学方法分为以下三个部分进行实施:

  (一)学生在教师的帮助下完成实验的预习、过程的设计、实验方案的确定等环节

  在以前的教学手法中实验课会预先让学生写预习报告,学生的反感较大,积极性不高,预习的效果微乎其微。许多学生甚至认为这没有意义,这就表明在预习中学生的自主能力差,不能自己发现问题,解决问题。因此在实验课题的选择上就要充分地考虑到学生的专业基础、知识累积等方面因素,从多方面提出问题进而激发同学们学习的积极性。如从茶叶中提取咖啡碱的实验,指导教师就提取方法、咖啡碱的溶解性在不同的溶剂中的差异、分离提纯、结果鉴定等各个方面提出问题。进而就相关的问题提出解决方案,并教会同学查阅文献,让同学们收集文献资料,设计出问题的拟解决方案。当中包括实验操作的具体步骤、实验进行的条件、实验相关的注意事项、实验结果的预计,等等。并对学生提出的新想法、新创意提出鼓励,和同学一起研讨新思路的可行性问题。要做到在上课前由学生主导设计的实验方案和实验过程,具有清晰的思路和可行性。

  (二)在实验过程中教师全程进行监督和引导

  学生根据自己设计的实验步骤进行实验,并观察实验结果。在整个实验过程中,教师只负责全面监督和巡查,将重视的点放在学生实验安全和实验操作规范上,对于实验失败的同学实时进行指导,并鼓励其重新开始实验。实验结束后由指导教师检查同学们的实验结果和实验质量,在整个实验过程中让同学们体会实验的科学性和严谨性,磨练学生的意志,提升他们的实践性、创新性和科研性。

  (三)指导教师对于学生的实验报告和学生的科研能力进行客观的评价

  在具体的实验过程结束后,由每个实验小组给出一份实验报告,其中包括实验方案、实验实际结果、实验中的收获、实验过程中的不足,等等。让同学们对自己的实验过程、结果数据等进行总结,最好以小组座谈的模式进行总结,鼓励同学们对实验过程中的收获和不足进行总结。而且建立一系列的实验考核体系,着重学生科研能力的考核,具体的考核项目如下:文献查阅占10%,实验过程设计20%,实验的操作过程30%,实验报告20%,操作规范20%。

  三、研究性教学在非化学专业基础化学实验中实践的具体保障措施

  研究性教学方法的顺利实施,学校必须在一定层面上给予一定的支持。为实现研究性教学方法的实施,建议从以下三个方面给予保障措施:

  (一)保证教师队伍的建设

  教师队伍建设直接关系到研究性教学方法实施的成败。建立一支结构合理的教师队伍,保证教师的年龄、职称、学历结构合理。全员参与到基础化学实验课程的过程当中来,由科研能力较强的教授、博士等,设计实验课题项目,编写实验教学大纲等。由实验操作能力出色的实验员,监督学生的具体实验过程,培养学生们的实践动手能力。

  (二)开放实验室为学生提供更多的学习平台

  为了让更多的学生参与到研究性教学方法中来,就必须优化现有的实验室配置,为同学们提供更多的实验学习平台,在开放实验室后,同学们可以在实验室中结合课堂中学习的理论知识进行实验方案的设计,可以增加同学们解决具体问题的能力。这样做还可以开设在课堂中比较难以设计实施的实验兴趣组的相关课程,也可以采取学生自主管理的模式,开展学生开放学习、自主实践、探讨学习的学习模式,培养学生的创新实践能力和独立科研能力。

  (三)开放更多的学习资源

  各大高校的图书馆都有着国内外比较全面的数据库,这就为同学们收集资料自主学习提供了很好的平台。与此同时,也可以利用现代化的教学手段,将实验课的教学方案、实验的相关视频、实验所用的软件等放到网站上,方便同学们在线上随时地查阅和学习,并开设相关专题为同学们进行问题解答,增加学生们学习的效率。

  四、结语

  研究性教学方法实践于非化学专业的基础化学实验中的过程,是一个系统的、复杂的过程。这需要我们教师不断地改变教学方法和教学手段,为国家培养更多实践动手能力强、科研创新能力强的高素质人才。

  作者:李雪 刘大钊 王迪涵 单位:东北师范大学人文学院

  来源:中文期刊