高校化学实验教学创新能力培养

编辑: 逍遥路 关键词: 高中化学 来源: 高中学习网

摘要:

衡阳师范学院化学与材料科学学院经多年探索,构建了“三层次三平台”无机化学实验教学体系,实践效果良好,有效地培养了学生的良好科学素养、综合素质、综合能力、创新意识和创新能力。

关键词:

实验教学体系;构建;实践

一无机化学实验课程现存问题

几十年来,无机化学实验课程几经改革,仍存在一些亟待解决的问题:

1.教学内容有待优化。

传统实验教学内容的痕迹尚存,基础性验证性实验比例仍较大。此类“照单抓药”实验虽为夯实学生基础的必要环节,但其比例必须合理,否则将不利于调动学生的学习积极性,不利于科学思维的训练,不利于创新精神和创新能力的培养。因此,实验课程体系有待调整,本课程教学内容有待精选、整合,综合型、设计型、研究型实验有待增加。

2.教学模式有待改革,教学方法有待改进。

课程实施中,常见“填鸭式”模式,而启发式,特别是探究式、讨论式、参与式等教学方法则应用不足,此均不利于激发学生自主性、积极性,不利于科学思维和创新意识的培养,不利于分析问题和解决问题能力的培养。

3.教学资源不足。

由于政府和学校的共同努力,各校的实验教学资源明显改善,但仍存在教学资源不足的问题,如酸度计、电导仪、分析天平等仪器台件数不足,此将制约学生能力的培养。

二解决问题的对策

1.科学构建无机化学实验教学体系。

我校化学与材料科学学院根据学校“质量立校、人才兴校、特色强校、依法治校”的办学校理念,以培养“创新型应用型人才”为目标,借鉴其它高校无机化学实验改革经验并自身探索尝试,构建了“三层次三平台”无机化学实验教学体系。“三层次”指无机化学实验的“基础性、综合性、探究性”。基础化学实验包含加热、冷却、溶解、蒸发、结晶、分离、提纯、测定等化学实验基本技术,其中的制备实验涉及的操作有溶液、固相、无水、无氧等,这类实验既能夯实学生的实验基本操作技能,又能开阔学生的视野;综合化学实验包括无机物、配合物的合成、分离、分析与表征;探究性实验主要是设计性实验。综合性、设计性能较好地培养学生综合运用知识的能力,分析问题、解决问题的能力,初步培养学生的科研能力以及创新能力。将上述实验分为三阶段安排,可循序渐进地培养学生的实验技能,提高综合素质,培养科学思维方法和创新意识。“三平台”指“开放实验、科技创新和科研”,主要为学生通过上述第二课堂提升其创新能力和科研能力。

2.优化教学内容。

较多高校在实验教学内容上进行了调整优化。本校化学与材料科学学院开设了化学教育、应用化学、高分子、化学生物学四个化学本科专业,根据应用技术型人才培养质量标准,以及各专业的实际情况和特点,及时更新调整、科学设置教学内容,进一步优化了课程结构,从而使课程内容既体现系统性、完整性,又体现现代性、实用性,同时加大了课程中综合性、设计性实验的比例,凸显课程的综合性和探究性。如化学教育专业和应用化学专业,目前综合、设计实验分别占实验总数的75%,而高分子材料与工程、化学生物学专业分别为60%。对教学内容的调整,主要体现在综合性、探究性实验的选择,如选择一种钴(Ⅲ)配合物的制备、硫代硫酸钠的制备、重铬酸钾的制备、四氧化三铅组成的测定,以及醋酸铬(Ⅱ)水合物的制备等综合性实验,选择碱式碳酸铜的制备、硫酸亚铁铵的制备、离子的鉴定和未知物的鉴别、环境化学实验-水中溶解氧及大气中二氧化硫的测定等具探究性的设计性实验。实践表明,综合性实验,特别是探究性实验能较好地提高学生的学习自主性、积极性,提升知识的综合运用能力,培养独立思考、独立工作的能力。我们对许多实验进行了改革[9-10],为了减少试剂用量、降低环境污染,培养学生环保意识的目的,对试剂用量进行了调整减量,同时对实验废液进行了后处理,逐步使实践环节绿色化、微型化。如醋酸铬(Ⅱ)水合物的制备实验,在保证实验仍能取得较佳效果的基础上,将反应物CrCl3.6H2O的用量降为原用量的25%等。

3.改革教学模式、教学方法。

我院与很多高校一样,为改革传统无机化学实验课程教学过程中的“填鸭式”模式,作了很多探索[2-4],同时不断改革教学方法和手段[1,6-8]。根据实践教学的特点,我们在教学环节中,运用讲授、演示、实验、讨论、探究等教学方法,注重教学方法的综合、灵活运用,因材施教,因人施教。例如醋酸铬(Ⅱ)水合物的制备、硫酸亚铁铵的制备等内容的教学,主要运用的是讲授、演示、讨论、实验等方法,碱式碳酸铜制备等内容的教学,则主要采取讲授、讨论、实验,特别是探究等方法,等等。实践表明,教学方法的综合运用,较好地激发了学生的学习兴趣、参与意识和求知欲,较好地培养了学生的科学思维能力、科学素养和工作能力。

4.构建开放实验教学平台。

我院合理规划、统筹管理,有效利用湖南省产学研示范基地“铅锌冶化与新材料产学研基地”、湖南省“十二五”重点建设学科“材料物理与化学”、湖南省大学生创新训练中心“化学化工大学生创新训练中心”、湖南省高校科技创新团队“功能金属有机化合物”创新团队等省级教学科研平台等资源,为学生提供了开放性实验、科技创新、科研等实践平台。学生可参与开放实验,参加科技创新活动,也可参与教师的科研项目。在上述活动中,学生们在老师的指导下,查阅文献资料,了解课题的研究意义目的、现状,理解实验原理,然后设计实验方案。研究方案经由指导教师审阅通过后,由学生完成研究任务。在开放实验室,学生可在教师指导下做自己感兴趣的实验。参加科技创新的同学,在查阅文献资料的基础上,参与科技创新研究项目的申报工作。学生还参与论文、研究报告等的撰写工作。实践表明,上述举措成为提高学生观察问题、分析问题、解决问题的能力,独立思考、独立工作的能力、创新能力和科研能力,以及团队精神的极佳途径。

5.完善实验教学考核机制。

我们在教学过程中不断完善课程的考核机制,强化学习过程、实践能力和专业素质的考核。目前,学生对本门课程学习掌握情况的评价,是通过平时考核和期末考试两部分综合完成的。平时学习情况的考核以学生的课前预习(10%)、实验态度(15%)、基本操作(30%)、实验结果(20%)、工作能力(15%)、实验报告(10%)为依据,评定出平时成绩,然后,根据平时成绩(60%)和期末考试(40%)定出期平分。这种机制较好地促使学生对实践过程的各环节予以重视,获得较好的学习效果,如课前预习,很多学生课前预习做的仔细认真,还查找相关的参考资料;又如实验过程,学生态度认真,重视,并逐步习惯从实验过程总结归纳影响实验的因素,以及实验成败的关键。当实验结果不佳时,学生往往主动重做实验,注意实验条件的探索,直至获得较好的结果等等。

6.加大实验教学投入力度。

为解决教学资源不足的问题,我校重视实验室建设,加大了教学经费的投入,增加了教学相关仪器的台件数,逐步完善实验条件,改善实验教学环境,同时优化教学资源配置,为学生综合素质和创新能力的培养提供了根本保障。

三结语

我院通过多年探索尝试,构建了“三层次三平台”无机化学实验体系,且实践效果良好,如近年来,本院学生获大学生“挑战杯”全国科技竞赛一等奖1项,三等奖1项。近三年,获湖南省大学生化学实验技能大赛一等奖2项,二等奖4项、三等奖3项等。事实充分表明,上述体系的实施激发了学生的学习积极性、实践活动的主动参与性,有效地培养了学生的良好综合素质、科学素养、创新意识,以及科学思维能力、分析问题、解决问题的能力、独立工作、独立思考的能力、创新能力和科研等能力。

作者:陈志敏 杨颖群 毛芳芳 陈满生 冯泳兰 张复兴 王剑秋 曾荣英 单位:功能金属有机材料 湖南省普通高等学校重点建设实验室 衡阳师范学院化学与材料科学学院

参考文献:

[1]朱妙琴,王祖浩.高师无机化学实验教学的改革与学生综合能力的培养[J].化学教育,2002,(11):21-25.

[2]蒋晓慧,胡海斌,鲍正荣,等.构建化学实验教学新模式,提高大学生创新能力[J].西华师范大学学报(自然科学版),2019,(1):105-108.

[3]陈满生,陈志敏,杨颖群,等.基于开放型创新式的无机化学实验教学的探索[J].大学化学,2012,(6):21-23.

[4]陈满生,邓奕芳,陈志敏,等.无机化学实验教学模式的改革与实践[J].衡阳师范学院学报,,(6):143-145.

[5]王剑秋,许志锋,邝代治,等.高师化学类专业“三平台四层次”实践教学新体系的构建[J].衡阳师范学院学报,2019,(6):135-137.

[6]陈志敏,邝代治,冯泳兰.无机化学实验课程内容体系改革与实践的尝试[J].衡阳师范学院学报(自然科学版),2002,(6):113-115.

[7]陆全芳,俞洁.高师化学实验课程体系改革的研究[J].化学教育,2005,(8):42-44.

[8]李夏,田洋,金琼花.无机化学实验在探究式无机化学教学中的重要作用[J].首都师范大学学报(自然科学版),,(4):1-2.

[9]杨颖群,陈志敏,李薇,等.高锰酸钾制备实验的绿色化改进[J].湖北第二师范学院学报,2019,(8):130-132.

[10]杨颖群,陈志敏,李薇,等.醋酸铬(Ⅱ)水合物制备实验的改进[J].衡阳师范学院学报,2019,(6):57-59.


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