高师开设微型化学实验的实践与探索

1、高师开设微型化学实验的实践与探索摘 要: 从培养2l 世纪高素质化学创新型人才出发, 对微型化学实验的课程教学进行了实践与探索。结果表明, 教师的实验教学质量与教学效果、学生的实验技能与综合素质得到了全面提高。关键词: 微型化学实验􀀁 实验教学􀀁 能力培养􀀁 综合素质化学是一门实验性很强的科学, 加强实验教学是实现高素质化学人才培养和提高教学质量的重要教学环节。通过实验教学, 不仅可以授予学生知识和技能,培养实验操作能力、思维能力和创新能力, 而且还会影响世界观、思维方式、工作作风和道德修养。作为培养未来中学化学教师的高等师范院校, 其教学

2、质量的好坏直接影响中学生的素质培养。如何在化学教学中,加强师范生的实验能力培养, 提高师范生的素质和创新能力, 是对未来的中学化学教师的最基本要求, 也是适应素质教育和培养21 世纪优秀化学人才的需要。微型化学实验是在微型化的仪器装置中进行的其试剂用量比对应的常规实验节省90% 以上 1- 2 , 同样能达到相同实验教学目标的化学实验。由于微型化学实验着眼于环境保护和实验室安全, 而且具有省试剂、省时间、省经费, 仪器便于携带等优点, 成为当今实验教学讨论的热门话题, 也是化学实验改革的发展潮流与趋势。为此, 我们2003 年向江西省教育厅申报了􀀁培养21世纪创新性人才高师系

3、列课程和实验体系一体化教学改革与实践探索研究􀀁的教学改革研究课题, 并得到省教育厅的立项支持。研究内容涵盖高师开设微型化学实验, 培养21 世纪创新性人才的改革和探索研究, 即通过开设微型化学实验来替代相应的部分常规化学实验的实践与探索, 取得了较好的教学效果。现将有关的成果简述如下, 以求教于化学界的同行。1 高师开设微型化学实验的必要性1. 1 节约实验经费的必要由于近年来高校扩大招生和实验设备及化学试剂价格的大幅上涨, 学校化学实验经费投入虽然每年都在较大幅度增长, 但仍然存在较大的缺口, 为了解决一矛盾, 缓解实验室超负荷运转, 曾经被迫以减少实验数量, 压缩实验课时

4、来完成教学任务, 其结果是导致学生的实验能力明显下降, 综合素质难以提高, 甚至学生的能力、素质和创新精神被埋没的局面, 这些与当今全面提高受教育者素质的教育目标背道而驰。而微型化学实验试剂的用量一般为常规方法的几十分之一到千分之一, 在取得一样教学效果的同时, 可以大大节约实验经费。1. 2 培养对象的必要目前大部分中学( 特别是农村中学) , 普遍存在教育经费紧张, 实验室硬件建设大大落后于常规教学的要求的现象, 许多必开的演示实验、学生实验都因学校客观条件而没有开。而实践证明, 由于微型化学实验具有的独特优点, 在中学推广微型化学实验, 用微型化学实验代替常规实验, 为解决教育经费紧张,

5、 保证基本实验的开设问题是一条行之有效的途径 3 。但在推广过程中, 不少农村中学由于消息闭塞, 知识更新缓慢,教师接受这方面信息少, 推广工作不尽人意。高等师范院校是培养中学化学教师的摇篮, 今天的高校师范学生可能是明天的中学老师, 要解决这个问题应先从高等师范院校在校学生抓起, 使未来的中学化学老师在大学学习期间就能掌握一定的微型化学实验知识,为微型化学实验的推广做好人力上的准备工作, 使广大化学师范学生毕业后, 在条件较差的中学同样能发挥其才干, 有用武之地, 提供广阔的前景。由此可见,在高师开设微型化学实验非常必要。1. 3 素质培养的必要由于微型化学实验使用的微型仪器体积小, 药品量

6、少, 学生只有认真操作, 仔细观察, 才能取得较好的实验效果, 达到训练学生的实验基本操作与实验技能的教学目标, 让学生的化学理论与实践有机地结合起来, 学生的科学态度、动手能力、创新能力和综合素质得到培养和提高4 。2 我系开设微型化学实验具体实施我系在以往个别实验尝试微型化学实验的实践基础上, 从2004 年开始, 在2004 级化学专业专业开设的无机化学实验中全面推广应用微型化学实验技术进行实验。具体实施是将学生分成两半, 安排一半学生按照微型化学实验技术, 对实验项目和实验内容按照微型化学实验技术改进后进行应用试验, 同时安排另一半学生仍按原常规常量方法进行实验。比较两方法在实验经费、

7、完成实验所需的课时数、实验项目开设数、人均每个实验废弃液的排放量等方面的实验情况。3 开设微型化学实验教学的效果分析从课堂和课后学生的信息反馈和教师的教学体会看, 无论是学生的学习积极性、主动性、钻研精神和观察能力、实验技能以及思维创新能力, 还是教师知识面的更新与拓宽, 教师教学能力的提高都产生了质的飞跃。3. 1 激发了学生的实验兴趣微型实验仪器构思巧妙、装置新颖、外观精美, 它虽是实验用具又象玩具, 学生拿在手中立即兴趣盎然,爱不释手, 马上从心理上缩短了与实验的距离。加之微型化学实验仪器操作简便、安全、无污染、成功率高,现象明显, 使学生在实验操作上敢于大胆动手, 心情愉快, 信心倍增

8、, 从而激发出学生的潜力, 大大提高了实验的作用。另外微型化学实验改变了传统的实验内容和实验要求过于划一的格局, 采用同一实验项目设计几种不同的原料或几个不同的用量, 由学生选做的方法, 教师在教学过程中起设计、引导、疏导、诱导作用,启发学生思维, 充分发挥了学生的教学主体作用, 使学生由被动学习转向主动学习, 由教学生学会转到教学生会学, 充分调动了学生学习的积极性。3. 2 培养了学生的观察、动手、实践和创新能力学生各种能力的发展培养不仅关系到学生的学习质量, 也关系到他们将来从事创造性劳动和科研工作的能力。因此, 对学生能力的培养是素质教育的重要任务之一, 而实验教学是培养学生能力的主渠

9、道。首先, 微型化学实验仪器体积小、试剂用量少、反应时间短, 因而对学生的观察能力提出了更高的要求。学生必须精心操作, 集中注意力去观察, 这样反复多次, 持之以恒。经过一段时间的磨炼, 就能使他们形成良好的注意力, 从而培养出高超的观察能力。其次, 常规实验因仪器, 试剂价格偏高, 实验时往往2 . 3 人一组合做同一实验, 而且实验通常只允许学生做一次。微型化学实验中, 学生是单人单组进行实验, 仪器、试剂用量, 实验时间都允许重复操作, 若学生对某一实验现象有疑问时, 可以反复操作多次; 此外,实验个数与内容也增加了, 充分保证了学生的实验质量, 从而学生的操作技巧和动手能力得到全面提高

10、。再次, 常规化学实验在实验操作规范和仪器的组合方式上有严格的规定, 学生在实验中处于被动地位,很少允许学生去探索、去发现, 学生的创新实践和创新思维受到限制。微型化学实验所用仪器的设计、药品的用量和实验方法都是对常规化学实验的创新 5 。主要体现在: . 仪器设计新颖、一器多用, 组合变化多; .不少的仪器需要学生自制零部件或代用品, 需要通过独立思考创新: . 仪器套装, 小巧玲珑, 便于携带, 学生实验能够走出课堂、深入社会、开阔思路, 利于他们产生创新设计, 激发创新思维。3. 3 教师的教学能力得到明显提高从教学体会看, 微型化学实验教学不仅提高了学生的综合素质, 培养了学生的操作技

11、巧、观察能力、动手能力和思维创新能力, 而且对教师也是一种锤炼, 要求教师自身不断学习提高、更新和拓宽知识面, 提高教师的教学能力。因为教师在教案设计、实验指导前, 必修深入系统研究文献资料, 对微型化学实验内涵有全面的认识与理解, 对仪器的运用有精细了解, 精心设计出仪器的组合方式, 充分做好准备实验, 才能实验教学过程中面对出现的新问题做到应付自如、解答满意。此外, 学生在学习过程中不断产生的创新设计, 创新思维又启发促进了教师的教学思维, 使教师的知识水平和教学能力得到提高, 真正做到教学相长。4 开设微型化学实验的经济与社会效应分析2004 年按照微型化学实验技术对部分无机化学实验进行

12、了改进, 改进后的实验结果与常规实验结果对比为例, 从下表所列可窥见一斑:常规实验与微型实验方法的结果对比实验方法实验人数( 人)实验项目数( 个)总课时( 节)总实验经费( 元)人均实验经费( 元)人均每个实验废弃液的排放量( ml/ 个)常规实验方法64 16 64 1638. 40 1. 60 300微型实验方法64 16 30 122. 88 0. 12 10微型实验方法64 30 64 249. 60 0. 13 114. 1 产生的经济效应从上表可看出, 实验人数和实验项目数一样, 用微型实验方法的总实验经费仅为用常规实验方法的总实验经费的7. 5%。这是由于采用微型化学实验, 试

13、剂用量的大辐减少( 是常规常量方法1/ 10. 1/ 50) , 较大辐度地节约了试剂的用量, 从而大大节省了实验经费。从上表可看出, 总课时一样时, 用微型实验方法所开设实验项目数约为用常规实验方法的所开设实验项目数的2 倍。这是由于采用微型化学实验, 试剂用量的减少和操作的简化便利, 实验过程中每个步骤所需的时间减少, 从而每个实验所需时间减少, 使得在同样的课时下能开设更多的实验, 提高实验的开设率。所以采用微型实验方法, 不仅节省了实验经费, 还能提高实验的开设率, 从而产生了良好的经济效应。4. 2 产生的社会效应进入新世纪, 人们的环境保护意识逐步提高, 对环保的重视日益加强。常期

14、以来, 在常规化学实验中, 试剂用量大、污染物多, 许多危害环境的反应物未经任何处理就排放到环境中, 给社会和子孙后代带来了危害6 。从上表可看出, 使用微型化学实验技术, 实验后的废弃液的排放量由于试剂用量的大辐减少而大辐减少, 由常规方法的人均 300ml 减少到人均 10ml, 污染物的排放降至最低。经过对微型化学实验与常规化学实验的比较, 学生会自然而然地养成环保理念, 为社会与环境的和谐、科学发展作出有益的贡献。5 结束语微型化学实验是化学学科推进素质教育的有效手段, 广泛开展微型化学实验, 有利于培养学生分析问题、解决问题的能力。化学教学中采用微型化学实验,其经济效益、环保效益和教

15、学效果是显著的, 也是时代给我们提出的要求。然而教学是一项长期而复杂的系统工程, 由于有关微型化学实验方面的教材资料比较少, 多数师生对于微型化学实验缺乏正确的认识和系统研究。因此, 大力推广微型化学实验, 实施素质教育, 必然存在着一些问题与困难。但是, 广大化学教育工作者有义不容辞的责任和义务, 将微型化学实验教学推进新的台阶。参考文献:1 周宁怀, 宋学梓主编, 微型化学实验M , 浙江科学技术出版社, 1992。2 周宁怀, 微型无机化学实验M , 北京: 科学出版社, 1999。3 钱贵晴, 尽可能小剂量实验应是化学实验改革的一个方向 J , 实验科学与技术, 1997( 1) 。4 威昌滋, 创造性方法学 M , 北京: 中国建筑工业出版社,1987。5 钱贵晴, 微型化学实验与ML 的研制 J , 化学通报, 1999,(1)