時間:2023-03-17 18:14:49
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項目課程的教學組織過程中各項目的工作任務均以認知相應的實訓場地作為起始,培養學生營造規范、整潔的工作環境和科學的工作素養。繼而學習相應的測試儀器并完成儀器操作技能的訓練,同時理論實踐相融解決工作任務的問題、難題,然后擬定實驗實施方案,完成測試工作。第一次課的教學首先向同學們介紹建材化學分析項目課程性質、定位標準,從專業人才培養目標入手,讓學生了解與本課程相關的工作崗位及工學結合的課程特色。從知識能力、職業素養多方面讓學生認識課程的設計和培養目標。了解課程的教學內容、教學重點和難點,知曉課程的過程考核方式。然后讓學生們例舉出質量優劣的建材與生活的密切關系,教師利用多媒體演示國外罕見的特大建筑事故。如:巴黎的夏爾─戴高樂飛機場倒塌事故,是因為部分水泥質量低劣,拱頂穿孔造成混凝土質量逐漸退化所致。還要向同學展望建材的發展前景,如:奇特功能水泥、透明水泥及其功能的研發等。拉近學生與該課程的距離。另外利用多媒體,帶領學生到施工工地實驗室,參觀建材檢測工作崗位化驗人員的工作過程(如:路面建材實驗室中化驗員如何對路基材料石灰石的化學分析等)。通過范例,讓學生了解與本課程相關的工作崗位,消除學生的畏難情緒,使學生帶著好奇心、充滿著信心,開始建材化學分析課程的學習。課后,讓學生寫出對第一次課的感想,寫出自己存在的疑惑。教師通過第一次課后的作業批改,了解學生的心態,做到有的放矢的教與學。基本技能的教與學對學生進行基本實驗方法和操作技能的培養,是建材化學分析實踐教學中重要的教學目的之一。根據本課程的工作任務與職業能力分析,使學生會操作常規分析儀器、設備,學會化學成分檢測方法,必須完成若干個學習型工作任務(見表1中項目一、項目二)。學習型工作任務教學做的教與學過程:第一步,借助多媒體演講儀器及操作技能、檢測原理;第二步,教師邊講邊演示給學生,同時設計問題與學生互動;第三步,指導學生教學練做完成學習型工作任務。在完成工作任務的過程中,通過小組團隊的合作,增強了學生的積極主動性。例如:檢測水泥化學成分Cl-含量的教學做,必須先教會學生掌握沉淀滴定方法和操作技能,再教會學生配制、標定標準溶液以及檢測Cl-的方法原理及要點。在此基礎上,學生根據要求自行選用或設計檢測方案并完成工作任務。3.3建材化學組分檢測的教學做在課程的組織與實施過程中,設計若干個綜合任務(如表2中項目三)。例如高效減水劑中甲醛含量的測定,即混凝土外加劑原材料的檢驗的教學做:在教與學過程中,教師應創造各種條件和形式開展學生間的交流、師生間的互動。要求學生認真觀察實驗現象、做好實驗結果的記錄與分析,鼓勵學生運用口頭、書面、討論各種形式進行交流。在學生之間營造積極活躍的氣氛,培養學生提出質疑。引導學生放棄錯誤觀點,接受科學合理的解釋。
構建網絡平臺輔助教學
2分析化學課程考核改革的具體方案
根據國內外知名學者的教學經驗,針對藥學實驗班的分析化學考試目標一般設定為:(1)記憶、理解基本概念、原理、公式、術語與實驗基本操作技能;(2)正確進行相關的計算;(3)聯系已學知識解釋分析化學的特定操作和相關應用;(4)運用所學原理與概念描述、解釋或者說明現象和結果,清晰、有邏輯地表達思想,正確使用專有名詞;(5)將所學的概念與原理運用于新問題情境中;(6)正確使用相關圖表所呈現的數據信息;(7)設計實驗、制定實驗計劃、選擇適當的實驗技術;(8)處理、解釋、評估實驗,以恰當的形式(文字、表格、圖形)展現,用恰當的專業詞匯清晰、有條理地交流。基于上述目標,就要求不僅對學生的基本概念、原理、公式的記憶進行考核,而且應凸顯對學生的邏輯思維能力、分析能力和創造能力的評估。單純的閉卷考試無疑利于實現考試目標的(1)~(4),但對其余目標頗難企及。故此,創新考核模式極為必要,而在傳統的閉卷考試中整合開卷考試以及靈活互動的口試不失為一條有效、可行的途徑。筆者對本班的分析化學課程考核按照此思路進行了重新設計并付諸實施,該體系主要由以下部分組成。具體言之,基本概念、原理和公式是掌握分析化學的基礎,也是學生將來運用所學知識進行創新的基石,對這部分內容的考查用閉卷的形式最為合適,而若采用開卷的形式,可能使學生忽視對這部分內容的掌握和記憶。本次化學分析部分閉卷組成為單項選擇題10分,填空題10分,計算題30分,問答題10分。試卷由出題小組依照教學大綱擬定,避免過多強調死記硬背,同時也兼顧授課的內容防止應該考的沒有考到而誤導學生學習。此部分試題主要考查大綱要求掌握或熟悉的教學要點,記憶方面的內容約30分,一般應用的內容約30分。考查應用的內容主要是學生對記憶的知識進行總結,上升到一定理論水平再指導解題,可實現考試目標的(1)~(4)。
開卷考試的題目面廣量大,覆蓋盡可能多的教學內容,檢查學生能否正確運用參考材料,以及對多個章節涉及的基本概念全面理解和貫通運用,促進學生積極主動歸納、演繹所學知識,利于今后的自學。本次化學分析部分開卷組成為綜合題1題5問20分,設計題1題5問20分。出題小組在B卷開卷采用了《間接碘量法測定銅合金中的銅含量》這個實驗作為綜合題,系統描述了實驗過程,要求學生參考所帶資料回答以下問題:結合實驗條件解釋Cu2+可以氧化I-的理由;解釋調節溶液pH在3.5左右以及加入NH4HF2的原因;解釋指示劑為何臨近終點加入以及加入KSCN的作用(此問有提示,從沉淀溶解度考慮);給出Cu含量的計算式;最后提出本滴定終點變色較難觀察(懸濁液),要求學生考試后查閱文獻,看有無此類測定使得終點敏銳的改進方法。由此可見,該綜合題可實現考試目標的(2)~(6),內容涵蓋滴定分析概論、配位滴定、氧化還原滴定、沉淀滴定等相關內容,學生必須對教材和理論課內容熟練掌握方能進行解答。設計題為蛋殼中Ca、Mg離子的配位滴定設計,要求學生按照方法原理、儀器試劑、實驗步驟、計算公式、結果表格等幾部分完成,實現考試目標的(5)~(8)。設計題最后一問要求學生考試后查閱文獻,看是否可以設計其他化學分析方法測定其中的Ca。開卷考試中的綜合題、設計題最后一問旨在培養學生搜集整理資料進行自學的能力。考核時閉卷開卷題目同時下發,總時間控制為2小時,學生只有上交閉卷的試題和答題紙后方可取回自帶的參考資料再進行開卷部分的答題,這樣不再限定某種類型考試時間,增加學生掌控時間的自由程度;不再限定參考資料,隨便帶什么書都可以,但是限定只能帶一本,增加學生掌控教材或者參考書目的自由程度。由此學生所看的書目得以擴展,理論授課時將更多的精力放到“重要知識點”的講解和討論上,學生也不會出現我學的人民衛生出版社《分析化學》就不看科學出版社《分析化學》的情況,本班學生一般都有不同出版社的分析化學對照參考,而且通過讀書筆記能比較教材各自的特點。在口試方面,本學期采用了自行擬題/答辯的形式。學生學習貫穿于課程教學過程中,但學生看書自學容易迷失重點,同時不理解教學大綱在教學活動中的重要指導作用。為解決這個問題,將本班學生分為五組,每組指定一個章節,要求該章節結束后本組學生按照教學大綱的掌握、熟悉、了解三個層次合作擬出選擇題、填空題、計算題、問答題,并給出正確答案。學期結束前,制作PPT介紹所擬題目,并明確考點,分析化學課程組三位老師現場評判,根據所擬題目的質量、與大綱的契合程度、PPT講解者的表達和回答問題的準確程度,對該組學生評分,該評分占平時成績的70%。這個環節的引入,一方面提升學生的專業問題意識,利于教師掌握學生學習的個體差異;另一方面也適當培養了他們的交流、表達能力,并促進其團隊合作精神。
“儀器分析實驗”是應用化學專業必修的基礎課程之一,它是分析化學不可分割的重要組成部分。通過本課程的學習,學生比較系統地掌握儀器分析的基本理論和操作,能根據不同儀器的性能、不同分析對象選擇合適的分析方法。能夠運用分析技術解決生產和科研的實際問題,并初步具備從事儀器分析方面研究工作的方法與能力。為此,我們的設計理念是“夯實基礎,綜合訓練,創新提高,實踐應用”。“夯實基礎”要求所有學生都要完成基礎性實驗,加深理解儀器分析的基本原理,掌握大型儀器的使用方法;“綜合訓練”是指每個學生必須完成部分綜合性實驗,能夠綜合運用所學的知識和各種儀器分析測定實際樣品,掌握常用的樣品前處理方法;“創新提高”是指學生自主選擇1-2個創新性實驗,課下完成,針對生產生活實際中的某個問題,查閱文獻,設計實驗方案,優化實驗條件,得到產品,進行表征或測定,并評價其使用效果,無論成功與否,都要給出合理的解釋。通過這樣的訓練,可以培養學生的問題意識和創新能力,為下一步畢業論文和今后的研究生學習奠定基礎。“實踐應用”是指學生通過見習實習,加深理解課堂上所學的知識;更重要的是利用學到的基本理論和分析方法去解決生產生活中遇到的實際問題,增強綜合應用能力。
1.2課時安排
在2011版應用化學專業培養方案中,儀器分析實驗在第5學期與儀器分析課同時開設,安排在無機化學及實驗、有機化學及實驗、分析化學及實驗等基礎課程之后,48學時,開設12個實驗項目,教學大綱提供了26個項目,其他實驗項目作為開放實驗,供有興趣的學生課下完成。
1.3課程體系
近年來,我們緊緊圍繞應用型人才和創新型人才培養目標,按照儀器分析實驗的要求,課程組以教育部精品課程建設宗旨為指導,以學生實驗能力和創新能力培養為切入點,對儀器分析實驗課程目標和教學內容進行了一系列改革,形成了相對獨立的由基礎性、綜合性與創新性實驗以及實踐實訓構成的課程新體系,體現了從易到難、從簡單到綜合、從基本技能訓練到創新能力養成的認知發展規律。
(1)基礎性實驗
共有8個基礎性實驗,其中6個為必做實驗。該類實驗針對基本的分析方法,選擇常用的儀器,開設較為簡單的實驗,目的是讓學生學習和掌握大型儀器的使用方法和基本操作,了解儀器的基本結構,學會記錄和分析處理數據,為養成良好的科學素養打下基礎。通過第一層次的實驗,強化了學生的動手能力和操作技能,并為后續實驗奠定了基礎。
(2)綜合性實驗
2個綜合性實驗為學生必做實驗,其余10個為選做實驗。綜合性實驗包括樣品前處理和分析測定兩部分。目的是讓學生進一步熟悉原有儀器的使用,學習新型儀器的操作,如氣質聯用儀、液質聯用儀、X-射線衍射儀等,掌握常用的樣品前處理方法,培養學生綜合運用知識解決問題的能力。
(3)創新性實驗
該類實驗難度較大,教師精選生產生活實際中的問題,只給出實驗要求。學生必須進行社會調查、查閱文獻、設計方案、獨立完成實驗、分析數據、得出結論。這類實驗以開放性實驗開出,與大學生創新訓練項目、教師科研課題相結合,培養學生的創新能力和科研意識。
(4)實踐實訓
為了實現應用型人才的培養目標,課程組非常重視學生的實踐實訓工作,積極開展第二課堂。結合環保主題開展臨沂市水質調研、土壤中重金屬污染情況的調查,對水質的各種指標和土壤中重金屬離子的含量進行測定。學生查閱文獻設計方案,不同小組可以選用不同的儀器進行測定,進一步熟悉氣相色譜儀、液相色譜儀、ICP-OES光譜儀、原子吸收光度計和原子熒光光度計的使用,掌握樣品的前處理方法。比較不同小組的測定結果,并與國家標準對照,確定水或土壤是否被污染。2011年,我們組織的臨沂大學沂河水質調研團獲山東省暑期“三下鄉”社會實踐優秀服務隊。充分利用現有的實習學生進行參觀學習或實習,在實踐中開闊視野,學習了解先進的分析儀器。學生在學習儀器分析之前,接觸到的分析儀器都是玻璃儀器,復雜一點的就是紫外-可見分光光度計,所以對于大型儀器非常陌生。開始新課前,我們組織學生分組到儀器分析實驗室和分析測試中心,見識將要用到的大型儀器,對于學校沒有的較先進的儀器,就帶學生去實習單位參觀,了解分析化學的應用領域,大型儀器在現代分析中的重要地位,明確儀器分析要解決的問題,讓學生帶著實際問題學習,增強學習的目的性和針對性,提高學習效果。教學結束時,部分有興趣的學生,可以再去實習基地見習或實習1~2周,用學到的知識去解決問題,對實際樣品進行處理和測定,深刻體會學有所用、學有所成的道理。大四下學期,所有的學生都要去基地實習2-3個月,實習期間,學生進行系統的訓練,從設計方案,到優化條件,最終建立一種靈敏度較高、選擇性較好的分析方法,或者對已有的方法進行改進,在校內教師和基地老師的指導下完成畢業論文。
2儀器分析實驗課程內容
為了適應不斷發展變化的社會需求和人才培養需要,我們積極吸收行業企業參與課程內容和課程體系改革,臨沂市環境監測站、臨沂市出入境檢驗檢疫局、臨沂市產品質量監督檢驗所、臨沂市藥品檢驗所等監測部門、山東金正大生態工程股份有限公司、魯南制藥集團股份有限公司、天津藥明康德新藥開發有限公司、山東濰坊潤豐化工有限公司等企業對儀器分析實驗項目的設置提出了修改建議。我們主要從以下幾方面對實驗內容進行了修訂。
2.1從生產生活實際出發選擇實驗內容
儀器分析實驗教學的內容要貼近生活、生產實際,強調知識的應用和內容的開放性,這樣才能激發學生的好奇心,從而引起對實驗的興趣。討論問題不能一味地從理論知識開始,應注重從與知識相關的應用和技術以及社會的角度進行思考,從項目(主題)及應用性的問題出發,根據需要合理選擇實驗內容。例如:在原子吸收分光光度法中就可以選擇頭發中微量元素含量的測定,雙波長紫外分光光度法測定復方磺胺甲噁唑片中磺胺甲噁唑含量,循環伏安法可以選擇各種飲料中葡萄糖含量的測定,既保證了實用性,又增加了前處理的內容。對于社會上出現的一些熱點問題將其有選擇性地融入儀器分析實驗教學中,如假藥的檢測、蘇丹紅及三聚氰胺的分析等此類探索研究性實驗,作為開放性實驗,對一些有濃厚興趣且基礎較好的學生單獨開放。學生通過實驗可以體會到儀器分析實驗在社會生產和生活中的巨大作用,以及給社會生活帶來的便利,并且認識到,如果不合理地利用科學技術,它會給人類帶來危害,甚至是災難,讓學生關注與科學有關的社會問題,增強社會責任感。
2.2刪除陳舊的內容,增加新技術新方法
傳統的儀器分析實驗內容多是一些驗證性和低層次的常規實驗,與現代實驗方法技術和現實應用等相差較遠,無法調動學生學習實驗課的興趣和積極性。在實驗課的教學過程中,必須結合科學發展前沿介紹本學科的新理論、新方法,以及本學科與其他相關學科的關系。以基礎理論為主線,以典型的實驗為重點,以實際操作為核心,在集中講授研究成熟、應用性廣泛的儀器方法的同時,要讓學生通過查閱文獻,掌握現代儀器理論的最新動態,了解本學科涌現的新知識、新技術、新方法,使學生受到現代科學技術的熏陶。基于這一想法,我們增加了有關新儀器、新方法、新技術的實驗,如“吹掃捕集-氣相色譜/質譜法測定水中苯系物的組成”、“松果菊中組分的LC/MS分析”、“流動注射化學發光法檢測DNA”、“基于納米金比色分析法測定中藥材中的汞離子”等。
2.3提高綜合性實驗和創新性實驗的比例
不少學生希望老師把更多的思維空間留給他們,讓他們有獨立思考的機會。為此我們嘗試把學生的一些基礎實驗設計成研究型實驗,把科學前沿領域的知識引入學生實驗中來,增加創新性實驗,旨在調動學生的積極性,培養學生的綜合能力。例如“HPLC法測定中藥材提取物和克林霉素磷酸酯注射液中抑菌劑含量”、“葉綠素的提取分離及葉綠素金屬絡合物的合成與鑒定”、“固相萃取-HPLC檢測土壤中的三嗪類除草劑”等。通過實驗,學生很好的掌握了樣本的提取與預處理,以及氣相色譜、液相色譜、紫外-可見分光光度計、原子吸收分光光度計等儀器的使用和注意事項,初步具備了實驗方案制定的能力,并對現代儀器的原理、結構和操作有了更深一步的了解。
2.4及時將教師的科研成果轉化為實驗內容
課程組教師堅持以教學為中心,教學與科研相互促進,積極開展科研工作,形成了幾個較為穩定的研究方向:生命化學分析、納米改性與傳感、環境分析、天然產物分離與分析。課程組充分利用科研優勢推動教學改革和實驗內容的更新,部分教師的研究成果已經成為儀器分析實驗的重要組成部分。例如,“流動注射化學發光法檢測DNA”來源于生命化學分析研究方向,“毛細管電泳法測定阿司匹林中水楊酸的含量”、“松果菊中組分的LC/MS分析”等實驗項目來源于天然產物分離與分析方向,“基于納米金比色分析法測定水中的汞離子”、“稀土摻雜TiO2光催化劑制備及光催化活性的研究”來源于納米改性與傳感方向,“土壤中砷的形態分析”,“金屬離子印跡聚合物的制備及水中鎘離子的測定”等實驗項目來源于環境分析化學方向。這些實驗項目的實施,既完善了實驗教學體系,又充實了實驗內容,有助于學生了解科學研究的過程,激發參與教師科研課題的熱情。
現代分析中,隨著儀器分析的迅速發展,應用日益廣泛,并且在很多藥物的質量控制、工藝設計、生產研究中大量使用。中國藥典2010版比2005版進一步擴大了新技術的應用,除了在附錄中擴大收載成熟的新技術方法外,正文品種中進一步擴大了對新技術的應用,藥典化學品種采用了分離效能更高的離子色譜法和毛細管電泳法,紅外光譜在原料藥和制劑鑒定中的應用進一步擴大,氣相色譜法全面用于溶劑殘留檢查,總有機碳測定法用于注射用水的質量控制中,含量測定中僅HPLC這一種方法,藥典一部中采用的品種從505種增加到1138種,藥典二部中從359種增加到694種,由此可見儀器分析方法在藥學學科學習中的重要性。我們在教學中,學時適當向儀器分析部分轉移。在制訂2014版人才培養方案時,充分考慮到儀器分析方法的重要性,我院在開設分析化學課程的基礎上,在后續學期開設儀器分析作為選修課,進一步夯實學生的理論和實驗基礎。該部分內容作為很多學校考研的必考內容,為以后學生的考研復習也提供了巨大幫助。
2結合學科特點,改進教學手段與方法
當前,科技的發展速度令人驚嘆,這就需要提高課堂效率,在授課時將傳統課堂教學與多媒體課件教學相結合,大大增加了課堂上傳授知識的信息量,而且使內容準確生動,便于理解。分析化學教學中一些公式推導、計算等采用傳統板書教學;一些比較抽象的概念、理論,如滴定分析中的滴定曲線,儀器分析中的儀器結構、基本原理,色譜中的塔板理論等,僅通過課堂講解學生很難建立起正確的認識,如果通過多媒體課件以圖形、動畫等形式向學生提供各種知識信息,將枯燥的知識變得生動有趣,有助于學生從感性認識上升為理性認識,更好的理解和掌握所學內容。
3強化學生實驗技能,培養應用型人才
針對專業特點和學科要求,我們提出培養應用型綜合人才的培養目標,加強學生動手能力和嚴謹科研作風的培養。分析化學是一門實踐性很強的課程,對學生的實驗技能要求比較高,要求學生熟練基本操作、掌握基本方法、嘗試科學研究。我們根據人才培養方案和課程教學大綱學時設計開設了各種實驗以培養學生的實驗技能。在化學分析部分,開設酸堿滴定、配位滴定的實驗項目,讓學生掌握滴定管的正確使用,熟悉實驗條件的選擇,能準確控制滴定終點,能對滴定結果進行相應運算,建立起定量的思維方式,通過這些最基本的實驗技能訓練,使學生對分析化學的知識能夠融會貫通;在儀器分析部分,結合儀器分析的特點,采用小班上課,實驗人數控制在每組8-12人,教師先講解儀器操作方法,在短時間示范實驗操作后,讓每位學生都能夠親自動手操作儀器。在實驗過程中,教師不斷提出問題讓學生思考如何解決,將課堂所學理論知識真正與實踐相聯系,用于解決實際問題。在實驗項目的選擇上,我們結合專業特點,增設一些實用性較強的新實驗,減少驗證性實驗,增設綜合性、設計性實驗,如碘量法測定維生素C含量、紫外法測定維生素B12的含量、高效液相色譜法測定蛇床子中蛇床子素含量等,讓學生在實驗中了解藥物質量控制的重要性,激發學生去學習鑒定假藥或劣藥的分析方法。
二、展示化學之美,以美融情
“科學是美的,每個科學家都有這種感覺。”(楊振寧語)化學世界絢麗多彩,千姿百態,奧秘無窮。
化學美在于它的內容美。元素周期律給人以節律和秩序美,甲烷、二氧化碳等分子結構給人以對稱美,千姿百態的鐘乳石、石筍給人以靜態美,化學平衡的移動給人以動態美,氧化還原反應又給人以辨證統一美。化學美還在于化學現象之美。化學現象是以物質豐富多彩的顏色、立體多樣的形狀、多姿多彩的變化引起學生美的感覺。藍色的膽礬、紫色的碘、銀白色的鈉等物質以其本身艷麗的色彩吸引學生;鎂條在空氣中燃燒發出耀眼的強光,氨氣溶于水形成美麗的噴泉,這些引人入勝的化學現象總是能引起學生的一片驚嘆。
同樣,美的語言也能激發學生的學習熱情。語言是信息的載體,是課堂上師生之間相互交流感情、交換思想的橋梁,是教師完成教學任務的主要手段。教學語言精煉是教師應具備的良好素質,用詞的準確性,用語的嚴謹性,用句的邏輯性,能在潛移默化中促進學生形成嚴謹的良好思維,收到“潤細無聲”的效果。教學語言幽默是教師應發揮的。詼諧幽默的語言可以活躍課堂氣氛,啟迪學生心智,激發學生的學習熱情。教學語言的幽默并不同簡單的說笑話講故事,而是通過挖掘教材內在的趣味性材料,加上生動形象的比喻,化深奧為淺顯,化平淡為有趣,從而取得良好的教學效果。三、優化課堂提問,以疑導情
學貴有疑,學須知疑。學習的情感產生于克服了由學習困難所造成的苦惱,愉悅之情表現于“山窮水盡疑無路,柳暗花明又一村”之后的驚喜,是釋疑、解疑后的成功體驗。要使設疑達到預期的目的,關鍵在于問題的質量。好的設疑應突出教材的重點和難點、注重知識間的聯系。化學知識系統性很強,前后知識聯系緊密,如氧化還原反應、元素周期律等知識貫穿與整個中學化學,教師可在每節課的教學中,巧設疑問,承上啟下,使學生溫故而知新,從而啟發學生的思維。另外,設疑的難度要適當。問題過難,不但不能啟發學生的思維,反而會使學生逐漸失去學習的信心;問題過易,則會使學生感到化學知識簡單乏味,久而久之會使學生失去積極探索進取的科學精神。因此,設疑的難度一定要符合學生的認知水平。
在化學課堂教學中,教師若能充分利用情感因素精心設疑,并用激勵性的語言對學生的回答及時作出準確而有分寸的評價,必然會激發學生的求知欲,吸引學生積極參與課堂教學,從而提高教學質量。
四、貼近社會生活,以用激情
社會生產和人的需要是產生興趣的源泉。學習化學是為了更好地為日常生活、工農業生產以及科技服務。因此,在授課時有意識地介紹日常生活、社會環境和建筑中所用到的化學知識,使化學貼近生活,使學生感到學有所得,學有所用。例如,在學習“氯氣”時,可介紹有關漂白劑、漂白粉、消毒液的類型、原理。另外,在科技高速發展的今天,電池在生活中的地位和作用與日俱增,其使用量亦隨之大幅度上升,由于資源緊張和治理環境的需要,廢電池的回收和綜合利用刻不容緩。那么,如何才能使廢電池資源化和無害化呢?請同學們思考并提出設想。化學教學過程中,做到理論聯系實際,既可豐富教學內容,又可以通過生動的實例激發學生的情感,促進學生的求知欲,同時,還可以大大地擴大學生的知識面和視野,使學生深切地感受到化學是一門極具時代氣息的活生生的學問,從而激發學習興趣,使學生迅速進入學習的最佳狀態。
總之,教師滿懷激情步入化學課堂,讓學生在教師信任的眼神中看到自己成功的希望,在教師的善意鼓勵中嘗到自己成功的喜悅,讓學生感覺到你的親切和寬容、你的博學和智慧,從而激活他們的自信心和好奇心。學生的自信心和好奇心一旦被激活,就會產生驅使其積極行動的內動力,學習的激情、生命的能量就會因此而釋放、爆發。
二、探究式教學法的實施步驟
1.提出問題,明確目標
教師在對教學內容總體認識和認真把握的基礎上,創設一定的情景,使學生面臨矛盾,從而提出問題,讓學生帶著疑問去探究,主動參與到教學過程中去。在探究性學習中,問題是學生學習的重要載體和核心,學習活動是圍繞問題展開的。所以,教師的問題創設非常關鍵,一般要注意:問題的提出要圍繞本學科知識和學生已有的認知結構并在此基礎上逐漸擴大到生產實際和社會生活;要圍繞教學目標和教學重點設計問題;提出的問題要有層次化,要面向全體學生,根據各層次學生不同的特點設計問題,注意各層次之間的區別和聯系,盡可能采用低起點,層層推進,做到統籌兼顧。既要為高層次的學生插入騰飛的翅膀,也要為低層次的學生裝上起跳的助力器;要選取一些學生感興趣,易于培養學生創造思維能力的熱點問題。提問有新意、有趣味、有針對性,能給學生創造一種最佳的心理狀態,變“問題”為興趣,可很快使學生處于興趣盎然、思維活躍的狀態中,從而提高研究的積極性和思維的活躍性;創設的問題要有現實意義,要注意理論和實踐相結合,使學生覺得學有所用,以充分調動學生的積極性,主動性。2.以疑導讀,師生互動
學生通過所創設的問題明確了本單元的教學目標后,就會在疑問的引導下去探究和思考,充分發揮主觀能動性。學生自學過程中,教師要發揮主導作用,把教學的重心轉到學習過程的調控、環境的創設上,積極充當管理者、促進者、咨詢者和參與者等多種角色,充當一個在關鍵時刻對學生的提供服務與幫助的人。要引導學生積極回答所創設的問題,對一般性的問題,要求學生自學后自己解答;對較難的問題,則需要通過教師啟發來解決;對于應用性的問題,還需要引導學生查閱有關資料獲取信息,并組織學生進行討論,讓學生發表它們對問題的認識和理解,互相補充,共同提高。要鼓勵同學們勇于探討,積極探究解決問題的方法,形成敢于嘗試、善于嘗試的良好習慣。
探究式學習強調師生互動,強調把學生作為學習的主人,讓學生在整個學習過程中充滿生機與活力,但并不能全面否定教師講授的作用。但這種講解應當是精講,是有針對性的點撥式的講解,主要在于解決學生難以準確理解和掌握的重點、難點問題以及在理論聯系實際中出現的學生無法理解的問題。評講時要簡練、準確、生動,點撥要力求巧妙,使學生既能窺見門徑,又不一覽無遺。為了充分解答所創設的問題,教師還有必要增加一些教材上沒有的相關資料,一方面豐富課堂信息,另一方面也使學生進一步體會所學的知識,提高認識問題、分析問題、解決問題的能力。對于一些抽象的概念或原理,最好有實物、模型、掛圖、多媒體課件或舉一些生活中熟悉的實例,加以比喻講解,然后再回到概念和原理上來,加以升華,達到把學生引入回味和思維之中的境界。引導和誘導學生學會知識、學會技能、開發思維、學會探究。
3.自主質疑,發展思維
學生通過自學、討論、查閱資料等自主學習過程,知識進一步豐富的同時思維也得到了提高,智慧和潛能大大地被激發出來。此時,學生的學習會由被動變為主動,促使自己去獲取知識、發展能力,最終達到自己能發現問題、提出問題、分析問題、解決問題。因此教師要積極鼓勵學生解放思想、放飛想象,激發學生的懷疑和批判意思,敢于并善于向老師發問,讓學生充分張揚個性,表現自己,體驗成功。倡導學生自主質疑,就是指在學生自學、討論的基礎上,鼓勵學生把凡是受課本知識觸發而閃現的問題,或是聯系生產、生活實際所產生的不明白的問題,或是對教師的講課、說法認為不對或不理解的問題都可以大膽地提出,充分發展學生的思維能力。只有這種既有教師設計問題又有學生提出問題的課堂,才能真正煥發出生命活力。
4.及時評講,總結提高
為了保證問題解決的效果,還要對學生問題解決的完成情況進行評價總結。評價的重心不再只是放在學會知識上,而是轉移到學會學習、掌握方法和培養能力上。因此,教師不僅要對學生的基礎知識進行評價,更重要的是要對學生的學習能力、合作能力和信息素養等進行評價。具體來說,評價內容包括:對新知識的理解、掌握和應用能力;自主學習能力;同學間的相互協作能力、解決問題的能力和創新能力等。總結既是對探究式教學過程的一個總的回顧,也是每個學生的一種深入和提高。整個認識過程以問題的提出為始,問題的創造性解決為終。
九年義務教育初中化學教學大綱,對初中化學教學的四大知識板塊分別提出了不同層次的教學要求,以確保學生在畢業時達到素質教育所要求的知識水平。
1.對化學基本概念和原理、元素化合物這兩大知識內容,按照學生的認知水平以及在初中化學中的重要性,教學要求分為常識性介紹、了解、理解、掌握四個不同層次;2.對化學基本計算教學要求的層次是掌握。要求學生熟練掌握有關化學式、化學方程式、溶液等方面的基本計算;3.對化學實驗的教學要求分為練習、初步學會兩個層次。在教學中,教師應按要求認真做好每個演示實驗,對于學生實驗,要積極創造條件,力爭使每個學生都有動手做的機會。
新教材在編排上遵循大綱規定“初級中學的化學教學是化學教育的啟蒙階段”的原則,適當降低了理論要求和精減了一些次要概念。為了配合素質教育,培養學生面向未來的適應力,增加了一些金屬、有機物(包括高分子化合物)以及保護生態環境、“溫室效應”、硬水、氫能源、水和人類的關系、金屬和人體的關系、化肥、農藥等內容,體現了化學與生活,化學與社會,化學與生產、科技的緊密聯系,為學生達到規定的化學科學知識水平創造了條件。應該明確,在構成化學科學素質的諸多要素中,化學科學知識水平始終處于基礎和核心的地位。
二、化學科學能力
化學科學能力是指學生在學習化學知識、應用化學知識解決實際問題的過程中,表現出的心理與個性特征。它包括對物質形態與變化的觀察和感知;化學知識的記憶和想象;對微觀世界和化學現象的理解、概括、抽象、推理和論證;應用化學科學知識解釋客觀世界和解決實際問題的能力。對于處在化學教育啟蒙階段的初中學生,應從觀察能力、實驗能力、思維能力、自學能力等方面,培養和提高他們的化學科學能力。
1.觀察能力。觀察能力是知覺的特殊形式,是一種有目的、有計劃、主動的、持久的知覺過程,是和思維緊密結合的主動知覺活動。觀察能力是智力三要素(觀察、思維、創造)之一,是智力發展的基矗化學是一門以實驗為基礎的學科。觀察和實驗是化學最基本的研究方法。通過能動的、客觀的、定性、定量的綜合觀察,從實驗的宏觀現象入手,揭示和認識微觀變化的本質。觀察能力不是單一的知覺感知,而是諸多因素綜合性的智力過程。新教材增加了多幅彩圖、插圖、章頭圖和多項演示實驗,并在學生實驗前增設了思考題,啟發學生養成自覺觀察的良好習慣。教師除應做好每一個演示實驗外,還應在課堂教學、課外活動中,激發學生的觀察興趣,教會他們如何觀察。通過學生動手動腦,由表及里,去粗取精,去偽存真的觀察和思考,不斷提高他們的觀察能力,避免只看“熱鬧”,不看“門道”的不良習慣。
2.實驗能力。實驗能力是有目的地在人為控制條件下進行化學反應,認識和發現化學變化規律的能力。實驗能力既包括實驗操作能力,又包括推理、計算、對數據分析處理以及對實驗結論歸納總結、準確表述的能力。
教師應從以下幾個方面培養和提高學生的實驗能力:①能正確操作實驗儀器和設備;②明確實驗目的;③了解實驗原理;④掌握實驗方法;⑤對實驗現象進行準確的觀察和記錄;⑤對實驗結果進行分析處理,導出結論,寫出實驗報告。
教師應積極創設實驗條件,努力完成全部必做實驗。有條件的適當做一些選做實驗,鼓勵和指導學生做一些家庭小實驗,克服“教師黑板上講實驗,學生考試背實驗”,只注重理論學習,不重視實驗教學的弊端。充分發揮學生的獨立性和創造性,培養和提高他們動手、動腦能力,以及實事求是的科學態度和嚴肅認真的工作作風。
3.思維能力。思維是人類在事物表象、概念的基礎上進行分析、綜合、判斷、推理等認識活動的過程。其中分析和綜合是思維的最基本的過程。新教材正確處理了知識的邏輯順序和學生生理、心理發展順序的關系,在敘述方法和行文方面,注意調動學生主動學習、思考的積極性,以提高他們的抽象思維能力和自學能力。例如,在介紹物質結構的初步知識時,通過實驗和類比,引導學生從宏觀現象深入到微觀結構的本質,通過提出問題,引發思考,然后再概括出結論或概念,使學生從感性認識上升到理性認識。
4.自學能力。自學能力就是在已有知識水平和技能的基礎上,不斷獲取新知識并運用這些知識的能力。化學教學的重要目的之一不僅是使學生“學會”,更重要是使學生“會學”。現代科學技術發展迅速,知識更新周期縮短,如果不“會學”,就無法適應日新月異的社會發展需要。因此,現代教育的一個重要特點,就是培養學生不斷攝取新知識的自學能力,使學生受益終身。
三、化學科學思想水平
學生的化學科學思想水平包括以下幾個方面:
1.辯證唯物主義思想水平。?化學作為一門自然科學,本身就具有豐富的辯證唯物主義素材。在化學教學中進行辯證唯物主義觀點的教育,應結合教學內容,通過有機滲透,使學生逐步樹立起辯證唯物主義的世界觀和方法論,用對立統一、事物發展的矛盾性和統一性、量變到質變等觀點學習和認識化學問題,提高學生應用辯證唯物主義觀點觀察問題和認識問題的能力。
2.實事求是的科學態度。?初中化學啟蒙教育階段,應結合教學內容、化學史教學,對學生進行堅忍不拔的精神、實事求是的態度、嚴肅認真的作風等方面的教育。通過多種方法與途徑培養學生的科學思維、研究方法和嚴謹求實的治學精神。使學生認識到一切科學知識都來源于實踐,又反過來指導實踐的道理。
3.愛國主義的思想水平。新教材結合教學內容,注意對學生進行愛國主義教育。如教材中介紹了祖國在化學科技方面取得的卓越成就,以增強學生的民族自豪感和自信心。密切結合能源、材料、資源等教學內容,進行國情教育和愛國主義教育,使學生樹立起為建設社會主義祖國而努力學習的使命感和遠大目標。
加里寧說,“我沒有看到一門不能教育青年熱愛祖國,并培養他們具有最好的公民情感的科目。”化學也不應例外。
4,環境保護意識水平。人類賴以生存的水圈、大氣圈、生物圈、巖石圈的物質在不斷運動變化,并按一定程序循環著,組成了環境物質的平衡體系。而人類在生產、生活中產生的污染卻破壞著人類賴以生存的環境。新教材的有關章節注意結合教學內容,對學生進行防止污染、保護環境的教育。教師應通過“我們只有一個地球”的教育,讓學生認識到環境保護的緊迫性和重要性,使學生從小養成愛護環境,保護環境的良好意識和習慣。
四、化學科學品質
化學科學品質指學生學習化學的動機、興趣、情感和意志等。化學科學品質是一種非智力因素,在一定條件下對學生的學習水平起著十分重要的作用。
1.化學學習動機。學習動機是指引起和維持學生進行學習活動,達到預定目的的意念。使學生明確學習目的是培養和激發學生學習動機的最有效的方法。化學是一門非常重要的自然科學。現代社會,不管是高科技或日常生活,都與化學科學息息相關。學好化學是我國四化建設的需要,是科學發展和人類進步的需要。
在教學中應始終貫穿理想教育這一主線,通過具體的實例,生動有趣的教學,使學生明確學習目的,強化學生的學習動機。
2.化學學習興趣。化學學習興趣是指學生對化學力求認識、趨近的一種心理傾向。興趣是學生學習的主要動力。學習興趣使學生始終對學習保持良好的心理狀態,并在其中得到樂趣和滿足。化學教學中豐富多采的實驗為培養學生的學習興趣創造了得天獨厚的教學情境。此外,使學生明確學習目的,采取有效的教學方法,教師淵博的知識等,都是激發和培養學生學習興趣的有效因素。
3.情感。情感是人們在認識客觀世界時所表現出的不同的心理反應和態度。學生在學習過程中的愉快、熱情的良好情感,可使學生產生積極向上的心理狀態。悲傷、灰心、冷漠、煩躁等不良情感可給學生的學習帶來消極的影響。因此,在教學中對學生(尤其對差生)的熱愛、信任和尊重,教師高尚的人格,以及生動有趣、形式多樣的教學方法,都是培養學生良好情感的重要因素。
4.意志。意志是人們在有意識、有目的的行動中表現出的一種契而不舍、克服困難的心理過程。任何學習過程都是復雜而艱辛的。學生在學習中會遇到不少困難與挫折,如深奧的原理難以理解,習題難懂難做,不良情緒的干擾等。如果沒有堅強的學習意志是不可能長期堅持單調學習并取得優秀成績的。在化學教學中,教師應通過多種方法和途徑培養和鍛煉學生的意志。如設計一項對環境污染進行監測的任務,讓學生長期堅持去做。還可結合化學史教學,介紹有關科學研究工作者為人類進步不畏艱險、奮勇登攀的優秀品質。
二、利用化學實驗課,激發學生的興趣與對事物的探究精神
化學是一門以實驗為基礎的科學,生動有趣的實驗是誘發學生學習興趣的重要途徑。對初三學生來說,化學是一門新開設的學科,本身對它就有好奇心和求知欲,加上在學生早已枯燥了書本的理論知識,迫切想把所學的知識在實踐應運時,利用化學實驗進一步激發他們的好奇心和興趣,讓他們在實踐中學習,是他們的興趣所在。在認真做好課本上的第一個演示實驗和學生實驗的同時,要多安排一些學生感興趣的實驗來加深學生對化學課的理解,與此同時還要通過實驗課來激發學生對事物的探究精神,在化學實驗中培養學生的創新意識。例如,在第一節試驗課是可以先拋開書本,做幾個趣味性很強的實驗,讓學生睜大好奇的雙眼,然后再引入新課,這樣學生在課堂上注意力集中,精神飽滿,對化學課表現出濃厚的興趣。另外,課后可以讓部分學生親自動手做實驗,就更加富有趣味性和挑戰性,讓學生自己去思考,去鉆研,去探究。使他們在探究中獲得知識,而且在獲得知識的同時培養了他們獨立解決問題的能力以及與他人合作的精神。
三、引導學生化學知識生活化
我們生活日常生活中處處有化學,化學與人人有關,衣食住用樣樣離不開化學,化學教師就充分利用這個有利條件,讓學生所學的化學知識與日常生活緊密相結合,時時給化學提供實用的機會。在課程設置中,要加強化學教學與實際生活的聯系;情景創設中要注重學生的知識面以及他們的思維走向;在試驗中要注重學生把日常生活知識與實驗有機結合起來。例如,在緒言部分講到銅綠時,可以讓學生回去找找看家里有沒有這種東西,讓他們自己去思考,銅為什么會生成銅綠?什么條件下容易生成銅綠?它與銅是同一種物質嗎?加熱它看看有什么現象?等一系列的問題,讓學生自己去解決,激發他們的學習興趣。
四、開展各種活動,培養學生學習動力
豐富多彩的化學興趣活動,對于學習緊張的初三學生來講,是極具誘惑力的,這樣既能讓學生在緊張的學習之余輕松一下,又能讓學生在輕松愉快的氣氛中獲得和鞏固許多化學知識。化學興趣活動的內容及方式很多,如:“化學魔術”可以做“手帕包火”、“魔棒點燈”等等;“化學知識講座”可以講講“酸雨的形成”、“溫室效應的原因”、“日常生活化學”、“化學故事”等等;“化學課外活動”可以帶學生到附近的工廠或生活小區讓他們去發現生活中的化學;還可以讓學生自己組織一個“化學晚會”設計一些與化學有關的相聲、魔術、小品、謎語和笑話等等。通過這樣的方式與手段,可以有效地增強學生對化學知識的理解,并針對在學習過程中獲得知識的層面去拓展自己的思路,有效形成學習動力。對于學生的學習能力和學習習慣培養具有很大幫助。
五、幫助學生突破難點問題,強化學生化學學習素養
初中化學的難點及知識分化點一般有:化學用語、溶液的計算等。一個學生即使興趣較高,一旦幾次被難倒,興趣也會大減,從而影響學習成績,所以幫助學生突破難點和知識分化點很重要,例如化學用語中元素符號、化學式,不要求學生一天就把它記完,可采取分批分段記憶,日積月累,量變到質變。化學方程式的書寫教給他們“四步走”:一寫,正確寫出反應物、生成物的化學式;二配,配平化學反應方程式;三注,注明反應條件及符號;四查,最后檢查化學反應方程式書寫正確不正確。將常見元素的化合價、酸堿鹽熔解性編成口訣幫他們識記。對于溶液的計算,重點授以方法,讓他們多練,盡可能地幫助學生總結歸納出公式、規律,對于零碎的化學知識,教師幫助總結。這樣有助于學生記憶及掌握,不至于使學生感到為難,從而使他們的學習興趣不減。通過這樣的辦法不僅可以使學生消化所學知識,更能夠強化學生化學學習的素養,使他們在生活中通過不同的方法來鞏固化學學習知識,最終達到化學教學效果的最優化。
總之,興趣是第一位老師,在化學教學中,應積極采用各種有效的適應學生心理特征的興趣教學方法,以培養學生的學習興趣,使學生積極主動地學習化學,學好化學。
參考文獻:
[1]劉知新.中學化學教材教法.北京:北京師范大學出版社,1983.
[2]陳耀亭.中學化學教材教法(第二版).北京:北京師范大學出版社,1992.
CAI(Computer--AidedInstruction)指計算機輔助教學。它是集圖、文、聲、像為一體,通過直觀生動的形象來刺激學生的多種感官參與認識的活動,能調動學生的學習積極性,使學生成為學習的主體,從而提高課堂教學效率的教學輔助手段。在教學之中使用CAI課件,目的是使用CAI技術來輔助教學,為了能夠產生更好的教學效果而采用的,到目前為止,做課件的老師也的確不少,課件也做了不少,但是粗制濫造的卻很多,在課堂、公開課中作秀、表演的也比較多,真正能恰如其分地用于課堂的就不多了。因此,作為一種新的教學手段具有它本身的特點和優點,并且只有在正確的教育理論支持下,與原有的傳統教學手段一起相互補充,共同運用于教學過程,才能取得最佳的教學效果。否則必然會過于花俏,過于賣弄,直接影響教學的效果,或者,沖其量也只不過是僅僅代替了黑板的板書而已。
CAI輔助化學教學形式多種多樣,應用比較普遍的是用大屏幕投影系統與傳統教學媒體有機結合來進行教學。教師可以邊講邊操作;也可以結合教學內容,展示事實、創設情景、呈現過程、提供示范,必要時再輔以課堂實驗等。這樣的教學模式除了公認的信息量大、時間利用率高等優點外,我認為在設計時還應具有以下不可替代的功能:
一、直觀
想象力是智力活動的翅膀。在現實刺激物的作用下,人腦中的舊表象重新配合,從而構造出與原有事物基本相符甚至完全嶄新的形象的心理過程稱為想象。豐富的記憶表象是培養想象力的重要手段。在化學教學中培養學生的想象力也是大綱和考綱的要求,是培養學生素質的重要組成部分。想象的水平是依一個人所具有的表象的數量及質量為轉移的。培養想象力,就必須擴大充實表象的數量,改善已有表象的質量,以擴大已有表象的儲備。
化學研究的對象中有大量的微觀過程,若只通過教師的講解去想象實際發生在三維空間中的運動和變化是有難度的。在傳統的課堂中,由于給學生提供的感性材料受到很大的局限,有時因不能給學生直觀的表象而影響了學生對知識的理解與鞏固。如:化學中的一些微觀抽象知識一直是課堂教學中的難點。依靠傳統的講授和靜態模型的展示提高教學效果,已經越來越不能滿足現代中學生的需要。因此,對原子結構、分子在化學變化中的變化、電子得失、微觀粒子的基本特性等大量微觀現象進行動態的模擬是化學教師渴求的現代教學手段。
通過多媒體計算機可以把微觀抽象的內容及某些實驗利用二維或三維的圖像、動畫進行模擬。用圖形、圖象、動畫、文字和聲音等方式向學生提供豐富的感性材料,特別是可以把從文字材料獲得的概念轉化成直觀的形象,把難于想象的微觀世界宏觀化,把難以演示的實驗形象化,通過直觀的視覺來幫助學生理解,大大降低了難度,使學生深入認識事物的本質,從而使教學難點順利突破。這樣學生多種感官同時參與學習,教學信息豐富,學生獲得的記憶表象數量及質量均大幅提高,日積月累想象力自然得到長足發展。舉例如下:
①展示分子結構及分子的分裂情況。這主要用于物質結構及化學變化實質的教學中,如H2O、H2、O2等分子結構,可通過制成立體分子結構動畫,生動地展示在大屏幕上。通過Anthorware制作動畫,加上閃爍與伴音,能形象地展示水分子分成氫原子、氧原子,氫、氧原子分別構成氫分子、氧分子等。
②模擬工業生產流程。教材中有些生產流程的內容,如鋼鐵的冶煉、石油的煉制及合成氨工業等,僅靠掛圖及教師講解,效果不理想。恰當地利用動態模擬,能使學生對主要生產設備內的反應產生身臨其境的感覺,避免了書本上冗長文字所造成的呆板、枯燥。
③模擬實驗及視頻播放實驗錄象。化學是以實驗為基礎的科學,演示實驗是必做的,不能用計算機來代替。但常規實驗受到條件限制有某些不足,這可以通過CAI課件中的動畫、視頻播放等手段來彌補。如液態空氣的蒸發,普通中學的實驗室是沒有條件得到液態空氣的,課堂上難以演示;再如濃H2SO4的稀釋時錯誤地將水倒入濃H2SO4,會帶來什么后果呢?這是不能用實驗來演示的。但都可通過動畫模擬及伴音得到解決。又如Na與H2O反應實驗,通過投影實驗能使全體學生基本看清,但反應太快,學生完整描述實驗現象有困難。這時可將該實驗的視頻文件反復播放,并通過幀數控制定格在幾個特殊階段,這樣學生就能將實驗的整個過程看得十分清楚。
二、互補
CAI在化學課堂教學中不能起主導作用,只是化學教學中的一個必要的補充,這也要求我們在課堂設計的時候和CAI設計的時候充分考慮到這一點。課堂設計的時候,必須還是按照課堂必有的一些步驟進行課堂設計,如復習提問、引入新課、講授新課、板書設計等等。作為一個必要的補充,CAI可以在任何需要的時候出現。
1、與實驗的互補
化學實驗是有目的地使自然界中的化學現象在特定的環境、條件下簡單化、明晰化、突出重要因素重現出來,以便于進行觀察、研究,認識物質的性質及其變化的規律。化學實驗中物質的性質及其變化通過聲、光、色、態的改變生動、鮮明的表現出來,為學生提供豐富的新意刺激,可以有效的調動學生的各種感官,全面、清晰、準確的認識物質的性質及其變化的規律。化學是一門以實驗為基礎的自然科學,說明化學中的一些現象、變化,當然必須充分通過課堂化學試驗來說明。CAI課件與化學實驗兩者必須相輔相成,相互補充,同時為化學課堂教學服務。也就是說,CAI課件中的模擬實驗也不能代替全部課堂演示實驗。如:在講水的組成時,首先在課堂上做電解水的實驗,兩電極產生的性質截然不同的氣體引起學生的興趣,都想知道為什么水通電產生的為什么不是水蒸氣。接著老師展示CAI課件,從微觀方面以動畫的形式展示水分子在通電時變化的原因。學生心中的謎團終于解開了,同時也接受到了新的知識。在這里,化學實驗教學和CAI課件就起了非常好的互補。
2、與板書的互補
板書,是教師用以傳達教學信息的一種媒介,是化學課堂教學的重要手段和環節之一。它和教學語言,非語言行為或先或后或同時出現,互為補充、完善,是化學課堂教學不可缺少的部分。在一堂完整的課堂教學中,板書可以揭示教學內容的要點和邏輯層次,體現知識脈絡和體系。板書直觀、精煉。它通過調動、刺激學生的視覺器官,將教學信息的結構及其內在聯系呈現給學生,使學生便于聯想記憶。流暢漂亮的書法,新穎別致的布局,搭配合理的色彩等無不給人以美的感受,對學生的審美觀和表達能力具有潛移默化的影響。人們把精心設計的板書稱為形式優美、重點突出、高度概括的微型教科書。化學學科的特點決定化學知識的層次性、階段性。沒有板書或者僅僅只是展示一下板書,知識的全面性或者層次性不能在學生頭腦中形成一個整體。一堂課下來,學生對CAI課件中的圖片、聲音、動畫有較強的記憶,而他們所記憶的知識點是零散的,不完整的,不系統的。
三、交互
CAI網絡課件人機對話的方式有效地實現了程序化、啟發式教學。可無距離地實現個別化教育,因人施教。“教師”與學生間可用文字、聲音、圖像、動畫等進行相互交流,這是“一塊黑板、一張嘴,一支粉筆講到底”的傳統教學方法根本無法實現的。交互式的教學方式使教學效果得到了顯著地提高。
教師講課前,首先發一道命令,封鎖所有學生的鍵盤,強制性地中斷學生操作,然后教師通過網絡軟件將自己屏幕上的信息實時地傳遞到各個學生機,隨著講課內容的不斷變化,教師可以適時改變屏幕上的內容。如學生在學習中遇到了問題,自己無法解決,學生只要按一下控制鍵,教師那邊就能得到及時的反饋,老師立即把學生的屏幕截取過去,通過自己的鍵盤和這位學生做一個雙向式的交流,共同地解決問題。這一切只是在“默默無聲”不影響其它同學的情況下完成的。如果老師發現學生的問題解答得很有創意,或者是覺得這個答案有相當的典型意義的時候,他還可以將這個學生的答案示范給在座的每位學生,讓所有學生分享他的成功和教訓。這種新的教學模式比傳統課堂教學更能促進師生之間的交流與合作,教師在這種教學環境下,會感到自己更多地是一個管理者和引導者,而不是一個說教者。我認為這完全符合目前教育教學改革的需要,通過這一方式可以使學生在各自的基礎得到更加全面地發展。
此外利用計算機的存貯信息量大的特點,可以大量儲存相關知識點的習題、例題以及與化學相關的課外資料,這對學生進行因材施教提供了極大的方便。現在軟件市場上的相關題庫均有各種層次的習題、例題及測試反饋系統,對于優秀生計算機可以根據要求調出難度較大的資料供他們選用;對于基礎薄弱的學生,也可以調出鞏固性習題,且計算機可以不厭其煩地幫助學生,適時地在屏幕上出現鼓勵性提示語,對于克服學生的厭倦心理和被動心理大有益處。
四、安全
化學實驗教學歷來都強調要保障實驗的安全,安全是教學實驗必備的一個條件,過去對化學實驗的不安全因素主要考慮為爆炸、起燃、強腐蝕、極毒等。而現在,人類對環境保護日益重視,化學實驗產生有害環境的廢氣、廢液和廢渣等也被視為實驗的不安全因素,因為其結果同樣會影響到師生的健康,而且這種危害還具有廣泛性和持久性。現階段的新課程改革就已非常重視這個問題,如刪除了會引起空氣污染的硫的燃燒實驗、引起危險的氫氣爆炸實驗等。但是硫的燃燒、爆炸的形成又是一個非常重要的基礎知識,如果使用CAI課件中播放視頻的方法,則可以很好的解決此類問題。此外對于下列實驗用CAI課件演示的方法完全可以起到很好的效果。
1.有毒、有害以及在短時間內無法完成的實驗。如膠體的電泳、硫化氫的性質與制取、CO、SO2、Cl2等毒性實驗。
(一)可以變抽象為具體,模擬微觀世界的化學反應和現象,使教學更加形象、直觀,便于學習者理解和掌握。
化學反應機理、化學概念是反映化學過程中最本質的特征,它們具有邏輯性、概括性和抽象性,學生需要具有較強的空間想象力和抽象思維能力,大多數學生理解起來感到很吃力。教師單靠語言和文字的描述很難在學生的大腦中留下深刻的印象。為了化解這一難點,可通過多媒體技術,運用動畫,生動、形象、直觀地模擬進行解釋。同時用多媒體技術所做的多媒體課件在呈現客觀事物的時間順序、空間結構和運動特征時比傳統教學的優勢更加明顯。
(二)提供了良好的學習環境。
教師利用多媒體的人機對話、超文本、人工智能、虛擬現實、信息貯存量大等功能,可以為學生提供良好的學習環境,輔之以必要的反饋練習,及時肯定或解答,可以幫助學生總結學習方法,查找學習障礙,逐步提高學生的自學能力和處理實際問題的能力。計算機輔助教學在提高課堂效率、增大課堂容量、進行全面即時性輔導、減輕學生課業負擔等方面的效率,是其他教學媒體所難以相比的。
(三)有利于開闊學生的視野。
多媒體課件在教學中的引入可以增強教學過程的交互性,使單向的教學活動變為雙向的或多向的教學活動。計算機存儲量大,教師可為學生提供豐富的背景資料,加深學生的認識程度,使得學生思維不僅橫向發展,更向著縱向發展。計算機網絡可以縮短時空距離,加強人與人之間的聯系,有利于開闊學生的視野,形成互助合作的優良素質。如電子圖書館和網絡的服務,允許用戶把信息(電子郵件)傳給本系統的其他用戶,更可以通過一些學校或企業創設的網校進行交流與學習。
二、化學教學中使用多媒體課件的時機
(一)微觀粒子的變化、運動、結構。
借助于現代信息技術,教師可以直觀具體地描述原子、分子等微觀粒子的結構,原子軌道的形狀和空間伸展方向,分子結構、晶體結構等,從不同角度觀察共價鍵和晶體等的形成過程,以有效延長學生“有意注意”的時間。以C60結構為例,課本上僅為平面結構,用現代信息技術制成三維立體圖像可以讓學生選中一個碳原子,然后疊加成C60,使學生形象地了解C60實際物質結構與空間距離、鍵角等的關系,有利于理解碳的空間結構。
(二)元素化合物的實際用途或現代化科研設備與化工生產設備及工藝流程的演示。
對現代科研設備與工藝流水線,教師可以把一些較為復雜的設備與工藝利用現代信息技術制作成圖片,模擬反應原理,使學生清楚明白地看清原料的加入、氣體的流向、產品的流出等過程,讓學生不出校門即可取得實地參觀的效果,從而激發學生學習化學的興趣,拓寬學生的視野,增強教學效果。
(三)有毒,有害,以及在短時間內無法完成的實驗。
如一氧化碳、砷化氫等毒性實驗,鐵的生銹,煤和石油的形成等,常規教學只能教師口述,而多媒體課件將發揮無可替代的作用。
三、信息化環境中教師的作用
現代教學理論認為教學是教師的教和學生的學的統一。借助計算機,師生在教學中可以交互顯現信息,整個教學組織過程教學信息的流通不再是一個從教師到學生的單向流動過程,而變成一個師生之間能夠實現信息互動的雙向反饋過程。在這個過程中,利用計算機網絡和虛擬現實教學技術,學生的學習將不再是單純的演繹或歸納過程,而是一個建立在邏輯思維體系基礎上的全方位認知發展過程。
這種互動性不但便于教師及時了解學生的思想活動情況,能根據學生的實際需要設計與調整教學內容,不斷激勵學生參與到教學中,而且教師可以根據學生的個人需要及時提供指導信息,學生也可以主動向教師咨詢請教,實現個別化學習,促進個性的形成,調動非智力因素,培養學習的積極性。與此同時,師生之間的關系也將出現新的變化:教師將不再是教學過程的控制者,而變成學生學習的引導者和幫助者。
除了掌握精深的專業知識、熟練的實驗操作、必備的教育理論外,教師應注意搜集與整理教與學所需的各種信息,把各種教學資料存儲到電腦中,以便編制CAI課件。為了充分發揮多媒體課件在化學課堂上適當的應用,教師還可以自己進行腳本設計,使得多媒體課件更加形象生動,更有說服力,與化學教學活動聯系得更加緊密。
四、信息技術教學環境中值得思考的問題
化學多媒體課件在課堂上不能替代教師,而是輔助教師進行教學,教師應該將多媒體課件作為課堂教學點睛之筆。現代技術手段與常規教學應該是相輔相成的關系。多媒體課件是突出教學重點、突破教學難點的工具,凡是能夠用普通媒體如模型、掛圖等實現的就無須用多媒體課件展示。粉筆和黑板仍應是教師的主要教學工具,教師也需要精辟的講解配合有條理的板書來吸引學生的注意力。教師在課堂上的主導作用是不能變的。
板書是教師用以傳達教學信息的一種媒介,在一堂完整的課堂教學中,板書可以揭示教學內容的要點和邏輯層次,體現知識脈絡和體系,將教學信息的結構及其內在聯系呈現給學生,使學生便于聯想記憶。沙塔洛夫“綱要信號圖式教學法”的產生就源于板書的啟示。化學學科的特點決定了化學知識具有層次性、階段性,沒有板書或者僅僅只是展示一下板書,知識的全面性或者層次性不能在學生頭腦中形成一個整體,否則一堂課下來,學生只是對多媒體課件中的圖片、聲音、動畫有較強的記憶,而他們所記憶的知識點是零散的、不完整的、不系統的。
多媒體教學可以把教學內容的密度加大,節約課堂時間。但是在課堂時間里,學生接受知識的能力是有限的。知識過多,學生只能跟著課件大致瀏覽一遍,往往課上聽得明白,課下卻用得糊涂。因此教師必須對教學內容進行必要的加工處理、改良和重新組織。
現代信息技術在現代教育中盡管占有不可替代的地位,但它不是萬能的,它并不能完全取代和否定其他的教學手段,只是對傳統教育的一種完全補充、完善和發展。今天的化學教育目標是提高學生的科學素養和在未來的社會中的生存能力,因此無論是哪一種完全基于現代信息技術的探究式學習都不可能培養出良好科學素養的實踐者。
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