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關于開放式環(huán)境化學實驗教學的探索論文
21世紀是科技創(chuàng)新高速發(fā)展的歷史時期。眾所周知,科學實驗在科技發(fā)展中有著極其重要的作用,而科技的發(fā)展又離不開科技人才的培養(yǎng),所以實驗教學在培養(yǎng)現(xiàn)代科技人才中有著十分重要的地位。在高等教育階段,實驗教學不僅能夠培養(yǎng)學生的觀察能力、動手能力和獨立操作能力,更重要的是能夠培養(yǎng)其獨立思考的能力、分析解決實際問題的能力以及綜合應用創(chuàng)新的能力。高等教育如何適應社會的要求,改進和完善實驗教學,培養(yǎng)出既有扎扎實實的基礎理論,又能在科研和生產(chǎn)中有較強的開發(fā)能力的專門人才,以促進我國科技水平的提高,是一個迫切需要解決的問題。
三年來,我們在環(huán)境化學的實驗教學中,大膽改革原有的教學模式,將基礎性實驗內(nèi)容與設計性實驗相結合,開展“開放式”環(huán)境化學實驗教學,收到了較好的效果。實踐證明,這樣做既有利于學生掌握研究原理,又使學生熟悉研究方法,掌握技術技能,提高創(chuàng)新能力。本文就我們在“開放式”環(huán)境化學實驗教學改革中的認識和積累的經(jīng)驗做一下介紹。
一、“開放式”環(huán)境化學實驗教學的必要性
環(huán)境化學是在化學科學的傳統(tǒng)理論和方法基礎上發(fā)展起來的研究有害化學物質在環(huán)境介質(大氣、水體、土壤、生物)中的存在、化學特性、行為和效應及其控制的化學原理和方法的科學,它是環(huán)境科學專業(yè)的重要專業(yè)基礎課。環(huán)境化學實驗是理論教學的重要組成部分。學生通過環(huán)境化學實驗來驗證理論,加深理解;通過實驗來提高觀察問題、發(fā)現(xiàn)問題、分析和解決問題的能力。因此,環(huán)境化學實驗是培養(yǎng)學生科學探索精神和創(chuàng)新能力的重要途徑。
(一)傳統(tǒng)環(huán)境化學實驗教學弊端分析
現(xiàn)代教育學理論強調(diào),教學過程中應遵循傳授知識與培養(yǎng)能力相統(tǒng)一、教師主導作用應和學生學習主動性相結合的原則。原有的環(huán)境化學實驗教學模式只是完成教學計劃規(guī)定學時的實驗內(nèi)容,存在下列缺點與不足:
(1)實驗學時少,內(nèi)容陳舊。教學計劃內(nèi)環(huán)境化學實驗的學時只有16學時,每個實驗內(nèi)容為四學時,因此按照教學計劃,僅能安排四個實驗內(nèi)容。另外,在規(guī)定的實驗內(nèi)容中,沒有綜合設計性的實驗內(nèi)容。在這樣短的時間內(nèi)和有限的實驗內(nèi)容中,學生的動手實驗能力根本得不到充分的鍛煉,更無從談起對學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。另外,傳統(tǒng)的實驗內(nèi)容來自于教學參考書,不能反映環(huán)境化學最新發(fā)展,也沒有聯(lián)系身邊的環(huán)境問題。實驗內(nèi)容和實踐脫節(jié)使學生很少有解決實際問題的機會,缺乏實際鍛煉。久而久之,學生對生活中的實際問題漠不關心。盡管學習了許多高深的理論,卻沒有能力對身邊的簡單現(xiàn)象和實踐中的問題作出解釋,結果學生純粹為考試、就職而學習理論,學了一些死理論,這不僅是實驗教學的悲哀,也是整個環(huán)境化學教學的悲哀。
(2)實驗教學的主體—學生對實驗內(nèi)容沒有選擇權。在傳統(tǒng)環(huán)境化學實驗教學中,實驗內(nèi)容由教師統(tǒng)一規(guī)定。所有學生都進行一樣內(nèi)容、一樣要求的實驗,實驗課結束后,實驗室統(tǒng)一關門。實驗能力強的學生沒有機會做一些深入的探索性的實驗,有特殊愛好的學生不能做一些他們自己感興趣而規(guī)定的實驗內(nèi)容中所沒有的實驗。這種無視學生能力差異和個性發(fā)展的實驗教學,使學生在實驗教學中的主體地位根本無法體現(xiàn)。學生做實驗的積極性自然調(diào)動不起來。
(3)實驗教學方法僵化。在傳統(tǒng)的環(huán)境化學實驗教學中,實驗內(nèi)容、所需儀器、設備材料以及實驗過程都是由教師規(guī)定的。實驗前教師通常準備好實驗器材、調(diào)試好儀器設備,一般還對實驗步驟進行詳細講解,甚至進行操作示范。實驗講義也把實驗原理、步驟甚至某些實驗現(xiàn)象都寫得一清二楚,使學生失去了獨立思考、獨立設計、進一步探索的空間。這種教學方式無疑束縛了學生的想象和思維,窒息了學生的創(chuàng)造力。由于實驗中沒有失敗的體驗和成功的喜悅,學生自然無法領會環(huán)境化學實驗的真諦。這種機械的教學方法沒有擺脫理論課的教學模式,完全失去了實驗教學的生機,使實驗教學根本未能發(fā)揮它應有的作用。
(4)實驗室儀器設備的利用率不高。實驗教學是高等學校實驗室的基本工作任務,是實驗室建設與管理的出發(fā)點與歸宿。環(huán)境化學實驗室集中了一批高級的進口的儀器設備。但是,在傳統(tǒng)環(huán)境化學實驗教學中,學生僅能在固定的實驗課中使用這些投資巨大的實驗儀器設備,實驗課結束后學生便無權使用。在教學計劃規(guī)定的四個基礎性實驗教學內(nèi)容中,學生可能還接觸不到某些高級的儀器設備。因此,實驗設備的利用率不高,無形中造成了隱性的資源浪費。
(二)“開放式”環(huán)境化學實驗教學的內(nèi)涵
“開放式”實驗教學是針對傳統(tǒng)實驗教學封閉性的弊端而提出的,它已經(jīng)成為當前高校實驗教學改革的必然選擇。它不光指實驗室的“開放”,還指實驗教學內(nèi)容的“開放”、實驗教學方法的“開放”,實驗教學評價的“開放”等不可缺少的內(nèi)涵。所以實行“開放式”實驗教學,首先一定要充分深刻理解它的內(nèi)涵。
(1)實驗時間開放“開放式”環(huán)境化學實驗教學首先意味著實驗時間的開放。實驗時間開放又包括兩層含義:第一,學生進入實驗室的時間開放;第二,學生做實驗的時間時數(shù)開放,也就是每項實驗在時間長短上沒有限制,每個學生可以根據(jù)自己的實際情況進行實驗。
(2)實驗內(nèi)容開放從實驗內(nèi)容和學科發(fā)展的關系分析,“開放式”實驗教學的教學內(nèi)容應具有與時俱進的特點�！伴_放式”實驗教學應及時根據(jù)現(xiàn)代科技發(fā)展的新知識、新技術和新的實驗方法而發(fā)展,以先進的實驗內(nèi)容吸引、激發(fā)學生的求知欲。其教學內(nèi)容應具有很強的實踐性,與社會生產(chǎn)實踐密切聯(lián)系。教師要經(jīng)常參與來自社會的實踐課題,并使其及時轉化為實驗內(nèi)容,從而使學生也參與到實踐課題中來。這樣,既充實了實驗內(nèi)容,又鍛煉了學生的實踐能力,使課堂理論與實踐密切結合。
(3)實驗教學評價開放對學生實驗能力的評價,不能只重視實驗的結果,更要重視實驗的過程,特別是實驗過程中學生所表現(xiàn)的獨立分析問題、解決問題的能力及創(chuàng)新意識等等。對學生的環(huán)境化學實驗考核要全面考核學生的實驗能力,包括:學生的動手能力、思維能力、創(chuàng)造能力、設計能力、查閱資料的能力、提出問題的能力等等,在開放實驗中有獨特見解和創(chuàng)新的應給予較高的評價。這樣不僅使我們對學生的評價公開公正,并且使學生的創(chuàng)造性得到極大的發(fā)揮。
二、“開放式”環(huán)境化學實驗教學的實踐
針對以前教學模式存在的問題,我們對環(huán)境化學實驗教學從內(nèi)容層次上、教學模式上、教學方式上進行創(chuàng)新改革,具體的做法如下:
(1)從實驗內(nèi)容層次上將環(huán)境化學實驗劃分為基礎性實驗和設計性實驗兩類。在計劃的16學時內(nèi),完成環(huán)境化學基礎性實驗的教學。
(2)從教學模式上,實驗教學采取“雙主”模式。通過實驗教學手段的創(chuàng)新,引發(fā)實驗教學改革,使教師的角色從傳統(tǒng)的信息提供者變?yōu)閷W生求知過程中的合作者與引導者,即由教師變?yōu)閷�。為實現(xiàn)以上目的,在“教”與“學”中找到最佳的結合點,根據(jù)教學內(nèi)容與目標,創(chuàng)設一個既能起到老師導學作用,又能實現(xiàn)個別化交互與協(xié)作學習的教學環(huán)境,提出的新型教學模式為雙主模式,它既可發(fā)揮教師的主導作用,又充分體現(xiàn)了學生的認知主體作用。
(3)在教學方式上采取計劃內(nèi)實驗和開放實驗兩部分�；A性實驗在學校規(guī)定的上課時間內(nèi)完成;“開放式”環(huán)境化學實驗在第七學期安排四周時間進行。我們在環(huán)境01級的開放實驗教學中,教師擬定了若干題目,學生每5-6人為一組。學生自由選題后,即進行文獻查閱的工作。學生在進入實驗室進行開放實驗之前,每組同學需要先提交開題的一個綜述報告,然后由教師統(tǒng)一組織同題目的同學在一起,進行開題研討。指導教師參加開題報告的討論,對方案進行指導之后學生便可以進入實驗室,開始實驗。經(jīng)過這樣的過程,既鍛煉了學生的文獻收集與檢索、綜述的能力,同時也加強了學生的自學能力、獨立思考問題的能力。開放實驗的實驗室工作結束后,學生即進入開放實驗論文的撰寫及答辯階段。答辯是根據(jù)題目按小組進行的。每個組派一個同學自述5分鐘,答辯10分鐘。開放實驗的成績考核要考慮到學生的出勤、實驗表現(xiàn)以及論文和答辯情況。另外,為了加強學生對開放實驗的重視,我們把開放實驗的成績納入到環(huán)境化學期末考試的成績中,占環(huán)境化學總評成績的15%。
三、進一步的改進措施
通過兩年來的開放式環(huán)境化學實驗教學改革,我們積累了寶貴的經(jīng)驗,同時也發(fā)現(xiàn)了一些問題,促使我們對今后教學應加強的方面進行了深思。
(1)實驗內(nèi)容的靈活與更新。實驗教學內(nèi)容活、教學方法活也是“開放式”環(huán)境化學實驗教學的必備條件之一�！伴_放式”環(huán)境化學實驗教學的教學內(nèi)容是和環(huán)境化學、社會等外部環(huán)境緊密聯(lián)系的,要與時俱進、不斷推陳出新。這就要求指導開放實驗的教師應加強學習,關注學科前沿,才能把最新的內(nèi)容呈現(xiàn)給學生。既然教學內(nèi)容來自社會實踐、來自學生生活,形式多樣,這就必然要求教學方法也必須靈活多樣,才能達到預期的教學目標�？梢耘e辦實驗講座,向學生介紹學科的最新動態(tài)、實驗的最新成果,系統(tǒng)介紹實驗知識、實驗方法和手段。這樣一來,既可激發(fā)學生實驗的積極性,又可使學生掌握基本的實驗知識和技能。
(2)加強對學生的實驗考核�！伴_放式”環(huán)境化學實驗教學中要促使學生主動到實驗室來,就必須制定嚴格的實驗考核制度。根據(jù)科學合理的考核標準對學生的實驗情況進行全面嚴格的管理。學生必須要有真本領才能通過。實驗考核的成績必須與升留級和學位的獲得相掛鉤�！伴_放式”環(huán)境化學實驗教學不但要加強實驗課程結束后的實驗能力的考核,也要加強學生平時每次實驗的考核—從實驗預習準備、出勤情況、實驗過程到實驗結果、實驗報告等方面進行全面評價。
(3)實驗設備盡可能現(xiàn)代化、多樣化。“開放式”環(huán)境化學實驗教學的內(nèi)容固然要新,要與時俱進,實驗設備也必須同時更新。先進的實驗設備也是“開放式”環(huán)境化學實驗教學的必要條件之一。在“開放式”環(huán)境化學實驗教學中,實驗設備越豐富多樣,學生選擇的空間就越大,綜合性實驗、設計性實驗的開展受設備的限制就越少,學生的實驗方案也就越容易實現(xiàn)。所以,“開放式”環(huán)境化學實驗教學的實驗儀器設備在力求現(xiàn)代化的同時,還必須盡可能多樣化,這樣才能使“開放式”環(huán)境化學實驗教學真正達到其應有的教學效果。
(4)實驗教學管理手段開放�！伴_放式”環(huán)境化學實驗教學要真正做到開放,還必須改變傳統(tǒng)的實驗一定操作的觀念,善于在實驗教學中運用現(xiàn)代教育技術手段如幻燈、錄像、CAI計算機軟件、網(wǎng)絡等輔助實驗教學手段。這樣既可以提高效率,又可以節(jié)省人力。另外,“開放式”環(huán)境化學實驗教學的管理手段也要現(xiàn)代化。用計算機進行實驗教學管理,能夠極大地提高管理效率,方便師生。將開放時間、可選擇的實驗項目、實驗室擁有的儀器設備、儀器的操作說明、儀器結構圖、電器線路圖等信息公布在教學網(wǎng)絡上,學生可以隨時隨地方便查閱,節(jié)約了師生的時間,管理靈活而科學。
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