无机化学实验教育的革新

无机化学实验教育的革新

 

0引言   著名化学家卢嘉锡指出:一个在化学事业中有所建树之人,在实验中必须具备“C3H3”(CleanHabit,ClearHead,CleverHands)素质,即整洁的习惯,清晰的头脑,灵巧的双手[1]。具备这些素质不是一朝一夕、一蹴而就的事情,需要教育工作者以及被教育者不懈的努力与追求。无机化学实验是化学实验的基础,是学生进入大学校门后接触的第一门大学化学实验课。这个“启蒙”阶段对学生来说至关重要,实验教学中将C3H3素质的培养贯穿其中,使学生一开始就受到相应的训练,对培养学生的C3H3素质具有重要的意义。本文从训练学生养成良好的实验习惯、形成规范性实验操作、训练学生勤于思考—善于思考—创新思维出发,就如何改革无机化学实验教学、培养学生的C3H3素质进行了初步的探讨。   1训练学生养成良好的实验习惯   C3H3中CleanHabit(整洁的习惯)是良好的实验习惯,低层面上讲,做实验时要保持实验仪器的清洁、实验台的整洁;高层面上讲,做实验时要有计划、有条有理。学生良好实验习惯的形成,需要在实验教学中不断地得到训练、培养。但是长期以来,各高校或多或少都存在重理论、轻实验的问题,尽管教育工作者已意识到实验教学在人才培养中所具有的独特作用,各高校也采取了相应的措施逐步提高对实验课的重视程度,但与理论课相比,实验课的重视程度还远远不够。理论课教学一般由具有高级职称的专任教师担任,教学经验丰富;而实验课没有专职的实验教师,往往为了平衡课时,让课时少的教师兼上实验课[2]。   这样,实验教师人员变动很大,教学经验积累不足,加上一部分教师思想上不重视实验教学,同时又不熟悉实验室的情况以及实验教学的特点,实验教学中往往忽视了学生良好实验习惯的培养。经常有一些学生实验时仪器药品到处乱放,试剂瓶的滴管张冠李戴,实验后仪器药品不归位,玻璃仪器不清洗,实验台不整理等等;还有一些学生做实验没有计划、没有条理,要么忘记做某项实验内容,要么重复某项实验内容,浪费药品,也浪费时间。比如B-Z振荡实验中有一项实验内容:当振荡反应停止后,如果向其中加入起始反应物(溴酸钾),观察振荡反应能否重现。一般来说,本实验中的振荡反应体系停止振荡需要1h多,由于做实验时没有计划,往往等到做此项实验内容时,才发现药品在前面观察完振荡反应的现象后就已被倒掉……教育的目的是培养好习惯。在无机化学实验教学中,要训练学生养成良好的实验习惯,教育工作者首先要在思想上对实验教学引起重视,同时要采取适当的措施改革实验教学制度,譬如配备专职实验教师,让他们心甘情愿、专心致志地研究并搞好实验教学,不断积累实验教学经验,拓展实验教学思路。另外,与理论课教学相比,实验课教学更需要一定的教学经验,所以有必要实行传帮带[3]等一系列教学制度,使专职实验教师上岗前至少有1年以上协助指导学生实验的经历。为培养学生养成良好的实验习惯,实验教师在课堂上要不断巡视,发现问题及时纠正,必要时可采取一些强制性措施,如没有预习报告的学生不准进实验室做实验,实验记录需教师检查签字后才能结束实验,仪器药品归整、实验台整理干净方可离开实验室等等,使学生逐步养成整洁的习惯。   2训练学生形成规范性实验操作   C3H3中CleverHand(灵巧的双手)指的是动手能力强,动手能力可简单概括为:敢动手—爱动手—会动手,会动手最起码的标准是实验基本操作要有规范性。实验基本操作的规范性是实验安全的保障,也是实验成功的基础,只有熟练掌握实验基本操作,才能做到动作娴熟、规范、准确,也才能保证实验的成功[4-5]。作为化学实验的“启蒙”课程,无机化学实验的宗旨之一是训练学生形成规范性的实验操作。分组演示是实验教学中最常用的教学方式之一,它是将全班学生分成若干个小组,教师逐个小组进行操作演示、讲解,学生围观后再行实验。对于化学实验基本操作,只通过教师的一次示范、讲解,学生很难形成规范性的实验操作,因教师在进行操作演示时,难以保证每个学生看清楚操作的每一个细节。比如移液管的使用,总有学生没有注意到左右手的分工以及食指的使用,结果操作不规范,不能准确快速地移取液体;再比如抽滤操作,总有一些学生没有注意到真空泵的开关顺序,结果引起倒吸。另外,当班级人数较多,分成的小组也较多时,教师操作演示所需时间长,没有时间和精力进行更多、更细致的个别辅导。   解决这个问题,可改革实验教学方式,借助多媒体技术的强大优势弥补分组演示教学方式的不足[6-7],将化学实验基本操作制作成实验教学片,通过推拉镜头、角度变换、显微放大等特技手法对规范的实验操作过程进行准确的记录,并引入实验教学活动中。实际教学时,教师可播放相应的实验教学片,关键地方通过慢放、定格、示范,并辅以适当的讲解,在此基础上,再让学生亲自动手操作,学生实验操作的规范性会大大提高。实验过程中学生如果仍有疑问,可随时观看相关的实验教学片,随时向这位“不知疲倦的老师”请教,不断矫正自己实验操作的规范性。近年来,我们在基础化学实验教学中进行了这样的尝试:由具有丰富实验教学经验的一线教师设计、撰稿、指导,由专业人员拍摄、制作,自制实验教学片并引入实验教学活动中。实践证明:将化学实验基本操作制作成实验教学片并引入实验教学,可以有效地训练学生形成规范性的实验操作,而且可以将教师从一遍又一遍的实验演示中解脱出来,从而使教师有更多的时间和精力去进行更多、更细致的个别辅导,更好地培养学生的C3H3素质。   3训练学生勤于思考—善于思考—创新思维   C3H3中ClearHead(清醒的头脑)指的是能明辨是非,独立思考,有创新精神。学生创新精神、创新能力的培养是素质教育的要求,也是实验教学的宗旨。实验教学过程中,教师应不断地激励、启发、引导学生开动脑筋,勤于思考,善于思考,进行创造性思维。无机化学实验中,元素及其化合物的性质实验占有较大的比例,这是由它的课程特点决定的。表面看来,这类实验只是简单的试管实验,而且可以“照方抓药”,不利于学生勤于思考—善于思考—创新思维的培养,也不利于学生C3H3素质的培养。因此,近些年来,由于实验总学时数的缩减,一提到无机化学实验教学改革,很多人就提出删减甚至剔除这类实验,并以综合型、设计型实验取而代之[8]。不可否认,综合型、设计型实验对学生勤于思考—善于思考—创新思维的培养具有很好的作用[9-12],但不可夸大其作用及适用范围。对于已经形成一定知识结构、具备一定实验能力的高年级学生,综合型、设计型实验对学生创新思维的培养是行之有效的,但对“大一”学生来说,他们刚刚迈进大学校门,实验能力不足,知识储备也还不够,加上目前无机化学实验课大多是单独设课,实际教学中不可能保证理论课教学内容总是先于实验课教学内容,这样,如果在大学化学实验启蒙课程———无机化学实验中开设大量的综合性很强的设计型实验,则无异于拔苗助长,结果只会与初衷背道而驰,同时还会挫伤学生做实验的积极性。实际上,元素及其化合物性质实验是无机化学实验的重要组成部分,这类实验可以帮助学生从感性上直接认识元素及其化合物,并较为系统地掌握元素及其化合物的重要性质,而且,要完成这类实验也不是想象中那样轻而易举的事,试剂的加入顺序、加入量、加入快慢都有可能影响到预期实验现象的出现[13]。实际教学中,教师若向学生渗透研究意识,让学生以探索者的身份,认真实验,仔细观察,勤于思考,碰到偏离预期结论的“意外”现象时,主动开动脑筋进行寻根溯源,同时鼓励学生有自己的“小发现”和“延伸”,在一定程度上,学生的创新思维能力同样可以得到培养。#p#分页标题#e#   所以说元素及其化合物性质实验在人才培养方面的积极作用不应被抹杀、否定,而应被合理地开发、利用[14]。当然,这类实验的原有内容安排确实不能很好地满足学生勤于思考—善于思考—创新思维培养的要求,所以需要进行一定程度的改革。改革元素及其化合物性质实验的教学内容,可在单项性质实验内容的基础上,循序渐进地安排一些小综合的设计性实验内容[15-16],给学生留一定的发挥空间,引导、训练他们勤于思考、善于思考、进行创新思维。比如:在铬、锰元素及其化合物的性质实验中,可在单项性质实验内容之后,安排如图1所示的设计性实验内容,要求学生自行设计实验方案并完成不同化合价态铬、锰化合物之间的相互转化。再比如:在铁、钴、镍及其化合物的性质实验中,可在单项性质实验内容之后,要求学生设计实验方案分离鉴定混合液中Fe3+、Co2+、Ni2+;在铜、银、锌、镉、汞元素及其化合物的性质实验中,要求学生设计实验方案确定几种未知溶液的化学组成。图1铬、锰设计性实验内容学生要完成类似的实验内容,需认真思考、综合运用前面完成的单项性质实验,设计实验方案,并在实施过程中不断加以完善。这样的实验内容没有给出“药方”,学生不能再“照方抓药”,但是,由于刚刚完成相关的单项性质实验,学生又不至于茫然而不知所措,而且同一内容可通过不同的方法、不同的途径得以实现,益于学生在实验中保持活跃的思维,迸发创新的火花,同时使学生体会到自我设计小实验的乐趣,可以激发学生求知探索的热情。   4结语   C3H3素质的培养是化学类人才素质教育的要求,强化实验教学中学生C3H3素质的培养,是我们每个化学实验教师义不容辞的责任,应该贯穿于整个实验教学活动中,同时要不断总结教学经验,开拓教学思路,改革实验教学,相信在我们的共同努力下,学生的实验素养会得到很好的培养与提高。