藥學(xué)專業(yè)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)創(chuàng)設(shè)問題情景的實(shí)踐與研究
趙進(jìn) 蘭丹 黃鎖義
【關(guān)鍵詞】 學(xué)生,藥學(xué);化學(xué);實(shí)驗(yàn);教學(xué)方法;問題情景;基于問題的學(xué)習(xí)
問題情景是指學(xué)生覺察到的一種有目的但又不知如何達(dá)到這一目的的心理困境,也就是,當(dāng)已有知識(shí)不能解決新問題時(shí)出現(xiàn)的一種心理狀態(tài)[1]。在教學(xué)中有目的地設(shè)置問題情景,可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,引導(dǎo)學(xué)生積極地思考問題,使學(xué)生的大腦處于高度思維狀態(tài),注意力高度集中,借助問題情景中提供的素材發(fā)現(xiàn)和解決問題,從而達(dá)到獲取新知識(shí)的目的,并且在獲取新知識(shí)的過程中鍛煉了思維能力,收到很好的學(xué)習(xí)效果。多年來,我們?cè)谒帉W(xué)專業(yè)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中嘗試了創(chuàng)設(shè)問題情景進(jìn)行教學(xué),收到了較好的教學(xué)效果,下面介紹我們的一些做法。
1 通過展示形狀各異的玻璃儀器創(chuàng)設(shè)問題情景,激發(fā)學(xué)生的探究欲望 在化學(xué)實(shí)驗(yàn)課開頭,先向?qū)W生介紹實(shí)驗(yàn)?zāi)康模笳故颈敬螌?shí)驗(yàn)用到的相關(guān)玻璃實(shí)驗(yàn)儀器,設(shè)置問題情景。例如,在中草藥有效成分提取實(shí)驗(yàn)中,先向?qū)W生展示索氏抽提器,學(xué)生沒有見過這種形狀怪異的玻璃儀器,而且該玻璃儀器又很特別,看見后非常好奇,學(xué)生們竊竊私語,他們心想:這種儀器拿來做什么?有什么用途?其工作原理如何?是如何操作使用的?又如,在測(cè)定熔點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)中,先向?qū)W生展示泰勒b形管,學(xué)生們也很好奇,都在想:為什么設(shè)計(jì)成像字母b的形狀?其工作原理又是如何的? 等等。通過索氏抽提器和泰勒b形管等實(shí)物創(chuàng)設(shè)問題情景后,我們?cè)僦v解這些儀器的原理和操作方法,學(xué)生們豁然開朗,使探究欲望得到滿足。
2 通過實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象創(chuàng)設(shè)問題情景,培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力和分析能力 在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,我們通過一些有趣的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,把學(xué)生引入問題情景當(dāng)中,這些實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與學(xué)生原有的認(rèn)識(shí)存在一定的矛盾,形成強(qiáng)烈的反差,促使學(xué)生從深層次去思考。例如,在進(jìn)行鎂的性質(zhì)實(shí)驗(yàn)時(shí),把點(diǎn)燃的鎂條插入到裝滿二氧化碳的集氣瓶中,鎂條繼續(xù)燃燒,并發(fā)出耀眼的白光。根據(jù)學(xué)生已掌握的知識(shí),二氧化碳能滅火,但鎂條為什么還能繼續(xù)燃燒?又如在做鈉與某些鹽的反應(yīng)實(shí)驗(yàn)時(shí),如果把除去表面煤油的金屬鈉放到硫酸銅溶液中,就會(huì)看到有氣體產(chǎn)生并生成了氫氧化銅藍(lán)色沉淀,根據(jù)學(xué)生的認(rèn)識(shí)水平,學(xué)生一定會(huì)認(rèn)為有銅生成而沒有氣體生成。再如,在雙氧水中過氧化氫含量測(cè)定實(shí)驗(yàn)中,高錳酸鉀與過氧化氫在硫酸介質(zhì)中滴定反應(yīng),開始時(shí),滴定速度為什么慢(觀察高錳酸鉀紫紅色褪色情況),后來滴定速度為什么快? 以上三個(gè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象都是學(xué)生始料不及的,“為什么?”“怎么會(huì)這樣?”此時(shí)學(xué)生會(huì)處于求通不解,欲言又止的狀態(tài),急切地等待教師的解答,這時(shí),教師再講解有關(guān)知識(shí),就會(huì)收到很好的教學(xué)效果。
3 結(jié)合化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容,聯(lián)系日常生活,創(chuàng)設(shè)問題情景,培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)興趣 在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,利用特有的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,聯(lián)系日常生活,設(shè)置問題情景,能夠激發(fā)學(xué)生的科學(xué)興趣。例如,由于金屬鈉與水的反應(yīng)很激烈,固體鈉越大,反應(yīng)越激烈,并且金屬鈉能形成燃燒的火球在水面上激烈地運(yùn)動(dòng),放出大量的氫氣以致發(fā)生爆炸。此外,金屬鈉還容易被空氣中的氧氣氧化,所以,向?qū)W生提出問題:平時(shí)金屬鈉存放在什么地方?又如,打開濃鹽酸、濃硝酸、濃硫酸等的瓶蓋時(shí),為什么在空氣中冒白煙?在實(shí)驗(yàn)過程中放出的二氧化碳遇到水如何?再讓學(xué)生聯(lián)系日常生活思考酸雨是怎樣形成的?酸雨對(duì)我們的生活及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有什么影響和危害?在做有機(jī)物烴類燃燒實(shí)驗(yàn)時(shí),產(chǎn)物是什么?讓學(xué)生聯(lián)系日常生活并解釋為什么國內(nèi)外的很多城市都限制摩托車的使用? 還提倡公眾使用交通工具時(shí)盡量乘坐公交車?
4 抓住學(xué)生典型錯(cuò)誤,設(shè)置問題情景 學(xué)生對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的安全性重視不夠,在實(shí)驗(yàn)過程中不按照正確的方法操作,很容易導(dǎo)致事故的發(fā)生。為此,我們抓住學(xué)生以往實(shí)驗(yàn)操作的典型錯(cuò)誤,設(shè)置問題情景。例如,水和濃硫酸混合時(shí),是把水倒進(jìn)濃硫酸呢?還是把濃硫酸倒進(jìn)水呢?哪一種方法是安全的?哪一種方法是危險(xiǎn)的?為什么?又如,在用高錳酸鉀和二氧化錳制備氧氣的實(shí)驗(yàn)中,實(shí)驗(yàn)做完后,是先移開燃燒的酒精燈停止加熱再把導(dǎo)氣管從水中拿出呢?還是先把導(dǎo)氣管從水中拿出再移開燃燒的酒精燈停止加熱呢?哪一種方法是安全的?哪一種方法是危險(xiǎn)的?為什么?這樣,由于涉及到實(shí)驗(yàn)的安全問題,引起了學(xué)生的高度重視并促使他們積極思考,還可以提問學(xué)生回答,最后老師點(diǎn)評(píng)和講解。
5 設(shè)置綠色化學(xué)問題情景,增強(qiáng)環(huán)保意識(shí) 綠色化學(xué)研究是當(dāng)前國際上的前沿研究,我們?cè)诨瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中非常注意灌輸綠色化學(xué)的理念。根據(jù)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室的特點(diǎn),制定化學(xué)綠色實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)規(guī)則,使學(xué)生能夠有章可循。在實(shí)驗(yàn)室設(shè)有液體和固體回收瓶,教師要向?qū)W生講清實(shí)驗(yàn)廢棄物的危害,以及如何回收再利用。告誡學(xué)生切忌將有毒有害化學(xué)物質(zhì)倒入水槽和垃圾桶內(nèi),講授“三廢”的科學(xué)處理方法。例如,銀鏡反應(yīng)后的銀,如何處理才能防止環(huán)境污染?(可加入濃硝酸處理,再提取銀)。五硫化物的酸性廢水如何處理?(可用濃度相當(dāng)?shù)膲A性廢水中和)。含重金屬離子較多的酸性廢水如何處理?(可通過加入堿性試劑如氫氧化鈉或碳酸鈉進(jìn)行中和)。Hg、As如何處理?[可用Na2S、H2S、CaS、(NH4)2S等作沉淀劑除去]。實(shí)驗(yàn)過程中打破的一些玻璃器皿,如果隨意丟棄無形中就增加了棄物的產(chǎn)生。破裂的蒸發(fā)皿是否可以丟去?(可以用做沸石)。破損的酸、堿滴定管是否可以丟去?(可作為熔點(diǎn)測(cè)定儀的自由落體管)等等。
6 利用設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)設(shè)置問題情景,培養(yǎng)學(xué)生的科技創(chuàng)新能力 我們?cè)谒帉W(xué)專業(yè)化學(xué)實(shí)驗(yàn)都開設(shè)一定數(shù)量的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn),目的是為了培養(yǎng)學(xué)生查閱有關(guān)文獻(xiàn)的能力,學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì),培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力。我們給出多個(gè)不同的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)題目,讓學(xué)生根據(jù)自己的興趣愛好進(jìn)行選題,即利用設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)設(shè)置問題情景。例如,我們?cè)诜治龌瘜W(xué)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,提前一周把《葡萄糖注射液中葡萄糖含量測(cè)定》等多個(gè)實(shí)驗(yàn)題目下發(fā)到學(xué)生手中,由每個(gè)學(xué)生自由選題并獨(dú)立查閱文獻(xiàn)和設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。一個(gè)題目可有多個(gè)方案,應(yīng)選擇操作最容易,實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象最明顯,步驟最簡(jiǎn)單的方案。寫出實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案交老師審閱修改,同意后即可進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室做好配試劑等工作。方案可帶入實(shí)驗(yàn)室。進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室準(zhǔn)備的時(shí)間為3學(xué)時(shí),實(shí)驗(yàn)操作考核時(shí)間為3學(xué)時(shí)。考核時(shí)各人獨(dú)立操作,不能互相討論,但可以看自己設(shè)計(jì)的方案。考核完把答案交給老師,同時(shí)完成設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)報(bào)告交給老師評(píng)閱即完成考核。要求設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)報(bào)告應(yīng)包括題目、實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)儀器與試劑、實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄與處理、實(shí)驗(yàn)結(jié)果報(bào)告、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析等。 通過設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)可以實(shí)現(xiàn)以學(xué)生自我訓(xùn)練為主的教學(xué)模式,更好地掌握分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)原理、試劑的配制過程、實(shí)驗(yàn)的操作方法、步驟,全面了解儀器設(shè)備的性能并正確地使用儀器,鍛煉學(xué)生思考問題、分析問題和解決問題的能力,提高學(xué)生的創(chuàng)新思維和實(shí)際動(dòng)手能力,提高學(xué)生駕馭知識(shí)的能力以及理論知識(shí)聯(lián)系實(shí)際的能力,培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度、百折不撓的工作作風(fēng)、勇于開拓的創(chuàng)新意識(shí)。通過開展這項(xiàng)工作,將有利于培養(yǎng)社會(huì)所需要的高素質(zhì)、創(chuàng)新型人才。 總之,在藥學(xué)專業(yè)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,問題情景的設(shè)置十分重要,一方面可以培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣,更重要的是可以不斷刺激學(xué)生的思維,激活其思維活動(dòng),培養(yǎng)學(xué)生勤于思考的習(xí)慣,挖掘其潛在的創(chuàng)造力,而且還能夠全面提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。