對改革化學實驗考核提高學生科研素養途徑的探索
王新芳 董巖
【關鍵詞】 化學教學改革 實驗考核 科研素養
化學實驗是學生學習化學科學知識的重要方法和途徑。通過實驗,使學生加深對化學中基本概念、基本理論、元素及其化合物的性質和反應性能的理解,逐步學會準確地觀察和分析化學反應現象以及處理數據的方法,以提高學生分析問題和解決問題的能力。但在教學實踐中,實驗教學常常未能得到應有的重視,其作用也未能得到充分發揮。造成這一狀況的原因是多方面的,而科學有效的考核評價方式,是改變這一狀況的重要手段。
1 化學實驗考核改革的必要性[1~5]
過去,傳統的化學實驗成績基本上是根據學生的實驗報告給定的,報告反映了學生實驗的部分情況,但難以反映出全部情況,特別是實驗操作技能方面的情況。僅憑實驗報告,無法看出學生實驗操作是否規范正確,更看不出學生操作技能的高低與熟練程度。學生只重視寫實驗報告造成的另一個不良后果,是對實驗產生厭煩情緒和草率應付的態度。這種情緒和態度,對學生良好實驗素質和嚴謹科學態度的培養與形成是非常不利的。為改變評價學生實驗成績不夠全面,激發學生對化學實驗的興趣,強化對學生實驗操作能力和創新能力的培養,很有必要對實驗考核進行改革。
2 化學實驗考核辦法的改革構想
我們以無機化學實驗為試點,從以下幾個方面對實驗的考核進行了思考。
2.1 完善實驗成績的評定標準改變單一地依據實驗報告評定實驗成績的方式,改為從實驗基礎理論、實驗操作、實驗報告、實驗創新、實驗紀律等幾個方面進行考評,每個方面要制定若干具體的量化條件,使實驗考核更加全面、真實、準確。
2.2 進行實驗基礎理論的閉卷考試目的是突出化學實驗的一個重要教學目標,那就是通過化學實驗的學習,使學生掌握化學實驗的基本知識及化學實驗基本操作技能;掌握化合物的一般分離和制備方法;使學生加深對化學中基本概念、基本理論、元素及其化合物的性質和反應性能的理解。
2.3 重視實驗紀律和實驗行為的規范化把實驗紀律和實驗行為的規范化納入到考核范圍中,以促進學生良好實驗行為和習慣的養成。
2.4 重視實驗報告的完成質量一份好的實驗報告是實驗完成質量的具體體現。實驗報告反映了學生是否細致觀察和記錄現象,是否學會歸納、綜合、正確的處理數據和分析實驗以及用語言表達實驗結果的能力。
2.5 強化對實驗操作能力的考核化學實驗屬于實驗技能課。培養實事求是的科學態度和認真細致的工作作風,為將來從事教學、科研等實際工作打下堅實的基礎,是培養學生的最終目標。
2.6 增大對創新行為的評定和賦分量意在鼓勵學生的創新精神,培養他們的創新能力。
3 化學實驗考核改革的實踐內容
無機化學實驗內容除基本理論的驗證外,還有無機制備、探索科研方向的綜合性實驗。那么如何準確測量和評價學生對無機化學實驗掌握的程度以及動手能力、觀測能力、查閱資料能力、思維能力、表達能力和分析問題解決問題能力的高低呢?近幾年我們對無機化學實驗考核辦法進行了積極的探索與實踐,形成了形式多樣化的考核模式,經過幾屆學生的教學實踐,達到了比較理想的教學效果。
3.1 實行實驗單獨考核為了使實驗教學達到預期的目標,正確的考核方式是一個關鍵。無機化學實驗的考核依據學生的實驗態度、實驗紀律、實驗理論基礎知識,實驗操作的規范性、數據處理的能力以及報告完成的質量進行綜合評分,成績按百分制計分。使學生意識到無機實驗是一門單獨的專業課程,并不是無機化學的附屬課,這樣就可以引起學生思想上的足夠重視,有利于學生加強對實驗的學習。
3.2 無機化學實驗考核改革的幾種模式的探索研究與實踐
3.2.1 “實驗知識問答+基本實驗操作+單獨操作制備實驗”模式2003~2004學年第1學期我們對2003級《無機化學實驗》的考試進行了該模式的實踐。此次考試考查內容分兩部分:①實驗知識問答、基本實驗操作。滿分為80分。②每人一組,單獨操作制備實驗《硫酸亞鐵銨的制備》。滿分為20分。
具體做法是:①在實驗室中我們選取了不同的試題對每個學生進行了實驗基本知識提問,并要求每個學生進行一項基本操作,據此打出分數;②《硫酸亞鐵銨的制備》實驗過程中,根據學生的操作情況和產品的質量、純度進行打分。兩項總分為最終分數。由于事先對該次考試的模式給同學們進行了說明,學生們積極性很高,課下進行了積極的操作演練,考試結果令人滿意。 這種模式注重的是對學生實驗過程的考核。實驗時,實驗過程是很重要的。一個實驗成功與否的關鍵就在于它的操作過程。在考核中,我們要考核學生實驗的基本操作方法、技能和技巧,看他是否知道各種無機化學實驗儀器的正確使用,是否具有安裝、設計簡單實驗裝置的能力,基本操作是否熟練,新的操作能否掌握。我們對學生的考核貫穿于整個實驗過程中,檢查學生實驗預習情況,看學生在實驗中的表現,包括所作的記錄是否真實,能否正確地觀察實驗現象,能否順利地完成實驗,實驗結果是否正確。另外,在考核中,教師還要根據學生所做的實驗對其進行提問,看他是否真正掌握了該實驗的原理和相關操作,要求學生回答或演示實驗的關鍵點,從而對其實驗效果、實驗能力、基本技能、創新意識等做出綜合評價。我們對學生實驗過程中出現的問題給予當場指正,實驗中學生就可以自覺地用標準要求自己,改進不正確的操作習慣和實驗行為,從而提高自己的實驗技能與水平,而且這種近距離的考查可加強師生間的交流,形成良好互動的教學氣氛。
3.2.2 “平時基本操作+制備實驗+設計實驗(文獻資料查閱)”模式2003~2004學年第2學期我們對2003級《無機化學實驗》的考試進行了該模式的實踐。①平時基本操作表現占30%,我們根據平時實驗報告、實驗出勤率、每個實驗中的表現記分;②高錳酸鉀的制備實驗占20%,實驗在同一制備原理下,按組給出不同的反應物配比,根據制備出高錳酸鉀的產率、品質給出成績;③設計實驗無機材料的新制備方法。要求每位同學通過各種渠道(圖書館、系資料室、網絡)查閱文獻。 在這一次的無機實驗考核過程中,我們除了繼續加大對學生操作能力的考查外,第1次嘗試了文獻資料的查閱工作。同學們積極性很高,通過各種渠道查閱目前最新的無機合成資料,培養了同學們進行科研的意識,收集文獻資料、整理文獻資料的能力得到了鍛煉,初步形成同學們做科研的基本思路,對同學們以后進行畢業論文的設計打下了良好的基礎,同時也為實驗教師提供了豐富的第一手材料,師生收益都很大。
3.2.3 “元素實驗設計操作考試+實驗理論閉卷考試+平時實驗操作表現”模式2005~2006學年第2學期我們對2005級化學專業《無機化學實驗》的考試進行了該模式的實踐。第2學期的實驗側重點主要是無機化學元素驗證實驗,涉及到的實驗基本操作較少。以前考查的重點為無機元素實驗理論,方式為閉卷考試,我們一直在思索如何進行元素實驗的設計與操作考試,本次考試,我們進行了大膽的嘗試。
本次實驗考試分基本操作考試,試卷考試兩部分。成績按三部分計算,基本操作考試占總成績的30%,試卷考試占總成績的60%,平時實驗操作表現占總成績的10%。平時成績根據實驗報告、實驗出勤率、每個實驗中的表現記分。
實驗理論閉卷考試的試題強調了對實驗過程、實驗原理的分析,突出考查學生的探究過程,增加了設計性、開放性實驗內容,重視學生的創新意識,要求進行實驗結果敘述,不僅較好地考查考生的語言表達能力和說明問題的能力以及綜合設計能力,而且考查了學生的觀察能力、分析能力、實驗設計能力和實驗評價能力。
為了考察學生通過本學期的性質實驗、化合物的合成、綜合設計實驗的訓練,對實驗的綜合設計能力,分析問題、解決問題能力的培養情況,根據該學期的實際執行的實驗教學計劃,我們經過精心的考慮與設計,制定了與本學期所做實驗有關的元素實驗操作考核十個題目。針對實驗考核題目的設計要求,讓學生抽簽決定他所要做的是哪一個,學生要在指定的時間內完成實驗,并當場寫出實驗設計方案和合理的實驗步驟,并根據題目提供的試劑演示實驗結果。由于學生對本次操作考試比較重視,考前做了充分的準備,所以成績比較好,大部分學生分數集中在67~93之間。
這是一種透明考核方式,是教師考核與學生自我評定的一種結合。教師在巡視、指導學生實驗時,通過直接觀察,記錄學生實驗操作的過程,考查其操作水平,對學生所做實驗進行考核。同時學生也會不自覺地根據評定標準,對自己的實驗情況進行評定。教師的考核與學生的自我評定結合起來,就形成了每個學生的實驗考核成績。這樣的考核方式,體現了對學生的尊重,避免了教師單方考核的偏差。他們了解標準,掌握尺度,實驗中就可以自覺地用標準要求自己,改進不正確的操作習慣和實驗行為,從而提高自己的實驗技能與水平,增強了學生的參與意識,提高了其實驗興趣。
考試之后學生都深刻認識到,只有平時認真對待每一次實驗,親自動手操作,期末考核時才能做到得心應手,運用自如。通過以上方式的考核,不僅全面考查了學生的實驗能力,也使學生看到了自己的不足,考核后學生仍可在教師的幫助下,進一步練習操作,學習設計,彌補不足,提高其實驗能力。
4 化學實驗考核改革的效果
通過這幾年的無機化學實驗考核辦法的改革與實踐,我們收到了良好的教學效果。
運用改革后的實驗考核方法,我們首先了解了實驗任課教師的實驗素質、實驗教學水平、對學生的組織指導等情況。教師通過實驗考核提供的反饋信息,為實驗教學中的因材施教提供了有效的參考資料,也更明確自己在實驗教學中的長處和不足,從而不斷提高教學質量。
化學實驗考核改革之后,學生對化學實驗產生了濃厚的興趣,更重視實驗的全過程。為了更好地完成實驗,獲得較好的實驗成績,他們實驗前認真查閱相關資料,明確實驗目的,知曉實驗原理,了解實驗的內容、步驟、操作過程和實驗時應注意的事項,同時寫好預習筆記,做到心中有數。在實驗的過程中,學生能夠按照實驗步驟、試劑用量和儀器的使用方法,嚴肅認真地進行操作,積極、主動地完成實驗任務,不放過每一步操作細節,細致觀察實驗現象,如實地做出記錄,得出實驗結果。當出現異常現象時,認真分析并找出出現異常的原因。實驗完畢,對實驗進行全面總結,認真完成實驗報告。學生把實驗作為培養自己、鍛煉自己的實踐機會,并產生強烈的探求欲望,從實驗中他們也獲得了自信心和成就感,同時也養成了良好的實驗習慣。
新的實驗考核方法促進了學生嚴肅認真、實事求是的科學態度和嚴謹的科學方法的養成。化學實驗考核改革以后,學生更認真對待每一次實驗,能夠通過實驗對問題作出較合理的解決。在實驗中,無論是儀器的使用和裝配,藥品的取用和添加,還是操作方法和步驟,現象和數據的記錄等,學生都能夠做到嚴肅認真、一絲不茍、實事求是,特別是當因儀器刷洗不凈、藥品用量不當、溶液濃度不準,或操作不規范、反應溫度控制不當,而導致實驗失敗或觀察到的現象及所記錄的數據與預期的結果有出入時,學生都能夠尊重事實,不臆造或修改實驗結果,并認真分析,查明原因,重新操作,有的學生還改進實驗設計。這樣就逐步掌握了科學的思維方法和實驗方法,培養了學生勇于探索的毅力和自信心,提高了學生的科研素養。
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