我的感受是:即使讲千遍,不如做实验。
一、要准备充分。首先要熟悉教材,熟悉实验内容和实验步骤,明确实验的目的,考虑如何引导学生进行观察,观察什么,如何观察。切莫使演示实验成了“魔术表演”。演示实验即使最简单的实验,教师在课前都要试做两次,对于反应温度、溶液浓度、药品用量都要做到心中有数。课堂演示要保证万无一失。演示实验所需药品和仪器要列个清单,走进课堂前,一一对照,看是否遗漏,小东小西缺一样都会影响实验的进程,从而影响学生的情绪。
二、要操作规范。演示实验中,教师的一举一动都会成为学生操作的依据和榜样,对学生的实验技能起着示范作用。教师操作应按规定进行,有条不紊。
演示桌上要整洁,与实验无关的东西(哪怕是下一步演示要用的),皆不要放在演示桌上。以免影响学生观察。试剂的取用要适当,多了浪费,少了现象不明显或造成实验失败。
实验中产生的现象要明显,必须使全班每个学生,特别是最后一排学生都看得清楚。现象不明显,学生看不到,必然影响课堂纪律,达不到应有的效果。如何使现象明显,每个学生都能看得见,教师确实需要事先动一番脑筋,如教师可根据产物的颜色选择放在实验仪器后面的衬托物,以帮助学生观察。
论文摘要本文主要阐述了实验室建设中“教学研”相结合的必要性、“教学研”相结合的实验室技术队伍建设以及实验室管理的完善及实验室运行效益的提高等新问题。
LabConstructionandManagementbasedon“TeachingandResearching”Combination//ChenYaoxi,HeJunqiang
AbstractThepaperbrieflyexpoundstheeffecttothecultivationofinnovationtalentsandteachers’forcesconstructionaswellasscientificresearchpromotion.
Keywordsteaching;scientificresearch;labconstructionandmanagement;innovativetalents;benefits
Author’saddress
1.GuangdongcIndustryUniversity,Guangzhou510006
2.GuangdongMedicineUniversity,Guangzhou510006
理工院校实验室是开展实验教学,进行科研,开发新技术产品或发明创造,进而为社会提供设备及技术服务的重要基地,是办好国家高等教育的基础设施。实验室的建设方向和规模、管理机制和水平直接影响着高等学校的办学能力和科学探究的水平,甚至是决定了高校的竞争力的强弱。从以上意义上来说,高等学校实验室建设可以说是一个非常大的系统工程,它涉及到仪器设备的购置和维护、实验室课程设计和实施、实验室管理(包括运行效益管理)、实验室队伍建设及创新性实验的开展等。
1实验室建设中“教学研”相结合的必要性
人才的培养离不开实验室,科研工作更是离不开实验室。创新人才的培养需要教学研相结合的实验室;节约经费、提高设备使用率也需要实验室教学研相结合。将传统科研实验室和教学实验室整合为大型的实验平台,既可以承担本科生的教学任务,还可以承担探究生的培养工作;既可以承担教学任务也可以开展科学探究。教学实验室和科研实验室相结合,学生的实验教学的水平将得到进一步提高,科研成果也将能进一步增加,跟实验室有关的教师自身素质也将会进一步提高。
1.1传统的教学实验在设备和场地使用上排斥了科研工作的进入
传统的教学实验室建设偏重于验证性实验设备的购置,实验室建设规划中较少考虑科研工作的进入,院系教师及高年级的学生需要搞些探究性的实验但没有合适的设备。
传统的实验教学偏重于对理论教学知识进行验证,只注重对理论知识的复习巩固和实验操作技能的练习,束缚了学生的思维,轻易造成学生学习喜好和积极性降低;综合性、设计性、创新性的实验较少,即使学生有设计性和创新性的实验也由于实验室的规定、设备和场地的诸多原因,往往不能顺利进行实验,不利于学生思索、实践能力、创新能力的培养。
传统实验室在仪器设备和场地的管理上存在小农经济习惯、家庭作坊式的管理及使用模式的新问题,部分教师和实验室负责人本位思想严重,怕自己使用不方便、怕人多轻易弄坏仪器设备。这样使暂时没有能力建立自己实验室的专业和部分年轻教师无法利用学校的原有实验室设备及场地进行科学探究活动;也降低了年轻教师参和指导一些有潜力学生进行创新性实验探究的热情。
1.2避免出现实验室分散管理、仪器重复购置、仪器使用率相对较低的情形
传统实验室体系将实验平台分得过多,有基础实验室、专业基础实验室、专业实验室、重点实验室(科研实验室)等实验平台,这样造成管理分散,重复购置相同仪器设备在同个院系内部经常发生,仪器设备使用率相对较低,甚至有些仪器在某些实验室中每年只使用几次,资产严重闲置,而有些需要使用的设备又没钱购置,缺乏科学合理地整体规划。
显然,做好实验室建设规划是保证教学质量、提高办学效益、提高科研水平的重要依据。随着实验课程于理论教学课程的探索,需要通过改革实验课程体系,优化现有实验室资源,淡化专业界限,结合科学探究创新平台,构建院系的实验中心,使之成为融教学、实验、科研于一体的公共实验平台。在此基础上,结合重点学科和优势学科的发展,做好科研实验室的规划。
在规划中尽量杜绝科学探究实验室过分孤立建设的新问题,应考虑侧重教学的划分实验室,可以适当考虑学生及年轻老师的科学探究工作的需要;偏重科学探究的实验室应该在保证科研任务顺利完成的情况下,多考虑培养学科型的人才。教学的同时注重学生设计能力、科研能力的培养;科研的同时注重科研队伍的建设,为学院的长远发展培养年轻的人才。教学实验室和科研实验室建设相结合,避免了建立两套相同的系统和购置大量相同的仪器设备的情况,从而避免出现实验室的管理分散和仪器设备使用率较低的新问题。
1.3提高教学的质量,并有利于教学仪器的开发及创新
传统实验教学内容上,以验证性、示教性为主,创新性、设计性、综合性实验不足,学科前沿的实验就更少。实验枯燥无味,难以培养学生的创新思维和解决新问题的能力。
随着国家创新人才培养的战略实施,对实验教学提出了更高的要求。创新人才培养的基地之一在于实验室,教学研相结合的实验室符合了创新人才培养的需要。根据创新人才培养的要求,重组实验教学体系和优化课程结构,改变以往验证性、示教性实验为主的状况,增加设计性、创新性、综合性实验项目。在教师的指导下,学生自选实验项目,自己查阅文献资料,自己设计实验内容、实验方法和步骤,经教师审阅后,学生自己动手做实验,这样有利于激发学生个性发展和创新思维发展。
实验教学的改革和科研活动的加入,对仪器的需求会提出一些更高的要求,科研活动和教学相结合有利于实验室实验仪器设备的开发和创新,而且有利于培养学生的实践能力、创新能力。
2“教学研”相结合的实验室技术队伍建设
高校的实验室需要有一流的实验技术队伍(教师),以保证有一流的实验室管理水平,培养出一流的人才,出一流的科研成果。
传统实验室的实验教学师资不稳定,实验人员待遇偏低,实验人员素质不高。传统的观念使实验教师队伍的建设碰到了较大困难,不少教师不安心于实践教学工作,造成知识结构、年龄结构、学历结构、职称结构等方面存在较大新问题。
“教学研”相结合可以使更多的教师愿意从事实践性教学,使更多的教师能够走进实验室。
实验室要稳定队伍,可以借助科研团队的建设,使上理论课的教师能够进入实验室、上实验教学的教师愿意留在实验室、采取“灵活、开放、竞争、流动”的管理模式。凡从事实验教学工作的,按教学系列待遇;凡从事技术工作的按技术岗位待遇,防止人才浪费和人员滥用。实验室人员要少而精,避免人浮于事。教师和博士不但要搞科研,还要承担实验室的管理任务,他们可以指导探究生,承担实验教学任务。探究生可以协助教师指导本科生,这样科研任务能及时完成,促进教师队伍建设,本科生的实验教学水平也将得到进一步提高。
3实验室管理的完善及实验室运行效益的提高
高校实验室建设管理须建立以校一级和校院两级管理实验室的管理,实行以功能平台为目标的实验
“电视实验”所应用的电教媒体有大屏幕彩色电视机和摄像机。利用摄像机镜头的变焦功能,可以把化学演示实验的教师操作过程和实验现象真实、清晰地呈现于大屏幕彩色电视上,便于学生细致观察,从而能激发学习兴趣增强教学效果。
例如,在讲授初中化学教材中“质量守恒定律”时,运用电教手段可弥补以前的缺陷。由于以往采用的实验仪器中托盘天平的指针可见度小,很难观察到清晰的实验结果,这就给学生的学习和理解造成很大困难,难以让学生真正地信服了解到化学反应前后物质是否质量守恒,这也很难培养学生实事求是的辩证唯物主义的科学态度。“电视实验”恰恰弥补了这一不足之处:在演示实验前,首先利用调节摄像机镜头焦距,通过“特写镜头”把实验中所要用的仪器,依次呈现于大屏幕电视上;同时教师讲解仪器中锥形瓶和托盘天平的正确使用方法和用途,从而又达到了初中化学教学大纲规定的对化学实验仪器会基本操作的教学要求。
第一组演示实验是:用托盘天平称量密闭于锥形瓶中白磷的燃烧前后,物质总质量是否保持不变。在这个演示实验中,教师首先缩小摄像机焦距,拉远镜头,使天平完全呈现于电视屏幕上,使学生便于观察教师演示实验时的操作过程。然后,教师把课前已装有白磷的密闭锥形瓶置于托盘天平左侧托盘上,调节天平指针于平衡位置,接着教师调节摄像机镜头焦距,引导学生在电视屏幕上依次观察锥形瓶中白磷的色、态和天平指针平衡的“特写镜头”。这样,既让学生观察了教师实验操作的全过程,也让学生清晰地观察到实验仪器以及应用过程。
教学大纲是“教纲”,同时也是“考纲”,是教学与命题的依据。语文教学要依纲据本,文言文教学更不例外。新大纲对初中文言文教学的要求与过去相比有所降低。文言文课文由过去占全书的30%左右到现在的20%左右,降低了要求,以减轻学生的负担。过去,学生刚刚接触文言文,就要求讲授许多古汉语知识,学生难以掌握,收效甚少。现在的要求是“能顺畅朗读,了解内容,背诵一些课文”,对文言文实词、虚词、句式都不作要求,只要求能熟读或背诵课文就可以了,考试也只考课本内的基本篇目。对学生来讲,能熟读和背诵一些文言文的名篇,将终身受益。减少了一些内容,降低了一些要求,实际上反而能学得更好。
一、了解内容“了解内容”是指弄懂语句的意思,了解全文的基本内容,至于文学常识方面,能够按照课文的注释,了解一些重要作家简历及作品写作的时代背景就可以了。课本中对“了解内容”这一要求都有较具体明确的要求。如初中语文第一册《〈论语〉六则》,课前的“阅读提示”及课后“练习”部分,对学习方法及学习态度都有提示,这就是该文应了解的内容之一。1994年和1996年中招都考查了这方面的内容。这些题目都是紧扣课文的要求而设计的,因此,文言文教学一定要依纲据本,弄懂语句意思,了解基本内容。
1.对实验老师的要求。
(1)实验小组的作用。指导实验的老师组成一个小组,根据不同专业学生的学习要求,选订适合的实验教材。如果没有合适的实验教材,可以根据学生的具体情况自编合适的实验讲义,学生人手一册。每个实验要求不同,有的实验需要制表,有的实验结果数据处理时需画图处理数据。实验教师根据每个实验,制定实验报告模板,统一实验报告的格式,均人手一册。每个实验指导老师要不断提高自己的业务水平、教学水平。每个实验开始教学前全体指导实验的老师要集体进行预实验及备课,通过预实验,掌握实验的实际情况,具体问题,合理安排实验各环节的时间,如讲解时间、实验时间、讨论时间等。集体备课时,要对实验中可能出现的问题有充分的估计,可能会出现什么问题,如何解决。对于特殊的班级、特殊的学生,应特殊考虑,比如少年班的学生年龄较小,思想活跃,猎奇心强,个性鲜明,喜欢主动大胆地去尝试,这样,对于可能出现的情况就应有全面充分的考虑,并有相应的预案。集体备课有统一的教案,规范统一每个实验的实验内容,讲解讨论的内容、示范操作内容、提问的内容。每个实验都制订了实验规范,对实验操作各个环节、实验报告的各部分得分点统一评价。实验后或下次实验集体备课时在集体备课教案上加入实际实验的时间、存在的问题、处理意见以及建议等,逐步完善实验。实验室人员要严格按照实验大纲、实验项目、实验时间排课。
(2)实验内容。结合理论课学习内容,按照本门实验课的教学目标、实验大纲、实验小组拟定实验项目,实验项目大多数相对稳定,同时新增与学科发展前沿有关的实验内容。实验课中还利用了我校新建的仿真模拟实验室,仿真实验是化学实验教学的一种崭新的实验教学方式,具有很多优点。可以让学生涉及更广泛、更加大规模的实验经历,同时在实验中可以进行大胆的尝试,允许失败,可以实施在实际实验中绝对不能有的操作,体会在实际中的不当操作的伤害性,得到震撼和警告,从而严格杜绝实际实验中的危险错误操作。对于课前预习,采用网上答题预习,使学生对实验的原理内容有基本的了解,有疑问带着问题做实验,从而有的放矢,达到良好的实验效果。
(3)做好实验课前后的工作。实验指导老师实验课前应提前到实验室,熟悉实验室的整体布局,水路、电路设置,通风设备、废液回收地点,实验试剂、器材摆放情况。实验时每个班分成若干实验小组,一般一人一组。实验台的打扫整理也是实验的必不可少的组成部分,实验后学生打扫实验室,保证实验室和实验前一个样。指导老师检查每组学生实验数据,在实验原始记录上签字,学生实验后写出实验报告,教师认真按实实验规范批改、评定。
(4)实验课件的制作。。
(5)实验考核。实验课承担培养学生的动手能力、训练基本实验技能的任务。考试是检验实验技能的必要手段。实验成绩由几个部分组成:实验操作考核成绩,实验课笔试成绩,平时实验成绩。每学期实验课结束,进行实验操作考核,考核本门实验的基本操作、仪器使用;进行实验课笔试,采用开卷形式,考核学生处理实验问题的能力。操作考核、笔试成绩均作为实验成绩的一部分,再加入平时实验成绩,作为实验课总成绩。
(6)开放实验。一般高校的实验室大多是服务本科教学需要的演示性、验证性实验室,功能单一,而且实验教学手段落后,教学内容简单,在当前形势下已经不能适应教育改革的需要,不能满足学生培养创新思维提高动手能力的要求,这就需要我们建立一套科学合理的开放管理体系,实验中心设有开放实验室,创造一个开放式的实验环境。增添新内容,增加综合性、设计性实验,允许学生自选课题,为学生实践活动提供实验平台。鼓励学生课外科技创作,激励学生培养创新思维和创新能力。提高仪器设备使用率的同时,又能带来一定的社会效益和经济效益。
2.对学生的要求。
(1)学生在实验前必须书写实验预习报告,熟悉实验原理、实验过程、仪器的使用、试剂的使用处理。如果有疑问带着疑问听课,在实验过程中疑问就会解决。示教过程中要认真听讲,仔细观察,实验中仔细操作,如实记录实验数据,保持台面地面的清洁卫生。实验后清洗干净本组实验仪器,打扫台面地面,养成良好的实验习惯。实验后写出实验报告。
(2)低值易消耗仪器管理。实验中心制订了消耗仪器管理办法。实验室是学生学习实验技能的重要场地,为学生提供实验平台,允许每一位学生在实验期间有正常的仪器消耗,对于过多的仪器损坏应照价赔偿。
二、实验室管理
1.实验室制度。实验室管理制度是实验教学工作正常运转的根本保证,只有建立严密、科学的规章制度,才能为实验室各项工作规范化提供有力保证,保证实验室仪器设备的安全和有效运行,确保实验室教学、科研工作的顺利进行。建立健全完善的管理制度才能使实验室的各项工作有章可循、有法可依、有据可查,管理规范化、程序化,职责严明,分工明确。有了规范的规章制度办事,抓好落实,积极督促,严格执行,使这些制度在实验室管理中发挥作用。实验中心制定了完备的实验室制度:《实验室基本信息统计制度及工作档案管理制度》、《仪器设备管理制度》、《低值耐用设备及工具管理办法》、《实验设备及器材借用损坏丢失赔偿制度》、《化学教学实验中心安全制度》、《学生实验制度》、《物资管理制度》、《实验室安全卫生制度》、《化学实验室规则》、《实验室学生实验管理制度》、《学生实验制度》、《化学教学实验中心师资队伍建设规划》、《化学教学实验中心考核制度》、《实验课程须知》、《化学实验课成绩评定办法》等,制度是规范的保障,在制度的指导约束下,实验教学有序进行。
2.实验室安全。化学实验室的工作,与化学试剂、仪器接触较多,实验室安全是第一大事。实验室人员要非常熟悉每个实验的原理目的、每台仪器的操作规程和注意事项。清楚每种试剂的性质,实验室试剂要造册登记,专贮于试剂库,出入均有登记,危险品专柜保存,剧毒药品专柜双锁双人管理。学生每学期第一次进入实验室前要进行安全教育,学习实验室安全制度,进行火灾演练。实验室配备了灭火器、沙箱、防火毯、医疗箱,防止意外事故发生。每次实验后关好实验室门窗,水电源。
我校药学专业的培养目标定位于培养高素质技能型药学人才。(长春医学高等专科学校2008版专业教学计划)与高等职业教育的培养目标“培养高素质技能型专门人才”(中华人民共和国教育部2006年16号文件)相一致。
分析化学是药学类专业的一门重要的专业基础课,主要为药物分析等专业课乃至学生将来从事生产一线的分析检验工作奠定坚实的实验技术基础,实验课在课程设置中占举足轻重的位置。对分析化学实验课进行科学、合理的教学设计,是培养药学类专业高素质技能型专门人才的必由之路。所谓教学设计是运用系统方法分析教学问题、设计教学问题的解决方案、检验方案有效性并做出相应修改的过程[2]。依据现代教育技术认同的程序[3],对药学类专业的分析化学实验课进行教学设计。
1分析教学对象
我校是一所专科学校,教学对象是高职高专学生。总体上看,他们和本科院校学生一样,都具备当代青年学生的人生观、价值观、道德观,但要看到他们的不足和问题。。
1.1入学成绩普遍偏低,文化基础差近年来随着高校的全面扩招,学生的综合素质有所下降。专科层次的学生已是高等教育的最低层次,很多考生是压专科投档线被录取的,其文化基础可想而知。
1.2人生目标模糊,学习的主动性、自觉性不足,学习习惯不好。高职高专学生之所以未能进入更高层次的院校,大部分学生缺乏进取精神和求知欲望,而且没有养成良好的学习习惯。他们对自己的将来没有客观的规划、明确的目标,只是盲目地、机械地学习,甚至有一部分学生入学后只是想“混”毕业。
2确定教学目标
通过分析药学类专业的培养目标对知识结构的需求和教学对象的实际情况,兼顾课程特点,确定本专业分析化学实验课的教学目标。
2.1使学生掌握分析化学所要求的基本实验操作技能,如正确使用分析天平、滴定分析仪器,规范进行滴定分析操作等。
2.2具有初步分析和解决有关实验问题的能力,能进行配制和标定各种滴定分析方法的标准溶液的操作。
2.3能运用常用化学分析和仪器分析方法进行含量测定。
2.4了解常见分析仪器的使用方法及注意事项。
3制定教学策略
制定教学策略的原则是教学活动中紧紧围绕培养目标,兼顾培养学生严谨、求实的科学作风和忠于职守的敬业精神,使其具备将来从业所必需的职业素养。
3.1实验教学项目的确定通过常用分析方法,对学生进行严格训练,要求学生掌握一整套规范的分析化学基本操作技术、技能和技巧。实验教学项目见表1。
3.2尊重学生的主体地位,鼓励学生全程参与实验教学。教学设计的中心是学习者的学习活动,自然应该以学生为中心展开。
3.2.1组织学生参与准备实验、预实验事先给学生划分实验小组,轮流参与准备实验、预实验工作。使学生能体验从“衣来伸手,饭来张口”到“自己动手,丰衣足食”的不同,培养他们工作的能力。另外,这样设计也相当于开辟了“第二课堂”,在计划学时之外又给学生创造了进行基本操作练习的机会。
3.2.2学生试讲实验课高职高专学生普遍学习积极性不高,主动性较差。为激发学生的学习兴趣和热情、突出学生在教学工作中的主体地位,在实验教学中,可尝试让学生走上讲台。表1中的前三个实验是常用分析仪器的使用等基本操作练习,相当于总论。从实验四开始,是常用分析方法的实验,相当于各论。实验一~实验五由教师讲,授课过程中注意引导学生去发现分析化学实验课的教学规律。鼓励学生从实验六开始,自愿报名参加试讲。抽签确定试讲名单、时间及内容,每堂课最多安排2人试讲。课前教师对授课内容进行指导,学生写好教案、板书。上课时先让学生讲,再由教师补充。同学和教师填评议表打分,综合得分记入平时成绩。试讲学生课后以书面形式上交讲稿及体会。
3.2.3要求学生主动完成实验结束的整理工作并互批实验报告实验课结束后,严格要求学生做好整理工作,以养成善始善终的良好工作习惯。在教师批改之前,以实验小组为单位互批实验报告,引导学生学习评价分析检验工作结果的基本方法。
。使学生能将以往看不清楚的操作演示尽收眼底,且可以在分组实验时,根据个人需要反复播放,直至看清要点后再进行实际操作,避免养成不规范的操作习惯。
3.4开放天平室和基础实验室学生有时间、实验室没课时,学生可在遵守实验室规则和仪器使用规则的前提下,到天平室和基础实验室进行基本操作练习。管理相关实验室的实验技术人员每天例行检查仪器和实验设备,以保证实验教学正常运行。
3.5举办滴定分析基本操作技能大赛结合期末基本操作技能考核开展此项活动。依照考核标准,取考核成绩的前六名(一等奖一名,二等奖两名,三等奖三名)给予加分奖励,平时成绩(占学期成绩的30%)依次加5分、3分、1分。以此强调本专业学生在分析化学实验课中必须掌握基本操作技能的重要性,引导学生重视实践能力的培养。
4设计教学评价
教学评价是指以教学目标为依据,制定科学的标准,运用有关技术手段,对教学活动过程及学生的学习结果进行测量、衡量,并给与价值判断。
4.1基本操作技能考核作为实验课的学期成绩
4.1.1考核安排基本操作技能在滴定分析部分已进行了严格地训练。每学期实验课进行到仪器分析部分时,利用部分课堂时间分批对学生进行基本操作技能考核。因为仪器分析部分,受仪器数量所限,学生必须分组轮流做实验,任课教师可对等待组学生进行考核(仪器室有专职教师指导学生使用仪器)。计划学时之内可多安排一次实验,同时节约了教学资源。
4.1.2考核要求在有限时间内,通过典型实验操作项目检验教学目标的完成情况。
4.1.3考核方法采取过程考核,教师通过观察学生操作的全过程来评定学生的操作能力。过程考核内容全面,所得信息直接、准确。
设计具有代表性的5套试题,以一定格式印制题签(试卷)。为避免学生因认知水平的差异而影响其考核成绩,事先公布考题,让学生有足够的时间进行自我训练。考核现场学生随机抽取题签。开学初向学生说明考核方法,由学生抽签确定本人参加考核的具体时间。
4.1.4考核内容滴定分析基本操作,常规实验中广泛涉及的实验技术,包括酸碱滴定管的使用、移液管的使用、容量瓶的使用、滴定操作、定量转移操作、准确稀释溶液操作等。
4.1.5考核标准
在规定时间内,按要求完成考核项目。从仪器药品选择、仪器洗涤、操作、整理、科学作风、操作时间、相关问题笔答等方面制定评分标准,详见题签(试卷)。基本操作技能考核成绩及格,方允许参加理论考试。
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