李姝丹

(山西師范大學(xué)現(xiàn)代文理學(xué)院, 山西　臨汾　041004)

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無機化學(xué)實驗可視化建設(shè)與創(chuàng)新*

李姝丹

(山西師范大學(xué)現(xiàn)代文理學(xué)院, 山西臨汾041004)

可視化教學(xué)是教育設(shè)計領(lǐng)域的一種創(chuàng)新，引發(fā)了教學(xué)課改的新方向，將其應(yīng)用于無機化學(xué)實驗的教學(xué)中是必然的選擇。本文主要針對傳統(tǒng)無機化學(xué)實驗教學(xué)中存在的問題進行分析，進而提出解決方案，并對無機實驗課程的教學(xué)進行可視化改革的探討，實現(xiàn)了提高學(xué)生思維能力、創(chuàng)新能力以及實踐能力的教學(xué)目標。

無機化學(xué)實驗；教學(xué)改革；可視化教學(xué)；實踐能力

化學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，實驗是研究化學(xué)的重要手段，實驗可以說是化學(xué)的靈魂。化學(xué)實驗在高等學(xué)校的教學(xué)活動中，不但是展現(xiàn)化學(xué)魅力的重要舞臺，也是激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的主要源泉。正如著名化學(xué)家、中科院院士戴安邦教授對化學(xué)實驗的精辟論述：實驗教學(xué)是實施全面化學(xué)教育的有效形式。在教學(xué)中強調(diào)化學(xué)實驗教學(xué)，是因為實驗教學(xué)在化學(xué)教學(xué)方面起著課堂講授不能替代的特殊作用?；瘜W(xué)實驗不僅傳授化學(xué)知識，更重要的是培養(yǎng)學(xué)生的能力和優(yōu)良的素質(zhì)，使學(xué)生掌握基本的操作技能、實驗技術(shù)。還能培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力，促使學(xué)生養(yǎng)成嚴謹、實事求是的科學(xué)態(tài)度，樹立勇于開拓創(chuàng)新的意識。無機化學(xué)是大一新生最先接觸的專業(yè)實驗課程，是高等院校化學(xué)專業(yè)、應(yīng)用化學(xué)專業(yè)以及與化學(xué)相關(guān)的專業(yè)所開設(shè)的第一門必修化學(xué)實驗課程，因此，無機化學(xué)實驗的教與學(xué)可以加強大學(xué)生基本知識、基本技能和基本操作的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)大學(xué)生的實踐能力、創(chuàng)新能力、思維能力以及優(yōu)良科學(xué)素養(yǎng)的最重要的第一步，同時也是大學(xué)新生的學(xué)習(xí)方法和學(xué)習(xí)思維實現(xiàn)歷史轉(zhuǎn)折的關(guān)鍵一步。

1　傳統(tǒng)無機化學(xué)實驗教學(xué)中存在的問題

經(jīng)過多年的努力建設(shè)，我校在無機實驗教學(xué)改革中初步摸索出了一套教學(xué)思路，形成了理論教學(xué)與實驗教學(xué)相互融合的教學(xué)模式，并取得了一定的效果。通過實驗課的學(xué)習(xí)使學(xué)生更加熟悉無機化學(xué)的基本知識以及化學(xué)實驗的基本操作技能，獲得大量物質(zhì)變化的感性認識，并且通過熟悉元素及其化合物的重要性質(zhì)和反應(yīng)，進一步掌握無機化合物的一般分離和制備方法。但是在教學(xué)過程中也存在著一定的問題：從學(xué)生參與課改的程度來看，部分學(xué)生并不是積極主動的配合課改的實施，在這方面需要進行大力改善；從教學(xué)手段來看，由于授課時間的限制，教師在講授過程中缺少必要的演示、教學(xué)手段單一，講述過快，缺乏與學(xué)生間的有效交流和互動。這就造成了部分學(xué)生注意力不集中，只是機械的記錄現(xiàn)象和數(shù)據(jù)而不去想結(jié)果的合理性，影響了實驗教學(xué)的效果。

近期，我院實驗室的改造，為無機化學(xué)實驗課程改革提供了良好的客觀條件，無機化學(xué)省級精品課程的建設(shè)也為實驗改革提供了良好的理論基礎(chǔ)。但是實驗教學(xué)的側(cè)重點仍然是放在對理論的講解。教師一般在實驗課前為學(xué)生準備好了一切需要的實驗試劑和實驗儀器，并通過理論課將實驗中各種注意事項反復(fù)多次強調(diào)給學(xué)生，這樣學(xué)生就會按照課本的實驗步驟按部就班進行實驗，以為這就是所謂的理論與實驗的有機結(jié)合。這樣雖然節(jié)省了授課時間，但這會使學(xué)生在實驗過程中失去勤于思考、仔細分析、解決問題的能力，同時也使很多學(xué)生對實驗失去興趣，更不用說激發(fā)他們積極的思維和創(chuàng)造能力。更重要的是很多學(xué)生沒有明確的探索目標和方向，做完實驗后，也不能及時提出問題并解決問題。他們只是簡單機械的重復(fù)教材的操作步驟。這種實驗?zāi)Ｊ饺狈W(xué)生設(shè)計實驗、準備實驗及實踐能力的培養(yǎng)。因此，加強無機實驗教學(xué)創(chuàng)新已經(jīng)達成共識，如何提高無機化學(xué)實驗室的教學(xué)質(zhì)量已經(jīng)迫在眉睫。

2　可視化教學(xué)概念及教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計

隨著多媒體技術(shù)的發(fā)展和成熟，傳統(tǒng)實驗教學(xué)模式由單一說教式向多樣化發(fā)展，由“可聽化”教學(xué)模式發(fā)展到“可視化”教學(xué)模式。借助現(xiàn)代技術(shù)手段，將實驗資料進行系統(tǒng)整理，形成圖形、文字和視頻相結(jié)合的教學(xué)資料，輔助必要的講解，這就是可視化教學(xué)[1]。這種教學(xué)模式提供了信息交互的界面，內(nèi)容豐富，營造了輕松的學(xué)習(xí)氛圍，針對性強，讓學(xué)生能結(jié)合自己的實際情況提高自身的實驗操作能力。它是以學(xué)生為主體，更多地體現(xiàn)對學(xué)生的關(guān)注，在現(xiàn)代技術(shù)的支持下，使教師與學(xué)生互動增多，激發(fā)學(xué)生的參與興趣。

解決無機化學(xué)實驗教學(xué)中存在的問題，我們首要任務(wù)是改善傳統(tǒng)的“填鴨式”教學(xué)模式，以實驗室為基礎(chǔ)，使用多種媒體工具(手機，照相機)，形成多元化教學(xué)平臺。將可視教學(xué)引入到實驗教學(xué)過程中，實現(xiàn)教學(xué)模式的擴展，便于教師與同學(xué)更好的溝通、分享。在可視化教學(xué)中教師扮演設(shè)計者和激勵者的角色，鼓勵學(xué)生積極參與討論，不再只是扮演傳授知識的角色。有效地結(jié)合學(xué)生預(yù)習(xí)后自己對于知識的理解而拍攝的視頻等等進行教學(xué)，這樣既可以加深學(xué)生對無機化學(xué)基本原理和基礎(chǔ)知識的理解和掌握，也可以培養(yǎng)學(xué)生獨立思考、獨立設(shè)計、獨立準備和獨立進行實驗的實踐能力以及用語言表達實驗結(jié)果的能力，同時學(xué)會細致的觀察和記錄實驗現(xiàn)象，學(xué)會正確地處理實驗數(shù)據(jù)進而分析實驗[2]。具體的實施步驟如下：

(1)學(xué)生自行準備：一般實驗課前一周，教師要把實驗資料以及相關(guān)視頻通過互聯(lián)網(wǎng)等手段發(fā)給學(xué)生。讓學(xué)生閱讀并查閱實驗資料，搜集信息，積極思考，提出實驗中可能出現(xiàn)的實驗現(xiàn)象以及問題。同時教師可以在這個實驗階段給學(xué)生列出一些思考問題，讓學(xué)生有針對性的開展準備工作。這個過程的目的是深入理解實驗的基本原理以及基本知識，如果這個階段的準備工作不充分的話，會影響整個學(xué)習(xí)的效果。在新生進入實驗室前，教師要將實驗室中會常常接觸的化學(xué)藥品、玻璃儀器以及如何處理諸如發(fā)生爆炸、著火、中毒、灼傷等事故的應(yīng)急措施做成一段小視頻，使同學(xué)們在今后做實驗時有安全意識，且一旦發(fā)生事故也會降低個人人生安全的風(fēng)險。

(2)小組分組討論：由教師和學(xué)習(xí)委員將學(xué)生劃分為3～5人組成的幾個小組，這樣他們在準備和討論時，表達不同意見的機會就會多一些。對于新內(nèi)容的學(xué)習(xí)，我們不再局限于個體的學(xué)習(xí)行為，更多的是通過團體的相互交流進行會話合作解決問題。我們以常見無機陽離子的定性鑒定方法的實驗為例，預(yù)計可能的實驗方案，需要匯集多名同學(xué)，預(yù)計實驗效果也會變得多樣，學(xué)生對實驗的理解也就更深刻。各個學(xué)習(xí)小組的討論地點應(yīng)該彼此分開，以自己獨特、有效的方式進行。

(3)班級集中討論：各個小組將本小組對于實驗的分析和處理意見拍成3～5分鐘的視頻。在實驗課上集中將各個小組的視頻播放，播放完畢后接受其他小組成員的提問并作出解釋。這個過程則是借助可視化教學(xué)手段進入到展示交流環(huán)節(jié)，擴展和深化學(xué)生對實驗的理解。

(4)總結(jié)階段：在各小組集中討論完成之后，教師應(yīng)該留一定時間讓學(xué)生進行思考和總結(jié)。教師在總結(jié)時刻也采用可視化的手段進行呈現(xiàn)，使學(xué)生更容易接受和理解。利用互聯(lián)網(wǎng)資源與無機實驗實現(xiàn)互動，進行同步教學(xué)，并可以將實際操作與模擬效果對比，使得實驗內(nèi)容更容易被學(xué)生掌握。在做實驗的過程中，可以直接采用視頻播放的教學(xué)方式，對于相對危險和重要的環(huán)節(jié)還可以采用點播模式[3-5]。

3　可視化教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計分析

可視視頻模式就是將所要表達的知識，事先拍攝成視頻文件，利用播放設(shè)備，組織學(xué)生集中進行學(xué)習(xí)。在可視化教學(xué)中，我們要非常重視教學(xué)環(huán)節(jié)的設(shè)計即理解問題、會話合作、展示交流，這三個教學(xué)環(huán)節(jié)的設(shè)計有助于培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力。

可視化教學(xué)是以學(xué)生為主體，給學(xué)生創(chuàng)造輕松、自主實驗的環(huán)境，而不是打鬧嬉戲，沒有教學(xué)質(zhì)量的監(jiān)控，我們應(yīng)該對學(xué)生實驗過程的監(jiān)控更加嚴格。借助可視化模式建立一套能全面、客觀評價學(xué)生實驗技能的綜合考核辦法勢在必行。我們改變傳統(tǒng)只憑實驗報告打分數(shù)的考核方式，采取多項考核內(nèi)容包括：實驗預(yù)習(xí)，實驗操作，實驗記錄，實驗報告及善后工作。在考核期間組織同學(xué)們一起評估，將所有同學(xué)的實驗報告、實驗操作的視頻發(fā)給每個同學(xué)，讓實驗成績更公開化，同時通過視頻發(fā)現(xiàn)自己做實驗時的不規(guī)范操作，以及在觀看視頻時仔細觀察每個同學(xué)如何處理實驗過程中產(chǎn)生的三廢、清洗儀器并將儀器、藥品回歸原處。最后是匯報實驗報告。實驗完畢后對實驗現(xiàn)象進行解釋并作出結(jié)論，實驗現(xiàn)象和理論不符合，首先應(yīng)尊重實驗事實，并認真分析和檢查原因，而其余的學(xué)生也可以給出自己的解釋。對成績評定方法的改革是提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和課堂教學(xué)效率的一個有效方法。

4　可視化教學(xué)效果及目標

可視化教學(xué)對學(xué)生的吸引力遠超過傳統(tǒng)教學(xué)，它不僅能夠協(xié)助學(xué)生更好的掌握和理解理論知識而且有助于提高學(xué)生的實驗操作能力。在整個教學(xué)過程中，通過與可視化教學(xué)的有機結(jié)合，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生由被動上實驗課轉(zhuǎn)變?yōu)榉e極主動的做實驗，形成了良好的學(xué)習(xí)氛圍。學(xué)生學(xué)得更深刻、更快樂，也使無機實驗教學(xué)更具實力、更具活力、更具魅力。

總而言之，通過可視化教學(xué)的開展鍛煉了學(xué)生新知識、新技能的運用能力，創(chuàng)新能力，交流溝通能力以及團隊合作能力，不僅完善了無機實驗教學(xué)效果，彌補傳統(tǒng)教學(xué)的不足，而且符合我校培養(yǎng)學(xué)生的思維能力、自主創(chuàng)新能力和實踐能力的教學(xué)目標。

[1]曹曉明.可視化教學(xué)過程設(shè)計研究[J].中國電化教育,2009(3):16-19.

[2]韓琴,周宗奎,胡衛(wèi)平.課堂互動的影響因素及教學(xué)啟示[J].教育理論與實踐,2008(16):42-45.

[3]秦樹忠.化學(xué)教學(xué)和信息技術(shù)整合的探析[J].時代教育,2012(23):187-188.

[4]王茜.信息技術(shù)在化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用探索[J].科技大眾: 科學(xué)教育, 2013(3): 26-27.

[5]胡曉熙,王蕓,尹艷鎮(zhèn),等. 多媒體技術(shù)在無機化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用[J].廣州化工,2013,41(19):151-152.

Visual Construction and Innovation of Inorganic Chemistry Experiments*

LIShu-dan

(Modern College of Arts and Sciences, Shanxi Normal University, Shanxi Linfen 041004, China)

It was inevitable choice to apply visual teaching in the teaching of inorganic chemistry experiment owing toit was an innovation in the field of teaching design, which triggered the new direction of teaching design. It was mainly founded out the problems existing in the traditional inorganic chemistry experiment teaching works. And some solutions were put forward. The inorganic visualization experiment teaching reform was also discussed, and realized that the teaching aimed at improving students’ thinking ability, innovation ability and practice ability.

inorganic chemistry experiment; teaching reform; visual teaching; practice ability.

山西省高等學(xué)校教學(xué)改革項目(J2015149); 山西師范大學(xué)現(xiàn)代文理學(xué)院教學(xué)改革項目(WL2015JGXM-YJ-12)。

李姝丹(1978-), 女, 副教授, 主要從事無機化學(xué)的教學(xué)。

O639

A

1001-9677(2016)08-0212-02