王斌,馬祥梅,邢宏龍
(安徽理工大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院,安徽淮南232001)
隨著高校教學(xué)改革、專業(yè)建設(shè)和學(xué)生綜合素質(zhì)提高的需要,化學(xué)實驗競賽規(guī)模日趨壯大,比賽類型從校級、省級再到國家級,是對學(xué)生化學(xué)基礎(chǔ)理論知識及基本實驗技能的綜合檢驗,受到了廣大師生的普遍歡迎和重視。但是能夠參賽的學(xué)生畢竟為少數(shù),教育的目的是提高整體而不是極少數(shù)受教者的能力,因此對競賽內(nèi)容和規(guī)程進行分析,把競賽融入日常教學(xué),逐步使實驗競賽普及化和常態(tài)化具有重要意義[1]。本文以學(xué)生的參賽經(jīng)歷為基礎(chǔ),從細節(jié)教學(xué)、思維能力、遵循理論與實驗相結(jié)合的教學(xué)原則等方面,總結(jié)一些經(jīng)驗和心得,希望對以賽促教,提高大學(xué)化學(xué)實驗教學(xué)質(zhì)量提供有益參考。
俗話說“細節(jié)決定成敗”,指導(dǎo)老師在日常教學(xué)中要嚴格要求,強調(diào)細節(jié)教學(xué),把化學(xué)實驗操作的細節(jié)貫穿于日常教學(xué)整個過程,突出能力培養(yǎng)體現(xiàn)在實驗的每個環(huán)節(jié)中。注重一些常見儀器的規(guī)范操作,提高學(xué)生整體實驗技能[2]。重點講解對實驗結(jié)果有直接影響的細節(jié)點,如有機化學(xué)實驗毛細管法測定熔點時,待測樣品是否干燥、碾細,裝樣時樣品的高度、緊密程度以及加熱時的升溫速度等;萃取操作時準確判斷需要的成分所在層,如無法判斷該如何解決,不可隨意丟棄任一層溶液等。由于實驗儀器種類繁多,又來自不同生產(chǎn)商,操作選鈕及說明書往往用不同的文字形式標識,平時訓(xùn)練時就需要有意識地讓學(xué)生把常規(guī)儀器的中英文標識加以熟悉;另一方面,實驗細節(jié)還體現(xiàn)在環(huán)保意識的加強,如實驗前有機合成實驗通過設(shè)計不同的合成路線,反復(fù)比較,盡可能采用環(huán)保節(jié)能的合成路線;實驗過程中用到的低沸點有機溶劑乙醚、甲醛、氯仿、苯等,如使用不當,可能對周圍環(huán)境或?qū)嶒炄藛T造成傷害;粘貼標簽的標注和位置;試劑稱取時過量的部分不可倒回原瓶;實驗結(jié)束時所有的廢棄物不能直接倒入水池;產(chǎn)品測試分析后剩余部分的回收等方方面面[3]。
著名化學(xué)家戴安幫曾經(jīng)指出,全面的化學(xué)教育要求既傳授知識和技能,又訓(xùn)練科學(xué)方法與思維。思維能力的培養(yǎng)是素質(zhì)全面的創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)。在競賽現(xiàn)場,機會可能只有一次,一旦做錯,不僅影響自己的心境,更會影響后面的發(fā)揮。部分選手在遇到突發(fā)事件、異?,F(xiàn)象(例如與其他組顏色等實驗現(xiàn)象的不同)或平時訓(xùn)練沒有用過的儀器時,表現(xiàn)出緊張、挫敗、敷衍等心理,不能保持清醒。如2018年安徽省普通高?;瘜W(xué)實驗競賽物理化學(xué)實驗的操作部分,很多參賽選手沒有做過甚至沒見過主辦方提供的實驗儀器,出現(xiàn)無從下手的情況。只有在平時訓(xùn)練時強化思維能力培養(yǎng),思考不同型號儀器的原理和共性,才不會在遇到問題時手忙腳亂。訓(xùn)練時要求把每個實驗都當做競賽來做,遇到問題時先自己想原因,思考產(chǎn)生的原因再采取相應(yīng)的應(yīng)對措施,克服畏難心理,不要一出現(xiàn)異常現(xiàn)象就去問老師,要做到每做一步都能清楚地知道為什么這么做,不能照葫蘆畫瓢,按照實驗指導(dǎo)書上的步驟機械地操作,為完成實驗而實驗,對于原理等理論知識不甚理解。做錯一次,重來一次,做錯兩次,重來兩次……課堂上指導(dǎo)老師要隨時注意觀察學(xué)生訓(xùn)練操作中常犯的錯誤及問題,特別留意實驗失敗同學(xué)的操作情況,課后與學(xué)生一起分析實驗失敗的原因,具體到可能的錯誤操作或儀器原因,克服學(xué)生們的畏難心理,讓智慧在課堂綻放[4]。在能力提升方面,往往能夠分析實驗失敗的原因比做出漂亮的結(jié)果還重要;實驗課后的總結(jié)也往往比指導(dǎo)老師的講解還有效。通過對實驗過程中一些現(xiàn)象、結(jié)果進行總結(jié)、思考,共同分析實驗失敗的原因[5],逐漸提高分析、解決問題的能力。
化學(xué)實驗除了培養(yǎng)實驗技能外,另一重要目的是驗證并鞏固基本理論知識,特別是課本上重要的知識點。與實驗相關(guān)的理論知識,如一些常見的反應(yīng)方程式、化學(xué)結(jié)構(gòu)式、顯色試劑、鑒別試劑與方法,甚至一些有機化合物沸點的比較都與實驗原理和操作步驟密不可分。理論與實踐相輔相成,要求學(xué)生在進行實驗時明白為什么這樣做,不這樣做會產(chǎn)生什么樣的影響,使知識逐步在打破沙鍋問到底的專研氛圍中積累。實驗過程中通過詢問實驗原理,預(yù)習(xí)思考題等,不僅增強了學(xué)生的思考能力,還促使學(xué)生豐富對理論知識的應(yīng)用,使實驗與理論很好地結(jié)合在一起,二者綜合運用;同時,利用理論指導(dǎo)實驗還可有效避免學(xué)生在實驗室的不規(guī)范或危險操作,從而盡可能地避免重大損失或事故的發(fā)生。美國加州大學(xué)洛杉磯分?;A(chǔ)化學(xué)實驗教學(xué)為我們提供了很好的借鑒模式,實驗課的成績評估、理論知識在最終的成績中占的比重達到40%。實驗教學(xué)中注重引導(dǎo)學(xué)生分析探討,每個實驗的實驗報告必須要有完整、合理的數(shù)據(jù)分析[6],用實驗解決化學(xué)問題,使各項智力皆得到發(fā)展。另一方面,化學(xué)實驗經(jīng)常由于反應(yīng)條件、裝置及不當操作等因素,出現(xiàn)一些意想不到的現(xiàn)象或結(jié)果,遇到這種情況時,教師可讓學(xué)生首先提出自己的看法,再利用理論知識進行分析、研究并驗證,找出問題根源,讓知識在動態(tài)體驗中得以深化和運用,這樣不僅掌握了知識,同時學(xué)會獲得知識的過程與方法[7]。
實驗競賽對普通高等學(xué)校尤其應(yīng)用型本科教學(xué)影響深遠,通過對競賽的分析總結(jié),在日常教學(xué)中重構(gòu)教育教學(xué)理念,以賽促教,把化學(xué)實驗競賽融入日常教學(xué)中,創(chuàng)建理實一體的教學(xué)環(huán)境,充分發(fā)揮實驗競賽的引領(lǐng)作用,才是競賽本身的真正目標所在。