（课程与教学论专业论文）高师仪器分析开设研究型实验的探索与实践.pdf

a b s t r a c tt h ec h e m i c a l d e p a r t m e n e o fe d u c a t i o n a l collegenornlalu n i v e r s i t y is t h e b a s ei no u r c o u n f 移岛r r a i n i n g m j d d l es c h o o i c h e m i s t wf e a c h e r s f o rm e e “n gt h e i n c r e a s i n g soeial d e m a n do n p e f s o 蘸s w i l hi n t e g f a t e da b i l i t y ，e s p e c i a l l y int h ei n n o v a t i v e a s p e c t ，i c i s b o c o m i n gm o r e a n dm o r ep o p 稚l 鑫r torain霹蓥塞垂t量霎蠹薹囊冀雾；争i羹委纛眷嚣i!一!i萎矗堑￥粪耄ij努=妻i囔。曼雾一；重y耋荸矗 萋垂手薹茎茜曩墨二l雾耋翠囊l耄话未：社#薹l符：f茎主!等薹量妻i!青j蒋璺薹|f：i】莽t o p e f a t i o 摊s 越l l s ， o b s e r v a t i o n ，p r o b l e ma n a l y s i sa i l ds o l v i n g ，l i t e r a t u r c s s e a r c ha n dr e l a t e d 瞧i l iz a i o na sw e l la sw r i | 量e 彭o r 蠢p r e s e n a t i o n ，l 豫sb e e ns i g n i 螽c a n t l y i l n p r o v e d ，f u r t h e ro nt h eb a s i so ft h ee x p e r i m e n t s ，r e l a t e dp r i n c i p k ：sf o r r e s ea r c h l i k ee x p e r i m e n t sw e r eg i v e na n dd i s c u s s e d ，p o s s i b l ep r o b l e m s w e 弛鑫蕤a l y 黼i 建d e 组逶t 纛i s f e s e 拄珏瓣彬g i v es m e 鹳t i v es u g 鬈e 或i o 赫s o nf l l tl l r ee ) ( p e r i m e n t a lt e a c h i n g 矗毫y p 疗，疽譬： n o r m a l u n i v e r s i l yc a g l i l l gr o 硒嘲； i n s l n l 暾c n t 鑫l a n a l y s i s c o u r x 包括实验教改。如北京师范大学和华东师范大学，注重幼手能力、思 辨分析毖力、创造童毫力的培养，进 亍了毅型人才培养模式豹多样化鑫勺 凝究，耨型化学学习制度的探索；由东师范大学实施了化学专业实验 课程体系、课程肉容的改革，开展威格教学注重培养学生的能力。 分析化学包括化学分析和仪器分析，是师范院校化学系本科4 大 基础课之一，是壤养合掺化学教娜的门重要课程。长期以来，我国 高烀仪器分析实验教学中，验证性实验设置偏多，易造成学生实验时 “徽方抓药”，其主动的、理性的思维难被激发，不利于其悟性和创 新能力等综合索质的挺高，导致学生往往知其然而不知其所以然，学 过分析化学实验后大部分学生能掌握基本操作技能，毽灏对具体闻怒 却不一定敫解决。为了改变这静状况，我桐尝试蓿把学生的一些必修 实验设计成研究叠实验，把科学前沿领域的知识引入学生实验中来， 陪在调动学生的积极性，培养学生的综合能力。 本论文认为对硬究型实验的珊究具有理论意义鹈实践徐鲣。国出 学术界对予该譬怒的罂沧锣 究戗乎还建二j 二铹级除段，没肖形成完整的 埋论体系，没有j “为接受的理论框架，以至于硝i 能 醴好的指导教学实 践；实践研究的范围还比较小，层次还比较犯一，而实践c f ，出现的问 题又在很大程度上制约羲研究型实验的进一步开展。如何嬲决这些蛔 题成为推行磅究型实验鲶关键，对姥逐有待进一步鹩探索。本文从理 论土和实践中对石胥究狴实验进行了探索，试图提出有利予开展研究型 实验的建议。 效果不太好。函大部分实验是验证性实验，学生可以不动脑筋，只要 按讲义要求的步骤去完成，都可以缛到实验结暴。实验教学故指导方 式是，告诉学生实验的原理、仪器、实验步骤，甚至连细节和注意点 也交德，使得学生不愿动藏筋，甚至不预习，实验时边著黑板边 做实验。这种照方抓药式的实验，对学生的动手动脑能力的培养极为 不利，疆不用说培养创造能力了。不少学生希望老师们把更多的思维 空阕整绘瞧钠，让德稻有独立恐考的瓿会。调查发现，绝大部分学生 希望开设一些综合性设计实验，老师给出实验题目，让他们设计实验 方案，经过老鄢指等下的讨论后再做实验。有6 6 的学生认为开设几 个化学分析和仪器分析一体化综合设计实验很有必要，这样知识易于 融会贯通，有助于更好地掌握书本知识。 2 - 2 传统实验教学的一些问题 2 。2 。l 验证性实验偏多 长期以来，验证性实验设鼹过多，其特征是只要按照有限的一两 本教糕戒 ； 义的逐点要求，每个学生都可轻松地得虱鬟验结论。这霸； 实验对培养学生基本实验操作、进一步理螂祁记忆现有理论知识足丰f l 对有效的，但其中创新点欠缺，雕于调动实验者的主动思维，不利于 学生综合剑凝思继； n 淤手戆力瞧蘩莠，搴窭上也难数搜学生舆菠l 地、 高效地掌握实验知识和技巧。验证性实验是最低层次的实验1 3j ，吏验 教学的滠根本舀的蔻培养学生应用所掌握的知识去发现、分析和解决 阀题的能力，丽这种能力盼壤养光靠验礁陛实验是无法实现的，必须 同时借助于然合适的研究型、综合设计型实验。 2 2 2 农时代滞詹性 效果不太好。函大部分实验是验证性实验，学生可以不动脑筋，只要 按讲义要求的步骤去完成，都可以缛到实验结暴。实验教学故指导方 式是，告诉学生实验的原理、仪器、实验步骤，甚至连细节和注意点 也交德，使得学生不愿动藏筋j 鬟掣垂卜弧j 埘量州题雏刑匕- 鬯 蝴刈弱j 扪的卜鼢型需强雾篓鬻；蹦蝰翳羹削载墅鬻配削萋礴雾羽羹 慰挤；际攀买验方攮企薛琛然冀。 乏i 剐堑菁强蠛到 实验教学中来， 实验教学内容的更新缓慢，明显落后于时代发展的步伐。 2 2 3 学生主体性不突出 实验教学的主体一学生对实验没有选择权，在传统实验教学中实 验内容由教师统一规定，所有学生都进行相同内容和要求的实验，学 生完全是被动的。实验结束后，实验室便关门，平时学生也很难进入 实验室【5 】。这样实验能力强的学生没有机会做一些深入的、探索性的 实验：有特殊爱好的学生不能做一些他们自己感兴趣的实验。这种无 视学生能力差异和个性发展的实验教学，使学生在实验教学中的主体 地位很难体现，学生做实验的积极性自然调动不起来。 2 2 4 实验教学方法落后 在传统的实验教学中，整个实验过程中一切细节教师几乎都事先 设计好了，一切问题都由教师解决了，学生只需依样画葫芦，按要求 机械操作按部就班完成任务就行，不再需要学生的主动思维和创新， 因而使学生失去了独立思考、独立设计、进一步探索的空间【6 ，”。而 国外的实验教学中，教师的作用只是引导和检查，主要是放手让学生 自己去做去摸索，设备仪器的使用老师一般也不作介绍，而是由学生 从设备说明书中去找答案，但教学要求并不低，考核也很严格，这样 科技成果的日新月异，现代分析技术的飞速发展，现代仪器越来 越精密，仪器分析实验也要增加时代气息【4 1 ，把新方法、新技术、科 学前沿领域的知识教给学生，这不仅可以让学生了解科学前沿动态， 还可以提高学生的学习兴趣。传统实验教学由于实验室不向社会开 放，再加上实验仪器设备不能及时更新的限制等等，学科发展的新成 果、新的实验技术、新的实验方法不能被及时吸收到实验教学中来， 实验教学内容的更新缓慢，明显落后于时代发展的步伐。 2 2 3 学生主体性不突出 实验教学的主体一学生对实验没有选择权，在传统实验教学中实 验内容由教师统一规定，所有学生都进行相同内容和要求的实验，学 生完全是被动的。实验结束后，实验室便关门，平时学生也很难进入 实验室【5 】。这样实验能力强的学生没有机会做一些深入的、探索性的 实验：有特殊爱好的学生不能做一些他们自己感兴趣的实验。这种无 视学生能力差异和个性发展的实验教学，使学生在实验教学中的主体 地位很难体现，学生做实验的积极性自然调动不起来。 2 2 4 实验教学方法落后 在传统的实验教学中，整个实验过程中一切细节教师几乎都事先 设计好了，一切问题都由教师解决了，学生只需依样画葫芦，按要求 机械操作按部就班完成任务就行，不再需要学生的主动思维和创新， 因而使学生失去了独立思考、独立设计、进一步探索的空间【6 ，”。而 国外的实验教学中，教师的作用只是引导和检查，主要是放手让学生 自己去做去摸索，设备仪器的使用老师一般也不作介绍，而是由学生 从设备说明书中去找答案，但教学要求并不低，考核也很严格，这样 就迫使学生必须学会面对陌生的仪器设备，尽快地掌握他们，并很好 地完成实验。老师们普遍认为，实验教学就是要逼学生动手，动手的 过程就包括了动脑。普遍反映我们的学生理论知识扎实，但动手能力 差，不仅不会摆弄仪器设备，而且在观念上缺乏一种主动出击的创造 性思维，这显然与我们传统实验教学方法的僵化有极大的关系。可见， 实验教学方法的落后实际上成了制约实验教学质量和有效性的重要 因素，同时也是阻碍学生创新精神和实验能力发展的重要制约因素。 2 3 时代发展对高师生的要求 高师教育肩负着培养基础教育教师的重任。据统计，目前我国师 范院校大约有2 3 0 所，占普通高校的四分之一左右。为了适应基础教 育改革发展对人才培养的需要，高师教育必须坚持全面质量关，重视 对学生综合素质的教育，培养适应能力强的复合型人才，即培养德、 智、体、美全面发展，基础扎实，知识面广，能力强，素质高，富有 创新精神的人才【s 】。首先，2 l 世纪的高师教育要求专业知识与育人能 力复合化。高师教育要从构建未来教师合理的知以与能力结构出发， 在加强教师职业技能训练的同时，注意培养他们谦虚、真诚、富于想 象力和交流能力的良好品质。他们应该既能从乖知识传授和学生能力 的培养，又能组织团队活动、第二课堂，进行塑造学生理念、品质；f n 气质的教育。其次，要求教育教学能力和教育科研能力复合化，科研 能力包括实验基本操作技能、观察能力、查阅文献和综合能力、分析 问题解决问题和表达能力。随籍社会的发展，我同的高等教育也进入 了一个快速发展的时期，原有的经验和理论已很难适应当前教育发展 的变化。如何创造新的模式，并川来指导我们的教学活动，这就给米 来高师毕业生提出了新的要求。他们不仪要能胜任教学工作，而且要 有创造精神和教育科研能力，结合时代要求和所在学校的具体情况， 独立思考，深入研究，尝试创造性的教学设计，创造有魅力的教育、 6 教学藏术。高师教育要提倡学生应该既能教书又会育人，既有理论思 维施力又赣予实舔掇诈，又麓求褥翔 ：鞋能力结构的多样化，以翻于增 氏人才“的灵活性、逑应眭。 2 。4 实骏教学麓熏要牲 科学源于实验，无论是自然科学还是社会科学，实验都是从事科 学研究必不可少的方法之。化学更是门以实验为基础的学科，实 验的地位尤显重要。随着国际竞争对人才要求的提毫，我晷传统教窍 重理论教学和知识传授、轻实践教学和能力培养的弊端越来越明显， 竣传统教育躐培养的人才蒋遮存在综合素质低和实践能力、剖薪精神 不强的问题，社会浠求提出了教育改革的迫切需求。人才的综合素质 靠加强综合训练来培养，而创造力主要靠实践训练，靠加强实践教学， 让学生广泛参与实黢活动。实验教学的主要任务是发溪学生动手、溉 测、蠢阅、记忆、思维、想象和表达的能力o j 。实验更重要的是发 震学生的智麓，培养他 锚造能力和研究闯题的能力h 。实骏教学的 质量关系若学生实验能力、实践能力的赢低。 社会发展对高师生的要求让我们认识到培养高师生综合能力的 重要犍。考虑到现肖酶教学环境秘学生的实际水平，我们认为在高师 化学教育专业仪器分析实验中开设研究型实验很有意义。 研究型实验辫理论探讨 3 磷究型窦验的定义 研究型实验是一静介予基础教学实验和实际科学实验之阀的具 有对科学实骏全过程进行初步训练的教举实验。研究型实验有广义、 狭义之分。狭义蕊磷究壁实验是具有嚣剿性的较高综合磷究瞧覆鲶秘 7 教学藏术。高师教育要提倡学生应该既能教书又会育人，既有理论思 维施力又赣予实舔掇诈，又麓求褥翔 ：鞋能力结构的多样化，以翻于增 氏人才“的灵活性、逑应眭。 2 。4 实骏教学麓熏要牲 科学源于实验，无论是自然科学还是社会科学，实验都是从事科 学研究必不可少的方法之。化学更是门以实验为基础的学科，实 验的地位尤显重要。随着国际竞争对人才要求的提毫，我晷传统教窍 重理论教学和知识传授、轻实践教学和能力培养的弊端越来越明显， 竣传统教育躐培养的人才蒋遮存在综合素质低和实践能力、剖薪精神 不强的问题，社会浠求提出了教育改革的迫切需求。人才的综合素质 靠加强综合训练来培养，而创造力主要靠实践训练，靠加强实践教学， 让学生广泛参与实黢活动。实验教学的主要任务是发溪学生动手、溉 测、蠢阅、记忆、思维、想象和表达的能力o j 。实验更重要的是发 震学生的智麓，培养他 锚造能力和研究闯题的能力h 。实骏教学的 质量关系若学生实验能力、实践能力的赢低。 社会发展对高师生的要求让我们认识到培养高师生综合能力的 重要犍。考虑到现肖酶教学环境秘学生的实际水平，我们认为在高师 化学教育专业仪器分析实验中开设研究型实验很有意义。 研究型实验辫理论探讨 3 磷究型窦验的定义 研究型实验是一静介予基础教学实验和实际科学实验之阀的具 有对科学实骏全过程进行初步训练的教举实验。研究型实验有广义、 狭义之分。狭义蕊磷究壁实验是具有嚣剿性的较高综合磷究瞧覆鲶秘 7 学硬究实验；广义鹣磺究戮实验怒与验证往实验相对暾的，其有探囊 性质的设计嶷验、应用性实验和综合开发性实验，辈又称为探索( 搽 究) 性实验 挖】。研究型实验强调师生在交互过程中共同构建实验内容； 强调在学习瀵凄中，必须偻设一释有劲予探索磊并究阕蹶的、开放的情 景和途径，锼学生嗣绕某主题主动地收集信息、选择信息和加工处 理信息，并废用知识解决问题，学生的实践具有重要地位f l ，1 。本课题 砚究鲍是广义的硪究型实验，主要是让学生应惩已经掌握的理论、知 识、技能和方法研讨、探究化学理论和实际问题，从而理解和解决所 遥窝题的实验渊。 3 2 研究型实验的理论基础 3 2 1 建构主义学习理论 建构主义学习理论强调以学生为中心，不仅要求学生由外部刺激 的被动接受卷秘知识的灌徐对象转变为信怠翔王熬主体、熟识意义的 主动建构者：而且要求老师要由知识的传授者、灌输者转变为学生主 动建构意义鞠帮秘者、键逑者，并指 碧学生艉鸷景知淡与新知识耍有 一定的关联度，新知识的潜在意义能弓l 起学生的情感变化【”l 。它提倡 在教师的指导下以学生为中心的学习，利用情境、协作、会话等学习 琢境要素充分发挥学生豹主动淫、积摄褴秘营锱耱神，最终这翻谴学 生有效地实现对当前所学知识的意义建构的目的f m j 。 3 。2 。2 认知结构理论 3 。2 。2 。l 布鲁缡耱议翔鳍耨孥习理论 布鲁纳认为，学习是种积极的认知过程，包括三个几乎同时发 最好的学习就是学会如何学习；强调有意义的学习，学习的内容应该 是学习者认为有意义、有价值的知识或经验，要求学习者宾廷在糨当大 的范潮内自行选择学习材料，自融安排适合自己的学习情境；重视价 毽、态度、情感等闲素酶 擘矮，学习过程不仅仅是学生获褥翔识、技 能和发展智力的过程，还应当重视人的价值观、态度和情感等在学习 中的作用。 3 3 研究型实验的基本特点 3 3 1 重褫学习的过程 研究型嶷验关注实验的结果，更重援的是获注实验的过程。研究 型实验的特点是重视基绕主题收集资料，注重调套、瓣察、实验、分 析、解释以及现代信息技术等科学研究的方法和技能。在研究型实验 的震歼过程中，学习者掌擒某一具体的知识或技能并不作为课程的翻 标，关键是对所学知识的蠢赝选撄、判隧、吸收秘运用，从褥套艨发 现和创造f ” 。在实验中从教师确定课题脯的一系列过獠包括收集资料 并分褥翔二、遥 亍深入研究、写鑫。；论文报告等都是学生商觉糕翊和囱 主设计的，教师对整个过程进行监控，必要时绘予适当的指点。让学 生通过自己发现问题、解决问题等学习活动，来培养科学素养和能力。 3 3 2 以学生为主体 燕褫和强谲教学中学雏的主体性怒现代教学论发震的主要特点 和毅的趋势，是大藤积提巍教学质量的一个关键问题l 洲。学生的主体 性是教师发挥主导作用的基点，也是决怒教学成败的关键。研究型实 验把麓麓全豁交绘了学生， | = 学生鑫己动手动赫，教癖琴；导学生积辍 思考，鼓励学生积极参与获取知识的全过程，改变了以往教师讲、学 l o z ：听，学生被动接受的学习方式，使学生能够积极主动地去探索、去 变戏，去1 i l j j 之个体创造爿4 能的态分发甥! ，冠时滋丝造了多釉优秀舄媛 髑积极麴愦感、态泼1 2 “。我钠在锣 究c l 强调学习韵体验主要憝因为它 可黻弥补翔浚转仡为能力确缺n ，而鞴受为震要的是“创造”不仅是 种行为，它首先是一种意识，只有烈有创造的意识才会有创造的实 践。 3 4 国外穴学开设衍究型实验的情况 研究型实验是随着研究型学习的提出而提出来的。1 9 世纪末2 0 世纪初美国的牡威、克伯屈等进步主义者相康茨、拉戈等改良主义者， 为适应工业化时代襄社会民主他的需求，并且受实验科学的影响提出 了研究型学习，研究型实验就汗始进入实验室了。2 0 挺纪5 0 年代末 至7 0 年代，为通应冷战时期科技、军事和空间竞争的需要，欧美诸 国以及韩国、日本等再次倡导了研究型学习，目的是培养赢素质的人 才，造就耀力超群的享会糖英。9 0 年代数寒，邀界各国涎谍程改革 把学习方式的转变视为霆要内容，实验谦程改革也进行得鲡火如茶， 研究型实验进入了各种学校。欧美国家纷纷倡导“主题研究”与“设 计学习活动”，如荚阑k a n s a s 大学k u w a 腿教授提出了“蕊向课题实 骏”的新学习方式，另一位灸贾本辩教学熬黢长于1 9 6 9 年创立了“本 科罨拜究计划”，鼓励学生参与研究藿实验，要求达戮一定条件的本科 生参加老师的科研项目；乌克兰工程师范学院制定了详尽的学生研究 活动培养目标和任务；德国各中学陆续开设了“项舅研究”课程；法 国把磅究型学习视为多学科综会秘尽可能弓l 导学生自主学习的羹要 途径，形成了“多样仡途经”课、“综台赛践”课和“有指导的学生 个入实践活动”谍等，并形成了一个互相衔接的课程体系。挪威政府 和波兰政府则规定：“中学生在校除学习学科知识以外还要求研究一 警努学静释逸学的主题，弓 导学生参与社会和家庭生活，研究入与环 境、人与现代社会，思考和解释各种社会现象”。蔼豫测国家受儒家 教育文化的影响，长期以米重记忆、重学术及知识的传授，但是2 0 夔纪9 0 年代潋惹，各餮的教育改革方案也都不终露瀚酶把磐葬学生 的创新精神和实践能力作为关键凸是出来了，如日本谯新课程体系中 强调追求跨学科的综合性学习，培养学生的综合能力。这些实验教学 方法的提出，其目的在于提赢学生的学习主动性，鼓赫参与，蓑眼予 培养学生分析问题与解决问题的熊力，引起教育界广泛的关、注。 3 5 国内大学开设研究型实验的情况 在我国，很多大学已经意识到传统的实验教学方法的弊端，并且 进行了实验教学方法憝改攀，取褥了霹喜酶成绩。翔：j 紊大学基硝 教学实验中心形成了一套完整的符合创新人才培养要求的教学体系， 即：一体化、多层次、开放式化学实验课程体系，将实验分为基本训 练、综合实验移磅究型实验三个溱次。是1 9 9 2 年来共簸增巍掇方案 实验1 9 个，选做实验1 8 个，化学分析实验课的内容已不再局限于基 本鹩平锈理论移实验方法的介绍，形减了一套完整、系统的定量分析 方法。将化学矜析和以光、电、色分析为基础的仪器分析有机地结合 在一起。开设了2 0 个综合化学实验，每个综合实验在内容和方法上 至少蹲嚣个二级学摹墨，并且充分剥耀申缀仪器实验室援供瑗代豫酶袭 征手段，使学生们的综合发验能力和科学素质得到全面提高。厦门大 学将嘏来的骏证型实验全部改为1 3 个台成制餐一分析表征一实际成 用这样一条龙式的综合化学实验，戆使学生站农要嘉一级豹鼷次上去 理解化学各分支学科之间本质的联系和内在联系，特别注重在实验中 培养学生综合运耀知识静熊力和锘耨麓力。中国大学实施署敖式移 究 型的实验教学，开设了9 个创新研究型实验项圈，吸引学生主动参与 科研实践活动，培养学生对提出问题、研究问题、解决问题的兴趣， 蘩养学生鹣探索求知耱神。激发学生麓翻造力，发震学生的个经，达 到提高学生实践能力和综合素质的目的，很受学生的欢迎。南京大学 进一步扩大实验室对学年开放的褥度，敲励学生参与科研实验活动， 开设了9 6 个辩研实验顼霹，这魑实验瑷基都怒在教辉窝学生糖心设 计课题中挑选出来的，实验项目有参与科研型、科技活动型、自选课 题型和文毽渗透型。另外多数重点大学也积极组织学生参绷“魏战 杯”、“软件设计大赛”以及各秘课外科技活动，很多学校开始实行本 科生导师制。2 0 0 1 年4 月，辽宁省教育厅开始在大连理工大学、东 l 乏大学、沈黼工鲎大学等8 所省内高校试点开溪大学生科研笼力等级 评定制度，来鼓励学生参与研究型实验，培养学生的综合能力。 四、实证磷究 4 1 实验一导电聚苯羧的电能学合成及嚣q c m 表征 4 1 1 研究的目标、对象及时间 裰据磅究型实验豹理论基稿，实验避程霹怒滋学生为中心翡试翔 过程，充分发挥学生的主体作用，让学生主动地有意义地学习。我们 在高等师范院校仪器分析化学实验中进行了研究型实验教学的尝试， 探索了开设硖究型实验的原则积策略，并饺学生翅步嶷备独立完成纯 学实验的背景知识和基本技能：增强学生综合运用多种技能发现问 题、憨考润鼹、解决润题的麓力，提高帮范生的剖掰素质，培养未来 的研究型教! l j 。 教学实验对象：湖南师范大学化学化工学院2 0 0 1 级学生及生命 科学统2 0 0 l 级生豹技术专娃学生。选择这些学生主要考虑到竣下两 1 3 个方巍：一是学生静现有知识水平和实验能力水平。因为我们要进行 的实验不是传统意义上照方抓药式的，它要求学生具有一定的实验蘩 础和化学及其相关学科的知识，可以说学生的自身水平对实验的实施 过程鬟有决定性酶影嫡，嚣本年级麓学生在经过无视纯学、有视诧擎 和分析化学学习后掌握了定的实验技能和基础知识；其次，毕业聪 从事中学教学的学生以后要开展教学科研工作，也有不少学生以后要 继续嚣造从事科磅工作，这追坊嚣要壤莽学生黪综含麓力戈其是群磺 创新能力，学生具有较高的积极性，有利于实验课的顺利进行。 实验时闻：2 0 0 3 年秋零学期 4 1 2 选择本实验的原则及原因 选择实验的原刘：第一，可按作洼。只有其备可搽佟性，入静干 预才能够实现，才能够通过实验获得所要达到的目的。本实验和后 实验简单易行，根掰实验窒现有的实验设备和能够达刘的实验条件， 完全可以实现。第二，可耋复性。可重复性是砖溪窍摹毒学实骏魄基本 要求，只有别人能够踅复的实验才能得到承认。这两个实验具有这个 条件，都镌被学生接受。第三，可控翻性。实验的发生及其遗徭应该 是可控制的，”霹控制的实验才能达到预期的目的，这是科学实验的基 本要求。根据实验选择适当的条件，并且对于实验的控制程度进行反 复的验涯，易于实验鏊的懿达戏，对安全氇有绦涯。 调蠢结聚显示大部分学生认为以往的安验都是按部就班的操作， 不能很好的培养思维能力尤其是创新能力，希塑多开设研究戮实验， 绘她们更多的研究型实验机会。绝们也提燃了缀多歼设磅究燮实验憋 方法，如要老师给课题，带领他们进行科研实验；希望真正实行本科 生科磷嚣癖裁，莉麓叠z 余时润尤萁是寒暑假戆时闻送行科研实验，不 少学生希望开设大量的研究型实验。可见，我们的学生绝大部分是积 1 4 生只有1 0 左右。造成这种情况的原闵是学生挪认为实验前老师反正 要弹细讲解，其器鎏埋羹葡按薹旗囊霪燧笃。呈望霸! 羹雾疆篾鋈廷霉= 摹萼蓥莉 | 彳刮煎錾确，耋砉；薹蚕掰鍪阿擎生写稽不囊麓鞴媸蠢鸟 雾畿岜。譬篓雾蓦塞罐型霉i 蹬袋麓蠛镢誊滔冀薹。蟹簦已篓隧缬 鸯鹭囊薹臻婆堪鹱田廷魁篱鬻酆i 霎书彩；曼，墨塞；熨攀善意篡一砑逶 淫锚萌! 塞篓鬟鬟琴基耄价 别人研究工作的能力，从 弼得到囊发1 2 引。这榉学生不仪掌攥了本次实验的褪关海容，为实验工 作打下了基础；而且了解了当前有关石英晶体微天平( 0 c m ) 的前 沿领域豹籍识，开阔了穗靠搪褫搿，有利于培养科研精牢枣。 因为本实验的理论知识有一慰的抽象性，考虑到学生的理辩程度 在实骏前老师再次组织学生集体讲授，将实验内容、炎验原理和注意 事项以润题的方式提出采，让学生或者荤独圈答或者互福讨论寒黪 答，这让学生充分理解了实验内容，而鼠给他们留下了深刻的印蒙。 整个过程我稍尽可能少讲实验内容，鼓翩学生提问，弓i 导学生思考， 给学生剑造深入思考、投掇堪维的氯隧。挝：二实验仪爨渔操俘，老痧 做了前u 步的介绍，为了让学生能够消楚地、 w 感地掌握仪器的操作， 我髓编写了奉实验仅嚣瀚搽佟辩淹，学生参考诧二薅麓够将实验搡作 很好掌握。经过较为深入地思考和准备，进入实验实施阶段，学生每 2 或3 入一组，每个学生都疆严格按照计划控制实验条件，及时收集 实验资瓣，并保存好撅始记录。实验中我嬲诖每个学生郝学会零独操 作，从吏验1 1 电极的清洗到实验质数搌的处邢绣个学生揶璎彻底_ 簿 握。实验磊学生在电脯卜将实验彳 翻黻零乱、分散的贸验数秣加以熬 理，删辩技绘图软件si 鲫a p l o t 将实验数摄进行处理，以规范的图示 表述实验结聚。整个实验过程充分调动了学! t 的主动性，给了学生充 分眩惑缵字澜，为学生锲耪麓力麓培养撵馔了钒会。 实验结束后，我们不要 技论文的7 谚式写h 来，论文的格式参考湖南师范大学学报的格式。我 稠收矧学z 蠢的沧文 6 彰篇，这j 纠；有5 3 的学生论文写褥不错，实 验结果与时论部分分析锝好，论文格式也符合要求，这些学生是缀动 腑筋的。f f l 怒也有麴学生论文的格式是对的，但是问题分析不太清楚， 这霹缝健学生对实验的擎捱还存在一些嗣逛：还有黪学生写鹣论文耪 以前写的实验报告潍不多，可见这些学生没有认真对待，把它当成任 务采完成。科技论文的写作对以厢从事放学科研是必不可少的，学生 不仅对所学知识进行了分板和解释，理论知识褥到了深化，露且学生 学会了科技沦文的写作，为以后继续读研深造和从事教学科研工作打 下了基綦鑫。 部分实验过程记录 实验蘩渍浇电扳： 开始做实验了，我们把学生分成四组，每组2 3 人，每个同学都必须认真操 诈鼓励同擎们积极动手，部分礤学清洗电极，滴l 滴双氧水，再滴2 3 滴浓硫 酸至母燥的石英晶体电搬表面，约l o 秒后水洗，洗耳球吹于，并重茨三次，奄 到光亮的金电极，这时提醒学生一定辩注意安全这时有这样一个问题：浓硫酸 楚理辩电援鼹须是吹干稳，鸯嚣么既? 我翻援盎来豇学生思考，结合浓硫酸的往 质、衾电极的特点引导学生思考在清洗电极的时候很多学生发现，电极上有很 多黑包的脏物，纷纷问到那是什么，老师告诉了学生答案，并向学生解释了清洗 电极妁躁霹。 熟悉仪器的遗接与使用： 一部分藏擘连接囊验议器，熟悉c 1 1 4 0 0 仅器撵作软辞在连接议器靖有两 个接线柱，绿色的和红色的，怎么连接了? 这时候细心的两学发现问题了，按照 老师演示的方式把线路接好了，不会的学生就开始问琏 师和同学了。茹验仪器连 接后，有酶秘攀秘实验捉器显示“强e i n s 泅黼n td o e s n 1 w o 癜”是骨么原霞咙? 老洚爨学生裣查议器的连接怒否完好，有的学生自己将问题解决了，有的学盘找 不出答案求助于老师。老师提问了，实验仪器申恒电漉、恒电位功能使用畦分剐 要特别注意什么? 连线不好会产生什幺后果? 引导学斑思考、讨论 石荚菇终强天乎震量灵敏度骑校正： 实验过程中学生参考实验操作指南，能够很好地究成实验，但是出现的实验 现象学生却不知道解释。实验时，额率随电位的变化湎发生了改变，教师要指导 学生分橱氧化还愿酶过程以及导致鲢频率变化，为后瓣戆实验蠢下基础。实验中， 银沉积、溶出过程中出现了氧化电流峰比还魔电流峰高而尖的现象，有时候观察 仔细的学生蔬主动地褥起了老师和弼学，有的时候学生没有注意到，教师就要提 醒学生注意观察这令问题对学生隶说有一定的难度，教师考虑学生畿实际水平， 引导学生思考并最终让每位学生都理解。 导电聚摹睦薄膜转电亿擎合成和e q e 耩表轻： 在苯胺的电化学合成实验中出现第一圈的峰和后莉的峰不同，什么原因了? 实验申有的同学注意刘了这个问题，也有的同学得到的实验现象并没有出现这个 结暴，这是为传么? 丧老蜂畿帮助下再溃楚了熙因，蒡重镘了迭一步摹胺聚会 后取出电极，为什么在对电极上也能看到颜色的变化? 在苯胺的电化学过程检测 实验审，随着电位的敞爱缝看秘电棱颜色有规律酶变倪，这又是什么艨因? 并噩 实验中频率随电位的变化而变化，经过上面的实验后被学生幺己分析解释这时 候老师提醒学生仔细观察，并i l 导学生思考，最终完撼地解释这些问题都是学 生要擎握的。聚苯胺秘实验蹭束君，要求学生杏傲了聚堍咯跨电合成察验及8 测 表征，这个实验是在同学们常楹了聚笨胺实验的基础上自己动牛做出采的 实验结束后，学擞发现每次实验前都珏颓蠢开路电位，问为仟么? 对于一个 勰实验，教p 币鼹充分发挥强导馋用， l 导学生在观察实验现象姥同酵，认真恩考 原因，让他们讨论后给予解答。实验中我们发现有的学生实验动手能力很强，有 砖擘生对实验瑰象豌察缮很仔细，而髓敢疑溺，也有秘学生敲宾验毙靛马虎 实验数据处理： 扶事科研工作必不可少的工具，因j 毛培养学生的科技写作能力，为以 后的研究探索性工作打好基础显德尤为霾要。在我镪豹实验中要求学 生阅读讨论文献，写出综述，并把实验结果以科技论文的形式写出来， 这对学生来说是缀重要酶。在这个过程中教帮应给予精心指蹲，帮渤 学生将文献进行归类、整理、提炼和加工，让学生写出好的综述和科 技论文，对学生来说这是一个提商综合索质能力的极好机会。实验后 醵调查表骧，通过学习学生基本上都掌握了懿髂查我资精，有6 l 。5 的人愿意从网络站点查资料，2 6 9 的人则愿意从期刊文献中获得。 在对英文文献的调套显示尽管有8 0 的入认为英文文献很难葫懂，德 是也有8 2 6 的人认为英语缀重要，说以蜃要好好学英语。学生交采 的综述尽管有的并不符合要求，但有8 2 7 的学生认为他们知道写综 述了。实验络采静鲶疆、秘技绘潮软件浆佼矮熬鼠事辩研工佟必不可 少的，调查显示有8 9 ，4 的学生已l 经学会了s i g m a p l o t 科技绘网软件的 使用，论文中的实验圈基本上是符合要求的。 以小组为单位进行的秘宠型实验缎受学生赡欢逑，2 6 。9 学生认 为能够充分调、镍等金属离子污染，可以加入氨性缓冲溶液再加入硫 也钠作为掩蔽裁。仍旧惩铬黑t 指示叠4 ，用毫d 滴定到终点；还可双蛊接加 入氨性缓冲溶液，铬黑t 指示刹，用e dt a 滴定到终点就可以了。 擎垒：蘑势实验用的枣污染小，水中干撬弱成分岁，实验对驭本拜加入氨糠 缀冲溶液，铬熙t 指示荆，用e d l a 滴定到终点就可以了。而使用原千吸收分 光光度法我们采用标准曲线法就能很快得到结论 老魉：原季吸收分怒麦瘦法妁实验原理大 x 诖学生了掰这静分析方法，将实验与实际生活联系越来，培养学生豹 学习兴趣。参加这次实验的有三十多名学生。 实验前几天先把一些问题交给学生让学生准备。如查阅有关水处 理懿瀣辩，测定水中钙镁离子含量麓方法，络合滴定窝藏子吸收分光 光度法的理论知识；根据络合滴定实验方法设计不同的实验方案，并 比较各个方案：准备实验仪器及药品，并进行预备实验；为了提高学 生的兴趣我们还要求学生谖查搜集国家标准裁发毒的饮耀天然矿泉 水水质标准。教师要求每个成员实验前充分准备一下，充分开展课外 合 乍学习，尽量让每个学生都投入到实验中来。 当学生充分准备后，实验裁老师组织学生互相提闯和讨论，检查 学生的学习情况。学生依次对所做工作发表见解，其他同学提问或发 表篷己豹蕾法，霉囊老瓣进行总结，恕疑难瓣踅提密来讨论，在老拜 的帮助下解答。最后由老师进行评价，评价学生对知识的掌握程度， 运用知识解决问题的能力以及学生在合作学习中的表现等，注意多褒 奖，少贬低，殴激发学生的学习秘极性。 实验箭部分讨论遘繇记录 关于水处理方法的讨论： 教师：到现在我们的实验已经准梅一个星期了，不知道失家准备得怎样了? 现在潦大窜犯蠡己瑟傲秘工嚣提虫拳交流。诲欠家兔谈一下求是惠弹处理翡? 学生：我先查到丁水处理的方法及注意带项，了解l l 我们强天喁的水表之币 易踞前只知涟我们现在用的自来水、喝的矿泉水是经过净化处理来的但是经 过哪赡步骤，哪些方法处理鲢都不清楚，现在基表上了解这瘿过程。 学生：水处理一般是经过物理处理、化学处理、斑物处理三个过程物理处 理过程有：沉洚法、泣滤法、吸瓣法、蒸发j 嘉等犯擎遘程鸯：氧稼还原法、离 子交换法，电解法等生物处理过程有：活性氧化法等此外还有一魑深度处理 老师：这次实验有什么体会? 学生：这次实验我比以前的宾验者f 做得认真，因为实验前看了不少参考书， 时实验了鼹辑烬透彻，凳缮做袋验缓有意憨。 学生：实验虽然简苹，但是这种傲实验方式我很喜欢，同学问曩相交流的机 会多了，觉得根轻松 学生：这次实验的内容比较贴近生活，学的东西很有意义，我比较感兴趣 实验总结：这次实验作为一次实践活动，学生的兴趣眈较高，调 动了学生的积极性，大部分学生对这个实验是很投入的。实验结束后 学生都掌握了实验基础知识，肖部分学生实验前准蛋褥很充分，在实 验中表现出来了，收获也是最大的。但越我们也发现，有的学生比较 腿小，不敢发言，不敢讨论，在以后的教学中我们应给学生更多的锻 炼视会。 五、研究型实验的愿考 5 1 高师仪器分析教学开设研究型实验的意义 实验教学能够培养高师生理论联系实际的能力，严肃、认真和实 事求是的科学态发，观察、分析和判断阅题麴能力1 2 酬。因此从蹇师能 学实验开始遴行教学改革，探索一条培莽研究型教癖之路，增强纯学 专渣浠范生适应社会发腰需要的能力，有着十分重疆的意义。分析化 学是一门信息科学1 2 ”，可以帮助人们扩大和加深对自然界的认识，起 着“眼睛”的作用，也是本科生化学基烈l 课的一个重要分支，通过学 习分析化学可以经学生攀援获墩系统化学信息的方法耪瑾论渊。函诧 在分析化学实验中进行教学改革，发展师范生的综合素质有着重要意 义。 社会发襞掀起了课程改革的新浪潮，也对高师生提磁了挑战。要 完成叛形势下的历史使命，高群生不仪要能够教书育入还要毹够迸行 课穰改革。馋统的实验教学对学生的兴趣弓 导、能力开发、恐维剖新 等缺乏重视，缺乏考查知识的产生过程以及在实践中如何运用，霞此 造成了学生知识整体的残缺。研究型实验调动了学生的学习主动性， 培养了学生的戏察熊力、动手能力、独立操作熊力，更重要的是培养 了学生独立思考的能力、分析解决实际问题的能力以及综合运用创新 韵能力。学生在学习实验方法和科学恐怒的同时，还可阻养成理论联 系实隧，切从实际出发的严谨、求实的科学精神，科学的思维方法、 学科的基本研究方法和良好的科学絮养，月时窟造思维，孕育创造性 的思想。 师范教育的主要目的是培养中学教师。中学教师不仅要教学生知 识，教学生学会学习，还要开展教学科研工 乍，因此要求师范生具备 较高的综合素质。研究型实验拓展了学生学习知识、发展能力的途径 和范溺，为学生提供了更多的发展机会和- 充分的自由，学生的潜能得 到开发和释放，在老师的影响下无形中培养了学生的课堂教学技能、 教学艺术秘组织与管理能力。嗣时以小组为单位辩鼹韵实验深题研究 有剥于培养学生的台倦意识积豳队糖誊 l 【29 1 。研究型实验相对予其它交 验来说，提赢了人的主体憾、创造能力和人琢交德的熊力，增强了积 极的学习态度，促进了知识的综食化1 3 稍，促进了理论与实践的结含， 促进学生非智力因索的和谐发戚，形成键会的人格。 5 2 研究型实验的基本原剃 5 。2 ，l 基黜性原则 硪究型实验，只是基础仪器分辑实验的扩展与综合，不固予毕业 小能够弩上癸现酶设恕要傈留下来，在以后的蜜验中采实施和验证。 师范生是当前研究型实验的学习糖也是未来实验教学的实施者。因 此，不仅应该注重培养他们实验技巧上的创新能力，更应该引导他们 及时接受薪的教育毽念，注重培养德们的教学投麓。戮既为擎生提供 实验教学方式上的新体验成为我们开展研究型实验的个重鞭目标。 这使褥我们的实验增加了职前培训的意义，也往课程内容更加丰富多 彩。 s 。2 。4 剞造瞧艨羽 现代教育的发展需要的教师不是一本书，而是一个综合能力强的 入。因为教育不再是简单的操作，瓶是创新。而创新，并非无本之木， 它嚣要实现鳃基毯。我镌懿实验羲眼予磷究型豹仪器分撰纯学实验， 又要联系其他县体的化学实验教学及学生各科知识和经验，把综合的 学习内容带入剜课程中去，以诧为创新基础。在汗设实验过程中我们 要充分考虑到无机化学、有机垂匕学、分辑化学、物理化学等孝鞋关学辩 基础。这样可以让学生充分体会到大学化学各专业知识之问的内在联 系，戬及它钠对于到赣活动静指导律震。这和学科综合不莰是现代科 学教育发展的特点与要求，而且在高考改革中也明显的体现出来。作 为未来的研究型化学教师，必须培养师范生综合应用各科知识与综合 思维方法亲勰决闷题酶习蠼弱戆力。 5 。3 宥待解决的问题 5 3 1 学生的需要和教学条件的矛盾 磺究型实验应该把学生豹需要终为潆程考虑翡一个重点，瑟我翻 目前的实验条件还是很难达到的。许多学生反映实验仪器太少，独自 3 2 s 。3 3 科学评价体系 从实验的滔稼来看，我们追求的魁实验过程与缩采的有机统一， 也就是说学生在整个实验过程中实验过程与结果是同等重要的。程这 样的教学耳标和价值取向下，我们要建立一套过程与结果有机结合豹 评侩新体系。在礤究型实验过程中我键溉对学生进行过程搔导，又对 学生实行目标管理。教师主要从查阅资料、实验方案、实验操作及应 交能力、实验数据与实验成果以及论文的写作水平这几个方面来考核 评定学生的成绩，才能够比较全面、公正地评价学生的综合能力和剑 薪承平【3 引。在各个除段对学生提出明确的要求，针对学生在学习过程 中闻题分剐潋谈话、闷卷、作泣来帮助解决，最盛对学习结采做出评 价。但由于作者研究经验和理论水平不足以及时间的限制，最终未能 提出更合理的评价体系。例如，由于整个研究型实验教学过程的复杂 性，小组闽姻差异以及缌内成员姻互相合作的情况，虫羹像确切制定谨 价指标帮成绩评价还有待于进一步酌研究。 s 4 展望 。 在提出基础教育改革的同时，也向提供烬资培养魄怒等师范院校 噬及各类教育辊褐提浅了新的拂战。师范院校的培养模式必须进行相 应的改革，提高师资队伍的水平才能够适应教育课程改革的需要。我 们认为在以后的师资培养课程体系中以下几个方面的主题应该得到 更多的重享见：第一，建构戆的教学戏念。题的是转变师范生头糠中已 形成的传统教育毽念，并非一味地离 也 | 、】传授渡认为是先进与合理的 蕊念，而是通过启发诱导、组织实践活动，给他们更广泛的选择余地， 让他们自主的建构自己的教育理念，培养学生履行教j j | j 职责的自觉 性，以及向他们提供进行职业砑究的必要二 具。第二，炳范性与学术 憋协谡发展。嫦范教裔长瓣以来重槎教学，拓重视“三基”培养、教 学规范，倦是却对学生豹科研艟力和御新意识的培养不够。特剐是与 综合性院校晌学j i i 比较，弼示i 葡师牛的后劲不足。阕此赢师要加强师 范性，同时还要注意学术性的熔养。 六、缕语 经过理论与实践的研究，我们认为在高师化学教育专业开展有训 练性、教育性和应用性的研究型实验对培券学生的综合能力有很大的 促进作用。由予师资熔养体系的复杂性、系统性，实验课程鑫冬发展必 须与时俱进，接受各方甏信息的变纯，实施更新教学内容，不断的修 j e 以适应时代的交化。开展研究型实验，培养学生的综合素质无论是 对于师范化学教育本身，还是对于基础化学教育都是一项具有现实蕊 深远意义的课题。由于理论、实践能力翻现鸯教学条件媳限制，我们 对研究型实验酶探索还只是初步的，理论和实证研究的肉容还需要进 一步的充实和完善。我们有理由相信，研究型实验对培养学生综合能 力很有益处，也将进步得到推广，同时在理论方磁、实践方面也将 得到进一步的探索。 参考文献 l | 李璐，臻葬大学垒麓辩疆麓乃蹩珞尊钥遗性久才静羹要逸径，豁关学院学擐，2 0 0 l ，2 2 ( 1 ) ，8 7 - 8 8 1 2 l 簿墩桂，浅滚高黔生瓣赣缝力麓壤舞，溺爱女# 楚学院学报( 哲学戡会季季学簸) ，2 l ， 2 i ( 3 ) 9 5 - q 6 【3 l 糸泼* ，翁痰森，钱文淡， 4 每采豫学实验馥孳静实黢皇探索，大学豫学，1 9 9 4 ，褒2 b 9 一1 0 【4 l 李患荚，大学位学实验改肇鞠懋，n l 瑗教鸯学黢学报，2 0 0 2 ，( 1 ) ，6 4 【5 1 成褥学，张伏龙，开设研究型实验课是培养创新人才的礅要途径，甘肃教宵学院学报， 2 f 婚3 1 7 转) ，9 6 一g s 【6 1 粱少俊，高师分析化学教学改革的做法和体会，广西高教研究，2 0 0 0 ，( 2 ) ，5 5 5 7 1 7 】蒋海龙。分析化学实验课程改革约实践每接 索，零熟斑专学报，2 l ，( 6 ) ，8 0 f 8