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實驗前實施安全教育考核制度
在進行化學實驗課程之前,學生對化學實驗了解得往往不多,雖然對實驗項目興趣濃厚,有迫切進行實驗的欲望,但對實驗的機理、內容和安全知識卻是知者甚少。傳統的安全教育安排在這個階段,讓學生系統地了解相關安全知識,確實具有一定的效果。但教師在講并不表明學生一定在聽,由于多種原因,能完全掌握安全知識的學生較少。臺灣清華大學在這方面實行的是安全教育結合化學實驗室的準入制度。學生在進入化學實驗室之前,必須通過相應的安全教育和考試,并把通過安全考試作為進入化學實驗室的必要條件。安全教育方式多樣化,學生可選擇選修安全教育課和網絡教育等不同方式。在考試前往往還會安排進行一次集體授課,請專業的實驗室安全人員來進行講解。對于缺考或考試不合格的學生,會安排重修和考試,直至合格后才準進入實驗室。在安全考試面前人人平等,即便是來訪的資深教授也要在進入實驗室進行實驗前通過安全考試,否則是不允許進入的。我們傳統的實驗安全教育也有自學和集中授課環節,但往往缺乏的是安全考試制度。進行安全考試能在一定程度上提高學生安全學習的效果,同時把其作為進入實驗室的必要條件,能讓學生在思想上充分重視,避免了傳統安全教育方式中學生可聽可不聽的懈怠局面。臺灣清華大學在授課方面也盡可能以形象教育方式為主,用實物演示、圖片展示等教育方式來提高安全教育效果。例如,在講解實驗室滅火知識時,重點強調需要沉著冷靜,及時判斷火勢大小、原因并正確使用消防器材:局部著火,順手用濕布、沙子等材料蓋滅;火勢較大時,依據著火原因和火情使用適宜的滅火器材;火勢無法控制時,及時斷電關氣,迅速離開并立即報警。在講解使用滅火器材時,可以把常見的各類滅火器向學生展示,同時用示范的方式給大家進行演示。通過這樣的系列課前安全教育與考試,讓每名學生都掌握相關安全知識,提高安全意識和安全能力。這不僅保障安全教育的效果,而且最大限度地減少了實驗室安全事故。
教學過程中強化安全教育
傳統安全教育方式往往只重視課前的安全教育,在教學實施過程中和結束后并沒有實質性的安全教育內容。這也給學生造成誤解和思維定勢,認為安全教育只是走過場,對于化學實驗室安全管理制度也產生不在意的心理,因而易于發生實驗室安全事故。在日常實驗室安全教育方面,臺灣清華大學采取了一些很有特點的措施。例如在每間實驗室門口都有危險提示標志,說明該實驗室可能產生哪些危險,同時也提示禁止在該實驗進行不恰當行為(如吸煙、帶入磁性物體等)。每個實驗室需要使用的危險試劑、藥品都需要進行登記和專人保管使用,在實驗室門口醒目的位置建立文件夾,放有該實驗室使用的危險藥品的性質和預防、處理措施的資料,不斷提醒進入實驗室的人員要時刻進行規范操作和安全處理。他們還專門成立環安中心來進行實驗室安全檢查和安全設施維護工作,往往每學期有多次的安全檢查。相比之下,內地高校實驗室的安全制度實施則相對不力,有些安全檢查流于形式,這是需要認真改進的。在化學實驗教學過程中需要不斷強化安全教育。我校在進行每項化學實驗之前,都要求學生進行預習,不僅要對實驗機理和實驗過程進行預習,而且需要查明實驗中每一個用到的試劑與藥品的物理、化學性質和安全特性(MSDS)[10]。這樣能有效提高學生的安全意識,同時也能指導學生在實驗中進行規范操作,避免安全事故。為了能提高學生在化學實驗教學過程中的學習效果和安全覺悟,我們計劃讓學生自己進行實驗安全監督。學生相互進行實驗操作監督,對實驗設施和實驗環境提出安全意見,不僅使學生實驗操作更加規范,而且讓他們時刻具有安全意識,同時也改進了實驗室環境和條件。在這個過程中,畢竟學生的經驗尚淺,教師應當在合適的時候進行引導,以取得更好的實驗教學和安全教育效果。學校提倡在實驗前和教學過程中將實驗安全教學引入案例教學方式,對社會上最近發生的安全事故和實驗室以往的安全隱患進行分析。這樣既可以提高學生的學習興趣和視野,同時也讓學生了解正確的安全處理方式。例如在使用金屬鈉的實驗中,在課堂上讓學生對“實驗室中金屬鈉著火是否能直接用水進行澆滅?”進行討論。這樣不只是教師直接灌輸關于金屬鈉的安全知識,還讓學生在討論中更加深刻了解金屬鈉的性質,同時也讓學生正確掌握用砂土隔絕氧氣而滅火的手段。當然,如果在確保安全條件下用少量金屬鈉為學生進行教學演示,將能取得更直觀的教學效果。這些安全教學方式和手段都是在教學過程中對學生進行安全教育的強化,能讓學生在潛意識上強化正確的安全理念和掌握實驗安全技巧,培養學生進行化學實驗的綜合能力。
課后安全評價鞏固安全教育效果
傳統教學方式忽視了實驗結束后對學生的安全教育。實驗結束后,學生只是對實驗過程進行復述,對實驗結果進行處理并書寫實驗報告。在調查中發現,大多數學生都以獲得實驗產物的多少來衡量實驗的成敗,而對實驗的規范操作和安全事項不加重視。為了能達到安全教育與實驗教學一體化,在課后對學生的安全教育是極其重要的。引入學生對實驗安全的自我總結評價方式,能讓學生對實驗過程的安全進行有效的總結,達到將安全教育貫穿整個實驗教學過程的目的。在實驗報告中增加實驗安全評價一項,讓學生從安全角度去審視自己的整個實驗過程:實驗儀器裝置是否按照要求搭建,原料稱取時是否有撒漏,實驗過程中廢氣是如何處理的,實驗結束后的廢料是否進行規范處置等,對每次實驗操作進行安全總結。只有這樣才能讓學生時刻意識到實驗安全的重要性。對于那些實驗操作不規范、存在實驗安全隱患的學生,雖然僥幸得到實驗預期的產品和結果,但整個實驗嚴格來說是不合格的。傳統教學方式并沒有讓這些學生意識到問題所在,通過實驗后的安全評價能讓他們進行這方面的自我批評和改正,真正在實驗能力上得到提高。因此推行課后自我安全評價教育方式,能進一步鞏固整個實驗教學過程的安全教育效果。
衛校化學實驗教學的理性思考
化學實驗是化學教學的重要內容,也是獲得化學知識、培養綜合能力、形成理性思維的有效方法和手段。化學實驗離不開觀察、分析、歸納問題的方法,對于化學的認識有一個從感性認識到理性認識的升華過程。由于衛生學校的生源是初中畢業生,學生年齡偏小,理解能力差,基礎薄弱,知識結構不全等,使學生感到化學難學,認為學化學沒用,對化學失去興趣而不愿學化學。本文對化學實驗教學提出了自己的一些建設性意見。
1.深化、拓展實驗教學內容
實驗教學內容重視學科效應,存在一定程度上脫離實際生活與社會的需要,造成學生對化學既無興趣又不重視。為適應學生可能遇到的各種實際生活及專業需要,解決社會實際問題,應以化學實驗為起點,深化、拓展實驗教學內容,緊密聯系學生生活和醫學知識,讓學生用化學的視角去觀察生活、生產和社會中各類化學問題,使學生進入一個嶄新的知識層面。
2.強調實驗的整體性、系統性和綜合性
實驗內容的安排顧及不到實驗技能的系統性,實驗順序常有難易顛倒的現象。實驗教學進度機械與理論課相對應,偏重于化學課自身的系統和完整性,忽視了實驗課自身的獨立性、系統性和整體性,結果造成了各個實驗彼此孤立,缺乏內在聯系。
3.強化基本操作訓練,重視實驗能力的培養
現有教學在編排上總是把基本操作安排在實驗部分的開始,以為這樣就可以訓練好學生的基本操作。實際上技能的形成是以練習為基本途徑,通過多次訓練才能被掌握。而且大多數實驗都是在試管中進行,造成了學生簡單動作的重復。從實驗的綜合狀況看,演示的實驗多,但效果差;學生實驗少,動手能力差;驗證性實驗偏多,設計性和其他類型實驗偏少;化學實驗側重于操作訓練,在實驗中,觀察能力和思維能力的培養是個薄弱環節,對化學實驗能力的培養稍顯不足。
4.改革實驗教學模式
實驗教學主要采用的是驗證式教學,這使學生不用思考、簡單模仿重復就可完成實驗,實驗結束時甚至連起碼的實驗原理都不知道。傳統教學養成學生只會通過書本學習知識,使他們不懂得何謂觀察,何謂思考;而且導致學生厭惡對事實觀察,寧肯相信書本上看到的東西,也不相信自己親眼目睹的事實,忽視對化學實驗經驗的積累。這種傳統的實驗教學使得學生缺乏對實驗的理性思考和創新,缺乏對實驗能力、科學態度和科學方法的培養。
5.重視學生掌握科學的學習方法
正確的學習方法是學生學好功課、發展才智的重要條件。目前教學中缺乏學習方法的教育普遍存在,對學生是否掌握科學的學習方法沒有給予足夠的重視。學生本身年齡小、學習方法不當,近年來又由于擴招使得生源質量下降,造成教學效果停滯不前,學生學到的東西不能靈活地應用到新的問題情境中,只會生搬硬套,應用知識解決實際問題的能力低下。由課本學習走向社會學習,創新教育成為紙上談兵。
6.重視辯證思維能力的培養
化學實驗不僅要提高學習興趣,培養學生實事求是科學態度,更重要的是它在培養思維能力方面有著不可替代的作用。在實驗教學中,對于物質的結構、化學反應過程和現象,學生總是用感性認識替代辯證思維。如稀H2SO4與Cu的反應時加熱與不加熱的問題,化學平衡時反應仍然在“動”的問題、酸堿中和反應生成的鹽類水解為何不呈中性的問題……教師應該用辯證的思維指導學生學習,讓學生的辯證思維能力得到應有的培養和發展。
7.健全實驗考核制度
實驗教學評價在教學中起了反饋作用。一方面,決定教師采用何種教學方法;另一方面,它還影響學生的學習態度和學習動機。目前的實驗評價就是看學生實驗做沒做,實驗報告寫沒寫,實驗結果對不對,然后把它作為平時成績的一部分。不健全的實驗考核制度造成學生做實驗流于形式,做不做實驗無所謂,以至于學校、教師、學生都不愿投入時間、精力、資源進行化學實驗的教與學,而寧愿畫實驗、講實驗,化學實驗教學幾乎喪失了它的教學價值。
教學改革實施
1.加強教法和學法的有機結合
教學是一門綜合性很強的培養人的藝術活動,是“教”和“學”的有機統一體。在教學中不僅要重視“教”,更應重視“學”。以往的化學教學,師生雙方都出了偏差。比如,學法上學生更多地注重機械記憶而非理解知識的意義和內在聯系;教法上,教師更多強調的是具體知識點的學習和應用,缺少對知識的系統整理。重教師輕學生、重知識輕能力、重教法輕學法的教學,使得知識的學習效率很低。隨著時展,知識不斷更新,讓學生裝滿知識走出校門,遠不如培養他們掌握如何尋找知識和運用知識更重要。古人云,供人以魚,只解一餐;授以漁,終生受用。重視教法改進的同時也要加強學法的指導,只有將二者有機地結合起來,教學改革才能收到事半功倍的效果。
2.加速教材改革建設
沒有好的教材不會有好的教學。教材是教師組織和實施教學活動的重要媒體和理論依據,是教學目標得以實現的有力保障。化學實驗作為重要的化學教學內容,應根據學科的特點、醫學職業教育的專業(藥劑、護理)特色、學生的認知水平(初中)、學生的實驗技能水平與發展要求,來精心編排和組織化學實驗,優化實驗內容和結構,使化學實驗能夠體現專業特色,與學生生活和社會實際相聯系,演示實驗與分組實驗或師生協作實驗、驗證性與探究性或綜合性實驗有機結合,同時也增加實驗的趣味性,適合學生的認知能力水平與發展需求,成為融化學知識、科學思維、科學方法、實踐技能、創新能力等綜合培養與訓練為一體的新型課程體系。化學實驗教學最重要的目標就是掌握化學知識和培養學生的學習能力,為學習后續課程掌握必要的知識及能力。因此,要加速實驗教材的改革建設,適當減少驗證性實驗,豐富實驗內容與類型,以醫學問題和實際生活問題的發現為線索,適當增加與醫學和生活聯系緊密的實驗內容,拉近醫學與化學、生活與化學的距離,讓學生真正感覺到學化學有用,因而化學有用要學。
3.搞好實驗考核
以能力為本位的中職教育改革方向,要求教學應該更關注如何利用學科優勢,促進學生綜合職業能力和發展能力的形成。實驗評價也必須遵循現代教育理念,以全方面最大可能地促進學生的發展、力求幫助發現選擇和形成一切有可能的、適合學生的有效教育方式為目的,建立新型的實驗評價體系,對學生的學習成效做出有效的評價。
實驗作為化學課的一部分,不單獨考試。實驗成績以學生實驗報告為基礎,記入平時成績中。所占比例較低。因此學生上實驗課但不動手,做實驗但不思考,只看不做、只做不思、實驗報告抄襲現象嚴重。為了推動實驗教學的改革和實驗能力的全面培養,需要改進和加強實驗考核工作。實驗考核不應只局限于操作技能或實驗結果,要擴大考核范圍,改進考核方法及標準,在此基礎上全面地做出教學評價。
4.加強化學實驗教學與醫學專業課程教學的相互聯系
化學教學要為醫學類學生學習醫學專業課程服務,但化學教師缺乏對醫學臨床知識的了解,應加強與醫學專業課程任課教師交流反饋相關信息,了解今后學生在學習醫學專業課程中會遇到哪些與化學相關的內容,學生學習化學后能否適應醫學專業課程教學的要求,以進一步對化學實驗教學進行指導,提高化學實驗教學的針對性和實用性。
5.重視對教師的繼續教育
通過教師講解,讓學生認識到大學實驗與高中實驗的不同,認識到進行主動學習對其能力和綜合素質提高的重要性,然后再根據學生自愿報名,將帶教班級的學生分為兩組,其中實驗改革組按照以下方案進行,對照組按照普通教學法進行。
1.1課前預習與小組討論:
布置學生進行課前預習,預習時以教材為主,以網絡資料和圖書館課外書為補充。撰寫實驗預習報告,報告內容分實驗原理、步驟、注意事項、問題、可改進操作,引導學生尤其注意實驗注意事項和實驗問題的收集。在課前兩天,自由組合的幾個小組一起進行探討,尤其是實驗注意事項、實驗問題和可改進操作的討論。對照組學生只需參考實驗教材寫出普通實驗預習報告。
1.2課堂學生講解和教師補充相結合,教師演示和學生體驗相結合:
為了督促學生養成主動預習習慣,使學生由“要我學”轉變為“我要學”,每次課堂開始時叫1名學生上臺講解實驗,講解完后,先由學生自愿主動補充。然后再由教師補充講解學生未講到位的部分。同時教師進行關鍵操作的演示,可以叫學生上臺配合體驗實驗操作過程。特別強調讓學生提出對實驗部分操作過程的改進,對可行的部分將允許學生按照新操作過程進行實驗。對照組學生不需上臺進行實驗講解。
1.3學生實驗:
生按照講解和演示的過程完成實驗內容。對于部分小組提出設計的可行的部分操作的改進方案,鼓勵引導學生按照新方案進行實驗。如果實驗課堂不能夠滿足新方案的要求,將給學生提供教師藥物化學科研實驗室和相應實驗條件,在課后時間完成。對照組完全按照教材內容方案進行實驗。第四,討論總結分析、撰寫實驗報告和實驗改進方案:實驗完成后,在課堂組織學生分組討論總結,課后撰寫實驗報告,對于部分實驗,鼓勵引導學生提出并上交實驗改進方案。在下次實驗課堂前,教師將針對實驗報告和實驗改進方案進行評述。對照組學生只需遞交普通實驗報告,而實驗組的實驗報告形式和內容形式自由。上教學方法的實施,與未參與改革組相比,實驗改革組學生的學習效果明顯要好,學習積極性也要高,實驗動手能力、分析問題和解決問題的能力均明顯要強,同時也讓部分學生體驗到了自行設計實驗的成就感,激發了其對科研的興趣愛好。
2以有機化學實驗為起點培養本科生科研素質
從以上參與有機化學實驗教學改革的學生中,組建本科學生課外科研興趣小組,長期指導學生進行課外科研實驗、資料查閱、實驗設計、學生課題申請、論文撰寫、課外學術作品競賽和考研輔導等一系列的提高學生科研素質為目的的活動。在教師的合理引導下,在筆者所進行教改的2個實驗班中,實驗組有多達18名同學主動強烈要求進入教師的科研實驗室參與課外科研活動。由于學生的課余科研活性以不影響學習為前提,因此筆者隨后挑選了14名成績中等及以上的同學,分成了2組,在一年二期的時候分別進入了兩個不同實驗室。與筆者以往通過其它途徑所帶的課外興趣小組的學生相比,這些學生思想動機總體相對較端正,除了5個學生由于急功近利、功利思想較強等原因而中途流失外,其它學生一直踏踏實實,完成了多個環節的課外科研活性內容,堅持到大四完成畢業論文。在進入實驗室初期,這些學生跟著老師或不同研究生學習一些最基本的實驗技能,同時也參與研究生的文獻檢索、實驗設計、匯報等工作。經過一個學期的鍛煉后,盡管有專業知識的限制,但是由于學生的主動積極進取學習,大部分同學已經掌握了所在實驗室的基本實驗技能,熟悉了所在實驗室專業中文期刊的檢索,也初步懂得了簡單實驗的研究方案、技術路線的設計。經過一年的培養后,在教師的指導下,學生設計并進行了獨立的科研實驗。在二年二期的時候,利用前期實驗結果,指導學生撰寫并積極申報省、校級大學生創新科技計劃項目。課題完成時指導學生撰寫科研學術論文,利用取得的科研成果指導學生參與大學生課外學術作品等競賽。以上完成的學生科研課題同時可以作為學生的本科畢業論文。由于科研課題在大三基本完成,因此,在大四時學生可以全身心的投入考研或者其它與就業相關的個性化活動中。通過三年多的課外科研活動及組隊參與挑戰杯作品競賽,學生的潛力得到了充分的發揮,不僅培養增強了學生進行實驗設計、動手操作和論文撰寫等方面的科研能力,也鍛煉提高了學生的自制力、毅力、團隊協作等方面的能力,整體綜合素質較高。例如,首先組隊的兩組學生中先后申請并完成了三項省大學生科技創新活動計劃項目(2010R413019,2011R413025,12R413020)和多項校學生科研項目;同時也發表了學生第一作者的論文或會議論文3篇;其中一組學生的作品獲得了第十二屆“挑戰杯”全國大學生課外學術科技作品競賽一等獎;由于畢業論文是幾年積累的結晶,這些學生的本科畢業論文整體水平較高,避免了目前普遍存在的本科畢業論文來自于教師科研成果的“拿來主義”。其次由于小團隊有自己的目標和信念,大部分同學都能夠至始至終堅持利用課外時間進行充電,其中有3個同學從大學一年二期到三年二期暑假,每個寒暑假都能留在實驗室做實驗,每個寒暑假只休息兩周時間。再次,在所帶教的學生中,學生的學習成績總體不是特別好,只有一人次拿過一等獎學金,但由于綜合素質強,在研究生考試中脫穎而出,有5人考取了碩士研究生,其中有北京大學和浙江大學各一名(整個學院當年考取985學校研究生僅僅3名)。
3小結