情境教學(xué)在基礎(chǔ)有機(jī)化學(xué)實驗課程中的教學(xué)設(shè)計與實踐

程紹玲 郭艷玲

（天津科技大學(xué)，天津 300457）

化學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科，化學(xué)實驗可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，有利于加深和鞏固化學(xué)知識，有利于培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的思維方法和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，鍛煉學(xué)生的觀察能力、分析和解決問題的能力，進(jìn)而實現(xiàn)創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。因此，化學(xué)實驗是創(chuàng)新型化學(xué)人才培養(yǎng)的重要手段，實驗教學(xué)的重要性不言而喻。近年來，各高校對化學(xué)實驗課程的教學(xué)體系、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法都開展了系列改革[1-3]，在教學(xué)內(nèi)容上，普遍增加了綜合型、設(shè)計型和創(chuàng)新型實驗的比例，大大提高了學(xué)生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力。但對基礎(chǔ)化學(xué)實驗課程而言，雖然增加了這類提高型實驗項目的比例，但實際課程仍以基本操作、基本技能和驗證性實驗為主要內(nèi)容。如何在基礎(chǔ)化學(xué)實驗教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，是高?；A(chǔ)化學(xué)實驗教學(xué)亟待解決的問題[4]。本文結(jié)合實驗教學(xué)中的實踐和體會，在基礎(chǔ)有機(jī)化學(xué)實驗課程教學(xué)中，探討了采用情境教學(xué)法進(jìn)行教學(xué)設(shè)計的方法[5]，取得了很好的實踐效果。

一、基礎(chǔ)有機(jī)化學(xué)實驗課程教學(xué)過程中存在的主要問題及成因分析

目前，基礎(chǔ)有機(jī)化學(xué)實驗課程的教學(xué)模式仍以傳統(tǒng)方式為主。實驗前，教師布置下次實驗內(nèi)容，學(xué)生依照書本預(yù)習(xí)；實驗課上，教師詳盡講解實驗過程及注意事項，學(xué)生嚴(yán)格按教師的講解，“照葫蘆畫瓢”去操作；實驗結(jié)束后，上交報告，實驗完成。這樣的模式雖然在一定程度上培養(yǎng)了學(xué)生的動手操作能力，但隨著人才培養(yǎng)目標(biāo)的改變，這種實驗教學(xué)模式已不能適應(yīng)培養(yǎng)高素質(zhì)化學(xué)人才的要求，表現(xiàn)出的弊端越來越突出，主要有以下幾個方面。

1.實驗成為只動手不動腦的過程

由于教師在實驗前已詳盡講解或演示了實驗過程，并強(qiáng)調(diào)了注意事項，學(xué)生只需要按教師規(guī)定的動作操作一遍，就算完成了任務(wù)。學(xué)生沒有想象的空間，沒有發(fā)揮的余地，只是一個被動的操作者。然而，科學(xué)實驗不僅是個動手的過程，更是一個動腦的過程，這種教學(xué)模式對學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)十分不利。

2.學(xué)生對實驗缺乏興趣

由于實驗完全按照書本或教師的講解“照方抓藥”，實驗結(jié)果早有預(yù)期，毫無懸念，這對學(xué)生來說，實驗過程和結(jié)果沒有神秘感，枯燥乏味，體驗不到科學(xué)實驗的驚喜與發(fā)現(xiàn)，難以產(chǎn)生對實驗的興趣，僅僅是為了完成教師布置的任務(wù)，應(yīng)付了事。而興趣是最好的教師，沒有興趣，探索和創(chuàng)新就無從談起。

3.學(xué)生基本功不扎實，實驗印象不深刻

學(xué)生進(jìn)行高年級專業(yè)實驗時，許多人對一二年級的基本操作印象模糊，甚至不能準(zhǔn)確地安裝簡單的蒸餾裝置。導(dǎo)致這一現(xiàn)象產(chǎn)生的原因一是學(xué)生本身對實驗沒有興趣，實驗印象不深刻；二是過分追求創(chuàng)新實驗，基本訓(xùn)練較少。沒有良好的基礎(chǔ)，創(chuàng)新只能是空談。

實驗教學(xué)中這些弊端產(chǎn)生的根本原因是在于教學(xué)模式的僵化，對教學(xué)內(nèi)容缺乏設(shè)計，學(xué)生學(xué)習(xí)情境的創(chuàng)設(shè)不到位。所謂學(xué)生學(xué)習(xí)情境的創(chuàng)設(shè)是指為學(xué)生構(gòu)建一個知識產(chǎn)生和知識應(yīng)用的真實或虛擬環(huán)境，讓枯燥乏味的知識鮮活起來，激發(fā)學(xué)生的情感、興趣和求知欲，讓學(xué)生在這樣的環(huán)境中主動建構(gòu)知識。而目前化學(xué)實驗課教學(xué)的師生互動基本上是通過教師的簡單提問來實現(xiàn)的，形不成情境環(huán)境，距離學(xué)習(xí)情境創(chuàng)設(shè)相差太遠(yuǎn)。情境認(rèn)知理論認(rèn)為：學(xué)習(xí)是學(xué)習(xí)者在一定的情境脈絡(luò)中主動建構(gòu)知識的過程。知識和能力的發(fā)展，就像語言的發(fā)展，發(fā)生于真實情境里不斷進(jìn)行的知識利用活動中。脫離學(xué)習(xí)情境的學(xué)習(xí)是枯燥的，獲得的知識是僵化的，運(yùn)用知識解決實際問題的思維模式難以形成。

二、基礎(chǔ)有機(jī)化學(xué)實驗教學(xué)中情境教學(xué)法的實踐

基礎(chǔ)有機(jī)化學(xué)實驗以基本操作和驗證性實驗為主要內(nèi)容，操作模式固定化，缺乏趣味性。而情境教學(xué)法恰能使枯燥乏味的知識鮮活起來，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性，實現(xiàn)對學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。針對基礎(chǔ)有機(jī)化學(xué)實驗的特點，我們采用了不同形式的情境創(chuàng)設(shè)方法，以提高教學(xué)效果。

1.引入相關(guān)化學(xué)史，激發(fā)學(xué)生實驗興趣

化學(xué)史是化學(xué)科學(xué)形成、產(chǎn)生和發(fā)展的歷史，在追溯知識的來龍去脈和動態(tài)演變中，充滿了化學(xué)家科學(xué)的思維方法、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和忘我的求知精神，以及大師們的人格魅力。在化學(xué)實驗中，每一種方法和技術(shù)的產(chǎn)生，無不是一部生動的化學(xué)史。實驗前，教師通過講解、播放或演示的方式，再現(xiàn)相關(guān)化學(xué)史，創(chuàng)設(shè)化學(xué)家對相關(guān)化學(xué)知識的發(fā)現(xiàn)情境，可以激發(fā)學(xué)生對化學(xué)實驗的興趣。比如，在柱色譜實驗中，學(xué)生不容易理解色譜的概念、原理和應(yīng)用。這一方法是20世紀(jì)俄國植物學(xué)家米哈伊爾茨維特發(fā)明的，他以碳酸鈣做固定相，以石油醚為流動相，分離植物色素，經(jīng)過一段時間洗脫之后，植物色素在碳酸鈣柱中實現(xiàn)了分離，由一條色帶分散為數(shù)條平行的色帶。如果教師在實驗開始前，現(xiàn)場演示這個實驗，學(xué)生不知道要發(fā)生什么，就會表現(xiàn)出極大的興趣，當(dāng)看到出現(xiàn)不同色帶的時候，驚喜之情自然溢于言表，就會急于動手試做，那么探究實驗的興趣就會突然迸發(fā)。學(xué)生在這種真實的情境中，自然而然地就能夠掌握色譜法、固定相、流動相以及色譜法應(yīng)用等知識，實現(xiàn)了知識的自主構(gòu)建。因此，在基礎(chǔ)化學(xué)實驗中，適當(dāng)引入相關(guān)化學(xué)史知識和演示，不僅有利于學(xué)生對相關(guān)概念的理解，更有利于激發(fā)學(xué)生的實驗興趣，提高學(xué)生的創(chuàng)新意識，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

2.創(chuàng)設(shè)條件實驗，培養(yǎng)創(chuàng)新意識

對學(xué)生創(chuàng)新意識的培養(yǎng)，不應(yīng)只體現(xiàn)在綜合型、設(shè)計型實驗上，應(yīng)貫穿在所有實驗項目中。將簡單的基礎(chǔ)實驗進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計，通過方案設(shè)計、變量控制、結(jié)果分析、討論總結(jié)，為學(xué)生創(chuàng)造更多的思考空間，調(diào)動學(xué)生實驗的主動性，達(dá)到創(chuàng)新意識培養(yǎng)的目的。在實驗課中，改變原來千篇一律的做法，對簡單的基本操作或驗證性實驗，進(jìn)行條件設(shè)計，再分組實施。實驗結(jié)果不再是已知，有了懸念，學(xué)生就會對實驗結(jié)果有期待。比如，在薄層色譜實驗中，展開劑的選擇是掌握和運(yùn)用本實驗的關(guān)鍵。對于一個未知的混合物，怎樣通過極性的大小來選擇和配制展開劑，展開劑的極性改變對分離效果有什么影響，這些問題僅憑講解，學(xué)生不容易理解。以往的實驗，全班都用同一配比的展開劑，實驗結(jié)果沒有差別，學(xué)生不能很好地理解上述問題。如果變化展開劑的配比，學(xué)生就會親眼看到展開劑極性大小與展開能力之間的關(guān)系。實驗教學(xué)中可以這樣操作：將學(xué)生分成四組，在該實驗中使用丙酮和水混合溶液做展開劑，每組學(xué)生分別使用不同配比的展開劑，實驗結(jié)果出來后，將所有薄層板集中擺到一起，差異一目了然，學(xué)生就會不自覺地討論起來，甚至拍下結(jié)果照片，實驗給學(xué)生們留下了深刻的印象。通過對基礎(chǔ)實驗的條件進(jìn)行簡單設(shè)計，創(chuàng)設(shè)一種真實的條件實驗情境，可以激發(fā)學(xué)生的求知欲望，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的思維方法。

3.師生協(xié)同，提高實驗技能

在傳統(tǒng)的實驗教學(xué)中，教師講實驗，學(xué)生做實驗，教師是主體，學(xué)生是被動的操作者，這就使得學(xué)生做任何實驗都不用動腦，只需模仿教師動作操作一遍，實驗技能得不到充分訓(xùn)練。如果實驗課學(xué)生是主體，教師與學(xué)生協(xié)同完成，將有利于實驗技能的提高。在有機(jī)化學(xué)基本操作實驗中，如果學(xué)生只看一遍教師演示安裝儀器，再自己安裝一遍，訓(xùn)練機(jī)會少，實驗技能無法提高。如果演示過程交給學(xué)生自己，這將增加學(xué)生的訓(xùn)練機(jī)會，加深學(xué)生的印象。比如，在蒸餾實驗中，我們將學(xué)生分成4個大組，要求課前以組為單位預(yù)習(xí)，課上每組派代表分別安裝一套儀器后，全班同學(xué)共同糾錯，最后老師點評。在這一師生協(xié)同的過程中，學(xué)生在糾錯中觀察能力和發(fā)現(xiàn)問題的能力得到了提高，豐富了實踐經(jīng)驗，提升了實驗技能，學(xué)生成為了真正的實踐者和探索者。

4.問題驅(qū)動，提高科學(xué)思維能力

發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、解決問題是培養(yǎng)科學(xué)思維的重要途徑。在實驗教學(xué)過程中，教師可圍繞實驗內(nèi)容，精心設(shè)計一系列問題，通過這些問題的提出來創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)情境，使學(xué)生在實驗過程中帶著問題去觀察和分析，并通過學(xué)生間的協(xié)作來解決問題。這種方法有利于培養(yǎng)學(xué)生觀察能力、發(fā)現(xiàn)問題和解決問題能力，從而實現(xiàn)創(chuàng)新性思維的培養(yǎng)。如正丁醚的合成實驗，對實驗中的每一步都需要至少設(shè)計一個問題，使學(xué)生不能放松每一步操作。比如，加料時為什么要緩慢加入濃硫酸，并立刻混合均勻？分水器為什么要預(yù)加一定量水？加熱回流時，蒸汽有哪幾種組分？溫度過高或過低會生成什么？怎樣判斷反應(yīng)是否結(jié)束？產(chǎn)物處理時，硫酸和水洗滌的目的是什么？為什么用無水氯化鈣干燥，而不用無水硫酸鎂？把問題貫穿到實驗的每一步，學(xué)生只有通過仔細(xì)觀察現(xiàn)象，不放過任何細(xì)節(jié)，并勤于思考，才能解決提出的問題。同時，由于學(xué)生觀察的仔細(xì)，也容易發(fā)現(xiàn)問題，科學(xué)思維能力也能得到訓(xùn)練。

5.討論總結(jié)，培養(yǎng)分析問題和解決問題能力

傳統(tǒng)的實驗教學(xué)，實驗結(jié)束后，報告上交，學(xué)生即刻離開實驗室。由于實驗方案統(tǒng)一，實驗結(jié)果差異很小，學(xué)生不關(guān)心自己和同學(xué)的實驗結(jié)果，報告上交即完成實驗。針對這一現(xiàn)象，我們通過創(chuàng)設(shè)條件實驗，人為產(chǎn)生不同實驗結(jié)果，增設(shè)結(jié)果分析討論環(huán)節(jié)來提高教學(xué)效果。在實驗結(jié)束后，學(xué)生將結(jié)果全部寫到黑板上，當(dāng)所有結(jié)果集中在一起時，對不同方案所產(chǎn)生的差異就會一目了然。這時，師生共同分析討論，結(jié)果好的和結(jié)果差的組分別描述實驗中的現(xiàn)象和發(fā)現(xiàn)的問題，分析導(dǎo)致不同結(jié)果的原因，進(jìn)而探討解決問題的方法。對應(yīng)該成功而失敗的結(jié)果，并不影響實驗成績，只要找到原因，給出正確的分析，一樣是好結(jié)果。每次實驗的討論總結(jié)，為學(xué)生積累了豐富的實踐經(jīng)驗，培養(yǎng)了學(xué)生的分析問題和解決問題能力，提高了學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

三、結(jié)束語

基礎(chǔ)有機(jī)化學(xué)實驗雖然以基本操作和驗證性實驗為主要內(nèi)容，但通過情境教學(xué)法對實驗課程的設(shè)計，使基礎(chǔ)有機(jī)化學(xué)實驗不再單調(diào)，而是鮮活的、變化的、可設(shè)計的。激發(fā)了學(xué)生的實驗興趣，培養(yǎng)了學(xué)生科學(xué)的思維方法，提高了學(xué)生的創(chuàng)新意識，培養(yǎng)了學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新能力。

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