探究式教學(xué)法在高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用

邵林軍 齊陳澤

(紹興文理學(xué)院 化學(xué)化工學(xué)院，浙江 紹興312000)

探究式教學(xué)法在高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用

邵林軍 齊陳澤

(紹興文理學(xué)院 化學(xué)化工學(xué)院，浙江 紹興312000)

提出了探究式教學(xué)法在高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用，結(jié)合當(dāng)前高分子化學(xué)產(chǎn)業(yè)實(shí)際情況和綠色發(fā)展趨勢設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，促使學(xué)生理解高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)及發(fā)展方向并激發(fā)學(xué)習(xí)積極性，掌握高分子化學(xué)基本理論知識和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)技巧，同時(shí)使高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)由“驗(yàn)證式”向“探究式”轉(zhuǎn)換，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力和綠色意識。

高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革；探究式教學(xué)；綠色化學(xué)

當(dāng)今環(huán)境污染問題日趨嚴(yán)重，對于化學(xué)化工行業(yè)“綠色化”發(fā)展的需求愈發(fā)明確、清晰[1-2]。高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)是高分子專業(yè)的一門專業(yè)必修課，在高分子化學(xué)教學(xué)中占有重要地位，可以有效地訓(xùn)練學(xué)生的基本技能和綜合素質(zhì)。但傳統(tǒng)高分子實(shí)驗(yàn)中的試劑使用量很大，種類較多且大部分試劑都具有毒副作用和較強(qiáng)的揮發(fā)性，對環(huán)境影響很大；同時(shí)在教學(xué)過程中側(cè)重于實(shí)驗(yàn)技能，對于學(xué)生的綠色化學(xué)意識、環(huán)保意識和責(zé)任意識相對較少。

因此，通過高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)的綠色化學(xué)教學(xué)改革，可以加深學(xué)生對理論知識的實(shí)踐理解，提高學(xué)生的創(chuàng)新意識和綠色意識[3-5]。為此，筆者在從事高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中進(jìn)行了一些有益探索。

一、探究式教學(xué)概念

探究式教學(xué)，又稱發(fā)現(xiàn)法、研究法，是美國教育學(xué)家杜威在20世紀(jì)初提出的，他認(rèn)為科學(xué)教育不僅僅要使學(xué)生掌握大量的理論知識，更重要的是學(xué)會科學(xué)研究的過程和方法[6-8]。其實(shí)古人在很多年前就提到“授人以魚，不如授人以漁”，已經(jīng)明確表明了學(xué)會方法的重要性。

探究式教學(xué)方法具體是指從學(xué)科研究領(lǐng)域或者從現(xiàn)實(shí)社會中選擇和確定一個(gè)主題，然后在教學(xué)中設(shè)置一個(gè)類似于科學(xué)研究的問題，以學(xué)生為主體，在教師的引導(dǎo)下，學(xué)生自覺、主動地探索科學(xué)知識，找出解決問題的方法，進(jìn)行修改和完善，形成自己思想的學(xué)習(xí)過程。相比于傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，嘗試讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問題并主動地提出相應(yīng)的解決方法，可以提高學(xué)生的參與度和積極性。

探究式教學(xué)方法的實(shí)施可以促使教師教學(xué)方法和學(xué)生學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變，有利于學(xué)生創(chuàng)新意識和動手能力的培養(yǎng)。

二、高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問題

傳統(tǒng)高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)和有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)等實(shí)驗(yàn)教學(xué)一樣，以“驗(yàn)證式”實(shí)驗(yàn)教學(xué)為主。使用的實(shí)驗(yàn)教材，對每一個(gè)實(shí)驗(yàn)的目的、原理、操作、注意事項(xiàng)等都有具體描述。課前學(xué)生預(yù)習(xí)翻看一遍，上課時(shí)教師講解一遍，最后學(xué)生按照教材上操作進(jìn)行實(shí)驗(yàn)過程“驗(yàn)證”。學(xué)生對教材和教師存在著嚴(yán)重的依賴性，而且對實(shí)驗(yàn)課也不重視，認(rèn)為是理論課的附屬，因此無法充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)課程的作用。

目前高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的主要弊端可以歸結(jié)為：第一，“照方抓藥”式傳統(tǒng)教學(xué)方法無法有效調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性、培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立思考能力和創(chuàng)新能力，最終導(dǎo)致學(xué)生無法有效地使用這些實(shí)驗(yàn)知識，在大四實(shí)習(xí)和畢業(yè)論文寫作時(shí)就表現(xiàn)出明顯的弱勢；第二，教科書里的方法與現(xiàn)代化工的綠色化、可持續(xù)發(fā)展方向的要求依然跟不上，教材里描寫的原理和方法無法反映當(dāng)今綠色化學(xué)的迫切要求[9-10]，即使是全國廣泛采用的新版教科書，依然沒有及時(shí)反映化工技術(shù)發(fā)展的新成果，容易給學(xué)生造成“現(xiàn)行技術(shù)就是如此水準(zhǔn)”的印象，導(dǎo)致很多學(xué)生畢業(yè)后就放棄了本專業(yè)。

三、探究式教學(xué)的實(shí)施策略

目前高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)主要針對高分子專業(yè)三年級學(xué)生進(jìn)行開課。高分子專業(yè)學(xué)生在開展高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)，已經(jīng)經(jīng)過了無機(jī)化學(xué)、分析化學(xué)和有機(jī)化學(xué)等化學(xué)實(shí)驗(yàn)的訓(xùn)練，具有一定的實(shí)驗(yàn)操作技能，因此完全可以采用要求更高的探究式教學(xué)法來完成高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)。教師不僅要向?qū)W生詳細(xì)地傳授知識(原因與機(jī)理)，而且要求學(xué)生在探究學(xué)習(xí)的過程中，實(shí)現(xiàn)知識的掌握和科研能力的培養(yǎng)。在實(shí)驗(yàn)過程中，教師根據(jù)教學(xué)內(nèi)容、目標(biāo)和學(xué)生實(shí)際情況，設(shè)置合適的探究性問題，并根據(jù)這些問題讓學(xué)生展開相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)探究活動。這些問題的設(shè)置要合適，既有一定的針對性，又要有一定的難度，但是學(xué)生通過努力后可以得到解決。

雖然教材上的實(shí)驗(yàn)步驟非常經(jīng)典，但與現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)特別是“綠色化學(xué)”要求存在一定的差距，因此我們在開展高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)的探究性實(shí)驗(yàn)時(shí)，主要針對教材中實(shí)驗(yàn)方案的“綠色性”展開探究性研究。針對這個(gè)問題，要求學(xué)生在預(yù)習(xí)過程中，通過查閱文獻(xiàn)資料，提出實(shí)驗(yàn)中違反“綠色化學(xué)”的地方，然后再提出更為合理的實(shí)驗(yàn)方案來解決教材中實(shí)驗(yàn)方案存在的問題，并在教師的指導(dǎo)下改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方案；最后在開展實(shí)驗(yàn)過程中，將學(xué)生分成兩個(gè)組分別采用改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方案和教材上的實(shí)驗(yàn)方案展開實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行比較分析，總結(jié)兩套實(shí)驗(yàn)方案的優(yōu)缺點(diǎn)。

例如，《高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)》中的雙酚A環(huán)氧樹脂制備實(shí)驗(yàn)[11]，該實(shí)驗(yàn)主要存在以下三個(gè)問題：一，該反應(yīng)用到的化學(xué)試劑用量是過量的，完全可以用較少的化學(xué)試劑用量來完成整個(gè)實(shí)驗(yàn)，但是化學(xué)試劑的最終用量需要根據(jù)最后產(chǎn)品的使用量進(jìn)行倒推設(shè)計(jì)；二，在該反應(yīng)中用到苯作為環(huán)氧樹脂的溶劑，而苯是一種劇毒性的試劑，那么有沒有可能選擇一種可以實(shí)現(xiàn)相似功能，但是無毒或者低毒性的其他試劑來替代呢？通過查閱資料，甲苯完全可以作為環(huán)氧樹脂的溶劑，而且毒性低的多；三，在黏結(jié)實(shí)驗(yàn)中，教材中采用了揮發(fā)性很強(qiáng)的刺激性劇毒乙二胺作為固化劑，而事實(shí)上環(huán)氧樹脂的固化劑很多，目前已經(jīng)有許多低毒甚至無毒的固化劑來替代乙二胺，如多乙烯多胺，而且多乙烯多胺固化后的環(huán)氧樹脂具有更好的黏結(jié)強(qiáng)度。采用探究式教學(xué)法，就可以讓學(xué)生從這三個(gè)角度進(jìn)入，通過查閱文獻(xiàn)資料設(shè)計(jì)更為合理綠色的的實(shí)驗(yàn)方案，還可以進(jìn)一步根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果寫出科研小論文，接受真正的科研鍛煉，同時(shí)，對綠色化學(xué)有更深入的理解。

因此，采用探究式教學(xué)法不但可以培養(yǎng)學(xué)生積極的科學(xué)探索精神、合作精神，有利于提高學(xué)生的實(shí)踐動手能力和創(chuàng)新能力，同時(shí)由于學(xué)生采用的實(shí)驗(yàn)方案與教材多少會有一些差異，而且實(shí)驗(yàn)方案會有學(xué)生心理上一些期待，從而有利于學(xué)生學(xué)習(xí)積極性的提高，更加認(rèn)真負(fù)責(zé)的去完成整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程，避免學(xué)生在實(shí)驗(yàn)間隙聊天玩手機(jī)等開小差。

四、探究式教學(xué)的考核方式

實(shí)驗(yàn)的考核方式對學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性具有非常重要的影響。傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)考核主要分為兩塊：平時(shí)成績(40%)，主要包括實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)(10%)和實(shí)驗(yàn)操作(30%)；實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績(60%)，主要包括考核實(shí)驗(yàn)結(jié)果(20%)和實(shí)驗(yàn)報(bào)告(40%)[12]。但探究式教學(xué)法由于采用了超越教材的實(shí)驗(yàn)方案，因此要求考核的重點(diǎn)和考核面都有所改變。比如，預(yù)習(xí)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)，學(xué)生需要大量的時(shí)間查閱資料來尋找實(shí)驗(yàn)中有違“綠色化學(xué)”的地方，并設(shè)計(jì)合適的實(shí)驗(yàn)方案；完成實(shí)驗(yàn)后，學(xué)生需要對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行詳細(xì)的對比分析討論，總結(jié)傳統(tǒng)和改進(jìn)后實(shí)驗(yàn)方案的優(yōu)缺點(diǎn)，并寫出自己的實(shí)驗(yàn)心得。

這兩部分內(nèi)容在以前的實(shí)驗(yàn)考核中比例很少，甚至沒有，但探究式教學(xué)法中這兩塊內(nèi)容可以在很大程度上反映學(xué)生的主動性和創(chuàng)新性，因此這兩塊內(nèi)容在最后成績中所占的比重需要大幅提高。為此，我們將實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)的考核比例提高到20%；作為探究性實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果往往具有不確定性，因此實(shí)驗(yàn)結(jié)果比例降為10%，而傳統(tǒng)和對比實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析討論是探究式實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要組成部分，是在實(shí)驗(yàn)報(bào)告中一起上交完成，因此實(shí)驗(yàn)報(bào)告的比例提高到50%，其中實(shí)驗(yàn)對比分析討論部分為20%，其他實(shí)驗(yàn)報(bào)告部分為30%，促使學(xué)生認(rèn)真地對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析總結(jié)。

五、結(jié)語

采用探究式教學(xué)方法，通過設(shè)置合理的實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)，在教師的指導(dǎo)下，讓學(xué)生積極地設(shè)計(jì)合理的實(shí)驗(yàn)方案并實(shí)施，可以促使學(xué)生更為專注認(rèn)真地去完成實(shí)驗(yàn)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性和積極性，鍛煉學(xué)生分析問題和解決問題的能力，取得了良好的教學(xué)效果。

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(責(zé)任編輯 王海雷)

Application of Inquiry-based Teaching in Polymer Experimental Teaching

Shao Linjun Qi Chenze

(School of Chemistry and Chemical Engineering, Shaoxing University, Shaoxing, Zhejiang 312000)

This paper presents the application of inquiry-based teaching in polymer experiment. Based on the current polymer chemistry and green development, the experiments were improved to help students understand the characteristics of polymer experiment and its development trend, and master polymer basic theoretical knowledge and experimental design skills. The improvement of polymer experiment could also transform the polymer experiment from “verification” to “inquiry”, thereby enhancing the innovation ability and green consciousness of students.

polymer chemistry experiment; teaching reform; inquiry-based teaching; green chemistry

10.16169/j.issn.1008-293x.j.2017.10.001

G642.423

A

1008-293X(2017)10-0001-04

2016-02-13

紹興市高等教育內(nèi)涵建設(shè)項(xiàng)目(紹市教高〔2015〕133-138)

邵林軍(1982- )，男，浙江新昌人，博士，紹興文理學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院講師，研究方向：高分子材料制備和性能研究。