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《黑龙江教育(高教研究与评估)》杂志

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现代科技产品冲击下的化学实验教学策略探析
发布时间:2018-03-12        浏览次数:28        返回列表

南米娜,周红艳,李 茜

(甘肃农业大学,甘肃 兰州 730070)

摘 要:现代科技产品的普及对传统校园生活与教学产生了显著影响。文章从现代科技产品对学校教育的影响出发,提出了现代科技产品冲击下的化学实验教学策略,并分析了其实验教学效果及前景。

关键词:化学;实验教学;策略

中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1002-4107(2016)11-0025-03

在科技迅猛发展的今天,如果走进大学课堂,你会发现与过去十年完全不同的场景:纸质的笔记本、教科书、打印讲义这些传统教学工具正悄然淡出课堂,智能手机、平板电脑和电子阅读器则大有取而代之的趋势。究其原因,首先,大学生由于其年龄和知识结构的特点对新科技的接受度和掌握能力远远强于其他人群。其次,现代科技产品的功能更多体现在大众娱乐这一方

面,这对大学生而言显然具有强烈的吸引力。最后,随着科技水平的提高、家庭收入的增加、学生消费心理欲望的增强,电子产品在校园的普及和快速的更新换代已经成为普遍现象。因此,智能手机、平板电脑和电子阅读器等科技产品挺进教育领域,改变传统教与学的模式也成了必然趋势。

化学实验作为化学学科的重要组成部分,是化学科学、化学研究、化学工业发展的基础,其课程特点在于对学生动手能力的严格要求和实验操作能力的强调,新兴的科技产品对丰富化学实验教学的模式提供了可能。反之,实验教学如果一直维持传统模式止步不前,不与现代科技接轨,那么学科的发展与先进性必然受到影响。就教学角度而言,传统的教学方式正在逐渐失去对学生的吸引力,已经无法激起学生的学习兴趣。因此,如何将现代科技引入化学实验课堂,利用现代科技产品为课程服务成为当前迫切需要思考和解决的问题。自2013年以来,甘肃农业大学理学院利用两年多的时间,通过将平行多组化学专业实验分为传统教学组和科技产品辅助教学组进行比较研究,得出了一些具有建设性的分析结论和研究成果。

一、现代科技产品对学校教育的影响

当前,大学生群体中电子产品的普及率越来越高,像手机、电脑、电子阅读器深受广大青年学生的欢迎,根据相关调查数据,手机和电脑的受欢迎程度位居前两位。目前,智能手机在大学校园几乎是人手一部,尤其在近两年其持有率的增长速度惊人。关于电脑使用情况的调查显示,近六成学生拥有个人电脑,特别是对新生来说,电脑已经成为入学的必备“家当”之一。其中部分新生更是在入校时就已持有智能手机、电脑等多种电子产品。低年级学生的电子产品拥有率高于高年级,从另一侧面表明电子产品的持有率会持续走高,而现代科技产品功能的日益强大也会进一步加剧其在校园的普及。

现代科技产品尤其是便携式电子设备之所以受到广大学生群体的青睐,首先是因为其丰富的终端功能和多样化的应用程序可以极大满足学生群体的多样需求,比如苹果公司生产的平板电脑产品iPad,它已经不仅仅是一种娱乐工具,更是一项学生生活的应用工具,我们可以通过它进行视频通话、网上购物、浏览阅读,甚至可以对一些其他的电子产品实现智能控制,当然,它也可以作为一种教学的辅助工具。其次,广泛覆盖的校园无线网络为各类电子设备的推广提供了宽阔的信息高速公路,各类电子产品通过网络连接到一起,拉近了学生之间的距离,也为师生之间提供了良好的信息交互平台。最后,依据通信电子行业的摩[本文来自于wWw.eKXx.Com]尔定律,产品的性能越来越好,功能越来越丰富,而售价却越来越低廉,这促使各类电子产品风靡校园,同时,其也为依托电子产品进行深度辅助教学的尝试提供了可能。

当然,电子设备的普及对校园生活和文化产生了巨大的影响。长期生活在智能手机等电子设备充斥的环境中,当代大学生的学习、生活和思想行为产生了诸多变化,由此衍生出他们对手机、网络的依赖。从生活角度而言,大部分使用手机等电子设备的学生睡眠时间减少、健康状况变差、人际交往能力减弱;从学习角度而言,主动学习的积极性降低,过分依赖网络导致自主思考问题的能力下降;就教学角度而言,上课时间玩手机的学生比例上升,与教师的交流减少,严重影响了教学效果。如果能对这些现代科技产品加以利用,一方面引导学生对其用途从娱乐转向学习;另一方面利用这些科技产品来激发学生的学习兴趣,有效改善目前的教学状况将成为可能。

我们对甘肃农业大学理学院抽出的320名学生就此问题开展了问卷调查,76%的学生表示,如果没有借

助于各类现代电子产品及在线通信工具,他们将难以进入最佳的学习状态。这些依赖主要体现在:近80% 的学生会利用电子邮件与指导教师进行沟通交流,主要通过平板电脑、便携式电脑以及智能手机上的应用程序实现。71%的学生利用电子阅读器浏览学习指导教师发送的各类教学文档。87% 的学生会利用电子设备开展与教学内容相关的展示。这项调查充分说明有效利用现代科技产品辅助教学具有良好的现实基础和广阔的发展前景。

二、现代科技产品冲击下化学实验教学策略

相比其他理论课程而言,化学实验的课程特点决定了它能够更好地发挥电子设备的辅助教学功能。甘肃农业大学理学院经过对比发现,通过引入多种手段对现有的课堂教学模式、课后评价模式、预习和复习模式进行改善,能够更好地激发学生的学习兴趣,增加其对课程的重视度,提升学生的动手能力、发现及解决问题的能力和创新能力。

(一)充分应用实验检测、数据处理等软件

分析化学实验、物理化学实验、仪器分析实验及大部分专业化学实验课程往往包含大量的数据记录、作图、数据处理等内容,目前,这些工作都是用纸质的实验报告完成。而在涉及大型化学仪器的使用时,其数据的记录和处理则都需要在电脑上完成,这就要求学生在基础实验课程的学习中具备熟练使用各类实验检测和数据处理的相关软件的能力。Excel、Origin等数据处理和作图软件使用方便,具有快速、高效、准确的特点,可以很好地提高学习效率。而电脑、平板电脑、智能手机等电子产品都可以安装类似的软件来辅助实验检测和数据分析。尤其是智能手机,其除了具备常用的通信功能还具备数据处理及存储功能,加之携带方便,如果将其引入实验课堂,再结合传统的检测、计算和作图方法,那么学生的综合实验能力会得到全面锻炼,学科的先进性能够得以充分体现,学生学习的积极性也会随之提高。

以“强酸强碱反应摩尔焓变的测定”为例,实验内容包括用秒表计时、测定温度、数据记录、数据处理等。实验中学生用秒表计时,将实验数据记录在纸质表格中,借助计算器计算数据,这样的方式虽然可以锻炼学生的思维和动手能力,但是准确度欠缺。为了提高实验效率和实验的准确度,我们在保持传统方式的同时增加了利用智能手机辅助完成实验的内容。一部智能手机集成了秒表、作图、计算器、数据记录等多种功能,实验中先用手机秒表功能确定时间,数据记录可以借助智能手机上的Excel等数据处理软件完成,除了利用手机科学计算器解决数据计算,还能够使用Excel的公式编辑器来计算中和热的数值,这样获得结果更加快速、准确。之后通过对比传统和引入智能手机后的实验结果,分析实验误差,学生能在第一时间内依据对比结果自查实验过程,修正计算错误和遗漏。除了秒表功能,很多智能手机具备温度、湿度和压力等多种类型的传感器,为学生完成自主设计性实验提供工具支持[1]。利用下载安装的作图软件、常用化学常数表和在线化学数据库等多种应用程序,结合传统实验教学和检测、数据分析手段,既发挥了传统教学模式的优势,也提高了实验效率和数据的准确性,培养了学生自主发现和解决问题的能力。

(二)广泛利用通信软件

目前,大多数电子产品都安装了QQ、微信等多种即时通信软件,既能够实现信息的即时传播,发送文本、图片、语音和视频文件,还支持多人实时对讲[2]。化学实验课每组实验的学生人数在15—30人之间,这样的人数规模建立微信群和QQ群便于教师管理、减少无效信息。在建立“群”后,很多和教学相关的内容可以快速发布给学生,从而有效加强师生间的交流、随时解决学生存在的问题。

通过QQ、微信等即时通信软件,课前任课教师将下次实验的重点、难点以及需要学生自己准备的工具提前在群内发布。学生则可以及时反映个人问题,比如请假等,教师则能第一时间通知学生补做实验的时间、地点。如果下节课内容中有重点、难点操作,教师可以将视频短片、幻灯片、教学图片或语音片段提前发给学生,有效帮助学生在课堂上快速理解实验相关内容,掌握实验操作技能,统一规范实验操作。传统课堂限制学生使用手机,而在具体实验过程中发现,在不影响正常实验课秩序的情况下,如果允许学生对部分实验步骤和实验现象拍照,可以有效提高学生的学习积极性和对实验结果准确性的要求。课后,鼓励学生将所拍摄的结果发布在微信朋友圈或者QQ空间,这样增强了学生实验的自信心,同时,也给学生家长提供了学校相关学习内容和进程的资讯。鉴于实验课过程中教师无法时时关注到每一个学生的实验操作过程,通过学生发布的照片可以更加直观地了解学生的操作水平和实验中出现的问题与错误,及时反馈意见给学生。学生也能清晰地理解教师的反馈,在今后的实验中纠正错误手法和动作,进一步规范实验操作。对于学生普遍存在的问题,利用微信等工具和全组同学讨论,引导学生自己发现问题并解决问题。总之,通信类软件的使用明显增强了学生的实验兴趣和对课程的重视,师生间的交流和了解增多,课堂气氛活跃。此外,课程中遇到的问题能及时得到解决,学生实验操作得以规范,自主发现、解决问题的能力提高明显。

(三)发挥电子版实验报告的自用

电子产品的普及同样影响着教师的授课方式,在作业形式方面表现尤为突出。尽管缓慢但是不可否认的是纸质作业正在不断减少,电子版作业则逐渐取代传统的作业方式。电子版作业的优势在于提交作业变得方便快捷,作业的完成形式和内容多样化,但是电子版作业也存在弊端,抄作业会更加便利,学生过多依赖网络完成作业,缺乏独立思考。化学实验报告册作为评价学生实验能力的一种重要手段,需要扬长避短,将电子版作业与纸质报告册结合起来作为一种全新的评价方式来更加全面地了解和判断学生的实验过程与实验结果。

这种全新的评价方式中,纸质报告册内容依然依照传统模式,主要包括实验目的、实验原理、实验步骤(内容)、数据记录、实验结果与数据处理等。纸质实验报告主要帮助学生复习实验的内容和过程,训练学生传统数据记录和数据处理的技能。电子版实验报告册为了避免作业压力过重,实验目的、实验原理、实验步骤等内容不再累述,学生整个实验过程以课中拍摄实验现象和重点操作的照片或者小视频为主,为了防止个别学生借用别人的实验现象,在第一节课开始前任课教师对每位学生的实验仪器做个性化标记,这样就能保证后期照片的真实性。数据记录、作图、数据计算依托Excel 等软件完成,最后将以上照片、数据处理等内容整理为word或者幻灯片发给教师。在接收学生的两种版本报告册后,通过电子版作业学生实验操作过程直观地呈现给任课教师,操作的失误、无意识动作、不规范的手法都会在一定程度上反映出来,教师对每个学生的实验操作能力有了比较明确的掌握,之后的课堂上教师可以重点纠正个别学生的错误操作,规范其实验动作。教师通过对比两种报告册的数据处理与结果讨论部分,能够全面考查学生实验结果分析的准确性,这样就能有效避免单一依靠纸质实验报告册评价学生实验能力的片面性。此外,在作业完成过程中学生的主观能动性被充分发挥,能更好地掌握实验知识和技能,课堂教学效果随之提高。

(四)丰富视频资料

各类视频播放器已经成为电脑、手机、平板电脑的必备软件之一,相比文字视频文件,其体现的内容更加形象直观,更容易理解。甘肃农业大学理学院制作的实验微课,网络共享的实验视频,学生制作的实验视频等多种优秀的视频学习资料不但可以用于学生实验课的预习、复习,更能在学生完成毕业论文和团队合作进行科研训练时为其提供完备的资料。

传统的预习与复习方式都以教科书为依托,因为化学实验课程有较强的专业性,在书写预习报告和考前复习时,学生发现很多文字表述晦涩难懂,逐渐从主动地理解学习转变为机械地抄写背诵。视频文件中将具体的文字以实际操作演示的形式呈现,形象生动便于学生理解。而在众多视频资源中,由甘肃农业大学授课教师亲自录制完成的实验微课在学生中反响良好。由于是针对甘肃农业大学学生的,教师对学生的实际能力和实验课具体情况比较了解,所制作的微课更加具有针对性,难易程度适中,与甘肃农业大学实验课程内容吻合度高,更加贴近实际教学,受到学生的欢迎。

传统实验考察,以实验操作考察和考试为主,在此基础上增设学生制作实验操作视频的考察既可以丰富评价方式也能为今后教学提供教学资料。教师给定题目和范围后,由学生根据要求分小组自行录制实验操作视频。学生完成的视频资料中,教师可以筛选优秀视频作为来年的教学资料,也可以筛选出学生实验操作中出现的问题和错误的视频来提示学生避免出现同样的问题。这些来自学生自己的实验视频,可以很好地增强学生实验的自信心,也可以在有错误操作的视频中发现问题,加以避免。视频资料的使用降低了实验操作的难度,学生实验操作技能和自主学习能力得到普遍提高,学习热情也明显提升。

三、化学实验教学的效果及前景

为了研究多种现代科技产品辅助化学实验教学的效果,甘肃农业大学理学院通过两年多的时间,将平行多组化学专业实验分为传统教学组和引入电子产品的创新组进行比较研究。对比发现,传统组的学生与教师的交流较少,对实验课的兴趣和重视度不高,部分学生实验操作不规范,存在“混学分”的现象。由于使用了通信软件,创新组的学生和教师间的距离感大大缩减,学生敢于和教师交流,教师也通过这类软件增加了对学生性格特点的了解,做到了更好的因材施教。为了检验两组学生的实验能力,在实验课程结束后选择不同组的学生参加教师科研小组。走访科研小组指导教师得出的结果显示,引入电子产品组学生的能力提高明显,主要体现在数据处理软件的使用,对实验结果的对比研究分析,与教师和小组其他年级同学的交流能力等方面。

虽然很难想象未来的教学完全由实体教室转移到手机和电脑屏幕上去,但以目前的形势看,由现代科技产品参与的教学模式无疑会是未来教育的一个发展趋势,至少会是当前教育形式的一个补充和延伸。如果应用得当,这些科技产品所具备的丰富软件不但能满足学生的多样需求,更能成为辅助教学的优秀工具,为未来的教育行业的发展提供有力的帮助。