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序论:写作是一种深度的自我表达。它要求我们深入探索自己的思想和情感,挖掘那些隐藏在内心深处的真相,好投稿为您带来了七篇实验能力范文,愿它们成为您写作过程中的灵感催化剂,助力您的创作。

引言:化学是一门以实验为基础的学科,通过实验,可以使学生获得生动的感性知识,从而更好地理解、巩固所学化学知识,形成化学概念,能促进观察能力、动手能力、思维能力、创新能力、分析和解决问题能力等各方面能力的提高,并可激发学生的学习兴趣。本文就如何在化学实验过程中提高学生的各方面能力,提出自己的几点看法,谨供各位同仁参考、指正。
正文:在化学教学中,只是单纯的讲实验、看实验,根本无法让学生的各方面能力得到提升,达不到预期的教学效果,我们在教学中要注意教学方法和教学内容的改革,激发学生的学习兴趣,实时创造机会,让学生多观察、多动手、多思考,使学生的各方面能力得到提升。
1 创设趣味实验,引起学生注意,培养学生的观察能力
培养学生的能力,首先要激发学生兴趣,引起学生注意。学生注意听课,他们的心理活动就指向和集中于教师的讲述;学生注意观察实验,他们的心理活动就指向和集中于教师的示范操作上。在教学过程中,教师要善于培养学生的注意力,使教学取得的良好效果,创设趣味实验进行教学,可以引起学生的注意,并培养和提高学生的观察能力。大多数的实验都具有比较明显的现象变化,能够吸引同学们的注意力,从而认真观察,进而提升其观察能力。如在讲授酒精性质时,用一块棉手帕,在盛有70%酒精的烧杯中浸泡,待均匀湿透后取出。展开手帕,用镊子夹住两角,在火焰上点燃,当火焰熄灭后,手帕完好无损。奇妙的实验表演,必将引起广大学生的注意,仔细观察整个过程中的现象,新奇的实验现象也必将大大地激发学生探索科学、揭示奥秘的兴趣,使学生进入学习心理的最佳状态,长此下去,必将培养和提高学生们的观察能力。一些比较复杂的实验,我们也可以通过借助投影演示实验,以强化实验演示效果和实验的直观性,吸引同学们的注意力,这也有利于培养学生的观察能力。
2 大胆实施组织分组实验(学生实验),培养学生的动手能力
实验,具有一定得风险性和危险性,这就导致很多教师为了安全起见,取消分组实验、学生实验,实则在化学教学中,学生实验对于提高学生的动手能力,具有不可低估的作用。分组实验,是培养学生动手能力的重要手段。学生通过亲自实验,熟练掌握操作技能、技巧;而后巩固验证,加深和扩大他们所学得的理论知识,做实验的过程就是理论联系实际的过程,因此,我们教师要认真组织好每一次的学生分组实验。对每一章每一节实验做到实验目的明确,要求具体,计划周密,要使学生学会、掌握操作技术。如,使用试管的操作方法,要求他们能正确地拿试管,夹持试管,洗刷试管等。在进行碱和酸的反应实验中,要求他们会振荡试管,用试管加热物质,注意试管的倾斜方向等。要使学生掌握操作要领,培养动手能力。
学生动手实验时,教师必须及时防止和纠正在实验操作上的错误,训练学生正确地进行实验。例如:学生做粗盐提纯的实验时,常因仪器不干净,过滤时漏斗里的液面高于滤纸边缘,做不出理想的实验效果,教师就应及时引导学生分析原因,找出操作上的错误后,重新操作,保证实验现象明显,效果良好,同时可以加深学生的学习印象,起到巩固基础的作用。学生动手操作,掌握了一定的实验基本技能后,坚持经常练习,久之就会熟能生巧。事实证明,通过组织分组实验,不仅可以培养学生的动手能力,还可以培养学生实事求是的科学态度和严肃认真的工作作风。
3 将实验教学与理论教学相结合,培养学生的创新能力
化学是以实验为基础的自然科学,化学实验能培养学生的观察能力、分析能力、思维能力,培养学生的创新能力。 实验教学是提高学生科学素质的有效途径。实验教学是培养学生劳动技能和心理素质的直接途径,在实验中让学生做到手、眼、脑并用,顺利完成实验,对一些学生实验和演示实验,我们在教学过程中可以让学生自己设计实验步骤、甚至对装置进行改变,以求让学生达到创新的目的。 当然,实验教学的重点要由过去实验操作技能的培养转移到处理具体问题的过程上,实验教学要强调让学生“学会怎样实验和思考”,比如我们可以将排空气法收集气体的装置进行改变,采用一个带橡胶塞的集气瓶,由长短两个导管的进出气顺序,指导学生思考,其分别代表了怎样的集气方法,并由之开拓学生思维,培养学生的创新能力。我们在教学中要尽可能增加探索性实验,将某些验证性实验改为探索性实验进行,必可收到良好的效果。我们也可以组织开展课外科技小实验:如检验有机物中的碳、氢元素;辨认布料;制造肥皂等,都可以激发学生的主动性和创造性。
4 合理运用化学实验,培养学生的思维能力和探究能力
化学实验对于培养学生的思维能力和探究能力也有很好的帮主,在课堂上做演示实验,教师要设计一系列问题,由浅入深、由表及里,在教学中循循善诱,适时点拨,逐步培养具体、全面、深入地认识物质及其变化的本质和内在规律性,使学生的思维从表象到本质,从感性认识到理性认识。让学生在探究性实验中探究自己还未认识的世界,这些化学实验可以帮助学生形成化学概念,理解和巩固化学知识,掌握实验技能,激发学生学习化学的兴趣,拓宽学生的知识面,培养学生的思维能力、实验能力和探究能力,使学生学会科学研究的方法。例如:学生做“对蜡烛及其燃烧的探究”的实验。
(1)老师提出问题:①点燃前的观察(蜡烛的颜色、状态、形态、硬度和密度等)②点燃蜡烛的探究(火焰哪层温度最高?蜡烛燃烧后生成什么物质?)③检验生成物时可用一只干燥冷的烧杯罩在火焰的上方,先把烧杯口罩着外焰,然后把烧杯慢慢向下移,观察火焰在哪个位置烧杯内壁出现明显的现象?
(2)让学生猜想和假设上述的问题②③。
(3)通过实验对学生的猜想进行检验:在实验时,多鼓励学生敢想,敢做、敢于突破“老师没讲过”的束缚。这样通过科学探究活动来学化学,学生可以把化学知识与观察、推理和思维技能结合起来,从而可以能动地获得对化学知识的理解。
化学实验还可以提升学生的语言组织能力和书写能力等其他方面的能力,但学生能力的培养和提高,单单靠平铺直叙的讲实验课不行,我们要根据自己学校的实际情况,合理制定教学计划、认真备课、充分准备实验,将每堂实验课都交给学生,让学生在实验中看起来、想起来、动起来。
参考文献
[1]《化学实验中学生观察能力的培养》.张克静.《魅力中国》.2008.11.
[关键词]实验教学;创新能力;实践能力;研究生教育
[中图分类号] G643 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437(2017)01-0168-02
研究生教育属于国民教育序列中的高等教育,对国家创新人才培养以及提高国家科技竞争力具有决定性意义。研究生教育不仅要求学生在本门学科内掌握坚实的基础理论和系统的专门知识,而且要求具备从事科学研究和教学工作或独立承担专门技术工作的能力和创新能力。因此,与本科及其之前的教育不同,研究生教育的核心是培养学生的科研能力、工程实践能力以及创新能力。为更好地实现培养目标,提高培养质量,当前国内外很多工科类大专院校在研究生阶段的课程系统中开设有实验课程。大量的事实证明,研究生实验能力的高低,决定其科技创新水平的高低。而创新是研究生培养质量的标志和灵魂,离开了创新,就谈不上高质量高素质的研究生教育。
一、优化教学内容
“测控电路与装置”是我院仪器科学与技术学科研究生选修课,主要介绍测控系统常用硬件电路与装置的原理及实现技术,其完整的教学体系包括信号运算与处理电路、信号转换与模拟电路、信号激励与检测电路、测控系统设计以及新型集成电路的应用等,内容涵盖了基本的原理电路和大规模集成芯片的应用。
为了培养研究生的实验能力,我们摒弃了传统的以教员讲授为主、学生被动接受知识为辅的教学模式,对教学内容进行优化,体现由“学科系统式”向“应用系统式”的转变、由“微观局布式”向“宏观整体式”的转变、由“面面俱到式”向“精选式”的转变,将教学内容用若干个基础验证实验、综合设计实验和创新型实验贯穿起来。我们利用基础验证实验培养学生掌握坚实的基础知识,培养和激发学生创新意识,利用综合设计实验培养学生的知识综合应用能力,利用创新型实验培养学生的创新和解决实际问题的能力。
实验内容的划分可用图1表示。基础验证实验包括:运算放大器的特性与参数、运算电路的特性与参数调整、信号变换电路的特性与调整等;综合设计实验包括:基本信号处理电路设计与调整、函数发生器电路设计与调整、直流稳压电路的设计与调整、滤波电路的设计与调整等;创新性实验包括:信号产生电路设计与应用、数据采集电路设计与应用、线性系统性能分析、CPLD和FPGA芯片的应用等实验。实际教学过程中,这些实验的具体内容、要求,以及使用的器件或芯片等会根据研究生的知识掌握程度和技术的发展进行更新或调整,并鼓励研究生自主设计,自己动手,自由探索,开设创新性实验。
二、创新教学实施方法
教学过程由基础讲授、实验、撰写报告、汇报交流或检查评估等环节组成。教员在基础内容讲授的基础上,布置实验内容、要求及注意事项。研究生根据实验内容和要求进行仿真实验或实际实验,仿真实验利用Multisim软件在计算机上进行,实际实验内容利用具体的元器件和电路实验。实验由研究生一人一组进行,实验完成后要写出实验报告并制作PPT课件,在课堂进行交流。对于综合性和创新性实验,还要由教员和全体学员共同评估项目的完成情况,作为课程考核平时成绩的评定依据。2015年研究生“测控电路与装置”课程教学实施计划,我们安排了运算放大器的特性与参数、运算电路的特性与参数调整、信号变换电路的特性与调整3个基础验证性实验,综合实验安排了RC有源滤波器设计与调整、信号处理电路调试与仿真,最后以信号产生电路的设计、仿真与调试为创新性实验,鼓励研究生自主设计与创新。
创新过程可能发生在设计过程,也可能发生在仿真和调试过程中。例如,在DDS仿真电路中,U1似乎是多余的,因为它没有任何连接,而且从原理上讲DDS电路也是不需要MCU的,那么U1在电路中的作用是什么呢?在进行DDS仿真实验时,我们发现MultiSim不支持ROM的设置,即利用MultiSim无法直接设置正弦数据存储器的值,但是研究发现,在进行MCU仿真时,MultiSim允许将程序编译下载到MCU的外部程序存储器,于是我们可以将整个DDS电路看作MCU的电路,并利用MCU的程序编译过程实现对U2的加载,进而实现DDS电路的仿真。
三、完善实验环境
培养研究生的实验能力对教员的素质和教学的实验条件提出了更高的要求。教员不仅要熟练掌握教学内容,还要具有丰富的相关学科知识,能正确解答研究生在实验过程中提出的问题。同时,实验条件也应满足教学要求,包括虚拟仿真实验所需的计算机和电路仿真软件,以及实际实验中用到的实验平台、仪器仪表、元件器件等。
虚拟仿真实验利用计算机和电路仿真软件MultiSim进行。针对实际电路实验,我们建立了相应的实验平台。该实验平台除了可完成热电偶、光敏电阻、霍尔器件等基本元器件测试以及基本的模拟、数字电路实验外,还可对实验内容三个层次完成运算放大器特性与参数调整、差动放大器性能分析、波形转换电路实验、信号产生电路实验、滤波电路实验、数据采集系统设计与分析、线性系统的频域响应分析、典型环节时域响应分析、电工电子创新设计、机电一体化综合创新设计以及智能飞行器创新系统设计等实验项目。
四、构建综合考核评价体系
实验教学考核评价体系的构建应该将鼓励创新放在首位。“测控电路与装置”课程考核成绩主要由实验设计与操作的成绩、平时成绩、创新设计成绩三部分构成。其中,实验设计与操作成绩包括实验方案设计报告、实验操作情况、实验报告等三部分成绩,主要考核研究生的工程实践能力、团队协作能力和创新能力;平时成绩主要包括课堂专题讨论情况、答疑讨论情况、定期汇报报告情况等几部分,主要考核学员的理论知识综合应用能力和总结表达能力;设立创新设计成绩,支持和鼓励有创新意识的研究生积极进行创新实验活动。通过这种综合性的考核方法能够尽可能地考核学员的各种能力,督促研究生学员有意识地加强创新实践能力的锻炼。
五、教学效果分析
采用实验教学为“测控电路与装置”课程教学带来了生机和活力,提高了课程的教学效果和研究生的实验能力。主要体现在:
1.实验教学实现了以研究生为主体的良好教学环境,使研究生在主动完成实验内容的过程中积极探索,主体意识明显增强,学习积极性大大提高;
2.转变了研究生的学习观念,激发了研究生的学习主动性,提高了动手实践能力、协调能力及解决问题和应变的能力,自我探究能力也在不断提高;
3.在完成实验的过程中,有很多问题需要讨论和相互协作,研究生之间、教员与研究生之间沟通加强,增强了团队的合作意识;
4.通过实验结果的总结和讨论,提高了研究生的语言和文字表达能力,最大限度地开发了研究生的独立思考能力,提升了研究生对于科研创新的信心。
从几年的教学效果和研究生的反馈信息来看,研究生乐意接受这种以实验能力培养为主的教学形式,课程取得了很好的实效,同时,也为理工科课程的研究生创新实践能力培养提供了一些有益的借鉴经验:
首先,要加强课程体系建设,从课程体系上深化研究生实验能力的培养。
其次,在基础实验的框架下,针对不同专业背景或不同知识掌握程度的研究生,制订深度不同、程度合理的实验内容,因材施教,让能者在专业上得到长足发展。
另外,随着高校实验教学改革的深入开展,创新和改革实验教学方式和考试方式更有待深入细致的探索和实践,尤其需要采用多元化方式激励研究生投入更多的创新思维到实验设计中去,并且不断在实践教学中检验和发展改革效果与运行机制。
[ 参 考 文 献 ]
1评估实验器材和装置
合理地选择实验器材和装置是完成实验的前提.实验器材和装置选择的恰当与否,决定实验方法的优劣,影响实验结果的科学性和准确性.一是评估实验器材的属性.所选器材是否操作方便、是否可见度大、效果明显.二是评估测量工具的量程是否满足实验要求.刻度尺、弹簧测力计、天平、温度计、电流表、电压表等测量工具,使用时不能超过量程.三是评估器材的分度值.如电流表、电压表测量时指针偏转角度不能太小,应使指针偏转超过量程的三分之一.也可以从完成实验时间的长短、节能环保等方面进行评估.
例1在探究“水的沸腾”的实验中,甲、乙两组同学分别使用A、B两套装置(如图1)来完成实验.请分析评估A、B两套装置.
评估B装置与A装置的不同在于B装置烧杯口上多了个密封盖.加盖后,B装置热量损失少,实验耗时少,但所测水的沸点不是当地气压下水的沸点; A装置热量损失大,实验耗时长,所测水的沸点是当地气压下水的沸点.
2评估实验数据的收集与处理
实验数据是体现科学事实的证据,是进行实验分析得出结论的根据,要确保原始数据的完整性和正确性.如果不能科学地收集实验数据,造成所收集数据的失真,将会对探究结果产生严重影响.一是评估量程或分度值是否读错.二是评估收集的证据和数据是否真实、是否捏造.三是评估收集数据的时机是否把握合适.四是评估数据(或证据)的收集是否完整.五是评估实验数据的处理是否得当.
例2小华和小海用图2所示装置探索“导体中电流与导体两端电压的关系”,实验中多次改变灯泡两端的电压大小,并将测量的数据记录在表1中.小海分析了测量数据后,发现电流与电压不成正比,便认为表1中的测量数据有问题,他拿起笔就修改了实验数据,如表2所示.请评估小海修改数据的做法是否恰当?
评估小海修改数据的做法是不恰当的.实验时应认真观察并仔细读数,实事求是地记录、尊重实验数据.小海若感觉测量数据有误,他应该将自己的见解与小华进行交流,共同分析产生的原因.若发现是操作错误、读数错误等原因造成的,就应该重新实验获得数据,而不能想当然地修改数据;若发现操作、读数等没有错误,就应该保持原来的数据,并把探究活动中出现的这个新问题(电流与电压不成正比)作为另外一个活动进行探究.养成实事求是的科学态度,敢于提出与别人不同的见解,同时还要勇于放弃或修正自己的错误观点.
3评估实验方案
实验方案是指实验的大致计划和思路.让学生从不同角度去分析、评估方案的科学性、合理性,从而去劣存优,改进设计方案,提高优化科学决策的能力,培养学生思维的深刻性和完整性.
例3学习密度知识后,刘明同学用如图3所示实验装置测量某品牌酸奶的密度.甲、乙、丙图是他按顺序进行实验的示意图.请评估他的实验方案中不合理之处,并进行改进.
评估将烧杯内的酸奶倒入量筒内时,不可能将酸奶全部倒尽,总有一些酸奶沾附在烧杯壁上,使测得的体积偏小,密度偏大.改进方案:用已调节平衡的天平测出烧杯和酸奶的总质量(如图乙),然后将烧杯内的适量酸奶倒入量筒内,读出量筒内酸奶的体积(如图丙),再测出烧杯和剩余酸奶的总质量(如图甲).这样把沾附的酸奶质量减去了,倒入量筒中的体积与对应的质量相等,避免了残留引起的误差.
4评估“控制变量法”的思想和方法是否加以合理渗透和使用
《课程标准(2011版)》中要求:学生要有控制实验条件的意识.“控制变量法”是初中物理实验中常用的探索问题和分析解决问题的科学方法之一.很多实验都利用了这个方法.主要是评估两方面的内容:一是评估在探究过程中,按要求应该保持不变的物理量是否在操作中真正做到了保持不变?如:探究“滑动摩擦力的大小与压力的关系”时,是否控制了接触面的粗糙程度相同;探究“导体中的电流与导体电阻的关系”时,是否控制了导体两端电压一定.二是在描述实验结论时,是否注意体现对变量控制的描述.如:在描述“物体的质量越大,动能越大”时,是否有“速度相同”这个前提条件;在描述“电磁铁的匝数越多,磁性越强”时,是否有“电流相同”这个前提条件.
例4小强利用U形管压强计和装有水的大烧杯来探究“液体内部压强与液体密度的关系”,如图4所示.小强注意到要完成该实验应保持深度不变,于是他保持乙图中金属盒的位置不变,并将一杯浓盐水倒入烧杯中搅匀后,实验情形如图丙所示.比较乙、丙两次实验,小强得出:在同一深度,液体的密度越大,其内部的压强越大.请评估他的实验探究方法是否正确.
评估“深度”是指从要研究的那一点(金属盒)到自由液面的距离,而不是到液体底部的距离.小强错误理解了“深度”的含义,他的做法使金属盒到液面的深度变大了,也就是说他在探究液体内部压强与液体密度的关系时,没有按照控制变量法的要求保持深度不变.所以小强的实验探究方法不正确.
5评估探究结果的合理性
评估探究结果就是让学生有勇于挑战权威的勇气,敢于质疑的精神.一个完整而周密的探究活动应多次实验,不能通过一次实验数据或一个现象得出普遍性的结论.若实验次数不充分或者不是随机的几组数据得出的结论是具有很大偶然性的,其中甚至包含一些貌似正确实则错误的“规律”.如“探究串联(或并联)电路电流(或电压)的规律”时,要注意是否更换了不同规格的小灯泡做多次实验;“探究导体中的电流与电阻的关系”时,是否注意到用阻值不同的几个电阻做实验.这样的评估有利于培养学生严谨的科学态度,对发展学生的批判性思维具有积极的意义.
例5在探究“杠杆平衡条件”的实验中:在杠杆两端挂钩码,不断改变动力或动力臂的大小,调节阻力或阻力臂的大小,使杠杆在原来的位置重新平衡,记录数据如表3:
实验次序动力F1/N动力臂L1/cm动力F2/N动力臂L2/cm12.051.01022.0102.01033.0102.015根据第2次实验数据某同学得出杠杆的平衡条件是:动力+动力臂=阻力+阻力臂.请评估他的结论是否可靠.
观察能力不是单一的知觉感知,而是诸多因素综合性的智力过程。新教材增加了多幅彩图、插图、章头图和多项演示实验,并在学生实验前增设了思考题,启发学生养成自觉观察的良好习惯。教师除应做好每一个演示实验外,还应在课堂教学、课外活动中,激发学生的观察兴趣,教会他们如何观察。通过学生动手动脑,由表及里,去粗取精,去伪存真的观察和思考,不断提高他们的观察能力,避免只看“热闹”,不看“门道”的不良习惯。观察是获得化学知识的重要窗口,是学习能力形成和发展的第一步,观察能力属于感知范畴,是人脑对直接作用于感觉器官的事物属性的反映,在教学中要指出观察的目的,指导观察方法,组织观察过程,培养观察能力。第一节课把镁条燃烧实验作为学生观察、认识物质及其变化的具体“情境”。指导学生观察与描述实验现象,必须把握“前、后、中”三个方面,变化前物质的色态,变化中的现象(如放热,发光、变色、放出气体、生成沉淀等),变化后生成的物质的色态,要求学生边试实验、边观察、边记录。引导学生观察有序,在实践中培养了能力,获得了知识。及时反馈获得成功,激励学生去掌握科学的学习方法。观察时应注重提高观察的准确性,特别是应实事求是,尊重客观事实,不能粗枝大叶,马马虎虎。达尔文曾说:“我既没有突出的理解能力,也没有过人的机智,只是在观察那稍纵即逝的事物,并对其进行细致的观察的能力上,我可能是在众人之上的”。向学生介绍化学家雷利用不同方法制取氮气,测定其密度时,发现存在着微小差别,他并没有放弃,而是深入研究,从而发现了新元素——氩。为了培养学生的观察能力,要进行具体的训练。如辨别硝酸钾粉末和晶体的颜色,观察蜡烛在氧气中燃烧现象,多数学生都能观察到,在氧气中燃烧比在空气中燃烧更旺,发白光,瓶壁上产生水雾,加入澄清石灰水变浑浊,而学生往往会忽视实验中蜡的熔化,移动时,火焰明暗程度的区别,让学生学会观察那些不明显,但又重要的现象,能够使学生向观察的高阶段发展,促进对客观事物认识的深刻性。
二、 实验能力的培养
化学是一门实验科学,是培养学生科学素养的极好素材,是其他教学形式无法与相比的。
1. 激发学习兴趣,调动学生的积极性。唤起学生学习兴趣是积极主动的学习的重要前提,对于初中学生而言,学习的积极性首先来源于直接的兴趣,兴趣是学生入门的“老师”。绪言和氧气的大部分实验主要以演示为主,学生只在分组中作个别实验,学生重点练习基本操作,我采取了边讲边实验的课型,我注意了操作的示范性,对酒精灯的使用,固、液体药品取用,组装仪器,加热固体液体等操作,都规范化演示,除做好课本上规定试验,还在各章中增加一些演示实验,趣味试验.。例如,在绪言课上增加了白花变红、红花变白的实验、烧不坏的手帕,通过五彩缤纷的实验现象,激发学生的学习兴趣,学生对某一学科的爱好和钻研往往是从兴趣开始的。
关键词: 高中生物 实验课堂 演示实验 分组实验
生物学科是一门以实验为基础的学科,掌握一定的生物实验能力是学习生物学科必须实现的重要目标之一。实验能力作为一种综合性能力,包含实验操作能力、观察能力、归纳总结能力、创新思维能力等多种能力,因此,实验是践行新课改理念、全面培养学生综合素质的有效手段。高中生物教师要学会积极利用实验的诸多功能,不断优化实验课堂,让学生在高质量的实验课堂教学中全面提高实验能力。
一、优化课堂演示实验
在实验课堂上,演示实验在其中占据着举足轻重的地位。演示实验是教师结合教学内容,在课堂上进行的一种示范性实验。通过实验演示,可以直观地展示生物概念、规律,可以为学生的实验操作提供模仿的范本,提升学生的实验操作能力。不仅如此,课堂上的演示实验一般都紧扣教学内容,能够把文字知识转变成直观的实验现象、实验数据,这对于加深学生对知识的理解,启发学生的思维活动具有重要意义。为了保证演示实验的效果,教师在进行实验时一定要注意以下几个问题。
(一)保证实验的成功率
保证演示实验的成功率是教师要达到的最低要求,倘若课堂演示实验总是出现失败,这样不但会拖慢教学进度,还会降低学生对实验的信心,那么,怎样才能保证实验的成功率呢?这就要求教师做演示实验之前认真备课,通过备课,不仅明确了解该演示实验需要达到的目的,同时,还要处理好实验演示和讲解之间的关系,在什么时机进行演示,什么时机进行讲解等,这些教师在课前都要通过备课活动清楚地设计好,才不至于在实验演示的过程中出现手忙脚乱的情况。另外,即使是一些较为简单的实验,教师在进行演示之前也最好提前演示,以及时发现实验器材、实验材料及实验过程中可能出现的问题。
(二)保证实验的可观性
在演示实验的过程中,观察活动是学生从事的主要活动,演示实验的可观性高低直接影响演示实验教学效果的好坏。教师在进行实验操作时,首先要保证实验操作动作的规范性,同时,在进行实验操作时,要注意把操作活动同知识点的讲解结合起来,这样学生才知道观察实验过程的时候应该重点观察哪些现象。另外,演示实验的环境也是保证实验可观性的重要因素,教师要尽量选择视线较好、亮度适中的实验环境,注意把实验器材放到较高位置,以便坐在后排的学生也能观察清楚,同时,在进行操作时,要尽量面向学生,以便让全班学生都能看清楚实验过程。
(三)重视实验思想的渗透
演示实验的目的不仅是让学生观察实验现象、实验过程,通过演示实验,学生还要能够从中领悟到实验思想,学会对实验过程进行分析,这才是培养学生实验能力的关键一环。因此,在进行实验操作时,教师要注意对学生的思维活动进行引导,例如,笔者在做“酶的高效性”的演示实验时,在进行实验操作前,先给学生提出几个要求:比较两个试管的气泡产生的速度和量的区别;注意观察两个试管中卫生香燃烧的猛烈程度的区别,并思考出现区别的原因。通过实验前的问题引导,学生在整个实验观察过程中,都目的十分明确,并且思维始终处于较为活跃的状态,从而使学生在不断的思维和总结中逐渐领会整体实验思想,提高学生的综合实验意识和能力。
二、增强学生分组实验效果
在课堂实验中,学生分组实验也是其中不可或缺的内容组成部分。所谓分组实验,是指在教师的指导下,由学生亲自动手操作完成实验任务的一种实验方式。通过实地操作,学生能够切实培养实验操作能力、数据分析能力、归纳能力、总结能力等,这是学生实现实验整体能力提升的必要环节。在学生分组实验过程中,教师要注意以下几个问题,保证学生分组实验的有效性。
(一)引导学生进行课前预习
在每次实验之前,教师都要给学生留一定时间预习,通过预习活动,学生能够掌握实验目的、基本操作规律、实验原理等,有利于增强实验效果。需要注意的是,这里所说的预习不是对实验进行简单的浏览,而是要对实验内容、实验过程进行深刻的思考。为了保证预习效果,教师可提前围绕实验内容设计一些问题,让学生通过思考问题达到熟悉实验原理、实验过程的效果。
(二)注意发挥学生的实验主体作用
在学生实验中,学生应充当学习主人的角色,教师一定要保证学生亲自动手参与实验的机会。当然,学生实验大多以小组形式开展,这就容易出现一些学生在实验小组中不愿意动手的问题。当教师遇到这些问题的时候,要注意对学生进行适当的教育引导,以及适当的鼓励,务必让每个学生都真正参与到实验活动中,发挥出应有的实验主体作用。
(三)注意学生实验结束后的总结工作
实验课并不是为了单纯训练学生的动手能力,而是让学生在动手过程中学会思考,学会运用实验手段获取知识。为了实现这一目标,在学生实验结束以后,一定要让学生注意对实验过程进行总结。学生就实验过程中出现的问题、产生的疑问、取得的成果进行一系列的思考总结,在总结和质疑中不断培养思维能力,使学生逐渐养成思维缜密、条理清晰的好习惯。
总之,在新课程改革的背景下,传统实验教学思想、实验教学模式都应当顺应潮流,进行一定程度的变革,只有经过变革的实验教学,才能培养出创新性人才。高中生物教师要不断优化课堂实验教学,用高质量的实验教学改变学生的学习方式,努力发掘学生的潜能,调动学生的主观创造性,为学生综合素养的全面提升提供优良的环境和土壤。
参考文献:
[1]曹建.高中生物实验教学的实践研究[J].高考(综合版),2013(01).
关键词: 金相实验技术 实验教学 实验课程改革
金相实验技术是材料科学与工程专业类学生必须掌握的一门基本实验技能,也是当今金属材料开发、产品质量检验及失效分析常用的分析方法。现代金相检验技术将材料组分―加工工艺―显微组织形貌―材料性能有机关联,为调整材料组分、改善加工工艺,最终提高材料性能提供可靠的技术支持。相较而言,金相实验技术的实践性和操作性很强,其课程目的是使学生一方面掌握金相显微分析的基本知识和方法,加深对相关材料科学理论知识的理解,另一方面在锻炼学生动手实践能力、培养学生实验技能的基础上,着重培养学生在材料研究中观察问题、发现问题、分析问题和解决问题的能力,为学生解决后续实际工程问题奠定基础。
长期以来,金相实验课程教学以理论讲授为主,疏于学生操作实践能力的培养和锻炼。而且,实验讲义所采用的金相组织照片多为试样的典型组织形貌,与工程实际组织相差甚远。因此,针对现行实验教学中的不足,在贴近实际工程,以工程技术为主线的背景下,同时借助我校“卓越工程师教育培养计划”,材料科学与工程学院金属材料工程系在现行实验教学的基础上,针对学生参与实践训练机会少、所学理论知识与工程实际脱节的不足,对金相实验教学进行改革及探讨如何进一步提高学生的实验技术能力。笔者现结合近些年的实验工作经验和体会,提出对金相实验课程改革的设想。
1.引进多媒体、数据库,进一步完善实验教学手段
传统金相实验教学模式中教师先讲解实验目的、内容、原理及方法,借助一些典型的金相显微组织形貌图,对显微组织特征给予必要的文字说明。随后将制作好的若干金相试样提供给学生观察。由于学生自身差异性较大,加之对金相组织形态认同度较低,该种教学方法往往导致学生茫茫然,很难达到实验的目的。多媒体技术及大数据的引入可以很好地解决该类问题。可以将实验涉及的试样标准组织形貌及不同热处理条件下的金相试样利用多媒体呈现出来,将实验内容准确、迅速地传达给学生,让学生首先有充分的感性认识,抓住试样典型显微组织特征,随后有更多的时间观察、体会实验内容。同时,学生在观察过程中如果对组织形貌存在疑问,就可以方便在数据库中寻找。这种启发式的教学势必会提高学生的学习积极性和主动性,实验教学质量也会大大提高。
2.进一步夯实实验技能,增强学生的实践能力
提升学生实验技能最直接、最有效的方法是增加学生动手实践机会。具体做法可以由任课老师讲授完必要的背景知识,学生有初步认识后,分发给每一个学生不同的试样,让学生制备金相试样,完成组织形貌观察分析。在制备试样、观察形貌的过程中对相关理论首先形成自己的体会,然后任课教师进行系统的讲解。这样学生在课堂讲解过程中,可能会有更深入的理解。再有,在金相试样显微组织分析中,学生制备试样,完成金相组织显微镜观察及图像拍照,生生间相互对比观察,了解不同处理条件下试样金相组织形态的特点及观察分析方法。而且在相互对比过程中,既多方面了解不同组织形貌,加深记忆,又比较各自的劳动成果。这样学生更重视也更珍惜自己的劳动成果,形成积极向上、相互竞争的氛围,提高学生的学习兴趣。对于学有余力的学生,可鼓励其参与老师的科研项目,全面开放实验室,为学生提供创新性、研究性试验条件,充分调动学生学习的主动性和积极性。
3.改革实验成绩考核方式
成绩考核是考查学生所学知识掌握程度的一种手段,同时也是调动学生学习积极性的一种有效措施。为全面把握学生的学习情况和实验技能,充分调动学生上好实验课的积极性,构建科学、合理的实验考核体系具有重要的意义。在具体操作过程中,对验证性基础实验可根据学生的实验预习、操作和报告情况进行考核;综合实验主要基于实际工程问题开设,题目具有一定的难度。其目的是让学生充分发挥主观能动性,在探索的氛围中积极主动思考问题、分析问题,提出实验方案最终解决问题。此类实验的考核可结合学生自评或团队互评,最后结合学生各方面的表现由老师进行综合评定,确定每一个学生的实验成绩。成绩考核中应突出学生的主体地位,强化学生的主人翁意识,调动学生参加实验的积极性和主动性,培养学生发现问题、分析问题、解决问题的能力。
金相实验技术是金属类学生必须掌握的一门基本实验技能。用先进的实验教学方法、手段等措施完善实验课教学,进一步提高学生的实验技术能力,培养高素质的学生是实验教师的责任,我们将继续努力对金相实验教学进行改革及探讨。
参考文献:
[1]谷志刚,马胜男,胡亚伦,石萍.开设现场金相实验增强学生实践能力[J].辽宁工业大学学报(社会科学版),2011,13:133-135.
[2]李蛟,张大富,王发刚,杜庆洋,张华.基于材料类本科生实践创新能力培养的实验教学体系改革研究[J].大学教育,2013,20:75-76.
[3]姚鸿年.金相实验技术的现状及其发展[J].理化检验:物理分册,2009.
1实验操作能力
实验题在操作层面考查,首先要求能正确使用基本仪器、测量工具和正确读数,如刻度尺、天平、弹簧秤、电流表、电压表、滑动变阻器、电阻箱等测量工具的使用或读数等问题。同时考查学生对实验原理的理解,明确实验目的,知道测量哪些物理量,如何具体操作测出这些物理量,了解实验过程和步骤。让学生亲身经历实验过程,鼓励学生动手操作,克服纸上谈兵做实验,靠大量练习来弥补实验不足的现象。
例1(2012年广州) (1)小灯泡的结构如图1,按图2中图连接能让完好的2.5 V的灯泡点亮。
点评对有动手做实验的学生,做这种题很容易,但对靠大量练习来做实验的考生就有迷惑。
2实验观察能力的考查
观察是实验的重要方法。演示实验在引导和培养学生学习物理的兴趣、发现学习物理规律,以及培养学生观察能力等方面都是必不可少的。教师要培养学生留心观察和思考生活和自然界中的各种物理现象。
例2(2012年宁德)下列实验说明了什么物理问题或规律:(1)图A实验说明的存在;(2)图B演示纸条被迅速抽走了,杯子却留在原处,说明杯子具有;(3)图C是探究水的沸腾实验,水在沸腾过程中保持不变。
点评本题考查了常见演示实验观察到的现象,属容易题,但实测难度值仅0.58,比预估低很多。因此我们在课堂教学中应充分重视演示实验在物理教学中的重要作用。
3实验归纳法考查
归纳法是物理学发展的重要科学研究方法之一,对物理概念、物理规律的建立,具有重要的作用。在物理实验教学中不仅要注意实验验证法、演绎法,更应有意识地加强实验归纳能力的培养。在探索物理学规律的过程中,通过特殊情况发现一般规律,由特殊事例归纳出问题的一般结论,是一种具有普遍性的思维方法,科学的归纳法推动着物理学不断向前发展。作为一个典型的事例:牛顿为了解释观察到的天体运行资料,根据开普勒的天体运行三大定律以及他自己的三大力学定律提出了划时代的万有引力定律。一些物理概念的建立和物理规律的揭示,都是由归纳法得出的。
例3(2012年北京)小鹏利用滑轮组及相关器材进行实验,记录的实验数据如下表所示。请根据表中数据归纳出拉力F与重力G的关系:F=。
4初步实验设计能力的考查
物理实验设计能力是指学生在实施物理实验之前,根据一定的实验目的和要求,运用有关物理知识与实验技能,对实验的仪器、装置、步骤和操作方法等实验因素进行规划的能力。
实验设计的内容包括根据要求确定实验原理,设计实验方案,选择实验仪器,编拟实验步骤,设计实验表格,设计电路等。
例4(2012年福州)果汁也能做电池。先向杯中倒入芭乐汁,再把分别接有导线的铜棒和铝棒插入芭乐汁中,作为电池的正负极,如图4所示,一个芭乐电池就做成了。那么芭乐电池的正极是铜棒还是铝棒呢?给你电流表、电压表、低压发光二极管、开关各一个,导线若干,请选择其中合适的器材设计一个实验方案进行探究。(也可画图辅助说明)
点评本题是一道围绕判断电流方向和电源正负极而展开的实验设计开放性试题。可考查电压表、电流表的试触使用,也可以考查二极管单向导电性的应用,较好地考查了学生初步实验设计等能力。
5如何考查初步的实验误差分析能力
误差是指测量值与真实值之间的差异,误差在物理实验中是普遍存在的。在实验中应培养学生的误差意识,分析如何减小误差的方法,培养学生实事求是的科学精神和科学态度。
例5(2012年安徽)李明同学设计了图示电路测量小灯泡的电功率。(1)根据图示电路(实物图),在方框内画出电路图。(2)闭合开关前,滑动变阻器的滑片应移至(选填“A”或“B”)端。(3)实验时,电压表的示数为U,电流表的示数为I,该同学利用P=UI计算出小灯泡的电功率。若考虑电表的电阻对测量的影响,则电功率的测量结果与真实
值相比偏(选填“大”或“小”),原因是。