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化學(xué)探究式教學(xué)法探析論文
摘要：提出了探究式教學(xué)法在高分子化學(xué)實(shí)驗教學(xué)中的應用，結合當前高分子化學(xué)產(chǎn)業(yè)實(shí)際情況和綠色發(fā)展趨勢設計實(shí)驗，促使學(xué)生理解高分子化學(xué)實(shí)驗的特點(diǎn)及發(fā)展方向并激發(fā)學(xué)習積極性，掌握高分子化學(xué)基本理論知識和實(shí)驗設計技巧，同時(shí)使高分子化學(xué)實(shí)驗由“驗證式”向“探究式”轉換，提高學(xué)生的創(chuàng )新能力和綠色意識。
關(guān)鍵詞：高分子化學(xué)實(shí)驗教學(xué)改革；探究式教學(xué)；綠色化學(xué)
當今環(huán)境污染問(wèn)題日趨嚴重，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)驗是高分子專(zhuān)業(yè)的一門(mén)專(zhuān)業(yè)必修課，在高分子化學(xué)教學(xué)中占有重要地位，可以有效地訓練學(xué)生的基本技能和綜合素質(zhì)。但傳統高分子實(shí)驗中的試劑使用量很大，種類(lèi)較多且大部分試劑都具有毒副作用和較強的揮發(fā)性，對環(huán)境影響很大；同時(shí)在教學(xué)過(guò)程中側重于實(shí)驗技能，對于學(xué)生的綠色化學(xué)意識、環(huán)保意識和責任意識相對較少。因此，通過(guò)高分子化學(xué)實(shí)驗的綠色化學(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(chēng)發(fā)現法、研究法，是美國教育學(xué)家杜威在20世紀初提出的，他認為科學(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(huì )科學(xué)研究的過(guò)程和方法［6－8］。其實(shí)古人在很多年前就提到“授人以魚(yú)，不如授人以漁”，已經(jīng)明確表明了學(xué)會(huì )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)域或者從現實(shí)社會(huì )中選擇和確定一個(gè)主題，然后在教學(xué)中設置一個(gè)類(lèi)似于科學(xué)研究的問(wèn)題，以學(xué)生為主體，在教師的引導下，學(xué)生自覺(jué)、主動(dòng)地探索科學(xué)知識，找出解決問(wèn)題的方法，進(jìn)行修改和完善，形成自己思想的學(xué)習過(guò)程。相比于傳統實(shí)驗教學(xué)方法，嘗試讓學(xué)生發(fā)現實(shí)驗教學(xué)中存在的問(wèn)題并主動(dòng)地提出相應的解決方法，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)習方式的轉變，有利于學(xué)生創(chuàng )新意識和動(dòng)手能力的培養。
二、高分子化學(xué)實(shí)驗教學(xué)中存在的問(wèn)題
傳統高分子化學(xué)實(shí)驗教學(xué)和有機化學(xué)實(shí)驗等實(shí)驗教學(xué)一樣，以“驗證式”實(shí)驗教學(xué)為主。使用的實(shí)驗教材，對每一個(gè)實(shí)驗的目的、原理、操作、注意事項等都有具體描述。課前學(xué)生預習翻看一遍，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)驗過(guò)程“驗證”。學(xué)生對教材和教師存在著(zhù)嚴重的依賴(lài)性，而且對實(shí)驗課也不重視，認為是理論課的附屬，因此無(wú)法充分發(fā)揮實(shí)驗課程的作用。目前高分子化學(xué)實(shí)驗教學(xué)中存在的主要弊端可以歸結為：
第一，“照方抓藥”式傳統教學(xué)方法無(wú)法有效調動(dòng)學(xué)生的學(xué)習積極性、培養學(xué)生的獨立思考能力和創(chuàng )新能力，最終導致學(xué)生無(wú)法有效地使用這些實(shí)驗知識，在大四實(shí)習和畢業(yè)論文寫(xiě)作時(shí)就表現出明顯的弱勢；
第二，教科書(shū)里的方法與現代化工的綠色化、可持續發(fā)展方向的要求依然跟不上，教材里描寫(xiě)的原理和方法無(wú)法反映當今綠色化學(xué)的迫切要求［9－10］，即使是全國廣泛采用的新版教科書(shū)，依然沒(méi)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“現行技術(shù)就是如此水準”的印象，導致很多學(xué)生畢業(yè)后就放棄了本專(zhuān)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)驗主要針對高分子專(zhuān)業(yè)三年級學(xué)生進(jìn)行開(kāi)課。高分子專(zhuān)業(yè)學(xué)生在開(kāi)展高分子化學(xué)實(shí)驗時(shí)，已經(jīng)經(jīng)過(guò)了無(wú)機化學(xué)、分析化學(xué)和有機化學(xué)等化學(xué)實(shí)驗的訓練，具有一定的實(shí)驗操作技能，因此完全可以采用要求更高的探究式教學(xué)法來(lái)完成高分子化學(xué)實(shí)驗。教師不僅要向學(xué)生詳細地傳授知識（原因與機理），而且要求學(xué)生在探究學(xué)習的過(guò)程中，實(shí)現知識的掌握和科研能力的培養。在實(shí)驗過(guò)程中，教師根據教學(xué)內容、目標和學(xué)生實(shí)際情況，設置合適的探究性問(wèn)題，并根據這些問(wèn)題讓學(xué)生展開(kāi)相應的實(shí)驗探究活動(dòng)。這些問(wèn)題的設置要合適，既有一定的針對性，又要有一定的難度，但是學(xué)生通過(guò)努力后可以得到解決。雖然教材上的實(shí)驗步驟非常經(jīng)典，但與現實(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(kāi)展高分子化學(xué)實(shí)驗的探究性實(shí)驗時(shí)，主要針對教材中實(shí)驗方案的“綠色性”展開(kāi)探究性研究。針對這個(gè)問(wèn)題，要求學(xué)生在預習過(guò)程中，通過(guò)查閱文獻資料，提出實(shí)驗中違反“綠色化學(xué)”的地方，然后再提出更為合理的實(shí)驗方案來(lái)解決教材中實(shí)驗方案存在的問(wèn)題，并在教師的指導下改進(jìn)實(shí)驗方案；最后在開(kāi)展實(shí)驗過(guò)程中，將學(xué)生分成兩個(gè)組分別采用改進(jìn)實(shí)驗方案和教材上的實(shí)驗方案展開(kāi)實(shí)驗，在實(shí)驗中進(jìn)行比較分析，總結兩套實(shí)驗方案的優(yōu)缺點(diǎn)。例如，《高分子化學(xué)實(shí)驗》中的雙酚A環(huán)氧樹(shù)脂制備實(shí)驗［11］，該實(shí)驗主要存在以下三個(gè)問(wèn)題：
一，該反應用到的化學(xué)試劑用量是過(guò)量的，完全可以用較少的化學(xué)試劑用量來(lái)完成整個(gè)實(shí)驗，但是化學(xué)試劑的最終用量需要根據最后產(chǎn)品的使用量進(jìn)行倒推設計；
二，在該反應中用到苯作為環(huán)氧樹(shù)脂的溶劑，而苯是一種劇毒性的試劑，那么有沒(méi)有可能選擇一種可以實(shí)現相似功能，但是無(wú)毒或者低毒性的其他試劑來(lái)替代呢？通過(guò)查閱資料，甲苯完全可以作為環(huán)氧樹(shù)脂的溶劑，而且毒性低的多；
三，在黏結實(shí)驗中，教材中采用了揮發(fā)性很強的刺激性劇毒乙二胺作為固化劑，而事實(shí)上環(huán)氧樹(shù)脂的固化劑很多，目前已經(jīng)有許多低毒甚至無(wú)毒的固化劑來(lái)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(shù)脂具有更好的黏結強度。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(guò)查閱文獻資料設計更為合理綠色的的實(shí)驗方案，還可以進(jìn)一步根據實(shí)驗結果寫(xiě)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(dòng)手能力和創(chuàng )新能力，同時(shí)由于學(xué)生采用的實(shí)驗方案與教材多少會(huì )有一些差異，而且實(shí)驗方案會(huì )有學(xué)生心理上一些期待，從而有利于學(xué)生學(xué)習積極性的提高，更加認真負責的去完成整個(gè)實(shí)驗過(guò)程，避免學(xué)生在實(shí)驗間隙聊天玩手機等開(kāi)小差。
四、探究式教學(xué)的考核方式
實(shí)驗的考核方式對學(xué)生的學(xué)習積極性具有非常重要的影響。傳統實(shí)驗考核主要分為兩塊：平時(shí)成績(jì)（40%），主要包括實(shí)驗預習（10%）和實(shí)驗操作（30%）；實(shí)驗報告成績(jì)（60%），主要包括考核實(shí)驗結果（20%）和實(shí)驗報告（40%）［12］。但探究式教學(xué)法由于采用了超越教材的實(shí)驗方案，因此要求考核的重點(diǎn)和考核面都有所改變。比如，預習設計實(shí)驗時(shí)，學(xué)生需要大量的時(shí)間查閱資料來(lái)尋找實(shí)驗中有違“綠色化學(xué)”的地方，并設計合適的實(shí)驗方案；完成實(shí)驗后，學(xué)生需要對實(shí)驗結果進(jìn)行詳細的對比分析討論，總結傳統和改進(jìn)后實(shí)驗方案的優(yōu)缺點(diǎn)，并寫(xiě)出自己的實(shí)驗心得。這兩部分內容在以前的實(shí)驗考核中比例很少，甚至沒(méi)有，但探究式教學(xué)法中這兩塊內容可以在很大程度上反映學(xué)生的主動(dòng)性和創(chuàng )新性，因此這兩塊內容在最后成績(jì)中所占的比重需要大幅提高。為此，我們將實(shí)驗預習的考核比例提高到20%；作為探究性實(shí)驗，實(shí)驗結果往往具有不確定性，因此實(shí)驗結果比例降為10%，而傳統和對比實(shí)驗結果的分析討論是探究式實(shí)驗教學(xué)的重要組成部分，是在實(shí)驗報告中一起上交完成，因此實(shí)驗報告的比例提高到50%，其中實(shí)驗對比分析討論部分為20%，其他實(shí)驗報告部分為30%，促使學(xué)生認真地對實(shí)驗結果進(jìn)行分析總結。
五、結語(yǔ)
采用探究式教學(xué)方法，通過(guò)設置合理的實(shí)驗目標，在教師的指導下，讓學(xué)生積極地設計合理的實(shí)驗方案并實(shí)施，可以促使學(xué)生更為專(zhuān)注認真地去完成實(shí)驗，提高學(xué)生的學(xué)習主動(dòng)性和積極性，鍛煉學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，取得了良好的教學(xué)效果。
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