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尤其是對于初中學(xué)生來說,性格、脾氣都還不穩(wěn)定,注意力時間有限,所以,只有提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣才能讓學(xué)生被動的學(xué)習(xí)變成主動的、渴望的去學(xué)習(xí),從而才會專心致志的高度的集中注意力。在初中實驗教學(xué)中激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,就要從實驗的設(shè)計入手,在設(shè)計時,不僅要注重科學(xué)實驗設(shè)計的知識性、科學(xué)性,同時還要注意科學(xué)實驗的趣味性和探索性。趣味性和探索性對于學(xué)生的興趣來講是極為有吸引力的,學(xué)生有了學(xué)習(xí)的興趣,從而也就促成了情感目標(biāo)的實現(xiàn),增加了學(xué)生對科學(xué)和自然的探索和喜愛。然而,這種高效的設(shè)計對科學(xué)實驗教學(xué)的教師提出了更高的要求。因此,初中實驗教學(xué)的教師還要不斷的培養(yǎng)自身的素質(zhì)水平和科學(xué)實驗文化水平,從而運用自己的耐心和細(xì)心設(shè)計出更有意義的科學(xué)實驗。
2正確地發(fā)揮教師的引導(dǎo)與支持作用
在初中科學(xué)實驗教學(xué)過程中,學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體,要充分地調(diào)動他們學(xué)習(xí)的主動性和積極性,引導(dǎo)他們進(jìn)行獨立思考,積極地探索,輕松愉快地進(jìn)行學(xué)習(xí),自覺地掌握科學(xué)知識,提高發(fā)現(xiàn)問題、分析問題與解決問題的能力。在初中科學(xué)實驗教學(xué)過程中強調(diào)突出學(xué)生學(xué)習(xí)的主體地位,但是也不能輕視教師的引導(dǎo)、支持作用。在初中科學(xué)實驗教學(xué)過程中,教師作為引導(dǎo)者,基本任務(wù)是要對學(xué)生進(jìn)行啟發(fā)誘導(dǎo),而學(xué)生是學(xué)習(xí)者,基本任務(wù)是通過自己的思索、探究,發(fā)現(xiàn)新規(guī)律。因此,必須正確處理教師的引導(dǎo)支持和學(xué)生的思索探究的關(guān)系。教師要提供有效的指導(dǎo),并對學(xué)生的學(xué)習(xí)結(jié)果進(jìn)行評價,以鼓勵學(xué)生不斷獲取實驗成就,增強他們的學(xué)習(xí)積極性。例如,實驗產(chǎn)生的一氧化碳、二氧化硫等氣體都是有毒有害的,教師應(yīng)適時地對學(xué)生進(jìn)行保護(hù)環(huán)境意識的培養(yǎng)。
3充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性
在初中科學(xué)實驗教學(xué)中實現(xiàn)情感目標(biāo)除了要激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,發(fā)揮教師的指導(dǎo)和支持作用,還要充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性。在傳統(tǒng)的演示實驗教學(xué)中,教師一般會機械的進(jìn)行演示,這種方式難以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神。而如果教師在進(jìn)行演示前,設(shè)置一些問題情境,或設(shè)想實驗的結(jié)果等,讓學(xué)生有思考的空間,并且?guī)е鴨栴}去觀察、學(xué)習(xí),讓學(xué)生充分的發(fā)揮自身的主觀能動性,才能更好的去加以探索,更加能夠培養(yǎng)其創(chuàng)新能力和意識。
4營造輕松愉快的課堂實驗氛圍
1.題目
畢業(yè)論文題目應(yīng)該明確、精練、有概括性。題目的字?jǐn)?shù)一般在25字以內(nèi),必要時可加副標(biāo)題。
2.摘要與關(guān)鍵詞
摘要
應(yīng)概括地反映出畢業(yè)論文的目的、內(nèi)容、方法、成果和結(jié)論。中文摘要以300~350字為宜。外文摘要內(nèi)容及格式應(yīng)與中文摘要一致,英文摘要約250個實詞。
關(guān)鍵詞
從論文標(biāo)題或正文中挑選3~5個最能表達(dá)主要內(nèi)容的詞作為關(guān)鍵詞,按詞條的外延層次排列,外延大的排在前面。同時有中、英文對照,分別附于中英、文摘要后。
3.目錄
目錄中的標(biāo)題要與正文中標(biāo)題一致,要求標(biāo)題層次清晰,標(biāo)明頁碼。
4.正文
正文是畢業(yè)論文的核心部分,一般應(yīng)包括緒論、主體及結(jié)論等部分。
4.1緒論(前言、引言)
緒論(前言、引言)一般作為第一部分,是畢業(yè)論文主體的開端。包括畢業(yè)論文的背景及目的、國內(nèi)外研究狀況和相關(guān)領(lǐng)域中已有的研究成果、本課題的意義、采用方法、理論依據(jù)和具備的條件、畢業(yè)論文構(gòu)成及主要內(nèi)容等。
4.2本論
本論是畢業(yè)論文的主體,包括實驗材料、研究內(nèi)容與方法、實驗結(jié)果與分析(討論)等。在本部分要運用各方面的實驗結(jié)果和研究方法,分析問題,論證觀點,盡量反映出自己的科研能力和學(xué)術(shù)水平。本論應(yīng)該結(jié)構(gòu)合理、層次清楚、重點突出、文字簡練通順。對論文中出現(xiàn)的名詞術(shù)語、物理量、公式、數(shù)字、圖表、符號、計量單位等一律采用國際、國家通用標(biāo)準(zhǔn)。
4.3結(jié)論
畢業(yè)論文的結(jié)論單獨作為一章編寫。結(jié)論是畢業(yè)論文的總結(jié),是整個論文的歸宿。要求精煉、準(zhǔn)確地闡述自己的創(chuàng)造性工作或新的見解及其意義和作用,還可進(jìn)一步提出需要討論的問題和建議。
5.參考文獻(xiàn)
畢業(yè)論文的撰寫應(yīng)本著嚴(yán)謹(jǐn)求實的科學(xué)態(tài)度,凡有引用他人成果之處,均應(yīng)按論文參考或引證的先后順序排列于參考文獻(xiàn)中(15篇左右)。
6.致謝
致謝中主要感謝導(dǎo)師和對畢業(yè)論文工作有直接貢獻(xiàn)及幫助的人士和單位。
7.附錄
對于一些不便放入正文中、但作為畢業(yè)論文又是不可缺少的部分,或有重要參考價值的內(nèi)容,可編入畢業(yè)論文的附錄中。
化學(xué)實驗論文范例賞析:
實驗中異?,F(xiàn)象的出現(xiàn),會對學(xué)生造成認(rèn)知沖突的失衡.教師若不及時加以正確的引導(dǎo)和徹底解決,勢必會影響教學(xué)效果,給學(xué)生留下知識盲點,并自身失去對實驗教學(xué)的信心.找出產(chǎn)生異?,F(xiàn)象的原因,變“異?!睘椤罢!?,是培養(yǎng)學(xué)生實事求是、嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真、善于觀察、自主探究的科學(xué)素質(zhì)的一種有效的方法和途徑,對教師本身也提供了一個提高專業(yè)素質(zhì),增強分析問題和解決問題能力的機會.
一、實驗現(xiàn)象異常的成因
1.因試劑的純度引起的實驗異常
高中化學(xué)實驗中,不同的實驗對其所選擇的實驗藥品純度的要求也是不同的.限于中學(xué)化學(xué)實驗條件,有些實驗往往產(chǎn)生“失常”現(xiàn)象.
例如在做甲烷的燃燒實驗時,用無水醋酸鈉和堿石灰制備CH4氣體,在用石英玻璃管燃燒時卻發(fā)現(xiàn)火焰呈黃色.這是由于制備氣體時反應(yīng)物受熱不均勻,局部溫度過高所致,使產(chǎn)生的甲烷不純,含有丙酮等雜質(zhì)氣體.因此可以在實驗前將無水醋酸鈉和堿石灰充分炒干、研細(xì)、混勻,同時要保證堿石灰過量.
2、因試劑加入順序的先后引起的實驗異常
教師或?qū)W生在實驗中,若將化學(xué)試劑的加入順序變更以后,有可能引起實驗現(xiàn)象不明顯甚至得到截然不同的實驗結(jié)果.
例如在做溴與苯酚取代實驗時,將苯酚溶液加到濃溴水中,觀察不到白色沉淀,而只能見到溶液變成了黃色.若將反應(yīng)物的加入順序改為“將1-2滴濃溴水滴入苯酚溶液中”,保證反應(yīng)中苯酚過量,則預(yù)期現(xiàn)象很明顯.
3.藥品保存方面引起的實驗異常
實驗室購置的藥品不一定會馬上使用.有些藥品會因為在實驗室保存過程中,由于長時間與空氣中的氧氣、水蒸氣等作用或者人為地藥品保存不當(dāng)而發(fā)生變質(zhì),最終導(dǎo)致實驗過程中異?,F(xiàn)象的出現(xiàn).
4、因藥品用量的不同引起的實驗異常
實驗過程中,特別是在學(xué)生做學(xué)生實驗時由于實驗習(xí)慣的問題,在取用藥品時用量很隨意,很容易出現(xiàn)出乎意料的現(xiàn)象.
例如在做銀鏡反應(yīng)時,在一洗凈的試管里注入1mlAgNO3溶液,然后加氨水到完全溶解,再滴幾滴新配的乙醛溶液后水浴加熱幾分鐘卻始終得不到光亮的銀鏡.分析原因,應(yīng)該是銀氨溶液配制時氨水量未控制好引起的.在向AgNO3溶液中滴加氨水不可過量,教材描述為“氨水加到生成的沉淀剛好溶解為止”.實踐經(jīng)驗證明,氨水過量越多,銀鏡反應(yīng)的效果越差.所以我個人建議,加氨水時直到最初產(chǎn)生的沉淀溶解到還略顯渾濁(不可使沉淀恰好溶解至溶液澄清)為止,這種銀氨溶液氧化能力最強,實驗效果非常好.
5、因副反應(yīng)的存在導(dǎo)致實驗現(xiàn)象異常
很多化學(xué)反應(yīng)中都有副反應(yīng)的存在,有些副反應(yīng)甚至影響實驗結(jié)果,干擾實驗現(xiàn)象.
6.因?qū)嶒灉囟瓤刂撇划?dāng)引起的實驗異常
溫度是影響化學(xué)反應(yīng)速率和反應(yīng)趨勢的一個重要方面.溫度的高低往往決定了一個反應(yīng)能否發(fā)生、向什么方向發(fā)生等問題.所以,溫度的合理控制對實驗現(xiàn)象與實驗結(jié)果至關(guān)重要.
例如在做乙醇的氧化實驗時,將螺旋狀的銅絲加熱變黑后,如不迅速插入乙醇,反復(fù)幾次,并不會看到銅絲變紅亮,也不會聞到有刺激性氣味.因為銅絲插入速度太慢,使銅絲溫度下降后反應(yīng)就不能發(fā)生了.
在實際的實驗教學(xué)中,除了上述原因以外,所用試劑的濃度大小,試劑選用的恰當(dāng)與否,酸堿介質(zhì)環(huán)境,儀器的選用及裝置是否合理,以及實驗操作者自身基本操作是否過關(guān)等方面也會引起實驗的異?,F(xiàn)象.
二、異?,F(xiàn)象的合理利用
實驗出現(xiàn)預(yù)料之外的情況是可能的,關(guān)鍵是采取正確的補救措施.如何對待實驗過程中出現(xiàn)的異?,F(xiàn)象?意外中蘊含著正常,關(guān)鍵是透過表象看到本質(zhì).如果設(shè)法搪塞或者回避的話,就錯過了最好的教育時機.抓住實驗中的意外,也就抓住了學(xué)生旺盛的求知欲,若能積極引導(dǎo)并給予合理的分析解釋,也就能化慌亂為沉著、化意外為平常,反而能因化腐朽為神奇的“意外”給學(xué)生留下更深刻的記憶,教學(xué)目的也就能輕易實現(xiàn),使師生雙方在探索活動中相互得到提高.
1.利用異?,F(xiàn)象提高教師自身專業(yè)素質(zhì)
實驗中出現(xiàn)的異?,F(xiàn)象要求我們教師自覺地在教育教學(xué)實踐中思考、分析、研究,并不斷學(xué)習(xí)新的知識和理論,進(jìn)一步使教師樹立起“科研先導(dǎo)”的意識,提高教師的科研能力,使教師由“經(jīng)驗型”向“科研型”、“創(chuàng)新型”轉(zhuǎn)化.
三、總結(jié)
“關(guān)注實驗工具生成”是在建構(gòu)主義的教學(xué)背景下和新課標(biāo)的要求下提出的,它強調(diào)教師不直接向?qū)W生提供實驗工具,而是通過困難情境的創(chuàng)設(shè),激發(fā)學(xué)生的探究熱情;同時通過困難問題的“拋錨”,引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行發(fā)現(xiàn)和探索,學(xué)生在實驗工具的“再發(fā)明”過程中完成了相關(guān)知識和技能的建構(gòu)(圖1)。
二、“關(guān)注實驗工具生成”,改變教師的實驗教學(xué)理念
在傳統(tǒng)教學(xué)中,科學(xué)實驗是科學(xué)課程的組成部分,這使得實驗教學(xué)始終處于從屬地位,實驗教學(xué)得不到有效開展。新課改以來,“以學(xué)為中心”的教學(xué)理念已經(jīng)深入人心,但受到知識本位教育主義的影響,“以學(xué)為中心”的教學(xué)理念并沒有得到有效落實,在實驗教學(xué)中尤為突出。很多教師對于實驗教學(xué)的目的并不明確,他們認(rèn)為實驗教學(xué)的目的僅僅在于結(jié)論的得出,形成了一種以邏輯為起點,以知識技能為本,以教師課堂和教師為中心的錯誤教學(xué)觀。這樣的實驗教學(xué)觀忽視了“知識與技能”、“過程與方法”、“情感態(tài)度與價值觀”三維目標(biāo)之間的有機融合,忽視了學(xué)生探究和思維發(fā)展的需求?!瓣P(guān)注實驗工具生成”則要求教師在課堂教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生自主設(shè)計、改造實驗工具。它強調(diào)的是實驗工具的生成過程,這就需要教師在備課過程中認(rèn)真研究實驗工具的組成部分,深刻解讀實驗工具各個部件的作用和意義,深入思考實驗工具各個部件生成的先后順序,讓教師真正做到將“問題”作為教學(xué)的起點,深入貫徹新課標(biāo)提倡的“合作、自主、探究”的學(xué)習(xí)方式,逐漸形成實驗教學(xué)不僅僅是讓學(xué)生掌握知識,收獲技能,還在于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和思維能力,提升學(xué)生的科學(xué)情感的理念。
三、“關(guān)注實驗工具生成”,提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)
1.發(fā)展學(xué)生創(chuàng)新思維。學(xué)生的思維能力包括邏輯思維能力和創(chuàng)新思維能力。據(jù)統(tǒng)計顯示,中國現(xiàn)階段大學(xué)生創(chuàng)新思維能力遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國家,并且差距有逐年拉大的趨勢,其癥結(jié)在于中國現(xiàn)行階段的教育理念?;蔚慕逃砟顕?yán)重制約著學(xué)生的思維發(fā)展平衡,導(dǎo)致高分低能的學(xué)生屢見不鮮。隨著新課程改革的推進(jìn)和深化,實驗教學(xué)的地位和重要性也越來越明顯,但如何利用實驗教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維的問題仍然有待解決。例如,在“體溫計”一節(jié)的教學(xué)中,教師往往先讓學(xué)生比較溫度計和體溫計的不同,在同中求異,找到體溫計的獨特構(gòu)造,繼而引導(dǎo)學(xué)生思考,揭示這些特點所起的作用并學(xué)會使用方法。這樣的做法雖然也培養(yǎng)了學(xué)生的邏輯思維能力,但這種以實驗結(jié)果為起點,運用逆向邏輯能力推斷科學(xué)本質(zhì)的教學(xué)模式嚴(yán)重違背學(xué)生認(rèn)知發(fā)展的規(guī)律,更不利于學(xué)生創(chuàng)新思維能力的形成。提高每一個學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)是科學(xué)課程的核心理念,而借助科學(xué)課程培養(yǎng)一批具有非凡創(chuàng)造力和創(chuàng)新精神的人才也是時展的必然要求。創(chuàng)新精神源于問題和對問題的思考,在教學(xué)中不妨讓學(xué)生嘗試著將溫度計改良為體溫計,學(xué)生發(fā)現(xiàn)溫度計測量體溫的不足和缺陷,有針對性地進(jìn)行思考和改良,建構(gòu)體溫計。學(xué)生在問題和解決問題的過程中形成了用創(chuàng)造性眼光看待世界的思維特點。2.融合科學(xué)研究方法。教學(xué)實踐告訴我們,科學(xué)知識是“顯性”的,可以通過教學(xué)目標(biāo)加以明確,而科學(xué)方法是“隱形”的,隱藏在科學(xué)知識的背后,在教學(xué)中如果沒有科學(xué)知識作為有效依托,就會造成科學(xué)方法的“游離”,學(xué)生僅僅為了方法而學(xué)習(xí)方法,也就很難完成科學(xué)方法的內(nèi)化和遷移。因此,在實驗教學(xué)中必然需要尋找實驗方法的有效載體。實驗工具的制作過程融合了各種科學(xué)方法,如液體壓強計中,滲透了兩種科學(xué)方法:轉(zhuǎn)化法和放大法。我們無法直接用儀器測量液體壓強的大小,就將液體壓強的大小轉(zhuǎn)化成橡皮膜的凹陷程度,即轉(zhuǎn)化法;橡皮膜的凹陷程度變化程度并不明顯,我們就通過U形玻璃管將現(xiàn)象放大,即放大法。在實際教學(xué)中,教師通過引入測量水體壓強困境的情境,充分挖掘?qū)W生認(rèn)知結(jié)構(gòu)中已有的生活經(jīng)驗,將它們轉(zhuǎn)化成科學(xué)方法,完成實驗工具的構(gòu)建,從而將“隱形”的實驗方法“顯性”化,實現(xiàn)了科學(xué)實驗的有效教學(xué)。3.提升學(xué)生科學(xué)情感。人類對于實際的探索得益于科技的進(jìn)步和發(fā)展。其實,實驗工具并不是一蹴而就的,而是通過多次改良才逐漸成熟,中間可能就會涉及到科學(xué)發(fā)展史。例如,1665年,英國科學(xué)家胡克發(fā)明了顯微鏡,在此后的幾百年時間里,很多科學(xué)家為顯微鏡發(fā)展做出了巨大的貢獻(xiàn),這才使得顯微鏡的技術(shù)得以飛速發(fā)展。在實際教學(xué)過程中,許多教師直接引入顯微鏡,介紹顯微鏡的結(jié)構(gòu)特點和用途,忽視實驗教學(xué)的情感教育功能,導(dǎo)致課堂乏味可陳。如果教師將如何改良顯微鏡作為課堂教學(xué)的主線,讓學(xué)生在改良胡克的顯微鏡的課堂教學(xué)中親歷親為,一方面可以增強學(xué)生的自我效能感。另一方面,也將科學(xué)發(fā)展的過程濃縮到課堂教學(xué)中,讓學(xué)生懂得科學(xué)發(fā)展并非一蹴而就,而是一代又一代科學(xué)人前赴后繼、努力拼搏的結(jié)果。在落實知識性目標(biāo)的同時,也向?qū)W生滲透科學(xué)研究需要堅韌不拔的科學(xué)品質(zhì),引導(dǎo)他們正確看待學(xué)習(xí)過程中的困難,增強其信心和勇氣。
四、“關(guān)注實驗工具生成”教學(xué)模式的反思
1.1建設(shè)幼師實驗方法的創(chuàng)新對學(xué)生動手能力以及觀察能力進(jìn)行培養(yǎng)的重要方法就是實驗,因此如果只是對教材上的實驗方法進(jìn)行照搬,就很難達(dá)到對學(xué)生的思維和動手能力進(jìn)行培養(yǎng)的目的。為了能夠?qū)W(xué)生的智力開發(fā)出來,使其能夠做到學(xué)以致用,教師必須要對實驗的方法進(jìn)行改進(jìn),對學(xué)生進(jìn)行啟發(fā),使之能夠?qū)嶒炘O(shè)備的代用品尋找出來,同時還能夠?qū)π碌膶嶒灧椒ㄟM(jìn)行設(shè)計。在這個過程中要注意,這些實驗代用品必須要能夠在日常生活當(dāng)中尋找得到。比如對水與鈉反應(yīng)會將氫氣放出來的裝置進(jìn)行改進(jìn);對氨氣的噴泉實驗進(jìn)行改進(jìn)等,幾乎全部的實驗都有能夠改進(jìn)的內(nèi)容。教師必須對學(xué)生進(jìn)行引導(dǎo)和要求,使其積極地改進(jìn)做過的實驗,這樣不僅能夠使學(xué)生的思維活躍起來,同時還可以將學(xué)生求異思維的大門打開。
除此之外,在尋找實驗儀器代替品的時候必須要有效地結(jié)合幼兒園的實際情況,這是由幼兒園當(dāng)中不會出現(xiàn)化學(xué)實驗儀器而較多的是一些塑料玩具的現(xiàn)狀決定的。所以在化學(xué)實驗教學(xué)的過程中,教師應(yīng)該要求學(xué)生對諸如紙片、瓶蓋、塑料袋以及飲料瓶等一些常見的用品進(jìn)行充分的利用,從而針對一些幼兒科技活動方案等小實驗進(jìn)行設(shè)計,這樣就能夠使幼兒通過小實驗對空氣、水以及火等基本的化學(xué)性質(zhì)具有一定的了解。比如在兩個注射器當(dāng)中分別進(jìn)行Cu與濃、稀HNO3的反應(yīng)實驗,因為這種方法屬于全新的實驗方法,而且與書本上的實驗操作方法具有較大的區(qū)別,采用這種方式具有污染減小、現(xiàn)象明顯以及操作簡便等特點。所以不僅能夠使學(xué)生加深對知識的理解,同時還會引起學(xué)生內(nèi)心深處的觸動,這樣學(xué)生就不會迷信教材,而且學(xué)生也會意識到教材當(dāng)中的方法也不是進(jìn)行實驗的獨一無二的方法,從而能夠進(jìn)一步將學(xué)生的求異創(chuàng)新思維激發(fā)出來。很多學(xué)生在實驗結(jié)束之后,都產(chǎn)生了自己動手設(shè)計各種實驗、自己去對實驗進(jìn)行改進(jìn)的想法。
1.2建設(shè)幼師教學(xué)方法的創(chuàng)新在具體的化學(xué)實驗教學(xué)過程中,必須要將課堂當(dāng)中教師的壟斷地位改變掉,要將學(xué)生的創(chuàng)新精神以及主體地位充分地體現(xiàn)出來。在學(xué)生面前,教師應(yīng)該扮演好一個引導(dǎo)者、點播者和輔導(dǎo)者的角色,在實驗教學(xué)的過程中,幼師應(yīng)該讓學(xué)生采用自主學(xué)習(xí)的方式:第一,要讓學(xué)生能夠在自主活動當(dāng)中進(jìn)行建設(shè)化學(xué)實驗的學(xué)習(xí),從而不會對學(xué)生的思維起到禁錮的作用;第二,讓學(xué)生以教學(xué)目標(biāo)為依據(jù)對自己喜歡的學(xué)習(xí)方法進(jìn)行自主的選擇,讓學(xué)生自主地去探究,而教師要充分發(fā)揮好引導(dǎo)者的作用;第三,在進(jìn)行化學(xué)實驗探究的過程中讓學(xué)生不斷地去針對結(jié)果和規(guī)律進(jìn)行總結(jié),教師則應(yīng)該扮演好主導(dǎo)者的角色,避免對學(xué)生的思維起到鉗制的作用;第四,教師要允許學(xué)生學(xué)習(xí)的過程中出現(xiàn)錯誤,應(yīng)該將教學(xué)的民主性體現(xiàn)出來,這樣才能夠使學(xué)生在學(xué)習(xí)當(dāng)中自娛自樂地進(jìn)行自主探究,使學(xué)生能夠?qū)Τ晒Φ挠鋹偤吞骄康臉啡び兴w驗;第五,教師在具體的實驗教學(xué)過程中應(yīng)該采取留有余地的原則,將一些空白留給學(xué)生,也就是在針對實驗進(jìn)行教學(xué)的過程中要避免講得太實、太細(xì)、太透以及太滿,必須要以實際的情況為根據(jù),選擇多種多樣的教學(xué)方法,從而最終將化學(xué)實驗教學(xué)的任務(wù)和教學(xué)目標(biāo)完成。
比如在對“氨氣”進(jìn)行學(xué)習(xí)的過程中,筆者并沒有以教材安排的順序為根據(jù)進(jìn)行教學(xué),而是首先在學(xué)生面前展示了一個噴泉實驗,然后告訴學(xué)生這種氣體就是氨氣,讓學(xué)生對為什么能夠形成噴泉進(jìn)行思考,從而將學(xué)生探究的欲望以及好奇心激發(fā)出來。這樣學(xué)生就會積極地查找資料,自己動手進(jìn)行實驗,并且將自己的見解發(fā)表出來,把最終將形成噴泉的幾個要素尋找出來,并且對氨氣的性質(zhì)進(jìn)行了初步的解釋。這時候筆者再引導(dǎo)學(xué)生“你能變一變噴泉的顏色嗎?”通過這種引導(dǎo)和點撥,可以使學(xué)生在化學(xué)學(xué)習(xí)過程中變得更加積極主動,促進(jìn)了學(xué)生學(xué)習(xí)能力的全面提升,而且對學(xué)生的探索精神還進(jìn)行了有效的培養(yǎng)。
2結(jié)語
1.1化學(xué)藥品使用的問題
本校學(xué)生的有機化學(xué)實驗內(nèi)容所涉及的范圍較廣泛,主要分為有機液體化合物的制備和固體化合物的制備兩大塊,所用的試劑比如有易燃易爆的乙醚,有易腐蝕的強酸強堿如濃硫酸和強堿氫氧化鈉等,還有些有毒性的如溴化氫等。如果不加強管理,學(xué)生隨便取用,不注意操作規(guī)范,用完后隨意放置,就會造成很大的安全隱患。因此在實驗過程中化學(xué)藥品的管理顯得尤為重要,是屬于重點管理的要素之一[3]。
1.2儀器設(shè)備的安全使用問題
有機化學(xué)實驗室的設(shè)備主要分為兩大類,玻璃儀器類和電器類。玻璃儀器易碎,在玻璃儀器的安裝、使用以及洗滌、干燥等步驟都必須小心,很容易造成割傷等意外。在我們實驗室,一根小小的溫度計,經(jīng)常因為在使用過程中操作不當(dāng),每年都有學(xué)生因此而被割傷,極大影響了學(xué)生做實驗的進(jìn)度。另外做有機化學(xué)實驗通常需要加熱加壓等操作,需要用到水浴或者油浴,或者電熱套等儀器,有些學(xué)生使用電熱套不當(dāng)造成短路,還有把溶劑濺入電熱套而造成冒出濃煙的情況多有發(fā)生。還有使用比較頻繁的干燥箱,都可能因操作不當(dāng)出現(xiàn)故障,會打亂正常的教學(xué)工作。另外,一些老化的設(shè)備在使用過程中更要格外小心,防止造成安全事故。
1.3完成實驗后的收尾工作存在的安全問題
實驗完成后,我們要求學(xué)生回收實驗產(chǎn)物,清洗清點儀器,做好實驗臺面和實驗室清潔衛(wèi)生,檢查水電是否關(guān)閉,實驗室門窗是否關(guān)閉。曾經(jīng)有學(xué)生因窗戶沒有及時關(guān)閉,下雨造成實驗室的漏水殃及樓下實驗室的事件發(fā)生,造成不好的影響。
2培養(yǎng)安全意識的措施
2.1明確各方人員職責(zé)
完成一項實驗,需要實驗室工作人員的前期準(zhǔn)備,作為主體參與者的學(xué)生以及指導(dǎo)的教師共同的分工合作協(xié)調(diào)。一般來說,實驗員為學(xué)生提供實驗所需的藥品試劑等;指導(dǎo)教師負(fù)責(zé)學(xué)生的整體規(guī)劃,并督促學(xué)生按規(guī)章開展實驗。不管是實驗員還是教師,要對學(xué)生安全使用儀器設(shè)備,實驗進(jìn)程的合理安排,突發(fā)事件的應(yīng)急處理進(jìn)行培訓(xùn)。作為實驗的主體—學(xué)生,我們就要做進(jìn)一步的要求,在進(jìn)實驗室之前要求他們對本次實驗的實驗流程和操作中的相關(guān)注意事項做好預(yù)習(xí)工作。
2.2化學(xué)藥劑的安全使用
進(jìn)行有機化學(xué)實驗所用的藥品具有有毒、易燃、易爆或腐蝕性等一些特點。下面我以大學(xué)有機化學(xué)實驗的制備實驗“相轉(zhuǎn)移催化法合成苯甲醇”為例,探討如何對學(xué)生進(jìn)行安全教育。在這個實驗中,要達(dá)到的實驗?zāi)康氖且莆整u代烴制備醇的原理和方法,了解相轉(zhuǎn)移催化反應(yīng)的原理及其應(yīng)用,掌握機械攪拌,加熱回流,萃取,干燥,常壓蒸餾等基本操作。使用的試劑包括:苯氯甲烷,催化劑四乙基溴化銨,無水碳酸鉀,乙醚,無水硫酸鎂。那么針對試劑這一塊的安全教育,要求學(xué)生進(jìn)實驗室之前,了解所用藥品的物理化學(xué)性能,比如苯氯甲烷要求學(xué)生能了解到它的腐蝕性,這樣學(xué)生在加料時就要小心,不要弄到皮膚上。一旦灑到皮膚上,要立即用水處理,再用肥皂水洗,還有它的催淚效應(yīng)等;比如無水乙醚的易燃易爆低沸點的性質(zhì),使用過程中周圍避免明火,蒸餾時應(yīng)該采用水浴加熱以及回收乙醚的存放還有它的麻醉性的了解。這里舉此例說明在進(jìn)入實驗室之前,學(xué)生應(yīng)該對自己在實驗過程中使用的試劑藥品的物理化學(xué)性質(zhì)要有全面的了解,這是保證實驗成功及自身安全非常重要的一個環(huán)節(jié)。
2.3儀器設(shè)備的安全使用
現(xiàn)在的有機化學(xué)實驗所使用的玻璃儀器大多是標(biāo)準(zhǔn)接口玻璃儀器,那么在實驗前要對標(biāo)準(zhǔn)口的玻璃儀器的使用進(jìn)行學(xué)習(xí)。要裝配一個實驗裝置,主要靠的是玻璃儀器的連接,把磨口和磨塞輕微地對旋連接,不宜用力過猛,不得在有角度時強行扭轉(zhuǎn),以免玻璃儀器破損割傷自己。在進(jìn)行實驗時,常常使用的溫度計的破損最為嚴(yán)重,很多學(xué)生在給溫度計套上橡膠塞時,手握的距離過遠(yuǎn),導(dǎo)致溫度計斷裂,割傷手,另外水銀溫度計還存在一個水銀的回收處理問題。所有這些,都要求學(xué)生在實驗過程中去學(xué)習(xí)鍛煉,做到安全使用。仍然以“相轉(zhuǎn)移催化法合成苯甲醇”為例,這個實驗所用的實驗裝置是一臺機械攪拌器。機械攪拌器使用不當(dāng),會造成儀器的破損、試劑的灑落并使實驗無法完成。因此在使用前,要指導(dǎo)學(xué)生對儀器安全使用,比如裝配時保證攪拌棒垂直,攪拌頭離瓶底的高度,開啟攪拌前要檢查裝置是否穩(wěn)妥,剛啟動時轉(zhuǎn)速不宜太快等。當(dāng)然儀器的安全使用還有很多方面,本文只是提出一個例子供參考。
2.4對實驗風(fēng)險的預(yù)見及處理
事故應(yīng)急預(yù)案是一種預(yù)先設(shè)置的危機處理機制和安全管理措施,其目的是為有效預(yù)防,及時控制和消除實驗過程中突發(fā)事件及其危害,最大限度地減少對實驗室工作人員、環(huán)境和社會造成的危害[4]。當(dāng)然即使對學(xué)生進(jìn)行了足夠的安全知識教育,學(xué)生也預(yù)習(xí)了實驗過程所使用的藥品的物理化學(xué)性質(zhì)以及掌握了儀器的正確使用,但是實驗畢竟是一種操作實踐過程,作為具有自主性的學(xué)生,仍然會有突發(fā)的實驗事故發(fā)生。在這種情況下,指導(dǎo)教師要做一些應(yīng)急處理,也要培養(yǎng)學(xué)生處理突發(fā)事件的能力。針對實驗過程中發(fā)生的一般傷害、火災(zāi)、爆炸、中毒等突發(fā)事件而制定人員隔離機制、事故處理、事故報警等應(yīng)急預(yù)案[5]。
3結(jié)語
(一)實驗室不足
地處農(nóng)村的鄉(xiāng)鎮(zhèn)初中,遠(yuǎn)遠(yuǎn)比不上城里的初中,無論從校容校貌,還是從學(xué)校的各項配套設(shè)施,兩者相差甚遠(yuǎn)。很多鄉(xiāng)鎮(zhèn)學(xué)校只有一間實驗室,所有的實驗課都只能在那間實驗室進(jìn)行。因為場所不夠,因而極少安排實驗課,又因為不是專用的化學(xué)實驗室,教學(xué)效果也大打折扣。
(二)基礎(chǔ)設(shè)施配套不充分
這里所說的設(shè)施配套不充分,不是前面所說的化學(xué)儀器短缺或化學(xué)藥品稀少,而是一些基礎(chǔ)設(shè)施配套不足。就筆者所在學(xué)校來說,學(xué)校的用水是靠鎮(zhèn)里的自來水廠來供水的,如遇到停電、水廠設(shè)備出現(xiàn)故障等,就會出現(xiàn)無法供水,甚至連續(xù)幾天停水的問題。短時停水的情況,有時一天也出現(xiàn)好幾次。如果遇上供水不暢的那天同時幾個班級上實驗課,那簡直就是大災(zāi)難。一個班級實驗完了,遇到停水時儀器不能及時清洗,勢必造成對下一個實驗的影響,直接打亂了教師的教學(xué)計劃,無法按計劃完成教學(xué)工作。
(三)學(xué)生缺乏實驗興趣
對農(nóng)村學(xué)生來說,做不做實驗,對他們的考試成績并沒有太大的影響;又因為學(xué)生平時動手操作少,從安全的角度來考慮,教師往往不是很愿意讓學(xué)生自主探究實驗的方案和途徑,而是把實驗步驟定好,讓學(xué)生按部就班地做實驗,其目的就是讓學(xué)生驗證課本中的結(jié)論而已。這樣的學(xué)生實驗,少了探究的樂趣,也沒有太大的價值,實驗效果會大打折扣。久而久之,學(xué)生對實驗也就提不起興趣來。在筆者學(xué)校,發(fā)現(xiàn)有教師在講解操作方法及注意事項時,許多學(xué)生在下面鬧騰,如任意擺弄儀器、藥品,同學(xué)之間聊天、打鬧嬉戲,用手機聽歌、玩游戲等。出現(xiàn)這些情況,均因為學(xué)生對化學(xué)實驗不感興趣所致。
(四)教師重視不夠
現(xiàn)在的教師由于種種原因,比如自認(rèn)為績效工資分配不公平和不合理、評選優(yōu)秀不透明等,因而產(chǎn)生抵觸情緒和怠工行為。現(xiàn)在很多鄉(xiāng)鎮(zhèn)初中的化學(xué)教師基本不安排學(xué)生實驗,有條件的不安排,沒條件的就更不用說了。更為嚴(yán)重的是,在初中化學(xué)教科書里有50多個演示實驗,大部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)初中的任課教師只做幾個與中考有關(guān)的演示實驗而已。
(五)領(lǐng)導(dǎo)監(jiān)督不力
做任何事情,只要上下齊心協(xié)力,就一定能把事情做好?;瘜W(xué)教師不上學(xué)生實驗課,若是校長過問,教導(dǎo)處督促,相信怠課情況會有改觀的。但是,實際的情況是,有的學(xué)校最近幾年從來沒有上過學(xué)生實驗課,學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)卻充耳不聞,熟視無睹,聽之任之。筆者認(rèn)為,領(lǐng)導(dǎo)監(jiān)督不力是實驗課流失的重要原因。
二、改進(jìn)鄉(xiāng)鎮(zhèn)初中化學(xué)實驗教學(xué)現(xiàn)狀的思考與對策
(一)領(lǐng)導(dǎo)重視,配齊教師及設(shè)備
化學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科。因此,只要上級領(lǐng)導(dǎo)重視,教學(xué)質(zhì)量就必然得到提高。對實驗員、化學(xué)教師力量不足的問題,教育主管部門可以根據(jù)各校的情況配足配齊。對于化學(xué)儀器短缺、化學(xué)藥品稀少的問題,教育主管部門可以要求各級學(xué)校每個學(xué)期結(jié)束時,實行列冊匯報,由主管部門統(tǒng)一統(tǒng)計,統(tǒng)一匯總,統(tǒng)一采購,統(tǒng)一配發(fā)。領(lǐng)導(dǎo)重視,供給保障,就能順利開展實驗課的教學(xué)工作。
(二)啟發(fā)教學(xué),培養(yǎng)興趣
針對學(xué)生對實驗課不感興趣,不愿做化學(xué)實驗的情況,首先,教師要采用形式多樣的教學(xué)方法,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。在實驗教學(xué)中,注意啟發(fā)學(xué)生自主探究,自主發(fā)現(xiàn),讓學(xué)生體驗成功的喜悅。其次,教師要嚴(yán)格要求,對不做實驗的學(xué)生不能聽之任之,放任自流,力求從評價上促使學(xué)生參與實驗活動。再次,可以從學(xué)生感興趣的生活實驗開始,培養(yǎng)學(xué)生對實驗的興趣,如制取汽水的實驗等。
(三)教師主動,盡心盡職
都說教師“是天底下最神圣的職業(yè)”“是人類靈魂的工程師”“是一支燃燒自己的蠟燭”。要讓這些靈魂工程師充分燃燒自己,體現(xiàn)神圣職業(yè)的人生價值,領(lǐng)導(dǎo)就得多關(guān)心教師,設(shè)法提高教師的待遇和地位,幫助教師解決一些實際困難,這樣才能充分調(diào)動教師的積極性。教師工作主動了,就會盡心盡職,努力搞好教學(xué)工作。
(四)創(chuàng)造條件,社會支持
就體現(xiàn)在作為“實踐”的環(huán)節(jié)上。具體地說,實驗方法對科學(xué)技術(shù)發(fā)展的重要作用主要表現(xiàn)在:1)實驗是檢驗(即證明或反駁)科學(xué)假說和理論的真理性標(biāo)準(zhǔn),是證明科學(xué)知識的主要手段。真理是客觀事物及其規(guī)律的正確反映,即主觀認(rèn)識與客觀實際相一致。要判別認(rèn)識之是否真理,只有通過科學(xué)實驗或生產(chǎn)實踐,是主觀見之于客觀。在實驗過程中賦予理論假設(shè)直接現(xiàn)實性的品格,向人們提供無可置疑的事實,使人們據(jù)此判明理論假設(shè)的真?zhèn)螌﹀e。2)實驗是獲得新假說、新理論的直接來源,是發(fā)展科學(xué)知識的手段。由于實驗直接指向研究對象,積極干預(yù)事物和現(xiàn)象的進(jìn)程,能提供新鮮的事實材料,形成新假說和新理論的經(jīng)驗基礎(chǔ),甚至指明新的科學(xué)發(fā)現(xiàn)與技術(shù)發(fā)明之路,成為獲得有關(guān)外部世界一切知識的基礎(chǔ)。因此,可以說一部科學(xué)技術(shù)發(fā)展史就是一部人類不斷實驗的歷史。實驗總是不斷推進(jìn)人們的科學(xué)認(rèn)識與技術(shù)研發(fā),沒有實驗所揭示的新事實、新現(xiàn)象,無法憑空建構(gòu)出一個新的理論體系,或者創(chuàng)造出一個全新的技術(shù)系統(tǒng)。隨著現(xiàn)代自然科學(xué)的飛速發(fā)展,實驗方法的種類日益增多,內(nèi)容十分廣泛。廣義地說,科學(xué)實驗可分為實物實驗和思想實驗;按實驗中量與質(zhì)的關(guān)系,實驗方法可以劃分為定性實驗、定量實驗和結(jié)構(gòu)分析實驗。實驗的一般程序包括:首先,根據(jù)要求進(jìn)行實驗的構(gòu)思與設(shè)計,這是決定實驗成敗的首要環(huán)節(jié)。它包括確定實驗原理、選擇實驗材料、選擇或研制適用的儀器設(shè)備、選擇實驗類型、確定對有關(guān)實驗條件的控制等;其次,在實驗過程中,精心操作、細(xì)致觀察和準(zhǔn)確記錄;再次,對實驗結(jié)果的分析整理,確定所獲得的經(jīng)驗事實;最后,對實驗結(jié)果做出理論概括與解釋。這一過程如圖1所示。
2技術(shù)試驗的內(nèi)涵
技術(shù)試驗在技術(shù)創(chuàng)造過程中的地位與科學(xué)實驗在科學(xué)研究過程中的地位相當(dāng),有以下相似與區(qū)別之處:1)與科學(xué)觀察相比,都不是發(fā)生在自然的條件下,而是在人為控制和干預(yù)的條件下進(jìn)行的。2)與科學(xué)實驗相比,實驗的研究對象是自然事物,而試驗的研究對象只是人工創(chuàng)造物,包括人們擬定的規(guī)劃、設(shè)計和研制出的機器設(shè)備等。實驗主要表現(xiàn)為從客觀到主觀、從實踐到理論的認(rèn)識過程;試驗則是從主觀到客觀、從理論向?qū)嵺`的轉(zhuǎn)化過程。實驗是為了揭示自然事物、現(xiàn)象和過程的本質(zhì)與規(guī)律,創(chuàng)立相應(yīng)的科學(xué)理論;而試驗則是為了探索科學(xué)理論實際應(yīng)用的條件、途徑和形式,以獲得新的技術(shù)發(fā)明。3)盡管技術(shù)試驗同實際應(yīng)用的聯(lián)系比科學(xué)實驗更密切,但也只是在實際應(yīng)用的預(yù)備階段,為試制和實際應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。技術(shù)試驗是試探性與驗證性的統(tǒng)一,往往能為技術(shù)研發(fā)與推廣應(yīng)用開辟出新的途徑。技術(shù)試驗是從技術(shù)方案到現(xiàn)實技術(shù)形態(tài)的中介或橋梁,是檢驗、修正和完善技術(shù)構(gòu)思與設(shè)計的重要手段。技術(shù)試驗在技術(shù)發(fā)明、技術(shù)革新、技術(shù)推廣等活動中,不僅是對技術(shù)成功與否的驗證,更是發(fā)現(xiàn)問題、探究規(guī)律、優(yōu)化技術(shù)的關(guān)鍵,對于推進(jìn)技術(shù)認(rèn)識的發(fā)展、完善技術(shù)設(shè)計與制造工藝發(fā)揮著不可替代的作用。技術(shù)試驗過程大致可分為試驗準(zhǔn)備、試驗操作和試驗數(shù)據(jù)的分析處理3個基本階段。其中,試驗的構(gòu)思設(shè)計居于核心地位。試驗設(shè)計不僅要明確試驗的目的、任務(wù)、內(nèi)容和類型,選配相應(yīng)的測試儀器,而且還要確定恰當(dāng)?shù)脑囼灢襟E和試驗方法,力求對所處理的因素進(jìn)行合理的安排,從而用較少的試驗次數(shù),最低的人力、物力、財力消耗,實現(xiàn)預(yù)期的試驗結(jié)果。在技術(shù)試驗過程中,不同的試驗題目、內(nèi)容和性質(zhì),往往要求不同的試驗類型及其方法。即使同一個復(fù)雜的試驗項目,試驗步驟或階段不同,所要求的試驗方法也不盡相同。因此,應(yīng)根據(jù)試驗項目的具體特點、步驟和階段,選取不同類型的試驗方法。技術(shù)試驗方法的種類很多,可以按照不同的依據(jù)對其進(jìn)行劃分。1)性能試驗與對比試驗。性能試驗是為了定性或定量地認(rèn)識某一部件、工藝或產(chǎn)品的功用而安排的試驗。如對材料的強度、塑性、抗腐蝕性的試驗,對機械設(shè)施的抗震性,汽車的速度、安全性或耗油量的試驗等。性能試驗常常需要在某種極限條件下進(jìn)行(如破壞性試驗),或者需要經(jīng)歷一個較長的試驗時間(如壽命試驗),并要求具備相應(yīng)的測試手段。性能試驗往往需要通過對比試驗的方式進(jìn)行。對比試驗就是為了確定多種方案或產(chǎn)品的優(yōu)劣而精心安排的,試驗結(jié)果可作為評價和選擇技術(shù)的重要依據(jù)。2)析因試驗。析因試驗就是通過技術(shù)試驗,分析和確定導(dǎo)致技術(shù)后果的原因。在技術(shù)發(fā)明過程中,常常會產(chǎn)生這樣或那樣的結(jié)果,這些結(jié)果或者是符合、或者是偏離預(yù)定的技術(shù)目標(biāo)和技術(shù)功能。通過析因試驗,探尋導(dǎo)致某一結(jié)果的原因,有助于人們有針對性地采取措施,強化、減弱或消除這一結(jié)果,從而改進(jìn)技術(shù)方案與設(shè)計,使技術(shù)功能得到改善或提高。技術(shù)的開發(fā)或運行是一個涉及眾多因素的復(fù)雜過程,某一結(jié)果的出現(xiàn)往往是由多種因素綜合作用的。因此,在析因試驗中,應(yīng)善于全面、系統(tǒng)地分析導(dǎo)致某一結(jié)果的機理和因素,抓住其中的主要或關(guān)鍵環(huán)節(jié)。3)中間試驗。中間試驗也稱為中試生產(chǎn)試驗,是為了把實驗室技術(shù)成果轉(zhuǎn)化為實際應(yīng)用而進(jìn)行的試驗,處于從實驗室技術(shù)到工業(yè)化技術(shù)發(fā)展的中間環(huán)節(jié)。一般地說,實驗室研究的規(guī)模狹小,條件控制嚴(yán)格,操作精細(xì),結(jié)論的精確度較高;而生產(chǎn)環(huán)境的規(guī)模大,要求不嚴(yán)格,可變因素多,過程復(fù)雜。實驗室技術(shù)成果一旦投入生產(chǎn)或擴大規(guī)模,條件發(fā)生改變,就會出現(xiàn)種種問題和預(yù)料不到的情況。因此,不能把實驗室技術(shù)成果簡單地移植到工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境之中。為了摸清在推廣應(yīng)用過程中可能出現(xiàn)的問題,就需要以更接近于生產(chǎn)規(guī)模的實際條件進(jìn)行反復(fù)試驗。4)模擬試驗。模擬試驗又稱模型試驗,它是以模型替代原型而進(jìn)行的技術(shù)試驗,然后再將模型試驗結(jié)果適當(dāng)?shù)赝蒲莺蛻?yīng)用到原型上。在這一過程中,模型是創(chuàng)造原型的手段,完善原型則是進(jìn)行模型試驗的目的。模擬試驗本質(zhì)上屬于間接試驗,事物之間的相似性是該方法的客觀基礎(chǔ)。模擬試驗方法適用于技術(shù)創(chuàng)造過程的諸多環(huán)節(jié)。
3科學(xué)實驗與技術(shù)試驗方法的綜合運用
運載器是極其復(fù)雜的系統(tǒng),綜合體現(xiàn)了當(dāng)今科學(xué)技術(shù)的成就,代表著航空、航天技術(shù)最全面、最復(fù)雜、最先進(jìn)的水平。同時,它也是高投入、高技術(shù)、知識密集的系統(tǒng)工程,在其設(shè)計、制造、試驗、發(fā)射和飛行過程中都將面臨許多難題,因而要求從事該領(lǐng)域的科學(xué)研究與工程技術(shù)人員不但要廣泛運用科學(xué)實驗方法與技術(shù)試驗方法,而且要將二者有機地綜合運用,以支撐運載器的全壽命周期質(zhì)量保證與工程應(yīng)用工作的開展。科學(xué)家達(dá)•芬奇指出:“科學(xué)如果不是從實驗中產(chǎn)生,并以一種清晰實驗結(jié)束,便是毫無用處的、充滿荒謬的,因為實驗?zāi)耸谴_定性之母。[3]”科學(xué)研究與工程技術(shù)人員不僅要充分認(rèn)識實驗在科學(xué)方法上的重要性,而且要不遺余力地身體力行,從事各種實驗活動,獲得更多的科學(xué)事實,指導(dǎo)科學(xué)與工程技術(shù)問題的認(rèn)知與解決。導(dǎo)彈液體推進(jìn)劑晃動問題的解決即是通過科學(xué)實驗取得科學(xué)成果的成功案例之一?!澳拘恰睂?dǎo)彈前兩次發(fā)射均以失敗告終。其中,首飛失利歸咎于發(fā)動機羽流燒壞了伺服機構(gòu)控制電纜。此后第2次發(fā)射再次失利,原因定位于“由于液體推進(jìn)劑晃動和控制系統(tǒng)之間的動態(tài)耦合,導(dǎo)致控制系統(tǒng)飽和,箭體在最大動壓時失去了控制”。前一個問題通過在燃?xì)獍l(fā)生器尾氣排出箭體處設(shè)置防護(hù)罩得到有效解決;第二個問題則在理論方面及相關(guān)的實驗方法上是一項新興技術(shù),該問題成為促進(jìn)研究人員開展深入科學(xué)研究和發(fā)展相關(guān)實驗技術(shù)的契機。為此,首先利用“木星”的液氧推進(jìn)劑貯箱進(jìn)行了演示實驗:將貯箱放置在有軌電車上,貯箱內(nèi)加滿水,通過驅(qū)動電車與軌道上的固定障礙物進(jìn)行猛烈的撞擊,由此激發(fā)液體的動力學(xué)響應(yīng)。攝像機記錄下了這些運動,并可由此推導(dǎo)出等效的晃動質(zhì)量和頻率,將其應(yīng)用在控制反饋仿真中,最終通過“啤酒罐”、“鼠籠框”的結(jié)構(gòu)形式成功實現(xiàn)“防晃”的目的,并且在實驗的基礎(chǔ)上形成了液體推進(jìn)劑在晃動條件下其動力學(xué)行為的演變理論,為運載火箭型號液氧推進(jìn)劑貯箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計提供了理論指導(dǎo)。技術(shù)試驗關(guān)系到技術(shù)系統(tǒng)的質(zhì)量、功能和水平,是技術(shù)方法論的重要內(nèi)容之一。技術(shù)試驗可以為技術(shù)方案建構(gòu)、工程技術(shù)設(shè)計和樣品試制提供事實根據(jù),驗證它們的科學(xué)性、可行性與可靠性,發(fā)現(xiàn)設(shè)計制造過程中的缺陷,改進(jìn)工藝和產(chǎn)品。工程技術(shù)對象十分復(fù)雜,影響因素眾多,在常態(tài)下有的特征或缺陷不易顯現(xiàn),有的造價昂貴,定型后更改代價高昂。只有在設(shè)計過程中運用巧妙的試驗來強化、干預(yù)或模擬對象,才能形成技術(shù)制造或控制的最佳方案。由于技術(shù)試驗在技術(shù)活動中是必不可少的環(huán)節(jié),因而在重大技術(shù)研發(fā)的各個階段都需要試驗。技術(shù)試驗作為航天領(lǐng)域中最基本的常用方法之一,尤其是作為宇航和武器系統(tǒng)全壽命周期過程中的重要質(zhì)量保證方法之一,正在發(fā)揮著越來越重要的作用。通過技術(shù)試驗推動技術(shù)認(rèn)識、提高技術(shù)水平的案例可列舉為:火箭研制過程中的重要一環(huán)就是試驗驗證,電氣系統(tǒng)需要通過綜合試驗、匹配試驗和發(fā)動機點火試驗驗證,并經(jīng)過出廠測試驗證。新研火箭更需要開展分離試驗、動力系統(tǒng)試車、模態(tài)試驗、靜力試驗、風(fēng)洞試驗等大型試驗。航天型號在進(jìn)入工程研制階段之前,都要經(jīng)過一個預(yù)先研究時期,這一時期的研究活動集中體現(xiàn)了科學(xué)實驗與技術(shù)試驗兩種方法綜合運用的重要意義。這一時期,在基礎(chǔ)科學(xué)研究階段通過科學(xué)實驗獲得的科學(xué)原理開始轉(zhuǎn)向應(yīng)用研究;技術(shù)基本原理開始被用于發(fā)明活動;通過實驗室研究,驗證各獨立元素并分析預(yù)測;基礎(chǔ)部件或原理樣機在實驗室進(jìn)行試驗;部件或部件級原理樣機在相關(guān)環(huán)境下進(jìn)行試驗。預(yù)先研究時期進(jìn)行的科研活動的顯著特點就是通過實驗方法進(jìn)行理論研究,完成從客觀到主觀、從實踐到理論的認(rèn)識過程,并通過試驗方法不斷驗證、修正理論,完成從主觀到客觀、從理論向?qū)嵺`的轉(zhuǎn)化過程。預(yù)研階段是航天型號進(jìn)入工程研制的基礎(chǔ)儲備階段。圖2展示了某材料在航天型號應(yīng)用前開展的主要實驗和試驗活動。
4結(jié)束語
一、讓學(xué)生分析物理實驗的習(xí)題
例1參看圖1,根據(jù)圖1的電路圖用圖2的實物體現(xiàn)出來,請用筆畫出導(dǎo)線,且線路不能交叉).在這個電路圖中,如果要閉合圖2的開關(guān),滑動變阻器應(yīng)當(dāng)調(diào)到最左邊或最右邊?解:實物連接圖如圖2.滑動變阻器應(yīng)當(dāng)調(diào)到最左邊.圖1圖2圖3分析:該題并不是一個復(fù)雜的物理實驗題,它屬于測定伏安法測定額定電阻功率的最基本的實驗題,也是實驗課程中學(xué)生一定會學(xué)習(xí)到的實驗題.然而,參看這道題中的考點,這題的第一個問題,如果學(xué)生只要了解實驗的步驟就能畫出實物電路圖,那么學(xué)生解答第二題時必須要了解這個實驗步驟真正的意義才能夠回答這道題,這就要求教師引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實驗時,不能讓學(xué)生僅僅只會死記硬背實驗步驟,而要能歸納總結(jié)學(xué)過的知識點,將知識點形成系統(tǒng).學(xué)生在學(xué)習(xí)時能理解知識點與知識點之間的聯(lián)系,了解每個知識點真正的意思,教師在引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行物理實驗時,要引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會歸納與分類的思維方法,讓學(xué)生從自主完善知識結(jié)構(gòu)的角度學(xué)習(xí)作實驗.
二、讓學(xué)生設(shè)計物理實驗的習(xí)題
例2給你一個蘋果、水果刀、彈簧測力計、刻度尺,請設(shè)計出一個實驗測試出蘋果的密度.解:挖出一塊蘋果,將蘋果修整為長方體或正方體等易計算的蘋果塊,用彈簧測力計測試出蘋果塊的質(zhì)量,借ρ=m/V的密度公式求出蘋果的公式.分析:從這道物理競賽題中可以看出,物理教師這體是以讓學(xué)生設(shè)計物理實驗的方式考學(xué)生是否真正懂得實驗的原理.學(xué)生要能正確的設(shè)計這個實驗,不僅要能深入的理解實驗的原理,還要具有方程思想.實際上方程思想是設(shè)計物理實驗的重要思想之一,以這道實驗題為例,它要求學(xué)生在了解密度公式的前提下,將現(xiàn)有的條件用方程的思想對應(yīng)起來:即ρ=?;m=用彈簧測力計測出的質(zhì)量;V=水果刀與刻度盡計算出的體積公式.由已知條件解決未知的條件.教師完成實驗時,要從讓學(xué)生設(shè)計實驗的角度讓學(xué)生在物理學(xué)習(xí)中學(xué)會使用方程思想.
三、讓學(xué)生猜想物理結(jié)果的習(xí)題
例3一個透明玻璃罐中裝有大半罐米.將一枚乒乓球與一枚玻璃球埋入米里,然后搖晃透明玻璃罐,搖晃一段時間以后,乒乓球慢慢浮出米堆,而玻璃罐沒有浮出米堆.請猜測以下兩種說法是否正確?由于乒乓球的體積比玻璃球大的緣故,所以浮出米面;由于乒乓的質(zhì)量比玻璃球大的緣故,所以浮出米面.請設(shè)計出實驗證明自己的猜測.解:選取一些沙子,分別稱出米與沙子的密度;將相同的米放入三個規(guī)格相等的玻璃罐中,將玻璃罐編號編為A、B、C,把質(zhì)量不等的沙子放入罐中.其A與B的共同條件為沙子體積大于大米;其B與C的共同條件為砂粒的質(zhì)量大于大米.根據(jù)以上實驗結(jié)果可驗證以上說明是否正確.分析:這一道物理實驗題,是給學(xué)生已知條件,要求學(xué)生猜想得到的結(jié)果.從該題的出題思路中可以分析到,這一題的重點不在于學(xué)生是否能準(zhǔn)確的得到哪種猜想正確的答案,而是看學(xué)生能否能用類比推理的思維科學(xué)的做實驗.即學(xué)生要能理解到,要觀察物理現(xiàn)象,就要先設(shè)定為其它條件不變的前提下,只設(shè)定其中某一種條件不同,在一種條件不同的前提下觀察物理變化,根據(jù)不斷的實驗,學(xué)生能用類比推理的思維找到物理規(guī)律.如果學(xué)生不能夠理解類比推理的思維方法,就不會理解物理實驗的過程,初中物理教師引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行物理實驗時,要讓學(xué)生在實驗過程中掌握類比推理這種科學(xué)的思維方法.
四,讓學(xué)生構(gòu)想物理條件的習(xí)題
例4參看圖3,這只手電筒現(xiàn)在不發(fā)光了,請說出修理這支手電筒的思路.解:這道物理題為一道開放題型,它僅僅只給出結(jié)果,即燈泡不發(fā)光了,而燈泡不發(fā)光的原因有很多.學(xué)生必須了解到電泡不發(fā)光的所有原因,再針對它可能產(chǎn)生的原因一一進(jìn)行測試,然后通過逐步的排除,從而最后找到產(chǎn)生問題的原因.學(xué)生要學(xué)會做這道題,就要具有豐富的聯(lián)想,而且要能夠?qū)⒙?lián)想的相關(guān)的物理問題分門別類的羅列出來.要讓學(xué)生擁有以上的能力,教師除了要讓學(xué)生掌握扎實的物理基本功外,還要讓學(xué)生打破傳統(tǒng)的思維方式,讓學(xué)生有敢想、敢創(chuàng)新的思維方式,教師要讓學(xué)生理解到,只有學(xué)會猜想、實踐、驗證,才能學(xué)好物理,如果沒有寬廣的物理思路,有時就不能找到解決物理問題的辦法;其次要給學(xué)生更多實踐的機會,讓學(xué)生在實踐中思考物理原理,實踐是學(xué)生結(jié)合物理知識產(chǎn)生聯(lián)想的最好的平臺;最后,教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生聯(lián)系實際,讓學(xué)生能夠一邊聯(lián)想,一邊結(jié)合學(xué)過的物理知識解決各類物理問題.
(1)傳統(tǒng)大學(xué)化學(xué)實驗教學(xué)流程單一,學(xué)生往往拘泥于課本內(nèi)容,缺少思考的空間。導(dǎo)致學(xué)生產(chǎn)生依賴心理,對實驗現(xiàn)象的描述和實驗結(jié)果討論僅僅停留在觀察階段,不能通過化學(xué)實驗的學(xué)習(xí),系統(tǒng)理解化學(xué)相關(guān)概念和原理。將啟發(fā)式科學(xué)寫作應(yīng)用到實驗教學(xué),能夠從根本上解決學(xué)習(xí)方式單一等問題,通過學(xué)生彼此之間的交流與討論,使學(xué)生增加化學(xué)的學(xué)習(xí)興趣。(2)啟發(fā)式科學(xué)寫作主要強調(diào)兩個方面,一是整個實驗的設(shè)計和教學(xué)過程強調(diào)啟發(fā)性,二是寫作過程中重視學(xué)生的思考和主動性,教會學(xué)生用自己的語言去描述、理解和重溫先前知識,這種思考問題的方式,有利于學(xué)生理解新概念和原理,從而將新知識納入到已有知識體系中。(3)啟發(fā)式科學(xué)寫作看重的是科學(xué)知識之間的聯(lián)系、證據(jù)的表述以及現(xiàn)象的解釋,對學(xué)生培養(yǎng)科學(xué)推理能力至關(guān)重要??茖W(xué)寫作的過程是不斷反思先前想法和經(jīng)驗、設(shè)法理解、發(fā)展知識的過程,因而在寫作期間學(xué)習(xí)者能建構(gòu)更豐富的解釋。
2啟發(fā)式科學(xué)寫作在化學(xué)實驗教學(xué)中的應(yīng)用
目前大學(xué)化學(xué)實驗主要有基礎(chǔ)性實驗、綜合性實驗和設(shè)計性實驗三種類型,下邊以基礎(chǔ)實驗和綜合性實驗為例,講解啟發(fā)性科學(xué)寫作在以上不同類型化學(xué)實驗中的應(yīng)用。(1)啟發(fā)性科學(xué)寫作在基礎(chǔ)性實驗中的應(yīng)用。與傳統(tǒng)實驗報告不同,啟發(fā)式科學(xué)寫作貫穿于實驗活動的始終,它能夠幫助學(xué)生從實驗和寫作中實現(xiàn)理解,實驗開始前需要給學(xué)生講解實驗的目的,即為什么要做此實驗,和理論教學(xué)中的哪個知識點相關(guān)。實驗后則要求學(xué)生回顧相應(yīng)的化學(xué)知識以及實驗過程,并且鼓勵學(xué)生進(jìn)行多方位的觀察,從而發(fā)現(xiàn)實驗證據(jù)和結(jié)論之間的關(guān)系。下邊以學(xué)生酸堿滴定反應(yīng)實驗為例,其報告結(jié)構(gòu)如表1所示。表1基礎(chǔ)性化學(xué)實驗啟發(fā)式科學(xué)寫作報告框架提出問題:做實驗之前我提出的問題有哪些?酸堿滴定終點怎么確定?試驗精度怎么控制?實驗設(shè)計:怎么做才能解決這些問題?查指示劑的表色范圍,選定指示劑;選作平行樣,降低試驗誤差。實驗觀察:通過實驗我觀察到什么?甲基橙在堿性溶液中顯紅色,終點時顯橙色。得出結(jié)論:可以用甲基橙做指示劑,由已知濃度的鹽酸測定未知濃度的氫氧化鈉。提供依據(jù):HCL+NaOH=NaCL+H2O甲基橙的變色范圍。實驗討論:我的結(jié)論和其他同學(xué)有何異同?反思:通過該實驗,我們前面學(xué)習(xí)的理論知識有沒有改變?如果有改變,則深刻地理解了中和反應(yīng)的本質(zhì),明白了指示劑的選擇方法和應(yīng)用。(2)科學(xué)寫作在綜合性實驗中的應(yīng)用。綜合性實驗與基礎(chǔ)性實驗不同,強調(diào)綜合運用所學(xué)過的知識,來設(shè)計實驗,解釋所看到的實驗現(xiàn)象,要求學(xué)生有較好的實驗技能,掌握使用多種化學(xué)研究方法,主要用來培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力。將科學(xué)寫作應(yīng)用于綜合性實驗教學(xué)中,不僅能反映學(xué)生的實驗過程,還能為學(xué)生創(chuàng)造交流實驗結(jié)果的機會,通過交流討論使學(xué)生深入理解化學(xué)概念和原理,此外寫作、發(fā)言等活動環(huán)節(jié)還能提高學(xué)生的語言組織能力與表達(dá)能力,下面以三草酸合鐵(Ⅲ)酸鉀配合物的制備為例,講解具體的應(yīng)用方法,如表2所示。(3)科學(xué)寫作在設(shè)計性實驗中的應(yīng)用。大學(xué)化學(xué)設(shè)計性實驗是最具創(chuàng)造性的一類實驗,是教師根據(jù)自己的研究興趣和方向,以及課題的需要,組織學(xué)生設(shè)計實驗,開展科學(xué)探究,并對結(jié)果進(jìn)行分析和梳理,然后撰寫實驗報告。此類實驗非常有利于學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng),因為在整個實驗過程中,學(xué)生的主動性要求高,需要他們在老師的指導(dǎo)下提出自己的思路,尋求實驗證據(jù)并進(jìn)行解釋,這對學(xué)生推理能力和語言表達(dá)能力的提升意義重大,非常值得推廣。
3結(jié)語