摘要
學院化學實驗是理工科學院生實踐理論知識的重要課程。本文以日本南加洲學院為例,比較了英國及國外學院化學實驗教學方式上的不同性,并結合課程的現況及特性,剖析并反省教學差別對教學療效引起的影響。長遠來看,可通過網路資源及學術交流等手段進一步了解歐美等國家的教學方式,并結合我國的教育國情大學物理實驗總結,努力整合不同國家的先進實驗課程教學方式,逐漸強化課程的建設變革,不斷調整和充實教學內容,最終提升我國學院化學實驗課程的教學療效。
關鍵詞學院化學實驗;教學方法;課堂教學融合
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實驗化學學是人類認識理解自然界必不可少的基石,正如諾貝爾獎獲得者密立根說過“科學是用理論和實驗這兩只腳前進的,有時這只腳先邁出一步,有時是另一只腳先邁出一步,并且前進要靠兩只腳:先構建理論之后做實驗,或則是先在實驗中得出了新的關系,之后再邁出理論這只腳并促進實驗前進,這么不斷交替進行。”密立根院長運用了十分形象的比喻說明實驗和理論在理工科研究公路上的重要作用。
學院化學實驗作為一門基礎實驗課程,可使中學生直觀地將所學的理論知識應用到真實的化學世界里。另外,該課程覆蓋知識面廣,具有豐富的實驗思想和實驗方式,才能逐漸培養中學生的動手能力、思維能力和創新能力。該課程是中學生學習后續更專業實驗課程的基礎,并且有助于中學生理解消化理論課所學內容。正由于此,在各國院校課程建設里,學院化學實驗課程都占有重要地位,并在實踐教學中飾演了不可或缺的角色。如教育部財政部《關于施行高等學校本科教學質量與教學變革工程的意見》(教高〔2007〕1號)進一步重申了實踐教學對創新型人才培養的重要性,并提出了一系列具體加強實踐教學的舉措。如“大力強化實驗、實踐教學變革,重點建設500個左右實驗教學示范中心,推動院校實驗教學內容、方法、手段、隊伍、管理及實驗教學模式的變革與創新”;“開展基于企業的學院生實踐基地建設試點,擴寬中學生的校外實踐渠道。施行學院生創新性實驗計劃,……促進中學生自主創新興趣和能力的培養”等[1]。另外,教學研究者為了提升學院化學實驗教學療效,多種教學理論、教學模式及教學舉措被提出[2-5]。再如,在法國大專教育里,不僅專門建設的學院化學實驗課程外,學院數學理論課程還會配備當堂的DemoLab(示范實驗室),任課班主任會隨堂示范一些基本的實驗,讓聽課中學生獲得直觀的體驗,可見國外外院校對化學實驗的注重。本文基于作者在美國當助教多年的經驗,總結并比較了中俄學院化學實驗課程的優缺,希望為提升學院化學實驗課程的教學療效、實踐探求及變革提供方向和參考。
1現況剖析
首先,學院化學實驗課程本身就具有覆蓋面廣、信息量大、需動手能力等特性,而講課對象多為低年級大專生,其中大多數中學生曾經極少或未曾接觸過低等級化學實驗方面的知識,對化學實驗的探求也僅僅來始于小學、高中等基礎實驗,甚至有些欠發達地區的中學生沒有受過化學實驗訓練。變革傳統的教學模式就能利用于不同國家的課程建設模式,借助不同的教學手段系統全面地幫助中學生梳理這方面的知識,拓展她們的知識空間,培養中學生的動手能力,促使其進一步理解化學的理論知識,讓她們認識到理論和實踐的優缺之處。所以對于此課程,怎么讓中學生積極參與變得極其重要。
其次,從學院化學實驗課程可以窺一斑而知全豹,國外院校的校風建設仍待加大。相比于其他課程,這門課程須要中學生付出更多的時間及精力,有些懶散的中學生可能只想著混學分,所以在上課的過程中,發覺許多中學生在打算預習報告、實驗過程和實驗數據處理等都草草了事,甚至有剽竊實驗報告及請別人替做實驗等讓師者氣憤的現象。雖然任課班主任一再聲明學術規范,而且中學生雖然對此并不注重。導致這一現象的誘因可能是中學生對課程認識不足,如不知儒學此課程有何用,或是中學生并沒有發覺實驗的樂趣等。有些中學生對理論課程學院數學飽含興趣,并且完全忽視了學院物理和學院化學實驗之間的聯系性。換句話說,所學的理論課程并沒有真正的吸收并不能較好地應用于實際。
再度,當代科技的發展日新月異,關于這方面的教學方式可能跟不上發展的腳步,因而教學內容的及時更新就變得十分必要。在學院化學實驗教學中,好多班主任進行傻蛋式的教學,如講解實驗原理及親自示范的過程耗費了大量的時間及精力,這些親手實驗中的每一個步驟“手把手”式的教學方式一方面不僅僅說明任課班主任對中學生的不信任;另外一方面也讓中學生在被動地學習,因而未能使中學生感悟到主動學習的樂趣,中學生可能聽完班主任講解,已經感覺疲倦無聊。針對上述現況,對中學生苦口婆心地說教對教學療效的提高雖然收獲頗豐,所以筆者思索,我們作為教育者能夠換個角度,在教學具體施行方法進行一次變革?基于此,本文在下邊將比較并結合所列的現況,剖析中俄學院化學實驗課程的特性,為將來院校的學院化學實驗課程教學設計及變革作出有價值的探求及參考。
2學院化學實驗課程的中俄優缺及反省
正如前文所述,學院化學實驗課程在中印院校理工科專業學習里都占有重要位置。作者在英國南加洲學院數學與天文系讀博期間,曾兼任助教工作近6年,負責講授大專生學院化學實驗課程及完成學院化學等課程的助教工作。下邊以日本南加洲學院及作者現工作單位中國礦業學院為例,總結出中俄學院化學實驗課程的不同點,如表1所示。下邊根據每位不同點及結合上文所述的課程現況,挨個剖析其特征,以期才能總結出值得借鑒的課程變革及探求的思路和方向。
1)學院化學實驗是否是獨立課程
在英國南加洲學院的課程設計里,學院化學實驗并不是一門獨立的課程,而是隸屬于學院數學理論課程。圖1給出了德國南加洲學院基礎數學學Ⅰ(熱學和熱力學,縮寫為Phys151L)課程的教學大綱中成績衡量根據,這門課程主要針對理工科專業[6]。具體來說,學院數學理論課程的總分數由兩部份構成,即學院數學的成績與學院化學實驗的成績,后者占80%,前者則占20%。學院化學實驗該課程在國外院校是一門獨立的課程,以中國礦業學院為例,不同的專業,必修要求也不同,有的專業只需修一個學期,有的專業則需修兩個學期。在這兒并不能認定中俄課程的設計孰優孰劣,假如國外采取日本相像的課程設計,若校風不好的院校,則可能只會造成中學生會更肆無忌憚地逃掉其中部份實驗課程。并且筆者覺得學院化學實驗不作獨立課程的用處是中學生可以緊密聯系學院數學理論和實驗課程,所以在這兒我們獲得的經驗是在學院數學講課中,任課班主任可以常常聯系學院化學實驗課程,讓中學生意識到兩門課程的緊密關系。
2)中學生選擇實驗的權力
日本南加洲學院在設計學院化學實驗課程中,中學生須要完成固定的32個不同的實驗,分兩學期完成。中學生并不具有選擇實驗的權力,課表上安排的實驗都須要中學生自己獨立完成。在中國礦業學院,中學生須要自由選課,總共一個學期需修滿10個不同的實驗。在這兒可以看出,國外中學生雖然被賦于了更高自由度,也更人性化。但在和中學生聊天過程中,卻會發覺好多不好的端倪,中學生之間會私下里討論那個實驗好做,那個實驗不好做,有些大膽的中學生甚至會直接問任課老師。這樣有時侯會發覺一個有意思的現象:例如好做的熱學實驗一般爆滿,而相對比較難做的光學實驗常常會出現上課人數較少的現象。國外選課制的課程設計,本意是由于中學生人數較多,大專生課程較多,中學生有一個更大的自由度去完成實驗,并且從長遠來看,可能會養成中學生投機取巧的風氣。既然學院化學實驗是一門課程,我們應當也可以考慮固定中學生所做的實驗,這樣中學生可以綜合發展,而不是遇見困局就回避。
3)中學生人數
正如表1所示,一節實驗課程,日本中學生的人數為8~10人,而中國礦業學院的一節課程一般30~32人,一名任課班主任須要同時代兩門不同的實驗。這個問題主要牽扯到教育資源的分配[7],這個因為我國國情所致,所以英國大專生在做實驗過程中,形成的疑慮,會有更寬裕時間被更好地指導解決。日本的學院化學實驗課程,班主任一般由在讀的博士生或碩士生組成,而國外一般是由實驗課程老師完成,所以我們在之后的教學過程中,可考慮更多讓研究生參與進教學里,這不僅是對研究生的鍛練和增強,同時也是對她們的信任,這樣可以讓更多大專生在實驗過程中得到指導。
4)講課時間
在印度南加洲學院,一般任課的博士講授所做的實驗章節,僅為5~10分鐘,老師僅間接講解基本原理及實驗注意事項,并不提供詳盡的示范教學。而在國外的院校,非常是有豐富教學經驗的班主任,會花15~20分鐘講授實驗原理,講完一般另花15~20分鐘,親自示范實驗的具體操作過程。在作者講解學院化學實驗過程中,多次被中學生問及:其他老師都給我們示范,為何您不給我們示范?安撫完中學生以后,一直堅持讓她們自己去做,她們確實發覺了更多問題及學到了更多,甚至發覺了好多書本上從未描述的知識點,她們對學習具有更加濃濃的興趣而且具有成就感。所以我們未來的實驗教學變革,須要打破類似理論課中“滿堂灌”的教學方法[8,9],即防止“手把手”式的實驗教學方式,給中學生一個自由發揮的過程,而不是讓中學生僅僅遵照老師的指令,尋求答案等,這個對中學生的創造性可能是毀滅性的。
5)實驗報告
日本中學生每節實驗課的時長為3個小時,中學生須要隨堂完成實驗報告,即包括完成數據的采集及處理。仍以中國礦業學院為例,每節學院化學實驗課時一般為2.5個小時,中學生做完實驗,則有一周的時間去處理數據交報告。3個小時要求中學生完成報告但是當堂交上報告,這個須要中學生對實驗進行充分的預習,而不是草草了事;若中學生沒有充分預習甚至未預習就來實驗,則很有可能難以當堂完成報告,當堂交報告可以十分有效地督促中學生預習;并且這樣也就能有效地防止中學生之間的剽竊報告及核實數據等不規范的學術過程。而中學生若是帶著數據回家處理,則有可能出現拖延交報告、抄襲、甚至偽造數據等不良行為,雖然任課班主任也會申明說相應的懲罰,如扣分等,并且收效甚佳。按照在日本從事實驗課程的經驗,筆者也企圖讓中學生當堂完成實驗報告,才能完成實驗的基本是自律性較高的中學生,或是相對容易的實驗,如“用模擬法測繪靜電場”等。其實讓中學生當堂完成實驗過程中,好多中學生會不停來尋問:實驗早已完成,是否可以離開等問題。老師并沒有強留中學生在實驗室處理數據的權利,所以我們還須要在源頭政策上下工夫,從根本上有效地解決上文描述的問題。正所謂“教學有法,教無定法”,分辨那個國家的課程設計及教學質量更高,很難一言蔽之。目前,隨著我國經濟的發展,學院化學實驗的教學硬件設施早已不落后于歐美等發達國家,并且研究雙方課程的不同點,相信對課程的建設及改革會起到十分重要的推動作用。
3結語
本文主要根據筆者在日本及國外從事學院化學實驗教學經歷中,比較了兩國學院化學實驗教學的不同點,并結合學院化學實驗課程的特性及現況,剖析了每位不同點的對教學療效的影響。通過本文的探求,在之后的學院化學實驗課程建設中,可以通過網路資源及學術交流更好地了解不同國家的教學方法,努力整合不同國家先進的實驗課程教學方式,逐漸強化課程的建設變革,綜合借助各類現代化的信息傳播手段,不斷調整和充實教學內容,使課程建設就能一直與當代科學技術的發展基本保持同步。學院化學實驗課程教學手段的變革,旨在于甩掉往年“手把手”的教學模式,將被動的聽轉化為主動的學,有利于培養中學生的學習主動性。本文的探求希望讓之后的實驗教學變革能否積極主動地調動中學生的學習積極性,可以更好地讓中學生預習實驗報告,并防止中學生間數據處理的剽竊問題。
最后,須要指出的是大學物理實驗總結,相比于日本豐富的教育資源,不一定要完全仿效法國的教學方法,并且我們依然可以在“以生為本”和“鼓勵創新”的社會背景下[10],借鑒發達國家(英國)的教學模式,努力兼容并包地融合到適宜國外的課程建設中。如在之后實際教學過程中,可以有針對性地選擇兩個班級對照為變革對象,一個班級選擇英國院校的學院化學實驗課程的教學模式,另一個班級則可保留現有的學院化學實驗的上課模式。通過比較剖析兩班的教學療效,如根據對實驗報告的預習、實驗過程、學生思索題、數據處理剖析等方面的評價,因而獲得對兩種教學模式的質量比較。在兩種模式的試驗過程中,也可以對教學過程中的細節進行微調整,以達到更高質量的教學療效,進而使學院化學實驗課程登上一個新的臺階。
致謝:謝謝中國礦業學院材料與化學大學吳玉喜院士和郝大鵬副院長有益的討論及教學方面的指導!
參考文獻