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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)實驗教學(xué)中的應(yīng)用，結(jié)合當(dāng)前高分子化學(xué)產(chǎn)業(yè)實際情況和綠色發(fā)展趨勢設(shè)計實驗，促使學(xué)生理解高分子化學(xué)實驗的特點(diǎn)及發(fā)展方向并激發(fā)學(xué)習(xí)積極性，掌握高分子化學(xué)基本理論知識和實驗設(shè)計技巧，同時使高分子化學(xué)實驗由“驗證式”向“探究式”轉(zhuǎn)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)實驗教學(xué)改革；探究式教學(xué)；綠色化學(xué)
當(dāng)今環(huán)境污染問題日趨嚴(yán)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)實驗是高分子專業(yè)的一門專業(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(xùn)練學(xué)生的基本技能和綜合素質(zhì)。但傳統(tǒng)高分子實驗中的試劑使用量很大，種類較多且大部分試劑都具有毒副作用和較強(qiáng)的揮發(fā)性，對環(huán)境影響很大；同時在教學(xué)過程中側(cè)重于實驗技能，對于學(xué)生的綠色化學(xué)意識、環(huán)保意識和責(zé)任意識相對較少。因此，通過高分子化學(xué)實驗的綠色化學(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)，又稱發(fā)現(xiàn)法、研究法，是美國教育學(xué)家杜威在20世紀(jì)初提出的，他認(rèn)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)會科學(xué)研究的過程和方法［6－8］。其實古人在很多年前就提到“授人以魚，不如授人以漁”，已經(jīng)明確表明了學(xué)會方法的重要性。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(xiàn)實社會中選擇和確定一個主題，然后在教學(xué)中設(shè)置一個類似于科學(xué)研究的問題，以學(xué)生為主體，在教師的引導(dǎo)下，學(xué)生自覺、主動地探索科學(xué)知識，找出解決問題的方法，進(jìn)行修改和完善，形成自己思想的學(xué)習(xí)過程。相比于傳統(tǒng)實驗教學(xué)方法，嘗試讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)實驗教學(xué)中存在的問題并主動地提出相應(yīng)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)方法的實施可以促使教師教學(xué)方法和學(xué)生學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變，有利于學(xué)生創(chuàng)新意識和動手能力的培養(yǎng)。
二、高分子化學(xué)實驗教學(xué)中存在的問題
傳統(tǒng)高分子化學(xué)實驗教學(xué)和有機(jī)化學(xué)實驗等實驗教學(xué)一樣，以“驗證式”實驗教學(xué)為主。使用的實驗教材，對每一個實驗的目的、原理、操作、注意事項等都有具體描述。課前學(xué)生預(yù)習(xí)翻看一遍，上課時教師講解一遍，最后學(xué)生按照教材上操作進(jìn)行實驗過程“驗證”。學(xué)生對教材和教師存在著嚴(yán)重的依賴性，而且對實驗課也不重視，認(rèn)為是理論課的附屬，因此無法充分發(fā)揮實驗課程的作用。目前高分子化學(xué)實驗教學(xué)中存在的主要弊端可以歸結(jié)為：
第一，“照方抓藥”式傳統(tǒng)教學(xué)方法無法有效調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性、培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立思考能力和創(chuàng)新能力，最終導(dǎo)致學(xué)生無法有效地使用這些實驗知識，在大四實習(xí)和畢業(yè)論文寫作時就表現(xiàn)出明顯的弱勢；
第二，教科書里的方法與現(xiàn)代化工的綠色化、可持續(xù)發(fā)展方向的要求依然跟不上，教材里描寫的原理和方法無法反映當(dāng)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，依然沒有及時反映化工技術(shù)發(fā)展的新成果，容易給學(xué)生造成“現(xiàn)行技術(shù)就是如此水準(zhǔn)”的印象，導(dǎo)致很多學(xué)生畢業(yè)后就放棄了本專業(yè)。
三、探究式教學(xué)的實施策略
目前高分子化學(xué)實驗主要針對高分子專業(yè)三年級學(xué)生進(jìn)行開課。高分子專業(yè)學(xué)生在開展高分子化學(xué)實驗時，已經(jīng)經(jīng)過了無機(jī)化學(xué)、分析化學(xué)和有機(jī)化學(xué)等化學(xué)實驗的訓(xùn)練，具有一定的實驗操作技能，因此完全可以采用要求更高的探究式教學(xué)法來完成高分子化學(xué)實驗。教師不僅要向?qū)W生詳細(xì)地傳授知識（原因與機(jī)理），而且要求學(xué)生在探究學(xué)習(xí)的過程中，實現(xiàn)知識的掌握和科研能力的培養(yǎng)。在實驗過程中，教師根據(jù)教學(xué)內(nèi)容、目標(biāo)和學(xué)生實際情況，設(shè)置合適的探究性問題，并根據(jù)這些問題讓學(xué)生展開相應(yīng)的實驗探究活動。這些問題的設(shè)置要合適，既有一定的針對性，又要有一定的難度，但是學(xué)生通過努力后可以得到解決。雖然教材上的實驗步驟非常經(jīng)典，但與現(xiàn)實生產(chǎn)特別是“綠色化學(xué)”要求存在一定的差距，因此我們在開展高分子化學(xué)實驗的探究性實驗時，主要針對教材中實驗方案的“綠色性”展開探究性研究。針對這個問題，要求學(xué)生在預(yù)習(xí)過程中，通過查閱文獻(xiàn)資料，提出實驗中違反“綠色化學(xué)”的地方，然后再提出更為合理的實驗方案來解決教材中實驗方案存在的問題，并在教師的指導(dǎo)下改進(jìn)實驗方案；最后在開展實驗過程中，將學(xué)生分成兩個組分別采用改進(jìn)實驗方案和教材上的實驗方案展開實驗，在實驗中進(jìn)行比較分析，總結(jié)兩套實驗方案的優(yōu)缺點(diǎn)。例如，《高分子化學(xué)實驗》中的雙酚A環(huán)氧樹脂制備實驗［11］，該實驗主要存在以下三個問題：
一，該反應(yīng)用到的化學(xué)試劑用量是過量的，完全可以用較少的化學(xué)試劑用量來完成整個實驗，但是化學(xué)試劑的最終用量需要根據(jù)最后產(chǎn)品的使用量進(jìn)行倒推設(shè)計；
二，在該反應(yīng)中用到苯作為環(huán)氧樹脂的溶劑，而苯是一種劇毒性的試劑，那么有沒有可能選擇一種可以實現(xiàn)相似功能，但是無毒或者低毒性的其他試劑來替代呢？通過查閱資料，甲苯完全可以作為環(huán)氧樹脂的溶劑，而且毒性低的多；
三，在黏結(jié)實驗中，教材中采用了揮發(fā)性很強(qiáng)的刺激性劇毒乙二胺作為固化劑，而事實上環(huán)氧樹脂的固化劑很多，目前已經(jīng)有許多低毒甚至無毒的固化劑來替代乙二胺，如多乙烯多胺，而且多乙烯多胺固化后的環(huán)氧樹脂具有更好的黏結(jié)強(qiáng)度。采用探究式教學(xué)法，就可以讓學(xué)生從這三個角度進(jìn)入，通過查閱文獻(xiàn)資料設(shè)計更為合理綠色的的實驗方案，還可以進(jìn)一步根據(jù)實驗結(jié)果寫出科研小論文，接受真正的科研鍛煉，同時，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(yǎng)學(xué)生積極的科學(xué)探索精神、合作精神，有利于提高學(xué)生的實踐動手能力和創(chuàng)新能力，同時由于學(xué)生采用的實驗方案與教材多少會有一些差異，而且實驗方案會有學(xué)生心理上一些期待，從而有利于學(xué)生學(xué)習(xí)積極性的提高，更加認(rèn)真負(fù)責(zé)的去完成整個實驗過程，避免學(xué)生在實驗間隙聊天玩手機(jī)等開小差。
四、探究式教學(xué)的考核方式
實驗的考核方式對學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性具有非常重要的影響。傳統(tǒng)實驗考核主要分為兩塊：平時成績（40%），主要包括實驗預(yù)習(xí)（10%）和實驗操作（30%）；實驗報告成績（60%），主要包括考核實驗結(jié)果（20%）和實驗報告（40%）［12］。但探究式教學(xué)法由于采用了超越教材的實驗方案，因此要求考核的重點(diǎn)和考核面都有所改變。比如，預(yù)習(xí)設(shè)計實驗時，學(xué)生需要大量的時間查閱資料來尋找實驗中有違“綠色化學(xué)”的地方，并設(shè)計合適的實驗方案；完成實驗后，學(xué)生需要對實驗結(jié)果進(jìn)行詳細(xì)的對比分析討論，總結(jié)傳統(tǒng)和改進(jìn)后實驗方案的優(yōu)缺點(diǎn)，并寫出自己的實驗心得。這兩部分內(nèi)容在以前的實驗考核中比例很少，甚至沒有，但探究式教學(xué)法中這兩塊內(nèi)容可以在很大程度上反映學(xué)生的主動性和創(chuàng)新性，因此這兩塊內(nèi)容在最后成績中所占的比重需要大幅提高。為此，我們將實驗預(yù)習(xí)的考核比例提高到20%；作為探究性實驗，實驗結(jié)果往往具有不確定性，因此實驗結(jié)果比例降為10%，而傳統(tǒng)和對比實驗結(jié)果的分析討論是探究式實驗教學(xué)的重要組成部分，是在實驗報告中一起上交完成，因此實驗報告的比例提高到50%，其中實驗對比分析討論部分為20%，其他實驗報告部分為30%，促使學(xué)生認(rèn)真地對實驗結(jié)果進(jìn)行分析總結(jié)。
五、結(jié)語
采用探究式教學(xué)方法，通過設(shè)置合理的實驗?zāi)繕?biāo)，在教師的指導(dǎo)下，讓學(xué)生積極地設(shè)計合理的實驗方案并實施，可以促使學(xué)生更為專注認(rèn)真地去完成實驗，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性和積極性，鍛煉學(xué)生分析問題和解決問題的能力，取得了良好的教學(xué)效果。
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