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简论网络环境下应用化学实验教学研究性学习模式的研究与应用

  网络环境下研究性学习与应用化学实验结合恰好弥补了应用化学实验培养过程中的一些不足。21世纪是网络信息时代,随着电脑、智能手机和网络的丰富,越来越多的教育者倾向于多媒体教学,越来越多的学生使用网络资源,大大提高了视野和学习效率。研究性学习是以培养学生的信息能力、思考能力、探究实践能力、团队合作能力等多方面的能力,旨在塑造新型科学创新型人才。目前研究性学习在中小学实施比较多,在高等教育里研究及实施的都相对较少。应用化学是在基础化学上发展出来的应用学科,主要以应用为主,介于基础化学和化学工程之间。其培养的人才一方面需要具有基础化学知识,另一方面需要以工程技术为很坐标横向发展。但目前应用化学实验存在两个主要问题:一、实验室资源条件有限,实验室很难到达企业或公司的实际设备条件,有些实验只能在书上或教师的ppt中观看到一些图片。二、本科应用化学实验教学过程中与企业联系较少,不能让学生真正走进企业实习或是见习,一般只能参观。这样就造成了学生的综合实践能力及独立工作能力较低下的问题。高校化学工作者已经越来越关注研究性学习,以提高学生的综合素质。综合网络教学与研究性学习的优势,将两者结合,相互补充,将其应用到应用化学的实验教学中,能很好的解决应用化学实验教学的瓶颈问题,为培养应用型化学人才,打开了一个新的局面,提供了一个新的机遇,同时也是一个新的挑战。
  1网络环境下应用化学实验研究性学习的意义
  1.1树立正确的网络信息观
  随着我国网络的普及,及电脑、笔记本、智能手机等走遍了全国,越来越多的学生接触到新科技,新信息。当然信息技术是新世纪应用型人才所必须掌握的一项基本技能,是学生学习生活必不可少的技能。但我国的中小学及大学生在使用这些智能设备时,很少将其用在学习上,大部分将其作为娱乐设备如:玩游戏、聊天、关注娱乐体坛信息、看新闻等。这就是在大量的网络信息垃圾下,如何正确使用智能设备获取我们所需要的信息与知识。在网络环境下的应用化学研究性学习过程中,学生需要树立正确的信息观,在网络信息的海洋中抵制各种诱惑,排除各种垃圾,牢牢记住自己的目标,寻找自己需要的知识,用自己的科学观、价值观辨别是非,正确认识和理解网络文化,也为将来网络环境下的长期研究性学习打好根基。
  1.2提高实验动手应变能力
  应用化学作为以应用为主的理科专业,主要目的是培养应用型人才,以‘用’为主,而大部分的理论知识都是在实验的基础上的,因此应用化学实验在学生综合素质的培养中起着重要的作用,必须提高学生的实验动手能力。但一般情况下受到学校硬件条件下的限制,很多实验都分组完成。分组实验能很好培养学生的团队协作能力,但另一方面也减少了很多学生的动手能力,还有一些学生几乎不动手操作。同时还有一些危险性的实验,由于其安全性问题,学校不会设置此类实验,大大减少了学生面对危险实验的处理能力。而网络虚拟实验则能很好的解决这一问题,学生可以根据需要观看化学实验视频,然后再虚拟仿真的化学实验平台上自己操作,加深实验内涵的记忆和理解,进一步加强动手能力,提高应变能力。
  1.3培养学生严谨的科学态度,发散思维
  应用化学培养的毕业生生主要面向的是公司和企业,需要具备公司和企业所需要的必备的基本能力。在以后的工作中处处存在危机,处处存在问题,需要学生具有严谨的科学态度,将每个实验操作及可能存在的问题都需要考虑到,将问题或者危险扼杀在摇篮中,且需要发散思维,有应对突发状况的能力。学校的实验中无法进行公司或企业中的大型实验,网络环境下的应用化学实验利用仿真实验平台能很好的弥补这一缺陷,能让学生在仿真实验过程中认真观察,思维扩散,发现规律,步步为营,从而达到锻炼逻辑思维的发展和缜密科研态度的培养。
  1.4自主研究创新、团队合作
  网络环境下的研究性学习,与传统的学习模式不同,在研究性学习过程中老师不在是主导,而是协助的作用。学生自主研究设计,提出问题,验证问题,探讨分析,利于创造性思维的形成。在团队合作中,任务明确,有利于团队协作。
  2网络环境下应用化学实验研究性学习的原则
  2.1引导启发
  在网络环境下的研究性学习中,教师不在起主导作用,而是引导启发的作用。在整个学习过程中教师需要以培养提高学生的综合能力为主要目标,选择设计合适的问题或创设一定的教学问题,引导启发学生在实验过程中提高学生学习兴趣,发散其思维,增强动手能力。引导学生制定学习目标,正确完成目标并在不断的实验过程中培养良好的习惯及解决实际问题的能力。
  2.2个性主体
  网络环境下的研究性学习,学生要意识到其主体的定位,不再是跟着老师的思维走。而是在实验内容的基础上,自己思考设计合理的研究方案,提出系列可能存在的问题。在老师和同学的帮助下,自行解决验证实验中存在的问题,最终完成实验目标。在研究性学习中需注重每个学生的个性差异、认知能力、思维方式的特异性,网络环境及实验的设置应充分考虑到个性主体性原则,同时教师与学生是平等的。
  2.3资源丰富、共享
  网络环境下的应用化学研究性学习的实施,一个重要的客观条件就是网络资源的丰富和各种仿真化学实验软件的支持。目前国外有很多组织或者机构在进行虚拟实验室的建设,如VSL(VisualSystemsLaboratory)虚拟系统实验室、VRICHEL(VirtualRealityinChemicalEngineeringLaboratory)实验室、虚拟工程/科学实验系统等,而国内也有很多大学创建了自己的虚拟实验,这些与化学实验相关的软件及虚拟实验室的建设是网络环境下应用化学研究性学习的物质基础,但并不是所有的学校都有比较全面的软件平台。资源共享将是网络环境下应用化学实验研究性学习的一个发展趋势,我们可以联合国内各大高校实施联网实验、建立网络高速公路或者实施网上实验年等方式促进网络资源的共享,一方面提供了基础,另一方面也扩展了学生的视野范围,给学生一个更大更好的学习及展示平台。
  2.4有效评价
  研究性学习是以学生为主体,教师为主导的一个主要模探索式,在整个过程中并不会因为教师功能的改变,而使得教学过程无法控制。研究性学习仍然是一个可以操控的学习模式,这就需要学生在探索过程中及时的交流、反馈给老师,然后老师及时地给学生一定的评价与指导,就像风筝一样,线永远在老师的手里,学生既是主体风筝,自由学习。两者之间存在着辩证统一的关系。
  3网络环境下应用化学实验研究性学习的模式
  网络环境下用用化学实验研究性学习与传统的应用化学实验模式不一样,在学习过程中存在较多的不确定性,需要一个设定一个比较合理的模式来作为网络环境下研究性学习的支撑。在结合网络、研究性学习及应用化学这三个因素的基础上,我们提出了如下图的学习模式。在此模式中主要分为;课题确定、情境创设、方案制定、实践探究、总结评价反思和实验拓展这六个部分,每部分都是在前一部分的基础上,但六大部分不可分割息息相关。
  3.1课题确定
  由于网络环境下的研究性学习具有特定性,且现在各方面资源与条件并不是很丰富,不是所有应用化学培养方案中的实验。课题的确定也是教学目标的确定,目的是提高学生的综合素质及动手能力,所以应在多层次分析应用化学实验内容的基础上,利用网络资源结合建构主义研究性学习的特点,选择适当的实验课题。如可从:煤化工-甲醇的生产精馏实验、环境监测与分析-水体有机化合物的测定、精细化工-水溶性漆的制备与应用、食品分析-橘皮中果胶的提取与应用、应用电化学-材料表面电化学改性及其性能测试等课题。同时应考虑实验的实验客观因素,以确保实验的顺利进行。
  3.2情境创设
  在以往的应用化学实验中存在教学与现实分离的情况,一般的实验内容主要包括实验目的、实验原理、实验步骤及问题,很少将实验与实际的应用或生活相连接。在网络环境下教师可以利用各种资源及软件,将每一个实验目的、原理甚至危险都真正融入实验中,给学生创设真实的实验情境,然后与我们的实验相对比,比较真实实验与实验室实验的联系与不同点。在情境创设的过程中,还需将如何利用网络资源,通过哪些途径可以查询到我们所需要的信息等都融入其中。
  3.3方案制定
  在研究性学习过程中,学生的知识储备、动手能力及分析解决问题的能力不一致,可以将学生按一定的能力平均分组,然后学生自行分配任务。研究性学习是学生自主探索的过程,学生可以以自己的知识储备或查到的资料为基础,设定处实验方案、实验过程和预期的实验结果。
  3.4实践探究
  在前期的准备工作基础上,小组可以根据自己的设定的实验方案进行实践,再以实践的结果来验证实验方案和实验假设,然后根据实验结果来修正实验方案,最终完成实验内容。在整个实验过程中由于每个小组的实验方案并不一致,所以每个小组需要及时、清楚的记录每一个实验操作,实验过程及实验结果。在实践过程中教师应在旁及时辅助与必要的指导。
  3.5总结评价反思
  在研究性学习中在注重学生创新能力的同时也会出行不同的问题,需要及时的归纳总结,和小组交流,这样可以促使研究性学习顺利进行,还可在增强同学间、师生间的相互协作的关系。在学习结束后可以通过讨论的方法对成果进行鉴定,网络互评以便于学生进一步强化知识内容及实验过程中的应变能力。还可以将成果共享。
  3.6实验拓展
  拓展实验能提高教学效果,在网络环境应用化学实验的研究性学习中,实验拓展能在网络、理论知识、实验和实践中起到一个桥梁的作用,进一步加强学生对知识的理解与运用。同时也可以提高学生的积极性。
  4总结
  网络环境下应用化学实验的研究型学习能提高应用化学专业学生的综合素质和实验动手应变能力,将是应用化学实验学习的主要模式之一。但这种学习方式还需要学校、教师和学生积极配合。学校需要给予政策、经济和人才上的支持;教师需要不断的学习总结提升自己的能力;学生需要积极主动参与其中,改变以往接受式的学习模式,在讨论中开拓思维、提升能力。目前这种学习模式在应用化学实验中实施的比较少,还需要进一步的探讨和研究。