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教务成果
 
高师院校《中学化学实验研究》课程探究式教学研究与实践 结题报告书
2017-08-08 09:47  

 

 

 

 

山西省高等学校教学改革项目

结 题 报 告

 

 

 

 

  项目名称 高师院校《中学化学实验研究》

                       探究式教学的研究与实践     

    项目类型          一般

      项目主持人             张四方

    所在学校       太原师范学院

    起止年月 2014412日至2014419

    

山西省教育厅

一、基本情况

成果名称

高师院校《中学化学实验研究》探究式教学的研究与实践

 

成果形式

研究报告、教材、教学大纲

完成时间

 2014412

鉴定时间

                2014419

项目负责人及主要参加人员简历

 

 

  

张四方

性别

出生日期

19627 8

行政职务

 科长

专业技术职务

副教授

研究专长

 教学

学历

本科

学位

学士

 

 

 

 

  

       

  

张跃文

太原师范学院化学系

副教授

 

太原师范学院教务处

讲师

 

太原师范学院教务处

讲师

 

太原师范学院化学系

副教授

任跃红

太原师范学院化学系

教授

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

二、最终成果总结报告

(一)研究内容

根据课题研究规划,本课题主要研究了:

1.《中学化学实验研究》探究式教学的内容

选择什么样的教学内容、选择多少内容、怎样编排、如何要求等等,直接关系着《中学化学实验研究》课程教学的质量。中学化学教学所涉及的化学实验有几百个,如果将这几百个实验在《中学化学实验研究》进行一一研究,那是不可能的,也是不现实的。为此,我们首先提出来“核心实验”的概念,研究“核心实验”的内涵、特征、功能,在此基础上,确认中学化学教学的核心实验,并将它们确定为《中学化学实验研究》课程的教学内容;然后,根据学生认知顺序和化学学科的逻辑顺序,将这些“核心实验”进行编排,形成教学顺序;最后,根据人才培养目标和课程教学目标,确定教学要求,形成教学内容(见附件《中学化学实验研究》教学大纲)。

2.《中学化学实验研究》探究式教学的模式

  教学模式是指具有独特风格的教学样式,是以简化形式表示关于教学活动的基本程序或框架。作为结构,教学模式是从宏观上把握教学活动整体及各要素之间内部的关系和功能;作为程序,则突出了教学的有序性和可操作性。

通过在太原师范学院化学系的实践教学与研究,在分析、整理、修正、总结的基础上,形成了适合《中学化学实验研究》教学的探究式教学模式。其结构流程见图1

化学实验教学模式结构与流程

3.《中学化学实验研究》探究式教学的评价体系

教学评价是以教学目标为依据,按照科学的标准,运用一切有效的技术手段,对教学过程及结果进行测量,并给予价值判断的过程,是对教学工作质量所作的测量、分析和评定。它包括:对学生学业成绩的评价,对教师教学质量的评价和进行课程评价。要进行教学评价,评价体系的建立是不可缺少的,为此,围绕以下内容进行了深入研究:

探究问题要素,包括:物质性质研究、物质分离研究、物质检验研究、物质反应规律研究、物质组成与结构研究;

探究过程要素,包括:提出问题、形成假设、设计方案、进行实验、收集证据、解释结论、交流表达、反思评价;

探究思维要素,包括:假设创造-系统假设-化学预测与猜想、假设检验-变量控制-方案设计与实施、分析综合抽象概括归纳推论、演绎推理模型建构理论解释、反思论证批判质疑优化改进;

探究水平要素,包括:执行-解释-选择-评价-创新、定性探究-定量探究、实验探究、局部探究-完整探究;

探究背景要素,包括:生产生活实际、科技动态信息、实验现象事实、探究知识技能要素、元素化合物知识、概念原理知识、过程方法;

探究教学目的要素,包括:获得知识和方法、应用知识和方法;

探究物质条件要素,包括:实验装置、仪器设备、实验条件、操作步骤等,形成本项目的三个主要研究内容。

在此基础上形成了《中学化学实验研究》探究式教学的评价体系。

   (二)研究方法

高师院校《中学化学实验研究》探究式教学的研究与实践是一个复杂的系统研究工程,为了达到预期的研究目的,在研究过程中,我们使用了调查法、文献法、实证法。

1. 调查法

通过与师生座谈、实验教学研讨等形式,对当前《中学化学实验研究》教学存在的问题、影响学生综合能力提高的因素、学生学习倾向等问题进行了广泛调研,并在此基础上进行了科学分析,得到了《中学化学实验研究》教学应该教什么、《中学化学实验研究》教学应该怎么教、学生喜欢什么、学生关心什么、社会需要什么、怎样满足社会需求等第一手研究资料,为项目研究找到了突破口。

2. 文献法

在调查研究的基础上,广泛研究了当前国内外《中学化学实验研究》教学研究的最新成果,吸其精华,剔其糟粕,为我所用,为项目研究寻找理论支持。

3. 实证法

将研究成果运用到实践教学过程中,检验成果的正确性和效果。对没有实现预期效果的环节,找出原因,科学修正,直到完善。

    (三)研究措施

1.研究队伍强大

一支高素质、高水平研究队伍是课题研究得以完成的关键。为了将本课题的研究目标顺利实现,我们积极吸收了部分热衷本课题研究、教学经验丰富、研究能力强的教师参与到本课题的研究中。他们在研究过程中出主意、想办法,想课题之想,做课题之做,为课题研究注入了新的活力,促进了课题研究的质量。

2.兄弟院校参与

为了使课题的研究成果更具有广泛性和一般性,我们积极邀请部分兄弟院校参与到研究过程中,并根据不同学校教学的现实条件,对研究进行修正与调整,保证了本课题在应用上的一般性。

3.研究经费充足

为了使课题研究顺利进行,学校在资金上给予了大力支持。另外,课题组积极与中国石化出版社合作,得到了他们的大力支持,支助出版《大学化学实验》教材。

4.学院领导重视

本课题的研究受到学院领导的大力支持,不仅组织召开了数次课题组会议,而且要求学院各系部鼎力支持,要人给人,要物给物,保证课题按时按质完成。领导的大力支持使本项目的研究得以顺利实施。

    (四)研究成果

    在项目组的共同努力下,完成了研究任务,基本达到了预期目标,形成了一系列研究成果。

1. 制定了《中学化学实验研究》探究式教学的内容和大纲

通过研究与实践形成了适合学生发展,有利于综合能力提高的《中学化学实验研究》探究式教学的内容(详见表1)和教学大纲(见附件)。

                   《中学化学实验研究》探究式教学内容

序号

     

实验类型

学时

要求

备注

1

甲烷制备与性质实验的改进

改进实验

3

必做

 

2

铁与水蒸气反应的实验改进

改进实验

3

必做

 

3

硫酸铜与氢氧化钠溶液反应的不同现象探究

探究实验

3

必做

 

4

指示剂在不同浓度氢氧化钠溶液中颜色变化的原因探究

探究实验

3

开放

 

5

氢氧化亚铁制备装置改进的探究

探究实验

3

必做

 

6

不同沉淀剂对制备铜氨络离子的影响

综合实验

3

开放

 

7

银镜反应废液中金属银的回收

综合实验

3

必做

 

8

茶叶中主要成分的提取和浸泡时间对茶水总还原能力影响

综合实验

3

开放

 

9

一氧化碳还原氧化铜的探究

初中实验

3

必做

 

10

实验室制氧及催化剂性能比较研究

初中实验

3

必做

 

11

实验室制氢最佳条件探究

初中实验

3

必做

 

12

金属腐蚀条件的实验室探索

初中实验

3

必做

 

13

原电池与燃料电池

高中实验

3

必做

 

14

自制酸碱指示剂

高中实验

3

必做

 

15

草木灰中钾盐的提取与分离

高中实验

3

开放

 

16

镁与水反应的探究

高中实验

3

必做

 

17

不同催化剂对双氧水制氧气的影响

掌上实验

3

开放

 

18

化学平衡常数测定

掌上实验

3

开放

 

19

自来水中余氯的测定

掌上实验

3

开放

 

20

浓度对弱电解质电离度的影响

掌上实验

3

开放

 

2. 出版了国家级“十二五”规划教材

《中学化学实验研究》在中国石化出版社正式出版发行。其主要内容如下:

    绪论

    单元中学化学实验研究

    单元2  中学化学实验研究技巧

    单元3  手持技术实验研究

    单元改进型实验研究

    单元探究型实验研究

    单元综合型实验研究

    单元初中化学典型实验研究

    单元高中化学典型实验研究

3. 形成了《中学化学实验研究》探究式教学的教学模式

通过在太原师范学院化学系的实践教学,在分析、整理、修正、总结的基础上,形成了适合1+n 化学实验课程体系的教学模式。其结构流程见图1

问题,即实验教学过程要解决的主要问题。它来自于化学实验教学的要求,由教师根据能力培养需求提出,它具有未知性可解性

探究学习,即学生围绕关键问题展开的探究性学习。探究学习可通过网络、文献和实验背景(教材中已有)等开放式空间,进行自主与合作性学习,通过学习,制定出解决关键问题的实验方案。

探究问题和探究学习两个环节是学生的课前工作,在教师指导下完成。

实验操作,即问题解决方案(实验方案)在实验室的具体实施过程。包括:实验操作、方案修改、数据采集和现象记录等环节。

分析总结,即对数据、实验现象进行初步处理与解释后得出的实验结论和实验过程成功和失败的分析总结。

实验操作和分析总结两个环节是学生在课中完成的任务。在这个过程中,教师要对学生的操作进行观察和指导,对学生的过程和结果教师要做出合理评价。

拓展应用,即根据实验过程所学到的知识和方法进行横向和纵向的延伸(知识迁移,形成新的知识结构,教材中有具体要求)和扩展。主要途径是开放性实验。

新建模式与传统实验教学的基本模式(课前预习教师讲授实验操作分析总结→问题讨论”)相比(见表2),其突出的特征是:开放探究、自主建构。

 

2   新建模式与传统模式比较

 

理论基础

教师角色

学生角色

教学系统

教学要求

教学重点

新建模式

建构主义

指导者·促进者

体验着·探索者

开放式

知识建构

过程·结果

传统模式

行为主义

传授者

接受者

封闭式

知识再现

实验结果

5. 建立了《中学化学实验研究》探究式教学的评价体系

 建立了以“实验准备评价、实验习惯评价、实验操作评价、实验报告评价、实验操作考核和实验笔试考核”为6个一级指标组成的《中学化学实验研究》教学评价体系。为了突出过程性评价,使过程性评价与终结性评价得到有机结合,实现《中学化学实验研究》的教学目标,分别把各项指标权重定为0.20.10.30.150.150.1。按6个部分的考核比例分数之和作为学生《中学化学实验研究》课程的总成绩,具体体现见表3

3    中学化学实验研究评价体系

评价指标

指标

权重

评价指标内容

评价方式

实验准备

0.2

资料查找、资料分析、资料运用、实验探究原理、实验探究步骤、安全事项

过程性评价

定性评价

实验习惯

0.1

操作习惯、安全习惯、整洁习惯、实验纪律、物品取用习惯、合作精神

过程性评价

定性评价

实验操作

0.3

仪器操作、药品取用、观察记录、实验耗时、结果分析、探究能力

过程性评价

定性评价

实验报告

0.15

装置绘图、语言表达、数据处理、数据分析、实验结论、现象解释、实验反思

过程性评价定性评价

实验操作考核

0.15

探究方案、操作技能、数据记录、数据分析、现象分析、实验结果

终结性评价

定性评价

实验笔试考核

0.1

实验仪器和药品的使用常识、实验操作技能的基本问题、化学实验原理、实验成败的关键、实验注意事项、异常实验的解释与处理、实验室规则、样品、基准物的取样、指示剂的选择、误差的计算、有效数字的运用等

终结性评价

定量评价

   (五)研究成果的创新点和应用情况

1.研究成果的创新点

    ⑴建构“核心实验”的基本理论体系

“核心实验”是根据新的化学基础教育改革思想—“通过以化学实验为主的多种探究活动,使学生体验科学研究的过程,激发学生学习化学的兴趣,强化科学探究的意识,促进学习方法的转变,培养学生的创新精神和实践能力”而提出的具有创新意义的新概念。其出发点是:通过对中学化学实验中那些“典型的、功能性强的、普遍的”实验教学,就可以达到“举一反三”的教学效果,达到中学化学实验教学的目的。其意义在于:减少了功能性不强、重复性高、验证性强的那些实验的数量,节约时间,减轻了学习负担,提高了学习效率。

⑵建构“开放探究、自主建构”为特征的《中学化学实验研究》教学新模式

教学模式是指具有独特风格的教学样式,是就教学过程的结构、阶段、程序而言的.长期而多样化的教学实践形成了相对稳定的,具有特色的教学模式。作为结构框架,突出了教学模式从宏观上把握教学活动整体及各要素之间内部的关系和功能;作为活动程序则突出了教学模式的有序性和可操作性。

“开放探究、自主建构”为特征的《中学化学实验研究》教学新模式,即:课前,学生通过网络、文献等开放的空间,自主、合作学习相关资料以解决教师课前提出的实验关键问题,进而设计出实验方案;课中,学生根据设计的方案自主探究问题;课后,学生根据实验过程所学知识和兴趣爱好,通过开放性实验继续探究有关问题,使学习得于有效延伸与扩展。在整个实验过程中,学生成了体验者、探究者,知识的自我建构者;教师变成指导者、促进者,实现了教与学方式的根本变革。

2.研究成果的应用情况

在本学校应用情况

通过在太原师范学院化学系的化学实验教学实践取得了良好效果。

学生实验能力明显提高

在第一届和第二届山西省大学生化学实验竞赛中,连续两届获得一等,两届参加竞赛共6人,有5人获奖。

学生创新能力显著提高

近两年来学生公开刊物发表的相关论文10余篇;评为学校优秀毕业论文3篇。

学生考研率明显增长

2012年至2013年,学生中学教学就业率按3%的增长率增加,特别是2013年,中学教学就业率比2011年提高5%

学生比较适应实验课程新体系和新模式的教学

通过问卷调查和学生座谈,学生对《中学化学实验研究》教学新内容、新模式教学的满意度达到96%;对使用《中学化学实验研究》教学新内容、新模式教学的教师的满意度98%

兄弟院校应用情况

本项目的研究成果已受到省内外兄弟院校的关注,海南师范大学、晋中学院、忻州师范学院、运城学院长治学院等一些兄弟院校已经参与到研究与实践过程

中,从2012年秋季已经开始在各自院校推广。      

此外,本研究成果之一的《中学化学实验研究》教材,自出版以来,已被北京、山西、湖北、江苏、浙江、山东、辽宁、陕西、广东等省市的多所高等院校选作专业教材,累计印刷4000余册。

未来应用情况

《中学化学实验研究》教材在社会上产生了较大的影响,2012年进入《全国大中专教材征订目录》。网名为流若溪行若水”在京东商城的评价:教学中经常遇到实验上的问题。可一直缺乏权威的资料。这本书在这方面提供了很好的指导。从中学化学基础出发,同时又高屋建瓴。特别为广大中学教师进行化学实验探究提供了素材。里面的实验背景栏目让我们增添对物质的了解,实验原理让我们明确了实验的方向,实验思考让我们在完成实验后余音绕梁,回味悠远,这本书也是中学生不可多得的课外读物”。

鉴于目前出版社的印刷量,预计未来在高等教育同等教材中将会占有一席之地,将会对本科化学实验教学产生积极影响。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

三、经费使用情况

实拨经费

20000

自筹或配套经费

10000

项目研究经费(合计)

30000

经费支出情况:

会议费、差旅费            6000元(北京开会3次)

项目研究费、调研费       15000元(兄弟院校教师研讨会5次)

合作交流费                5000元(兄弟院校调研7次)

必要的设备与软件费       3000元(印纸3箱、硒鼓1个、打印机1台)

其他                     1000   

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                        

         

             负责人签名:                            

                                             

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