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前置教学法对环境科学实验的影响

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1.思考题前置教学法

所谓前置,是把学生的学习活动提前了。它是基于新课程理念,依据学生心理发展特征、认知水平,以教师为主导,学生为主体,训练为主线,目标达成为主旨的课堂教学模式。它使课堂教学重心前移,使学生学习中的问题、疑难、矛盾得以提前暴露、展现,使教师的课堂教学更有目的性和针对性,更加突出学生学习的自主性、能动性,能最大限度地提高课堂效率和学生学习能力。思考题前置教学法就是将教学中的重点和难点内容,以思考题的形式在讲课之前交给学生预习,将学生激发到主动学习状态,使学生带着问题学,从而促进学生积极主动学习。

1.1思考题前置教学法的现状

现在虽然对思考题前置教学法模式在环境科学实验中的应用还没有形成系统科学、完整的一套理论,但这种教学法还是有迹可寻的。比如在古希腊的“苏格拉底法”可能是世界教育史上最早的“问题教学法”。苏格拉底通过一问接一问的诘问式教学,让学生在自相矛盾中认识问题、理解问题和解决问题,最后获得关于人生和社会发展的真理。美国大教育家杜威科学地系统地提出“问题教学法”。问题教学法是一种以问题为中心,学生为主体,教师为主导的教学方法,是培养学生批判性和创新性思维能力、获取知识能力、独立学习能力的一种教学方法。问题化教学则能够提高学生的整体水平,促进知识与思维的同步发展.“问题教学法”已成为当代教学论的重要议题之一,也是各科老师们在日常的课堂教学中使用得最普遍的教学方法之一。还有已经形成一套科学系统理论的并已成功运用的“活动前置式教学法”,这里的活动指的是教学活动,这里特指教师指导下的学生预习活动。前置,是把学生的学习活动提前了,把传统中教了学生才学,学生才练的内容提前到了教师的讲解之前。

这是相对于传统教学模式中上课才是学习的开始,上课先听教师的讲解而言的。理念:学生是学习主体,教师为学生服务。流程为:指导预习—学情反馈—互动解疑—练习反馈—归纳巩固。这两种教学法与本文所提的“思考题前置教学法”都具有共通点。他们都是以学生为主题,教师为主导的教学模式,培养学生的自主分析问题、解决问题的能力,锻炼创新思维能力。甚至可以把“思考题前置教学法”等同于“活动前置式教学法”。总之,教师在设计课堂问题时一定要着眼于学生的“思”,在课堂上通过一些有趣的,新颖的,循序渐进的问题,激发学生的学习兴趣,引导学生积极的思考与回答问题,进而掌握问题。“思考题前置教学法”也已经成为各科教师正在尝试、初探的教学方法。比如安吉县阳光学校举行的语文课堂“预习前置旋式推进”教学模式经典案例评比。

1.2思考题前置教学法理论依据

我们知道教育的最终目的是个体得到发展,个体的发展不仅依靠知识的简单传授,更重要的是要学会学习,特别是在知识大爆炸的现在,学生的学习能力就显得更重要了。因此,培养学生的学习能力显得格外重要。那该如何培养呢?心里学家指出:“人的意志行为,总是由一定的动机激发,指向一定的目的。动机是激励人去行动以达到一定目的的内在原因,而目的是动机所指向的对象,是期望在行动中取得的结果。”所谓“激发学习目的”就是有效的提高和加深学生对自身学习行为所要达到既定目标的认识和理解并使其为这一目标自觉付诸行动。这也就是说学生对课堂教学目的心中有数,容易产生兴趣,激发求知欲,会自主学习。从而培养其学习能力。例如有的学者就认为,如果学生在学习活动之前自己能够确定学习目标、制订学习计划、作好具体的学习准备,在学习活动中能够对学习进展、学习方法作出自我监控、自我反馈和自我调节,在学习活动后能够对学习结果进行自我总结、自我评价和自我补救。

实验教学是获取新知识的源泉,是知识与能力、理论与实践相结合的关键,是训练技能、培养创新意识的重要手段,在高等教学体系中占有十分重要的地位。而化学是一门以实验为基础的学科,实验教学就显得尤其重要。美国华盛顿大学有这样一个条幅:“我听见了,就忘记了;我看见了,就领会了;我做过了,就理解了。”条幅概括了让学生参与教学活动,直接体验学习的重要作用。思考题前置教学法通过每堂课核心问题的设置激发学生的兴趣,进而引发学生思维、主动学习和钻研,变“要我学”为“我要学”。因此通过思考题前置教学,不仅能促成学生学好一门课程,更重要的是锻炼了学生的整体素质,有效地培养了他们的自学能力和分析问题、解决问题的能力。

1.3思考题前置教学法的优势

1.3.1有利于面向全体学生,做到因材施教一些基础较好的学生可能对于传统的教学法教师讲、学生听也能很好的接受。且学的不错。但对于基础较差的学生往往还未听明白就过去了。思考题前置这一教学模式杜绝了学生零准备入课堂,实验教学则根据前置问题情况做到有的放矢,让学生更容易听懂,从而树立起学习的信心。从而培养其良好学习习惯,提高自学能力。还可以根据不同班级的情况,设置不同的思考题,真正做到因材施教。

1.3.2充分发挥学生的主体作用近些年来一直推崇“学生为主体,教师为主导”的理念在思考题前置这一教学模式中可得到充分的体现。在实验前把实验中的重点、难点、要注意的内容等以思考题的形式前置,使学生对新知识获得丰富的感知和初步的理解,发现问题,带着疑问学习,使教师的教与学生的学目标一致,同步和谐,既突出了学生的主体地位,又有效地克服了学生学习中的盲目性。如此启发学生积极思考教师在实验课堂上只是扮演答疑、解惑的角色,而不直接地把做什么、怎样做告诉学生,通过引导学生思考,让学生自己找到答案。并且鼓励学生独立地完成实验操作。从而提高学生分析问题、解决问题的能力。

1.3.3有助于学生全面发展在新课中前置思考题不但可以培养学生自学习惯和自学能力,还可以培养学习自主探究和创新等能力。环境化学中所涉及的实验都是与生活息息相关的,且非常的熟悉但又不是很容易就知道怎么做。比如测定水果中的维生素C的含量、水质中悬浮物的测定、头发中汞含量的测定等等实验。水果、水、头发等都是每天接触,极易获取的材料。但怎么去测定维生素C的含量?怎么测头发中的汞含量呢?这些问题本身就容易激起学生的探究欲望。比如水果中维生素C的测定,可以前置如下思考题:(1)你们吃过哪些水果,你知道哪种水果的维生素C含量最多呢?(2)如何测定水果中的维生素C,你认为测定水果中维生素C的最好的可行方法是?并且设计出方案。这样的思考题其实是把教材的实验设计成了一个开放型实验。这其中必然有未知性,可以使学生产生强烈的好奇心从而主动去探索、获取新知识的欲望,这种欲望在适当的引导下可以转化成一种热爱科学的素质和志向。由学生自己查找有关资料,探究出学生认为可行的方法。通过查资料、找方法、设计方案,开阔了学生的视眼、锻炼了其思维能力。由于个体在认知水平、教育背景、生活背景等等上的差异,提出的方法肯定也不尽相同。这又在一定的程度上培养了其创新能力。

2.合理设置思考题

2.1要有针对性

(1)在设计问题的时候,应该满足的基本条件是,根据教学内容、教学目标和教学要求来设计问题。同时,问题的难易程度一定要适中,符合学习者的学习阶段与学习层次。即所设思考题要针对教学内容的重点、难点。在此围绕着实验过程可能出现的异常情况的原因、实验成败的关键、实验操作过程中的难点与重点、实验中用到的各种试剂的作用是什么等内容进行设问。例如,在COD的测定实验中设置的思考题有:在水样消解过程中,烧瓶中溶液变为绿色的原因是什么?出现这种情况应如何处理?在水样中加入浓硫酸-硫酸银和硫酸汞的目的是什么?加入浓硫酸-硫酸银时为什么要在开启冷凝水后并从冷凝管上口缓慢加入?通过合理地设置思考题,启发学生在实验前的预习过程中有针对性地思考问题,然后带着问题和研究问题的兴趣来进行实验,有利于激发学生的实验兴趣、收到良好的实验效果,提高教学质量。(2)还要针对学生情况,可以提出不同类型、难度、层次的思考题,也就是要注意尽可能的做到因材施教。

2.2要有启发性

思考题的设置要注意具有启发性,要善于提出能使学生积极思维,并且能更加深入地探究所研究内容的本质的各种问题。这也要求教师在设置题时要注意思路的诱导,必须使题目的设计具有思考的余地和思考的价值,引导学生到思维“王国”去探求。因此,设置思考题也是极具技巧性的。教师设问要基于学生的已有认知水平,学习能力,但问题不能过于简单,要高于他们现有的发展水平。这样,学生关于各种问题的思路才有可能真正被诱发,思维的积极性才能真正被调动起来,学生也才能在教师的逐步引导下,积极探究、多方思索。这也就是前苏联教育家维果斯基的“最近发展区理论”。所说的那样,认为学生的发展有两种水平:一种是学生的现有水平,指独立活动时所能达到的解决问题的水平;另一种是学生可能的发展水平,也就是通过教学所获得的潜力。两者之间的差异就是最近发展区。教学应着眼于学生的最近发展区,为学生提供带有难度的内容,调动学生的积极性,发挥其潜能,超越其最近发展区而达到其困难发展到的水平,然后在此基础上进行下一个发展区的发展。

2.3要有目的性

思考题的设置要遵循目的性原则,我们说有什么样的教育目的就能导向什么的教育结果。我们要根据教育目的设置相应的思考题。例如大气中二氧化硫的测定,可以遵循实验教材上“实验原理(用盐酸副玫瑰苯胺比色法测定)-仪器与试剂-测定步骤-计算(或数据处理)”的模式,直接告诉学生怎么去测定二氧化硫的含量,然后再设置有关实验中要重点注意的思考题。其实对于这一实验也可以作为开放性的实验要设计。综合性、设计性实验是提高学生综合、创新、创造能力的重要途径。综合实验一般为较复杂和大型的实验,内容经过精心设计或将一些最新的科研成果移植过来,能代表专业实验室的水平。如,你了解过测定大气中的二氧化硫有哪些方法吗?请你选择你认为最合适的方法来设计一实验方案测定大气中二氧化硫的含量。这样通过自己选方法,查阅资料设计实验方案相对独立的完成实验有助于培养学生的综合分析问题、解决问题的能力,有助于强化学生的创新意识和实践能力。如果教师主要目的是想通过该实验是培养学生的发散思维,创新能力。这一教学模式就能达到很好的教学效果。而前者的教学模式让学生只知道怎么做实验,而不会去想为什么这样做实验,思维被局限,不利于创新能力,发散思维的培养。但这种模式具有效率性,可以设置出起到事半功倍作用的问题,从而克服课堂教学中的乱问、滥问,以达到不断提高课堂教学质量的目的。这两种教学模式都各具优势,教师可根据所要达到的教学目的,灵活的运用这两种实验教学模式。

3.思考题前置教学在环境科学实验中的应用举例

现以“冷原子吸收法测定水中的汞含量”为例,谈谈思考题前置法的应用。本实验的教学目的是掌握冷原子吸收光度仪测定汞的原理和操作方法。

3.1思考题的设置

A.什么是冷原子吸收法?B.这是唯一测定头发中汞含量的方法吗?C.测定头发中的汞含量有什么意义?D.用冷原子吸收法测定汞含量的成败关键是什么或说影响因素有哪些,怎么去消除?E.如何制备无汞蒸馏水?F.测汞装置中填有变色硅胶的U型管的作用是什么?G.增加进入吸收池内汞原子蒸气的瞬时浓度可提高测量灵敏度、降低检出限,欲达到此目的可采取什么措施?

3.2思考题的讨论

A.什么是冷原子吸收法其实就是实验原理即汞原子蒸气对波长253.7nm的紫外光具有强烈的吸收作用,汞蒸气浓度与吸收值成正比。在硫酸-硝酸介质及加热条件下,用高锰酸钾和过硫酸钾将试样消解;或用溴酸钾和溴化钾混合试剂,在20"C以上室温和0.6-2mol/L的酸性介质中产生溴,将试样消解,使所含汞全部转化成二价汞。用盐酸羟胺将过剩的氧化剂还原,再用氯化亚锡将二价汞还原成金属汞。在室温通入空气或氮气流,将金属汞汽化,载入冷原子吸收测汞仪,测量吸收值,可求得试样中汞的含量。

B.第二个问题可以让学生通过查找资料了解汞含量测定方法的发展,从而开拓视眼,获得更多有关知识,而不仅仅局限于书本。通过查阅期刊和网络,我们可发现。对于汞的测定,在环境监测分析中常用分析方法有分光光度法、原子吸收法、原子荧光法和色谱法等。分光光度法应用最广泛,其中又以双硫腙作为显色剂、四氯化碳萃取的方法应用最广,在国际上已成为汞标准分析方法之一,但只适合于mg/L级汞的测定,难以对汞含量更低的环境样品进行分析。原子吸收法是微量汞分析中应用最广的方法,尤其是冷原子吸收法,极大地提高了测定的灵敏度,可方便地进行μg/L级汞的分析,结合其他富集方法,可测定ng/L级汞,是目前汞分析中最主要和普遍的方法之一。原子荧光法也是测定痕量汞的有效方法,灵敏度比原子吸收法更高,适用于μg/L~ng/L级痕量汞的分析,而且具有线性动态范围宽、原子化器和测量系统记忆效应小等优点。

C.设置思考题“汞含量测定的意义”这一问题,主要是让学生不要只是为了做本实验做实验,还要考虑学生情感态度价值观方面的培养,增加学科知识的趣味性,同时丰富他们所学的知识。我们知道汞是重金属,少量摄入对生物就可能会对生命造成危害。所以汞含量的测定有多方面的意义。比如通过测定头发中的汞含量,由于头发对微量元素有较强的记录功能,反映身体环境暴露和内部组织长时间(1~2个月)内的平均水平,而血、尿仅反映取样时短期内的水平;还有头发可用于回顾性调查和分析,而血和尿均不可能,把头发分段(1~2公分)测定微量元素含量,可追朔人体以往的情况等等。通过了解像这些知识还能增加学生对实验的兴趣。

D.影响实验的因素主要有:水样的采集、化学试剂的纯度、实验用水、璃器皿的洗涤、实验环境、样品的制备。其中在制备样品中消化这一步是关键。这一问题把实验的重点难点列了出来,从而保证实验的成功。

E.二次重蒸馏水或电渗析去离子水,可达此纯度,可将蒸馏水加盐酸酸化至pH=3,然后通过巯基棉纤维管除汞。

F.可消除水雾及微量易挥发性有机物干扰,使零点稳定。

G.(1)加入氯化亚锡后先在闭气条件下,用手或振荡器充分振荡30-60S,待完全达到气液平衡后才将汞蒸气抽入(或吸入)吸收池。(2)选择大小适当。汽化效果好的汞还原器。(3)当室温低于10"C时,不能进行测定,应采取提高操作间环境温度的办法来提高试样的汽化温度。(4)适当增加试样体积。(5)选择合适的载气流速与进样方式。采用思考题前置教学法进行教学,能充分激活学生的学习潜能,将学生从被动听课激发到主动学习的状态,对于培养学生良好的学习方法,养成自主学习习惯,积极开展学习交流,培养学生综合素质和提高教学质量等都具有十分重要意义。*基金项目:上饶师范学院校级教改课题资助项目:“思考题教学法在地方高师院校环境科学实验教学中的应用研究”。

作者:董洪霞贾士芳单位:上饶师范学院太原科技大学化学与生物工程学院

海洋环境科学杂志责任编辑:田老师    阅读:人次