淺談中學(xué)化學(xué)教師對化學(xué)實(shí)驗(yàn)的研究

張柏青

淺談中學(xué)化學(xué)教師對化學(xué)實(shí)驗(yàn)的研究

張柏青

（銅山縣單集中學(xué)江蘇銅山221127）

化學(xué)是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，實(shí)驗(yàn)在化學(xué)教學(xué)中發(fā)揮著重要作用。本人結(jié)合自己的教學(xué)實(shí)踐，從五個方面簡要總結(jié)了對化學(xué)實(shí)驗(yàn)的研究。

設(shè)計(jì)和創(chuàng)新；微型化；趣味性；探究學(xué)習(xí)；計(jì)算機(jī)模擬

在化學(xué)發(fā)展史中，實(shí)驗(yàn)一直是探究問題、獲取知識的重要手段?；瘜W(xué)科學(xué)上的任何一項(xiàng)突破，無一例外的都要經(jīng)過化學(xué)實(shí)驗(yàn)這個環(huán)節(jié)?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)是化學(xué)科學(xué)賴以形成和發(fā)展的基礎(chǔ)，即使在現(xiàn)代高科技得到充分應(yīng)用的今天，化學(xué)實(shí)驗(yàn)在化學(xué)科學(xué)發(fā)展從描述性的向推理性的、定性的向定量的、宏觀的向微觀的過渡和在化學(xué)教學(xué)中的極端重要性仍然被人們一直承認(rèn)。著名科學(xué)家李政道曾指出：“實(shí)驗(yàn)無論怎樣強(qiáng)調(diào)都不會過分?！蔽覈夥藕髿v次修訂中學(xué)化學(xué)教學(xué)大綱的時候，都很重視加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)。但是，由于多年應(yīng)試教育的影響，大多數(shù)中學(xué)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)還存在以下狀況：領(lǐng)導(dǎo)及有關(guān)部門對實(shí)驗(yàn)教學(xué)重視不夠；教育經(jīng)費(fèi)分配不合理，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)不足；中學(xué)化學(xué)教師的實(shí)驗(yàn)積極性不高；“畫實(shí)驗(yàn)”、“講實(shí)驗(yàn)”、“背實(shí)驗(yàn)”多，學(xué)生動手實(shí)驗(yàn)機(jī)會少，實(shí)驗(yàn)技能偏低；驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，探究性實(shí)驗(yàn)少；學(xué)生對實(shí)驗(yàn)的興趣停留在層次較低的感知和操作層次，多數(shù)學(xué)生未形成相對持久的探究興趣和創(chuàng)造興趣；化學(xué)課外活動不能正常開展，學(xué)生參與社會活動、解決實(shí)際問題的能力較低等等。

近幾年，實(shí)驗(yàn)教學(xué)逐漸得到了重視，江蘇省政府也加大了對教育的投入，免費(fèi)為農(nóng)村中小學(xué)提供大量教學(xué)設(shè)備，包括大量的儀器和藥品。我們銅山縣每年都舉行化學(xué)教師的實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新大賽，就在前不久還舉行了初中化學(xué)教師的實(shí)驗(yàn)技能大賽。為了完成實(shí)驗(yàn)教學(xué)，我們化學(xué)教師應(yīng)加強(qiáng)對化學(xué)實(shí)驗(yàn)的研究，充分發(fā)揮化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教育功能。為此，我認(rèn)為可以從以下幾方面著手研究化學(xué)實(shí)驗(yàn)：

一、研究化學(xué)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)和創(chuàng)新

在教學(xué)中除了完成課本上規(guī)定的實(shí)驗(yàn)外，可根據(jù)學(xué)校設(shè)備情況，學(xué)生的實(shí)際水平，適當(dāng)增補(bǔ)一些實(shí)驗(yàn)或?qū)φn本上規(guī)定的實(shí)驗(yàn)予以改進(jìn)和創(chuàng)新。設(shè)計(jì)創(chuàng)造出更適合中學(xué)化學(xué)教學(xué)、質(zhì)量更高，或?qū)δ切┈F(xiàn)象不夠明顯、反應(yīng)條件不易掌握、效果不夠理想的實(shí)驗(yàn)加以改進(jìn)。當(dāng)然，不是為“改”而改，也不是標(biāo)新立異、別出心裁放棄為實(shí)踐證明那些成功的實(shí)驗(yàn)而另搞一套，改進(jìn)和創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)應(yīng)以教學(xué)大綱為依據(jù)，緊密結(jié)合教材內(nèi)容，遵循實(shí)驗(yàn)教學(xué)自身的科學(xué)性、系統(tǒng)性。成功的實(shí)驗(yàn)來源于立意的創(chuàng)新、構(gòu)思的巧妙，這就要求教師在明確化學(xué)反應(yīng)原理的基礎(chǔ)上，有較廣博的知識，要熟悉化學(xué)、物理學(xué)、生物學(xué)等學(xué)科的實(shí)驗(yàn)方法，及時了解國內(nèi)外化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與改進(jìn)的動態(tài)。

當(dāng)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，使得新知識、新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，各學(xué)科之間相互滲透、相互促進(jìn)成為科技進(jìn)步的明顯特征之一。化學(xué)實(shí)驗(yàn)也不再是自我封閉體系，一些其他學(xué)科儀器和電子元器件也被廣泛應(yīng)用于其中。根據(jù)化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與改進(jìn)的原則和方向，引入一些新的儀器或電子元器件，對革新實(shí)驗(yàn)往往會收到事半功倍的效果。

例如：化學(xué)實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用發(fā)光二極管：若干發(fā)光二極管及小功率晶體管和發(fā)光二極管可制成簡單的直流放大電路，不同溶液導(dǎo)電能力不同，輸入電壓也將發(fā)生相應(yīng)變化，此時發(fā)光二極管的發(fā)光個數(shù)不同，直觀、形象地說明了溶液導(dǎo)電能力的差異。用此裝置做“水的電離受溫度影響實(shí)驗(yàn)”、“金屬活性實(shí)驗(yàn)”、“氫氧化鋇溶液和稀硫酸的中和反應(yīng)”等效果都很好。

實(shí)驗(yàn)的研究和改進(jìn)，一種是新的構(gòu)思，新的設(shè)計(jì)；另一種則是對原教材中那些反應(yīng)條件不易掌握，反映時間較長，效果不明顯的實(shí)驗(yàn)加以改進(jìn)，使之更適合教學(xué)需要。這還包括原教材中的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)無可挑剔，但結(jié)合本校具體條件做起來不夠理想的，在不改變原設(shè)計(jì)構(gòu)思的情況下，研究的方向主要是探索最佳的反應(yīng)條件，這包括反應(yīng)的溫度、壓強(qiáng)、催化劑以及反應(yīng)物的濃度、反應(yīng)物之間量的關(guān)系、反應(yīng)物的形態(tài)等。這方面的研究與探索對提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量具有十分現(xiàn)實(shí)的意義。

二、研究化學(xué)實(shí)驗(yàn)的微型化

搞好實(shí)驗(yàn)教學(xué)至關(guān)重要，但在長期化學(xué)教學(xué)實(shí)踐中，我們會發(fā)現(xiàn)有些實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備使用不方便，演示實(shí)驗(yàn)可見度低、藥品用量大成本高，而讓大部分學(xué)生動手可行性小，不利于開發(fā)學(xué)生的智力和動手能力的培養(yǎng)。而且在廣大農(nóng)村地區(qū)和欠發(fā)達(dá)地區(qū)，化學(xué)儀器缺乏，化學(xué)藥品缺乏仍是普遍現(xiàn)象，即使有國家的免費(fèi)提供，但那不是長期的，藥品和儀器得不到及時補(bǔ)充，它嚴(yán)重的影響了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的進(jìn)行。為解決上述存在的問題，化學(xué)實(shí)驗(yàn)微型化成了我們追求的目標(biāo)。第13屆國際化學(xué)教育會議就化學(xué)教師進(jìn)行繼續(xù)教育的報(bào)告內(nèi)容曾明確指出：“化學(xué)實(shí)驗(yàn)要微型化。”

化學(xué)實(shí)驗(yàn)要微型化，并不是簡單的將常規(guī)儀器縮小若干倍和化學(xué)藥品減少若干倍，而是要求設(shè)計(jì)出新的方案，設(shè)備要簡單，用劑量要少，反應(yīng)要快速，現(xiàn)象要明顯。自制儀器或代替品是實(shí)驗(yàn)微型化的一條重要途徑。受條件限制，一些學(xué)校不可能完全開出所有的化學(xué)實(shí)驗(yàn)，為了不影響教學(xué)開展，自制儀器或?qū)ふ掖嫫返霓k法便“應(yīng)運(yùn)而生”。教師可以發(fā)動學(xué)生注意隨時收集各種東西：廢棄的藥瓶、墨水瓶、廢電池、飲料吸管等，他們均可做實(shí)驗(yàn)代替品。例如：初中化學(xué)探究微粒運(yùn)動的實(shí)驗(yàn)。我們用礦泉水瓶底座代替“大燒杯”，用青霉素瓶代替“小燒杯”，這樣解決了我們實(shí)驗(yàn)室中大小燒杯不能配套使用的問題。

實(shí)驗(yàn)微型化的優(yōu)點(diǎn)是很明顯的，首先是減少環(huán)境污染，起到保護(hù)環(huán)境的作用；其次在中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中推行微型實(shí)驗(yàn)可省錢、省時、省力；第三，微型實(shí)驗(yàn)還能養(yǎng)成學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髁?xí)慣和操作技能，能在相同條件下增加實(shí)驗(yàn)的數(shù)量，能提倡勤儉節(jié)約、艱苦奮斗的精神等。但是微型實(shí)驗(yàn)也有一些不足：如可見度小，所以通常情況下演示實(shí)驗(yàn)不宜采用微型實(shí)驗(yàn)，這一原因使以演示實(shí)驗(yàn)唱主角的我國中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)在引進(jìn)和推廣微型實(shí)驗(yàn)時受到了限制；其次，微型實(shí)驗(yàn)在定量實(shí)驗(yàn)中失真和誤差較高，常規(guī)裝置中固有的某些基本操作方法也無法訓(xùn)練。這些不足有待于我們進(jìn)一步去改進(jìn)和完善。從發(fā)展的角度看，中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)形式的多元化，實(shí)驗(yàn)的安全化等趨勢也促進(jìn)了微型實(shí)驗(yàn)的發(fā)展。將來一些由學(xué)生動手操作的化學(xué)活動課實(shí)驗(yàn)、第二課堂實(shí)驗(yàn)、家庭化學(xué)小實(shí)驗(yàn)等為化學(xué)實(shí)驗(yàn)的推廣開辟了新的天地，微型實(shí)驗(yàn)在未來的化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)該有它的一席之地。

三、研究化學(xué)實(shí)驗(yàn)的趣味性

化學(xué)實(shí)驗(yàn)可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，這是人們的共識。但是過分強(qiáng)調(diào)“學(xué)科中心”的化學(xué)課程與教學(xué)，使化學(xué)實(shí)驗(yàn)的“學(xué)術(shù)化”傾向十分明顯。國內(nèi)外的各種調(diào)查顯示，很多中學(xué)生對化學(xué)學(xué)習(xí)興趣正明顯降低，甚至放棄了化學(xué)的學(xué)習(xí)。導(dǎo)致這一狀況的原因是多方面的，但做了化學(xué)實(shí)驗(yàn)，是否就一定能夠激發(fā)和保持學(xué)生的化學(xué)學(xué)習(xí)興趣引起了人們的思考。如何增加化學(xué)實(shí)驗(yàn)的趣味性，開始引起了人們的關(guān)注和研究。那么如何設(shè)計(jì)趣味化學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)兀?/p>

（1）演示實(shí)驗(yàn)改為“趣味實(shí)驗(yàn)”。教材中的演示實(shí)驗(yàn)很多，它對于我們理解知識、規(guī)范實(shí)驗(yàn)操作等具有十分重要的作用。但是，我們可以在相同的化學(xué)原理指導(dǎo)下，對實(shí)驗(yàn)加以改造，或簡化，或重組，使之科學(xué)性、規(guī)范性、趣味性三者兼而有之。比如將HCl與NH3的化合改為“空杯生煙”；比如將CO2與NaOH的反應(yīng)改為“化學(xué)噴泉”等。

（2）將教材中的一般性敘述改為“趣味實(shí)驗(yàn)”。我們的教材受到篇幅、體系等的影響，作為教師，就可以根據(jù)教學(xué)需要，將一般性的敘述加以“實(shí)驗(yàn)化”，并且盡可能趣味化，使之更形象、生動，為學(xué)生所接受。比如“濃硫酸具有脫水性”的敘述改為“黑色面包”，“碘溶于二硫化碳呈紫紅色”改為“一杯三色”等等。

（3）適當(dāng)引入生活中的化學(xué)知識。我們的日常生活中充滿著化學(xué)知識，人們的衣、食、住、行、樂都離不開化學(xué)。因此，我們不妨在課堂中引入生活中有趣的化學(xué)現(xiàn)象，以趣味實(shí)驗(yàn)的方式出現(xiàn)，不僅讓學(xué)生掌握了知識，而且了解了繽紛世界、氣象萬千的奧秘，擴(kuò)大了知識面。比如“自制墨水”，“密信書寫”等等。

總之，只要我們平時多觀察、多思考、多積累、多挖掘，就能設(shè)計(jì)出新穎、別致、科學(xué)、易做的趣味化學(xué)實(shí)驗(yàn)，為我們中學(xué)化學(xué)教學(xué)打開新的思路。

四、研究化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究學(xué)習(xí)的教學(xué)策略

在化學(xué)教學(xué)中提倡和鼓勵學(xué)生通過化學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究性學(xué)習(xí)，要充分挖掘化學(xué)實(shí)驗(yàn)在探究性學(xué)習(xí)中的功能，發(fā)揮化學(xué)實(shí)驗(yàn)在探究性學(xué)習(xí)中創(chuàng)設(shè)問題情境、驗(yàn)證假設(shè)或猜想等環(huán)節(jié)中的作用，研究開發(fā)性實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)去發(fā)現(xiàn)和探究解決問題的方法，在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)，實(shí)現(xiàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)方式由被動接受式學(xué)習(xí)向主動探究性學(xué)習(xí)的根本轉(zhuǎn)變。

在教學(xué)中，我們可以用化學(xué)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)設(shè)問題情境。探究性學(xué)習(xí)是學(xué)生在發(fā)現(xiàn)“問題”的情境下產(chǎn)生的一系列學(xué)習(xí)活動。問題激發(fā)起學(xué)生探究的欲望，問題引發(fā)了學(xué)生的探究活動。在化學(xué)學(xué)習(xí)中，除學(xué)生自主的發(fā)現(xiàn)問題外，教師更要通過各種途徑創(chuàng)設(shè)問題情境，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)和提出問題。而化學(xué)實(shí)驗(yàn)是最形象、生動、直觀的創(chuàng)設(shè)問題情境的方法之一。以化學(xué)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)設(shè)問題情境，要特別注重化學(xué)實(shí)驗(yàn)中學(xué)生觀察和思維能力的培養(yǎng)?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象紛繁復(fù)雜，只有有目的、有條理的敏銳觀察和深刻的思考才能從復(fù)雜的化學(xué)現(xiàn)象中發(fā)現(xiàn)問題。以化學(xué)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)設(shè)問題情境，要注意將與人類生產(chǎn)、生活密切聯(lián)系和學(xué)生熟悉、感興趣的內(nèi)容開發(fā)成化學(xué)實(shí)驗(yàn)，因?yàn)閷W(xué)生在其感到熟悉和認(rèn)為有用的情境中特別能發(fā)現(xiàn)問題和產(chǎn)生解決問題的迫切欲望。以化學(xué)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)設(shè)問題情境，要讓化學(xué)實(shí)驗(yàn)呈現(xiàn)的問題處于學(xué)生的最近發(fā)展區(qū)。影響化學(xué)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的因素很多，產(chǎn)生的化學(xué)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象也錯綜復(fù)雜。教學(xué)中要通過精心設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、嚴(yán)格控制實(shí)驗(yàn)條件等多種途徑，以最佳的實(shí)驗(yàn)方式呈現(xiàn)化學(xué)問題，使學(xué)生通過努力能夠順利地解決化學(xué)實(shí)驗(yàn)呈現(xiàn)的問題。

在探究性學(xué)習(xí)中，學(xué)生針對提出的問題，經(jīng)過多渠道的收集信息和深入的思考，將會提出有關(guān)問題解決的方案和問題答案的猜想。通過化學(xué)實(shí)驗(yàn)對提出的猜想或假設(shè)進(jìn)行驗(yàn)證，是學(xué)生進(jìn)行化學(xué)探究性學(xué)習(xí)常用的方法。以化學(xué)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證猜想，要面向全體學(xué)生，讓每個學(xué)生都有體驗(yàn)和經(jīng)歷用化學(xué)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證猜想的機(jī)會。教師要指導(dǎo)學(xué)生，特別要指導(dǎo)和幫助那些有困難的學(xué)生完成設(shè)計(jì)方案并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。以化學(xué)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證猜想，要注重引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)一些與假設(shè)或猜想“相違背’的實(shí)驗(yàn)方案和采用反證的實(shí)驗(yàn)方案，以培養(yǎng)學(xué)生的分析綜合、抽象演繹的思維方法和批判性思維能力。以化學(xué)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證猜想，實(shí)驗(yàn)中要嚴(yán)格控制實(shí)驗(yàn)條件。探究性學(xué)習(xí)中驗(yàn)證假說或猜想的實(shí)驗(yàn)方案，在不同的條件下，可能會產(chǎn)生不同的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。要使實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蛴脕眚?yàn)證假說或猜想，實(shí)驗(yàn)條件必須與題設(shè)條件相吻合。通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證過程中對實(shí)驗(yàn)條件的控制和選擇，使學(xué)生在探究過程中了解到實(shí)驗(yàn)條件控制是實(shí)驗(yàn)的靈魂，從而有效地掌握科學(xué)研究的方法。

五、研究計(jì)算機(jī)模擬化學(xué)實(shí)驗(yàn)

隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，計(jì)算機(jī)模擬化學(xué)實(shí)驗(yàn)以其形象、生動、直觀、經(jīng)濟(jì)、使用方便及較好的交互能力等特點(diǎn)，越來越受到中學(xué)化學(xué)教師的青睞。近年來，計(jì)算機(jī)與化學(xué)實(shí)驗(yàn)的結(jié)合已成為中學(xué)化學(xué)研究的一個熱點(diǎn)。在化學(xué)教學(xué)中我們要加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，可有些有毒、有危險性藥品的實(shí)驗(yàn)，常規(guī)方法難以實(shí)現(xiàn)的化學(xué)反應(yīng)，有些不易觀察或用普通方法不易操作和實(shí)現(xiàn)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)，有些學(xué)生必須知道的一些化學(xué)內(nèi)容，如現(xiàn)代化工設(shè)備與工藝流水線等，這就需要借助多媒體計(jì)算機(jī)模擬實(shí)驗(yàn)。一些常規(guī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的不足和缺陷，也可以通過化學(xué)多媒體CAI來彌補(bǔ)。

可是有人夸張了計(jì)算機(jī)模擬實(shí)驗(yàn)的作用，認(rèn)為它是化學(xué)教師必備的能力，有人甚至把它作為評價教師水平的一個標(biāo)準(zhǔn)。殊不知這樣，不可避免的會產(chǎn)生許多問題：計(jì)算機(jī)操作雖能提高學(xué)生的興趣，學(xué)生的科學(xué)態(tài)度、科學(xué)方法及分析和解決問題的能力卻得不到培養(yǎng)和訓(xùn)練；計(jì)算機(jī)模擬實(shí)驗(yàn)雖然具有某些視覺優(yōu)勢，也會產(chǎn)生顏色、光度等失真，一些感覺特別是嗅覺、味覺、觸覺，學(xué)生就無法體驗(yàn)，不能對整個實(shí)驗(yàn)形成正確的直覺映象，會在此基礎(chǔ)上形成的概念、理論、性質(zhì)等認(rèn)識出現(xiàn)偏差；計(jì)算機(jī)模擬中既定的程序和簡單快捷的操作，既不利于學(xué)生創(chuàng)造性思維及應(yīng)變能力的培養(yǎng)，也不利于培養(yǎng)學(xué)生耐心、大膽、機(jī)警、細(xì)心、耐挫等良好的心理品質(zhì)等等。所以我們應(yīng)堅(jiān)持以學(xué)生親自操作為主，計(jì)算機(jī)模擬實(shí)驗(yàn)為輔的原則，切不可盲目跟風(fēng)，本末倒置。

總之，化學(xué)實(shí)驗(yàn)是化學(xué)教學(xué)的重要手段和重要組成部分。我們要通過對化學(xué)實(shí)驗(yàn)的研究，利用化學(xué)實(shí)驗(yàn)的突出特點(diǎn)，充分發(fā)揮化學(xué)實(shí)驗(yàn)的功能，對學(xué)生引其趣、激其疑、導(dǎo)其思、解其惑、教其法，才能充分體現(xiàn)化學(xué)學(xué)科的特點(diǎn)，更好地培養(yǎng)學(xué)生的各種能力，提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

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