中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)資源的優(yōu)化策略

■劉長(zhǎng)勝

中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)資源的優(yōu)化策略

■劉長(zhǎng)勝

從網(wǎng)絡(luò)化管理、化學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室的組建、DIS實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的推廣、化學(xué)資源室的建設(shè)和社會(huì)熱點(diǎn)問題透視等方面闡述中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)資源的優(yōu)化策略，以使中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室更好地適應(yīng)現(xiàn)代教育發(fā)展和新課程改革的需要。

中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)；化學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室；化學(xué)資源室；DIS實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)

《全日制普通高中化學(xué)新課程標(biāo)準(zhǔn)》提出：“化學(xué)教學(xué)應(yīng)通過以化學(xué)實(shí)驗(yàn)為主的多種探究活動(dòng)，使學(xué)生體驗(yàn)科學(xué)研究的過程，激發(fā)學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，強(qiáng)化科學(xué)探究的意識(shí)，促進(jìn)學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力。”化學(xué)實(shí)驗(yàn)是進(jìn)行科學(xué)探究的重要方式，學(xué)生具備基本的化學(xué)實(shí)驗(yàn)技能是學(xué)習(xí)化學(xué)和進(jìn)行探究活動(dòng)的基礎(chǔ)和保證。這標(biāo)志著傳統(tǒng)的教師講實(shí)驗(yàn)、學(xué)生看現(xiàn)象、考試寫結(jié)論的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式要徹底結(jié)束，傳統(tǒng)的教室加庫(kù)房的實(shí)驗(yàn)室模式必須進(jìn)行優(yōu)化整合，實(shí)驗(yàn)教師管理員的角色和理念必須更新，以適應(yīng)現(xiàn)代教育發(fā)展和新課程改革的需要。筆者就廈門市海滄實(shí)驗(yàn)中學(xué)對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)資源的優(yōu)化整合進(jìn)行闡述，以探索更科學(xué)的中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)和管理策略。

1 逐步建立和完善化學(xué)實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)絡(luò)化管理系統(tǒng)

目前，廈門市海滄實(shí)驗(yàn)中學(xué)主要通過校園網(wǎng)和QQ群實(shí)現(xiàn)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)絡(luò)化管理。系統(tǒng)平臺(tái)：Windows XP server。網(wǎng)頁(yè)設(shè)計(jì)工具：Microsoft FrontPage2003。數(shù)據(jù)庫(kù)：Microsoft Access2003。圖片處理：Photoshop。學(xué)?，F(xiàn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)室管理模塊如圖1所示。

本系統(tǒng)目前主要用戶包括實(shí)驗(yàn)教師、化學(xué)教師、教務(wù)管理人員和財(cái)務(wù)管理人員。每個(gè)模塊根據(jù)實(shí)驗(yàn)室的具體情況又分為數(shù)目不等的子模塊。如儀器設(shè)備模塊包括儀器設(shè)備目錄、儀器設(shè)備使用注意事項(xiàng)、儀器設(shè)備總賬和明細(xì)賬、儀器設(shè)備報(bào)損等子模塊。實(shí)驗(yàn)室信息模塊包括實(shí)驗(yàn)室開放時(shí)間和內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)視頻資源、實(shí)驗(yàn)論壇、新進(jìn)實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備通知、DIS數(shù)字化信息實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)等。

化學(xué)實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)絡(luò)化管理系統(tǒng)實(shí)施的意義：1）完全實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)預(yù)約和通知記錄單環(huán)保無(wú)紙化，極大地方便教師的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，同時(shí)也使實(shí)驗(yàn)管理步入快捷環(huán)保的信息時(shí)代；2）校內(nèi)化學(xué)教師對(duì)站內(nèi)資源共建共享，不斷更新，通過共享平臺(tái)使學(xué)校的化學(xué)教師形成一個(gè)團(tuán)結(jié)合作、共同發(fā)展的集體；3）使學(xué)校管理機(jī)構(gòu)和財(cái)務(wù)人員及時(shí)了解實(shí)驗(yàn)室全面信息，極大地方便學(xué)校的管理和相關(guān)部門信息的更新和溝通；4）進(jìn)一步發(fā)展成為覆蓋全校師生的化學(xué)教學(xué)和學(xué)習(xí)平臺(tái)，提高化學(xué)實(shí)驗(yàn)資源的利用率，使化學(xué)實(shí)驗(yàn)室真正成為學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)基地。

2 組建化學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室，讓每個(gè)學(xué)生有機(jī)會(huì)去體驗(yàn)每個(gè)中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)

杜威主張“從做中學(xué)”，他認(rèn)為兒童不從活動(dòng)而由聽課和讀書所獲得的知識(shí)是虛渺的。而化學(xué)是以實(shí)驗(yàn)為事實(shí)根據(jù)的一門實(shí)踐性學(xué)科，化學(xué)知識(shí)的建構(gòu)和化學(xué)素養(yǎng)的形成大多數(shù)要通過實(shí)驗(yàn)手段來(lái)實(shí)現(xiàn)。因此，中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本技能的培養(yǎng)成為中學(xué)化學(xué)教學(xué)的關(guān)鍵。而現(xiàn)在的演示加分組的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式已不能滿足學(xué)生科學(xué)成長(zhǎng)和新課改的需要。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)室在時(shí)間和內(nèi)容上相對(duì)固定的開放形式，無(wú)法滿足不同學(xué)生對(duì)不同實(shí)驗(yàn)的需求。

海滄實(shí)驗(yàn)中學(xué)基于這種情況，專門組建一個(gè)化學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室，其主要形式是把常用的儀器和裝置集中呈現(xiàn)，把主要操作和相似實(shí)驗(yàn)進(jìn)行集中比較。化學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室主要由儀器設(shè)備的實(shí)物和使用資料卡片兩大部分組成，具體涵蓋了中學(xué)化學(xué)26類常見儀器、11類基本操作、12類常見儀器組合、常見物質(zhì)和離子的檢驗(yàn)與化學(xué)模型等。例如，試管的使用包括各種型號(hào)的試管以及常見輔助儀器和圖2所示資料卡片兩部分組成。

海滄實(shí)驗(yàn)中學(xué)化學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室通過一年多的實(shí)踐和完善，基本實(shí)現(xiàn)現(xiàn)行中學(xué)化學(xué)基本實(shí)驗(yàn)和常見探究實(shí)驗(yàn)可以同時(shí)對(duì)師生開放。以1/4學(xué)期為周期，以備課組為單位，擬定本年段的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，同時(shí)負(fù)責(zé)審核學(xué)生提交的實(shí)驗(yàn)方案，并給予指導(dǎo)完善?，F(xiàn)基本形成高一學(xué)生完成一定數(shù)量的指定實(shí)驗(yàn)，高二學(xué)生完成一定數(shù)量的課題實(shí)驗(yàn)，高三學(xué)生主要針對(duì)高考進(jìn)行實(shí)驗(yàn)拓展的課外實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式。筆者在一年多的探索中認(rèn)為，化學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室在化學(xué)教學(xué)中有以下幾方面的實(shí)際意義。

1）讓每個(gè)學(xué)生有機(jī)會(huì)體驗(yàn)每個(gè)中學(xué)化學(xué)基本實(shí)驗(yàn)。新課程三維教學(xué)目標(biāo)其中之一就是“過程與方法”，而化學(xué)知識(shí)的構(gòu)建和化學(xué)素養(yǎng)的形成的主要途徑就是科學(xué)的實(shí)驗(yàn)過程。傳統(tǒng)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式還基本停留在多演示、少分組、看現(xiàn)象、記結(jié)論的模式上，演示實(shí)驗(yàn)學(xué)生沒機(jī)會(huì)體驗(yàn)，分組實(shí)驗(yàn)學(xué)生沒機(jī)會(huì)重現(xiàn)，基本實(shí)驗(yàn)技能不能強(qiáng)化訓(xùn)練，相似實(shí)驗(yàn)不能直觀比較。實(shí)驗(yàn)室雖然開放，但受內(nèi)容和時(shí)間的限制，學(xué)生很難形成整體的實(shí)驗(yàn)思維。海滄實(shí)驗(yàn)中學(xué)的化學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室基本把中學(xué)化學(xué)常見實(shí)驗(yàn)集中呈現(xiàn)在同一教室內(nèi)，以年段為單位在課外時(shí)間對(duì)學(xué)生進(jìn)行開放。學(xué)生有機(jī)會(huì)親自體驗(yàn)教材中涉及的每個(gè)實(shí)驗(yàn)，讓體驗(yàn)和探究真正成為學(xué)生一種主要的學(xué)習(xí)方式。同時(shí)學(xué)生在有限的時(shí)間內(nèi)可以對(duì)多個(gè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行集中操作，把傳統(tǒng)教學(xué)很難同時(shí)呈現(xiàn)的相似儀器和裝置組合進(jìn)行直觀的比較。如同時(shí)呈現(xiàn)容易混淆的表面皿和蒸發(fā)皿、不同的防倒吸裝置、各種分子模型和晶體結(jié)構(gòu)模型，這樣既可以提高儀器的利用率，同時(shí)也可以節(jié)約學(xué)生大量的時(shí)間。學(xué)生通過自身感官的體驗(yàn)和比較，對(duì)化學(xué)思維的形成和科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)起到積極的作用。

2）為高三的化學(xué)實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)提供一個(gè)綜合平臺(tái)。化學(xué)高考中實(shí)驗(yàn)所占的比例和需要用實(shí)驗(yàn)探究思維解決的問題越來(lái)越多，傳統(tǒng)的講實(shí)驗(yàn)、記實(shí)驗(yàn)的教學(xué)方法已不能適應(yīng)新課改下高考的要求。而高三復(fù)習(xí)時(shí)間短，內(nèi)容多，實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)不可能對(duì)所有實(shí)驗(yàn)重新再現(xiàn)，學(xué)生幾乎還是以聽實(shí)驗(yàn)為主，解決實(shí)驗(yàn)和探究問題的能力得不到很好的整合和發(fā)展。這樣，高考實(shí)驗(yàn)就成為學(xué)生很難突破的一個(gè)瓶頸?；瘜W(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室的建立，為高三化學(xué)實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)提供了極大的便利，教師不需要把常見儀器搬到教室進(jìn)行展示，學(xué)生完全可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)室提供的資料卡片進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，為高三化學(xué)實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)提供一個(gè)良好的整合平臺(tái)，學(xué)生在短時(shí)間內(nèi)可以對(duì)整個(gè)中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行集中體驗(yàn)和比較，為迎考打下良好的基礎(chǔ)。

總之，化學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室的建立，極大地提高了實(shí)驗(yàn)儀器的利用率，同時(shí)也為化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)和學(xué)生自主探究學(xué)習(xí)提供了一個(gè)綜合平臺(tái)。

3 逐步推廣DIS數(shù)字化實(shí)驗(yàn)信息系統(tǒng)

“DIS”是英文“Digital Information System”的縮寫，即數(shù)字化信息系統(tǒng)，主要由傳感器、數(shù)字采集器和計(jì)算機(jī)組成。它由傳感器把各種物理信號(hào)轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的電信號(hào)，數(shù)字采集器將采集到的電信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)的處理后傳入計(jì)算機(jī)內(nèi)，計(jì)算機(jī)通過應(yīng)用軟件進(jìn)行分析處理，并以多種形式實(shí)時(shí)顯示在計(jì)算機(jī)的屏幕上。它引發(fā)從傳統(tǒng)定性實(shí)驗(yàn)向靈敏、精準(zhǔn)的定量實(shí)驗(yàn)的革命性飛躍，使中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)更加科學(xué)化。

中學(xué)化學(xué)的大多數(shù)實(shí)驗(yàn)幾十年來(lái)一直停留在定性和理論階段，少量的定量實(shí)驗(yàn)也缺乏準(zhǔn)確性，實(shí)驗(yàn)不能通過準(zhǔn)確的信息得出科學(xué)的結(jié)論，實(shí)驗(yàn)的科學(xué)性和直觀性不強(qiáng)。學(xué)生知識(shí)結(jié)構(gòu)和學(xué)習(xí)能力的建構(gòu)缺乏科學(xué)實(shí)踐的支撐，科學(xué)觀和科學(xué)精神得不到很好的培養(yǎng)。如傳統(tǒng)的酒精燈內(nèi)外焰溫度的比較，甲烷與乙烯和乙炔燃燒溫度的差別，鹽類水解程度的比較等多個(gè)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生只能被動(dòng)地接受教材和教師的理論描述，使本來(lái)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的化學(xué)學(xué)科在中學(xué)階段也基本失去真正的實(shí)踐依據(jù)。

DIS數(shù)字化實(shí)驗(yàn)信息系統(tǒng)把傳統(tǒng)中學(xué)化學(xué)真正帶入科學(xué)數(shù)字化時(shí)代，使傳統(tǒng)中學(xué)化學(xué)18類定性實(shí)驗(yàn)直接轉(zhuǎn)化為準(zhǔn)確的科學(xué)數(shù)字信息。如利用高溫傳感器直接測(cè)定0～1 000℃，分度為1 ℃的火焰溫度，讓學(xué)生真實(shí)地感受到酒精燈內(nèi)外焰溫度的差別，化學(xué)反應(yīng)熱量的變化；利用pH傳感器直接測(cè)量pH值0～14，分度為0.01的溶液酸堿度，讓中和反應(yīng)的終點(diǎn)判斷更加科學(xué)，鹽類水解程度的不同具有科學(xué)的數(shù)字依據(jù)。DIS系統(tǒng)是傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的一次革命性發(fā)展，它使傳統(tǒng)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)入一個(gè)全新的現(xiàn)代信息化時(shí)代，使傳統(tǒng)感性的定性實(shí)驗(yàn)直接轉(zhuǎn)化為具體數(shù)字比較，把原來(lái)只能用現(xiàn)象模擬解釋的實(shí)驗(yàn)直接轉(zhuǎn)變?yōu)榭茖W(xué)數(shù)據(jù)，使教學(xué)的直觀性和科學(xué)性大大增強(qiáng)，同時(shí)也使學(xué)生從感性接受式學(xué)習(xí)模式走向體驗(yàn)探究的科學(xué)成長(zhǎng)過程。

DIS系統(tǒng)是一種智能化的便捷實(shí)驗(yàn)設(shè)備，教師和學(xué)生都可以通過說明書在教室和實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)數(shù)字化的實(shí)驗(yàn)探究。雖然由于目前成本較高，還未得不到大面積普及，但數(shù)字化實(shí)驗(yàn)必將成為中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的發(fā)展方向。

4 建立化學(xué)資源室

目前，教學(xué)信息化建設(shè)已成為學(xué)校建設(shè)的重要組成部分。教學(xué)信息是指能為教學(xué)服務(wù)的一切資源。現(xiàn)在大多數(shù)中學(xué)各學(xué)科資源整合不盡完善，在一定程度上制約了學(xué)校和學(xué)科的建設(shè)和發(fā)展。海滄實(shí)驗(yàn)中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室在學(xué)校的大力支持和全體化學(xué)教師的共同努力下，經(jīng)過一個(gè)學(xué)期的籌備，建立一個(gè)小型的化學(xué)資源室?，F(xiàn)在主要包括：《化學(xué)教育》《中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考》等十幾種教學(xué)雜志和報(bào)紙組成的教學(xué)資料區(qū)；“高考資源網(wǎng)”等5個(gè)付費(fèi)數(shù)字期刊網(wǎng)；《趣味學(xué)化學(xué)》《化學(xué)科普集萃》《諾貝爾的榮耀：化學(xué)桂冠》等200多本化學(xué)科普書籍；10年各地高考化學(xué)試題；各類中學(xué)化學(xué)競(jìng)賽書籍；優(yōu)秀化學(xué)教學(xué)視頻和化學(xué)教學(xué)資源共建共享平臺(tái)。資源室雖處于起步階段，各方面建設(shè)還需不斷補(bǔ)充完善，但極大地方便了廣大師生在化學(xué)教學(xué)和學(xué)習(xí)方面的閱讀和查閱。下一步設(shè)想和國(guó)內(nèi)一些知名中學(xué)逐步建立友好學(xué)校，形成跨區(qū)域資源共享。

5 開發(fā)現(xiàn)代科技和社會(huì)熱點(diǎn)問題的知識(shí)長(zhǎng)廊

隨著社會(huì)的發(fā)展和科技的進(jìn)步，化學(xué)技能和化學(xué)產(chǎn)品幾乎充滿生活的每個(gè)角落，由此產(chǎn)生的社會(huì)熱點(diǎn)問題也層出不窮。人們一邊在享受現(xiàn)代科技帶來(lái)的極大便利，一邊也被動(dòng)地承受著知情或不知情的化學(xué)危害。蘇丹紅、三聚氰胺事件的陰影還沒有散去，一滴香、面粉增白劑風(fēng)云又起。讓學(xué)生更多地了解化學(xué)知識(shí)，科學(xué)使用化學(xué)產(chǎn)品，及時(shí)了解化學(xué)熱點(diǎn)問題，更好地防范各種化學(xué)危害，成為學(xué)?；瘜W(xué)教育的一項(xiàng)重要內(nèi)容。海滄實(shí)驗(yàn)中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室利用科技樓長(zhǎng)廊和學(xué)校網(wǎng)站，及時(shí)追蹤各類化學(xué)熱點(diǎn)問題，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中及時(shí)了解新型化學(xué)產(chǎn)品，及時(shí)了解各類化學(xué)熱點(diǎn)問題，以真正起到學(xué)以致用的教育目的。下一步設(shè)想通過學(xué)生進(jìn)一步輻射到家長(zhǎng)、社區(qū)，讓化學(xué)科普走入學(xué)?？赡茌椛涞降母鱾€(gè)地方，讓人們更多地了解化學(xué)知識(shí)，更好地利用化學(xué)產(chǎn)品，讓學(xué)校真正成為區(qū)域的科技文化傳播中心。

實(shí)驗(yàn)資源用則活，不用則廢。在飛速發(fā)展的科技教育時(shí)代，中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教師不能僅僅是鎖好實(shí)驗(yàn)室的門，看好實(shí)驗(yàn)室的家，更重要的是要不斷汲取全新的教學(xué)理念，隨時(shí)了解實(shí)驗(yàn)教學(xué)動(dòng)態(tài)，以一名實(shí)驗(yàn)研究員的身份整合優(yōu)化已有的實(shí)驗(yàn)資源，讓化學(xué)實(shí)驗(yàn)室真正成為學(xué)校乃至區(qū)域的現(xiàn)代科技文化窗口，使化學(xué)實(shí)驗(yàn)室成為學(xué)生化學(xué)素養(yǎng)和科學(xué)精神的培養(yǎng)基地。■

[1]教育部.普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)[M].北京:人民教育出版,2003

[2]普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書:化學(xué)（化學(xué)反應(yīng)原理）[M].濟(jì)南:山東科學(xué)技術(shù)出版社,2007

（作者單位：福建省廈門市海滄實(shí)驗(yàn)中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室）