拼搏進(jìn)取，不斷開創(chuàng)化學(xué)實驗研究的新局面

李平

摘要：1985年在安徽蕪湖召開了以觀摩實驗錄像為主的全國中學(xué)化學(xué)實驗教學(xué)經(jīng)驗交流會之后，1986年在天津又召開了以現(xiàn)場操作為主的第一屆京津滬中學(xué)化學(xué)實驗研討會。現(xiàn)在化學(xué)實驗研討會已經(jīng)成為全國化學(xué)教學(xué)專業(yè)委員會的品牌。在慶祝全國化學(xué)教學(xué)專業(yè)委員會成立30周年之際，回顧實驗研討會的發(fā)展、壯大的過程及取得的研究成果，找出在實驗交流中存在的問題并提出改進(jìn)建議，以達(dá)到不斷提高化學(xué)實驗教學(xué)質(zhì)量之目的。

關(guān)鍵詞：化學(xué)實驗研討會；教學(xué)資源；科研課題；創(chuàng)造性思維

文章編號：1005–6629（2013）9–0003–04 中圖分類號：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

自1986年在天津召開第一屆京津滬中學(xué)化學(xué)實驗研討會以來，在上海、北京、成都、重慶等省市又分別召開了十一屆會議。參加交流的省市也由最初的3個增加到22個，已經(jīng)成為具有較大影響力的全國化學(xué)教學(xué)專業(yè)委員會的實驗專業(yè)會議。筆者作為第一屆京津滬中學(xué)化學(xué)實驗研討會的參與者、實驗研討會的創(chuàng)始人之一、特級教師徐祖遷老師的培養(yǎng)下逐漸成為天津市化學(xué)實驗創(chuàng)新研究活動的組織者，見證了這種以現(xiàn)場操作為主要形式的實驗研討活動由弱到強(qiáng)、發(fā)展壯大的全過程。本文旨在回顧化學(xué)實驗研討會的發(fā)展史以及取得的研究成果，找出存在的問題并提出改進(jìn)建議，以進(jìn)一步提高化學(xué)實驗研究交流的質(zhì)量。

1 化學(xué)實驗研討會的歷史沿革

1.1 京津滬化學(xué)實驗研討會的起因

化學(xué)實驗是化學(xué)學(xué)科的基礎(chǔ)，也是學(xué)習(xí)化學(xué)的基礎(chǔ)?；瘜W(xué)學(xué)科離開了科學(xué)實驗這一基礎(chǔ)，將失去它賴以繼續(xù)發(fā)展的根基和源泉；化學(xué)教學(xué)特別是基礎(chǔ)教育階段的化學(xué)教學(xué)，如果不重視實驗教學(xué)，將對青少年智能的發(fā)展與科學(xué)世界觀、方法論的培養(yǎng)帶來不良影響[1]。由于歷史的原因和某些認(rèn)識上的偏差，一段時間內(nèi)，“重視實驗”并未真正落到實處?？上驳氖?，全國化學(xué)教學(xué)研究會理事會非常重視化學(xué)實驗教學(xué)改革。1985年在安徽蕪湖召開了以觀摩實驗錄像為主的全國中學(xué)化學(xué)實驗教學(xué)經(jīng)驗交流會。在這次會議上播映了20多部以化學(xué)實驗改革為主題的錄像片。這是第一次應(yīng)用現(xiàn)代化的教學(xué)手段大容量地進(jìn)行化學(xué)實驗研究成果交流的會議。會后，北京、天津和上海的老師又對錄像中的實驗方法進(jìn)行了觀摩和學(xué)習(xí)，及時將優(yōu)秀的實驗成果應(yīng)用到課堂教學(xué)之中。但在學(xué)習(xí)過程中也發(fā)現(xiàn)了一些問題，如：有的實驗耗時較長，現(xiàn)象不明顯，還有的實驗經(jīng)多次操作仍不能成功……等等。為解決這些問題，當(dāng)時作為國家教委教學(xué)儀器研究所兼職教研員的北京海淀區(qū)教師進(jìn)修學(xué)校卞學(xué)誠老師、天津紅橋區(qū)教師進(jìn)修學(xué)校徐祖遷老師和上海教育學(xué)院凌云卿老師共同商議，決定組織京津滬的化學(xué)教師進(jìn)行化學(xué)實驗現(xiàn)場操作交流活動。這樣不僅可以讓教師看到實驗者的操作，還可以直接和實驗者進(jìn)行交流，便于學(xué)習(xí)和推廣。并商定，化學(xué)實驗研討會每兩年召開一屆。1986年第一屆會議由天津負(fù)責(zé)籌辦，從此，拉開了跨地區(qū)間以現(xiàn)場操作為主要形式的化學(xué)實驗交流活動的帷幕。

1.2 化學(xué)實驗研討會的發(fā)展、壯大過程

1986年9月22 日，在克服種種困難之后，第一屆京津滬中學(xué)化學(xué)實驗研討會在天津市召開，共有90名代表參加。國家教委中學(xué)司和北京師范大學(xué)化學(xué)系發(fā)來了祝賀信。國家教委教學(xué)儀器研究所的周甡老師、人民教育出版社的王存志老師和南開大學(xué)化學(xué)系申泮文教授在大會上發(fā)言并表示祝賀。在研討會上，北京、上海和天津的代表隊分別進(jìn)行了一天的精彩實驗展示。北京“分子運動實驗”；天津“鈉在氯氣中燃燒實驗”；上?！皻錃狻⒙葰饣旌弦姽獗▽嶒瀮x”等實驗給與會代表留下了深刻印象。北京隊的實驗緊貼教材，有較強(qiáng)的課堂實用價值；天津隊的實驗設(shè)計思路新穎、簡單易學(xué)，便于推廣；上海隊突出對實驗儀器和教具的改進(jìn)與創(chuàng)新，其中有的儀器和教具已經(jīng)商品化。由于這是全國首創(chuàng)的實驗交流形式，解決了在實驗教學(xué)中長期存在的一些問題，所以，京津滬化學(xué)實驗研討會的召開在全國引起極大的反響。1988年在上海召開第二屆會議時，除京津滬三市的代表外，還有江蘇、浙江、山東、福建等省市代表共122人參加了會議。1990年在北京召開第三屆會議時，四川省的正式加盟使參加這次研討會的代表達(dá)到了180人。鑒于此，全國化學(xué)教學(xué)研究會秘書長黃儒蘭老師在大會的開幕式上宣布：根據(jù)各地化學(xué)教師的要求，理事會建議把京津滬化學(xué)實驗研討會改為全國中學(xué)化學(xué)教學(xué)研究會實驗專業(yè)會議，委托北京、天津、上海、四川輪流承辦[2]。

為進(jìn)一步激發(fā)廣大教師進(jìn)行實驗研究的積極性，1992年在四川成都召開的第四屆研討會上，首次組織專家對參加展示交流的86個實驗進(jìn)行了評選。其中有40個被評為優(yōu)秀實驗，并頒發(fā)了優(yōu)秀實驗證書。

1994年，第五屆研討會秘書處為更好地宣傳、推廣和交流化學(xué)實驗研究的成果，在開會之前，就正式出版了將要展示交流的實驗資料。在這屆會議上，共展示交流了102個實驗和72件自制的儀器和教具，評出了40個優(yōu)秀實驗。

經(jīng)過五屆研討會，展示交流了近400個實驗創(chuàng)新設(shè)計項目。為保證實驗交流的質(zhì)量，經(jīng)研討會有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)商議，決定從第六屆會議開始，會期由每兩年一屆改為每三年一屆。在1997年至2012年期間，又分別召開了第六屆至第十一屆會議，參加交流的省市已經(jīng)達(dá)到了22個。

2 實驗研討會為化學(xué)課程改革提供豐富的教學(xué)資源

從1986年在天津召開第一屆化學(xué)實驗研討會開始，這種在自然學(xué)科中難度最大的、以現(xiàn)場操作為主要形式的化學(xué)實驗交流活動能在全國蓬勃展開，并且?guī)资瓿Ｊ⒉凰?，正是由于實驗研討會的?nèi)容和形式符合廣大化學(xué)教師的要求和時代的步伐。環(huán)保實驗，聯(lián)系社會、生產(chǎn)和生活的實驗以及數(shù)字化實驗已成為實驗交流的新亮點。影響化學(xué)反應(yīng)條件的研究、實驗儀器與教具以及實驗方法的研究，不僅解決了教材中的一個個疑難實驗，提高了實驗的成功率，同時還補(bǔ)充了一些基本概念和原理實驗，設(shè)計出許多新的教具和儀器。

例如：關(guān)于分子運動的知識，在 1995年之前的教材中只是通過列舉了一些生活中聞到刺激性的氨味、濕衣服晾干的現(xiàn)象來使學(xué)生學(xué)習(xí)有關(guān)分子運動的知識。在第一屆研討會上北京展示了“分子運動”的實驗設(shè)計（見圖1），方法是先將酚酞試液按一定的間隔滴在濾紙條上，把濾紙條放入大試管中，用脫脂棉堵住試管口后再把氨水滴在脫脂棉上?？梢杂^察到濾紙條上滴有酚酞試液處依次變紅。這不僅可以使學(xué)生感受到分子的真實存在，而且還能“看見”分子在不停地運動。此實驗被納入到在1995年出版的義務(wù)教育化學(xué)教材的學(xué)生實驗之中[3]。

鈉和氯氣反應(yīng)實驗，原教材所示的方法是將燃燒匙中的鈉點燃后再放入盛有氯氣的集氣瓶中觀察現(xiàn)象（見圖2）。這樣操作雖可以觀察到有白煙生成，但由于鈉在半敞開的集氣瓶中燃燒時會有氯氣逸出，影響師生健康，而且所用的銅燃燒匙也可以和氯氣反應(yīng)，對實驗現(xiàn)象造成干擾。在第一屆研討會上天津老師展示了先將壓成薄片的鈉放在石棉網(wǎng)上，再將充有氯氣的集氣瓶倒扣在鈉上，使鈉發(fā)生燃燒的實驗設(shè)計。由于此實驗設(shè)計操作簡單，現(xiàn)象明顯，不用加熱，且無氯氣逸出，不僅得到與會老師的好評，而且還納入了1997年出版的全日制普通高中化學(xué)教材之中（見圖3）[4]。

熵的知識是高中教學(xué)中的一個難點，學(xué)生不容易理解，教材中也沒有安排實驗。在第十屆研討會上，天津展示的“一個異乎尋常的冷脹熱縮的現(xiàn)象—— 關(guān)于‘熵的實驗設(shè)計”[7]填補(bǔ)了教材中實驗的空白。此實驗是在《化學(xué)教學(xué)》中“橡皮筋與化學(xué)熱力學(xué)——介紹一例國外化學(xué)課堂學(xué)生活動設(shè)計”[8]一文的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計出來的。將原文中用大功率電燈對橡皮筋的加熱和觀察電子天平的數(shù)值變化的方法，改為用水蒸氣對橡皮筋加熱和觀察重物與刻度板之間的變化。改進(jìn)后的實驗不但降低了實驗成本，增加了可見度，而且簡化了實驗操作，便于學(xué)習(xí)和推廣。

現(xiàn)代化教學(xué)手段在化學(xué)實驗中的應(yīng)用，是研討會交流的主題之一。在2000年召開的第七屆會議上，有三個省市的教師分別使用激光作為丁達(dá)爾效應(yīng)實驗的光源進(jìn)行了實驗展示。對此，清華大學(xué)的宋心琦教授給予了充分的肯定。此實驗在2004年納入了人教版的高中課標(biāo)教材中（見圖6）[9]。在這屆會議上，上海的教師還展示了用計算機(jī)、傳感器、數(shù)據(jù)采集器等一系列現(xiàn)代教學(xué)手段進(jìn)行的酸堿中和滴定實驗。數(shù)字化實驗所呈現(xiàn)的自動化的操作、實時反映酸堿中和反應(yīng)的過程和定量提供實驗數(shù)據(jù)、圖像的功能，開闊了與會老師的眼界，也為實驗交流提供了新的內(nèi)容。從此，數(shù)字化實驗成為教師進(jìn)行實驗研究和交流的熱點。

教具的研制和新實驗儀器的開發(fā)一直是研討會交流的重點，在每屆研討會上都有新的教具和儀器進(jìn)行展示。如氫氣、氯氣連續(xù)光爆實驗儀、液氣自動調(diào)壓式水電解器、數(shù)字式化學(xué)反應(yīng)熱測溫儀、氫氣爆炸極限實驗裝置、丁烷噴燈以及電泳實驗儀等實驗儀器已經(jīng)應(yīng)用到教學(xué)之中，有的已經(jīng)成為商品，有的則列入儀器配備目錄。

實踐證明，這些研究成果不僅促進(jìn)了化學(xué)實驗教學(xué)質(zhì)量的提高，也為化學(xué)課程改革提供了豐富的教學(xué)資源。

3 化學(xué)實驗研討活動中的問題及建議

3.1 化學(xué)實驗研討活動中的問題

隨著參與化學(xué)實驗研討活動省市的增多，在不斷呈現(xiàn)新的實驗研究成果的同時，也出現(xiàn)了一些問題。主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

3.1.1 雷同實驗、復(fù)雜實驗占有較大的比例

由于參與實驗研討活動人員的不連續(xù)性，后參與活動的教師對在前幾屆會議中已經(jīng)交流的實驗缺乏了解，且又忽略了查閱相關(guān)文獻(xiàn)的環(huán)節(jié)，所以經(jīng)常出現(xiàn)與以前實驗雷同的現(xiàn)象。還有的教師把簡單實驗復(fù)雜化，追求實驗裝置大而全，在一套實驗裝置中設(shè)計了多個實驗。眼花繚亂的實驗儀器和讓學(xué)生觀察多個實驗現(xiàn)象的設(shè)計，不僅分散了學(xué)生的注意力，而且也降低了實驗的成功率。

3.1.2 存在實驗設(shè)計脫離生產(chǎn)、生活實際的現(xiàn)象

在展示交流的改進(jìn)實驗中，由于受思維定勢的影響，實驗的設(shè)計者一般是圍繞教材所示的方法進(jìn)行改進(jìn)。通過控制反應(yīng)條件，進(jìn)行教材中一些疑難實驗的研究。例如，粉塵爆炸實驗是初中教學(xué)中的一個重要實驗，現(xiàn)行教材中一直沿用向放有燃著蠟燭的密封容器中吹入面粉后發(fā)生爆炸的實驗方法（見圖7）[10]。由于這個實驗的成功率較低，所以有許多老師就在容器的選擇、蠟燭火焰高度、面粉顆粒的大小、吹入面粉的方式等方面進(jìn)行了探討。這雖然提高了實驗的成功率，但忽略了在面粉的實際生產(chǎn)中，或在有可燃性粉塵存在的環(huán)境中是“嚴(yán)禁煙火”的客觀事實。在生產(chǎn)中之所以會出現(xiàn)粉塵爆炸的現(xiàn)象，是因為在封閉空間內(nèi)可燃性粉塵先彌漫，后再遇明火發(fā)生爆炸。不存在先有火焰，再讓可燃性粉塵彌漫使其爆炸的情形。所以，我們在進(jìn)行實驗設(shè)計時要考慮與生產(chǎn)、生活實際的聯(lián)系。

3.1.4 不規(guī)范進(jìn)行化學(xué)實驗基本操作的現(xiàn)象時有發(fā)生

正確的化學(xué)實驗操作是化學(xué)實驗安全和成功的保證，也是化學(xué)實驗教學(xué)的重點，對學(xué)生形成良好的實驗習(xí)慣有非常重要的作用。但在全國化學(xué)實研討會上曾多次出現(xiàn)一些教師不注意藥品取用、物質(zhì)加熱及化學(xué)實驗儀器使用等方面的操作要求，只憑自己的感覺隨意進(jìn)行操作的現(xiàn)象。在研討會上就出現(xiàn)過多起由于操作不當(dāng)而使實驗失敗，甚至使實驗容器炸裂的事故。

3.2 對開展化學(xué)實驗設(shè)計研討活動的建議

針對在化學(xué)實驗創(chuàng)新設(shè)計研討活動中存在的問題，為進(jìn)一步提高化學(xué)實驗創(chuàng)新設(shè)計研討活動的質(zhì)量，提出以下建議。

3.2.1 加大宣傳力度，及時推廣優(yōu)秀實驗

在研討會上交流展示的化學(xué)實驗創(chuàng)新設(shè)計成果，是教師為提高化學(xué)實驗教學(xué)質(zhì)量而進(jìn)行多年研究的結(jié)晶。有許多教師為了提高教學(xué)質(zhì)量，特別注重學(xué)習(xí)和收集這方面的資料，所以，建議會議的主辦方組織有關(guān)人員將歷屆研討會中典型的、便于學(xué)習(xí)和推廣的實驗匯編成冊，利用各種途徑進(jìn)行推廣和宣傳。這不僅可以及時將優(yōu)秀的實驗設(shè)計用于教學(xué)，而且還可以使后來的教師在研究相同的課題時確定研究基點，以進(jìn)行更深入的研究，同時又避免了雷同實驗，提高實驗研討的質(zhì)量。

3.2.2 嚴(yán)格把關(guān)，既要“保量”，更要“保質(zhì)”

對將在全國化學(xué)實驗研討會上進(jìn)行展示交流的實驗課題，在推選時要按照劉知新教授提出的化學(xué)實驗設(shè)計方案評價標(biāo)準(zhǔn)[11]（即：教學(xué)效果明顯；綠色化，操作安全；裝置簡單；易操作、用量少；步驟少、時間短）嚴(yán)格把關(guān)。既要注意實驗設(shè)計的科學(xué)性、安全性、創(chuàng)新性和簡捷性，還要注意實驗者化學(xué)實驗基本操作的規(guī)范性。既要“保量”，更要“保質(zhì)”，確保實驗的成功率，這樣才能體現(xiàn)進(jìn)行實驗交流的價值。

3.2.3 數(shù)字化實驗儀器的功能還需進(jìn)行深入研究

隨著時代的發(fā)展，數(shù)字化實驗技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用到化學(xué)實驗教學(xué)之中。相對于傳統(tǒng)的化學(xué)實驗來說，數(shù)字化實驗在觀察實驗現(xiàn)象的同時，還提供了實驗數(shù)據(jù)和圖像，這有助于學(xué)生加深對化學(xué)反應(yīng)過程與實質(zhì)的理解。但由于在實驗過程中突出的是機(jī)器做實驗，且受儀器功能所限，能完成的化學(xué)實驗內(nèi)容并不是很多。因此，如何發(fā)揮教師在數(shù)字化實驗過程中的作用，做到“人機(jī)互動”及開發(fā)數(shù)字化實驗儀器的教育教學(xué)功能仍是研究的重點。

綜上所述，根植于化學(xué)教師之中的實驗研究創(chuàng)新交流活動的開展，推動了天津乃至全國化學(xué)實驗教學(xué)水平的提高，作為全國化學(xué)教學(xué)專業(yè)委員會的品牌會議——全國化學(xué)實驗研討會，為廣大化學(xué)教師搭建了展示交流化學(xué)實驗研究成果的平臺。這不僅豐富了化學(xué)課堂教學(xué)和綜合實踐活動課程的內(nèi)容，也為進(jìn)行化學(xué)教學(xué)改革和全面推進(jìn)素質(zhì)教育提供了助力。在今后的工作中，我們將繼續(xù)努力，拼搏進(jìn)取，在全國化學(xué)教學(xué)專業(yè)委員會的領(lǐng)導(dǎo)下，繼續(xù)深入開展化學(xué)實驗教學(xué)的展示交流活動，不斷開創(chuàng)化學(xué)實驗研究的新局面，為提高化學(xué)實驗教學(xué)質(zhì)量做出更大的貢獻(xiàn)。

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