化學實驗教學困境中的緩解手段

胡宗華 程建云

俗語云：“百看不如一做。”“做”，成為有效學習的重要手段，越來越為人們所重視，新課程強調(diào)學生實踐能力的培養(yǎng)，是最直接的體現(xiàn)。

化學是一門以實驗為基礎的自然學科，實驗在化學教學中的作用是不可代替的，因為化學實驗生動、直觀、真實、有趣的特點，對學生在形成概念、探求規(guī)律、提高能力等方面有極強的現(xiàn)實意義。世界發(fā)達國家都特別重視化學實驗教學，如德國化學教育界盛傳：“沒有實驗的課，不算是一堂成功的課?！倍绹刻没瘜W課至少做一個演示實驗；日本有半數(shù)以上化學課在實驗室度過。有鑒于此，中國的化學教育也開始重視實驗教學，新課程標準明確指出：“突出化學學科特征，更好發(fā)揮實驗的教育功能。”這是中國學生的福音。

一、實驗教學，當前農(nóng)村初中的痛

當前初中尤其是農(nóng)村初中化學實驗教學的現(xiàn)狀還遠沒有達到令人滿意的程度，與課程標準還有相當差距，主要表現(xiàn)為以講解或圖片代替演示實驗，以演示實驗代替學生實驗等。這其中當然有教師怕麻煩、追求教學“效率”趕進度以及學校缺少管理力度等主觀因素，但也有許多客觀因素的制約，主要表現(xiàn)為：

1.硬件欠缺。目前農(nóng)村初中實驗室裝備多數(shù)達不到二類標準，藥品器材沒有配齊，有的僅能勉強維持演示實驗。玻璃儀器等易損件數(shù)量不足，化學藥品定量配發(fā)，囿于經(jīng)費等因素，學校難以及時補充，導致實驗難以維系。

2.師資薄弱。不少學校沒有專職實驗員，由任課老師兼任。多數(shù)學?；瘜W實驗員數(shù)量不足，往往只達到教育行政規(guī)定數(shù)量的半數(shù)或更低，而化學實驗準備工作多半很復雜，準備一節(jié)分組實驗課，可能需要兩至三節(jié)課，因此，導致工作量大，心有余而力不足，不能保障實驗教學順利開展。

3.效益制約。有些演示實驗可見度小，坐在后面的學生很難觀察清楚，有些實驗反應時間過長，師生都“耗不起”，有些實驗還有一定危險性。以上種種因素迫使教師放棄實驗。

二、多媒體輔助，緩解矛盾的過渡性選擇

上述客觀因素在短時期內(nèi)無法完全克服，而實驗教學的需求又是實實在在的。那么我們?nèi)绾卧谶@一對矛盾中做出理性選擇呢？我認為，充分利用人類文明的新成果——多媒體技術，來輔助實驗教學是緩解此矛盾的一個過渡性辦法。

首先，從認知規(guī)律來看，這是可行的。研究表明，人類接受外界信息主要來自視覺、聽覺等，其中80%來自視覺，15%來自聽覺。以視聽為主要方式的多媒體教學手段，對于學生認知可產(chǎn)生巨大的促進作用。而運用多媒體技術來輔助化學實驗教學，可成為我們的一個新嘗試。

其次，信息化教學設備的普及提供了可能性。在當今信息社會，計算機在教育領域得到廣泛應用，稱之為計算機輔助教育（CBE），計算機輔助教學（CAI）是其中的一個方面，以其生動、形象、感染力強、信息量大的優(yōu)點受到廣大師生青睞。多媒體課件是計算機輔助教學的核心要素，計算機模擬型多媒體課件是其中一種類型，主要用于輔助實驗教學。經(jīng)過電教設備的升級換代，現(xiàn)在各校大多建設了多媒體教室，這為輔助實驗教學提供了物質(zhì)條件。

三、多媒體輔助化學實驗教學的思考與實踐

下面從提高認識、促進效益、克服困難等方面談談多媒體輔助化學實驗教學的嘗試與思考。

1.提高實驗認知，減少風險消耗

化學實驗有許多危險因素存在，這是導致實驗教學裹足不前的重要原因。這些危險除一些不可預知的因素外，基本與實驗操作方式有關。但這些不當?shù)牟僮鞣绞皆谄綍r教學中只能靠老師講解其因果，卻不能用實驗證明，這就不易給學生留下印象。如果運用計算機模擬這些錯誤操作，放慢動作，把錯誤的因果演示清楚，加深學生對錯誤操作因果的理解，則能有效避免這類危險的發(fā)生。如，對實驗室用高錳酸鉀加熱制取氧氣的操作教學，可制成Flash課件，對錯誤操作產(chǎn)生的后果進行模擬，將試管口向上傾斜，導致加熱時水倒流試管炸裂；試管內(nèi)未塞一團棉花，導致水槽內(nèi)水變成紫紅色；用酒精燈焰心加熱，導致試管破裂等，讓學生認識到錯誤操作的嚴重后果，然后組織實驗，實驗的成功率就大大提高，這也培養(yǎng)了學生科學嚴謹?shù)膶W習態(tài)度。類似于此的模擬實驗還有濃硫酸的稀釋、鐵絲在氧氣中燃燒等。

藥品器材的消耗缺口難以及時填補，是制約實驗教學的又一因素。努力提高實驗成功率，提高學生實驗操作技能，是解決這一困惑的一個重要手段。義務教育化學課程中涉及的化學基本操作技能有加熱、藥品的取用、稱、量及溶解、過濾、蒸發(fā)、溶液的配制等。這些技能的訓練有的是通過專門的實驗課來實現(xiàn)的，有的是融合在各章節(jié)中，如通過氧氣的制取和性質(zhì)實驗，引導學生掌握制氧氣的方法，認識氧氣的性質(zhì)，也訓練藥品的取用、加熱、氣體制取等技能。傳統(tǒng)的基本實驗操作教學，一般是課堂上老師示范講解，學生看、聽，再動手練習。而老師在示范時，坐在后面的學生很難看清楚，動手練習時難免發(fā)生差錯，導致物品消耗成倍提高。通過播放基本操作教學視頻，在短時間內(nèi)直觀、生動地將規(guī)范操作呈現(xiàn)給每位學生，然后讓學生再動手練習，可有效提高實驗成功率。又可運用媒體技術，如PPT將各種儀器制成課件，讓學生選擇合適的儀器進行移動、拼接、組裝，不僅增強學生對儀器的認識，提高操作能力，同時也培養(yǎng)學生的實驗設計創(chuàng)新的能力。

2.放大實驗效果，促進效益提高

演示實驗是實驗教學不可或缺的一個重要部分，是學生對新知識由感知到理解的關鍵。有些實驗演示的效果明顯，如鐵絲在氧氣中燃燒，點燃鎂條等，燃燒劇烈，前者火星四射，后者發(fā)出耀眼白光。但有些演示實驗可見度小，很難使全體學生都能觀察到，這會影響實驗的效果，難以給學生留下深刻印象。運用實物投影儀，放大投影，能夠使反應現(xiàn)象更加明顯。如紫色石蕊試液滴入氫氧化鈉溶液中變藍，在實際實驗時效果不明顯，用肉眼很難區(qū)分紫色與藍色，利用投影，則能讓現(xiàn)象明顯許多，比老師牽強強調(diào)其顏色變化能產(chǎn)生更強烈的效果。再如，根據(jù)金屬與酸的反應的劇烈程度，來判定金屬活潑性的實驗，用實物投影放大，看氣泡效果會明顯許多，讓學生印象深刻。

3.克服現(xiàn)實困難，解決“直觀”問題

有些實驗條件要求高，操作復雜，過程較危險，時間長，生成物或藥品本身有毒，不適合課堂演示，這時可在教學過程中運用視頻文件來教學。如，面粉爆炸實驗，實驗條件要求高，很難成功，可播放成功實驗的DVD。再比如，硫在氧氣中燃燒產(chǎn)生有毒的二氧化硫氣體，該實驗即使在通風櫥內(nèi)進行，也難免二氧化硫污染；鐵生銹是緩慢氧化過程，耗時長，不宜課堂演示，也可制成課件課堂播放。類似的還有一氧化碳還原氧化鐵等實驗，利用課用Flash、Authorware等軟件制成課件，既能激發(fā)學生興趣，又減少了污染等危害。

有許多生產(chǎn)生活方式與化學有著密切關系，它們對于學生的化學學習能產(chǎn)生巨大促進意義，但我們卻無法將它們搬進化學課堂實驗中，比如，生鐵的錘煉等化工生產(chǎn)，自來水廠凈水過程等工藝流程，精彩紛呈，意義顯著。一般情況下，教學時只能枯燥講解，學生只能死記硬背。運用多媒體課件將這些內(nèi)容制成模擬動畫，穿插在課堂教學中，給學生強烈的感官刺激，如同實地參觀，能讓學生體會到科技服務生產(chǎn)的實際意義，激發(fā)學習化學的興趣。

從學生認識形成的規(guī)律來看，反復，是一個不可回避的心理過程。一般教學中，對一個實驗，老師只演示一次，或?qū)W生動手做一次，以后的學習中碰到相關實驗內(nèi)容時，重做實驗的機會微乎其微。因此，將平時用過的媒體課件或師生實驗實錄收集起來，在需要時，從庫中調(diào)出來，既方便又快捷，還節(jié)約了藥品和時間，教學效果增強，尤其適合于學科復習。

當然，以上所述并非希望以多媒體手段取代實驗，而只是從目前農(nóng)村初中化學實驗教學的現(xiàn)狀出發(fā)提出的一種應對措施。事實上，這種取代是不可能的，任何一種模擬性的手段都不可能代替實際操作給學生帶來的現(xiàn)場感、探究感與成功感，它們在實驗教學中永遠只能居于輔助地位。

此文系江蘇省現(xiàn)代教育技術研究“十一五”規(guī)劃2013年度重點課題《計算機技術下的化學實驗設計與創(chuàng)新》的研究成果。