探討國內(nèi)外中學化學實驗教學的實情

余碧波

摘要：在中學化學的實驗教學中，國內(nèi)、外在學科教學指導方針上有較大區(qū)別，文章從教材、實驗課比重、實驗內(nèi)容及實施方法四個方面作了比較，并嘗試在優(yōu)化中學實驗教學上提出一些建議。

關(guān)鍵詞：中學化學 實驗教學 區(qū)別 改革

【中圖分類號】G633.8

化學是一門以實驗為基礎的自然科學，以實驗為基礎是化學學科的重要特征。不管是一線的教師還是教育科研機構(gòu)的專家都知道實驗教學在整個化學學科教學中的獨特性、重要性和不可替代性。本文從以下幾個方面分析國內(nèi)外實驗教學的差別，供讀者在研究實驗教學改革中參考。

一.教材的選用

美國從上世紀60年代開始使用《化學：一門實驗科學》這套教科書，從而開始真正全面的重視實驗課的教學。這套書強調(diào)化學課教學中實驗課的重要性，突出從實驗中獲得和體驗化學知識，采用實驗與討論相結(jié)合的教學方式[1]。在新版的美國高中化學教材《化學：概念與應用》中，強調(diào)學生的體驗學習和探究學習，加強了課程的過程性。教材將實驗設計成四種類型：導航實驗（Launch Labs），隨堂實驗（Chem Labs），微型實驗（Mini Labs）和家庭實驗（Try at Home Labs）[2]。

由于英國 GCSE（General Certificate of Secondary Education，英國的中等教育普通證書）教學沒有統(tǒng)一的教材，所以各地學?；瘜W實驗的數(shù)目和內(nèi)容也不完全一樣?；瘜W組的老師根據(jù)國家科學課程標準和AQA（Assessment and Qualifications Alliance，英國參加考試人數(shù)最多的機構(gòu)——英國資格評估與認證聯(lián)合會）關(guān)于GCSE化學考試說明，將教學內(nèi)容分為多個單元，并以學科組為單位制定詳細的教學計劃[3]。英國中學在實驗選擇和開發(fā)時都盡可能緊扣生活實際，體現(xiàn)了化學與生活、材料、環(huán)境、能源以及科技等方面的密切關(guān)系。從生活中選擇試劑，在真實的情境中用化學知識和實驗獲得的具體數(shù)據(jù)來解釋或解決生活中的問題，讓學生在實驗過程中深入理解和體會化學知識、化學技能的社會價值，同時引導學生關(guān)注身邊的事物和問題，培養(yǎng)學生的問題意識和科學生活的態(tài)度。

我們國家自2004年開始使用《普通高中課程標準實驗教科書》（新教材），將高中化學課程以模塊的形式呈現(xiàn)，從“知識與技能”、“過程與方法”、“情感態(tài)度與價值觀”相融合的角度出發(fā)，構(gòu)建教科書體系，著眼于提高全體學生的科學素養(yǎng)和終身學習能力的培養(yǎng)。相對于《全日制普通高級中學教科書（試驗修訂本.必修）》（老教材），新教材在實驗教學板塊的設計上改變較大：⑴不區(qū)分演示實驗和學生實驗，根據(jù)實驗內(nèi)容和各校的不同條件，可由教師演示，也可邊講邊實驗或?qū)W生探究，同時為學生自己進行實驗提供必要的引導或建議。⑵新增【科學探究】，以探究為目的，具有思考性、探索性的學生活動。提供探究課題，創(chuàng)設學習情境，呈現(xiàn)探究過程，體現(xiàn)知識獲得過程和方法。在教科書中，設計了多種不同類型的科學探究活動，涉及多種不同的科學探究過程，蘊涵了多種科學方法，有助于形成和發(fā)展學生適應未來生存和發(fā)展所必備的科學素養(yǎng)。新大綱中對實驗教學的目的沒有明確的說明，只是在“能力與方法”中模糊的提出“培養(yǎng)和發(fā)展學生的觀察能力、實驗能力、思維能力和自學能力，使他們能綜合應用化學和其他科學知識、技能解釋和解決一些簡單的實際問題。訓練學生的科學方法，充分挖掘?qū)W生的潛能，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新精神，發(fā)展他們的個性和特長”。這與國外對中學化學實驗教學目的的明確表述形成鮮明的對比。

二.學生實驗數(shù)目和實驗課比重

美國高中化學教材《現(xiàn)代化學》中編入的學生實驗數(shù)目為65個；《化學基礎》中編入的學生實驗數(shù)目為67個；《化學概要》中編入的學生實驗數(shù)目為115個。其他發(fā)達國家也有類似的特點，比如德國高中化學教材《化學》中編入的學生實驗數(shù)目為375個，英國中學化學教材中包括課內(nèi)化學實驗124個。另外在實驗課占總學時的比例上，羅馬尼亞化學實驗教學占總學時的65%，比利時化學實驗教學占總學時的20-50%，法國化學實驗教學占總學時30%。[4]

我國《普通高中課程標準實驗教科書：化學》必修1、2中實驗數(shù)目為48個（包括科學探究中的實驗活動），講授和課堂活動、學生實驗、機動和復習總課時140課時，學生實驗21課時（占總學時的15%）；選修六冊書中總實驗數(shù)目為77個，講授和課堂活動、學生實驗、機動和復習總課時271課時，學生實驗42課時（占總學時的15.5%）。由此可以看出，我國高中化學教學中實驗教學的比重較低，而且有時化學實驗課的學時還會被化學理論課占用，使原本就不多的化學實驗課學時就變得更少了，不能保證實驗教學計劃順利完成。

三.實驗內(nèi)容

化學實驗可分為驗證性實驗和探究性實驗：驗證性實驗即講授有關(guān)化學知識在前，實驗在后，它起到驗證、鞏固已學過的知識和培養(yǎng)實驗技能的作用；探究性實驗它要求學生先做實驗，在實驗觀察的基礎上，通過科學抽象的邏輯思維，自己概括和歸納得到理性知識。這種方法在美國中學里受到越來越多的重視。如在《社會中的化學》一書中，要求學生完成的47個分組實驗中，沒有一個是驗證性實驗，學生無法從課本中找到現(xiàn)成的實驗結(jié)果，必須自己動手做實驗，進行實驗和記錄。我國《普通高中課程標準實驗教科書，化學（必修1）》一書中，安排實驗32個，其中“科學探究”5個，化學實驗以性質(zhì)實驗和制備實驗作為重點。可見現(xiàn)行教材實驗教學的目的主要為鞏固已學過的知識和培養(yǎng)實驗技能，對培養(yǎng)學生的觀察、歸納能力和創(chuàng)造性思維的要求不高。

化學實驗還可以分為定性實驗和定量實驗：定性實驗目的是判斷因素是否存在，某些因素間是否存在聯(lián)系，某些對象的結(jié)構(gòu)如何等等，主要解決的是“有和無”、“是與否”的問題；定量實驗是為了深入了解物質(zhì)和自然現(xiàn)象量的特征，揭示各因素之間的數(shù)量關(guān)系，確定某些因素的數(shù)值等而進行的實驗。定量實驗是一種要求較高的探索活動，是學生獲取知識、領悟科學思想、學習科學方法的重要途徑，它的地位在實驗教學發(fā)展中越來越高。美國中學化學教材《CHEMISTRY： Concepts and Application》一書中共有實驗數(shù)目112個，其中定量實驗數(shù)目為18個（見表1），約占實驗總數(shù)目的16.1%，其定量實驗內(nèi)容涉及較廣泛，每個實驗都分別針對不同的知識點涉及；實驗內(nèi)容取材于生活，容易激發(fā)學生的探究欲望；實驗設計思路比較開放，重視實驗的趣味性和生活化，或通過量把幾個相關(guān)的概念聯(lián)系起來，使學生能夠更具體、更準確、更清晰的理解所學知識。[2]

我國高中教材中實驗總數(shù)為125個，定量實驗數(shù)目為5個（見表2），占實驗總數(shù)的4%。實驗內(nèi)容上集中在4個章節(jié)，僅涵蓋4個知識點，且內(nèi)容選材學術(shù)性太強；實驗設計類型單一，思路比較簡單（如溫度、體積的測定）；實驗操作也很簡單，重在實驗基本操作和數(shù)據(jù)處理能力的訓練，對學生要求較低；有關(guān)抽象概念的實驗內(nèi)容少，只是給出直觀的描述性的認識，不如定量的數(shù)據(jù)具有說服力。

四.實驗教學實施方法

在美國的中學里，化學有四分之一多的課時是在實驗室里上的，化學實驗室是進行化學教學的最好場所。除了正常的實驗課時間外，學生可根據(jù)自己的興趣獨立完成一些實驗。有些中學的實驗室和教室合并，在實驗室中既有聽課的座位，也有供實驗用的實驗臺。教室的兩端都有供板書的黑板，通風櫥就設在每個實驗臺上，有害氣體由地下通風管道排出，學生隨著講課的進行可以隨時到實驗臺前動手操作。美國中學生的實驗報告非常有特色，因為實驗以探究性實驗為主，所以在實驗報告中有“預言”一欄，每個同學都在“預言”中暢所欲言，充分發(fā)揮個人的想象力，不論對錯。實驗報告按實際實驗結(jié)果寫，可以挑戰(zhàn)教材的權(quán)威。

在英國，學生進行的實驗來源較廣，一部分來自于于學生參考用書 《Chemistry for You》， 實驗有29個，占實驗總數(shù)的23.4%；一部分來自于AQA考試局提供的配套資料，實驗有44個，占實驗總數(shù)的35.5%；還有占實驗總數(shù)41.1%的實驗是教師對學生參考書或配套資料中實驗進行改進，或來源于教師的自行設計等其他渠道。其實，學生參考用書中一共有140個實驗，學校僅選擇了其中的29個，這與我國實驗教學的內(nèi)容基本來自于教材形成了很大的反差。

在我國的中學，教室仍然是進行化學教學最重要的地方，學生除了能在實驗課時進入實驗室外，其他時間少有進實驗室的。實驗室對學生來講是一個較神秘的地方，學生對它充滿了新鮮感。雖然新教材安排的實驗不少，并且取消了演示實驗和學生實驗的區(qū)分，但在實際的教學中，演示實驗仍然占絕大多數(shù)。這里的弊端是：演示實驗離大多數(shù)學生較遠，對于班額為50-60人的班級，只有少部分的同學能觀察到實驗現(xiàn)象，這是前排同學的專利，對更多的同學來講，他們只看了一場熱鬧。以作者所在的省級示范高中為例，學生在高中三年，進入實驗室的次數(shù)不超過20次，完成的實驗數(shù)目不超過30個，并且還不能做到獨立完成（因為學生較多，往往是2、3個人一組共同完成一次實驗，本校的實驗條件在全省還算一流）。學生完成的實驗幾乎全是驗證性實驗，實驗報告以熟悉操作、觀察現(xiàn)象、記錄數(shù)據(jù)為目的。實驗結(jié)果參照教材、教師的權(quán)威結(jié)論，無法激發(fā)學生的探究性欲望和創(chuàng)造性思維。在一些偏遠和經(jīng)濟落后地區(qū)問題更為嚴重，大部分的學校至今無法開齊教學大綱所要求的實驗內(nèi)容，即使能開出實驗的學校也是由于儀器、藥品、實驗室的嚴重不足4-5個人一組，甚至10來個人共同做一個實驗，這是當今世界上化學教育中極為罕見的。在這樣的實驗教學環(huán)境中大部分學生在整個實驗中沒有動手機會，只是“觀摩”與“點評”。另外，在化學實驗教學中，有些教師用多媒體或播放錄像的方式代替實驗，以這種“看”或“聽”的方式代替“做”的方法在某種意義上說是一種倒退。這樣的實驗教學不能使學生獲得感性的認識材料，而學生實驗操作的技能、科學態(tài)度、科學方法只有在學生自己的實驗活動中才能學到。[5]

針對當前中學化學實驗教學的現(xiàn)狀，提出幾點建議：

1. 繼續(xù)保持我國在基本技能技巧培養(yǎng)上的優(yōu)勢，加強對學生學習化學興趣和化學意識的培養(yǎng)。同時開展實用性實驗的開發(fā)，以增強學生的基本化學素質(zhì)。

2. 應對我國教材中的驗證型、定性型的實驗內(nèi)容進行改革。要增加探究性的實驗以培養(yǎng)學生早期的研究能力和創(chuàng)造能力，增加定量實驗以幫助學生理解抽象的化學概念和養(yǎng)成做科學的嚴謹態(tài)度。

3. 要加強師資隊伍的培養(yǎng)和教材的建設，要通過各種形式的培訓，來不斷提高教師的業(yè)務水平及對小課題研究的指導能力。同時還應加強教材建設，使教材能適應時代發(fā)展的需要。

4.為確保學生整體能力培養(yǎng)計劃的實施，應在平時考核中增加化學實驗的會考，并以探究性實驗試題或?qū)嶒炑芯磕芰Φ目己藶橹攸c。否則，實驗教學的改革只能流于形式，培養(yǎng)學生的創(chuàng)造力就會成為一句空話。

參考文獻：

[1] 馮亞東。《從國外中學化學實驗談我國實驗教學》

[2] 周青、趙永春?！睹绹咧谢瘜W教材CHEMISTRY：Concepts and Application中的定量實驗》

[3] 滕旻彥?！督處熓菍嶒灲虒W的重要資源—英國Kendrick中學化學實驗資源開發(fā)的特點與啟示》

[4] 老宋?！吨袑W化學教學中存在的問題》

[5] 楊明生、關(guān)強?！吨袑W化學實驗教學研究的現(xiàn)狀分析報告》