“開(kāi)放式”實(shí)驗(yàn)教學(xué)促進(jìn)化學(xué)教師專業(yè)發(fā)展研究

林麗璇 蔣小鋼

（1.同安第一中學(xué)，福建廈門(mén)361100；2.廈門(mén)外國(guó)語(yǔ)學(xué)校，福建廈門(mén)361100）

“開(kāi)放式”實(shí)驗(yàn)教學(xué)促進(jìn)化學(xué)教師專業(yè)發(fā)展研究

林麗璇1蔣小鋼2

（1.同安第一中學(xué)，福建廈門(mén)361100；2.廈門(mén)外國(guó)語(yǔ)學(xué)校，福建廈門(mén)361100）

新課程改革以來(lái)，高中化學(xué)教師的實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)出現(xiàn)弱化的趨勢(shì)，實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新能力越顯不足。“開(kāi)放式”實(shí)驗(yàn)教學(xué)，在提高學(xué)生的探究能力和實(shí)踐能力的同時(shí)，也起到了促進(jìn)化學(xué)教師專業(yè)發(fā)展的作用。

開(kāi)放式；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；教師專業(yè)發(fā)展

隨著新課程改革的深入實(shí)施，高中化學(xué)教師的實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)出現(xiàn)了弱化的趨勢(shì)，教師的實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新能力越顯不足。為了加快中學(xué)化學(xué)教師的專業(yè)成長(zhǎng)，如何提升其實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)成為一個(gè)急需解決的問(wèn)題，這一問(wèn)題引起了教育行政部門(mén)和許多專家學(xué)者的高度重視，也引發(fā)了許多中學(xué)化學(xué)教師的思考和實(shí)踐探索。

我們以廈門(mén)市教育科學(xué)“十二五”規(guī)劃2014年度立項(xiàng)課題“中學(xué)化學(xué)‘開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室’的實(shí)踐研究”的研究為契機(jī)，探索充分利用實(shí)驗(yàn)室資源，在培養(yǎng)學(xué)生探究能力和實(shí)踐能力的同時(shí)，促進(jìn)教師專業(yè)知識(shí)和實(shí)驗(yàn)技能提升的方法和途徑。

一、“開(kāi)放式”實(shí)驗(yàn)教學(xué)的運(yùn)作與管理

“開(kāi)放式”實(shí)驗(yàn)教學(xué)也可以稱為“開(kāi)放實(shí)驗(yàn)教學(xué)”“開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室”，是指將實(shí)驗(yàn)室相關(guān)資源如化學(xué)儀器、化學(xué)藥品等有目的、有組織地對(duì)外開(kāi)放，學(xué)生在教師或?qū)嶒?yàn)員的指導(dǎo)下，利用課余時(shí)間到實(shí)驗(yàn)室開(kāi)展實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)，以達(dá)到充分利用學(xué)校資源拓展學(xué)生學(xué)習(xí)空間，激發(fā)學(xué)生熱愛(ài)科學(xué)、敢于質(zhì)疑、勇于探索的學(xué)習(xí)熱情，提升學(xué)生的思維品質(zhì)，促進(jìn)學(xué)生化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)發(fā)展的目的。具體的運(yùn)作與管理模式為：

1.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的確定

首先，學(xué)生從課內(nèi)化學(xué)實(shí)驗(yàn)習(xí)題、異?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象或課外趣味實(shí)驗(yàn)中自主尋找實(shí)驗(yàn)課題；然后，在授課教師的指導(dǎo)下，學(xué)生填寫(xiě)“探究實(shí)驗(yàn)學(xué)生活動(dòng)申請(qǐng)表”，填寫(xiě)內(nèi)容包括探究實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)原理簡(jiǎn)述、實(shí)驗(yàn)儀器與藥品、實(shí)驗(yàn)主要步驟簡(jiǎn)述；最后，指導(dǎo)教師進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)的安全性、可行性、簡(jiǎn)約性分析，確認(rèn)可行后，將表格交給化學(xué)實(shí)驗(yàn)員，并預(yù)約實(shí)驗(yàn)時(shí)間。

2.實(shí)驗(yàn)的實(shí)施

利用每周三或周五下午自習(xí)課及部分節(jié)假日，在保證指導(dǎo)教師或?qū)嶒?yàn)員在場(chǎng)的前提下，學(xué)生進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)。為了保證化學(xué)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的安全性，防止個(gè)別學(xué)生不按照化學(xué)實(shí)驗(yàn)的規(guī)范要求進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)過(guò)程全程監(jiān)控。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，及時(shí)記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

3.實(shí)驗(yàn)的總結(jié)與反思

實(shí)驗(yàn)完畢后，填寫(xiě)“探究實(shí)驗(yàn)學(xué)生活動(dòng)記錄表”，詳細(xì)記錄化學(xué)實(shí)驗(yàn)過(guò)程及現(xiàn)象，然后進(jìn)行小組自我評(píng)價(jià)與反思，指導(dǎo)教師進(jìn)行點(diǎn)評(píng)。對(duì)于無(wú)法一次性完成的實(shí)驗(yàn)，或者需要改進(jìn)的實(shí)驗(yàn)，可以多次預(yù)約直至實(shí)驗(yàn)完成。

二、“開(kāi)放式”實(shí)驗(yàn)教學(xué)可以促進(jìn)化學(xué)教師專業(yè)發(fā)展

1.中學(xué)化學(xué)教師專業(yè)發(fā)展?fàn)顩r

（1）知識(shí)面狹窄，思維定勢(shì)嚴(yán)重

高中化學(xué)教師的知識(shí)和能力，大部分來(lái)源于大學(xué)期間接受的化學(xué)理論與實(shí)踐，經(jīng)過(guò)多年教學(xué)之后，不少教師對(duì)大學(xué)所學(xué)的理論知識(shí)遺忘較多，知識(shí)水平大多停留在高中的知識(shí)層面，尤其是大學(xué)期間學(xué)習(xí)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)技能與實(shí)驗(yàn)觀念也大大弱化。雖然部分在職高中化學(xué)教師通過(guò)參加各類培訓(xùn)來(lái)提升綜合素質(zhì)，但是對(duì)大多數(shù)一線教師而言，教學(xué)任務(wù)繁重，教師的精力有限，加上學(xué)校培訓(xùn)經(jīng)費(fèi)的限制，導(dǎo)致高中化學(xué)教師普遍知識(shí)面較狹窄。隨著教學(xué)時(shí)間的延續(xù)，教師會(huì)越來(lái)越依靠原有的經(jīng)驗(yàn)來(lái)指導(dǎo)自己的教學(xué)，久而久之成為牢不可破的金科玉律，教師的這種思維固化，最終將導(dǎo)致思維的定勢(shì)，教學(xué)難以創(chuàng)新。以電化學(xué)的教學(xué)為例，多數(shù)高中化學(xué)教師在講授《原電池》一節(jié)時(shí)，會(huì)總結(jié)原電池的構(gòu)成條件：形成閉合回路、兩個(gè)活潑性不同的電極、電極與電解質(zhì)溶液接觸、要有能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)。實(shí)際上，當(dāng)這四個(gè)條件不同時(shí)具備時(shí)，仍有可能構(gòu)成原電池，如濃差原電池、燃料電池等。

（2）實(shí)驗(yàn)?zāi)芰θ趸?，改進(jìn)實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的能力不足。

目前，多媒體設(shè)備與應(yīng)用的普及、中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備的瑣碎、部分實(shí)驗(yàn)的危險(xiǎn)性和毒性、一些中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室條件不足等都造成教師演示實(shí)驗(yàn)做得少，實(shí)驗(yàn)?zāi)芰θ趸?。以福建省第二屆教師教學(xué)技能大賽高中化學(xué)為例，比賽的項(xiàng)目之一為實(shí)驗(yàn)技能（配制一定物質(zhì)的量濃度的NaCl溶液），參賽教師為省各地市選拔出來(lái)的優(yōu)秀選手，代表的是各地市化學(xué)教學(xué)的較高水平，但是從比賽的實(shí)驗(yàn)過(guò)程來(lái)看，參賽選手的實(shí)驗(yàn)表現(xiàn)不盡人意，說(shuō)明高中化學(xué)教師的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰τ写嵘?。另外，在高中化學(xué)教材中涉及的一些實(shí)驗(yàn)，其真實(shí)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與理論的描述并不符合，教師在教學(xué)過(guò)程中，并沒(méi)有深入挖掘其中的本質(zhì)，而是直接用原有的思維引導(dǎo)學(xué)生背下標(biāo)準(zhǔn)答案，無(wú)法對(duì)實(shí)驗(yàn)提出改進(jìn)和創(chuàng)新。如魯科版高中化學(xué)必修1涉及演示實(shí)驗(yàn)Cu和濃HNO3反應(yīng)，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為：（1）溶液上方有紅棕色氣體；（2）Cu片表面有氣泡產(chǎn)生；（3）溶液由無(wú)色變?yōu)榫G色。很多教師演示該實(shí)驗(yàn)后，讓學(xué)生記住實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，記住最后溶液顯藍(lán)色，避開(kāi)溶液顯綠色的真正原因乃是紅棕色的NO2氣體溶于溶液所致，或者教師根本不知道溶液為何顯綠色。教師只有不斷提升專業(yè)知識(shí)素養(yǎng)，增強(qiáng)改進(jìn)造實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的精神，才能培養(yǎng)出有探究精神和創(chuàng)新精神的學(xué)生。

2.“開(kāi)放式”實(shí)驗(yàn)教學(xué)必將促進(jìn)高中化學(xué)教師專業(yè)發(fā)展

（1）拓展了教師的專業(yè)知識(shí)面

在開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行學(xué)生實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的運(yùn)作過(guò)程中，學(xué)生可以從課內(nèi)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)習(xí)題、異常的化學(xué)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象或課外趣味實(shí)驗(yàn)中自主尋找實(shí)驗(yàn)課題，指導(dǎo)教師進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)的可行性、安全性、簡(jiǎn)約性分析。這些課題有部分是指導(dǎo)教師本身陌生的化學(xué)實(shí)驗(yàn)，為了更好地指導(dǎo)學(xué)生，迫使教師通過(guò)各種渠道查閱資料，了解實(shí)驗(yàn)的反應(yīng)原理、物質(zhì)的性質(zhì)、實(shí)驗(yàn)儀器的使用方法等，化學(xué)教師在指導(dǎo)學(xué)生實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中知識(shí)面得到了拓展。如教師在開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室指導(dǎo)的第一個(gè)課外趣味化學(xué)實(shí)驗(yàn)是“法老之蛇——硫氰酸汞受熱分解”。為了指導(dǎo)學(xué)生，在原本對(duì)該實(shí)驗(yàn)原理較陌生的情況下，教師查閱了大量資料，了解到硫氰酸汞不溶于水，可由硝酸汞和硫氰酸銨溶液反應(yīng)制得，并以Fe3+作指示劑。硫氰酸汞受熱易分解，且體積膨脹很大，曲曲折折生長(zhǎng)成蛇形。反應(yīng)需要在通風(fēng)櫥中進(jìn)行。通過(guò)開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行課外實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的積累，教師的化學(xué)知識(shí)不斷得到充實(shí)和拓展。

（2）強(qiáng)化了教師的實(shí)驗(yàn)知識(shí)和操作技能

開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室所涉及的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，大部分是高中教材沒(méi)有涉及到的，更是教師平時(shí)沒(méi)有做過(guò)的。教師對(duì)課內(nèi)實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)技能尚且有待提高，課外實(shí)驗(yàn)的實(shí)施可能存在更多的困難。但是為了指導(dǎo)學(xué)生順利完成實(shí)驗(yàn)，教師必須自己先嘗試?yán)斫夂屯瓿蓪?shí)驗(yàn)，才能安全、有效地指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。如有學(xué)生提出從茶葉中提取咖啡因的課題，這個(gè)實(shí)驗(yàn)需要用到大學(xué)有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的索式提取器，而大多數(shù)教師對(duì)大學(xué)學(xué)過(guò)的從茶葉中提取咖啡因的原理和索式提取器的使用方法早已遺忘了。為了讓學(xué)生順利完成實(shí)驗(yàn)課題，指導(dǎo)教師查閱了該反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)過(guò)程，重新練習(xí)索式提取器的使用方法，進(jìn)一步熟悉萃取、蒸餾、升華等基本操作。這樣，在與學(xué)生一起完成探究實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，既回顧了大學(xué)的實(shí)驗(yàn)，也強(qiáng)化了自身的實(shí)驗(yàn)技能。

（3）提高了教師發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新的能力

高中化學(xué)教材出現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)，不少實(shí)際現(xiàn)象與理論現(xiàn)象不符合，也有一些實(shí)驗(yàn)的污染較重，或者是實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯，這些都是開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室的潛在課題。在開(kāi)展“開(kāi)放式”實(shí)驗(yàn)教學(xué)的過(guò)程中，教師必須要有發(fā)現(xiàn)和提出問(wèn)題的能力，才能指導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)并完成實(shí)驗(yàn)課題，與此同時(shí)，教師的實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新能力也得到了提升。如在演示魯科版高中化學(xué)教材必修2“焰色反應(yīng)”這一課題時(shí)，教材關(guān)于焰色反應(yīng)的演示實(shí)驗(yàn)通常以“鉑絲（或鉻鎳絲）——酒精燈實(shí)驗(yàn)”為主，該實(shí)驗(yàn)有以下缺點(diǎn)：①實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯；②酒精燈火焰黃色干擾金屬焰色的觀察；③鉑絲價(jià)格高，鉻鎳絲易損壞；④不能給學(xué)生留下深刻的印象。某一學(xué)生實(shí)驗(yàn)小組在開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室完成了氯糖反應(yīng)的探究實(shí)驗(yàn)，利用氯酸鉀與二氧化錳混合共熱產(chǎn)生的氧氣氧化蔗糖，該探究實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象非常明顯，實(shí)驗(yàn)的安全性較高。指導(dǎo)教師提出能否把氯糖反應(yīng)與焰色反應(yīng)結(jié)合起來(lái)，提高焰色反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)效果？經(jīng)過(guò)討論，指導(dǎo)教師與探究小組的學(xué)生一起查閱資料，開(kāi)展實(shí)驗(yàn)探究，最終確立并完成了《利用氯糖反應(yīng)改善焰色反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)效果》的課題。

［1］林麗璇，蔣小鋼.對(duì)提升中學(xué)化學(xué)教師演示實(shí)驗(yàn)技能的思考與實(shí)踐［J］.福建基礎(chǔ)教育研究，2013（5）.

［2］李曉明.知識(shí)的科學(xué)性是化學(xué)教學(xué)的原點(diǎn)——以電化學(xué)教學(xué)為例［J］.化學(xué)教學(xué)，2015（11）.

［3］張賢金，吳新建.基于實(shí)驗(yàn)研究素養(yǎng)的提升開(kāi)展實(shí)驗(yàn)培訓(xùn)［J］.化學(xué)教學(xué)，2014（1）.

（責(zé)任編輯：張賢金）

本文系廈門(mén)市教育科學(xué)“十二五”規(guī)劃2014年度立項(xiàng)課題“中學(xué)化學(xué)‘開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室’的實(shí)踐研究”（課題編號(hào)：14076）研究成果。