突破實驗技能瓶頸提升教師化學(xué)素養(yǎng)

竇卓 蔣小鋼（.廈門雙十中學(xué)，福建廈門3 600 9；.廈門外國語學(xué)校，福建廈門3606）

突破實驗技能瓶頸提升教師化學(xué)素養(yǎng)

竇卓1蔣小鋼2
（1.廈門雙十中學(xué)，福建廈門3 6100 9；2.廈門外國語學(xué)校，福建廈門361026）

文章分析了福建省第三屆中小學(xué)教師教學(xué)技能大賽高中化學(xué)演示實驗項目試題，探討了參賽教師在比賽中表現(xiàn)出的典型問題，對如何突破實驗技能瓶頸，提升教師化學(xué)素養(yǎng)進(jìn)行了反思，并提出了建議。

技能大賽；演示實驗；實驗技能；化學(xué)素養(yǎng)

2015年11月福建省第三屆中小學(xué)教師教學(xué)技能大賽在福州舉行。比賽分為片段教學(xué)、評課和學(xué)科技能（演示實驗）項目三個部分。高中化學(xué)組選手得分情況見表1。

表1 高中化學(xué)組選手得分情況

從表1數(shù)據(jù)可以看出，演示實驗的得分情況總體低于其它比賽項目，這說明演示實驗技能屬于參賽教師的化學(xué)教學(xué)技能結(jié)構(gòu)中比較薄弱的環(huán)節(jié)。這種情形在前面兩次舉辦的教師技能大賽中不同程度存在，始終沒有得到較大的改善。而且高中化學(xué)實驗的這種狀況，與高考化學(xué)實驗題學(xué)生的得分率相對較低似乎存在某種聯(lián)系，理應(yīng)引起全體化學(xué)教師的高度重視。

一、高中化學(xué)演示實驗比賽試題分析

【比賽試題】以《二氧化硫的性質(zhì)》為課堂教學(xué)情境，演示二氧化硫與澄清的飽和石灰水反應(yīng)的實驗。配合講解，幫助學(xué)生認(rèn)識二氧化硫與氫氧化鈣的反應(yīng)。

（二氧化硫可選擇使用所提供的儀器、試劑等制得，制備過程不要求講解。注意防止空氣污染。）

儀器：不同規(guī)格的長頸漏斗、分液漏斗、錐形瓶、圓底燒瓶、平底燒瓶、大試管、鐵架臺、酒精燈等。

藥品：稀鹽酸、稀硫酸、稀硝酸、氫氧化鈉溶液、亞硫酸鈉固體等。

【試題分析】對該實驗試題的理解應(yīng)注意以下幾點：

（1）試題要求“以《二氧化硫的性質(zhì)》為課堂教學(xué)情境”。這就意味著進(jìn)行該演示實驗是SO2的性質(zhì)實驗，不是SO2的制備實驗。

（2）試題為“演示二氧化硫與澄清的飽和石灰水反應(yīng)的實驗”。因此，本實驗關(guān)注的重點應(yīng)該是SO2與Ca（OH）2的反應(yīng)過程有何特征？與之相關(guān)的實驗操作應(yīng)注意哪些問題？

（3）試題要求“配合講解，幫助學(xué)生認(rèn)識二氧化硫與氫氧化鈣的反應(yīng)”。這明確規(guī)定了該實驗考查形式是“演示”，而不只是操作，是“邊講邊做，講做結(jié)合”，實驗過程必須講清SO2與石灰水反應(yīng)的原理和特點。

（4）試題要求“SO2的制備過程不要求講解”。因而有關(guān)SO2氣體制備的反應(yīng)原理、所用儀器、藥品的選擇和操作過程等都可以不詳細(xì)講解，以保證實驗的主體部分有足夠的時間進(jìn)行講解和操作。

（5）試題要求“二氧化硫可選擇使用所提供的儀器、試劑等制得”。這暗示了SO2氣體制備方法可能有一定的開放性，涉及到藥品和儀器的選擇問題。

（6）試題要求“注意防止空氣污染”。提示參賽教師實驗過程應(yīng)考慮SO2對空氣的污染，應(yīng)有相應(yīng)防止污染的意識和具體措施。

由上面分析可以看出，本次教師技能大賽演示實驗項目具有以下幾個鮮明的特點：

（1）基礎(chǔ)性。試題關(guān)注的是中學(xué)化學(xué)實驗中最基礎(chǔ)的實驗內(nèi)容，考查教師對中學(xué)化學(xué)實驗中應(yīng)知應(yīng)會技能的掌握情況。

（2）新穎性。試題的選材內(nèi)容和考查形式較新穎?？疾閮?nèi)容源于教材，但要求明顯高于教材?？疾樾问接行乱狻Ｒ虼?，考查內(nèi)容和形式有較好的區(qū)分度，只有平時課堂教學(xué)中堅持多做實驗、做好實驗的教師才可能在比賽中取得好成績。

（3）開放性。為達(dá)到實驗?zāi)康?，所提供的實驗儀器和藥品有一定的選擇性，體現(xiàn)了化學(xué)實驗方法的多樣性和思維的開放性，對參賽教師的化學(xué)實驗素養(yǎng)提出了更高的要求。

（4）綜合性。體現(xiàn)了命題者既想考查參賽教師的化學(xué)實驗操作技能和講解能力，同時也想深入考查參賽教師化學(xué)專業(yè)的理論素養(yǎng)，即對SO2與Ca（OH）2反應(yīng)的深刻理解。SO2+Ca（OH）2=CaSO3↓+H2O，反應(yīng)中有白色沉淀生成。若SO2過量，則繼續(xù)發(fā)生SO2+CaSO3+ H2O=Ca（HSO3）2的反應(yīng)，從而使白色沉淀發(fā)生溶解。因此，控制好SO2的生成速率是實驗成敗的關(guān)鍵。通過對上述反應(yīng)實驗細(xì)節(jié)的深入細(xì)致考查，也體現(xiàn)了學(xué)科本位的命題指導(dǎo)思想。

二、參賽教師比賽過程中存在的問題

從所有參賽教師的比賽過程來看，能熟練完成實驗項目、實驗現(xiàn)象明顯的，人數(shù)較少。能科學(xué)、規(guī)范、有條不紊熟練完成實驗項目、實驗現(xiàn)象明顯的則更少。能再達(dá)到講解準(zhǔn)確到位的選手則少之又少了。主要存在的問題歸納如下：

1.審題不清，對實驗?zāi)康睦斫庥姓`

多位教師沒有注意理解“實驗室制取和收集SO2”與“實驗室制取SO2進(jìn)行性質(zhì)實驗”之間的區(qū)別，誤把實驗和講解的重點放在SO2氣體的制備上。他們在比賽過程中花費了大量的時間和精力，詳細(xì)講解SO2氣體的制備原理、化學(xué)反應(yīng)方程式的書寫、所用儀器藥品、操作注意事項和收集方法等，并且還做了詳細(xì)板書，造成實驗操作的時間不夠，無法順利完成規(guī)定的實驗內(nèi)容。

2.專業(yè)理論知識不夠扎實

（1）對Na2SO3與硫酸的反應(yīng)認(rèn)識不夠。試題對SO2制取所用提供的儀器和藥品是開放的，提供了多種不同規(guī)格的儀器和藥品，設(shè)置了一定的干擾因素，參賽教師必須有所選擇，但只要科學(xué)合理都可以給分。通過參賽教師對儀器、藥品的選擇，間接考查了教師的專業(yè)理論素養(yǎng)和化學(xué)實驗的定量觀。有的教師誤認(rèn)為一定需要用濃硫酸或一定要加熱反應(yīng)裝置才能產(chǎn)生SO2。有的沒有對反應(yīng)速率進(jìn)行預(yù)測分析，直接使用長頸漏斗進(jìn)行組裝SO2發(fā)生裝置。

（2）對SO2與飽和的石灰水的反應(yīng)認(rèn)識不到位。將SO2與石灰水的反應(yīng)機(jī)械遷移為CO2與石灰水的反應(yīng)。多位教師在實驗過程中未觀察到白色沉淀生成時，幾乎都認(rèn)為是產(chǎn)生的SO2氣體不夠，因此又繼續(xù)加入大量的硫酸。而此時，空氣中早已彌漫著SO2氣體強烈的刺激性氣味了，說明SO2氣體已經(jīng)大量產(chǎn)生！而參賽教師竟然絲毫沒有察覺這種情形并引起注意和分析。

SO2與澄清石灰水的反應(yīng)的現(xiàn)象和過程，與CO2與澄清石灰水的反應(yīng)的現(xiàn)象和過程在化學(xué)方程式上的表現(xiàn)是相同的：

SO2+Ca（OH）2=CaSO3+H2O，CaSO3+SO2+H2O=Ca（HSO3）2；

CO2+Ca（OH）2=CaCO3+H2O，CaCO3+CO2+H2O=Ca（HCO3）2。其實二者的實際反應(yīng)情況卻有較大的差別。

表2 SO2與CO2溶于水的情形比較（25°C）

由表2分析可知：把SO2和CO2分別同時通入水中，H2SO3電離產(chǎn)生的c（H+）是H2CO3產(chǎn)生c（H+）的近106倍，能夠更快中和澄清石灰水中的OH-；最初c（SO32-）是c（CO32-）的約103倍，雖然Ksp（CaSO3）大于Ksp（CaCO3），但通入等量的澄清石灰水中SO32-沉淀時需要的c（Ca2+）明顯小于CO32-，而且隨著H+的不斷反應(yīng)，溶液中電離出的c（SO32-）又會超過c（CO32-）。因此，SO2與石灰水反應(yīng)的速率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于CO2與石灰水的反應(yīng)，CaSO3被H2SO3溶解形成Ca（HSO3）2的速率，又遠(yuǎn)比H2CO3溶解CaCO3形成Ca（HCO3）2的速率要快，如圖1所示。因此，演示SO2與澄清石灰水反應(yīng)的關(guān)鍵操作是：①SO2氣體的產(chǎn)生速率宜慢不宜快，②飽和石灰水的用量不能太少。

圖1 SO2、CO2與澄清石灰水反應(yīng)的情形比較

（3）沒有整體考慮實驗過程。有些參賽教師雖然注意到了SO2的污染問題，但是沒有把尾氣的處理裝置與性質(zhì)實驗裝置作為一個整體進(jìn)行考慮，導(dǎo)致操作過程中手忙腳亂、顧此失彼。還有些參賽教師用石灰水吸收SO2尾氣，而沒有用較濃的NaOH溶液。

3.實驗動手操作能力較薄弱

實驗操作的基本功較弱。整個實驗過程操作不熟練、不規(guī)范、不科學(xué)的操作時常出現(xiàn)。主要體現(xiàn)在儀器的連接、組合忙亂無序；儀器的固定歪歪斜斜、搖搖晃晃；儀器的使用方法不規(guī)范；藥品的取用沒注意方法和用量；加熱沒有用酒精燈外焰，沒有用木塊調(diào)整酒精燈高度。整套實驗裝置沒有面向?qū)W生從左往右連接。沒有定量的實驗觀，沒有考慮Na2SO3固體和稀硫酸的用量。

4.實驗操作與講解無法默契自如

大多數(shù)選手無法調(diào)節(jié)講與做之間的平衡。有些選手做多講少，導(dǎo)致講解不到位；有些選手講多做少，本末倒置，實驗完成不了。

三、反思與建議

此次比賽反映出青年教師在實驗教學(xué)中普遍存在的一些問題：理論不夠扎實、實驗做得少、訓(xùn)練不夠到位、心理不夠穩(wěn)定。究其原因主要有：首先，參賽教師的教齡普遍較短，對教材的理解尚淺，教學(xué)經(jīng)驗的積累還較少，影響了對實驗?zāi)康摹嶒灢僮骱蛯嶒灛F(xiàn)象解釋的理解。其次，高中課程改革后教材本身設(shè)計帶來的一些影響。高中化學(xué)教材中有的實驗現(xiàn)象不明顯，有的實驗不易成功，有的實驗考慮到有污染問題，再加上多媒體視頻的便利使用，導(dǎo)致教師減少了在學(xué)生面前演示實驗，而是直接使用實驗視頻代替，或者在黑板上畫實驗。這不僅使教師的基本實驗?zāi)芰Φ貌坏藉憻?，教師實驗?chuàng)新能力更得不到培養(yǎng)和激發(fā)。再次，參賽訓(xùn)練時選手可能比較重視復(fù)雜實驗的模擬，卻忽視了實驗的基本操作。此外，比賽時的心理素質(zhì)不穩(wěn)定，選手過于緊張，也是造成出錯的一個重要因素。

以上造成教師化學(xué)實驗技能減弱種種的原因，本源上體現(xiàn)了教師忽略了化學(xué)實驗的教育功能與價值，沒有從“培養(yǎng)人”的高度重視實驗教學(xué)。實驗是研究的基本工具，是科學(xué)教育的基本佐證；實驗也是化學(xué)學(xué)科特有的思想與方法，即學(xué)科學(xué)習(xí)和解決問題的獨特視角與策略。在中學(xué)化學(xué)教學(xué)活動中，化學(xué)實驗具有多重教育功能。首先體現(xiàn)在認(rèn)識論方面，化學(xué)實驗?zāi)芤l(fā)化學(xué)教學(xué)問題，為學(xué)生認(rèn)識知識、檢驗理論、驗證假說提供實驗事實。其次體現(xiàn)在方法論方面，學(xué)生親歷豐富的實驗過程，既能獲得基本的化學(xué)知識，又能掌握實驗的科學(xué)方法，如：觀察、實驗、測定、控制、紀(jì)錄、數(shù)據(jù)分析處理以及得出結(jié)論等方法。通過化學(xué)實驗還能增強學(xué)生對科學(xué)探究過程的認(rèn)識，學(xué)習(xí)科學(xué)探究的方法。再次體現(xiàn)在教學(xué)論方面，化學(xué)實驗?zāi)軌騽?chuàng)設(shè)生動的教學(xué)情景，大大激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣。還能培養(yǎng)學(xué)生尊重事實、嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的科學(xué)態(tài)度，引導(dǎo)學(xué)生用辯證觀點看問題，形成科學(xué)的世界觀、價值觀，很好地落實“情感態(tài)度與價值觀”目標(biāo)。

那么，教師如何才能提升自身的實驗教學(xué)技能呢？建議在日常教學(xué)中注意落實以下幾方面的工作：

1.加強化學(xué)實驗教學(xué)理論的學(xué)習(xí)

教學(xué)理論對教學(xué)活動起著有效的指導(dǎo)作用。同樣，化學(xué)實驗教學(xué)的理論水平，也決定了化學(xué)教師實驗教學(xué)的設(shè)計和實施水平。因此，化學(xué)教師只有不斷加強化學(xué)實驗的理論知識的學(xué)習(xí)，提高自身的實驗理論水平，才能使自己實驗教學(xué)實踐得到有效的指導(dǎo)，才能使實驗教學(xué)設(shè)計和實驗實施水平達(dá)到新的高度。

2.做足、做好教材中的實驗

實踐出真知，熟能生巧。在化學(xué)實驗教學(xué)中，教師通過親自動手做實驗，既可以提升實驗操作能力，在演示實驗時提高準(zhǔn)確性，減少失誤和失敗，還能產(chǎn)生對實驗的新認(rèn)識。真正靜下心來，踏踏實實做好每一個教材實驗，不斷反思與總結(jié)，收獲會更大。例如，教材上Fe（OH）2的制備，一直是困擾很多教師的一個實驗，理論上應(yīng)該產(chǎn)生白色的Fe（OH）2沉淀，卻很難觀察到這一現(xiàn)象，而是沉淀很快變成了灰綠色，教師也一直無法解釋。廈門一中的李玉炫老師卻不斷重復(fù)做這個看似簡單的實驗，不斷調(diào)整FeSO4和NaOH的濃度，終于找到了產(chǎn)生白色沉淀的條件，并對沉淀變成灰綠色的現(xiàn)象做出了推斷：白色的Fe（OH）2因吸附了周圍的淺綠色的Fe2+而成。因此，只要把少量的FeSO4滴加到過量的NaOH溶液中，避免Fe2+過量被吸附，就可以看到白色沉淀了。可見，教材中的實驗同樣值得我們認(rèn)認(rèn)真真去做，同樣會讓我們受益匪淺。

3.發(fā)散思維，進(jìn)行實驗創(chuàng)新

教材中設(shè)置的實驗內(nèi)容也是為教學(xué)目標(biāo)服務(wù)的，教師要能夠根據(jù)教學(xué)內(nèi)容，靈活選擇、設(shè)計和補充實驗，讓實驗為教學(xué)增色。例如，在進(jìn)行銅和濃硝酸反應(yīng)這一實驗時可將教材裝置進(jìn)行重新設(shè)計，如圖2。即先在兩支試管中均加入少量無色的濃硝酸，再將銅絲向下插入左邊試管中，產(chǎn)生大量的紅棕色氣體會擴(kuò)散至右邊的試管中，慢慢觀察到右側(cè)的濃硝酸變成黃色。這樣的設(shè)置，既觀察到了銅和濃硝酸反應(yīng)的現(xiàn)象，又解釋了濃硝酸變黃的原因，還能避免污染，達(dá)到了多個目的。除了在授課時，可以根據(jù)需要將實驗靈活地設(shè)計組合，教師也可將實驗題目設(shè)計成實驗，既可鍛煉教師的實驗?zāi)芰Γ挚砷_闊學(xué)生的眼界。

圖2 銅與濃硝酸反應(yīng)裝置的改進(jìn)

對于實驗創(chuàng)新，很多教師覺得無所適從，找不到要創(chuàng)新的問題，也不知如何創(chuàng)新。實驗創(chuàng)新的確不是一件容易的事情。但是只要教師平時在化學(xué)實驗中不斷發(fā)現(xiàn)問題，積累素材，善于思考問題，進(jìn)而解決問題，實驗創(chuàng)新就不是高不可攀的。

4.積極參加實驗操作技能的再培訓(xùn)

教師的專業(yè)成長除了需要個人的主觀努力外，教師團(tuán)隊的互幫互助和教育主管部門組織的各種專業(yè)培訓(xùn)、繼續(xù)教育也非常重要，這些途徑能有效幫助教師的快速成長。化學(xué)教師的實驗技能也是如此。因此，要通過積極參加實驗操作技能等方面的培訓(xùn)，進(jìn)一步鍛煉自己的實驗?zāi)芰?。廈門市教科院就組織了初、高中化學(xué)教師到福建教育學(xué)院、福建師范大學(xué)參加實驗培訓(xùn)，鼓勵教師親自動手做實驗。福建教育學(xué)院組織的教師實驗培訓(xùn)活動從三個維度讓教師認(rèn)識實驗的作用。維度一：怎樣將實驗認(rèn)識和理解得更清楚；維度二：怎樣將實驗操作演示得更好；維度三：怎么將實驗在教學(xué)中用得更好。相信每一位經(jīng)過培訓(xùn)的教師，都會有很大的觸動和收獲。

5.養(yǎng)成實驗后反思的好習(xí)慣

反思是教師成長中的一把利器。要想有效地提高教師的實驗水平，除了平時多動手做實驗以外，也需要教師不斷地對做過的化學(xué)實驗進(jìn)行反思、記錄。即使是一些改進(jìn)設(shè)計好的實驗，也有必要重復(fù)進(jìn)行反思。因為只有通過多次反思、斟酌，才能發(fā)現(xiàn)實驗及實驗設(shè)計過程存在的問題，進(jìn)而分析問題，不斷改進(jìn)優(yōu)化實驗設(shè)計。只有舍得花時間、精力去研究化學(xué)實驗，堅持多次的“實驗——反思——再實驗”的循環(huán)過程，不斷從賞析到批判，才能把實驗教學(xué)工作完成得更好，才能使教師的化學(xué)實驗水平更上一個臺階。

總之，舉辦全省教師教學(xué)技能大賽活動，既檢驗參賽選手專業(yè)水平，又為教師互動交流搭建了平臺，最終目的是促進(jìn)教師教學(xué)技能水平的提高。常言道：“臺上一分鐘，臺下十年功”。在平時教學(xué)過程中，要努力訓(xùn)練實驗教學(xué)的基本功，只有教師的實驗水平提高了，才能引導(dǎo)學(xué)生完成教科書中呈現(xiàn)的化學(xué)實驗。只有教師首先有較高的理論水平和實驗改進(jìn)創(chuàng)新意識，才能培養(yǎng)學(xué)生的實驗創(chuàng)新觀念，進(jìn)而引領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新實驗。這不僅有助于提高學(xué)生對化學(xué)學(xué)習(xí)的興趣和熱情，也能夠提升學(xué)生的批判性思維和創(chuàng)新能力。

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［5］張賢金，吳新建.基于實驗研究素養(yǎng)的提升開展實驗培訓(xùn)［J］.化學(xué)教學(xué)，2014（1）.

（責(zé)任編輯：張賢金）