化學(xué)綜合性實(shí)驗的教學(xué)設(shè)計實(shí)踐

陳蕾，靳玉婷

（合肥師范學(xué)院化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院，安徽合肥230601）

綜合性實(shí)驗是指在實(shí)驗教學(xué)過程中實(shí)驗內(nèi)容盡可能多地涉及本課程或相關(guān)課程中多個基礎(chǔ)性知識點(diǎn)的實(shí)驗，它不僅使學(xué)生深入系統(tǒng)地理解知識，而且能夠培養(yǎng)學(xué)生綜合分析和觀察實(shí)驗現(xiàn)象及運(yùn)用所學(xué)知識來解決生活中實(shí)際問題的能力[1]。在高中階段，綜合性化學(xué)實(shí)驗的開展不僅增加學(xué)生對科學(xué)探究實(shí)驗技能操作、化學(xué)理論知識、未來科學(xué)前景的認(rèn)知，而且能夠從學(xué)生的知識、情感、價值觀等各個方面進(jìn)行提升訓(xùn)練，顯然這對于新時代的人才培養(yǎng)具有重要的意義，也使得高中化學(xué)教師在進(jìn)行綜合性實(shí)驗的教學(xué)設(shè)計時更加科學(xué)規(guī)范。

1 普通高中化學(xué)實(shí)驗教學(xué)現(xiàn)狀

在我國，化學(xué)實(shí)驗教學(xué)經(jīng)歷了一個漫長的過程，在新課程改革之前，我國中學(xué)化學(xué)實(shí)驗教學(xué)注重知識的傳授和技能的訓(xùn)練，忽視學(xué)生在實(shí)驗教學(xué)中的知情意行等方面能力的提升[2]。直至教育部頒布的“普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(實(shí)驗)”提出:要通過以化學(xué)實(shí)驗為主的多種活動，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神。自此，高中化學(xué)實(shí)驗教學(xué)才受到了許多學(xué)者和教師的重視，開始進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗教學(xué)方法和功能的研究等。但專門針對高中化學(xué)開展綜合性實(shí)驗的教學(xué)設(shè)計的研究依然較為缺乏。

研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前的高中實(shí)驗教學(xué)存在如教學(xué)思想陳舊、教學(xué)內(nèi)容老化、評價方法單一等較多不合理之處。雖然目前高中化學(xué)實(shí)驗教學(xué)的改革已取得一定的進(jìn)展，但是許多只是做做表面工作，尤其是部分學(xué)校關(guān)注的仍是學(xué)生的升學(xué)率。其中一個較為典型的現(xiàn)象是在選用課本教材方面，許多學(xué)校選擇化學(xué)教材的選修模塊時，選擇“實(shí)驗化學(xué)”教材的很少，其實(shí)這本書無論是在培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗創(chuàng)新能力還是實(shí)驗探究能力方面都很突出，但是卻被埋沒在高考的壓力之下。

在實(shí)際教學(xué)工作中，許多教師對綜合性實(shí)驗的概念比較模糊，對綜合性實(shí)驗開設(shè)的重要意義也不太清楚[3]。許多教師在實(shí)驗教學(xué)中仍舊堅持傳統(tǒng)的教學(xué)理念和教學(xué)模式，將化學(xué)實(shí)驗課所開展的目標(biāo)主要定位于驗證基礎(chǔ)性理論，側(cè)重于對理論知識的理解；另一方面，教師在進(jìn)行教學(xué)評價時也只注重結(jié)果評價，依舊覺得做實(shí)驗不如讓學(xué)生記實(shí)驗、做實(shí)驗習(xí)題。把不做實(shí)驗的理由通通歸結(jié)到高考上，其實(shí)這本來就偏離了高考的意義，嚴(yán)重束縛了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極主動性和創(chuàng)造性，制約著學(xué)生綜合解決問題能力和創(chuàng)新能力的提高，不利于學(xué)生綜合能力的考查。

2 高中化學(xué)綜合性實(shí)驗教學(xué)設(shè)計的思路

如今隨著教學(xué)者對課堂實(shí)驗教學(xué)改革的不斷探索，為了創(chuàng)新實(shí)驗教學(xué)，加快綜合性實(shí)驗教學(xué)改革的步伐，提高高中化學(xué)綜合性實(shí)驗的教學(xué)效果，應(yīng)該從綜合性實(shí)驗教學(xué)內(nèi)容選取、教學(xué)目標(biāo)、方法、教學(xué)組織模式及科學(xué)評價方式等幾個方面進(jìn)行教學(xué)設(shè)計[4]。

化學(xué)實(shí)驗作為更好開展教學(xué)活動和提高學(xué)生能力的一種有效方式，在高中化學(xué)綜合性實(shí)驗的教學(xué)設(shè)計過程中想要得到令人滿意的教學(xué)效果，必須要遵循科學(xué)性原則、直觀性原則、簡潔性原則、綠色安全性原則等幾項基本原則[5]。

2.1 高中化學(xué)綜合性實(shí)驗的內(nèi)容選取

高中化學(xué)綜合性實(shí)驗教學(xué)內(nèi)容的選擇應(yīng)該立足于綜合實(shí)驗的界定標(biāo)準(zhǔn)，選擇的實(shí)驗規(guī)模應(yīng)大小適中，可以選取某門課程前后知識點(diǎn)進(jìn)行綜合設(shè)計。本文所選取的實(shí)驗內(nèi)容就是高中化學(xué)必修教材中硝酸與氮的氧化物性質(zhì)部分知識點(diǎn)的整合設(shè)計。重點(diǎn)考查學(xué)生的綜合思維創(chuàng)新能力，設(shè)計了需要學(xué)生獨(dú)立自主思考和操作的教學(xué)活動，這對培養(yǎng)高年級學(xué)生的科學(xué)思維及獨(dú)立解決問題的能力具有相當(dāng)?shù)闹笇?dǎo)作用。

2.2 高中化學(xué)綜合性實(shí)驗的教學(xué)目標(biāo)設(shè)計

教學(xué)目標(biāo)是教學(xué)活動的起點(diǎn)與歸宿，對教學(xué)內(nèi)容的選取、教學(xué)過程的組織、教學(xué)方法的制定等方面都起著引導(dǎo)和統(tǒng)領(lǐng)作用。因為教學(xué)目標(biāo)的制定一定程度上反映了教師對所要教學(xué)內(nèi)容的理解、學(xué)情的分析判斷以及教學(xué)過程開展環(huán)節(jié)的設(shè)計，所以教學(xué)目標(biāo)的制定是教學(xué)設(shè)計的一個重要環(huán)節(jié)[6]。

2.3 選用恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)策略進(jìn)行教學(xué)設(shè)計

恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)策略的設(shè)計涉及到許多因素，所以要求教師靈活地安排教學(xué)活動，巧妙地設(shè)計各個教學(xué)環(huán)節(jié)，合理安排各種因素，使之成為一個優(yōu)化的結(jié)構(gòu)，以促進(jìn)教學(xué)實(shí)踐活動的順利展開，高中化學(xué)綜合性實(shí)驗的教學(xué)策略設(shè)計一般從以下幾個部分做起。

2.3.1 實(shí)驗教學(xué)過程設(shè)計

教學(xué)過程是教師與學(xué)生的互動過程，是一個教學(xué)者認(rèn)真分析教材、合理選擇和組織教學(xué)內(nèi)容、合理設(shè)計教學(xué)內(nèi)容的過程。該過程的設(shè)計是教學(xué)實(shí)際的演練，設(shè)計的效果直接影響到實(shí)際教學(xué)情況[7]。綜合性實(shí)驗的教學(xué)設(shè)計在新穎性方面需要教師多花些心思，設(shè)計獨(dú)特創(chuàng)新。結(jié)合目前我國實(shí)驗教學(xué)實(shí)際情況，可將高中化學(xué)實(shí)驗課堂分為新課導(dǎo)入、教學(xué)活動的開展、課堂檢測及課后小結(jié)四個部分。

2.3.2 教學(xué)方式和教學(xué)模式的有效設(shè)計

根據(jù)高中化學(xué)綜合性實(shí)驗教學(xué)設(shè)計的教學(xué)原則，常借助講授法、談話法、演示法、討論法等教學(xué)方法來指導(dǎo)學(xué)生合作或自主操作完成自己感興趣的實(shí)驗項目。根據(jù)預(yù)設(shè)的教學(xué)目標(biāo)、學(xué)生特征和教師自身條件，適當(dāng)綜合應(yīng)用并切換多種教學(xué)模式，從而真正體現(xiàn)新課程標(biāo)準(zhǔn)下“以學(xué)生為中心”的教學(xué)思想。

2.3.3 教學(xué)組織形式和學(xué)習(xí)形式

目前的教學(xué)組織形式有集體授課制、個別化學(xué)習(xí)和小組合作學(xué)習(xí)三種形式[8]。綜合性實(shí)驗開展更加強(qiáng)調(diào)以上組織形式和學(xué)習(xí)形式的有機(jī)結(jié)合，從而充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性，以獲得良好的教學(xué)效果。

2.3.4 教學(xué)媒體的選擇和設(shè)計

教學(xué)媒體的選擇和設(shè)計要依據(jù)綜合性高中化學(xué)實(shí)驗教學(xué)過程中的實(shí)際需求，將教學(xué)中難以呈現(xiàn)的內(nèi)容有效地轉(zhuǎn)換為印刷或視聽等具有可操作的、有效的實(shí)施計劃方案，使學(xué)生更快更好地掌握、理解知識[8]。因此，在高中化學(xué)綜合性實(shí)驗教學(xué)中，教師應(yīng)根據(jù)學(xué)習(xí)內(nèi)容需要、學(xué)習(xí)者特征、教學(xué)目標(biāo)要求、教學(xué)策略安排，合理地選擇教學(xué)媒體，以達(dá)到最優(yōu)化。

3 教學(xué)設(shè)計實(shí)踐

濃、稀硝酸與銅反應(yīng)的實(shí)驗是高中化學(xué)實(shí)驗教學(xué)課程中難以在課堂上演示與操作的實(shí)驗。因為在實(shí)驗過程中會產(chǎn)生有害氣體（NO2、NO），且反應(yīng)現(xiàn)象不易觀察，化學(xué)反應(yīng)的速率難于控制[9]。鑒于各個教學(xué)者在實(shí)驗教學(xué)中都曾有過此種煩惱，所以對濃、稀硝酸與銅的反應(yīng)實(shí)驗結(jié)合學(xué)生的實(shí)際認(rèn)知能力程度進(jìn)行了該實(shí)驗的綜合性地創(chuàng)新設(shè)計，力求真正地解決教學(xué)困難。本實(shí)驗案例是在高一第一學(xué)期期末前開展的，未采用開放形式，是因為高一學(xué)生綜合性的能力比較弱，同時也是為了避免課堂教學(xué)無序和學(xué)生啟而不發(fā)的狀態(tài)。

3.1 教材分析

該部分內(nèi)容位于高中人教版化學(xué)教材第四章第三節(jié)“硫酸、硝酸、氨”，教材中未出現(xiàn)銅與濃硝酸、稀硝酸反應(yīng)的演示實(shí)驗，僅是通過理論知識講述來學(xué)習(xí)銅與硝酸的反應(yīng)及氮的氧化物性質(zhì)，但是該知識點(diǎn)又是高中化學(xué)中重要的知識內(nèi)容。若能將各個部分的基礎(chǔ)知識點(diǎn)進(jìn)行綜合性設(shè)計，呈現(xiàn)出一個完整的綜合性實(shí)驗探究，具有很大的意義。

3.2 學(xué)情分析

該內(nèi)容是高中化學(xué)必修1教材中最后一部分內(nèi)容，此前學(xué)生已了解了無機(jī)物的相關(guān)知識。本次教學(xué)實(shí)驗的項目選取是在學(xué)生已經(jīng)理解了相關(guān)原理之后進(jìn)行的。教學(xué)活動的設(shè)計過程中采用正確的方式對學(xué)生進(jìn)行引導(dǎo)，盡可能地通過學(xué)生已了解的基礎(chǔ)性知識為出發(fā)點(diǎn)進(jìn)行綜合分析、處理實(shí)驗。

3.3 教學(xué)目標(biāo)

知識與技能：通過對銅與稀、濃硝酸反應(yīng)實(shí)驗的綜合性設(shè)計，了解相關(guān)的實(shí)驗原理知識和基本操作技能。

過程與方法：通過綜合性實(shí)驗的探究培養(yǎng)觀察學(xué)生的實(shí)驗、分析、處理能力，使學(xué)生學(xué)會對實(shí)驗現(xiàn)象和產(chǎn)物性質(zhì)進(jìn)行分析。

情感態(tài)度價值觀：通過綜合性實(shí)驗的創(chuàng)新設(shè)計，激發(fā)學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣和培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度及樹立科學(xué)探究的意識。

3.4 教學(xué)重點(diǎn)及難點(diǎn)

教學(xué)重點(diǎn)：銅與濃、稀硝酸反應(yīng)的性質(zhì)，氮的氧化物的性質(zhì)探究。

教學(xué)難點(diǎn)：綜合性實(shí)驗設(shè)計過程中的綜合性實(shí)驗?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng)。

3.5 教學(xué)、學(xué)法

教法：多媒體、討論法、演示法、講授法、實(shí)驗探究法、討論法。

學(xué)法：自主學(xué)習(xí)、探究學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)。

3.6 教學(xué)主要活動

導(dǎo)入新課：回顧理論知識，了解學(xué)生預(yù)習(xí)情況和實(shí)驗?zāi)芰?。對比蘇教版和魯科版教材中的本實(shí)驗內(nèi)容，通過基于問題式的教學(xué)策略，采用問題導(dǎo)入—啟發(fā)思考—共同分析—構(gòu)建知識的教學(xué)模式，注重引導(dǎo)學(xué)生思考，在整個教學(xué)過程中，共同學(xué)習(xí)，提升教與學(xué)的能力。

評價方案：小組代表闡述一下本組的實(shí)驗設(shè)計方案。引導(dǎo)同學(xué)之間對各個小組設(shè)計的實(shí)驗方案進(jìn)行討論、評價。教師及時、有效地進(jìn)行課堂結(jié)果評價，利于學(xué)生的身心發(fā)展，激發(fā)學(xué)生進(jìn)一步深入研究的興趣。

互動演示授課：利用給定實(shí)驗用品和儀器進(jìn)行實(shí)驗設(shè)計，提高了課堂教學(xué)效率。通過問題情境等多種教學(xué)方式，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

分組實(shí)驗：采取兩人一組開展實(shí)驗操作，分組實(shí)驗有利于培養(yǎng)學(xué)生動手實(shí)驗?zāi)芰托〗M合作精神，同時獨(dú)立實(shí)驗?zāi)軌蛱岣邔W(xué)生分析、處理和解決問題的能力。

實(shí)驗總結(jié)：與學(xué)生共同總結(jié)綜合性實(shí)驗開展過程中的各個知識點(diǎn)原理和實(shí)驗操作步驟，給予機(jī)會讓學(xué)生各抒己見，鍛煉了其語言表達(dá)能力。綜合性實(shí)驗的設(shè)計有助于學(xué)生綜合意識和思維能力的提高，拓寬了知識遷移能力。

在實(shí)驗中，通過學(xué)生預(yù)習(xí)、師生互動、演示講解、學(xué)生實(shí)驗、個別指導(dǎo)、撰寫報告等環(huán)節(jié)，完成本節(jié)課的教學(xué)內(nèi)容，同時達(dá)到各教學(xué)目標(biāo)。

4 教學(xué)評價與反思

4.1 高中化學(xué)綜合性實(shí)驗的教學(xué)實(shí)踐結(jié)果分析

此教學(xué)設(shè)計案例以銅與硝酸反應(yīng)的綜合性實(shí)驗設(shè)計為背景，根據(jù)前面已學(xué)的銅與硝酸反應(yīng)的實(shí)驗原理進(jìn)行一定的改進(jìn)、創(chuàng)新，設(shè)計出一個新型的綜合性實(shí)驗裝置，并進(jìn)行實(shí)驗驗證。教學(xué)活動開展充分地鍛煉了高中生的發(fā)散思維，培養(yǎng)了學(xué)生分析、解決問題的綜合性思維能力。

在知識技能方面，高中生不僅加深了銅與濃、稀硝酸的反應(yīng)及氮氧化物性質(zhì)的知識理解，并且能夠利用此部分的知識綜合運(yùn)用到具體的實(shí)驗操作中，促進(jìn)了教師教學(xué)能力的提高和學(xué)生綜合性實(shí)驗技能的提升。過程與方法方面通過綜合性實(shí)驗的開展，使學(xué)生得到真正的鍛煉，并提高了觀察實(shí)驗現(xiàn)象、分析處理實(shí)驗結(jié)果的能力。最重要的是在情感態(tài)度價值觀方面，增強(qiáng)了學(xué)生科學(xué)探究的意識，培養(yǎng)了學(xué)生創(chuàng)新的綜合性思維和科學(xué)求實(shí)的作風(fēng)。

4.2 高中化學(xué)綜合性實(shí)驗教學(xué)設(shè)計的教學(xué)建議

4.2.1 完善化學(xué)綜合性實(shí)驗教學(xué)的評價體系

與傳統(tǒng)的實(shí)驗教學(xué)評價體系不同，綜合性實(shí)驗教學(xué)評價要以科學(xué)發(fā)展觀為指導(dǎo)思想，建立既符合教學(xué)實(shí)際又注重內(nèi)涵建設(shè)的教學(xué)質(zhì)量評價體系，從而進(jìn)一步引導(dǎo)和促進(jìn)綜合性實(shí)驗教學(xué)方案設(shè)計和創(chuàng)新改革[10]。因此，教師在實(shí)驗教學(xué)過程中要做好過程與結(jié)果評價，一方面考核學(xué)生運(yùn)用知識與掌握技能的實(shí)施情況，另一方面也要關(guān)注學(xué)生在實(shí)驗過程中的體驗與感受能力的提升。重視學(xué)生個性發(fā)展多元化評價，是提高每一位學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)。

4.2.2 優(yōu)化、改進(jìn)綜合性實(shí)驗教學(xué)內(nèi)容和方法

根據(jù)本校的教學(xué)實(shí)際情況，優(yōu)化實(shí)驗教學(xué)內(nèi)容，并進(jìn)行綜合性實(shí)驗的教學(xué)整合設(shè)計。主要可通過選取教材中具有代表性的綜合化學(xué)實(shí)驗，選取前沿性的科研文獻(xiàn)內(nèi)容作為實(shí)驗項目，或?qū)?shí)驗教材內(nèi)容進(jìn)行創(chuàng)新改進(jìn)等幾種方式來提升學(xué)生操作實(shí)驗和創(chuàng)新設(shè)計的能力，不僅僅局限于基礎(chǔ)性知識的驗證、演示性實(shí)驗。根據(jù)綜合性、設(shè)計性實(shí)驗內(nèi)容的特點(diǎn)，選取靈活的教學(xué)組織形式，以小組討論設(shè)計或是事先給出方案再討論等形式進(jìn)行。

4.2.3 加強(qiáng)實(shí)驗管理制度

提高實(shí)驗教學(xué)質(zhì)量的前提條件是需要科學(xué)的實(shí)驗管理制度保障。為真正落實(shí)綜合設(shè)計性實(shí)驗，必須健全實(shí)驗管理制度，主要包括提高對化學(xué)實(shí)驗教學(xué)的重視，增加課時；對教師定期進(jìn)行專業(yè)培訓(xùn)，合理改變教材實(shí)驗內(nèi)容并細(xì)化實(shí)施方案。最重要的是這一切都必須要有專門的實(shí)驗教學(xué)組織管理人員進(jìn)行監(jiān)督，督促教師及時轉(zhuǎn)變教學(xué)觀念，保證綜合性實(shí)驗設(shè)計方案得以實(shí)施，學(xué)校的實(shí)驗室設(shè)施條件充足到位[10]。注重與科學(xué)、科研內(nèi)容對接，以培養(yǎng)學(xué)生的綜合應(yīng)用能力和創(chuàng)新、團(tuán)隊協(xié)作能力。

5 結(jié)束語

實(shí)踐證明，通過銅與濃、稀硝酸反應(yīng)的綜合性化學(xué)實(shí)驗的開展對于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗?zāi)芰?、?chuàng)新意識，全面提高學(xué)生綜合素質(zhì)有相當(dāng)重要的作用。學(xué)生通過綜合性實(shí)驗的教學(xué)活動設(shè)計，既培養(yǎng)了創(chuàng)新意識，也增強(qiáng)了合作意識。最重要的是，高中化學(xué)綜合性實(shí)驗教學(xué)設(shè)計的案例研究也為更多高中化學(xué)教師提供了參考，鼓勵教學(xué)者結(jié)合教學(xué)實(shí)際，不斷探索研究，設(shè)計出更多新穎的綜合性化學(xué)實(shí)驗，在各個教學(xué)環(huán)節(jié)的設(shè)計方面提升學(xué)生的綜合性創(chuàng)新思考與探究性的設(shè)計實(shí)驗?zāi)芰?，使其更加符合新時代人才方面的需求。