《化學(xué)教學(xué)》2016~2018年實驗研究載文分析

王建芬　陳彥芬

摘要： 以2016～2018年《化學(xué)教學(xué)》實驗研究欄目中實驗教學(xué)、創(chuàng)新設(shè)計、拓展探究三個方向的載文為研究對象，對文獻數(shù)量、作者單位、創(chuàng)新設(shè)計內(nèi)容、實驗改進方式、拓展探究目的等內(nèi)容進行統(tǒng)計分析，探討我國中學(xué)化學(xué)實驗研究的現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢及存在的問題。

關(guān)鍵詞： 化學(xué)教學(xué); 實驗研究; 載文分析

文章編號： 10056629（2020）01007005

中圖分類號： G633.8

文獻標(biāo)識碼： B

1引言

化學(xué)是以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科，從教學(xué)論來看化學(xué)實驗既是不可或缺的化學(xué)教學(xué)內(nèi)容，又是重要的教學(xué)方式[1]。在中學(xué)化學(xué)教科書中，許多化學(xué)知識的呈現(xiàn)或化學(xué)教學(xué)活動的組織都是以實驗的方式進行的。《化學(xué)教學(xué)》雜志由教育部主管，華東師范大學(xué)主辦的全國性中等教育類核心期刊，實驗研究是其固定的欄目，其中包括實驗教學(xué)、創(chuàng)新設(shè)計、拓展探究三個方向，通過對該欄目三個方向2016～2018年文獻的分析，探討當(dāng)前化學(xué)實驗研究的現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢及存在的問題。

2文獻基本情況分析

在中國知網(wǎng)數(shù)據(jù)庫中，檢索2016～2018年《化學(xué)教學(xué)》有關(guān)實驗研究的文獻，通過查閱摘要選擇屬于實驗研究欄目的文獻為研究對象，對得到的238篇文獻逐篇閱讀進行統(tǒng)計分析。

2.1文獻數(shù)量統(tǒng)計分析

實驗研究三個方向的載文各有特點，實驗教學(xué)主要刊發(fā)實驗教學(xué)設(shè)計的文章，創(chuàng)新設(shè)計側(cè)重化學(xué)實驗的創(chuàng)新與改進;拓展探究主要刊發(fā)對化學(xué)實驗疑難點問題進行深度探討的文章。2016～2018三個方向的載文數(shù)量及百分比如表1所示。

從表1可以看出，近三年實驗研究欄目總載文量略呈下降趨勢，三個方向當(dāng)中，以創(chuàng)新設(shè)計所占比例最高，每年都超過總數(shù)量的50%，三年平均比例為55.88%，拓展探究方向逐漸引起重視所占比例逐年增加，實驗教學(xué)方向載文數(shù)量最低。此外，在238篇文獻中共有61篇是縱向課題研究成果，占總載文量的25.63%，課題包括中國化學(xué)教學(xué)學(xué)會，各省十二五、十三五教育規(guī)劃課題、各市級等教育相關(guān)課題。各類縱向課題對選題價值等方面的要求在一定程度上保證了論文的研究水平和學(xué)術(shù)價值，論文的研究內(nèi)容也更貼近當(dāng)前化學(xué)學(xué)科的發(fā)展趨勢和研究熱點，反映了國家及地方教育部門對實驗研究的重視[2]。

2.2文獻作者單位分析

對文獻的作者單位進行分析能夠反映研究者的層次和地域分布情況。近三年實驗研究文獻的作者來自各級中學(xué)、高校、教育局、教科所等，還有不同層次單位間的合作。統(tǒng)計結(jié)果如表2所示。

從表2可以看出，近三年化學(xué)實驗研究文獻出自各級中學(xué)教師的比例最高，占47.48%，其次是高等學(xué)校26.47%和單位間的合作22.69%。其中單位間的合

注： 表中合作指不同層次單位的合作如中學(xué)和高校的合作，而同層次不同中學(xué)及不同高校間的合作未列入表中合作范圍，特此說明。

作包含： 中學(xué)和高校、中學(xué)和教育部門、高校和教育部門等不同的合作方式，不同層次單位的合作，也反映了實驗研究領(lǐng)域的擴大。由于化學(xué)實驗研究的選題大多來自教學(xué)實踐的問題，所以中學(xué)教師偏多，化學(xué)教師在實踐中不斷改進和設(shè)計實驗，促進了實驗教學(xué)的學(xué)術(shù)交流。此外，研究者對化學(xué)實驗進行持續(xù)研究形成了高頻作者群體，如溫州甌海區(qū)第一高級中學(xué)的伍強老師共刊發(fā)10篇文章，山西晉中學(xué)院的喬金鎖老師發(fā)表9篇。研究者對化學(xué)實驗的持續(xù)關(guān)注，有利于化學(xué)實驗問題的深層次發(fā)展。對作者所屬區(qū)域進行分析，結(jié)果顯示，作者來自全國各地包括： 江蘇、浙江、上海、重慶等24個省、自治區(qū)，其中江蘇省作者數(shù)量最多。作者地區(qū)分布廣泛，說明對化學(xué)實驗進行研究的區(qū)域較廣，關(guān)注人群較多。

3文獻內(nèi)容分析

3.1實驗教學(xué)相關(guān)文獻分析

實驗教學(xué)方向主要刊發(fā)實驗教學(xué)設(shè)計、化學(xué)實驗研究成果應(yīng)用于化學(xué)課堂教學(xué)的文章。在實驗研究欄目的三個方向中，相比創(chuàng)新設(shè)計133篇和拓展研究90篇，實驗教學(xué)方向的文獻最少，三年文獻總數(shù)量15篇，占文獻總數(shù)量的6.30%，與前兩個方向的文獻數(shù)量差距較大。其中基于新理念新方法的實驗教學(xué)設(shè)計文獻8篇，實驗研究成果在化學(xué)課堂的應(yīng)用及反思的文獻7篇，如凌一洲老師通過“銀樹鍍銅”微科技項目[3]，進行了原電池模型實驗教學(xué)設(shè)計;許乃義老師在“實驗創(chuàng)新的成果應(yīng)用于課堂教學(xué)的實踐與反思”[4]中指出，將實驗創(chuàng)新的成果應(yīng)用于課堂教學(xué)時，注意處理好實驗教學(xué)與實驗創(chuàng)新的關(guān)系，要以培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)及訓(xùn)練學(xué)生化學(xué)實驗基本操作技能為主要目標(biāo)。實驗教學(xué)方向的文獻實踐性較強，對一線中學(xué)化學(xué)教師的實驗教學(xué)具有一定的指導(dǎo)意義。

3.2實驗創(chuàng)新設(shè)計相關(guān)文獻分析

238篇文獻中實驗創(chuàng)新或?qū)嶒灢糠指倪M的數(shù)量最多共計133篇，從創(chuàng)新設(shè)計與改進的目的、內(nèi)容、方式三方面進行分析。

3.2.1實驗創(chuàng)新設(shè)計與改進的目的

基于對化學(xué)實驗不同教學(xué)功能的需求，研究者對實驗方案進行創(chuàng)新設(shè)計或?qū)嶒炑b置進行改進。從增強實驗教學(xué)效果、優(yōu)化實驗裝置或步驟、實驗綠色化或減少污染、實驗微型化趣味化四方面對133篇文獻的創(chuàng)新改進目的進行分析，結(jié)果如表3所示。

實驗改進目的集中在優(yōu)化實驗裝置、步驟和增強實驗教學(xué)效果兩方面。其中優(yōu)化實驗裝置或步驟的共63篇占47.37%;其次是以增強實驗教學(xué)效果為目的共51篇，占38.35%;實驗綠色化、微型趣味化為目的的共計19篇占比較少。研究者傾向于將化學(xué)教科書中的某些經(jīng)典實驗的實驗方案或裝置進行改進，使現(xiàn)象更加明顯易觀察、成功率更高;有的是改變實驗方法將定性實驗改為定量研究，使實驗更加精細(xì)化;還有組合或設(shè)計一體化實驗裝置，實現(xiàn)綜合化實驗功能。

3.2.2實驗創(chuàng)新設(shè)計與改進的內(nèi)容

依據(jù)化學(xué)實驗內(nèi)容的分類標(biāo)準(zhǔn)，將實驗創(chuàng)新與改進的內(nèi)容分為化學(xué)實驗基本操作、無機化合物、有機化合物、化學(xué)基本概念和理論、生活中的化學(xué)問題五類[5]。除有機化合物主要為高中內(nèi)容外，其他四部分均包括初中和高中的化學(xué)內(nèi)容。統(tǒng)計結(jié)果如表4所示。

133篇文獻中最多的是無機化合物內(nèi)容共計59篇占總數(shù)的44.36%，包括初中的二氧化碳、氧氣等物質(zhì)的制備和性質(zhì)實驗;高中的氮、硫、氨、氯等元素化合物實驗，這些內(nèi)容本身就是中學(xué)化學(xué)元素化合物的核心知識，化學(xué)教科書中安排的經(jīng)典實驗偏多，進行創(chuàng)新改進的也相對較多。涉及基本概念和基礎(chǔ)理論內(nèi)容的共計30篇，占總數(shù)的22.56%，集中在初中部分的燃燒與滅火、粉塵爆炸，高中部分的化學(xué)反應(yīng)速率及化學(xué)平衡、原電池電解池等內(nèi)容。基本操作內(nèi)容共18篇包括氣體檢驗裝置、多功能一體化裝置等;有機物共13篇涉及乙醇、乙酸乙酯、乙炔、溴乙烷等內(nèi)容;結(jié)合生產(chǎn)生活的共計13篇。上述部分研究內(nèi)容如硝酸與金屬銅的反應(yīng)、鈉及其化合物、燃燒實驗、原電池、U型V型管等特殊裝置在文獻中重復(fù)出現(xiàn)，不斷有研究者在原有研究基礎(chǔ)上進一步改進和創(chuàng)新形成了實驗改進的熱點，同一研究內(nèi)容出現(xiàn)三次以上的統(tǒng)計結(jié)果如表5所示。

3.2.3實驗創(chuàng)新設(shè)計與改進方式

對實驗的創(chuàng)新設(shè)計與改進方式歸納為六類： 運用手持技術(shù)、改進實驗裝置、自制非常規(guī)儀器、利用生活物品替代化學(xué)儀器或藥品、調(diào)整藥品種類及用量，設(shè)計微型化、趣味性實驗。統(tǒng)計結(jié)果如表6所示。

從表6可以看出，以改進實驗裝置為主要方式的文獻最多共計58篇，占總數(shù)的43.61%;其次是利用生活物品替代化學(xué)儀器或藥品共計25篇，占總數(shù)的18.80%;運用數(shù)字化技術(shù)和調(diào)整藥品種類或用量各占14.29%;微型化、趣味性實驗較少占2.26%。從三年的變化趨勢看出，從2016到2018年實驗改進的方式比例趨向于多樣化平均化，其中數(shù)字化技術(shù)進行實驗創(chuàng)新和改進所占的比例逐年增高，2018年占到了23.68%。

3.3拓展探究相關(guān)文獻分析

2016～2018年拓展探究方向共刊發(fā)文章90篇，占總文獻數(shù)量的37.82%， 3年文獻的數(shù)量依次為： 42、 30、 18篇，在當(dāng)年三個方向的比例分別為： 45.16%、 36.14%、 29.03%，文獻數(shù)量及比例都呈遞減趨勢。

3.3.1拓展探究目的

文獻基于一定的化學(xué)問題進行深層次的實驗或理論的探究，探究目的從解決教材或教學(xué)中的實驗問題、探究化學(xué)實驗的條件或影響因素、探析化學(xué)反應(yīng)深層次機理等五個方面進行分析，統(tǒng)計結(jié)果如表7所示。

從表7可以看出，以探究化學(xué)實驗的條件或影響因素為目的的最多，占比為45.56%;其次是以解決教材或教學(xué)中的實驗問題為探究目的的文獻占21.11%;以探究生活中的化學(xué)問題為目的的文獻為16.67%;其余兩方面文獻較少。通過實驗探究解決了化學(xué)實驗教學(xué)中的疑難問題，如陸燕海老師通過深度理論分析和實驗驗證解釋了實驗室制得的硝基苯呈淡黃色主要原因是原料苯含微量噻吩雜質(zhì)及二硝基苯有色副產(chǎn)物，而不是溶于其中的NO2[6]。推導(dǎo)驗證實驗的最佳條件，如龍琪老師探究得出摩爾鹽及堿的選用及用量是制備Fe（OH）2關(guān)鍵條件[7]。對生活中的化學(xué)問題進行實驗探究，如榮鳳娜老師利用數(shù)字化手持技術(shù)測定某校高中學(xué)生營養(yǎng)午餐中的鐵元素含量，并從含鐵量角度提出“最優(yōu)化的午餐組合”[8]。

3.3.2實驗探究方法

研究者采用多樣化的實驗方法從理論分析和實驗證實兩方面進行探究以保證實驗的科學(xué)性。如高洪芳老師通過響應(yīng)面法探究淀粉水解實驗的條件優(yōu)化問題;伍強老師通過對比實驗得出銀氨溶液、新制氫氧化銅不能鑒別甲酸根離子。研究中多引入現(xiàn)代的實驗手段及儀器，如數(shù)字手持技術(shù)（各種溫度、壓力、pH傳感器）、DIS技術(shù)、發(fā)射光譜儀、超聲波、紫外分光光度儀等。

4歸納與思考

（1） 實驗研究持續(xù)得到關(guān)注和重視。實驗研究欄目三年載文總數(shù)量238篇，平均每月載文6.61篇，接近期刊每月總載文量的三分之一，同時文獻作者間的相互溝通交流較多且作者單位分布廣泛。上述情況說明無論是文獻的數(shù)量還是研究者的參與程度都體現(xiàn)了實驗研究受到廣泛關(guān)注和重視，有利于化學(xué)實驗研究的發(fā)展和學(xué)生化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)的提升。

（2） 化學(xué)實驗研究成果應(yīng)與教學(xué)實踐相結(jié)合。從分析數(shù)據(jù)可以看出，創(chuàng)新設(shè)計與拓展研究的文獻共計223篇，實驗教學(xué)方向的文獻只有15篇占總文獻數(shù)量的6.30%，大量實驗研究的成果沒有通過恰當(dāng)?shù)耐緩綉?yīng)用于化學(xué)教學(xué)實踐。探究與創(chuàng)新是實驗研究的重要方式，但將研究成果落實到教育實踐才是實驗研究的最終落腳點。

（3） 基于教學(xué)論功能進行的實驗研究占比高?；瘜W(xué)實驗在教學(xué)中具有教學(xué)論、認(rèn)識論及方法論多重功能，但由于對方法論和認(rèn)識論功能的重視不夠，化學(xué)實驗多從教學(xué)的角度進行研究。如創(chuàng)新設(shè)計與改進目的集中在增強實驗教學(xué)效果和優(yōu)化實驗裝置步驟兩方面，同時基于服務(wù)教學(xué)而進行的探究化學(xué)實驗的條件或影響因素的文獻占拓展探究文獻的45.56%。

（4） 數(shù)字化技術(shù)成為目前化學(xué)實驗研究的重要手段。以手持技術(shù)、DIS技術(shù)為代表的數(shù)字化實驗利用各種傳感器、數(shù)字化儀器快速、準(zhǔn)確、記錄和處理數(shù)據(jù)，以其準(zhǔn)確方便的特性成為目前實驗研究的重要手段。如通過手持技術(shù)手段進行實驗創(chuàng)新設(shè)計的文獻每年所占比例都超過10%， 2018年達到23.68%。

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