淺談中學化學教師對化學實驗的研究

摘要:化學是以實驗為基礎的學科，實驗在化學教學中發揮著重要作用。本人結合自己的教學實踐，從五個方面簡要總結了對化學實驗的研究。

關鍵詞:設計和創新;微型化;趣味性;探究學習;計算機模擬

文章編號:1008-0546(2010)01-0050-03中圖分類號:G633.8文獻標識碼:B

doi:10.3969/j.issn.1008-0546.2010.01.019

在化學發展史中，實驗一直是探究問題、獲取知識的重要手段。化學科學上的任何一項突破，無一例外的都要經過化學實驗這個環節。化學實驗是化學科學賴以形成和發展的基礎，即使在現代高科技得到充分應用的今天，化學實驗在化學科學發展從描述性的向推理性的、定性的向定量的、宏觀的向微觀的過渡和在化學教學中的極端重要性仍然被人們一直承認。著名科學家李政道曾指出:“實驗無論怎樣強調都不會過分。”我國解放后歷次修訂中學化學教學大綱的時候，都很重視加強實驗教學。但是，由于多年應試教育的影響，大多數中學的實驗教學還存在以下狀況:領導及有關部門對實驗教學重視不夠;教育經費分配不合理，導致實驗經費不足;中學化學教師的實驗積極性不高;“畫實驗”、“講實驗”、“背實驗”多，學生動手實驗機會少，實驗技能偏低;驗證性實驗為主，探究性實驗少;學生對實驗的興趣停留在層次較低的感知和操作層次，多數學生未形成相對持久的探究興趣和創造興趣;化學課外活動不能正常開展，學生參與社會活動、解決實際問題的能力較低等等。

近幾年，實驗教學逐漸得到了重視，江蘇省政府也加大了對教育的投入，免費為農村中小學提供大量教學設備，包括大量的儀器和藥品。我們銅山縣每年都舉行化學教師的實驗創新大賽，就在前不久還舉行了初中化學教師的實驗技能大賽。為了完成實驗教學，我們化學教師應加強對化學實驗的研究，充分發揮化學實驗的教育功能。為此，我認為可以從以下幾方面著手研究化學實驗:

一、研究化學實驗的設計和創新

在教學中除了完成課本上規定的實驗外，可根據學校設備情況，學生的實際水平，適當增補一些實驗或對課本上規定的實驗予以改進和創新。設計創造出更適合中學化學教學、質量更高，或對那些現象不夠明顯、反應條件不易掌握、效果不夠理想的實驗加以改進。當然，不是為“改”而改，也不是標新立異、別出心裁放棄為實踐證明那些成功的實驗而另搞一套，改進和創新實驗應以教學大綱為依據，緊密結合教材內容，遵循實驗教學自身的科學性、系統性。成功的實驗來源于立意的創新、構思的巧妙，這就要求教師在明確化學反應原理的基礎上，有較廣博的知識，要熟悉化學、物理學、生物學等學科的實驗方法，及時了解國內外化學實驗設計與改進的動態。

當代科學技術的發展，使得新知識、新技術不斷涌現，各學科之間相互滲透、相互促進成為科技進步的明顯特征之一。化學實驗也不再是自我封閉體系，一些其他學科儀器和電子元器件也被廣泛應用于其中。根據化學實驗設計與改進的原則和方向，引入一些新的儀器或電子元器件，對革新實驗往往會收到事半功倍的效果。

例如:化學實驗中應用發光二極管:若干發光二極管及小功率晶體管和發光二極管可制成簡單的直流放大電路，不同溶液導電能力不同，輸入電壓也將發生相應變化，此時發光二極管的發光個數不同，直觀、形象地說明了溶液導電能力的差異。用此裝置做“水的電離受溫度影響實驗”、“金屬活性實驗”、“氫氧化鋇溶液和稀硫酸的中和反應”等效果都很好。

實驗的研究和改進，一種是新的構思，新的設計;另一種則是對原教材中那些反應條件不易掌握，反映時間較長，效果不明顯的實驗加以改進，使之更適合教學需要。這還包括原教材中的實驗設計無可挑剔，但結合本校具體條件做起來不夠理想的，在不改變原設計構思的情況下，研究的方向主要是探索最佳的反應條件，這包括反應的溫度、壓強、催化劑以及反應物的濃度、反應物之間量的關系、反應物的形態等。這方面的研究與探索對提高實驗教學質量具有十分現實的意義。

二、研究化學實驗的微型化

搞好實驗教學至關重要，但在長期化學教學實踐中，我們會發現有些實驗儀器設備使用不方便，演示實驗可見度低、藥品用量大成本高，而讓大部分學生動手可行性小，不利于開發學生的智力和動手能力的培養。而且在廣大農村地區和欠發達地區，化學儀器缺乏，化學藥品缺乏仍是普遍現象，即使有國家的免費提供，但那不是長期的，藥品和儀器得不到及時補充，它嚴重的影響了實驗教學的進行。為解決上述存在的問題，化學實驗微型化成了我們追求的目標。第13屆國際化學教育會議就化學教師進行繼續教育的報告內容曾明確指出:“化學實驗要微型化。”

化學實驗要微型化，并不是簡單的將常規儀器縮小若干倍和化學藥品減少若干倍，而是要求設計出新的方案，設備要簡單，用劑量要少，反應要快速，現象要明顯。自制儀器或代替品是實驗微型化的一條重要途徑。受條件限制，一些學校不可能完全開出所有的化學實驗，為了不影響教學開展，自制儀器或尋找代替品的辦法便“應運而生”。教師可以發動學生注意隨時收集各種東西:廢棄的藥瓶、墨水瓶、廢電池、飲料吸管等，他們均可做實驗代替品。例如:初中化學探究微粒運動的實驗。我們用礦泉水瓶底座代替“大燒杯”，用青霉素瓶代替“小燒杯”，這樣解決了我們實驗室中大小燒杯不能配套使用的問題。

實驗微型化的優點是很明顯的，首先是減少環境污染，起到保護環境的作用;其次在中學化學實驗中推行微型實驗可省錢、省時、省力;第三，微型實驗還能養成學生嚴謹的工作習慣和操作技能，能在相同條件下增加實驗的數量，能提倡勤儉節約、艱苦奮斗的精神等。但是微型實驗也有一些不足:如可見度小，所以通常情況下演示實驗不宜采用微型實驗，這一原因使以演示實驗唱主角的我國中學化學實驗教學在引進和推廣微型實驗時受到了限制;其次，微型實驗在定量實驗中失真和誤差較高，常規裝置中固有的某些基本操作方法也無法訓練。這些不足有待于我們進一步去改進和完善。從發展的角度看，中學化學實驗教學形式的多元化，實驗的安全化等趨勢也促進了微型實驗的發展。將來一些由學生動手操作的化學活動課實驗、第二課堂實驗、家庭化學小實驗等為化學實驗的推廣開辟了新的天地，微型實驗在未來的化學實驗教學中應該有它的一席之地。

三、研究化學實驗的趣味性

化學實驗可以激發學生的學習興趣，這是人們的共識。但是過分強調“學科中心”的化學課程與教學，使化學實驗的“學術化”傾向十分明顯。國內外的各種調查顯示，很多中學生對化學學習興趣正明顯降低，甚至放棄了化學的學習。導致這一狀況的原因是多方面的，但做了化學實驗，是否就一定能夠激發和保持學生的化學學習興趣引起了人們的思考。如何增加化學實驗的趣味性，開始引起了人們的關注和研究。那么如何設計趣味化學實驗呢?

(1)演示實驗改為“趣味實驗”。教材中的演示實驗很多，它對于我們理解知識、規范實驗操作等具有十分重要的作用。但是，我們可以在相同的化學原理指導下，對實驗加以改造，或簡化，或重組，使之科學性、規范性、趣味性三者兼而有之。比如將HCl與NH3的化合改為“空杯生煙”; 比如將CO2與NaOH的反應改為“化學噴泉”等。

(2)將教材中的一般性敘述改為“趣味實驗”。我們的教材受到篇幅、體系等的影響，作為教師，就可以根據教學需要，將一般性的敘述加以“實驗化”，并且盡可能趣味化，使之更形象、生動，為學生所接受。比如“濃硫酸具有脫水性”的敘述改為“黑色面包”，“碘溶于二硫化碳呈紫紅色”改為“一杯三色”等等。

(3)適當引入生活中的化學知識。我們的日常生活中充滿著化學知識，人們的衣、食、住、行、樂都離不開化學。因此，我們不妨在課堂中引入生活中有趣的化學現象，以趣味實驗的方式出現，不僅讓學生掌握了知識，而且了解了繽紛世界、氣象萬千的奧秘，擴大了知識面。比如“自制墨水”，“密信書寫”等等。

總之，只要我們平時多觀察、多思考、多積累、多挖掘，就能設計出新穎、別致、科學、易做的趣味化學實驗，為我們中學化學教學打開新的思路。

四、研究化學實驗探究學習的教學策略

在化學教學中提倡和鼓勵學生通過化學實驗進行探究性學習，要充分挖掘化學實驗在探究性學習中的功能，發揮化學實驗在探究性學習中創設問題情境、驗證假設或猜想等環節中的作用，研究開發性實驗，引導學生通過實驗去發現和探究解決問題的方法，在化學實驗中培養學生的科學素質，實現學生的學習方式由被動接受式學習向主動探究性學習的根本轉變。

在教學中，我們可以用化學實驗創設問題情境。探究性學習是學生在發現“問題”的情境下產生的一系列學習活動。問題激發起學生探究的欲望，問題引發了學生的探究活動。在化學學習中，除學生自主的發現問題外，教師更要通過各種途徑創設問題情境，引導學生發現和提出問題。而化學實驗是最形象、生動、直觀的創設問題情境的方法之一。以化學實驗創設問題情境，要特別注重化學實驗中學生觀察和思維能力的培養。化學實驗現象紛繁復雜，只有有目的、有條理的敏銳觀察和深刻的思考才能從復雜的化學現象中發現問題。以化學實驗創設問題情境，要注意將與人類生產、生活密切聯系和學生熟悉、感興趣的內容開發成化學實驗，因為學生在其感到熟悉和認為有用的情境中特別能發現問題和產生解決問題的迫切欲望。以化學實驗創設問題情境，要讓化學實驗呈現的問題處于學生的最近發展區。影響化學實驗現象的因素很多，產生的化學實驗現象也錯綜復雜。教學中要通過精心設計實驗方案、嚴格控制實驗條件等多種途徑，以最佳的實驗方式呈現化學問題，使學生通過努力能夠順利地解決化學實驗呈現的問題。

在探究性學習中，學生針對提出的問題，經過多渠道的收集信息和深入的思考，將會提出有關問題解決的方案和問題答案的猜想。通過化學實驗對提出的猜想或假設進行驗證，是學生進行化學探究性學習常用的方法。以化學實驗驗證猜想，要面向全體學生，讓每個學生都有體驗和經歷用化學實驗驗證猜想的機會。教師要指導學生，特別要指導和幫助那些有困難的學生完成設計方案并進行實驗。以化學實驗驗證猜想，要注重引導學生設計一些與假設或猜想“相違背’的實驗方案和采用反證的實驗方案，以培養學生的分析綜合、抽象演繹的思維方法和批判性思維能力。以化學實驗驗證猜想，實驗中要嚴格控制實驗條件。探究性學習中驗證假說或猜想的實驗方案，在不同的條件下，可能會產生不同的實驗現象。要使實驗能夠用來驗證假說或猜想，實驗條件必須與題設條件相吻合。通過實驗驗證過程中對實驗條件的控制和選擇，使學生在探究過程中了解到實驗條件控制是實驗的靈魂，從而有效地掌握科學研究的方法。

五、研究計算機模擬化學實驗

隨著科學技術的迅猛發展，計算機模擬化學實驗以其形象、生動、直觀、經濟、使用方便及較好的交互能力等特點，越來越受到中學化學教師的青睞。近年來，計算機與化學實驗的結合已成為中學化學研究的一個熱點。在化學教學中我們要加強實驗教學，可有些有毒、有危險性藥品的實驗，常規方法難以實現的化學反應，有些不易觀察或用普通方法不易操作和實現的化學實驗，有些學生必須知道的一些化學內容，如現代化工設備與工藝流水線等，這就需要借助多媒體計算機模擬實驗。一些常規實驗教學的不足和缺陷，也可以通過化學多媒體CAI來彌補。

可是有人夸張了計算機模擬實驗的作用，認為它是化學教師必備的能力，有人甚至把它作為評價教師水平的一個標準。殊不知這樣，不可避免的會產生許多問題:計算機操作雖能提高學生的興趣，學生的科學態度、科學方法及分析和解決問題的能力卻得不到培養和訓練;計算機模擬實驗雖然具有某些視覺優勢，也會產生顏色、光度等失真，一些感覺特別是嗅覺、味覺、觸覺，學生就無法體驗，不能對整個實驗形成正確的直覺映象，會在此基礎上形成的概念、理論、性質等認識出現偏差;計算機模擬中既定的程序和簡單快捷的操作，既不利于學生創造性思維及應變能力的培養，也不利于培養學生耐心、大膽、機警、細心、耐挫等良好的心理品質等等。所以我們應堅持以學生親自操作為主，計算機模擬實驗為輔的原則，切不可盲目跟風，本末倒置。

總之，化學實驗是化學教學的重要手段和重要組成部分。我們要通過對化學實驗的研究，利用化學實驗的突出特點，充分發揮化學實驗的功能，對學生引其趣、激其疑、導其思、解其惑、教其法，才能充分體現化學學科的特點，更好地培養學生的各種能力，提高學生的科學素養。

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