中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)研究課題來源及發(fā)展趨勢(shì)

高 成 姜同絢

（1西華師范大學(xué)化學(xué)教育研究所 四川 南充 637009；2西南大學(xué)教育學(xué)部 四川 重慶 400715；3西華師范大學(xué)文學(xué)院團(tuán)總支 四川 南充 637009）

隨著化學(xué)課程改革的深入推進(jìn)，可以說以化學(xué)實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的化學(xué)學(xué)科能否實(shí)現(xiàn)提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的關(guān)鍵因素之一，就是教師自身的化學(xué)實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)。化學(xué)學(xué)科性質(zhì)決定了化學(xué)課程改革必然對(duì)化學(xué)教師提出了更高的要求。作為一名化學(xué)教師必須具備不斷在自己的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中發(fā)現(xiàn)問題，并開展化學(xué)實(shí)驗(yàn)研究的能力。教師開展化學(xué)實(shí)驗(yàn)研究的前提即為能夠?qū)W會(huì)自己選題。因此，探討化學(xué)教師化學(xué)實(shí)驗(yàn)研究課題的來源及發(fā)展趨勢(shì)就非常具有現(xiàn)實(shí)意義。

一、化學(xué)實(shí)驗(yàn)研究的內(nèi)涵

在化學(xué)課堂教學(xué)當(dāng)中，化學(xué)實(shí)驗(yàn)既是化學(xué)課堂教學(xué)的基本內(nèi)容，也是化學(xué)教學(xué)基本途徑和手段。教師作為化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)施者，不僅要能夠通過化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)啟迪學(xué)生的科學(xué)思維，訓(xùn)練學(xué)生的科學(xué)方法，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度，更為重要的是通過化學(xué)教學(xué)實(shí)驗(yàn)來讓學(xué)生體會(huì)科學(xué)的本質(zhì)，學(xué)會(huì)如何通過化學(xué)實(shí)驗(yàn)來進(jìn)行科學(xué)研究。在如今深化課程改革的背景下，化學(xué)實(shí)驗(yàn)在化學(xué)教學(xué)中發(fā)揮著最為重要的作用。作為一名化學(xué)教師，不僅要會(huì)做化學(xué)實(shí)驗(yàn)，會(huì)教化學(xué)實(shí)驗(yàn)，更要學(xué)會(huì)自己研究化學(xué)實(shí)驗(yàn)。教師在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中擔(dān)當(dāng)?shù)慕巧脖仨毎l(fā)生轉(zhuǎn)變，由傳統(tǒng)的單一的組織實(shí)施者，轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)的組織實(shí)施者與研究者的雙重角色。

教師所開展的化學(xué)實(shí)驗(yàn)研究有別于化學(xué)家在科研活動(dòng)當(dāng)中所開展的化學(xué)實(shí)驗(yàn)研究。從實(shí)驗(yàn)研究的目的來看，化學(xué)教師實(shí)驗(yàn)研究的目的是為了改進(jìn)化學(xué)教學(xué)效果，是為實(shí)現(xiàn)化學(xué)教學(xué)目標(biāo)服務(wù)的。而科學(xué)家所開展的化學(xué)實(shí)驗(yàn)研究是以研究、認(rèn)識(shí)人類未知的化學(xué)事物或其規(guī)律為主要目的的。從實(shí)驗(yàn)研究中所使用的儀器設(shè)備來看化學(xué)教師所使用的也遠(yuǎn)不如科學(xué)家所使用的先進(jìn)。在此，我們所說的化學(xué)實(shí)驗(yàn)研究的主體定位于中學(xué)化學(xué)教師。教師成為化學(xué)實(shí)驗(yàn)研究者本身也有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。中學(xué)化學(xué)教師擁有豐富的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，是最容易發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問題。同時(shí)，一線教師也是對(duì)于實(shí)驗(yàn)問題解決效果好壞的第一實(shí)踐者和檢驗(yàn)者。因此，教師應(yīng)該成為化學(xué)實(shí)驗(yàn)研究者。

基礎(chǔ)教育課程改革之后，中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)從內(nèi)容、體系、呈現(xiàn)方式、培養(yǎng)目標(biāo)和要求到教育思想、理念等都發(fā)生了很大的變化，這些變化在具體的教學(xué)中怎么實(shí)施才能取得較理想的效果，都需要深入而系統(tǒng)的研究。對(duì)化學(xué)教師來說，從事實(shí)驗(yàn)研究是促進(jìn)其專業(yè)發(fā)展的重要手段。化學(xué)教師只有親自從事實(shí)驗(yàn)及教學(xué)研究，才能更好地培養(yǎng)研究能力并養(yǎng)成科研習(xí)慣。中學(xué)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)一般具有較強(qiáng)的直觀性和可靠性。多年來經(jīng)過無數(shù)次重復(fù)，人們積累了大量成功的經(jīng)驗(yàn)與失敗的教訓(xùn)，按理說應(yīng)該達(dá)到“爐火純青”了，但事實(shí)并非如此，很多實(shí)驗(yàn)仍然在不斷被完善、改進(jìn)、改造、取代、補(bǔ)充。這樣一來對(duì)一線教師也提出了巨大的挑戰(zhàn)。由于一些化學(xué)教師缺乏敏銳的觀察力和較高水平的實(shí)驗(yàn)研究能力，教師在實(shí)驗(yàn)研究方面還只是停留于經(jīng)驗(yàn)的層面，在實(shí)驗(yàn)研究理論的總結(jié)和提煉以及運(yùn)用化學(xué)專業(yè)理論知識(shí)進(jìn)行問題解決方面的能力還有待提高。教師對(duì)于什么是化學(xué)實(shí)驗(yàn)研究還沒有深刻的認(rèn)識(shí)。要知道中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)研究也是一種研究活動(dòng)。而且，是一種以教師為主體，以改進(jìn)教學(xué)中的化學(xué)實(shí)驗(yàn)效果為手段，以實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)為目的的研究活動(dòng)。概括地說：化學(xué)實(shí)驗(yàn)研究即教師為了實(shí)現(xiàn)化學(xué)教學(xué)目標(biāo)，通過不斷對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容、裝置、儀器、試劑、操作、反應(yīng)條件等實(shí)驗(yàn)要素進(jìn)行改進(jìn)以優(yōu)化化學(xué)實(shí)驗(yàn)的研究活動(dòng)。

二、化學(xué)實(shí)驗(yàn)研究課題來源

化學(xué)實(shí)驗(yàn)研究課題的來源有很多，可以從文獻(xiàn)閱讀中產(chǎn)生，也可以從新聞熱點(diǎn)問題中產(chǎn)生，還可以從各級(jí)各類項(xiàng)目申報(bào)指南中產(chǎn)生等等。但是，對(duì)于一般化學(xué)教師來說，化學(xué)實(shí)驗(yàn)研究課題主要是教師在自己實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐中遇到的具體問題為來源。因此，本文主要探討一線教師在自己教學(xué)實(shí)踐中的化學(xué)實(shí)驗(yàn)研究課題的來源。從課題在實(shí)踐中產(chǎn)生路徑的不同可有以下幾種來源：

1.課標(biāo)及教材當(dāng)中的實(shí)驗(yàn)

通過對(duì)初高中化學(xué)課標(biāo)及教材的分析，會(huì)發(fā)現(xiàn)在化學(xué)實(shí)驗(yàn)系列中，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容很多都需要重新進(jìn)行研究與探索。如對(duì)于修訂后頒布的義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)于活動(dòng)與探究建議中涉及到的許多實(shí)驗(yàn)如：設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明加熱堿式碳酸銅有新物質(zhì)生產(chǎn)；燃燒條件的實(shí)驗(yàn)探究；設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究農(nóng)藥、化肥對(duì)人類是利多還是弊多等等許多實(shí)驗(yàn)［1］都可以作為教師化學(xué)實(shí)驗(yàn)研究課題來源。此外，即使是對(duì)于教材中的實(shí)驗(yàn)，教師也可以對(duì)其進(jìn)行改造或改進(jìn)。這都為中學(xué)化學(xué)教師開展化學(xué)實(shí)驗(yàn)研究提供了大量的課題。

2.化學(xué)實(shí)驗(yàn)過程中的“異常”現(xiàn)象

化學(xué)教師只要是一位有心人，就會(huì)發(fā)現(xiàn)在化學(xué)實(shí)驗(yàn)的預(yù)實(shí)驗(yàn)過程中會(huì)有很多實(shí)驗(yàn)效果不佳。即使是按照課本的實(shí)驗(yàn)步驟去做，也仍然得不到理想的效果。這時(shí)教師若不放棄，而是帶著研究的眼光對(duì)待之，則可能發(fā)現(xiàn)一個(gè)好的研究課題。例如，教師在演示鐵絲與硫酸銅溶液的反應(yīng)時(shí)，按照傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)方法在硫酸銅溶液的試管中放入一根潔凈的鐵絲來做該實(shí)驗(yàn)。然而，教師若真去做，會(huì)發(fā)現(xiàn)效果并不好。看不到暗紅色的銅，短時(shí)間內(nèi)也看不見溶液變淺綠色。到底是什么原因呢？如何改進(jìn)呢？這樣就產(chǎn)生了問題，這個(gè)問題對(duì)于教師自己來說就是一個(gè)潛在的研究課題。“異常”現(xiàn)象并非“無規(guī)可循”，而是在現(xiàn)象背后隱藏著學(xué)生所未知的原理。［2］在遇到“異常”現(xiàn)象時(shí)，教師通過文獻(xiàn)檢索對(duì)已有研究進(jìn)行分析后會(huì)有兩種情況，一種是前人已有很多好的方法對(duì)該問題進(jìn)行了解決，自己在驗(yàn)證別人實(shí)驗(yàn)的過程中若認(rèn)同別人的研究，則可以將其內(nèi)化為自己的經(jīng)驗(yàn)。另一種情況是已有研究沒有人對(duì)“異常”現(xiàn)象進(jìn)行探討，或即使有研究也仍需對(duì)其進(jìn)一步完善。此時(shí)若該“異常”實(shí)驗(yàn)問題具備了科學(xué)問題的結(jié)構(gòu)特征、對(duì)中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)具有積極意義、具有新穎性與創(chuàng)新性同時(shí)該問題的解決具有可能性這幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。［3］那么該問題就可以作為一個(gè)真正的課題去研究了。

3.學(xué)生所提的問題

學(xué)生會(huì)有許多與化學(xué)實(shí)驗(yàn)相關(guān)的問題。學(xué)生問題的來源也多種多樣，可能是來源于生活中的化學(xué)現(xiàn)象、自己做的假想實(shí)驗(yàn)習(xí)題、自己實(shí)驗(yàn)過程中的疑惑等等。如學(xué)生問為什么SO2通入FeCl3溶液不像理論上所說的溶液變成淺綠色?石灰石與鹽酸反應(yīng)會(huì)生成Ca（HCO3）2嗎?二氧化硫和氯氣都有漂白作用。若把二者以等物質(zhì)的量混合，讓混合物通過濕的有色布條時(shí)，其漂白效果如何呢？總之，教師不要忽略學(xué)生所提問的任何實(shí)驗(yàn)問題，很可能學(xué)生的問題就是一個(gè)值得研究的實(shí)驗(yàn)課題。

4.化學(xué)實(shí)驗(yàn)研究理論的困惑

理論上的缺位與不足，必然導(dǎo)致實(shí)踐上的盲動(dòng)。化學(xué)實(shí)驗(yàn)研究缺乏扎實(shí)的理論支撐，同時(shí)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的理論研究也是目前國內(nèi)化學(xué)實(shí)驗(yàn)研究所最為欠缺與薄弱的。若想從根本上改變實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)現(xiàn)狀應(yīng)加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的理論研究。［4］一線教師不能僅停留于具體實(shí)驗(yàn)操作層面的研究，也要不斷拓寬化學(xué)實(shí)驗(yàn)理論研究的視野。針對(duì)一些化學(xué)實(shí)驗(yàn)研究遵循哪些方法論、化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的創(chuàng)新模式有哪些、實(shí)驗(yàn)研究的策略有哪些等等理論問題的研究也是化學(xué)實(shí)驗(yàn)研究的新課題。

三、化學(xué)實(shí)驗(yàn)研究課題的發(fā)展趨勢(shì)

1.生活化、綠色化、微型化研究是主要趨勢(shì)

體現(xiàn)生活化的實(shí)驗(yàn)可以充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的積極性，讓學(xué)生體會(huì)到化學(xué)的作用與價(jià)值。如蔬菜、水果中的維生素含量的測(cè)定實(shí)驗(yàn)與學(xué)生生活聯(lián)系緊密，能增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的趣味性。化學(xué)實(shí)驗(yàn)的綠色化從源頭上防止了污染，對(duì)學(xué)生具有重要的教育作用與現(xiàn)實(shí)意義，是國際上化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)發(fā)展的共同趨勢(shì)。同時(shí)，化學(xué)教師樹立起綠色化學(xué)課程意識(shí)符合時(shí)代的訴求，也是教師主體地位的提升的表現(xiàn)，更是綠色化學(xué)課程行為的保障。［5］因此，教師在化學(xué)實(shí)驗(yàn)研究中應(yīng)以實(shí)驗(yàn)的綠色化為準(zhǔn)則。實(shí)驗(yàn)的微型化可以把一些演示實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)化為學(xué)生實(shí)驗(yàn)，隨堂實(shí)驗(yàn)或家庭實(shí)驗(yàn)。由于其安全、用藥量小，很適合目前我國的國情。實(shí)驗(yàn)的微型化也是化學(xué)教師開展實(shí)驗(yàn)研究的一大趨勢(shì)。

2.新材料、新方法、新手段、新設(shè)計(jì)、新組合的引進(jìn)研究

隨著塑料、有機(jī)玻璃、壓電陶瓷、電子器件等材料的應(yīng)用以及燃?xì)狻㈦姛帷⒐獠ā㈦娀　㈦娀鸹ā㈦姶拧⑽⒉ā⒓す獾饶芰總鬟f手段的應(yīng)用，化學(xué)實(shí)驗(yàn)在直觀、安全、快速等方面有明顯的改進(jìn)。信息技術(shù)、手持技術(shù)等現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)手段與化學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)合的研究等也是化學(xué)實(shí)驗(yàn)研究的必然趨勢(shì)。

3.實(shí)驗(yàn)研究體現(xiàn)一定的探究性

對(duì)于一些探究性實(shí)驗(yàn)的研究，形成較成熟的體系，可以讓學(xué)生在做這些探究性實(shí)驗(yàn)的過程中來學(xué)習(xí)科學(xué)探究，在使用科學(xué)方法的過程中學(xué)習(xí)方法，從而形成對(duì)科學(xué)本質(zhì)的深刻認(rèn)識(shí)。探究性實(shí)驗(yàn)是由學(xué)生自己運(yùn)用實(shí)驗(yàn)手段，探索未知的現(xiàn)象或數(shù)據(jù)，并在獲得現(xiàn)象的基礎(chǔ)上概括出實(shí)驗(yàn)結(jié)論的一類實(shí)驗(yàn)形式。［6］主要是針對(duì)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)而提出來的。在化學(xué)課標(biāo)中有大量的探究性實(shí)驗(yàn)課題，如探究鐵制品銹蝕的條件；了解或?qū)嵉卣{(diào)查飲用水源的質(zhì)量和水凈化處理的方法等等。

4.加強(qiáng)化學(xué)實(shí)驗(yàn)研究的元研究

加強(qiáng)化學(xué)實(shí)驗(yàn)研究的元研究也即為對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)研究的研究。其中主要研究一些關(guān)于化學(xué)實(shí)驗(yàn)研究的理論，目前關(guān)于中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)研究的理論基礎(chǔ)是非常薄弱的，大部分研究還停留在經(jīng)驗(yàn)層面。化學(xué)實(shí)驗(yàn)研究的理論是指在化學(xué)實(shí)驗(yàn)研究過程中的一些固有規(guī)律。它們是開展好化學(xué)實(shí)驗(yàn)研究的前提與基礎(chǔ)。加強(qiáng)化學(xué)實(shí)驗(yàn)研究的元研究要以新的實(shí)驗(yàn)研究觀來指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)研究。即要研究體現(xiàn)出化學(xué)實(shí)驗(yàn)的方法論、認(rèn)識(shí)論、價(jià)值論方面的問題。實(shí)驗(yàn)方法論是關(guān)于實(shí)驗(yàn)的一般過程和方法的理論，對(duì)所有實(shí)驗(yàn)活動(dòng)都具有指導(dǎo)作用。實(shí)驗(yàn)認(rèn)識(shí)論是探討實(shí)驗(yàn)認(rèn)識(shí)的本質(zhì)、前提、基礎(chǔ)、發(fā)展規(guī)律等問題。從認(rèn)識(shí)論的角度來看不同的實(shí)驗(yàn)觀有著本質(zhì)的不同，實(shí)證主義關(guān)注的是實(shí)驗(yàn)本身而非學(xué)生，否證主義則從學(xué)生的背景知識(shí)出發(fā)，強(qiáng)調(diào)學(xué)生在自己背景知識(shí)基礎(chǔ)上，通過實(shí)驗(yàn)來進(jìn)行學(xué)習(xí)。［7］實(shí)驗(yàn)價(jià)值論主要研究實(shí)驗(yàn)對(duì)于學(xué)生主體的發(fā)展有何意義等問題。此外，化學(xué)實(shí)驗(yàn)元研究還要關(guān)注實(shí)驗(yàn)研究的策略、方法、理論基礎(chǔ)等問題。

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