化學實驗教學困境中的緩解手段

胡宗華 程建云

俗語云：“百看不如一做。”“做”，成為有效學習的重要手段，越來越為人們所重視，新課程強調學生實踐能力的培養，是最直接的體現。

化學是一門以實驗為基礎的自然學科，實驗在化學教學中的作用是不可代替的，因為化學實驗生動、直觀、真實、有趣的特點，對學生在形成概念、探求規律、提高能力等方面有極強的現實意義。世界發達國家都特別重視化學實驗教學，如德國化學教育界盛傳：“沒有實驗的課，不算是一堂成功的課。”而美國每堂化學課至少做一個演示實驗；日本有半數以上化學課在實驗室度過。有鑒于此，中國的化學教育也開始重視實驗教學，新課程標準明確指出：“突出化學學科特征，更好發揮實驗的教育功能。”這是中國學生的福音。

一、實驗教學，當前農村初中的痛

當前初中尤其是農村初中化學實驗教學的現狀還遠沒有達到令人滿意的程度，與課程標準還有相當差距，主要表現為以講解或圖片代替演示實驗，以演示實驗代替學生實驗等。這其中當然有教師怕麻煩、追求教學“效率”趕進度以及學校缺少管理力度等主觀因素，但也有許多客觀因素的制約，主要表現為：

1.硬件欠缺。目前農村初中實驗室裝備多數達不到二類標準，藥品器材沒有配齊，有的僅能勉強維持演示實驗。玻璃儀器等易損件數量不足，化學藥品定量配發，囿于經費等因素，學校難以及時補充，導致實驗難以維系。

2.師資薄弱。不少學校沒有專職實驗員，由任課老師兼任。多數學校化學實驗員數量不足，往往只達到教育行政規定數量的半數或更低，而化學實驗準備工作多半很復雜，準備一節分組實驗課，可能需要兩至三節課，因此，導致工作量大，心有余而力不足，不能保障實驗教學順利開展。

3.效益制約。有些演示實驗可見度小，坐在后面的學生很難觀察清楚，有些實驗反應時間過長，師生都“耗不起”，有些實驗還有一定危險性。以上種種因素迫使教師放棄實驗。

二、多媒體輔助，緩解矛盾的過渡性選擇

上述客觀因素在短時期內無法完全克服，而實驗教學的需求又是實實在在的。那么我們如何在這一對矛盾中做出理性選擇呢？我認為，充分利用人類文明的新成果——多媒體技術，來輔助實驗教學是緩解此矛盾的一個過渡性辦法。

首先，從認知規律來看，這是可行的。研究表明，人類接受外界信息主要來自視覺、聽覺等，其中80%來自視覺，15%來自聽覺。以視聽為主要方式的多媒體教學手段，對于學生認知可產生巨大的促進作用。而運用多媒體技術來輔助化學實驗教學，可成為我們的一個新嘗試。

其次，信息化教學設備的普及提供了可能性。在當今信息社會，計算機在教育領域得到廣泛應用，稱之為計算機輔助教育（CBE），計算機輔助教學（CAI）是其中的一個方面，以其生動、形象、感染力強、信息量大的優點受到廣大師生青睞。多媒體課件是計算機輔助教學的核心要素，計算機模擬型多媒體課件是其中一種類型，主要用于輔助實驗教學。經過電教設備的升級換代，現在各校大多建設了多媒體教室，這為輔助實驗教學提供了物質條件。

三、多媒體輔助化學實驗教學的思考與實踐

下面從提高認識、促進效益、克服困難等方面談談多媒體輔助化學實驗教學的嘗試與思考。

1.提高實驗認知，減少風險消耗

化學實驗有許多危險因素存在，這是導致實驗教學裹足不前的重要原因。這些危險除一些不可預知的因素外，基本與實驗操作方式有關。但這些不當的操作方式在平時教學中只能靠老師講解其因果，卻不能用實驗證明，這就不易給學生留下印象。如果運用計算機模擬這些錯誤操作，放慢動作，把錯誤的因果演示清楚，加深學生對錯誤操作因果的理解，則能有效避免這類危險的發生。如，對實驗室用高錳酸鉀加熱制取氧氣的操作教學，可制成Flash課件，對錯誤操作產生的后果進行模擬，將試管口向上傾斜，導致加熱時水倒流試管炸裂；試管內未塞一團棉花，導致水槽內水變成紫紅色；用酒精燈焰心加熱，導致試管破裂等，讓學生認識到錯誤操作的嚴重后果，然后組織實驗，實驗的成功率就大大提高，這也培養了學生科學嚴謹的學習態度。類似于此的模擬實驗還有濃硫酸的稀釋、鐵絲在氧氣中燃燒等。

藥品器材的消耗缺口難以及時填補，是制約實驗教學的又一因素。努力提高實驗成功率，提高學生實驗操作技能，是解決這一困惑的一個重要手段。義務教育化學課程中涉及的化學基本操作技能有加熱、藥品的取用、稱、量及溶解、過濾、蒸發、溶液的配制等。這些技能的訓練有的是通過專門的實驗課來實現的，有的是融合在各章節中，如通過氧氣的制取和性質實驗，引導學生掌握制氧氣的方法，認識氧氣的性質，也訓練藥品的取用、加熱、氣體制取等技能。傳統的基本實驗操作教學，一般是課堂上老師示范講解，學生看、聽，再動手練習。而老師在示范時，坐在后面的學生很難看清楚，動手練習時難免發生差錯，導致物品消耗成倍提高。通過播放基本操作教學視頻，在短時間內直觀、生動地將規范操作呈現給每位學生，然后讓學生再動手練習，可有效提高實驗成功率。又可運用媒體技術，如PPT將各種儀器制成課件，讓學生選擇合適的儀器進行移動、拼接、組裝，不僅增強學生對儀器的認識，提高操作能力，同時也培養學生的實驗設計創新的能力。

2.放大實驗效果，促進效益提高

演示實驗是實驗教學不可或缺的一個重要部分，是學生對新知識由感知到理解的關鍵。有些實驗演示的效果明顯，如鐵絲在氧氣中燃燒，點燃鎂條等，燃燒劇烈，前者火星四射，后者發出耀眼白光。但有些演示實驗可見度小，很難使全體學生都能觀察到，這會影響實驗的效果，難以給學生留下深刻印象。運用實物投影儀，放大投影，能夠使反應現象更加明顯。如紫色石蕊試液滴入氫氧化鈉溶液中變藍，在實際實驗時效果不明顯，用肉眼很難區分紫色與藍色，利用投影，則能讓現象明顯許多，比老師牽強強調其顏色變化能產生更強烈的效果。再如，根據金屬與酸的反應的劇烈程度，來判定金屬活潑性的實驗，用實物投影放大，看氣泡效果會明顯許多，讓學生印象深刻。

3.克服現實困難，解決“直觀”問題

有些實驗條件要求高，操作復雜，過程較危險，時間長，生成物或藥品本身有毒，不適合課堂演示，這時可在教學過程中運用視頻文件來教學。如，面粉爆炸實驗，實驗條件要求高，很難成功，可播放成功實驗的DVD。再比如，硫在氧氣中燃燒產生有毒的二氧化硫氣體，該實驗即使在通風櫥內進行，也難免二氧化硫污染；鐵生銹是緩慢氧化過程，耗時長，不宜課堂演示，也可制成課件課堂播放。類似的還有一氧化碳還原氧化鐵等實驗，利用課用Flash、Authorware等軟件制成課件，既能激發學生興趣，又減少了污染等危害。

有許多生產生活方式與化學有著密切關系，它們對于學生的化學學習能產生巨大促進意義，但我們卻無法將它們搬進化學課堂實驗中，比如，生鐵的錘煉等化工生產，自來水廠凈水過程等工藝流程，精彩紛呈，意義顯著。一般情況下，教學時只能枯燥講解，學生只能死記硬背。運用多媒體課件將這些內容制成模擬動畫，穿插在課堂教學中，給學生強烈的感官刺激，如同實地參觀，能讓學生體會到科技服務生產的實際意義，激發學習化學的興趣。

從學生認識形成的規律來看，反復，是一個不可回避的心理過程。一般教學中，對一個實驗，老師只演示一次，或學生動手做一次，以后的學習中碰到相關實驗內容時，重做實驗的機會微乎其微。因此，將平時用過的媒體課件或師生實驗實錄收集起來，在需要時，從庫中調出來，既方便又快捷，還節約了藥品和時間，教學效果增強，尤其適合于學科復習。

當然，以上所述并非希望以多媒體手段取代實驗，而只是從目前農村初中化學實驗教學的現狀出發提出的一種應對措施。事實上，這種取代是不可能的，任何一種模擬性的手段都不可能代替實際操作給學生帶來的現場感、探究感與成功感，它們在實驗教學中永遠只能居于輔助地位。

此文系江蘇省現代教育技術研究“十一五”規劃2013年度重點課題《計算機技術下的化學實驗設計與創新》的研究成果。