中外化學探究性實驗教學的比較研究

張玉林　徐素芳　姚擁軍

摘要：化學新課程改革非常注重培養學生的科學素養，利用探究性實驗開展教學，有助于學生養成創新的精神，提高實踐能力，是培養學生科學素養的重要途徑。通過比較中外化學探究性實驗教學的現狀，發現目前中國化學教育存在的問題，并且提出了初步的解決方案。

關鍵詞：化學教學；探究性實驗；比較

文章編號：1008-0546（2014）10-0059-03 中圖分類號：G632.41 文獻標識碼：B

一、化學探究性實驗教學開展的意義

化學是一門實驗性的科學，化學的形成和發展是與實驗密不可分的，對新物質的發現、鑒別、合成是化學家的主要工作；通過對物質的組成、結構、性質、以及變化規律的研究，促進了人們對物質世界形成與發展的認識；通過新物質的合成與創造，豐富了物質世界的組成。近年來，理論化學取得了顯著的進步，在解決化學問題方面發揮了重要的作用，但是通過計算所得的結論依然需要實驗進行驗證，因此化學仍然是一門以實驗為主的科學[1]。從整體來看，實驗不僅為化學概念和假說的形成提供基礎，為化學的形成和發展提供依據，而且可以否定錯誤的假說，完善科學理論。

化學的發展離不開實驗，化學的學習同樣離不開實驗。學生通過教師講述獲得的化學知識往往體悟不深，容易遺忘，而化學實驗能為學生正確認識物質的性質及其變化規律提供生動、具體的感性材料，幫助學生理解化學概念，鞏固化學知識。化學實驗是溝通實驗者與研究對象的橋梁，實驗中常見的顏色變化、沉淀生成、爆炸等新奇的實驗現象，能夠給學生以視覺沖擊，豐富化學課堂的內涵，展現化學的魅力，激發學生的學習興趣和求知欲。另外，出乎意料的實驗結果，不同實驗者之間現象的差異，可以促進學生反省、思考、總結，培養其分析問題，解決問題的能力。

2002年起在全國陸續實施的新課程標準，將探究性學習作為一種非常重要的學生學習方式。化學實驗可以為學生創設親自實踐的情景，使學生在實驗過程中能動地學習化學知識。化學實驗的這一特征決定了其必然是開展探究性學習的重要途徑。教師通過探究性實驗進行教學，按照新課程理念深入挖掘教材實驗內涵，學生通過探究活動來獲取化學知識。這一教學方式，能夠充分激發學生的學習興趣，調動其學習積極性；使學生樂于探究、勤于動手、勇于創新，培養學生獲取和處理信息的能力，分析解決問題的能力，以及合作交流、勇于創新的精神。總的來說，探究性化學實驗是落實新課程理念的重要手段，是培養學生科學素養的重要舞臺。

二、各國化學探究性實驗教學的狀況

1. 美國：實施體系完備

美國是較早開始化學探究性實驗教學的典型國家，其高中階段的化學課程有四分之一的課時是在實驗室進行的。在美國政府的重視及全社會的支持下，化學探究性實驗教學取得了豐碩的成果，以教材、教師、學生及家庭等方面為基礎，構建了非常完備的實施體系。

在教材編制方面，以Glencoe公司于2005年出版的《化學：概念與應用》為例[2]，每章的前面均安排有以活動設計為主的導航實驗，同時還附加有“我已經知道了什么”、“化學閱讀預習”、“化學在線預習”等欄目，這種設計方式能夠激起學生的疑問，引發學生的思考，鞏固已有的知識和經驗；鼓勵學生利用教材或網絡資源預習新知識，促進新舊知識的有效銜接，培養學生的自學能力。而教材中隨堂實驗的設計主要以探究性實驗為主，幾乎沒有演示性實驗。例如，第三章的“元素周期表”實驗，該實驗的設計使學生通過觀察金屬、非金屬、半導體的物理化學性質，然后通過比較、分類、討論等活動自制元素周期表，總結元素周期律。通過實驗學生經歷了一個完整的探究過程，深化了對元素性質的理解；培養其對比分析、總結歸納的能力和對知識的創新應用能力。教材還非常重視微型實驗的設計，大多數是學生感興趣的探究活動，其在激發學生學習化學的興趣，培養學生的創新精神方面有著重要的作用。

教師是學生開展化學探究性實驗的組織者與引導者，其綜合素養將在很大程度上影響實驗的教學效果。美國的教師選拔制度非常嚴格，中學化學教師應先接受四年的大學教育，并獲得學士學位，然后經過一到兩年的教育實習，通過教師資格考試后方能取得化學教師的資格。這些教師具有多學科的綜合背景，以及較強的實踐能力和動手能力，通常可以較快地適應教學工作[3]。

在化學教學的開展過程中，還安排有需家長和學生緊密配合、共同完成的家庭實驗。這些實驗與學生的日常生活聯系緊密，形式靈活；通過自主探究，不僅能夠鞏固已有的知識，提高知識的應用能力，而且能夠促進家長與學生的交流，使學生和家長同時對探究性實驗懷有很高的熱情。課程鼓勵父母與教師進行經常性的溝通，從教師處獲知家庭實驗所需的知識技能以及實驗的培養目標；提倡家長創造有利于學生學習的家庭環境，培養其良好的學習習慣。

2. 英國：科學如何工作

“科學如何工作”是英國科學教育的核心理念，即科學教育不僅以讓學生掌握科學知識為目的，更注重的是學生從發現者的角度出發，通過親自實踐發現事物的內在規律，熟練掌握科學工作的方法[4]。這一理念貫穿于英國化學教學的全過程，為了讓學生了解科學研究的過程，掌握科學工作的方法，探究性實驗在整個化學課程中占有非常重要的地位，約占全部實驗的40%。

在英國，化學課程沒有統一的教科書，教師只介紹一些書籍供學生參考，學習的內容和作業全部是實驗性的，學生的化學知識和技能主要依靠課堂以及實驗報告來完成。低年級的化學課程全部采用實驗教學，即使進入高中階段，實驗也占課程的70%，其余30%的內容也與實驗關系密切[5]。在教學的實際開展過程中，英國教師非常善于挖掘知識中的可探究元素，將驗證性實驗改為探究性實驗，將定性實驗轉化為定量實驗，鼓勵學生提出猜想，并通過實驗對猜想進行驗證；強調了數據獲取、分析能力，突顯了“量”在科學工作中的重要地位。在探究性實驗的設計過程中，注重科學方法的滲透和引領，讓學生在潛移默化中掌握科學工作的方法和技能。英國中學階段化學實驗的內容和方法是非常樸素的，讓人耳目一新的設計并不常見，但它卻將“科學如何工作”的教育理念真正落到了實處。endprint

3. 日本：注重探究實驗的層次性

日本教育界普遍認為，化學教育應該讓學生通過實驗來自己獲取知識，自主構建知識體系，而不是依靠教師的講授；實驗不僅為學生的學習提供生動形象的感性材料，還能培養學生的動手操作能力，掌握探索自然的方法，加深對自然現象的理解，樹立正確的自然觀和嚴謹的科研態度。因此日本非常注重利用實驗，尤其是探究性實驗來開展教學，培養學生的科學素養。

其實驗的探究性可分為三個層次：第一層次是在驗證性實驗中融入探究性元素，通過實驗讓學生初步體會科學研究的一般思路和方法。第二層次是在章節的結束部分安排2-3個探究性實驗，實施程序可大體分為問題提出、設計實驗驗證、結果整理分析、結果驗證、報告發表五個步驟，其目的在于使學生通過觀察和實驗獲得感性認識，再利用比較、分析、抽象、假說、模型、歸納等方法上升為理論知識，并將理論成果應用于實際問題的解決。第三個層次是在探究性實驗結束后設置的“課題研究”，讓學生利用探究性實驗中學到的科學研究的方法，自行設計實驗對相關課題進行分析研究，體驗完整的科學探究過程[6]。除了化學課程中的“課題研究”之外，為了提升學生的科學探究和創造性的思考能力、培養科學嚴謹的態度，日本新設了“理科課題研究”課程，其中許多內容與化學息息相關[7]。

4. 中國：穩步推進

中國近年來大力推行的化學課程改革，非常注重實驗的教育功能，將實驗在培養學生科學素養方面的重要作用提升到了空前的高度。《普通高中化學課程標準（實驗）》[8]指出：“通過以化學實驗為主的多種探究活動，使學生體驗科學研究的過程，激發學習化學的興趣，強化科學探究的意識，促進學習方式的轉變，培養學生的創新精神和實踐能力。”并采取了一系列的措施，保證探究性實驗教學的順利開展。例如，在教材編制方面，不僅在必修課程化學1、化學2中設置了“觀察與思考”、“活動與探究”等欄目，而且還專門設有“實驗化學”選修模塊，使教師和學生更加充分地體會到實驗在化學學科中的重要地位。隨著課程改革的進一步深入，實驗教學在教學理念、實驗內容、組織形式等方面發生了深刻的轉變，利用探究性實驗開展教學受到了教育工作者的廣泛認同，在公開課、優質課上涌現出了一大批開展探究性實驗教學的優秀課例。

中國探究性實驗教學隨著化學課程改革的不斷深入而穩步推進，但是在推進過程中依然存在著許多問題。部分學校僅僅把實驗看作考試的一部分，教師只注重實驗涉及的相關理論，而忽略了實驗的教育功能；對探究性實驗教學缺乏熱情，將“演示實驗”看成是“實驗展示”，或直接在黑板上“做”實驗，沒有深入挖掘實驗的內涵，缺乏科學探究方法的引導。學生對實驗的目的不明確，甚至將實驗課當做放松課，實驗操作不嚴謹、不規范，對實驗過程中細微或異常的實驗現象視而不見，這些都不利于對學生實驗能力和嚴謹科學態度的培養。現階段中國化學探究性實驗教學的開展更多地存在于公開課、優質課等場合，并沒有真正融入日常教學中去。

三、國外經驗的借鑒與啟示

中外化學探究性實驗教學的開展從整體上來看，既存在共性也存在個性，各有所長，但是也都存在相應的問題。然而國外在化學探究性實驗教學方面起步較早，有許多成功經驗值得我們思考與借鑒。

1. 化學探究性實驗教學應常態化

在中國，由于課時不足、以考試分數為主的評價機制等因素的影響，探究性實驗教學并沒有真正走進日常教學。而要充分發揮探究性實驗教學的教育功能，則須常態化，這就需要教師、學校、家庭等方面的密切合作。教師應從根本上轉變自己的教學理念和教學角色，充分認識到探究性化學實驗在提高學生科學素養方面的重要作用，引導學生自主探究，從知識與技能的傳授者轉變為學生探究過程的支持者、引導者與合作者。學校應大力支持探究性實驗教學的開展，適當調整課程，解決課時不足的問題；加強實驗室的管理，保證實驗所需試劑和儀器設備的及時供應，配備專門的實驗員，減小教師在學生分組實驗方面的負擔。家庭應支持和理解學校的工作，同時創設有利于學生學習的環境，協助學生完成家庭實驗，積極與學校、教師、孩子等方面進行溝通。

2. 探究性實驗與驗證性實驗相支撐

日前，化學課程中探究性實驗的比例明顯不足，以全國使用范圍最廣的人教版教材為例，觀察實驗的比例高達63.9%[9]，實驗方式仍以教師演示、學生觀察為主。因此，化學課程中學生探究性實驗的比例需進一步提高，教師應充分挖掘實驗的可探究元素，把一部分的驗證性實驗轉變為探究性實驗。但是在實驗轉換的過程中應保持理性，切不可過度強調實驗的探究性，而忽略了實驗的驗證性功能，否則會有矯枉過正之嫌。善于思考的學生在化學學習的過程中，常常會對一些概念的正確性進行質疑，對某些物質的性質進行推測，對事物的內在規律進行設想，此時就需要驗證性的實驗對這些質疑、推測、設想的正確與否進行確認。探究性實驗與驗證性實驗二者功能相輔相成、相互支撐，在化學課程中不應過多地強調一種形式的實驗，而應充分發揮多種形式實驗的功能，才能切實把新課程的理念落到實處，提高學生的科學素養。

3. 實驗法與講述法相結合

英國的化學課程教學幾乎全部采用的是實驗法，雖然其具有諸多優點，但是缺點也是顯而易見的，一個化學概念的學習往往需要花費較長的時間。與實驗法不同，講述法則簡便易行，教師可以利用精練的語言來闡述問題，有利于增加課堂的容量，提高教學的效率，保持知識的深刻性與系統性。人類在認識客觀事物時，是在有效繼承前人成果的基礎上進一步深入研究的，一切知識都需要學生親自實驗來獲得是不符合人類的認知規律的。因此，在開展中學化學教學時，實驗教學應得到足夠的重視，但卻不能占據化學教學的全部或絕大多數內容。教師應處理好實驗法與講述法之間的關系，在培養學生探究能力同時，掌握學習的進度，完成教學目標。

總之，我國在化學探究性實驗教學的開展過程中，由于國情的不同不可照搬國外的成功經驗，而應結合自身實際，通過廣大教育工作者的不懈努力，探索出具有自身特色、符合自身實際的實施策略，為國家培養出更多的優秀人才。

參考文獻

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