突破實驗技能瓶頸提升教師化學素養

竇卓 蔣小鋼（.廈門雙十中學，福建廈門3 600 9；.廈門外國語學校，福建廈門3606）

突破實驗技能瓶頸提升教師化學素養

竇卓1蔣小鋼2
（1.廈門雙十中學，福建廈門3 6100 9；2.廈門外國語學校，福建廈門361026）

文章分析了福建省第三屆中小學教師教學技能大賽高中化學演示實驗項目試題，探討了參賽教師在比賽中表現出的典型問題，對如何突破實驗技能瓶頸，提升教師化學素養進行了反思，并提出了建議。

技能大賽；演示實驗；實驗技能；化學素養

2015年11月福建省第三屆中小學教師教學技能大賽在福州舉行。比賽分為片段教學、評課和學科技能（演示實驗）項目三個部分。高中化學組選手得分情況見表1。

表1 高中化學組選手得分情況

從表1數據可以看出，演示實驗的得分情況總體低于其它比賽項目，這說明演示實驗技能屬于參賽教師的化學教學技能結構中比較薄弱的環節。這種情形在前面兩次舉辦的教師技能大賽中不同程度存在，始終沒有得到較大的改善。而且高中化學實驗的這種狀況，與高考化學實驗題學生的得分率相對較低似乎存在某種聯系，理應引起全體化學教師的高度重視。

一、高中化學演示實驗比賽試題分析

【比賽試題】以《二氧化硫的性質》為課堂教學情境，演示二氧化硫與澄清的飽和石灰水反應的實驗。配合講解，幫助學生認識二氧化硫與氫氧化鈣的反應。

（二氧化硫可選擇使用所提供的儀器、試劑等制得，制備過程不要求講解。注意防止空氣污染。）

儀器：不同規格的長頸漏斗、分液漏斗、錐形瓶、圓底燒瓶、平底燒瓶、大試管、鐵架臺、酒精燈等。

藥品：稀鹽酸、稀硫酸、稀硝酸、氫氧化鈉溶液、亞硫酸鈉固體等。

【試題分析】對該實驗試題的理解應注意以下幾點：

（1）試題要求“以《二氧化硫的性質》為課堂教學情境”。這就意味著進行該演示實驗是SO2的性質實驗，不是SO2的制備實驗。

（2）試題為“演示二氧化硫與澄清的飽和石灰水反應的實驗”。因此，本實驗關注的重點應該是SO2與Ca（OH）2的反應過程有何特征？與之相關的實驗操作應注意哪些問題？

（3）試題要求“配合講解，幫助學生認識二氧化硫與氫氧化鈣的反應”。這明確規定了該實驗考查形式是“演示”，而不只是操作，是“邊講邊做，講做結合”，實驗過程必須講清SO2與石灰水反應的原理和特點。

（4）試題要求“SO2的制備過程不要求講解”。因而有關SO2氣體制備的反應原理、所用儀器、藥品的選擇和操作過程等都可以不詳細講解，以保證實驗的主體部分有足夠的時間進行講解和操作。

（5）試題要求“二氧化硫可選擇使用所提供的儀器、試劑等制得”。這暗示了SO2氣體制備方法可能有一定的開放性，涉及到藥品和儀器的選擇問題。

（6）試題要求“注意防止空氣污染”。提示參賽教師實驗過程應考慮SO2對空氣的污染，應有相應防止污染的意識和具體措施。

由上面分析可以看出，本次教師技能大賽演示實驗項目具有以下幾個鮮明的特點：

（1）基礎性。試題關注的是中學化學實驗中最基礎的實驗內容，考查教師對中學化學實驗中應知應會技能的掌握情況。

（2）新穎性。試題的選材內容和考查形式較新穎。考查內容源于教材，但要求明顯高于教材。考查形式有新意。因此，考查內容和形式有較好的區分度，只有平時課堂教學中堅持多做實驗、做好實驗的教師才可能在比賽中取得好成績。

（3）開放性。為達到實驗目的，所提供的實驗儀器和藥品有一定的選擇性，體現了化學實驗方法的多樣性和思維的開放性，對參賽教師的化學實驗素養提出了更高的要求。

（4）綜合性。體現了命題者既想考查參賽教師的化學實驗操作技能和講解能力，同時也想深入考查參賽教師化學專業的理論素養，即對SO2與Ca（OH）2反應的深刻理解。SO2+Ca（OH）2=CaSO3↓+H2O，反應中有白色沉淀生成。若SO2過量，則繼續發生SO2+CaSO3+ H2O=Ca（HSO3）2的反應，從而使白色沉淀發生溶解。因此，控制好SO2的生成速率是實驗成敗的關鍵。通過對上述反應實驗細節的深入細致考查，也體現了學科本位的命題指導思想。

二、參賽教師比賽過程中存在的問題

從所有參賽教師的比賽過程來看，能熟練完成實驗項目、實驗現象明顯的，人數較少。能科學、規范、有條不紊熟練完成實驗項目、實驗現象明顯的則更少。能再達到講解準確到位的選手則少之又少了。主要存在的問題歸納如下：

1.審題不清，對實驗目的理解有誤

多位教師沒有注意理解“實驗室制取和收集SO2”與“實驗室制取SO2進行性質實驗”之間的區別，誤把實驗和講解的重點放在SO2氣體的制備上。他們在比賽過程中花費了大量的時間和精力，詳細講解SO2氣體的制備原理、化學反應方程式的書寫、所用儀器藥品、操作注意事項和收集方法等，并且還做了詳細板書，造成實驗操作的時間不夠，無法順利完成規定的實驗內容。

2.專業理論知識不夠扎實

（1）對Na2SO3與硫酸的反應認識不夠。試題對SO2制取所用提供的儀器和藥品是開放的，提供了多種不同規格的儀器和藥品，設置了一定的干擾因素，參賽教師必須有所選擇，但只要科學合理都可以給分。通過參賽教師對儀器、藥品的選擇，間接考查了教師的專業理論素養和化學實驗的定量觀。有的教師誤認為一定需要用濃硫酸或一定要加熱反應裝置才能產生SO2。有的沒有對反應速率進行預測分析，直接使用長頸漏斗進行組裝SO2發生裝置。

（2）對SO2與飽和的石灰水的反應認識不到位。將SO2與石灰水的反應機械遷移為CO2與石灰水的反應。多位教師在實驗過程中未觀察到白色沉淀生成時，幾乎都認為是產生的SO2氣體不夠，因此又繼續加入大量的硫酸。而此時，空氣中早已彌漫著SO2氣體強烈的刺激性氣味了，說明SO2氣體已經大量產生！而參賽教師竟然絲毫沒有察覺這種情形并引起注意和分析。

SO2與澄清石灰水的反應的現象和過程，與CO2與澄清石灰水的反應的現象和過程在化學方程式上的表現是相同的：

SO2+Ca（OH）2=CaSO3+H2O，CaSO3+SO2+H2O=Ca（HSO3）2；

CO2+Ca（OH）2=CaCO3+H2O，CaCO3+CO2+H2O=Ca（HCO3）2。其實二者的實際反應情況卻有較大的差別。

表2 SO2與CO2溶于水的情形比較（25°C）

由表2分析可知：把SO2和CO2分別同時通入水中，H2SO3電離產生的c（H+）是H2CO3產生c（H+）的近106倍，能夠更快中和澄清石灰水中的OH-；最初c（SO32-）是c（CO32-）的約103倍，雖然Ksp（CaSO3）大于Ksp（CaCO3），但通入等量的澄清石灰水中SO32-沉淀時需要的c（Ca2+）明顯小于CO32-，而且隨著H+的不斷反應，溶液中電離出的c（SO32-）又會超過c（CO32-）。因此，SO2與石灰水反應的速率遠遠大于CO2與石灰水的反應，CaSO3被H2SO3溶解形成Ca（HSO3）2的速率，又遠比H2CO3溶解CaCO3形成Ca（HCO3）2的速率要快，如圖1所示。因此，演示SO2與澄清石灰水反應的關鍵操作是：①SO2氣體的產生速率宜慢不宜快，②飽和石灰水的用量不能太少。

圖1 SO2、CO2與澄清石灰水反應的情形比較

（3）沒有整體考慮實驗過程。有些參賽教師雖然注意到了SO2的污染問題，但是沒有把尾氣的處理裝置與性質實驗裝置作為一個整體進行考慮，導致操作過程中手忙腳亂、顧此失彼。還有些參賽教師用石灰水吸收SO2尾氣，而沒有用較濃的NaOH溶液。

3.實驗動手操作能力較薄弱

實驗操作的基本功較弱。整個實驗過程操作不熟練、不規范、不科學的操作時常出現。主要體現在儀器的連接、組合忙亂無序；儀器的固定歪歪斜斜、搖搖晃晃；儀器的使用方法不規范；藥品的取用沒注意方法和用量；加熱沒有用酒精燈外焰，沒有用木塊調整酒精燈高度。整套實驗裝置沒有面向學生從左往右連接。沒有定量的實驗觀，沒有考慮Na2SO3固體和稀硫酸的用量。

4.實驗操作與講解無法默契自如

大多數選手無法調節講與做之間的平衡。有些選手做多講少，導致講解不到位；有些選手講多做少，本末倒置，實驗完成不了。

三、反思與建議

此次比賽反映出青年教師在實驗教學中普遍存在的一些問題：理論不夠扎實、實驗做得少、訓練不夠到位、心理不夠穩定。究其原因主要有：首先，參賽教師的教齡普遍較短，對教材的理解尚淺，教學經驗的積累還較少，影響了對實驗目的、實驗操作和實驗現象解釋的理解。其次，高中課程改革后教材本身設計帶來的一些影響。高中化學教材中有的實驗現象不明顯，有的實驗不易成功，有的實驗考慮到有污染問題，再加上多媒體視頻的便利使用，導致教師減少了在學生面前演示實驗，而是直接使用實驗視頻代替，或者在黑板上畫實驗。這不僅使教師的基本實驗能力得不到鍛煉，教師實驗創新能力更得不到培養和激發。再次，參賽訓練時選手可能比較重視復雜實驗的模擬，卻忽視了實驗的基本操作。此外，比賽時的心理素質不穩定，選手過于緊張，也是造成出錯的一個重要因素。

以上造成教師化學實驗技能減弱種種的原因，本源上體現了教師忽略了化學實驗的教育功能與價值，沒有從“培養人”的高度重視實驗教學。實驗是研究的基本工具，是科學教育的基本佐證；實驗也是化學學科特有的思想與方法，即學科學習和解決問題的獨特視角與策略。在中學化學教學活動中，化學實驗具有多重教育功能。首先體現在認識論方面，化學實驗能引發化學教學問題，為學生認識知識、檢驗理論、驗證假說提供實驗事實。其次體現在方法論方面，學生親歷豐富的實驗過程，既能獲得基本的化學知識，又能掌握實驗的科學方法，如：觀察、實驗、測定、控制、紀錄、數據分析處理以及得出結論等方法。通過化學實驗還能增強學生對科學探究過程的認識，學習科學探究的方法。再次體現在教學論方面，化學實驗能夠創設生動的教學情景，大大激發學生學習化學的興趣。還能培養學生尊重事實、嚴謹細致的科學態度，引導學生用辯證觀點看問題，形成科學的世界觀、價值觀，很好地落實“情感態度與價值觀”目標。

那么，教師如何才能提升自身的實驗教學技能呢？建議在日常教學中注意落實以下幾方面的工作：

1.加強化學實驗教學理論的學習

教學理論對教學活動起著有效的指導作用。同樣，化學實驗教學的理論水平，也決定了化學教師實驗教學的設計和實施水平。因此，化學教師只有不斷加強化學實驗的理論知識的學習，提高自身的實驗理論水平，才能使自己實驗教學實踐得到有效的指導，才能使實驗教學設計和實驗實施水平達到新的高度。

2.做足、做好教材中的實驗

實踐出真知，熟能生巧。在化學實驗教學中，教師通過親自動手做實驗，既可以提升實驗操作能力，在演示實驗時提高準確性，減少失誤和失敗，還能產生對實驗的新認識。真正靜下心來，踏踏實實做好每一個教材實驗，不斷反思與總結，收獲會更大。例如，教材上Fe（OH）2的制備，一直是困擾很多教師的一個實驗，理論上應該產生白色的Fe（OH）2沉淀，卻很難觀察到這一現象，而是沉淀很快變成了灰綠色，教師也一直無法解釋。廈門一中的李玉炫老師卻不斷重復做這個看似簡單的實驗，不斷調整FeSO4和NaOH的濃度，終于找到了產生白色沉淀的條件，并對沉淀變成灰綠色的現象做出了推斷：白色的Fe（OH）2因吸附了周圍的淺綠色的Fe2+而成。因此，只要把少量的FeSO4滴加到過量的NaOH溶液中，避免Fe2+過量被吸附，就可以看到白色沉淀了。可見，教材中的實驗同樣值得我們認認真真去做，同樣會讓我們受益匪淺。

3.發散思維，進行實驗創新

教材中設置的實驗內容也是為教學目標服務的，教師要能夠根據教學內容，靈活選擇、設計和補充實驗，讓實驗為教學增色。例如，在進行銅和濃硝酸反應這一實驗時可將教材裝置進行重新設計，如圖2。即先在兩支試管中均加入少量無色的濃硝酸，再將銅絲向下插入左邊試管中，產生大量的紅棕色氣體會擴散至右邊的試管中，慢慢觀察到右側的濃硝酸變成黃色。這樣的設置，既觀察到了銅和濃硝酸反應的現象，又解釋了濃硝酸變黃的原因，還能避免污染，達到了多個目的。除了在授課時，可以根據需要將實驗靈活地設計組合，教師也可將實驗題目設計成實驗，既可鍛煉教師的實驗能力，又可開闊學生的眼界。

圖2 銅與濃硝酸反應裝置的改進

對于實驗創新，很多教師覺得無所適從，找不到要創新的問題，也不知如何創新。實驗創新的確不是一件容易的事情。但是只要教師平時在化學實驗中不斷發現問題，積累素材，善于思考問題，進而解決問題，實驗創新就不是高不可攀的。

4.積極參加實驗操作技能的再培訓

教師的專業成長除了需要個人的主觀努力外，教師團隊的互幫互助和教育主管部門組織的各種專業培訓、繼續教育也非常重要，這些途徑能有效幫助教師的快速成長。化學教師的實驗技能也是如此。因此，要通過積極參加實驗操作技能等方面的培訓，進一步鍛煉自己的實驗能力。廈門市教科院就組織了初、高中化學教師到福建教育學院、福建師范大學參加實驗培訓，鼓勵教師親自動手做實驗。福建教育學院組織的教師實驗培訓活動從三個維度讓教師認識實驗的作用。維度一：怎樣將實驗認識和理解得更清楚；維度二：怎樣將實驗操作演示得更好；維度三：怎么將實驗在教學中用得更好。相信每一位經過培訓的教師，都會有很大的觸動和收獲。

5.養成實驗后反思的好習慣

反思是教師成長中的一把利器。要想有效地提高教師的實驗水平，除了平時多動手做實驗以外，也需要教師不斷地對做過的化學實驗進行反思、記錄。即使是一些改進設計好的實驗，也有必要重復進行反思。因為只有通過多次反思、斟酌，才能發現實驗及實驗設計過程存在的問題，進而分析問題，不斷改進優化實驗設計。只有舍得花時間、精力去研究化學實驗，堅持多次的“實驗——反思——再實驗”的循環過程，不斷從賞析到批判，才能把實驗教學工作完成得更好，才能使教師的化學實驗水平更上一個臺階。

總之，舉辦全省教師教學技能大賽活動，既檢驗參賽選手專業水平，又為教師互動交流搭建了平臺，最終目的是促進教師教學技能水平的提高。常言道：“臺上一分鐘，臺下十年功”。在平時教學過程中，要努力訓練實驗教學的基本功，只有教師的實驗水平提高了，才能引導學生完成教科書中呈現的化學實驗。只有教師首先有較高的理論水平和實驗改進創新意識，才能培養學生的實驗創新觀念，進而引領學生進行創新實驗。這不僅有助于提高學生對化學學習的興趣和熱情，也能夠提升學生的批判性思維和創新能力。

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（責任編輯：張賢金）