上海市～徐汇区教师进修学院～王以权～重振化学实验教学

重振化学实验教学 王以权 上海市徐汇区教师进修学院 200032 我们都知道“化学是一门以实验为基础的科学，许多化学的理论和规律很大的一部分 是从实验总结出来的。 ”我们认为，化学学科的发展离不开化学实验，同样，化学教学也离 不开化学实验。目前我们的教学中似乎离开实验照样能“教好”化学，如果纯粹从应试的 角度来看，课堂上不做任何实验，一些老师还是有办法让学生在中考、高考中考出不错的 分数。但，事实上长期缺失实验的化学教学，造成了我们的学生对化学学科在认识上产生 偏差，学生中喜爱化学学科的人越来越少了，我们化学专业的大学生在实验意识及实验能 力方面和国外的学生差距拉大了，我们的学生比较怕进实验室，不愿意沉在实验室里开展 实验研究。改革开放以来，我国科技事业有了很大发展，然而，从事化学工作的人员数量、 质量和发达国家相比仍存在比较大的差距，我国化学学科的研究和化工生产在国际上还处 在比较落后的状态。我们化学教师的任务不仅仅是帮助学生在升学考中考出优秀的成绩， 我们还要提高学生的化学素养，为培养我国的优秀化学工作者打好基础。我们的化学教学 必须符合学生的认知发展规律，必须符合化学学科本身的规律。 一、化学实验在化学教学中的意义 中学化学实验尽管只是非常基础的、比较初级的实验，但，却是一种重要的科学实践 活动，是学生学习化学必不可少的手段之一。只有经过教师加强在实验上的精心引导，严 格、规范的实验训练，学生才能真正进入化学学科的领域。 1）激发学生学习化学的兴趣 古人道：“知之者不如好之者，好之者不如乐之者”。爱因斯坦也说过：“兴趣是最好 的老师，它可激发人的创造热情、好奇心和求知欲。由百折不挠的信念所支持的人的意志， 比那些似乎是无敌的物质力量有更强大的威力。 ” 我曾作过“学生非智力因素对学生学业成绩的影响和非智力因素的培养”的课题研究， 研究结果是学生学业成绩和非智力因素相关程度远高于智力因素，特别和非智力因素中的 求知欲等方面特性相关更为显著。因此，激发学生学习化学的兴趣至关重要。 实验能提供学生积极的情绪体验，在实验过程中学生会被实验现象所吸引，会产生对 实验结果的期待，有时还会发生认知冲突，会引起对未知领域的探索，从而在学习过程中 产生兴趣。我们老师有这样的体会：大多数学生几乎对所有的化学实验都感兴趣，特别对 有声、光、电现象的实验更是兴趣倍增。因此，化学教师要把化学实验作为激发学生学习 化学兴趣的“法宝” 。 2 “铁丝在氧气中的燃烧” 、 “氢氯爆鸣” 、 “铝热反应” 、 “银镜反应”等实验一定会引起 所有学生热烈的反响，久久保留在学生的记忆中， “硫酸铝溶液中滴加氢氧化钠溶液” 、 “压 力对二氧化氮和四氧化二氮平衡的影响”等实验则会引起学生积极的深入的思考。所以， 有经验的老师一定会根据教学内容在教学过程中尽可能安排相关实验，以激发学生学习兴 趣，达到情意发展的目标。 2）加深对化学学科的理解 在教师的教学过程中，常常会听到学生抱怨化学内容太多记不住，对化学知识的理解 比较困难，感到化学很难学。学生受到一些化工厂重大事故和污染环境等事件的影响，认 为化学是一门危险的学科，今后不愿从事化学化工事业。 化学学科有很多需要记忆的内容，如，元素符号、化学方程式、物质的名称、俗称、 颜色、状态等等，如果学生把这些内容作为无意义的符号来记忆，光靠死记硬背确实很难 记住，更谈不上理解了。化学实验具有直观，能调动学生多种器官参与学习的特点，所以 学生对做过的实验往往记得比较牢。我们让学生通过实验来记住和理解物质的性质和反应 方程式，那应该是相当有效的。如，硝酸铜受热分解，实验中可以观察到蓝色的硝酸铜逐 步变为黑色的固体，试管中产生大量棕色的烟，并使带有火星的木条复燃。这些实验现象， 使学生毫不费力地记住和理解这一性质和相关方程式。 化学是和生活、生产、社会发展密切相关的学科，我们可以用化学的方法生产必不可 少的产品，可以用化学的方法测定周边环境的状况，也可以用化学的方法治理环境的污染， 保护人类自己。如，可以让学生用最简单的自制硫酸铜试纸检测周边环境中或阴沟附近是 否有硫化氢气体的存在，从而要否采取通风等相应的措施，保护自身的健康。再如，用硫 酸铜制作新制氢氧化铜检测尿液中有无葡萄糖，以监控糖尿病患者的大致病况。人们的生 活、生产，社会、科技的发展离不开化学，所以，化学不是污染、危险的代名词。 3）培养学生观察、推理、思维等多方面的能力 通过实验能对学生进行多方面能力的培养。课堂实验，通常让学生通过观察实验过程 和现象，思考掌握相关知识内容。学生实验，则要求学生实验前要熟悉实验目的、过程和 要求，实验中注意训练和掌握实验操作方法，学会如何观察，要仔细观察实验的全过程， 不遗漏任何一个细节，学生实验还要作好记录。然后对实验现象进行思考分析，得出正确 的结论。如果出现实验偏差或失败，要找出原因，在重做时取得实验成功。拓展实践，侧 重知识的拓宽，思维广度的加大。严格的实验训练，除了能培养学生良好的习惯、操作、 观察、思维、推理、分析等能力外，还能帮助学生树立唯物主义的方法和观点。 如，金属钠和水反应，学生看了教师完整的操作过程和实验现象，就会产生积极的思 3 维活动。一个简单的钠和水反应的实验，贯穿了一系列细节，每一个细节都说明一个问题。 如，我们把金属钠放在煤油里、塑料片能把钠切开、钠浮在液面上、钠熔为球状、反应一 段时间后产生火光等现象逐一分析，可以得出金属钠的部分物理、化学性质以及反应时的 能量变化。实验促进了教学目标的达成，学生的综合能力得到提升。把每次实验的作用积 累起来，学生能力就能得到较大发展。 二、关于化学实验教学的思考 化学实验是一种教学手段，也可以看成一种教学资源，作为资源是不可废弃的，应很 好地加以利用，并进行多层次的开发，使化学实验在化学教学中发挥更充分的作用。 化学实验教学不是简单地在课堂教学中完成一些实验，而是要有指导思想，要有一套 较完整的实验构思和安排，明确和强化实验的功能，把实验和教学内容完美地结合在一起， 通过实验教学培养学生实践、观察、思维、推理、分析、综合、创新等能力，同时使学生 在兴趣、学习动机、求知欲、满足感、爱好志向等情意方面得到发展。 化学实验教学可以根据学生的实际情况和教材的要求，从几个不同层次进行梳理、开 发和利用。 1）用好实验内容 经统计化学教材中的课堂实验、学生实验、探究实践等各种实验，初三年级有 73 个， 课堂实验占 43.9%，学生实验占 47.9%，探究实践等占 8.2%；高一年级有 64 个，课堂实验 占 57.8%，学生实验占 25.0%，探究实践等占 17.2%；高二年级有 35 个，课堂实验占 54.3%， 学生实验占 34.3%，探究实践等占 11.4%。 从统计可以看出教材实验安排的特点，初中实验内容数量多于高中，初三是化学教学 的起点年级，提高实验的密度，有利于学生形成对化学学科的学习兴趣，有利于学生对化 学学科由浅入深的了解。进入高中后，随着化学理论内容的增加，适合高中学习的相关实 验有所减少。三个年级课堂实验所占比例基本为百份之四十几到五十几，较明显的是高中 的探究实践比例有所提高，说明对高中学生在开拓视野，开阔思路方面要求更高些。 实验要发挥作用，首先要让学生看得清楚，看得真切，让学生看到最真实的实验过程 和现象。目前教材中提供的实验，通常没有太大的难度，实验成功率比较高，问题在于教 师要在加大实验的可见度方面做足文章。如，有些实验可以把用试管改为用烧杯，有些实 验可以让学生传看，有些实验可以通过实物投影打在屏幕上，有些实验可以把教师演示实 验改为学生实验，尽可能提高学生的参与程度。 教师在长期的教学实践中会不断产生新的体会，会对现有的部分实验会感到不满足， 尝试突破，根据教学实际对一些实验在原有基础上进行改进，使得更易操作，现象更明显， 4 趣味性进一步提高，取得更好的课堂效果。如，硫酸铜和氢氧化钠溶液反应得出质量守恒 定律的实验，硫和铁反应生成的硫化亚铁制硫化氢气体等等。 课堂教学中有些实验主要是要达到让学生体验实验现象和掌握操作方法的目的，有些 实验是要达到让学生验证结论的目的，有些实验是要达到让学生探索新知的目的。实验的 这些目的要求各有各的作用，都很重要。教材中很注意结合学生学习的进程，对知识掌握 的程度，在实验方面进行不同目的要求的处理，对初学者侧重体验和验证，有一定基础后， 则加强探索的要求。通过实验探索有利于学生创造性思维的形成，教材强化了这方面的目 标，除了编入了一定数量的探究实践方面的实验，还把有些课堂实验和学生实验有意识编 排成可供学生开展探究性学习的方式。如，初三化学第一学期 4.1 章节的“白磷燃烧条件” 的课堂实验，通过引导学生对实验操作和现象的观察研究探讨白磷燃烧的条件。教材中更 多的实验可提供教师在教学中设计成引导学生进行不同角度探索的方式，在这方面我们教 师可以大有作为。如，初中的“水的分解实验” ，高一的“电解饱和食盐水” ，高二的“比 较苯和烯烃、炔烃的化学性质”等等。在教材中也有一些完全重复的实验，如，粗盐提纯、 乙醇的催化氧化等，高中的要求应该不同于初中，教师可以增加内容，提高要求，使学生 有新的感受。如果我们理科教师都能认真做好这项工作，那么，我们就能改变我们的学生 “高分低能” ， “知识基础扎实，创新能力不强”的状况。 2）引导实验延伸 为了提高学生对化学知识的掌握和巩固，不少教师常常采取加大解题训练的力度的方 法。通常情况下，反复的解题训练确实会有效果，但是，成绩上去了，学生负担加重了。 学生长期超负荷学习会伤害他们的学习积极性，产生对学习的厌烦情绪，学习变得消极被 动。我们化学教师完全可以借助实验来改变这样的局面，减少重复的解题训练，安排布置 一些易做、安全、趣味性强的实验作为家庭作业，把实验从课堂延伸到家庭，让学生从实 验中恢复学习的乐趣，从而主动地学习。 虽然家庭做实验的条件十分有限，但，只要做有心人，会发现中学阶段适合做家庭实 验的内容有不少。如，自制酸碱指示剂、固体酒精、除臭剂、汽水、硫酸铜晶体的制作等 有好几十个实验可做。 我们还应该根据学生的个性发展特点，充分利用学校的设备，把化学实验拓展到课外， 开展拓展性学习和研究性学习，为对化学学科有特别爱好的一部分学生提供尽可能好的条 件，引导他们走上献身科学之路。 3）研究实验创新 “创新是一个民族进步的灵魂,是一个国家兴旺发达的不竭动力“ ，培养学生的创新能力、 5 培养创新型人才是我们的教育义不容辞的责任。在学校教育中，除了通过改进教学，注意 培养学生的创新能力，我们还要以教师的创新激发学生的创新。上海的化学教师曾经在这 方面非常活跃，发明创新了不少效果极好、构思独特的实验仪器。如，当时上海市化学实 验小组几位老师发明制作的“电解质溶液导电实验仪（发光二极管） ”、 “硫化氢气体系列实 验仪” 、 “气体性质综合实验仪”等。这些创造发明不仅在各类评比中获奖，更可贵的是在 课堂教学中发挥了重要作用，激发了学生对创新的热情。 我们要发扬上海教师的创新精神，继续探讨实验创新，为培养创新型人才服务。 4）培养科学精神 通过实验教学不仅仅让学生掌握知识技能，懂得方法过程，更重要的是让学生崇尚实 践精神，养成一丝不苟的科学态度，确立坚持不懈的研究作风和实事求是的科学精神，体 现科学和人文的统一，达到教育的一个更高的境界。 无论是课堂实验还是学生实验，要取得实验成功，必须在实验前周密准备，实验中正 确操作，仔细观察记录，实验后分析，得出结论，实验失败要寻找原因，继续实验，直到 成功为止。如果每次实验都做到严格要求，决不马虎，尊重客观，杜绝做假。学生长期在 这样氛围的熏陶下，会渐渐形成科学的态度和精神。 化学实验教学在上海是有较好的基础，上世纪八、九十年代期间，化学实验曾被多数 教师充分重视过，化学是当时学生非常喜爱的一门学科。一些教师在实验方