全国第十届实验教学创新研讨会论文集-实验创新研究成果课题报告

英华陈立鸿（天津市河西区教育中心300202）摘要该专题研究重点是分类整合文献中优秀的实验改进、创新成果，并将这些成果及时有效的转化应用于新课标化学教学实践中。同时，我们还将优秀成果的文本资料转化成直观的实验视频，这么做无疑将会进一步激发教师研究、改进、创新化学实验的兴趣和创新灵感，有助于教师实现教学方式多样化，提高课堂教学有效性，有利于推进高中化学新课程改革的发展。关键词化学实验创新成果整合应用1问题提出使用新课标教材两年多来，化学教师在教学面有了一定的经验。但长期以来，由于课时紧、任务重，教材无演示实验和分组实验之分，同时受应试教育的影响，在教学中仍存在着教师“重讲授，轻实验”的偏向。有些实验按照课本设计的探究内容大多是停留在掌握知识上，缺乏与生活、生产和社会的联系，学生在实验中不能真正的感受和体验探究的乐趣，觉得没有必要去探究，实验做起来乏味，导致学生解决实际问题的能力较低，创新精神和实践能力的培养受到抑制。历经了九届全国实验创新研讨会，已有实验研讨成果颇多，但由于资料零散，缺乏文献的整理，出现重复研发，致使在应用层面的效果延迟；各种实验专刊或化学教学杂志都设有实验创新专栏，会有一个实验多种改进、创新方法，但缺乏对比、比较研究，更缺乏将文本资源转化为现实操作的视频资源，因为在这一转化过程中会遇到许多问题，导致实验成功率较低，需要教师再次创新实施探究。2研究的理论基础建构主义学习理论，为课堂实验教学提供重要的理论基础，其中实践能力主要是指人们在各种实践活动中所展现出来的完成该活动所必需的个性心理特征。在实验教学过程中对学生实践能力的培养主要做法是，要最大限度地调动学生的积极性，使他们主动地动口、动手、动眼、动耳、动脑，去做、去实际操作、体验和表现，实现学生学习活动方式的自主、参与和合作。这就要求教师首先有以上诸方面的亲身体验，善于研究、改进或创新实验，并将化学实验创新成果及时有效地进行整合应用于教学实践。创新学习的理论，是学生学习方式的革命，更新学习者的学习观念，是人生存与发展的基础，是实施素质教育的重要内容，是未来人才的必备素质。在化学教学中整合已有的化学实验创新成果，并将成果及时创造性地应用于平日教学之中，在此基础上师生会有新的感悟和创新，从而达到优化教学过程，实现有效教学的目的。3现实意义围绕新课标要求，分类整合这些文献资源，使实验改进、创新、探究设计成果系统化、条理化、有序化、视频化，并在此基础上广泛地应用于日常化学教学之中，教师在分工合作过程中共建、共享，减轻备课负担，有精力研究这些实验成果有效应用的策略，进一步探讨和实践，使实验成果形成整合、应用、创新的良性循环，加快成果在课堂教学中有效应用的转化步伐；有利于推进高中化学新课程改革的发展；有利推动教师集体备课及校本教研达到高效、实效；有利于触动实验员老师与学科教师间密切配合，激发了教师同伴互助的热情，交流中唤起课题组教师新的改进、创新设想，营造学科组乐于改进、创新实验并应用于化学教学实践的和谐研究氛围，在共同探讨过程中，达到双赢或多赢的效果。实验改进突出化学特征，教学中教师引导学生经历科学探究的过程，密切联系生活实际，让学生亲身感受实验探究的兴趣，化学实验成为教与学方式变革的突破关键，成为师生、生生民主、和谐、平等交往的纽带，从而促进多样化教学方式的形成，提高教学效果，提升学生的思维能力，推进化学课程改革的实施。4本课题研究的方法调查研究法：通过问卷调查方法，了解和分析化学实验教学情况，有针对性地进行该课改专题研究。文献研究法：对有关实验改进、创新、探究等方面的教学成果进行广泛搜集，进行深入比较和分析，将安全科学、现象明显、简便易行、绿色、实用的实验成果分类、实施、录像。教学行动研究法：实验教师根据教学中发现的问题和文献资料感兴趣的问题展开研究，课题组定期组织不同平台（校、区、市、全国级）的实验成果整合、应用等方面的交流会，在交流中互相启发，在思维碰撞中产生灵感，在实践中有新的发现和成果。5实施步骤及初步成果本课题研究实施重点是分类整合文献中优秀的实验创新成果，并将这些成果及时转化应用于新课标化学教学实践中。同时，我们还将优秀成果的文本资料转化成精彩的实验视频，这么做无疑将会进一步触发师生研究、改进、创新化学实验的灵感，有助于实现教与学方式多样化，提高课堂教学有效性。围绕课题重点研究内容，课题组成员有序实施了以下步骤取得了一些可喜成果：明确实验改进、创新、应用的特点，确立课题研究子课题组织课题组成员深入研究、理解新课标，明确化学实验的重要作用：新课标把化学实验看作是学生积极主动获取知识和解决化学问题的实践活动，看作是学生经历和体验科学探究的活动，与学生的发展和终身需要、与激发化学学习兴趣、增进对科学的情感等方面有机结合。在此基础上各成员再进一步了解化学实验改进、创新、应用的特点：（1）化学实验的趣味化；（2）化学实验的生活化；（3）化学实验的微型化:①节省实验经费②操作安全、污染小③节省实验时间(微型实验同常规实验相比，具有仪器简单、用剂量少、反应速率快、现象明显特点)，提高课堂教学的质量和效率④激发学生化学学习的兴趣，微型仪器来源广泛，实现人人动手的目标。（4）化学实验的清洁化，从源头上消除化学实验对环境的污染。课题组成员明确了以上总体理念和方向的基础上，分工分类整理文献资料，为教师选取素材、确立研究子课题、应用于新课程教学实践等提供了必不可少的借鉴资料。首先将新课程化学教科书主要的6本教科书（必修1、2和选修1、4、5、6）中的实验内容归纳整理出“高中化学新课程参考实验目录”合计164个实验。然后查找四种主要的化学核心期刊、知网相关化学实验改进创新成果、近年全国实验改进创新大赛等方面的文献资料，并将其中贴近新课程高中化学教学的实验文献资料进行整理，以便于查阅为前提，按化学学科教学特点分类得到“实验改进创新研究文献电子资料”，其中有23个文件夹内含1260个稿件。每位课题组成员先分享拷贝这些分类文献资源。还在在实验专题研讨会上，播放历届全国实验大赛优秀典型实验录像，分析、引导课题组老师们展开联想，交流个人在教学实践过程中的实验经验与教训，互相启发，初步确立各自研究的子课题，再结合电子文献中讨论热点的实验相关问题，有针对性地搜取实用、有价值的实验信息作为课题研究的参考文献，正式确立研究子课题。随着研究实践和交流活动的不断深入，又激起了课题组老师们研究的热情，新的子课题不断涌出。目前为止正在研究的有38个子课题，研究内容覆盖新课程高中化学主体内容：主要无机元素化合物、典型有机化合物、化学反应原理、校本课程、研究性学习及生活趣味实验等。研究角度多样化且富有个性。如江兰芹老师和同组老师以钠和水反应的改进实验装置为突破点，以反应原理特点相似性为主线，深入挖掘本实验改进仪器的特点及其拓展应用范围，联想新课程化学教学中能用此实验装置进行探究的实验可达7种，如：可用于制取H2、H2S、CO2、NO2、NO等气体；可用于测定钠与水、乙醇、乙酸等含不同活泼氢的物质的反应速率；可用于不同浓度稀硫酸与锌的反应速率的定量测定等等。整合已有实验创新成果转化应用于新课标化学课堂教学、研究性学习和校本课程中组织我区化学教师首先从已有实验创新成果中分类搜索整理出配套新教材的实验资源，以学科集备组为单位，围绕所选章节，链接相关实验改进、创新成果，制成精彩实用的实验片断录像。再经集体备课，进行新课程区、市级研究课展示活动。课后任该课教师、集备组成员和听课教师交流作课、听课感想，进一步挖掘化学实验等的教学手段在新课程教学中的作用、实施、改进策略等，集成区、市级有关实验成果应用于课堂教学的录像。这样将实验创新成果逐步从文本文献中进一步有序开发、整合、转化、应用于日常教学中，发挥其应有的教学实用价值。结合我区各校进行的具有特色的研究性学习和校本课程，指导并搜集相关典型实验教学案例设计，调动颇有化学实验兴趣的学生参与化学研究性学习、校本课程的积极性，广泛联系化学生活、科技与社会，挖掘化学实验课堂延伸内容对学生基本素质提高的积极作用，带动相关课程老师边实践开发边及时整理引导学生进行研究性、校本课学习的报告、制作、论文、活动纪实录像或照片等，有效地推进了相关化学研究性学习、校本课程的积极发展。在整合与应用已有成果的基础上，还触发了师生研究化学实验的灵感，继续探究、改进和创新新课标教材中的实验方法、设计、仪器等，高效发挥实验在教学中的启思功能，及时撰写实验探究设计、案例和论文。多种形式推广整合、应用子课题研究的初步成果，为新课程化学教学提供丰实的教学资源通过多次区市级实验专题研讨会、区级新课改化学研究课展示交流等活动，大大激发了课题组老师的积极性。课题组老师通过现代快捷的媒体,如电话、电子邮箱、QQ等联络方式，和我及时沟通研究中出现的一系列问题，在多次反复的实验、研讨、交流的过程中，大家一同分享着实验中惊奇的意外收获、多次精心细雕修改的实验论文和视屏录像，教师间同伴互助加强了、教师与实验员的合作增进了，更可喜的是教师的科学素养随之提升了。尤其是北师大天津附中化学组的老师们，在特级教师张晓的带领下、视实验改进创新为乐趣的集备组长江兰芹老师的触动下、善于捕捉教学实验问题的实验员冯展艳等老师的支持下，这所学校已形成8人实验研究团队。江老师说自确定子课题以来，那种研究实验、并力求通过实验将实验科学探究的思想渗透到备课和教学中去的欲望日渐强烈，平日课余时间和学科组的老师经常不约而同地跑到实验室，和热情而乐于实验研究的两位实验员老师一起做实验、录制实验片段、分析研讨进一步改进实验的思路等。幕后录像合成制片的秦克强老师说：“可惜没有将研究过程中的实验精彩花絮录制下来，不然就可以让每位化学老师一同分享其中的乐趣了。”研究氯气性质的年轻的暴亭硕老师在QQ交流中这样写道：“在实验研究、交流过程中我受益匪浅，为了寻找实验效果更佳的实验方法，反复实验几十次，费了很大力气，闻了不少氯气，我已觉得改进后的实验设计操作简捷、效果不错，氯气不会再让老师、学生实验时受到伤害。在您的帮助下希望能让更多人、更多老师知道此实验成果并应用它进行教学。”在与老师们沟通过程中，从内心深处涌动一种精神和力量，有信心和老师们一同潜心化学实验的课题研究，形成更多团队合作的化学实验研究组，积极助推化学新课程教学达到高效。积极参加并组织市教研室组织的新课程课题引领专题竞标跟进式的教研活动，在组织的5节市级研究课和27节区级研究课上，借机将实验改进、创新成果推广到学科组集体备课、教师研究课上，形成融教学设计、学案、反思、点评、同步检测、课件、课堂录像于一体的教学案例43例。在新课程实施过程中，增添了校本课程和研究性学习课程，而承载这些课程的化学学科大多提供的是源于生活、生产的化学实验素材。引领教师收集开发了10个相关教学案例。其中海河中学博士生刘淑霞老师在校本课上引导学生共同研讨、实践了6个课例。她组织学生以组为单位，分别对鸡蛋的研究（壳膜分离、蛋壳刻字、蛋白质变性、蛋壳内膜作为半透膜的应用）、从海带中提取碘、淀粉水解催化研究、无机离子的检验与分离、自制香皂、钢铁的腐蚀与防护等子课题进行了一一探究。通过这些课题的研究，学生们不仅了解了一些化学知识，更重要的是学生在展示自我和小组设计的实验交流、展示成果的平台上，都迸发出新奇富有个性的创意，在实验探究过程中表现出很强的团队合作精神，在查阅分析交流有趣的实验现象、设计实施探究实验方案的过程中，洋溢着极高的学习热情。可见实验改进创新的过程及其成果在校本课程和研究性学习中的应用，不仅提高了学生科学探究能力和终身学习的意识和能力，还提高学生的科学素养。在课题组老师的共同研究实验问题、探究实验效果、交流实验成果的过程中互相启发，不断挖掘实验在化学教学应用中的重要作用，提高课堂教学效益。为进一步拓展实验研究成果应用于课堂教学的影响力、扩大其应用价值和实用价值，已将其中22个优秀的作品发表到教育部主管清华大学主办的“中国多媒体教学学报”化学期刊。6问题讨论在调查问卷中发现尽管有99%的化学教师认为实验在新课程化学教学中的地位及其作用不可替代，但有30%左右的老师感到演示实验次数明显减少，40%左右的老师感到分组实验次数明显减少。分析其原因有20%左右的老师感到实验设施不全，无法演示或分组实验。更多老师认为由于高考、学业水平考试的压力繁重所致。各学科挤占课时，教师教学任务繁重，有的学校教师不得不将过多的精力投入到应试教学中，而无暇欣赏、尝试、体验实验改进创新应用给化学教学所带来的乐趣和高效教学的意义。在教学中应进一步学习优秀改进与创新实验成果，并及时应用于教学实践，挖掘实验在教学实践中的实用价值，积极探索实验教学案例，提高学生探究实验的能力。继续结合区市级教研活动，进行化学实验创新的研究开发并及时将研究成果应用到日常新课程化学