第十届全国化学实验教学创新研讨会分析与反思

第十届全国化学实验教学创新研讨会分析与反思摘要总结评价化学实验教学创新研讨会涌现出的优秀案例及其设计思想,对改进和提高实验教学研究提出建议。关键词化学实验教学设计思想设计方法研究成果探究性实验综合性实验由中国教育学会化学教学专业委员会主办、云南省化学教学专业委员会承办的第十届全国化学实验教学创新研讨会,于2010年4月23日至26日在春城昆明召开。全国17省、市、自治区以及新疆生产建设兵团等地方学会,在初赛、复赛的基础上精心推荐了156个实验进行汇报展示。笔者以展示实验为研究对象,研讨实验教学发展的新趋势和薄弱环节,以期对构建新课程实验教学理论框架提供宝贵的经验。1实验内容分析一些体现新课程教育理念的实验设计,如生活化、趣味性实验设计,跨学科、综合性实验设计、实验教具的研制和探究性实验设计等,受到了评委专家和与会代表的普遍好评。1.1生活化、趣味性实验这一类实验设计充分运用学生熟悉的生活场景,使化学实验新颖而又熟悉,直观生动、富有情趣且不失科学性。这样的实验设计易引发学生“跃跃欲试”的冲动,唤起学生的认知冲突和学习心向,使学生认识到化学知识就在身边,时时存在,处处有用,增加化学知识的实用性,并且生活化的实验提供学生某种生活经验,使学生能够找到自己的“先行组织者”。如河北省永年市第二中学曹治淮老师探究瓦斯爆炸极限的“爆鸣枪”;江苏省苏州中学徐惠老师采用枯木炭制作的系列“铝空气小电池”;贵州省铜仁市松桃县民族中学姚吉祥老师模拟自然界氮循环的“高压放电”;江苏省宿迁市泗阳中学胡春涛老师将塑料饮料瓶弯曲制成的“反应器”等等。生活化实验揭示了科学研究的常态性和大众性,趣味性实验则充满新奇感和愉悦感。有兴趣的老师可以参阅一些相关资料[1~4],通过引进、吸收和消化,研发出“本土化”的实验案例,以不断发展和丰富教学手段。1.2综合性实验这一类实验设计的显著特点是,借助其他学科知识和仪器特别是物理仪器,展示用肉眼观察不到的现象和用传统实验方法无法显现的学科内容。力图通过明显的实验现象化虚幻为形象、生动;化抽象为具体、直观,使学生通过对实验现象的观察、分析、发现和归纳,形成对化学概念的理性认识。如天津市四十一中学李莉蓓、冠琦、戚旭等老师利用伸缩皮筋阐述热力学定律的《一个异乎寻常的冷胀热缩的现象——关于“熵”的实验设计》(已发表于《化学教育》2010年第1期第61页);北京市石景山区实验中学姚素玲、赵志国老师显示离子带电性和质量的《离子分离演示仪》;北京市昌平区第三中学仇永红、侯淑兰老师说明电解质溶液导电性的《电解质溶液在磁场中运动》;天津市第二中学侯俊荣老师演示气溶胶电泳的《烟消云散》等等。从作者的分布区域分析,北京和天津教师的研究走在了全国的前列。1.3实验教具实验教具是指能满足教学要求,能体现教学思想,展现科学原理和规律,服务于教学的器具[5]。实验教具不同于一般的常见仪器,从构造上分析它是由几件仪器或日用物品有机组合的装置,从功能上分析它是清晰显现反应过程的演示仪,在教学中呈现出好用、活用、安全和奇效等特征。研制实验教具是建立在深透理解实验原理,掌握科学方法基础上进行的创作,是教师聪明才智的体现和动手能力的展示。如北京市苹果园中学陶金姣、赵志国老师采用红、白、紫三色发光二级管制作的《光化学反应条件探究仪》;河南省陕州中学赵东洋老师、上海市华东师范大学附属东昌中学吴民生老师研制的通用性“微型化气体实验仪”等等。近年来,有些企业进行了专用实验教具的生产,如河北省永年市第二中学曹治淮老师设计的“安全环保型气体发生器”[6]和“爆鸣枪”,已经或即将投入批量生产;河北省董老师的“气体化学平衡”演示仪(会后询问当事人得知,该教具为商品)。有社会力量的积极参与,使得实验教具制作规模化、更加美观和坚实耐用,将有利于研究成果在全国范围内的推广和普及。1.4探究性实验这一类实验设计设置了大量启发性、质疑性或生成性问题,由浅入深,由简单到复杂,创设出了真实、新异的教学情境,为学生创造性思维发展营造良好的环境,引导学生循序渐进地由被动思维转变到积极主动思维,不仅促进了学生积极思考,主动探索,锻炼了学生的思维能力,而且也培养了学生的探究精神。实践表明,通过围绕探究实验的师生互动活动,寻找学生的经验与实验背景的相似性、学生已有知识结构与活动组织方式的一致性,是我们落实较为隐性的新课程“情感态度与价值观”目标最有效的手段。较典型的案例是江苏省姜堰中学杨晓丽、陈顺祥老师的《由H2O2清洗试管内壁银引发的探究》。由双氧水代替浓硝酸去除试管内壁银的实验现象,探究双氧水分解的催化剂,杨老师设置了3个问题:银做催化剂吗?银离子是催化剂吗?氧化银是催化剂吗?整个过程五探五究,环环相扣,一气呵成,充满质疑、探究、求真、务实、创新的思维理念。又如,江苏省淮安市北京路中学戴乐、姜兵老师的《氢氧燃料电池演示仪的制作与使用》。如图1所示,由自制演示仪(形似2支U型管交叉连接的连通器)电解产生氢气、氧气与外通氢气、氧气,将它们两两相连构成6组原电池,分别探究气体性质和测试电池性能。其中,带有小圆球的细长玻管内液面的下降,显示出气体被消耗。整体设计新颖,独具匠心,富于探究性。图1氢氧燃料电池演示仪指导学生进行探究性学习的教师,必须是科学研究的先行者和开发者,才会充当或担当合格的活动组织者。2反思和建议在高规格、高水平的实验教学研讨会上,欣喜地看到,全国各地在实施国家新课程标准的实践中取得了许多阶段性研究成果,涌现出了一大批实验教学的精英骨干。然而,同时看到部分教师存在比赛经验不足,研究方法欠妥,实验思想水平不高等问题。对此,提出一些个人看法和建议,与同仁交流。(1)加强学习,科学有效。一个人的学习应该是终身的。扪心自问或仔细观察身边的同事:常查阅自己曾经使用过的大学教材吗?自费订阅学习化学教育教学杂志吗?登陆过中国知网等专业数据库检索资料吗?恐怕,你的案头堆满了等待批改的学生作业簿,“我太忙了,我没有时间”。诚然,我们理解一线教师的生存压力和工作劳累,并无责备之意。只是想给整天忙碌的你提个醒:你遇到的实验问题别人已找到了解决办法;别人已找到了提高学生成绩的决窍。答案就在化学教育类期刊上。(2)坚持实践,积累提高。人们常说研究成果的质量取决于实践(验)的数量。这里的实验数量是指时间和次数,其间得到的无论成功或失败的经验,都是我们宝贵的精神财富。据了解,前文提及的河北曹治淮老师、上海吴民生老师和江苏戴乐老师的汇报成果,都经过了几年甚至十几年的历练。如果我们“攻关式”地只关注最终实验结果,忽视对实验过程和原理的认识和理解,缺乏必要的经验积累,常会出现设计偏差。(3)潜心研究,探索前行。部分教师一味追求实验结果、现象与教材的吻合,对教材的实验方法和装置从不发生怀疑,过分相信教材和权威,未看到针对经典、传统实验设计的探讨性和反思性研究,是本次研讨会一个小小的遗憾。这反映出在实验方法的迁移、类比,在实验操作的协调性、敏捷性和在对实验原理的再认识等方面尚存在不足。在这方面,建议大家向重庆巴蜀中学刘怀乐老师学习。刘老师对化学实验研究造诣很深,其极富个性的实证研究和教学思维模式在基础教育界独树一帜。虽已是七十多岁的老人,但他仍笔耕不辍,其执着精神令人敬佩。针对问题开展研究,参阅资料并付诸实践,在实验中你可能会有新的发现,据此作出合理性的解释,你会发现自己也成为了一名专家。近年来,笔者大胆地进行了一些实验探索尝试,已初见成效[7],希望有越来越多的教师特别是青年教师,踊跃投身实验研究。(4)注重细节,加强规范。会后翻阅汇编资料发现,只有6位教师单独列出了参考文献。不注重查阅参考文献,导致重复实验较多、探讨不够深刻。另外,还存在试剂用量交待不够清楚,科学单位使用不规范,实验装量图不规范等问题。希望以后能注重这些细节和规范,将严谨的实验研究态度贯穿始终,做到实验设计、实验操作、现象解释、论文呈现等都科学、严谨、规范。参考文献[1]王仁花,马善恒,熊言林等.化学教育,2010,31(5):3132,59[2]熊言林,马善恒,徐泽忠等.化学教育,2009,30(8):7173[3]张四方,马善恒,熊言林等.化学教育,2009,30(6):7980[4]熊言林,马善恒,蒋业健等.化学教育,2009,30(5):7880[5]徐文菁.化学教育,2005,26(10):5253,58[6]曹治淮.化学教学,2007,(3):89[7]王金龙,冯艳,葛珊珊等.化学教育,2008,29(5):6264鞠东胜,王金龙.化学教育,2008,29(11):5961王金龙,丁爱军.化学教育,2009,30(2):6264王金龙,鞠东胜.化学教育,2009,30(4):64,69王金龙,鞠东胜,葛珊珊等.化学教育,2009,30(5):6164鞠东胜,王金龙.化学教育,2009,30(7):57王金龙,王辉林.化学教育,2009,30(9):6869王金龙,鞠东胜.化学教育,2010,31(1):6971丁爱军,王金龙.化学教育,2010,31(5):1314王金龙.化学教育,2010,31(5):7王金龙,鞠东胜.化学教育,2010,31(6):6263