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1、实验是高中化学教学的最佳情境谈高中新课程中的化学实验教学姚新平（北京潞河中学，北京通洲区 101149）内容摘要：在新课程理念下，高中化学实验教学的内容和功能都发生了重大的变化。实验是高中化学教学的最佳情境。实验教学对全面提高学生的科学素养尤其是创新精神和创新能力有着重要的作用。本文从高中化学新课标的内核出发，认识高中化学实验的教育功能，指出了课改区实验教学的成功和不足之处，并提出了的应对措施。关键词：新课程、实验探究、问题情境。作者简介：姚新平，北京市高中化学特级教师。正文：建构主义教育理论认为，教学应该通过设计一项重大任务或问题以支撑学习者积极的学习活动，帮助学习者成为学习活动的主体；设计
2、真实、复杂、具有挑战的、开放的学习环境与问题情境，诱导驱动并支撑学习者的探索、思考与问题解决活动；提供机会并支持学习者对学习内容和过程进行反思和调控。在杜威的教育思想和建构主义的学习观、教学理论的影响下，“探究教学”、“问题解决教学”在西方科学教育变革中得以形成和发展，并逐步成为西方科学教育理论和实践的重要基础之一。这样的学习观、教育观对我们改革化学教学具有深刻的指导意义，也促使我们反思和重新认识高中化学实验教学的价值。现代认知心理学认为，思维的本源在于问题情境，且以解决问题情境为目的。抓住问题情境，实施探究学习策略，掌握科学的学习方法，培养科学精神，为学生未来的发展打下坚实的基础。化学是实验
3、科学，实验教学是化学教学的重要特征，离开了实验就没有化学。傅鹰教授认为，对于化学及化学教育而言，实验是无论如何强调都不过分的。是课堂创设教学情境的最佳素材。从普通高中化学课程标准2003年的出台，到今年已经有10个省市进行了新教材的教学。在新教材中强调以探究活动的形式进行各种实验，在培养学生的实验能力的同时注重培养学生的创新能力，培养学生的学习兴趣和学习能力。生动活泼的实验教学是新教材的一大亮点。一、由新课标对化学实验的表述看实验教学的转变课程标准是课程操作的纲要，有必要重温，并依此审视课改区的化学实验教学。普通高中化学课程标准规定了高中化学课程的基本理念：立足于学生适应现代生活和未来发展的需
4、要，着眼于提高21世纪公民的科学素养，构建“知识与技能”、“过程与方法”、“情感态度与价值观”相融合的高中化学课程目标体系。“知识与技能”即过去的“双基”；“过程与方法”是让学生掌握学习的方法，学会学习；“情感态度与价值观”是人文关怀的体现。所以新的课程理念的核心是“让学生在知识探索的过程中在知识、学法、人文等诸方面得到发展”。其中第5条特别强调：“通过以化学实验为主的多种探究活动，使学生体验科学研究的过程，激发学习化学的兴趣，强化科学探究的意识，促进学习方法的转变，培养学生的创新精神和实践能力”。由化学实验的特点我们可以想见，化学教学在培养学生三维目标的实现上是绝佳的教学内容，是高中化学教学
5、的最佳情境。8个课程模块中设立了“实验化学”，这一独立的课程模块，以往的教材从来没有单独设立过实验章节；在所给出的162项“活动与探究建议”中，涉及到利用实验进行的有61项。其中有的实验是以前高中课本中从没有出现过的，如用红外光谱法检验卤代烷中的卤素、比色法测定动物血液或抗贫血药物或补血剂中铁的含量、硫酸亚铁铵的制备和纯度测定、用氧化还原滴定法或电化学分析法测定污水中的化学耗氧量、李比希法分析碳氢元素含量的仪器装置与原理、pH计的使用、沉淀的转化、熔融盐的导电性、晶体的生长条件探究、电路板的化学刻蚀、模拟保水实验、一氧化碳的毒性、鲜果中维生素C的还原性、抑酸剂化学成分的检验、设计实验证明某些化
6、学反应的可逆性、用生活中的材料制作简易电池等近20项。根据新的教学理念及由此产生的新的课程标准对实验的表述，对比旧课程，发现课改区实验教学的转变表现在以下几个方面：从以学科为本、以实验为本向以学生的发展为本转变，使实验从作为知识灌输的基础转变为促进学生发展的重要基础之一。从为“教”设计实验向为“学”设计实验转变，让实验更好地配合学生的主动学习。从为学生的课内学习而设计实验向为学生的课内学习和课外学习而设计实验转变，适应开放式学习的需要。从只注重视培养实验操作能力向培养实验思维能力和培养实验操作能力并重转变。从教师垄断实验选题和方案设计向教师吸引、指导、帮助学生参与实验选题和方案设计转变。从只注
7、意“修修补补”性实验研究向重视开发性研究和创新设计、开发与完善结合转变。从只应用近代实验方法向适当应用现代实验的方法和仪器，重视中学实验现代化转变。从只重视理论到理论与实际的结合的转变，更加重视化学实验与生活、技术的联系，注意用实验探究的方法解决实际问题。从“单兵作战”的自发研究向群众性研究与组队研究的“两条腿走路”转变。重视绿色化学与可持续发展在实验中的体现。在新课程的实验教学中，也存在一些问题，突出表现在：一些学校领导对化学实验的重要性认识不够，投入不足。 对新课程理念的认识层次欠深刻，实验教学理念老化，实验创新意识薄弱。不少化学教师对实验教学应培养学生哪些化学实验能力的认识还存在不足，对
8、实验教学的教育功能认识不全面，定位不准确，重点放在知识、应试层面上，忽视实验的全面教育功能。学生对化学实验的兴趣的递减很快，实验教学的动机功能体现不足。原因是教师包办代替，使学生丧失了实验主体地位。老师不恰当地渲染实验的危险性，使学生对实验产生恐惧感，束缚了思维的发展。一些学校对实验投入不足，实验室狭小，拥挤、动手机会少、气味难闻。仪器药品缺少和实验成功率低。有的学校把一学期的学生实验安排在期末集中几天进行，课时紧，思考时间不足，实验中出现的问题来不及讨论和探索。还有教师新课程理念下的实验课堂管理能力需要进一步提高的问题，等等，导致这些都导致学生的实验兴趣降低。二 对新的教学理念下化学实验教育
9、功能的突出表现再认识（一）运用实验培养思维能力思维是良好素质的核心要素之一。化学实验是掌握化学知识的入门向导和手段，学生以实验事实出发形成化学概念，上升为化学规律，进而编织知识网络，构筑知识框架，是经过由表及里，由此及彼，去粗取精，去伪存真的思维过程。教师适时引导学生结合实验观察过程，激发思维活动，实现由感性阶段向理性阶段的飞跃。另外，中学基础教育阶段思维训练的重点应放在培养学生的思维品质上，即通过化学知识教学适时培养学生思维的灵活性、广阔性、深刻性、发散性和 敏捷性，而化学实验的教学过程，自始至终都充满着培养和锻炼学生上述思维品质的契机。实验是启发学生思维培养学生思维能力的绝佳情境。利用实验
10、激发学习兴趣，激活思维。可以综合运用各学科知识，探究问题的实质，培养学生思维的整体性、广泛性、发散性。比如，喷泉实验是物理原理与化学原理的综合作用的结果，由此，遵循由特殊到一般，再由一般到特殊的认识规律，可以开发许多喷泉实验，在此过程中，很好地培养了学生思维的整体性、广泛性、发散性。可以借助形象思维设计实验，突破难点，因为在化学教学中，有些知识点在教材中一带而过，没有进行详细的论述，学生理解起来比较困难，对于这样的问题，教学过程中可以补充一些实验，在观察的基础上增进学生对知识的理解。 运用类比的方法，揭示表面相似、本质不同的实验现象，如对比二氧化硫和氯水的漂白性。碳酸钠、碳酸氢钠分别与盐酸的反
11、应等。运用形象思维方法，推测物质的性质和反应历程。如过氧化钠与水的反应从复分解反应和氧化还原反应两个角度来理解。（二） 实验对培养学生的创新精神和能力有着独特的作用创新教育是素质教育的核心。而化学实验在培养学生创新精神和创新能力方面有着独特的作用。化学实验以其生动直观、现象新奇等特点而引起学生强烈的好奇心和求知欲，容易使学生对教学活动产生浓厚的兴趣。而兴趣是创造性思维成果的前提和条件。在实验教学时，要充分采用发散性问题对学生提问，步步启发。层层诱导，促使学生产生多种独特的想法，提高学生的创造性思维能力。例如，原电池的演示实验，当有电流产生时。不是教师给出结论，而是学生就现象和原理进行讨论，发表
12、自己的见解，笔者曾作了统计，学生观察到的现象、所提出的问题、相互解答的结论达53条之多，几乎每个同学都有发言的机会，在教师的引导下进行甄别，最后形成了正确、全面的概念。这里肯定有错误的推断，但通过探讨激发思维，敢于思维，有助于创造性思维的产生。结合教学内容，选择适当的实验设计题，让学生发挥自己的聪明才智，大胆设计方案，探索解决问题的多种途径和方法，再亲自动手实验。对步骤复杂，现象不明显甚至是不合理、行不通的方案，也让学生试一试，在实验中发现问题，从失败中总结经验，取得教益，不断改进和完善方案，然后将不同的方案进行评价。上评价课时，要善于营造积极的思维状态，宽松的思维氛围，鼓励学生提出个人见解，
13、当有争议时，要肯定学生的标新立异，保护学生的好奇心、求知欲和创新精神。对存在的问题教师要及时予以启发、点拨、疏通探索问题的思维障碍及某些知识的局限，在学生获得全面丰富的化学知识的同时开发学生的创造性思维。如铜与稀硝酸的反应，怎样证明产生的是一氧化氮而非二氧化氮？怎样消除实验中氮氧化物的污染？为什么硝酸浓度不同，产物不同？要求学生进行设计、评价、实施。学生发现自己可以是实验的设计者、评价者，是对学生思想上的一种解放。（三） 学生科学素质的培养需要实验如前高中化学课程的基本理念所述，化学实验“着眼于提高21世纪公民的科学素养”。实验教学能够提供必要的感性材料，为学生形成重要的科学观念和科学思想，以
14、及形成科学的概念、原理等提供素材；能够为培养学生技能、促进其手脑并用提供练习和实践机会；能够帮助学生理解、掌握、应用和巩固有关的知识、技能，继承前人积累的最基本的经验，形成自己的体验。实验教学常常跟假设、条件控制、观察、测量、收集和运用数据、资料加工整理等科学方法和思维方法密切地联系着。通过实验教学，能使学生受到生动的科学方法熏陶和训练，使他们认识和理解科学过程，学会如何“从事科学”。实验是培养学生运用实验解决问题能力的主要途径。实验教学中的问题发现和形成、实验设计、操作、观察、思维、表述和交流等科学实践活动，可以有效地培养学生的实验意识、课题发现能力、实验设计能力、实验观察能力和实验操作能力
15、，可以有效地培养学生的思维习惯和思维能力。这是其他活动形式难以替代的。（四） 实验的育人功能新课标（教材）中出现了许多新实验，比色法测定动物血液或抗贫血药物（或）补血剂中铁的含量、用氧化还原滴定法或电化学分析法测定污水中的化学耗氧量、模拟保水实验、一氧化碳的毒性、鲜果中维生素C的还原性、抑酸剂化学成分的检验、用生活中的材料制作简易电池等。这些实验联系环保、现代技术、药物、健康、生活等，通过这些实验教学还有利于培养学生实事求是、尊重科学、勇于探索、追求真理、乐于奉献、造福人类的科学精神；有利于提高学生的科学道德认识和科学道德体验水平，培养团结协作、求实创新、认真不苟、勤俭节约、注意卫生、爱护环境
16、等科学态度和科学品质；有利于培养他们的辨证唯物主义世界观和爱国主义情感；有利于培养理论联系实际、知行统一的学风。总的来看，化学实验能引起学生浓厚的认识兴趣，认识兴趣是学习动机中最现实、最活跃的成分。实验兴趣作为认识兴趣的一种重要表现形式，在化学教学中发挥着较强的动机功能。化学实验是化学教学认识的基础，它能为学生正确认识物质的本质及其变化规律提供化学实验事实。从实验在化学教学认识中的作用来分，可将其分为探索性实验和验证性实验。从化学教学认识论来看，实验还是一种重要的感性认识方法，具有方法论功能。要想有效地获得化学实验现象和事实，就必须正确地运用实验方法（包括条件的控制、测定、实验观察和记录等具体的方法）。德育与美育是化学教育不可缺少的重要内容，而实验则是进行化学教学中德育和美育的重要途径和方法。通过化学实验可以对学生进
