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当前中学化学实验教学的问题与对策

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摘要:化学是一门以实验为基础的学科。新课程改革以后,化学实验呈现弱化的倾向,有主客观方面的原因。文章对存在的问题进行了讨论,并结合实验教学实践层面的改革提出若干建议。

关键词:新课程;教材;分组实验;实验能力

由于过分强调高考升学率指标的功利主义思想,导致高中化学实验教学脱离了新课程实验教学理念,也使其功能被严重削弱。课改后,学生动手做实验的机会反而减少,多媒体设备的普及使得大量的实验视频代替教师的演示实验。学生的实验操作动作生疏,实验方法没有掌握,实验能力较低。

一、当前中学化学实验教学问题

1.实验习题脱离实验实际

一线教师都知道化学实验的重要性,但是这个重要性只是表现为追求学生在纸笔测试中取得高分,并非加强学生的实验操作技能的训练与能力的培养,过于强调“纸上谈兵”式的、“题海战术”式的化学实验试题训练及纯理论知识的教学,偏离了高中化学实验教学的本源。在这样的背景下,用“理论”代替“实验”、用“讲实验”代替“做实验”成为教学中的常态,习题中存在许多的“想当然”“理想化”的实验题。

例:氯水中会有下列的事实和现象,请解释其原因。

①在新制的氯水中加入饱和Na2CO3溶液,会有气泡(CO2)产生;

②在新制的饱和氯水中加入石灰石,可以观察到有气泡(CO2)外逸;

③在新制的饱和氯水中加入锌片,可以观察到有大量气泡(H2)产生;

④将新制的饱和氯水滴在淀粉KI试纸上,可以观察到试纸变蓝。

这是一个极为普通的常见的化学“事实”,经常出现在对氯水成分的实验探究题中。利用碳酸盐与活泼金属检验氯水成分中含有H+的方法从原理角度上似乎是讲得通的,但是事实并非如此。在新制的饱和氯水中HCl 的浓度很小,它的极限浓度约是c(HCl)=1.3×10-2mol・L-1,这样的浓度下碳酸钠与氯水的反应速度非常慢,主要发生如下反应:Na2CO3+ HCl(稀) = NaHCO3+ NaCl。既然碳酸钠粉末跟氯水反应,观察不到有气泡产生,这种浓度稀盐酸跟颗粒状的石灰石反应,更不可能有CO2气体产生。实验表明,只有NaHCO3跟氯水反应才有明显的CO2 气泡产生。而活泼金属与氯水的反应,像锌片、铝片、铁片这些物质加入氯水中,由于盐酸的浓度极稀,也是很难观察到大量的气泡生成的。新制氯水中的Cl2除了可以将KI氧化成I2,还可以继续进一步将I2氧化成IO3-,使蓝色褪成无色。再者,Cl2与I2之间在通常情况下很容易生成黄色卤素互化物。这样新制的饱和氯水滴在淀粉KI试纸上很难会有蓝色的特征现象出现。

上述这些典型习题的命题者对实验现象进行了不符合实验实际的“描述”。基于所发生化学反应本身的不可确定性,这种只靠臆想式的推断所“创设”演绎出来的所谓的“化学事实”和“反应现象”,肯定是极不严谨和极不科学的。

2.新教材与教学实际的不协调

新课程实施后教材中实验内容变化最大,对学生的能力形成影响最深的是学生实验。

从表1可以看出,与原教材相比新课程教材定量实验、物质制备实验和实验基本操作增加了一倍,且定量实验所占比重较大,占新课程教材所有学生实验总数的14.6%。由此可见,新教材更加注重定量分析,并将其作为化学实验教学的新重点。新教材中物质的制备实验,与物质性质实验数目没有太大的改变,但是与旧教材的元素化合物性质实验不同,新课程教材中的性质实验更加注重实验方案的设计。

实验设计是新教材的一大特色,这种实验形式是培养学生创新能力和实践能力的重要尝试。除了在必修部分有大量的学生实验,在6个选修模块中,还专门设有《实验化学》模块,新课程的研制者可以说是非常注重化学实验的。但是新课程实施以来,实验教学非但没有得到强化,反而被削弱了。

进入新课程后,教师始终面临课时不足这一问题。新教材部分新增的实验成功率不高,有些教师对那些成功率不高的实验要么用视频展示,或者急匆匆地走进课堂去“展示演出”,为避免在学生面前“原形毕露”,造成不可收拾的难堪局面,只得“瞎找些”理由进行诠释,进而强制学生们接受所谓“字正腔圆”的化学实验结果及结论,导致课堂教学有效性极大降低,更严重的是这样会导致学生们对所学的化学知识“心存疑惑”。

新课程的教材实验内容也存在着对学生的能力要求过高这一现实问题。从学生的角度看,新课程所提倡的实验方案设计、定量实验等内容,大大超出了学生的能力要求。如苏教版《必修1》“物质的分离与提纯”一节中的“现有含硫酸钠、氯化镁和泥沙等杂质的粗食盐,请设计实验方案,由粗食盐提纯氯化钠。”这个完整的实验方案需要用到4种药品,一共有7-8个步骤,还涉及到离子反应、过量少量计算等一系列知识。又如鲁科版《必修1》第三章“碳酸钠与碳酸氢钠的化学性质”一节中,也是直接要求学生自行设计鉴别碳酸钠与碳酸氢钠的实验方案并实施。作为刚进入高一的学生,在初中有的学校化学实验做得比较少,最基本的实验仪器都认不全,很难具备足够的知识储备和能力来完成这样一个实验方案的设计。

二、改变当前中学化学实验教学现状的思考

面对课改以来化学实验教学实际被削弱、学生的实验能力培养被弱化的事实,《2012福建省高考考试说明》规定了22个必做实验。这是具有前瞻性的举措,昭示着要还化学学科本源,让学生重新走进实验室,进而提高学生实验研究能力。

为使这22个必做实验落到实处,笔者以为增加学生动手实验机会,分组实验是一种很好的组织形式。所谓化学分组实验是在教师的引导下,学生在化学实验室里,独立进行操作实验的教与学的重要形式,在实验过程中学生必须自己动手操作仪器及装置,进行测量与观察、得到真实的实验数据及相关资料,进而演绎推理出可靠且科学的结论的探究过程。化学分组实验往往是在一个阶段学习后再进行实验,主要是开展一些验证性的实验,大部分的情况下实验结果都是学生已知或他们已经了解的。

分组实验体现了探究过程的实践性、可视性及操作技能训练的规范性,同时强化和培养了学生在实验探究过程中的合作意识。若一线教师只进行演示实验,学生就不能得到实验设计、动手实践操作的机会等,其教学效果肯定就无法得到保证。化学分组实验大多是强调了基本的练习性、测量性、测定性及实证性的实验,有其局限性。但是它的教学功能性也是显而易见且卓有成效的:“要求学生比较规范地完成实验预习、严格按照实验要求有步骤地进行实验、完成实验报告。能使学生逐步养成正确使用基本仪器的方法和良好的操作规范,学会正确记录实验现象和处理实验数据,使学生更深刻地理解化学性质与化学概念,并学会写实验报告等”。

厦门第六中学作为福建省首批教改高中化学基地校,学校化学组借助这一平台,以课题《高中新课程化学实验教学策略的研究》进行研究,《厦门市普通高中化学分组实验》是该课题的重要研究成果,将22个必做实验重新分解组合为13个分组实验。现已作为厦门市校本课程编入《厦门市普通高中新课程学科教学实施指导意见・化学》,于2012-2013学年开始在厦门全市中学使用并在全省辐射,取得了较好的反响与效果。

分组实验的课时通常安排在每个章节的最后一课,既能动手实验又能复习知识。分组实验的教学形式能够很好地解决当前高中化学教师课时紧张的实际情况,有助于使化学学科教学回归本源,让学生重新回到实 验室。

分组实验内容的编排,主要考虑到时间的间隔与教材(鲁科版)中知识点的衔接。其中高一上学期4个实验,高一下学期3个实验,选修4《化学反应原理》4个实验,而实验12与实验13则穿插在厦门市校本课程《实验化学》中进行。

《厦门市高中化学分组实验》包含了对22个必做实验的实验内容,中学阶段重要的实验基础操作技能以及基本的实验方法。将其作为高中化学的实验教学内容列入了教学工作计划中,让实验教学“有法可依”,增加了学生的实践动手机会。对于有条件的学校,在此基础上进行研究性的“拓展实验”,可以进一步加强学生的实验研究能力。

需要强调的是,高中化学分组实验更重视的是学生的动手机会,笔者以为这是加强学生化学实验研究能力的一种有效途径,是提高新课程中学化学实验教学的有效对策