論初中化學實驗教學中的兩類問題

繆徐

摘要：遏制初中化學實驗教學的弱化，可以從兩個方面入手。一是分析當前初中化學實驗教學中“普遍存在的問題”，通過問題追蹤，找到解決策略；二是挖掘初中化學實驗教學中“值得研究的問題”，通過問題研究，提高教學效益。

關鍵詞：初中化學；實驗教學；教學問題

文章編號：1005－6629(2013)7－0054－05

中圖分類號：G633.8

文獻標識碼：B

化學是建立在實驗基礎上的一門學科，實驗是化學教學的立根之本。然而，在當前的中學化學教學中，對實驗重視不夠、研究不夠，實驗教學低效甚至無效的現(xiàn)象依然存在。本文擬從普遍存在的問題和值得研究的問題這兩個角度，去剖析初中化學實驗教學的現(xiàn)狀，展望初中化學實驗教學的未來。

1初中化學實驗教學中普遍存在的問題

在實地采訪、活動參與、文獻查閱的基礎上，筆者對當前初中化學實驗教學中存在的問題進行了一個粗略的梳理，整理出了四個普遍存在的問題。

1.1觀念轉變不夠

強化實驗教學的呼吁不是一兩年，刊發(fā)實驗教學的文章不是一兩篇了，但是，“不做實驗省時省力”、“做實驗不如講實驗”等錯誤的價值取向依然根深蒂固、揮之不去。受這一取向的驅使，有些學校的化學實驗室變成了擺設，不用說開設學生實驗，就連教師的演示實驗也難保障?；瘜W實驗教學的淡化和弱化，不僅剝奪了學生實驗探究的機會，打擊了學生學習化學的積極性，而且使化學學科喪失了賴以建立和發(fā)展的基礎。

如何進一步轉變觀念呢?首先，從一個較高的視角去認識化學實驗。從學科的角度看，化學源于實驗，離開了實驗，化學學科的發(fā)展也就失去了基石和原動力。從教學的角度看，實驗是科學探究的重要形式，只有將實驗教學放在突出的位置，才能實現(xiàn)提高學生科學素養(yǎng)的育人目標。其次，改革評價制度，將化學實驗與紙筆檢測有機結合起來。早在幾年前，江蘇省蘇州市教科院就注意到了這個問題，每年中考試題中都會出現(xiàn)一道和當年實驗操作考查相關的實驗題，如此，既保證了實驗操作考查的實效性，又保證了中考實驗試題情景的真實性，可謂一舉兩得。

1.2資源利用不夠

導致實驗教學資源利用不夠的原因主要是不想用、不會用、不夠用。不想用，是指前面所講的觀念轉變不夠；不會用是指教師使用資源的技術落后；不夠用是指有些學校的硬件建設滯后于辦學規(guī)模的擴大，影響了實驗教學的正常進行。以2003年創(chuàng)辦的某知名初中為例：學校新建時確定的辦學規(guī)模是三軌18個班，現(xiàn)在的規(guī)模已達34個班。根據(jù)教育行政部門的統(tǒng)一規(guī)劃，該校在一兩年內(nèi)還難以解決專用教室不足的問題。

要避免資源利用不夠，首先要解決觀念問題，該問題前面已經(jīng)談及。其次，是加強培訓學習，提高資源使用技術，不能讓數(shù)字傳感器等先進儀器放在櫥柜里“睡大覺”。再次，化學教師要學會協(xié)調(diào)安排，竭盡所能保證化學實驗的正常運轉。比如，新授課時的實驗，以保教師的演示實驗為主；某一章節(jié)(單元)的教學結束以后，再去安排學生集中實驗；遇到班級多、實驗室少的矛盾時，還要將各班化學實驗的同天進行改成錯開安排等。

1.3技能提高不夠

南京市某區(qū)的教研部門，曾經(jīng)組織過一次初中化學教師實驗技能考核，題庫中的實驗都是初中化學教材中常見的實驗，每位老師的考核內(nèi)容由自己抽簽確定。一位網(wǎng)名為“化學熊貓”的老師，在博客中歸納出了這次考核中所暴露出的“不會用彈簧夾”、“制氣體時先加試劑再檢查氣密性”、“濾紙緊貼漏斗內(nèi)壁的操作用手壓而不是用玻璃棒”等18個問題。上述問題，盡管是從某一個區(qū)域某一次活動中暴露出來的，但也從一個側面反映了初中化學教師實驗技能不盡如人意的現(xiàn)實。

要解決技能提高不夠的問題，對策有三：首先，化學教師要將實驗技能的提高，放在比普通話、粉筆字、多媒體制作、教材處理等基本技能更高的位置上，主動而積極地去練就實驗操作基本功。其次，每一位化學教師都要養(yǎng)成演示實驗課前先做、先思的習慣，力爭將問題暴露在課前、解決在課前。再次，基層學校以及各級教研部門要通過觀摩、研討、評比等活動的開展，促進化學教師實驗操作技能的提高。近期，蘇州大市范圍內(nèi)開展了“基礎學生實驗系列研究”活動，要求在本學期內(nèi)，所有初中化學教師都要將8個基礎實驗聽一遍、看一遍、做一遍。從近幾次活動的情況看，實施效果良好。

1.4研究動力不夠

主要體現(xiàn)在三個方面：一是沒有研究的意識，無論是演示實驗、還是學生實驗，都習慣于照方抓藥、按部就班；二是有研究的意識，但找不到研究的內(nèi)容和方向；三是有研究意識和方向，但研究能力跟不上，出不了研究成果。

如何變研究不力為給力呢?首先，要有做一名研究型教師的信心和決心。如果一位初中化學教師常年重復著那些教案和實驗，沒有研究，沒有變化，沒有創(chuàng)新，那么，他就不能感受到教學的樂趣，不能享受到職業(yè)的幸福。其次，要梳理初中階段化學實驗中值得研究的小問題，擇其重點作為研究課題。再次，要加強個體學習，成立研究團隊，集中集體智慧，提高實驗研究的系統(tǒng)性、實效性。

2初中化學實驗教學中值得研究的問題

問題是思維和探索的源泉，英國科學家波普爾指出：“科學知識的增長永遠始于問題，終于問題一一越來越深化的問題，越來越能啟發(fā)新問題的問題?！睂τ诔踔谢瘜W實驗教學而言，值得研究的問題有許多，這里重點談以下幾個。

2.1如何做好教材中的各類實驗

這一問題可以分解成以下幾個小問題：如何把握實驗操作的要點?如何提高實驗的可見度和成功率?如何改進實驗的裝置或操作?如何分析實驗的誤差?如何解釋實驗的失敗?如何發(fā)現(xiàn)實驗本身的設計問題?等等。

如蘇州市教科院結合2011年度初三學生的實驗考查，提出了“在粗鹽初步提純的實驗中，蒸發(fā)皿中出現(xiàn)多量固體時究竟該如何操作?”的問題。這是對“等蒸發(fā)皿中出現(xiàn)多量固體時就停止加熱”這一操作方法的質(zhì)疑。通過研究發(fā)現(xiàn)，蒸發(fā)皿中出現(xiàn)多量固體以后，不是連續(xù)不斷地加熱，也不是停止加熱，而是要采用一種“間歇式”加熱的操作形式，這樣，既可避免食鹽顆粒飛濺，又能避免等待時間過長。

又如蘇州市教科院曾對“二氧化碳能否用排水法收集?”這一問題，從理論到實踐、從教師演示實驗到學生分組探究等多個角度進行了系列研究，最終得出了結論：二氧化碳在水中的溶解量有限，且二氧化碳溶于水以及與水反應的速率，遠小于二氧化碳的產(chǎn)生和逸出的速率，因此，二氧化碳可以用排水法收集。

再如蘇州某區(qū)的初中化學教師在近期集中研討“粗鹽的初步提純”實驗時，他們又有了新發(fā)現(xiàn)：①老師自己做過濾實驗時，鐵圈要正對著自己，給學生演示時，鐵圈要正對著學生。②做過濾器時，三層濾紙的那邊，不要和漏斗的尖嘴在同一側，否則，在過濾操作中玻璃棒一旦靠上三層濾紙，漏斗的尖嘴會脫離燒杯內(nèi)壁。③實驗數(shù)據(jù)的設計不合理。要求稱取粗鹽5g，量取水10mL，如果粗鹽中氯化鈉的含量較高，其中的氯化鈉就不可能全部溶解，這樣勢必會影響產(chǎn)率計算的準確性。因此，可以將該實驗中的數(shù)據(jù)更改為2g粗鹽、6mL水。不過這樣也有問題，因為藥品用量太少，教師的攪拌操作難度加大?？磥恚@個實驗還要進行研究。

上述研究，都屬于第一類問題的研究。研究的問題不一定要大、不一定要深，能解決實際問題就行。

2.2如何處理教材中的實驗內(nèi)容

所謂實驗內(nèi)容的處理，就是依據(jù)課程標準，將現(xiàn)有教科書中的實驗內(nèi)容以及其他教學資源進行適度調(diào)整、加工、整合的一種創(chuàng)造性勞動。實驗內(nèi)容科學而巧妙的處理，能使實驗活動更具有流暢性、發(fā)散性、實效性，以實現(xiàn)探究活動最大程度的優(yōu)化。初中化學教材中實驗內(nèi)容的處理藝術通常有以下幾種。

2.2.1推進性處理

就是針對教材中實驗內(nèi)容之間內(nèi)在的邏輯關系，將教學內(nèi)容設計成若干小版塊，各個版塊彼此相連、逐步推進。這種處理方式，符合學生的認知規(guī)律，有利于學生形成完整的認識思路和掌握知識的完整結構。如探究實驗室制取二氧化碳的發(fā)生裝置時，可以將教學設計成以下幾個小版塊：

[相信你會思考]確定二氧化碳的發(fā)生裝置時要考慮哪些因素?確定二氧化碳的收集裝置時要考慮哪些因素?

[相信你會選擇]從給出的實驗裝置(裝置圖略)中，選擇合適的裝置組裝二氧化碳的制取裝置。

[相信你會變通]如果缺少長頸漏斗、錐形瓶等儀器，可以用下圖(儀器圖略)中的哪些儀器來替代?

[相信你會設計]用課件上給出的虛擬儀器，自行設計實驗裝置。

上述四個小版塊是教師對教材內(nèi)容進行過有效調(diào)整和有序整合的結果?！跋嘈拍銜伎肌苯鉀Q的是知識基礎問題；“相信你會選擇”解決的是初步應用問題；“相信你會變通”解決的是靈活應變問題；“相信你會設計”解決的是提高應用能力問題。四個小版塊環(huán)環(huán)相扣、層層推進，一氣呵成。

2.2.2發(fā)散性處理

實驗探究重在引領學生圍繞實驗問題和現(xiàn)象積極展開化學思維，因此，教師應通過實驗情境的創(chuàng)設和實驗素材的處理，激發(fā)學生的認知沖突，為學生提供發(fā)散思維的機會，幫助他們沖破思維禁錮的牢籠。請看二氧化碳氣體溶解性的探究片段：

[教師演示]向盛滿二氧化碳氣體的塑料軟瓶中，注入約瓶體積四分之一的水，擰緊瓶蓋振蕩，引導學生觀察、分析。

[師生活動]共同探討塑料軟瓶變癟的原因。

[學生活動]根據(jù)軟瓶變癟的原理，利用實驗桌上提供的儀器用品，重新設計一個實驗，證明二氧化碳能夠溶解于水。

[師生活動]學生匯報設計方案，教師略作點評。

[學生活動]完成探究實驗，描述實驗現(xiàn)象。

[師生活動]總結探究活動的得失。

這段教學活動的最大亮點，在于對學生發(fā)散性思維活動的調(diào)動——先用塑料軟瓶實驗，從實驗的原理、操作等方面激活學生的思維，然后要求學生自主設計實驗。這一過程中，教師對學生設計的方案沒有做過多的點評，沒有做思維的限定，充分體現(xiàn)了教學的開放性和生成性(設計的方案有六種之多)。學生動手實驗前，教師也沒有點明各種方案的優(yōu)劣，只對集氣瓶的倒置實驗做了必要的提醒，從而使學生思維的發(fā)散延伸到了實驗活動之中。如果對實驗設計不作“利用桌上提供的儀器用品”這一限制，學生的設計思路將更為開闊，學生發(fā)散思維的訓練將會取得更好的效果。

2.2.3趣味性處理

教學實踐表明，對實驗內(nèi)容進行適度的趣味性處理，往往能給我們的課堂注入生命的活力和無限的生機。

如人教版九年級化學教材中設計了一組探究二氧化碳和水反應的實驗：用干燥的紫色石蕊試紙做成幾朵小花，然后將小花分別與醋酸、水、二氧化碳等物質(zhì)接觸。執(zhí)教這部分內(nèi)容時，筆者對“花”的系列實驗做了藝術化處理，設計出了五個“連環(huán)”小實驗：醋酸噴花(醋酸溶液與石蕊作用)；清水澆花(水單獨與石蕊作用)；氣吞小花(二氧化碳氣體單獨與石蕊作用)；水氣潤花(水和二氧化碳共同對石蕊作用)；熱風吹花(用電吹風吹出的熱風代替酒精燈加熱，探究變紅的“花”在受熱情況下的變化)。這種處理方式，增添了實驗的人文性、趣味性，為教學平添了幾份詩意，達到了創(chuàng)設良好問題情境、激發(fā)學生探究興趣、提高問題探究效率的預設目的。

2.2.4簡約性處理

眼下好多公開教學中，取消了教師的演示實驗，滿堂都是學生實驗，甚至出現(xiàn)了學生實驗過多過濫的狀況。因此，面對教材中的實驗素材，設計教學時，我們既要有利用和挖掘教學資源的思想，更要有簡約性處理實驗內(nèi)容的理念。簡約性處理實驗內(nèi)容的方式主要有兩種，一是讓一個實驗盡可能得到多次利用；二是注意教師演示實驗和學生分組實驗的融合。

隨著現(xiàn)代教育技術的普及、推廣和應用，實驗內(nèi)容處理的方式還會越來越多，如利用電子白板技術可以將實驗裝置、步驟等內(nèi)容進行互動化處理；利用傳感器，可以將實驗內(nèi)容進行數(shù)字化、可視化處理等等。

2.3如何發(fā)揮問題在實驗探究中的作用

沒有問題的探究不是真實的探究，問題在實驗探究中有著至關重要的、不可替代的作用。筆者認為，不同學習階段的不同問題，會對實驗探究發(fā)揮出不同的作用。

2.3.1呈現(xiàn)系列問題，引領學生學會探究

在學習化學之初，學生對實驗探究要素了解不多，對實驗探究思想領悟不深。從激發(fā)學生學習興趣、呵護學生探究熱情這一角度出發(fā)，這一階段的實驗探究教學，主要采用問題引領的方法。

如空氣中氧氣含量的探究實驗，可以通過下列問題的引領而展開：①紅磷在空氣中燃燒的現(xiàn)象有哪些?②上述變化的文字表達式是什么?③打開彈簧夾后，你觀察到了什么現(xiàn)象?④這一現(xiàn)象說明了什么?⑤為什么該實驗中紅磷的用量必須是過量的?紅磷的用量不足會對實驗的結果產(chǎn)生什么樣的影響?⑥導致該實驗測定結果偏小的原因可能有哪些?⑦該實驗中的紅磷可以用木炭代替嗎?⑧從反應物和生成物的角度，談談測定空氣中氧氣含量的反應必須具備哪些要求?

上述問題中，有的屬于描述性問題，如問題①②③；有的屬于推理性問題，如問題④⑤；有的屬于反思感悟性問題，如問題⑥⑦⑧。探究活動中，不一定要一次性呈現(xiàn)，超越學生認知水平、違背學生認知規(guī)律的做法，很容易挫傷學生的探究熱情。如問題(7)可在學生學過了堿的化學性質(zhì)后呈現(xiàn)，問題(8)可在總復習時呈現(xiàn)。這樣，既注意到了學生認知的階段性，又注意到了學科知識的嚴密性。

2.3.2抓住核心問題，發(fā)動學生合作探究

采用問題呈現(xiàn)引領學生探究的方式，總有牽著學生走之嫌，因此，隨著化學知識的積累，隨著學生對科學探究所包含的提出問題、猜想與假設、制定計劃、進行實驗、收集證據(jù)、解釋與結論、反思與評價、表達與交流等要素的熟悉，隨著學生對實驗探究常用的思想方法的體驗與感悟，我們有必要進入實驗探究教學的第二步，即抓住核心問題，發(fā)動學生合作探究。

所謂核心問題，是指那些學生必須掌握的且富有探究價值的重點問題。義務教育課程中的核心問題除了課程標準中所列出的內(nèi)容以外，還有不少，如二氧化碳的溶解性，溶液概念的建立，二氧化碳與氫氧化鈉溶液的反應等。實踐表明，這些問題完全有可能通過師生、生生間的合作探究加以解決。

2.3.3梳理零散問題，鼓勵學生自主探究

現(xiàn)代學習方式的核心是獨立性(我能學)，每個學生都有獨立學習的能力和表現(xiàn)能力的欲望。為了體現(xiàn)這種獨立性，到了新授課的后期或者是總復習階段，我們可以借助零散問題的梳理，為學生搭建一個自主探究的平臺。

去年的總復習進入到科學探究單元時，筆者給了學生一個出乎他們意料的承諾：“在本單元的復習中，我可以讓大家過把實驗癮?！睂W生歡呼聲還沒有消失，筆者又補充了一句話：“不過實驗的內(nèi)容由你們自己定，實驗的方案由你們自己拿，不得重復已經(jīng)做過的實驗?！睂W生這才明白，癮不是隨便好過的。筆者要求他們從學過的零散問題中梳理出一個實驗小課題，然后自己設計實驗方案，自主完成探究實驗。學生的潛力真是巨大的，第二天進實驗室之前，他們都交來了自己的小課題及實驗設計方案。

小王確定的課題是：化學反應速率影響因素的探究。

[猜想1]溫度越高，化學反應速率越快。

[實驗方案]將質(zhì)量相同、濃度相同的兩份雙氧水溶液注入到兩支試管中，給其中的一支試管加熱，用帶火星的木條在試管口檢驗，比較氧氣放出的快慢。

[猜想2]接觸面積越大，化學反應速率越快。

[實驗方案]將相同質(zhì)量的鐵片和鐵粉，分別放人盛有等質(zhì)量、等質(zhì)量分數(shù)的兩份稀鹽酸中，比較氣泡產(chǎn)生的速率。

[猜想3]濃度越大，化學反應速率越快。

[實驗方案]將兩根規(guī)格相同的鋁絲，分別放入質(zhì)量分數(shù)分別為5％和15％的兩份稀硫酸中，觀察鋁絲表面氣泡產(chǎn)生的速率。

雖然學生所確定的探究課題存有雷同，設計的實驗方案也各有優(yōu)劣，有些課題和方案還是從習題中借鑒得來的。進入實驗室后，學生探究的收獲也有大有小，有些學生探究完自己的課題之后，還利用別人的方案進行了探究實驗；有的學生只是勉強完成了自己的份內(nèi)任務。但這種放開手腳讓學生自主探究的形式，不失為一種很好的嘗試，因為，畢竟有不少學生在活動中獲得了探究體驗和探究樂趣。

2.4如何指導學生領會實驗探究的思想方法

在初中階段開展實驗探究活動的主要目的，不是記住實驗現(xiàn)象，不是解決深奧問題，也不是提高學生的應試得分，而是幫助學生領會實驗探究中所蘊含的思想方法，提高學生的科學素養(yǎng)，從而為學生的后續(xù)學習乃至后續(xù)創(chuàng)造打下堅實的基礎。

領會化學實驗探究思想的時機，可以選擇在實驗之后的反思階段。一個探究實驗做完了，要引導學生回過頭去看一看：該實驗設計方案是如何設計出來的?用到了哪些思想方法?這樣的反思活動進行過一段時間后，他們便能把常見的思想方法運用到實驗方案的設計中，這既是思想方法的運用，也是思想方法深層次的領會。

如何證明二氧化碳與氫氧化鈉溶液發(fā)生了反應?是初中階段的一個典型探究實驗。

現(xiàn)以該實驗為例，談談實驗探究思想的領會問題。

首先，教師演示“二氧化碳氣體通入氫氧化鈉溶液”的實驗。在學生觀察現(xiàn)象的基礎上，引發(fā)他們思考：該變化現(xiàn)象不明顯，運用什么樣的方法才能讓我們看到明顯的變化現(xiàn)象呢?

接著，要求學生設計實驗，證明二氧化碳和氫氧化鈉發(fā)生了化學反應。借鑒空氣中氧氣含量的測定、二氧化碳溶于水等實驗的設計思路，他們能夠設計出塑料軟瓶實驗：向盛滿二氧化碳氣體的集氣瓶中倒入約瓶體積八分之一的氫氧化鈉溶液，蓋上瓶塞振蕩。

然后，引導學生思考：本實驗的設計有沒有欠嚴密的地方?學生通過獨立思考或相互討論得出：有，二氧化碳能溶于水，用水替代氫氧化鈉溶液做實驗，軟瓶也會變癟。不過，變癟的程度應該較小。從而得出該探究實驗更為完善的方案：準備兩只盛滿二氧化碳的塑料軟瓶，用等體積的氫氧化鈉溶液和水做對比實驗，比較軟瓶的變癟程度。

最后，要求學生再思考：從氫氧化鈉溶液和二氧化碳反應的產(chǎn)物角度思考：還可以用什么樣的方法證明該反應的確發(fā)生了?(滴加足量的稀鹽酸有氣泡放出；加入含鈣離子或鋇離子的溶液，有白色沉淀生成等)。

上述教學片斷，幫助我們解決了實驗探究過程中如何指導學生領會思想方法的問題，同時也告訴了我們，初中階段學生應該領會的探究方法有：對比探究的方法、跟蹤探究的方法等。

化學學科的根基是實驗，化學學科發(fā)展的動力源是實驗，沒有根基、沒有動力，一個學科還有生命力嗎?學科喪失了生命力，相應的學科教學還會有美好的未來嗎?從這個角度看，實驗也是化學教學的基石和動力源。期待我們每一位化學人，關注上述兩類問題，做有心人，做研究者，為提高初中化學實驗教學的質(zhì)量，為推動基礎教育課程改革走向深入獻出自己的一份力量。