微型化學(xué)實驗推動課堂教學(xué)實效研究

盧偉勤

本文系2017年度河南省基礎(chǔ)教育教學(xué)研究項目《微型化學(xué)實驗推動課堂教學(xué)實效研究》（JCJYC17072104）研究成果。

摘 要：在研究和實踐中，通過調(diào)查初中化學(xué)實驗教學(xué)現(xiàn)狀，分析無效和低效實驗課堂教學(xué)的根源；探尋實施微型化學(xué)實驗提高課堂教學(xué)實效的措施：促進(jìn)化學(xué)教師的教學(xué)理念和教學(xué)方式的根本轉(zhuǎn)變，促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變和創(chuàng)新思維的發(fā)展，創(chuàng)新初中化學(xué)微型實驗教學(xué)方法；探索提高微型化學(xué)實驗課堂教學(xué)有效性的教學(xué)策略，構(gòu)建新課程理念下的初中化學(xué)微型實驗課堂教學(xué)模式。

關(guān)鍵詞：微型化學(xué)實驗；課堂教學(xué)實效；教學(xué)策略；教學(xué)模式

正文：

隨著新課程改革的不斷深入，中學(xué)化學(xué)課堂教學(xué)如何大幅度提升教學(xué)效率，仍是目前我們迫切需要解決的重要問題?；瘜W(xué)以實驗為基礎(chǔ)，化學(xué)實驗是中學(xué)化學(xué)課堂教學(xué)不可缺少的重要組成部分，又是科學(xué)探究的構(gòu)成要素和主要表現(xiàn)形式，還是學(xué)生認(rèn)識化學(xué)知識的重要工具。提高化學(xué)課堂教學(xué)有效性的首要方法就是創(chuàng)新和優(yōu)化實驗教學(xué)。在初中推廣實施微型化學(xué)實驗?zāi)苓m應(yīng)新課改的發(fā)展需求，讓教師的常規(guī)實驗教學(xué)逐漸轉(zhuǎn)變成學(xué)生自擬實驗方案的微型實驗教學(xué)；能推動初中化學(xué)新課程教學(xué)改革，大幅度提升中學(xué)化學(xué)課堂教學(xué)效率。

一、初中化學(xué)實驗教學(xué)現(xiàn)狀

美國有的州規(guī)定，實驗教學(xué)要占課時的二分之一；英國的中學(xué)化學(xué)實驗室利用率高達(dá)80%～90%；日本至少有1/31/4的時間用于實驗教學(xué)。

我國實驗占課時的比例不超過20%，實驗開設(shè)內(nèi)容少，實際占教學(xué)時間只有15%左右。理論課內(nèi)學(xué)生實驗時間所占比例小于10%。自主探究性實驗比例少于8%，95%以上中學(xué)的化學(xué)實驗室不對學(xué)生開放。

我們課題組采用兩種方法對永城市初中化學(xué)實驗教學(xué)進(jìn)行調(diào)查，一是分發(fā)調(diào)查問卷，隨機(jī)抽取每個學(xué)校的化學(xué)教師和每個學(xué)校的九年級學(xué)生參與答題；二是課堂觀察，走訪各鄉(xiāng)鎮(zhèn)進(jìn)課堂隨機(jī)聽課實地調(diào)研。調(diào)查內(nèi)容包括實驗教學(xué)硬件、教師實驗教學(xué)方式、學(xué)生分組實驗開展情況等方面。存在如下問題：

（一）教學(xué)中理論與實踐脫節(jié)，實驗教學(xué)不能正常開展

學(xué)生實驗、分組實驗落后于教學(xué)進(jìn)度，絕大部分學(xué)校在新課的學(xué)習(xí)時不做實驗，等到實驗加試考試搞突擊，為了應(yīng)付實驗考試進(jìn)行密集的、大量的強(qiáng)化練習(xí)，只重視操作，有的學(xué)校甚至用一天的時間把實驗加試的實驗題全部做完，學(xué)生只能機(jī)械地記憶實驗步驟和基本操作，完全失去了化學(xué)實驗的教學(xué)功能。有些教師用視頻實驗替代實際實驗，剝奪學(xué)生的實驗機(jī)會。出現(xiàn)如此糟糕現(xiàn)狀的原因：90%以上中學(xué)沒有設(shè)置專職實驗員，靠代課老師兼職，而代課教師教學(xué)任務(wù)繁重，學(xué)生實驗所需的藥品和儀器都要化學(xué)教師自己去準(zhǔn)備，這需要耗費(fèi)化學(xué)教師大量時間和精力，又耗費(fèi)財力，化學(xué)教師很難完成，學(xué)校又沒有完整的規(guī)章制度和激勵措施，做實驗的不如不做實驗的，應(yīng)試教育只看分?jǐn)?shù)的大環(huán)境，出力不討好，再弄出安全問題就更是化學(xué)教師自討苦吃了。因此，造成實驗室管理癱瘓，實驗儀器損壞后不能及時補(bǔ)充，以及一些相關(guān)的器材缺乏，導(dǎo)致學(xué)生分組實驗和部分演示實驗不能正常開展。

（二）化學(xué)實驗的教育教學(xué)功能遠(yuǎn)沒有發(fā)揮

戴安邦說：“實驗是開展全面的化學(xué)教育的最有效途徑。”因此，化學(xué)知識的傳授，用實驗作論證是最有效和最有說服力的，課堂中各種形式的化學(xué)實驗不但能驗證化學(xué)理論的正確性，同時也是學(xué)生探索化學(xué)奧妙，培養(yǎng)他們創(chuàng)造精神的最重要的實踐形式。新教材十分重視以實驗探究的形式來改變化學(xué)實驗教學(xué)的方式，設(shè)置了大量的“實驗探究”，學(xué)生欠缺的是“形成化學(xué)概念和理論”的探究過程，然而，這個探究過程正是學(xué)生渴求的，但令人遺憾的是學(xué)生分組實驗不到10﹪，教師演示實驗不到40﹪。

（三）化學(xué)教師的新課程教學(xué)理念不能轉(zhuǎn)化為實際行動

在調(diào)查和訪談中，可以深切感受到，通過幾年的課改，化學(xué)教師的教學(xué)理念發(fā)生了轉(zhuǎn)變，對新課程化學(xué)實驗教學(xué)的重要性有了深刻的理解，但這些理念還沒有完全轉(zhuǎn)化為實際的教學(xué)行動，往往因“實驗教學(xué)資源缺乏”等，不能主動創(chuàng)造條件實施化學(xué)實驗教學(xué)，應(yīng)試教育導(dǎo)致教師感覺做實驗不如看實驗、講實驗、背實驗，所以，就有部分教師不重視實驗教學(xué)，對教材中那些費(fèi)時費(fèi)力的實驗也就能省則省，那么更談不上改進(jìn)實驗和創(chuàng)新了。

二、實施微型化學(xué)實驗是改變低效甚至無效課堂實驗教學(xué)的必然選擇

（一）實施微型實驗?zāi)芙鉀Q常規(guī)實驗實施中的很多難題

微型化學(xué)實驗藥品用量少，并且通過微型實驗的創(chuàng)新設(shè)計，能降低實驗成本解決藥品不足、實驗經(jīng)費(fèi)不到位的問題；微型化學(xué)實驗采用微型化實驗裝置，裝置簡單、購買費(fèi)用低，還可以使用小藥瓶、注射器、氣球、吸管等代用品；微型實驗儀器小巧靈活便于攜帶，可以使學(xué)生裝備自己的實驗箱，讓學(xué)生主動參與準(zhǔn)備實驗儀器，解決化學(xué)任課教師工作大任務(wù)重精力有限的難題。

（二）微型化學(xué)實驗在化學(xué)實驗課堂教學(xué)中具有獨(dú)特的優(yōu)勢

微型化學(xué)實驗（microscale chemical experiment簡稱M.L）是化學(xué)實驗方法的創(chuàng)新性變革，它不是在常規(guī)實驗基礎(chǔ)上的簡單微縮或減量，而是在專門設(shè)計的微型儀器中進(jìn)行的化學(xué)實驗，是以盡可能少的試劑來獲取化學(xué)信息的實驗方法與技術(shù)。它是20世紀(jì)70年代后期在減少污染、保護(hù)人類的背景下應(yīng)運(yùn)而生的一種化學(xué)實驗新技術(shù)。微型化學(xué)實驗基本特征是：實驗儀器微型化，實驗試劑少量化；它是在微型化的條件下對化學(xué)實驗進(jìn)行一次深入的再認(rèn)識、再研究，以達(dá)到用盡可能少的試劑與使用微型化的儀器來獲得所需要更完整、更準(zhǔn)確的化學(xué)信息，也是對常規(guī)實驗進(jìn)行變革性的再表現(xiàn)。

三、實施微型化學(xué)實驗可以促進(jìn)化學(xué)教師的教學(xué)理念和教學(xué)方式的根本轉(zhuǎn)變

我國著名化學(xué)家傅鷹先生說過：“化學(xué)是實驗的科學(xué)，只有實驗才是最高的法庭”，如何進(jìn)行有效的實驗教學(xué)，這關(guān)系到化學(xué)學(xué)科的教學(xué)效果。然而，在當(dāng)下的實驗教學(xué)中，還廣泛存在一些與新課程理念不協(xié)調(diào)的，低效甚至無效的行為，導(dǎo)致學(xué)生對實驗的興趣下降，是老師主觀上不重視，怕麻煩等原因造成的。改變陳舊的教學(xué)觀念、它要求教師樹立起“以人為本、終身發(fā)展”的思想，從新課程的教學(xué)理念、教師的教學(xué)行為、學(xué)生的學(xué)習(xí)方式方面入手，但是教師的教學(xué)理念和教學(xué)方式的轉(zhuǎn)變是關(guān)鍵，開展微型實驗進(jìn)行的許多方面都需要教師教學(xué)理念和教學(xué)方法方式發(fā)生根本性的轉(zhuǎn)變。

四、提高微型化學(xué)實驗課堂教學(xué)有效性的方法策略

（一）激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的積極性

孔子曰：“知之者不如好之者，好之者不如樂之者。”興趣是最好的教師，新學(xué)期開始第一堂課就設(shè)計一些有關(guān)微型化學(xué)實驗的趣味展示，將化學(xué)實驗課變?yōu)樯鷦踊顫?、妙趣橫生的“化學(xué)魔術(shù)”課。一是向?qū)W生展示往屆學(xué)生制作的小巧玲瓏、精美可愛的微型化學(xué)實驗儀器“珍品”；二是師生同臺表演的化學(xué)趣味實驗和小魔術(shù)，像“魔棒點(diǎn)燈”“燒不壞的手帕”“白水變紅葡萄酒”“清水變牛奶”等學(xué)生被這些神秘莫測的奇妙現(xiàn)象深深地吸引，好像進(jìn)入了夢幻般的世界，如醉如癡。用身邊的一些廢舊物品制出的這些“小東西”展現(xiàn)魔力?！澳g(shù)”雖然會落下帷幕，但學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的激動心扉已經(jīng)打開，他們恨不得立即也制作幾件“小東西”顯示一下自己的威力。從而使學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣高漲，學(xué)習(xí)化學(xué)欲望達(dá)到高潮。

（二）積極開展實施微型化學(xué)實驗的有關(guān)活動

1.組建微型化學(xué)實驗社團(tuán)組織。學(xué)期之初做好團(tuán)長選聘任命、確定社團(tuán)活動目的、計劃、內(nèi)容、形式、具體時間、地點(diǎn)等工作，招聘志愿者，組建微型化學(xué)實驗興趣小組，為微型實驗的推廣實施出力獻(xiàn)策。

2.開展微型實驗的創(chuàng)新比賽。在化學(xué)教研組內(nèi)，發(fā)動教師與學(xué)生開展微型化學(xué)實驗的創(chuàng)新比賽活動。對教材中現(xiàn)象不明顯的、現(xiàn)象異常的、易失敗的化學(xué)實驗，研究分析尋找原因進(jìn)行微型化創(chuàng)新改進(jìn)。

3.做好宣傳。大力宣傳微型化學(xué)實驗具有實驗成本低、藥品用量少、儀器微型化、操作簡易化、環(huán)保無污染、易準(zhǔn)備好攜帶等優(yōu)點(diǎn)。

（三）開發(fā)與利用微型化學(xué)實驗教學(xué)資源

實驗教學(xué)資源是實施微型化學(xué)實驗的重要載體，開發(fā)適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)資源可以解決中學(xué)教師困惑于對實驗內(nèi)容選擇的難題。

案例：氨氣噴泉的微型實驗改進(jìn)

1.設(shè)計意圖

氨氣的噴泉實驗是中學(xué)化學(xué)的重要演示實驗，教材中實驗裝置如圖所示。該實驗操作要求老師課前預(yù)先收集好氨氣，到時課堂再做演示，由于氨氣易擴(kuò)散，如果當(dāng)時制取氨氣教室通風(fēng)不好，容易泄露氨氣，造成污染，如果將實驗改進(jìn)成將氨氣的制備和氨氣的噴泉實驗結(jié)合在一起的二合一微型實驗裝置，操作簡單，成功率100%，也非常適合于學(xué)生分組實驗。

2.改進(jìn)的實驗裝置

裝置中所用的儀器是醫(yī)用一次性注射器，在去掉活塞的注射器針筒中注入生石灰，用另一注射器吸入濃氨水，將注射器內(nèi)的濃氨水注入針筒內(nèi)，濃氨水遇生石灰迅速產(chǎn)生氨氣，將上部注射器活塞上推。用注射器吸入一定量酚酞試液，將注射器針頭刺入含有大量氨氣的針筒內(nèi)，盡可能將針頭全部插入注射器，再輕推注射器活塞，將少量酚酞試液注入注射器針筒內(nèi)，針筒內(nèi)很快就形成紅色噴泉。該實驗操作簡單，現(xiàn)象明顯，針筒不需干燥，適合學(xué)生的分組實驗使用。

（四）組織相關(guān)的培訓(xùn)提升教師的實驗技能和實驗素質(zhì)

將微型化學(xué)實驗成果融入教師職前教育和職后培訓(xùn)中，提高中學(xué)教師對微型化學(xué)實驗的研究和教學(xué)應(yīng)用能力。目前中學(xué)教師缺乏微型化學(xué)實驗的相關(guān)技術(shù)及應(yīng)用經(jīng)驗，特別新技術(shù)賦予微型化學(xué)實驗新的內(nèi)涵。如現(xiàn)代傳感技術(shù)、顯微技術(shù)與傳統(tǒng)微型實驗的結(jié)合，已經(jīng)與傳統(tǒng)微型實驗理念中的“簡、易”有所不同。以綠色環(huán)保、操作簡單、實驗創(chuàng)新為主旨的微型化學(xué)實驗已經(jīng)成為化學(xué)實驗的重要組成部分，符合當(dāng)前時代發(fā)展的需要。這一新的實驗手段和方法在中學(xué)教學(xué)中已經(jīng)顯示了其生命力，但還需要我們投入更多精力和智慧，相信在廣大研究者、中學(xué)師生的共同努力下，一定能突破發(fā)展的瓶頸。

（五）發(fā)揮教學(xué)評價的引導(dǎo)和促進(jìn)功能

新課程強(qiáng)調(diào)建立促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展、教師不斷提高的評價體系，但現(xiàn)行的評價方式仍然以考試評價為主，對微型化學(xué)實驗的開展實施有一定的制約。當(dāng)前的中考、高考指揮著化學(xué)課堂教學(xué)，由于考試中很少涉及微型化學(xué)實驗內(nèi)容，使得很多教師即便對微型化學(xué)實驗感興趣，在實踐中也動力不足。然而值得欣喜的是，2017河南中考加入了微型化學(xué)實驗內(nèi)容的題，隨著考試評價的關(guān)注，微型化學(xué)實驗的教學(xué)應(yīng)用將得有力的促進(jìn)。因此，建議在各類化學(xué)考試中增加一些微型實驗內(nèi)容，特別是增加考查學(xué)生自主設(shè)計實驗、實驗探究的試題，讓學(xué)生可運(yùn)用微型實驗方法去解決這些問題，這樣有利于化學(xué)實驗向綠色化、微型化轉(zhuǎn)變。此外，對教師教學(xué)能力的考評也應(yīng)增加實驗教學(xué)創(chuàng)新的內(nèi)容，以激勵教師從事微型實驗的研究和教學(xué)實踐。

四、構(gòu)建新課程理念下的初中化學(xué)微型實驗課堂教學(xué)模式

新程理念下的初中化學(xué)微型實驗課堂教學(xué)模式是：指學(xué)生在教師的引發(fā)下，運(yùn)用已有的知識和技能，充當(dāng)新知識的探索者和發(fā)現(xiàn)者的角色，通過自己設(shè)計方案，進(jìn)行操作實驗，去探索問題和解決問題的一種教學(xué)模式。其基本結(jié)構(gòu)為“明確實驗?zāi)康摹治鰧嶒炘怼煜嶒灢襟E——進(jìn)行微型化實驗改進(jìn)與創(chuàng)新（改用微型化儀器、減少藥品用量、尋找實驗代用品、簡化實驗步驟）——準(zhǔn)備儀器藥品——進(jìn)行實驗——報告反思。這一教學(xué)模式具有下述三個優(yōu)點(diǎn)：有利于充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用；有利于培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣；有利于充分挖掘?qū)W生的潛力，培養(yǎng)其創(chuàng)造思維能力。

微型實驗規(guī)范的教學(xué)設(shè)計、創(chuàng)新的教學(xué)方法、獨(dú)特的教學(xué)風(fēng)格、簡便的操作步驟、綠色的化學(xué)工藝、低碳的環(huán)保理念、神奇的實驗效果，定能調(diào)動學(xué)生強(qiáng)烈的好奇心和求知欲望，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，提高化學(xué)實驗課堂教學(xué)效果。

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（作者單位：河南省永城市第五初級中學(xué)）