欠發(fā)達地區(qū)中學(xué)微型化學(xué)實驗的實施問題和對策

張 宏，曾兵芳

(貴州工程應(yīng)用技術(shù)學(xué)院 化學(xué)工程學(xué)院，貴州 畢節(jié) 551700)

1 問題的提出

80年代初，美國化學(xué)工作者于有機實驗中，旨在減少污染，通過最大化的縮減試劑用量組織化學(xué)實驗取得了成功，還設(shè)計出一些微型實驗儀器。并以此在大學(xué)和中學(xué)中廣為宣傳，美國化學(xué)教育雜志為此還開辟“微型化學(xué)實驗專欄”來推廣微型化學(xué)實驗研究的成果，報道微型化學(xué)實驗的研究成果，促進了微型化學(xué)實驗在世界范圍的推廣[1]。微型化學(xué)實驗以其藥劑微量、構(gòu)造簡單、操作方便、省時省力、污染較低等優(yōu)點很快得到廣大師生的認(rèn)可，于西方國家乃至全球掀起了化學(xué)實驗微型化研究和應(yīng)用的熱潮。

我國于九十年代初開始對微型化學(xué)實驗進行探索，但開始時主要集中在大學(xué)基礎(chǔ)化學(xué)實驗中進行微型實驗的研究。1992年，教育部頒布的全日制中學(xué)化學(xué)教學(xué)大綱中已經(jīng)將微型化學(xué)實驗作為教學(xué)任務(wù)編入實施建議中；1995 年，國家教育委員會在中學(xué)理科教學(xué)儀器配備目錄中也把微型化學(xué)實驗儀器列入其中[2]，標(biāo)志著微型化學(xué)實驗正式列入課堂。2018年版的《高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》明確指出“條件有限的學(xué)校,可采取教師演示實驗或利用替代品進行實驗，鼓勵實驗的綠色化設(shè)計，開展微型實驗”[3]，進一步明確了微型化學(xué)實驗在中學(xué)化學(xué)教學(xué)的教育價值。從對微型化學(xué)實驗的研究摸索至今，很多化學(xué)教育專家和化學(xué)教育工作者都對微型實驗課題、開發(fā)微型實驗裝置進行了深入的研究，取得了豐碩的成果，有效的推動了我國化學(xué)實驗改革的進程。但是，針對微型化學(xué)實驗在中學(xué)教學(xué)中的實施現(xiàn)狀及開展問題的研究很少，特別是針對欠發(fā)達地區(qū)的微型化學(xué)實驗實施現(xiàn)狀研究更少。因此，本文主要以欠發(fā)達地區(qū)中學(xué)微型化學(xué)實驗的實施現(xiàn)狀為出發(fā)點，對微型化學(xué)的開展提出相應(yīng)的對策。

2 中學(xué)微型化學(xué)實驗的價值

2.1 有利于教育均衡發(fā)展，提高欠發(fā)達地區(qū)中學(xué)化學(xué)實驗的開出率

教育均衡是我國的一項重要的教育政策，目的是縮小城鄉(xiāng)教育差異、發(fā)達地區(qū)與欠發(fā)達地區(qū)教育差異和校校教育不均衡，而城鄉(xiāng)教育差異是教育均衡發(fā)展的重要影響因素。微型化學(xué)實驗具有的特點能在中學(xué)化學(xué)課堂教學(xué)中縮小城鄉(xiāng)教育差異、發(fā)達地區(qū)與欠發(fā)達地區(qū)教育差異和校校教育不均衡，提升教育公平。

化學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科，實驗化學(xué)學(xué)科的靈魂。生動有趣的實驗現(xiàn)象不僅能有效地加強學(xué)生對無機元素化合物、有機化學(xué)知識等事實性知識的學(xué)習(xí)，而且能幫助學(xué)生理解抽象的化學(xué)概念和化學(xué)基本原理，提高學(xué)生對中學(xué)化學(xué)知識結(jié)構(gòu)化的形成。因此，教師在進行化學(xué)教學(xué)時應(yīng)恰當(dāng)借助實驗活動，幫助學(xué)生掌握化學(xué)知識的內(nèi)在脈絡(luò)與價值，并應(yīng)用化學(xué)知識進行生產(chǎn)生活中的相關(guān)的化學(xué)實際問題。而部分傳統(tǒng)化學(xué)實驗在教學(xué)中卻很難開展，存在著污染大、用量多、成本高及安全性較低等諸多問題。在欠發(fā)達地區(qū)，尤其是在廣大貴州山區(qū)的農(nóng)村中學(xué)，由于實驗器材、藥品有限，實驗室配置不完善以及各種其它原因等因素，導(dǎo)致部分中學(xué)無法開展或削減實驗課程，“一人做，大家看”、“理論大于實踐”等教學(xué)實際。而微型化學(xué)實驗具有簡化裝置、減低成本、減少污染、節(jié)省空間、節(jié)約化學(xué)藥品等優(yōu)點，可與常規(guī)化學(xué)實驗相輔相成，提高了化學(xué)實驗在欠發(fā)達地區(qū)開展的開出率，進一步提升了學(xué)生的核心素養(yǎng)。

2.2 提高學(xué)生的創(chuàng)新能力

創(chuàng)新是國家發(fā)展和民族進步的靈魂，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力是我國基礎(chǔ)教育一直努力的方向。我國第八次新課程改革將學(xué)生科學(xué)探究能力和創(chuàng)新精神作為理科改革的突破口，而化學(xué)實驗是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力和創(chuàng)新精神與能力的重要途徑。與傳統(tǒng)的化學(xué)實驗相比，微型化學(xué)實驗具有更突出的優(yōu)越性。在試劑選擇方面，它以極小的試劑用量，來獲取對應(yīng)的化學(xué)信息，優(yōu)化實驗操作、科學(xué)合理的配置使得化學(xué)現(xiàn)象更加明顯，而且實驗?zāi)茏畲蟪潭鹊臏p少資源浪費，實驗過程環(huán)保、經(jīng)濟，安全性也大幅提高，這是常規(guī)實驗所不具備的優(yōu)勢。在實驗設(shè)計方面，微型化學(xué)實驗也表現(xiàn)出極大的能動性，通過教師給定實驗題目，學(xué)生小組自擬實驗方案，同時教師積極引導(dǎo)學(xué)生轉(zhuǎn)變思維，指出常規(guī)實驗的不足與欠缺，并啟發(fā)學(xué)生思考，探究解決方法在器材選擇方面，也鼓勵學(xué)生從社會生活中找到一些實驗替代品，個人或小組加以改進創(chuàng)新，讓學(xué)生自己動手，在玩中學(xué)，極大的激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣。由此可見，對傳統(tǒng)化學(xué)實驗的優(yōu)化、創(chuàng)新，不僅增加了實驗課程開展的能動性，其理論結(jié)合實際方式也使得學(xué)生由實驗的參與者，轉(zhuǎn)變?yōu)閷嶒灥慕M織者、設(shè)計者，提升學(xué)生科學(xué)探究能力和創(chuàng)新精神與能力。

2.3 提高學(xué)生的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)

學(xué)科核心素養(yǎng)是《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2017版)》的關(guān)鍵詞，化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)是“明確了學(xué)生學(xué)習(xí)該學(xué)科課程后應(yīng)達成的正確價值觀念、必備品格和關(guān)鍵能力”，對知識與技能、過程與方法、情感態(tài)度價值觀三維目標(biāo)進行了整合[3]。《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2017版)》將化學(xué)核心素養(yǎng)分為“宏觀辨識與微觀探析”“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識”“變化觀念與平衡思想”“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”“科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任”五個維度。在中學(xué)化學(xué)課堂教學(xué)中如何踐行化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)是中學(xué)化學(xué)教師的新使命。微型化學(xué)實驗作為一種新型的實驗手段，其不僅僅是最大程度的減少化學(xué)試劑用量，更多的是最大程度的讓每個學(xué)生都走進絢麗多彩的化學(xué)世界，了解化學(xué)本質(zhì)。微型化學(xué)實驗通過降低實驗成本、減少用量、合理選用與創(chuàng)新實驗替代品等方式改進優(yōu)化化學(xué)實驗，使學(xué)生人人動手，人人參與，促進學(xué)生學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變。由被動式接受學(xué)習(xí)，轉(zhuǎn)變?yōu)樽灾髂軇拥奶骄渴綄W(xué)習(xí)，踐行了 “學(xué)生主體，教師主導(dǎo)”的教育理念，也符合新課程改革中要求學(xué)生學(xué)習(xí)方式轉(zhuǎn)變?yōu)閺娬{(diào)自主性、合作性、探究性的理念，促進學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的提高。

化學(xué)實驗不僅是化學(xué)科學(xué)發(fā)展的重要基礎(chǔ)，也是化學(xué)教育核心內(nèi)容和基本方式[4]，有效的實驗教育對學(xué)生成長的重要性不言而喻。故此，針對普通化學(xué)實驗的不足，實驗的微型化有效的彌補了普通化學(xué)實驗的局限性，使實驗因地制宜，能動的開展組織，讓學(xué)生積極主動的參與實驗教學(xué)，不需要教師的督促，生動活潑的獲取知識，極大的促進學(xué)生綜合能力的提高，教學(xué)效果事半功倍；同時，教學(xué)方式的轉(zhuǎn)變也使得學(xué)生快樂學(xué)習(xí)，從實踐中獲得新知，豐富了學(xué)習(xí)生活，提高了學(xué)生對化學(xué)的情感。

3 微型化學(xué)實驗在中學(xué)化學(xué)課堂教學(xué)中存在的問題

3.1 中學(xué)化學(xué)教師對微型化學(xué)實驗的教育價值認(rèn)識不足

在欠發(fā)達地區(qū)，許多學(xué)生對微型化學(xué)實驗幾乎一無所知，甚至少部分教師對這一概念也比較模糊?；瘜W(xué)實驗是化學(xué)學(xué)科獨有的特征，也是化學(xué)教學(xué)的基本手段，在某些化學(xué)實驗教學(xué)中，實驗無法微型化，只能按照書中原有編排實驗進行教學(xué)。微型實驗并不是簡單指實驗器材的微小化和實驗試劑微量化，在教育教學(xué)中，要求符合學(xué)生的認(rèn)知水平，并且達到教育目的，順利完成教學(xué)任務(wù)。在從事教育工作時，有的教師會因常規(guī)實驗困難而退避，而未考慮微型實驗進行教學(xué)。教師是學(xué)生學(xué)習(xí)的引導(dǎo)者和促進者，只有在教師對微型實驗熟練掌握的前提下，才能順利開展教學(xué)。一方面，體現(xiàn)在微型化學(xué)實驗的宣傳度不足，學(xué)校師生對微型化學(xué)實驗了解度不高；另一方面，由于欠發(fā)達地區(qū)教師數(shù)量有限、缺乏對微型化學(xué)實驗方面的研究和實施等因素，導(dǎo)致其對微型化學(xué)實驗的價值認(rèn)識不足，阻礙了微型實驗的開展。

3.2 欠發(fā)達地區(qū)中學(xué)化學(xué)實驗教學(xué)不樂觀

課題組曾經(jīng)對欠發(fā)達地區(qū)的貴州省進行“新課程高中化學(xué)實驗教學(xué)的現(xiàn)狀”進行了調(diào)查，從學(xué)校實驗室條件、師生對對化學(xué)實驗的態(tài)度、實驗教學(xué)的開展等方面進行了調(diào)查，發(fā)現(xiàn)其新課程高中化學(xué)實驗教學(xué)不樂觀。比如，在課堂教學(xué)中，“'視頻實驗'的方式占了一定的比例，如甲烷與氯氣的反應(yīng)、鈉與氯氣的反應(yīng)、設(shè)計原電池實驗在視頻實驗中所占的百分比為41.0%、38.5%和28.2%”等；“很多教師也認(rèn)為進行化學(xué)實驗研究對教師的教學(xué)能力有很大幫助，但在實際之中，教師很少開展實驗研究”等[5]。

3.3 微型化學(xué)實驗存在一定的局限性

事物都具有兩面性，有“利”自然也一定存在著“弊”，微型實驗亦是如此。微型實驗的局限性主要有以下幾點：其一，在微型實驗的開展中，由于實驗儀器的小型化微型化，受條件限制，所加試劑必然很難精確量取，因此實驗只能定性分析，而很難進行定量檢測。其二，實驗完成后，對黏度較大的液體或粘附在儀器內(nèi)壁上的固體，清洗操作較為困難，必須配備專用的清洗工具，對微型儀器的維護也提出了挑戰(zhàn)。其三，由于實驗過程中試劑用量較少的原因，部分實驗的現(xiàn)象也不如普通實驗明顯，導(dǎo)致學(xué)生在觀察實驗現(xiàn)象時會存在一定的偏差，對實驗現(xiàn)象的概括不夠準(zhǔn)確，并且對學(xué)生的實驗基本操作訓(xùn)練還存在一定的局限性。

4 欠發(fā)達地區(qū)中學(xué)微型化學(xué)實驗實施的建議

4.1 加強對中學(xué)化學(xué)教師進行集中性的培訓(xùn)與指導(dǎo)

開展對中學(xué)化學(xué)教師進行集中性的培訓(xùn)相當(dāng)關(guān)鍵。在部分地區(qū)，不少化學(xué)教師對微型化學(xué)實驗的教育理念并不了解，缺乏對微型化學(xué)實驗相關(guān)知識的系統(tǒng)學(xué)習(xí)，對于常規(guī)實驗與微型實驗的迥異沒有清晰的概念，這在很大程度上限制了微型實驗的開展，造成了“研究者熱，施行者冷”尷尬現(xiàn)象。因此，要從根本上解決微型化學(xué)實驗難以開展的問題，關(guān)鍵在于一線教師對這一理念的認(rèn)可程度，只有教師先理解了，才會有出現(xiàn)在課堂教學(xué)中的機會，不然也僅僅是完美的規(guī)范在教材上。而對于教師的培訓(xùn)，其一轉(zhuǎn)變以往背書式的理論指導(dǎo)，增加操作微型化學(xué)的演示實驗，或者直接請教師參觀微型化學(xué)實驗室，實際接觸相關(guān)裝置，讓培訓(xùn)教師有切實的體驗；其二設(shè)置開放性的課題，與培訓(xùn)教師展開對化學(xué)實驗微型化的探討。一線教師有著豐富的從業(yè)經(jīng)驗，在課程的改革上有著不可替代的作用，共同探討不僅有利于培訓(xùn)教師深入理解微型化學(xué)實驗的價值，也可以幫助培訓(xùn)講師了解微型化學(xué)實驗在中學(xué)的開展情況。

4.2 轉(zhuǎn)變宣傳方式，加大宣傳力度

微型化學(xué)實驗在中學(xué)開展效果不佳，很大程度上是由于老師、學(xué)生對這一新型實驗方式的認(rèn)識不足，沒有深入的了解到微型化學(xué)實驗的突出優(yōu)勢，以至于認(rèn)為微型化學(xué)實驗可有可無，對學(xué)生的學(xué)習(xí)沒有影響。因此，轉(zhuǎn)變宣傳方式，加大宣傳力度勢在必行；要改變以往僅僅針對專業(yè)教師進行培訓(xùn)與指導(dǎo)，而忽略對學(xué)生的直接溝通，寄希望于教師能將微型化學(xué)實驗應(yīng)用于課堂，但總是事與愿違。多數(shù)教師在實際教學(xué)中很少開展或直接沒有開展微型實驗課程，以至于絕大多數(shù)學(xué)生并不知道微型化學(xué)實驗這一概念。所以，可以從以下幾點提高宣傳力度：首先，對教師的指導(dǎo)與培訓(xùn)必不可少，教師是課堂的組織者與引導(dǎo)著，轉(zhuǎn)變教師育人方式尤為重要；其次，在各大教育雜志開辟專題，對微型化學(xué)實驗的成果進行宣傳，引導(dǎo)相關(guān)教育工作者進行了解；最后，由中學(xué)推薦學(xué)生，于各大高校開辦化學(xué)主題周、興趣角、我為化學(xué)迷等為主題的化學(xué)活動，讓學(xué)生觀看或指導(dǎo)學(xué)生完成微型化學(xué)實驗，通過精彩有趣的化學(xué)現(xiàn)象，不僅

提高了學(xué)生的化學(xué)興趣，也可以向?qū)W生宣傳微型化學(xué)實驗概念，再由學(xué)生影響教師，促進教師教學(xué)觀念的轉(zhuǎn)變。

4.3 舉辦有關(guān)微型化學(xué)實驗設(shè)計大賽

可由各大高?；蚪逃龣C關(guān)牽頭，在本地區(qū)開展有關(guān)微型化學(xué)實驗的競賽，附以相應(yīng)的獎勵，提高參賽者的積極性；比賽活動可分為教師組和學(xué)生組，按初賽、預(yù)賽、決賽等不同層次，最大程度的讓廣大師生都參與其中，形成一個良性競爭。不僅可以豐富學(xué)生的學(xué)習(xí)生活，也讓學(xué)生在活動中獲得知識，同時可在競賽的過程中讓師生們理解微型化學(xué)實驗的真正內(nèi)涵，達到宣傳于推廣的目的。