新课程高中化学实验教学新议

2019-08-20 15:10

摘自:《中学综合教育资源网》

[摘要]: 化学是一门以实验为基础的自然科学,以实验为基础是化学学科的重要特征。高中化学新课程改革将化学实验提到一个全新的高度,实验在地位、功能、内容以及教与学的方式等方面,都发生了较大的变化,并从实验探究、实验事实、实验史实和实验方法论等角度重新阐释了以实验为基础的涵义,“突出化学的学科特征,更好地发挥实验的教育功能”。

[关键词]: 化学实验;新课程;高中

化学是一门以实验为基础的自然科学,以实验为基础是化学学科的重要特征。实验能为化学学习提供必要的感性材料,有利于学生理解化学概念和原理,形成科学的思想和观念;能为学生提供练习和实践的机会,有助于培养学生的观察能力和思维能力,提高实验操作技能;能激发学生学习化学的兴趣,增强学习动机,调动其学习积极性;能帮助学生理解、掌握、应用、检验和巩固有关的知识、技能,继承前人积累的最基本的经验,形成自己的体验,是培养学生运用化学解决问题能力的主要途径,总之,实验在化学教学中的地位和作用是其它任何方法都不可替代的。

从化学科学的角度看,化学作为一门研究物质及其变化规律的自然科学,其产生、形成都是以化学实验这种科学实践为基础而不断发展起来的。从 17世纪中叶波义耳进行的物质燃烧、动物呼吸的实验研究,到18世纪中叶罗蒙诺索夫和拉瓦锡对质量守恒定律的论证,以及19世纪初不少化学家对这一定律的实验论证;从18世纪形成的实验化学,到20世纪理论化学分支领域的飞速发展和21世纪计算机模拟实验的逐步形成;从人们对元素、空气等简单物质的研究,到现代人工合成各种复杂的天然化合物等等,无不标志着化学家们从实验到发明、发现的光辉业绩。实验是化学的生命线,是化学科学赖以生存和发展的基础,“没有实验,任何新的东西都不能深知”。

从化学教学的角度看,化学实验是化学教育的基础和必由之路。取消了化学实验,也就扼杀了化学教育;不做化学实验,再有才华的学生也学不好化学。学生学习化学基础知识、掌握实验技能和发展智力、培养能力,要靠化学实验教学的运作;学生养成科学态度、情感意志品质,离不开化学实验;学生科学世界观、科学方法论及良好学风的形成,更是与化学实验教学紧密相关。正如我国著名的化学教育家戴安邦教授所说,“在化学教育中强调化学实验,无论如何都不会过分;化学实验室是学生学习化学最有效和收获丰富的场所”。

1、新课程改革高中化学实验“新”定位

我国的化学教育,尽管近 20年来在加强实验教学方面做了大量工作,也取得显著成绩,但从充分发挥并落实化学实验和实验教学的各种功能、体现化学实验的重要性来说,仍然处于相当薄弱的地位。从课程设置、课时分配,到教学实施、教学质量评估均难以保证以实验为基础这一主导思想的落实,不少研究表明,尽管实验一直被认为是加强学生化学科学概念和技能学习的潜在力量,这种潜力到目前为止还无法得到真正的发挥[1]。特别是20世纪后半叶以来,理论和实验的地位之争、计算机模拟实验的兴起、一些不重视实验教学的中学也能取得较高升学率的现实,以及实验教学本身存在的一些未解决的问题和实验资源、教学时间、班级规模等各种现实制约因素,使人们对实验的认识以及化学实验教学受到理论和实践等多方面的严重冲击[2],严重影响了中学化学教学的质量。

高中化学新课程改革极为重视实验教学,将化学实验提到一个全新的高度,实验在地位、功能、内容以及教与学的方式等方面,都发生了较大的变化。

1.1化学实验是实现高中化学课程目标的重要途径

“只重视传授化学知识和技术的教学是片面的化学教育。全面的化学教育要求化学教学既要传授化学知识与技术,更应训练科学方法和思维,还应培养科学精神和品德”,高中化学新课程改革正是体现了这一现代化学教育发展的思想,从“知识与技能”、“过程与方法”、“情感态度与价值观”三个维度设置课程目标,而化学实验在课程目标中多处涉及。

实验对于实现高中化学课程目标具有不可替代的作用,学生在设计实验方案、进行实验操作、观察记录现象、进行数据处理、获得实验结论的过程中,不仅能获取知识、技能和方法,提高探究能力,还能形成良好的情感态度和价值观。作为目标的化学实验主要由实验知识与技能、实验探究能力和实验情感态度与价值观三个方面构成 [3]:实验知识目标主要包括化学实验事实、有关化学实验仪器和药品方面的知识、化学实验安全知识等,实验技能目标是指基本操作技能、仪器和药品的选择和综合运用技能等三个方面。所谓实验探究能力是指学生在化学教学中运用实验来探究化学物质及其变化的本质和规律的一种能力,主要包括发现和提出实验问题能力、猜想与假设能力、实验设计能力、控制实验条件能力、收集证据能力、得出结论能力、反思与评价、讨论与交流能力;实验情感态度与价值观目标非常丰富,主要是认识实验在化学科学研究和化学学习中的重要作用、体验化学实验探究活动的乐趣、实事求是完成实验、节约药品、爱护环境等。

1.2化学实验是高中化学课程不可缺少的组成部分

中学化学教学中有大量的化学实验内容,除了完整的学生实验课,在元素化合物知识教学、概念理论教学、化学用语教学和化学计算等新授课中,以至各种类型的复习课和练习课中,都会出现化学实验。

新课程高中化学实验内容的设置,以集中和分散两种方式加以组织,不仅设置了专门的“化学实验基础”主题和独立的“实验化学”模块,以此来强化化学学科特征,还以“实验”和“实验探究”等各种形式渗透在“化学与生活”、“物质结构与性质”等其它各模块中。据统计,在高中化学课程“内容标准”和“活动,与化学实验有关的内容分别约占各自总条目的 22.2%和37.7%[3]。由此可见,实验是高中化学课程的重要组成部分,不论是必修还是选修课程,都将化学实验作为学生获取知识、发展能力的重要途径,通过实验帮助学生更好地领悟化学知识、体验科学探究的过程,培养学生在实验情境中运用科学方法解决问题。

1.3化学实验是化学教学中科学探究的主要形式

美国国家科学标准认为,探究是科学家们用以研究自然界并基于此种研究获得的证据提出种种解释的多种途径,也指学生们用以获取知识、理解科学的思想观念、领悟科学家们研究自然界所用的方法而进行的各种活动。

高中化学新课程倡导以科学探究为主的多样化学习方式,化学教学中的科学探究主要有实验探究和调查讨论两种形式。所谓实验探究是通过实验来进行的一种探究活动,它以科学证据为基础,针对特定的“问题”,是一种融合逻辑和想象、综合运用化学科学知识与化学实验技能、科学过程与科学方法而展开的活动,是科学探究在化学实验教学中的具体化,是在化学实验教学中落实科学素养目标的重要途径,也是以实验为基础的化学教学观的具体体现。

1.4化学实验创造了一种独特的学习情境

建构主义学习理论认为学习是一个积极、主动、协作、交互的过程,是学习者在具体的问题情境中、在个人经验基础上创建思想、解决有意义问题的过程。学习使用一种工具,不仅要了解相关的概念和规则,更重要的是要掌握使用工具的场合和条件。研究表明,在日常情境中,许多学生在利用从正式学习中获得的知识和技能时常遇到问题,其原因是,源于正式学习的经验通常是脱离情境的,即某一事实的学习往往孤立于该事实从中获得意义的情境。

化学实验作为一种特殊的学习环境,为学生创设了有意义学习的情境。实验提供了师生、生生等多种交流合作的机会,能让学生在较为轻松、活泼的氛围中理解、探究化学现象,建构对化学科学知识的理解,有利于形成良好的人际关系和积极的学习态度,促进学生科学认知的发展,在班级学习者共同体中创建自己的科学观念。

1.5化学实验是多元智能理论在化学教学中的最佳体现

多元智能理论认为,就本质来说,智能是“在一种文化环境中个体处理信息的生理和心理潜能,这种潜能可以被文化环境激活以解决实际问题和创造该文化所珍视的产品” [4]。人类除了言语-语言和逻辑-数理两种基本智能外,还有视觉-空间、音乐-节奏、身体-运动、人际交往、自我反省、自然观察者和存在智能等多种形式,每个人都是多种智力的组合体,并表现为不同的能力倾向。

化学实验是多元智能理论在化学教学中的最佳体现,是实现“为多元智能而教”、“通过多元智力来教”的重要途径。实验目的和原理的表述、实验报告的书写是言语-语言智能的运用,实验假设和推理、数据分析是逻辑-数理智能的体现,绘制和搭建实验装置、各种实验操作是视觉-空间、身体-运动等多种智能的综合应用,而实验过程中的生生合作、师生交流以及个人和小组的反思则充分展现了人际交往、自我反省等智能,由此可见,化学实验的各个环节都无不渗透着不同的智能形式,为促进全体学生的全面发展、构建新型的实验评价体系创设了条件。

1.6实验是学生认识化学科学的重要媒体

美国国家科学教育标准和一些现代科学教育文献认为,教学实验可望成为向学生介绍主要科学概念、提高操作技能的重要媒体,实验不仅能为学生提供认识化学的硬件 ----化学实验仪器、设备和工具,也包含了许多化学教学的软件----观察法、模型、假说等各种科学探究的方法,直观具体,形象生动,使他们学会用科学的方法和程序来调查现象、解决问题、从事探究活动。

2、以实验为基础的“新”涵义

以实验为基础是实验探究教学的一个重要指导思想,也是以实验为基础的化学教学观的具体体现。以实验为基础,并不仅局限于学生动手做实验,而是把实验作为提出问题、探索问题的重要途径和手段,要求课堂教学尽可能用实验来展开。高中化学新课程倡导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,强化科学探究意识,促进学习方式的转变,培养学生的创新精神和实践能力,从实验探究、实验事实、实验史实和实验方法论等多方面“突出化学的学科特征,更好地发挥实验的教育功能” [5],具体包含:

( 1)引导学生通过实验探究活动来学习化学。例如,通过“不同温度下Na 2 S 2 O 3 溶液与 H 2 SO 4 反应速率”的实验探究,帮助学生了解温度对化学反应速率的影响。

( 2)重视通过典型的化学实验事实帮助学生认识物质及其变化的本质和规律。例如,通过具体实验数据引导学生讨论碱金属元素的性质递变规律。

( 3)利用化学实验史实帮助学生了解化学概念、原理的形成和发展,认识实验在化学学科发展中的重要作用。例如,指导学生查阅元素周期律的发现史料,讨论元素周期律对化学科学发展的重要意义。

( 4)引导学生综合运用所学的化学知识和技能,进行实验设计和实验操作,分析和解决与化学有关的实际问题。例如,让学生设计实验探究市售食盐中碘元素的含量,加强化学与实际生活的联系。

“通过实验学化学”是高中化学课程共同追求的一条线索,新课程化学实验教学要革除传统教学的积弊,把实验的主动权交给学生,进一步明确和提高实验的目的性和实效性,实现化学实验教学的人性化、生活化、探究化、绿色化和现代化。

[参考文献]:

[1]Avi Hofstein, Vincent N. Lunetta. The laboratory in science education: Foundations for the twenty-first century [J]. Science Education,2004,88(1):28-54

[2]吴俊明.议当前实验教学的改革和创新[J].化学教学,2004,(4):1-4

[3]化学课程标准研制组编写.普通高中化学课程标准(实验)解读[M].武汉:湖北教育出版社,2004:211-238

[4](美)加德纳(Gardner, H)著,霍力岩等译.智力的重构:21世纪的多元智力[M].北京:中国轻工业出版社,2004:42

[5]中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准(实验)[S].北京:人民教育出版社,2003:13