检验实验教育的作用避免实验教学的误区_化学实验论文

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      一、问题的提出

      1.问题提出的背景

      化学成为一门真正的科学开始于有目的的实验，特别是拉瓦锡用天平进行定量实验以后。化学实验是化学学科的灵魂，是学科理论的基础，也是学科知识建构的途径。

      从目前中学化学实验研究的主流来看，主要是实验原理的改进、实验方案的再设计和实验装置的改良等，有的改进甚至背离了实验目的，忽视了实验应有的教育功能。从当下的化学教学实践来看，部分教师把化学实验当作引起注意、激发兴趣及呈现知识的手段。化学实验教学演变成有助于化学概念和化学用语背诵和记忆的工具和手段，究其根由，是没有抓住化学教育和教学的本质，也没有领悟化学实验教学的本质，这是化学教学论要“论”的着力点之一[1]。因为实验教育功能的挖掘永远比实验改进更重要。（扬州大学吴星教授语）

      2.核心概念的界定

      实验教学是运用实验的学习资源，为全面开发实验教育功能进行设计、实施、评估的教学过程[2]。

      实验教育功能是指实验对学生的情感、科学素养、思维能力、知识掌握、实践能力等各方面所能发挥的作用，尤其是指实验对学生发展所能发挥的独特作用[3]。

      实验教育负功能是指实验教育对个体和社会所产生的阻碍作用和消极影响……它实质上反映了当前实验教育存在的某些“教育失误”或“教育失败”，这种失误或失败多数是人为造成的，不是实验教育本身固有的、必然产生和不可避免的。这些比较容易被忽视，这种忽视无意中损害了实验教育的本体功能，导致人们对实验教育信度的降低[4]。

      二、实验应有的正功能要义

      努力挖掘教材内涵，充分发挥实验教育功能，提升教师能力，促进学生科学素养的提高。长期以来，我们对实验教育功能的认识主要是：（1）激发学生学习化学的兴趣；（2）加深学生对化学概念、原理的理解和规律的掌握；（3）训练学生基本的实验操作技能，提高实验能力。其实质是把实验教学从属于知识教学，从而使实验失去了独立的地位，只注意到实验的教学功能，没能发挥其独特的教育功能。没有从“培养人”的高度认识实验教学的本质。

      1.认知功能

      实验教学能够提供必要的感性材料，为学生形成重要的科学观念和科学思想以及科学的概念、原理等提供素材；能够为培养学生技能、促进其手脑并用提供练习和实践机会。

      例如，乙烯的实验室制法，该实验的价值不仅是学习制备原理、掌握操作方法、认识消去反应，更主要的是通过消去反应的条件和催化剂的选用研究，理解控制条件的意义，认识有机反应的复杂性，培养学生的观察能力和思维能力，达到认识化学的真、感叹化学的美、顿悟化学的善的效果。

      实验教学常常跟假设、条件控制、观察、测量、收集和运用证据、资料加工整理等科学方法和思维方法相联系。通过实验教学，能够使学生受到生动的科学方法熏陶和训练，使他们认识和理解科学过程，学会如何“从事科学”。

      2.方法功能

      作为学科课程的化学应具有系统性、逻辑性、简约性和时效性。系统性要求整个化学学科的各学段的知识形成既相互衔接又相对完整的知识系统；时效性是要在有限的时间内完成一定的化学知识学习，达到当代人类化学认识的一般水平。这就要求化学学习不能走化学科学发展的原路，而只能走认识的捷径。因而必然具有逻辑性和简约性，只能选择最具基础性和范例性的材料作为教科书的素材。

      例如，氯、溴、碘活泼性强弱比较的认知实验：（1）在一张滤纸的中心处滴一滴饱和的无色溴化钾溶液，待其湿润后，再滴上一滴氯水，滤纸呈现黄色的斑点。（2）在黄色的斑点处再滴上一滴碘化钾溶液，滤纸上的斑点颜色变为浅褐色。（3）在浅褐色的斑点处再滴一滴淀粉溶液，滤纸上的斑点变为蓝色。

      该实验用滤纸代替了常规的试管，变间断式实验为连续性实验，并可在实物投影下放大实验现象，产生明显而又有趣的效果。能够帮助学生理解、掌握、应用、检验和巩固有关的知识与技能，继承前人积累的最基本的经验，形成自己的体验，为学生打开一扇认识物质世界的方法大门。

      3.创新功能

      充分利用化学实验的突出特点，发挥化学实验的创新教育功能，对学生引其趣、激其疑、导其思、解其惑、教其法，充分体现化学教学的特点，更好地培养学生的各种能力，全面推进创新教育。

      例如，对可燃物燃烧条件中着火点的认识，教材中没有在认识方法论方面进行阐释，可以利用纸杯烧水和同样质地的纸张点燃进行对比，通过纸杯烧水水沸腾而纸杯不燃烧的现象分析，说明可燃物的燃烧条件之一是温度必须达到着火点。

      实验教学是培养学生运用实验解决问题的主要途径。实验教学中问题的发现和形成、实验设计和操作、观察和思维、表达和交流等科学实践活动，可以有效地培养学生的实验意识、问题发现能力、实验设计能力、实验观察能力和实验操作能力，可以有效培养学生的创新思维习惯和创新思维能力。

      4.资源功能

      化学实验过程复杂，影响因素很多，常有实验不成功、实验现象不明显或有异常，甚至会出现一些意想不到的问题；同一实验从不同角度观察往往有不同的发现，不同的原料配比、条件控制也许会有不同的结果；相同目的的实验可采用不同的原理、步骤、仪器等。这些实际上都是很好的真实的生成性资源。

      例如，在碱性条件下，乙醛能被弱氧化剂新制

氧化。学生在做这个实验时，出现了很多颜色的变化。通过带领学生开展探究实验发现，

是否新制对实验现象没有影响，而NaOH的量对反应的影响较大。当NaOH过量时，最终现象是产生黄色沉淀；当NaOH适量时，最终产生的是红色沉淀；当NaOH少量时，最终产生的是黑色沉淀[5]。

      教师引导学生找原因并想办法解决问题，让学生经历困惑、苦恼，去收获成功的喜悦和领悟创新的价值。要让学生切身体验“失败—修正—再失败—再修正……收获成功”的过程。因此，化学实验过程也是资源再生过程，不仅能让学生在解决问题中获得实践体验和亲身经验，还能锻炼学生思维，增强问题意识、创新意识，提高分析、解决实际问题的能力。

      5.传播功能

      化学教学的本体功能是传播化学知识，同时发展丰富教学理论。化学教学对学生个体的作用是化学教学派生功能的第一层次，包括促进学生的社会化、培育科学素养、进行思想教育，助推学生的“一般发展”。化学教学对国家社会的作用是派生的第二层次，包括普及化学知识，培养理性公民和建设人才[6]。

      以实验为基础的化学教学把化学概念、原理以及整个理论体系的建构都植根于化学实验事实和史实之上。包括明确所要探求的问题到做出假定、陈述原理、设计方案、选择安装仪器、得出结论等过程，涉及多方面的肢体操作和智力操作，催生了生生、师生之间的交往过程，形成了促进师生共同克服困难并最终取得实验结果的意愿。整个教学过程其实就是以师生为基点、教学为介质的传递场域，不仅传播学科思想方法、知识技能，同时还传递着情感意志。教师只有充分理解场域的传播价值，才会提出包括知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观等方面的目标系统。反过来，这样的目标系统使静态的、僵硬的知识在传递的过程被激活，成为动态的知识和运作中的知识。为知识、技能、技巧的积累与观察能力、操作能力和思维能力的养成以及兴趣、个性、意志等的和谐发展找到了可靠的途径。

      6.育人功能

      著名英国科学教育家罗杰斯教授曾指出：“证据表明，实验室在讲授物理事实、原理、解题技巧等方面的作用不比课堂讲授好，却花费更多的时间与金钱，我们利用实验室主要不是为了这些，我们也不认为学生会笨到只理解他们看到、闻到、摸到的东西。我们所期望的是用自己的设备做实验，得到对科学更深刻、更持久的理解，从中体会实验中的失败与成功，体会科学家的喜悦和沮丧……”由此可见，培养学生的科学精神和科学态度是实验教育的重要任务，实验教育在这方面具有独特的、其他教学形式无法代替的作用。

      化学本身就具有神奇美，而化学实验更是将自然美和科学美有机地结合起来，使学生在实验中充分体会和感受仪器的洁净美、设计美，装置的简洁、和谐美，由量变到质变的变化美，易于培养学生的审美情趣。实验过程还能培养学生实事求是、勇于探索、造福人类的科学精神；培养团队协作、求实创新、爱护环境等科学态度；培养理论联系实际、知行统一的科学品质。有利于提高学生的科学道德认识和体验水平。

      正确评估化学实验在建构理论知识中的基础作用，把技能训练与思维训练结合起来；把认知能力的发展与情感意志等个性和谐发展结合起来；把逻辑思维与形象思维能力的发展结合起来。在这样的教学体系中学生才有可能体验认知的快乐、创造的欣喜。人的主体能力的获得与主体性的确证才会找到可靠的途径。

      三、实验教育误区的规避

      在“教育强势正向功能”的诱惑下，人们对教育功能的考查更集中于积极的一面，对教育的应然期待变得一厢情愿了，似乎能充分挖掘出教育的正向功能也就自然而然地遏制了教育的负向功能……实验教育功能是通过具体的实验教学活动来实现的，因此，实验教学活动的成败是影响教育功能发挥的关键，从理论上讲一些本来应该成为实验教育正功能的东西，却由于实验教学指导思想不正确、教学内容不科学、教学方法不合适、教师业务素质和人品方面的问题、师生关系出现障碍以及学生的不良实验心理等等，最终均会产生负功能[4]。学生不但没有领悟到基本的科学精神、形成起码的科学态度，而且好奇心得不到满足，思维受到压制，逐渐失去了对实验的兴趣，实验的一切教育正向功能都无从谈起。总结实验教育负功能的种种表现，旨在引起广大化学教育工作者的思考，唤起大家的规避意识。

      1.探究意识的淡化

      科学实验本身要求具有实事求是的态度。但是在实验教学中常常出现：当实验过程出现问题而无法进行下去时，有些学生根本不去分析原因和解决问题，反而拼凑甚至编造实验数据；有时由于某些因素的影响，实验明明没有产生某种现象，有些学生却声称自己看到了这种现象。例如，将

与盐酸反应后生成的

气体通入澄清石灰水中的实验，没有发生应有的浑浊现象。有些学生根本不去探究和分析实验失败的原因（可能由于盐酸溶液质量分数高），只顾回答准确答案——有，而教师可能由于教学任务的压力，避免节外生枝，对这类现象不闻不问，听之任之。

      2.求实精神的偏离

      要培育学生的科学精神和科学态度，教师必须以身作则，言传身教，严格要求自己，为学生表率。但在实验教育中，一些教师在这方面没有起到表率作用，甚至造成了严重的负面影响。例如，明明在实验室做实验时看到氢气燃烧时发出的是红黄色火焰，教师偏要学生记成淡蓝色，而根本没有从实际出发，只唯书不唯实。

      这种强迫学生机械记忆化学概念和化学用语，把大量时间花费在解题训练方面……长期重结果而不顾知识发生的过程，重结论的记忆而忽视科学方法的培养，重知识点的应用训练而不引导对知识点间联系的思考，导致了化学学科个性的丧失。最终导致了教学的人文精神失落，与科学精神相背离及对化学教育价值的贬损，对学生创造精神的压抑。使学生道德精神弱化，主动性和责任感缺失，好奇心和求知欲泯灭[1]。

      3.评价方式的单一

      实验教育具有很强的培养和强化学生科学态度的功能，但是由于目前有些学校无论在实验教育管理还是在实验成绩的考核评价方面都还存在许多问题，再加上有些教师只靠纸笔测试和实验报告来评定实验成绩，就会导致认真踏实做实验的不一定能够得到好成绩，而结论“准确”、现象“明显”、报告“整洁”的却能得到较好的成绩，时间长了就会使学生养成弄虚作假的习惯，与科学的实事求是的精神相悖。不仅不利于实验教育的正常进行，反而会导致很多负面反应。

      4.挑战欲望的缺失

      中学化学实验多数为验证性实验，从功能上看基本属于一种纯技能的训练，缺乏足够的挑战强度。教师基本上是把科学理论当成有了定论的客观真理来教给学生，实验的作用与看到教师或多媒体演示相差不多，实验者体会不到化学现象是由反应条件所决定的这个最能体现化学特点的结论，这使学生觉得枯燥无味，降低了实验的积极性。应尽量创设一些具有科学性、知识性和挑战性的探究实验来体现化学实验应有的生动性。例如，金属铝可以将溶液中的铜离子置换出来，这一验证性实验在教学时可以设计成一个探究实验，分别探究铝条是否打磨对实验的影响，不同铜盐溶液与铝反应时酸根离子对反应速率的影响[7]。

      5.教学方式的僵化

      动手操作是培养创新品质最有效的途径之一，让人惋惜的是在绝大多数中学化学实验课上，学生在实验中的“叽叽喳喳”被明令禁止，不少教师把自己变成监工，实验教学是教师动口、动脑，教师为了让学生少走弯路，总是在不断地辅导、不断地指正，而学生只是根据课本中的内容“照方抓药”、机械地操作获得与所学知识相同的实验现象，做实验变成一种必须完成的学习任务。这种实验形式的教学，忽视了对学生想象力和创造性思维能力的培养，压制了学生创新能力的发展。

      在教学中，我们应从思想上提高对化学实验教育功能的认识，充分挖掘化学实验的教育功能，实现科学精神和人文精神的有机融合，让学生在积极的学习活动中通过自己的情感体验去内化。实验教育功能对促进学生发展所起的作用是非常重要的，但我们在肯定它的正功能的同时，也不能忽视实际教学中产生负功能的可能性。否则，无意中就会损害实验教育的本体功能，导致人们对实验教育信度的降低。

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