优化实验教学方式，实现实验教学价值，本文主要内容关键词为：教学方式论文,实验教学论文,价值论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
教师将实验置于一定的化学教学情景下，为实现一定的化学教学目的而开展的一系列教学活动，我们称之为“化学实验教学”。[1]化学实验教学是全面实施化学教育的一种最有效的形式，是化学学科素质教育的有效组成部分，而教学方式的选择和运用是影响化学实验教学效果的重要因素之一。
一、化学实验教学方式的含义
化学实验教学过程充满了“教学设计”的味道，同样的实验教学任务，既可以设计成“演示实验”，也可以设计成“学生实验”；既可以设计成“先完成实验，对比后获得结论”，也可以“边讲边实验”，逐渐引导学生思考；既可以在提出假设后用实验进行验证，又可以在提出问题后用实验探究问题的结论。同样的化学实验，经过教师不同的教学设计，在不同的课堂中会呈现出完全不同的教学过程，实现完全不同的教学价值，一个重要的本质性差异在于教学方式的不同。
化学实验教学方式是指教师为促进学生顺利进行实验学习活动、有效完成实验学习任务而采取的一系列实验教学行为，不同的实验教学行为的搭配组合，就构成了不同的实验教学方式。[2]
从教师组织课堂实验活动的方式看，常见的实验教学方式有演示—讲解、设计—实施、实验—归纳、假设—验证、问题—探究等多种；从教学过程引发的学生学习方式的差异看，常见的实验教学方式包括被动接受式、主动接受式、引导探究式、自主探究式四种。
例如，对于“实验认识单液原电池的弊端”这样一个学习任务，不同的课堂上教师选择不同的教学方式，呈现出不同的教学过程（详见表1）。
二、优化实验教学方式是全面实现化学实验教学价值的关键
化学实验教学是全面实现科学素养目标的有效手段，在学生掌握知识、经历过程、获得方法、体验情感等方面都发挥着重要的作用。而优化实验教学方式是有效实现化学实验应有价值的关键。
1.优化实验教学方式，学生能获得真实性和批判性的知识
实验是学生学习化学知识最现实、最生动、最有效的物质载体，优化的化学实验教学过程，对于学生来说“讲述的是一个真实的知识故事”，运用这样的实验过程进行教学，学生获得的知识是真实的、发展性的；优化的实验教学过程中，学生应该有机会综合应用已有的知识，有机会看到知识产生的条件和局限性，这样学生以实验为载体获得的知识是综合性的和批判性的。如果课堂上一味采用“演示—讲解”式的教学方式，学生的学习活动是听和观察，且处于一种被动接受的学习状态，这样的教学过程学生获得的只能是静态的、结果性的知识。
2.优化实验教学方式，有助于发展学生的科学思维能力
化学实验本身是一种能动的实践活动，是科学思维的物化产物。合理的实验教学过程，不仅是学生动手操作的过程，更应该是学生动脑思考的过程，这样的实验教学为学生认识的深化提供了最佳途径，是学生习得各种实验技能、学习科学思维方法、提高科学思维品质的重要载体。
一方面，实验过程包含着丰富的科学思维方法，比如实验设计过程中的条件控制法，实验数据处理过程中的比较、分类、分析与综合的方法，实验结论得出过程中的科学抽象、模型法等等，优化实验教学方式就是要让学生有机会在实验教学过程中运用这些方法解决问题，从而习得科学思维方法，发展思维能力。
另一方面，优化实验教学方式还能促使学生良好思维品质的形成。例如“设计—实施”式的实验教学中，让学生经历实验设计、实施、再设计的过程，能培养学生思维的创造性；“预测—验证”式的实验教学中，学生通过预测过程学会全面客观地考虑所有可能的情况和因素，通过亲身动手实验，证实或证伪预测的过程，学会认清本质，认识事物内涵与外延，进而培养学生思维的广阔性；“实验—归纳”式的实验教学中，教师有意识引导并开展的实验讨论，能促使学生积极思考做出判断，从原有的错误或混沌中，通过自我批判走向成功，从而培养学生思维的批判性。
3.优化实验教学方式，学生能获得积极的情感体验
化学实验为学生提供丰富的感性认识材料，让枯燥的化学知识变得生动有趣，优化实验教学方式就要求教师在恰当的时机、选择恰当的方式呈现这些实验现象，从而激发学生的学习兴趣。
化学实验教学过程原本就应该是一个创造性的探究过程，是引发矛盾和解决问题的过程。经常在课堂上采用“问题—探究”式的实验教学方式，方能还原实验的本来面貌，实验探究中问题和矛盾能引起学生的“愤悱”心态，解决问题的过程能引发学生的深层认知需要，这些都是化学课堂上学生宝贵的情感体验。长期的实验探究过程，还能帮助学生养成实事求是、谨慎求证、乐于探究的科学态度。
三、课堂教学中实验教学方式优化的内容与策略
为了全面实现实验教学价值，必须优化实验教学方式，精心设计实验教学过程。课堂上完整的实验教学过程总是包括实验教学的引入（情景）活动、实验过程的组织活动、实验结论的获得活动三个核心部分，正是这三个环节上活动方式的不同导致了化学实验教学方式的根本差异，为此这三个环节也是优化实验教学方式的主要抓手和内容。
1.实验教学引入方式的优化策略
课堂教学中，教师往往更关注如何用化学实验来创设教学情景引入教学，而忽视化学实验本身的引入问题。我们认为，做什么实验、怎样做实验固然重要，而在什么样的情境中做实验更重要。化学实验教学的引入方式为整个实验教学过程奠定了基调。建构主义认为，有意义的学习过程需要在一定的情景下才能发生，同样，在什么样的情景下开始实验也直接影响整个实验学习过程能否有效进行。通过对大量优质课的观察与分析，我们总结出以下几种有效的实验教学引入方式。
（1）问题引入。化学实验既可以用来提出问题、引入教学，又可用来解决问题。而问题是思维的源泉，让学生带着问题进行实验，不仅能激发学生的实验兴趣，更能督促学生在动手操作的同时不忘动脑思考。例如，测定空气中氧气含量的实验教学过程中，教师可以设置这样的问题：“我们都知道空气中含有氧气，那么你知道氧气在空气中的含量是多少吗？如何用实验证明氧气存在，又如何用实验测定出氧气的含量呢？”围绕这些问题师生进行实验分析，探寻可行的实验方案，再进行实验操作和观察。整个实验过程都是在问题的引导下进行的，实验教学过程就是解决问题的过程。
（2）冲突引入。认知冲突是学生已有的认知结构与新的情境不相符合时产生的一种心理矛盾和失衡的状态，这种状态能有效激发学生的认识内驱力。设置冲突引入实验教学，就是找到学生已有经验与实验现象或实验可能解决的问题之间的联系和差距，并把这种差距鲜活地呈现在学生面前，并让后续的实验成为强化冲突、解决矛盾的手段，学生自然会对将要进行的实验活动充满期待。例如，过氧化钠与水发生反应的实验教学，就可以用滴水生火的实验引入。学生都知道水能灭火，当看到水能让包有过氧化钠的棉花燃烧时，会产生强烈的想知道其原因的欲望，此时教师提出在试管中完成过氧化钠与水反应的实验，通过实验和现象的分析寻找答案。这样无论后续的实验是教师演示还是学生动手探究，都能牢牢抓住学生的思维，大大提高实验教学的有效性。
（3）生活经验引入。把实验内容与社会、生活实际结合起来，用学生熟识的生活经验引入实验教学，是优质课经常运用的策略。例如，“物质的溶解实验”，其教学任务是“通过对不同物质在水中的溶解现象的观察，获得溶液的概念”。课堂上，教师首先展示了一堆需要清洗的工作服，并告知衣物上的污渍有氯化钠、硫酸铜、硝酸钾、单质碘、润滑油、污泥等，让学生思考怎样清洗这批衣物？学生自然想到用水来清洗，教师顺势提出问题：这批衣物上的污渍用水都能洗掉吗？当学生对哪些污渍能被溶解洗掉、哪些不能被洗掉无法确定时，教师马上提出实验任务：用实验试试，把这些污渍（已准备好相应的化学药品）加入到水中观察现象，通过现象再做判断。这样一个实验教学的引入方式，将枯燥的学科问题与学生的生活紧密联系起来，淡化了实验的学科味道，增强学生对后续实验的关注度和兴趣度，尤其是抽象的原理类实验更适于用这样的方式引入。
2.实验教学过程组织方式的优化策略
实验教学过程组织方式是指教师运用实验活动引导组织学生完成实验学习任务的方式。不同的实验组织方式的差异体现在教师采用的实验活动类型、引导方式与组织结构三个方面。
（1）让学生成为实验的真正主体。面对同一个学习任务，教师可以采用的实验既可以是演示实验、学生实验、边讲边实验的一种，也可以是探索性实验或验证性实验的一种。这些实验的类型本身并无绝对的优劣之分，关键在于教师能否让学生成为真正的实验主体，即让学生一直积极参与实验活动。需要注意的是，学生参与实验活动不等同于亲自动手进行实验操作，还包括更重要的思维参与和情感参与。所以，学生做实验了，不一定就是探究，只动手不动脑的过程仍是被动接受；教师做实验，不一定就是注入，带着解决问题的欲望进行的观察和思考也是有效的探究过程。
（2）用一条线索贯穿实验教学活动始末，对学生进行深层次的实验引导。例如引入盐桥原电池的实验教学过程，先后提出如下问题“什么样的反应能设计成原电池？锌与硫酸铜的反应如何设计成原电池装置？你设计的实验装置能否正常工作、存在哪些不足？不能产生持续电流的可能原因？如何改进实验装置使之产生稳定的电流？”用这样一系列层层深入的问题组成的问题线引导着从“实验设计、实验观察、现象归纳”到“现象解释、实验改进”等整个实验教学过程。除了问题线，这样的线索可以是具有学科特色的思想线，如用宏观现象—微观解释的宏微结合思想引导“强弱电解质导电能力不同的小灯泡实验”；还可以是实验中蕴含的科学方法，即方法线，如用实验条件控制的方法引导“燃烧条件的探究实验”教学过程。
（3）形成清晰有序的实验活动组织结构。一个完整的实验教学过程总是由多个基元性的教学活动构成的，这些基元性活动相互联结的顺序构成了实验活动组织结构，不同的组织结构形成特色各异的教学方式。优化实验教学方式需要教师按照清晰有序的实验活动结构组织教学。例如，按照“实验问题——实验假设——实验设计——实验测试——实验结论”的组织结构进行教学，体现了问题—探究的实验教学方式；按照“改变实验条件——对比实验现象——解释变化原因——形成实验结论”的结构组织教学，体现实验—归纳的实验教学方式。
3.实验结论获得方式的优化策略
实验结论是对实验现象进行分析、归纳，或抽象、推理等一系列思维过程后做出的总结性判断。实验结论的获得方式可以是教师明示、学生消化的接受式，可以是教师引导、学生配合的启发式，还可以是学生研讨、自主获得的开放式。新课程倡导让学生自己经历得出结论的过程，教学中宜多采用后两种教学方式，但无论采取哪种方式，都需要注意从以下两方面优化教学过程。
（1）正确运用科学方法获得结论。通过观察获得的实验现象、通过描述获得的实验事实，并不等于实验结论。要想获得实验结论，还应在对所观察的现象和所收集的事实进行整理的基础上，运用一定的科学逻辑方法，通过进一步的分析、论证才能得出。科学方法，尤其是逻辑方法的运用是成功获得科学性实验结论的关键。化学实验结论获得过程中常用的科学方法，概括起来主要有比较、分类、归纳、概括和抽象。例如，下面案例中实验结论的获得过程运用了归纳、概括和抽象的科学方法。
实验内容：0.5g镁分别与30mL 1mol/L的盐酸、醋酸反应。
总结实验现象：盛有盐酸的气球是先鼓起来的；盛有盐酸的锥形瓶先热；盐酸中先冒气泡多；盛有盐酸的锥形瓶内壁先有水雾；盐酸溶液里反应先结束……
实验结论的获得：
归纳——镁和盐酸反应的这一系列实验现象，教师在描述的时候都用到了一个“先”字；
概括——说明镁和盐酸的反应速率是快的；
表征性抽象——在这两个溶液中，盐酸溶液电离出的氢离子浓度比较大；
原理性抽象——二者电离程度不同，醋酸不完全电离属于弱电解质。
（2）引导学生获得多种形式的结论。由化学实验获得的结论有多种形式，不仅包括实验事实、科学概念、科学规律、原理解释这样认知方面的结论，还包括实验方法、实验观念、实验态度、实验情感等非认知方面的感悟和体验。教学中，教师不但要善于运用逻辑方法引导学生获得认知方面的结论，还要善于给学生创造交流、表达的机会，引导学生获得体验性的结论。