中学化学实验教学模式的探究

中学化学实验教学模式的探究

摘要 化学实验教学模式是教学实践活动的理论概括，旨在导引教师以动态的观点去把握实验教学过程的本质和规律，从而促进教学过程的优化。通过对高中化学实验的分类实证研究，概括出6种常见的模式，并结合具体案例阐述其操作。

关键词 化学实验 教学模式 边实验边评价 学生自主实验

戴安邦先生曾经指出“化学实验教学是实施全面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。”化学实验以其丰富的内涵在通过化学教学培养学生的素质中发挥着独特的功能和作用，然而同一个实验，教学的模式不同，教学的效果可能会存在很大差异。为了充分发挥化学实验的教学功能，尽可能全面地实现化学实验的教学价值，重视并探究有效的化学实验教学模式并在实际教学中加以应用是极其重要的。基于这些认识，我校从2006年起，将“中学化学实验教学模式的探究”作为课题，集中化学组的全部力量，对高中化学实验教学进行分类实证研究，目前取得了一定成果。下文主要介绍几种常见的化学实验教学模式及其典型案例和一些思考。

1 模式研究

“化学实验教学模式”是一种较为稳定的化学实验教学活动结构框架和活动程序。它是在广泛的化学实验教学基础上，以一定的化学实验教学的思想与理论为指导建立起来的。化学实验教学模式作为结构框架，突出了从宏观上把握教学活动整体及各要素之间的关系和功能；作为活动程序则突出了教学模式的有序性和可操作性。

1.1 “边实验、边验证”模式

依据皮亚杰和布鲁纳的建构主义的理论，“边实验、边验证”的实验教学模式注重学生的前认知，强调以解决问题为中心的探究式教学，注重于学生的思维能力的培养。

教学的基本程序是：

问题假设推理验证总结提高

首先创设一定的问题情境并提出问题，使学生意识到问题的存在，促使学生积极主动参与探索问题本质的学习活动，从而开动脑筋去寻找解决问题的途径和方法，对问题进行猜想和做假设性的解释，再设计实验进行验证，最后总结规律。新课程提倡提高学生的科学素养，在教学中我们践行新课程理念，采用此种实验

教学模式将24个演示实验优化、综合、重新设计，取得了良好的教学效果，如粗盐的提纯、铁离子和亚铁离子的检验等。用这种模式进行教学，教师需要精心备课，掌握学生的前认知特点，设置问题，实施一定的教学策略，充分调动学生的思维，使学生处于一种主动、活跃的能动状态。

1.2 “边实验、边评价”模式

“边实验、边评价”实验教学模式的主要理论依据是加涅的信息加工理论。加涅认为：“在学习新知识时，新的信息输入进来，和原有的经验相联系，并对其进行强有力的条件化（信号化而形成条件的联结），由此就形成一个在意义上、态度上、动机上和技能上相互联系的新的、高一级的模式体系。”［1］

教学的基本程序是：

例如在学习氯水的漂白作用时，要找到起漂白作用的微粒。教师可以根据学生以前掌握的实验方法引导学生从不同的角度去思考问题，展开讨论，学生对提出的假设进行研究和设计实验，通过实验探索或验证，在这个过程中教师提醒学生要反思自己的学习行为，重新对实验的原理、目的、步骤进行再认识、再设计，与活性炭、二氧化硫的漂白原理进行对比，从而对物质的漂白性形成深刻的有体系的认识，在这种模式中促使学生根据原有的知识经验通过主动、积极的思考去探究知识，将所学到的知识纳入到自己的知识体系中，并将习得的知识、技能自觉地运用到日常生活中，解决实际问题，达到学以致用的目的。

1.3 “边讲授、边实验”模式

“边讲授、边实验”的实验教学模式主要是一种验证性、“步进式”实验教学模式。教学的基本程序为：

在课堂演示实验教学中，有些实验现象只有教师和前排的一些学生能观察清楚，多数同学只能留下影影绰绰的印象，而且不能动手操作，只能看实验、听实验，不利于学生能力的培养。因此我们根据实际情况，尽一切可能创造条件，灵活处理教材，尽可能做到演示实验学生化，让每个学生都有动手的机会。对于人教版教科书高中阶段117个演示实验，在实际教学中绝大多数采用边讲授边实验模式。例如氢气在氯气中的燃烧、Na与H2O反应、Na2O2与H2O反应等。边讲边实验拉近了学生与实验的距离，零距离地观察会使学生对实验的“音溶色貌”有更强烈的感受。同时，边讲边实验从关注结果变为关注过程，从重视知识传授变为重视学科方法、学习能力的培养。边讲边实验还能解放学生的手脚，通过手的操作、眼的观察和脑的思考，达到了多元智力的协调发展。它强调知识的生成性，关注学科方法的教育和发现过程的体验，从而培养学生的学习能力。

1.4 “边实验、边探究”模式

“边实验、边探究”的实验教学模式主要是根据我国近代著名的教育家陈鹤琴

先生提出的“做中教”、“做中求进步”的思想，利用实验进行探究而使学生获取理性知识和学会加工处理信息，充分发挥化学实验在培养学生智力、非智力品质方面的作用，最终培养他们分析问题、解决问题及创新能力。

教学的基本程序为：

在本模式过程中，大量的实验现象在学生的右脑积累，能促进学生形象思维能力的发展；积极主动地对化学实验现象本质进行探索，能促使学生左脑抽象思维能力的提高。这种左右脑协调发展，能使创新思维能力得到提高。在新课程的教学中，我们结合学生的实际情况，调整了演示实验教学过程的顺序，将部分验证性实验改为探索性实验，促进学生积极探究问题，优化教学过程。在课题研究的过程中，课题组成员积极参加实验创新，有两人获省优课奖，7人次获大市以上奖，2009年11月泰州市高三化学高效复习教学模式观摩研讨会在我校举行，课题组成员的“物质的分离与提纯”实验教学模式获与会专家一致好评，称其引领了实验教学模式的改革。

1.5 “学生自主实验”模式

“学生自主实验”的实验教学模式主要根据美国实用主义教育家杜威提出的“做中学”思想，让学生在自主实验中体验、提升，是一种常规的学生“独立”实验模式。

教学的基本程序为：

我们根据学生的实际情况，精心选择与学生生活贴近的安全性较高的微型实验，采用“学生自主实验”模式。学生根据实验目的，设计出自己的实验方案，然后根据方案选择实验器材，并动手独立地完成实验。为了培养学生的创新能力，在完成实验后，鼓励学生再进实验室，对实验中出现的问题作进一步的探索，重新设计更合理、更简捷的实验方案。这种教学模式也取得了良好的教学效果，改进添加的实验多达18个，并有多个在省市级比赛中获奖。但这种模式的缺点是需要的时间较长。

1.6 “实验方法主导”模式

对于特定教学要求的实验课，还可以以具体的、针对性的实验方法为主导，开展实验课的教学。实验方法很多，如：

类比实验法：通过类比可以得出所学知识的共性和特性，抓住事物的本质，使知识得到进一步的拓展。例如：关于苯酚的溶解性特点，课本上的叙述难以使学生印象深刻。教师在此不妨鼓励学生设计1个实验并马上验证。如：取等量的2份苯酚，分别加入少量水与酒精，可观察到盛水的试管中液体浑浊，苯酚未全部溶解，而盛酒精的全溶。加热苯酚与水的混合物，发现其变成了澄清溶液，冷却，则又浑浊。通过比较，学生很容易了解苯酚易溶于酒精和热水，难溶于冷水的性质。

对比实验法：它能做到异中求同的对比，同中求异的对比，同异综合比较。如：二氧化硫、氯气、过氧化钠、双氧水、活性炭分别与品红作用的实验对比，从中把握其相似点和不同点。

变式实验法：它能揭示实验本质，使研究的问题得到更全面的理解。如：原电池的实验设计将铜、锌2电极用导线连接插入硫酸溶液或蔗糖溶液中的实验，以及不用导线连接插入硫酸溶液中等变式实验，探讨原电池的原理及形成条件。

动画实验：它能使抽象的不易观察的实验现象、反应机理变得直观、生动形象。如：有机化学中的原子与原子之间的成键方式和分子的立体结构，使用动画实验，更易于学生理解掌握。

数字实验：运用数字化实验技术，能够准确、快捷、安全地完成实验，且得到的数据可靠性强、成功率高。如：测定溶液的pH、中和热、化学反应速率等。

2 典型案例

【案例1】“学生自主实验”模式：胶体的性质——丁达尔现象（改进实验）

《必修1》（人教版）第二章第一节物质的分类［2］介绍制备Fe(OH)

3胶

体并用激光笔观察丁达尔现象时，若按书上的步骤及药品课堂演示，制备效果较差，花废时间较长（至少20分钟），丁达尔现象往往不成功，而且学生在这里容易产生疑问：为什么FeCl

3饱和溶液滴入沸水会产生Fe(OH)3胶体呢？为什

么生成的Fe(OH)3不与生成的盐酸反应呢？为了避开这个目前学生还不能完全明白的问题，需对此实验加以改进。我们将此实验改为系列实验让学生自主实验，效果明显，操作简单，便于实施。

仪器药品（每个实验桌配备）：小试管数支，激光笔一支，0.1 mol/L AgNO

3

溶液,0.1 mol/L NaCl溶液，氯化钠固体，无水乙醇，泥土，蒸馏水，镊子，药匙，玻璃棒。

实验的操作过程及操作要点见表1。

【案例2】“边实验、边探究”模式：氯气与水反应

氯气与水反应是一个“程序式”的探究实验。对于初学者（学生）来说，由于氯气的毒性，操作的“多元化”，不适合学生自主实验，适合采用教师引导学生亲历探究或教师与学生的协作探究。本案例采取的是教师与学生的协作探究。

探究过程：

(1)【学生感知】观察氯水的颜色，小心闻它的气味。

【老师设疑】氯水中有什么成分？

【学生推测】氯水中含有H2O、Cl

2分子。（老师板书）

【实验探究】将氯水滴入KI—淀粉溶液中，溶液出现特殊的蓝色。

【师生共同推测】氯水中有Cl2KI+Cl

（提示：I2与淀粉溶液反应显蓝色）

(2)【老师设问】研究溶液的性质，我们可以从哪些方面探究？（学生讨论、师生讨论设计方案）

【学生实验】用pH试纸（或蓝色石蕊试纸）测试氯水的性质。

【实验现象】试纸先变红再褪色。

【师生推测】试纸变红，说明溶液显酸性，什么显酸性呢？（学生讨论、师生讨论设计方案）

【实验探究】在氯水中滴加AgNO3溶液，析出白色沉淀。再滴入数滴稀HNO3白色沉淀不溶解。

【学生推测】氯水中存在Cl

-，根据氯水又呈酸性，说明氯气与水有HCl

2＝2KCl+I2）

2分子，与KI反应有I2产生。（板书：

生成。

【老师设问】pH试纸与氯水先变红，我们已通过实验探究得知有HCl生成，那么为什么后来又褪色呢？请同学们思考。

【学生推测】氯水有漂白作用。

【老师再设问】氯水中什么物质具有漂白作用呢？如何探究？（学生讨论、

师生讨论设计方案）

【实验探究①】将红色布条投入干燥的氯气中。

【实验现象】红色布条没有明显变化。

【实验探究②】氯水滴在红色布条上。

【实验现象】红色布条褪色。

【实验探究③】稀盐酸滴在红色布条上。

【实验现象】红色布条不褪色。

【实验探究④】将氯水慢慢滴入少量含酚酞的NaOH溶液中至pH≤7，溶液褪色；上述溶液中再滴加NaOH溶液至过量，溶液不变红。

【师生推测】氯水的漂白是氧化作用。按氯水的组成和已有HCl生成的事实推测，有可能生成了具有氧化性的物质。

【师生讨论】氯水中有HCl生成，应有比0价的Cl价态高的物质生成，生成什么呢？

【实验探究】取漂白粉（有效成分

［Ca(ClO)2］）溶液（板书）投入有

色布条振荡，做漂白性试验。

【实验现象】红色布条褪色。

【师生讨论】氯水中可能有+1价的Cl生成。

【结论】氯水中含Cl2分子和具有氧化性+1价的Cl；氯气溶于水发生化学反应，生成HCl和HClO：Cl

2+H2OHCl+HClO，干燥的Cl2没有漂白

性。氯水中存在着强氧化性的HClO分子，使之表现出不可逆的漂白作用。

3 几点思考

探索化学实验教学模式的过程不仅提高了教师自身的实践能力和理论水平，并且认识到高效的实验教学模式必须在探索中追求，研究的过程中还促使我们对实验教学有了一些新的认识：

(1)要创造条件尽可能增设有探究意义的实验。随着科学技术知识老化的周

期不断缩短，教学内容和教学方法也要不断更新，化学实验教学模式的研究，使教师不断地学习、进修，提高自身的素质，才能更好地完成教学任务，提高教学效率，适应形势迅速发展的要求。

(2)要增加实验教学的探究性。在实验教学中，一方面可以将现行教材中的实验改造成探索性实验，以增加实验内容的探究性；另一方面可以结合具体的教学内容，精选化学史上的一些范例，引导学生依照科学家的研究方式，学习和尝试完整的实验探究过程并通过学生动手“做科学”，使他们亲自体验探索自然的快乐，逐步学会科学研究的方法。

(3)要多注意倾听学生的发言，要创造条件全面开放实验室。实验课堂教学中，要让学生自己描述实验现象、实验过程、实验结果及个人的分析，要鼓励学生之间相互争论和评价，大胆地提出哪怕是教师都未曾想到的一些新的想法和做法，为学生提供良好的创新学习氛围。

(4)要充分利用多媒体为教学目标服务。要发挥多媒体电脑灵活、方便、高效、图文、音像及动画的特点，突出实验功能和教师的主导作用，最大限度地激发学生的学习兴趣，提高课堂学习效率。

(5)要加强课题的后续研究。首先，要进一步优化设计总结出的实验教学模式、优化课堂教学的实践方案及操作；其次，开展多层次、多渠道的研究成果交流，完善过程和理论，争取在一定范围内推广、应用。总之，后续研究要以追求高效课堂、提高教学效率和全面提升学生的科学素养为目标。

参 考 文 献

［1］ 加涅.学习与记忆的信息加工模式.http://cs.gzedu.com/jiaoshijixu/09/tkc030a/kcygl/stu/units/unit2-5.htm.2009-10-11

［2］ 宋心琦主编.普通高中课程标准实验教科书：化学1（必修）.第2版，北京：人民教育出版社，2006：22-27