整合化學實驗教學發展學生實驗能力

曹麗敏（江蘇省常州高階中學江蘇常州 213003）

摘要：本文對學生化學實驗能力內涵進行重新認識，介紹了我校在構建校本化化學課程體系的過程中，通過全面整合高中化學實驗教學、有效實施高中化學實驗教學、落實化學實驗的評價發展高中學生的實驗能力，提高學生的科學素養。

關鍵詞：實驗整合實驗能力實施策略

劉知新先生在談到化學實驗的功能時，強調化學實驗「對於培養各種能力是一種最佳途徑」。我校在構建校本化化學課程體系的過程中，通過整合化學實驗教學，充分挖掘實驗課程資源，著力培養學生的實驗能力，進一步推進和深化高中化學課程改革。

一、對化學實驗能力內涵的重新認識

1．教學大綱、課程標準、考試說明對化學實驗能力的認識

化學實驗能力指能運用化學實驗手段進行分析和解決問題的能力。2023年我國頒布的第乙個《中學化學教學大綱》中，確立了「重視基礎知識和基本技能」這一化學教學的基本任務。2023年頒布的《中學化學教學大綱》在重申「雙基」的同時，在實驗能力方面還提出了更為具體的要求，明確了各年級培養化學實驗的各項技能。

在較長時期內，化學實驗的基本技能被狹義地理解為實驗的操作技能。這種對化學實驗能力的定位在教學中會產生一些偏誤，把實驗能力簡單等同於操作技能；把實驗能力歸結為完成實驗操作活動的能力。

2023年頒布的《高中化學標準》中，多處涉及到有關化學實驗的課程目標，作為目標的化學實驗主要由實驗知識與技能、實驗**能力和實驗情感態度與價值觀三方面構成。

在2023年的《高考考試說明》中對實驗能力有如下闡述：用正確的化學實驗基本操作來完成規定的學生實驗的能力；觀察、記錄實驗現象，分析實驗結果，處理實驗資料，得出正確結論的能力；初步處理實驗中有關安全問題的能力；識別和繪製典型的實驗儀器裝置圖的能力；根據實驗試題的要求，設計簡單實驗方案的能力。

2．新課程對高中學生化學實驗能力的重新認識

在《化學課程標準（實驗）解讀》和高劍南、王祖浩主編的《化學教育展望》中，都對化學實驗能力、實驗**能力作了具體的闡述。結合高中學生的認知水平，新課程中的化學實驗能力和對高中學生的要求具體內容如下表。

表1 化學實驗能力的內容和對高中學生的要求

上述實驗能力是通過相應的實驗教學來實現的，通過對學生進行系統化的長期培養和訓練，達到使學生形成整體實驗能力的目的。

3．發展學生實驗能力的價值和意義

（1）能激發學生的認知興趣，將學生的化學實驗興趣從感知興趣、到操作興趣、**興趣、乃至創造興趣逐步昇華提高，從而不斷維持和提高學生學習化學的興趣。

（2）能有效改變傳統學習方式，讓學生從「讀化學」、「聽化學」向「做化學」、「**化學」轉變，倡導以科學**為主的多樣化的學習方式，有效落實培養科學素養的目標。

（3）能提高綜合運用能力，讓學生所學的化學知識在應用過程中得到鞏固和提高，學生的科學素養和學科能力在綜合運用和解決問題的過程中得到發展。

（4）有助於培養學生「善於合作、勤於思考、嚴謹務實、勇於創新和實踐」的科學品德，落實科學素養中「情感態度與價值觀」的目標。

二、提高學生化學實驗能力的策略

1、改革實驗室開放形式——從封閉走向開放，為學生實驗能力的培養創造條件

實驗室是化學實驗教學的重要條件性資源。以往，實驗室只在學生實驗期間開放。化學新課程標準要求學生以實驗室活動為手段，自己設計實驗，選擇儀器，進行實驗**活動，總結規律，得出結論，因此原有的封閉式的實驗室管理模式已不適應新課程的要求。

我校實驗中心在開齊課本實驗的前提下，為了滿足學生開展綜合實踐活動、研究性學習、自主實驗、創新實驗、競賽實驗等的需要，每週兩次向學生開放化學實驗室，學生可以提前一周向實驗中心提出申請，在實驗方案通過教師審核後在實驗室開放時間進入實驗室進行實驗。

2．多渠道利用各類實驗資源——拓展實驗空間與時間，為發展學生實驗能力搭建舞台

安徽師範大學的熊言林等老師的《新課程高中化學實驗教學的調查報告》一文中的調查結果顯示：95%的學生想嘗試著做自己設計的化學實驗。實際教學中，由於進行課堂演示實驗和開展學生實驗的時間和空間均有限，學生沒有更多的機會進行化學實驗的設計和操作。

因此，我校多渠道利用各種實驗資源，採用自主實驗、實驗競賽、家庭實驗、大學科研院所實驗等多種方式拓展實驗的時間和空間，給學生提供實驗的機會，發展學生的實驗能力。

（1）開發自主實驗——從被動走向自主，激發學生實驗興趣

自主實驗是學生利用課餘時間自定課題和實驗計畫進行的課外實驗。自主實驗對發展學生的實驗能力有其獨特的作用。我校在化學課程校本化實施過程中，將「三年內完成50個學生自主實驗」作為每位學生的必修校本課程，也作為研究性學習的一種重要方式。

根據整體規劃和設計，化學學科在高

一、高二年級開發了系列的自主實驗。基本做法是：

①在學校實驗中心的統一安排下，在每週兩次的實驗室開放日中進行學生自主實驗。

②高一、高二年級每位學生每學期必須完成一定數量的自主實驗。高一學生以完成指定自主實驗為主，高二學生以完成自定課題實驗為主。

③自主實驗的開展流程

圖1 自主實驗開展流程圖

④充分利用《實驗化學》，開發自主實驗手冊，提供系列課題，指導學生進行自主選擇。

表2 高一自主實驗課題目錄

⑤嚴格自主實驗的過程性評價。每次自主實驗後學生需要遞交實驗報告，教師對其在實驗過程中的表現、實驗報告的完成情況進行等級評價，在每學期的實驗考查中作為平時實驗表現的一項重要指標。

（2）開展創新實驗大賽——從模仿走向創新，發展學生設計實驗方案和實驗操作的能力

我校在科技週上開展了化學創新實驗大賽，讓學生根據已學知識來設計實驗，完成實驗。例如，上屆創新實驗大賽規定的實驗課題是《易拉罐中金屬元素的含量測定》，大賽組委在寒假前向學生公布課題，學生自行組織課題小組，利用寒假時間進行資料查閱和實驗方案的設計。開學後第一周，組織教師和學生對實驗方案進行評選。

實驗方案通過初選後，進行實驗操作比賽，評委根據各小組的操作和實驗完成情況現場打分。根據實驗方案的設計得分和實驗的操作得分進行獎項評定。

事實證明：學生在活動中參與度很高，實驗方案的設計有91.3%的學生參與其中。

部分實驗方案設計新穎，思維獨特，極大地激發了學生積極思考的意識，增強了學生化學實驗思維能力，變被動、機械的學習為主動靈活的學習對學生實驗能力的培養有很大的意義。

（3）開發與整合研究性學習——從接受走向研究，發展學生選擇課題和設計方案的能力

研究性學習是學生在教師指導下，以類似科學研究的方式去獲取知識和應用知識的學習方式。在開展研究性學習時，如果與學科相結合，可以使教師的指導更有針對性、使學生的研究更有目的性，使研究進行得更加深入。我校在進行校本化化學課程方案實施的過程中，進行了研究性學習與學科結合的嘗試。

[案例1] 必修1專題1第一單元的研究性學習活動的開展

首先，在我校自行編制的《學習手冊》每個單元後設定了「研究性學習課題」欄目，規定學生根據參考課題在完成每個單元的學習內容後結合學科開展研究性學習活動。例如在必修1專題1第一單元完成後提供了圍繞本單元學習可以開展的6個研究性學習課題。例如：

課題一：嘗試將你所知道的含有鈉元素的物質進行分類；課題二：有人說：

「摩爾質量就是1mol物質的質量」，你認為是否正確？該物質是否一定要是純淨物？課題三：

根據氣體摩爾體積的學習，你能否設計乙個實驗來測定某一未知氣體的摩爾質量？

結合高一學生的能力和特點，教師給與其一定的方法和思路的引導。例如「根據氣體摩爾體積的學習，你能否設計乙個實驗來測定某一未知氣體的摩爾質量」這個課題，學習手冊提供學生以下研究思路：（1）相同條件下，相同容積內具有相同物質的量的氣體，可以考慮設計對比實驗；（2）注意空瓶（或空的容器）中有空氣，且容器本身也有質量，方案設計需消除其影響。

（3）設計科學的操作步驟，注意細節。

學生根據選定的課題在自願基礎上組建研究小組，自主開展研究性學習活動，活動中遇到問題與任課教師交流討論。

完成課題後，各組需遞交研究報告，任課教師對遞交的報告從科學性、可行性、獨創性、簡約性等角度進行審核，評選出優秀課題若干並進行表彰。

（4）開發競賽實驗——從共性到個性，為學生的個性發展和實驗能力的進一步提高提供可能

化學競賽是針對部分學有興趣、學有專長的同學開設的選修類課程。該課程對學生的實驗能力有較高的要求。根據實際需要，我們在競賽課程輔導的過程中開發了競賽實驗，綜合培養和提高學生的能力和科學素養。

①從高一開始各班組建化學興趣小組，各小組自行確定實驗研究課題，以課題研究為抓手，常態化進行課題研究。

②以南京大學化學化工學院的實驗講義為藍本，利用課餘時間（寒暑假、週六）對學生進行實驗培訓。例如在有機化學實驗部分，我校創造條件，開發和實施了阿司匹林的合成、正溴丁烷的製備、甲基橙的製備、微型實驗從茶葉中分離咖啡因等十個實驗，對競賽選手提高實驗能力幫助很大。

③利用高校資源，將競賽選手定期送入高校實驗室進行專門實驗培訓，提高他們實驗操作的規範性。

3、有效實施高中化學實驗教學，為發展學生能力提供堅實基礎

（1）開發與整合演示實驗——從單一到多元，發展學生觀察實驗事實的能力

教科書是化學實驗教學最重要的教學資源，教師應充分利用新課程「一綱多本」的有利條件，進行演示實驗的開發和整合，使演示實驗更有趣味、更清晰地呈現實驗的現象和過程，將對學生實驗能力的培養和學習興趣的提公升產生積極影響。

整合化學實驗教學發展學生實驗能力

整合化學實驗教學發展學生實驗能力

整合化學實驗教學發展學生實驗能力

化學實驗教學總結

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