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主题式学生实验的开发和实践

作者 :鲍农农1,2,蔡雅萍2更新时间:2012-11-12

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【1,浙江绍兴一中国际部,浙江 绍兴 312000;2,浙江师范大学,浙江 金华321004】
【摘 要】:传统的学生实验教学阻碍了学生的发展,在转变认识态度的基础上,主题式学生实验的开发和实践,可以促进学生主动探究和体验,改变学习方式,促进学生实验教学创新。
【关键词】:主题式学生实验 探究 体验 实验创新
实验是学生认识化学科学的重要媒体和工具。理论界认为,学生实验可望成为向学生介绍主要科学概念、知识和技能的主阵地。学生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,也蕴涵了许多化学教学的软件——获取真知的科学态度和科学探究的方法。
反观传统实验教学模式下的学生实验,基于安全和规范等考虑,无外乎“根据(课本)事先设计好的方案,并由教师强调实验操作要领,再让学生操作验证,最后填写实验报告”的固定程式。这样的学生实验是一种基于“成功体验”模式的“机械化”操作和“验证型”过程,彻底丧失了探究功能,达不到真正意义上的实验目的,同时也必然导致思维的局限,不利于学生的主动性发展。为此,有必要开展主题式学生实验,发挥学生实验的思想性、实践性和发展性的功能。
一、主题式学生实验的技术支撑
主题式学生实验既要求学生围绕一定的实验主题,又给学生留下了广阔的自由发挥空间。尽管程度上相对难以把握,但是,通过探索与实践,教育界已从教学理念到教材编写提供一系列技术支撑。最明显也是最重要变化是:淡化原先教师演示实验和学生实验的差别,取而代之统一的“活动与探究”,并以此作为学生获得新知的重要形式和课堂教学活动的必不可少的组成环节。体现在教材处理上,是操作步骤的虚化,要求学生在理解实验目的和掌握实验规范的基础上完成实验;体现在教材设计上,有意识地突破传统教材“就性质做实验”的模式,提供学生知识和能力范围内的信息,让学生多角度地开展主题式学生实验,如针对“Na2CO3和NaHCO3的性质比较”(见苏教版化学1),要求学生设计实验方案,进行定性或者定量分析,最大可能地扩大了知识的容量。教材编写的另一个高明之处在于,特意留出补充实验方案,为学生的能力提高开辟了“最近发展区”。
二、主题式学生实验的认识态度
(一)、教学主体——学生的认识态度
学生只有通过亲身经历才会探究,只有通过亲手操作才有收获,只有通过独立思考才能领悟。这种砺学砺行的过程,正是学生学习能力不断提高的必由之路。实验事实证明,同样的药品,不同的程序,可得到不同的结果;而同样的药品,同样的程序,在不同的条件下,也会有不同的结果。而这些“不同的结果”,结合不同个体的认识和思考,才能激荡出思维的火花。因此,关键的第一步,是“让学生成为实验的主人”,使学生有目的地通过实验验证理论知识,拓展知识视野;同时,要“和失败做朋友”,学生只有接受失败的实验现象和实验结果,才会设法找出失败原因,吸取经验教训,从而在挫折中获得成功的体验;此外,要本着“知识面前人人平等”的态度,允许不同意见的存在,在辩析和评价的基础上,更有利与合作学习的开展。
(二)、教学主导——教师的认识态度
只有当知识发生过程教学在化学教育中占据重要位置时,培养学生的求实态度和创新精神才不是一句空话。所以,教师必须具备创新意识,不要拘泥于教材既定的框架,而应该主动出击,引导学生建构知识体系,比较分类知识网络,指导学生明确实验主题,通过不同的实验手段来验证自己的结论;教师还应该具备反思意识,不断地反思自己的日常教学行为,及时发现矫正目标与现实的差距,引导学生进行实验结果反思,并以此升华实验主题。
三、主题式学生实验的遵循原则
(一)、指导性与主体性相结合的原则
多数情况下,学生对于所要进行的实验主题的知识和经验相对比较缺乏,教师有必要传授一些方法和技能,特别是资料检索知识以培养学生的信息素质,同时也有必要让学生学会辨证思维,不要轻易得出或者否定一些结论。需要特别注意的是:主题式学生实验是自主的、开放式的,虽然教师的作用是隐性的,但不等于无约束和放任自流,教师必须以“先行组织者”的身份动态地掌握整个过程。不应过细但要随时关注学生在实验探究过程中的行为。主题式学生实验倡导学生主动探究、交流与合作,使学生能从中感受学习乐趣,得到成功的激励,增强了学习的自信心,学习效果得以提高。所以教师要清醒地认识到自己的身份,即“少讲一点(具体的细节性的描述性的化学素材),多说一句(带有哲学概括性的话)”,来培养学生自主探求意识的欲望,促进学生自主性发展。
(二)、安全性与科学性相结合的原则
安全性是开展主题式学生实验的前提。而科学性原则是指所设计实验的原理、实验设计、操作方法等时,必须与化学理论知识以及化学实验方法论相一致。这两方面是主题式学生实验内否顺利进行和取得成功的保证。所以,在主题式学生实验中,教师除了强调实验操作的规范化之外,还应该全程关注整个实验的过程,确保实验在安全有序中进行。
(三)、选择性与渐进性相结合的原则
主题式学生实验课题的选择考虑学生的知识水平和实际能力,应紧密结合化学知识的教学进程来设计安排,要注意循序渐进,课题应该从小到大、活动要从简单到复杂,要求从低到高,要有一个逐步深入的过程。同时要始终保持主题活性,不应过度拔高难度,而应该有一定的普适性和较大的成功可能性,使学生在每一个阶段都能感受到成功就在眼前,从而感受到学习的乐趣,在不断的自我评价中修正和提高。
(四)、相对性与开放性相结合的原则
传统化学实验教学单纯地为介绍和解释化学理论服务,教师在教学时经常用验证性的实验对理论加以证明。这种教学方式让学生无法认识到化学知识的相对性和科学发现的真实过程。事实上,化学科学在本质上是相对的、可变的、处在不断地修正和发展过程中。是一种探索活动,而知识只不过是其产物而已。主题式学生实验是以学生自我构建知识体系的基础,是学生新知识建构的生长点,所以,实验结果不合理不可怕,这种不合理中其实也包含有某种有价值的过程性认识,教师要更多地关注整个主题实验过程中学生实验技能和发展性潜能及创造力。为此,设计主题式学生实验要设计开放的问题情景来体现,要求学生在实验观察的基础上去发现、交流、作答,并得出结论,引导学生将实验观察和理性思维紧密结合在一起。例如,在完成钠与水反应的实验中,就可以用到这样的实验指导语:在烧杯中加一些水,滴入几滴酚酞溶液,然后把一小块钠放入水中。你看到什么现象?请尽可能多地列出你所观察到的实验现象。其他金属与水反应有这样的现象吗?为什么有这些相(异)同点?请说出理由。
四、主题式学生实验的有益尝试
(一)、通过主题式学生实验强化知识的概括与应用
“物质的分离与检验”作为研究物质的基本实验方法,是学生通过实验了解物质性质的基本手段,但由于涉及内容广泛,知识综合性强,学生一时往往难以掌握。教师可以在指导学生掌握“物质的分离与检验”基本知识的基础上,简单介绍方法和思路,让学生通过比较分析各物质不同的物理性质,对“固固分离”、“固液分离”和“液液分离”设计出总体方案,再结合实际分门别类加以细化和知识整合。学生可以此为主题对各种方法实验的适用条件、操作目的进行比较和归纳,做到了然于胸。
(二)、通过主题式学生实验深化实验原理的理解,探究实验仪器的功用
举一反三是知识运用的较高境界,主题式学生实验可以培养学生的发散思维,提高学生能力。以“根据启普发生器反应原理设计出多种简易启普发生器”为主题,每个学生都可以尽其所能,充分发挥实验仪器的功用,甚至“一器多用”,设计了一系列简易启普发生器,对启普发生器的工作原理也有了更深入的理解。更可贵的是,学生深切地体会了创新的魅力,体验了“做中学”的乐趣。

(三)、通过主题式学生实验启发学生扩展“主题式实验”,提升教学内涵。
针对教学目标的实验内容,以主题或专题的形式有机并且有意义地组织起来,围绕主题及其专题以探究任务的形式展开,通过主题实验的活动方式,不断提高认知水平。比如,关于“人类对酸碱认识的发展”(见苏教版化学2),就可以通过实验再现酸碱理论的发展历史过程,体验“开拓创新永无止境”的科研态度和科学精神。再比如,根据HCO3-离子的性质向学生介绍“酸碱质子理论”(见苏教版化学2),有利于培养学生有意义学习的习惯和能力。
(四)、通过主题式学生实验转变学习方式,提高学习自主性。
越来越多的人已经意识到,学习是一个持续的过程。在实际教学中,很多学生在做完某个实验后“意犹未尽”,然而,受制于常规教学安排,学生们不得不失去再实践、再认识和再发展的机会,这同样也是教师的遗憾。推行“同主题扩展实验”,可以促使学生主动参与、乐于探究、养成交流与合作的学习方式。具体操作方法是:在某“学生实验”完成后的一定时限内,围绕该实验主题,启发学生进行发散、联想、逆向等创新性扩展思考,再以小组为单位进行讨论,设计改进的实验方案,并填写《主题实验扩展申请表》递交老师审批,最后安排实验活动。参加“主题扩展实验”的学生,通过完成后续反应、更换反应物质或改变反应条件等实验变量,进行对比实验,在逻辑推理的基础上运用科学抽象,作出合理的解释,得出探究的结论。这种主动性的学习方式对探究和解决“主题实验”中的疑惑问题、澄清新概念和提炼发展新观点大有裨益,颇受学生欢迎。
总之,主题式学生实验是对传统学生实验的必要的补充,是源于教材又高于教材的有益尝试,最终实现教师的教学创新和学生的个性化发展。

【参考文献】
陈心忠 主题探究实验的实践与研究 化学教学 2006.4
王后雄 高考化学实验试题的创意与设计 化学教育 2004.4
顾小清 教育资源的主题化趋向 开放教育研究 2005.6
中华人民共和国教育部 普通高中化学课程标准(实验) 北京 人民教育出版社 2003
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