| 标题 | 中外化学探究性实验教学的比较研究 |
| 范文 | 张玉林 徐素芳 姚拥军 摘要：化学新课程改革非常注重培养学生的科学素养，利用探究性实验开展教学，有助于学生养成创新的精神，提高实践能力，是培养学生科学素养的重要途径。通过比较中外化学探究性实验教学的现状，发现目前中国化学教育存在的问题，并且提出了初步的解决方案。 关键词：化学教学；探究性实验；比较 文章编号：1008-0546（2014）10-0059-03 中图分类号：G632.41 文献标识码：B 一、化学探究性实验教学开展的意义 化学是一门实验性的科学，化学的形成和发展是与实验密不可分的，对新物质的发现、鉴别、合成是化学家的主要工作；通过对物质的组成、结构、性质、以及变化规律的研究，促进了人们对物质世界形成与发展的认识；通过新物质的合成与创造，丰富了物质世界的组成。近年来，理论化学取得了显著的进步，在解决化学问题方面发挥了重要的作用，但是通过计算所得的结论依然需要实验进行验证，因此化学仍然是一门以实验为主的科学[1]。从整体来看，实验不仅为化学概念和假说的形成提供基础，为化学的形成和发展提供依据，而且可以否定错误的假说，完善科学理论。 化学的发展离不开实验，化学的学习同样离不开实验。学生通过教师讲述获得的化学知识往往体悟不深，容易遗忘，而化学实验能为学生正确认识物质的性质及其变化规律提供生动、具体的感性材料，帮助学生理解化学概念，巩固化学知识。化学实验是沟通实验者与研究对象的桥梁，实验中常见的颜色变化、沉淀生成、爆炸等新奇的实验现象，能够给学生以视觉冲击，丰富化学课堂的内涵，展现化学的魅力，激发学生的学习兴趣和求知欲。另外，出乎意料的实验结果，不同实验者之间现象的差异，可以促进学生反省、思考、总结，培养其分析问题，解决问题的能力。 2002年起在全国陆续实施的新课程标准，将探究性学习作为一种非常重要的学生学习方式。化学实验可以为学生创设亲自实践的情景，使学生在实验过程中能动地学习化学知识。化学实验的这一特征决定了其必然是开展探究性学习的重要途径。教师通过探究性实验进行教学，按照新课程理念深入挖掘教材实验内涵，学生通过探究活动来获取化学知识。这一教学方式，能够充分激发学生的学习兴趣，调动其学习积极性；使学生乐于探究、勤于动手、勇于创新，培养学生获取和处理信息的能力，分析解决问题的能力，以及合作交流、勇于创新的精神。总的来说，探究性化学实验是落实新课程理念的重要手段，是培养学生科学素养的重要舞台。 二、各国化学探究性实验教学的状况 1. 美国：实施体系完备 美国是较早开始化学探究性实验教学的典型国家，其高中阶段的化学课程有四分之一的课时是在实验室进行的。在美国政府的重视及全社会的支持下，化学探究性实验教学取得了丰硕的成果，以教材、教师、学生及家庭等方面为基础，构建了非常完备的实施体系。 在教材编制方面，以Glencoe公司于2005年出版的《化学：概念与应用》为例[2]，每章的前面均安排有以活动设计为主的导航实验，同时还附加有“我已经知道了什么”、“化学阅读预习”、“化学在线预习”等栏目，这种设计方式能够激起学生的疑问，引发学生的思考，巩固已有的知识和经验；鼓励学生利用教材或网络资源预习新知识，促进新旧知识的有效衔接，培养学生的自学能力。而教材中随堂实验的设计主要以探究性实验为主，几乎没有演示性实验。例如，第三章的“元素周期表”实验，该实验的设计使学生通过观察金属、非金属、半导体的物理化学性质，然后通过比较、分类、讨论等活动自制元素周期表，总结元素周期律。通过实验学生经历了一个完整的探究过程，深化了对元素性质的理解；培养其对比分析、总结归纳的能力和对知识的创新应用能力。教材还非常重视微型实验的设计，大多数是学生感兴趣的探究活动，其在激发学生学习化学的兴趣，培养学生的创新精神方面有着重要的作用。 教师是学生开展化学探究性实验的组织者与引导者，其综合素养将在很大程度上影响实验的教学效果。美国的教师选拔制度非常严格，中学化学教师应先接受四年的大学教育，并获得学士学位，然后经过一到两年的教育实习，通过教师资格考试后方能取得化学教师的资格。这些教师具有多学科的综合背景，以及较强的实践能力和动手能力，通常可以较快地适应教学工作[3]。 在化学教学的开展过程中，还安排有需家长和学生紧密配合、共同完成的家庭实验。这些实验与学生的日常生活联系紧密，形式灵活；通过自主探究，不仅能够巩固已有的知识，提高知识的应用能力，而且能够促进家长与学生的交流，使学生和家长同时对探究性实验怀有很高的热情。课程鼓励父母与教师进行经常性的沟通，从教师处获知家庭实验所需的知识技能以及实验的培养目标；提倡家长创造有利于学生学习的家庭环境，培养其良好的学习习惯。 2. 英国：科学如何工作 “科学如何工作”是英国科学教育的核心理念，即科学教育不仅以让学生掌握科学知识为目的，更注重的是学生从发现者的角度出发，通过亲自实践发现事物的内在规律，熟练掌握科学工作的方法[4]。这一理念贯穿于英国化学教学的全过程，为了让学生了解科学研究的过程，掌握科学工作的方法，探究性实验在整个化学课程中占有非常重要的地位，约占全部实验的40%。 在英国，化学课程没有统一的教科书，教师只介绍一些书籍供学生参考，学习的内容和作业全部是实验性的，学生的化学知识和技能主要依靠课堂以及实验报告来完成。低年级的化学课程全部采用实验教学，即使进入高中阶段，实验也占课程的70%，其余30%的内容也与实验关系密切[5]。在教学的实际开展过程中，英国教师非常善于挖掘知识中的可探究元素，将验证性实验改为探究性实验，将定性实验转化为定量实验，鼓励学生提出猜想，并通过实验对猜想进行验证；强调了数据获取、分析能力，突显了“量”在科学工作中的重要地位。在探究性实验的设计过程中，注重科学方法的渗透和引领，让学生在潜移默化中掌握科学工作的方法和技能。英国中学阶段化学实验的内容和方法是非常朴素的，让人耳目一新的设计并不常见，但它却将“科学如何工作”的教育理念真正落到了实处。 3. 日本：注重探究实验的层次性 日本教育界普遍认为，化学教育应该让学生通过实验来自己获取知识，自主构建知识体系，而不是依靠教师的讲授；实验不仅为学生的学习提供生动形象的感性材料，还能培养学生的动手操作能力，掌握探索自然的方法，加深对自然现象的理解，树立正确的自然观和严谨的科研态度。因此日本非常注重利用实验，尤其是探究性实验来开展教学，培养学生的科学素养。 其实验的探究性可分为三个层次：第一层次是在验证性实验中融入探究性元素，通过实验让学生初步体会科学研究的一般思路和方法。第二层次是在章节的结束部分安排2-3个探究性实验，实施程序可大体分为问题提出、设计实验验证、结果整理分析、结果验证、报告发表五个步骤，其目的在于使学生通过观察和实验获得感性认识，再利用比较、分析、抽象、假说、模型、归纳等方法上升为理论知识，并将理论成果应用于实际问题的解决。第三个层次是在探究性实验结束后设置的“课题研究”，让学生利用探究性实验中学到的科学研究的方法，自行设计实验对相关课题进行分析研究，体验完整的科学探究过程[6]。除了化学课程中的“课题研究”之外，为了提升学生的科学探究和创造性的思考能力、培养科学严谨的态度，日本新设了“理科课题研究”课程，其中许多内容与化学息息相关[7]。 4. 中国：稳步推进 中国近年来大力推行的化学课程改革，非常注重实验的教育功能，将实验在培养学生科学素养方面的重要作用提升到了空前的高度。《普通高中化学课程标准（实验）》[8]指出：“通过以化学实验为主的多种探究活动，使学生体验科学研究的过程，激发学习化学的兴趣，强化科学探究的意识，促进学习方式的转变，培养学生的创新精神和实践能力。”并采取了一系列的措施，保证探究性实验教学的顺利开展。例如，在教材编制方面，不仅在必修课程化学1、化学2中设置了“观察与思考”、“活动与探究”等栏目，而且还专门设有“实验化学”选修模块，使教师和学生更加充分地体会到实验在化学学科中的重要地位。随着课程改革的进一步深入，实验教学在教学理念、实验内容、组织形式等方面发生了深刻的转变，利用探究性实验开展教学受到了教育工作者的广泛认同，在公开课、优质课上涌现出了一大批开展探究性实验教学的优秀课例。 中国探究性实验教学随着化学课程改革的不断深入而稳步推进，但是在推进过程中依然存在着许多问题。部分学校仅仅把实验看作考试的一部分，教师只注重实验涉及的相关理论，而忽略了实验的教育功能；对探究性实验教学缺乏热情，将“演示实验”看成是“实验展示”，或直接在黑板上“做”实验，没有深入挖掘实验的内涵，缺乏科学探究方法的引导。学生对实验的目的不明确，甚至将实验课当做放松课，实验操作不严谨、不规范，对实验过程中细微或异常的实验现象视而不见，这些都不利于对学生实验能力和严谨科学态度的培养。现阶段中国化学探究性实验教学的开展更多地存在于公开课、优质课等场合，并没有真正融入日常教学中去。 三、国外经验的借鉴与启示 中外化学探究性实验教学的开展从整体上来看，既存在共性也存在个性，各有所长，但是也都存在相应的问题。然而国外在化学探究性实验教学方面起步较早，有许多成功经验值得我们思考与借鉴。 1. 化学探究性实验教学应常态化 在中国，由于课时不足、以考试分数为主的评价机制等因素的影响，探究性实验教学并没有真正走进日常教学。而要充分发挥探究性实验教学的教育功能，则须常态化，这就需要教师、学校、家庭等方面的密切合作。教师应从根本上转变自己的教学理念和教学角色，充分认识到探究性化学实验在提高学生科学素养方面的重要作用，引导学生自主探究，从知识与技能的传授者转变为学生探究过程的支持者、引导者与合作者。学校应大力支持探究性实验教学的开展，适当调整课程，解决课时不足的问题；加强实验室的管理，保证实验所需试剂和仪器设备的及时供应，配备专门的实验员，减小教师在学生分组实验方面的负担。家庭应支持和理解学校的工作，同时创设有利于学生学习的环境，协助学生完成家庭实验，积极与学校、教师、孩子等方面进行沟通。 2. 探究性实验与验证性实验相支撑 日前，化学课程中探究性实验的比例明显不足，以全国使用范围最广的人教版教材为例，观察实验的比例高达63.9%[9]，实验方式仍以教师演示、学生观察为主。因此，化学课程中学生探究性实验的比例需进一步提高，教师应充分挖掘实验的可探究元素，把一部分的验证性实验转变为探究性实验。但是在实验转换的过程中应保持理性，切不可过度强调实验的探究性，而忽略了实验的验证性功能，否则会有矫枉过正之嫌。善于思考的学生在化学学习的过程中，常常会对一些概念的正确性进行质疑，对某些物质的性质进行推测，对事物的内在规律进行设想，此时就需要验证性的实验对这些质疑、推测、设想的正确与否进行确认。探究性实验与验证性实验二者功能相辅相成、相互支撑，在化学课程中不应过多地强调一种形式的实验，而应充分发挥多种形式实验的功能，才能切实把新课程的理念落到实处，提高学生的科学素养。 3. 实验法与讲述法相结合 英国的化学课程教学几乎全部采用的是实验法，虽然其具有诸多优点，但是缺点也是显而易见的，一个化学概念的学习往往需要花费较长的时间。与实验法不同，讲述法则简便易行，教师可以利用精练的语言来阐述问题，有利于增加课堂的容量，提高教学的效率，保持知识的深刻性与系统性。人类在认识客观事物时，是在有效继承前人成果的基础上进一步深入研究的，一切知识都需要学生亲自实验来获得是不符合人类的认知规律的。因此，在开展中学化学教学时，实验教学应得到足够的重视，但却不能占据化学教学的全部或绝大多数内容。教师应处理好实验法与讲述法之间的关系，在培养学生探究能力同时，掌握学习的进度，完成教学目标。 总之，我国在化学探究性实验教学的开展过程中，由于国情的不同不可照搬国外的成功经验，而应结合自身实际，通过广大教育工作者的不懈努力，探索出具有自身特色、符合自身实际的实施策略，为国家培养出更多的优秀人才。 参考文献 [1] 宋心琦. 再谈中学化学实验教学改革（上）——在《化学教学》“中学化学实验教学高级研修班”上的讲话[J]. 化学教学，2013，（3）：3-7 [2] 朱鹏涛，周青，杨辉祥. 美国高中化学教材中的实验设计. 化学教育[J]，2007，（ 6）：17-20，28 [3] 王涛涛，黄瓅. 关于中美基础化学教育的比较研究[J]. 哈尔滨学院学报，2003，（8）：4-6 [4] 滕旻彦. 教师是实验教学的重要资源——英国Kendrick中学化学实验资源开发的特点与启示 [J]. 化学教育，2012，（6）：76-79 [5] 商继宗. 国外是怎样加强科学教育的 [J]. 教书育人，2009，（17）：57-58 [6] 姚志强，赵红丽，高峰. 日本高中《化学Ⅰ》教材中实验设计的特色及启示 [J]. 中国校外教育（理论），2008，（8）：117 [7] 彭蜀晋. 日本高中新课程“科学与人类生活”和“理科课题研究”概览[J]. 化学教育，2011，（5）：7-9，13 [8] 中华人民共和国教育部制订.普通高中化学课程标准（实验）[M].北京：人民教育出版社，2003. [9] 王悦. 中日高中化学教材中的实验编选及其教学特点比较研究[D].成都：四川师范大学硕士学位论文，2012 |
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