课题论文：初中化学实验教学有效性的实践与研究

初中化学实验教学有效性的实践与研究

作者：岳新良

单位:利津县汀罗镇第一中学

初中化学实验教学有效性的实践与研究

内容摘要：化学是一门以实验为基础的学科，实验为学生提供了化学学习的认知背景，不但有助于学生形成化学概念，理解化学定律和化学原理，并且能激发他们化学探究的兴趣。实验教学可以训练学生科学地思维，培养他们操作、观察、分析等多种能力，以及动手操作与动脑思考相结合的科学方法。实现这一目标的关键在于实验教学的有效性，通过提高化学实验教学有效性的研究，力求改变教师只需按教材“照方抓药”，学生则“依葫芦画瓢做实验”的状况，让学生也参与实验的设计，不仅知道怎么做，并且还明白为什么要这样做，更多地用“脑”做实验，从而习得知识、获得方法、提高能力。

关键词：化学实验教学 有效性

一、初中化学实验教学现状综述

化学是一门以实验为基础的学科，实验为学生提供了化学学习的认知背景，不但有助于学生形成化学概念，理解化学定律和化学原理，并且能激发他们化学探究的兴趣。实验教学可以训练学生科学地思维，培养他们操作、观察、分析等多种能力，以及动手操作与动脑思考相结合的科学方法。实现这一目标的关键在于实验教学的有效性。

如何进行有效的实验教学，是非常重要，也是非常必要的事情，这关系到实验的真正教学效果，同时，也是对学生从知识、能力、情感态度体验等方面进行教育的良好机会。新的化学课程标准对实验的要求有了新的内涵，不只局限于以往教学大纲所强调的基本技能目标，还包括尝试科学探究的要求，即学生不仅要会动手做实验，而且要学习像科学家那样去思考和研究问题。在化学课上，学生的学习兴奋点、兴趣点往往集中在实验方面，而初中学生对化学实验的感觉多停留在好玩，新奇这个层面。教师对化学实验培养学生科学素养所具有的独特作用，也未能有充分而足够的重视。因此，当前化学课中实验教学低效甚至无效的情况，仍然存在。

实验教学中低效或无效的的行为，主要有以下几种情形：1、部分教师对照考纲的必做实验，是一支粉笔、一张嘴，从目的、原理、步骤、实验的注意事项等在黑板上画实验、讲实验，学生听实验、背实验。意识滞后是根本原因，有些教师认为中学阶段，不是搞科学研究，学生做不做实验妨碍不了多大事情，只要不影响考试成绩就行，他们对学生实验不予重视，带有应付心理；2、部分教师做实验时按课本照方抓药，缺少趣味性，缺少能引发学生主动思考的问题，类似于详细周全的“菜谱”；3、部分教师对某些实验采取回避的方式。是由于有些实验对试剂浓度、用量、滴加顺序、温度等要求严格，不易成功，或是由于反应物有毒或实验过程产生较多的有害、有毒物质；4、实验成功率不高，就拿进课堂里去做。由于教师没有预先多做几次，以取得成功经验，就匆忙拿进课堂去演示，在学生面前出现失败的尴尬局面，只好东拼西凑地找些原因解释；5、实验与生活脱节，缺乏学习的价值体验；6、完全用计算机演示代替化学实验，一张接一张的投影片和动画播放，进行“电灌”，化学实验中的多种新鲜感觉只剩下视觉和听觉，实验的真实性大大打了折扣，学生对实验本身的体验几乎相当苍白；7、在分组实验教学时，只管让学生信马由缰地实验，而没有指导、交流、反馈和总结，绝大多数教师强调了学生的“自主学习”，却忽视了教师的主导作用；注重了学生的过程学习却忽视了方法的指导，这就使实验带有很大的随意性和盲目性。

在这样的形势下，本人根据多年对化学实验教学的理论学习与实践积累，确立了《提高初中化学实验教学有效性的实践与研究》的研究课题。

二、对有效教学和化学实验教学有效性的基本认识

1、有效性

有效教学的理念源于20世纪上半叶西方的教学科学化运动，“有效教学”的提出还是当时“教学是艺术还是科学”之争的产物，逐渐引起了世界各国教育界同仁的密切关注。随着20世纪以来科学思潮的影响，以及心理学特别是行为科学的发展，人们才明确地提出，教学也是科学。也就是说，教学不仅有科学的基础，而且还可以用科学的方法来研究。于是，人们开始关注教学的哲学、心理学、社会学的理论基础，以及如何用观察、实验等科学的方法来研究教学问题，有效教学就是在这一背景下提出来的，它的核心问题就是教学的效益，即什么样的教学是有效的？是高效、低效还是无效？

2、化学实验教学有效性

化学实验教学是全面实施化学教育的一种最有效的形式, 它可以培养学生实事求是的、严肃认真的科学态度，培养学生观察问题，分析问题和解决问题的能力，培养学生逻辑思维、创造性思维的习惯，它还可以调动学生学习化学的积极性，它又是增强学生学习化学兴趣的催化剂。因此化学实验教学是实施素质教育的一条重要途径，是教学工作中不可忽视的一个重要环节。

化学课程标准中也指出：化学实验对全面提高学生的科学素养有着极为重要的作用。化学实验有助于激发学生学习化学的兴趣，创设生动活泼的教学情景，帮助学生理解和掌握化学知识和技能，启迪学生的科学思维，训练学生的科学方法，培养学生的科学态度和价值观。

以上可以看出化学实验在化学教学中的地位和作用。因此，在化学教学中，必须极其重视实验教学，千万不能因怕麻烦而少做甚至不做实验。教材中有出现的实验要想方设法完成，必要时还要补充一些实验或对实验进行改进或扩展。只有思想上重视了实验，真正了解化学实验在化学学习中的不可替代的作用，才能将化学实验教学工作做好，提高化学实验教学的有效性，进而提高课堂教学效益。

在化学课程实施中不但要重视实验教学，而且要始终树立“有效实验”的理念。如果只是思想上重视了实验重要性，而忽视了实际中实验教学有效性，只顾及完成实验教学计划的多少，为了实验而实验，完成任务式的进行实验教学，那么这样的实验教学是低效甚至是无效的，只会是浪费时间、人力、物力。因此，作为一名化学教师，要始终以学生的发展为己任，时刻树立有效实验的理念，并将此理念贯穿于整个化学教学的各个环节(包括实验功能的研究分析，实验教学设计，实验教学的实施等)，从而提高课堂教学的有效性，使实验教学真正成为学生发展的最有效的手段。

化学实验教学的有效性是指通过化学实验生获得的具体的进步或发展。首先，发展就其内涵而言，指的是知识、技能，过程、方法与情感、态度、价值观三者（三维目标）的协调发展。通俗地说化学实验教学的有效性是化学实验，使学生在实验中有收获，有提高，有进步。具体表现在：学生在认知上，从不懂到懂，从少知到多知，从不会到会；在情感上，从不喜欢到喜欢，从不热爱到热爱，从不感兴趣到感兴趣。而对于“化学实验教学的有效性有哪些标准？是否有公认的标准”问题，一些专家认为有效性特征可以列举很多，但在做中学中，最核心的一点是看学生是否愿意做、主动做以及怎么做、会不会做。它的有效性主要体现在：实验有利于培养学生学习的兴趣、有利于学生对相关概念和理论形成科学、准确的认识、有利于学生综合能力的培养和提高。判断实验教学是否有效，主要通过实验教学后，学生在上述诸多方面获得的发展程度来衡量。当然上述功能的发挥，并不是一个或几个实验教学所能解决的，它需要一个不断积累的过程，关键的一点是我们在平时教学中要关注实验，真正认识到实验的教学功能，将每个实验教学的功能尽可能发挥到最大限度，促进学生更快更好发展。

3、教学策略

(1)．要树立正确的教学指导思想。教学策略总是受一定教学思想、教学观念支配和规范的，教学策略的运用能否达到预期效果，关键在于是否有正确的思想指导。在错误的教学思想干扰下，无论采用什么样的教学策略，都不可能达到最佳教学效果。

(2)．要树立完整的观点。每一种教学策略都有各自的功能、特点及应用范围和具体条件，而且又有各自的局限性。为了更好地完成教学任务，达成教学目标，教师必须坚持完整的观点，随教学的进程、环节及具体情况的变化，注意各种教学策略之间的有机配合，充分发挥教学策略体系的整体综合功能。

(3)．要坚持以学生的主动自主学习为主。教学过程中，学生是学习的主人，教师的教是为了学生的学，是为了学生学会学习。教学的根本目的在于使学生学会作学习的主人，能自觉主动地学习，成为自我发展的主体。教学策略的运用应以此为根本指导思想，应通过采用各种有效的形式去调动学生学习的积极性、主动性和独立性，引导学生通过自己积极的智力活动去掌握知识、发展能力、完善人格。

(4)．要寻求教学策略的多样化配合和变通运用。教学过程是具体而复杂的，教学内容是丰富多彩的，教学要完成的任务又是多方面的。因此实际教学过程中应当有多种策略，不可能一种策略从头到尾用到底，要根据不同的教学目标、不同的教学情境、不同的教学环节，采用不同的教学策略。从学生方面而言，必须根据学生的学习准备、认知风格、学习进度、学习技能等方面的个别差异来作出相应的变化和调整，以适应在班级教学中对学生进行个别指导的需要，要给每个学生提供尽可能多的参与教学活动的机会。因此，教学策略应呈现动态可调的结构。教师要根据教学的实际情况创造性地组织教学，融会贯通地理解和运用多样化的教学策略。

三、提高初中化学实验教学有效性的策略

1、激发学生学习化学的兴趣

教师所提出的问题如果不具有新颖性和挑战性，不能有效地激励学生的思维，就不可能引起学生的兴趣和求知欲，也就不可能引发真正意义上的学生学习活动，因此，教师在设计学生的主体实践活动时，需要花大力气研究如何提出问题和提出怎样的问题，维持学习活动的适当难度，不断向学生指出讨论中有争议的部分，以激励学生的创造性，培养他们的学习能力。例如：在讲解燃烧的条件时，教师可以借助实验提出此问题，首先，教师把一个纯棉的手绢撕成两半，取一半在酒精灯上点燃，学生会看到手绢燃烧的现象，看到这样的现象学生不奇怪，然后教师取另一半在一定浓度的酒精溶液中浸泡后点燃，问：“这一半手绢是不是也燃烧呢？”，有的学生会说“是”，而有的学生就想看看究竟，结果酒精燃烧之后，手绢并没有燃烧。为什么呢？学生就会很自然地进入思考的状态，对所学的内容产生极大的兴趣。从而有效地激励学生思维。

2、学生积极实验，确保实验教学三维目标的最大化实现。

①积极参与实验，要求学生情绪饱满，兴趣浓厚，而不是敷衍了事，应付式参与实验。主动积极参与实验能有效避免事故的发生，使实验顺利完成并取得成效。

②有效参与实验是学生自我动手、动脑，思维活跃参与实验，这样能获得实验策略，探究现象之后的本质，使学生创新素质与思维能力得以提升。

3、学生真正参与实验。

学生是课堂的主体，更是化学实验中的主角，他不应是被动的、消极的知识接受者，而应是主动的、积极的知识的探究者。而作为教师，应该为学生创造更多的动手机会，其中课堂上让学生大胆的动手做演示实验是的一种较好的方法，前提是课前在老师指导下反复练习，确保实验成功。由于学生参与课堂演示实验，课堂气氛变得宽松、活跃，学生观察实验的注意力更加集中，同时也关心着同伴实验成功与否，哪些学生能荣幸上台演示？教师可根据实验类型与难度挑选学生，既可以作为对学习上有明显进步学生的奖励；也可以作为成绩欠佳而动手能力较强学生的鼓励；更可以推选优秀学生作为同学们学习的榜样。此方法的优点是比较注重学生的个体差异，能照顾到不同层次的学生，有利于使每个学生得到充分地发展，尤其是后进生，当他们被鼓舞、被信任、体验到成功的愉悦时，他们才有更大的积极性，才有可能学得更好。事实上多数的教师演示实验可以让学生来做，如：盐溶液的酸碱性、金属与酸或碱的反应、镁带在二氧化碳中的燃烧等。

化学实验教学中，学生真正参与实验，有效与积极参与的和谐统一，能使实验探究在培养学生三维目标中最优化。

①让学生真正实验，即设计实验，动手实验，体验实验，分析结果。实验前预习实验内容，实验过程中要仔细观察发生的现象，联想学生的知识进行分析判断，认真做好记录，实验后如实写出实验报告。

②重过程、重体验。在实验中应注重学生实验的过程，注重学生的操作，让学生自己动手去寻找结论，又引导学生感受实验，体验过程，发挥独特视角与个性化理解。

③实验设计应关注学生兴趣与实际的能力。

4、让学生明确实验目的

任何一个实验教学都应该有它的主要目的。没有目的，实验就没有指向性，实验就毫无意义，更谈不上实验的有效性。只有明确了实验主要目的，教学设计和实施才有据可依，才可能发挥实验的最大效益。所以教师在进行实验教学设计时，对该实验的目的必须认真分析研究，找出实验的主要目的所在。并且在课堂实施过程中始终围绕实验主要目的来开展实验教学。

5、让学生理解实验原理

实验原理的理解是进行化学实验操作和实验设计的基础。没有了解实验原理，就不知道怎样做实验，也不知道为什么要这样做?对实验进行评价、改进和设计就更谈不上了。

化学实验原理包括化学反应原理和方法、仪器选择和使用原理、操作先后顺序原理、分离提纯原理以及尾气处理原理等。

教师在进行教学设计和教学实施过程中，根据不同实验类型和实验目的，应该有重点的让学生领悟实验原理，培养学生的实验能力，提高实验技能。不同类型实验，侧重点不同。例如上述提到的配制氯化钠溶液的实验，应该着重让学生理解仪器选用原理(为什么选用容量瓶?)以及该仪器的使用方法(怎么用?)。对于每个实验，应该让学生多思考以下问题：该实验怎样做?为什么要这样做?还有没有其它方法可以做?如何控制实验条件?

6、重视实验中异常现象

实验中的异常现象指的是在实验者的预见范围之外出现的实验现象。特别是一些验证性实验，经常会有意想不到(根据已有知识预测不见的)或“教师不希望出现的”现象产生。事实上，实验中的“异常现象”是十分重要的，历史上许多重大发现、发明就是受到实验中“异常现象”的启示而诞生的，它是培养学生好奇心、创造力的重要源泉。所以实验中的“异常现象”必须正确对待，认真进行分析，绝不能采取“视而不见”的态度，更不能对学生敷衍了事或打击学生的积极性，应该引导学生认真分析产生“异常现象”的原因，鼓励学生进行探究，保护学生好奇心，培养发现问题、解决问题的能力。

7、变演示实验为学生分组实验，提高学生体验有效性

心理学家皮亚杰说过：“要让学生动手做科学，而不是用耳朵听科学或用眼睛看科学。”只有体验和实践，才能有所创新。把我们的感受告诉学生，不如让他们在活动中亲身体验。学生在自己说服自己、自己感受自己、自己战胜自己的活动体验中能更快捷地走向成熟。基于这种思考，在实验条件允许的情况下，我把凡是新教材中的演示实验最大限度地转化为学生分组实验。

例如，“分子之间有空隙”是“物质的构成”这一节的一个知识点，关于“大米与黄豆混合实验”和“酒精与水混合实验”，大部分教师可能作为演示实验，但是在演示实验中，关于量筒的读数变化，除了前排学生，大部分学生连黄豆和大米混合后体积变小的实验结果也看不出，更不用说具体的读数是多少了。实验的可见度就比较小，实验的可靠性就降低了，更不用说课堂教学三维目标的达成。针对这种情况，我采取了学生分组实验，先导入分子，然后小组讨论：“你们想对分子进行哪些方面的研究？”其中有较多的学生提出要研究分子之间是紧密排列还是存在一定空隙的。接着让学生动手尝试黄豆和大米混合实验，然后引导学生思考，你能否设计实验来研究分子之间有否空隙？说出你的设计方案并说明理由，大多数学生回答：用酒精和水做两种液体的混合实验，接着分组做这个实验，几个同学互相配合，小心翼翼地操作，由于效果明显，学生兴趣很高，其中有个学生提出不用酒精和水，用同一种液体行不行？我就让学生用水与水混合做实验。最后对实验现象进行讨论分析。通过分组实验，学生不仅掌握了“分子之间有空隙”这一基础知识，而且也经历了一种科学研究的过程，最有效地落实了课堂教学三维目标。提高了实验教学中学生体验的有效性。

8、变验证性实验为探究性实验，提高实验操作有效性

传统的实验教学是先将实验结果和方案讲清楚，再做实验验证其正确性，这样的过程把学生置于一种被动操作的地位。如果教师不告诉学生实验结果和设计方案，而是由学生自己设计并操作乃至分析探究结果，这样学生就会处于一种主动的学习状态。

探究性实验的研究内容，主要是来自教材中一些容易转化为运用探究实验教学方法来进行学习的内容，及将已学过的化学知识应用于解决日常生活、生产中的一些实际问题的内容。

【教学案例一】    “钢铁锈蚀”的探究教学方案

【提出问题】   通过有关钢铁锈蚀造成经济损失资料的收集，有学生自主提出问题：1、如何防止钢铁锈蚀？2、钢铁为何会生锈？

【做出假设】  学生依据日常钢铁生锈的经验及已有的化学知识，提出以下可能假设：1、钢铁锈蚀是铁与空气中氧气作用的结果。2、钢铁锈蚀是铁与空气中水分作用的结果。3、钢铁锈蚀是铁与空气中氧气与水分共同作用的结果。

【设计实验】  分组，由学生讨论后。设计实验方案验证假设。

例：某组同学设计以下对比实验

1、将第一支试管用酒精灯烘干，放入一枚干燥、洁净的铁钉，用橡皮塞塞紧试管口，使铁钉只与干燥的空气接触；

2、在第二只试管中放入一枚铁钉，注入刚煮沸的蒸馏水至浸没铁钉，然后在水面注入一层植物油，使铁钉只与水接触；

3、  在第三只试管中放入一枚铁钉，注入蒸馏水，不要浸没铁钉，使铁钉与空气

和水接触。

【得出结论】  由学生观察分析，得出结论：钢铁在潮湿的空气中容易生锈。

【课后延伸】  收集资料并交流讨论，提出钢铁防锈的合理建议。

【教学案例二】    不同地点二氧化碳的相对含量的实验探究

【提出问题】  学生了解了二氧化碳的性质及有关“温室效应”后，知道引起二氧化碳含量变化的因素很多，不同地点空气中二氧化碳的含量是否一致？

【做出假设】  学生讨论后，提出了各自的猜想和假设。

假设一、各地二氧化碳含量基本相同，因为人呼吸等需要氧气放出二氧化碳，但植物的光合作用吸收了二氧化碳并放出氧气。

假设二：各地含量有所不同，因为不同环境中人的活动密度、空气流通状况不同。

【设计实验，进行论证】  让学生结合自己所掌握的知识提出各自实验方案，进行分组讨论，教师适当的指导，最后得出理论上可行、操作上简单的实验方案：用碱液吸收法测定各地二氧化碳的相对含量。具体操作：分三个小组，每个小组各取一个干净的250mL细口瓶，分别注入50.0mL相同浓度的稀氨水，滴入几滴酚酞作指示剂，塞上橡皮塞。然后在同一时间分别到不同地点，用50mL注射器多次抽满空气注入细口瓶中，不断振荡细口瓶，直至溶液刚好褪色，记录抽取空气的次数。

【得出实验结论】  实验结果有所不同，最后同学们纷纷对各组的结果做出了解释：有的同学测量点靠近工厂或人口密集的地段，造成二氧化碳的含量高；有的同学测量点在植物较多的地段，由于植物光合作用，空气二氧化碳含量在白天较低，这是解决“温室效应”的有效方法；也有同学在空气流动较快的地段，引出所得数据并不确定。

对于传统的教学而言，这个实验可能毫无意义，而我们在发挥实验的探究功能的同时，却发现在其中蕴涵验证性实验中很少涉及的、对学生发展更有意义的内容。

9、尝试在初中化学实验教学中增加探究性练习

让学生在实验探索的过程中，发现并掌握新知识，学会科学探究的方法，从而培养他们的创新意识和实践能力。我们所提出的化学实验教学中的探究性练习是指在开放的化学问题情境下，学生主动发现问题，提出问题，解决问题的一种练习形式。它具有问题性、自主性、实践性的特点。

在初中化学实验教学中从不同的角度尝试研究、运用探究性练习。下面是“用排水集气法收集氧气”的实验教学中进行探究性练习的案例介绍：

（1）发现问题。教师预先装配好用排水集气法收集氧气的实验装置（注：导管口已放入集气瓶中），然后开始加热，并收集气体，同时让学生注意观察实验现象，收集满第一瓶后，写上标号“1”，马上收集第二瓶，集满后写上标号“2”。接着，用收集好的这两瓶氧气做了一个蜡烛燃烧的对比实验，在实验中，学生观察到1号瓶中蜡烛燃烧的剧烈程度和时间都比不上2号瓶。

（2）提出问题。 教师让学生讲出心中存在的疑惑。学生提出，“为什么在同样条件下收集的两瓶氧气在对比实验中存在差异？是什么原因造成的？”

（3）解决问题。 在学生经过讨论后，教师让学生说说自己的看法。甲学生提出：“1号瓶中蜡烛燃烧的剧烈程度和时间都不如2号瓶，说明1号瓶中的氧气没有2号瓶多，不如2号瓶纯净。”这个观点得到其他学生的一致赞同。甲学生又提出：“是不是因为装置气密性不好，导致1号瓶氧气不纯？”马上有乙学生反驳这个观点：“如果是气密性不好，应该两瓶氧气都不纯。”又有丙学生提出：“是不是因为试管及导管中的空气混入了1号瓶中，造成1号瓶氧气不纯，而2号瓶是在收集完1号瓶后马上收集，所以2号瓶收集到的氧气就比1号瓶纯净。”这个观点没有学生反对，教师提出：“我们假设这个观点正确，那么，我们应该如何正确操作来避免产生这个问题？”学生提出：“在加热前，不能把导管口放入集气瓶内，当把试管中的空气排尽后，再将导管口放入集气瓶内”。马上又有学生提出：“怎样才能知道空气已经排尽了呢？”教师让学生回想前面实验中在加热后，导管口产生气泡速度的变化情况。学生马上得出答案：刚开始加热时，导管口产生气泡速度较慢，且不连续，这时应该是试管中的空气；过一会儿后，产生气泡速度加快，并且是连续均匀地放出，这时应该是氧气。教师肯定了学生的推断，并让学生用正确的操作方法将前面的实验再做一遍，来验证提出的假设。

10、做好实验的开发与拓展，使实验根植于生活。

家庭实验、自主实验，使学生养成探究欲望，乐于实验，使化学实验延伸到课外，伴随学生生活。

①教师应培养和激发学生实验兴趣，结合实际设计一些实验，让学生自主进行，对家庭实验进行分类，采用多种实验形式，让学生自主选择，使学生关注社会、关注生活。

②组织形式多样，个别与合作的实验、调查。为学生提供更自由的实验，提供开放性实验，激发学生的思维、想象空间，使实验的教育功能在三维目标中最优化。

11、运用现代多媒体技术辅助实验教学

多媒体技术能为化学教学提供丰富多彩，生动直观的实验教学情景。多媒体技术可实现以学生为中心，培养学生的自学能力，培养学生的适应信息社会需要的信息、选择、处理的能力。传统的实验教学，遇到一些要求高、难、设备贵重的实验往往难以开出，多媒体正好可弥补这一缺陷。例如：（1）物质条件受限制的实验（2）爆炸、毒性较大且不易控制的一些危险实验（3）易出错误的实验，多媒体模拟一些错误的实验，可使学生亲眼感受错误操作的危险性，从而避免错误的发展（4）微观物质结构及其运动的实验，有时通过语言的描述比较困难，结构模型的使用又不方便，而借助于多媒体三维图形功能则可以有利于学生对微观世界的理解，有利于空间想象能力的培养。

对媒体技术的应用必须把握一定的尺度，因为化学毕竟是一门以实验为基础的科学。实验是形成基本操作技能和树立，培养科学态度的过程，而多媒体无法代替，否则可产生适得其反的结果。

四、思考与说明

如何充分发挥学生的主观能动性，追求教学方法的有效化、提出实验教学改革策略；改变学生的学习方式，实现实验课堂教学高效益。是我们教师不可推卸的责任。

参考文献：

参考文献：

⑴《化学课程标准》 2003年北京大学出版社

⑵教育部基础教育司组织《新课程与教学改革》 《走进新课程》

⑶上海科学技术出版社  《化学》（九年级  试用本）