《高中化学选做实验辅助教学的探索和研究》课题研究报告

德安一中高一化学课题组执笔人：李小兵

 

第一部分 问题提出

化学是一门以实验为基础的自然学科，化学实验是化学教学的重要形式、内容，是化学教学方法的重要手段和基础。高中化学实验研究的最终目的是为高中化学教学提供更多、更好的实验方案，搞好化学实验教学，提高化学教学质量。教师在教学过程中，充分利用课本上的选做实验，将对某些化学事物的理性认识转化为可操作的实验方案，让学生通过实践活动，培养积极的个性，发展学生的合作态度。布鲁纳主张以主动探索活动发现客观知识体系中的逻辑结构，从而实现对知识掌握的深入，发展学生的能力，近现代的教学认识活动正朝着完整的学科实践活动方向发展。现在的化学实验教学存在以下问题：

1、化学教材中安排实验数量较少，教学中忽视选做实验。

2、与生活、社会联系的家庭实验、课外实验的素材缺乏；

3、强调结果，忽视过程，偏重于验证性实验，忽视实验的探索功能，不利于学生接受科学方法的熏陶和训练、不利于学生科学素质的提高；

4、选用的验证式的化学实验教学模式不恰当。

本课题就高中化学选做实验辅助教学的探索和研究两方面展开研究，并探索一种教学模式。。怎样结合化学学科特点，有效地实施实验教学，促进素质教育的发展，为此，我们成立了课题组，尝试对这方面进行探索，初步确定高中化学选做实验辅助教学的探索和研究作为课题研究方向，并得到了九江市教研室领导的关心和支持，被批准为九江市课题基地办一般课题。第一阶段，我们查阅、搜集、整理、研究有关化学实验教学的文章和专著及其他教学论、课程论专著。

通过一个阶段学习、研讨，我们确立课题理论基础如下：

第二部分课题理论基础

1、建构主义理论：

　　当今，学习的建构主义正在流行，知识不是通过教师传授得到，而是学习者在一定的情景即社会文化背景下，借助其他人（包括教师和学习伙伴）的帮助，利用必要的学习资料，通过意义建构的方式而获得。具体地说，就是把信息技术和网络通信技术当作建构主义学习环境下的理想认知工具。目前，许多学校普遍具备有信息技术教学网络系统，由于信息技术和网络通讯技术所具有的多种特性特别适合于实现建构主义学习环境，特别是随着信息技术和Internet的飞速发展，建构主义学习理论愈来愈显示出其强大的生命力。

　　2、主体教育论：

　　强调尊重学生的主体地位，发挥学生在学习过程中的自觉性、自主性和创造性，以培养学生的创新精神，最终培养学生成为能进行自我教育的社会主体。

　　3、学科结构论：

　　美国当代著名教育心理学家布鲁纳在他的《教育过程》中明确提出了学科结构论的课程论和教学论思想。他指出：“不论我们选 教什么学科，务必使学生理解该学科的基本结构”，“学习结构就是学习事物中怎样相互联系的”。他认为学生掌握学科的基本结构，有利于对知识的理解和记忆，有利于知识的迁移，能够缩小“高级”知识和“初级”知识之间的差距。

 

第三部分 研究意义和方法论

一、研究意义

在高中化学教学中开展选做实验的开发与应用研究有以下几方面意义：

1、  通过选做实验，丰富实验教学素材

我国高中化学新教材第一册中编入的学生实验数目为8个，选做实验为5个；化学第二册中编入的学生实验数目为10个，选做实验为5个。由此可以看出，我国高中化学教材中编入的学生实验总数要比西方发达国家少得多。而且有时化学实验课的学时还会被化学理论课占用和教学中对选做实验的忽视，使原本就不多的化学实验课学时就变得更少了，不能保证实验教学计划顺利完成。通过选做实验的开设，可很大程度上弥补实验数量少的不足，丰富实验教学的素材。

2、  通过选做实验，激发学生的学习兴趣

  现行新教材相比老教材，增加了几个趣味实验、家庭小实验和选做实验，其具有的趣味性和与生活实际联系的特点，在很大程度上激发了学生学习化学的兴趣。根据学生现有的知识和当地的条件，以选做实验成绩为基础，适当地再开发一些激发学生兴趣的实验，以化学的奥妙引导他们亲手实验和进一步探索、思考，激发他们的求知欲，形成高层次化学学习兴趣和对化学学习的爱好。

3、通过选做实验的探索，扩大学生的知识面

探索选做实验，会涉及到除本学科外包括物理、生物、环境等其他各个学科方面的知识。同时，它们会以实验的形式展示给学生。学生通过感性的认识，可以扩大知识面。

4、  通过选做实验，解决化学问题

在化学的教学过程中，会遇到很多的化学问题，有的是来自认知层面的，有的是通过对已有的实验完成后，产生的新的实验问题，有的来自于生活实践。这些问题的出现，足以引起我们的注意。并应从理论和实验两方面入手去解决，从而获取新的知识。

5、 变教材中的选做实验为研究性实验，培养学生的实践能力和创新精神

化学实验过程本身就是一个创造性探究的过程，因此把选做实验改为研究性实验有利于学生研究性学习，有利于培养学生的实践能力和创新精神，是一种很好的途径。让学生参与实验的设计和操作过程，并对实验的结果的作出评价。通过化学实验，学生可以直接受到科学方法的熏陶和训练，这对学生科学素质（包括对科学知识的理解、对科学过程和方法的理解以及科学对社会的作用的理解）的提高和创新精神的培养十分有利。

二、研究的方法

1、文献资料调查法

   在进行化学实验教学模式、研究性学习方式、建构主义理论等方面文献资料的调查与理论研究，形成深刻的理论认识体系阶段采用文献资料调查法

2、教例研究法、分步实验法

   在进行实践操作阶段，采用教例研究法、分步实验研究法。

3经验总结法

   在总结研究成果阶段，采用经验总结法。

第四部分 实证性研究

一、课题所达目标的论证

1、  力求实验现象与知识的统一

化学实验大多是为传授知识服务的，只有与知识统一的实验现象才有利于学生对知识的理解和掌握。

2、补充教材的空白

我们的学生正处于抽象思维逐渐完善的阶段，从直观形象的实验现象入手，在经过分析、概括、比较、分类和具体化等抽象思维过程，更有利于学生获得相关的化学知识。由于种种原因，教材不可能为每一个知识点都安排相应的实验。由书上的选做实验出发,开展研究性学习可填补教材的空白。

3、创造探究情境

培养学生的探究意识是我们实验教学改革的一项重要内容，通过实验的展示引导学生深入探究，不仅符合高中生的心理发展，更有利于教学的有效实施。

4、激发学生的兴趣

兴趣是学习的内在动力，在任何教学中，教师都要注意激发学生的兴趣，在化学教学当中，更是如此。而实验是激发学生兴趣的一种重要手段。所以，教师应该有针对性的选择或开发出一些与实际课堂教学能够紧密相连的趣味实验，才能让学生体会到趣味实验背后的隐藏的真正趣味，才会对化学学科有深刻的认识。

5、消除学生对实验的不良心理

化学实验中可能引起环境污染的主要是反应产生的有毒气体，或者有些不安全装置的使用，不仅危害师生的健康，而且会使学生对化学实验产生畏惧心理。教师必须做到演示实验必须是安全，无污染的。教师可以通过对实验的研究，开发出符合以上要求的选做实验，通过对实验的全面认识保证实验的成功率，这样将有利于消除学生对实验的不良心理，使学生的身心健康得到保证。

二、 教学模式设计

（1）“引导——探究”模式

基本程序是“诱导——假设——探究——整理——发展”

其探究活动主要有三种途径，一是通过化学实验探究；二是通过查找资料探究；三是通过社会调查和实践探究。如《“海带中碘的检验”探究式教学设计》。

（2）“问题解决”模式

其基本程序是“情境——问题——占有资料——假设——检验”，适合于生活化学实验类、实验改进、制作类的化学实验、专题系列化实验。如《阿伏加德罗常数的测定探究性教学设计》。

三、 教学评价设计

对实验教学的教学评价，可从两个方面设计，一方面是对教师设计实验教学的水平的评价，另一方面是对在实验教学中学生学习情况的评价。

    对教师设计实验教学评价，根据系统论观点分析，综合（1）教学内容要素：“教学什么”，“怎样教学”，“教学得怎么样”；（2）教学过程要素：教师指导实验的设计，学生活动的设计；（3）教学设计价值要素：科学性、有效性、新颖独特性进行评价，根据有关学者理论分析和教师的教学经验，设计实验教学评价量表示例如下：

                  实验教学教学设计评价量表

在实施活动课教学设计评价时，应遵循实事求是的原则，从实际出发注重实效的原则，具体评价方法可采用多人评价，自我评价与他人评价相结合的方法。

2、对学生在实验教学中情况的评价

(1) 评价原则

(a) 过程评价重于结果评价的原则；

(b) 态度、能力、个体发展评价重于知识、技能的评价原则；

(c) 学生自我评价重于教师评价的原则；

(d) 实行开放性评价，重视实践经验共同分享的原则；

(e) 活动结果不论分，只评价进步与不足的原则。

(2) 评价方式

(a) 自我评价；

(b) 学生相互评价；

(c) 教师协作评价。

四、高中化学选做实验辅助教学实施研究。

(一)

实施原则

根据多位学者对实验教学实施原则的论述分析，综合各家观点、结合中学化学实验教学的特点和实践，我们认为在中学化学实验教学实施中必须遵循以下几条原则。

1、 科学性原则；

2、 绿色性原则；

3、 自主性原则；

4、 创造性原则；

(三) 实施策略

为有效实现中学实验教学的目标，教师在实验教学的实施中，在实施教学原则指导下，还必须采取以下实施策略，使实验教学有效、有序进行。

1、激励、导向性策略；

2、 灵活开放性策略；

3、 综合发展性策略。

(四) 实施过程及研究分析

本课题以江西省德安一中为实验学校，具体实验研究主要由高一年级的教师，从高一平行班中随机抽取了12、16、18三个实验班，9、15、17为对照班。从2006年1月至现在，进行高中化学选做实验辅助教学的探索和研究，实验班实验教学内容主要有：

选做化学实验—1、趣味化学实验

                    2、制取蒸馏水

3、天然水的净化

4、海带成分中碘的检验

5、阿伏加德罗常数的测定

为此我们进行了实验法研究，调查法研究和个案分析法研究，具体研究情况统计如下：

1、实验法研究

实验班进行周五下午进行选做实验教学，对照班进行化学自习课

(1)综合实验能力题测试情况统计如表一：

 

表一  综合实验能力题测试情况表

班级	类型	人数	前    测			后     测
			均分（X）	标准差（σ）	Z检验	均分（X）	标准差（σ）	Z检验
高一（12）	实验班	54	74.0	7.9	Z=0.44 ＜1.96 P＞0.05	84.6	6.5	Z=2.14 ＞1.96 P＜0.05
高一（9）	对照班	52	73.3	8.3		81.8	7.1
班级	类型	人数	前    测			后     测
			均分（X）	标准差（σ）	Z检验	均分（X）	标准差（σ）	Z检验
高一（16）	实验班	54	73.8	8.1	Z=0.60 ＜1.96 P＞0.05	83.4	6.8	Z=1.49 ＜1.96 P＞0.05
高一（15）	对照班	54	74.7	7.6		81.3	7.8

 

班级	类型	人数	前    测			后     测
			均分（X）	标准差（σ）	Z检验	均分（X）	标准差（σ）	Z检验
高一（18）	实验班	55	70.0	9.8	Z=0.37 ＜1.96 P＞0.05	80.6	7.7	Z=2.05 ＞1.96 P＜0.05
高一（17）	对照班	55	69.3	10.1		77.4	8.6

 

3、教例分析研究

例一：钟斌，男，17岁，父母均为农民，高二（12）班学生。该生学习成绩一般，属于用功型，每天除了吃饭、睡觉，绝大部分时间都花在学习上，课堂上认真听讲，课后练习做得较多，学习效率并不高，安分守纪，性格较内向，实验动手能力不强，对某些实验有恐惧心态，不大关心班级工作，学习思维常规化，不拓展，上选做实验课开始不积极，怕影响学习成绩，有一次选做实验课上，做滴水实验，他一不小心加多了水，没有出现紫色气体，经与同学讨论和实验探究，找到了原因：过多的水吸收热量，碘升华现象不明显。该次实验，使他发现，选做实验课既有助于巩固课堂知识，又有助于探索化学新知识、新问题，培养思维能力，这激发了他对选做实验课的兴趣。此后，每次课积极参加，全身心投入，认真操作、实践，实验操作能力、设计能力逐步提高，活动中和同学间相互合作，相互探讨，尝试失败挫折，尝试成功喜悦，培养了探究思维的习惯，养成了同学间合作精神，班级工作也积极关心，创新能力得到很大的提高。他设计的《化学反应中的能量变化演示仪》在22届江西省青少年科技创新大赛中荣获省二等奖。

例二：刘界慧，女，16岁，在班级学习成绩处于下游，老师布置的作业能完成，头脑较灵活，思考问题不周密，很少与同学讨论问题。平时实验前能在老师的督促下进行实验预习，写出初步实验操作程序，实验中，老师注意事项讲得多些，她的实验能做得好一些，一旦放手让她实验，则她的操作错误百出，实验效果就不理想，课堂学习听得多，想得少，认为听懂就行，不能认真思考、深入钻研学习，导致化学成绩只能处于下游。

在选做实验课学习中，该生被化学实验的趣味性、实用性、探索性所深深吸引，活动中兴趣越来越浓厚，活动前老师布置的实验能积极动脑设计，实验活动中认真观察实验现象，思考分析实验问题，实验操作逐步熟练，养成了爱思考、爱提问题的习惯，课后也常主动阅读参考资料来解决学习上的问题，实验能力、学习能力有了较大提高，化学成绩有了较明显的上升。

(四) 分析评价

1、综合实验能力题测试情况统计显示，前测实验班和对照班Z检验均无显著差异，活动课程实施后测，三个实验班和相应对照班Z检验有显著差异（另一实验班均分也高于对照班），说明实验班学生实验分析、思维能力、实验设计能力、实验操作能力较明显高于对照班，选做实验课对学生实验能力的提高帮助较大。

2、个案分析研究表明，一些学生在知识学习、能力培养、优良学习品质养成方面，活动课程对其促进效果较大。

3、选做实验课实施以来，实验班学生设计的实验改进方案和撰写的论文在江西省青少年科技创新大赛中获奖，2人获江西省二等奖，1人获江西省三等奖，3人获九江市一等奖，2人获九江市二等奖，2人获九江市三等奖，说明实验班学生学习能力有一定提高，创新能力得到加强提高。

4、高中化学选做实验辅助教学的课题研究，对教师教学研究能力的提高有较大帮助，实施期间，课题组教师取得以下成果：

（1）获奖论文：

2007年12月, 李小兵老师《化学反应中的能量变化演示仪》获九江市中学化学年会论文一等奖

2007年12月, 朱建荣老师《水蒸气对CO2与Na2O2反应催化作用的验证》获九江市中学化学年会论文一等奖

2007年12月, 蒋建平老师《中学化学教育与绿色化学》获九江市中学化学年会论文二等奖

2007年12月, 周建林老师《计算机手段在化学教学中的应用》获九江市中学化学年会论文二等奖

2007年8月，李小兵老师《充分发掘科普资源提高农村青少年科学素质》在九江市第五届青少年科技论坛征文中获三等奖。

2007年8月，孙  武老师《科普资源利用对青少年科学素质培养的重要性》在九江市第五届青少年科技论坛征文中获三等奖。

2007年8月，朱建荣老师《科普资源在青少年科学素质培养中的利用》在九江市第五届青少年科技论坛征文中获三等奖。

2007年5月，杨以军老师《浅谈选做实验的作用》发表于《中国教育理论与创新丛书》。

2007年5月，周建林老师《论化学教学语言的艺术性》发表于《中国教育理论与创新丛书》。

2006年12月，周建林老师《如何激发化学学习兴趣》获江西省化学教育学会二等奖。2006年10月，李小兵老师《高中化学选做实验辅助教学初探》获九江市二等奖。

2006年10月，代明胜老师《让实验成为化学教学的催化剂》获九江市三等奖。

2006年10月，杨以军老师《选做实验的开发和应用》获九江市三等奖。

（2）教师个人比赛获奖

2007年11月, 李小兵老师九江市中学化学演示实验操作比赛一等奖

2007年10月, 李小兵老师全国首届化学教育硕士教学技能大赛一等奖

2005年12月，杨以军老师九江市中学化学优质课比赛二等奖。

（3）教师课件获奖：

2006年9月，李小兵老师多媒体课件《胶体的性质和应用》在九江市“电教三优评比”活动中获三等奖

2005年9月，李小兵、代明胜老师多媒体课件《钠》在九江市“电教三优评比”活动中获三等奖。

（4）指导学生获奖：

2007年3月，李小兵老师指导学生发明的《化学反应中的能量变化演示仪》在第二十二届青少年科技创新大赛中获九江市一等奖，在全省比赛中获二等奖。

2007年，代明胜老师指导学生撰写的《化学与环境保护之间的关系》在第二十二届青少年科技创新大赛中获九江市二等奖。

2007年3月，孙  武老师指导学生发明的《SO2与H2S反应装置的制作》在第二十二届青少年科技创新大赛中获九江市一等奖，在全省比赛中获二等奖。

2005年12月，全国高中生化学竞赛中，杨以军老师辅导吴琼同学获市级一等奖。

2005年12月，全国高中生化学竞赛中，李小兵老师辅导的刘显勇同学获市级二等奖2005年12月，全国高中生化学竞赛中，代明胜老师辅导杨辰同学获市级二等奖。

2005年12月，周建林老师全国高中生化学竞赛中，辅导朱耀谱同学获市级二等奖。

（5）教师综合荣誉：

李小兵老师荣获2007年德安县优秀科技辅导员

杨以军老师荣获2006年度德安县优秀教师。

代明胜老师荣获2005年度德安县优秀教师。

第五部分  今后研究方向

    实验是化学学科的基础，实验教学在化学教学中具有不可替代的作用，高中化学实验教学研究的最终目的是为高中化学教学提供更多、更好的实验方案，提高化学教学质量，目的是培养学生综合实践能力和科学的学习观和学习方式，促进学生全面、自主发展和个性发展。为此，怎样结合化学学科的特点，进行实验教学的研究将是我们今后研究的方向。我们将在选做实验辅助教学研究的基础上，根据化学新教材的特点，根据化学知识和生产、生活实践联系的特征，引导学生共同参加选做实验辅助教学的开发，探索较适宜的学习方法，将课堂内和课堂外的学习结合起来，提高学生自主学习能力和实践能力，为学生的全面发展打好基础。