孫成余

摘要：通過(guò)對(duì)初中畢業(yè)生化學(xué)實(shí)驗(yàn)操作要點(diǎn)考查的觀察和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的判定，在數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析的基礎(chǔ)上，加強(qiáng)實(shí)際操作與報(bào)告書(shū)寫(xiě)的一致性研究，確定實(shí)驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)的主要問(wèn)題，對(duì)存在的問(wèn)題進(jìn)行分類(lèi)比較和歸因研究，提出“創(chuàng)造機(jī)會(huì)強(qiáng)化多維技能訓(xùn)練，促進(jìn)良好習(xí)慣的養(yǎng)成”、“創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式引發(fā)思維，提升學(xué)生的思維品質(zhì)”兩個(gè)方面的教學(xué)優(yōu)化策略。

關(guān)鍵詞：化學(xué)實(shí)驗(yàn)；實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)；實(shí)驗(yàn)研究；教學(xué)對(duì)策

文章編號(hào)：1005–6629（2015）4–0025–05 中圖分類(lèi)號(hào)：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)素質(zhì)和動(dòng)手能力的重要方式。由于多種原因，初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)中還存在許多問(wèn)題。宿遷市每年中考都會(huì)選擇一定的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容來(lái)考查初中畢業(yè)生的化學(xué)知識(shí)與技能，考查采取現(xiàn)場(chǎng)抽簽分組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作技能測(cè)試，并當(dāng)場(chǎng)確定等第的方式進(jìn)行。2014年實(shí)驗(yàn)考查試題（魯教版義務(wù)教育教科書(shū)《化學(xué)》）為：（1）二氧化碳的制取和性質(zhì)；（2）配制一定溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的溶液；（3）酸和堿的化學(xué)性質(zhì)（鹽酸與氫氧化鈉溶液的中和反應(yīng)）；（4）粗鹽的提純（溶解、過(guò)濾、蒸發(fā)）。本文以對(duì)學(xué)生測(cè)試的分析為基礎(chǔ)，發(fā)現(xiàn)存在的問(wèn)題，分析問(wèn)題的成因，在此基礎(chǔ)上提出問(wèn)題解決的策略。

1 研究方法

1.1 問(wèn)題的分類(lèi)

化學(xué)實(shí)驗(yàn)是從具體到抽象、從單維到多維的復(fù)雜操作和思維的過(guò)程，學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作是實(shí)驗(yàn)教學(xué)程序和學(xué)生已有知識(shí)結(jié)構(gòu)和學(xué)習(xí)策略的表征結(jié)果。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中暴露的問(wèn)題主要有：規(guī)范性問(wèn)題、描述性問(wèn)題和思維性問(wèn)題，見(jiàn)圖1。

例如：“二氧化碳的制取和性質(zhì)”操作步驟中涉及的問(wèn)題如下：

（1）檢查裝置的氣密性。連接好儀器，把導(dǎo)管用彈簧夾夾住，從長(zhǎng)頸漏斗中向錐形瓶中注水，若，說(shuō)明裝置不漏氣。

（2）添加藥品。先向錐形瓶里加入幾塊石灰石，具體操作為 ；再通過(guò) 小心加入適量的 。

（3）把生成的氣體通入澄清石灰水中，石灰水變 ，證明是二氧化碳?xì)怏w，反應(yīng)的原理是。

（4）用 方法收集一瓶二氧化碳?xì)怏w，并用燃著的木條放在 ，燃著的木條熄滅時(shí)，證明二氧化碳已收集滿(mǎn)。用玻璃片蓋住已收集滿(mǎn)二氧化碳的集氣瓶。

（5）傾倒廢液，清洗儀器，整理桌面。

操作步驟1、5是實(shí)驗(yàn)室制備氣體必備步驟，制備任何氣體之前進(jìn)行裝置的氣密性檢查、實(shí)驗(yàn)結(jié)束進(jìn)行必要的清洗和整理，屬于規(guī)范性步驟。操作步驟2是用專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)對(duì)添加實(shí)驗(yàn)藥品操作的具體說(shuō)明，屬于描述性問(wèn)題。操作步驟4是對(duì)二氧化碳?xì)怏w收集和驗(yàn)證方法的描述，操作步驟3、4是對(duì)制備二氧化碳?xì)怏w原理的理解，涉及藥品的選擇和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的證實(shí)等思維加工過(guò)程，屬于思維性問(wèn)題。

1.2 數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)

在全區(qū)4089位考生中，隨機(jī)選取1200份實(shí)驗(yàn)過(guò)程評(píng)分表（操作步驟和評(píng)分記錄），占樣本總數(shù)的29.3%，具有典型的代表性。首先是對(duì)評(píng)定記錄進(jìn)行逐項(xiàng)統(tǒng)計(jì)，計(jì)算錯(cuò)誤率（出現(xiàn)問(wèn)題的要點(diǎn)數(shù)/該類(lèi)操作要點(diǎn)的總數(shù)量），確定規(guī)范性問(wèn)題的嚴(yán)重程度。然后針對(duì)學(xué)生操作步驟的評(píng)判結(jié)果，進(jìn)行統(tǒng)計(jì)并計(jì)算錯(cuò)誤率，確定描述性問(wèn)題的錯(cuò)誤程度。最后通過(guò)對(duì)評(píng)定記錄與操作步驟（學(xué)生的實(shí)際操作與實(shí)驗(yàn)報(bào)告的書(shū)寫(xiě)）的一致性研究，確定思維性問(wèn)題的表現(xiàn)。

1.3 問(wèn)題的表現(xiàn)

通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)操作要點(diǎn)評(píng)判表的統(tǒng)計(jì)、實(shí)驗(yàn)結(jié)果的鑒定和實(shí)驗(yàn)報(bào)告的批閱等方面的研究，綜合各類(lèi)信息并從實(shí)驗(yàn)操作規(guī)范、現(xiàn)象描述、思維加工等角度進(jìn)行分類(lèi)，問(wèn)題的主要表現(xiàn)及錯(cuò)誤率如表1所示。

2 問(wèn)題的究因

規(guī)范性問(wèn)題是實(shí)驗(yàn)操作步驟的程序性和操作的規(guī)范性的具體體現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)操作的要點(diǎn)多、專(zhuān)業(yè)儀器的操作精準(zhǔn)都會(huì)導(dǎo)致規(guī)范性問(wèn)題的高頻率出現(xiàn)。描述性問(wèn)題是對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的專(zhuān)業(yè)化描述，在平常的教學(xué)中強(qiáng)調(diào)比較多也比較到位，出現(xiàn)頻率較少。思維性問(wèn)題是對(duì)實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的綜合加工過(guò)程，容易暴露學(xué)生的思維缺陷，也是規(guī)范性問(wèn)題和描述性問(wèn)題的綜合體現(xiàn)。

問(wèn)題的統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明規(guī)范性問(wèn)題和思維性問(wèn)題較多，描述性問(wèn)題相對(duì)較少，說(shuō)明學(xué)生的主要問(wèn)題出現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)操作與實(shí)驗(yàn)方法層面。

2.1 問(wèn)題的特征

規(guī)范性問(wèn)題主要涉及操作的程序性和操作的規(guī)范性，操作的程序性問(wèn)題主要是由于對(duì)實(shí)驗(yàn)步驟不熟悉或是遺忘所致，如未檢查裝置的氣密性、天平未調(diào)平或游碼未歸零時(shí)進(jìn)行調(diào)節(jié)平衡等。操作的規(guī)范性問(wèn)題主要是對(duì)操作要求理解不透或是對(duì)儀器的結(jié)構(gòu)特征了解不深所引發(fā)，如在蒸發(fā)皿底部墊石棉網(wǎng)進(jìn)行加熱蒸發(fā)、選用長(zhǎng)頸漏斗時(shí)稀鹽酸加得過(guò)少，導(dǎo)致氣體從長(zhǎng)頸漏斗口逸出等。思維性問(wèn)題主要涉及化學(xué)基本知識(shí)的掌握和基本實(shí)驗(yàn)技能操作的理解兩個(gè)部分，是“說(shuō)和做”的綜合體現(xiàn)。思維性問(wèn)題主要是對(duì)實(shí)驗(yàn)原理理解不清或是對(duì)具體操作要求理解不透所致，如制備二氧化碳時(shí)鹽酸與硫酸、大理石與碳酸鈉、分液漏斗與長(zhǎng)頸漏斗之間的選擇紛亂、用水先潤(rùn)濕pH試紙或直接插入試劑中檢測(cè)等。

2.2 原因的分析

實(shí)驗(yàn)考查是中考的組成部分，各校都很重視，考前會(huì)補(bǔ)足補(bǔ)齊實(shí)驗(yàn)所需的儀器藥品，臨考前1～2周內(nèi)會(huì)組織師生圍繞教材中規(guī)定的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行全覆蓋式的技能訓(xùn)練和實(shí)驗(yàn)報(bào)告的書(shū)寫(xiě)訓(xùn)練等。

但從考查情況看，操作的規(guī)范性和程序性問(wèn)題特別嚴(yán)重，規(guī)范性問(wèn)題產(chǎn)生的原因在于平時(shí)學(xué)生規(guī)范性操作訓(xùn)練不夠，沒(méi)有領(lǐng)悟操作的真實(shí)意圖和儀器的規(guī)格特點(diǎn)，對(duì)操作原理理解偏差或不全面。描述性問(wèn)題較少，實(shí)驗(yàn)報(bào)告書(shū)寫(xiě)整潔工整，錯(cuò)誤率很低，與操作規(guī)范性的高錯(cuò)誤率形成鮮明反差，說(shuō)明學(xué)生是按照考前記憶直接填寫(xiě)的，實(shí)際操作的機(jī)會(huì)較少，將做實(shí)驗(yàn)的操作過(guò)程變成了記憶和背誦過(guò)程，沒(méi)有養(yǎng)成良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣。思維性問(wèn)題的暴露，表明平時(shí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中教師對(duì)演示操作步驟的強(qiáng)調(diào)和解釋不到位，只關(guān)注了“做”的任務(wù)完成，而沒(méi)有從“思”的角度啟發(fā)，沒(méi)能從實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)技能、實(shí)驗(yàn)原理等方面幫助學(xué)生進(jìn)行究根探源，導(dǎo)致學(xué)生的“說(shuō)和做”脫節(jié)，沒(méi)能實(shí)現(xiàn)基本知識(shí)與基本操作的融合。

3 教學(xué)的優(yōu)化

四個(gè)考查實(shí)驗(yàn)，均勻地分布在教材的上下兩冊(cè)，既有基本操作，也有物質(zhì)制備、性質(zhì)驗(yàn)證與探究；既有定性操作，也有定量研究；涵蓋了初中階段各類(lèi)實(shí)驗(yàn)的基本要求?？疾檫^(guò)程中所暴露出來(lái)的規(guī)范性問(wèn)題是顯性的，但本源卻是對(duì)實(shí)驗(yàn)原理和操作規(guī)范的本質(zhì)理解不清，需要認(rèn)真研究加以解決。

3.1 創(chuàng)造機(jī)會(huì)強(qiáng)化多維技能訓(xùn)練，促進(jìn)良好習(xí)慣的養(yǎng)成

從四個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中所暴露出來(lái)的問(wèn)題上看，操作的規(guī)范性問(wèn)題最為突出。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，要多為學(xué)生創(chuàng)造一些動(dòng)手練習(xí)和親身感受的機(jī)會(huì)，以提高實(shí)驗(yàn)技能，養(yǎng)成良好習(xí)慣。可從以下幾方面進(jìn)行嘗試：

3.1.1 創(chuàng)造練習(xí)機(jī)會(huì)

讓學(xué)生走進(jìn)實(shí)驗(yàn)室，或?qū)?shí)驗(yàn)室變成化學(xué)的功能教室，將課標(biāo)規(guī)定的、教材呈現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)裝置儀器，分類(lèi)擺放，讓學(xué)生自主選擇、自行拆卸組裝，了解儀器的結(jié)構(gòu)性能，給學(xué)生提供親身體驗(yàn)甚至是“把玩”各種儀器的機(jī)會(huì)。讓學(xué)生在有意無(wú)意之間，耳濡目染，在自然而然之中，親近儀器、了解實(shí)驗(yàn)，那么長(zhǎng)頸漏斗與分液漏斗的結(jié)構(gòu)功能區(qū)別、天平的使用就無(wú)需多言了。

3.1.2 關(guān)注親身體驗(yàn)

有選擇地讓學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備，讓學(xué)生親身體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備的艱辛，感受實(shí)驗(yàn)成功或失敗，尋找實(shí)驗(yàn)失敗的原因。因?yàn)榛瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)是條件控制下的實(shí)驗(yàn)，影響化學(xué)實(shí)驗(yàn)成功與否的因素很多，如實(shí)驗(yàn)環(huán)境的溫度高低、風(fēng)速大小；所用儀器的規(guī)格大小、連接順序、氣密性檢測(cè)；所取用藥品的狀態(tài)、存放時(shí)間長(zhǎng)短、量的多少、濃度的大小等甚至個(gè)人的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣，這些都有可能影響到實(shí)驗(yàn)的成敗[1]。通過(guò)師生共同的實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備，讓學(xué)生近距離地觀察教師的實(shí)驗(yàn)操作，剖析同伴錯(cuò)誤操作原因，幫助學(xué)生養(yǎng)成良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣，防止直接用手拿砝碼或撥動(dòng)游碼等錯(cuò)誤習(xí)慣的再現(xiàn)。

3.1.3 注意操作規(guī)范

在平時(shí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師要規(guī)范展示實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程，并及時(shí)講解規(guī)范操作要領(lǐng)。像分液漏斗的使用方法類(lèi)規(guī)范性問(wèn)題，要加強(qiáng)學(xué)生的體驗(yàn)機(jī)會(huì)，通過(guò)教師巡回指導(dǎo)和學(xué)優(yōu)生的帶動(dòng)示范，幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)規(guī)范性操作。也可有選擇地進(jìn)行試錯(cuò)教學(xué)，讓學(xué)生理解不規(guī)范操作引發(fā)的后果，產(chǎn)生強(qiáng)烈的規(guī)范意識(shí)，避免沒(méi)有拔掉頂部塞子，直接打開(kāi)活栓的錯(cuò)誤操作。這樣的實(shí)驗(yàn)教學(xué)可有效地解決諸如“沒(méi)有檢查裝置的氣密性、氣體從長(zhǎng)頸漏斗下端沖出、導(dǎo)管沒(méi)有伸到集氣瓶底部、沒(méi)使用鑷子和濾紙、未及時(shí)振蕩”等規(guī)范性問(wèn)題。

3.2 創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式引發(fā)思維，提升學(xué)生的思維品質(zhì)

在安全保障、藥品器材充足的前提下，要盡量將演示實(shí)驗(yàn)改為分組實(shí)驗(yàn)，增加學(xué)生的體驗(yàn)機(jī)會(huì)；實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容要按照實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?duì)原理逐項(xiàng)解剖分析，培養(yǎng)學(xué)生思維的序列性；實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)要依據(jù)原理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟，研究?jī)x器裝置的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，并設(shè)法進(jìn)行改進(jìn)，培養(yǎng)學(xué)生思維的發(fā)散性；實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)要結(jié)果與過(guò)程并重，通過(guò)對(duì)不同實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)裝置的實(shí)施與評(píng)價(jià)，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題解決問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生思維的創(chuàng)新性。

下面以實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳原理為例說(shuō)明一般性要求。

（1）實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。針對(duì)二氧化碳的制取原理理解不清的問(wèn)題，教學(xué)中依據(jù)實(shí)驗(yàn)室制備氣體的一般程序，按表2內(nèi)容逐項(xiàng)解剖分析。

通過(guò)以上四個(gè)方面問(wèn)題的逐項(xiàng)解決，讓學(xué)生理解相關(guān)程序的原理依據(jù)，明確實(shí)驗(yàn)室制備氣體的一般步驟，培養(yǎng)學(xué)生思維的序列性。

（2）實(shí)驗(yàn)裝置。原理可分兩步進(jìn)行討論總結(jié)，一是寫(xiě)出所知道的能生成CO2的反應(yīng)方程式，二是寫(xiě)出所選用的實(shí)驗(yàn)室制取CO2的反應(yīng)方程式，并說(shuō)明理由。展示不同實(shí)驗(yàn)裝置的特點(diǎn)，研究所需儀器的功能，嘗試進(jìn)行如圖2一類(lèi)的生活化改進(jìn)[2]。

通過(guò)對(duì)諸多產(chǎn)生CO2反應(yīng)的分析和實(shí)驗(yàn)室制備氣體原理的總結(jié)，讓學(xué)生理解實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)藥品、實(shí)驗(yàn)裝置三者之間的關(guān)聯(lián)性。依據(jù)原理對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行改進(jìn)，讓學(xué)生在知行統(tǒng)一中，理解儀器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，靈活拓展儀器的應(yīng)用空間，培養(yǎng)學(xué)生思維的發(fā)散性。

（3）實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)。研究氣密性檢查原理，強(qiáng)調(diào)分液漏斗與長(zhǎng)頸漏斗的區(qū)別，結(jié)合錯(cuò)誤案例進(jìn)行反面驗(yàn)證，讓學(xué)生真正明白“儀器藥品選擇紛亂、氣密性檢查與裝置不匹配”所造成的嚴(yán)重后果。進(jìn)一步感悟?qū)嶒?yàn)室制備氣體的原理選擇和儀器藥品選用的原則，真正理解各種儀器的結(jié)構(gòu)性能，領(lǐng)悟選擇依據(jù)的真諦，熟練掌握操作的規(guī)范要求。如先用手握住試管，再把導(dǎo)管的一端浸沒(méi)在水里；對(duì)如圖2（2）裝置檢查時(shí)，先用彈簧夾夾住橡膠管再向長(zhǎng)頸漏斗內(nèi)慢慢注水，期望出現(xiàn)漏斗內(nèi)液面不下降來(lái)證明氣密性良好，結(jié)果卻是氣泡沿著漏斗頸冒出，液面不斷下降。二氧化碳熄滅蠟燭火焰的性質(zhì)實(shí)驗(yàn)看似很簡(jiǎn)單，但是學(xué)生卻很難成功甚至出現(xiàn)相反的現(xiàn)象（高的蠟燭先熄滅）[3]，可進(jìn)行如圖2（3）、圖2（4）類(lèi)型的研究改進(jìn)。不斷地研究和改進(jìn)，讓學(xué)生在真實(shí)的體驗(yàn)中比較不同裝置特點(diǎn)，評(píng)價(jià)不同裝置的實(shí)驗(yàn)效果，有利于培養(yǎng)學(xué)生思維的創(chuàng)新性。

按照這樣程序設(shè)問(wèn)討論思考，可以幫助學(xué)生了解實(shí)驗(yàn)室制備氣體的一般步驟和思維方式，同時(shí)內(nèi)容設(shè)計(jì)的邏輯順序明顯、層次分明，與實(shí)驗(yàn)的過(guò)程契合度高，有利于學(xué)生層層深入實(shí)驗(yàn)本體，完善知識(shí)結(jié)構(gòu)，形成良好的思維習(xí)慣。

總之，雖然新課改強(qiáng)調(diào)了化學(xué)實(shí)驗(yàn)的本體地位，各地教育主管部門(mén)也加大了實(shí)驗(yàn)設(shè)施設(shè)備的投入，但是學(xué)生的實(shí)驗(yàn)素質(zhì)現(xiàn)狀還是令人擔(dān)憂(yōu)，這不得不引起我們化學(xué)教育工作者的研究與關(guān)注。

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