化学实验教学困境中的缓解手段

胡宗华 程建云

俗语云：“百看不如一做。”“做”，成为有效学习的重要手段，越来越为人们所重视，新课程强调学生实践能力的培养，是最直接的体现。

化学是一门以实验为基础的自然学科，实验在化学教学中的作用是不可代替的，因为化学实验生动、直观、真实、有趣的特点，对学生在形成概念、探求规律、提高能力等方面有极强的现实意义。世界发达国家都特别重视化学实验教学，如德国化学教育界盛传：“没有实验的课，不算是一堂成功的课。”而美国每堂化学课至少做一个演示实验；日本有半数以上化学课在实验室度过。有鉴于此，中国的化学教育也开始重视实验教学，新课程标准明确指出：“突出化学学科特征，更好发挥实验的教育功能。”这是中国学生的福音。

一、实验教学，当前农村初中的痛

当前初中尤其是农村初中化学实验教学的现状还远没有达到令人满意的程度，与课程标准还有相当差距，主要表现为以讲解或图片代替演示实验，以演示实验代替学生实验等。这其中当然有教师怕麻烦、追求教学“效率”赶进度以及学校缺少管理力度等主观因素，但也有许多客观因素的制约，主要表现为：

1.硬件欠缺。目前农村初中实验室装备多数达不到二类标准，药品器材没有配齐，有的仅能勉强维持演示实验。玻璃仪器等易损件数量不足，化学药品定量配发，囿于经费等因素，学校难以及时补充，导致实验难以维系。

2.师资薄弱。不少学校没有专职实验员，由任课老师兼任。多数学校化学实验员数量不足，往往只达到教育行政规定数量的半数或更低，而化学实验准备工作多半很复杂，准备一节分组实验课，可能需要两至三节课，因此，导致工作量大，心有余而力不足，不能保障实验教学顺利开展。

3.效益制约。有些演示实验可见度小，坐在后面的学生很难观察清楚，有些实验反应时间过长，师生都“耗不起”，有些实验还有一定危险性。以上种种因素迫使教师放弃实验。

二、多媒体辅助，缓解矛盾的过渡性选择

上述客观因素在短时期内无法完全克服，而实验教学的需求又是实实在在的。那么我们如何在这一对矛盾中做出理性选择呢？我认为，充分利用人类文明的新成果——多媒体技术，来辅助实验教学是缓解此矛盾的一个过渡性办法。

首先，从认知规律来看，这是可行的。研究表明，人类接受外界信息主要来自视觉、听觉等，其中80%来自视觉，15%来自听觉。以视听为主要方式的多媒体教学手段，对于学生认知可产生巨大的促进作用。而运用多媒体技术来辅助化学实验教学，可成为我们的一个新尝试。

其次，信息化教学设备的普及提供了可能性。在当今信息社会，计算机在教育领域得到广泛应用，称之为计算机辅助教育（CBE），计算机辅助教学（CAI）是其中的一个方面，以其生动、形象、感染力强、信息量大的优点受到广大师生青睐。多媒体课件是计算机辅助教学的核心要素，计算机模拟型多媒体课件是其中一种类型，主要用于辅助实验教学。经过电教设备的升级换代，现在各校大多建设了多媒体教室，这为辅助实验教学提供了物质条件。

三、多媒体辅助化学实验教学的思考与实践

下面从提高认识、促进效益、克服困难等方面谈谈多媒体辅助化学实验教学的尝试与思考。

1.提高实验认知，减少风险消耗

化学实验有许多危险因素存在，这是导致实验教学裹足不前的重要原因。这些危险除一些不可预知的因素外，基本与实验操作方式有关。但这些不当的操作方式在平时教学中只能靠老师讲解其因果，却不能用实验证明，这就不易给学生留下印象。如果运用计算机模拟这些错误操作，放慢动作，把错误的因果演示清楚，加深学生对错误操作因果的理解，则能有效避免这类危险的发生。如，对实验室用高锰酸钾加热制取氧气的操作教学，可制成Flash课件，对错误操作产生的后果进行模拟，将试管口向上倾斜，导致加热时水倒流试管炸裂；试管内未塞一团棉花，导致水槽内水变成紫红色；用酒精灯焰心加热，导致试管破裂等，让学生认识到错误操作的严重后果，然后组织实验，实验的成功率就大大提高，这也培养了学生科学严谨的学习态度。类似于此的模拟实验还有浓硫酸的稀释、铁丝在氧气中燃烧等。

药品器材的消耗缺口难以及时填补，是制约实验教学的又一因素。努力提高实验成功率，提高学生实验操作技能，是解决这一困惑的一个重要手段。义务教育化学课程中涉及的化学基本操作技能有加热、药品的取用、称、量及溶解、过滤、蒸发、溶液的配制等。这些技能的训练有的是通过专门的实验课来实现的，有的是融合在各章节中，如通过氧气的制取和性质实验，引导学生掌握制氧气的方法，认识氧气的性质，也训练药品的取用、加热、气体制取等技能。传统的基本实验操作教学，一般是课堂上老师示范讲解，学生看、听，再动手练习。而老师在示范时，坐在后面的学生很难看清楚，动手练习时难免发生差错，导致物品消耗成倍提高。通过播放基本操作教学视频，在短时间内直观、生动地将规范操作呈现给每位学生，然后让学生再动手练习，可有效提高实验成功率。又可运用媒体技术，如PPT将各种仪器制成课件，让学生选择合适的仪器进行移动、拼接、组装，不仅增强学生对仪器的认识，提高操作能力，同时也培养学生的实验设计创新的能力。

2.放大实验效果，促进效益提高

演示实验是实验教学不可或缺的一个重要部分，是学生对新知识由感知到理解的关键。有些实验演示的效果明显，如铁丝在氧气中燃烧，点燃镁条等，燃烧剧烈，前者火星四射，后者发出耀眼白光。但有些演示实验可见度小，很难使全体学生都能观察到，这会影响实验的效果，难以给学生留下深刻印象。运用实物投影仪，放大投影，能够使反应现象更加明显。如紫色石蕊试液滴入氢氧化钠溶液中变蓝，在实际实验时效果不明显，用肉眼很难区分紫色与蓝色，利用投影，则能让现象明显许多，比老师牵强强调其颜色变化能产生更强烈的效果。再如，根据金属与酸的反应的剧烈程度，来判定金属活泼性的实验，用实物投影放大，看气泡效果会明显许多，让学生印象深刻。

3.克服现实困难，解决“直观”问题

有些实验条件要求高，操作复杂，过程较危险，时间长，生成物或药品本身有毒，不适合课堂演示，这时可在教学过程中运用视频文件来教学。如，面粉爆炸实验，实验条件要求高，很难成功，可播放成功实验的DVD。再比如，硫在氧气中燃烧产生有毒的二氧化硫气体，该实验即使在通风橱内进行，也难免二氧化硫污染；铁生锈是缓慢氧化过程，耗时长，不宜课堂演示，也可制成课件课堂播放。类似的还有一氧化碳还原氧化铁等实验，利用课用Flash、Authorware等软件制成课件，既能激发学生兴趣，又减少了污染等危害。

有许多生产生活方式与化学有着密切关系，它们对于学生的化学学习能产生巨大促进意义，但我们却无法将它们搬进化学课堂实验中，比如，生铁的锤炼等化工生产，自来水厂净水过程等工艺流程，精彩纷呈，意义显著。一般情况下，教学时只能枯燥讲解，学生只能死记硬背。运用多媒体课件将这些内容制成模拟动画，穿插在课堂教学中，给学生强烈的感官刺激，如同实地参观，能让学生体会到科技服务生产的实际意义，激发学习化学的兴趣。

从学生认识形成的规律来看，反复，是一个不可回避的心理过程。一般教学中，对一个实验，老师只演示一次，或学生动手做一次，以后的学习中碰到相关实验内容时，重做实验的机会微乎其微。因此，将平时用过的媒体课件或师生实验实录收集起来，在需要时，从库中调出来，既方便又快捷，还节约了药品和时间，教学效果增强，尤其适合于学科复习。

当然，以上所述并非希望以多媒体手段取代实验，而只是从目前农村初中化学实验教学的现状出发提出的一种应对措施。事实上，这种取代是不可能的，任何一种模拟性的手段都不可能代替实际操作给学生带来的现场感、探究感与成功感，它们在实验教学中永远只能居于辅助地位。

此文系江苏省现代教育技术研究“十一五”规划2013年度重点课题《计算机技术下的化学实验设计与创新》的研究成果。